JP2012211511A - 内燃機関の冷却水温制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせる技術を提供する。
【解決手段】固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水を内燃機関に循環させる冷却水通路と、前記冷却水通路を流通する前記冷却水と熱交換する熱交換手段と、前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記冷却水の温度が前記相変化温度帯に留まるように、前記熱交換手段を制御する制御手段と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却水温制御装置に関する。

冷却水によってオイルを冷却するオイルクーラをバイパスさせるオイルクーラバイパス通路を設け、オイルをオイルクーラと共にオイルクーラバイパス通路にも流通させる技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。これによると、オイルクーラを流通するオイルの流量を調整してオイルの温度を変更することができる。

一方、内燃機関を冷却する冷却水として、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含むことで比熱が可変する冷却水を用いる技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。

特開２０００−１２０４２０号公報 特開２００９−０４４８９６号公報 特開２００５−２８２４０７号公報

特許文献２に開示された比熱が可変する冷却水を使用する場合に、特許文献１に開示された技術を用いていると、オイルが必ずオイルクーラを流通してしまう。このため、オイルクーラでオイルの温度を低下させるために多くの熱がオイルから冷却水に受け渡されてしまう。そうすると、冷却水の温度が、冷却水中の粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に留まる時間が短くなってしまうので、比熱が可変する冷却水を使用している効果が低減してしまう。

本発明の目的は、比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせる技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水を内燃機関に循環させる冷却水通路と、
前記冷却水通路を流通する前記冷却水と熱交換する熱交換手段と、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記冷却水の温度が前記相変化温度帯に留まるように、前記熱交換手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水温制御装置である。

ここで、相変化温度帯とは、冷却水中の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化して冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この相変化温度帯では、冷却水に付与される熱量に変化が生じても、粒子の相変化が生じて比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。

本発明によると、比熱が可変する冷却水の温度が、粒子が相変化して冷却水の比熱が変
化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水の温度が相変化温度帯に留まるように、熱交換手段を制御する。具体的には、冷却水の温度が相変化温度帯に留まるように、熱交換手段と冷却水とが熱交換しないよう熱交換手段を制御する。したがって、熱交換手段の冷却水による冷却はできないが、比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。

前記熱交換手段は、
内燃機関に供給されるオイルを流通させるオイル通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記オイルと前記冷却水とを熱交換させることにより前記オイルを冷却するオイルクーラと、
前記オイルが前記冷却水と熱交換しないように、前記オイルに前記オイルクーラをバイパスさせるオイルクーラバイパス通路と、
前記オイルを前記オイルクーラに流通させるか、前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させるとよい。

本発明によると、比熱が可変する冷却水の温度が、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水の温度が相変化温度帯に留まるように、オイルをオイルクーラバイパス通路に流通させることができる。これにより、オイルはオイルクーラで冷却されないが、比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。

前記熱交換手段は、
内燃機関に還流されるＥＧＲガスを流通させるＥＧＲ通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記ＥＧＲガスと前記冷却水とを熱交換させることにより前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲガスが前記冷却水と熱交換しないように、前記ＥＧＲガスに前記ＥＧＲクーラをバイパスさせるＥＧＲクーラバイパス通路と、
前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラに流通させるか、前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラバイパス通路に流通させるとよい。

本発明によると、比熱が可変する冷却水の温度が、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水の温度が相変化温度帯に留まるように、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラバイパス通路に流通させることができる。これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラで冷却されないが、比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。

前記熱交換手段は、
内燃機関に供給される吸気を流通させる吸気通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記吸気と前記冷却水とを熱交換させることにより前記吸気を冷却するインタークーラと、
前記吸気が前記冷却水と熱交換しないように、前記吸気に前記インタークーラをバイパス
させるインタークーラバイパス通路と、
前記吸気を前記インタークーラに流通させるか、前記吸気を前記インタークーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記吸気を前記インタークーラバイパス通路に流通させるとよい。

