JP2002089424A - 蓄熱装置付き内燃機関 - Google Patents

蓄熱装置付き内燃機関

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JP2002089424A JP2001029945A JP2001029945A JP2002089424A JP 2002089424 A JP2002089424 A JP 2002089424A JP 2001029945 A JP2001029945 A JP 2001029945A JP 2001029945 A JP2001029945 A JP 2001029945A JP 2002089424 A JP2002089424 A JP 2002089424A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱装置に蓄えられた熱を利用した内燃機関
の暖機に関し、最適な実施時期を設定するとともに、そ
の実施行程に関する情報を適切な態様で運転者に通知す
ることにより、蓄熱装置による暖機機能の活用機会を好
適に拡大することのできる蓄熱装置付き内燃機関を提供
する。 【解決手段】 エンジンシステム100の電子制御装置
(ECU)30は、蓄熱装置20に蓄えられた蓄熱温水
をエンジン10に供給する制御(プレヒート)を、機関
始動に先立って開始する。ECU30は、エンジン10
の暖機が確実に終了した後に機関始動を行うように、プ
レヒートの継続時間をエンジン10の冷却水温に基づい
て決定する。また、プレヒートの実施中は点灯ランプ2
8を点灯させ、その旨を運転者に認識させる。プレヒー
トが完了すると、ECU30はエンジン10を自動始動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一時的に熱を蓄え
る機能を有する蓄熱装置を備えて、この蓄熱装置の蓄え
た熱が冷却水等の熱媒体を通じて供給されることにより
暖機が行われる内燃機関に関し、特に、そうした内燃機
関の作動制御に適用して好適な制御構造の具現に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車等の車両に搭載される内
燃機関にとって、燃焼室周辺の温度が所定温に達してい
ない状態(冷間状態)での機関運転は、燃焼室に供給さ
れる燃料が十分に霧化されないこと等の不具合を生じさ
せ、排気特性(エミッション)や燃費性能を悪化させて
しまうため好ましくない。
【0003】しかし実際のところ、一時的な機関停止後
における再始動時のような場合は例外として、機関運転
を開始する際には毎回のように、機関始動時から暖機完
了時までの期間は冷間状態で機関運転を行わざるをえな
い。
【0004】こうした問題に対し、内燃機関が運転中に
発する熱を、所定の蓄熱装置に蓄えておき、冷間状態に
ある機関に放出する機能を有する蓄熱装置が知られてい
る。
【0005】例えば特開平6−185359号公報に記
載された内燃機関の蓄熱装置は、当該機関の放熱によっ
て熱せられた冷却水の一部を機関停止後にも保温状態で
貯留しておき、次回の機関始動時に冷却系(当該機関の
冷却通路)に解放することで機関を早期に暖めるように
している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関が
自力で行う暖機の所要時間を短縮化するために、蓄熱装
置による暖機効果の活用機会を増大させるといった観点
からみると、上記のような蓄熱装置を用いて行う内燃機
関の暖機処理は、機関始動前から開始し、機関始動時に
は完了していることが最も好ましい。暖機処理の実施時
期が早すぎると、一旦高まった機関の温度が機関始動前
に再度低下してしまうことになり、また、その実施時期
が遅すぎると、結局、暖機が完了してない状態で機関運
転が行われ、蓄熱装置に蓄えられた熱が十分に活用され
ないことになるからである。
【0007】しかし実際のところ、運転者の意志に基づ
いてなされる機関始動のタイミングを当該機関の制御装
置等により正確に予知することは困難である。また、暖
機処理の実施タイミングを運転者に委ねたのでは、機関
始動時における運転者の操作が煩雑となるばかりでな
く、蓄熱装置に蓄えられた熱が最大限活用される期間を
把握し、そのような期間を正確に選択して暖機を行うこ
とは困難となる。
【0008】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、蓄熱装置に蓄えられた熱を利用した内燃機
関の暖機に関し、最適な実施時期を設定するとともに、
その実施行程に関する情報を適切な態様で運転者に通知
することにより、蓄熱装置による暖機機能の活用機会を
好適に拡大することのできる蓄熱装置付き内燃機関を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、(1)熱を蓄える蓄熱装置を有し、該蓄
熱装置の蓄えた熱が所定の熱媒体を通じて供給されるこ
とにより、機関始動前に暖機処理がなされる蓄熱装置付
き内燃機関であって、前記暖機処理の実施期間を決定す
る期間決定手段と、前記暖機処理の実施期間に、前記暖
機処理の実施されている旨を案内する暖機処理案内手段
とを備えることを要旨とする。
【0010】ここで、機関始動とは、例えば燃料供給開
始動作、点火開始動作、或いは出力軸の回転開始動作
等、機関自身がその運転開始に際して行う初期動作のみ
ならず、例えば運転者の意志に基づくイグニションキ
ー、ペダル、ハンドル操作等、上記機関自身の初期動作
に伴って行われる付随的な動作も含めたあらゆる関連動
作のうち何れか、或いはそうした各種関連動作の組み合
わせを意味するものとする。また、暖機処理がなされる
とは、少なくとも暖機処理が開始される態様を意味す
る。
【0011】同構成によれば、暖機処理が開始されてか
ら完了するまで、暖機処理に実施されている旨を、例え
ば当該内燃機関の運転者が把握できるようになるため、
当該運転者に違和感が生じることもなく、しかも当該内
燃機関の始動に先立つ暖機処理の活用機会が十分得られ
るようになる。
【0012】(2)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記暖機処理の実施期間中、当該内燃機関の始動操
作を無効化する始動操作無効化手段を備えるのが好まし
い。
【0013】同構成によれば、当該内燃機関へ十分な熱
供給が行われ、機関温度の最適化が確実に完了した状態
で機関始動が開始されるため、機関始動の直後から燃焼
状態が安定し、好適な排気特性や燃費性能が確保される
ようになる。
【0014】(3)また、前記暖機処理の実施期間経過
後も、所定の熱媒体を通じて当該内燃機関へ熱供給が行
われるのが好ましい。
【0015】暖機処理が完了した場合であれ、多くの場
合、当該内燃機関の温度は供給される熱媒体の温度まで
には達しておらず、少なくとも、熱媒体の含む熱が当該
内燃機関に伝達され、より細部まで行き渡る余地が残さ
れている場合が多い。同構成によれば、前記暖機処理の
実施期間の経過後も、当該内燃機関へ熱供給が継続する
ことになり、前記蓄熱装置から熱媒体を通じて供給され
る熱が、当該内燃機関の細部まで一層好適に行き渡るよ
うになる。従って、前記蓄熱装置に蓄えられた熱をより
効率的に活用することができるようになる。
【0016】(4)また、当該内燃機関の始動時期に同
期して、前記所定の熱媒体を通じて行われる当該内燃機
関への熱供給が停止されるのが好ましい。
【0017】同構成によれば、当該内燃機関が始動を開
始するまで蓄熱装置に蓄えられた熱が供給されることと
なるため、前記蓄熱装置に蓄えられた熱が、当該内燃機
関の暖機に最大限利用されるようになる。
【0018】(5)また、前記蓄熱装置に蓄えられた熱
量が所定値を下回ると前記熱供給が停止されるのが好ま
しい。
【0019】通常、前記蓄熱装置の蓄え得る熱量には限
度があるため、例えば、当該内燃機関の暖機に利用すべ
く蓄熱装置に蓄えられた熱、或いはこの熱を保持する熱
媒体が利用し尽くされると、もはや当該内燃機関の温度
を上昇させる熱量を保持しない熱媒体が内燃機関に接触
する。同構成によれば、当該内燃機関の温度を上昇させ
る熱量を保持する熱媒体を利用し尽くすまで暖機処理を
継続することになるため、蓄熱装置による当該内燃機関
の暖機能力が、最大限活用されるようになる。しかも、
暖機効果を発揮しなくなった熱媒体が不必要に当該内燃
機関と接触することもない。
【0020】(6)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記暖機処理の実施期間経過後、当該内燃機関を自
動的に始動させる始動制御手段を備えるのが好ましい。
【0021】同構成によれば、前記蓄熱装置による当該
内燃機関への熱供給の開始から当該内燃機関の始動にか
けて実行される一連の操作を、運転者の手動操作を介入
させることなく自動的に行うことができるようになる。
すなわち、蓄熱装置による暖機効果の活用機会が好適且
つ自動的に確保されるようになる。よって、当該内燃機
関の始動時における排気特性や燃費性能の最適化を図り
つつ、しかも運転者にとって煩雑な作業を伴うことな
く、当該内燃機関の運転を開始することができるように
なる。
【0022】(7)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記内燃機関の自動的な始動に先立ち、その旨を通
知する始動通知手段を、当該内燃機関の搭載される車両
の機関室内に備えるのが好ましい。
【0023】同構成によれば、前記機関室が開放されて
いるような場合であれ、前記内燃機関の自動的な始動に
先立つ通知がなされ、例えば当該機関室の周辺に在する
整備作業者や運転者等は、当該内燃機関の自動的な始動
が予定されている旨を認識することとなる。従って、そ
のような整備作業者や運転者等が、当該内燃機関の予期
せぬ始動に驚かされることもない。
【0024】(8)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記内燃機関の自動的な始動を無効化する操作を外
部より行わせる無効化操作部を、当該内燃機関の搭載さ
れる車両の機関室内に備えるのが好ましい。
【0025】同構成によれば、当該内燃機関の整備作業
者や運転者等が、当該内燃機関の自動的な始動を必要に
応じて任意に中止することができるようになる。このた
め、例えば、当該内燃機関の整備作業等についての利便
性が向上する。
【0026】(9)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、当該内燃機関の搭載される車両の機関室が開放状態
にあるか否かを認識する開放状態認識手段と、前記機関
室が開放状態にあると認識された場合、前記内燃機関の
自動的な始動を無効化する制御を行う無効化制御手段と
を備えるのが好ましい。
【0027】同構成によれば、前記機関室が開放状態に
ある場合には、前記内燃機関が自動的に始動されること
がなくなる。よって、当該機関室の周辺に在する整備作
業者や運転者等が、当該内燃機関の予期せぬ始動に驚か
されることもない。
【0028】(10)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記無効化制御手段による制御の実行を禁止する操
作を外部より行わせる禁止操作部を、当該内燃機関の搭
載される車両の機関室内に備えるのが好ましい。
【0029】同構成によれば、当該内燃機関の整備作業
者や運転者等の任意に応じて前記内燃機関の自動的な始
動を有効に働かせることもできるようになる。よって、
当該内燃機関の整備作業者や運転者等にとっての利便性
が一層向上するようになる。
【0030】(11)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記暖機処理の実施期間中、所定の操作信号に応じ
て当該内燃機関を始動させる始動手段を備えるのが好ま
しい。
【0031】同構成によれば、当該内燃機関の運転者の
意志により、前記暖機処理に優先して機関始動を実行す
ることができるようになる。
【0032】(12)また、前記期間設定手段は、前記
暖機処理の開始時に、前記暖機処理の実施期間を設定す
るのが好ましい。
【0033】同構成によれば、前記暖機処理の実施期間
が前記暖機処理の開始時に設定されることになるため、
蓄熱装置を利用した暖機効果が最大限に活用される期間
が正確に設定されるようになり、しかも、当該所定期間
の設定と併せて、例えばその設定内容を当該内燃機関の
運転者等に知らしめる制御を行うことも容易となる。従
って、前記暖機処理が実施されている期間中、当該内燃
機関の運転者等が違和感やストレスを覚えることもな
い。
【0034】(13)また、前記期間設定手段は、当該
内燃機関の温度に関するパラメータに基づいて、前記暖
機処理の実施期間を設定するのが好ましい。
【0035】当該内燃機関の温度は、当該内燃機関が機
関暖機を完了するために必要な熱量と相関性が高いた
め、同構成によれば、機関暖機を完了するために必要十
分な期間を正確に設定することができるようになる。す
なわち、暖機処理を完了するまでの所要期間を上回るよ
うな長時間の待機を、当該内燃機関の運転者に要求する
ことがなくなる。
【0036】(14)また、前記内燃機関の温度に関す
るパラメータには、吸気ポート壁部の温度が含まれるの
が好ましい。
【0037】当該内燃機関にとって、暖機処理の完了し
た状態とは、当該機関が十分に暖まり、機関運転を行っ
ても供給された燃料が十分に霧化される状態に相当す
る。こうした状態は、例えば供給された燃料の霧化とほ
ぼ一義的な関係を有する吸気ポート壁部の温度と高い相
関性を有する。同構成によれば、暖機完了までの期間を
判断する上で、信頼性の高いパラメータが加味されるよ
うになる。よって、当該機関が冷間状態を確実に脱した
後、機関始動を開始することとなり、冷間始動時に特有
の排気特性や燃費性能の悪化を確実に解消することがで
きるようになる。
【0038】(15)また、前記期間設定手段は、前記
熱媒体の温度に基づいて、前記暖機処理の実施期間を設
定するのが好ましい。
【0039】前記暖機処理の実施にあたり、当該内燃機
関の温度を上昇させるための熱源となる熱媒体の温度
は、当該内燃機関が機関暖機を完了するために必要な時
間と相関性が高いため、同構成によっても、機関暖機を
完了するために必要十分な期間を正確に設定することが
できるようになる。すなわち、暖機処理を完了するまで
の所要期間を上回るような長時間の待機を、当該内燃機
関の運転者に要求することがなくなる。
【0040】なお、前記内燃機関の温度と、前記熱媒体
の温度とは、相互に独立してパラメータとして、機関暖
機を完了するために必要な期間を決定づける。従って、
両者を併せ参照し、前記暖機処理の実施期間を設定すれ
ば、機関暖機を完了するために必要十分な期間を一層正
確に設定することができるようになる。
【0041】(16)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記蓄熱装置から当該内燃機関に熱媒体を移送する
ポンプを備えて、且つ、前記期間設定手段は、前記熱媒
体の移送速度に基づいて、前記暖機処理の実施期間を設
定するのが好ましい。
【0042】熱媒体の移送速度は、蓄熱装置から当該内
燃機関への熱伝達速度に関連するため、同構成によって
も、機関暖機を完了するために必要十分な期間を一層正
確に設定することができるようになる。なお、熱媒体の
移送速度を可変とする手段を上記構成に付加し、機関暖
機を完了するために必要な期間を所望の長さに制御して
もよい。
【0043】(17)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記蓄熱装置から当該内燃機関に熱媒体を移送する
電動ポンプを備えて、且つ、前記期間設定手段は、前記
電動ポンプに付与される駆動電圧に基づいて、前記暖機
処理の実施期間を設定するのが好ましい。
【0044】熱媒体を移送する手段として電動ポンプを
適用する場合、当該電動ポンプに付与される駆動電圧
が、前記熱媒体の移送速度或いは流量を決定づけること
になる。熱媒体の移送速度は、蓄熱装置から当該内燃機
関への熱伝達速度に関連するため、同構成によっても、
機関暖機を完了するために必要十分な期間を一層正確に
設定することができるようになる。
【0045】(18)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記暖機処理の実施期間の終了時期を、前記暖機処
理の開始後に設定する終了時期設定手段を備えるのが好
ましい。
【0046】同構成によれば、実際の暖機状況に応じて
適正な暖機処理の終了時期が定まるようになるため、前
記蓄熱装置による当該内燃機関の暖機処理に関し、その
信頼性が向上するようになる。
【0047】(19)また、前記終了時期設定手段は、
当該内燃機関の温度に関するパラメータに基づいて、前
記暖機処理の実施期間の終了時期を設定するのが好まし
い。
【0048】同構成によれば、実際の暖機状況に応じ、
しかも暖機の進行の程度を正確に反映するパラメータに
基づいて適正な暖機処理の終了時期が定まるようになる
ため、前記蓄熱装置による当該内燃機関の暖機処理に関
し、その信頼性が一層向上するようになる。
【0049】(20)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記供給された熱媒体を排出する排出部を備えて、
且つ、前記内燃機関の温度に関するパラメータには、前
記排出部を通じて当該内燃機関から排出される熱媒体の
温度を含むのが好ましい。
【0050】暖機処理の実施にあたり、当該内燃機関と
前記熱媒体との間で効率的な熱交換が行われていれば、
前記熱媒体が、前記蓄熱装置から当該内燃機関に供給さ
れ、当該内燃機関との熱交換を経た後、当該内燃機関か
ら排出されるといった一連の行程を辿る中で、当該熱媒
体の温度は単調に低下する。また、当該内燃機関の温度
が上昇して熱媒体の温度に近づくほど、当該内燃機関と
前記熱媒体との間で交換される熱量は減少するため、当
該内燃機関から排出される熱媒体の温度も上昇するよう
になる。結局、当該内燃機関から排出される熱媒体の温
度は、前記蓄熱装置から当該内燃機関に亘る熱媒体の伝
達経路で観測される最も低い温度であり、且つ、その時
点における当該内燃機関の温度を正確に反映するパラメ
ータでもある。従って、例えば、当該内燃機関から排出
されるときの前記熱媒体の温度が所定温度を上回った場
合には、当該内燃機関本体の温度も十分に上昇したもの
と推定することができる。同構成によれば、前記蓄熱装
置から当該内燃機関に亘る熱媒体の伝達経路中、熱媒体
