JPH1018845A - 内燃機関の冷却水流量制御装置 - Google Patents
内燃機関の冷却水流量制御装置Info
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- JPH1018845A JPH1018845A JP8171095A JP17109596A JPH1018845A JP H1018845 A JPH1018845 A JP H1018845A JP 8171095 A JP8171095 A JP 8171095A JP 17109596 A JP17109596 A JP 17109596A JP H1018845 A JPH1018845 A JP H1018845A
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- internal combustion
- temperature
- combustion engine
- flow rate
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンの暖機運転を促進しながら、空気調
和機等に用いられた場合において、厳冬期等での暖房運
転時の立ち上がりの改善や、排気トップでの氷結防止等
を図った内燃機関を提供する。 【解決手段】 室内ユニット３の冷却水回路には、エン
ジン３１、排気熱交換器３３、サーモスタット３５、電
動式の三方弁３７、電動式の冷却水ポンプ３９等が設置
されており、冷却水ポンプ３９はインバータ４５を介し
てコントロールユニット６１に接続している。コントロ
ールユニット６１は、水温センサ６３、熱交温度センサ
６５、排気温センサ６７、外気温度センサ６９等からの
入力情報に基づき、暖房運転特性の向上や排気トップの
氷結防止等を実現するべく、冷却水ポンプ３９の回転数
を下げて冷却水回路における冷却水流量を低下させる。
和機等に用いられた場合において、厳冬期等での暖房運
転時の立ち上がりの改善や、排気トップでの氷結防止等
を図った内燃機関を提供する。 【解決手段】 室内ユニット３の冷却水回路には、エン
ジン３１、排気熱交換器３３、サーモスタット３５、電
動式の三方弁３７、電動式の冷却水ポンプ３９等が設置
されており、冷却水ポンプ３９はインバータ４５を介し
てコントロールユニット６１に接続している。コントロ
ールユニット６１は、水温センサ６３、熱交温度センサ
６５、排気温センサ６７、外気温度センサ６９等からの
入力情報に基づき、暖房運転特性の向上や排気トップの
氷結防止等を実現するべく、冷却水ポンプ３９の回転数
を下げて冷却水回路における冷却水流量を低下させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の冷却水
流量制御装置に係り、詳しくは暖機の促進を図りなが
ら、ガスヒートポンプ型空気調和機等に用いられた場合
の暖房特性の向上や排気トップの凍結防止等を図る制御
に関する。
流量制御装置に係り、詳しくは暖機の促進を図りなが
ら、ガスヒートポンプ型空気調和機等に用いられた場合
の暖房特性の向上や排気トップの凍結防止等を図る制御
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パッケージエアコン等に用いられ
る業務用冷凍機では、内燃機関であるガスエンジン（以
下、単にエンジンと記す）をコンプレッサの駆動源とし
た、ガスヒートポンプが採用されることが多くなってい
る。
る業務用冷凍機では、内燃機関であるガスエンジン（以
下、単にエンジンと記す）をコンプレッサの駆動源とし
た、ガスヒートポンプが採用されることが多くなってい
る。
【０００３】ガスヒートポンプ型空気調和機では、エン
ジンにより冷凍機のコンプレッサを駆動し、四方弁を切
換えて冷暖房を行う他、エンジンの冷却水や排気ガスの
熱エネルギーを捕集して暖房に利用する。そのため、エ
ンジンの冷却水回路には、冷却水から冷媒に熱エネルギ
ーを伝達させる室外熱交換器や冷媒熱交換器と、排気ガ
スから冷却水に熱エネルギーを伝達させる排気熱交換器
とが設けられている。ガスヒートポンプ型空気調和機で
は、冷却水や排気ガスから冷媒に熱エネルギーが伝達す
るため、外気温が零度以下になるような厳冬期等にも十
分な暖房を行うことができる。
ジンにより冷凍機のコンプレッサを駆動し、四方弁を切
換えて冷暖房を行う他、エンジンの冷却水や排気ガスの
熱エネルギーを捕集して暖房に利用する。そのため、エ
ンジンの冷却水回路には、冷却水から冷媒に熱エネルギ
ーを伝達させる室外熱交換器や冷媒熱交換器と、排気ガ
スから冷却水に熱エネルギーを伝達させる排気熱交換器
とが設けられている。ガスヒートポンプ型空気調和機で
は、冷却水や排気ガスから冷媒に熱エネルギーが伝達す
るため、外気温が零度以下になるような厳冬期等にも十
分な暖房を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスヒート
ポンプ型空気調和機では、厳冬期等に長時間停止後に起
動した場合等に、始動時にエンジンの温度が低下してい
ることに起因して、以下に述べる不具合が生じることが
あった。すなわち、エンジンが暖機されるまでに長時間
を要するため、各部品間での熱膨張率の相違等によって
ピストンとシリンダとの摺動面等に磨耗が生じたり、シ
リンダブロック内で結露が生じてエンジンオイルに混入
する。また、暖房運転時の立ち上がりが遅くなったり、
排気系の末端である排気トップに氷結が起きて排気ガス
が閉塞する等の問題が生じることもあった。
ポンプ型空気調和機では、厳冬期等に長時間停止後に起
動した場合等に、始動時にエンジンの温度が低下してい
ることに起因して、以下に述べる不具合が生じることが
あった。すなわち、エンジンが暖機されるまでに長時間
を要するため、各部品間での熱膨張率の相違等によって
ピストンとシリンダとの摺動面等に磨耗が生じたり、シ
リンダブロック内で結露が生じてエンジンオイルに混入
する。また、暖房運転時の立ち上がりが遅くなったり、
