特許 7512913 内燃機関システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-01

(45)【発行日】2024-07-09

(54)【発明の名称】内燃機関システム

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/14 20060101AFI20240702BHJP

   F01P 11/16 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

F01P11/14 E

F01P11/16 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021008561

(22)【出願日】2021-01-22

(65)【公開番号】P2022034498

(43)【公開日】2022-03-03

【審査請求日】2023-11-23

(31)【優先権主張番号】P 2020137917

(32)【優先日】2020-08-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】児玉 康朗

【審査官】上田 真誠

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－８７８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－９３７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７２７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－６９６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００３４５１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－６９１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｐ １１／１４

Ｆ０１Ｐ １１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンを冷却する冷却液として、エチレングリコールを含む冷却液を冷却しながら、前記エンジンへ循環させる冷却循環機構と、
前記エンジンを通過した前記冷却液の温度を測定する温度センサと、
を備えた内燃機関システムであって、
前記内燃機関システムは、制御装置をさらに備えており、
前記制御装置は、
前記エンジンの冷間始動を判定し、前記冷却液が交換されるまでの間において、冷間始動回数をカウントする始動回数カウント部と、
前記冷却液が交換されるまでの間において、前記温度センサが測定した前記冷却液の温度が、規定温度以上である積算時間を計測する積算時間計測部と、
前記積算時間が規定時間以上であり、かつ、前記冷間始動回数が、規定回数以上であるときに、前記冷却液を交換すべきと判定する交換判定部と、
を備えることを特徴とする内燃機関システム。

【請求項2】

前記冷却液は、防食剤をさらに含み、
前記制御装置は、前記冷却液が流れる流路を形成する金属の種類と、前記流路において、前記金属が前記冷却液に接触する接触面積とに応じて、前記規定時間と前記規定回数とを設定する設定部を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記積算時間と前記冷間始動回数とに基づいて、前記冷却液の酸化劣化度を算出する酸化劣化度算出部と、
前記酸化劣化度に基づいて、前記冷却液の酸性を中和する中和剤の添加量、または、前記冷却液の流路を形成する金属に対する防食剤の添加量を算出する添加量算出部と、
前記添加量の中和剤または防食剤の添加後に、前記添加量に基づいて、前記規定時間と前記規定回数を変更する変更部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンを備えた内燃機関システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、動力源としてエンジンとエンジンを制御する制御装置を備えた内燃機関システムが提案されている。エンジンの稼働時には、エンジンは、燃料と空気との混合気の燃焼により、高温に発熱する。そこで、エンジンには、冷却液が通水され、冷却循環機構により、冷却液を循環して、冷却液がエンジンに送られる。

【0003】

ところで、このような冷却液には、不凍性を目的として、エチレングリコールを含むものが使用されることがある。しかしながら、エチレングリコールは、８０℃を超える温度環境下では、酸化劣化することがある。これにより、冷却液にギ酸や酢酸などの有機酸が生成され、冷却液を流れる通路が腐食するおそれがある。

【0004】

たとえば、このような冷却液を管理するシステムとして、冷却液の温度が一定温度以上である時間を積算し、この積算時間が規定時間に達すると、冷却液が劣化したと判定するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－０８７８２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に示すシステムでは、高温時における冷却液（エチレングリコール）の酸化劣化を測定しようとして、冷却液が一定温度以上である時間を積算しているが、この積算時間に、冷却液の劣化が依存しないことがある。したがって、適切な時期に、冷却液を交換することができないことがある。

【0007】

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、本発明として、エンジンの冷却液の交換タイミングをより正確に判定することができる内燃機関システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

発明者は、前記課題を鑑みて、鋭意検討を重ねた結果、高温時に冷却液に含まれるエチレングリコールは、酸化劣化するが、この酸化劣化は、冷却液中の溶存酸素量と相関があることがわかった。すなわち、冷却液中の溶存酸素量が少ないと、高温時においても、エチレングリコールが酸化劣化し難く、冷却液に溶存する酸素は、冷却液の温度が低温のときに、気相の酸素ガスから取り込まれ易いとの新たな知見を得た。

