JP6577829B2 - 冷却水流動及び潤滑油流動制御システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関である例えばガソリンエンジン等のエンジン用の冷却水の流動及び潤滑油の流動を制御するシステム（冷却水流動及び潤滑油流動制御システム）及びその方法（冷却水流動及び潤滑油流動制御方法）等に関する。

例えば特許文献１は、冷却水流動及び潤滑油流動制御システムとして、油温制御装置を開示し、特許文献１に開示される冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、エンジンから出て来る冷却水の一部をラジエータに入れるラジエータ回路と、エンジンから出て来る冷却水の残部がラジエータをバイパスするバイパス回路と、を備えている。特許文献１のバイパス回路には弁部が設けられ、その弁部は、冷却水の残部を取り込み、且つ、ヒータコアに流れ込む冷却水、及び、熱交換器（オイルウォーマ）に流れ込む冷却水を吐き出し可能である。

エンジンの潤滑油の温度が冷却水の温度未満である時に、特許文献１の弁部は、熱交換器に流れ込む冷却水を供給し、これにより、エンジンを暖機する間に、潤滑油を効率的に加熱することができる。他方、潤滑油の温度が冷却水の温度以上である時に、特許文献１の弁部は、熱交換器に流れ込む冷却水の供給を遮断することができる。

特開２００４−３０１０４１号公報

その後、潤滑油の温度が冷却水の温度よりも高い所定値以上である時に、特許文献１の弁部は、熱交換器に流れ込む冷却水の供給を再開することができる。これにより、潤滑油を冷却することができる。しかしながら、本発明者らは、特許文献１の弁部を備える冷却水流動及び潤滑油流動制御システムでは、潤滑油の冷却が効率の悪いことを認識した。言い換えれば、熱交換器に流れ込む冷却水は、ラジエータをバイパスするバイパス回路から弁部に供給されるので、その冷却水は、ラジエータによって冷却されていない。

本発明の１つの目的は、潤滑油を効率的に冷却可能な冷却水流動及び潤滑油流動制御システム、並びに冷却水流動及び潤滑油流動制御方法を提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

第１の態様において、冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、
ラジエータを有するラジエータ回路であって、エンジンから出て来る冷却水の一部を前記ラジエータに入れて、前記ラジエータから出て来る冷却水を第１の弁部を介して前記エンジンに戻す前記ラジエータ回路と、
前記ラジエータをバイパスして第１のバイパス回路を流れる冷却水として、前記エンジンから出て来る前記冷却水の他の一部を、前記第１の弁部を介して前記エンジンに戻す前記第１のバイパス回路と、
ヒータコアを有するヒータコア回路であって、前記エンジンから出て来る前記冷却水の更なる他の一部を前記ヒータコアに入れて、前記ヒータコアから出て来る冷却水を前記第１の弁部を介して前記エンジンに戻す前記ヒータコア回路と、
前記ラジエータから出て来る前記冷却水、前記第１のバイパス回路を流れる前記冷却水、及び、前記ヒータコアから出て来る前記冷却水を取り込み可能であり、且つ、前記エンジンの潤滑油の温度を調整可能な熱交換器に流れ込む冷却水、及び、前記熱交換器をバイパスする冷却水を吐き出し可能である前記第１の弁部と、
前記潤滑油が流れる潤滑油回路と、
前記潤滑油回路を流れる前記潤滑油を取り込み、且つ前記潤滑油を吐き出す第２の弁部と、
を備え、
前記エンジンの出口側の前記冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、前記第１の弁部は、前記ラジエータから出て来る前記冷却水の取り込みを遮断し、且つ前記熱交換器をバイパスする前記冷却水の吐き出しを遮断するとともに、前記第２の弁部は、前記潤滑油を前記熱交換器に吐き出し、
前記冷却水の前記温度が前記第１の所定値以上であり、且つ前記潤滑油の温度が前記第１の所定値よりも高い第２の所定値以上である時に、前記第１の弁部は、前記ラジエータから出て来る前記冷却水の取り込みを維持し、且つ前記熱交換器に流れ込む前記冷却水の吐き出しを維持するとともに、前記第２の弁部は、前記潤滑油を前記熱交換器に吐き出す。

第１の態様では、エンジンの出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、第１の弁部は、ラジエータから出て来る冷却水の取り込みを遮断し、且つ熱交換器（オイルウォーマ）をバイパスする冷却水の吐き出しを遮断する。言い換えれば、第１の弁部は、冷却水を熱交換器に供給可能であり、これにより、エンジンを暖機する間に、潤滑油を効率的に加熱することができる。なお、第２の弁部から潤滑油が供給されている熱交換器において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。

また、第１の態様では、エンジンの出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が第２の所定値以上である時に、第１の弁部は、ラジエータから出て来る冷却水の取り込みを維持し、且つ熱交換器に流れ込む冷却水の吐き出しを維持する。第１の弁部は、ラジエータから出て来る冷却水を熱交換器に供給可能であり、これにより、潤滑油の温度が上昇する時に、潤滑油を効率的に冷却することができる。言い換えれば、熱交換器に供給される冷却水は、ラジエータによって十分に冷却され、その冷却水が弁部に取り込まれている。なお、第２の弁部から潤滑油が供給されている熱交換器において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。

第１の態様に従属する第２の態様において、冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、
前記熱交換器を有する熱交換器回路であって、前記第１の弁部から前記熱交換器に流れ込む前記冷却水を前記エンジンに戻す前記熱交換器回路と、
前記熱交換器をバイパスして第２のバイパス回路を流れる冷却水として、前記熱交換器をバイパスする前記冷却水を前記エンジンに戻す前記第２のバイパス回路と、
を更に備えてもよい。

