JPH03179124A - 内燃機関の冷却水温制御装置 - 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〕 本発明は自動車用エンジン等の内燃機関に使用する冷却
水温制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車用エンジン等の内燃機関を冷却するには、
ラジェータを用いる水冷式の冷却装置が使用されていた
。この種の冷却装置においては、冷却水の温度を制御す
るにはサーモスタットが用いられており、冷却水が所定
温度より低温の場合には、冷却水をバイパス通路へ流し
てラジェータを通さずに循環させる構造であった。従来
のこの種の冷却装置を第４図によって説明する。

第４図は従来の冷却装置を示す概略構成図で、同図にお
いて、１はエンジンにおけるシリンダブロックの冷却水
通路、２は前記シリンダブロックの冷却水通路ｌにエン
ジン内で連通されたシリンダヘッドの冷却水通路、３は
ラジェータを示す。

このラジェータ３の冷却水入口部はラジエータ入口通路
４を介して前記シリンダヘッドの冷却水通路２に連通さ
れ、また、ラジェータ３の冷却水出口部はラジェータ出
口通路５を介して前記シリンダブロックの冷却水通路１
に連通されている。６は冷却水ポンプで、この冷却水ポ
ンプ６は前記ラジェータ出口通路５の途中に介装されて
いる。７はラジェータ３に流される冷却水の流量を冷却
水温度に応じて制御するためのサーモスター／　トで、
このす゛−モスタット７は、前記ラジェータ入口通路４
の途中に介装されている。また、このサーモスタット７
は冷却水の温度が設定温度（一般的に８０℃）以下の場
合に全閉となるように構成されている。８は冷却水が所
定温度より低温の場合にラジェータ３を迂回して冷却水
を循環させるためのバイパス通路で、このバイパス通路
８の一端は、前記ラジェータ入口通路４におけるサーモ
スタット７の上流側に冷却水分岐部９を介して接続され
、他端は冷却水ポンプ６に接続されている。

このようにＩ威された従来の冷却装置においては、エン
ジン始動直後等の場合のように冷却水の温度が低温の場
合には、冷却水ポンプ６からシリンダブロックの冷却水
通路ｌに供給された冷却水は、シリンダヘッドの冷却水
通路２から冷却水分岐部９に流され、サーモスタット７
が全閉状態である関係からラジェータ３側へは流されず
にバイパス通路８を介して再び冷却水ポンプ６へ戻され
る。このように低温時には冷却を行わずに冷却水が循環
されることになる。冷却水の温度がサーモスタット７の
設定温度より上昇すると、サーモスタンド７が開き、冷
却水はシリンダへフドの冷却水通路２から冷却水分岐部
９．ラジェータ入口通路４を通ってラジェータ３に流さ
れる。そして、ラジェータ３で冷却された冷却水はラジ
ェータ出口通路５から冷却水ポンプ６へ戻され、再びシ
リンダブロックの冷却水通路１へ供給される。このよう
にラジェータ３によって冷却された冷却水をエンジンに
供給することによってエンジンが冷却されることになる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、従来の冷却装置においては、冷却水の温度は
サーモスタット７の設定温度に制御される関係から、冬
期および夏期において略一定の温度（一般的に８０℃）
に保たれる。このため、冷却水の温度を外気温やエンジ
ンの運転状態に応じて最適に制御することは困難であっ
た０例えば、冬期でのヒーター性能向上、燃費向上を図
るために冷却水の温度を高めに設定すると、外気温の高
い夏期には冷却水の温度が高温になりやすく、エンジン
の冷却効果が低下したり、潤滑油の温度が上昇したりす
るという問題が生じる。また、冷却水の流量制御にサー
モスタットは圧力損失が大きいために冷却水の流量を増
やすにも限度があった。

このような不具合を解消した内燃機関の機関冷却水温制
御装置としては特公昭６０−２０５６３号公報に開示さ
れたものがある。これは、冷却水通路を、高温用サーモ
スタットを有する冷却水通路と、低温用サーモスタット
を有する冷却水通路とに並列に設け、一方の冷却水系統
に流量制御弁が接続されていた。このように２つのサー
モスタットを使用すると、冷却水温度制御の条件設定を
倍加することができるが、冷却水系統が並列になってい
るためにエンジン内に占めるスペースが大きくなり、さ
らに流量制御弁も必要になる関係から大型化してしまう
という欠点があった。また、冷却水通路にはやはり圧力
損失の大きなサーモスタンドが用いられており、２個の
サーモスタットで大流量を確保する構造であるため低効
率であった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１の発明に係る内燃機関の冷却水温制御装置
は、内燃機関の冷却水通路におけるラジェータ入口とラ
ジェータバイパス管人口との間に、冷却水通路を開閉す
るバタフライ弁と、このバタフライ弁にウオームギヤを
有する減速機を介して連結され、冷却水の温度に応じて
前記バタフライ弁の開度を調節するステンパモータとを
設けたものである。

