JP2004293355A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調装置のヒータのためのヒータ用熱交換器側の流路とオイルの温度調節のためのオイル用熱交換器側の流路のいずれか一方に冷却液を流すように制御した場合であっても、他方の流路に対してヒータの熱源やオイルの温度調節のために最低限必要な冷却液の流量を確保できるようにするとともに、弁機構を小型化することを可能とする。
【解決手段】ヒータ側流路９ａとオイル側流路９ｂとを並列に配設し、これらのヒータ側流路９ａとオイル側流路９ｂとの接続部に流量制御弁１０を設ける。そして、この流量制御弁１０は、ヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂの冷却液の流量配分を調節する弁であって、ヒータ側流路９ａ又はオイル側流路９ｂのいずれか一方の冷却液の流量が最大となる状態で、他方の流路にも冷却液の一部が流れるように構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのジャケットに冷却液を通過させて冷却するエンジンの冷却装置に関し、特に、この冷却液をヒータ用熱交換器とオイル用熱交換器において利用する場合にこれらへの冷却液の循環を必要に応じて効率的に行うことが可能な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの冷却装置において、その冷却液をヒータの熱源として利用するとともに、自動変速機（オートマチック・トランスミッション：ＡＴ）の作動油（オートマチック・トランスミッション・フルード：ＡＴＦ）等のオイルの温度調節にも利用する技術として、例えば特許文献１には、以下のような装置が開示されている。すなわち、自動変速機の作動油の温度調節を行う熱交換器からなるＡＴＦウォーマと空調用ヒータとを配した冷却液の流路を有するエンジンの冷却装置において、前記ＡＴＦウォーマを配した流路と前記空調用ヒータを配した流路とを互いに並列に設けるとともに、両流路を流れるエンジンの冷却液の流れ割合を変える弁を設け、空調用ヒータへの流量が必要な時に前記弁により空調用ヒータへの流路に必要量の冷却液を流すようにした装置である。ここで、前記弁としては、両流路の分岐部に設けた三方弁であってもよいし、あるいはそれに代わる二方弁２個であってもよいし、あるいは流れを絞るサーモバルブであってもよいことが開示されている。
【０００３】
そして、このようなエンジンの冷却装置は、空調用ヒータへの冷却液の流量が必要な時に弁により空調用ヒータへの流路に必要量の冷却液を流す構成とされているので、極冷間時におけるエンジン始動時などの空調用ヒータへの冷却液の流量が必要な時に冷却液をＡＴＦウォーマ側の流路ではなく空調用ヒータ側の流路に流すこととなり、空調用ヒータ側の流路を通る冷却液の流量がとくに減少することはなく、必要流量の冷却液を、ＡＴＦウォーマに優先させて、空調用ヒータ側に確保することができるという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６４３６２号公報（第５頁、第１０図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のエンジンの冷却装置における弁は、空調用ヒータ側の流路とＡＴＦウォーマ側の流路とに冷却液を流す割合を変えることができるものであるが、弁体をいずれか一方に最大限動作させて一方の流路に冷却液を流すようにした状態では、他方の流路への冷却液の流量はゼロとなる。したがって、空調用ヒータ側の流路に冷却液を流す場合にはＡＴＦウォーマ側の流路には冷却液が流れないこととなる。この際、冷却液の循環を止めたとしても直ちにＡＴＦウォーマが故障することはないが、ＡＴＦウォーマの温度調節を行わないと、自動変速機の作動油の温度が低い場合には粘度が増して駆動系の抵抗が増加するために燃費が悪化し、逆に自動変速機の作動油の温度が高い場合には作動油の劣化が早く進行し、最悪の場合には自動変速機が故障するという問題が生じる。
【０００６】
