JP2005016420A - Internal combustion engine equipped with heat accumulator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱装置を備えた内燃機関に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関には、冷間時において、始動性の向上,燃料消費量の低減、及び排気エミッションの向上等が要求される。そこで、これらの要求に応えるべく、早期に機関を暖める技術として、蓄熱装置の技術が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。これは、冷却装置における冷却液体を利用した技術である。すなわち、機関運転時に暖められた冷却液体の一部を、機関停止後も蓄熱タンクに保温した状態で蓄えておき、機関始動前に、この暖まった冷却液体を機関に戻すという技術である(以下、暖まった冷却液体を機関始動前に機関に戻す動作をプレヒートと称する)。
【0003】
図6及び図7を参照して、従来技術に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の一例を説明する。図6及び図7は従来技術に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。図6中の矢印はプレヒート時における熱媒体としての冷却液体の流れを示している。図7中の矢印は機関運転時における冷却液体の流れを示している。
【0004】
図示のように、蓄熱装置を備えた内燃機関は、シリンダヘッド111及びシリンダブロック112を有する機関本体110と、機関本体110によって暖められた熱媒体としての冷却液体の一部を、保温した状態で溜めておく蓄熱タンク120と、冷却液体を流れさせるための電動ポンプ121と、機関本体110に設けられた不図示のベルトによって駆動されるポンプ130と、車室内の暖房に用いられるヒータコア141と、アクセルに連動するスロットルバルブ及びその開度を検出するスロットルポジションセンサを有するスロットルボデー142と、冷却液体が流れる経路を切替える三方弁150と、を備える。
【0005】
以上の構成により、プレヒート時には、電動ポンプ121がオンにされる。また、この時、三方弁150のヒータコア141側の弁は閉じられる。これにより、図6に示すように、冷却液体は、蓄熱タンク120と機関本体110及びスロットルボデー142を循環する経路を流れる。従って、蓄熱タンク120に溜められていた暖かい冷却液体が、機関本体110とスロットルボデー142に供給される。以上のように、機関始動前に、これら機関本体110とスロットルボデー142は暖められるため、暖機が促進される。その後、電動ポンプ121はオフにされて、プレヒートは終了する。
【0006】
そして、機関運転時においては、ポンプ130が駆動される。また、この時、三方弁150の蓄熱タンク120側の弁は閉じられる。これにより、図7に示すように、冷却液体は、機関本体110とヒータコア141及びスロットルボデー142を循環する経路を流れる。従って、機関本体110によって暖められた冷却液体が、ヒータコア141及びスロットルボデー142に供給される。以上のうように、ヒータコア141及びスロットルボデー142が加熱されると共に、冷却液体の熱はヒータコア141及びスロットルボデー142に奪われる。
【0007】
ところで、蓄熱装置を備えた内燃機関においては、搭載スペースやコストの観点から蓄熱タンクの容量はできる限り小さい方が望ましい。また、これに関連して、プレヒートにおいては、暖めたい部分を効率的に暖めることができるように、暖めたい部分に対して集中的に暖かい冷却液体を供給するのが望ましい。一般的には、プレヒート時には、機関本体のみに暖かい冷却液体を供給するのが望ましい。しかし、上記図6,7に示す蓄熱装置を備えた内燃機関の場合には、プレヒート時には、スロットルボデー142に対しても、暖かい冷却液体を供給するように構成されている。従って、この内燃機関の場合には、上記の要求を満足するものではない。
【0008】
上記の要求を満足する技術として、冷却液体が流れる経路のそれぞれに対して、冷却液体の流れを制御する手段(電磁弁や三方弁等)を設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。これにより、プレヒート時には、機関本体と蓄熱タンクを循環する循環経路にのみ冷却液体を流すことができる。例えば、上記図6,7に示す例の場合には、図中Xで示す箇所にも三方弁等の制御弁を配設すれば、プレヒート時には、機関本体と蓄熱タンクを循環する循環経路にのみ冷却液体を流すことができる。しかし、このように冷却液体の流れを制御する手段を複数設ける場合には、部品点数が増加し、また、制御も複雑になってしまう。ひいては、コストアップを招くことにもなる。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−303140号公報
【特許文献2】
特開2002−4855号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の一つとして、部品点数の低減を図ることが挙げられる。
【0011】
また、本発明の目的の一つとして、制御の簡易化を図ることが挙げられる。
【0012】
