JP2006125274A

JP2006125274A - 車両搭載パワーユニットの冷却装置

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Publication number: JP2006125274A
Application number: JP2004314059A
Authority: JP
Inventors: Takashi Igai; 孝至猪飼
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: JP4457848B2

Abstract

【課題】冷却装置の構成を複雑にすることなく、ＡＴＦ温度を冷却水よりも高い温度に制御する。
【解決手段】ラジエータ４を備えたラジエータ通路５と、ＡＴＦウォーマ・クーラ６を備えたバイパス通路７と、ヒータ８を備えたヒータ通路９とを並列に設け、ＡＴＦオイルの温度が冷却水温度以下であるとき並びに所定値以上であるときには冷却水が油水熱交換器に循環し、ＡＴＦオイルの温度が冷却水温度よりも高く且つ上記所定値よりも低いときには油水熱交換器への冷却水の循環を遮断又は制限して該冷却水がヒータ通路に迂回するように作動する制御弁を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は車両搭載パワーユニットの冷却装置に関するものである。

パワーユニットの冷却装置に関し、該パワーユニットの作動オイルとエンジン冷却水との間で熱交換をさせる油水熱交換器を設け、油温（作動オイルの温度）と水温（冷却水の温度）とに応じて油水熱交換器に通す冷却水流量を制御することは知られている。すなわち、特許文献１に記載された冷却装置では、冷却水をウォータポンプからエンジンのウォータジャケット及びラジエータに順に通して循環させる冷却水通路の他に、ラジエータをバイパスする通路を設け、このバイパス通路に油水熱交換器及び制御弁が配置されている。

そうして、油温が所定値以下で且つ水温よりも低いときは、上記制御弁を開にすることにより、作動オイルを冷却水で加熱してその昇温を促し（第１制御状態）、油温が所定値以下で且つ水温よりも高いときは、上記制御弁を閉にすることにより、冷却水の供給を遮断した状態にして作動オイルを昇温させ（第２制御状態）、さらに油温が所定値以上のときは、上記制御弁を開にすることにより、作動オイルを冷却水で冷却するようになされている（第３制御状態）。これによれば、作動オイルの温度を所望温度に速やかに昇温させて、その温度付近に維持することができる。

特許文献２には、同じくラジエータをバイパスする通路に油水熱交換器を配置し、サーモスタット弁により水温に応じてバイパス通路の開閉制御を行なうことにより、上述の作動オイルを冷却水で加熱する制御状態と、作動オイルと冷却水との熱交換を行なわない制御状態と、作動オイルを冷却水で冷却する制御状態とを得ることが記載されている。

特許文献３には、エンジン冷却水を車室空調用ヒータの熱源として用い、さらに上述の如き作動オイルの加熱及び冷却にも用いるにあたり、その冷却水の流れをヒータ優先で制御することが記載されている。具体的には、冷却水をウォータポンプからエンジンのウォータジャケット、ラジエータ及びサーモスタット弁に順に通して循環させる冷却水通路の他に、ラジエータ及びサーモスタット弁をバイパスして各々冷却水を循環させる第１冷却水通路及び第２冷却水通路が設けられ、第１冷却水通路にヒータが配置され、第２冷却水通路にオイルウォーマ及び制御弁が配置されている。

すなわち、水温TWが所定値TWO以上、外気温又は車室温TAが所定値TAO以上、ヒータ作動停止、という３条件のうちのいずれかが成立するときに、制御弁を開にすることにより第２冷却水通路に冷却水を供給してオイルウォーマを働かせ、３条件の全てが成立しないときには当該冷却水の供給を制限してヒータを優先的に働かせる、というものである。従って、オイルウォーマでは、作動オイルは、水温が油温よりも高いときには冷却水で加熱され、逆のときは冷却水で冷却されるだけであり、上述の如き３つの制御状態を得るものではない。
特開平４−１０９０２７号公報特開平８−１６５９１３号公報特開２００２−３２３１１７号公報

本発明の課題は、上述の３つの制御状態を得るにあたり、以下の点を解決することにある。

すなわち、ラジエータをバイパスする通路に油水熱交換器と制御弁とを設けて該制御弁を閉じたとき又は閉弁に近い状態にしたとき（第２制御状態）、ラジエータ側の通路がサーモスタット弁によって閉じられていれば、冷却水の行き場がなくなる。その場合、冷却水通路の水圧による冷却水の洩れ、冷却水通路を構成するホースの抜け等の問題を招く。従って、サーモスタット弁が開いている状態でなければ、制御弁を上記第２制御状態にすることができず、作動オイルの昇温及び所定温度への維持に不利になる。このような問題に対して、制御弁閉時に水圧を逃がす専用のバイパス通路を別に設けることが考えられるが、冷却水の配管構成が複雑になるとともに、コスト高になる。

また、別の本発明の課題は、上述の如き問題を解決するとともに、上記制御弁が冷却水中の異物の噛み込みによってと作動不能になることを防止することにある。

また、別の本発明の課題は、上述の如き問題を解決するとともに、エンジン冷却水を作動オイルの加熱・冷却に利用する他、車室用ヒータの熱源として、サーモスタット弁が閉じられているときでも有効に利用できるようにすることにある。