また、前記弁の弁体がいずれか一方に最大限動作し、空調用ヒータ側の流路とＡＴＦウォーマ側のいずれか一方の流路のみに冷却液が流れ、他方の流路へ冷却液が全く流れていない状態となっている場合に、冷却液を流す方向を他方の流路に切り換えるためには、完全に閉鎖している流路を開く必要があるため、弁体に大きい抵抗が作用することとなり、弁体の駆動のために大きい出力の駆動機構が必要となるので、弁機構の大きさが大きくなってしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、空調装置のヒータのためのヒータ用熱交換器側の流路とＡＴＦウォーマ等のオイルの温度調節のためのオイル用熱交換器側の流路のいずれか一方に冷却液を流すように制御した場合であっても、他方の流路に対してヒータの熱源やオイルの温度調節のために最低限必要な冷却液の流量を確保できるようにするとともに、弁機構を小型化することを可能とすることを技術課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明に係るエンジンの冷却装置の第１の特徴構成は、請求項１に記載したように、エンジンのジャケットを通過する冷却液を循環させる循環ポンプと、前記冷却液の熱を利用するヒータ用熱交換器と、前記冷却液によりオイルの温度調節を行うオイル用熱交換器と、前記冷却液を前記ヒータ用熱交換器に循環させるヒータ側流路と、前記冷却液を前記オイル用熱交換器に循環させるオイル側流路と、を有するエンジンの冷却装置において、前記ヒータ側流路と前記オイル側流路とは並列に配設されており、これらのヒータ側流路とオイル側流路との接続部に流量制御弁が設けられ、この流量制御弁は、前記ヒータ側流路及びオイル側流路の冷却液の流量配分を調節する弁であって、前記ヒータ側流路又はオイル側流路のいずれか一方の冷却液の流量が最大となる状態で、他方の流路にも冷却液の一部が流れるように構成されているという点にある。
【０００９】
これにより、ヒータ用熱交換器又はオイル用熱交換器のいずれかに優先的に冷却液を流す場合にも、他方の熱交換器に少量の冷却液が流れることとなるので、ヒータ用熱交換器又はオイル用熱交換器におけるヒータの熱源やオイルの温度調節のために最低限必要な冷却液の流量を確保することができる。すなわち、夏季等の空調装置からの暖房要求が少ない場合にはオイル用熱交換器側に優先的に冷却液の流量が配分されることとなるが、その場合であっても空調装置の温度調節に必要な最低限度の流量の冷却液をヒータ用熱交換器側に流すことができ、一方、冬季等の空調装置からの暖房要求が多い場合にはヒータ用熱交換器に優先的に冷却液の流量が配分されることとなるが、その場合であっても自動変速機の作動油やエンジンオイル等のオイルの温度調節に必要な最低限度の流量の冷却液をオイル用熱交換器側に流すことができる。
【００１０】
また、流量制御弁の弁体が、ヒータ側流路又はオイル側流路のいずれか一方の冷却液の流量が最大となるように動作した場合であっても、他方の流路へも冷却液の一部が流れるように流量制御弁内に小さい流路が確保されているので、他方の流路が完全に閉鎖されている場合と比較して、弁体の位置の切り換え際に作用する抵抗が小さく、弁体の駆動のための駆動機構の出力も小さくすることができる。したがって、弁機構の大きさを小型化することが可能となる。
【００１１】
本発明に係るエンジンの冷却装置の第２の特徴構成は、請求項２に記載したように、前記第１の特徴構成に加えて、前記流量制御弁は、弁箱内に配置された弁体の動作により前記ヒータ側流路及びオイル側流路の冷却液の流量配分を調節するものであって、前記ヒータ側流路又はオイル側流路のいずれか一方の冷却液の流量が最大となるように前記弁体が動作した状態で、前記弁体により流量が制限される側の流路に対する前記弁箱と前記弁体との間に冷却液が通過可能な隙間が形成されているという点にある。
【００１２】
これにより、ヒータ側流路及びオイル側流路の冷却液の流量配分を調節することができ、且つヒータ側流路又はオイル側流路のいずれか一方の冷却液の流量が最大となる状態で、他方の流路にも冷却液の一部が流れるような構成の流量制御弁を、簡易な構成により実現することができる。
【００１３】
本発明に係るエンジンの冷却装置の第３の特徴構成は、請求項３に記載したように、前記第１又は第２の特徴構成に加えて、前記流量制御弁は、所定の制御装置により動作制御される弁であって、前記制御装置は、所定の動作規則に基づいてヒータ用熱交換器及びオイル用熱交換器に対する冷却液の必要流量を判断し、前記流量制御弁の前記ヒータ側流路及びオイル側流路の冷却液の流量配分の調節動作を制御するという点にある。
【００１４】
これにより、空調装置からの暖房要求やＡＴＦやエンジンオイル等のオイルの温度調節要求に応じて、ヒータ用熱交換器及びオイル用熱交換器に対して適切な流量の冷却液を自動的に判断して供給することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るエンジンの冷却装置の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態では、車両のエンジン１のジャケット２に冷却液を通過させて冷却を行うエンジン１の冷却装置であって、このエンジン１のジャケット２を通過後の冷却液を、冷却液と熱交換を行うことにより空調装置のヒータの熱を取り出すヒータ用熱交換器３と、冷却液と熱交換を行うことにより自動変速機（オートマチック・トランスミッション：ＡＴ）の作動油（オートマチック・トランスミッション・フルード：ＡＴＦ）の温度調節を行うオイル用熱交換器４とに対して供給する装置について説明する。ここで、エンジン１は車両用として一般的に用いられている水冷式の内燃機関である。図１は、本実施形態に係るエンジン１の冷却装置の全体構成を示す模式図である。
