WO1999051863A1

WO1999051863A1 - Cooling control device of internal combustion engine

Info

Publication number: WO1999051863A1
Application number: PCT/JP1999/001814
Authority: WO
Inventors: Masanori Takahashi; Mitsuhiro Sano; Hiroshi Suda; Masahiro Aburakawa
Original assignee: Nippon Thermostat Co., Ltd.
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 1999-10-14
Also published as: KR20010013250A; EP1035307A1; EP1035307A4; CA2289018A1; TW417006B; CN1263582A; JPH11294163A

Description

明細書内燃機関の冷却制御装置技術分野

この発明は、例えば自動車用エンジン等の内燃機関を冷却するための冷却制御装置に関し、特に内燃機関によって昇温された冷却水の放熱機側への流量を制御する流量制御機構におけるフ I一ルセーフ手段に関する。背景技術

自動車等に用いられている内燃機関（以下エンジンと称する）においては、これを冷却するために一般に熱交換器としてラジェ一タを用いる水冷式の冷却装置が使用されている。この種の冷却装置においては、エンジン内のウォータジャケットを通過して昇温する冷却水をラジェータ側に循環し、ラジェータによる放熱によって冷却された冷却水を再度エンジンのウォータジャケット内に送り込むように構成される。

第 9図はその基本構成を示したものであり、エンジン Eには周知のウォータジャケット 1 1が内設されておし」、冷却水の導出部 1 2および導入部 1 3を有すると共に、これらはラジエータ Rとの間で冷却水路 1 4a, 1 4b, 1 5によって連結されている。そして前記冷却水路 1 4aと冷却水路 1 5との間にはラジェータ Rを迂回するバイパス通路 1 6が設けられている。ウォータジャケット 1 1の導出部 1 2とラジェ一タ Rの流入口 1 7間に形成される冷却水路 1 4aと 1 4bとの間には、流量制御弁 1 9が配置されている。また、ウォータジャケット 1 1の導出部 1 2付近には、エンジン Eの出口水温を検出する水温センサ 20が配置されており、この水温センサ 20による情報は、制御ユニット（以下「ECU」とし、う） 21に供給されるように構成されている。

この ECU21には冷却水温以外に、例えばエンジン回転数、アクセル開度等の情報も供給されて、前記流量制御弁 1 9による冷却水の流量を制御する制御信号を生成するようになされている。

この構成により、前記流量制御弁 1 9を開閉制御することで、ラジェータ R側への冷却水の流入量を制御することができ、これにより冷却水の温度を一定の範囲に制御し、終局的にエンジン Eを最適な温度で駆動することができる。

第 1 0図は、前記流量制御弁 1 9にバタフライ弁 26を用いた一例を示したものである。すなわち冷却水路 1 4aと 1 4bとの間に連結されるケース 25内には円形平板状のバタフライ弁 26が弁軸 27によって回転可能となるようにケース 25に支持されており、この弁軸 27の一端には例えばウォームホイル 28aが取り付けられている。そして、ステップモータ 29の駆動軸に嵌め込まれたウォーム 28bが、前記ウォームホイル 28aに嚙み合うように構成され、前記ウォームホイル 28aとウォーム 28bとにより減速機構 28を構成している。そして、 ECU21の演算により制御信号がステップモータ 29に供給され、ステツプモータ 29はこれを受けて回転駆動し、前記減速機構 28を介してバタフライ弁 26を開閉制御する。結果、エンジン E側からラジェータ R側に送られる冷却水量が制御され、換言すれば放熱効率が制御されることとなり、このような制御によりエンジン Eを最適な温度で駆動させるよう構成される。

ところで、前記したような冷却制御装置においては、 ECU 21からの制御信号によってバタフライ弁 26の開度を制御するステップモータ 29を駆動するようにしているため、例えば ECU21不慮の障害が発生した場合においては、バタフライ弁 26の開度調整が不能となる。

この故障の発生時期が、例えばバタフライ弁 26が大きく開弁している時に発生した場合においては、冷却水が過冷却となる場合があり、エンジン Eの燃費ゃ排ガスの問題が発生するものの、直接的にエンジン Eにダメージを与えるという問題には発展しない。し力、しなカら、特にバタフライ弁 26の開弁度合いが小さい場合において前記 ECU 21 が故障した場合には、ラジェータ R側に送られる冷却水の量が絞られたままとなり、運転者が認識しない間にエンジン Eをオーバヒートに至らせて、致命的な問題に発展することもある。本発明は前記した問題に鑑みてなされたものであり、例えば前記した ECU 21等の障害発生により、エンジン Eをオーバヒートに至らせるなどの問題を未然に防ぎ、フェールセーフ機能を発揮することができる冷却制御装置を提供することを目的とする。発明の開示