の温度が最も低くなる部位において観測される当該熱媒
体の温度を参照して、前記暖機処理の実施期間の終了時
期を設定することで、暖機終了の時期に関する正確な情
報が、当該暖機処理の制御に反映されるようになる。
【0051】(21)また、前記暖機処理案内手段は、
前記暖機処理の実施されている旨の案内として視覚的又
は聴覚的な通知を行う実施通知手段を、当該内燃機関が
搭載される車両の乗員室内に備えるのが好ましい。
【0052】同構成によれば、例えば当該内燃機関の運
転者等が、前記暖機処理が実施されている旨を容易且つ
確実に認識(確認)することができるようになる。
【0053】(22)また、当該蓄熱装置付き内燃機関
は、前記暖機処理を実施するか否かを判断する判断手段
と、該判断手段が暖機処理を実施しない判断を行った場
合にその旨を視覚的又は聴覚的に通知する不実施通知手
段とを備えるのが好ましい。
【0054】同構成によれば、前記判断手段による積極
的な判断の下、暖機処理が行われない場合、当該内燃機
関の運転者等は、その判断結果を認識することにより、
例えば、前記蓄熱装置が故障している等と誤認すること
がなくなる。
【0055】(23)また、当該内燃機関の搭載された
車両外部からの通信信号に応じて、前記暖機処理の実施
が開始されるのが好ましい。
【0056】同構成によれば、当該内燃機関の運転者が
遠隔操作等を通じ自在に前記暖機処理を行うことができ
るようになるため、前記暖機処理の実施にあたり、その
利便性が向上する。
【0057】(24)また、当該内燃機関の始動に先立
ち同機関の搭載された車両に対してなされる所定の操作
に応じて、前記暖機処理の実施が開始されるのが好まし
い。
【0058】なお、前記所定の操作には、機関始動に先
立つ必然的な動作であり、また当該動作のタイミングか
ら当該機関始動のタイミングまでの期間に十分な再現性
が保証される動作を選択するのがよい。
【0059】同構成によれば、前記暖機処理を実施する
にあたり、当該機関の始動前であれ、定量的に安定した
実施期間が確保されるようになる。よって、当該暖機処
理の効率化が図られるようになる。
【0060】なお、上記構成は可能な限り組み合わせる
ことができる。
【0061】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
にかかる蓄熱装置付き内燃機関を車載用エンジンシステ
ムに適用した第1の実施の形態について、図面を参照し
て説明する。
【0062】図1には、本実施の形態にかかる車載用エ
ンジンシステムの概略構成を示す。
【0063】同図1に示すように、車両の原動機として
用いられる車載用エンジンシステム(以下、単にエンジ
ンシステムという)100は、大きくはエンジン本体
(以下、単にエンジンという)10、冷却系20、及び
電子制御装置(ECU)30から構成される。
【0064】エンジン10の外郭は、シリンダブロック
10aを下段部材、シリンダヘッド10bを上段部材と
して、両部材10a,10bが互いに閉じ合わされたか
たちで形成される。エンジン10の内部には4つの燃焼
室(図示略)と、各燃焼室と外部とを連通させる吸排気
ポート(図示略)とが形成される。エンジン10は、吸
気ポートを通じて供給される混合気(外気と燃料との混
合ガス)を爆発・燃焼させることにより、その出力軸
(図示略)に回転駆動力を得る。
【0065】冷却系20は、エンジン10内において各
燃焼室や吸排気ポートの外周を取り巻くように形成され
る循環通路(ウォータジャケット)Aと、エンジン10
と蓄熱装置21との間で冷却水を循環させる循環通路B
と、エンジン10とラジエータ22との間で冷却水(冷
却媒体)を循環させる循環通路Cと、エンジン10と暖
房用ヒータコア23との間で冷却水を循環させる循環通
路Dとから構成されている。また、循環通路Aの一部
は、各循環通路B,C,Dの一部として共有される。さ
らに循環通路Aは、シリンダブロック10a内に形成さ
れた循環通路A1と、シリンダヘッド10b内に形成さ
れた通路A2と、循環通路A1及び通路A2間を連絡す
るバイパス通路A3とに概ね分別することができる。
【0066】すなわち、冷却系20は冷却水の循環通路
を複数組み合わせて構築された複合システムであって、
この冷却系20内を循環する冷却水は、熱媒体としてエ
ンジン10との間で熱交換を行うことにより同エンジン
10各部の冷却、或いは暖機を行う。
【0067】冷却系20を構成する上記各循環通路A,
B,C及びDには、冷却水の挙動や温度を制御、或いは
検出する各種部材が設けられている。
【0068】電動式ウォータポンプ(電動ポンプ)EP
は、ECU30からの指令信号に基いて作動し、循環通
路B内の冷却水を矢指方向に流動させる。
【0069】電動ポンプEPの下流には蓄熱装置21が
設けられている。蓄熱装置21は、所定量の冷却水を外
部から断熱した状態で貯留する機能を有する。すなわ
ち、同図1中の概略的な内部構造に示されるように、蓄
熱装置21は、ハウジング21aと、同ハウジング21
a内に収納された冷却水収容部21bとを備えた二重構
造を有する。ハウジング21a及び冷却水収容部21b
の間隙はほぼ真空状態に保たれ、冷却水収容部21bの
内部空間と外部とを断熱状態に保つ。冷却水収容部21
b内には、循環通路B(ポンプ側通路B1)から送られ
てくる冷却水を同容器21b内に導入するための導入管
21cと、同容器21b内の冷却水を循環通路B(エン
ジン側通路B2)に排出するための排出管21dとが設
けられている。排出管21dを通じてエンジン側通路B
2に排出される冷却水は、エンジン10のシリンダヘッ
ド10bに導入され、同シリンダヘッド10b内におい
て各気筒の吸気ポート近傍に形成された経路を優先的に
流れる。
【0070】なお、ポンプ側通路B1及びエンジン側通
路B2の通路途中に各々設けられた逆止弁21e,21
fが、ポンプ側通路B1から蓄熱装置21を介してエン
ジン側通路B2に向かう冷却水の流れのみを許容し、逆
流を規制する。
【0071】機械式ウォータポンプ(機械式ポンプ)M
Pは、エンジン10の出力軸から伝達される駆動力を用
い、エンジン10の運転中、外部通路P1よりシリンダ
ブロック10a内へ冷却水を引き込む。エンジン10の
運転に伴い機械式ポンプMPが作動すると、循環通路C
及び循環通路D内の冷却水に各々矢指方向に向かう流れ
が生じるよう促される。
【0072】循環通路Cに設けられたラジエータ22
は、加熱した冷却水の熱を外部に放熱する。電動式送風
ファン22aは、ECU30の指令信号に基づいて駆動
し、ラジエータ22による冷却水の放熱作用を高める。
また、循環通路Cの通路途中であって、ラジエータ22
の下流にはサーモスタット24が設けられている。サー
モスタット24は温度の高さに感応して開閉する周知の
制御弁であり、同サーモスタット24近傍における循環
通路C内の冷却水の温度が所定温度(例えば80℃)を
上回ると開弁して冷却水の流れを許容し、当該所定温度
を下回ると閉弁して冷却水の流れを規制する。
【0073】すなわち、エンジン10の運転時(機械式
ポンプMPの作動時)、冷却水の温度が80℃を上回る
と循環通路C内の冷却水の流れが許容され、ラジエータ
22の作用によって冷却水(エンジン10)の強制冷却
が行われる。なお、エンジン10にとって、その温度
(冷却系20内の冷却水の温度とほぼ同等)が80℃を
上回っているか、概ね80℃近傍にある状態を温間状態
といい、80℃を下回っている状態を冷間状態というこ
とにする。
【0074】循環通路Dに設けられた暖房用ヒータコア
23は、エンジン10内で加熱された冷却水の熱を利用
し、必要に応じて車両室内(図示略)の暖房を行う。E
CU30の指令信号に基づいて駆動される電動式送風フ
ァン23aは、暖房用ヒータコア23を通過する冷却水
の放熱を促すとともに、冷却水の放熱により発生した暖
気を空気通路(図示略)を介して車両室内に送り込む。
【0075】各循環通路B,C,Dを循環する冷却水に
とって、エンジン10から外部に向かう共通の流路途中
に設けられた水温センサ25aは、同流路内の冷却水の
温度(冷却水温;とくに機関流入水温という)THWi
nに応じた検出信号をECU30に出力する。また、エ
ンジン側通路B2の通路途中であって、同通路B2とエ
ンジン10との接続部位近傍に設けられた水温センサ2
5bは、蓄熱装置21からエンジン1内に流れ込む冷却
水の温度(冷却水温;とくに機関流出水温という)TH
Wexに応じた検出信号を出力する。さらに、蓄熱装置
21に設けられた水温センサ25cは、蓄熱装置21内
に蓄えられている冷却水の温度(以下、蓄熱温水温とい
う)THWreに応じた検出信号を出力する。なお、以
下の記述で、機関流入水温THWinや機関流出水温T
HWexを含め冷却系20内に存在する冷却水の温度を
総じて冷却水温THWと記す。ただし、蓄熱温水温TH
Wreは冷却水温THWに含めない。
【0076】エンジン10に付設された電動式スタータ
(以下、スタータという)26は、エンジン10の自力
駆動に先立ちその出力軸に回転力を付与し、いわゆるク
ランキング動作を生じせしめる。
【0077】また、外部入力部としてのキーシリンダ2
7は、同キーシリンダに挿入されたイグニションキー2
7aの操作に応じて、ルームランプ(図示略)、オーデ
ィオ(図示略)、ナビゲータ(図示略)、或いは表示ラ
ンプ類といった周辺機器の主電源や、ECU30にとっ
てエンジン10の運転制御を実施する機能を作動させる
ためのメインリレーの「オン(ON)」、「オフ(OF
F)」を行う。また、ECU30を通じてスタータ26
の作動やエンジン10の始動点火を実行する。
【0078】また、表示装置28は、ECU30からの
指令信号に基づき点灯或いは文字等の表示を行い、エン
ジンシステム100の運転者に視覚的な情報を与える。
【0079】ECU30は、上述した電動式送風ファン
22a,23a、水温センサ25a、スタータ26、キ
ーシリンダ27、イグニションキー27a、表示装置2
8といった部材の他、エンジン10の運転状態を把握す
るための信号を出力する各種センサや、同じくエンジン
10の運転状態を制御するための各種駆動回路と電気的
に接続されている。
【0080】また、ECU30は、その内部に中央処理
装置(CPU)31、読み出し専用メモリ(ROM)3
2、ランダムアクセスメモリ(RAM)33、バックア
ップRAM34、及びタイマーカウンタ35等を備え、
これら各部と外部入力回路36および外部出力回路37
とをバス38により接続することによって論理演算回路
を構成する。ここで、ROM32は、燃料噴射量、点火
時期、冷却系20内での冷却水の挙動等、エンジン10
の運転状態等を制御するための各種プログラムを予め記
憶する。RAM33はCPU52による演算の結果等を
一時記憶する。バックアップRAM34は、エンジン1
0の運転停止後においてもデータを記憶する不揮発性の
メモリである。タイマーカウンタ35は計時動作を行
う。外部入力回路36は、バッファ、波形回路、ハード
フィルタ、及びA/D変換器等を含む。外部出力回路
は、駆動回路等を含む。このように構成されたECU3
0は、外部入力回路36を介して取り込まれる各種セン
サやキーシリンダ27等からの信号に基づき、エンジン
10の燃料噴射、点火、或いは冷却水の挙動にかかる各
種制御を実行する。
【0081】次に、エンジン10内に形成された各燃焼
室周辺の構造について、冷却水の通路を中心に詳しく説
明する。
【0082】図2は、エンジン10の内部構造の一部と
して、燃焼室周辺の断面構造を部分的に拡大して示す略
図(側面図)である。
【0083】同図2に示すように、燃焼室11は、シリ
ンダブロック10aとシリンダヘッド10bとの境界に
位置し、気筒12内をエンジン10の出力軸の回転と連
動して上下動するピストン13の頭上に形成される。燃
焼室11内の空間は、吸気バルブ14及び排気バルブ1
5を介してそれぞれ吸気ポート16及び排気ポート17
と連通しており、機関運転時には、吸気ポート16を通
じた混合気の導入や、排気ポート17を通じた排ガスの
排出が行われる。吸気ポート16に取り付けられた燃料
噴射弁18は、ECU30からの指令信号に基づき燃料
を噴射供給する。燃料噴射弁18によって噴射供給され
た燃料は、吸気ポート16内で霧化し、新気とともに混
合気を形成しつつ燃焼室11内に取り込まれる。そし
て、これもECU30の指令信号に基づいて駆動するイ
グナイタ19が、適宜のタイミングで点火プラグ19a
に通電を行うことで、燃焼室11内に取り込まれた混合
気が燃焼に供される。
【0084】シリンダブロック10a内には、気筒12
の外周を取り巻くように冷却水通路(図1において示し
た循環通路A1の一部に相当する)Pcが形成されてい
る。また、シリンダヘッド10b内において吸気ポート
16及び排気ポート17の近傍には、各々吸気ポート側
冷却水通路Pa(図1において示した循環通路A2の一
部に相当する)及び排気ポート側冷却水通路Pb(同じ
く、図1において示した循環通路A2に相当する)が形
成されている。そして、これら各冷却水通路Pa,P
b,Pc(循環通路A1,A2)を含め、冷却系20内
を循環する冷却水の挙動は、基本的には機械式ポンプM
P、電動ポンプEP、及びサーモスタット24の動作に
よって制御されることは前述した通りである。
【0085】次に、本実施の形態にかかるエンジンシス
テム100が、ECU30の指令信号等を通じて実行す
る冷却水の挙動に関する冷却系制御について、その概要
を説明する。なお、このエンジンシステム100による
冷却系の制御態様は、その実行時期や実行条件の相違か
ら、「機関始動後冷間時の制御」、「始動後温間時の制
御」、及び「機関始動前の制御(プレヒート制御)」に
大別される。
【0086】図3は、エンジンシステム100(図1を
参照)の冷却系20を循環する冷却水の流れがエンジン
10の運転状態や温度分布に応じて変化する様を説明す
べく同エンジンシステム100を概略的に示す模式図で
ある。なお、同図中において、冷却水の流れが生じてい
る通路(通路途中に設けられた各種部材も含む)は実線
で示し、冷却水の流れがほとんど、或いは全く生じてい
ない通路(通路途中に設けられた各種部材も含む)は一
点鎖線で示す。
【0087】先ず、図3(a)及び図3(b)は、いず
れもエンジン10が運転状態にあり、電動ポンプEPは
停止状態にあるときのエンジンシステム100を示す。
ただし、図3(a)は、冷却系20内においてサーモス
タット24近傍の冷却水の温度が80℃以下にある状態
のものを示し、図3(b)は、同じく冷却系20内にお
いてサーモスタット24近傍の冷却水の温度が80℃を
上回っている状態のものを示す。
【0088】図3(a)及び図3(b)に示すように、
電動ポンプEPが停止状態にあるとき、シリンダヘッド
10b内において循環通路A、循環通路C、若しくは循
環通路Dの一部をなす循環通路A2を除けば、循環通路
Bに沿った冷却水の流れはほぼ停止することとなる。
【0089】またこのとき、冷却系20内におけるサー
モスタット24近傍の冷却水の温度が80℃以下であれ
ば、同サーモスタット(制御弁)24が閉弁し、同制御
弁24からラジエータ22へ向かう冷却水の流れを規制
する。従って、エンジンシステム100内において、循
環通路A及び循環通路D内の冷却水のみが機械式ポンプ
MPの作用により流動することとなる(図3(a))。
【0090】一方、冷却系20内におけるサーモスタッ
ト24近傍の冷却水の温度が80℃を上回っている場
合、同サーモスタット(制御弁)24が開弁し、同制御
弁24からラジエータ22へ向かう冷却水の流れが許容
される。従って、エンジンシステム100内において、
循環通路A,C,D内の冷却水が機械式ポンプMPの作
用により流動することとなる(図3(b))。
【0091】なお、本実施の形態にあってエンジン10
が機関運転を行っている最中、冷却系20は、基本的に
は図3(a)若しくは図3(b)に示す状態を保持する
こととなる。また、各図に示す冷却系20の状態は、
「機関始動後冷間時の制御」(図3(a))若しくは
「始動後温間時の制御」(図3(b))の実施により具
現されるものである。
【0092】また、図3(c)は、エンジン10が停止
状態にあり、電動ポンプEPが作動状態にあるときのエ
ンジンシステム100を示す。
【0093】同図3(c)に示すように、電動ポンプE
Pが作動すると、循環通路Bに沿って冷却水が流動す
る。このとき、エンジン10が停止状態にあることから
同エンジン10の出力軸と連動する機械式ポンプMPも
停止しており、循環通路A1、バイパス通路A3、循環
通路C、および循環通路D内には冷却水の流れがほとん
ど生じない。ちなみに、同図3(c)に示す冷却系20
の状態はエンジン10が機関始動を行う直前のものに相
当し、上記「プレヒート制御」の実施により具現される
ものである。
【0094】ここで、上記「プレヒート制御」の内容及
び実行手順について、より詳細に説明する。
【0095】図4は、先の図1〜図3に示したエンジン
システム100について、エンジン10の機関始動時に
おける電動ポンプEPの作動態様を実験的に変更した結
果として、シリンダヘッド10bの温度推移が異なるも
のとなる様を示すタイムチャートである。ここで、時刻
t1はエンジン10の機関始動時刻にあたる。破線にて
示す温度推移のパターン(以下、推移パターンという)
αは当該機関始動に際して電動ポンプEPを作動しない
場合の温度推移を示し、一点鎖線にて示す推移パターン
βは当該機関始動と同時に電動ポンプEPの作動を開始
した場合の温度推移を示す。また、実線にて示す推移パ
ターンγは当該機関始動より所定時間(本実施の形態で
は5秒)前に電動ポンプEPの作動を開始した場合の温
度推移を示す。なお各推移パターンα,β,γにおい
て、エンジン10は、前回の機関運転の終了時(機関停
止時)直前、温間状態にあったものと想定する。
【0096】同図4に示すように、推移パターンαで
は、機関始動後(時刻t1以後)、機関運転に伴うエン
ジン10自身の発熱作用で、シリンダヘッド10bの温
度は徐々に上昇する。外気温等の環境条件にもよるが、
時刻t1から十数秒〜数十秒程度が経過した後時刻t3
において、シリンダヘッド10bの温度(冷却水の温度
とほぼ同等)が80℃に達すると、当該温度近傍でサー
モスタット24が開閉弁を繰り返すことにより、冷却水
の温度(シリンダヘッド10bの温度)はほぼ定温(8
0℃)に保持される。
【0097】推移パターンβでは、エンジン10の機関
始動と同時に、概ね80℃以上の温度状態で蓄熱装置2
1内に貯留されている冷却水(蓄熱温水)がシリンダヘ
ッド10b内に供給されることとなる。この場合、エン
ジン10の機関始動後(時刻t1以後)、10秒程度が
