JP4456162B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の暖機動作時において、冷却水を短時間で効率的に昇温させることができ、且つその構造を簡単にすることができるエンジンの冷却装置に関する。

近年、自動車に対する低燃費化、排気ガスのクリーン化の要望が益々高まってきている。そのため車両の低燃費化、排気ガスのクリーン化を目的として、エンジン始動直後における暖機時の冷却水を早期に昇温させて、エンジン始動から短時間で最良状態にするための手段の研究開発・実用化が盛んに行われるようになってきている。このように冷却水を早期に昇温させることを目的とした文献として特許文献１が挙げられる。

上記特許文献1は、ラジエータが配置されたラジエータ循環流路と、ヒータコアが配置されたヒータ循環流路と、熱交換を行わないバイパス循環流路を並列に設け、バイパス循環流路に制御弁を設け、制御弁とサーモスタットとを直列に配置したものである。この制御弁は圧力制御弁であり、バイパス循環流路内の圧力が所定値以上で開弁する。そして、冷却水の水温が低い暖機途中は、サーモスタットによりラジエータ循環回路を遮断して、冷却水がラジエータを通過しないようにして、冷却水が冷却される事を防止する。また、冷却水の水温が低い暖機途中は、冷却水をヒータコアが配置されたヒータ循環流路のみに流したり、もしくは冷却水をヒータ循環流路とバイパス循環流路に流し、冷却水の昇温を早く行おうとするものである。
特開２００７−１２０３８１

上記特許文献１によって、冷却水の早期昇温を達成することは可能である。しかし、特許文献１には、以下に述べるような課題がまだ残されている。まず、制御弁が開く前（閉じている時）の低水温時では、サーモスタット及び制御弁は、両方がほぼ閉じているため、冷却水のほぼ全てはヒータコアが配置されたヒータ循環流路を流れる。ヒータコアは放熱源であるため、ヒータコアからの放熱により冷却水の昇温が遅くなる。

さらに、低水温時で且つ（所定圧力に満たない状態で）制御弁が開弁しない程度にポンプが高回転時の時には、冷却水はバイパス循環流路を流れず、ヒータコアが配置されたヒータ循環流路に流れ込むので、ヒータコアには冷却水がより多く流れ込むことになる。そのために冷却水の熱はより多くヒータコアに奪われ、その結果冷却水の昇温はますます遅くなる。また、サーモスタットが閉じていて、制御弁が開いている圧力または水温の時には、ラジエータに冷却水は流れず、制御弁は開いているためヒータ循環流路とバイパス循環流路に冷却水が流れることになる。

しかし、バイパス循環流路は、ヒータ循環流路とは構造が異なり、特定の通水抵抗となる物は何ら存在しない。そのため冷却水の大部分はバイパス循環流路を流れ、なおかつ抵抗が無いためバイパス循環流路を流れる冷却水の流速は非常に大きいものとなる。冷却水の流速が非常に大きいという事は、冷却水が発熱源であるエンジンに留まる時間が短く、冷却水が熱を受け取る量が減少してしまい、冷却水の昇温が遅くなることにつながる。前述したように、制御弁が開いていると冷却水の大部分が通水抵抗の低いバイパス循環流路の方を流れてしまうことになり、ヒータ循環流路を流れる冷却水が減少するため、ヒータコアを暖める能力が低下し、その結果、暖房温度が低下してしまうことになる。

また、制御弁の急速な開閉により、バイパス循環流路を流れる冷却水の流量（流速）が急変し、配管内に脈動やウォーターハンマー現象が発生する恐れもある。車両用冷却水回路の配管は途切れずに全周つながっているため、配管内で発生した衝撃波は冷却水回路全体に伝播する。その結果、冷却水回路の中で、ヒータコアは車内を暖房するためにドライバーから最も近い場所に設置されるため、上記衝撃波がヒータコアを振動させ、ドライバーに異音や振動として不快感を与えてしまう恐れも存在する。

その他に、前記制御弁は、圧力によって制御されるものであって、ある一定圧力になるまで開弁しない構造であるため、冷却水回路の配管内の圧力は制御弁が開弁するまで上昇し続けて、前記配管内の圧力上昇により冷却水回路の配管寿命が短くなる可能性がある。本発明の目的は、自動車の暖機動作時において、冷却水を短時間で効率的に昇温させることができ、且つその構造を簡単にすることにある。

そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、エンジンからラジエータとサーモスタットを循環するラジエータ循環流路と、前記エンジンからヒータコアと前記サーモスタットを循環するヒータ循環流路と、前記エンジンから電子制御バルブを通過して前記サーモスタットを循環するバイパス循環流路と、冷却水を循環させるポンプとからなり、前記ラジエータ循環流路,ヒータ循環流路及びバイパス循環流路は、前記サーモスタットで合流されると共に該サーモスタットからエンジンの間は共有流路とし、該共有流路には前記ポンプが設けられ、前記エンジンや前記ポンプの回転数が高い領域では冷却水の流量が多くなる構成とされ、前記サーモスタットによって暖機始動及び暖機作動時は前記ラジエータ循環流路の循環が略停止されると共に前記バイパス循環流路は冷却水循環が作動され、前記電子制御バルブは冷却水の水温上昇に伴い開度が最小から徐々に増加され、暖機終了時は前記ラジエータ循環流路は循環が作動され、前記バイパス循環流路は略停止され、前記電子制御バルブは閉弁時であっても完全に閉弁せず、暖機初期段階からある程度開弁している状態とされることにより、冷却水の一部はバイパス循環流路を流れてなるエンジンの冷却装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明は、前述の構成において、前記ラジエータ循環流路におけるエンジンの下流側箇所にはセンサ及びＥＣＵからなる水温測定制御手段が設けられ、該水温測定制御手段による測定水温と暖機終了時の設定水温との差が減少するに従い、前記電子制御バルブの弁開度は略閉じ状態から弁開度が次第に増加してなるエンジンの冷却装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、前述の構成において、前記エンジンの回転数及びエンジン負荷を検知する検知手段が設けられ、前記エンジンの回転数及び負荷の増加に従い、前記電子制御バルブの弁開度は次第に減少してなるエンジンの冷却装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、前述の構成において、前記ヒータ循環流路のヒータコアの上流側にはヒータバルブが設けられ、ヒータ循環流路の循環を適宜停止可能としてなるエンジンの冷却装置としたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、バイパス循環流路において冷却水の水温上昇に伴い、開閉弁の開度が最小から徐々に増加される電子制御バルブを備えている。さらに、暖機開始及び暖機作動時では、サーモスタットがラジエータ循環流路の冷却水循環を略停止しており、冷却水は、バイパス循環流路に略集中的に流れ込むようになっている。このような状態で、且つ冷却水の水温が低い状態では、電子制御バルブは開閉弁の開度は小さくなっているので、電子制御バルブ箇所の冷却水の流量は少なくなり、バイパス循環流路全体を流れる冷却水の流速が遅くなる。

これによって、冷却水がエンジン内を通過している時間が増加し、冷却水は早期に昇温させることができる。また、暖機終了時は、前記ラジエータ循環流路は循環が作動され、前記バイパス循環流路は停止されることにより通常の冷却水の動作に円滑に移行することができ、バイパス循環流路の冷却水循環からラジエータ循環流路の冷却水循環への移行を円滑にすることができる。

特に、暖房が停止（０ＦＦ）時には、ヒータ循環流路が遮断されるので、冷却水のほとんどは特定の放熱源の無いバイパス循環流路を流れ、より一層、冷却水を昇温させることができる。さらに、電子制御バルブは、開閉弁が徐々に変化するものであり、バイパス循環流路の冷却水の流れを徐々に変化させることができるので、バイパス循環流路内における冷却水の流れの急激な変化がないので衝撃波も発生しにくくなり、このような衝撃波による異音や振動の低減を図ることでドライバーにとって不快感を与えることがない。また、循環流路を構成する配管の長寿命化を図ることができる。

