WO2016047304A1 - 流体制御装置 - Google Patents

流体制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016047304A1
WO2016047304A1 PCT/JP2015/072858 JP2015072858W WO2016047304A1 WO 2016047304 A1 WO2016047304 A1 WO 2016047304A1 JP 2015072858 W JP2015072858 W JP 2015072858W WO 2016047304 A1 WO2016047304 A1 WO 2016047304A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
valve
electric pump
valve body
control
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/072858
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤篤
小澤保夫
Original Assignee
アイシン精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アイシン精機株式会社 filed Critical アイシン精機株式会社
Priority to US15/318,844 priority Critical patent/US10180196B2/en
Priority to CN201590000732.9U priority patent/CN206360770U/zh
Priority to EP15843692.3A priority patent/EP3199777B1/en
Publication of WO2016047304A1 publication Critical patent/WO2016047304A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/08—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet
    • F16K31/084—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet the magnet being used only as a holding element to maintain the valve in a specific position, e.g. check valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P5/12—Pump-driving arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/164—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by varying pump speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/30—Connections of coolers to other devices, e.g. to valves, heaters, compressors or filters; Coolers characterised by their location on the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/025—Check valves with guided rigid valve members the valve being loaded by a spring
    • F16K15/026—Check valves with guided rigid valve members the valve being loaded by a spring the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open
    • F16K15/028—Check valves with guided rigid valve members the valve being loaded by a spring the valve member being a movable body around which the medium flows when the valve is open the valve member consisting only of a predominantly disc-shaped flat element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P5/12—Pump-driving arrangements
    • F01P2005/125—Driving auxiliary pumps electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904—Reciprocating valves
    • Y10T137/7905—Plural biasing means