【００１６】
この図に示すように、本実施形態に係るエンジン１の冷却装置は、エンジン１に形成されたジャケット２と、このジャケット２を通過する冷却液を循環させる循環ポンプ５と、冷却液の熱を放射するラジエータ６と、冷却液と熱交換を行うことにより空調装置のヒータの熱を取り出すヒータ用熱交換器３と、冷却液と熱交換を行うことにより自動変速機の作動油の温度調節を行うオイル用熱交換器４と、これらの冷却装置の各部をつないで冷却液を循環させる冷却液循環路７と、この冷却液循環路７のうち、冷却液をヒータ用熱交換器３に循環させるヒータ側流路９ａ、及びこのヒータ側流路９ａと並列に配設され、冷却液をオイル用熱交換器４に循環させるオイル側流路９ｂと、ヒータ側流路９ａとオイル側流路９ｂとの接続部に設けられた流量制御弁１０と、を有する。
【００１７】
エンジン１は、内部に図示しないピストン等が収められるシリンダが形成されたシリンダブロック１ａと、このシリンダの上部を構成するシリンダヘッド１ｂとを有して構成されている。そして、ジャケット２は、これらのシリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂのシリンダ周辺部に冷却液が循環可能なように形成された空洞部により構成されている。また、このジャケット２内を通過する冷却液は、水冷式の内燃機関に用いられるものであって、ここでは水に所定の添加物を加えてなる冷却水が用いられる。
【００１８】
循環ポンプ５は、エンジン１のジャケット２を通過する冷却液を循環させるポンプである。本実施形態においては、循環ポンプ５は、冷却液が、ジャケット２のほか、後述するラジエータ６、ヒータ用熱交換器３、オイル用熱交換器４等の冷却装置の各部を通過するように冷却液循環路７を介して循環させる。このような循環ポンプ５としては、流体を送り出すことができるポンプであれば特に限定されることはなく、各種の形式のポンプを使用することが可能である。なお、循環ポンプ５の配置について、ここではジャケット２の上流側に設けているが、これに限定されるものではなく、ジャケット２の下流側に設けることも可能である。
【００１９】
ラジエータ６は、冷却液の熱を放射してその温度を下げる装置である。このラジエータ６の構成は、水冷式の内燃機関において一般的に用いられているものと同様の構成を用いることが可能であり、ここでは図示しないが冷却用の多数のフィンに囲まれた複数の水路を有して構成されている。また、ラジエータ６は、エンジン１の高負荷時に前記フィンを通過する空気の量を増加させて冷却を促進するためのファン１１を備えている。
【００２０】
ヒータ用熱交換器３は、ヒータの熱源として冷却液の熱を利用する熱交換器であって、ここでは、空調装置のヒータの熱交換器として用いられる場合について説明する。このヒータ用熱交換器３は、いわゆるヒータコアと呼ばれるものであって、送り込まれてくる空気とエンジン１のジャケット２を通過して熱せられた冷却液との熱交換を行うことにより空調装置のヒータの熱を取り出す熱交換器である。このヒータ用熱交換器３の構造としては、一般的にはラジエータ６と同様に冷却用の多数のフィンに囲まれた複数の水路を有する構造が用いられるが、この構造は特に限定されるものではなく、各種の構造の熱交換器を用いることが可能である。
【００２１】
オイル用熱交換器４は、冷却液の熱を利用してオイルの温度調節を行う熱交換器であって、ここでは、自動変速機の作動油（ＡＴＦ）の温度調節を行う熱交換器として用いられる場合について説明する。このオイル用熱交換器４は、自動変速機の作動油とエンジン１のジャケット２を通過して熱せられた冷却液との熱交換を行うことにより自動変速機の作動油を適正な温度に調節する熱交換器である。ここで、自動変速機の作動油は、温度が低い場合には粘度が増して駆動系の抵抗が増加するために燃費が悪化し、逆に温度が高い場合には劣化が早く進行し、最悪の場合には自動変速機が故障する可能性があることから、適正な温度に保持する必要があり、このようなオイル用熱交換器４が設けられる。このオイル用熱交換器４の構造としては、一般的にはラジエータ６と同様に冷却用の多数のフィンに囲まれた複数の水路を有する構造が用いられるが、この構造は特に限定されるものではなく、各種の構造の熱交換器を用いることが可能である。
【００２２】
