JP5637047B2 - 内燃機関の冷却水温制御装置 - Google Patents
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Description
固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水を内燃機関に循環させる冷却水通路と、
前記冷却水通路を流通する前記冷却水と熱交換する熱交換手段と、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記冷却水の温度が前記相変化温度帯に留まるように、前記熱交換手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水温制御装置である。
化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水の温度が相変化温度帯に留まるように、熱交換手段を制御する。具体的には、冷却水の温度が相変化温度帯に留まるように、熱交換手段と冷却水とが熱交換しないよう熱交換手段を制御する。したがって、熱交換手段の冷却水による冷却はできないが、比熱が可変する冷却水の温度を相変化温度帯により長時間留まらせることができる。
内燃機関に供給されるオイルを流通させるオイル通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記オイルと前記冷却水とを熱交換させることにより前記オイルを冷却するオイルクーラと、
前記オイルが前記冷却水と熱交換しないように、前記オイルに前記オイルクーラをバイパスさせるオイルクーラバイパス通路と、
前記オイルを前記オイルクーラに流通させるか、前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させるとよい。
内燃機関に還流されるEGRガスを流通させるEGR通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記EGRガスと前記冷却水とを熱交換させることにより前記EGRガスを冷却するEGRクーラと、
前記EGRガスが前記冷却水と熱交換しないように、前記EGRガスに前記EGRクーラをバイパスさせるEGRクーラバイパス通路と、
前記EGRガスを前記EGRクーラに流通させるか、前記EGRガスを前記EGRクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記EGRガスを前記EGRクーラバイパス通路に流通させるとよい。
内燃機関に供給される吸気を流通させる吸気通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記吸気と前記冷却水とを熱交換させることにより前記吸気を冷却するインタークーラと、
前記吸気が前記冷却水と熱交換しないように、前記吸気に前記インタークーラをバイパス
させるインタークーラバイパス通路と、
前記吸気を前記インタークーラに流通させるか、前記吸気を前記インタークーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記吸気を前記インタークーラバイパス通路に流通させるとよい。
図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関の冷却水温制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1では、シリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却するために冷却水が冷却水通路2を循環する。冷却水通路2としては、冷却水がラジエータ3を流通する通路2a、冷却水がヒータコア4を流通する通路2b、冷却水がオイルクーラ5を流通する通路2c、冷却水がEGRクーラ6を流通する通路2d、冷却水がインタークーラ7を流通する通路2eが設けられている。
、オイルクーラ5は、オイルを流通させるオイル通路5aと、冷却水がオイルクーラを流通する通路2cと、を隣接させ、オイルと冷却水とを熱交換させることによりオイルを冷却する。また、オイルクーラ5に隣接してオイルクーラバイパス通路5bが設けられている。オイルクーラバイパス通路5bは、オイルが冷却水と熱交換しないように、オイルにオイルクーラ5をバイパスさせる。オイル通路5aにおけるオイルクーラバイパス通路5bとの分岐位置には、切替弁5cが設けられている。切替弁5cが本発明の切替手段に対応する。切替弁5cは、オイルをオイルクーラ5に流通させるか、オイルをオイルクーラバイパス通路5bに流通させるかを切り替える。オイルクーラ5、オイルクーラバイパス通路5b、及び切替弁5cが、本発明の熱交換手段に対応する。
図4は、本実施例に係る冷却水の温度と比熱との関係を示す図である。図3に示すように冷却水中の複数の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより、図4に示す複数の粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している可変比熱領域が生じる。この可変比熱領域は、冷却水に熱が付与されても、粒子が相変化して冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯となる(図5参照)。すなわち、相変化温度帯とは、冷却水中の粒子が固相状態と液相状態との一方から他方に相変化して冷却水の比熱が変化している状態の温度帯であり、この相変化温度帯では、冷却水に付与される熱量に変化が生じても、粒子の相変化が生じて比熱が変化し冷却水の温度が変化し難くなるものである。このような冷却水を用いることにより、内燃機関1の暖機過程では従来よりも冷却水の比熱を下げておくことで内燃機関1の暖機性を向上して燃費向上でき、暖機後はある一定の温度域(相変化温度帯)で比熱が高くなることから、オーバーヒート等を回避することができる。
従来から、図2に示すようなオイルにオイルクーラ5をバイパスさせるオイルクーラバイパス通路5bが設けられていた。そして、低油温時にオイルをオイルクーラバイパス通路5bに流通させて油温が低下して油圧が低下することを回避していた。また、オイルをオイルクーラ5と共にオイルクーラバイパス通路5bにも流通させ、オイルクーラ5を流通するオイルの流量を調整してオイルの温度を変更していた。
