JP2707786B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

内燃機関の冷却装置

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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は自動車用エンジン等の内燃機関を循環冷却水
により冷却する冷却装置に関するものである。
[従来の技術] 実開昭63−190520号公報は、エンジン2とラジエータ
1とを結ぶ冷却水循環経路中に直列接続されたエンジン
駆動のメインポンプ3及び電動のサブポンプ5を備え、
更に、サブポンプ5をバイパスする逆止弁5a付きのサブ
ポンプバイパス路5cを備える内燃機関の冷却装置を開示
する(第8図参照)。
また、特開昭63−268912号公報は、エンジン2とラジ
エータ1とを結ぶ冷却水循環経路中に単一の電動ポンプ
5を備え、更に、エンジン2をバイパスするエンジンバ
イパス路13と、エンジン向け流量とエンジンバイパス路
向け流量の比率を調整する調節弁40とを備える内燃機関
の冷却装置を開示している(第10図参照)。
[発明が解決しようとする課題] 上述のメインポンプ3及びサブポンプ5を直列駆動す
る従来技術(以下、直列ポンプ方式という)は、サブポ
ンプ5を必要時に駆動してラジエータ放熱能力の向上を
図るものであるが、第9図に示すその流量特性からわか
るように、エンジン回転数Neの低速回転域ではサブポン
プ5の直列運転による流量Vrの増加効果は大きいもの
の、その中高速回転域ではサブポンプ5の動力消費の割
に流量増加効果が小さいという問題がある。
その理由は、中高速回転域でのメインポンプ3の揚程
及び流量増加が大きく(すなわち経路内の流速が大き
く)、そのために定速回転する電動のサブポンプ5がほ
とんど冷却水を加勢し得ず、場合によっては定速回転す
るサブポンプ5自体がメインンプ3の抵抗と化してしま
うためである。
したがって、上記直列ポンプ方式では、例えば登坂時
のようにエンジン回転数が中程度であり、エンジン発熱
量がある程度大きく、しかも車速が低くてラジエータ風
量が少ないといった場合には、ラジエータ放熱能力の向
上が充分でなく冷却水温が上昇するという欠点を有して
いる。もちろん、サブポンプ5の容量を増加すればよい
が、消費動力及びサブポンプ5が占有するスペースの増
加が新たな重大欠点となる。
一方、エンジンバイパス路13により必要に応じてエン
ジン2をバイパスして冷却水流量を増加させる従来技術
(以下、エンジンバイパス方式という)は、第11図に示
すその流量特性からわかるように、エンジン回転数Neの
高速回転域では流量増加効果は大きいものの、その中低
速回転域では流量増加効果が小さいという問題がある。
すなわち、ポンプ5から見た全流体抵抗はエンジンバ
イパス開により軽減され、そのために流量Vrが増加する
が、第12図に示すように、この流量増加効果はエンジン
回転数の中低速回転域においてそれほど大きくない。
したがって、上記エンジンバイパス方式では、例えば
登坂時のようにエンジン回転数が中程度であり、エンジ
ン発熱量がある程度大きく、しかも車速が低くてラジエ
ータ風量が少ないといった場合には、ラジエータ放熱能
力の向上が充分でなく冷却水温が上昇するという欠点を
有している。もちろん、エンジンバイパス流量を増加す
ることもできるが、余りのエンジンバイパス流量の増加
は逆にエンジン冷却に支障をきたすので一定の限界があ
る。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、メイ
ンポンプの基本流量に対してエンジンの全回転域で流量
増加を可能とし、特に、上記各従来技術では共に困難で
あった中速回転域での流量増加を可能とするとともに、
省動力、低コスト、搭載性に優れた内燃機関の冷却装置
を提供することを、その目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明の内燃機関の冷却装置は、エンジンとラジエー
タとを結ぶ冷却水循環経路中に直列接続されたエンジン
駆動のメインポンプ及び電動のサブポンプと、低水温時
に前記メインポンプに対して前記ラジエータをバイパス
するラジエータバイパス路と、前記サブポンプをバイパ
スするサブポンプバイパス弁付きのサブポンプバイパス
路と、前記エンジンの冷却水出入口をバイパスするエン