排気系の末端である排気トップに氷結が起きて排気ガス
が閉塞する等の問題が生じることもあった。
【０００５】暖房運転時の立ち上がりが遅くなる理由
は、エンジン各部の温度の低下により、暖機完了までに
長時間を要することによる。すなわち、冷却水温が設定
値に上昇するまでは、冷却水回路内のサーモスタット
（ワックス弁）が閉弁し、冷却水はバイパス回路にのみ
流れることになる。これにより、当然のことながら室外
熱交換器による冷却水から冷媒への熱エネルギーの伝達
がなくなり、通常のヒートポンプ作用によってのみ暖房
が行われる。ところが、厳冬期においては、室外熱交換
器内での冷媒の蒸発温度と外気温との差がごく少なくな
くなり、暖房効果が殆ど得られなくなるのである。
は、エンジン各部の温度の低下により、暖機完了までに
長時間を要することによる。すなわち、冷却水温が設定
値に上昇するまでは、冷却水回路内のサーモスタット
（ワックス弁）が閉弁し、冷却水はバイパス回路にのみ
流れることになる。これにより、当然のことながら室外
熱交換器による冷却水から冷媒への熱エネルギーの伝達
がなくなり、通常のヒートポンプ作用によってのみ暖房
が行われる。ところが、厳冬期においては、室外熱交換
器内での冷媒の蒸発温度と外気温との差がごく少なくな
くなり、暖房効果が殆ど得られなくなるのである。
【０００６】一方、排気トップに氷結が起きる理由は、
排気系部品の温度や冷却水温が低いエンジンの始動直後
には、排気ガスが過冷却されることによる。すなわち、
排気ガスは二酸化炭素と水分とを主成分とするが、低温
の排気マニホールドや排気熱交換器を経由することによ
り冷却されて水分が凝縮し、この水分が最も低温となる
排気トップに至って氷結するのである。
排気系部品の温度や冷却水温が低いエンジンの始動直後
には、排気ガスが過冷却されることによる。すなわち、
排気ガスは二酸化炭素と水分とを主成分とするが、低温
の排気マニホールドや排気熱交換器を経由することによ
り冷却されて水分が凝縮し、この水分が最も低温となる
排気トップに至って氷結するのである。
【０００７】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
エンジンの暖機運転を促進しながら、空気調和機等に用
いられた場合において、厳冬期等での暖房運転時の立ち
上がりの改善や、排気トップでの氷結防止等を図った内
燃機関を提供することを目的とする。
エンジンの暖機運転を促進しながら、空気調和機等に用
いられた場合において、厳冬期等での暖房運転時の立ち
上がりの改善や、排気トップでの氷結防止等を図った内
燃機関を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、内燃機関と熱交換器とを閉ル
ープで接続する冷却水回路と、当該冷却水回路における
前記内燃機関の冷却水出口近傍の冷却水温を検出する水
温センサと、前記冷却水回路に介装された流量調整手段
と、前記冷却水出口近傍の冷却水温が所定値以下である
場合には前記冷却水回路における冷却水流量が少なくな
るように前記流量調整手段を駆動制御する駆動制御手段
とを備えた内燃機関の冷却水流量制御装置を提案する。
に、請求項１の発明では、内燃機関と熱交換器とを閉ル
ープで接続する冷却水回路と、当該冷却水回路における
前記内燃機関の冷却水出口近傍の冷却水温を検出する水
温センサと、前記冷却水回路に介装された流量調整手段
と、前記冷却水出口近傍の冷却水温が所定値以下である
場合には前記冷却水回路における冷却水流量が少なくな
るように前記流量調整手段を駆動制御する駆動制御手段
とを備えた内燃機関の冷却水流量制御装置を提案する。
【０００９】この発明によれば、冷却水温が所定値より
低い場合には、冷却水回路における流量の減少により内
燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水温の
上昇速度が早くなる。これにより、始動後短時間でサー
モスタットが開弁して、冷却水が室外熱交換器等を循環
するようになり、暖房運転時の立ち上がりの遅れが少な
くなる。
低い場合には、冷却水回路における流量の減少により内
燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水温の
上昇速度が早くなる。これにより、始動後短時間でサー
モスタットが開弁して、冷却水が室外熱交換器等を循環
するようになり、暖房運転時の立ち上がりの遅れが少な
くなる。
【００１０】また、請求項２の発明では、内燃機関と熱
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、前記内燃
機関の始動時点からの経過時間を計測する計時手段と、
前記冷却水回路に介装された流量調整手段と、前記内燃
機関の始動後に所定時間が経過するまでは前記冷却水回
路における冷却水流量が少なくなるように前記流量調整
手段を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃機関の
冷却水流量制御装置を提案する。
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、前記内燃
機関の始動時点からの経過時間を計測する計時手段と、
前記冷却水回路に介装された流量調整手段と、前記内燃
機関の始動後に所定時間が経過するまでは前記冷却水回
路における冷却水流量が少なくなるように前記流量調整
手段を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃機関の
冷却水流量制御装置を提案する。
【００１１】この発明によれば、内燃機関が始動して所
定時間が経過するまでは、冷却水回路における流量の減
少により内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、
冷却水温の上昇速度が早くなる。これにより、内燃機関
の暖機が促進されて、摺動部品の磨耗やエンジンオイル
