JP4292883B2 - Engine cooling system - Google Patents

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JP4292883B2
JP4292883B2 JP2003170278A JP2003170278A JP4292883B2 JP 4292883 B2 JP4292883 B2 JP 4292883B2 JP 2003170278 A JP2003170278 A JP 2003170278A JP 2003170278 A JP2003170278 A JP 2003170278A JP 4292883 B2 JP4292883 B2 JP 4292883B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータ等を有するエンジンの冷却装置に関し、エンジンの冷却技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等においては、通常、ウォータポンプによりエンジンのウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を循環させることにより、エンジンの冷却が行われるが、その場合、冷間始動時の暖機性向上のため、冷却水の流量の制御が行われることがあり、例えば、特許文献１には、エンジンの冷間始動時に、エンジンへの冷却水の流量を減少させるものが開示されている。これによれば、冷間始動時には、エンジンの冷却が抑制され、暖機が促進されることとなる。
【０００３】
また、特許文献２及び特許文献３には、冷間始動時等に、冷却水がラジエータにより冷却されるのを防止することを目的として、エンジンのウォータジャケットとラジエータとの間の冷却水循環通路にラジエータをバイパスするバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路と循環通路の合流箇所に感温弁を設け、冷間始動時にはラジエータに通じる通路を閉鎖すると共にバイパス通路を開き、冷却水がラジエータを通らずにバイパス通路を通ってエンジンのウォータジャケットに循環するようにしたものが開示されている。
【０００４】
ところで、冷却水循環通路上には、前述のラジエータだけでなく、例えば、特許文献４に示すように、暖められた冷却水を利用して車室内を暖房するヒータコアや、エンジンオイルや変速機オイルと冷却水との熱交換を行う熱交換器等が設けられることがあり、この場合、上記特許文献１〜３のような構成を採用しても、冷間時等においては冷却水がオイル等との熱交換により冷却されて暖機促進の妨げとなってしまう。また、特許文献５には、変速機オイル用熱交換器への冷却水の循環を制御弁で制御することにより変速機オイルの温度を高温に維持するようにしたものが開示されているが、冷間時にはこの制御弁が開かれるように制御されることから、特許文献４のものと同様の理由により暖機促進の妨げとなってしまう。
【０００５】
そこで、冷間始動時等のエンジン暖機性をより向上させるためには、上記熱交換器やヒータコア等で奪われる熱がなくなるように、冷却水の循環を完全停止させることが考えられ、これを実現するものとして、特許文献６に、ウォータポンプを電動化してエンジンの運転状態にかかわらず起動停止を行えるようにすると共に、冷却水の温度が低い冷間始動時は、ウォータポンプの作動を停止させるものが開示されている。
【０００６】
これによれば、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止されてエンジン暖機が速やかに進行し、冷間時の燃料増量が不要となって燃費を向上させることができる。また、排気通路に触媒装置が設けられたエンジンにおいては、排気温が低下するのが抑制されて触媒装置が早期に活性化し、エミッションを改善することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１３８８３５号公報
【特許文献２】
実開平３−３８４７４号公報
【特許文献３】
実開昭５５−４１５７０号公報
【特許文献４】
特開２００１−２８０１３３号公報
【特許文献５】
特開平４−１０９０２７号公報
【特許文献６】
特開２００２−１６１７４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の電動式ウォータポンプは、エンジン駆動される機械式ウォータポンプと比較して高価になるという問題がある。
【０００９】
そこで、電動式ウォータポンプを用いずに、機械式ウォータポンプを用いて、冷間始動時等に冷却水の循環を完全に停止させることが考えられるが、エンジン運転中は機械式ウォータポンプは常に回転しているから、冷却水の循環を完全に停止するには、例えば、冷却水循環通路及びバイパス通路上にこれらの通路を閉鎖するための弁類を設ける必要がある。しかし、この場合、エンジン回転の上昇で水圧が高くなったときに、該水圧によりこれらの通路を構成するホース等の部材が外れる等の不具合が生じる虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、機械式のウォータポンプを用いたエンジンの冷却装置において、冷間始動時におけるエンジンの早期暖機及び触媒の早期活性化を達成するために冷却水循環停止用の弁類を設けた場合における冷却水圧上昇によるホース外れ等の不具合の発生を防止することを主たる課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１２】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、エンジンのウォータジャケットとラジエータとを通る冷却水循環通路と、該循環通路のうち、エンジンのウォータジャケットの冷却水排出口とラジエータの冷却水導入口との間の第１通路と、ラジエータの冷却水排出口とエンジンのウォータジャケットの冷却水導入口との間の第２通路とを接続するバイパス通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、エンジンオイル用熱交換器と変速機オイル用熱交換器との少なくとも一方が備えられた熱交換通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、室内暖房用ヒータが備えられたヒータ通路と、循環通路上に設けられ、エンジンで駆動される機械式のウォータポンプと、循環通路上に設けられ、冷間時にラジエータへの冷却水の供給を阻止する感温弁と、上記熱交換通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御する熱交換制御弁と、上記ヒータ通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御するヒータ制御弁とが備えられており、かつ排気通路上に触媒装置が備えられたエンジンの冷却装置であって、冷間時に、エンジンが始動してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じ制御する制御手段と、上記バイパス通路上に設けられ、該通路内の冷却水圧が所定圧以上のときに開く圧力弁とが備えられていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、冷間時に、エンジンが始動時してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じ制御して上記ウォータジャケットへの冷却水の循環を停止したときに、冷却水圧が所定値以上となったときは、圧力弁が開いてバイパス通路が通じるから、冷却水圧の過度の上昇が防止され、ホース外れ等の不具合の発生が防止される。
【００１４】
また、冷間始動時に、エンジンオイル用熱交換器及び変速機オイル用熱交換器でエンジンオイル及び変速機オイルが冷却されるのが防止される。また、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止されてエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【００１５】
また、本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ヒータ通路の上流部と熱交換通路の上流部とは合流しており、該合流部より上流に電動ウォータポンプが配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ヒータ通路及び熱交換通路への冷却水の循環が必要なときに、電動ポンプを作動させることにより強制的に冷却水を循環させることができる。また、これらの通路への冷却水の強制流通は、電動式ポンプにより行われるから、機械式ポンプの能力が小さなものでよく、該ポンプを小型化できる。また、この結果、機械式ポンプを駆動することによるエンジンの駆動損失が減少し、燃費が向上する。
【００１７】
ところで、上記特許文献２に記載のエンジンの冷却装置においては、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイルを冷却する変速機オイル用熱交換器がエンジンオイル用熱交換器の下流側に配置されていることから、これらの熱交換器がオイルウォーマとして利用されるときには、変速機オイル用熱交換器には、エンジンオイル用熱交換器でエンジンオイルとの熱交換により冷やされた冷却水が供給されることとなり、変速機オイル用熱交換器で変速機オイルを十分に暖めることができない。
【００１８】
そこで、本願の請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に直列に配置されており、かつ、変速機オイル用熱交換器はエンジンオイル用熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイルと冷却水とを熱交換する変速機オイル用熱交換器を、エンジンオイル用熱交換器の上流側に設けたから、変速機オイルがエンジンオイルに優先して暖められることとなる。すなわち、エンジンオイルよりも高めの温度が要求される変速機オイルを早期に所要の温度に昇温させることができる。
【００２０】
また、本願の請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に並列に配置されており、かつ、熱交換制御弁は、変速機オイル用熱交換器が設けられた第１分岐通路とエンジンオイル用熱交換器が設けられた第２分岐通路との両方に備えられており、制御手段は、エンジンが暖機された後、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開き、第２分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、エンジンオイルの温度が第２所定温度よりも高いときは開くように構成されており、第１所定温度は第２所定温度よりも高い値とされていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、変速機オイルの温度及びエンジンオイルの温度を、それぞれの状態に応じて個別に制御することができ、しかも、暖機後においては、変速機オイルの温度をエンジンオイルの温度よりも高い温度に維持して、変速機の制御性を向上させることができる。
【００２２】
また、本願の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、制御手段は、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ第１所定温度よりも低いときは閉じ、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開くことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、変速機オイルの温度は、エンジンが始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度より低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ第１所定温度より低いときは冷却水により冷却されることがなくなって変速機の温度上昇と共に上昇し、上記第１所定温度より高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００２４】
また、本願の請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、第１所定温度は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの冷却装置。
【００２５】
この発明によれば、第１所定温度を一定の値とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する変速機オイルの圧力も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに変速機オイルの圧力が低下して、所要の圧力が得られなくなる虞が生じる。しかし、本発明では、変速機オイル用熱交換器の設けられた側の通路の熱交換制御弁を開く第１所定温度を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。
【００２６】
また、本願の請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明において、ウォータポンプは遠心式のものであることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、一般に用いられる遠心式のウォータポンプを用いて容易に本発明に係る冷却装置を実現することができる。
【００２８】
また、本願の請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７に記載の発明において、感温弁と圧力弁とは一体化された複合弁であることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、冷却装置の部品数が徒に増加することがなく、しかもコンパクトにすることができる。
【００３０】
そして、本願の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、感温弁と圧力弁とが一体化された複合弁は、冷却水循環通路とバイパス通路との合流部に配設されており、上記冷却水循環通路におけるラジエータ側通路に通じる第１ポートと、上記バイパス通路に通じる第２ポートと、第１ポートを開閉する感温弁の弁体と、第２ポートを開閉する圧力弁の弁体と、感温弁の弁体が取り付けられて、内部に充填された熱膨張体の熱膨張時に第１ポートを開く一方向に移動する可動体と、該可動体と圧力弁の弁体との間に設けられ、可動体の上記一方向への移動時に圧力弁の弁体を閉じ方向に付勢する付勢力が強まる弾性体とを有することを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、冷却水温が高温となって熱膨張体の熱膨張により第１可動体が上方に移動している状態では、弾性体が圧縮されることとなる。つまり、冷却水温が高温のときは低温のときよりも、第２ポートに大きな水圧が加わらないと、圧力弁の弁体が開弁しないこととなる。これによれば、冷却水をラジエータで冷却する必要がある冷却水温が高温のときに、圧力弁が水圧上昇により不測に開弁するのが防止されることとなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る車両には、水冷式のエンジン１と、自動変速機２が搭載されており、エンジン１の排気通路３上には触媒装置４が設けられている。
【００３３】
このエンジン１の冷却装置は、エンジン１のクランク軸によりベルトを介して駆動される遠心式のウォータポンプ１１と、冷却水を冷却するラジエータ１２とを有し、エンジン１のウォータジャケット１ａの出口と、ラジエータ１２の冷却水導入口とが第１主通路１３で接続されていると共に、エンジン１のウォータジャケット１ａの入口とラジエータ１２の冷却水出口とがウォータポンプ１１を介して第２通路１４で接続されている。第２主通路１４上には、感温弁と圧力弁とが一体とされた複合弁１５が設けられている。
【００３４】
