JP4572472B2

JP4572472B2 - Engine cooling system

Info

Publication number: JP4572472B2
Application number: JP2001045607A
Authority: JP
Inventors: 誠也田中
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: JP2002250228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水冷式エンジンの冷却装置に関するもので、特に、自動車用エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−７３７６４号公報（第１の従来技術という）には、水冷式エンジンの冷却装置の冷媒を保温貯蔵する保温タンクを設け、エンジンの始動時に保温タンク内に保温貯蔵された冷媒をウォータポンプによってエンジンに供給してエンジンの暖機運転の促進及び暖機時間の短縮を図るものが開示されている。
【０００３】
また、実開平６―７４４０８（第２の従来技術という）には、熱媒（冷媒）を補助サイクルで蓄熱器を介してヒータコアに熱媒を供給する自動車用暖房装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１の従来技術においては、エンジンに冷媒を供給するウォータポンプによってエンジンの冷却装置に冷媒を供給するため、蓄熱器とヒータコアとの間だけで冷却液を循環させることはできない。そのため、蓄熱器内に貯蔵されている冷媒はヒータコアだけでなく、蓄熱器の容量と比較してその容量が大きいエンジンの冷却装置全体に供給されるので、蓄熱器に貯蔵されている冷媒はすぐに消費されてしまう。蓄熱器内に貯蔵されている冷媒がすべて消費されると、ヒータコアにはエンジン内を流れてきた冷媒が供給される。このエンジン内を流れてきた冷媒の温度は蓄熱器内に貯蔵されていた冷媒の温度と比較して低いため、ヒータコアに熱を充分に供給できなくなる。その結果、このような冷却装置の構成では暖機運転中において、エンジンのヒータが効きづらくなる、という問題を生じる。
【０００５】
また、第２の従来技術においては、蓄熱器とヒータコアとが直列に配置されているため通路抵抗が非常に大きい。そのため、両者に冷媒を供給する補助サイクルの循環ポンプが大型化してコストの増大や搭載性の低下を招く、という問題が生じる。
【０００６】
それゆえ、本発明は、エンジンの冷間時においてヒータ性能が確保できると共に、エンジンの暖機性、燃費を向上させる簡単な構成の車両用冷却装置を提供することをその課題とする。
【０００７】
上記した課題を解決するために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、冷媒を循環させるポンプ手段と、エンジンのシリンダヘッド内に設けられる前記第１冷媒通路と、エンジンのシリンダブロック内に設けられ、前記第１冷媒通路と連通する第２冷媒通路と、冷媒と外部空気との間で熱交換を行うラジエータと、該ラジエータと前記第１冷媒通路とを連通する第３冷媒通路と、前記ラジエータと前記ポンプ手段とを連通する第４冷媒通路と、前記ポンプ手段と前記第２冷媒通路を連通する第５冷媒通路と、前記第５冷媒通路と前記第１冷媒通路とを連通する連絡通路と、前記第４冷媒通路から分岐して前記連絡通路に連通する第６冷媒通路と、前記ポンプ手段を前記連絡通路を介して第１冷媒通路と連通させるか、前記第５冷媒通路を介して前記第２冷媒通路と連通させるかを制御する制御弁と、前記連絡通路に配置して、冷媒を保温して貯蔵する蓄熱器と、前記連絡通路と第６冷媒通路との連通・遮断を制御する切替弁と、前記第６冷媒通路に設けられ、冷媒と外部空気との間で熱交換を行うヒータコアと、周囲の空気温度を測定する温度検知機構と、を備え、前記温度検知機構により検知した空気温度が所定の温度以上であった場合には、エンジンの始動前に、前記蓄熱器に貯えられた冷媒を前記第２冷媒通路及び前記第６冷媒通路を介さずに前記第１冷媒通路に流入させるように前記制御弁が作動することである。これによって、冷媒を運転状況に応じてエンジンの冷却が必要とされる部分（例えばシリンダヘッドだけ、あるいはシリンダブロックとシリンダヘッドの両方）にだけ選択的に供給できるように冷媒回路を構成できるので、冷媒回路の通路抵抗が低減し、ポンプ手段の最適化を図ることができる。また、燃料の気化の促進によるエンジンの始動性を向上や、始動直後の燃焼も安定による排気エミッションを向上などを図ることができる。また、エンジンを介さずに蓄熱器とヒータコアとを連通させることができるので、蓄熱器の冷媒をヒータコアにだけ供給させることが可能になる。更に、蓄熱器に貯蔵された温度の高い冷媒をシリンダヘッドだけに選択的に供給することができ、蓄熱器に貯蔵された限られた量の温度の高い冷媒を効率よく使用することができる。
【００１１】
上記した課題を解決するために請求項２の発明にて講じた技術的手段は、上記した請求項１に記載の技術的手段に加えて、前記空気温度が前記所定の温度以下あるいは、車室の暖房が求められる場合には、前記切替弁を前記連絡通路と第６冷媒通路とを連通させるように制御するようにしたことである。これによって、空気温度が所定の温度以下で、車室の暖房が必要なときには、蓄熱器に貯蔵された温度の高い冷媒をヒータコアだけに供給することができるので、エンジンの暖機が完了するまでの間、蓄熱器に貯蔵された冷媒により十分なヒータ性能を確保することができる。
【００１２】
