JP6520103B2

JP6520103B2 - サーモスタット及びサーモスタットの制御方法

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Publication number: JP6520103B2
Application number: JP2014255726A
Authority: JP
Inventors: 友章廣澤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: JP2016114224A

Description

本発明は、サーモスタット及びサーモスタットの制御方法に関し、より詳細には、電熱ヒータの電熱による強制的な熱膨張体の膨張によって、リフタが限界以上に伸びること、及びリフタが限界まで伸びた状態が連続的に続くことを回避して、耐久性を向上するサーモスタット及びサーモスタットの制御方法に関する。

内燃機関を冷却する冷却水をラジエータへ導入する冷却通路とラジエータを経由しないバイパス通路との分岐点にサーモスタットを配設した内燃機関の冷却回路においては、冷却水の水温が低温の場合には、サーモスタットによって冷却通路を遮断すると共にバイパス通路を開放して、冷却水にラジエータを通過させずに冷却水の温度を上昇させて暖機を行っている。一方、冷却水の温度が高温の場合には、サーモスタットによって冷却通路を開放すると共にバイパス通路を遮断して、冷却水にラジエータを通過させて冷却水を冷却している。

このように、複数の通路の分岐点に配置されて、流体の流路を切り換えるサーモスタットとして、一端側が固定されると共に他端側が熱膨張体により伸縮動作するリフタと、リフタの伸縮動作に伴って開閉動作する第一弁体及び第二弁体と、熱膨張体を温める電熱ヒータと、を備えて構成されたサーモスタットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このサーモスタットは、電熱ヒータにより熱膨張体を温めて膨張させることで、流体の温度によらずに強制的に第一弁体及び第二弁体を作動させている。具体的には、冷却回路を流れる冷却水の水温が予め設定される目標水温を超えた際に、電熱ヒータに通電して電熱により熱膨張体を温めて膨張させ、強制的にリフタを伸ばして、第一弁体を開くと共に第二弁体を閉じて、冷却通路を開放すると共にバイパス通路を遮断している。

しかし、この種のサーモスタットは、リフタの伸び量を把握する手段を備えていない。そのため、電熱ヒータの電熱による強制的な熱膨張体の膨張によりリフタが限界以上に伸びること、あるいは、リフタが伸びた状態が長時間に渡って続くことが生じることにより、耐久性が低下していた。

つまり、想定していない外気温度の影響、ラジエータの劣化、及び冷却ファンの不良により冷却水の冷却能力が低下した場合には、冷却水の水温を目標水温に近づけるために、リフタの伸び量が限界の状態でも、電熱ヒータに通電し続けてしまう。その結果、前述したように、電熱ヒータの電熱による強制的な熱膨張体の膨張によりリフタが限界以上に伸びること、あるいは、リフタが伸びた状態が長時間に渡って続くことが生じることで、耐久性が低下していた。

特開昭５５−１５５９７９号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、電熱ヒータの電熱による強制的な熱膨張体の膨張によって、リフタが限界以上に伸びること、及びリフタが限
界まで伸びた状態が連続的に続くことを回避して、耐久性を向上できるサーモスタット及びサーモスタットの制御方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明のサーモスタットは、複数の通路の分岐に配置され、一端側が固定されると共に他端側が温度上昇に伴って膨張し温度低下に伴って収縮する性質を有する熱膨張体により伸縮動作するリフタと、該リフタの伸縮動作に伴って開閉動作する第一弁体及び第二弁体と、該リフタの縮む方向に該第一弁体を付勢する第一弾性体と、該リフタの伸びる方向に該第二弁体を付勢する第二弾性体と、該熱膨張体を温める電熱ヒータと、該電熱ヒータを制御する制御装置と、を備えたサーモスタットにおいて、前記制御装置が、前記電熱ヒータに通電し、電熱による前記熱膨張体の膨張により前記リフタを伸ばして、前記第一弁体を開方向に、前記第二弁体を閉方向にそれぞれ作動させる制御を行う場合に、前記電熱ヒータに連続して通電した連続通電時間を取得し、該連続通電時間が予め定められた停止判定値を超えたときに、該電熱ヒータの通電を停止する制御を行い、前記電熱ヒータの通電を停止する制御を行った後に、前記電熱ヒータへの通電を停止した連続停止時間を取得し、該連続停止時間が予め定められた開始判定値を超えたときに、該電熱ヒータの通電を開始する制御を行う構成にしたことを特徴とするものである。