の劣化等が減少すると共に、有害排出ガス成分の低減が
図られる。
定時間が経過するまでは、冷却水回路における流量の減
少により内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、
冷却水温の上昇速度が早くなる。これにより、内燃機関
の暖機が促進されて、摺動部品の磨耗やエンジンオイル
の劣化等が減少すると共に、有害排出ガス成分の低減が
図られる。
【００１２】また、請求項３の発明では、内燃機関と熱
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、前記熱交
換器の温度を検出する温度センサと、前記冷却水回路に
介装された流量調整手段と、前記熱交換器の温度が所定
値以下である場合には前記冷却水回路における冷却水流
量が少なくなるように前記流量調整手段を駆動制御する
駆動制御手段とを備えた内燃機関の冷却水流量制御装置
を提案する。
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、前記熱交
換器の温度を検出する温度センサと、前記冷却水回路に
介装された流量調整手段と、前記熱交換器の温度が所定
値以下である場合には前記冷却水回路における冷却水流
量が少なくなるように前記流量調整手段を駆動制御する
駆動制御手段とを備えた内燃機関の冷却水流量制御装置
を提案する。
【００１３】この発明によれば、例えば室外熱交換器の
温度が所定値より低い場合には、冷却水回路における流
量の減少により内燃機関内での冷却水の滞留時間が長く
なり、冷却水温の上昇速度が早くなる。これにより、室
外熱交換器を循環する冷却水の温度が高くなり、熱交換
の阻害要因となる熱交換器への着霜が防止される。
温度が所定値より低い場合には、冷却水回路における流
量の減少により内燃機関内での冷却水の滞留時間が長く
なり、冷却水温の上昇速度が早くなる。これにより、室
外熱交換器を循環する冷却水の温度が高くなり、熱交換
の阻害要因となる熱交換器への着霜が防止される。
【００１４】また、請求項４の発明では、内燃機関と熱
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、前記内燃
機関の排気ガス温度を検出する温度センサと、前記冷却
水回路に介装された流量調整手段と、前記内燃機関の排
気ガス温度が所定値以下である場合には前記冷却水回路
における冷却水流量が少なくなるように前記流量調整手
段を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃機関の冷
却水流量制御装置を提案する。
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、前記内燃
機関の排気ガス温度を検出する温度センサと、前記冷却
水回路に介装された流量調整手段と、前記内燃機関の排
気ガス温度が所定値以下である場合には前記冷却水回路
における冷却水流量が少なくなるように前記流量調整手
段を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃機関の冷
却水流量制御装置を提案する。
【００１５】この発明によれば、排気ガス温度が所定値
より低い場合には、冷却水回路における流量の減少によ
り内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水
温の上昇速度が早くなる。これにより、排気熱交換器を
循環する冷却水の温度が高くなり、排気トップへの氷結
の要因となる排気ガスの冷却が緩和される。
より低い場合には、冷却水回路における流量の減少によ
り内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水
温の上昇速度が早くなる。これにより、排気熱交換器を
循環する冷却水の温度が高くなり、排気トップへの氷結
の要因となる排気ガスの冷却が緩和される。
【００１６】また、請求項５の発明では、内燃機関と熱
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、この冷却
水回路に介装された吐出量可変型の冷却水ポンプと、所
定の目標吐出量となるように当該冷却水ポンプを駆動制
御する駆動制御手段とを備えた内燃機関の冷却水流量制
御装置を提案する。
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、この冷却
水回路に介装された吐出量可変型の冷却水ポンプと、所
定の目標吐出量となるように当該冷却水ポンプを駆動制
御する駆動制御手段とを備えた内燃機関の冷却水流量制
御装置を提案する。
【００１７】この発明によれば、例えば、駆動制御手段
は、内燃機関内の冷却水温を上昇させる必要が生じた場
合、インバータを介して電動式の冷却水ポンプの回転数
を低下させる。これにより、冷却水回路における流量が
減少して内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、
冷却水温の上昇速度が早くなる。
は、内燃機関内の冷却水温を上昇させる必要が生じた場
合、インバータを介して電動式の冷却水ポンプの回転数
を低下させる。これにより、冷却水回路における流量が
減少して内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、
冷却水温の上昇速度が早くなる。
【００１８】また、請求項６の発明では、内燃機関と熱
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、この冷却
水回路に介装された冷却水ポンプと、前記冷却水回路に
介装されて当該冷却水回路の流路面積を調整する流路面
積調整弁と、所定の目標流路面積となるようにこの流路
面積調整弁を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃
機関の冷却水流量制御装置を提案する。
交換器とを閉ループで接続する冷却水回路と、この冷却
