(57)【要約】【課題】冷却水温度を一定の範囲内に維持するとともに、エンジン負荷に応じて素早く冷却水温度を調節できるようにする。【解決手段】エンジンの冷却水温を調節するサーモスタット構造であって、ラジエータからの冷却水が供給される第１水路１１，４１と、第１水路１１，４１と連通し、エンジンへ冷却水を供給する第２水路１２，４２と、第１水路１１，４１と第２水路１２，４２とを遮断しうる弁体１４，５６と、弁体１４，５６と接続され、エンジンからの冷却水温度に応じて弁体１４，５６の開度を調節する感温部１６，５４と、弁体１４，５６の開閉方向に対して感温部１６，５４と直列に接続され、エンジンの負荷に応じて弁体の開度１４，５６を調節するアクチュエータ１７，４５とをそなえて構成する。【選択図】        図１
2004340092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却水温を調節するサーモスタット構造であって、
ラジエータからの冷却水が供給される第１水路と、
該第１水路と連通し、該エンジンへ冷却水を供給する第２水路と、
該第１水路と該第２水路とを遮断しうる弁体と、
該弁体と接続され、該エンジンからの冷却水温度に応じて該弁体の開度を調節する感温部と、
該弁体の開閉方向に対して該感温部と直列に接続され、該エンジンの負荷に応じて該弁体の開度を調節するアクチュエータとをそなえる
ことを特徴とする、サーモスタット構造。
【請求項２】
該感温部による該弁体の開閉動作に対する寄与率よりも、該アクチュエータによる該弁体の開閉動作に対する寄与率の方が高くなるように設定されている
ことを特徴とする、請求項１記載のサーモスタット構造。
【請求項３】
該アクチュエータは、該エンジンの吸気負圧に応じて作動することを特徴とする、請求項１または２記載のサーモスタット構造。
【請求項４】
該エンジンが停止中で且つ所定温度以下である場合に、該弁体が開放されるように設定されている
ことを特徴とする、請求項１のサーモスタット構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却水温を調節するサーモスタット構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンには冷却水の温度を適温（例えば、８０℃前後）に保つため、サーモスタットが設けられるのが一般的である。このようなサーモスタットでは、通常、エンジンを冷却した冷却水が通る水路内に感温部が設けられており、冷却水温度が所定温度よりも高くなると上記の感温部が膨張してサーモスタットの弁体が開放され、ラジエータで冷却された冷却水がエンジンに供給されるようになっている。一方、冷却水温が所定温度よりも低くなると上記の弁体が閉弁され、ラジエータをバイパスした高温の冷却水がエンジンに戻されるようになっている。
【０００３】
ところで、上述の冷却水温を所定範囲に保つことに加え、エンジンの負荷に応じて積極的に冷却水温を変更したいという要望がある。これは、例えば、エンジンが低負荷で運転中である場合に、エンジン温度を積極的に上昇させることによって、フリクションロスを低減させて燃費向上を図る一方、エンジンが高負荷で運転中である場合にはエンジン温度を積極的に低下させることによって、吸入空気密度を高めて出力増大を図ったりノッキングを抑制したりすることができるからである。
【０００４】
しかしながら、上述の一般的なサーモスタットによれば、エンジンから排出される冷却水の温度が所定温度以下であれば、エンジン負荷が高まった場合であってもラジエータからの冷たい冷却水がエンジンに供給されることはなく、エンジン温度は上昇してしまう。また、エンジンから排出される冷却水温度が所定温度以上であれば、エンジン負荷が低下した場合であっても、ラジエータからの冷却水がエンジンに対して供給され、エンジン温度は低下してしまう。
【０００５】
つまり、上述の一般的なサーモスタットによれば、冷却水温度を一定に保つという目的は達成できるものの、エンジンの負荷に応じて冷却水温度を制御するという目的は達成できない。
このため、エンジン負荷に対して冷却水温度を制御する手法の一例として、サーモスタットの感温部近傍に電熱ヒータを設け、エンジン負荷の上昇に応じてこの電熱ヒータへ電力を供給し、サーモスタットの感温部を強制的に熱することで弁体を開弁させる手法が存在する。
【０００６】
しかし、このような手法によっても、感温部の熱容量のために実際に開閉弁動作をするまでの間にはタイムラグが生じてしまうという課題があるほか、電熱ヒータへ供給する電力が無視できない等、多くの課題を残している。
また、エンジン負荷に対して冷却水温度を制御する手法の他の例として、以下の特許文献１で開示された技術が知られている。この技術について図１０を使って説明する。
【０００７】