また、本発明の第２の発明に係る内燃機関の冷却水温制
御装置は、前記第１の内燃機関の冷却水温制御装置にお
いて、バタフライ弁の駆動部に、弁体を開方向へ付勢す
るばね部材を連結したものである。

〔作　用〕

本発明によれば、バタフライ弁をステンパモータにより
所定開度に調節することによって、ラジェータに流され
る冷却水の流量をその温度に応じて制御することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図（ａ）〜（ｄ）および
第２図によって詳細に説明する。

第１図（ａｌ〜（ｄｌは本発明の第１の発明に係る内燃
機関の冷却水温制御装置を示す図で、同図（ａｌは要部
を破断して示す正面図、同図（ｂｌは左側面図、同図ｆ
ｃ）はギヤボックスのカバーを外した状態を示す平面図
、同図（ｄｌは（ａ１図中１−１線断面図である。

第２図は本発明に係る内燃機関の冷却水温制御装置が装
着された冷却装置を示す概略構成図である。

これらの図において前記第４図で説明したものと同一も
しくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明
は省略する。これらの図において、１）は本発明に係る
冷却水温制御装置を示し、この冷却水温制御装置１）は
、本体１２と、バタフライバルブ１３と、ステッパモー
タ１４等とから構成されている。

前記本体１２には、冷却装置のラジエータ入口通路４に
接続されて冷却水が流される管部１２ａと、この管部１
２ａに一体的に設けられた略有底角筒状を呈するギヤボ
ックス１２ｂとから構成されている。また、前記管部１
２ａおよびギャボ。

クス１２ｂには後述するバタフライバルブ１３が嵌挿さ
れる軸穴１２ｃが穿設されている。

１３は前記管部１２ａ内を流される冷却水の流量を制御
するためのバタフライバルブで、このバタフライバルブ
１３は、前記本体１２の軸穴１２Ｃに嵌挿され管部１２
ａを横切るバルブ軸１３ａと、このバルブ軸１３ａにお
ける管部１２ａ内の部分に固定された弁体１３ｂとから
構成されており、本体１２に回動自在に支持されている
。また、前記バルブ軸１３ａにおけるギヤボックス１２
ｂ側端部は、ギヤボックス１２ｂに固定されたカバー１
２ｄに軸支されており、ギヤボックス１２ｂ内に臨む部
分にはウオームホイール１３ｃが固定されている。

１４は前記バタフライバルブ１３を開閉させるためのス
テッパモータで、このステッパモータ１４は、冷却水の
温度を検出するセンサ（図示せず）および制御装置（図
示せず）に接続されて冷却水の温度に応して駆動される
ように構成されており、前記ギヤボックス１２ｂの側部
に取付けられている。また、このステッパモータ１４の
出力軸１４ａは、第１図（Ｃ１に示すように、その先端
がギヤボックス１２ｂ内に臨むようにギヤボックス１２
ｂの側部を貫通しており、その先端にはステッパモータ
側平歯車１５が固定されている。１６は前記ステッパモ
ータ１４の駆動力をバタフライバルブ１３へ伝達するた
めのウオームで、このウオーム１６は、前記ステッパモ
ータ側平歯車１５に噛合する平歯車１７がその一端部に
固定されており、バタフライバルブ１３に固定されたウ
オームホイール１３ｃに噛合された状態でギヤボックス
１２ｂに回転自在に支持されている。すなわち、このウ
オーム１６と前記ウオームホイール１３ｃとによって減
速機が構成され、ステッパモータ１４が駆動されて出力
軸１４ａと共にステッパモータ側平歯車１５が回転する
と、平歯車１７と共にウオーム１６が回転し、ウオーム
１６に噛合するウオームホイール１３ｃが減速された状
態で回転されてバタフライバルブ１３が駆動されること
になる。

