JP7218050B2 - Control device for cooling water system of internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却水系統に関する。 The present invention relates to a cooling water system for a water-cooled internal combustion engine mounted on a vehicle.

内燃機関が搭載されている車両の車室内の空調、特に暖房には、温熱源として内燃機関の冷却水を利用することが通例である。即ち、内燃機関からヒータコアに熱せられた冷却水を導入し、ヒータコアにおいて空気との間で熱交換を行うことで、暖かい空気を車室内に供給する。 2. Description of the Related Art Generally, cooling water of an internal combustion engine is used as a heat source for air-conditioning, particularly heating, of the interior of a vehicle equipped with an internal combustion engine. That is, the cooling water heated from the internal combustion engine is introduced into the heater core, and heat is exchanged with the air in the heater core, thereby supplying warm air to the vehicle interior.

加えて、近時の車両では、内燃機関の冷却水系統に、変速機に用いられるフルード（いわゆるＡＴＦまたはＣＶＴＦ）との間で熱交換を行う熱交換器が設けられるようになっている（例えば、下記特許文献を参照）。この熱交換器は、冷間始動時にフルードを早期に昇温させ、変速機における機械的損失（フリクションロスを含む）を低減させる作用を営む。 In addition, in recent vehicles, the cooling water system of the internal combustion engine is provided with a heat exchanger that exchanges heat with the fluid (so-called ATF or CVTF) used in the transmission (for example, , see the following patent documents). This heat exchanger has the function of quickly raising the temperature of the fluid during a cold start and reducing mechanical loss (including friction loss) in the transmission.

特開２００２－３４０１６１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-340161

フルード用の熱交換器を流通する冷却水が流れる流路上には、当該熱交換器に冷却水を流入させるか否かの切り換えを行うために、ワックスペレットサーモスタット、ベローズサーモスタット、バイメタルサーモスタット、または形状記憶合金サーモスタットが設置される。この種のサーモスタットは、部品点数が多いが機能は単純であり、冷却水温が設定値よりも高くなったら開弁しさもなくば閉弁するのみであって、費用対効果が低い。 A wax pellet thermostat, a bellows thermostat, a bimetal thermostat, or a shaped A memory alloy thermostat is installed. This type of thermostat has a large number of parts, but its function is simple. When the cooling water temperature rises above a set value, the valve only closes, if not open, and is not cost-effective.

また、既存のシステムは、内燃機関からヒータコアへの冷却水の流入を全く制御しないものが多く、冷却水ポンプが稼働している限り冷却水がヒータコアを循環し続ける。冷間始動時には、可及的速やかに内燃機関を暖機して内燃機関における機械的損失を低減させることが望ましいが、ヒータコアにおいて熱が奪われるために暖機が遅れ、燃費性能面での不利を招く。 Moreover, many existing systems do not control the inflow of cooling water from the internal combustion engine to the heater core at all, and the cooling water continues to circulate through the heater core as long as the cooling water pump is in operation. During a cold start, it is desirable to warm up the internal combustion engine as quickly as possible to reduce the mechanical loss in the internal combustion engine, but the heat is taken away by the heater core, which slows the warm-up and is disadvantageous in terms of fuel efficiency. invite.

本発明は、簡易な構成により低コストで車両の燃費性能の向上を実現しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the fuel efficiency of a vehicle with a simple configuration at low cost.