前記した目的を解決するためになされた本発明にかかる内燃機関の冷却制御装置は、内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路に配置され、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流量をその開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備した冷却制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ駆動用信号を送出する制御ュニットと、前記制御ユニットからのモータ駆動用信号によって駆動されるモータと、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御される流量制御弁と、前記内燃機関の異状を検出した場合に、電気信号に基づいて前記流量制御弁を開弁方向に強制駆動させる電気制御回路とが具備される。

この場合の好ましい実施の形態としては、前記電気制御回路は、内燃機関の異常を電気信号によって検出することで、前記制御ユニットとモータとの接続回路を遮断すると共に、前記モータに対して流量制御弁を開弁させる駆動信号を供給するように構成することである。

また、この場合の好ましい他の実施の形態としては、前記流量制御弁を駆動する第 2 のモータがさらに具備され、前記電気制御回路は、内燃機関の異常を電気信号によつて検出することで、前記第 2のモータに対して流量制御弁を開弁させる駆動信号を供給するように構成する。

さらに、好ましい他の実施の形態としては、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングがさらに具備され、且つ前記電気制御回路に冷却水の所定以上の水温に感応してスィッチ動作を成すサーモスイッチを用いると共に、前記サーモスイッチの動作に基づいて前記制御ユニットとモータとの接続回路を遮断することで、前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁を開弁できるように構成する。さらにまた、好ましい他の実施の形態としては、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングと、前記モータと流量制御弁との接離を電気信号によって制御できるクラッチ機構とがさらに具備され、且つ前記電気制御回路に冷却水の所定以上の水温に感応してスィッチ動作を成すサ一モスイッチを用いると共に、前記サ一モスイッチの動作に基づいて前記クラッチ機構を開放することで、前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成する。

以上のように構成された冷却制御装置においては、内燃機関の異状を検出した場合に、電気信号に基づいて前記流量制御弁を開弁方向に強制駆動させる電気制御回路が具備され、例えば電気的に制御される例えばリレー等の作用により強制的に流量制御弁を開弁させる。

したがって、熱交換器へ至る冷却水の量を増大させて放熱効率を増大させるため、内燃機関をオーバヒートに至らせることのない、フェールセーフ機能を発揮する。

また本発明にかかる内燃機関の冷却制御装置は、内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路に配置され、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流量をその開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備した冷却制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ駆動用信号を送出する制御ユニットと、前記制御ユニットからのモータ駆動用信号によって駆動されるモータと、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御される流量制御弁と、前記流量制御弁内に配置され、冷却水の異常温度に感応して前記流量制御弁を開弁方向に付勢する強制駆動機構とが具備される。

この場合の好ましい実施の形態としては、前記強制駆動機構は、流量制御弁の開閉を制御する弁軸上に捲装されたパネ部材と、前記弁軸上に配置され、バネ部材の両端部にそれぞれ係合してパネ部材を保持する一対のピン部材とにより構成され、かつ前記いずれかのピン部材が、冷却水の異常温度に感応してバネ部材の係合を解除する熱感応材料により形成されると共に、前記ピン部材の係合解除に伴うバネ部材の復帰力により、流量制御弁を開弁させるように構成する。

また、この場合の好ましい他の実施の形態としては、前記強制駆動機構には、冷却水の異常温度に感応して移動するピストンロッドを有するサーモエレメントと、前記ピストンロッドの移動を回転運動に変換するカム部材とが具備され、前記カム部材による回転運動に基づいて流量制御弁を開弁するように構成する。

そして、前記サーモエレメントのピストンロッド移動にともなし、、前記モータの駆動力が流量制御弁に伝達されるのを阻止する動力遮断機構をさらに具備することが望ましい。さらに、好ましい他の実施の形態としては、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングがさらに具備され、且つ前記強制駆動機構には、冷却水の異常温度に感応して移動するピストンロッドを有するサーモエレメントと、前記ピストンロッドの移動に伴い前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前記モータの駆動力を遮断する連結部材とが具備され、前記連結部材の遮断動作により前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成する。

