JP2003286846A

JP2003286846A - 変速機用オイルクーラモジュール

Info

Publication number: JP2003286846A
Application number: JP2002089121A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Iwasaki; 充岩崎
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】オイルクーラによる自動変速機の作動油の上
昇による燃費改善効果以上の燃費向上効果を図ることが
可能であると共に、従来の作動油バイパス機能を備えた
オイルクーラと比較して、組み付け工数を削減でき、低
コスト化を図ることができる変速機用オイルクーラモジ
ュールを提供する。【解決手段】オイルクーラモジュール３１は、冷却水
をオイルクーラへ循環させる導入パイプ３４および排出
パイプ３５と、冷却水を迂回させるバイパスパイプ３６
とがオイルクーラ本体３２と一体に形成され、冷却水の
オイルクーラへの循環とバイパスパイプ６への迂回を切
り換えるサーモスタット２９が排出パイプ３５から内部
に差し込んで取り付けられている。サーモスタット２９
は、冷却水が所定温度未満のとき冷却水をオイルクーラ
から迂回させ、所定温度以上のときオイルクーラへ循環
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式エンジンか
ら流出する冷却水の水温との熱交換により変速機の作動
油を設定温度に調温する変速機用オイルクーラモジュー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水冷式エンジンの冷却装置として
は、実開平４−４１９７２号公報に記載の技術が知られ
ている。この公報に記載の水冷式エンジンの冷却装置に
あっては、エンジンの冷却水を利用して、トランスミッ
ションの作動油を加温及び冷却するオイルクーラと、車
室内の空気を調和する空気調和装置が設けられている。
これにより、エンジン始動後等における低油温時であっ
ても、オイルクーラによって作動油を加温することで、
作動油の適正な粘性を確保するとともに、自動変速機内
のフリクションロスの低減を図ることで、車両の燃費の
向上を図るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には、下記に示す問題があった。すなわち、春
や秋といった季節の良い時期では、エンジンを停止した
状態を継続しても自動変速機の作動油がさほど低下しな
い。更に、空気調和装置を使用する際に当たっても、搭
乗者の設定すると考えられる目標温度と外気温の差が小
さいため、冷却水を利用して作動油を加温しつつ、空気
調和装置を作動させたとしても燃費の向上を図ることが
できる。しかしながら、冬等の外気温が非常に低い環境
にあっては、エンジンを停止した状態の継続によって自
動変速機の作動油は非常に低くなる。更に、前述の目標
温度と外気温の差が大きくなり、これによって、作動油
への加温と車室内の暖房を行うと、作動油の加温に使用
されるエネルギが大きく、これにより空気調和装置の暖
房機能が低下し、目標温度を達成するのに時間がかかっ
てしまうという問題があった。

【０００４】また、エンジンは極力高い温度で作動させ
ることが、エンジン自体のフリクションロスの低減によ
り燃費向上につながることは周知の事実であるが、外気
温が低い状況で、作動油の加温と暖房を行うと、冷却水
の前記暖機制御温度までの上昇に遅れを生じ、前記燃料
噴射量の増量制御時間が長くなって、燃費を悪化させる
という問題があった。

【０００５】これらの問題を解決するため、オイルクー
ラに変速機の作動油を循環するオイル回路に、バイパス
路と、作動油の温度が所定の温度以下のときにバイパス
路を開とし、作動油の温度が所定の温度を越えたときに
バイパス路を閉とするバルブを設けた変速機用オイルク
ーラが知られている（特開平６−２７２５５８号公
報）。すなわち、油温が所定の温度以下のときは、作動
油をバイパス路へ迂回させて冷却水との熱交換を回避し
て、水温の上昇を早め、空気調和装置の暖房機能の低下
を防止するとともに、油温が所定の温度を越えたとき
は、バイパス路を閉じて、作動油と冷却水との熱交換を
実行し、作動油を上昇させて、自動変速機のフリクショ
ンロス低減を図るものである。

