JP2012031800A

JP2012031800A - エンジンの冷却装置

Info

Publication number: JP2012031800A
Application number: JP2010172971A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mikuni; 貴弘三國; Hidehiko Koyashiki; 秀彦小屋敷; Takeshi Kobayashi; 剛小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Yamada Seisakusho KK
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Yamada Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-16
Also published as: EP2412949A2; EP2412949A3; CN102345502A; US20120024243A1

Abstract

【目的】高回転領域のキャビテーション発生を抑えつつ、低・中回転領域の冷却水の循環流量増加を図ったエンジンの冷却装置とすること。
【構成】エンジン１とラジエータ２との間を冷却水が循環する主冷却水回路Ａと、エンジン１とラジエータ２間の分岐部と、サーモスタット４と、温度検出手段９と、第１バイパス流路５３と、エンジン１と分岐部との間と、第２バイパス流路５４と、制御バルブ６と、バイパス合流部８と、ウォーターポンプ７と、バルブ開度制御手段１０と、エンジン回転数検出手段１１とからなること。冷却水の温度が所定温度以下で第１バイパス流路５３は冷却水の循環状態とし、所定温度以上で第１バイパス流路５３は冷却水の非循環状態とし、エンジン回転数が所定回転数以下で制御バルブ６を全開状態に制御し、所定回転数以上で制御バルブの開度は全開から全閉方向に制御されること。
【選択図】図１

Description

本発明は、高回転領域のキャビテーション発生を抑えつつ、低・中回転領域の冷却水の循環流量増加を図ったエンジンの冷却装置に関する。

エンジンから流出した冷却水についてラジエータを迂回させてエンジンに還流させるバイパス回路を設けた冷却水回路において、バイパス回路を並列に２本設け、その２本のバイパス回路の片方の回路にバルブを設け、エンジン回転数の高回転時にバルブを開き流路抵抗を減らしてキャビテーションの発生を防止しようとする冷却水回路が知られている。

例えば、下記の特許文献１では、第１バイパス通路(7)及び第２バイパス通路(10)がラジエータ(2)を迂回するように並列に２本接続されている。そして、第２バイパス通路(10)の途中には電磁制御バルブ(11)が配置されている。なお、第１バイパス通路(7)を流れる冷却水は、サーモスタット(4)によって流量を制御される。前記電磁制御バルブ(11)は、エンジン回転数センサ(12)で検出されたエンジン回転数に基づいてバルブ開度が制御される。

制御方法としては、エンジンが高回転域では電磁制御バルブ(11)の開度を大きくして第２バイパス通路(10)を流れる冷却水の流量を多くする。また、エンジンが中間回転域では電磁制御バルブ（11)の開度を小さくして第２バイパス通路(10)を流れる冷却水の流量を少なくする。

このような構成、制御により、エンジンの中間回転域における冷却性能を確保しながら、エンジンの高回転域においては冷却水流路が増えることによる通水抵抗の減少を図り、冷却回路内の水圧を高めることが可能であるとしている。

特開２００７−１００６５９

しかしながら、一般に冷却水回路内の冷却水をウォーターポンプで循環する場合、ウォーターポンプの吐出流量が多いほどウォーターポンプの吸込み側流路内の圧力は低くなる。キャビテーションは、圧力の低下に従って発生し易くなるため、ウォーターポンプの吐出流量は必要以上に多くしない方が良いことになる。

