JP2018197507A - 暖機システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを暖機するのに要する時間を短縮する。【解決手段】暖機システム１は、車両のエンジン１１と、流体を冷却するためのラジエータ１２と、エンジン１１とラジエータ１２との間で流体が流れる第１通路１４と、第１通路１４の分岐部から分岐すると共に第１通路１４の合流部で合流しており、流体が流れる第２通路１９と、第２通路１９に断熱された状態で設けられ、エンジン１１で温まった流体を貯留している貯留部２０と、エンジン１１から流出した流体の第１温度と、貯留部２０から流出した流体の第２温度との差に基づいて、流体を貯留部２０に流すか否かを制御する制御部２３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエンジンを暖機する暖機システムに関する。

車両には、エンジンを暖機する暖機システムが設けられている。特許文献１には、従来あるリザーブタンクを蓄熱器として使用する内燃機関の冷却装置が開示されている。

特開平９−１３９６４号公報

近年、暖機促進の為に内燃機関作動時の熱を温水として溜めて、次に始動した際の暖機の補助をする冷却システムが搭載されている車がある。しかし、暖機促進の効果を発揮するにはある程度の水量が無ければならず、重量増加、温める水の量の増加で搭載前に比べて暖機時間が長くなってしまうことが懸念される。そこで、特許文献１に示すように、従来の冷却システムに搭載されているサブタンクを蓄熱器として使用することで重量増加、水量増加しないシステムが考案されているが、この場合、サブタンクを蓄熱器として使用するにはサブタンクの容量を大きくする必要があり、エンジンを暖機するのに要する時間が長くなってしまうという問題が生じていた。

本発明の第１の態様においては、車両のエンジンと、流体を冷却するためのラジエータと、前記エンジンと前記ラジエータとの間で前記流体が流れる第１通路と、前記第１通路の分岐部から分岐すると共に前記第１通路の合流部で合流しており、前記流体が流れる第２通路と、前記第２通路に断熱された状態で設けられ、前記エンジンで温まった前記流体を貯留している貯留部と、前記エンジンから流出した前記流体の第１温度と、前記貯留部から流出した前記流体の第２温度との差に基づいて、前記流体を前記貯留部に流すか否かを制御する制御部と、を有することを特徴とする暖機システム提供する。

また、前記分岐部に設けられており、前記流体の流れる方向を切り換える第１流路切換部を有し、前記制御部は、前記エンジンから流出した前記流体の前記第１温度と、前記貯留部から流出した前記流体の前記第２温度との差が、所定の閾値よりも大きい場合には、前記第１流路切換部を作動させて、前記貯留部の前記流体を前記エンジンへ向かわせてもよい。

また、前記制御部は、前記第１温度と前記第２温度との差が前記所定の閾値以下となった場合には、前記第１流路切換部を作動させて、前記エンジンを通過した前記流体が前記貯留部を迂回するように前記第１通路を循環させてもよい。

また、前記第１通路は、前記流体の流れる方向を切り換える第２流路切換部と、前記第２流路切換部から分岐すると共に前記第１通路の前記合流部で合流しており、前記流体が流れる迂回通路と、を有し、前記第１温度と前記第２温度との差が前記所定の閾値以下となった場合には、前記第２流路切換部は、前記流体が前記エンジンへ戻るように前記迂回通路へ向かわせてもよい。

また、前記貯留部は、断熱材で覆われていてもよい。また、前記貯留部は、前記流体を貯留する貯留部本体と、前記貯留部本体の周囲を真空状態で覆う外ケースと、を有していてもよい。

本発明によれば、エンジンを暖機するのに要する時間を短縮することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る暖機システムの構成を示す。 本実施形態に係る暖機システムの暖機初期の状態における冷却水の流れを示す。 本実施形態に係る暖機システムの暖機後期の状態における冷却水の流れを示す。 本実施形態に係る暖機システムの暖機後の冷却水の流れを示す。

＜本実施形態＞
［暖機システム１の構成］
図１は、本実施形態に係る暖機システム１の構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る暖機システム１の暖機初期の状態における冷却水の流れを示す図である。図３は、本実施形態に係る暖機システム１の暖機後期の状態における冷却水の流れを示す図である。図４は、本実施形態に係る暖機システム１の暖機後の冷却水の流れを示す図である。なお、図２〜図４中における実線は、冷却水が流れる向きを示す。