経過した後時刻t2において、シリンダヘッド10bの
温度(冷却水の温度とほぼ同等)が80℃に達し、その
後冷却水の温度(シリンダヘッド10bの温度)がほぼ
定温(80℃)に保持されるようになる。
【0098】推移パターンγでは、エンジン10の機関
始動に先立って、蓄熱装置21内の蓄熱温水がシリンダ
ヘッド10b内に供給されることとなる。ここで、シリ
ンダヘッド10bの温度は、電動ポンプEPの作動開始
から5〜10秒程度で蓄熱装置21内の冷却水の温度
(蓄熱温水温)と同等の温度(60〜80℃)に達する
ことが、発明者らによって確認された。同図4中の推移
パターンγにおいては、時刻t0における電動ポンプE
Pの作動開始後、10秒が経過した後(時刻t1)にエ
ンジン10の機関始動を行うように設定を行った。
【0099】このため、シリンダヘッド10bの温度が
確実に80℃まで達した後、エンジン10が機関始動を
行うこととなっている。ちなみに、エンジン10の機関
運転に伴い、冷却系20内における循環通路B以外の通
路空間から、(循環通路B内の冷却水の温度よりも)低
温の冷却水がシリンダヘッド10bに流れ込む。このた
め、時刻t1以後、シリンダヘッド10bの温度は一時
的にはわずかに降下することとなるが、蓄熱装置21か
らの継続的な蓄熱温水の供給と機関運転に伴うエンジン
10自身の発熱作用との協働によって再度上昇し、80
℃近傍に留まる。
【0100】本実施の形態にかかるエンジンシステム1
00において、燃料噴射弁18によりエンジン10に噴
射供給される燃料は、吸気ポート16内で霧化し、新気
とともに混合気を形成しつつ燃焼室11内に取り込ま
れ、この混合気が燃焼に供されることは図2において説
明した通りである。
【0101】このため、噴射供給された燃料が吸気ポー
ト16内で速やかに霧化されること、この霧化された状
態を好適に保持するといった観点から、エンジン10、
とくにシリンダヘッド10b内に形成された吸気ポート
16内壁の温度が所定の温度(60℃、好ましくは80
℃程度)を上回っているのが好ましい。吸気ポート16
内壁の温度が低くくなると同内壁に燃料が付着しやすく
なり、燃料を効率良く霧化(気化)することや、霧化
(気化)された燃料をその状態に保持することが難しく
なるためである。こうした燃料の気化に関する不利は、
燃焼効率や空燃比の最適化を困難にし、排気特性や燃費
を低下させてしまうのである。
【0102】エンジン10が冷間状態にあるとき、外部
からの熱供給を何ら行わない条件で機関運転を継続する
と、シリンダヘッド10b(吸気ポート16)の温度が
十分高くなるのに比較的長時間(時刻t1〜t3)を要
してしまうのは、図4の推移パターンαが示す通りであ
る。また、同図4中のパターンβが示すように、機関始
動と同時、あるいはその直後に蓄熱装置21から蓄熱温
水の供給を行い、機関始動後の暖機完了時期を極力早め
たとしても、暖機中(時刻t1〜t2)における排気特
性や燃費の低下は免れない。
【0103】そこで、図4中のパターンγが示すよう
に、エンジン10の始動に先立って蓄熱装置21からシ
リンダヘッド10bへの冷却水の供給を行い、エンジン
10の始動時までに暖機を完了する(エンジン10を冷
間状態から温間状態に移行させる)ようにエンジンシス
テム100を暖機処理(プレヒート)するのが理想的で
ある。
【0104】ところが、蓄熱装置21からの蓄熱温水の
供給によってエンジン10が冷間状態から温間状態に移
行を完了するには数秒を要する。この移行完了のタイミ
ングに比し、運転者の意図するエンジン10の機関始動
タイミングが早すぎると、温間状態に移行する前にエン
ジン10を始動させてしまうこととなり、燃料の十分な
霧化が図れない。
【0105】すなわち、蓄熱装置21からの蓄熱温水の
供給によってエンジン10が確実に温間状態に移行した
後にエンジン10の機関始動を行うように制御を行え
ば、上記燃料気化に関する不利を解消し、燃焼効率や空
燃比の最適化、ひいては排気特性や燃費の向上を図るこ
とができる。
【0106】図5には、本実施の形態にかかる「プレヒ
ート制御」の基本手順を示す。なお、この基本手順は、
後述する他の実施の形態にも概ね共通するものである。
【0107】すなわち、エンジンの始動に先立つ蓄熱装
置から当該エンジンへの熱供給(プレヒート)は、その
制御構造の中に、以下の基本手順を含むことになる。
【0108】(1)先ず、ステップS1において、蓄熱
装置からエンジンへ冷却水(蓄熱温水)を供給すべきこ
と(プレヒート要求)を認識する。
【0109】このようなプレヒート要求は、運転者の意
図に基づいた人為的な操作等によるものであってもよい
し、ECU30等の判断によって自動的に実行されるも
のであってもよい。
【0110】(2)次にステップS2において、プレヒ
ートの実行に関する条件設定を行う(若しくは確認す
る)。
【0111】プレヒートの実行に関する条件は、例えば
プレヒートの実行開始からプレヒート完了までの時間で
あってもよいし、プレヒート完了を判断するための判断
基準、例えばエンジンの温度上昇量や、蓄熱装置からエ
ンジンに供給された蓄熱温水の供給量であってもよい。
また、上記のような条件を、現在の環境(例えばエンジ
ンの温度や外気温)等に基づいて演算したり、マップ等
を参照して求めるようにしてもよい。また、プレヒート
実行期間中の条件(例えば蓄熱装置からエンジンに供給
する蓄熱温水の流量)等であってもよい。
【0112】さらに同ステップで、現在の環境がプレヒ
ートを要しない条件に該当する場合、例えば冷却水の温
度を既に上回っている場合には、プレヒートを行わない
というような判断をしてもよい。
【0113】(3)次にステップS3において、例えば
前記ステップS2で設定した条件に基づいてプレヒート
を実施する。また、このプレヒートの実施期間中には、
当該エンジンシステムの運転者等に対し、例えばプレヒ
ートが実施されている旨、或いはプレヒートが完了する
までの残り時間等、プレヒートの実施状況に関する情報
の案内(暖機処理案内)を行う。
【0114】このときECU30は、プレヒートの継続
中にエンジンを始動させないよう運転者に警告或いはア
ドバイスすることとしてもよいし、機関始動に優先して
蓄熱装置からの蓄熱温水の供給を実施し、且つ同蓄熱温
水の供給の実施と機関運転の実施とを背反事項とする
(例えば、蓄熱温水の供給中には機関始動に関する操作
を無効化する)ような自動制御を行ってもよい。さら
に、プレヒートが完了するまで機関始動をさせないよう
な機械的な構造をエンジンシステム100が備えること
としてもよい。
【0115】(4)次にステップS4において、プレヒ
ートが完了したところ、或いは完了したと認識したとこ
ろで、暖機処理案内を終了する。
【0116】ただし、例えば緊急時や運転者の意図に基
づいて、プレヒートが完了しない場合であっても、特定
の条件下で強制的に当該機関始動の禁止を解除するよう
にしてもよい。また、この禁止解除後は、単に機関始動
を許容するのみでもよいし、禁止解除の旨を運転者に通
知してもよい。さらに、禁止解除後、自動的に機関始動
を行うように制御してもよい。
【0117】次に、こうした基本手順に従い本実施の形
態にかかるエンジンシステム100がエンジン10の機
関始動に先立って行う「プレヒート制御」について、そ
の詳細を説明する。
【0118】図6は、エンジンシステム100がエンジ
ン10の停止中所定時間毎に実行する「プレヒート制御
ルーチン」の処理内容を示すフローチャートである。E
CU30のROM32は、以下のルーチンに関するプロ
グラムを予め記憶する。
【0119】処理がこのルーチンに移行すると、ECU
30は先ずステップS101において、キーシリンダ2
7(図1参照)に挿入されたイグニションキー27a
(図1参照)の位置(イグニションスイッチ)が「オン
(ON)」に切り替わったか否かを判断する。
【0120】ここで図7に示すように、キーシリンダ2
7はイグニションキー27aの挿入方向に向かってみる
と、イグニションキー27aを挿入するためのスリット
27bを備えた円形のロータ27cと、円形のロータ2
7cの外周を自身の内周によって取り囲む環状のケース
27dとを備えて構成されている。ケース27dはキー
シリンダ27本体の外郭をなすとともに、例えば運転席
(乗員室)の操作パネル(図示略)に固定される。ロー
タ27cは、スリット27bに挿入されたイグニション
キー27aを捻ればケース27dに対して限られた範囲
内で回動させることができるようになるように構成され
ている。イグニションキー27aは、同図7中において
実線で示すように、スリット27bの長軸方向端部がケ
ース27dの「LOCK」と表示された位置SW1と一
致した状態で同スリット27bに挿入することができ
る。
【0121】エンジン10の機関始動に際しては、先
ず、運転者(操作者)がイグニションキー27aをスリ
ット27bに挿入し、「LOCK」と表示された位置S
W1から「ACC」と表示された位置SW2まで回動さ
せると、ルームランプ(図示略)、オーディオ(図示
略)、或いはナビゲータ(図示略)といった周辺機器の
主電源が「オン(ON)」状態になる。さらに、同イグ
ニションキー27aを「ON」と表示された位置SW3
まで回動させると(図7中、二点鎖線にて示す)、EC
U30にとってエンジン10の運転制御を実施する機能
を作動させるためのメインリレーが「オン(ON)」状
態になる。さらに、同イグニションキー27aを「ST
ART」と表示された位置SW4まで回動させると、ス
タータ26が作動してエンジン10をクランキングさせ
るとともに、このクランキング動作に同期して燃料噴射
弁18による燃料の噴射供給やイグナイタ19による気
化燃料の点火が開始されることとなる。
【0122】すなわち、イグニションキー27aの「O
N」と表示された位置SW3への回動(イグニションス
イッチの「オン(ON)」への切り替え動作)は、エン
ジン10の機関始動に先立つ必然的な動作であるといえ
る。
【0123】ECU30は、ステップS101における
判断が肯定であれば処理をステップS102に移行し、
その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
【0124】ステップS102では、水温センサ25b
により検出される冷却水温(機関流入水温)THWin
が所定温度(60℃程度に設定しておくのが好ましい)
より低いか否かを判断する。そして、その判断が肯定で
あればエンジン10が冷間状態にあると認識して処理を
ステップS103aに移行し、プレヒートを実行する。
一方、同ステップS102での判断が否定であれば本ル
ーチンを一旦抜ける。
【0125】ステップS103aにおいては、電動ポン
プEPの作動を開始させ、蓄熱装置21からエンジン1
0への蓄熱温水の供給を開始するとともに、表示装置
(プレヒートランプ)28を点灯させる。図8には、エ
ンジンシステム100の搭載される車両の運転席に設け
られたインジケーターパネルを示す。プレヒートランプ
28は、例えば、このようなインジケーターパネル上に
取り付けられ、点灯動作を行う。なお、電動ポンプEP
の作動は所定時間(例えば5秒間)継続させ(ステップ
S103b)、その間、プレヒートランプ28も点灯さ
せ続ける。また、この電動ポンプEPの作動中、すなわ
ちプレヒートの実行中、運転者がキーシリンダ27に挿
入されたイグニションキー27aを「スタート(STA
RT)」位置SW4へ回動させても、ECU30はスタ
ータ26を作動させない。
【0126】上記所定時間の経過後、ECU30は電動
ポンプの作動を停止し、プレヒートランプ28を消灯さ
せる(ステップS104a)。
【0127】最後に、ステップS104bにおいてEC
U30は、スタータ26の作動を許可する。すなわち、
運転者がキーシリンダ27に挿入されたイグニションキ
ー27aを「スタート(START)」位置SW4へ回
動すればスタータ26が作動する。
【0128】上記ステップS104bを経た後、ECU
30は本ルーチンにおける一連の処理を一旦終了する。
【0129】ちなみに、上記「プレヒート制御ルーチ
ン」(図6)での各ステップにおける処理は、先の基本
手順(図5)での何れかのステップにおける処理に相当
する。すなわち、ステップS101(図6)はステップ
S1(図5)に、ステップS102(図6)はステップ
S2(図5)に、ステップS103a,S103b(図
6)はステップS3(図5)に、そしてステップS10
4a,S104b(図6)はステップS4(図5)に相
当する。
【0130】なお、図9のタイムチャートに示すよう
に、運転席のドア(図示略)の開扉→シート(図示略)
への着座→イグニションキー27aの「オン(ON)」
位置SW3への回動(イグニションスイッチの「ON」
への切り替え)→シートベルト(図示略)の装着→スタ
ータの作動といった一連の動作(車両操作)は、エンジ
ンシステム100が搭載される車両の運転者にとって、
エンジン10の始動に先立つ概ね必然的な動作であると
いえる。この動作手順のなかで、イグニションスイッチ
の「ON」への切り替えからスタータの作動に至るまで
の経過時間は、ほぼ4〜6秒間に特定できることが発明
者らによって確認されている。この数値(4秒から6
秒)は、例えば運転者の性別や体格等にあまり依存する
ことなく比較的再現性の高い値であることも確認されて
いる。
【0131】そして、エンジン10の始動(スタータ2
6の作動)より5秒程度早くプレヒートを開始すること
によって、当該エンジン10が冷間状態をほぼ脱した状
態で機関始動を行えるようになることは、先の図4にお
ける推移パターンγにも示される通りである。
【0132】このように、上記「プレヒート制御ルーチ
ン」では、エンジン10の始動に先立ってプレヒートを
開始し、その継続時間若しくは完了時刻を正確に把握し
た上で、当該プレヒートが完了するまでは、エンジン1
0の始動を禁止するいわば禁止期間を設けるといった制
御構造を適用している。
【0133】つまり、プレヒート実行期間を正確に把握
するとともに、プレヒートが未完了である条件下ではエ
ンジン始動を禁止することで、エンジン10が確実に冷
間状態を脱した後、少なくとも供給される燃料の気化に
関し不具合の生じる温度領域を十分に上回ったところで
機関運転を開始することができるようになる。
【0134】従って、本実施の形態にかかるエンジンシ
ステム100によれば、機関始動時の燃料気化(霧化)
に関する不利が解消され、燃焼効率や空燃比の最適化、
ひいては排気特性や燃費の向上が図られるようになる。
【0135】なお、上記禁止期間の設定に関し、禁止期
間の終了時は運転者の意図するエンジン10の始動タイ
ミングと同一であることが最も好ましく、少なくとも早
期であることが望まれる。運転者の意図に反してエンジ
ン10の始動を長く禁止すれば、それだけ運転開始時の
イグニションキー操作に関し、当該運転者にとって操作
上の快適感を損なうこととなるためである。
【0136】その一方、プレヒートが未完了の状態でエ
ンジン10を始動させると、エンジン10を温間状態で
始動させ、燃焼に供される燃料の霧化を促すといったプ
レヒート制御の特性は半減することとなる。
【0137】また、プレヒートの開始時(禁止期間の開
始時)については、運転者の意図するエンジン10の始
動タイミングに比して当該プレヒートの開始時が早過ぎ
ると、蓄熱装置21による蓄熱温水の供給機能を不要に
消耗させることとなり、蓄熱装置21が大型化する等、
搭載性やコストの面での優位性を失うようになる。
【0138】また、運転者の意図するエンジン10の始
動タイミングに比してプレヒートの開始時(禁止期間の
開始時)が遅すぎた場合、プレヒートの完了を優先させ
るとすれば、運転者にとってエンジン10の始動開始は
遅れる。
【0139】この点、本実施の形態にかかるエンジンシ
ステム100では、スタータ26の作動に先立つ必然的
な動作であり、且つ当該動作のタイミングからエンジン
10の始動タイミングまでの期間(5秒程度)に十分な
再現性が保証される動作(イグニションスイッチの「L
OCK」位置から「オン(ON)」位置への切り替え動
作)を選択し、この動作を引き金(トリガー)としてプ
レヒートの実行を開始する。
【0140】このため、上記プレヒート実行期間の把握
にかかる信頼性も高く、運転者がエンジン10の始動を
意図するタイミングと同時期あるいはその直前に上記禁
止期間を終了させる(エンジン10の始動禁止を解除す
る)ことができるか、少なくとも当該タイミングからの
遅延時間を十分短くすることができる。
【0141】しかも、プレヒートランプ28の点灯動作
により、プレヒートの実施中は運転者がその旨を認識で
きるため、たとえエンジン10始動の禁止解除タイミン
グが運転者の意図するエンジン始動タイミングより遅れ
たとしても、当該運転者は、エンジン始動の禁止理由を
容易に把握することとなる。このため、エンジン10の
始動に関して運転操作(イグニションキー操作)の快適
性は好適に保たれる。
【0142】なお、上記ステップ104bにおいて、ス
タータ26の作動を許可した後、スタータ26を自動制
御して、エンジン10を始動するように上記「プレヒー
ト制御ルーチン」を構成してもよい。このような自動制
御を適用することにより、エンジン10の始動に関し、
運転者にとっての運転操作(イグニションキー操作)上
の快適感を高めることができるようになる。
【0143】また、スタータ26の作動を禁止する実施
の態様としては、イグニションキー27aを「スタート
(START)」位置SW4へ回動させてもスタータ2
6を作動させないといったものに限らず、例えば、キー
シリンダ27に挿入されたイグニションキー27aの
「スタート(START)」位置SW4への動作を機械
的若しくは電磁的に規制若しくはロックするようにして
もよい。さらに、スタータ26が作動しても、燃料噴射
弁18が動作せず(燃料の噴射供給を行わず)、結果と
してエンジン10が始動しないように制御することとし
てもよい。
【0144】また、図1において破線で示すように、E
CU30からの指令信号に応じて音、或いは音声を発す
るスピーカ29をプレヒートランプ28に替えてエンジ
ンシステム100に付加し、上記「プレヒート制御ルー
チン」のステップS203aおよびステップS203c
におけるプレヒートランプ28の点灯(消灯)に替え
て、通知音の発生(発生停止)や声による通知を行うこ
ととしてもよい。さらに、スピーカ29とプレヒートラ
ンプ28とを併用する構成を適用してもよい。 (第2の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第2の
実施の形態について、第1の実施の形態と異なる点を中
心に説明する。
