JPH03222814A - 内燃機関の冷却装置 - 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、自動車走行用エンジン等の内燃機関を冷却す
る冷却装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に自動車走行用エンジンの冷却は、第９図に示すよ
うにエンジン３０１とラジェータ３０２とを流体パイプ
３０４で連結し、両者間を流れる冷却水をウォータポン
プ３０３で循環させている。

そして、ラジェータ３０２０入口側と出口側とをバイパ
ス管３０５で連結させ、自動車走行用エンジン３０１か
ら流出する冷却水の温度が所定値以下の場合には、冷却
水をバイパス管３０５へ流すことによりラジェータ３０
２をバイパスさせる。

一方、冷却水温度が所定値以上の場合には、サーモスタ
ット３０６を閉弁することによってバイパス管３０５を
閉鎖し、冷却水をラジェータに流して冷却水の冷却を行
っている。尚、図中３０８は車室内を暖房するヒータコ
アである。

この様な冷却装置において、自動車走行用エンジン３０
１を最適に冷却するためには、多様ニ変化する運転状況
に応じて冷却装置の冷却性能を制御する必要がある。す
なわち、従来よりウォータポンプはエンジン駆動によっ
て制御されるため多様に変化する運転状態の中で最も冷
却系として苦しくなる状態（例えば、低速登板時）、も
しくは、ウォータポンプが高回転時に生じるキャビテー
ション限界値等より、ウォータポンプの容量が決定され
る。

ここで、近年の自動車走行用エンジン３０１の大出力化
に伴い、エンジン３０１から冷却水に放出される冷却損
失熱量は増大し、その増大分を放散すべくラジェータ３
０２、冷却ファン３０７の大型化が迫られている。しか
し、エンジンルーム内はますます狭くなる傾向にあり、
ラジェータ３０２、冷却ファン３０７の大型化は非常に
困難な状況にある。そこで、ウォータポンプ３０３の吐
出容量を増大することによって、エンジン３０１の冷却
損失熱量増大に対応することが考えられる。

しかしながら、エンジンの回転変動に伴う駆動力を利用
したウォータポンプの大容量化は、ウォータポンプ吐出
容量の大流量域（エンジンの高回転域）においてキャビ
テーションの問題あるいは冷却する必要のない時での動
力損失の増大による燃費の悪化等の問題がある。そのた
め、ウォータポンプの大容量化は困難であり、低回転域
での流量増加は望めない。また、特にエンジン冷却機能
の厳しい領域は低速高負荷運転域であり、この運転域に
てエンジン冷却水の循環流量が最も必要となる。

そこで、実開昭６１−１９０５２０号公報に開示される
ように冷却装置に補助ウォータポンプを追加することに
よって冷却装置内を循環する冷却水量を増加させている
ものがある（第１０図図示）〔発明が解決しようとする
課題〕 しかしながら、上記実開昭６３−１９０５２０号公報に
開示されるもの等においてもメインとなるウォータポン
プはエンジンによって駆動されており、エンジン回転数
に応じて、メインウォータポンプの吐出容量は様々に変
化する。すなわち、メインウォータポンプとサブウォー
タポンプとの作動状態によっては冷却水量不足あるいは
冷却水量過剰による圧力損失等の問題がある。そのため
、単に補助ウォータポンプを追加し、冷却水温の上昇に
よって、補助ウォータポンプを作動させるだけでは、必
ずしもエンジンの熱負荷に応して、充分な冷却水量を供
給することができないという問題があった。

以下この点につき説明する。

第３図に実線Ａで示すようにメインウォータポンプはエ
ンジン回転数に応してその流量を増大させるものである
。そのため、エンジン回転数が比較的小さい低速登板時
およびアイドリング時に冷却水量の不足が顕著となる。

そのため、サブウォータポンプ３２０を追加して主に回
転時のエンジン冷却水循環量不足を解消するようにして
いる。

しかしながら、単にサブウォータポンプ３２０を追加し
たのみでは第３図中破線Ｃで示すようにエンジン冷却水
循環水量の顕著な増大は認められない。これは、単にサ
ブウォータポンプ３２０を追加したのみでは、サブウォ
ータポンプより吐出された冷却水がバイパス通路３３０
を介して再びサブウォータポンプ３２０側にショートサ
ーキットしてしまう恐れがあるからである。このように
ショートサーキ・ノドが生じたのでは、サブウォータポ
ンプ３２０の仕事の効率は極めて悪いものとなる。そこ
でバイパス通路３３０に逆止弁３３１を配設する・こと
が提案される。この場合には、逆止弁３３１によりバイ
パス通路３３０を介するサブウォータポンプ３２０のシ
ョートサーキットが防止できる。

しかしながら、逆止弁３３１は常にバイパス通路３３０
に対し所定の抵抗を与えるものとなるため、バイパス通
路３３０を流れるエンジン冷却水の水量とサブウォータ
ポンプ３２０を流れるエンジン冷却水の水量とは、それ
ぞれ逆止弁３３１↓こよる抵抗およびサブウォータポン
プ３２０によろ抵抗に基づいて定められることになる。

換言すれば、エンジンの高回転時等でサブウォータポン
プの作動がもはや必要でない時であっても、逆止去３３
１の抵抗に基づき、所定量のエンジン冷却外はサブウォ
ータポンプ３２０側に流れてしまうことになる。このこ
とは、またメインのウォータポンプ３０３によるエンジ
ン冷却水の吐出が逆止Ａ３３１の抵抗によって妨げられ
ることになる。

