JP2006214281A - Cooling device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの状態に応じて冷却水の流通状態を変更するようにした冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device that changes the flow state of cooling water in accordance with the state of an engine.
従来より一般に、水冷式エンジンの冷却装置においてはクランクシャフトにより機械的にウオータポンプを駆動して、冷却水をシリンダブロックやシリンダヘッドのウオータジャケット（エンジン本体内の冷却水通路）に流通させ、さらに、ラジエータとの間で循環させるようにしている。また、そのエンジン本体とラジエータとの間の冷却水の流路にはサーモスタットが配設されていて、冷却水の温度が低いときには流路を閉じてラジエータとの間の冷却水の流れを遮断することにより、エンジン本体の過冷却を抑えるようになっている。 In general, in a cooling system for a water-cooled engine, a water pump is mechanically driven by a crankshaft to distribute cooling water to a water jacket (cooling water passage in the engine body) of a cylinder block or a cylinder head. , It is circulated with the radiator. In addition, a thermostat is disposed in the cooling water flow path between the engine body and the radiator, and when the temperature of the cooling water is low, the flow path is closed to block the flow of the cooling water to the radiator. As a result, overcooling of the engine body is suppressed.
さらに、そのような機械式ポンプとサーモスタットとの組み合わせに代えて、電動式のウオータポンプを用いることも提案されており、例えば特許文献１に記載のものでは、エンジンの運転状態に関係なく回転数などを制御できるという電動ポンプの特長を生かして、エンジンの冷機時や車両の減速時などには電動ポンプの回転数を低下させ、さらには停止させることにより、冷却水の流通を減少乃至停止させるようにしている。
しかしながら、前記提案のものでは、従来一般的な機械式ポンプに代えて電動ポンプを用いるようにしているため、この電動ポンプにより、エンジンの高負荷運転時などの多量の発熱に対応した最大流量を確保する必要がある。そのため、その電動ポンプを如何に低回転で運転したとしても冷却水の流量はあまり絞ることはできず、エンジンの過冷却を効果的に抑えるためには電動ポンプを停止せざるを得ないことが多い。 However, in the above-mentioned proposal, an electric pump is used instead of a conventional general mechanical pump. Therefore, the electric pump can provide a maximum flow rate corresponding to a large amount of heat generated during high-load operation of the engine. It is necessary to secure. Therefore, no matter how the electric pump is operated at a low speed, the flow rate of the cooling water cannot be reduced so much that the electric pump must be stopped in order to effectively suppress the overcooling of the engine. Many.
そして、そのように電動ポンプを停止させて、ウオータジャケットにおける冷却水の流れを停止させてしまうと、シリンダの周辺では局所的に水温が上昇し、冷却水の部分沸騰によって異音が発生したり、或いは特定の部位の過度の温度上昇によって信頼性の低下を招いたりする虞れがある。 And if you stop the electric pump and stop the flow of cooling water in the water jacket in that way, the water temperature rises locally around the cylinder, and abnormal noise occurs due to partial boiling of the cooling water. Or, there is a possibility that reliability may be lowered due to an excessive temperature rise in a specific part.
つまり、従来までの冷却装置は、エンジンの過冷却を効果的に抑えるために電動ポンプを停止せると、前記のような不具合を生じ、これを防止するために電動ポンプを連続して作動させれば、エンジンの温度状態をあまり高く維持することがでないものであった。 In other words, in the conventional cooling device, when the electric pump is stopped in order to effectively suppress the overcooling of the engine, the above-described problem occurs, and the electric pump can be continuously operated to prevent this. In other words, the engine temperature cannot be maintained too high.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、暖機後のエンジン本体内の冷却水の流れ制御に工夫を凝らして、シリンダ周辺の局所的な温度上昇や、これによる冷却水の部分沸騰を抑制しながら、エンジン本体の温度を従来よりも高い状態に維持して、熱損失の低減により燃費をより一層、改善することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to devise control of the flow of cooling water in the engine body after warm-up to increase the local temperature around the cylinder. In addition, while suppressing partial boiling of the cooling water due to this, the temperature of the engine body is maintained at a higher level than before, and the fuel consumption is further improved by reducing heat loss.
前記の目的を達成するために、本発明では、エンジンの暖機後であっても冷却水温度が比較的低いときには、冷却水を連続的には流通させず、その冷却水が揺れて僅かに攪拌される程度に間欠的に流通させることにより、部分沸騰などを抑制しながら、エンジン本体の温度を高めに維持できるようにした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, when the cooling water temperature is relatively low even after the engine is warmed up, the cooling water is not continuously circulated, and the cooling water is slightly shaken. The engine body temperature can be maintained at a high level while suppressing partial boiling and the like by intermittently circulating the mixture so as to be stirred.
すなわち、請求項１の発明では、エンジン本体内の冷却水通路における冷却水の流通状態を変更可能な流通可変手段が設けられている冷却装置を対象として、前記冷却水通路における冷却水の温度状態を検出するためのセンサと、エンジン暖機後に前記センサにより検出される冷却水温度が予め設定した値以下のとき、前記冷却水通路において冷却水が間欠的に流通するように前記流通可変手段を作動させる一方、冷却水温度の上昇に応じて冷却水が連続的に流通するように前記流通可変手段を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 That is, according to the first aspect of the present invention, the temperature state of the cooling water in the cooling water passage is intended for a cooling device provided with a flow variable means capable of changing the flow state of the cooling water in the cooling water passage in the engine body. And a flow variable means for intermittently circulating cooling water in the cooling water passage when the temperature of the cooling water detected by the sensor after engine warm-up is equal to or lower than a preset value. And a control means for operating the flow variable means so that the cooling water continuously flows as the cooling water temperature rises.
前記の構成により、暖機後であってもエンジン本体部内の冷却水通路における冷却水の温度状態が比較的低いときには、当該冷却水通路において冷却水が間欠的に流通するように、制御手段による流通可変手段の制御が行われる。ここで、間欠的に流通するというのは、冷却水が冷却水通路の入口から出口に向かって連続的に移動するのではなく、その冷却水通路において短時間の移動と停止とを繰り返すということであり、いわば、冷却水通路の冷却水全体が揺れて、僅かに攪拌される程度の流通状態を意味する。 According to the above configuration, when the temperature state of the cooling water in the cooling water passage in the engine main body is relatively low even after warm-up, the control means controls the cooling water to flow intermittently in the cooling water passage. The distribution variable means is controlled. Here, intermittent circulation means that the cooling water does not continuously move from the inlet to the outlet of the cooling water passage, but repeatedly moves and stops for a short time in the cooling water passage. In other words, it means a circulation state in which the entire cooling water in the cooling water passage is shaken and slightly stirred.
そのようにエンジン本体内の冷却水通路における冷却水を揺らして僅かに攪拌することによって、シリンダ周辺の局所的な温度上昇を抑制しながら、冷却水の移動を停止させたのと同じようにエンジンの放熱量を少なくして、その温度を速やかに上昇させることとができる。そして、冷却水温度が上昇すれば、これに応じて冷却水が連続的に流通するように前記制御手段によって流通可変手段が作動されることになる。 The engine is just like stopping the movement of the cooling water while suppressing the local temperature rise around the cylinder by shaking the cooling water in the cooling water passage in the engine body and stirring it slightly. The amount of heat released can be reduced, and the temperature can be quickly raised. And if a cooling water temperature rises, according to this, a distribution variable means will be operated by the said control means so that cooling water may distribute | circulate continuously.
そうして冷却水の温度状態に応じて、その間欠的な流通と連続的な流通とが交互に繰り返されることで、シリンダ周辺の局所的な温度上昇や、これによる冷却水の部分沸騰などを抑制しながら、エンジン本体の温度を従来よりも高い状態に維持して、熱損失の低減により燃費を改善することができる。 Then, depending on the temperature state of the cooling water, the intermittent flow and the continuous flow are alternately repeated, so that local temperature rise around the cylinder and partial boiling of the cooling water due to this can be prevented. While suppressing, the temperature of the engine body can be maintained at a higher state than before, and the fuel consumption can be improved by reducing heat loss.
