(57)【要約】【課題】機械式のウォータポンプを用いたエンジンの冷却装置において、冷間始動時におけるエンジンの早期暖機及び触媒の早期活性化を達成するために、冷却水循環停止用の弁類を設けた場合の冷却水圧上昇によるホース外れ等の不具合の発生を防止する。【解決手段】エンジン１のウォータジャケット１ａとラジエータ１２とを通る第１、第２主通路１３，１４と、機械式のウォータポンプ１１と、バイパス通路２４と、冷間時にラジエータ１２への冷却液の供給を停止させる複合弁１５（感温弁）と、熱交換通路１６及びヒータ通路２１の流量を制御する熱交換制御弁１８及びヒータ制御弁２２とを有し、コントロールユニット１００は冷間始動時にこれらの制御弁１８，２２を閉じ、バイパス通路２４に冷却液圧が所定圧以上のときに開く複合弁１５（圧力弁）を備える。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのウォータジャケットとラジエータとを通る冷却水循環通路と、該循環通路のうち、エンジンのウォータジャケットの冷却水排出口とラジエータの冷却水導入口との間の第１通路と、ラジエータの冷却水排出口とエンジンのウォータジャケットの冷却水導入口との間の第２通路とを接続するバイパス通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、エンジンオイル用熱交換器と変速機オイル用熱交換器との少なくとも一方が備えられた熱交換通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、室内暖房用ヒータが備えられたヒータ通路と、循環通路上に設けられ、エンジンで駆動される機械式のウォータポンプと、循環通路上に設けられ、冷間時にラジエータへの冷却水の供給を阻止する感温弁と、上記熱交換通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御する熱交換制御弁と、上記ヒータ通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御するヒータ制御弁とが備えられており、かつ排気通路上に触媒装置が備えられたエンジンの冷却装置であって、冷間時に、エンジンが始動してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じもしくは閉じ気味に制御する制御手段と、上記バイパス通路上に設けられ、該通路内の冷却水圧が所定圧以上のときに開く圧力弁とが備えられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
ヒータ通路の上流部と熱交換通路の上流部とは合流しており、該合流部より上流に電動ウォータポンプが配設されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に直列に配置されており、かつ、変速機オイル用熱交換器はエンジンオイル用熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に並列に配置されており、かつ、熱交換制御弁は、変速機オイル用熱交換器が設けられた第１分岐通路とエンジンオイル用熱交換器が設けられた第２分岐通路との両方に備えられており、制御手段は、エンジンが暖機された後、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開き、第２分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、エンジンオイルの温度が第２所定温度よりも高いときは開くように構成されており、第１所定温度は第２所定温度よりも高い値とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項５】
制御手段は、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ第１所定温度よりも低いときは閉じ、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開くことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項６】
第１所定温度は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項７】
ウォータポンプは遠心式のものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
【請求項８】
感温弁と圧力弁とは一体化された複合弁であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
【請求項９】