Definitions

  • the present invention relates to a fluid control device used for a cooling system of an engine or the like.
  • the vehicle engine performs warm-up operation when the engine temperature is low and controls the temperature to be substantially constant after the engine temperature rises.
  • the cooling water temperature is low, the cooling water is circulated through the bypass passage without passing through the radiator by closing the thermostat valve, and when the cooling water temperature becomes high,
  • Patent Document 1 discloses a solenoid valve having a movable part urged in a closing direction by a spring on the engine outlet side in such an engine cooling system.
  • This solenoid valve is configured to be closed when the coil is excited and open when the coil is not excited.
  • the solenoid valve excites the coil, the valve element is adsorbed to the valve seat and is kept closed, and the flow of the cooling water in the entire cooling system is stopped. In this state, since the heat inside the engine is not released outside through the cooling water, warm-up is promoted. Thereafter, when it is detected that the temperature in the engine has reached a predetermined temperature and the coil of the solenoid valve is de-energized, the solenoid valve is opened by receiving the fluid pressure of the cooling water. As a result, cooling water that has not been warmed outside the engine flows into the engine at once, and cooling of the engine is promoted.
  • the solenoid valve described in Patent Document 1 needs to be energized at all times to generate a magnetic force in order to maintain the closed state. At this time, since the solenoid valve always consumes power, the fuel consumption is reduced by the power consumption.
  • a characteristic configuration of a fluid control device includes a valve body provided in a fluid flow path, one of which is formed of a magnetic body and the other of which is provided with a magnet so as to control the flow of fluid by contacting or separating.
  • a control unit that performs control to increase the output of the electric pump to a preset state when operating.
  • one of the valve body and the valve seat is formed of a magnetic body, the other is provided with a magnet, and a biasing member that biases the valve body toward the valve seat is provided.
  • the fluid control apparatus can be maintained in the closed state by using the attractive force of the magnet and the urging force of the urging member.
  • An electric pump that causes fluid to flow through the flow path; and a control unit that performs control to increase the output of the electric pump to a preset state when opening the valve body that is in contact with the valve seat and is in a closed state; Therefore, the fluid control device can be changed to the open state only by increasing the output from the electric pump.
  • the fluid control device is opened by receiving fluid pressure from the electric pump while maintaining the closed state by using the attractive force of the magnet.
  • the power consumption of the fluid control apparatus can be reduced.
  • a magnetic circuit including a solenoid is not required as compared with a solenoid valve, the configuration for opening and closing the valve body is simplified, and the manufacturing cost is reduced.
  • Another characteristic configuration of the fluid control device includes a first flow path through which fluid flows from the electric pump via a radiator, and fluid flows from the electric pump via a heater core without passing through the radiator.
  • a second flow path that circulates, and when a fluid request is generated in the second flow path, the control unit increases the output of the electric pump.
  • the control unit increases the output of the electric pump so that the electric pump The fluid force exceeds the force (magnet attracting force or biasing mechanism) for holding the valve body in the closed state, and the valve body shifts to the open state. Thereby, the fluid is circulated through the second flow path, and the fluid can be supplied to the heater core.
  • control unit further increases the output of the electric pump when there is a fluid requirement in the second flow path and the valve body is in a closed state.
  • the fluid control device does not shift to the open state due to, for example, a problem in the operation of the valve body. Can happen. Therefore, in this configuration, when there is a fluid request in the second flow path and the valve body is in the closed state, the control unit controls to further increase the output of the electric pump. Thereby, since the fluid pressure from an electric pump increases with respect to a valve body, the fluid control apparatus can transfer to an open state reliably.
  • FIG. 1 is an explanation showing the overall configuration of the fluid control device 20.
  • An inflow port 24 of the radiator 23 is connected to a cooling water (coolant) outflow port 22 of the engine 21, and an outflow port 25 of the radiator 23 is connected to an inflow port 27 of a thermostat valve 26.
  • An outflow port 28 of the thermostat valve 26 is connected to a suction port 32 of the electric pump 31, and a discharge port (not shown) of the electric pump 31 is connected to a cooling water (coolant) inflow port (not shown) of the engine 21.
  • the heating outflow port (not shown) of the engine 21 is connected to the inflow port 6 (see FIG. 2) of the coolant control valve 1.
  • the outflow port 7 of the coolant control valve 1 is connected to the inflow port 34 of the heater core 33, and the outflow port 35 of the heater core 33 is connected to the bypass inflow port 29 of the thermostat valve 26.
  • the bypass inflow port 29 communicates with the outflow port 28.
  • the fluid control device 20 includes a first flow path 41 through which the fluid from the electric pump 31 flows through the radiator 23 and a second flow path 42 through which the fluid from the electric pump 31 flows through the heater core 33. And the coolant control valve 1 is disposed in the second flow path 42. Another cooling system component (such as an EGR cooler) 36 is connected to the second flow path 42 in parallel with the heater core 33.
  • the fluid control device 20 includes a control unit 37 that controls the output of the electric pump 31.
  • the electric pump 31 is configured by the electric pump 31 that can change the discharge force (discharge amount) without depending on the engine speed, but may be configured by a mechanical variable pump.
  • the coolant control valve 1 includes a housing 8, a valve seat 14, and a valve body 11 that can move to a position that is separated from the valve seat 14 and a position that contacts the valve seat 14. ing.
  • the valve body 11 and the valve seat 14 are provided in the fluid flow path, and one is formed of a magnetic material and the other is provided with a magnet so as to control the flow of the fluid by contacting or separating.
  • the valve body 11 is formed of a magnetic material
  • the valve seat 14 is provided with a magnet.
  • the valve body 11 may be provided with a magnet
  • the valve seat 14 may be formed of a magnetic material.
  • the valve body 11 includes a magnetic body 12 and a resin body 13 that covers the magnetic body 12.
  • the magnetic body 12 is disposed so as to be exposed to the valve seat 14.
  • a fluid circulation hole 11 a is formed in the valve body 11.
  • the flow hole 11a serves as a flow path for a small flow rate fluid to be described later.
  • the valve seat 14 is configured by arranging a magnet on a surface facing the valve body 11.
