JP4661927B2 - エンジンの冷却水量判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却に供される冷却水の冷却水量を判定する冷却水量判定装置に関する。

従来より、エンジンにより駆動される機械式のウォータポンプによって冷却水をエンジンに供給し、該エンジンを冷却するようにしたものは知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−７６４８３号公報

ところで、エンジンの冷却に供される冷却水の冷却水量は、その循環経路中に配されたリザーブタンクに貯留される冷却水量によって確認することが可能である。しかし、リザーブタンクはエンジンルーム内などに収容されているため、冷却水量を確認するに当たってエンジンルームを開放させる必要があり、冷却水量を確認する作業が非常に煩わしいものとなる。

一方、冷却水量の不足は、既存の冷却水温検出手段により検出された冷却水の温度をモニタする温度計によって冷却水の温度の過上昇を判定することが可能であるが、冷却水温検出手段により検出された冷却水の温度を単にモニタしている温度計では精度が悪いものとなる。しかも、機械式のウォータポンプはエンジンの駆動時に常時駆動しているため、このウォータポンプより吐出された冷却水が冷却水温検出手段のセンサ部に常に触れた状態となり、冷却水温検出手段により検出される冷却水の温度変化の度合いは変動の少ないフラットなものとなる。そのため、冷却水温検出手段により検出される冷却水の温度を単にモニタしている精度の悪い温度計では、冷却水の温度の過上昇に気づき難く、冷却水の温度の過上昇に気付いた時点で冷却水量の不足が判明しても、既にエンジンがオーバーヒートを起こしている可能性が高く、エンジンのオーバーヒートを未然に防止することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンルームを開放して冷却水量を確認する煩わしい作業を不要にしつつ、エンジンのオーバーヒートを未然に防止することができるエンジンの冷却水量判定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンの冷却水量判定装置として、エンジンの駆動時に間欠運転可能なウォータポンプと、このウォータポンプよりも高所で冷却水循環経路内の温度を検出する冷却水温検出手段とを備える。そして、上記ウォータポンプの間欠運転の実行に伴い、上記冷却水循環経路内の冷却水がウォータポンプの駆動により冷却水温度検出手段に接触する状態と、冷却水循環経路内に混入した空気がウォータポンプの停止により冷却水温度検出手段に接触する状態とが繰り返されることに起因して上昇と下降とを繰り返す冷却水循環経路内検出温度の変化の度合いが所定値以上であるときに、冷却水の不足と判定する判定手段を備えている。

この特定事項により、ウォータポンプの間欠運転時に冷却水温検出手段により検出される冷却水循環経路内の温度変化の度合いに基づいて冷却水の不足が判定されるので（その度合いが大きいときに、冷却水の不足であると判定されるので）、冷却水量を確認するに当たってエンジンルームを開放してリザーブタンクの冷却水量を確認するといった、非常に煩わしい作業が不要となる。その上、冷却水温検出手段により検出された冷却水の温度をモニタする温度計によって冷却水の温度の過上昇に気付くよりも前に、冷却水の不足が事前に判明し、エンジンのオーバーヒートを未然に防止することが可能となる。しかも、ウォータポンプの間欠運転時に既存の冷却水温検出手段を利用して冷却水の不足が判定されるので、新たな検出手段を追加して冷却水の不足を検出する必要がなく、コストの低廉化を図ることも可能となる。

特に、上記判定手段による冷却水の不足を判定する時期を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記エンジンの暖機完了後に上記判定手段による冷却水の不足の有無を判定するようにしている。

この特定事項により、暖機完了後には冷却水の循環経路中での空気と冷却水との温度差が暖機開始直後に比して大きくなるため、冷却水温検出手段のセンサ部に触れる空気と冷却水との識別が明確に行えることになり、判定手段による冷却水の不足の判定をより精度よく行うことが可能となる。

更に、上記判定手段により冷却水の不足が判定されたとき、冷却水の不足を報知する報知手段を備えている場合には、報知手段によって冷却水の不足を運転者に確実に知らしめることが可能となる。