また、本発明の目的の一つとして、コストダウンを図ることが挙げられる。
【0013】
また、本発明の目的の一つとして、蓄熱タンクの小型化を図ることが挙げられる。
【0014】
更に、本発明の目的の一つとして、加熱効率の向上を図ることが挙げられる。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【0016】
本発明の蓄熱装置を備えた内燃機関は、蓄熱タンクを通る循環経路と、熱媒体が供給される複数の被供給部材と、を備える。そして、本発明においては、複数の被供給部材のうち、熱媒体の供給制御に関して、同一の制御が可能なものについては、まとめて制御を行う構成を採用した。すなわち、単一の制御手段によって、複数の被供給部材に対して、熱媒体の供給制御を同時に行えるようにした。本発明の構成によって、部品点数の低減を図ることができる。また、制御の簡易化を図ることができる。そして、これらはコストダウンにも貢献する。
【0017】
より具体的な、本発明の蓄熱装置を備えた内燃機関としては、
機関によって暖められた熱媒体を保温した状態で溜めておく蓄熱タンクと、
該蓄熱タンクと機関本体を循環する循環経路と、を有する蓄熱装置を備えた内燃機関において、
熱媒体が供給される、少なくとも第1被供給部材及び第2被供給部材を含む複数の被供給部材と、
第1被供給部材及び第2被供給部材に対する熱媒体の供給制御を行う単一の制御手段と、を備えることを特徴とする。
【0018】
本発明の構成により、第1被供給部材及び第2被供給部材に対して、単一の制御手段によって、熱媒体の供給制御を同時に行うことができる。従って、部品点数の低減を図ることができる。また、制御の簡易化を図ることができる。そして、これらはコストダウンにも貢献する。
【0019】
なお、「供給制御」については、熱媒体の供給を行うか、供給を停止するかを切替える制御のほか、熱媒体の供給量を制御することも含まれるものとする。そして、制御手段としては、例えば、弁の開閉を制御可能な制御弁を挙げることができる。この制御弁の場合、弁の開閉制御によって、第1被供給部材及び第2被供給部材に対して、熱媒体の供給を行うか、供給を停止するかを切替える制御を行うことができる。また、制御弁によって、弁の開き具合を調整することで、熱媒体の供給量を制御することもできる。また、制御手段としては、熱媒体が流れる経路を切替える切替え弁を挙げることもできる。この切替え弁の場合、熱媒体の流れる経路の切替えによって、第1被供給部材及び第2被供給部材に対して、熱媒体の供給を行うか、供給を停止するかを切替える制御を行うことができる。また、切替え弁によって、熱媒体の流れる経路を完全には切替えずに、不完全な切替えによって、熱媒体の供給量を制御することもできる。
【0020】
ここで、熱媒体の供給制御については、前記制御手段によって、第1被供給部材及び第2被供給部材に対して同一の制御がなされるとよい。つまり、被供給部材の中には、熱媒体の供給制御に関して、同一の制御が可能なものが存在する場合がある。従って、本発明は、これらをまとめて同一の制御を行うようにした。
【0021】
また、前記供給制御は、第1被供給部材及び第2被供給部材の暖機要求に基づいて行われるとよい。つまり、暖機が要求される第1被供給部材及び第2被供給部材に対して、同一の制御を行うようにした。
【0022】
第1被供給部材と第2被供給部材は、熱媒体の供給経路において並列して設けられているとよい。
【0023】
このようにすれば、一方の被供給部材における熱交換が、他方の被供給部材における熱交換に影響を与えることはない。
【0024】
また、第1被供給部材及び第2被供給部材は通らずに、前記蓄熱タンクと機関本体を循環する第1循環経路と、
前記蓄熱タンクは通らずに、第1被供給部材及び第2被供給部材と機関本体を循環する第2循環経路と、を備え、
前記制御手段は、熱媒体が流れる経路を、第1循環経路または第2循環経路に切替え可能であるとよい。
【0025】
このようにすれば、熱媒体が第1循環経路を循環する場合には、熱媒体は第1被供給部材及び第2被供給部材を通らない。これにより、蓄熱タンクに溜めておいた暖かい熱媒体を、第1被供給部材及び第2被供給部材に供給することなく、機関本体に対して集中的に供給できる。従って、熱媒体を第1被供給部材や第2被供給部材に供給しない分、蓄熱タンクの小型化を図れる。また、機関本体の加熱効率を向上させることができる。また、熱媒体が第2循環経路を循環する場合には、熱媒体は蓄熱タンクを通らない。従って、例えば、機関始動直後において、冷えた熱媒体が蓄熱タンクから機関本体に供給されてしまうことを防止できる。なお、第2循環経路において、第1被供給部材及び第2被供給部材は、直列に配置される場合も、並列に配置される場合も含むものとする。
【0026】
また、前記機関本体は通らずに、第1被供給部材及び第2被供給部材と蓄熱タンクを循環する第3循環経路を、更に備え、
前記制御手段は、熱媒体が流れる経路を、第1循環経路,第2循環経路または第3循環経路のうちのいずれか一つに切替え可能であるとよい。
【0027】
このようにすれば、熱媒体が第3循環経路を循環する場合には、熱媒体は機関本体を通らない。これにより、蓄熱タンクに溜めておいた暖かい熱媒体を第1被供給部材及び第2被供給部材に対して集中的に供給することも可能となる。なお、第3循環経路において、第1被供給部材及び第2被供給部材は、直列に配置される場合も、並列に配置される場合も含むものとする。
【0028】