請求項２の発明では、ラジエータ循環流路においてエンジンの下流側箇所にはセンサ及びＥＣＵからなる水温測定制御手段が設けられ、該水温測定制御手段のセンサによる測定水温と暖機終了時の設定水温との差が減少するに従い、前記電子制御バルブの弁開度は略閉じ状態から弁開度が次第に増加することにより、ＥＣＵが冷却水の水温から暖機終了時を正確に判断して、開閉弁が最大になり、バイパス循環流路の冷却水循環からラジエータ循環流路の冷却水循環への移行の機会を適切に判断して作動することができ、暖機運転から通常運転へ極めて正確に移行できる。

請求項３の発明では、エンジンの回転数及びエンジン負荷を検知する検知手段が設けられ、エンジンの回転数及び負荷の増加に従い、前記電子制御バルブの弁開度は次第に減少するようにしたことで、冷却水の温度変化と共にエンジンの状況にも応じて電子制御バルブによる冷却水の流れの制御を行うことができる。請求項４の発明では、ヒータ循環流路のヒータコアの上流側にはヒータバルブが設けられ、ヒータ循環流路の循環を適宜停止可能としているので、暖機開始及び暖機過程において、ヒータ循環流路の遮断を行うことができ、バイパス循環流路のみに冷却水が流れる構造とし、冷却水を早期に昇温させることができる。

本発明では、図１に示すように、ラジエータ循環流路Ａ及びヒータ循環流路Ｂにバイパス循環流路Ｃを加えたものである。これら循環流路は配管により構成されたものであり、ラジエータ循環流路Ａは、エンジン１からラジエータ２を通過して前記エンジン１に戻る循環流路である。ヒータ循環流路Ｂは、前記エンジン１からヒータコア４を通過して前記エンジン１に戻る循環流路である。バイパス循環流路Ｃは、エンジン１から電子制御バルブ５を介してエンジン１に戻る循環流路である。

これらの循環流路は、サーモスタット３で合流されるものであり、前記ラジエータ循環流路Ａでは、エンジン１からラジエータ２を通過してサーモスタット３に到る流路をラジエータ流路Ｊaとする。また、前記ヒータ循環流路Ｂでは、エンジン１からヒータコア４を通過してサーモスタット３に到る流路をヒータ流路Ｊｂとする。前記バイパス循環流路Ｃでは、エンジン１から電子制御バルブ５を通過してサーモスタット３に到る流路をバイパス流路Ｊｃとする。

そして、前記ラジエータ循環流路Ａ，ヒータ循環流路Ｂ及びバイパス循環流路Ｃは、合流するサーモスタット３の位置からエンジン１に戻る流路は、一つの流路が共有されて共有流路Ｊｄとする。すなわち、前記ラジエータ循環流路Ａは、ラジエータ流路Ｊaと共有流路Ｊｄとから構成され、前記ヒータ循環流路Ｂは、ヒータ流路Ｊｂと共有流路Ｊｄとから構成され、前記バイパス循環流路Ｃは、バイパス流路Ｊｃと共有流路Ｊｄとから構成される。

このように、前記ラジエータ流路Ｊa，ヒータ流路Ｊｂ及びバイパス流路Ｊｃは、前記サーモスタット３に到るまではそれぞれが独立した流路であり、該サーモスタット３からエンジン１まで、共通した１本の流路となる。図２は、前記ラジエータ循環流路Ａ,ヒータ循環流路Ｂ及びバイパス循環流路Ｃがそれぞれ独立した流路であることを示す図である。前記サーモスタット３は方向制御弁３１を具備しており、前記ラジエータ流路Ｊa、ヒータ流路Ｊｂ及びバイパス流路Ｊｃからの冷却水を前記方向制御弁３１を介して前記共有流路Ｊｄに適宜に振り分け冷却水をエンジン１に戻す。

前記電子制御バルブ５は、後述するＥＣＵ９（Engine-Control-Unit）によって、制御される開閉弁５１が設けられている。該開閉弁５１は、ＥＣＵ９からの情報信号に基づいて開閉弁５１が開き、前記バイパス流路Ｊｃに冷却水を流すものであるが、前記開閉弁５１は、高い精度で開度を制御することができる。すなわち、電子制御バルブ５は、冷却水の流量を極めて少量から全開時の大量にまで調整できる。また、前記開閉弁５１は、その開き動作が、冷却水の水温変化によって徐々に行われるものであり、瞬時に開閉が行われるものではない。