また、上記の課題を解決するための本発明のサーモスタットの制御方法は、電熱ヒータに通電して、電熱により熱膨張体を膨張させ、前記熱膨張体の膨張によってリフタを伸ばして、第一弁体を開方向に作動させると共に、第二弁体を閉方向に作動させるサーモスタットの制御方法において、前記電熱ヒータに通電する場合には、前記電熱ヒータに連続して通電した連続通電時間を取得し、前記連続通電時間が予め定められた停止判定値を超えたときに、前記電熱ヒータの通電を停止し、前記電熱ヒータの通電を停止した後に、前記電熱ヒータへの通電を停止した連続停止時間を取得し、前記連続停止時間が予め定められた開始判定値を超えたときに、前記電熱ヒータの通電を開始することを特徴とする方法である。

本発明のサーモスタット及びサーモスタットの制御方法によれば、一方の通路を開放するために、電熱ヒータに通電し、電熱により強制的に熱膨張体を膨張させてリフタを伸ばす場合に、電熱ヒータに連続して通電した連続通電時間に制限を設けることで、電熱ヒータの通電を停止する。そして、電熱ヒータによる電熱の影響が無くなることで、熱膨張体を収縮させてリフタを縮めることにより、リフタの伸び量が限界の状態を一旦、解除することができる。これにより、強制的な熱膨張体の膨張によって、リフタが限界以上に伸張すること、及びリフタが伸張した状態が長時間に渡って続くことを回避することができるので、耐久性を向上できる。

特に、本発明は、外気温度の影響、ラジエータの劣化、及び冷却ファンの不良により冷却能力が低下した場合に、内燃機関の冷却回路の冷却水の水温が目標水温まで低下しない場合でも、長時間に渡って電熱ヒータが連続して通電されることを回避できるので、内燃機関の冷却回路に設けると効果的である。

本発明のサーモスタットの実施形態を例示する説明図であり、第一弁体が閉弁し、第二弁体が開弁した状態を示す。本発明のサーモスタットの実施形態を例示する説明図であり、第一弁体が開弁し、第二弁体が閉弁した状態を示す。図２に示すサーモスタットのリフタが伸びた状態を示す。本発明のサーモスタットの制御方法を例示するフローチャートである。図１〜図３に示すサーモスタットを冷却回路に配置した内燃機関を例示する説明図であり、冷却回路の冷却通路を遮断し、バイパス通路を開放した状態を示す。図１〜図３に示すサーモスタットを冷却回路に配置した内燃機関を例示する説明図であり、冷却回路の冷却通路を開放し、バイパス通路を開放した状態を示す。

以下、本発明のサーモスタット及びサーモスタットの制御方法について説明する。

図１〜図３は、本発明の実施形態のサーモスタット１０の構成を例示している。このサーモスタット１０は、電熱ヒータ２０に通電することで、その電熱ヒータ２０の電熱による熱膨張体１５の温度の上昇に伴って熱膨張体１５を膨張させて、強制的に第一弁体１６を開方向に作動させると共に第二弁体１７を閉方向に作動させるものである。

図１に示すように、複数の通路３６ａ〜３６ｃの分岐点に配置されたサーモスタット１０は、筐体１１と、シリンダ１２及びピストン１３から成るリフタ１４、熱膨張体１５、第一弁体１６、第二弁体１７、第一弾性体１８、第二弾性体１９、電熱ヒータ２０、及び制御装置２１を備えている。

筐体１１は、通路３６ｂに固定されるものであり、上方に配置された上方フレーム１１ａと、下方に配置された下方フレーム１１ｂと、外周側に配置されて通路３６ｂに連結固定される連結部１１ｃと、内周縁部に配置された弁座１１ｄとを有している。この筐体１１の上方フレーム１１ａ及び下方フレーム１１ｂには複数の貫通孔が設けられて籠状に形成されている。また、連結部１１ｃと通路３６ｂとは液密性を保って連結されている。