前記冷却装置のより具体的な構成として、流通可変手段を、冷却水を流通させるための電動ポンプを備えるものとし、制御手段は、冷却水温度が設定値以下のときに、前記電動ポンプを間欠的に作動させるものとすることができる（請求項２の発明）。こうすれば、エンジンの運転状態に関係なく制御できるという電動ポンプの特長を生かして、流通可変手段を簡単に構成できる。 As a more specific configuration of the cooling device, the flow variable means includes an electric pump for circulating the cooling water, and the control means intermittently turns the electric pump when the cooling water temperature is equal to or lower than a set value. (The invention of claim 2). In this way, the flow variable means can be easily configured by taking advantage of the electric pump that can be controlled regardless of the operating state of the engine.
その場合に、前記制御手段は、間欠的な作動時に電動ポンプを、その間欠的な作動時間が停止時間よりも短くなるように制御するものとするのが好ましい（請求項３の発明）。そのように間欠的な作動時における電動ポンプの作動時間の比率を小さくすることで、前記の作用効果をより確実に得ることができるからである。 In that case, it is preferable that the control means controls the electric pump so that the intermittent operation time is shorter than the stop time during intermittent operation (invention of claim 3). This is because, by reducing the ratio of the operation time of the electric pump during the intermittent operation as described above, it is possible to more reliably obtain the above-described effects.
また、好ましいのは、前記制御手段を、冷却水温度が設定値以下であって且つエンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方が所定以下のときに、冷却水が間欠的に流通するように流通可変手段を作動させるものとすることである（請求項４の発明）。 Preferably, the control means is configured to allow the coolant to flow intermittently when the coolant temperature is equal to or lower than a set value and at least one of the engine load and the rotational speed is equal to or lower than a predetermined value. The means is to be operated (invention of claim 4).
すなわち、センサにより検出される冷却水温度が比較的低いときであっても、高負荷乃至高回転時にはエンジンの発熱が非常に多いので、このときに冷却水の流通を一時的にでも停止すると、シリンダの周辺などでは瞬時に過度の温度上昇が起きる虞れがある。そして、前記センサによる水温検出の遅れを考慮すれば、その検出値が高くなってからでは、前記のような過度の温度上昇を防げない可能性があるので、冷却水を間欠的に流通する状態にするのは、エンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方が低いときのみ、とするのがよいからである。 That is, even when the cooling water temperature detected by the sensor is relatively low, the engine heat is very high during high loads or high revolutions. There is a risk that an excessive temperature rise will occur instantaneously around the cylinder. And considering the delay of the water temperature detection by the sensor, since the excessive temperature rise as described above may not be prevented after the detection value becomes high, the cooling water is circulated intermittently. This is because it is preferable that at least one of the engine load and the engine speed be low.
さらに、好ましいのは、冷却水温度の設定値をエンジンの負荷状態に応じて、負荷が低いときほど高くなるように補正する補正手段を備えることである（請求項５の発明）。こうすれば、比較的負荷が低くてエンジンの発熱が少なく、シリンダ周辺での過度の温度上昇が起き難いときには、より高い水温でも冷却水が間欠的に流通されるようになり、これにより熱損失をさらに効果的に低減できる一方、比較的負荷が高くて発熱が多いときには、より低い水温になって初めて冷却水が間欠的に流通されるようになる。 Furthermore, it is preferable to provide correction means for correcting the set value of the cooling water temperature so as to become higher as the load is lower, according to the load state of the engine (invention of claim 5). In this way, when the load is relatively low and the engine does not generate much heat, and it is difficult for the temperature to rise excessively around the cylinder, the cooling water will circulate intermittently even at a higher water temperature. On the other hand, when the load is relatively high and the heat generation is large, the cooling water is intermittently circulated only when the water temperature becomes lower.
つまり、冷却水の間欠的な流通と連続的な流通との切替えをエンジン水温だけでなく、該エンジンの運転状態に応じてきめ細かに行うことで、シリンダ周辺などでの過度の温度上昇による不具合をより確実に抑制しながら、熱損失の徹底的な低減が図られる。 In other words, switching between intermittent and continuous coolant flow is performed in detail according to not only the engine water temperature but also the operating state of the engine, thereby preventing problems caused by excessive temperature rise around the cylinder. While suppressing more reliably, a thorough reduction of heat loss is achieved.
そして、そのようにして、電動ポンプの制御によって冷却水の流通状態を変更することができるので、ラジエータとの間での冷却水の流通、遮断の切替えは従来より周知の機械式サーモスタットで行うようにすれば十分であり、エンジン本体内の冷却水通路とラジエータ内の通路とを連通する連通路には、冷却水の温度変化に応じて機械的に開閉するサーモスタットを配設すればよい（請求項８の発明）。こうすれば、電気式のサーモスタットが不要であり、その分はコストの低減が図られる。 In this way, since the flow state of the cooling water can be changed by controlling the electric pump, the switching of the flow and blocking of the cooling water to and from the radiator is performed by a conventionally known mechanical thermostat. This is sufficient, and a thermostat that mechanically opens and closes according to a change in the temperature of the cooling water may be provided in the communication passage that connects the cooling water passage in the engine body and the passage in the radiator. Item 8). In this way, an electric thermostat is unnecessary, and the cost can be reduced accordingly.
また、冷却水の温度状態を検出するためのセンサは、エンジン本体内の冷却水通路の出口付近に配設するのが好ましい（請求項９の発明）。こうすることで、エンジン本体内の冷却水通路における冷却水の平均的な温度状態を検出することができる上に、冷却水通路の入口側に配置する場合に比べて、出口側の方がエンジン本体の温度状態をより早く反映する検出値が得られるからである。 Moreover, it is preferable that the sensor for detecting the temperature state of the cooling water is disposed in the vicinity of the outlet of the cooling water passage in the engine body. In this way, it is possible to detect the average temperature state of the cooling water in the cooling water passage in the engine body, and in addition to the case where it is arranged on the inlet side of the cooling water passage, the outlet side is more This is because a detection value that reflects the temperature state of the main body earlier can be obtained.
次に、請求項６の発明は、エンジン本体内の冷却水通路に冷却水を流通させるように電動式のポンプが設けられている冷却装置を対象として、前記冷却水通路における冷却水の温度状態を検出するためのセンサと、前記電動ポンプを間欠的に作動するように制御可能な制御手段と、を備え、この制御手段が前記電動ポンプを、前記センサにより検出される冷却水温度が低いときほど、間欠的な作動時間の停止時間に対する比率が小さくなるようにして制御するものとする。
Next, the invention of
この構成により、センサによって検出された冷却水温度が低いときには、間欠的に作動する電動ポンプの間欠的な作動時間の比率が小さくなり、冷却水の動いている時間が短くなって、その分、熱損失が減少する。一方、冷却水温度が上昇すると、これに応じて電動ポンプの間欠的な作動時間の比率が大きくなり、冷却水の動いている時間が長くなるので、シリンダ周辺などの局所的な温度上昇が効果的に抑制される。尚、冷却水温度の上昇に応じて電動ポンプの間欠的な作動時間の比率が或る程度、大きくなれば、冷却水は連続的に流通するようになる。 With this configuration, when the cooling water temperature detected by the sensor is low, the ratio of the intermittent operation time of the electric pump that operates intermittently decreases, the time during which the cooling water is moving, and accordingly, Heat loss is reduced. On the other hand, if the cooling water temperature rises, the ratio of the intermittent operation time of the electric pump will increase accordingly, and the cooling water movement time will become longer, so local temperature rise around the cylinder etc. is effective Is suppressed. In addition, if the ratio of the intermittent operation time of the electric pump increases to some extent as the cooling water temperature rises, the cooling water will circulate continuously.