  • the housing 8 includes an inflow port 6, an outflow port 7, an opening 15 that is concentrically opposed to the inflow port 6, and a cover body 16 that seals the opening 15. Is provided in a direction going straight from the inflow port 6.
  • a coil spring 17 is installed as a biasing mechanism between the valve body 11 and the cover body 16, and the coil spring 17 biases the valve body 11 toward the valve seat 14. The valve body 11 is brought into contact with the valve seat 14 by the urging force of the coil spring 17 and is attracted to the valve seat 14 by the magnetic force from the valve seat 14.
  • valve body 11 is closed by receiving the attractive force of the valve seat 14 (magnet) and the urging force of the coil spring 17.
  • the control unit 37 performs control to increase the duty of the electric pump 31 to a preset duty so that the valve body 11 is opened (electric pump 31). Is controlled to increase to a preset state) (see FIGS. 5 and 6). Thereby, the valve body 11 begins to move in the opening direction (FIG. 3).
  • the fluid force Fw2 acting on the valve body 11 is the magnet attraction force Fm2 and the coil spring 17. It is necessary to greatly exceed the sum of the urging force Fs2.
  • the magnet attractive force Fm3 decreases and the biasing force Fs3 of the coil spring 17 increases.
  • the fluid force Fw3 is required to be larger than the sum of the magnet attractive force Fm3 and the biasing force Fs3 of the coil spring 17.
  • the control unit 37 starts the electric pump 31 and increases the duty to a preset duty. (Control for starting the electric pump 31 and increasing the output to a preset state is performed) (FIG. 5). If it does so, the valve body 11 will transfer to an open state, a fluid will be supplied to the heater core 33 of the 2nd flow path 42 via the coolant control valve 1, and engine internal temperature will fall.
  • the coolant control valve 1 is shifted to the open state, the electric pump 31 is controlled to a duty that is lower than the maximum duty at the start of the valve opening. This is different from the time when the valve opening is started. If the fluid force Fw3 described above is larger than the sum of the magnet attractive force Fm3 and the biasing force Fs3 of the coil spring 17, the coolant control valve 1 is opened. Is maintained.
  • the cooling system component 36 in the second flow path 42 is already small from the coolant control valve 1 (flow hole 11 a). An amount of fluid is being supplied.
  • the control unit 37 performs control to increase the duty of the movable electric pump 31 to a preset duty (control to increase the output of the movable electric pump 31 to a preset state). (FIG. 6).
  • the valve body 11 shifts to an open state, and fluid is supplied to the heater core 33 of the second flow path 42 via the coolant control valve 1.
  • the cooling water is heated inside the engine 21, cooled by the radiator 23, and circulated by the electric pump 31 via the thermostat valve 26.
  • the thermostat valve 26 When the engine 21 is cold, the thermostat valve 26 is closed.
  • the cooling water heated inside the engine 21 is supplied to the heater core 33 via the coolant control valve 1 that is kept open by the fluid pressure, and the room is warmed.
  • the cooling water cooled by the heater core 33 is circulated by the electric pump 31 via the thermostat valve 26.
  • the fluid control device 20 includes the electric pump 31 and the control unit 37 that controls the output of the electric pump 31, so that the coolant control valve 1 shifts to the open state using the fluid pressure from the electric pump 31. can do.
  • the valve body 11 Since the valve body 11 is opened and closed using the magnet's attractive force and the fluid pressure from the electric pump 31, no power is required in the opening and closing operation unlike the solenoid valve. Thereby, the power consumption of the fluid control device 20 is reduced, and the fuel efficiency can be improved. Further, since the coolant control valve 1 does not require a magnetic circuit including a solenoid, the coolant control valve 1 can be miniaturized and the manufacturing cost can be reduced.
  • the control unit 37 performs control based on the flowchart shown in FIG. First, the presence / absence of a defroster request is confirmed (# 01). If the defroster request is confirmed (Yes), duty control (# 02) of the electric pump 31 is performed (Duty is increased to a preset Duty, that is, output) Increase). In response, whether or not the valve body 11 has been opened due to fluid pressure is confirmed based on the coolant temperature of the engine 21 (# 03).
  • the presence / absence of a defroster request is confirmed (# 01). If the defroster request is not confirmed (No), the duty of the electric pump 31 is maintained (# 04). Thereafter, it is confirmed whether or not the coolant temperature in the engine 21 is equal to or higher than a predetermined temperature T1 (# 05), and when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature T1, duty control (# 02) of the electric pump 31 is performed (Duty is set in advance). To increase the output, that is, increase the output).
  • valve body 11 when the valve body 11 is configured to be able to shift from the closed state to the open state by the duty control of the electric pump 31, it is possible to quickly supply the fluid to the engine 21 as necessary.
  • the operability of the control valve 1 is improved.
  • operator is not limited to a defroster request
  • the valve body 11 does not have a small flow rate flow hole.
  • the same control as in FIG. 5 described in the first embodiment is performed. That is, for the stopped electric pump 31, the control unit 37 starts the electric pump 31 and increases the control duty to a preset duty when opening the valve body 11 in the closed state. Increase output.
  • the fluid from the electric pump 31 is already in the engine part near the coolant control valve 1, for example. It is supplied to another cooling system component 36 via the formed bypass flow path.
  • the control unit 37 increases the control duty of the electric pump 31 set to a low value to a preset duty, that is, increases the output. If it does so, the valve body 11 will transfer to an open state, and a fluid will be supplied to the heater core 33 of the 2nd flow path 42 via the coolant control valve 1.
  • the coolant control valve 1 is disposed in the second flow path 42 to the heater core 33 .
  • the coolant control valve 1 is in the first flow to the second flow path 42 and the radiator 23.
  • paths 41 may be sufficient.
  • the fluid control device 20 is used for the cooling system of the main body of the engine 21, but may be applied to a catalyst cooling system or a liquid-cooled oil cooler installed in the exhaust pipe.
  • the present invention may be applied as a cooling liquid control valve for a heat source cooling system or exhaust heat recovery system for motors, inverters, secondary batteries, fuel cells and the like used in electric vehicles.
  • the fluid control device according to the present invention can be used for a wide range of cooling objects in various vehicles.
  • Coolant control valve 11 Valve body 11a Flow hole 14 Valve seat 17 Coil spring 20 Flow control device 23 Radiator 33 Heater core 36 Cooling system component 31 Electric pump 37 Control part 41 1st flow path 42 2nd flow path Fm1, Fm2, Fm3 Magnet attractive force Fs1, Fs2, Fs3 Energizing force of energizing mechanism Fw1, Fw2, Fw3 Fluid force (force by fluid pressure)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Abstract

