JPH02215920A - エンジンの冷却液温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジン低負荷時には通常時よりエンジンの
冷却水温を高めて燃費性能の向上、さらにガソリンエン
ジンにおいては点火プラグのくすぶり防止、ヒーター装
着仕様においてはヒーター効果の向上等を図るようにし
たエンジンの冷却液温度制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般にエンジンにおいては、エンジン高負荷時（以下、
高負荷時という）には、エンジン素材を耐熱限界温度以
下に維持するとともに、ガソリンエンジンにおいては、
さらにプリイグニッション及びノッキングの発生を防止
してエンジン出力を高めるために冷却水温度を比較的低
温（例えば、７０〜８０℃）に維持する必要がある。

一方、エンジン低負荷時（以下、低負荷時という）には
、潤滑油温度が低い（粘度が高い）ととによる各摺動部
分の抵抗増大や１．混合気の燃焼性低下により、燃費性
能１（低下したり、ガソリンエンジンにおいてはさらに
点火プラグのくすぶりが生じやすくなるといった不具合
が生じるが、このような不具合の発生を防止するために
、低負荷時には冷却水温度を比較的高＠（例えば、１０
０〜１２０℃）に維持するのが好ましい。

そこで、高負荷時にはエンジンのウォータジャケラトに
流入する冷却水を比較的低温に維持することにより、エ
ンジン素材（燃焼室壁等）の信頼性向上を図る一方、低
負荷時には冷却水を比較的高温に維持することにより燃
費性能の向上を図るようにしたエンジンの冷却装置が提
案されている（特公昭５４−９６６５号公報参照）。

上記従来の冷却装置では、第６図に示すように、冷却水
通路５１に、比較的低温（７５〜９０℃）で開かれる低
温用サーモスタット５２と、比較的高温（９０〜１２０
℃）で開かれる高温用サーモスタット５３との２つのサ
ーモスタットを冷却水の流れ方向に直列に設けている。

さらに、低温用サーモスタット５２下流かつ高温用サー
モスタット５３上流の冷却水通路５１と、高温用サーモ
スタット５３下流の冷却水通路５１とを連通するバイパ
ス冷却水通路５４と、該バイパス冷却水通路５４を開閉
するバイパス冷却水通路開閉弁５６と、該バイパス冷却
水通路開閉弁５６を開閉作動させるアクチュエータ５５
と、該アクチュエータ５５を制御する制御機構５７とを
設けている。そして、所定の低負荷時にはバイパス冷却
水通路開閉弁５６を閉じ、高温用サーモスタット５３に
よって冷却水温度をコントロールするようにする一方、
高負荷時にはバイパス冷却水通路開閉弁５６を開き、低
温用サーモスタット５２によって冷却水温度をコントロ
ールするようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の冷却装置では、サーモスタッ
トを２つ設け、さらにバイパス冷却水通路とその開閉制
御機構とを設けなければならないので、冷却装置が大形
化するとともに複雑化する。

このため、製作コストが高くなり、かつエンジンの前方
のレイアウトがむずかしくなるといった問題があった。

また、低負荷時には、ラジェータへ導かれる冷却水が２
つのサーモスタット（２つの狭い弁部）を通過するため
、流通抵抗が増大し、その分ウォータポンプの負荷増大
による燃費性能の低下を招く問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、高負荷時には冷却水温度を比較的低温に維持して、
エンジン素材の信頼性を向上させるとともに、ガソリン
エンジンにおいてはさらにプリイグニッション及びノッ
キングの発生を有効に防止する一方、低負荷時には冷却
水の流通抵抗の増大を招くことなく冷却水温度を比較的
高温に維持して燃費性能をより向上させるとともに、ガ
ソリンエンジンにおいては点火プラグのくすぶりを防止
させ、さらにはヒーター効果等の向上を図ることができ
る、簡素な構造でかつ製作コストの低いエンジンの冷却
液温度制御装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達するため、ラジェータ下流側と
、エンジンのつオータジャケットの冷却水流入口との間
の冷却水通路にサーモスタットが配置されたエンジンに
おいて、一端がラジェータ下流側と連通し他端がサーモ
スタットの感温部周辺に開口する冷水導入通路を設ける
とともに、低負荷時に上記冷水導入通路の開通面積を増
大させる冷水導入通路開閉手段を設けたことを特徴とす
るエンジンの冷却液温度制御装置を提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、冷水導入通路開閉手段によって冷水導
入通路の開通面積が増大させられたときには、ラジェー
タ下流部の比較的低温の冷却水が積極的にサーモスタッ
トの感温部周辺に供給され、この冷却水によって感温部
が直接的に冷却される。

