JP2712711B2 - 内燃機関の冷却方法及びその装置 - Google Patents

内燃機関の冷却方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車走行用エンジン等の内燃機関を冷却
する冷却装置に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に自動車走行用エンジンの冷却は、第10図に示す
ようにエンジン301とラジエータ302とを流体パイプ304
で連結し、両者間を流れる冷却水をウォータポンプ303
で循環させている。そして、ラジエータ302の入口側と
出口側とをバイパス管305で連通させ、自動車走行用エ
ンジン301から流出する冷却水の温度が所定値以下の場
合には、冷却水をバイパス管35へ流すことによりラジエ
ータ302をバイパスさせる。一方、冷却水温度が所定値
以上の場合には、サーモスタット306を閉弁することに
よってバイパス管305を閉鎖し、冷却水をラジエータに
流して冷却水の冷却を行っている。尚、図中308は車室
内の暖房を行うヒータコアである。
この様な冷却装置において、自動車走行用エンジン30
1を最適に冷却するためには、多様に変化する運転状況
に応じて冷却装置の冷却性能を制御する必要がある。す
なわち、従来よりウォータポンプはエンジン駆動によっ
て制御されるため、多様に変化する運転状態の中で最も
冷却系として苦しくなる状態（例えば、低速登板時）、
もしくは、ウォータポンプの高回転時に生じるキャビテ
ーション限界値より、ウォータポンプの容量が決定され
る。従って、多様に変化する運転状態の中で、必要以上
にウォータポンプからの循環量が多い領域、逆にさらに
循環量が欲しい領域の運転状態に対し、最適な冷却水量
を循環させるためには充分対応しきれないといった問題
がある。
また、自動車走行用エンジン301の大出力化に伴い、
エンジン301から冷却水に放出される冷却損失熱量は増
大し、その増大分を放散すべくラジエータ302,冷却ファ
ン307の大型化が迫られている。しかし、エンンジンル
ーム内はますます狭くなる傾向にあり、ラジエータ302,
冷却ファン307の大型化は非常に困難な状況にある。そ
のため、ウォータポンプ303の吐出容量を増大すること
によって、エンジン301の冷却損失熱量増大に対応する
ことが考えられるが、冷却水量が増大した分だけエンジ
ン301から冷却水に放出される冷却損失熱量も増大する
こととなり、結局、ラジエータ302,冷却ファン307を大
型化しなければならないという問題に帰着する。また、
冷却水量を増大させると、自動車走行用エンジン301の
始動時に冷却水温度の立ち上がりが遅くなり、自動車走
行用エンジン301の暖機特性が悪化するという問題もあ
る。
そこで、特開昭59−28016号公報等に開示されるよう
にシリンダヘッド側とシリンダブロック側とにそれぞれ
冷却水をその流れを制御して導入し、それぞれ導入され
た冷却水をシリンダヘッド側で合流させ、かつ合流させ
た冷却水をシリンダヘッド側より導出して、内燃機関の
冷却性能を向上しているものがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記公報のものは、シリンダヘッド側
とシリンダブロック側とにその流れを制御して導入して
いるが、ウォータポンプは内燃機関によって駆動され冷
却装置内を循環する冷却水量は常に内燃機関の回転数に
応じて変化するため、冷却水量の必要時、あるいはそれ
ほど冷却水量の必要でない時に、冷却性能に応じて冷却
水を効率的に流すことができないという問題があった。
また、内燃機関の吸気負圧，車両速度あるいは冷却水温
を検出することによって、冷却水の流れを制御している
が、これらのうち特に冷却水温は循環系路，ラジエータ
の冷却能力等によって大きく変化する。よって、内燃機
関の冷却性能に多大影響を与える冷却水温を検出するだ
けでは内燃機関を良好に冷却することができないという
問題があった。
従って、極めて多様に変化する車両の運転状態及び近
年のめざましい内燃機関の大排気量化あるいはターボ化
等にみられる高出力化あるいは高性能化に未だ充分対応
することができないという問題があった。
そこで、本発明は多様に変化する車両の運転状態ある
いは内燃機関の大排気量化，高出力化及び高性能化に充
分対応させ、良好に内燃機関の冷却を行うことを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の冷却方法では内燃
機関のシリンダヘッド部及びシリンダブロック部に導入
されて内燃機関を冷却する被熱交換流体もしくは内燃機
関の温度を検出するステップと、 被熱交換流体もしくは内燃機関の温度が所定値以上に
なった時、内燃機関の駆動とは独立して被熱交換流体の
