JPH0491314A - 水冷式エンジンの冷却制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水冷式エンジンの冷却制御装置に係り、詳し
くは、冷却水の温度制御を行なう水冷式エンジンの冷却
制御装置の改良に関するものである。

（従来の技術〕 従来、水冷式エンジンの冷却制御装置に於ける冷却水の
温度制御としては、例えば、第５図に示すものが知られ
ていた。

図に於て、１はエンジンである。このエンジン１のウォ
ータジャケット２には、冷却水の導出部３と導入部４と
に各別に冷却水通路５．６が取り付けられている。これ
らの冷却水通路５．６は、ラジエータフの冷却水の導出
部８と導入部９とに連絡している。又、冷却水通路５．
６は、バイパス通路１０によってエンジン１とラジェー
タ７との間で連絡している。そして、冷却水通路５とバ
イパス通路１０との合流部１１には、サーモスタット１
２が配されている。更に、冷却水通路６とウォータジャ
ケット２との間には、ウォータポンプ１３が設けられ、
冷却水を強制循環させるようになっている。

次に、斯くして構成されたこの従来の水冷式エンジンの
冷却制御装置の作用を説明する。

エンジン１が始動すると、その時点では、ウォータジャ
ケット２内の冷却水の温度は低温であるため、サーモス
タット１２の感温部が内部の流路を遮断しており、冷却
水は矢印１４で示す如く、バイパス通路１１を通って導
入部４からウォータジャケット２内に戻る経路を循環す
る。そして、冷却水の温度が所定値以上になると、サー
モスタット１２の感温部が作動して内部の流路を開放し
、冷却水を冷却水通路５を介してラジェータ７へ送り、
ラジェータ７では、冷却水が矢印１５示す如く、導入部
８からそのコア部を流下し乍ら放熱され、下部の導出部
９から冷却水通路６を介してウオークポンプ１３によっ
てウォータジャケット２内に戻る経路を循環する。

以上の如く、サーモスタット１２が、冷却水の温度によ
って冷却水の流路を制御し、冷却水が所定値以下の場合
には、冷却水をラジェータ７へ送らずバイパス通路１０
を介して循環させてオーバクールを防止し、冷却水が所
定値以上になった時に冷却水をラジェータ７へ送って放
熱し、オーバヒートしないようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

然し乍ら、従来のサーモスタット１２は、感温部に内蔵
したワックスの膨張・収縮を利用して弁機構を作動させ
るため、エンジン冷却は、サーモスタット１２の制御特
性に合ったものにする必要がある。又、設定温度を可変
することができない。

更に、冷却水通路５内にサーモスタット１２を設置する
ためのハウジングが必要となるため、配管が複雑となる
。又、サーモスタット１２の形状が複雑なため、配管の
通水抵抗が増加し、冷却水が流れ難く、エンジン冷却能
力を低下させる要因となっている。

そこで、斯かる従来のサーモスタットによる温度制御に
代えて、開閉弁を設けることが、例えば、特開昭６０−
１６９６２３号公報、特開平２−１２５９１０号公報等
に開示されている。

これは、ウォータジャケット内に水温センサを設けると
共に、従来のサーモスタットが設けられていた位置に開
閉弁を設け、水温センサがらの温度信号に基づいて開閉
弁を操作し、冷却水の温度制御を行なうものである。

然し乍ら、この方式では、開閉弁の駆動装置が、エンジ
ンに直に設けるか、或いはその近傍に設けるため、耐熱
性及び振動耐久性に冨んだ機構、構造を必要とする。即
ち、エンジン近傍では、最大雰囲気温度が１１０°Ｃ〜
１４０°Ｃ程度となり、又、振動加速度もＩＯＧ〜３０
Ｇとなり、通常使用される安価な巻線型小型モータによ
るアクチュエータでは信頼性が無く、搭載が困難であり
、耐熱・耐振を考慮した高価なステッピングモータでの
実施例が普通であった。

その結果、上述したステッピングモータを使用するタイ
プの冷却制御装置に於ては、その構造上高価となり、又
、アクチュエータを機構上採用できないため、通水抵抗
の高い現状サーモスタットと同様のポペット弁しか組み
合わされない。

本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為された
もので、その目的は、安価で通水抵抗に影響を与えない
水冷式エンジンの冷却制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る水冷式エンジンの冷却制御装置は、エンジ
ンと、このエンジンのウォータジャケットと、このウォ
ータジャケットの上部と下部に冷却水通路を介して連絡
するラジェータと、このラジェータで冷却された冷却水
を下部の冷却水通路を介してエンジンへ強制循環するウ
ォータポンプと、上記ウォータジャケットの上部と下部
とに連絡するバイパス通路と、上記エンジンの冷却水通
路に設置される水温センサと、上記ラジェータの冷却水
導入部に設けられるバタフライバルブと、このバタフラ
イバルブを開閉操作するモータ・アクチュエータと、上
記水温センサからの温度信号に基づいて、所定温度外の
時に上記モータ・アクチュエータへ弁開閉指令を出力し
、所定温度に成るように指令を出力する制御部とによっ
て構成しものであ。