前記ラジエータ循環流路Ａには、冷却水の水温を測定し、その測定に基づいて、前記バイパス循環流路Ｃにおける電子制御バルブ５の開閉弁５１の開閉を制御する測定制御手段が設けられている。該測定制御手段で、実際に冷却水の水温測定を行うのは前記エンジン１の下流側箇所に設けられた水温センサ８である。また、前記エンジン１の下流側とは、エンジン１から冷却水が出て行く側の流路であり、エンジン１の上流側とはエンジン１に冷却水が入っていく側の流路である。したがって、前記水温センサ８は、ラジエータ循環流路Ａのラジエータ流路Ｊaのエンジン１に近接した位置に設けられることになる。さらに、ラジエータ循環流路Ａにおいて、前記ラジエータ２の下流側にも水温センサ８が設けられている。

前記ラジエータ循環流路Ａにおけるエンジン１の下流側の水温センサ８は、第１水温センサ８１と称する。さらに、ラジエータ２の下流側にも水温センサ８が設けられることもある。このラジエータ２の下流側の水温センサ８は、第２水温センサ８２と称する。該第２水温センサ８２は、ラジエータ流路Ｊaにおいて前記ラジエータ２と前記サーモスタット３との間に設けられることになる（図１参照）。第２水温センサ８２は、前記第１水温センサ８１の水温測定を種々の条件に基づいて補正し、より一層良好な条件で冷却水を循環流路に流すようにするものである。水温センサ８（第１水温センサ８１及び第２水温センサ８２）は、冷却水の水温を測定し、その情報をＥＣＵ９に伝達し、該ＥＣＵ９が状況判断して電子制御バルブ５に開閉弁５１の開度を決定する情報を伝達する。

次に、本発明の構成における、暖機開始及び暖機作動の冷却水の早期昇温動作について説明する。まず、暖房の停止（０ＦＦ）時については、ヒータバルブ７を閉じて、ヒータ循環流路Ｂの冷却水の流れを略遮断し、前記ヒータコア４に冷却水をほとんど通過させない状態とする（図３参照）。前記ヒータバルブ７は、運転室の暖房スイッチによって操作される。同時に、前記サーモスタット３の方向制御弁３１によって、前記ラジエータ循環流路Ａの冷却水の流れを略遮断し、前記ラジエータ２にほとんど冷却水を通過させない状態とする（図３参照）。このような状態において、冷却水はバイパス循環流路Ｃのみを通過するものであり、前記電子制御バルブ５によって、冷却水の流速を遅い状態に抑制制御し、冷却水がエンジン１内を遅い速度で移動するために昇温が早められる。

電子制御バルブ５の開閉弁５１の開閉は、水温測定制御手段により、以下のように行われる。また、ここでは、水温測定制御手段の水温センサ８は、第１水温センサ８１のみが装着された最も単純な基本構成としたものについて説明する。まず、前記第１水温センサ８１と前記ＥＣＵ９によって、前記電子制御バルブ５の開閉弁５１の開度ΔTW1として設定される。該開度ΔTW1は、前記開閉弁５１の開き量であり、この開度ΔTW1の大小によって、電子制御バルブ５を流れる冷却水の量が決定され、その結果バイパス循環流路Ｃ全体の冷却水の流速が決定する。

その開度ΔTW1が大きい場合は、前記開閉弁５１の開きが大きく〔図３（Ｃ）,（Ｄ）参照〕、開度ΔTW1が小さい場合は、開閉弁５１の開きは小さい〔図３（Ａ）,（Ｂ）参照〕。その開度ΔTW1は、エンジン下流部分の暖機終了時の設定水温TW1aと、エンジン下流側の測定水温TW1ｂとの温度差の情報信号がＥＣＵ９に送られて制御される。この温度差TW1は、以下の式によって決定される。
「温度差TW1＝暖機終了設定水温TW1a−測定水温TW1ｂ」
ここで、測定水温TW1ｂとは、前記水温センサ８によって、実測された水温である。
電子制御バルブ５の開閉弁５１の開度ΔTW1は、温度差TW1によって決定されるものである。すなわち、以下に示す式によって表わされる。
「ΔTW1＝エンジン下流部分の暖機終了水温−エンジン下流部分水温（TW1ｂ）」

