JP2023002175A - cooling system - Google Patents

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慶信 内山
Yoshinobu Uchiyama
英憲 薄井
Hidenori Usui
雅澄 吉田
Masazumi Yoshida
悠佑 米田
Yusuke Yoneda
登 高木
Noboru Takagi
翔一 秋山
Shoichi Akiyama
俊夫 高岡
Toshio Takaoka
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Toyota Motor Corp
Aisin Corp
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Toyota Motor Corp
Aisin Corp
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Abstract

To provide a cooling system capable of further promoting warming-up of an internal combustion engine while preventing local boiling of cooling water.SOLUTION: A cooling system X includes: a pump P; a first flow channel 11, which is a route through which cooling water circulates to an upper region of a cylinder head Ea; a second flow channel 12, which is a route through which cooling water circulates to a lower region of the cylinder head Ea; a third flow channel 14, which is a route through which cooling water circulates to the inside of a cylinder block Eb; a first valve FSV disposed on the route of the second flow channel 12; a second valve V disposed on the route of the third flow channel 14; a communication passage 15 for circulating cooling water between the inside of the cylinder head Ea and the inside of the cylinder block Eb; and a control part 5 for executing opening/closing control of the first valve FSV and the second valve V.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関を冷却水により冷却する冷却システムに関する。 The present invention relates to a cooling system for cooling an internal combustion engine with cooling water.

従来、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとを別々に冷却可能な2系統冷却システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a two-system cooling system capable of separately cooling a cylinder block and a cylinder head of an internal combustion engine is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載の冷却システムは、暖機運転時に冷却水がシリンダヘッド内のみに流れる第一状態と、暖機運転終了後に冷却水の全量がシリンダブロック内を経由してシリンダヘッド内に流れる第二状態とに切り替えるように構成されている。これにより、暖機運転時には、シリンダブロック内への通水を停止して暖機を促進している。 The cooling system described in Patent Document 1 has a first state in which cooling water flows only into the cylinder head during warm-up operation, and a first state in which the entire amount of cooling water flows into the cylinder head through the cylinder block after the end of warm-up operation. and a second state. As a result, during warm-up operation, the flow of water into the cylinder block is stopped to promote warm-up.

特開2015-190450号公報JP 2015-190450 A

特許文献1に記載の冷却システムは、暖機運転時にシリンダヘッド内のみに冷却水を流通させているため、シリンダブロック内に滞留する冷却水の温度上昇が促進される。このとき、シリンダヘッド内に流通する冷却水によりシリンダブロック内に滞留する冷却水の温度上昇が少なからず抑制されるが、シリンダブロック内に滞留する冷却水が局所的に沸騰することを防止するには不十分である。つまり、特許文献1に記載の技術では、この局所沸騰を防止するために、早期に第一状態から第二状態に移行する必要があった。その結果、内燃機関の暖機促進が不十分となってしまう。 The cooling system disclosed in Patent Document 1 circulates the cooling water only in the cylinder head during warm-up, so the temperature rise of the cooling water remaining in the cylinder block is accelerated. At this time, the cooling water flowing through the cylinder head suppresses the temperature rise of the cooling water staying in the cylinder block to some extent. is insufficient. In other words, in the technique described in Patent Literature 1, it was necessary to quickly shift from the first state to the second state in order to prevent this local boiling. As a result, the promotion of warm-up of the internal combustion engine becomes insufficient.

そこで、冷却水の局所沸騰を防止しながら内燃機関の暖機を一層促進できる冷却システムが望まれている。 Therefore, there is a demand for a cooling system that can further promote warm-up of the internal combustion engine while preventing local boiling of the cooling water.

本発明に係る冷却システムの特徴構成は、内燃機関に冷却水を循環させるポンプと、前記ポンプの駆動力により前記冷却水がシリンダヘッドの上部領域に流通する経路である第一流路と、前記ポンプの駆動力により前記冷却水が前記シリンダヘッドの下部領域に流通する経路である第二流路と、前記ポンプの駆動力により前記冷却水がシリンダブロックの内部に流通する経路である第三流路と、前記第二流路の経路上に配置された第一弁と、前記第三流路の経路上に配置された第二弁と、前記シリンダヘッドの内部と前記シリンダブロックの内部との間で前記冷却水を流通させる連通路と、前記第一弁及び前記第二弁を開閉制御する制御部と、を備えた点にある。 The characteristic configuration of the cooling system according to the present invention includes a pump that circulates cooling water in the internal combustion engine, a first flow path that is a route through which the cooling water flows to the upper region of the cylinder head by the driving force of the pump, and the pump a second flow path through which the cooling water circulates to the lower region of the cylinder head by the driving force of the pump; and a third flow path through which the cooling water circulates inside the cylinder block by the driving force of the pump. and between a first valve arranged on the path of the second flow path, a second valve arranged on the path of the third flow path, and between the inside of the cylinder head and the inside of the cylinder block and a control unit for controlling the opening and closing of the first valve and the second valve.

本構成の冷却システムは、シリンダヘッドの上部領域に冷却水を流通させる第一流路と、シリンダヘッドの下部領域に冷却水を流通させる第二流路と、シリンダブロックの内部に冷却水を流通させる第三流路との3系統の経路を備えている。また、第二流路に第一弁、第三流路に第二弁を設け、連通路によりシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で冷却水の流通が可能となっている。 The cooling system of this configuration includes a first flow path for circulating cooling water in the upper region of the cylinder head, a second flow path for circulating cooling water in the lower region of the cylinder head, and a flow path for circulating cooling water inside the cylinder block. It has three routes with the third flow channel. Also, a first valve is provided in the second flow path, and a second valve is provided in the third flow path, so that cooling water can flow between the cylinder head and the cylinder block through the communication path.

この構成から、暖機運転時に第一弁及び第二弁を閉弁することで、シリンダヘッドの上部領域となる第一流路のみに冷却水を流通させれば、シリンダブロックの内部に滞留する冷却水が連通路を介して間接的に冷却される度合いが低下するため、暖機を促進できる。また、シリンダブロックの内部で局所沸騰が起こりやすい連通路の冷却水の温度が高まった時点で第一弁を開弁すれば、連通路と近い位置にあるシリンダヘッドの下部領域となる第二流路に冷却水を流通させ、局所沸騰を防止することができる。さらに、連通路の冷却水の温度が沸騰直前まで高まったとしても、第二弁を開弁すればシリンダブロックの内部に冷却水を行き渡らせて局所沸騰を防止することが可能となるため、暖機運転を促進しながら冷却水の局所沸騰を防止することができる。このように、本構成では、冷却水の局所沸騰を防止しながら内燃機関の暖機を一層促進できる冷却システムとなっている。 From this configuration, by closing the first valve and the second valve during warm-up, if the cooling water is circulated only in the first flow path that is the upper region of the cylinder head, the cooling water that stays inside the cylinder block Since the degree to which water is cooled indirectly through the communication passage is reduced, warming up can be accelerated. In addition, if the first valve is opened when the temperature of the cooling water in the communication passage where local boiling is likely to occur inside the cylinder block rises, the second flow becomes the lower region of the cylinder head located near the communication passage. Cooling water can be passed through the passages to prevent local boiling. Furthermore, even if the temperature of the cooling water in the communication passage rises to just before boiling, opening the second valve enables the cooling water to spread inside the cylinder block and prevent local boiling. It is possible to prevent local boiling of the cooling water while promoting machine operation. In this manner, this configuration provides a cooling system that can further promote warm-up of the internal combustion engine while preventing local boiling of the cooling water.

他の構成として、前記制御部は、前記連通路を流通する前記冷却水の温度が第一閾値以上となったとき、前記第一弁を閉弁から開弁に変更する点にある。 Another configuration is that the control unit changes the first valve from closed to open when the temperature of the cooling water flowing through the communication passage becomes equal to or higher than a first threshold value.