感温弁と圧力弁とが一体化された複合弁は、冷却水循環通路とバイパス通路との合流部に配設されており、上記冷却水循環通路におけるラジエータ側通路に通じる第１ポートと、上記バイパス通路に通じる第２ポートと、第１ポートを開閉する感温弁の弁体と、第２ポートを開閉する圧力弁の弁体と、感温弁の弁体が取り付けられて、内部に充填された熱膨張体の熱膨張時に第１ポートを開く一方向に移動する可動体と、該可動体と圧力弁の弁体との間に設けられ、可動体の上記一方向への移動時に圧力弁の弁体を閉じ方向に付勢する付勢力が強まる弾性体とを有することを特徴とする請求項８に記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータ等を有するエンジンの冷却装置に関し、エンジンの冷却技術の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等においては、通常、ウォータポンプによりエンジンのウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を循環させることにより、エンジンの冷却が行われるが、その場合、冷間始動時の暖機性向上のため、冷却水の流量の制御が行われることがあり、例えば、特許文献１には、エンジンの冷間始動時に、エンジンへの冷却水の流量を減少させるものが開示されている。これによれば、冷間始動時には、エンジンの冷却が抑制され、暖機が促進されることとなる。
【０００３】
また、特許文献２及び特許文献３には、冷間始動時等に、冷却水がラジエータにより冷却されるのを防止することを目的として、エンジンのウォータジャケットとラジエータとの間の冷却水循環通路にラジエータをバイパスするバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路と循環通路の合流箇所に感温弁を設け、冷間始動時にはラジエータに通じる通路を閉鎖すると共にバイパス通路を開き、冷却水がラジエータを通らずにバイパス通路を通ってエンジンのウォータジャケットに循環するようにしたものが開示されている。
【０００４】
ところで、冷却水循環通路上には、前述のラジエータだけでなく、例えば、特許文献４に示すように、暖められた冷却水を利用して車室内を暖房するヒータコアや、エンジンオイルや変速機オイルと冷却水との熱交換を行う熱交換器等が設けられることがあり、この場合、上記特許文献１〜３のような構成を採用しても、冷間時等においては冷却水がオイル等との熱交換により冷却されて暖機促進の妨げとなってしまう。また、特許文献５には、変速機オイル用熱交換器への冷却水の循環を制御弁で制御することにより変速機オイルの温度を高温に維持するようにしたものが開示されているが、冷間時にはこの制御弁が開かれるように制御されることから、特許文献４のものと同様の理由により暖機促進の妨げとなってしまう。
【０００５】
そこで、冷間始動時等のエンジン暖機性をより向上させるためには、上記熱交換器やヒータコア等で奪われる熱がなくなるように、冷却水の循環を完全停止させることが考えられ、これを実現するものとして、特許文献６に、ウォータポンプを電動化してエンジンの運転状態にかかわらず起動停止を行えるようにすると共に、冷却水の温度が低い冷間始動時は、ウォータポンプの作動を停止させるものが開示されている。
【０００６】
これによれば、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止されてエンジン暖機が速やかに進行し、冷間時の燃料増量が不要となって燃費を向上させることができる。また、排気通路に触媒装置が設けられたエンジンにおいては、排気温が低下するのが抑制されて触媒装置が早期に活性化し、エミッションを改善することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１３８８３５号公報
【特許文献２】
実開平３−３８４７４号公報
【特許文献３】
実開昭５５−４１５７０号公報
【特許文献４】
特開２００１−２８０１３３号公報
【特許文献５】
特開平４−１０９０２７号公報
【特許文献６】
特開２００２−１６１７４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の電動式ウォータポンプは、エンジン駆動される機械式ウォータポンプと比較して高価になるという問題がある。
【０００９】
そこで、電動式ウォータポンプを用いずに、機械式ウォータポンプを用いて、冷間始動時等に冷却水の循環を完全に停止させることが考えられるが、エンジン運転中は機械式ウォータポンプは常に回転しているから、冷却水の循環を完全に停止するには、例えば、冷却水循環通路及びバイパス通路上にこれらの通路を閉鎖するための弁類を設ける必要がある。しかし、この場合、エンジン回転の上昇で水圧が高くなったときに、該水圧によりこれらの通路を構成するホース等の部材が外れる等の不具合が生じる虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、機械式のウォータポンプを用いたエンジンの冷却装置において、冷間始動時におけるエンジンの早期暖機及び触媒の早期活性化を達成するために冷却水循環停止用の弁類を設けた場合における冷却水圧上昇によるホース外れ等の不具合の発生を防止することを主たる課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１２】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、エンジンのウォータジャケットとラジエータとを通る冷却水循環通路と、該循環通路のうち、エンジンのウォータジャケットの冷却水排出口とラジエータの冷却水導入口との間の第１通路と、ラジエータの冷却水排出口とエンジンのウォータジャケットの冷却水導入口との間の第２通路とを接続するバイパス通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、エンジンオイル用熱交換器と変速機オイル用熱交換器との少なくとも一方が備えられた熱交換通路と、第１通路と第２通路との間に設けられ、室内暖房用ヒータが備えられたヒータ通路と、循環通路上に設けられ、エンジンで駆動される機械式のウォータポンプと、循環通路上に設けられ、冷間時にラジエータへの冷却水の供給を阻止する感温弁と、上記熱交換通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御する熱交換制御弁と、上記ヒータ通路上に設けられ、該通路の冷却水流量を制御するヒータ制御弁とが備えられており、かつ排気通路上に触媒装置が備えられたエンジンの冷却装置であって、冷間時に、エンジンが始動してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じもしくは閉じ気味に制御する制御手段と、上記バイパス通路上に設けられ、該通路内の冷却水圧が所定圧以上のときに開く圧力弁とが備えられていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、冷間時に、エンジンが始動時してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じもしくは閉じ気味に制御して上記ウォータジャケットへの冷却水の循環を停止もしくは抑制したときに、冷却水圧が所定値以上となったときは、圧力弁が開いてバイパス通路が通じるから、冷却水圧の過度の上昇が防止され、ホース外れ等の不具合の発生が防止される。
【００１４】
また、冷間始動時に、エンジンオイル用熱交換器及び変速機オイル用熱交換器でエンジンオイル及び変速機オイルが冷却されるのが防止される。また、燃焼により発生した熱で暖められた冷却水がオイル等との熱交換によって冷却されるのが防止されてエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【００１５】
また、本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ヒータ通路の上流部と熱交換通路の上流部とは合流しており、該合流部より上流に電動ウォータポンプが配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ヒータ通路及び熱交換通路への冷却水の循環が必要なときに、電動ポンプを作動させることにより強制的に冷却水を循環させることができる。また、これらの通路への冷却水の強制流通は、電動式ポンプにより行われるから、機械式ポンプの能力が小さなものでよく、該ポンプを小型化できる。また、この結果、機械式ポンプを駆動することによるエンジンの駆動損失が減少し、燃費が向上する。
【００１７】
ところで、上記特許文献２に記載のエンジンの冷却装置においては、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイルを冷却する変速機オイル用熱交換器がエンジンオイル用熱交換器の下流側に配置されていることから、これらの熱交換器がオイルウォーマとして利用されるときには、変速機オイル用熱交換器には、エンジンオイル用熱交換器でエンジンオイルとの熱交換により冷やされた冷却水が供給されることとなり、変速機オイル用熱交換器で変速機オイルを十分に暖めることができない。
【００１８】
そこで、本願の請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に直列に配置されており、かつ、変速機オイル用熱交換器はエンジンオイル用熱交換器の上流側に配設されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイルと冷却水とを熱交換する変速機オイル用熱交換器を、エンジンオイル用熱交換器の上流側に設けたから、変速機オイルがエンジンオイルに優先して暖められることとなる。すなわち、エンジンオイルよりも高めの温度が要求される変速機オイルを早期に所要の温度に昇温させることができる。
【００２０】
また、本願の請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、変速機オイル用熱交換器とエンジンオイル用熱交換器との両方が備えられていると共に、これらの熱交換器は熱交換通路上に並列に配置されており、かつ、熱交換制御弁は、変速機オイル用熱交換器が設けられた第１分岐通路とエンジンオイル用熱交換器が設けられた第２分岐通路との両方に備えられており、制御手段は、エンジンが暖機された後、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開き、第２分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、エンジンオイルの温度が第２所定温度よりも高いときは開くように構成されており、第１所定温度は第２所定温度よりも高い値とされていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、変速機オイルの温度及びエンジンオイルの温度を、それぞれの状態に応じて個別に制御することができ、しかも、暖機後においては、変速機オイルの温度をエンジンオイルの温度よりも高い温度に維持して、変速機の制御性を向上させることができる。
【００２２】
