JPH0783052A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関内部を通過する水量を変えること無
く、低負荷時には冷却水温を高温にでき、高負荷時には
冷却水温を低温にすることのできる内燃機関の冷却装置
を提供することを目的とする。 【構成】 内燃機関１１より排出された冷却水の経路
が、ラジエータ１５を通過して冷却水を冷却できる冷却
水路１２と、ラジエータ１５を迂回するバイパス流路１
３と、第１導水路１７と、第２導水路１８とからなる。
インテークマニホルドに連結された流量調整弁１９によ
り、負圧が大きく低負荷である時には第２導水路１８に
流入させる流量割合を多くして冷却水温を上昇させる。
負圧が小さく高負荷である時には冷却水を第１導水路１
７に流入させる流量割合を多くしてサーモスタット１４
の感温部に流す。サーモスタット１４は、その付近の冷
却水温に合わせて冷却水路１２を通る冷却水流量を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水冷式内燃機関の冷却
装置に関し、特に、冷却水温の制御に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の水冷式内燃機関の水温制御は、サ
ーモスタットにより自動的に行なわれ、運転条件によら
ず、ほぼ一定に設定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低負荷
時には、冷却水温をより高温に設定することにより燃費
向上を図る必要があった。この理由として、内燃機関内
の油温は冷却水温とともに上昇するため、冷却水温が高
ければ油温が高くなり、その分、摩擦（フリクション）
が低下することと、温度が高くなるために燃料の霧化の
促進やボア壁温の上昇によるクエンチエリアの減少が起
こり、燃焼効率が向上することの２点が挙げられる。

【０００４】一方、高負荷時には、冷却水温より低温に
設定すればノッキング抑制，充填効率向上による出力向
上を図ることが可能である。ところで、特開平４−１４
１３号公報に示す如く、エンジンに入る冷却水の一部を
外付のポンプで吸い出して、ラジエータに送り込み、冷
却水をエンジンの中に入れないことで冷却水を加熱せ
ず、再びラジエータに戻すものがある。冷却水をエンジ
ンに通さずにラジエータに戻すのであるから、この構造
によればラジエータ出口部の水温は確かに下がる。

【０００５】しかしながら、サーモスタットにより水温
はほぼ一定に温調されるため、エンジンに入る水温は変
わらない。また、エンジン内部を通過する冷却水量は確
実に減少するから、エンジン入口部と出口部の水温差が
拡大し、その分エンジンの壁温分布のアンバランスが助
長され、出力低下のみならず耐久性や信頼性を悪化させ
る恐れがある。

【０００６】そこで、本発明は内燃機関内部を通過する
水量を変えることなく、低負荷時には冷却水温を高温に
でき、高負荷時には冷却水温を低温にすることのできる
内燃機関の冷却装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内燃機関の冷却水を冷却するための熱交
換器と、この内燃機関より流出する冷却水を前記熱交換
器に導出し、前記熱交換器により冷却された冷却水を内
燃機関に導入する冷却水路と、この冷却水路と並列に配
され、前記内燃機関より流出する冷却水が流入し、前記
熱交換器を迂回して、前記熱交換器の後流側の前記冷却
水路に流出させる第１のバイパス流路と、この第１のバ
イパス流路が前記熱交換器の後流側にて前記冷却水路と
連結する位置に配され、冷却水温を検出して、この冷却
水温に応じて前記冷却水路と前記バイパス流路のそれぞ
れを流れる流量の比を調節する流量制御弁と、前記冷却
水路の途中に設けられた冷却水循環用のポンプと、前記
内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、前
記第１のバイパス流路の途中から冷却水が流入し、前記
流量制御弁と前記内燃機関との間の前記冷却水路に流出
させる第２のバイパス流路と、前記第１のバイパス流路
の途中にて、前記第２のバイパス流路が連結された位置
に配され、前記負荷状態検出手段により検出された前記
内燃機関の状態が所定の負荷よりも低い低負荷状態であ
る時には、前記第２のバイパス流路に前記第１のバイパ
ス流路より多く冷却水を流入させ、前記負荷状態検出手
段により検出された前記内燃機関の状態が所定の負荷以
上の高負荷状態である時には、前記第１のバイパス流路
に前記第２のバイパス流路より多く冷却水を流入させる
流量調整弁と、を備える内燃機関の冷却装置を採用する
ものである。

【０００８】また、請求項２記載の本発明によれば、前
記負荷状態検出手段は、前記内燃機関に混合気を供給す
る吸気管内の負圧を検出し、前記流量調整弁は、この負
圧に応じて流量の分配を調整する請求項１記載の内燃機
関の冷却装置を採用するものである。更に、請求項３記
載の本発明によれば、前記内燃機関は、吸気側先行冷却
通路を有する水冷式の内燃機関であって、内燃機関の冷
却水の排出側と吸気側先行冷却通路の後流側とを連結す
る第３のバイパス流路を設け、前記冷却水が所定温度以
下である暖機時には、このバイパス流路内に冷却水を流
入する請求項１もしくは請求項２記載の内燃機関の冷却
装置を採用するものである。

【０００９】更に、請求項４記載の本発明によれば、前
記冷却水の温度を検出する水温検出手段を備え、この水
温検出手段にて検出された温度が所定温度以上である時
に、前記流量調整弁は前記第１のバイパス流路に前記第
２のバイパス流路より多く冷却水を流入させる請求項１
ないし請求項３に記載の内燃機関の冷却装置を採用する
ものである。

【００１０】さらに、請求項５記載の本発明によれば、
前記第２のバイパス流路は、前記内燃機関の吸気管に設
けられた吸気加熱手段を経由することを特徴とする請求
項１における内燃機関の冷却装置を採用するものであ
る。

【００１１】

【作用】上記構成よりなる本発明の内燃機関の冷却装置
によれば、負荷状態検出手段により内燃機関の負荷状態
を検出し、この負荷状態が低負荷状態である時には、流
量調整弁が第１のバイパス流路内に流入する冷却水より
第２のバイパス流路内に流入する冷却水を多くさせる。
すると、冷却水の多くは、第１のバイパス流路と冷却水
路との連結する位置に配された流量制御弁を迂回して内
燃機関に流入する。この時には、内燃機関にて熱くなっ
た冷却水が流量制御弁の感温部には少ししか流れず、こ
の流量制御弁の感温部の付近の冷却水の温度が低温とな
り、流量制御弁が閉弁側で安定する。従って、冷却水は
内燃機関にて加熱された冷却水を冷却するための熱交換
器を迂回したままで流れる流量が多く、熱交換器にて冷
却される流量が少なくなるので高水温になる。