冷却液循環路７は、このエンジン１の冷却装置の各部をつないで冷却液を循環させるための冷却液の流路である。そのため、ここでは、冷却液循環路７は、ジャケット２を通過した冷却液をラジエータ６により冷却してジャケット２に戻す冷却回路８と、ジャケット２を通過した冷却液を熱交換に利用するためにヒータ用熱交換器３又はオイル用熱交換器４を通過させてジャケット２に戻す熱交換回路９とを有して構成されている。この冷却回路８と熱交換回路９は、ジャケット２の上流側の一部と下流側の一部において合流しており、ジャケット２の上流側の合流部分に設けられた循環ポンプ５により冷却液の循環が行われる。
【００２３】
冷却回路８は、その一部に並行する２つの流路を有しており、そのうちの一方はラジエータ６を通過する流路を形成するラジエータ側流路８ａであり、他方はラジエータ６を通過しない流路を形成するバイパス流路８ｂである。ここで、バイパス流路８ｂは、エンジン１の始動時等の冷却液の温度が低い場合にラジエータ６を通過させずに冷却液を循環させることにより冷却液の温度上昇を促進するための流路である。そして、このラジエータ側流路８ａとバイパス流路８ｂとの接続部には、切換弁１２が設けられている。ここで、両流路の接続部としては、分岐部と合流部の双方が含まれるが、本実施形態では切換弁１２は合流部に設けている。この切換弁１２は、冷却液の温度が低い場合には冷却液をバイパス流路８ｂに流し、冷却液の温度が高くなるにしたがい冷却液の一部又は全部をラジエータ側流路８ａに流すように切り換えを行う弁である。このような切換弁１２としては、冷却液の温度に応じて自動的に切換動作を行うサーモスタット弁が好適に用いられる。
【００２４】
熱交換回路９は、その一部に並行する２つの流路を有しており、そのうちの一方はヒータ用熱交換器３を通過する流路を形成して冷却液をヒータ用熱交換器３に循環させるヒータ側流路９ａであり、他方はオイル用熱交換器４を通過する流路を形成して冷却液をオイル用熱交換器４に循環させるオイル側流路９ｂである。この熱交換回路９のヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂは、それぞれジャケット２を通過して加熱された冷却液を、ヒータの熱源として利用するためにヒータ用熱交換器３に循環させ、あるいはオイルの温度調節に利用するためにオイル用熱交換器４に循環させるための流路である。また、この熱交換回路９は、ヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂの上流側及び下流側に、これらの両流路が合流してなる共有流路９ｃを有する。そして、このヒータ側流路９ａとオイル側流路９ｂとの接続部には、流量制御弁１０が設けられている。ここで、両流路の接続部としては、分岐部と合流部の双方が含まれるが、本実施形態では流量制御弁１０は合流部に設けている。なお、流量制御弁１０を設ける位置はこれに限定されるものではなく、両流路の分岐部に設けても全く同様に本発明の効果を奏することができる。
【００２５】
流量制御弁１０は、ヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂの冷却液の流量配分を調節する弁である。この流量制御弁１０による冷却液の流量配分の調節動作の制御は、後述する制御装置１３により行われる。そして、この流量制御弁１０は、ヒータ側流路９ａ又はオイル側流路９ｂのいずれか一方の冷却液の流量が最大となる状態で、他方の流路にも冷却液の一部が流れるように構成されている。そのため、この流量制御弁１０は、各ポートがヒータ側流路９ａ、オイル側流路９ｂ、及び共有流路９ｃにそれぞれ接続された三方弁とし、共有流路９ｃとヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂとを連通する連通口の開口面積を変化させることによりヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂの冷却液の流量配分を調節する構成としている。そして、この流量制御弁１０では、ヒータ側流路９ａの冷却液の流量を最大とすべく共有流路９ｃとヒータ側流路９ａとの連通口の開口面積を最大とした状態においても、共有流路９ｃとオイル側流路９ｂとの連通口は完全に閉鎖されることなく開口された状態が維持され、一方、オイル側流路９ｂの冷却液の流量を最大とすべく共有流路９ｃとオイル側流路９ｂとの連通口の開口面積を最大とした状態においても、共有流路９ｃとヒータ側流路９ａとの連通口は完全に閉鎖されることなく開口された状態が維持される。この際、ヒータ側流路９ａ又はオイル側流路９ｂのいずれか一方の開口面積が最大となった連通口を通過する冷却液の流量と、他方の連通口を通過する冷却液の流量との配分は、ヒータの熱源やオイルの温度調節のために最低限必要な冷却液の流量に応じて適宜設定することが望ましいが、例えば、それらの流量の比は７：３から８：２程度に設定すると好適である。