本構成のように、シリンダブロックの内部で局所沸騰が起こりやすい連通路の冷却水の温度が第一閾値未満であるときに第一弁を閉弁しておくことで暖機を促進させ、第一閾値以上となったときに第一弁を開弁すれば、連通路と近い位置にあるシリンダヘッドの下部領域となる第二流路に冷却水を流通させ、冷却水の局所沸騰を防止することができる。 As in this configuration, the first valve is closed when the temperature of the coolant in the communication passage, where local boiling is likely to occur inside the cylinder block, is less than the first threshold, thereby promoting warm-up. If the first valve is opened when the threshold value is equal to or higher than one threshold value, the cooling water is allowed to flow through the second passage, which is the lower region of the cylinder head located near the communication passage, thereby preventing local boiling of the cooling water. be able to.

他の構成として、前記制御部は、前記連通路を流通する前記冷却水の温度が前記第一閾値よりも大きい第二閾値以上となったとき、前記第二弁を閉弁から開弁に変更する点にある。 As another configuration, the control unit changes the second valve from closed to open when the temperature of the cooling water flowing through the communication path becomes equal to or higher than a second threshold that is larger than the first threshold. It is in the point to do.

本構成のように、シリンダブロックの内部で局所沸騰が起こりやすい連通路の冷却水の温度が第二閾値未満であるときに第二弁を閉弁しておき、第二閾値以上となったときに第二弁を開弁すれば、シリンダブロックの内部に冷却水を行き渡らせて局所沸騰を防止することができる。この第二閾値は第一閾値よりも大きいため、冷却水の局所沸騰が起こる限界時点まで暖機を促進することができる。 As in this configuration, the second valve is closed when the temperature of the coolant in the communication passage, where local boiling is likely to occur inside the cylinder block, is less than the second threshold, and when the temperature reaches or exceeds the second threshold. If the second valve is opened immediately, it is possible to spread the cooling water inside the cylinder block and prevent local boiling. Since this second threshold is greater than the first threshold, it is possible to accelerate the warm-up up to the critical point where local boiling of the cooling water occurs.

他の構成として、前記制御部は、前記連通路を流通する前記冷却水の温度が所定温度以上となったとき、前記第一弁及び前記第二弁を閉弁から開弁に変更する点にある。 As another configuration, the control unit changes the first valve and the second valve from closed to open when the temperature of the cooling water flowing through the communication passage reaches or exceeds a predetermined temperature. be.

本構成のように、シリンダブロックの内部で局所沸騰が起こりやすい連通路の冷却水の温度が所定温度未満であるときに第一弁及び第二弁を閉弁しておき、所定温度以上となったときに第一弁及び第二弁を同時に開弁すれば、連通路と近い位置にあるシリンダヘッドの下部領域となる第二流路に冷却水を流通させると共に、シリンダブロックの内部に冷却水を行き渡らせて局所沸騰を確実に防止することができる。 As in this configuration, the first valve and the second valve are closed when the temperature of the cooling water in the communication passage, in which local boiling tends to occur inside the cylinder block, is lower than the predetermined temperature, and the temperature rises to the predetermined temperature or higher. If the first valve and the second valve are opened at the same time, the cooling water is circulated in the second flow path, which is the lower region of the cylinder head located near the communication path, and the cooling water flows inside the cylinder block. can be distributed to reliably prevent local boiling.

他の構成として、前記制御部は、前記第二弁の開閉時間をデューティ制御する点にある。 Another configuration is that the control unit duty-controls the opening and closing time of the second valve.

本構成のように、第二弁の開閉時間をデューティ制御すれば、冷却水の局所沸騰の発生度合いに応じて、シリンダブロックの内部に流通する冷却水量を調整できる。その結果、シリンダブロックを必要以上に冷却することなく、暖機を促進できる。 By duty-controlling the opening/closing time of the second valve as in this configuration, the amount of cooling water flowing through the inside of the cylinder block can be adjusted according to the degree of occurrence of local boiling of the cooling water. As a result, warm-up can be promoted without cooling the cylinder block more than necessary.

他の構成として、前記第一流路の経路上に配置された第三弁を更に備えた点にある。 Another configuration is to further include a third valve arranged on the path of the first flow path.

本構成のように第一流路にも第三弁を設ければ、シリンダヘッドの内部にも冷却水を循環させない状態やシリンダヘッドの内部に少量の冷却水を循環させる状態を作り出すことが可能となるので、暖機をより一層促進できる。 If a third valve is provided in the first flow path as in this configuration, it is possible to create a state in which cooling water is not circulated inside the cylinder head or a state in which a small amount of cooling water is circulated inside the cylinder head. Therefore, the warm-up can be further accelerated.

他の構成として、前記ポンプは、機械式ポンプであり、前記制御部は、前記内燃機関の回転数に応じて前記第二弁の開弁時間を変更する点にある。 Another configuration is that the pump is a mechanical pump, and the control section changes the valve opening time of the second valve according to the rotational speed of the internal combustion engine.

本構成のように、機械式ポンプである場合に内燃機関の回転数に応じて第二弁の開弁時間を変更すれば、ポンプの駆動力に応じて適切な量の冷却水を循環させることができる。 As in this configuration, in the case of a mechanical pump, if the opening time of the second valve is changed according to the rotation speed of the internal combustion engine, an appropriate amount of cooling water can be circulated according to the driving force of the pump. can be done.

他の構成として、前記ポンプは、電動ポンプであり、前記制御部は、前記第二弁の開弁時が前記第二弁の閉弁時に比べて前記ポンプの吐出量が小さくなるようにデューティ制御する点にある。 As another configuration, the pump is an electric pump, and the control unit performs duty control so that the discharge amount of the pump is smaller when the second valve is opened than when the second valve is closed. It is in the point to do.

本構成のように、電動ポンプである場合に第二弁の開弁時にポンプの吐出量が小さくなるようにデューティ制御すれば、暖機運転を促進しながら冷却水の局所沸騰を防止することができる。 As in this configuration, in the case of an electric pump, if the duty is controlled so that the discharge amount of the pump becomes small when the second valve is opened, it is possible to prevent local boiling of the cooling water while promoting warm-up operation. can.

他の構成として、前記制御部は、前記内燃機関の暖機運転が終了した後において、前記内燃機関が停止後に前記第一弁及び前記第二弁を閉弁状態とし、再始動するときに前記第一弁を開弁する点にある。 As another configuration, the control unit closes the first valve and the second valve after the internal combustion engine stops after the warm-up operation of the internal combustion engine is completed, and closes the first valve and the second valve when restarting the internal combustion engine. It lies in opening the first valve.

本構成のように、暖機運転終了後において、内燃機関が停止後に第一弁及び第二弁を閉弁状態にすれば内燃機関の冷却を防止して燃費を向上できると共に、再始動時に第一弁を開弁すれば、連通路と近い位置にあるシリンダヘッドの下部領域となる第二流路に冷却水を流通させることにより、シリンダブロックの冷却水温度が均一化されるため、冷却水の局所沸騰を防止することができる。 As in this configuration, if the first valve and the second valve are closed after the internal combustion engine stops after the end of the warm-up operation, cooling of the internal combustion engine can be prevented and fuel consumption can be improved. When one valve is opened, the coolant temperature of the cylinder block is made uniform by circulating the coolant through the second channel, which is the lower region of the cylinder head located near the communication channel. local boiling can be prevented.