吐出容量を制御するステップと、 内燃機関の潤滑を行う潤滑油の温度を検出するステッ
プと、 内燃機関の潤滑を行う潤滑油の温度が所定値以上にな
った時、内燃機関のシリンダヘッド部に導入される被熱
交換流体を分岐させ、内燃機関のシリダブロック部に導
入するステップと、 を備えるという冷却方法を採用する。
そして、熱交換器によって熱交換された被熱交換流体
を前記内燃機関のシリンダヘッド部に導入する第１導入
路と、 この第１導入路から分岐し、この第１導入路を流れる
被熱交換流体を内燃機関のシリンダブロック部に導入す
る第２導入路と、 この第２導入路を流れる被熱交換流体量を調整する流
量調整手段と、 外部駆動力によって作動し、その吐出容量を変化さ
せ、被熱交換流体を循環させる循環手段と、 を備える。
そして、さらに、本発明の冷却装置では被熱交換流体
もしくは内燃機関の温度を検出する第１温度検出手段
と、 この第１温度検出手段の検出信号に基づき、被熱交換
流体もしくは内燃機関の温度が所定値に達した時、循環
手段を内燃機関の駆動とは独立して作動させ、被熱交換
流体の吐出容量を制御する１制御手段と、 内燃機関の潤滑を行う潤滑油の温度を検出する第２度
検出手段と、 この第２度検出手段の信号に基づき、潤滑油温が所定
値以上になった時、流量調整手段を作動させ、第１導入
路を流れる被熱交換流体を第２導入路に分岐させる第２
制御手段と、 を備えるという技術的手段を採用する。
〔作用〕
内燃機関の駆動によって、循環手段が作動し、被熱交
換流体が第１導入路，内燃機関のシリンダヘッド部，導
出路，熱交換器を通り、再び第１導入路を通って、循環
する。そして、被熱交換流体もしくは内燃機関の温度が
所定値以上になった時、循環手段は内燃機関の駆動とは
独立して作動し、被熱交換流体の吐出容量が制御され、
冷却に必要な量の冷却水が冷却装置内を循環する。ま
た、潤滑油温度が所定値以上になった時、流量調整弁が
作動し、第１導入路を流れる被熱交換流体は第２導入路
に分岐し、内燃機関のシリンダブロック部に流入する。
〔発明の効果〕
以上示したように本発明では、多様に変化する車両の
運転状態、すなわち、必要冷却能力に応じて、冷却装置
内を循環する被熱交換流体量が制御され、潤滑油温度に
応じて、シリンダブロック部に流れる被熱交換流体量を
調整することができる。従って、内燃機関の冷却に必要
な最適被熱交換流体量を循環させることができ、シリン
ダヘッド部及びシリンダブロック部に良好に被熱交換流
体を流すことができるため、内燃機関の大排気量化ある
いはターボ化等による高出力化および高性能化に充分対
応することができ、内燃機関の冷却性能を向上させるこ
とができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第１図に示すように自動車走行用エンジン101はシリ
ンダヘッド部101aとシリンダブロック部101bを有し、シ
リンダベッド部101a及びシリンダブロック部101bにはエ
ンジン101を冷却するエンジン冷却水（以下、単に冷却
水と称する）がそれぞれ流れる。シリンダヘッド部101a
にはシリンダヘッド部101a及びシリンダブロック部101b
を通過してエンジン101より導出した冷却水が流れる導
出路102の一端102aが連結されている。導出路102の他端
102bはエンジン101によって加熱され高温となった冷却
水を冷却する自動車用ラジエータ103に連結されてい
る。また、ラジエータ103にはラジエータ103によって冷
却され、ラジエータ103より導出された冷却水をエンジ
ン101に導入する第１導入路104の一端104aが連結されて
いる。第１導入路104の他端104bはシリンダヘッド部101
aに連結されている。また、第１導入路104の流路途中に
は第１導入路104を流れる冷却水を分岐させ、シリンダ
ブロック部101bに導入させる第２導入路105の一端105a
が連結されている。
第２導入路105の他端105bはシリンダブロック部101b
に連結されている。また、第２導入路105の流路途中に
は第２導入路105を流れる冷却水の流量を調整する流量
調整弁106（流量調整手段）が設けられている。この流
量調整弁106は油圧式、電気式、負圧式のアクチュエー
タを用いて弁開度を制御するもの、機械式のリリーフ弁
等が用いられる。
また、第１導入路104の流路途中であって、第２導入
路105の一端105aより上流位置にはラジエータバイパス
通路107の一端107aが連結されている。ラジエータバイ
パス通路107の他端107bは導出路102の他端102b側に連結
されている。このラジエータバイパス通路107によって
導出路102を流れる冷却水がラジエータ103をバイパス可
能となっている。ラジエータバイパス通路107と第１導
入路102の連結部にはサーモスタット108が設けられてい