また、本願の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、制御手段は、第１分岐通路に設けられた熱交換制御弁を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ第１所定温度よりも低いときは閉じ、変速機オイルの温度が第１所定温度よりも高いときは開くことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、変速機オイルの温度は、エンジンが始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度より低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ第１所定温度より低いときは冷却水により冷却されることがなくなって変速機の温度上昇と共に上昇し、上記第１所定温度より高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００２４】
また、本願の請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、第１所定温度は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの冷却装置。
【００２５】
この発明によれば、第１所定温度を一定の値とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する変速機オイルの圧力も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに変速機オイルの圧力が低下して、所要の圧力が得られるなくなる虞が生じる。しかし、本発明では、変速機オイル用熱交換器の設けられた側の通路の熱交換制御弁を開く第１所定温度を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。
【００２６】
また、本願の請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明において、ウォータポンプは遠心式のものであることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、一般に用いられる遠心式のウォータポンプを用いて容易に本発明に係る冷却装置を実現することができる。
【００２８】
また、本願の請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７に記載の発明において、感温弁と圧力弁とは一体化された複合弁であることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、冷却装置の部品数が徒に増加することがなく、しかもコンパクトにすることができる。
【００３０】
そして、本願の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、感温弁と圧力弁とが一体化された複合弁は、冷却水循環通路とバイパス通路との合流部に配設されており、上記冷却水循環通路におけるラジエータ側通路に通じる第１ポートと、上記バイパス通路に通じる第２ポートと、第１ポートを開閉する感温弁の弁体と、第２ポートを開閉する圧力弁の弁体と、感温弁の弁体が取り付けられて、内部に充填された熱膨張体の熱膨張時に第１ポートを開く一方向に移動する可動体と、該可動体と圧力弁の弁体との間に設けられ、可動体の上記一方向への移動時に圧力弁の弁体を閉じ方向に付勢する付勢力が強まる弾性体とを有することを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、冷却水温が高温となって熱膨張体の熱膨張により第１可動体が上方に移動している状態では、弾性体が圧縮されることとなる。つまり、冷却水温が高温のときは低温のときよりも、第２ポートに大きな水圧が加わらないと、圧力弁の弁体が開弁しないこととなる。これによれば、冷却水をラジエータで冷却する必要がある冷却水温が高温のときに、圧力弁が水圧上昇により不測に開弁するのが防止されることとなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る車両には、水冷式のエンジン１と、自動変速機２が搭載されており、エンジン１の排気通路３上には触媒装置４が設けられている。
【００３３】
このエンジン１の冷却装置は、エンジン１のクランク軸によりベルトを介して駆動される遠心式のウォータポンプ１１と、冷却水を冷却するラジエータ１２とを有し、エンジン１のウォータジャケット１ａの出口と、ラジエータ１２の冷却水導入口とが第１主通路１３で接続されていると共に、エンジン１のウォータジャケット１ａの入口とラジエータ１２の冷却水出口とがウォータポンプ１１を介して第２通路１４で接続されている。第２主通路１４上には、感温弁と圧力弁とが一体とされた複合弁１５が設けられている。
【００３４】
複合弁１５と上記第１通路１３との間には、熱交換通路１６が設けられている。該熱交換通路１６には、冷却水の循環する上流側から順に、第１主通路１３から冷却水を吸入して熱交換通路１６に冷却水を強制循環させる電動ウォータポンプ１７と、電磁式の熱交換制御弁１８と、冷却水と自動変速機オイルとの熱交換を行う自動変速機オイル用熱交換器１９と、冷却水とエンジンオイルとの熱交換を行うエンジンオイル用熱交換器２０とが設けられている。
【００３５】
第１主通路１３と第２主通路１４との間には、ヒータ通路２１が設けられている。該ヒータ通路２１には、冷却水の循環する上流側から順に、電磁式のヒータ制御弁２２と、室内暖房用ヒータコア２３とが設けられている。なお、ヒータ通路２１の上流部と上記熱交換通路１６の上流部とは共通とされ、電動ウォータポンプ１７の下流側で分岐している。
