JP2004353499A

JP2004353499A - 冷却水の温度制御装置

Info

Publication number: JP2004353499A
Application number: JP2003150128A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Suzuki; 竜治鈴木
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【目的】冷却水の温度制御装置において、比較的大容量の保温タンクを設置可能とし、この保温タンク内の冷却水で冷機始動時の早期暖機を図り、排ガスの低減や、燃費を向上することにある。
【構成】エンジンとラジエータ間に第１冷却水循環通路を設け、保温タンクをエンジンの排気管に設けられる消音器と一体的に設け、この消音器とエンジン間に第２冷却水循環通路を設け、第１冷却水循環通路と第２冷却水循環通路とを選択する制御弁を設け、制御弁により選択された冷却水循環通路の冷却水をエンジンに循環させる電動ウォータポンプを設け、エンジン内の冷却水温度が所定温度未満の場合に第２冷却水循環通路を選択し、第２冷却水循環通路の冷却水をエンジンに循環させ、エンジン内の冷却水温度が所定温度以上の場合には第１冷却水循環通路を選択し、第１冷却水循環通路の冷却水をエンジンに循環させる制御手段を設けている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却水の温度制御装置に係り、特にエンジン内の冷却水の温度を調節する冷却水の温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、エンジンの冷機始動時等で、エンジンを早期に暖機するために、冷却水の温度制御装置を設けたものがある。この冷却水の温度制御装置は、エンジンとラジエータとの間に第１冷却水循環通路を設け、この第１冷却水循環通路とは別に第２冷却水循環通路を設け、この第２冷却水循環通路に蓄熱器を構成する保温タンクを設け、この保温タンク内の冷却水をエンジンに循環させてエンジンの冷却水の温度を調節するものであり、エンジンの停止後、次の冷機始動時までのある程度の時間、冷却水の一部の温度を保持している。
【０００３】
従来、エンジンを早期に暖機する装置には、保温容器と水管と正逆転可能なポンプと水位センサとを設け、エンジンの停止時に高温の冷却水をエンジンから抜き取って保温容器に貯留し、エンジンの始動の際して保温容器に貯留されている保温冷却水をエンジンに戻して予熱するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、エンジンを早期に暖機する装置には、レンズにより太陽熱を集熱する集熱器を組み込んだ保温容器と水管と電動ポンプとフロートスイッチとを設け、エンジンの停止時に高温の冷却水をエンジンから抜き取って保温容器に貯留し、エンジンの始動の際して保温容器に貯留されている保温冷却水をエンジンに戻して予熱するものがある（例えば、特許文献２参照）。更に、エンジンによって発電される電力により水を電気分解し、これで得られた水素を主燃料としてエンジンを駆動するとともに、エンジンの発生する熱及び排気熱を熱交換流体により熱エネルギとして回収するものがある（例えば、特許文献３参照）。更にまた、エンジンを早期に暖機する装置には、冷却水循環系に熱交換器を設け、エンジンの冷却水温度が所定値以下で熱交換器による熱交換を行うものがある（例えば、特許文献４参照）。また、排熱回収装置としては、消音装置の出口側に二重管構造の熱交換器を設け、排気ガスとエンジン冷却水との間の熱交換を行って排気熱の回収を行うものがある（例えば、特許文献５参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭６１−５１４３５号公報（第１、２頁、図１）
【特許文献２】
実開昭６１−５１４３６号公報（第１、２頁、図１）
【特許文献３】
特開昭５７−９９２３５号公報（第３、４頁、図１）
【特許文献４】
実開昭５９−１５２１３４号公報（第１、２頁、図２）
【特許文献５】