第一実施形態に係る冷却システムの回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a cooling system according to a first embodiment; FIG. 内燃機関の概念図である。1 is a conceptual diagram of an internal combustion engine; FIG. 冷却システムの制御フローチャートである。4 is a control flowchart of the cooling system; 暖機運転開始時の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram at the start of warm-up operation; 暖機運転時の回路構成図である。4 is a circuit configuration diagram during warm-up operation; FIG. 暖機運転終了後の回路構成図である。It is a circuit block diagram after completion|finish of warm-up operation. 第一弁の開閉制御例である。It is an example of the opening-and-closing control of a 1st valve. 第二実施形態に係る冷却システムの回路構成図である。It is a circuit configuration diagram of a cooling system according to a second embodiment. 第三実施形態に係る冷却システムの回路構成図である。FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a cooling system according to a third embodiment; 機械式ポンプの場合の第二弁の開閉制御例である。It is an example of opening and closing control of the second valve in the case of a mechanical pump. 電動式ポンプのデューティ制御例である。It is an example of duty control of an electric pump.

以下に、本発明に係る冷却システムの実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the cooling system which concerns on this invention is described based on drawing. However, without being limited to the following embodiments, various modifications are possible without departing from the scope of the invention.

[第一実施形態]
図1に示すように、冷却システムXは、内燃機関としてのエンジンEと、エンジンEに冷却水(クーラント)を循環させるポンプPと、車内に温風を発生させるヒータコア,ATF等のオイルを冷却するオイルクーラ又はEGRクーラ等で構成される熱交換器2と、ラジエータ3と、サーモスタット弁4と、流体制御弁FSV(第一弁の一例)と、電磁弁V(第二弁の一例)と、少なくとも流体制御弁FSV及び電磁弁Vを開閉制御する制御部5とを備えている。
[First embodiment]
As shown in FIG. 1, the cooling system X includes an engine E as an internal combustion engine, a pump P that circulates cooling water (coolant) in the engine E, a heater core that generates hot air in the vehicle, and cooling oil such as ATF. A heat exchanger 2 composed of an oil cooler or an EGR cooler, etc., a radiator 3, a thermostat valve 4, a fluid control valve FSV (an example of a first valve), and a solenoid valve V (an example of a second valve) , and a controller 5 for controlling the opening and closing of at least the fluid control valve FSV and the solenoid valve V. As shown in FIG.

エンジンEは、燃焼室(不図示)が隣接するシリンダヘッドEaと、ピストン1を収容するシリンダブロックEbとを有している(図2も参照)。また、エンジンEのクランクシャフト(不図示)近傍位置には、エンジンEの回転数を検出するシャフトセンサSbが設けられている。さらに、エンジンEのインテークマニホールド(不図示)には、吸気量を検出するエアフロメータScが設けられている。 The engine E has a cylinder head Ea with adjacent combustion chambers (not shown) and a cylinder block Eb that houses the piston 1 (see also FIG. 2). A shaft sensor Sb for detecting the number of revolutions of the engine E is provided near a crankshaft (not shown) of the engine E. As shown in FIG. Further, an intake manifold (not shown) of the engine E is provided with an airflow meter Sc for detecting the amount of intake air.

ポンプPは、エンジンEのクランクシャフトの回転に連動して回転する機械式のウォータポンプ、又は、電動モータの駆動力により回転する電動式のウォータポンプで構成されている。 The pump P is composed of a mechanical water pump that rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft of the engine E, or an electric water pump that rotates with the driving force of an electric motor.

サーモスタット弁4は、冷却水の水温が設定温度(例えば、80~90℃)未満である場合に閉弁状態を維持し、該水温が設定温度以上である場合に開弁状態に切り換わる感温型の弁である。 The thermostat valve 4 maintains a closed state when the temperature of the cooling water is less than a set temperature (eg, 80 to 90° C.), and switches to an open state when the water temperature is equal to or higher than the set temperature. type valve.

流体制御弁FSVは、冷却水の流体圧を受けて開弁し、該流体圧に対抗する電磁力及びコイルばねの付勢力により弁座に当接して閉弁する弁体を備えている(例えば、特開2017―31910号公報参照)。この流体制御弁FSVは、流体圧を受けて開弁するため電力制御が不要であり、流体圧が低いときにコイルばねの付勢力により閉弁することで消費電力を節約することが可能となっている。なお、流体制御弁FSVは、流路を閉塞する閉弁状態と開放する開弁状態とに切り替え可能であれば、電磁弁等で構成してもよく、特に限定されない。 The fluid control valve FSV is provided with a valve body that opens under the fluid pressure of the cooling water and closes by coming into contact with the valve seat by the electromagnetic force opposing the fluid pressure and the urging force of the coil spring (for example, , see JP-A-2017-31910). The fluid control valve FSV does not require electric power control because it is opened by receiving fluid pressure. When the fluid pressure is low, the valve is closed by the biasing force of the coil spring, thereby saving power consumption. ing. Note that the fluid control valve FSV is not particularly limited and may be composed of an electromagnetic valve or the like as long as it can be switched between a closed valve state that closes the flow path and an open valve state that opens the flow path.

電磁弁Vは、電磁力により流路を閉塞する閉弁状態と開放する開弁状態とに切り替え可能なON/OFF開閉弁である。この電磁弁Vは、デューティ制御により、閉弁時間と開弁時間とが調節可能に構成されている。なお、電磁弁VをON/OFF開閉弁で構成せずに、電流値を変更することにより開度を調節可能な比例弁で構成しても良い。 The electromagnetic valve V is an ON/OFF opening/closing valve that can be switched between a closed state in which the flow path is closed and an open state in which the flow path is opened by an electromagnetic force. The solenoid valve V is configured such that the valve closing time and the valve opening time can be adjusted by duty control. It should be noted that the electromagnetic valve V may not be configured as an ON/OFF opening/closing valve, but may be configured as a proportional valve whose opening can be adjusted by changing the current value.

制御部5は、ECU(エンジン制御ユニット)として構成されており、シャフトセンサSbから得られるエンジンEの回転数やエアフロメータScで計測された吸気量等に基づいて、流体制御弁FSV及び電磁弁Vの開閉を制御する。 The control unit 5 is configured as an ECU (engine control unit), and controls the fluid control valve FSV and the solenoid valve based on the rotational speed of the engine E obtained from the shaft sensor Sb and the amount of intake air measured by the airflow meter Sc. Controls opening and closing of V.

冷却システムXは、ポンプPの駆動力により冷却水がシリンダヘッドEaの上部領域に流通する経路である第一流路11と、ポンプPの駆動力により冷却水がシリンダヘッドEaの下部領域に流通する経路である第二流路12と、ポンプPの駆動力により冷却水がシリンダブロックEbの内部に流通する経路である第三流路14と、を備えている。また、第一流路11は、シリンダヘッドEaよりも下流側で第一分岐路11a及び第二分岐路11bに分岐しており、第一分岐路11aは、ポンプPの駆動力により冷却水がシリンダヘッドEaの上部領域からラジエータ3とエンジンEとに循環する経路の一部となり、第二分岐路11bは、ポンプPの駆動力により冷却水がシリンダヘッドEaの上部領域からエンジンEに循環する経路の一部となる。さらに、冷却システムXは、第一流路11と第二流路12とがポンプPよりも上流側で合流する合流路13を備えている。 The cooling system X includes a first flow path 11, which is a path through which cooling water circulates to the upper region of the cylinder head Ea by the driving force of the pump P, and a cooling water circulates to the lower region of the cylinder head Ea by the driving force of the pump P. A second flow path 12, which is a path, and a third flow path 14, which is a path through which cooling water flows inside the cylinder block Eb by the driving force of the pump P, are provided. Further, the first flow path 11 branches into a first branch path 11a and a second branch path 11b on the downstream side of the cylinder head Ea. The second branch path 11b is a path through which cooling water circulates from the upper area of the cylinder head Ea to the engine E by the driving force of the pump P. be part of Furthermore, the cooling system X includes a confluence channel 13 where the first channel 11 and the second channel 12 join on the upstream side of the pump P. As shown in FIG.

