JP2010174785A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱装置内や冷却系内にエアが溜ることを防止する。
【解決手段】蓄熱タンク８の冷却水出口側の冷却水通路に第２制御弁（蓄熱サーモスタット９）を設けるとともに、第２制御弁と第１制御弁（ラジエータ用サーモスタット４）とを連通する温水回収路１０４にリザーブタンク１０を設け、温水回収時に、ヒータ回路１０２に加えて、［ウォータポンプ２］→［エンジン１］→［蓄熱タンク８］→［蓄熱サーモスタット９］→［リザーブタンク１０］→［ラジエータ用サーモスタット４］→［ウォータポンプ２］の冷却水循環路が形成されるようにする。このような冷却水循環路を形成することにより、蓄熱タンク８から流出した冷却水（エアを含む）がリザーブタンク１０に流入し、このタンク内で気液分離されるので、蓄熱タンク８内や冷却系内にエアが溜りにくくなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両などに搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）の冷却水を保温状態で貯蔵する蓄熱装置（蓄熱タンク）を備えた内燃機関の冷却装置に関する。

車両に搭載される水冷式エンジンでは、エンジンに冷却水通路としてウォータジャケットを設け、冷却水をウォータポンプによりウォータジャケットを経由して循環させることで、エンジン全体を均一に冷却するようにしている。ところが、エンジンを冷間始動するときには、低温の冷却水がエンジンのウォータジャケットを循環することとなり、エンジンを早期に暖機することができない。この場合、エンジンの吸気ポートや燃焼室等の壁面温度が低くなるため、燃料が霧化し難くなり、始動性の低下や排気エミッションの悪化などが発生する可能性がある。また、冷間始動時には、潤滑油の温度が低くて粘性が高いため、シリンダとピストンとの間のような摺動部分におけるフリクション損失が高くなる場合もある。

このような点を解消する技術として、エンジン運転中に暖められた冷却水（高温水）の一部を蓄熱タンクに回収して保温状態で貯蔵しておき、この蓄熱タンクに貯蔵した高温水を利用して、次回のエンジン始動の際にエンジンを暖める方式の冷却装置がある（例えば特許文献１参照）。

このような蓄熱タンクが組み込まれた冷却装置では、自然注水時などにおいて蓄熱タンク内にエアが溜る場合がある。これを解消するものとして、下記の特許文献２に記載の技術がある。この特許文献２に記載の技術では、冷却水をエンジン及びヒータコアを経由して循環させる冷却水通路と、エンジンにより駆動されて冷却水を循環する機械式ウォータポンプと、高温の冷却水を貯蔵する蓄熱タンクと、エンジンの冷却水取出し口と蓄熱タンクを結ぶ冷却水通路に設けられた電動ウォータポンプとを備えたシステムにおいて、エンジンから蓄熱タンクへの冷却水取出し口を、蓄熱タンクの頂部よりも高い位置に配置し、さらに、エンジンの冷却水取出し口と蓄熱タンクを結ぶ冷却水通路を、蓄熱タンクに近づくにつれて下がる方向に傾斜させることにより、自然注水時に蓄熱タンク内にエアが溜らないようにしている。

特開平１０−７１８３８号公報 特開２００５−３３７１５５号公報 特開２０００−７３７６４号公報

ところで、上記した特許文献２に記載のシステム（以下、従来システムという）では、温水回収時に冷却系内のエアが蓄熱タンクに溜っていく。この蓄熱タンクに溜ったエアは温水供給時に冷却系内に排出されるが、次回の温水回収時に冷却系内のエアが再び蓄熱タンクに溜る。

この点について具体的に説明すると、まず、蓄熱タンクは容積が大きくてタンク内での冷却水の流速が低いため、蓄熱タンク内のエアが流れ出しにくいという事情があり、しかも、従来システムでは、温水回収時の蓄熱タンクの冷却水入口が冷却水出口よりも高いため、冷却系内から蓄熱タンク内に流入したエアは浮力によってタンク上部に溜るのでタンク外部に出ることができない。次に、温水供給時には蓄熱タンクの冷却水入口が冷却水出口よりも低いので蓄熱タンク内に溜っているエアは冷却系に排出されるが、その排出されたエアは冷却系内に漂うため、次の温水回収時において再び蓄熱タンク内に流入してタンク上部に溜るようになる。そして、このように蓄熱タンク内にエアが溜り、その溜ったエアが冷却系内に流出すると、例えばヒータから異音が発生する場合がある。また、エンジンのウォータジャケット内にエアが流入すると、エンジンの冷却効率が低下する場合がある。