ECU12における冷却水温制御ルーチン1について、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。図6は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン1を示すフローチャートである。本ルーチンは、ECU12によって実行される。本ルーチンを実行するECU12が、本発明の制御手段に対応する。
る値である。S104において肯定判定されると、S105へ移行する。S104において否定判定されると、S106へ移行する。
ECU12における冷却水温制御ルーチン1aについて、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。冷却水温制御ルーチン1aは、冷却水温制御1を実施する変形例のルーチンである。図7は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン1aを示すフローチャートである。本ルーチンは、ECU12によって実行される。本ルーチンを実行するECU12が、本発明の制御手段に対応する。本ルーチンは、図6に示すルーチンのS104がS204に置き換わっただけであるので、その点のみを説明する。
上記で説明した冷却水温を相変化温度帯に留まらせるようにする冷却水温制御1は、オイルにオイルクーラ5をバイパスさせることで目的を達成していた。しかし、本発明は、これに限られない。本発明は、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、冷却水温が相変化温度帯に留まるように、熱交換手段と冷却水とが熱交換しないよう熱交換手段を制御するものであればよい。以下では冷却水温制御の他の例を説明する。
ECU12における冷却水温制御ルーチン2について、図8に示すフローチャートに基づいて説明する。図8は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン2を示すフローチャートである。本ルーチンは、ECU12によって実行される。本ルーチンを実行するECU12が、本発明の制御手段に対応する。
冷却水温制御の他の例を説明する。本実施例では、冷却水温が相変化温度帯に含まれる場合に、切替弁を用いて吸気を、インタークーラ7に流通させずにインタークーラバイパス通路に流通させるようにした。この場合にも、図5と同様な切替弁制御を行う。
ECU12における冷却水温制御ルーチン3について、図9に示すフローチャートに基づいて説明する。図9は、本実施例に係る冷却水温制御ルーチン3を示すフローチャートである。本ルーチンは、ECU12によって実行される。本ルーチンを実行するECU12が、本発明の制御手段に対応する。
本発明に係るオイル消費低減制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
2 冷却水通路
2a〜2f 通路
3 ラジエータ
4 ヒータコア
5 オイルクーラ
5a オイル通路
5b オイルクーラバイパス通路
5c 切替弁
6 クーラ
7 インタークーラ
8 水温センサ
9 リザーブタンク
10 電子サーモスタット
11 ウォータポンプ
Claims (4)
- 固相状態と液相状態との一方から他方に相変化することにより媒体の比熱を変更する粒子を含み比熱が可変する冷却水を内燃機関に循環させる冷却水通路と、
前記冷却水通路を流通する前記冷却水と熱交換する熱交換手段と、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記冷却水との熱交換が行われないように前記熱交換手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水温制御装置。 - 前記熱交換手段は、
内燃機関に供給されるオイルを流通させるオイル通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記オイルと前記冷却水とを熱交換させることにより前記オイルを冷却するオイルクーラと、
前記オイルが前記冷却水と熱交換しないように、前記オイルに前記オイルクーラをバイパスさせるオイルクーラバイパス通路と、
前記オイルを前記オイルクーラに流通させるか、前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記オイルを前記オイルクーラバイパス通路に流通させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。 - 前記熱交換手段は、
内燃機関に還流されるEGRガスを流通させるEGR通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記EGRガスと前記冷却水とを熱交換させることにより前記EGRガスを冷却するEGRクーラと、
前記EGRガスが前記冷却水と熱交換しないように、前記EGRガスに前記EGRクーラをバイパスさせるEGRクーラバイパス通路と、
前記EGRガスを前記EGRクーラに流通させるか、前記EGRガスを前記EGRクーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記EGRガスを前記EGRクーラバイパス通路に流通させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。 - 前記熱交換手段は、
内燃機関に供給される吸気を流通させる吸気通路と前記冷却水通路とを隣接させ、前記吸気と前記冷却水とを熱交換させることにより前記吸気を冷却するインタークーラと、
前記吸気が前記冷却水と熱交換しないように、前記吸気に前記インタークーラをバイパスさせるインタークーラバイパス通路と、
前記吸気を前記インタークーラに流通させるか、前記吸気を前記インタークーラバイパス通路に流通させるかを切り替える切替手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記冷却水の温度が、前記粒子が相変化して前記冷却水の比熱が変化している状態の相変化温度帯に含まれる場合に、前記切替手段を用いて前記吸気を前記インタークーラバイパス通路に流通させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の冷却水温制御装置。
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Publication Number | Publication Date |
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