JP2009250147A - 液冷式エンジンの液循環回路 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの冷間始動直後において、早期に暖機もしくは暖房を可能とする。
【解決手段】制御装置５０は、エンジン１０の冷間始動からの暖機時に、切替弁４０でエンジン流入経路４１を選択し、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水がエンジン１０内に充填されるようにしている。次に、切替弁４０をエンジンバイパス経路４３に切り替えてエンジン１０内に充填された温水の循環を止めた状態でエンジン１０の暖機を行うようにしている。
これによれば、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水を冷間始動直後のエンジン１０内に充填し、充填したらエンジン１０内での温水の循環を停止させた状態で暖機を進めることにより、更なる早期暖機を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液冷式エンジンの液循環回路、特にエンジンの冷間始動からの暖機に関するものであり、車両用に用いて好適である。

従来の液冷式エンジンの液循環回路として、下記の特許文献１には、エンジンをバイパスさせて冷却液を循環させる経路と、ヒータ回路には補助熱源を設けた暖房装置が示されている。この暖房装置において、エンジン始動後の暖機運転時には、エンジンをバイパスさせて冷却液を循環させることにより、エンジンでは内部の冷却液循環が停止することにより、早期暖機を図るとともに、ヒータ回路ではエンジンに熱を奪われることなく補助熱源を用いて速効暖房を図ったものである。
特開２００７−１３７１８４号公報

しかしながら、冷却液の熱容量は大きく、上記従来の暖房装置においてエンジン内部の冷却液循環を停止させても、冷間始動時に冷却液の温度を上昇させるには時間を要し、エンジンを暖機するまでに時間が掛かるという問題点がある。また、補助熱源として排気熱回収器を使用する場合、ヒータコアへ供給する冷却液の温度を瞬時に上昇させるのは困難であり、暖房するまでに時間が掛かるという問題点がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、エンジンの冷間始動直後において、早期に暖機もしくは暖房を可能とする液冷式エンジンの液循環回路を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、液冷式のエンジン（１０）に冷却液を循環させる液循環回路であり、液循環回路中に設けられて冷却液を循環させるポンプ手段（１２）と、エンジン（１０）から流出した冷却液を冷却して再びエンジン（１０）へ環流する冷却回路（３０）と、ポンプ手段（１２）の液流れ上流側に設けられて通過する高温の冷却液を蓄える蓄熱手段（７０）と、ポンプ手段（１２）から流出した冷却液をエンジン（１０）に流入させるエンジン流入経路（４１）と、ポンプ手段（１２）から流出した冷却液をエンジン（１０）をバイパスさせるエンジンバイパス経路（４３）と、両経路（４１、４３）を切り替える切替手段（４０）と、これらの作動を制御する制御手段（５０）とを備え、
制御手段（５０）は、エンジン（１０）の冷間始動からの暖機時に、切替手段（４０）でエンジン流入経路（４１）を選択し、蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水がエンジン（１０）内に充填されるようにし、次に、切替手段（４０）をエンジンバイパス経路（４３）に切り替えてエンジン（１０）内に充填された温水の循環を止めた状態でエンジン（１０）の暖機を行うことを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水を冷間始動直後のエンジン（１０）内に充填し、充填したらエンジン（１０）内での温水の循環を停止させた状態で暖機を進めることにより、更なる早期暖機を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の液冷式エンジンの液循環回路において、エンジン（１０）の冷却液流出部に、冷却液の温度を検出するエンジン水温検出手段（１０ｓ）を備え、
制御手段（５０）は、蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水をエンジン（１０）内に充填し始めた後、エンジン水温検出手段（１０ｓ）で検出される冷却液の温度上昇率（ΔＴｗｅ）が、一旦大きくなった後に所定の温度上昇率（α）以下に小さくなったとき、切替手段（４０）をエンジンバイパス経路（４３）に切り替えることを特徴としている。