なお、従来システムでは、機械式ウォータポンプ及び電動ウォータポンプの２台のポンプが必要であるので、コスト面の問題もある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、車両などに搭載される内燃機関にて加熱された冷却水を保温状態で貯蔵する蓄熱装置が組み込まれた冷却装置において、蓄熱装置や冷却系内にエアが溜ることを防止することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関にて加熱された冷却水の一部を保温状態で貯蔵する蓄熱装置（蓄熱タンク）を備えた冷却装置を対象としており、このような冷却装置において、冷却水を前記内燃機関及び熱交換器（例えばヒータなど）を経由して循環させる第１冷却水通路と、冷却水を前記内燃機関及び前記蓄熱装置を経由して循環させる第２冷却水通路と、冷却水の循環を行うウォータポンプと、前記第１冷却水通路の循環状態を制御する第１制御弁（例えばラジエータ用サーモスタット）と、前記蓄熱装置の冷却水出口側の前記第２冷却水通路に設けられた第２制御弁と、前記第１制御弁及び前記第２制御弁に連通する第３冷却水通路と、前記第３冷却水通路に設けられたリザーブタンクとを備えている。そして、前記第２制御弁は、前記第３冷却水通路を遮断して前記蓄熱装置の冷却水出口を前記ウォータポンプの冷却水入口に連通させる第１の状態、または、前記第２冷却水通路を遮断して前記蓄熱装置の冷却水出口を前記第３冷却水通路に連通させる第２の状態のいずれか一方の状態に選択的に切り替わるように構成されていることを特徴としている。

本発明に用いる第２制御弁の具体的な例として、感熱部に接触する冷却水の温度（冷却水温）が作動温度よりも低いときに第１の状態となり、冷却水温が作動温度以上のときに第１の状態から第２の状態に切り替わるサーモスタットを挙げることができる。

本発明によれば、第２制御弁が第２の状態になると、第２冷却水通路が遮断され、蓄熱装置の冷却水出口が第３冷却水通路に連通する状態となるので、暖機後の温水回収時に第２制御弁が第２の状態となるように構成することにより、蓄熱装置の冷却水出口から流出した冷却水（エアを含む）がリザーブタンクに流入し、そのリザーブタンク内で気液分離されるようになる。これによって、蓄熱タンク内や冷却系内のエア抜きを効率よく行うことができ、例えばヒータからの異音発生を防止することができる。また、エンジンの冷却効率を確保することができる。

次に、本発明の具体的な構成について説明する。

まず、蓄熱装置の放熱時（温水供給時）には、第２制御弁が第１の状態となるようにする。この状態でウォータポンプを作動することにより、蓄熱装置に貯蔵されている高温の冷却水を前記内燃機関に供給することができる。また、蓄熱装置の放熱終了の際には、第２制御弁が第１の状態から第２の状態（第２冷却水通路遮断）に切り替わるようにし、その第２制御弁が第２の状態に完全に切り替わる前にウォータポンプを停止する。さらに、この場合、第２制御弁の第１の状態から第２の状態への切り替わりの応答性を考慮し、内燃機関から蓄熱装置に回収した低温水が内燃機関側に流入しないタイミングでウォータポンプを停止する。このようにすると、内燃機関に供給した高温水に低温水が混ざることがなくなるので、内燃機関運転による暖機をより効果的に促進することができる。なお、このような温水回収後に内燃機関の暖機を開始する際には、一旦停止していたウォータポンプを機関運転に応じて作動する。