また、第1循環経路と第3循環経路の共通部分に電動ポンプが設けられると共に、
第2循環経路に機関本体を駆動源とするポンプが設けられるとよい。
【0029】
このように構成すれば、機関始動前に、電動ポンプによって、蓄熱タンクに溜めておいた暖かい熱媒体を、機関本体又は第1被供給部材及び第2被供給部材に対して供給することができる。また、機関運転中は機関本体からの駆動力によってポンプが作動して、熱媒体は第2循環経路を循環する。
【0030】
また、前記制御手段は、熱媒体が流れる経路を三方向に切替え可能な三方弁であるとよい。
【0031】
これにより、3つの循環経路の切替えを確実に行うことができる。
【0032】
また、第1被供給部材はヒータコアであり、第2被供給部材はスロットルボデーであるとよい。
【0033】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0035】
(第1の実施の形態)
図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関について説明する。図1及び図2は本発明の第1の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。図1中の矢印はプレヒート時における熱媒体としての冷却液体の流れを示している。図2中の矢印は機関運転時における冷却液体の流れを示している。また、図3は図1,2に示す蓄熱装置を備えた内燃機関を更に簡略化した模式図である。
【0036】
<蓄熱装置を備えた内燃機関の概略構成>
図示のように、本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、シリンダヘッド11及びシリンダブロック12を有する機関本体10と、機関本体10によって暖められた熱媒体としての冷却液体の一部を、保温した状態で溜めておく蓄熱タンク20と、冷却液体を流れさせるための電動ポンプ21と、機関本体10に設けられた不図示のベルトによって駆動されるポンプ30と、を備える。また、本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、更に、車室内の暖房に用いられる第1被供給部材としてのヒータコア41と、アクセルに連動するスロットルバルブ及びその開度を検出するスロットルポジションセンサを有する第2被供給部材としてのスロットルボデー42と、冷却液体が流れる経路を切替える三方弁50と、を備える。
【0037】
そして、図3に示すように、ヒータコア41及びスロットルボデー42は通らずに、機関本体10と蓄熱タンク20を循環する第1循環経路R1と、蓄熱タンク20は通らずに、機関本体10とヒータコア41及びスロットルボデー42を循環する第2循環経路R2と、機関本体10は通らずに、蓄熱タンク20とヒータコア41及びスロットルボデー42を循環する第3循環経路R3が形成される。なお、本実施の形態では、第2循環経路R2及び第3循環経路R3において、ヒータコア41とスロットルボデー42は並列に配置されている。
【0038】
また、三方弁50は、ヒータコア41及びスロットルボデー42に対する冷却液体の供給制御を行う制御手段としての機能を発揮する。この三方弁50は、図3に示すように、第1循環経路R1と第2循環経路R2と第3循環経路R3の分岐部分に配設されている。そして、この三方弁50は、ヒータコア41及びスロットルボデー42側の第1弁V1,蓄熱タンク20側の第2弁V2、または機関本体10側の第3弁V3を選択的に閉じることができる。これにより、三方弁50の第1弁V1が閉じられると、冷却液体は第1循環経路R1のみ循環可能となる。また、三方弁50の第2弁V2が閉じられると、冷却液体は第2循環経路R2のみ循環可能となる。更に、三方弁50の第3弁V3が閉じられると、冷却液体は第3循環経路R3のみ循環可能となる。
【0039】
<蓄熱装置を備えた内燃機関の動作(プレヒート時)>
図1はプレヒート時の動作状態を示しており、図中の矢印は、そのときの冷却液体の流れを示している。プレヒートは、機関始動前に予め機関を暖めて暖機の促進を図るために行われる。このプレヒートは、例えば、ドアスイッチ信号などのプレヒートトリガー信号に応じて、その動作が開始される。すなわち、このプレヒートトリガー信号に応じて電動ポンプ21をオンにする。また、三方弁50は第1弁V1を閉じる。これにより、図示のように、冷却液体が循環する流れが生ずる。なお、図3においては、冷却液体は、第1循環経路R1を図中反時計回りに循環することになる。このとき、三方弁50は第1弁V1を閉じているので、その他の循環経路を循環する冷却液体の流れは生じていない。その後、電動ポンプ21をオフにして、冷却液体の流れを停止させて、プレヒートを終了する。
【0040】
ここで、電動ポンプ21をオンにしておく時間は、蓄熱タンク20に溜めておいた暖かい冷却液体のみが機関本体10に供給され、機関本体10内の冷えた冷却液体が蓄熱タンク20を通って、再び機関本体10に戻ってこないように設定される。以上のように、機関始動前の冷間時に、蓄熱タンク20に溜めておいた暖かい冷却液体によって、機関本体10を暖めておくことができる。従って、早期に、吸気管の内壁面に付着する燃料の量を低減できる。また、早期に、燃料の揮発性が高まるため、混合気の着火性を向上させ、燃焼の安定化を図ることができる。以上のことから、冷間始動時における始動性の向上、燃料消費量の低減、及び排気エミッションの向上を図ることができる。