この請求項２に記載の発明によれば、エンジン（１０）の冷却液流出部で、一旦大きくなった冷却液の温度上昇率（ΔＴｗｅ）が、所定値（α）以下に小さくなったことで、蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水がエンジン（１０）内に充填されたことを検知することができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の液冷式エンジンの液循環回路において、エンジン（１０）から流出した冷却液が、暖房用空気と熱交換するヒータコア（２１）を経由して再びエンジン（１０）へ環流する暖房回路（２０）と、ポンプ手段（１２）から流出した冷却液をヒータコア（２１）に流入させるヒータコア流入経路（４２）とを備え、
制御手段（５０）は、エンジン（１０）の冷間始動からの暖機時に、切替手段（４０）をヒータコア流入経路（４２）に切り替えて蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水がヒータコア（２１）に流通されるようにし、ヒータコア（２１）を用いて暖房を行うことを特徴としている。

この請求項３に記載の発明によれば、早期暖房を優先する場合は、蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水を冷間始動直後のヒータコア（２１）に流通させて暖房を行うことにより、冷間始動直後でもすぐに温風を吹き出すことができる。また、エンジン（１０）では、冷却液循環が行われないことにより、早期暖機を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の液冷式エンジンの液循環回路において、ヒータコア（２１）の冷却液流出部に、冷却液の温度を検出するヒータ水温検出手段（２１ｓ）を備え、
制御手段（５０）は、蓄熱手段（７０）内に蓄えていた温水をヒータコア（２１）に流通し始めた後、ヒータ水温検出手段（２１ｓ）で検出される冷却液の温度低下率（ΔＴｗｈ）が、所定の温度低下率（β）以上に大きくなったとき、切替手段（４０）をエンジンバイパス経路（４３）もしくはエンジン流入経路（４１）に切り替えることを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、ヒータコア（２１）の冷却液流出部で、一旦高い温度になった後の冷却液の温度低下率（ΔＴｗｈ）が、所定値以上に大きくなったことで、蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水がヒータコア（２１）内を通過しきったことを検知することができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載の液冷式エンジンの液循環回路において、エンジン（１０）の暖機と、ヒータコア（２１）を用いての暖房とを選択切り替えできるようになっていることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、早期暖機と速効暖房とで、優先される方を選択して実施することができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれかに記載の液冷式エンジンの液循環回路において、ポンプ手段（１２）を、電動機を動力源とする電動ポンプ（１２Ａ）にするとともに、制御手段（５０）は、電動ポンプ（１２Ａ）での循環量を制御することを特徴としている。

この請求項６に記載の発明によれば、冷却回路（３０）のエンジン（１０）を始動する直前に、蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水をエンジン（１０）もしくはヒータコア（２１）へ供給することが可能となる。また、循環量を制御することにより、エンジン（１０）内への循環を開始したときに生じるエンジン水温の急激な低下を抑えことができる。また、蓄熱手段（７０）内の温水をヒータコア（２１）に流通させる場合も、循環量を制御することにより、温水の熱量を有効に利用した速効暖房を行うことができる。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の具体的な構成について、図１ないし図４を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるエンジン１０の液循環回路の全体構成を示す模式図である。本実施形態は、液冷式のエンジン１０を走行用の駆動源とする車両（自動車）に、本発明の液循環回路を適用したものである。

エンジン温調用の冷却液を循環させる液循環回路は、大別すると、エンジン１０から流出した冷却液が、補助熱源としての排気熱回収器６０と、暖房用空気と熱交換するヒータコア２１とを経由して、再びエンジン１０へ環流するヒータ回路（暖房回路）２０と、エンジン１０から流出した冷却液が、外気と熱交換するラジエータ３１を経由して、再びエンジン１０へ環流するラジエータ回路（冷却回路）３０とから成っている。

そして、エンジン１０を流出してから、ヒータ回路２０とラジエータ回路３０とに分岐される分岐点１０ａまでの部分と、分岐されたヒータ回路２０とラジエータ回路３０とを流れた冷却液が合流する合流点１０ｂからエンジン１０までの部分は、共通部分となっている。なお、エンジン１０の冷却液流出部の近傍には、通過する冷却液の温度を検出するエンジン水温センサ（エンジン水温検出手段）１０ｓが設けられており、このエンジン水温センサ１０ｓで検出（出力）される温度信号は、後述する制御装置（制御手段）５０に入力される。