第２の態様では、第１の弁部の出力側に、熱交換器回路及び第２のバイパス回路を配置することができる。

第１の態様に従属する第３の態様において、前記第１の弁部は、
前記ラジエータから出て来る前記冷却水、及び、前記ヒータコアから出て来る前記冷却水を取り込み可能であり、且つ、前記熱交換器をバイパスする前記冷却水を吐き出し可能である第１の弁と、
前記第１のバイパス回路を流れる前記冷却水、及び、前記熱交換器をバイパスする前記冷却水の一部を取り込み可能であり、且つ、前記熱交換器に流れ込む前記冷却水を吐き出し可能である第２の弁と、
を含んでもよく、冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、
前記熱交換器を有する熱交換器回路であって、前記第２の弁から前記熱交換器に流れ込む前記冷却水を第２のバイパス回路に戻す前記熱交換器回路と、
前記第２のバイパス回路を流れる冷却水として、前記熱交換器をバイパスする前記冷却水の他の一部を前記エンジンに戻す前記第２のバイパス回路と、
を更に備えてもよい。

第３の態様では、第１の弁部は、第１の弁及び第２の弁で構築することができ、これにより、第１の弁の出力側及び第２の弁の出力側に、それぞれ、第２のバイパス回路及び熱交換器回路を配置することができる。

第４の態様において、冷却水流動及び潤滑油流動制御方法は、
エンジンの出口側の冷却水の温度を読み込むこと、
前記エンジンの潤滑油の温度を読み込むこと、及び
前記冷却水の前記温度及び前記潤滑油の前記温度に基づき、ラジエータから出て来る冷却水、前記ラジエータをバイパスして第１のバイパス回路を流れる冷却水、及び、ヒータコアから出て来る冷却水を取り込み可能であり、且つ、前記潤滑油の前記温度を調整可能な熱交換器に流れ込む冷却水、及び、前記熱交換器をバイパスする冷却水を吐き出し可能である第１の弁部を制御するとともに、前記潤滑油を吐き出す第２の弁部を制御すること、
を含み、
前記第１の弁部及び前記第２の弁部を前記制御することは、
前記冷却水の前記温度が第１の所定値未満である時に、前記第１の弁部に、前記ラジエータから出て来る前記冷却水の取り込みを遮断させ、且つ前記熱交換器をバイパスする前記冷却水の吐き出しを遮断させるとともに、前記第２の弁部に、前記潤滑油を前記熱交換器に吐き出させること、及び
前記冷却水の前記温度が前記第１の所定値以上であり、且つ前記潤滑油の前記温度が前記第１の所定値よりも高い第２の所定値以上である時に、前記第１の弁部に、前記ラジエータから出て来る前記冷却水の取り込みを維持させ、且つ前記熱交換器に流れ込む前記冷却水の吐き出しを維持させるとともに、前記第２の弁部に、前記潤滑油を前記熱交換器に吐き出させること、
を有する。

第４の態様では、エンジンの出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、ラジエータから出て来る冷却水の取り込みを遮断し、且つ熱交換器をバイパスする冷却水の吐き出しを遮断するように、第１の弁部は、制御される。言い換えれば、第１の弁部は、冷却水を熱交換器に供給可能であり、これにより、エンジンを暖機する間に、潤滑油を効率的に加熱することができる。なお、第２の弁部から潤滑油が供給されている熱交換器において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。

また、第１の態様では、エンジンの出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が第２の所定値以上である時に、ラジエータから出て来る冷却水の取り込みを維持し、且つ熱交換器に流れ込む冷却水の吐き出しを維持するように、第１の弁部は、制御される。第１の弁部は、ラジエータから出て来る冷却水を熱交換器に供給可能であり、これにより、潤滑油の温度が上昇する時に、潤滑油を効率的に冷却することができる。なお、第２の弁部から潤滑油が供給されている熱交換器において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

本発明に従う冷却水流動及び潤滑油流動制御システムの概略構成例（第１の実施形態）を示す。 図１の第１の弁部の具体構成例（５ポート水制御弁）の断面図を示す。 図２の３−３線断面図を示す。 図２の４−４線断面図を示す。 図２の５−５線断面図を示す。 図６（ａ）〜図６（ｉ）は、図２の５ポート水制御弁の作用説明図を示す。 本発明に従う冷却水流動及び潤滑油流動制御システムの他の概略構成例（第２の実施形態）を示す。 図７の第１の弁部を構成する第１の弁の具体構成例（第１水制御弁）の断面図を示す。 図８の９−９線断面図を示す。 図１０（ａ）〜図１０（ｂ）は、図８の第１水制御弁の作用説明図を示す。 図７の第１の弁部を構成する第２の弁の具体構成例（第２水制御弁）の断面図を示す。 図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、図１１の第２水制御弁の作用説明図を示す。 図１又は図７の第２の弁部の具体構成例（油制御弁）の断面図を示す。 図１４（ａ）〜図１４（ｂ）は、図１３の油制御弁の作用説明図を示す。

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１は、本発明に従う冷却水流動及び潤滑油流動制御システムの概略構成例を示す。図１に示されるように、冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、エンジン２０用の冷却水の温度を制御するために、ラジエータ１０を有するラジエータ回路（水路、流路）と、ラジエータ１０をバイパスする冷却水を循環させるバイパス回路（ラジエータ回路のバイパス回路、第１のバイパス回路）と、ラジエータ１０から出て来る冷却水とバイパス回路から出て来る冷却水とを取り込み可能な第１の弁部５０と、を備えている。