複合弁１５と上記第１通路１３との間には、熱交換通路１６が設けられている。該熱交換通路１６には、冷却水の循環する上流側から順に、第１主通路１３から冷却水を吸入して熱交換通路１６に冷却水を強制循環させる電動ウォータポンプ１７と、電磁式の熱交換制御弁１８と、冷却水と自動変速機オイルとの熱交換を行う自動変速機オイル用熱交換器１９と、冷却水とエンジンオイルとの熱交換を行うエンジンオイル用熱交換器２０とが設けられている。
【００３５】
第１主通路１３と第２主通路１４との間には、ヒータ通路２１が設けられている。該ヒータ通路２１には、冷却水の循環する上流側から順に、電磁式のヒータ制御弁２２と、室内暖房用ヒータコア２３とが設けられている。なお、ヒータ通路２１の上流部と上記熱交換通路１６の上流部とは共通とされ、電動ウォータポンプ１７の下流側で分岐している。
【００３６】
第１主通路１３と複合弁１５との間には、ボトムバイパス通路２４が設けられている。
【００３７】
次に、図２を用いて上記複合弁１５の構造について説明する。なお、説明の中で上下左右という言葉を用いるが、これは説明便宜上のものであり、実際の配置を意味するものではない。この複合弁１５は、第１、第２、第３、第４の４つのポート１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが形成されたケース３０と、該ケース３０の内面に形成された溝部３０ａに嵌合された取付座金３１と、該取付座金３１に取り付けられたフレーム３２と、上記取付座金３１に固着されたニードル３３と、該ニードル３３に下部の筒状部３４ａが挿入されると共に側面が上記フレーム３３によって摺動可能に支持されて上下方向に移動可能な第１可動体３４とを有する。第１可動体３４は中空状とされて、該中空部に冷却水温に応じて膨張収縮するワックスＷが充填されている。
【００３８】
第１可動体３４の筒状部３４ａには、第１弁体３５が固着されていると共に、該弁体３５と上記フレーム３２との間には、該弁体３５を下方に付勢する第１バネ３６が設けられている。
【００３９】
また、第１可動体３４の上部の孔部には、円筒状の第２可動体３７が上下に摺動可能に嵌合され、該第２可動体３７の上端に第２弁体３８が固着されている。該第２弁体３８と第１可動体３４上部の階段状のデッキ面との間に、上記第２弁体３８を上方に付勢する第２バネ３９が設けられている。
【００４０】
ここで、上記第１ポート１５ａは第２主通路１４のラジエータ１２側部材に接続され、第２ポート１５ｂはボトムバイパス通路２４に接続され、第３ポート１５ｃは熱交換通路１６に接続され、第４ポート１５ｄは主通路１４のウォータポンプ１１側部材に接続されている。第３ポート１５ｃと第４ポート１５ｄとは常に連通している。
【００４１】
一方、第１ポート１５ａと第４ポート１５ｄとは冷却水温が所定温度以上となったときに連通する。すなわち、冷却水温が上昇すると、図３に示すように、第１可動体３４内のワックスＷが膨張して、第１可動体３４が第１バネ３６の付勢力に抗して矢印アで示すように上方に移動し、この結果、第１弁体３５が上方に移動して、すなわち、感温弁が開弁して、矢印イで示すように第１ポート１５ａから冷却水が流入することとなる。
【００４２】
また、第２ポート１５ｂと第４ポート１５ｄとは第２ポート１５ｂに加わる水圧が所定圧以上となったときに連通する。すなわち、第２ポート１５ｂに所定圧以上の水圧が加わると、図４に示すように、第２弁体３８に下向きの力が加わることとなるが、該水圧による下向きの力が第２バネ３９の付勢力よりも大きくなったときに、矢印ウで示すように、第２弁体３８が下方に押し下げられ、すなわち、圧力弁が開弁して、矢印エで示すように第２ポート１５ｂから冷却水が流入することとなる。
【００４３】
その場合に、図３に示すように、冷却水温が高温となって第１可動体３４が上方に移動している状態では、第１バネ３９が圧縮されることとなる。つまり、図５に示すように、冷却水温が高温のときは、低温のときよりも、第２ポート１５ｂに大きな水圧が加わらなければ、第２弁体３８すなわち圧力弁が開弁しないこととなる。これによれば、冷却水をラジエータ１２で冷却する必要がある冷却水温が高温のときに、圧力弁が水圧上昇により不測に開弁するのが防止されることとなる。
【００４４】
図６に示すように、このエンジン１の冷却装置には、上記電動ウォータポンプ１７、ヒータ制御弁２２、及び熱交換制御弁１８を制御するコントロールユニット１００が搭載されている。コントロールユニット１００は、エンジン水温を測定する水温センサ１１０の信号、自動変速機オイルの温度を検出する油温センサ１２０の信号、排気通路３上において触媒装置４の近傍に配置され、触媒装置４の活性状態を検出する第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０の信号、及び、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１５０の信号等を入力する。
【００４５】
コントロールユニット１００は、冷却水温が所定水温以下の冷間始動時には、熱交換制御弁１８を閉じ、その後、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号により触媒装置４が活性化したと判定したときに、熱交換制御弁１８を開く。
【００４６】
また、コントロールユニット１００は、エンジン１の冷却水の温度及び変速機オイルの温度に応じて熱交換制御弁１８を制御する。すなわち、コントロールユニット１００は、熱交換制御弁１８を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１より高いときは開く（図１１参照）。このような制御によれば、変速機オイルの温度は、エンジン１が始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度より低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは冷却水により冷却されることがなくなって変速機の温度上昇と共に上昇し、上記所定温度Ｔ１より高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００４７】
また、コントロールユニット１００は、ヒータ制御弁２２を、冷間時に、エンジン１が始動してからの所定期間閉じるように制御すると共に、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは閉じ、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１よりも低いときは開き、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高いときは閉じる。すなわち、熱交換制御弁１８とはほぼ逆の状態とすることで、該熱交換制御弁１８により生じる効果をより確実なものとする。
【００４８】
また、コントロールユニット１００は、運転者による室内暖房スイッチのＯＮ操作があったときは、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化していると判定されていることを条件として、ヒータ制御弁２２を開弁する。これは、触媒装置４が活性化していないような状態では、ヒータを作動させても冷風が送風されるだけであるから、触媒装置４の活性化を優先させるのである。
【００４９】
次に、図１及び図７〜図１０を用いて、第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の作用を説明する。
【００５０】
まず、冷間始動時においては、図１に示すように、コントロールユニット１００の制御によって、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁１８は閉じられ、電動ウォータポンプ１７は停止している。複合弁１５の感温弁は冷却水温が低いことから閉じた状態である。
【００５１】
そのとき、複合弁１５の圧力弁には、ウォータポンプ１１の作動により、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４を介して水圧が印加されているが、複合弁１５の圧力弁に印加される水圧が所定圧以下であれば、圧力弁は閉じたままであり、冷却水は、いずれの配管においても循環していない状態となる。
【００５２】
これによれば、冷間始動時に、燃焼により発生した熱が冷却水とオイル等との熱交換によりエンジン１から持ち去られるのが防止されることにより、図１１に符号カで示すように冷却水温が速やかに上昇してエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置４が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【００５３】
なお、本ウォータポンプ１１は、遠心式のものであるため、ウォータポンプ１１の吐出圧によりインペラとケースとの隙間から若干の漏れが生じており、これにより上記複数の通路にかかる水圧が緩和されている。
【００５４】
一方、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁１８及び感温弁が閉じた状態のときに、運転者のアクセル操作等によってエンジン回転が高くなってウォータポンプ１１の吐出圧が高くなり、該圧力弁に印加される水圧が所定圧以上となったときには、図７に示すように、圧力弁が開き、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる（循環経路を図に白抜きの矢印で示す。以下同様）。
【００５５】
これによれば、冷間始動時に冷却水の循環を弁類で停止させたときに冷却水圧が上昇した場合でも、ホースや配管等の通路構成部材の外れ等の不具合が防止されることとなる。
【００５６】
そして、冷間始動中に、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置２４が活性化したとコントロールユニット１００によって判定された場合、図８に示すように、熱交換制御弁１８が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。なお、ヒータ制御弁２２は閉じられたままであり、また、感温弁は、冷却水温度が開弁温度Ｔｔより低いためまだ閉じた状態である（図１１参照）。また、熱交換制御弁１８が開かれているため、圧力弁は開いていない。
【００５７】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路１６、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００５８】
これによれば、図１１に符号キで示すように、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９によって、エンジンオイル及び変速機オイルが、これらのオイルよりも温度が高くなっている冷却水との熱交換により暖められることとなる。その場合に、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイル用熱交換器１９を、エンジンオイル用熱交換器２０の上流側に設けたから、変速機オイルがエンジンオイルに優先して暖められることとなる。すなわち、エンジンオイルよりも高めの温度が要求される変速機オイルを早期に所要の温度に昇温させることができる。また、ラジエータ１２及びヒータコア２３には、冷却水が循環していないから、冷却水が有する熱のほぼ全てをエンジンオイル及び変速機オイルの熱交換にまわすことができる。
【００５９】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなった場合、図９に示すように、熱交換制御弁１８が閉じられる一方、ヒータ制御弁２２が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合弁１５の感温弁は、冷却水温度が開弁温度Ｔｔより上昇したことにより開いた状態となっている。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００６０】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路１６、ヒータ通路２１、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００６１】
これによれば、ヒータコア２３により室内暖房が可能となると共に、ラジエータ１２により冷却水が冷却されることとなる。また、図１１に符号クで示すように、エンジンオイル及び変速機オイルが冷却水により冷却されることなく温度上昇し続けることとなる。
【００６２】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高くなった場合（例えばエンジン負荷大のときにこのような状態となる）、図１０に示すように、熱交換制御弁１８が開かれ、またヒータ制御弁２２が閉じられると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合弁１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００６３】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路１６、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００６４】
すなわち、暖機後の高負荷時等においては、ヒータ通路２１を冷却水が流通しないようにしたことにより、ラジエータ１２及び熱交換通路１６に十分な量の冷却水を流通させることが可能となって、ラジエータ１２により冷却水を十分に冷却することが可能となる。また、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９により、エンジンオイル及び変速機オイルを図１１に符号ケで示すようにオイルの耐熱温度Ｔ２以下に冷却することが可能となり、これらのオイルの劣化を防止することができる。
【００６５】
また、十分に冷却された冷却水によってエンジン１も効果的に冷却され、この結果、変速機オイル及びエンジンオイルの劣化防止のための空燃比のリッチ化等を行う必要がなくなり、燃費、特に高速走行時の燃費が向上する。
【００６６】
加えて、ヒータ通路２１または熱交換通路１６への冷却水の循環が必要なときに、電動ウォータポンプ１７を作動させることにより強制的に冷却水を循環させることができるから、機械式のウォータポンプ１１の能力が小さなものでよく、該ポンプ１１を小型化できる。また、この結果、機械式のウォータポンプ１１を駆動することによるエンジン１の駆動損失を減少させて、燃費を向上させることができる。
【００６７】
なお、上記所定温度Ｔ１は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされている。これによれば、エンジン暖機後における熱交換制御弁１８の開く温度を所定温度Ｔ１一定とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する油圧も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに油圧が低下して、所要の圧力が得られなくなる虞が生じる。しかし、本実施の形態では、熱交換制御弁１８を開弁する所定温度Ｔ１を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。
【００６８】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００６９】
この第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の熱交換通路１６の構成を変更したものである。すなわち、図１２に示すように、熱交換通路の途中部分を２つに分岐して、エンジンオイル用熱交換器２０用の熱交換通路４１及び変速機オイル用熱交換器１９用の熱交換通路４２を設けると共に、それぞれの熱交換器１９，２０の上流に各通路４１，４２用の熱交換制御弁４３，４４を設けたものである。なお、複合弁１５の構造、及びその他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素に対しては、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明する。