【００１２】一方、負荷状態検出手段にて検出された内
燃機関の負荷状態が高負荷状態である時には、流量調整
弁が第１のバイパス流路内に流れてきた冷却水の多くを
そのまま第１のバイパス流路に流す。従って、流量制御
弁の感温部は内燃機関にて加熱された冷却水の温度を直
接受けることができる。そのため、この流量制御弁の感
温部の付近の冷却水の温度が高温となり、流量制御弁が
開弁側で安定する。よって、冷却水路中に流れる冷却水
流量が多くなり、熱交換器にて冷却される流量が多くな
る。この時、熱交換器を迂回したままで流れる冷却水の
流量が少なくなるので、低水温になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の内燃機関の冷却装置の実施例
について、図面とともに説明する。図１に第１実施例の
構成図を示す。本発明の内燃機関の冷却装置１０は、図
１に示す如く、内燃機関としてのエンジン１１と、この
エンジン１１と放熱用の熱交換器であるラジエータ１５
との間を結ぶ冷却水路１２と、この冷却水路１２と並列
に配されラジエータ１５を迂回するバイパス流路１３
と、冷却水路１２の途中に配され温度に従って流量の分
配を制御する流量制御弁としてのサーモスタット１４
と、冷却水を循環させるポンプ１６と、バイパス流路１
３からの冷却水をこのバイパス流路１３の一部である第
１導水路１７と第２バイパス流路に対応する第２導水路
１８とに切り換える流量調整弁１９とからなる。

【００１４】流量調整弁１９は、バイパス流路１３の下
流端１３１に配されるものである。この流量調整弁１９
は、ケーシング１９６とダイヤフラム１９１との間にダ
イヤフラム室１９７を形成し、この間にスプリング１９
２を設ける。ダイヤフラム１９１の下部には、円柱形状
の駆動力伝達部１９３と、この駆動力伝達部１９３の端
部に設けられ、バイパス流路１３と第１導水路１７との
連通孔１７１もしくはバイパス流路１３と第２導水路１
８との連通孔１８１を開閉可能な弁体１９４とを設け
る。ダイヤフラム室１９７は、吸気管（図示省、以下イ
ンマニと呼ぶ）に連通されており、このインマニの負圧
により弁体１９４が上下動する。

【００１５】第１導水路１７は、切換弁１９とサーモス
タット１４との間に配され、バイパス流路１３からこの
第１導水路１７内に流入した冷却水は、サーモスタット
１４の感温部に当たるように流出される。一方、第２導
水路１８は、流量調整弁１９と、サーモスタット１４と
ポンプ１６との間の冷却水路１２との間に配され、バイ
パス流路１３からこの第２導水路１８内に流入した冷却
水は、サーモスタット１４の感温部に当たらないように
迂回してポンプ１６に流入する。

【００１６】次に、本実施例の作用について説明する。
エンジン１１が低負荷で運転されている時には、インマ
ニの負圧が大きいため流量調整弁１９のダイヤフラム室
１９７内に大きな負圧が作用し、所定の圧力よりも高い
圧力がダイヤフラム室１９７内にかかると、スプリング
１９２に打ち勝って弁体１９４を引き上げる。

【００１７】その結果、バイパス流路１３を通る冷却水
の大部分は、第２導水路１８を通ってポンプ１６により
吸引されて、エンジン１１内に戻される。第２導水路１
８を通った冷却水は、サーモスタット１４の感温部には
当たらないからサーモスタット１４は閉弁側で安定し、
その結果、冷却水温は高温に維持される。一方、エンジ
ン１１が低負荷でなく高負荷のような状態で運転されて
いる時には、インマニの負圧が減少するためにインマニ
の負圧が所定の圧力よりも低い圧力になり、弁体１９４
が下降して、バイパス流路１３を通る冷却水の大部分は
第１導水路１７を通って、サーモスタット１４の感温部
に当たった後、ポンプ１６に吸引される。

【００１８】その結果、バイパス流路１３内の高温の冷
却水がサーモスタット１４の感温部に当たるため、サー
モスタット１４は開弁側で安定し、冷却水温は低温に維
持される。なお、流量調整弁１９は、インマニの負圧に
応じて第１導水路１７と第２導水路１８のそれぞれを通
る冷却水量の分配を連続的に変えることができるため、
低負荷から高負荷へ変化する際、あるいは高負荷から低
負荷へ変化する際に、設定水温を高水温から低水温へ、
あるいは低水温から高水温へとスムーズに変化させるこ
とができ、ドライバビリティーの悪化をまねくことはな
い。

【００１９】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図２に本実施例の構成図を示す。上記の第１実施例
において、流量調整弁１９のダイヤフラム室１９７内と
インマニとを連結する配管の途中にＶＳＶ（バキューム
・スイッチング・バルブ）９を設置し、演算処理装置で
あるＣＰＵ２１にて制御して駆動させる。ＣＰＵ２１に
はエンジン１１から吐出された冷却水の温度を検出する
水温センサ２２の出力を入力し、さらにスロットル開
度，エンジン回転数を入力する。

【００２０】このＣＰＵ２１の制御方法を図７に示すフ
ローチャートに基づき説明する。エンジン１１を始動す
るイグニッションをオンすると、ＣＰＵ２１は図７に示
すようにステップ１００にて制御を開始する。次に、ス
テップ１１０にてスロットル開度θおよびエンジン回転
数Ｎｅを読み込む。ステップ１２０ではステップ１００
にて読み込まれたスロットル開度θおよびエンジン回転
数Ｎｅに基づき冷却水の目標水温Ｔ₀ を設定する。この
目標水温Ｔ₀ の設定は、θ，Ｎｅの関数ｆにより計算し
てもよいし、Ｔ₀ （θ，Ｎｅ）のマップを用意してお
き、このマップから比例計算等により求めてもよい。

【００２１】次のステップ１３０では、インマニとダイ
ヤフラム室１９７との間に配されたＶＳＶ２０の開度で
あるデューティ比Ｄを算出する。デューティ比Ｄの算出
は、目標水温Ｔ₀ の関数ｇにより計算してもよいし、目
標水温Ｔ₀ に従ったマップＤ（Ｔ₀ ）を用意しておき、
このマップＤ（Ｔ₀ ）から比例計算等により求めてもよ
い。

【００２２】なお、デューティ比Ｄが大きいほど、イン
マニの負圧がそのままダイヤフラム室１９７に伝わるの
でダイヤフラム室１９７の負圧が大きくなる。ダイヤフ
ラム室１９７内の負圧が大きくなれば弁体１９４を引き
上げることができるので、冷却水が第２導水路１８に導
かれて水温は上昇する。ステップ１４０では、ステップ
１３０にて算出されたデューティ比ＤをＶＳＶ２０に出
力して、ＶＳＶ２０の開度を制御する。

【００２３】次のステップ１５０では、水温センサ２２
により冷却水温Ｔを検出する。ステップ１６０ではステ
ップ１５０にて検出された冷却水温Ｔと、目標水温Ｔ ₀
に所定温度ΔＴ₁ を加えた温度（Ｔ₀ ＋ΔＴ₁ ）とを比
較する。実際の冷却水温Ｔが温度（Ｔ₀ ＋ΔＴ₁ ）より
も高い温度である時には、実際の冷却水温Ｔが目標水温
Ｔ₀ よりも所定温度ΔＴ₁ 以上高い温度になっており、
目標水温Ｔ₀ に制御されていないために補正する必要が
あると判断し、「Ｙｅｓ」としてステップ１８０に移行
する。

【００２４】このステップ１６０にて、冷却水温Ｔ₀ が
温度（Ｔ₀ ＋ΔＴ₁ ）よりも低ければ、「Ｎｏ」と判断
して、ステップ１７０に移行する。ステップ１７０で
は、ステップ１５０にて検出された冷却水温Ｔと、目標
水温Ｔ₀ から所定温度ΔＴ₂ を引いた温度（Ｔ₀ −ΔＴ
₂ ）とを比較する。実際の冷却水温Ｔが温度（Ｔ₀ −Δ
Ｔ₂ ）よりも高い温度である時には、冷却水温Ｔが目標
水温Ｔ₀ に制御されており補正の必要がないとして、ス
テップ１１０に戻る。