上記した課題を解決するために請求項３の発明にて講じた技術的手段は、上記した請求項１または２の技術的手段に加えて、冷媒の温度を検知する冷媒温度検知機構を備え、前記冷媒の温度が所定の温度以上で、かつ、車室の暖房が必要ない場合には、前記ポンプ手段と前記第２冷媒通路とが連通するように前記制御弁を制御するようにしたことである。これによって、エンジンの温度が所定の温度以上で、車室の暖房が必要ないときにはシリンダブロックを介して冷媒は供給されるので、蓄熱器やヒータコアを介して冷媒を供給するよりも通路抵抗を小さくすることができ、ポンプ手段の小型化を促進できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に従った実施の形態を図面に基いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態を示す車両用エンジンの模式図である。エンジンは、一般に車両用として用いられている水冷式の内燃機関である。
【００１５】
図１において、エンジンのシリンダヘッド１及びシリンダブロック２の内部にはそれぞれ冷媒を流通させる第１冷媒通路１ａ及び、第２冷媒通路２ａが形成されている。第１冷媒通路１ａと第２冷媒通路２ａは、シリンダヘッド１と、シリンダブロック２とが取り付けられる取付面にそれぞれ設けられた図示しない開口と、取付面間をシールするガスケット３に設けられた図示しない孔部とを介して連通している。シリンダヘッド１には第１冷媒通路１ａの入口となるヘッドインレット１ｂと、出口となるアウトレット１ｃがそれぞれ設けられている。また、シリンダブロック２には第２冷媒通路２ａの入口となるブロックインレット２ｂが設けられている。アウトレット１ｃは第３冷媒通路４を介してラジエータ５の入口５ａと連通する。ラジエータ５は冷媒と外部空気との間で熱交換を行う公知のものである。ラジエータ５の出口５ｂは第４冷媒通路６を介してウォータポンプ７（ポンプ手段）と連通している。ウォータポンプ７は所謂遠心式ポンプであり、本実施形態において、ウォータポンプ７はモータ等のエンジンの駆動力とは異なる駆動源（電動モータ等）によって駆動する。ウォータポンプ７は第５冷媒通路９を介してブロックインレット２ｂと連通している。また、第５冷媒通路９には三方向の第１制御弁（制御弁）８が設けられ、第１制御弁８からは連絡通路１３が分岐して設けられている。この第１制御弁８はウォータポンプ７を第５冷媒通路９と連通するか、または連絡通路と連通するかを切り替える。連絡通路の途中には蓄熱器１７が設けられている。蓄熱器１７は冷媒を周囲の空気から断熱的に貯蔵するタンクである。連絡通路は蓄熱器１７を介して第１冷媒通路１ａと連通する。
【００１６】
第４冷媒通路６からは、第６冷媒通路１０が分岐して設けられている。第６冷媒通路１０は、ヒータコア１１、切替弁１２を介して連絡通路１３と連通している。この切換弁１２は第６冷媒通路１０と連絡通路１３との連通・遮断を制御する。ヒータコア１１は、車室空気と冷媒との間で熱交換を行う公知のものである。
【００１７】
第４冷媒通路６とウォータポンプ（ポンプ手段）７との間には三方向の第２制御弁１４が設けられている。第２制御弁１４は、第３冷媒通路４から分岐した第７冷媒通路１５と連通している。これにより、第３冷媒通路４と第４冷媒通路６はラジエータ５を介さずに第７冷媒通路１５および第１制御弁７とを介して連通することができる。
【００１８】
第２制御弁１４は所謂サーモスタット弁であり、冷媒の温度に応動し、第４冷媒通路６とラジエータ５との間の連通、遮断の切換え及び、第４冷媒通路６と第７冷媒通路１５との間の連通、遮断の切換え、あるいは第４冷媒通路６とラジエータ５との間、第４冷媒通路６と第７冷媒通路１５との間の連通量の割合を制御する。この第２制御弁１４にはサーモスタットを加熱させるためのヒータが設けられていてもよく、第２制御弁１４の開閉制御は後述するＥＣＵ２０によって行われるようにて構成されていてもよい。
【００１９】
エンジン制御装置（以下ＥＣＵという）２０は、周囲空気温度センサ２１や、エンジン温度センサ２２、回転数センサ２３、エンジン負荷センサ２４、冷媒温度センサ２５などからの情報によって、第１制御弁８、切替弁１２、第２制御弁１４を所定の位置に制御する制御信号を発生する。図１中では図示されていないが冷媒温度センサ２５はＥＣＵ２０に接続されている。ＥＣＵ２０はまた、ウォータポンプ７の回転を制御し、その吐出量も制御する。本実施形態においては冷媒温度センサ２５は連絡通路１３と第６冷媒通路１０との合流部に設けられている。冷媒温度センサ２５は常に冷媒が流れている冷媒通路中に設けられていることが望ましい。
【００２０】
図２から図５を用いて本発明の作動について説明する。
【００２１】
図２は、エンジンの始動前で、周囲空気温度が所定の値以上である場合の作動を示す図面である。
【００２２】
図２において、第１制御弁８はウォータポンプ７と連絡通路１３とを連通する第１制御位置に制御されている。また、第２制御弁１４は、第４冷媒通路６と第７冷媒通路１５とを連通する第１制御位置に制御されている。また、切替弁１２連絡通路１３とヒータコアとの連通を遮断する第１切替位置に切換えられている。これによって、ウォータポンプ７、第１制御弁８、連絡通路１３、蓄熱器１７、第１冷媒通路１ａ、第３冷媒通路４、第７冷媒通路１５、第２制御弁１４、第４冷媒通路６からなる第１冷媒回路１００が形成される。
【００２３】
このとき、ウォータポンプ７は、エンジン１の始動前に作動する。これによって、蓄熱器１７に貯蔵されていた冷媒がシリンダヘッド１の第１冷媒通路１ａに供給される。この時、シリンダブロック２の第２冷媒通路２ａには冷媒は供給されない。シリンダヘッド１の第１冷媒通路１ａに供給された冷媒はシリンダヘッド１と熱交換してシリンダヘッド１を暖める。その後、冷媒は第１冷媒回路１００を循環する。これによって、エンジンの始動前に蓄熱器１７に貯蔵されていた冷媒を、冷媒通路の容量が大きいラジエータ５や、ヒータコア１１、シリンダブロック２などを介さずにシリンダヘッド１だけに供給することができる。このため、蓄熱器１７に貯蔵された冷媒だけでもシリンダヘッド１を十分に暖めることができる。シリンダヘッド１を暖めることによって、吸入空気温度の向上によって燃料の霧化が促進されるので、エンジンの燃焼が改善して始動性の向上を図ることができる。また、吸入空気温度を向上させることによって吸入空気の密度が低下するので、エンジンが必要とする空気量を確保するために吸気通路の絞り弁の開度を大きくすることができる。これにより、エンジンのポンピングロスが低減し、燃費の向上を図ることができる。
