JP4284849B2

JP4284849B2 - 内燃機関の冷却水温制御装置

Info

Publication number: JP4284849B2
Application number: JP2000287254A
Authority: JP
Inventors: 栄三 ▲高▼橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP2002097958A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に使用する冷却水温制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の冷却水温制御装置４００（例えば、特開平３ー１８５２１１号公報に開示のもの）は、図５に示すように、エンジン１００の冷却水を冷却するラジエータ２００の流路２１０の途中に設けられ、冷却水温に基づいて制御手段によりモータが駆動され、減速手段を介して、ラジエータ流路２１０とラジエータ２００を迂回するバイパス流路３００に流す冷却水の流量を可変するバルブを有するものが知られている。減速手段としては、複数のギアを組み合わせたものとしている。
【０００３】
これによれば、ラジエータ２００に流される冷却水の流量を冷却水温に応じて制御でき、また、冷却水温が高い場合は、バイパス流路３００に冷却水が流れるのを抑え、冷却水をすべてラジエータ２００に流し、充分な冷却を可能としている。
【０００４】
また、この冷却水温制御装置４００の本体を実質的な分岐管継手とすることができるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この冷却水温制御装置４００は、ラジエータ流路２１０の途中に設けられており、ラジエータ２００の流出側のラジエータ流路２１０と接続されるバイパス流路３００は、長い配管を要することになり、この配管コストを低減するために、冷却水温制御装置４００自身をエンジン１００に直付けしようとすると、エンジン１００の振動負荷により、減速手段のギア間のバックラッシュ部で振動摩耗が進み、耐久性を充分に確保できないという問題が生ずる。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、エンジンに直付けしても、振動負荷に対する耐久性を確保できる内燃機関の冷却水温制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、内燃機関（１００）の冷却水が循環するラジエータ（２００）およびこのラジエータ（２００）を迂回するバイパス流路（３００）から成る冷却流路内に設けられ、ラジエータ（２００）側と接続されるラジエータ流通口（４１１）、バイパス流路（３００）側と接続されるバイパス流通口（４１２）、内燃機関（１００）側と接続される内燃機関流通口（４１３）が開口するハウジング（４１０）内に、ラジエータ流通口（４１１）およびバイパス流通口（４１２）を開閉するバルブ（４２０）が収容され、複数のギアから成る減速手段（４３１）を介して、バルブ（４２０）を駆動する駆動手段（４３２）を有する内燃機関の冷却水温制御装置において、減速手段（４３１）を、ハウジング（４１０）内で冷却水に浸るように収容し、ハウジング（４１０）を、内燃機関（１００）に当接するように設けたことを特徴としている。
【０００９】
これによれば、冷却水の粘性抵抗により、減速手段（４３１）のギアに対するエンジンからの振動負荷を減衰させ、バックラッシュ部における振動摩耗を抑制し耐久性を向上できるので、エンジン（１００）への直付けが可能となる。そしてエンジン（１００）との間でバイパス配管を簡便に構成でき安価にできる。
【００１０】
また、付随的には、バイパス配管が簡便になった分、配管内の冷却水容量を低減できる。更に、冷却水の潤滑効果によりギア（４３１）の噛み合い、ギア（４３１）の支持部等の円滑な作動が得られ、安定したバルブ（４２０）の開閉が得られるようになる。
【００１１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る内燃機関の冷却水温制御装置を車両走行用の水冷式内燃機関（エンジン）の冷却装置に適用したものであり、図１は冷却装置全体の模式図を示したものである。
【００１３】
ラジエータ２００は、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）１００内の冷却水を冷却する熱交換器であり、エンジン１００との間は冷却水が循環するラジエータ流路２１０で接続されている。
【００１４】