【００２５】冷却水温Ｔ₀ が温度（Ｔ₀ −ΔＴ₂ ）より
も低い温度である時には、冷却水温Ｔが目標水温Ｔ₀ よ
りも所定温度ΔＴ₂ 以上低い温度になっており、目標水
温Ｔ ₀ に制御されていないために補正する必要があると
判断し、「Ｙｅｓ」としてステップ１９０に移行する。
ステップ１８０は、ステップ１６０にて冷却水温Ｔが目
標水温Ｔ₀ よりも高い温度に制御されていると判断され
た時に移行してくるステップである。従って、冷却水温
Ｔを下げるために、ステップ１３０にて算出されたデュ
ーティ比Ｄから所定量のデューティ比ΔＤ₁ を引いて、
新しくデューティ比Ｄを算出する。

【００２６】ステップ１３０にて算出されたデューティ
比Ｄから所定量のデューティ比ΔＤ ₁ を引くことで、デ
ューティ比Ｄを小さくすると、ＶＳＶ２０の開度が小さ
くなり、ダイヤフラム室１９７に伝わるインマニの負圧
が小さくなる。ダイヤフラム室１９７にかかるインマニ
の負圧が小さくなれば、弁体１９４は連通孔１８１をふ
せぎ、連通孔１７１を開放する方向に動くので、高い温
度の冷却水がサーモスタット１４の感温部にあたり、ラ
ジエータ１５内を流入する冷却水の流量割合が多くな
り、温度が下がる。

【００２７】一方、ステップ１７０にて冷却水温Ｔが目
標水温Ｔ₀ よりも所定温度ΔＴ₂ 以上低い温度になって
いると判断され、ステップ１９０に移行すると冷却水温
Ｔを上げるために、ステップ１３０にて算出されたデュ
ーティ比に所定量のデューティ比ΔＤ₂ を加えて新しく
デューティ比を算出する。デューティ比が大きくなれ
ば、ＶＳＶ２０の開度が大きくなるのでインマニの負圧
がダイヤフラム室１９７内に伝わる。すると、弁体１９
４が上昇して冷却水が第２導水路１８を流入し、サーモ
スタット１４には冷却水の温度が伝わらないようにす
る。従って、デューティ比が大きくなれば冷却水の温度
が上昇する。

【００２８】次に、ステップ２００では上記のステップ
１８０およびステップ１９０にて新しく算出されたデュ
ーティ比ＤをＶＳＶ２０に出力する。そして、ステップ
１１０に移行する。上記のフローチャートに繰り返すこ
とで温度の制御を行なう。このようなシステムとすれば
その時の運転条件に合わせたきめ細かい水温制御を行な
うことができる。

【００２９】さらにまた、燃料の性状や種類，例えばレ
ギュラーかハイオクか、あるいは、メタノールか軽油か
といった情報をＣＰＵ２１に与え、この情報をもとにＣ
ＰＵ２１に燃料の性状や種類により、目標水温Ｔｏを求
める関数ｆあるいは、Ｔｏ（θ，Ｎｅ）のマップを変形
させて、あるいはまた、あらかじめ燃料毎に、別々に記
憶しておいた関数やマップを読み出させて、燃料の性状
や種類に合わせた水温制御を行なうこともできる。な
お、ＣＰＵ２１に対して燃料の性状や種類の情報を与え
る手段としては、センサを用いてもよいし、運転者が切
り換えスイッチ等を用いて、指令してもよい。

【００３０】さらに、図２のＣＰＵ２１の入力信号とし
て、ノック信号を追加した図９の構成を用いれば、ノッ
ク発生の有無により、さらにきめ細かい水温制御を行な
うことができる。すなわち、エンジン１１の運転条件に
合わせるだけでなく、大気圧、大気温度といった環境条
件が変わっても、最適な水温制御を実現できる。あるい
は、ターボチャージャ付エンジンのように過給する場合
にも有効な制御方法である。

【００３１】次に、図９の構成におけるＣＰＵ２１の制
御方法を図１０に示すフローチャートに基づき説明す
る。ステップ１００からステップ２００までは、図７と
同様に制御される。ステップ２１０にて、ノック信号が
「有」の場合には、吸入圧力が高いか、吸入温度が高い
ためにノックが発生したと考え、水温をより下げること
でノックを抑制すべきと判断し、ステップ２２０にて、
所定量のデューティ比ΔＤ₃ を引いて、新しくディーテ
ィ比を算出する。そして、ステップ２３０にて、ＶＳＶ
２０に出力し、ステップ１１０に戻る。なお、ステップ
２１０でノック信号が「無」の場合には、ステップ１１
０に戻す。また、ステップ１７０でＮＯと判定された場
合には、ステップ２１０へ行き、ノック信号の有無の判
定を行なう。

【００３２】特に、水温が高くなりすぎて危険と判断さ
れる時には、ＶＳＶ２０によりインマニの負圧をカット
すると良い。インマニの負圧をカットすれば、スプリン
グ１９２がダイヤフラム１９３を押し下げる力の方が強
くなり、弁体１９４が下降して第１導水路１７内を冷却
水が流れる。このようにすれば温度の高い冷却水がサー
モスタット１４の感温部に向けて流れるため、サーモス
タット１４が開弁側で安定し、ラジエータ１５にて熱交
換される冷却水の流量割合が多くなるので水温が下が
り、オーバーヒート等の危険な状態を未然に防止するこ
とができる。

【００３３】なお、本実施例では、インマニの負圧をダ
イヤフラム室１９７に加える構成としたが、これに限ら
ず所定量の負圧を与えることのできるバキュームタンク
に接続し、スロットル開度やエンジン回転数のみにより
エンジンの負荷状態を検出しても良い。次に、流量調整
弁１９の構造の他の例を図３，図１１及び図１４に示
す。

【００３４】図３の流量調整弁２３は、アクチュエータ
としてのダイヤフラム２４，２５がシャフト２６の両端
に接合され、シャフト２６の途中には、弁体２７を設け
てある。ダイヤフラム２４の図示上部空間２４１はイン
マニに連結されており、このダイヤフラム２４にはイン
マニの負圧が作用している。この上部空間２４１内に
は、ダイヤフラム２４を図示下側方向に押し下げるスプ
リング２４２が配されている。また、ダイヤフラム２５
の図示下部空間２５１は大気中に開放している。

【００３５】低負荷時にはインマニの負圧が大きいため
に大きな吸引力がダイヤフラム２４に働く。この負圧に
よる吸引力がスプリング２４２の押し下げ力よりも大き
い時には、弁体２７がダイヤフラム２４と共に引き上げ
られる。その結果、バイパス流路１３より流入する冷却
水の大部分は、連通孔２８を通って室３０に入り第２導
水路１８へ流れてサーモスタット１４を通らずにエンジ
ン１１に流入させ、水温を上昇させる。

【００３６】逆に、高負荷時には弁体２７はインマニの
負圧が小さいために連通孔２８を閉じる方向へ動き、バ
イパス流路１３から流入した冷却水の大部分は、連通孔
２９を通って室３１へ入り、第１導水路１７へ流れてサ
ーモスタット１４に高温の冷却水を当て、サーモスタッ
ト１４によりラジエータ１５を通る流量割合が多くなり
水温を低下させる。