図１０中、符号２０１は水冷式エンジン、符号２０２はラジエータ、符号２０３は冷却ファン、符号２０３ａはモータ、２０４はバイパス回路、符号２０５は複数に分割されたバイパス流路、符号２０６はサーモスタット、符号２０７は流量調整弁、符号２０８はウォータポンプ、符号２０９，２１０，２１１はそれぞれ連結ホースを示している。
【０００８】
このうち、水冷エンジン２０１を冷却した後の冷却水は連結ホース２０９を通ってラジエータ２０２へ送給され、ラジエータ２０２によって冷却される。そして、ラジエータ２０２で冷却された冷却水は、連結ホース２１０、サーモスタット２０６、連結ホース２１１を経て再びエンジン２０１へ供給されるようになっている。
【０００９】
ここで、冷却水温度が所定温度よりも低くなると、サーモスタット２０６によって連結ホース２１０と連結ホース２１１との間の流路が遮断され、冷却水はラジエータ２０２を循環しないようになる。その代わり、冷却水はエンジン２０１からバイパス回路２０４、バイパス流路２０５、連結ホース２１１、ウォータポンプ２０８を経由して再びエンジン２０１へと送給されて循環するようになっている。
【００１０】
このとき、エンジン２０１を冷却した後の冷却水は、バイパス回路２０４とバイパス流路２０５との間に配設された流量調整弁２０７によって流量が制御され、その後サーモスタット２０６の感温部（図示略）と接触しながら連結ホース２１１へと流入するが、この冷却水の温度が所定温度に上昇すると上述の感温部によってサーモスタット２０６が再び開弁される。これにより、ラジエータ２０２からの冷たい冷却水がエンジン２０１へ供給され、エンジン温度の低減が図られる。
【００１１】
ところで、上述の流量調整弁２０７は、図示しない吸気マニホールド内の気圧と連動して作動するようになっており、吸気マニホールド内の気圧が低下するにつれて、この流量調整弁２０７の弁体は閉弁方向へ変位し、バイパス回路２０４の流路を狭める一方、吸気マニホールド内の気圧が上昇するにつれて弁体は開弁方向へ変位し、バイパス回路２０４の流路を広げるようになっている。
【００１２】
これにより、エンジン負荷が高くなる（すなわち、吸気マニホールド内の負圧が小さくなる）につれて、流量調整弁２０７が大きく開弁していくので、エンジン２０１を冷却した後の熱せられた冷却水がサーモスタット２０６の感温部を加熱するにつれてサーモスタット２０６は開弁していき、ラジエータ２０２からの冷たい冷却水がエンジン２０１に対して供給されるようになる。一方、エンジン負荷が低くなる（すなわち、吸気マニホールド内の負圧が高くなる）につれて流量調整弁２０７は閉弁していき、バイパス回路２０４の流路は狭められるので、サーモスタット２０６の感温部が加熱されず、サーモスタット２０６は次第に閉弁していく。これにより、冷却水はラジエータ２０２を経由せずにエンジン２０１から排出された後、再びエンジン２０１へ供給されるので、エンジン温度は上昇する。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−１４８１２５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１の技術によれば、エンジン負荷の高まりに応じて流量調整弁２０７の弁体が開弁方向に変位してエンジン２０１からの熱い冷却水がサーモスタット２０６へ流れ込み、これによってサーモスタット２０６の感温部が加熱され、感温部が加熱に反応して実際にサーモスタット２０６を開弁するようになっている。つまり、エンジン負荷が変化してからサーモスタット２０６の開弁までには様々な動作や反応が必要となるため、どうしてもある程度の時間が必要となる。
【００１５】
同様に、エンジン負荷の低減に応じて吸気マニホールド内の気圧が低下した場合には、流量調整弁２０７の弁体が閉弁方向に変位し、エンジン２０１からサーモスタット２０６へ流出する熱い冷却水の流量が制限される。そして、サーモスタット２０６の感温部は加熱されず次第に放熱するが、感温部の放熱によりサーモスタット２０６が閉弁されるまでにはある程度の時間が必要となる。
【００１６】
したがって、上述の特許文献１の技術によれば、エンジン負荷の変化と冷却水温制御との間にタイムラグが生じてしまうという課題がある。
さらに、上述の特許文献１の技術によれば、エンジン負荷に応じて冷却水温度を制御してはいるものの、例えば、エンジン２０１の温度を下げる必要がある場合には、流量調整弁２０７の開度を大きくすることで、感温部に流れるエンジン２０１を冷却した後の熱い冷却水の量を増やしているが、これは同時にエンジン２０１へもエンジン冷却後の冷却水を供給することとなり、エンジン温度を低下させる手法としては非効率であり、また、一時的にせよエンジン温度をさらに上昇させてしまうという課題もある。
