JP2017048682A - Engine cooling device - Google Patents

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理人 金子
高木 登
Noboru Takagi
登 高木
高木 功
Isao Takagi
功 高木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling system for an engine 1 in which a rotary valve 5 is provided for adjusting the flow amount of cooling water and a radiator 2 is provided on the downstream side thereof, for suppressing a decline in the controllability of an engine water temperature resulting from a variation of individuals while sufficiently securing the opening area of a radiator side port 50b of the rotary valve 5 when fully opened.SOLUTION: In a predetermined turning angle range θ8-θ9 of a valve element 51 when starting opening the radiator side port 50b, the rate of an increase in the opening area of the port with a turning angle θ is lower than in another θ9-θ10 than the turning angle range.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、冷却水の流量を調整するバルブの下流側にラジエータが配設されたエンジン冷却装置に関する。   The present invention relates to an engine cooling device in which a radiator is disposed on the downstream side of a valve that adjusts the flow rate of cooling water.

従来より一般的に自動車のエンジンにおいては、シリンダ内の燃焼によって高温になるシリンダヘッドやシリンダブロックなどを冷却水によって冷却するようにしている。このようなエンジンの冷却系は、シリンダヘッドなどのウォータジャケットとエンジン外のラジエータとをウォータホースにより接続し、ウォータポンプにより冷却水を循環させるようにしている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile engine, a cylinder head, a cylinder block, and the like that are heated by combustion in a cylinder are cooled by cooling water. In such an engine cooling system, a water jacket such as a cylinder head and a radiator outside the engine are connected by a water hose, and cooling water is circulated by a water pump.

一例として特許文献1に記載のエンジンの冷却系は、エンジンからラジエータへ冷却水を流通させるメイン流路と、ラジエータをバイパスするバイパス流路とを備えており、そのメイン流路には、冷却水の流量を調整するために例えばロータリ式のバルブが配設されている。このバルブの開度を冷却水の温度などに応じて調整し、ラジエータによって冷却される冷却水の流量を調整することで、冷却水の温度(以下、エンジン水温ともいう)を制御することができる。   As an example, the engine cooling system described in Patent Document 1 includes a main flow path for circulating cooling water from the engine to the radiator, and a bypass flow path for bypassing the radiator. For example, a rotary valve is provided to adjust the flow rate of the gas. The temperature of the cooling water (hereinafter also referred to as engine water temperature) can be controlled by adjusting the opening degree of the valve according to the temperature of the cooling water and adjusting the flow rate of the cooling water cooled by the radiator. .

すなわち、例えばエンジンの冷間始動後には暫くの間、バルブを閉じてメイン通路による冷却水の流通を遮断することで、エンジンからの冷却水がバイパス通路を流通してエンジンに戻るようになり、ラジエータによって冷却されないので、エンジンの暖機を促進することができる。また、暖気後はシリンダ内の燃焼状態が好適なものとなるようにバルブの開度を調整して、エンジン水温を制御することができる。   That is, for example, by closing the valve for a while after the cold start of the engine and shutting off the flow of the cooling water through the main passage, the cooling water from the engine flows through the bypass passage and returns to the engine. Since it is not cooled by the radiator, warm-up of the engine can be promoted. Further, after the warming up, the engine water temperature can be controlled by adjusting the opening of the valve so that the combustion state in the cylinder becomes suitable.

特開2013−068162号公報JP 2013-068162 A

ところで、前記従来例のロータリバルブは、ケーシング内に配設されたロータ(弁体)の回動に伴いポートの開口面積(バルブの開度)が変化するものであり、そのロータを回動させるステッピングモータに角度指令を与えて、目標とするバルブ開度に相当する角度まで回動させるようにしている。この場合、バルブの個体ばらつきによって実際のバルブ開度がばらついてしまい、エンジン水温の制御性が低下するおそれがあった。   By the way, the rotary valve of the conventional example changes the opening area of the port (the opening degree of the valve) with the rotation of the rotor (valve element) disposed in the casing, and rotates the rotor. An angle command is given to the stepping motor to rotate it to an angle corresponding to the target valve opening. In this case, the actual valve opening varies due to individual variation of the valve, and the controllability of the engine water temperature may be reduced.

すなわち、例えばエンジン水温を下げるためにバルブ開度を大きくする場合に、それが目標開度よりも大きくなってしまうと、ラジエータを通過する冷却水の流量が多くなり過ぎることから、エンジン水温が低下し過ぎることになる。特に、冬季など外気温の低い環境下においてラジエータとの間で冷却水の循環を開始するときに、このラジエータ内の低温の冷却水がウォータジャケットに流れ込むことから、問題が顕著になりやすい。   That is, for example, when the valve opening is increased in order to lower the engine water temperature, if the valve opening becomes larger than the target opening, the flow rate of the cooling water passing through the radiator will increase too much, so the engine water temperature will decrease. Too much. In particular, when cooling water is started to circulate between the radiator and the radiator in an environment where the outside air temperature is low, such as in winter, the low-temperature cooling water in the radiator flows into the water jacket, so that the problem is likely to become remarkable.

