JP2018145838A - 車両の暖機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンやそのエンジンの周辺に配置された暖機対象部位を早期に暖機することができる車両の暖機装置を提供する。【解決手段】車両の暖機装置において、エンジン２とオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との間を流体が循環する第１循環流路１４，１７，１８と、オイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との間をエンジンオイルおよびトランスミッションオイルが循環する第２循環流路１９とを備え、第２循環流路１９は、エンジンオイルおよびトランスミッションオイルの流量を調整するバルブ２０を有し、エンジン２の流体の温度が予め定められた所定値未満の場合に、ポンプ３の流量を低下させ、かつバルブ２０を開弁する。【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンおよびトランスミッションを含むパワートレーンを暖機する装置に関するものである。

特許文献１には、電動機（モータ）の温度を調節するためのトランスミッションオイルの温度を、状況に応じた適切な温度に設定することによってハイブリッド車両のエネルギ効率を向上させることを目的とした動力出力装置が記載されている。この特許文献１に記載された装置は、従来知られているハイブリッド車両と同様に、エンジンとモータ（ＭＧ１，ＭＧ２）とを備えたハイブリッド車両から構成されている。また、前記エンジンは、エンジン冷却水によって冷却され、前記モータは、トランスミッションオイルとの熱交換によって温度調節されるように構成されている。さらに、この特許文献１に記載された装置は、エンジン冷却水とトランスミッションオイルとを熱交換させる熱交換器を備え、その熱交換器における熱交換の実行および停止は、トランスミッションオイルの温度およびエンジン冷却水の温度に応じて切替可能とされている。

具体的には、トランスミッションオイルの温度が基準温度未満であると共にエンジン冷却水温未満である場合、ならびに、トランスミッションオイルの温度が基準温度以上であると共にエンジン冷却水温以上の場合には、エンジン冷却水とトランスミッションオイルとの熱交換が実行されるようにバイパスに設けられた電磁弁が開弁される。一方、トランスミッションオイルの温度が基準温度未満であると共にエンジン冷却水温以上である場合、ならびに、トランスミッションオイルの温度が基準温度以上であると共にエンジン冷却水温未満である場合には、エンジン冷却水とトランスミッションオイルとの熱交換を停止するように前記電磁弁が閉弁される。

特開２０１２−１６２１３２号公報

車両におけるエネルギ効率を向上させるためには、エンジンやモータなどの駆動力源を効率よく制御することが要求される。そのような場合、例えば上記の特許文献１に記載された装置のように、エンジン冷却水を媒体として熱交換器をオイルウォーマあるいはオイルクーラとして利用することが有効である。これにより、トランスミッションオイルの温度を適切な温度に設定することができるからモータのエネルギ効率を向上させることができる。しかしながら、この特許文献１に記載された装置では、エンジンのシリンダ周辺にエンジンの冷却水が常に供給されるように構成されているため、シリンダ周辺の暖機を早期に行うことができないおそれがある。そのような場合、エンジンの暖機、あるいはエンジンの周辺に配置された暖機対象部位の暖機に時間を要し、ひいては燃費などのエネルギ効率が悪化するおそれがあり改善の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、エンジンやそのエンジンの周辺に配置された暖機対象部位を早期に暖機することができる車両の暖機装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンを冷却するための流体が循環される流路に前記流体を循環させるためのポンプと、エンジンオイルを冷却するオイルクーラと、トランスミッションオイルを暖機するトランスミッションウォーマとが設けられた車両の暖機装置において、前記エンジンと前記オイルクーラと前記トランスミッションウォーマとの間を前記流体が循環する第１循環流路と、前記オイルクーラと前記トランスミッションウォーマとの間を前記エンジンオイルおよび前記トランスミッションオイルが循環する第２循環流路とを備え、前記第２循環流路は、前記エンジンオイルおよび前記トランスミッションオイルの流量を調整するバルブを有し、前記エンジンの流体の温度が予め定められた所定値未満の場合に、前記ポンプの流量を低下させ、かつ前記バルブを開弁することを特徴とするものである。

この発明によれば、エンジンを冷却するための流体が循環される流路内に、その流体を循環させるポンプと、エンジンオイルを冷却するオイルクーラと、トランスミッションオイルを暖機するトランスミッションウォーマとが設けられている。また、上記の流路内には、エンジンとオイルクーラとトランスミッションウォーマとの間を流体が循環する第１循環流路、および、オイルクーラとトランスミッションウォーマとの間をエンジンオイルおよびトランスミッションオイルが循環する第２循環流路とが設けられ、それらが上記のポンプによって循環されるように構成されている。また、第２循環流路には流量を調整するバルブが設けられ、エンジンを冷却する流体の温度が予め定められた所定値未満の場合には、ポンプの吐出する流量を低下させ、かつ前記バルブを開弁するように構成されている。