前記請求項６の発明において、制御手段は、エンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方に応じて、低負荷乃至低回転側ほど電動ポンプの間欠的な作動時間の停止時間に対する比率を小さくするものとするのが好ましい（請求項７の発明）。
In the invention of
こうすれば、比較的負荷乃至回転数が低くてエンジンの発熱が少ないときには、間欠的に作動する電動ポンプの間欠的な作動時間の比率が小さくなり、冷却水の動いている時間が短くなって、その分、熱損失が減少する一方、比較的負荷乃至回転数が高くて発熱が多いときには、冷却水の動いている時間が長くなることで、シリンダ周辺などの局所的な温度上昇が効果的に抑制される。 In this way, when the load or rotation speed is relatively low and the engine heat is low, the ratio of the intermittent operation time of the electric pump that operates intermittently becomes small, and the time during which the cooling water is moving becomes short. The heat loss is reduced by that amount, but when the load or number of rotations is relatively high and the heat generation is large, the time during which the cooling water is moving becomes longer, which effectively increases the local temperature around the cylinder. To be suppressed.
つまり、エンジン水温だけでなく、エンジンの発熱に応じて、間欠的に流通する冷却水の流通時間の比率をきめ細かく変更することで、シリンダ周辺などでの過度の温度上昇による不具合をより確実に抑制しながら、熱損失をさらに低減することができる。 In other words, not only the engine water temperature but also the ratio of the circulation time of the coolant that circulates intermittently according to the heat generated by the engine can be changed finely to more reliably suppress problems caused by excessive temperature rise around the cylinder. However, heat loss can be further reduced.
以上のように、本願発明に係るエンジンの冷却装置によると、暖機後のエンジン本体の温度が比較的低いときに、その内部の冷却水通路において冷却水を間欠的に流通させることにより、シリンダ周辺などでの局所的な温度上昇を抑制しながら、冷却水の流通を停止した場合と略同様にエンジンの放熱量を少なくすることができ、熱損失の低減によってエンジンの燃費性能を改善することができる。 As described above, according to the engine cooling device of the present invention, when the temperature of the engine body after warm-up is relatively low, the cooling water is intermittently circulated in the cooling water passage inside the cylinder. The engine's heat dissipation can be reduced in much the same way as when cooling water flow is stopped, while suppressing local temperature rise in the vicinity, etc., and the fuel efficiency of the engine is improved by reducing heat loss. Can do.
その際に、エンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方が所定以下のときにのみ、前記冷却水の間欠的な流通を行うようにすれば（請求項４の発明）、水温の検出遅れを考慮しても、シリンダ周辺などでの局所的な過度の温度上昇をより確実に抑制できる。 At that time, if the cooling water is intermittently distributed only when at least one of the engine load and the rotational speed is equal to or less than a predetermined value (the invention of claim 4), the detection delay of the water temperature is taken into consideration. However, it is possible to more reliably suppress a local excessive temperature increase around the cylinder.
また、冷却水の間欠的な流通と連続的な流通との切替えをエンジン水温だけでなく、該エンジンの運転状態に応じてよりきめ細かに行うようにすれば（請求項５の発明）、前記局所的な過度の温度上昇をより確実に抑制しながら、熱損失の徹底低減が図られる。 Further, if switching between intermittent circulation and continuous circulation of the cooling water is performed more finely according to not only the engine water temperature but also the operating state of the engine (the invention of claim 5), the local The heat loss can be thoroughly reduced while suppressing the excessive temperature rise more reliably.
また、エンジンの運転状態に応じて、間欠的に流通する冷却水の流通時間の比率を変更するようにすることによっても（請求項７の発明）、前記局所的な過度の温度上昇をより確実に抑制しながら、熱損失をさらに低減することができる。
In addition, the local excessive temperature rise can be more reliably achieved by changing the ratio of the circulation time of the coolant that circulates intermittently according to the operating state of the engine (the invention of claim 7). It is possible to further reduce the heat loss while suppressing the temperature.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン冷却装置Ａの構成を模式的に示す。この冷却装置Ａは、エンジンの本体部１を構成するシリンダブロック２及びシリンダヘッド３にそれぞれ形成された冷却水通路としてのウオータジャケット４，５と、外気によって冷却水を冷やすために車両の前部などに配設されたラジエータ６と、このラジエータ６及び前記エンジン本体１の間で冷却水を循環させるための流路を構成するアッパ及びロワホース７，８と、前記シリンダブロック２のウオータジャケット４に冷却水を送給する電動ウオータポンプ（以下、単に電動ポンプという）９と、を備えている。
FIG. 1 schematically shows a configuration of an engine cooling device A according to an embodiment of the present invention. The cooling device A includes
前記シリンダブロック２のウオータジャケット４は、図の例では４つのシリンダｓ１〜ｓ４の外周を囲むようにして当該シリンダブロック２の長手方向（以下、エンジン前後方向ともいう）全体に亘って形成され、その前端部の吸気側（図の下側）に開口する導入路４ａを介して電動ポンプ９の吐出側に連通している。また、その導入路４ａの開口の近傍には、冷却水を電動ポンプ９の吸入側に戻すためのバイパス通路１０が開口し、さらにその開口に隣接して、１番シリンダｓ１からシリンダブロック２の側壁部まで仕切壁４ｂが形成されている。
The
そのため、前記電動ポンプ９から吐出されて、導入路４ａからウオータジャケット４の前端部に流入した冷却水は、前記バイパス通路１０が閉じられていれば、図に矢印で示すようにウオータジャケット４の排気側（図の上側）をエンジン後方に向かって流れ、後端部で折り返した後に今度は吸気側をエンジン前方に向かって流れるようになる。一方、前記バイパス通路１０が開かれていれば、冷却水は主にそのバイパス通路１０に流れて、電動ポンプ９の吸入側に戻される。
Therefore, the cooling water discharged from the
また、前記シリンダブロック２のウオータジャケット４は、当該シリンダブロック２のトップデッキに形成された複数の孔部と、シリンダヘッド３のボトムデッキに形成された複数の孔部とを介して、該シリンダヘッド３のウオータジャケット５にも連通しており、これにより、前記のようにシリンダブロック２のウオータジャケット４を流れる冷却水は、図に矢印で示すように順次、シリンダヘッド３のウオータジャケット５に流通するようになっている。