いずれにせよ、逆止弁３３１の抵抗はエンジン冷却水水
量の全段階にわたって常に働き、エンジンの熱負荷に応
じた適宜な切替えが行われるようにはなっていなかった
。

以上示したように、従来の冷却装置では多様に変化する
運転状態に対し、十分対応することができないという問
題があった。

そこで、本発明は冷却能力の必要時にエンジン冷却水の
循環量を確保することにより、エンジン冷却性能を向上
させることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 内燃機関の回転に応して作動し、被熱交換流体を循環さ
せる第１Ｗｉ環手段よ、第１循環手段に直列に設けられ
、この第１循環手段とは独立して作動し、被熱交換流体
の温度が所定値以上になった時、被熱交換流体を循環さ
せる第２循環手段を設ける。そして、第２循環手段と並
列に設けられ、被熱交換流体をバイパス、させる第２循
環手段バイパス通路と第１循環手段及び前記第２循環手
段によって循環する被熱交換流体量が所定値以上に達し
た時、第２循環手段バイパス通路の開閉を行う重量制御
手段とを備えるという技術的手段を採用する。

さらに本発明では、熱交換器をバイパスして熱交換流体
を流す第１バイパス通路を設け、流量制御手段により、
この第１バイパス通路を流れる被熱交換流体の流量、第
２循環手段を流れる被熱交換流体の流量および第２バイ
パス通路を流れる被熱交換流体の流量を調整可能とする
という手段を採用する。

〔作用〕

内燃機関の回転に応じて、第１循環手段が作動し、被熱
交換流体が循環する。そして、被熱交換流体の温度が所
定値以上になった時、第２１環手段が作動する。この第
２循環手段の作動により、循環する被熱交換流体の循環
量は増加する。

また、第１循環手段及び第２循環手段によって循環する
被熱交換流体の循環量が所定値以上になると流量制御手
段によって第２循環手段バイパス通路が開く。第２循環
手段バイパス通路が開くことにより、循環する被熱交換
流体の一部は第２循環手段をバイパスし、第２循環手段
バイパス通路を流れる。

〔発明の効果〕

以上示したように、本発明では冷却能力の必要時に被熱
交換流体の循環量を増加させることができ、また、被熱
交換流体の循環量が増大し、被熱交換流体の循環量が所
定値以上になった時には、その一部を第２循環手段をバ
イパスして流すことができる。従って、冷却能力の必要
時に被熱交換流体の循環量を確保することができ、被熱
交換流体が増大することによっても、圧力損失等を発生
することがない。よって、内燃機関の多様に変化する運
転状態に対応して被熱交換流体の循環量を調節すること
ができるため、冷却性能を向上させることができる。

合わせて流量制御手段により、第１バイパス通路を流れ
る被冷却水の流量、第２ｖ＆環手段を流れる被冷却流体
の流量および第２バイパス通路を流れる被冷却流体の流
量を適宜調節する場合には、内燃機関に供給される状態
での被冷却水の水温を常に最適値に微調整することがで
きる。

これにより内燃機関の冷却性能の一層の向上が計れる。

〔実施例〕

以下、本発明内燃機関の冷却装置の一実施例を図面に基
づき説明する。

内燃機関（自動車走行用エンジン）１０１と熱交換器（
自動車用ラジェータ）１０２とは、導入路１０３および
還流路１０４とによって連結されている。すなわち、導
入路１０３の一端１０３ａはラジェータ１０２の入口側
に接続され、他端１０３ｂはエンジン１０１のシリンダ
ヘッド側に相続されている。また、還流路１０４の一端
１０４ａはラジェータ１０２の出口側に接続され、他端
１０４ｂはエンジン１０１のシリンダブロック側に接続
されている。エンジン１０１を冷却することによって比
較的高温となった冷却水（Ｍ熱交換流体）は、導入路１
０３を通ってラジェータ内に流入し、熱交換されて比較
的低温の冷却水となるこの低温冷却水は還流路１０４を
通ってエンジン１０１内に流入し、シリンダブロック側
よりシリンダヘッド側に流れてエンジンの冷却を行う。

また、還流路１０４の流路途中には、エンジン１０１に
よって駆動され、エンジン１０１とラジェータ１０２と
の間で冷却水を循環させる第１ウオータポンプ１１５（
第１循環手段）が配されている。

還流路１０４のウォータポンプ１１５より、上流位置に
はラジェータバイパス路１０５の一端が接続されている
。このラジェータバイパス通路（第１バイパス通路）１
ｏ５の他端は導入路１゜３に接続されており、導入路１
０３を流れる冷却水がラジェータ１０２をバイパスでき
るようになっている。第１バイパス通路１０５と還流路
１゜４の接続部には第１制御弁１０６が配されており、
導入路１０３から第１バイパス通路１０５に流れ込んで
いる冷却水の温度が設定値以下の場合には第１バイパス
通路１０５を開放し、設定値以上の場合は第１バイパス
通路１０５を閉鎖し、導入路１０３を流れる冷却水の全
量がラジェータに導入する。

ラジェータ１０２の後面すなわち、空気流れに対して後
流側には、ラジェータ１０２に冷却用空気を吸い込むた
めのラジェータファン１３０が配設されている。このラ
ジェータファン１３０！、を電動モータ３１、あるいは
油圧モータ（省図示）等によって回転駆動される。

導入路１０３内には、エンジン１０１より流出直後の冷
却水温度を測定するための水温センサ１４０が配設され
ている。尚、水温センサによって水温を感知する代わり
に壁温センサを設けて、エンジン１０１の壁温を感知し
てもよい。

第２図中符号２００は電子制御回路（ＥＣＵ）で、車室
外の空気温度を感知する外気温センサ２０１、エンジン
１０１に吸入される空気温度を感知する吸気温センサ２
０２、エンジン１０１の吸気管内の圧力を感知する負圧
センサ２０３、車体速度を感知する車速センサ２０４、
エンジン１０１０回転数検知する回転数センサ２０５、
エンジンｌｏｔの吐出側の冷却水水温を感知する水温セ
ンサ２０６等からの感知信号を受ける。これらの信号を
受けて、冷却装置の最適状態を演算し、第１制御弁１０
６、第２ウオータポンプ１２０、第２制御弁１２２及び
電動モータ１３１のそれぞれに制御信号を送信している
。