【００２６】
このような流量制御弁１０として、本実施形態においては、図２又は図３に示すような構成のロータリ弁を用いることとしている。これらの図に示す流量制御弁１０は、いずれも弁箱１４内に配置された弁体１５の動作によりヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂの冷却液の流量配分を調節するものであって、ヒータ側流路９ａ又はオイル側流路９ｂのいずれか一方の冷却液の流量が最大となるように弁体１５が動作した状態で、弁体１５により流量が制限される側の流路に対する弁箱１４と弁体１５との間に冷却液が通過可能な隙間１６が形成された構成を有している。
【００２７】
より具体的には、図２に示す流量制御弁１０は、以下のような構成を有している。すなわち、弁箱１４は、円柱形状の内部空間１７を有するとともに、ヒータ側流路９ａ、オイル側流路９ｂ、及び共有流路９ｃにそれぞれ接続される３つのポート１８を有している。弁体１５は、弁箱１４の円柱形状の内部空間１７の中心軸上に設けられた回転軸１９により回転可能に支持された平板状部材により構成されており、回転軸１９から共有流路９ｃ側に延設された第一弁板１５ａと、回転軸１９に対して第一弁板１５ａの反対側に延設された第二弁板１５ｂとを有している。ここで、第一弁板１５ａはその先端部が弁箱１４の内面１４ａに対して密接せずに一定の隙間１６を有して構成されている。一方、第二弁板１５ｂはその先端部が弁箱１４の内面１４ａに密接した状態で回転するように構成されている。また、弁箱１４の内面１４ａには、弁体１５が動作した際にその両方向への動作の終点において第二弁板１５ｂが当接する２個の係止部２０が内部空間１７に突出するように形成されている。そして、この流量制御弁１０は、第二弁板１５ｂが２個の係止部２０の間で揺動することにより、第一弁板１５ａが共有流路９ｃに接続されたポート１８の内部においてこのポート１８を跨いで揺動する動作を行う。
【００２８】
したがって、図２（ａ）に示すように、弁体１５が時計方向に動作して係止部２０に当接している状態では、共有流路９ｃとヒータ側流路９ａとの連通口の開口面積が最大となり、ヒータ側流路９ａから共有流路９ｃへ流れる冷却液の流量も最大となる。この際、第一弁板１５ａの先端部と弁箱１４の内面１４ａとの間に形成された隙間１６により共有流路９ｃとオイル側流路９ｂとの連通口が開口された状態が維持され、少量であるがこの隙間１６を通過して冷却液がオイル側流路９ｂから共有流路９ｃへ流れる。一方、図２（ｂ）に示すように、弁体１５が反時計方向に動作して係止部２０に当接している状態では、共有流路９ｃとオイル側流路９ｂとの連通口の開口面積が最大となり、オイル側流路９ｂから共有流路９ｃへ流れる冷却液の流量も最大となる。この際、第一弁板１５ａの先端部と弁箱１４の内面１４ａとの間に形成された隙間１６により共有流路９ｃとヒータ側流路９ａとの連通口が開口された状態が維持され、少量であるがこの隙間１６を通過して冷却液がヒータ側流路９ａから共有流路９ｃへ流れる。
【００２９】
また、図３に示す流量制御弁１０は、以下のような構成を有している。すなわち、弁箱１４は、円柱形状の内部空間１７を有するとともに、ヒータ側流路９ａ、オイル側流路９ｂ、及び共有流路９ｃにそれぞれ接続される３つのポート１８を有している。弁体１５は、弁箱１４の円柱形状の内部空間１７の中心軸上に設けられた図示しない回転軸により回転可能に支持された円柱状部材により構成されており、その中心軸付近から各ポート１８側に向かって放射状に延設された３つの冷却液の通路２１を有している。これらは、共有流路９ｃに接続されるポート１８側に向かって形成されている通路を共有通路２１ｃ、ヒータ側流路９ａに接続されるポート１８側に向かって形成されている通路をヒータ側通路２１ａ、オイル側流路９ｂに接続されるポート１８側に向かって形成されている通路をオイル側通路２１ｂとする。ここで、ヒータ側通路２１ａとオイル側通路２１ｂとの位置関係は、いずれか一方の通路がそれと対応するポート１８と完全に連通した状態において他方の通路はそれと対応するポート１８と、隙間１６を有して部分的に連通した状態となるように、両ポート１８間の角度と両通路間の角度とをややずらして形成する。また、共有通路２１ｃは、弁体１５がいずれの位置にある状態においても対応するポート１８ｃと完全に連通するように広い先端開口部を有する形状に形成する。また、弁箱１４の内面１４ａには内部空間１７に突出する係止凸部２２が形成されており、弁体１５の外周面には係止凸部２２に対応する位置に周方向に一定長さを有する係止凹部２３が形成されている。この係止凹部２３の周方向の長さにより、弁体１５が揺動する角度が定まる。すなわち、この流量制御弁１０は、係止凸部２２が係止凹部２３の両側の側面の間にある範囲で弁体１５が揺動することにより、冷却液の流路の切り換えを行う。