車両は、暖機システム１を有する。暖機システム１は、エンジン１１の暖機を補助する機能を有する。エンジン１１の暖機は、例えばエンジン１１が長時間停止し、エンジン１１が冷却されている状態のときに行われる。暖機システム１は、エンジン１１、ラジエータ１２、ファン１３、第１通路１４、第１流路切換部１５、第２流路切換部１６、ポンプ１７、迂回通路１８、第２通路１９、貯留部２０、第３通路２１、第４通路２２、制御部２３、第１温度計測部２４、及び第２温度計測部２５を有する。

エンジン１１は、例えばディーゼルエンジン又はガソリンエンジンである。エンジン１１の内部には、エンジン１１を冷却するために流体が流れる通路が設けられている。ラジエータ１２は、流体を冷却するための装置である。具体的には、ラジエータ１２は、エンジン１１を冷却するための流体を冷却し、冷却した流体がエンジン１１に向かって流出する機能を有する。流体は、例えば冷却水として利用されているＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）である。ラジエータ１２は、例えば、車両の前方から流入した空気（例えば、車両が前方に走行しているときに生じる走行風）と、エンジン１１を通過して加熱された冷却水とを熱交換することで、冷却水を冷却する。

または、ラジエータ１２は、ラジエータ１２の付近に設けられているファン１３によって送風される風で冷却水が冷却される。ファン１３は、ラジエータ１２に向かってラジエータ１２内の冷却水を冷却するための風を送風する機能を有する。

第１通路１４は、エンジン１１とラジエータ１２との間で冷却水が流れる通路である。第１通路１４は、例えば管である。第１通路１４は、流出路１４１と流入路１４２とを有する。流出路１４１は、エンジン１１からラジエータ１２に向かって冷却水が流れる通路である。また、流入路１４２は、ラジエータ１２からエンジン１１に向かって冷却水が流れる通路である。

第１流路切換部１５は、冷却水の流れる方向を切り換える機能を有する。第１流路切換部１５は、例えば三方向バルブである。第１流路切換部１５は、第１通路１４の流出路１４１の分岐部に設けられている。分岐部は、第１通路１４から第２通路１９が分岐している部分である。第１流路切換部１５は、後述するようにエンジン１１の暖機時における所定の段階に応じて流路を切り換えるように制御部２３によって制御されている。

第２流路切換部１６は、冷却水の流れる方向を切り換える機能を有する。第２流路切換部１６は、例えばサーモスタットである。サーモスタットは、冷却水の温度を感知し、冷却水の温度に基づいて流路を切り換える機能を有する。第２流路切換部１６は、第１通路１４の流出路１４１に設けられている。具体的には、第２流路切換部１６は、流出路１４１における第１流路切換部１５よりもラジエータ１２側に設けられている。

なお、第２流路切換部１６は、サーモスタットに限定されず、例えば第１流路切換部１５と同様に、制御部２３によって流路が切り換えられる三方向バルブであってもよい。ポンプ１７は、暖機システム１における冷却水が流れる通路（第１通路１４及び第２通路１９等）を流れる冷却水に当該冷却水を流すための圧力を与える機能を有する。ポンプ１７は、例えばウォーターポンプである。ポンプ１７は、第１通路１４の流入路１４２に設けられている。具体的には、ポンプ１７は、第１通路１４の流入路１４２における合流部に設けられていてもよい。合流部は、第１通路１４に第２通路１９が合流している部分である。

迂回通路１８は、第２流路切換部１６から分岐すると共に第１通路１４の合流部で合流しており、冷却水が流れる管である。第２通路１９は、第１通路１４の分岐部から分岐すると共に第１通路１４の合流部で合流しており、冷却水が流れる通路である。第２通路１９は、例えば管である。

貯留部２０は、冷却水を貯留する機能を有する。具体的には、貯留部２０は、第２通路１９に断熱された状態で設けられ、エンジン１１で温まった冷却水を貯留している。貯留部２０は、断熱されているので、貯留部２０に流入した冷却水は、貯留部２０の内部において保温された状態で保たれる。貯留部２０は、例えば断熱材で覆われていてもよい。または、貯留部２０は、冷却水を貯留する貯留部本体と、当該貯留部本体の周囲を真空状態で覆う外ケースと、を有していてもよい。貯留部２０は、このように断熱された構造を有することで、貯留部２０の内部における冷却水を保温することができる。

