JPH04109028A - 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】 ■肌９亘酌 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車エンジン等の内燃機関の冷却装置に係
り、特に主ポンプを補助するために副ポンプをも備えた
装置に関する。

［従来の技術］ 従来、自動車エンジンの冷却性能を向上させるために、
エンジンからラジェータを経て再びエンジンへ戻る冷却
水の循環回路中に、メインウォータポンプと直列にサブ
ウォータポンプを配設した装置が知られている。

こうした装置で（上　サブウォータポンプが作動しない
状態では、かえってこれが通水抵抗となる。

そこで、実開昭６３−１９０５２０号公報記載の装置で
Ｅ　第６図に示す様に、エンジンＡの冷却水をラジェー
タＢを通して循環させるためのメイン回路Ｃ中に、エン
ジンＡにて駆動されるメインポンプＤと、このメインポ
ンプＤを必要に応じて補助するためのサブウォータポン
プＥとを直列に備え、さらにサブウォータポンプＥに対
して並列なポンプ迂回路Ｆを配設し、ここに逆止弁Ｇを
取り付けるといった構成が採用されていた　なお、この
メイン回路Ｃには、始動直後の様に冷却水温が低い状態
ではラジェータＢを通らずに冷却水を還流させるための
低温還流回路Ｈも設けら札　サーモスタット制御弁Ｊに
て回路の切り換えが可能な様にも構成されていた ［発明が解決しようとする課題］ しかし、この従来の装置構成では、逆止弁Ｇとサブウォ
ータポンプＥとの相対的な通水抵抗の相違に基づいて、
エンジンＡからの冷却水は、サブウォータポンプＥを作
動させる場合であっても、ポンプ迂回路Ｆ側へも分流し
ていた。このため、サブウォータポンプＥの作用が十分
に発揮されず、大幅な循環水量の増加が望めなかった。

この問題を解決するために、逆止弁Ｇの通水抵抗を上げ
てサブウォータポンプＥよりも相対的に大きな通水抵抗
として分流を抑制する手法が考えられる。しかし、これ
では、サブウォータポンプＥが作動していない場合など
には冷却系全体の通水抵抗の増大を招き、かえって冷却
水の循環流量が低下するという問題が生じてしまう。

本発明は、かかる課題を解決し、サブウォータポンプの
作動によって冷却水の循環流量を大幅に増大することが
でき、しかも、非作動時に循環流量の低下を来さない内
燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。

楚肌の構成 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するためになされた本発明の内燃機関
の冷却装置は、 エンジン冷却水をラジェータを通して再びエンジンへ循
環させる冷却水循環回路と、 該冷却水循環回路に配設されて前記冷却水を常時強制的
に循環させる主ポンプと、 該主ポンプと直列に前記循環回路内に配設さ札必要に応
じて駆動されることにより前記主ポンプを補助して冷却
水を循環させる副ポンプとを備える内燃機関の冷却装置
において、前記冷却水循環回路において前記副ポンプを
迂回するバイパス回路と、 該バイパス回路に配設され、、該バイパス回路の断面積
を調整するバルブと、 前記副ポンプが駆動されるときには前記バイパス回路の
断面積を減少させる方向へ前記バルブの開度を調（し、
前記副ポンプが駆動されない場合は断面積増加方向へ前
記バルブの開度を調整するバルブ開度制御手段と を備えたことを特徴とする。

［作用］ 本発明の内燃機関の冷却装置によれば、冷却水循環回路
を循環させる冷却水の流量を増大させるべき場合に（よ
副ポンプを駆動すればよく、このとき、バルブ開度制御
手段が、バイパス回路の断面積を減少させる方向にバル
ブの開度を調整する。

この結果、バイパス回路の通水抵抗が増加し、主ポンプ
によって循環される冷却水（友　バイパス回路へと分流
するよりもむしろ副ポンプを通る様になる。従って、冷
却水は、副ポンプにより効率よく流量を増大される。

一方、副ポンプが駆動されない場合１よバルブ開度制御
手段がバイパス回路の断面積を増大させる方向にバルブ
開度を調整するから、循環する冷却水は、副ポンプ側へ
流れるよりも絶対的にも相対的にも通水抵抗が低くなっ
たバイパス回路側へ流量　この場合の冷却水の循環流量
を低下させることがない。