本発明では、車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却水系統において、現在の冷却水温、外気温及び車両の駆動系の変速機に用いられるフルードの温度に応じて、車室内の空気との間で熱交換を行うヒータコア及び前記フルードとの間で熱交換を行う熱交換器に冷却水を流通させるか否かを制御するものであり、前記ヒータコアを流通する冷却水が流れる流路と、この流路とは異なり前記熱交換器を流通する冷却水が流れる流路とにそれぞれ、現在の冷却水の温度によらず任意に開閉操作可能なバルブが個別に設置され、前者の流路の開閉と後者の流路の開閉とを独立して制御でき、外気温がある値β未満の低温でかつ冷却水温がある値α以上に高い場合、または、外気温が値β未満の低温でかつフルード温がある値γを超えて高温化している場合には、前記各バルブを制御して内燃機関からの冷却水を前記ヒータコア及び前記熱交換器に流入させ、外気温が値β未満の低温でかつ冷却水温が値α未満の場合、または、外気温が値β未満の低温でかつフルード温が値γを超えない場合には、前記各バルブを制御して内燃機関からの冷却水を前記ヒータコアに流入させ前記熱交換器には流入させない制御装置を構成した。 In the present invention, in a cooling water system of a water-cooled internal combustion engine mounted on a vehicle, the current temperature of the cooling water, the outside air temperature, and the temperature of the fluid used in the transmission of the drive system of the vehicle, the temperature of the fluid used in the transmission of the vehicle. a flow path through which cooling water flows through the heater core and a heat exchanger that exchanges heat between the fluid and the heater core that exchanges heat between the heater core and the fluid; Different from this flow path, a valve that can be opened and closed arbitrarily regardless of the current temperature of the cooling water is individually installed in the flow path of the cooling water flowing through the heat exchanger. Opening and closing and opening and closing of the latter flow path can be controlled independently, and when the outside air temperature is a low temperature less than a certain value β and the cooling water temperature is higher than a certain value α, or the outside air temperature is a low temperature less than the value β and When the fluid temperature exceeds a certain value γ, the valves are controlled to flow the cooling water from the internal combustion engine into the heater core and the heat exchanger, and the outside air temperature is less than the value β. and the cooling water temperature is less than the value α, or when the outside air temperature is less than the value β and the fluid temperature does not exceed the value γ, the respective valves are controlled to divert the cooling water from the internal combustion engine to the A control system was constructed to allow heat to flow into the heater core and not into the heat exchanger .

本発明によれば、簡易な構成により低コストで車両の燃費性能の向上を実現し得る。 According to the present invention, it is possible to improve the fuel efficiency of a vehicle at low cost with a simple configuration.

本発明の一実施形態において車両に搭載される内燃機関及び制御装置の構成を示す図。1 is a diagram showing the configuration of an internal combustion engine and a control device mounted on a vehicle in one embodiment of the present invention; FIG. 同実施形態に関連する内燃機関の冷却水系統の構成を示す図。The figure which shows the structure of the cooling water system of the internal combustion engine relevant to the same embodiment. 同実施形態の制御装置が実施する制御の内容を説明する図。The figure explaining the content of the control which the control apparatus of the same embodiment implements.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、車両に搭載される水冷式内燃機関の概要を示す。図示例の内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。 One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of a water-cooled internal combustion engine mounted on a vehicle. The illustrated internal combustion engine is a spark-ignited four-stroke gasoline engine, and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is illustrated in FIG. 1). An injector 11 for injecting fuel is provided near the intake port of each cylinder 1 . A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1 . The spark plug 12 receives an induced voltage generated by an ignition coil and induces spark discharge between a center electrode and a ground electrode.

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。 An intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1 . An air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order on the intake passage 3 from upstream.

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。 An exhaust passage 4 for exhausting exhaust guides the exhaust generated as a result of burning fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 for purifying exhaust gas are arranged on the exhaust passage 4 .

外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。 The external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 2 realizes so-called high-pressure loop EGR, and includes an EGR passage 21 that communicates the upstream side of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 and the downstream side of the throttle valve 32 in the intake passage 3. , an EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21 and an EGR valve 23 for opening and closing the EGR passage 21 to control the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage 21 . The inlet of the EGR passage 21 is connected to the exhaust manifold 42 in the exhaust passage 4 or a predetermined location downstream thereof. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, specifically to a surge tank 33. As shown in FIG.

車両の駆動源となる内燃機関と、車両の車軸及び駆動輪とを繋ぐ駆動系には、変速機が実装される。変速機は、例えば既知のトルクコンバータ及び自動変速機６である。自動変速機６は、無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）であることがある。その場合、トルクコンバータとベルト式ＣＶＴとの間には、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置が介在する。 2. Description of the Related Art A transmission is mounted in a drive system that connects an internal combustion engine, which is a drive source of a vehicle, and axles and driving wheels of the vehicle. The transmission is for example a known torque converter and automatic transmission 6 . The automatic transmission 6 may be a belt-type CVT (Continuously Variable Transmission), which is a type of continuously variable transmission. In that case, a forward/reverse switching device using a planetary gear mechanism is interposed between the torque converter and the belt-type CVT.