まず、ヒータ回路２０について説明する。ヒータ回路２０の上流側には、エンジン１０の排気管１１の途中に設けられた排気熱回収器６０が接続されている。排気熱回収器６０は、エンジン１０の排気と冷却液とを熱交換して冷却液を加熱するものであり、図２および図３に示されるものなどがある。図２は、排気熱回収器６０の概略組み立て構造の一例を示す縦断面模式図である。

排気が流通する排気流路６１ａとなるチューブ６１を、複数本積層して熱交換コア部６２を形成し、その積層した複数本のチューブ６１の端部に、第１挿入孔６３ａを有する第１タンク部品６３と、複数の第２挿入孔６４ａを有する第２タンク部品６４とを順次差し込んで接合することで、左側タンク部６５（図３参照）を含む熱交換器本体部を組み立てている。

そして図３は、図２の排気熱回収器６０の流路構造を説明する部分縦断面図である。第２タンク部品６４内に流入した排気は、複数の排気流路６１ａに分配供給されて紙面の右方へと流れる。また、図３右側の図示しない入口パイプから図示しない右側タンク部内に流入した冷却液は、チューブ６１の両縁に突出させた突起部６１ｂによってチューブ６１間に形成された冷却液流路６１ｃに分配供給されて紙面の左方に流れ、並行かつ対向する向きで流れる排気と熱交換するようになっている。

そして、排気と熱交換して加熱された冷却液は、左側タンク部６５内で集合し、出口パイプ６６からヒータ回路２０に戻される。なお、図２および図３では右側タンク部の図示を省略したが、左側と対称で同様の構成となっている。排気熱回収器６０で加熱されて流出する冷却液は、次にヒータコア２１を流通する。

ヒータコア２１は、図示しない空調ユニットの空調ケース内に配設されており、図示しない送風機によって通風される暖房（空調）用空気を、内部に循環される冷却液（温水）との熱交換により加熱する。なお、ヒータコア２１の冷却液流出部の近傍には、通過する冷却液の温度を検出するヒータ水温センサ（ヒータ水温検出手段）２１ｓが設けられており、このヒータ水温センサ２１ｓで検出（出力）される温度信号は、制御装置５０に入力される。

次に、ラジエータ回路３０について説明する。ラジエータ回路３０は、分岐点１０ａの下流側の分岐点３０ａでさらに分岐されて、外気と熱交換して冷却液を冷却するラジエータ３１を経由する流路と、ラジエータ３１をバイパスするラジエータバイパス路３２とに分かれている。そして、分かれたラジエータ３１側流路とラジエータバイパス路３２とは、再び合流し、その合流点にはサーモスタット３３が配設されている。

サーモスタット３３は、冷却液の温度に応じて、以下述べる作動をするように、内部の感温部材の温度−変位量特性が設定されている。まず、サーモスタット３３は、冷却液の温度がエンジン１０を効率的に運転するための温度よりも低い間中、ラジエータバイパス路３２を最大開度とし、ラジエータ３１側流路を最小開度あるいは全閉とする。この間、ラジエータバイパス路３２により、液循環回路内の内圧が過度に上昇するのが防止される。

また、サーモスタット３３は、冷却液の温度が約８０℃を越えると、ラジエータバイパス路３２を閉じ始めると同時に、ラジエータ３１側流路を開け始める。そして、温度がさらに上昇するにつれて、サーモスタット３３は、ラジエータバイパス路３２の開度をさらに減少させる。やがて、冷却液の温度が約９０℃に達すると、サーモスタット３３は、ラジエータバイパス路３２を最小開度あるいは全閉とし、ラジエータ３１側流路を最大開度とする。そして、サーモスタット３３から流出する冷却液は、合流点１０ｂへ流入する。

次に、ヒータ回路２０とラジエータ回路３０との共通部分について説明する。エンジン１０の冷却液流入部の上流側には、エンジン１０と図示しない駆動ベルトで連結されて駆動され、冷却液を循環させるメカニカルポンプであるウォータポンプ（ポンプ手段）１２が配設されている。さらに、本実施形態では、ウォータポンプ１２より液流れ上流側で合流点１０ｂとの間には、蓄熱タンク（蓄熱手段）７０が配設されている。