さらにまた、好ましい他の実施の形態としては、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングがさらに具備され、且つ前記強制駆動機構には、冷却水の異常温度に感応して形状を変化させる形状記憶合金による熱作動部材と、前記熱作動部材の作動により前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前記モータの駆動力を遮断する連結部材とが具備され、前記連結部材の遮断動作により前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成する。

以上のように構成された冷却制御装置においては、内燃機関の異状を検出した場合に、流量制御弁における冷却水の異常温度に感応して、強制駆動機構によりいわば機械的に前記流量制御弁を開弁させる。

したがって、同様に熱交換器へ至る冷却水の量を増大させて放熱効率を増大させるため、内燃機関をオーバヒートに至らせることのない、フヱールセ一フ機能を発揮する。図面の簡単な説明

第 1図は本発明にかかる冷却制御装置の第 1の実施の形態を示した構成図であり、第 2図は同じく第 2の実施の形態を示した構成図であり、第 3図は同じく第 3の実施の形態を示した構成図であり、第 4図は同じく第 4の実施の形態を示した構成図であり、第 5 図は同じく第 5の実施の形態を示した構成図であり、第 6図は同じく第 6の実施の形態を示した構成図であし」、第 7図は同じく第 7の実施の形態を示した構成図であり、第 8図は同じく第 8の実施の形態を示した構成図であり、第 9図は内燃機関の冷却水の循環経路と冷却水の流量制御弁の配置位置の一例を示した構成図であり、第 1 0図は従来のバタフライ弁とその駆動機構の一例を示した構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明にかかる内燃機関の冷却制御装置における実施の最良の形態を図面に沿って説明する。なお、この冷却制御装置を構成する制御ユニット（ECU) 21の配置位置は、前述の背景技術で説明した従来の装填位置と同一の位置であり、また、以下の説明において用いる符号で、先の第 9図および第 1 0図に示した部分に相当する部分は、同一の符号を用いて示しその説明は省略する。

第 1図は第 1の実施の形態を示したものであるり、この実施の形態における流量制御弁 1 9の弁軸 27には、第 1の笠歯車 31が取り付けられている。またケース 25の側壁には減速機構（図示せず）を内蔵したモータ 29が配置されており、この減速機構により減速された駆動力が第 2の笠歯車 32に伝達されるように構成されている。

そして図に示すように第 2の笠歯車 32は第 1の笠歯車 31に嚙み合うように構成されており、したがってバタフライ弁 26はモータ 29によってその開弁度合いが制御されるようになされている。

一方、エンジン Eの異状を検出した場合に、電気信号に基づいて前記バタライ弁 26を開弁方向に強制駆動させる電気制御回路が具備されている。すなわち運転席に配置されたメータパネル 33の水温計には、水温計の駆動コイルおよび冷却水の温度を感知するサーミスタ等を一辺に含むブリッジ回路（図示せず）が具備されており、冷却水温の上昇に伴う前記ブリッジ回路のアンバランス状態により、水温計の指針を高温側に駆動するように構成されている。すなわち前記ブリッジ回路の一辺から、冷却水温の情報を電気的に抽出することが可能であり、水温計の指針が例えばレッドゾーンに至る場合には、一応 ECU 21に障害が発生したものと見なすことができる。

この時の前記ブリッジ回路の一辺より得られる電気情報を検出するレベル検出回路（例えば周知のスレツショルド回路） 34が接続されており、このレベル検出回路 34はその閾値電圧以上（または以下）において、出力端子 34aを基準電位点（アース =自動車ボディー）に切り換えるように構成されている。

前記レベル検出回路 34の出力端子 34aは、リレー 35を介してバッテリー（ + 1 2V)に接続されており、したがってリレー 35に配置されたコイル 35aに通電され、その双極切リ換え接点 35 bを ECU 21側力、らノくッテリ一（+ 1 2 V)側に切り換えるように作用する。したがってモータ 29はバッテリーより得られる電圧により回転駆動し、バタフライ弁 26を強制的に開弁させるように動作する。

これにより、冷却水温の異常上昇を抑え、エンジン Eのオーバヒートを防ぐフエ一ルセーフ機能が実行される。

なお、前記した構成においては、冷却水温が再び低下すると、リレー 35の接点 35 bは再び ECU21側に切り換えられることとなる力、前記レベル検出回路 34に例えば双安定マルチバイブレータを内蔵させて、レベル検出回路 34がー度動作した場合には、自己保持機能によりこれを継続させるように構成することが望ましい。この時、モータ 29にはバッテリーより常に開弁方向の電流が流れ続けることになる力、'、前記リレー 35とモータ 29との間に、リレー動作によって作動するタイマー接点を配置して、所定時間経過後にモータ 29への通電を遮断させるように構成することが望ましい。