〔作　用〕

本発明に於ては、ウォータジャケット内の冷却水の温度
が所定値以下である場合には、水温センサが所定値以下
であることを制御装置へ温度信号として出力し、これに
よってモータ・アクチュエータが作動し、バタフライバ
ルブを回動して冷却水通路を遮断する。従って、ウォー
タジャケット内の冷却水は、バイパス通路を介して再び
ウォータジャケット内に戻る。そして、ウォータジャケ
ット内の冷却水の温度が上がり、所定値以上になると、
水温センサがこれを感知し、水温センサが所定値以上で
あることを制御装置へ温度信号として出力し、これによ
ってモータ・アクチュエータが作動し、バタフライバル
ブを回動して冷却水通路を開放する。従って、ウォータ
ジャケット内の冷却水は、冷却水通路を介してラジェー
タへ送られ、ラジェータで冷却された後、冷却水通路を
介してウォータポンプによりウォータジャケット内に戻
される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第３図は本発明に係る水冷式エンジンの冷却
制御装置の一実施例を示すもので、２０はエンジンを現
す。

このエンジン２０のウォータジャケット２１の導出部２
２と導入部２３には、ラジェータ２９と連絡する上部の
冷却水通路２４．下部の冷却水通路２５が取り付けられ
ている。又、ウォータポンプ２８の上流側で、且つバイ
パス通路２７の合流部２５ａよりも下流側には、水温セ
ンサ２６が設けられている。更に、下部の冷却水通路２
５には、途中にウォータジャケット２１の上部２１ａか
ら出るバイパス通路２７が連通している。又、下部の冷
却水通路２５には、バイパス通路２７との合流部２５ａ
よりもエンジン２０側に、ラジェータ２９で冷却された
冷却水を下部の冷却水通路２５を介してエンジン２０へ
強制循環するウォータポンプ２８が設けられている。

ラジェータ２９は、コア３０の上下にタンク３１．３２
が設けられ、夫々の導入部３３と導出部３４に上部の冷
却水通路２４．下部の冷却水通路２５が取り付けられて
いる。

ラジェータ２９の導入部３３には、バタフライバルブ３
５が取り付けられている。このバタフライバルブ３５の
回動軸３６には、小型巻線モータによるモータ・アクチ
ュエータ３７が連結している。このモータ・アクチュエ
ータ３７によってバタフライバルブ３５は導入部３３を
閉鎖・開放するようになっている。そして、このモータ
・アクチュエータ３７は、制御装置３８に連絡している
。

この制御装置３８は、水温センサ２６に連絡している。

制御装置３８は、水温センサ２６からの温度信号に基づ
いて、所定温度以上の時にモータ・アクチュエータ３７
に開弁指令を出力し、所定温度以下の時にモータ・アク
チュエータ３７に閉弁指令を出力する。

次に、斯くして構成された本実施例の作用を、第４図に
基づいて説明する。

キースイッチ（図示せず）がＯＮされる（ステップ３１
）と、エンジン２０が始動すると同時に、制御装置３８
がモータ・アクチュエータ３７にバタフライバルブ３５
により導入部３３を閉鎖する指令を出す（ステップ３２
）。次に、水温センサ２６が、ウォータポンプ２８直前
の冷却水の温度を測定し、その測定値Ｔｗを制御装置３
８へ入力する。そして、制御装置３８では、その測定値
ＴＷが開弁温度Ｔ１であるか否かを判断する（ステップ
Ｓ３）。そこで、測定値Ｔｗが開弁温度Ｔ。

よりも低い場合には、バタフライバルブ３５による導入
部３３の閉鎖を持続する。これによって、エンジン２０
のウォータジャケット２１とラジェータ２９の導入部３
３とを連絡する冷却水通路２４が遮断される。従って、
ウォータジャケット２１内の冷却水は、冷却水通路２４
とバイパス通路２７の合流部２４ａからバイパス通路２
７を介してウォータポンプ２８によって強制的に再びウ
ォータジャケット２１内に戻される。

そして、エンジン２０の運転に伴って、ウォータポンプ
２８直前の冷却水の温度の測定値Ｔｗが、開弁温度Ｔ１
よりも高くなると、水温センサ２６からの出力信号に基
づいて、制御装置３８からモータ・アクチュエータ３７
にバタフライバルブ３５の開弁指令が出され（ステップ
Ｓ３）、バタフライバルブ３５がモータ・アクチュエー
タ３７によって作動され、ラジェータ２９の導入部３３
を開放する（ステップＳ４）。これによって、エンジン
２０のウォータジャケット２１とラジェータ２９とを連
絡する冷却水通路２４が開放される。

