JP3906745B2 - Cooling device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、内燃機関の冷却装置に関し、特に水冷式の冷却装置において早期暖機が可能な内燃機関の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用の内燃機関において、機関始動時における早期暖機は燃費性能や排気エミッションの向上を図る上で非常に重要である。水冷式内燃機関の早期暖機に関しては、例えば特開2001−140644号公報に記載されているように、蓄熱タンクを利用した暖機手法が提案されている。この公報に開示されている内燃機関は、機関運転中に冷却水回路を流れる高温の冷却水を蓄熱タンクに貯留することにより蓄熱しておき、この蓄熱タンクに貯留されている高温の冷却水を次回の機関始動時に冷却水回路を介して内燃機関に供給することにより、内燃機関の早期暖機を図っている。
【0003】
また、上記公報記載の内燃機関は、冷却水を利用した車室内の暖房も行っている。つまり、冷却水回路に設けられたヒータコアが、内燃機関より流出される高温の冷却水から熱を集め、この熱を利用して車室内に暖気を送風している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関の冷却装置は、暖機終了後の内燃機関の運転開始直後に、車室内の暖房、つまりヒータコアに冷却水を循環させてしまうと、ヒータコア内の比較的低温度の冷却水が内燃機関に戻され、暖機により温められた冷却水の温度を急激に低下させてしまう。
【0005】
冷却水の急激な温度低下は、例えば、冷却水の温度に基づいて内燃機関の暖機温度を推定し、空燃比が所定値になるように燃料噴射量を制御する場合、冷却水温の急激な低下のため燃料噴射量制御に悪影響を及ぼし、結果として空燃比が乱れる等の問題が発生する。
【0006】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、内燃機関内を流通する冷却水の急激な温度低下を防止した内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の冷却装置は、水冷式の内燃機関と、前記内燃機関により加熱された高温の冷却水を貯留する蓄熱タンクと、冷却水から熱を収集する集熱手段と、冷却水を、前記内燃機関と前記蓄熱タンクの間を循環する暖機用冷却水、および、前記内燃機関と前記集熱手段の間を循環する集熱用冷却水に分流するとともに、前記暖機用冷却水および前記集熱用冷却水の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁を制御し、前記蓄熱タンクに貯留されている高温の冷却水を前記内燃機関に供給して暖機する暖機制御手段と、を有し、前記暖機制御手段は、前記集熱手段内の冷却水が所定温度以下の場合、前記流量調整弁を制御し、前記集熱用冷却水の流量を所定微少流量に調整することにより、集熱手段内の冷却水を徐々に温めて所定温度まで上昇させるものとする。
【0008】
上記構成によれば、集熱手段内の低温の冷却水が内燃機関に大量に流入し、内燃機関内を流通する冷却水の温度を急激に低下させることを防止するとともに、集熱手段内の低温の冷却水を徐々に温めることができる。これにより、例えば、内燃機関内に流通する冷却水の水温に基づいて燃料噴射制御等を行う装置において、水温の急激な低下による噴射量制御等の乱れを抑制できる。
【0009】
望ましくは、前記所定温度は、前記暖機用冷却水の水温とする。
【0010】
望ましくは、前記所定微少流量は、前記集熱用冷却水と前記暖機用冷却水の合流後の冷却水の水温を、合流前の前記暖機用冷却水の水温から実質的に低下させない流量とする。
【0011】
望ましくは、前記集熱手段内の冷却水の水温を検知する水温センサをさらに有し、前記暖機制御手段は、前記水温センサの検知結果に基づき前記集熱手段内の冷却水の水温を計測するものとする。
【0012】
望ましくは、前記暖機制御手段は、前記集熱手段内の冷却水の水温を、前記集熱用冷却水の流量および循環時間に応じて予め得られる実験結果に基づいて決定するものとする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
図1は、車両に搭載される水冷式エンジンの冷却装置の全体構成を示す構成図である。内燃機関であるエンジン10はその内部に冷却水通路12を有し、この冷却水通路12に冷却水が流れることによって、エンジン10が冷却される。冷却水通路12の上流側には、このエンジン10のクランクシャフト(図示せず)によって駆動されるエンジン用ポンプ14が接続されており、冷却水はこのエンジン用ポンプ14によって冷却水通路12に圧送される。
【0015】
エンジン10の冷却水通路12の下流側には冷却水通路16が接続されており、サーモスタットバルブ18、冷却水通路20を介して、エンジン用ポンプ14の吸込側に冷却水が流れるように構成されている。また、サーモスタットバルブ18は冷却水通路22を介してラジエータ24の水入口に接続されており、ラジエータ24の水出口は冷却水通路26を介してエンジン用ポンプ14の吸込側に接続されている。なお、冷却水通路20と冷却水通路26は合流後にエンジン用ポンプ14の吸込側に接続されている。
【0016】
サーモスタットバルブ18は、冷却水の温度に応じて冷却水の流路を切り替えるバルブであり、このサーモスタットバルブ18を流れる冷却水の温度が所定温度Tsよりも高い場合、冷却水通路20側を閉塞して冷却水通路16と冷却水通路22を接続し、冷却水温度が前記所定温度Ts以下の場合、冷却水通路22側を閉塞して冷却水通路16と冷却水通路20を接続する。
