JP6456743B2 - 内燃機関の冷却および潤滑装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の冷却および潤滑装置に関する。

例えば、特許文献１に、エンジンやトランスミッションの油温制御において潤滑油の昇温を効率的に行う技術が開示されている。具体的に、特許文献１に開示されたエンジンの冷却水路は、エンジン内を通過した冷却水が、エンジン出口からラジエータを経由してエンジン入り口に戻る主冷却水路と、主冷却水路から分岐してヒータコア又はオイルウォーマを経由してエンジン入り口に戻る副冷却水路とを含む。

副冷却水路は、途中でヒータコアにつながる水路とオイルウォーマにつながる水路とに分岐し、ヒータコア、オイルウォーマの下流で合流する。そして、副冷却水路の分岐部には、ヒータコア、オイルウォーマへの通水を遮断するかまたは流量を制御する制御弁が備わっており、主冷却水路にはラジエータへの通水量を制御する制御弁が備わっている。

特開２００４−３０１０４１号公報

特許文献１に開示された技術によれば、車両（エンジン）の暖機時には、オイルウォーマに冷却水の全量を流すことができるため、冷却水の熱を効率よく使用することができる。しかしながら、暖機中、暖機後に関わらず、常時、オイルウォーマへ潤滑油を供給しているため、熱交換が必要のない状態においてオイルウォーマの潤滑油通路の抵抗によりエンジン各部への供給油圧が低下する。このため、オイルウォーマが無い場合と同等の油圧を確保するためにはオイルポンプの吐圧能力を増す必要があり、その場合、オイルポンプの大型化とオイルポンプの消費動力の増加を招き、その結果、特に、暖機後の燃費が悪くなる。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、特に、暖機終了後のオイルポンプの消費動力増加による燃費の悪化を抑制する、内燃機関の冷却および潤滑装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明の内燃機関の冷却及び潤滑装置は、内燃機関を通過した冷却水をラジエータ経由で前記内燃機関に戻す第１冷却水路と、前記冷却水をヒータコア経由で前記内燃機関に戻す第２冷却水路と、前記冷却水をオイルウォーマ経由で前記内燃機関に戻す第３冷却水路と、前記冷却水を加圧して前記内燃機関内に循環させるウォータポンプと、少なくとも前記ラジエータの下流側と前記ヒータコアの下流側の冷却水を取り込み、前記ラジエータと前記ヒータコアとの間で前記ウォータポンプに供給する前記冷却水の流量を制御する水制御弁と、前記内燃機関を通過した潤滑油をオイルウォーマ経由で前記内燃機関に戻す第１潤滑油路と、前記潤滑油を前記オイルウォーマを迂回して前記内燃機関に戻す第２潤滑油路と、前記潤滑油を加圧して前記内燃機関に循環させるオイルポンプと、前記オイルウォーマと前記第２潤滑油路との間で前記潤滑油を前記内燃機関に供給するか否かを制御する油制御弁と、前記ヒータコアに対する作動要求があるか否かと測定される前記内燃機関の前記冷却水の温度が温度閾値を超えるか否かの４状態により、前記水制御弁と前記油制御弁とを制御する制御回路と、を有し、前記制御回路は、前記冷却水の温度が前記温度閾値以上の場合に前記油制御弁を制御して、前記潤滑油の前記オイルウォーマへの供給を停止し、前記潤滑油を前記第２潤滑油路経由で前記内燃機関に供給することを特徴とする。

本発明の内燃機関の冷却および潤滑装置において、前記水制御弁は、更に、前記オイルウォーマの下流側の冷却水を取り込み、前記制御回路による制御の下で、前記ラジエータ、前記ヒータコア、前記オイルウォーマ間で前記ウォータポンプに供給する前記冷却水の流量を制御し、前記制御回路は、前記水制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記冷却水の供給を行う場合に、前記油制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記潤滑油の供給を行い、前記水制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記冷却水の供給を行わない場合に、前記油制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記潤滑油の供給を停止し、前記潤滑油を前記第２潤滑油路経由で前記内燃機関に供給することを特徴とする。

本発明の内燃機関の冷却および潤滑装置において、前記制御回路は、前記ヒータコアに対する作動要求の有無にかかわらず、前記冷却水の温度が前記温度閾値以上の場合に、前記冷却水の温度と、更に測定される前記内燃機関内における前記潤滑油の温度とを比較し、前記潤滑油の温度が前記冷却水の温度以上の場合に、前記油制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記潤滑油の供給を停止し、前記潤滑油を前記第２潤滑油路経由で前記内燃機関に供給することを特徴とする。

本発明によれば、特に、暖機終了後のオイルポンプの消費動力増加による燃費の悪化を抑制する、内燃機関の冷却および潤滑装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１の制御例１を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の制御例２を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２の制御例１を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２の制御例２を示すフローチャートである。

