JP2012215141A - Engine cooling apparatus - Google Patents

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JP2012215141A JP2011081499A JP2011081499A JP2012215141A JP 2012215141 A JP2012215141 A JP 2012215141A JP 2011081499 A JP2011081499 A JP 2011081499A JP 2011081499 A JP2011081499 A JP 2011081499A JP 2012215141 A JP2012215141 A JP 2012215141A
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Takasuke Shikita
卓祐 敷田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect boiling rapidly and accurately when a coolant is boiled in internal passages (13, 14) upon a cold start, in an engine cooling apparatus that allows the coolant to circulate in the internal passages (13, 14) and external passages (21 to 23) as a closed loop using a water pump 4.SOLUTION: A control device 100 brings the internal passages (13, 14) into non-communication with the external passages (21 to 23) upon the cold start, and thereby the internal passages become a closed space. The control device detects the boiling of the coolant in the internal passages (13, 14) on the basis of a pressure of the coolant in the closed space.

Description

本発明は、エンジンの内部通路と外部通路とを閉ループとしてウォータポンプにより冷却液を循環可能にしたエンジン冷却装置に関する。   The present invention relates to an engine cooling apparatus in which an internal passage and an external passage of an engine are closed and a coolant can be circulated by a water pump.

例えば特許文献1には、電動式のウォーターポンプを備える内燃機関の冷却装置において、冷却水の水位を検出し、この水位の上昇率に基づいて冷却水の沸騰を検知することが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes that in a cooling device for an internal combustion engine including an electric water pump, the level of cooling water is detected, and the boiling of the cooling water is detected based on the rate of increase of the water level. .

この特許文献1の段落0019,0020,0023,0024には、ラジエータの上方にリザーブタンクを設置し、このリザーブタンク内に液面センサを設置し、冷却水が沸騰したときにリザーブタンクの液面水位が急激に上昇するので、これを液面センサで検出して冷却水の沸騰を検知することが記載されている。   In paragraphs 0019, 0020, 0023, and 0024 of Patent Document 1, a reserve tank is installed above the radiator, a liquid level sensor is installed in the reserve tank, and the liquid level of the reserve tank when the cooling water boils. Since the water level rises rapidly, it is described that this is detected by a liquid level sensor to detect boiling of cooling water.

この特許文献1では、沸騰の状態、つまり核沸騰であるのか、膜沸騰であるのかについては特に言及していない。なお、核沸騰は発泡点を核として気泡が発生してゆくユニットであり、比較的小さな気泡が発生する。一方、膜沸騰は、核沸騰の状態から温度が上昇して気泡の数が増し、その気泡が合体して局所的に伝熱面を覆う蒸気膜が形成されるユニットであり、比較的大きな気泡が発生する。   This Patent Document 1 does not particularly mention the boiling state, that is, whether it is nucleate boiling or film boiling. Note that nucleate boiling is a unit in which bubbles are generated with the foaming point as a nucleus, and relatively small bubbles are generated. On the other hand, film boiling is a unit in which the temperature rises from the state of nucleate boiling and the number of bubbles increases, and the bubbles merge to form a vapor film that locally covers the heat transfer surface. Will occur.

また、例えば特許文献2では、エンジン外部の暖機用通路に排気熱回収器を設置し、この排気熱回収器による排気ガスの熱を効率的に回収することを狙って、冷却水が核沸騰したときにそれを検知して当該核沸騰の状態を維持させるようにしている。なお、排気熱回収器とは、排気通路を流れる排気ガスと冷却水との間で熱交換を行って排気熱を回収するもののことである。   Further, for example, in Patent Document 2, an exhaust heat recovery device is installed in a warm-up passage outside the engine, and the cooling water nucleates with the aim of efficiently recovering the heat of the exhaust gas by the exhaust heat recovery device. When this happens, it is detected and the state of nucleate boiling is maintained. The exhaust heat recovery unit is a unit that recovers exhaust heat by exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust passage and the cooling water.

この特許文献2の段落0025には、冷却水循環経路における冷却水の核沸騰、膜沸騰、あるいは沸騰無しを、前記冷却水循環経路の水圧と水圧変動の周波数とに基づいて判定することが記載されている。なお、エンジンのシリンダヘッドに水圧センサを設置し、この水圧センサの出力に基づいて核沸騰を維持するように電動ポンプの吐出流量を制御するようにしている。   Paragraph 0025 of this Patent Document 2 describes that the nucleate boiling, film boiling, or no boiling of the cooling water in the cooling water circulation path is determined based on the water pressure in the cooling water circulation path and the frequency of the water pressure fluctuation. Yes. A water pressure sensor is installed in the cylinder head of the engine, and the discharge flow rate of the electric pump is controlled so as to maintain nucleate boiling based on the output of the water pressure sensor.

特開2008−303775号公報JP 2008-303775 A 特開2008−157090号公報JP 2008-157090 A

上記特許文献2は、以下のような点で改良の余地がある。つまり、この特許文献2の場合、エンジン内部通路とエンジン外部通路とが連通して冷却水が循環する状態になっているために、この冷却水循環経路全体の冷却水の圧力変動を前記水圧センサで検出するようになっている。このような冷却水循環経路において局部的な核沸騰が発生したときに、この核沸騰に伴い冷却水循環経路全体の冷却水圧力が変動する量は微小であるために、前記水圧センサの出力信号の変動が核沸騰によるものかノイズ成分であるのかを識別しにくいと考えられる。このような水圧センサの出力信号に基づいて冷却水の核沸騰を判定するようにしているのでは核沸騰の検知精度が低いと言わざるを得ない。   The above Patent Document 2 has room for improvement in the following points. In other words, in the case of Patent Document 2, since the engine internal passage communicates with the engine external passage and the cooling water is circulated, the pressure fluctuation of the cooling water in the entire cooling water circulation path is detected by the water pressure sensor. It comes to detect. When local nucleate boiling occurs in such a cooling water circulation path, the amount of change in the cooling water pressure in the entire cooling water circulation path with this nucleate boiling is very small. It is thought that it is difficult to distinguish whether is due to nucleate boiling or a noise component. If the nucleate boiling of the cooling water is determined based on the output signal of such a water pressure sensor, it must be said that the detection accuracy of the nucleate boiling is low.

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンの内部通路と外部通路とを閉ループとしてウォータポンプにより冷却液を循環可能にしたエンジン冷却装置において、冷間始動時に前記内部通路の冷却液が沸騰したときに当該沸騰を迅速かつ正確に検知可能とすることを目的としている。   In view of such circumstances, the present invention provides an engine cooling device in which the internal passage and the external passage of the engine are closed loops so that the coolant can be circulated by a water pump. The coolant in the internal passage boiled during a cold start. Sometimes it aims to make it possible to detect the boiling quickly and accurately.

本発明は、エンジンの内部通路と外部通路とを閉ループとしてウォータポンプにより冷却液を循環可能にしたエンジン冷却装置であって、エンジンの冷間始動時に、前記内部通路を前記外部通路と非連通にすることにより閉空間とし、この閉空間の冷却液の圧力に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰を検知する制御装置を備えている、ことを特徴としている。   The present invention relates to an engine cooling device in which an internal passage and an external passage of an engine are closed and a coolant can be circulated by a water pump, and the internal passage is not communicated with the external passage when the engine is cold-started. And a control device that detects boiling of the coolant in the internal passage based on the pressure of the coolant in the closed space.

一般に、エンジンを冷間始動するとエンジンの燃焼室から発生する熱でもって内部通路内の冷却液が沸騰しやすくなる。   Generally, when the engine is cold-started, the coolant in the internal passage tends to boil with heat generated from the combustion chamber of the engine.

