(57)【要約】【課題】冷却ファンの回転を停止している時には、走行風を取り込み易くして、エンジンルーム内の昇温を抑えて熱害を防止できるようにして、冷却ファンを回転する頻度を減少して、冷却ファンの駆動のために消費するエネルギーを節約することができ、しかも、制御が単純な内燃機関の冷却システム及び冷却方法を提案する。【解決手段】車両搭載のエンジン４の冷却液を外気との熱交換により冷却する熱交換器６の後部に配置され、外気を冷却ファン７に導くファンシュラウド８に開閉自在な第１のシャッタ１２と、前記熱交換器６を通過させずに車両のエンジンルーム内に取り込む通風部１１に開閉自在な第２のシャッタ１３を設けると共に、冷却液の検出温度Ｔｃｍと、温度調整手段９による冷却液の前記熱交換器６への通路の開閉状態と、前記冷却ファン７の回転を制御する電子制御ファンクラッチ７ａ用のオンオフ信号とを用いて、前記第１のシャッタ１２と前記第２のシャッタ１３の開閉制御を行うように構成する。【選択図】図１
2010025009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両搭載の内燃機関の冷却液を外気との熱交換により冷却する熱交換器と、外気を車両のエンジンルーム内に前記熱交換器を通過させずに取り込む通風部と、前記熱交換器の後部に配置され、外気を前記冷却ファンに導くファンシュラウドと、このファンシュラウドに囲まれて前記熱交換器を通過した後の外気を吸い込む、電子制御式ファンクラッチを用いた冷却ファン又は電動式の冷却ファンと、この冷却ファンへの内燃機関の回転の伝達を制御するファン回転制御装置とを備えた内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ファンシュラウドの部分に開閉自在な第１のシャッタと、前記通風部の部分に開閉自在な第２のシャッタとを設け、更に、これらの第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うシャッタ開閉制御手段を設けると共に、
前記シャッタ開閉制御手段を、前記冷却液の温度と、前記冷却液の前記熱交換器への通路を開閉する温度調整手段による前記熱交換器への通路の開閉状態と、前記電子制御ファンクラッチのオンオフ信号又は電動式の冷却ファンの駆動のオンオフ信号とを用いて、前記第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うように構成したことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
内燃機関の暖機運転及び低負荷運転では、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオフにして前記冷却ファンの駆動を停止すると共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタと前記第２のシャッタを閉じるように制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
前記温度調整手段により前記熱交換器への冷却液通路が閉じている間は、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオフにして前記冷却ファンの駆動を停止すると共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタと前記第２のシャッタを開くように制御するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
前記温度調整手段により前記熱交換器への冷却液通路が開いているが、冷却液の温度が予め設定した温度以下の場合には、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオフにして前記冷却ファンの駆動を停止すると共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタを開いて、前記第２のシャッタを閉じるように制御するように構成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項５】
前記温度調整手段により前記熱交換器への冷却液通路が開いており、かつ、前記冷却液の温度が予め設定した温度より高い場合には、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオンにして前記冷却ファンの駆動を行うと共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタと前記第２のシャッタを閉じるように制御するように構成したことを特徴とする請求項１、２、３、４記載の内燃機関の冷却システム。
【請求項６】
車両搭載の内燃機関の冷却液を外気との熱交換により冷却する熱交換器と、外気を車両のエンジンルーム内に前記熱交換器を通過させずに取り込む通風部と、前記熱交換器の後部に配置され、外気を前記冷却ファンに導くファンシュラウドと、このファンシュラウドに囲まれて前記熱交換器を通過した後の外気を吸い込む、電子制御式ファンクラッチを用いた冷却ファン又は電動式の冷却ファンと、この冷却ファンへの内燃機関の回転の伝達を制御するファン回転制御装置とを備えた内燃機関の冷却方法において、
前記ファンシュラウドの部分に開閉自在な第１のシャッタと、前記通風部の部分に開閉自在な第２のシャッタとを設け、更に、これらの第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うシャッタ開閉制御手段を設けると共に、