図１の冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、ヒータコア４０を有するヒータコア回路を更に備え、第１の弁部５０は、ヒータコア４０から出て来る冷却水も取り込み可能である。図示されない自動車等の車両は、例えばガソリンエンジン等であるエンジン２０を備え、冷却水でエンジン２０を冷却するとともに、エンジン２０で温められた冷却水をポンプ３６及び第１の弁部５０を介してヒータコア４０に送り、ヒータコア４０を介して車両の室内を温めることができる。

図１の冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、冷却水の熱を車両の外気に伝えるラジエータ１０を適切に機能させるために、言い換えれば、ラジエータ１０を利用して冷却水の温度を適切に制御するために、検出部２４を更に備えることができる。加えて、図１の冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０を更に備え、冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０は、その動作の１例として、第１の弁部５０の制御量を決定することができる。なお、図１の冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、ヒータコア４０を適切に機能させるために、他の検出部（図示せず）を更に備えてもよく、言い換えれば、他の検出部は、図１において省略されている。

図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、当業者によってＣ／Ｕ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と呼ばれてもよく、ＥＣＵ（Ｃ／Ｕ）は、一般に、例えばマイクロコンピュータで構成され、具体的には、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を更に含むことができる。例えば、ＲＯＭは、ＣＰＵに所定の動作（冷却水流動及び潤滑油制御方法）を実行させるプログラムを記憶し、ＲＡＭは、ＣＰＵのワーク領域を形成することができる。また、ＥＣＵ（例えばＲＯＭ等のメモリ）は、例えば第１の弁部５０の制御量を決定又は演算するために必要なデータを記憶することができる。

図１において、ラジエータ１０を有するラジエータ回路は、例えばエンジン２０、第１の弁部５０等を有してもよく、例えばポンプ３６等を更に有してもよい。図１において、ラジエータ回路内には、エンジン２０の潤滑油の温度を調整可能な熱交換器３０（オイルウォーマ）を有する熱交換器回路と、熱交換器３０をバイパスする冷却水を循環させるバイパス回路（熱交換器回路のバイパス回路、第２のバイパス回路）とが、配置されている。

図１のポンプ３６（ウォータポンプ）は、例えば電動ポンプであり、ラジエータ回路、第１のバイパス回路、ヒータコア回路、熱交換器回路及び第２のバイパス回路の各々は、冷却水をポンプ３６の動力で循環させることができる。図１において、ポンプ３６即ち電動ポンプは、第１の弁部５０の出口側とエンジン２０の入口側との間に配置されている。もちろん、ポンプ３６は、例えば機械ポンプであってもよい。但し、好ましくは、ポンプ３６は、電動ポンプであり、例えば車両のバッテリ電源（図示せず）を動力とする電動ポンプは、第１の弁部５０からの冷却水の流量及び温度で定まる冷却水の熱量（冷却源）をエンジン２０に導くことができる。

図１において、検出部２４（第１の検出部）は、エンジン２０の出口側の冷却水の温度を検出し、例えば温度センサ（水温センサ）で構成される。図１のＥＣＵは、検出部２４を介して、冷却水の温度を読み込むことができる。図１において、検出部２６（第２の検出部）は、エンジン２０の出口側の潤滑油の温度を検出し、例えば温度センサ（油温センサ）で構成される。図１のＥＣＵは、検出部２６を介して、潤滑油の温度を読み込むことができる。ここで、ＥＣＵは、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）である車載ネットワーク等のネットワークＬＡＮに接続され、ＥＣＵは、ネットワークＬＡＮ（及び図示されない他のＥＣＵ）を介して、冷却水及び／又は潤滑油の温度を判断若しくは推定するための物理量（検出値）を読み込んでもよい。

エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、第１の弁部５０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水の取り込みを遮断し、且つ熱交換器３０をバイパスする冷却水の吐き出しを遮断する。言い換えれば、第１の弁部５０は、冷却水を熱交換器３０に供給可能であり、これにより、エンジン２０を暖機する間に、エンジン２０の潤滑油を効率的に加熱することができる。

なお、図１の冷却水流動及び潤滑油流動制御システムは、潤滑油が流れる潤滑油回路と、潤滑油回路を流れる潤滑油を取り込み、且つ潤滑油を吐き出す第２の弁部１８０と、を更に備えている。エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、第２の弁部１８０は、潤滑油を熱交換器３０に吐き出し、熱交換器３０において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。図１において、潤滑油回路には、熱交換器３０をバイパスする潤滑油を循環させるバイパス回路（熱交換器回路の潤滑油側のバイパス回路、第３のバイパス回路）が接続され、第２の弁部１８０は、潤滑油を熱交換器３０に供給するか否かを決定することができる。潤滑油回路には、図示されない他のポンプ（オイルポンプ）が設けられ、潤滑油回路及び第３のバイパス回路の各々は、潤滑油をその他のポンプの動力で循環させることができる。

次に、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が第１の所定値よりも高い第２の所定値以上である時に、第１の弁部５０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水の取り込みを維持し、且つ熱交換器３０に流れ込む冷却水の吐き出しを維持する。第１の弁部５０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水を熱交換器３０に供給可能であり、これにより、潤滑油の温度が上昇する時に、潤滑油を効率的に冷却することができる。言い換えれば、熱交換器３０に供給される冷却水は、ラジエータ１０によって十分に冷却され、その冷却水が第１の弁部５０に取り込まれている。なお、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が第２の所定値以上である時に、第２の弁部１８０は、潤滑油を熱交換器３０に吐き出し、熱交換器３０において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。

