JPS60169623A - 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ＩＪＪ装侃、特にニンジン
に流入する流入冷却水の温度に応じて適切に冷却制御覆
るようにした冷却装置に関Ｊ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
周囲のウォーターシャグツ１〜に供給すると共に、該シ
リンダを冷却で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、該ウジュータによって低温に冷却し
た土ぐ１ｑびウォータージャケット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。

この冷却方式においでは、冷却水の循環通路における１
゛モ の開閉弁を備え、冷却水温に応じて該開閉弁の開度を増
減さけることにより冷却水の循環Φ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り−るように
なっているが、このに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、応答遅れを少なく覆るためには上
記開閉弁の動作速度を速くし、冷却水湿が所定値より高
い場合に冷却水の循ＩＩ爵を速かに増加さけるようにす
ればよいが、このようにすると二しンジンに流入する冷
５１水の温度が外気温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７ｄｌ水温が所定値以下に大きく
アンターン：Ｊ−１−りることになり、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−りる／ｊめには１．記聞閉弁の動作
速度を遅くづ”ればよいが、そう覆ると制御の応答遅れ
が著しくなっＣ１冷却水温が高い場合に所定値まで低下
づるのに長時間を要づることになり、そのため例えば］
ニ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Ａ−バーヒートリ−る危険性が生じる。

ところで、水冷式エンジンの冷Ｎ１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でも、」−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１ンジンが過冷却の状態となる問
題に着目したもので、冷却系統の冷ムＩＪ能力を規制り
る流１ｔｊ制御弁等の冷却規制装置と、シリンダ壁温度
に相関Ｊ８信号を出力するセンタど、このセンタの出力
（５一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１−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Ｃ該温度が所定値とな
るように冷却規制装置をノイードバック制御するように
し／ｊ　ｂのである。しかし、この弁明においても、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１ｆｆｉ　ｇ：　ｖ変化りるのに応答遅れが
あって、これを少なくしようとづれば、特に流入冷７Ｊ
Ｊ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、クジュータとつＡ−ラージ１フケツ１−との
間の冷却水の循環量を調整することにより冷却水温を制
御するようにした冷Ｎ１装置にお（プる上記のような問
題に対処するもので、冷却水の循環ｍを調整層る開閉弁
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
づる流入冷却水温に応じで変化さけることにより、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層ることを［二１的と゛り
る。

（発　明　の　構　成） 本発明に係る冷１１装首は、」記目的のため次のように
構成される。

即ち、ラジェータど、１ンジンのシリンダ周囲に設けら
れたウォータージャウラ１〜と、該クジュータとジＶケ
ッ１−どの間で冷ｆＡ＋水を循環さぼる冷却水通路とを
設（プた水冷式］−ンジンにおいて、冷却水温に関連ジ
る信弓を出力りる冷月１水温検知手段と、上記ラジェー
タとつＡ−ターンせケラｌ〜との間の冷却水の循環量を
調整層る開閉弁等の調整装置と、」二記冷却水温検知手
段の出力に応じて調整装置を作動さ仕て冷却水の循環量
を制ａｌｌ　？ｌ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ａｌｌりるように構成
する。そして、これらの構成に加えＵ、エンジンに流入
する流入冷却水の温度を検知する流入冷却水温セン］ノ
と、該センタの出力を受（）で流入冷ム（ｊ水温が低い
ｌｌ＋’＋に上記冷却水温制御手段による調整装置に苅
りる制御利得を小さくするｉ制御利ｊｑｉＩＩＩＪ御手
段とを備える。

このような構成によれば、流入冷却水温が１１（い時に
冷１１〕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、通常時における応答
遅れを生じることなく、流入冷７Ｊ１水温が低いことに
よる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」ント１」−ルされ
るものの他、従来用いられている１ノ−−モスタット式
の開閉弁を用いることもできる。この場合、流入冷却水
温に応じて例えば通路面積を増減さぼることにより冷却
水の循環ｎｉ制Ｕ＋＋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（説明りる。

第１図に承りように、エンジン１にはシリンダ２・・・
２の周囲につＡ−ラージ１フケツ１〜３が設【プられて
いると共に、該ジせケラト３の出口３ａがエンジン１の
近傍に備えられたウジ１−タ４０八口４ａに、該ジャケ
ラ１〜３の人口３ｂがラジェータ４の出口４１）に夫々
パ、イブ５，６を介しＣ接続され、該ジャケット３とラ
ジ」−−９４との間に冷却水の循環通路７が形成されて
いる。また、つＡ−タージャクツ１へ３における人口３
ｂの近傍には当該エンジン１のクランク軸８にＪ：っで
ベル１−９を介して駆動される冷７ｉ１１水ポンプ１０
が設けられているとノ（に、ジ１１ケツ］へ３の１１目
−１３８には該出口３ａからバイブ５ないしラジェータ
４側への冷却水の流出量（循１１　ｉｎ、　）を増減さ
ける調整装置として開閉弁１１が備えられＣいる。ここ
で、つ７１−ラージＡ１クツ１〜３の出Ｄ　３　ａど入
目３１）との間には、開閉弁１１の閉鎖時に冷却水をラ
ジェータ４に供給りることなく循環さけるバイパス通路
１２が設けられている。