また、還流路１０４の流路途中であって、電気式制御弁
１０６の上流側には第１ウオターポンプと直列に第２ウ
オターポンプ（第２循環手段）１２０が配されている。

この第２ウオターポンプ１２０は電動モータ（省図示）
によって駆動され、エンジン１０１の回転とは独立して
回転する。また、還流路１０４には第２ウオターボンブ
を流れる冷却水をバイパスする第２循環手段バイパス通
路であるウォターボンブバイパスｉｆ［（第２バイハス
ａｉｌ）　Ｉ　２１が連通接続されている。第２バイパ
ス通路１２１の一端１２１ａは還流路１０４の流路途中
であって、第２ウオターポンプ１２０の上流側に接続さ
れ、他端１２１ｂは還流路１０４の流路途中であって、
第１制御井１０６の下流側に接続されている。

なお、第２ウオータポンプ１２０の吐出流量は次のよう
な技術思想に基づいて定められる。

上述の如く、第１ウオータポンプの吐出流量はエンジン
回転数に比例して直線的に増大することになる（第３図
図示）。ここで、第１ウオータポンプ下の吐出流量があ
まりに大きくなるとキャビテーション等の不具合が発生
することが知られており、この観点より第１ウオータポ
ンプの吐出流量は最高回転時にキャビテーション等が発
生しない程度の容量に抑えられることになる。この観点
より第１ウオータポンプの容量が定まれば、エンジンの
低回転時における第１ウオータポンプからの流量が一義
的に定まることになる。ここで、ラジェータ１０２に最
も冷却能力が要求されるのは低速登板時およびアイドリ
ンク時であり、エンジンの回転数が低い領域である。従
って、第２ウオータポンプ１２０はこのエンジンの低回
転域におけるエンジン冷却水循環水量を増すことを手段
としてその容量が定められる。

第１１図はラジェータ１０２を流れるエンジン冷却水の
流量Ｖｗとラジェータの放熱ＩＱｒがラジェータの導入
される空気量に応じてどのように変化するかを示したラ
ジェータ単体性能図である。

実線Ｘはラジェータを通過する空気風速Ｖａが小さな状
態での放熱量Ｑｒと流量Ｖｗとの関係を示す、また、実
線Ｙおよび実線Ｚはそれぞれラジェータ１０２を通過す
る空気風速Ｖａが中程度の場合および大きい場合におけ
る放熱量Ｑｒと流量Ｖｗとの関係を示す。

この第１１図より明らかなようにラジェータの放熱量は
ラジェータ１０２を通過するエンジン冷却水水量が所定
まで増大するにつれ順次大きくなるが、この流量Ｖｗが
ある領域以上となると流量Ｖｗを増大させてもラジェー
タの放熱量はＶｗ増大の割にさほど増大しないことにな
る。このラジェータの放熱量Ｑｒが重量ｖｗの増大にも
かかわらずほとんど増大しなくなる点を設定し、Ｋ点と
するとこのに点はラジェータ通過風速Ｖａに応じて変化
することが認められる。そのため、このに点を結べば第
１１図の実線りのごとくラジェータ１０２の有効放熱量
を最大とする線が定まることになる。換言すれば、ラジ
ェータ１０２に供給される空気風速Ｖａが定まり、ラジ
ェータ１０２の放熱仕事量が定まっている時には、その
ラジェータ１０２を最大効率で使用することができる流
量Ｖｗが定まることになる。

そこで、ラジェータに放熱性能が最も要求される低速登
板時およびアイドリング時では、自動車の車速に伴う通
過量の増大は期待されない。すなわち、このような状態
ではラジェータ１０２を通過する空気の流量はもっばら
ラジェータファン１３０に起因する空気流量によってほ
ぼ一義的に定められることになる。そのため、実際上の
設計においてはラジェータファン１３０の使用によりラ
ジェータ１０２を通過する空気風速Ｖａが定まり、また
自動車への搭載上の条件よりラジェータ１０２の大きさ
およびそれに基づくラジェータ１０２放熱性能が定まる
ことになる。このことより結果としてラジェータを最大
効率で作動させるために必要なエンジン冷却水ｉ量Ｖｗ
が定まる二＾になる。さらに上述の第３図の説明より明
らかなようにこの状態すなわち低回転時における第１ウ
オータポンプ１１５のエンジン冷却水水量も定まること
になる。従って、第１ウオータポンプ１１５の特性と第
２ウオータポンプ１２０の特性を合成して、ラジェータ
１０２を最高効率で作動させるのに必要なエンジン冷却
水水量Ｖｍになる様、第２ウオータポンプ１２０の容量
を設定すればよい。

第２バイパス通路１２１の流路途中には第２バイパス通
路１２１の通路の開閉を行う第２制御弁１２２が配され
ている。

次に上記構成による作動を説明する。

まず、エンジン１０１が駆動されると、その駆動力を受
けて第１ウオターポンプ１１５が回転される。この第１
ウオターポンプ１１５の回転により、冷却水が吸入され
、エンジン１０１に流入する。エンジン１０１内を流れ
、エンジン１０１を冷却して高温となった冷却水は導入
路１０３を通ってラジェータ１０２内に流入する。ラジ
ェータ１０２内では高温冷却水と外部空気とが熱交換さ
れ、比較的低温の冷却水となる。この低温冷却水は還流
路１０４を通り、再び第１ウオターポンプ１１５に吸入
される。尚、エンジン１０１の始動直後等のように水温
センサ１４０によって感知された水温が所定値以下（例
えば４０〜８０°Ｃ以下）の場合にはＥＣＵ２００より
第１制御井１０６によって第１バイパス通路１０５を開
くように制御信号が送信される。最も第１制御弁１０６
は電磁弁に変えて、通常のワックス式サーモスタットを
用いてもよい。よって、導入路１０３を通過する冷却水
は第１バイパス路１０５を流れ、ラジェータ１０２をバ
イパスする。第１制御弁１０６は水温センサ１４０によ
って感知された水温が４０〜６０°Ｃ程度を越えると第
１バイパス通路１０５を閉じ始め、水温が８０°Ｃ程度
になると第１バイパス通路の連通を遮断する。但し、こ
の設定温度は外気温等、運転条件に応して変化させても
よい。

