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WO2012059969A1 - 内燃機関の冷却システム - Google Patents

内燃機関の冷却システム Download PDF

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WO2012059969A1
WO2012059969A1 PCT/JP2010/069434 JP2010069434W WO2012059969A1 WO 2012059969 A1 WO2012059969 A1 WO 2012059969A1 JP 2010069434 W JP2010069434 W JP 2010069434W WO 2012059969 A1 WO2012059969 A1 WO 2012059969A1
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WO
WIPO (PCT)
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cooling water
temperature
combustion engine
internal combustion
thermostat
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/069434
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中谷　好一郎
晃 山下
武則 竿田
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to US13/882,357 priority Critical patent/US20130220242A1/en
Priority to EP10859226.2A priority patent/EP2636866A1/en
Priority to PCT/JP2010/069434 priority patent/WO2012059969A1/ja
Priority to CN2010800698193A priority patent/CN103180565A/zh
Priority to JP2012541643A priority patent/JP5500264B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/167—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by adjusting the pre-set temperature according to engine parameters, e.g. engine load, engine speed

Definitions

  • the present invention relates to a cooling system for an internal combustion engine.
  • cooling water temperature is set so that the internal combustion engine does not overheat, and the electronic thermostat is controlled so as to be the set cooling water temperature (see, for example, Patent Document 1).
  • cooling water whose specific heat changes at a predetermined temperature is known (for example, see Patent Document 2).
  • This cooling water is configured by dispersing capsules in which a substance causing a phase transition is enclosed in a liquid.
  • the electronic thermostat in the system that controls the electronic thermostat so that the set cooling water temperature is reached, when the cooling water whose specific heat is changed at a predetermined temperature is used, the electronic thermostat is controlled as in the conventional case. It cannot be said that the characteristic that the specific heat of water changes is fully utilized.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a technique for optimizing the opening and closing conditions of a thermostat.
  • a cooling system for an internal combustion engine comprises: In a cooling system for an internal combustion engine that circulates cooling water having a specific heat larger at a predetermined temperature than at a temperature other than the predetermined temperature in the cooling water passage, A radiator provided in the cooling water passage to remove heat from the cooling water; A bypass passage for bypassing the radiator; A thermostat that shuts off the flow of cooling water to the radiator when closed and distributes the cooling water to the bypass passage, and opens the cooling water to at least the radiator when opened; With The thermostat opens when the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature.
  • the predetermined temperature can be a temperature at which a structural phase transition occurs in a substance contained in cooling water, for example. That is, since heat is released or absorbed by the structural phase transition, the specific heat of the cooling water increases at a temperature at which the structural phase transition occurs. For this reason, at the predetermined temperature, the temperature of the cooling water is substantially constant even if there is some heat in and out.
  • the cooling water circulates in the radiator, so that the temperature rise of the cooling water is suppressed.
  • the thermostat is opened when the temperature of the cooling water is lower than the predetermined temperature, the temperature of the cooling water is prevented from rising to the predetermined temperature, so that the characteristic of increasing the specific heat cannot be utilized.
  • the thermostat is set to open when the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature, the specific heat of the cooling water can be increased when the thermostat is closed, so that the characteristic of increasing the specific heat can be utilized. That is, since the temperature of the cooling water can be kept constant when the thermostat is closed, the control corresponding to the variation in the temperature of the cooling water becomes unnecessary. For this reason, the operating state of the internal combustion engine can be stabilized. In this way, the opening / closing conditions of the thermostat can be optimized.
  • an operating region where the thermostat opens when the temperature of the cooling water is higher than the predetermined temperature An operating region where the thermostat opens when the temperature of the cooling water is lower than the predetermined temperature; Can be provided.
  • the temperature at which the thermostat opens can be set according to the required cooling capacity. Thereby, the temperature control of the cooling water according to the operation region is possible.
  • the thermostat may be opened when the temperature of the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the cooling water passage is higher than the predetermined temperature.
  • the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the cooling water passage is cooling water immediately after receiving heat from the internal combustion engine, the temperature hardly rises until it flows into the internal combustion engine again. That is, the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the cooling water passage has a higher temperature than the cooling water in other parts. For this reason, if a thermostat opens according to the temperature of the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the cooling water passage, the characteristic of increasing the specific heat of the cooling water can be utilized while suppressing overheating of the internal combustion engine.