［実施例］ 次に、本発明の内燃機関の冷却装置を適用した好適な実
施例について、図面に基づき説明する。

まず、第１実施例の内燃機関冷却システムを説明する。

この内燃機関冷却システムは、第１図に示す様１：、エ
ンジン１の冷却水をラジェータ２を通して再びエンジン
１へ循環させるメイン回路３と、このメイン回路３のエ
ンジン１への還流口３ａ付近に配設されたメインウォー
タポンプ４と、同じくメイン回路３のメインウォータポ
ンプ４とラジェータ２との間の位置に配設されたサブウ
ォータポンプ５とを備える。メインウォータポンプ４は
エンジン］により駆動されるものであり、サブウォータ
ポンプ５は必要に応じてモータ５ａにより駆動されるも
のである。

メイン回路３は、エンジン１からラジェータ２へ至る導
入側経路３ｂと、その逆の還流側経路３Ｃとからなる。

そして、各経路３ｂ、３ｃの中程同士を連結するバイパ
ス回路６により、ラジェータ２を通って冷却水を循環さ
せる通常回路ＮＣ（図示白抜矢印）と、ラジェータ２を
通らずに冷却水を循環させる低温時回路ＣＣ（図示斜線
矢印）とを切り換えることができる様に構成されている
。

なお、低温時回路ＣＣは、バイパス回路６と還流側経路
３ｃとの接続部に配設されたサーモスタット制御弁７が
、冷却水温Ｔｗが設定温度未満のときに、バイパス回路
６を開放すると共にメイン回路３を閉鎖することにより
、形成される。

また、サブウォータポンプ５は、第２図に示す様に、メ
イン回路３に対して上流側の吸込口５ｂ及びその下流側
の吐出口５Ｃを介して並列に取り付けられている。この
吸込口５ｂと吐出口５Ｃとの間のメイン回路３の一部３
ｄは、サブウォータポンプ５を中心に見れば、サブウォ
ータポンプ迂回路ということもできるので、以下、ポン
プ迂回路３ｄという。

ポンプ迂回路３ｄには、第３図（Ａ）〜（Ｆ）にその動
作状態を含めて示したニードル型制御弁８が配設されて
いる。ポンプ迂回路３ｄは、このニードル型制御弁８の
動作により、断面積を調整される。

ドル型制御弁８は、メイン回路３を構成する管体により
構成される所定長さのバルブパイプ１１と、このバルブ
パイプ１１の中に所定間隔を置いて配設された低圧損型
の細い十文字形状の上流枠１２及び下流枠１３と、これ
ら両枠１２，１３の中心軸１４に摺動自在に配設された
低圧損型の小径円筒状のロータ筒１５とを備えている。

このロータ筒１５は、その上流端側を回動中心１６ａと
して下流側に伸びる様に配設された１２枚の扇型のロー
タ板］６と、これらロータ板１６の上流側への回動範囲
を規制するために回動中心１６ａ近傍に配設されたスト
ッパ１６ｂとを備えている。また、ロータ筒１５の下流
端と下流枠１３との間には圧縮スプリング］７が配設さ
れている。従って、通常（表　第３図（Ｂ）に示す様に
、ロータ筒］５は下流枠１３に引き寄せら札　ロータ板
１６は水流に押されてロータ筒１５に密着した状態に収
納されている。なおこのとき、ロータ板１６同士は、ち
ょうど孔雀が羽をつぼめた様に、互いに重なり合うよう
に収納される。

一方、バルブパイプ１］の略中央外周には、ソレノイド
２０が取り付けられている。このソレノイド２０１表四
つの円弧状鉄心２１と、そのそれぞれに巻線形成された
コイル２２とからリング状に形成される。各円弧状鉄心
２１は、両端を曲折してバルブパイプ１１内に伸ばされ
た爪２１ａ。

２１ｂを備えている。

爪２１ａ、２１ｂの先端（上　第３図（Ｃ）に示す様に
、さらに互いに接近する方向へ曲折されている。また、
第３図（Ｂ）に示す様に、この爪２１ａ、２１ｂは、バ
ルブパイプ１１を肉厚にして形成した段差部分］１ａか
ら下流側へ向かってポンプ迂回路３ｄ内へ突出する様に
も曲折されている。