第一流路11の第一分岐路11aには、シリンダヘッドEaの上部領域、ラジエータ3及びサーモスタット弁4が冷却水の流通方向に沿ってこの順に配置されている。第二流路12には、シリンダヘッドEaの下部領域、流体制御弁FSV及び熱交換器2が冷却水の流通方向に沿ってこの順に配置されている。また、第一流路11の第二分岐路11bと第二流路12との合流路13は、サーモスタット弁4の感温部(不図示)をバイパスしており、この感温部にてサーモスタット弁4を開弁させる設定温度を検知する。つまり、第二分岐路11b及び合流路13の経路上には、流体制御弁FSVや電磁弁V等の流量調整弁が設けられていない。第一流路11のシリンダヘッドEaの出口側には、冷却水の水温を測定する水温センサSaが設けられている。 The upper region of the cylinder head Ea, the radiator 3 and the thermostat valve 4 are arranged in this order in the first branch passage 11a of the first flow passage 11 along the flow direction of the cooling water. In the second flow path 12, the lower region of the cylinder head Ea, the fluid control valve FSV, and the heat exchanger 2 are arranged in this order along the circulation direction of the cooling water. A junction 13 of the second branch 11b of the first flow path 11 and the second flow path 12 bypasses the temperature sensing portion (not shown) of the thermostat valve 4, and the thermostat valve 4 is detected to open the set temperature. In other words, flow control valves such as the fluid control valve FSV and the electromagnetic valve V are not provided on the paths of the second branch passage 11b and the merging passage 13 . A water temperature sensor Sa for measuring the temperature of the cooling water is provided on the outlet side of the cylinder head Ea of the first flow path 11 .

第三流路14には、電磁弁V及びシリンダブロックEbが冷却水の流通方向に沿ってこの順に配置されている。この電磁弁Vは、サーモスタット弁4とシリンダブロックEbとの間に設けられている。本実施形態における第三流路14は、サーモスタット弁4よりも下流側とシリンダブロックEbとを連通させており、合流路13と連通している。この第三流路14は、シリンダヘッドEaよりも上流側と、熱交換器2,ラジエータ3及びサーモスタット弁4よりも下流側とをバイパスして、シリンダブロックEbを経由することとなる。 A solenoid valve V and a cylinder block Eb are arranged in this order in the third flow path 14 along the flow direction of the cooling water. This solenoid valve V is provided between the thermostat valve 4 and the cylinder block Eb. The third flow path 14 in this embodiment communicates the downstream side of the thermostat valve 4 with the cylinder block Eb, and communicates with the combined flow path 13 . The third flow path 14 bypasses the upstream side of the cylinder head Ea and the downstream side of the heat exchanger 2, the radiator 3 and the thermostat valve 4, and passes through the cylinder block Eb.

なお、第一流路11の第二分岐路11bに、ヒータコア,オイルクーラ又はEGRクーラ等を配置しても良い。また、第二流路12に配置される熱交換器は、ヒータコア,オイルクーラ又はEGRクーラに限定されず、これらの組み合わせであっても良いし、他の熱交換器を配置しても良く、特に限定されない。 A heater core, an oil cooler, an EGR cooler, or the like may be arranged in the second branch passage 11b of the first flow passage 11. FIG. In addition, the heat exchanger arranged in the second flow path 12 is not limited to a heater core, an oil cooler, or an EGR cooler. It is not particularly limited.

このような流路構成により、シリンダヘッドEaの下流側には、第二流路12に配置された流体制御弁FSV及び熱交換器2と、第一流路11の第一分岐路11aに配置されたラジエータ3及びサーモスタット弁4とが、夫々並列配置されており、第二流路12と第一流路11とが合流する合流路13のうち第一分岐路11aとの接続部位よりも下流側で第三流路14が連通している。なお、ポンプPをシリンダヘッドEaの出口側に設けても良く、特に限定されない。 With such a flow path configuration, on the downstream side of the cylinder head Ea, the fluid control valve FSV and the heat exchanger 2 arranged in the second flow path 12 and the first branch path 11a of the first flow path 11 are arranged. The radiator 3 and the thermostat valve 4 are arranged in parallel, respectively, and in the joint channel 13 where the second channel 12 and the first channel 11 join, downstream of the connection part with the first branch channel 11a The third channel 14 is in communication. In addition, the pump P may be provided on the outlet side of the cylinder head Ea, and is not particularly limited.

図2に示すように、冷却システムXは、シリンダヘッドEaの内部とシリンダブロックEbの内部との間で冷却水を流通させる連通路15を備えている。上述したように、シリンダヘッドEaの上部領域には第一流路11が形成されており、シリンダヘッドEaの下部領域には第二流路12が形成されており、これら第一流路11及び第二流路12は、シリンダヘッドEaのウォータジャケットとして、一部分が連通している。連通路15は、第二流路12となるシリンダヘッドEaのウォータジャケットと第三流路14となるシリンダブロックEbのウォータジャケットとを接続している。 As shown in FIG. 2, the cooling system X includes a communication passage 15 for circulating cooling water between the inside of the cylinder head Ea and the inside of the cylinder block Eb. As described above, the first flow passage 11 is formed in the upper region of the cylinder head Ea, and the second flow passage 12 is formed in the lower region of the cylinder head Ea. A portion of the flow path 12 communicates with the water jacket of the cylinder head Ea. The communication path 15 connects the water jacket of the cylinder head Ea that forms the second flow path 12 and the water jacket of the cylinder block Eb that forms the third flow path 14 .

連通路15は、シリンダヘッドEaに形成された第一ドリルパス15aと、シリンダブロックEbに形成された第二ドリルパス15bとで構成されている。これら第一ドリルパス15a及び第二ドリルパス15bの周縁は、シリンダヘッドEa及びシリンダブロックEbの境界部分に配置されたシール部材Sにより封止されている。上述したようにシリンダヘッドEaにおいて第一流路11と第二流路12とは一部分が連通しているが、第一流路11及び第二流路12の連通流路径は、第二流路12及び第三流路14の連通路15(第一ドリルパス15aや第二ドリルパス15b)の流路径よりも小さい。つまり、第二流路12と第三流路14とは、連通路15により直接的に連通しており、第一流路11と第三流路14とは、第二流路12と第一流路11及び第二流路12の小径連通路とを介して連通路15により間接的に連通している。 The communication path 15 is composed of a first drill pass 15a formed in the cylinder head Ea and a second drill pass 15b formed in the cylinder block Eb. Peripheries of the first drill pass 15a and the second drill pass 15b are sealed by a seal member S arranged at the boundary between the cylinder head Ea and the cylinder block Eb. As described above, the first flow path 11 and the second flow path 12 are partially communicated in the cylinder head Ea. It is smaller than the passage diameter of the communication passage 15 (the first drill pass 15a and the second drill pass 15b) of the third passage 14. That is, the second flow path 12 and the third flow path 14 are directly communicated by the communication path 15, and the first flow path 11 and the third flow path 14 are connected by the second flow path 12 and the first flow path. 11 and the small-diameter communication path of the second flow path 12, and communicates indirectly by the communication path 15. As shown in FIG.

[制御形態]
以下、図3~図7を用いて、本実施形態に係る冷却システムXの制御形態の一例を説明する。
[Control mode]
An example of the control mode of the cooling system X according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 to 7. FIG.