そのため、例えば、エンジンを暖機する場合など、エンジンを冷却する流体の温度が予め定められた所定値未満の場合には、ポンプからの流量が制限されてエンジンの暖機を促進することができる。また、第２循環流路のバルブが開弁していることによって、第２循環流路でエンジンオイルとトランスミッションオイルとが熱交換されるため、併せてトランスミッションオイルの暖機を促進することができる。その結果、車両全体としての暖機を向上させることができる。

この発明で対象とするエンジンの冷却回路を説明する図である。 この発明の実施形態におけるウォータージャケットと、エンジンオイルクーラと、トランスミッションウォーマとの関係を模式的に示す図である。

つぎに、この発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。図１は、この発明で対象とすることができる車両の暖機装置におけるエンジンの冷却（暖機）回路１を示す図である。なお、上記の冷却あるいは暖機は、エンジンを冷却したい場合には冷却回路として、一方、エンジンを暖機したい場合には暖機回路として機能し、これらは相対的に変化するものであるため、図１に示す例では冷却回路として記載する。この冷却回路１は、機械式あるいは電動式のウォーターポンプにより冷却水を循環流路内で循環させるように構成されている。なお、この発明で対象とする車両は、例えば、エンジンとモータとを駆動力源としたハイブリッド車両である。

図１に示すように、エンジンの冷却回路１は、エンジン２を冷却する冷却水（冷却液とも称する）が循環流路内を流れるように構成されており、その循環流路には、主に、冷却水を循環させるウォーターポンプ３、冷却水を適温に維持するためのラジエータ４ならびにサーモスタット５が設けられている。また、エンジン２を通過した後に冷却水を通すヒータコア６、トランスミッションウォーマ（ＡＴＦウォーマとも称する）７、ならびに、エンジンオイルクーラ８を備えている。なお、上記の冷却水は、従来一般的に知られているＬＬＣ（ロング・ライフ・クーラント）である。また、矢印が示す方向がこの冷却回路における循環流路である。

エンジン２は、図１に示す例では、４気筒の内燃機関であり、そのエンジン２を構成する本体は、互いに一体に締結されたシリンダヘッド２ａおよびシリンダブロック２ｂによって構成されている。なお、シリンダヘッド２ａには、図示しない燃料噴射装置等が設けられており、また、シリンダブロック２ｂには、複数の気筒が形成されるとともに、それらの気筒に対応する公知のピストン・クランク機構（ピストンの往復運動をクランク軸の回転に変換する機構）を収納するクランクケースが設けられている。また、そのクランクケースの下側には、オイルパン（図示せず）が設けられ、エンジン２内を潤滑および冷却するための潤滑油であるオイルが貯留可能とされている。

また、シリンダヘッド２ａおよびシリンダブロック２ｂの周囲には、上記の冷却水の通路（水路）として機能するウォータージャケット９が設けられている。このウォータージャケット９は、そのウォータージャケット９内を通過する冷却水によって、燃焼室で発生した熱が奪われ過熱を防止するためのものであって、より具体的にはシリンダブロック３ｂ部分ではシリンダを取り巻くように、またシリンダヘッド３ａ部分では燃焼室の周囲に冷却水が流れるように配置されている。

また、図１に示す冷却回路１は、上述したように、ウォーターポンプ３を備えている。上述した冷却水は、各部の温度差によって自然に循環するものの、ウォーターポンプ３により冷却水を循環させて冷却効果を高めることができる。なお、このウォーターポンプ３は、エンジンの動力によって駆動される機械式のウォーターポンプ、あるいは、モータの回転を電気的に制御することによって駆動する電動ウォーターポンプが用いられる。

さらに、エンジン２とラジエータ４との間には、エンジン２内の温度を適温に維持するためのサーモスタット５が二つ設けられている。このサーモスタット５は、例えば冷却水の温度が低いときにはラジエータ４を通過する冷却水の流量を制限するように構成され、冷却水の温度に応じて開閉する流量調節バルブとなっている。したがって、図１に示す例では、二つのうちの一つのサーモスタット５ａが、ウォーターポンプ３への冷却水の吸入通路を形成するウォーターインレット１０に組み込まれ、また、もう一方のサーモスタット５ｂが、ウォーターポンプ３を収容するウォーターポンプハウジング１１に組み込まれ、そのウォーターポンプハウジング１１がシリンダブロック２ｂに締結されることで所定の位置に固定されている。