前記シャッタ開閉制御手段を、前記冷却液の温度と、前記冷却液の前記熱交換器への通路を開閉する温度調整手段による前記熱交換器への通路の開閉状態と、前記電子制御ファンクラッチのオンオフ信号又は電動式の冷却ファンの駆動のオンオフ信号とを用いて、前記第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うことを特徴とする内燃機関の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載の内燃機関の冷却システム及び冷却方法に関し、より詳細には、外気を取り込む冷却ファンの周囲の走行風の流れを制御することにより、エンジンルーム内の昇温を抑えると同時に、冷却ファンの回転頻度を減少して、ファン駆動で消費するエネルギーを節約できる内燃機関の冷却システム及び冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却液を内燃機関（エンジン）の内部に循環させて冷却する水冷式の内燃機関（エンジン）を搭載した車両においては、内燃機関を冷却するために、冷却液をウォーターポンプにより、シリンダ壁面のウォータージャケットに流し、この冷却液の温度が低いときはサーモスタットによる流路切り替えによりラジエータを経由させずにウォータージャケットに循環させ、冷却液の温度が高いときはサーモスタットの流路切り替えにより、ラジエータを経由させて冷却液を冷却してからウォータージャケットに循環させている。
【０００３】
このラジエータは、外気によりエンジンの冷却液と熱交換を行う熱交換器であり、冷却液の熱は外気に伝熱され、冷却液の温度は低下する。このラジエータを冷却する外気は、車両が停止している場合には、ラジエータの後方に配置された冷却ファンの駆動によって、車両が走行している場合は走行風と冷却ファンの駆動によって、ラジエータに吸い込まれる。この吸い込まれた外気はエンジンルームのアンダーカバーの開口部から車両の外に流出する。
【０００４】
また、冷却ファンは、ファンの駆動力にエンジン回転を用いるエンジン駆動式の冷却ファン（エンジン駆動ファン）と直流モータを用いる電動式の冷却ファン（電動ファン）とがある。このエンジン駆動式の冷却ファンでは、エンジンの回転軸との間に粘性式ファンクラッチ（オートファンカップリング）あるいは電子制御式ファンクラッチ等のファンクラッチを設けて、ラジエータを通過する空気の温度を検出して、この検出温度に基づいてクラッチをオンオフして冷却ファンの回転を制御している。
【０００５】
この粘性式ファンクラッチの場合には、エンジンの冷機始動時等の、冷却液の温度が低くてラジエータに関して、冷却ファンの駆動が不要な状態であっても、完全にクラッチを切らずに、数百回転程度のつれ回りが冷却ファンに生じるように設定して、外気を冷却ファンにより吸引してエンジンルームを換気してエンジンルーム内の温度上昇を抑えている。
【０００６】
また、電子制御式ファンクラッチ（又は電動式の冷却ファン）を採用した場合には、電子制御により、エンジン冷却液の水温や車速等に応じて適切な回転数となるように冷却ファンへの回転伝達量（又は電動モータの回転量）を調節している。これにより、冷却に必要なときにだけ必要な回転数で冷却ファンを駆動し、燃費の向上、エンジンの暖機性能の向上、エンジン出力の向上を図っている。この場合においても、冷却液の温度が上昇しなくてもエンジンルームの換気用に冷却ファンを駆動する必要がある。
【０００７】
一方、ラジエータとその近傍の外気の流れを制御するために、シャッタを設けて、車速や冷却水の温度で、シャッタの開閉制御を行う内燃機関の冷却システムも提案されてある。
【０００８】
例えば、ラジエータのコア部の後面の一部を覆うファンシュラウドを介して、ラジエータとエンジンの間に電動ファンを配置し、このファンシュラウドに覆われたファンシュラウド領域の前方に第１のシャッタを、このファンシュラウドに覆われない通風領域の前方に第２のシャッタを配置して、第１のシャッタを所定の車速以下でかつ冷却液の温度が所定の温度以下の場合に閉とし、第２のシャッタを所定の車速以下では閉とすると共に、第１のシャッタと第２のシャッタを所定の車速以上でかつ冷却液の温度が所定の温度以下の場合に閉とする自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
この自動車では、冷却液の温度が低い場合にファンシュラウド領域の第１のシャッタを閉じることにより、冬季における暖房性能の確保と、ラジエータ通風による車両空気抵抗の増大を防止し、燃費の向上を図っている。また、アイドリング等の所定の車速以下の時に、フロントグリルとラジエータの間に配置した第２のシャッタを閉じて、電動ファンに吸引された排出風が、エンジンに衝突した後に反転してファンシュラウドに覆われない開口部から、コンデンサあるいはラジエータの前面に吹き戻されるために、冷却効率が低下するという問題の解決を図っている。
【００１０】
また、車両搭載の燃料電池の冷却に用いるものではあるが、ラジエータ本体と冷却ファンとを連絡するファンシュラウドにラジエータを通過した外気の風圧の大小によって開閉する開口部を設けて、高車速時には開口部を開いてラジエータ本体を通過する風量を多くして冷却媒体を十分に冷却し、低車速時には開口部を閉じてファン効率を高くする燃料電池車用のラジエータ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
しかしながら、冷却ファンの回転を停止している時には、走行風を取り込み易くして、エンジンルーム内の昇温を抑えて熱害を防止できるようにして、冷却ファンの回転の頻度を減少して、冷却ファンの駆動のために消費するエネルギーを節約することができるようなシャッタの配置と制御については、適切なものが提案されていない。