水回路に介装された冷却水ポンプと、前記冷却水回路に
介装されて当該冷却水回路の流路面積を調整する流路面
積調整弁と、所定の目標流路面積となるようにこの流路
面積調整弁を駆動制御する駆動制御手段とを備えた内燃
機関の冷却水流量制御装置を提案する。
【００１９】この発明によれば、例えば、駆動制御手段
は、内燃機関内の冷却水温を上昇させる必要が生じた場
合、比例制御により流路面積調整弁の流路面積を小さく
させる。これにより、冷却水回路における流量が減少し
て内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水
温の上昇速度が早くなる。
は、内燃機関内の冷却水温を上昇させる必要が生じた場
合、比例制御により流路面積調整弁の流路面積を小さく
させる。これにより、冷却水回路における流量が減少し
て内燃機関内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水
温の上昇速度が早くなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００２１】図１はガスヒートポンプ型空気調和機の概
略構成図であり、同図中には、太い一点鎖線で冷媒回路
を示し、太い実線で冷却水回路を示してある。空気調和
機は、室内ユニット１と室外ユニット３とから構成され
ており、室内ユニット１側には分流器５が付設された室
内熱交換器７やファン９等が設置されている。また、室
外ユニット３側には、冷媒回路の要素部品として、圧縮
機１１、電磁式の四方弁１３、冷媒熱交換器１５、分流
器１７が付設された室外熱交換器１９、ファン２１等が
設置され、冷却水回路の要素部品として、エンジン３
１、排気熱交換器３３、サーモスタット３５、電動式の
三方弁３７、電動式の冷却水ポンプ３９等が設置されて
いる。図中、４３は排気熱交換器３３内に接続された排
気管、４５は冷却水ポンプ３９の回転数制御に供される
インバータ、４７はファン２１を駆動するファンモー
タ、４９はエンジン３１と圧縮機１１とを連結するフレ
キシブルカップリングである。
略構成図であり、同図中には、太い一点鎖線で冷媒回路
を示し、太い実線で冷却水回路を示してある。空気調和
機は、室内ユニット１と室外ユニット３とから構成され
ており、室内ユニット１側には分流器５が付設された室
内熱交換器７やファン９等が設置されている。また、室
外ユニット３側には、冷媒回路の要素部品として、圧縮
機１１、電磁式の四方弁１３、冷媒熱交換器１５、分流
器１７が付設された室外熱交換器１９、ファン２１等が
設置され、冷却水回路の要素部品として、エンジン３
１、排気熱交換器３３、サーモスタット３５、電動式の
三方弁３７、電動式の冷却水ポンプ３９等が設置されて
いる。図中、４３は排気熱交換器３３内に接続された排
気管、４５は冷却水ポンプ３９の回転数制御に供される
インバータ、４７はファン２１を駆動するファンモー
タ、４９はエンジン３１と圧縮機１１とを連結するフレ
キシブルカップリングである。
【００２２】室外ユニット３の内部には、四方弁１３、
電動三方弁３７、インバータ４５、ファンモータ４７等
を駆動制御するコントロールユニット６１が設置されて
いる。コントロールユニット６１は、ＣＰＵを始め、入
出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ
等から構成されており、その入力インタフェースには、
エンジン３１とサーモスタット３５との間の冷却水配管
８７に設けられた水温センサ６３、室外熱交換器１９に
取り付けられた熱交温度センサ６５、排気管４３に設け
られた排気温センサ６７、外壁面に取り付けられた外気
温度センサ６９等が接続している。また、コントロール
ユニット６１は、室内ユニット１側の図示しないコント
ロールユニットと接続されており、相互に信号の授受を
行う。
電動三方弁３７、インバータ４５、ファンモータ４７等
を駆動制御するコントロールユニット６１が設置されて
いる。コントロールユニット６１は、ＣＰＵを始め、入
出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ
等から構成されており、その入力インタフェースには、
エンジン３１とサーモスタット３５との間の冷却水配管
８７に設けられた水温センサ６３、室外熱交換器１９に
取り付けられた熱交温度センサ６５、排気管４３に設け
られた排気温センサ６７、外壁面に取り付けられた外気
温度センサ６９等が接続している。また、コントロール
ユニット６１は、室内ユニット１側の図示しないコント
ロールユニットと接続されており、相互に信号の授受を
行う。
【００２３】次に、暖房運転時における冷媒および冷却
水の流れを説明する。
水の流れを説明する。
【００２４】冷媒配管７１から室外ユニット３側に流入
した液冷媒は、分流器１７、室外熱交換器１９、冷媒配
管７５、四方弁１３、冷媒配管７７を経由して冷媒熱交
換器１５に流入し、両熱交換器１９，１５を通過する間
に加熱される。尚、冷媒熱交換器１５では冷媒配管の周
囲を冷却水が通過する二重管型式が採られており、室外
熱交換器１９では冷媒配管と冷却水配管とがプレートフ
ィンを介して接続されたプレートフィン型式が採られて
いる。両熱交換器１９，１５で加熱されたガス冷媒は、
冷媒配管７８を経由して圧縮機１１に流入し、ここで圧
縮されることにより更に加熱される。圧縮機１１から吐
出された高温のガス冷媒は、冷媒配管７９、四方弁１
３、冷媒配管８１を経由して室内ユニット１側の室内熱
交換器７に流入し、ファン９により送風された室内気に
熱エネルギーを放出して暖房を行った後、液冷媒となっ
て冷媒配管７１から再び室外ユニット３側に流入する。
した液冷媒は、分流器１７、室外熱交換器１９、冷媒配
管７５、四方弁１３、冷媒配管７７を経由して冷媒熱交
換器１５に流入し、両熱交換器１９，１５を通過する間
に加熱される。尚、冷媒熱交換器１５では冷媒配管の周
囲を冷却水が通過する二重管型式が採られており、室外
熱交換器１９では冷媒配管と冷却水配管とがプレートフ