【0009】

本発明は、この新たな知見に基づくものであり、本発明に係る内燃機関システムは、エンジンと、前記エンジンを冷却する冷却液として、エチレングリコールを含む冷却液を冷却しながら、前記エンジンへ循環させる冷却循環機構と、前記エンジンを通過した前記冷却液の温度を測定する温度センサと、を備えた内燃機関システムであって、前記内燃機関システムは、制御装置をさらに備えており、前記制御装置は、前記エンジンの冷間始動を判定し、前記冷却液が交換されるまでの間において、冷間始動回数をカウントする始動回数カウント部と、前記冷却液が交換されるまでの間において、前記温度センサが測定した前記冷却液の温度が、規定温度以上である積算時間を計測する積算時間計測部と、前記積算時間が規定時間以上であり、かつ、前記冷間始動回数が、規定回数以上であるときに、前記冷却液を交換すべきと判定する交換判定部と、を備えることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、制御装置の積算時間計測部により、エンジンを通過した冷却液の温度が、規定温度以上である積算時間を計測する。この積算時間が、規定時間以上である場合には、エチレングリコールの酸化劣化による有機酸が冷却液に含まれている可能性がある。しかしながら、冷却液の溶存酸素量が少ない場合には、エチレングリコールの酸化劣化はそれほど生じない。

【0011】

そこで、本発明では、冷却液の溶存酸素量を測定するため冷間始動回数をカウントする。すなわち、冷間始動前には、冷却液の温度は常温程度であるため、冷却循環機構内の酸素ガスが、冷却液に溶存し易い。したがって、この冷間始動回数が規定回数未満である場合には、冷却液の溶存酸素量が少ない状態で冷却液を使用した可能性もあるため、実際のところ、エチレングリコールの酸化劣化はそれほど生じていないことがある。この場合には、冷却液が酸化劣化していないと判断することができ、交換判定部により、冷却液を交換不要と判定することができる。

【0012】

一方、始動回数カウント部でカウントした冷間始動回数が規定回数以上であることを判定条件として、この判定条件を満たす場合には、エチレングリコールが酸化劣化するに十分な溶存酸素量が、冷却液に含まれていると判断できる。この判定条件を満たす場合には、冷却液が酸化劣化している（すなわち、エチレングリコールが酸化劣化している）と判断することができ、交換判定部により、冷却液を交換すべきと判定する。これにより、エンジンの冷却液の交換タイミングをより正確に把握することができる。

【0013】

ここで、冷却液の酸化劣化により、冷却液に接触する流路を形成する金属（流路の壁面）は腐食する。冷却液には、防食剤等が添加されているが、冷却液に接触する金属が腐食しやすい金属であれば、冷却液に防食剤が添加されていたとしても、冷却液の酸化劣化に伴い、他の金属に比べて腐食が促進されてしまう。さらに、冷却液の流路の接触面積が大きくなるに従って、冷却液に添加された防食剤の消費が多くなり、その結果、冷却液の酸化劣化が進むと、冷却液に対する金属（流路壁面）の防食性が低下してしまう。このような場合には、冷却液が酸化劣化していると早期に判断し、冷却液の交換タイミングを早めることが好ましい。

【0014】

このような観点から、より好ましい態様としては、前記冷却液は、防食剤をさらに含み、前記制御装置は、前記冷却液が流れる流路を形成する金属の種類と、前記流路において、前記金属が前記冷却液に接触する接触面積とに応じて、前記規定時間と前記規定回数とを設定する設定部を、さらに備える。

【0015】

この態様によれば、冷却液が流れる流路を形成する金属の種類と、この流路において、この金属が冷却液に接触する接触面積とに応じて、規定時間と規定回数とを設定するので、通常よりも冷却液の交換タイミングを早めることができる。これにより、酸化劣化した冷却液による流路の壁面の腐食を低減することができる。

【0016】

より好ましい態様としては、前記制御装置は、前記積算時間と前記冷間始動回数に基づいて、前記冷却液の酸化劣化度を算出する酸化劣化度算出部と、前記酸化劣化度に基づいて、前記冷却液の酸性を中和する中和剤の添加量、または、前記冷却液の流路を形成する金属に対する防食剤の添加量を算出する添加量算出部と、前記添加量の中和剤または防食剤の添加後に、前記添加量に基づいて、前記規定時間と前記規定回数を変更する変更部と、をさらに備える。

【0017】

この態様によれば、冷却液の酸化劣化度に基づいて、中和剤または防食剤の添加量を算出するので、この添加量の中和剤または防食剤の添加により、冷却液の使用可能期間を延長し、冷却液の交換タイミングを遅らせることができる。これにより、冷却液の交換頻度を下げることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、エンジンの冷却液の交換タイミングをより正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１～第３実施形態に係る内燃機関システムの模式的概念図である。