【００３７】ところで、バイパス流路１３から流入した
冷却水は、その一部がしぼり通路３２，しぼり通路３３
で分岐されて流入し、それぞれダイヤフラム隣室３４，
３５に入り、すきま３６，３７を通って第１導水路１７
及び第２導水路１８へ常に流れており、ダイヤフラム隣
室３４，３５の水圧は常に同一となり、ダイヤフラム２
４にかかる水圧分の押し上げ力はダイヤフラム２５にか
かる水圧による押し下げ力でキャンセルされ、インマニ
の負圧のみでダイヤフラムアクチュエータによる弁体２
７の動きを制御できる。

【００３８】また、図３の上記流量調整弁２３の変形例
を図１４に示す。なお、図３の流量調整弁２３と同じ構
造部分には同じ番号を付して説明を省略する。図１４に
示す流量調整弁６１において、６２，６３は水圧低減ポ
ートである。この水圧低減ポート６２，６３は、図３の
流量調整弁２３におけるしぼり通路３２，３３及びすき
ま３６，３７に対応するものであり、バイパス流路１３
より冷却水が流入する。図３の流量調整弁２３では、ダ
イヤフラム隣室３４，３５内に流入した冷却水がすきま
３６，３７を通って第１導水路１７と第２導水路１８に
流出する構成としたが、本実施例の流量調整弁６１は、
上記のすきま３６，３７を必要最小限の大きさとし、ダ
イヤフラム隣室３４，３５の側壁より第１導水路１７と
第２をと水路１８に連通する水圧低減ポート６２，６３
を設ける。図３に示す流量調整弁２３では、シャフト２
６の周囲にすきま３６，３７を設けているため、シャフ
ト２６がぐらつき、弁体２７でのシールが完全に行えな
くなる可能性があるが、本実施例のものでは、このよう
な不具合が無い。なお、６２１，６３１はしぼりであ
る。

【００３９】図１５には、図３，図１４の流量調整弁２
３，６１において、すきま３６，３７を最小限の大きさ
とし、かつ、水圧低減ポート６２，６３に対応するもの
を設けない構成図を示す。この図１５の構成のもので
は、図１６の破線のａライン，ｂラインのように、行き
と帰りで幾分、ヒステリシスをもっており、そのヒステ
リシスの大きさは、エンジンの回転数が高くなる程、大
きくなる。例えばインマニ負圧が十分大きい時は、図１
５のように弁体は右側いっぱいの位置に引きつけられて
おり、水の全量がアウトレットからインレットパイプ部
へ流れるように制御される。この時、水圧Ｐ₁ と水圧Ｐ
₃ はほぼ等しくなるものの、水圧Ｐ₂ は、水の流れがな
くなるので、水圧Ｐ₁ と比べて低い圧力となる。このた
め、弁体２７には、弁体２７の面積をＳ_B として、（Ｐ
₁ −Ｐ₂ ）×Ｓ_B の弁体押付力が働く。そして、水圧Ｐ
₁ と水圧Ｐ₂ を実測すると、図１７のようになり、回転
数が高くなる程、（Ｐ₁−Ｐ₂ ）が回転数に比例して増
大するため、弁体２７の押付力も回転数に比例して大き
くなる。

【００４０】図１５の状態からインマニ負圧を下げてい
った時は、図１６のｂラインのように、ｃラインより左
側へずれたライン上を動き、そのずれの大きさは、回転
数に比例して大きくなる。ｃラインは、弁体押付力がな
かったと仮定した時のラインであり、行きと帰りでヒス
テリシスのないラインである。また、インマニ負圧が十
分小さくて、弁体２７が左側いっぱいの位置にある時に
は、上記とは逆に、水圧Ｐ₁ と水圧Ｐ₂ はほぼ等しくな
るが、水圧Ｐ₃ が水圧Ｐ₁ と比べて低くなるので、（Ｐ
₁ −Ｐ₃ ）×Ｓ_B の弁体押付力が働き、この状態からイ
ンマニ負圧を上げていった時に、図１６のａラインのよ
うにｃラインより右側へずれたライン上を動き、そのず
れの大きさは、回転数に比例して大きくなる。

【００４１】しかしながら、上記にて説明した図３，図
１４に示す流量調整弁２３，６１では、すきま３６，３
７及び水圧低減ポート６２，６３が設けてあるため、上
記弁体押付力をキャンセルすることができるものであ
る。説明のために、まず、図１８に示す如く、一方のダ
イヤフラム室３５にのみ水圧低減ポート６２を設けたも
のについて説明する。図１８は、弁体が図１５に示す状
態にあった時の弁体押付力をキャンセルさせるものであ
り、図１６のｂラインをｃラインに、回転数によらず一
致させることができる。すなわち、ダイヤフラム隣室３
５に水圧低減ポート６２を設けることにより、水圧Ｐ₁
と水圧Ｐ₂ の差（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）のルートに比例した微小
流量ｑがダイヤフラム隣室３５内を流れる。すると、ダ
イヤフラム隣室３５内の圧力は、ダイヤフラム隣室３４
内の圧力に比べ、ΔＰだけ低下し、ダイヤフラムの面積
をＳ_D とすると、ΔＰ×Ｓ_D で表わされる弁体戻し力
が、前述の弁体押付力（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）×Ｓ_B と逆向きに
働く。圧力低下分ΔＰは、微小流量ｑの２乗に比例し、
ｑはしぼり径をφｄとした時、ｄ² ×√（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）
に比例し、（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）は回転数Ｎｅに比例するた
め、ΔＰ∝Ｎｅとなり、結局、弁体押付力（Ｐ₁ −
Ｐ₂ ）×Ｓ_B と弁体戻し力ΔＰ×Ｓ_D の大きさはお互い
に比例する。したがって、弁体押付力と弁体戻し力の大
きさをを同一にさせるように上記しぼり径φｄを選定す
ることにより、弁体押付力をキャンセルさせることがで
き、図１６のｂラインをｃラインに、回転数によらず、
一致させることができる。

【００４２】もちろん、本方法は、ｂラインをｃライン
に一致させるようにするばかりでなく、図１６のｂライ
ンを右側に移動させる手段を与えるものであり、必要に
応じて、右側への移動量を自由に設定することができ
る。たとえば、ｂラインをｃラインよりもさらに右側へ
移動させて、高回転時には、ｃラインよりも大きいイン
マニ負圧の時に、弁が動くように設定することもでき
る。

【００４３】一方、図１６のａラインを左側に移動させ
るためには、ダイヤフラム隣室３４側に同様の水圧低減
ポートを設ければ、上記と同様の理由によりａラインを
左側に移動させる移動量を自由に設定することができ
る。図１４（Ａ）は、インマニ負圧が十分に小さい時で
あり、弁体２７が左側一杯の位置にある状態を示してい
る。水の主流は、アウトレットからサーモスタット部へ
流れるので、水圧Ｐ₁ と水圧Ｐ₂ は、ほぼ等しくなり、
水圧低減ポート６２内を水はほとんど流れない。このた
め、ダイヤフラム隣室３５内の水圧は、水圧Ｐ₁ に近い
値となる。しかるに、水圧低減ポート６３内は、ｄ_A ²
√（Ｐ₁ −Ｐ ₃ ）に比例した微小流量ｑ_A が流れるか
ら、ダイヤフラム隣室３４内の水圧は、ダイヤフラム隣
室３５内の水圧に比べΔＰ_A だけ低下し、ΔＰ_A ×Ｓ_D
の弁体戻し力が右方向に働き、弁体押付力（Ｐ₁ −
Ｐ₃ ）×Ｓ_B に抗するから、図１６のａラインを左側へ
移動させることができる。