このように構成された冷却水温制御装置１）は、本体１
２の管部１２ａを従来のサーモスタットの代わりにラジ
エータ入口通路４に接続して使用する。この際、冷却水
の人口側としては、管部材１２ａの２つの開口端部のう
ち何れでもよい。

冷却水の温度が設定温度以上の場合には、ステッパモー
タ１４が制御装置によって駆動されてバタフライバルブ
１３が開動作される。この際、ステッパモータ１４の駆
動力は、出力軸１４ａからステッパモータ側平歯車１５
．平歯車１７を介してウオーム１６に伝達され、このウ
オーム１６からウオームホイール１３ｃを介してバタフ
ライバルブ１３に伝達される。このようにバタフライバ
ルブ１３が開動作されることによって、冷却水はラジェ
ータ入口通路４からラジェータ３へ流されて冷却される
ことになる。

冷却水の温度が設定温度以下の場合には、ステッパモー
タ１４が制御装置によって駆動されてバタフライバルブ
１３が閉動作される。バタフライバルブ１３が閉動作さ
れることによって、冷却水はラジェータ３側へは流され
ずに、バイパス通路８を介してラジェータ出口通路５に
流されることになる。

また、本発明に係る冷却水温制御装置１）は、上述した
ようにバタフライバルブ１３を全開、全開させてサーモ
スタットの機能を果たす以外に、エンジンの種々の条件
に応じて、異なる設定温度にて冷却水の流量を制御する
ことができ、しかもバタフライバルブ１３の開度を任意
に設定して流量を制御することもできる。例えば、外気
温の比較的低い冬期には、バタフライバルブ１３を中間
開度に保ちラジェータ入口通路４を絞り気味にして冷却
水の温度を高めることができる。また、外気温の比較的
高い夏期には、バタフライバルブ１３を全開にして冷却
水の温度を低温度に維持することができる。

したがって、本発明に係る冷却水温制御装置１）は、バ
タフライバルブ１３をステッパモータ１４により所定開
度に調節することによって、ラジェータ３に流される冷
却水の流量をその温度に応じて制御することができる。

このため、冷却水の温度を常に最適な温度に保つことが
できる。

次に、本発明の第２の発明に係る冷却水温制御装置を第
３図（ａ）、　Ｃｂｊによって説明する。

第３図（ａ）、φ）は本発明の第２の発明に係る冷却水
温ｉｌ制御装置を示す図で、同図（ａ）は要部を破断し
て示す正面図、同図（ｂｌはギヤボックスのカバーを外
した状態を示す平面図である。これらの図において前記
第１図（ａ）〜（ｄ）および第２図で説明したものと同
一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な
説明は省略する。第３図（ａ）、　（ｂ）において、２
１はステッパモータ１４が故障したり、運転中に電源が
遮断された際に冷却水の流れを補償するための復帰ばね
である。この復帰ばね２１は、うず巻きばねからなり、
その中心側端部がウオーム１６のステッパモータ側端部
に係止され、外側端部がギヤボックス１２ｂに係止され
ており、自由状態への復帰回転方向を、ウオーム１６に
おける弁開側の回転方向と一致させた状態で弾装されて
いる。すなわち、バタフライバルブ１３においては、こ
の復帰ばね２１によって開方向へ常時付勢されることに
なる。また、この復帰ばね２１の復帰トルクは、ステッ
パモータ１４の非通電時のデイテントトルクに打ち勝っ
てバタフライバルブ１３を開動作させるに足りる値に設
定されている。

このように構成された復帰ばね２１を備えた冷却水制御
装置１）においては、通常使用時には復帰ばね２１の弾
撥力に抗してバタフライバルブ１３が回動され、ステッ
パモータ１４の電源が遮断されたりステッパモータ１４
が故障した場合には、復帰ばね２１の復帰トルクによっ
てウオーム１６が回転されてバタフライバルブ１３が全
開動作されることになる。