流体制御弁の開閉動作に要される電力を低減できる流体制御装置は、流体の流路に設けられ、当接又は離間して流体の流通を制御するよう、一方を磁性体で形成し他方に磁石を備えた弁体および弁座と、弁体を弁座の側に付勢する付勢部材と、流路に流体を流通させる電動ポンプと、弁座に当接して閉じ状態にある弁体を開き操作する際に、電動ポンプの出力を予め設定した状態に高める制御を行う制御部と、を備えている。

Description

流体制御装置
　本発明は、エンジン等の冷却系に使用される流体制御装置に関する。
　車両のエンジンは、燃費の向上等のために、エンジン温度が低い場合には暖機運転を行い、エンジン温度が上昇した後にその温度を略一定にする制御がなされる。そのためのエンジンの冷却系として、冷却水温度が低い場合に、サーモスタットバルブを閉じることでラジエータを経由せずにバイパス通路を介して冷却水を循環させ、冷却水温度が高くなった場合に、当該バルブを開くことでラジエータを経由して冷却水を循環させて、冷却水温度を一定に制御するシステムが存在する。
　特許文献１には、こうしたエンジンの冷却系統において、エンジン出口側にスプリングによって閉方向に付勢された可動部を持つソレノイドバルブが開示されている。このソレノイドバルブでは、コイル励磁時には閉じ状態となり、コイル非励磁時には開き状態となるよう構成されている。当該ソレノイドバルブはコイルを励磁すると弁座に対して弁体が吸着されて閉じ状態が維持されて、冷却系統全体の冷却水の流れが停止する。この状態では、エンジン内部の熱が冷却水を介して外部に放出されないので暖機が促進される。その後、エンジン内の温度が所定温度になったことを検知してソレノイドバルブのコイルを非励磁にすると、ソレノイドバルブは冷却水の流体圧を受けて開き状態になる。これにより、エンジン外部において暖められていない冷却水が一気にエンジン内部に流れ込み、エンジンの冷却が促進される。
特開２０１３－５２５６５３号公報
　エンジンの冷却系統において、特許文献１に記載のソレノイドバルブでは、閉じ状態に維持するために常時通電して磁力を発生させる必要がある。この時、ソレノイドバルブは必ず電力を消費するため、その消費電力によって燃費が低下する。
　そこで、流体制御弁の開閉動作に要される電力を低減できる流体制御装置が求められる。
　本発明に係る流体制御装置の特徴構成は、流体の流路に設けられ、当接又は離間して流体の流通を制御するよう、一方を磁性体で形成し他方に磁石を備えた弁体および弁座と、前記弁体を前記弁座の側に付勢する付勢部材と、前記流路に流体を流通させる電動ポンプと、前記弁座に当接して閉じ状態にある前記弁体を開き操作する際に、前記電動ポンプの出力を予め設定した状態に高める制御を行う制御部と、を備えた点にある。
　本構成では、弁体及び弁座の一方を磁性体で形成し他方に磁石を備えるとともに、弁体を弁座の側に付勢する付勢部材を備える。これにより、流体制御装置は磁石の吸引力と付勢部材の付勢力とを利用して閉じ状態に維持することができる。また、流路に流体を流通させる電動ポンプと、弁座に当接して閉じ状態にある弁体を開き操作する際に、前記電動ポンプの出力を予め設定した状態に高める制御を行う制御部と、を備えるので、流体制御装置は電動ポンプからの出力を高めるだけで開き状態に変更することができる。
　このように、流体制御装置は、磁石の吸引力を利用して閉じ状態を維持しつつ、電動ポンプから流体圧を受けて開き状態となる。これにより、流体制御装置の消費電力を低減することができる。また、ソレノイドバルブに比べて、ソレノイドを含む磁気回路が不要となることから、弁体を開閉動作するための構成が簡素となり、製造コストも低減する。
　本発明に係る流体制御装置の他の特徴構成は、前記電動ポンプからラジエータを経由して流体が流通する第１流路と、前記電動ポンプから前記ラジエータを介さずにヒータコアを経由して流体が流通する第２流路と、を備え、前記第２流路に流体要求が発生した際に、前記制御部が前記電動ポンプの出力を上げる点にある。
　本構成の如く、電動ポンプからラジエータを介さずにヒータコアを経由して流体が流通する第２流路に流体要求が発生した際に、制御部が電動ポンプの出力を上げることで、電動ポンプからの流体力が弁体を閉じ状態に保持する力（磁石の吸引力や付勢機構）を上回り、弁体が開状態に移行する。これにより、第２流路に流体が流通され、ヒータコアに流体を供給することができる。
　本発明に係る流体制御装置の他の特徴構成は、前記第２流路に流体要求があり、且つ前記弁体が閉じ状態のとき、前記制御部が前記電動ポンプの出力をさらに上げる点にある。
　第２流路に対する流体要求に対し、制御部が電動ポンプの出力を予め設定した状態に上げた場合であっても、例えば弁体の動作上の問題等により流体制御装置が開き状態に移行しないことが起こり得る。そこで、本構成では、第２流路に流体要求があり、且つ弁体が閉じ状態であるとき、制御部が電動ポンプの出力をさらに上げるよう制御する。これにより、流体制御装置は、弁体に対して電動ポンプからの流体圧が増すため、確実に開き状態に移行することができる。
エンジン冷却系の全体構成を示す概略図である。 冷却液制御弁の閉じ状態の断面図である。 冷却液制御弁の開弁開始時の状態の断面図である。 冷却液制御弁の開き状態の断面図である。 電動ポンプの制御Ｄｕｔｙ、制御弁流量、エンジン内温度と制御弁の開閉状態との関係を示す図である。 電動ポンプの制御Ｄｕｔｙ、制御弁流量と制御弁の開閉状態との関係を示す図である。 冷却液制御弁の開閉制御のフローチャートである。 第２実施形態の冷却液制御弁の断面図である。 電動ポンプの制御Ｄｕｔｙ、制御弁流量と制御弁の開閉状態との関係を示す図である。 別形態の冷却液制御弁の断面図である。