次に第 2図は第 2の実施の形態を示したものであり、この実施の形態においては、ケース 25の側壁に減速機構を内蔵した第 2のモータ 38が取り付けられている。この第 2 のモータ 38によって回転駆動される第 3の笠歯車 39が第 1の笠歯車 3 1に嚙み合うように構成されている。

そして、エンジン Eの異常、例えば冷却水温の過上昇などを検出した場合に、レベル δ

検出回路 34はその出力端子 35aを基準電位点に設定し、リレー 35を動作させるように構成されている。

ここに使用されるリレー 35は、動作により接点が閉じる常開接点及び動作により接点が開放する常閉接点を備えた 2接点リレーが用いられている。すなわち第 2図に示すように、常開接点 35bはバッテリーと第 2のモータ 38との間に接続されており、また常閉接点 35cは ECU21と第 1のモータ 29との間に接続されている。そして、冷却水温の過上昇などによるリレー 35の動作で、常開接点 35bが閉じられ、これにより第 2のモータ 3 8に対して、常開接点 35bを介してバッテリーよリバタフライ弁 26を開弁させるための電流が供給される。

また、これと同時に第 1のモータ 29に対する ECU 21からのモータ駆動信号は遮断される。従って、 ECU21からの制御信号によって駆動される第 1のモータ 29の駆動力に対抗する第 2のモータ 38の駆動力により、ノくタフライ弁 26は強制的に開弁され、これにより冷却水温の異常上昇を抑え、エンジン Eのオーバヒートを防ぐフェールセーフ機能が実行される。

なおこの場合、第 1のモータ 29に内蔵される減速機構を介して第 1のモータ 29を強制的に回動させることになるため、ここに内蔵される減速機構は第 1 0図に示したようなゥオームギヤは避けて、例えば平歯車の組み合わせによる減速機構を用いるのが望ましい。

また、この第 2図に示す例においても、リレー 35の動作により第 2のモータ 38には、ノくッテリーより常に開弁方向の電流が流れ続けることになる力前記常開接点 35bとモータ 38との間に、リレー 35の動作によって作動するタイマー接点を配置して、所定時間経過後にモータ 38への通電を遮断させるように構成することが望ましい。

次に第 3図は第 3の実施の形態を示したものであり、この実施の形態においては、バタフライ弁 26を開弁方向に付勢するリターンスプリング 41力《さらに具備されている。そして前記冷却水路 1 4aには、冷却水の所定以上の水温に感応してスィッチ動作を成すサーモスイッチ 42が配置されている。このサ一モスイッチ 42には例えばバイメタル（図示せず）が内蔵されており、このバイメタルの作用により冷却水の温度が所定以上となつた場合にスィッチオフの動作がなされるように構成されている。

そして、サ一モスイッチ 42は ECU21とモータ 29との間に介在されるように構成され、従って、冷却水が所定以上の水温に達した場合には、前記サーモスイッチ 42が動作し、 ECU21とモータ 29との接続回路が遮断される。このために前記リターンスプリング 4 1の付勢力によリバタフライ弁 26は強制的に開弁される。

なお、前記サ一モスイッチ 42は、図に示したバタフライ弁 26近傍の冷却水路 1 4aだけでなエンジン Eの冷却水出口付近、シリンダブロック、シリンダヘッドなどの被検出体に直接取り付けることによって、より確実（直接的）な作動を行うことが可能となる。

次に第 4図は、第 4の実施の形態を示したものであり、この実施の形態においては、 Λ タフライ弁 26の駆動に供されるモータ 29からバタフライ弁 26に至る伝達機構部分に電気信号によってその接離が制御可能であるクラッチ機構をさらに配置した点に特徴を有する。

すなわち、第 4図の（b)は第 4図の（a)における符号 29で示す内部構成を模式的に示したものである。第 4図の（b)に示すようにモータ 29Aの駆動軸 29A1には、クラッチ機構 29Bを構成する第 1クラッチ盤 29B 1が取り付けられている。ここで、駆動軸 29A1は多角柱状に成されており、一方第 1クラッチ盤 29B 1側は、前記駆動軸 29A1を包囲するように多角形の孔が形成されている。これにより、第 1クラッチ盤 29B 1は駆動軸 29A 1の回転方向に結合され、かつ軸方向に摺動可能となるように構成されている。