ジンバイパス弁付きのエンジンバイパス路とを備えるこ
とを特徴としている。
本発明の内燃機関の冷却装置は、その好適な実施態様
において、冷却水温度を含む車両運転条件を検出する車
両運転条件検出手段と、所定の車両運転条件に基づいて
前記サブポンプバイパス弁の遮断、サブポンプの運転、
エンジンバイパス弁の導通を指令する冷却水流量制御手
段とを備えることができる。
[作用] 本発明の装置では、メインポンプ及びサブポンプを直
列駆動するとともに、エンジンバイパス路により必要に
応じてエンジンをバイパスして冷却水を循環させる。
したがって流量増加効果が高速回転域で特に小さく中
速回転域である程度小さい直列ポンプ方式のエンジン回
転数−流量特性と、流量増加効果が低速回転域で特に小
さく中速回転域である程度小さいエンジンバイパス方式
のエンジン回転数−流量特性とが、互いに補完し合う。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の内燃機関の冷却装置
は、必要時に、サブ、メイン両ウォーターポンプを直列
接続するとともにエンジンをバイパスする構成を採用し
ているので、したがって、流量増加効果が高速回転域で
特に小さく中速回転域である程度小さい直列ポンプ方式
のエンジン回転数−流量特性と、流量増加効果が低速回
転域で特に小さく中速回転域である程度小さいエンジン
バイパス方式のエンジン回転数−流量特性とが互いに補
完し合って、以下の効果を奏することができる。
(a)メインポンプの基本流量に対してエンジンの全回
転域で流量増加が可能となる。
(b)中速回転域での顕著な流量増加が可能となり、こ
の回転域で運転されることが多い登坂時における冷却能
力が改善される。
(c)これらサブポンプのモータ駆動は必要に応じて停
止可能であり、さらにサブポンプバイパス路及びエンジ
ンバイパス路は必要に応じて導通/遮断可能であるの
で、必要冷却能力が小さくてもよい場合にはこれらの作
用により消費動力を減少することができる。
(d)大型のサブポンプを必要とせずコスト及び搭載性
に優れる。
[実施例] 本発明の内燃機関の冷却装置の一実施例を第1図に示
す。
ラジエータ1の出口は冷却水循環経路10によりサーモ
スタット弁4及びメインポンプ3を順次介してエンジン
2の冷却水入口に接続されている。エンジン2の冷却水
出口はモータ5a駆動のサブポンプ5を介してラジエータ
1の入口に接続されている。サーモスタット弁4の他方
の分岐入口はラジエータバイパス路11によりサブポンプ
5の入口側に連通している。サブポンプ5の出入口はサ
ブポンプバイパス弁5b付きのサブポンプバイパス路5cに
よりバイパスされ、エンジン2の冷却水出入口はエンジ
ンバイパス弁8付きのエンジンバイパス路13によりバイ
パスされている。エンジン2内で冷却水温を計測する冷
却水温センサ6の信号はエンジンコントロールユニット
(ECU)7に伝送され、同時に車速やエンジン回転数Ne
が図示しないセンサで検出されてECU7に伝送される。EC
U7はモータ5aと、ソレノイドバルブであるサブポンプバ
イパス弁5b及びエンジンバイパス弁8の駆動を制御す
る。
この内燃機関の冷却装置の動作を以下に説明する。
まず低水温時には、サーモスタット弁4がラジエータ
バイパス路11を開放し、冷却水はラジエータ1をバイパ
スする。
冷却水温が上昇して所定温度以上に上昇すると、サー
モスタット弁4がラジエータバイパス路11を閉じ、冷却
水循環経路10を開放して冷却水がラジエータ1に送ら
れ、高温の冷却水はラジエータ1で車速風及びファン風
により冷却される。この時、まだサブポンプ5は未運転
状態であり、サブポンプバイパス弁5bは開放され、エン
ジンバイパス弁8は遮断されている。
次に、冷却水温が更に上昇し更なる冷却能力加増を要
する場合を、エンジン冷却上で最も苛酷な登坂時を例と
し、第4図のフローチャートを参照して説明する。
まず、冷却水温Thが所定のしきい値水温Th1以上かど
うかを調べ(S10)、しきい値水温Th1以上であれば、エ
ンジン回転数Neが低速側しきい値回転数Ne1と高速側し
きい値回転数Ne2の範囲内にあるかどうかを調べ(S1
2)、上記範囲内にあれば、車速が所定のしきい値車速V
S1以下かどうかを調べ(S14)、しきい値車速VS1以下か
であれば、登坂中としてS20に進む。
S20では、サブポンプ5を運転し、サブポンプバイパ
ス弁5bを閉じ、エンジンバイパス弁8を開いて、冷却水