特開平１０−８９１４９号公報（第２、３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、冷却水の温度制御装置においては、蓄熱器を設けた場合に、ある程度の冷却水の容量を確保することが要求されることから、大型の保温タンク等が必要となり、その大きさから車両上での車載スペースを確保することが困難になるという不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、エンジンとラジエータとの間に第１冷却水循環通路を設け、この第１冷却水循環通路とは別に第２冷却水循環通路を設け、この第２冷却水循環通路に保温タンクを設け、この保温タンク内の冷却水を前記エンジンに循環させて前記エンジンの冷却水の温度を調節する冷却水の温度制御装置において、前記保温タンクを前記エンジンの排気系の排気管に設けられる消音器と一体的に設け、この消音器と前記エンジンとの間に前記第２冷却水循環通路を設け、前記第１冷却水循環通路と前記第２冷却水循環通路とのいずれかを選択する制御弁を設け、この制御弁により選択された冷却水循環通路の冷却水を前記エンジンに循環させる電動ウォータポンプを設け、前記エンジン内の冷却水の温度が所定温度未満の場合に前記第２冷却水循環通路を選択するとともに前記電動ウォータポンプで前記第２冷却水循環通路の冷却水を前記エンジンに循環させ、前記エンジン内の冷却水の温度が所定温度以上の場合には前記第１冷却水循環通路を選択するとともに前記電動ウォータポンプで前記第１冷却水循環通路の冷却水を前記エンジンに循環させる制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明は、保温タンクを消音器と一体化することにより、比較的大容量の保温タンクを設置することが可能となり、この大容量の保温タンク内の冷却水で冷機始動時の早期暖機を図ることができ、排ガスの低減や、燃費を向上することができる。
【０００８】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜６は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は車両（図示せず）に搭載されたエンジン、４はこのエンジン２の前方側に配設されたラジエータ、６は冷却水の温度制御装置である。
【０００９】
エンジン２とラジエータ４との間には、第１冷却水循環通路８を形成するように、インレット通路１０を形成するインレットパイプ１２とアウトレット通路１４を形成するアウトレットパイプ１６とが設けられている。
【００１０】
エンジン２には、排気系に、車両後方に指向した排気管１８が接続して設けられている。この排気管１８には、消音器２０が設けられている。
【００１１】
この消音器２０には、蓄熱器２２を構成する保温タンク２４が一体的に設けられている。蓄熱器２２は、エンジン２の冷却水の熱を蓄積するものであり、エンジン２の冷却水の温度を保温タンク２４で一定の高温に保持し、エンジン２の冷機始動時に高温の冷却水をエンジン２に循環させてエンジン２での冷却水の温度を調整して早く上昇させるものである。
【００１２】
排気管１８は、図２に示す如く、内管２６と外管２８とからなる二重構造で構成されている。内管２６は、排気通路３０を形成している。
【００１３】
二重の内管２６と外管２８との間には、前記第１冷却水循環通路８とは別の第２冷却水循環通路３２が形成されている。この第２冷却水循環通路３２は、エンジン２と消音器２０との間に設けられ、エンジン２のウォータジャケット（図示にず）と保温タンク２４内とを連通するものであり、内管２６と外管２８との間で径方向に配置した仕切部３４としての一側、他側仕切部３４−１、３４−２によって区画形成された入口側通路３２−１と出口側通路３２−２とからなる。よって、エンジン２が始動すると温度が徐々に高くなる排気管１８に第２冷却水循環通路３２を一体的に形成していることから、蓄熱器２２がエンジン２から比較的離間して配設されているにも拘わらず、高温の冷却水をエンジン２に送ることが可能となる。
【００１４】