本発明の前記構成では、冷間始動時つまり暖機中にエンジンの内部通路を閉空間としておき、この閉空間での冷却液の圧力変動を監視することによって、前記閉空間とされた内部通路における冷却液の沸騰を検知するようにしている。ここで、前記閉空間の容積は、冷却液循環経路全体(内部通路に外部通路を連通している状態)の総容積に対して格段に小さい。そのため、前記閉空間における冷却液の温度上昇ならびに圧力上昇は前記冷却液循環経路全体における冷却液の温度上昇ならびに圧力上昇に比べると格段に速くなり、しかも、閉空間における圧力変動幅は当然ながら冷却液循環経路全体における圧力変動幅に比べると格段に大きくなる。   In the above configuration of the present invention, the internal passage of the engine is closed during cold start, that is, during warm-up, and the internal passage formed as the closed space is monitored by monitoring the pressure fluctuation of the coolant in the closed space. The boiling point of the coolant in is detected. Here, the volume of the closed space is much smaller than the total volume of the entire coolant circulation path (a state in which the external passage is connected to the internal passage). Therefore, the temperature rise and pressure rise of the coolant in the closed space are much faster than the temperature rise and pressure rise of the coolant in the entire coolant circulation path, and the pressure fluctuation range in the closed space is naturally cooled. Compared with the pressure fluctuation range in the whole liquid circulation path, it becomes much larger.

このような比較的小容積の閉空間における冷却液の圧力を調べることによって冷却液の沸騰を検知するようにしているので、圧力変動とノイズ成分との識別が容易になり、それに伴い例えば実際の圧力値と圧力変動の周波数とに基づいて冷却液沸騰の有無を判定するときの判定精度が向上するようになる。したがって、閉空間とされる内部通路における冷却液の沸騰を迅速かつ正確に検知することが可能になる。   Since the boiling of the coolant is detected by examining the pressure of the coolant in such a relatively small volume closed space, it becomes easy to distinguish between the pressure fluctuation and the noise component. The determination accuracy when determining the presence or absence of boiling of the coolant based on the pressure value and the frequency of pressure fluctuation is improved. Therefore, it becomes possible to quickly and accurately detect the boiling of the coolant in the internal passage that is a closed space.

好ましくは、前記検知対象となる沸騰の状態は核沸騰とされる。この構成では、核沸騰を検知した後で、例えば内部通路と外部通路とを連通させることにより冷却液の温度や圧力の上昇を抑えるように対処すれば、膜沸騰に進展させないようにすることが可能になる。   Preferably, the boiling state to be detected is nucleate boiling. In this configuration, after detecting nucleate boiling, for example, if the internal passage and the external passage are communicated with each other so as to suppress an increase in the temperature or pressure of the cooling liquid, it is possible to prevent the film boiling from progressing. It becomes possible.

好ましくは、前記エンジン冷却装置において、前記外部通路は、前記内部通路の冷却液排出口と冷却液導入口とに接続される循環通路を備え、この循環通路において前記内部通路の導入口寄りと排出口寄りとにはそれぞれ冷却液流通量を変更するための第1、第2バルブが設置される構成とされており、前記制御装置は、前記冷間始動時に前記両バルブを閉じることにより前記内部通路を閉空間にする準備手段と、前記閉空間における冷却液の圧力および圧力変動の周波数に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰の有無を判定する沸騰判定手段と、この沸騰判定手段で沸騰有りと判定した場合に前記両バルブを開く対処手段とを含む、構成とすることができる。   Preferably, in the engine cooling apparatus, the external passage includes a circulation passage connected to a coolant discharge port and a coolant introduction port of the internal passage. The first and second valves for changing the coolant flow rate are respectively installed near the outlet, and the control device closes the internal valves by closing both valves during the cold start. A preparation means for making the passage a closed space, a boiling judgment means for judging the presence or absence of boiling of the coolant in the internal passage based on the pressure of the coolant and the pressure fluctuation frequency in the closed space, and boiling by the boiling judgment means It is possible to adopt a configuration including a coping means that opens both the valves when it is determined to be present.

ここでは、外部通路を明確にするとともに、内部通路を閉空間にするための構成要素をバルブに特定している。この場合、例えば少なくとも内部通路の上流側と下流側とに第1、第2バルブを設置すればよいので、構成が簡素で済み、設備コストの上昇を抑制するうえで有利になる。   Here, the external passage is clarified, and a component for making the internal passage a closed space is specified as a valve. In this case, for example, the first and second valves may be installed at least on the upstream side and the downstream side of the internal passage. Therefore, the configuration is simple, which is advantageous in suppressing an increase in equipment cost.

好ましくは、前記エンジン冷却装置において、前記外部通路は、前記内部通路の冷却液排出口と冷却液導入口とに接続される循環通路と、この循環通路の上流側に並列に接続されかつ途中にラジエータが設置されるラジエータ通路とを備え、前記循環通路において前記内部通路の導入口寄りと排出口寄りとにはそれぞれ冷却液流通量を変更するための第1、第2バルブが設置され、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも上流側には冷却液流通量を変更するための第3バルブが設置され、ラジエータ通路において前記ラジエータよりも下流側には冷却液が暖機完了温度未満のときに閉側となる一方で前記暖機完了温度以上のときに全開になるサーモスタットが設置される構成とされており、前記制御装置は、前記冷間始動時に前記すべてのバルブを閉じることにより前記内部通路を閉空間にする準備手段と、前記閉空間における冷却液の圧力および圧力変動の周波数に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰の有無を判定する沸騰判定手段と、この沸騰判定手段で沸騰有りと判定した場合に前記第1、第2バルブを開く対処手段とを含む、構成とすることができる。   Preferably, in the engine cooling apparatus, the external passage is connected in parallel to the circulation passage connected to the coolant discharge port and the coolant introduction port of the internal passage, and in parallel to the upstream side of the circulation passage. A radiator passage in which a radiator is installed, and in the circulation passage, first and second valves for changing the coolant flow rate are installed near the introduction port and the discharge port of the internal passage, A third valve for changing the coolant flow rate is installed upstream of the radiator in the radiator passage, and is closed downstream of the radiator in the radiator passage when the coolant is below the warm-up completion temperature. A thermostat that is fully opened when the temperature is equal to or higher than the warm-up completion temperature is set, and the control device is configured to perform the cold start at the cold start. A means for making the internal passage closed by closing all valves, and boiling for determining whether or not the coolant is boiling in the internal passage based on the pressure of the coolant in the closed space and the frequency of pressure fluctuations It can be configured to include a determination unit and a coping unit that opens the first and second valves when the boiling determination unit determines that there is boiling.

ここでは、外部通路について循環通路とラジエータ通路とを備える構成に特定しているとともに、サーモスタットの配置位置を特定している。この場合、冷間始動時にすべてのバルブを閉じることにより、内部通路を閉空間にする。そして、閉空間の冷却液が沸騰すると第1、第2バルブを開くから、エンジンの内部通路と循環通路とを閉ループとして冷却液が循環させられることになり、内部通路で発生していた沸騰が消失されることになる。そして、内部通路および循環通路を冷却液が循環することに伴いサーモスタットの上流側の冷却液が暖機完了温度以上になるとサーモスタットが全開になるので、その際に第3バルブを開くようにすれば、前記循環させられている冷却液の熱がラジエータで発散されることになる。これにより、循環させられている冷却液の温度が暖機完了温度に保たれるようになる。   Here, the external passage is specified as a configuration including a circulation passage and a radiator passage, and the arrangement position of the thermostat is specified. In this case, the internal passage is closed by closing all the valves at the cold start. Since the first and second valves are opened when the coolant in the closed space boils, the coolant is circulated using the internal passage and the circulation passage of the engine as a closed loop, and the boiling generated in the internal passage is prevented. Will be lost. Then, as the coolant circulates in the internal passage and the circulation passage, when the coolant on the upstream side of the thermostat reaches the warm-up completion temperature or higher, the thermostat is fully opened. At that time, if the third valve is opened, The heat of the circulated coolant is dissipated by the radiator. Thereby, the temperature of the circulating coolant is kept at the warm-up completion temperature.