次に、蓄熱装置の放熱後の暖機過程においては、第２制御弁が第２の状態となるように構成して、［ウォータポンプ］→［内燃機関］→［熱交換器］→［第１制御弁］→［ウォータポンプ］の冷却水循環路が形成されるようにする。このような冷却水循環路を形成すると、蓄熱装置を経由しないで冷却水を循環させることができるので、暖機性を高めることができ、暖機を早期に完了することができる。

また、暖機後は、上記した［ウォータポンプ］→［内燃機関］→［熱交換器］→［第１制御弁］→［ウォータポンプ］の冷却水循環路に加えて、［ウォータポンプ］→［内燃機関］→［蓄熱装置］→［第２制御弁］→［リザーブタンク］→［第１制御弁］→［ウォータポンプ］の冷却水循環路が形成されるようにする。このような冷却水循環路を形成すると、内燃機関で暖められた冷却水の一部が蓄熱装置内に流入するので、蓄熱装置内に高温水を回収することができる。また、リザーブタンクで気液分離を行うことができるので、蓄熱装置内や冷却系内のエア抜きを効率よく行うことができる。

本発明の冷却装置の一例を示す概略構成図である。 温水供給時の冷却水循環通路及び冷却水の流れを示す図である。 暖機過程の冷却水循環通路及び冷却水の流れを示す図である。 暖機後（温水回収）の冷却水循環通路及び冷却水の流れを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の冷却装置の一例を示す概略構成図である。

この例の冷却装置は、エンジン１が搭載された車両に適用される冷却装置であって、電動ウォータポンプ２、ラジエータ３、ラジエータ用サーモスタット４、ヒータ５、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラ６、デバイスリリーフバルブ７、蓄熱タンク８、蓄熱サーモスタット９、完全密閉リザーブタンク１０、及び、これら機器に冷却水を循環する冷却水回路１００などを備えている。

冷却水回路１００は、冷却水（例えばＬＬＣ：Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を、エンジン１、ラジエータ３及びラジエータ用サーモスタット４を経由して循環させるラジエータ回路１０１と、冷却水を、エンジン１、ヒータ５、ＥＧＲクーラ６、デバイスリリーフバルブ７及びラジエータ用サーモスタット４を経由して循環させるヒータ回路（第１冷却水通路）１０２と、冷却水を、エンジン１、蓄熱タンク８及び蓄熱サーモスタット９を経由して循環させる蓄熱回路（第２冷却水通路）１０３とを備えている。そして、この例では、これらラジエータ回路１０１と、ヒータ回路１０２と、蓄熱回路１０３との冷却水循環に、１台の電動ウォータポンプ２を併用している。

電動ウォータポンプ２は、電動機の回転数を制御することにより吐出流量（吐出圧）を可変に設定することが可能なウォータポンプであって、吐出口がエンジン１の冷却水入口（ウォータジャケットの入口）１ａに連通するように配設されている。

ラジエータ用サーモスタット４は、例えば感熱部のサーモワックスの膨張・収縮によって弁体（サーモスタットバルブ）４ａが作動する弁装置であって、第１ポート４１，第２ポート４２及び第３ポート４３が設けられている。

ラジエータ用サーモスタット４は、後述する冷却水還流管１２２に設けられており、その第１ポート４１は冷却水還流管１２２を通じてＥＧＲクーラ６の冷却水出口に連通しており、第２ポート４２は冷却水還流管１２２を通じて電動ウォータポンプ２の冷却水入口２ａに連通している。ラジエータ用サーモスタット４の第３ポート４３はラジエータ３に連通している。

ラジエータ用サーモスタット４は、冷却水温が比較的低い場合（冷間時）には、エンジン１とラジエータ３との間の冷却水通路（第３ポート４３）を遮断してラジエータ３（ラジエータ回路１０１）に冷却水を流さないことで、エンジン１の暖機運転の早期完了を図るようになっている。一方、エンジン１の冷却水温が暖機温度Ｂ（例えば８２℃）以上になった後（暖機完了後）は、その冷却水温に応じてラジエータ用サーモスタット４が作動（弁体４ａが開弁）してラジエータ３に冷却水の一部が流れることにより、冷却水が回収した熱がラジエータ３から大気に放出される。