【0017】
したがって、エンジン10の運転中、冷却水温度が所定温度Tsよりも高い場合、冷却水は、エンジン用ポンプ14→エンジンの冷却水通路12→冷却水通路16→サーモスタットバルブ18→冷却水通路22→ラジエータ24→冷却水通路26→エンジン用ポンプ14の閉回路を循環し、エンジン10において加熱された冷却水はラジエータ24を通過する際に冷却される。
【0018】
一方、エンジン10の運転中、冷却水温度が所定温度Ts以下の場合、冷却水は、エンジン用ポンプ14→エンジンの冷却水通路12→冷却水通路16→サーモスタットバルブ18→冷却水通路20→エンジン用ポンプ14の閉回路を循環する。
【0019】
また、エンジン10の冷却水通路12は、前述した回路とは別の回路にも接続されている。即ち、冷却水通路12の下流側は、冷却水通路28、流量調整弁である三方切替弁30、冷却水通路32、水温センサ34、蓄熱タンク36、蓄熱タンク用ポンプ38、冷却水通路40、冷却水通路26を介して、エンジン用ポンプ14に接続されている。これにより、エンジン用ポンプ14→エンジンの冷却水通路12→冷却水通路28→三方切替弁30→冷却水通路32→蓄熱タンク36→蓄熱タンク用ポンプ38→冷却水通路40→冷却水通路26→エンジン用ポンプ14と循環する暖機用冷却水が流れる閉回路が形成される。
【0020】
この閉回路は、エンジン10で加熱された高温の冷却水を蓄熱タンク36に導入し貯留する場合、あるいは、エンジン10の始動時に蓄熱タンク36に貯留された高温の冷却水でエンジン10を暖機するときに使用される回路である。蓄熱タンク用ポンプ38は電動モータ(図示せず)によって駆動されるポンプであり、したがって、エンジン10のクランキング前であっても運転可能である。これに対して、エンジン用ポンプ14は前述したようにエンジン10のクランクシャフトにより駆動されるポンプであるので、クランキング前は運転不能である。また、三方切替弁30は冷却水通路42にも接続されており、この冷却水通路42には車室内暖房用のヒータコア44が、ヒータ用ポンプ46を介して接続されている。つまり、ヒータコア44はエンジン10で加熱された冷却水から熱を集める集熱手段として機能している。
【0021】
これにより、エンジン用ポンプ14→エンジンの冷却水通路12→冷却水通路28→三方切替弁30→冷却水通路42→ヒータコア44→冷却水通路40→冷却水通路26→エンジン用ポンプ14と循環する集熱用冷却水が流れる閉回路が形成される。また、ヒータコア44には水温センサ52が設けられている。
【0022】
三方切替弁30は、冷却水通路28を冷却水通路32と冷却水通路42のいずれか一方に選択的に接続するバルブであり、ECU48内の暖機制御手段50が三方切替弁30の動作を制御し、冷却水の流路を切り替える。
【0023】
図示しない空調装置のモード選択スイッチが「暖房モード」にされると、暖機制御手段50は、冷却水通路28と冷却水通路42とを接続するように三方切替弁30を制御し、さらにヒータ用ポンプ46を駆動する。これにより、前述した冷却水のフローに加えて、エンジンの冷却水通路12から流れ出た冷却水の一部が、冷却水通路28→三方切替弁30→冷却水通路42→ヒータ用ポンプ46→ヒータコア44→冷却水通路40と流れて冷却水通路26に合流するようになり、ヒータコア44がエンジンで加熱された高温の冷却水から熱を奪い、この熱を車室内の暖気に利用する。
【0024】
次に、蓄熱タンク36に高温の冷却水を貯留し蓄熱する場合と、エンジン10の始動時に蓄熱タンク36に貯留されている高温の冷却水でエンジン10を暖機する動作について説明する。
【0025】
蓄熱は、この実施の形態においては、エンジン10の停止直後に行われる。即ち、エンジンの停止信号(例えば、イグニッションスイッチのOFF信号)により、暖機制御手段50は、冷却水通路28と冷却水通路32とを接続するように三方切替弁30を制御するとともに、蓄熱用ポンプ38を運転する。これにより、冷却水は、エンジンの冷却水通路12→冷却水通路28→三方切替弁30→冷却水通路32→水温センサ34→蓄熱タンク36→蓄熱タンク用ポンプ38→冷却水通路40→冷却水通路26→エンジン用ポンプ14を経て冷却水通路12に戻る閉回路を流れることになる。ただし、この場合、エンジン10の停止後であるので、エンジン用ポンプ14は運転されていない。つまり、エンジンの冷却水通路12に流れる冷却水は、蓄熱用ポンプ38により流動される。
【0026】
次に、始動時における暖機について説明する。エンジン10の始動時には、エンジンの運転始動前すなわちクランキング前に、暖機制御手段50は、冷却水通路28と冷却水通路32とを接続するように三方切替弁30を制御するとともに、蓄熱用ポンプ38を駆動する。これにより、冷却水は、蓄熱タンク36→冷却水通路40→冷却水通路26→エンジン用ポンプ14→エンジンの冷却水通路12→冷却水通路28→三方切替弁30→冷却水通路32→水温センサ34を経て蓄熱タンク36に戻る閉回路を流れることになる。また、エンジン10はクランキング前であるので、エンジン用ポンプ14は運転されていない。したがって、エンジンの冷却水通路12に流れる冷却水は、蓄熱タンク用ポンプ38により流動される。この暖機の際には、冷却水がヒータコア44に循環しないことが望ましい。つまり、ヒータコア44の集熱による冷却水温の低下を避けることで暖機が効率よく行われる。
【0027】