好ましくは、前記エンジン冷却装置において、前記外部通路は、前記内部通路の冷却液排出口と冷却液導入口とに接続される循環通路と、この循環通路の上流側に並列に接続されかつ途中にラジエータが設置されるラジエータ通路と、前記内部通路の途中と前記循環通路に対する前記ラジエータ通路の下流側接続部分よりも上流側とに接続されかつ途中にEGRクーラおよびオイルクーラが設置される補機通路とを備え、前記循環通路において前記内部通路の導入口寄りと排出口寄りとにはそれぞれ冷却液流通量を変更するための第1、第2バルブが設置され、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも上流側には冷却液流通量を変更するための第3バルブが設置され、ラジエータ通路において前記ラジエータよりも下流側には冷却液が暖機完了温度未満のときに閉側となる一方で前記暖機完了温度以上のときに全開になるサーモスタットが設置され、前記補機通路において前記循環通路の下流側接続部分寄りには冷却液流通量を変更するための第4バルブが設置される構成とされており、また、前記制御装置は、前記冷間始動時に前記すべてのバルブを閉じることにより前記内部通路を閉空間にする準備手段と、前記閉空間における冷却液の圧力および圧力変動の周波数に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰の有無を判定する沸騰判定手段と、この沸騰判定手段で沸騰有りと判定した場合に前記第1、第2バルブを開く対処手段とを含む、構成とすることができる。   Preferably, in the engine cooling apparatus, the external passage is connected in parallel to the circulation passage connected to the coolant discharge port and the coolant introduction port of the internal passage, and in parallel to the upstream side of the circulation passage. A radiator passage in which a radiator is installed, and an auxiliary passage in which an EGR cooler and an oil cooler are installed in the middle of the internal passage and upstream of the downstream connection portion of the radiator passage with respect to the circulation passage In the circulation passage, first and second valves for changing the amount of coolant flow are installed near the introduction port and the discharge port of the internal passage, respectively, and in the radiator passage more than the radiator A third valve for changing the coolant flow rate is installed on the upstream side, and cooling is provided downstream of the radiator in the radiator passage. A thermostat that is closed when the temperature is lower than the warm-up completion temperature, and is fully opened when the temperature is equal to or higher than the warm-up completion temperature is installed in the auxiliary passage near the downstream connection portion of the circulation passage. A fourth valve for changing the flow rate is installed, and the control device prepares the internal passage in a closed space by closing all the valves during the cold start. Boiling determination means for determining the presence or absence of boiling of the cooling liquid in the internal passage based on the pressure of the cooling liquid in the closed space and the frequency of the pressure fluctuation, and when the boiling determination means determines that the boiling is present, 1 and a coping means for opening the second valve.

ここでは、外部通路について循環通路とラジエータ通路と補機通路とを備える構成に特定しているとともに、サーモスタットの配置位置やラジエータ通路および補機通路にそれぞれバルブを設置することを特定している。この場合、冷間始動時にすべてのバルブを閉じることにより、内部通路を閉空間にする。そして、閉空間の冷却液が沸騰すると第1、第2バルブおよび第4バルブを開くから、エンジンの内部通路と循環通路と補機通路とを閉ループとして冷却液が循環させられることになり、内部通路で発生していた沸騰が消失されることになる。そして、内部通路と循環通路と補機通路とを冷却液が循環することに伴いサーモスタットの上流側の冷却液が暖機完了温度以上になるとサーモスタットが全開になるので、その際に第3バルブを開くようにすれば、前記循環させられている冷却液の熱がラジエータで発散されることになる。これにより、循環させられている冷却液の温度が暖機完了温度に保たれるようになる。   Here, the external passage is specified as a configuration including a circulation passage, a radiator passage, and an auxiliary machinery passage, and it is specified that a valve is installed in each of the thermostat arrangement position, the radiator passage, and the auxiliary passage. In this case, the internal passage is closed by closing all the valves at the cold start. When the coolant in the closed space boils, the first, second and fourth valves are opened, so that the coolant is circulated using the internal passage, the circulation passage and the auxiliary passage of the engine as a closed loop. The boiling that occurred in the passage will be lost. As the coolant circulates in the internal passage, the circulation passage, and the accessory passage, the thermostat is fully opened when the coolant on the upstream side of the thermostat reaches the warm-up completion temperature or higher. If opened, the heat of the circulated coolant is dissipated by the radiator. Thereby, the temperature of the circulating coolant is kept at the warm-up completion temperature.

本発明は、エンジンの内部通路と外部通路とを閉ループとしてウォータポンプにより冷却液を循環可能にしたエンジン冷却装置において、冷間始動時に前記内部通路の冷却液が沸騰したときに当該沸騰を迅速かつ正確に検知することが可能になる。   The present invention relates to an engine cooling apparatus in which an internal passage and an external passage of an engine are closed loops so that coolant can be circulated by a water pump, and when the coolant in the internal passage boils during cold start, It becomes possible to detect accurately.

また、本発明は、エンジンの内部通路と外部通路とを閉ループとしてウォータポンプにより冷却液を循環可能にしたエンジン冷却装置において、冷間始動時に前記内部通路の冷却液が沸騰したときに当該沸騰を迅速かつ正確に検知することが可能になるとともに、暖機を均一に温度管理しながら速やかに完了することが可能になる。   Further, the present invention provides an engine cooling apparatus in which the internal passage and the external passage of the engine are closed loops, and the coolant can be circulated by a water pump. It becomes possible to detect quickly and accurately, and it is possible to quickly complete warm-up while uniformly controlling the temperature.

本発明に係るエンジン冷却装置の一実施形態の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of one embodiment of the engine cooling device concerning the present invention. 図1においてエンジンの内部通路の冷却液の核沸騰を検知した後の冷却液の循環経路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a coolant circulation path after detecting nucleate boiling of coolant in an internal passage of the engine in FIG. 1. 図1においてエンジンの暖機が完了した後の冷却液の循環経路を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a coolant circulation path after engine warm-up is completed in FIG. 1. 図1の制御装置による動作説明に用いるフローチャートである。It is a flowchart used for operation | movement description by the control apparatus of FIG. 図1の制御装置による沸騰の状態を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the state of the boiling by the control apparatus of FIG.

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1から図5に、本発明の一実施形態を示している。図1に示すエンジン1は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12とを少なくとも備えている。なお、図1では紙面の上側に記載されている構成要素を高圧側とし、紙面の下側に記載されている構成要素を低圧側としている。   1 to 5 show an embodiment of the present invention. The engine 1 shown in FIG. 1 includes at least a cylinder block 11 and a cylinder head 12. In FIG. 1, the components described on the upper side of the page are the high pressure side, and the components described on the lower side of the page are the low pressure side.

シリンダブロック11内にはウォータジャケット13が設けられている。また、シリンダヘッド12内にはウォータジャケット14が設けられている。これらブロック側ウォータジャケット13およびヘッド側ウォータジャケット14がエンジン1の内部通路に相当している。冷却液は、例えばエチレングリコールの水溶液などの不凍液とされている。   A water jacket 13 is provided in the cylinder block 11. A water jacket 14 is provided in the cylinder head 12. The block-side water jacket 13 and the head-side water jacket 14 correspond to the internal passage of the engine 1. The coolant is an antifreeze such as an aqueous solution of ethylene glycol.

ブロック側ウォータージャケット13は、シリンダブロック1のデッキ面つまりシリンダヘッド(図示省略)が組み付けられる面に向けて開放されている。このようなウォータージャケット13を備えるシリンダブロック1は、いわゆるオープンデッキタイプと呼ばれている。ヘッド側ウォータジャケット14は、下側つまりシリンダブロック1側へ向けて開口されている。つまり、シリンダブロック側ウォータジャケット13とシリンダヘッド側ウォータジャケット14との間で冷却液が流通可能になっている。なお、シリンダブロック1はクローズドデッキタイプとすることも可能である。   The block-side water jacket 13 is opened toward the deck surface of the cylinder block 1, that is, the surface on which the cylinder head (not shown) is assembled. The cylinder block 1 provided with such a water jacket 13 is called a so-called open deck type. The head-side water jacket 14 is opened downward, that is, toward the cylinder block 1 side. That is, the coolant can flow between the cylinder block side water jacket 13 and the cylinder head side water jacket 14. The cylinder block 1 can be a closed deck type.

