JPS60104713A - 内燃機関用冷却装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は内燃機関用の冷却装置に係り、特に、オイルク
ーラを備えたディーゼルエンジン用の冷却装置に関する
。本発明は、また、互いに並列接続さｎたラジェータと
バイパス管とを備えた内燃機関用冷却装置の性能を改良
するための論理制御装置に関する。

〔背景技術Ｊ 自撚機関（ディーゼルエンジンを含む）の冷却装置はよ
く知らしている。典型的には、内燃機関用冷却装置は冷
却装隨内の冷却液流を熱交換器（ラジェータ）に通した
り熱交換器を迂回するバイパス管に通したシするための
感温パルプ（サーモスタット）を備えている。この様な
冷却装置は自動車用エンジン等に使用さｎて成功を博し
てりるＯ しかしながら、近年ではエンジンの技術　特にディーゼ
ルエンジンの技術が進歩したので、自撚機関の冷却装置
に課さｎる要求も増大している。

例えば、今日の多くのディーゼルエンジンはターボチャ
ージャーを備えている。エンジンシリンダに充填される
空気を圧縮するので、ターボチャージャーは空気の温度
を上昇させる。したがって、空気がシリンダに充填され
る前に熱交換機によって圧縮空気を冷却して燃焼効率を
改良することが望ましいのであり、この様な熱交換機は
一般にアフタークーラと呼ばれている。アフタークーラ
の効率は２部分的に、冷却液と圧縮空気との間の温度差
に依存している。即ち、温度ポテンシャルが大きけｎば
そ扛だけアフタークーラの正格空気冷却能力が大きくな
る。

冷却装置はまた部分負荷条件に於けるエンジンの冷却要
求（冷却負荷）にも応答するものでなければならない。

部分負荷時には、エンジンブロックとシリンダヘッドの
冷却要求値は全負荷時の冷却要求値よりも小さい０しか
しながら、部分負荷時に於てもなお、アフタークーラや
他のエンジン構成要素の冷却効率を最大限に維持するこ
とが望ましいのである。〜したがって、エンジン負荷に
関係なくエンジンを比較的一定した温度に維持しながら
も、なおエンジンの他の構成要素の要求を満足させるた
めには、ラジェータを通る冷却液の流ｎとラジェータを
迂回するバイパス管を通る冷却液の流しとを互いに独立
に制御することによりエンジンにａｎる冷却液の量を制
御することの可能な冷却装＠をエンジンに設けることが
望ましいのである。

エンジン冷却装置設計上の他の重要な検討事項はラジェ
ータの寸法に関する。典型的には、ラジェータは銅やア
ルミニウムの様な高価な材料で形成さｎている。したが
って、エンジンの最大限の熱負荷を処理するというラジ
ェータの能力を確保しながら、ラジェータのサイズを最
小限にすることが極めて望ましいのである。アフターク
ーラの場合と同様に、熱交換器としてのラジェータの効
率は、部分的に、ランエータに入る冷却液の温度と外気
温度との間の温度差、即ち温度ポテンシャルに依存して
いる。この温度ポテンシャルヲ最大にすることによりエ
ンジンの設計者はより小型でより安価な熱交換ユニット
を抹用することができるＯ 従来技術に於てはアフタークー２を備えたディーゼルエ
ンジンの種々の要求冷却値を効果的に満足させるために
は固有の問題があることが知らｎている。この様な問題
を解決するための提案の一つは米国特許第３．Ｒｆｉ　
３，６１２号に記載さ扛ているうしかしながら、この特
許は冷却装置に余計な要求を課しかつ余計な間ｆｆ１ｔ
−生じさせるディーゼルエンジンの他の特徴ならびに構
成要素を無視している。例えば、今日のディーゼルエン
ジン用冷却装置はエンジンのオイルクーラの要求に応答
し得るものでなけｒばならず、オイルクーラはエンジン
の寿命と耐久性を増加させるために重要な要素である。

冷却装置は、また、運転室やディーゼル燃料を加熱する
ための補助ヒーターの様な他の構成要素にも適合しなけ
ればならない。

更に、外気温度が低い時のエンジンの作動効率を向上さ
せるとともに暖機運転時のエンジンの作動を円滑にしか
つ効率的にするためには、冷却装置は、理想的には、エ
ンジンを冷却するだけでなくエンジンの充填空気をも加
熱し得るものでなければならない。また、暖機運転時に
は外気温度が変化するとともに冷却装置に対する要求も
変化するので、冷却装置は理想的にはエンジンの加熱要
求値と冷却要求値とを独立に検知しかつ予測することの
できる制御ロジックを備えていなけ扛ばならない。

し発明の概要〕 本発明の目的は従来技術の前述の問題点を解消すること
の可能な内燃機関用冷却装置を提供することである。

本発明の他の目的はエンジンやアフタークーラやオイル
クーラの冷却要求や加熱要求に応答するディーゼルエン
ジン用冷却装置を提供することである。

本発明の更に他の目的はラジェータの冷却効率を改良し
てラジェータのサイズを減少させることが可能でｔｒｉ
ラジェータの他の性能変数（バラメータ）を改善するこ
との可能な内燃機関用の低流量型冷却装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的はエンジンの冷却要求と加熱要求とに
独立に応答することの可能な内燃機関用却装置用の論理
制御装置を提供することである。