リフタ１４は、一端側が筐体１１に固定されると共に他端側に熱膨張体１５が充填されてその熱膨張体１５により伸縮動作するものであり、シリンダ１２及びピストン１３から構成されている。

シリンダ１２は、開口端１２ａが筐体１１の内部に配置されると共に閉口端１２ｂが筐体から外方に突出した有底筒状の中空容器であり、熱膨張体１５が充填されている。

ピストン１３は、シリンダ１２の開口端１２ａから突出した外方端１３ａが筐体１１の上方フレーム１１ａの内面に固定されると共に、内方端１３ｂがシリンダ１２の内部の熱膨張体１５に埋設されている。このピストン１３は、中空管で構成されている。

熱膨張体１５は、シリンダ１２の内部に充填されている。この熱膨張体１５は、温度上昇に伴って融解して体積膨張し、一方、温度低下に伴って固化して体積収縮する性質を有するものである。なお、この熱膨張体１５としては、サーモワックスを例示できる。

第一弁体１６は、筐体１１の内部に配置されてシリンダ１２の開口端側に固定されている。この第一弁体１６は、筐体１１の弁座１１ｄと当接することで、通路３６ｂを遮断し、一方、弁座１１ｄから離間することで、通路３６ｂを開放している。

第二弁体１７は、シリンダ１２の閉口端１２ｂからピストン１３の反対側に突出した軸部１７ａに沿って摺動可能に支持されている。この第二弁体１７は、通路３６ｃに当接することで、通路３６ｃを遮断し、通路３６ｃから離間することで、通路３６ｃを開放している。

第一弾性体１８は、筐体１１及び第一弁体１６の間に介設されており、上端が第一弁体１６に固定され、下端が筐体１１の下方フレーム１１ｂに固定されている。この第一弾性体１８は、第一弁体１６が開方向に移動したときに、第一弁体１６を閉方向に付勢している。

第二弾性体１９は、シリンダ１２及び第二弁体１７の間に介設されており、上端がシリンダ１２の閉口端１２ｂに固定され、下端が第二弁体１７に固定されている。この第二弾性体１９は、第二弁体１７が通路３６ｃに押し付けられたときに、シリンダ１２を上方に付勢している。

電熱ヒータ２０は、ピストン１３の内方端側の中空部に配置されており、制御装置２１と電気配線で接続されている。なお、この電熱ヒータ２０は、ピストン１３の内部の代わりに、シリンダ１２の内部に設けてもよいが、位置が固定されるため、ピストン１３の内部が好ましい。

図１に示すように、冷却水Ｗの水温Ｔａが熱膨張体１５の融解温度よりも低い場合には、第一弁体１６が弁座１１ｄに当接して、通路３６ｂを遮断し、第二弁体１７が通路３６ｃから離間して、通路３６ｃを開放している。これにより、冷却水Ｗは、通路３６ａから通路３６ｃに導入される。

図２に示すように、冷却水Ｗの水温Ｔａが熱膨張体１５の融解温度よりも高い場合には、リフタ１４が熱膨張体１５の膨張により伸びる、つまり熱膨張体１５の膨張によりピストン１３がシリンダ１２から軸方向に押し出され、シリンダ１２がピストン１３に対して下方へ移動する。このシリンダ１２の下方への移動により、第一弁体１６が弁座１１ｄから離間して、通路３６ｂが開放され、第二弁体１７が通路３６ｃに当接して、通路３６ｃが遮断される。これにより、冷却水Ｗは、通路３６ａから通路３６ｂに導入される。

この図２に示す状態から、冷却水Ｗの水温Ｔａが熱膨張体１５の融解温度よりも低くなる場合には、リフタ１４が熱膨張体１５の収縮により縮む、つまり熱膨張体１５の収縮に伴って、ピストン１３を押し出す力よりも第一弁体１６に作用する第一弾性体１８からの付勢力が大きくなり、ピストン１３をシリンダ１２の内部に押し込みながらシリンダ１２がピストン１３に対して上方に移動する。このシリンダ１２の上方への移動により、第一弁体１６が弁座１１ｄに当接して、通路３６ｂが遮断され、第二弁体１７が通路３６ｃから離間して、通路３６ｃが開放される。