【０００６】しかしながら、上記変速機用オイルクーラ
にあっては、作動油と冷却水との熱交換の回避および実
行が作動油の温度に基づいて制御されているため、冷却
水温が暖機制御温度未満であっても作動油と冷却水との
熱交換が実行されて、冷却水の昇温を妨げてしまう問題
点があった。さらに、前記公知例では、バルブ外周を成
すケースは切削加工が必要であり、また、その組み付け
もボルト止め作業等が必要となるので、組み付けに手間
を要し、コストアップを伴うという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記問題に着目してなされたも
ので、オイルクーラによる自動変速機の作動油の上昇に
よる燃費改善効果以上の燃費向上効果を図ることが可能
であると共に、従来の作動油バイパス機能を備えたオイ
ルクーラと比較して、組み付け工数を削減でき、低コス
ト化を図ることができる変速機用オイルクーラモジュー
ルを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、変速機の作動油を循環させるオイルクーラ本体と、
水冷式エンジンから流出する冷却水を前記オイルクーラ
本体に循環する前記作動油と区分されオイルクーラ本体
内に作動油と熱交換可能に導入する導入路、及び冷却水
を外部に排出する排出路と、これら導入路と排出路とを
結び冷却水を迂回させるバイパス路と、前記冷却水の水
温を検出する水温検出手段と、前記冷却水のオイルクー
ラへの循環と、バイパス路への迂回を切換可能な切換手
段と、前記切換手段の切換を制御する切換制御手段と、
を備え、前記冷却水との熱交換により変速機の作動油を
調温する変速機用オイルクーラにおいて、前記導入路、
排出路及びバイパス路を前記オイルクーラ本体と一体に
形成し、前記水温検出手段、切換制御手段及び切換手段
を前記導入路、排出路またはバイパス路の内部に設け、
前記切換制御手段を、検出された水温が予め設定された
温度未満のときオイルクーラへの冷却水の循環を禁止す
る指令を前記切換手段に出力し、検出された水温が予め
設定された温度以上となったときオイルクーラへの冷却
水の循環を許可する指令を前記切換手段に出力するよう
設定したことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１に記載
の変速機用オイルクーラモジュールにおいて、前記切換
手段は、前記導入路または排出路とバイパス路との合流
部分に位置し、予め設定された温度未満のとき前記バイ
パス路を開くと共に導入路または排出路を閉じ、予め設
定された温度以上となったとき前記バイパス路を閉じる
と共に導入路または排出路を開く切換弁であることを特
徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１または
請求項２に記載の変速機用オイルクーラモジュールにお
いて、前記水温検出手段、切換制御手段及び切換手段
を、予め設定温度に達することで切り換えるサーモスタ
ットを用いたスライド式の切換弁としたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項４記載の発明では、請求項１ないし
請求項３に記載の変速機用オイルクーラモジュールにお
いて、前記導入路、排出路及びバイパス路を、前記オイ
ルクーラ本体から外部に突出したパイプとしたことを特
徴とする。

【００１２】

【発明の作用及び効果】本発明に記載の変速機用オイル
クーラモジュールにおいては、冷却水のオイルクーラへ
の循環と、バイパス路への迂回を切換可能な切換手段が
設けられている。そして、切換制御手段において、検出
された水温が予め設定された設定温度未満のときは、オ
イルクーラへの冷却水の循環を禁止する指令を切換手段
に出力し、検出された水温が予め設定された設定温度以
上のときは、オイルクーラへの冷却水の循環を許可する
指令を切換手段に出力するよう制御される。すなわち、
水温が設定温度未満のときは、水温の上昇を早め、エン
ジンを極力高い温度で作動させることで、オイルクーラ
による変速機の作動油の上昇による燃費改善効果以上の
燃費向上効果を得ることが可能となり、特にエンジン始
動時の燃費の向上を図ることができる。

【００１３】さらに、本発明の変速機用オイルクーラモ
ジュールでは、導入路、排出路及びバイパス路がオイル
クーラ本体と一体に形成され、水温検出手段、切換手段
及び切換制御手段が、導入路、排出路またはバイパス路
の内部に設けられている。よって、オイルクーラ本体を
固定するだけで変速機ハウジング等への組み付けが完了
するので、従来の冷却水バイパス構造を備えたオイルク
ーラと比較して、組み付け工数を削減でき、コストダウ
ンを図ることができる。

【００１４】また、切換手段を、導入路または排出路と
バイパス路との合流部分に位置し、予め設定された温度
未満のとき前記バイパス路を開くと共に導入路または排
出路を閉じ、予め設定された温度以上となったとき前記
バイパス路を閉じると共に導入路または排出路を開く切
換弁としてもよい。

【００１５】また、水温検出手段、切換制御手段及び切
換手段を、サーモスタットにより制御するスライド式の
切換弁としてもよい。このような構成とすることで、水
温検出手段、切換手段及び切換制御手段が一体となって
システムの小型化を図ることができ、オイルクーラへの
組み付けも容易となる。

【００１６】さらに、導入路、排出路及びバイパス路を
オイルクーラ本体の外部に突出したパイプとしてもよ
い。このような構成とすることで、バイパス路に迂回さ
せた冷却水がオイルクーラ本体に熱を奪われるのを回避
でき、水温の上昇をより早めることができる。

【００１７】

【実施の形態】以下本願発明における実施の形態をより
詳しく説明する。

【００１８】図１は、実施の形態の変速機用オイルクー
ラモジュールを適用した水冷式エンジンの冷却装置を示
す説明図である。図１に示すように、冷却装置１は、水
冷式エンジン（以下、単にエンジンという）２から冷却
水回路（冷却水流通管）３を介して流出する冷却水をヘ
ッダ４，５間に配置されたチューブ６に流通させること
で、冷却水の冷却を行う熱交換器としてのラジエータ７
が設けられている。

【００１９】また、エンジン２に対して独立して駆動さ
れてエンジン２とラジエータ７とに冷却水を循環させる
電動ポンプ８が設けられている。尚、本実施の形態で
は、電動ポンプ８のみを使用したが、この構成に限られ
るものではなく、冷却水の循環量の調整が可能であれ
ば、他の構成でも良い。例えば、メインポンプとして電
動ポンプを用い、サブポンプとしてエンジンにより駆動
される通常のウォータポンプを組み合わせ、エンジン回
転数に基づいてメインポンプの流量を調整することで、
冷却水全体の循環量を調整する構成としても良い。

