JP2002138836A

JP2002138836A - 内燃機関の冷却装置

Info

Publication number: JP2002138836A
Application number: JP2000331291A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshihara; 昭吉原; Tetsuro Ishida; 哲朗石田; Masahiko Kubo; 雅彦久保
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の冷却装置に関し、高水温時に流路
断面積を比較的大きく確保して冷却性能を向上させると
ともに、水温制御弁の誤作動を防止して冷却水の確実な
温度制御を可能にする。【解決手段】冷却水通路中に並列に形成された一対の
感温流路ｒ１，ｒ２内に互いに異なる開弁温度を有する
低水温制御弁１４と高水温制御弁１５とをそれぞれ備え
た構成の内燃機関の冷却装置において、高水温制御弁１
５を低水温制御弁１４よりもバイパス通路１１，８，９
の上流側に接続し、高水温制御弁１５のバイパス通路の
接続部よりも下流側で、且つ低水温制御弁１４に至るバ
イパス通路を含む通路内に内燃機関２の運転状態に応じ
て通路を開閉する切換弁１６を設け、さらに、両感温流
路ｒ１，ｒ２と連通して各感温流路ｒ１，ｒ２から冷却
水を排出するとともに一方の感温流路ｒ２から排出され
た冷却水の他方の感温流路ｒ１への流入を禁止するよう
に排出側通路７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の冷却装
置、特に、冷却水循環路中の冷却水の流動を上下２つの
設定温度に基づき制御するよう２つの水温制御弁を設け
た内燃機関の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の冷却装置はエンジン本体の冷
却水を放熱器側に循環させて冷却し、エンジンの温度上
昇を防止している。この冷却装置は過度な温度上昇を抑
えてエンジン出力を適正に保持する機能や、エンジン構
成部材の耐熱性を上回る温度上昇を抑えてエンジンの信
頼性を保持する機能や、エンジン補機であるヒータの熱
源としての機能や、触媒を活性温度に保って排ガス性能
を保持する機能を発揮できる。特に、エンジンは高温よ
り低温運転時の方が充填効率を改善され、軸トルクや軸
出力が大きくなることが知られており、その一例を図１
０（ａ）、（ｂ）に示した。ここでサーモスタット設定
温度が８５℃（符号△の線）より８２℃（符号○の線）
で運転された場合に軸トルクＴや軸出力Ｐｅが大きいこ
とが示されている。しかも、サーモスタット設定温度が
８５℃より８２℃で運転された場合において、燃費改善
塞が高回転域（図１０（ｂ）参照）で改善され、低回転
域ではエンジンフリクションの影響が高まり低下するこ
とが示されている。このように、内燃機関の冷却装置は
複数の制御温度を設定されることが多く、その上限値は
エンジン出力特性に基づき、下限はヒータ特性に基づき
設定されるのが一般的である。

【０００３】例えば、特開平３−２３３１０号公報に開
示の冷却装置は、エンジンとラジエータとを結ぶ冷却水
出口通路の途中に並列状に低温側サーモバルブと高温側
サーモバルブを配備し、両弁の閉鎖時にはエンジン出口
側冷却水をバイパス路よりウォータポンプの吸込み通路
に戻し、開弁時にはエンジン出口側冷却水をラジエータ
側に導く。しかも、低温側サーモバルブのラジエータ側
出口近傍に流路を開閉する切り換え制御弁を設け、これ
により、低温側サーモバルブと高温側サーモバルブを選
択的に駆動させ、高低２つの制御温度で冷却水のラジエ
ータヘの循環を切り換え制御している。

【０００４】特開平１０−８９０７１号公報に開示の冷
却装置は、エンジンとラジエータとを結ぶ冷却水出口通
路の途中に高温側及び低温側サーモバルブを配備し、高
温側サーモバルブの感温流路より分岐路を延ばしその下
流側に切り換え制御弁を隔てて低温側サーモバルブを配
し、これにより、高低２つの制御温度で冷却水のラジエ
ータヘの循環を切り換えている。なお、ヒータ取り出し
口を高温側サーモバルブの感温流路より引き出すように
形成している。