本発明は、上述のラジエータ側通路が閉じられた状態で制御弁が閉じられたときの問題に対して、冷却水を室内ヒータ用の熱源として用いるヒータ通路を水圧の逃し通路として利用することにより、これを解決した。

すなわち、請求項１に係る発明は、ウォータポンプから吐出されエンジンのウォータジャケットを通過した冷却水をラジエータに通して循環させるラジエータ通路と、
上記ウォータジャケットを通過した冷却水を、上記ラジエータをバイパスさせて循環させるバイパス通路と、
上記冷却水の温度に応じて、上記ラジエータ通路を流れる冷却水流量と、上記バイパス通路を流れる冷却水流量とを一方が多くなるとき他方が少なくなるように変えるサーモスタット弁と、
上記ラジエータ通路及びバイパス通路の両者と並列に設けられ、車室に供給する空気を冷却水で加熱するための気水熱交換器が配置され、上記ウォータジャケットを通過した冷却水と当該気水熱交換器に通して循環させるヒータ通路とを備えている車両搭載パワーユニットの冷却装置において、
上記バイパス通路に配置されて上記気水熱交換器と並列に設けられ、当該パワーユニットの作動オイルと上記ウォータジャケットを通過した冷却水との間で熱交換を行なわせるための油水熱交換器と、
上記作動オイルが上記冷却水によって加熱されるように該冷却水を上記油水熱交換器に循環させる状態と、上記作動オイルの温度が上記冷却水の温度よりも高くなっているときに該作動オイルの温度が所定値に達するまでは上記油水熱交換器への上記冷却水の循環を遮断又は制限して該冷却水を上記ヒータ通路に迂回させる状態と、上記作動オイルの温度が所定値以上になったときに該作動オイルが上記冷却水によって冷却されるように該冷却水を上記油水熱交換器に循環させる状態とに制御される制御弁とを備えていることを特徴とする。

従って、作動オイルの温度が冷却水温度以下であるときは油水熱交換器を循環する冷却水によって作動オイルが加熱され、作動オイルの温度が冷却水の温度よりも高いけれども所定値よりも低いときには、油水熱交換器への冷却水の循環が遮断又は制限されることにより、冷却水による作動オイルの冷却を抑えて、当該パワーユニットが発生する熱によって作動オイルの温度を高めることができ、作動オイルの温度が上記所定値以上になったときは、油水熱交換器を循環する冷却水によって作動オイルを冷却して、その温度が過度に上昇することを防止することができる。

そうして、油水熱交換器への冷却水の循環が遮断又は制限されたときは、車室の暖房の要否に関わりなく冷却水がヒータ通路の方に流れるから、サーモスタット弁によってラジエータ通路が閉じられているときであっても、冷却水の圧力が高まることが避けられる。つまり、冷却水の漏れや冷却水用ホースの抜け等の事故を招くことが避けられる。しかも、ヒータ通路を冷却水の逃がし通路として利用するから、別途専用のバイパス通路を設ける必要がなく、当該冷却装置の構成を簡素にすることができ、コスト面でも有利になる。

上記バイパス通路及びヒータ通路の流量制御に関しては、例えばバイパス通路からヒータ通路を分岐させるようにして該ヒータ通路上流端の分岐部に、又はバイパス通路にヒータ通路の下流端を接続するようにして該接続部に１つの方向制御弁を配置し、両通路の一方の流量が多くなるとき他方の流量が少なくなるように制御するケース、並びに両通路各々に別個の流量制御弁を配置して流量制御するケースのいずれであってもよい。

また、上記作動オイル及び冷却水各々の温度を検出して上記制御弁の作動を制御する他、作動オイルの温度がどの程度になったときに冷却水の温度よりも高くなるか、つまり温度が逆転するかを予め実験で求めて適切な逆転温度を設定しておき、冷却水温度を検出する代わりに、当該設定温度を用いて制御弁の作動を制御するようにしてもよい。

請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記制御弁は、上記気水熱交換器及び油水熱交換器各々よりも下流側であって上記ウォータポンプよりも上流側に配置されていることを特徴とする。

すなわち、エンジン冷却水には、不凍液の成分と鉄製の冷却水通路壁との反応生成物などの異物が混入することがあるが、制御弁がそのような異物を噛み込んで作動不良になることを避けなければならない。特に制御弁としてスプール弁を採用した場合、弁体とハウジングとの間に異物を噛み込んだとき、弁体が固着された状態になりやすい。この点に関し、本発明では、その制御弁が熱交換器とウォータポンプとの間の冷却水通路に配置されているから、冷却水中に異物があってもその異物は熱交換器に留められて制御弁に達し難くなり、異物による制御弁の作動不良を避ける上で有利になる。