ヒータ回路１０２には、エンジン１からの冷却水をヒータ５及びＥＧＲクーラ６に供給する冷却水供給管１２１と、ヒータ５及びＥＧＲクーラ６を通過した冷却水をエンジン１側に戻す冷却水還流管１２２とが形成されている。冷却水供給管１２１はエンジン１の冷却水出口１ｂに接続されている。冷却水還流管１２２は電動ウォータポンプ２の吸込口２ａに接続されており、ヒータ５及びＥＧＲクーラ６の冷却水出口（熱交換器の冷却水出口）が、冷却水還流管１２２及び電動ウォータポンプ２を介してエンジン１の冷却水入口１ａに接続されている。冷却水還流管１２２にはデバイスリリーフバルブ７及び上記したラジエータ用サーモスタット４が上流側（冷却水流れの上流側）から順に配置されている。

ヒータ５は、冷却水の熱を利用して車室内を暖房するためのものであって、エアコンディショナの送風ダクトに臨んで配置されている。つまり、車室内の暖房時には送風ダクト内を流れる空調風をヒータ５に通過させて温風として車室内に供給する一方、それ以外（例えば冷房時）では空調風がヒータ５をバイパスするようになっている。

ＥＧＲクーラ６は、エンジン１の排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路に配置され、このＥＧＲ通路を通過（還流）するＥＧＲガスを冷却するための熱交換器である。

デバイスリリーフバルブ７は、電動ウォータポンプ２のポンプ吐出圧Ｐｗ［ｋＰａ］が設定値αよりも小さい（Ｐｗ＜α）ときに閉じ、ポンプ吐出圧Ｐｗが設定値α以上（α≦Ｐｗ）であるときに開く。デバイスリリーフバルブ７が閉じているときには、ＥＧＲクーラ６とラジエータ用サーモスタット４との間の冷却水通路（冷却水還流管１２２）は遮断される。ポンプ吐出圧Ｐｗに対して設定する設定値αは、例えば、通常走行時における電動ウォータポンプ２の吐出流量（ウォータポンプ吐出圧）の使用範囲を考慮し、ポンプ吐出圧Ｐｗが通常走行使用範囲以下の圧力ではデバイスリリーフバルブ７が開かないような値を適合して設定する。

蓄熱タンク８は、エンジン１にて加熱された冷却水（高温水）を保温状態で貯蔵する断熱構造のタンクである。蓄熱タンク８内には、タンク下部から上部近傍まで延びる内管８１が設けられており、その内管８１の上端開口が冷却水出口８ｂとなっている。また、蓄熱タンク８の底壁に冷却水入口８ａが設けられている。蓄熱タンク８の冷却水入口８ａには冷却水導入管１３１の一端が接続されている。この冷却水導入管１３１の他端は、ヒータ５の上流側（冷却水流れの上流側）の冷却水供給管１２１に接続されている。

蓄熱タンク８の内管８１には冷却水導出管１３２の一端が接続されており、蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂと冷却水導出管１３２とが連通している。冷却水導出管１３２の他端は電動ウォータポンプ２の冷却水入口２ａに連通しており、この冷却水導出管１３２及び電動ウォータポンプ２を介して蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂがエンジン１の冷却水入口１ａに接続されている。また、冷却水導出管１３２には蓄熱サーモスタット９が設けられている。

蓄熱サーモスタット９は、例えば感熱部のサーモワックスの膨張・収縮によって弁体（サーモスタットバルブ）９ａが作動する弁装置であって、第１ポート９１，第２ポート９２及び第３ポート９３が設けられている。

蓄熱サーモスタット９の第１ポート９１は冷却水導出管１３２を通じて蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂに連通しており、第２ポート９２は冷却水導出管１３２を通じて電動ウォータポンプ２の冷却水入口２ａに連通している。蓄熱サーモスタット９の第３ポート９３には温水回収路１０４の一端が接続されている。温水回収路１０４の他端はラジエータ用サーモスタット４の第３ポート４３に連通している。温水回収路１０４には完全密閉リザーブタンク１０が設けられている。