図４は、図１中の蓄熱タンク７０の一例を示す模式図であり、（ａ）はバイパス弁７７の開状態、（ｂ）はバイパス弁７７の閉状態を示す。蓄熱タンク７０は、循環する高温の冷却液を内部に蓄えるタンクに、冷却液の流通切替用のパイプが設けられたものである。図４に示すように、タンクは例えば、耐食性に優れるステンレス材から成る外タンク７１と内タンク７２とが、溶接あるいはろう付けにより接合されて形成されている。

両タンク７１、７２の間には、真空に保たれた真空部７１ａが形成され、この真空部７１ａが断熱層と成って高い保温性を発揮するようになっている。また、内タンク７２の内部は、冷却液が蓄えられる冷却液保存空間７２ａとして形成されている。そして、冷却液流路から冷却液保存空間７２ａに繋がる流入パイプ７３と、冷却液保存空間７２ａから冷却液流路に繋がる流出パイプ７４とが設けられている。

流出パイプ７４は、冷却液保存空間７２ａの上方近傍まで延びており、冷却液保存空間７２ａ内での自然対流によって上側に溜まる高温の冷却液が先に冷却液流路に流出するようになっている。また、両パイプ７３、７４の間には、冷却液保存空間７２ａをバイパスするバイパス通路７６が設けられている。そして、バイパス通路７６には、バイパス弁７７が設けられており、制御装置５０で作動が制御されている。

通常は、図４（ａ）に示すようにバイパス弁７７が開いて、言わば、冷却液流路と蓄熱タンク７０とが並列接続されたような状態となっている。これにより、バイパス通路７６を高温の冷却液が流通するとともに、その一部が少しずつ蓄熱タンク７０に取り込まれて溜まるようになっている。

そして、蓄熱タンク７０内の温水を利用する場合は、図４（ｂ）に示すようにバイパス弁７７を閉じて、言わば、冷却液流路と蓄熱タンク７０とが直列接続されたような状態とする。これにより、蓄熱タンク７０内に溜められた高温の冷却液は、押し出されて冷却液流路内に取り出されることとなる。

また、本実施形態では、ウォータポンプ１２とエンジン１０との間に切替弁（切替手段）４０を設けて、ウォータポンプ１２からの冷却液の供給先を切り替えられるようになっている。その供給先として、本実施形態では、エンジン１０に供給するエンジン流入経路４１、ヒータコア２１上流側の供給点２０ａに供給するヒータコア流入経路４２、およびエンジン１０をバイパスさせてエンジン１０の冷却液流出部と分岐点１０ａとの間の供給点１０ｃに供給するエンジンバイパス経路４３の３つの経路を設けている。

そして、切替弁４０は制御装置５０によって制御され、エンジン流入経路４１、ヒータコア流入経路４２、およびエンジンバイパス経路４３のいずれかを選択切り替えできるようになっている。なお、ヒータコア流入経路４２を接続した供給点２０ａの液流れ上流側、およびエンジンバイパス経路４３を接続した供給点１０ｃの液流れ上流側には、それぞれ供給した冷却液の逆流を防ぐための逆流防止手段として、逆止弁１３および２２を設けている。

次に、上記構成に基づく本実施形態の作動、およびその作用効果について、図５ないし図９を用いて説明する。図５は、本発明の液循環回路における冷間始動制御のフローチャートである。まず、エンジン１０が始動されると、ウォータポンプ１２も連動して駆動される。制御装置５０は、エンジン水温センサ１０ｓによって検出される冷却液温度が所定温度より低いと、エンジン１０が所定温度よりも冷えた状態での冷間始動であると判断し、通常制御の前に、本冷間始動制御を実施する。

冷間始動制御に入ると、まず、ステップＳ１では、蓄熱タンク７０のバイパス弁７７を閉じて、蓄熱タンク７０を冷却液流路に直列接続とする。次に、ステップＳ２では、エンジン１０の暖機が優先されるか否かを判定する。この、どちらを優先するかの判断は、エンジン水温センサ１０ｓや図示しない外気温センサなどの出力を用いて、制御装置５０が所定の基準に基づいて判定するようにしても良いし、乗員がスイッチなどを用いて選択指示できるように構成しても良い。