本発明によると、比熱が可変する冷却水の温度が、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水の温度が相変化温度帯に留まるように、吸気をインタークーラバイパス通路に流通させることができる。これにより、吸気はインタークーラで冷却されないが、比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。

本発明によると、比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。

本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例１に係るオイルクーラ周辺の構成を示す図である。 実施例１に係る冷却水のモデルを示す図である。 実施例１に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。 実施例１に係る冷却水温制御１を示す図である。 実施例１に係る冷却水温制御ルーチン１を示すフローチャートである。 実施例１に係る冷却水温制御ルーチン１ａを示すフローチャートである。 実施例１に係る冷却水温制御ルーチン２を示すフローチャートである。 実施例１に係る冷却水温制御ルーチン３を示すフローチャートである。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の冷却水温制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１では、シリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却するために冷却水が冷却水通路２を循環する。冷却水通路２としては、冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａ、冷却水がヒータコア４を流通する通路２ｂ、冷却水がオイルクーラ５を流通する通路２ｃ、冷却水がＥＧＲクーラ６を流通する通路２ｄ、冷却水がインタークーラ７を流通する通路２ｅが設けられている。

ラジエータ３は、冷却水と外気とで熱交換して冷却水を冷却する。ヒータコア４は、冷却水を温める。温められた冷却水により室内へ供給される空気を温める。オイルクーラ５は、水冷式オイルクーラであり、内燃機関１に供給されるオイルと冷却水とで熱交換してオイルを冷却する。ＥＧＲクーラ６は、水冷式ＥＧＲクーラであり、内燃機関１に還流されるＥＧＲガスと冷却水とで熱交換してＥＧＲガスを冷却する。インタークーラ７は、水冷式インタークーラであり、内燃機関１に供給される吸気と冷却水とで熱交換して吸気を冷却する。

図２は、本実施例に係るオイルクーラ５周辺の構成を示す図である。図２に示すように
、オイルクーラ５は、オイルを流通させるオイル通路５ａと、冷却水がオイルクーラを流通する通路２ｃと、を隣接させ、オイルと冷却水とを熱交換させることによりオイルを冷却する。また、オイルクーラ５に隣接してオイルクーラバイパス通路５ｂが設けられている。オイルクーラバイパス通路５ｂは、オイルが冷却水と熱交換しないように、オイルにオイルクーラ５をバイパスさせる。オイル通路５ａにおけるオイルクーラバイパス通路５ｂとの分岐位置には、切替弁５ｃが設けられている。切替弁５ｃが本発明の切替手段に対応する。切替弁５ｃは、オイルをオイルクーラ５に流通させるか、オイルをオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させるかを切り替える。オイルクーラ５、オイルクーラバイパス通路５ｂ、及び切替弁５ｃが、本発明の熱交換手段に対応する。

なお、不図示であるが、ＥＧＲクーラ６周辺の構成及びインタークーラ７周辺の構成も、図２に示すオイルクーラ５周辺の構成と同様である。すなわち、ＥＧＲクーラ６は、ＥＧＲガスを流通させるＥＧＲ通路と、冷却水がＥＧＲクーラ６を流通する通路と、を隣接させ、ＥＧＲガスと冷却水とを熱交換させることによりＥＧＲガスを冷却する。また、ＥＧＲクーラ６に隣接してＥＧＲクーラバイパス通路が設けられている。ＥＧＲクーラバイパス通路は、ＥＧＲガスが冷却水と熱交換しないように、ＥＧＲガスにＥＧＲクーラ６をバイパスさせる。ＥＧＲ通路におけるＥＧＲクーラバイパス通路との分岐位置には、切替弁が設けられている。切替弁が本発明の切替手段に対応する。切替弁は、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ６に流通させるか、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える。ＥＧＲクーラ６、ＥＧＲクーラバイパス通路、及び切替弁が、本発明の熱交換手段に対応する。