蓄熱サーモスタット９は、感熱部に接触する冷却水の水温（冷却水温Ｔｈｗ［℃］）が設定値Ａ（例えば４０℃：Ａ＜暖機温度Ｂ）よりも低い［Ｔｈｗ＜Ａ］ときには開状態（図２の状態（第１の状態））となり、冷却水温Ｔｈｗが設定値Ａ以上［Ａ≦Ｔｈｗ］になると、感熱部のサーモワックスが膨張し弁体９ａが作動して閉状態となる（図３の状態（第２の状態））。

そして、蓄熱サーモスタット９が開状態であるときには、図２に示すように、第１ポート９１と第２ポート９２とが連通して蓄熱タンク８の冷却水導出管１３２が開放状態となるとともに、温水回収路１０４が遮断される。これによって［蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂ］→［蓄熱サーモスタット９］→［電動ウォータポンプ２の冷却水入口２ａ］の冷却水通路が形成される。一方、蓄熱サーモスタット９が閉じると、図３及び図４に示すように、蓄熱タンク８の冷却水導出管１３２が遮断されるとともに、第１ポート９１と第３ポート９３とが連通して蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂと温水回収路１０４とが連通状態になる。これによって［蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂ］→［蓄熱サーモスタット９］→［完全密閉リザーブタンク１０］→［ラジエータ用サーモスタット４（第３ポート４３）］の冷却水通路が形成される。

なお、蓄熱サーモスタット９は、サーモワックスの膨張・収縮によって作動する弁装置であるので応答遅れが存在する。このため、蓄熱サーモスタット９は、冷却水温Ｔｈｗが設定値Ａ以上となった時点で直ぐに全閉状態（第２の状態）となるのではなく、感熱部に接触する冷却水の冷却水温Ｔｈｗが設定値Ａ以上となった時点から完全に閉じるまで（図３の状態になるまで）に遅延時間が存在する。

以上の冷却装置において、電動ウォータポンプ２の作動はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２００によって制御される。このＥＣＵ２００により実行されるプログラムによって本発明の冷却装置の制御が実現される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

ＥＣＵ２００には、エンジン１のウォータジャケットを流れる冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ１１などのエンジン１の運転状態を検出する各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ２００には、エンジン始動用のイグニッションスイッチ１２が接続されている。

そして、ＥＣＵ２００は、エンジン運転状態を検出する各種センサの出力信号に基づいてエンジン１のスロットルバルブの開度制御、点火時期制御、燃料噴射量制御（インジェクタの開閉制御）などを含むエンジン１の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ２００は、上記した冷却装置の冷却水循環制御時において電動ウォータポンプ２を後述する動作で制御する。

−動作説明−
次に、以上の冷却装置の各動作（温水供給時、暖機過程、暖機後（温水回収）の各動作）について図２〜図４を参照して説明する。

＜温水供給時＞
この例の冷却装置ではエンジン始動の際に温水供給を行う。具体的には、イグニッションスイッチ１２がオン操作された時点（ＩＧ−ＯＮ）で温水供給が開始される。温水供給時には、ＥＣＵ２００は、電動ウォータポンプ２を、ポンプ吐出圧Ｐｗが上記した設定値αよりも小さい圧力（Ｐｗ＜α）となるような微小流量で作動する。

この電動ウォータポンプ２の作動時（エンジン始動時）において蓄熱サーモスタット９に接触している冷却水の温度（冷却水温Ｔｈｗ）は低い（Ｔｈｗ＜Ａ）ので蓄熱サーモスタット９は開いた状態となっており、ラジエータ用サーモスタット４は閉じた状態となっている。この状態で電動ウォータポンプ２を微小流量で作動すると、図２に示すように、エンジン１からの冷却水（低温水）が冷却水導入管１３１を通じて蓄熱タンク８内に流入し、これに伴って蓄熱タンク８に貯蔵されている高温水（蓄熱タンク８への高温水の貯蔵については後述する）が、冷却水出口８ｂを通じて冷却水導出管１３２に流出し、蓄熱サーモスタット９を通過した後にエンジン１内部のウォータジャケットに供給される。