【００１７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、冷却水温度を一定の範囲内に維持するとともに、エンジン負荷に応じて素早く冷却水温度を調節できるようにした、サーモスタットを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のサーモスタット構造は、エンジンの冷却水温を調節するサーモスタット構造であって、ラジエータからの冷却水が供給される第１水路と、該第１水路と連通し、該エンジンへ冷却水を供給する第２水路と、該第１水路と該第２水路とを遮断しうる弁体と、該弁体と接続され、該エンジンからの冷却水温度に応じて該弁体の開度を調節する感温部と、該弁体の開閉方向に対して該感温部と直列に接続され、該エンジンの負荷に応じて該弁体の開度を調節するアクチュエータとをそなえることを特徴としている。
【００１９】
これにより、冷却水温度を所定の温度領域内に制御できることに加え、エンジン負荷の変化に応じて高レスポンスで冷却水温度を変更することが可能となる。また、請求項２記載の本発明のサーモスタット構造は、上記請求項１記載の構成において、該感温部による該弁体の開閉動作に対する寄与率よりも、該アクチュエータによる該弁体の開閉動作に対する寄与率の方が高くなるように設定されていることを特徴としている。
【００２０】
これにより、感温部による弁体の開閉制御と、アクチュエータによる弁体の開弁制御とが相反する制御となった場合であっても、エンジン負荷の変化に応じて、適切に冷却水温度を制御することが可能となる。
また、請求項３記載の本発明のサーモスタットは、上記請求項１または２記載の構成において、該アクチュエータは、該エンジンの吸気負圧に応じて作動することを特徴としている。
【００２１】
これにより、エンジンの運転負荷を確実に検出し、これを冷却水温度制御に用いることができる。
また、請求項４記載の本発明のサーモスタットは、上記請求項１記載の構成において、該エンジンが停止中で且つ所定温度以下である場合に、該弁体が開放されることを特徴としている。
【００２２】
これにより、特別なバルブを必要とせずに、冷却系に対して冷却水を給水することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態にかかるサーモスタット構造について図１〜図６を用いて説明すると、図１はその構成を示す模式的な断面図、図２はエンジンから供給される冷却水温度が低く且つエンジン負荷が低い場合の状態を示す模式的な断面図、図３はエンジンから供給される冷却水温度が高く且つエンジン負荷が低い場合の状態を示す模式的な断面図、図４はエンジンから供給される冷却水温度が高く且つエンジン負荷が高い場合の状態を示す模式的な断面図、図５はそのタイムチャートである。
【００２４】
まず、図１に示すように、サーモスタット１は、図示しないラジエータと図示しないエンジンとの間に介装され、ラジエータからの冷却水が供給される第１水路１１と、この第１水路１１に接続されエンジンへ冷却水を供給する第２水路１２と、上記の第１水路１１および第２水路１２と連通しエンジンを冷却した後の冷却水が供給される第３水路１３とを有して構成されている。
【００２５】
さらに、このサーモスタット１は、第１水路１１と第２水路１２とを遮断しうる弁体１４と、この弁体１４に接続されたシャフト１５と弁体１４の開閉方向（図中矢印Ａ，Ｂ方向）に沿って配設されシャフト１５を介して上記の弁体１４と接続された感温部１６と、この感温部１６の終端（図中右端）に接続されたアクチュエータ１７と、弁体１４を閉弁方向（図中矢印Ａ方向）へ付勢するリターンスプリング１８とを有して構成されている。
【００２６】
上記の感温部１６は、第３水路１３内に配設され、エンジンを冷却した後に第３水路１３へ流入される冷却水がこの感温部１６と接触するようになっている。そして、この感温部１６と接触している冷却水の温度が作動温度（所定温度；例えば約８０℃）以上になると、感温部１６内の固形ワックス（図示略）が液化して膨張し感温部１６が伸長するようになっている。一方、この感温部１６と接触している冷却水の温度が上記の作動温度未満であれば、感温部１６内のワックスが固化して収縮できるようになっている。このように、感温部１６の伸縮動作がシャフト１５を通じて弁体１４へ伝達され、第３水路１３内の冷却水温に応じて弁体１４が開閉されるようになっている。
【００２７】
また、アクチュエータ１７は、その内部に気圧室１９が設けられ、この気圧室１９はエンジンの吸気マニホールド（図示略）と連通している。これにより、吸気マニホールド内の気圧が変化すると気圧室１９内の気圧も変化し、例えば、エンジンがアイドル運転しているような場合には、吸気マニホールド内の気圧が低下（すなわち、負圧が増大）するので、これにあわせて気圧室１９内の気圧も低下（すなわち、負圧が増大）するようになっている。