第３通路２１は、第１通路１４における第２流路切換部１６とラジエータ１２との間の位置と、貯留部２０とを接続する通路である。第４通路２２は、ラジエータ１２と貯留部２０とを接続する通路である。制御部２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。制御部２３は、エンジン１１から流出した流体の第１温度と、貯留部２０から流出した流体の第２温度との差に基づいて、流体を貯留部２０に流すか否かを制御する。具体的には、制御部２３は、第１温度計測部２４で計測される温度及び第２温度計測部２５で計測される温度に基づいて第１流路切換部１５を作動させる機能を有する。

第１温度計測部２４は、第１通路１４のエンジン１１と第１流路切換部１５との間、例えば、エンジン１１の冷却水出口付近に設けられている。第１温度計測部２４は、第１通路１４におけるエンジン１１の冷却水出口付近を流れている冷却水の温度を計測している。また、第２温度計測部２５は、第２通路１９の貯留部２０とポンプ１７との間、例えば、貯留部２０の出口付近に設けられている。第２温度計測部２５は、第２通路１９における貯留部２０の出口付近を流れている冷却水の温度を計測している。

制御部２３は、エンジン１１から流出した冷却水の第１温度と、貯留部２０から流出した冷却水の第２温度との差が、所定の閾値よりも大きい場合には、図２に示すように、第１流路切換部１５を作動させて、貯留部２０の冷却水をエンジン１１へ向かわせるように制御する。エンジン１１から流出した冷却水の第１温度は、例えば、第１温度計測部２４で計測される温度である。また、貯留部２０から流出した冷却水の第２温度は、例えば、第２温度計測部２５で計測される温度である。制御部２３が、第１流路切換部１５を作動させることで、貯留部２０に貯留されている高温の冷却水が第２通路１９の一部、ポンプ１７、及び第１通路１４の一部を流れてエンジン１１に流入する。

制御部２３は、エンジン１１から流出した冷却水の第１温度と、貯留部２０から流出した冷却水の第２温度との差が、所定の閾値以下となった場合には、図３に示すように、第１流路切換部１５を作動させて、エンジン１１を通過した冷却水が貯留部２０を迂回するように第１通路１４を循環させる。

具体的には、暖機システム１において、制御部２３は、第１温度計測部２４で計測される温度と第２温度計測部２５とで計測される温度との差が所定の閾値以下となった場合には、図３に示すように、第１流路切換部１５を作動させ、かつ、第２流路切換部１６は、冷却水がエンジン１１へ戻るように迂回通路１８へ向かわせる。

［暖機システム１における冷却水の流れ］
暖機システム１での暖機時及び暖機後における所定の段階の冷却水の流れを説明する。エンジン１１が、例えば長時間停止した状態で放置され、エンジン１１が作動する前は、エンジン１１の内部に設けられている冷却水の通路中における冷却水は、放熱しており、温度が低い。

一方、貯留部２０には、後述する暖機後の状態（図４）でのエンジン１１によって加熱された高温の冷却水が貯留されている。貯留部２０は、前述したように断熱されているので、貯留部２０に貯留されている冷却水は、放熱しづらいため温度が高い。貯留部２０に貯留されている冷却水のエンジン１１停止直後の温度は、例えばエンジン１１で加熱された冷却水の温度とほぼ同じである。このとき、第１流路切換部１５は、図４に示すように、エンジン１１から流出した冷却水が第２流路切換部１６に向かって流れる向きに制御されている。

暖機初期の状態では、図２に示すように、制御部２３が、第１流路切換部１５を作動させて、貯留部２０の冷却水をエンジン１１へ向かわせるように制御している。この結果、貯留部２０に貯留されている高温の冷却水がエンジン１１に流入することで、エンジン１１の内部に設けられている冷却水の通路に満たされている低温の冷却水が当該高温の冷却水で押し出され、エンジン１１の内部に当該高温の冷却水が流入する。

