JP2020084806A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、冷却装置20は、内燃機関10のシリンダブロック11内のウォータジャケット11a及びシリンダヘッド12内のウォータジャケット12aを流れる冷却水が循環する循環回路21を備えている。循環回路21には、シリンダブロック11内のウォータジャケット11aに向けて冷却水を吐出する電動式のポンプ26と、ポンプ26と直列に配置されているラジエータ27及び流量調整弁28とが設けられている。流量調整弁28は、ラジエータ27を通過する冷却水量であるラジエータ流量RFRを調整するものであり、ラジエータ27とポンプ26との間に配置されている。また、循環回路21には、ラジエータ27及び流量調整弁28を迂回させて冷却水を流すバイパス通路22が設けられている。
流量調整弁28は、筒状をなすハウジング30を備えている。ラジエータ27を通過した冷却水が、白抜きの矢印で示す方向にハウジング30の内部を流れる。ハウジング30内には、ハウジング30に支持されている回転軸32と、回転軸32を中心に回転する弁体33とが配置されている。弁体33は、回転可能な状態で回転軸32に支持されている。ハウジング30内において、ラジエータ通路23の一部を構成するとともに、弁体33が配置されている空間のことを、「弁体収容部31」という。
図1に示すように、冷却装置20の制御装置60には、水温センサ101などの各種のセンサから検出信号が入力される。水温センサ101は、シリンダヘッド12内から流出した冷却水の温度である出口水温Twtを検出し、検出した出口水温Twtに応じた信号を検出信号として制御装置60に出力する。そして、制御装置60は、各種のセンサ101の検出信号を基に、ポンプ26の駆動を制御する。
図6に実線で示すように、第1マップMP1では、循環冷却水量CRが切替冷却水量CRA未満であるときには、ラジエータ流量RFRが規定流量で保持される。これは、循環冷却水量CRが切替冷却水量CRA未満であるときには、弁体用付勢部材35の付勢力により、流量調整弁28の開度Vが規定の開度VAで保持されるためである。一方、循環冷却水量CRが切替冷却水量CRA以上であるときには、循環冷却水量CRが多いほどラジエータ流量RFRが多くなる。これは、循環冷却水量CRが切替冷却水量CRA以上である場合、循環冷却水量CRが多いほど弁体用付勢部材35の付勢力に抗して弁体33が開弁方向C1に回転し、開度Vが大きくなるためである。したがって、第1マップMP1には、ラジエータ流量RFRが多いときには、ラジエータ流量RFRが少ないときよりも循環冷却水量CRを多くする関係が表されている。
(条件1)ポンプ駆動量DPを第2駆動量DP2とした場合に連通路42内の圧力及び第2領域392内の圧力を第1圧力Pa1よりも高い第2圧力Pa2とし、ストッパ36を規制位置に配置できるようにすること。
(条件2)ポンプ駆動量DPを第2駆動量DP2とした場合に循環冷却水量CRが切替冷却水量CRA以上にならないようにし、弁体33がストッパ36よりも閉弁方向C2側に位置する状態を保持できるようにすること。
出口水温Twtが判定水温TwtTh以上になったなどして暖機運転が完了しているとの判定がなされた場合、制御部61によって、流量調整弁28の開度Vが規定の開度VAで保持されている状態が解除される。すなわち、制御部61によって解除処理が実行される。
(1)内燃機関10の暖機運転が未完了であるときには、準備処理が実行される。すると、準備処理の終了時点では、弁体33がストッパ36よりも閉弁方向C2側に位置し、且つ、ストッパ36が規制位置に位置する状態になる。この状態でポンプ駆動量DPが増大されると、弁体33が開弁方向C1に回転してストッパ36に係合するようになる。その結果、流量調整弁28の開度Vが保持される。このように開度Vが保持されている状態では、ポンプ駆動量DPが変更されてもラジエータ流量RFRの変動が抑制される。そのため、ポンプ駆動量DPを制御することにより、ラジエータ流量RFRの変動を抑制しつつ、循環冷却水量CRを調整することができる。したがって、循環回路21を流れる冷却水の温度を早期に上昇させることができる。
・内燃機関10の暖機運転が未だ完了していない場合であっても、ストッパ36によって弁体33の開弁方向C1への回転を規制しなくてもよい。ストッパ36によって弁体33の開弁方向C1への回転を規制しない場合であっても、循環冷却水量CRを切替冷却水量CRA未満とするのであれば、循環回路21を流れる冷却水の温度を上昇させやすい。
・ポンプは、冷却水の吐出量を変更可能なものであれば、電動式のポンプ26以外の他の構成のものを採用してもよい。例えば、ポンプとして、機関駆動式の冷却水吐出部と、冷却水吐出部からの冷却水の吐出量を調整すべく作動するバルブとを備えたポンプを採用することができる。この場合、制御部61は、バルブの作動を制御することによって、ポンプ吐出量を制御することとなる。
Claims (7)
- 内燃機関における冷却水の循環回路に、冷却水の吐出量を変更可能なポンプと、前記ポンプと直列に配置されているラジエータ及び流量調整弁と、前記内燃機関のシリンダブロック内及びシリンダヘッド内を流れた冷却水を、前記ラジエータ及び前記流量調整弁を迂回させて流すバイパス通路とが設けられているとともに、