また、インタークーラ７は、吸気を流通させる吸気通路と、冷却水がインタークーラ７を流通する通路と、を隣接させ、吸気と冷却水とを熱交換させることにより吸気を冷却する。また、インタークーラ７に隣接してインタークーラバイパス通路が設けられている。インタークーラバイパス通路は、吸気が冷却水と熱交換しないように、吸気にインタークーラ７をバイパスさせる。吸気通路におけるインタークーラバイパス通路との分岐位置には、切替弁が設けられている。切替弁が本発明の切替手段に対応する。切替弁は、吸気をインタークーラ７に流通させるか、吸気をインタークーラバイパス通路に流通させるかを切り替える。インタークーラ７、インタークーラバイパス通路、及び切替弁が、本発明の熱交換手段に対応する。

冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａには、シリンダヘッドからの冷却水の流出直後の位置に水温センサ８が配置されており、冷却水の温度（冷却水温）を検出することができる。冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａは、冷却水がリザーブタンク９を流通する通路２ｆに分岐している。冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａには、ラジエータ３の下流側に電子サーモスタット１０が配置されており、冷却水温が所定温度以上であると電子サーモスタット１０が開弁するようになっている。冷却水がオイルクーラ５を流通する通路２ｃの下流は、冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａのラジエータ３よりも上流側に合流している。冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａ、冷却水がリザーブタンク９を流通する通路２ｆ、冷却水がヒータコア４を流通する通路２ｂ、冷却水がＥＧＲクーラ６を流通する通路２ｄ、及び、冷却水がインタークーラ７を流通する通路２ｅは、下流で合流して冷却水をウォータポンプ１１に送り込む。ウォータポンプ１１は、冷却水を汲み上げて内燃機関１のシリンダブロックへ供給する。

ここで、冷却水通路２を流通する冷却水は、比熱が可変する冷却水である。すなわち、冷却水は、固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水である。冷却水は、温度が一定以上になると内部の物質が固体から液体に相変化するような物質をカプセルで包んだ粒子を、冷却水の溶媒の中に混入させたものである。図３は、本実施例に係る冷却水のモデルを示す図である。
図４は、本実施例に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。図３に示すように冷却水中の複数の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより、図４に示す複数の粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している可変比熱領域が生じる。この可変比熱領域は、冷却水に熱が付与されても、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯となる（図５参照）。すなわち、相変化温度帯とは、冷却水中の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化して冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この相変化温度帯では、冷却水に付与される熱量に変化が生じても、粒子の相変化が生じて比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。このような冷却水を用いることにより、内燃機関１の暖機過程では従来よりも冷却水の比熱を下げておくことで内燃機関１の暖機性を向上して燃費向上でき、暖機後はある一定の温度域（相変化温度帯）で比熱が高くなることから、オーバーヒート等を回避することができる。

この内燃機関１には、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１２が併設されている。ＥＣＵ１２には、水温センサ８等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１２に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１２には、ヒータコア４及び切替弁５ｃ等が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１２によりこれらの機器が制御される。

（冷却水温制御１）
従来から、図２に示すようなオイルにオイルクーラ５をバイパスさせるオイルクーラバイパス通路５ｂが設けられていた。そして、低油温時にオイルをオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させて油温が低下して油圧が低下することを回避していた。また、オイルをオイルクーラ５と共にオイルクーラバイパス通路５ｂにも流通させ、オイルクーラ５を流通するオイルの流量を調整してオイルの温度を変更していた。

ところで、内燃機関１の暖機後において冷却水温が油温よりも低くなった時に、オイルをオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させると、オイルから冷却水に熱が受け渡されず冷却水温の上昇を抑制することができる。しかしながら、オイルをオイルクーラ５と共にオイルクーラバイパス通路５ｂにも流通させる場合には、オイルが必ずオイルクーラ５を流通してしまう。このため、オイルクーラ５で油温を低下させるために多くの熱がオイルから冷却水に受け渡されてしまう。そうすると、冷却水温が、冷却水中の粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に留まる時間が短くなってしまうので、比熱が可変する冷却水を使用している効果が低減してしまう。