ここで、エンジンの駆動力による第１ウオクーポンプ（
−船釣に吐出容量はエンジン回転数が３０００ｒｐｍ程
度において、約７０〜１５０４１！／ｌｌ１ｎとなって
いる。）１１５を用いる場合、エンジン回転数と第１ウ
オターボンプ１１５の吐出容量は比例関係にある。その
ため、エンジン駆動の第１ウオターボンプ１１５のみに
よって冷却水を循環させる場合、第３図に示すようにエ
ンジン回転数の上昇に伴い、第１ウオクーポンプ１１５
による冷却水循環量は上昇する（第３図中、Ａで示す）
。

この場合、エンジン回転が低回転の時Ｇこは冷却水循環
量の増加が期待できず、低速高負荷運転時（低速登板走
行時等）あるいは市街地渋滞走行時等に冷却不足が生じ
、冷却性能に支障をきたす恐れがある。

また、第２バイパス通路１２１が第２制御弁１２２によ
って閉塞され、第１ウオターボンプ１１５に加え、電動
モータによって駆動されるとともに、エンジンの回転と
は独立して駆動する第２ウオターポンプ１２１を作動さ
せた場合（第３図中、Ｂで示す）、エンジン回転数がＮ
＋（３０００〜４０００ｒｐｍ程度）以下の領域では第
２ウオターポンプ１２０の能力によって、エンジン駆動
の第１ウオターボンプ１１５のみの冷却水循環量に対し
て増加している。しかし、エンジン回転数がＮ。

以上の領域では第２ウオターポンプ１２０は逆に抵抗と
なり、第１ウオターボンプ１１５のみの場合に比べ、冷
却水循環量が減少する。一方、第２制御弁１２２が開い
ており、第２ウオターポンプ１２０を通過する冷却水を
バイパスさせる第２バイパス通路１２１が連通している
場合（第３図中、Ｃで示す）、第１ウオクーポンプ１１
５のみの場合に比べ、全エンジン回転域において冷却水
循環量は増加している。しかし、この場合、エンジン回
転が低回転時に冷却水循環量が第２バイパス通路１２１
を経てサーキュレートしてしまい、低速高負荷運転時等
にそれほど冷却水循環量の増加が期待できず、冷却性能
に支障をきたす恐れがある。

また、第４図に示すように冷却水温Ｔｗに応じて、電動
モータ１３１、第２ウオータポンプ（第２Ｗ／Ｐ）１２
０の作動及び第２制御弁１２２の開閉が制御される。冷
却水温ＴｗがＴ、（４０〜８０°Ｃ程度）より低い時、
ラジェータファン１３０及び第２ウオータポンプ１２０
は作動せず、第２制御弁１２２は閉弁している。これを
作動Ｉとする。冷却水温ＴｗがＴ１以上になった時、ラ
ジェータファン１３０は作動し、第２制御弁１２２は開
弁する。これを作動■とする。そして、冷却水温Ｔｗが
Ｔ２（８０〜１００°Ｃ程度）以上になった時、第２ウ
オータポンプ１２０は作動し、第２制御弁１２２はエン
ジン回転数とそのエンジン回転数における経過時間によ
って開閉が制御される。これを作動■とする。また、作
動■において、第２制御弁１２２が開弁している状態を
作動■０、閉弁している状態を作動■２とする。

そして、第５図に示すような処理がＥＣＵ２００にて実
行される。第５図に示すフローチャートはエンジン１０
１の始動が完了した時点から実行される。

まず、エンジン１０１が始動した後、ステップ１００１
において、水温センサ１４０の信号に基づき、冷却水温
ＴｗがＴ１より低いと判断された場合、ステップ１００
２　（作動■）に進む。

ステップ１００２では電動ファン１３０の作動をオフし
、第２ウオクーポンプ１２０の作動をオフするとともに
、第２制御弁１２２を閉弁する。

この時、第１ウオータポンプ１１５がエンジン１０１に
よって駆動され、エンジン冷却水がエンジン１０１に導
入される。そして、エンジン冷却水はエンジン１０１、
導入路１０３、ラジェータ１０２、還流路１０４を通り
、再びエンジン１０１という経路で循環する。つまり、
この時、冷却水温は比較的低いため、ラジェータファン
１３０による冷却水の強制冷却は行わず、冷却水循環量
も抑える。また、導入路１０３を流れる冷却水は一部、
第１バイパス路１０５を流れる。そして、エンジン１０
１の過冷却を防止し、冷却水温の立ち上がりを良好に行
う。

そして、その後、再びステップ１００１に戻る（マイク
ロｓｅｃ単位）。

一方、ステップ１００１において、冷却水温ＴｗがＴ、
以上と判断された場合、ステップ１００３に進む。

ステップ１００３では水温センサ１４０の信号に基づき
、冷却水温ＴｗがＴ２より低いと判断された場合、ステ
ップ１００４に進む。ステップ１００４ではラジェータ
ファン１３０の作動させるとともに、第２制御弁１２２
を開弁する。この時、電動モータ１３１によってラジェ
ータファン１３０が回転し、ラジェータファン１３０に
よりラジェータ１０２に冷却空気を強制的に吸入する。

そして、ラジェータ１０２内を流れる冷却水を強制冷却
し、還流路１０４を流れる冷却水は一部第２バイパス通
路１２１を流れ、第２ウオータポンプ１２２をバイパス
してエンジン１０１に導入される。第２ウオータポンプ
１２２をバイパスすることにより、その圧損骨の冷却水
の流量低下を防ぐ。

すなわち、冷却水温の上昇に伴い、冷却水を強制的に冷
却するとともに、冷却水の循環量を増加させ、冷却水の
温度上昇を抑える。これによって、冷却水温を適温（Ｔ
＋〜Ｔ２）に維持することができ、エンジン１０１を良
好に冷却することができる。

