JPS60166713A - 水冷式エンジンの冷却装置 - 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装置、特にエンジンに流
入する流入冷却水の温度に応じて適切に冷五〇制御する
ようにした冷却装置に関する。

（従　来　技　術） エンジンの冷却方式としては、低温の冷却水をシリンダ
周囲のウォータージャケットに供給すると八に、該シリ
ンダを冷却することによって高温となった冷却水をラジ
ェータに供給し、該ラジェータによって低温に冷却した
上で再びウォータージャケラｉ〜に供給するようにした
冷却水循環式の方式が広く採用されている。

この冷ｕｌ方式においては、冷却水の循環通路におＣノ
るエンジン出口部に例えばサーモスタット式の開閉弁を
備え、冷却水温に応じて該開閉弁の開度を増減さぼるこ
とにより冷却水の循環量を制御して、エンジン出口部に
おける冷却水温を所定値に保持するようになっているが
、このような冷却水温の制御においては所謂応答遅れと
ハンチングの問題があり、次のような不具合が生じる。

つまリ、応答遅れを少なくするためには上記開閉弁の動
作速度を速くし、冷却水温が所定値より高い場合に冷却
水の循環量を速かに増加させるようにすればよいが、こ
のようにするとエンジンに流入する冷Ｎ」水の温度が外
気ｍ等との関係で低い場合にエンジンが急激に冷却され
て冷却水温が所定領収も 下に大きくアンダーシュートすることになり、これに伴
って大きな振幅のハンチングが生じることになる。また
、このハンチングを軽減するためには上記開閉弁の動作
速度を遅くすればよいが、その場合、制御の応答遅れが
著しくなって、冷却水温が高い場合に所定値まで低下す
るのに長時間を要することになり、そのため例えばエン
ジンが高負荷状態にあって発熱量が大きい時にエンジン
がオーバーヒートする危険性が生じる。

ところで、水冷式エンジンの冷却制御に関しては、例え
ば特開昭５７−１６８０１７号公報に開示された発明が
ある。これは、冷却水温を一定に制御しても、エンジン
の発熱量が運転状態によって変化するため、発熱量の少
ない低負荷時等にエンジンが過冷却の状態となる問題に
着目したもので、冷ｕ１系統の冷却能力を規制する流量
制御弁等の冷却規制装置と、シリンダ壁温度に相関する
信号を出力するセンサと、このセンサの出力に応じて上
記冷却規制装置を駆動する制御回路とを設け、該制御回
路により上記冷却規制装置を運転状態に応じて予め設定
されたテーブルに基づいて制御し、或いはシリンダ壁温
度を直接検出して該温度が所定値となるように冷却規制
装置をフィードバック制御Ｉ−５するようにしたもので
ある。しかし、この発明においても、上記冷却規制装置
が作動してから冷却水温ないしシリンダ壁温が所定値ま
で変化するのに応答遅れがあって、これを少なくしよう
とすれば、特に流入冷却水温が低い場合にハンチングが
著しくなるという上記の問題が生じる。

（発　明　の　目　的） 本発明は、ラジェータとウォータージャケットとの間の
冷却水の循環ｍを調整することにより冷７ＪＩ水渇を制
御するようにした冷却装置における上記のような問題に
対処するもので、冷却水の循環量を調整する開閉弁等の
調整装置の動作速度ないし動作量をエンジンに流入する
流入冷却水温に応じて変化させることにより、制御の応
答性を阻害することなく、流入冷却水温が低い場合のハ
ンチングを効果的に抑制することを目的とする。

（発　明　の　構　成） 本発明に係る冷却装置は、上記目的のため次のように構
成される。

即ち、ラジェータと、エンジンのシリンダ周囲に設けら
れたウォータージャケットと、該ラジェータとジャケッ
トとの間で冷却水を循環させる冷却水通路とを設けた水
冷式エンジンにおいて、冷却水温に関連する信号を出力
する冷却水温検知手段と、上記ラジェータとウォーター
ジャケットとの間の冷却水の循環量を調整する開閉弁等
の調整装置と、上記冷却水温検知手段の出力に応じて調
整装置を作動させて冷却水の循環間を制御する冷却水温
制御手段とを備え、これらにより冷却水温を所定値以下
に制御するように構成する。そして、これらの構成に加
えて、エンジンに流入する流入冷却水の温度を直接又は
間接に検知する流入冷却水温検知手段と、該検知手段の
出力を受けて流入冷に１水温が低い時に上記冷却水温制
御手段による調整装Ｖに対する制御利得を小さくする制
御利得制御手段とを備える。流入冷却水温検知手段とし
ては、例えば該流入冷却水温を直接検知するセンサ、或
いは流入冷却水温に影響を与える外気温を検出するセン
サ、更にばエンジン始動時からの経過時間から流入冷却
水温を予測させる始動時タイマ等が用いられる。