請求項３に係る発明は、請求項２において、
上記サーモスタット弁は、上記ラジエータよりも下流側であって上記ウォータポンプよりも上流側に配置されていて、上記冷却水温度が高くなったときに上記ラジエータ通路を通った冷却水が流入するラジエータ側流入口を全開とし上記バイパス通路を通った冷却水が流入するバイパス側流入口を全閉とするものであり、
上記制御弁は、上記バイパス通路に対して上記ヒータ通路の下流端が接続された部位に配置されていて、該両通路の冷却水流量を一方が多くなるとき他方が少なくなるように変化させる一つの方向制御弁によって構成され、
上記制御弁の下流側に、該制御弁を通過した冷却水を、上記サーモスタット弁のバイパス側流入口に流入させる大径の第１通路と、該サーモスタット弁をバイパスして上記ウォータポンプに流入させる小径の第２通路とが設けられていることを特徴とする。

従って、バイパス通路及びヒータ通路の冷却水流量を１つの方向制御弁によって制御するから、コスト的に有利になる。そうして、制御弁下流からサーモスタット弁をバイパスしてウォータポンプに延びる小径の第２通路が設けられているから、サーモスタット弁がバイパス側流入口を閉じている場合でも、ヒータ通路に冷却水を流すことができ、車室暖房の確保に有利になる。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記制御弁の弁体が閉位置にあるときに上記ウォータジャケットを通過した冷却水が上記油水熱交換器又は上記気水熱交換器を通過して流れることを許容する流路が、該制御弁をバイパスするように形成され、若しくは該制御弁内部に形成されていることを特徴とする。

従って、制御弁の作動不良を生じた場合でも、油水熱交換器による作動オイルの加熱・冷却、或いは気水熱交換器による車室暖房をある程度は確保することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１において、
上記制御弁は、上記バイパス通路の上記油水熱交換器よりも上流側に配置され、該油水熱交換器への冷却水の循環を許容する開弁位置と、該循環を遮断する閉弁位置との２位置に作動する開閉弁であり、
上記ヒータ通路は常開通路とされ、
さらに、上記ウォータジャケットを通過した冷却水を、上記制御弁をバイパスして上記油水熱交換器に流入させる常開の連絡通路が設けられ、該連絡通路に、上記エンジンの排気系から吸気系に導入する排気ガス流量の制御弁を上記冷却水によって冷却するＥＧＲ制御弁クーラが配置されていることを特徴とする。

すなわち、油水熱交換器を通る冷却水流量を制御弁で変化させる場合は、該制御弁の弁体の位置を適宜制御する必要があることから制御弁自体が複雑になる。これに対して、当該発明のように、別に常開の連絡通路を設ければ、制御弁全閉時でも連絡通路によって油水熱交換器に冷却水が流れるから、制御弁自体は弁体を全開位置と全閉位置の２位置に制御する簡単な開閉弁（オン・オフバルブ）としても、油水熱交換器の冷却水流量を変化させることができ、しかも、この連絡通路にＥＧＲ制御弁クーラを設けるようにしたから、この連絡通路の有効に利用されることになり、コスト的にも有利になる。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、ラジエータを備えたラジエータ通路と、油水熱交換器を備えたバイパス通路と、気水熱交換器を備えたヒータ通路とを並列に設け、制御弁によって油水熱交換器への冷却水の循環を遮断又は制限したときに該冷却水がヒータ通路に迂回するようにしたから、サーモスタット弁によってラジエータ通路が閉じられているときであっても、別途専用のバイパス通路を設けることなく、冷却水の圧力が高まることを避けることができ、冷却水の漏れや冷却水用ホースの抜け等の事故を招くことなく、作動オイルの温度を冷却水よりも高い所定値に制御することができ、当該冷却装置の構成を簡素になるとともに、コスト面でも有利になる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１において、上記制御弁は、上記気水熱交換器及び油水熱交換器各々よりも下流側であって上記ウォータポンプよりも上流側に配置されているから、制御弁が冷却水中の異物によって作動不良を起こすことを避ける上で有利になる。

請求項３に係る発明によれば、請求項２において、上記制御弁を上記バイパス通路に対するヒータ通路下流端の接続部位に配置するとともに、該両通路の冷却水流量を一方が多くなるとき他方が少なくなるように変化させる一つの方向制御弁によって構成し、この制御弁の下流側に、冷却水を上記サーモスタット弁のバイパス側流入口に流入させる大径の第１通路と、冷却水をサーモスタット弁をバイパスして上記ウォータポンプに流入させる小径の第２通路とを設けたから、コスト的に有利になるとともに、サーモスタット弁がバイパス側流入口を閉じている場合でも、ヒータ通路に冷却水を流すことができ、車室暖房の確保に有利になる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一において、上記制御弁の弁体が閉位置にあるときに上記ウォータジャケットを通過した冷却水が上記油水熱交換器又は上記気水熱交換器を通過して流れることを許容する流路が、該制御弁をバイパスするように形成され、若しくは該制御弁内部に形成されているから、制御弁の作動不良を生じた場合でも、油水熱交換器による作動オイルの加熱・冷却、或いは気水熱交換器による車室暖房をある程度は確保することができる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１において、上記制御弁を油水熱交換器よりも上流側に配置し、ウォータジャケットを通過した冷却水を常開の連絡通路によって制御弁をバイパスして油水熱交換器に流入させるようにするとともに、該連絡通路にＥＧＲ制御弁クーラを配置したから、制御弁自体を簡単なオン・オフバルブとしても、油水熱交換器の冷却水流量を変化させることができ、コスト的にも有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜実施形態１＞
−冷却装置の構成−
図１は車両としての自動車に搭載されるパワーユニット（エンジン本体にオートマチックトランスアクスル及びクラッチが一体に設けられたパワーユニット）の冷却装置を示す。同図において、１はエンジン本体であり、そのシリンダブロック及びシリンダヘッドのウォータジャケットに対して、エンジン本体１に付設したウォータポンプ２から冷却水が送られる。ウォータジャケットを通過した冷却水はシリンダヘッドに取り付けた冷却水出口部材３に至る。