一方、ステップ１００３において、冷却水温ＴｗがＴ、
（８０〜１００°Ｃ程度）以上と判断された場合、ステ
ップ１００５に進む。ステップ１００５では回転数セン
サ２０５の信号に基づき、エンジン回転数ＮｅがＮ、よ
り低いと判断された場合、ステップ１００６に進む。

ステップ１００６ではタイマ２０６の信号に基づき、経
過時間τがτ＋（１０ｓｅｃ〜１分程度）以上と判断さ
れた場合、ステップ１００７　（作動ＩＩＩ、）に進む
。

ステップ１００７ではラジェータファン１３０の作動を
させるとともに、第２ウオータポンプ１２０の作動させ
、第２制御弁１２２を閉弁する。

この時、エンジン１０１、導入路ｌＯ３、ラジェータ１
０２、還流路１０４を通り、再びエンジン１０１という
経路で循環する冷却水は第３図実線Ｂで示すように増加
する。すなわち、冷却水温が高く、比較的エンジン回転
数が低い状態に維持されている時は、冷却水を強制的に
冷却するとともに、冷却水循環量を増加させる。そして
、冷却水温を低減させ、冷却水温を適温（Ｔ　Ｉ−Ｔ　
ｚ　）に維持する。

そして、その後再びステップ１００１に戻り、冷却水温
Ｔｗが４０〜８０°Ｃ程度になると第１制御井１０６は
閉弁するため、冷却水はバイパス通路１０５を流れ過冷
却を防止する。

一方、ステップ１００５において、エンジン回転数Ｎｅ
がＮ、以上と判断された場合、ステップ１００Ｂ　（作
動１．）に進む。

ステップ１００８ではタイマ２０６の信号に基づき、経
過時間τがτ１（５〜１０分程度）以上と判断された場
合、ステップ１００９に進む。ステップ１００９ではラ
ジェータファン１３０の作動をオンするとともに、第２
ウオータポンプ１２０の作動させるとともに、第２制御
弁１２２を開弁する。この時、冷却水はエンジン１０１
、導入路１０３、ラジェータ１０２、還流路１０４を通
り、再びエンジン１０１という経路で循環し、余剰分は
バイパス通路１２１を通過する。そして、冷却水は、第
３図点線Ｃで示すように増加する（エンジン回転数Ｎｅ
はＮ１以上）。すなわち、冷却水温が高く、比較的エン
ジン回転数が高い状態に維持されている時は、冷却水を
強制的に冷却するとともに、第２ウオータポンプ１２２
をバイパスさせることにより、第２ウオータポンプ１２
２による抵抗を防止し、冷却水循環量を増大させる。そ
して、冷却水温を減少させ、冷却水温を適温（Ｔ、〜Ｔ
　ｚ　）に維持する。

そして、その後、再びステップ１００１に戻り、冷却水
／ＭＴＷが４０〜８０°Ｃ程度になると第１制御井１０
６は閉弁するため、冷却水はバイパス通路１０５を流れ
過冷却を防止する。

また、上記ステップ１００６及び１００８において、経
過時間τがτＩ（１０〜６０ｓｅｃ程度）より短いと判
断された場合、ステップ１０ＩＯに進む。

ステップ１０１０では第２制御弁１２２が開弁じている
かどうかを判断し、第２制御弁１２２が閉弁している場
合はステップ１００７に進み、開弁じている場合はステ
ップ１００９に進む・以上示したように、本発明では車
両の低速走行時において、必要時、すなわち冷却水温が
高い状態では冷却能力に応じて冷却水循環量を増加させ
ることができる。特に、低速登板時あるいは市街地での
渋滞走行時等において、第１ウオータポンプだけでは不
充分であった冷却水循環量を増加させることができるた
め、エンジンの冷却性能を向上させることができる。つ
まり、充分冷却能力を確保することが困難であった内燃
機関の低速高負荷運転域において、冷却水循環量を確保
することができるため、確実に冷却性能を向上させるこ
とができる。

また、高速走行時においても充分な冷却水循環量を確保
することができるため、良好にエンジンの冷却を行うこ
とができる。

従って、多様に変化する車両の運転状態に充分対応し、
エンジンを冷却することができる。

また、本発明一実施例では第２バイパス通路１２１によ
って第１制御井１０６もバイパスしているため、第１制
御弁１０６による冷却水の流通抵抗も低減することがで
きる。

尚、本発明一実施例では、第２バイパス通路１２１の一
端１２１ａを還流路１０４の流路途中であって、第２ウ
オクーポンプ１２０の上流側に接続し、他端１２１ｂを
還流路１０４の波路途中であって、第１制御井１０６の
下流側に接続したが、第６図に示すように第２バイパス
通路１２１の一端１２１ａを還流路１０４の流路途中で
あって、第２ウオターポンプ１２０の上流側に接続し、
他端１２１ｂを還流路１０４の流路途中であって、第１
制御弁１０６の上流側に接続してもよい。

また、第７図に示すように第２ウオターポンプ１２０を
還流路１０４の流路途中であって、第１制御井１０６の
下流側に配し、第２バイパス通路１２１の一端１２１ａ
を還流路１０４の流路途中であって、第１制御井１０６
の下流側、かつ第２ウオターポンプ１２０の上流側に接
続し、他端１２１ｂを還流路１０４の流路途中であって
、第２ウオターポンプ１２０の下流側に接続してもよい
。

さらに、第８図に示すように第２ウオターポンプ１２０
を還流路１０４の流路途中であって、第１制御井１０６
の下流側に配し、第２バイパス通路１２１の一端１２１
ａを還流路１０４の流路途中であって、第１制御井１０
６の上流側に接続し、他端１２１ｂを還流路１０４の流
路途中であって、第２ウオターポンプ１２０の下流側に
接続してもよい。