  • the temperature of the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the cooling water passage is higher than the predetermined temperature
  • the temperature of the cooling water flowing into the internal combustion engine from the cooling water passage is When the temperature is higher than the predetermined temperature, an operating region where the thermostat is opened, When the temperature of the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the cooling water passage is higher than the predetermined temperature, and the temperature of the cooling water flowing into the internal combustion engine from the cooling water passage is lower than the predetermined temperature And an operating region where the thermostat is opened, Can be provided.
  • the cooling water flowing into the internal combustion engine from the cooling water passage is the cooling water immediately before receiving heat from the internal combustion engine, the temperature is low.
  • the cooling water flowing out from the internal combustion engine into the cooling water passage has a high temperature because it is the cooling water immediately after receiving heat from the internal combustion engine.
  • the temperature of the entire cooling water is higher than the predetermined temperature. Therefore, if the thermostat is set to open when the temperature of the cooling water flowing from the cooling water passage into the internal combustion engine is higher than the predetermined temperature, the temperature of the entire cooling water is maintained in a state higher than the predetermined temperature. For example, in an operation region where the required cooling capacity is low, the temperature of the entire cooling water can be made higher than a predetermined temperature, thereby improving fuel efficiency.
  • the operation region where the required cooling capacity is low may be a region where the internal combustion engine is operated at a low rotation and a low load.
  • the thermostat when the temperature of the cooling water flowing out from the internal combustion engine to the cooling water passage is higher than a predetermined temperature, and when the temperature of the cooling water flowing into the internal combustion engine from the cooling water passage is lower than the predetermined temperature, the thermostat is When opened, the temperature of the cooling water becomes a predetermined temperature inside the internal combustion engine. For this reason, since the specific heat of cooling water becomes high inside the internal combustion engine, an increase in temperature of the cooling water can be suppressed. For example, in the operation region where the required cooling capacity is high, the specific heat of the cooling water increases inside the internal combustion engine, so that the temperature of the cooling water inside the internal combustion engine can be made constant. Thereby, the operating state of the internal combustion engine can be stabilized.
  • the operation region where the required cooling capacity is high may be a region where the internal combustion engine is operated at a high rotation and high load.
  • the opening and closing conditions of the thermostat can be optimized.
  • FIG. 6 is a time chart showing a transition of the outlet side temperature when the internal combustion engine is warmed up. It is the figure which showed the relationship between cooling water temperature and the specific heat of cooling water. It is the figure which showed the relationship between an engine speed, an engine load, and the temperature which a thermostat opens.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling system for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled internal combustion engine.
  • a water jacket 2 for circulating cooling water is formed inside the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 is connected to a first cooling water passage 11 and a second cooling water passage 12.
  • a radiator 13 and a bypass passage 14 are connected to the first cooling water passage 11 and the second cooling water passage 12.
  • the first cooling water passage 11 connects the outlet side of the water jacket 2 and the inlet side of the radiator 13. That is, the first cooling water passage 11 is a passage for discharging cooling water from the water jacket 2.
  • the second cooling water passage 12 connects the outlet side of the radiator 13 and the inlet side of the water jacket 2. That is, the second cooling water passage 12 is a passage for supplying cooling water to the water jacket 2.
  • a water pump 3 that discharges cooling water from the second cooling water passage 12 side to the water jacket 2 side is provided at a connection portion between the second cooling water passage 12 and the water jacket 2.
  • the bypass passage 14 bypasses the radiator 13 by communicating the first cooling water passage 11 and the second cooling water passage 12.
  • an electronically controlled thermostat 15 is provided in the second cooling water passage 12 closer to the radiator 13 than the connection portion between the second cooling water passage 12 and the bypass passage 14.
  • the opening degree of the thermostat 15 is adjusted according to a signal from the ECU 30 described later.
  • the amount of cooling water supplied to the radiator 13 is adjusted by controlling the opening of the thermostat 15.
  • the cooling water is circulated through the radiator 13 and the bypass passage 14. Regardless of the state of the thermostat 15, the cooling water circulates in parts other than the radiator 13 and the bypass passage 14, but these parts are omitted in FIG.
  • the temperature of the cooling water flowing out from the water jacket 2 (hereinafter also referred to as outlet side temperature) is measured.