【0145】なお、当該第2の実施の形態にあって、適
用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びその
周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実施
の形態と同一である。このため、同一の機能および構造
を有する部材やハードウエア構成等については同一の符
号を用い、ここでの重複する説明は割愛することとす
る。
【0146】先の第1の実施の形態における「プレヒー
ト制御ルーチン」では、プレヒートを所定時間(例えば
5秒間)継続するように電動ポンプEPを作動させるこ
ととした(図6におけるステップS103b)。これに
対し、本実施の形態にかかるエンジンシステム100で
は、蓄熱装置21内に存在する蓄熱温水と、シリンダヘ
ッド10b内に存在する冷却水との交換率(入れ替え
率)を基準としてプレヒートの完了時期を判断する。
【0147】すなわち、プレヒートの実行期間、若しく
はエンジン10の機関始動を禁止する期間を決定するた
めに基準とするパラメータが第1の実施の形態とは異な
る。
【0148】図10は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中所定時間毎に実
行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示すフ
ローチャートである。
【0149】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS201,S202,S203aでは、第1の
実施の形態の「プレヒート制御ルーチン」(図6)にお
ける一連のステップS101,S102,S103aと
同様の処理手順に従いプレヒート要求の認識、条件設
定、プレヒートの実行及びエンジン始動の禁止を行う。
【0150】上記ステップS203aに続くステップS
203bにおいては、現在の機関流入水温(冷却水温)
THWinと、プレヒート開始時の冷却水温THWin
0との温度差ΔTHWinが、所定値αを上回るまで電
動ポンプEPを作動を継続すること、すなわちプレヒー
トを継続することとする。
【0151】一定の駆動力で電動ポンプEPを作動させ
てプレヒートを行った場合、プレヒート開始後における
蓄熱装置21内の蓄熱温水によるシリンダヘッド10b
内の冷却水の交換率(蓄熱装置からシリンダヘッド10
bに流入した蓄熱温水の容量/シリンダヘッド10b内
に充填された冷却水の全容量)は、上記温度差ΔTHW
との間で高い相関を示すことが、発明者らにより実験的
に確認されている。そこで、プレヒートの完了とみなす
交換率(例えば95%)に対応する温度差ΔTHWを実
験的に求め、所定値Qとして予め設定しておき、当該温
度差ΔTHWがこの所定値Qを上回ったところでプレヒ
ートが完了したとみなす。
【0152】後続のステップS204aおよびステップ
S204bにおいては、第1の実施の形態の「プレヒー
ト制御ルーチン」(図6)におけるステップS104
a,S104bと同様の処理手順に従いプレヒートの完
了に伴う電動ポンプEPの停止(ステップS204a)
や、エンジン始動の禁止解除(ステップS204b)に
関する制御を行う。
【0153】なお、本実施の形態にかかる「プレヒート
制御ルーチン」では、エンジン始動の禁止にかかる制御
として、スタータの作動を禁止する他、燃料噴射弁18
による燃料供給も禁止しておく。
【0154】さらに、上記ステップ204bに続くステ
ップ204cにおいて、スタータ26を自動制御して、
エンジン10を始動する。このような自動制御を適用す
ることにより、エンジン10の始動に関し運転者にとっ
ての運転操作(イグニションキー操作)上の快適感を高
めることができるようになるのは、第1の実施の形態に
おいても付記した通りである。
【0155】以上のように、本実施の形態にかかるエン
ジンシステム100によっても、プレヒート実行期間を
正確に把握するとともに、プレヒートが未完了である条
件下ではエンジン始動を禁止することにより、エンジン
10が確実に冷間状態を脱した後、少なくとも供給され
る燃料の気化に関し不具合の生じる温度領域を十分に上
回ったところで機関運転を開始することができるように
なる。
【0156】よって、機関始動時の燃料気化(霧化)に
関する不利が解消され、燃焼効率や空燃比の最適化、ひ
いては排気特性や燃費の向上が図られるようになる。 (第3の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第3の
実施の形態について、第1の実施の形態と異なる点を中
心に説明する。
【0157】なお、当該第3の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びそ
の周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実
施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能およ
び構造を有する部材やハードウエア構成等については同
一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛すること
とする。
【0158】当該第3の実施の形態にかかるエンジンシ
ステム100では、表示装置として、点灯動作を行うプ
レヒートランプ28に替え、文字若しくは記号情報を表
示する表示モニタを適用する。そして、先の第1の実施
の形態で、「プレヒート制御ルーチン」のステップS1
03a〜S103bにかけて実施することとしたプレヒ
ート継続中のプレヒートランプの点灯動作に替え、プレ
ヒートの開始時から完了時にかけて、表示モニタにプレ
ヒート完了までの残り時間を逐次表示するように制御を
行う。
【0159】図11は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中所定時間毎に実
行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示すフ
ローチャートである。
【0160】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS301,S302では、第1の実施の形態の
「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一連のス
テップS101,S102と同様の処理手順に従いプレ
ヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0161】上記ステップS302に続くステップS3
03aにおいては、プレヒートの実行及びエンジン始動
の禁止を行う。また、プレヒートの実行に伴いプレヒー
ト完了までの残り時間の表示を開始する。図12には、
エンジンシステム100の搭載される車両の運転席に設
けられたインジケーターパネルを示す。表示モニタ2
8’は、例えば、このようなインジケーターパネル上に
取り付けられ、ECU30からの指令信号に応じてプレ
ヒート完了まで残り時間(秒)に対応する数字を表示す
ることになる。
【0162】すなわち、ECU30は続くステップS3
03bにおいて、所定時間(例えば5秒間)プレヒート
(電動ポンプEPの作動)を継続するとともにプレヒー
ト完了までの残り時間を逐次表示モニタ28’に表示し
ていく。
【0163】プレヒートが完了すると、ステップ304
aにおいて電動ポンプEPの作動を停止するとともに、
例えば、表示モニタ28’に特定の数字(例えば「0
0」)を表示し、当該表示された数字を点滅させる等し
てプレヒートが完了した旨を運転者に通知する。
【0164】そして、ステップ304bにおいてECU
30は、スタータ26の作動禁止を解除し、第1の実施
の形態の「プレヒート制御ルーチン」(図6)における
ステップS104bと同様の処理手順に従いプレヒート
の完了に伴うエンジン始動の禁止解除に関する制御を行
う。
【0165】本実施の形態にかかるエンジンシステム1
00によれば、運転者がエンジン10の始動を意図する
タイミングと同時期あるいはその直前に上記禁止期間を
終了させる(エンジン10の始動禁止を解除する)こと
ができるか、少なくとも当該タイミングからの遅延時間
を十分短くすることができるといった先の第1の実施の
形態と同等の効果を奏することができる。
【0166】しかも、表示モニタ28’の逐次的な表示
動作(カウントダウン)により、プレヒートの実施中は
運転者がその旨を知るばかりでなく、当該プレヒート完
了までの残り時間の認識もできるようになる。
【0167】たとえばエンジン10始動の禁止解除タイ
ミングが運転者の意図するエンジンの始動に関してタイ
ミングより遅れた場合であれ、エンジン10の始動に関
して運転操作(イグニションキー操作)の快適感を一層
好適に保つことができるようになる。 (第4の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第4の
実施の形態について、第1の実施の形態と異なる点を中
心に説明する。
【0168】なお、当該第4の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びそ
の周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実
施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能およ
び構造を有する部材やハードウエア構成等については同
一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛すること
とする。
【0169】第4の実施の形態にかかるエンジンシステ
ム100は、キーシリンダ27の構成および同構成に関
連するECU30の機能という点で、先の第1の実施の
形態とは異なる。
【0170】先ず図13示すように、当該第4の実施の
形態にかかるキーシリンダ27は、イグニションキー2
7の挿入方向に向かってみると、第1の実施の形態にか
かるキーシリンダ27(図7参照)と同様、ケース27
d上に「LOCK」、「ACC」、「ON」及び「ST
ART」の表示が配置されている他、「ON」と表示さ
れた位置SW3および「START」と表示された位置
SW4の間に「PRH」の表示が配置されている。エン
ジン10の始動に際して運転者が、キーシリンダ27に
挿入されたイグニションキー27aを「ON」と表示さ
れた位置SW3を介して意図的に「PRH」と表示され
た位置SW5まで回動させることにより、ECU30が
プレヒートを開始する。このようなキーシリンダ27の
構成および同構成に関連するECU30の機能によれ
ば、運転者の意志に基づいて、しかもエンジン10の始
動に先立って必然的にプレヒートが開始されるため、運
転者がエンジン10の始動を意図したときから、プレヒ
ートの実行・完了を経て、エンジン10の始動に至るま
での一連の手順が、イグニションキー27aの一方向へ
の回動という一動作により速やかに行われる。従って、
プレヒート完了までエンジン10の始動を禁止しても、
運転者の感じる違和感は最小限に抑制されることとな
る。
【0171】図14は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中所定時間毎に実
行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示すフ
ローチャートである。
【0172】同ルーチンに処理が移行すると、ECU3
0は先ずステップ401において、キーシリンダ27に
挿入されたイグニションキー27aの位置(イグニショ
ンスイッチ)が「PRH」と表示された位置SW5に切
り替わったか否かを判断する。
【0173】ECU30は、ステップS401における
判断が肯定であれば処理をステップS402に移行し、
その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
【0174】ステップS402では、水温センサ25b
により検出される冷却水の温度(機関流入水温)THW
inが所定温度(60℃程度に設定しておくのが好まし
い)より低いか否かを判断する。そして、その判断が肯
定であればエンジン10が冷間状態にあると認識して処
理をステップS403aに移行し、その判断が否定であ
れば本ルーチンを一旦抜ける。
【0175】ステップS403aにおいては、プレヒー
トを開始するとともに、エンジン始動の禁止を行う。ま
た、先の第3の実施の形態で適用することとした表示モ
ニタ28’(図12参照)と同様の表示装置を通じ、プ
レヒート完了までの残り時間の表示を開始する。
【0176】続くステップS403bにおいては、所定
時間(例えば5秒間)プレヒート(電動ポンプEPの作
動)を継続するとともにプレヒート完了までの残り時間
を逐次表示モニタに表示していく。
【0177】この電動ポンプEPの作動中、すなわちプ
レヒートの実行中、運転者がキーシリンダ27に挿入さ
れたイグニションキー27aを「スタート(STAR
T)」位置SW4へ回動させても、ECU30はスター
タ26を作動させないことは、先の第1の実施の形態と
同様である。
【0178】プレヒートが完了すると、ステップ404
aにおいて電動ポンプEPの作動を停止するとともに、
プレヒートが完了した旨を表示モニタに表示する。
【0179】最後に、ステップS404bにおいてEC
U30は、スタータ26の作動を許可する。すなわち、
運転者がキーシリンダ27に挿入されたイグニションキ
ー27aを「スタート(START)」位置SW4へ回
動すればスタータ26が作動する。
【0180】上記ステップS104bを経た後、ECU
30は本ルーチンにおける一連の処理を一旦終了する。
【0181】以上説明したように、本実施の形態にかか
るエンジンシステム100によれば、プレヒート実行期
間を正確に把握するとともに、プレヒートが未完了であ
る条件下ではエンジン始動を禁止することにより、エン
ジン10が確実に冷間状態を脱した後、少なくとも供給
される燃料の気化に関し不具合の生じる温度領域を十分
に上回ったところで機関運転を開始することができるよ
うになる。そしてこのようにプレヒート完了までエンジ
ン10の始動を禁止しても、運転者の感じる違和感は最
小限に抑制される。 (第5の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第5の
実施の形態について、上記第1〜第4の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。
【0182】なお、当該第5の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びそ
の周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実
施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能およ
び構造を有する部材やハードウエア構成等については同
一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛すること
とする。
【0183】第5の実施の形態にかかるエンジンシステ
ム100は、所定の条件下でプレヒートの実行に伴うエ
ンジン10の始動禁止を解除する機能を備える点におい
て、上記第1〜第4の実施の形態とは異なる。
【0184】図15は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中所定時間毎に実
行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示すフ
ローチャートである。
【0185】同ルーチンに処理が移行すると、ECU3
0は先ずステップ601aにおいて、エンジンシステム
100の状態が、以下に列記するプレヒート解除条件
(a1)〜(a5)に何れかに該当するか否かを判断す
る。 (a1)冷却水循環通路A〜Dの何れかに異常が発生し
ている。 (a2)電動ポンプEPに異常が発生している。 (a3)蓄熱装置21に異常が発生している。 (a4)サーモスタット24に異常が発生している。 (a5)手動によりプレヒートの実行モードが解除され
ている。
【0186】ここで、本実施の形態にかかるECU30
は、水温センサ25b等からの検出信号に基づき、(a
1)〜(a4)に記す異常の発生若しくはその可能性を
診断する機能を備える。また、エンジンシステム100
が搭載された車両の運転席には、ECU30によるプレ
ヒート制御の実行の有無を手動によって決定することの
できる操作装置(例えば操作ボタン)が備えられている
ものとする。
【0187】上記ステップ601における判断が肯定で
あるとき、すなわちエンジンシステム100の状態が、
上記の諸条件(a1)〜(a5)の何れか1つにでも該
当すれば、ECU30は本ルーチンを一旦抜ける。一
方、エンジンシステム100の状態が、上記の諸条件
(a1)〜(a5)の何れにも該当しなければ、ECU
30はその処理をステップS601bに移行する。
【0188】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS601b,S602では、第1の実施の形態
の「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一連の
ステップS101,S102と同様の処理手順に従いプ
レヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0189】上記ステップS602に続くステップS6
03aにおいては、プレヒートの実行及びエンジン始動
の禁止を行う。また、先の第3の実施の形態で適用する
こととした表示モニタ28’(図12参照)と同様の表
示装置を通じ、プレヒート完了までの残り時間の表示を
開始する。
【0190】続くステップS603bにおいては、所定
時間(例えば5秒間)プレヒート(電動ポンプEPの作
動)を継続するとともにプレヒート完了までの残り時間
を逐次表示モニタに表示していく。
【0191】プレヒートが完了すると、ステップ604
aにおいて電動ポンプEPの作動を停止するとともに、
プレヒートが完了した旨を表示モニタに表示する。
【0192】続くステップS604bにおいては、エン
ジン始動の禁止解除に関する制御を行う。
【0193】なお、本実施の形態にかかる「プレヒート
制御ルーチン」では、エンジン始動の禁止にかかる制御
として、スタータの作動を禁止する他、燃料噴射弁18