これに対し、ロータの回動によるバルブ開度の変化(開弁特性)が緩やかになるように、ロータリバルブの構造を変更することも考えられるが、ロータの回動角度は通常、最大でも300°くらいなので、開弁特性を緩やかにしようとすると、全開時のポートの開口面積が確保できなくなるおそれがある。   On the other hand, it is conceivable to change the structure of the rotary valve so that the change (valve opening characteristic) of the valve opening due to the rotation of the rotor becomes gentle, but the rotation angle of the rotor is usually 300 at the maximum. Since it is about °, if the valve opening characteristics are made gentle, the opening area of the port when fully opened may not be secured.

このような問題点を考慮して本発明の目的は、ロータリバルブの全開時のポートの開口面積を十分に確保しながら、その個体ばらつきに起因するエンジン水温の制御性の低下を抑制することにある。   In consideration of such problems, an object of the present invention is to suppress a decrease in controllability of the engine water temperature due to individual variations while ensuring a sufficient opening area of the port when the rotary valve is fully opened. is there.

前記の目的を達成すべく本発明は、エンジンの冷却系に冷却水の流量を調整するバルブが配設され、その下流側にはラジエータが配設されているエンジン冷却装置を対象として、前記バルブは、弁体の回動に伴いポートの開口面積が変化するロータリバルブとする。そして、このロータリバルブを、前記ラジエータに冷却水を送り出すポートが開き始めるときの前記弁体の所定の回動角度範囲において、その回動角度に対する開口面積の増大割合が、当該回動角度範囲以外に比べて小さくなるように構成したものである。   In order to achieve the above object, the present invention is directed to an engine cooling system in which a valve for adjusting the flow rate of cooling water is disposed in an engine cooling system, and a radiator is disposed downstream thereof. Is a rotary valve in which the opening area of the port changes as the valve body rotates. And, in this rotary valve, in the predetermined rotation angle range of the valve body when the port for sending the cooling water to the radiator starts to open, the increasing ratio of the opening area with respect to the rotation angle is other than the rotation angle range. It is configured to be smaller than

前記のように構成されたエンジン冷却装置は、エンジンの運転状態や冷却水の温度などに応じてロータリバルブの開度を制御することにより、ラジエータとの間で循環する冷却水の流量を調整して、その温度を制御することができる。これにより、シリンダ内の燃焼状態が好適なものとなるように、シリンダヘッドのウォータジャケットなどにおける冷却水の温度(即ちエンジン水温)を制御することが可能になる。   The engine cooling device configured as described above adjusts the flow rate of the cooling water circulating between the radiator and the radiator by controlling the opening of the rotary valve according to the operating state of the engine and the temperature of the cooling water. The temperature can be controlled. This makes it possible to control the temperature of the cooling water in the water jacket or the like of the cylinder head (that is, the engine water temperature) so that the combustion state in the cylinder becomes suitable.

そして、前記のロータリバルブは、ラジエータに冷却水を送り出すポートが開き始める弁体の所定の回動角度範囲において、その弁体の回動に対するポートの開口面積の増大割合が相対的に小さくなっている。すなわち、エンジンとラジエータとの間で冷却水の循環が開始するときに、ポートの開口面積の増大が緩やかなものとなるので、冷却水の流量の増大も緩やかなものとなり、ロータリバルブの個体ばらつきに起因するエンジン水温の制御性の低下が抑制される。   In the rotary valve described above, the increase ratio of the opening area of the port with respect to the rotation of the valve body is relatively small in a predetermined rotation angle range of the valve body in which the port for sending the cooling water to the radiator starts to open. Yes. In other words, when the cooling water circulation starts between the engine and the radiator, the increase in the opening area of the port becomes gradual, so the increase in the flow rate of the cooling water also becomes gradual, and individual variations of the rotary valve occur. The deterioration of the controllability of the engine water temperature due to this is suppressed.

一方、前記所定の回動角度範囲以外では、弁体の回動角度に対する開口面積の増大割合は相対的に大きくなるので、弁体の回動によって速やかにポートの開口面積が増大し、冷却水の流量も増大するようになる。よって、ロータリバルブの全開時のポートの開口面積を十分に確保でき、これにより、十分な冷却水の流量が得られる。なお、前記のようにロータリバルブの弁体の回動に対するポートの開口面積の増大割合を相対的に小さくするためには、ポートに連通する弁体の開口部や溝などの形状に工夫をして、ポートに連通する部分の面積の変化が小さくなるようにすればよい。   On the other hand, outside the predetermined rotation angle range, the increase ratio of the opening area with respect to the rotation angle of the valve body is relatively large. The flow rate of the gas also increases. Therefore, it is possible to secure a sufficient opening area of the port when the rotary valve is fully opened, thereby obtaining a sufficient flow rate of the cooling water. As described above, in order to relatively reduce the increase rate of the opening area of the port with respect to the rotation of the valve body of the rotary valve, the shape of the opening or groove of the valve body communicating with the port is devised. Thus, the change in the area of the portion communicating with the port may be reduced.

