JP2005090508A - Temperature control method for internal combustion engine and cooling system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の内燃機関を温度調節する方法と、内燃機関のための冷却システムに関するものであって、内燃機関には液状の冷却液のための冷却液循環回路を有する冷却システムが設けられている。 The present invention relates to a method for adjusting the temperature of an internal combustion engine of an automobile and a cooling system for the internal combustion engine, the internal combustion engine being provided with a cooling system having a coolant circulation circuit for liquid coolant. ing.
内燃機関は、冷間始動後その駆動温度に達するまでは、大量の有害物質の遊離および高い摩擦とそれに結びついた摩耗のような、比較的悪い特性を有する。冷間始動の欠陥は、内燃機関の十分な予熱によって回避することができる。これまでこの目的のために提案された手段、特に冷却液循環回路内へ組み込まれる潜熱貯蔵器または温水貯蔵器は、これまで実際においては受け入れられていない。 Internal combustion engines have relatively bad characteristics, such as the release of a large amount of harmful substances and high friction and the associated wear, until the driving temperature is reached after a cold start. Cold start defects can be avoided by sufficient preheating of the internal combustion engine. So far, the means proposed for this purpose, in particular the latent heat reservoir or hot water reservoir incorporated into the coolant circulation circuit, have not been accepted in practice so far.
特許文献1からは、温水貯蔵器として冷却液循環回路の補償および排気容器を設けることが知られており、同容器は遮断機構によって遮断可能なバイパス導管を介して冷却液ポンプの吸込み側と接続されている。エンジンがOFFにされた場合には、冷却循環回路内にある補償容器の遮断機構が閉成され、始動の際に開放される。 From Patent Document 1, it is known to provide a coolant circulation circuit compensation and an exhaust container as a hot water reservoir, which is connected to the suction side of the coolant pump through a bypass conduit that can be shut off by a shut-off mechanism. Has been. When the engine is turned off, the shutoff mechanism of the compensation container in the cooling circuit is closed and opened at the start.
本発明の課題は、冷却循環回路の冷却液の量を増大させる必要なしに、冷間始動の際の内燃機関の予熱を可能にすることである。 An object of the present invention is to enable preheating of an internal combustion engine during a cold start without having to increase the amount of coolant in the cooling circuit.
この課題は、内燃機関がOFFにされた場合に、ほぼ全部の量の冷却液が冷却液循環回路から温水貯蔵器へ給送され、内燃機関の始動時に温水貯蔵器から冷却液が再び冷却液循環回路内へ戻されることによって、解決される。 The problem is that when the internal combustion engine is turned off, almost the entire amount of coolant is fed from the coolant circulation circuit to the hot water reservoir, and the coolant is again supplied from the hot water reservoir when the internal combustion engine is started. It is solved by returning it to the circulation circuit.
この種の温水貯蔵器は、常に冷却液によって満たされてはおらず、車両重量を取り立てて言うほど増大させない。他方で、実際には全量の冷却液が温水貯蔵器内へ給送されるので、熱い冷却液が利用されずに冷却液循環回路内へ残ることはないので、内燃機関の予熱のために利用可能な熱エネルギが極めて高くなる。 This type of hot water reservoir is not always filled with coolant and does not increase the vehicle weight as much. On the other hand, since the entire amount of coolant is actually fed into the hot water reservoir, hot coolant is not used and does not remain in the coolant circulation circuit, so it is used for preheating the internal combustion engine. The possible thermal energy is very high.
本発明の他の形態においては、冷却液循環回路内に室内暖房用熱交換器および/またはトランスミッションオイル用熱交換器および/またはエンジンオイル用熱交換器が設けられており、かつこの全部の冷却液循環回路から冷却液が温水貯蔵器内へ給送される。 In another embodiment of the present invention, a heat exchanger for indoor heating and / or a heat exchanger for transmission oil and / or a heat exchanger for engine oil are provided in the coolant circulation circuit, and all of the cooling is performed. Coolant is fed into the hot water reservoir from the liquid circulation circuit.
内燃機関のための冷却システムにおいては、本発明に基づく課題は、冷却液循環回路から分岐した回路内に温水貯蔵器が配置され、温水貯蔵器は、少なくとも冷却液循環回路の容積にほぼ相当する容積を有し、内燃機関がOFFにされた場合に冷却液を冷却液循環回路から温水貯蔵器内へ給送するための手段と、内燃機関がONにされた場合に冷却液を冷却液循環回路内へ戻すための手段とを備えている、いることによって、解決される。 In a cooling system for an internal combustion engine, the problem based on the present invention is that a hot water reservoir is arranged in a circuit branched from the coolant circulation circuit, and the hot water reservoir substantially corresponds to at least the volume of the coolant circulation circuit. Means for supplying coolant from the coolant circulation circuit into the hot water reservoir when the internal combustion engine is turned off, and circulating the coolant when the internal combustion engine is turned on. By means of returning to the circuit.