による燃料供給も禁止しておく。
【0194】さらに、上記ステップ604bに続くステ
ップ604cにおいて、スタータ26を自動制御して、
エンジン10を始動する。
【0195】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、プレヒートが未完了である
条件下では基本的にエンジン始動を禁止することによ
り、エンジン10が確実に冷間状態を脱した後、少なく
とも供給される燃料の気化に関し不具合の生じる温度領
域を十分に上回ったところで機関運転を開始することが
できるといった上記各実施の形態に共通する効果を得る
一方、当該エンジンシステム100(とくに冷却系2
0)に何らかの異常が発生した場合や、運転者による意
図的な操作として、プレヒート実行を取り止めること
で、プレヒート中のエンジンの始動禁止を解除すること
により、当該エンジンシステム100の運転に関して利
便性が増すといった更なる効果が加わるようになる。
【0196】なお、本実施の形態では、ステップS60
1において、エンジンシステム100の状態がプレヒー
ト解除条件の何れかに該当するとプレヒートそのものを
実行しないこととしたが、条件によっては、プレヒート
は実行するが、エンジン始動の禁止(規制)を行わな
い、或いは例えば禁止期間を短縮する等、禁止条件を緩
和するような条件設定(制御)を行うこととしてもよ
い。 (第6の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第6の
実施の形態について、上記第1〜第5の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。
【0197】なお、当該第6の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びそ
の周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実
施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能およ
び構造を有する部材やハードウエア構成等については同
一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛すること
とする。
【0198】第6の実施の形態にかかるエンジンシステ
ム100は、プレヒートの実施に先立ち、その実施時間
を冷却水温THWに基づいて決定する。
【0199】図16は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中、所定時間毎に
実行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示す
フローチャートである。
【0200】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS701,S702aで、第1の実施の形態の
「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一連のス
テップS101,S102と同様の処理手順に従い、プ
レヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0201】ステップS702aを経た後、ステップS
702bにおいてECU30は、プレヒートの実施時間
(以下、プレヒート時間という)を、現在の冷却水温T
HWに基づき予め設定されたマップを参照して決定す
る。プレヒート時間は、電動ポンプEPの作動時間に相
当する。すなわち、プレヒート時間を長く設定するほど
多量の蓄熱温水がエンジン10のシリンダヘッド10b
に循環供給されるようになり、プレヒートの完了時にお
けるシリンダヘッド10bの温度は高くなる。なお、上
記マップ上におけるプレヒート時間と冷却水温THWと
の関係は、プレヒートの完了により、エンジン10の暖
機が概ね(若しくは完全に)完了するように予め実験等
により求めたデータ等に基づいて設定する。
【0202】図17は、上記ステップ702aで適用す
るマップ上において、プレヒート時間と冷却水温THW
とがどのような関係にあるのかを概略的に示す関係図で
ある。同図17に示すように、冷却水温THWが低くな
るほどプレヒート時間は長く設定する。なお、冷却水温
THWには、機関流入水温THWin若しくは機関流出
水温THWexの何れかを代表値として適用するか、両
者THWin及びTHWex間の平均値を適用すればよ
い。
【0203】続くステップS703aにおいてECU3
0は、電動ポンプEPの作動とプレヒートランプ28の
点灯動作とを開始、継続する。
【0204】プレヒート時間が経過すると、ECU30
は電動ポンプEPを停止するとともにプレヒートランプ
28を消灯して(ステップS704)、本ルーチンでの
処理を一旦終了する。
【0205】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、プレヒートの実施によって
得られるシリンダヘッドの昇温効果の度合いと有意に相
関する冷却水温THWに基づいて、プレヒート期間を可
変設定することで、エンジン10が冷間状態を脱するた
めに必要且つ十分なプレヒート時間を常時適用すること
ができるようになる。
【0206】従って、エンジンシステム100を始動す
る際、当該エンジンシステム100を取り巻く環境や冷
却系20内の温度条件が変動する場合であれ、供給され
る燃料の気化に関し不具合の生じる温度領域を十分に上
回るタイミングに併せて機関運転を開始することができ
るようになる。すなわち、プレヒートによる暖機効果を
最大限に活用することができるようになる。 (第7の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第7の
実施の形態について、上記第1〜第6の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。
【0207】なお、当該第7の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びそ
の周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実
施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能およ
び構造を有する部材やハードウエア構成等については同
一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛すること
とする。
【0208】第7の実施の形態にかかるエンジンシステ
ム100は、プレヒート時間を蓄熱温水温に基づいて決
定する。
【0209】図18は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中、所定時間毎に
実行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示す
フローチャートである。
【0210】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS801,S802aで、第1の実施の形態の
「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一連のス
テップS101,S102と同様の処理手順に従い、プ
レヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0211】ステップS802aを経た後、ステップS
802bにおいてECU30は、プレヒート時間を、現
在の蓄熱温水温THWreに基づき予め設定されたマッ
プを参照して決定する。プレヒート時間は、電動ポンプ
EPの作動時間に相当する。すなわち、プレヒート時間
を長く設定するほど多量の蓄熱温水がエンジン10のシ
リンダヘッド10bに循環供給されるようになり、プレ
ヒートの完了時におけるシリンダヘッド10bの温度は
高くなる。なお、上記マップ上におけるプレヒート時間
と蓄熱温水温THWreとの関係は、プレヒートの完了
により、エンジン10の暖機が概ね(若しくは完全に)
完了するように予め実験等により求めたデータ等に基づ
いて設定する。
【0212】図19は、上記ステップ802aで適用す
るマップ上において、プレヒート時間と冷却水温THW
とがどのような関係にあるのかを概略的に示す関係図で
ある。同図17に示すように、蓄熱温水温THWreが
低くなるほどプレヒート時間は長く設定する。
【0213】続くステップS803aにおいてECU3
0は、電動ポンプEPの作動とプレヒートランプ28の
点灯動作とを開始し、上記ステップS802bにおいて
決定したプレヒート時間、継続する(ステップS803
b)。
【0214】プレヒート時間が経過すると、ECU30
は電動ポンプEPを停止するとともにプレヒートランプ
28を消灯して(ステップS804)、本ルーチンでの
処理を一旦終了する。
【0215】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、プレヒートの実施によって
得られるシリンダヘッドの昇温効果の度合いと有意に相
関する蓄熱温水温THWreに基づいて、プレヒート期
間を可変設定することで、エンジン10が冷間状態を脱
するために必要且つ十分なプレヒート時間を常時適用す
ることができるようになる。
【0216】従って、エンジンシステム100を始動す
る際、蓄熱装置21内の温度条件が変動する場合であ
れ、供給される燃料の気化に関し不具合の生じる温度領
域を十分に上回るタイミングに併せて機関運転を開始す
ることができるようになる。すなわち、プレヒートによ
る暖機効果を最大限に活用することができるようにな
る。 (第8の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第8の
実施の形態について、上記第1〜第7の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。
【0217】なお、当該第8の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びそ
の周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実
施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能およ
び構造を有する部材やハードウエア構成等については同
一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛すること
とする。
【0218】第8の実施の形態にかかるエンジンシステ
ム100は、電動ポンプEPを駆動するための駆動電
圧、すなわちエンジンシステム100の電力供給源であ
るバッテリ(図示略)の電圧(バッテリ電圧)に基づい
て、プレヒート時間を決定する。
【0219】図20は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中、所定時間毎に
実行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示す
フローチャートである。
【0220】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS901,S902aで、第1の実施の形態の
「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一連のス
テップS101,S102と同様の処理手順に従い、プ
レヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0221】ステップS902aを経た後、ステップS
902bにおいてECU30は、プレヒート時間を、現
在のバッテリ電圧に基づき予め設定されたマップ(図示
略)を参照して決定する。プレヒート時間は、電動ポン
プEPの作動時間に相当する。すなわち、プレヒート時
間を長く設定するほど多量の蓄熱温水がエンジン10の
シリンダヘッド10bに循環供給されるようになり、プ
レヒートの完了時におけるシリンダヘッド10bの温度
は高くなる。また、プレヒートを開始する際のバッテリ
電圧が低くなるほどプレヒートの実施により蓄熱装置か
らエンジン10に供給される(流入する)蓄熱温水の流
速は遅くなる。従って、バッテリ電圧が低くなるほどプ
レヒート時間は長く設定する。なお、上記マップ上にお
けるプレヒート時間とバッテリ電圧との関係は、プレヒ
ートの完了により、エンジン10の暖機が概ね(若しく
は完全に)完了するように予め実験等により求めたデー
タ等に基づいて設定する。
【0222】続くステップS903aにおいてECU3
0は、電動ポンプEPの作動とプレヒートランプ28の
点灯動作とを開始し、上記ステップS902bにおいて
決定したプレヒート時間、継続する(ステップS903
b)。
【0223】プレヒート時間が経過すると、ECU30
は電動ポンプEPを停止するとともにプレヒートランプ
28を消灯して(ステップS904)、本ルーチンでの
処理を一旦終了する。
【0224】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、プレヒートの実施に際し、
蓄熱装置21からシリンダヘッド10bへ向かって流入
する蓄熱温水の流量(流速)と有意に相関するバッテリ
電圧に基づいて、プレヒート期間を可変設定すること
で、エンジン10が冷間状態を脱するために必要且つ十
分なプレヒート時間を常時適用することができるように
なる。
【0225】従って、エンジンシステム100を始動す
る際、当該エンジンシステム100を取り巻く環境や冷
却系20内の温度条件が変動する場合であれ、供給され
る燃料の気化に関し不具合の生じる温度領域を十分に上
回るタイミングに併せて機関運転を開始することができ
るようになる。すなわち、プレヒートによる暖機効果を
最大限に活用することができるようになる。 (第9の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置付
き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第9の
実施の形態について、上記第1〜第8の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。
【0226】なお、当該第9の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及びそ
の周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1の実
施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能およ
び構造を有する部材やハードウエア構成等については同
一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛すること
とする。
【0227】第9の実施の形態にかかるエンジンシステ
ム100は、エンジン10の始動に先立ち、エンジンシ
ステム100の状態や当該システム100を取り巻く環
境に照らして、「プレヒートの実施が可能か否か」或い
は「プレヒートの実施が必要であるか否か」といった判
断に関する情報を運転者に提供する。そこで、エンジン
システム100は、第1の実施の形態で適用することと
したプレヒートランプ28(図8参照)とは異なる構成
を有する表示装置を、インジケータパネル上に備える。
【0228】図21には、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100が搭載される車両の運転席に設けられ
たインジケーターパネルを概略的に示す。同図22に示
すように、本実施の形態にかかるエンジンシステム10
0は、ECU30からの指令信号に応じてプレヒート完
了まで残り時間(秒)に対応する数字を表示する表示モ
ニタ28aと、プレヒートの実施が不要である場合に点
灯してその旨を表示するプレヒート不要表示ランプ28
bと、プレヒートの実施が不可能である場合に点灯して
その旨を表示するプレヒート不能表示ランプとをインジ
ケータパネル上に備える。
【0229】図22は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中、所定時間毎に
実行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示す
フローチャートである。
【0230】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS1001,S1002aで、第1の実施の形
態の「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一連
のステップS101,S102と同様の処理手順に従
い、プレヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0231】ステップS1002aにおける判断が否定
である場合、ECU30は、エンジン10は冷間状態に
ないと判断し、プレヒート不要表示ランプ28b(図2
1参照)を点灯させることによりプレヒートが不要であ
る旨を当該エンジン10の運転者に通知した上で(ステ
ップS1005)、本ルーチンでの処理を終了する。
【0232】上記ステップ1002aにおける判断が肯
定である場合、ステップS1002bにおいてECU3
0は、蓄熱温水温THWreが所定値より低いが否かを
判断する。蓄熱装置21に蓄えられた冷却水(蓄熱温
水)を供給することにより、シリンダヘッド10bを効
率的に昇温させるためには、蓄熱温水温が所定値以上で
あることが好ましい。このため、蓄熱温水温THWre
が所定値を下回っている場合、ECU30は、プレヒー
トの実施は不可能であると判断し、その旨を運転者に通
知する。
【0233】すなわち、ステップS1002bでの判断
が否定である場合、ECU30はプレヒート不能表示ラ
ンプ28cを点灯させた上で(ステップS1006)、
本ルーチンでの処理を終了する。
【0234】一方、ステップS1002での判断が肯定
である場合、ECU30は、ステップS1002cにお
いてプレヒート時間を決定する。
【0235】プレヒート時間の決定は、現在の冷却水温
THW及び蓄熱温水温THWreに基づき予め設定され
たマップ(図示略)を参照して行う。プレヒート時間