本発明によれば、エンジンとラジエータとの間を循環する冷却水の流量を調整するロータリバルブの開弁特性に工夫を凝らし、ラジエータに冷却水を送り出すポートが開き始めるときの開口面積の増大を相対的に緩やかなものとしたので、バルブの個体ばらつきによる冷却水の流量の変化を緩やかにすることができ、エンジン水温の制御性の低下を抑制できる。   According to the present invention, the opening characteristic of the rotary valve that adjusts the flow rate of the cooling water circulating between the engine and the radiator is devised to increase the opening area when the port for sending the cooling water to the radiator starts to open. Since it is relatively gradual, the change in the flow rate of the cooling water due to individual variation of the valve can be made gradual, and a decrease in controllability of the engine water temperature can be suppressed.

本発明の実施の形態に係るエンジン冷却装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure showing typically composition of an engine cooling device concerning an embodiment of the invention. ロータリバルブの構造を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a rotary valve typically. エンジンの暖機途中での冷却水の流れを示す図1相当図である。FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 and showing a flow of cooling water during warming up of the engine. エンジンの暖機後についての図3相当図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 after the engine is warmed up. ロータリバルブの各ポートの開弁特性と冷却水の総流量とを互いに関連づけて示すグラフ図である。It is a graph which shows the valve opening characteristic of each port of a rotary valve, and the total flow rate of a cooling water in correlation with each other. 他の実施形態として空調要求のない場合の各ポートの開弁特性を示すグラフ図である。It is a graph which shows the valve opening characteristic of each port when there is no air-conditioning request | requirement as other embodiment.

以下、一例として自動車に搭載されるエンジンに本発明を適用した実施の形態について説明する。図1には模式的に示すように、本発明の実施の形態に係るエンジン冷却装置は、シリンダ内の燃焼によって高温になるエンジン1のシリンダヘッドやシリンダブロックなどを冷却するためのもので、エンジン1とラジエータ2とをウォータホースなどにより接続して、冷却水を循環させるようになっている。なお、ラジエータ2は、自動車の前部に配設され、エンジン1の熱を回収した冷却水と走行風とを熱交換させる。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an engine mounted on an automobile will be described as an example. As schematically shown in FIG. 1, an engine cooling device according to an embodiment of the present invention is for cooling a cylinder head, a cylinder block, and the like of an engine 1 that is heated by combustion in a cylinder. 1 and the radiator 2 are connected by a water hose or the like to circulate cooling water. In addition, the radiator 2 is arrange | positioned at the front part of a motor vehicle, and heat-exchanges the cooling water which collect | recovered the heat | fever of the engine 1, and driving | running | working wind.

本実施の形態では、エンジン1からラジエータ2への第1の冷却水通路3と、ラジエータ2からエンジン1への第2の冷却水通路4とを備え、その第1の冷却水通路3には、冷却水の流量を調整するロータリバルブ5が配設されている。言い換えると、ロータリバルブ5よりも冷却水の流れの下流側にラジエータ2が配設されている。一方、第2の冷却水通路4にはサーモスタット6とウォータポンプ7とが配設されていて、このウォータポンプ7から冷却水が送り出されるようになっている。   In the present embodiment, a first cooling water passage 3 from the engine 1 to the radiator 2 and a second cooling water passage 4 from the radiator 2 to the engine 1 are provided, and the first cooling water passage 3 includes A rotary valve 5 for adjusting the flow rate of the cooling water is disposed. In other words, the radiator 2 is disposed downstream of the rotary valve 5 in the flow of the cooling water. On the other hand, a thermostat 6 and a water pump 7 are disposed in the second cooling water passage 4, and cooling water is sent out from the water pump 7.

すなわち、エンジン1は例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであって、そのシリンダヘッドおよびシリンダブロックの内部には、それぞれウォータジャケットが形成されている。一例としてシリンダブロックのウォータジャケットの入口に前記ウォータポンプ7が配設され、ベルトなどを介してクランクシャフトにより駆動されるようになっている。このウォータポンプ7からシリンダブロックのウォータジャケットに送り込まれた冷却水は、シリンダヘッドのウォータジャケットへ流れた後に、その出口から第1の冷却水通路3に流れ出る。   That is, the engine 1 is, for example, a gasoline engine or a diesel engine, and a water jacket is formed in each of the cylinder head and the cylinder block. As an example, the water pump 7 is disposed at the inlet of the water jacket of the cylinder block and is driven by a crankshaft via a belt or the like. The cooling water sent from the water pump 7 to the water jacket of the cylinder block flows to the water jacket of the cylinder head and then flows out from the outlet to the first cooling water passage 3.