【特許文献１】特開２０００−１３０１６７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９９９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却ファンの回転を停止している時には、走行風を取り込み易くして、エンジンルーム内の昇温を抑えて熱害を防止できるようにして、冷却ファンを回転する頻度を減少して、冷却ファンの駆動のために消費するエネルギーを節約することができ、しかも、制御が単純な内燃機関の冷却システム及び冷却方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための内燃機関の冷却システムは、車両搭載の内燃機関の冷却液を外気との熱交換により冷却する熱交換器と、外気を車両のエンジンルーム内に前記熱交換器を通過させずに取り込む通風部と、前記熱交換器の後部に配置され、外気を前記冷却ファンに導くファンシュラウドと、このファンシュラウドに囲まれて前記熱交換器を通過した後の外気を吸い込む、電子制御式ファンクラッチを用いた冷却ファン又は電動式の冷却ファンと、この冷却ファンへの内燃機関の回転の伝達を制御するファン回転制御装置とを備えた内燃機関の冷却システムにおいて、前記ファンシュラウドの部分に開閉自在な第１のシャッタと、前記通風部の部分に開閉自在な第２のシャッタとを設け、更に、これらの第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うシャッタ開閉制御手段を設けると共に、前記シャッタ開閉制御手段を、前記冷却液の温度と、前記冷却液の前記熱交換器への通路を開閉する温度調整手段による前記熱交換器への通路の開閉状態と、前記電子制御ファンクラッチのオンオフ信号又は電動式の冷却ファンの駆動のオンオフ信号とを用いて、前記第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うように構成する。
【００１４】
この構成によれば、冷却ファンの回転を停止している時には、走行風を取り込み易くして、エンジンルーム内の昇温を抑えて熱害を防止できるようにして、冷却ファンを回転するオン回転の頻度を減少して、冷却ファンの駆動のために消費するエネルギーを節約することができる第１のシャッタと第２のシャッタの配置構成となる。
【００１５】
また、第１のシャッタと第２のシャッタの開閉を、内燃機関（エンジン）の冷却液の温度と、温度調整手段（サーモスタット等）に冷却液の熱交換器（ラジエータ等）への通路の開閉状態と、電子制御ファンクラッチ用のオンオフ信号又は電動式の冷却ファンの駆動のオンオフ信号とを用いて行うので、車両及び内燃機関の状況に的確に対応した、第１のシャッタと第２のシャッタの開閉制御を比較的単純な装置構成と比較的単純な制御で行うことができる。
【００１６】
上記の内燃機関の冷却システムにおいて、内燃機関の暖機運転及び低負荷運転では、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオフにして前記冷却ファンの駆動を停止すると共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタと前記第２のシャッタを閉じるように制御するように構成する。なお、低負荷運転とは、内燃機関を低トルクの状態で運転することである。
【００１７】
この構成によれば、機関始動後から低負荷運転のような暖機を要する状況下、即ち、内燃機関の暖機運転及び低負荷運転では、冷却ファンの駆動を停止すると共に、第１のシャッタを閉じて熱交換器を通過する冷却風の自然通風を妨げて冷却液の冷却を回避する。更に、第２のシャッタを閉じて熱交換器を通過しない通風部からのエンジンルーム内への通風による換気を妨げて、エンジンルーム内に配置された内燃機関の冷却を回避する。この自然通風と換気の両方を抑制することにより内燃機関の暖機性能を向上させる。
【００１８】
上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記温度調整手段により前記熱交換器への冷却液通路が閉じている間は、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオフにして前記冷却ファンの駆動を停止すると共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタと前記第２のシャッタを開くように制御するように構成する。
【００１９】
この構成によれば、内燃機関の暖機運転の後から冷却液の温度が上昇して温度調整手段が熱交換器への冷却液通路を開くまでの間は、冷却ファンの駆動を停止する。それと共に、第１のシャッタを開いて熱交換器を通過する冷却風の自然通風を発生させ、また、第２のシャッタも開いて熱交換器を通過しない通風部からのエンジンルーム内への通風を発生させてエンジンルーム内の換気を行う。この自然通風と換気の両方によるエンジンの冷却を行って、冷却ファンの駆動エネルギーを節約しつつ、冷却液の温度上昇を抑制する。
【００２０】
上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記温度調整手段により前記熱交換器への冷却液通路が開いているが、冷却液の温度が予め設定した温度以下の場合には、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオフにして前記冷却ファンの駆動を停止すると共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタを開いて、前記第２のシャッタを閉じるように制御するように構成する。