【0041】
<蓄熱装置を備えた内燃機関の動作(機関運転時)>
図2は機関運転時の動作状態を示しており、図中の矢印は、そのときの冷却液体の流れを示している。上記プレヒート終了後、機関の始動により、ポンプ30が作動する。また、三方弁50は第1弁V2を閉じている。これにより、図示のように、冷却液体が循環する流れが生ずる。なお、図3においては、冷却液体は、第2循環経路R2を図中時計回りに循環することになる。このとき、電動ポンプ21は作動しておらず、三方弁50は第1弁V2を閉じているので、その他の循環経路を循環する冷却液体の流れは生じていない。
【0042】
機関運転が開始されてから暫くの間は暖機運転がなされ、その後、通常の運転がなされる。ここで、ヒータコア41及びスロットルボデー42は、熱交換機能を発揮する。従って、機関運転時においては、冷却液体がヒータコア41及びスロットルボデー42に供給されることで、これらの温度は高くなり、一方、冷却液体の温度は低下する。なお、ヒータコア41を加熱する理由は、車室内の暖房のためである。また、スロットルボデー42を加熱する理由は、吸気に含まれる水分が吸気通路上で氷結することを防止するためである。また、通常の機関運転時においては、冷却液体を通じて、ヒータコア41,スロットルボデー42及び不図示のラジエータにより熱交換が行われ、機関は適度な温度に維持される。
【0043】
そして、機関運転中あるいは機関運転停止後において、適当なタイミングで電動ポンプ21をオンにして、図3に示す第1循環経路R1を循環する冷却液体の流れを形成する。これにより、高温になった冷却液体を蓄熱タンク20に溜めておき、次回のプレヒートに備えておく。
【0044】
<本実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関により得られる効果>
上述の通り、ヒータコア41とスロットルボデー42は、前者の場合には車室内の暖房のために、後者の場合には吸気通路内の氷結防止のために、いずれも暖機が要求される部材である。しかし、通常、これらの暖機の優先度は、機関本体10の暖機の優先度に比べて低い。従って、プレヒートにおいては、機関本体10のみを暖めて、この機関本体10の暖機を優先的に促進するのが望ましい。そして、通常、ヒータコア41とスロットルボデー42は、機関始動後に暖機をすれば十分である。また、これらヒータコア41とスロットルボデー42は、暖機の優先度が同等であり、暖機を要求する時期も同等である。従って、これらに対する冷却液体の供給制御は同様にすることができる。そこで、本実施の形態では、上述の通り、単一の三方弁50を用いて、冷却液体の循環経路を切替えることで、ヒータコア41及びスロットルボデー42に対して、同一の冷却液体の供給制御を行うように構成した。なお、ここで言う「冷却液体の供給制御」とは、冷却液体の供給を行うか、供給を停止するかを切替える制御を意味する。
【0045】
以上のように、本実施の形態においては、単一の制御手段としての三方弁50を用いて、ヒータコア41及びスロットルボデー42に対して、同一の冷却液体の供給制御を行うことができる。従って、別々に制御手段を設けて、冷却液体の供給制御を行う場合に比べて、部品点数の低減を図ることができる。また、別々に制御を行う場合に比べて、制御の簡易化を図ることができる。更に、これらはコストダウンにも貢献する。
【0046】
そして、本実施の形態では、プレヒートにおいては、蓄熱タンク20に溜めておいた暖かい冷却液体は、機関本体10にのみ供給し、ヒータコア41及びスロットルボデー42には供給しないようにした。従って、暖かい冷却液体の供給量は少なくて済むため、蓄熱タンク20の小型化を図ることができる。また、プレヒートにおいては、機関本体10の加熱効率の向上を図ることができる。なお、本実施の形態においては、ヒータコア41及びスロットルボデー42を、冷却液体の供給経路において並列して設けるようにした。従って、一方の熱交換が、他方の熱交換に影響を与えることはない。つまり、これらヒータコア41及びスロットルボデー42を直列に配設した場合には、上流側に配設したものに対して、先に冷却液体が供給されることになる。従って、下流側に配設したものは、十分な熱交換がなされないおそれがある。これに対して、本実施の形態のように、ヒータコア41及びスロットルボデー42を並列に配設することで、このような不具合は発生しない。
【0047】
また、本実施の形態においては、三方弁50の第3弁V3を閉じることで、冷却液体が第3循環経路R3を循環するように制御することもできる。従って、例えば、寒冷多湿時などの環境の下では、機関本体10よりも、ヒータコア41及びスロットルボデー42の暖機が優先される場合も考えられ得る。このような場合には、プレヒートにおいては、冷却液体が第3循環経路R3を循環するように制御することで、ヒータコア41及びスロットルボデー42の暖機を優先的に促進することもできる。このように、本実施の形態においては、単一の三方弁50を用いて、冷却液体の多種多様な供給制御が可能である。
【0048】
(第2の実施の形態)
図4には、本発明の第2の実施の形態が示されている。本実施の形態では、循環経路が上記第1の実施の形態とは異なる場合を説明する。基本的な構成部材およびその作用については第1の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0049】