また、本発明一実施例では、第１ウオターボンプ１１５
及び第２ウオターポンプ１２０を還流路１０４に配して
いるが、第１ウオターボンプ１１５及び第２ウオクーポ
ンブ１２０を導入路１０３に配してもよい。また、第１
ウオターボンプ１１５のみを導入路１０３あるいは第２
ウオターポンプ１２０のみを第１導入路１０３に配して
もよい。

尚、ラジェータ１０２のキャップの開弁圧等−を考慮し
た場合、第１ウオータポンプ１１５は還流路１０４の他
端側１０４ｂ、第２ウオータポンプ１２０は還流路１０
４の流露途中であって、第１ウオータポンプ１１５の上
流位置に設けるのが望ましい。

また、第２制御弁１２２は電気式に流量調整を行うタイ
プのもの、オン・オフのみによるタイプのものでもよい
。

また、第１ウオターボンプ１１５はエンジン回転に応じ
て作動する油圧式あるいは排気ガスを利用したタービン
式でもよい。

さらに、電磁クラッチ等を第１ウオクーポンプ１１５に
設け、第１ウオターボンプ１１５の吐出量が過剰なった
場合、電磁クラッチによって第１ウォターボンブ１１５
とエンジン１０１との連象を遮断してもよい、これによ
り、第１ウオター５ンブ１１５の吐出量が必要以上に多
くなること本よって、吸い込み側と吐出側との間に大き
な差Ｂが生しることがない。よって、第１ウオターボコ
プ１１５内でのキャビテーションの発生を防止すること
ができる。

また、エンジン回転数に応じて、第２制御弁Ｃ開閉を行
っているが、冷却水の循環量に応じて芽２制御弁の開閉
を行ってもよい。

第１２図は本発明のさらに他の例を示す。こ６例では第
１制御井１０６および第２制御弁１２２を流量制御手段
として１つの弁４０５にまとめたものである。そしてこ
の流量制御弁４０５は第１２図より明らかなように第１
バイパス通路１０９と還流路１０４および第２バイパス
通路１２１の交点に配設される。

流量制御手段４０５は第１３図に示すように、断面円筒
状のハウジング４０６を有し、このハウジング４０６内
には還流路１０４を形成する通路部４０７が形成される
。この通路部４０７は上述の如く第１バイパス通路１０
９とつながりこの交点が第１開口部４０５ｄをなす。一
方、通路部４０７は第２バイパス通路１２１とも連通し
ており、その接続部が第２開口部４０５ｃをなす。さら
に上述の通路部４０７を形成できるようハウジング４０
６には第３開口部４０５ｄおよび第４開口部４０５ａを
備えている。

円筒状のハウジング４０６内にはそのハウジング４０６
の内面を水密を保ちなから摺動可能な円筒状の第１弁体
４１５が配設される。さらにこの円筒状の第１弁体４１
５の内周側には同じく第１弁体４１５との間で水密を保
ちつつ回転摺動することができる第２弁体４２５が配設
される（第１４図図示）。第１弁体４１５はその端部の
出力軸４１５ａと一体回転し、図示しないステップモー
タもしくはサーボモータの回転力を受けてその回動位置
が変動する。一方、第２弁体４２５もその端部に形成さ
れた回転軸４２５ａを介して図示しないステップモータ
もしくはサーボモータからの回転力を受ける６ なお、上記のハウジング４０６はポリプロピレンやナイ
ロン等の樹脂材料よりなり、また第１弁体および第２弁
体４１５，４２５はともにポリアセタール等の樹脂材料
で構成される。もっともこれら樹脂材料に変え黄銅のよ
うな金属材料としてもよい。

また第１４図より明らかなように円筒状の第１弁体４１
５および同じ円筒状をした第２弁体４２５は共に開口穴
部４２０．４２１および４２２が形成されており、これ
ら各穴部の組み合わせによりハウジング４０６内を流れ
るエンジン冷却水の水路を切り替えることができる。こ
の弁体４１５および４２５を駆動するモータは、第２図
のごとく各種センサーからの信号に基づきＥＣＵ２００
によって制御される。

次にこの第１２図図示実施例における流量制御弁４０５
の作動を説明する。まず、水温センサー２０６により検
出されたエンジン冷却水温が第１の設定値（４０〜８０
°Ｃ程度）より低い状態を検知するとモータが第１弁体
４１５および第２弁体４２５をそれぞれ駆動し、第１５
図に示すような位置とする。この場合には、還流路につ
ながる第４開口部４０５ａと第１バイパス通路につなが
る第１開口部４０５とが連通し、サブウォータポンプ１
２０につながる第３開口部４０５ｂおよびバイパス通路
１２１につながる第２開口部４０５ｃが閉じられること
になる。そのため、エンジン１５１よりウォータパルプ
１１５により吐出されたエンジン冷却水はラジェータ１
０２側へ流れることなく、第１バイパス通路１０９を通
ってただちにエンジン１０１側に戻されることになる。

これによりエンジン冷却水の過冷却が防止できる。

次に水温センサー２０６により検出されるエンジン冷却
水温が第１の設定温度（４０〜８０″Ｃ程度）以上で第
２の設定温度（８０〜１００°Ｃ程度）以下の中温域に
なると、モータが作動し第１弁体４１５および第２弁体
４２５を回転駆動し、第１６図図示状態とする。この状
態では第１バイパス通路１０５につながる第１開口部４
０５ｄは開口しているもののその開口面積が減少させら
れる。