第１の所定値は、エンジン２０の暖機終了を意味し、具体的には、エンジン２０の暖機終了を判断若しくは推定するための温度閾値、又はエンジン２０の暖機を終了させるための温度閾値である。第１の所定値は、一例として、摂氏８０［ｄｅｇｒｅｅ］である。第２の所定値は、エンジン２０のオーバヒートを意味し、具体的には、エンジン２０のオーバヒート状態を判断又は推定するための温度閾値である。第２の所定値は、一例として、摂氏１２０［ｄｅｇｒｅｅ］である。

なお、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が冷却水の温度未満である時に、第１の弁部５０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水を取り込むとともに、第２の弁部１８０は、潤滑油を熱交換器３０に吐き出すことができる。これにより、エンジン２０を暖機する間に、潤滑油の温度を早期に上昇させることができる。但し、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が冷却水の温度以上であって第２の所定値未満である時に、第１の弁部５０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水を取り込むとともに、第２の弁部１８０は、潤滑油を熱交換器３０に吐き出さないことができる。ここで、熱交換器３０に対する潤滑油の供給を停止すること、即ち第３のバイパス回路を経由してエンジン２０に潤滑油を戻すことは、熱交換が不要な状況において図示されない他のポンプ（オイルポンプ）の駆動トルクを熱交換器３０が無い状態と同等まで低く設定させて、燃費を向上させることができる。

図２は、図１の第１の弁部５０の具体構成例（５ポート水制御弁）の断面図を示す。なお、当業者は、第１の弁部５０が、以下に説明される実施例によって不当に限定されないことを留意すべきである。図２に示すように、第１の弁部５０としての例えば５ポート水制御弁は、有底円筒状の弁箱５１と、この弁箱５１に収納されるシリンダ状の弁体５２と、この弁体５２を収納した後で弁箱５１を閉じる弁蓋５３と、弁箱５１に設けられ弁体５２を回すロータリーアクチュエータ５４と、を有している。

図２の弁箱５１は、ポートＢ１（入口）と、ポートＨＣ（入口）と、ポートＲＡ（入口）と、ポートＨＥ（出口）と、ポートＢ２（出口）とからなる５個のポート（出入口）を有している。弁体５２は、円筒部５５と、この円筒部５５の上部開口を閉じる上蓋部５６と、円筒部５５の下部開口を閉じる下蓋部５７とからなる。上蓋部５６は、ロータリーアクチュエータ５４の回転軸５８が嵌る第１軸５９を有する。下蓋部５７は弁蓋５３に設けた凹部６１に嵌る第２軸６２を有する。弁体５２の内部は弁内流路６３となる。

円筒部５５は、ポートＢ１及びポートＨＣに繋がる第１穴６５と、この第１穴６５より下位位置に設けられポートＲＡに繋がる第２穴６６と、この第２穴６６より下位位置に設けられポートＨＥ及びポートＢ２に繋がる第３穴６７及び第４穴６８とを有する。さらに、弁箱５１の内面と弁体５２の外側面の間に、Ｏリング６９が適宜（この実施例では４カ所に）配置される。

図３は、図２の３−３線断面図を示す。図３に示すように、ポートＢ１とポートＨＣは、略９０［ｄｅｇｒｅｅ］をなすように配置される。図３では、ポートＢ１が第１穴６５を介して弁内流路６３と繋がっている。他方、ポートＨＣは、弁体５２で遮断され弁内流路６３と繋がっていない。

図４は、図２の４−４線断面図を示す。図４に示すように、ポートＲＡに対応して第２穴６６が配置されている。図４では、ポートＲＡは、弁体５２で遮断され弁内流路６３と繋がっていない。

図５は、図２の５−５線断面図を示す。図５に示すように、ポートＢ２とポートＨＥは、略１００［ｄｅｇｒｅｅ］をなすように配置される。図５では、ポートＨＥが第３穴６７を介して弁内流路６３と繋がっている。反面、ポートＢ２は、弁体５２で遮断され弁内流路６３と繋がっていない。

図６（ａ）〜図６（ｉ）は、図２の５ポート水制御弁の作用説明図を示す。５ポート水制御弁（第１の弁部５０）の作用を以下に説明する。図６（ａ）は図３に相当し、図６（ｂ）は図４に相当し、図６（ｃ）は図５に相当する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）での弁体５２の回転角度（第１の弁部５０の制御量）は、０［ｄｅｇｒｅｅ］である。図６（ａ）に示すように、ポートＨＣは閉じており、ポートＢ１は開いている。図６（ｂ）に示すように、ポートＲＡは閉じている。図６（ｃ）に示すように、ポートＢ２は閉じており、ポートＨＥは開いている。

エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、図６（ａ）のポートＢ１から流入した冷却水は、弁内流路６３を通って移動し、図６（ｃ）のポートＨＥから流出する。なお、５ポート水制御弁は、ラジエータ１０から出て来る冷却水の取り込みをポートＲＡで遮断し（図６（ｂ）参照）、且つ熱交換器３０をバイパスする冷却水の吐き出しをポートＢ２で遮断している（図６（ｃ）参照）。