図２の状態から、更に水温Ｔａが上昇すると、図３に示すように、更に熱膨張体１５が膨張して、シリンダ１２が下方に移動する。このとき、第二弁体１７が軸部１７ａを上方に向って摺動することに伴って第二弾性体１９からシリンダ１２にはリフタ１４の縮む方向に付勢力Ｆ２が作用して、熱膨張体１５の膨張力Ｆ１を吸収しようとする。この熱膨張体１５の膨張力Ｆ１と付勢力Ｆ２とが釣り合った状態における、図２のシリンダ１２の閉口端１２ｂの位置、すなわち第二弁体１７が通路３６ｃを遮断したときの閉口端１２ｂの位置と、更に水温Ｔａが上昇した場合の閉口端１２ｂの位置との差をΔｄとする。この差分Δｄが第二弁体１７が通路３６ｃを遮断してからのリフタ１４の伸び量の最大値となる。

このサーモスタット１０は、制御装置２１が電熱ヒータ２０に通電し、電熱ヒータ２０の電熱により熱膨張体を温めて膨張させることで、冷却水Ｗの水温Ｔａによらずに強制的に第一弁体及び第二弁体を作動させている。

しかし、このサーモスタット１０には、リフタ１４の伸び量を把握する手段を備えていない。そのため、電熱ヒータ２０の電熱による強制的な熱膨張体１５の膨張によりリフタ１４が限界以上に伸びること（差分Δｄを超える）、あるいは、リフタ１４が伸びた状態が長時間に渡って続くことが生じるおそれがある。

そこで、本発明のサーモスタット１０においては、制御装置２１が、電熱ヒータ２０に
連続して通電した連続通電時間ｔａを取得し、連続通電時間ｔａが予め定められた停止判定値ｔｘを超えたときに、電熱ヒータ２０の通電を停止する制御を行うように構成される。

制御装置２１は、冷却水Ｗの流路を通路３６ａから通路３６ｂにするときに、電力装置２２から電熱ヒータ２０に通電する制御を行うマイクロコンピュータを例示できる。この制御装置２１は、電力装置２２と電力センサ２３とに接続され、連続通電時間ｔａをカウントするタイマー２４を有している。

連続通電時間ｔａは、電熱ヒータ２０を連続で通電させた時間、すなわち、制御装置２１からの指令により電熱ヒータ２０へ電力が供給されて、電熱ヒータ２０が発熱し続けた時間である。具体的には、電熱ヒータ２０と電力装置２２との間の電流値又は電圧値を検出する電力センサ２３が所定値を検出したときを開始時間とし、制御装置２１のタイマー２４でカウントされる時間である。なお、電力センサ２３で所定値を検出したときを開始時間としたが、制御装置２１から電力装置２２へ送信される通電を開始する指令信号を開始時間としてもよい。

停止判定値ｔｘは、リフタ１４のシリンダ１２の大きさに基づいた熱膨張体１５の充填量、及び熱膨張体１５の性状に基づいた熱容量の大きさに応じて設定される。例えば、シリンダ１２の充填量が多く熱容量が大きい程、電熱ヒータ２０の電熱により膨張する速度は時間経過に対して緩やかになるため停止判定値ｔｘは長く設定され、充填量が少なく熱容量が小さい程、電熱ヒータ２０の電熱による膨張する速度は時間経過に対して速くなるため停止判定値ｔｘは短く設定される。なお、第二弾性体のバネ定数に基づいて設定されてもよい。

この停止判定値ｔｘは、少なくとも、電熱ヒータ２０に通電が開始されてから、第二弁体１７が閉弁した後に、熱膨張体１５の膨張力Ｆ１と、リフタ１４に作用する第二弾性体１９のリフタ１４の縮む方向への付勢力Ｆ２とが釣り合うまでの時間に設定される、すなわち、電熱ヒータ２０に通電が開始されてからカウントして、第二弁体１７が閉弁し、その後、リフタ１４が差分Δｄ分伸びるまでの時間に設定されることが望ましい。

