JP2005036731A

JP2005036731A - 内燃機関の冷却装置

Info

Publication number: JP2005036731A
Application number: JP2003274640A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hatano; 真羽田野
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】高回転低負荷時の過冷却を防止するとともに流量制御弁の開度増大時のシリンダヘッドの冷却不足を防止すること。
【解決手段】シリンダブロック１内のブロック冷却通路１ａとシリンダヘッド２内のヘッド冷却通路２ａとを分離独立して備えるとともに、ブロック冷却通路１ａの下流側であってブロック冷却通路１ａとヘッド冷却通路２ａとの下流側合流点３よりも上流側に流量制御弁４を配置した内燃機関の冷却装置において、ブロック冷却通路１ａとヘッド冷却通路２ａとの上流側分岐点５の上流側に電動ウオータポンプ６を配置するとともに、内燃機関の運転状態に応じて電動ウオータポンプ６の回転数制御及び流量制御弁４の開弁制御を行なう電子制御回路１０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックの冷却系統とシリンダヘッドの冷却系統をそれぞれ独立して構成させている内燃機関の冷却装置に関する。

従来から、内燃機関の冷却装置として、シリンダブロック内のブロック冷却通路とシリンダヘッド内のヘッド冷却通路とを分離独立して備えるとともに、ブロック冷却通路の下流側であってブロック冷却通路とヘッド冷却通路との下流側合流点よりも上流側に流量制御弁を配置した冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、この種の２系統冷却を採用する冷却装置は、通常、メカ式ウオータポンプを用いて冷却水をブロック冷却通路及びヘッド冷却通路に流すよう構成されている。
特開平５‐２５６１３１号公報

しかし、上記のような従来の冷却装置においては、基本的にメカ式ウオータポンプの吐出量が内燃機関の回転数（エンジン回転数）と比例関係にあるため、高回転低負荷時などに大流量の冷却水が流れ内燃機関を過冷却させるおそれがある。また、一定のエンジン回転数のときに流量制御弁の開度を増大させると、ブロック冷却通路の流量の増大分だけヘッド冷却通路の流量が減少するためシリンダヘッドに対する冷却不足が発生するおそれがある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、高回転低負荷時などに内燃機関の過冷却を防止するとともに、流量制御弁の開度増大時にシリンダヘッドの冷却不足を防止することができる内燃機関の冷却装置を提供することを主な目的とする。

本発明による内燃機関の冷却装置は、シリンダブロック内のブロック冷却通路とシリンダヘッド内のヘッド冷却通路とを分離独立して備えるとともに、前記ブロック冷却通路の下流側であって前記ブロック冷却通路と前記ヘッド冷却通路との下流側合流点よりも上流側に流量制御弁を配置した内燃機関の冷却装置において、前記ブロック冷却通路と前記ヘッド冷却通路との上流側分岐点の上流側に電動ウオータポンプを配置するとともに、内燃機関の運転状態に応じて前記電動ウオータポンプの回転数制御及び前記流量制御弁の開弁制御を行なう電子制御回路を備えることを特徴とする。

本発明による内燃機関の冷却装置は、電動ウオータポンプの回転数制御により内燃機関を冷却するための冷却水の流量を制御することができるとともに、流量制御弁の開弁制御によりブロック冷却通路の冷却水の流量を制御することができる。このため、電動ウオータポンプの回転数制御と流量制御弁の開弁制御とを組み合わせることによって内燃機関の運転状態に見合った冷却性を得ることができ、特に内燃機関の過冷却及び冷却不足を防止することが可能となる。

前記電子制御回路は、前記流量制御弁の開度増大による前記ヘッド冷却通路の流量減少を補足するよう前記電動ウオータポンプの回転数を増大させる制御を行なう。これにより、一定のエンジン回転数のときに流量制御弁の開度を増大させたとき、電動ウオータポンプの回転数を増大させることによってヘッド冷却通路の流量減少分を補足することができ、シリンダヘッドに対する冷却不足を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の冷却装置のブロック図を示す。