【００２０】また、エンジン２内の冷却水温度を検出す
る温度検出手段としての温度センサ９と、室温を検出す
る室温センサ９ａが設けられている。また、途中に電動
ポンプ８が介在されてラジエータ７からエンジン２へ冷
却水を流通させる冷却水回路１０が設けられている。ま
た、ラジエータ７のチューブ６に送風を行うファン１１
を備えた回転駆動モータ１２が設けられている。また、
前記冷却水回路３の途中に介在されてエンジン２からラ
ジエータ７へ向けて送出させる冷却水を冷却水温度に応
じて電動ポンプ８の吸入側へバイパス回路１３を介して
迂回させる電気制御可能なサーモスタット１４が設けら
れている。また、温度センサ９により検出された検出値
に基づいて電動ポンプ８の駆動出力及び回転駆動モータ
１２の回転数を制御する制御装置１５が設けられてい
る。

【００２１】また、冷却水回路２４に空気調整装置２５
と並列に接続された冷却水回路２４ａが設けられてい
る。この冷却水回路２４ａには、自動変速機３０との間
でオイルを循環するオイル循環路２８ａを備え、自動変
速機３０のオイルと熱交換を行うオイルクーラ２８と、
この冷却水回路２４ａの連通を断接可能に切り換えるサ
ーモスタット２９とが一体形成されたオイルクーラモジ
ュール３１が設けられている。このオイルクーラモジュ
ール３１は、暖機制御温度（例えば、80℃）以上のとき
はオイルクーラ２８に冷却水が循環するのを許可し、暖
機制御温度未満ではオイルクーラ２８へ冷却水が循環す
るのを禁止するように設定されている。よって、冷却水
が80℃未満ではオイルクーラ２８による自動変速機オイ
ルの冷却が行われず、冷却水が80℃以上の時に自動変速
機オイルの冷却を行うよう構成されている。尚、オイル
クーラモジュール３１の構造については後述する。

【００２２】エンジン２には、シリンダヘッド２１とシ
リンダブロック２２とに連通する冷却水流通路２３が形
成されている。この冷却水流通路２３のシリンダヘッド
２１側の端部には、上記した冷却水回路１０が連通する
ように接続されている。一方、冷却水流通路２３のシリ
ンダブロック２２側の端部には、上記した冷却水回路３
が連通するように接続されている。すなわち、電動ポン
プ８により送出される冷却水は、シリンダヘッド２１側
から入ってシリンダブロック２２側から送出されるよう
に設定されている。

【００２３】ラジエータ７は、例えば上下に離間して配
置されるヘッダ４，５と、これらヘッダ４，５間に互い
に平行を為すように配置された多数のチューブ６とを備
えた、いわゆる縦流れと称させる構造のものを用いてい
るが、いわゆる横流れと称される構造のラジエータを用
いてもよい。なお、チューブ６は、熱交換用のプレート
フィンやコルゲーテッドフィンなどを適宜備えている。

【００２４】ラジエータ７の上側ヘッダ４には、シリン
ダブロック２２側の冷却水流通路２３の端部に接続され
た冷却水回路３が接続されている。この冷却水回路３の
途中には電気制御可能なサーモスタット１４が介在さ
れ、冷却水回路３を流通する流量ＷRとバイパス回路１
３を流通する流量ＷBとの比率ＷR：ＷBを、例えば、100
℃から105℃の間で、その冷却水温度に応じて０：１０
０から１００：０まで徐々に変化するように設定されて
いる。尚、サーモスタット１４は、下側ヘッダ５とエン
ジン２とを繋ぐ冷却水回路１０の途中に配置されて、冷
却水回路１０を流通する流量ＷKとバイパス路１３を流
通する流量ＷBとの比率ＷK：ＷBを制御するように設定
しても良い。

【００２５】また、ラジエータ７のチューブ６に送風を
行うファン１１が取り付けられた回転駆動モータ１２
は、制御装置１５に接続されており、制御装置１５から
の回転数制御信号Ｓｒに基づいて、その回転数が制御さ
れるよう構成されている。

【００２６】電動ポンプ８は、制御装置１５からの流速
制御信号Ｓｖに基づいて作動し、冷却水の流速を変化さ
せるよう構成されている。

【００２７】温度センサ９は、シリンダブロック２２の
冷却水流通路２３における終端部近傍の温度検出を行い
得るように配置されている。なお、本実施の形態では、
温度センサ９の検出端部をシリンダブロック２２内に挿
入配置しているが、冷却水流通路２３の出口付近の温度
検出を行うようにしても良い。

【００２８】制御装置１５は、電動ポンプ８で発生させ
る流速、特にラジエータ７の管内流速と、ファン１１の
回転駆動モータ１２の回転数とを制御する。特に、高負
荷時のラジエータ７内の管内を流通する冷却水の特性を
特定することにより、動力ロスの低減を図るものであ
り、大幅な燃費向上を達成することを可能にしている。