る。このサーモスタット108により導入路102からラジエ
ータバイパス通路107に流れる冷却水温が設定値（60〜8
0℃程度）より低い場合にはラジエータバイパス通路107
を開放する。一方、導入路102からラジエータバイパス
通路107に流れる冷却水温が設定値以上の場合はラジエ
ータバイパス通路107を閉塞し導出路102を流れる冷却水
の全量がラジエータ103に流入する。尚、サーモスタッ
トを電気式制御弁とし、さらに細かい制御を行ってもよ
い。
さらに、第１導出路104の流路途中であって第１導入
路104と第２導入路105との連結部より上流位置であっ
て、かつサーモ108より下流位置にはエンジン回転数に
応じて駆動し、冷却水を循環するための油圧式駆動ウォ
ータポンプ109（循環手段）が設けられている。
このウォータポンプ109は第２図に示すように油圧ポ
ンプ301が作動することにより循環パイプ302を油が循環
し、油圧モータ304が回転駆動することにより回転駆動
する。このウォータポンプ109の回転駆動はパイパス路3
03を流れる油量を油圧ポンプ301に設けられたバルブ302
の開度を制御することによりエンジン101の回転数とは
独立して回転可能となっている。
尚、電磁クラッチによってモータ301の断続が行われ
る。図中、符号305はオイルクーラ、306はリザーブタン
クである。
また、さらに、第１導出路104の流路途中であって第
１導入路104と第２導入路105との連結部より上流位置で
あって、かつ電気式制御弁108より下流位置には導出路1
02を流れる冷却水の一部をバイパスするヒータ流路110
の一端110aが連結されている。ヒータ流路110の他端110
bは導出路102の一端102a側に連結されている。
ヒータ流路110の流路途中には空気を熱交換すること
によって加熱して車室内の暖房を行うヒータコア111が
設けられている。また、ヒータ流路110の流路途中であ
って、ヒータコア111より上流位置にはヒータコア111に
流入する冷却水量を調整するウォータバルブ112が設け
られている。
尚、導出路102の一端102側であって、ヒータ流路110
と導出路102との連結部より上流側にはエンジン101のシ
リンダヘッド部101aより流出直後の冷却水温を検出する
ための水温センサ113（第１温度検出手段）が設けられ
ている。また、ラジエータ103の空気流れに対して下流
側にはラジエータ103に向けて冷却用空気を吸い込むた
めのラジエータファン114が設けられている。このラジ
エータファン114は電動モータ115、あるいは油圧モータ
等によって回転駆動される。さらに、エンジン101には
エンジン101の潤滑を行うエンジンオイルの温度を感知
するオイル温センサ116（第２温度検出手段）が設けら
れている。
ここで、第３図中、符号200は第１及び第２制御手段
を構成する電子制御回路（ECU）で、車室外の空気温度
を感知する外気温センサ201,エンジン101に吸入される
空気温度を感知する吸気温センサ202、エンジン101の吸
気管内の圧力を感知する負圧センサ203、車体速度を感
知する車速センサ204、エンジン101の回転数を感知する
回転数センサ205、エンジン101の潤滑を行うエンジンオ
イルのオイル温度を感知するオイル温センサ116からの
感知信号を受ける。そして、これらの信号を受けて、冷
却装置の最適状態を演算し、第１図に示す、流量調整弁
106,ウォータポンプ109を駆動する油圧モータ，ウォー
タバルブ112,電動モータ115、及びオイル温センサ116に
それぞれ制御信号を送信する。
次に上記構成による本発明一実施例の作動を説明す
る。
エンジン101が駆動されると、その駆動力を受けて油
圧ポンプが作動し、この油圧ポンプの作動によりウォー
タポンプ109が回転される。ウォータポンプ109により送
出された冷却水はその一部が第２導入路105を通り、エ
ンジン101のシリンダブロック部101b側に導入され、残
りは第１導入路104の一端104b側よりエンジン101のシリ
ンダヘッド部101a側に導入される。尚、シリンダヘッド
部101a側に導入される冷却水及びシリンダブロック部10
1bに導入される冷却水の割合は流量調整弁106の弁開度
によってON−OFF制御される。（弁開度量を細かく段階
的あるいはリニアに制御してもよい。） シリンダブロック部101bに導入されるため冷却水はシ
リンダブロック部101bを冷却しながら、シリンダヘッド
部101a側に流れる。一方、シリンダヘッド部101aに導入
された冷却水はシリンダヘッド部101aを冷却する。そし
て、シリンダヘッド部101aあるいはシリンダブロック部
101bを冷却することによって冷却水は高温となる。高温
となった冷却水はシリンダヘッド部101a側より導出路10