本発明のこｎ等の目的ならびに他の目的は本発明によっ
て達成さｎるもので、本発明は熱交換媒体の流れが二つ
のループ（即ち、エンジンループと冷却用ループ）によ
って形成される様な内燃機関用冷却装置を提供するもの
である。エンジンループに於ては、熱交換器＃−（冷却
液）はポンプによってエンジンブロックとシリンダヘッ
ドとを循環せらｎてウォーターポンプ人口に戻る。この
ポンプはまた冷却液を冷却用ループへ循環させるもので
ある。冷却用ループには、少なくともオイルクーラが設
けであるとともに、互いに並列接続さｎ’ａラジェータ
とバイパス通路との組合せが設けである。オイルクー２
から吐出さｎた冷却液はラジェータとバイパス通路との
組合せに送られ、従来より大きな温度ポテンシャルをラ
ジェータに提供する。ラジェータとバイパス通路との組
会せの下流にはアフタークーラを設けることもできる。

本発明の他の態様に於ては、本発明はバイパス通路に並
列接続さＶ、たラジェータ金偏えた内燃機関冷却装置の
効率を改良することの可能な論理制御装置を提供する。

この論理制御装置はバイパス通路を流ｎる冷却液とラジ
ェータを流量る冷却液とを独立に制御するもので、冷却
装置内の一以上の場所に於ける冷却液の温度を検知する
ための温度検知手段を備えている。バイパス制御用の検
知温度が第１設定温度より低い場合には、この論理制御
装置は最大流量の冷却液がバイパス通路を流ｎるのを可
能にする。この論理制御装置は検知した温度が第１設定
温度より高いが第２設定温度にｎは第１設定温度より高
い）より小さい時にはバイパス通路を流量る冷却液を選
択的に制御する。検知した温度が第２設定温度より高い
時には、この論理制御装置は冷却液がバイパス通路を流
ｎるのを阻止する。冷却制御は同様にしてこの論理制御
装置によって行なわｎる。即ち、冷却制御用の検知温度
が第３設定温度より低い場合には、この論理制御装置は
冷却液がラジェータに流しるの全阻止する。この論理制
御装置は検知温度が第３設定温度より旨いが第４設定温
度にｒしは第３設定温度より高い）より低い場合にはラ
ジェータ合流れる冷却液を選択的に制御する。検知温度
が第４設定温度より高い時には、この論理制御装置は最
大流量の冷却液がラジェータを通って流量るのを可能に
する。

この論理制御装置は本発明のニブ１式サーすスタンド’
（ｅｆｆＪいてティーセルエンジンに実施することがで
きる。このサーモスタットは上下バイノきス制御室と上
下冷却制御室との四つの室を画定する）・ウジングを備
えている。この二弁式サーモスタンドは一つの室から他
の室へと流ｔ′Ｌる冷却液を選択的に制御するための冷
却制御パルプとバイパス制御パルプとを備えている０こ
几らの制御パルプは前述した論理制御装置のパラメータ
に応じて開閉するのであるが−たソし、冷却制御用温度
およびバイパス制御用温度は同じ場所で検知さｎる。

以下？、ｒｌ 〔実施例〕 以下の詳細な説明Ｑよ本発明を実施するための最良の形
四全例示したものであるから、本発明の開示を限定する
ものと解してはならない。

第１図は本発明の装置ｔディーゼルエンジン１に装着し
たところを示すＯ矢印は、この冷却装置がフル冷却モー
ドで作動している時の冷却液即ち熱交換媒体（典型的に
は水ど不凍液との混合物）の流路を示す。このフル冷却
モードについては詳細に＆　述ｊる。エンジンはエンジ
ンブロックおよびシリンダライナー２とシリンダー・、
ノド４とを備えている。このエンジンは又エンジンシリ
ンダに充填さ几る空気を圧縮するためのターボグーヤー
ジャ６’Ｆｓ：　（侃えている１、典型的なオイルクー
ラ１０がｌ示してあり、このオイルクーラ１０は入日１
２と出口１４と螢■する０また多通路式のラジェータ３
０が示してあり、このラジェータ３０は入口３２にｆケ
」、エンジンの出口でもある）と出口３４に１１はユン
′ジンの人口でもある）と？備えでいる。冷却液のポン
プ４０には本発明の論理制御装置の一実施例（即ち、二
弁式サーモスタット５０）が組み付けら扛ている。

第２図に示す様に、デ１−ゼルエンジン１にはアフター
クーラ２０が取り付けてあり、このアフタークーラ２０
は供給さ扛る冷却液を受け取るための入口２２と冷却液
をウォーターポンプ４０に戻すための出口２４とを備え
ている。