The
前記シリンダヘッド３のウオータジャケット５は、各シリンダｓ１〜ｓ４の吸排気ポートやプラグホール（図示せず）の外周を包み込むようにして当該シリンダヘッド３の長手方向全体に亘って形成され、その後端部に開口する導出路５ａ（出口）を介してアッパホース７内の流路に連通している。また、その導出路５ａには、車両の空調装置のヒータコア１１との間で冷却水を循環させるヒータホース１２内の流路も連通している。これにより、シリンダヘッド３のウオータジャケット５を流通した比較的高温の冷却水は、前記導出路５ａからアッパホース７及びヒータホース１２内の流路に流出するようになる。
The
そして、前記アッパホース７の下流端部はラジエータ６のアッパタンクに接続されており、前記のようにアッパホース７内を流通した比較的高温の冷却水は、ラジエータ６において外気と熱交換して冷却された後に、当該ラジエータ６のロワタンクに接続されているロワホース８内の流路に流出し、このロワホース８内を流通して電動ポンプ９の吸入側に戻される。同様に、前記ヒータホース１２内を流通する比較的高温の冷却水は、ヒータコア１１において空調用空気と熱交換した後に、電動ポンプ９の吸入側に戻される。
The downstream end of the
より詳しくは、この実施形態では、前記電動ポンプ９の吸入側に隣接して、シリンダブロック２の側壁にサーモスタット１３のハウジング１３ａが設けられていて、このハウジング１３ａに前記ロワホース８及びヒータホース１２の各下流端部がそれぞれ接続されている。そして、ロワホース８内の流路がサーモスタット１３の弁体１３ｂを介して、電動ポンプ９の吸入口に開閉可能に連通される一方、ヒータホース１２内の流路は、サーモスタット１３の弁体１３ｂを介さず、それを収容するハウジング１３ａ内の空間（弁室）によって直接、電動ポンプ９の吸入口に連通されている。
More specifically, in this embodiment, the
また、前記サーモスタット１３の弁室に臨んで前記バイパス通路１０が開口しており、このバイパス通路１０が前記弁室を介して電動ポンプ９の吸込口に連通されているとともに、この実施形態では、当該サーモスタット１３の弁体１３ｂと一体的に、前記バイパス通路１０における冷却水の流量を調整する絞り弁１５（以下、バイパス流量調整弁という）が設けられており、これにより、サーモスタット１３の開閉と連動してバイパス通路１０が開閉されるようになっている。
Further, the
すなわち、前記バイパス流量調整弁１５は、図示の如くサーモスタット１３が全閉のときにはバイパス通路１０を全開とする一方、サーモスタット１３が開き始めてその弁体１３ｂが図の下側に移動すると、これとともにバイパス流量調整弁１５も下側に移動してバイパス通路１０を絞るようになり、さらに、サーモスタット１３が全開になれば、バイパス通路１０を全閉とするようになっている。
That is, when the
前記電動ポンプ９は、例えばインペラの回転によって冷却水を送り出す従来周知の遠心式のものであり、そのインペラのシャフトに接続された電動モータの作動が、制御手段としてのエンジンコントロールユニット２０（以下、ＥＣＵという）によって制御されるようになっている。言い換えると、電動ポンプ９は、ＥＣＵ２０によりその作動状態を制御され、エンジン本体部１内のウオータジャケット４，５における冷却水の流通状態を変更可能な流通可変手段を構成している。
The
以上のように構成されたエンジン冷却装置Ａにおける冷却水の全体的な流れは、図２に模式的に示すようになる。同図(a)は、サーモスタット１３が閉じているときの流れを矢印で示し、電動ポンプ９によってシリンダブロック２のウオータジャケット４に送られた冷却水は、その多くがバイパス通路１０によって電動ポンプ９の吸入側に戻されるとともに、一部の冷却水はシリンダヘッド３のウオータジャケット５にも流れ、ヒータホース１２内の流路を流通して、電動ポンプ９の吸入側に戻される。このとき、サーモスタット１３が閉じていることから、ラジエータ６との間で冷却水は流れない。
The overall flow of the cooling water in the engine cooling device A configured as described above is schematically shown in FIG. FIG. 5A shows the flow when the
一方、サーモスタット１３が全開になっているときには、バイパス流量調整弁１５によってバイパス通路１０が閉じられているので、電動ポンプ９からの冷却水は、同図(b)に矢印で示すようにシリンダブロック２及びシリンダヘッド３のウオータジャケット４，５を流通した後に、アッパホース７及びヒータホース１２内の流路に流出し、その後、電動ポンプ９の吸入側に戻されるようになる。尚、当然ながら、電動ポンプ９が作動しなければ、前記のような冷却水の流れは起きず、対流による流れを除いて冷却水は略停止することになる。
On the other hand, when the
（電動ポンプの作動制御）
次に、前記ＥＣＵ２０による電動ポンプ９の作動制御について説明する。このＥＣＵ２０は、周知の如くＣＰＵやメモリ、Ｉ／Ｏインターフェース回路、ドライバ回路等を備えて、エンジンの運転制御のために各シリンダｓ１〜ｓ４毎の燃料噴射制御や点火時期制御を行うものであるが、これに加えて、この実施形態では、主にエンジンの温度や負荷、或いは回転数などに応じて、電動ポンプ９の作動を制御するようになっている。
(Operation control of electric pump)
Next, operation control of the
すなわち、この実施形態では、ＥＣＵ２０は、少なくとも、エンジンの負荷状態を検出するためのセンサ１６（例えば車両のアクセル開度センサやエアフローセンサなどであり、以下、負荷状態センサと呼ぶ）からの信号と、エンジン回転数センサ１７からの信号と、エンジンのシリンダヘッド２後端の冷却水導出路５ａに臨んで配設された水温センサ１８からの信号とを入力して、これによりエンジンの状態を判定し、これに応じて電動ポンプ９への出力電圧を制御するようになっている。
That is, in this embodiment, the
その出力電圧の制御は、デューティ比の変更によって出力電圧の大きさを調整する所謂デューティ制御であり、制御デューティ比を０〜１００％の範囲で変更することにより、出力電圧を例えば０．５〜１２Ｖくらいの所定範囲内において略リニアに変更して、電動ポンプ９の回転数をきめ細かく且つ高精度に制御することができる。
The control of the output voltage is so-called duty control in which the magnitude of the output voltage is adjusted by changing the duty ratio. By changing the control duty ratio in the range of 0 to 100%, the output voltage is changed to, for example, 0.5 to The rotational speed of the
また、前記ＥＣＵ２０は、本発明の特徴部分として、前記制御デューティ比を予め設定した時間間隔で切替えて、電動ポンプ９にパルス状に電圧を供給することにより、該電動ポンプ９を一定の周期で瞬間的に、即ち間欠的に作動させることができるものであり、そのように電動ポンプ９を作動させるパルス制御モードと、前記のように、電動ポンプ９を連続的に作動させながら、その回転数をエンジンの状態に応じて変更する通常制御モードとに切替えて、電動ポンプ９の作動状態を制御するようになっている。
Further, as a characteristic part of the present invention, the
より具体的に、前記通常制御モードでは、図３に一例を示すような制御マップに基づいて電動ポンプ９の回転数を制御する。この制御マップは、電動ポンプ９の基本的な制御回転数をエンジンの負荷及び回転数に応じて予め設定した３次元のものであり、相対的に高負荷乃至高回転側ではポンプ回転数を高くして、エンジンの多量の発熱に対応した冷却水の流量を確保する一方、相対的に低負荷乃至低回転側ではポンプ回転数を低くして、エンジンの過冷却を防止することにより、熱損失を低減し燃費を改善するようになっている。
More specifically, in the normal control mode, the rotational speed of the
これに対し、前記パルス制御モードは、主にエンジンの冷間始動後のような冷機時に行われ、電動ポンプ９を低い頻度で間欠的に作動させることにより、エンジン本体部１内のウオータジャケット４，５における冷却水の流通を殆ど停止に近い状態にして、暖機を促進するとともに、電動ポンプ９の作動時にはウオータジャケット４，５内の冷却水全体が揺れて、僅かに攪拌されることで、シリンダｓ１〜ｓ４周辺の局所的な温度上昇を抑制するようになっている。
On the other hand, the pulse control mode is performed mainly when the engine is cold, such as after a cold start of the engine, and the
図４(a),(b)は、この実施形態と同じ構成のエンジンにおいて例えば３番シリンダｓ３のシリンダライナとその付近のウオータジャケット５の所定箇所とにそれぞれ温度センサを配設して、冷間始動後の温度上昇を計測した実験結果を示す。同図に破線で示すグラフは、電動ポンプ９を従来からの機械式ポンプと同様にエンジン回転数に比例する回転数で作動させたときの水温の上昇を示し、一点鎖線のグラフは電動ポンプ９を停止させたときのものを、また、実線のグラフは、前記パルス制御モードによって電動ポンプ９を間欠的に作動させたときのものを示す。
4 (a) and 4 (b) show an engine having the same configuration as that of this embodiment, for example, in which a temperature sensor is provided at each of the cylinder liner of the third cylinder s3 and a predetermined portion of the