以下に説明する最良の実施の形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。したがって、当業者は、本発明が、以下に説明される実施の形態１，２（以下、単に本実施形態１，２という）によって不当に限定されないことを留意すべきである。

（実施形態１の構成）
図１は、本実施形態１にしたがう内燃機関の冷却および潤滑装置１Ａの概略構成例を示す。図１に示されるように、本実施形態１にしたがう内燃機関の冷却及び潤滑装置１Ａにおいて、内燃機関としてのエンジン１０に、冷却水を加圧してエンジン１０内に循環させるウォータポンプ１７，および潤滑油を加圧してエンジン内に循環させるオイルポンプ１９が設けられている。

エンジン１０には、冷却水が循環する冷却水路が形成されている。この冷却水路は、エンジン１０を通過した冷却水を放熱して冷却するラジエータ１１を経由してエンジン１０に戻す冷却水路１２（第１冷却水路）と、冷却水をヒータコア１３経由でエンジン１０に戻す冷却水路１４（第２冷却水路）と、冷却水をオイルウォーマ１５経由でエンジン１０に戻す冷却水路１６（第３冷却水路）と、を含む。

なお、ヒータコア１３は、ラジエータ１１と同様に作用する熱交換機であって、冷却水がヒータコア１３に流入すると冷却水の熱が奪われ、暖められた空気が車室内に供給されるようになっている。

冷却水路１２のうち、ラジエータ１１からエンジン１０に向かう下流側と、冷却水路１４のうち、ヒータコア１３からエンジン１０に向かう下流側が合流する箇所には、ラジエータ１１とヒータコア１３との間でウォータポンプ１７に供給する冷却水の流量を制御する水制御弁１８ａが設置されている。なお、冷却水路１６のうち、オイルウォーマ１５からエンジン１０に向かう下流側は、水制御弁１８ａを介することなく、直接、ウォータポンプ１７へ合流している。したがって、冷却水はオイルウォーマ１５へ常時供給される構造になっている。

エンジン１０には、更に、潤滑油が循環する潤滑油路が形成されている。この潤滑油路は、オイルポンプ１９から供給された潤滑油をオイルウォーマ１５経由でエンジン１０に戻す潤滑油路２０（第１潤滑油路）と、潤滑油を、オイルウォーマ１５を迂回してエンジン１０に戻すバイパス潤滑油路２１（第２潤滑油路）と、を含む。潤滑油路２０のうち、オイルウォーマ１５からエンジン１０に向かう上流側と、バイパス潤滑油路２１のうち、潤滑油がエンジン１０に向かう上流側の分岐箇所には、オイルウォーマ１５とバイパス潤滑油路２１との間で潤滑油をエンジン１０に供給するかを選択制御する油制御弁２１ａが設置されている。なお、油制御弁２１ａは、電動デバイスに制限されず冷却水あるいは潤滑油の温度に応じて作動する感温式デバイスでもよい。

なお、オイルウォーマ１５も熱交換機であって、内部に、エンジン１０の潤滑油が流通する図示省略した潤滑油路と冷却水路とが形成されている。潤滑油路と冷却水路とは互いに独立して形成され、潤滑油と冷却水との間で熱交換が可能なように熱伝導性の高い円盤状のプレートが多数重合された構造になっている。このように冷却水と潤滑油の流路は液密化されており両者が混ざり合うことはない。これにより、オイルウォーマ１５は、潤滑油の温度が冷却水の温度よりも低ければ、冷却水の熱を潤滑油に伝達して潤滑油を加熱するオイルウォーマとして機能し、逆に、潤滑油の温度が冷却水の温度よりも高ければ、潤滑油の熱を冷却水で吸収して潤滑油を冷却するオイルクーラとして機能する。

ＥＣＵ２２（制御回路）は、ヒータコア１３に対する作動要求があるか否かと、水温センサ２３により測定されるエンジン１０内における冷却水の温度が暖機後の温度閾値（後述するＴｗ１）を超えるか否か、の４つの状態により、水制御弁１８ａと、油制御弁２１ａとを制御する。特徴的には、ＥＣＵ２２は、冷却水の温度が温度閾値以上の場合に油制御弁２１ａを制御して、潤滑油のオイルウォーマ１５への供給を停止し、潤滑油をバイパス潤滑油路２１経由でエンジン１０に供給する。

また、ＥＣＵ２２は、ヒータコア１３に対する作動要求の有無にかかわらず、冷却水の温度が温度閾値以上の場合に、水温センサ２３により測定される冷却水の温度と油温センサ２４により測定されるエンジン１０の潤滑油の温度とを比較し、潤滑油の温度が冷却水の温度以上の場合に、油制御弁２１ａを制御してオイルウォーマ１５への潤滑油の供給を停止し、潤滑油をバイパス潤滑油路２１経由でエンジン１０に供給してもよい。