前記第1の冷却水通路3は、ロータリバルブ5よりも上流側の部位からバイパス通路8が分岐していて、その下流端部がサーモスタット6を介して第2の冷却水通路4に接続されている。サーモスタット6は、サーモワックスの膨張、収縮によって動作するバルブであり、冷却水の温度が例えば80℃未満であれば閉弁して、第2の冷却水通路4を閉鎖する。一方、冷却水の温度が例えば約80℃以上であればサーモスタット6は開弁する。   In the first cooling water passage 3, a bypass passage 8 is branched from a portion upstream of the rotary valve 5, and a downstream end portion thereof is connected to the second cooling water passage 4 via a thermostat 6. Yes. The thermostat 6 is a valve that operates by expansion and contraction of the thermowax, and closes the second cooling water passage 4 when the temperature of the cooling water is lower than 80 ° C., for example. On the other hand, if the temperature of the cooling water is, for example, about 80 ° C. or higher, the thermostat 6 is opened.

バイパス通路8は、そのように開閉されるサーモスタット6のバルブの下流側(ウォータポンプ7に近い側)に接続されているので、バルブの開閉によらず冷却水が流通する。例えばエンジン1の冷間始動後など温度の低い場合には、冷却水がラジエータ2を迂回してバイパス通路8を流れるようになり、ラジエータ2によって冷却されることがない一方、温度が高くなるとサーモスタット6のバルブが開くので、冷却水の一部がラジエータ2を通過するようになる。   Since the bypass passage 8 is connected to the downstream side of the valve of the thermostat 6 that is opened and closed in this way (the side close to the water pump 7), the cooling water flows regardless of the opening and closing of the valve. For example, when the temperature is low such as after a cold start of the engine 1, the cooling water bypasses the radiator 2 and flows through the bypass passage 8 and is not cooled by the radiator 2. Since the valve 6 is opened, a part of the cooling water passes through the radiator 2.

また、第1の冷却水通路3に配設されているロータリバルブ5には、前記のようにエンジン1のウォータジャケットから排出された冷却水の一部をラジエータ2以外にも、例えばヒータコア9に供給する通路10と、例えばスロットルバルブやCVTウォーマーなどの各種デバイス11に供給する通路12と、がそれぞれ接続されている。これらの通路10,12の下流端はいずれもバイパス通路8に合流している。   Further, in the rotary valve 5 disposed in the first cooling water passage 3, a part of the cooling water discharged from the water jacket of the engine 1 as described above is supplied to, for example, the heater core 9 in addition to the radiator 2. A supply passage 10 and a passage 12 for supplying various devices 11 such as a throttle valve and a CVT warmer are connected to each other. The downstream ends of these passages 10 and 12 join the bypass passage 8.

詳しくは図2に拡大して示すように、ロータリバルブ5は、4つのポート50a〜50dを有する円筒状のケーシング50と、その内部に回転可能に収容された円筒状の弁体51とを備え、この弁体51がステッピングモータ52(仮想線で示す)によって軸心Xの周りに回動される。図示のポート50aは、第1の冷却水通路3の上流側3a(図2にのみ符号を付す)に接続されて、前記のようにエンジン1のウォータジャケットから排出される冷却水が流入するエンジン側ポート50aである。   As shown in detail in FIG. 2, the rotary valve 5 includes a cylindrical casing 50 having four ports 50a to 50d, and a cylindrical valve body 51 rotatably accommodated therein. The valve body 51 is rotated around the axis X by a stepping motor 52 (indicated by a virtual line). The illustrated port 50a is connected to the upstream side 3a of the first cooling water passage 3 (referenced only in FIG. 2), and the engine into which the cooling water discharged from the water jacket of the engine 1 flows as described above. This is the side port 50a.

同様に図示のポート50bは、第1の冷却水通路3の下流側3b(図2にのみ符号を付す)に接続されて、前記のようにラジエータ2へ冷却水を送り出すラジエータ側ポート50bである。また、ポート50c,50dはそれぞれ、通路10,12の上流端部が接続されて、前記のようにヒータコア9、各種デバイス11に冷却水を供給するヒータ側ポート50cおよびデバイス側ポート50dである。言い換えるとポート50b〜50dは、冷却水の流出側ポートである。   Similarly, the illustrated port 50b is a radiator-side port 50b that is connected to the downstream side 3b of the first cooling water passage 3 (referenced only in FIG. 2) and sends the cooling water to the radiator 2 as described above. . The ports 50c and 50d are the heater-side port 50c and the device-side port 50d, which are connected to the upstream ends of the passages 10 and 12, respectively, and supply cooling water to the heater core 9 and the various devices 11 as described above. In other words, the ports 50b to 50d are cooling water outflow ports.