また、つＡ−タ〜ジ１１グツ１−３にお（）る上記間閉
弁１１の直上流位置にはエンジン出口部における冷却水
温を検出づる水温センサ１３が備えられ、該センサ１３
から出力される水温信号△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
△が人力され、その電圧レベルと設定電圧発生回路１５
から出力される目標冷却水温に対応づる電圧レベルどを
比較して、前者の電圧レベルが後者より高い時に１″の
信号Ｂを出ノＪ′？ｌる比較回路１６と、この比較回路
１６″′の出ツノ信号Ｂを積分づる積分回路１７ど、該
積分回路１７の出力信号Ｃを増幅りる増幅回路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「１１開弁１１に送給される。、そして、開閉弁１
１は制御信号１〕の値に応じでリフ１〜し、ウォーター
ジャケット３からバイブ５ないしラジェータ４に通じる
通路の開度を増減させるようになっている。

然してこの実施例においでは、」−記の構成に加えて、
ウォータージャケット３の入口３ｂに通じる通路１９に
ラジェータ４から該ジＡ・フット３に流入する流入冷却
水の温度を検知Ｊる流入冷Ｗ水渇ｔ＝ンサ２０が備えら
れ−Ｃいると共に、該センサ２０の出力信＋４　［Ｅが
入力されζ′流流入冷却水含所定の関数関係に従って関
数値に変換する関数回路２１と、該関数回路２１の出力
信号Ｆに応じ゛（積分定数を設定Ｊる積分定数設定回路
２２とが備えられ、これらにより第２図に示１ように流
入冷ＮＪ水濡が低いほど小さくなる積分定数が設定され
るようになりＣいる。モし−Ｃ１この積分定数が上記制
御回路１４における積分回路１７に信号Ｇとし−（入力
され、該積分回路１７において比較回路１６の出力信号
Ｂを積分処ｇ４る際の積分定数としで用いられるように
なっている。

尚、１記積分回路１７と積分定数設定回路２２とは、例
えば第３図に承りように抵抗２３ど＝］ンデン（、＋　
２　／Ｉとで構成されると共に、このコンデン′ｖ２４
が関数回路２１の出力信号「に応じで容昂が変化Ｊる可
変容量」ンデンリとされ、これにより積分定数が１−記
のように変化りるようになっている。