次に、電動ウォータポンプ２の作動を開始した時点から一定時間ｔａが経過した時点で電動ウォータポンプ２を停止する。ここで、電動ウォータポンプ２を作動する時間ｔａ（一定時間）は、エンジン１内に存在していた低温水が、蓄熱タンク８からの高温水に交換されるまでの時間であり、電動ウォータポンプ２による循環によりエンジン１に低温水が再び戻ってこないような時間とする。

具体的には、蓄熱サーモスタット９が開状態から閉状態（第１の状態→第２の状態）になるまでの応答時間が長いため、その応答遅れ（タイムラグ）と蓄熱タンク８の容積（蓄熱回路１０３の配管系の容積も含む）とを考慮し、蓄熱タンク８からの高温水が蓄熱サーモスタット９内に存在するタイミング（例えば図２のＸ位置まで高温水が存在し、蓄熱タンク８を通過した低温水が蓄熱サーモスタット９に到達しないタイミング）で蓄熱サーモスタット９の閉鎖（第１の状態から第２の状態への切り替り）が完了するように電動ウォータポンプ２の作動時間ｔａを設定して、電動ウォータポンプ２を蓄熱サーモスタット９が完全に閉じる前（切り替わる前）のタイミングで停止する。

以上のようにして蓄熱タンク８からエンジン１に高温水を供給して、エンジン１を暖めることにより、早期に燃料の揮発性を高めることができ、混合気の着火性を高めることができる。その結果として、冷間始動時等におけるエンジン始動性が良好となり、燃費性能や排気エミッションの向上を図ることができる。また、上記したタイミングで電動ウォータポンプ２を停止することで、温水供給時にエンジン１に供給した高温水と、蓄熱装置８に回収した低温水とが混合することを回避することができる。

＜暖機過程＞
以上の温水回収が完了（蓄熱サーモスタット９の応答が完了）し、蓄熱サーモスタット９が完全に閉じた状態となった後に電動ウォータポンプ２を再び作動して暖機過程に移行する。このとき、ＥＣＵ２００は、電動ウォータポンプ２をエンジン１の運転状態に応じた吐出流量（ポンプ吐出圧Ｐｗ≧α）となるように制御する。この電動ウォータポンプ２の制御によってデバイスリリーフバルブ７が作動（開弁）する。

ここで、温水供給が完了した時点では、冷却水温Ｔｈｗは暖機温度Ｂに達していないのでラジエータ用サーモスタット４は閉じている。また、蓄熱サーモスタット９も閉弁状態であり、蓄熱回路１０３のヒータ回路１０２への繋がりは１点（図３のＰ点）だけとなるので、蓄熱回路１０３には冷却水が流れない。従って、暖機過程時には、図３に示すように、［電動ウォータポンプ２］→［エンジン１］→［ヒータ５］→［ＥＧＲクーラ６］→［デバイスリリーフバルブ７］→［ラジエータ用サーモスタット４］→［電動ウォータポンプ２］の冷却水循環路（ヒータ回路１０２）が形成され、その循環過程においてエンジン１によって冷却水が加熱されて冷却水温が上昇する。

このようなエンジン運転による暖機中には、電動ウォータポンプ２の吸込口２ａと蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂとの間の冷却水通路（冷却水導出管１３２）が蓄熱サーモスタット９によって遮断されているので（温水回収路１０４もラジエータ用サーモスタット４にて遮断）、上記した温水供給過程において蓄熱タンク８内に溜った低温水がヒータ回路１０２に流出することがない。しかも、ヒータ回路１０２に流れる冷却水の容量を、蓄熱タンク８内（蓄熱回路１０３の配管内も含む）に溜っている冷却水の分だけ少なくすることがきるので、エンジン運転による暖機性を高めることができ、暖機を早期に完了することができる。

ここで、暖機中には、蓄熱サーモスタット９の感熱部に高温水が接触した状態であり（図２のＸ点まで高温水が残っている状態）、また、蓄熱サーモスタット９には冷却水が流れないので、蓄熱サーモスタット９は閉の状態が維持される。

なお、以上の暖機が完了した後（暖機後）においても、ＥＣＵ２００は、電動ウォータポンプ２をエンジン１の運転状態に応じた吐出流量（ポンプ吐出圧Ｐｗ≧α）となるように制御する。