シリンダブロック11において気筒配列方向の一端面にはブロック側ウォータジャケット13に冷却液を導入させるための導入口15が設けられている。また、シリンダヘッド12において気筒配列方向の他端面にはヘッド側ウォータジャケット14から冷却液を排出させるための排出口16が設けられている。   In the cylinder block 11, an inlet 15 for introducing a coolant into the block-side water jacket 13 is provided on one end surface in the cylinder arrangement direction. Further, a discharge port 16 for discharging the coolant from the head side water jacket 14 is provided on the other end surface of the cylinder head 12 in the cylinder arrangement direction.

このシリンダブロック11の導入口15とシリンダヘッド12の排出口16とには、ヘッド側ウォータジャケット14から排出される冷却液をブロック側ウォータジャケット13に導入させるための循環通路21が接続されている。   A circulation passage 21 for introducing the coolant discharged from the head side water jacket 14 into the block side water jacket 13 is connected to the introduction port 15 of the cylinder block 11 and the discharge port 16 of the cylinder head 12. .

この循環通路21には、さらにラジエータ通路22、補機通路23が接続されている。これら循環通路21、ラジエータ通路22および補機通路23がエンジン1の外部通路に相当している。   A radiator passage 22 and an accessory passage 23 are further connected to the circulation passage 21. The circulation passage 21, the radiator passage 22 and the auxiliary machinery passage 23 correspond to an external passage of the engine 1.

循環通路21には、ウォータポンプ4、ヒータコア5が設けられている。ウォータポンプ4は、循環通路21においてシリンダブロック11の導入口15寄りの位置に設けられている。   A water pump 4 and a heater core 5 are provided in the circulation passage 21. The water pump 4 is provided at a position near the introduction port 15 of the cylinder block 11 in the circulation passage 21.

このウォータポンプ4は、図示していないが、エンジンのクランクシャフトにより駆動される機械式ウォータポンプとされている。この機械式ウォータポンプの使用形態としては、公知のものと同じとするので、詳細に図示していないが、ウォータポンププーリとクランクシャフトプーリとにベルトを巻き掛けるようにし、ウォータポンププーリに電磁クラッチなどを装備した構成とし、この電磁クラッチを制御装置100で継合、切断させることによりウォータポンプ4を作動または停止させるように制御するように構成される。   Although not shown, the water pump 4 is a mechanical water pump driven by a crankshaft of an engine. Since the use form of this mechanical water pump is the same as a known one, it is not shown in detail, but a belt is wound around the water pump pulley and the crankshaft pulley, and an electromagnetic clutch is attached to the water pump pulley. The electromagnetic clutch is connected and disconnected by the control device 100 to control the water pump 4 to be activated or stopped.

ヒータコア5は、車両室内を暖房するための熱交換器であり、循環通路21においてシリンダヘッド12の排出口16寄りに設置されている。   The heater core 5 is a heat exchanger for heating the interior of the vehicle, and is installed near the discharge port 16 of the cylinder head 12 in the circulation passage 21.

ラジエータ通路22にはラジエータ6が設けられている。ラジエータ6は、冷却液の熱を大気に発散させるための熱交換器である。このラジエータ通路22においてラジエータ6の上流側にはリザーブタンク17が設けられている。さらに、このラジエータ通路22においてラジエータ6より冷却液流通方向の下流側が、循環通路21においてウォータポンプ4とヒータコア5との間にサーモスタット7を介して接続されている。   A radiator 6 is provided in the radiator passage 22. The radiator 6 is a heat exchanger for dissipating the heat of the coolant to the atmosphere. A reserve tank 17 is provided on the upstream side of the radiator 6 in the radiator passage 22. Further, the downstream side of the radiator passage 22 in the coolant flow direction from the radiator 6 is connected between the water pump 4 and the heater core 5 via the thermostat 7 in the circulation passage 21.

サーモスタット7は、公知の構成であるので詳細に図示していないが、サーモスタット設置場所の冷却液温度が暖機完了温度(例えば80℃〜90℃、好ましくは82℃)Th未満になると、サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなるので、弁体が自動的に閉側になってラジエータ通路22からウォータポンプ4への冷却液流通を少なくするが、サーモスタット7の設置場所の冷却液温度が暖機完了温度Th以上になると、サーモワックスが溶融膨張されてワックス圧が高くなるので、前記弁体が自動的に全開になってラジエータ通路22からウォータポンプ4への冷却液流通を許容する。要するに、このサーモスタット7の開弁温度は前記暖機完了温度Thに基づいて設定される。   The thermostat 7 has a known configuration and is not shown in detail. However, when the coolant temperature at the thermostat installation location becomes less than the warm-up completion temperature (for example, 80 ° C. to 90 ° C., preferably 82 ° C.) Th, the thermo wax Since the coagulation shrinks and the wax pressure decreases, the valve body automatically closes to reduce the flow of the coolant from the radiator passage 22 to the water pump 4, but the coolant temperature at the location where the thermostat 7 is installed When the temperature reaches the warm-up completion temperature Th or higher, the thermowax is melted and expanded to increase the wax pressure, so that the valve body is automatically fully opened to allow the coolant flow from the radiator passage 22 to the water pump 4. In short, the valve opening temperature of the thermostat 7 is set based on the warm-up completion temperature Th.

補機通路23は、シリンダブロック11のブロック側ウォータジャケット13の途中と循環通路21に対するラジエータ通路22の下流側接続部分よりも上流側とに接続されている。この補機通路23は、上流側で二股に分岐して下流側で合流しており、一方分岐路23aにはEGRクーラ8、EGRバルブ9が設けられており、他方分岐路23bにはオイルクーラ10が設置されている。   The accessory passage 23 is connected to the middle of the block-side water jacket 13 of the cylinder block 11 and to the upstream side of the downstream connection portion of the radiator passage 22 with respect to the circulation passage 21. This auxiliary machine passage 23 is bifurcated on the upstream side and merges on the downstream side. One branch passage 23a is provided with an EGR cooler 8 and an EGR valve 9, and the other branch passage 23b is provided with an oil cooler. 10 is installed.

このEGRクーラ8およびEGRバルブ9は、エンジン1から排出される排気の一部をエンジン1の吸気系(図示省略)に戻すことによりNOxの発生を抑制するためのEGRシステムに備えられるものである。EGRクーラ8は、前記吸気系に戻す排気の熱を吸収して当該排気を冷却するための熱交換器であり、前記した補機通路23の一方分岐路23aを流通する冷却液との間で熱交換することが可能な状態で設置されている。EGRバルブ9は、エンジン1の吸気通路に還流するEGR量を調整するものである。オイルクーラ10はエンジン1から取り出されるオイルと前記した補機通路23の他方分岐路23bを流通する冷却液との間で熱交換するものである。   The EGR cooler 8 and the EGR valve 9 are provided in an EGR system for suppressing the generation of NOx by returning a part of the exhaust discharged from the engine 1 to the intake system (not shown) of the engine 1. . The EGR cooler 8 is a heat exchanger that absorbs the heat of the exhaust gas that is returned to the intake system and cools the exhaust gas. The EGR cooler 8 communicates with the coolant that flows through the one branch path 23a of the auxiliary machine passage 23. It is installed in a state that allows heat exchange. The EGR valve 9 adjusts the amount of EGR that returns to the intake passage of the engine 1. The oil cooler 10 exchanges heat between the oil taken out from the engine 1 and the coolant flowing through the other branch passage 23b of the auxiliary passage 23 described above.

さらに、循環通路21、ラジエータ通路22、補機通路23には、4つのバルブ31〜34が設けられている。   Furthermore, four valves 31 to 34 are provided in the circulation passage 21, the radiator passage 22, and the accessory passage 23.

