JP2011111962A

JP2011111962A - 内燃機関冷却システム

Info

Publication number: JP2011111962A
Application number: JP2009268648A
Authority: JP
Inventors: Yoshikuni Ito; 芳邦伊藤; Masanori Matsuzaka; 正宣松坂
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】
流体流路を開閉する弁部と、流体の温度に基づき作動し弁部を制御する感温部とを有する感温弁と、流路から分岐し感温弁を迂回し流路に合流するバイパス通路と、バイパス通路を開閉する弁部を備える内燃機関冷却システムにおいて、バイパス通路を開閉する弁部を省スペースに配設する内燃機関冷却システムを提供することを課題とする。
【解決手段】
ヒータ通路Ｃ２１の冷却水の流通を調節する弁部５Ａと、冷却水の温度に基づき作動し弁部５Ａを制御する感温部５Ｂとを有する車室ヒータ用流体制御弁５と、ヒータ通路Ｃ２１から分岐し車室ヒータ用流体制御弁５を迂回しヒータ通路Ｃ２１に合流するバイパス通路Ｃ２２とを備え、バイパス通路Ｃ２２は制御部８により開閉する電磁バルブ６が備えられ、感温部５Ｂはバイパス通路Ｃ２２を流通する冷却水に接するように配設される内燃機関冷却システム１００とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体流路を開閉する弁部と、流体の温度に基づき作動し弁部を制御する感温部とを有する感温弁と、流路から分岐し感温弁を迂回し流路に合流するバイパス通路と、バイパス通路を開閉する弁部を備える内燃機関冷却システムに関する。

特許文献１には、内燃機関の出力及び燃費性能向上のため、シリンダブロックの冷却水出口に配設され、冷却水が開弁温度以上になったとき開弁し冷却水をシリンダブロックより流出するシリンダブロックの水温制御サーモスタットと、水温制御サーモスタットと並列に併設され、高負荷時に開弁し冷却水を水温制御サーモスタットを迂回して循環させる負圧制御バルブを備えた水冷式エンジンの冷却装置が開示されている。

負圧制御バルブは、弁にシャフトを介して連結されたダイヤフラムにより区分されたダイヤフラム室が、パイプを介してマニホールドに連通され、高負荷時のマニホールド負圧によりダイヤフラムが作動し弁がもち上げられて開弁する。

特開昭５８−１６２７１６号公報

しかしながら、特許文献１の流体制御弁のようにマニホールド負圧を用いた負圧制御バルブにおいては、負圧制御バルブが大型であり、また負圧を取り出すために負圧が通るパイプを配設する必要があり搭載スペースが大きくなる問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、水温制御サーモスタットを迂回する弁を省スペースに配設する内燃機関冷却システムを提供することを課題とする。

上記の技術的課題を解決するために本発明にて講じられた第１の技術的手段は、流体流路に配設され前記流路を開閉する弁部と、前記流体の温度に基づき作動し前記弁部を制御する感温部とを有する感温弁と、前記流路から分岐し前記感温弁を迂回し前記流路に合流するバイパス通路とを備え、前記バイパス通路は制御手段により開閉される電磁弁が備えられ、前記感温部は前記バイパス通路を流通する流体に接するように配設される内燃機関冷却システムとしたことである。

第２の技術的手段は、請求項１において、前記感温部と接する前記バイパス通路の部分は、前記電磁弁よりも上流側に配設されることとしたことである。

第３の技術的手段は、請求項１又は請求項２において、内燃機関が始動されると一定時間、前記電磁弁が開弁することとしたことである。

請求項１の発明によると、電磁弁により、バイパス通路を開閉するため、省スペース化を図ることができる。また、電磁弁により、内燃機関内部の温度が急上昇する場合であっても、感温部による感温弁の開弁を待つことなく内燃機関を冷却できる。また、バイパス通路を流通する流体の温度により感温弁を開弁することができる。

請求項２の発明によると、感温部と接するバイパス通路の部分は、電磁弁よりも上流側に配設されるため、電磁弁が開弁不能となった場合、流体の内燃機関からの対流熱に基づき感温部が作動し、感温弁を開弁できる。

請求項３の発明によると、始動後一定時間、電磁弁が開弁するため、内燃機関から流出する流体の温度に基づき感温弁を開閉できる。

本発明の第１の実施例に係る内燃機関冷却システムを示す概略図。図１のサーモスタット弁５及び電磁バルブ６の閉弁状態を示す概略図図１の電磁バルブ６の開弁状態を示す概略図である。図１のサーモスタット弁５及び電磁バルブ６の閉弁状態を示す概略図。図１のサーモスタット弁５の開弁状態を示す概略図。図１のサーモスタット弁５及び電磁バルブ６の開閉状況を示す説明図。図１の内燃機関冷却システムの制御フローを示すフロー図。本発明の第２の実施例に係る内燃機関冷却システムを示す概略図。図８のサーモスタット弁５及び電磁バルブ６を示す概略図。