冷却水通路は、上記冷却水出口部材３から、冷却水をラジエータ４に通して循環させるラジエータ通路５と、冷却水をＡＴＦウォーマ・クーラ６に通して循環させるバイパス通路７とに分岐している。また、バイパス通路７のＡＴＦウォーマ・クーラ６よりも上流側から、冷却水をヒータ８に循環させるヒータ通路９が分岐し、該ヒータ通路９はＡＴＦウォーマ・クーラ６よりも下流側でバイパス通路７に接続されている。また、上記冷却水出口部材３からは、冷却水をＥＧＲ制御弁クーラ１１に通して循環させるＥＧＲ冷却通路１２が分岐し、このＥＧＲ冷却通路１２はＡＴＦウォーマ・クーラ６をバイパスしてその下流側の上記バイパス通路７に接続されている。

ラジエータ通路５及びバイパス通路７は、冷却水の温度に応じて、ラジエータ通路５を流れる冷却水流量と、バイパス通路７を流れる冷却水流量とを一方が多くなるとき他方が少なくなるように変えるサーモスタット弁１３を介して上記ウォータポンプ２に接続されている。

サーモスタット弁１３は、ラジエータ４よりも下流側であってウォータポンプ２よりも上流側に配置されていて、そのハウジングに、ラジエータ通路５を通った冷却水が流入するラジエータ側流入口１３ａ、バイパス通路７を通った冷却水が流入するバイパス側流入口１３ｂ、並びにウォータポンプ２に通ずる冷却水流出口１３ｃを備えている。このサーモスタット弁１３は、その弁体１３ｄにより、冷却水温が低いときはラジエータ側流入口１３ａを閉じてバイパス側流入口１３ｂを全開とし、冷却水温が設定温度よりも高くなると、該冷却水温が高くなるに従って、弁体がラジエータ側流入口１３ａの開度を大きくしていく一方、バイパス側流入口１３ｂの開度を小さくしていき、冷却水温が所定値以上になるとバイパス側流入口１３ｂを全閉するように作動する。

そうして、バイパス通路７に対するヒータ通路９の下流側の接続部には、該両通路７，９の冷却水流量を制御弁１４が配置されている。この制御弁１４は、そのハウジングに、ＡＴＦウォーマ・クーラ６を通過した冷却水が流入するＡＴＦ側流入口１４ａ、ヒータ８を通過した冷却水が流入するヒータ側流入口１４ｂ、並びに冷却水流出口１４ｃを備え、回転スプール１４ｄによって、ＡＴＦ側流入口１４ａ及びヒータ側流入口１４ｂの一方の開度が大きくなるとき他方の開度が小さくなるように、この流入口１４ａ，１４ｂの開度を同時に且つ相反する方向に変化させるものである。

本実施形態の制御弁１４は、ＡＴＦ側流入口１４ａ及びヒータ側流入口１４ｂの一方の開度を大きくしたときでも、他方を全閉にはせず、小開度（絞った状態）にする、つまり、ＡＴＦ側及びヒータ側各々の冷却水流量を大小２段階に変化させるものである。換言すれば、制御弁１４は、そのスプールがＡＴＦ側流入口１４ａ及びヒータ側流入口１４ｂの一方を閉じる閉位置になったときでも、上記ウォータジャケットを通過した冷却水が上記バイパス通路７又は上記ヒータ通路９に流れることを許容する流路を備えていることになる。このような流路は、スプール１４ｄの移動端を規制する機械的なストッパをハウジングに設けることによって形成することができる。なお、回転スプールではなく、直動スプールでも同じである。

上記制御弁１４の冷却水流出口１４ｃは、該制御弁１４を通過した冷却水をサーモスタット弁１３に流入させるべく、該サーモスタット弁１３のバイパス側流入口１３ｂに大径の第１通路１５によって接続されている。そして、この第１通路１５の途中から、制御弁１４を通過した冷却水を、サーモスタット弁１３をバイパスしてウォータポンプ２に流入させる小径の第２通路１６が分岐している。

ラジエータ４は、冷却水の熱を外部空気との熱交換によって放出する気水熱交換器である。ヒータ８は、車室に供給する空気を冷却水との熱交換によって加熱する気水熱交換器である。