【図2】図１に示す内燃機関システムの第１実施形態に係る制御ブロック図である。

【図3】全溶存酸素量と有機酸発生量との関係を示すグラフである。

【図4】第１実施形態に係る内燃機関システムの制御フロー図である。

【図5A】冷却液が流れる流路における防食剤の作用を説明するための模式的概念図である。

【図5B】時間経過に伴う防食剤の濃度変化を説明するための模式的な概念的なグラフである。

【図6】図１に示す内燃機関システムの第２実施形態に係る制御ブロック図である。

【図7A】冷却循環機構の金属の種類と、規定時間および規定回数の関係を示す概念的なグラフである。

【図7B】冷却液の接触面積と、規定時間および規定回数の関係を示す概念的なグラフである。

【図8】第２実施形態に係る内燃機関システムの制御フロー図である。

【図9】図１に示す内燃機関システムの第３実施形態に係る制御ブロック図である。

【図10】冷却液の接触面積と、規定時間および規定回数の関係を示す概念的なグラフである。

【図11】第３実施形態に係る内燃機関システムの制御フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、図１～図４を参照しながら本発明に係る第１から第３実施形態について説明する。図１は、本発明の第１から第３実施形態に係る内燃機関システムの模式的概念図である。
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関システム１は、車両に搭載されるものである。内燃機関システム１は、エンジン１０と、冷却循環機構２０と、制御装置４０とを備えている。内燃機関システム１は、温度センサ３０と、スタータ５０、および警告灯６０をさらに備えている。

【0021】

エンジン１０は、車両の動力源となる装置である。以下、エンジン１０の詳細は図示しないが、エンジン１０は、シリンダブロックに、ピストンが摺動自在に配置されており、シリンダヘッドには吸気弁および排気弁が設けられている。エンジン１０の燃焼室では、燃料と吸入空気を混合した混合気を着火して燃焼し、これによりエンジン１０を駆動させる。この燃焼により、エンジン１０が加熱されることから、本実施形態では、エンジン１０のシリンダブロックには、エンジンを冷却する冷却液が流れる流路が形成されている。

【0022】

本実施形態では、冷却液は、水にエチレングリコール等を含む添加剤が添加された液体である。本実施形態では、冷却液に、エチレングリコールを２５～８０質量％含有していてもよい。冷却液にエチレングリコールを添加することにより、冷却液の凍結を防止することができる。

【0023】

エンジン１０を冷却する冷却液は、一般的に知られた冷却循環機構２０により、エンジン１０へ循環される。冷却循環機構２０は、ポンプ２１、ヒータコア２２、ラジエータ２３、およびリザーブタンク２４を備えており、これらは配管を介して接続されている。

【0024】

ポンプ２１は、エンジン１０よりも上流側に配置されており、エンジン１０に冷却液を圧送する。エンジン１０の稼働時には、エンジン１０が加熱されるため、ポンプ２１の圧送により、ポンプ２１は冷却される。

【0025】

ポンプ２１の下流には、上述した温度センサ（水温センサ）３０が設けられており、温度センサ３０により、エンジン１０を通過した冷却液の温度を測定することができる。さらに、温度センサ３０の下流には、ヒータコア２２が設けられている。ヒータコア２２は、車両の室内の温度を昇温する際に、冷却液の熱を熱交換により吸熱するものである。

【0026】

ヒータコア２２の下流には、ラジエータ２３が設けられており、ヒータコア２２を通過した冷却液を冷却することができる。さらに、ラジエータ２３とポンプ２１との間には、冷却液を貯蔵するリザーブタンク２４が設けられおり、ポンプ２１に供給される冷却液の不足時には、リザーブタンク２４から冷却液が供給される。本実施形態では、リザーブタンク２４は、ラジエータ２３とポンプ２１との間に設けられたが、たとえば、ラジエータ２３に設けられていてもよい。本実施形態では、図１に示すエンジン（具体的にはシリンダブロック）１０、ヒータコア２２、ラジエータ２３、ポンプ２１に形成された冷却液が流れる流路と、これらを接続する配管内の流路とからなる流路２９が、本発明でいうところの「冷却液の流路」に相当する。

【0027】

制御装置４０は、スタータ５０からの始動信号に基づいて、エンジン１０の始動制御を行い、継続してエンジン１０の燃焼制御を行う。制御装置４０によるエンジン１０の制御は、エンジン１０の空燃比制御等、エンジン１０を稼働させる一般的な制御であり、その詳細な説明を省略する。