したがって、エンジンのウォータジャケット内の冷却水
の温度にかかわりなくサーモスタットによって強制的に
ラジェータ下流側の冷却水通路が閉じられる。そこで、
所定の低負荷時に冷水導入通路を大きく開通させるよう
に冷水導入通路開閉手段の作動特性を設定することによ
り、低負荷時にラジェータ下流側の低温の冷却水のウォ
ータジャケットへの供給を停止して、ウォータジャケッ
トの冷却水の温度を高めることができる。

そして、このときサーモスタットの感温部に供給すべき
冷却水の量は、感温部を冷却するのに足りるだけの量で
済むので、冷水導入通路及び冷水導入通路開閉手段は小
をのもので済む。

したがって、複数のサーモスタットや大型のアクチュエ
ータを必要としない簡単な構造で、しかも冷却水の流通
抵抗増大を招くことなく、運転状態に応じてエンジンの
ウォータジャケット内の冷却水の温度を制御することが
でき、低負荷時の一層の燃費性能の向上を図るとともに
、ガソリンエンジンにおいてはさらに点火プラグのくす
ぶりの発生を防止して、より高出力が得られる放熱性の
高い（熱価が高い）点火プラグが採用でき、またヒータ
ー効果等の向上を図ることができる。

一方、高負荷時には、冷水導入通路を閉止もしくは略閉
止することにより、サーモスタットを比較的低温で開く
作動特性とすることができるので、エンジン素材の信頼
性が向上し、その分エンジンの出力向上を図ることがで
きるとともに、ガソリンエンジンにおいてはプリイグニ
ッション及びノッキングの発生も有効に防止でき、より
エンジンの出力向上を図ることができる。

［実施例〕 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

〈第１実施例〉 第３図に示すように、４気筒ガソリンエンジンＣＥの第
１〜第４気筒＃ｌ〜＃４に吸気を供給するために独立吸
気通路！、１．１．ｌが設けられ、これらの独立吸気通
路１，１．１．ｌは上流で１つの共通吸気通路２に集合
され、・この共通吸気通路２にはアクセルペダル（図示
せず）と連動して開閉されるスロットル弁３が介設され
ている。また、各気筒＃ｌ〜＃４の燃焼ガスは、夫々独
立排気通路４．４．４．４と共通排気通路５とを通して
排出されるようになっている。

エンジンＣＥを冷却するために、冷却装置ＣＲが設けら
れている。この冷却装置ＣＲは、エンジンＣＥのウォー
タジャケットＪから流出する冷却水を、第１冷却水通路
７を通してラジェータ８の上流側タンク８ａに導入し、
続いて熱交換部８ｂで冷却した後、下流側タンク８ｃを
介して第２冷却水通路９に導出し、さらに第２冷却水通
路９を通して再びエンジンＣＥのウォータジャケットＪ
に流入させるような基本構成となっている。

上記第２冷却水通路９のウォータジャケットＪへの接続
部のやや上流には、ウォータポンプｌＯが設けられ、さ
らにこのウォータポンプｌＯの上流にはサーモスタット
１１が設けられている。また、後で詳説するように、第
１冷却水通路７とサーモスタット１１とを連通するバイ
パス冷却水通路１２が設けられるとともに、サーモスタ
ット１１の感温部２２（第１図参照）周辺に開口し、ラ
ジェータ８の直下流の低温の冷却水（以下、この低温の
冷却水を冷水という）をこの感温部２２周辺に導入する
ための冷水導入通路１３が設けられ、この冷水導入通路
１３には、これを開閉する冷水導入通路開閉弁１４が介
設されている。この冷水導入通路開閉弁１４に対しては
負圧応動式のダイヤフラム３２（第１図参照）よりなる
アクチュエータ１６が設けられ１．このアクチュエータ
１６の圧力室３１（第１図参照）へは負圧導入通路１７
を通してスロットル弁３下流の共通吸気通路２内の負圧
が常時導入されるようになっている。なお、スロットル
弁３下流にサージタンクが設けられたエンジンでは、負
圧導入通路１７をサージタンクに接続すればよい。上記
の冷水導入通路開閉弁１４とアクチュエータ１６とは本
願請求項１に記載された冷水導入通路開閉手段に相当す
る。