ィンを介して接続されたプレートフィン型式が採られて
いる。両熱交換器１９，１５で加熱されたガス冷媒は、
冷媒配管７８を経由して圧縮機１１に流入し、ここで圧
縮されることにより更に加熱される。圧縮機１１から吐
出された高温のガス冷媒は、冷媒配管７９、四方弁１
３、冷媒配管８１を経由して室内ユニット１側の室内熱
交換器７に流入し、ファン９により送風された室内気に
熱エネルギーを放出して暖房を行った後、液冷媒となっ
て冷媒配管７１から再び室外ユニット３側に流入する。
【００２５】一方、冷却水ポンプ３９から吐出された冷
却水は、冷却水配管８５を経由して排気熱交換器３３内
に流入し、排気ガスにより加熱された後にエンジン３１
に流入する。エンジン３１の冷却を行って高温となった
冷却水は、冷却水配管８７、サーモスタット３５、冷却
水配管８９を経由して室外熱交換器１９に流入して、熱
エネルギーを放出する。室外熱交換器１９で熱エネルギ
ーを放出した冷却水は、冷却水配管９１、電動三方弁３
７、冷却水配管９３を経由して再び冷却水ポンプ３９に
環流する。
却水は、冷却水配管８５を経由して排気熱交換器３３内
に流入し、排気ガスにより加熱された後にエンジン３１
に流入する。エンジン３１の冷却を行って高温となった
冷却水は、冷却水配管８７、サーモスタット３５、冷却
水配管８９を経由して室外熱交換器１９に流入して、熱
エネルギーを放出する。室外熱交換器１９で熱エネルギ
ーを放出した冷却水は、冷却水配管９１、電動三方弁３
７、冷却水配管９３を経由して再び冷却水ポンプ３９に
環流する。
【００２６】この際、コントロールユニット６１により
電動三方弁３７が切換えられていた場合、冷却水は、冷
却水配管９５を経由して冷媒熱交換器１５に流入し、こ
こで熱エネルギーを放出した後に冷却水配管９７、冷却
水配管９３を経由して冷却水ポンプ３９に環流する。ま
た、エンジン３１出口の冷却水温が下限設定値（本実施
形態では、６０℃）に至るまでは、冷却水は、室外熱交
換器１９側に流れず、全量がサーモスタット３５からバ
イパス配管９９を経由して冷却水ポンプ３９に環流す
る。そして、冷却水温が下限設定値と上限設定値（本実
施形態では、７０℃）との間では、冷却水はサーモスタ
ット３５からバイパス配管９９と冷却水配管８９との双
方に流れ、冷却水温が上限設定値を超えた時点で全量が
冷却水配管８９に流れる。
電動三方弁３７が切換えられていた場合、冷却水は、冷
却水配管９５を経由して冷媒熱交換器１５に流入し、こ
こで熱エネルギーを放出した後に冷却水配管９７、冷却
水配管９３を経由して冷却水ポンプ３９に環流する。ま
た、エンジン３１出口の冷却水温が下限設定値（本実施
形態では、６０℃）に至るまでは、冷却水は、室外熱交
換器１９側に流れず、全量がサーモスタット３５からバ
イパス配管９９を経由して冷却水ポンプ３９に環流す
る。そして、冷却水温が下限設定値と上限設定値（本実
施形態では、７０℃）との間では、冷却水はサーモスタ
ット３５からバイパス配管９９と冷却水配管８９との双
方に流れ、冷却水温が上限設定値を超えた時点で全量が
冷却水配管８９に流れる。
【００２７】以下、図２のフローチャートに基づき、本
実施形態における冷却水流量制御を説明する。
実施形態における冷却水流量制御を説明する。
【００２８】室内ユニット１および室外ユニット３が起
動され、その時点での外気温センサ６９が検出した外気
温ＴA が所定値（例えば、０℃）以下であった場合、コ
ントロールユニット６１は、所定の制御インターバルに
基づき、図２に示した手順で冷却水流量制御を繰り返し
実行する。先ず、コントロールユニット６１は、ステッ
プＳ１で上述した各センサ６３，６５，６７等からの情
報（冷却水温ＴW ，熱交換器温度ＴC ，排気温度ＴE
等）を読み込んだ後、エンジン３１が始動していれば、
ステップＳ３でタイマカウンタにより始動時点からの経
過時間ＰT を積算する。
動され、その時点での外気温センサ６９が検出した外気
温ＴA が所定値（例えば、０℃）以下であった場合、コ
ントロールユニット６１は、所定の制御インターバルに
基づき、図２に示した手順で冷却水流量制御を繰り返し
実行する。先ず、コントロールユニット６１は、ステッ
プＳ１で上述した各センサ６３，６５，６７等からの情
報（冷却水温ＴW ，熱交換器温度ＴC ，排気温度ＴE
等）を読み込んだ後、エンジン３１が始動していれば、
ステップＳ３でタイマカウンタにより始動時点からの経
過時間ＰT を積算する。
【００２９】次に、コントロールユニット６１は、ステ
ップＳ５で室外ユニット３が運転体勢にあるか否か（す
なわち、エンジン３１が起動体勢にあるか否か）を判定
し、この判定がＮｏ（否定）であればスタートに戻って
制御を繰り返す。また、ステップＳ５の判定がＹｅｓ
（肯定）である場合には、ステップＳ７でエンジン３１
が始動直後であるか否かを判定する。この判定は、冷却
水温ＴWと経過時間ＰTとにより行われ、冷却水温ＴW が
始動判定水温ＴWST （本実施形態では、０℃）以下で、
且つ経過時間ＰT が始動判定時間ＰTST （本実施形態で
は、３分）以下である場合にＹｅｓとなる。
ップＳ５で室外ユニット３が運転体勢にあるか否か（す
なわち、エンジン３１が起動体勢にあるか否か）を判定
し、この判定がＮｏ（否定）であればスタートに戻って
制御を繰り返す。また、ステップＳ５の判定がＹｅｓ
（肯定）である場合には、ステップＳ７でエンジン３１
が始動直後であるか否かを判定する。この判定は、冷却
水温ＴWと経過時間ＰTとにより行われ、冷却水温ＴW が
始動判定水温ＴWST （本実施形態では、０℃）以下で、
且つ経過時間ＰT が始動判定時間ＰTST （本実施形態で
は、３分）以下である場合にＹｅｓとなる。
【００３０】ステップＳ７の判定がＹｅｓであった場
合、コントロールユニット６１は、ステップＳ９で冷却
水温ＴW が暖機完了水温ＴWH（本実施形態では、７０
℃）に達しているか否かを判定する。そして、この判定
がＹｅｓであれば、コントロールユニット６１は、ステ
ップＳ１１で通常運転時の目標ポンプ回転数ＮPTH （例