【００３６】
第１主通路１３と複合弁１５との間には、ボトムバイパス通路２４が設けられている。
【００３７】
次に、図２を用いて上記複合弁１５の構造について説明する。なお、説明の中で上下左右という言葉を用いるが、これは説明便宜上のものであり、実際の配置を意味するものではない。この複合弁１５は、第１、第２、第３、第４の４つのポート１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが形成されたケース３０と、該ケース３０の内面に形成された溝部３０ａに嵌合された取付座金３１と、該取付座金３１に取り付けられたフレーム３２と、上記取付座金３１に固着されたニードル３３と、該ニードル３３に下部の筒状部３４ａが挿入されると共に側面が上記フレーム３３によって摺動可能に支持されて上下方向に移動可能な第１可動体３４とを有する。第１可動体３４は中空状とされて、該中空部に冷却水温に応じて膨張収縮するワックスＷが充填されている。
【００３８】
第１可動体３４の筒状部３４ａには、第１弁体３５が固着されていると共に、該弁体３５と上記フレーム３２との間には、該弁体３５を下方に付勢する第１バネ３６が設けられている。
【００３９】
また、第１可動体３４の上部の孔部には、円筒状の第２可動体３７が上下に摺動可能に嵌合され、該第２可動体３７の上端に第２弁体３８が固着されている。該第２弁体３８と第１可動体３４上部の階段状のデッキ面との間に、上記第２弁体３８を上方に付勢する第２バネ３９が設けられている。
【００４０】
ここで、上記第１ポート１５ａは第２主通路１４のラジエータ１２側部材に接続され、第２ポート１５ｂはボトムバイパス通路２４に接続され、第３ポート１５ｃは熱交換通路１６に接続され、第４ポート１５ｄは主通路１４のウォータポンプ１１側部材に接続されている。第３ポート１５ｃと第４ポート１５ｄとは常に連通している。
【００４１】
一方、第１ポート１５ａと第４ポート１５ｄとは冷却水温が所定温度以上となったときに連通する。すなわち、冷却水温が上昇すると、図３に示すように、第１可動体３４内のワックスＷが膨張して、第１可動体３４が第１バネ３６の付勢力に抗して矢印アで示すように上方に移動し、この結果、第１弁体３５が上方に移動して、すなわち、感温弁が開弁して、矢印イで示すように第１ポート１５ａから冷却水が流入することとなる。
【００４２】
また、第２ポート１５ｂと第４ポート１５ｄとは第２ポート１５ｂに加わる水圧が所定圧以上となったときに連通する。すなわち、第２ポート１５ｂに所定圧以上の水圧が加わると、図４に示すように、第２弁体３８に下向きの力が加わることとなるが、該水圧による下向きの力が第２バネ３９の付勢力よりも大きくなったときに、矢印ウで示すように、第２弁体３８が下方に押し下げられ、すなわち、圧力弁が開弁して、矢印エで示すように第２ポート１５ｂから冷却水が流入することとなる。
【００４３】
その場合に、図３に示すように、冷却水温が高温となって第１可動体３４が上方に移動している状態では、第１バネ３９が圧縮されることとなる。つまり、図５に示すように、冷却水温が高温のときは、低温のときよりも、第２ポート１５ｂに大きな水圧が加わらなければ、第２弁体３８すなわち圧力弁が開弁しないこととなる。これによれば、冷却水をラジエータ１２で冷却する必要がある冷却水温が高温のときに、圧力弁が水圧上昇により不測に開弁するのが防止されることとなる。
【００４４】
図６に示すように、このエンジン１の冷却装置には、上記電動ウォータポンプ１７、ヒータ制御弁２２、及び熱交換制御弁１８を制御するコントロールユニット１００が搭載されている。コントロールユニット１００は、エンジン水温を測定する水温センサ１１０の信号、自動変速機オイルの温度を検出する油温センサ１２０の信号、排気通路３上において触媒装置４の近傍に配置され、触媒装置４の活性状態を検出する第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０の信号、及び、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１５０の信号等を入力する。
【００４５】
コントロールユニット１００は、冷却水温が所定水温以下の冷間始動時には、熱交換制御弁１８を閉じ、その後、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号により触媒装置４が活性化したと判定したときに、熱交換制御弁１８を開く。
【００４６】
また、コントロールユニット１００は、エンジン１の冷却水の温度及び変速機オイルの温度に応じて熱交換制御弁１８を制御する。すなわち、コントロールユニット１００は、熱交換制御弁１８を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１より高いときは開く（図１１参照）。このような制御によれば、変速機オイルの温度は、エンジン１が始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度より低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは冷却水により冷却されることがなくなって変速機の温度上昇と共に上昇し、上記所定温度Ｔ１より高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００４７】