そして、前記第 1クラッチ盤 29B 1の周側面には環状の溝部 29 B2が形成されており、この溝部 29B2には電磁プランジャ 29B3の作動子 29B4の先端部が遊嵌されるように構成されている。そして、プランジャ 29B3にはコイルスプリング 29 B5が取り付けられており、このコイルスプリング 29 B5の拡開作用により、プランジャ 29 B3に通電されない通常状態においては、図に示すように第 1クラッチ盤 29 B 1をモータ 29A側に引き込むように成されている。

また前記第 1クラッチ盤 29B 1に対向するように第 2クラッチ盤 29 B6が配置されており、この第 2クラッチ盤 29B6は、減速機構 29Cを構成する入力側回転軸 29C 1に固着されている。

前記減速機構 29Cはピニオンおよび平歯車により構成されており、これらにより減速された出力軸 29C2に、第 4図の（a)に示す第 1の笠歯車 32が取り付けられている。

—方、第 4図の（a)に示すようにサーモスイッチ 42の一端はバッテリーに、また他端は前記プランジャ 29B3に接続されると共に、リレー 35にも接続されている。

したがって、この第 4図に示す構成において、冷却水が所定以上の水温に達してサーモスイッチ 42が動作した場合には、リレー 35への通電が断たれ、接点 35bが開放して ECU21からモータ 29Aへの制御信号は遮断される。また、これと同時にサーモスイツチ 42の動作により電磁プランジャ 29 B3への通電が断たれるためクラッチ機構 29 Bは開放する。

このために前記リターンスプリング 41の付勢力によりバタフライ弁 26は強制的に開弁される。これにより、冷却水温の異常上昇を抑え、エンジン Eのオーバヒートを防ぐフエ一ルセーフ機能が実行される。

次に第 5図は第 5の実施の形態を示したものである。この第 5の実施の形態においては、弁軸 27にコイル状のパネ部材 45が弁軸 27を捲装するように配置されている。そしてそれぞれの両端は弁軸 27に樹立された一対のピン部材 27a, 27 bに係合されている。また、前記ケース 25には、前記バネ部材 45の一端部 45aを跨ぐようにして弁軸 27 に向かって突出された係合ピン 25aが配置されている。

ここで、弁軸 27に樹立されたバタフライ弁 26に近いピン部材 27 aは、温度ヒューズ、または所定以上の温度によって溶断する材料により構成されている。したがって、冷却水が所定以上の温度に上昇すると、その熱が弁軸 2フを伝わってピン部材 27 aに作用し、ピン部材 27aは溶断される。

第 5図の（b)はその時の状態を示したものであり、 X印で示したピン部材 27 aの溶断により、バネ部材 45の一端部 45aはその復帰力により弁軸 27に向かって突出された前記係合ピン 25aに当接する。

そして、これによリバタフライ弁 26に対して遠い位置に配置されたピン部材 27 bはバネ部材 45の復帰力による反作用を受けて、弁軸 27をバタフライ弁 26を開弁させる方向に回動させる。なお、この時歯車 31 , 32を介して前記モータ 29も強制回転される。このような作用により、冷却水温の異常上昇を抑え、エンジン Eのオーバヒートを防ぐフエールセーフ機能が実行される。

次に第 6図は第 6の実施の形態を示したものであり、この実施の形態においては、冷却水の異常温度に感応して移動するピストンロッドを有するサーモエレメントと、ピストンロッドの移動を回転運動に変換するカム部材とが具備され、カム部材による回転運動に基づいてバタフライ弁を開弁させるように構成した点に特徴を有する。

そして、ピストンロッドの移動にともない、前記モータからの駆動力がバタフライ弁に伝達されるのを阻止する動力遮断機構がさらに具備される。

この第 6の実施の形態においては、第 6図に示すように弁軸はバタフライ弁 26に結合された弁軸 27Aと、モータ 29により駆動される第 1笠歯車 31が取り付けられた弁軸 27 Bとにより構成されている。そしてバタフライ弁 26に結合された弁軸 27A側にはサ一モエレメント 47が配置されている。

このサーモエレメント 47には、熱に感応して膨張する例えばワックス Wが封入されており、このワックス Wの膨張により軸方向に移動、すなわち第 1笠歯車 31が取り付けられた弁軸 27 B側に突出するピストンロッド 47 aが配置されている。第 6図の（b)は熱に感応してピストンロッド 47aが突出した状態を示している。