なお、水温センサ２３、油温センサ２４は、例えば、いずれもエンジン１０の出口に設置されるものとし、エンジン１０出口における冷却水の温度、潤滑油の温度をそれぞれ測定してＥＣＵ２２に転送する。なお、水温センサ２３、油温センサ２４の設置場所は特に制限されず、エンジン１０を流れる冷却水、潤滑油の温度を測定できる場所であればその設置場所は任意である。

（制御例１）
図２に、本実施形態１にしたがう内燃機関の冷却及び潤滑装置１ＡのＥＣＵ２２による制御例１がフローチャートで示されている。以下、図２のフローチャートを参照しながら、図１に示す実施形態１の動作について詳細に説明する。

ＥＣＵ２２は、エンジン１０の冷却水温を監視するため、水温センサ２３で測定された冷却水温（以下、単に水温という）の取り込みを行う（ステップＳ１０１）。また、ＥＣＵ２２は、ヒータコア１３の作動要求の有無を常に監視している（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２でヒータコアの作動要求がない燃費優先の運転モードにおいて（ステップＳ１０２”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、まず、測定された水温と温度閾値Ｔｗ１とを比較する（ステップＳ１０３）。ここで、温度閾値とはエンジン１０の暖機終了後（運転中）の温度閾値のことをいう。

ステップＳ１０３で、水温が暖機中で温度閾値Ｔｗ１未満であれば（ステップＳ１０３”ＹＥＳ”）、エンジン１０が未だ冷えている状態にあるため、冷却水の熱交換機から大気への放熱を抑制するため敢えて熱交換を行う必要はなく、したがって、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に閉じるように水制御弁１８ａを制御する（フローチャート中、○は開口が開いている状態を、×は開口が閉じている状態をそれぞれ示す）。同時に、ＥＣＵ２２は、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口を開いて、常時供給されている冷却水の熱を潤滑油に移動して潤滑油を加熱させ、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じるように油制御弁２１ａを制御する（ステップＳ１０４）。このことによりエンジン１０に供給する潤滑油を暖めることができる。

また、ステップＳ１０３で、水温が上昇して温度閾値以上（暖機終了後の水温）になれば（ステップＳ１０３”ＮＯ”）、オーバヒート等の問題があるため、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ａを制御し、エンジン１０で暖められた冷却水をラジエータ１１とヒータコア１３の双方に供給して熱交換を促す。同時に、ＥＣＵ２２は、オイルウォーマ１５の開口を閉じてオイルウォーマ１５への潤滑油の供給を停止し、バイパス潤滑油路２１の開口を開き、潤滑油がオイルウォーマ１５を迂回してエンジン１０へ供給されるように油制御弁２１ａを制御する（ステップＳ１０５）。

ここで、オイルウォーマ１５に対する潤滑油の供給を停止し、バイパス潤滑油路２１を経由してエンジン１０に潤滑油を供給するのは、熱交換が不要な状況においてオイルポンプ１９の駆動トルクをオイルウォーマ１５が無い状態と同等まで低くし、フリクション増加による燃費の悪化を抑制するためである。

一方、ステップＳ１０２で、ヒータコア１３に対する作動要求が有り、暖房性能を優先するモードでは（ステップＳ１０２”ＹＥＳ”）、監視される水温が温度閾値未満の場合に（ステップＳ１０６”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口を閉じ、冷却水がヒータコア１３に流入して暖められた空気が車室内に供給されるようにヒータコア１３の開口を開くように水制御弁１８ａを制御する。このとき、油制御弁２１ａは、ＥＣＵ２２により、オイルウォーマ１５の開口を開いてエンジン１０内に潤滑油を供給し、バイパス潤滑油路２１の開口が閉じるように制御される（ステップＳ１０７）。

また、ステップＳ１０６で、監視される水温が温度閾値以上の場合（ステップＳ１０６”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ａを制御して冷却水と空気の熱交換を促し、同時に、オイルウォーマ１５の開口を閉じてバイパス潤滑油路２１の開口を開き、潤滑油がオイルウォーマ１５を迂回してエンジン１０内に供給されるように油制御弁２１ａを制御する（ステップＳ１０８）。

上記した制御例１によれば、ヒータコアに対する作動要求の有無にかかわらず、水温が温度閾値以上の場合のように（ステップＳ１０３”ＮＯ”，Ｓ１０６”ＮＯ”）、オイルウォーマ１５の開口が閉じ熱交換が不要な状況では、オイルポンプ１９の駆動トルクをオイルウォーマ１５が無い状態と同等まで低くすることができ、したがって、暖機終了後のオイルポンプ１９の消費動力増加による燃費の悪化を抑制することができる。