本発明の他の特徴と利点は、本発明の実施例についての以下の説明から明らかにされる。 Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the present invention.
図1に示す内燃機関10は、ラジエータ11と共に冷却循環回路内に配置されている。冷却液ポンプ12は、導管13を介して冷却液を内燃機関10へ給送する。内燃機関10を出た冷却液は、導管14を介してラジエータ11の入口へ流れる。導管14からは、サーモスタット弁16へ通じるバイパス導管15が分岐しており、そのサーモスタット弁を通して内燃機関10から来る冷却液を導管17を介して直接冷却液ポンプ12によって吸い込むことができる。冷却液が冷たい場合には、サーモスタット弁16はバイパス導管15と冷却液ポンプ12へ通じる導管17の間の接続を開放するので、内燃機関を出た冷却液は直接また内燃機関10へ供給される。
An
サーモスタット弁16には、ラジエータ11から来る還流導管18が接続されている。バイパス導管15を介して供給される冷却液が予め定められた温度に達するとすぐに、サーモスタット弁16はバイパス導管を遮断して、還流導管18を開放することを開始するので、次々とラジエータ11から来る冷却液が導管17を介して冷却液ポンプ12の吸込み側へ達する。サーモスタット弁16は、バイパス導管15とクーラー還流導管18を通して導管17とそれに伴って内燃機関10へ供給される、冷却液の量を定める。それによって内燃機関10は、駆動温度に制御される。
A
エンジン出口導管14からは、熱交換器20へ通じる導管19が分岐しており、その熱交換器は車両のための室内暖房用構成部分である。熱交換器20から流出する冷却液は、混合室の領域においてサーモスタット弁16へ供給される。
The engine outlet conduit 14 branches off from a
この冷却液循環回路の一番高い箇所に、図示されていない排気弁を介して導管22が接続されており、その導管は高いところに位置する補償容器23へ通じている。一点鎖線で示す導管22内を流れるのは、大体において空気または蒸気である。補償容器23内に集まる液状の冷却液は、導管24を介して冷却液循環回路へ戻される。この導管24は、冷却液ポンプ12の吸込み側に連通している。
A
上述した冷却液循環回路からの分岐内に、温水貯蔵器25が配置されており、その温水貯蔵器の容積は、冷却循環回路内に、すなわち内燃機関10、ラジエータ11、熱交換器20、サーモスタット弁16および導管13、14、15、17、18、19および21内に存在しているほぼ全量の冷却液を収容することができるように、定められている。温水貯蔵器25は、導管26を介して冷却液ポンプ12の吸込み側に接続されている。導管26内には、電動駆動されるポンプ27と電気的に切り替え可能な弁28が配置されている。
A
内燃機関10がOFFにされた場合には、ポンプ27がONにされ、そのポンプの駆動は予め定められた期間の間維持される。この期間は、そのポンプ内へ冷却液循環回路の全量の冷却液を吸い込んで、それまでに空になっている、すなわち空気を有する温水貯蔵器25へ給送することができるように、計算される。ポンプ27の電動機のスイッチONによって、電気的に操作可能な弁28、たとえば電磁弁28も開放される。全量の冷却液は、温水貯蔵器25内へポンプアップされ、すなわち冷却液循環回路11が空にされる。温水貯蔵器25内に含まれている空気は、導管29を介して流出し、その導管は補償容器23に接続されている。実際においては、この導管29内に遮断弁30を配置すると理にかなっており、その遮断弁も同様に電気的に操作可能であって、かつ弁28と共に開放し、かつ閉成される。冷却液がポンプ27によって冷却液循環回路から汲み出される間、空気は導管22を介してだんだんと冷却液循環回路内へ流れる。
When the
内燃機関10の始動時に、弁28、30は開放される。しかし、内燃機関と共に始動する、電動ポンプとすることのできる、冷却液ポンプ12は、通常内燃機関10のクランク軸と駆動接続されており、温水貯蔵器25から冷却液を吸い込んで、それを内燃機関10内へ給送し、そこからさらに冷却循環回路内へ戻す。温水貯蔵器25は冷却液ポンプ12よりも高い場所にあるので、冷却液は重力に基づいて冷却液ポンプ12の吸込み側へ流れる。温水貯蔵器25が空になった後に、弁28、30は閉成する。
When the
好ましくは高性能の温水貯蔵器25が設けられ、その温水貯蔵器はできるだけ、24時間以内に摂氏約100°から60°への温度低下しか行われないように断熱されている。
A high performance
全ての熱い冷却液が冷却液循環回路から温水貯蔵器25内へ移送されるので、内燃機関10を予熱するためにそれに応じた高い熱エネルギが提供される。さらに、室内暖房用熱交換器20も内燃機関10の冷間始動の際に暖かい冷却液を供給されるので、暖房が極めて早期に応答する、という利点が得られる。
Since all hot coolant is transferred from the coolant circulation circuit into the
図示の実施形態の変形例においては、温水貯蔵器は2段階で形成されており、すなわち2つのチャンバを有しており、それらが切り替え可能な供給装置を介して供給を受ける。この場合においては、第1段階において、第1のチャンバが内燃機関から取り出された冷却液の量で充填され、その後切り替えられて、第2の段階においては第2のチャンバがラジエータ11から来る冷却液で充填され、その冷却液は通常内燃機関から来る冷却液よりも冷たい。従って、異なる温度水準を有する2つの冷却液が混合されることが、防止される。 In a variant of the illustrated embodiment, the hot water reservoir is formed in two stages, i.e. it has two chambers, which are supplied via a switchable supply device. In this case, in the first stage, the first chamber is filled with the amount of coolant removed from the internal combustion engine and then switched, and in the second stage, the second chamber is cooled from the radiator 11. Filled with liquid, the coolant is usually cooler than the coolant coming from the internal combustion engine. Therefore, mixing of two coolants having different temperature levels is prevented.