2に導出し、第１導路102を通ってラジエータ103に流れ
込む。ラジエータ103内にて高温となった冷却水は外部
空気と熱交換され、比較的低温となる。低温となった冷
却水は第１導入路104に導出され、再びウォータポンプ1
09に吸入される。
従って、シリンダヘッド部101a,シリンダブロック部1
01bは温度上昇，温度分布等が異なるが、シリンダヘッ
ド部101a,シリンダブロック部101bにそれぞれ分離させ
て、冷却水を導入することによりシリンダヘッド部101
a,シリンダブロック部101bにそれぞれ適した冷却を行う
ことができる。
尚、エンジン101の始動開始直後等のように、水温セ
ンサ113で感知された水温が設定値より低い場合にはECU
200より電気式制御弁108を開くように制御信号が送信さ
れ、導出路102に導出した冷却水はラジエータバイパス
路107を流れることによりラジエータ103をバイパスす
る。また、暖機性向上の為、流量制御弁106を閉じ、シ
リンダヘッド側のみに流す。また、車室内を暖房しよう
とする場合は、ウォータバルブ112を開弁させる。これ
により、エンジン101のシリンダヘッド部101a側より導
出した高温の冷却水の一部はヒータ流路110を流れる。
そして、冷却水はヒータコア111に導入され、ヒータコ
ア111を通過する空気を加熱する。ヒータコア111にて熱
交換された冷却水は再びウォータポンプ109の吸い込み
側に導かれる。
ここで、ウォータポンプ109の作動について詳述す
る。
第４図に示すようにウォータポンプ109の吐出流量を
エンジン回転数Neに対して、作動Ｉ（図中Ｉで示す）、
作動II（図中IIで示す）、作動III（図中IIIで示す）の
ように制御する。作動Ｉではエンジン回転数NeがN1（80
0rpm程度）以上になった時、ウォータポンプ109の吐出
流量を２〜15（/min）程度で一定とし、作動IIではエ
ンジン回転数NeがN2（1500rpm程度）以上になった時、
ウォータポンプ109の吐出流量を40〜60（/min）程度
で一定とし、作動IIIではエンジン回転数NeがN3（2000r
pm程度）以上になった時、ウォータポンプ109の吐出流
量を100〜150（/min）程度で一定とする。
上述したようにエンジン回転数に関係なく、ある条件
において、ウォータポンプの吐出流量を変化させること
により、必要に応じて必要量冷却水を循環させることが
できる。よって、効率よくエンジンを冷却することがで
きる。
また、第５図に示すようにエンジン回転数とは無関係
に冷却水温TwがTw1（60〜80℃程度）より低い時、ウォ
ータポンプ109の吐出流量特性を作動Ｉとし、冷却水温
がTw1（60〜80℃程度）以上でかつ冷却水温TwがTw2（80
〜90℃程度）より低い時、ウォータポンプ109の吐出流
量特性を作動IIとし、冷却水温TwがTw2（90〜100℃程
度）以上の時、ウォータポンプ109の吐出流量特性を作
動IIIとする。尚、図中IVはアイドリング時のウォータ
ポンプ109の吐出流量特性を示し、冷却水温がTw1以上の
時は吐出流量は常に一定である。また、車両の使用条件
に応じて、さらに細かいウォータポンプ制御を行っても
良い。
次に、上記ECU200で実行される処理について、第６図
に示すプログラムのフローチャートに基づいて説明す
る。第６図に示すプログラムはエンジン101の始動が完
了した時点から実行される。
まず、ステップ1001では水温センサ113の信号に基づ
いて、冷却水温を検出し、冷却水温TwがTw1より低いと
判断された場合、ステップ1002に進む。ステップ1002で
はウォータポンプ（W/P）109の吐出流量特性を作動Ｉと
するとともに、流量調整弁106を閉弁し、電動モータ115
をOFFする。。この時、冷却水はウォータポンプ109によ
って吐出され、第１導入路104の他端側104b、エンジン1
01のシリンダヘッド部101a側、導出路102、ラジエータ1
03を通り、第１導入路104の一端側104aより、ウォータ
ポンプ109により吸入される。すなわち、この時、冷却
水は比較的低いため、冷却水循環量を低く抑え、エンジ
ン101の過冷却を防止するとともに、冷却水温の立ち上
がりを良好に行う。また、シリンダヘッド部101aのみに
流すことにより、温度上昇の激しいシリンダヘッド部10
1aを良好に冷却し、シリンダブロック部101bは温度上昇
がすみやかに行われるため、オイル温が良好に上昇す
る。よって、エンジンの暖機が良好に行われる。尚、こ
の時、サーモスタット108は閉じており、冷却水はラジ
エータ103をバイパスしてラジエータバイパス路107を流
れ、電動モータ115、または油圧モータは作動していな
いため、ラジエータファン114は回転しない。
その後、再びステップ1001に戻る（マイクロsec単
位）。