【００２４】
また、同様な作動はエンジンが停止した直後にも行われる。エンジンの停止後にウォータポンプ７を作動させることにより、シリンダヘッド１と熱交換した高温の冷媒を蓄熱器１７に導入することができる。これによって、蓄熱器１７内に貯蔵される冷媒はより長い時間その熱量を保持することが可能となる。ここで、ウォータポンプ７がエンジンを駆動源としない電動モータ等により駆動されることによってエンジンの始動前あるいは停止後に上記したような作動が可能となることは言うまでもない。
【００２５】
図３はエンジンの始動時で周囲空気温度が所定の温度以下、あるいは車室の暖房がＯＮされたときの冷媒の流れを示す模式図である。また、後述するアイドリングストップ時に冷媒の温度が所定の温度以下の場合に車室内の暖房がＯＮされたときの冷媒の流れを示す模式図である。
【００２６】
このとき、第１制御弁８は第１制御位置に、第２制御弁１４は第１制御位置に、切替弁１２は、連絡通路１３とヒータコア１１とを連通させる第２切替位置に、それぞれ制御されている。
【００２７】
これによって、ウォータポンプ７、連絡通路１３、蓄熱器１７、第６冷媒通路１０、切替弁１２、ヒータコア１１、第４冷媒通路６からなる第２冷媒回路２００が構成される。ウォータポンプ７の作動によって蓄熱器１７に貯蔵されていた冷媒がヒータコア１１に供給され、第２冷媒回路２００内を循環する。蓄熱器１７に貯蔵されていた冷媒は温度が高いので、エンジンの暖機完了までの間のヒータ性能を確保することができる。また、シリンダヘッド１やシリンダブロック２といった部位には冷媒を供給しないため、エンジンの燃焼による熱は第１冷媒通路１ａ、第２冷媒通路２ａに滞留している冷媒に伝導する。これにより、冷媒の温度を急速に向上させることができる。
【００２８】
また、アイドリングストップ時に冷媒の温度が所定の温度以下であり、車室内の暖房が求められた場合にもヒータコア１１に温度の高い冷媒が供給されるのでヒータ性能を確保することができる。ここで、アイドリングストップとはエンジンの停止操作無しに自動的にエンジンのアイドリングを停止させる機構によって一時的にアイドリングが停止された状態を示すものである。
【００２９】
図４はエンジンの始動後において、ヒータがＯＮされた場合の冷媒の流れを示す図面である。
【００３０】
図４において、第１制御弁８は、第４冷媒通路６と第５冷媒通路９とを連通させる第２制御位置に、第２制御弁１４は第１制御位置にそれぞれ制御されている。また、切替弁１２は第２切替位置とされている。これによって、ウォータポンプ７、第５冷媒通路９、第１制御弁８、第２冷媒通路２ａ、第１冷媒通路１ａ、第３冷媒通路４、第７冷媒通路１５、第２制御弁１４、第４冷媒通路６からなる第３冷媒回路３００と、ウォータポンプ７、第５冷媒通路９、第１制御弁８、第２冷媒通路２ａ、第１冷媒通路１ａ、第６冷媒通路１０、切替弁１２、ヒータコア１１、第４冷媒通路６からなる第４冷媒回路４００が構成される。ウォータポンプ７の作動により、第３冷媒回路３００と、第４冷媒回路４００には冷媒が供給される。これによって、シリンダヘッド１、シリンダブロック２などの高温となる部分に設けられた第１、第２冷媒通路１ａ、２ａに冷媒が供給されて熱交換し、これらの温度を下げることができる。また、熱交換して高温となった冷媒をヒータコア１１に供給することによってヒータ性能を確保することができる。
【００３１】
加えて、ヒータがＯＮされていない場合には切替弁１２を第１制御位置に制御し、第４冷媒回路４００への冷媒の供給を停止すれば、通路抵抗を減少させることができるのでウォータポンプ７の作動電力を低減することができる。
【００３２】
また、冷媒の温度が所定値以上のときには第２制御弁１４が第７冷媒通路１５を遮断し、第３冷媒通路４と、第４冷媒通路６とをラジエータを介して連通させる第２制御位置に制御されるので、冷媒をラジエータ５内部で外部空気と熱交換させ、その温度を低下させることができる。
【００３３】
図５は、エンジンのアイドリングがストップしたときで冷媒の温度が所定の温度以上のときに車室内の暖房がＯＮされた場合の冷媒の流れを示す模式図である。
【００３４】
図５において、第１制御弁８は、第４冷媒通路６と第５冷媒通路９とを連通させる第２制御位置に、第２制御弁１４は第１制御位置あるいは第２制御位置のどちらかにそれぞれ制御されている。また、切替弁１２は第２切替位置に制御されている。これによって、ウォータポンプ７、第１制御弁８、第５冷媒通路９、第２冷媒通路２ａ、切替弁１２、ヒータコア１１、第６冷媒通路１０、第４冷媒通路６からなる第５冷媒回路５００が構成される。ウォータポンプ７の作動により、第５冷媒回路５００には冷媒が供給される。冷媒の温度が所定の温度以上のときにはシリンダブロック２に設けられた第２冷媒通路２ａ冷媒の温度は高温である。上記した第５冷媒回路５００により高温の冷媒がヒータコア１１に供給される。これによってアイドリングストップ時にヒータが作動した場合にでもヒータ性能を確保することができる。
【００３５】
上記したように、本実施形態においては、エンジンのあらゆる運転状態のときに最適な冷却回路を構成することができる。これによって、エンジンの始動前や始動後の暖機完了前、ヒータＯＮ時、あるいはアイドリグストップ時などのエンジンの運転状況に応じて、必要な箇所に必要な温度（温度が高いあるいは低い）の冷媒を選択的に供給することができる。これによって、エンジンの始動性や、始動直後の燃焼の安定による排気エミッションの向上、エンジンの過冷却、オーバーヒートの防止、ヒータ性能の改善などが可能となる。
【００３６】