同図(a)に示すように、シリンダライナの温度上昇は、電動ポンプ９を停止させたときが最も早く、従来の機械式ポンプと同様に作動させたときが最も遅いが、この実施形態のように電動ポンプ９を間欠作動させたときには、これを停止させたときと同じくらい早くシリンダライナの温度が上昇しており、エンジンの急速暖機が可能なことが分かる。
As shown in FIG. 5A, the temperature rise of the cylinder liner is the fastest when the
一方、同図(b)に示すように、電動ポンプ９を停止させたときにはウオータジャケット５の前記所定箇所における水温が急激に上昇及び下降しており、冷却水が停止していることによって部分沸騰が発生しているものと考えられる。これに対し、電動ポンプ９を従来の機械式ポンプと同様に作動させて、連続的に流通させたときは勿論、この実施形態のように間欠作動させたときにも、前記のような水温の急激な変動は見られず、このことから、冷却水を間欠的に流通させることによって上述したように局所的な温度上昇を抑制できることが分かる。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the
−エンジン冷機時の制御手順−
以下に、前記ＥＣＵ２０によって行われる電動ポンプ９の作動制御の手順を、主に図５のフローチャート図に基づき、図６〜１０を参照して説明する。まず、図５のフローのスタート後のステップＳ１では、少なくとも前記負荷状態センサ１６、エンジン回転数センサ１７、水温センサ１８等を含むエンジン制御システムの各センサからの信号を入力し、また、メモリに記憶されている制御パラメータ値などを読み込む。
-Control procedure when engine is cold-
Hereinafter, the operation control procedure of the
続いて、ステップＳ２において、エンジン始動から電動ポンプ９の制御開始までの時間Ｔ１などを予め設定したテーブルから読み込む。このテーブルは、例えば図６に模式的に示すように、始動時のエンジン水温に応じて、エンジン始動から電動ポンプ制御の開始までの第１設定時間Ｔ１と、電動ポンプ９をパルス制御モードから通常制御モードに切替えるまでの第２設定時間Ｔ２とを、それぞれ実験等に基づいて決定したものであり、図の例では始動時のエンジン水温が所定値以下のときには始動後のエンジンが暫くの間、冷機状態にあると推定して、その始動時水温が低いほど、第１及び第２設定時間Ｔ１，Ｔ２を長くするようにしている。
Subsequently, in step S2, a time T1 from the engine start to the start of control of the
そして、ステップＳ３において、まず、エンジン始動後に前記第１設定時間Ｔ１が経過したかどうか判別し、経過していない（ＮＯ）ならばリターンする。すなわち、エンジンの冷間始動後に第１設定時間Ｔ１が経過するまでは電動ポンプ９は作動させず、エンジン本体部１内のウオータジャケット４，５における冷却水の流通を停止することによって、その暖機を最大限に促進する。
In step S3, it is first determined whether or not the first set time T1 has elapsed after the engine is started. If not (NO), the process returns. That is, the
一方、始動から前記第１設定時間Ｔ１が経過していれば（ＹＥＳ）ステップＳ４に進んで、今度は前記第２設定時間Ｔ２が経過したかどうか判別する。この判別結果がＮＯで第２設定時間Ｔ２が未経過であれば後述のステップＳ６，Ｓ７に進んで電動ポンプ９をパルス制御モードで作動させる一方、判別結果がＹＥＳで第２設定時間Ｔ２を経過していればステップＳ５に進み、今度はエンジン暖機後のパルス制御モードの実行条件が成立しているかどうか判定する。
On the other hand, if the first set time T1 has elapsed from the start (YES), the process proceeds to step S4, where it is determined whether or not the second set time T2 has elapsed. If the determination result is NO and the second set time T2 has not elapsed, the process proceeds to steps S6 and S7 described later to operate the
すなわち、詳しくは後述するが、この実施形態ではエンジン暖機後もエンジン水温が所定の高温状態になるまでは電動ポンプ９をパルス制御モードで作動させるようにしており、その条件は、例えば、エンジン水温が予め設定した値以下であって且つ、エンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方が所定以下のときとしている。具体的には、例えば図７に模式的に示すように、暖機後のパルス制御モードの実行条件として、エンジン回転数に応じてエンジン負荷の閾値が設定されたテーブルを予め実験等に基づいて作成し、これをＥＣＵ２０のメモリに記憶させておく。そして、エンジン回転数に応じて前記テーブルから読み出した閾値よりもエンジン負荷が低いときに、エンジン水温が前記所定値以下であれば、パルス制御モードの実行条件成立と判定する。
That is, as will be described in detail later, in this embodiment, the
尚、ハンチングを防止するために、前記パルス制御モードの実行条件にはヒステリシスを付与するのが好ましく、例えばエンジン水温については制御開始条件を９３°Ｃ以下とし、一方、制御終了条件は９５°Ｃ以上とすればよい。また、前記エンジン負荷の閾値は、同じエンジン回転数であれば制御の開始条件を終了条件よりも低い値とすればよい。 In order to prevent hunting, it is preferable to add hysteresis to the execution condition of the pulse control mode. For example, for the engine water temperature, the control start condition is set to 93 ° C or lower, while the control end condition is set to 95 ° C. That is all. The engine load threshold value may be set such that the control start condition is lower than the end condition if the engine speed is the same.
そして、前記ステップＳ５においてパルス制御モードの実行条件が成立していない（ＮＯ）と判定すれば、後述のステップＳ８〜１２に進んで電動ポンプ９を通常制御モードで作動させる一方、パルス制御モードの実行条件成立（ＹＥＳ）と判定すれば、以下に述べるステップＳ６，Ｓ７において電動ポンプ９をパルス制御モードで作動させる。
If it is determined in step S5 that the execution condition of the pulse control mode is not satisfied (NO), the process proceeds to steps S8 to S12 described later to operate the
具体的に、まずステップＳ６において、電動ポンプ９の間欠作動の周期及びその作動時の制御デューティ比をそれぞれ予め設定したテーブルから読み込む。このテーブルは、例えば図８に模式的に示すように、エンジン水温に応じて前記電動ポンプ９の作動周期及びデューティ比の最適値をそれぞれ実験等に基づいて決定したものであり、図の例ではエンジン水温が高いほど作動周期が短くなる一方、デューティ比はあまり変化しないように設定されているが、これに代えて、或いはこれに加えて、エンジン水温が高いほど、デューティ比が大きくなるように設定してもよい。
Specifically, first, in step S6, the intermittent operation cycle of the
そのように、エンジン水温に応じて電動ポンプ９の間欠作動の周期を変更することで、水温が低いほど電動ポンプ９の作動周期が長くなり（電動ポンプ９の間欠的な作動時間の比率が小さくなり）、冷却水の動いている時間が短くなるので、その分、熱損失が減少する一方、水温が高いほど電動ポンプ９の作動周期が短くなり、冷却水の動いている時間が長くなるので、シリンダ周辺などの局所的な温度上昇が効果的に抑制される。
Thus, by changing the cycle of the intermittent operation of the
そして、続くステップＳ７において、前記作動周期及びデューティ比に対応する制御信号により電動ポンプ９のモータにパルス状に出力電圧を印加して、これを間欠的に作動させ、しかる後にリターンする。そのように電動ポンプ９を予め設定した周期で瞬間的に、即ち間欠的に作動させると、シリンダブロック２やシリンダヘッド３のウオータジャケット４，５における冷却水は、電動ポンプ９の連続的な作動時のように入口側から出口側に向かって連続的に移動するのではなく、瞬間的なポンプ作動によって小さく移動した後に直ちに停止する、ということを繰り返すことになる。
In the subsequent step S7, an output voltage is applied in a pulsed manner to the motor of the
言い換えると、前記電動ポンプ９の間欠的な作動によって、ウオータジャケット４，５の冷却水全体が周期的に揺れて、僅かに攪拌されるように間欠的に流通することになり、このことによって、エンジンの各シリンダｓ１〜ｓ４周辺の局所的な温度上昇が抑制されるとともに、冷却水を停止させているときと同じようにエンジンの放熱量が少なくなって、エンジンの暖機が十分に促進されることになる。