そこで、本実施例では、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、切替弁５ｃを用いてオイルを、オイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させるようにした。

図５は、本実施例に係る冷却水温制御１を示す図である。図５の横軸は熱量（時間）を示し、縦軸は油温及び冷却水温並びに切替弁制御を示す。図５に示すように、熱量（時間）が小さいときには、従来と同様に切替弁５ｃを用いてオイルを、オイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させる。これにより、油温が低下して油圧が低下することを回避する。その後、熱量（時間）が増大すると、切替弁５ｃを用いてオイルを、オイルクーラバイパス通路５ｂに流通させずにオイルクーラ５に流通させる。そして、冷却水温が相変化温度帯に至る。相変化温度帯では、熱量（時間）が変化しても、冷却水温が所定温度域に留まる。冷却水温が相変化温度帯に留まる間においても、油温は上昇して行くが、油温が冷却水温を超えたところで油温の上昇度合いが低減する。これは、油温の上昇を相変化温度帯に留まる冷却水に熱が受け渡され易くなるためである。

そして、相変化温度帯における冷却水温が所定温度域に留まっている熱量（時間）が大きい方の部分で、切替弁５ｃを用いてオイルを、オイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させる。これにより、冷却水温を相変化温度帯により長時間留まらせる。この切替弁５ｃの切替タイミングは、積算された内燃機関１の機関回転速度と燃料噴射量のどちらかが夫々の所定値を超えた場合に実施される。なお、所定値は、予め実験や検証によって導出された、切替弁５ｃを用いてオイルをオイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させるタイミングとなる値である。これにより、オイルがオイルクーラ５で冷却されなくなるので、油温の上昇度合いが高くなる。

その後、相変化温度帯においても冷却水温が所定温度域から緩やかに上昇する。これは、相変化する粒子数が減少し、熱量を粒子の相変化で吸収できなくなるからである。そして、相変化温度帯の終了温度において、オーバーヒート等を回避するために、電子サーモスタット１０が開弁し、冷却水がリザーブタンク９を流通する通路２ｆだけでなく冷却水がラジエータ３を流通する通路２ａからラジエータ３にも流通し、冷却水温の上昇度合いを低減する。このとき、切替弁５ｃを用いてオイルをオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させずにオイルクーラ５に流通させる。油温も過昇温しないように、冷却水とオイルとの協調制御を行う。

本実施例によると、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水温が相変化温度帯に留まるように、オイルをオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させることができる。これにより、オイルはオイルクーラ５で冷却されないが、冷却水温を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。したがって、オーバーヒート等を回避することができ、比熱が可変する冷却水を使用している効果を最大限引き出すことができる。

（冷却水温制御ルーチン１）
ＥＣＵ１２における冷却水温制御ルーチン１について、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。図６は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン１を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の制御手段に対応する。

図６に示すルーチンが開始されると、Ｓ１０１では、内燃機関１の運転状態を検出する。内燃機関１の運転状態とは、不図示のクランクポジションセンサで検出する機関回転数ＮｅやＥＣＵ１２で制御する燃料噴射量Ｑ等である。

Ｓ１０２では、油温が第１所定温度ＳＴＯ１以上か否かを判別する。油温は、不図示の油温センサで検出する。また、油温ではなく、冷却水温が第２所定温度ＳＴＷ１以上か否かを判別するものでもよい。冷却水温は、水温センサ８で検出する。第１、第２所定温度ＳＴＯ１，ＳＴＷ１は、オイルや冷却水が機関始動時の低温か否かの閾値である。Ｓ１０２において肯定判定されると、Ｓ１０３へ移行する。Ｓ１０２において否定判定されると、Ｓ１０５へ移行する。

