JPH1089071A - エンジンの冷却水温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車のエンジン冷却水温度の冷却を、
二つの設定温度で制御するようにして、エンジン冷却性
能とヒーター性能の双方を向上させる。 【解決手段】 エンジン冷却水温度を制御するサーモス
タットを、高い温度で開弁する第１のサーモスタット３
０と、低い温度で開弁する第２のサーモスタット３１の
２個で構成し、それらの間に介装した電磁弁３３をヒー
タースイッチ３２で制御する。ヒーターを使用するとき
には高い温度の第１のサーモスタット３０で制御してヒ
ーター性能を向上させる。ヒーターを使用しないときに
は低い温度の第２のサーモスタット３１で制御してエン
ジン冷却性能を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
の冷却系に使用する、エンジンの冷却水温度制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用のエンジンは、循環する冷却水
によって冷却するようになっている。すなわち、エンジ
ンのウォータジャケットとラジエータとを閉じた循環回
路で接続し、ウォータポンプで冷却水を循環させること
により、エンジンのウォータジャケットで高温となった
冷却水を適温まで下げるようにしてある。ラジエータの
冷却水入口にはサーモスタットが設けられ、冷却水の温
度に応じてラジエータを通すかバイパスさせるかの制御
をして、循環する冷却水の温度を一定に保つようにして
いる。

【０００３】図６は、従来一般的に用いられている自動
車用エンジンの冷却系統の概略を示すものである。この
図において１はエンジンであり、２はインテークマニホ
ールド、３はシリンダブロック、４はエンジン１のクラ
ンクシャフトによって駆動されるウォータポンプを示
す。ウォータポンプ４の出口側は水路５によってサーモ
スタット装置６に接続されている。

【０００４】サーモスタット装置６の出口側は二つの水
路７，８に分岐され、一方の水路７はラジエータ９の入
口側に、他方の水路８はヒーターユニット１０の入口側
に接続されている。ラジエータ９の出口側に接続された
水路１１とヒーターユニット１０の出口側に接続された
水路１２は、ともに、先端がウォータポンプ４の入口側
に接続された水路１３に接続されている。

【０００５】サーモスタット装置６は、サーモスタット
ケース１４の内部が仕切り壁１５で、エンジンの冷却水
導入室１６と冷却水排出室１７の２室に画成されてお
り、この冷却水導入室１６と冷却水排出室１７の２室
は、その間に設けられたサーモスタット１８が開弁した
ときに連通するようになっている。

【０００６】サーモスタット１８は略図的に示してある
が、サーモワックス１９が膨張するとき図の下方に動く
ロッド２０を介して弁体２１が動き、仕切り壁１５との
間に隙間を形成したとき、冷却水導入室１６と冷却水排
出室１７を連通させ、収縮して閉じたとき遮断する構造
になっている。そして水路５と水路８は冷却水導入室１
６に、また水路７は冷却水排出室１７に接続されてい
る。２２は弁体２１を図の上方に付勢するスプリングで
ある。

【０００７】この回路においては、エンジン１のシリン
ダブロック３のウォータジャケット内の熱交換により温
度上昇する冷却水の温度が、一定値（たとえば８８℃）
に達するまではサーモスタット１８が開弁しないように
して使用する。このときにはエンジン１のウォータポン
プ４を出た冷却水はヒーターユニット１０には送られる
が、ラジエータ９には送られない。したがってヒーター
ユニット１０は機能するが、ラジエータ９は機能しな
い。

【０００８】エンジン１が始動してから時間が経過し、
冷却水温度が一定値まで上昇すると、サーモスタット１
８が開弁する。これによりサーモスタットケース１４の
冷却水導入室１６に入った冷却水は開弁したサーモスタ
ット１８を通り、冷却水排出室１７からラジエータ９に
も流れる。これにより、ラジエータ９を通過する空気流
に熱変換され、効率的な冷却作用が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来一般
的に用いられている自動車用エンジンの冷却系統では、
サーモスタット１８の開弁温度をラジエータ９の作動温
度にのみ合わせていたので、その設定温度を高くする
と、設定温度に達するまでは冷却水がラジエータ９に向
かわずにヒーターユニット１０のみに流れるので、熱エ
ネルギーのすべてを消費できてヒーターユニット１０の
性能が向上する反面、エンジンの冷却性能は低下するこ
とになる。一方、設定温度を低くすると、冷却水の大半
はラジエータ９で冷却されるので冷却効率が向上する反
面、ヒーター性能が低下する問題が生ずる。

【００１０】そこで従来は、エンジン冷却水の冷却性能
と、ヒーター性能の両者の兼ね合いで設定温度を決めて
いた。そしてエンジン冷却水の冷却性能を優先すること
もあった。このため妥協的な温度となり、大型車両等に
おいてヒーターユニットの容量が大きいときやヒーター
ユニットを複数個使用するときなどには、十分なヒーー
ター性能を得るのが難しいこともあった。