また、ステップ1001にて冷却水温TwがTw1以上と判断
された場合、ステップ1003に進む。ステップ1003では水
温センサ113の信号に基づいて、冷却水温TwがTw2より低
いと判断された場合、ステップ1004に進み、ステップ10
04でウォータポンプ109の吐出流量特性を作動IIとす
る。さらに、電動モータ115が作動し、ラジエータファ
ン114が回転し、ラジエータ103内を流れる冷却水を強制
冷却する。すなわち、冷却水温の上昇に伴い、冷却水循
環量を増加させ、冷却水の温度上昇を抑える。これによ
って、冷却水を適温（Tw1〜Tw2）に維持し、エンジン10
1を良好に冷却する。
尚、冷却水温Twが60〜80℃程度になるとサーモスタッ
ト108は開弁するため、冷却水はラジエータバイパス通
路107を流れずラジエータ103を流れる。これにより、さ
らに冷却水は良好に冷却される。
そして、その後、ステップ1006に進む。
また、ステップ1003で冷却水温TwがTw2以上と判断さ
れた場合、ステップ1005に進み、ステップ1005ではウォ
ータポンプ109の吐出流量特性を作動IIIとする。この
時、冷却水温の上昇に伴い、さらに冷却水循環量を増加
させて冷却水温を低減させ、冷却水温を適温（Tw1〜T
w2）に維持する。
そして、その後、ステップ1006に進む。
ステップ1006ではオイル温センサ116の信号に基づい
て、オイル温度を検出し、オイル温ToilがTo1（90〜100
℃程度）以上と判断された時、ステップ1007に進む。こ
こで、オイル温はエンジン101の始動により、冷却水温
と同様に上昇する。しかし、オイルは冷却水とは異な
り、直接エンジン内部の潤滑を行っているため、エンジ
ンに与える影響は極めて大きく、またエンジンによる熱
の影響を受けやすい。そこで、オイル温を検出して流量
調節弁を制御し、冷却水の流れを制御することによりエ
ンジンの内外及びシリンダヘッド，シリンダブロックと
を極めて良好に冷却することができる。ステップ1007で
は流量調整弁106を開弁する。この時、ウォータポンプ1
09より吐出された冷却水は第１導入路104より第２導入
路105を通って、エンジン101のシリンダブロック部101b
側に導入される。シリンダブロック部101b側を通った冷
却水はシリンダヘッド部101aを流れる冷却水に合流し、
導出路101を通って循環する。第２導入路105を流れる冷
却水量はオイル温度に応じてウォータポンプ109の吐出
容量のうちの０〜50％程度（エンジンの加熱状態を考慮
して５〜50％としてもよい）の範囲で調整される。これ
により、エンジン101の潤滑を行うオイル温度を適温に
保持する。
そして、その後、再びステップ1001に戻る。
また、ステップ1006でオイル温ToilがTo1より低いと
判断された時、ステップ1008に進む。ステップ1008では
流量調整手段106を閉弁する。この時、ウォータポンプ1
09により吐出された冷却水は第１導入路104のみ流れ
る。これにより、シリンダブロック部101bは冷却されな
いため、オイル温の上昇が速くなり、暖機が速やかに行
われる。
そして、その後、再びステップ1001に戻る。
上述の処理によればエンジン始動時において、冷却水
温が低い時にはエンジン101のシリンダヘッド部101a側
のみに冷却水を流し、さらに冷却水の循環量を減少させ
いるため、冷却水温の立ち上がりを早めることができ
る。よって、エンジン101の暖機特性を向上させること
ができる。また、短期にシリンダンヘッド部101aの壁温
を上昇させることにより、排気効率を向上させることが
でき、燃費も向上させることができる。
また、冬場等において、ヒータを使用する場合、ヒー
タの立ち上がりを極めて早くすることができる。
また、冷却水温が上昇し、サーモスタット108が開弁
してラジエータバイパス通路107を開通した場合、冷却
水は全てラジエータを流れ、ラジエータ放熱量を最大と
することができるため、冷却水温は良好に低減される。
従って、シリンダヘッド部101aの壁温を良好に低減する
ことができるため、エンジン出力を向上させることがで
き、燃費も向上させることができる。さらに、シリンダ
ヘッド部101a側に流れる冷却水量をオイル温に応じて調
整することにより、オイル温度を適温に調整することが
できる。従って、エンジンの耐久性を向上させることが
でき、燃費も向上させることができる。
また、さらに冷却水をシリンダヘッド部101a側及びシ
リンダブロック部101b側に分流させて、エンジン101を
冷却することができるため、エンジン101の部分的な熱
負荷、すなわちシリンダヘッド部101aとシリンダブロッ
ク101bとの熱量及び熱伝達等の違いに応じてエンジン10
1を冷却することもできる。従って、エンジン101の高負
荷時においても、エンジン101の冷却損失熱量を十分低