そして、トルクコンバータ、前後進切換装置及びベルト式ＣＶＴには、共通のトランスミッションフルード（ＣＶＴＦ）が用いられる。このフルードは、駆動力の伝達、クラッチの締結圧力の供給、ベルトの挟圧力の供給、潤滑等を担う。フルードを吸込んで吐出するオイルポンプは、トルクコンバータと前後進切換装置との間に所在し、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて稼働する。 A common transmission fluid (CVTF) is used for the torque converter, the forward/reverse switching device, and the belt-type CVT. This fluid is responsible for transmission of driving force, supply of engagement pressure for the clutch, supply of clamping pressure for the belt, lubrication, and the like. An oil pump that draws in and discharges fluid is located between the torque converter and the forward/reverse switching device, and operates by receiving driving force transmitted from the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine.

図２に、内燃機関の冷却水系統を例示する。冷却水を吸込んで吐出する冷却水ポンプ５１は、内燃機関のクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する。尤も、冷却水ポンプ５１として電動ポンプを採用してもよいことは言うまでもない。冷却水ポンプ５１が吐出した冷却水は、まず内燃機関のシリンダブロック５２に流入し、次いでシリンダヘッド５３に流入する。そして、シリンダヘッド５３から、ＣＶＴＦウォーマ５５、ヒータコア５４、ＥＧＲクーラ２２、スロットルバルブ３２を内包するスロットルボディ３２０、ＥＧＲバルブ２３を内包するバルブハウジング２３０、ラジエータ５６といった各所に向けて送り出される。 FIG. 2 illustrates a cooling water system of an internal combustion engine. A cooling water pump 51 that draws in and discharges cooling water operates by receiving torque transmitted from the crankshaft of the internal combustion engine. Of course, it goes without saying that an electric pump may be employed as the cooling water pump 51 . The cooling water discharged by the cooling water pump 51 first flows into the cylinder block 52 of the internal combustion engine and then flows into the cylinder head 53 . Then, it is sent from the cylinder head 53 to various places such as the CVTF warmer 55 , the heater core 54 , the EGR cooler 22 , the throttle body 320 containing the throttle valve 32 , the valve housing 230 containing the EGR valve 23 , and the radiator 56 .

ＣＶＴＦウォーマ５５は、内燃機関の冷却水と、トルクコンバータ及び自動変速機６に用いられるフルードとの間で熱交換を行う熱交換器である。ＣＶＴＦウォーマ５５は、冷間始動時にフルードを早期に昇温させるとともに、フルードが過剰な高温、例えば１００℃以上となることを抑制する。 The CVTF warmer 55 is a heat exchanger that exchanges heat between the cooling water of the internal combustion engine and the fluid used in the torque converter and the automatic transmission 6 . The CVTF warmer 55 quickly raises the temperature of the fluid during a cold start and prevents the fluid from reaching an excessively high temperature, for example, 100° C. or higher.

ヒータコア５４は、冷却水と車室内の空気との間で熱交換を行い、車室内の空調、特に暖房のために働く。 The heater core 54 exchanges heat between the cooling water and the air in the vehicle interior, and works for air conditioning, particularly heating, in the vehicle interior.

ＥＧＲクーラ２２は、冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換を行い、吸気通路３に流入するＥＧＲガスの温度を低下させる。 The EGR cooler 22 exchanges heat between the cooling water and the EGR gas to lower the temperature of the EGR gas flowing into the intake passage 3 .

スロットルボディ３２０及びバルブハウジング２３０に冷却水を供給するのは、冷間始動時に各バルブ３２、２３を早期に昇温させ、またバルブ３２、２３の凍結を防止する意図である。 The purpose of supplying cooling water to the throttle body 320 and the valve housing 230 is to quickly raise the temperature of the valves 32 and 23 during a cold start and to prevent the valves 32 and 23 from freezing.