は、電動ポンプEPの作動時間に相当する。プレヒート
を開始する際の冷却水温THWが低いほどプレヒート時
間は長く設定する。また、プレヒートを開始する際の蓄
熱温水温THWreが低いほどプレヒート時間は長く設
定する。なお、冷却水温THWとしては、機関流入水温
THWin若しくは機関流出水温THWexの何れかを
代表値として適用すればよい。また、上記マップ上にお
けるプレヒート時間、冷却水温THWおよび蓄熱温水温
THWre間の関係は、プレヒートの完了により、エン
ジン10の暖機が概ね(若しくは完全に)完了するよう
に予め実験等により求めたデータ等に基づいて設定す
る。
【0236】続くステップS1003aにおいてECU
30は、所定時間(例えば5秒間)プレヒート(電動ポ
ンプEPの作動)を継続するとともにプレヒート完了ま
での残り時間を逐次表示モニタ28aに表示していく。
【0237】プレヒートが完了すると、ステップ100
4において電動ポンプEPの作動を停止するとともに、
例えば、表示モニタ28aに特定の数字(例えば「0
0」)を表示し、当該表示された数字を点滅させる等し
てプレヒートが完了した旨を運転者に通知する。
【0238】ステップS1004を経た後、ECU30
は本ルーチンでの処理を終了する。
【0239】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、エンジン10の始動に先立
ち、プレヒートが必要か否かの判断に関する情報をエン
ジン10の運転者に通知する。このため、ECU30
が、プレヒートの実施は不要であると判断して、例えば
運転席のドアの開扉後直ちにエンジン10の始動を許可
するような場合、運転者はその事情を把握することがで
きるようになる。すなわち、エンジン10の始動前にプ
レヒートが実施されないことについて、例えばエンジン
システム100に何らかの不具合が生じているのではな
いかといった疑念を運転者に生じさせることもない。従
って、運転者にとってエンジン10の快適な始動操作性
が得られるようになる。
【0240】さらに、本実施の形態にかかるエンジンシ
ステム100によれば、エンジンシステム100の状態
や当該エンジンシステム100を取り巻く環境に照らし
てプレヒートの実施が可能か否かの判断に関する情報を
エンジン10の運転者に通知する。このため、何らかの
事情によりプレヒートの実施ができない場合、当該運転
者はその旨を知った上で、速やかにエンジンを始動させ
ることができるようになる。従って、通常の手順(プレ
ヒートの完了後にエンジンを始動させる手順)とは異な
る手順でエンジン10が始動することになっても、違和
感を覚えることなく快適に始動操作を行うことができ
る。
【0241】また、例えばエンジンシステム100の冷
却系20に何らかの異常が発生して蓄熱装置21に十分
高い温度の冷却水が蓄えられない場合等、エンジンシス
テム100の運転者はその事情を早期に認識し、適宜の
処置を講ずることが容易となる。
【0242】さらに、本実施の形態にかかるエンジンシ
ステム100では、プレヒート時間を決定する上で、冷
却水温THWおよび蓄熱温水温THWreを併せて参照
する。プレヒート開始時における冷却水温THWと、同
じくプレヒート開始時における蓄熱温水温THWreと
は何れも、プレヒートの実施によって得られるシリンダ
ヘッドの昇温効果の度合いと有意に相関し、しかも相互
に影響を及ぼし合うことなく独立して変動するパラメー
タである。すなわち、本実施の形態によれば、エンジン
10が冷間状態を脱するために必要且つ十分なプレヒー
ト時間を一層高い精度で算出することができる。すなわ
ち、プレヒートによる暖機効果を一層効率的に活用する
ことができるようになる。 (第10の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置
付き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第1
0の実施の形態について、第1〜第9の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。
【0243】なお、当該第10の実施の形態にあって
も、適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及
びその周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1
の実施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能
および構造を有する部材やハードウエア構成等について
は同一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛する
こととする。
【0244】当該第10の実施の形態にかかるエンジン
システム100では、シリンダヘッド10b内に設けら
れる吸気ポート16内壁の温度に基づいてプレヒート時
間を決定する。このため、エンジンシステム100は、
エンジン10の何れかの吸気ポート16内壁に埋設或い
は凸設され、当該吸気ポート16内壁の壁面近傍の温度
(以下、吸気ポート壁温度という)に応じた検出信号を
ECU30に出力する吸気ポート壁温センサ(図示)を
備える。
【0245】図23は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中所定時間毎に実
行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示すフ
ローチャートである。
【0246】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS1101,S1102aでは、第1の実施の
形態の「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一
連のステップS101,S102と同様の処理手順に従
いプレヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0247】上記ステップS1102aに続くステップ
S1102bにおいては、エンジン10の吸気ポート壁
温度に基づいてプレヒート時間を決定する。プレヒート
時間は、電動ポンプEPの作動時間に相当する。すなわ
ち、プレヒート時間を長く設定するほど多量の蓄熱温水
がエンジン10のシリンダヘッド10bに循環供給され
るようになり、プレヒートの完了時におけるシリンダヘ
ッド10bの温度は高くなる。そこで、プレヒートを開
始する際の吸気ポート壁温度が低いほどプレヒート時間
は長く設定する。なお、プレヒート時間と吸気ポート壁
温度との関係は、予め実験等で得たデータ等に基づき作
成したマップ等を参照して、プレヒートの完了によりエ
ンジン10の暖機が概ね(若しくは完全に)完了するよ
うに設定する。
【0248】続くステップS1103aにおいてECU
30は、電動ポンプEPの作動とプレヒートランプ28
の点灯動作とを開始し、上記ステップS1102bにお
いて決定した時間(プレヒート時間)に亘り継続する
(ステップS1103b)。
【0249】プレヒート時間が経過すると、ECU30
は電動ポンプEPを停止するとともにプレヒートランプ
28を消灯して(ステップS1104)、本ルーチンで
の処理を一旦終了する。
【0250】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、プレヒートの実施によって
得られるシリンダヘッドの昇温効果の度合いと有意に相
関する吸気ポート壁温度に基づいて、プレヒート期間を
可変設定することで、エンジン10が冷間状態を脱する
ために必要且つ十分なプレヒート時間を常時適用するこ
とができるようになる。
【0251】従って、エンジンシステム100を始動す
る際、当該エンジンシステム100を取り巻く環境や冷
却系20内の温度条件が変動する場合であれ、供給され
る燃料の気化に関し不具合の生じる温度領域を十分に上
回るタイミングに併せて機関運転を開始することができ
るようになる。すなわち、プレヒートによる暖機効果を
最大限に活用することができるようになる。
【0252】なお、エンジン10を始動する際には、燃
料噴射弁18を通じてエンジン10に供給する燃料の噴
射量(燃料噴射量)等を、上述した吸気ポート壁温度に
基づいて補正することとしてもよい。
【0253】図24は、エンジン10を始動させるため
にECU30が実行する処理ルーチンである。当該処理
ルーチンは、エンジン10の停止中所定時間毎に実行さ
れる。すなわち、同ルーチンにおいてECU30は、例
えば運転者の意志に基づくエンジン10の始動(機関始
動)の要求があるか否かを周期的に判断し(ステップS
1111)、その判断が肯定である場合には、スタータ
26を駆動してエンジン10を始動するとともに、その
後所定期間(数秒程度)は、時々の吸気ポート壁温に基
づいて燃料噴射量及び点火時期を補正する。
【0254】プレヒートが完了した後、シリンダヘッド
10bの平均的な温度は所定値を上回ることとなるが、
吸気ポート16内壁の局所的な温度までが、燃焼に供さ
れる燃料の霧化に適した温度に達していることは保証し
得ない。
【0255】このように、本実施の形態にかかる「プレ
ヒート制御ルーチン」と併せて、吸気ポート壁温に基づ
く燃料噴射量及び点火時期の補正をエンジン10の始動
時から始動直後にかけて行えば、エンジン10の始動時
から始動直後までの極短期間、言い換えれば、エンジン
10の燃焼状態が安定するまでの期間においても排気特
性が改善され、プレヒートの実施による排気特性の向上
にかかる効果が一層高められるようになる。 (第11の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置
付き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第1
1の実施の形態について、第1〜第10の実施の形態と
異なる点を中心に説明する。
【0256】なお、当該第11の実施の形態にあって
も、適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及
びその周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1
の実施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能
および構造を有する部材やハードウエア構成等について
は同一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛する
こととする。
【0257】当該第11の実施の形態にかかるエンジン
システム100では、プレヒートの終了タイミングを、
プレヒートの実施による機関流出水温THWexの上昇
量に基づいて決定する。
【0258】図25は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中、所定時間毎に
実行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示す
フローチャートである。
【0259】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS1201,S1202で、第1の実施の形態
の「プレヒート制御ルーチン」(図6)における一連の
ステップS101,S102と同様の処理手順に従い、
プレヒート要求の認識および条件設定を行う。
【0260】ステップS1202を経た後、ECU30
は、電動ポンプEPの作動とプレヒートランプ28の点
灯動作とを開始する(ステップS1203a)。
【0261】電動ポンプEPの作動中(プレヒートの実
施期間中)、ECU30は、機関流出水温THWexを
観測するとともに(ステップS1203b)、観測され
る機関流出水温THWexから、電動ポンプEPの作動
開始時(プレヒート開始時)に観測された機関流出水温
THWexの初期値(以下、初期水温という)THWe
x0を減じて得た値(以下、流出水温上昇量という)Δ
THWexが所定値を上回った時点で、電動ポンプEP
を停止するとともにプレヒートランプ28を消灯して
(ステップS1204)、本ルーチンでの処理を一旦終
了する。
【0262】図26は、プレヒートの開始後に観測され
る蓄熱温水温THWre及び機関流出水温THWexの
推移態様の一例を示すタイムチャートである。なお、時
間軸(横軸)上に示す時刻t10は、プレヒートの開始時
刻(電動ポンプEPの作動開始時刻)に相当する。
【0263】同図26に示すように、プレヒートが開始
されると、蓄熱装置21に蓄えられた蓄熱温水は、エン
ジン側通路B2を通じてシリンダヘッド10bに流入し
た後、当該シリンダヘッド10bを通過して水温センサ
25に到達する(図1を併せ参照)。このため、プレヒ
ートの開始後、機関流出水温THWexに対応する水温
センサ25aの出力信号は速やかに上昇する(時刻t1
1)。一方、蓄熱温水がシリンダヘッド10bを通過す
る際には、蓄熱温水とシリンダヘッド10bとの間で熱
交換が行われ、また、蓄熱温水の一部がシリンダヘッド
10b内に滞留していた冷却水と混ざり合う。その結
果、シリンダヘッド10bを通過した蓄熱温水が水温セ
ンサ25aに達するようになっても、機関流出水温TH
Wexは蓄熱温水温THWreを下回ることになる。し
かしその後、シリンダヘッド10bの温度が上昇するに
つれて蓄熱温水の放熱量が減少するため、機関流出水温
THWexは徐々に上昇する。
【0264】ここで、機関流出水温THWexの推移態
様は、プレヒートの実施中におけるシリンダヘッド10
b内での蓄熱温水の放熱量、言い換えればシリンダヘッ
ド10bの吸熱量を定量的に反映する。実際、プレヒー
トの実施中に観測される機関流出水温THWexは、シ
リンダヘッド10bの温度と高い相関性を有すること
が、発明者らによって確認されている。
【0265】そこで、本実施の形態にかかるエンジンシ
ステム100では、プレヒートの実施中に観測される機
関流出水温THWexと、その初期値THWex0との
差に相当する流出水温上昇量ΔTHWexが所定値を上
回ったところで、シリンダヘッド10bの温度が十分高
い温度に達したものと推定し、プレヒートを終了すると
ともに、エンジン10の始動を許可するといった制御構
造を適用する。
【0266】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、プレヒートの実施によって
上昇するシリンダヘッド10bの温度と有意に相関する
流出水温上昇量ΔTHWexに基づいて、プレヒートの
終了時期を決定することで、エンジン10が冷間状態を
脱するために必要且つ十分なプレヒート時間を常時適用
することができるようになる。
【0267】従って、エンジンシステム100を始動す
る際、当該エンジンシステム100を取り巻く環境や冷
却系20内の温度条件が変動する場合であれ、供給され
る燃料の気化に関し不具合の生じる温度領域を十分に上
回るタイミングに併せて機関運転を開始することができ
るようになる。すなわち、プレヒートによる暖機効果を
最大限に活用することができるようになる。 (第12の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置
付き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第1
2の実施の形態について、第1〜第11の実施の形態と
異なる点を中心に説明する。
【0268】なお、当該第12の実施の形態にあって
も、適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及
びその周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1
の実施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能
および構造を有する部材やハードウエア構成等について
は同一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛する
こととする。
【0269】図27は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100が搭載される車両の外観を概略的に示す
斜視図である。車両200は、前輪駆動方式の乗用車両
であり、その車両前部にエンジン10を収容するエンジ
ンルーム201を備える。車両200の外装の一部をな
すボンネット(フード)202は板状の部材であり、一
対のフードヒンジ203に支持され、X方向に沿って自
在に開扉動作及び閉扉動作を行うことができる。ボンネ
ット202が開扉されることにより、エンジンルーム2
01及びその内部に収容されたエンジン10は外部に露
呈される。同図27における車両200は、ボンネット
202が開扉された状態にある。ボンネット開閉検知セ
ンサ(開放状態認識手段を構成)204はECU30
(図1参照)と電気的に接続され、ボンネット202が
開いている場合に所定の検知信号を出力することによ
り、ボンネット202が開いた状態にあるのか閉じた状
態にあるのかをECU30に認識させる。エンジンルー
ム201内に設けられた緊急始動スイッチ(禁止操作部
を構成)205は、手動操作に基づいて、エンジン10
を自動始動させる。また、同じくエンジンルーム201
内に設けられたブザー206は、ECU30の指令信号
に従って警告音を発生する。
【0270】図28及び図29は、本実施の形態にかか
るエンジンシステム100がエンジン10の停止中、所
定時間毎に実行する「プレヒート制御ルーチン」の処理
内容を示すフローチャートである。
【0271】本ルーチンにおいて、ステップS1301
〜S1306にかけての一連の処理では、プレヒートを
開始するためのトリガーの認識と、プレヒート実施の有
無についての判断とを併せ行う。
【0272】すなわち、処理がこのルーチンに移行する
と、ECU30は先ずステップS1301(図28)に
おいて、車両200の運転席のドアの開扉を認識した場
合、運転者がエンジン10の始動を意図することになる
と予想する。すなわち、処理をステップS1302に移
行して、電動ポンプEP、スタータ26、燃料噴射弁1
8及びイグナイタ19等々、プレヒートの実施やエンジ
ン10の始動を行う上で必要な各種アクチュエータを駆
動するための回路に電力を供給するメインリレーを、
「オフ(OFF)」状態から「オン(ON)」状態に切
り替える。一方、ステップS1301において車両の運
転席のドアの開扉を認識しない場合には、本ルーチンを