前記温度差TW1は、小さくなるほど前記開度ΔTW1は大きくなるように設定される。これによって、温度差TW1が大きいとき、すなわち、測定水温TW1ｂが設定水温TW1aよりもかなり低い場合には、前記電子制御バルブ５の開閉弁５１は、開度ΔTW1が小さくなり〔図３（Ａ）,（Ｂ）参照〕、バイパス循環流路Ｃにおいて冷却水が電子制御バルブ５を通過する流量は少なくなるように制御される。ゆえに、前記バイパス循環流路Ｃ全体の冷却水の流速は遅くなり、該冷却水はエンジン１内を通過する時間が長くなり、その分だけ、冷却水は昇温され易い状態となっている。

また、エンジン１の下流部分の冷却水が昇温するのに従い、前記温度差TW1の値が減少し（すなわち、測定水温TW1ｂと設定水温TW1aとが近似してくると）、電子制御バルブ５の開閉弁５１は大きく開いてゆくことになりバイパス循環流路Ｃ全体の流速は早くなる〔図３（Ｃ）,（Ｄ）参照〕。前記温度差TW1が減少し、ゼロになると（すなわち、測定水温TW1ｂが設定水温TW1aと同一になる）と電子制御バルブ５の開閉弁５１の開度ΔTW1は最大となり、電子制御バルブ５を流れる冷却水は増加し、バイパス循環流路Ｃ全体を流れる冷却水の流速は最大になる〔図３（Ｃ）,（Ｄ）参照〕。これによって、暖機過程における冷却効率は最大限となる。

次に、前記第１水温センサ８１に第２水温センサ８２を加えて、該第２水温センサ８２を前記第１水温センサ８１とＥＣＵ９とによる制御を補正し、さらに高い精度にて電子制御バルブ５の開閉弁５１を制御する実施形態も存在する（図１及び図５参照）。この第２水温センサ８２による電子制御バルブ５の開閉弁５１の開きを補正開度ΔTW2 とする。第２水温センサ８２は、前記ラジエータ２の下流側に設けられたものであり、エンジン１の下流側に設けられた第１水温センサ８１の測定水温のみでは、ラジエータ循環流路Ａの温度分布に大きなバラツキが存在する場合に、電子制御バルブ５の開閉弁５１の動作を安定させるものである。前記補正開度ΔTW2とは、前記温度分布による大きなバラツキを考慮して、前記開度ΔTW1による電子制御バルブ５の開閉弁５１の開度をさらに適正な状態にするものである。

第２水温センサ８２によって、ラジエータ２下流側の測定水温TW2ｂが測定され、暖機終了設定水温TW2a、との温度差の情報信号がＥＣＵ９に送られて制御される。この温度差TW2は、以下の式によって決定される。
「温度差TW2＝暖機終了設定水温（TW2a）−ラジエータ下流部測定水温（TW2b）」
補正開度ΔTW2は、温度差TW2によって設定され、前記ＥＣＵ９には第１水温センサ８１と共に第２水温センサ８２からの情報も伝達され、前記電子制御バルブ５の開閉弁５１の開度ΔTW1が補正開度ΔTW2によって、補正されてゆくものである。

このような構成に、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Tが電子制御バルブ５の開度を設定する要素が加えられる実施形態が存在する。この実施形態は、具体的には、以下に示す式によって表わされる。
（電子制御バルブのバルブ開度）＝開度ΔTW1＋（エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Tによる補正）＋補正開度ΔTW2
すなわち、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Tが大きいほど開閉弁５１の開度を小さくし、電子制御バルブ５の開閉弁５１は閉じる方向に進む。暖機終了によって、サーモスタット３の方向制御弁３１がラジエータ循環流路Ａを流通自在に開弁すると、冷却水はラジエータ２により冷却され、電子制御バルブ５の役割は終了する。図６は、暖機開始から暖機終了に至る過程で、第１水温センサ８１及び第２水温センサ８２による冷却水の温度差による情報と、エンジン回転数Ne及びエンジン負荷Tの情報を与えたフローチャートである。