特許文献１の構成及び制御では、エンジン中間回転域のエンジンの冷却に必要な冷却水の流量を確保した場合、エンジン高回転域においては、第２バイパス通路を流れる冷却水の流量を増やすため、ウォーターポンプの吸込み側流路内の圧力が低くなり、キャビテーションが発生し易くなる恐れがある。逆に、エンジンが高回転域でキャビテーションが発生しないようにウォーターポンプの吐出流量を少な目に設定した場合、エンジンが低回転域の高負荷運転状態では、ノッキングが発生し易くなる恐れがあり、エンジン出力の低下を招く可能性があるという課題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、エンジンが中間回転域の冷却性能を維持しつつ、高回転域のキャビテーションの発生を抑制できるエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１の発明では、エンジンとラジエータとの間を冷却水が循環する主冷却水回路と、該主冷却水回路の前記エンジンと前記ラジエータとの間に設けられた分岐部と、該分岐部が設けられない側であって前記ラジエータと前記エンジンとの間の主冷却水回路に設けられたサーモスタットと、前記主冷却水回路における冷却水の温度を検出する温度検出手段と、前記分岐部と前記サーモスタットとの間に設けられた第１バイパス流路と、前記エンジンと前記分岐部との間と、前記サーモスタットと前記エンジンとの間とを連通する第２バイパス流路と、該第２バイパス流路に設けられた制御バルブと、前記主冷却水回路と前記第２バイパス流路とのバイパス合流部と、前記エンジン上流側との間に設けられ且つ前記エンジンの駆動によって作動するウォーターポンプと、前記制御バルブの開度を制御するバルブ開度制御手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段とからなり、前記サーモスタットは、冷却水の温度が所定温度以下であるときは、前記第１バイパス流路を冷却水が流れる循環状態とし、冷却水の温度が所定温度以上であるときは、前記第１バイパス流路を冷却水が流れない非循環状態とし、前記エンジン回転数検出手段にて検出されたエンジン回転数が所定回転数以下のときは、前記バルブ開度制御手段によって前記制御バルブを全開状態に制御し、前記エンジン回転数検出手段にて検出されたエンジン回転数が所定回転数以上で且つその回転数が高くなるに従い、前記バルブ開度制御手段によって前記制御バルブの開度は全開から全閉方向に制御されてなるエンジンの冷却装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明では、請求項１において、前記温度検出手段で検出した冷却水の温度が高くなるほど、前記所定回転数を低くするように制御してなるエンジンの冷却装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の構成によれば、エンジンの回転数が所定回転数以下のときは、第２バイパス流路の制御バルブが全開状態となり、第２バイパス流路は冷却水が循環する循環状態となる。これにより、冷却水回路の通水抵抗が低くなり、エンジン内の冷却水循環量が増加し、十分な冷却性能が確保されノッキングの抑制が可能になる。

前述したような制御バルブが全開状態のままでエンジンの回転数が上昇し高回転状態になった場合は、ウォーターポンプの吐出流量が必要以上に多くなり、ウォーターポンプ吸込み側の流路内の圧力が低下しキャビテーションが発生する可能性があるが、本発明では、エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジンの回転数が所定回転数以上の場合、その回転数が大きくなるに従い制御バルブの開度を全閉方向に制御するようにする。そのため、エンジンの回転数が高回転域では通水抵抗が高くなり、冷却水の循環量を抑制することができ、キャビテーションの発生を抑制することが可能となる。

また、エンジンの回転数が所定回転数以上において、回転数が高くなるに従い制御バルブは全開状態から全閉方向に徐々に制御されるので、制御バルブが全開と全閉のみの場合に対して、エンジンに供給される冷却水の流量がエンジンの回転数に合った適切な量となり、ウォーターポンプの余分な仕事を排除できる。さらに、第１バイパス流路は、従来技術と同様で変更がないため、第２バイパス流路で不具合が生じても、多少燃費が悪くなったりするものの走行可能であるという優位点がある。

請求項２の構成によれば、冷却水温度が高くなるほど、制御バルブの開度を制御するための所定回転数は低くなるように制御される。所定回転数を低くするということは、制御バルブを全開状態から全閉方向に制御し始めるエンジンの回転数を低くすることを意味する。水温が高くなるほどキャビテーションが発生する回転数の範囲が低回転側にシフトする傾向にあるため、所定回転数を低くすることでキャビテーションの発生を抑制することが可能となる。

本発明を表す冷却水回路図。本発明の制御を行ったときのエンジン回転数−エンジン循環流量を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、エンジン１とラジエータ２との間において冷却水が循環する回路であり、主に主冷却水回路Ａ、第１バイパス流路５３及び第２バイパス流路５４から構成され、また、これらの回路に加えて前記主冷却水回路Ａと共に、エンジン１を通過する流路と該流路に備えられたヒーターコア１２を有するヒーター回路Ｂが加えられる。