【００２１】
この構成によれば、冷却液の温度が更に上昇して、熱交換器による冷却液の冷却をしている場合には、冷却ファンの駆動を停止する。それと共に、第１のシャッタを開いて熱交換器を通過する冷却風の自然通風を発生させ、また、第２のシャッタを閉じて、熱交換器の前後の差圧を上昇させて、熱交換器を通過する自然通風の通風量を増加して、冷却ファンの駆動エネルギーを節約しつつ、冷却液の温度上昇を抑制する。
【００２２】
上記の内燃機関の冷却システムにおいて、前記温度調整手段により前記熱交換器への冷却液通路が開いており、かつ、前記冷却液の温度が予め設定した温度より高い場合には、前記電子制御ファンクラッチ又は電動式の冷却ファンの駆動をオンにして前記冷却ファンの駆動を行うと共に、前記シャッタ開閉制御手段が前記第１のシャッタと前記第２のシャッタを閉じるように制御するように構成する。
【００２３】
この構成によれば、冷却液の温度が更に上昇して、熱交換器による冷却液の冷却の要求が強い場合には、冷却ファンの駆動を行うと共に、第１のシャッタと第２のシャッタを閉じて外気の通路を冷却ファンの部分に集中させて強制通風を行い、熱交換器を通過する多量の冷却風により冷却液の温度の上昇を抑制する。これにより、エンジンのオーバーヒートを防止する。
【００２４】
そして、上記の目的を達成するための内燃機関の冷却方法は、車両搭載の内燃機関の冷却液を外気との熱交換により冷却する熱交換器と、外気を車両のエンジンルーム内に前記熱交換器を通過させずに取り込む通風部と、前記熱交換器の後部に配置され、外気を前記冷却ファンに導くファンシュラウドと、このファンシュラウドに囲まれて前記熱交換器を通過した後の外気を吸い込む、電子制御式ファンクラッチを用いた冷却ファン又は電動式の冷却ファンと、この冷却ファンへの内燃機関の回転の伝達を制御するファン回転制御装置とを備えた内燃機関の冷却方法において、前記ファンシュラウドの部分に開閉自在な第１のシャッタと、前記通風部の部分に開閉自在な第２のシャッタとを設け、更に、これらの第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うシャッタ開閉制御手段を設けると共に、前記シャッタ開閉制御手段を、前記冷却液の温度と、前記冷却液の前記熱交換器への通路を開閉する温度調整手段による前記熱交換器への通路の開閉状態と、前記電子制御ファンクラッチのオンオフ信号又は電動式の冷却ファンの駆動のオンオフ信号とを用いて、前記第１のシャッタと前記第２のシャッタの開閉制御を行うことを特徴とする。
【００２５】
この方法によれば、冷却ファンの回転を停止している時には、走行風を取り込み易くして、エンジンルーム内の昇温を抑えて熱害を防止できるようにして、冷却ファンを回転するオン回転の頻度を減少して、冷却ファンの駆動のために消費するエネルギーを節約することができる第１のシャッタと第２のシャッタの開閉制御を、冷却液の温度と、冷却液の熱交換器（ラジエータ等）への通路の開閉状態と、オンオフ信号とを用いて、車両及び内燃機関の状況に的確に対応させて、比較的単純な装置構成と比較的単純な制御で行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る内燃機関の冷却システム及び冷却方法によれば、冷却ファンの回転を停止している時には、走行風を取り込み易くして、エンジンルーム内の昇温を抑えて熱害を防止することができるようにして、冷却ファンを回転する頻度を減少して、冷却ファンの駆動のために消費するエネルギーを節約することができる。
【００２７】
また、第１のシャッタと第２のシャッタの開閉を、冷却液の温度と、冷却液の熱交換器への通路の開閉状態と、冷却ファンの駆動用のオンオフ信号とを用いて行うので、車両及び内燃機関の状況に的確に対応させた開閉制御を、比較的単純な制御で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の冷却システム及び冷却方法について、吸い込みタイプの内燃機関の冷却システムを例にして、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１に示すように、この第１の実施の形態のエンジン冷却システム１では、車両２の前方の開口部３とエンジン４の間において、この開口部３に面して、エアコン用コンデンサ５と、ラジエータ（熱交換器）６と、冷却ファン７と、ラジエータ６の背面と冷却ファン７の周囲を覆うファンシュラウド８とが設けられる。
【００３０】
このエアコン用コンデンサ５は、車両で使用されるエアコン（空調機）のためのコンデンサであり、外気により冷媒を冷却して凝縮（コンデンス）させる。
【００３１】
ラジエータ６は、外気とエンジン４の冷却液との間で熱交換する熱交換器であり、上部のアッパータンクと下部のロアタンクと、その間のラジエータコアとで形成される。あるいは、左右のタンクと、その間のラジエータコアとで形成される。このラジエータコアは、プレートフィン型やコルゲートフィン型等の冷却液の通る細いパイプで形成される。冷却液が両タンク間を移動する際にラジエータコアを通過し、このラジエータコアに外気の冷却風を当てることにより、外気との間で熱交換する。
【００３２】
このラジエータ６は、エンジン４からラジエータホース６ａ経由で送られてくる冷却液を、ラジエータコアにおける冷却液の放熱により冷却し、温度が低下した冷却液をラジエータホース６ａ経由でエンジン４に戻している。なお、このエアコン用コンデンサ５とラジエータ６とを一体成形したＵＣＲと呼ばれる熱交換器もある。
【００３３】
