JP2001041039A - 内燃機関の冷却および加熱回路用の制御装置 - Google Patents

内燃機関の冷却および加熱回路用の制御装置

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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 冷却および加熱回路に、他の調整要素を省略
できるように多くの設定および接続の機能を組み込み、
さらに外部接続要素の位置に豊富な多様性を許容するこ
と 【解決手段】 ロータリスライドはバルブハウジング内
に配設され、ラジエタに接続された冷却ライン用の、冷
却媒体を送出ポンプの吸入側へ供給または吐出側から放
出用の、また２つのさらなる部分回路用の、入口または
出口開口部７、１２、１５、１８がバルブハウジング内
に設けられ、１つの制御縁部１１を有するほぼ平坦なロ
ータリディスク２として構成される。また、冷却媒体を
供給または放出するための開口部７から、入口または出
口開口部に接続が行われるように２つの隣接して配置さ
れた入口または出口開口部の両方に制御縁部１１が重な
り合って、その両方に接続が行われるように、制御縁部
１１が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の冷却およ
び加熱回路用の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の冷却および加熱回路を制御す
るために、温度に基づいて、内燃機関の暖機段階でバイ
パス回路を接続するサーモスタットが実用面からよく知
られている。さらに、加熱回路で、所定の条件に従って
冷却媒体の流れを接続する、断続的に操作されるバルブ
が知られている。
【０００３】ＵＳ４，６４４，９０９号は、冷却媒体の
流れの制御がロータリスライドを有するバルブによって
実施される内燃機関用の冷却システムを開示している。
この場合、径方向の入口開口部と、径方向および軸方向
の出口開口部とを有するバルブは、ステッピングモータ
によって駆動されるスリーブのようなロータリスライド
を有する。
【０００４】ＤＥ４４１６０３９号は、ロータリスライ
ドとして構成されるバルブ要素を有する調整バルブを開
示している。この場合、非常に複雑に形成されたバルブ
要素は、一方の径方向面に配置された多数の入口および
出口開口部を互いに接続することが可能であり、入口お
よび出口開口部の間の混合状態を達成することが同様に
可能である。
【０００５】これらのバルブの欠点は、すべての調整ま
たはすべての混合位置が可能でなく、この結果特定の混
合と特定の回路接続を達成するために、いくつかのバル
ブを必要とすることである。さらに、前述のバルブは空
間的に非常に大きく、また予め定められた入口と出口ラ
インの必要な位置によってそれらの取付け位置に関して
制限を受ける。
【０００６】従来の文献としてみなされないＤＥ１９８
０９１２４号では、バルブハウジングの中にロータリス
ライドが配設された内燃機関の冷却および加熱回路用の
制御装置について記述されている。ほぼスリーブ形状の
このロータリスライドは、冷却媒体の供給または放出の
ための軸方向収集開口部を個々の入口または出口開口部
に接続することができ、また混合のために、２つの隣接
して配置された入口または出口開口部の両方にロータリ
スライドの開口部を重なり合わせ、その両方に接続を行
うことができる。
【０００７】またこの装置では、汎用的に機能するため
には、収集開口部と入口または出口開口部の位置が予め
定められていることが欠点となる。しかし、この欠点で
ある接続の取付け位置が厳密に定められていることが受
け入れられるならば、前述の制御装置は、部分回路の混
合、迂回または単独操作の考えられるすべての実施態様
において装備することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、車両の冷却および加熱回路に、他の調整要素を省略
できるように多くの設定および接続の機能が組み込ま
れ、さらに外部接続要素の位置に豊富な多様性を許容す
る、制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は請求項１と請求項２に述べられている特徴によって
達成される。
【００１０】本発明による制御装置を使用することによ
り、実質的に生ずるすべての場合に、冷却および加熱の
ための全体回路を単一の装置によって調整することがで
きる。両方の個々の開口部を選択することができ、また
混合操作も可能であるので、内燃機関の冷却および加熱
回路内のさらなる制御および調整要素を省略することが
可能である。
【００１１】本発明による装置によって、個々の流れに
加えて、実用で行われるすべての混合段階も実施するこ