【0028】

制御装置４０は、冷却液の劣化を判定し、冷却液が酸化劣化していると判断した際には、冷却液の交換を促す警告灯６０を点灯させる制御を行う。制御装置４０は、温度センサ３０に電気的に接続されており、温度センサ３０からの冷却液の温度の計測信号を受信する。制御装置４０は、ＣＰＵ等の演算装置（図示せず）、および、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶装置（図示せず）をハードウエアとして備えている。

【0029】

〔第1実施形態〕
以下に、第１実施形態に係る制御装置４０の詳細について説明する。本実施形態では、制御装置４０は、ソフトウエアとして、図２に示す、始動回数カウント部４１、積算時間計測部４２、および交換判定部４３とを備えている。なお、以下では、ソフトウエアとして、エンジン１０を制御するための詳細な説明は、一般的に知られた制御であるため、詳細な説明を省略する。

【0030】

始動回数カウント部４１は、エンジン１０の冷間始動を判定し、冷却液が交換されるまでの間の冷間始動回数をカウントする。冷間始動は、エンジン１０の外気温（雰囲気温度）以下における始動であり、本実施形態では、冷却液から、エンジン１０から入熱された熱を完全に放熱されたときのエンジン１０の始動である。

【0031】

たとえば、エンジン１０の冷間始動は、スタータ５０からの始動信号を受信したタイミングで、外気温度と、冷却液の温度とを対比することにより判定されてもよい。また、エンジン１０の冷間始動は、冷却液の温度が低下してから、エンジン１０が始動するタイミングで、判定されてもよい。

【0032】

積算時間計測部４２は、冷却液が交換されるまでの間において、温度センサ３０が測定した冷却液の温度が、規定温度以上である積算時間を計測する。ここで、規定温度とは、冷却液に含まれるエチレングリコールが酸化劣化して、ギ酸または酢酸が生成される温度であり、たとえば８０℃である。

【0033】

交換判定部４３は、積算時間計測部４２で計測された積算時間が規定時間以上であり、かつ、始動回数カウント部４１によりカウントされた冷間始動回数が、規定回数以上であるときに、冷却液を交換すべきと判定する。具体的には、積算時間が規定時間以上であり、かつ、カウントされた冷間始動回数が、規定回数以上であるときに、冷却液が酸化劣化していると判断することができ、この場合に、交換判定部４３は、冷却液を交換すべきと判定する。この判定結果に基づいて、交換判定部４３は、冷却液の交換を促すための警告信号を、警告灯６０に送信する。

【0034】

なお、ここでいう規定時間（予め設定された所定時間）は、たとえば、以下のようにして求めてもよい。具体的には、冷却液に所定量の酸素が溶存している状態で、エンジン１０を通過した冷却液の最高温度と同じ温度で冷却液を加熱し、エチレングリコールから生成されるギ酸および酢酸等の有機酸の量が所定の量に到達したときの加熱時間を、予め実験等により計測する。計測した加熱時間を、規定時間として設定することができる。これにより、積算時間計測部４２で計測された積算時間が規定時間以上である場合には、冷却液に含まれるエチレングリコールの酸化劣化しているおそれがあると推定できる。

【0035】

しかしながら、このような加熱条件で、冷却液が加熱されていても、エチレングリコールが酸化劣化しないことがある。この点を、図３を参照しながら説明する。図３は、全溶存酸素量と有機酸発生量との関係を示したグラフである。

【0036】

ここで、全溶存酸素量は、冷却液中の溶存酸素量に、上述した規定温度以上（たとえば８０℃以上）である積算時間との積で概算することができる。すなわち、規定温度以上において冷却液中の溶存酸素量が少ない場合には、冷却液全体での全溶存酸素量も少ないため、積算時間を長くても全溶存酸素量は少ないままである。このため、冷却液中における有機酸発生量は少ない。しかしながら、溶存酸素量が所定の量から増加するに従って、冷却液中における有機酸発生量は増加することがわかる。

【0037】

すなわち、冷却液が８０℃以上の高温になると、エチレングリコールの酸化劣化が開始するが、冷却液中に含まれる溶存酸素量は消費されていく。その一方で、冷却液の溶存酸素量は、エンジン１０の冷間時において、リザーブタンク２４などを含む冷却循環機構２０内の気相（エア）から取り込まれることにより増加する。したがって、エンジン１０の冷間時には、冷却液に酸素が補充され、規定時間で溶存酸素量は飽和する。