また、第 6図の（c)は前記ピストンロッドを除いたサーモエレメント 47と、これに結合される弁軸 27 B側の端部の形状を左右に分離した状態で示している。第 6図の（c)に示すようにサーモエレメント 47は、前記バタフライ弁 26に結合された弁軸 27 Aの他端部に一体に取り付けられており、その周側面の一部には軸方向に溝部 47 bが形成されている。一方、第 1笠歯車 31が取り付けられた弁軸 27 Bの他端部には、円筒部 27 B 1が取り付けられており、この円筒部 27 B 1のサーモエレメント 47側には、その内周面に向かって突出し、前記溝部 47 b内に嵌入する係合ピン 27 B2が植設されている。

した力《つて、第 6図の（a)または第 6図の（b)に示す状態においては、前記溝部 47 bと、これに嵌入する係合ピン 27 B2との作用により回転方向に連結され、軸方向には摺動できるように構成されている。

一方、円筒部 27 B1に対抗するケース 25側には、円筒部 27 B 1に向かって位置決めピン 25bが植設されており、この位置決めピン 25bが円筒部 27 B 1に形成された凹部 2 7 B4に入り込んだ形で組み立てられている。

前記凹部 27 B4は、円筒部 27 B1の第 1笠歯車 31側が、周方向にほぼ 90度の角度をもって形成されており、またバタフライ弁 26側は前記位置決めピン 25 bが僅かなクリァランスをもって入り込める程度に形成されている。すなわち、凹部 27 B4は円筒部 27 B1の外周面と直交する方向から見た場合に、直角三角形のような形状をもって形成されている。そして、その三角形の一辺に相当する部分がカム面 27 B3になされている。また、前記弁軸 27 Bの端部側にはプッシュバネ 48が配置されており、このプッシュバネ 48により、弁軸 27 Bを弁軸 27A側に付勢するように構成されている。

以上の構成において、冷却水が所定の温度範囲にある場合においては、第 6図の（a )に示すようにサーモエレメント 47におけるピストンロッド 47 aは突出することはなし、。したがって弁軸 27 Bはプッシュバネ 48の作用により、バタフライ弁 26側に押圧されている。この状態においては、ケース 25に植設した前記位置決めピン 25 bは、円筒部 27 B 1に形成された凹部 27 B4のうち、周方向に 90度の角度をもった部分に相対的に位置することになる。

よって、この状態においてはモータ 29の駆動により、ほぼ 90度の角度をもってバタフライ弁 26を開閉動作させることができ、冷却水の正常な温度制御が保証される。

一方、冷却水が所定以上の温度に上昇すると、その熱が弁軸 27 Aを伝わって前記サーモエレメント 47を加熱する。サーモエレメント 47には前述したとおり熱膨張体としてのヮックス Wが封入されており、したがってピストンロッド 47 aが突出して第 6図の（ b )の状態となる。すなわち弁軸 27 Bは、ピストンロッド 47aに押されて後退する。

この状態においては、ケース 25に植設した前記位置決めピン 25bは、円筒部 27 B 1 の凹部 27 B4に形成されたカム面 27 B3に沿って相対的に移動することになり、弁軸 2 7 Bは一定の角度に規制される。すなわち、バタフライ弁 26が開弁状態にロックされる。

この時、弁軸 27 Bの後退に伴い弁軸 27 Bに取り付けられた第 1の笠歯車 31は、モータ 29側に取り付けられた第 2の笠歯車との嚙み合いから離脱する動力遮断機構が作用し、モータ 29の駆動力がバタフライ弁 26に伝達されるのが阻止される。したがって、このような作用により、冷却水温の異常上昇を抑え、エンジン Eのオーバヒートを防ぐフエールセーフ機能が実行される。

次に第 7図は第 7の実施の形態を示したものであり、この実施の形態においては、サーモエレメント 4フのピストンロッド 47 aの移動に伴いバタフライ弁 26の開閉を制御する弁軸上に、モータ 29の駆動力を遮断する部材を備えたものであり、この部材の連結が解かれた場合において、リターンスプリングによリバタフライ弁を開弁させるように構成した点に特徴を有する。