また、冷却液の温度制御を行うために、冷却液のラジエータ６への通路を開閉する温度調整手段として、サーモスタット９が設けられている。このサーモスタット９は、ベローズ型やワックスペレット型等のサーモスタットで構成され、エンジン４の冷却液の出口又は入口に取り付けられる。このサーモスタット９は、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定された開弁温度通常（７０℃〜８０℃）Ｔ３より低い時には、ラジエータ６への通路を閉じたままにして冷却液の温度Ｔｃｍの上昇を促進し、暖機性能を向上させ、エンジン４のオーバークールを防止する。また、冷却液の温度Ｔｃｍが高くなって、予め設定された開弁温度Ｔ３になった時には、ラジエータ６への通路を開いて、冷却液をラジエータ６に供給し、外気で冷却してエンジン４のオーバーヒートを防止する。
【００３４】
冷却液は、エンジン４の本体に取り付けられたウォーターポンプ１０により、エンジン４のシリンダ壁面のウォータージャケットを通過し、冷却液の温度Ｔｃｍが低いときは、サーモスタット９の流路切り替えにより、サーモスタット９から空調用の熱源となるヒータコア（熱交換器）１４とウォーターポンプ１０を経由してエンジン４のウォーターポンプ１０に戻る。また、冷却液の温度Ｔｃｍが高いときは、サーモスタット９の流路の切り替えにより、サーモスタット９からラジエータ６を経由して冷却されてからウォーターポンプ１０に戻る。なお、この場合でも、冷却液の一部は、サーモスタット９からヒータコア１４経由でウォーターポンプ１０経由に戻る。
【００３５】
冷却ファン７は、外気を車両２の開口部３から吸い込んで、エアコン用コンデンサ５とラジエータ６を通過させるためのものであり、ラジエータ６とエンジン４の間に配置される。この冷却ファン７はエンジン回転を駆動力にするエンジン駆動ファンで構成され、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定された駆動開始温度Ｔ４以下のときはその駆動をオフし、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定された駆動開始温度Ｔ４より大きくなったときはその駆動をオンするように構成される。この冷却ファン７の駆動のオンオフは電子制御ファンクラッチ７ａを用いたエンジン駆動ファンの場合には、この電子制御ファンクラッチ７ａのオンオフで行う。また、冷却ファン７を電動モータで駆動する電動式ファンの場合は、電動モータの駆動のオンオフで行う。
【００３６】
この冷却ファン７は、本発明では、車両が走行し、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定された駆動開始温度Ｔ４より高い時に、走行風による自然通風に冷却ファン７の駆動による強制通風を加えて、コンデンサ５とラジエータ６を冷却する。
【００３７】
更に、ファンシュラウド８が、外気を冷却ファン７に導くために、ラジエータ６の背面と冷却ファン７の周囲を覆って設けられる。このファンシュラウド８の外側が、外気を車両のエンジンルーム内にエアコン用コンデンサ５とラジエータ６を通過させずに車両のエンジンルーム内に取り込む通風部１１となる。
【００３８】
本発明においては、このファンシュラウド８に開閉自在な第１のシャッタ１２を設けると共に、通風部に開閉自在な第２のシャッタ１３を設けて構成する。また、これらの第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３の開閉制御を行うシャッタ開閉制御装置（シャッタ開閉制御手段）１５ａを設ける。
【００３９】
この第１の実施の形態の第１のシャッタ１２の構造は、図１〜図４に示すように、傾斜したファンシュラウド８の背面が四方に展開可能に構成され、図３の通路閉鎖状態から、図４の四方に展開した通路開放状態となる。第１のシャッタ１２の四方への展開と閉鎖は、テッピングモータなどの電動モータで行うが、その他の、ソレノイドなどの直動機構、油圧シリンダ、空気圧シリンダなどを用いてもよい。
【００４０】
第２のシャッタ１３は、外気を車両のエンジンルーム内にラジエータ６を通過させずに車両のエンジンルーム内に取り込む通風部に設ける。図２〜図４及び図６〜図１２の構成では、第２のシャッタ１３は、ファンシュラウド８の上側の通風部に配置しているが、第２のシャッタ１３の位置は、上側に限らず、特に限定されず、外気を車両のエンジンルーム内にラジエータ６を通過させずに取り込む通風部に設ける。なお、ラジエータ６に孔を開けたり、２つのコアを並べてファンシュラウド８を共通化したりする場合には、孔や隙間に、この第２のシャッタ１３を設ける。例えば、商用車のトラック等の場合には、ラジエータ６の上方と左右に運転席の下にある箱であるキャブ（キャビン）との間に隙間があり、この部分に第２のシャッタ１３を設けることができる。
【００４１】
この第２のシャッタ１３は、回転軸周りに回転するように構成し、この回転をテッピングモータなどの電動モータや、ソレノイドなどの直動機構、油圧シリンダ、空気圧シリンダなどを用いて回転させるように構成する。この第２のシャッタ１３を開閉することで、エンジンルームの換気を促進し、冷却ファン７の回転の頻度を減らす。
【００４２】
このシャッタ開閉制御装置１５ａは、エンジン４の運転制御を行うＥＣＵと呼ばれるエンジン制御装置１５に組み込む。エンジン４の冷却液の検出温度Ｔｃｍと、エンジン４の冷却液のエンジン４への流入を調整するサーモスタット９の開閉状態と、冷却ファン７の回転を制御する電子制御ファンクラッチ７ａ用のオンオフ信号とを用いて、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３の開閉制御を行うように構成する。
【００４３】