ＡＴＦウォーマ・クーラ６は、自動変速機の作動オイル（以下、ＡＴＦという。）と上記ウォータジャケットを通過した冷却水との間で熱交換を行なわせる油水熱交換器であって、図２に示すようにトランスアクスル１０に固定されていて、ＡＴＦの流入管１７及び流出管１８、並びに冷却水の流入管１９及び流出管２０が接続されている。冷却水の流入管１９及び流出管２０は上述のバイパス通路７を構成している。

図３に示すように、ＡＴＦウォーマ・クーラ６は、ＡＴＦと冷却水との熱交換を行なうコア２１を円筒状ケーシング２２に収容してなる。ケーシング２２の上壁２カ所にＡＴＦの流入管１７及び流出管１８が接続され、ケーシング２２の側壁２カ所に冷却水の流入管１９及び流出管２０が接続され、ケーシング２２の底壁にはトランスアクスル１０のハウジングに固定するための取付プレート２３が結合されている。

熱交換用コア２１は、所定形状の凹凸を有するようにプレス成形された２種類のプレートを、フィンを挟んで交互に積層することによって、オイル通路部２４と冷却水通路部２５とを交互に形成したものである。オイル通路部２４同士は、ケーシング上壁のＡＴＦ流入管１７及び流出管１８の接続部位に対応する位置でプレートを貫通する２箇所の円形連通孔２６によって連通している。各冷却水通路部２５は、当該熱交換用コア２１とケーシング２２の側壁との間に形成された冷却水流入部と冷却水流出部とに連通しており、この冷却水流入部及び冷却水流出部に上述の冷却水の流入管１９及び流出管２０が接続されている。

ヒータ８は、上記ウォータジャケットを通過した冷却水と車室に供給する空気との間で熱交換を行なわせるチューブフィン形の気水熱交換器である。また、ＥＧＲ制御弁クーラ１１は、上記エンジンの排気系から吸気系に導入する排気ガス流量の制御弁を上記ウォータジャケットを通過した冷却水によって冷却するものである。

なお、ＡＴＦウォーマ・クーラ６は上記プレートフィン形構造に限らず、他の構造とすることができ、ヒータ８に関しても、そのヒータコアはチューブフィン形に限らず、プレートフィン・チューブフィン形など各種の方式を採用することができる。

以上のように、上記冷却装置では、制御弁１４によってＡＴＦ側流入口１４ａの開度を小としたとき、ヒータ側流入口１４ｂの開度が大となるから、ラジエータ通路５がサーモスタット弁１３で閉じられていても、冷却水はヒータ通路９を通って循環することになる。よって、冷却水圧の異常上昇、それに伴う、冷却水の漏れや冷却水ホースの抜けないしは破裂の問題が避けられる。

また、冷却水温が上昇してサーモスタット弁１３がバイパス側流入口１３ｂを全閉にしたときでも、ヒータ通路９を通った冷却水は第２通路１６を通ることによってサーモスタット弁１３をバイパスしてウォータポンプ２に戻ることになり、例えば、ヒータ８で加熱した空気をデフロスタに利用するなど、ヒータ８を適宜働かせることができる。

また、上述の如く１つの制御弁１４でバイパス通路７を通る冷却水流量とヒータ通路９を通る冷却水流量とを制御するようにしたから、しかも、回転スプール方式を採用したから、制御弁コストを低減する上で有利になる。そうして、このような回転スプール方式を採用した場合、冷却水中の異物による制御弁１４の固着が問題になるが、制御弁１４をＡＴＦウォーマ・クーラ６及びヒータ８よりも下流側に配置したから、異物が制御弁１４に流入することを防止する上で有利になる。

すなわち、ＡＴＦウォーマ・クーラ６の構造例を図３に示すように、その内部には冷却水の流れ方向を変化させるプレートやフィン等のコア構成部材が設けられているから、冷却水中の異物はコア構成部材との接触によって冷却水の流れが淀み易い部位に留められ、冷却水と共に制御弁１４へ向かって流れることが少なくなる。この点は、ヒータ８の場合も同じであり、そのヒータコア構成部材によって制御弁１４に向かう異物の流れが妨げられる。よって、制御弁１４が異物を噛み込んで固着した状態（作動不良状態）になることが防止される。

また、上記実施形態では、ＡＴＦウォーマ・クーラ６に冷却水が循環するときは同時に、ＥＧＲガス（エンジンの排気系から吸気系に導入する排気ガス）を冷却することができるので、排気ガス還流時の燃費向上に有利になる。

−制御について−
上記制御弁１４は、上記冷却水、ＡＴＦ及び車室の各温度に基いて作動させるようになっており、そのために当該冷却装置は、ウォータジャケットの冷却水、ＡＴＦ及び車室の各温度を検出する温度センサ、並びにマイクロコンピュータを用いたコントローラを備えている。

