JPH0849537A - エンジン冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子制御装置を必要とすることなく、１個の
水温検出スイッチ１７を用いるのみで、エンジン冷却水
温をエンジン負荷に応じて良好に制御する。 【構成】 ラジエータ３の出口タンク３ｄ内に、水温検
出スイッチ１７を配置するとともに、この水温検出スイ
ッチ１７の感温部材１７ｅが配設されている冷却水室１
３ａに、隣接して切替弁１９を設置し、エンジン低負荷
時には切替弁１９により前記冷却水室１３ａにコア部３
ｃで冷却された後の低温の冷却水を供給し、一方エンジ
ン高負荷時には切替弁１９により前記冷却水室１３ａ
に、ラジエータ３の上部タンク３ａからの高温冷却水を
供給する。これにより、エンジン高負荷時には低負荷時
に比して水温検出スイッチ１７が早めにオンし、冷却フ
ァン９の稼働率が増大して、ラジエータ冷却能力が上昇
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等のエンジン（内
燃機関）の冷却水温度をエンジン負荷に対応して良好に
制御可能な制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の制御装置としては、実開
昭６３−１５８５３３号公報、実開昭６０−８８０２７
号公報等において、エンジン冷却水温、エンジン負荷等
をセンサで検出し、その検出信号を電子制御装置に入力
し、この電子制御装置にて入力信号を演算して電動式冷
却ファンの作動水温をエンジン負荷等に応じて変化させ
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、上記従
来装置は、水温センサの他に、エンジン負荷センサが必
要となり、さらにこれらセンサの検出信号を演算処理す
る電子制御装置（マイクロコンピュータ等）が必要とな
り、システム全体を構成する部品数が多くなり、製品コ
ストが高くなるという問題がある。

【０００４】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
電子制御装置を必要とすることなく、しかも１つの水温
検出手段を用いた、極めて簡単な構成でエンジン冷却水
温をエンジン負荷に対応して良好に制御できる制御装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１記載
の発明では、エンジン冷却水が流入する入口側タンク
（３ａ）、エンジン冷却水が流出する出口側タンク（３
ｄ）、およびこの両タンク（３ａ、３ｄ）の間に設けら
れ、エンジン冷却水と冷却空気とを熱交換してエンジン
冷却水を冷却するコア部（３ｃ）を有するラジエータ
（３）と、このラジエータ（３）に冷却空気を送風する
冷却ファン（９）と、前記コア部（３ｃ）を通過して冷
却されたラジエータ（３）出口側の冷却水温を検出可能
な部位に設置された水温検出手段（１７）と、エンジン
の負荷に応じて作動し、エンジン低負荷時には前記水温
検出手段（１７）にラジエータ（３）出口側の冷却水を
供給し、エンジン高負荷時には前記水温検出手段（１
７）にラジエータ（３）入口側の冷却水を供給する冷却
水切替供給手段（１９、２４）とを備え、前記水温検出
手段（１７）の検出水温に応じて前記冷却ファン（９）
の作動を制御するようにしたエンジン冷却装置を特徴と
している。

【０００６】請求項２記載の発明では、請求項１に記載
のエンジン冷却装置において、前記冷却水切替供給手段
は、エンジンの吸気負圧により作動する負圧アクチュエ
ータ（２４）と、この負圧アクチュエータ（２４）によ
りエンジン冷却水流路の切替作動を行う切替弁（１９）
とから構成されていることを特徴とする。請求項３記載
の発明では、請求項１または２に記載のエンジン冷却装
置において、前記水温検出手段（１７）および前記冷却
水切替供給手段（１９、２４）が前記出口側タンク（３
ｄ）に設置されていることを特徴とする。