Ｓ１０３では、冷却水温が相変化温度帯内に含まれるか否かを判別する。冷却水温は、水温センサ８で検出する。Ｓ１０３において肯定判定された場合には、Ｓ１０４へ移行する。Ｓ１０３において否定判定された場合には、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０４では、積算する内燃機関１の機関回転速度Ｎｅが所定速度ＳＮｅ１より大きい、又は、積算する内燃機関１の燃料噴射量Ｑが所定量ＳＱ１より大きいか否かを判別する。機関回転速度Ｎｅや燃料噴射量ＱはＥＣＵで積算した値を用いる。所定速度ＳＮｅ１及び所定量ＳＱ１は、予め実験や検証によって導出された、切替弁５ｃを用いてオイルをオイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させるタイミングとな
る値である。Ｓ１０４において肯定判定されると、Ｓ１０５へ移行する。Ｓ１０４において否定判定されると、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０５では、切替弁５ｃを用いてオイルをオイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ１０６では、切替弁５ｃを用いてオイルをオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させずにオイルクーラ５に流通させる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

以上の本ルーチンであると、油温又は冷却水温が低温の機関始動時、並びに、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、切替弁５ｃを用いてオイルを、オイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させることができる。

（冷却水温制御ルーチン１ａ）
ＥＣＵ１２における冷却水温制御ルーチン１ａについて、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。冷却水温制御ルーチン１ａは、冷却水温制御１を実施する変形例のルーチンである。図７は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン１ａを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の制御手段に対応する。本ルーチンは、図６に示すルーチンのＳ１０４がＳ２０４に置き換わっただけであるので、その点のみを説明する。

Ｓ１０３において肯定判定された場合にＳ２０４へ移行する。Ｓ２０４では、油温から冷却水温を引いた値が所定値ＳＴＭ１よりも大きいか否かを判別する。所定値ＳＴＭ１は、予め実験や検証によって導出された、切替弁５ｃを用いてオイルをオイルクーラ５に流通させずにオイルクーラバイパス通路５ｂに流通させるタイミングとなる値である。Ｓ２０４において肯定判定されると、Ｓ１０５へ移行する。Ｓ２０４において否定判定されると、Ｓ１０６へ移行する。後のステップは上記した通りである。

（冷却水温制御２）
上記で説明した冷却水温を相変化温度帯に留まらせるようにする冷却水温制御１は、オイルにオイルクーラ５をバイパスさせることで目的を達成していた。しかし、本発明は、これに限られない。本発明は、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水温が相変化温度帯に留まるように、熱交換手段と冷却水とが熱交換しないよう熱交換手段を制御するものであればよい。以下では冷却水温制御の他の例を説明する。

本実施例では、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、切替弁を用いてＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラに流通させずにＥＧＲクーラバイパス通路に流通させるようにした。この場合にも、図５と同様な切替弁制御を行う。

本実施例によると、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水温が相変化温度帯に留まるように、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラバイパス通路に流通させることができる。これにより、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラで冷却されないが、冷却水温を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。したがって、オーバーヒート等を回避することができ、比熱が可変する冷却水を使用している効果を最大限引き出すことができる。

（冷却水温制御ルーチン２）
ＥＣＵ１２における冷却水温制御ルーチン２について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。図８は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン２を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の制御手段に対応する。

図８に示すルーチンが開始されると、Ｓ２０１では、内燃機関の運転状態を検出する。内燃機関の運転状態とは、クランクポジションセンサで検出する機関回転数ＮｅやＥＣＵで制御する燃料噴射量Ｑ等である。

Ｓ２０２では、油温が第１所定温度ＳＴＯ１以上か否かを判別する。油温は、不図示の油温センサで検出する。また、油温ではなく、冷却水温が第２所定温度ＳＴＷ１以上か否かを判別するものでもよい。冷却水温は、水温センサ８で検出する。第１、第２所定温度ＳＴＯ１，ＳＴＷ１は、オイルや冷却水が機関始動時の低温か否かの閾値である。Ｓ２０２において肯定判定されると、Ｓ２０３へ移行する。Ｓ２０２において否定判定されると、Ｓ２０５へ移行する。