第３図には本発明の冷却装置の一実施例に於ける冷却液
の二つの流路（即ち、エンジンループ６０と冷却用ルー
プ７０）が模式的に示しである。

エンジンループ６０にはウォーターポンプ４０が設けて
あり、このポンプ４０は冷却液の一部をエンジンブロッ
ク２およびシリンダヘッド４に供給する□冷却液はシリ
ンダライナー２およびシリンダヘッド４全循環して熱を
除去し１次いでウォーターポンプ４０の入口４２に戻る
。

図示の実施例に於ては、クーリングルーグア０には互い
に直列に接続さ扛た次の構成要素が設けである。即ち、
ｆａｌウォーターポンプの吐出側４４に接続さｎた入口
側１２を有する従来構成のオイルクーラ１０と、ｌｂｌ
従来型熱交換器（ラジェータ）３０とバイパス管部分３
５にｎ等はオイルクーラの下流に於て互いに並列に接続
さｊしている）との組合せと、ｔｅｌ前記８Ｎ会せの入
口側に配置さｎた論理制御装置アワセンブリ５０と、＋
ｄｌ前記組会せＣの下流に配置さｒした従来型アフター
クーラ２０゜とである。好１しくけ、冷却用ループ７０
にはアフタークーラスクリーン２６とを設けることがで
きる。

第３図には冷却￥、置がフル冷却モード即ち第１モード
で作動している時の冷却用ループ７０が示しである。こ
のフル冷却モードに於ては、オ・イルクーラ１０と熱交
換器（ラジェータ）３０とアフタークーラ２０とは互い
に流体的に連結されている。論理制御装置５０はオイル
クーラ１０から吐出さｔ′した冷却液を組合せＣのラジ
ェータ３０のみを通る梯に指向させるとともにラジェー
タ３０からアフタークーラ２０へと送る。この’ｆ＝　
１ｍ　ＶＩＩでは、フル冷却モードはオイルクーラ１０
の出口１４のところの冷却顔温鹿によって決定され、こ
の温度は論理制御装置５０の温度検知手段に工っで検知
される。この実施例では、この温度検知手段は二弁式サ
ーモスタット５０内に設けてわる０検知さｊした温度が
第１設定温度（典型的には、１９０°Ｆ（８７，８”Ｃ
）から１９５°ｌ＋゛（９０，５℃）の範囲にるる）を
超えている時にはサーモスタット５０のバイパスパルプ
部分５２は閉鎖位置即ち着座位置にあり、冷却液はサー
モスタット５０の冷却用ノ（ルブ部分５４にｎは開放位
置にある）に工っでラジェータの入口３２へと込ら３る
（第６図紗照）Ｏラジェータ３０＝ｉ循環した冷却液の
温度はかなり低下しており、この冷却液はアフタークー
ラの入口２２に送られる。このフル冷却モードに於ては
、アフタークーラ２０に対ずゐ０人１１良の温度ボテン
′シャルは最大となり、ディーゼルエンジン１を効率良
く作＃ＩＪＪ烙せることができる０第３図に示した冷却
装置のＮ委な利点は、エールクーラ１０は冷却中ルーグ
ア０内に於てラジェータ３０の直ぐ上流に設けてのると
いうことでろる。一般には、オイルクー２１０はエンジ
ンブロック２またはシリンダヘッド４が許容することが
できる温度よりもかなり高い温度で作動させることがで
きる。したがって、オイルクーラは冷却液に追加的な熱
を与えるのに寄与するのでアシ、この熱により冷却液の
温度は、この追加的熱を与えない場合にラジェータ３０
に入る時の温度以上に上昇する。この温度上昇によシラ
ジエータ３００前後に於ける温度ポテンシャルが向上し
、こｎによりより小型で経済的なラジェータ３０および
関連するファン装置を使用することが可能となる。

例えば、第３図の冷却装置について計算したところによ
ｎは、冷却回路にオイルクー２１Ｏを設けない場合には
、ラジェータ３０に入る冷却液の温度はエンジンの熱拒
絶負荷が所定の場合には約２０４°Ｆ（９５，５℃）で
ある。しかしながら、第３図に示す様に回路内にオイル
クー２１０を設置した場合には、熱拒絶負荷が同じであ
る時には。

ラジェータ３０に入る冷却液の温度は約２１４’Ｆ（１
０１，１℃）まで上昇する。この温度上昇はエンジン設
計者に、ラジェータの前部面積を２５チ減少させるか、
ラジェータコアのエア側の１インチ当りのフィンの数を
２５％減少させるか、或いは空気馬力（ラジェータのフ
ァンが消費する動力）を４７係減少させるか２の選択の
自由を与えるものである。

第３図の冷却装置は、オイルクーラ１０の出口１４から
吐出さに弁式サーモスタット５０で検知さｎた冷却液の
温度が第２設定温度（典型的には、１４０”ＦＣ６０℃
）から１４５″Ｆ　Ｃ６２，８℃）の範囲にある）以下
となった時には、フルバイノ（スモード（フル加熱モー
ド）即ち第２モードで作動する。これは典型的にはエン
ジン暖機時に行われるもので、この場合には冷却制御パ
ルプ部分５４は着座し即ち閉鎖されてラジェータ３０へ
流れる冷却液の流ｒＬｔ完全に阻止し、同時にバイパス
制御パルプ部分５２が開放状態となって冷却液を直接に
アフタークーラ２０の入口２２へ導く。