【０００５】特開平７−９１２５１号公報に開示の冷却
装置は、図１１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ラジエ
ータ１００に連通するラジエータ側通路１０１からの冷
却水とバイパス路１０２通過後の冷却水とを高低２つの
開弁温度で作動する２つのサーモバルブ１０３、１０４
に各一対の分岐路１０５ａ，１０５ｂ、１０６ａ，１０
６ｂを介して導き、各分岐路の冷却水をウォータポンプ
１０７側の吸込み通路１０８へ選択的に流動させる切り
換えをしている。しかも、分岐路１０５ｂと分岐路１０
６ａに設けた２つの切換制御弁１０９、１１０の切り換
えにより２つのサーモバルブ１０３、１０４を選択的に
使用している。ここで、暖気時（ａ）には切換制御弁１
０９を閉じると共に切換制御弁１１０を開いて分岐路１
０６ａ，１０６ｂを開き、低負荷時（ｂ）には切換制御
弁１０９を閉じると共に切換制御弁１１０を開いて分岐
路１０５ａを開き、高負荷時（ｃ）には切換制御弁１０
９を開くと共に切換制御弁１１０を閉じて分岐路１０５
ｂを開き、高水温時にも高負荷時（ｃ）と同様に分岐路
１０５ｂを開く切り換えモードを採っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平３−
２３３１０号公報に開示の内燃機関の冷却装置は、低温
側及び高温側サーモバルブが仕切られてなく夫々の感温
流路が暖昧となり、感温性が悪く、温度制御が不安定と
なり易い上、両バルブのバイパス路の流路断面積を大小
調整して低温側サーモバルブヘの流入を優先させる必要
があり構造が複雑化する。

【０００７】特開平１０−８９０７１号公報に開示の内
燃機関の冷却装置は、たとえ、制御弁用のアクチュエー
タが開放してもヒータ取り出し口に流入する冷却水は高
温側の感温流路を通過するのみであり、低温側サーモバ
ルブの感温流路が閉塞されているため低温側サーモバル
ブ開かず、同弁の開閉作動の応答性が悪い。特開平７−
９１２５１号公報に開示の内燃機関の冷却装置は、図１
１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、常に、２つの切換制
御弁１０９、１１０の内のいずれか一方が各分岐路１０
５、１０６及びそれに連通する一方のサーモバルブ１０
３、１０４の流路を遮断している。このため、ラジエー
タ側通路１０１を流動する冷却水の流量を十分に権保し
たい高水温時（ｃ）の切り換えモードにある場合に流路
断面積が比較的狭く、ラジエータを循環する冷却水流量
を十分確保できず、冷却性能が低いという問題があり、
しかも、２つの切換制御弁１０９、１１０を必要とし、
構造の複雑化を招くという問題もある。

【０００８】本発明は上述の課題に鑑み創案されたもの
で、高水温時に流路断面積を比較的大きく確保でき、冷
却性能を向上させることができ、構造の簡素化をも図れ
る内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。ま
た、水温制御弁の誤作動を防止して冷却水の確実な温度
制御を可能にした内燃機関の冷却装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の内燃機関の冷却装置では、冷却水通路中
に並列に形成された一対の感温流路内に互いに異なる開
弁温度を有する低水温制御弁と高水温制御弁とをそれぞ
れ備え、該両水温制御弁の各々が内燃機関冷却後の冷却
水が該感温流路内に流入する通路を常時ラジエータに連
通するラジエータ側通路、或いは該ラジエータ側通路を
バイパスするバイパス通路に切換える内燃機関の冷却装
置において、該高水温制御弁は該低水温制御弁よりも該
バイパス通路の上流側に接続され、該高水温制御弁のバ
イパス通路との接続部よりも下流側で、且つ該低水温制
御弁に至るバイパス通路を含む通路内に設けられ内燃機
関の運転状態に応じて通路を開閉する切換弁と、該両感
温流路と連通して各感温流路から冷却水を排出するとと
もに一方の感温流路から排出された冷却水の他方の感温
流路への流入を禁止するように形成された排出側通路と
を備えたことを特徴とする。

【００１０】このように、該高水温制御弁のバイパス通
路との接続部より該低水温制御弁に至るバイパス通路を
含む通路内にのみ該切換弁が設けられ、該低水温制御弁
と該高水温制御弁に至る各ラジエータ側通路は常時ラジ
エータに連通されることにより、高水温時に該切換弁を
開作動した場合、該高水温制御弁と該低水温制御弁の両
ラジエータ側通路が開放され、同部での流路面積が十分
に拡大される。

