JP4151406B2 - Cooling water circulation device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の軸出力で駆動される機関駆動式ウォータポンプと電動式ウォータポンプとを有して構成される内燃機関の冷却水循環装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンといった水冷式のエンジン(内燃機関)を搭載した車両では、エンジンの軸出力で駆動、例えば無端状のベルトなどでクランク軸の回転を受けて駆動されるウォータポンプを用いて、冷却水をエンジンへ供給してエンジン本体を冷却するほか、車室内の暖房のために、エンジン本体と熱交換した冷却水の一部を車両用空気調和機のヒータ(空調用ヒータ)へ導くようにした冷却水循環装置が装備されている(例えば引用文献1を参照)。
【0003】
一方、排ガスの排出を抑えるために、エンジンのアイドリング運転時、エンジンの運転をストップさせるアイドリングストップ機能が付いた車両もある。
【0004】
ところが、ウォータポンプとエンジンのクランク軸とは直結されているためにアイドリングストップ機能が付いた車両は、アイドルストップ機能によりエンジンの運転が停止するとウォータポンプも停止する。このため、車両が暖房中であれば、エンジンの運転停止により、冷却水がヒータへ供給されなくなり、エンジンの排熱を用いた暖房が行えなくなる。
【0005】
そのため、アイドリングストップのような運転の途中で一時的にエンジンの運転停止制御が行われる車両では、暖房能力の低下を防ぐために、エンジン本体からヒータへ冷却水を流入させるヒータ用導入路に、別途、電動式ウォータポンプを設けて、エンジンが停止した期間のヒータ性能を確保する技術が提案されている。これは、車室内の暖房中、例えばアイドルストップにより、エンジンが停止すると、止まるウォータポンプの代わりに電動式ウォータポンプを運転させて、エンジン排熱による暖房を続けようとする技術である(例えば引用文献1を参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−179339号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アイドリングストップ機能が付いたエンジンでも、他の車両のエンジンと同様、暖機運転の際は、早期に暖機が終えることが求められる。
【0008】
ところが、冷態始動時、暖まるエンジン内部の冷却水は、エンジンの始動に追従して始まるウォータポンプの運転によりヒータへ流入してしまう。このため、暖機のための熱がヒータから逃げて、暖機が効果的に進まない傾向にある。特に冷却水温が極低温のときは、かなり暖機の時間を費やしやすい。こうした問題は、アイドルストップ機能を有する車両だけでなく、エンジンの運転の一時的な停止が求められるエンジンとモータとを組合わせたハイブリッド車両などでも同様に起こりうる。
【0009】
そこで、この対策として、ヒータ用導入路に例えば電磁弁など、別途、開閉弁を設けて、ヒータへ冷却水が流れないようにする手段を講じることが考えられるが、電動式ウォータポンプに加え、別途、開閉弁を設置するために、かなりコスト的な負担が強いられる。
【0010】
そのため、本発明の目的は、既に有る電動式ウォータポンプを活用して、エンジンの暖機運転の促進が図れるようにした内燃機関の冷却水循環装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、内燃機関の軸出力で駆動される機関駆動式ウォータポンプにより冷却水を当該内燃機関内へ流通させて該内燃機関と熱交換させる冷却水流通手段と、前記内燃機関で熱交換した冷却水の一部を空調用ヒータへ導くヒータ用導入路と、前記ヒータ用導入路に設けられ、前記内燃機関の停止時、前記空調用ヒータの作動要求時において、前記機関駆動式ウォータポンプの代わりに前記空調用ヒータへ冷却水を流入させる電動式ウォータポンプと、前記冷却水が所定温度値以下となる前記内燃機関の暖機運転時、前記内燃機関から前記空調用ヒータへ流出する冷却水が抑制されるように、前記電動式ウォータポンプを逆向きに運転させる逆転運転手段と、を具備し前記逆転運転手段は、前記内燃機関が所定回転数以上になるとき、該電動式ウォータポンプの運転を停止するように構成した。
【0012】
同構成により、暖機運転時は、機関駆動式ウォータポンプの作動により空調用ヒータへ向かう冷却水の供給流に対し、逆向きの運転、すなわち逆転運転により反対の内燃機関に向きへ吐出する電動式ウォータポンプからの吐出流が衝突する。これにより、内燃機関から空調用ヒータへ向かう冷却水の流れは減少または0となり、暖機の熱が空調用ヒータから逃げるのを抑制する。しかも、既存の電動式ウォータポンプを逆転運転するという、電動式ウォータポンプを活用して、空調用ヒータへの冷却水の流出を抑えるので、コスト的にも安価ですむ。
【0013】
請求項2に記載の発明は、上記目的に加え、さらに効果的に暖機が行われるよう、冷却水流通手段には、内燃機関で熱交換をした冷却水を、所定温度を上回るときはラジエータを通じて機関駆動式ウォータポンプの吸込部へ戻し、所定温度以下のときはラジエータを通らずに機関駆動式ウォータポンプの吸込部へバイパスさせて戻す複数の系統を有する構造を用いて、内燃機関の暖機運転時、ラジエータを通らない経路も活用して、暖機性能を高めるようにした。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図1および図3に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【0016】