このフローチャートにおいて、第１水温センサ８１による、基本開度（ΔTW1）は、測定水温TW1が上昇すると、ΔTW1は小さくなり、開閉弁５１の開きは大きくなることが示されている。エンジン回転負荷補正値は、３本の線形が描かれており、右上に向かうほど、小さい数値を掛け合わせたもので、開閉弁５１の開度は小さくなる。また左下に向かうほど大きい数値を掛け合わせるので開閉弁５１の開度は大きくなる。例えば、掛け合される数値は左から右に向かって線形に対してそれぞれ（×１．０），（×０.５），（×０．３）とする。

補正開度ΔTW2については、その数値が大きいときには測定水温TW2bが低いということであり、冷却水回路全体はまだ暖まっていない状態にある。グラフは、小さい補正値が掛け合されるため、開閉弁５１の開度は小さくなる。測定水温TW2bが上昇することは、冷却水回路全体が暖まったことを意味し、補正値（開度）が大きくなることである。

電子制御バルブ５の開閉弁５１は、冷却水の水温が上昇するのに従い、徐々に開いていくものであり、瞬間的に開閉することはない。暖機が終わる頃には電子制御バルブ５の開閉弁５１は完全に開き状態（全開）となり、暖機後の通常運転時において前記電子制御バルブ５は、特別な制御は行わず開弁したままであるが、暖機後の通常運転時はバイパス循環流路Ｃに対してサーモスタット３は閉弁しているため、バイパス循環流路Ｃを冷却水はほとんど流れなくなる。

但し、暖機途中においてもエンジン回転数Neやエンジン負荷Tが高くなった場合は、電子制御バルブ５の開閉弁５１の開度を小さくすることになる。これによりバイパス循環流路Ｃに並列に配置されているヒータ循環流路Ｂに配置されたヒータコア４に流れる冷却水の流量は若干増加するが、ヒータコア４による通水抵抗が大きく、ヒータ循環流路Ｂの配管直径が小さいという事により、ヒータ循環流路Ｂを流れる冷却水の流量はある程度の流量でサチレーション（飽和、収束）するものであり、それほどヒータ循環流路Ｂの流量は増加しない。

また、バイパス循環流路Ｃにおいて、電子制御バルブ５を絞る事により、ヒータ循環流路Ｂ及びバイパス循環流路Ｃの総合的な通水抵抗が増大するため、前記エンジン１を通過する冷却水の流速が遅くなり、冷却水は発熱源であるエンジン１からより多くの熱を受け取る事が出来るため、エンジン回転数Neやエンジン負荷Tが高くなったとしても冷却水の暖機を早くする事が可能である。

ここで、電子制御バルブ５は、閉弁時であっても完全には閉弁せず、且ついきなり開弁するものではない。そして暖機の開始から開閉弁５１は、徐々に開度が大きくなるように開弁していく構造としているので、暖機初期段階から開閉弁５１はある程度、開弁している状態となり、ポンプ６によって発生した圧力を電子制御バルブ５の下流側に圧力を逃がす事ができ、ラジエータ循環流路Ａ，ヒータ循環流路Ｂ及びバイパス循環流路Ｃの配管内の圧力の上昇を抑制し、それによって配管の長寿命化も可能となる。また電子制御バルブ５の開閉弁５１により発生する脈動を低減し、それによってドライバーにとって不快な異音や振動を無くし、かつ冷却水回路の配管内の圧力を低減し、それによって配管寿命の増加を図る効果も奏する。

次に、本発明の作動過程を説明する。エンジン１の始動直後の最も冷却水が冷えている状態では、電子制御バルブ５の開閉弁５１は略閉じているため、バイパス循環流路Ｃにはさほど冷却水は流れない。またサーモスタット３も略閉じているためラジエータ循環流路Ａにもさほど冷却水は流れない。冷却水は、主にヒータ循環流路Ｂのみに流れることが可能である。ヒータコア４の上流側には、ヒータバルブ７が配置されており、車内で暖房を作動（ＯＮ）した時はヒータバルブ７が開弁し、ヒータ循環流路Ｂ内を冷却水が循環し、ヒータコア４に冷却水が流れ込む。