一方、サブウォータポンプ１２０につながる第３開口部
４０５ｂが多少開口する。従ってこの状態では第１バイ
パス通路１０５からのエンジン冷却水と、ラジェータ１
０２を経て還流路１０４がらサブウォータポンプ１２０
を介して流れるエンジン冷却水の流量とがそれぞれ第１
弁体４１５および第２弁体４２５によって制御されつつ
エンジン１０１側に戻されることになる。もっともこの
状態ではサブウォータポンプ１２０を起動する１２０ａ
は起動しておらず、サブウォータポンプ１２０はラジェ
ータ１０２を流れるエンジン冷却水量を増す目的では使
われていない。むしろサブウォータポンプ１２０はラジ
ェータ１０２を流れるエンジン冷却水に対して流通抵抗
として作用することになる。そしてこの中温域の状態で
あっても水温センサー２０６から送られる水温の変動に
応じて第１バイパス通路１０５を流れるエンジン冷却水
の水量とラジェータ１０２を流れるエンジン冷却水の水
量とが適宜変動するよう弁体４１５，４２５が回転制御
させられる。さらに水温センサー２０６から入力される
水温信号を基本としつつも外気温センサー２０１からの
外気温信号およびエンジンの吸入空気量センサー２０２
からの信号。

エンジンの吸入負圧センサー２０３からの信号。

車速センサー２０４からの信号およびエンジン回転セン
サー２０５からの信号に応じてエンジン１０１の負荷を
演算し、今後得られるであろうエンジン冷却水温の変動
を予め予測し、その予測値に応じて第１弁体４１５およ
び第２弁体４２５の回路を制御Ｂする。

水温センサー２０６から得られる水温が第２の設定値（
８０〜１００°Ｃ程度）以上となると、第１弁体４１５
を回転駆動して第１３図および第１７図に示すように第
１バイパス通路１０５に連通ずる第１開口部４０５ｄを
とじる。従ってエンジン冷却水は全量ラジェータ１０２
へ流れるようにする。そして、さらに水温センサー２０
６からの水温および各種センサー２０１ないし２０５よ
り得られる信号に基づきラジェータ１０２の必要放熱量
を演算し、低速登板時等でラジェータ１０２に大きな冷
却能力が必要と判別した場合にはサブウォータポンプ１
２０を運転開始する。この場合には第１３図に示すよう
に第２弁体４２５が第２バイパス通路１２１につながる
第２開口部４０５Ｃを閉じる。従ってこの状態では第１
ウオータポンプ１１５と第２ウオータポンプ１２０が直
列に働き、ラジェータ１０２がもっとも効率的に作動で
きるような２ｉｔ量をラジェータ１０２に流すことにな
る。

エンジン冷却水温が第２設定値（８０〜１００°Ｃ程度
）以上の状態であっても、エンジン回転数が図３のＮ１
以上のときでは、サブウォータポンプ１２０のモータ１
２０ａの運転を停止する。その結果、サブウォータポン
プ１２０はエンジン冷却水の循環には作動せずむしろ抵
抗としてのみ作用することになる。そこで、その場合に
は第２弁体４２５を回転駆動し、第１７図に示すように
第２バイパス通路１２１につながる第２開口部４０５Ｃ
を開く。そのため、エンジン冷却水はサブウォータポン
プ１２０へはほとんど流れず、第２バイパス通路１２０
を介して還流路１０４につながる第４開口部４０５側に
流れることになる。

このように第１２図図示例では、流量制御弁４０５によ
り、第１バイパス通路１０５．第２バイパス通路１２１
およびサブウォータポンプ１２０を流れるエンジン冷却
水の流量が適宜制御されるため、水温の変動を最少に抑
えることができる。

さらに、各種センサー２０１ないし２０５からの信号に
基づく予め負荷の変動を予測して弁体４１５．４２５を
回転駆動することができ、それによってもエンジン冷却
水温の変動を事前防止することが可能となる。

なお、上述の第１２図図示例ではサブウォータポンプ１
２０を流量制御弁４０５の上流側に配置したら、第１８
図に示すようにサブウォータポンプ１２０を流量制御弁
４０５の下流側に配置するようにしてもよいことはもち
ろんである。

さらには第１９図に示すようにサブウォータポンプ１２
０を自動車用空調装置のヒータ５００と一体に組み込ん
で使用するようにしてもよい。心お、この場合にはサブ
ウォータポンプ１２０停止時にヒータ５００を流れる流
量の低減を防ぐべくサブウォータポンプ１２０をバイパ
スする第３バイバス通路５０１を形成し、この第３バイ
パス這路５０１途中に逆止弁５０２を配置するようにす
る。