すなわち第 7図において、サーモエレメント 47には、これに埋設されたピストンロッド 4 7aを取り囲むようにリテーナ 51が配置されている。このリテーナ 5 1と弁軸 27 Bとの間にはコイルバネ 52が配置されており、このコイルバネ 52によってリテ一ナ 5 1をサ一モェレメント 47側に偏寄させるように構成されている。そして、リテーナ 51には一対のロッド 51 aがー体に取り付けられており、一対のロッド 5 1 aは弁軸 27 Bに配置された軸穴に沿って摺動できるように構成されている。

一方、弁軸 27Aにおける前記一対のロッド 51 aに対抗する端面には、一対のロッド 5 1 aに係合する係合孔 27A1が穿設されている。

そして、冷却水が所定の温度範囲にある状態を示す第 7図の（a)においては、サ一モエレメント 47におけるピストン口ッド 4フ aは埋設状態にあり、したがってリテ一ナ 51もノくネ 52に押されて、連結部材を構成する一対のロッド 51 aは、弁軸 27Aに形成された前記係合孔 27A1に係合している。したがって、この状態においては、弁軸 27Aと 27 Bは、連結部材を構成する一対の口ッド 51 aを介して一体に回転する。よって、この状態においてはモータ 29の駆動により、バタフライ弁 26を開閉動作させることができ、冷却水の正常な温度制御が保証される。一方、冷却水が所定以上の温度に上昇すると、その熱が弁軸 27Aを伝わって前記サーモエレメント 47を加熱する。サーモエレメント 47には前述したとおり熱膨張体としてのワックスが封入されており、したがってピストンロッド 47 aが突出して第 7図の（b)の状態となる。すなわちリ亍一ナ 51と、これに一体に取り付けられた一対のロッド 51 aは、バネ 52を収縮させて弁軸 27 B側に移動する。

このために一対のロッド 51 aと、弁軸 27Aに形成された係合孔 27A1との係合が外れ、両者の連結が解かれる。したがってバタフライ弁 26はリターンスプリング 41の作用により開弁され、エンジン Eのオーバヒートを防ぐフェールセーフ機能が実行される。

次に第 8図は第 8の実施の形態を示したものである。この第 8の実施の形態においては、冷却水の異常温度に感応して形状を変化させる熱感応素子、例えばコイルバネ状に形成された形状記憶合金や、バイメタルによる熱作動部材が用いられ、熱作動部材の作動により前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前記モータの駆動力を遮断するように構成し、リターンスプリングによリバタフライ弁を開弁させるように構成した点に特徴を有する。

すなわち第 8図に示すように弁軸 2フの左半部は、角柱体 27 dに成されており、第 1の笠歯車 31はこの角柱体 27dを軸上において摺動し、且つ回転方向に結合できるように構成されている。そして、弁軸 27のほぼ中央部と前記第 1の笠歯車 31との間には、コィル状のバネ 56が軸回りに配置されて第 1の笠歯車 3 1が第 2の笠歯車 32に常時嚙み合うように構成されている。

一方、第 1の笠歯車 31と弁軸 27の端部との間には、コイル状に形成された形状記憶合金による熱作動部材 55が軸回りに配置されている。

このような構成において、冷却水が所定以上の温度に上昇すると、その熱が弁軸 27 を伝わって形状記憶合金による熱作動部材 55を加熱する。これにより熱作動部材 55 は、軸方向に伸長して第 1の笠歯車 31をコイル状のバネ 56に抗して軸方向に押し出す。すなわち、第 1の笠歯車 3 "!を第 8図の仮想腺で示すように移動させる。この作用によリ第 1の笠歯車 31とモータ側の第 2の笠歯車 32との嚙み合いが解かれる。したがってバタフライ弁 26はリターンスプリング 41の作用により開弁され、エンジン Eのォ一バヒ一トを防ぐフヱールセーフ機能が実行される。

この場合、前記したように形状記憶合金による熱作動部材 55に代えて、バイメタルによる熱作動部材を用いても同一の作用効果を得ることができる。

なお以上説明した各実施の形態においては、電気的な異常状態の関知または冷却水温の異常上昇に基づいて、バタフライ弁を強制的に開弁させるようにしている力これはバタフライ弁に限られることはなく、弁軸の回動によって冷却水の流量が制御できるその他の流量制御弁を採用しても、同様の作用効果を得ることができる。

また、以上は自動車用エンジンに適用した実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこのような特定なものに限られることなその他の内燃機関に適用することで、同様の作用効果を得ることができる。