次に」記実施例の作用を説明する。

今、１ンジン１を始動さけたものとりるど、クランク軸
８によってベル１−９を介して冷７．（＋水ポンプ１０
が駆動されることにより、つＡ−タージｌ／ケッ１〜３
内の冷ムｆ１水が入口３ｂ側から各シリンダ２・・・２
の周囲を通り−Ｃ出口３　ａ側に流さ４′するが、９ｆ
３動直後におい（は冷１ｉＩｌ水渦は低いのＣ１に記ジ
トケツ［〜３の出［１３ａの近傍に備えられた水温セン
サ１３から水濡信号△が人ツノされる制御回路１４にお
い（は比較回ｒ８１６の出力が”　ｏ　”であり、従っ
て該制御回路１４から開開弁１１に送給される制御信＠
Ｄｂ”０”で、該開開弁１１はｌ記出口３ａを閉じＩこ
状態にある。従っ（、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（、バイパス通路１２を通って循
環づることにイ【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４図（１）に実線ａで小Ｊように冷却水
温が上昇し、該水温が設定値１”ｏ（例えば８５℃）に
達した時点で水温センサ−゛１３がらの水温信号Ａの電
圧レベルが制御回路１／Ｉにおける設定電圧発生回路１
５の出ノ、７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４図（２）に符号すで示づよう
に゛１パに転じ、これに伴って積分回路１７の出力信号
Ｃが同図（３）に符号Ｃで示で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ａｌｌ信月１）どして上記開閉弁
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１６号０）の出カ伯の上背に従って増
大する。これにより、つＡ−タージャケラ］へ３内の冷
却水は開閉弁１１の開度に対応してラジＴ−夕４に供給
され、該ラジェータ４を通過する冷却水の循環量が次第
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ｍ
が増大Ｊ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Ｔ、　ｏ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４図（２）に符号ｂ′で示１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
制御信号りの値が同図（３）に符号Ｃ′で示すように減
少１ノ始め、これに伴って上記開１１１弁１１の開度、
即１５シジＩ　−タ４を通過する冷却水の循環量が減少
づる。その／ｊめ、冷１ｊｌ水渇は一定温度まで低下し
た接、１りび上昇し、その結果、第４図（１）に実線ａ
で示ずようにウォータージせケラト出口３ａにおりる冷
却水温が設定値１−　ｏ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
温が低い等のためラジ土−夕４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が低い時は、１Ｆｉｌ
　ｆｆＪ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ット出口３ａに
おける冷却水−の低下が急激となる。その１．：め、第
４図（１）に鎖線ａ′で示すように冷却水温は設定値Ｔ
　（１以下に大きくアンダーシュー１〜し、Ｃれに伴っ
Ｃハンチングが著しくなる。しかし、流入冷却水温が低
くなると、これを示す流入冷却水温センサ２０の出力信
Ｑ　ＩＥが関数回路２１を介して入力される積分定数設
定回路２２は第２図に示りＪ：うに小さな値の積分定数
を設定し、この積分定数に塁づいて制御回路１４の積分
回路１７が比較回路１Ｇの出力信号Ｂを積分することに
なる。そのため、該積分回路１７から出力される信号０
は第４図（３）に点線ｃ　ＩＴ　（ｘ承りように勾配が
緩かになる。このことは、制御回路１４による開閉弁１
１に対する制御の制御利ｊｑが小さくなり、冷却水温が
設定値Ｔｏを超えた場合にお番」る開閉弁１１の開弁速
度ないしラジＪ、−夕４を通過する冷却水循環量の増加
速度が緩かになることを意味覆る。その結果、流入冷却
水温が低いにも拘らず、ウォータージャクツ１〜出口３
８にお【プる冷却水温の低下が緩かになり、第４図（１
）に実ｗＡａで示すようにアンダーツ１−ト或いはハン
チングが軽減されることになる。

尚、制御利得或いは積分定数を当初から小さな値に設定
しでおくと、流入冷却水温が低い場合におＧ−Ｊる上記
のようなハンチングは防止されるが、王の反面、流入冷
却水濡が狛に低くない通常の場合に応答遅れの問題が顕
著となり、そのため、例えばエンジン発熱量が大きい場
合に冷に１水温が設定値まで低下するのに長時間を要η
ることになって、エンジンがＡ−バーヒー１〜づる等の
弊害が生じる。これに対して、本案は流入冷Ｊ、１１水
温が低い場合のみ制御利得を小さく４る構成Ｃあるから
、通常時にお（プる応答遅れの問題をＩＪじることなく
、流入冷却水温が低いことによるハンチングの問題が解
消されることになる。

ここで、上記の実施例では、センサ２０によって検知さ
れる流入冷却水温のみに基づいて制御利得を変化させる
構成としたが、該流入冷却水温センサ２０の出力信号Ｅ
と、つＡ−ターン（・′ｌジット口３ａにお【〕る水温
センサ１３の出力信号Ａとに基づい−（、ジＶケット入
［’：Ｉ　３１１と出［−ビ）ａの水温の差に応じて制
御利得を変化ざぜるようにしても同様の作用が得られる
。

（発　明　の　効　果） 以上のように本発明によれば、ラジェータとつＡ−ター
ジＶケッ１へとの間の冷に１水の循環量を調整すること
により冷Ｎノ水温を制御づる水冷ｊ（Ｌンジンの冷却装
置において、流入冷Ｎ３水温レンサによって検知される
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（る制御利得を小
さくするようにしたから、通常時にお（〕る冷却水温の
制御の応答遅れ、特にエンジン発熱量が大きい場合にお
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【プ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１．７で、冷却水温が常に良
りｆ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Ｊもので、第１図は制御シス
テム図、第２図は制御特性を示すグラフ、第３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ず
電気回路図、第４図は作用を示づタイムヂャート図であ
る。 １・・・エンジン、３・・・つＡ−タージャケット、１
・・・ラジェータ、７・・・冷却水通路（循環通路）、
１１・・・調整装置（間開弁）、１３・・・冷却水温検
知手段（水温センサ）、１４・・・冷却水温制御手段（
制御回路）、２０・・・流入冷却水温センサ、２２・・
・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３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ウジュータと、エンジンのつＡ−ラージ１！ケ
   ツ１−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ッ
   トとの間の冷却水の循環量を調整する調整装置と、ト記
   冷却水温検知手段の出ツノに応じて調整装置を作動さＶ
   て冷却水温が所定値以下になるように冷却水の循環量を
   制御１−！ｌ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を検知づる流入冷却水部センザと、
   該レンザの出力を受ｔノで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得を
   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。