【００１１】また、該排出側通路が一方の感温流路から
排出された冷却水の他方の感温流路への流入を禁止する
ように形成されることにより、一方の感温流路から排出
された冷却水の温度により他方の感温流路に配設された
水温制御弁が誤作動することが防止される。特に、該切
換弁の閉作動持に、高感温流路から排出された冷却水の
低感温流路への流入により該低水温制御弁が誤作動する
ことが防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１、図２には内燃機関の冷却装
置１１を示した。この内燃機関の冷却装置１はエンジン
２の冷却水循環系の要部を成し、ウォータジャケット３
と、そのウォータジャケット３の出口３０１に連通しラ
ジエータ５を備えたラジエータ側通路４と、ウォータジ
ャケット３の入口３０２に設けられるウォータポンプ６
と、同ポンプの吸込み通路（排出側通路）７と、ラジエ
ータ側通路４より分岐しラジエータ５を迂回して冷却水
を流すバイパス通路１１と、ラジエータ側通路４の一部
を成すと共にラジエータ５の下流で、常時ラジエータ５
側に連通状態にある第１、第２のラジエータ側分岐路１
２、１３と、バイパス通路１１の一部を成すと共に下流
側で分岐して冷却水を流す第１、第２のバイパス側分岐
路８、９と、吸込み通路７に連通する低感温流路ｒ１に
配備される低水温制御弁１４と、吸込み通路７に連通す
る高感温流路ｒ２に配備される高水温制御弁１５と、第
１のバイパス側分岐路８に設けた切換弁１６と、切換弁
１６をエンジン２の運転状態に応じて切り換える制御手
段としてのコントローラ１７とを備える。ここで、高水
温制御弁１５は低水温制御弁１４よりもバイパス通路１
１の上流側に接続される。

【００１３】なお、ウォータジャケット３の出口３０１
に連通する拡径部４０１はヒータ１８へ連通するヒータ
パイプ１９が連結される。ウォータポンプ６は図示しな
いベルト式回転伝達系を介してエンジン回転力を受け、
エンジン駆動時に吸込み通路７の冷却水をウォータジャ
ケット３に循環させた上で出口３０１より流出させてい
る。ラジエータ５はラジエータ側通路４を流動する冷却
水を空気冷却し、図示しない放熱用の電動ファンを駆動
して冷却効率を向上できる。ヒータ１８はヒータパイプ
１９からの冷却水を放熱器１８１及び戻しパイプ２２を
経て吸込み通路７に戻し、車内暖房を行っている。

【００１４】ラジエータ側通路４の下流部には第１、第
２のラジエータ側分岐路１２、１３が分岐して連結さ
れ、その内の第１ラジエータ側分岐路１２は低水温制御
弁１４に、第２ラジエータ側分岐路１３は高水温制御弁
１５に連結する。さらに、バイパス通路１１の下流部に
は第１、第２のバイパス側分岐路８、９が分岐して連結
され、その内の第１バイパス側分岐路８は低水温制御弁
１４に、第２バイパス側分岐路９は高水温制御弁１５に
流入口を連結する。低水温制御弁１４及び高水温制御弁
１５はそれぞれ、ワックスペレットからなる感温部ａ
１、ａ２を低高の各感温流路ｒ１、ｒ２の中央部に対向
配備する。

【００１５】ここで、低水温制御弁１４は、冷却水が設
定された低温側開弁温度を下回る問は感温部ａ１及び図
示しない戻しバネが働き、第１バイパス側分岐路８を開
き第１ラジエータ側分岐路１２を閉じる基準位置Ｐ１
（図２（ａ）参照）に弁体ｂ１を切り換え保持し、逆
に、冷却水が設定された低温側開弁温度を上回ると、第
１バイパス側分岐路８を閉じ第１ラジエータ側分岐路１
２を開く切換位置Ｐ２（図２（ｃ）参照）に弁体ｂ１を
切り換え保持する。高水温制御弁１５は、冷却水が設定
された高温側開弁温度を下回る間は感温部ａ２及び図示
しない戻しバネが働き、バイパス側分岐路の他方９を開
き第１ラジエータ側分岐路１３を閉じる基準位置Ｐ１
（図２（ａ）参照）に弁体ｂ２を切り換え保持し、逆
に、冷却水が設定された高温側開弁温度を上回ると、バ
イパス側分岐路の他方９を閉じ第１ラジエータ側分岐路
１３を開く切換位置Ｐ２（図２（ｂ）参照）に弁体ｂ２
を切り換え保持する。第１バイパス側分岐路８に設けた
切換弁１６は電磁弁であり、オン時に第１バイパス側分
岐路８を開き、オフ時に同分岐路８を閉じる。