この結果、貯留部２０に貯留されている高温の冷却水が、エンジン１１の内部に流れ込むと、エンジン１１から流出した冷却水の第１温度と貯留部２０から流出した冷却水の第２温度との差が、所定の閾値以下となる。貯留部２０に貯留されている高温の冷却水は、第２通路１９の一部、ポンプ１７、第１通路１４の一部、及びエンジン１１に流れ込み、流れ込んだ温水に押しのけられてエンジン１１から流出した冷却水の温度は、貯留部２０から流出した冷却水の第２温度と比べて温度が低くなる。

暖機後期の状態では、図３に示すように、制御部２３は、エンジン１１から流出した冷却水の第１温度と、貯留部２０から流出した冷却水の第２温度との差が、所定の閾値以下となったことにより、第１流路切換部１５を作動させて、エンジン１１を通過した冷却水が貯留部２０を迂回するように第１通路１４を循環させる。

この結果、エンジン１１から流出した冷却水は、第１通路１４において、第１流路切換部１５、第２流路切換部１６、迂回通路１８、及びポンプ１７を通過してエンジン１１に流入することで第１通路１４を循環する。このようにして、エンジン１１で加熱された冷却水が、第１通路１４において貯留部２０を経由せず迂回通路１８を通ってエンジン１１に流入することで、エンジン１１が暖機される。

このように、暖機システム１は、冷却水を第１通路１４において、貯留部２０を経由せず迂回通路１８を通って循環させることで、エンジン１１の発熱によって温められる冷却水の量を増やさずに、蓄熱器を用いたシステムとすることができる。この結果、暖機システム１は、エンジン１１の暖機時におけるエンジン１１で加熱する冷却水の量を減少させ、かつ貯留部２０の熱を利用できるので、暖機に要する時間を短縮することができる。

その後、エンジン１１の暖機後の状態、例えば、エンジン１１が暖機されることでエンジン１１又は冷却水の温度が所定の温度に達した状態では、図４に示すように、第２流路切換部１６は、冷却水をラジエータ１２に向かわせる。この結果、エンジン１１から流出した冷却水は、第１通路１４において、第１流路切換部１５、第２流路切換部１６、ラジエータ１２、及びポンプ１７を通過してエンジン１１に流入する。

このときに、第２流路切換部１６を通過した冷却水のうちの一部は、第３通路２１を通過して貯留部２０に流入する。また、ラジエータ１２に供給された冷却水のうちの一部は、ラジエータ１２で冷却されずにラジエータ１２から流出して第４通路２２を通って貯留部２０に流入する。よって、貯留部２０に流入する冷却水は、ラジエータ１２で冷却されておらず、エンジン１１によって加熱された状態であるので、高温である。このようにして、貯留部２０には、エンジン１１によって加熱された冷却水が貯留する。

また、流出路１４１を通ってラジエータ１２に流入した冷却水は、ラジエータ１２で冷却されて、ラジエータ１２から流出する。そして、ラジエータ１２から流出した冷却水は、流入路１４２及びポンプ１７を通過してエンジン１１に流入する。また、このときに、第２流路切換部１６を通過した冷却水の一部が、迂回通路１８を流れて、合流部においてラジエータ１２で冷却された冷却水と混合されている。また、貯留部２０で貯留されている高温の冷却水の一部も第２通路１９の一部を流れて合流部においてラジエータ１２で冷却された冷却水と混合されている。

上述したように、暖機システム１は、第２通路１９に断熱された状態で設けられ、エンジン１１で温まった流体を貯留している貯留部２０と、エンジン１１から流出した流体の第１温度と、貯留部２０から流出した流体の第２温度との差に基づいて、流体を貯留部２０に流すか否かを制御する制御部２３と、を有する。よって、暖機システム１は、エンジン１１の暖機時において、貯留部２０の熱を利用し、かつ、エンジン１１で加熱する冷却水の量を減少させることができる。この結果、暖機システム１は、エンジン１１の暖機に要する時間を短縮することができる。

なお、上記実施形態において、第１流路切換部１５は、三方向バルブであるとしたが、第１流路切換部１５は、オンオフバルブであってもよい。第１流路切換部１５は、オンオフバルブである場合、例えば、第２通路１９における貯留部２０よりも上流側の位置に設けられていてもよい。