（制御例２）
図３に、本実施形態１にしたがう内燃機関の冷却及び潤滑装置１ＡのＥＣＵ２２による制御例２がフローチャートで示されている。図２に示す制御例１との差異は、ＥＣＵ２２が、水温以外に油温も監視することにより、水温が温度閾値以上の場合の水制御弁１８ａと油制御弁２１ａの木目細かな制御を実現したことにある。以下、図３のフローチャートを参照しながら、図１に示す本実施形態１の制御例２の動作について詳細に説明する。

ＥＣＵ２２は、まず、エンジン１０の水温ならびに油温を監視するため、水温センサ２３で測定された水温と、油温センサ２４で測定された油温の取り込みを行う（ステップＳ１１１）。ＥＣＵ２２は、ヒータコア１３の作動要求の有無を常に監視している（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２でヒータコアの作動要求がないと（ステップＳ１１２”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、測定された水温と温度閾値Ｔｗ１とを比較する（ステップＳ１１３）。

ステップＳ１１３で、水温センサ２３で測定された水温が温度閾値Ｔｗ１未満（暖機中）であれば（ステップＳ１１３”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に閉じるように水制御弁１８ａを制御する。なお、本実施形態１では、制御例１同様オイルウォーマ１５に常時冷却水が供給される構造になっているため、ＥＣＵ２２は、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口を開き、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じるように油制御弁２１ａを制御する（ステップＳ１１４）。このことにより、オイルウォーマ１５は、冷却水の熱を潤滑油に移動して潤滑油を加熱させることができる。

一方、ステップＳ１１３で、水温センサ２３により測定された水温が上昇して温度閾値以上になれば（ステップＳ１１３”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、水温センサ２３により測定された水温と油温センサ２４により測定された潤滑油の温度との温度比較を行う（ステップＳ１１５）。ここで、潤滑油の温度が水温未満の場合に（ステップＳ１１５”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口が開き、ヒータコア１３の開口が閉じるように水制御弁１８ａを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じるように油制御弁２１ａを制御し、オイルウォーマ１５による熱交換（冷却水の熱を潤滑油に移動）を促す。

また、潤滑油の温度が、オーバヒート閾値に満たず、且つ水温以上の場合に（ステップＳ１１５”ＮＯ”，Ｓ１１７”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ａを制御して熱交換による冷却を促す。同時に、潤滑油が暖まって潤滑油と冷却水との熱交換が不要な状況になるため、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が閉じ、バイパス潤滑油路２１の開口が開くように油制御弁２１ａを制御する（ステップＳ１１８）。潤滑油の温度が更にオーバヒート閾値以上になると（ステップＳ１１７”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ａを制御し、同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１開口が閉じるように油制御弁２１ａを制御してオイルウォーマ１５による熱交換を促す（ステップＳ１１９）。

一方、ステップＳ１１２で、ヒータコア１３に対する作動要求が有り（ステップＳ１１２”ＹＥＳ”）、水温センサ２３により測定された水温が温度閾値未満の場合に（ステップＳ１２０”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口が閉じ、ヒータコア１３の開口が開くように水制御弁１８ａを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口が閉じてオイルウォーマ１５による熱交換（冷却水の熱を潤滑油に移動）を促すように制御する（ステップＳ１２１）。

ステップＳ１２０で、水温センサ２３により測定された水温が上昇して温度閾値以上になれば（ステップＳ１２０“ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、水温と潤滑油の温度比較を行う（ステップＳ１２２）。ここで、潤滑油の温度が水温未満の場合に（ステップＳ１２２”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ａを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じるように油制御弁２１ａを制御して冷却水と潤滑油の熱交換を促す（ステップＳ１２３）。

また、潤滑油の温度が、オーバヒート閾値に満たず、且つ水温以上の場合（ステップＳ１２２”ＮＯ”，Ｓ１２４”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ａを制御して熱交換による冷却を促し、同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が閉じ、バイパス潤滑油路２１の開口が開くように油制御弁２１ａを制御して潤滑油のオイルウォーマ１５への供給を停止する（ステップＳ１２５）。このことにより、オイルポンプ１９の駆動トルクをオイルウォーマ１５が無い状態と同等まで低くすることができる。潤滑油の温度が更にオーバヒート閾値以上の場合（ステップＳ１２４”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ａを制御してそれぞれの熱交換を促す。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口が閉じるように油制御弁２１ａを制御してオイルウォーマ１５による冷却水と潤滑油の熱交換を促進する（ステップＳ１２６）。