【００２８】
なお、エンジン運転中、吸気マニホールド内の負圧が大きい場合は、アクセルペダルの踏み込み量が小さくまたスロットル開度が小さい場合であり、エンジン負荷が低い場合である。一方、吸気マニホールド内の負圧が小さい場合には、アクセルペダルの踏み込み量が大きくまたスロットル開度が大きい場合であり、エンジン負荷が高い場合である。このように、本実施形態においては、吸気マニホールドの負圧が、エンジン負荷を示すパラメータとして用いられるようになっている。
【００２９】
また、この気圧室１９にはダイアフラム２０が感温部１６の終端と接するように配設され、アクチュエータ１７による弁体１４の開閉弁動作にあわせて感温部１６とともに変位するようになっている。また、この気圧室１９内にはリターンスプリング２１が配設され、ダイアフラム２０を弁体１４の開弁方向（図中矢印Ｂ方向）に付勢するようになっている。
【００３０】
なお、弁体１４のリターンスプリング１８とアクチュエータ１７のリターンスプリング２１とでは、リターンスプリング１８の方がバネ定数が小さく設定されている。
また、この図１は、エンジンが運転停止中またはスロットルが全開であって吸気マニホールド内の気圧がほぼ大気圧（すなわち、負圧≒０）且つ第３水路１３内の冷却水温が感温部１６の作動温度よりも低く、感温部１６が伸長していない状態を示している。また、このとき、弁体１４は僅かに開弁するように設定されており、第１水路１１と第２水路１２とは僅かに連通している。これは、冷却水の交換時、エンジン内の空気の排出が弁により阻害されることがないようにするためである。これにより、冷却水の注水性が向上する。
【００３１】
ここで、もう一度従来の技術における課題と対比させながら本実施形態に係る本願発明を簡単に説明すると、従来は感温部のみによって弁体を開閉しており、冷却水温度を所定温度域内に収めることは可能であるものの、エンジン負荷に応じて冷却水温度を制御することはできない。また、従来の技術の欄で説明した特許文献１の技術によるサーモスタット制御によっても、エンジン負荷の変化と実際の冷却水温制御と間にどうしてもタイムラグが生じてしまうなどの課題がある。
【００３２】
これに対して、本実施形態に係る本願発明によれば、エンジン負荷の変化に応じて、弁体１４の開閉を直接制御できるため、エンジン負荷の変化に対して非常に反応性が高くエンジンへ供給される冷却水の温度を調整することが可能となる。また、エンジン負荷に応じた冷却水温制御のみならず、感温部１６による冷却水温に応じた弁体１４の開閉制御もできるようになっている。
【００３３】
したがって、冷却水温を一定に保つという基本的な冷却水温制御に加え、例えば、エンジンが低負荷で運転している場合には、エンジン温度を上昇させることによってフリクションロスを低減させ燃費向上を図る一方で、エンジンが高負荷で運転している場合には、エンジン温度を低下させて出力増大を図ることが可能となっている。
【００３４】
なお、上述したように、弁体１４は、感温部１６と接続されるとともに、アクチュエータ１７のダイアフラム２０とも接続されている。つまり、感温部１６の伸縮によっても弁体１４は変位するし、ダイアフラム４７の変位によっても弁体２０は変位する。このため、弁体１４の開閉動作に対する感温部１６とアクチュエータ１７との間の寄与率を設定する必要がある。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、エンジン負荷の変化に伴う水温の変化に応じて弁体１４を開閉する感温部１６の寄与率よりも、エンジン負荷の変化に伴う吸気マニホールド内圧の変化に応じて弁体１４を開閉するアクチュエータ１７の寄与率の方が高く設定されている。
これにより、例えば、冷却水温が低くなることによって感温部１６が収縮して弁体１４を閉弁方向へ変位させようとした場合であっても、アクセルペダルが踏み込まれている場合（すなわち、エンジン負荷が高い場合）には、アクチュエータ１７のリターンスプリング２１の反力により、弁体１４が素早く開弁方向へ付勢されて第１水路１１と第２水路１２との流路面積が増大する。そして、これにより、ラジエータからの冷たい冷却水をエンジンへ積極的に供給することができるようになっている。
【００３６】
一方、冷却水温が高くなることによって感温部１６が伸長して弁体１４を開弁方向へ変位させようとした場合であっても、エンジンがアイドル運転中（すなわち、エンジン負荷が低い場合）には、アクチュエータ１７が弁体１４を素早く閉弁方向へ変位させて第１水路１１と第２水路１２との流路面積を減少させるようになっている。
【００３７】
これにより、エンジンが低負荷で運転中である場合にはエンジン温度を積極的に上昇させることによってフリクションロスを低減させて燃費向上を図る一方、エンジンが高負荷で運転中である場合にはエンジン温度を積極的に低下させることによって、吸入空気密度を高めて出力増大を図ったりノッキングを抑制したりすることができるようになっている。