エンジンEを始動したとき、クランキングを開始してポンプPが作動し、シリンダヘッドEaの上部領域を通過する第一流路11(第二分岐路11b)に冷却水が流通し始める。このとき、第一流路11のシリンダヘッドEaの出口側に設けられた水温センサSaで計測された冷却水温度が第一温度T1(例えば80℃)以下であれば(図3の#31Yes)、制御部5の制御により流体制御弁FSVに通電すると共に電磁弁Vに通電せず、流体制御弁FSV及び電磁弁V(全ての弁)を閉弁状態とする(図3の#32、図4の状態)。また、エンジンEの始動時には冷却水の水温が低く、サーモスタット弁4が閉弁状態となっているが、サーモスタット弁4の感温部をバイパスする合流路13には冷却水が流通できる。これにより、冷却水は、第一流路11から分岐した第二分岐路11b及び合流路13を流通し、シリンダヘッドEaの上部領域により加熱される。このように、暖機運転時に流体制御弁FSV及び電磁弁Vを閉弁することで、シリンダヘッドEaの上部領域を通過する第一流路11のみに冷却水を流通させているので、シリンダブロックEbの内部に滞留する冷却水が連通路15を介して間接的に冷却される度合いが低下し、シリンダブロックEbの暖機を促進できる。 When the engine E is started, cranking is started to operate the pump P, and cooling water begins to flow through the first flow path 11 (second branch path 11b) passing through the upper region of the cylinder head Ea. At this time, if the cooling water temperature measured by the water temperature sensor Sa provided on the outlet side of the cylinder head Ea of the first flow path 11 is the first temperature T1 (for example, 80° C.) or lower (#31 Yes in FIG. 3), Under the control of the control unit 5, the fluid control valve FSV is energized and the solenoid valve V is not energized, so that the fluid control valve FSV and the solenoid valve V (all valves) are closed (#32 in FIG. 3, FIG. 4). state). When the engine E is started, the temperature of the cooling water is low and the thermostat valve 4 is closed. Thereby, the cooling water flows through the second branch passage 11b branched from the first passage 11 and the combined passage 13, and is heated by the upper region of the cylinder head Ea. In this way, by closing the fluid control valve FSV and the solenoid valve V during warm-up operation, the cooling water is allowed to flow only through the first flow path 11 passing through the upper region of the cylinder head Ea. The degree to which the cooling water staying inside is indirectly cooled through the communication passage 15 is reduced, and the warm-up of the cylinder block Eb can be accelerated.

一方、暖機運転終了後におけるエンジンEの駆動時のように、水温センサSaで計測された冷却水温度が第一温度T1より大きい場合には(図3の#31Nо)、制御部5の制御により電磁弁Vや流体制御弁FSVを必要に応じて開弁し、ポンプPの駆動力により冷却水を循環させている。 On the other hand, when the cooling water temperature measured by the water temperature sensor Sa is higher than the first temperature T1 (#31 No in FIG. 3), such as when the engine E is running after warming up, the control unit 5 controls , the solenoid valve V and the fluid control valve FSV are opened as necessary, and the driving force of the pump P circulates the cooling water.

流体制御弁FSV及び電磁弁Vが閉弁状態のとき、制御部5は、連通路15の温度が第二温度T2(第一閾値の一例、例えば120℃)以上となったか否かを判定する(図3の#33)。ここで、連通路15に温度センサが設けられている場合は、連通路15の冷却水温度(連通路15の温度の一例)を用いることができる。本実施形態では、連通路15に温度センサが設けられていない場合として、連通路15の推定温度(連通路15の温度の一例)が、以下の何れかに基づいて予め定められた推定温度マップを用いて算出することができる。なお、引数が複数ある場合は、何れか又は全ての引数を用いて推定温度マップが作成される。
(1)水温センサSaで計測された現在の冷却水温度
(2)水温センサSaで計測されたエンジンE始動時の冷却水温度、及び、エンジンE始動後の積算空気量
(3)水温センサSaで計測されたエンジンE始動時の冷却水温度、エンジンE始動後の積算空気量、及び、水温センサSaで計測された現在の冷却水温度
(4)水温センサSaで計測されたエンジンE始動時の冷却水温度、エンジンE始動後の積算空気量、及び、ポンプPの回転数
(5)流体制御弁FSVの開閉があった後の再開弁時における水温センサSaで計測された現在の冷却水温度、及び、流体制御弁FSVの再開弁後の積算空気量
※積算空気量は、エアフロメータSc等で計測された吸気量を加算して算出される。
When the fluid control valve FSV and the solenoid valve V are closed, the controller 5 determines whether or not the temperature of the communication passage 15 has reached or exceeded a second temperature T2 (an example of the first threshold value, for example 120° C.). (#33 in FIG. 3). Here, when the communication path 15 is provided with a temperature sensor, the cooling water temperature of the communication path 15 (an example of the temperature of the communication path 15) can be used. In the present embodiment, assuming that no temperature sensor is provided in the communication path 15, the estimated temperature of the communication path 15 (an example of the temperature of the communication path 15) is determined in advance based on any of the following estimated temperature maps: can be calculated using If there are multiple arguments, any or all of the arguments are used to create the estimated temperature map.
(1) Current cooling water temperature measured by water temperature sensor Sa (2) Cooling water temperature when engine E started measured by water temperature sensor Sa, and accumulated air amount after engine E started (3) Water temperature sensor Sa The cooling water temperature measured by the engine E starting, the accumulated air amount after the engine E starting, and the current cooling water temperature measured by the water temperature sensor Sa (4) When the engine E started measured by the water temperature sensor Sa cooling water temperature, accumulated air amount after engine E start, and pump P rotation speed Temperature and integrated air volume after re-opening of the fluid control valve FSV *The integrated air volume is calculated by adding the intake air volume measured by the air flow meter Sc or the like.

上記(1)の推定温度マップでは、連通路15の冷却水がシリンダヘッドEaを流通する冷却水により間接的に冷却されるため、シリンダヘッドEaの出口における冷却水温度とある程度の相関が得られる。上記(2)の推定温度マップでは、連通路15の冷却水温度がエンジンEの燃焼エネルギーに比例して上昇するため、エンジンE始動時の冷却水温度からエンジンE始動後の積算空気量に比例して、連通路15の冷却水温度が上昇する。上記(3)の推定温度マップでは、上記(1)及び(2)を重畳した相関関係により推定精度が高まる。上記(4)の推定温度マップでは、上記(2)の相関関係に加えて、ポンプPの回転数に比例した冷却水の循環量により、シリンダヘッドEa及びシリンダブロックEb間の連通路15における熱収支が予測できるため、推定精度が高まる。上記(5)では、流体制御弁FSVの開閉があった場合、水温センサSaで計測された現在の冷却水温度が高い可能性があり、連通路15の冷却水温度を現状に即して推定できる。その他にも、エンジンEの積算燃料噴射量、エンジンEの回転数や空燃比センサの計測値等を引数として用いても良い。 In the estimated temperature map of (1) above, since the cooling water in the communication passage 15 is indirectly cooled by the cooling water flowing through the cylinder head Ea, a certain degree of correlation with the cooling water temperature at the outlet of the cylinder head Ea is obtained. . In the estimated temperature map of (2) above, since the coolant temperature in the communication passage 15 rises in proportion to the combustion energy of the engine E, the coolant temperature at engine E start is proportional to the integrated air amount after engine E start. As a result, the temperature of the cooling water in the communication passage 15 rises. In the estimated temperature map of (3) above, the estimation accuracy is enhanced by the correlation in which the above (1) and (2) are superimposed. In the estimated temperature map of (4) above, in addition to the correlation of (2) above, due to the circulation amount of cooling water proportional to the rotation speed of the pump P, the heat in the communication passage 15 between the cylinder head Ea and the cylinder block Eb Since the income and expenditure can be predicted, the estimation accuracy increases. In (5) above, when the fluid control valve FSV is opened and closed, the current cooling water temperature measured by the water temperature sensor Sa may be high. can. In addition, the integrated fuel injection amount of the engine E, the rotation speed of the engine E, the measured value of the air-fuel ratio sensor, etc. may be used as arguments.