この様に構成されたソレノイド２０がオンとされると、
第３図（Ｄ）〜（Ｆ）に示す様に、爪２１ａ、２１ｂに
生じた磁力により、樹脂コーティングあるいはメツキに
より表面処理した鋼製のロタ板１６との間に吸引力が生
じる。この結果、ロータ板１６は、爪２１ａ、２１ｂに
下流側から当接する様に移動し、今度は孔雀が羽を広げ
た様に広がり、バルブパイプ１１を閉塞する。このとき
、ロータ板１６がストッパ１６ｂにて回動を抑制された
ｆｌｌｌ　　ロータ筒１５も上流へ向かって移動する。

この様に、このソレノイド２０．　圧縮スプリング及び
流体圧の関係により、ニードル型制御弁８がポンプ迂回
路３ｄの断面積を変更して開放状態または閉塞状態に切
り換えることができる。

こうしたニードル型制御弁８及びサブウォータポンプ５
の駆動制御は、コントロールユニット３０が実行してい
る。

コントロールユニット３０には、エンジン１の冷却水流
出口３ｅ近傍に配設された水温センサ］ａや、エンジン
］の回転数を検出する回転数センサ１ｂ等からの検出信
号が入力され、　これに応じてサブウォータポンプ５を
駆動するモータ５ａ及びソレノイド２０へ同時にオン信
号を出力する様に構成されている。

次に、実施例の冷却システムの作用について説明する。

この冷却システムでは、エンジン１が始動された直後の
様に冷却水温が低い場合は、サーモスタット制御弁７の
作用により低温時回路ＣＣが構成される。従ってメイン
ウォータポンプ４によって循環される冷却水は、この低
温時回路ＣＣを循環し、ラジェータ２を通ることなくエ
ンジン１へ還流される。

コントロールユニット３０は、第４図のフロチャートに
示す様に、水温センサ１ａから読み込んだ冷却水温Ｔｗ
を、所定の基準水温ＴＯと比較する処理乞行っているが
（Ｓ１００，５ＩＩＯ）、上述の様に始動直後の様に冷
却水温Ｔｗが低い状態ではサブウォータポンプ５を非駆
動状態に制御すると共に、ニードル型制御弁８をポンプ
迂回路３ｄを開放する状態に制御する（Ｓ　１２０）。

なお、ここで用いる基準水温ＴＯは、サーモスタット制
御弁７の切り換え条件よりも高く設定されている。また
、サブウォータポンプ５丘非駆動状態に制御するという
のはモータ５ａへのオン信号を出力していないことを意
味し、ニードル型制御弁８をポンプ迂回路３ｄを開放す
る状態に制御するとはソレノイド２０ヘオン信号を出力
していないことを意味する。

こうして低温時回路ＣＣによる冷却水の循環が行われて
いく内に冷却水温Ｔｗが上昇して来ると、サーモスタッ
ト制御弁７が、バイパス回路６とメイン回路３の還流側
経路３ｃとの関係を遮断とすると共に、還流側経路３Ｃ
の全体が開通した状態とする。従ってメイン回路３（表
　ラジェータ２を通って冷却水を循環させる通常回路Ｎ
Ｃを構成することになる。この結果、冷却水はラジェー
タ２にて熱交換されてエンジン１へ還流され、、冷却水
温Ｔｗの上昇が抑制される。

しかしながら、さらにエンジン１が運転され続けると、
ラジェータ２を通過するもののさらに冷却水温Ｔｗが上
昇し、コントロールユニット３０で１ｉｓ１１０の処理
における判断が「Ｎ○」になる。

この状態から先が、いよいよりブウオータポンブ５及び
ソレノイド２０の駆動され得る状態である。しかし、常
に駆動される訳ではなく、エンジン１の回転数Ｎｅを読
み込んで（Ｓ１３０）、これを基準回転数ＮＯと比較し
く５１４０）、基準回転数Ｎ０未満のときだけサブウォ
ータポンプ５のモータ５ａ及びソレノイド２０へのオン
信号出力が実行される（Ｓ１５０）。