図2に示す実施例は、同様に、内燃機関10、ラジエータ11、冷却液ポンプ12、サーモスタット弁16および車両の室内暖房用熱交換器20を備えた冷却液循環回路を有している。この冷却液循環回路には、排気導管22と還流導管24を有する補償容器23も属している。暖房用熱交換器20は、エンジン出口導管14には接続されていない。むしろ、熱交換器は別の導管31を介して、内燃機関10から流出する冷却液を供給される。熱交換器20からサーモスタット弁16の混合室へ至る導管内に、切り替え可能な制御弁32が配置されている。
The embodiment shown in FIG. 2 similarly includes a coolant circulation circuit including an
車両の室内暖房用熱交換器20に対して並列に、冷却液循環回路内にトランスミッションオイル用熱交換器33が設けられている。このトランスミッションオイル用熱交換器33は、冷却液と、内燃機関10に属するオートマチックトランスミッション34のオイルとによって貫流される。さらに、エンジンオイル用熱交換器35が設けられており、その熱交換器も同様に内燃機関の冷却液とエンジンオイルによって貫流される。
A transmission oil heat exchanger 33 is provided in the coolant circulation circuit in parallel with the vehicle interior
この構造においても、温水貯蔵器25aが設けられており、その容積は、冷却液循環回路内に存在しているすべての冷却液量を収容することができるように、設計されている。温水貯蔵器25aは、導管26を介して冷却液ポンプ12の吸込み側に接続されている。導管26は、電動で駆動可能なポンプ27と電気的に切り替え可能な弁28、たとえば磁気弁を有している。温水貯蔵器は、導管29と切り替え可能な弁30を介して補償容器23に接続されている。
Also in this structure, the hot water reservoir 25a is provided, and the volume thereof is designed so as to be able to accommodate all the amount of the coolant existing in the coolant circulation circuit. The hot water reservoir 25 a is connected to the suction side of the
温水貯蔵器25aと、室内暖房用熱交換器およびトランスミッションオイル用熱交換器33へ通じる導管31との間に、導管36が配置されており、その導管は他の切り替え可能な弁37と電動で駆動可能なポンプ38を有している。導管31内には、内燃機関10への還流を阻止する、図示されていない戻り止め弁が設けられている。
A
ポンプ27、弁28、30、弁37およびポンプ38の駆動は、制御装置39を介して行われる。制御装置39は、特にこの目的のために設計された、貯蔵器システムまたは熱管理のための制御装置あるいはエンジン制御装置とすることができる。この制御装置39は、制御弁32も駆動し、その制御弁は車両の室内暖房用熱交換器への供給を制御する。
The drive of the
内燃機関10が停止した場合に、制御装置39はポンプ27をスイッチONして、弁28と30を開放する。冷却液は、実際には完全に、温水貯蔵器25a内へポンプアップされ、冷却液循環回路は空にされる。この冷却液循環回路内へ、導管22を介して補償容器23から空気が流入する。温水貯蔵器25a内に存在していた空気は、弁30と導管29を介して補償容器23内へ流入する。
When the
内燃機関をONにする場合に、冷却液循環回路への冷却液の還流は、図1を用いてすでに説明したように行うことができる。しかしまた、段階を設けて、たとえば制御装置39によってまず弁37を開放し、ポンプをスイッチONして、まず熱い冷却液が熱交換器20と熱交換器33内へポンピングされ、そこから内燃機関10へ流れるようにすることも、可能である。弁30は開放されているので、温水貯蔵器25a内へ空気が流入することができる。弁28は、遅れて開放することができるので、内燃機関10がONにされた後に遅延をもって冷却液が温水貯蔵器25aから内燃機関10内へ、そしてそこからクーラー内へポンピングされる。
When the internal combustion engine is turned on, the coolant can be recirculated to the coolant circulation circuit as already described with reference to FIG. However, a stage is also provided, for example by the control device 39 first opening the
内燃機関を温度調節することができるようにするために、本発明に基づく方法に加えて、あるいは本発明に基づく方法の代わりに、内燃機関がOFFにされた場合に全量のエンジンオイルがホットオイル貯蔵器内へ汲み込まれ、そのホットオイル貯蔵器はそれまでに空になっており、すなわち空気を有しているようにすることができる。その場合には内燃機関の始動の際に、エンジンオイルが空のオイル循環回路内へ、すなわちオイルクーラーとオイル冷却通路内へ戻るようにポンピングされる。オイルクーラーは、空気または好ましくは内燃機関の冷却液を供給される熱交換器とすることができる。ホットオイル貯蔵器は、オイル循環回路の分岐内に配置されて、電動駆動されるオイルポンプを有する。分岐は、好ましくはオイル循環回路に属するオイルポンプの吸込み側に接続される。ホットオイル貯蔵器は、オイル循環回路のオイルポンプよりも高い位置に配置されると、理にかなっている。 