ステップＳ２での判定結果がＹＥＳで、エンジン１０の暖機が優先される場合、ステップＳ３に進み、切替弁４０でエンジン流入経路４１を選択し、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水をエンジン１０内に充填する。図６は、本発明の液循環回路におけるエンジン１０への温水供給状態を示す模式図である。

ウォータポンプ１２で蓄熱タンク７０内に溜められている温水を吸い出し、切替弁４０からエンジン流入経路４１を通してエンジン１０内に温水が供給される。エンジン１０内に入っていた温度の低い冷却液は、エンジン１０の冷却液流出部→逆止弁１３→分岐点１０ａと流れ、分岐点１０ａからは、排気熱回収器６０→逆止弁２２→ヒータコア２１→合流点１０ｂというヒータ回路２０側の流れと、分岐点３０ａ→サーモスタット３３→合流点１０ｂというラジエータ回路３０側の流れとなる。

そして、ステップＳ４では、エンジン水温検出センサ１０ｓで検出される冷却液の温度上昇率ΔＴｗｅが、一旦大きくなった後に所定の温度上昇率α以下に小さくなったか否かを判定する。ステップＳ４での判定結果がＮＯで、ある程度の温度上昇率を維持している間はエンジン１０への温水供給を続行し、温度上昇率が所定値αより落ちたところでステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、切替弁４０をエンジンバイパス経路４３に切り替えるとともに、次のステップＳ８で、蓄熱タンク７０のバイパス弁７７を開いて、蓄熱タンク７０を冷却液流路と並列接続に戻すものである。図７は、本発明の液循環回路におけるエンジン１０のバイパス状態を示す模式図である。

ウォータポンプ１２から押し出される冷却液は、切替弁４０からエンジンバイパス経路４３を通り、エンジン１０をバイパスして供給点１０ｃに供給され、分岐点１０ａからは、排気熱回収器６０→逆止弁２２→ヒータコア２１→合流点１０ｂというヒータ回路２０側の流れと、分岐点３０ａ→サーモスタット３３→合流点１０ｂというラジエータ回路３０側の流れとなる。

図８は、本発明の効果を従来技術との比較で示すグラフである。背景技術で記載した特許文献１の従来技術では、エンジン内の冷却液循環を止めて暖機を進めるため、エンジン内の冷却液循環を行ったままの暖機と比べてエンジン水温の上昇が早くなっているが、本発明では、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水を冷間始動直後のエンジン１０内に充填し、充填したらエンジン１０内での温水の循環を停止させた状態で暖機を進めることにより、更なる早期暖機を図ることができる。

次のステップＳ９では、エンジン水温検出センサ１０ｓで検出される冷却液の温度Ｔｗｅが、所定の温度γ以上に高くなったか否かを判定する。ステップＳ９での判定結果がＮＯで、エンジン水温が所定温度γ（例えば、９０℃）よりも低い間は、エンジン１０をバイパスさせた循環を続行する。

また、エンジン１０の始動により、燃焼された燃料は、排気となって排気管１１から排気熱回収器６０の複数のチューブ６１内を流通して大気に排出される。ヒータ回路２０において冷却液は、排気熱回収器６０の冷却液流路６１ｃを流通する際に排気の熱によって加熱され、下流側のヒータコア２１においては、冷却液の熱が暖房用空気に放熱され、暖房用空気が加熱され、暖房用空気が吹き出された車室内を暖房する。

ステップＳ９での判定結果がＹＥＳで、エンジン水温が所定温度γ以上となったところでステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、切替弁４０をエンジンバイパス経路４３からエンジン流入経路４１に戻してエンジン循環を開始させるとともに、本冷間始動制御を終了して通常制御に移行するものである。

次に、ステップＳ２の判定結果がＮＯで、ヒータコア２１での暖房が優先される場合について説明する。この場合は、ステップＳ５に進み、切替弁４０でヒータコア流入経路４２を選択し、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水をヒータコア２１に流通させる。図９は、本発明の液循環回路におけるヒータコア２１への温水供給状態を示す模式図である。