以上のように、請求項１の発明によれば、前記第５冷媒通路と前記第１冷媒通路とを連通する連絡通路を設け、前記第５冷媒通路を前記連絡通路を介して第１冷媒通路と連通させるか、前記第２冷媒通路と連通させるかを制御する制御弁を設けたことによって、冷媒をシリンダヘッドだけに、あるいはシリンダブロックとシリンダヘッドの両方に運転状況に応じてエンジンの冷却が必要とされる部分にだけに選択的に供給できるように冷媒回路を構成することができる。これにより、冷媒回路の通路抵抗を低減させ、ポンプ手段の能力の最適化を図ることができる。これによりポンプ手段の体格、質量、コスト等を低減することができ、装置の搭載性を向上させることができる。
【００３７】
また、冷媒を保温し、貯蔵する蓄熱器を前記連絡通路に配置したことによって、温度の高い冷媒を長時間保存することができるので、エンジンの冷間再始動時に蓄熱器に貯えた暖かい冷媒をエンジンに供給することができる。これによりエンジンの暖機、とくにシリンダヘッドの温度を向上させることができるので、燃料の気化が促進する。このため始動直後の燃焼が安定するので、エンジンの始動性や、排気エミッションの向上を図ることができる。
【００３８】
また、前記第４冷媒通路から分岐して前記連絡通路に連通する第６冷媒通路と、前記連絡通路と第６冷媒通路との連通・遮断を制御する切替弁を設けると共に、冷媒と外部空気との間で熱交換を行うヒータコアを前記第６冷媒通路に設けたことによって、エンジンを介さずに蓄熱器とヒータコアとを連通させることができる。これによって、蓄熱器の冷媒をヒータコアにだけ供給させることが可能になり、エンジンの暖機完了までの間、ヒータコアへ暖かい冷媒を供給することができ、ヒータ性能を確保することができる。
【００３９】
更に、周囲の空気温度を測定する温度検知機構を備え、検知した空気温度が所定の温度以上であった場合には、エンジンの始動前に、前記蓄熱器に貯えられた冷媒を第１冷媒通路のみに流入させるように前記制御弁が作動するようにしたことによって、蓄熱器に貯蔵された温度の高い冷媒をシリンダヘッドだけに選択的に供給することができ、蓄熱器に貯蔵された限られた量の温度の高い冷媒を効率よく使用することができる。
【００４０】
また、請求項２の発明によれば前記空気温度が前記所定の温度以下あるいは、車室の暖房求められる場合には、前記切替弁を前記連絡通路と第６冷媒通路とを連通させるように制御されることによって、空気温度が所定の温度以下で、車室の暖房が必要なときには、蓄熱器に貯蔵された温度の高い冷媒をヒータコアだけに供給することができるので、エンジンの暖機が完了するまでの間、蓄熱器に貯蔵された冷媒により十分なヒータ性能を確保することができる。
【００４１】
また、請求項３の発明によれば、冷媒の温度を検知する冷媒温度検知機構を備え、前記冷媒の温度が所定の温度以上で、かつ、車室の暖房が必要ない場合には、前記ポンプ手段と前記第２冷媒通路とが連通するように前記制御弁が制御されることによって、エンジンの温度が所定の温度以上で、車室の暖房が必要ないときにはシリンダブロックを介して冷媒は供給されるので、蓄熱器やヒータコアを介して冷媒を供給するよりも通路抵抗を小さくすることができ、ポンプ手段の小型化を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の冷却回路の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態のエンジンの始動前に冷却回路の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態のエンジンの始動時で周囲空気温度が所定の温度以下、あるいは車室の暖房がＯＮされたときの冷却回路の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態のエンジンの始動後にヒータがＯＮされた場合の冷却回路の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態のエンジンのアイドリングがストップしたときで冷媒の温度が所定の温度以上のときに車室内の暖房がＯＮされた場合の冷却回路の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１シリンダヘッド
１ａ第１冷媒通路
２シリンダブロック
２ａ第２冷媒通路
４第３冷媒通路
５ラジエータ
６第４冷媒通路
７ウォータポンプ（ポンプ手段）
８第１制御弁（制御弁）
９第５冷媒通路
１０第６冷媒通路
１１ヒータコア
１２切替弁
１３連絡通路
１７蓄熱器
２１周囲温度検知機構
２５冷媒温度検知機構
３０エンジン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for a water-cooled engine, and more particularly to an automobile engine.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-73764 (referred to as the first prior art) is provided with a heat retaining tank that retains and stores the refrigerant of the cooling device of the water-cooled engine, and the coolant that has been stored in the heat retaining tank when the engine is started is A pump that is supplied to an engine by a pump to promote warm-up operation of the engine and shorten the warm-up time is disclosed.