図3に戻り、連通路15の温度が第二温度T2(例えば120℃)以上となった場合(図3の#33Yes)、制御部5の制御により流体制御弁FSVへの通電を停止し、冷却水の流体圧により流体制御弁FSVを開弁する(図3の#34、図5の状態)。このように、シリンダブロックEbの内部で局所沸騰が起こりやすい連通路15の冷却水の温度が高まった時点で流体制御弁FSVを開弁しているので、連通路15と近い位置にあるシリンダヘッドEaの下部領域となる第二流路12に冷却水を流通させ、冷却水の局所沸騰を防止することができる。しかも、シリンダブロックEbに冷却水が流通しないため、暖機が促進される。 Returning to FIG. 3, when the temperature of the communication passage 15 becomes equal to or higher than the second temperature T2 (eg, 120° C.) (#33 Yes in FIG. 3), the control unit 5 stops energizing the fluid control valve FSV, The fluid pressure of the cooling water opens the fluid control valve FSV (#34 in FIG. 3, state in FIG. 5). In this manner, since the fluid control valve FSV is opened when the temperature of the cooling water in the communication passage 15, which is likely to cause local boiling inside the cylinder block Eb, rises, the cylinder head located near the communication passage 15 It is possible to prevent local boiling of the cooling water by circulating the cooling water in the second flow path 12 which is the lower region of Ea. Moreover, since cooling water does not flow through the cylinder block Eb, warm-up is promoted.

次いで、連通路15の温度が第二温度T2より低い値(第二温度T2-α)(例えば110℃)となった場合(図3の#35Yes)、制御部5の制御により流体制御弁FSVへの通電を再開して流体制御弁FSVを閉弁する(図3の#36)。これにより、シリンダブロックEbがシリンダヘッドEaの下部領域に流通する冷却水により冷却され過ぎることなく、暖機が促進される。 Next, when the temperature of the communication passage 15 becomes lower than the second temperature T2 (second temperature T2-α) (for example, 110° C.) (#35 Yes in FIG. 3), the control unit 5 controls the fluid control valve FSV is resumed to close the fluid control valve FSV (#36 in FIG. 3). This promotes warm-up without excessively cooling the cylinder block Eb by the cooling water flowing in the lower region of the cylinder head Ea.

図7には、流体制御弁FSVをデューティ制御する一例が示されている。同図に示すように、流体制御弁FSVの開閉時間をデューティ制御することにより、連通路15の局所沸騰を防止しながら、シリンダブロックEbの低温領域(例えば、ブロック下部)を暖機目標温度まで段階的に高めることができる。つまり、本実施形態では、第二流路12にデューティ制御する流体制御弁FSVを設けることにより、シリンダブロックEbの低温領域における冷却水温度を上昇させることが可能となり、シリンダブロックEb内部の冷却水温度が均一化され、暖機を促進できるのである。このように、流体制御弁FSVの開閉時間をデューティ制御すれば、冷却水の局所沸騰の発生度合いに応じて、シリンダブロックEbの内部に流通する冷却水量を調整できる。その結果、シリンダブロックEbを必要以上に冷却することなく、暖機を促進できる。 FIG. 7 shows an example of duty control of the fluid control valve FSV. As shown in the figure, by duty-controlling the opening/closing time of the fluid control valve FSV, while preventing local boiling of the communication passage 15, the low-temperature region (for example, the lower part of the block) of the cylinder block Eb is warmed up to the target warm-up temperature. It can be increased step by step. That is, in the present embodiment, by providing the fluid control valve FSV for duty control in the second flow path 12, it is possible to increase the temperature of the cooling water in the low temperature region of the cylinder block Eb. The temperature is uniformed, and warm-up can be accelerated. By duty-controlling the opening/closing time of the fluid control valve FSV in this way, the amount of cooling water flowing inside the cylinder block Eb can be adjusted according to the degree of occurrence of local boiling of the cooling water. As a result, warm-up can be promoted without cooling the cylinder block Eb more than necessary.

一方、仮に、連通路15の温度が第二温度T2よりも大きい第三温度T3(第二閾値の一例、例えば150℃)以上となった場合(図3の#37Yes)、制御部5の制御により電磁弁Vに通電して開弁する(図3の#38、図6の状態)。このとき、図6に示すように、流体制御弁FSVを閉弁しても良いし、必要に応じて流体制御弁FSVを開弁しても良い。このように、連通路15の冷却水の温度が限界まで高まった場合、電磁弁Vを開弁すればシリンダブロックEbの内部に冷却水を行き渡らせて冷却水の局所沸騰を防止することが可能となる。 On the other hand, if the temperature of the communication path 15 becomes a third temperature T3 (an example of the second threshold value, for example, 150° C.) higher than the second temperature T2 (#37 Yes in FIG. 3), the control of the control unit 5 energizes the solenoid valve V to open it (#38 in FIG. 3, state in FIG. 6). At this time, as shown in FIG. 6, the fluid control valve FSV may be closed, or may be opened as necessary. In this way, when the temperature of the cooling water in the communication passage 15 rises to the limit, opening the solenoid valve V allows the cooling water to spread inside the cylinder block Eb and prevent local boiling of the cooling water. becomes.

そして、連通路15の温度が第三温度T3より低い値(第三温度T3-β)(例えば120℃)未満となった場合(図3の#39Yes)、制御部5の制御により電磁弁Vへの通電を停止して閉弁する(図3の#40、図5の状態)。これにより、仮に連通路15の温度が第三温度T3以上となった場合でも冷却水の局所沸騰を防止しながら、連通路15の温度が(第三温度T3-β)未満となった場合に、再度、電磁弁Vを閉弁すれば暖機を促進できる。このように、シリンダブロックEbの内部で局所沸騰が起こりやすい連通路15の冷却水の温度が第三温度T3未満であるときに電磁弁Vを閉弁しておき、第三温度T3以上となったときに電磁弁Vを開弁すれば、シリンダブロックEbの内部に冷却水を行き渡らせて冷却水の局所沸騰を防止することができる。この第三温度T3は第二温度T2よりも大きいため、冷却水の局所沸騰が起こる限界時点まで暖機を促進することができる。なお、図3の#40で電磁弁Vを閉弁したときに流体制御弁FSVを閉弁している場合は、図5に示すように、制御部5の制御により流体制御弁FSVへの通電を停止し、冷却水の流体圧により流体制御弁FSVを開弁しても良い。 Then, when the temperature of the communication passage 15 becomes lower than the third temperature T3 (third temperature T3-β) (for example, 120° C.) (#39 Yes in FIG. 3), the control unit 5 controls the solenoid valve V is stopped to close the valve (#40 in FIG. 3, state in FIG. 5). As a result, even if the temperature of the communicating path 15 becomes equal to or higher than the third temperature T3, local boiling of the cooling water is prevented, and when the temperature of the communicating path 15 becomes less than (the third temperature T3-β), Warming up can be accelerated by closing the solenoid valve V again. In this manner, when the temperature of the cooling water in the communication passage 15, which is likely to cause local boiling inside the cylinder block Eb, is lower than the third temperature T3, the solenoid valve V is closed, and the temperature rises to the third temperature T3 or higher. If the solenoid valve V is opened at this time, the cooling water can be distributed inside the cylinder block Eb to prevent local boiling of the cooling water. Since this third temperature T3 is higher than the second temperature T2, it is possible to accelerate the warm-up up to the limit point where local boiling of the cooling water occurs. If the fluid control valve FSV is closed when the solenoid valve V is closed at #40 in FIG. 3, as shown in FIG. may be stopped and the fluid control valve FSV may be opened by the fluid pressure of the cooling water.