  • An outlet side temperature sensor 31 is attached.
  • the temperature of the cooling water flowing into the water jacket 2 (hereinafter also referred to as inlet side temperature) is measured.
  • An inlet side temperature sensor 32 is attached.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 30 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1.
  • the ECU 30 controls the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request.
  • the ECU 30 includes an accelerator opening sensor 33 that outputs an electrical signal corresponding to the accelerator opening to detect the engine load, and a crank position sensor 34 that detects the engine speed via electric wiring. Connected. The output signals of these sensors are input to the ECU 30.
  • the thermostat 15 is connected to the ECU 30 via electric wiring, and the ECU 30 controls the thermostat 15.
  • the specific heat of the cooling water changes at a predetermined temperature.
  • it includes a substance that undergoes a phase transition from a solid to a liquid or from a liquid to a solid at a predetermined temperature. That is, when the temperature of the cooling water reaches a predetermined temperature, the substance contained in the cooling water changes from a solid to a liquid, and at this time, heat is absorbed from the surroundings.
  • the temperature of the cooling water reaches a predetermined temperature
  • the substance contained in the cooling water changes from a liquid to a solid, and at this time, heat is released around.
  • the specific heat of the cooling water changes when the phase transition occurs between the liquid and the solid.
  • FIG. 2 is a time chart showing the transition of the outlet side temperature when the internal combustion engine 1 is warmed up.
  • the outlet side temperature is constant at the predetermined temperature D during the period from A to B. Further, at the time indicated by C, the temperature E reaches the temperature E at which the thermostat 15 opens, and the thermostat 15 is open. Thereby, since cooling water distribute
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the cooling water temperature and the specific heat of the cooling water.
  • the specific heat is higher at the predetermined temperature D than at the other temperatures.
  • the outlet side temperature becomes constant at the predetermined temperature D in the period from A to B.
  • FIG. 2 shows a case where the temperature E at which the thermostat 15 opens is higher than the predetermined temperature D.
  • the thermostat 15 is set to open when the outlet side temperature is higher than the predetermined temperature D, the characteristic that the specific heat of the cooling water is increased, that is, the characteristic that the cooling water temperature is constant is utilized. it can. That is, when the cooling water temperature is rising, the temperature rise can be suppressed by depriving heat, and when the cooling water temperature is falling, the temperature drop can be suppressed by applying heat. For this reason, since it can control that a cooling water temperature fluctuates, the operation state of internal-combustion engine 1 can be stabilized.
  • the temperature E at which the thermostat 15 is opened may be, for example, a temperature at which the warm-up of the internal combustion engine 1 is completed, but is not limited thereto. Further, the component contained in the cooling water may be determined so that the predetermined temperature D is lower than the temperature at which the warm-up of the internal combustion engine 1 is completed. Optimum values of the temperature E for opening the thermostat 15 and the predetermined temperature D can be obtained by experiments or the like.
  • the thermostat 15 is controlled by the ECU 30, but a thermostat that automatically opens and closes at a specified temperature can also be used.
  • the thermostat 15 is set in consideration of the inlet side temperature, that is, the temperature of the cooling water flowing through the second cooling water passage 12. That is, in an operation state where a high cooling capacity is required, the thermostat 15 is set to open at a temperature where the inlet side temperature is lower than the predetermined temperature D. On the other hand, in an operating state where the cooling capacity may be low, the thermostat 15 is set to open at a temperature higher than the predetermined temperature D at the inlet side temperature.
  • the operating state in which high cooling capacity is required is, for example, a state in which at least one of the engine speed and the engine load is relatively high. This may be during high rotation and high load or during acceleration operation.
  • the operating state where the cooling capacity may be low is, for example, a state where the engine speed and the engine load are relatively low. This may be during low rotation and low load or during steady operation.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the engine speed, the engine load, and the temperature at which the thermostat 15 opens.
  • F indicates an operation region where high cooling capacity is required (region where at least one of the engine speed and engine load is relatively high), and G indicates an operation region where the cooling capacity may be low (engine speed and The area where the engine load is relatively low).