[0003]
Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 6-74408 (referred to as a second prior art) discloses a heating apparatus for automobiles that supplies a heat medium (refrigerant) to a heater core via a heat accumulator in an auxiliary cycle.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first prior art, since the coolant is supplied to the engine cooling device by the water pump that supplies the coolant to the engine, the coolant cannot be circulated only between the heat accumulator and the heater core. For this reason, the refrigerant stored in the regenerator is supplied not only to the heater core but also to the entire cooling system of the engine whose capacity is larger than the capacity of the regenerator. Will be consumed. When all the refrigerant stored in the heat accumulator is consumed, the refrigerant that has flowed through the engine is supplied to the heater core. Since the temperature of the refrigerant flowing in the engine is lower than the temperature of the refrigerant stored in the heat accumulator, heat cannot be sufficiently supplied to the heater core. As a result, such a configuration of the cooling device causes a problem that it becomes difficult for the heater of the engine to be effective during the warm-up operation.
[0005]
Further, in the second prior art, since the heat accumulator and the heater core are arranged in series, the passage resistance is very large. For this reason, there arises a problem that the circulation pump of the auxiliary cycle for supplying the refrigerant to both is increased in size and causes an increase in cost and a decrease in mountability.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicular cooling device having a simple configuration that can ensure heater performance when the engine is cold and improve engine warm-up and fuel efficiency.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, the technical means taken in the invention of claim 1 includes a pump means for circulating the refrigerant, the first refrigerant passage provided in the cylinder head of the engine, and the cylinder block of the engine. A second refrigerant passage that communicates with the first refrigerant passage, a radiator that exchanges heat between the refrigerant and external air, and a third refrigerant passage that communicates the radiator and the first refrigerant passage. , communicates with a fourth coolant passage communicating the said radiator said pump means, and a fifth coolant passage communicating said second coolant passage and said pumping means, and said first refrigerant passage and the fifth coolant passage A communication passage , a sixth refrigerant passage that branches from the fourth refrigerant passage and communicates with the communication passage, and the pump means communicates with the first refrigerant passage via the communication passage, or the fifth refrigerant passage is Through A control valve for controlling whether to communicate with the second coolant passage Te, and disposed in the communication passage, and a heat accumulator which stores by incubating the refrigerant, the establishing and blocking fluid communication between the communicating passage and the sixth refrigerant passage A switching valve to be controlled, a heater core that is provided in the sixth refrigerant passage and performs heat exchange between the refrigerant and external air, and a temperature detection mechanism that measures the ambient air temperature. If the detected air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the first refrigerant is stored in the heat accumulator without passing through the second refrigerant passage and the sixth refrigerant passage before starting the engine. The control valve is operated so as to flow into the passage. As a result, the refrigerant circuit can be configured so that the refrigerant can be selectively supplied only to a portion (for example, only the cylinder head, or both the cylinder block and the cylinder head) where the cooling of the engine is required according to the operation state. The passage resistance of the refrigerant circuit is reduced and the pump means can be optimized. Further, the startability of the engine can be improved by promoting the vaporization of the fuel, and the exhaust emission can be improved by stabilizing the combustion immediately after the start. In addition, since the regenerator and the heater core can be communicated with each other without passing through the engine, the refrigerant of the regenerator can be supplied only to the heater core. Furthermore, the high-temperature refrigerant stored in the heat accumulator can be selectively supplied only to the cylinder head, and a limited amount of the high-temperature refrigerant stored in the heat accumulator can be used efficiently.
[0011]
In order to solve the above-described problem, the technical means taken in the invention of claim 2 includes, in addition to the technical means of claim 1 , the air temperature being equal to or lower than the predetermined temperature, or a passenger compartment. When the heating is required, the switching valve is controlled to communicate the communication passage and the sixth refrigerant passage. Accordingly, when the air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature and the passenger compartment needs to be heated, the high-temperature refrigerant stored in the heat accumulator can be supplied only to the heater core, so that the engine warm-up is completed. In the meantime, sufficient heater performance can be ensured by the refrigerant stored in the heat accumulator.
[0012]
In order to solve the above-described problem, the technical means taken in the invention of claim 3 includes a refrigerant temperature detection mechanism for detecting the temperature of the refrigerant in addition to the technical means of claim 1 or 2 described above. When the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature and heating of the passenger compartment is not necessary, the control valve is controlled so that the pump means communicates with the second refrigerant passage. is there. As a result, when the engine temperature is equal to or higher than the predetermined temperature and the passenger compartment is not required to be heated, the refrigerant is supplied via the cylinder block. Therefore, the passage resistance is smaller than that when the refrigerant is supplied via the heat accumulator or the heater core. This can promote downsizing of the pump means.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle engine showing an embodiment of the present invention. The engine is a water-cooled internal combustion engine generally used for vehicles.