したがって、この第２モード即ちフルバイパスモード（
フル加熱モード）に於ては、メイルクー２１０はバイパ
ス管部分３５およびアフタークーラ２０と流体的に直列
になっており、ラジェータ３０は完全にバイパスされる
ｐこのためエンジン暖機中にはエンジン充填用の空気を
加熱することが可能となり、暖機期間中の専焼効率を大
幅に向上させるとともに有害エミッションを減少させる
ことができる。

勿論、本発明の冷却装置はまたフル冷却モードとフルバ
イパスモードとの間のモードでも作動するものである。

後述する様に本発明の他の態様に従えば、バイパス通路
３５ｔ−通る冷却液の量とラジェータ３０ｆ、通る冷却
液の量はバイパス制御パルプ部分５２と冷却制御パルプ
部分５４の作動特性を制御することにより独立に制御す
ることができる。

第４図には本発明の冷却装置がより詳細に模式的に示し
であるとともに、最新式ディーゼルエンジンの他の種々
の構成要素との関係が示しである。

図示した様に、ウォーターポンプ４０の出口４４からの
冷却液は所定の割付で分割さ扛て、その一部はオイルク
ーラ１０の入口１２に流ｎ、その残部はポンプ吐出ブロ
ックマニホールド４６に送うれる。冷却液はポンプ吐出
ブロックマニホールド４６から複数の通路を通って夫々
のシリンダライナー２に送らｎ、上置からシリンダヘッ
ド４を通ってシリンダヘッド・リターンマニホールド４
８に吐出さ牡る０また、ポンプ吐出ブロックマニホール
ド４６とシリンダヘッド・リターンマニホールド４Ｂと
の間の回路には、車室（運転室）ヒータアッセンブリ８
０や、撚料を加熱したり他の補助的な機能のための熱を
提供したシするための補助ヒータ８２や、トランスミク
シ１ン等の様なディーゼル車輛の補助装置を冷却するた
めの補助クーラ８４．１に設けることができる０また、
回路内にはニアコンプレッサ８６１に連結することもで
きるが、ニアコンプレッサの供給管８７は直接にウォー
タポンプ４０に接続するのが便利である０冷却液のうち
オイルクーラ１０の入口１２に送らｎｆｃ部分はそのオ
イルクーラ１０ｔ−通ってオイルクーラの出口１４から
本発明の二弁式サーモスタット５０へと戻る０図示した
様に、この二弁式サーモスタット５０はバイパスパルプ
部分５２と冷却用パルプ部分５４とを備えている０典型
的には、ディーゼルエンジン１にはチェックバルブ９０
ｆｔ備えた防食装＠８８を設けることができ、一方のチ
ェックパルプ９０はサーモスタッ）５０と防食装置８８
との間に設けてあり、他方のチェックパルプ９０は防食
装置８８とウォーターポンプの入口４２との間に配置し
である。バイパスパルプ５２を通った冷却液（儂アフタ
ークーラ２ｏの入口２２に進み、そｊＬから出口２４を
通ってウォーターポンプ４０の入口４２に戻る。

また、第４図に示した様に、オイルクーラ１゜からの冷
却液の一部は冷却用パルプ５４をも通ることが可能であ
り、そこからラジェータ３ｏの入口３２に送らｎる０典
型的には、ラジェータ３０にはまたファン３６．ラジェ
ータ逃がし管９８、逃がし管チェックバルブ１００．Ｉ
Ｈ１ｆｌタンク９４゜ラジェータキャップ３８が設けで
ある。ラジェータ膨張タンク９４にはエンジン逃がし管
９２および冷却装置用注入管９６が接続しである。

ラジェータの出口３４について説明するに、オイルクー
ラ１０ｆ：出てバイパスバルブ５２を通った冷却液にラ
ジェータ３０からの冷却液が合流する様に冷却装置を作
動させることができる。この合流した流ｒは次にアフタ
ークーラ２０の入口２２に送らｎる０本発明の他の団様
に関連して前述した様に、ラジェータ３０からの冷却液
がバイパス通路３５からの冷却液と混合するのを防止す
るか或いは最小限にして、斯くして暖機後のアフターク
ー２２０の前後の温度ポテンシャルを最大限にすると同
時に、暖機期間中には充填空気の加熱を最大限に行ない
得る様に、この冷却装置の作動を制御することが可能で
ある０以上の説明からワカル様に、フルバイパスモード
（フル加熱モード）に於ては、オイルクー２１０からの
冷却液の全ては直接にアフタークーラ２０の入口２２に
送られる。同様に、フル冷却モードに於ては、バイパス
バルブ５２が閉じ冷却用パルプ５４が開くので、冷却液
の全量はオイルクー２１０からラジェータ３０を経てア
フタークーラ２０に送られる。