In other words, the intermittent operation of the
前記のような冷間始動後の電動ポンプ９の作動状態とエンジン水温の上昇との関係を、従来一般的な機械式ウオータポンプを備えたエンジンと対比して、図９のタイムチャートに示すと、まず、冷間始動後に第１設定時間Ｔ１が経過するまでの間（０〜ｔ１＝Ｔ１）は、電動ポンプ９の制御デューティ比が０％とされて、ポンプが停止状態に維持され（ステップＳ３でリターン）、これによりエンジンからの放熱が極小化される。このときに、図に実線で示すようにエンジン水温の上昇が見かけ上、遅れているのは、電動ポンプ９が停止していてウオータジャケット４，５の冷却水が流れないことから、シリンダｓ１〜ｓ４の周りの暖められた冷却水が水温センサ１８まで到達しないことによる。
The time chart of FIG. 9 shows the relationship between the operating state of the
そして、前記のように暖められた冷却水が対流により水温センサ１８まで到達するようになると、図示の如くセンサの検出値は急速に上昇して、比較例のもの（破線で示す）を追い越すが、始動から第１設定時間Ｔ１が経過すると（時刻ｔ１）、パルス制御が開始されて（ステップＳ４→Ｓ６）、電動ポンプ９は前記の如く間欠的に作動するようになる。この電動ポンプ９の間欠作動によって、ウオータジャケット４，５の冷却水が間欠的に流通し、それが僅かに攪拌されることになるため、各シリンダｓ１〜ｓ４周辺などでの局所的な温度上昇が抑制される。
Then, when the cooling water heated as described above reaches the
そのように電動ポンプ９が間欠的に作動しているときにサーモスタット１３が開くと、ラジエータ６側から低温（略外気温）の冷却水が流通するようになるが（時刻ｔ２）、このときに前記の如く電動ポンプ９が間欠作動しているため、低温の冷却水がウオータジャケット４に一気に流入することはなく、それは電動ポンプ９の瞬間的な作動時にのみ、少しずつ流入するようになる。そのため、図示の如く水温検出値は一時的に低下するものの、その低下の度合いはあまり大きくはない。
When the
しかも、その水温の低下に対応して、この実施形態では電動ポンプ９の間欠作動の周期が長くなるように変更され（ステップＳ６）、例えば電動ポンプ９の間欠的な作動時間の停止時間に対する比率が１／１０よりも小さくなることで、ラジエータ６側からの低温の冷却水の流入は非常に少なくなり、水温の落ち込みは十分に抑制される。
In addition, in this embodiment, the period of intermittent operation of the
すなわち、前記の如く電動ポンプ９を間欠的に運転しているのでなければ、サーモスタット１３の開弁時にはラジエータ６側から低温の冷却水が一気に流入して、ウオータジャケット４，５の冷却水温は図に仮想線で示すように急激に落ち込むと考えられれ、その分、エンジンの暖機が遅れるだけでなく、一時的に燃焼悪化を招く虞れがあるが、この実施形態では、前記のように電動ポンプ９を間欠作動させることにより、低温の冷却水のウオータジャケット４，５への流入をごく僅かなものとして、当該ウオータジャケット４，５における冷却水温の変動を十分に抑制することができる。
That is, if the
つまり、この実施形態のエンジン冷却装置Ａによれば、エンジンの冷間始動後に電動ウオータポンプ９を所定時間停止させ、その後は間欠運転することによって、局所的な過度の温度上昇などの不具合を抑制しながら、エンジンの暖機を可及的に促進することができるとともに、サーモスタット１３の開弁による冷却水温の落ち込みも抑制して、冷機時の燃費及びエミッションを従来より一層、改善することができる。
That is, according to the engine cooling device A of this embodiment, the
特に、この実施形態では、エンジン水温の変化に応じて電動ポンプ９の間欠作動の周期を変更し、これにより、間欠的に流通する冷却水の流通時間の停止時間に対する比率を変更するようにしているので、冷却水の温度状態をきめ細かく且つ正確に調整して、前記水温上昇に起因する不具合の抑制とエンジンの急速暖機という相反する要求をより高い次元で両立することができる。
In particular, in this embodiment, the cycle of the intermittent operation of the
−暖機後の制御手順−
前記のようにエンジンの暖機が可及的に促進されて、冷間始動からちょうど第２設定時間Ｔ２が経過する頃にはウオータジャケット４，５の冷却水全体が約９０°Ｃになり、エンジンの暖機が完了するが、この実施形態では暖機後も電動ポンプ９のパルス制御モードを継続する。そして、さらにエンジン水温が上昇して、水温センサ１８による検出値がパルス制御モードの終了条件である設定値（この例では９５°Ｃ）以上になると（時刻ｔ３）、前記図５に示すフローのステップＳ５においてパルス制御モードの実行条件が不成立（ＮＯ）と判定し、ステップＳ８〜１２に進んで電動ポンプ９を通常制御モードで作動させる。
-Control procedure after warm-up-
As described above, the warm-up of the engine is promoted as much as possible, and when the second set time T2 elapses from the cold start, the entire cooling water of the
具体的に、まず、ステップＳ８では、図３に示すような制御マップから電動ポンプ９の基本的な制御目標回転数を読み込み、続くステップＳ９において水温補正を行う。すなわち、例えば図１０に模式的に示すようなテーブルからエンジン水温に応じて予め設定されている補正係数を読み込み、この水温補正係数を前記基本的な制御回転数に掛け合わせる。続いてステップＳ１０では加速補正を行う。これは、例えば、５ミリ秒の間にアクセル開度が２％以上大きくなったときにエンジンの加速運転を判定し、それか所定時間の間はポンプ回転数を１．２倍に補正する、というものである。
Specifically, first, in step S8, the basic control target rotation speed of the
続いて、ステップＳ１１において、前記のように補正した電動ポンプ９の制御目標回転数を、予め設定した変換テーブルを参照して制御デューティ比に変換し、そうして求めたデューティ比が所定の上限値、下限値の範囲内にあることを続くステップＳ１２において確認した後に、前記ステップＳ７に進む。そして、前記デューティ比に対応する制御信号により電動ポンプ９のモータに出力電圧を印加して、これを連続的に作動させ、しかる後にリターンする。
Subsequently, in step S11, the control target rotation speed of the
そのように制御デューティ比の変更によって、電動ポンプ９へ供給する電圧を略リニアに変更することができるので、該電動ポンプ９を連続的に作動させながら、その回転数をエンジンの負荷や回転数に応じてきめ細かく且つ高精度に制御することができる。
As described above, the voltage supplied to the
とは言え、この実施形態のように単一の電動ポンプ９により、エンジンの広い運転領域全体に亘って必要とされる冷却水流量を供給するようにした場合、高負荷高回転運転時などの多量の発熱に対応した最大流量を確保するためには、或る程度以上、容量の大きな電動ポンプ９を用いる必要があり、この電動ポンプ９を如何に低回転で作動させたとしても、冷却水の流量をあまり絞ることはできない。
However, as in this embodiment, when a
そのため、例えば外気温が低く冷却水の温度が下がりやすいときなどに、エンジンの負荷や回転数が低い運転状態が継続すると、エンジンの温度状態がやや低下して、その分、熱損失が大きくなってしまうことがある。具体的には、エンジン暖機後の車速、エンジン水温及びポンプ作動状態の変化をそれぞれ示す図１１のタイムチャートにおいて、例えば時刻ｔ１〜ｔ２の間、車速が低いにも拘わらず電動ポンプ９が連続作動している結果として、エンジン水温が９３°Ｃ以下に低下する。
Therefore, for example, when the outside air temperature is low and the temperature of the cooling water is likely to decrease, if the operating state with a low engine load and rotation speed continues, the engine temperature will decrease slightly and the heat loss will increase accordingly. May end up. Specifically, in the time chart of FIG. 11 showing changes in the vehicle speed, engine water temperature, and pump operating state after engine warm-up, for example, between time t1 and t2, the
このときには車速が低く、エンジンは低負荷低回転の運転状態にあるから、図５のフローのステップＳ５においてエンジン暖機後のパルス制御モードの実行条件が成立しているとの判定がなされ、上述の如くステップＳ６，Ｓ７に進んで、電動ポンプ９がパルス制御モードで間欠的に作動されるようになる（時刻ｔ２）。
At this time, since the vehicle speed is low and the engine is in a low-load low-rotation operation state, it is determined in step S5 of the flow in FIG. 5 that the execution condition of the pulse control mode after engine warm-up is satisfied. Thus, the process proceeds to steps S6 and S7, and the