ラジエータ４は、冷却回路１内を循環する冷却水を冷却する熱交換器である。上述したように、ラジエータ４には、ウォーターポンプ３から吐出される冷却水が供給されるものの、エンジン２によって冷却水が温められる。そのため、このラジエータ４によって温度調整が行われる。また、ラジエータ４の近傍には図示しないファンが設けられ、そのファンが駆動されると、ラジエータ４には冷却空気（外気）が供給される。つまり、ラジエータ４では、ウォーターポンプ３から吐出される冷却水と、ファンから供給される冷却空気とを熱交換し、冷却水が冷却される。さらに、ラジエータ４には、リザーブタンク１２が併設されており、高温になって体積の増えた冷却水は一時的にこのリザーブタンク１２へと保管される。そして、温度が下がり再び体積が減ると、再びラジエータ４へと補給される。

また、上述したサーモスタット５に加えて、循環流路内で流量調整バルブとして機能する開閉バルブ１３がエンジン２と各部との間に複数設けられている。この開閉バルブ１３は、例えば、電磁コイルに通電することによって制御され、その制御は例えば、図示しないＥＣＵ（コントローラ）によって実行される。また、この開閉バルブ１３は、ウォーターポンプ３の吐出する圧力が、要求される圧力に達するなど所定の圧力に達した場合に開弁する安全弁としても機能する。

ヒータコア６は、冷却水との間で熱交換をするものであって、チューブの中を冷却水が流れるときに熱交換を行う車内空調（暖房）用の放熱機器である。つまり、車室内の空気または車室内に流入する空気を高温の冷却水との熱交換によって昇温させ、車室内を暖房することができる。

トランスミッションウォーマ（ＡＴＦウォーマ）７は、エンジン２に連結されたトランスミッション（図示せず）の内部のオイル、すなわち、ＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）とエンジン２を通過した後の高温の冷却水との間で熱交換させるオイルの昇温用の熱交換器となっている。

エンジンオイルクーラ８は、エンジン２内を潤滑および冷却して温度が上昇したエンジンオイルを、エンジン２の流入する前の冷却水と熱交換によって冷却することができる熱交換器である。

また、図１の冷却回路１では、実線の矢印で示すように、主に、ウォーターポンプ３とエンジン２とラジエータ４とサーモスタット５とを通るメイン流路１４と、エンジン２を通った後に、マニホールドサーモスタット１５ならびにスロットルボディ１６を通る第１バイパス流路１７と、エンジン２を通った後にヒータコア６ならびにトランスミッションウォーマ７を通る第２バイパス流路１８とを備えている。このように構成された冷却回路１では、上述したように、ウォーターポンプ３によって冷却水が循環している。

一方、エンジン２やモータが外気の温度より低い場合などの冷間始動時には、エンジン２やエンジン２における各部材を適切に稼働させるため、あるいは、トランスミッション内での潤滑性を向上させるためにパワートレーン全体の暖機を実行する。そのため、上記のようにエンジン２に冷却水が供給されているとエンジン２を含むパワートレーンの暖気を早期に実行できないおそれがある。

そこで、この発明の実施形態では、エンジン２やトランスミッションを含むパワートレーン全体の暖機を向上させるために、暖気中は、ウォーターポンプ３での流量をわずかな流量（微流量）に調整し、かつエンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との間の流路にそのエンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７とをループする環状流路１９が設けられている。なお、この環状流路１９が、この発明の実施形態における「第２循環流路」に相当し、上述したメイン流路１４と第１バイパス流路１７と第２バイパス流路１８とが、この発明の実施形態における「第１循環流路」に相当する。

図２は、その環状流路１９の一例を示す図であって、ウォータージャケット９と、エンジンオイルクーラ８と、トランスミッションウォーマ７とを模式的に示している。上述したように、エンジン２の暖気中にはウォーターポンプ３での流量をわずかな流量に調整し、エンジン２の暖気を促進するように構成されている。また、パワートレーン全体の暖機を促進させるためには、エンジン２に加えて、トランスミッションオイルも暖機させることが好ましい。つまり、冷間始動時は、トランスミッションオイルは温度が低く粘性が高いため、潤滑が不十分となるおそれがある。そこで、図２に示す例では、上述した構成に加えて、エンジン２が暖機されることに伴って暖機されるエンジンオイルの熱を利用して、トランスミッションオイルを暖機するように構成されている。