以下、サーモスタットｌｌと冷水導入通路開閉弁１４の
作動機構について説明する。

第１図に示すように、サーモスタット１１の略円筒形の
ケーシング２１の軸線方向上流側（第１図では下側であ
り、以下ではラジェータ側という）の端面にはサーモス
タット１１より上流側の第２冷却水通路９の下流側端部
が開口する一方、ケーシング２１のラジェータ側端面と
対向する側（第１図では上側であり、以下ではバイパス
冷却水通路側という）の端面にはバイパス冷却水通路１
２の下流側端部が開口している。さらに、ケーシング２
１のエンジン素材側（第１図では左側であり、以下では
エンジン側という）の側面にはサーモスタットｌｌより
下流側の第２冷却水通路９の上流側端部が開口する一方
、ケーシング２１の側面には冷水導入通路１３が接続さ
れている。そして、ケーシング２１内には、これと軸線
を同じくして略多段円柱形の感温部２２（内部に封入し
たワックスの膨張、収縮に応じて伸縮する）が配置され
、この感温部２２のラジェータ側端部２２ａは、ケーシ
ング２１に固定された固定部材２３に固定されている。

感温部２２のバイパス冷却水通路側端部２２ｂには、バ
イパス冷却水通路１２を開閉するバイパス冷却水通路開
閉弁２４が取り付けられ、さらに、感温部２２の軸線方
向中央部よりややラジェータ側には、第２冷却水通路９
を開閉する第２冷却水通路開閉弁２５が取り付けられて
いる。

感温部２２の周辺の冷却水温度が高いときには、感温部
２２内に封入されたワックスが膨張して、感温部２２の
可動部が軸線方向バイパス冷却水通路側にＰで示すよう
に伸長し、これに伴って、仮想線Ｑで示すように、バイ
パス冷却水通路開閉弁２４がバイパス冷却水通路１２を
閉止するとともに、第２冷却水通路開閉弁２５が第２冷
却水通路９を開通させるようになっている。一方、感温
部２２周辺の冷却水温度が低いときには、感温部２２内
に封入されたワックスが収縮して、感温部２２の可動部
が軸線方向ラジェータ側に収縮し、これに伴ってバイパ
ス冷却水通路開閉弁２４がバイパス冷却水通路１２を開
くとともに、第２冷却水通路開閉弁２５が第２冷却水通
路９を閉止するようになっている。

そして、冷水導入通路１３はケーシング２１の冷水導入
通路側側面を貫通して感温部２２近傍で感温部２２に向
かって開口しており、冷水導入通路開閉弁１４が開かれ
たときにはサーモスタットｌｌ側のサクシ田ンによりラ
ジェータ８下流側の冷水が冷水導入通路１３を通して感
ａ部２２に向かって噴出し、感温部２２を直接的に冷却
するようになっている。冷水導入通路開閉弁１４を作動
させるアクチュエータ１６の圧力室３１は負圧導入通路
１７を介してスロットル弁３下流の共通吸気通路２と連
通している。そして、スロットル弁３下流の共通吸気通
路２内の圧力が所定値（例えば、−３００ｍｍＨｇ）よ
り低くなったときには、この負圧が圧力室３１に導入さ
れ、この負圧によってダイヤフラム３２がコイルばね３
３の付勢力に抗して冷水導入通路開閉弁１４側に膨出し
、これに伴って冷水導入通路１４が開かれるようになっ
ている。一方、スロットル弁３下流の共通吸気通路２内
の圧力が上記所定値より高いときには、コイルばね３３
の付勢力によって冷水導入通路１４が閉じられるように
なっている。なお、圧力室３１内の圧力が所定値（例え
ば、　　３００　ｍｍＨｇ）より高いときには、その圧
力に応じて冷水導入通路開閉弁１４が徐々に閉じられる 以下、アクチュエータ１６と冷水導入通路開閉弁１４と
サーモスタット１１の作用について説明する。