図4は本発明の第2の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。本実施の形態においては、冷却液体が流れる経路を切替える弁は、上記第1の実施の形態とは異なり、二方弁51である。その他の、機関本体10,蓄熱タンク20,電動ポンプ21,ポンプ30,ヒータコア41及びスロットルボデー42に関しては、上記第1の実施の形態と同一である。ただし、これらの配置は、上記第1の実施の形態の場合とは異なり、冷却液体の循環経路は異なっている。
【0050】
本実施の形態では、二方弁51の第1弁V1を閉じて、電動ポンプ21をオンにし、かつ、ポンプ30を作動させない状態においては、冷却液体は、ヒータコア41及びスロットルボデー42は通らずに、機関本体10と蓄熱タンク20を循環する第1循環経路R11を循環する(図中一点鎖線の矢印の向きに循環する)。また、二方弁51の第2弁V2を閉じて、電動ポンプ21をオフにし、かつ、ポンプ30を作動させた状態においては、冷却液体は、機関本体10,スロットルボデー42,ヒータコア41、及び蓄熱タンク20を循環する第2循環経路R12を循環する(図中点線の矢印の向きに循環する)。このように、本実施の形態においては、プレヒートの場合には、冷却液体が第1循環経路R11を循環するように制御を行い、機関運転時には、冷却液体が第2循環経路R12を循環するように制御する。
【0051】
以上のように、本実施の形態においても、単一の二方弁51を用いて、ヒータコア41及びスロットルボデー42に対して、同一の冷却液体の供給制御を行うことができる。従って、上記第1の実施の形態の場合と同様に、部品点数の低減,制御の簡易化、及びコストダウンを図ることができる。また、本実施の形態においても、プレヒートにおいては、蓄熱タンク20に溜めておいた暖かい冷却液体は、機関本体10にのみ供給し、ヒータコア41及びスロットルボデー42には供給しない。従って、上記第1の実施の形態の場合と同様に、蓄熱タンク20の小型化、及び機関本体10の加熱効率の向上を図ることができる。
【0052】
(第3の実施の形態)
図5には、本発明の第3の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ヒータコア41及びスロットルボデー42を、冷却液体の供給経路において並列して設けた点を除けば、上記第2の実施の形態と同一である。上記第2の実施の形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0053】
図5は本発明の第3の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。
【0054】
本実施の形態においても、二方弁51の第1弁V1を閉じて、電動ポンプ21をオンにし、かつ、ポンプ30を作動させない状態においては、冷却液体は、ヒータコア41及びスロットルボデー42は通らずに、機関本体10と蓄熱タンク20を循環する第1循環経路R21を循環する(図中一点鎖線の矢印の向きに循環する)。また、二方弁51の第2弁V2を閉じて、電動ポンプ21をオフにし、かつ、ポンプ30を作動させた状態においては、冷却液体は、機関本体10,ヒータコア41,スロットルボデー42、及び蓄熱タンク20を循環する第2循環経路R22を循環する(図中点線の矢印の向きに循環する)。このように、本実施の形態においても、プレヒートの場合には、冷却液体が第1循環経路R11を循環するように制御を行い、機関運転時には、冷却液体が第2循環経路R12を循環するように制御する。そして、本実施の形態においては、ヒータコア41及びスロットルボデー42を、冷却液体の供給経路において並列して設けるようにした。
【0055】
以上のように、本実施の形態においても、上記第2の実施の形態の場合と同様の効果を得ることは言うまでもない。また、本実施の形態の場合には、ヒータコア41及びスロットルボデー42を、冷却液体の供給経路において並列して設けるため、一方の熱交換が、他方の熱交換に影響を与えることはない。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、部品点数の低減,制御の簡易化、及びコストダウンを図ることができる。また、本発明によれば、蓄熱タンクの小型化及び加熱効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。
【図3】図1,2に示す蓄熱装置を備えた内燃機関を更に簡略化した模式図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。
【図6】従来技術に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。
【図7】従来技術に係る蓄熱装置を備えた内燃機関の模式図である。
【符号の説明】
10 機関本体
11 シリンダヘッド
12 シリンダブロック
20 蓄熱タンク
21 電動ポンプ
30 ポンプ
41 ヒータコア
42 スロットルボデー
50 三方弁
51 二方弁
R1 第1循環経路
R2 第2循環経路
R3 第3循環経路
R11 第1循環経路
R12 第2循環経路
R21 第1循環経路
R22 第2循環経路
V1 第1弁
V2 第2弁
V3 第3弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine provided with a heat storage device.