図1は、水冷式の内燃機関、例えばアイドルストップ機能が付いた車両に搭載される走行用の水冷式エンジン1(以下、単にエンジン1という)の冷却水循環装置を示していて、図中1aはエンジン1のエンジン本体を示している。
【0017】
ここで、例えばエンジン本体1には、ウォータジャケット2で周囲が囲まれた例えば直列に並んだ3つの気筒3a〜3cを有した構造が用いてある。すなわち、例えば各気筒3a〜3cには、ピストン(図示しない)が往復可能に収めてある。また例えば各気筒3a〜3cの上部には、気筒毎に例えばインジェクタ、点火プラグ、吸気弁が付いた吸気ポート、排気弁が付いた排気ポート(いずれも図示しない)が設けてあり、気筒毎に所定のタイミングで、吸・排動作、燃料の噴射動作、点火動作が行われると、各気筒3a〜3cで、所定の燃焼サイクル、例えば吸気、圧縮、爆発燃焼、排気の工程が繰り返されるようにしてある。
【0018】
エンジン本体1の前・後端部の一方には、ウォータジャケット2がなす水路の入口部4aが形成してある。また他方には、同じく出口部4bが形成してある。このうち入口部4aには、エンジン本体1のクランク出力で駆動される機関駆動式ウォータポンプ5(以下、単にウォータポンプ5という)が取付けてある。ウォータポンプ5には、エンジン1と直結した構造、例えばエンジン本体1のクランク軸からの回転力を無端状のベルトを介して受けて回転する羽根車(いずれも図示しない)を有した構造が用いてある。このウォータポンプ5の吐出部5aが水路(ウォータジャケット2)の入口部4aに接続してある。これにより、ウォータポンプ5の羽根車が回転すると、冷却水がエンジン本体1の内部、すなわちウォータジャケット2内を流れる構造にしてある(本願の冷却水流通手段に相当)。また水路(ウォータジャケット2)の出口部4bには、冷却水の温度に応じて流路を切換える切換部、例えばサーモスタット6が据付けてある。サーモスタット6は、例えば2つの入口部6a,6bと、1つの出口部6cとを有した構造が用いてある。またサーモスタット6は、例えば冷却水の温度に応じて膨張・伸縮するワックスで弁体を作動させる構造を有していて、冷却水が所定温度(例えば50℃〜80℃位)を上回るときは、入口部6bと出口部6cとの間を連通させ、該所定温度以下のときは、入口部6aと出口部6cとの間を連通させるようにしてある。そして、入口部6aが出口部4bに接続される。また入口部6bは、例えばウォータジャケット2がなす水路の出口側部分から分岐されたラジエータ用戻り路7(以下、単に戻り路7という)の端部が接続してある。この戻り路7の途中にラジエータ8が設けてある。また出口部6cは、バイパス用戻り路9(以下、単に戻り路9という)を介して、ウォータポンプ5の吸込部5bに接続してある。すなわち、サーモスタット6の切換動作により、エンジン1と熱交換した冷却水が所定温度を上回るときは、該冷却水をラジエータ8を通じてウォータポンプ5へ戻し、所定温度以下のときは、ラジエータ8を通らずにバイパスさせて、ウォータポンプ5へ戻せるようにしている。つまり、図2中の一点鎖線の矢印Aで示されるようにエンジン1の暖機を終えるまでは、ラジエータ8をバイパスするバイパス系統で冷却水を循環させ、暖機を終えると、図1中の実線の矢印Bで示されるようにラジエータ8を通るラジエータ系統で循環させるという、2系統の経路(複数系統の戻り経路)で冷却水が流れるようにしている。
【0019】
またウォータジャケット2がなす水路の出口側部分からは、ヒータ用導入路10が分岐している。またウォータポンプ5の吸込側の流路部分、例えば戻り路9の途中からは、ヒータ用導出路11が分岐している。これら各導入・出路10,11の端部は、車両用空調機16に内蔵されているヒータ12(熱交換器で構成されるもので、本願の空調用ヒータに相当)の入口部12a,出口部12bに接続してある。これにより、ウォータポンプ5の作動を利用して、熱交換した冷却水の一部がヒータ12へ導入、すなわち循環されるようにしてある。またヒータ導入路10には、電動式ウォータポンプ13が設けてある。電動式ウォータポンプ13は、例えば電動モータに、羽根車内蔵のポンプ部(いずれも図示しない)を直結した構造が用いられる。また同ポンプ13のポンプ部には、例えば電動モータが正転方向に作動すると、エンジン1からの冷却水がヒータ12へ向かって吐出され、電動モータが逆転方向に作動すると反対にヒータ12からの冷却水がエンジン1へ向かって吐出されるという、吐出方向が羽根車の回転方向の変化(正・逆回転)で切換わる構造が用いてある。
【0020】
一方、14はECU(例えばマイクロコンピュータで構成されるもの)である。このECU14には、電動式ウォータポンプ13が接続されている。ECU14には、この他、エンジン1の運転状態を検出する各種センサとして、例えばエンジン1のサーモスタット6に設けてある水温センサ15(エンジン1の出口水温を検出するセンサ)、ブレーキの有無を検出するブレーキセンサ(図示しない)、シフトレバーのシフトポジションを検出するシフトセンサ(図示しない)、車速を検出する車速センサ(図示しない)が接続してある。さらにECU14には、例えば空調信号を入力するために空調操作パネルのスイッチ類が接続してある。