【００４４】同様に、インマニ負圧が十分に大きく、弁
体２７が図１４（Ｂ）の位置にある時には、図１４
（Ａ）の場合とは逆に、水圧低減ポート６３内を水は流
れず、水圧低減ポート６２内をｄ_B ² √（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）
に比例した微小流量ｑ_B が流れるから、ダイヤフラム隣
室３５内の水圧は、ダイヤフラム隣室３４内の水圧に比
べ、ΔＰ_B だけ低下し、ΔＰ_B ×Ｓ_D の弁体戻し力が左
方向に働き、弁体押付力（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）×Ｓ_B に抗する
から、図１６のｂラインを右側へ移動させることができ
る。

【００４５】よって、しぼり径φｄ_A あるいはφｄ_B の
選定によって、図１６の特性を全くヒステリシスのない
ｃラインに設定できるのは、もちろんのこと、必要に応
じてヒステリシスをもった任意の特性に設定することも
できる。また、流量調整弁の他の例を図１１に示す。図
１１の流量調整弁５３は、バタフライバルブ５４のシャ
フト５５をうずまきバネ５６にて、図１１に示した位置
に押し付けられており、第１導水路１７への流れを遮断
して、第２導水路１８への流れのみを許容する。シャフ
ト５５にはレバー５７が設けてあり、ワイヤ５８が、プ
ーリ５９を介して、アクセルペダル６０に接続されてい
る。

【００４６】この流量調整弁５３は、アクセルペダル６
０が踏み込まれて負荷が大きくなった時には、ワイヤ５
８により、バタフライバルブ５４が右回りに回動し、第
１導水路１７へも冷却水が流れはじめる。そして、アク
セルペダル６０を踏み込めば、踏み込むほど、つまり、
負荷が大きくなれば大きくなるほど、第１導水路１７へ
流れる水量が多くなり、その分、第２導水路１８に流れ
る水量が減っていき、ついには、第１導水路１７へのみ
流れるようにすることができる。つまり、負荷に応じ
て、第１導水路１７へと第２導水路１８への流量比を変
えることができ、低負荷の時は水温を上昇させ、高負荷
の時は、水温を低下させることができる。

【００４７】次に、本発明の第３実施例について図４と
ともに説明する。本実施例はエンジンの暖機時の水温上
昇を早める方法も含めた装置である。図４に示すエンジ
ンは、吸気側先行冷却通路４１を備えた吸気側先行冷却
方式のエンジン４０である。吸気側先行冷却とは、ラジ
エータ１５の出口からの低温の冷却水をまずエンジン４
０内のシリンダヘッドの吸気ポート側の冷却水通路（先
行冷却通路）４１に流し、その後ポンプ１６で昇圧して
シリンダブロックやシリンダヘッドの排気ポート側の冷
却水通路に流すようにしたものである。これにより、吸
気ポート側には、常にラジエータ１５から流出した低温
の冷却水が流れるため吸気ポートを常に低温に保持する
ことができ、特に暖機完了後の高負荷時出力の増大を図
ることができる。

【００４８】一方、暖機中はサーモスタット１４の主弁
１４１は閉じており、ラジエータ１５からの冷却水はエ
ンジン４０内に入っていかない。この時、バイパス弁１
４２は主弁１４１とは逆に全開状態となり、エンジン４
０内の冷却水は内部バイパス流路４２から先行冷却通路
４１を通って再びポンプ１６に吸い戻されてエンジン４
０内だけで循環し、水温の上昇を早めるように構成され
ている。

【００４９】本実施例では、この水温上昇をさらに早め
るために図４に示すように切換弁４３を用いるものであ
る。切換弁４３は流量調整弁１９と同様の構造である。
内部バイパス流路４２は、暖機時の内部循環量として必
要量を確保するための径を有しており、本発明者が実験
で用いたエンジン４０の内部バイパス流路４２の径はφ
１３〔mm〕であった。この径をより小さくするか完全に
なくしてしまい、この内部バイパス流路４２の断面積の
減少した分に相当する径を有するバイパス流路４４を設
ける。

【００５０】なお、このバイパス流路４４は、図４にお
いて冷却水路１２から取り出したが、基本的にはポンプ
１６の吐出側であればどこからでも良い。また、バイパ
ス流路４４の途中には切換弁４３が設置されており、ダ
イヤフラム室４３７にはＶＳＶ２０を介して、インテー
クマニホールドの負圧が作用するように配管されてお
り、ＣＰＵ２１がポンプ１６の入口側に配された水温セ
ンサ４６で検出された水温を判断して、所定温度より低
い温度である時には、ＶＳＶ２０を作動させてインテー
クマニホールドと切換弁４３のダイヤフラム室４３７と
を導通させる。

【００５１】その結果、インマニの負圧がダイヤフラム
４３１に作用して弁体４３４を引き上げ、バイパス流路
４４からの冷却水はバイパス流路４５を通ってポンプ１
６の入口部に流出されて、このポンプ１６により吸引さ
れる。この構成では、先行冷却通路４１内の冷却水の流
れは、内部バイパス流路４２の径を小さくしてあるか、
あるいは完全になくしてあるためによどんだ状態とな
る。

【００５２】このため、吸気ポート側の壁温が上昇する
ので、エンジン４０に吸入される吸入空気が加熱され吸
入空気温度が上昇する。吸入空気温度が上昇するとエン
ジン４０の冷却損失熱量Ｑｗが増大するため、その分水
温の上昇を早めることができる。図５は、この水温上昇
を実験的に確認したものであり、図４の切換弁４３と、
流量調整弁１９とバイパス流路４４，４５，１３、およ
び第１導水路１７と第２導水路１８がなく、内部バイパ
ス流路４２の径がφ１３〔mm〕である従来の冷却装置
と、図４の切換弁４３の弁体４３４を引き上げて冷却水
をバイパス流路４４からバイパス流路４５を通ってポン
プ１６の入口部に戻し、内部バイパス流路４２の径をφ
６．５〔mm〕とした本発明の実施例とを比較したもので
ある。運転条件は常温からのエンジン始動直後のファー
ストアイドル運転とする。実験結果に示すように、エン
ジン４０の始動直後は回転数が高いが、水温が上昇する
につれて徐々に低下していく。

【００５３】本発明の装置は、従来の装置と比べ吸気温
の上昇が早まり、上記のごとく水温（ポンプ入口水温）
の上昇を早めることができた。その結果、エンジン回転
数の下降も早めることができた。図６は同じ条件におい
て実験した際のエミッションの特性を示したものである
が、空燃比Ａ／Ｆを１４．５に制御するフィードバック
状態に移行する時間が従来と比べて２０秒程早まり、そ
の分ＣＯ，ＴＨＣエミッションを減少させることができ
た。