このような構成によれば、流入冷却水温が低い時に冷却
水の循環量を調整する調整装置の動作速度或いは動作量
が小さくなることにより、通常時にＪブける応答遅れを
生じることな（、冷却水温のハンチングが抑制されるこ
とになる。

尚、上記調整装置は電気的に開度をコントロールされる
ものの他、従来用いられているサーモスタット式のｆｆ
ｆｌ閉弁を用いることもできる。この場合、流入冷Ｉ１
１水温に応じて例えば通路面積を増減さけることにより
冷却水の循環量制御の制御利得が変化される。

（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図に示すように、エンジン１にはシリンダ２・・・
２の周囲にウォータージャケット３が設けられていると
共に、該ジャケット３の出口３ａがエンジン１の近傍に
備えられたラジェータ４の入口４ａに、該ジャケット３
の入口３ｂがラジェータ４の出口４ｂに夫々バイブ５，
６を介して接続され、該ジ１１クット３とラジェータ４
との間に冷却水の循環通路７が形成されている。また、
ウォータージ１７ケツ１〜３における入口３ｂの近傍に
は当該エンジン１のクランク軸８によってベルト９を介
して駆動される冷却水ポンプ１０が設けられていると共
に、ジャケット３の出口３８には該出口３ａからバイブ
５ないしラジェータ４側への冷Ｕｌ水の流出量（循環ｍ
）を増減させる調整装置として開閉弁１１が備えられて
いる。ここで、ウォータージャケット３の出口３ａと入
口３ｂとの間には、１１０閑弁１１の閉鎖時に冷却水を
ラジェータ４に供給づることなく循環させるバイパス通
路１２が設けられている。

また、つＡ−夕〜ジャケット３における上記開閉弁１１
の直上流位置にはエンジン出口部における冷ム１１水温
を検出する水温センサ１３が備えられ、該センサ１３か
ら出力される水温信号Ａが制御回路１４に入力されるよ
うになっている。この制御回路１４は、上記水温信号Ａ
が入力され、その電圧レベルど設定電圧発生回路１５か
ら出力される目標冷却水温に対応する電圧レベルとを比
較して、前者の電圧レベルが後者より高い時に１１１　
ＩＩの信号Ｂを出力Ｊる比較回路１６と、この比較回路
１６の出力信号Ｂを積分する積分回路１７と、該積分回
路１７の出力信号Ｃを増幅する増幅回路１８とを有し、
この増幅回路１８の出力信号が制御信号りとして上記開
閉弁１１に送給される。そして、ｊ１１開弁１１は制御
信号りの値に応じてリフトし、つＡ−タージャケット３
からバイブ５゛ないしラジ土−夕４に通じる通路の開度
を増減さピるようになっている。

然してこの実施例においては、上記の構成に加えて、入
口３ｂからウォータージャケット３に流入する流入冷却
水の温度を間接的に検知するものとして外気温センサ１
９が備えられていると共に、更にエンジン１の回転数を
検知する回転数センサ２０と、スロットル弁の開度や吸
気負圧等からエンジン１の負荷の大きさを検知する負荷
センサ２１どが備えられている。これらのセンサ１９〜
２１の出力信号Ｅ、Ｆ、Ｇは、夫々第１〜第３関数回路
２２〜２４に入力され、第２図（１）〜（３）に示すよ
うな特性で関数値に変換される。つまり、第１関数回路
２２は、センサ１９の出力信号Ｅが示す外気温が高くな
るに従って大きくなる関数値を出力し、第２関数回路２
３は、センサ２０の出力信号Ｆが示すエンジン回転数が
高くなるに従って小さくなる関数値を出力し、また第３
関数回路２４は、センサ２１の出力信号Ｇが示づエンジ
ン負荷が大きくなるに従って大きくなる関数値を出ノｊ
する。そして、これらの関数値を示す信号Ｅ’　、　Ｆ
′、Ｇ′は演算回路２５に入力され、所定の演算処理が
行われた後、該演算回路２５から積分定数設定回路２６
に信号Ｈとして入力される。この積分定数設定回路２６
は、第３図に示すように演算回路２５の出力信号Ｈが大
きくなるに従って大きくなる積分定数、即ち外気温が低
い程小さく、エンジン回転数が高い程小さく、またエン
ジン負荷が大きい程大きくなる積分定数を設定し、これ
を信号Ｉどじで上記制御回路１４における積分回路１７
に与える。そして、この積分定数が積分回路１７におい
て比較回路１６の出力信号Ｂを積分処理する際の積分定
数として用いられるようになっている。