えば、２０００rpm ）で冷却水ポンプ３９を駆動し、冷
却水回路に十分な量の冷却水を循環させる。これは、室
外ユニット３が停止後に比較的短時間で再起動された場
合、冷却水温ＷT は殆ど低下しておらず、直ちに通常の
暖房運転が行えるためである。尚、冷却水ポンプ３９は
直流電動機を内蔵しており、インバータ４５により周波
数を調整することで回転数が制御される。
合、コントロールユニット６１は、ステップＳ９で冷却
水温ＴW が暖機完了水温ＴWH（本実施形態では、７０
℃）に達しているか否かを判定する。そして、この判定
がＹｅｓであれば、コントロールユニット６１は、ステ
ップＳ１１で通常運転時の目標ポンプ回転数ＮPTH （例
えば、２０００rpm ）で冷却水ポンプ３９を駆動し、冷
却水回路に十分な量の冷却水を循環させる。これは、室
外ユニット３が停止後に比較的短時間で再起動された場
合、冷却水温ＷT は殆ど低下しておらず、直ちに通常の
暖房運転が行えるためである。尚、冷却水ポンプ３９は
直流電動機を内蔵しており、インバータ４５により周波
数を調整することで回転数が制御される。
【００３１】また、ステップＳ９の判定がＮｏであった
場合、コントロールユニット６１は、ステップＳ１３で
減速運転時の目標ポンプ回転数ＮPTL（例えば、２００r
pm）で冷却水ポンプ３９を駆動する。これにより、冷却
水回路における冷却水流量がごく少なくなって、エンジ
ン３１内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水温Ｔ
W が速やかに上昇する。その結果、エンジン３１の暖機
運転が促進されると共にサーモスタット３５も早期に開
弁し、冷却水配管８７を経由して室外熱交換器１９に比
較的高温の冷却水が流れることになる。
場合、コントロールユニット６１は、ステップＳ１３で
減速運転時の目標ポンプ回転数ＮPTL（例えば、２００r
pm）で冷却水ポンプ３９を駆動する。これにより、冷却
水回路における冷却水流量がごく少なくなって、エンジ
ン３１内での冷却水の滞留時間が長くなり、冷却水温Ｔ
W が速やかに上昇する。その結果、エンジン３１の暖機
運転が促進されると共にサーモスタット３５も早期に開
弁し、冷却水配管８７を経由して室外熱交換器１９に比
較的高温の冷却水が流れることになる。
【００３２】このように、本実施形態では、始動直後か
ら室外熱交換器１９に比較的高温の冷却水を導入させる
ため、外気温ＴA がごく低い厳冬期においても、暖房運
転の立ち上がり特性を向上させることができた。
ら室外熱交換器１９に比較的高温の冷却水を導入させる
ため、外気温ＴA がごく低い厳冬期においても、暖房運
転の立ち上がり特性を向上させることができた。
【００３３】ステップＳ７の判定がＮｏであった場合、
コントロールユニット６１は、ステップＳ１５で熱交換
器温度ＴC が着霜判定温度ＴCFR （本実施形態では、０
℃）以下であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであ
ればステップＳ１３で減速運転時の目標ポンプ回転数Ｎ
PTL で冷却水ポンプ３９を駆動する。これにより、上述
した過程で室外熱交換器１９には比較的高温の冷却水が
流れ、室外熱交換器１９のプレートフィン等への着霜が
防止される。
コントロールユニット６１は、ステップＳ１５で熱交換
器温度ＴC が着霜判定温度ＴCFR （本実施形態では、０
℃）以下であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであ
ればステップＳ１３で減速運転時の目標ポンプ回転数Ｎ
PTL で冷却水ポンプ３９を駆動する。これにより、上述
した過程で室外熱交換器１９には比較的高温の冷却水が
流れ、室外熱交換器１９のプレートフィン等への着霜が
防止される。
【００３４】ステップＳ１５の判定がＮｏであった場
合、コントロールユニット６１は、ステップＳ１７で排
気温度ＴE が氷結判定温度ＴEFR （本実施形態では、５
０℃）以下であるか否かを更に判定し、この判定がＹｅ
ｓであればステップＳ１３で減速運転時の目標ポンプ回
転数ＮPTL で冷却水ポンプ３９を駆動する。これによ
り、冷却水回路における冷却水流量がごく少なくなり、
排気熱交換器３３での排気ガスから冷却水への熱エネル
ギーの放出量が減少して、排気温度ＴE が低下し難くな
る。その結果、排気トップ４３ａに至っても、排気ガス
の温度が十分に高く維持され、排気ガス中の水分が氷結
することがなくなる。尚、排気温度ＴE は、排気ガスが
エンジン３１から排出された直後には数百℃となるた
め、排気熱交換器３３での熱エネルギーの放出量が少な
ければ、排気トップ４３ａにおいても十分な高温を維持
できる。
合、コントロールユニット６１は、ステップＳ１７で排
気温度ＴE が氷結判定温度ＴEFR （本実施形態では、５
０℃）以下であるか否かを更に判定し、この判定がＹｅ
ｓであればステップＳ１３で減速運転時の目標ポンプ回
転数ＮPTL で冷却水ポンプ３９を駆動する。これによ
り、冷却水回路における冷却水流量がごく少なくなり、
排気熱交換器３３での排気ガスから冷却水への熱エネル
ギーの放出量が減少して、排気温度ＴE が低下し難くな
る。その結果、排気トップ４３ａに至っても、排気ガス
の温度が十分に高く維持され、排気ガス中の水分が氷結
することがなくなる。尚、排気温度ＴE は、排気ガスが
エンジン３１から排出された直後には数百℃となるた
め、排気熱交換器３３での熱エネルギーの放出量が少な
ければ、排気トップ４３ａにおいても十分な高温を維持
できる。
【００３５】ステップＳ１７の判定がＮｏ、すなわち、
熱交換器温度ＴC と排気温度ＴE とが十分に高い場合、
コントロールユニット６１は、ステップＳ１９で通常運
転時の目標ポンプ回転数ＮPTH で冷却水ポンプ３９を駆
動し、冷却水回路に十分な量の冷却水を循環させる。こ
の時点では、エンジン３１の暖機が完了しているため、
室外熱交換器１９による冷媒の加熱が可能となり、厳冬