【0021】
またECU14には、例えばアイドルストップの機能として、車両運転中、アイドリング運転に入る状況、例えば車速がゼロ、シフトポジションがニュートラル位置、ブレーキがオンになるときにエンジン1の運転を停止する機能と、走行体制に入る状況、例えばシフトポジションが走行ポジション、例えばDレンジ位置、ブレーキがオフになるときにエンジン1を始動する機能とが設定してある。さらにECU14には、アイドルストップが実行される時点で、ヒータ12の作動が求められる空調状態時(ヒータ12の作動要求時)、例えば暖房時には、停止するウォータポンプ5の代わりに電動式ウォータポンプ13を作動(正転回転)させる機能が設定してある。これにより、暖房が求められるアイドルストップ時は、電動式ウォータポンプ13の運転により、図1中の破線で示す矢印Cに示されるようにエンジン1の熱で暖まった冷却水がヒータ12を流れるようにしている。つまり、ウォータポンプ5の代わりに稼動する電動式ウォータポンプ13により、エンジン1が停止しているアイドルストップ期間、暖房能力が確保されるようにしている。
【0022】
加えてECU14には、例えばエンジン1を冷態で始動するときなど、エンジン1の暖機が要求される暖機運転時、電動式ウォータポンプ13を逆向きに運転、すなわち逆転運転させる機能が設定してある。これには、例えばイグニションキー信号からエンジン始動時であることが検出され、水温センサ15から冷却水温(エンジン出口水温)が所定温度値以下、例えば50℃以下であることが検出されると、電動式ウォータポンプ13のモータを逆回転で運転する機能と、例えば同モータを予め設定されたポンプ吐出性能にしたがって制御する機能とが用いられる。なお、ポンプ吐出性能には、例えばヒータ13へ向かう冷却水の供給流(ウォータポンプ5による)と対抗する吐出流を発生させるのに必要な特性が与えられる。これにより、エンジン1の冷態始動時、冷却水が50℃を超えるまでは、電動式ウォータポンプ13からの吐出流とウォータポンプ5からの供給流との衝突から、ヒータ12へ流入する冷却水の流れが抑えられるようにしてある。なお、冷却水が所定温度、例えば50℃を上回ると、電動式ウォータポンプ13の逆転運転が停止するようにしてある。さらにECU14には、暖機運転時、エンジン1の回転数が所定回転数以上、すなわちキャビテーションが起こりうる冷却水の流れが発生するおそれがあるエンジン回転数値以上になるとき、電動ウォータポンプ13の運転を止める機能が設定してある。
【0023】
こうした電動式ウォータポンプ13の逆転運転制御がもたらすエンジン1の暖機性能について、図3に示すフローチャートに基づき説明すれば、今、ステップS1に示されるように例えば冷却水温が摂氏零度以下となる冷態状態から、イグニションキー操作でエンジン1を始動したとする。すると、エンジン1のクランク軸に接続されているウォータポンプ5が運転を始める。
【0024】
ここで、サーモスタット6は、冷却水温が50℃以下と低いので、ステップS2の判断により、バイパス側の経路に切換わる。これにより、冷却水温がサーモスタット6の流路を切換える温度に上昇するまでは、暖機に備えるべく図2中の一点鎖線の矢印Aに示されるようにエンジン1の冷却水は、ラジエータ8をバイパスする経路、すなわちウォータポンプ5、エンジン1のウォータジャケット2、サーモスタット5、バイパス用戻り路9を通る経路を循環する。このとき、エンジン内部を流れる、エンジン1の熱で暖められた冷却水の一部が、ヒータ用導入路11からヒータ12へ向かう。
【0025】
一方、このとき冷却水温は所定温度値以下、例えば50℃以下で、エンジン1の回転数はキャビテーションの発生の無いしきい回転数なので、ステップS2およびステップS3に示されるように電動式ウォータポンプ13はエンジン1の始動に伴い逆回転で作動する。すると、電動式ウォータポンプ13は逆向き運転、すなわち正転のときとは逆にヒータ用導入路10へ冷却水を吐出させる運転を始める。これにより、図2に示されるようにヒータ用導入路10上で、ウォータポンプ5がもたらす冷却水の供給流(破線で示す矢印C)に対し、電動式ウォータポンプ12から吐出される吐出流(二点鎖線Dで示す矢印)が衝突する。このとき、吐出性能の制御により電動式ウォータポンプ12からは、供給流の勢いを打ち消しあうのに適した勢いの吐出流が吐出されるから、衝突の挙動により、エンジン1からヒータ12へ向かう冷却水の流れは減少(含む停滞)する。この暖機運転が、冷却水温が所定温度、例えば50℃を上回るまで続く。
【0026】
これにより、暖機運転中は、アイドルストップで使用される電動式ウォータポンプ5を活用して、暖機の熱がヒータ12から外部へ逃げるのを防ぐことができる。それ故、安価なコストでエンジン1の暖機の促進を図ることができる。
【0027】
しかも、ラジエータ8をバイパスさせる経路でエンジン1を暖機する構造だと、ヒータ12へ流出する冷却水の減少でエンジン1の内部を流通する冷却水の流れが遅くなる挙動を利用して、一層、効果的に暖機を行うことができる。
【0028】