ウォータポンプ１２で蓄熱タンク７０内に溜められている温水を吸い出し、切替弁４０からヒータコア流入経路４２を通して供給点２０ａからヒータコア２１に温水が供給され、合流点１０ｂから蓄熱タンク７０に戻る流れとなる。これにより、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水を冷間始動直後のヒータコア２１に流通させて暖房を行うことにより、冷間始動直後でもすぐに温風を吹き出すことができる。また、エンジン１０では、冷却液循環が行われないことにより、早期暖機を図ることができる。

そして、ステップＳ６では、ヒータ水温センサ２１ｓで検出される冷却液の温度低下率ΔＴｗｈが、所定の温度低下率β以上に大きくなったか否かを判定する。ステップＳ６での判定結果がＮＯで、温度低下率が小さい間はヒータコア２１へ温水を流通し続け、温度低下率が所定値βより大きくなったところでステップＳ７に進む。

以降は、エンジン１０の暖機を優先する場合と同様で、ステップＳ７〜Ｓ９を経て、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、切替弁４０をエンジンバイパス経路４３からエンジン流入経路４１に戻してエンジン循環を開始させるとともに、本冷間始動制御を終了して通常制御に移行するものである。

次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、制御装置５０は、エンジン１０の冷間始動からの暖機時に、切替弁４０でエンジン流入経路４１を選択し、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水がエンジン１０内に充填されるようにしている。次に、切替弁４０をエンジンバイパス経路４３に切り替えてエンジン１０内に充填された温水の循環を止めた状態でエンジン１０の暖機を行うようにしている。

これによれば、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水を冷間始動直後のエンジン１０内に充填し、充填したらエンジン１０内での温水の循環を停止させた状態で暖機を進めることにより、更なる早期暖機を図ることができる。

また、エンジン１０の冷却液流出部に、冷却液の温度を検出するエンジン水温センサ１０ｓを備え、制御装置５０は、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水をエンジン１０内に充填し始めた後、エンジン水温センサ１０ｓで検出される冷却液の温度上昇率ΔＴｗｅが、一旦大きくなった後に所定の温度上昇率α以下に小さくなったとき、切替弁４０をエンジンバイパス経路４３に切り替えるようにしている。

これによれば、エンジン１０の冷却液流出部で、一旦大きくなった冷却液の温度上昇率ΔＴｗｅが、所定値α以下に小さくなったことで、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水がエンジン１０内に充填されたことを検知することができる。

また、エンジン１０から流出した冷却液が、暖房用空気と熱交換するヒータコア２１を経由して再びエンジン１０へ環流するヒータ回路２０と、ウォータポンプ１２から流出した冷却液をヒータコア２１に流入させるヒータコア流入経路４２とを備え、制御装置５０は、エンジン１０の冷間始動からの暖機時に、切替弁４０をヒータコア流入経路４２に切り替えて蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水がヒータコア２１に流通されるようにし、ヒータコア２１を用いて早期暖房を行うようにしている。

これによれば、早期暖房を優先する場合は、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水を冷間始動直後のヒータコア２１に流通させて暖房を行うことにより、冷間始動直後でもすぐに温風を吹き出すことができる。また、エンジン１０では、冷却液循環が行われないことにより、早期暖機を図ることができる。

また、ヒータコア２１の冷却液流出部に、冷却液の温度を検出するヒータ水温センサ２１ｓを備え、制御装置５０は、蓄熱タンク７０内に蓄えていた温水をヒータコア２１に流通し始めた後、ヒータ水温センサ２１ｓで検出される冷却液の温度低下率ΔＴｗｈが、所定の温度低下率β以上に大きくなったとき、切替弁４０をエンジンバイパス経路４３に切り替えるようにしている。