第５図から第７図には、本発明の論理制御装置を実現す
るための二弁式す−モスタッ）５０力ｂｔ種の作動モー
ドにあるところが示しておる。このサーモスタッ）５０
奮通る冷却液の流ｎは矢印で示しで必る０この二弁式プ
ーモスタット５０はハウジング５１を備えておシ、この
ハツシング５１は基本的に次の四つの室を画定している
。即ち、下部パイハス制御室５５と上部バイパス制御室
５６と下部冷却制御室５６と下部冷却制御室５７と上部
冷却制御室５８とでめる。上下バイパス制御室５５と５
６との間にはバイパス制御バルブ５２が設けである０同
様に、上部冷却制御室５７と５８との間には冷却制御バ
ルブ５４が設けである。まｆｃ１ハウジング５１にはこ
の二弁式サーモスタット５０をティーゼルエンジンの他
の構ｒｆｔ要素に流体接続するための種々のボートが設
けである。即ち、ボート６２はオイルクーラ１０がらの
冷却液を下部バイパスｔｌｆ制御室５５に受け入ｎる之
めの流体接続を行な９ものである。ボート６４はラジェ
ータ３００出口３４からの冷却液を上部バイパス制御室
５６に受け入ｎるための流体接続を可能にするものであ
る。ボート６６は上部バイパス制御室５６ｔ−アフター
クーラ２ｏの入口２２に流体接続することを可能にする
。ボート６８は上部バイパス制御室５８２！ｉ−ラジェ
ータ３ｏの入口３２に流体接続することを可能にする。

この実施例に於ては、ハウジング５１には下部バイパス
制御室５５を下部冷却制御室５７に流体接続する通路５
９が設けである。

第５図には二弁式す−モスタッ）５０がフルバイパスモ
ード（フル加熱モード）にあるところが示しである。こ
のフルバイパスモードはサーモスタットで検知さ扛るオ
イルクーラ１０からの冷却液の温度が第１設定温度よ夕
低い時に起こるものである。このフルバイパスモードに
於ては、オイルクーラ１０からの冷却液は下部バイパス
制御室５５に入り、バイパス制御パルプ５２は冷却液が
下部バイパス制御室５５がら上部バイパス制御室５６へ
と流れるとともに次いでボート６６を経てアフタークー
ラ２ｏへ流ｊＬるのを許容する。冷却制御バルブ５４は
閉鎖状態にあるので冷却液が上部冷却制御室５８へ流量
るのを阻止する口したがって冷却液はラジェータ３ｏへ
と流ｎることかできない。本発明の論理制御装置に従え
ば、サーモスタソ）５０が検知する温度が所定の設定温
度（以下第３設足温度という）を超えるまでは冷却ｆｌ
ｉｆ制御パルプ５４は閉じらｆ′したま＼である。この
状態では、冷却ｆｌｊｆ制御バルブ５４が閉じているの
で冷却液はラジェータ３ｏがらのボート６４を通って流
ｎることは全くできない。

第６図は二弁式サーモスタット５ｏがフルバイパスモー
ドとフル冷却モードとの間の中間モードにあるところを
示す。即ち、オイルクーラ１ｏからの冷却液はボート６
２を経て流入して二つの流れに分か扛る。一方の流ｔ″
Ｌは下部冷却制御室５７に入り、部分的に開い念冷却制
御パルプ５４を通って上部冷却１ｉＩ！Ｉ御案５８内）
ど流ｉＬる０冷却液の他方の流を骨よ下部バイパス制御
堅５５から上方に分かｔ’して、部分的にシ；］いたバ
イパス制御バルブ５２を通っ−Ｃ上部バ・ｒバス制御室
５６内ｋｃ入る。同様に、第７図はフル冷却モードにあ
る二弁式サーモスタット５ｏを通る冷却液の流路を示す
。オイルクーラ１０からの冷却液の流ｔｚの全量はボー
ト６２を通って下部バイパス制御室５５内に流入し、通
路５９を経て下部冷却制御室５７に入る。この冷却液は
開放した冷却制御バルブ５４を経て上方に流ｒて上部冷
却制御室５８内に流入し、それからボート６８を経てラ
ジェータ３ｏの入口３２に流量る０ラジエータ３ｏの出
口３４がらＤ冷却液はボート６４を経て上部バイパス制
御室５６内に流入し、そ扛から直接にボート６６を経て
アフタークーラ２ｏに流量る０この作動モードに於ては
、バイパス制御パルプ５２は閉鎖状態にあシ、し友がっ
てオイルクーラ１ｏからの熱い冷却液がラジェータ３０
からアフタークーラ２ｏへと流量る温度のよｐ低い冷却
液と混合さ扛るのが完全に防止される。

以上の説明かられかる様に、バイパス通路３５ｔ−ａる
流量の形態（フローグロフィル）トラシェータ３０を通
る流ｎのフ關−グロフィルとは、バイバス制御パルプ部
分５２および冷却制御バルブ部分５４の作動特性を調節
することにより、互いに独立に制御し得るものである。