【００１１】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あり、エンジン冷却水の冷却性能と、ヒーター性能の両
者をともに満足させるため、設定温度を異ならせた２個
のサーモスタットを用いた構造を提供しようとするもの
である。なお、先行技術として実開昭６１−１９４７３
１号公報に示されるものがある。この公報のものも、設
定温度を異ならせた２個のサーモスタットを用いる点に
おいては本発明と共通するが、そのいずれか一方のみを
使用するために振り分け弁を設けた構成となっている。
本発明は、振り分け弁を使用しない構造を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、請求項１に記載された発明に
おいては、一つのサーモスタットケースの内部に、開弁
温度を異ならせた２個のサーモスタットを、冷却水導入
室を隔離して収納すると共に、該２個のサーモスタット
の冷却水導入室の間には電磁弁を介装し、開弁温度が高
いサーモスタットの冷却水導入室に、エンジン冷却水を
導入する接続口と、ヒーターユニットへの接続口を設け
たことを特徴とする。

【００１３】そして請求項２に記載された発明において
は、内部を第１、第２の冷却水導入室と一つの冷却水排
出室とに区画したサーモスタットケースを設け、第１の
冷却水導入室と冷却水排出室との間に高い温度で開弁す
る第１のサーモスタットを介装し、第２の冷却水導入室
と冷却水排出室との間には低い温度で開弁する第２のサ
ーモスタットを介装し、第１、第２の冷却水導入室の間
にはヒータースイッチで制御され導通、遮断を行う電磁
弁を介装し、前記第１の冷却水導入室に、エンジンの冷
却水を導入する接続口と、ヒーターユニットへの接続口
を設け、冷却水排出室にはラジエータへの接続口を設け
たことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
について説明する。図示するものは本発明に係るサーモ
スタット装置２３であり、図６において符号６で示すも
のに置き換えて使用するものであるが、便宜上、同一の
部材でも異なった符号を付して説明する。このサーモス
タット装置２３は、サーモスタットケース２４の内部
を、仕切り壁２５，２６によって、第１の冷却水導入室
２７、第２の冷却水導入室２８および一つの冷却水排出
室２９に区画してある。

【００１５】サーモスタットケース２４の内部で、第１
の冷却水導入室２７と冷却水排出室２９の間には、高い
温度で開弁する第１のサーモスタット３０が介装されて
いる。また、第２の冷却水導入室２８と冷却水排出室２
９の間には、低い温度で開弁する第２のサーモスタット
３１が介装されている。そして第１、第２の冷却水導入
室２７，２８の間にはヒータースイッチ３２で制御され
導通、遮断を行う電磁弁３３が介装されている。なお、
この電磁弁３３は、ヒータースイッチ３２が閉じたとき
に閉じる形式のものである。

【００１６】第１、第２のサーモスタット３０，３１の
構造は図６におけるサーモスタット１８となんら変わる
ものではない。すなわち、サーモワックス３４が膨張す
るとき図の下方に動くロッド３５を介して弁体３６が動
き、仕切り壁２６との間に隙間を形成したとき、第１の
冷却水導入室２７と冷却水排出室２８を連通させ、収縮
して閉じたとき遮断する構造になっている。３７は弁体
３６を図の上方に付勢するスプリングである。第１、第
２のサーモスタット３０，３１の開弁温度を異ならせる
には、サーモワックス３４とスプリング３７のバランス
点を変えればよい。

【００１７】この構造のサーモスタット装置２３には、
第１の冷却水導入室２７に接続口３８，３９が設けられ
ており、冷却水排出室２８に接続口４０が設けられてい
る。そして接続口３８は図６における水路５に接続し、
接続口３９は図６における水路８に接続する。さらに接
続口４０は図６における水路７に接続して使用する。サ
ーモスタット装置２３以外の部分は、図６と全く同様で
ある。

【００１８】図１ないし図３について作動を説明する。
高い温度で開弁する第１のサーモスタット３０の作動温
度を８８℃、低い温度で開弁する第２のサーモスタット
３１の作動温度を７０℃とすると、エンジンの始動直後
で冷却水温度が７０℃に達するまでは第１、第２のサー
モスタット３０，３１は、ともに開弁しない（図１の状
態）。このときヒータースイッチ３２を閉じなければ電
磁弁３３も開弁しているので、第１、第２の冷却水導入
室２７，２８は連通している。

【００１９】このときには、接続口３８から第１の冷却
水導入室２７に入った冷却水は接続口３９からヒーター
ユニット（図６参照）に流れるが、冷却水の温度が低い
ので、十分には機能しない。

【００２０】エンジン始動からある程度の時間が経過し
て冷却水の温度が高くなると、まず、７０℃で開弁する
第２のサーモスタット３１が開弁し、続いて８８℃で作
動する第１のサーモスタット３０が開弁する。このとき
ヒーターを使用するためにヒータースイッチ３２を閉じ
ると電磁弁３３は閉じるので、第１、第２の冷却水導入
室２７，２８は遮断され、冷却水が第２の冷却水導入室
２８に回ることはない。