【０００７】請求項４記載の発明では、請求項１ないし
３のいずれか１つに記載のエンジン冷却装置において、
エンジン（１）と前記ラジエータ（３）との間の冷却水
回路に、前記ラジエータ（３）への冷却水の供給をエン
ジン冷却水温に応じて断続するサーモスタット（７）を
有し、前記冷却水切替供給手段（１９、２４）は、エン
ジン低負荷時には前記水温検出手段（１７）および前記
サーモスタット（７）にラジエータ（３）出口側の冷却
水を供給し、エンジン高負荷時には前記水温検出手段
（１７）および前記サーモスタット（７）にラジエータ
（３）入口側の冷却水を供給するように構成されている
ことを特徴とする。

【０００８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。

【０００９】

【発明の作用効果】請求項１〜４記載の発明によれば、
上記技術的手段を有しているため、エンジン低負荷時に
は、水温検出手段（１７）がラジエータ出口側冷却水の
水温を検知して、冷却ファン（９）の作動を断続制御す
ることにより、冷却水温を所定温度に制御できる。

【００１０】一方、エンジン高負荷時には、水温検出手
段（１７）に、コア部（３ｃ）で冷却される前の、ラジ
エータ入口側の冷却水を供給するようにしており、この
ラジエータ入口側の冷却水は、エンジン（１）からの吐
出直後の高温の冷却水であって、ラジエータ出口側の水
温より高い温度（通常５〜７°Ｃ程度高い）になってい
るため、エンジン高負荷時には、水温検出手段（１７）
の設定温度が同一であっても、検知対象の水温が高いた
め、その分だけ、水温検出手段（１７）が設定温度を検
知する時期が早くなり、冷却ファン（９）の稼働期間が
長くなるため、高負荷時における水温を低下できる。

【００１１】このように、エンジン高負荷時の冷却水温
を低下できるので、エンジン出力の向上、燃費向上を図
ることができる。従って、複雑で高価な電子制御装置を
必要とすることなく、しかも１つの水温検出手段を用い
た、極めて簡単な構成でエンジン冷却水温をエンジン負
荷に対応して良好に制御できるという効果が大である。

【００１２】上記作用効果に加えて、請求項４記載の発
明によれば、前記冷却水切替供給手段（１９、２４）に
よって、エンジン低負荷時には前記水温検出手段（１
７）および前記サーモスタット（７）にラジエータ
（３）出口側の冷却水を供給し、エンジン高負荷時には
前記水温検出手段（１７）および前記サーモスタット
（７）にラジエータ（３）入口側の冷却水を供給するよ
うにしているから、エンジン高負荷時にサーモスタット
（７）も高温のラジエータ入口側冷却水温を感知する。

【００１３】従って、エンジン高負荷時に、冷却水温の
低下に伴って、サーモスタット７がラジエータ３の出口
側流路を閉じようとするのを確実に阻止でき、そのた
め、ラジエータ３への冷却水量の減少が発生せず、エン
ジン高負荷時の水温低減効果をより一層増大できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。 （第１実施例）図１〜図５は第１実施例を示し、図１に
おいて、１は自動車の水冷式エンジン、２はエンジン１
により駆動される水ポンプで、エンジン１の冷却水回路
内に冷却水を循環させるものである。３は冷却水を冷却
するラジエータで、上部タンク（入口側タンク）３ａの
入口パイプ３ｂは連結ホース４を介して、エンジン１の
冷却水出口通路５に接続されている。

【００１５】３ｃはラジエータ３のコア部で、図示しな
い偏平チューブとコルゲートフィンとからなり、冷却水
と冷却空気との間で熱交換を行う熱交換部を構成する。
３ｄは下部タンク（出口側タンク）で、その出口パイプ
３ｅは連結ホース６を介して、サーモスタット７の冷却
水入口部に接続されている。なお、上部タンク３ａの頂
部には注水口３ｆが設けられ、この注水口３ｆには脱着
自在な注水蓋３ｇが装着されている。