【００７０】
図１３に示すように、このエンジン１の冷却装置には、上記電動ウォータポンプ１７、ヒータ制御弁２２、及び熱交換制御弁４３，４４を制御するコントロールユニット１００′が搭載されている。コントロールユニット１００′は、エンジン水温を検出する水温センサ１１０の信号、自動変速機オイルの温度を検出する油温センサ１２０の信号、エンジンオイルの温度を検出する油温センサ１２５の信号、排気通路３上において触媒装置４の近傍に配置され、触媒装置４の活性状態を検出する第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０の信号、及び、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１５０の信号等を入力する。
【００７１】
コントロールユニット１００′は、冷却水温が所定水温以下の冷間始動時には、熱交換制御弁４３，４４を閉じ、その後、Ｏ２センサ１３０からの信号により触媒装置４が活性化したと判定したときに、これらの熱交換制御弁４１，４２を開く。
【００７２】
また、コントロールユニット１００′は、エンジン１の冷却水の温度及び変速機オイルの温度に応じて熱交換制御弁４３，４４を制御する。すなわち、コントロールユニット１００′は、熱交換通路４２上の変速機用熱交換制御弁４４を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１より高いときは開く（図１１参照）。エンジン１が始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度より低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは冷却水により冷却されることがなくなって変速機の温度上昇と共に上昇し、上記所定温度Ｔ１より高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００７３】
また、コントロールユニット１００′は、熱交換通路４１上のエンジン用熱交換制御弁４３を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、エンジンオイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは開き、エンジンオイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１よりも低いときは閉じ、エンジンオイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高いときは開く（図１１参照）。このような制御によれば、エンジンオイルの温度は、エンジン１が始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度よりも低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１よりも低いときは冷却水により冷却されることがなくなってエンジン１の温度上昇と共に上昇し、上記所定温度Ｔ１よりも高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００７４】
また、コントロールユニット１００′は、ヒータ制御弁２２を、冷間時に、エンジン１が始動してから所定期間閉じるように制御すると共に、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは開き、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１より高いときは閉じる。すなわち、変速機オイルの熱交換制御弁４４とはほぼ逆の状態とすることで、該熱交換制御弁４４により生じる効果をより確実なものとする。
【００７５】
また、コントロールユニット１００′は、運転者による室内暖房スイッチのＯＮ操作があったときは、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化していると判定されていることを条件として、ヒータ制御弁２２を、開弁する。これは、触媒装置４が活性化していないような状態では、ヒータを作動させても冷風が送風されるだけであるから、触媒装置４の活性化を優先させるのである。
【００７６】
次に、図１２及び図１４〜図１７を用いて、第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の作用を説明する。
【００７７】
まず、冷間始動時においては、図１２に示すように、コントロールユニット１００′の制御によって、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁４３，４４は閉じられ、また、電動ウォータポンプ１７は停止している。一方、複合弁１５の感温弁は冷却水温が低いことから閉じた状態となる。
【００７８】
そのとき、複合弁１５の圧力弁には、ウォータポンプ１１の作動により、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４を介して水圧が印加されているが、複合弁１５の圧力弁に印加される水圧が所定圧以下であれば、圧力弁が閉じた状態であり、冷却水は、いずれの配管においても循環していない状態となる。
【００７９】
これによれば、冷間始動時に、燃焼により発生した熱が冷却水とオイル等との熱交換によりエンジン１から持ち去られるのが防止されることにより、図１１に符号カで示すように冷却水温が速やかに上昇してエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置４が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【００８０】
一方、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁４３，４４及び感温弁が閉じた状態のときに、運転者のアクセル操作等によってエンジン回転が高くなってウォータポンプ１１の吐出圧が高くなり、該圧力弁に印加される水圧が所定圧以上となったときには、図１４に示すように、圧力弁が開き、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８１】
これによれば、冷間始動時に冷却水の循環を弁類で停止させたときに冷却水圧が上昇した場合でも、ホースや配管等の通路構成部材の外れ等の不具合が防止されることとなる。
【００８２】
そして、冷間始動中に、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置２４が活性化したとコントロールユニット１００によって判定された場合、図１５に示すように、熱交換制御弁４３，４４が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。なお、ヒータ制御弁２２は閉じられたままであり、また、感温弁は、冷却水温度が開弁温度Ｔｔより低いためまだ閉じた状態である。また、熱交換制御弁４３，４４が開かれているため、圧力弁は開いていない。
【００８３】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路４１，４２、第２通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８４】
これによれば、図１１に符号キで示すように、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９によって、エンジンオイル及び変速機オイルが、これらのオイルよりも温度が高くなっている冷却水との熱交換により暖められることとなる。
【００８５】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなった場合、図１６に示すように、熱交換制御弁４３，４４が閉じられる一方、ヒータ制御弁２２が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合弁１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００８６】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路４１，４２の合流部、ヒータ通路２１、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８７】
これによれば、ヒータコア２３により室内暖房が可能となると共に、ラジエータ１２により冷却水が冷却されることとなる。また、図１１に符号クで示すように、エンジンオイル及び変速機オイルが冷却水により冷却されることなく温度上昇し続けることとなる。
【００８８】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高くなった場合（例えばエンジン負荷大のときにこのような状態となる）、図１７に示すように、熱交換制御弁４３，４４が開かれ、またヒータ制御弁２２が閉じられると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合減１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００８９】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路４１，４２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００９０】
すなわち、暖機後の高負荷時等においては、ヒータ通路２１を冷却水が流通しないようにしたことにより、ラジエータ１２及び熱交換通路４１，４２に十分な量の冷却水を流通させることが可能となって、ラジエータ１２により冷却水を十分に冷却することが可能となる。また、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９により、エンジンオイル及び変速機オイルを図１１に符号ケで示すようにオイルの耐熱温度Ｔ２以下に冷却することが可能となり、これらのオイルの劣化を防止することができる。
【００９１】
また、十分に冷却された冷却水によってエンジン１も効果的に冷却され、この結果、変速機オイル及びエンジンオイルの劣化防止のための空燃比のリッチ化等を行う必要がなくなり、燃費、特に高速走行時の燃費が向上する。
【００９２】
加えて、ヒータ通路２１または熱交換通路４１，４２への冷却水の循環が必要なときに、電動ウォータポンプ１７を作動させることにより強制的に冷却水を循環させることができるから、機械式のウォータポンプ１１の能力が小さなものでよく、該ポンプ１１を小型化できる。また、この結果、機械式のウォータポンプ１１を駆動することによるエンジン１の駆動損失を減少させて、燃費を向上させることができる。
【００９３】
また、エンジン暖機後に変速機オイル用熱交換器１９が設けられた熱交換通路４２の熱交換制御弁４４を開弁する所定温度Ｔ１は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされている。これによれば、エンジン暖機後における熱交換制御弁４４の開く温度を所定温度Ｔ１一定とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する油圧も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに油圧が低下して、所要の圧力が得られなくなる虞が生じる。しかし、本実施の形態では、変速機オイル用熱交換器１９の設けられた側の通路の熱交換制御弁４４を開弁する所定温度Ｔ１を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。
【００９４】
なお、第２の実施の形態においては、上記所定温度Ｔ１を、変速機オイルとエンジンオイルとで異なる値に設定し、個別に制御するようにしてもよい。例えば、変速機オイル用熱交換器１８が設けられた熱交換通路４２の熱交換制御弁４４を開く温度を、エンジンオイル用熱交換器１７が設けられた熱交換通路４１の熱交換制御弁４３を開く温度より高い値とすれば、暖機後において、エンジンオイルが過熱するのを防止しつつ、変速機オイルの温度をエンジンオイルの温度よりも高い温度に維持して、変速機の制御性を向上させることができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷間時に、エンジンが始動時してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じ制御して上記ウォータジャケットへの冷却水の循環を停止したときに、冷却水圧が所定値以上となったときは、圧力弁が開いてバイパス通路が通じるから、冷却水圧の過度の上昇が防止され、ホース外れ等の不具合の発生が防止される。
【００９７】
また、冷間始動時に、エンジンオイル用熱交換器及び変速機オイル用熱交換器でエンジンオイル及び変速機オイルが冷却されるのが防止される。また、燃焼により発生した熱が持ち去られるのが防止されてエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図２】 複合弁（圧力弁、感温弁）の側断面図である。
【図３】 複合弁の感温弁が開弁した状態を示す図である。
【図４】 複合弁の圧力弁が開弁した状態を示す図である。
【図５】 複合弁の圧力弁の冷却水温に対する開弁水圧特性を示す図である。
【図６】 本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図７】 冷間始動後触媒装置が活性状態となるまでの間において、ボトムバイパス通路の水圧が所定圧以上となった場合における冷却水の循環状態を示す図である。
【図８】 触媒装置が活性状態となった後、複合弁の感温弁が開弁するまでの間における冷却水の循環状態を示す図である。
【図９】 暖機後軽負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１０】 暖機後高負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１１】 冷間始動後におけるエンジン水温及び変速機油温の変化を示す図である。
【図１２】 本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図１３】 同第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図１４】 冷間始動後触媒装置が活性状態となるまでの間において、ボトムバイパス通路の水圧が所定圧以上となった場合における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１５】 触媒装置が活性状態となった後、複合弁の感温弁が開弁するまでの間における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１６】 暖機後軽負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１７】 暖機後高負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 自動変速機
４ 触媒装置
１１ ウォータポンプ
１２ ラジエータ
１３ 第１主通路（冷却水循環通路）
１４ 第２主通路（冷却水循環通路）
１５ 複合弁（感温弁、圧力弁）
１５ａ 第１ポート
１５ｂ 第２ポート
１５ｃ 第３ポート
１５ｄ 第４ポート
１６ 熱交換通路
１７ 電動ウォータポンプ
１８ 熱交換制御弁
１９ 変速機オイル用熱交換器
２０ エンジンオイル用熱交換機
２１ ヒータ通路
２２ ヒータ制御弁
２３ ヒータコア
２４ ボトムバイパス通路（バイパス通路）
３４ 第１可動体（第１ポートを開く一方向に移動する可動体）
３５ 第１弁体（感温弁の弁体）
３７ 第２可動体
３８ 第２弁体（圧力弁の弁体）
３９ 第２バネ（弾性体）
Ｔ１ 第１所定温度
Ｗ ワックス（熱膨張体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine cooling apparatus having a radiator or the like, and belongs to the field of engine cooling technology.