−１特に、バイパス制御バルブ５２が完全に開く温度（
第１設定温度）とバイパス制御バルブ５２が完全に閉じ
る温度（第２設定温度）と冷却制御バルブ５４が完全に
閉じる温度（第３設定面度）と冷却制御バルブ５４が完
全に開く温度（第４設定＠［）とを定めることにより、
ラジェータ３０からの冷却液がバイパス通路３５からの
より高温の冷却液と混合するのを防止し或いは最小限に
して、二つの極端的作動条件、即ちフル冷却モードとフ
ルバイパスモードに於て冷却装置を効率よく作動させる
ことができる。

第８図は本発明の論理制御装置によって達成することが
できるフロープロフィルを示すグラフである。このグラ
フは冷却ループ流（アフタークーラの入口２２のところ
で測定したもので、カロン／分（ＧＰＭ）で表わし次も
の）と三弁式サーモスタット５０で検知した温度（華氏
）とを対比したものである。この実施例の場合には、冷
却ループ７０内の流計は、約１４０°Ｆ（６０℃）から
１４５’Ｆ’（６２，８″Ｃ）壕での第１設定温度に於
てバイパス１ｌｉ１］御パルプ５２が閉鎖し始めるまで
は比較的一定していることがわかる。約１７５’Ｆ　（
７９，５’Ｃ）（第３設定温度）に於て冷却制御バルブ
５４は開き始め、１７５’ＦＣ７９，５℃）と１８５°
Ｆ（８５℃）との間の温度ではアフタークーラを通る’
ｍ、ｎは冷却制御バルブ５４を通量る流ｎとバイパス制
御バルブ５２を通る流ｊｔとの組付せとなるｏ１８５°
Ｆ（第２設定温度）に於ては、バイパス制御バルブ５２
は完全に閉鎖して冷却液がバイパス通路３５を流ｎるの
ｔ阻止する。　１９０’Ｆ　（８７，８℃）から１９５
°Ｆ（９（１，５℃）寸での温度（第４設定温度）に於
−Ｃは冷却制御バルブ５４は全開状態となり、この温度
では冷却ループを通る一定の流量が達成さｎる〇一般に
、以上に述べた形式の冷却装置を備えたディーゼルエン
ジンの場合には、第４設定温度と第１設定諷渡との差に
対する第２設定＠度と第１設定１＆［との差の比が約０
．１から約０．５の範囲になる様なフロープロフィルヲ
採用することが好豊しいＣ） 第９図から第１１図は本発明により得ら扛る利点の少な
くとも一つを示したものである。種々の外気温度とエン
ジン負荷について冷却液のびし７’Ｌを調部しながら、
本発明の論理制御装置を備えたディーゼルエンジンの吸
気マニホールド温度と、かなりの亀のバイパス流が連続
的に流計る従来の流量制御１装を備えたディーゼルエン
ジンの吸気マニホールド温度とを比較試験した。これら
のグラフかられかる様に１本発明の装置在を用いた功）
会にはエンジンシリンダに充填さ扛る空気をより大幅に
冷却することができる。即ち、第９図に示す様に、例え
ば、負荷が５０％で外気ｌ温度が３５〜Ｆ（１７℃）の
場合には、従来の流量制御１装［４を備えたディーゼル
エンジンの吸気マニホールド１度は約１５５°Ｆ（６８
，３’Ｃ）であるが、本発明の装置を用いたディーゼル
エンジンに於てはインデークマ−４−／ｌ’）’ｉＭ度
は約８０＝ＦＣ２６，７’Ｃ，）ＣｈるＤ当業者が容易
に評価し得る様に、こｎはエンジン性能（燃料節減およ
び排気エミッションの低減を含む）が大幅に改善される
ことを示すものである。