シリンダヘッド５３からＣＶＴＦウォーマ５５及びヒータコア５４に向かう冷却水は当初同一の流路を流れており、後に分岐してＣＶＴＦウォーマ５５及びヒータコア５４の各々に流入する。図２に示す例では、ＣＶＴＦウォーマ５５に流入する冷却水とヒータコア５４に流入する冷却水とが合流している流路上に、当該流路を開閉するためのＦＳＶ（Ｆｌｏｗ Ｓｈｕｔ Ｖａｌｖｅ、またはＦｌｏｗ Ｓｈｕｔｔｅｒ Ｖａｌｖｅ）５７を設置している。ＦＳＶ５７は、制御信号ｍを受けて開閉する開閉弁、またはその開度を変化させる流量制御弁であって、例えばソレノイドバルブである。図示例では、ＦＳＶ５７を、ＣＶＴＦウォーマ５５及びヒータコア５４の上流、即ちＣＶＴＦウォーマ５５に流入する冷却水とヒータコア５４に流入する冷却水とが分岐する前に合流している流路上に設けている。が、ＦＳＶ５７を、ＣＶＴＦウォーマ５５及びヒータコア５４の下流、即ちＣＶＴＦウォーマ５５を通過した冷却水とヒータコア５４を通過した冷却水とが再合流する流路上に設けてもよいことは言うまでもない。 The coolant flowing from the cylinder head 53 to the CVTF warmer 55 and the heater core 54 initially flows through the same flow path, and later branches to flow into the CVTF warmer 55 and the heater core 54 respectively. In the example shown in FIG. 2, on the flow path where the cooling water flowing into the CVTF warmer 55 and the cooling water flowing into the heater core 54 join, there is an FSV (Flow Shut Valve, or Flow Shutter) for opening and closing the flow path. Valve) 57 is installed. The FSV 57 is an on-off valve that opens and closes in response to a control signal m, or a flow rate control valve that changes the degree of opening thereof, such as a solenoid valve. In the illustrated example, the FSV 57 is provided upstream of the CVTF warmer 55 and the heater core 54, that is, on the flow path where the cooling water flowing into the CVTF warmer 55 and the cooling water flowing into the heater core 54 join before branching. However, it goes without saying that the FSV 57 may be provided downstream of the CVTF warmer 55 and the heater core 54, that is, on the flow path where the cooling water that has passed through the CVTF warmer 55 and the cooling water that have passed through the heater core 54 rejoin.

ＣＶＴＦウォーマ５５を流通した冷却水及びヒータコア５４を流通した冷却水は再び合流し、ＥＧＲクーラ２２へと向かう。さらに、スロットルボディ３２０及びバルブハウジング２３０を流通した冷却水が、その流れに加わる。ＥＧＲクーラ２２を流通した冷却水は、シリンダブロック５２に向けて流下し、再び冷却水ポンプ５１に吸込まれる。 The cooling water that has flowed through the CVTF warmer 55 and the cooling water that has flowed through the heater core 54 join again and head toward the EGR cooler 22 . Furthermore, the cooling water that has flowed through throttle body 320 and valve housing 230 joins the flow. The cooling water that has flowed through the EGR cooler 22 flows down toward the cylinder block 52 and is sucked into the cooling water pump 51 again.

ラジエータ５６は、冷却水を自然空冷または強制空冷してその温度を低下させる放熱器である。ラジエータ５６とシリンダブロック５２とを連絡する冷却水還流路上には、当該還流路を開閉するためのサーモスタット５８を設置する。サーモスタット５８は、冷却水の温度が設定値以上の高温となったときに開弁し、それ未満の温度であるときには閉弁する。 The radiator 56 is a radiator that reduces the temperature of the cooling water by natural air cooling or forced air cooling. A thermostat 58 for opening and closing the circulation path is installed on the cooling water circulation path that connects the radiator 56 and the cylinder block 52 . The thermostat 58 opens when the temperature of the cooling water reaches a set value or higher, and closes when the temperature is below the set value.

本実施形態における制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵまたはコントローラがＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。 An ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device in this embodiment, is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like. The ECU 0 may be formed by connecting a plurality of ECUs or controllers so as to be able to communicate with each other via electric communication lines such as CAN (Controller Area Network).

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、内燃機関に対する要求負荷率）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、外気の温度を検出する外気温センサから出力される外気温信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関の温度を示唆する冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、トランスミッションフルードの温度を検出する液温センサから出力されるフルード温信号ｇ、内燃機関の吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｈ等が入力される。 The input interface of the ECU 0 receives a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crankshaft of the internal combustion engine and the engine speed. , an accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as the accelerator opening (so to speak, the required load factor for the internal combustion engine), and an outside air temperature sensor that detects the temperature of the outside air. An outside air temperature signal d output from, an intake temperature/pressure signal e output from a temperature/pressure sensor that detects the intake air temperature and intake pressure in the intake passage 3 (especially the surge tank 33), and the temperature of the internal combustion engine A coolant temperature signal f output from a coolant temperature sensor that detects the suggested coolant temperature, a fluid temperature signal g output from a fluid temperature sensor that detects the transmission fluid temperature, an intake camshaft or an exhaust camshaft of an internal combustion engine. A cam angle signal h or the like output from a cam angle sensor at a plurality of cam angles is input.