【００２９】次に、オイルクーラユニット３１の構造を
説明する。図２は、オイルクーラユニット３１を示す斜
視図である。図において、３２はオイルクーラ本体であ
り、複数のプレートを積層して形成されている。このオ
イルクーラ本体３２の下部にボルト穴３２ｂが形成され
たフランジ部３２ａが突設され、このフランジ部３２ａ
が取付ボルト３０ａにより自動変速機３０の近傍に固定
されている。

【００３０】オイルクーラ本体３２の上面には、自動変
速機オイルを流入するオイル流入口３３ａと、自動変速
機オイルを流出するオイル流出口３３ｂと、前記冷却水
回路２４ａから冷却水をオイルクーラ本体３２内部に導
入する導入パイプ３４と、冷却水を冷却水回路２４ａに
排出する排出パイプ３５とがそれぞれ突設され、これら
は、オイルクーラ本体３２と一体形成されている。な
お、導入パイプ３４の上端には冷却水導入口３４ａ、排
出パイプ３５の上端には冷却水排出口３５ａがそれぞれ
開口している。

【００３１】前記導入パイプ３４と排出パイプ３５との
間には、冷却水を迂回させるバイパスパイプ３６が一体
に形成されている。また、排出パイプ３５のバイパスパ
イプ３６との合流部分には、サーモスタット取付穴３５
ｂが形成され、このサーモスタット取付穴３５ｂから排
出パイプ３５の内部にサーモスタット２９を挿入後、固
定用ネジ蓋３５ｃでサーモスタット取付穴３５ｂを塞ぐ
構造となっている。

【００３２】次に、図３を用いてサーモスタット２９の
構造を説明する。サーモスタット２９は、所定の温度、
例えば80℃に達することで変形する形状記憶樹脂２９ａ
とスプリング２９ｃとによりスライド式の切換弁２９ｂ
を切り換える構造となっている。この切換弁２９ｂは、
形状記憶樹脂２９ａが80℃未満のときは、図３（イ）に
示すように、スプリング２９ｃによってバイパスパイプ
３６を開くと共に排出パイプ３５を閉じている。

【００３３】形状記憶樹脂２９ａが80℃以上となったと
き、図３（ロ）に示すように、スプリング２９ｃの付勢
力に抗して形状記憶樹脂２９ａが変形し、切換弁２９ｂ
をバイパスパイプ３６を閉じると共に排出パイプ３５を
開く状態に切り換える。そして、形状記樹脂２９ａが80
℃未満に戻ると、形状記憶樹脂２９ａが変形し、切替弁
２９ｂがスプリング２９ｃの付勢力により図３（イ）の
状態に戻る。

【００３４】ここで、本実施の形態における水冷式エン
ジンの冷却装置１の制御・動作の説明の前に、ラジエー
タ７における水側レイノルズ数とファン風速と冷却に必
要な動力との関係について図６を用いて説明する。

【００３５】図６に示すグラフは、コア部（放熱部）の
横寸法が６９１．５mm、縦寸法が３６０mm、奥行き寸法
が１６mmにおいて、一般的な縦流れラジエータにおける
高負荷時（冷却水温度が105℃に達してラジエータ７に
冷却水が流通している状態）の冷却に必要な動力を示す
図である。同図において、横軸がラジエータ７の水側レ
イノルズ数とファン風速（ｍ／秒）であり、縦軸が冷却
に必要な動力（Ｗ）を示している。図６に示すように、
ラジエータ７の水側レイノルズ数が増加すると、これに
伴い電動ポンプ８の動力も増加する。そして、ファン風
速が増加すると、これに伴いファン動力、すなわち回転
駆動モータ１２の動力は増加する。

【００３６】これらポンプ動力とファン動力との和、す
なわち冷却に必要な動力は、同図に示すように水側レイ
ノルズ数が1800〜6000の時に低くなっている。このよう
に冷却に必要な動力が低くなっている領域は、ラジエー
タ７のチューブ６内を流通する冷却水の流動状態が層流
と乱流との遷移域と、この遷移域寄りの乱流域とに亘っ
ている。このようなラジエータでは、高負荷時にレイノ
ルズ数が1800〜6000領域になるように電動ポンプ８を制
御し、ファン１１を2.8〜3.3ｍ／秒の風速領域となるよ
う制御することで、冷却に必要な動力を低く抑えること
が可能となり、このとき最も燃費が良くなることを表し
ている。

【００３７】ちなみに、ラジエータ７の性能において
は、チューブ６の外側に形成するフィンの性能改善及び
風量の増加が性能向上のポイントとなるが、冷却水の水
側レイノルズ数が低下して乱流でなくなったときに、極
端に冷却水の冷却性能が低下するため、できるだけ乱流
で使用することが重要となる。

【００３８】ここで、エネルギの視点から冷却に最適な
設計について説明する。ラジエータによるエンジン冷却
において、冷却水温度、ファン風量などのバランスが最
も適しているかどうかを、冷却に必要なエネルギを計算
することにより検証する。