このことで、上述したが、ウオータジャケット４，５の冷却水は、瞬間的なポンプ作動によって小さく移動した後に直ちに停止する、ということを繰り返し、換言すれば、冷却水全体が周期的に揺れて僅かに攪拌されることにより、シリンダｓ１〜ｓ４周りの局所的な温度上昇を抑制しながら、冷却水を停止させているときと同じようにエンジンの放熱量を少なくして、冷却水温度を速やかに上昇させることができる。そして、エンジン水温が９５°Ｃを越えれば（時刻ｔ３）、通常制御モードに復帰して、電動ポンプ９は再び連続的に作動するようになる。
Thus, as described above, the cooling water of the
尚、図１１の時刻ｔ２〜ｔ３において電動ポンプ９の間欠的な作動中もエンジン水温の上昇があまり急峻でないのは、ウオータジャケット４，５において冷却水が連続的に流れておらず、シリンダｓ１〜ｓ４の周りの冷却水が水温センサ１８まで到達するのが遅れることによるもので、図示しないが、シリンダｓ１〜ｓ４の壁温は急峻に上昇している。また、図には、この実施形態のものとの比較のために、従来一般的なクランクシャフト駆動の機械式ポンプを用いた場合のエンジン水温の変化も示している。
It should be noted that the engine water temperature rise is not so steep even during intermittent operation of the
以上、述べたように、エンジンの暖機後もその負荷や回転数及びエンジン水温などに応じて電動ポンプ９の作動状態をきめ細かく制御し、必要に応じてパルス制御による間欠的な作動状態と通常制御による連続的な作動状態とに切り替えることにより、シリンダ周辺の局所的な温度上昇や、これによる冷却水の部分沸騰を抑制しながら、エンジン本体部１を従来よりも高い温度状態（例えば９３°Ｃ以上）に維持することができ、これによる熱損失の低減によって、燃費を改善することができる。
As described above, even after the engine is warmed up, the operation state of the
その際に、この実施形態では、上述したが、図７のテーブルに示すようにエンジン回転数に応じて設定されている閾値よりもエンジン負荷が低いときにのみ、パルス制御を行うようにしている。これは、水温センサ１８により検出される冷却水温度が比較的低いときであっても、高負荷乃至高回転時にはエンジンの発熱が非常に多いので、このときに冷却水の流通を停止すると、シリンダｓ１〜ｓ４の周辺などでは瞬時に過度の温度上昇が起きる虞れがあるからである。
At this time, in this embodiment, as described above, the pulse control is performed only when the engine load is lower than the threshold value set according to the engine speed as shown in the table of FIG. . This is because even when the cooling water temperature detected by the
すなわち、水温センサ１８による冷却水温度の検出遅れを考慮すれば、その検出値が高くなってからでは、前記のような過度の温度上昇を防げない可能性があるので、この実施形態では、電動ポンプ９をパルス制御モードで運転するのはエンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方が低いときのみとし、負荷乃至回転数が高いときには、暖機後であればエンジン水温によらず冷却水を連続的に流通させるようにしたものである。
That is, if the detection delay of the cooling water temperature by the
前記図５のフローのステップＳ５〜Ｓ１２に示されるように、この実施形態のＥＣＵ２０（制御手段）は、エンジン暖機後に水温センサ１８により検出される冷却水温度が設定値以下であり、且つ、エンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方が所定以下のときに、ウオータジャケット４，５において冷却水が間欠的に流通するように電動ポンプ９をパルス制御モードで作動させる一方、冷却水温度、エンジン負荷或いはエンジン回転数の上昇に応じて、冷却水が連続的に流通するように電動ポンプ９を通常制御モードで作動させるものである。
As shown in steps S5 to S12 of the flow of FIG. 5, the ECU 20 (control means) of this embodiment has a coolant temperature detected by the
また、前記ＥＣＵ２０は、図８のテーブルに示されるように、エンジン水温が低いときほどポンプ作動周期が短くなるように、即ち間欠的なポンプ作動時間の停止時間に対する比率が小さくなるようにして、電動ポンプ９を制御するものである。
Further, as shown in the table of FIG. 8, the
したがって、この実施形態に係るエンジンの冷却装置Ａによると、従来一般的なクランクシャフト駆動のウオータポンプに代えて電動ポンプ９を備え、この電動ポンプ９をエンジンの冷間始動からしばらくの間は停止させて、シリンダブロック２やシリンダヘッド３内のウオータジャケット４，５における冷却水の流通を停止させることにより、エンジンからの放熱を極小化して、その暖機を最大限に促進することができる。
Therefore, according to the engine cooling apparatus A according to this embodiment, the
そして、その後は電動ポンプ９をパルス制御モードで運転して、前記ウオータジャケット４，５において冷却水を間欠的に流通させることによって、シリンダｓ１〜ｓ４の周辺などでの局所的な温度上昇を抑制しながら、エンジンからの放熱を非常に少なくして、エンジンの暖機を促進することができる。
After that, the
また、暖機後もエンジンの水温や負荷、回転数状態などに基づき、必要に応じて電動ポンプ９をパルス制御モードと通常制御モードとに切替えて運転することにより、暖機後のエンジンを従来よりも高い温度状態に維持して熱損失を低減し、燃費を低減することができる。
In addition, the engine after the warm-up is conventionally operated by switching the
しかも、その際、パルス制御モードにおいては間欠的な電動ポンプ９の作動周期をエンジン水温に応じて変更し、水温が低いときには冷却水の流動時間を短くして、その分、さらに熱損失を低減できる一方、水温が上昇すれば、これに応じて冷却水の流動時間を長くして、シリンダ周辺などの局所的な温度上昇をより確実に抑制することができる。
Moreover, in that case, in the pulse control mode, the intermittent operation cycle of the
（他の実施形態）
尚、本発明の構成は、前記実施形態のものには限定されず、それ以外の他の構成も包含するものである。すなわち、例えば前記実施形態では、暖機後のパルス制御モードの実行条件の１つである冷却水温度は、その開始条件が９３°Ｃに、また終了条件が９５°Ｃに固定されているが、これをエンジンの負荷状態に応じて、例えば負荷が低いときほど高くなるように変更するようにしてもよい。
(Other embodiments)
In addition, the structure of this invention is not limited to the thing of the said embodiment, Other structures other than that are included. That is, for example, in the above embodiment, the cooling water temperature, which is one of the execution conditions of the pulse control mode after warm-up, is fixed at a start condition of 93 ° C. and an end condition of 95 ° C. Depending on the load state of the engine, this may be changed so as to increase as the load decreases, for example.
こうすれば、比較的負荷が低くてエンジンの発熱が少なく、シリンダｓ１〜ｓ４周辺での過度の温度上昇が起き難いときには、より高い水温でも冷却水が間欠的に流通されるようになり、これにより熱損失をさらに効果的に低減できる一方、比較的負荷が高くて発熱が多いときには、より低い水温になって初めて冷却水が間欠的に流通されるようになる。 In this way, when the load is relatively low and the engine does not generate much heat and it is difficult for an excessive temperature rise around the cylinders s1 to s4 to occur, the cooling water is circulated intermittently even at a higher water temperature. However, when the load is relatively high and the heat generation is large, the cooling water is intermittently circulated only when the water temperature becomes lower.