【００５４】また、フィードバック状態に入る前まで
は、空燃比Ａ／Ｆはリッチ側に設定されているが、この
状態にある期間が短縮され、しかも図５に示すようにエ
ンジン回転数も現状より低くできるから、暖機中の燃費
も減少する。なお、図４に示す装置では暖機中にインマ
ニの負圧をダイヤフラム室４３７に作用させて弁体４３
４を制御するのであるがスロットルを踏み込んだ状態、
つまり高負荷状態にある時はインマニの負圧が小さく弁
体４３４を引き上げるにいたらない場合が考えられる。
しかし、そのような高負荷状態の時はもともと暖機が早
いわけであり、弁体４３４が下がった状態でも一向にか
まわない。

【００５５】また、他の実施例として切換弁４３を電磁
弁のような電気的に作動できる弁、あるいはエンジン油
圧を用いて作動させる弁に置き換えれば、水温が低い時
は常に弁体４３４を引き上げるようにすることは可能で
ある。さらに、暖機が完了し水温が所定温度を越えた時
には、ＣＰＵ２１によりＶＳＶ２０を作動させて、ダイ
ヤフラム室４３７を大気に導通させる。その結果、弁体
４３４は下降し、冷却水はバイパス流路１３を通って流
量調整弁１９に入る。流量調整弁１９は図１に示す第１
実施例と同じものであり、第１導水路１７と第２導水路
１８への冷却水の分配をインマニの負圧に応じて変化さ
せるものである。

【００５６】従って、暖機完了後は第１実施例と同様の
水温制御を行なうことができる。さらに、図４の切換弁
４３，流量調整弁１９を図３のような構造にしても良
い。また、水温が高くなりすぎた場合の危険回避方法の
実施例を、図８に基づき説明する。なお、第２実施例と
同じ構成部分については同じ符号を付して説明を省略す
る。

【００５７】図８に示す第４実施例は、図２に示す第２
実施例において、流路調整弁１９の替わりに図３に示す
流路調整弁２３を用い、ＶＳＶ２０、ＣＰＵ２１、水温
センサ２２の替わりにＴＶＳＶ（サーモスタティック・
バキューム・スイッチング・バルブ）５０を用いた例で
ある。なお、本実施例は、エンジンに吸気側先行冷却方
式のエンジン４０を用いた例である。ＴＶＳＶ５０は、
その感温部５０１が先行冷却通路４１内に突出して設け
られており、この先行冷却通路４１内を流入する冷却水
の温度を検出し、感温部５０１にて検出された温度に従
ってバルブを切り換える。また、ＴＶＳＶ５０には、イ
ンマニの負圧と大気が導入されている。

【００５８】ＴＶＳＶ５０の感温部５０１にて検出した
冷却水の温度が所定温度以下の場合には、上部空間２４
１にインマニの負圧がかかり、下部空間２５１に大気圧
がかかるようにする。一方、ＴＶＳＶ５０の感温部５０
１にて検出した冷却水の温度が所定温度より高い場合に
は、上部空間２４１に大気圧がかかり、下部空間２５１
にインマニの負圧がかかるように構成する。冷却水の温
度が所定温度以下の場合には、上部空間２４１にインマ
ニの負圧がかかり、下部空間２５１に大気圧がかかるの
で、インマニの負圧によりダイヤフラム２４が制御さ
れ、冷却水が流入する第１導水路１７と第２導水路１８
との流量が制御されて冷却水温が適温に制御される。

【００５９】一方、冷却水の温度が所定温度以上の場合
には、下部空間２５１にインマニの負圧がかかり、上部
空間２４１に大気圧がかかるので、ダイヤフラム２４、
２５は、スプリング２４２が図示左方向に押す力と、下
部空間２５１内にかかるインマニの負圧がダイヤフラム
を図示左方向に引っ張る力とにより、弁体２７が図示左
方向に押される。この弁体２７により連通孔２８が塞が
れ、冷却水は連通孔２９を通って第１導水路１７内を流
入する。第１導水路１７内に流入した冷却水はサーモス
タット１４の感温部１４３に直接当たる。すると、サー
モスタット１４の感温部１４３は、冷却水が所定温度よ
り高い温度である事を検出してサーモスタット１４の主
弁１４１を大きく開弁し、冷却水をエンジン４０を経由
してラジエータ１５内に流入させる。従って、冷却水は
ラジエータ１５により冷却されるので、冷却水温を低下
させることができる。

【００６０】なお、本実施例では吸気側先行冷却方式の
エンジン４０を用いて、先行冷却通路４１内の冷却水中
にＴＶＳＶ５０の感温部５０１を配する構成としたが、
この吸気側先行冷却方式のエンジン４０に限らず、第１
実施例、第２実施例にて用いたエンジンでも良い。ま
た、本実施例では吸気側先行冷却通路４１内を流入する
冷却水の温度を検出する構成としたが、これに限らず、
冷却水路１２、バイパス流路１３、第１導水路１７、第
２導水路１８からなる何れの冷却水路系にて測定しても
良い。

【００６１】また、ＴＶＳＶ５０の替わりにＢＶＳＶ
（バイメタル・バキューム・スイッチング・バルブ）を
用い、このＢＶＳＶのバイメタル部分を冷却水路系中に
設けても良い。ＢＶＳＶによれば、バイメタル部分が冷
却水温を検知し、ＴＶＳＶ５０と同様にインマニの負圧
と大気圧とを切り換えることができる。次に、ノックコ
ントロールシステム（ＫＣＳ）を併用した水温制御を行
う第５実施例について図１２，図１３に基づき説明す
る。

【００６２】図１２に本実施例の構成図を示す。図９に
示す実施例とほぼ同様の構成であるが、ＣＰＵ２１内に
は、ＫＣＳの制御ロジックが含まれており、ノック信号
を受けてＣＰＵ２１内部で演算を行い、エンジンの点火
時期がトレースノック点になるように制御する機能が備
わっている所が、図９に示す実施例と異なる。ここで、
ＫＣＳの機能を説明する。ＫＣＳとは、エンジンの運転
条件によらず、トレースノック点（ノック限界近傍、微
小なノッキング状態又はノッキング発生の直前状態）に
なるように、点火時期を制御するシステムである。

【００６３】しかし、あくまでも、点火時期をトレース
ノック点に制御するのみであり、トレースノック点がエ
ンジンの燃費や出力にとって最適であるとは限らない。
エンジンの燃費や出力にとって、最適な点火時期とは、
ＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｐａｒｋ Ａｄｖａｎｃｅ
ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｐｕｅ、フラットな軸トル
クに至る直前の点火時期）である。そして、エンジンが
高負荷状態にある時には、通常、ＭＢＴよりも遅角側で
ノッキングが発生するため、ＭＢＴより遅角側のトレー
スノック点で運転せざるを得ないわけである。したがっ
て、トレースノック点が極力、ＭＢＴに近づくように水
温を制御すれば、エンジンの燃費や出力の向上を図るこ
とができる。その制御を行なうのが、図１２のシステム
である。