そのうえ、エンジン1がキャビテーションが発生するしきい値となる設定回転数以上になると、電動式ウォータポンプ12の運転が停止するようにしてあるので、流れが速くなる(通水抵抗の低減)ことによるキャビテーションの発生を回避することができ、エンジン1の損傷を回避することができる。すなわち、暖機運転時、ヒータ12へ流出する冷却水を減少させると、ウォータポンプ5へ戻る冷却水の流れが遅くなる。このため、エンジン1の運転状態(例えば暖機中、車両を走行させるなど)によっては、機関駆動式ウォータポンプ5の流れが速まり、ウォータポンプ前圧力が低下してキャビテーションを引き起こすことがある。そのため、キャビテーション発生のおそれのある流れをもたらすエンジン1の回転数値以上のときは、ステップS3の判断により電動式ウォータポンプ12の運転を停止させて、冷却水の流れを遅くした。
【0029】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、本発明をアイドルストップ機能が付いた車両に適用したが、これに限らず、エンジンの運転の一時的な停止が求められるエンジンとモータとを組合わせたハイブリッド車両やアイドル付近でヒータ流量が確保できないときに電動式ウォータポンプの運転によってアシストする構成等でもよく、要は電動式ウォータポンプを用いてエンジン停止時にヒータ性能を確保するようにした構造であればよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の発明によれば、暖機運転時、電動式ウォータポンプの逆転運転により、空調用ヒータへ向かう機関駆動式ウォータポンプからの冷却水の供給流に、電動式ウォータポンプからの吐出流を衝突させて、内燃機関から空調用ヒータへ向かう冷却水を減少させることができ、暖機の熱が空調用ヒータから逃げるのを防ぐことができる。
【0031】
それ故、エンジンの暖機の促進を図ることができる。しかも、暖機の促進には、別途、開閉弁を設けるのではなく、ヒータ性能を確保するのに用いられる電動式ウォータポンプをそのまま活用するので、コスト的にも安価である。また、冷却水の流れが速くなる(通水抵抗の低減)ことを要因としたキャビテーションの発生を防ぐことができる。
【0032】
請求項2に記載の発明によれば、上記効果に加え、空調用ヒータへ流出する冷却水が減少すると内燃機関内を流れる冷却水の流れを遅くなることを利用して、一層、効果的に暖機を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関の冷却水循環装置の構成を示す図。
【図2】同装置における冷態始動時の冷却水の流れを示す図。
【図3】同冷態始動時における電動式ウォータポンプの制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…エンジン(内燃機関)、5…機関駆動式ウォータポンプ、6…サーモスタット、7…ラジエータ用戻り路、8…ラジエータ、9…バイパス用戻り路、10…ヒータ用導入路、11…ヒータ用導出路、12…ヒータ、13…電動式ウォータポンプ、14…ECU(逆転運転手段)、15…水温センサ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling water circulation device for an internal combustion engine that includes an engine-driven water pump and an electric water pump that are driven by the shaft output of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle equipped with a water-cooled engine (internal combustion engine) such as a gasoline engine or a diesel engine, a water pump that is driven by the shaft output of the engine, for example, driven by the rotation of the crankshaft by an endless belt, In addition to cooling the engine body by supplying cooling water to the engine, a part of the cooling water that exchanges heat with the engine body is led to the heater (air conditioning heater) of the vehicle air conditioner for heating in the passenger compartment. A cooling water circulation device is provided (see, for example, cited document 1).
[0003]
On the other hand, there is a vehicle with an idling stop function that stops engine operation during engine idling operation in order to suppress exhaust gas emission.