[0002]
[Prior art]
In automobiles, etc., cooling water is usually circulated between the water jacket of the engine and the radiator by a water pump to cool the engine. In that case, in order to improve warm-up at the time of cold start The flow rate of the cooling water may be controlled. For example, Patent Document 1 discloses a method for reducing the flow rate of the cooling water to the engine when the engine is cold started. According to this, at the time of cold start, cooling of the engine is suppressed and warm-up is promoted.
[0003]
In Patent Document 2 and Patent Document 3, a cooling water circulation passage between an engine water jacket and a radiator is provided for the purpose of preventing cooling water from being cooled by a radiator during cold start. In addition to providing a bypass passage that bypasses the radiator, a temperature sensing valve is provided at the junction of the bypass passage and the circulation passage. During cold start, the passage leading to the radiator is closed and the bypass passage is opened, so that the cooling water does not pass through the radiator. Is disclosed to circulate to the water jacket of the engine through the bypass passage.
[0004]
By the way, on the cooling water circulation passage, not only the above-described radiator, but also, for example, as shown in Patent Document 4, a heater core that heats the vehicle interior using warmed cooling water, engine oil, transmission oil, A heat exchanger or the like that performs heat exchange with the cooling water may be provided. In this case, even if the configuration described in Patent Documents 1 to 3 is adopted, the cooling water is oil and the like in the cold time. It will be cooled by the heat exchange, and will hinder warming up promotion. Patent Document 5 discloses a technique in which the temperature of transmission oil is maintained at a high temperature by controlling the circulation of cooling water to the transmission oil heat exchanger with a control valve. Since the control valve is controlled to be opened when it is cold, the warm-up promotion is hindered for the same reason as in Patent Document 4.
[0005]
Therefore, in order to further improve engine warm-up at cold start, etc., it is conceivable to completely stop the circulation of the cooling water so that the heat deprived by the heat exchanger or the heater core is eliminated. In Patent Document 6, the water pump is electrified so that it can be started and stopped regardless of the operating state of the engine, and at the time of cold start when the temperature of the cooling water is low, the water pump is operated. What is stopped is disclosed.
[0006]
According to this, the cooling water warmed by the heat generated by the combustion is prevented from being cooled by heat exchange with oil or the like, the engine warms up quickly, and the fuel increase during cold is unnecessary. The fuel consumption can be improved. Further, in an engine in which a catalyst device is provided in the exhaust passage, a decrease in exhaust temperature is suppressed, the catalyst device is activated early, and emissions can be improved.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2002-138835 A
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. 3-38474
[Patent Document 3]
Japanese Utility Model Publication No. 55-41570
[Patent Document 4]
JP 2001-280133 A
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-109027
[Patent Document 6]
JP 2002-161748 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned electric water pump has a problem that it is more expensive than a mechanical water pump driven by an engine.
[0009]
Therefore, it is conceivable to stop the circulation of the cooling water completely at the time of cold start etc. without using the electric water pump, but the mechanical water pump is always used during engine operation. Since it is rotating, in order to completely stop the circulation of the cooling water, for example, it is necessary to provide valves for closing these passages on the cooling water circulation passage and the bypass passage. However, in this case, when the water pressure becomes high due to the increase in engine rotation, there is a possibility that problems such as disconnection of members such as hoses constituting these passages may occur due to the water pressure.
[0010]
Therefore, the present invention provides an engine cooling device using a mechanical water pump, which is provided with valves for cooling water circulation stop in order to achieve early engine warm-up and early catalyst activation during cold start. The main problem is to prevent the occurrence of problems such as hose disconnection due to increased cooling water pressure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured as follows.
[0012]
First, the invention according to claim 1 of the present application includes a cooling water circulation passage that passes through a water jacket and a radiator of the engine, a cooling water discharge port of the engine water jacket and a cooling water introduction port of the radiator among the circulation passages. Between the first passage and the first passage and the second passage connecting the second passage between the cooling water discharge port of the radiator and the cooling water introduction port of the water jacket of the engine A heat exchange passage provided with at least one of an engine oil heat exchanger and a transmission oil heat exchanger, a first passage and a second passage, and a heater for indoor heating. Heater passage, a mechanical water pump provided on the circulation passage and driven by the engine, and a temperature sensing valve provided on the circulation passage to prevent the coolant from being supplied to the radiator when it is cold A heat exchange control valve provided on the heat exchange passage for controlling the cooling water flow rate of the passage; and a heater control valve provided on the heater passage for controlling the cooling water flow rate of the passage. And a cooling device for the engine provided with a catalyst device on the exhaust passage, and when the engine is cold, the heat exchange control valve and the heater control valve are turned on for a predetermined period after the engine starts. Close control And a pressure valve provided on the bypass passage and opened when the cooling water pressure in the passage is equal to or higher than a predetermined pressure.
[0013]
According to this invention, when the engine is cold, the heat exchange control valve and the heater control valve are provided for a predetermined period after the engine is started. Close control And circulating the cooling water to the water jacket Stopped In some cases, when the cooling water pressure exceeds a predetermined value, the pressure valve is opened and the bypass passage is opened, so that an excessive increase in the cooling water pressure is prevented and problems such as hose disconnection are prevented.
[0014]
Further, at the cold start, the engine oil and the transmission oil are prevented from being cooled by the engine oil heat exchanger and the transmission oil heat exchanger. In addition, the cooling water warmed by the heat generated by the combustion is prevented from being cooled by heat exchange with oil or the like, so that the engine warm-up proceeds quickly and the exhaust temperature is prevented from lowering. The catalyst device is activated early. As a result, it is not necessary to increase the amount of fuel in the cold state or increase the amount of fuel for the early activation of the catalyst, which not only improves fuel consumption but also prevents emission deterioration.
[0015]
The invention according to claim 2 of the present application is the invention according to claim 1, wherein the upstream portion of the heater passage and the upstream portion of the heat exchange passage are merged, and the electric water pump is disposed upstream of the merge portion. Is provided.
[0016]
According to this invention, when it is necessary to circulate the cooling water to the heater passage and the heat exchange passage, the cooling water can be forcibly circulated by operating the electric pump. Moreover, since the forced flow of the cooling water to these passages is performed by an electric pump, the capacity of the mechanical pump may be small, and the pump can be miniaturized. As a result, driving loss of the engine due to driving of the mechanical pump is reduced, and fuel efficiency is improved.
[0017]
By the way, in the engine cooling device described in Patent Document 2, a transmission oil heat exchanger that cools transmission oil that requires a higher temperature than the engine oil is disposed downstream of the engine oil heat exchanger. Therefore, when these heat exchangers are used as oil warmers, the transmission oil heat exchanger includes cooling water cooled by engine oil heat exchanger. Thus, the transmission oil cannot be sufficiently warmed by the transmission oil heat exchanger.
[0018]
Therefore, the invention according to claim 3 of the present application is the invention according to claim 1 or 2, wherein both the transmission oil heat exchanger and the engine oil heat exchanger are provided, These heat exchangers are arranged in series on the heat exchange passage, and the transmission oil heat exchanger is arranged upstream of the engine oil heat exchanger.
[0019]
According to the present invention, the transmission oil heat exchanger for exchanging heat between the transmission oil and the cooling water, which requires a higher temperature than the engine oil, is provided on the upstream side of the engine oil heat exchanger. Machine oil will be warmed in preference to engine oil. That is, the transmission oil that requires a higher temperature than the engine oil can be quickly raised to the required temperature.
[0020]
Further, the invention according to claim 4 of the present application is the invention according to claim 1 or 2, wherein both the heat exchanger for transmission oil and the heat exchanger for engine oil are provided, These heat exchangers are arranged in parallel on the heat exchange passage, and the heat exchange control valve is provided with a first branch passage provided with a heat exchanger for transmission oil and a heat exchanger for engine oil. The control means is equipped with a heat exchange control valve provided in the first branch passage after the engine is warmed up, and the temperature of the transmission oil is a first predetermined temperature. The heat exchange control valve provided in the second branch passage is opened when the temperature is higher than the temperature, and is opened when the temperature of the engine oil is higher than the second predetermined temperature. 2 It is characterized by a higher value than the predetermined temperature. That.