スロットル弁３下流の共通吸気通路２内の圧力が、例え
ば−３００ｍｍＨｇ以下となるような低負荷時には、上
記負圧がアクチュエータ１６の圧力室３１内に導入され
、冷水導入通路開閉弁１４が全開される。ここにおいて
、冷水導入通路１３の下流側端部（すなわちケーンフグ
２１内）は冷水導入通路１３の上流側端部（すなわちラ
ジェータ８の直下流の第２冷却水通路９内）よりサクシ
ョン側に位置しているので、ラジェータ８の直下流の第
２冷却水通路９内の冷水が冷水導入通路１３を通してケ
ーシング２１内に吸い出され、直接的に感温部２２に接
触し、これによって感温部２２が冷却され、その可動部
が軸線方向ラジェータ側に移動する。このため、エンジ
ンＣＥのウォータジャケラｌ−Ｊ内の冷却水温度にかか
わりなく、−第２冷却水通路開閉弁２５が閉じられると
ともに、バイパス冷却水通路開閉弁２４が開かれる。し
たがって、ラジェータ８で冷却された冷却水がエンジン
ＣＥのウォータジャケットＪに流入しなくなる一方、エ
ンジンＣＥのウォータジャケットＪから流出する冷却水
がバイパス冷却水通路１２を通してエンジンＣＥのウォ
ータジャケットＪに戻るようになる。そこで、エンジン
ＣＥのジャケットＪ内の冷却水温度が高くなり、１００
〜１２０°Ｃに維持される。このため、潤滑油温度が高
くなり、勘弁系、クランク系のｔａ動抵抗が小さくなる
とともに、混合気の燃焼性が高まり、燃費性能の向上が
図られる。また、シリンダヘッドの！！温上昇に伴って
点火プラグの放熱量が減り、点火プラグのくすぶりの発
生が防止され、さらにはヒーター効果等の向上が図られ
る。

一方、スロットル弁３下流の共通吸気通路２内の圧力が
、例えば−３００＋ｉｍＨｇより高くなるような比較的
高負荷時にはアクチュエータ１６の圧力室３１内に導入
される負圧か弱くなるので、第４図中の曲線Ｇ、と曲線
Ｇ、との間の領域で示すような運転領域では、スロット
ル弁３下流の共通吸気通路２内の圧力（すなわちエンジ
ン負荷）が高まるのに伴って冷水導入通路開閉弁１４が
徐々に閉じられ、冷水導入通路１３を通して感温部２２
に噴出する冷水の量が少なくなる。そして、エンジンＣ
Ｅの運転状態が第４図中の曲線Ｇ、より高負荷側にあれ
ば、冷水導入通路開閉弁１４が完全に閉じられ、サーモ
スタット１１は本来のつオータジャケットＪを流出した
冷却水の温度（すなわち、バイパス冷却水通路１２から
流出される冷却水の温度）により作用し、ウォータジャ
ケットＪに流入する冷却水の温度が７０〜８０℃に維持
される。

このようにして冷水導入通路開閉弁１４が全閉されたと
きには、エンジンＣＥ（高温に熱っせられた熱負荷が高
い燃焼室壁等）が十分に冷却されるため、シリンダヘッ
ド等の信頼性が向上するとともに、プリイグニッション
及びノッキングの発生が防止される。なお、エンジンＣ
Ｅの運転状態が第４図中の曲線Ｇ、と曲線Ｇ、との間の
領域にあるときには、エンジンＣＥの発熱量にほぼ比例
して第２冷却水通路９が開かれ、いわゆるリニアな制御
が行なわれるので、負荷の大小にかかわりなくウォータ
ジャケットＪ内の冷却水の温度は７０〜８０℃に維持さ
れる。

したがって、第５図に示すように、エンジンＣＥのジャ
ケットＪ内の冷却水の温度は、曲線Ｇ。

以下（スロットル弁３下流の共通吸気通路２内の圧力が
一３００ｍｍＨｇ以下）の低負荷領域では１００℃程度
の比較的高温状態となり、曲線Ｇ、（−３００關Ｈｇ）
と曲線Ｇ、（ＷＯＴ）との間の運転領域では７５℃程度
の比較的低温状態となる。