とができる。さらに、本発明による制御装置の場合、圧
力損失が低く、また同時に高い設定速度とすることもで
きる。
【００１２】簡単かつ有効な構造の結果として、低圧力
損失に加えて、本発明による制御装置の廉価な生産また
は大容量の生産も可能となる。
【００１３】本発明のさらなる有利な改良点は、制御装
置または制御装置の少なくとも一部は、内燃機関または
その追加のユニットの１つの構成要素に統合されて構成
されることである。
【００１４】これは、例えば、下部ハウジング部をこれ
に関連した接続と共に内燃機関のクランクケース内に、
あるいは送出ポンプの構成要素内に一体化できることを
意味する。任意に接続スタブの位置と外出経路を選択で
きる結果として、また冷却媒体用上部ハウジング部およ
び／または下部ハウジング部内に一体化された供給チャ
ネルを使用する結果として、この下部ハウジングの形状
を、クランクケース製造中にクランクケースまたは類似
物の中に鋳造することができる。このように一体化し
た、あるいは少なくとも半一体化したこのバルブハウジ
ングでは、全体のスペースに関して、また、接続スタブ
への接続ラインの一般的に通常のおよび必要とされる封
止に関してさらなる利点がある。これは、これらのシー
ルを完全にあるいはバルブハウジングの少なくとも一体
化部分で省略できるからである。
【００１５】さらに、本発明による制御装置を装着した
車両の製造中において、全体空間および装着手段または
必要装着時間または必要経費に関してメリットが得られ
る。
【００１６】本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に
説明する発明の実施の形態から明らかになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照
番号又は参照記号を付して説明する。
【００１８】図１は、制御装置１の１つの実施態様を基
本斜視図として示したものであり、ロータリディスク２
と上部ハウジング部３と下方ハウジング部４とを原理的
に例示している。
【００１９】制御装置１の構造と機能をより明らかにす
るために、図１では個別部分を分解して例示し、さらに
上部ハウジング部３は側面に傾けて示している。
【００２０】ロータリディスク２の反対側の上部ハウジ
ング部３の側面に駆動ユニット５が設けられており、こ
の駆動ユニットは、制御装置１が組み立てられた時に駆
動シャフト６を介してロータリディスク２を駆動する。
ここで、わかり易くするために、ロータリディスク２上
の駆動シャフト６に対する整合要素の図示は省略してい
る。
【００２１】上部ハウジング部３は開口部７を有し、こ
の開口部を通して冷却媒体が、送出ポンプ８（図７と図
８に例示）の吸入側へ供給または吐出側から放出され
る。さらに、ロータリディスク２に面する上部ハウジン
グ部３の側面に配設された２つのチャネル９が開口部７
に開口する。チャネル９の使命は、実施すべき制御の条
件に従って、例えば開口部７を通して制御装置１に入る
冷却媒体を導くことである。
【００２２】例えば開口部７とチャネル９とを通して入
る冷却媒体は、ロータリディスク２によって下部ハウジ
ング部４から隔離される。冷却媒体は、制御縁部１１に
よって囲まれると共にほぼ腎臓のような形状を有する軸
方向の開口１０を通してのみ下部ハウジング部に通過す
る。
【００２３】下部ハウジング部４は、図７と図８に示す
冷却ライン１３に接続した開口部１２を有する。さら
に、下部ハウジング部４は、図１と図８に示すバイパス
回路１６用の接続スタブ１５内に開口するチャネル１４
を有する。さらに下部ハウジング部４のチャネル１７
は、図７と図８に示す加熱ライン１９に接続した接続ス
タブ１８内に開口する。
【００２４】図２は、同一の解決原理に基づくが、若干
の設計上の差を有する制御装置１の三次元図を示してい
る。駆動ユニット５はこの場合下部ハウジング部４に設
置されている。とりわけ、この態様は、開口部７内に開
口する接続スタブ２０および開口部１２内に開口する接
続スタブ２１の中心からずれた配置によって可能にな
る。ディスク状の部分要素２３とスリーブ状の部分要素
２４とから成るロータリ要素２２を使用する結果とし
て、図１に示されたチャネル９、１４、１７を本実施態
様では省略することができる。ディスク状の部分要素２
３は、図１のロータリディスク２と同様に、制御縁部１
１を有する軸方向の開口１０を有する。チャネル１４、
１７の代わりに、本実施態様では、それを囲む制御縁部
２６を有する径方向の開口２５がある。
【００２５】制御装置１の実施態様によっては、スリー
ブ状の部分要素２４の周辺にいくつかの径方向の開口２
５を配設することが適切であるかもしれない。
【００２６】図３から図６は、図１に例示した制御装置
１の実施態様のIIIの方向から見たいくつかの制御パタ