図３に示す状態は、熱膨張体１５の膨張力Ｆ１と第二弾性体１９の付勢力Ｆ２が釣り合った状態である。この状態をリフタ１４の伸び量の最大とするように停止判定値ｔｘを設定することにより、連続通電時間ｔａ以内に必ず第二弁体１７が通路３６ｃを遮断できるようになる。停止判定値ｔｘがこれより短い時間に設定されると、連続通電時間ｔａ以内に第二弁体１７が通路３６ｃを遮断できずに、冷却水Ｗを通路３６ｂに導入するという当初の目的を達成できない。また、停止判定値ｔｘがこれより長い時間に設定されると、熱膨張体１５の膨張力Ｆ１が第二弾性体１９の付勢力Ｆ２よりも大きくなりリフタ１４が限界以上に伸びること（差分Δｄを超える）や、リフタ１４が伸びた状態が長時間に渡って続くことを回避できなくなる。

従って、実験や試験により熱膨張体１５の膨張力Ｆ１と第二弾性体１９の付勢力Ｆ２とが釣り合う時間を求めておき、その時間を停止判定値ｔｘとするとよい。

このサーモスタット１０の動作について説明する。サーモスタット１０においては、通路３６ａから通路３６ｃへ導入されていた冷却水Ｗを、通路３６ａから通路３６ｂへ導入するときに、まず、制御装置２１が電熱ヒータ２０に通電して、電熱により熱膨張体１５を膨張させる。次いで、熱膨張体１５の膨張によって、熱膨張体１５が充填されたリフタ１４を伸ばして、第一弁体１６を開方向に作動させると共に、第二弁体１７を閉方向に作動させる。

次いで、制御装置２１が、電熱ヒータ２０に通電を開始したときを開始時間として、タイマー２４で電熱ヒータ２０に連続して通電した連続通電時間ｔａを取得する。次いで、制御装置２１が、連続通電時間ｔａが予め定められた停止判定値ｔｘを超えたときに、電熱ヒータ２０の通電を停止する。

上記のサーモスタット１０によれば、一方の通路３６ｂを開放するために、電熱ヒータ２０に通電し、電熱により強制的に熱膨張体１５を膨張させてリフタ１４を伸ばす場合に、電熱ヒータ２０に連続して通電した連続通電時間ｔａに制限を設けることで、連続通電時間ｔａがその制限を超えたときに電熱ヒータ２０の通電を停止する。そして、電熱ヒータ２０による電熱の影響が無くなることで、熱膨張体１５を収縮させてリフタ１４を縮めることにより、リフタ１４の伸び量が限界の状態を一旦、解除することができる。これにより、強制的な熱膨張体１５の膨張によって、リフタ１４が限界以上に伸張すること、及びリフタ１４が伸張した状態が長時間に渡って続くことを回避することができるので、耐久性を向上できる。

また、上記のサーモスタット１０においては、制御装置２１が、連続通電時間ｔａが停止判定値ｔｘを超えて、電熱ヒータ２０の通電を停止する制御を行った後に、電熱ヒータ２０への通電を停止した連続停止時間ｔｂを取得し、連続停止時間ｔｂが予め定められた開始判定値ｔｙを超えたときに、電熱ヒータ２０の通電を開始する制御を行うように構成されることが望ましい。

連続停止時間ｔｂは、電熱ヒータ２０を連続で停止させた時間である。具体的には、電熱ヒータ２０と電力装置２２との間の電力センサ２３が所定値を検出できなくなったときを開始時間とし、制御装置２１のタイマー２４でカウントされる時間である。なお、電力センサ２３で所定値を検出できなくなったときを開始時間としたが、制御装置２１から電力装置２２へ送信される通電を停止する指令信号を開始時間としてもよい。

開始判定値ｔｙは、停止判定値ｔｘと同様に熱膨張体１５の充填量、及び熱膨張体１５の熱容量の大きさに応じて設定されるが、リフタ１４の伸び量が限界となった状態を一旦、解除できる時間であればよく、停止判定値ｔｘよりも短い時間に設定されることが好ましい。

電熱ヒータ２０に通電し、電熱により強制的に熱膨張体１５を膨張させてリフタ１４を伸ばす場合は、冷却水Ｗの流路を通路３６ｃから通路３６ｂに変えることが目的である。そのため、耐久性を向上するために電熱ヒータ２０の通電を停止した後に、連続停止時間ｔｂを取得して、その連続停止時間ｔｂが開始判定値ｔｙを超えたときに、再び電熱ヒータ２０への通電を開始することで、当初の目的を達成することができる。