ラジエータ流路２１０のうち、ラジエータ２００の流出口側には、冷却水温制御装置（以下、制御装置と呼ぶ）４００が設けられ、エンジン１００から流出する冷却水をラジエータ２００を迂回させて冷却水を導くバイパス流路３００（本実施形態では、エンジンブロック内に形成されたものとしている）が合流するように接続されている。制御装置４００は、内部に設けられたロータリーバルブ４２０（図２）の開度を可変することによって、ラジエータ流路２１０とバイパス流路３００との流量を分配し、冷却水温を制御するものであり、詳細については後述する。
【００１５】
制御装置４００より冷却水流れ下流側（エンジン１００側）には、冷却水を循環させるポンプ５００が設けられおり、ポンプ５００の下流側は、エンジン１００の流入側に接続されている。
【００１６】
電子制御装置（以下ＥＣＵと呼ぶ。）６００は、エンジン１００の吸入負圧、回転数等から得られるエンジン負荷信号および冷却流路（ラジエータ流路２１０およびバイパス流路３００）各部の冷却水温の信号を得て、制御装置４００を制御するものである。具体的には、エンジン負荷信号から制御すべき目標水温を定め、実際の冷却水温を目標水温に収束させるように、制御装置４００のバルブ開度を可変させる。
【００１７】
次に、本発明の要部となる制御装置４００の構成について、図２、図３を用いて詳細説明する。
【００１８】
制御装置４００は、ハウジング４１０、ロータリーバルブ４２０、減速手段４３１、ステップモータ４３２、ポテンショメータ４３３等から構成されている。
【００１９】
ハウジング４１０は、内部が中空で略円筒状を成すもので、下側部には、ラジエータ流路２１０と接続されるラジエータポート（ラジエータ流通口）４１１、バイパス流路３００と接続されるバイパスポート（バイパス流通口）４１２、下面側には、ポンプ５００と接続されるポンプポート（内燃機関流通口）４１３が開口しており、樹脂材により一体で成形されている。バイパスポート４１２の付根部近傍には、後述するエンジンブロック１０１とのシール面を構成するために平面部４１２ａが設けられている。また、上壁面４１８には、外部と連通するエア抜き孔４１６と、このエア抜き孔４１６を閉塞するキャップ４１７が設けられている。
【００２０】
そして、ハウジング４１０内には、樹脂材から成り、円筒上面４２０ａと円筒側面４２０ｂとから成る円筒状（コップ状）のロータリバルブ（以下、バルブと呼ぶ）４２０が、ハウジング４１０の内壁面と簡易シールを成すように微少隙間をもって回転可能に収容されている。
【００２１】
バルブ４２０の円筒側面４２０ｂには、その円筒側面４２０ｂ内外を連通させる合同形状（本実施形態では、等しい直径寸法を有する円形状）の第１、２バルブポート４２１、４２２が形成されており、両バルブポート４２１、４２２は、バルブ４２０の円筒軸に対して約９０度ずれている。そして、バルブ４２０の回転角度位置に応じて、第１バルブポート４２１とラジエータポート４１１とが円周方向に互いに連通、閉塞するようにしており、また、第２バルブポート４２２とバイパスポート４１２とが円周方向に互いに連通、閉塞するようにしている。また、バルブ４２０の円筒軸下端側に対応する部位は、円筒内部４２０ｃとハウジング４１０のポンプポート４１３とが連通するようにしている。更に、円筒上面４２０ａには、ハウジング４１０内の上側の空間と連通する連通孔４２３が設けられている。
【００２２】
複数枚のギア４３１からなる減速手段は、ハウジング４１０内のバルブ４２０の上側に設けられており、出力ギア４３１ｂがバルブ４２０の回転シャフト４２４に接続されている。
【００２３】
ステップモータ４３２は、ハウジング４１０の上壁面４１８に設けられ、シャフト孔４１４を通して入力ギア４３１ａと接続されている。そして、ステップモータ４３２のシャフト部は、内径側に襞状のリップが形成されゴム材より成るオイルシール４１５によって回転駆動可能に且つ、ハウジング４１０の内部とのシールが成されるようにしている。
【００２４】
ステップモータ４３２には、シャフトの回転角度、即ちバルブ４２０の回転角度を検出するポテンショメータ４３３が設けられており、このポテンショメータ４３３の検出信号は、ＥＣＵ６００に入力されてるようにしている。
【００２５】
そして、この制御装置４００は、ゴム材より成るパッキン４４０、４４１を介してエンジン１００のエンジンブロック１０１に当接され、図示しないハウジング４１０の締結部を介してボルトにより締結されている。ハウジング４１０のラジエータポート４１１はラジエータ流路２１０と接続され、バイパスポート４１２はバイパス流路３００と連通し、ポンプポート４１３はポンプ５００に連通するようにしている。
【００２６】