一例として弁体51は軸心X方向の両端部が閉じられていて、その周壁には、前記4つのポート50a〜50dとそれぞれ連通可能な位置において周方向に延びる開口部51a〜51dが形成されている。また、弁体51の内部は、前記開口部51a〜51d同士を連通する連通路となっている。そして、弁体51の回動に伴いその開口部51a〜51dとポート50a〜50dとの連通状態が変化することによって、当該各ポート50a〜50dが開閉されるようになっている。   As an example, the valve body 51 is closed at both ends in the axial center X direction, and the peripheral walls are formed with openings 51a to 51d extending in the circumferential direction at positions where they can communicate with the four ports 50a to 50d, respectively. ing. Moreover, the inside of the valve body 51 becomes a communicating path which connects the said opening parts 51a-51d. Then, as the valve body 51 rotates, the communication state between the openings 51a to 51d and the ports 50a to 50d changes, so that the ports 50a to 50d are opened and closed.

すなわち、図示はしないがECUにより、エンジン1の運転状態や冷却水の温度或いは外気の温度などに応じて、ロータリバルブ5の弁体51の好適な回動角度が算出され、角度指令として出力される。これを受けてステッピングモータ52が動作し、弁体51を回動させることにより、前記各ポート50a〜50dが開閉されるとともに、その開口面積が調整される。   That is, although not shown, a suitable rotation angle of the valve body 51 of the rotary valve 5 is calculated by the ECU according to the operating state of the engine 1, the temperature of the cooling water, the temperature of the outside air, etc., and is output as an angle command. The In response to this, the stepping motor 52 operates to rotate the valve body 51, whereby the ports 50a to 50d are opened and closed and the opening area thereof is adjusted.

具体的には、例えばエンジン1の冷間始動後で冷却水の温度が低い間は、ロータリバルブ5のポート50a〜50dが閉じられる。この状態でウォータポンプ7が駆動されると冷却水は、シリンダヘッドのウォータジャケットから第1の冷却水通路3に流出した後にバイパス通路8を流れて、ラジエータ2によって冷却されることなくシリンダブロックのウォータジャケットへと還流する。これにより、エンジン1の暖機が促進される。   Specifically, for example, when the temperature of the cooling water is low after the engine 1 is cold started, the ports 50a to 50d of the rotary valve 5 are closed. When the water pump 7 is driven in this state, the cooling water flows out from the water jacket of the cylinder head to the first cooling water passage 3 and then flows through the bypass passage 8 so that the coolant of the cylinder block is not cooled by the radiator 2. Reflux to water jacket. Thereby, warm-up of the engine 1 is promoted.

また、暖機途中であってもエンジン水温が或る程度以上、高くなれば、ECUによってステッピングモータ52が制御されることにより、弁体51が回動されてロータリバルブ5のエンジン側ポート50aおよびヒータ側ポート50cが開かれる。これにより、図3に示すように、第1の冷却水通路3に流出した冷却水の一部がヒータ側ポート50cから通路10へ流出し、ヒータコア9に供給されるようになる。   Further, if the engine water temperature becomes higher than a certain level even during warm-up, the stepping motor 52 is controlled by the ECU, whereby the valve body 51 is rotated and the engine-side port 50a of the rotary valve 5 and The heater side port 50c is opened. As a result, as shown in FIG. 3, a part of the cooling water that has flowed out into the first cooling water passage 3 flows out from the heater-side port 50 c to the passage 10 and is supplied to the heater core 9.

さらに、冷却水の温度が例えば約80度以上になると、ロータリバルブ5のラジエータ側ポート50bおよびデバイス側ポート50dも開かれて、図4に示すように冷却水の一部がラジエータ側ポート50bから第1の冷却水通路3の下流側に流出するとともに、デバイス側ポート50dから通路12にも流出し、各種デバイス11に供給される。このとき、サーモスタット6が開弁しているので、冷却水の一部はラジエータ2を通過してエンジン1へと還流するようになる。   Furthermore, when the temperature of the cooling water reaches, for example, about 80 degrees or more, the radiator side port 50b and the device side port 50d of the rotary valve 5 are also opened, and a part of the cooling water is discharged from the radiator side port 50b as shown in FIG. While flowing out to the downstream side of the first cooling water passage 3, it also flows out from the device side port 50 d to the passage 12 and is supplied to various devices 11. At this time, since the thermostat 6 is opened, a part of the cooling water passes through the radiator 2 and returns to the engine 1.

−各ポートの開弁特性−
ところで、前述したようにロータリバルブ5は、弁体51の回動に伴いその開口部51a〜51dがそれぞれ各ポート50a〜50dと連通し、また、その連通面積、即ち当該各ポート50a〜50dの開口面積が変化する。そして、ECUからの角度指令を受けてステッピングモータ52が動作し、目標とするポート開口面積に相当する角度まで、弁体51を回動させるようになっている。しかしながら、ロータリバルブ5の個体ばらつきによって実際のポート開口面積にばらつきが生じ、エンジン水温の制御性が低下するおそれがあった。
-Valve opening characteristics of each port-
By the way, as described above, the rotary valve 5 has its openings 51a to 51d communicating with the respective ports 50a to 50d as the valve body 51 rotates, and its communication area, that is, the ports 50a to 50d. The opening area changes. In response to an angle command from the ECU, the stepping motor 52 operates to rotate the valve body 51 to an angle corresponding to the target port opening area. However, the actual port opening area varies due to individual variations of the rotary valve 5, and the controllability of the engine water temperature may be reduced.