これによれば、ヒータコア２１の冷却液流出部で、一旦高い温度になった後の冷却液の温度低下率ΔＴｗｈが、所定値以上に大きくなったことで、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水がヒータコア２１内を通過しきったことを検知することができる。なお、切替弁４０は、エンジン流入経路４１に切り替ええても良い。また、エンジン１０の暖機と、ヒータコア２１を用いての暖房とを選択切り替えできるようになっている。これによれば、早期暖機と速効暖房とで、優先される方を選択して実施することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は、本発明の第２実施形態におけるエンジン１０の液循環回路の全体構成を示す模式図である。なお、本実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。

本実施形態は、ウォータポンプ１２を、図示しない電動機を動力源とする電動ポンプ（ポンプ手段）１２Ａにするとともに、制御装置５０は、電動ポンプ１２Ａでの循環量を制御するようにしている。これによれば、エンジン１０を始動する直前に、蓄熱タンク７０内に蓄えられていた温水をエンジン１０もしくはヒータコア２１へ供給することが可能となる。

また、循環量を制御することにより、エンジン１０内への循環を開始したときに生じるエンジン水温の急激な低下を抑えことができる。また、蓄熱タンク７０内の温水をヒータコア２１に流通させる場合も、循環量を制御することにより、温水の熱量を有効に利用した速効暖房を行うことができる。

また、ラジエータ回路３０のラジエータバイパス路３２を無くすことができる。この場合、サーモスタット３３は、ヒータ回路２０とラジエータ回路３０との合流点に配設し、ヒータ回路２０での冷却液温度が所定値よりも高くなった場合に、ラジエータ回路３０を開いて循環させるようにしている。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、エンジン水温センサ１０ｓおよびヒータ水温センサ２１ｓは、エンジン１０およびヒータコア２１の冷却液流出側に設けているが、エンジン１０およびヒータコア２１の冷却液流入側に設けても良く、蓄熱タンク７０から供給される温水が尽きたこと、つまりは一旦高くなった流入温度が下がり始めたところで、循環経路をエンジンバイパス経路４３に切り替えるようにしても良い。

また、上述の実施形態では、エンジン１０の暖機が優先か、ヒータコア２１による暖房が優先かで蓄熱タンク７０の温水をエンジン１０かヒータコア２１かのいずれかに供給しているが、例えば、切替手段４０を電動のものとし、エンジン流入経路４１とヒータコア流入経路４２との両方を開けられるとともに、その開度比率を制御装置で調節できるものとしても良い。これにより、温水をエンジン１０とヒータコア２１との両方に供給して、エンジン１０の暖機とヒータコア２１による暖房とを同時に行いながら、使用する温水の比率を状況によって調節できるものとしても良い。

また、上述の実施形態では、補助熱源として排気熱回収器６０を用いているが、これに限らず、ヒートポンプサイクルの放熱器、電気ヒータ、燃焼式ヒータなどを用いても良い。また、ヒータ水温センサ２１ｓは、オートエアコンの制御用としてヒータコアの表面温度を検出するように取り付けられた水温センサを用いても良い。

本発明の第１実施形態におけるエンジン１０の液循環回路の全体構成を示す模式図である。 排気熱回収器６０の概略組み立て構造の一例を示す縦断面模式図である。 図２の排気熱回収器６０の流路構造を説明する部分縦断面図である。 図１中の蓄熱タンク７０の一例を示す模式図であり、（ａ）はバイパス弁７７の開状態、（ｂ）はバイパス弁７７の閉状態を示す。 本発明の液循環回路における冷間始動制御のフローチャートである。 本発明の液循環回路におけるエンジン１０への温水供給状態を示す模式図である。 本発明の液循環回路におけるエンジン１０のバイパス状態を示す模式図である。 本発明の効果を従来技術との比較で示すグラフである。 本発明の液循環回路におけるヒータコア２１への温水供給状態を示す模式図である。 本発明の第２実施形態におけるエンジン１０の液循環回路の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１０…エンジン
１０ｓ…エンジン水温センサ（エンジン水温検出手段）
１２…ウォータポンプ（ポンプ手段）
１２Ａ…電動ポンプ（ポンプ手段）
２０…ヒータ回路（暖房回路）
２１…ヒータコア
２１ｓ…ヒータ水温センサ（ヒータ水温検出手段）
３０…ラジエータ回路（冷却回路）
４０…切替弁（切替手段）
４１…エンジン流入経路
４２…ヒータコア流入経路
４３…エンジンバイパス経路
５０…制御装置（制御手段）
７０…蓄熱タンク（蓄熱手段）
ΔＴｗ、…冷却液の温度上昇率
ΔＴｗｈ…冷却液の温度低下率
α…所定の温度上昇率
β…所定の温度低下率