　以下、本発明に係る流体制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、流体制御装置２０の全体構成を示す説明である。エンジン２１の冷却水（冷却液）流出ポート２２にラジエータ２３の流入ポート２４が接続され、ラジエータ２３の流出ポート２５は、サーモスタットバルブ２６の流入ポート２７に接続される。サーモスタットバルブ２６の流出ポート２８は、電動ポンプ３１の吸込ポート３２に接続され、電動ポンプ３１の図示しない吐出ポートは、エンジン２１の図示しない冷却水（冷却液）流入ポートに接続される。
　エンジン２１の図示しない暖房用流出ポートは、冷却液制御弁１の流入ポート６（図２参照）に接続される。冷却液制御弁１の流出ポート７は、ヒータコア３３の流入ポート３４に接続され、ヒータコア３３の流出ポート３５は、サーモスタットバルブ２６のバイパス流入ポート２９に接続される。バイパス流入ポート２９は流出ポート２８まで連通する。
　流体制御装置２０は電動ポンプ３１からの流体がラジエータ２３を経由して流通する第１流路４１と、電動ポンプ３１からの流体がヒータコア３３を経由して流通する第２流路４２と、を備え、冷却液制御弁１が第２流路４２に配置される。第２流路４２には、ヒータコア３３と並列に他の冷却系部品（ＥＧＲクーラー等）３６が接続されている。流体制御装置２０には、電動ポンプ３１の出力を制御する制御部３７が備えられている。電動ポンプ３１は、本実施形態では、エンジン回転数に依存することなく吐出力（吐出量）の変更が可能な電動ポンプ３１で構成してあるが、機械式可変ポンプで構成してもよい。
　冷却液制御弁１は、図２に示すように、ハウジング８と、弁座１４と、弁座１４から離間する位置と当該弁座１４に当接する位置とに移動可能な弁体１１とを備えている。弁体１１および弁座１４は、流体の流路に設けられ、当接又は離間して流体の流通を制御するよう、一方を磁性体で形成し他方に磁石を備えている。本実施形態では、弁体１１を磁性体で形成し、弁座１４に磁石を備えている。弁体１１に磁石を備え、弁座１４を磁性体で形成してもよい。
　弁体１１は、磁性体１２と、磁性体１２を覆う樹脂体１３によって構成されている。磁性体１２は弁座１４に対して露出するよう配置されている。弁体１１には流体の流通孔１１ａが形成されている。流通孔１１ａが後述する小流量の流体の流路となる。弁座１４は弁体１１との対向面に磁石が配置されて構成されている。
　ハウジング８は、流入ポート６と、流出ポート７と、流入ポート６に対し同心状に対向するように形成された開口部１５と、開口部１５を密閉するカバー体１６とを備え、流出ポート７は流入ポート６から直進する方向に設けられている。弁体１１とカバー体１６との間には、付勢機構としてコイルスプリング１７が設置されており、コイルスプリング１７は弁体１１を弁座１４の方向に付勢する。弁体１１は、コイルスプリング１７の付勢力によって弁座１４に当接されるとともに、弁座１４からの磁力によって弁座１４に吸着される。
　電動ポンプ３１の停止時には冷却液制御弁１の流入ポート６には流体圧は発生していない。したがって、弁体１１は、弁座１４（磁石）の吸引力とコイルスプリング１７の付勢力とを受けて閉じ状態となる。
　電動ポンプ３１の作動時において、弁座１４（磁石）の吸引力Ｆｍ１とコイルスプリング１７の付勢力Ｆｓ１との和が電動ポンプ３１からの流体力（流体によって作用する力）Ｆｗ１よりも大きい場合には、弁体１１は弁座１４に当接した状態（閉じ状態）に保持される（図２）。
　例えば、エンジン２１内の温度が所定温度まで上昇すると、制御部３７は、弁体１１が開き状態になるよう、電動ポンプ３１のＤｕｔｙを予め設定されたＤｕｔｙまで大きくする制御を行う（電動ポンプ３１の出力を予め設定された状態まで高める制御を行う）（図５、図６参照）。これにより、弁体１１が開方向に移動し始める（図３）。弁体１１を弁座１４（磁石）の吸引力とコイルスプリング１７の付勢力に抗して移動させるためには、弁体１１に作用する流体力Ｆｗ２が、磁石の吸引力Ｆｍ２とコイルスプリング１７の付勢力Ｆｓ２との和を大きく上回る必要がある。
　図４に示すように、弁体１１が開き状態になると、磁石の吸引力Ｆｍ３が減少し、コイルスプリング１７の付勢力Ｆｓ３が増加する。冷却液制御弁１の開き状態を維持するためには、流体力Ｆｗ３が、磁石の吸引力Ｆｍ３とコイルスプリング１７の付勢力Ｆｓ３との和よりも大きいことが要求される。
　停止状態の電動ポンプ３１に対し、第２流路４２に緊急性の高い流体要求がある場合には、制御部３７は、電動ポンプ３１を始動してＤｕｔｙを予め設定されたＤｕｔｙまで大きくする制御を行う（電動ポンプ３１を始動して出力を予め設定された状態に高める制御を行う）（図５）。そうすると、弁体１１が開き状態に移行し、冷却液制御弁１を介して第２流路４２のヒータコア３３に流体が供給されて、エンジン内温度が低下する。冷却液制御弁１が開き状態に移行されると、電動ポンプ３１は開弁開始時の最大Ｄｕｔｙよりも低いＤｕｔｙに制御される。これは、開弁開始時とは異なり、前述の流体力Ｆｗ３が、磁石の吸引力Ｆｍ３とコイルスプリング１７の付勢力Ｆｓ３との和よりも大きい状態であれば、冷却液制御弁１の開き状態が維持されるためである。