次に、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が冷却水の温度以上であって第２の所定値未満である時に、図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、図２の第１の弁部５０の弁体５２を９０［ｄｅｇｒｅｅ］反時計方向に回すことができる。図６（ｄ）〜図６（ｆ）での弁体５２の回転角度（第１の弁部５０の制御量）は、９０［ｄｅｇｒｅｅ］である。図６（ｄ）に示すように、ポートＨＣが開き、ポートＢ１が閉じる。図６（ｅ）に示すように、ポートＲＡは開く。図６（ｆ）に示すように、ポートＢ２が開き、ポートＨＥが閉じる。

図６（ｄ）のポートＨＣから流入した冷却水は、弁内流路６３を通って移動し、図６（ｆ）のポートＢ２から流出するとともに、図６（ｅ）のポートＲＡから流入した冷却水は、弁内流路６３を通って移動し、図６（ｆ）のポートＢ２から流出する。５ポート水制御弁は、ラジエータ１０を利用して、エンジン２０の出口側の冷却水の温度を管理することができる。なお、５ポート水制御弁は、ポートＨＣから流入した冷却水とポートＲＡから流入した冷却水とを混合可能な混合弁として機能している。

次に、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が第２の所定値以上である時に、図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、図２の弁体５２を、さらに４５［ｄｅｇｒｅｅ］反時計方向に回すことができる。図６（ｇ）〜図６（ｉ）での弁体５２の回転角度（第１の弁部５０の制御量）は、１３５［ｄｅｇｒｅｅ］である。図６（ｇ）に示すように、ポートＨＣが開いたままで、ポートＢ１が閉じたままである。図６（ｈ）に示すように、ポートＲＡは開いたままである。図６（ｉ）に示すように、ポートＢ２が開たままで、ポートＨＥが開く。

図６（ｇ）のポートＨＣから流入した冷却水は、弁内流路６３を通って移動し、図６（ｉ）のポートＢ２及びポートＨＥから流出するとともに、図６（ｈ）のポートＨＣから流入した冷却水は、弁内流路６３を通って移動し、図６（ｉ）のポートＢ２及びポートＨＥから流出する。５ポート水制御弁は、ラジエータ１０を利用して、エンジン２０の出口側の冷却水の温度及び潤滑油の温度を管理することができる。なお、５ポート水制御弁は、ポートＨＣから流入した冷却水とポートＲＡから流入した冷却水とを混合可能であり、且つポートＢ２から流出される冷却水とポートＨＥから流出される冷却水とに分配可能な混合／分配弁として機能している。上述の５ポート水制御弁の開閉状態（及び図１の第２の弁部１８０の開閉状態）は、以下の表１の通りである。なお、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が冷却水の温度未満である時に、弁体５２の回転角度（第１の弁部５０の制御量）は、例えば６５［ｄｅｇｒｅｅ］である。これにより、図６（ｄ）及び図６（ｆ）の閉じたポートＢ１及びＨＥは、開くことになり、図６（ｆ）の開いたポートＢ２は、閉じることになり、潤滑油を上昇させることができる。

表１によれば、エンジン２０の出口側の冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｖ１未満である時に、エンジン２０を通過した冷却水の全量を他のデバイス（ラジエータ１０及びヒータコア４０）に通すことなく（RA:CLOSE,HC:CLOSE,B2:CLOSE）、熱交換器３０に供給するとともに（B1:OPEN,HE:OPEN）、潤滑油を熱交換器３０に供給することができる（OU:OPEN）。エンジン２０を暖機する間に、潤滑油の温度を早期に上昇させることができ、エンジン２０のフリクションを低減させて燃費を向上させることができる。

冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｖ１以上であり、且つ潤滑油の温度Ｔｏが冷却水の温度Ｔｗ以上であって第２の所定値Ｖ２未満である時に、熱交換器３０に冷却水が供給されず（HE:CLOSE）、熱交換器３０において冷却水と潤滑油の熱交換は、中止されている。潤滑油の温度が必要以上に下がることを抑制し、燃費を向上させることができる。加えて、潤滑油を熱交換器３０に供給しない時に（OU:CLOSE）、図示されない他のポンプ（オイルポンプ）の駆動トルクを熱交換器３０が無い状態と同等まで低く設定させて、燃費を向上させることができる。

冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｖ１以上であり、且つ潤滑油の温度Ｔｏが第２の所定値Ｖ２以上である時に、ラジエータ１０を通過した冷却水が熱交換器３０に冷却水が供給され（RA:OPEN,HE:OPEN）、潤滑油が熱交換器３０に供給される（OU:OPEN）。潤滑油の温度の過度の上昇を抑制し、潤滑油の劣化を抑制することができる。

ところで、エンジン２０を暖機する間に、図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、ヒータの作動要求を受け取ってもよい。エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満であり、且つヒータの作動要求が存在する時に、弁体５２の回転角度（第１の弁部５０の制御量）は、例えば３０［ｄｅｇｒｅｅ］である。これにより、図６（ａ）の閉じたポートＨＣは、開くことになる（ポートＲＡ及びＢ２は、閉じた状態のままである）。従って、ヒータコア（及び室内）を効率的に加熱することができる。ヒータの作動要求を受け取る時に、５ポート水制御弁の開閉状態は、以下の表２の通りである。