  • the thermostat 15 is opened so that the following relationship is established. Inlet side temperature ⁇ predetermined temperature D ⁇ outlet side temperature That is, the predetermined temperature D is higher than the inlet side temperature, and the outlet side temperature is higher than the predetermined temperature D. For this reason, the predetermined temperature D is reached when the cooling water is circulating through the water jacket 2. As a result, the specific heat is increased inside the internal combustion engine 1, so that an increase in the temperature of the cooling water inside the internal combustion engine 1 can be suppressed. Thereby, the operating state of the internal combustion engine 1 can be stabilized.
  • the thermostat 15 is opened so that the following relationship is established.
  • Predetermined temperature D ⁇ Inlet side temperature ⁇ Outlet side temperature That is, the inlet side temperature is higher than the predetermined temperature D.

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Abstract

　サーモスタット（１５）の開閉条件を最適化する。所定温度のときは所定温度以外のときよりも比熱が大きくなる冷却水を冷却水通路に流通させる内燃機関（１）の冷却システムにおいて、ラジエータ（１３）と、ラジエータ（１３）をバイパスするバイパス通路（１４）と、閉じたときにはラジエータ（１３）への冷却水の流通を遮断してバイパス通路（１４）に冷却水を流通させ、開いたときには少なくともラジエータ（１３）に冷却水を流通させるサーモスタット（１５）と、を備え、冷却水の温度が所定温度よりも高いときにサーモスタット（１５）が開くように設定する。

Description

内燃機関の冷却システム
　本発明は、内燃機関の冷却システムに関する。
　内燃機関が過熱しないように冷却水温度を設定しておき、設定された冷却水温度となるように電子サーモスタットを制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、所定温度で比熱が変わる冷却水が知られている（例えば、特許文献２参照）。この冷却水は、相転移を起こす物質を封入したカプセルを液体の中に分散させて構成される。
　ここで、設定された冷却水温度となるように電子サーモスタットを制御するシステムにおいて、所定温度で比熱が変わる冷却水を使用する場合には、従来と同じように電子サーモスタットを制御したのでは、冷却水の比熱が変わるという特性を十分に活用しているとはいえない。
特開２００４－３５３６０２号公報 特開２０１０－１６８５３８号公報
　本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、サーモスタットの開閉条件を最適化する技術の提供を目的とする。
　上記課題を達成するために本発明による内燃機関の冷却システムは、
　所定温度のときは所定温度以外のときよりも比熱が大きくなる冷却水を冷却水通路に流通させる内燃機関の冷却システムにおいて、
　前記冷却水通路に設けられ前記冷却水から熱を奪うラジエータと、
　前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、
　閉じたときには前記ラジエータへの冷却水の流通を遮断して前記バイパス通路に冷却水を流通させ、開いたときには少なくとも前記ラジエータに冷却水を流通させるサーモスタットと、
　を備え、
　前記冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに前記サーモスタットが開く。
　所定温度は、例えば冷却水に含まれる物質に構造相転移が起こる温度とすることができる。すなわち、構造相転移により熱が放出されるか又は熱が吸収されるため、構造相転移が起こる温度では冷却水の比熱が高くなる。このため、所定温度においては、熱の出入が多少あったとしても冷却水の温度は略一定となる。