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ、ＦＳＶ５７に対して開閉制御信号ｍ等を出力する。 From the output interface of the ECU 0, an ignition signal i for the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j for the injector 11, an opening operation signal k for the throttle valve 32, and an opening operation signal for the EGR valve 23. It outputs the switching control signal m and the like in response to the signal l and the FSV 57 .

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）、トルクコンバータのロックアップを行うか否か、自動変速機の変速比、ＦＳＶ５７の開閉またはその開度、等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in memory in advance, calculates operating parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various types of information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for controlling the operation of the internal combustion engine through an input interface, learns the engine speed, and fills the cylinder 1. Estimate the inspiratory volume. Then, based on the engine speed, the intake air amount, etc., the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of fuel injections for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, required EGR rate (or EGR rate gas amount), whether or not to lock up the torque converter, gear ratio of the automatic transmission, opening/closing or opening of the FSV 57, and various other operating parameters are determined. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, l, m corresponding to the operating parameters through the output interface.

しかして、ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の冷却水温、外気温、及びトランスミッションフルードの温度に応じて、ヒータコア５４及びＣＶＴＦウォーマ５５に冷却水を流通させるか否かを決定し、ＦＳＶ５７を開閉操作する。 Accordingly, the ECU 0 determines whether or not to allow cooling water to flow through the heater core 54 and the CVTF warmer 55 according to the current temperature of the cooling water of the internal combustion engine, the outside air temperature, and the temperature of the transmission fluid, and opens and closes the FSV 57. .

上述の通り、図２に示す例では、内燃機関の冷却水系統に随時操作可能な一個のＦＳＶ５７を設置しており、このＦＳＶ５７によりヒータコア５４への冷却水の流入及びＣＶＴＦウォーマ５５への冷却水の流入の双方を制御することができる。言うまでもなく、ＦＳＶ５７を開弁すればヒータコア５４及びＣＶＴＦウォーマ５５に冷却水が流入し、ＦＳＶ５７を閉弁すればヒータコア５４及びＣＶＴＦウォーマ５５に冷却水が流入しなくなる。 As described above, in the example shown in FIG. 2, one FSV 57 that can be operated at any time is installed in the cooling water system of the internal combustion engine. can control both the inflow of Needless to say, cooling water flows into the heater core 54 and the CVTF warmer 55 when the FSV 57 is opened, and cooling water does not flow into the heater core 54 and the CVTF warmer 55 when the FSV 57 is closed.

図３に、ＥＣＵ０によるＦＳＶ５７の開閉のパターンを示している。図中、網点を付して表している領域がＦＳＶ５７を閉弁する領域であり、それ以外の領域がＦＳＶ５７を開弁する領域である。原則として、ＥＣＵ０は、外気温がβ未満の低温である環境下では、冷却水温やフルード温如何によらず、ＦＳＶ５７を開弁して内燃機関の冷却水をヒータコア５４に流入させる。これは、車室内の暖房性能を維持するためである。 FIG. 3 shows patterns of opening and closing of the FSV 57 by the ECU0. In the drawing, the area shown with halftone dots is the area where the FSV 57 is closed, and the other area is the area where the FSV 57 is opened. As a general rule, the ECU 0 opens the FSV 57 to allow the cooling water of the internal combustion engine to flow into the heater core 54 regardless of the temperature of the cooling water or the fluid under an environment where the outside air temperature is lower than β. This is for maintaining the heating performance in the passenger compartment.

並びに、冷却水温がα以上に高いときには、ＦＳＶ５７を開弁して冷却水をＣＶＴＦウォーマ５５に流入させる。これは、既に内燃機関がある程度以上暖機されており、ＦＳＶ５７を閉弁して内燃機関の昇温を促進する必要がなく、寧ろトランスミッションフルードを昇温させることが求められるからである。 In addition, when the cooling water temperature is higher than α, the FSV 57 is opened to allow the cooling water to flow into the CVTF warmer 55 . This is because the internal combustion engine has already been warmed up to a certain extent and there is no need to close the FSV 57 to increase the temperature of the internal combustion engine, rather it is required to increase the temperature of the transmission fluid.