本発明においては、この第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３との開閉制御を次のように行う。この開閉制御では、図５に示すように、横軸にエンジンの負荷を、縦軸に冷却液の温度をとって、負荷と冷却液の温度との関係を示す。
【００４４】
ここでは、縦軸に関しては、エンジン４の運転開始時の冷却液の温度をＴ１とし、エンジン４の暖機運転が終了したとみなす時の冷却水の温度をＴ２とする。サーモスタット９がラジエータ６への冷却水通路を開にしてラジエータ６に冷却液を流し始めるときの冷却水の温度（開弁開始温度）をＴ３とする。また、電子制御ファンクラッチ７ａをＯＮにして冷却ファン７を駆動し始めるときの冷却水の温度（駆動開始温度）をＴ４とする。この各温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を用いて、温度Ｔ１〜Ｔ２を第１温度領域Ｒｔ１、温度Ｔ２〜Ｔ３を第２温度領域Ｒｔ２、温度Ｔ３〜Ｔ４を第３温度領域Ｒｔ３、温度Ｔ４以上を第４温度領域Ｒｔ４とする。なお、この冷却液の温度Ｔｃｍと制御に関係する温度Ｔ３，Ｔ４は、サーモスタット９の設定温度やファン回転開始の温度であるので、車両やエンジンの種類等によって異なる。
【００４５】
この冷却液の温度と負荷との関係を示すと、エンジン４が始動してから、暖機が終了して低負荷運転が継続されて間の第１負荷領域Ｒｑ１では、冷却液の温度Ｔｃｍは温度Ｔ３に留まっている。更に、負荷が上昇し第２負荷領域Ｒｑ２に入ると、冷却液の温度Ｔｃｍは上昇し始める。更に負荷が上昇して第３負荷領域Ｒｑ３に入ると、冷却液の温度Ｔｃｍは温度Ｔ３となり、サーモスタット９がラジエータ６への冷却液の供給を開始するので、走行風により冷却され、冷却液の温度Ｔｃｍは安定して、温度Ｔ３に留まる。
【００４６】
更に、負荷が上昇して、第４負荷領域Ｒｑ４に入り、冷却液の温度Ｔｃｍが第４温度領域Ｒｔ３に入っても、ラジエータ６の冷却液を、走行風の自然通風のみで冷却しているので、冷却液の温度Ｔｃｍは上昇する。更に、負荷が上昇して、第５負荷領域Ｒｑ５に入り、この冷却液の温度Ｔｃｍが上昇して、第４温度領域Ｒｔ４に入ると、電子制御ファンクラッチ７ａがＯＮにされて、冷却ファン７が駆動されて、強制通風により冷却する。これにより、冷却液の温度Ｔｃｍをほぼ温度Ｔ４近傍に維持する。
【００４７】
第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３の開閉制御は、図５の右側に示してあるように、第１温度領域Ｒｔ１では、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３は共に閉とし、第２温度領域Ｒｔ２では、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３は共に開とする。また、第３温度領域Ｒｔ３では、第１のシャッタ１２は開とし、第２のシャッタ１３は閉とし、第４温度領域Ｒｔ４では、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３は共に閉とする。
【００４８】
この第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３の開閉制御により、エンジン４の始動から冷却液の温度Ｔｃｍの上昇中（第１温度領域Ｒｔ１）では、冷却ファン７の駆動を停止すると共に、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３は共に閉とし、第１のシャッタ１２を閉じて、ラジエータ６を通過する冷却風の自然通風を妨げて冷却液の冷却を回避する。更に、第２のシャッタ１３を閉じてラジエータ６を通過しない通風部からのエンジンルーム内への通風による換気を妨げて、エンジンルーム内に配置されたエンジンの冷却を回避する。この自然通風と換気の両方を抑制することによりエンジンの暖機性能を向上する。
【００４９】
冷却液の温度Ｔｃｍが上昇せず排気損失で安定中（第２温度領域Ｒｔ２）は、即ち、エンジン４の暖機運転後から冷却液の温度Ｔｃｍが上昇してサーモスタット９がラジエータ６への冷却液通路を開くまでの間は、冷却ファン７の駆動を停止すると共に、第１のシャッタ１２を開いてラジエータ６を通過する冷却風の自然通風を発生させると共に、第２のシャッタ１３も開いてラジエータ６を通過しない通風部からのエンジンルーム内への通風を発生させてエンジンルーム内の換気も行う。この自然通風と換気の両方によるエンジン４の冷却を行って、冷却ファン７の駆動エネルギーを節約しつつ、冷却液の温度Ｔｃｍの上昇を抑制する。
【００５０】
冷却液の温度Ｔｃｍが更に上昇して、ラジエータ６による冷却液の冷却をしている場合（第３温度領域Ｒｔ３）には、冷却ファン７の駆動を停止すると共に、第１のシャッタ１２を開いてラジエータ６を通過する冷却風の自然通風を発生させると共に、第２のシャッタ１３を閉じて、ラジエータ６の前後の差圧を上昇させて、ラジエータ８を通過する自然通風の通風量を増加して、冷却ファン７の駆動エネルギーを節約しつつ、冷却液の温度Ｔｃｍの上昇を抑制する。
【００５１】
更に、冷却液の温度Ｔｃｍが更に上昇して、ラジエータ６による冷却液の冷却の要求が強い場合（第４温度領域Ｒｔ４）には、冷却ファン７の駆動を行うと共に、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３を閉じて外気の通路を冷却ファン７の部分に集中させて強制通風を行い、ラジエータ６を通過する多量の冷却風により冷却液の温度Ｔｃｍの上昇を抑制する。これにより、エンジン４のオーバーヒートを防止する。
【００５２】
次に、第１のシャッタ１２の動きとその作用効果、及び、第２のシャッタ１３の動きとその作用効果について説明する。
【００５３】