【００１６】ここで、図５乃至図８には低水温制御弁１
４と高水温制御弁１５及び切換弁１６をアッセンブリ化
した冷却水切り換えユニット３０を示した。この冷却水
切り換えユニット３０はサーモケース３１とその開口を
閉鎖するインレットフィッチング３２とで収容枠を形成
する。冷却水切り換えユニット３０の内部には低水温制
御弁１４及び高水温制御弁１５を平行に収容する低高の
各感温流路ｒ１，ｒ２と、同各感温流路ｒ１，ｒ２に共
に連通し、同各感温流路ｒ１，ｒ２間のほぼ中央に配設
された吸込み通路７の上流部（図６、図７参照）と、ラ
ジエータ側通路４の下流端及びそれに常時連通する第
１、第２のラジエータ側分岐路１２、１３と、各感温流
路ｒ１，ｒ２に垂直に配設されたバイパス通路１１の下
流端及びそれに連通する第１、第２のバイパス側分岐路
８、９（図７、図８参照）と、拡径部４０１に連通する
拡径部延出部３３と、拡径部延出部３３に連通するヒー
タホース取付け部３４と、低高の各感温流路ｒ１，ｒ２
のエアを上方の拡径部延出部３３に逃がすと共に中心線
ＣＬに対称に配置されるエア抜き穴３５、３６（図５、
図６参照）と、切換弁１６の取付け部３７とを形成され
ている。

【００１７】取付け部３７は第１バイパス側分岐路８の
下流端開口の周縁に形成され、切換弁１６の弁体１６１
が接離する弁座ｇと、同弁座ｇと第１バイパス側分岐路
８を隔てて対設され切換弁１６の弁取付け枠１６２が螺
着されるねじ穴ｈとを備える。なお、ここでの切換弁１
６はヒータ付きのペレット弁、負圧作動弁、電磁弁等で
あり、非付勢時にバネ１６３の弾性力で弁体１６１を弁
座ｇに押圧し、付勢時にバネ１６３の弾性力に抗して弁
体１６１を弁座ｇより離脱させるように構成される。

【００１８】また、感温流路ｒ１，ｒ２間の中央には、
吸込み通路７の上流端から流れ方向に向けて吸込み通路
７を２分割するように隔壁７１が形成されている。この
ような隔壁７１が形成されることにより、各感温流路ｒ
１，ｒ２から排出される冷却水は、吸込み通路７に沿っ
た方向に流れを規制され、他方の感温流路ｒ１，ｒ２へ
の流入が禁止される。

【００１９】なお、ここでは、感温流路ｒ１，ｒ２間の
壁面にリブを溶接することによって隔壁７１を形成し、
吸込み通路７を２つに区画することによって感温流路ｒ
１，ｒ２間での冷却水の混入を禁止しているが、少なく
とも吸込み通路７の形状が感温流路ｒ１，ｒ２間での冷
却水の混入を禁止（或いは抑制）できるような形状にな
ってさえすれば、その具体的な形状に限定はない。例え
ば、吸込み通路７の上流部を当初から二股に形成してお
き、各感温流路ｒ１，ｒ２からの冷却水が別々のルート
で吸込み通路７に排出されるようにしてもよい。ただ
し、上述のように当初から二股に形成し別々のルートで
吸込み通路７に排出するものでは感温流路ｒ１，ｒ２の
形状が複雑となり、特に、冷却水切り換えユニット３０
をアッセンブリ化したものではユニット３０が大型化す
る虞があるため、本実施例のように隔壁７１を設けるこ
とが好ましい。

【００２０】また、ここでは、各感温流路ｒ１，ｒ２か
ら吸込み通路７への冷却水の排出方向は隔壁７１によっ
て略平行になるように規制されているが、他方の感温流
路ｒ１，ｒ２への冷却水の流入を禁止（或いは抑制）す
るには、各感温流路ｒ１，ｒ２からの冷却水の排出方向
を互いに鋭角をなすように設定すればより一層冷却水の
流入を抑制することが可能になる。或いは、各感温流路
ｒ１，ｒ２からの冷却水の排出方向が鈍角になる場合で
も、各感温流路ｒ１，ｒ２から合流部までの距離が流路
径に比較して長い場合には、他方の感温流路ｒ１，ｒ２
への冷却水の流入を禁止（或いは抑制）することができ
る。

【００２１】このような冷却水切り換えユニット３０は
低水温制御弁１４と高水温制御弁１５及び切換弁１６を
アッセンブリ化したので、エンジン２の冷却水循環系へ
の装着作業を簡素化できる。しかも、感温流路ｒ１，ｒ
２、吸込み通路７、拡径部延出部３３、バイパス側分岐
路８、９、エア抜き穴３５、３６を中心線ＣＬに対称配
置したことにより、低水温制御弁１４と高水温制御弁１
５を同じ環境下に保持することができ、切換弁１６の開
閉により冷却水の流れがほぼ変化しないので良好な水温
制御が可能となる。

【００２２】切換弁１６が接続されたコントローラ１７
はその入力回路に、エンジンの冷却水温度Ｔ_Eを拡径部
４０で検出する水温センサ２４と、図示しないスロット
ル弁の開度θｓ情報を出力するスロットル開度センサ２
５と、外気温度Ｔａ情報を入力する外気温センサ２６
と、ヒータオン／オフ信号を入力するヒータスイッチ２
７と、モード切り換えスイッチ２８とを備え、これらの
入力情報に応じて、負荷切り換えモード、或いは木気温
切り換えモードのいずれかで切換弁１６を切り換え制御
する。