エンジン２には、第１冷却水循環通路８と第２冷却水循環通路３２とのいずれかを選択する制御弁３６が設けられている。この制御弁３６は、例えば、第１冷却水循環通路８を開閉する第１開閉部３８−１と、第２冷却水循環通路３２を開閉する第２開閉部３８−２とからなる。
【００１５】
また、エンジン２には、制御弁３６により選択された冷却水循環通路の冷却水をエンジン２に循環させる正逆転可能な電動ウォータポンプ４０が設けられている。
【００１６】
制御弁３６と電動ウォータポンプ４０とは、制御手段４２に連絡し、エンジン２の暖機状態、つまり、エンジン２の冷却水の温度状態に応じて制御手段４２により駆動制御される。また、制御手段４２には、エンジン２内の冷却水の温度を検出する冷却水温度検出センサ４４と、エンジン２の停止状態を検出するエンジン停止検出センサ４６と、エンジン２の始動状態を検出するエンジン始動検出センサ４８とが連絡している。
【００１７】
この制御手段４２は、エンジン２内の冷却水の温度が所定温度未満の場合に、制御弁３６を作動し、つまり、第１開閉部３８−１を閉動作して第１冷却水循環通路８を閉成し且つ第２開閉部３８−２を開動作して第２冷却水循環通路３２を開成し、第２冷却水循環通路３２を選択するとともに電動ウォータポンプ４０で第２冷却水循環通路３２の冷却水をエンジン２に循環させ、一方、エンジン２内の冷却水の温度が所定温度以上の場合には、制御弁３６を作動し、つまり、第１開閉部３８−１を開動作して第１冷却水循環通路８を開成し且つ第２開閉部３８−２を閉動作して第２冷却水循環通路３２を閉成し、第１冷却水循環通路８を選択するとともに電動ウォータポンプ４０で第１冷却水循環通路８の冷却水をエンジン２に循環させるものである。
【００１８】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００１９】
車両の通常走行時（エンジン２の暖機後）には、図４に示す如く、エンジン２内の冷却水の温度が所定温度以上なので、制御弁３６を作動し、つまり、第１開閉部３８−１を開動作して第１冷却水循環通路８を開成し且つ第２開閉部３８−２を閉動作して第２冷却水循環通路３２を閉成し、この第１冷却水循環通路８を選択するとともに電動ウォータポンプ４０で第１冷却水循環通路８の冷却水をエンジン２に循環させる。
【００２０】
また、エンジン２の停止直後においては、図５に示す如く、第１開閉部３８−１を閉動作して第１冷却水循環通路８を閉成し且つ第２開閉部３８−２を開動作して第２冷却水循環通路３２を開成し、この第２冷却水循環通路３２を選択するとともに電動ウォータポンプ４０で第２冷却水循環通路３２の冷却水を一定の温度になるまでエンジン２に循環させ、蓄熱器２２の保温タンク２４に高温の冷却水を移送する。
【００２１】
そして、エンジン２の冷機始動時においては、図６に示す如く、先ず、エンジン２内の冷却水の温度が所定温度未満なので、第１開閉部３８−１を閉動作して第１冷却水循環通路８を閉成し且つ第２開閉部３８−２を開動作して第２冷却水循環通路３２を開成し、第２冷却水循環通路３２を選択するとともに電動ウォータポンプ４０で第２冷却水循環通路３２の冷却水をエンジン２に循環させる（図６の実線で示す）。
【００２２】
エンジン２の冷機始動後には、徐々に高温となる排気管１８を、エンジン２への高温の冷却水を送るために利用していることから、高温のままの冷却水が保温され、エンジン２に到達するまで冷却水を高温に保つことが可能となる。
【００２３】
その後、エンジン２内の冷却水の温度が所定温度以上で暖機になった場合には、第２開閉部３８−２を閉動作して第２冷却水循環通路３２を閉成し且つ第１開閉部３８−１を開動作して第１冷却水循環通路８を開成し、この第１冷却水循環通路８を選択し、第２冷却水循環通路３２の冷却水をラジエータ４側の第１冷却水循環通路６の冷却水と徐々に混合し（図６の２点鎖線で示す）、そして、全ての冷却水を暖めて暖機をするとともに、電動ウォータポンプ４０で第１冷却水循環通路８の冷却水をエンジン２に循環させる。
【００２４】