ーンの概略図を示している。
【００２７】この場合、冷却媒体は、図１から分かるよ
うに、制御装置の内部へ開口部７を通して流れ、開口部
７を通して入る冷却媒体がロータリディスク２の任意の
所望の位置で軸方向の開口１０に到達ができるように、
チャネル９を介して配分される。次に、ロータリディス
ク２の位置に応じて、冷却媒体は、図３から図６に原理
的に例示した制御位置に従って放出される。
【００２８】図３は、冷却ライン１３とラジエタ２７と
内燃機関２８（図７と図８に例示）とを備える回路のみ
が送出ポンプ８によって操作される、制御位置「ラジエ
タ接続段階」を示している。
【００２９】図４は、制御位置「ラジエタ／加熱混合段
階」を例示している。この場合、送出ポンプ８は、上述
の冷却回路と、加熱ライン１９と熱交換器２９とを備え
る加熱回路とに、混合操作において同時に作用する。本
実施態様で、ロータリディスク２の角度によるさらなる
位置の変更によって、冷却回路と加熱回路への異なった
流量比を達成することができる。
【００３０】図５は、制御位置「バイパス／加熱混合段
階」を示している。この場合には、例えば、内燃機関が
暖機されつつあり、かつ同時に加熱操作が行われている
場合には、バイパス回路１６と加熱回路１９、２９が同
時に操作される。
【００３１】図６は、さらなる可能な制御位置、「バイ
パス／ラジエタ混合段階」を示している。この場合、バ
イパス回路１６と、冷却ライン１３とラジエタ２７とを
備えるラジエタ回路とが同時に操作される。
【００３２】図７および図８は、適切な冷却および加熱
回路内の本制御装置１の２つの可能な構成を例示してい
る。原理的に示した制御電子回路３０によって、制御装
置１の駆動ユニット５は所定の基準電圧Ｕを介した要求
に従って制御されるか、あるいは調整される。開口部７
と、内燃機関２８の冷却および加熱回路内への出口開口
部１２、１５、１８とを通した送出ポンプ８からの冷却
媒体供給を行う制御装置１は、図１と図２の両方に従っ
て設計することができる。
【００３３】図７に見ることができる矢印（バイパス回
路１６の側、ラジエタ２７を通って送出ポンプ８に再び
戻る冷却ライン１３の側、また熱交換器２９が配設され
ており復帰ラインが送出ポンプ８へ通じる加熱ライン１
９の側）は、冷却媒体のそれぞれの流動方向を示してい
る。ロータリディスク２またはロータリ要素２２の駆動
装置５は、基準電圧Ｕを用いて、制御電子回路３０（特
に図示していない）を介して駆動される。
【００３４】図７に例示した制御装置１の位置では、ロ
ータリディスク２またはロータリ要素２２は、その制御
位置に従ったそれぞれの部分体積流量で冷却媒体を配分
する。
【００３５】図８に例示した制御装置１の位置の場合に
は、ロータリディスク２またはロータリ要素２２は、そ
の制御位置に従ったそれぞれの部分体積流量で冷却媒体
を一体にする。この場合、開口部７は送出ポンプ８の吸
入側または入口側に接続している。また、ライン１３、
１６、１９の側の矢印は冷却媒体のそれぞれの流動方向
を示し、この場合、制御装置１の開口部１２、１５、１
８は出口開口部ではなく入口開口部を構成する。したが
って、開口部７は送出ポンプ８の吸入側に冷却媒体を送
るために機能する。図８に例示した制御装置の位置の場
合、制御装置１の操作モードはまた、図７に示した位置
による操作モードに対応する。
【００３６】図７と図８に示した両方の構成のそれぞれ
において、制御装置の両方の実施態様、すなわち図１に
よる実施態様と図２による実施態様とが可能である。
【００３７】例示した模範的な実施態様のすべては、原
理的に示したに過ぎず、接続スタブ１５、１８、２０、
２１の位置を変えることができる。したがって、例え
ば、これらのすべての接続スタブを軸方向取付けによ
り、あるいは径方向取付けにより、あるいは半軸方向取
付けにより設計することが可能である。もちろん、すべ
ての組合せ、すなわち接続スタブのあるものは軸方向、
他のものは径方向、さらに他のものは半軸方向とするこ
とができる。この場合、半軸方向とは、接続スタブの軸
がロータリディスク２またはロータリ要素２２の回転軸
に対して０°または９０°とは異なる角度で配設される
ことを意味する。
【００３８】図示していないが、制御装置１または制御
装置１の少なくとも一部、例えば上部ハウジング部３お
よび／または下部ハウジング部４は、内燃機関２８の要
素の中に一体化することができる。例えば、上部ハウジ
ング部３は、内燃機関２８のクランクケースの製造中に
前記クランクケースと一体化して形成することができ
る。
【００３９】なお、図７及び８に示した回路構成だけで
なく、追加のヒータ及び／または排気ガス熱交換器装置
のための回路を有する構成においても、本制御装置を用
いることができる。
【００４０】本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に