尚、上記積分回路１７と積分定数設定回路２６とは、例
えば第４図に示すように抵抗２７とコンデンサ２８とで
ＩＩ４成されると共に、このコンデンサ２８が演碑回路
２５の出力信号Ｈに応じて容量が変化する可変容量コン
デンサとされ、これにより積分定数が上記のように変化
するようになっている。

次に上記実施例の作用を説明する。

今、エンジン１を始動させたものとすると、クランク軸
８によってベルト９を介して冷却水ポンプ１０が駆動さ
れることにより、つｌ−タージャケット３内の冷却水が
入口３ｂ側から各シリンダ２・・・２の周囲を通って出
口３ａ側に流されるが、始動直後においては冷ＩＩ水温
は低いので、上記ジャケット３の出口３ａの近傍に備え
られた水温センサ１３から水濡信号Ａが入力される制御
回路１４においては比較回路１６の出力が°０″であり
従って該制御回路１４から開閉弁１１に送給される制御
信号りも１１０　ＩＩで、該開閉弁１１は上記出口３ａ
を閉じた状態にある。従って、この時点では冷却水はラ
ジェータ４に供給されることなく、バイパス通路１２を
通って循環することになる。

そして、この状態でエンジン始動時からの時間が経過す
るに従って、第５図（１）に実線ａで示すように冷却水
温が上昇し、該水温が設定値Ｔｏ（例えば８５℃）に達
した時点で水温センサ１３からの水温信号Ａの電圧レベ
ルが制御回路１４にお【ノる設定電圧発生回路１５の出
力電圧レベル以上となる。そのため、比較回路１６の出
力信号Ｂが第５図（２）に符号すで示すように１″に転
じ、これに伴って積分回路１７の出力信号Ｃが同図（３
）に符号０で示すように成る一定の勾配で立ち上る。そ
して、この積分回路１７の出力信号Ｃが増幅回路１８を
介して制御信号りとして上記開閉弁１１に送給され、該
開閉弁１１の開度が制御信号Ｄ（積分回路１７の出力信
号Ｃ）の出力値の上昇に従って増大する。これにより、
ウォータージャケット３内の冷却水はＩｔｉｌ開弁１１
の開度に対応してラジェータ４に供給され、該ラジェー
タ４を通過する冷７ＪＩ水の循環量が次第に増加する。

このようにしてラジェータ４を通過する冷却水の循環量
が増大すると、冷却水温の上昇が停止し、次に該水温が
低下し始める。そして、上記設定値Ｔｏまで低下した時
点で制御回路１４における比較回路１６の出力信号Ｂが
第５図（２）に符号ｂ′で示づように０″に転じると共
に、この時点から積分回路１７の出力信号Ｃないし制御
信＠Ｄの値が同図（３）に符号０′で示すように減少し
始め、これに伴って上記開閉弁１１の開度、即ちラジェ
ータ４を通過する冷却水の循環量が減少する。そのため
、冷却水温は一定温度まで低下し−に後、再び上昇し、
その結果、第５図（１）に実線ａで示すようにつｌ−タ
ージャケット出口３ａにおける冷却水温が設定値Ｔｏを
中心に上下に変動し、ハンチングが生じることになる。

ところで、上記のような冷却水温の制御において、外気
温が低いためラジェータ４からウォータージャケット３
に流入する冷却水の温度が低い時は、１７ｆｌ１３Ｊｌ
弁１１の一定の開弁速度に対してエンジン１がより速か
に冷却されてウォータージャケラ１〜出口３ａにおける
冷却水温の低下が急激となる。

そのため、第５図（１）に鎖線ａ′で示すように冷却水
温は設定値Ｔｏ以下に大きくアンダーシュートし、これ
に伴ってハンチングが著しくなる。しかし、外気温が低
くなると、これを示ずセンサ１９の出力信号Ｅが入力さ
れる第１関数回路２２の出力Ｅ′が第２図（１）に示す
ように小さくなり、これに伴って積分定数設定回路２６
で設定される積分定数が小さくなる。そのため、制御回
路１４の積分回路１７から出力される信゛号Ｃは第５図
（３）に点線Ｃ／ｌで示すように勾配が緩かになる。こ
のことは、制哩回路１４による開閉弁１１に対する制御
の制御利得が小さくなり、冷却水温が設定値Ｔ。

を超えた場合にＪ３ける開閉弁１１の開弁速度が緩かに
なることを意味する。その結果、流入冷却水温が低いに
も拘らず、ウォータージャケット出口３ａにおける冷却
水温の低下が緩かになり、第５図（１）に実線ａで示す
ようにアンダーシュート或いはハンチングが軽減される
ことになる。