次いで、制御部5は、暖機運転終了後において、エンジンEのアイドリングストップ等のように、エンジンEが停止した場合(図3の#41Yes)、流体制御弁FSV及び電磁弁V(全ての弁)を閉弁して、エンジンEの過度な冷却を防止する(図3の#42、図4の状態)。これにより、エンジンEが必要以上に冷却されることなく、再始動時の燃費を向上できる。次いで、エンジンEが停止した後に再始動するとき(図3の#43Yes)、制御部5の制御により流体制御弁FSVへの通電を停止し、冷却水の流体圧により流体制御弁FSVのみを開弁する(図3の#44、図5の状態)。これにより、連通路15と近い位置にあるシリンダヘッドEaの下部領域となる第二流路12に冷却水を流通させることとなり、シリンダブロックEbの冷却水温度が均一化される。次いで、所定のタイミングで、制御部5の制御により電磁弁Vに通電して開弁する(図3の#45、図6の状態)。これにより、シリンダブロックEbの内部に冷却水を行き渡らせて冷却水の局所沸騰を防止することが可能となる。このとき、必要に応じて、制御部5の制御により流体制御弁FSVに通電して閉弁させても良いし、開弁状態を維持して第二流路12にも冷却水を流通させても良い。 Next, when the engine E stops (#41 Yes in FIG. 3), such as when the engine E stops idling after the end of the warm-up operation, the control unit 5 controls the fluid control valve FSV and the solenoid valve V (all valves ) is closed to prevent excessive cooling of the engine E (#42 in FIG. 3, state in FIG. 4). As a result, the engine E is not cooled more than necessary, and the fuel efficiency at restart can be improved. Next, when the engine E is restarted after being stopped (#43 Yes in FIG. 3), the control unit 5 stops energizing the fluid control valve FSV, and only the fluid control valve FSV is opened by the fluid pressure of the cooling water. valve (#44 in FIG. 3, state in FIG. 5). As a result, the cooling water flows through the second flow passage 12, which is the lower region of the cylinder head Ea located near the communication passage 15, and the temperature of the cooling water in the cylinder block Eb is made uniform. Next, at a predetermined timing, the electromagnetic valve V is energized and opened under the control of the controller 5 (#45 in FIG. 3, state in FIG. 6). As a result, it is possible to spread the cooling water inside the cylinder block Eb and prevent local boiling of the cooling water. At this time, if necessary, the fluid control valve FSV may be energized and closed by the control of the control unit 5, or the valve may be maintained in the open state and the cooling water may be circulated through the second flow path 12 as well. Also good.

以下、他の実施形態について、上述した第一実施形態と異なる構成のみ説明する。なお、説明を容易にするため、同様の部材には同一の部材名称、符号を用いて説明する。 Only the configurations of other embodiments that are different from the above-described first embodiment will be described below. In addition, in order to facilitate the explanation, the same member names and symbols are used for the same members.

[第二実施形態]
図8に示すように、冷却システムXは、第一流路11の第二分岐路11bの経路上に配置された流体制御弁FSV(第三弁の一例)を更に備えていても良い。このように第一流路11の第二分岐路11bにも流体制御弁FSVを設ければ、シリンダヘッドEaの内部にも冷却水を流通させない状態を作り出すことが可能となるので、暖機をより一層促進できる。また、第二流路12は、シリンダヘッドEaよりも下流側で第三分岐路12a及び第四分岐路12bに分岐させても良い。この場合、第三分岐路12aは、ポンプPの駆動力により冷却水がシリンダヘッドEaの下部領域から流体制御弁FSV及び熱交換器2とエンジンEとに循環する経路の一部となり、第四分岐路12bは、ポンプPの駆動力により冷却水がシリンダヘッドEaの下部領域からエンジンEに循環する経路の一部となる。このように第四分岐路12bを設ければ、第二分岐路11b及び第三分岐路12aの流体制御弁FSVを閉弁することにより、シリンダヘッドEaの下部領域のみに少量の冷却水を循環させる状態を作り出すことが可能となるので、冷却水の局所沸騰を確実に防止しながら暖機を促進できる。
[Second embodiment]
As shown in FIG. 8, the cooling system X may further include a fluid control valve FSV (an example of a third valve) arranged on the path of the second branch 11b of the first flow path 11. As shown in FIG. If the second branch passage 11b of the first flow passage 11 is also provided with the fluid control valve FSV in this manner, it is possible to create a state in which the cooling water is not circulated inside the cylinder head Ea. can be further promoted. Further, the second flow path 12 may be branched into the third branched path 12a and the fourth branched path 12b on the downstream side of the cylinder head Ea. In this case, the third branch passage 12a becomes a part of the passage through which the cooling water is circulated from the lower region of the cylinder head Ea to the fluid control valve FSV, the heat exchanger 2, and the engine E by the driving force of the pump P. The branch passage 12b is a part of a passage through which cooling water is circulated from the lower region of the cylinder head Ea to the engine E by the driving force of the pump P. By providing the fourth branch passage 12b in this way, by closing the fluid control valves FSV of the second branch passage 11b and the third branch passage 12a, a small amount of cooling water is circulated only in the lower region of the cylinder head Ea. Since it is possible to create a state in which the cooling water is allowed to warm up, the warm-up can be promoted while reliably preventing local boiling of the cooling water.

[第三実施形態]
図9に示すように、冷却システムXは、合流路13のポンプPよりも下流側(第三流路14とエンジンEとの間)の経路上に配置された熱交換器2を更に備えていても良い。エンジンEを始動したとき、クランキングを開始してポンプPが作動し、シリンダヘッドEaの上部領域を通過する第一流路11(第二分岐路11b)及び合流路13に冷却水が流通し始めるが、合流路13に熱交換器2を設けることにより、冷却水温度の上昇を抑制することができる。その結果、第二流路12の流体制御弁FSVを開弁したとき、連通路15の局所沸騰を効果的に防止できる。
[Third embodiment]
As shown in FIG. 9, the cooling system X further includes a heat exchanger 2 arranged on the downstream side (between the third flow path 14 and the engine E) of the combined flow path 13 from the pump P. can be When the engine E is started, cranking is started and the pump P is operated, and cooling water begins to flow through the first flow path 11 (second branch path 11b) and the combined flow path 13 passing through the upper region of the cylinder head Ea. However, by providing the heat exchanger 2 in the joint passage 13, it is possible to suppress the increase in the cooling water temperature. As a result, when the fluid control valve FSV of the second flow path 12 is opened, local boiling of the communication path 15 can be effectively prevented.

[その他の実施形態]
(a)図10に示すように、ポンプPは、冷却水の流体圧に応じて吐出量が変化する機械式ポンプであり、制御部5は、エンジンEの回転数に応じて、電磁弁Vの開弁時間をデューティ制御により変更しても良い。同図に示すように、エンジンEの回転数が大きいほど、電磁弁Vの開弁時間が小さくなるように設定することが好ましい。その結果、エンジンEの回転数が大きいほどポンプPの吐出量が大きくなるが、電磁弁Vの開弁時間を小さくすることによりシリンダヘッドEaを流通する冷却水量を一定にすることが可能となる。このように、ポンプPが機械式ポンプである場合にエンジンEの回転数に応じて電磁弁Vの開弁時間を変更すれば、ポンプPの駆動力に応じて適切な量の冷却水を循環させることができる。
[Other embodiments]
(a) As shown in FIG. 10, the pump P is a mechanical pump whose discharge rate changes according to the fluid pressure of the cooling water. may be changed by duty control. As shown in the figure, it is preferable to set the opening time of the solenoid valve V to be shorter as the number of revolutions of the engine E is higher. As a result, the higher the rotation speed of the engine E, the larger the discharge amount of the pump P. However, by shortening the valve opening time of the solenoid valve V, it becomes possible to keep the amount of cooling water flowing through the cylinder head Ea constant. . In this way, when the pump P is a mechanical pump, if the valve opening time of the solenoid valve V is changed according to the rotation speed of the engine E, an appropriate amount of cooling water can be circulated according to the driving force of the pump P. can be made

(b)図11に示すように、ポンプPは、電動ポンプであり、制御部5は、電磁弁Vの開弁時が電磁弁Vの閉弁時に比べてポンプPの吐出量が小さくなるようにデューティ制御しても良い。同図に示すように、電磁弁Vが開弁しているときは、電磁弁Vが閉弁しているときに比べて、ポンプPに印加する電圧値が低くなるように設定することが好ましい。その結果、電磁弁Vが開弁している場合、冷却システムXに循環する冷却水量が大きくなるが、ポンプPに印加する電圧値を小さくすることによりシリンダヘッドEaを流通する冷却水量を一定にすることが可能となる。このように、ポンプPが電動ポンプである場合に電磁弁Vの開弁時にポンプPの吐出量が小さくなるようにデューティ制御すれば、暖機運転を促進しながら冷却水の局所沸騰を防止することができる。 (b) As shown in FIG. 11, the pump P is an electric pump, and the controller 5 controls the discharge amount of the pump P to be smaller when the solenoid valve V is open than when the solenoid valve V is closed. duty control may be performed. As shown in the figure, it is preferable to set the voltage applied to the pump P to be lower when the solenoid valve V is open than when the solenoid valve V is closed. . As a result, when the solenoid valve V is open, the amount of cooling water circulating in the cooling system X increases. It becomes possible to In this way, if the pump P is an electric pump and duty control is performed so that the discharge amount of the pump P is reduced when the solenoid valve V is opened, local boiling of the cooling water is prevented while accelerating the warm-up operation. be able to.