[0015]
In FIG. 1, a first refrigerant passage 1 a and a second refrigerant passage 2 a through which a refrigerant flows are formed inside a cylinder head 1 and a cylinder block 2 of the engine, respectively. The first refrigerant passage 1a and the second refrigerant passage 2a are provided in an opening (not shown) provided on an attachment surface to which the cylinder head 1 and the cylinder block 2 are attached, respectively, and an illustration provided in a gasket 3 that seals between the attachment surfaces. It communicates with the hole which does not. The cylinder head 1 is provided with a head inlet 1b serving as an inlet of the first refrigerant passage 1a and an outlet 1c serving as an outlet. The cylinder block 2 is provided with a block inlet 2b that serves as an inlet of the second refrigerant passage 2a. The outlet 1 c communicates with the inlet 5 a of the radiator 5 through the third refrigerant passage 4. The radiator 5 is a known one that exchanges heat between the refrigerant and the external air. The outlet 5 b of the radiator 5 communicates with a water pump 7 (pump means) through the fourth refrigerant passage 6. The water pump 7 is a so-called centrifugal pump. In the present embodiment, the water pump 7 is driven by a driving source (such as an electric motor) different from the driving force of the engine such as a motor. The water pump 7 communicates with the block inlet 2 b through the fifth refrigerant passage 9. The fifth refrigerant passage 9 is provided with a three-direction first control valve (control valve) 8, and a communication passage 13 is branched from the first control valve 8. The first control valve 8 switches whether the water pump 7 communicates with the fifth refrigerant passage 9 or communicates with the communication passage. A heat accumulator 17 is provided in the middle of the communication passage. The heat accumulator 17 is a tank that adiabatically stores the refrigerant from the surrounding air. The communication passage communicates with the first refrigerant passage 1 a via the heat accumulator 17.
[0016]
A sixth refrigerant passage 10 is branched from the fourth refrigerant passage 6. The sixth refrigerant passage 10 communicates with the communication passage 13 via the heater core 11 and the switching valve 12. The switching valve 12 controls communication / blocking between the sixth refrigerant passage 10 and the communication passage 13. The heater core 11 is a known one that exchanges heat between the passenger compartment air and the refrigerant.
[0017]
A three-way second control valve 14 is provided between the fourth refrigerant passage 6 and the water pump (pump means) 7. The second control valve 14 communicates with a seventh refrigerant passage 15 branched from the third refrigerant passage 4. Thus, the third refrigerant passage 4 and the fourth refrigerant passage 6 can communicate with each other via the seventh refrigerant passage 15 and the first control valve 7 without passing through the radiator 5.
[0018]
The second control valve 14 is a so-called thermostat valve, responds to the temperature of the refrigerant, switches between communication and cutoff between the fourth refrigerant passage 6 and the radiator 5, and switches between the fourth refrigerant passage 6 and the seventh refrigerant passage 15. Between the fourth refrigerant passage 6 and the radiator 5, and the communication amount ratio between the fourth refrigerant passage 6 and the seventh refrigerant passage 15 is controlled. The second control valve 14 may be provided with a heater for heating the thermostat, and the opening / closing control of the second control valve 14 may be performed by the ECU 20 described later.
[0019]
The engine control device (hereinafter referred to as ECU) 20 is configured to switch the first control valve 8 according to information from the ambient air temperature sensor 21, the engine temperature sensor 22, the rotation speed sensor 23, the engine load sensor 24, the refrigerant temperature sensor 25, and the like. A control signal for controlling the valve 12 and the second control valve 14 to a predetermined position is generated. Although not shown in FIG. 1, the refrigerant temperature sensor 25 is connected to the ECU 20. The ECU 20 also controls the rotation of the water pump 7 and the discharge amount. In the present embodiment, the refrigerant temperature sensor 25 is provided at the junction of the communication passage 13 and the sixth refrigerant passage 10. It is desirable that the refrigerant temperature sensor 25 is provided in the refrigerant passage through which the refrigerant always flows.
[0020]
The operation of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 2 is a diagram showing an operation when the ambient air temperature is equal to or higher than a predetermined value before the engine is started.
[0022]
In FIG. 2, the first control valve 8 is controlled to a first control position that allows the water pump 7 and the communication passage 13 to communicate with each other. The second control valve 14 is controlled to a first control position that allows the fourth refrigerant passage 6 and the seventh refrigerant passage 15 to communicate with each other. Further, the switching position is switched to the first switching position where the communication between the switching valve 12 communication passage 13 and the heater core is blocked. Accordingly, the water pump 7, the first control valve 8, the communication passage 13, the heat accumulator 17, the first refrigerant passage 1a, the third refrigerant passage 4, the seventh refrigerant passage 15, the second control valve 14, and the fourth refrigerant passage 6 are provided. A first refrigerant circuit 100 is formed.
[0023]
At this time, the water pump 7 operates before the engine 1 is started. Thereby, the refrigerant stored in the heat accumulator 17 is supplied to the first refrigerant passage 1 a of the cylinder head 1. At this time, the refrigerant is not supplied to the second refrigerant passage 2 a of the cylinder block 2. The refrigerant supplied to the first refrigerant passage 1a of the cylinder head 1 exchanges heat with the cylinder head 1 and warms the cylinder head 1. Thereafter, the refrigerant circulates through the first refrigerant circuit 100. As a result, the refrigerant stored in the heat accumulator 17 before starting the engine can be supplied only to the cylinder head 1 without passing through the radiator 5, the heater core 11, the cylinder block 2, etc. having a large refrigerant passage capacity. . For this reason, the cylinder head 1 can be sufficiently warmed only by the refrigerant stored in the heat accumulator 17. By warming the cylinder head 1, fuel atomization is promoted by improving the intake air temperature, so that combustion of the engine is improved and startability can be improved. Further, since the density of the intake air is reduced by increasing the intake air temperature, the opening degree of the throttle valve in the intake passage can be increased in order to secure the amount of air required by the engine. Thereby, the pumping loss of the engine can be reduced and the fuel consumption can be improved.
[0024]
A similar operation is performed immediately after the engine is stopped. By operating the water pump 7 after the engine is stopped, the high-temperature refrigerant heat exchanged with the cylinder head 1 can be introduced into the heat accumulator 17. As a result, the refrigerant stored in the heat accumulator 17 can hold the amount of heat for a longer time. Here, it is needless to say that the above-described operation can be performed before or after the engine is started by driving the water pump 7 by an electric motor or the like that does not use the engine as a drive source.