流量を増加させる。
一方、S12、14で判断がNOであれば、冷却水温Thがし
きい値水温Th1より高い高温エマージェンシー側しきい
値水温Th2を超えるかどうかを調べ(S16)、超えればS2
0に進んで冷却水流量を増加させ、超えていなければ、S
20と逆動作を行って(S22)、メインルーチンにリター
ンする。
したがって、このサブルーチンでは、登坂時及び冷却
水温Thが異常に昇温した場合に、冷却水流量を増加させ
ている。
第3図に示すエンジン回転数Ne−流量特性線図に、ス
テップ20による流量増加効果を示す。
L1はメインポンプ3をオン、サブポンプ5オフ、サブ
ポンプバイパス弁5b開、エンジンバイパス弁8閉の場合
の流量特性を示す。
L2はメインポンプ3をオン、サブポンプ5オフ、サブ
ポンプバイパス弁5b開、エンジンバイパス弁8開の場合
の流量特性を示す。
L3はメインポンプ3をオン、サブポンプ5オン、サブ
ポンプバイパス弁5b閉、エンジンバイパス弁8閉の場合
の流量特性を示す。
L4はメインポンプ3をオン、サブポンプ5オン、サブ
ポンプバイパス弁5b閉、エンジンバイパス弁8開の場合
の流量特性を示す。
したがって、この線図上で太い一点鎖線で示されたこ
の実施例の制御による流量L5は、登坂中において、すな
わち、エンジン回転数Neの中速域(Ne1〜Ne2)全域にお
いて、メインポンプ3からほぼ一定レベルだけ流量増加
を果たすことが可能となる。
その他、サーモスタット弁4とサブポンプ5とは第5
〜7図の組合せも可能である。
また、この実施例の内燃機関の冷却装置は、上記制御
ルーチンの他、各種制御動作が可能であり、例えば、サ
ブポンプ5とエンジンバイパス弁8とは互いに独立して
駆動することも可能である。例えば、第2図の太い2点
鎖線L6で示すように、アイドル回転時又は低速回転時
に、ステップ20の流量増加動作を実施することもでき
る。
なお、上述のサブポンプバイパス弁5b及びエンジンバ
イパス弁8は三方弁にて構成可能であり、その他、サブ
ポンプバイパス弁5bを逆止弁とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の内燃機関の冷却装置の一実施例を示す
ブロック図、第2図及び第3図はエンジン回転数Ne−流
量Vr関係を示す特性線図、第4図は登坂時の流量増加を
行う制御ルーチンを示すフローチャート、第5図、第6
図、第7図はそれぞれサブポンプ5とサーモスタット弁
4との配置例を示すブロック図、第8図は従来のポンプ
直列方式の冷却装置を示すブロック図、第9図は第8図
の装置のエンジン回転数Ne−流量Vr関係を示す特性線
図、第10図は従来のエンジンバイパス方式の冷却装置の
ブロック図、第11図は第10図のポンプ5のエンジン回転
数Ne−流量Vr関係を示す特性線図、第12図は第10図のポ
ンプ5の流量−揚程関係を示す特性線図である。 1……ラジエータ 2……エンジン 10……冷却水循環経路 3……メインポンプ 5……サブポンプ 11……ラジエータバイパス路 5b……サブポンプバイパス弁 5c……サブポンプバイパス路 5a……モータ 8……エンジンバイパス弁 13……エンジンバイパス路 6……冷却水温センサ(車両運転条件検出手段) 7……エンジンコントロールユニット(冷却水流量制御
手段)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンとラジエータとを結ぶ冷却水循環
    経路中に直列接続されたエンジン駆動のメインポンプ及
    び電動のサブポンプと、 低水温時に前記メインポンプに対して前記ラジエータを
    バイパスするラジエータバイパス路と、 前記サブポンプをバイパスするサブポンプバイパス弁付
    きのサブポンプバイパス路と、 前記エンジンの冷却水出入口をバイパスするエンジンバ
    イパス弁付きのエンジンバイパス路と、 を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
  2. 【請求項2】冷却水温度を含む車両運転条件を検出する
    車両運転条件検出手段と、 所定の車両運転条件に基づいて、前記サブポンプバイパ
    ス弁の遮断、サブポンプの運転、エンジンバイパス弁の
    導通を指令する冷却水流量制御手段と、 を備える請求項1記載の内燃機関の冷却装置。
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