このように、第１実施例では、サーモスタット１１が１
つで済み、かつ冷水導入通路開閉弁１４の作動機構が非
常に簡素なものとなる。

〈第２実施例〉 以下、本発明の第２実施例を説明するが、第１実施例と
共通の部材には同一番号を付してその説明を省略し、第
１実施例と異なる部分についてのみ°説明する。

第２図に示すように、第２実施例では、負圧導入通路１
７に電磁式の３方ソレノイド弁４１を介設し、アクチュ
エータ１６の圧力室３１にスロットル弁３下流の共通吸
気通路２内の負圧を導入するか、または大気導入通路４
２を介して大気を導入するかを切り替えられるようにし
ている。そして、３方ソレノイド弁４１の切り替え制御
を行うために、エンジン回転数、冷却水温度、外気温等
を入力情報とするコントロールユニット４３が設けられ
ている。

第２実施例によれば、エンジン負荷だけでなく、エンジ
ン回転数、外気温等積々の運転条件に応じてエンジンＣ
Ｅのつオータジャケットに供給される冷却水の温度を制
御できるので、より一層燃費性能の向上と出力の向上と
を図ることができる。

例えば、低負荷時であっても高回転時にはエンジンＣＥ
の発熱量が増加するので、高回転・低負荷時には冷水導
入通路開閉弁１４を閉じて、ウォータジャケットＪ内の
冷却水温度を比較的低温（例えば、７０〜８０℃）に維
持するといった精密な制御を行うことができる。また、
例えば外気温度が高い夏場等では、高負荷時におけるつ
オータジャケットＪ内の冷却水温度をさらに低温（例え
ば、６５〜７５℃）に維持し、吸気温度が高いことによ
る燃焼室壁、ピストン等の過大な熱負荷アップを抑え、
プリイグニッション、ノッキングの発生を防止すること
ができる。なお、第１実施例と同様に、低負荷時の燃費
性能の向上と高負荷時の出力の向上とが図られることは
もちろんである。

さらに、過給機を装着したエンジンにおいては、アクチ
ュエータ１６におけるコイルバネ３３を、ダイヤフラム
３２を挟んで圧力室３１と反対側の室に設け、共通吸気
通路２の圧力が所定値以上の正圧となる高負荷時に冷水
導入通路開閉弁１４が閉じるよう構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す、冷却液温度制御
装置のサーモスタットまわりの冷却系統図である。 第２図は、本発明の第２実施例を示す、冷却液温度制御
装置の冷水導入通路開閉弁まわりの冷却系統図である。 第３図は、本発明にかかる冷却液温度制御装置を備えた
エンジンのシステム構成図である。 第４図は、冷水導入通路開閉弁の作動特性を、エンジン
回転数とエンジントルクとをパラメータとして表した図
である。 第５図は、エンジンのウォータジャケット内の冷却水の
温度を、エンジン回転数とエンジントルクとをパラメー
タとして表した図である。 第６図は、負荷に応じて冷却水温度を制御するようにし
た従来の冷却装置のシステム構成図である。 ＣＥ・・・エンジン、２・・・共通吸気通路、３・・・
スロットル弁、７・・・第１冷却水通路、８・・・ラジ
ェータ、９・・・第２冷却水通路、１０・・・ウォータ
ポンプ、ｌｌ・・・サーモスタット、１２・・・バイパ
ス冷却水通路、１３・・・冷水導入通路、１４・・・冷
水導入通路開閉弁、１６アクチユエータ、１７・・・負
圧導入通路、２２・・・感温部、４１・・・３方ソレノ
イド弁、４３・・・コントロールユニット。 特許出願人　株式会社兼坂技術研究所　はか１名代　理
　人　弁理士　青白　葆　はか１名第４図 第５図 エンジン［］軸教 エンジン［ｉ］転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ラジエータ下流側と、エンジンのウォータジャケ
   ットの冷却水流入口との間の冷却水通路にサーモスタッ
   トが配置されたエンジンにおいて、一端が上記ラジエー
   タ下流側と連通し他端が上記サーモスタットの感温部周
   辺に開口する冷水導入通路を設けるとともに、上記冷水
   導入通路の開通面積をエンジン低負荷時にはエンジン高
   負荷時に比して増大させる冷水導入通路開閉手段を設け
   たことを特徴とするエンジンの冷却液温度制御装置。