[0025]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a refrigerant flow when the ambient air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature when the engine is started, or when heating of the passenger compartment is turned on. In addition, it is a schematic diagram showing the flow of the refrigerant when the heating of the vehicle interior is turned on when the temperature of the refrigerant is equal to or lower than a predetermined temperature when idling is stopped, which will be described later.
[0026]
At this time, the first control valve 8 is controlled to the first control position, the second control valve 14 is controlled to the first control position, and the switching valve 12 is controlled to the second switching position where the communication passage 13 and the heater core 11 are communicated. Has been.
[0027]
Thus, a second refrigerant circuit 200 including the water pump 7, the communication passage 13, the heat accumulator 17, the sixth refrigerant passage 10, the switching valve 12, the heater core 11, and the fourth refrigerant passage 6 is configured. The refrigerant stored in the heat accumulator 17 by the operation of the water pump 7 is supplied to the heater core 11 and circulates in the second refrigerant circuit 200. Since the refrigerant stored in the heat accumulator 17 has a high temperature, it is possible to ensure the heater performance until the engine warm-up is completed. Further, since the refrigerant is not supplied to the parts such as the cylinder head 1 and the cylinder block 2, the heat generated by the combustion of the engine is conducted to the refrigerant staying in the first refrigerant passage 1a and the second refrigerant passage 2a. Thereby, the temperature of a refrigerant | coolant can be raised rapidly.
[0028]
In addition, when the idling is stopped, the temperature of the refrigerant is equal to or lower than a predetermined temperature, and even when heating of the passenger compartment is required, the high-temperature refrigerant is supplied to the heater core 11, so that the heater performance can be ensured. Here, the idling stop indicates a state where idling is temporarily stopped by a mechanism for automatically stopping idling of the engine without stopping the engine.
[0029]
FIG. 4 is a drawing showing the flow of refrigerant when the heater is turned on after the engine is started.
[0030]
In FIG. 4, the first control valve 8 is controlled to the second control position for communicating the fourth refrigerant passage 6 and the fifth refrigerant passage 9, and the second control valve 14 is controlled to the first control position. The switching valve 12 is in the second switching position. Thus, the water pump 7, the fifth refrigerant passage 9, the first control valve 8, the second refrigerant passage 2a, the first refrigerant passage 1a, the third refrigerant passage 4, the seventh refrigerant passage 15, the second control valve 14, the second A third refrigerant circuit 300 including four refrigerant passages 6, a water pump 7, a fifth refrigerant passage 9, a first control valve 8, a second refrigerant passage 2a, a first refrigerant passage 1a, a sixth refrigerant passage 10, and a switching valve 12. A fourth refrigerant circuit 400 including the heater core 11 and the fourth refrigerant passage 6 is configured. By the operation of the water pump 7, the refrigerant is supplied to the third refrigerant circuit 300 and the fourth refrigerant circuit 400. As a result, the refrigerant is supplied to the first and second refrigerant passages 1a and 2a provided at the high temperature portions such as the cylinder head 1 and the cylinder block 2 to exchange heat, and these temperatures can be lowered. In addition, the heater performance can be ensured by supplying the heater core 11 with the refrigerant having a high temperature after heat exchange.
[0031]
In addition, when the heater is not turned on, the switching valve 12 is controlled to the first control position, and if the supply of the refrigerant to the fourth refrigerant circuit 400 is stopped, the passage resistance can be reduced, so that the water pump 7 operating power can be reduced.
[0032]
In addition, when the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a predetermined value, the second control valve 14 shuts off the seventh refrigerant passage 15 and communicates the third refrigerant passage 4 and the fourth refrigerant passage 6 via the radiator. Therefore, the refrigerant can exchange heat with the external air inside the radiator 5 to reduce its temperature.
[0033]
FIG. 5 is a schematic diagram showing the refrigerant flow when the heating of the vehicle interior is turned on when the idling of the engine is stopped and the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature.
[0034]
In FIG. 5, the first control valve 8 is in the second control position for communicating the fourth refrigerant passage 6 and the fifth refrigerant passage 9, and the second control valve 14 is in either the first control position or the second control position. Each is controlled. The switching valve 12 is controlled to the second switching position. Thus, the fifth refrigerant circuit 500 including the water pump 7, the first control valve 8, the fifth refrigerant passage 9, the second refrigerant passage 2 a, the switching valve 12, the heater core 11, the sixth refrigerant passage 10, and the fourth refrigerant passage 6. Is configured. The refrigerant is supplied to the fifth refrigerant circuit 500 by the operation of the water pump 7. When the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature, the temperature of the second refrigerant passage 2a provided in the cylinder block 2 is high. A high-temperature refrigerant is supplied to the heater core 11 by the fifth refrigerant circuit 500 described above. As a result, the heater performance can be ensured even when the heater is activated when idling is stopped.
[0035]
As described above, in the present embodiment, an optimal cooling circuit can be configured when the engine is in any operating state. As a result, the refrigerant at the required temperature (high or low) depending on the engine operating conditions such as before starting the engine, before warming up after starting, when the heater is turned on, or when idling is stopped. Can be selectively supplied. This makes it possible to improve engine startability and exhaust emission by stabilizing combustion immediately after start-up, engine overcooling, prevention of overheating, heater performance improvement, and the like.