[0002]
[Prior art]
An internal combustion engine is required to improve startability, reduce fuel consumption, improve exhaust emission, and the like when cold. Therefore, in order to meet these demands, a technology of a heat storage device is known as a technology for warming the engine at an early stage (see, for example,
[0003]
With reference to FIG.6 and FIG.7, an example of the internal combustion engine provided with the heat storage apparatus which concerns on a prior art is demonstrated. 6 and 7 are schematic views of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the prior art. The arrows in FIG. 6 indicate the flow of the cooling liquid as the heat medium during preheating. The arrows in FIG. 7 indicate the flow of the cooling liquid during engine operation.
[0004]
As shown in the figure, an internal combustion engine provided with a heat storage device is a state in which an engine main body 110 having a cylinder head 111 and a cylinder block 112 and a part of a cooling liquid as a heat medium heated by the engine main body 110 are kept warm. A
[0005]
With the above configuration, the
[0006]
During engine operation, the
[0007]
By the way, in the internal combustion engine provided with the heat storage device, it is desirable that the capacity of the heat storage tank is as small as possible from the viewpoint of mounting space and cost. In this connection, in the preheating, it is desirable to supply the warm cooling liquid intensively to the part to be warmed so that the part to be warmed can be efficiently warmed. In general, it is desirable to supply a warm cooling liquid only to the engine body during preheating. However, in the case of the internal combustion engine provided with the heat storage device shown in FIGS. 6 and 7, warm cooling liquid is also supplied to the
[0008]
As a technique that satisfies the above requirements, there is a technique in which means for controlling the flow of the cooling liquid (electromagnetic valve, three-way valve, etc.) is provided for each of the paths through which the cooling liquid flows (see, for example, Patent Document 1). . Thereby, at the time of preheating, a cooling liquid can be flowed only to the circulation path which circulates through an engine main body and a thermal storage tank. For example, in the case of the examples shown in FIGS. 6 and 7, if a control valve such as a three-way valve is also provided at the position indicated by X in the figure, at the time of preheating, only the circulation path that circulates between the engine body and the heat storage tank is provided. Cooling liquid can flow. However, when a plurality of means for controlling the flow of the cooling liquid are provided in this way, the number of parts increases and the control becomes complicated. As a result, the cost increases.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-303140 A
[Patent Document 2]
JP 2002-4855 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
One of the objects of the present invention is to reduce the number of parts.
[0011]
One of the objects of the present invention is to simplify the control.
[0012]
One of the objects of the present invention is to reduce the cost.
[0013]
One of the objects of the present invention is to reduce the size of the heat storage tank.
[0014]
Furthermore, one of the objects of the present invention is to improve the heating efficiency.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0016]
The internal combustion engine provided with the heat storage device of the present invention includes a circulation path that passes through the heat storage tank and a plurality of members to be supplied to which a heat medium is supplied. And in this invention, about the supply control of a heat medium among several to-be-supplied members, the structure which controls collectively was employ | adopted about what can perform the same control. That is, the supply control of the heat medium can be simultaneously performed on a plurality of supplied members by a single control means. With the configuration of the present invention, the number of parts can be reduced. Moreover, simplification of control can be achieved. These also contribute to cost reduction.
[0017]
As a more specific internal combustion engine equipped with the heat storage device of the present invention,
A heat storage tank in which the heat medium warmed by the engine is kept warm,
In the internal combustion engine including a heat storage device having the heat storage tank and a circulation path that circulates through the engine body,
A plurality of supplied members including at least a first supplied member and a second supplied member to which a heat medium is supplied;
And a single control means for performing supply control of the heat medium to the first supplied member and the second supplied member.
[0018]
According to the configuration of the present invention, the supply control of the heat medium can be simultaneously performed on the first supplied member and the second supplied member by a single control unit. Therefore, the number of parts can be reduced. Moreover, simplification of control can be achieved. These also contribute to cost reduction.
[0019]
Note that the “supply control” includes not only control for switching between supply of heat medium and stop of supply, but also control of the supply amount of the heat medium. And as a control means, the control valve which can control opening and closing of a valve can be mentioned, for example. In the case of this control valve, it is possible to perform control to switch between supply of the heat medium and stop of supply to the first supplied member and the second supplied member by opening / closing control of the valve. Further, the supply amount of the heat medium can be controlled by adjusting the degree of opening of the valve by the control valve. The control means may include a switching valve that switches a path through which the heat medium flows. In the case of this switching valve, it is possible to control whether to supply the heat medium or to stop the supply to the first supplied member and the second supplied member by switching the flow path of the heat medium. it can. Moreover, the supply amount of the heat medium can be controlled by incomplete switching without completely switching the path through which the heat medium flows by the switching valve.