具体的に、第1バルブ31は、循環通路21においてブロック側ウォータジャケット13の導入口15寄りに設置されており、第2バルブ32は、循環通路21においてヘッド側ウォータジャケット14の排出口16寄りに設置されている。第3バルブ33は、ラジエータ通路22においてラジエータ6とリザーブタンク17との間に設置されており、第4バルブ34は、補機通路23において循環通路21との下流側接続部分寄りに設置されている。   Specifically, the first valve 31 is installed near the introduction port 15 of the block-side water jacket 13 in the circulation passage 21, and the second valve 32 is near the discharge port 16 of the head-side water jacket 14 in the circulation passage 21. Is installed. The third valve 33 is installed between the radiator 6 and the reserve tank 17 in the radiator passage 22, and the fourth valve 34 is installed closer to the downstream connection portion with the circulation passage 21 in the auxiliary machinery passage 23. Yes.

これら4つのバルブ31〜34をすべて閉じると、内部通路(13,14)を閉空間とすることができる。また、第3バルブ33を閉じると、ラジエータ通路22に冷却液が流通できない状態になり、さらに、第4バルブ34を閉じると、補機通路23に冷却液が流通できない状態になる。   When all these four valves 31 to 34 are closed, the internal passages (13, 14) can be closed. Further, when the third valve 33 is closed, the cooling liquid cannot flow through the radiator passage 22, and when the fourth valve 34 is closed, the cooling liquid cannot flow through the auxiliary passage 23.

この実施形態では、第1〜第4バルブ31〜34は、例えば電磁弁とされていて、制御装置100で個別に開閉されるように構成されている。但し、例えば第2〜第4バルブ32〜34の3つについては、図示していないが、単一の切り換え機構を用いることにより個別に開閉されるように構成することが可能である。   In this embodiment, the first to fourth valves 31 to 34 are, for example, electromagnetic valves, and are configured to be individually opened and closed by the control device 100. However, for example, three of the second to fourth valves 32 to 34 are not shown, but can be configured to be individually opened and closed by using a single switching mechanism.

このようなエンジン1の各種動作や温度管理は、制御装置100により制御される。この制御装置100は、エレクトロニックコントロールユニット(ECU)であり、詳細に図示していないが、CPU(中央処理装置)、ROM(プログラムメモリ)、RAM(データメモリ)、ならびにバックアップRAM(不揮発性メモリ)などを備える公知の構成とされる。   Various operations and temperature management of the engine 1 are controlled by the control device 100. The control device 100 is an electronic control unit (ECU), not shown in detail, but a CPU (central processing unit), ROM (program memory), RAM (data memory), and backup RAM (nonvolatile memory). It is set as the well-known structure provided with these.

ROMは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAMは、CPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMは、エンジン1の停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。   The ROM stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM. The RAM is a memory that temporarily stores calculation results in the CPU, data input from each sensor, and the like. The backup RAM is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped. It is memory.

この実施形態では、シリンダヘッド12の排出口16付近に、冷却液の温度を検出するための温度センサ25と、冷却液の圧力を検出するための圧力センサ26とが設けられている。   In this embodiment, a temperature sensor 25 for detecting the temperature of the coolant and a pressure sensor 26 for detecting the pressure of the coolant are provided near the discharge port 16 of the cylinder head 12.

この温度センサ25は冷却液の温度に対応する信号を出力して制御装置100に入力し、また、圧力センサ26は冷却液の圧力に対応する信号を出力して制御装置100に入力する。そして、制御装置100は、温度センサ25の出力信号の入力に基づいて冷却液の温度Tcを認識し、圧力センサ26の出力信号の入力に基づいて内部通路(13,14)の冷却液の圧力と圧力変動の周波数とを認識するとともに、前記認識した圧力と圧力変動の周波数とを予め作成している沸騰判定用のマップに照合することにより内部通路(13,14)における冷却液の沸騰(この実施形態では核沸騰)の有無を検知するようにしている。   This temperature sensor 25 outputs a signal corresponding to the temperature of the coolant and inputs it to the control device 100, and the pressure sensor 26 outputs a signal corresponding to the pressure of the coolant and inputs it to the control device 100. Then, the control device 100 recognizes the temperature Tc of the coolant based on the input of the output signal of the temperature sensor 25, and the pressure of the coolant in the internal passages (13, 14) based on the input of the output signal of the pressure sensor 26. And the frequency of the pressure fluctuation, and by collating the recognized pressure and the frequency of the pressure fluctuation with a boiling judgment map prepared in advance, the boiling of the coolant in the internal passages (13, 14) ( In this embodiment, the presence or absence of nucleate boiling is detected.

なお、前記沸騰の状態としては核沸騰や膜沸騰がある。なお、核沸騰は発泡点を核として気泡が発生してゆくユニットであり、比較的小さな気泡が発生する。一方、膜沸騰は、核沸騰の状態から温度が上昇して気泡の数が増し、その気泡が合体して局所的に伝熱面を覆う蒸気膜が形成されるユニットであり、比較的大きな気泡が発生する。   The boiling state includes nucleate boiling and film boiling. Note that nucleate boiling is a unit in which bubbles are generated with the foaming point as a nucleus, and relatively small bubbles are generated. On the other hand, film boiling is a unit in which the temperature rises from the state of nucleate boiling and the number of bubbles increases, and the bubbles merge to form a vapor film that locally covers the heat transfer surface. Will occur.

この点を考慮し、前記マップについては適宜の実験結果に基づいて沸騰の状態が核沸騰であるのか膜沸騰であるのかを識別可能となるように作成される。参考までに、内部通路(13,14)を閉空間とした状態で冷却液が核沸騰または膜沸騰するときの冷却液の圧力変化を図5に示している。図5の期間Aに示すように圧力がほぼ一定であるものの圧力が短時間で大きく変動するような場合は沸騰していない状態を示しており、図5の期間Bに示すように圧力がほぼ一定であるものの圧力変動の振幅が小さくなるような場合は核沸騰している状態を示しており、さらに図5の期間Cに示すように圧力が時間経過に伴い漸増するような場合は膜沸騰している状態を示している。このデータを利用して前記マップが作成される。   Considering this point, the map is created so that it is possible to identify whether the boiling state is nucleate boiling or film boiling based on appropriate experimental results. For reference, FIG. 5 shows changes in the pressure of the cooling liquid when the cooling liquid undergoes nucleate boiling or film boiling in a state where the internal passages (13, 14) are closed spaces. When the pressure is substantially constant as shown in period A in FIG. 5 but the pressure fluctuates greatly in a short time, it indicates a state of not boiling, and the pressure is almost as shown in period B in FIG. When the pressure fluctuation amplitude is constant, the nucleate boiling state is indicated, and when the pressure gradually increases with time as shown in the period C of FIG. 5, the film boiling occurs. It shows the state. The map is created using this data.

この制御装置100は、例えばエンジン1の運転に関する各種制御を実行する他、下記するようなエンジン1の温度調整制御を実行する。   For example, the control device 100 performs various control relating to the operation of the engine 1 and also performs temperature adjustment control of the engine 1 as described below.

次に、図4に示すフローチャートを参照して、制御装置100によるエンジン1の温度調整制御を説明する。   Next, the temperature adjustment control of the engine 1 by the control device 100 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

エンジン1が始動されると、制御装置100が図4に示すフローチャートの処理を実行開始する。まず、ステップS1においてエンジン1が冷間始動されたのかどうかを調べる。つまり、このステップS1では、温度センサ25からの出力信号の入力に基づいてシリンダヘッド12の排出口16から排出される冷却液の温度Tcを検出し、この検出値Tcが暖機完了温度Th未満か否かを判定する。   When the engine 1 is started, the control device 100 starts executing the processing of the flowchart shown in FIG. First, it is checked in step S1 whether the engine 1 has been cold started. That is, in this step S1, the temperature Tc of the coolant discharged from the discharge port 16 of the cylinder head 12 is detected based on the input of the output signal from the temperature sensor 25, and this detected value Tc is less than the warm-up completion temperature Th. It is determined whether or not.