　ここで、サーモスタットが開くと、ラジエータに冷却水が流通するため、冷却水の温度上昇が抑制される。仮に、冷却水の温度が所定温度よりも低いときにサーモスタットが開くと、冷却水の温度が所定温度まで上昇することが抑制されるので、比熱が大きくなる特性を活用できない。一方、冷却水の温度が所定温度よりも高いときにサーモスタットが開くように設定すると、サーモスタットが閉じているときに、冷却水の比熱が大きくなり得るため、比熱が大きくなる特性を活用できる。すなわち、サーモスタットが閉じているときに冷却水の温度を一定に維持することができるため、冷却水の温度の変動に対応した制御が不要となる。このため、内燃機関の運転状態を安定させることができる。このように、サーモスタットの開閉条件を最適化することができる。
　また、本発明においては、前記冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに前記サーモスタットが開く運転領域と、
　前記冷却水の温度が前記所定温度よりも低いときに前記サーモスタットが開く運転領域と、
　を設けることができる。
　すなわち、内燃機関の運転状態によって冷却システムに要求される冷却能力が異なるため、要求される冷却能力に応じてサーモスタットが開く温度を設定することもできる。これにより、運転領域に応じた冷却水の温度制御が可能となる。
　また、本発明においては、前記内燃機関から前記冷却水通路へ流出する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに前記サーモスタットが開いてもよい。
　内燃機関から冷却水通路へ流出する冷却水は、内燃機関から熱を受けた直後の冷却水であるため、再度内燃機関に流入するまでは温度が上がり難い。すなわち、内燃機関から冷却水通路へ流出する冷却水は、他の部位における冷却水よりも温度が高い。このため、内燃機関から冷却水通路へ流出する冷却水の温度に応じてサーモスタットが開けば、内燃機関の過熱を抑制すると共に、冷却水の比熱が大きくなる特性を活用できる。
　また、本発明においては、前記内燃機関から前記冷却水通路へ流出する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときで、且つ、前記冷却水通路から前記内燃機関へ流入する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに、前記サーモスタットが開く運転領域と、
　前記内燃機関から前記冷却水通路へ流出する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときで、且つ、前記冷却水通路から前記内燃機関へ流入する冷却水の温度が前記所定温度よりも低いときに、前記サーモスタットが開く運転領域と、
　を設けることができる。
　ここで、冷却水通路から内燃機関へ流入する冷却水は、内燃機関から熱を受ける直前の冷却水であるため温度が低い。一方、内燃機関から冷却水通路へ流出する冷却水は、内燃機関から熱を受けた直後の冷却水であるため温度が高い。このように、冷却水の中でも温度が高い部位と温度が低い部位とが存在する。
　そして、冷却水通路から内燃機関へ流入する冷却水の温度が所定温度よりも高いときには、冷却水全体の温度が所定温度よりも高いといえる。このため、冷却水通路から内燃機関へ流入する冷却水の温度が所定温度よりも高いときにサーモスタットが開くように設定すると、冷却水全体の温度が所定温度よりも高い状態で維持される。たとえば、必要となる冷却能力が低い運転領域では、冷却水全体の温度を所定温度よりも高くすることが可能となり、これにより、燃費を向上させることができる。なお、必要となる冷却能力が低い運転領域は、内燃機関が低回転低負荷で運転される領域としてもよい。
　一方、内燃機関から冷却水通路へ流出する冷却水の温度が所定温度よりも高いときで、且つ、冷却水通路から内燃機関へ流入する冷却水の温度が所定温度よりも低いときに、サーモスタットが開くと、内燃機関の内部で冷却水の温度が所定温度となる。このため、内燃機関の内部で冷却水の比熱が高くなるので、冷却水の温度上昇を抑制できる。たとえば、必要となる冷却能力が高い運転領域では、内燃機関の内部で冷却水の比熱が高くなることにより、内燃機関内部の冷却水の温度を一定にすることができる。これにより、内燃機関の運転状態を安定させることができる。なお、必要となる冷却能力が高い運転領域は、内燃機関が高回転高負荷で運転される領域としてもよい。
　本発明によれば、サーモスタットの開閉条件を最適化することができる。
実施例に係る内燃機関の冷却システムの概略構成を示す図である。 内燃機関の暖機時の出口側温度の推移を示したタイムチャートである。 冷却水温度と冷却水の比熱との関係を示した図である。 機関回転数と機関負荷とサーモスタットが開く温度との関係を示した図である。
　以下、本発明に係る内燃機関の冷却システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施例に係る内燃機関の冷却システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の内燃機関である。
　内燃機関１の内部には冷却水を循環させるためのウォータジャケット２が形成されている。また、内燃機関１には、第１冷却水通路１１及び第２冷却水通路１２が接続されている。この、第１冷却水通路１１及び第２冷却水通路１２には、ラジエータ１３及びバイパス通路１４が接続されている。