【００３８】
本願発明のサーモスタット構造は上述のように構成されているので、以下、その作用を説明すると、まず、図１に示す状態（すなわち、エンジン停止中またはアクセル全開で且つ冷却水温が感温部１６の作動温度よりも低い状態）から、図２に示す状態（すなわち、アイドリング運転中であり且つ冷却水温度が上記の作動温度未満である状態）へ移行すると、吸気マニホールド内の負圧が増大し、気圧室１９内の負圧が増大し、図中矢印Ｃで示すように、ダイアフラム２０がリターンスプリング２１に抗して変位する。これにより、弁体１４およびシャフト１５を介して感温部１６がリターンスプリング１８の反力により図中矢印Ａ方向へ変位することで閉弁し、第１水路１１と第２水路１２とは弁体１４によって遮断される。
【００３９】
このとき、エンジンを冷却した後の冷却水は、サーモスタット１の第３水路１３へ入力され、その後、第２水路１２を経て再びエンジンへ供給されて循環するため、エンジンへ供給される冷却水の温度は上昇する。つまり、本実施形態に係る本願発明によれば、冷態始動したエンジンを素早く暖気させることが可能であり、また、エンジン温度を上昇させることによってフリクションロスを低減させ燃費向上を図ることができる。また、アクセル全開（図１参照）時、すなわち高負荷運転時には冷却水温度に関係なくエンジンを冷却することができ、アクセルオフ時、すなわち低負荷運転時にはエンジンを高温に保持することができる。
【００４０】
そして、このようなアイドル運転時に冷却水温が感温部１６の作動温度以上になると、図３内矢印Ｅで示すように、感温部１６が伸長することで弁体１４が開弁され、第１水路１１と第２水路１２とが連通する。これにより、ラジエータによって放熱されることによって冷却された冷却水が第２水路１２へ流入されエンジンに供給される。
【００４１】
ここで、アクセルペダルが踏み込まれることによってスロットルバルブの開度が大きくなると、吸気マニホールド内の負圧が減少するのでアクチュエータ１７の気圧室１９内の負圧も減少し、図４に示すように、気圧室１９内に配設されたダイアフラム２０はリターンスプリング２１の負勢力により弁体１４の開弁方向へ変位する（図中矢印Ｇ参照）。
【００４２】
このとき、ダイアフラム２０および弁体１４とは、感温部１６およびシャフト１５とを介して連結されているので、当然にダイアフラム２０の変位量に応じて弁体１４も開弁方向へ変位し、第１水路１１と第２水路１２との流路面積が増大され、ラジエータからの冷たい冷却水が第１水路１１から第２水路１２を経由して大量にエンジンに対して供給される。
【００４３】
つまり、エンジン負荷の増大に応じて、素早く冷たい冷却水をエンジンに供給することが可能となっているため、エンジンが高負荷で運転している場合にはエンジン温度を低下させて吸入空気密度を高めて出力増大を図ったり、ノッキングを抑制したりすることができる。
ここで、本実施形態に係る本願発明のサーモスタット構造の動作を示すタイムチャートである図５を用いて、その作用について以下のように説明する。
【００４４】
まず、アクセルペダルの踏み込み等により、吸気マニホールド内の圧力が上昇（負圧が減少）した際（時点Ｔ１参照）、従来の一般的なサーモスタットによれば、冷却水温が図中矢印Ｈ′で示すように上昇しているが、本実施形態に係る本願発明のサーモスタット構造によれば、矢印Ｈで示すように、エンジン負荷の増大に反応して即座に冷却水温が低減される。これは、図中矢印Ｊおよび矢印Ｌで示すように、吸気マニホールド内の圧力増大（負圧減少）に対して即座にアクチュエータ１７が反応し、図中矢印Ｉに示すように弁体１４が大きく開弁されることによって、ラジエータからの冷たい冷却水が大量にエンジンへ供給されるからである。なお、矢印Ｉで示す弁体変位は、矢印Ｊで示すアクチュエータ変位と、矢印Ｋで示す感温部変位とを加算したものである。
【００４５】
その後、エンジンの運転を継続すると、エンジンを冷却した後の冷却水が感温部２６の作動温度を下回っているため、図中矢印Ｋで示すように感温部２６は収縮し、これに伴って、図中矢印Ｉで示すように弁体１４も閉弁方向へ変位するが（時点Ｔ２参照）が、やがて、弁体１４の開度（変位）は略一定となって水温も安定する（時点Ｔ３参照）。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態にかかるサーモスタット構造について図６〜図９を用いて説明すると、この図６はその構成を示す模式図、図７〜図９はその動作を示す模式図である。