ここで、Tc≧Thの場合つまり冷間始動でない場合には前記ステップS1で否定判定し、このフローチャートを抜ける。しかし、Tc<Thの場合つまり冷間始動である場合には前記ステップS1で肯定判定し、続くステップS2に移行する。   If Tc ≧ Th, that is, if it is not a cold start, a negative determination is made in step S1, and the process exits this flowchart. However, if Tc <Th, that is, if it is a cold start, an affirmative determination is made in step S1, and the process proceeds to the subsequent step S2.

このステップS2では4つのバルブ31〜34をすべて閉じる。この場合、エンジン1の内部通路(13,14)と外部通路(21〜23)とが非連通状態になって、内部通路(13,14)が完全な閉空間になる。このようにバルブ31〜34を閉じている場合、ウォータポンプ4がエンジン1の始動によって駆動されていても、冷却液が内部通路(13,14)と外部通路(21〜23)との間で物理的に循環できなくなっているので、ウォータポンプ4が空転することになる。   In step S2, all four valves 31 to 34 are closed. In this case, the internal passages (13, 14) and the external passages (21 to 23) of the engine 1 are not communicated, and the internal passages (13, 14) are completely closed. When the valves 31 to 34 are closed in this manner, even if the water pump 4 is driven by the start of the engine 1, the coolant is transferred between the internal passages (13, 14) and the external passages (21 to 23). Since the water cannot be physically circulated, the water pump 4 is idled.

続くステップS3ではエンジン1の内部通路(13,14)における冷却液が核沸騰しているか否かを判定する。ここでは、圧力センサ26からの出力信号の入力に基づいて前記完全な閉空間とされた内部通路(13,14)における実際の冷却液の圧力と当該圧力変動の周波数とを認識し、この認識結果を前記沸騰判定用のマップに照合することにより冷却液が核沸騰しているか否かを判定する。   In subsequent step S3, it is determined whether or not the coolant in the internal passages (13, 14) of the engine 1 is nucleate boiling. Here, based on the input of the output signal from the pressure sensor 26, the actual coolant pressure and the frequency of the pressure fluctuation in the internal passages (13, 14) made into the completely closed space are recognized and recognized. It is determined whether or not the coolant is nucleate-boiling by comparing the result with the boiling determination map.

このとき、前記閉空間の容積は、冷却液循環経路全体(内部通路(13,14)と外部通路(21〜23)とを連通している状態)の総容積に対して約1/3程度と格段に小さい。但し、前記総容積および閉空間の容積は、エンジン1の排気量やエンジン1に付設される補機の種類や数などに応じて適宜変動する。そのため、当該小容積の閉空間における冷却液の温度上昇ならびに圧力上昇は前記冷却液循環経路全体における冷却液の温度上昇ならびに圧力上昇に比べると格段に速くなり、しかも、前記閉空間における圧力変動幅は当然ながら前記冷却液循環経路全体における圧力変動幅に比べると格段に大きくなる。   At this time, the volume of the closed space is about 1/3 of the total volume of the entire coolant circulation path (in a state where the internal passages (13, 14) and the external passages (21 to 23) are communicated). And much smaller. However, the total volume and the volume of the closed space appropriately vary according to the displacement of the engine 1 and the type and number of auxiliary equipment attached to the engine 1. Therefore, the temperature rise and pressure rise of the coolant in the small volume closed space are much faster than the temperature rise and pressure rise of the coolant in the entire coolant circulation path, and the pressure fluctuation range in the closed space As a matter of course, the pressure fluctuation width in the entire coolant circulation path is significantly larger.

このような比較的小容積の閉空間における冷却液の圧力を圧力センサ26で検出し、この圧力センサ26の出力信号に基づいて内部通路(13,14)の冷却液の核沸騰を検知するようにしているので、圧力変動とノイズ成分との識別が容易になり、それに伴い実際の認識結果を前記マップに照合して冷却液の核沸騰の有無を判定するときの判定精度が向上するようになる。したがって、内部通路(13,14)における冷却液の核沸騰を迅速かつ正確に検知することが可能になる。   The pressure of the coolant in such a relatively small volume closed space is detected by the pressure sensor 26, and the nucleate boiling of the coolant in the internal passages (13, 14) is detected based on the output signal of the pressure sensor 26. As a result, it is easy to distinguish between pressure fluctuations and noise components, and accordingly, the accuracy of determination when determining the presence or absence of nucleate boiling of the coolant by comparing the actual recognition result with the map is improved. Become. Therefore, it becomes possible to detect the nucleate boiling of the coolant in the internal passages (13, 14) quickly and accurately.

ここで、内部通路(13,14)における冷却液が核沸騰していない場合つまり前記ステップS3で否定判定した場合には、前記ステップS3に戻って前記冷却液が核沸騰するのを待つ。そして、内部通路(13,14)における冷却液が核沸騰した場合つまり前記ステップS3で肯定判定した場合には、続くステップS4に移行する。   If the coolant in the internal passages (13, 14) is not nucleate boiling, that is, if a negative determination is made in step S3, the process returns to step S3 and waits for the coolant to nucleate. When the coolant in the internal passages (13, 14) nucleates, that is, when an affirmative determination is made in step S3, the process proceeds to the subsequent step S4.

このステップS4では、バルブ31,32,34を開く。これにより、内部通路(13,14)と循環通路21および補機通路23とが連通されることになるので、冷却液がラジエータ6を通過しない状態で循環されるようになり、この循環する冷却液の温度が徐々に上昇するようになる。   In step S4, the valves 31, 32 and 34 are opened. As a result, the internal passages (13, 14) are communicated with the circulation passage 21 and the auxiliary passage 23, so that the coolant is circulated without passing through the radiator 6, and this circulating cooling is performed. The liquid temperature gradually rises.

次に、ステップS5において、シリンダヘッド12の排出口16から排出される冷却液の温度Tcが暖機完了温度Th以上であるか否かを判定する。ここでは、温度センサ25からの出力信号の入力に基づいて前記冷却液温度Tcを検出し、この検出値Tcと暖機完了温度Thとを比較することにより判定することができる。   Next, in step S5, it is determined whether or not the temperature Tc of the coolant discharged from the discharge port 16 of the cylinder head 12 is equal to or higher than the warm-up completion temperature Th. Here, the coolant temperature Tc is detected based on the input of the output signal from the temperature sensor 25, and this detection value Tc can be determined by comparing the warm-up completion temperature Th.

ここで、Tc<Thの場合つまり暖機が完了していない場合には前記ステップS5で否定判定し、前記ステップS5に戻る。つまり冷却液を内部通路(13,14)と循環通路21および補機通路23との間で循環させる状態を継続することにより、冷却液温度Tcを上昇させる。そして、Tc≧Thになって暖機が完了すると前記ステップS5で肯定判定し、続くステップS6に移行する。   Here, when Tc <Th, that is, when the warm-up is not completed, a negative determination is made in step S5, and the process returns to step S5. That is, the coolant temperature Tc is raised by continuing the state in which the coolant is circulated between the internal passages (13, 14) and the circulation passage 21 and the auxiliary passage 23. When Tc ≧ Th and warming up is completed, an affirmative determination is made in step S5, and the process proceeds to the subsequent step S6.

このステップS6では第3バルブ33を開く。これにより、シリンダヘッド12の排出口16から循環通路21に排出された冷却液がラジエータ通路22にも流通されるようになってラジエータ6を通過してから、サーモスタット7を介して循環通路21に戻されるようになる。この状態での冷却液循環過程では、シリンダヘッド12およびシリンダブロック11の熱を冷却液が回収してラジエータ6により大気に発散されることになるので、循環させられている冷却液の温度が暖機完了温度Thに保たれるようになる。   In step S6, the third valve 33 is opened. Thus, the coolant discharged from the discharge port 16 of the cylinder head 12 to the circulation passage 21 is also circulated through the radiator passage 22 and passes through the radiator 6, and then enters the circulation passage 21 via the thermostat 7. Will come back. In the cooling liquid circulation process in this state, the cooling liquid recovers the heat of the cylinder head 12 and the cylinder block 11 and is dissipated to the atmosphere by the radiator 6, so that the temperature of the circulating cooling liquid is increased. The machine completion temperature Th is maintained.