　第１冷却水通路１１は、ウォータジャケット２の出口側とラジエータ１３の入口側とを接続している。すなわち、第１冷却水通路１１は、ウォータジャケット２から冷却水を排出するための通路である。また、第２冷却水通路１２は、ラジエータ１３の出口側とウォータジャケット２の入口側とを接続している。すなわち、第２冷却水通路１２は、ウォータジャケット２へ冷却水を供給するための通路である。
　また、第２冷却水通路１２とウォータジャケット２との接続部には、第２冷却水通路１２側からウォータジャケット２側へ冷却水を吐出するウォータポンプ３が設けられている。
　バイパス通路１４は、第１冷却水通路１１と第２冷却水通路１２とを連通することで、ラジエータ１３をバイパスしている。
　また、第２冷却水通路１２とバイパス通路１４との接続部よりもラジエータ１３側の第２冷却水通路１２には、電子制御式のサーモスタット１５が設けられている。このサーモスタット１５は、後述するＥＣＵ３０からの信号に応じて開度が調整される。そして、サーモスタット１５の開度が制御されることにより、ラジエータ１３に供給される冷却水の量が調整される。
　サーモスタット１５が閉じているときには、ウォータジャケット２から第１冷却水通路１１へ流出した冷却水は、バイパス通路１４を経由して再びウォータジャケット２に送られる。こうした冷却水の循環によって冷却水が徐々に暖められ、内燃機関１の暖機が促進される。
　また、サーモスタット１５が開いているときには、ラジエータ１３及びバイパス通路１４を経由して冷却水が循環される。なお、サーモスタット１５の状態に関わらず、ラジエータ１３及びバイパス通路１４以外の部位にも冷却水は循環するが、図１ではこれらの部位を省略している。
　また、ウォータジャケット２の接続部とバイパス通路１４の接続部との間の第１冷却水通路１１には、ウォータジャケット２から流出する冷却水の温度（以下、出口側温度ともいう。）を測定する出口側温度センサ３１が取り付けられている。また、ウォータジャケット２の接続部とバイパス通路１４の接続部との間の第２冷却水通路１２には、ウォータジャケット２へ流入する冷却水の温度（以下、入口側温度ともいう。）を測定する入口側温度センサ３２が取り付けられている。
　以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ３０が併設されている。このＥＣＵ３０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
　また、ＥＣＵ３０には、上記センサの他、アクセル開度に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出するアクセル開度センサ３３、および機関回転数を検出するクランクポジションセンサ３４が電気配線を介して接続さている。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ３０に入力される。一方、ＥＣＵ３０には、サーモスタット１５が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３０はこのサーモスタット１５を制御する。
　ここで、本実施例に係る冷却水は、所定温度で比熱が変化する。例えば所定温度で固体から液体、または液体から固体へ相転移する物質を含んで構成される。すなわち、冷却水の温度が高くなる過程で所定温度となると、冷却水に含まれる物質が固体から液体へ変化し、このときには周りから熱を吸収する。一方、冷却水の温度が低くなる過程で所定温度となると、冷却水に含まれる物質が液体から固体へ変化し、このときには周りへ熱を放出する。このように液体と固体との間で相転移するときには冷却水の比熱が変化する。
　図２は、内燃機関１の暖機時の出口側温度の推移を示したタイムチャートである。図２において、ＡからＢの期間では、出口側温度が所定温度Ｄで一定となる。また、Ｃで示される時刻においてサーモスタット１５が開く温度Ｅとなり、サーモスタット１５が開いている。これにより、冷却水がラジエータ１３を流通するため、出口側温度は略一定となる。
　また、図３は、冷却水温度と冷却水の比熱との関係を示した図である。図３に示されるように、所定温度Ｄのときには、他の温度のときよりも、比熱が高くなる。このため、図２に示されるように、ＡからＢの期間で出口側温度が所定温度Ｄで一定となる。そして、図２は、サーモスタット１５が開く温度Ｅのほうが所定温度Ｄよりも高い場合を示している。
　このように、出口側温度が所定温度Ｄよりも高いときにサーモスタット１５が開くように設定しておけば、冷却水の比熱が高くなる特性、すなわち冷却水温度が一定となる特性を活用することできる。すなわち、冷却水温度が上昇しているときには、熱を奪うことにより温度の上昇を抑制し、冷却水温度が下降しているときには、熱を与えることにより温度の下降を抑制できる。このため、冷却水温度が変動することを抑制できるので、内燃機関１の運転状態を安定させることができる。
　なお、サーモスタット１５を開く温度Ｅは、たとえば内燃機関１の暖機が完了する温度としてもよいが、これに限らない。また、所定温度Ｄが、内燃機関１の暖機が完了する温度よりも低くなるように、冷却水に含まれる成分を決定してもよい。サーモスタット１５を開く温度Ｅ及び所定温度Ｄの最適値は実験等により求めることができる。