　可動状態の電動ポンプ３１に対し、第２流路４２に緊急性の高い流体要求がある場合は、既に冷却液制御弁１（流通孔１１ａ）から第２流路４２の冷却系部品３６に小量の流体が供給されている。この場合は、制御部３７は、可動中の電動ポンプ３１のＤｕｔｙを予め設定されたＤｕｔｙまで大きくする制御を行う（可動中の電動ポンプ３１の出力を予め設定された状態に高める制御を行う）（図６）。これにより、弁体１１が開き状態に移行し、冷却液制御弁１を介して第２流路４２のヒータコア３３に流体が供給される。
　冷却水はエンジン２１の内部で加熱後、ラジエータ２３により冷却され、サーモスタットバルブ２６を経由して電動ポンプ３１によって循環する。エンジン２１が低温時には、サーモスタットバルブ２６が閉じ状態となる。暖房作動時には、エンジン２１の内部で加熱された冷却水は、流体圧によって開き状態に維持された冷却液制御弁１を経由してヒータコア３３に供給され、室内が暖められる。ヒータコア３３で冷却された冷却水は、サーモスタットバルブ２６を経由して電動ポンプ３１により循環する。
　このように、弁体１１及び弁座１４の一方を磁性体で形成し他方に磁石を備えるので、磁石の吸引力とコイルスプリング１７の付勢力とを利用して弁体１１は閉じ状態に維持することができる。また、流体制御装置２０は、電動ポンプ３１と、電動ポンプ３１の出力を制御する制御部３７とを備えるので、冷却液制御弁１は電動ポンプ３１からの流体圧を利用して開き状態に移行することができる。
　弁体１１が、磁石の吸引力と電動ポンプ３１からの流体圧とを利用して開閉されるため、ソレノイドバルブとは異なり、開閉動作において電力が不要となる。これにより、流体制御装置２０の消費電力の低減が図られて、燃費の向上が可能となる。また、冷却液制御弁１は、ソレノイドを含む磁気回路が不要となるため、冷却液制御弁１の小型化が可能となり、製造コストも低減する。
　車両走行時等において、例えば運転者によるデフロスタ要求が操作される場合は、窓ガラスが曇った場合等であって視界確保のため、緊急性の高い状況にある。この場合には、制御部３７によって図７に示すフローチャートに基づく制御が行われる。まず、デフロスタ要求の有無が確認され（♯０１）、デフロスタ要求が確認されれば（Ｙｅｓ）、電動ポンプ３１のＤｕｔｙ制御（♯０２）を行う（Ｄｕｔｙを予め設定したＤｕｔｙまで大きくする、すなわち出力を高める）。これを受けて、弁体１１が流体圧を受けて開き状態となったか否かがエンジン２１の冷却水温度等に基づいて確認される（♯０３）。
　デフロスタ要求の有無が確認され（♯０１）、デフロスタ要求が確認されなければ（Ｎｏ）、電動ポンプ３１のＤｕｔｙは維持される（♯０４）。その後、エンジン２１内の冷却水温度が所定温度Ｔ１以上か否かが確認され（♯０５）、所定温度Ｔ１以上になると電動ポンプ３１のＤｕｔｙ制御（＃０２）を行う（Ｄｕｔｙを予め設定したＤｕｔｙまで大きくする、すなわち出力を高める）。
　このように、電動ポンプ３１のＤｕｔｙ制御により、弁体１１が、閉じ状態から開き状態に移行可能に構成されていると、必要に応じてエンジン２１への早急な流体供給が可能となり、冷却液制御弁１の操作性が向上する。なお、運転者による上述の緊急要求はデフロスタ要求に限定されず、暖房等のヒータ要求であってもよい。
〔第２実施形態〕
　本実施形態の流体制御装置２０では、図８に示すように、弁体１１は小流量用の流通孔を有しない。この場合、停止状態の電動ポンプ３１に対し、第２流路４２から緊急性の高い流体の供給要求があった場合には、第１実施形態において説明した図５と同様の制御が行われる。すなわち、停止状態の電動ポンプ３１に対し、制御部３７は、閉じ状態にある弁体１１を開き操作する際に、電動ポンプ３１を始動して制御Ｄｕｔｙを予め設定されたＤｕｔｙまで大きくする、すなわち出力を高める。
　一方、可動状態の電動ポンプ３１に対し、第２流路４２から緊急性の高い流体の供給要求があった場合は、電動ポンプ３１からの流体は既に例えば冷却液制御弁１近くのエンジン部分に形成されたバイパス流路を介して他の冷却系部品３６に供給されている。この場合は、制御部３７は、図９に示すように、低めに設定された電動ポンプ３１の制御Ｄｕｔｙを予め設定されたＤｕｔｙまで大きくする、すなわち出力を高める。そうすると、弁体１１が開き状態に移行し、冷却液制御弁１を介して第２流路４２のヒータコア３３に流体が供給される。
〔他の実施形態〕
　上記の実施形態では、冷却液制御弁１において流入ポート６と流出ポート７とが直線状に設けられた例を示したが、図１０に示すように、流入ポート６と流出ポート７とが直交する冷却液制御弁１であってもよい。
　上記の実施形態では、冷却液制御弁１がヒータコア３３への第２流路４２に配置された例を示したが、冷却液制御弁１が第２流路４２とラジエータ２３への第１流路４１との両方に流体を供給する構成であってもよい。
　上記の実施形態では、流体制御装置２０をエンジン２１本体の冷却系に用いているが、排気管に設置される触媒の冷却系又は液冷式オイルクーラ等に適用してもよい。他に、電動車両に使用されるモータ、インバータ、二次電池、燃料電池等の熱源の冷却系又は排熱回収系の冷却液制御弁として適用してもよい。
　本発明に係る流体制御装置は、各種車両における幅広い冷却対象に対して利用可能である。
　１　　冷却液制御弁
　１１　弁体
　１１ａ　流通孔
　１４　弁座
　１７　コイルスプリング
　２０　流量制御装置
　２３　ラジエータ
　３３　ヒータコア
　３６　冷却系部品
　３１　電動ポンプ
　３７　制御部
　４１　第１流路
　４２　第２流路
　Ｆｍ１、Ｆｍ２、Ｆｍ３　磁石の吸引力
　Ｆｓ１、Ｆｓ２、Ｆｓ３　付勢機構の付勢力
　Ｆｗ１、Ｆｗ２、Ｆｗ３　流体力（流体圧による力）