図６に示すサーモスタット構造は、ラジエータ（図示略）からの冷却水が供給される第１水路４１と、この第１水路４１と連通し図示しないエンジンへ冷却水を供給する第２水路４２と、上記の第１水路４１および第２水路４２とに連通しエンジン（図示略）を冷却した後の冷却水が供給される第３水路４３と、上記の第１水路４１と第２水路４２と第３水路４３との間に介装されたボトムバイパスバルブ付サーモスタット４４と、このボトムバイパスバルブ付サーモスタット４４に対してリンク部材５０を介して接続されたアクチュエータ４５とを主にそなえて構成されている。
【００４７】
このうち、ボトムバイパスバルブ付サーモスタット（以後、単にサーモスタットという）４４は、第１水路４１と第２水路４２との間を連通状態としたり遮断状態としたりするとともに、第３水路４３と第２水路４２との間をとの間を連通状態としたり遮断状態としたりするようになっている。また、このサーモスタット４４は、冷却水路壁４６に対してサーモスタット４４を固定する断面環状のフランジ５１と、このフランジ５１と固着されたシャフトサポート５３と、このシャフトサポート５３に支持されたシャフト（図示略）を介して接続された感温部５４と、この感温部５４と固着された第１弁体（弁体）５６および第２弁体５７とを主にそなえて構成されている。
【００４８】
感温部５４は冷却水温に応じて伸縮するものであって、感温部５４と接触する冷却水温が作動温度よりも高くなるにつれて伸長し、第１弁体５６を図中矢印Ｍ方向へ変位させることで開弁させ、第１水路４１と第２水路４２とを連通させるようになっている。一方、冷却水温が感温部５４の作動温度よりも低くなるにつれて感温部５４は収縮し、この感温部５４と接続された第１弁体５６を図中Ｎ方向へ変位させることで閉弁させ、第１水路４１と第２水路４２とを遮断するようになっている。
【００４９】
また、感温部５４が伸長すると、この感温部５４と接続された第２弁体５７は図中矢印Ｐ方向へ変位することで、第３水路４３と第２水路４２とが遮断されるようになっている。一方、感温部５４が収縮すると第２弁体５７は図中Ｑ方向へ変位することで、第３水路４３と第２水路４２とが連通されるようになっている。
【００５０】
また、上記の第１弁体５６とスプリングサポート５２との間には第１スプリング５５が介装され、第１弁体５６の閉弁方向（図中矢印Ｎ方向）へ第１弁体５６を付勢するようになっている。また、上記の第２弁体５７と感温部５４との間には第２スプリング５８が介装され、第２弁体５７の閉弁方向（図中矢印Ｐ方向）へ第２弁体５７を付勢するようになっている。
【００５１】
つまり、感温部５４周りの冷却水温上昇に伴って感温部５４が伸長し、第１水路４１から第２水路４２へ流入するラジエータからの冷たい冷却水の流量を増大させるとともに、第３水路４３から第２水路４２へ流入するエンジンからの冷却水の流量が減じられるので、エンジンへ供給する冷却水の温度を低下させることができる。
【００５２】
さらに、本実施形態に係る本願発明のサーモスタット構造には、アクチュエータ４５が付設されており、このアクチュエータ４５はエンジンの吸気マニホールドと連通した気圧室４８と、この気圧室４８内に配設され、上述したサーモスタット４４の感温部５４の伸縮方向に対して直列に配設されるとともに第１弁体５６および第２弁体５７の開閉方向に対して直列に配設されたダイアフラム４７と、このダイアフラム４７を第１弁体５６および第２弁体５７の閉弁方向へ付勢するリターンスプリング４９とから構成されている。
【００５３】
このうち、気圧室４８内のダイアフラム４７と第１弁体５６とはリンク部材５０を介して接続され、また、このダイアフラム４７は気圧室４８内の気圧に応じて変位するようになっている。例えば、アクセルペダルが踏み込まれず、エンジンが低負荷運転中（例えば、アイドリング運転中）である場合においては吸気マニホールド内の気圧は小さい（つまり、負圧が大きい）ため、この吸気マニホールド内と連通した気圧室４８内の気圧も当然に小さく（つまり、負圧が大きく）なり、ダイアフラム４７はリターンスプリング４９に抗して第１弁体５６の閉弁方向（図中右方）へ変位する。
【００５４】
一方、アクセルペダルが大きく踏み込まれてエンジン負荷が増大したような場合には、吸気マニホールド内の負圧が小さくなるので、気圧室４８内の負圧も小さくなり、ダイアフラム４７はリターンスプリング４９に付勢され図中左方（すなわち、第１弁体５６の開弁方向）へ変位される。
つまり、エンジン負荷が上昇することでアクチュエータ４５は第１弁体５６を開弁方向へ変位させるとともに第２弁体５７を閉弁方向へ変位させるようになっている。一方、エンジン負荷が低減するとアクチュエータ４５は第１弁体５６を閉弁方向へ変位させるとともに第２弁体５７を開弁方向へ変位させるようになっている。
【００５５】