すなわち、制御弁１４は、ＡＴＦ温が所定値（ＡＴＦ耐熱温度）以上であるときは優先的にＡＴＦ側流入口１４ａの開度を大、ヒータ側流入口１４ｂの開度を小とし、ＡＴＦ温が所定値よりも低いときにおいて、車室温が所定の閾値（例えば２０℃）よりも低いときは、ＡＴＦ及び冷却水の温度如何に拘わらず、ヒータ側流入口１４ｂの開度を大、ＡＴＦ側流入口１４ａの開度を小とし、車室温が所定閾値以上になったときは、ＡＴＦ温が上記所定値よりも低く且つ冷却水温以下であるときに、ＡＴＦ側流入口１４ａの開度を大、ヒータ側流入口１４ｂの開度を小とし、ＡＴＦ温が冷却水温よりも高く且つ上記所定値よりも低いときはヒータ側流入口１４ｂの開度を大、ＡＴＦ側流入口１４ａの開度を小とするようにコントロールされる。

図４は上記制御弁１４の制御の流れを示すものであり、スタート後のステップＳ１で上記各温度センサで検出される冷却水温、ＡＴＦ温及び車室温を読込み、ステップＳ２でＡＴＦ温が所定値よりも低いか否かを判定し、所定値よりも低いときはステップＳ３に進んで車室温が所定の閾値以上であるか否かを判定する。車室温が所定閾値に達していないときはステップＳ４に進み、制御弁１４を、ヒータ８を循環する冷却水流量が多く、ＡＴＦウォーマ・クーラ６を循環する冷却水流量が少なくなるように作動させる（ヒータ側流入口１４ｂの開度大、ＡＴＦ側流入口１４ａの開度小）。そうして、車室温が所定閾値以上になったときにステップＳ５に進む。すなわち、ＡＴＦ温が所定値よりも低いときにおいて、車室温が低いときは、冷却水をヒータに優先的に流す暖房優先の制御を行なうことになる。

ステップＳ５では、ＡＴＦ温が冷却水温以下であるか否かを判定する。ＡＴＦ温が冷却水温以下であるときはステップＳ６に進んで、制御弁１４によりＡＴＦウォーマ・クーラ６を循環する冷却水流量を増大させる一方、ヒータ８を循環する冷却水流量を減少させる（ＡＴＦ側流入口１４ａの開度大、ヒータ側流入口１４ｂの開度小）。すなわち、ＡＴＦウォーマ・クーラ６を、冷却水でＡＴＦを加熱するウォーマとして働かせる。

ステップＳ５においてＡＴＦ温が冷却水温よりも高い判定したときはステップＳ７に進み、制御弁１４によりＡＴＦウォーマ・クーラ６を循環する冷却水流量を減少させる一方、ヒータ８を循環する冷却水流量を増大させる。すなわち、ＡＴＦの冷却水による冷却を抑えて、ＡＴＦがトランスアクスルが発生する熱で昇温するようにする。

また、ステップＳ２においてＡＴＦ温が所定値以上であると判定したときはステップＳ８に進み、制御弁１４によりＡＴＦウォーマ・クーラ６を循環する冷却水流量を増大させる一方、ヒータ８を循環する冷却水流量を減少させる。すなわち、ＡＴＦウォーマ・クーラ６を、冷却水でＡＴＦを冷却するクーラとして働かせる。

図５はエンジンの冷間始動時における冷却水温・ＡＴＦ温制御のタイムチャートである。例えば外気温が−２０℃であるときにエンジンを始動すると、車室内の温度は当初は外気温と同じで低く閾値以下であるから、制御弁１４はヒータ側流量が大、ＡＴＦ側流量が小の急速暖房制御状態となる。サーモスタット弁１３は冷却水温が低いためラジエータ通路５を閉じた状態である。

上記エンジンの始動に伴って、冷却水及びＡＴＦの温度が上昇していくが、冷却水はエンジン本体によって加熱されるからＡＴＦよりも温度が高くなる。そうして、上記急速暖房制御により冷却水の熱がヒータ８に伝えられ、室内温が上昇していく。また、制御弁１４は少量ではあるがＡＴＦウォーマ・クーラ６にも冷却水を循環させるから、この冷却水によるＡＴＦの温度上昇も図れる。

以上のようにして室内温は上昇して閾値に達するが、この時点では冷却水の方がＡＴＦよりも温度が高いから、制御弁１４は、ＡＴＦ側流量が大、ヒータ側流量が小のＡＴＦ昇温制御状態となる。すなわち、冷却水によってＡＴＦを積極的に加熱昇温する制御状態である。但し、この制御状態でも、少量ではあるが、冷却水がヒータ８に流れるから、該ヒータ８による車内暖房の維持が図れる。