上記した制御例２によれば、ＥＣＵ２２は、ヒータコア１３に対する作動要求の有無にかかわらず、冷却水の水温が温度閾値（Ｔｗ１）以上の場合に、冷却水の温度と、更に測定されるエンジン１０における潤滑油の温度とを比較し、潤滑油の温度が冷却水の温度以上の場合に油制御弁２１ａを制御してオイルウォーマ１５への潤滑油の供給を停止し、潤滑油をバイパス潤滑油路２１経由でエンジン１０に供給する。このように制御することで、制御例１同様、オイルウォーマ１５の開口が閉じて熱交換が不要な状況では、オイルポンプ１９の駆動トルクをオイルウォーマ１５が無い状態と同等まで低くすることができ、したがって、暖機終了後のエンジンフリクション増加による燃費の悪化を抑制することができる。

また、水温が温度閾値以上になった場合に、更に水温と油温を比較し、油温が水温未満の場合と、水温以上の場合のそれぞれにおいて水制御弁１８ａと油制御弁２１ａとを制御することにより、制御例１に比較して木目細かな水制御弁１８ａと油制御弁２１ａの制御、すなわち、ラジエータを経由した冷却水をウォータポンプ１７へ供給するか、ヒータコアを経由した冷却水をウォータポンプ１７へ供給するか、ならびに、オイルウォーマ１５を経由した潤滑油をエンジン１０に供給するか、オイルウォーマ１９を迂回した潤滑油をエンジン１０に供給するかの制御が可能になる。

（実施形態２の構成）
図４は、本実施形態２にしたがう内燃機関の冷却及び潤滑装置１Ｂの概略構成例を示す。図１に示す実施形態１では、冷却水路１６のうち、オイルウォーマ１５からエンジン１０に向かう下流側は水制御弁１８ａを介さず、直接ウォータポンプ１７へ合流する構成としたが、以下に説明する実施形態２では、オイルウォーマ１５からエンジン１０に向かう下流側も水制御弁１８ｂ（図４）に合流している点に差異がある。他に構成上の差異はない。

このため、冷却水は、エンジン１０からラジエータ１１を経由して水制御弁１８ｂに合流してウォータポンプ１７に至る冷却水路１２と、エンジン１０からヒータコア１３を経由して水制御弁１８ｂに合流してウォータポンプ１７に至る冷却水路１４と、エンジン１０からオイルウォーマ１５を経由して水制御弁１８ｂに合流してウォータポンプ１７に至る冷却水路１６の四方弁として動作する。

（制御例１）
図５に、本実施形態２に従う内燃機関の冷却及び潤滑装置１ＢのＥＣＵ２２による制御例１がフローチャートで示されている。以下、図５のフローチャートを参照しながら、図４に示す実施形態２の制御例１の動作について詳細に説明する。

図５において、ＥＣＵ２２は、まず、エンジン１０内における水温と油温を監視するため、水温センサ２３、油温センサ２４で測定された水温、油温のそれぞれの取り込みを行う（ステップＳ２０１）。また、ＥＣＵ２２は、ヒータコア１３の作動要求の有無を常に監視している（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２でヒータコアの作動要求がない燃費優先のモードにおいて（ステップＳ２０２”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、まず、測定された水温と暖機後の温度閾値Ｔｗ１とを比較する（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０３で、水温が温度閾値Ｔｗ１未満（暖機中）であれば（ステップＳ２０３”ＹＥＳ”）、エンジン１０が冷えている状態であるため、冷却水の熱交換機から大気への放熱を抑制するため敢えて熱交換を行う必要はなく、したがって、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に閉じるように、オイルウォーマ１５へのみ冷却水が供給されるように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、ＥＣＵ２２は、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口を開いて、供給された冷却水の熱を潤滑油に移動して潤滑油を加熱させ、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じるように油制御弁２１ｂを制御する（ステップＳ２０４）。

また、ステップＳ２０３で、水温が上昇して温度閾値以上（暖機終了後の水温）になれば（ステップＳ２０３”ＮＯ”）、オーバヒート等を回避するため、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように、かつオイルウォーマ１５の冷却水の開口を閉じるように水制御弁１８ｂを制御し、エンジン１０で暖められた冷却水をラジエータ１１とヒータコア１３の双方に供給して熱交換を促す。同時に、ＥＣＵ２２は、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口を閉じてオイルウォーマ１５への潤滑油の供給を停止し、バイパス潤滑油路２１の開口を開き、潤滑油がオイルウォーマ１５を迂回してエンジン１０内に供給されるように油制御弁２１ｂを制御する（ステップＳ２０５）。