減することができる。
次に上記一実施例の変形例について説明する。
第７図に示すように第２導入路105の流路途中であっ
て、流量調整弁106の下流側に第２導入路105を流れる冷
却水を一部バイパスさせる第２導入路バイパス通路120
の一端120aが接続されている。第２導入路バイパス通路
120の他端120bは導出路102の流路途中に接続されてい
る。また、第２導入路バイパス通路130の流路途中には
制御弁130が設けられている。その他の構成は一実施例
と同様である。
上記構成により、第２導出路105を流れる冷却水をシ
リンダブロック部101bのみでなく、その一部をバイパス
させ、エンジン101内を通過して導出路102に流すととも
に導出路102に流すことができる。すなわち、循環する
冷却水のうち冷却能力に寄与しない冷却水分はエンジン
101をバイパスするためエンジン101から冷却水に放出さ
れる冷却損失熱量が増大することがない。また、ラジエ
ータ103の放熱能力は変化しないため、水温平衡時（冷
却損失熱量＝ラジエータの放熱量）には冷却能力が寄与
しない冷却水をバイパスさせることによりエンジン101
に導入される冷却水温を低下させることができる。従っ
て、エンジンのオーバーヒートに対する余裕域が大きく
なり、エンジンの出力を向上させることができる。ま
た、エンジン101の細かな冷却制御を行うことができる
ため、さらにエジン101の冷却性能を向上させることが
できる。
次に他の実施例について説明する。
第８図に示すように自動車走行用エンジン101のシリ
ンダヘッド部101aにはシリダヘッド部101a及びシリンダ
ブロック部101bを通過してエンジン101より導出した冷
却水が流れる導出路102の一端102aが連絡されている。
導出路102の他端102bはラジエータ103に連結されてい
る。また、ラジエータ103には第１導入路104の一端104a
が連結されている。第１導入路104の他端104bはシリン
ダヘッド部101aに連結されている。また、第１導入路10
4の流路途中には第１導入路104を流れる冷却水を分岐さ
せ、シリンダブロック部101bに導入させる第２導入路10
5の一端105aが連結されている。
第２導入路105の他端105bはシリンダブロック部101b
に連結されている。また、第２導入路105の流路途中に
は第２導入路105を流れる冷却水の流量を調整する流量
調整弁106（流量調整手段）が設られている。
また、第１導入路104の流路途中であって第１導入路1
04と第２導入路105との連結部より上流位置にはエンジ
ン回転数とは独立して駆動可能な、冷却水を循環するた
めの油圧式駆動ウォータポンプ109が設けられている。
また、さらに、第１導入路104の流路途中であって、
ウォータポンプ109より上流位置には導出路102を流れる
冷却水の一部をバイパスするヒータ流路110の一端110a
が連結されている。このヒータ流路111と第１導入路104
との連結部には可変サーモスタット140が設けられてい
る。この可変サーモスタット140は例えば夏場と冬場と
によって、開弁する温度が変更可能となっている。
ヒータ流路110の他端110bは導出路102の一端102a側に
連結されている。
ヒータ流路110の流路途中には空気を熱交換すること
によって加熱して車室内のの暖房を行うヒータコア111
が設けられている。
尚、導出路102の一端102側であって、ヒータ流路110
と導出路102との連結部より上流側にはエンジン101のシ
リンダヘッド部101aより流出直後の冷却水温を検出する
ための水温センサ113が設けられている。また、ラジエ
ータ102の空気流れに対して下流側にはラジエータ102に
向けて冷却用空気を吸い込むためのラジエータファン11
4が設けられている。このラジエータファン114は電動モ
ータ115によって回転駆動される。さらに、エンジン101
にはエンジン101の潤滑を行うエンジンオイルの温度を
感知するオイル温センサ116が設けられている。また、
外気温を検出する外気温センサ（省図示）が設けられて
いる。
次に上記構成による作動をECU200（第３図のECU200に
外気温センサを付加したもの）で実行される処理につい
て、第８図に示すプログラムのフローチャートに基づい
て説明する。第８図に示すプログラムはエンジン101の
始動が完了した時点から実行される。
まず、ステップ2001では水温センサ113の信号に基づ
いて、冷却水温を検出し、冷却水温TwがTw1（40〜60℃
程度）より低いと判断された場合、ステップ2002に進
む。ステップ2002ではウォータポンプ（W/P）109の吐出
流量特性を作動Ｉ（一実施例と同様）とするとともに、
流量調整弁106を閉弁し、電動ファンをOFFする。この
時、冷却水はウォータポンプ109によって吐出され、第