前述したように暖機はエンジン10の始動前に行い、暖機によりエンジン10が所望の温度に達してからエンジン10を始動することが望ましい。しかしながら、暖機が十分に行われたとしても、ヒータコア44の内部に存在する冷却水は低温のままである。つまり、エンジン10が所望の温度に達し、エンジン10と蓄熱タンク36の間を循環する暖機用冷却水の水温が高温であるにも拘らず、ヒータコア44内部の冷却水の水温は低温のままである。この状態でヒータコア44内の冷却水を暖機用冷却水に注入してしまうと、注入後の冷却水、つまり、エンジン10へ流入する冷却水の温度が急激に低下してしまい、エンジン冷却水の温度に基づくエンジンの諸制御に悪影響を及ぼす可能性がある。
【0028】
これを回避するため、暖機制御手段50は三方切替弁30を制御して、ヒータコア44内部の冷却水の温度を徐々に上昇させてから、ヒータコア44への冷却水の循環を全開させればよい。
【0029】
図2は、暖機制御手段50による三方切替弁30の制御を示すフローチャートである。なお、以下の図2の説明において、図1に記載した要素と同じ要素には図1における符号を付してある。
【0030】
エンジン10の始動指示、例えば運転手によりエンジンスタートキーが入力されると、ステップ1において、エンジン10の暖機が実行される。ステップ1で暖機が十分に実行された後、ステップ2においてエンジン10を始動する。
【0031】
エンジン10の始動後、ステップ3において、エンジン10とヒータコア44の間を循環する集熱用冷却水の流量が所定流量より小さくなるように、三方切替弁30を制御する。所定流量としては、ヒータコア44内部の低温の冷却水が、エンジン10と蓄熱タンク36の間を循環する高温の暖機用冷却水に合流した際、合流後エンジン10に戻る冷却水の温度低下が、エンジン10の制御に悪影響を及ぼさない程度になるような理論的計算値として、あるいは、実験で求められた値等として設定する。
【0032】
次にステップ4において、ヒータコア44内の冷却水の水温と暖機用冷却水の水温とを比較する。両者が実質的に等しい場合、ヒータコア44内の冷却水の温度が所定温度まで上昇したと判断し、集熱用冷却水の流量制限を解除し、車室内暖気の必要に応じて集熱用冷却水を全開とする。両者が実質的に等しくない場合、ヒータコア44内の冷却水の温度が所定温度まで上昇していないと判断し、ステップ3に戻り、集熱用冷却水の流量を所定流量より小さく設定したままとする。
【0033】
なお、ヒータコア44内の冷却水の温度は、ヒータコア用の水温センサ52から得られる計測値、あるいは、集熱用冷却水の流量や循環時間に基づいて理論的に算出してもよく、あるいは、集熱用冷却水の流量や循環時間に応じた実験を行い実験結果からの推測値を用いてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、内燃機関内を流通する冷却水の急激な温度低下を防止した内燃機関の冷却装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る内燃機関の冷却装置の全体構成図である。
【図2】 暖気制御手段の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 エンジン、30 三方切替弁、34 水温センサ、36 蓄熱タンク、38 蓄熱タンク用ポンプ、50 暖機制御手段、52 水温センサ。[0001]
The present invention relates to a cooling device for an internal combustion engine, and more particularly to a cooling device for an internal combustion engine that can be warmed up early in a water-cooled cooling device.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine for a vehicle, early warm-up at the start of the engine is very important for improving fuel efficiency and exhaust emission. As for early warm-up of a water-cooled internal combustion engine, a warm-up method using a heat storage tank has been proposed as described in, for example, JP-A-2001-140644. The internal combustion engine disclosed in this publication stores heat by storing high-temperature cooling water flowing through the cooling water circuit in the heat storage tank during engine operation, and stores the high-temperature cooling water stored in the heat storage tank. By supplying the internal combustion engine via the cooling water circuit at the next engine start, the internal combustion engine is warmed up early.