前記ポンプにおける冷却水の吐出量であるポンプ吐出量を制御する制御部を備え、
前記流量調整弁は、回転して前記流量調整弁の開度を可変させる弁体と、前記開度を小さくする回転方向である閉弁方向に前記弁体を付勢する弁体用付勢部材と、を有し、
前記弁体は、前記循環回路のうち、冷却水の流れ方向における前記弁体よりも上流側と下流側との圧力差が大きくなると前記開度を大きくする回転方向である開弁方向に回転し、当該圧力差が小さくなると前記閉弁方向に回転するものであり、
前記制御部は、前記ラジエータを通過する冷却水量の目標である目標ラジエータ流量が多いほど前記ポンプ吐出量を多くする
内燃機関の冷却装置。 - 前記ポンプ吐出量の変化に応じて前記開度が変化するときにおける、前記ラジエータを通過する冷却水量であるラジエータ流量と、前記内燃機関内を循環する冷却水量である循環冷却水量との関係を表すマップを記憶する記憶部を備え、
前記冷却装置は、前記循環冷却水量の目標である目標循環冷却水量及び前記目標ラジエータ流量に基づいた前記制御部による前記ポンプ吐出量の制御を通じて前記循環冷却水量及び前記ラジエータ流量を制御するものであり、
前記マップには、前記ラジエータ流量が多いときには、前記ラジエータ流量が少ないときよりも前記循環冷却水量が多くなる関係が表されており、
前記目標ラジエータ流量を入力として前記マップに表されている関係から出力される前記循環冷却水量を基準循環冷却水量とした場合、
前記制御部は、前記目標循環冷却水量が前記基準循環冷却水量と同じであるときには、前記ポンプ吐出量を前記目標循環冷却水量に応じた値とする
請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記制御部は、前記目標循環冷却水量が前記基準循環冷却水量未満であるときには、前記ポンプ吐出量を前記基準循環冷却水量に応じた値とする
請求項2に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記流量調整弁は、前記弁体と係合して前記弁体の回転を規制する規制位置と、前記弁体に係合せず、前記弁体の回転を許容する退避位置との間で変位するストッパを有しており、
前記制御部は、前記開度を保持するときには、前記ストッパを前記退避位置に位置させ、且つ、前記ポンプ吐出量を制御して前記弁体を前記ストッパよりも前記閉弁方向側に位置させた後、前記ストッパを前記規制位置に変位させる準備処理を実行する
請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記ポンプ吐出量の変化に応じて前記開度が変化するときにおける、前記ラジエータを通過する冷却水量であるラジエータ流量と、前記内燃機関内を循環する冷却水量である循環冷却水量との関係を表すマップを記憶する記憶部を備え、
前記冷却装置は、前記循環冷却水量の目標である目標循環冷却水量及び前記目標ラジエータ流量に基づいた前記制御部による前記ポンプ吐出量の制御を通じて前記循環冷却水量及び前記ラジエータ流量を制御するものであり、
前記マップには、前記ラジエータ流量が多いときには、前記ラジエータ流量が少ないときよりも前記循環冷却水量が多くなる関係が表されており、
前記目標ラジエータ流量を入力として前記マップに表されている関係から出力される前記循環冷却水量を基準循環冷却水量とした場合、
前記制御部は、前記目標循環冷却水量が前記基準循環冷却水量よりも多いときには、前記弁体を前記ストッパよりも前記閉弁方向側に配置した上で前記ストッパを前記規制位置に配置し、この状態で前記ポンプ吐出量を前記目標循環冷却水量に応じた値とすることによって前記開度を保持する保持期間と、前記ストッパと前記弁体との係合を解除して前記弁体の前記開弁方向への回転を許容した上で、前記ポンプ吐出量を前記目標循環冷却水量に応じた値とする開度調整期間とを繰り返す
請求項4に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記制御部は、前記目標循環冷却水量が前記基準循環冷却水量よりも多いときには、前記目標循環冷却水量と前記基準循環冷却水量との差分が大きいほど、前記保持期間と前記開度調整期間とを繰り返す期間中における前記開度調整期間が占める割合を少なくする
請求項5に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記制御部は、
前記内燃機関の暖機運転が完了していないときには、前記ストッパを前記規制位置に配置して当該ストッパを前記弁体に係合させることによって前記弁体の前記開弁方向への回転が規制される状態を保持し、
前記内燃機関の暖機運転が完了しているときには、前記弁体の前記開弁方向への回転を許容し、前記目標ラジエータ流量を基に前記ポンプ吐出量を制御する
請求項4〜請求項6のうち何れか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
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