１導入路104の他端側104b、エンジン101のシリンダヘッ
ド部101a側、導出路102、ラジエータ103を通り、第１導
入路104の一端側104aより、ウォータポンプ109により吸
入される。すなわち、この時、冷却水は比較的低いた
め、冷却水循環量を低く抑えられ、シリンダヘッド部10
1aのみ流れ、エンジン101の過冷却を防止するともに、
冷却水温の立ち上がりを良好に行う。尚、この時、過冷
却防止のため、可変サーモスタット140は開いており導
出路102より導出した冷却水は一部ヒータ流路110を流
れ、ラジエータをバイパスして、第１導入路104を流れ
る冷却水に合流する。この時、車室内の空調制御は適宜
制御される。また、電動モータ115は作動していないた
め、ラジエータファン114は回転しない。
その後、再びステップ2001に戻る。
また、ステップ2001にてエンジン冷却温TwがTw1以上
と判断された場合、ステップ2003に進む。ステップ2003
ではウォータポン109の吐出流量特性を作動II（一実施
例と同様）とする。そして、電動モータ115が作動し、
ラジエータファン114が回転し、ラジエータ103内を流れ
る冷却水を強制冷却する。すなわち、冷却水温の上昇に
従い、冷却水循環量を増加させ、冷却水の温度上昇を抑
える。これによって、冷却水を適温（Tw1〜Tw2）に維持
し、エンジン101を良好に冷却する。
そして、その後、ステップ2004に進む。
ステップ2005では外気温センサの信号に基づいて、外
気温が25℃以上（夏場と判定）と判断された場合、ステ
ップ2005に進む。
ステップ2005では水温センサ113の信号に基づいて、
冷却水温TwがTw2（60℃程度）より低いと判断された場
合、ステップ2006に進む。ステップ2006では流量調整弁
2006を閉弁した後、再びステップ2003に進む。
すなわち、夏場においては、空調装置の操作等により
エンジンにかかる負担が大きいため、流量調整弁106の
閉弁する冷却水の温度を低く設定する。これにより、エ
ンジンを夏場においても良好に冷却することができる。
ステップ2005で冷却水温TwがTw2以上と判断された場
合、ステップ2007に進む。
また、上記ステップ2004で外気温が25℃より低い（冬
場と判定）と判断された場合、ステップ2008に進む。
すなわち、冬場においては、エンジンにかかる負担は
比較的夏場に比べ少ないため、暖機特性等も考慮し、流
量調整弁106の閉弁する冷却水温を高く設定する。
ステップ2008では水温センサ113の信号に基づいて、
冷却水温TwがTw2′（90℃程度）より低いと判断された
場合、ステップ2009に進む。ステップ2009では流量制御
弁106を閉弁した後、再びステップ2003に進む。
また、上記ステップ2008で冷却水温TwがTw2′より低
いと判断された場合、ステップ2007に進む。
ステップ2007では可変サーモスタット140を開弁す
る。可変サーモスタット140を開弁することにより、エ
ンジン101より導出した冷却水は導出路102を通り、全て
ラジエータ103内を流れる。これにより、さらに冷却水
は良好に冷却される。尚、冬場においては暖房に必要な
冷却水温をヒータ流路110に流す。
そして、その後、ステップ2010に進む。
また、ステップ2010で冷却水温TwがTw3（100℃程度）
より低いと判断された場合、ステップ2005に進み、再び
ステップ2003に戻る。
ステップ2010で冷却水温TwがTw3以上と判断された場
合、ステップ2010に進む。ステップ2010ではウォータポ
ンプ109の吐出流量特性を作動III（一実施例と同様）と
する。この時、冷却水温の上昇に伴い、さらに冷却水循
環量を増加させて冷却水温を低減させ、冷却水温を適温
（Tw1〜Tw2）に維持する。
そして、その後、ステップ2012に進む。
ステップ2012ではオイル温センサ116の信号に基づい
て、オイル温度を検出（一実施例と同様）し、オイル温
ToilがTo1（90〜100℃程度）以上と判断された時、ステ
ップ2014に進む。ステップ2014では流量調整手段106を
開弁する。この時、ウォータポンプ109より吐出された
冷却水は第１導入路104より第２導入路105を通って、エ
ンジン101のシリンダブロック部101b側に導入される。
シリンダブロック部101b側を通った冷却水はシリンダヘ
ッド部101aを流れる冷却水に合流し、導出路101を通っ
て循環する。第２導入路105を流れる冷却水量はオイル
温度に応じてウォータポンプ109の吐出容量のうちの０
〜50％程度の範囲で調整される。これにより、エンジン
101の潤滑を行うオイル温度を適温に保持する。
そして、その後、再びステップ2001に戻る。
また、ステップ2012でオイル温ToilがTo1より低いと