一方、ステップＳ２０２で、ヒータコア１３に対する作動要求が有り、暖房性能を優先するモードで（ステップＳ２０２”ＹＥＳ”）、監視される水温が温度閾値未満の場合に（ステップＳ２０６”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口を閉じ、冷却水がヒータコア１３に流入して暖められた空気が車室内に供給されるようにヒータコア１３の開口およびオイルウォーマ１５の開口を共に開くように水制御弁１８ｂを制御する。このとき、油制御弁２１ｂは、ＥＣＵ２２により、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口を開いてエンジン１０内に潤滑油を供給させ、バイパス潤滑油路２１の開口が閉じるように制御される（ステップＳ２０７）。

また、ステップＳ２０６で、監視される水温が温度閾値Ｔｗ１以上の場合（ステップＳ２０６”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように水制御弁１８ｂを制御する。このとき、オイルウォーマ１５の冷却水の開口は閉じるように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、ＥＣＵ２２は、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口を閉じてオイルウォーマ１５による熱交換を不要とし、バイパス潤滑油路２１の開口を開いて潤滑油がオイルウォーマ１５を迂回してエンジン１０に供給されるように油制御弁２１ｂを制御する（ステップＳ２０８）。

実施形態２によれば、ラジエータ１１、ヒータコア１３、オイルウォーマ１５のそれぞれの水路を下流で合流させ、その合流箇所に１個の四方弁（３カ所の流入冷却水路、１カ所の流出冷却水路）としての水制御弁１８ｂを使用することで、実装される制御弁が最小の１個で済み、実装容積の削減とコスト低廉化に寄与することができる。

また、エンジン始動直後において、エンジン１０で温められた冷却水をヒータコア１３に供給することなくオイルウォーマ１５に供給するため、潤滑油の昇温を速やかに実現でき、これによりエンジン１０のフリクションを低減して燃費の改善が図れる。すなわち、水温よりも油温が低い場合、水制御弁１８ｂをオイルウォーマ１５に切り替えることで速やかに潤滑油の昇温を図ることができる。

なお、上記した制御例１によれば、ヒータコア１３に対する作動要求の有無にかかわらず、水温が温度閾値未満の場合（ステップＳ２０３”ＹＥＳ”，Ｓ２０６”ＹＥＳ”）のように、ＥＣＵ２２が水制御弁１８ｂを制御してオイルウォーマ１５への冷却水の供給を行う場合に、油制御弁２１ｂを制御してオイルウォーマ１５への潤滑油の供給を行なう（ステップＳ２０４，Ｓ２０７）。また、ヒータコア１３に対する作動要求の有無にかかわらず、水温が温度閾値以上の場合（ステップＳ２０３”ＮＯ”，Ｓ２０６”ＮＯ”）のように、ＥＣＵ２２が水制御弁１８ｂを制御してオイルウォーマ１５への冷却水の供給を行わない場合に、油制御弁２１ｂを制御してオイルウォーマ１５への潤滑油の供給を停止し、潤滑油をバイパス潤滑油路２１経由でエンジン１０に供給する（ステップＳ２０５，Ｓ２０８）。

このように、潤滑油と冷却水との熱交換が不要な状況、すなわち、オイルウォーマ１５に水を供給しない場合は、潤滑油のオイルウォーマ１５への供給も停止し、バイパス潤滑油路２１を通して潤滑油をエンジン１０へ供給することで、オイルポンプ１９の駆動トルク（フリクション）をオイルウォーマ１５がない状態と同等になるまで低減することができる。したがって、特に、暖機終了後のオイルポンプ１９の消費動力増加による燃費の悪化を抑制できる。

（制御例２）
図６に、本実施形態２にしたがう内燃機関の冷却及び潤滑装置１ＢのＥＣＵ２２による制御例２がフローチャートで示されている。制御例１との差異は、実施形態１同様、水温以外に油温も監視することにより、水温が温度閾値以上の場合の水制御弁１８ｂと油制御弁２１ｂの木目細かな制御を実現したことにある。以下、図６のフローチャートを参照しながら、図４に示す実施形態２の制御例２の動作について詳細に説明する。

図６において、ＥＣＵ２２は、エンジン１０内の水温ならびに油温を監視するため、水温センサ２３で測定された水温と、油温センサ２４で測定された油温の取り込みを行う（ステップＳ２１１）。また、ＥＣＵ２２は、ヒータコア１３の作動要求の有無を常に監視している（ステップＳ２１２）。ステップＳ２１２でヒータコアの作動要求がないと（ステップＳ２１２”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、測定された水温と暖機終了後の温度閾値Ｔｗ１とを比較する（ステップＳ２１３）。

ステップＳ２１３で、水温センサ２３で測定された冷却水温が温度閾値Ｔｗ１未満（暖機中）であれば（ステップＳ２１３”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に閉じ、オイルウォーマ１５のみ開口を開いてオイルウォーマ１５へのみ冷却水が供給されるように水制御弁１８ｂを制御する。同時に油制御弁２１ｂを制御してオイルウォーマ１５の開口を開き、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じる（ステップＳ２１４）。このことにより、オイルウォーマ１５は、冷却水の熱を潤滑油に移動して潤滑油を加熱させることができる。