[0003]
Further, the internal combustion engine described in the above publication also performs heating of the passenger compartment using cooling water. That is, the heater core provided in the cooling water circuit collects heat from the high-temperature cooling water flowing out from the internal combustion engine, and uses this heat to blow warm air into the vehicle interior.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional cooling device for an internal combustion engine has a relatively low temperature cooling in the heater core if the cooling water is circulated through the heating of the passenger compartment, that is, the heater core immediately after the start of the operation of the internal combustion engine after the warm-up. Water is returned to the internal combustion engine, and the temperature of the cooling water warmed by warm-up is rapidly reduced.
[0005]
For example, when the temperature of the internal combustion engine is estimated based on the temperature of the cooling water and the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio becomes a predetermined value, the temperature of the cooling water suddenly decreases. Due to the decrease, the fuel injection amount control is adversely affected, and as a result, problems such as disturbance of the air-fuel ratio occur.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a cooling device for an internal combustion engine that prevents a rapid temperature drop of cooling water flowing through the internal combustion engine. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a cooling apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a water-cooled internal combustion engine, a heat storage tank for storing high-temperature cooling water heated by the internal combustion engine, and collects heat from the cooling water. And collecting the cooling water into the cooling water for warming circulating between the internal combustion engine and the heat storage tank, and the cooling water for collecting heat circulating between the internal combustion engine and the heat collecting means And controlling the flow rate adjusting valve for adjusting the flow rates of the warming-up cooling water and the heat collecting cooling water, and controlling the flow rate adjusting valve so that the high-temperature cooling water stored in the heat storage tank is supplied to the internal combustion engine. And the warm-up control means controls the flow rate adjusting valve when the cooling water in the heat collection means is equal to or lower than a predetermined temperature, and the heat collection control means by adjusting the flow rate of the use coolant to a predetermined small flow rate, the heat collecting hand It shall be raised to a predetermined temperature of cooling water of the inner gradually warm.
[0008]
According to the above configuration, a large amount of low-temperature cooling water in the heat collecting means flows into the internal combustion engine, and the temperature of the cooling water flowing through the internal combustion engine is prevented from rapidly decreasing, and in the heat collecting means The low-temperature cooling water can be gradually warmed. Thereby, for example, in an apparatus that performs fuel injection control or the like based on the temperature of cooling water flowing in the internal combustion engine, it is possible to suppress disturbances such as injection amount control due to a rapid decrease in water temperature.
[0009]
Preferably, the predetermined temperature is a temperature of the warm-up cooling water.
[0010]
Preferably, the predetermined minute flow rate is a flow rate that does not substantially lower the temperature of the cooling water after joining the cooling water for collecting heat and the cooling water for warming up from the temperature of the cooling water for warming up before joining. And
[0011]
Desirably, it further has a water temperature sensor for detecting the temperature of the cooling water in the heat collecting means, and the warm-up control means measures the temperature of the cooling water in the heat collecting means based on the detection result of the water temperature sensor. It shall be.