一旦抜ける。
【0273】ステップS1302での処理を終えた後、
ECU30は、緊急始動スイッチ205が「オフ(OF
F)」状態になっていること(ステップS1303)、
さらに冷却水温THWが所定値より低いこと(ステップ
S1304)を確認した上で、ステップS1305以下
の手順に従いプレヒートを実施する。
【0274】一方、ステップS1303において緊急始
動スイッチ205が「オン(ON)」状態になっている
と判断した場合、ECU30はその処理をステップS1
307にジャンプし、プレヒートの実施を行うことなく
エンジン10の始動を許可する。このプレヒートを行わ
ずにエンジン10の始動許可を行う手順については後述
する。また、ステップS1304において冷却水温が所
定値以上であることが確認された場合、ECU30は、
エンジン10の温度が十分に高いためプレヒートを実施
する必要がないと判断して本ルーチンを抜ける。
【0275】ステップS1305においては、冷却水温
THWに基づいてプレヒート時間を決定する。
【0276】ステップS1306においては、電動ポン
プEPの作動を開始するとともに、プレヒートランプ2
8(図1及び図8を併せ参照)を点灯する。
【0277】上記ステップS1301〜S1306にお
ける一連の処理に続き、ステップS1307〜S131
3(図29)における一連の処理では、プレヒートの実
施を継続し、その完了後エンジン10の始動を行う。そ
の一方、プレヒートの開始時、或いはその実施期間中、
所定の条件が成立した場合、プレヒートの中止(ステッ
プS1321及びS1322)や、中断及び再開(ステ
ップS1331〜S1333)を行う。
【0278】先ず、ステップS1307(図29)で
は、キーシリンダ27(図1及び図7を併せ参照)に挿
入されたイグニションキー27aの位置(イグニション
スイッチ)が「オン(ON)」に切り替わったか否かを
判断する。そして、その判断が肯定であれば処理をステ
ップS1308に移行し、その判断が否定であれば処理
をステップS1321に移行する。
【0279】ステップS1308では、イグニションス
イッチが「START」(図7を参照)に切り替わった
か否かを判断する。そして、その判断が肯定であれば処
理をステップS1309に移行し、その判断が否定であ
れば処理をステップS1307に戻す。
【0280】一方、上記ステップS1307での判断が
否定である場合には、運転席のドアが開扉されて所定時
間が経過したか否かを判断し(ステップS1321)、
その判断が否定である場合には処理をステップS130
7に戻し、その判断が肯定であればメインリレーを「オ
フ(OFF)」状態にして本ルーチンを抜ける(ステッ
プS1322)。
【0281】上記ステップS1308での判断が肯定で
ある場合、電動ポンプEPが現在作動中であるか否かを
判断する(ステップS1309)。この判断が否定であ
るということは、緊急始動スイッチ205が「ON」状
態であること、或いは、冷却水温THWに照らして判断
すれば(ステップS1304)エンジン10がプレヒー
トを実施すべき状態にあるにもかかわらず、何らかの事
情で電動ポンプEPが作動していないことを意味する。
また、ステップS1308における判断から明らかなよ
うに、このときイグニションスイッチは「START」
位置にある。そこで、ステップS1309での判断が否
定である場合、ECU30はスタータ26を作動してエ
ンジン10を始動させ、本ルーチンでの処理を終了す
る。
【0282】一方、ステップS1309での判断が肯定
である場合、ステップS1310以降の処理手順に従
い、ボンネット202の開閉状態を監視しつつプレヒー
トの実施を継続する。
【0283】すなわち、ステップS1310において、
ボンネット202が閉じているか否かの判断を繰り返し
つつ、その判断が肯定である限り、電動ポンプEPの作
動開始後、所定時間(プレヒート時間)が経過したこと
が確認されるまで(ステップS1312)、電動ポンプ
EPの作動を継続する。
【0284】ステップS1312においてプレヒート時
間の経過を確認すると、ECU30はスタータ26を作
動してエンジン10を自動的に始動させ(ステップS1
313)、本ルーチンでの処理を終了する。
【0285】一方、プレヒートの開始時にボンネット2
02が開扉されている場合、あるいはプレヒートの開始
後にボンネット202が開扉された場合、ステップS1
310での判断が否定となり、ECU30はその処理を
その処理をステップS1331に移行する。
【0286】ステップS1331においては、ブザー2
06を通じて警告音を鳴らすとともに、電動ポンプEP
の作動を中断する。その後ECU30は、続くステップ
S1332においてボンネット202が閉じられたか否
かを所定時間毎に繰り返し判断し、ボンネット202が
閉じられたことを確認した時点で、電動ポンプEPの作
動を再開し、その処理をステップS1308に戻す。
【0287】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、当該エンジンシステム10
0を搭載した車両のエンジンルームが開放状態にある場
合、プレヒートの実施が制限され、結果としてプレヒー
トの実施と連動するエンジン10の自動始動も行われな
くなる。よって、例えばボンネットを開いてエンジンシ
ステム100の整備を行っている場合等、予期せぬエン
ジン10の始動が運転者や整備者を驚かせたり、煩わし
さを感じさせることがない。
【0288】また、緊急始動スイッチが設けられている
ことにより、運転者や整備者が意図すれば、強制的にエ
ンジン10の始動を行うこともできる。従って、運転者
や整備者は、エンジンシステム100の運転操作に関
し、自身の意図が基本的に優先されることで快適な操作
感を得る。 (第13の実施の形態)次に、本発明にかかる蓄熱装置
付き内燃機関を車載用エンジンシステムに適用した第1
3の実施の形態について、第1〜第12の実施の形態と
異なる点を中心に説明する。
【0289】なお、当該第13の実施の形態にあって
も、適用対象とするエンジンシステムの構成、ECU及
びその周辺の電気的構成(図1及び図2)等は先の第1
の実施の形態とほぼ同一である。このため、同一の機能
および構造を有する部材やハードウエア構成等について
は同一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛する
こととする。
【0290】当該第13の実施の形態にかかるエンジン
システム100では、プレヒートが終了した後も、蓄熱
装置21内に残された蓄熱温水を継続的にシリンダヘッ
ド10bに供給する。
【0291】図30は、本実施の形態にかかるエンジン
システム100がエンジン10の停止中、所定時間毎に
実行する「プレヒート制御ルーチン」の処理内容を示す
フローチャートである。
【0292】同ルーチンにおいてECU30は、一連の
ステップS1401〜S1404で、第7の実施の形態
の「プレヒート制御ルーチン」(図18)における一連
のステップS801〜S804と同様の処理手順に従
い、プレヒート要求の認識、条件設定、及びプレヒート
の実施を行う。
【0293】そして、プレヒートの実施を開始した後
(ステップS1403a,S1404)所定時間(プレ
ヒート時間)が経過すると、ECU30は、電動ポンプ
EPの作動はそのまま継続した状態でプレヒートランプ
28の消灯を行う(ステップS1411)。
【0294】続くステップS1412では、本ルーチン
に処理が移行した後にエンジン10の始動信号が発生し
たか否かを判断する。このようなエンジン10の始動信
号としては、例えばスタータ26、燃料噴射弁18、或
いはイグナイタ19を駆動させるべくECU30が出力
する指令信号を適用すればよい。同ステップS1412
における判断が肯定であれば、ECU30はその処理を
ステップS1413に移行し、蓄熱装置20内の冷却水
の温度、すなわち蓄熱温水温THWreが所定値以下に
なるまでプレヒートの実施(電動ポンプEPの作動)を
継続した後、電動ポンプEPの作動を停止する(ステッ
プS1415)。
【0295】一方、上記ステップS1412での判断が
否定である場合、ECU30は、プレヒート時間の経過
後(処理がステップS1411に移行した後)、所定時
間が経過したか否かを判断し(ステップS1414)
し、その判断が否定であれば処理をステップS1412
に戻し、その判断が肯定であればステップS1415に
移行して電動ポンプEPの作動を停止する。
【0296】つまり、プレヒートによる機関暖機が一応
完了し、エンジン10が好適に始動できる状態になった
場合であれ、シリンダヘッド10bを有効に昇温させる
ことのできる蓄熱温水が蓄熱装置20内に残留している
限りは、電動ポンプEPの作動を継続する。すなわち、
エンジン10の始動後にあっても、しばらくの間は、蓄
熱温水がシリンダヘッド10b内に供給されることにな
る。
【0297】ただし、プレヒート時間が経過した後、所
定期間が経過するまでにエンジン10が始動されなけれ
ば、ステップS1414での判断及びステップS141
5での処理によって電動ポンプEPの作動を一旦停止す
ることになる。
【0298】ステップS1415を経た後、ECU30
は本ルーチンでの処理を終了する。
【0299】このように、本実施の形態にかかるエンジ
ンシステム100によれば、プレヒートによるエンジン
10の暖機が完了した後も、蓄熱装置20に残された蓄
熱温水を有効に活用する制御を行うことにより、とく
に、エンジン10の始動直後における機関燃焼の安定性
向上、ひいては排気特性のさらなる向上を図ることがで
きるようになる。
【0300】また、こうした制御の実行に際し、蓄熱温
水温THWreが所定値以下になった場合、或いはプレ
ヒートの完了後所定時間が経過してもエンジンが始動さ
れない場合には、蓄熱温水の供給を停止する制御構造を
適用しているため、電動ポンプEPの駆動電力や、蓄熱
装置20に蓄えた蓄熱温水(熱)の消費量は、最小限に
保たれる。
【0301】なお、本実施の形態における「プレヒート
制御ルーチン」のステップS1403aでは、エンジン
10の暖機を完全に完了させる時間よりも短い時間をプ
レヒート時間として設定することとしてもよい。このよ
うにプレヒート時間を意図的に短縮すれば、運転者にと
ってはエンジン10の始動前における待機時間が短縮さ
れることで違和感が一層軽減されるであろうし、エンジ
ン10の排気特性等に関しては、エンジン始動前の暖機
が完全には終了していなくとも、エンジン10の始動後
に蓄熱温水の供給が継続されることで、エンジン10の
始動直後には暖機が完了する。よって、エンジン10の
始動時において操作感の向上と排気特性や燃費の向上と
を好適に両立させることができるようになる。 (その他の実施の形態)なお、上記第1〜第13の実施
の形態における「プレヒート制御ルーチン」の各ステッ
プでの処理を相互に組み合わせた他の制御構造を構築す
ることもできる。例えば、何れの実施の形態にかかる
「プレヒート制御ルーチン」においても、エンジン10
の始動禁止を解除した後は、当該エンジン10の自動始
動を行うように制御してもよいし、手動での始動を許可
するようにしてもよい。
【0302】また、上記各実施の形態にかかる「プレヒ
ート制御ルーチン」で、プレヒートを開始するためのト
リガーとして適用した動作は、イグニションキー27a
の動作や、運転席のドアの開扉に限らず、例えば、運転
者による運転座席への着座、シートベルトの装着等、各
種の動作に替えてもよい。、また、各種動作を組み合わ
せ、複数の動作が検知されるとプレヒートを開始すると
いった制御構造を適用してもよい。さらに、例えば運転
者の操作によって特定の信号を発信する送信装置をイグ
ニションキー27aに送信装置を内蔵し、そのような送
信装置による通信信号を介した遠隔操作をトリガーとし
てプレヒートを開始するような構成を適用しても、上記
各実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏する
ことはできる。
【0303】また、上記各実施の形態において、各プレ
ヒート制御の実行にあたり判断基準とされた温度(例え
ば暖機完了の判断基準としての60〜80℃等)は、適
用されるエンジンやシステム、実施環境によって異なる
ものであり、使用条件に応じて適宜設計変更を行えばよ
い。
【0304】また、上記各実施の形態では、水温センサ
25bの検出信号に基づいて求められる冷却水温(機関
流入水温)THWinを、エンジン10の温度(温度状
態)を代表するパラメータとして例示した。これに限ら
ず、水温センサ25aの検出信号に基づいて求められる
冷却水温(機関流出水温)THWex、或いは機関流入
水温THWinと機関流出水温THWexとの平均値等
をエンジン10の温度を代表するパラメータとして採用
してもよい。さらに、エンジン10の温度、若しくは吸
気ポート16の温度を反映する他の情報を取得する検出
機器をエンジンシステム100に設け、これら情報に基
づいてエンジン10の温度を把握することとしてもよ
い。例えば、エンジン10本体の温度や、吸気ポート1
6内の温度を直接検出するセンサを設けたり、潤滑油の
油温を検出する油温センサを設けることとしてもよい。
【0305】また、エンジンシステム100の各種運転
状態に関する単数、若しくは複数のパラメータ(例え
ば、プレヒート開始後の経過時間、吸気温、エンジン出
力や負荷の積算量等)に基づきエンジン10の温度状態
を推定することとしてもよい。
【0306】また、上記各実施の形態において適用する
こととしたエンジンシステム100の冷却系20は、図
1に示すように、シリンダブロック10a内とシリンダ
ヘッド10b内とにほぼ独立した冷却水の循環通路が形
成されている。そして、プレヒート中には蓄熱装置21
およびシリンダヘッド10b間の循環通路Bのみ、とく
にシリンダヘッド内では吸気ポートの近傍を優先的に冷
却水が流れることで、吸気ポートの温度管理を他部位に
優先して行うように構成されたものである。
【0307】これに対し、例えば図31に示すエンジン
システム100’のように、その冷却系20’が、シリ
ンダブロック10a及びシリンダヘッド10b内に共通
の冷却水の循環通路を備え、プレヒート中にはエンジン
10全体に冷却水を循環させるものであっても、本発明
を適用して上記各実施の形態に準ずる効果を奏すること
はできる。
【0308】また、例えば図32に示すエンジンシステ
ム100''に本発明を適用してもよい。
【0309】エンジンシステム100''では、その冷却
系20''の一部として、エンジン10を介して冷却水を
循環させる循環通路20aの途中に通路20b及び通路
20cを並列配置し、各通路途中に蓄熱装置21及び暖
房用ヒータコア23を設けられている。また、通路20
cを流れる冷却水の流量は、流量制御弁24Aにより自
在に制御できるように構成されている。このような構成
からなるエンジンシステム100''にあっては、プレヒ
ート中と通常の機関運転時とで、冷却系20''内の冷却
水が逆方向に流れることとなる。
【0310】すなわち、プレヒート中には電動ポンプE
Pが作動することにより各部位で矢指X方向に冷却水が
流れ、通常運転時には機械式ポンプMPが冷却水をエン
ジン10内に引き込むよう動作することにより各部位で
矢指Y方向に冷却水が流れる。また、流量制御弁を全閉
状態にして機械式ポンプが駆動すると、冷却水が概ねエ
ンジン10内に閉じ込められた状態で循環することとな
る(矢指方向Z)、このような態様でエンジンの始動直
後等には、エンジン内の冷却水温THWを急速に暖機さ
せることもできる。このような冷却系20''の構成に上
記各実施の形態にかかる「プレヒート制御」を併用すれ
ば、エンジン始動時前後に亘る暖機効率を一層高めるこ
ともできるようになる。
【0311】また、上記各実施の形態においては、エン
ジン10と一体に構成された冷却系20、20’若しく
は20''と、ECU30とによって本発明にかかる蓄熱
装置が構成されることとなっている。これに対し、何ら
かの方法で熱を蓄熱しておき、内燃機関の始動に先立っ
て当該機関に熱供給を行うことのできる装置であれば、
本発明にかかる蓄熱装置としての機能を果たし得る。言
い換えれば熱を蓄え熱源として機能すれば、オイル等を
介して蓄熱する装置であってもよく、また、熱を電力と
して蓄電する装置や、潜在的に熱を包含する化学物質を
蓄え、その化学反応によって適宜発熱する装置を蓄熱装
置として適用することもできる。さらに、蓄熱装置から
の輻射熱や伝熱により熱供給を行うようなエンジンシス
テムや、その他これに相当する装置構成を適用すること
もできる。
【0312】また、こうした蓄熱装置を備えてプレヒー
トを行う内燃機関の適用対象は、車両に限られない。
【0313】また、こうした内燃機関は、さらに他の駆
動手段(例えば電動式モータ)を付設し、当該内燃機関
と他の駆動手段(原動機)との協働により駆動力を発生
するいわゆるハイブリッドエンジンであってもよい。こ
の場合、例えば蓄熱装置からの熱供給(プレヒート)が
完了するまで他の駆動手段のみによる駆動動作を行うと
いった制御を行ってもよい。そして、他の駆動手段のみ
による駆動動作を行う期間、言い換えれば熱供給が完了
するまでの期間(プレヒート時間に相当)は、予め設定
された時間を単に計測するようにしてもよいし、例えば
他の駆動手段によって車両が走行した距離に基づいて適
宜決定するようにしてもよい。
【0314】さらに、他の駆動手段(例えば電動式モー
タのような原動機)単体、電動式モータに電力を供給す
るバッテリや燃料電池、燃料噴射弁、変速機等、好適な
作動状態の確保にある程度の暖機、言い換えれば熱供給
が必要な機関、機構、機器、駆動回路等、如何なる被熱
供給体に対し本発明を適用しても、その作動状態、とく
に作動開始時の作動状態を最適化する制御を行うといっ
た点で、上記各実施の形態と同等、若しくはこれに準ず
る効果を奏することはできる。
【0315】そして、こうした内燃機関、電動式モー
タ、燃料噴射弁、変速機等といった被熱供給体の作動状
態を制御するにあたり、どのような被熱供給体に本発明
を適用するにしても、当該各被熱供給体の始動時期に限
らず、停止時期や運転状態の程度(例えば出力状態)、
変速機の変速比等、各種の作動状態を制御(例えば禁止
や許容)することにより、上記各実施の形態と同等若し
くはこれに準ずる効果を奏することができる。
【0316】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
暖機処理の開始されてから完了するまで、暖機処理に実
施されている旨を、例えば当該内燃機関の運転者が把握
できるようになるため、当該運転者に違和感が生じるこ