【００３９】（ラジエータ単体での水量・風量の寄与
率）ラジエータの放熱量は、下記の式によって求められ
る。（数式１）Ｑ＝κＡ△Ｔ但し、Ｑ：ラジエータ放熱量（Ｗ）、κ：ラジエータ熱
通過率（Ｗ／mm²Ｋ）

【００４０】Ｋ値はラジエータ性能を代用して表示して
おり、下記要素によって決定される。（数式２）１／κ＝１／（αｗ・Ａｗ／Ａ）＋ｄ／（λｔ・Ａｗ／
Ａ）＋１／αａ・ηａ（数式３）１／κ＝１１（％）＋０．１（％）＋８８．９（％）

【００４１】なお、図７に示すように、λｔはチューブ
伝導率（Ｗ／ｍＫ）、αａは空気側熱伝達率（Ｗ／ｍ^２
Ｋ）、αｗは水側熱伝達率、ηａはフィン綜合効率
（％）、Ａｗは水側放熱面積（mm^２）、Ａは空気側放熱
面積（mm^２）、ｄはチューブ板厚（mm）である。また、
数式３は、数式２における各項の寄与率を表し、算出に
当たっては、コア部（放熱部）の横寸法が691.5mm、縦
寸法が360mm、奥行き寸法が16mmの縦流れラジエータ
で、チューブを７６本備えたものを用い、流量４０リッ
トル／秒（レイノルズ数3500）、風速３ｍ／秒の条件で
行った。

【００４２】このようなＫ値と水側レイノルズ数との関
係を図８のグラフに示す。この図８には、水側レイノル
ズ数に伴って変わる冷却水の流動状態を合わせ示してい
る。図８から、上記した図６において冷却に必要な動力
が低くなっている領域、すなわち、チューブ内の冷却水
のレイノルズ数が1800〜6000の領域は、ラジエータ７の
チューブ６内を流通する冷却水の流動状態が層流と乱流
との遷移域と、この遷移域寄りの乱流域とに亘っている
ことが分かる。

【００４３】この状態における水と空気側の性能に対す
る寄与率は上記数式３のように、水側（11％）より空気
側（88.9％）の方が大きい。よって、必要補熱量が増加
した場合は、水量は固定して（空気側）ファンの風量を
増加させた方が省動力でエンジンを冷却できる。このよ
うに冷却に必要な動力を最適にする範囲における冷却水
のレイノルズ数が決定されることにより、様々な形態の
ラジエータにおける最適な制御が可能となる。尚、冷却
水が管内を流通するあらゆる形態のヒータコアを含む
（水冷式エンジンの）熱交換器に、本発明を適用するこ
とが可能となる。

【００４４】すなわち、レイノルズ数Ｒｅは、間の通水
断面積をぬれ縁長さ（内周長）で割った値に４を掛けた
相当直径をＤａ、冷却水の質量速度をＧ、粘性係数をμ
とすると、ＤａＧ／μ（相当直径×質量速度／粘性係
数）で表され、このレイノルズ数Ｒｅが同じであれば、
流れは力学的に相似になり、熱伝導率が等しくなる。よ
って、各種ラジエータ７を流通する冷却水のレイノルズ
数が、上記したように1800〜6000の範囲に入るように制
御することにより、エンジン２の冷却に必要な動力（ポ
ンプ動力とファン動力との和）を最も低くすることが可
能となる。この結果、動力負担を軽減でき、エンジンの
燃費を大幅に向上することが可能となる。

【００４５】（ラジエータ冷却のための最適気エネルギ
バランス）次に、上記ラジエータ７と同様に、コア部
（放熱部）の横寸法が691.5mm、縦寸法が360mm、奥行き
寸法が16mmの構造を有する縦流れラジエータを用いて、
ラジエータ性能（ラジエータ放熱量Ｑ）と風量（風速Ｖ
ａ）と冷却水流量（Ｇｗ）との関係を図９のグラフに示
す。縦軸はラジエータ放熱量であり、横軸は風速を示し
ている。また、下表１は、同一ラジエータで同一性能
（ラジエータ放熱量）（Ｑ））を出すための、風速（Ｖ
ａ）と、冷却水流量（Ｇｗ）との組み合わせを示してい
る。このように、同一のラジエータ放熱流量3.4×104Ｗ
を出すための風速と冷却水流量との組み合わせを適宜選
択することが可能である。

【００４６】

【表１】（冷却に必要なエネルギ量）次に、空気側、冷却水側共
に下記式４で表される理論動力を使用して、必要エネル
ギの比較をすると、下表のような結果となる。（数式４）Ｐ＝ρｇＱＨ但し、Ｐ：動力（Ｗ）、ρ：流体密度（kg／m^３）、
ｇ：重力加速度（m/s^２）、Ｑ：流量（m^３/s）、Ｈ：圧
力差（ｍ）

【００４７】

【表２】上記表２では、必要動力合計が280Ｗで最小となり、そ
のときのレイノルズ数は2600であり、上記した冷却に必
要な動力を最小にするレイノルズ数の範囲（1800〜600
0）に入っていることが確認できる。