【００３０】
したがって、図３（ａ）に示すように、弁体１５が時計方向に動作して係止凸部２２が係止凹部２３の一方の側面に当接している状態では、ヒータ側通路２１ａはそれと対応するポート１８ａと完全に連通した状態であって、共有流路９ｃとヒータ側流路９ａとの連通口の開口面積が最大となり、ヒータ側流路９ａから共有流路９ｃへ流れる冷却液の流量も最大となる。この際、オイル側通路２１ｂは、それと対応するポート１８ｂに対して、隙間１６を有して部分的に連通した状態であって、共有流路９ｃとオイル側流路９ｂとの連通口が開口された状態が維持され、少量であるがこのオイル側通路２１ｂを通過して冷却液がオイル側流路９ｂから共有流路９ｃへ流れる。一方、図３（ｂ）に示すように、弁体１５が反時計方向に動作して係止凸部２２が係止凹部２３の他方の側面に当接している状態では、オイル側流路９ｂはそれと対応するポート１８ｂと完全に連通した状態であって、共有流路９ｃとオイル側流路９ｂとの連通口の開口面積が最大となり、オイル側流路９ｂから共有流路９ｃへ流れる冷却液の流量も最大となる。この際、ヒータ側通路２１ａは、それと対応するポート１８ａに対して、隙間１６を有して部分的に連通した状態であって、共有流路９ｃとヒータ側流路９ａとの連通口が開口された状態が維持され、少量であるがこのヒータ側通路２１ａを通過して冷却液がヒータ側流路９ａから共有流路９ｃへ流れる。
【００３１】
なお、流量制御弁１０の構成はこのような図２又は図３に示す構成に限定されるものではなく、ヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂの冷却液の流量配分を調節でき、ヒータ側流路９ａ又はオイル側流路９ｂのいずれか一方の冷却液の流量が最大となる状態で、他方の流路にも冷却液の一部が流れるような構成であれば他の構成とすることも可能である。したがって、弁箱１４と弁体１５との間に隙間１６を形成することに替えて、例えば、弁体１５自体に冷却液が通過可能な連通孔を形成した構成とすることも可能である。このような構成としては、図２に示すような流量制御弁１０において、第一弁板１５ａに対してこの図における水平方向に貫通する孔を形成した構成等がある。また、本実施形態においては、流量制御弁１０がロータリ弁である場合について説明したが、流量制御弁１０の構成はロータリ弁に限定されるものではなく、スプール弁等の他の形式の弁も用いることが可能である。
【００３２】
制御装置１３は、所定の動作規則に基づいてヒータ用熱交換器３及びオイル用熱交換器４に対する冷却液の必要流量を判断し、流量制御弁１０のヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂの冷却液の流量配分の調節動作を制御する装置である。この制御装置１３は、流量制御弁１０のみの動作制御を行う流量制御装置とすることも可能であるが、エンジン１の冷却装置の動作制御を行う冷却制御装置や、エンジン１の動作制御を行うエンジン制御装置を兼ねた構成とすることも可能である。そして、この制御装置１３は、流量制御弁１０の動作制御を行うため、空調装置の動作制御を行う空調用制御装置２４、及び自動変速機の動作制御を行う変速機用制御装置２５との間で信号の受け渡しを行うことが可能な構成を有している。以下、制御装置１３による流量制御弁１０の動作制御の方法について説明する。本実施形態においては、ヒータ側流路９ａに優先的に冷却液を流すかオイル側流路９ｂに優先的に冷却液を流すかの２通りにのみ流量制御弁１０を切り換える制御を行う場合について説明する。
【００３３】
図４は、空調用制御装置２４に入力される情報とそこから出力される制御信号の一例を示す図である。この図に示すように、空調用制御装置２４には、外気温、室内温、水温といった温度情報信号や、ブロア風量設定等のブロア設定信号等の空調装置の動作条件となる各種の情報に関する信号が入力され、それらの入力信号に基づいた演算が行われ、熱交換要求信号やブロア風量信号等の制御信号が出力される。また、図５は、変速機用制御装置２５に入力される情報とそこから出力される制御信号の一例を示す図である。この図に示すように、変速機用制御装置２５には、変速機油温、水温といった温度情報信号や、車速、エンジン回転数といった速度情報等の変速機の動作条件となる各種の情報に関する信号が入力され、それらの入力信号に基づいた演算が行われ、熱交換要求信号や変速信号等の制御信号が出力される。そして、これらの空調用制御装置２４及び変速機用制御装置２５から出力される熱交換要求信号は、図１に示すように、制御装置１３に入力され、それに基づいて流量制御弁１０の動作制御が行われる。