図１において、１は、内燃機関のシリンダブロック、２は、シリンダヘッドを表している。シリンダブロック１及びシリンダヘッド２は、それぞれ独立したブロック冷却通路１ａ及びヘッド冷却通路２ａを有している。

ブロック冷却通路１ａの下流側であってブロック冷却通路１ａとヘッド冷却通路２ａとの下流側合流点３よりも上流側に流量制御弁４が配置されており、流量制御弁４の開度を制御することでブロック冷却通路１ａを流れる冷却水の流量を調整できるようになっている。また、ブロック冷却通路１ａとヘッド冷却通路２ａは上流側分岐点５で分岐し、上流側分岐点５の上流側に電動ウオータポンプ（Ｗ／Ｐ）６が配置されており、電動ウオータポンプ６によってブロック冷却通路１ａ及びヘッド冷却通路２ａにそれぞれ冷却水を流すことができるようになっている。電動ウオータポンプ６の上流側と下流側合流点３との間に空調ヒータ７が配置されており、下流側合流点３から空調ヒータ７を経て電動ウオータポンプ６に至る流路が形成されている。下流側合流点３の下流側にはサーモスタット弁８が配置されており、サーモスタット弁８と電動ウオータポンプ６の上流側との間にラジエータ９が配置されている。サーモスタット弁８は、冷却水の水温が設定温度例えば８５℃未満のときはラジエータ９への通路を閉状態に保つことによってラジエータ９に冷却水が流れないようにし、一方、冷却水の水温が８５℃以上のときはラジエータ９への通路を開状態に保つことによってラジエータ９に冷却水が流れるようにする。

電子制御回路１０は、ヘッド冷却通路２ａを流れる冷却水の水温t1を検出するための第１水温センサ１１、ブロック冷却通路１ａを流れる冷却水の水温t2を検出するための第２水温センサ１２、及び、電動ウオータポンプ６の上流側の冷却水の水温t3を検出するための第３水温センサ１３とそれぞれ接続されている。また、電子制御回路１０は、図示しないが、上記冷却水の水温t1,t2,t3の他エンジン回転数、エンジン負荷によって内燃機関の運転状態を判定するための検出信号を出力する各種センサと接続されている。

電子制御回路１０は、内燃機関の運転状態を判定し、運転状態に応じて電動ウオータポンプ６の回転数制御、及び、流量制御弁４の開弁制御を行なうよう構成されている。

図２は、電動ウオータポンプ６及び流量制御弁４による冷却水量制御の説明図を示す。

図２において、状態ａは、電動ウオータポンプ６を停止状態とし、かつ、流量制御弁４を開弁状態としたときに対応しており、この状態ａでは、ブロック冷却通路１ａ及びヘッド冷却通路２ａのいずれにも冷却水を流さない。電子制御回路１０は、図３に示すように、エンジン総発熱量が小さいとき（例えば、暖機運転時）、この状態ａに電動ウオータポンプ６及び流量制御弁４を制御する。

状態ｂは、電動ウオータポンプ６を運転状態とし、かつ、流量制御弁４を閉弁状態としたときに対応しており、この状態ｂでは、ヘッド冷却通路２ａに必要とする流量の冷却水を流し、ブロック冷却通路１ａに冷却水を流さない。ここで、ヘッド冷却通路２ａの流量は、電動ウオータポンプ６の回転数によって一義的に決まる。電子制御回路１０は、図３に示すように、エンジン総発熱量が、電動ウオータポンプ６及び流量制御弁４を状態ａに制御するときのエンジン総発熱量の範囲の上限を超えたとき、電動ウオータポンプ６の吐出量つまりウオータポンプ流量をエンジン総発熱量に比例して増大させるよう制御する。