この結果、保温タンク２４をエンジン２の排気系の排気管１８に設けられる消音器２０と一体的に設け、この消音器２０とエンジン２との間に第２冷却水循環通路３２を設け、第１冷却水循環通路８と第２冷却水循環通路３２とのいずれかを選択する制御弁３６を設け、この制御弁３６により選択された冷却水循環通路の冷却水をエンジン２に循環させる電動ウォータポンプ４０を設け、エンジン２内の冷却水の温度が所定温度未満の場合に、第２冷却水循環通路３２を選択するとともに電動ウォータポンプ４０で第２冷却水循環通路３２の冷却水をエンジン２に循環させ、エンジン２内の冷却水の温度が所定温度以上の場合には、第１冷却水循環通路８を選択するとともに電動ウォータポンプ４０で第１冷却水循環通路８の冷却水をエンジン２に循環させることで、保温タンク２４を消音器２０と一体化したことから、比較的大容量の保温タンクを設置することが可能となり、この大容量の保温タンク内の冷却水で冷機始動時の早期暖機を図ることができ、排ガスの低減、燃費を向上することができ、しかも、エンジン２の冷機始動後のヒータの効き始めまでの時間を短縮することができる。
【００２５】
また、排気管１８は内管２６と外管２８とからなる二重構造で構成され、内管２６と外管２８との間には仕切部３４を設けて第２冷却水循環通路３２の入口側通路３２−１と出口側通路３２−２とを区画形成したことから、また、エンジン２の冷機始動後に、徐々に高温となる排気管１８を、保温タンク２４内の冷却水をエンジン２に送る通路と一体的に構成したので、高温のままの冷却水をエンジン２に循環させることができ、また、排気管１８が二重構造なので、配管の省スペース化を図ることができるとともに、防音・遮音効果を向上することができる。
【００２６】
図７、８は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００２７】
以下の実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果す箇所には同一符号を付して説明する。
【００２８】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、エンジン２に排気系の排気管１８には、エンジン２側から排気触媒５２と消音器２０とを設けた。また、エンジン２には、電動ウォータポンプ４０を備えた冷却水流通管５４の一端側を接続して設けた。この冷却水流通管５４は、二重構造であり、例えば、内側で冷却水導入路５６を形成するとともに、外側で冷却水導出路５８を形成し、他端側が、第１実施例と同様に形成された排気管１８の二重管部６０（図８参照）に接続されている。図８に示す如く、冷却水導入路５６は、第２冷却水循環通路３２の入口側通路３２−１に連通している。また、冷却水導出路５８は、第２冷却水循環通路３２の出口側通路３２−２に連通している。よって、この第２冷却水循環通路３２は、排気触媒５２の下流側に設けられる。
【００２９】
この第２実施例の構成によれば、排気触媒５２と冷却水流通管５４との連絡部位Ａを避けて排気管１８の一部の二重管部６０で第２冷却水循環通路３２を形成したので、排気触媒５２の活性化を妨げることもなく、簡易な構成で、排気管１８に第２冷却水循環通路３２を設けることが可能となる。
【００３０】
図９（Ａ）、（Ｂ）は、この発明の第３実施例を示すものである。
【００３１】
この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、図９（Ａ）において、排気管１８内にはＴ字形状の仕切部７２を設けて排気通路３０と第２冷却水循環通路３２の入口側通路３２−１及び出口側通路３２−２とを区画形成し、図９（Ｂ）において、排気管１８内にはＹ字形状の仕切部７４を設けて排気通路３０と第２冷却水循環通路３２の入口側通路３２−１及び出口側通路３２−２とを区画形成した。
【００３２】
この第３実施例の構成によれば、排気管１８を二重構造に構成する必要がなくなり、排気管１８の構成を簡単とし、また、排気管１８の小型化を図ることができる。
【００３３】