[0020]
Here, regarding the supply control of the heat medium, the same control may be performed on the first supplied member and the second supplied member by the control means. That is, there is a case where some of the supplied members can perform the same control regarding the supply control of the heat medium. Therefore, in the present invention, the same control is performed collectively.
[0021]
The supply control may be performed based on a warm-up request for the first supplied member and the second supplied member. That is, the same control is performed on the first supplied member and the second supplied member that require warm-up.
[0022]
The first supplied member and the second supplied member may be provided in parallel in the heat medium supply path.
[0023]
If it does in this way, the heat exchange in one to-be-supplied member will not affect the heat exchange in the other to-be-supplied member.
[0024]
A first circulation path that circulates between the heat storage tank and the engine body without passing through the first supplied member and the second supplied member;
A second circulation path that circulates through the first and second supplied members and the engine body without passing through the heat storage tank;
The control means may be capable of switching a path through which the heat medium flows to the first circulation path or the second circulation path.
[0025]
In this way, when the heat medium circulates through the first circulation path, the heat medium does not pass through the first supplied member and the second supplied member. Accordingly, the warm heat medium stored in the heat storage tank can be intensively supplied to the engine main body without being supplied to the first supplied member and the second supplied member. Therefore, the heat storage tank can be reduced in size because the heat medium is not supplied to the first supplied member and the second supplied member. Further, the heating efficiency of the engine body can be improved. Further, when the heat medium circulates through the second circulation path, the heat medium does not pass through the heat storage tank. Therefore, for example, it is possible to prevent the cooled heat medium from being supplied from the heat storage tank to the engine body immediately after the engine is started. In the second circulation path, the first supplied member and the second supplied member include cases where they are arranged in series and arranged in parallel.
[0026]
The engine body further includes a third circulation path that circulates the first supplied member and the second supplied member and the heat storage tank without passing through the engine body,
The control means may be capable of switching the path through which the heat medium flows to any one of the first circulation path, the second circulation path, and the third circulation path.
[0027]
In this way, when the heat medium circulates through the third circulation path, the heat medium does not pass through the engine body. Thereby, the warm heat medium stored in the heat storage tank can be intensively supplied to the first supplied member and the second supplied member. In the third circulation path, the first supplied member and the second supplied member include cases where they are arranged in series and arranged in parallel.
[0028]
In addition, an electric pump is provided in the common part of the first circulation path and the third circulation path,
A pump having the engine body as a drive source may be provided in the second circulation path.
[0029]
With this configuration, the warm heat medium stored in the heat storage tank can be supplied to the engine main body or the first supplied member and the second supplied member by the electric pump before starting the engine. . Further, during engine operation, the pump is operated by the driving force from the engine body, and the heat medium circulates through the second circulation path.
[0030]
The control means may be a three-way valve capable of switching a path through which the heat medium flows in three directions.
[0031]
Thereby, switching of three circulation paths can be performed reliably.
[0032]
The first supplied member may be a heater core, and the second supplied member may be a throttle body.
[0033]
In addition, said each structure can be employ | adopted combining as much as possible.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent.
[0035]
(First embodiment)
With reference to FIGS. 1-3, the internal combustion engine provided with the thermal storage apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG.1 and FIG.2 is a schematic diagram of the internal combustion engine provided with the heat storage apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. The arrows in FIG. 1 indicate the flow of the cooling liquid as the heat medium during preheating. The arrows in FIG. 2 indicate the flow of the cooling liquid during engine operation. FIG. 3 is a schematic view further simplifying the internal combustion engine provided with the heat storage device shown in FIGS.