この後、前記ステップS1に戻ることにより、エンジン1および冷却液の温度が一定に調整される。   Thereafter, returning to step S1, the temperatures of the engine 1 and the coolant are adjusted to be constant.

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、エンジン1の内部通路(ブロック側ウォータジャケット13、ヘッド側ウォータジャケット14)と外部通路(循環通路21、ラジエータ通路22、補機通路23)とを閉ループとしてウォータポンプ4により冷却液を循環可能にしたエンジン1において、暖機中にエンジン1の内部通路(13,14)で冷却液が核沸騰したときに当該核沸騰を迅速かつ正確に検知することが可能になり、さらにエンジン1の暖機を均一に温度管理しながら速やかに完了することが可能になる。   As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, the internal passage (block-side water jacket 13, head-side water jacket 14) and the external passage (circulation passage 21, radiator passage 22, auxiliary machinery passage 23) of the engine 1 In the engine 1 in which the coolant can be circulated by the water pump 4 in a closed loop, the nucleate boiling is quickly and accurately detected when the coolant nucleates in the internal passages (13, 14) of the engine 1 during warm-up. In addition, the warm-up of the engine 1 can be quickly completed while the temperature is uniformly controlled.

特に、この実施形態では、前記核沸騰を検知した後で、例えばステップS4でバルブ31,32,34を開いて内部通路(13,14)と外部通路(21〜23)とを連通させることにより冷却液の温度や圧力の上昇を抑えるように対処しているから、前記閉空間つまり内部通路(13,14)で膜沸騰を発生させないようにすることが可能になる。ちなみに、前記閉空間で膜沸騰が発生するとエンジン1に過剰な熱負荷を与えることになるので、前記閉空間で核沸騰が発生する程度にとどめるとエンジン1に過剰な熱負荷を与えずに済むようになる。したがって、前記のように対処した場合には、エンジン1の冷間始動時に前記閉空間にしている時間(冷却液の循環停止時間)を、エンジン1に過剰な熱負荷を与えない範囲で最大限に長くすることが可能になるので、核沸騰領域でエンジン1から冷却液への熱伝達率を上昇させることが可能になる。その結果、暖機時間を可及的に短縮することが可能になって燃費向上に貢献できるようになるという効果が得られる。   In particular, in this embodiment, after detecting the nucleate boiling, for example, by opening the valves 31, 32, 34 in step S4, the internal passages (13, 14) and the external passages (21-23) are communicated. Since measures are taken to suppress an increase in the temperature and pressure of the coolant, it is possible to prevent film boiling from occurring in the closed space, that is, the internal passages (13, 14). Incidentally, if film boiling occurs in the closed space, an excessive heat load is applied to the engine 1. Therefore, if the nucleate boiling occurs in the closed space, it is not necessary to apply an excessive heat load to the engine 1. It becomes like this. Therefore, when the measures are taken as described above, the time during which the engine 1 is in the closed space during the cold start (the cooling liquid circulation stop time) is maximized within a range in which an excessive heat load is not applied to the engine 1. Therefore, the heat transfer rate from the engine 1 to the coolant can be increased in the nucleate boiling region. As a result, the warm-up time can be shortened as much as possible, and the effect that the fuel consumption can be improved can be obtained.

しかも、エンジン1の内部通路(13,14)を閉空間とするにあたって、循環通路21においてシリンダヘッド12の排出口16寄りと導入口15寄りとに第1、第2バルブ31,32を設置しているだけであるから、エンジン冷却装置の設備コストを抑制するうえで有利になる。なお、この実施形態のように外部通路としてラジエータ通路22および補機通路23を備える場合にはさらに第3バルブ33と第4バルブ34とを設置しているが、いずれにしても、前記4つのバルブ31〜34は市販の汎用品を流用できるので、エンジン冷却装置を比較的簡素かつ安価に構成することができる。したがって、エンジン冷却装置を比較的安価に構成することができるとともに、暖機を均一に温度管理しながら速やかに完了できるようになって、エンジン1の燃費改善に貢献できるようになる。   In addition, when the internal passages (13, 14) of the engine 1 are closed, first and second valves 31, 32 are installed in the circulation passage 21 near the discharge port 16 and the introduction port 15 of the cylinder head 12. Therefore, it is advantageous in reducing the equipment cost of the engine cooling device. In addition, when the radiator passage 22 and the auxiliary machinery passage 23 are provided as external passages as in this embodiment, the third valve 33 and the fourth valve 34 are further provided. Since the valves 31 to 34 can use commercially available general-purpose products, the engine cooling device can be configured relatively simply and inexpensively. Therefore, the engine cooling device can be configured at a relatively low cost, and warm-up can be completed quickly while uniformly controlling the temperature, thereby contributing to improvement in fuel consumption of the engine 1.

以上説明した実施形態に記載している構成要素と請求項に記載している構成要素との対応関係を説明する。図4に示すフローチャートの各ステップは制御装置100による機能実現手段であるから、請求項に記載の準備手段は図4のステップS1,S2に相当し、請求項に記載の沸騰判定手段は図4のステップS3に相当し、請求項に記載の対処手段は図4のステップS4に相当する。   The correspondence relationship between the constituent elements described in the embodiment described above and the constituent elements described in the claims will be described. Since each step of the flowchart shown in FIG. 4 is a function realization means by the control device 100, the preparation means described in the claims corresponds to steps S1 and S2 in FIG. 4, and the boiling determination means described in the claims is the same as FIG. And the coping means described in the claims corresponds to step S4 in FIG.

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。   In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, It can change suitably in the range equivalent to the claim and the said range.

(1)上記実施形態では、4つのバルブ31〜34を設置した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記実施形態において循環通路21に設置している第1バルブ31を無くすことが可能である。その場合、エンジン1の冷間始動時に第2〜第4バルブ32〜34を閉じればウォータポンプ4が駆動されていても空転することになるので、第2〜第4バルブ32〜34を閉じることによって内部通路(13,14)を閉空間にすることが可能になるのである。   (1) Although the example which installed four valves 31-34 is given in the said embodiment, this invention is not limited to this, The 1st installed in the circulation path 21 in the said embodiment. The valve 31 can be eliminated. In that case, if the second to fourth valves 32 to 34 are closed during the cold start of the engine 1, the water pump 4 will idle even if it is driven, so the second to fourth valves 32 to 34 are closed. Thus, the internal passages (13, 14) can be closed.

(2)上記実施形態では、機械式のウォータポンプ4を用いた例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電動式のウォータポンプとすることも可能である。この場合も上記実施形態と同様の作用、効果が得られる。   (2) Although the example using the mechanical water pump 4 is given in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and for example, an electric water pump can be used. In this case, the same operation and effect as the above embodiment can be obtained.

(3)上記実施形態では、外部通路として循環通路21とラジエータ通路22と補機通路23とを備えるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば補機通路23は無くすことが可能である。   (3) In the above embodiment, an example in which the circulation passage 21, the radiator passage 22, and the auxiliary machinery passage 23 are provided as external passages is given. However, the present invention is not limited to this, and for example, an auxiliary passage. The machine passage 23 can be eliminated.

(4)上記実施形態では、検知対象となる沸騰の状態として核沸騰にした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば検知対象となる沸騰の状態を膜沸騰とすることが可能である。   (4) In the above embodiment, an example in which nucleate boiling is used as the state of boiling to be detected is given, but the present invention is not limited to this. For example, the state of boiling to be detected is film boiling. Is possible.

本発明は、エンジンの内部通路と外部通路とを閉ループとしてウォータポンプにより冷却液を循環可能にしたエンジン冷却装置に好適に利用することが可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for an engine cooling device in which an internal passage and an external passage of an engine are closed loops and coolant can be circulated by a water pump.