以上の説明で明らかなように、本発明にかかる内燃機関の冷却制御装置によると、通常の動作回路に加えて電気的な異常状態を闋知して冷却水の流量制御弁を強制解放させるように構成したので、例えば ECUの障害等で流量制御弁を開閉制御するモータが駆動不能に陥っても、内燃機関をオーバヒートに至らせるなどの問題を未然に防ぎ、確実なフヱールセーフ機能を発揮させることができる。

また冷却水温の異常上昇に基づいて、冷却水の流量制御弁を強制解放させる強制駆動機構を流量制御弁と一体的に設けたので、同様に ECUの障害等で流量制御弁を開閉制御するモータが駆動不能に陥っても、確実なフェールセーフ機能を発揮させることができ、さらに軽量コンパクトで艤装性が良好な流量制御弁を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路に配置され、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流量をその開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備した冷却制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ駆動用信号を送出する制御ュニットと、前記制御ユニットからのモータ駆動用信号によって駆動されるモータと、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御される流量制御弁と、前記内燃機関の異状を検出した場合に、電気信号に基づいて前記流量制御弁を開弁方向に強制駆動させる電気制御回路とを具備したことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置。

2. 前記電気制御回路は、内燃機関の異常を電気信号によって検出することで、前記制御ユニットとモータとの接続回路を遮断すると共に、前記モータに対して流量制御弁を開弁させる駆動信号を供給するように構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

3.前記流量制御弁を駆動する第 2のモータがさらに具備され、前記電気制御回路は、内燃機関の異常を電気信号によって検出することで、前記第 2のモータに対して流量制御弁を開弁させる駆動信号を供給するように構成したことを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

4.前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングがさらに具備され、且つ前記電気制御回路に冷却水の所定以上の水温に感応してスィッチ動作を成すサーモスィッチを用いると共に、前記サーモスイッチの動作に基づいて前記制御ユニットとモータとの接続回路を遮断することで、前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁を開弁できるように構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

5. 前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングと、前記モータと流量制御弁との接離を電気信号によって制御できるクラッチ機構とがさらに具備され、且つ前記電気制御回路に冷却水の所定以上の水温に感応してスィッチ動作を成すサーモスィツチを用いると共に、前記サーモスイッチの動作に基づいて前記クラッチ機構を開放することで、前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

6. 内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路に配置され、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流量をその開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備した冷却制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ駆動用信号を送出する制御ュニットと、前記制御ユニットからのモータ駆動用信号によって駆動されるモータと、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御される流量制御弁と、前記流量制御弁内に配置され、冷却水の異常温度に感応して前記流量制御弁を開弁方向に付勢する強制駆動機構とを具備したことを特徴とする内燃機関の冷却制御装置。

7.前記強制駆動機構は、流量制御弁の開閉を制御する弁軸上に捲装されたパネ部材と、前記弁軸上に配置され、パネ部材の両端部にそれぞれ係合してパネ部材を保持する一対のピン部材とにより構成され、かつ前記いずれかのピン部材が、冷却水の異常温度に感応してパネ部材の係合を解除する熱感応材料により形成されると共に、前記ピン部材の係合解除に伴うパネ部材の復帰力により、流量制御弁を開弁させるように構成したことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

8.前記強制駆動機構には、冷却水の異常温度に感応して移動するピストンロッドを有するサーモエレメントと、前記ピストンロッドの移動を回転運動に変換するカム部材とが具備され、前記カム部材による回転運動に基づいて流量制御弁を開弁するように構成したことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

9.前記サーモエレメントのピストンロッド移動にともなし、、前記モータの駆動力が流量制御弁に伝達されるのを阻止する動力遮断機構をさらに具備したことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

1 0.前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングがさらに具備され、且つ前記強制駆動機構には、冷却水の異常温度に感応して移動するピストンロッドを有するサーモエレメントと、前記ピストンロッドの移動に伴い前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前記モータの駆動力を遮断する連結部材とが具備され、前記連結部材の遮断動作により前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成したことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

1 1 .前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプリングがさらに具備され、且つ前記強制駆動機構には、冷却水の異常温度に感応して形状を変化させる熱感応素子による熱作動部材と、前記熱作動部材の作動により前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前記モータの駆動力を遮断する連結部材とが具備され、前記連結部材の遮断動作に伴う前記リターンスプリングの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成したことを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の内燃機関の冷却制御装置。

1 2 . 前記流量制御弁は、バタフライ弁であることを特徴とする請求の範囲第 1 項若しくは第 6項のいずれか 1項に記載の内燃機関の冷却制御装置。