第１のシャッタ１２は、ラジエータ６を後方から覆って、冷却風を冷却ファン７に導くファンシュラウド８に設けた通路の開閉構造であり、この第１のシャッタ１２を、エンジン始動時など暖機が必要な場合等では、従来技術の冷却液の温度制御を用いて冷却ファン７を停止すると共に、第１のシャッタ１２を閉じて冷却液の冷却を回避する。
【００５４】
また、冷却液の温度Ｔｃｍが高くなり、予め設定された温度Ｔ２になると、第１のシャッタ１２を開いて、サーモスタット９によりラジエータ６に冷却液が供給されるまでの間は、ラジエータ６を通過する自然通風を促進して、エンジンを冷却し、冷却液の温度Ｔｃｍが高くなり、予め設定された温度（開弁開始温度）Ｔ３になると、冷却液が供給されているラジエータ６を通過する自然通風を促進して、冷却液を冷却する。つまり、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定されている温度（駆動開始温度）Ｔ４以下の場合では、冷却ファン７を駆動しない状態で第１のシャッタ１２を開き、ラジエータ６を通過する自然通風を促進して冷却液の冷却を行う。
【００５５】
また、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定されている温度（駆動開始温度）Ｔ４よりも高くなった場合には、冷却ファン７を駆動した状態で第１のシャッタ１２を閉じ、冷却ファン７による冷却風の吸い込みにより、冷却液の冷却を促進する。
【００５６】
第２のシャッタ１３は、ラジエータ６を通過しない外気の通路である通風部１１に設けた通路の開閉構造であり、この第２のシャッタ１３を、エンジン始動時など暖機が必要な場合等では、従来技術の冷却液の温度制御を用いて、第２のシャッタ１３を閉じてエンジンルーム内の換気を止めてエンジン４の冷却を回避し、暖機性能を向上する。
【００５７】
また、冷却液の温度Ｔｃｍが高くなり、予め設定された温度Ｔ２になると、第２のシャッタ１３を開いて、サーモスタット９によりラジエータ６に冷却液が供給されるまでの間は、エンジンルーム内の換気を促進して、エンジンを冷却する。
【００５８】
冷却液の温度Ｔｃｍが高くなり、予め設定された温度（開弁開始温度）Ｔ３になると、第２のシャッタ１３を閉じて、エンジンルームの換気を停止、換気用の外気を冷却液が供給されているラジエータ６を通過させるようにして、冷却液の冷却を促進する。この冷却液の冷却の促進は、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定されている温度（駆動開始温度）Ｔ４以下の場合では、冷却ファン７が駆動されないので自然通風の促進し、駆動開始温度Ｔ４よりも高くなった場合には、冷却ファン７が駆動されているので、冷却ファン７による強制通風を促進する。
【００５９】
この第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３の閉から開への制御は、冷却液の温度Ｔｃｍが予め設定した温度Ｔ２になったか否かで行う。また、冷却液の温度Ｔｃｍが高い領域での第１のシャッタ１２の開から閉への制御は、冷却ファン７の駆動のオフからオンと同じであるので、電子制御ファンクラッチ７ａのオンオフ信号又は電動式の冷却ファンの駆動のオンオフ信号を利用して行うことができ、制御を単純化できる。一方、冷却液の温度Ｔｃｍが高い領域での第２のシャッタ１３の開から閉への制御は、サーモスタット９のラジエータ６への冷却液の通路の閉から開と同じであるので、これを利用して行うことができ、制御を単純化できる。
【００６０】
次に、第２の実施の形態の内燃機関の冷却システムと冷却方法について説明する。この第２の実施の形態では、ファンシュラウド８に設けた第１のシャッタ１２の構造が、第１の実施の形態の第１のシャッタ１２の構造と異なるだけで、他の構成は、第１の実施の形態と同じである。
【００６１】
この第２の実施の形態のファンシュラウド８は、図６の背面がフラットなタイプにおいて、図７及び図８に示すように、第１のシャッタ１２を設ける。この第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３の開閉の機構は、図９〜図１２に示すように、ステッピングモータ１６ａによって回転駆動する回転軸に設けられたカム１６ｂと、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３のそれぞれに設けられたリンク機構とによって構成される。
【００６２】
この構成においては、カム１６ｂの回転位置によって、図１０に示すように、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３を共に閉じ、また、図１１に示すように、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３を共に開き、図１２に示すように、第１のシャッタ１２を開くと共に、第２のシャッタ１３を閉じる。
【００６３】
この第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３を制御して、第１の実施の形態と同様に、図５の第１の温度領域Ｒｔ１の場合は、図１３と図１４に示すように、両方のシャッタ１２，１３を閉じ、図５の第２の温度領域Ｒｔ２の場合は、図１５と図１６に示すように、両方のシャッタ１２，１３を開く。更に、図５の第３の温度領域Ｒｔ３の場合は、図１７と図１８に示すように、第１のシャッタ１２を開いて第２のシャッタ１３を閉じ、また、図５の第４の温度領域Ｒｔ４の場合は、図１９と図２０に示すように、両方のシャッタ１２，１３を閉じる。これにより、第１の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００６４】