期等においても十分な暖房が行える。尚、冷媒の加熱が
室外熱交換器１９だけでは不十分な場合、コントロール
ユニット６１は、電動三方弁３７を駆動して冷却水を冷
媒熱交換器１５にも循環させ、暖房能力を更に高める制
御を行う。
熱交換器温度ＴC と排気温度ＴE とが十分に高い場合、
コントロールユニット６１は、ステップＳ１９で通常運
転時の目標ポンプ回転数ＮPTH で冷却水ポンプ３９を駆
動し、冷却水回路に十分な量の冷却水を循環させる。こ
の時点では、エンジン３１の暖機が完了しているため、
室外熱交換器１９による冷媒の加熱が可能となり、厳冬
期等においても十分な暖房が行える。尚、冷媒の加熱が
室外熱交換器１９だけでは不十分な場合、コントロール
ユニット６１は、電動三方弁３７を駆動して冷却水を冷
媒熱交換器１５にも循環させ、暖房能力を更に高める制
御を行う。
【００３６】このように、上記実施形態では、温度セン
サの検出結果やタイマカウンタの計測結果に応じて、冷
却水ポンプの回転数を変動させて冷却水流量を調整する
ようにしたため、暖機運転の促進を図りながら、課題と
なっていた暖房運転の立ち上がり特性の向上や排気トッ
プでの氷結防止等を解決することができた。
サの検出結果やタイマカウンタの計測結果に応じて、冷
却水ポンプの回転数を変動させて冷却水流量を調整する
ようにしたため、暖機運転の促進を図りながら、課題と
なっていた暖房運転の立ち上がり特性の向上や排気トッ
プでの氷結防止等を解決することができた。
【００３７】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、冷却水流量の調整を行うにあた
って、冷却水ポンプの回転数（すなわち、吐出量）をイ
ンバータ制御するようにしたが、回転数によらずに吐出
量の調整が行える冷却水ポンプを用いるようにしてもよ
いし、図３に示したように、冷却水ポンプ３９の上流側
（あるいは、下流側）に電動流量制御弁１０１を設け、
その開弁量を冷却水温ＴW 等に応じて制御するようにし
てもよい。尚、この場合においては、冷却水ポンプ３９
として、定吐出量の電動式のものを用いてもよいし、エ
ンジン３１により駆動される機械式のものを用いてもよ
い。その他、装置の具体的構成や制御の具体的手順等に
ついても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可
能である。また、上記実施形態は空気調和機用の内燃機
関に関するものであるが、発電用等の内燃機関等にも好
適である。
本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、冷却水流量の調整を行うにあた
って、冷却水ポンプの回転数（すなわち、吐出量）をイ
ンバータ制御するようにしたが、回転数によらずに吐出
量の調整が行える冷却水ポンプを用いるようにしてもよ
いし、図３に示したように、冷却水ポンプ３９の上流側
（あるいは、下流側）に電動流量制御弁１０１を設け、
その開弁量を冷却水温ＴW 等に応じて制御するようにし
てもよい。尚、この場合においては、冷却水ポンプ３９
として、定吐出量の電動式のものを用いてもよいし、エ
ンジン３１により駆動される機械式のものを用いてもよ
い。その他、装置の具体的構成や制御の具体的手順等に
ついても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可
能である。また、上記実施形態は空気調和機用の内燃機
関に関するものであるが、発電用等の内燃機関等にも好
適である。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の冷却水流量
制御装置によれば、冷却水温等に応じて冷却水回路にお
ける冷却水流量を調整するようにしたため、内燃機関の
暖機促進を図りながら、熱交換器等に比較的高温の冷却
水を供給することが可能となり、暖房運転特性の向上や
排気トップの氷結防止等を実現できるようになる。
制御装置によれば、冷却水温等に応じて冷却水回路にお
ける冷却水流量を調整するようにしたため、内燃機関の
暖機促進を図りながら、熱交換器等に比較的高温の冷却
水を供給することが可能となり、暖房運転特性の向上や
排気トップの氷結防止等を実現できるようになる。
【図１】本発明に係る空気調和機の一実施形態を示した
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】実施形態に係る制御フローチャートである。
【図３】一部を変形した実施形態を示した部分構成図で
ある。
ある。
１ 室内ユニット ３ 室外ユニット ７ 室内熱交換器 １１ 圧縮機 １５ 冷媒熱交換器 １９ 室外熱交換器 ３１ エンジン ３３ 排気熱交換器 ３５ サーモスタット ３９ 冷却水ポンプ ４３ 排気管 ４５ インバータ ６３ 水温センサ ６５ 熱交温度センサ ６７ 排気温センサ ６９ 外気温センサ ７１〜８１ 冷媒配管 ８５〜９７ 冷却水配管 ９９ バイパス配管 １０１ 電動流量制御弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 5/02 Ｆ０１Ｎ 5/02 Ｋ Ｆ０１Ｐ 7/14 Ｆ０１Ｐ 7/14 Ｎ
Claims (6)
- 【請求項１】 内燃機関と熱交換器とを閉ループで接続
する冷却水回路と、当該冷却水回路における前記内燃機
関の冷却水出口近傍の冷却水温を検出する水温センサ
と、前記冷却水回路に介装された流量調整手段と、前記
冷却水出口近傍の冷却水温が所定値以下である場合には
前記冷却水回路における冷却水流量が少なくなるように
前記流量調整手段を駆動制御する駆動制御手段とを備え
たことを特徴とする内燃機関の冷却水流量制御装置。 - 【請求項２】 内燃機関と熱交換器とを閉ループで接続
する冷却水回路と、前記内燃機関の始動時点からの経過
時間を計測する計時手段と、前記冷却水回路に介装され
た流量調整手段と、前記内燃機関の始動後に所定時間が
経過するまでは前記冷却水回路における冷却水流量が少
なくなるように前記流量調整手段を駆動制御する駆動制