【0038】

そこで、本実施形態では、交換判定部４３は、積算時間が規定時間以上であるという判定条件に加えて、始動回数カウント部４１によりカウントされた冷間始動回数が規定回数（予め設定された所定回数）以上であるときに、冷却液を交換すべきと判定する。

【0039】

これにより、エンジンの冷却液の酸化劣化をより正確に判断することができるため、有機酸を含む冷却液の交換を促し、冷却液が通過するエンジン１０および冷却循環機構２０の流路壁面の腐食を抑えることができる。

【0040】

図４を参照して、本実施形態の内燃機関システムにおける制御フローを説明する。まず、ステップＳ１では、エンジン１０を始動させてから、温度センサ３０で、冷却液の温度を測定する。ステップＳ２に進み、積算時間計測部４２で、冷却液の温度が規定温度に到達したかを判定する。

【0041】

ここで、ステップＳ２において、冷却液の温度が、規定温度に到達した場合には、ステップＳ４に進み、積算時間計測部４２で、その時間を計測する（具体的には、計測時間を加算する）。これにより、積算時間計測部４２で、冷却液が規定温度以上となった時間を積算し、積算時間を算出することができる。

【0042】

一方、冷却液の温度が、規定温度に到達していないときには、ステップＳ３に進む。ここでは、ステップＳ４において、既に時間を計測している場合には、計測を終了し、計測時間を記憶し、ステップＳ１に戻る。

【0043】

ステップＳ４で、積算時間計測部４２で積算時間を算出した後、ステップＳ５に進み、ステップＳ５では、交換判定部４３で、積算時間が規定時間に達したかを判定する。積算時間が規定時間に達した場合には、ステップＳ６に進み、始動回数カウント部４１で、エンジン１０の冷間始動回数を計測し、さらにステップＳ７に進む。一方、交換判定部４３で、積算時間が規定時間に達していないと判断した場合には、ステップＳ１に戻り、継続して、冷却液の温度を測定する。

【0044】

ステップＳ７で、交換判定部４３において、冷間始動回数が規定回数に達したと判断した場合には、冷却液のエチレングリコールが酸化劣化していると判断し、冷却液を交換すべきと判定し、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、交換判定部４３から警告灯６０に警告信号を送信し、警告灯６０を点灯させる。一方、ステップＳ７で、冷間始動回数が、規定回数に達していない場合には、ステップＳ１に戻り、継続して、冷却液の温度を測定する。冷却液を交換した後は、カウントした冷間始動回数と、計測した積算時間とをリセットし、再度、図４に示すフローを実施する。

【0045】

〔第２実施形態〕
以下に第２実施形態に係る内燃機関システムを説明する。第２実施形態の内燃機関システムが、第１実施形態のものと相違する点は、制御装置である。したがって、以下に、図５～図８を参照しながら、制御装置の相違点について説明する。

【0046】

まず、図５Ａ、図５Ｂを参照し、冷却液に含まれる防食剤の作用について説明する。なお、図５Ｂの積算時間は、高温時における冷却液の使用時間を積算した時間のことである。本実施形態では、冷却液Ｗは、金属で形成された流路を流れるため、防食剤を含んでいる。したがって、図５Ａに示すように、防食剤ｆを含む冷却液Ｗを流路２９に流すと、流路２９の壁面には、防食皮膜２９ａが形成される。これにより、ギ酸または酢酸などの有機酸ａによる壁面の金属の腐食を抑えることができる。

【0047】

このような防食剤ｆとしては、リン酸及び／又はその塩、脂肪族カルボン酸及び／又はその塩、芳香族カルボン酸及び／又はその塩、トリアゾール類、チアゾール類、ケイ酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ホウ酸塩、モリブテン酸塩、及びアミン塩のいずれか１種又は２種以上の混合物を挙げることができる。なお、防食剤ｆは、冷却液Ｗの全体に対して、０．５～５．０質量％添加されており、防食剤ｆを過多に添加すると、冷却液ＷのｐＨ（水素イオン指数）が変動しやすくなる。

【0048】

ここで、図５Ｂに示すように、内燃機関システムに投入される前の防食剤ｆの濃度が最も高く、投入後、防食皮膜２９ａの形成により、冷却液Ｗの防食剤ｆが消費される（図５ＢのＴ０参照）。その後、冷却液Ｗの酸化劣化に伴い、防食皮膜Ｆが、酸化劣化した冷却液の有機酸等により攻撃され、冷却液Ｗ中の余剰な防食剤ｆが、防食皮膜Ｆの再生等に消費される。このような結果、冷却液Ｗの酸化劣化の進行に伴い、防食剤ｆの濃度が低下し、冷却液Ｗは、交換時期を迎える（図５ＢのＴ１、Ｔ２参照）。