[0004]
However, since the water pump and the crankshaft of the engine are directly connected to each other, the vehicle with the idling stop function stops the water pump when the engine is stopped by the idle stop function. For this reason, if the vehicle is being heated, the cooling water is not supplied to the heater due to the stop of the engine operation, and heating using the exhaust heat of the engine cannot be performed.
[0005]
Therefore, in vehicles where engine shutdown control is temporarily performed during operation such as idling stop, in order to prevent a reduction in heating capacity, a heater introduction path for flowing cooling water from the engine body to the heater is separately provided. A technique has been proposed in which an electric water pump is provided to ensure heater performance during a period when the engine is stopped. This is a technique for operating an electric water pump instead of a water pump that stops when the engine is stopped due to, for example, idling stop during heating of the passenger compartment to continue heating by exhaust heat of the engine (for example, cited) Reference 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-179339
[Problems to be solved by the invention]
By the way, even with an engine having an idling stop function, it is required that warm-up is completed at an early stage in the warm-up operation as in the case of engines of other vehicles.
[0008]
However, at the time of cold start, the warmed cooling water inside the engine flows into the heater by the operation of the water pump that starts following the start of the engine. For this reason, the heat for warming up tends to escape from the heater and the warming up does not proceed effectively. Especially when the cooling water temperature is extremely low, it is easy to spend warm-up time. Such a problem can occur not only in a vehicle having an idle stop function but also in a hybrid vehicle in which an engine and a motor that require a temporary stop of engine operation are combined.
[0009]
Therefore, as a countermeasure, it is conceivable to provide a separate on-off valve such as a solenoid valve in the heater introduction path so as to prevent cooling water from flowing to the heater, but in addition to the electric water pump, A separate cost is required to install an on-off valve.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a cooling water circulation device for an internal combustion engine that uses an existing electric water pump to promote engine warm-up operation.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cooling system in which cooling water is circulated into the internal combustion engine by an engine driven water pump driven by the shaft output of the internal combustion engine to exchange heat with the internal combustion engine. A water distribution means, a heater introduction path for guiding a part of the cooling water heat-exchanged in the internal combustion engine to the air conditioning heater, the heater introduction path, and when the internal combustion engine is stopped, the air conditioning heater At the time of an operation request, instead of the engine-driven water pump, an electric water pump that allows cooling water to flow into the air conditioning heater; and during the warm-up operation of the internal combustion engine in which the cooling water is equal to or lower than a predetermined temperature value, as the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the air-conditioning heater is suppressed, anda reverse rotation means for driving the electric water pump in the reverse direction, the reverse rotation means, said When the engine is equal to or greater than a predetermined rotational speed, it is configured to stop the operation of the electric water pump.
[0012]
With this configuration, during warm-up operation, the motor-driven water pump is operated in the reverse direction with respect to the cooling water supply flow toward the air conditioning heater, that is, the motor is discharged in the opposite direction by the reverse operation. The discharge flow from the water pump collides. As a result, the flow of cooling water from the internal combustion engine to the air conditioning heater is reduced or zero, and the warm-up heat is prevented from escaping from the air conditioning heater. In addition, since the electric water pump that reversely operates the existing electric water pump is utilized to suppress the outflow of the cooling water to the air conditioning heater, the cost is low.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above-described object, the cooling water circulation means is provided with a radiator that, when exceeding a predetermined temperature, is supplied with cooling water that has been subjected to heat exchange in the internal combustion engine so as to perform warm-up more effectively. To the suction part of the engine-driven water pump, and when the temperature is lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is warmed using a structure having a plurality of systems that are bypassed and returned to the suction part of the engine-driven water pump without passing through the radiator. When operating the machine, the route that does not pass through the radiator was also used to improve the warm-up performance.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in FIGS. 1 and 3.
[0016]
FIG. 1 shows a cooling water circulating device for a water-cooled internal combustion engine, for example, a water-cooled engine 1 for traveling (hereinafter simply referred to as an engine 1) mounted on a vehicle having an idle stop function. The engine main body of the engine 1 is shown.
[0017]
Here, for example, the engine body 1 has a structure having, for example, three cylinders 3 a to 3 c arranged in series and surrounded by a water jacket 2. That is, for example, in each of the cylinders 3a to 3c, a piston (not shown) is reciprocally housed. Further, for example, an injector, a spark plug, an intake port with an intake valve, and an exhaust port with an exhaust valve (all not shown) are provided for each cylinder at the upper part of each cylinder 3a-3c. When the intake / exhaust operation, the fuel injection operation, and the ignition operation are performed at a predetermined timing, a predetermined combustion cycle such as intake, compression, explosion combustion, and exhaust is repeated in each of the cylinders 3a to 3c. It is.