以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施例の内燃機関冷却システム１００を示す概略図である。

図１に示すように、内燃機関冷却システム１００は、エンジン（内燃機関）１、ラジエータ２、ラジエータ用サーモスタット弁３及びポンプ４を冷却水（流体）が循環するラジエータ回路Ｃ１と、エンジン１、サーモスタット弁（感温弁）５、電磁バルブ（電磁弁）６及び車室ヒータ７を冷却水が循環するヒータ回路Ｃ２から構成されるエンジン冷却回路Ｃからなる。冷却水は、エンジン１により駆動されるポンプ２によりエンジン冷却回路Ｃ（ラジエータ回路Ｃ１、ヒータ回路Ｃ２）内を循環する。

ラジエータ回路Ｃ１は、ラジエータ２の下流側（出口側）にラジエータ用サーモスタット３が配設されている。ラジエータ用サーモスタット弁３は、エンジン１の始動後、ヒータ回路Ｃ２の冷却水がラジエータ用サーモスタット３の開弁温度になると、感温部３Ｂが作動し、弁部３Ａが開弁する。弁部３Ａの開弁により、冷却水はラジエータ３を循環しラジエータ３から放熱し冷却され、エンジン１を冷却する。

ヒータ回路Ｃ２は、サーモスタット弁５が配設されるヒータ通路Ｃ２１と、サーモスタット弁５の上流でヒータ通路Ｃ２１から分岐し、サーモスタット弁５を迂回し、サーモスタット弁５の下流でヒータ通路Ｃ２１に合流するバイパス通路Ｃ２２から構成される。サーモスタット弁５は、冷却水の流通を調節するようにヒータ通路Ｃ２１を開閉する弁部５Ａと、冷却水の温度に基づき作動し弁部５Ａを作動する感温部５Ｂを有する。バイパス通路Ｃ２２には、制御部（制御手段）８により開閉される電磁バルブ６が配設されている。感温部５Ｂは、バイパス通路Ｃ２２を流通する冷却水に接するよう露出され、配設されている。尚、感温部５Ｂは、直接にバイパス通路Ｃ２２の冷却水の温度を感温してもよいし、バイパス通路Ｃ２２の近傍に配設され、例えば伝熱材を介在させて間接に冷却水の温度を感温してもよい。

図２に基づき、サーモスタット弁５及び電磁バルブ６の構造を説明する。サーモスタット弁５及び電磁バルブ６は、一体的に設けられ、外壁の一部Ｇを共通化している。これにより、サーモスタット弁５及び電磁バルブ６の体格が小型化でき省スペース化を図ることができる。

また、サーモスタット弁５の弁部５Ａが開閉する貫通孔５Ｃ及び電磁バルブ６の弁部６Ａが開閉する貫通孔６Ｂは、略同一面に開口されている。これにより、貫通孔５及び貫通孔６Ｂは、成形が容易となる。また、弁部５Ａの作動方向（弁部５Ａを支持するシャフト５Ｄの軸方向）及び弁部６Ａの作動方向（弁部６Ａを支持するシャフト６Ｃの軸方向）は、略平行になっている。これにより、サーモスタット弁５及び電磁バルブ６の体格が小型化でき省スペース化を図ることができる。

制御部８は、エンジン１内の冷却水温度を計測する水温センサ８Ａ、エンジン１の負荷状態を計測する負荷センサ８Ｂ及び車室ヒータ７の作動の要求有無を検出する作動要求センサ８Ｃからなる入力装置と、電磁バルブ６からなる出力装置が接続されている。

次に、本実施例の作動について、図２乃至図６に基づいて説明する。

図２は、サーモスタット弁５及び電磁バルブ６の閉弁状態を示す概略図である。図３は、電磁バルブ６の開弁状態を示す概略図である。図４は、サーモスタット弁５及び電磁バルブ６の閉弁状態を示す概略図である。図５は、サーモスタット弁５の開弁状態を示す概略図である。

エンジン１の冷間時における始動後、エンジン１の暖機を促進するために、サーモスタット弁５及び電磁バルブ６は閉弁している（図２の状態）。エンジン１の負荷が閾値Ｌを超えた場合（過負荷の場合）、或いは車室ヒータ５による車室内の暖房（又は、図示しないデフロスタの作動）が要求された場合、電磁バルブ６は開弁され、冷却水がバイパス通路Ｃ２２を介して車室ヒータ５に送水される（図３の状態）。冷却水がサーモスタット弁５の開弁温度以上になると、サーモスタット弁５が開弁し、冷却水はバイパス通路Ｃ２２に加え、ヒータ通路Ｃ２１を介して車室ヒータ５に送水される（図４の状態）。車室ヒータ５による車室内の暖房の要求がない場合は、エンジン１内で温められた冷却水のヒータ通路Ｃ２１内への対流により、車室ヒータ用流体制御弁５が開弁し、冷却水はヒータ通路Ｃ２１を介して車室ヒータ５に送水される（図５の状態）。冷却水温度、エンジン１の過負荷又は車室ヒータ５の作動要求有無とサーモスタット弁５及び電磁バルブ６の開閉状況をまとめたものを図６に示す。