上記ＡＴＦ昇温制御により、ＡＴＦ温の上昇が促進され、冷却水温よりも高くなると、制御弁１４はＡＴＦ適温制御状態になる。

すなわち、制御弁１４は、まずＡＴＦ側流量小、ヒータ側流量大の制御状態となる。その結果、ＡＴＦは冷却水による冷却が抑えられた状態でトランスアクスル側の熱を受けて昇温する。このようにＡＴＦ側流量が絞られても、ヒータ側流量大の制御状態になっているから、冷却水はヒータ通路９の方へ迂回することになり、サーモスタット弁１３が閉じられていても、冷却水通路の水圧が異常に高くなることはない。また、ＡＴＦウォーマ・クーラ６にも少量の冷却水が循環する状態が継続されるため、仮に当該制御状態で制御弁１４が故障して動かなくなっても、ＡＴＦの冷却が図れ、ＡＴＦウォーマ・クーラ６内でのＡＴＦの過度の昇温及びそれに伴う冷却水の局部的な異常昇温の問題は回避される。

なお、ヒータ側流量が大になっても、車室への送風ファンを適宜停止させることにより、車内温度は適温に保持される。また、冷却水温が上昇すると、サーモスタット弁１３がラジエータ通路５を適宜開いて冷却水をラジエータ４に通すことにより、その過度の昇温を防止する。

次いでＡＴＦ温が所定値以上になると、制御弁１４は、ＡＴＦ側流量が大、ヒータ側流量が小の制御状態となり、今度はＡＴＦが冷却水によって冷却されることになる。ＡＴＦ温が所定値よりも低くなると、制御弁１４は再びＡＴＦ側流量小、ヒータ側流量大の制御状態となる。このように、制御弁１４がＡＴＦ温に応じてＡＴＦ側流量大の状態とＡＴＦ側流量小の状態とを繰り返すことにより、ＡＴＦは適温にコントロールされることになる。

＜実施形態２＞
本実施形態は、図６に示されており、実施形態１との相違点は、第２通路１６が第１通路１５の途中からではなく、制御弁１４のハウジングから分岐していることであり、他の構成は実施形態１と同じである。

すなわち、制御弁１４のハウジングには、ＡＴＦウォーマ・クーラ６を通過した冷却水が流入するＡＴＦ側流入口１４ａ、ヒータ８を通過した冷却水が流入するヒータ側流入口１４ｂ、サーモスタット弁１３に通ずる大径の第１通路１５用の第１冷却水流出口１４ｃ、並びにサーモスタット弁１３をバイパスしてウォータポンプ２に通ずる小径の第２通路１６用の第２冷却水流出口１４ｅが形成されている。

従って、実施形態１の場合は、第１通路１５を構成するパイプの途中に第２通路１６を分岐させるためのニップルを設ける必要があるが、本実施形態の場合は制御弁１４のハウジングの第２冷却水流出口１４ｅの部位に第２通路用パイプの接続部を一体的に形成することによって、別途ニップルを設ける必要がなくなり、コスト低減に有利になる。

＜実施形態３＞
本実施形態は、図７に示されており、実施形態１とは、制御弁１４の配置及びその構成、並びにＥＧＲ冷却通路１２の構成が相違し、他の構成は実施形態１と同じである。

すなわち、制御弁１４は、実施形態１とは違って、バイパス通路７のＡＴＦウォーマ・クーラ６よりも上流側に配置されていて、弁体１４ｄが該ＡＴＦウォーマ・クーラ６への冷却水の循環を許容する開弁位置と、該循環を遮断する閉弁位置との２位置に作動するポペット形の開閉弁によって構成され、ヒータ通路９は常開通路とされている。そうして、ＥＧＲ冷却通路１２は、冷却水出口部材３より分岐し、上記制御弁１４をバイパスしてバイパス通路７のＡＴＦウォーマ・クーラ６よりも上流側に接続された常開通路とされ、このＥＧＲ冷却通路１２にＥＧＲ制御弁クーラ１１が配置されている。

従って、制御弁１４を開弁位置にすれば、ＡＴＦウォーマ・クーラ６に関しては、制御弁１４を通過した冷却水とＥＧＲ冷却通路１２を通って冷却水とが循環する流量大の状態となり、ヒータ通路９は相対的に循環流量が少なくなった流量小の状態となる。一方、制御弁１４を閉弁位置にすれば、ＡＴＦウォーマ・クーラ６に関しては、ＥＧＲ冷却通路１２を通って冷却水のみが循環する流量小の状態となり、ヒータ通路９は相対的に循環流量が多くなった流量大の状態となる。すなわち、ＥＧＲ冷却通路１２は、制御弁１４を閉位置にしたときに上記ウォータジャケットを通過した冷却水がＡＴＦウォーマ・クーラ６に流れることを許容する流路を構成している。

このように、本実施形態によれば、制御弁１をバイパスする常開のＥＧＲ冷却通路１２を設けたから、制御弁１４を簡単なオン・オフバルブとしても、ＡＴＦウォーマ・クーラ６及びヒータ８各々の冷却水流量を大小に変化させることができ、しかも、冷却水流量を大小に変化させるための通路１２にはＥＧＲ制御弁クーラ１１を設けたから、当該通路１２の有効利用が図れ、コスト低減に有利になる。

なお、上記各実施形態では、１つの制御弁でバイパス通路７及びヒータ通路９の流量を変化させるようにしたが、各通路７，９に制御弁を設けて個別に制御するようにしてもよい。また、その場合、各通路７，９の制御弁をオン・オフバルブとして、ウォータジャケットを通過した冷却水がＡＴＦウォータ・クーラ６或いはヒータ８を通過して流れることを許容する流路を、該制御弁をバイパスするように形成し、或いは該制御弁内部に形成してもよい。