　また、上記説明では、サーモスタット１５はＥＣＵ３０により制御されているが、規定の温度で自動的に開閉するサーモスタットを用いることもできる。
　また、入口側温度、すなわち、第２冷却水通路１２を流通する冷却水の温度をさらに考慮してサーモスタット１５を開く時期を設定することもできる。すなわち、高い冷却能力が要求される運転状態では、入口側温度が所定温度Ｄよりも低い温度でサーモスタット１５が開くように設定する。一方、冷却能力が低くてもよい運転状態では、入口側温度が所定温度Ｄよりも高い温度でサーモスタット１５が開くように設定する。
　なお、高い冷却能力が要求される運転状態とは、たとえば、機関回転数または機関負荷の少なくとも一方が比較的高い状態である。これは、高回転高負荷時または加速運転時としてもよい。また、冷却能力が低くてもよい運転状態とは、たとえば、機関回転数及び機関負荷が比較的低い状態である。これは、低回転低負荷時または定常運転時としてもよい。
　図４は、機関回転数と機関負荷とサーモスタット１５が開く温度との関係を示した図である。図４中のＦは高い冷却能力が要求される運転領域（機関回転数または機関負荷の少なくとも一方が比較的高い領域）を示し、Ｇは冷却能力が低くてもよい運転領域（機関回転数及び機関負荷が比較的低い領域）を示している。
　高い冷却能力が要求される運転領域Ｆでは、以下の関係が成立するようにサーモスタット１５が開かれる。
　入口側温度＜所定温度Ｄ＜出口側温度
　すなわち、入口側温度よりも所定温度Ｄのほうが高くなり、且つ、所定温度Ｄよりも出口側温度のほうが高くなる。このため、冷却水がウォータジャケット２を流通しているときに所定温度Ｄとなる。そうすると、内燃機関１の内部で比熱が高くなるため、内燃機関１の内部での冷却水の温度上昇を抑制することができる。これにより、内燃機関１の運転状態を安定させることができる。
　一方、冷却能力が低くてもよい運転領域Ｇでは、以下の関係が成立するようにサーモスタット１５が開かれる。
　所定温度Ｄ＜入口側温度＜出口側温度
　すなわち、所定温度Ｄよりも入口側温度のほうが高くなる。これにより、冷却水温度が高い状態で維持されるため燃費を向上させることができる。
　なお、図４中のＦで示される領域と、Ｇで示される領域との境は、例えば内燃機関１の運転状態の安定または燃費の向上の何れを優先するかなどにより変わるため、最適値は実験等により求める。
１     内燃機関
２     ウォータジャケット
３     ウォータポンプ
１１   第１冷却水通路
１２   第２冷却水通路
１３   ラジエータ
１４   バイパス通路
１５   サーモスタット
３０   ＥＣＵ
３１   出口側温度センサ
３２   入口側温度センサ
３３   アクセル開度センサ
３４   クランクポジションセンサ

Claims (4)

  1. 　所定温度のときは所定温度以外のときよりも比熱が大きくなる冷却水を冷却水通路に流通させる内燃機関の冷却システムにおいて、
    　前記冷却水通路に設けられ前記冷却水から熱を奪うラジエータと、
    　前記ラジエータをバイパスするバイパス通路と、
    　閉じたときには前記ラジエータへの冷却水の流通を遮断して前記バイパス通路に冷却水を流通させ、開いたときには少なくとも前記ラジエータに冷却水を流通させるサーモスタットと、
    　を備え、
    　前記冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに前記サーモスタットが開く内燃機関の冷却システム。
  2. 　前記冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに前記サーモスタットが開く運転領域と、
    　前記冷却水の温度が前記所定温度よりも低いときに前記サーモスタットが開く運転領域と、
    　を設ける請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
  3. 　前記内燃機関から前記冷却水通路へ流出する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに前記サーモスタットが開く請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
  4. 　前記内燃機関から前記冷却水通路へ流出する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときで、且つ、前記冷却水通路から前記内燃機関へ流入する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときに、前記サーモスタットが開く運転領域と、
    　前記内燃機関から前記冷却水通路へ流出する冷却水の温度が前記所定温度よりも高いときで、且つ、前記冷却水通路から前記内燃機関へ流入する冷却水の温度が前記所定温度よりも低いときに、前記サーモスタットが開く運転領域と、
    　を設ける請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。
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