In order to be able to regulate the temperature of the internal combustion engine, in addition to or instead of the method according to the invention, the entire amount of engine oil is hot oil when the internal combustion engine is switched off. Pumped into a reservoir, the hot oil reservoir may have been previously emptied, i.e. have air. In that case, when the internal combustion engine is started, the engine oil is pumped back into the empty oil circulation circuit, that is, into the oil cooler and the oil cooling passage. The oil cooler can be a heat exchanger which is supplied with air or preferably a coolant of the internal combustion engine. The hot oil reservoir has an oil pump which is disposed in the branch of the oil circulation circuit and is electrically driven. The branch is preferably connected to the suction side of the oil pump belonging to the oil circulation circuit. The hot oil reservoir makes sense when placed higher than the oil pump in the oil circulation circuit.
10 内燃機関
11 ラジエータ
12 冷却液ポンプ
13、14、17、19、22、24、26、29、31、36 導管
15 バイパス導管
16 サーモスタット弁
18、24 還流導管
20 熱交換器
23 補償容器
25、25a 温水貯蔵器
27,38 (電動)ポンプ
28 弁
30 弁
32 制御弁
33 トランスミッションオイル用熱交換器
34 オートマチックトランスミッション
35 エンジンオイル用熱交換器
39 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (14)
内燃機関(10)がOFFにされた場合に、ほぼ全部の量の冷却液が冷却液循環回路から、それまでに空にされている温水貯蔵器(25、25a)内へ給送されて、内燃機関(10)の始動時に、前記温水貯蔵器から冷却液が再び冷却液循環回路内へ戻されることを特徴とする方法。 A method for adjusting the temperature of an internal combustion engine (10) of an automobile, to which a cooling system having a coolant circulation circuit for coolant is attached,
When the internal combustion engine (10) is turned off, almost the entire amount of coolant is fed from the coolant circulation circuit into the hot water reservoir (25, 25a) that has been emptied so far, A method wherein the coolant is returned from the hot water reservoir back into the coolant circulation circuit when the internal combustion engine (10) is started.
冷却液循環回路全体から冷却液が温水貯蔵器(25、25a)内へ給送されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 A heat exchanger for room heating and / or a heat exchanger for transmission oil and / or a heat exchanger for engine oil are arranged in the coolant circulation circuit, and the coolant is supplied from the entire coolant circulation circuit to the hot water storage device. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is fed into (25, 25a).
冷却液循環回路から分岐した回路内に温水貯蔵器(25、25a)が配置され、
温水貯蔵器(25、25a)は、少なくとも冷却液循環回路の容積にほぼ相当する容積を有し、内燃機関(10)がOFFにされた場合に冷却液を冷却液循環回路から温水貯蔵器(25、25a)内へ給送するための手段(27、28)と、内燃機関(10)がONにされた場合に冷却液を冷却液循環回路内へ戻すための手段(12、37、38)とを備えている、
ことを特徴とする冷却システム。 A cooling system for an internal combustion engine (10) having a coolant circulation circuit for the coolant between the internal combustion engine (10) and the radiator (11),
A hot water reservoir (25, 25a) is arranged in a circuit branched from the coolant circulation circuit,
The hot water reservoir (25, 25a) has a volume at least approximately equivalent to the volume of the coolant circulation circuit, and when the internal combustion engine (10) is turned off, the coolant is sent from the coolant circulation circuit to the hot water reservoir ( 25, 25a) means for feeding (27, 28) and means for returning the coolant into the coolant circulation circuit when the internal combustion engine (10) is turned on (12, 37, 38). )
A cooling system characterized by that.
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