また、フルード温がγを超えて過剰に高温化しているときには、ＦＳＶ５７を開弁して冷却水をＣＶＴＦウォーマ５５に流入させる。これは、トランスミッションフルードのそれ以上の昇温を抑止し、さらにはフルードの温度降下を促すためである。 Further, when the fluid temperature exceeds γ and is excessively high, the FSV 57 is opened to allow cooling water to flow into the CVTF warmer 55 . This is to prevent further temperature rise of the transmission fluid and to promote the temperature drop of the fluid.

外気温がβ以上、フルード温がγ以下であり、冷却水温がαよりも低いときには、基本的には、ＦＳＶ５７を閉弁して冷却水のヒータコア５４及びＣＶＴＦウォーマ５５への流入を停止してよい。典型的には、寒冷環境下以外での冷間始動の直後の時期がこれに該当するが、ＦＳＶ５７を閉弁することでヒータコア５４及びＣＶＴＦウォーマ５５に温熱が奪われることがなくなり、内燃機関の暖機を早めることができる。 When the outside air temperature is β or higher, the fluid temperature is γ or lower, and the cooling water temperature is lower than α, basically, the FSV 57 is closed to stop the cooling water from flowing into the heater core 54 and the CVTF warmer 55. good. Typically, this corresponds to the timing immediately after a cold start in a non-cold environment, but by closing the FSV 57, the heater core 54 and the CVTF warmer 55 are not deprived of heat, and the internal combustion engine You can warm up faster.

但し、冷却水温がα以下かつフルード温がγ以下であって、冷却水の温度もトランスミッションフルードの温度も低い状況においては、ＦＳＶ５７を閉弁することで冷却水温が高まる代わりにフルード温が上昇せず、ＦＳＶ５７を開弁することでフルード温が上昇する分だけ冷却水から熱が奪われるというトレードオフが存在する。冷却水温の上昇とフルード温の上昇とのどちらを優先するべきかは、一意には決定できない。 However, when the cooling water temperature is α or less and the fluid temperature is γ or less, and both the cooling water temperature and the transmission fluid temperature are low, closing the FSV 57 raises the cooling water temperature instead of increasing the fluid temperature. However, there is a trade-off in that opening the FSV 57 removes heat from the cooling water by the amount of increase in fluid temperature. It cannot be uniquely determined which of the cooling water temperature rise and the fluid temperature rise should be prioritized.

一例として、（外気温がβ以上であることを前提として）冷却水温がα以下かつフルード温がγ以下の状況では、冷却水温が所定未満の低温である場合には内燃機関の暖機を優先してＦＳＶ５７を閉弁する一方、冷却水温がそれ以上である場合にはフルード温が閾値よりも低いことを条件としてＦＳＶ５７を開弁することとし、その閾値を現在の冷却水温が高いほど引き上げる（冷却水温が低いほど引き下げる）ことが考えられる。 As an example, in a situation where the cooling water temperature is below α and the fluid temperature is below γ (assuming the outside air temperature is above β), if the cooling water temperature is lower than a predetermined temperature, warm-up of the internal combustion engine is prioritized. On the other hand, if the cooling water temperature is higher than that, the FSV 57 is opened on condition that the fluid temperature is lower than the threshold, and the threshold is raised as the current cooling water temperature is higher ( It is conceivable that the lower the cooling water temperature, the lower it is.

本実施形態では、車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却水系統において、車室内の空気との間で熱交換を行うヒータコア５４を流通する冷却水、及び車両の駆動系の変速機に用いられるフルードとの間で熱交換を行う熱交換器５５を流通する冷却水がともに流れる流路上に、現在の冷却水の温度によらず任意に開閉操作が可能な一個のバルブ５７を設け、このバルブ５７により前記ヒータコア５４及び前記熱交換器５５に冷却水を流通させるか否かを制御することとした。 In this embodiment, in a cooling water system of a water-cooled internal combustion engine mounted on a vehicle, cooling water flowing through a heater core 54 that exchanges heat with the air in the vehicle interior and a transmission of the vehicle drive system are used. A valve 57 that can be opened and closed arbitrarily regardless of the current temperature of the cooling water is provided on the flow path where the cooling water flowing through the heat exchanger 55 that exchanges heat with the fluid that is flowing. A valve 57 is used to control whether cooling water is allowed to flow through the heater core 54 and the heat exchanger 55 .