なお、上述したように、第１弁体５６および第２弁体５７と、アクチュエータ４５のダイアフラム４７とはリンク部材５０を介して接続され、さらに、この第１弁体５６および第２弁体５７とは感温部５４と接続されている。したがって、感温部５４の伸長によっても第１弁体５６および第２弁体５７は変位するし、アクチュエータ４５のダイアフラム４７の変位によっても第１弁体５６および第２弁体５７は変位する。
【００５６】
そのため、第１弁体５６および第２弁体５７の開閉に対する寄与率を感温部５４とアクチュエータ４５との間で設定する必要がある。そこで、本実施形態においては、エンジン負荷の変化に伴う水温の変化に応じて第１弁体５６および第２弁体５７を開閉する感温部５４の寄与率よりも、エンジン負荷の変化に伴う吸気マニホールド内圧の変化に応じて両弁５６，５７を開閉するアクチュエータ４５の寄与率を高く設定している。
【００５７】
したがって、例えば、冷却水温が低くなることによって感温部５４が収縮して第１弁体５６を閉弁方向へ変位させようとした場合であっても、アクセルペダルが踏み込まれている場合（すなわち、エンジン負荷が大きい場合）には、アクチュエータ４５が第１弁体５６を素早く開弁方向へ変位させ、ラジエータからの冷たい冷却水をエンジンへ積極的に供給することが可能となる。これにより、エンジン負荷の変化に対してタイムラグ無く、エンジン温度を低下させることで吸入空気密度を高めて出力増大を図ったり、ノッキングを抑制したりすることができるようになっている。
【００５８】
また、この図６には、エンジンが運転停止中またはアクセル全開であり且つ冷却水温が感温部５４の作動温度よりも低い状態が示されている。このとき、吸気マニホールド内の気圧はほぼ大気圧（すなわち、負圧≒０）であって、アクチュエータ４５のリターンスプリング４９による負勢力と第１スプリング５５による負勢力とが互いに釣り合った状態で、第１弁体５６および第２弁体５７は僅かに開弁するように設定されている。これにより、第１水路４１と第２水路４２と第３水路４３とを僅かに連通させるので、冷却水の交換時、エンジン内の空気の排出が弁により阻害されることがなく、冷却水の注水性を向上させることができる。
【００５９】
本実施形態に係る本願発明のサーモスタット構造は上述のように構成されているので、以下、その作用を説明すると、まず、図６に示す状態（すなわち、エンジン停止中で且つ冷却水温度が作動温度よりも低い状態）から、図７に示す状態（すなわち、エンジンがアイドル運転中で且つ冷却水温度が作動温度よりも低い状態）へ移行すると、吸気マニホールド内の負圧が増大することでダイアフラム４７が図中右方へ変位し、これに伴って第１弁体５６が図中矢印Ｒ１で示すように変位して、第１スプリング５５により閉弁されるとともに、第２弁体５７も図中矢印Ｑで示す方向（すなわち、第２弁体５７の開弁方向）へ矢印Ｒ２で示す距離だけ変位する。
【００６０】
これにより、第１水路４１と第２水路４２とが遮断され、ラジエータからの冷たい冷却水はエンジンへ供給されず、一方、第３水路４３と第２水路４２とが連通するので、エンジンを冷却した後の冷却水がエンジンへ供給されるようになり、エンジンは素早く暖気運転を完了することができる。
その後、図８に示すように、エンジンの暖機運転が完了し、冷却水温が上昇することで感温部５４が熱せられて伸長することで、第１弁体５６が図中矢印Ｍで示す開弁方向へ矢印Ｒ３で示すように変位するとともに、第２弁体５７が矢印Ｐ方向（すなわち、第２弁体５７の閉弁方向）へ矢印Ｒ４で示すように変位する。これにより、第１水路４１から第２水路４２へと流れ込む冷却水の流路面積が拡大する一方、第３水路４３から第２水路４２へと流れ込む冷却水の流路面積が縮小する。したがって、第１水路４１から供給されたラジエータからの冷たい冷却水が、エンジンへ供給される第３水路４２における冷却水のうちの多くの割合を占めることになるので、昇温傾向にあった冷却水が冷却される。
【００６１】
そして、エンジン負荷が変化せず且つ冷却水温が感温部５４の設定温度よりも再び低下した場合には、図７を用いて上述したように、感温部５４が収縮し、第１スプリング５５の付勢力によって第１弁体５６が閉弁されるとともに第２弁体５７が開弁されて、エンジンへ供給される冷却水の温度が上昇する。
このように、本実施形態に係る本願発明によれば感温部５４の働きによってエンジンへ供給される温度を所定の温度域内で保つことができる。
【００６２】
また、図９に示すように、アクセルペダルが大きく踏み込まれてエンジン負荷が増大し、これに伴って吸気マニホールド内の気圧も増大する（すなわち、負圧が減少する）と、アクチュエータ４５の気圧室４８内の負圧も減少し、リターンスプリング４９の付勢力によってダイアフラム４７が図中左方へ変位される。
すると、このダイアフラム４７の変位によって、ダイアフラム４７とリンク部材５０を介して接続された第１弁体５６も矢印Ｒ５で示すように変位して開弁され、第１水路４１と第２水路４２との流路面積が拡張される。また、第１弁体５６とリンクされた第２弁体５７も、第１弁体５６の変位に伴って矢印Ｒ６で示すように閉弁され、第３水路４３と第２水路４２とは遮断される。