また、コントロールユニット１００は、ヒータ制御弁２２を、冷間時に、エンジン１が始動してからの所定期間閉じるように制御すると共に、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは閉じ、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１よりも低いときは開き、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高いときは閉じる。すなわち、熱交換制御弁１８とはほぼ逆の状態とすることで、該熱交換制御弁１８により生じる効果をより確実なものとする。
【００４８】
また、コントロールユニット１００は、運転者による室内暖房スイッチのＯＮ操作があったときは、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化していると判定されていることを条件として、ヒータ制御弁２２を開弁する。これは、触媒装置４が活性化していないような状態では、ヒータを作動させても冷風が送風されるだけであるから、触媒装置４の活性化を優先させるのである。
【００４９】
次に、図１及び図７〜図１０を用いて、第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の作用を説明する。
【００５０】
まず、冷間始動時においては、図１に示すように、コントロールユニット１００の制御によって、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁１８は閉じられ、電動ウォータポンプ１７は停止している。複合弁１５の感温弁は冷却水温が低いことから閉じた状態である。
【００５１】
そのとき、複合弁１５の圧力弁には、ウォータポンプ１１の作動により、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４を介して水圧が印加されているが、複合弁１５の圧力弁に印加される水圧が所定圧以下であれば、圧力弁は閉じたままであり、冷却水は、いずれの配管においても循環していない状態となる。
【００５２】
これによれば、冷間始動時に、燃焼により発生した熱が冷却水とオイル等との熱交換によりエンジン１から持ち去られるのが防止されることにより、図１１に符号カで示すように冷却水温が速やかに上昇してエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置４が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【００５３】
なお、本ウォータポンプ１１は、遠心式のものであるため、ウォータポンプ１１の吐出圧によりインペラとケースとの隙間から若干の漏れが生じており、これにより上記複数の通路にかかる水圧が緩和されている。
【００５４】
一方、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁１８及び感温弁が閉じた状態のときに、運転者のアクセル操作等によってエンジン回転が高くなってウォータポンプ１１の吐出圧が高くなり、該圧力弁に印加される水圧が所定圧以上となったときには、図７に示すように、圧力弁が開き、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる（循環経路を図に白抜きの矢印で示す。以下同様）。
【００５５】
これによれば、冷間始動時に冷却水の循環を弁類で停止させたときに冷却水圧が上昇した場合でも、ホースや配管等の通路構成部材の外れ等の不具合が防止されることとなる。
【００５６】
そして、冷間始動中に、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置２４が活性化したとコントロールユニット１００によって判定された場合、図８に示すように、熱交換制御弁１８が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。なお、ヒータ制御弁２２は閉じられたままであり、また、感温弁は、冷却水温度が開弁温度Ｔｔより低いためまだ閉じた状態である（図１１参照）。また、熱交換制御弁１８が開かれているため、圧力弁は開いていない。
【００５７】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路１６、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００５８】
これによれば、図１１に符号キで示すように、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９によって、エンジンオイル及び変速機オイルが、これらのオイルよりも温度が高くなっている冷却水との熱交換により暖められることとなる。その場合に、エンジンオイルよりも高い温度が要求される変速機オイル用熱交換器１９を、エンジンオイル用熱交換器２０の上流側に設けたから、変速機オイルがエンジンオイルに優先して暖められることとなる。すなわち、エンジンオイルよりも高めの温度が要求される変速機オイルを早期に所要の温度に昇温させることができる。また、ラジエータ１２及びヒータコア２３には、冷却水が循環していないから、冷却水が有する熱のほぼ全てをエンジンオイル及び変速機オイルの熱交換にまわすことができる。