また、この実施例では、上記外気温センサ１９の他に回
転数センサ２０及び負荷センサ２１が備えられ、これら
のセンサ２０，２１によって検知されるエンジン回転数
及びエンジン負荷によってもｔ１１制御利得が変化する
ようになっている。つまり、エンジン回転数が高い時に
は冷却水ポンプ１０の回転数も高くなって、ウォーター
ジャケット３に供給される冷却水の流速が速くなり、そ
のためｎｆｌ閉弁１１の一定の開弁速度に対して冷却水
温が急速に低下し、第５図（１）に鎖線ａ′で示すよう
にハンチングが著しくなるのであるが、この場合、第２
図（２）及び第３図に示すように積分定数設定回路２６
において設定される積分定数が小さくなることにより、
流入冷却水温が低い場合と同様に、開閉弁１１の開弁速
度が緩かになってハンチングが抑制されることになる。

まｌζ、エンジン１の負荷が大きく、従ってエンジン発
熱ｍが大きい時は、冷却水温が設定値Ｔ。

を超えた時の開閉弁１１の開弁速度が緩かであると、該
冷却水温は第５図（１）に鎖線、１１１で示づ°ように
設定値Ｔｏを大きくオーバーシュー１〜し、また応答遅
れが著しくなって設定値Ｔｏまで低下するまでに長時間
を要することになり、その間にエンジン１がオーバーヒ
ートづる危険性が生じる。しかし、この場合は、第２図
（３）及び第３図に示すように積分定数設定回路２６で
設定される積分定数が大きくなるため、制御回路１４に
おける積分回路１７の出力信号Ｃは、第５図（３）に符
＠Ｃ″で示づように急勾配で上昇することになり、これ
に伴って開閉弁１１の開度が速かに増大し、ラジェータ
４を通過する冷却水の循環量が急速に増大されて、エン
ジン発熱量の増加に拘らずオーバーと−１−が防止され
ることになる。

尚、以上の実施例では、エンジンに流入する流入冷却水
の温度を検知するものとして外気温セン：す１９を用い
たが、これに代えて、ウォータージャケット３の入口３
ｂ等に流入冷ＩＪＩ水温を直接検知Ｊ′るセンサを設け
てもよく、或いは流入冷却水温が一定温度まではエンジ
ン１の始動時からの経過時間に略対応して上昇すること
を利用して、この経過時間を測定する始動時タイマによ
り流入冷ｌＪ＋水温を間接的に検知するようにしてもよ
い。

（梵　明　リ　効　果） 以上のように本発明によれば、ラジェータとウォーター
ジャケットとの間の冷却水の循環量を調整装ることによ
り冷却水温を制御する水冷式エンジンの冷却装置におい
て、エンジンに流入する流入冷却水の温度が低い時に上
記冷却水循環量の調整を行う調整装置に対する制御利得
を小さくするようにしたから、通常時における冷却水温
の制御の応答遅れ、特にエンジン発熱■が大きい場合に
おけるオーバーヒート等を生じることなく、流入冷却水
温が低い場合における冷却水温のハンチングが抑制され
るようになる。このようにして、冷、却水温が常に良好
に制御されることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は制御シス
テム図、第２図（１）〜（３）は第１図にお（）る第１
〜第３関数回路の出力特性図、第３図は第１図における
積分定数設定回路の出ツノ特性図、第４図は第１図にお
ける積分回路と積分定数設定回路の具体例を示す電気回
路図、第５図は作用を示すタイムチャート図である。 １・・・エンジン、３・・・ウォータージャケット、４
・・・ラジェータ、７・・・冷ｕ１水通路（循環通路）
、１１・・・調整装置（開閉弁）、１３・・・冷却水温
検知手段（水温センサ）、１４・・・冷却水温制０１１
手段（制御回路）、１９・・・流入冷ＩＩ水温検知手段
（外気温センサ）、２６・・・制御利得制御手段（積分
定数設定回路）。 出願人　東洋工業株式会社 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ラジェータと、エンジンのつＡ−タージャケッ
   トと、該ラジェータとジャケットとの間で冷却水を循環
   させる冷却水通路と、冷却水温に関連する信号を出力す
   る冷却水温検知手段と、上記ラジェータとジャケラ１〜
   との間の冷却水の循環量を調整する調整装置と、上記冷
   却水温検知手段の出力に応じて調整装置を作動させて冷
   却水温が所定値以下になるように冷２１水の循環口を制
   御する冷却水温制御手段と、エンジンに流入する流入冷
   却水の温度に関連する信号を出力する流入冷却水温検知
   手段と、該検知手段の出力を受けて流入冷却水温が低い
   時に上記冷却水温制御手段による冷却水循環量制御の制
   御利４ｑを小さくする制御利得制御手段とからなる水冷
   式エンジンの冷却装置。