＜暖機後（温水回収）＞
暖機が完了すると冷却水温Ｔｈｗが暖機温度Ｂ以上になるので、ラジエータ用サーモスタット４が作動して弁体４ａが開く。このラジエータ用サーモスタット４の作動により、図４に示すように、ヒータ回路１０２に加えて、［電動ウォータポンプ２］→［エンジン１］→［冷却水導入管１３１］→［蓄熱タンク８］→［蓄熱サーモスタット９］→［完全密閉リザーブタンク１０］→［ラジエータ用サーモスタット４］→［電動ウォータポンプ２］の冷却水循環路が形成される。すなわち、蓄熱タンク８がヒータ回路１０２にヒータ５及びＥＧＲクーラ６に対して並列接続されるので、ヒータ回路１０２を循環する冷却水（高温水）の一部がエンジン１から蓄熱タンク８に供給されて蓄熱タンク８内に高温水が回収される。この蓄熱タンク８に回収した高温水は保温状態で貯蔵され、次回のエンジン始動の際に利用される。なお、温水回収時において、蓄熱サーモスタット９の感熱部に蓄熱タンク８からの低温水が接触するが、上記したように蓄熱サーモスタット９は応答遅れがあり、蓄熱サーモスタット９が開くまでにエンジン１からの高温水が感熱部に接触するようになるので、蓄熱サーモスタット９は閉状態が維持される。

さらに、温水回収時には、図４に示すように、蓄熱タンク８の冷却水出口８ｂから流出した冷却水（エアを含む）が完全密閉リザーブタンク１０に流入し、その完全密閉リザーブタンク１０内で気液分離されるので、蓄熱タンク８内（蓄熱回路１０３内も含む）や、ヒータ回路１０２及び温水回収路１０４等によって構成される冷却系内のエア抜きを効率よく行うことができ、温水回収時に蓄熱タンク８内にエアが溜ることを防止することができる。これによって、次回の温水供給時において冷却系に流れる冷却水にエアが混入することを抑制することができ、例えばヒータ５からの異音の発生を防止することができるとともに、エンジン１の冷却効率を確保することが可能になる。

また、この例では、１台の電動ウォータポンプ２の吐出制御によって、電子制御の切替弁（３方弁）などを用いることなく、蓄熱タンク８からエンジン１への温水供給（熱放出）、ヒータ回路１０２の冷却水循環、及び、エンジン１から蓄熱タンク８への温水回収（熱回収）を行うことができるので、従来システム（機械式ウォータポンプ、電動ウォータポンプ及び電子制御の切替弁（３方弁）を使用）と比較してコストの低減化を図ることができる。

なお、電子制御の切替弁を使用せずに、電動ウォータポンプとサーモスタットでシステムを構築する場合、温水供給及び冷却水遮断用のサーモスタットと、温水回収用のサーモスタットとの２つのサーモスタット（ラジエータ用サーモスタットを含めると３つのサーモスタット）が必要なるが、この例では、ラジエータ用サーモスタット４を温水回収用サーモスタットに共用しているので、部品点数を削減することができ、コストの低減化を図ることができる。

そして、この例では、イグニッションスイッチ１２がオフ操作された時点（ＩＧ−ＯＦＦ）で、ＥＣＵ２００は、以上の冷却水循環制御（電動ウォータポンプ２の制御）を終了する。この制御終了後、蓄熱タンク８の冷却水導出管１３２の冷却水が外気によって冷やされて、蓄熱サーモスタット９の感熱部に接触している冷却水の温度Ｔｈｗが上記設定値Ａよりも低くなった時点から、蓄熱サーモスタット９が開いていき、図２に示す開状態に戻る。なお、蓄熱サーモスタット９が開くときには、冷却水温Ｔｈｗは［Ｔｈｗ＜暖機温度Ｂ］であり、ラジエータ用サーモスタット４は閉じているので、蓄熱回路１０３には冷却水が流れない。従って、蓄熱タンク８内に回収した高温水がタンク外部に流出することはない。

−他の実施形態−
以上の例では、冷却水の循環に電動ウォータポンプを用いているが、本発明はこれに限られることなく、吐出流量（吐出圧）が可変の機械式ウォータポンプを冷却水循環に用いてもよい。