【0049】

この際、冷却液Ｗの接触面積が大きい流路は、それよりも小さい流路に比べて、防食剤ｆの消費量が多いため、冷却液Ｗ中の防食剤ｆの濃度が低下してしまう。したがって、接触面積が大きい流路を流れる冷却液Ｗの交換タイミングは、それよりも小さい流路を流れる冷却液Ｗの交換タイミングに比べて、早くなる。

【0050】

さらに、冷却液Ｗに接触する金属が腐食しやすい金属であれば、冷却液Ｗに防食剤ｆが添加されていたとしても、冷却液Ｗの酸化劣化に伴い、他の金属に比べて腐食が促進されてしまうので、この場合にも、冷却液Ｗの交換タイミングを早めることが好ましい。

【0051】

このような観点から、本実施形態では、図６に示すように、交換判定部４３による判定の閾値となる規定時間と規定回数を設定する設定部４４をさらに備えている。設定部４４は、冷却液Ｗが流れる流路２９を形成する金属の種類と、流路２９において、金属が冷却液Ｗに接触する接触面積に応じて、規定時間と規定回数とを、設定する。設定された規定時間と規定回数は、交換判定部４３に送られ、第１実施形態と同様に、冷却液Ｗの交換を判定する閾値として用いられる。

【0052】

設定部４４は、冷却液Ｗに接触する金属の耐食性が低ければ低いほど、規定時間が短くなりかつ規定回数が少なくなるように、規定時間と規定回数とを設定する。具体的には、図７Ａに示すように、酸化劣化した冷却液Ｗに、材質の異なる複数種の金属板を浸漬し、腐食による金属板の減量を測定し、その減量に応じて、金属板を形成する金属の耐食性（耐食度）を特定した上で、金属種の耐食度（耐食性）に応じて、規定時間と規定回数を設定してもよい。なお、図７Ａに示す耐食性は、実際の冷却液Ｗが酸化劣化した際に生成されるギ酸および酢酸などの有機酸に対する耐食度を示している。設定部４４は、耐食度に応じて、規定時間および規定回数を、同じ割合で変動させてもよい。

【0053】

ここで、図７Ａでは、たとえば、黄銅、銅合金、アルミニウム合金、鉄に比べて、鋳鉄が最も腐食しやすい（耐食性が低い）。このような場合、流路２９を形成する金属が鋳鉄である場合には、他の金属に比べて、規定時間を短くし、かつ、規定回数も少なくする。例えば、鉄で設定された規定時間および規定回数に対して、同じ割合の比率（１未満の比率）を乗算することにより、鋳鉄の場合の規定時間および規定回数を設定してもよい。この他のも、鉄、アルミニウム合金、銅合金、黄銅、鋳鉄の順に、規定時間と規定回数の値が小さくなるテーブルをメモリー等に設け、このテーブルに基づいて、規定時間と規定回数を設定してもよい。

【0054】

具体的には、設定部４４は、図７Ｂに示すように、冷却液Ｗに接触する金属の接触面積が大きければ大きいほど、規定時間が短くなりかつ規定回数が少なくなるように、規定時間と規定回数とを設定する。ここで、規定時間および規定回数は、同じ割合で変動させてもよい。

【0055】

設定部４４では、流路２９を形成する金属の種類から、予め設定された金属ごとの標準の規定時間および規定回数を仮設定する。その後、この仮設定された標準の規定時間および規定回数に対して、接触面積に応じて規定時間および規定回数を変更する。設定部４４は、この変更した規定時間および規定回数を、冷却液Ｗの交換の閾値として、設定する。

【0056】

流路２９に複数種の金属が存在する場合には、後述する接触面積に応じた規定時間、規定回数の設定を行う前に、まず、最も耐食性の低い金属に対応付けられた標準の規定時間および規定回数を仮設定する。その後、この仮設定された標準の規定時間および規定回数に対して、接触面積に応じた規定時間および規定回数を設定してもよい。

【0057】

この他にも、流路２９に複数種の金属が存在する場合、金属ごとに予め設定された標準の規定時間または規定回数に対して、金属ごとの接触面積に応じて、標準の規定時間または規定回数を補正する。金属ごとに、補正された規定時間または規定回数のうち、最短の規定時間、最小の規定回数を、規定時間および規定回数として設定してもよい。