[0021]
According to the present invention, the temperature of the transmission oil and the temperature of the engine oil can be individually controlled according to the respective states, and, after warming up, the temperature of the transmission oil is set to the temperature of the engine oil. The controllability of the transmission can be improved by maintaining the temperature higher than that.
[0022]
Further, the invention according to claim 5 of the present application is the invention according to claim 4, wherein the control means starts the heat exchange control valve provided in the first branch passage after the engine starts in the cold state. After a predetermined period, the transmission oil opens when the temperature of the transmission oil is lower than the temperature of the cooling water, and closes when the temperature of the transmission oil is higher than the temperature of the cooling water and lower than the first predetermined temperature. The oil is opened when the temperature of the oil is higher than the first predetermined temperature.
[0023]
According to the present invention, the temperature of the transmission oil rises quickly by heat exchange with the cooling water when the temperature is lower than the temperature of the cooling water after a predetermined period of time has elapsed from the start of the engine. When the temperature is higher than the first predetermined temperature and lower than the first predetermined temperature, it is no longer cooled by the cooling water and rises as the temperature of the transmission rises. It will be suppressed.
[0024]
Further, in the invention according to claim 6 of the present application, in the invention according to claim 4 or claim 5, the first predetermined temperature is lower when the engine speed is lower than the idling speed than when the engine speed is high. 5. The engine cooling device according to claim 4, wherein the value is lower.
[0025]
According to the present invention, a decrease in transmission oil pressure caused by setting the first predetermined temperature to a constant value is prevented. That is, when the engine speed is reduced to a speed near the idle speed, the pressure of the transmission oil generated by the rotation is also reduced. In this case, when the temperature of the transmission oil is high, a leak caused by a decrease in viscosity Will further reduce the transmission oil pressure and reduce the required pressure. Get lost There is a fear. However, in the present invention, the first predetermined temperature for opening the heat exchange control valve in the passage on the side where the heat exchanger for transmission oil is provided is set to be lower at low speeds near the idle speed than at high engine speeds. Since the value is low, the transmission oil is more effectively cooled at the time of low rotation near the idle rotation than at the time of high rotation, and the pressure drop of the transmission oil is suppressed.
[0026]
The invention according to claim 7 of the present application is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 6, the water pump is of a centrifugal type.
[0027]
According to this invention, the cooling device according to the present invention can be easily realized by using a commonly used centrifugal water pump.
[0028]
The invention described in claim 8 of the present application is characterized in that, in the invention described in claims 1 to 7, the temperature sensing valve and the pressure valve are an integrated composite valve.
[0029]
According to the present invention, the number of parts of the cooling device does not increase easily, and it can be made compact.
[0030]
The invention according to claim 9 of the present application is that, in the invention according to claim 8, the composite valve in which the temperature sensing valve and the pressure valve are integrated is arranged at the junction of the cooling water circulation passage and the bypass passage. A first port communicating with the radiator side passage in the cooling water circulation passage, a second port communicating with the bypass passage, a valve body of a temperature sensing valve for opening and closing the first port, and opening and closing the second port. A valve body of a pressure valve, a valve body of a temperature sensitive valve, a movable body that moves in one direction that opens the first port when the thermal expansion body filled therein is opened, and the movable body and the pressure valve And an elastic body in which an urging force for urging the valve body of the pressure valve in the closing direction is increased when the movable body moves in the one direction.
[0031]
According to the present invention, the elastic body is compressed in a state where the cooling water temperature is high and the first movable body is moving upward due to the thermal expansion of the thermal expansion body. That is, when the coolant temperature is high, the valve body of the pressure valve will not open unless a larger water pressure is applied to the second port than when the coolant temperature is low. According to this, when the cooling water temperature at which the cooling water needs to be cooled by the radiator is high, the pressure valve is prevented from being unexpectedly opened due to an increase in water pressure.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the vehicle according to the first embodiment is equipped with a water-cooled engine 1 and an automatic transmission 2, and a catalyst device 4 is provided on the exhaust passage 3 of the engine 1. It has been.
[0033]
The cooling device for the engine 1 includes a centrifugal water pump 11 driven by a crankshaft of the engine 1 via a belt, and a radiator 12 for cooling the cooling water, and an outlet of the water jacket 1a of the engine 1 The cooling water inlet of the radiator 12 is connected by the first main passage 13, and the inlet of the water jacket 1 a of the engine 1 and the cooling water outlet of the radiator 12 are connected by the second passage 14 via the water pump 11. It is connected. A composite valve 15 in which a temperature sensing valve and a pressure valve are integrated is provided on the second main passage 14.
[0034]
A heat exchange passage 16 is provided between the composite valve 15 and the first passage 13. In the heat exchange passage 16, an electric water pump 17 that sucks cooling water from the first main passage 13 and forcibly circulates the cooling water in the heat exchange passage 16 in order from the upstream side in which the cooling water circulates, and an electromagnetic type A heat exchange control valve 18, an automatic transmission oil heat exchanger 19 for exchanging heat between the cooling water and the automatic transmission oil, and an engine oil heat exchanger 20 for exchanging heat between the cooling water and the engine oil. Is provided.
[0035]
A heater passage 21 is provided between the first main passage 13 and the second main passage 14. The heater passage 21 is provided with an electromagnetic heater control valve 22 and an indoor heating heater core 23 in order from the upstream side through which the cooling water circulates. The upstream portion of the heater passage 21 and the upstream portion of the heat exchange passage 16 are common and branch off on the downstream side of the electric water pump 17.
[0036]
A bottom bypass passage 24 is provided between the first main passage 13 and the composite valve 15.
[0037]
Next, the structure of the composite valve 15 will be described with reference to FIG. In the description, the terms up, down, left and right are used, but this is for convenience of explanation and does not mean an actual arrangement. The composite valve 15 is fitted into a case 30 in which four ports 15a, 15b, 15c, and 15d of first, second, third, and fourth are formed, and a groove 30a formed in the inner surface of the case 30. A mounting washer 31, a frame 32 attached to the mounting washer 31, a needle 33 fixed to the mounting washer 31, a lower cylindrical portion 34 a is inserted into the needle 33, and a side surface of the frame And a first movable body 34 that is slidably supported by 33 and is movable in the vertical direction. The first movable body 34 has a hollow shape, and the hollow portion is filled with wax W that expands and contracts according to the cooling water temperature.
[0038]
A first valve body 35 is fixed to the cylindrical portion 34 a of the first movable body 34, and the valve body 35 is urged downward between the valve body 35 and the frame 32. One spring 36 is provided.
[0039]
A cylindrical second movable body 37 is slidably fitted in the upper hole of the first movable body 34 so that the second valve body 38 is fixed to the upper end of the second movable body 37. Has been. A second spring 39 for biasing the second valve body 38 upward is provided between the second valve body 38 and the stepped deck surface above the first movable body 34.
[0040]
Here, the first port 15a is connected to the radiator 12 side member of the second main passage 14, the second port 15b is connected to the bottom bypass passage 24, the third port 15c is connected to the heat exchange passage 16, The 4 port 15 d is connected to the water pump 11 side member of the main passage 14. The third port 15c and the fourth port 15d are always in communication.
[0041]
On the other hand, the first port 15a and the fourth port 15d communicate with each other when the coolant temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature. That is, when the cooling water temperature rises, as shown in FIG. 3, the wax W in the first movable body 34 expands, and the first movable body 34 is indicated by an arrow a against the urging force of the first spring 36. As a result, the first valve body 35 moves upward, that is, the temperature sensing valve opens, and the cooling water flows from the first port 15a as shown by the arrow a. It becomes.
[0042]
The second port 15b and the fourth port 15d communicate with each other when the water pressure applied to the second port 15b is equal to or higher than a predetermined pressure. That is, when a water pressure equal to or higher than a predetermined pressure is applied to the second port 15b, a downward force is applied to the second valve body 38 as shown in FIG. 4, but the downward force due to the water pressure is applied to the second spring 39. As shown by the arrow C, the second valve body 38 is pushed downward, that is, the pressure valve is opened, and the second port 15b is opened from the second port 15b as shown by the arrow D. Cooling water will flow in.
[0043]
In this case, as shown in FIG. 3, the first spring 39 is compressed in a state where the coolant temperature is high and the first movable body 34 is moving upward. That is, as shown in FIG. 5, when the cooling water temperature is high, the second valve body 38, that is, the pressure valve will not open unless a large water pressure is applied to the second port 15b than when the cooling water temperature is low. . According to this, when the cooling water temperature at which the cooling water needs to be cooled by the radiator 12 is high, the pressure valve is prevented from being unexpectedly opened due to an increase in water pressure.
[0044]
As shown in FIG. 6, a control unit 100 that controls the electric water pump 17, the heater control valve 22, and the heat exchange control valve 18 is mounted on the cooling device of the engine 1. The control unit 100 is disposed in the vicinity of the catalyst device 4 on the exhaust passage 3 in the vicinity of the catalyst device 4, a signal from the water temperature sensor 110 that measures the engine water temperature, a signal from the oil temperature sensor 120 that detects the temperature of the automatic transmission oil. The signals of the first and second O2 sensors 130 and 140 that detect the active state, the signal of the engine rotation sensor 150 that detects the engine speed, and the like are input.
[0045]
The control unit 100 closes the heat exchange control valve 18 at the time of cold start when the cooling water temperature is equal to or lower than the predetermined water temperature, and then the catalyst device 4 is activated by signals from the first and second O2 sensors 130 and 140. When judged, the heat exchange control valve 18 is opened.