【００２３】ここでのコントローラ１７の冷却水温切り
換え制御を図１乃至図３及び図９を参照して説明する。
運転者によりモード切り換えスイッチ２８が負荷切り換
えモードに切り換えられると、コントローラ１７は図３
の弁切り換えマップｍ１を参照し切換弁１６を制御す
る。ここで、冷却水温度Ｔ_Eが暖気判定値Ａとしての
（７６，５℃±α）（例えぱ許容誤差範囲として２℃が
設定される）を下回るか判断し、下回る間は暖気域Ａ１
と判断し、切換弁１６をオフして閉じる。このとき、図
２（ａ）に示すように、低水温制御弁１４及ぴ高水温制
御弁１５は低水温のため基準位置Ｐ１に保持され、第２
バイパス側分岐路９を開く。これにより、暖気運転が促
進され、触媒を早期に活性温度に保って排ガス性能を改
善し、ヒータ１８を早期に熱源として適正に作動でき
る。

【００２４】次に、冷却水温度Ｔ_Eが暖気判定値Ａとし
ての（７６，５℃±α）を上回り、高水温判定値Ｂとし
ての（８５℃＋α）（例えぱ許容誤差範囲として２℃が
設定される）を下回る運転域であると、現在の負荷情報
としてのスロットル開度θｓが呼び出され、この値が高
負荷判定値Ｃとしての１／２開度を上回るか否か判断さ
れ、下回ると低負荷域Ａ２，上回ると高負荷域Ａ３と判
断される。低負荷域Ａ２ではフリクションロスを低減す
べくエンジン温度を高める必要がある。このため高水温
制御弁１５を使用すべく切換弁１６をオフして閉じる。

【００２５】このように切換弁１６がオフして閉じられ
ることにより、バイパス通路１１から低感温流路ｒ１内
への冷却水の流入通路は閉じられ、冷却水は高感温流路
ｒ２内へのみ流入する。したがって、バイパス通路１１
を流れる冷却水の温度は高水温制御弁１５の感温部ａ２
へのみ作用する。そして、エンジン温度の上昇に伴う冷
却水温度の上昇により、感温部ａ２が高温側開弁温度
（８５℃に設定）に達したところで高水温制御弁１５が
作動し、図２（ｂ）に示すように高水温制御弁１５が切
換位置Ｐ２に切り換え作動して第２ラジエータ側分岐路
１３を開く。

【００２６】このとき、低感温流路ｒ１内にはバイパス
通路１１から冷却水が流入していないので、低水温制御
弁１４の感温部ａ１がバイパス通路１１内の冷却水温度
の影響を直接は受けることはない。ところが、低感温流
路ｒ１は高感温流路ｒ２と吸込み通路７を介して常時連
通しているので、吸込み通路７の形状によっては高感温
流路ｒ２から排出された冷却水が低感温流路ｒ１へ流入
してしまう可能性がある。

【００２７】ここで、図９（ｂ）中に示す２点鎖線は、
仮に高感温流路ｒ２から低感温流路ｒ１へ冷却水が流入
した場合の低水温制御弁１４の感温部ａ１２の温度変化
を示したものである。図９（ｂ）に示すように、高感温
流路ｒ２から低感温流路ｒ１へ冷却水が流入すると、低
水温制御弁１４の感温部ａ１の温度も高水温制御弁１５
の感温部ａ２の温度（同図に示す）とともに上昇してい
く。そして、感温部ａ１がやがて低温側開弁温度（７
６，５℃）に達したところで低水温制御弁１４が切換位
置Ｐ２に切り換え作動し、第１ラジエータ側分岐路１２
が開いて低温の冷却水が感温流路ｒ１内へ流入し、これ
により低水温制御弁１４の感温部ａ１の温度は一気に低
下する。そして、第１ラジエータ側分岐路１２が開き低
感温流路ｒ１内に低温の冷却水が流入することにより、
図９（ａ）中に２点鎖線で示すように冷却水のエンジン
入口温度及びエンジン出口温度は、それぞれ本来予定し
ていた高温側開弁温度（８５℃）に応じた温度（実線で
示す）に比較して大幅に低下してしまう。したがって、
高感温流路ｒ２から低感温流路ｒ１へ冷却水が流入した
場合には、エンジン温度を十分に高めることができず、
フリクションロスにともなう燃費の悪化や出力の低下を
招いてしまう。