[0018]
One of the front and rear end portions of the engine body 1 is formed with an inlet portion 4 a of a water channel formed by the water jacket 2. Moreover, the exit part 4b is similarly formed in the other. Of these, an engine-driven water pump 5 (hereinafter simply referred to as a water pump 5) driven by the crank output of the engine body 1 is attached to the inlet 4a. The water pump 5 has a structure directly connected to the engine 1, for example, a structure having an impeller (none of which is shown) that rotates by receiving a rotational force from the crankshaft of the engine body 1 through an endless belt. It is. The discharge part 5a of this water pump 5 is connected to the inlet part 4a of the water channel (water jacket 2). Thereby, when the impeller of the water pump 5 rotates, the cooling water flows in the engine body 1, that is, in the water jacket 2 (corresponding to the cooling water distribution means of the present application). In addition, a switching portion, for example, a thermostat 6 for switching the flow path according to the temperature of the cooling water is installed at the outlet portion 4b of the water channel (water jacket 2). For example, the thermostat 6 has a structure having two inlet portions 6a and 6b and one outlet portion 6c. Moreover, the thermostat 6 has a structure which operates a valve body with the wax which expands / contracts according to the temperature of the cooling water, for example, and when the cooling water exceeds a predetermined temperature (for example, about 50 ° C. to 80 ° C.) The inlet portion 6b and the outlet portion 6c are communicated with each other, and when the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the inlet portion 6a and the outlet portion 6c are communicated with each other. And the inlet part 6a is connected to the outlet part 4b. The inlet 6b is connected to an end of a return path 7 for a radiator (hereinafter simply referred to as a return path 7) branched from an outlet side portion of a water channel formed by the water jacket 2, for example. A radiator 8 is provided in the middle of the return path 7. The outlet 6c is connected to the suction part 5b of the water pump 5 via a bypass return path 9 (hereinafter simply referred to as a return path 9). That is, when the cooling water exchanged with the engine 1 exceeds a predetermined temperature by the switching operation of the thermostat 6, the cooling water is returned to the water pump 5 through the radiator 8, and when the cooling water is lower than the predetermined temperature, it does not pass through the radiator 8. So that it can be returned to the water pump 5. That is, as shown by the one-dot chain line arrow A in FIG. 2, the cooling water is circulated in the bypass system bypassing the radiator 8 until the warm-up of the engine 1 is finished. As indicated by the solid line arrow B, the cooling water flows through two paths (return paths of a plurality of systems) that are circulated in the radiator system passing through the radiator 8.
[0019]
A heater introduction path 10 branches off from the outlet side portion of the water channel formed by the water jacket 2. A heater lead-out path 11 branches off from the flow path portion on the suction side of the water pump 5, for example, in the middle of the return path 9. The end portions of these introduction / exit paths 10 and 11 are an inlet portion 12a and an outlet portion of a heater 12 (which is composed of a heat exchanger and corresponds to the air conditioning heater of the present application) built in the vehicle air conditioner 16. It is connected to the part 12b. Thereby, a part of the heat-exchanged cooling water is introduced into the heater 12, that is, circulated by utilizing the operation of the water pump 5. The heater introduction path 10 is provided with an electric water pump 13. The electric water pump 13 has a structure in which, for example, an electric motor is directly connected to a pump portion (not shown) with a built-in impeller. Further, for example, when the electric motor operates in the forward rotation direction, cooling water from the engine 1 is discharged toward the heater 12 in the pump portion of the pump 13, and conversely from the heater 12 when the electric motor operates in the reverse rotation direction. A structure is used in which the discharge direction is switched by a change in the rotation direction of the impeller (forward / reverse rotation), in which cooling water is discharged toward the engine 1.
[0020]
On the other hand, 14 is an ECU (for example, constituted by a microcomputer). An electric water pump 13 is connected to the ECU 14. In addition to this, the ECU 14 detects, for example, a water temperature sensor 15 (a sensor for detecting the outlet water temperature of the engine 1) provided in the thermostat 6 of the engine 1 as various sensors for detecting the operating state of the engine 1, and the presence or absence of a brake. A brake sensor (not shown), a shift sensor (not shown) for detecting the shift position of the shift lever, and a vehicle speed sensor (not shown) for detecting the vehicle speed are connected. Further, the ECU 14 is connected with switches of an air conditioning operation panel for inputting an air conditioning signal, for example.
[0021]
Further, the ECU 14 has a function of stopping the operation of the engine 1 when the vehicle enters an idling operation, for example, when the vehicle speed is zero, the shift position is a neutral position, and the brake is turned on. A situation in which a traveling system is entered, for example, a shift position is a traveling position, for example, a D range position, and a function for starting the engine 1 when the brake is turned off are set. Further, the ECU 14 has an electric water pump 13 in place of the water pump 5 that stops in an air-conditioning state in which the operation of the heater 12 is required at the time when the idle stop is executed (when the operation of the heater 12 is requested), for example, during heating. The function to operate (forward rotation) is set. Thus, at the time of idling stop where heating is required, the cooling water warmed by the heat of the engine 1 flows through the heater 12 as shown by the arrow C shown by the broken line in FIG. I have to. That is, the electric water pump 13 operating instead of the water pump 5 ensures the heating capacity during the idle stop period when the engine 1 is stopped.