当業者は以上の開示に基づいて本発明に柿々の修正や変
更を加えることができよう。例えば、本発明の論理制御
装置では二弁式す−七スタットに代えてマイクロプロセ
ッサに接続芒れに、遠隔温度センサを用い、このマイク
ログロセノサでソレノイドバルブを制御することができ
る。この様に、本発明は前述した実施例に限足さ２’す
るものではなく本発明の範囲内で種々の変更を加えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の改良さｉした冷却装置の実施例をディ
ーセルエンジンに装置しブこところを示す側面図− 第２図は＋Ａ１図のディーゼルエンジンの正面図、第３
図は本発明の冷却装置がフル冷却モードにあるところ葡
示す模式的フローダイヤグラム、第４図は本発明の冷却
装置ｒ備えたディーゼルエンジンの詳細を模式的に示し
たもので、冷却装置の構成要素とディーゼルエンジンの
構成要素との関係を示し。 第５図は本発明の冷却装置の構成要素である二弁式サー
モスタットの拡大断面図であって、フルバイパスモード
（フル加熱モード）に於ける冷却液の流路を示し、 第６図は第５図同様の断面図であるが、フル冷却モード
とフルバイパスモードとの間のモードで冷却装置が作動
している時のサーモスタッ）ｔ−通る冷却液の流路を示
し、 第７図は第５図同様の断面図であるが、冷却装置がフル
冷却モードにある時のサーモスタッ）ｔ−通る冷却液の
流路を示し。 第８図は本発明の論理制御装置によって達成し得る一つ
のフロープロフィルを示すもので、アフタークーラを通
る冷却液の流量をオイルクーラからの冷却液の温度（本
発明の二弁式サーモスタットで検知さｎる温度）との関
係で示し友もの。 第９図から第１１図は、従来の制御装置を備えたエンジ
ンと本発明の論理制御装置を備えたエンジンとの夫々に
ついて、外気温度が３５°Ｆ（１，７℃）、６０’Ｆ　
Ｃ１５，５℃）、および８５°Ｆ、（２９，４℃）の場
合について、ディーゼルエンジンの吸気マニホールド温
度をエンジン負荷との関係で示したグラフである。 ・１・・・・・・ディーゼルエンジン、２・・・・・・
エンジンブロックおよびシリンダライナー、４・・・・
・・シリンダヘッド、１０・・・・・・オイルクーラ、
２０・・・・・・アフタークーラ、３０・・・・・・ラ
ジェータ、３５・・・・・・バイパス管部分（バイパス
通路）、３１’ｉ・・・・・・ファン。 ４０・・・・・・ウォーターポンプ、４６・・・・・・
ポンプ吐出ブロックマニホールド、４８・・・・・・シ
リンダヘッド・リターンマニホールド、５０・・・・・
・二弁式サーモスタット（論理制御装置）、５２・・・
・・・バイパス制御バルブ部分、５４・・・・・・冷却
制御パルプ部分、５５・・・・・・下部バイパス制御室
、５６・・・・・・上部バイパス制御室、５７・・・・
・・下部冷却制御室、５８・・・・・・上部冷却制御室
、６０・旧・・エンジンループ、６２、６４．６６、６
８・・・・・・ボート、７０・・・・・・冷却用ループ
。 特許出願人 カミンズ　エンジン　カンパニー。 インコーホレイティド 特許出願代理人 弁理士　育　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　伊　藤　宏 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 定碗虐にあ・１す５員ａｆｒ（’１０）迦雇船Ｃあ・け
る−ｋ＜０１．）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、オイルクーラを備えた内燃機関の冷却装置であって
   、前記冷却装置は種々のモードで作動可能でちり、前記
   冷却装置はオイルクーラを備えているとともに前記冷却
   装置に熱交換媒体を循環させるためのポンプ手段を備え
   ており、前記オイルクーラは吸込み側端部と吐出側端部
   とを備えており、前記オイルクーラの吐出側端部は互い
   に並列接続さｔｔた熱交換器と熱交換器バイパス通路と
   の組合せ体に直列関係で接続し、もって、前記熱交換器
   の前後の温度ポテンシャルを増加させて熱交換器の寸法
   を減少させることを可能にしたことを特徴とする冷却装
   置０ ２、特許請求の範囲第１項記載の冷却装置であって、 冷却装置の少なくとも一つの所定の位置に於ける熱交換
   媒体の温度を検知して、前記検知した温度に応じて、冷
   却装置がフル冷却モードにおる時にはオイルクーラから
   吐出さした熱交換媒体の実質的に全てを前記組合せ体の
   熱又換器のみ、を通って流通させ、冷却装置がフル加熱
   モード（フルノくイパスモード）におる時に社オイルク
   ー２から吐出さした熱交換媒体の実質的に全てを前記組
   合せ体のバイパス通路のみを通って流通させ、前記冷却
   装置がフル冷却モードとフル加熱モード（フルバイパス
   モード）との中間のモードで作動している時にはオイル
   クーラから吐出された熱変換媒体の実質的に全てを前記
   組会せ体の熱交換器とノくイバス通路との間に所定の割
   合で分配するための制御手段、 を備えて成る冷却装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載の冷却装置であつて、前
   記制御手段はオイルクー２の吐出側端部に於て熱交換媒
   体の温度を検知することを特徴とする冷却装置。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項までのいずｎかに
   記載の冷却装置であって、前記ポンプ手段に接続さｎ所
   定の第１の量の熱交換媒体をエンジンの所定部分に循環
   させるための第１流通回路と、前記ポンプ手段に接続さ
   ｎ所定の第２の量の熱交換媒体を循環させるための第２
   流通回路とを備えて成り、前記第２回路には、オイルク
   ー２と、熱交換器とバイパス通路との組会せ体と、アフ
   タークーラ、と全圧いに直列接続関係で設け、前記組会