[0036]
As described above, according to the first aspect of the present invention, the communication passage that communicates the fifth refrigerant passage and the first refrigerant passage is provided, and the fifth refrigerant passage is connected to the first refrigerant passage via the communication passage. By providing a control valve that controls whether to communicate with the second refrigerant passage or the second refrigerant passage, the engine can be cooled only in the cylinder head or in both the cylinder block and the cylinder head depending on the operating condition. The refrigerant circuit can be configured so that it can be selectively supplied only to the required part. Thereby, the passage resistance of the refrigerant circuit can be reduced and the capacity of the pump means can be optimized. Thereby, the physique, mass, cost, etc. of a pump means can be reduced and the mounting property of an apparatus can be improved.
[0037]
Also, the refrigerant kept by the heat accumulator to store disposed in the communication passage, it is possible to store a long time with a high temperature coolant, warm and stored in the heat accumulator during cold restart of the engine Refrigerant can be supplied to the engine. As a result, engine warm-up, particularly the temperature of the cylinder head, can be improved, and fuel vaporization is promoted. For this reason, combustion immediately after the start is stabilized, so that the startability of the engine and the exhaust emission can be improved.
[0038]
Also, a sixth coolant passage communicating with the communication passage branched from previous SL fourth refrigerant passage, provided with a switching valve for controlling communication or blocking between the communicating passage and the sixth refrigerant passage, the refrigerant and the outside By providing the heater core for exchanging heat with air in the sixth refrigerant passage, the heat accumulator and the heater core can be communicated with each other without passing through the engine. Accordingly, it is possible to supply the refrigerant of the heat accumulator only to the heater core, and it is possible to supply the warm refrigerant to the heater core until the engine warm-up is completed, thereby ensuring the heater performance.
[0039]
Further comprising a temperature sensing mechanism that measures the air temperature of ambient, sensed when the air temperature is equal to or larger than the predetermined temperature, before starting the engine, the first refrigerant of the refrigerant which is stored in the heat accumulator Since the control valve is operated so as to flow only into the passage, the high temperature refrigerant stored in the heat accumulator can be selectively supplied only to the cylinder head, and the limit stored in the heat accumulator is limited. It is possible to efficiently use the amount of the high-temperature refrigerant.
[0040]
According to a second aspect of the present invention, when the air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature or when heating of the passenger compartment is required, the switching valve is controlled to communicate with the communication passage and the sixth refrigerant passage. As a result, when the air temperature is lower than the predetermined temperature and the passenger compartment needs to be heated, the high-temperature refrigerant stored in the regenerator can be supplied only to the heater core, so the engine warm-up is completed. In the meantime, sufficient heater performance can be ensured by the refrigerant stored in the heat accumulator.
[0041]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a refrigerant temperature detection mechanism for detecting the temperature of the refrigerant, and when the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature and heating of the passenger compartment is not required, the pump By controlling the control valve so that the means and the second refrigerant passage communicate with each other, the refrigerant is supplied via the cylinder block when the engine temperature is equal to or higher than a predetermined temperature and heating of the passenger compartment is not required. Therefore, the passage resistance can be made smaller than the supply of the refrigerant through the heat accumulator or the heater core, and the pump means can be reduced in size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a cooling circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a cooling circuit before starting the engine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a cooling circuit when the ambient air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature when the engine according to the embodiment of the present invention is started, or when heating of the passenger compartment is turned on.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a cooling circuit when a heater is turned on after the engine according to the embodiment of the present invention is started.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a cooling circuit when heating in the passenger compartment is turned on when the idling of the engine according to the embodiment of the present invention is stopped and the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature. .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder head 1a 1st refrigerant path 2 Cylinder block 2a 2nd refrigerant path 4 3rd refrigerant path 5 Radiator 6 4th refrigerant path 7 Water pump (pump means)
8 First control valve (control valve)
9 Fifth refrigerant passage 10 Sixth refrigerant passage 11 Heater core 12 Switching valve 13 Communication passage 17 Regenerator 21 Ambient temperature detection mechanism 25 Refrigerant temperature detection mechanism 30 Engine

Claims

Pump means for circulating the refrigerant;
The first refrigerant passage provided in the cylinder head of the engine;
A second refrigerant passage provided in the cylinder block of the engine and communicating with the first refrigerant passage;
A radiator that exchanges heat between the refrigerant and external air;
A third refrigerant passage communicating the radiator and the first refrigerant passage;
A fourth refrigerant passage communicating the radiator and the pump means;
A fifth refrigerant passage communicating the pump means and the second refrigerant passage ;
A communication passage communicating the fifth refrigerant passage and the first refrigerant passage ;
A sixth refrigerant passage branched from the fourth refrigerant passage and communicating with the communication passage;
A control valve for controlling whether the pump means communicates with the first refrigerant passage via the communication passage or communicates with the second refrigerant passage via the fifth refrigerant passage ;
A heat accumulator that is arranged in the communication passage and that retains and stores the refrigerant;
A switching valve that controls communication / blocking between the communication passage and the sixth refrigerant passage;
A heater core that is provided in the sixth refrigerant passage and performs heat exchange between the refrigerant and external air;
A temperature detection mechanism for measuring the ambient air temperature,
If the air temperature detected by the temperature detection mechanism is equal to or higher than a predetermined temperature, the refrigerant stored in the heat accumulator is not passed through the second refrigerant passage and the sixth refrigerant passage before starting the engine. An engine cooling device in which the control valve is operated so as to flow into the first refrigerant passage .

2. The control device according to claim 1 , wherein when the air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature or when heating of the passenger compartment is required, the switching valve is controlled to communicate the communication passage with the sixth refrigerant passage. The engine cooling device described.

A refrigerant temperature detection mechanism for detecting the temperature of the refrigerant is provided, and when the temperature of the refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature and heating of the passenger compartment is not necessary, the pump means and the second refrigerant passage communicate with each other. The vehicle cooling device according to claim 1 , wherein the control valve is controlled as described above.