【００１６】上記サーモスタット７はエンジン冷却水温
度に応動して体積が変化する感温部材（ワックス等）を
内蔵し、この部材の体積変化により水回路の切替を行う
もので、エンジン冷却水温が所定温度に上昇するまで
は、ラジエータ３の冷却水出口側の連結ホース６の回路
を閉じて、バイパス回路８を開放し、このパイパス回路
８側に冷却水を流す。一方、エンジン冷却水温が所定温
度以上に上昇すると、サーモスタット７はラジエータ３
の冷却水出口側の連結ホース６の回路を開放するととも
にバイパス回路８側を閉じて、ラジエータ３に冷却水を
流すようにする。

【００１７】９はラジエータ３の冷却ファンで、軸流式
のファンであり、電動モータ９ａにより駆動される。９
ｂは冷却ファン９のシュラウドで、ファン９の送風流路
を区画するとともに、モータ９ａを支持する。このシュ
ラウド９ｂはラジエータ３の上下のタンク３ａ、３ｄに
取付、固定される。１０はラジエータ３の樹脂製の上部
タンク３ａに一体成形された補助パイプ、１１はこの補
助パイプ１０に一端が接続された連結パイプ、１２はラ
ジエータ３の樹脂製の下部タンク３ｄに設けられた水温
検出装置、１３はこの水温検出装置１２の樹脂製または
金属製のケースで、下部タンク３ｄにインサート成形さ
れた金属製のナット１４（図２、３参照）にボルト１５
により脱着可能に、かつＯリング１６により水密的にシ
ールされて固定されている。

【００１８】１７は水温検出スイッチで、その感温部１
７ａがケース１３内の冷却水室１３ａ内に収納されるよ
うにして、ケース１３にねじにより脱着可能に、かつＯ
リング１８により水密的にシールされて固定されてい
る。スイッチ１７内には、２個の固定端子片１７ｂ、１
７ｃと、この両端子片１７ａ、１７ｂの間を電気的に開
閉する可動導体片１７ｄと、この可動導体片１７ｄを水
温に応じて変位させる感温部材１７ｅ（感温部１７ａ内
に収納）と、可動導体片１７ｄに感温部材１７ｅに対抗
する方向の復帰力を作用させるスプリング１７ｆが内蔵
されている。スイッチ１７のハウジング１７ｇは金属製
で、前記ケース１３にネジ止め固定されている。また、
前記２個の固定端子片１７ｂ、１７ｃと金属製ハウジン
グ１７ｇとの間には図示しない絶縁材が介在され、電気
的に絶縁されている。

【００１９】前記ケース１３には、入口パイプ１３ｂが
一体成形され、このパイプ１３ｂには前記連結ホース１
１の他端が接続されている。また、ケース１３には、ラ
ジエータ３の出口タンク３ｄ内の冷却水を導入する入口
流路１３ｃが開口している。そして、この入口パイプ１
３ｂと、入口流路１３ｃとを切り替える切替弁１９がケ
ース１３内に設けられている。

【００２０】この切替弁１９の下流側は、出口流路１３
ｄを経て前記冷却水室１３ａに連通している。この冷却
水室１３ａのうち、下部タンク３ｄの出口パイプ３ｅに
対抗する部位には、冷却水室１３ａ内の冷却水を出口パ
イプ３ｅに向けて流出させる出口穴１３ｅが開口してお
り、そしてこの出口穴１３ｅは一方向弁１３ｆによって
開閉される。この一方向弁１３ｆは冷却水室１３ａから
下部タンク３ｄへの一方のみに冷却水を流すように構成
されている。

【００２１】前記切替弁１９はエンジン負荷に応じて前
記流路の切替を行うものであって、その具体的構造の一
例を図４、５により説明する。２０はエンジン１の吸気
管、２１はその絞り弁、２２はエンジン吸気系のサージ
タンク（吸気マニホルド）、２３はこのサージタンク２
２に接続された負圧ホース、２４はこの負圧ホース２３
に連結され、エンジン吸気負圧により作動する負圧アク
チュエータで、ダイヤフラム２４ａ、シャフト２４ｂ、
スプリング２４ｃ等から構成されている。