このサーモスタット１０の制御方法について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。サーモスタット１０の制御方法は、通路３６ａから通路３６ｃへ導入されていた冷却水Ｗを、通路３６ａから通路３６ｂへ導入するときに行われる方法である。なお、連続通電時間ｔａ及び連続停止時間ｔｂについては、所定時間Δｔごとに加算されるものとする。所定時間Δｔは１秒、１０秒などを例示できる。

まず、ステップＳ１０では、制御装置２１の指令により、電熱ヒータ２０に通電する。次いで、ステップＳ２０では、タイマー２４が、連続通電時間ｔａとして所定時間Δｔが経過したことをカウントする。

次いで、ステップＳ３０では、制御装置２１が、連続通電時間ｔａが停止判定値ｔｘを
超えたか否かを判定する。このステップＳ３０で、連続通電時間ｔａが停止判定値ｔｘ以下と判定した場合には、ステップＳ１０へ戻る。一方、ステップＳ３０で、連続通電時間ｔａが停止判定値ｔｘを超えたと判定した場合には、ステップＳ４０へ進む。

次いで、ステップＳ４０では、タイマー２４がカウントした連続通電時間ｔａをリセットする。

次いで、ステップＳ５０では、制御装置２１が、電熱ヒータ２０の通電を停止する。次いで、ステップＳ６０では、タイマー２４が、連続停止時間ｔｂとして所定時間Δｔが経過したことをカウントする。

次いで、ステップＳ７０では、制御装置２１が、連続停止時間ｔｂが開始判定値ｔｙを超えたか否かを判定する。このステップＳ７０で、連続停止時間ｔｂが開始判定値ｔｙ以下と判定した場合には、ステップＳ５０へ戻る。一方、ステップＳ７０で、連続停止時間ｔｂが開始判定値ｔｙを超えたと判定した場合には、ステップＳ８０へ進む。

ステップＳ８０では、タイマー２４がカウントした連続停止時間ｔｂをリセットして、スタートへ戻り、電熱ヒータ２０の通電を再開する。

この制御方法によれば、電熱ヒータ２０に通電し、電熱により強制的に熱膨張体１５を膨張させてリフタ１４を伸ばす場合に、電熱ヒータ２０に連続して通電した連続通電時間ｔａに制限を設けることで、電熱ヒータ２０の通電を停止する。そして、リフタ１４の伸び量が限界の状態を一旦、解除した後に、電熱ヒータ２０の通電を再開する。これにより、リフタ１４が限界以上に伸張すること、及びリフタ１４が伸張した状態が長時間に渡って続くことを回避しながら、電熱ヒータ２０に通電する当初の目的である冷却水Ｗの流路の切り換えを行うことができる。

図５は、上記サーモスタット１０が設けられるエンジン３０の冷却回路３６を例示している。このエンジン３０においては、車両の走行時などにおいて吸気通路３１へ吸入された空気Ａが、ターボチャージャのコンプレッサ（図示せず）により圧縮されて高温になり、インタークーラ（図示せず）で冷却された後に、吸入空気としてインテークマニホールド３２を経てエンジン本体３３に供給される。エンジン本体３３に供給された吸入空気が、燃料と混合されて燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、燃焼ガスとなってエキゾーストマニホールド３４から排気通路３５へ排気されてから排ガスＧとなって大気中へ放出される。

また、エンジン本体３３を冷却する冷却回路３６においては、ボトムバイパス式であって、エンジン本体３３から放出された冷却水Ｗが、入口通路３６ａを経由して、サーモスタット１０により冷却通路３６ｂ又はバイパス通路３６ｃへ分岐され、ポンプ３７を経由して出口通路３６ｄからエンジン本体３３へと戻される。

エンジン本体３３から放出された冷却水Ｗは、その水温Ｔａが低い場合には、図５に示すように、サーモスタット１０によりバイパス通路３６ｃへ導入される。一方、水温Ｔａが高い場合には、図６に示すように、サーモスタット１０により冷却通路３６ｂへ導入され、ラジエータ３８を通過することで、車速風と後続の冷却ファン３９による冷却風とを利用して冷却される。