また、ステップＳ２１３で、水温センサ２３により測定された水温が上昇して温度閾値以上になれば（ステップＳ２１３”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、先に取り込んだ水温と油温の温度比較を行う（ステップＳ２１５）。ここで、潤滑油の温度が水温未満の場合に（ステップＳ２１５”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とオイルウォーマ１５の冷却水の開口が共に開き、ヒータコア１３の開口が閉じるように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じるように油制御弁２１ｂを制御し、オイルウォーマ１５による熱交換（冷却水の熱を潤滑油に移動）を行わせる。

また、潤滑油の温度が、水温以上で、且つオーバヒート閾値に満たない場合に（ステップＳ２１５”ＮＯ”，Ｓ２１７”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開くように、オイルウォーマ１５の冷却水の開口が閉じるように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、潤滑油が暖まって潤滑油と冷却水との熱交換が不要な状況になるため、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が閉じ、バイパス潤滑油路２１の開口が開くように油制御弁２１ｂを制御する（ステップＳ２１８）。潤滑油の温度が更にオーバヒート閾値以上になると（ステップＳ２１７”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口、ヒータコア１３の開口、オイルウォーマ１５の冷却水の開口が共に開くように水制御弁１８ｂを制御して熱交換による冷却を促す。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１開口が閉じるように油制御弁２１ｂを制御してオイルウォーマ１５による熱交換を促す（ステップＳ２１９）。

ここで、ラジエータ１１の他にヒータコア１３の開口も開く理由は、油温がオーバヒート閾値を超える状態では、エンジン１０の負荷が大きく、エンジン１０自体も高温になっていることから、エンジン１０を通過する冷却水の量を増やすためである。ヒータコア１３の開口を開いても、ラジエータ１１やオイルウォーマ１５の流量の変化が僅かであるため、ヒータコア１３の流量分だけ流量がアップすることにより、ヒータコア１３からも放熱されることになり、放熱効果が高まる。

一方、ステップＳ２１２で、ヒータコア１３に対する作動要求が有り（ステップＳ２１２”ＹＥＳ”）、水温が温度閾値未満の場合に（ステップＳ２２０”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口が閉じ、ヒータコア１３、オイルウォーマ１５の冷却水の開口が開くように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口が閉じてオイルウォーマ１５による熱交換（冷却水の熱を潤滑油に移動）を促すように制御する（ステップＳ２２１）。

ステップＳ２２０で、水温が上昇して温度閾値以上になれば（ステップＳ２２０”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、水温と潤滑油の温度比較を行う（ステップＳ２２２）。ここで、潤滑油の温度が水温未満の場合に（ステップＳ２２２”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口、ヒータコア１３の開口、オイルウォーマ１５の冷却水の開口が共に開くように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口を閉じるように油制御弁２１ｂを制御して冷却水と潤滑油の熱交換を促す（ステップＳ２２３）。

また、潤滑油の温度が、水温以上で、且つオーバヒート閾値に満たない場合（ステップＳ２２２”ＮＯ”，Ｓ２２４”ＮＯ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口とヒータコア１３の開口が共に開き、オイルウォーマ１５の冷却水の開口が閉じるように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が閉じ、バイパス潤滑油路２１の開口が開くように油制御弁２１ｂを制御して潤滑油のオイルウォーマ１５への供給を停止する（ステップＳ２２５）。このことにより、オイルポンプ１９の駆動トルクをオイルウォーマ１５が無い状態と同等まで低くすることができる。潤滑油の温度が更にオーバヒート閾値以上の場合（ステップＳ２２４”ＹＥＳ”）、ＥＣＵ２２は、ラジエータ１１の開口、ヒータコア１３の開口、オイルウォーマ１５の冷却水の開口が共に開くように水制御弁１８ｂを制御する。同時に、オイルウォーマ１５の潤滑油の開口が開き、バイパス潤滑油路２１の開口が閉じるように油制御弁２１ｂを制御してオイルウォーマ１５による熱交換（冷却水の熱を潤滑油に移動）を促すように制御する（ステップＳ２２６）。

上記した制御例２によれば、制御例１同様、エンジン１０の始動直後において、エンジン１０で温められた冷却水をヒータコア１３に供給することなくオイルウォーマ１５に供給するため、潤滑油の昇温を速やかに実現でき、これによりエンジン１０のフリクションを低減して燃費の改善が図れる。すなわち、水温よりも油温が低い場合、水制御弁１８ｂをオイルウォーマ１５に切り替えることで速やかに潤滑油の昇温を図ることができる。また、水温より油温が高く、且つ油温がオーバヒート閾値以上である場合にもオイルウォーマ１５に切り替えることで、高温になった潤滑油の温度を速やかに低下させることができる。この場合、オイルウォーマ１５は、オイルクーラとして機能することになる。