Ｓ２０３では、冷却水温が相変化温度帯内に含まれるか否かを判別する。冷却水温は、水温センサ８で検出する。Ｓ２０３において肯定判定された場合には、Ｓ２０４へ移行する。Ｓ２０３において否定判定された場合には、Ｓ２０７へ移行する。

Ｓ２０４では、積算する内燃機関１の機関回転速度Ｎｅが所定速度ＳＮｅ２より大きい、又は、積算する内燃機関１の燃料噴射量Ｑが所定量ＳＱ２より大きいか否かを判別する。機関回転速度Ｎｅや燃料噴射量ＱはＥＣＵで積算した値を用いる。所定速度ＳＮｅ２及び所定量ＳＱ２は、予め実験や検証によって導出された、切替弁を用いてＥＧＲガスをＥＧＲクーラに流通させずにＥＧＲクーラバイパス通路に流通させるタイミングとなる値である。Ｓ２０４において肯定判定されると、Ｓ２０５へ移行する。Ｓ２０４において否定判定されると、Ｓ２０７へ移行する。

Ｓ２０５では、ＥＧＲ運転状態、かつ、ＥＧＲガス温が上限温度ＵＴＥ１よりも低いか否かを判別する。ＥＧＲ運転状態か否かはＥＣＵ１２で判断できる。ＥＧＲガス温は、不図示のＥＧＲガス温センサ等で検出する。上限温度ＵＴＥ１は、それ以上ＥＧＲガス温が上昇して弊害が生じてしまうか否かの閾値である。Ｓ２０５において肯定判定されると、Ｓ２０６へ移行する。Ｓ２０５において否定判定されると、Ｓ２０７へ移行する。

Ｓ２０６では、切替弁を用いてＥＧＲガスをＥＧＲクーラ６に流通させずにＥＧＲクーラバイパス通路に流通させる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ２０７では、切替弁を用いてＥＧＲガスをＥＧＲクーラバイパス通路に流通させずにＥＧＲクーラ６に流通させる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

以上の本ルーチンであると、油温又は冷却水温が低温の機関始動時、並びに、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、切替弁を用いてＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラに流通させずにＥＧＲクーラバイパス通路に流通させることができる。

（冷却水温制御３）
冷却水温制御の他の例を説明する。本実施例では、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、切替弁を用いて吸気を、インタークーラ７に流通させずにインタークーラバイパス通路に流通させるようにした。この場合にも、図５と同様な切替弁制御を行う。

本実施例によると、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水温が相変化温度帯に留まるように、吸気をインタークーラバイパス通路に流通させることができる。これにより、吸気はインタークーラで冷却されないが、冷却水温を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。したがって、オーバーヒート等を回避することができ、比熱が可変する冷却水を使用している効果を最大限引き出すことができる。

（冷却水温制御ルーチン３）
ＥＣＵ１２における冷却水温制御ルーチン３について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。図９は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン３を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の制御手段に対応する。

図９に示すルーチンが開始されると、Ｓ３０１では、内燃機関１の運転状態を検出する。内燃機関１の運転状態とは、クランクポジションセンサで検出する機関回転数ＮｅやＥＣＵ１２で制御する燃料噴射量Ｑ等である。

Ｓ３０２では、油温が第１所定温度ＳＴＯ１以上か否かを判別する。油温は、不図示の油温センサで検出する。また、油温ではなく、冷却水温が第２所定温度ＳＴＷ１以上か否かを判別するものでもよい。冷却水温は、水温センサ８で検出する。第１、第２所定温度ＳＴＯ１，ＳＴＷ１は、オイルや冷却水が機関始動時の低温か否かの閾値である。Ｓ３０２において肯定判定されると、Ｓ３０３へ移行する。Ｓ３０２において否定判定されると、Ｓ３０５へ移行する。