【００４８】ところで、ラジエータの性能に対し空気側
の寄与率は大きいが、水側の寄与率は小さい。このた
め、エネルギ量的には、冷却水の流量を少なくして、風
量を大きくした方が、エンジン冷却に必要な動力は少な
くて済む。ただし、冷却水が層流域まで流量が少なくな
ると、水側の性能が極端に悪化して好ましくない。

【００４９】（実施の形態の制御方法）水冷式エンジン
の冷却装置１の制御方法・動作を図４に示すフローチャ
ート及び図５に示す水温とファン風量及び水流量の関係
を示す図を用いて説明する。尚、制御装置１５に備えら
れた図示しないメモリ部に図６に示す最適な範囲の水側
レイノルズ数に対応した電動ポンプ８の出力データと、
ファン風速に対応した回転駆動モータ１２の出力データ
とが格納されている。

【００５０】ステップ１０１では、電動ポンプ８をエン
ジン内の冷却水が局所沸騰を起こさないできるだけ低い
流量（以降、下限流量）、例えば、10Ｌ／分の流量で稼
働させる。

【００５１】ステップ１０２では、温度センサ９により
検出された水温を読み込む。

【００５２】ステップ１０３では、空気調和装置のスイ
ッチが入っているかどうかを判定し、入っているときは
ステップ１０４に進み、入っていないときはステップ１
２０に進む。

【００５３】ステップ１０４では、室温センサ９ａによ
り検出された検出値と設定されている目標温度を読み込
み、ステップ１０５に進む。

【００５４】ステップ１０５では、読み込まれた室温セ
ンサ９ａの検出値が目標温度より高いかどうかを判定
し、目標温度より高いときはステップ１２０に進み、目
標温度以下の時はステップ１０６に進む。

【００５５】ステップ１０６では、ヒータコア２６にチ
ューブ内の水側レイノルズ数が2600となるように冷却水
を流しステップ１０７に進む。

【００５６】ステップ１０７では、水温が80℃より高い
かどうか判定し、80℃より高いときはステップ１０８に
進み、80℃以下のときはステップ１０９に進む。

【００５７】ステップ１０８では、オイルクーラ２８に
温水を流しステップ１１２へ進む。オイルクーラ２８に
おいても、冷却水側のレイノルズ数が2600近傍であるこ
とが望ましい。

【００５８】ステップ１０９では、オイルクーラ２８に
冷却水が流れないようにしてステップ１１０へ進む。

【００５９】ステップ１１０では、ファン１１が駆動し
ないようにする。

【００６０】ステップ１１１では、サーモスタット１４
の冷却水路３を全閉とし、かつ、バイパス回路１３を全
開とする。

【００６１】ステップ１１２では、水温が105℃より高
いかどうかを判定し、高いときはステップ１１３へ進
み、低いときはステップ１１７へ進む。

【００６２】ステップ１１３では、サーモスタット１４
の冷却水回路３を全開とし、かつ、バイパス回路１３を
全閉としてステップ１１４へ進む。

【００６３】ステップ１１４では、電動ポンプ８をラジ
エータ７の水側レイノルズ数2600となるように駆動され
ているかどうかを判定し、駆動しているときはステップ
１１５へ進み、それ以外はステップ１１６へ進む。

【００６４】ステップ１１５では、ファン１１の駆動を
多くする。

【００６５】ステップ１１６では、電動ポンプ８をラジ
エータ７の水側レイノルズ数が2600となるように駆動す
る。

【００６６】ステップ１１７では、サーモスタット１４
は、冷却水回路３を流通する流量ＷRとバイパス回路１
３を流通する流量ＷBとの比率ＷR：ＷBを、冷却水温度
に応じて０：１００から１００：０まで徐々に変化して
流通させる。

【００６７】すなわち、エンジン始動直後は、電動ポン
プ８を10Ｌ／分の流量で駆動する（図５のに相当）。
このとき、オイルクーラ２８への冷却水の循環は禁止さ
れる。そして、冷却水がシリンダヘッド２１、シリンダ
ブロック２２の冷却水流通路２３を流れる。これに伴い
温度センサ９は、シリンダブロック２２の冷却水流通路
２３内の温度検出を開始する。サーモスタット１４で
は、流通する冷却水の温度が例えば100℃に達するまで
は、冷却水をバイパス回路１３へ流してラジエータ７を
迂回するように循環させる。

【００６８】次に、空気調和装置のスイッチが入ってい
るかどうかの判定を行う。ここで、スイッチが入ってい
ない場合は、温度センサ９により検出された温度値が80
℃より高いか否かの判定が行われる。この判定で冷却水
温度が80℃より高い場合は、オイルクーラ２８に温水を
流す（図５のに相当）。

【００６９】一方、ステップ１０５において、車室内温
度が空気調整装置２５の目標温度より高いか否かの判定
を行う。そして、車室内温度が目標温度より低い場合
は、ヒータコア２６のチューブ内を流通する温水のレイ
ノルズ数が2600になるように電動ポンプ８を駆動する。