また、この発明においては、運転者が乗車する手前で、ドアの開操作等で電動ウォータポンプを駆動して、エンジンの始動のときにはエンジンの冷却水を高温に調整することも可能である。また、電動ウォータポンプのオン・オフを選択的に切り換えられるスイッチを別途に設け、エンジンの始動の際に、スイッチの操作によって電動ウォータポンプを予め作動し、エンジンを早く暖めるようにすることも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、エンジンとラジエータとの間に第１冷却水循環通路を設け、保温タンクをエンジンの排気系の排気管に設けられる消音器と一体的に設け、この消音器とエンジンとの間に第２冷却水循環通路を設け、第１冷却水循環通路と第２冷却水循環通路とのいずれかを選択する制御弁を設け、この制御弁により選択された冷却水循環通路の冷却水をエンジンに循環させる電動ウォータポンプを設け、エンジン内の冷却水の温度が所定温度未満の場合に第２冷却水循環通路を選択するとともに電動ウォータポンプで第２冷却水循環通路の冷却水をエンジンに循環させ、エンジン内の冷却水の温度が所定温度以上の場合には第１冷却水循環通路を選択するとともに電動ウォータポンプで第１冷却水循環通路の冷却水をエンジンに循環させる制御手段を設けたことにより、比較的大容量の保温タンクを設置することが可能となり、この大容量の保温タンク内の冷却水で冷機始動時の早期暖機を図ることができ、排ガスの低減や、燃費を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例において冷却水の温度制御装置のシステム構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による排気管の拡大断面図である。
【図３】第１実施例において冷却水の温度制御装置の制御ブロック図である。
【図４】第１実施例において通常走行時の冷却水の流れを説明する図である。
【図５】第１実施例においてエンジン停止時の冷却水の流れを説明する図である。
【図６】第１実施例においてエンジンの冷機始動時・始動後の冷却水の流れを説明する図である。
【図７】第２実施例において温度制御装置のシステム構成図である。
【図８】第２実施例において二重管部の断面図である。
【図９】（Ａ）第３実施例においてＴ字形状の仕切部を設けた排気管の断面図である。
（Ｂ）第３実施例においてＹ字形状の仕切部を設けた排気管の断面図である。
【符号の説明】
２エンジン
４ラジエータ
６冷却水の温度制御装置
８第１冷却水循環通路
１８排気管
２０消音器
２２蓄熱器
２４保温タンク
２６内管
２８外管
３０排気通路
３２第２冷却水循環通路
３４仕切部
３６制御弁
４０電動ウォータポンプ
４２制御手段
４４冷却水温度検出センサ

Claims

エンジンとラジエータとの間に第１冷却水循環通路を設け、この第１冷却水循環通路とは別に第２冷却水循環通路を設け、この第２冷却水循環通路に保温タンクを設け、この保温タンク内の冷却水を前記エンジンに循環させて前記エンジンの冷却水の温度を調節する冷却水の温度制御装置において、前記保温タンクを前記エンジンの排気系の排気管に設けられる消音器と一体的に設け、この消音器と前記エンジンとの間に前記第２冷却水循環通路を設け、前記第１冷却水循環通路と前記第２冷却水循環通路とのいずれかを選択する制御弁を設け、この制御弁により選択された冷却水循環通路の冷却水を前記エンジンに循環させる電動ウォータポンプを設け、前記エンジン内の冷却水の温度が所定温度未満の場合に前記第２冷却水循環通路を選択するとともに前記電動ウォータポンプで前記第２冷却水循環通路の冷却水を前記エンジンに循環させ、前記エンジン内の冷却水の温度が所定温度以上の場合には前記第１冷却水循環通路を選択するとともに前記電動ウォータポンプで前記第１冷却水循環通路の冷却水を前記エンジンに循環させる制御手段を設けたことを特徴とする冷却水の温度制御装置。
前記排気管は内管と外管とからなる二重構造で構成され、前記内管と前記外管との間には仕切部を設けて前記第２冷却水循環通路の入口側通路と出口側通路とを区画形成したことを特徴とする請求項１に記載の冷却水の温度制御装置。
前記第２冷却水循環通路は、前記排気系の排気触媒の下流側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の冷却水の温度制御装置。