Claims (3)

  1. 　流体の流路に設けられ、当接又は離間して流体の流通を制御するよう、一方を磁性体で形成し他方に磁石を備えた弁体および弁座と、
    　前記弁体を前記弁座の側に付勢する付勢部材と、
    　前記流路に流体を流通させる電動ポンプと、
    　前記弁座に当接して閉じ状態にある前記弁体を開き操作する際に、前記電動ポンプの出力を予め設定した状態に高める制御を行う制御部と、を備えた流体制御装置。
  2. 　前記電動ポンプからラジエータを経由して流体が流通する第１流路と、
    　前記電動ポンプから前記ラジエータを介さずにヒータコアを経由して流体が流通する第２流路と、を備え、
    　前記第２流路に流体要求が発生した際に、前記制御部が前記電動ポンプの出力を高める請求項１に記載の流体制御装置。
  3. 　前記第２流路に流体要求があり、且つ前記弁体が閉じ状態のとき、前記制御部が前記電動ポンプの出力をさらに高める請求項２に記載の流体制御装置。
PCT/JP2015/072858 2014-09-25 2015-08-12 流体制御装置 WO2016047304A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/318,844 US10180196B2 (en) 2014-09-25 2015-08-12 Fluid control apparatus
CN201590000732.9U CN206360770U (zh) 2014-09-25 2015-08-12 流体控制装置
EP15843692.3A EP3199777B1 (en) 2014-09-25 2015-08-12 Fluid control apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014195569A JP6319019B2 (ja) 2014-09-25 2014-09-25 流体制御装置
JP2014-195569 2014-09-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016047304A1 true WO2016047304A1 (ja) 2016-03-31