【００３４】
図６は、空調用制御装置２４及び変速機用制御装置２５に入力される情報に基づいて決定される熱交換要求信号のレベルを示す表である。この図に示すように、本実施形態においては、空調用制御装置２４及び変速機用制御装置２５から出力される熱交換要求信号のレベルは、「高」「低」「無」の３段階としている。空調用制御装置２４では、各種の入力信号のうち、「外気温」「室内温」「ブロア風量設定」の３つの入力情報に基づいて熱交換要求信号のレベルが決定される。すなわち、「外気温＜５℃」かつ「室内温＜５℃」かつ「ブロア風量設定＝Ｍａｘ」のとき気温が低い冬季であって空調装置に対するヒータの要求も高い状態であるため、熱交換要求信号のレベルは「高」とされ、「外気温＞２５℃」又は「ブロア風量設定＝０」のとき気温が高い夏季であり、又は空調装置に対する要求がない状態であるため、熱交換要求信号のレベルは「無」とされ、これらの熱交換要求信号が「高」又は「無」とされるいずれの条件にも該当しないとき熱交換要求信号のレベルは「低」とされる。また、変速機用制御装置２５では、各種の入力信号のうち、「変速機油温」の入力情報に基づいて熱交換要求信号のレベルが決定される。すなわち、「７０℃＜変速機油温≦１３０℃」のとき変速機の作動油の温度は適正であり温度調節の必要性がないため、熱交換要求信号のレベルは「無」とされ、「変速機油温＞１３０℃」のとき変速機の作動油を冷却する必要性があるため、熱交換要求信号のレベルは「高」とされ、「変速機油温≦７０℃」のとき変速機の作動油を加熱することが望ましい状況であるため、熱交換要求信号のレベルは「低」とされる。なお、ここで説明した熱交換要求信号のレベルの決定条件は、単なる例示であって、これに限定されるものではなく、冷却装置の性能や構成により適宜定められる。
【００３５】
そして、このように空調用制御装置２４及び変速機用制御装置２５から出力される熱交換要求信号は制御装置１３に入力され、それらの熱交換要求信号のレベルに基づいて制御装置１３は、ヒータ側流路９ａ又はオイル側流路９ｂのいずれかに優先的に冷却液を流すように流量制御弁１０の動作制御を行う。図７は、空調用制御装置２４及び変速機用制御装置２５からの熱交換要求信号のレベルとそれに基づいて決定される冷却液の優先的に配分される流路とを示す表である。上述の通り、本実施形態においては、ヒータ側流路９ａ又はオイル側流路９ｂのいずれに優先的に冷却液を流すかを２通りで切り換える流量制御弁１０の制御を行う。ここで、空調装置に用いられるヒータ用熱交換器３と、自動変速機の作動油の温度調節を行うオイル用熱交換器４の性質について考慮すると、ヒータ用熱交換器３に冷却液が送られなくても空調装置のヒータの効きが悪くなるだけであるが、オイル用熱交換器４に冷却液が送られなければ自動変速機が故障し、あるいは燃費が悪化する等の悪影響が生じることから、基本的にはオイル用熱交換器４に冷却液を優先的に送る必要がある。一方、空調装置のヒータの効きは乗員の快適性に影響することからできる限りその要求にも応える必要がある。
【００３６】
そこで、本実施形態においては、変速機用制御装置２５の熱交換要求信号のレベル（以下「変速機要求レベル」という）が「高」である場合には、変速機の作動油の温度が高温であり、自動変速機の故障や作動油の劣化等の悪影響が生じる可能性が高いことから、空調用制御装置２４の熱交換要求信号のレベル（以下「空調要求レベル」という）に関わらずオイル側流路９ｂに優先的に冷却液を流すように流量制御弁１０の動作制御を行う。すなわち、ここではオイル側流路９ｂの冷却液の流量が最大となるように流量制御弁１０の弁体１５の動作制御を行う。一方、変速機要求レベルが「無」である場合には、変速機の作動油の温度は適正であり温度調節の必要性がないことから、空調装置のヒータの効きを高めるべく、空調要求レベルに関わらずヒータ側流路９ａに優先的に冷却液を流すように流量制御弁１０の動作制御を行う。すなわち、ここではヒータ側流路９ａの冷却液の流量が最大となるように流量制御弁１０の弁体１５の動作制御を行う。
【００３７】