なお、前記実施例では復帰ばね２１をウオーム１６のス
テッパモータ側端部とギヤボックス１２ｂとの間に弾装
させた例を示したが、復帰ばね２１の復帰トルクを作用
させる部分は、ウオーム１６の他端側であってもよく、
また、ステッパモータ１４．ステンパモータ１４の出力
軸１４ａあるいはステップモータ側平歯車１５等適宜変
更することができる。さらに、本実施例では復帰ばね２
１にうず巻きばねを採用した例を示したが、ばねの種類
はうす巻きばねに限定されるものではなく、例えばコイ
ルばねであってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の第１の発明に係る内燃機関
の冷却水温制御装置は、内燃機関の冷却水通路における
ラジェータ入口とラジェータバイパス管入口との間に、
冷却水通路を開閉するバタフライ弁と、このバタフライ
弁にウオームギヤを有する減速機を介して連結され、冷
却水の温度に応じて前記バタフライ弁の開度を調節する
ステッパモータとを設けたため、バタフライ弁をステッ
パモータにより所定開度に調節することによって、ラジ
ェータに流される冷却水の流量をその温度に応じて制御
することができる。したがって、冷却水の温度を外気温
度に左右されずに常に最適な温度に保つことができるか
ら、冬期に冷却水を高温に制御してヒーター性能向上、
燃費向上を図ることができ、夏期に冷却水を低温に制御
することによって、機関の冷却効果が低下したり、潤滑
油の温度が上昇したりするのを確実に防ぐことができる
。なお、本発明に係る冷却水温制御装置は、１つの制御
弁として構成することができるので、冷却水系統が大型
化されずに実施することができる。

また、冷却水の流量を制御するためにバタフライ弁を採
用したため、冷却水通路での圧力損失の要因は、弁棒と
弁体厚さの投影部分だけになり、冷却水においては、サ
ーモスタットを使用した場合のように流れ方向が極端に
変えられることなく円滑に流されることになる。したが
って、冷却水通路の圧損を大幅に減少させることができ
るので、大流量をもって冷却水を流すことができる。

さらに、ウオームギヤを有する減速機を備えたため、小
型にして大きな減速比を得ることができるから、冷却水
の圧力によってバタフライ弁が動作不良となるのを、装
置が大型化されることなく確実に防ぐことができる。ま
た、ウオームギヤを採用すると、ステッパモータによっ
てバタフライ弁が中間開度に保持されている際に、冷却
水の圧力によってバタフライ弁が逆回転するのを防ぐこ
ともできる。

また、本発明の第２の発明に係る内燃機関の冷却水温制
御装置は、前記第１の内燃機関の冷却水温制御装置にお
いて、バタフライ弁の駆動部に、弁体を開方向へ付勢す
るばね部材を連結したため、ステッパモータの電源が遮
断されたりステッパモータが故障した場合には、ばね部
材の復帰トルクによってバタフライバルブが全開動作さ
れることになる。したがって、バタフライバルブが閉状
態の際にステッパモータが作動不能となったとしても、
バタフライ弁によって冷却水がラジェータへ流されなく
なって機関および潤滑油が冷却されなくなるのを確実に
防ぐことができる。このため、信頼性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の発明に係る内燃
機関の冷却水温制御装置を示す図で、同図（ａ）は要部
を破断して示す正面図、同図（ｂ）は左側面図、同図（
Ｃ）はギヤボックスのカバーを外した状態を示す平面図
、同図（ｄｌは（ａ１図中１−１線断面図である。 第２図は本発明に係る内燃機関の冷却水温制御装置が装
着された冷却装置を示す概略構成図である。 第３図ｆａｎ、　（ｂ）は本発明の第２の発明に係る冷
却水温制御装置を示す図で、同図（ａ）は要部を破断し
て示す正面図、同図山）はギヤボックスのカバーを外し
た状態を示す平面図である。第４図は従来の冷却装置を
示す概略構成図である。 １）・・・・冷却水温制御装置、１２・・・・本体、１
３・・・・バタフライバルブ、１３ｃ・・・・ウオーム
ホイール、１４・・・・ステッパモータ、１６・・・・
ウオーム、２１・・・・復帰ばね。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の冷却水通路におけるラジエータ入口と
   ラジエータバイパス管入口との間に、冷却水通路を開閉
   するバタフライ弁と、このバタフライ弁にウォームギヤ
   を有する減速機を介して連結され、冷却水の温度に応じ
   て前記バタフライ弁の開度を調節するステッパモータと
   を設けたことを特徴とする内燃機関の冷却水温制御装置
   。
2. （２）請求項１記載の内燃機関の冷却水温制御装置にお
   いて、バタフライ弁の駆動部に、弁体を開方向へ付勢す
   るばね部材を連結したことを特徴とする内燃機関の冷却
   水温制御装置。