【００２２】この負圧アクチュエータ２４はケース１３
に形成された凹状の室２５内に収納され、ボルト２６に
より室２５の側壁に固定されている。２７は負圧アクチ
ュエータ２４のシャフト２４ｂに一端が回動可能に連結
されたリンクで、その他端は前記切替弁１９のシャフト
１９ａに一体に結合され、このシャフト１９ａと一体に
回動するようになっている。

【００２３】切替弁１９の弁体１９ｂは円柱状のもの
で、シャフト１９ａと一体に回動するものであり、この
円柱状の弁体１９ｂは前述した流路切替を行うための冷
却水流路１９ｃを有している。１９ｄはシャフト１９ａ
の外周部をシールするためのＯリングである。なお、図
１〜３において、２８は車載バッテリで、このバッテリ
２８から水温スイッチ１７を介して、冷却ファン９の駆
動用モータ９ａに電源が供給され、モータ９ａが作動す
るようになっている。２９はその電気回路のリード線で
ある。３０は自動車用空調装置の暖房用温水回路で、暖
房用ヒータコア３１に冷却水（温水）を供給するもので
ある。

【００２４】次に、上記構成において本実施例の作動を
説明する。図６は本実施例の作動をまとめて示すフロー
チャートであり、エンジン１が始動すると、本装置がス
タートし（Ｓ１）、次にＳ２にてエンジン１の負荷が所
定値以上か否かの判定を行う。すなわち、エンジン負荷
が所定値以下であるときは図４に示すように絞り弁２１
の開度が小さくなっており、そのためエンジン１の吸気
負圧Ｐｉが設定値Ｆ（本例では負圧アクチュエータ２４
のスプリング２４ｃのセット荷重で設定される値）より
大となり、図６のステップＳ２の判定がＮＯとなる。こ
れにより、エンジン１が低負荷走行していると判定（ス
テップＳ３）され、負圧アクチュエータ２４において
は、ダイヤフラム２４ａがスプリング２４ｃの力に抗し
て吸気負圧により図４の下側へ吸引される。

【００２５】その結果、シャフト２４ｂおよびリンク２
７が下方へ引っ張られ、リンク２７は切替弁１９のシャ
フト１９ａを中心とする回転運動を行うので、このシャ
フト１９ａも一体に回動し、切替弁１９が回動する。こ
の回動により切替弁１９は図２に示す状態、すなわち入
口流路１３ｃを出口流路１３ｄに連通させ、室１３ａ内
にラジエータ３の下部タンク３ｄ内の冷却水が供給され
る（ステップＳ４）。

【００２６】従って、水温スイッチ１７の感温部１７ａ
の感温部材17ｅはラジエータ３の下部タンク３ｄ内の冷
却水温度を感知ことになる。次に、図６のステップＳ５
に示すように、水温スイッチ１７が感知する水温Ｔｗが
冷却ファン作動設定水温ＴｗH より高い否かを判定す
る。すなわち、水温スイッチ１７は、下部タンク３ｄ内
の水温Ｔｗが設定水温ＴｗH より高いときは、２個の固
定端子片１７ｂ、１７ｃに可動導体片１７ｄが当接し
て、２個の固定端子片１７ｂ、１７ｃの間を電気的にオ
ン状態とする。これにより、モータ９ａに給電され、冷
却ファン９が作動する（ステップＳ６）。

【００２７】逆に、下部タンク３ｄ内の水温Ｔｗが設定
水温ＴｗH より低いときは、２個の固定端子片１７ｂ、
１７ｃから可動導体片１７ｄが開離して、２個の固定端
子片１７ｂ、１７ｃの間を電気的にオフ状態とする。こ
れにより、モータ９ａへの電源供給が遮断され、冷却フ
ァン９は停止する（ステップＳ７）。このように、エン
ジン低負荷時には、水温スイッチ１７がラジエータ下部
タンク３ｄ内の水温を検知して、冷却ファン９の作動を
断続制御することにより、冷却水温を所定温度に制御す
る。