［本実施形態に係る暖機システム１による効果］
本実施形態に係る暖機システム１は、車両のエンジン１１と、流体を冷却するためのラジエータ１２と、エンジン１１とラジエータ１２の間で流体が流れる第１通路１４と、第１通路１４の分岐部から分岐すると共に第１通路１４の合流部で合流しており、流体が流れる第２通路１９と、を有する。また、暖機システム１は、第２通路１９に断熱された状態で設けられ、エンジン１１で温まった流体を貯留している貯留部２０と、エンジン１１から流出した流体の第１温度と、貯留部２０から流出した流体の第２温度との差に基づいて、流体を貯留部２０に流すか否かを制御する制御部２３と、を有する。

本実施形態に係る暖機システム１は、第２通路１９に断熱された状態で設けられ、エンジン１１で温まった流体を貯留している貯留部２０と、エンジン１１から流出した流体の第１温度と、貯留部２０から流出した流体の第２温度との差に基づいて、流体を貯留部２０に流すか否かを制御する制御部２３と、を有する。よって、暖機システム１は、エンジン１１の暖機時において、貯留部２０の熱を利用し、かつ、エンジン１１で加熱する冷却水の量を減少させることができる。

この結果、暖機システム１は、エンジン１１を暖機するのに要する時間を短縮することができる。また、暖機システム１は、第１通路１４中に新たに高温の冷却水を貯留するための蓄熱器を設けることがないので、冷却水の量が増加してしまうことで、暖機時間が長くなってしまうのを防ぐ。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１・・・暖機システム
１１・・・エンジン
１２・・・ラジエータ
１３・・・ファン
１４・・・第１通路
１４１・・・流出路
１４２・・・流入路
１５・・・第１流路切換部
１６・・・第２流路切換部
１７・・・ポンプ
１８・・・迂回通路
１９・・・第２通路
２０・・・貯留部
２１・・・第３通路
２２・・・第４通路
２３・・・制御部
２４・・・第１温度計測部
２５・・・第２温度計測部

Claims (6)

1. 車両のエンジンと、
   流体を冷却するためのラジエータと、
   前記エンジンと前記ラジエータとの間で前記流体が流れる第１通路と、
   前記第１通路の分岐部から分岐すると共に前記第１通路の合流部で合流しており、前記流体が流れる第２通路と、
   前記第２通路に断熱された状態で設けられ、前記エンジンで温まった前記流体を貯留している貯留部と、
   前記エンジンから流出した前記流体の第１温度と、前記貯留部から流出した前記流体の第２温度との差に基づいて、前記流体を前記貯留部に流すか否かを制御する制御部と、
   を有することを特徴とする暖機システム。
2. 前記分岐部に設けられており、前記流体の流れる方向を切り換える第１流路切換部を有し、
   前記制御部は、前記エンジンから流出した前記流体の前記第１温度と、前記貯留部から流出した前記流体の前記第２温度との差が、所定の閾値よりも大きい場合には、前記第１流路切換部を作動させて、前記貯留部の前記流体を前記エンジンへ向かわせることを特徴とする、
   請求項１に記載の暖機システム。
3. 前記制御部は、前記第１温度と前記第２温度との差が前記所定の閾値以下となった場合には、前記第１流路切換部を作動させて、前記エンジンを通過した前記流体が前記貯留部を迂回するように前記第１通路を循環させる、ことを特徴とする、
   請求項２に記載の暖機システム。
4. 前記第１通路は、
   前記流体の流れる方向を切り換える第２流路切換部と、
   前記第２流路切換部から分岐すると共に前記第１通路の前記合流部で合流しており、前記流体が流れる迂回通路と、
   を有し、
   前記第１温度と前記第２温度との差が前記所定の閾値以下となった場合には、前記第２流路切換部は、前記流体が前記エンジンへ戻るように前記迂回通路へ向かわせる、ことを特徴とする、
   請求項３に記載の暖機システム。
5. 前記貯留部は、断熱材で覆われていることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の暖機システム。
6. 前記貯留部は、
   前記流体を貯留する貯留部本体と、
   前記貯留部本体の周囲を真空状態で覆う外ケースと、
   を有することを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の暖機システム。
   

Images