本実施形態の制御装置０は、現在の冷却水温、外気温及び車両の駆動系の変速機に用いられるフルードの温度に応じて、ヒータコア５４及び熱交換器５５に冷却水を流通させるか否かを制御する。本実施形態によれば、簡易な構成により車両の燃費性能の向上を実現し得る。サーモスタットと異なり、制御バルブ５７は柔軟に開閉操作することができ、現在の冷却水温、外気温及びフルード温に応じたきめ細かな制御を実現することが可能である。しかも、本実施形態の冷却水系統の構造では、制御バルブ５７の個数を徒に増やす必要がなく、コスト増を招かずに済む。 The control device 0 of the present embodiment determines whether cooling water is passed through the heater core 54 and the heat exchanger 55 according to the current cooling water temperature, the outside air temperature, and the temperature of the fluid used in the transmission of the drive system of the vehicle. to control. According to this embodiment, it is possible to improve the fuel efficiency of the vehicle with a simple configuration. Unlike a thermostat, the control valve 57 can be flexibly opened and closed, and detailed control can be achieved according to the current cooling water temperature, outside air temperature, and fluid temperature. Moreover, in the structure of the cooling water system of the present embodiment, there is no need to uselessly increase the number of control valves 57, thereby avoiding an increase in cost.

なお、制御バルブたるＦＳＶ５７は、電磁ソレノイドバルブに限定されない。制御装置たるＥＣＵ０が適時開閉操作できるものであればよく、液圧回路を通じて作動液圧を供給することにより開閉駆動する態様のバルブを採用しても構わない。 It should be noted that the control valve FSV 57 is not limited to an electromagnetic solenoid valve. Any valve that can be opened and closed by the ECU 0, which is a control device, may be used.

また、図２示す例では、一個のＦＳＶ５７により、ヒータコア５４に冷却水を流通させるか否か、並びに熱交換器たるＣＶＴＦウォーマ５５に冷却水を流通させるか否かを同時に制御していた。これに対し、ヒータコア５４を流通する冷却水が流れる流路と、この流路とは異なりＣＶＴＦウォーマ５５に流通する冷却水が流れる流路とにそれぞれ、現在の冷却水の温度によらずＥＣＵ０が任意に開閉操作可能な制御バルブたるＦＳＶを個別に設置し、前者の流路の開閉と後者の流路の開閉とを独立して制御できるようにしてもよい。 In the example shown in FIG. 2 , one FSV 57 simultaneously controls whether cooling water is passed through the heater core 54 and whether cooling water is passed through the CVTF warmer 55, which is a heat exchanger. On the other hand, the flow path through which the coolant circulates through the heater core 54 and the flow path through which the coolant circulates through the CVTF warmer 55 differ from this flow path. An FSV, which is a control valve that can be opened/closed arbitrarily, may be separately installed so that opening/closing of the former flow path and opening/closing of the latter flow path can be independently controlled.

その場合には、冷却水がヒータコア５４にもＣＶＴＦウォーマ５５にも流入しない状態、冷却水がヒータコア５４に流入するがＣＶＴＦウォーマ５５には流入しない状態、冷却水がＣＶＴＦウォーマ５５に流入するがヒータコア５４には流入しない状態、冷却水がヒータコア５４にもＣＶＴＦウォーマ５５にも流入する状態の四つの状態を具現できる。 In that case, the cooling water flows into neither the heater core 54 nor the CVTF warmer 55, the cooling water flows into the heater core 54 but does not flow into the CVTF warmer 55, the cooling water flows into the CVTF warmer 55 but the heater core Four states can be implemented: a state in which the cooling water does not flow into the heater core 54 and a state in which the cooling water flows into both the heater core 54 and the CVTF warmer 55 .