また、前記実施形態では、パルス制御モードにおける電動ポンプ９の間欠作動の周期や制御デューティ比を、図８に示すようなテーブルによりエンジン水温に応じて変更するようにしているが、これに代えて、或いは、これに加えて、電動ポンプ９の間欠作動周期や制御デューティ比を例えばエンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方に応じて変更するようにしてもよい。
In the above embodiment, the intermittent operation cycle and the control duty ratio of the
すなわち、例えばエンジンが低負荷乃至低回転側にあるときほど、電動ポンプ９の間欠作動周期を長くして、その作動時間の停止時間に対する比率を小さくするようにすれば、比較的エンジンの発熱が少ないときに、冷却水の動いている時間が短くなって、その分、熱損失を低減できる。一方、比較的負荷乃至回転数が高くて発熱が多いときには、電動ポンプ９の間欠作動周期が短くなり、冷却水の動いている時間が長くなることで、シリンダｓ１〜ｓ４周辺などの局所的な温度上昇を効果的に抑制できる。
That is, for example, when the engine is on a low load or low rotation side, the intermittent operation cycle of the
さらに、前記実施形態では流通可変手段を電動ポンプ９により構成しているが、これに限らず、例えば、アッパホース７かロワホース８の途中、及びヒータホース１２の途中にそれぞれ電気作動式の開閉弁を備え、さらに、バイパス流量調整弁１５もサーモスタット１３と切り離して独立に作動する電気式の開閉弁により構成して、これらの開閉弁をＥＣＵ２０により開閉制御するようにしてもよい。こうすれば、従来周知の機械式のウオータポンプを用いて、流通可変手段を構成することができる。
Further, in the above embodiment, the flow variable means is constituted by the
また、前記実施形態では、サーモスタット１３をウオータジャケット４，５への冷却水の入口側に配設しているが、これに限らず、本発明は、サーモスタット１３をウオータジャケット４，５からの冷却水の出口側に配設した場合でも、適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
以上、説明したように、本発明に係るエンジンの冷却装置Ａは、暖機後の冷却水の流れ制御に特徴を有し、ウオータジャケットにおける局所的な温度上昇や冷却水の部分沸騰などを抑制しながら、エンジン本体部を従来よりも高い温度状態に維持して、熱効率の向上により燃費を改善できるものなので、種々のエンジンに好適である。 As described above, the engine cooling device A according to the present invention is characterized by the flow control of the cooling water after warming up, and suppresses local temperature rise and partial boiling of the cooling water in the water jacket. However, since the engine body can be maintained at a higher temperature than before and the fuel efficiency can be improved by improving the thermal efficiency, it is suitable for various engines.
Ａ エンジン冷却装置
１ エンジン本体部
４，５ ウオータジャケット（冷却水通路）
５ａ 導出部（冷却水通路の出口）
７ アッパホース（連通路）
８ ロワホース（連通路）
９ 電動ポンプ（流通可変手段）
１３ サーモスタット
１８ 水温センサ（センサ）
２０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ：制御手段）
A
5a Lead-out part (exit of cooling water passage)
7 Upper hose (communication path)
8 Lower hose (communication passage)
9 Electric pump (distribution variable means)
13
20 Engine control unit (ECU: Control means)
Claims (9)
前記冷却水通路における冷却水の温度状態を検出するためのセンサと、
エンジン暖機後に前記センサにより検出される冷却水温度が予め設定した値以下のとき、前記冷却水通路において冷却水が間欠的に流通するように前記流通可変手段を作動させる一方、冷却水温度の上昇に応じて冷却水が連続的に流通するように前記流通可変手段を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの冷却装置。 A cooling device provided with flow variable means capable of changing the flow state of the cooling water in the cooling water passage in the engine body,
A sensor for detecting a temperature state of the cooling water in the cooling water passage;
When the cooling water temperature detected by the sensor after engine warm-up is less than or equal to a preset value, the flow variable means is operated so that the cooling water flows intermittently in the cooling water passage. And a control means for operating the flow variable means so that the cooling water flows continuously in accordance with the rise.
流通可変手段は、冷却水を流通させるための電動ポンプを備え、
制御手段は、冷却水温度が設定値以下のときに、前記電動ポンプを間欠的に作動させるものであることを特徴とするエンジンの冷却装置。 The cooling device according to claim 1, wherein
The distribution variable means includes an electric pump for circulating the cooling water,
The engine cooling device according to claim 1, wherein the control means intermittently operates the electric pump when the coolant temperature is equal to or lower than a set value.
制御手段は、間欠的な作動時に電動ポンプを、その間欠的な作動時間が停止時間よりも短くなるように制御するものであることを特徴とするエンジンの冷却装置。 The cooling device according to claim 2, wherein
The engine cooling device is characterized in that the control means controls the electric pump so that the intermittent operation time is shorter than the stop time during intermittent operation.
制御手段は、冷却水温度が設定値以下であって且つエンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方が所定以下のときに、冷却水が間欠的に流通するように流通可変手段を作動させるものであることを特徴とするエンジンの冷却装置。 In the cooling device according to any one of claims 1 to 3,
The control means operates the flow variable means so that the cooling water flows intermittently when the cooling water temperature is equal to or lower than a set value and at least one of the engine load or the rotational speed is equal to or lower than a predetermined value. An engine cooling system characterized by that.
冷却水温度の設定値をエンジンの負荷状態に応じて、負荷が低いときほど高くなるように補正する補正手段を備えることを特徴とするエンジンの冷却装置。 The cooling device according to claim 4, wherein
An engine cooling apparatus comprising correction means for correcting a set value of the cooling water temperature so as to become higher as the load is lower in accordance with a load state of the engine.
前記冷却水通路における冷却水の温度状態を検出するためのセンサと、
前記電動ポンプを間欠的に作動するように制御可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電動ポンプを、前記センサにより検出される冷却水温度が低いときほど、間欠的な作動時間の停止時間に対する比率が小さくなるように作動させるものであることを特徴とするエンジンの冷却装置。 A cooling device provided with an electric pump so as to circulate cooling water through a cooling water passage in the engine body,
A sensor for detecting a temperature state of the cooling water in the cooling water passage;
Control means that can be controlled to operate the electric pump intermittently,
The control means operates the electric pump so that the ratio of the intermittent operation time to the stop time becomes smaller as the coolant temperature detected by the sensor is lower. Cooling system.
制御手段は、エンジンの負荷乃至回転数の少なくとも一方に応じて、低負荷乃至低回転側ほど電動ポンプの間欠的な作動時間の停止時間に対する比率を小さくするものであることを特徴とするエンジンの冷却装置。 The cooling device according to claim 6, wherein
The control means is configured to reduce the ratio of the intermittent operation time to the stop time of the electric pump in accordance with at least one of the load or the rotational speed of the engine as the load decreases or the rotation speed decreases. Cooling system.
エンジン本体内の冷却水通路とラジエータ内の通路とを連通する連通路には、冷却水の温度変化に応じて機械的に開閉するサーモスタットが配設されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。 In the cooling device according to any one of claims 1 to 7,
A cooling device for an engine characterized in that a thermostat that mechanically opens and closes in response to a temperature change of the cooling water is disposed in the communication passage that connects the cooling water passage in the engine body and the passage in the radiator. .
冷却水の温度状態を検出するためのセンサが、エンジン本体内の冷却水通路の出口付近に配設されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
In the cooling device according to any one of claims 1 to 8,
A cooling device for an engine, wherein a sensor for detecting a temperature state of the cooling water is disposed near an outlet of a cooling water passage in the engine body.
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