   せ体からの熱交換媒体の実質的に全てがアフタークー２
   の入力となる様にしたことを特徴とする冷却装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載の冷却装置であって、前
   記第１流通回路にはエンジンを通る所定の流路に並列に
   単室ヒータを接続したことを特徴とする冷却装置。 ６、互いに並列接続された熱交換器とバイパス通路との
   組合せ体を備え冷却装置に熱交換媒体を循環させるため
   のポンプ手段を備えた冷却装置を有する内燃機関の論理
   制御装置であって、前記論理制御装置は、 冷却装置内の一以上の位置に於ける熱交換媒体の温度を
   検知するための温度検知手段と、冷却装置内の所定の第
   １位置に於て前記温度検知手段が検知した温度が第１設
   足温度以下である時に前記バイパス通路を介して最大量
   の熱交換媒体が流ｔしる様に、かつ、前記第１位置に於
   て前記温度検知手段が検知した温紋が前記第１設定温度
   より高い第２設定温度以上である時に前記バイパス通路
   を介して熱交換媒体が流れない様に、前記バイパス通路
   を通る熱交換媒体の流れを制御する友めのバイパス論理
   制御手段と、 所定の第２位置に於て前記温度検知手段が検知した温度
   が第３設定温度以下である時には熱交換器を通って熱交
   換媒体が流れない様に、かつ、前記第２位置に於て前記
   温度検知手段が検知した温度が前記第３設定温度より高
   い第４設定温度以上である時には熱交換器を通って最大
   量の熱交換媒体が流扛る様に、前記熱交換器を通る熱交
   換媒体の流れを制御するための冷却論理制御手段、と金
   備えて成り、前記第３設定温度は第１設定温度から独立
   であシ、前記第４設定温度は第２設定温度から独立であ
   ることを特徴とする論理制御装置０ ７、　前記第１位置と第２位置とは同じである特許請求
   の範囲第６項記載の論理制御装置。 ８、前記第４設定温度と第１設定温度との間の差に対す
   る第２設定温度と第１設定温度との間の差の比は約０，
   １から約０．５の範囲にある特許請求の範囲第７項記載
   の論理制御装置。 ９、前記第３設定温度は第１設定温度より高く、第４設
   定温度は第２設定温度より高いことを特徴とする特許請
   求の範囲第７項または第８項記載の論理制御装置。 １０、前記温度検知手段とバイパス論理制御手段と冷却
   論理制御手段とは二弁式サーモスタットを構成している
   特許請求の範囲第７項記載の論理制御装置。 １１、特許請求の範囲第１０項記載の論理制御装置であ
   って、前記二弁式サーモスタットは、上下のバイパス制
   御室と上下の冷却制御室とを画定するハウジングと。 前記上部バイパス制御室と下部バイパス制御室とに係合
   するバイパス制御パルプでおって、下部バイパス制御室
   内の熱交換媒体の温度が前記第２設定温度より低い時に
   のみ前記上下のノくイノ（ス制御室を互いに連通さゼる
   のを選択的に可能にするものと、 前記上部冷却制御室と下部冷却制御室とに係合する冷却
   制御バルブであって、下部冷却制御室内の熱交換媒体の
   温度が前記第３設定温度より高い時にのみ上下冷却制御
   室を互いに連通ずるのを選択的に可能にするもの、とを
   備えて成る論理制御装置。 １２、前記バイパス制御パルプは下部バイパス制御室内
   の熱交換媒体の温度が前記第１設定温度より低い時に前
   記上部バイパス制御室と下部バイパス制御室との間の連
   通を最大限に行ない、前記冷却制御バルブは下部冷却制
   御室内の熱交換媒体の温度が前記第４設定温度より高い
   時に前記上部冷却制御室と下部冷却制御室との間の連通
   を最大限に行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１
   １項記載の論理制御装置。 １３．前記冷却装置は前記組仕せ体と前記ポンプ手段と
   に対して直列接続されたオイルクーラとアフタークーラ
   とを備えており、前記下部制御室はオイルクーラから吐
   出さ扛た熱交換媒体を受け取るべくオイルクーラに接続
   されており、前記上部バイパス制御室は前記熱交換器か
   らの熱交換媒体を受け取るべく熱交換器に接続されてお
   り、前記上部バイパス制御室はアフタークーラに熱交換
   媒体を吐出するべくアフタークーラに接続されており、
   前記上部冷却制御室は熱交換器に熱交換媒体を吐出する
   べく熱交換器に接続さｎている特許請求の範囲第１２項
   記載の論理制御装置。 １４、前記バイパス制御室と前記下部冷却制御室とは互
   いに連通している特許請求の範囲第１３項記載の論理制
   御装置。 １５、互いに並列接続さ牡た熱交換器とバイパス通路と
   の組合せを備え冷却装置を通って熱交換媒体を循環させ
   るためのポンプ手段を備えた冷却装置を有する内燃機関
   の二弁式サーモスタットでありて、前記二弁式サーモス
   タットは、 上下のバイパス制御室と上下の冷却制御室とを画定する
   ハウジングと、 前記上下のバイパス制御室に係合するバイパス制御パル
   プであって、前記下部バイパス制御室内の熱交換媒体の
   温度が第１設定温度より低い時に前記上部バイパス制御
   室と下部バイパス制御室との間の連通を最大限に許容し
   、熱交換媒体の温度が第２設定温度より低い時にのみ前
   記上部バイパス制御室と下部バイパス制御室との間の連
   通を選択的に許容するものと。 前記上下の冷却制御室に係合した冷却制御パルプであっ
   て、前記下部冷却制御室内の熱交換媒体の温度が第３設
   定温度より高い時にのみ前記上部冷却制御室と下部冷却
   制御室との間の連通を選択的に許容し、前記下部冷却制
   御室内の熱交換媒尊の温度が第４設定温度より高い時に
   上部冷却制御室と下部冷却制御室との連通を最大限に許
   容するもの、とを備えて成る二弁式サーモスタット。 辺、下余白