状態ｃは、電動ウオータポンプ６を運転状態とし、かつ、流量制御弁４を開弁状態としたときに対応しており、この状態ｃでは、ブロック冷却通路１ａに必要とする流量の冷却水を流すとともに、ヘッド冷却通路２ａにも必要とする流量の冷却水を流す。ブロック冷却通路１ａの必要とする流量は、第２水温センサ１２によって検出されるブロック冷却通路１ａの冷却水の水温t2によって決定し、流量制御弁４の開度は、この決定した流量を基に、そのときの電動ウオータポンプ６の回転数に応じて決定する。また、ヘッド冷却通路２ａの必要とする流量は、流量制御弁４の閉弁時にヘッド冷却通路２ａが必要とする流量に、流量制御弁４の開度に応じてブロック冷却通路１ａに流れる流量を加算した流量として決定し、電動ウオータポンプ６の回転数は、流量制御弁４の閉弁時の回転数に、ブロック冷却通路１ａの流量分を補足できる回転数分を加算した回転数として決定する。電子制御回路１０は、図３に示すように、エンジン総発熱量が、電動ウオータポンプ６及び流量制御弁４を状態ｂに制御するときのエンジン総発熱量の範囲の上限を超えたとき、電動ウオータポンプ６及び流量制御弁４を状態ｃに制御し、状態ｃにおいて、電動ウオータポンプ６の吐出量つまりウオータポンプ流量は、流量制御弁４の閉弁時にヘッド冷却通路２ａに流すべき流量つまりヘッド流量に、流量制御弁４の開度に応じてブロック冷却通路１ａに流れる流量つまりブロック流量を加算した合計流量に制御される。

以上説明したように、本実施形態による内燃機関の冷却装置は、シリンダブロック１内のブロック冷却通路１ａとシリンダヘッド２内のヘッド冷却通路２ａとを分離独立して備えるとともに、ブロック冷却通路１ａの下流側であってブロック冷却通路１ａとヘッド冷却通路２ａとの下流側合流点３よりも上流側に流量制御弁４を配置した内燃機関の冷却装置において、ブロック冷却通路１ａとヘッド冷却通路２ａとの上流側分岐点５の上流側に電動ウオータポンプ６を配置するとともに、内燃機関の運転状態に応じて電動ウオータポンプ６の回転数制御及び流量制御弁４の開弁制御を行なう電子制御回路１０を備える。

本実施形態によると、電動ウオータポンプ６の回転数制御により内燃機関を冷却するための冷却水の流量を制御することができるとともに、流量制御弁４の開弁制御によりブロック冷却通路１ａの冷却水の流量を制御することができる。このため、電動ウオータポンプ６の回転数制御と流量制御弁４の開弁制御とを組み合わせることによって内燃機関の運転状態に見合った冷却性を得ることができ、特に内燃機関の過冷却及び冷却不足を防止することが可能となる。

また、電子制御回路１０は、流量制御弁４の開度増大によるヘッド冷却通路２ａの流量減少を補足するよう電動ウオータポンプ６の回転数を増大させる制御を行なう。これにより、一定のエンジン回転数のときに流量制御弁４の開度を増大させたとき、電動ウオータポンプ６の回転数を増大させることによってヘッド冷却通路２ａの流量減少分を補足することができ、シリンダヘッド２に対する冷却不足を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の冷却装置のブロック図である。電動ウオータポンプ及び流量制御弁による冷却水量制御の説明図である。内燃機関の運転状態に対する電動ウオータポンプの吐出流量を表すグラフである。

符号の説明

１シリンダブロック
１ａブロック冷却通路
２シリンダヘッド
２ａヘッド冷却通路
３下流側合流点
４流量制御弁
５上流側分岐点
６電動ウオータポンプ
１０電子制御回路

Claims

シリンダブロック内のブロック冷却通路とシリンダヘッド内のヘッド冷却通路とを分離独立して備えるとともに、前記ブロック冷却通路の下流側であって前記ブロック冷却通路と前記ヘッド冷却通路との下流側合流点よりも上流側に流量制御弁を配置した内燃機関の冷却装置において、
前記ブロック冷却通路と前記ヘッド冷却通路との上流側分岐点の上流側に電動ウオータポンプを配置するとともに、
内燃機関の運転状態に応じて前記電動ウオータポンプの回転数制御及び前記流量制御弁の開弁制御を行なう電子制御回路を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
前記電子制御回路は、前記流量制御弁の開度増大による前記ヘッド冷却通路の流量減少を補足するよう前記電動ウオータポンプの回転数を増大させる制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却装置。