以上、要するに、ウォータポンプの間欠運転時の冷却水の温度変化の度合いに基づいて冷却水の不足を判定（その温度変化の度合いが大きいときに冷却水の不足であると判定）することで、エンジンルームを開放してリザーブタンクの冷却水量を確認するといった、非常に煩わしい作業を行わなくとも、温度計により冷却水の温度の過上昇に気づくよりも前に冷却水の不足を事前に判定でき、エンジンのオーバーヒートを未然に防止することができる。しかも、ウォータポンプの間欠運転時に既存の冷却水温検出手段を利用して冷却水の不足が判定され、新たな検出手段の追加を無くしてコストの低廉化を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る冷却水量判定装置を備えた自動車用エンジン（以下、単にエンジンと称する）を示し、このエンジン１は、シリンダブロック１１のフロント側面に電動式のウォータポンプ２を備えている。このウォータポンプ２は、エンジン１の駆動とは無関係に電力の供給により駆動するものであって、エンジンＥＣＵ３によってその駆動が制御されている。つまり、ウォータポンプ２は、連続運転はもちろんのこと、エンジン１の駆動時に間欠運転可能とされている。

そして、ウォータポンプ２より吐出された冷却水は、シリンダブロック１１を経てその上面に連設されたシリンダヘッド１２へ供給される。このシリンダヘッド１２に供給された冷却水は、冷却水通路（図示せず）からラジエータ（図示せず）を経てウォータポンプ２の導入口２１に戻される冷却水循環経路と、ラジエータを迂回するバイパス通路（図示せず）を経てウォータポンプ２の導入口２１に戻されるバイパス経路とに冷却水の温度に応じて流路が切り換えられるようになっている。この場合、冷却水通路は、シリンダヘッド１２のリヤ側面より突出する冷却水導出管１２１に接続されている。

また、冷却水導出管１２１の基部には、シリンダヘッド１２の冷却に供された冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段としての冷却水温センサ４が設けられている。この冷却水温センサ４は、ウォータポンプ２よりも高所に配されている。また、冷却水温センサ４により検出された冷却水の温度は、エンジンＥＣＵ３に入力されている。

エンジンＥＣＵ３には、冷却水循環経路またはバイパス経路内を流通する冷却水の不足を判定する判定手段３１が設けられている。この判定手段３１には、冷却水温センサ４からの冷却水の温度が随時入力される。

そして、判定手段３１は、エンジン１の暖機完了後（例えば、冷却水の温度が５０°Ｃを超えたとき）にエンジンＥＣＵ３によってウォータポンプ２が間欠運転された際に検出される冷却水温センサ４からの冷却水の温度変化の度合いに基づいて冷却水の不足を判定している。具体的には、冷却水の温度が５０°Ｃに達したエンジン１の暖機完了後に、図２に示すように、ウォータポンプ２に対する電力の供給をＯＮまたはＯＦＦしてウォータポンプ２を間欠運転（例えば１０秒間に５回程度の頻度）させ、このとき、図３に示すように、冷却水温センサ４により検出される冷却水の温度変化の度合いが大きければ、冷却水の不足であると判定手段３１によって判定している。この場合、冷却水温センサ４による冷却水の温度変化の度合いは、冷却水温センサ４のセンサ部に対し冷却水のみでなくウォータポンプ２の停止時に空気が触れることによって大きく変動する。

また、エンジン１が搭載された自動車のダッシュパネルには、冷却水の不足を報知する報知手段としてのウォーニングランプ５が設けられている。そして、判定手段３１により冷却水の不足が判定されたとき、ウォーニングランプ５が点灯するようになっていて、運転者に対し冷却水の不足が速やかに報知される。また、自動車のダッシュパネルには、冷却水温センサ４により検出された冷却水の温度をモニタする温度計（図示せず）が設けられている。

次に、判定手段３１により冷却水の冷却水量を判定する際のエンジンＥＣＵによる制御の流れを図４のフローチャートに基づいて説明する。

まず、図４のフローチャートのステップＳＴ１において、エンジン１が始動するまで待機した後、ステップＳＴ２において、エンジン１の暖機を行う。このとき、ウォータポンプ２を連続的または断続的に運転してもよい。

次いで、ステップＳＴ３において、冷却水の温度が暖機完了温度（例えば５０°Ｃ）となって暖機が完了するまで待機した後、ステップＳＴ４で、ウォータポンプ２の間欠運転（例えば１０秒間に５回程度の頻度）を行う。

その後、ステップＳＴ５において、冷却水温センサ４からの冷却水の温度を入力し、ステップＳＴ６で、ステップＳＴ５において入力された冷却水の温度変化の度合いを判定する。具体的には、図３に示すように、冷却水の温度変化の度合いが大きい（例えば１０°Ｃ以上ある）か否かを判定する。