[0012]
Preferably, the warm-up control means determines the temperature of the cooling water in the heat collecting means based on experimental results obtained in advance according to the flow rate and circulation time of the heat collecting cooling water.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Preferred embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of a cooling device for a water-cooled engine mounted on a vehicle. The
[0015]
A
[0016]
The
[0017]
Accordingly, when the coolant temperature is higher than the predetermined temperature Ts during operation of the
[0018]
On the other hand, when the cooling water temperature is equal to or lower than the predetermined temperature Ts during operation of the
[0019]
The
[0020]
This closed circuit warms up the
[0021]
As a result, the
[0022]
The three-
[0023]
When a mode selection switch (not shown) of the air conditioner is set to the “heating mode”, the warm-up control means 50 controls the three-
[0024]
Next, a case where hot cooling water is stored in the
[0025]
In this embodiment, heat storage is performed immediately after the
[0026]
Next, warm-up at the time of starting will be described. When the
[0027]
As described above, it is desirable that the warm-up is performed before the
[0028]
In order to avoid this, the warm-up control means 50 controls the three-
[0029]
FIG. 2 is a flowchart showing the control of the three-
[0030]
When a start instruction for the
[0031]
After the
[0032]
Next, in
[0033]
The temperature of the cooling water in the
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cooling device for an internal combustion engine that prevents a rapid temperature drop of cooling water flowing through the internal combustion engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a cooling device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of warm-up control means.
[Explanation of symbols]
10 engine, 30 three-way switching valve, 34 water temperature sensor, 36 heat storage tank, 38 heat storage tank pump, 50 warm-up control means, 52 water temperature sensor.
Claims (5)
前記内燃機関により加熱された高温の冷却水を貯留する蓄熱タンクと、
冷却水から熱を収集する集熱手段と、
冷却水を、前記内燃機関と前記蓄熱タンクの間を循環する暖機用冷却水、および、前記内燃機関と前記集熱手段の間を循環する集熱用冷却水に分流するとともに、前記暖機用冷却水および前記集熱用冷却水の流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁を制御し、前記蓄熱タンクに貯留されている高温の冷却水を前記内燃機関に供給して暖機する暖機制御手段と、
を有し、
前記暖機制御手段は、前記集熱手段内の冷却水が所定温度以下の場合、前記流量調整弁を制御し、前記集熱用冷却水の流量を所定微少流量に調整することにより、集熱手段内の冷却水を徐々に温めて所定温度まで上昇させる、
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。A water-cooled internal combustion engine;
A heat storage tank for storing high-temperature cooling water heated by the internal combustion engine;
A heat collecting means for collecting heat from the cooling water;
The coolant is divided into warm-up coolant that circulates between the internal combustion engine and the heat storage tank, and heat-collection coolant that circulates between the internal-combustion engine and the heat collecting means, and the warm-up A flow rate adjustment valve for adjusting the flow rate of the cooling water for cooling and the cooling water for heat collection;
A warm-up control means for controlling the flow rate adjusting valve and supplying the internal combustion engine with hot cooling water stored in the heat storage tank to warm up;
Have
The warm-up control means controls the flow rate adjusting valve when the cooling water in the heat collecting means is below a predetermined temperature, and adjusts the flow rate of the cooling water for heat collection to a predetermined minute flow rate, thereby collecting heat Gradually warm the cooling water in the means to a predetermined temperature,
A cooling device for an internal combustion engine , characterized in that:
前記所定温度は、前記暖機用冷却水の水温である、内燃機関の冷却装置。A cooling device for an internal combustion engine according to claim 1,
The cooling apparatus for an internal combustion engine, wherein the predetermined temperature is a temperature of the warm-up cooling water.
前記所定微少流量は、前記集熱用冷却水と前記暖機用冷却水の合流後の冷却水の水温を、合流前の前記暖機用冷却水の水温から実質的に低下させない流量である、内燃機関の冷却装置。A cooling device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The predetermined minute flow rate is a flow rate that does not substantially lower the temperature of the cooling water after joining the cooling water for heat collection and the cooling water for warm-up from the temperature of the cooling water for warm-up before joining. Cooling device for internal combustion engine.
前記集熱手段内の冷却水の水温を検知する水温センサをさらに有し、
前記暖機制御手段は、前記水温センサの検知結果に基づき前記集熱手段内の冷却水の水温を計測する、内燃機関の冷却装置。A cooling device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
A water temperature sensor for detecting the temperature of the cooling water in the heat collecting means;
The cooling device for an internal combustion engine, wherein the warm-up control means measures a coolant temperature in the heat collecting means based on a detection result of the water temperature sensor.
前記暖機制御手段は、前記集熱手段内の冷却水の水温を、前記集熱用冷却水の流量および循環時間に応じて予め得られる実験結果に基づいて決定する、内燃機関の冷却装置。A cooling device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The cooling apparatus for an internal combustion engine, wherein the warm-up control means determines the water temperature of the cooling water in the heat collecting means based on experimental results obtained in advance according to the flow rate and circulation time of the heat collecting cooling water.
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