表２によれば、ヒータの作動要求が存在する時に、冷却水の温度Ｔｗ及び潤滑油の温度Ｔｏと無関係に、冷却水がヒータコア４０に常に冷却水が供給される（HC:OPEN）。

図７は、本発明に従う冷却水流動及び潤滑油流動制御システムの他の概略構成例（第２の実施形態）を示す。図１の第１の弁部５０は、図２の５ポート水制御弁の代わりに、図７の第１水制御弁７０（第１の弁）及び第２水制御弁８０（第２の弁）で構成されてもよい。図７において、バイパス（ラジエータ回路のバイパス回路、第１のバイパス回路）回路内には、熱交換器３０を有する熱交換器回路と、熱交換器３０をバイパスする冷却水を循環させるバイパス回路（熱交換器回路のバイパス回路、第２のバイパス回路）とが、配置されている。

図７の第１水制御弁７０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水、及び、ヒータコア４０から出て来る冷却水を取り込み可能であり、且つ、熱交換器３０をバイパスする冷却水を吐き出し可能である。第２水制御弁８０は、第１のバイパス回路を流れる冷却水、及び、熱交換器３０をバイパスする冷却水の一部を取り込み可能であり、且つ、熱交換器３０に流れ込む冷却水を吐き出し可能である。

熱交換器３０を有する熱交換器回路は、熱交換器３０に流れ込む冷却水を第２のバイパス回路に戻すことができる。また、第２のバイパス回路は、第２のバイパス回路を流れる冷却水として、熱交換器３０をバイパスする冷却水の残部をエンジン２０に戻すことができる。

エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、第１水制御弁７０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水の取り込みを遮断するとともに、第２水制御弁８０は、熱交換器３０をバイパスする冷却水の吐き出しを遮断する。言い換えれば、第２水制御弁８０は、冷却水を熱交換器３０に供給可能であり、これにより、エンジン２０を暖機する間に、潤滑油を効率的に加熱することができる。なお、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、第２の弁部１８０は、潤滑油を熱交換器３０に吐き出し、熱交換器３０において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。第１の所定値は、エンジン２０の暖機終了を意味し、第２の所定値は、エンジン２０のオーバヒートを意味する。

次に、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が冷却水の温度以上であって第２の所定値以上である時に、第１水制御弁７０は、ラジエータ１０から出て来る冷却水の取り込みを維持するとともに、第２水制御弁８０は、熱交換器３０に流れ込む冷却水の吐き出しを維持する。第２水制御弁８０は、第１水制御弁７０及びポンプ３６を介して、ラジエータ１０から出て来る冷却水を熱交換器３０に供給可能であり、これにより、潤滑油の温度が上昇する時に、潤滑油を効率的に冷却することができる。言い換えれば、熱交換器３０に供給される冷却水は、ラジエータ１０によって十分に冷却され、その冷却水が第２水制御弁８０に取り込まれている。なお、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が第２の所定値以上である時に、第２の弁部１８０は、潤滑油を熱交換器３０に吐き出し、熱交換器３０において、冷却水と潤滑油の熱交換が実行されている。

図８は、図７の第１の弁部５０を構成する第１の弁の具体構成例（第１水制御弁７０）の断面図を示す。なお、当業者は、第１の弁部５０の第１水制御弁７０が、以下に説明される実施例によって不当に限定されないことを留意すべきである。図８に示すように、第１水制御弁７０は、弁箱５１と、弁体５２と、弁蓋５３と、ロータリーアクチュエータ５４と、を有している。

図８の弁箱５１は、ポートＲＡ及びポートＨＣを有する。弁体５２は、ポートＲＡ及びポートＨＣに対応する第１穴６５及び第２穴６６を有するとともに、ポートＥＮに連通する第３穴６７を有している。弁蓋５３は、ポートＥＮを有する。弁体５２の内部は弁内流路６３となる。

図９は、図８の９−９線断面図を示す。図９に示すように、弁箱５１は、ポートＲＡ及びポートＨＣを有し、弁体５２は、ポートＲＡ及びポートＨＣに対応する第１穴６５及び第２穴６６を有している。但し、図９では、ポートＲＡ及びポートＨＣは、弁体５２で塞がれている。

図１０（ａ）〜図１０（ｂ）は、図８の第１水制御弁の作用説明図を示す。第１の弁部５０の第１水制御弁７０（第１の弁）の作用を以下に説明する。図１０（ａ）は図９に対応する図であって、図１０（ａ）では、ポートＲＡ及びポートＨＣが閉じられている。

エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上である時に、図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、ロータリーアクチュエータ（図８、符号５４）で弁体５２を９０［ｄｅｇｒｅｅ］回すことができる。すると、図１０（ｂ）に示すように、ポートＲＡ及びポートＨＣから流入する冷却水は、弁内流路６３を通って移動し、図８に示すポートＥＮから流出する。

図１１は、図７の第１の弁部５０を構成する第２の弁の具体構成例（第２水制御弁８０）の断面図を示す。なお、当業者は、第１の弁部５０の第２水制御弁８０が、以下に説明される実施例によって不当に限定されないことを留意すべきである。図１１に示すように、第２水制御弁８０は、弁箱５１と、弁体５２と、ロータリーアクチュエータ５４と、を有している。

図１１の弁箱５１は、同軸上に配置されるポートＢ１及びポートＢ２と、ポートＢ１及びポートＢ２を通る軸に直交する軸上に配置されるポートＨＥとを有する。弁体５２は、Ｌ字状の弁内流路６３を有している。

図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、図１１の第２水制御弁の作用説明図を示す。第１の弁部５０の第２水制御弁８０（第２の弁）の作用を以下に説明する。図１２（ａ）では、ポートＢ１とポートＨＥとが開いており、ポートＢ２が閉じている。ポートＢ１から流入した冷却水は、弁内流路６３を通って、ポートＨＥから流出する。

エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が冷却水の温度以上であって第２の所定値未満である時に、図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、ロータリーアクチュエータ（図１１、符号５４）で弁体５２を反時計方向に９０［ｄｅｇｒｅｅ］回すことができる。すると、図１２（ｂ）に示すように、ポートＢ２とポートＨＥとが弁体５２で閉じられ、弁内流路６３も一端が弁箱５１で閉じられ、結果、ポートＢ１、Ｂ２、ＨＥの全てが閉じている。

次に、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が第２の所定値以上である時に、図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、ロータリーアクチュエータ（図１１、符号５４）で弁体５２を、さらに反時計方向に９０［ｄｅｇｒｅｅ］回すことができる。すると、図１２（ｃ）に示すように、ポートＢ２とポートＨＥとが開いて、ポートＢ１が閉じる。ポートＢ２から流入した冷却水は、弁内流路６３を通って、ポートＨＥから流出する。潤滑油の温度が上昇する時に、潤滑油を効率的に冷却することができる。言い換えれば、熱交換器３０に供給される冷却水は、ラジエータ１０によって十分に冷却され、その冷却水が第１水制御弁７０を介して第２水制御弁８０に取り込まれている。上述の第１水制御弁７０及び第２水制御弁８０の開閉状態（及び図１の第２の弁部１８０の開閉状態）は、以下の表３の通りである。なお、エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値以上であり、且つ潤滑油の温度が冷却水の温度未満である時に、弁体５２の回転角度（第１水制御弁７０の制御量）は、例えば９０［ｄｅｇｒｅｅ］である。これにより、図１０（ａ）の閉じたポートＲＡ及びＨＣは、開くことになり、冷却水の温度を管理することができる。

表３によれば、エンジン２０の出口側の冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｖ１未満である時に、エンジン２０を通過した冷却水の全量を他のデバイス（ラジエータ１０及びヒータコア４０）に通すことなく（RA:CLOSE,HC:CLOSE,B2:CLOSE）、熱交換器３０に供給するとともに（B1:OPEN,HE:OPEN,EN:OPEN）、潤滑油を熱交換器３０に供給することができる（OU:OPEN）。冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｖ１以上であり、且つ潤滑油の温度Ｔｏが冷却水の温度Ｔｗ以上であって第２の所定値Ｖ２未満である時に、熱交換器３０に冷却水が供給されず（OW:CLOSE）、熱交換器３０において冷却水と潤滑油の熱交換は、中止されている。加えて、潤滑油を熱交換器３０に供給しない時に（OU:CLOSE）、図示されない他のポンプ（オイルポンプ）の駆動トルクを熱交換器３０が無い状態と同等まで低く設定させて、燃費を向上させることができる。冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｖ１以上であり、且つ潤滑油の温度Ｔｏが第２の所定値Ｖ２以上である時に、ラジエータ１０を通過した冷却水が熱交換器３０に冷却水が供給され（RA:OPEN,HE:OPEN,EN:OPEN）、潤滑油が熱交換器３０に供給される（OU:OPEN）。

ところで、エンジン２０を暖機する間に、図１のＥＣＵ（冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０）は、ヒータの作動要求を受け取ってもよい。エンジン２０の出口側の冷却水の温度が第１の所定値未満であり、且つヒータの作動要求が存在する時に、弁体５２の回転角度（第１水制御弁７０の制御量）は、例えば２０［ｄｅｇｒｅｅ］である。これにより、図１０（ａ）の閉じたポートＨＣは、開くことになる（ポートＲＡは、閉じた状態のままである）。従って、ヒータコア（及び室内）を効率的に加熱することができる。ヒータの作動要求を受け取る時に、第１水制御弁７０及び第２水制御弁８０の開閉状態（及び図７の第２の弁部の開閉状態）は、以下の表４の通りである。

表４によれば、ヒータの作動要求が存在する時に、冷却水の温度Ｔｗ及び潤滑油の温度Ｔｏと無関係に、冷却水がヒータコア４０に常に冷却水が供給される（HC:OPEN）。

第１の実施形態は、図１の第１の弁部５０として図２の５ポート水制御弁を採用し、第２の実施形態は、図７の第１の弁部５０として図８及び図１１の第１水制御弁及び第２水制御弁を採用している。第１の弁部５０は、これらの例示的な実施例に限定されず、第１の弁部５０の一部（ポートＲＡ部分、ポートＢ１部分、ポートＢ２部分及び／又はポートＨＣ部分に相当する機構）は、例えばサーモスタットである感温式の弁又はデバイスで構成されてもよく、言い換えれば、図２の５ポート水制御弁は、電動式の弁又はデバイスと感温式の弁又はデバイスとの組み合わせであってもよい。また、電動式の弁又はデバイスである図２の５ポート水制御弁は、複数のアクチュエータを含んでもよく、言い換えれば、５ポート水制御弁は、複数の電動式の弁又はデバイスの組み合わせであってもよい。同様に、図８及び図１１の第１水制御弁及び第２水制御弁は、一体化されてもよく、又は、電動式の弁又はデバイスと感温式の弁又はデバイスとの組み合わせであってもよい。

図１３は、図１又は図７の第２の弁部１８０の具体構成例（油制御弁）の断面図を示す。なお、当業者は、第２の弁部１８０が、以下に説明される実施例によって不当に限定されないことを留意すべきである。図１３に示すように、油制御弁（第２の弁部１８０）は、弁箱１８１と、この弁箱１８１に移動可能に収納されるスプール１８２と、弁箱１８１の一端に取付けられスプール１８２を移動するリニアーアクチュエータ１８３と、を有している。