すなわち、例えばエンジン水温を下げるためにラジエータ側ポート50bを開いて、エンジン1とラジエータ2との間での冷却水の循環を開始するときに、当該ラジエータ側ポート50bの開口面積が目標よりも大きくなってしまうと、ラジエータ2を通過する冷却水の流量が多くなり過ぎ、エンジン水温が低下し過ぎることになる。特に、冬季など外気温の低い環境下において、ラジエータ2内の低温の冷却水が急に流れ込むと、エンジン水温が急低下することになる。   That is, for example, when the radiator side port 50b is opened to lower the engine water temperature and the circulation of the cooling water between the engine 1 and the radiator 2 is started, the opening area of the radiator side port 50b is larger than the target. If it becomes, the flow volume of the cooling water which passes the radiator 2 will increase too much, and an engine water temperature will fall too much. In particular, when the low-temperature cooling water in the radiator 2 suddenly flows in an environment where the outside air temperature is low, such as in winter, the engine water temperature rapidly decreases.

これに対し、本実施の形態のロータリバルブ5では、ラジエータ側ポート50bが開き始めるときの弁体51の所定の回動角度範囲において、その回動角度に対するポート開口面積の増大割合が相対的に小さくなる構造としたものである。例えば、図2に表れているように、ラジエータ側ポート50bと連通可能な弁体51の開口部51bの幅をその端部において狭くすることで、ラジエータ側ポート50bと連通し始めるときの面積の増大割合を小さくすることができる。   On the other hand, in the rotary valve 5 of the present embodiment, the increase rate of the port opening area relative to the rotation angle is relatively in a predetermined rotation angle range of the valve body 51 when the radiator side port 50b starts to open. The structure becomes smaller. For example, as shown in FIG. 2, by reducing the width of the opening 51 b of the valve body 51 that can communicate with the radiator side port 50 b at the end thereof, the area when starting to communicate with the radiator side port 50 b is reduced. The increase rate can be reduced.

このように構成されたロータリバルブ5のラジエータ側ポート50b、ヒータ側ポート50c、およびデバイス側ポート50dのそれぞれの開口特性(開口面積の変化の特性)と、ロータリバルブ5における冷却水の全流量の変化とを互いに関連づけて図5に示す。同図に表れているように、弁体51の回動角度がθ=θ3〜θ4の角度範囲においては、全ての流出側ポート50b〜50dが閉じられている。なお、ここではエンジン側ポート50aも閉じられている。   The opening characteristics (change characteristics of the opening area) of the radiator side port 50b, the heater side port 50c, and the device side port 50d of the rotary valve 5 configured as described above, and the total flow rate of the cooling water in the rotary valve 5 FIG. 5 shows the changes associated with each other. As shown in the figure, when the rotation angle of the valve body 51 is in an angle range of θ = θ3 to θ4, all the outflow ports 50b to 50d are closed. Here, the engine-side port 50a is also closed.

そして、θ4〜θ5の角度範囲において回動角度θの増大に伴いヒータ側ポート50cが開き、その開口面積が増大してゆくと、これに伴い冷却水の流量も増大してゆくが、回動角度θ5でヒータ側ポート50cが全開になった後は、回動角度θ6まで流量も一定になる。また、θ6〜θ7の角度範囲においてデバイス側ポート50dが開くと、その開口面積の増大に伴い、冷却水の流量も再び増大してゆく。なお、エンジン回転数が高いほどウォータポンプ7の回転数も高くなり、冷却水の流量が多くなる。   Then, as the rotation angle θ increases in the angle range of θ4 to θ5, the heater-side port 50c opens, and as the opening area increases, the flow rate of the cooling water increases accordingly. After the heater side port 50c is fully opened at the angle θ5, the flow rate becomes constant until the rotation angle θ6. Further, when the device-side port 50d is opened in the angle range of θ6 to θ7, the flow rate of the cooling water increases again as the opening area increases. Note that the higher the engine speed, the higher the water pump 7 speed, and the greater the coolant flow rate.

そうして弁体51の回動角度θ7でデバイス側ポート50dが全開になった後、回動角度θ8まで冷却水の流量は一定になるが、この回動角度θ8からラジエータ側ポート50bが開き始めると、再び流量も増大する。そして、ラジエータ側ポート50bの開き始めの回動角度範囲θ8〜θ9では、前記のように弁体51の回動に対するポート開口面積の増大割合が相対的に小さくなっているので、図に矢印Dとして示すように、冷却水の流量の増大が緩やかなものとなる。   Then, after the device side port 50d is fully opened at the rotation angle θ7 of the valve body 51, the flow rate of the cooling water becomes constant until the rotation angle θ8, but the radiator side port 50b opens from the rotation angle θ8. When it starts, the flow rate increases again. In the rotation angle range θ8 to θ9 at which the radiator side port 50b starts to open, the increase rate of the port opening area with respect to the rotation of the valve body 51 is relatively small as described above. As shown, the increase in the flow rate of the cooling water is moderate.