【0058】

図８は、第２実施形態に係る内燃機関システムの制御フロー図である。第１実施形態に係る制御フロー図と相違する点は、初めに、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２を設けた点であり、その他の制御フローは、同じであるので、詳細な説明は省略する。

【0059】

まず、ステップＳ１０１において、内燃機関システムに冷却液Ｗを外部から投入する前後（初回のエンジン１０の始動前）に、流路２９の金属の種類と接触面積を、入力装置（図示せず）を介して、制御装置４０に入力する。次に、ステップＳ１０２において、入力された金属の種類と接触面積に基づいて、設定部４４が、規定時間および規定回数を設定する。それ以降は、第１実施形態と同様のフローを実行する。

【0060】

本実施形態では、冷却液Ｗが流れる流路２９を形成する金属の種類と、この流路２９において、この金属が冷却液Ｗに接触する接触面積に応じて、規定時間と規定回数とを、設定するので、通常よりも冷却液Ｗの交換タイミングを早めることができる。具体的には、設定部４４が、冷却液Ｗに接触する金属が、冷却液Ｗに対して金属の耐食性が低くなるに従って、規定時間が短くなりかつ規定回数が少なくなるように、規定時間と規定回数とを設定するので、通常よりも冷却液Ｗの交換タイミングが早めることができる。この結果、酸化劣化した冷却液Ｗによる流路２９の腐食を低減することができる。

【0061】

同様に、設定部４４は、冷却液Ｗに接触する流路２９の金属の接触面積が増加するに従って、規定時間が短くなりかつ規定回数が少なくなるように、規定時間と規定回数とを設定するので、通常よりも冷却液Ｗの交換タイミングを早めることができる。これにより、酸化劣化した冷却液Ｗによる流路２９の腐食を低減することができる。

【0062】

〔第３実施形態〕
以下に第３実施形態に係る内燃機関システムを説明する。第３実施形態の内燃機関システムが、第３実施形態のものと相違する点は、制御装置である。したがって、以下に、図９～図１１を参照しながら、制御装置の相違点について説明する。

【0063】

図１０に示すように、この実施形態では、制御装置４０は、酸化劣化度算出部４５と、添加量算出部４６と、変更部４７とを備えている。酸化劣化度算出部４５は、積算時間計測部４２で測定した積算時間と、始動回数カウント部４１と冷間始動回数に基づいて、冷却液Ｗの酸化劣化度を算出する。

【0064】

具体的には、図３等で説明したように、冷却液Ｗは、積算時間が増加し、かつ、冷間始動回数が増加するに従って、エチレングリコールが酸化し、冷却液が酸化劣化する。冷却液の酸化劣化度は、予め測定した積算時間と始動回数との複数の条件に対して、たとえば冷却液Ｗの水素イオン指数（ｐＨ）をｐＨ測定計で測定し、これらの関係を構築することにより、算出することができる。なお、ｐＨが高いほど、酸化劣化が進んでいるので、酸化劣化度が高い。

【0065】

この他にも、予め測定した積算時間と始動回数との複数の条件、各条件における冷却液のｐＨまたはこれに応じた酸化劣化度を教師データとして、ｐＨまたは酸化劣化度の算出を機械学習させてもよい。また、本実施形態では、酸化劣化度算出部４５は、酸化劣化度を算出したが、例えば、ｐＨ測定計で測定した水素イオン指数に基づいて、酸化劣化度を算出してもよい。

【0066】

ここで、冷却液が酸化劣化すると、冷却液Ｗが酸性化し、酸化劣化度が大きいと、冷却液Ｗの液性は、強酸側に近づく。そして、冷却液Ｗの酸化劣化が進むに従って、流路２９の壁面の腐食が促進される。そこで、添加量算出部４６は、酸化劣化度算出部４５により算出した冷却液の酸化劣化度に基づいて、冷却液Ｗの酸性を中和する中和剤の添加量、または、冷却液Ｗの流路２９を形成する金属に対する防食剤の添加量を、算出する。

【0067】

具体的には、図１０に示すように、添加量算出部４６は、冷却液Ｗの酸化劣化度が大きくなるに従って、中和剤または防食剤の添加量が大きくなるように、中和剤または防食剤の添加量を算出する。添加量の算出は、酸化劣化度に対する添加量の関係を特定した数式、テーブルなどにより行うことができ、これらの関係は、予め実験等により求めることができる。