図１は、本発明の冷却水回路を示すものである。以下、説明においては冷却水回路内のラジエータ２、サーモスタット４などの部品において、部品に冷却水が流入する側を上流側といい「Ｕ」を、部品から冷却水が流出する側を下流側といい「Ｌ」をそれぞれの部品の符号に付加する（図１参照）。

主冷却水回路Ａは、エンジン１と、ラジエータ２と主流路５とによって構成される。主流路５は、エンジン１の下流側１Ｌと、ラジエータ２の上流側２Ｕとを連結する流路５１と、ラジエータ２の下流側２Ｌと、エンジン１の上流側１Ｕとを連結する流路５２によって構成され、ラジエータ２の下流側２Ｌと、エンジン１の上流側１Ｕとを連結する流路５２の途中にサーモスタット４が設けられている。また、サーモスタット４の下流側４Ｌと、エンジン１の上流側１Ｕの間にウォーターポンプ７が設けられ、前記主冷却水回路Ａには冷却水の温度を検出する温度検出手段９が設けられている。

また、エンジン１の下流側１Ｌと、ラジエータ上流側２Ｕとを連結する流路５１の途中に設けられたバイパス分岐部３１，３２（単に分岐部３１，３２ともいう）が設けられている。一方のバイパス分岐部３１と、サーモスタット４の上流側２Ｕとの間には、これらを連結する第１バイパス流路５３が設けられている。また、ラジエータ２の下流側２Ｌと、エンジン１の上流側１Ｕとを連結する流路５２の途中で、且つサーモスタット４の下流側４Ｌと、ウォーターポンプ７の上流側７Ｕとの間にバイパス合流部８が設けられている。そして、他方のバイパス分岐部３２と、バイパス合流部８との間には、これらを連結する第２バイパス流路５４が設けられている。また、前記主冷却水回路Ａには、バルブ開度制御手段１０及びエンジン回転数検出手段１１が備わっており、第２バイパス流路５４の途中には、前記バルブ開度制御手段１０によって第２バイパス流路５４を流れる冷却水の流量を制御する制御バルブ６が設けられている。そして、前記エンジン回転数検出手段１１によって、エンジン１の回転数が所定回転数以上(高回転時)において、その回転数が大きくなるにしたがい制御バルブ６を全閉方向に制御する。

サーモスタット４は、感温作動弁であり、第１バイパス流路５３から流入する冷却水、またはラジエータ２を通過して流路５２を通って流入する冷却水、または前記第１バイパス流路５３と前記流路５２から流入した冷却水が混ざった後の冷却水の温度に応じて、前記第１バイパス流路５３とラジエータ２を流れる冷却水の流量の割合を変化させる機能を有している。

図１では、バイパス分岐部３１はバイパス分岐部３２よりもラジエータ２に近い側に図示しているが、バイパス分岐部３１及びバイパス分岐部３２の位置関係を限定しているものではなく、バイパス分岐部３２がバイパス分岐部３１よりもラジエータ２に近い側に配置されても構わない。また、分岐部を２つに限定しているものではなく、１箇所の分岐部で第１バイパス流路５３と第２バイパス流路５４に分岐させても構わない。更にバイパス分岐部３１とサーモスタット４の配置を逆に入れ替えたとしても、第２バイパス流路５４の制御バルブ６の制御は本実施例と同等に行えるため、バイパス分岐部３１とサーモスタット４の配置を逆に入れ替えても構わない。

次に、本発明における作用について図２に基づいて説明する。図２には、本発明の特性を示すグラフが示されている。グラフの横軸は、エンジン回転数を表し、縦軸は冷却水のエンジン循環流量を示す。横軸の中央箇所に示された垂直軸は、エンジンの所定回転数を表す基準線である。冷却水の温度が所定温度以上の状態では、第１バイパス流路５３は冷却水が流れない非循環状態となる。さらに、エンジン回転数検出手段１１によって、エンジン１の回転数が所定回転数以下であると検知されたときには、第２バイパス流路５４は、制御バルブ６がバルブ開度制御手段１０によって全開状態に制御されるため、冷却水が流れる循環状態となる。これにより、エンジン１の回転数が所定回転数以下のときは、冷却水回路の通水抵抗が低くなり、ウォーターポンプ７の吐出流量が増し、エンジン１に供給される冷却水が増加することになる。