【００２８】しかしながら、本実施形態の冷却水切り換
えユニット３０では、上述したように吸込み通路７の上
流端から流れ方向に向けて吸込み通路７を２分割するよ
うに隔壁７１が形成され、この隔壁７１によって各感温
流路ｒ１，ｒ２から排出される冷却水の他方の感温流路
ｒ１，ｒ２への流入が禁止されている。このため、低水
温制御弁１４の感温部ａ１周辺の水温は安定し、低感温
流路ｒ１に溜まった冷却水とサーモケース３１や吸込み
通路７を流れる冷却水との間における熱交換に伴い上昇
するのみであり、図９（ｂ）中に実線で示すように極め
て緩やかに上昇していく。したがって、本実施形態の冷
却水切り換えユニット３０では、高水温制御弁１５が作
動する前に低水温制御弁１４が作動することはなく、ウ
ォータジャケット３よりラジエータ５を経て来る冷却水
は高水温制御弁１５の高感温流路ｒ２を通過し吸込み通
路７に戻り循環する。これにより冷却水は高感温流路ｒ
２付近において高温側開弁温度（８５℃）近傍に保持さ
れて循環し、図９（ｂ）中に実線で示すようにエンジン
入口及びエンジン出口における冷却水温度も高い温度に
保持される。つまり、本実施形態の冷却水切り換えユニ
ット３０によれば、低水温制御弁１４が誤作動すること
なく、高温側開弁温度（８５℃）に応じた温度までエン
ジン温度を十分に高めることができる。

【００２９】一方、高負荷域Ａ３では、吸気温度の低減
を図り充填効率を上げて軸トルク及び軸出カを向上させ
るべくエンジン温度を下げる必要がある。このため、低
水温制御弁１４を使用すべく、切換弁１６をオンして開
く。このとき、図２（ｃ）に示すように、低水温制御弁
１４はその感温部ａ１が低温側開弁温度（７６，５℃に
設定）で作動し、切換位置Ｐ２に切り換え作動し、第１
ラジエータ側分岐路１２を開く。この際、ウォータジャ
ケット３よりラジエータ５を経て来る冷却水は低水温制
御弁１４の低慮温流路ｒ１を通過し吸込み通路７に戻り
循環する。これにより冷却水は低感温流路ｒ１付近にお
いて低温側開弁温度（７６，５℃）近傍に保持されて循
環する。

【００３０】なお、このような低負荷域Ａ２及ぴ高負荷
域Ａ３はスロットル開度θｓが高負荷判定値Ｃとしての
１／２開度をしきい値としているが、ここでは、ハンチ
ングを防止するため、図３（ｂ）に示すようにスロット
ル開度θｓ上昇時のしきい値をθｓ２（＝θｓ＋β）
に、スロットル開度θｓ下降時のしきい値をθｓ１（＝
θｓ−β）に設定し、ヒステリシスを設けることが望ま
しい。なお、ここでの補正値βは実験的に適宜設定され
る。

【００３１】次に、冷却水温度Ｔ_Eが高水温判定値Ｂと
しての（８５℃±α）（例えば許容誤差範囲として２℃
が設定される）を上回る高水温域Ａ４であることを判断
すると、切換弁１６をオンして開く。このとき、図２
（ｄ）に示すように、第１、第２のラジエータ側分岐路
１２、１３は常時ラジエータ５側に連通状態にあるし、
低水温制御弁１４及び高水温制御弁１５は高水温のため
共に切換位置Ｐ２に保持され、ラジエータ側通路４に続
く第１、第２の両ラジエータ側分岐路１２、１３を開
き、流路面積を十分に拡大し、ラジエータ５側を流動す
る冷却水の流量を十分に確保し、冷却性能を向上させる
ことができる。このとき、コントローラ１７は水温セン
サ２４より高水温情報を受取り、図示しない電動ファン
を駆動させ、ラジエータ５の放熱作用を促進させること
となる。このため、エンジン２が過度に温度上昇するこ
とを防止でき、エンジン出力を適正に保持し、エンジン
構成部材の耐熱性を上回る温度上昇を抑え、エンジンの
信頼性を保持できる。

【００３２】次に、モード切り換えスイッチ２８が外気
温切り換えモードに切り換えられると、コントローラ１
７は図４の弁切り換えマップｍ２を参照し切換弁１６を
制御する。ここで、冷却水温度Ｔ_Eが暖気判定値Ａ（７
６，５℃±α）を下回る間は弁切り換えマップｍ１の暖
気域Ａ１と同じ暖気域Ｂ１と判断し、切換弁１６をオフ
して閉じる。このとき、図２（ａ）に示すように、低水
温制御弁１４及び高水温制御弁１５は基準位置Ｐ１に保
持され、バイパス側分岐路９を開き、暖気運転が促進さ
れる。