サーモスタット１０の制御装置２１は、エンジン本体３３を制御するＥＣＭ４０に統合されている。なお、制御装置２１をＥＣＭ４０に統合しなくてもよい。

ＥＣＭ４０には、電力センサ２３に加えて、冷却水Ｗの水温Ｔａを取得する水温センサ４１、エンジン回転数Ｎａを取得するエンジン回転数センサ４２、エンジン本体３３の筒内に吸入される吸入空気量Ｑａを取得する吸気量センサ４３、及び運転者によるアクセルペダルの踏込量、すなわちアクセル開度Ａｃを取得するアクセル開度センサ４４が接続されている。

このエンジン３０においては、ＥＣＭ４０が、エンジン３０の熱量に基づいて設定される目標水温Ｔｚを算出して、水温センサ４１で取得された水温Ｔａが目標水温Ｔｚを超えている場合には、サーモスタット１０に内蔵されている電熱ヒータ２０への通電制御を行って、強制的に熱膨張体１５を膨張させて冷却水Ｗを冷却通路３６ｂへ導入する制御を行っている。

目標水温Ｔｚは、エンジン３０の熱量に基づいて設定される水温Ｔａの目標値である。この目標水温Ｔｚは、を算出するための目標水温マップを有している。

目標水温マップは、エンジン回転数センサ４２で取得されるエンジン回転数Ｎａと、
吸気量センサ４３で取得される吸入空気量Ｑａ及びアクセル開度センサ４４で取得されるアクセル開度Ａｃから算出される燃料噴射量Ｑｂから求められるエンジン３０の負荷Ｌａと、に基づいた目標水温Ｔｚが予め設定されたマップである。なお、この目標水温マップに代えて、燃料噴射量Ｑｂ及びエンジン回転数Ｎａから求められる供給熱容量Ｃａに基づいて目標水温Ｔｚが設定されたマップを用いてもよい。

ＥＣＭ４０は、各センサの検出値を取得し、その検出値と目標水温マップとを参照することで、目標水温Ｔｚを算出している。

このように算出した目標水温Ｔｚよりも水温センサ４１で取得した水温Ｔａが高い温度を示す場合には、ＥＣＭ４０は、サーモスタット１０に内蔵されている電熱ヒータ２０への通電制御を行うが、想定していない外気温度の影響、ラジエータ３８の劣化、及び冷却ファン３９の不良により冷却水Ｗの冷却能力が低下した場合でも、水温Ｔａを目標水温Ｔｚ以下にするために、リフタ１４の伸び量量が限界状態でも、電熱ヒータ２０に通電し続けてしまう。

そこで、前述した通り、本発明のサーモスタット１０は、電熱ヒータ２０に通電し、電熱により強制的に熱膨張体１５を膨張させてリフタ１４を伸ばす場合に、電熱ヒータ２０に連続して通電した連続通電時間ｔａに制限を設けることで、電熱ヒータ２０の通電を停止し、リフタ１４の伸び量が限界の状態を一旦、解除した後に、電熱ヒータ２０の通電を再開している。

このように、本発明のサーモスタット１０及びサーモスタット１０の制御方法によれば、外気温度の影響、ラジエータ３８の劣化、及び冷却ファン３９の不良により冷却通路３６ｂの冷却能力が低下した場合に、エンジン３０の冷却回路３６を流れる冷却水Ｗの水温Ｔａが目標水温Ｔｚまで低下しない場合でも、長時間に渡って電熱ヒータ２０が連続して通電されることを回避できるので、リフタ１４が限界以上に伸張すること、及びリフタ１４が伸張した状態が長時間に渡って続くことを回避して耐久性を向上できると共に、電熱ヒータ２０に通電する当初の目的である冷却水Ｗの水温Ｔａを目標水温Ｔｚに合わせるために強制的にリフタ１４をリフトさせて、冷却水Ｗの流路を冷却通路３６ｂに切り換えることができるので、エンジン３０が冷却不足に陥ることを回避できる。