次に、本実施例の制御について、図７に基づき説明する。

図７は、内燃機関冷却システム１００の制御フローを示すフロー図である。

エンジン１が始動すると（スタート）、制御部８は電磁バルブ６を開弁し、開弁状態を５秒間（一定時間）継続し、閉弁する（ステップＳ１）。電磁バルブ６の開弁中、エンジン１内の冷却水は循環され、冷却水の温度（水温）分布を略均一にすることができる。略均一にされた水温は水温センサ８Ａで計測され、水温は制御部８へ送られる。エンジン１から流出する冷却水の温度に基づきサーモスタット弁５を開閉できる。

制御部８は、水温がサーモスタット弁５の開弁温度Ｔの８５℃より大きいか否かの判定を行う。水温が、開弁温度Ｔより大きい場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、電磁バルブ６は閉弁される（ステップＳ５）。水温が開弁温度Ｔ以下の場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、エンジン１のエンジン負荷が負荷センサ８Ｂにより計測され、計測されたエンジン負荷は制御部８へ送られる。制御部８は、エンジン負荷が所定の閾値Ｌより大きいか否かの判定を行う。尚、電磁バルブ６が閉弁された場合、制御部８は水温を水温センサ８Ａで計測し、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

制御部８は、エンジン負荷が所定の閾値Ｌより大きい場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、電磁バルブ６は開弁する（ステップＳ５）。水温が開弁温度Ｔ以下の場合であっても、エンジン負荷が所定の閾値Ｌより大きい場合、エンジン負荷によりエンジン１内に局所的な温度の急上昇が起こり得るが、電磁バルブ６の開弁により冷却水が循環され、急上昇は抑制される。これにより、温度の急上昇に伴うエンジンオイルの消費悪化や燃費の悪化等の不具合が防止される。エンジン負荷が所定の閾値Ｌ以下の場合、車室ヒータ７の作動の要求有無が作動要求センサ８Ｃにより検出され、検出された要求が制御部８へ送られる。制御部８は、要求の有無の判定を行う。要求が有（ＯＮ）の場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、電磁バルブ６は開弁される。尚、電磁バルブ６が開弁された場合、制御部８は水温を水温センサ８Ａで計測し、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。要求が無い（ＯＮでない）場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、電磁弁６は閉弁される。尚、電磁バルブ６が閉弁された場合、制御部８は水温を水温センサ８Ａで計測し、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

電磁バルブ６の開作動又は閉作動の後、ステップ７にてエンジン１が停止しているか否かの確認を行う。エンジン１が停止していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、制御部８は水温を水温センサ８Ａで計測し、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。

尚、ヒータ回路Ｃ２にデフロスタ（図示略）等の装置を介在させてもよい。この場合、デフロスタの作動の要求有無が検出され、検出された要求が有（ＯＮ）であれば、電磁弁６は開弁され、要求が無（ＯＮでない）であれば、電磁バルブ６は閉弁される。その後、制御部８は水温を水温センサ８Ａで計測し、ステップＳ２以降の判定及び動作を繰り返すこととする。

次に、本発明の第２の実施例を図８及び図９に基づいて説明する。

図８は、本発明の第２の実施例を示す内燃機関冷却システム２００を示す概略図である。図９は、本発明の第２の実施例を示すサーモスタット弁５及び電磁バルブ６を示す概略図である。

第２の実施例は、第１の実施例に対して、サーモスタット弁５の感温部５Ｂと接するバイパス通路Ｃ２２の部分Ｈが、電磁バルブ６よりも上流側に配設されることが異なる。これ以外については、第１の実施例と同じであるため、説明を省略する。

ヒータ通路Ｃ２１から分岐したバイパス通路Ｃ２２は、サーモスタット弁５の感温部５Ｂと接し、電磁バルブ６へ連絡される。電磁バルブ６から連絡されたバイパス通路Ｃ２２はヒータ通路Ｃ２１に合流される。

感温部５Ｂと接するバイパス通路Ｃ２２の部分は、電磁バルブ６よりも上流側に配設されるため、電磁バルブ６が開弁不能となった場合、冷却水のエンジン１からの対流熱に基づき感温部５Ｂは作動し、サーモスタット弁５を開弁できる。

５・・・サーモスタット弁（感温弁）
５Ａ・・・弁部
５Ｂ・・・感温部
６・・・電磁バルブ（電磁弁）
８・・・制御部（制御手段）
１００・・・内燃機関冷却システム
Ｃ２１・・・ヒータ通路
Ｃ２２・・・バイパス通路

Claims

流体流路に配設され前記流路を開閉する弁部と、前記流体の温度に基づき作動し前記弁部を制御する感温部とを有する感温弁と、
前記流路から分岐し前記感温弁を迂回し前記流路に合流するバイパス通路とを備え、
前記バイパス通路は制御手段により開閉される電磁弁が備えられ、前記感温部は前記バイパス通路を流通する流体に接するように配設される内燃機関冷却システム。
請求項１において、
前記感温部と接する前記バイパス通路の部分は、前記電磁弁よりも上流側に配設される内燃機関冷却システム。
請求項１又は請求項２において、
内燃機関が始動されると一定時間、前記電磁弁が開弁する内燃機関冷却システム。