限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均
等物に及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータリディスクを有する本発明による制御装
置の斜視図である。
【図２】ロータリ要素を有する本発明による制御装置の
斜視図である。
【図３】図１のIIIの方向から見たロータリディスクの
一つの制御位置（「ラジエタ接続段階」）を示す基本図
である。
【図４】図１のIIIの方向から見たロータリディスクの
一つの制御位置（「ラジエタ／加熱混合段階」）を示す
基本図である。
【図５】図１のIIIの方向から見たロータリディスクの
一つの制御位置（「バイパス／加熱混合段階」）を示す
基本図である。
【図６】図１のIIIの方向から見たロータリディスクの
一つの制御位置（「バイパス／ラジエタ混合段階」）を
示す基本図である。
【図７】本発明による制御装置の冷却および加熱回路内
の構成を示した図である。
【図８】本発明による制御装置の冷却および加熱回路内
の別の構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 制御装置 ２ ロータリディスク ５ 駆動ユニット ７ 開口部 ８ 送出ポンプ １１ 制御縁部 １２ 開口部 １３ 冷却ライン １５ 接続スタブ １８ 接続スタブ ２２ ロータリ要素 ２７ ラジエタ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ラジエタと、送出ポンプと、さらなる部
    分回路を有し、特に加熱回路用の熱交換器を有する内燃
    機関の冷却および加熱回路用の制御装置であって、 駆動ユニット（５）によって駆動されるロータリスライ
    ド（２、２２）が、バルブハウジング内に配設され、 前記ラジエタ（２７）に接続された冷却ライン（１３）
    用の、冷却媒体を前記送出ポンプ（８）の吸入側に供給
    または吐出側から放出用の、また少なくとも２つのさら
    なる部分回路用の、入口または出口開口部（１２、７、
    １５、１８）がバルブハウジング内に設けられ、 前記ロータリスライド（２、２２）が、少なくとも１つ
    の制御縁部（１１）を有する少なくともほぼ平坦なロー
    タリディスク（２）として構成され、 冷却媒体を前記送出ポンプ（８）の吸入側に供給または
    吐出側から放出するための前記開口部（７）から、個々
    の入口または出口開口部（１２、１５、１８）に接続が
    行われるように、あるいは混合のために、２つの隣接し
    て配置された入口または出口開口部（１２、１５、１
    ８）の両方に前記制御縁部（１１）が重なり合って当該
    両方の開口部に接続が行われるように、前記制御縁部
    （１１）が形成される、 ことを特徴とする内燃機関の冷却および加熱回路用の制
    御装置。
  2. 【請求項２】 ラジエタと、送出ポンプと、さらなる部
    分回路を有し、特に加熱回路用の熱交換器を有する内燃
    機関の冷却および加熱回路用の制御装置であって、 駆動ユニット（５）によって駆動されるロータリスライ
    ド（２、２２）が、バルブハウジング内に配設され、 前記ラジエタ（２７）に接続された冷却ライン（１３）
    用の、冷却媒体を前記送出ポンプ（８）の吸入側に供給
    または吐出側から放出用の、また少なくとも２つのさら
    なる部分回路用の、入口または出口開口部（１２、７、
    １５、１８）がバルブハウジング内に設けられ、 前記ロータリスライド（２、２２）が、ディスク状およ
    びスリーブ状の部分要素（２３、２４）から形成された
    ポット状のロータリ要素（２２）として構成され、前記
    部分要素（２３、２４）の各々が少なくとも１つの制御
    縁部（１１、２６）を有し、 冷却媒体を前記送出ポンプ（８）の吸入側に供給または
    吐出側から放出するための前記開口部（７）から、個々
    の入口または出口開口部（１２、１５、１８）に接続が
    行われるように、あるいは混合のために、２つの隣接し
    て配置された入口または出口開口部（１２、１５、１
    ８）の両方に前記制御縁部（１１）が重なり合って当該
    両方の開口部に接続が行われるように、前記制御縁部
    （１１、２６）が形成される、 ことを特徴とする内燃機関の冷却および加熱回路用の制
    御装置。
  3. 【請求項３】 前記バルブハウジングが上方部（３）と
    下方部（４）とを有し、前記上部ハウジング部（３）お
    よび／または下部ハウジング部（４）がチャネル（９、
    １４、１７）を有し、前記チャネル（９、１４、１７）