暖房の停止（ＯＦＦ）の時は、ヒータバルブ７が閉弁しており、ヒータ循環流路Ｂは遮断され、ヒータコア４には冷却水は流れ込まず、その結果、冷却水はラジエータ循環流路Ａとバイパス循環流路Ｃのそれぞれをわずかに流れる程度となる。またエンジン１の始動直後の最も冷却水が冷えている状態では、電子制御バルブ５の開閉弁５１の開度は最も小さいためにバイパス循環流路Ｃ内を流れる冷却水は、流速が最も遅くなり、発熱源であるエンジン１を通過する冷却水の流速も遅くなって、冷却水のエンジン１を通過する時間が長くなり、冷却水の昇温を早くすることができる。

この段階では、電子制御バルブ５の開閉弁５１は略閉じている状態のため、ドライバーが暖房を作動（ＯＮ）させてヒータバルブ７が開弁すると、バイパス循環流路Ｃの通水抵抗は電子制御バルブ５箇所で大きくなっているため、冷却水は十分にヒータコア４に供給される。暖機初期で、なお且つ暖房作動（ＯＮ）時であったとしても、冷却水の一部はバイパス循環流路Ｃの配管を流れるため、冷却水の昇温は早くなる。

エンジン１が暖機の中期から後期に亘っての過程では、エンジン１はある程度温まっており、エンジン１の下流部側に取り付けられた第１水温センサ８１で測定した水温は上昇を始める。サーモスタット３は、この時点では略閉じているためラジエータ２の下流部分に取り付けられた第２水温センサ８２で測定した水温の上昇速度は、エンジン１下流側の水温の上昇速度より遅くなる。

上記の制御構成では、補正開度ΔTW2 によって開度ΔTW1は、補正されつつ電子制御バルブ５の開閉弁５１が開弁し始める。この時点ではまだサーモスタット３は略閉じているためラジエータ循環流路Ａにさほど冷却水は流れない。また上述したように電子制御バルブ５が開き始めるためバイパス循環流路Ｃに本格的に冷却水が流れ始める。このためヒータバルブ７を開弁（暖房を作動）したとしても、ある程度の割合で冷却水はバイパス循環流路Ｃの方にも流れるため、放熱源であるヒータコア４に流れ込む冷却水の割合が減少し、より早く冷却水は昇温する。

ヒータ循環流路Ｂには、ヒータコア４が通水抵抗となり、電子制御バルブ５が開弁した場合、バイパス循環流路Ｃには特定の通水抵抗となる部品が存在しないため、冷却水の多くはバイパス循環流路Ｃを流れようとする傾向となり、冷却水の多くが特定の放熱源の無いバイパス循環流路Ｃを流れて、冷却水の昇温が早まる。また暖房が停止（０ＦＦ）時には、ヒータバルブ７は閉じているため冷却水のほぼ全部がバイパス循環流路Ｃを流れ、冷却水はラジエータ２やヒータコア４等の特定の放熱源を通過せず、より早く冷却水は昇温される。

ここで、電子制御バルブ５の開閉弁５１は完全に開弁している訳ではないため、電子制御バルブ５が完全に開弁している状態と比較して、発熱源であるエンジン１を通過する冷却水の流速は低いものとなっており、電子制御バルブ５が存在しない場合と比較しても冷却水の昇温は早い。すなわち、電子制御バルブ５をある程度開弁する事でヒータコア４を流れる冷却水の流量を減らしヒータコア４からの放熱を抑制し、電子制御バルブ５を完全に開弁しない事で発熱源であるエンジン１を通過する冷却水の流速を低く保つ制御を行っている。

暖機終了後においては、サーモスタット３は、冷却水が温まった状態ではラジエータ循環流路Ａ側を流通させるように方向制御弁３１が開弁し、電子制御バルブ５が配置されているバイパス循環流路Ｃ側を流通させる方向制御弁３１は閉弁し、また電子制御バルブ５は開弁したままとなるが、バイパス循環流路Ｃの方向制御弁３１が閉弁しているためバイパス循環流路Ｃを冷却水はほとんど流れない。バイパス循環流路Ｃ側を流通させるサーモスタット３が閉弁するため、冷却水のほぼ全部はラジエータ循環流路Ａを流れ、冷却水の冷却が行われる。