【００６３】
つまり、エンジン負荷の上昇に伴って第１弁体５６が開弁されるとともに第２弁体５７が閉弁されることで、エンジンへはラジエータからの冷たい冷却水のみが供給されて、エンジンは積極的に冷却される。
これにより、例えば、冷却水温が低くなることによって感温部５４が収縮して第１弁体５６を閉弁方向へ変位させようとした場合であっても、アクセルペダルが踏み込まれている場合（すなわち、エンジン負荷が大きい場合）には、アクチュエータ４５が第１弁体５６を素早く開弁方向へ変位させてラジエータからの冷たい冷却水をエンジンへ積極的に供給することが可能となるので、タイムラグ無く、エンジン温度を低下させて吸入空気密度を高めて出力増大を図ったり、ノッキングを抑制したりすることができる。
【００６４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
上記の各実施形態においては、アクチュエータが吸気マニホールドと連通し、吸気マニホールド圧と連動して作動するようになっていたが、このような構成に限定するものではなく、例えば、上述のアクチュエータにモータを付随させ、このモータがスロットルバルブ開度と連動して駆動するように構成しても良い。
【００６５】
また、上記の各実施形態においては、エンジン負荷を示すパラメータとして吸気マニホールド圧を用いたが、これに代えて、例えば、スロットルバルブ開度、アクセルペダル踏み込み量、また、これらを基に算出された目標エンジン出力などをパラメータとして用いてもかまわない。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のサーモスタットによれば、冷却水温度を一定の範囲内に維持するとともに、エンジン負荷に応じて素早く冷却水温度を調節できるようにすることができる。つまり、冷却水温度を所定の温度領域内に制御することに加え、エンジン負荷の変化に応じて高レスポンスで冷却水温度を変更することが可能となる（請求項１）。
【００６７】
また、感温部による弁体の開閉制御とアクチュエータによる弁体の開弁制御とが相反する制御となった場合であっても、エンジン負荷の変化に応じて、適切に冷却水温度を制御することが可能となるという利点がある（請求項２）。
また、アクチュエータはエンジンの吸気負圧に応じて作動するので、エンジンの運転負荷を確実に検出し、これを冷却水温度制御に用いることが可能となるという利点がある（請求項３）。
【００６８】
また、エンジンが停止中で且つ所定温度以下である場合に、弁体が所定開度で開放されるので、特別なバルブを必要とせずに、冷却系に対して冷却水を給水することができるという利点がある（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るサーモスタット構造の構成を模式的に示す断面図である（エンジン：停止または高負荷運転、冷却水温：作動温度未満）。
【図２】本発明の第１実施形態に係るサーモスタット構造の動作を模式的に示す断面図である（エンジン：低負荷運転、冷却水温：作動温度未満）。
【図３】本発明の第１実施形態に係るサーモスタット構造の動作を模式的に示す断面図である（エンジン：低負荷運転、冷却水温：作動温度以上）。
【図４】本発明の第１実施形態に係るサーモスタット構造の動作を模式的に示す断面図である（エンジン：高負荷運転、冷却水温：作動温度以上）。
【図５】本発明の第１実施形態に係るサーモスタット構造の動作を模式的に示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るサーモスタット構造の構成を模式的に示す断面図である（エンジン：停止または高負荷運転、冷却水温：作動温度未満）。
【図７】本発明の第２実施形態に係るサーモスタット構造の動作を模式的に示す断面図である（エンジン：低負荷運転、冷却水温：作動温度未満）。
【図８】本発明の第２実施形態に係るサーモスタット構造の動作を模式的に示す断面図である（エンジン：低負荷運転、冷却水温：作動温度以上）。
【図９】本発明の第２実施形態に係るサーモスタット構造の動作を模式的に示す断面図である（エンジン：高負荷運転、冷却水温：作動温度以上）。
【図１０】従来の技術による冷却系を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１１，４１  第１水路
１２，４２  第２水路
１４，５６  弁体
１６，５４  感温部
１７，４５  アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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