    の各々が前記入口または出口開口部（７、１５、１８）
    の一つに対して接続されることを特徴とする請求項１あ
    るいは請求項２に記載の内燃機関の冷却および加熱回路
    用の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記ロータリディスク（２）または前記
    ディスク状の部分要素（２３）内の前記少なくとも１つ
    の制御縁部（１１）が、前記ロータリディスク（２）ま
    たは前記ディスク状の部分要素（２３）を貫通する軸方
    向の開口（１０）の周縁として形成されることを特徴と
    する請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の冷却
    および加熱回路用の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記スリーブ状の部分要素（２４）内の
    前記少なくとも１つの制御縁部（２６）が、前記スリー
    ブ状の部分要素（２４）を貫通する径方向の開口（２
    ５）の周縁として形成されることを特徴とする請求項２
    乃至４のいずれかに記載の内燃機関の冷却および加熱回
    路用の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記開口（１０、２５）の各々が腎臓形
    状を有することを特徴とする請求項４あるいは請求項５
    に記載の内燃機関の冷却および加熱回路用の制御装置。
  7. 【請求項７】 接続スタブ（２０、２１、１５、１８）
    が前記開口部（７、１２、１５、１８）から分岐し、前
    記接続スタブのうち少なくとも幾つかのもの（１５、１
    ８）が、前記ロータリスライド（２、２２）の回転軸に
    関して径方向に配設されることを特徴とする請求項１乃
    至６のいずれかに記載の内燃機関の冷却および加熱回路
    用の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記接続スタブのうち少なくとも幾つか
    のもの（２０、２１）が、前記ロータリスライド（２、
    ２２）の回転軸に関して軸方向に配設されることを特徴
    とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の冷
    却および加熱回路用の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記接続スタブのうち少なくとも幾つか
    のものが、前記ロータリスライド（２、２２）の回転軸
    に関して半軸方向に配設されることを特徴とする請求項
    １乃至８のいずれかに記載の内燃機関の冷却および加熱
    回路用の制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記上部ハウジング部（３）および／
    または前記下部ハウジング部（４）および／または前記
    接続スタブ（１５、１８、２０、２１）が、前記内燃機
    関（２８）の構成要素または前記内燃機関（２８）の追
    加ユニットの一つと一体化して構成されることを特徴と
    する請求項３乃至９のいずれかに記載の内燃機関の冷却
    および加熱回路用の制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記上部ハウジング部（３）および／
    または前記下部ハウジング部（４）および／または前記
    接続スタブ（１５、１８、２０、２１）が、前記送出ポ
    ンプ（８）の構成要素と一体化して構成されることを特
    徴とする請求項３乃至１０のいずれかに記載の内燃機関
    の冷却および加熱回路用の制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記さらなる部分回路が、冷却水のバ
    イパス回路ライン（１６）のために、また前記加熱回路
    の熱交換器（２９）に通じる加熱ライン（１９）のため
    に設けられることを特徴とする請求項１乃至１１のいず
    れかに記載の内燃機関の冷却および加熱回路用の制御装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記さらなる部分回路が、追加ヒータ
    および／または排気ガス熱交換器装置のために設けられ
    ることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載
    の内燃機関の冷却および加熱回路用の制御装置。
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