この様に、エンジン１の回転数Ｎｅの低い低速走行時に
オン信号を出力するのは、この様な条件下ではメインウ
ォータポンプ４も低速駆動状態であるから冷却水循環量
が少なく、この結果ラジェータ２における熱交換量を大
きくできず、冷却水４Ｔｗを十分に低下させることがで
きないからである。

一方、エンジン１の回転数Ｎｅが上昇し、基準回転数Ｎ
０以上となった場合には、メインウォータポンプ４も高
速駆動状態となるから冷却水循環量が増大し、これのみ
によって十分な熱交換量を確保できるから、サブウォー
タポンプ５を駆動させる必要がなくなるからである。省
動力という観点に基づいている。

また、５１５０の処理において、サブウォータポンプ５
を駆動させるだけではなくソレノイド２０へのオン信号
出力も併せて実行するのは、次の理由による。つまり、
サブウォータポンプ５が流量増加に有効に作用するに＋
１　サブウォータポンプ５側を冷却水が通過しなければ
ならない。このために、ポンプ迂回路３ｄを閉塞してこ
ちらへ冷動水が流れない様にするのである。

方、５１２０の処理ではこの逆に、サブウォタポンプ５
が駆動されないときにそれ自身が通水抵抗となることに
よる循環水量の減少を来さない様に、ポンプ迂回路３ｄ
を開放としておくのである。

こうして、サブウォータポンプ５が駆動されて有効に作
用した結果、冷却水温Ｔｗが下がって基準水温１０未満
になれば、５１１０の処理での判断がｒＹＥＳＪに転じ
、サブウォータポンプ５が停止され、ポンプ迂回路３ｄ
が開放とされる（Ｓ１２０）。

また、冷却水温Ｔｗが基準水温１０未満にならなくても
、エンジン１の回転数が高くなれば、それまで駆動され
ていたサブウォータポンプ５が停止され、　ポンプ迂回
路３ｄが開放とされる（ＳＴ４０．５１２０）。

以上説明した様に、本実施例の冷却システムによれば、
サブウォータポンプ５による冷却水循環量の増大効果を
有効に発揮することができ、しかもサブウォータポンプ
５が駆動されない場合の冷却水循環量の減少を防止する
ことができる。この結果、エンジン］を効果的に冷却す
ることができる。

また、本実施例ではニードル型制御弁８を採用し、メイ
ン回路３の一部であるバルブパイプ］］と同心円上に配
設したソレノイド２０によりこれを動作させる様に構成
したから、装置の大型化を招くことがない。従って、小
型・軽量で車両への搭載性に優れている。

さらに、ロータ板１６が開いたり閉じたりする際に、ス
トッパ１６ｂや圧縮スプリング］７との関係によりロー
タ筒１５が摺動する構成を採用したから、ロータ板１６
の回動角度を小さくすることができる。加えて、ポンプ
迂回路３ｄの開放には、ロータ板１６を回動中心１６ａ
にて回動する構成としたことにより、ソレノイド２０を
オフとするだけで流体圧力を利用して実行されるから、
省動力となっている。

次に、第２実施例について説明する。第２実施例は、ニ
ードル型制御弁８に代えて、オーバル・バタフライ型制
御弁４０を採用したこと以外は第１実施例のシステムと
同様に構成しである。

オーバル・バタフライ型制御弁４０は、第５図に示す様
に、メイン回路３の一部であるバルブパイプ４１の中心
を通る回転軸４２に樹脂コーティングまたはメツキによ
り表面処理した鋼製のバタフライ４３を取り付けたもの
である。バタフライ４３は、上流端４３ａをバルブパイ
プ４］の図示上側へ引き付ける圧縮スプリング４４と、
下流端４３ｂを下側へ引き付ける圧縮スプリング４５と
により、通常はバルブパイプ４１の中心軸上に位置する
様に構成されている。

そして、バルブパイプ４１の肉厚部４６の上側の下流端
４６ａに外周から上ソレノイド４７が配設さ札　下側の
上流端４６ｂに外周から下ソレノイド４８が配設されて
いる。各ソレノイド４７゜４８は、円弧状の鉄心４７ａ
、４８ａに巻線したコイル４７ｂ、４８ｂにより構成さ
札　第１実施例のニードル型制御弁８と同様の条件で、
コントロールユニット３０により制御される。なお、鉄
心４７ａ、４８ａの端部は肉厚部４６の下流端４６ａ及
び上流端４６ｂからバルブパイプ４１内へ突出する爪４
７　ｃ、　　４８　ｃを備えている。