【００２１】図２に示すように、冷却水は開弁した第１
のサーモスタット３０を通り、接続口３９からヒーター
ユニットに流れるとともに、冷却水排出室２９の接続口
４０からラジエータに向かう。このときには冷却水温度
が８８℃以上と高いことから、ヒーターユニットも十分
に機能する。

【００２２】図３に示す状態は、エンジンの冷却水温度
が７０℃を越え、８８℃に達しないときで、ヒーターを
使用しない場合である。このとき、エンジンからの冷却
水はヒーターユニットへは向かうが、冷却水温度が上記
範囲内にあるため、高い温度で開弁する第１のサーモス
タット３０は開弁せず、第１の冷却水導入室２７に入っ
た冷却水は第１のサーモスタット３０を介しては冷却水
排出室２９に流れない。

【００２３】ヒーターを使用しないため、ヒータースイ
ッチ３２が開いており、これにより電磁弁３３が開くの
で、接続口３８から第１の冷却水導入室２７に入った冷
却水はこの電磁弁３３を通って第２の冷却水導入室２８
に入る。第２のサーモスタット３１は開弁しているの
で、冷却水はここを通って冷却水排出室２９に入り、接
続口４０からラジエータに向かう。

【００２４】図４は、エンジン冷却水の温度とエンジン
始動からの経過時間との関係を示すものである。この図
から分かることは、８８℃で制御するときの方が、７０
℃で制御するときより、同一温度に達する時間が少々短
いことである。このため、図２に示すようにヒーターユ
ニットを使用するためにヒータースイッチ３２を閉じた
ときにはエンジン始動から短い時間でエンジン冷却水が
高い温度になるので、ヒーター性能が向上する。

【００２５】図５は、エンジン出力とエンジン回転数と
の関係を示すものである。この図から分かることは、エ
ンジン冷却水の温度は、８８℃で制御したときよりも７
０℃で制御する方が、同一の回転数では出力が高いこと
である。これは、エンジンの冷却性能が向上するからで
あり、ノッキング限界が向上し、エンジン回転数全域で
高出力が得られて夏季の熱害に対処できることになる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
たエンジンの冷却水温度制御装置であり、開弁温度が異
なる２個のサーモスタットを使用し、作動温度が低いサ
ーモスタットの上流側に、ヒータースイッチで制御され
る電磁弁を介装し、この電磁弁をヒータースイッチでオ
ン、オフ制御するようにしたものであるから、電磁弁が
閉じていれば、エンジンからの高温の冷却水はそのまま
ヒーターユニットに送られ、ヒーター性能を高めること
ができる。ヒーターを使用しないために電磁弁が開いて
いるときには、冷却水は低い温度で開弁するサーモスタ
ットを介してラジエータに流れるので、冷却効率が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示す模式図であ
る。

【図２】図１のものにおいて電磁弁が閉じ、一方のサー
モスタットが開弁した状態を示す模式図である。

【図３】図１のものにおいて電磁弁が開き、他方のサー
モスタットが開弁した状態を示す模式図である。

【図４】エンジン冷却水の温度とエンジン始動からの経
過時間との関係を示すグラフである。

【図５】エンジン出力とエンジン回転数との関係を示す
グラフである。

【図６】従来一般的に用いられている自動車用エンジン
の冷却系統の概略を一部斜視図で示す系統図である。

【符号の説明】

１ エンジン ９ ラジエータ １０ ヒーターユニット ２３ サーモスタット装置 ２４ サーモスタットケース ２５ 仕切り壁 ２６ 仕切り壁 ２７ 第１の冷却水導入室 ２８ 第２の冷却水導入室 ２９ 冷却水排出室 ３０ 第１のサーモスタット ３１ 第２のサーモスタット ３２ ヒータースイッチ ３３ 電磁弁 ３８ 接続口 ３９ 接続口 ４０ 接続口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つのサーモスタットケースの内部に、
   開弁温度を異ならせた２個のサーモスタットを、冷却水
   導入室を隔離して収納すると共に、該２個のサーモスタ
   ットの冷却水導入室の間には電磁弁を介装し、開弁温度
   が高いサーモスタットの冷却水導入室に、エンジン冷却
   水を導入する接続口と、ヒーターユニットへの接続口を
   設けたことを特徴とするエンジンの冷却水温度制御装
   置。
2. 【請求項２】 内部を第１、第２の冷却水導入室と一つ
   の冷却水排出室とに区画したサーモスタットケースを設
   け、第１の冷却水導入室と冷却水排出室との間に高い温
   度で開弁する第１のサーモスタットを介装し、第２の冷
   却水導入室と冷却水排出室との間には低い温度で開弁す
   る第２のサーモスタットを介装し、第１、第２の冷却水
   導入室の間にはヒータースイッチで制御され導通、遮断
   を行う電磁弁を介装し、前記第１の冷却水導入室に、エ
   ンジンの冷却水を導入する接続口と、ヒーターユニット
   への接続口を設け、冷却水排出室にはラジエータへの接
   続口を設けたことを特徴とするエンジンの冷却水温度制
   御装置。