[0046]
Further, the control unit 100 controls the heat exchange control valve 18 according to the temperature of the cooling water of the engine 1 and the temperature of the transmission oil. That is, the control unit 100 opens the heat exchange control valve 18 when the temperature of the transmission oil is lower than the temperature of the cooling water after a predetermined period of time has elapsed since the start of the engine when cold. It closes when the temperature is higher than the temperature of the cooling water and lower than the predetermined temperature T1, and opens when the temperature of the transmission oil is higher than the predetermined temperature T1 (see FIG. 11). According to such control, the temperature of the transmission oil rises rapidly by heat exchange with the cooling water when the temperature is lower than the temperature of the cooling water after a predetermined period has elapsed since the engine 1 was started. When the temperature is higher than the cooling water and lower than the predetermined temperature T1, it is not cooled by the cooling water and rises as the temperature of the transmission rises. Will be suppressed.
[0047]
The control unit 100 controls the heater control valve 22 to be closed for a predetermined period after the engine 1 is started in the cold state, and is closed when the temperature of the transmission oil is lower than the temperature of the cooling water. It opens when the temperature of the transmission oil is higher than the temperature of the cooling water and lower than the predetermined temperature T1, and closes when the temperature of the transmission oil is higher than the predetermined temperature T1. That is, the effect produced by the heat exchange control valve 18 is further ensured by setting the state almost opposite to that of the heat exchange control valve 18.
[0048]
Further, the control unit 100 determines that the catalyst device 4 is activated based on the signals from the first and second O2 sensors 130 and 140 when the driver turns on the indoor heating switch. The heater control valve 22 is opened on the condition that This is because in the state where the catalyst device 4 is not activated, even if the heater is operated, only the cold air is blown, and therefore the activation of the catalyst device 4 is prioritized.
[0049]
Next, the operation of the engine cooling apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 7 to 10.
[0050]
First, at the time of cold start, as shown in FIG. 1, under the control of the control unit 100, the heater control valve 22 and the heat exchange control valve 18 are closed, and the electric water pump 17 is stopped. The temperature sensitive valve of the composite valve 15 is closed because the cooling water temperature is low.
[0051]
At that time, water pressure is applied to the pressure valve of the composite valve 15 by the operation of the water pump 11 through the water jacket 1a, the first main passage 13, and the bottom bypass passage 24 of the engine 1. If the water pressure applied to the pressure valve is equal to or lower than the predetermined pressure, the pressure valve remains closed, and the cooling water is not circulated in any of the pipes.
[0052]
According to this, at the cold start, the heat generated by the combustion is prevented from being taken away from the engine 1 by heat exchange between the cooling water and oil or the like, so that the cooling water temperature as shown by the reference numeral in FIG. As the engine temperature rises quickly, the engine warms up rapidly, and the temperature of the exhaust gas is prevented from lowering, and the catalyst device 4 is activated early. As a result, it is not necessary to increase the amount of fuel in the cold state or increase the amount of fuel for the early activation of the catalyst, which not only improves fuel consumption but also prevents emission deterioration.
[0053]
In addition, since this water pump 11 is a centrifugal type, a slight leak has occurred from the gap between the impeller and the case due to the discharge pressure of the water pump 11, thereby reducing the water pressure applied to the plurality of passages. ing.
[0054]
On the other hand, when the heater control valve 22, the heat exchange control valve 18 and the temperature sensing valve are closed, the engine speed is increased by the driver's accelerator operation or the like, and the discharge pressure of the water pump 11 is increased. When the water pressure applied to the pressure becomes equal to or higher than the predetermined pressure, the pressure valve is opened as shown in FIG. 7, and the cooling water is supplied from the water pump 11 to the water jacket 1a of the engine 1, the first main passage 13, and the bottom bypass. It will recirculate | return to the water pump 11 through the channel | path 24 and the 2nd main channel | path 14 (a circulation path is shown by the white arrow in a figure, and so on).
[0055]
According to this, even when the cooling water pressure rises when the circulation of the cooling water is stopped by the valves at the cold start, problems such as detachment of the passage constituent members such as the hose and the pipe are prevented. .
[0056]
When the control unit 100 determines that the catalyst device 24 is activated based on signals from the first and second O2 sensors 130 and 140 during the cold start, as shown in FIG. The exchange control valve 18 is opened and the electric water pump 17 is operated. The heater control valve 22 remains closed, and the temperature sensing valve is still closed because the coolant temperature is lower than the valve opening temperature Tt (see FIG. 11). Further, since the heat exchange control valve 18 is open, the pressure valve is not open.
[0057]
In this case, the cooling water returns from the water pump 11 to the water pump 11 through the water jacket 1 a of the engine 1, the first main passage 13, the heat exchange passage 16, and the second main passage 14.
[0058]
According to this, as indicated by reference numerals in FIG. 11, the engine oil and the transmission oil have a higher temperature than the oil by the engine oil heat exchanger 20 and the transmission oil heat exchanger 19. It will be warmed by heat exchange with the cooling water. In this case, since the transmission oil heat exchanger 19 that requires a higher temperature than the engine oil is provided upstream of the engine oil heat exchanger 20, the transmission oil is warmed in preference to the engine oil. It will be. That is, the transmission oil that requires a higher temperature than the engine oil can be quickly raised to the required temperature. Further, since the cooling water does not circulate in the radiator 12 and the heater core 23, almost all the heat of the cooling water can be used for heat exchange between the engine oil and the transmission oil.
[0059]
Then, when it is determined that the engine 1 is sufficiently warmed up based on the signal from the water temperature sensor 110 and the temperature of the transmission oil becomes higher than the cooling water temperature, heat exchange is performed as shown in FIG. While the control valve 18 is closed, the heater control valve 22 is opened and the electric water pump 17 is operated. The temperature sensing valve of the composite valve 15 is in an open state because the coolant temperature has risen above the valve opening temperature Tt. Further, since the heater control valve 22 and the temperature sensing valve are open, the pressure valve is not open.
[0060]
In this case, the cooling water returns from the water pump 11 to the water pump 11 via the water jacket 1a of the engine 1, the first main passage 13, the heat exchange passage 16, the heater passage 21, and the second main passage 14. The water flows back to the water pump 11 through the first main passage 13, the radiator 12, and the second main passage 14.
[0061]
According to this, indoor heating can be performed by the heater core 23, and cooling water is cooled by the radiator 12. Further, as indicated by reference numeral in FIG. 11, the engine oil and transmission oil continue to rise in temperature without being cooled by the cooling water.
[0062]
Then, when it is determined that the engine 1 has been sufficiently warmed up based on the signal from the water temperature sensor 110 and the temperature of the transmission oil becomes higher than a predetermined temperature T1 (for example, when the engine load is large) As shown in FIG. 10, the heat exchange control valve 18 is opened, the heater control valve 22 is closed, and the electric water pump 17 is operated. The temperature sensing valve of the composite valve 15 is opened as the cooling water temperature rises. Further, since the heater control valve 22 and the temperature sensing valve are open, the pressure valve is not open.
[0063]
In this case, the cooling water returns from the water pump 11 to the water pump 11 via the water jacket 1a, the first main passage 13, the heat exchange passage 16, and the second main passage 14 of the engine 1, and the first main passage. 13, it returns to the water pump 11 through the radiator 12 and the second main passage 14.
[0064]
That is, at a high load after warming up, the cooling water is prevented from flowing through the heater passage 21, thereby allowing a sufficient amount of cooling water to flow through the radiator 12 and the heat exchange passage 16. Thus, the cooling water can be sufficiently cooled by the radiator 12. Further, the engine oil heat exchanger 20 and the transmission oil heat exchanger 19 can cool the engine oil and the transmission oil below the heat resistant temperature T2 of the oil as indicated by reference numerals in FIG. The deterioration of these oils can be prevented.
[0065]
Further, the engine 1 is also effectively cooled by the sufficiently cooled cooling water. As a result, it is not necessary to enrich the air-fuel ratio for preventing the deterioration of the transmission oil and the engine oil. Improved fuel efficiency when driving.
[0066]
In addition, when it is necessary to circulate the cooling water to the heater passage 21 or the heat exchange passage 16, the cooling water can be forcibly circulated by operating the electric water pump 17, so that the mechanical water pump The capacity of 11 may be small, and the pump 11 can be downsized. As a result, the driving loss of the engine 1 caused by driving the mechanical water pump 11 can be reduced, and the fuel efficiency can be improved.
[0067]
The predetermined temperature T1 is set to a lower value when the engine speed is low and close to the idle speed than when the engine speed is high. According to this, a decrease in the pressure of the transmission oil due to the temperature at which the heat exchange control valve 18 opens after the engine warming is kept constant at the predetermined temperature T1 is prevented. In other words, when the engine speed is reduced to a speed near the idle speed, the hydraulic pressure generated by the rotation also decreases. In this case, when the temperature of the transmission oil is high, the hydraulic pressure is further increased due to a leak due to a decrease in viscosity. The required pressure Get lost There is a fear. However, in the present embodiment, the predetermined temperature T1 for opening the heat exchange control valve 18 is set to a lower value at the time of low rotation near the idle rotation than at the time of high engine rotation. During rotation, the transmission oil is more effectively cooled than during high rotation, and a reduction in transmission oil pressure is suppressed.
[0068]
Next, a second embodiment will be described.
[0069]
The engine cooling apparatus according to the second embodiment is obtained by changing the configuration of the heat exchange passage 16 of the engine cooling apparatus according to the first embodiment. That is, FIG. 2 As shown in FIG. 2, the middle part of the heat exchange passage is branched into two, and a heat exchange passage 41 for the engine oil heat exchanger 20 and a heat exchange passage 42 for the transmission oil heat exchanger 19 are provided. The heat exchange control valves 43 and 44 for the passages 41 and 42 are provided upstream of the heat exchangers 19 and 20, respectively. Note that the structure of the composite valve 15 and other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. The same components as those in the first embodiment will be described using the same reference numerals as those in the first embodiment.
[0070]
FIG. 3 As shown in FIG. 1, the cooling device for the engine 1 is equipped with a control unit 100 ′ for controlling the electric water pump 17, the heater control valve 22, and the heat exchange control valves 43 and 44. The control unit 100 ′ detects a signal from the water temperature sensor 110 that detects the engine water temperature, a signal from the oil temperature sensor 120 that detects the temperature of the automatic transmission oil, a signal from the oil temperature sensor 125 that detects the temperature of the engine oil, and the exhaust passage 3. The signal of the 1st, 2nd O2 sensors 130 and 140 which are arrange | positioned in the vicinity of the catalyst apparatus 4 above, and detect the active state of the catalyst apparatus 4, and the signal of the engine rotation sensor 150 which detects an engine speed are etc. input.