[0036]
<Schematic configuration of an internal combustion engine provided with a heat storage device>
As shown in the figure, an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the present embodiment includes an
[0037]
As shown in FIG. 3, the
[0038]
The three-
[0039]
<Operation of internal combustion engine equipped with heat storage device (during preheating)>
FIG. 1 shows the operating state during preheating, and the arrows in the figure show the flow of the cooling liquid at that time. Preheating is performed in order to warm up the engine in advance and promote warm-up before starting the engine. This preheating is started in response to a preheat trigger signal such as a door switch signal. That is, the
[0040]
Here, only the warm cooling liquid stored in the
[0041]
<Operation of Internal Combustion Engine with Heat Storage Device (During Engine Operation)>
FIG. 2 shows the operating state during engine operation, and the arrows in the figure indicate the flow of the cooling liquid at that time. After the preheating is completed, the
[0042]
A warm-up operation is performed for a while after the engine operation is started, and then a normal operation is performed. Here, the
[0043]
Then, during engine operation or after engine operation is stopped, the
[0044]
<Effect obtained by internal combustion engine provided with heat storage device according to the present embodiment>
As described above, the
[0045]
As described above, in the present embodiment, the same cooling liquid supply control can be performed on the
[0046]
In the present embodiment, during the preheating, the warm cooling liquid stored in the
[0047]
Further, in the present embodiment, it is possible to control the cooling liquid to circulate through the third circulation path R3 by closing the third valve V3 of the three-
[0048]
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a case where the circulation path is different from that of the first embodiment will be described. Since the basic constituent members and the operation thereof are the same as those of the first embodiment, the same constituent parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0049]
FIG. 4 is a schematic diagram of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the valve that switches the path through which the cooling liquid flows is a two-way valve 51, unlike the first embodiment. The other parts of the
[0050]
In the present embodiment, the cooling liquid does not pass through the
[0051]
As described above, also in the present embodiment, the same cooling liquid supply control can be performed on the
[0052]
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The present embodiment is the same as the second embodiment except that the
[0053]
FIG. 5 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to a third embodiment of the present invention.
[0054]
Also in the present embodiment, when the first valve V1 of the two-way valve 51 is closed, the
[0055]
As described above, it goes without saying that the present embodiment can achieve the same effects as those of the second embodiment. In the case of the present embodiment, the
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the number of parts can be reduced, the control can be simplified, and the cost can be reduced. Moreover, according to this invention, size reduction of a thermal storage tank and improvement of a heating efficiency can be aimed at.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view further simplifying the internal combustion engine provided with the heat storage device shown in FIGS.
FIG. 4 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the prior art.
FIG. 7 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a heat storage device according to the prior art.
[Explanation of symbols]
10 Engine body
11 Cylinder head
12 Cylinder block
20 Thermal storage tank
21 Electric pump
30 pumps
41 Heater core
42 Throttle body
50 Three-way valve
51 Two-way valve
R1 first circulation path
R2 Second circulation path
R3 Third circulation path
R11 first circulation path
R12 Second circulation path
R21 first circulation path
R22 Second circulation path
V1 1st valve
V2 Second valve
V3 3rd valve
Claims (9)
該蓄熱タンクと機関本体を循環する循環経路と、を有する蓄熱装置を備えた内燃機関において、
熱媒体が供給される、少なくとも第1被供給部材及び第2被供給部材を含む複数の被供給部材と、
第1被供給部材及び第2被供給部材に対する熱媒体の供給制御を行う単一の制御手段と、を備えることを特徴とする蓄熱装置を備えた内燃機関。A heat storage tank in which the heat medium warmed by the engine is kept warm,
In the internal combustion engine including a heat storage device having the heat storage tank and a circulation path that circulates through the engine body,
A plurality of supplied members including at least a first supplied member and a second supplied member to which a heat medium is supplied;
An internal combustion engine comprising a heat storage device, comprising: a single control unit that controls supply of a heat medium to the first supplied member and the second supplied member.
前記蓄熱タンクは通らずに、第1被供給部材及び第2被供給部材と機関本体を循環する第2循環経路と、を備え、
前記制御手段は、熱媒体が流れる経路を、第1循環経路または第2循環経路に切替え可能であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。A first circulation path that circulates between the heat storage tank and the engine body without passing through the first supplied member and the second supplied member;
A second circulation path that circulates through the first and second supplied members and the engine body without passing through the heat storage tank;
The internal combustion engine with a heat storage device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means is capable of switching a path through which the heat medium flows to a first circulation path or a second circulation path. organ.
前記制御手段は、熱媒体が流れる経路を、第1循環経路,第2循環経路または第3循環経路のうちのいずれか一つに切替え可能であることを特徴とする請求項5に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。A third circulation path that circulates the first supplied member and the second supplied member and the heat storage tank without passing through the engine body;
6. The heat storage according to claim 5, wherein the control unit is capable of switching a path through which the heat medium flows to any one of a first circulation path, a second circulation path, and a third circulation path. Internal combustion engine equipped with the device.
第2循環経路に機関本体を駆動源とするポンプが設けられることを特徴とする請求項6に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。An electric pump is provided at the common part of the first circulation path and the third circulation path,
The internal combustion engine provided with the heat storage device according to claim 6, wherein a pump having an engine body as a drive source is provided in the second circulation path.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003182511A JP2005016420A (en) | 2003-06-26 | 2003-06-26 | Internal combustion engine equipped with heat accumulator |
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---|---|---|---|---|
JP2009090748A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Toyota Motor Corp | Energy recovery device |
CN101512117B (en) * | 2006-11-28 | 2011-07-13 | 卡森尼可关精株式会社 | Heat accumulation system for vehicle |
-
2003
- 2003-06-26 JP JP2003182511A patent/JP2005016420A/en active Pending
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