[0022]
In addition, the ECU 14 has a function for operating the electric water pump 13 in the reverse direction, that is, in the reverse operation during the warm-up operation in which the engine 1 is required to be warmed up, for example, when the engine 1 is started in the cold state. It is. For example, when it is detected from the ignition key signal that the engine is starting, and the coolant temperature sensor 15 detects that the cooling water temperature (engine outlet water temperature) is equal to or lower than a predetermined temperature value, for example, 50 ° C. or lower. A function of operating the motor of the water pump 13 in reverse rotation and a function of controlling the motor according to a preset pump discharge performance are used, for example. The pump discharge performance is provided with characteristics necessary for generating a discharge flow that opposes, for example, a cooling water supply flow toward the heater 13 (by the water pump 5). Thereby, at the time of cold start of the engine 1, the cooling water flowing into the heater 12 from the collision of the discharge flow from the electric water pump 13 and the supply flow from the water pump 5 until the cooling water exceeds 50 ° C. The flow of the is to be suppressed. Note that when the cooling water exceeds a predetermined temperature, for example, 50 ° C., the reverse operation of the electric water pump 13 is stopped. Further, the ECU 14 operates the electric water pump 13 when the rotational speed of the engine 1 exceeds a predetermined rotational speed during the warm-up operation, that is, an engine rotational speed that may cause a flow of cooling water that may cause cavitation. The function to stop is set.
[0023]
The warming-up performance of the engine 1 brought about by the reverse operation control of the electric water pump 13 will be described based on the flowchart shown in FIG. 3. Now, as shown in step S1, for example, the cooling water temperature is reduced to zero degrees Celsius or less. Assume that the engine 1 is started from the state by an ignition key operation. Then, the water pump 5 connected to the crankshaft of the engine 1 starts operation.
[0024]
Here, since the thermostat 6 has a cooling water temperature as low as 50 ° C. or lower, the thermostat 6 is switched to the bypass-side path according to the determination in step S2. Thus, until the cooling water temperature rises to a temperature at which the flow path of the thermostat 6 is switched, the cooling water of the engine 1 bypasses the radiator 8 as shown by the one-dot chain line arrow A in FIG. Circulates through a path that passes through the water pump 5, the water jacket 2 of the engine 1, the thermostat 5, and the return return path 9 for bypass. At this time, a part of the cooling water that has flowed inside the engine and is warmed by the heat of the engine 1 travels from the heater introduction path 11 to the heater 12.
[0025]
On the other hand, at this time, the cooling water temperature is not more than a predetermined temperature value, for example, 50 ° C. or less, and the rotational speed of the engine 1 is the threshold rotational speed without occurrence of cavitation, so that the electric water pump 13 is shown in Steps S2 and S3. Operates in reverse rotation as the engine 1 starts. Then, the electric water pump 13 starts the reverse operation, that is, the operation of discharging the cooling water to the heater introduction passage 10 in the reverse direction to the normal rotation. As a result, as shown in FIG. 2, the discharge flow (from the electric water pump 12) with respect to the cooling water supply flow (arrow C indicated by the broken line) provided by the water pump 5 on the heater introduction path 10 ( The arrows indicated by the two-dot chain line D) collide. At this time, since the electric water pump 12 controls the discharge performance, a discharge flow having a momentum suitable for canceling out the momentum of the supply flow is discharged. Therefore, the cooling from the engine 1 to the heater 12 is caused by the behavior of the collision. Water flow decreases (including stagnation). This warm-up operation continues until the cooling water temperature exceeds a predetermined temperature, for example, 50 ° C.
[0026]
Thus, during the warm-up operation, the electric water pump 5 used for idling stop can be utilized to prevent the warm-up heat from escaping from the heater 12 to the outside. Therefore, warm-up of the engine 1 can be promoted at a low cost.
[0027]
Moreover, if the engine 1 is warmed up by a path that bypasses the radiator 8, the cooling water flowing through the engine 1 is slowed down due to a decrease in the cooling water flowing out to the heater 12. Can warm up effectively.
[0028]
In addition, when the engine 1 exceeds a set rotation speed that is a threshold value for generating cavitation, the operation of the electric water pump 12 is stopped, so that the flow becomes faster (reduction of water flow resistance). Occurrence of cavitation can be avoided and damage to the engine 1 can be avoided. That is, when the cooling water flowing out to the heater 12 is reduced during the warm-up operation, the flow of the cooling water returning to the water pump 5 is delayed. For this reason, depending on the operating state of the engine 1 (for example, when the vehicle is running during warm-up), the flow of the engine-driven water pump 5 is accelerated, and the pre-water pump pressure may be reduced to cause cavitation. Therefore, when the rotational speed of the engine 1 causing a flow that may cause cavitation is exceeded, the operation of the electric water pump 12 is stopped by the determination in step S3, and the flow of the cooling water is delayed.