御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水流
量制御装置。 - 【請求項３】 内燃機関と熱交換器とを閉ループで接続
する冷却水回路と、前記熱交換器の温度を検出する温度
センサと、前記冷却水回路に介装された流量調整手段
と、前記熱交換器の温度が所定値以下である場合には前
記冷却水回路における冷却水流量が少なくなるように前
記流量調整手段を駆動制御する駆動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流量制御装置。 - 【請求項４】 内燃機関と熱交換器とを閉ループで接続
する冷却水回路と、前記内燃機関の排気ガス温度を検出
する温度センサと、前記冷却水回路に介装された流量調
整手段と、前記内燃機関の排気ガス温度が所定値以下で
ある場合には前記冷却水回路における冷却水流量が少な
くなるように前記流量調整手段を駆動制御する駆動制御
手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水流量
制御装置。 - 【請求項５】 内燃機関と熱交換器とを閉ループで接続
する冷却水回路と、この冷却水回路に介装された吐出量
可変型の冷却水ポンプと、所定の目標吐出量となるよう
に当該冷却水ポンプを駆動制御する駆動制御手段とを備
えたことを特徴とする内燃機関の冷却水流量制御装置。 - 【請求項６】 内燃機関と熱交換器とを閉ループで接続
する冷却水回路と、この冷却水回路に介装された冷却水
ポンプと、前記冷却水回路に介装されて当該冷却水回路
の流路面積を調整する流路面積調整弁と、所定の目標流
路面積となるようにこの流路面積調整弁を駆動制御する
駆動制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の冷
却水流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8171095A JPH1018845A (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 内燃機関の冷却水流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8171095A JPH1018845A (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 内燃機関の冷却水流量制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1018845A true JPH1018845A (ja) | 1998-01-20 |
Family
ID=15916903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8171095A Pending JPH1018845A (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 内燃機関の冷却水流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1018845A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002276364A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Denso Corp | ハイブリッド電気自動車の冷却装置 |
| WO2008078186A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicular air-conditioning system and control method of same |
| WO2014136447A1 (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-12 | パナソニック株式会社 | 車両用空調装置 |
| CN109854354A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国人民解放军陆军军事交通学院 | 柴油机变海拔变流量冷却系统及其控制过程 |
-
1996
- 1996-07-01 JP JP8171095A patent/JPH1018845A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002276364A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Denso Corp | ハイブリッド電気自動車の冷却装置 |
| WO2008078186A1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicular air-conditioning system and control method of same |
| US8540166B2 (en) | 2006-12-26 | 2013-09-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicular air-conditioning system and control method of same |
| WO2014136447A1 (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-12 | パナソニック株式会社 | 車両用空調装置 |
| CN109854354A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国人民解放军陆军军事交通学院 | 柴油机变海拔变流量冷却系统及其控制过程 |
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