【００７０】エンジン２の稼働に伴い、シリンダブロッ
ク２２から出る冷却水の温度が80℃まで上昇すると、サ
ーモスタット２９は、冷却水回路２４ａを開いてオイル
クーラ２８へ冷却水を流通させる（図５のに相当）。

【００７１】次に、ステップ１１２において、冷却水温
度が105℃より低い場合は、サーモスタット１４は、冷
却水温度に応じて、冷却水回路３を流通する流量ＷRと
バイパス回路１３を流通する流量ＷBの比率を徐々に変
化して流通させる。

【００７２】このとき、温度センサ９での検出温度が所
定の目標温度である105℃に達していない場合は、通
常、回転駆動モータ１２は駆動されておらず、ファン１
１は回転していない状態にあり、チューブ６を通過する
冷却水は走行外気との熱交換を行うのみである。ステッ
プ１０８において、ファン１１が駆動されているかどう
かを判定し、ファン１１が駆動されていない場合は、冷
却水温度の検出を継続する。また、ファン１１が駆動さ
れている場合は、シリンダブロック２２の冷却水流通路
２３内の冷却水温度が105℃になるように、ファン１１
の回転数を少なく制御し、冷却水温度の検出を継続す
る。

【００７３】ヘッダ５から出た冷却水は、電動ポンプ８
を経て冷却水回路１０を介してシリンダヘッド２１の冷
却水流通路２３に送出される。尚、空気調和装置２５が
作動しているときは、空気調和装置２５側からの要求に
応じたファン風量を発生させても良い。

【００７４】また、冷却水温度、すなわち温度センサ９
の検出温度が105℃より高い場合は、サーモスタット１
４は、バイパス回路１３を全閉とし、冷却水回路３を全
開にしてラジエータ７へ冷却水を流通させる。

【００７５】そして、ステップ１１４において、電動ポ
ンプ８をチューブ６の水側レイノルズ数が2600であるか
否かの判定を行う。水側レイノルズ数が2600である場合
は、シリンダブロック２２の冷却水流通路２３内の冷却
水温度が105℃となるように、制御装置１５は、回転数
制御信号Ｓｒを回転駆動モータ１２へ出力して、ファン
１１の回転を多くするよう制御する。一方、水側レイノ
ルズ数が2600でない場合は、水側レイノルズ数が2600と
なるように電動ポンプ８の駆動を制御し、温度センサ９
での冷却水温度の検出を継続する（図５のに相当）。

【００７６】（実施の形態の作用及び効果）実施の形態
の水冷式エンジン冷却装置においては、温度センサ９に
より検出された水温が予め設定された設定温度（80℃）
未満のときは、サーモスタット２９によりオイルクーラ
２８への冷却水の循環を停止し、水温が予め設定された
設定温度（80℃）以上のときは、サーモスタット２９に
よりオイルクーラ２８への冷却水の循環を行うよう制御
される。すなわち、水温が設定温度未満のときは、暖機
制御温度まで水温の上昇を早め、エンジンを極力高い温
度で作動させることで、エンジン自体のフリクションロ
スを低減するとともに、燃料噴射量の増量制御時間を短
縮することにより、オイルクーラ２８による自動変速機
３０の作動油の上昇による燃費改善効果以上の燃費向上
効果を得ることが可能となり、特にエンジン始動時の燃
費の向上を図ることができる。

【００７７】また、空気調和装置のスイッチが入ってい
て、室温が目標温度未満のときオイルクーラ２８への冷
却水の循環を停止する。すなわち、冬等の外気温が非常
に低い環境にあっては、搭乗者によって設定される車室
内の目標温度と外気温の差が大きく、これによって、作
動油への加温と空気調和を行うと、作動油の加温に使用
されるエネルギが大きく、空気調和装置の暖房機能が低
下し、目標温度を達成するのに時間がかかってしまう。
しかしながら、目標暖機を達成するまで冷却水温が80℃
未満の場合にはオイルクーラの作動を禁止することで、
空気調和装置の暖房機能が低下することなく、安定した
空気調和を達成することができる。

【００７８】チューブに冷却水を流通させる空気調和手
段を設け、チューブ内の冷却水の流動状態を、層流域と
乱流域との間の遷移域およびこの遷移域に近接する乱流
域の内少なくともどちらか一方の領域を含む範囲に前記
流通手段を制御しても良い。すなわち、空気調和装置の
熱交換効率が高まり、目標温度を達成する時間を短縮す
ることができる。

【００７９】また、実施の形態では、予め設定された設
定温度を80℃とした例で説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、始動時の燃料噴射量の増量制御
が行われる所定温度（暖機制御温度）以上の温度であれ
ば良い。

【００８０】さらに、実施の形態では、サーモスタット
１４を、例えば、100℃から105℃の間で、その冷却水温
度に応じて０：１００から１００：０まで徐々に変化す
るように設定されている例で説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、エンジンの特性により設定
温度を異ならせても良いのは勿論のこと、エンジンの負
荷状態に応じて設定温度が可変とされても良い。