【００２８】一方、自動車の登坂走行時のような高負荷
走行時には、図５に示すように、絞り弁２１の開度が増
大するので、吸気負圧Ｐｉが低下し、設定値Ｆより小さ
くなる。そのため、ステップＳ２の判定がＹＥＳとな
り、高負荷走行と判定される（ステップＳ８）。負圧ア
クチュエータ２４においては、ダイヤフラム２４ａがス
プリング２４ｃの力により図４の状態から図５のように
上側へ押し戻される。その結果、シャフト２４ｂおよび
リンク２７が上方へ押し戻され、リンク２７は前記と逆
方向に切替弁１９のシャフト１９ａを中心として回転運
動を行うので、このシャフト１９ａも一体に回動し、切
替弁１９が逆方向へ回動する。

【００２９】この逆方向への回動により切替弁１９は図
３に示す状態、すなわち入口流路１３ｃを閉じ、入口パ
イプ１３ｂを出口流路１３ｄに連通させる。従って、ラ
ジエータ３の上部タンク３ａ内の冷却水がホース１１を
経て、切替弁１９を介して、室１３ａ内に供給される
（ステップＳ９）ようになるため、水温スイッチ１７の
感温部１７ａの感温部材17ｅはラジエータ３の上部タン
ク３ａ内の冷却水温度Ｔｗを感知することになる。

【００３０】次に、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７の作動を
前述の低負荷時と同様に行う。但し、上部タンク３ａの
冷却水はコア部３ｃで冷却される前の状態（エンジン１
から吐出直後の状態）であるため、下部タンク３ｄ内の
水温より高い温度（通常５〜７°Ｃ高い）になってい
る。そのため、エンジン高負荷時には、水温スイッチ１
７の設定温度が同一であっても、検知対象の水温が高い
ため、その分だけ、水温スイッチ１７のオンになる時期
が早くなり、冷却ファン９の稼働期間が長くなるため、
高負荷時における水温を低下できる。

【００３１】このように、エンジン高負荷時の冷却水温
を低下できるので、エンジン出力の向上、燃費向上を図
ることができる。図７は上記作動による水温の挙動を図
示するものであり、水温スイッチ１７のオンオフ作動に
はハンチングを防止するためにヒステリシスが設定され
ており、図７縦軸のＴｗH は水温スイッチ１７がオンす
るときの設定水温で、ＴｗL は水温スイッチ１７がオフ
するときの設定水温である。

【００３２】図７において、線Ｘの左側はエンジン１の
低負荷走行時を示し、右側は高負荷走行時を示す。この
図７から理解されるように、本発明によれば、低負荷走
行時には従来品と同一の所望の水温を維持でき、一方高
負荷時には従来品より水温を低下させることができる。 （第２実施例）前述の第１実施例では、エンジン高負荷
時に、冷却水温の低下に伴って、サーモスタット７がラ
ジエータ３の出口側流路を閉じようとして、ラジエータ
３への冷却水量が減少し、水温低減効果を減少させる可
能性がある。

【００３３】そこで、第２実施例では図８に示すよう
に、水温検出装置１２のケース１３に、切替弁１９の出
口流路として第１の出口流路１３ｄの他に第２の出口流
路１３ｇを追加設置し、この第２の出口流路１３ｇは、
連結ホース３２を介してサーモスタット７部分に追加し
た接続パイプ３３に接続している。これにより、エンジ
ン低負荷時には切替弁１９により水温検出スイッチ１７
およびサーモスタット７にラジエータ出口側の冷却水を
供給する。一方、エンジン高負荷時には切替弁１９によ
り水温検出スイッチ１７およびサーモスタット７にラジ
エータ上部タンク３ａの高温の冷却水を供給する。

【００３４】したがって、エンジン高負荷時にサーモス
タット７が閉じようとするのをサーモスタット７への高
温冷却水の供給により確実に防止できる。なお、本発明
は上述の実施例の他にも種々の態様で実施可能であり、
例えばエンジンの負荷（吸気負圧、絞り弁２１開度等）
を電気的に検出し、その検出信号に基づいてサーボモー
タ等の電気的アクチュエータを作動させ、この電気的ア
クチュエータにより切替弁１９を切替作動させるように
してもよい。

【００３５】また、水温検出スイッチ１７および切替弁
１９を下部タンク３ｄ内でなく、下部タンク３ｄ外部の
連結ホース６の途中などの部位に設置することもでき
る。また、ラジエータ３のタンク３ａ、３ｄをコア部３
ｃの上下でなく、コア部３ｃの左右に設けるタイプのラ
ジエータにも本発明は適用できる。また、前述の実施例
では、図示を簡略化するために、水温検出スイッチ１７
でモータ９ａへの電源供給を直接断続するものとして説
明したが、水温検出スイッチ１７で制御される公知のリ
レー等のスイッチ手段を介して、モータ９ａへの電源供
給を断続制御してもよいことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図である。

【図２】第１実施例の要部断面図で、エンジン低負荷時
の状態を示す。

【図３】第１実施例の要部断面図で、エンジン高負荷時
の状態を示す。

【図４】第１実施例の要部の部分断面正面図で、エンジ
ン低負荷時の状態を示す。

【図５】第１実施例の要部の部分断面正面図で、エンジ
ン高負荷時の状態を示す。

【図６】本発明の第１実施例の作動説明用フローチャー
トである。

【図７】本発明の第１実施例による冷却水温度の挙動を
示すグラフである。

【図８】本発明の第２実施例を示す要部断面構成図であ
る。

【符号の説明】

１ エンジン ３ ラジエータ ３ａ 上部タンク ３ｃ コア部 ３ｄ 下部タンク ７ サーモスタット ９ 冷却ファン １７ 水温検出スイッチ １９ 切替弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン冷却水が流入する入口側タン
   ク、エンジン冷却水が流出する出口側タンク、およびこ
   の両タンクの間に設けられ、エンジン冷却水と冷却空気
   とを熱交換してエンジン冷却水を冷却するコア部を有す
   るラジエータと、 このラジエータに冷却空気を送風する冷却ファンと、 前記コア部を通過して冷却されたラジエータ出口側の冷
   却水温を検出可能な部位に設置された水温検出手段と、 エンジンの負荷に応じて作動し、エンジン低負荷時には
   前記水温検出手段にラジエータ出口側の冷却水を供給
   し、エンジン高負荷時には前記水温検出手段にラジエー
   タ入口側の冷却水を供給する冷却水切替供給手段とを備
   え、 前記水温検出手段の検出水温に応じて前記冷却ファンの
   作動を制御するようにしたことを特徴とするエンジン冷
   却装置。
2. 【請求項２】 前記冷却水切替供給手段は、エンジンの
   吸気負圧により作動する負圧アクチュエータと、この負
   圧アクチュエータによりエンジン冷却水流路の切替作動
   を行う切替弁とから構成されていることを特徴とする請
   求項１に記載のエンジン冷却装置。
3. 【請求項３】 前記水温検出手段および前記冷却水切替
   供給手段が前記出口側タンクに設置されていることを特
   徴とする請求項１または２に記載のエンジン冷却装置。
4. 【請求項４】 エンジンと前記ラジエータとの間の冷却
   水回路に、前記ラジエータへの冷却水の供給をエンジン
   冷却水温に応じて断続するサーモスタットを有し、 前記冷却水切替供給手段は、エンジン低負荷時には前記
   水温検出手段および前記サーモスタットにラジエータ出
   口側の冷却水を供給し、エンジン高負荷時には前記水温
   検出手段および前記サーモスタットにラジエータ入口側
   の冷却水を供給するように構成されていることを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエンジン
   冷却装置。