(c)制御部5は、連通路15を流通する冷却水の温度が所定温度(例えば、150℃)以上となったとき、流体制御弁FSV及び電磁弁Vを閉弁から開弁に変更しても良い。つまり、上述した実施形態のように、流体制御弁FSV、電磁弁Vの順番で開弁するのではなく、両方を一斉に開弁することにより、連通路15の冷却水温度が局所沸騰の限界時点となるまで暖機を促進し、流体制御弁FSV及び電磁弁Vを閉弁から開弁に変更することで冷却水の局所沸騰を防止することができる。 (c) The controller 5 changes the fluid control valve FSV and the solenoid valve V from closed to open when the temperature of the cooling water flowing through the communication passage 15 reaches or exceeds a predetermined temperature (for example, 150° C.). can be In other words, instead of opening the fluid control valve FSV and the solenoid valve V in order as in the above-described embodiment, by opening both valves simultaneously, the temperature of the cooling water in the communication passage 15 reaches the limit of local boiling. Local boiling of the cooling water can be prevented by promoting warm-up until the time and changing the fluid control valve FSV and the solenoid valve V from closed to open.

(d)エンジンEの暖機運転が終了した後において、エンジンEが停止後に電磁弁Vを閉弁し、再始動する前に電磁弁Vを短時間開弁し、電動式のポンプPを作動させてエンジンE内部の冷却水の温度を全体的に均一化しても良い。これにより、連通路15の冷却水温度の推定精度を高めることができる。 (d) After the warm-up operation of the engine E is completed, the solenoid valve V is closed after the engine E stops, the solenoid valve V is opened for a short time before restarting, and the electric pump P is operated. The temperature of the cooling water inside the engine E may be made uniform as a whole. As a result, the accuracy of estimating the temperature of the cooling water in the communication passage 15 can be improved.

(e)第二流路12の経路上に設けられた熱交換器2を省略しても良い。 (e) The heat exchanger 2 provided on the path of the second flow path 12 may be omitted.

本発明は、内燃機関を冷却水により冷却する冷却システムに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a cooling system that cools an internal combustion engine with cooling water.

5 :制御部
11 :第一流路
12 :第二流路
14 :第三流路
15 :連通路
E :エンジン(内燃機関)
Ea :シリンダヘッド
Eb :シリンダブロック
FSV :流体制御弁(第一弁)
P :ポンプ
T2 :第二温度(第一閾値)
T3 :第三温度(第二閾値)
V :電磁弁(第二弁)
X :冷却システム
5: Control unit 11: First flow path 12: Second flow path 14: Third flow path 15: Communication path E: Engine (internal combustion engine)
Ea: Cylinder head Eb: Cylinder block FSV: Fluid control valve (first valve)
P: Pump T2: Second temperature (first threshold)
T3: third temperature (second threshold)
V: Solenoid valve (second valve)
X: Cooling system

Claims (9)

内燃機関に冷却水を循環させるポンプと、
前記ポンプの駆動力により前記冷却水がシリンダヘッドの上部領域に流通する経路である第一流路と、
前記ポンプの駆動力により前記冷却水が前記シリンダヘッドの下部領域に流通する経路である第二流路と、
前記ポンプの駆動力により前記冷却水がシリンダブロックの内部に流通する経路である第三流路と、
前記第二流路の経路上に配置された第一弁と、
前記第三流路の経路上に配置された第二弁と、
前記シリンダヘッドの内部と前記シリンダブロックの内部との間で前記冷却水を流通させる連通路と、
前記第一弁及び前記第二弁を開閉制御する制御部と、を備えた冷却システム。
a pump for circulating cooling water to the internal combustion engine;
a first flow path through which the cooling water flows to the upper region of the cylinder head by the driving force of the pump;
a second flow path through which the cooling water flows to the lower region of the cylinder head by the driving force of the pump;
a third flow path through which the cooling water circulates inside the cylinder block by the driving force of the pump;
a first valve arranged on the path of the second flow path;
a second valve arranged on the path of the third flow path;
a communicating passage for circulating the cooling water between the inside of the cylinder head and the inside of the cylinder block;
and a control unit that controls opening and closing of the first valve and the second valve.
前記制御部は、前記連通路を流通する前記冷却水の温度が第一閾値以上となったとき、前記第一弁を閉弁から開弁に変更する請求項1に記載の冷却システム。 The cooling system according to claim 1, wherein the control unit changes the first valve from closed to open when the temperature of the cooling water flowing through the communication passage becomes equal to or higher than a first threshold value. 前記制御部は、前記連通路を流通する前記冷却水の温度が前記第一閾値よりも大きい第二閾値以上となったとき、前記第二弁を閉弁から開弁に変更する請求項2に記載の冷却システム。 3. The control unit changes the second valve from closed to open when the temperature of the cooling water flowing through the communication path becomes equal to or higher than a second threshold larger than the first threshold. Cooling system as described. 前記制御部は、前記連通路を流通する前記冷却水の温度が所定温度以上となったとき、前記第一弁及び前記第二弁を閉弁から開弁に変更する請求項1に記載の冷却システム。 2. The cooling according to claim 1, wherein the control unit changes the first valve and the second valve from closed to open when the temperature of the cooling water flowing through the communication passage reaches or exceeds a predetermined temperature. system. 前記制御部は、前記第二弁の開閉時間をデューティ制御する請求項1~4の何れか一項に記載の冷却システム。 The cooling system according to any one of claims 1 to 4, wherein the control section duty-controls the opening/closing time of the second valve. 前記第一流路の経路上に配置された第三弁を更に備えた請求項1~5の何れか一項に記載の冷却システム。 6. The cooling system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a third valve arranged on the path of said first flow path. 前記ポンプは、機械式ポンプであり、
前記制御部は、前記内燃機関の回転数に応じて前記第二弁の開弁時間を変更する請求項1~6の何れか一項に記載の冷却システム。
The pump is a mechanical pump,
The cooling system according to any one of claims 1 to 6, wherein the control section changes the valve opening time of the second valve according to the rotational speed of the internal combustion engine.
前記ポンプは、電動ポンプであり、
前記制御部は、前記第二弁の開弁時が前記第二弁の閉弁時に比べて前記ポンプの吐出量が小さくなるようにデューティ制御する請求項1~6の何れか一項に記載の冷却システム。
The pump is an electric pump,
7. The control unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit performs duty control so that the discharge amount of the pump is smaller when the second valve is opened than when the second valve is closed. cooling system.
前記制御部は、前記内燃機関の暖機運転が終了した後において、前記内燃機関が停止後に前記第一弁及び前記第二弁を閉弁状態とし、再始動するときに前記第一弁を開弁する請求項1~8の何れか一項に記載の冷却システム。 After the internal combustion engine has finished warming up, the control unit closes the first valve and the second valve after the internal combustion engine stops, and opens the first valve when restarting. A cooling system according to any one of claims 1 to 8, comprising a valve.
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