一方、弁体51の回動角度がθ9を超えると、その回動角度θに対するラジエータ側ポート50bの開口面積の増大割合は相対的に大きくなり、これにより、ポート開口面積が速やかに増大して、冷却水の流量も速やかに増大するようになる。このため、弁体51の回動角度θ10でラジエータ側ポート50bが全開になれば、ポートの開口面積は十分に大きくなり、冷却水の流量を十分に確保できる。   On the other hand, when the rotation angle of the valve body 51 exceeds θ9, the increasing ratio of the opening area of the radiator side port 50b with respect to the rotation angle θ becomes relatively large, and thereby the port opening area increases rapidly. The flow rate of the cooling water also increases rapidly. For this reason, if the radiator side port 50b is fully opened at the rotation angle θ10 of the valve body 51, the opening area of the port becomes sufficiently large, and the flow rate of the cooling water can be sufficiently secured.

なお、弁体51の回動角度θがθ2〜θ3の角度範囲では、図示のように回動角度θの減少に伴いデバイス側ポート50dが開き、その開口面積が増大してゆく。同様に回動角度θが0〜θ2の角度範囲ではラジエータ側ポート50bが開き、その開口面積が増大してゆく。この場合もラジエータ側ポート50bの開き始めの回動角度範囲θ1〜θ2では、弁体51の回動に対するポート開口面積の増大割合が相対的に小さくなっていて、冷却水の流量の増大が緩やかになる。このように弁体51の回動角度θの減少に伴いポート開口面積が大きくなる回動角度0〜θ3は、ヒータコア9に冷却水を供給しない空調要求時に用いられる。   When the rotation angle θ of the valve body 51 is in the angle range of θ2 to θ3, the device-side port 50d opens as the rotation angle θ decreases as shown in the drawing, and the opening area thereof increases. Similarly, when the rotation angle θ is in the range of 0 to θ2, the radiator side port 50b is opened, and the opening area thereof is increased. Also in this case, in the rotation angle range θ1 to θ2 at which the radiator side port 50b starts to open, the increase rate of the port opening area with respect to the rotation of the valve body 51 is relatively small, and the increase in the flow rate of the cooling water is moderate. become. As described above, the rotation angles 0 to θ3 in which the port opening area increases as the rotation angle θ of the valve body 51 decreases are used when an air conditioning request for not supplying cooling water to the heater core 9 is performed.

したがって、本実施の形態に係るエンジン冷却装置によると、エンジン1とラジエータ2との間で冷却水を循環させる冷却系において、その冷却水の流量を調整するロータリバルブ5の開弁特性に工夫を凝らし、ラジエータ側ポート50bが開き始めるときの弁体51の所定の回動角度範囲θ8〜θ9において、ポート開口面積の増大が相対的に緩やかになるようにしたので、ロータリバルブ5の個体ばらつきによる冷却水の流量の変化を緩やかにすることができ、エンジン水温の制御性の低下を抑制できる。   Therefore, according to the engine cooling apparatus according to the present embodiment, in the cooling system that circulates the cooling water between the engine 1 and the radiator 2, the valve opening characteristic of the rotary valve 5 that adjusts the flow rate of the cooling water is devised. In the predetermined rotation angle range θ8 to θ9 of the valve body 51 when the radiator-side port 50b starts to open, the increase in the port opening area is made relatively gentle. The change in the flow rate of the cooling water can be moderated, and the decrease in the controllability of the engine water temperature can be suppressed.

一方、弁体51の回動角度θが前記回動角度範囲θ8〜θ9を超えて、さらに増大するときには、これに伴うポート開口面積の増大割合が相対的に大きくなるので、速やかにポート開口面積が増大し、冷却水の流量も増大する。これにより、ラジエータ側ポート50bの全開時のポートの開口面積を十分に大きくして、冷却水の流量を十分に多くすることができる。   On the other hand, when the rotation angle θ of the valve body 51 exceeds the rotation angle range θ8 to θ9 and further increases, the increase rate of the port opening area associated therewith becomes relatively large. And the flow rate of cooling water also increases. Thereby, the opening area of the port when the radiator side port 50b is fully opened can be sufficiently increased, and the flow rate of the cooling water can be sufficiently increased.