【００６４】このシステム中のＣＰＵ２１の制御方法を
図１３のフローチャートに基づき説明する。ステップ１
００にて制御を開始すると、ステップ１１０にて、エン
ジン条件として、スロットル開度θ、エンジン回転数Ｎ
ｅを読み込む。次に、ステップ１１５にて、今回読み込
んだエンジン条件が、前回読み込んだエンジン条件と変
わったか否かを判断し、Ｙｅｓならステップ１２５へ行
き、目標水温Ｔｏと目標点火時期θｉｇｏを設定する。
この目標点火時期θｉｇｏは、前述のＭＢＴと一致する
様に設定してもよいし、安全を見込んでＭＢＴより遅角
側で、ＭＢＴに近い所に設定してもよい。

【００６５】その後、ステップ１３０で、デューティ比
Ｄを目標水温Ｔｏに応じて算出し、次のステップ１４０
でＶＳＶ２０にデューティ比Ｄを出力する。次のステッ
プ１５０では、水温センサ２２により冷却水温Ｔを検出
する。一方、ステップ１１５で、エンジン条件が前回と
変わっておらず、ＮＯと判断された時には、ステップ１
５０に移る。

【００６６】ステップ１５０からステップ２００まで
は、図１０と全く同じであるので、説明は省略する。た
だし、ステップ１７０において、ＮＯと判断された時
は、水温Ｔが、目標水温Ｔｏ近傍に制御されていると判
断されたことになり、ステップ２１０へ移行する。ま
た、ステップ２００にてデューティ比Ｄを出力した後
は、ステップ１１０に戻る。

【００６７】さて、ステップ２１０では、実際の点火時
期θｉｇを、ＫＣＳ内部の演算により出力された点火時
期を読み出す等の手段を用いて検出する。ステップ２２
０では、目標点火時期θｉｇｏとの差（θｉｇｏ−θｉ
ｇ）に応じて、目標水温Ｔｏを変更する。ここで、点火
時期θｉｇ及び目標点火時期θｉｇｏは、ＴＤＣを基準
にした時の進角量とすると、差（θｉｇｏ−θｉｇ）が
正ならば、実点火時期θｉｇが目標点火時期θｉｇｏよ
り遅角していることになるから、ノッキングが起こりや
すくなっていると判断し、目標水温Ｔｏを下げる。逆
に、差（θｉｇｏ−θｉｇ）が負ならば、進角しすぎと
判断し、目標水温をＴｏを上げる。差（θｉｇｏ−θｉ
ｇ）が０ならば、目標通りなのであるから、目標水温Ｔ
ｏは変更しない。

【００６８】上記内容を実現する演算式として、例えば
次の数式がある。

【００６９】

【数１】Ｔｏ＝Ｔｏ−Ｋ（θｉｇｏ−θｉｇ） ただし、Ｋは定数である。また、他には、差（θｉｇｏ
−θｉｇ）をΔθｉｇとして、関数あるいはマップｋに
より目標水温Ｔｏの変更量ΔＴｏを下記数式２の如く求
め、さらに下記数式３を用いて目標水温Ｔｏを求めても
良い。

【００７０】

【数２】ΔＴｏ＝ｋ（Δθｉｇ）

【００７１】

【数３】Ｔｏ＝Ｔｏ−ΔＴｏ なお、上記内容が実現できればその算出方法は問わな
い。その後、ステップ２３０にて、新たな目標水温Ｔｏ
に対するデューティ比Ｄを算出し、ステップ２４０にて
出力した後、ステップ１１０に戻る。

【００７２】なお、図１３のステップ１１５を図７及び
図１０のステップ１１０，ステップ１２０の間に入れ
て、Ｙｅｓの場合はステップ１２０へ、ＮＯの場合はス
テップ１５０へ行くようにして、図１３と同様にしても
よい。次に、本願発明における第６の実施例について、
図１９に基づいて説明する。尚、前述の実施例における
同一の構成については、同符号を付して、その詳細な説
明を省略する。全体的な構成は、図８における第４実施
例と同様であり、第４実施例におけるＴＶＳＶ（サーモ
スタティック・バキューム・スイッチング・バルブ）５
０のかわりにインテークマニホールドの負圧が直接、流
量調整弁２３に接続されており、該負圧によって弁体２
７が操作される。また、吸気管通路３００には、吸入口
付近にエアクリーナ３１０が設けられ、インテークマニ
ホールドの手前付近には、スロットルバルブ３３０が設
けられている。

【００７３】さらに吸気管通路３００には、エアクリー
ナ３１０とスロットルバルブ３３０の間に、第２導水路
１８が導かれるインターウォーマ３２０が設けられてい
る。インターウォーマ３２０はヒータコア３２１が内部
に形成されており、ヒータコア３２１内に導かれた第２
導水路１８は、その後、ポンプ１６の入口部にバイパス
される。

【００７４】以上のような構成から、エンジン４０が低
負荷で運転された場合、インテークマニホールドの負圧
が大きいため、流量調整弁２３に導かれたインテークマ
ニホールドの負圧により弁体２７が図中、右方向に移動
し、バイパス流路１３と第１導水路１７の連通を閉鎖
し、逆にバイパス流路１３と第２導水路１８を連通す
る。そのため、バイパス流路１３の冷却水は、第２導水
路１８を通ってインターウォーマ３２０に入り、ヒータ
コア３２１により吸気を加熱し、その後ポンプ１６の入
口部に流入する。

【００７５】また、エンジン４０の吸気ポート側には、
先行冷却水通路４１が設けられており、流量調整弁２３
により第１導水通路１７への冷却水の流入が阻止される
ことから先行冷却水通路４１内の流速が遅くなり、イン
テークマニホールド側の壁温が上昇し、これによる吸気
の加熱も同時に行われるようになる。かくして低負荷時
の吸気温が大きく上昇し、燃費のさらなる低減が図られ
る。

【００７６】また、高負荷時においては、インテークマ
ニホールドの負圧が小さくなり弁体２７が図中、左方向
に移動し、バイパス流路１３を通った高温の冷却水は第
１導水路１７に導かれ、サーモスタット１４の感温部付
近へ流入されるため、サーモスタット１４は開弁側で安
定し、ラジエータ１５を流れる冷却水が多くエンジン４
０へ供給されエンジン４０内の水温が低下するととも
に、インターウォーマ３２０への冷却水の流入がストッ
プするため、吸気温の加熱が停止し、大気温の状態でエ
ンジンへの吸気が行われる。尚、第６実施例における構
成は、低負荷の暖気運転中において、吸気温の上昇によ
る冷却損失熱量Ｑｗの増大を図ることができるため、水
温上昇を大幅に早めることができ、暖気中の燃費も大幅
に向上させることができる。また、上記実施例において
は、インタウォーマ３２０をスロットルバルブ３３０と
エアクリーナ３１０との間の吸気管通路に設けたが、吸
入空気を加熱することが可能な場所であれば、この場所
に限らずどの場所に設けても構わない。また、インター
ウォーマ３２０の構成も、同様の作用を生じるものであ
れば、上記構成に限らないことは言うまでもない。さら
に、前記第１乃至第５実施例に記載された各構成も適宜
適用可能である。

【００７７】上記実施例においては、弁体２７がいずれ
か一方へ完全に移動し、通路を閉鎖した状態について説
明したが、弁体２７は、負圧に応じて連続的にその軸方
向に移動可能であり、それにより、第１導水路１７、第
２導水路１８への冷却水の量を連続的に制御し、各通路
への最適な流量のバランスを形成することにより、より
高精度な温度制御を実現することができる。