弁箱１８１は、ポートＩＮ（入口）と、ポートＯＵ（出口）と、ポートＯＢ（出口）とからなる３個のポート（出入口）を有している。スプール１８２は、弁箱１８１内周面に摺接する第１大径部１８４及び第２大径部１８５と、これらを結ぶ小径部１８６とからなる。リニアーアクチュエータ１８３は、例えば、ソレノイド式アクチュエータである。ソレノイド式アクチュエータであれば、磁力によりロッド１８７を前進させる。第２大径部１８５にロッド１８７が当たっている場合には、第１大径部１８４と弁箱１８１との間にリターンスプリング１８８を介在させる。

図１４（ａ）〜図１４（ｂ）は、図１３の油制御弁の作用説明図を示す。油制御弁（第２の弁部１８０）の作用を以下に説明する。図１又は図７の冷却水流動及び潤滑油流動制御装置６０は、その動作の１例として、第２の弁部１８０の制御量を決定することができる。図１４（ａ）では、リニアーアクチュエータ１８３のロッド１８７は後退している。第１大径部１８４がポートＯＢを塞いでいる。結果、ポートＩＮから流入した潤滑油はポートＯＵから流出する。次に、第２の弁部１８０の制御量として、ソレノイドを励磁することにより、リニアーアクチュエータ１８３のロッド１８７を磁力で前進させる。すると、スプール１８２は前進する。

図１４（ｂ）に示すように、第２大径部１８５でポートＯＵが塞がれ、ポートＯＢは開となる。ポートＩＮから流入した潤滑油はポートＯＢから流出する。第２の弁部１８０の制御量として、ソレノイドを消磁すると、リターンスプリング１８８の押力で、スプール１８２が後退し、図１４（ａ）に戻る。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１０・・・ラジエータ、２０・・・エンジン、２４・・・検出部（第１の検出部）、２６・・・検出部（第２の検出部）、３０・・・熱交換器、３６・・・ポンプ、４０・・・ヒータコア、５０・・・第１の弁部、６０・・・冷却水流動及び潤滑油流動制御装置、７０・・・第１水制御弁（第１の弁）、８０・・・第２水制御弁（第２の弁）、１８０・・・第２の弁部。

Claims (1)

1. ラジエータを有するラジエータ回路であって、エンジンから出て来る冷却水の一部を前記ラジエータに入れて、前記ラジエータから出て来る冷却水を第１の弁部を介して前記エンジンに戻す前記ラジエータ回路と、
   前記ラジエータをバイパスして第１のバイパス回路を流れる冷却水として、前記エンジンから出て来る前記冷却水の他の一部を、前記第１の弁部を介して前記エンジンに戻す前記第１のバイパス回路と、
   ヒータコアを有するヒータコア回路であって、前記エンジンから出て来る前記冷却水の更なる他の一部を前記ヒータコアに入れて、前記ヒータコアから出て来る冷却水を前記第１の弁部を介して前記エンジンに戻す前記ヒータコア回路と、
   前記ラジエータから出て来る前記冷却水、前記第１のバイパス回路を流れる前記冷却水、及び、前記ヒータコアから出て来る前記冷却水を取り込み可能であり、且つ、前記エンジンの潤滑油の温度を調整可能な熱交換器に流れ込む冷却水、及び、前記熱交換器をバイパスする冷却水を吐き出し可能である前記第１の弁部と、
   前記潤滑油が流れる潤滑油回路と、
   前記潤滑油回路を流れる前記潤滑油を取り込み、且つ前記潤滑油を吐き出す第２の弁部と、
   を備え、
   前記エンジンの出口側の前記冷却水の温度が第１の所定値未満である時に、前記第１の弁部は、前記ラジエータから出て来る前記冷却水の取り込みを遮断し、且つ前記熱交換器をバイパスする前記冷却水の吐き出しを遮断するとともに、前記第２の弁部は、前記潤滑油を前記熱交換器に吐き出し、
   前記冷却水の前記温度が前記第１の所定値以上であり、且つ前記潤滑油の温度が前記第１の所定値よりも高い第２の所定値以上である時に、前記第１の弁部は、前記ラジエータから出て来る前記冷却水の取り込みを維持し、且つ前記熱交換器に流れ込む前記冷却水の吐き出しを維持するとともに、前記第２の弁部は、前記潤滑油を前記熱交換器に吐き出し、
   前記第１の弁部は、
   前記ラジエータから出て来る前記冷却水、及び、前記ヒータコアから出て来る前記冷却水を取り込み可能であり、且つ、前記熱交換器をバイパスする前記冷却水を吐き出し可能である第１の弁と、
   前記第１のバイパス回路を流れる前記冷却水、及び、前記熱交換器をバイパスする前記冷却水の一部を取り込み可能であり、且つ、前記熱交換器に流れ込む前記冷却水を吐き出し可能である第２の弁と、
   を含み、
   前記熱交換器を有する熱交換器回路であって、前記第２の弁から前記熱交換器に流れ込む前記冷却水を第２のバイパス回路に戻す前記熱交換器回路と、
   前記第２のバイパス回路を流れる冷却水として、前記熱交換器をバイパスする前記冷却水の他の一部を前記エンジンに戻す前記第２のバイパス回路と、
   を更に備えることを特徴とする冷却水流動及び潤滑油流動制御システム。

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