第２バイパス流路５４が循環状態において、エンジン１に供給すべき冷却水の流量は、エンジン１のノッキング性能などのエンジン性能によって決まってくる。その流量を達成するために、第２バイパス流路５４の径や長さなどの諸元が設定される。

一方、冷却水の温度が所定温度以上の状態で且つエンジン回転数検出手段１１によって、エンジン１の回転数が所定回転数以上であると検知されたときは、エンジン１の回転数が高くなるに従って、制御バルブ６がバルブ開度制御手段１０によって、全開状態から全閉方向に徐々に制御されるため、制御バルブ６の開度変化に伴って第２バイパス流路５４を流れる冷却水の流量を調整することが可能となる。エンジン１の回転数が高回転域では制御バルブ６が全閉となるため、第２バイパス流路５４は冷却水が流れない非循環状態となり、第２バイパス流路を持たない冷却水回路と同様の回路となる。

冷却水の温度が所定温度以上の状態でエンジン１が高回転時、すなわち第１バイパス流路５３と第２バイパス流路５４が非循環状態で、冷却水が主流路５のみを流れる条件下において、冷却水回路の通水抵抗を適切に設定することでキャビテーションの発生を抑制することが可能となる。換言すれば、エンジン１が高回転時に冷却水が主流路５のみを流れる条件下において、主流路５等の通水抵抗をキャビテーションが発生し難い程度に大きくしておくことが好ましい。

また、温度検出手段９によって検出された冷却水の温度が高くなるに従って、制御バルブ６のバルブ開度を全開状態から全閉方向に制御し始めるエンジン１の回転数（所定回転数）は、低回転側に変更される。これにより、高温状態においてもキャビテーションの発生を抑制可能となる。

１…エンジン、２…ラジエータ、Ａ…主冷却水回路、
３１，３２…バイパス分岐部、４…サーモスタット、５３…第１バイパス流路、
５４…第２バイパス流路、７…ウォーターポンプ、８…バイパス合流部、
９…温度検出手段、１０…バルブ開度制御手段、１１…エンジン回転数検出手段、
１２…ヒーターコア。

Claims

エンジンとラジエータとの間を冷却水が循環する主冷却水回路と、該主冷却水回路の前記エンジンと前記ラジエータとの間に設けられた分岐部と、該分岐部が設けられない側であって前記ラジエータと前記エンジンとの間の主冷却水回路に設けられたサーモスタットと、前記主冷却水回路における冷却水の温度を検出する温度検出手段と、前記分岐部と前記サーモスタットとの間に設けられた第１バイパス流路と、前記エンジンと前記分岐部との間と、前記サーモスタットと前記エンジンとの間とを連通する第２バイパス流路と、該第２バイパス流路に設けられた制御バルブと、前記主冷却水回路と前記第２バイパス流路とのバイパス合流部と、前記エンジン上流側との間に設けられ且つ前記エンジンの駆動によって作動するウォーターポンプと、前記制御バルブの開度を制御するバルブ開度制御手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段とからなり、前記サーモスタットは、冷却水の温度が所定温度以下であるときは、前記第１バイパス流路を冷却水が流れる循環状態とし、冷却水の温度が所定温度以上であるときは、前記第１バイパス流路を冷却水が流れない非循環状態とし、前記エンジン回転数検出手段にて検出されたエンジン回転数が所定回転数以下のときは、前記バルブ開度制御手段によって前記制御バルブを全開状態に制御し、前記エンジン回転数検出手段にて検出されたエンジン回転数が所定回転数以上で且つその回転数が高くなるに従い、前記バルブ開度制御手段によって前記制御バルブの開度は全開から全閉方向に制御されてなることを特徴とするエンジンの冷却装置。
請求項１において、前記温度検出手段で検出した冷却水の温度が高くなるほど、前記所定回転数を低くするように制御してなることを特徴とするエンジンの冷却装置。