【００８１】また、オイルクーラモジュール３１は、導
入パイプ３４、排出パイプ３５およびバイパスパイプ３
６がオイルクーラ２８を覆うオイルクーラ本体３２と一
体に形成され、サーモスタット２９が排出パイプ３５の
サーモスタット取付穴３５ｂから内部に差し込んで取り
付けられている。

【００８２】よって、サーモスタット２９を排出パイプ
３５のサーモスタット取付穴３５ｂから内部に差し込ん
で固定用ネジ蓋３５ｃで蓋をし、オイルクーラ本体３２
のフランジ部３２ａを取付ボルト３０ａで締結するだけ
で、自動変速機ハウジングへの組み付けが完了するの
で、従来品と比較して、組み付け工数を削減でき、低コ
スト化を図ることができる。

【００８３】以上本実施の形態を説明したが、本発明の
具体的な構成は本実施の形態に限らず、発明の要旨を逸
脱しない設計変更があっても本発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態のオイルクーラモジュールを適用し
た水冷式エンジン冷却装置を示す概略説明図である。

【図２】実施の形態のオイルクーラモジュールを示す斜
視図である。

【図３】オイルクーラモジュールの要部縦断面図であ
る。

【図４】実施の形態における制御の内容を表すフローチ
ャートである。

【図５】実施の形態におけるエンジン水温とファン風量
および水流量の関係を表す図である。

【図６】実施の形態における冷却に必要な動力と、ラジ
エータ水側レイノルズ数と、ファン風速との関係及びフ
ァン動力とポンプ動力との関係を示すグラフである。

【図７】チューブ内を流れる冷却水と伝熱系を示す説明
図である。

【図８】Ｋ値と水側レイノルズ数とファン風速との関係
を示すグラフである。

【図９】ラジエータ放熱量とファン風速との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１冷却装置２エンジン３冷却水回路４，５ヘッダ６チューブ７ラジエータ８電動ポンプ９温度センサ９ａ室温センサ１０冷却水回路１１ファン１２回転駆動モータ１３バイパス回路１４サーモスタット１５制御装置１６シリンダヘッド１７シリンダブロック２３冷却水流通路２４温水流通路２４ａ冷却水回路２４ｂサーモスタット用循環路２５空気調和装置２６ヒータコア２７電磁バルブ２８オイルクーラ２９サーモスタット２９ａ形状記憶樹脂２９ｂ切替弁２９ｃスプリング３０自動変速機３１オイルクーラモジュール３２オイルクーラ本体３２ａフランジ部３２ｂボルト穴３３ａオイル流入口３３ｂオイル流出口３４導入パイプ３４ａ冷却水導入口３５排出パイプ３５ａ冷却水排出口３５ｂサーモスタット取付穴３５ｃ固定用ネジ蓋３６バイパスパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２８Ｆ 27/00 ５１１Ｆ２８Ｆ 27/00 ５１１Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変速機の作動油を循環させるオイルクー
ラ本体と、水冷式エンジンから流出する冷却水を前記オイルクーラ
本体に循環する前記作動油と区分されオイルクーラ本体
内に作動油と熱交換可能に導入する導入路、及び冷却水
を外部に排出する排出路と、これら導入路と排出路とを結び冷却水を迂回させるバイ
パス路と、前記冷却水の水温を検出する水温検出手段と、前記冷却水のオイルクーラへの循環と、バイパス路への
迂回を切換可能な切換手段と、前記切換手段の切換を制御する切換制御手段と、を備
え、前記冷却水との熱交換により変速機の作動油を調温する
変速機用オイルクーラにおいて、前記導入路、排出路及びバイパス路を前記オイルクーラ
本体と一体に形成し、前記水温検出手段、切換制御手段及び切換手段を前記導
入路、排出路またはバイパス路の内部に設け、前記切換制御手段を、検出された水温が予め設定された
温度未満のときオイルクーラへの冷却水の循環を禁止す
る指令を前記切換手段に出力し、検出された水温が予め
設定された温度以上となったときオイルクーラへの冷却
水の循環を許可する指令を前記切換手段に出力するよう
設定したことを特徴とする変速機用オイルクーラモジュ
ール。
【請求項２】請求項１に記載の変速機用オイルクーラ
モジュールにおいて、前記切換手段は、前記導入路または排出路とバイパス路
との合流部分に位置し、予め設定された温度未満のとき
前記バイパス路を開くと共に導入路または排出路を閉
じ、予め設定された温度以上となったとき前記バイパス
路を閉じると共に導入路または排出路を開く切換弁であ
ることを特徴とする変速機用オイルクーラモジュール。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の変速機
用オイルクーラモジュールにおいて、前記水温検出手段、切換制御手段及び切換手段を、予め
設定温度に達することで切り換えるサーモスタットを用
いたスライド式の切換弁としたことを特徴とする変速機
用オイルクーラモジュール。
【請求項４】請求項１ないし請求項３に記載の変速機
用オイルクーラモジュールにおいて、前記導入路、排出路及びバイパス路を、前記オイルクー
ラ本体から外部に突出したパイプとしたことを特徴とす
る変速機用オイルクーラモジュール。