上記構成により、制御装置４００は、ＥＣＵ６００によりポテンショメータ４３３の検出信号を踏まえ、ステップモータ４３２が駆動し、ギア４３１で回転数が減速され、バルブ４２０が所定の回転角度位置に回転するように作動する。バルブ４２０の回転角度位置に応じて、ラジエータポート４１１の開閉状態は、全閉状態（図３（ａ））から全開状態（図３（ｂ））の間で可変され、ラジエータ流路２１０内の流量（以下、ラジエータ流量Ｖｒと呼ぶ）を最小から最大に可変する。また、バイパスポート４１２の開閉状態は、全開状態（図３（ｂ））から全閉状態（図３（ａ））の間で可変され、バイパス流路３００内の流量（以下、バイパス流量Ｖｂと呼ぶ）を最大から最小に可変する。このように、ラジエータ流量Ｖｒとバイパス流量Ｖｂを分配することで制御装置４００は冷却水温を制御する。
【００２７】
この時、バルブ４２０の円筒内部４２０ｃに流入する冷却水は、連通孔４２３を通してギア４３１が収容される空間に流入し、ギア４３１は冷却水に浸される。空間内に残存するエアはキャップ４１７をはずし、エア抜き孔４１６を開口することで流出させることができ、ギア４３１は、常に冷却水で浸されるようになる。
【００２８】
以上に述べたように、本実施形態によれば、ギア４３１は、ハウジング４１０内で常に冷却水で浸されるようにしているので、冷却水の粘性抵抗（所謂、振動に対する制動力）により、ギア４３１に対するエンジンからの振動負荷を減衰させ、バックラッシュ部における振動摩耗を抑制し、耐久性を向上でき、エンジンへの直付けを可能としている。そしてエンジン１００との間でバイパス配管を簡便に構成できるので、安価にすることができる。
【００２９】
また、付随的には、バイパス配管が簡便になった分、配管内の冷却水容量を低減できる。更に、冷却水の潤滑効果によりギア４３１の噛み合い、ギア４３１の支持部等の円滑な作動が得られ、安定したバルブ４２０の開閉が得られるようになる。
【００３０】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、制御装置４００をラジエータ２００の流出側に設けたが、図４に示すようにエンジン１００の流出側に設けるようにしてもよい。
【００３１】
また、バイパス流路３００は、エンジンブロック１０１内に設けられたものに限らず、エンジン１００の外部に設けられたものでも、制御装置４００との接続においてはその配管長さは短縮化でき、同様の効果が得られる。
【００３２】
尚、ハウジング４１０、バルブ４２０は、樹脂材で構成するようにしたが、これに限らず、金属材（例えば、アルミニュウム材）にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を冷却装置に適用した場合の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の内部構成を示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部の断面図であり、（ａ）はラジエータポート側のバルブ開度全閉時、（ｂ）はラジエータポート側のバルブ開度全開時を示す。
【図４】その他の実施形態における冷却装置全体の構成を示す模式図である。
【図５】従来技術を冷却装置に適用した場合の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１００エンジン（内燃機関）
２００ラジエータ
３００バイパス流路
４００冷却水制御装置
４１０ハウジング
４１１ラジエータポート（ラジエータ流通口）
４１２バイパスポート（バイパス流通口）
４１３ポンプポート（内燃機関流通口）
４２０ロータリーバルブ（バルブ）
４３１複数のギア（減速手段）
４３２ステップモータ（駆動手段）

Claims

内燃機関（１００）の冷却水が循環するラジエータ（２００）およびこのラジエータ（２００）を迂回するバイパス流路（３００）から成る冷却流路内に設けられ、
前記ラジエータ（２００）側と接続されるラジエータ流通口（４１１）、前記バイパス流路（３００）側と接続されるバイパス流通口（４１２）、前記内燃機関（１００）側と接続される内燃機関流通口（４１３）が開口するハウジング（４１０）と、
前記ハウジング（４１０）内に収容され、前記ラジエータ流通口（４１１）および前記バイパス流通口（４１２）を開閉するバルブ（４２０）と、
複数のギアから成る減速手段（４３１）を介して、前記バルブ（４２０）を駆動する駆動手段（４３２）とを有する内燃機関の冷却水温制御装置において、
前記減速手段（４３１）は、前記ハウジング（４１０）内で冷却水に浸るように収容され、
前記ハウジング（４１０）は、前記内燃機関（１００）に当接するように設けられたことを特徴とする内燃機関の冷却水温制御装置。