本発明の実施形態１に係る冷却装置の通路構成図である。同実施形態のＡＴＦウォーマ・クーラを取り付けたトランスアクスルの概略図である。同ＡＴＦウォーマ・クーラの断面図である。同実施形態の制御弁の制御フロー図である。同実施形態のエンジンの冷間始動時における冷却水温・ＡＴＦ温制御のタイムチャートである。本発明の実施形態２に係る冷却装置の通路構成図である。本発明の実施形態３に係る冷却装置の通路構成図である。

符号の説明

１エンジン本体
２ウォータポンプ
４ラジエータ
５ラジエータ通路
６ＡＴＦウォーマ・クーラ（油水熱交換器）
７バイパス通路
８ヒータ（気水熱交換器）
９ヒータ通路
１１ＥＧＲ制御弁クーラ
１２ＥＧＲ冷却通路
１３サーモスタット弁
１３ａラジエータ側流入口
１３ｂバイパス側流入口
１４制御弁
１５第１通路
１６第２通路

Claims

ウォータポンプから吐出されエンジンのウォータジャケットを通過した冷却水をラジエータに通して循環させるラジエータ通路と、
上記ウォータジャケットを通過した冷却水を、上記ラジエータをバイパスさせて循環させるバイパス通路と、
上記冷却水の温度に応じて、上記ラジエータ通路を流れる冷却水流量と、上記バイパス通路を流れる冷却水流量とを一方が多くなるとき他方が少なくなるように変えるサーモスタット弁と、
上記ラジエータ通路及びバイパス通路の両者と並列に設けられ、車室に供給する空気を冷却水で加熱するための気水熱交換器が配置され、上記ウォータジャケットを通過した冷却水と当該気水熱交換器に通して循環させるヒータ通路とを備えている車両搭載パワーユニットの冷却装置において、
上記バイパス通路に配置されて上記気水熱交換器と並列に設けられ、当該パワーユニットの作動オイルと上記ウォータジャケットを通過した冷却水との間で熱交換を行なわせるための油水熱交換器と、
上記作動オイルが上記冷却水によって加熱されるように該冷却水を上記油水熱交換器に循環させる状態と、上記作動オイルの温度が上記冷却水の温度よりも高くなっているときに該作動オイルの温度が所定値に達するまでは上記油水熱交換器への上記冷却水の循環を遮断又は制限して該冷却水を上記ヒータ通路に迂回させる状態と、上記作動オイルの温度が所定値以上になったときに該作動オイルが上記冷却水によって冷却されるように該冷却水を上記油水熱交換器に循環させる状態とに制御される制御弁とを備えていることを特徴とする車両搭載パワーユニットの冷却装置。
請求項１において、
上記制御弁は、上記気水熱交換器及び油水熱交換器各々よりも下流側であって上記ウォータポンプよりも上流側に配置されていることを特徴とする車両搭載パワーユニットの冷却装置。
請求項２において、
上記サーモスタット弁は、上記ラジエータよりも下流側であって上記ウォータポンプよりも上流側に配置されていて、上記冷却水温度が高くなったときに上記ラジエータ通路を通った冷却水が流入するラジエータ側流入口を全開とし上記バイパス通路を通った冷却水が流入するバイパス側流入口を全閉とするものであり、
上記制御弁は、上記バイパス通路に対して上記ヒータ通路の下流端が接続された部位に配置されていて、該両通路の冷却水流量を一方が多くなるとき他方が少なくなるように変化させる一つの方向制御弁によって構成され、
上記制御弁の下流側に、該制御弁を通過した冷却水を、上記サーモスタット弁のバイパス側流入口に流入させる大径の第１通路と、該サーモスタット弁をバイパスして上記ウォータポンプに流入させる小径の第２通路とが設けられていることを特徴とする車両搭載パワーユニットの冷却装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記制御弁の弁体が閉位置にあるときに上記ウォータジャケットを通過した冷却水が上記油水熱交換器又は上記気水熱交換器を通過して流れることを許容する流路が、該制御弁をバイパスするように形成され、若しくは該制御弁内部に形成されていることを特徴とする車両搭載パワーユニットの冷却装置。
請求項１において、
上記制御弁は、上記バイパス通路の上記油水熱交換器よりも上流側に配置され、該油水熱交換器への冷却水の循環を許容する開弁位置と、該循環を遮断する閉弁位置との２位置に作動する開閉弁であり、
上記ヒータ通路は常開通路とされ、
さらに、上記ウォータジャケットを通過した冷却水を、上記制御弁をバイパスして上記油水熱交換器に流入させる常開の連絡通路が設けられ、該連絡通路に、上記エンジンの排気系から吸気系に導入する排気ガス流量の制御弁を上記冷却水によって冷却するＥＧＲ制御弁クーラが配置されていることを特徴とする車両搭載パワーユニットの冷却装置。