暖機途中において、エンジン回転数Neまたはエンジン負荷Tが上昇した領域では電子制御バルブ５を絞る制御を行っている。これは、暖機途中においてエンジン１やポンプ６の回転数など高い領域ではポンプの回転数増加などの理由により冷却水の流量も必然的に多くなっているため、電子制御バルブ５の開閉弁５１が絞られる事でヒータ循環流路Ｂ及びバイパス循環流路Ｃを流れる冷却水の流量を減少させ、発熱源であるエンジン１を通過する冷却水の流速を遅くする事で、より早く冷却水の昇温を図るものである。

本発明の構成を示す循環流路の構成図である。 ラジエータ循環流路,ヒータ循環流路及びバイパス循環流路がそれぞれ独立する構成とした循環回路の構成図である。 （Ａ）は暖機開始時におけるバイパス循環流路の冷却水の流れを示す構成図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図、（Ｃ）は暖機終了時におけるバイパス循環流路の冷却水の流れを示す構成図、（Ｄ）は（Ｃ）の（イ）部拡大図である。 （Ａ）は暖機終了後のラジエータ循環流路の冷却水の流れを示す構成図、（Ｂ）は暖機終了後のラジエータ循環流路とヒータ循環流路の冷却水の流れを示す構成図である。 （Ａ）はバイパス循環流路においてエンジン回転数及びエンジン負荷の情報を与えた暖気開始時における冷却水の流れを示す構成図、（Ｂ）はバイパス循環流路においてエンジン回転数及びエンジン負荷の情報を与えた暖気終了時における冷却水の流れを示す構成図である。 本発明の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ…ラジエータ循環流路、Ｂ…ヒータ循環流路、Ｃ…バイパス循環流路、
１…エンジン、２…ラジエータ、３…サーモスタット、４…ヒータコア、
５…電子制御バルブ、６…ポンプ、９…ＥＣＵ。

Claims (4)

1. エンジンからラジエータとサーモスタットを循環するラジエータ循環流路と、前記エンジンからヒータコアと前記サーモスタットを循環するヒータ循環流路と、前記エンジンから電子制御バルブを通過して前記サーモスタットを循環するバイパス循環流路と、冷却水を循環させるポンプとからなり、前記ラジエータ循環流路,ヒータ循環流路及びバイパス循環流路は、前記サーモスタットで合流されると共に該サーモスタットからエンジンの間は共有流路とし、該共有流路には前記ポンプが設けられ、前記エンジンや前記ポンプの回転数が高い領域では冷却水の流量が多くなる構成とされ、前記サーモスタットによって暖機始動及び暖機作動時は前記ラジエータ循環流路の循環が略停止されると共に前記バイパス循環流路は冷却水循環が作動され、前記電子制御バルブは冷却水の水温上昇に伴い開度が最小から徐々に増加され、暖機終了時は前記ラジエータ循環流路は循環が作動され、前記バイパス循環流路は略停止され、前記電子制御バルブは閉弁時であっても完全に閉弁せず、暖機初期段階からある程度開弁している状態とされることにより、冷却水の一部はバイパス循環流路を流れることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 請求項１において、前記ラジエータ循環流路におけるエンジンの下流側箇所にはセンサ及びＥＣＵからなる水温測定制御手段が設けられ、該水温測定制御手段による測定水温と暖機終了時の設定水温との差が減少するに従い、前記電子制御バルブの弁開度は略閉じ状態から弁開度が次第に増加してなることを特徴とするエンジンの冷却装置。
3. 請求項１又は２において、前記エンジンの回転数及びエンジン負荷を検知する検知手段が設けられ、前記エンジンの回転数及び負荷の増加に従い、前記電子制御バルブの弁開度は次第に減少してなることを特徴とするエンジンの冷却装置。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ヒータ循環流路のヒータコアの上流側にはヒータバルブが設けられ、ヒータ循環流路の循環を適宜停止可能としてなることを特徴とするエンジンの冷却装置。
   

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