そして、ＥＣＵ０は、現在の冷却水温、外気温及び車両の駆動系の変速機に用いられるフルードの温度に応じて、それらのうちの何れの状態をとるかを選択することになる。例えば、外気温がβ未満の低温である環境下では、ヒータコア５４に冷却水を流入させるが、ＣＶＴＦウォーマ５５に冷却水を流入させるかどうかは冷却水温やフルード温に応じて可変とすることができる。即ち、冷却水温がα以上に高いときやフルード温がγを超えて高温化しているときには冷却水をＣＶＴＦウォーマ５５に流入させるが、そうでなければ冷却水をＣＶＴＦウォーマ５５に流入させないことができる。 Then, the ECU 0 selects one of these states according to the current cooling water temperature, the outside air temperature, and the temperature of the fluid used in the transmission of the drive system of the vehicle. For example, in an environment where the outside air temperature is lower than β, the cooling water is allowed to flow into the heater core 54, but whether or not the cooling water is allowed to flow into the CVTF warmer 55 can be varied according to the cooling water temperature and the fluid temperature. can. That is, when the cooling water temperature is higher than α or when the fluid temperature exceeds γ, the cooling water is allowed to flow into the CVTF warmer 55. Otherwise, the cooling water can be prevented from flowing into the CVTF warmer 55. .

あるいは、冷間始動直後の冷却水温やフルード温が低い状況において、冷却水をＣＶＴＦウォーマ５５には流入させるがヒータコア５４には流入させないようにすることもできる。 Alternatively, in a situation where the cooling water temperature or the fluid temperature is low immediately after cold start, the cooling water can be allowed to flow into the CVTF warmer 55 but not into the heater core 54 .

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The specific configuration of other parts can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.

本発明は、車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却水系統及びその制御に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a cooling water system of a water-cooled internal combustion engine mounted on a vehicle and its control.

０…制御装置（ＥＣＵ）
５４…ヒータコア
５５…熱交換器（ＣＶＴＦウォーマ）
５７…制御バルブ（ＦＳＶ）
ｄ…外気温信号
ｆ…冷却水温信号
ｇ…フルード温信号
ｍ…バルブの開閉制御信号 0... Control unit (ECU)
54...Heater core 55...Heat exchanger (CVTF warmer)
57... Control valve (FSV)
d...Outside temperature signal f...Cooling water temperature signal g...Fluid temperature signal m...Valve open/close control signal

Claims (1)

車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却水系統において、
現在の冷却水温、外気温及び車両の駆動系の変速機に用いられるフルードの温度に応じて、車室内の空気との間で熱交換を行うヒータコア及び前記フルードとの間で熱交換を行う熱交換器に冷却水を流通させるか否かを制御するものであり、
前記ヒータコアを流通する冷却水が流れる流路と、この流路とは異なり前記熱交換器を流通する冷却水が流れる流路とにそれぞれ、現在の冷却水の温度によらず任意に開閉操作可能なバルブが個別に設置され、前者の流路の開閉と後者の流路の開閉とを独立して制御でき、
外気温がある値β未満の低温でかつ冷却水温がある値α以上に高い場合、または、外気温が値β未満の低温でかつフルード温がある値γを超えて高温化している場合には、前記各バルブを制御して内燃機関からの冷却水を前記ヒータコア及び前記熱交換器に流入させ、
外気温が値β未満の低温でかつ冷却水温が値α未満の場合、または、外気温が値β未満の低温でかつフルード温が値γを超えない場合には、前記各バルブを制御して内燃機関からの冷却水を前記ヒータコアに流入させ前記熱交換器には流入させない制御装置。 In the cooling water system of the water-cooled internal combustion engine mounted on the vehicle,
A heater core that exchanges heat with the air in the vehicle compartment and heat that exchanges heat with the fluid according to the current cooling water temperature, the outside air temperature, and the temperature of the fluid used in the transmission of the vehicle's drive system. It controls whether cooling water is circulated in the exchanger,
The flow path through which cooling water flows through the heater core, and the flow path through which cooling water through the heat exchanger differs from this flow path can be arbitrarily opened and closed regardless of the current temperature of the cooling water. valves are installed individually, and the opening and closing of the former flow path and the opening and closing of the latter flow path can be controlled independently ,
When the outside temperature is below a certain value β and the cooling water temperature is higher than a certain value α, or when the outside temperature is below a value β and the fluid temperature exceeds a certain value γ , controlling the valves to allow cooling water from the internal combustion engine to flow into the heater core and the heat exchanger;
When the outside air temperature is below the value β and the cooling water temperature is below the value α, or when the outside temperature is below the value β and the fluid temperature does not exceed the value γ, each valve is controlled. A control device that allows cooling water from an internal combustion engine to flow into the heater core and not into the heat exchanger .
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