上記の第１及び第２の実施の形態の内燃機関の冷却システム１及び冷却方法によれば、冷却ファン７の回転を停止している時には、走行風を取り込み易くして、エンジンルーム内の昇温を抑えて熱害を防止することができる。これにより、冷却ファン７を回転する頻度を減少して、冷却ファン７の駆動のために消費するエネルギーを節約することができる。
【００６５】
また、第１のシャッタ１２と第２のシャッタ１３の開閉を、冷却液の温度Ｔｃｍと、冷却液のラジエータ６への通路の開閉状態と、冷却ファン７の駆動用のオンオフ信号とを用いて行うので、車両及びエンジン４の状況に的確に対応させた開閉制御を比較的単純な制御で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のエンジン冷却システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の第１のシャッタの構成を示す斜視図である。
【図３】図２の第１のシャッタが閉じた状態を示す側面図である。
【図４】図２の第１のシャッタが開いた状態を示す側面図である。
【図５】冷却液の温度とエンジンの負荷と、第１のシャッタと第２のシャッタの開閉状態を示す図である。
【図６】第１のシャッタが無いファンシュラウドを示す斜視図である。
【図７】第２の実施の形態のエンジン冷却システムにおける第１のシャッタの閉じた状態を示す斜視図である。
【図８】図７の第１のシャッタの開いた状態を示す斜視図である。
【図９】図７の第１のシャッタと第２のシャッタの開閉構造を示すファンシュラウドの背面図である。
【図１０】図７の第１のシャッタと第２のシャッタを共に閉じた状態を示すファンシュラウドの側面図である。
【図１１】図７の第１のシャッタと第２のシャッタを共に開いた状態を示すファンシュラウドの側面図である。
【図１２】図７の第１のシャッタを開いて、第２のシャッタを閉じた状態を示すファンシュラウドの側面図である。
【図１３】図５の第１温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタと第２のシャッタを共に閉じた状態を示す側面図である。
【図１４】図５の第１温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタと第２のシャッタを共に閉じた状態を示す正面図である。
【図１５】図５の第２温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタと第２のシャッタを共に開いた状態を示す側面図である。
【図１６】図５の第２温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタと第２のシャッタを共に開いた状態を示す正面図である。
【図１７】図５の第３温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタを開いて第２のシャッタを閉じた状態を示す側面図である。
【図１８】図５の第３温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタを開いて第２のシャッタを閉じた状態を示す正面図である。
【図１９】図５の第４温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタと第２のシャッタを共に閉じた状態を示す側面図である。
【図２０】図５の第４温度領域で、第２の実施の形態の第１のシャッタと第２のシャッタを共に閉じた状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  エンジン冷却システム
２  車両
３  開口部
４  エンジン
５  エアコン用コンデンサ（熱交換器）
６  ラジエータ（熱交換器）
６ａ  ラジエータホース
７  冷却ファン
７ａ  電子制御式ファンクラッチ
８  ファンシュラウド
９  サーモスタット（温度調整手段）
１０  ウォーターポンプ
１１  通風部
１２  第１のシャッタ
１３  第２のシャッタ
１４  ヒータコア（熱交換器）
１５  エンジン制御装置
１５ａ  シャッタ開閉制御装置（シャッタ開閉制御手段）
１６ａ  ステッピングモータ
１６ｂ  カム
Ｒｑ１  第１負荷領域
Ｒｑ２  第２負荷領域
Ｒｑ３  第３負荷領域
Ｒｑ４  第４負荷領域
Ｒｑ５  第５温度領域
Ｒｔ１  第１温度領域
Ｒｔ２  第２温度領域
Ｒｔ３  第３温度領域
Ｒｔ４  第４温度領域
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４  冷却水の制御用温度
Ｔｃｍ  冷却液の検出温度
【図１】
2010025009.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010025009.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010025009.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010025009.tif 000009
【図８】
2010025009.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010025009.tif 000018
【図１７】
2010025009.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2010025009.tif 000021
【図２０】
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