なお、上記の実施形態では、サーモスタット１０と通路とを別体としたものを例に説明したが、サーモスタット１０と通路とを一体的に形成したものとしてもよい。また、サーモスタット１０の各部は金属で構成されることが好ましいが、樹脂で構成してもよい。

また、サーモスタット１０の熱膨張体１５として、サーモワックスを用いた例を説明したが、本発明は熱膨張体としてバイメタルを用いたものにも適用できる。

また、上記の実施形態では、ボトムバイパス式の冷却回路３６を例に説明したが、本発明のサーモスタット１０はインライン式の冷却回路にも適用できる。また、冷却回路３６
の構成については、上記の構成に限定されない。例えば、冷却回路３６に主冷却回路と副冷却回路との二系統の冷却回路を備えてもよい。また、冷却回路３６の冷却水Ｗを水冷式のインタークーラに供給してインタークーラを冷却してもよい。

１０サーモスタット
１４リフタ
１５熱膨張体
１６第一弁体
１７第二弁体
１８第一弾性体
１９第二弾性体
２０電熱ヒータ
２１制御装置
ｔａ連続通電時間
ｔｂ連続停止時間
ｔｘ停止判定値
ｔｙ開始判定値

Claims

複数の通路の分岐に配置され、
一端側が固定されると共に他端側が温度上昇に伴って膨張し温度低下に伴って収縮する性質を有する熱膨張体により伸縮動作するリフタと、該リフタの伸縮動作に伴って開閉動作する第一弁体及び第二弁体と、該リフタの縮む方向に該第一弁体を付勢する第一弾性体と、該リフタの伸びる方向に該第二弁体を付勢する第二弾性体と、該熱膨張体を温める電熱ヒータと、該電熱ヒータを制御する制御装置と、を備えたサーモスタットにおいて、
前記制御装置が、前記電熱ヒータに通電し、電熱による前記熱膨張体の膨張により前記リフタを伸ばして、前記第一弁体を開方向に、前記第二弁体を閉方向にそれぞれ作動させる制御を行う場合に、
前記電熱ヒータに連続して通電した連続通電時間を取得し、該連続通電時間が予め定められた停止判定値を超えたときに、該電熱ヒータの通電を停止する制御を行い、
前記電熱ヒータの通電を停止する制御を行った後に、前記電熱ヒータへの通電を停止した連続停止時間を取得し、該連続停止時間が予め定められた開始判定値を超えたときに、該電熱ヒータの通電を開始する制御を行う構成にしたことを特徴とするサーモスタット。
前記停止判定値が、少なくとも、前記電熱ヒータに通電が開始されてから、前記第二弁体が閉弁した後に、前記熱膨張体の膨張力と、前記リフタに作用する前記第二弾性体の前記リフタの縮む方向への付勢力とが釣り合うまでの時間に設定された請求項１に記載のサーモスタット。
内燃機関と熱交換した後の冷却水が通過する入口通路、冷却水にラジエータを通過させる冷却通路、及び冷却水に前記ラジエータを通過させないバイパス通路の分岐点に配置され、
前記入口通路を流れる冷却水の水温が前記内燃機関の熱量に基づいて設定される目標水温よりも高くなったときには、
前記制御装置が、前記電熱ヒータに通電して、電熱による前記熱膨張体の膨張により前記リフタを伸ばし、前記第一弁体を開方向に作動させて前記冷却通路を開放すると共に、前記第二弁体を閉方向に作動させて前記バイパス通路を遮断する構成にした請求項１又は２に記載のサーモスタット。
電熱ヒータに通電して、電熱により熱膨張体を膨張させ、
前記熱膨張体の膨張によってリフタを伸ばして、第一弁体を開方向に作動させると共に、第二弁体を閉方向に作動させるサーモスタットの制御方法において、
前記電熱ヒータに通電する場合には、前記電熱ヒータに連続して通電した連続通電時間を取得し、
前記連続通電時間が予め定められた停止判定値を超えたときに、前記電熱ヒータの通電を停止し、
前記電熱ヒータの通電を停止した後に、前記電熱ヒータへの通電を停止した連続停止時間を取得し、
前記連続停止時間が予め定められた開始判定値を超えたときに、前記電熱ヒータの通電を開始することを特徴とするサーモスタットの制御方法。