【００３３】次に、冷却水温度Ｔ_Eが暖気判定値Ａ（７
６，５℃±α）を上回り、高水温判定値Ｂ（８５℃±
α）を下回る運転域であると、現在の外気温度Ｔａ情報
を外気温センサ２６より取り込み、外気温度Ｔａが高温
判定値Ｄとしての２０℃を上回るか否か判断され、下回
ると外気温低域（冬）Ｂ２と判断し,上回ると外気温高.
一一域（夏）Ｂ３と判断される。

【００３４】外気温低域（冬）Ｂ２ではフリクションロ
スを低減すべくエンジン温度を高める。このため高水温
制御弁１５を使用すべく切換弁１６をオフして閉じる。
このとき、図２（ｂ）に示すように、高水温制御弁１５
は高温側開弁温度（８５℃）で作動して第１ラジエータ
側分岐路１３を開く。この場合も、本実施形態の冷却水
切り換えユニット３０では、上述したように高感温流路
ｒ２から排出される冷却水が低感温流路ｒ１へ流入する
ことがないので、高水温制御弁１５が作動する前に低水
温制御弁１４が作動することはなく、ウォータジャケッ
ト３よりラジエータ５を経て来る冷却水は、高感温流路
ｒ２を通過して吸込み通路７に戻り循環し、高感温流路
ｒ２付近において高温側開弁温度（８５℃）近傍に保持
される。

【００３５】一方、外気温高域（夏）Ｂ３では充填効率
を上げるべくエンジン温度を下げる。このため、低水温
制御弁１４を使用すべく切換弁１６をオンして開く。こ
のとき、図２（ｃ）に示すように、低水温制御弁１４は
その感温部ａ１が低温側開弁温度（７６，５℃）で作動
し、第１ラジエータ側分岐路１２を開く。この際、ラジ
エータ５を経て来る冷却水は低感温流路ｒ１を通過し吸
込み通路７に戻り循環し低水温（７６，５℃）近傍に保
持されて循環する。

【００３６】なお、このような外気温低域（冬）Ｂ２及
び外気温高域（夏）Ｂ３は高温判定値Ｄ（２０℃）をし
きい値としているが、ここでは、ハンチングを防止する
ため、図４（ｂ）に示すように外気温度Ｔａ上昇時のし
きい値をＴｎ１（＝２０℃＋δ）に、外気温度Ｔａ下降
時のしきい値をＴｎ２（＝２０℃−δ）に設定し、ヒス
テリシスを設けることが望ましい。なお、ここでの補正
値δは実験的に適宜設定される。

【００３７】次に、外気温度Ｔａが高水温判定値Ｂとし
ての（８５℃±α）を上回ると、弁切り換えマップｍ１
の高水温域Ａ４と同じ高水温域Ｂ４であることより、高
水温域Ａ４の場合と同様に、図２（ｄ）に示すように、
低水温制御弁１４及び高水温制御弁１５は共に切換位置
Ｐ２に保持され、ラジエータ側の冷却水流量を十分胃確
保でき冷却性能を向上させることができ、エンジン２が
過度に温度上昇することを防止でき、エンジンの信頼性
を保持できる。

【００３８】なお、ここでは外気温度Ｔａ情報を外気温
センサ２６より取り込み、外気温度Ｔａが高温判定値Ｄ
（２０℃）を上回るか否かで低水温制御弁１４或いは高
温切換弁１５を選択して使用していた。しかし、これに
代えて、コントローラ１７がヒータスイッチ２７（図１
参照）のヒータオン／オフ信号がオンで冬と判定し、高
温切換弁１５を選択して冷却水温の上昇を図り、ヒータ
オン／オフ信号がオフで夏と判定し、低水温制御弁１４
選択して冷却水温の低下を図るという制御を行っても良
く、この場合も外気温切り換えモードでの制御の時と同
様の作用効果を得られる。

【００３９】また、上述においての開弁温度・高負荷刊
定値、高温判定値は上述に限定されるものではなく、そ
のエンジンの特性、作動環境等に基づき最適な値を選択
することが好ましい。更に、上述のところにおいて、低
水温制御弁１４はその感温部ａ１が低温側開弁温度（７
６，５℃）で作動し、高水温制御弁１５はその感温部ａ
２が高温側開弁温度（８５℃）で作動するものとした
が、その他の水温値に設定されてもよく、それらの場合
も図１の内燃機関の冷却装置１と同様の作用効果が得ら
れる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の内燃機関の冷却
装置によれば、高水温制御弁のバイパス通路との接続部
より低水温制御弁に至るバイパス通路を含む通路内にの
み切換弁を設け、低水温制御弁と高水温制御弁に至る各
ラジエータ側通路を常時ラジエータに連通させたので、
高水温時に切換弁を開作動した場合、高水温切換制御弁
と低水温切換制御弁の両ラジエータ側分岐路を開放で
き、同部での冷却水の流路面積を十分に拡大でき、ラジ
エータ側を流動する冷却水の流量を十分に確保し、冷却
性能を向上させることができるという効果がある。