Family

ID=55580835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/072858 WO2016047304A1 (ja) 2014-09-25 2015-08-12 流体制御装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10180196B2 (ja)
EP (1) EP3199777B1 (ja)
JP (1) JP6319019B2 (ja)
WO (1) WO2016047304A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018104106A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 Volvo Truck Corporation A cooling system valve

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700026909A1 (it) * 2017-03-10 2018-09-10 Freni Brembo Spa Assieme valvolare per impianto frenante
DE102017118322B3 (de) * 2017-08-11 2018-12-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drehschiebervorrichtung für ein Wärmemanagementmodul
CN107956905A (zh) * 2017-12-21 2018-04-24 重庆快联汽车零部件有限公司 双向阀及汽车油路双向阀
CN112805495B (zh) * 2018-11-22 2023-03-24 皮尔伯格泵技术有限责任公司 止回阀装置和机动车辆真空泵
CN109323024B (zh) * 2018-11-26 2019-11-05 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种适用于高温、高压气体脉动调节的装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5744263U (ja) * 1980-08-28 1982-03-11
JP2005009506A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Naoyuki Ikuta 逆止弁
JP2013525653A (ja) * 2010-04-19 2013-06-20 アイシン精機株式会社 車両用冷却液制御弁

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS609766Y2 (ja) 1979-02-16 1985-04-05 セイコーエプソン株式会社 眼鏡フレ−ム
JPS6124883A (ja) * 1984-07-11 1986-02-03 Jeol Ltd 定圧リリ−ス弁
US5513395A (en) * 1994-08-23 1996-05-07 Thetford Corporation Toilet with magnetic check valve
JP2000055223A (ja) * 1998-08-07 2000-02-22 Toyota Autom Loom Works Ltd 差圧制御弁及び圧縮機
DE102006020354A1 (de) * 2006-04-28 2007-10-31 Technische Universität Dresden Ventil, insbesondere Rückschlagventil
JP2010260449A (ja) * 2009-05-07 2010-11-18 Nippon Soken Inc 車両用空調装置
US8408168B2 (en) * 2009-08-21 2013-04-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for variable water pump
DE102010030045A1 (de) 2010-06-14 2011-12-15 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Membranventilanordnung und Gerät mit einer solchen
JP5811797B2 (ja) * 2011-11-18 2015-11-11 アイシン精機株式会社 エンジン冷却システム
JP6307867B2 (ja) 2013-12-20 2018-04-11 アイシン精機株式会社 流体制御弁
DE102015009315A1 (de) * 2015-07-17 2017-01-19 Man Truck & Bus Ag Entlüftungs- und/oder Druckbegrenzungsventil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5744263U (ja) * 1980-08-28 1982-03-11
JP2005009506A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Naoyuki Ikuta 逆止弁
JP2013525653A (ja) * 2010-04-19 2013-06-20 アイシン精機株式会社 車両用冷却液制御弁

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3199777A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018104106A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 Volvo Truck Corporation A cooling system valve
US11053837B2 (en) 2016-12-09 2021-07-06 Volvo Truck Corporation Cooling system valve

Also Published As

Publication number Publication date
EP3199777A1 (en) 2017-08-02
JP2016065518A (ja) 2016-04-28
US10180196B2 (en) 2019-01-15
EP3199777B1 (en) 2019-07-17
JP6319019B2 (ja) 2018-05-09
EP3199777A4 (en) 2017-10-25
US20170130640A1 (en) 2017-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016047304A1 (ja) 流体制御装置
JP5257713B2 (ja) 車両用冷却装置
JP5578373B2 (ja) 車両用冷却液制御弁
US9074517B2 (en) Vehicle coolant control valve
JP2013117297A5 (ja)
JP5626606B2 (ja) 制御弁
JP5811797B2 (ja) エンジン冷却システム
WO2012060188A1 (ja) 流体制御弁
WO2012108224A1 (ja) エンジン冷却装置
JP2017115944A (ja) 流量制御弁
JP5970779B2 (ja) 車両用冷却液制御バルブ
JP6442880B2 (ja) 制御弁
JP2019039499A (ja) 流体制御弁
JP6011227B2 (ja) 水循環装置
JP6747174B2 (ja) 流体制御弁
JP6374342B2 (ja) エンジンの冷却装置
CN206360770U (zh) 流体控制装置
JP2012097835A (ja) 流体制御弁
JP5618141B2 (ja) 流体制御弁
JP2012097836A (ja) 流体制御弁

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15843692

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015843692

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15318844

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE