JP2012132379A - Engine cooling water device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの冷却水装置に関し、特に電動ウォータポンプを備えるエンジンの冷却水装置に関する。 The present invention relates to an engine cooling water device, and more particularly to an engine cooling water device including an electric water pump.
一般的に、エンジンの冷却水装置は、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させる冷却水回路に、エンジンから流出する冷却水をラジエータから迂回させるバイパス流路を設けている。そして、エンジンの暖気時は、サーモスタットを閉弁して冷却水をバイパス通路に流通させることで、エンジンの暖気を促進させている。 In general, an engine cooling water device is provided with a bypass flow path that bypasses cooling water flowing out from the engine from the radiator in a cooling water circuit that circulates the cooling water between the engine and the radiator. When the engine is warming up, the engine is warmed up by closing the thermostat and allowing the coolant to flow through the bypass passage.
例えば、特許文献1には、エンジンの冷間時にシリンダヘッドとシリンダブロックとの間で冷却水を循環させ、エンジンの温間高負荷時にシリンダヘッド、シリンダブロック及びラジエータ間で冷却水を循環させる冷却水装置が開示されている。
For example,
ところで、エンジンの暖気時においては、エンジン内の各摺動部を潤滑するエンジンオイルが低温状態になる。そのため、エンジンオイルの粘度は高くなり、各摺動部のフリクションが増大することで、エンジンの燃費は悪化する。 By the way, when the engine is warming up, the engine oil that lubricates the sliding portions in the engine is in a low temperature state. Therefore, the viscosity of the engine oil is increased, and the friction of each sliding portion is increased, so that the fuel efficiency of the engine is deteriorated.
また、暖気始動時は冷却水温が低いため、エンジンの燃焼室温度も低下する。そのため、排気中のHCやCOの量が多くなり、排気エミッションを悪化させる可能性がある。 Further, since the coolant temperature is low at the start of warm-up, the combustion chamber temperature of the engine also decreases. For this reason, the amount of HC and CO in the exhaust gas increases, and exhaust emission may be deteriorated.
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたもので、その目的は、エンジンの暖気を促進させながら、燃費を効果的に向上することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to effectively improve fuel efficiency while promoting warm-up of the engine.
上記目的を達成するため、本発明のエンジンの冷却水装置は、エンジンとラジエータとの間で冷却水を循環させる冷却水回路と、前記冷却水回路を循環する冷却水を前記ラジエータから迂回させるバイパス流路と、前記冷却水回路を循環する冷却水の温度が所定温度以下の時は、前記冷却水の流路を前記バイパス流路に切り替える流路切替手段と、前記冷却水回路に設けられ、前記エンジンの潤滑油と冷却水との熱交換を行う熱交換部と、前記冷却水回路に設けられ、冷却水を圧送供給する電動ウォータポンプと、前記電動ウォータポンプの駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記エンジンの暖気時に前記電動ウォータポンプが停止と駆動とを繰り返すように、前記電動ウォータポンプを制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an engine cooling water device according to the present invention includes a cooling water circuit that circulates cooling water between an engine and a radiator, and a bypass that bypasses the cooling water circulating through the cooling water circuit from the radiator. When the temperature of the cooling water circulating through the cooling water circuit is equal to or lower than a predetermined temperature, the cooling water circuit is provided with channel switching means for switching the cooling water channel to the bypass channel, A heat exchanging section for exchanging heat between the lubricating oil of the engine and cooling water; an electric water pump provided in the cooling water circuit for supplying the cooling water by pressure; and a control means for controlling driving of the electric water pump; The control means controls the electric water pump so that the electric water pump repeatedly stops and drives when the engine is warming up.
前記制御手段は、前記エンジンの暖気後は、前記電動ウォータポンプの駆動を前記エンジンの運転状態に応じて制御し、かつ、前記エンジンの暖気時に前記電動ウォータポンプを駆動させる場合は、前記暖気後の駆動よりも高い回転数で前記電動ウォータポンプを駆動させるようにしてもよい。 The control means controls the driving of the electric water pump according to the operating state of the engine after the engine is warmed up, and if the electric water pump is driven when the engine is warmed up, The electric water pump may be driven at a higher rotational speed than the above driving.
本発明のエンジンの冷却水装置によれば、エンジンの暖気を促進させながら、燃費を効果的に向上することができる。 According to the engine coolant system of the present invention, it is possible to effectively improve fuel efficiency while promoting warm-up of the engine.
以下、図1,2に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却水装置1について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
Hereinafter, an engine
図1に示すように、本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却水装置1は、エンジン10と、エンジン10内に設けられた冷却水流路13と、エンジン10の前方に所定の間隔を隔て配設されたラジエータ14と、冷却水流路13の出口部13bとラジエータ14の入口部14aとを連通するインレット配管15と、ラジエータ14の出口部14bと冷却水流路13の入口部13aとを連通するアウトレット配管16と、ラジエータ14を迂回するバイパス配管(バイパス流路)17と、冷却水の流路を切り替えるサーモスタット18と、エンジンの冷却水とエンジンオイル(潤滑油)との熱交換を行うオイルクーラ19と、冷却水を圧送供給する電動ウォータポンプ20と、ECU(電子制御ユニット)40とを有する。
As shown in FIG. 1, an engine
なお、本実施形態の冷却水流路13、インレット配管15及び、アウトレット配管16は、本発明の冷却水回路を構成する。また、本実施形態のオイルクーラ19は、本発明の熱交換部に相当する。さらに、本実施形態のECU40は、本発明の制御手段に相当する。
In addition, the cooling water flow path 13, the
エンジン10のシリンダヘッド11及びシリンダブロック12には、図示しないウォータジャケットが設けられている。このウォータジャケットは、冷却水流路13に接続されており、電動ウォータポンプ20により圧送供給される冷却水を流通させる。すなわち、冷却水流路13の入口部13aから流入した冷却水は、シリンダヘッド11及びシリンダブロック12のウォータジャケットを介して、冷却水流路13の出口部13bへと流通するように構成されている。
The cylinder head 11 and the cylinder block 12 of the engine 10 are provided with a water jacket (not shown). This water jacket is connected to the cooling water flow path 13, and circulates the cooling water that is pressure-fed and supplied by the
ラジエータ14の上方側部に設けられた入口部14aには、インレット配管15が接続されている。また、ラジエータ14の下方側部に設けられた出口部14bには、アウトレット配管16が接続されている。そして、ラジエータ14は、冷却水流路13から流出してインレット配管15を介して流入する冷却水を外気との熱交換により冷却する。その後、冷却された冷却水は、アウトレット配管16を介して冷却水流路13に戻されることで、冷却水を循環させるように構成されている。
An
バイパス配管17は、ラジエータ14を迂回するように、一端をインレット配管15に接続され、他端をアウトレット配管16に接続されている。また、バイパス配管17とインレット配管15との分岐部にはサーモスタット18が介装されている。
The
サーモスタット18は、インレット配管15を流れる冷却水の温度が所定温度まで上昇すると開弁し、冷却水のラジエータ14への流通を許容する開閉弁である。すなわち、冷却水の温度が所定温度以下の時は、サーモスタット18が閉弁され、冷却水はバイパス配管17に流入する。そして、バイパス配管17を流通した冷却水は、アウトレット配管16を介して冷却水流路13に戻されることで、冷却水をラジエータ14から迂回して循環させるように構成されている。このサーモスタット18としては、例えば公知のワックスタイプのサーモスタットが使用される。
The thermostat 18 is an on-off valve that opens when the temperature of the cooling water flowing through the
オイルクーラ19は、アウトレット配管16とバイパス配管17との合流部よりも下流側に位置するアウトレット配管16に介装されている。また、オイルクーラ19には、冷却水とエンジンオイルとの熱交換を行うために、図示しない潤滑油循環路が接続されている。このエンジンオイルは、エンジン10内の図示しない各摺動部を潤滑するもので、エンジン10内の各摺動部としては、例えば、ロッカーアーム、カムシャフト、ピストン、ピストンピン、クランクシャフトベアリング等がある。
The
電動ウォータポンプ20は、アウトレット配管16及びバイパス配管17の合流部と、オイルクーラ19との間に位置するアウトレット配管16に設けられている。この電動ウォータポンプ20は、図示しないインペラの回転により冷却水を圧送する公知の遠心式ポンプで、図示しないインペラのシャフトに接続された駆動モータ21を備える。また、駆動モータ21の作動はECU40により制御されている。すなわち、電動ウォータポンプ20は、ECU40によって駆動モータ21の作動が制御されることで、冷却水の圧送供給(循環)と、圧送供給の停止(循環の中止)とを行うように構成されている。
The
ECU40は、エンジン10やエンジン10を搭載した車両の各種制御をおこなうもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うため、ECU40には、図示しない回転センサやアクセルセンサ、駆動モータ21が電気配線を介して電気的に接続されている。
The ECU 40 performs various controls of the engine 10 and the vehicle on which the engine 10 is mounted, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, a rotation sensor, an accelerator sensor, and a drive motor 21 (not shown) are electrically connected to the
また、ECU40は、駆動モータ21の作動(以下、電動ウォータポンプ20の駆動ともいう)を制御する。具体的には、このECU40は、エンジン10の暖気終了後は、駆動モータ21の作動をエンジン10の運転状態に応じて制御する。すなわち、エンジン10の暖気終了後は、電動ウォータポンプ20がエンジン10の運転状態に応じて駆動され、冷却水は電動ウォータポンプ20によりエンジン10の運転状態に応じて圧送供給される。
The ECU 40 also controls the operation of the drive motor 21 (hereinafter also referred to as driving of the electric water pump 20). Specifically, the ECU 40 controls the operation of the
一方、ECU40は、エンジン10の暖気時は、まず冷却水が沸騰するまで駆動モータ21に作動信号を出力しない。すなわち、エンジン10の暖気開始時は、沸騰冷却になるまで電動ウォータポンプ20は停止される。そして、冷却水が沸騰すると、ECU40は、暖気終了後に行うエンジン10の運転状態に応じた制御(通常時の制御)よりも高い回転数の作動信号を駆動モータ21に出力する。すなわち、沸騰冷却になると、電動ウォータポンプ20は、冷却水の圧送供給量が暖気終了後の圧送供給量(通常時の圧送供給量)よりも多くなるように駆動される。その後、このECU40による電動ウォータポンプ20の停止と駆動の制御は、エンジン10の暖気が終了するまで繰り返し行われるように構成されている。
On the other hand, when the engine 10 is warming up, the ECU 40 does not output an operation signal to the
以上のような構成により、本発明の一実施形態に係るエンジンの冷却水装置1によれば以下のような作用効果を奏する。
With the configuration as described above, the engine
エンジン10の暖気開始時は、まずサーモスタット18が閉弁された状態で電動ウォータポンプ20は停止される。すなわち、冷却水は冷却水流路13内に留まり、シリンダヘッド11やシリンダブロック12内のウォータジャケットからの伝熱により水温が急上昇する。そして、冷却水の沸騰が始まり、沸騰冷却となることで、伝熱量は急激に増加される(図2のA点を参照)。
At the start of warming up of the engine 10, the
その後、電動ウォータポンプ20は、暖気終了後の回転数(通常時の回転数)よりも高い回転数で駆動され、伝熱量の高い高温状態の冷却水(図2のB点参照)がオイルクーラ19に圧送供給される。すなわち、エンジンオイルの油温は、オイルクーラ19に流入する高温状態の冷却水と熱交換されることで、エンジン10の暖機時に効果的に昇温される。さらに、この電動ウォータポンプ20の停止と駆動とは、エンジン10の暖気が終了するまで繰り返し行われる。
Thereafter, the
したがって、エンジン10の暖機時に電動ウォータポンプ20の停止と駆動とを繰り返すことにより、エンジン10の暖機を促進することができるとともに、エンジンオイルの油温を早期に上昇させて各摺動部のフリクションを低減することで、暖機時の燃費を効果的に向上することが可能となる。
Therefore, by repeatedly stopping and driving the
また、エンジン10の暖機が促進され、エンジン10の図示しない燃焼室の温度が早期に上昇することで、排気中に含まれるHCやCOを低減することができ、排気エミッションの悪化を効果的に抑制することが可能となる。 Further, the warming up of the engine 10 is promoted, and the temperature of the combustion chamber (not shown) of the engine 10 rises early, so that HC and CO contained in the exhaust can be reduced, and the exhaust emission is effectively deteriorated. Can be suppressed.
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
例えば、上述の実施形態において、冷却水の圧送供給は電動ウォータポンプ20により行われるものとして説明したが、電磁クラッチを介してエンジン10の動力で駆動されるウォータポンプ(不図示)によって行うこともできる。
For example, in the above-described embodiment, the pumping supply of the cooling water has been described as being performed by the
この場合、エンジン10の暖機時において、ウォータポンプを停止させる際は電磁クラッチを断状態に制御し、かつ、ウォータポンプを駆動させる際は電磁クラッチを接状態に制御すればよい。 In this case, when the engine 10 is warmed up, the electromagnetic clutch is controlled to be disengaged when the water pump is stopped, and the electromagnetic clutch is controlled to be engaged when the water pump is driven.
また、エンジン10の暖機時に電動ウォータポンプ20を駆動させる際の回転数は、必ずしも暖気終了後に行う制御(通常時の制御)よりも高く設定する必要はなく、暖気終了後の制御と同程度の回転数に設定してもよい。この場合も、オイルクーラ19に伝熱量の高い高温状態の冷却水が流入されるので、エンジンオイルの油温を効果的に上昇させることができる。
Further, the number of revolutions when the
10 エンジン
13 エンジン冷却水流路(冷却水回路)
14 ラジエータ
15 インレット配管(冷却水回路)
16 アウトレット配管(冷却水回路)
17 バイパス配管(バイパス流路)
18 サーモスタット(流路切替手段)
19 オイルクーラ(熱交換部)
20 電動ウォータポンプ
40 ECU(制御手段)
10 Engine 13 Engine cooling water flow path (Cooling water circuit)
14
16 Outlet piping (cooling water circuit)
17 Bypass piping (bypass flow path)
18 Thermostat (Channel switching means)
19 Oil cooler (heat exchanger)
20
Claims (2)
前記冷却水回路を循環する冷却水を前記ラジエータから迂回させるバイパス流路と、
前記冷却水回路を循環する冷却水の温度が所定温度以下の時は、前記冷却水の流路を前記バイパス流路に切り替える流路切替手段と、
前記冷却水回路に設けられ、前記エンジンの潤滑油と冷却水との熱交換を行う熱交換部と、
前記冷却水回路に設けられ、冷却水を圧送供給する電動ウォータポンプと、
前記電動ウォータポンプの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記エンジンの暖気時に前記電動ウォータポンプが停止と駆動とを繰り返すように、前記電動ウォータポンプを制御する
ことを特徴とするエンジンの冷却水装置。 A cooling water circuit for circulating cooling water between the engine and the radiator;
A bypass passage for bypassing the coolant circulating in the coolant circuit from the radiator;
When the temperature of the cooling water circulating through the cooling water circuit is equal to or lower than a predetermined temperature, channel switching means for switching the channel of the cooling water to the bypass channel;
A heat exchanging unit provided in the cooling water circuit for exchanging heat between the lubricating oil of the engine and the cooling water;
An electric water pump that is provided in the cooling water circuit and supplies the cooling water by pressure;
Control means for controlling the drive of the electric water pump,
The engine cooling water device, wherein the control means controls the electric water pump so that the electric water pump repeatedly stops and drives when the engine is warming up.
前記エンジンの暖気後は、前記電動ウォータポンプの駆動を前記エンジンの運転状態に応じて制御し、かつ、前記エンジンの暖気時に前記電動ウォータポンプを駆動させる場合は、前記暖気後の駆動よりも高い回転数で前記電動ウォータポンプを駆動させる
ことを特徴とする請求項1記載のエンジンの冷却水装置。 The control means includes
After the engine is warmed up, the driving of the electric water pump is controlled according to the operating state of the engine, and when the electric water pump is driven when the engine is warmed up, the driving after the warming up is higher The engine cooling water device according to claim 1, wherein the electric water pump is driven at a rotational speed.
Priority Applications (1)
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JP2010285786A JP2012132379A (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Engine cooling water device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014097354A1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | 日野自動車株式会社 | Engine cold start warmup method |
CN104595003A (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-06 | 北汽福田汽车股份有限公司 | Adjustable cooling system of engine |
CN110307073A (en) * | 2018-03-20 | 2019-10-08 | 丰田自动车株式会社 | The cooling equipment of engine |
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- 2010-12-22 JP JP2010285786A patent/JP2012132379A/en active Pending
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