このステップＳＴ６の判定が、冷却水の温度変化の度合いが大きいＹＥＳの場合には、ステップＳＴ７において、冷却水の不足であると判定し、ステップＳＴ８で、ダッシュパネルのウォーニングランプ５を点灯させて、運転者に対し冷却水の不足を報知した後、判定手段３１による判定を終える。

一方、上記ステップＳＴ６の判定が、冷却水の温度変化の度合いが小さいＮＯの場合には、ステップＳＴ９において、冷却水の不足でないと判定し、判定手段３１による判定を終える。

このように、ウォータポンプ２の間欠運転時に冷却水温センサ４により検出される冷却水の温度変化の度合いに基づいて冷却水の不足が判定、つまり温度変化の度合いが大きい（例えば１０°Ｃ以上ある）ときに冷却水の不足であると判定されるので、冷却水量を確認するに当たってエンジンルームを開放してリザーブタンクの冷却水量を確認するといった、非常に煩わしい作業を廃止できる。その上、冷却水温センサ４により検出された冷却水の温度をモニタする温度計によって冷却水の温度の過上昇に運転者が気付くよりも前に冷却水の不足が事前に判明し、エンジン１のオーバーヒートを未然に防止することができる。

しかも、ウォータポンプ２を間欠運転させた際に既存の冷却水温センサ４を利用して冷却水の不足が判定されるので、新たな検出手段を追加して冷却水の不足を検出する必要がなく、コストの低廉化を図ることもできる。

そして、エンジン１の暖機完了後に判定手段３１による冷却水の不足の判定が行われるので、暖機完了後には冷却水循環経路またはバイパス経路内を流通する冷却水と空気との温度差が暖機開始直後に比して大きくなるため、冷却水温センサ４のセンサ部に触れる空気と冷却水との識別が明確に行えることになり、判定手段３１による冷却水の不足の判定をより精度よく行うことができる。

更に、判定手段３１により冷却水の不足であると判定されたとき、ダッシュパネルのウォーニングランプ５を点灯させて運転者に対し冷却水の不足が報知されるので、冷却水の不足を運転者に確実に知らしめることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、エンジン１の暖機完了後にウォータポンプ２の間欠運転を行うようにしたが、エンジンの暖機開始直後または暖機途中にウォータポンプの間欠運転を行って、判定手段による冷却水の不足が判定されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ウォータポンプとして電動式のものを適用したが、エンジンの駆動時に間欠運転可能な機械式のウォータポンプであってもよい。このような機械式のウォータポンプにおいては、クランクシャフトからの駆動力を断接可能なクラッチ機構を付設しておくことで、エンジンの駆動時であってもクラッチの断接により間欠運転が可能となる。

本発明の実施形態に係るエンジンの冷却水量判定装置のシステム構成図である。 ウォータポンプの間欠運転時の時間に対する電力供給の特性を示す特性図である。 ウォータポンプの間欠運転時の時間に対する冷却水温センサの検出値の特性を示す特性図である。 判定手段により冷却水の冷却水量を判定する際のエンジンＥＣＵによる制御の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

１ エンジン
２ ウォータポンプ
３１ 判定手段
４ 冷却水温センサ（冷却水温検出手段）
５ ウォーニングランプ（報知手段）

Claims (3)

1. エンジンの駆動時に間欠運転可能なウォータポンプと、
   このウォータポンプよりも高所で冷却水循環経路内の温度を検出する冷却水温検出手段と、
   上記ウォータポンプの間欠運転の実行に伴い、上記冷却水循環経路内の冷却水がウォータポンプの駆動により冷却水温度検出手段に接触する状態と、冷却水循環経路内に混入した空気がウォータポンプの停止により冷却水温度検出手段に接触する状態とが繰り返されることに起因して上昇と下降とを繰り返す冷却水循環経路内検出温度の変化の度合いが所定値以上であるときに、冷却水の不足と判定する判定手段とを備えていることを特徴とするエンジンの冷却水量判定装置。
2. 請求項１記載のエンジンの冷却水量判定装置において、
   上記判定手段は、上記エンジンの暖機完了後に冷却水の不足の有無を判定するようにしていることを特徴とするエンジンの冷却水量判定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却水量判定装置において、
   上記判定手段により冷却水の不足が判定されたとき、冷却水の不足を報知する報知手段を備えていることを特徴とするエンジンの冷却水量判定装置。

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