具体的には、上述したように、エンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との流路は、そのエンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との間をループする環状流路１９が形成されており、その流路の間には、開閉バルブ２０とエンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との間でオイルを循環させるポンプ２１とが設けられている。したがって、エンジン２の暖気中には、このエンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との環状流路１９に設けられたバルブ１８が開弁され、かつポンプ２１が駆動される。

また、冷間始動時など、エンジン２の温度が外気より低い場合などには、エンジン２の冷却水、エンジンオイルならびにトランスミッションオイルの温度は、エンジン２の冷却水、エンジンオイル、トランスミッションオイルの順に高く、つまり、エンジン２の冷却水の温度が最も高くなっている場合が多い。そのため、上記のように、エンジン２の冷却水の供給をわずかにして、エンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との間でループする環状流路１９を形成することによって、エンジン２の始動によって、併せて温められたエンジンオイルの熱がトランスミッションオイルに伝わるため、トランスミッションオイルを早期に暖機することができる。つまり、このエンジンオイルとトランスミッションオイルとの間で熱交換がされる。なお、上記の暖機するか否かの判断は、例えば、エンジン２の冷却水の温度を検出する水温センサ（図示せず）の値が、予め定められた暖機判定水温の値（所定値）より小さい場合である。

この図２に示した構成を、上記に説明した図１の冷却回路１に適用すると、実線の矢印で示した流路に加えて、破線の矢印で示す流路が構成される。つまり、エンジン２の暖機中には、ウォーターポンプ３での吐出量がわずかな流量に調整され、エンジン２自体の暖機が促進される。また、エンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７との環状流路１９は破線の矢印で示すように、その間をループする。そのため、エンジン２の始動によって温められたエンジンオイルの熱がトランスミッションオイルに伝達されるため、トランスミッションオイルの暖機を促進することができる。したがって、エンジン２の暖機、ならびに、トランスミッションオイルの暖機を促進することができるから、その結果、パワートレーン全体としての暖機を向上させることができる。

また、上記のように、エンジンオイルクーラ８とトランスミッションウォーマ７とをループする環状流路１９を設けることにより、エンジン２の暖機と、エンジンオイルおよびトランスミッションオイルとを各々で暖機を向上させることができる。そして、このように、車両全体で暖機を向上させることができることにより、エンジン２の摺動部分におけるフリクションの増大を抑制することができ、またトランスミッションにおいてもトランスミッションオイルの暖機が促進されることによりフリクションの増大を抑制することができる。なお、図２の構成を図１に適用した場合には、図２に示す環状流路１９に設けたポンプ２１は必要とせず、図１に示すウォーターポンプ３によって循環される。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した実施形態では、図２の構成を図１の冷却回路１に適用したものの、図１の構成とは異なる冷却回路に
適用してもよい。つまり、図２に示したように、ウォーターポンプ３からの吐出量が制限され、かつエンジンオイルとトランスミッションオイルとが熱交換される環状流路１９が形成された構成を適用できればよい。

また、上述した実施形態では、この発明を適用することができる車両としてハイブリッド車両を例示したが、その車両は、ハイブリッド車両に限られず、エンジン２を備えた車両であればよい。したがって、例えばクラッチやブレーキなどの係合機構を係合もしくは解放させることにより駆動トルクの伝達流路を変えて変速を実行する有段変速機、あるいは、プーリに対するベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変化させることのできるベルト式無段変速機を搭載した車両であってもよい。

１…冷却回路、 ２…エンジン、 ３…ウォーターポンプ、 ７…トランスミッションウォーマ、 ８…エンジンオイルクーラ、 ９…ウォータージャケット、 １３，２０…開閉バルブ、 １４…メイン流路、 １７…第１バイパス流路、 １８…第２バイパス流路、 １９…環状流路、 ２１…ポンプ。

Claims (1)

1. エンジンを冷却するための流体が循環される流路に前記流体を循環させるためのポンプと、エンジンオイルを冷却するオイルクーラと、トランスミッションオイルを暖機するトランスミッションウォーマとが設けられた車両の暖機装置において、
   前記エンジンと前記オイルクーラと前記トランスミッションウォーマとの間を前記流体が循環する第１循環流路と、
   前記オイルクーラと前記トランスミッションウォーマとの間を前記エンジンオイルおよび前記トランスミッションオイルが循環する第２循環流路とを備え、
   前記第２循環流路は、前記エンジンオイルおよび前記トランスミッションオイルの流量を調整するバルブを有し、
   前記エンジンの流体の温度が予め定められた所定値未満の場合に、前記ポンプの流量を低下させ、かつ前記バルブを開弁する
   ことを特徴とする車両の暖機装置。

Images