[0029]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in one embodiment, the present invention is applied to a vehicle with an idle stop function. However, the present invention is not limited to this, and a hybrid vehicle combining an engine and a motor that requires a temporary stop of engine operation or near an idle However, it may be configured to assist by operating the electric water pump when the heater flow rate cannot be ensured. In short, any structure may be used as long as the heater performance is ensured when the engine is stopped using the electric water pump.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, during the warm-up operation, the electric water pump is reversely operated, so that the cooling water supply flow from the engine-driven water pump toward the air conditioning heater is electrically driven. It is possible to reduce the cooling water from the internal combustion engine to the air conditioning heater by colliding the discharge flow from the water pump, and to prevent the warm-up heat from escaping from the air conditioning heater.
[0031]
Therefore, it is possible to promote engine warm-up. Moreover, in order to promote warm-up, an electric on-off water pump used to ensure the heater performance is used as it is instead of providing an on-off valve separately, so that the cost is low. In addition, it is possible to prevent the occurrence of cavitation due to a faster flow of cooling water (reduction of water flow resistance).
[0032]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above-described effect, when the cooling water flowing out to the air conditioning heater is reduced, the flow of the cooling water flowing through the internal combustion engine is slowed down. Warm-up can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cooling water circulation device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a flow of cooling water at the time of cold start in the apparatus.
FIG. 3 is a flowchart showing control of an electric water pump at the same cold start.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 5 ... Engine drive type water pump, 6 ... Thermostat, 7 ... Radiator return path, 8 ... Radiator, 9 ... Bypass return path, 10 ... Heater introduction path, 11 ... Heater derivation Road, 12 ... heater, 13 ... electric water pump, 14 ... ECU (reverse operation means), 15 ... water temperature sensor.

Claims (2)

内燃機関の軸出力で駆動される機関駆動式ウォータポンプにより冷却水を当該内燃機関内へ流通させて該内燃機関と熱交換させる冷却水流通手段と、
前記内燃機関で熱交換した冷却水の一部を空調用ヒータへ導くヒータ用導入路と、
前記ヒータ用導入路に設けられ、前記内燃機関の停止時、前記空調用ヒータの作動要求時において、前記機関駆動式ウォータポンプの代わりに前記空調用ヒータへ冷却水を流入させる電動式ウォータポンプと、
前記冷却水が所定温度値以下となる前記内燃機関の暖機運転時、前記内燃機関から前記空調用ヒータへ流出する冷却水が抑制されるように、前記電動式ウォータポンプを逆向きに運転させる逆転運転手段と、を具備し、
前記逆転運転手段は、前記内燃機関が所定回転数以上になるとき、該電動式ウォータポンプの運転を停止するように構成してあることを特徴とする内燃機関の冷却水循環装置。
Cooling water circulation means for circulating cooling water into the internal combustion engine by an engine-driven water pump driven by the shaft output of the internal combustion engine and exchanging heat with the internal combustion engine;
A heater introduction path for guiding a part of the cooling water heat-exchanged in the internal combustion engine to an air conditioning heater;
An electric water pump that is provided in the heater introduction path and that causes cooling water to flow into the air conditioning heater instead of the engine driven water pump when the internal combustion engine is stopped and the air conditioning heater is requested to operate; ,
The electric water pump is operated in the reverse direction so that the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the air conditioning heater is suppressed during the warm-up operation of the internal combustion engine in which the cooling water becomes a predetermined temperature value or less. A reverse operation means ,
The cooling water circulating apparatus for an internal combustion engine, wherein the reverse operation means is configured to stop the operation of the electric water pump when the internal combustion engine reaches a predetermined rotational speed or more .
請求項1に記載の内燃機関の冷却水循環装置において、前記冷却水流通手段は、前記内燃機関で熱交換した冷却水を、所定温度を上回るときはラジエータを通じて前記機関駆動式ウォータポンプの吸込部へ戻し、所定温度以下のときは前記ラジエータを通らずに前記機関駆動式ウォータポンプの吸込部へバイパスさせて戻す複数の系統を有して構成してあることを特徴とする内燃機関の冷却水循環装置。  2. The cooling water circulation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cooling water circulation means supplies the cooling water heat-exchanged in the internal combustion engine to a suction portion of the engine-driven water pump through a radiator when the temperature exceeds a predetermined temperature. A cooling water circulation device for an internal combustion engine, comprising a plurality of systems for returning to a suction portion of the engine-driven water pump without passing through the radiator when the temperature is lower than a predetermined temperature. .
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