Claims (6)

1. 液冷式のエンジン（１０）に冷却液を循環させる液循環回路であり、
   前記液循環回路中に設けられて冷却液を循環させるポンプ手段（１２）と、
   前記エンジン（１０）から流出した冷却液を冷却して再び前記エンジン（１０）へ環流する冷却回路（３０）と、
   前記ポンプ手段（１２）の液流れ上流側に設けられて通過する高温の冷却液を蓄える蓄熱手段（７０）と、
   前記ポンプ手段（１２）から流出した冷却液を前記エンジン（１０）に流入させるエンジン流入経路（４１）と、
   前記ポンプ手段（１２）から流出した冷却液を前記エンジン（１０）をバイパスさせるエンジンバイパス経路（４３）と、
   前記両経路（４１、４３）を切り替える切替手段（４０）と、
   これらの作動を制御する制御手段（５０）とを備え、
   前記制御手段（５０）は、前記エンジン（１０）の冷間始動からの暖機時に、前記切替手段（４０）で前記エンジン流入経路（４１）を選択し、前記蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水が前記エンジン（１０）内に充填されるようにし、次に、前記切替手段（４０）を前記エンジンバイパス経路（４３）に切り替えて前記エンジン（１０）内に充填された温水の循環を止めた状態で前記エンジン（１０）の暖機を行うことを特徴とする液冷式エンジンの液循環回路。
2. 前記エンジン（１０）の冷却液流出部に、冷却液の温度を検出するエンジン水温検出手段（１０ｓ）を備え、
   前記制御手段（５０）は、前記蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水を前記エンジン（１０）内に充填し始めた後、前記エンジン水温検出手段（１０ｓ）で検出される冷却液の温度上昇率（ΔＴｗｅ）が、一旦大きくなった後に所定の温度上昇率（α）以下に小さくなったとき、前記切替手段（４０）を前記エンジンバイパス経路（４３）に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の液冷式エンジンの液循環回路。
3. 前記エンジン（１０）から流出した冷却液が、暖房用空気と熱交換するヒータコア（２１）を経由して再び前記エンジン（１０）へ環流する暖房回路（２０）と、
   前記ポンプ手段（１２）から流出した冷却液を前記ヒータコア（２１）に流入させるヒータコア流入経路（４２）とを備え、
   前記制御手段（５０）は、前記エンジン（１０）の冷間始動からの暖機時に、前記切替手段（４０）を前記ヒータコア流入経路（４２）に切り替えて前記蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水が前記ヒータコア（２１）に流通されるようにし、前記ヒータコア（２１）を用いて早期暖房を行うことを特徴とする請求項１に記載の液冷式エンジンの液循環回路。
4. 前記ヒータコア（２１）の冷却液流出部に、冷却液の温度を検出するヒータ水温検出手段（２１ｓ）を備え、
   前記制御手段（５０）は、前記蓄熱手段（７０）内に蓄えられていた温水を前記ヒータコア（２１）に流通し始めた後、前記ヒータ水温検出手段（２１ｓ）で検出される冷却液の温度低下率（ΔＴｗｈ）が、所定の温度低下率（β）以上に大きくなったとき、前記切替手段（４０）を前記エンジンバイパス経路（４３）もしくは前記エンジン流入経路（４１）に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の液冷式エンジンの液循環回路。
5. 前記エンジン（１０）の暖機と、前記ヒータコア（２１）を用いての暖房とを選択切り替えできるようになっていることを特徴とする請求項３または４に記載の液冷式エンジンの液循環回路。
6. 前記ポンプ手段（１２）を、電動機を動力源とする電動ポンプ（１２Ａ）にするとともに、前記制御手段（５０）は、前記電動ポンプ（１２Ａ）での循環量を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液冷式エンジンの液循環回路。

Images