また、ＥＣＵ２２は、ヒータコア１３に対する作動要求の有無にかかわらず、冷却水の温度が温度閾値（Ｔｗ１）以上の場合であって、更に、潤滑油の温度が冷却水の温度以上の場合に油制御弁２１ｂを制御してオイルウォーマ１５への潤滑油の供給を停止し、潤滑油をバイパス潤滑油路２１経由でエンジン１０に供給する。このように制御することで、オイルウォーマ１５の開口が閉じて熱交換が不要な状況では、オイルポンプ１９の駆動トルクをオイルウォーマ１５が無い状態と同等まで低くすることができ、したがって、暖機終了後のエンジンフリクション増加による燃費の悪化を抑制することができる。

また、水温が温度閾値以上になった場合に、更に水温と油温を比較し、油温が水温未満の場合と、水温以上の場合のそれぞれにおいて水制御弁１８ｂと油制御弁２１ｂとを制御することにより、制御例１に比較して木目細かな水制御弁１８ｂと油制御弁２１ｂの制御が可能になる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１Ａ，１Ｂ・・・内燃機関の冷却および潤滑装置、１１・・・ラジエータ、１２・・・冷却水路（第１冷却水路）、１３・・・ヒータコア、１４・・・冷却水路（第２冷却水路）、１５・・・オイルウォーマ、１６・・・冷却水路（第３冷却水路）、１７・・・ウォータポンプ、１８ａ，１８ｂ・・・水制御弁、１９・・・オイルポンプ、２０・・・潤滑油路（第１潤滑油路）、２１・・・バイパス潤滑油路（第２潤滑油路）、２１ａ，２１ｂ・・・油制御弁、２２・・・ＥＣＵ（制御回路）

Claims (2)

1. 内燃機関を通過した冷却水をラジエータ経由で前記内燃機関に戻す第１冷却水路と、
   前記冷却水をヒータコア経由で前記内燃機関に戻す第２冷却水路と、
   前記冷却水をオイルウォーマ経由で前記内燃機関に戻す第３冷却水路と、
   前記冷却水を加圧して前記内燃機関内に循環させるウォータポンプと、
   少なくとも前記ラジエータの下流側と前記ヒータコアの下流側の前記冷却水を取り込み、前記ラジエータと前記ヒータコアとの間で前記ウォータポンプに供給する前記冷却水の流量を制御する水制御弁と、
   前記内燃機関を通過した潤滑油を前記オイルウォーマ経由で前記内燃機関に戻す第１潤滑油路と、
   前記潤滑油を前記オイルウォーマを迂回して前記内燃機関に戻す第２潤滑油路と、
   前記潤滑油を加圧して前記内燃機関に循環させるオイルポンプと、
   前記オイルウォーマと前記第２潤滑油路との間で前記潤滑油を前記内燃機関に供給するか否かを制御する油制御弁と、
   前記ヒータコアに対する作動要求があるか否かと測定される前記内燃機関の前記冷却水の温度が温度閾値を超えるか否かの４状態により、前記水制御弁と前記油制御弁とを制御する制御回路と、を有し、
   前記制御回路は、
   前記冷却水の温度が前記温度閾値以上の場合に前記油制御弁を制御して、前記潤滑油の前記オイルウォーマへの供給を停止し、前記潤滑油を前記第２潤滑油路経由で前記内燃機関に供給し、
   前記水制御弁は、更に、前記オイルウォーマの下流側の前記冷却水を取り込み、前記制御回路による制御の下で、前記ラジエータ、前記ヒータコア、前記オイルウォーマ間で前記ウォータポンプに供給する前記冷却水の流量を制御し、
   前記制御回路は、
   前記水制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記冷却水の供給を行う場合に、前記油制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記潤滑油の供給を行い、
   前記水制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記冷却水の供給を行わない場合に、前記油制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記潤滑油の供給を停止し、前記潤滑油を前記第２潤滑油路経由で前記内燃機関に供給することを特徴とする内燃機関の冷却および潤滑装置。
2. 前記制御回路は、
   前記ヒータコアに対する作動要求の有無にかかわらず、前記冷却水の温度が前記温度閾値以上の場合に、前記冷却水の温度と、更に測定される前記内燃機関内における前記潤滑油の温度とを比較し、前記潤滑油の温度が前記冷却水の温度以上の場合に、前記油制御弁を制御して前記オイルウォーマへの前記潤滑油の供給を停止し、前記潤滑油を前記第２潤滑油路経由で前記内燃機関に供給することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却および潤滑装置。

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