しかも、本実施形態では、ラジエータ側ポート50bと連通可能な弁体51の開口部51bの幅をその端部において狭くすることで、前記のような開弁特性を実現し、冷却水の流量の変化を緩やかにすることができる。よって、流量の制御においては弁体51の角度指令を出力するだけでよく、面倒なフィードバック制御やそのためのセンサなども不要であることから、コストアップの心配もない。   In addition, in the present embodiment, the width of the opening 51b of the valve body 51 that can communicate with the radiator side port 50b is narrowed at the end thereof, thereby realizing the valve opening characteristics as described above, and the flow rate of the cooling water. Change can be moderated. Therefore, in controlling the flow rate, it is only necessary to output the angle command of the valve body 51, and troublesome feedback control and a sensor therefor are unnecessary, so there is no worry of cost increase.

−他の実施形態−
上述した実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記実施の形態では、冷却系においてロータリバルブ5よりも下流側にヒータコア9や各種デバイス11を配設しているが、これに限らず、ヒータコア9および各種デバイス11の少なくとも一方をロータリバルブ5よりも上流側に配設してもよい。各種デバイス11の少なくとも1つをロータリバルブ5よりも上流側に配設し、他の少なくとも1つを下流側に配設してもよい。
-Other embodiments-
The above-described embodiments are merely examples, and are not intended to limit the configuration and use of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the heater core 9 and the various devices 11 are disposed on the downstream side of the rotary valve 5 in the cooling system. However, the present invention is not limited thereto, and at least one of the heater core 9 and the various devices 11 is connected to the rotary valve 5. You may arrange | position upstream from this. At least one of the various devices 11 may be disposed upstream of the rotary valve 5 and at least one of the other devices 11 may be disposed downstream.

また、前記実施の形態においてはサーモスタット6を第2の冷却水通路4に配設しているが、これは第1の冷却水通路3に配設してもよいし、ロータリバルブ5によってサーモスタット6を代替することもできる。   In the above embodiment, the thermostat 6 is disposed in the second cooling water passage 4, but this may be disposed in the first cooling water passage 3, or the thermostat 6 may be provided by the rotary valve 5. Can be substituted.

さらに、前記実施の形態においては、図5を参照して上述したように空調要求を考慮して、ロータリバルブ5における弁体51の回動角度0〜θ3の範囲では、ヒータコア9に冷却水を供給しない状態でラジエータ側ポート50bやデバイス側ポート50dを開き、ラジエータ2や各種デバイス11に冷却水を送り出すようにしているが、これにも限らない。例えば図6に一例を示すように、回動角度0〜θ3の範囲では流出側のポート50b〜50dを全て閉じるように構成してもよい。   Furthermore, in the above embodiment, in consideration of the air conditioning requirement as described above with reference to FIG. 5, cooling water is supplied to the heater core 9 in the range of the rotation angle 0 to θ3 of the valve body 51 in the rotary valve 5. Although the radiator side port 50b and the device side port 50d are opened and the cooling water is sent out to the radiator 2 and the various devices 11 in a state where the supply is not performed, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 6, the outflow side ports 50 b to 50 d may be closed in the range of the rotation angle 0 to θ3.

さらにまた、前記の実施形態では、本発明を自動車に搭載されるエンジンに適用した例について説明したが、これにも限定されず、本発明は、自動車以外のエンジンの冷却系にも適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to an engine mounted on an automobile has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a cooling system of an engine other than an automobile. is there.

本発明は、エンジンの冷却系にロータリバルブを用いる場合に、エンジン水温の制御性の低下を抑制できるので、自動車用のエンジンに適用して燃費の低減などの効果が得られる。   The present invention can suppress a decrease in controllability of the engine water temperature when a rotary valve is used in an engine cooling system, and therefore can be applied to an automobile engine to obtain effects such as a reduction in fuel consumption.

1 エンジン
2 ラジエータ
3 第1の冷却水通路
5 ロータリバルブ(バルブ)
50 ケーシング
50b ラジエータ側ポート(ラジエータに冷却水を送り出すポート)
51 弁体
θ8〜θ9 弁体の所定の回動角度範囲
1 Engine 2 Radiator 3 First Cooling Water Passage 5 Rotary Valve (Valve)
50 Casing 50b Radiator side port (Port for sending cooling water to the radiator)
51 Valve body θ8 to θ9 Predetermined rotation angle range of valve body

Claims (1)

エンジンの冷却系に冷却水の流量を調整するバルブが配設され、その下流側にラジエータが配設されたエンジン冷却装置であって、
前記バルブは、弁体の回動に伴いポートの開口面積が変化するロータリバルブであって、前記ラジエータに冷却水を送り出すポートが開き始めるときの前記弁体の所定の回動角度範囲において、その回動角度に対する開口面積の増大割合が、当該回動角度範囲以外に比べて小さくなるように構成されている、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
An engine cooling device in which a valve for adjusting the flow rate of cooling water is disposed in the cooling system of the engine, and a radiator is disposed on the downstream side thereof,
The valve is a rotary valve in which the opening area of the port changes as the valve body rotates, and in a predetermined rotation angle range of the valve body when the port for sending cooling water to the radiator starts to open. An engine cooling device, characterized in that an increase rate of an opening area with respect to a rotation angle is configured to be smaller than outside the rotation angle range.
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