1 エンジン
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 ブロック側ウォータジャケット(内部通路)
14 ヘッド側ウォータジャケット(内部通路)
15 ブロック側ウォータジャケットの導入口
16 ヘッド側ウォータジャケットの排出口
4 ウォータポンプ
5 ヒータコア
6 ラジエータ
7 サーモスタット
21 循環通路(外部通路)
22 ラジエータ通路(外部通路)
23 補機通路(外部通路)
25 温度センサ
26 圧力センサ
31 第1バルブ
32 第2バルブ
33 第3バルブ
34 第4バルブ
100 制御装置
1 Engine 11 Cylinder block 12 Cylinder head 13 Block side water jacket (internal passage)
14 Head side water jacket (internal passage)
15 Block side water jacket inlet 16 Head side water jacket outlet 4 Water pump 5 Heater core 6 Radiator 7 Thermostat 21 Circulation path (external path)
22 Radiator passage (external passage)
23 Auxiliary machinery passage (external passage)
25 Temperature Sensor 26 Pressure Sensor 31 First Valve 32 Second Valve 33 Third Valve 34 Fourth Valve 100 Control Device

Claims (5)

エンジンの内部通路と外部通路とを閉ループとしてウォータポンプにより冷却液を循環可能にしたエンジン冷却装置であって、
エンジンの冷間始動時に、前記内部通路を前記外部通路と非連通にすることにより閉空間とし、この閉空間の冷却液の圧力に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰を検知する制御装置を備えている、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
An engine cooling apparatus in which an internal passage and an external passage of the engine are closed loops and coolant can be circulated by a water pump,
A control device for detecting a boiling of the coolant in the internal passage based on the pressure of the coolant in the closed space by making the internal passage out of communication with the external passage when the engine is cold started An engine cooling device characterized by comprising:
請求項1に記載のエンジン冷却装置において、
前記検知対象となる沸騰の状態は、核沸騰とされる、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
The engine cooling device according to claim 1, wherein
The engine cooling apparatus according to claim 1, wherein the boiling state to be detected is nucleate boiling.
請求項1または2に記載のエンジン冷却装置において、
前記外部通路は、前記内部通路の冷却液排出口と冷却液導入口とに接続される循環通路を備え、この循環通路において前記内部通路の導入口寄りと排出口寄りとにはそれぞれ冷却液流通量を変更するための第1、第2バルブが設置され、
前記制御装置は、前記冷間始動時に前記両バルブを閉じることにより前記内部通路を閉空間にする準備手段と、前記閉空間における冷却液の圧力および圧力変動の周波数に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰の有無を判定する沸騰判定手段と、この沸騰判定手段で沸騰有りと判定した場合に前記両バルブを開く対処手段とを含む、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
The engine cooling device according to claim 1 or 2,
The external passage includes a circulation passage connected to a coolant discharge port and a coolant introduction port of the internal passage, and in this circulation passage, a coolant circulation is provided near the introduction port and the discharge port of the internal passage, respectively. First and second valves for changing the amount are installed,
The control device is configured to prepare the internal passage to be closed by closing both valves during the cold start, and to cool the internal passage based on the pressure of the coolant and the frequency of pressure fluctuation in the closed space. An engine cooling apparatus comprising: boiling determining means for determining the presence or absence of boiling of the liquid; and countermeasure means for opening both valves when the boiling determining means determines that there is boiling.
請求項1または2に記載のエンジン冷却装置において、
前記外部通路は、前記内部通路の冷却液排出口と冷却液導入口とに接続される循環通路と、この循環通路の上流側に並列に接続されかつ途中にラジエータが設置されるラジエータ通路とを備え、
前記循環通路において前記内部通路の導入口寄りと排出口寄りとにはそれぞれ冷却液流通量を変更するための第1、第2バルブが設置され、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも上流側には冷却液流通量を変更するための第3バルブが設置され、ラジエータ通路において前記ラジエータよりも下流側には冷却液が暖機完了温度未満のときに閉側となる一方で前記暖機完了温度以上のときに全開になるサーモスタットが設置され、
前記制御装置は、前記冷間始動時に前記すべてのバルブを閉じることにより前記内部通路を閉空間にする準備手段と、前記閉空間における冷却液の圧力および圧力変動の周波数に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰の有無を判定する沸騰判定手段と、この沸騰判定手段で沸騰有りと判定した場合に前記第1、第2バルブを開く対処手段とを含む、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
The engine cooling device according to claim 1 or 2,
The external passage includes a circulation passage connected to the coolant discharge port and the coolant introduction port of the internal passage, and a radiator passage connected in parallel to the upstream side of the circulation passage and having a radiator installed in the middle thereof. Prepared,
In the circulation passage, first and second valves for changing the coolant flow rate are installed near the introduction port and the discharge port of the internal passage, respectively, and upstream of the radiator in the radiator passage. A third valve for changing the coolant flow rate is installed, and the downstream side of the radiator in the radiator passage is closed when the coolant is lower than the warm-up completion temperature, while the warm-up completion temperature is exceeded. A thermostat that is fully open at the time of
The control device includes a preparation means for closing the internal passage by closing all the valves during the cold start, and a pressure of the coolant in the closed space and a frequency of pressure fluctuation in the internal passage. An engine cooling apparatus comprising: boiling determination means for determining the presence or absence of boiling of the coolant; and countermeasure means for opening the first and second valves when the boiling determination means determines that there is boiling.
請求項1または2に記載のエンジン冷却装置において、
前記外部通路は、前記内部通路の冷却液排出口と冷却液導入口とに接続される循環通路と、この循環通路の上流側に並列に接続されかつ途中にラジエータが設置されるラジエータ通路と、前記内部通路の途中と前記循環通路に対する前記ラジエータ通路の下流側接続部分よりも上流側とに接続されかつ途中にEGRクーラおよびオイルクーラが設置される補機通路とを備え、
前記循環通路において前記内部通路の導入口寄りと排出口寄りとにはそれぞれ冷却液流通量を変更するための第1、第2バルブが設置され、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも上流側には冷却液流通量を変更するための第3バルブが設置され、ラジエータ通路において前記ラジエータよりも下流側には冷却液が暖機完了温度未満のときに閉側となる一方で前記暖機完了温度以上のときに全開になるサーモスタットが設置され、前記補機通路において前記循環通路の下流側接続部分寄りには冷却液流通量を変更するための第4バルブが設置され、
前記制御装置は、前記冷間始動時に前記すべてのバルブを閉じることにより前記内部通路を閉空間にする準備手段と、前記閉空間における冷却液の圧力および圧力変動の周波数に基づいて前記内部通路における冷却液の沸騰の有無を判定する沸騰判定手段と、この沸騰判定手段で沸騰有りと判定した場合に前記第1、第2バルブを開く対処手段とを含む、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
The engine cooling device according to claim 1 or 2,
The external passage includes a circulation passage connected to the coolant discharge port and the coolant introduction port of the internal passage, a radiator passage connected in parallel to the upstream side of the circulation passage, and a radiator installed on the way, An auxiliary machine passage that is connected to the middle of the internal passage and to the upstream side of the downstream connection portion of the radiator passage with respect to the circulation passage, and in the middle of which an EGR cooler and an oil cooler are installed,
In the circulation passage, first and second valves for changing the coolant flow rate are installed near the introduction port and the discharge port of the internal passage, respectively, and upstream of the radiator in the radiator passage. A third valve for changing the coolant flow rate is installed, and the downstream side of the radiator in the radiator passage is closed when the coolant is lower than the warm-up completion temperature, while the warm-up completion temperature is exceeded. A thermostat that is fully open at the time of installation, a fourth valve for changing the coolant flow rate is installed near the downstream side connection portion of the circulation passage in the auxiliary passage,
The control device includes a preparation means for closing the internal passage by closing all the valves during the cold start, and a pressure of the coolant in the closed space and a frequency of pressure fluctuation in the internal passage. An engine cooling apparatus comprising: boiling determination means for determining the presence or absence of boiling of the coolant; and countermeasure means for opening the first and second valves when the boiling determination means determines that there is boiling.
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