判断された時、ステップ2014に進む。ステップ2014では
流量調整手段106を閉弁する。この時、ウォータポンプ1
09により吐出された冷却水は第１導入路104のみ流れ
る。
そして、その後、再びステップ2001に戻る。
以上示したように上記実施例ではヒータ流路110をラ
ジエータバイパス用の通路として兼用することにより、
構造を簡略化することができる。また、外気温によっ
て、可変サーモスタットの開弁温度をし、シリンダヘッ
ド部101a,シリンダブロック部101bに流れる流量を変更
することにより、種々の運転状況に応じてエンジン101
を良好に冷却することができる。その他の効果は一実施
例と同様とする。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明一実施例を示す模式構成図、第２図は油
圧ウォータポンプの構成を示す模式構成図、第３図はEC
Uと各装置との接続関係を示す接続回路図、第４図はエ
ンジン回転数とウォータポンプの吐出流量との関係を示
す特性図、第５図は冷却水温とウォータポンプの吐出流
量との関係を示す特性図、第６図は本発明の一実施例で
実行されるプログラムのフローチャート、第７図は一実
施例の変形例を示す模式構成図、第８図は本発明の他の
実施例を示す模式構成図、第９図は本発明の他の実施例
で実行されるプログラムのフローチャート、第10図は従
来の一実施例を示す模式構成図である。 101……内燃機関,102……導出路,103……熱交換器,104
……第１導入路,105……第２導入路,106……流量調整弁
（流量調整手段）,109……ウォータポンプ（循環手
段）,113……水温センサ（第１温度検出手段）,116……
オイル温センサ（第２温度検出手段）。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関のシリンダヘッド部及びシリンダ
    ブロック部に導入されて内燃機関を冷却する被熱交換流
    体もしくは内燃機関の温度を検出するステップと、 被熱交換流体もしくは前記内機関の温度が所定値以上に
    なった時、前記内燃機関の駆動とは独立して被熱交換流
    体の吐出容量を制御するステップと、 前記内燃機関の潤滑を行う潤滑油の温度を検出するステ
    ップと、 前記内燃機関の潤滑を行う潤滑油の温度が所定値以上に
    なった時、前記内燃機関のシリンダヘッド部に導入され
    る被熱交換流体を分岐させ、前記内燃機関のシリダブロ
    ック部に導入するステップと、 を備えることを特徴とする内燃機関の冷却方法。
  2. 【請求項２】内燃機関を冷却する被熱交換流体を空気と
    熱交換することによって冷却する熱交換器と、 前記内燃機関より導出した被熱交換流体を前記熱交換器
    に流入する導出路と、 前記熱交換器によって熱交換された被熱交換流体を前記
    内燃機関のシリンダヘッド部に導入する第１導入路と、 この第１導入路から分岐し、この第１導入路を流れる被
    熱交換流体を前記内燃機関のシリンダブロック部に導入
    する第２導入路と、 この第２導入路を流れる被熱交換流体量を調整する流量
    調整手段と、 外部駆動力によって作動し、その吐出容量を変化させ、
    被熱交換流体を循環させる循環手段と、 被熱交換流体もしくは前記内燃機関の温度を検出する第
    １温度検出手段と、 この第１温度検出手段の検出信号に基づき、被熱交換流
    体もしくは前記内燃機関の温度が所定値以上になった
    時、前記循環手段を前記内燃機関の駆動とは独立して作
    動させ、被熱交換流体の吐出容量を制御する第１制御手
    段と、 前記内燃機関の潤滑を行う潤滑油の温度を検出する第２
    温度検出手段と、 この第２温度検出手段の検出信号に基づき、潤滑油温が
    所定値以上になった時、前記流量調整手段を作動させ、
    前記第１導入路を流れる被熱交換流体を前記第２導入路
    に分岐させる第２制御手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
  3. 【請求項３】前記第２導入路にはこの第２導入路を流れ
    る被熱交換流体の一部をバイパスさせ、前記熱交換器に
    導く第２導入路バイパス通路が接続されていることを特
    徴とする請求項２記載の内燃機関の冷却装置。
  4. 【請求項４】前記循環手段は内燃機関の回転数と内燃機
    関もしくは被熱交換流体の温度とに応じて、吐出容量が
    制御されることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の
    冷却装置。
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