また、変速機要求レベルが「低」である場合、変速機の作動油の温度が低温であり、作動油の粘度が増して駆動系の抵抗が増加するために燃費が悪化する可能性が高い。そのため、できる限りオイル用熱交換器４に冷却液を流して作動油の温度上昇を図ることが望ましい。一方、空調装置のヒータによる室温上昇の要求が高い場合には、多少燃費が悪化したとしてもヒータ用熱交換器３に冷却液を流して室温の上昇を図ることが適切であると考えられる。そこで、空調要求レベルが「高」である場合には、空調装置のヒータの効きを高めるべくヒータ側流路９ａに優先的に冷却液を流すように流量制御弁１０の動作制御を行う。一方、空調要求レベルが「低」又は「無」である場合には、自動変速機の作動油の温度上昇を図るべくオイル側流路９ｂに優先的に冷却液を流すように流量制御弁１０の動作制御を行う。なお、流量制御弁１０の制御は、本実施形態のように２段階で切り換える制御に限定されるものではなく、ヒータ側流路９ａ及びオイル側流路９ｂに冷却液を流す流量配分を段階的あるいは連続的に調節する制御とすることも可能である。
【００３８】
なお、本実施形態においては、ヒータ用熱交換器３は、冷却液と熱交換を行うことにより空調装置のヒータの熱を取り出す熱交換器である場合について説明したが、ヒータの熱源として冷却液の熱を利用する熱交換器であれば空調装置に用いるものに限定されるものではない。また、オイル用熱交換器４は、冷却液と熱交換を行うことにより自動変速機の作動油の温度調節を行う熱交換器である場合について説明したが、オイルの温度調節を行う熱交換器であれば、例えばエンジンオイル等の他のオイルの温度調節を行うためのものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の流量制御弁の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の流量制御弁の構成の他の例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の空調用制御装置に入力される情報とそこから出力される制御信号の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の変速機用制御装置に入力される情報とそこから出力される制御信号の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の空調用制御装置及び変速機用制御装置に入力される情報に基づいて決定される熱交換要求信号のレベルを示す表である。
【図７】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の空調用制御装置及び変速機用制御装置からの熱交換要求信号のレベルとそれに基づいて決定される冷却液の優先的に配分される流路とを示す表である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ ジャケット
３ ヒータ用熱交換器
４ オイル用熱交換器
５ 循環ポンプ
６ ラジエータ
７ 冷却液循環路
８ 冷却回路
９ 熱交換回路
９ａ ヒータ側流路
９ｂ オイル側流路
１０ 流量制御弁
１３ 制御装置
１４ 弁箱
１５ 弁体
１６ 隙間
２４ 空調用制御装置
２５ 変速機用制御装置

Claims (3)

1. エンジンのジャケットを通過する冷却液を循環させる循環ポンプと、前記冷却液の熱を利用するヒータ用熱交換器と、前記冷却液によりオイルの温度調節を行うオイル用熱交換器と、前記冷却液を前記ヒータ用熱交換器に循環させるヒータ側流路と、前記冷却液を前記オイル用熱交換器に循環させるオイル側流路と、を有するエンジンの冷却装置において、
   前記ヒータ側流路と前記オイル側流路とは並列に配設されており、これらのヒータ側流路とオイル側流路との接続部に流量制御弁が設けられ、この流量制御弁は、前記ヒータ側流路及びオイル側流路の冷却液の流量配分を調節する弁であって、前記ヒータ側流路又はオイル側流路のいずれか一方の冷却液の流量が最大となる状態で、他方の流路にも冷却液の一部が流れるように構成されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 前記流量制御弁は、弁箱内に配置された弁体の動作により前記ヒータ側流路及びオイル側流路の冷却液の流量配分を調節するものであって、前記ヒータ側流路又はオイル側流路のいずれか一方の冷却液の流量が最大となるように前記弁体が動作した状態で、前記弁体により流量が制限される側の流路に対する前記弁箱と前記弁体との間に冷却液が通過可能な隙間が形成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
3. 前記流量制御弁は、所定の制御装置により動作制御される弁であって、前記制御装置は、所定の動作規則に基づいてヒータ用熱交換器及びオイル用熱交換器に対する冷却液の必要流量を判断し、前記流量制御弁の前記ヒータ側流路及びオイル側流路の冷却液の流量配分の調節動作を制御することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの冷却装置。

Images