[0071]
The control unit 100 ′ closes the heat exchange control valves 43 and 44 at the time of cold start when the cooling water temperature is equal to or lower than the predetermined water temperature, and then determines that the catalyst device 4 is activated by a signal from the O2 sensor 130. These heat exchange control valves 41 and 42 are opened.
[0072]
Further, the control unit 100 ′ controls the heat exchange control valves 43 and 44 in accordance with the temperature of the coolant of the engine 1 and the temperature of the transmission oil. That is, the control unit 100 ′ sets the transmission heat exchange control valve 44 on the heat exchange passage 42 in the cold state after the engine has started for a predetermined period of time, and then the temperature of the transmission oil becomes the temperature of the cooling water. When the temperature of the transmission oil is higher than the temperature of the cooling water and lower than the predetermined temperature T1, it is closed, and when the temperature of the transmission oil is higher than the predetermined temperature T1, it is opened (see FIG. 11). When the temperature is lower than the temperature of the cooling water after a lapse of a predetermined period from the start of the engine 1, the temperature rapidly rises due to heat exchange with the cooling water, and is higher than the temperature of the cooling water and lower than the predetermined temperature T1. Is no longer cooled by the cooling water and rises with an increase in the temperature of the transmission.
[0073]
In addition, the control unit 100 ′ causes the engine heat exchange control valve 43 on the heat exchange passage 41 to be colder, after a predetermined period of time has elapsed since the engine was started, and then the engine oil temperature becomes lower than the coolant temperature. Open when the temperature is low, close when the temperature of the engine oil is higher than the temperature of the cooling water and lower than the predetermined temperature T1, and open when the temperature of the engine oil is higher than the predetermined temperature T1 (see FIG. 11). According to such control, the temperature of the engine oil rises rapidly by heat exchange with the cooling water when the temperature is lower than the temperature of the cooling water after a predetermined period has elapsed since the engine 1 was started. When the temperature is higher than the cooling water and lower than the predetermined temperature T1, it is not cooled by the cooling water and rises as the temperature of the engine 1 rises. When the temperature is higher than the predetermined temperature T1, it is cooled by the cooling water. Therefore, the rise will be suppressed.
[0074]
The control unit 100 'controls the heater control valve 22 to be closed for a predetermined period after the engine 1 is started in the cold state, and closes when the transmission oil temperature is lower than the cooling water temperature. It opens when the temperature of the transmission oil is higher than the temperature of the cooling water and lower than the predetermined temperature T1, and closes when the temperature of the transmission oil is higher than the predetermined temperature T1. That is, the effect produced by the heat exchange control valve 44 is further ensured by making the state almost opposite to the heat exchange control valve 44 of the transmission oil.
[0075]
The control unit 100 ′ determines that the catalyst device 4 is activated based on the signals from the first and second O2 sensors 130 and 140 when the driver turns on the indoor heating switch. The heater control valve 22 is opened on the condition that it is set. This is because in the state where the catalyst device 4 is not activated, even if the heater is operated, only the cold air is blown, and therefore the activation of the catalyst device 4 is prioritized.
[0076]
Next, FIG. 2 And FIG. 4 ~ Figure 1 7 The operation of the engine cooling device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0077]
First, at the cold start, FIG. 2 As shown in FIG. 5, the heater control valve 22 and the heat exchange control valves 43 and 44 are closed by the control of the control unit 100 ′, and the electric water pump 17 is stopped. On the other hand, the temperature sensing valve of the composite valve 15 is closed because the cooling water temperature is low.
[0078]
At this time, water pressure is applied to the pressure valve of the composite valve 15 through the water jacket 1a, the first main passage 13 and the bottom bypass passage 24 of the engine 1 by the operation of the water pump 11, but the composite valve 15 If the water pressure applied to the pressure valve is equal to or lower than the predetermined pressure, the pressure valve is in a closed state, and the cooling water is not circulated in any piping.
[0079]
According to this, at the cold start, the heat generated by the combustion is prevented from being taken away from the engine 1 by heat exchange between the cooling water and oil or the like, so that the cooling water temperature as shown by the reference numeral in FIG. As the engine temperature rises quickly, the engine warms up rapidly, and the temperature of the exhaust gas is prevented from lowering, and the catalyst device 4 is activated early. As a result, it is not necessary to increase the amount of fuel in the cold state or increase the amount of fuel for the early activation of the catalyst, which not only improves fuel consumption but also prevents emission deterioration.
[0080]
On the other hand, when the heater control valve 22, the heat exchange control valves 43 and 44, and the temperature sensing valve are closed, the engine speed is increased by the driver's accelerator operation or the like, and the discharge pressure of the water pump 11 is increased. When the water pressure applied to the pressure valve exceeds a predetermined pressure, FIG. 4 As shown in FIG. 3, the pressure valve is opened, and the cooling water is returned from the water pump 11 to the water pump 11 through the water jacket 1a, the first main passage 13, the bottom bypass passage 24, and the second main passage 14 of the engine 1. Will be.
[0081]
According to this, even when the cooling water pressure rises when the circulation of the cooling water is stopped by the valves at the cold start, problems such as detachment of the passage constituent members such as the hose and the pipe are prevented. .
[0082]
When the control unit 100 determines that the catalyst device 24 is activated based on the signals from the first and second O2 sensors 130 and 140 during the cold start, FIG. 5 As shown, the heat exchange control valves 43 and 44 are opened, and the electric water pump 17 is operated. The heater control valve 22 remains closed, and the temperature sensing valve is still closed because the coolant temperature is lower than the valve opening temperature Tt. Moreover, since the heat exchange control valves 43 and 44 are open, the pressure valve is not open.
[0083]
In this case, the cooling water returns from the water pump 11 to the water pump 11 through the water jacket 1 a of the engine 1, the first main passage 13, the heat exchange passages 41 and 42, and the second passage 14.
[0084]
According to this, as indicated by reference numerals in FIG. 11, the engine oil and the transmission oil have a higher temperature than the oil by the engine oil heat exchanger 20 and the transmission oil heat exchanger 19. It will be warmed by heat exchange with the cooling water.
[0085]
Then, when it is determined that the engine 1 has been sufficiently warmed up based on the signal from the water temperature sensor 110 and the temperature of the transmission oil becomes higher than the cooling water temperature, FIG. 6 As shown, the heat exchange control valves 43 and 44 are closed, while the heater control valve 22 is opened and the electric water pump 17 is operated. The temperature sensing valve of the composite valve 15 is opened as the cooling water temperature rises. Further, since the heater control valve 22 and the temperature sensing valve are open, the pressure valve is not open.
[0086]
In this case, the cooling water is supplied from the water pump 11 through the water jacket 1 a of the engine 1, the first main passage 13, the junction of the heat exchange passages 41 and 42, the heater passage 21, and the second main passage 14. To the water pump 11 through the first main passage 13, the radiator 12, and the second main passage 14.
[0087]
According to this, indoor heating can be performed by the heater core 23, and cooling water is cooled by the radiator 12. Further, as indicated by reference numeral in FIG. 11, the engine oil and transmission oil continue to rise in temperature without being cooled by the cooling water.
[0088]
Then, when it is determined that the engine 1 has been sufficiently warmed up based on the signal from the water temperature sensor 110 and the temperature of the transmission oil becomes higher than a predetermined temperature T1 (for example, when the engine load is large) 1) 7 As shown, the heat exchange control valves 43 and 44 are opened, the heater control valve 22 is closed, and the electric water pump 17 is operated. The temperature reducing valve of the combined decrease 15 is in an open state as the cooling water temperature increases. Further, since the heater control valve 22 and the temperature sensing valve are open, the pressure valve is not open.
[0089]
In this case, the cooling water returns from the water pump 11 to the water pump 11 through the water jacket 1 a of the engine 1, the first main passage 13, the heat exchange passages 41 and 42, and the second main passage 14. The water flows back to the water pump 11 through the main passage 13, the radiator 12, and the second main passage 14.
[0090]
That is, when the load is high after warming up, it is possible to allow a sufficient amount of cooling water to flow through the radiator 12 and the heat exchange passages 41 and 42 by preventing the cooling water from flowing through the heater passage 21. Thus, the cooling water can be sufficiently cooled by the radiator 12. Further, the engine oil heat exchanger 20 and the transmission oil heat exchanger 19 can cool the engine oil and the transmission oil below the heat resistant temperature T2 of the oil as indicated by reference numerals in FIG. Degradation of these oils can be prevented.
[0091]
Further, the engine 1 is also effectively cooled by the sufficiently cooled cooling water. As a result, it is not necessary to enrich the air-fuel ratio for preventing the deterioration of the transmission oil and the engine oil. Improved fuel efficiency when driving.
[0092]
In addition, when it is necessary to circulate cooling water to the heater passage 21 or the heat exchange passages 41 and 42, the electric water pump 17 can be operated to forcibly circulate the cooling water. The capacity of the water pump 11 may be small, and the pump 11 can be downsized. As a result, the driving loss of the engine 1 caused by driving the mechanical water pump 11 can be reduced, and the fuel efficiency can be improved.
[0093]
The predetermined temperature T1 for opening the heat exchange control valve 44 in the heat exchange passage 42 provided with the transmission oil heat exchanger 19 after the engine warms up is closer to the idle rotation than when the engine rotation is high. The value is lower at the time of low rotation. According to this, a decrease in the pressure of the transmission oil due to the temperature at which the heat exchange control valve 44 opens after the engine warming is kept constant at the predetermined temperature T1 is prevented. In other words, when the engine speed is reduced to a speed near the idle speed, the hydraulic pressure generated by the rotation also decreases. The required pressure Get lost There is a fear. However, in the present embodiment, the predetermined temperature T1 for opening the heat exchange control valve 44 in the passage on the side where the transmission oil heat exchanger 19 is provided is set at a lower temperature in the vicinity of the idle rotation than at the high engine speed. Since the value at the time of rotation is set to a lower value, the transmission oil is more effectively cooled at the time of low rotation near the idle rotation than at the time of high rotation, and the pressure drop of the transmission oil is suppressed.