第２０図は本発明のさらに他の例を示すもので第１２図
図示例における流量制御弁４０５の他の実施例を示すも
のである。この流量制御弁４５０では第１弁体４５５の
みを採用する。すなわち、１つの弁体４５５により第１
バイパス通路につながる第１開口部４０５で、第２バイ
パス通路１２１につながる第２開口部４０５Ｃ１および
還流路１０４につながる第３．第４開ロ部４０５ｂ、４
０５ａの切替えを行なうものである。この切替え状態を
示したのが第２１図で、（ａ）は第１バイパス流路１０
５のみをエンジン冷却水が流れる低温運転時を示す。（
ｂ）は第１バイパス通路１０５と還流路１０４との双方
をエンジン冷却水が流れる中温域を示す。（Ｃ）および
（ロ）はともに第１バイパス通路につながる第１開口部
４０５ａをとじる高温域を示し、（Ｃ）はサブウォータ
ポンプ１２０を作動させず、従って第２バイパス通路１
２１につながる第２開口部４０５ｃを開いた状態、一方
（ロ）はサブウォータポンプ１２０を駆動させ、従って
第２バイパス通路１２１につながる開口部４０５ｃを閉
じた状態を示す。その他の弁体４５５の駆動制御は上述
の第１２図図示実施例のものと同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す模式構成図、第２図は
ＥＣＵと各装置との接続関係を示す接続回路図、第３図
はエンジン回転数とウォータポンプの吐出容量との関係
を示す特性図、第４図は電動ファン、第２循環手段及び
開閉手段の冷却水温による作動状態を示す特性図、第５
図は本発明の一実施例で実行されるプログラムのフロー
チャート、第６図は本発明の他の例を示す部分模式図、
第７図は本発明のさらに他の例を示す部分模式図、第８
図は本発明のさらに他の例を示す部分模式図、第９図は
従来の一実施例を示す模式構成図、第１Ｏ図は従来の例
を示す模式構成図、第１１図はラジェータ放熱量とラジ
ェータ通過冷却水水量との関係を示す説明図、第１２図
は本発明の他の例を示す模式構成図、第１３図は第１２
図図示流量制御弁を示す断面図、第１４図は第１３図図
示流量制御弁の弁体を示す斜視図、第１５図ないし第１
７図はそれぞれ第１２図図示流量制御弁の作動状態を示
す断面図、第１８図および第１９図はそれぞれ本発明の
他の例の要部を示す模式構成図、第御弁の作動状態を説
明する模式図である。 １０１・・・エンジン（内燃機関）、１０２・・・ラジ
ェータ（熱交換器）、１０３・・・導入路、１０４・・
・還流路、１１５・・・第１ウオータポンプ（第１循環
手段）、１２０・・・第２ウオータポンプ（第２循環手
段、１２１・・・第２バイパス通路（第２Ｎ環手段バイ
パス通路）、１２２・・・第２制御弁（開閉手段）嘱 図 第 図 第 ３ 図 ＋２１ 第 図 第 因 第 図 ３０１ 違 量 Ｗ 第 １３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図 第１７ 図 第 ８ 図 第 １つ 図 ０５ｂ 第 ０ 図 （４） （１）） （Ｃ） （ｄ） 第 １ 図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関を冷却する被熱交換流体を空気と熱交換
   することによって冷却する熱交換器と、前記内燃機関よ
   り流出する被熱交換流体を前記熱交換器に導入させる導
   入路と、 前記熱交換器によって熱交換された被熱交換流体を前記
   内燃機関に還流させる還流路と、前記内燃機関の回転に
   応じて作動し、被熱交換流体を循環させる第１循環手段
   と、 この第１循環手段と直列に設けられ、この第１循環手段
   とは独立して作動し、前記内燃機関の熱量に応じた温度
   が所定値以上になった時、被熱交換流体を循環させる第
   ２循環手段と、 この第２循環手段と並列に設けられ、被熱交換流体をバ
   イパスさせる第２循環手段バイパス通路と、 前記第１循環手段及び前記第２循環手段によって循環す
   る被熱交換流体量が第１の所定値以上に達した時、前記
   第２循環手段バイパス通路の開閉を行う開閉手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. （２）前記第１循環手段は、前記第１循環手段及び前記
   第２循環手段によって循環する被熱交換流体量が第２の
   所定値以上に達した時、前記第１循環手段によって循環
   する被熱交換流体の循環量を減少させる循環量減少手段
   を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷
   却装置。
3. （３）前記循環量減少手段は前記第１循環手段に伝達さ
   れる前記内燃機関の回転を遮断するクラッチであること
   を特徴とする請求項２記載の内燃機関の冷却装置。
4. （４）内燃機関を冷却する被熱交換流体を空気と熱交換
   することによって冷却する熱交換器と、前記内燃機関よ
   り流出する被熱交換流体を前記熱交換器に導入させる導
   入路と、 前記熱交換器によって熱交換された被熱交換流体を前記
   内燃機関に還流させる還流路と、前記導入路と前記還流
   路とを結び前記熱交換器に向う被熱交換流体をバイパス
   させるバイパス路と、 前記内燃機関の回転に応じて作動し、被熱交換流体を循
   環させる第１循環手段と、 この第１循環手段と直列に設けられ、この第１循環手段
   とは独立して作動し、被熱交換流体を循環させる第２循
   環手段と、 この第２循環手段と並列に設けられ、第２循環手段に向
   う被熱交換流体をバイパスさせる第２循環手段バイパス
   通路と、 前記第１バイパス通路と、前記第２循環手段および前記
   第２バイパス通路を流れる被熱交換流体の流量を制御す
   る流量制御手段と を備えることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
5. （５）前記流量制御手段は前記導入路および前記還流路
   の少なくともいずれか一方内の被熱交換流体の温度に基
   づき、 被熱交換流体の水温が第１の設定温度以下の低温である
   時、被熱交換流体を第１のバイパス通路に流し、 被熱交換流体の温度が第１の設定温度以上でかつ第２の
   設定温度以下の中温である時、被熱交換流体を第１のバ
   イパス通路と前記第２循環手段との双方に流すとともに
   、前記第１バイパス通路内を流れる被熱交換流体の流量
   と前記第２循環手段を流れる被熱交換流体の流量とを適
   宜調整し、被熱交換流体の温度が前記第２の設定温度以
   上の高温である時、被熱交換流体を前記第２循環手段に
   流し、さらに 前記第２循環手段を流れる被熱交換流体の流量に対応す
   る信号に基づき、 該信号が流量の所定値以上の状態を示した時に前記第２
   バイパス通路を開くよう制御することを特徴とする請求
   項４記載の内燃機関の冷却装置。
6. （６）前記第２循環手段を流れる被熱交換流体の流量に
   対応する信号として、前記内燃機関の回転数を用いるこ
   とを特徴とする請求項５記載の内燃機関の冷却装置。
7. （７）前記流量制御手段は、前記還流路、前記第１バイ
   パス通路および前記第２バイパス通路の交点に配設され
   ることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の冷却装置
   。
8. （８）前記流体流路制御手段は、前記還流路の一部をな
   す断面円形状のハウジングと、このハウジングに開口し
   、前記第１バイパス通路と前記還流路との接続部をなす
   第１開口部と、前記ハウジングに開口し、前記第２バイ
   パス通路と前記還流路との接続部をなす第２開口部と、 前記ハウジング内に摺動可能に配設され、前記還流路内
   を流れる被冷却流体の流量、前記第１開口部を流れる被
   冷却流体の流量、および前記第２開口部を流れる被冷却
   流体の流量を調整する弁体とを備えることを特徴とする
   請求項７記載の内燃機関の冷却装置。