従って、ウォータジャケット２１内の冷却水は、冷却水
通路２４を介してラジェータ２９の導入部３３へ流入す
る。ラジェータ２９では、冷却水が上部のタンク３１か
らコア部３０流下し、その間で放熱され、下部のタンク
３２に貯留し、導出部３４から冷却水通路２５を介して
ウォータポンプ２８によってウォータジャケット２１に
強制的に戻される。

更に、制御装置３８では、水温センサ２６からの出力信
号によって、ウォータジャケラ１−２１内の冷却水の温
度が測定値Ｔｗが設定水温Ｔ。よりも低いか否かを常に
判断する。そして、測定値ＴＷが設定水温Ｔ０よりも低
い場合には、ステップＳ２に戻って、バタフライバルブ
３５を閉じ、逆に、測定値Ｔｗが設定水温Ｔ。よりも高
い場合には、バタフライバルブ３５の開放を持続する。

上述の操作は、エンジン２０が始動している間中、常に
水温センサ２６からの出力信号に基づいて制御装置３Ｂ
によって判断され、確実にバタフライバルブ３５を制御
する。

以上の如く、本実施例は、エンジン２０と、このエンジ
ン２０の・ウォータジャケット２１と、このウォータジ
ャケット２１に冷却水通路２４．２５を介して連絡する
ラジェータ２９と、このラジェータ２９で冷却された冷
却水を冷却水通路２５を介してエンジン２０へ強制循環
するウォータポンプ２８と、このウォータポンプ２８の
上流側の合流部２５ａでシリンダヘッド部ウォータジャ
ケットと連通ずるバイパス通路２７と、このバイパス通
路２７と冷却水通路２５の合流部２５ａとウォータポン
プ２８との間に設置される水温センサ２６と、上記ラジ
ェータ２９の冷却水導入部３３に設けられるバタフライ
バルブ３５と、このバタフライバルブ３５を開閉操作す
るモータ・アクチュエータ３７と、上記水温センサ２６
からの温度信号に基づいて、所定温度以上の時に上記モ
ータ・アクチュエータ３７へ開弁指令を出力し、所定温
度以下の時に上記モータ・アクチュエータ３７へ閉弁指
令を出力する制御部３８とによって構成されているので
、水温の設定が可能となり、エンジン２０の運転状態及
び運転環境に応じて適切なエンジン冷却ができる。ラジ
ェータ２９とバタフライバルブ３５とを一体化したこと
で、配管の簡素化が可能となり、通水抵抗の減少による
ウォータポンプ２８のキャビテーション防止ができる。

ラジェータ２９とバタフライバルブ３５とを一体化した
ことで、バタフライバルブ３５のハウジングが不要とな
り、従来のサーモスタットに比して低コストとなる。モ
ータ・アクチュエータ３７をラジェータ２９に取り付け
ることによって、雰囲気温度が低いため、モータ・アク
チュエータ３７の寿命が長くでき、品質が安定する。冬
期ヒータ使用時に水温設定を高くすることによって、ヒ
ータ性能が向上する。バタフライバルブ３５は、低通水
抵抗型であるため、キャビテーションが防止できると共
に、ウォータポンプ２８の揚程を低くでき、エンジンに
対する駆動損失を小さくできる。

又、従来のサーモスタットの取付部が簡素化されるため
、エンジン２０のレイアウトの自由度が大きくなる。

尚、本実施例によれば、モータ・アクチュエータ３７が
設置される場所での雰囲気温度が、最大でも１１０°Ｃ
（通常では、６０℃程度）程度となり、従来のサーモス
タットを設けた場合に於ける最大雰囲気温度に比して２
０°Ｃ程度低い領域に配置可能となり、モータ・アクチ
ュエータ３７の寿命が長くできる。又、加速度も、エン
ジンに設けた場合に比して１／６乃至１／１０と小さく
なり、振動数もエンジンに設けた場合に比して１／２５
〜１／１０と小さくなった。

又、上記実施例では、実際の測定値Ｔｗと開弁温度Ｔ、
と設定温度Ｔ０とに基づいて、制御するようにしたが、
制御装置３８にその他の温度域を設定し、これらによっ
て細かい開弁操作ができるように調整することができる
。又、バタフライバルブ３５は、開放と閉鎖の繰り返し
を行なう以外に、開放時のバタフライバルブ３５の位置
を数段階に分けて、細かい開弁操作を行なうようにして
も良い。又、制御装置３８に於ける冷却水温の設定は、
モータ・アクチュエータ３７に電気的に接続される制御
アンプ内に自己判断機能を付加するか、或いは、例えば
、ＥＣＣ５等の外部からの指示で決定される。従って、
エンジン２０の運転状態に応じ設定でき、可変設定温度
とすることができる。