ともなく、しかも当該内燃機関の始動に先立つ暖機処理
の活用機会が十分得られるようになる。
【0317】また、当該内燃機関へ十分な熱供給が行わ
れ、機関温度の最適化が確実に完了した状態で機関始動
が開始されるため、機関始動の直後から燃焼状態が安定
し、好適な排気特性や燃費性能が確保されるようにな
る。
【0318】また、前記暖機処理の実施期間期間経過後
も、当該内燃機関へ熱供給が継続することになり、前記
蓄熱装置から熱媒体を通じて供給される熱が、当該内燃
機関の細部まで一層好適に行き渡るようになる。従っ
て、前記蓄熱装置に蓄えられた熱をより効率的に活用す
ることができるようになる。
【0319】また、当該内燃機関が始動を開始するまで
蓄熱装置に蓄えられた熱が供給されることとなるため、
前記蓄熱装置に蓄えられた熱が、当該内燃機関の暖機に
最大限利用されるようになる。
【0320】また、当該内燃機関の温度を上昇させる熱
量を保持する熱媒体を利用し尽くすまで暖機処理を継続
することになるため、蓄熱装置による当該内燃機関の暖
機能力が、最大限活用されるようになる。しかも、暖機
効果を発揮しなくなった熱媒体が不必要に当該内燃機関
と接触することもない。
【0321】また、前記蓄熱装置による当該内燃機関へ
の熱供給の開始から当該内燃機関の始動にかけて実行さ
れる一連の操作を、運転者の手動操作を介入させること
なく自動的に行うことができるようになる。すなわち、
蓄熱装置による暖機効果の活用機会が好適且つ自動的に
確保されるようになる。よって、当該内燃機関の始動時
における排気特性や燃費性能の最適化を図りつつ、しか
も運転者にとって煩雑な作業を伴うことなく、当該内燃
機関の運転を開始することができるようになる。
【0322】また、前記機関室が開放されているような
場合であれ、前記内燃機関の自動的な始動に先立つ通知
がなされ、例えば当該機関室の周辺に在する整備作業者
や運転者等は、当該内燃機関の自動的な始動が予定され
ている旨を認識することとなる。従って、そのような整
備作業者や運転者等が、当該内燃機関の予期せぬ始動に
驚かされることもない。
【0323】また、当該内燃機関の整備作業者や運転者
等が、当該内燃機関の自動的な始動を必要に応じて任意
に中止することができるようになる。このため、例え
ば、当該内燃機関の整備作業等についての利便性が向上
する。
【0324】また、前記機関室が開放状態にある場合に
は、前記内燃機関が自動的に始動されることがなくな
る。よって、当該機関室の周辺に在する整備作業者や運
転者等が、当該内燃機関の予期せぬ始動に驚かされるこ
ともない。
【0325】また、当該内燃機関の整備作業者や運転者
等の任意に応じて前記内燃機関の自動的な始動を有効に
働かせることもできるようになる。よって、当該内燃機
関の整備作業者や運転者等にとっての利便性が一層向上
するようになる。
【0326】また、当該内燃機関の運転者の意志によ
り、前記暖機処理に優先して機関始動を実行することが
できるようになる。
【0327】また、前記暖機処理の実施期間が前記暖機
処理の開始時に設定されることになるため、蓄熱装置を
利用した暖機効果が最大限に活用される期間が正確に設
定されるようになり、しかも、当該所定期間の設定と併
せて、例えばその設定内容を当該内燃機関の運転者等に
知らしめる制御を行うことも容易となる。従って、前記
暖機処理が実施されている期間中、当該内燃機関の運転
者等が違和感やストレスを覚えることもない。
【0328】また、機関暖機を完了するために必要十分
な期間を正確に設定することができるようになる。すな
わち、暖機処理を完了するまでの所要期間を上回るよう
な長時間の待機を、当該内燃機関の運転者に要求するこ
とがなくなる。
【0329】また、暖機完了までの期間を判断する上
で、信頼性の高いパラメータが加味されるようになる。
よって、当該機関が冷間状態を確実に脱した後、機関始
動を開始することとなり、冷間始動時に特有の排気特性
や燃費性能の悪化を確実に解消することができるように
なる。
【0330】また、前記暖機処理の実施にあたり、機関
暖機を完了するために必要十分な期間を正確に設定する
ことができるようになる。すなわち、暖機処理を完了す
るまでの所要期間を上回るような長時間の待機を、当該
内燃機関の運転者に要求することがなくなる。
【0331】また、実際の暖機状況に応じて適正な暖機
処理の終了時期が定まるようになることで、前記蓄熱装
置による当該内燃機関の暖機処理に関し、その信頼性が
向上するようになる。
【0332】また、実際の暖機状況に応じ、しかも暖機
の進行の程度を正確に反映するパラメータに基づいて適
正な暖機処理の終了時期が定まるようになることで、前
記蓄熱装置による当該内燃機関の暖機処理に関し、その
信頼性が一層向上するようになる。
【0333】また、前記蓄熱装置から当該内燃機関に亘
る熱媒体の伝達経路中、熱媒体の温度が最も低くなる部
位において観測される当該熱媒体の温度を参照して、前
記暖機処理の実施期間の終了時期を設定することで、暖
機終了の時期に関する正確な情報が、当該暖機処理の制
御に反映されるようになる。
【0334】また、例えば当該内燃機関の運転者等が、
前記暖機処理が実施されている旨を容易且つ確実に認識
(確認)することができるようになる。
【0335】また、前記判断手段による積極的な判断の
下、暖機処理が行われない場合、当該内燃機関の運転者
等は、その判断結果を認識することにより、例えば、前
記蓄熱装置が故障している等と誤認することがなくな
る。
【0336】また、当該内燃機関の運転者が遠隔操作等
を通じ自在に前記暖機処理を行うことができるようにな
るため、前記暖機処理の実施にあたり、その利便性が向
上する。
【0337】また、前記暖機処理を実施するにあたり、
当該機関の始動前であれ、定量的に安定した実施期間が
確保されるようになる。よって、当該暖機処理の効率化
が図られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる車載用エン
ジンシステムを示す概略構成図。
【図2】同実施の形態にかかるエンジンについて、その
燃焼室周辺の断面構造を部分的に拡大して示す略図。
【図3】同実施の形態にかかるエンジンシステムを概略
的に示す模式図。
【図4】蓄熱装置の電動ポンプの作動態様を実験的に変
更した結果として、シリンダヘッドの温度推移を示すタ
イムチャート。
【図5】同実施の形態にかかるプレヒート制御の基本手
順を示すフローチャート。
【図6】同実施の形態にかかるプレヒート制御手順を示
すフローチャート。
【図7】同実施の形態にかかるキーシリンダをイグニシ
ョンキーの挿入方向に向かってみた平面図。
【図8】同実施の形態にかかるエンジンシステムを搭載
した車両の運転席に設けられたインジケーターパネルを
概略的に示す平面図。
【図9】運転席のドアの開扉からスタータの作動までの
一連の動作のタイミングを時間軸上に示すタイムチャー
ト。
【図10】第2の実施の形態にかかるプレヒート制御手
順を示すフローチャート。
【図11】第3の実施の形態にかかるプレヒート制御手
順を示すフローチャート。
【図12】同実施の形態にかかるエンジンシステムを搭
載した車両の運転席に設けられたインジケーターパネル
を概略的に示す平面図。
【図13】第4の実施の形態にかかるキーシリンダをイ
グニションキーの挿入方向に向かってみた平面図。
【図14】同実施の形態にかかるプレヒート制御手順を
示すフローチャート。
【図15】第5の実施の形態にかかるプレヒート制御手
順を示すフローチャート。
【図16】第6の実施の形態にかかるプレヒート制御手
順を示すフローチャート。
【図17】同実施の形態において適用するマップ上での
プレヒート時間と冷却水温との関係を示す関係図。
【図18】第7の実施の形態にかかるプレヒート制御手
順を示すフローチャート。
【図19】同実施の形態において適用するマップ上での
プレヒート時間と蓄熱温水温との関係を示す関係図。
【図20】第8の実施の形態にかかるプレヒート制御手
順を示すフローチャート。
【図21】同実施の形態にかかるエンジンシステムが搭
載される車両の運転席に設けられたインジケーターパネ
ルを概略的に示す平面図。
【図22】第9の実施の形態にかかるプレヒート制御手
順を示すフローチャート。
【図23】第10の実施の形態にかかるプレヒート制御
手順を示すフローチャート。
【図24】同実施の形態にかかるエンジンの始動手順を
示すフローチャート。
【図25】第11の実施の形態にかかるプレヒート制御
手順を示すフローチャート。
【図26】プレヒートの開始後に観測される蓄熱温水温
及び機関流出水温の推移態様の一例を示すタイムチャー
ト。
【図27】第12の実施の形態にかかるエンジンシステ
ムが搭載される車両の外観を概略的に示す斜視図。
【図28】同実施の形態にかかるプレヒート制御手順を
示すフローチャート。
【図29】同実施の形態にかかるプレヒート制御手順を
示すフローチャート。
【図30】第13の実施の形態にかかるプレヒート制御
手順を示すフローチャート。
【図31】その他の実施の形態にかかるエンジンシステ
ムを概略的に示す模式図。
【図32】その他の実施の形態にかかるエンジンシステ
ムを概略的に示す模式図。
【符号の説明】 100 エンジンシステム 10 エンジン 10a シリンダブロック 10b シリンダヘッド 11 燃焼室 12 気筒 13 ピストン 14 吸気バルブ 16 吸気ポート 17 排気ポート 18 燃料噴射弁 19 イグナイタ 19a 点火プラグ 20 冷却系 20a 循環通路 20b 通路 20c 通路 21 蓄熱装置 21a ハウジング 21b 冷却水収容部 21c 導入管 21d 排出管 21e,21f 逆止弁 22a,23a 電動式送風ファン 23 暖房用ヒータコア 24 サーモスタット(制御弁) 24A 流量制御弁 25a,25b,25c 水温センサ 26 スタータ 27 イグニションキー 27 キーシリンダ 27a イグニションキー 27b スリット 27c ロータ 27d ケース 28 表示ランプ(プレヒートランプ) 28a 表示モニタ 28b プレヒート不要表示ランプ 28c プレヒート不能表示ランプ 29 スピーカ 31 CPU 32 ROM 33 RAM 34 バックアップRAM 35 タイマーカウンタ 36 外部入力回路 37 外部出力回路 38 バス 100 エンジンシステム A,B,C,D 冷却水循環通路 EP 電動ポンプ MP 機械式ポンプ Pa 吸気ポート側冷却水通路 Pa,Pb,Pc 冷却水通路 Pb 排気ポート側冷却水通路 P1 外部通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田畑 正和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岩谷 一樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 林 邦彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱を蓄える蓄熱装置を有し、該蓄熱装置
    の蓄えた熱が所定の熱媒体を通じて供給されることによ
    り、機関始動前に暖機処理がなされる内燃機関であっ
    て、 前記暖機処理の実施期間を決定する期間決定手段と、 前記暖機処理の実施期間に、前記暖機処理の実施されて
    いる旨を案内する暖機処理案内手段と、 を備えることを特徴とする蓄熱装置付き内燃機関。
  2. 【請求項2】 前記暖機処理の実施期間中、当該内燃機
    関の始動操作を無効化する始動操作無効化手段を備える
    ことを特徴とする請求項1記載の蓄熱装置付き内燃機
    関。
  3. 【請求項3】 前記暖機処理の実施期間経過後も、所定
    の熱媒体を通じて当該内燃機関へ熱供給が行われること
    を特徴とする請求項2記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  4. 【請求項4】 当該内燃機関の始動時期に同期して、前
    記所定の熱媒体を通じて行われる当該内燃機関への熱供
    給が停止されることを特徴とする請求項3記載の蓄熱装
    置付き内燃機関。
  5. 【請求項5】 前記蓄熱装置に蓄えられた熱量が所定値
    を下回ると前記熱供給が停止されることを特徴とする請
    求項2記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  6. 【請求項6】 前記暖機処理の実施期間経過後、当該内
    燃機関を自動的に始動させる始動制御手段を備えること
    を特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の蓄熱装置付
    き内燃機関。
  7. 【請求項7】 前記内燃機関の自動的な始動に先立ち、
    その旨を通知する始動通知手段を、当該内燃機関の搭載
    される車両の機関室内に備えることを特徴とする請求項
    6記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  8. 【請求項8】 前記内燃機関の自動的な始動を無効化す
    る操作を外部より行わせる無効化操作部を、当該内燃機
    関の搭載される車両の機関室内に備えることを特徴とす
    る請求項6又は7記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  9. 【請求項9】 当該内燃機関の搭載される車両の機関室
    が開放状態にあるか否かを認識する開放状態認識手段
    と、 前記機関室が開放状態にあると認識された場合、前記内
    燃機関の自動的な始動を無効化する制御を行う無効化制
    御手段とを備えることを特徴とする請求項6〜8の何れ
    かに記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  10. 【請求項10】 前記無効化制御手段による制御の実行
    を禁止する操作を外部より行わせる禁止操作部を、当該
    内燃機関の搭載される車両の機関室内に備える請求項9
    記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  11. 【請求項11】 前記暖機処理の実施期間中、所定の操
    作信号に応じて当該内燃機関を始動させる始動手段を備
    えることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の
    蓄熱装置付き内燃機関。
  12. 【請求項12】 前記期間設定手段は、前記暖機処理の
    開始時に、前記暖機処理の実施期間を設定することを特
    徴とする請求項1〜11の何れかに記載の蓄熱装置付き
    内燃機関。
  13. 【請求項13】 前記期間設定手段は、当該内燃機関の
    温度に関するパラメータに基づいて、前記暖機処理の実
    施期間を設定することを特徴とする請求項12記載の蓄
    熱装置付き内燃機関。
  14. 【請求項14】 前記内燃機関の温度に関するパラメー
    タには、吸気ポート壁部の温度が含まれることを特徴と
    する請求項13記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  15. 【請求項15】 前記期間設定手段は、前記熱媒体の温
    度に基づいて、前記暖機処理の実施期間を設定すること
    を特徴とする請求項12〜14の何れかに記載の蓄熱装
    置付き内燃機関。
  16. 【請求項16】 前記蓄熱装置から当該内燃機関に熱媒
    体を移送するポンプを備えて、且つ、前記期間設定手段
    は、前記熱媒体の移送速度に基づいて、前記暖機処理の
    実施期間を設定することを特徴とする請求項12〜15
    の何れかに記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  17. 【請求項17】 前記蓄熱装置から当該内燃機関に熱媒
    体を移送する電動ポンプを備えて、且つ、前記期間設定
    手段は、前記電動ポンプに付与される駆動電圧に基づい
    て、前記暖機処理の実施期間を設定することを特徴とす
    る請求項12〜15の何れかに記載の蓄熱装置付き内燃
    機関。
  18. 【請求項18】 前記暖機処理の実施期間の終了時期
    を、前記暖機処理の開始後に設定する終了時期設定手段
    を備えることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記
    載の蓄熱装置付き内燃機関。
  19. 【請求項19】 前記終了時期設定手段は、当該内燃機
    関の温度に関するパラメータに基づいて、前記暖機処理
    の実施期間の終了時期を設定することを特徴とする請求
    項18記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  20. 【請求項20】 前記供給された熱媒体を排出する排出
    部を備えて、且つ、前記内燃機関の温度に関するパラメ
    ータには、前記排出部を通じて当該内燃機関から排出さ
    れる熱媒体の温度を含むことを特徴とする請求項19記
    載の蓄熱装置付き内燃機関。
  21. 【請求項21】 前記暖機処理案内手段は、前記暖機処
    理の実施されている旨の案内として視覚的又は聴覚的な
    通知を行う実施通知手段を、当該内燃機関が搭載される
    車両の乗員室内に備えることを特徴とする請求項1〜2
    0の何れかに記載の蓄熱装置の内燃機関。
  22. 【請求項22】 前記暖機処理を実施するか否かを判断
    する判断手段と、該判断手段が暖機処理を実施しない判
    断を行った場合にその旨を視覚的又は聴覚的に通知する
    不実施通知手段とを備えることを特徴とする請求項1〜
    21の何れかに記載の蓄熱装置付き内燃機関。
  23. 【請求項23】 当該内燃機関の搭載された車両外部か
    らの通信信号に応じて、前記暖機処理の実施が開始され
    ることを特徴とする請求項1〜22の何れかに記載の蓄
    熱装置付き内燃機関。
  24. 【請求項24】 当該内燃機関の始動に先立ち同機関の
    搭載された車両に対してなされる所定の操作に応じて、
    前記暖機処理の実施が開始されることを特徴とする請求
    項1〜14の何れかに記載の蓄熱装置付き内燃機関。
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