【0068】

中和剤の添加量は、たとえば、冷却液Ｗの総量に対して、冷却液Ｗの液性が、初期の冷却液Ｗの液性（中性）となる量として、算出することができる。さらに、防食剤の添加量は、たとえば、酸化劣化度ごとに、冷却液中の消費される防食剤の濃度を予め実験等で記録しておき、冷却液Ｗの総量に対して添加量算出部４６は防食剤の低下した濃度分を補う量として、算出することができる。

【0069】

変更部４７は、算出された添加量の中和剤または防食剤の添加後に、添加量に基づいて、規定時間と規定回数を変更する。具体的には、中和剤または防食剤の添加により、冷却液Ｗの使用可能期間が延長されるため、変更部４７は、規定時間がより長くなり、規定回数がより多くなるように、規定時間と規定回数を変更する。

【0070】

図１１は、第３実施形態に係る内燃機関システムの制御フロー図であり、図４に示す第１実施形態に係る内燃機関システムの制御フローと並行して実行されるフロー図であり、図４に示すステップＳ８より前、すなわち、冷却液Ｗを交換すべきと判定される前までに、実行されるフロー図である。

【0071】

まず、ステップＳ９１において、積算時間計測部４２により、積算時間を計測する。このステップＳ９１では、図４のステップＳ１～ステップＳ４までのステップと同様の処理を実行する。次に、ステップＳ９２において、始動回数カウント部４１により、エンジン１０の冷間始動を判定し、冷却液が交換されるまでの間の冷間始動回数をカウントする。

【0072】

ステップＳ９３では、酸化劣化度算出部４５により、積算時間と、冷間始動回数に基づいて、冷却液Ｗの酸化劣化度を算出し、ステップＳ９４に進む。ステップＳ９４では、添加量算出部４６により、算出した冷却液の酸化劣化度に基づいて、中和剤の添加量または防食剤の添加量を算出する。ステップＳ９５では、算出した添加量の結果を、出力装置（図示せず）等に表示する。

【0073】

ステップＳ９６では、算出した添加量の中和剤または防食剤を添加したかどうかを判定する。たとえば、冷却液Ｗの流路２９にｐＨ測定計を設け、ｐＨ測定計が測定するｐＨの変化に基づいて、添加の実行の有無を判定してもよい。この他にも、冷却液Ｗの電気伝導度を測定するセンサを設け、電気伝導度の変化に基づいて、添加の実行の有無を判定してもよい。この他にも、中和剤または防食剤を添加した際に、作業者が、添加を実行した信号を制御装置４０に送信することにより、この信号（添加実行の入力信号）の入力に基づいて、添加の実行の有無を判定してもよい。

【0074】

ステップＳ９６で、中和剤または防食剤が添加されたと判定した場合には、ステップＳ９７で、変更部４７により、規定時間と規定回数を変更する。一方、中和剤または防食剤が添加されていないと判定した場合には、ステップＳ９１に戻る。

【0075】

本実施形態によれば、添加量算出部４６により、冷却液Ｗの酸化劣化度に基づいて、中和剤または防食剤の添加量を算出する。この添加量の中和剤または防食剤の添加により、冷却液の使用可能期間を延長し、冷却液Ｗの交換タイミングを遅らせることができる。さらに、添加量の中和剤または防食剤の添加により、変化する冷却液Ｗの交換タイミングを、変更部４７による規定時間と規定回数の変更により、適切なタイミングに変更することができる。

【0076】

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

【0077】

第１実施形態では、エンジンの制御を行う制御装置と、冷却液の交換を判定し、警告灯の点灯制御を行う制御装置を、１つの制御装置として車両に搭載する例を示した。しかしながら、たとえば、図２に示す警告灯の点灯制御をする制御装置を、車両の外部の管理システムに設け、管理システムを介した通信により、警告灯の点灯制御を行ってもよい。さらに、第３実施形態の制御装置に、第２実施形態の設定部を設けてもよい。また、第３実施形態で、中和剤または防食剤を添加する際に、冷却液にエチレングリコールをさらに添加してもよく、冷却液をさらに加えてもよい。

【符号の説明】

【0078】

１：内燃機関システム、１０：エンジン、２０：冷却循環機構、２９：流路、３０：温度センサ、４０：制御装置、４１：始動回数カウント部、４２：積算時間計測部、４３：交換判定部、４４：設定部、４５：酸化劣化度算出部、４６：添加量算出部、４７：変更部、Ｗ：冷却液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】