従って、ソレノイド４７．４８がオンとされると、バタ
フライ４３が磁力に基づく吸引力によって回動され、爪
４７　ｃ、　　４８　ｃに当接してポンプ迂回路３ｄで
あるバルブパイプ４１ε閉塞する。

そして、ソレノイド４７．４８がオフとされているとき
には、圧縮スプリング４４．４５及び流体圧力によりバ
タフライ４３が中立状態に戻され、、ポンプ迂回路３ｄ
は開放状態となる。

この第２実施例も、第１実施例と同様の作用・効果を奏
する。また、ソレノイド４７．４８により駆動するオー
バル・バタフライ型制御弁４０を採用したから、小型・
軽量で搭載性に優れている点も同様である。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
様な実施例になんら限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。

例えば、ポンプ迂回路３ｄに配設する開度調整のための
弁は、ソレノイド駆動のものに限らず、モータ駆動とし
ても構わない。勿論、ニードル弁やバタフライ弁以外の
形式の弁を使用することもできる。

また、サブウォータポンプ５は、エンジン１が高速で運
転されている場合にも必要に応じて駆動される様に構成
しても構わない。

さらに、第１実施例では、圧縮スプリング１７を備える
と共に、ロータ筒１５を摺動自在に配設したが、ロータ
板１６が単に回動するだけの構成でも構わない。

■用Ω効朱 以上詳述したように本発明の内燃機関の冷却装置によれ
ば、副ポンプによる冷却水循環」の増大効果を有効に発
揮することができ、しかも副ポンプが駆動されない場合
の冷却水循環量の減少を防止することができる。この結
果、内燃機関を効果的に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の冷却システムの概略構成図、第２
図はそのサブウォータポンプとポンプ迂回路との関係を
表す構成図、第３図（Ａ）はポンプ迂回路を開放として
いるときの上流側から見た横断面図、第３図（Ｂ）はそ
のば断面図、第３図（Ｃ）は同じく下流側から見た横断
面図、第３図（Ｄ）はポンプ迂回路を閉塞しているとき
の上流側から見た上流側から見た横断面図、第３図（Ｅ
）はその縦断面図、第３図（Ｆ）は同じく下流側から見
た横断面図、第４図は冷却ルーチンのフローチャート、
第５図（Ａ）は第２実施例の冷却システムのポンプ迂回
路の横断面図、第５図（Ｂ）はその縦断面図、第６図は
サブウォータポンプを用いた従来例の冷却システムの概
略構成図である。 １・−・エンジン　　　　　１ａ・・・水温センサ１ｂ
・・・回転数センサ　　　　２・・・ラジェータ３・・
・メイン回路　　　　３ｄ・・・ポンプ迂回路４・・・
メインウォータポンプ ５・・・サブウォータポンプ ８・・・ニードル型制御井　２０・・・ソレノイド３０
−・・コントロールユニット ４０・・・オーバル・バタフライ型制御弁４７・・・上
ソレノイド　　　４８・・・下ソレノイドＣＣ・・・低
温時回路　　　　ＮＣ・・・通常回路第１［！１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　エンジン冷却水をラジエータを通して再びエンジン
   へ循環させる冷却水循環回路と、該冷却水循環回路に配
   設されて前記冷却水を常時強制的に循環させる主ポンプ
   と、該主ポンプと直列に前記循環回路内に配設され、必
   要に応じて駆動されることにより前記主ポンプを補助し
   て冷却水を循環させる副ポンプとを備える内燃機関の冷
   却装置において、 前記冷却水循環回路において前記副ポンプを迂回するバ
   イパス回路と、該バイパス回路に配設され、該バイパス
   回路の断面積を調整するバルブと、前記副ポンプが駆動
   されるときには前記バイパス回路の断面積を減少させる
   方向へ前記バルブの開度を調整し、前記副ポンプが駆動
   されない場合は断面積増加方向へ前記バルブの開度を調
   整するバルブ開度制御手段とを備えたことを特徴とする
   内燃機関の冷却装置。