以上の例では、デバイスリリーフバルブ７を、熱交換器（ヒータ５及びＥＧＲクーラ６）の下流側（冷却水流れの下流側）に設けているが、デバイスリリーフバルブ７を熱交換器の上流側に設けてもよい。

以上の例では、熱交換器としてヒータ及びＥＧＲクーラが冷却水回路に組み込まれた冷却装置に本発明を適用した例を示したが、例えば、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｌｕｉｄ）ウォーマ、ＡＴＦクーラ、排気熱回収器などの他の熱交換器が組み込まれた冷却装置にも本発明を適用できる。

本発明は、車両などに搭載される内燃機関（エンジン）の冷却水を保温状態で貯蔵する蓄熱装置を備えた冷却装置に利用することができる。

１ エンジン
２ 電動ウォータポンプ
３ ラジエータ
４ ラジエータ用サーモスタット（第１制御弁）
５ ヒータ
６ ＥＧＲクーラ
８ 蓄熱タンク
８ａ 冷却水入口
８ｂ 冷却水出口
９ 蓄熱サーモスタット（第２制御弁）
１０ 完全密閉リザーブタンク
１００ 冷却水回路
１０１ ラジエータ回路
１０２ ヒータ回路（第１冷却水通路）
１０３ 蓄熱回路（第２冷却水通路）
１０４ 温水回収路（第３冷却水通路）
２００ ＥＣＵ

Claims (6)

1. 内燃機関にて加熱された冷却水の一部を保温状態で貯蔵する蓄熱装置を備えた冷却装置であって、
   冷却水を前記内燃機関及び熱交換器を経由して循環させる第１冷却水通路と、冷却水を前記内燃機関及び前記蓄熱装置を経由して循環させる第２冷却水通路と、冷却水の循環を行うウォータポンプと、前記第１冷却水通路の循環状態を制御する第１制御弁と、前記蓄熱装置の冷却水出口側の前記第２冷却水通路に設けられた第２制御弁と、前記第１制御弁及び前記第２制御弁に連通する第３冷却水通路と、前記第３冷却水通路に設けられたリザーブタンクとを備え、
   前記第２制御弁は、前記第３冷却水通路を遮断して前記蓄熱装置の冷却水出口を前記ウォータポンプの冷却水入口に連通させる第１の状態、または、前記第２冷却水通路を遮断して前記蓄熱装置の冷却水出口を前記第３冷却水通路に連通させる第２の状態のいずれか一方の状態に選択的に切り替わるように構成されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記蓄熱装置の放熱時には、前記第２制御弁が第１の状態となり、この状態で前記ウォータポンプを作動することにより、前記蓄熱装置に貯蔵されている高温の冷却水を前記内燃機関に供給することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
3. 請求項２記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記蓄熱装置の放熱終了の際に、前記第２制御弁が第１の状態から第２の状態に切り替わるように構成し、その第２制御弁が第２の状態に完全に切り替わる前に前記ウォータポンプを停止することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
4. 請求項３記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記第２制御弁の第１の状態から第２の状態への切り替わりの応答性を考慮して、前記内燃機関から前記蓄熱装置に回収した低温水が前記内燃機関側に流入しないタイミングで前記ウォータポンプを停止することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の冷却装置において、
   前記蓄熱装置の放熱後の暖機過程では、前記第２制御弁は第２の状態となり、［ウォータポンプ］→［内燃機関］→［熱交換器］→［第１制御弁］→［ウォータポンプ］の冷却水循環路が形成されることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
6. 請求項５記載の内燃機関の冷却装置において、
   暖機後は、上記した［ウォータポンプ］→［内燃機関］→［熱交換器］→［第１制御弁］→［ウォータポンプ］の冷却水循環路に加えて、［ウォータポンプ］→［内燃機関］→［蓄熱装置］→［第２制御弁］→［リザーブタンク］→［第１制御弁］→［ウォータポンプ］の冷却水循環路が形成され、前記内燃機関で暖められた冷却水の一部が前記蓄熱装置内に流入するように構成されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。

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