【００４１】また、一方の感温流路から排出された冷却
水の他方の感温流路への流入を禁止するように排出側通
路が形成されているので、切換弁を閉作動して内燃機関
を昇温する場合、高感温流路から排出された冷却水が低
感温流路へ流入して低水温切換制御弁を誤作動させるこ
とがなく、高水温切換制御弁の開弁温度に応じた温度ま
で冷却水を確実に昇温することができる。したがって、
冷却水の確実な温度制御が可能になり、内燃機関の温度
を両水温制御弁の開弁温度差に応じた温度範囲で確実に
制御できるようになるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例としての内燃機関の冷却
装置の概略構成図である。

【図２】図１の冷却装置で用いる低水温制御弁及び高水
温制御弁の切り換え作動説明図であり、（ａ）は暖気
時、（ｂ）は低負荷或いは低温時、（ｃ）は高負荷或い
は高温時、（ｄ）は高水温時を示す。

【図３】図１の冷却装置の負荷切り換えモードにおける
弁切り換え制御特性を説明する図であり、（ａ）は弁切
り換えマップｍ１を、（ｂ）はスロットル開度のしきい
値に設けたヒステリシスの特性説明図である。

【図４】図１の冷却装置の外気温切り換えモードにおけ
る弁切り換え制御特性を説明する図であり、（ａ）は弁
切り換えマップｍ２を、（ｂ）は外気温のしきい値に設
けたヒステリシスの特性説明図である。

【図５】図１の冷却装置で用いる冷却水切り換えユニッ
トの平面図である。

【図６】図５の冷却水切り換えユニットのＶ２方向視の
側面図である。

【図７】図５の冷却水切り換えユニットのインレットフ
ィッチングを排除した状態でのＶ３方向視の側面図であ
る。

【図８】図５の冷却水切り換えユニットのＶ１方向視の
側面図である。

【図９】図５の冷却水切り換えユニットにおいて切換弁
を閉じた場合の各温度変化（実線）と両感温流路間で冷
却水の混入がある場合の各温度変化（２点鎖線）とを比
較して示す図であり、（ａ）はエンジン入口の冷却水温
度及びエンジン出口の冷却水温度の変化を示し、（ｂ）
は低水温制御弁の感温部温度及び高水温制御弁の感温部
温度の変化を示す。

【図１０】従来の内燃機関の冷却装置を用いたエンジン
の機能説明図であり、（ａ）は冷却水温度切り換えによ
る軸トルク及び軸出力の変化特性説明図であり、（ｂ）
は燃費改善率説明図である。

【図１１】従来の内燃機関の冷却装置が用いる低水温制
御弁及び高水温制御弁の切り換え作動説明図であり、
（ａ）は暖気時、（ｂ）は低負荷時、（ｃ）は高負荷或
いは高水温時を示す。

【符号の説明】

１内燃機関の冷却装置２エンジン４ラジエータ側通路５ラジエータ６ウォータポンプ７吸込み通路（排出側通路）８第１バイパス側分岐路９第２のバイパス側分岐路１２第１ラジエータ側分岐路１３第２のラジエータ側分岐路１４低水温制御弁１５高水温制御弁１６切換弁１７コントローラ７１隔壁ｒ１低感温流路ｒ２高感温流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却水通路中に並列に形成された一対の
感温流路内に互いに異なる開弁温度を有する低水温制御
弁と高水温制御弁とをそれぞれ備え、該両水温制御弁の
各々が内燃機関冷却後の冷却水が該感温流路内に流入す
る通路を常時ラジエータに連通するラジエータ側通路、
或いは該ラジエータ側通路をバイパスするバイパス通路
に切換える内燃機関の冷却装置において、該高水温制御弁は該低水温制御弁よりも該バイパス通路
の上流側に接続され、該高水温制御弁の該バイパス通路との接続部よりも下流
側で、且つ該低水温制御弁に至る該バイパス通路を含む
通路内に設けられ、内燃機関の運転状態に応じて通路を
開閉する切換弁と、該両感温流路と連通して各感温流路から冷却水を排出す
るとともに、一方の感温流路から排出された冷却水の他
方の感温流路への流入を禁止するように形成された排出
側通路とを備えたことを特徴とする内燃機関の冷却装
置。