[0094]
In the second embodiment, the predetermined temperature T1 may be set to different values for transmission oil and engine oil and controlled individually. For example, the temperature at which the heat exchange control valve 44 of the heat exchange passage 42 provided with the transmission oil heat exchanger 18 is opened is set to the heat exchange control valve 43 of the heat exchange passage 41 provided with the engine oil heat exchanger 17. If the value is higher than the temperature at which the engine is opened, the controllability of the transmission is maintained by keeping the transmission oil temperature higher than the engine oil temperature while preventing the engine oil from overheating after warming up. Can be improved.
[0096]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the engine is cold, the heat exchange control valve and the heater control valve are turned on for a predetermined period after the engine is started. Close control And circulating the cooling water to the water jacket Stopped In some cases, when the cooling water pressure exceeds a predetermined value, the pressure valve is opened and the bypass passage is opened, so that an excessive increase in the cooling water pressure is prevented and problems such as hose disconnection are prevented.
[0097]
Further, at the cold start, the engine oil and the transmission oil are prevented from being cooled by the engine oil heat exchanger and the transmission oil heat exchanger. Further, the heat generated by the combustion is prevented from being carried away, and the engine warm-up proceeds promptly, and the temperature of the exhaust is prevented from being lowered, so that the catalyst device is activated early. As a result, it is not necessary to increase the amount of fuel in the cold state or increase the amount of fuel for the early activation of the catalyst, which not only improves fuel consumption but also prevents emission deterioration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of a composite valve (pressure valve, temperature sensitive valve).
FIG. 3 is a view showing a state in which a temperature sensing valve of the composite valve is opened.
FIG. 4 is a view showing a state in which the pressure valve of the composite valve is opened.
FIG. 5 is a diagram showing a valve opening water pressure characteristic with respect to a cooling water temperature of a pressure valve of a composite valve.
FIG. 6 is a control configuration diagram of the engine cooling device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a circulating state of cooling water when the water pressure in the bottom bypass passage becomes equal to or higher than a predetermined pressure until the catalytic device is activated after the cold start.
FIG. 8 is a diagram showing a circulating state of cooling water until the temperature sensing valve of the composite valve is opened after the catalyst device is activated.
FIG. 9 is a diagram showing a circulating state of cooling water in a light load state after warm-up.
FIG. 10 is a diagram showing a circulating state of cooling water in a high load state after warm-up.
FIG. 11 is a graph showing changes in engine water temperature and transmission oil temperature after cold start.
FIG. It is a whole block diagram of the cooling device of the engine which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
FIG. 13 It is a control block diagram of the cooling device of the engine which concerns on the 2nd Embodiment.
FIG. 14 It is a figure which shows the circulating state of the cooling water in case the water pressure of a bottom bypass channel becomes more than predetermined pressure until it becomes an active state after a cold start.
FIG. 15 It is a figure which shows the circulating state of the cooling water after a catalyst apparatus will be in an active state until a temperature sensing valve of a composite valve opens.
FIG. 16 It is a figure which shows the circulation state of the cooling water in a light load state after warming up.
FIG. 17 It is a figure which shows the circulation state of the cooling water in a high load state after warming-up.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Automatic transmission
4 catalytic equipment
11 Water pump
12 Radiator
13 1st main passage (cooling water circulation passage)
14 Second main passage (cooling water circulation passage)
15 Compound valve (temperature sensing valve, pressure valve)
15a 1st port
15b 2nd port
15c 3rd port
15d 4th port
16 Heat exchange passage
17 Electric water pump
18 Heat exchange control valve
19 Heat exchanger for transmission oil
20 Heat exchanger for engine oil
21 Heater passage
22 Heater control valve
23 Heater core
24 Bottom bypass passage (bypass passage)
34 1st movable body (movable body which moves to one direction which opens 1st port)
35 1st valve body (valve body of temperature sensitive valve)
37 Second movable body
38 Second valve body (valve body of pressure valve)
39 Second spring (elastic body)
T1 first predetermined temperature
W wax (thermal expansion)

Claims (9)

エンジンのウォータジャケットとラジエータとを通る冷却水循環通路と、該循環通路のうち、エンジンのウォータジャケットの冷却水排出口とラジエータの冷却水導入口との間の第１通路と、ラジエータの冷却水排出口とエンジンのウォータジャケットの冷却水導入口との間の第２通路とを接続するバイパス通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、エンジンオイル用熱交換器と変速機オイル用熱交換器との少なくとも一方が備えられた熱交換通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、室内暖房用ヒータが備えられたヒータ通路と、循環通路上に設けられ、エンジンで駆動される機械式のウォータポンプと、循環通路上に設けられ、冷間時にラジエータへの冷却水の供給を阻止する感温弁と、上記熱交換通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御する熱交換制御弁と、上記ヒータ通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御するヒータ制御弁とが備えられており、かつ排気通路上に触媒装置が備えられたエンジンの冷却装置であって、冷間時に、エンジンが始動してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じ制御する制御手段と、上記バイパス通路上に設けられ、該通路内の冷却水圧が所定圧以上のときに開く圧力弁とが備えられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。A cooling water circulation passage passing through the water jacket and the radiator of the engine, a first passage between the cooling water discharge port of the engine water jacket and the cooling water introduction port of the radiator, and the cooling water discharge of the radiator. An engine oil heat exchanger and transmission oil are provided between the first passage and the second passage, the bypass passage connecting the outlet and the second passage between the cooling water inlet of the engine water jacket. A heat exchange passage provided with at least one of the heat exchangers for heating, a heater passage provided with a heater for indoor heating provided between the first passage and the second passage, and a circulation passage; A mechanical water pump driven by the engine, a temperature sensing valve provided on the circulation passage to prevent cooling water from being supplied to the radiator when cold, and a heat sensing passage provided on the heat exchange passage. A heat exchange control valve that controls the flow rate of the cooling water in the heater, a heater control valve that is provided on the heater passage and controls the flow rate of the cooling water in the passage, and a catalyst device is provided on the exhaust passage. A cooling device for the engine, which is provided on the bypass passage, and is provided on the bypass passage for controlling the heat exchange control valve and the heater control valve to be closed during a predetermined period after the engine is started when the engine is cold. And a pressure valve which opens when the cooling water pressure of the engine is equal to or higher than a predetermined pressure. ヒータ通路の上流部と熱交換通路の上流部とは合流しており、該合流部より上流に電動ウォータポンプが配設されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。2. The engine cooling device according to claim 1, wherein the upstream portion of the heater passage and the upstream portion of the heat exchange passage are merged, and an electric water pump is disposed upstream of the merge portion. 変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に直列に配置されており、かつ、変速機オイル用熱交換器はエンジンオイル用熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却装置。Both a heat exchanger for transmission oil and a heat exchanger for engine oil are provided, and these heat exchangers are arranged in series on the heat exchange passage, and the heat exchange for the transmission oil The engine cooling device according to claim 1 or 2, wherein the vessel is disposed upstream of the engine oil heat exchanger. 変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に並列に配置されており、かつ、熱交換制御弁は、変速機オイル用熱交換器が設けられた第１分岐通路とエンジンオイル用熱交換器が設けられた第２分岐通路との両方に備えられており、制御手段は、エンジンが暖機された後、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開き、第２分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、エンジンオイルの温度が第２所定温度よりも高いときは開くように構成されており、第１所定温度は第２所定温度よりも高い値とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却装置。Both the heat exchanger for transmission oil and the heat exchanger for engine oil are provided, these heat exchangers are arranged in parallel on the heat exchange passage, and the heat exchange control valve is The control means is provided in both the first branch passage provided with the transmission oil heat exchanger and the second branch passage provided with the engine oil heat exchanger, and the control means is provided after the engine is warmed up. The heat exchange control valve provided in the first branch passage is opened when the temperature of the transmission oil is higher than the first predetermined temperature, and the heat exchange control valve provided in the second branch passage is opened with the temperature of the engine oil. 3 is configured to open when the temperature is higher than the second predetermined temperature, and the first predetermined temperature is higher than the second predetermined temperature. Engine cooling system. 制御手段は、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ第１所定温度よりも低いときは閉じ、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開くことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの冷却装置。The control means opens the heat exchange control valve provided in the first branch passage when the temperature of the transmission oil is lower than the temperature of the cooling water after a predetermined period of time has elapsed since the engine started in the cold state. 5. The opening is closed when the temperature of the transmission oil is higher than the temperature of the cooling water and lower than the first predetermined temperature, and is opened when the temperature of the transmission oil is higher than the first predetermined temperature. The engine cooling device according to 1. 第１所定温度は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のエンジンの冷却装置。6. The engine cooling according to claim 4, wherein the first predetermined temperature is set to a lower value when the engine speed is a low speed near the idle speed than when the engine speed is a high speed. apparatus. ウォータポンプは遠心式のものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。The engine cooling apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the water pump is of a centrifugal type. 感温弁と圧力弁とは一体化された複合弁であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。The engine cooling device according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature sensing valve and the pressure valve are an integrated composite valve. 感温弁と圧力弁とが一体化された複合弁は、冷却水循環通路とバイパス通路との合流部に配設されており、上記冷却水循環通路におけるラジエータ側通路に通じる第１ポートと、上記バイパス通路に通じる第２ポートと、第１ポートを開閉する感温弁の弁体と、第２ポートを開閉する圧力弁の弁体と、感温弁の弁体が取り付けられて、内部に充填された熱膨張体の熱膨張時に第１ポートを開く一方向に移動する可動体と、該可動体と圧力弁の弁体との間に設けられ、可動体の上記一方向への移動時に圧力弁の弁体を閉じ方向に付勢する付勢力が強まる弾性体とを有することを特徴とする請求項８に記載のエンジンの冷却装置。A composite valve in which the temperature sensing valve and the pressure valve are integrated is disposed at the junction of the cooling water circulation passage and the bypass passage, and includes a first port communicating with the radiator side passage in the cooling water circulation passage, and the bypass A second port that leads to the passage, a valve body of a temperature sensing valve that opens and closes the first port, a valve body of a pressure valve that opens and closes the second port, and a valve body of the temperature sensing valve are attached to fill the interior. A movable body that moves in one direction that opens the first port during thermal expansion of the thermal expansion body, and a pressure valve that is provided between the movable body and the valve body of the pressure valve. The engine cooling device according to claim 8, further comprising an elastic body that increases a biasing force that biases the valve body in the closing direction.
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