【００７８】また、吸入空気を加熱する他の実施例とし
て第７の実施例を図２０に示す。図２０においては、第
６実施例における構成に加え、吸入空気管通路３００に
は、さらに吸入空気をバイパスする吸気バイパス通路３
４０が設けられており、インターウォーマ３２０が、こ
の吸気バイパス通路３４０に設けられている。さらに、
各通路には、エアクリーナ３１０より導かれた吸気をい
ずれか一方にのみ導くように切り換える切り換えバルブ
３６０が設けられており、ダイヤフラム式アクチュエー
タ３５０とリンク機構等によって連結され、ダイヤフラ
ム式アクチュエータ３５０の駆動により吸気管通路の開
閉切り換え動作が行われる。さらにダイヤフラム式アク
チュエータ３５０には、インテークマニホールドの負圧
が導かれており、該負圧によってダイヤフラム式アクチ
ュエータ３５０が駆動する。

【００７９】従って、低負荷時には、インテークマニホ
ールドの負圧が大きくダイヤフラム式アクチュエータ３
５０のダイヤフラム３５０ａを吸引し、それとともにリ
ンク機構等によって連結された切り換えバルブ３６０が
駆動し、吸気管通路３００を閉鎖するとともに、吸気バ
イパス通路３４０を開通させる。そのため吸気バイパス
通路３４０へ導かれた吸入空気はインターウォーマ３２
０で加熱されエンジンに供給される。一方高負荷時にお
いては、インテークマニホールドの負圧が小さく、ダイ
ヤフラム３５０ａの吸引力が低下してスプリング３５０
ｂによりダイヤフラム３５０ａが押し戻される結果、そ
れとリンクされた切り換えバルブ３６０が作動し、吸気
管通路３００を開通させるとともに、吸気バイパス通路
３４０を閉鎖する。従って、高負荷時には、エアクリー
ナ３１０からの大気温の吸入空気が即座に供給され、エ
ンジン４０に吸入される。

【００８０】以上のような構成により、負荷に応じて吸
気温度が即座に切り換わり、応答に優れた吸気温度制御
を行うことができる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の冷却装置によれば、内燃機関内部を通過する水量を変
えることなく、低負荷状態である時には内燃機関内に流
入する冷却水の温度を高温にする事ができ、高負荷状態
である時には内燃機関内に流入する冷却水の温度を低温
にする事ができるという優れた効果を得ることができ
る。また、バイパスされた冷却水を吸気管通路へ導くこ
とによって、吸入空気を加熱し、低負荷時における燃費
低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の冷却装置の第１実施例を示
す構成図である。

【図２】本発明の内燃機関の冷却装置の第２実施例を示
す構成図である。

【図３】流量調整弁の他の実施例を示す要部断面図であ
る。

【図４】本発明の内燃機関の冷却装置の第３実施例を示
す構成図である。

【図５】本発明の第３実施例における実験結果を示す図
である。

【図６】本発明の第３実施例における実験結果を示す図
である。

【図７】本発明の第２実施例における制御部の制御を示
すフローチャートである。

【図８】本発明の内燃機関の冷却装置の第４実施例を示
す構成図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図１０】図９に示す実施例における制御部の制御を示
すフローチャートである。

【図１１】流量調整弁の他の実施例を示す図である。

【図１２】本発明の第５実施例を示す構成図である。

【図１３】本発明の第５実施例における制御部の制御を
示すフローチャートである。

【図１４】（Ａ），（Ｂ）とも流量調整弁の他の実施例
を示す要部断面図である。

【図１５】流量調整弁を示す図である。

【図１６】インマニ負圧と弁位置との関係を示す図であ
る。

【図１７】エンジン回転数と水圧との関係を示す図であ
る。

【図１８】流量制御弁を示す図である。

【図１９】本発明の内燃機関の冷却装置の第６実施例を
示す構成図である。

【図２０】本発明の内燃機関の冷却装置の第７実施例を
示す構成図である。

【符号の説明】

１０ 冷却装置 １１ 内燃機関 １２ 冷却水路 １３ バイパス流路（第１のバイパス流路） １４ サーモスタット（流量制御弁） １５ ラジエータ（熱交換器） １６ ポンプ １７ 第１導水路（第１のバイパス流路） １８ 第２導水路（第２のバイパス流路） １９ 流量調整弁 ２０ ＶＳＶ ２１ ＣＰＵ ２２ 水温センサ ４３ 切換弁 ４４ バイパス流路 ４５ バイパス流路 ５０ ＴＶＳＶ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 博之 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 山中 保利 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の冷却水を冷却するための熱交
   換器と、 この内燃機関より流出する冷却水を前記熱交換器に導出
   し、前記熱交換器により冷却された冷却水を内燃機関に
   導入する冷却水路と、 この冷却水路と並列に配され、前記内燃機関より流出す
   る冷却水が流入し、前記熱交換器を迂回して、前記熱交
   換器の後流側の前記冷却水路に流出させる第１のバイパ
   ス流路と、 この第１のバイパス流路が前記熱交換器の後流側にて前
   記冷却水路と連結する位置に配され、冷却水温を検出し
   て、この冷却水温に応じて前記冷却水路と前記バイパス
   流路のそれぞれを流れる流量の比を調節する流量制御弁
   と、 前記冷却水路の途中に設けられた冷却水循環用のポンプ
   と、 前記内燃機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段
   と、 前記第１のバイパス流路の途中から冷却水が流入し、前
   記流量制御弁と前記内燃機関との間の前記冷却水路に流
   出させる第２のバイパス流路と、 前記第１のバイパス流路の途中にて、前記第２のバイパ
   ス流路が連結された位置に配され、前記負荷状態検出手
   段により検出された前記内燃機関の状態が所定の負荷よ
   りも低い低負荷状態である時には、前記第２のバイパス
   流路に前記第１のバイパス流路より多く冷却水を流入さ
   せ、前記負荷状態検出手段により検出された前記内燃機
   関の状態が所定の負荷以上の高負荷状態である時には、
   前記第１のバイパス流路に前記第２のバイパス流路より
   多く冷却水を流入させる流量調整弁と、 を備える内燃機関の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記負荷状態検出手段は、前記内燃機関
   に混合気を供給する吸気管内の負圧を検出し、 前記流量調整弁は、この負圧に応じて流量の分配を調整
   する請求項１記載の内燃機関の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記内燃機関は、吸気側先行冷却通路を
   有する水冷式の内燃機関であって、 内燃機関の冷却水の排出側と吸気側先行冷却通路の後流
   側とを連結する第３のバイパス流路を設け、 前記冷却水が所定温度以下である暖機時には、このバイ
   パス流路内に冷却水を流入する請求項１もしくは請求項
   ２記載の内燃機関の冷却装置。
4. 【請求項４】 前記冷却水の温度を検出する水温検出手
   段を備え、この水温検出手段にて検出された温度が所定
   温度以上である時に、前記流量調整弁は前記第１のバイ
   パス流路に前記第２のバイパス流路より多く冷却水を流
   入させる請求項１ないし請求項３に記載の内燃機関の冷
   却装置。
5. 【請求項５】 前記第２のバイパス流路は、前記内燃機
   関の吸気管に設けられた吸気加熱手段を経由することを
   特徴とする請求項１における内燃機関の冷却装置。