更に、上記実施例では、縦流れ型ラジェータについて説
明したが、これに限らず横流れ型ラジェータにも適用す
ることができる。

更に又、上記実施例では、バイパス通路２７が、ウォー
タジャケット２１から出てウォータポンプ２８の上流側
の下部の冷却水通路２５との合流部２５ａを経る場合に
ついて説明したが、下部の冷却水通路２５と連絡するば
かりでなく、ウォータポンプ２８の上流側であれば、ウ
ォータポンプ２８のハウジング内でも良い。又、バイパ
ス通路２７は、ウォータジャケット２１から出る場合に
ついて説明したが、上部の冷却水通路２４から出るもの
であっても良い。

又、上記実施例では、バタフライバルブ３５をラジェー
タ２９の導入部３３に設けたが、上部の冷却水通路２４
に設けても良い。尚、上部の冷却水道路２４にバイパス
通路２７との分岐部を設けるタイプの場合には、その分
岐部の下流側からラジェータ２９の導入部３３の間であ
れば任意である。更に、バタフライバルブ３５は、ラジ
ェータ３０の導出部３４側に設けても良い。

更に、上記実施例では、水温センサ２６をウォータポン
プ２８の上流側でバイパス通路２，７の合流部２５ａよ
り下流側に設けた場合について説明したが、ウォータジ
ャケット２１．上部の冷却水通路２４．ラジェータ３０
．下部の冷却水通路２５を含む冷却水が循環する通路内
であれば、その設置位置を特に限定するものではない。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明に係る水冷式エンジンの冷却制御装
置は、エンジンと、このエンジンのウォータジャケット
と、このウォータジャケットの上部と下部に冷却水通路
を介して連絡するラジェータと、このラジェータで冷却
された冷却水を下部の冷却水通路を介してエンジンへ強
制循環するつオークポンプと、上記ウォータジャケット
の上部と下部とに連絡するバイパス通路と、上記エンジ
ンの冷却水通路に設置される水温センサと、上記ラジェ
ータの冷却水導入部に設けられるバタフライバルブと、
このバタフライバルブを開閉操作するモータ・アクチュ
エータと、上記水温センサからの温度信号に基づいて、
所定温度外の時に上記モータ・アクチュエータへ弁開閉
指令を出力し、所定温度に成るように指令を出力する制
御部とによって構成したので、従来のサーモスタットや
開閉弁を設ける方式に比して、エンジンルーム内に於け
る雰囲気温度の最も低く、且つ、エンジン振動の影響を
受は難いラジェータに、モータ・アクチュエータを設け
ることができ、耐熱性及び耐久性を有するものとするこ
とが可能である。又、モータ・アクチュエータによって
バタフライバルブを作動するため、確実な操作が確保さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る水冷式エンジンの冷却
制御装置を示す概念構成図である。 第２図は第１図に於ける要部を示す斜視図である。 第３図は第２図の■−■線に沿った断面図である。 第４図は本発明の一実施例に係る水冷式エンジンの冷却
制御装置に於ける水温制御フローを示す図である。 第５図は従来に於ける水冷式エンジンの冷却制御装置を
示す概念構成図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 ２０・・・エンジン ２１・・・ウォータジャケット ２２．３４・・・導出部 ２３．３３・・・導入部 ２４．２５・・・冷却水通路 ２６・・・水温センサ ２７・・・バイパス通路 ２８・・・ウォータポンプ ２９・・・ラジェータ ３５・・・バタフライバルブ ３７・・・モータ・アクチュエータ ３８・・・制御装置。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンと、このエンジンのウォータジャケット
   と、このウォータジャケットの上部と下部に冷却水通路
   を介して連絡するラジエータと、このラジエータで冷却
   された冷却水を下部の冷却水通路を介してエンジンへ強
   制循環するウォータポンプと、上記ウォータジャケット
   の上部と下部とに連絡するバイパス通路と、上記エンジ
   ンの冷却水通路に設置される水温センサと、上記ラジエ
   ータの冷却水導入部に設けられるバタフライバルブと、
   このバタフライバルブを開閉操作するモータ・アクチュ
   エータと、上記水温センサからの温度信号に基づいて、
   所定温度外の時に上記モータ・アクチュエータへ弁開閉
   指令を出力し、所定温度に成るように指令を出力する制
   御部とによって構成したことを特徴とする水冷式エンジ
   ンの冷却制御装置。