Ｓ３０３では、冷却水温が相変化温度帯内に含まれるか否かを判別する。冷却水温は、水温センサ８で検出する。Ｓ３０３において肯定判定された場合には、Ｓ３０４へ移行する。Ｓ３０３において否定判定された場合には、Ｓ３０７へ移行する。

Ｓ３０４では、積算する内燃機関１の機関回転速度Ｎｅが所定速度ＳＮｅ３より大きい、又は、積算する内燃機関１の燃料噴射量Ｑが所定量ＳＱ３より大きいか否かを判別する。機関回転速度Ｎｅや燃料噴射量ＱはＥＣＵ１２で積算した値を用いる。所定速度ＳＮｅ３及び所定量ＳＱ３は、予め実験や検証によって導出された、切替弁を用いて吸気をインタークーラに流通させずにインタークーラバイパス通路に流通させるタイミングとなる値である。Ｓ３０４において肯定判定されると、Ｓ３０５へ移行する。Ｓ３０４において否定判定されると、Ｓ３０７へ移行する。

Ｓ３０５では、インタークーラ７の下流における吸気温が上限温度ＵＴＩ１よりも低いか否かを判別する。インタークーラ７の下流における吸気温は、不図示の吸気温センサ等で検出する。上限温度ＵＴＩ１は、それ以上吸気温が上昇して弊害が生じてしまうか否かの閾値である。Ｓ３０５において肯定判定されると、Ｓ３０６へ移行する。Ｓ３０５において否定判定されると、Ｓ３０７へ移行する。

Ｓ３０６では、切替弁を用いて吸気をインタークーラ７に流通させずにインタークーラバイパス通路に流通させる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ３０７では、切替弁を用いて吸気をインタークーラバイパス通路に流通させずにインタークーラに流通させる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

以上の本ルーチンであると、油温又は冷却水温が低温の機関始動時、並びに、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、切替弁を用いて吸気を、インタークーラ７に流通させずにインタークーラバイパス通路に流通させることができる。

＜その他＞
本発明に係るオイル消費低減制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

１ 内燃機関
２ 冷却水通路
２ａ〜２ｆ 通路
３ ラジエータ
４ ヒータコア
５ オイルクーラ
５ａ オイル通路
５ｂ オイルクーラバイパス通路
５ｃ 切替弁
６ クーラ
７ インタークーラ
８ 水温センサ
９ リザーブタンク
１０ 電子サーモスタット
１１ ウォータポンプ

Claims (4)

1. 固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水を内燃機関に循環させる冷却水通路と、
   前記冷却水通路を流通する前記冷却水と熱交換する熱交換手段と、
   前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記冷却水の温度が前記相変化温度帯に留まるように、前記熱交換手段を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水温制御装置。
2. 前記熱交換手段は、
   内燃機関に供給されるオイルを流通させるオイル通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記オイルと前記冷却水とを熱交換させることにより前記オイルを冷却するオイルクーラと、
   前記オイルが前記冷却水と熱交換しないように、前記オイルに前記オイルクーラをバイパスさせるオイルクーラバイパス通路と、
   前記オイルを前記オイルクーラに流通させるか、前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
3. 前記熱交換手段は、
   内燃機関に還流されるＥＧＲガスを流通させるＥＧＲ通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記ＥＧＲガスと前記冷却水とを熱交換させることにより前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
   前記ＥＧＲガスが前記冷却水と熱交換しないように、前記ＥＧＲガスに前記ＥＧＲクーラをバイパスさせるＥＧＲクーラバイパス通路と、
   前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラに流通させるか、前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラバイパス通路に流通させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
4. 前記熱交換手段は、
   内燃機関に供給される吸気を流通させる吸気通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記吸気と前記冷却水とを熱交換させることにより前記吸気を冷却するインタークーラと、
   前記吸気が前記冷却水と熱交換しないように、前記吸気に前記インタークーラをバイパスさせるインタークーラバイパス通路と、
   前記吸気を前記インタークーラに流通させるか、前記吸気を前記インタークーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記吸気を前記インタークーラバイパ
   ス通路に流通させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。

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