【００５９】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなった場合、図９に示すように、熱交換制御弁１８が閉じられる一方、ヒータ制御弁２２が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合弁１５の感温弁は、冷却水温度が開弁温度Ｔｔより上昇したことにより開いた状態となっている。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００６０】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路１６、ヒータ通路２１、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００６１】
これによれば、ヒータコア２３により室内暖房が可能となると共に、ラジエータ１２により冷却水が冷却されることとなる。また、図１１に符号クで示すように、エンジンオイル及び変速機オイルが冷却水により冷却されることなく温度上昇し続けることとなる。
【００６２】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高くなった場合（例えばエンジン負荷大のときにこのような状態となる）、図１０に示すように、熱交換制御弁１８が開かれ、またヒータ制御弁２２が閉じられると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合弁１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００６３】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路１６、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００６４】
すなわち、暖機後の高負荷時等においては、ヒータ通路２１を冷却水が流通しないようにしたことにより、ラジエータ１２及び熱交換通路１６に十分な量の冷却水を流通させることが可能となって、ラジエータ１２により冷却水を十分に冷却することが可能となる。また、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９により、エンジンオイル及び変速機オイルを図１１に符号ケで示すようにオイルの耐熱温度Ｔ２以下に冷却することが可能となり、これらのオイルの劣化を防止することができる。
【００６５】
また、十分に冷却された冷却水によってエンジン１も効果的に冷却され、この結果、変速機オイル及びエンジンオイルの劣化防止のための空燃比のリッチ化等を行う必要がなくなり、燃費、特に高速走行時の燃費が向上する。
【００６６】
加えて、ヒータ通路２１または熱交換通路１６への冷却水の循環が必要なときに、電動ウォータポンプ１７を作動させることにより強制的に冷却水を循環させることができるから、機械式のウォータポンプ１１の能力が小さなものでよく、該ポンプ１１を小型化できる。また、この結果、機械式のウォータポンプ１１を駆動することによるエンジン１の駆動損失を減少させて、燃費を向上させることができる。
【００６７】
なお、上記所定温度Ｔ１は、図１２に示すように、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされている。これによれば、エンジン暖機後における熱交換制御弁１８の開く温度を所定温度Ｔ１一定とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する油圧も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに油圧が低下して、所要の圧力が得られるなくなる虞が生じる。しかし、本実施の形態では、熱交換制御弁１８を開弁する所定温度Ｔ１を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。
【００６８】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００６９】
この第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の熱交換通路１６の構成を変更したものである。すなわち、図１３に示すように、熱交換通路の途中部分を２つに分岐して、エンジンオイル用熱交換器２０用の熱交換通路４１及び変速機オイル用熱交換器１９用の熱交換通路４２を設けると共に、それぞれの熱交換器１９，２０の上流に各通路４１，４２用の熱交換制御弁４３，４４を設けたものである。なお、複合弁１５の構造、及びその他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素に対しては、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明する。
【００７０】
図１４に示すように、このエンジン１の冷却装置には、上記電動ウォータポンプ１７、ヒータ制御弁２２、及び熱交換制御弁４３，４４を制御するコントロールユニット１００′が搭載されている。コントロールユニット１００′は、エンジン水温を検出する水温センサ１１０の信号、自動変速機オイルの温度を検出する油温センサ１２０の信号、エンジンオイルの温度を検出する油温センサ１２５の信号、排気通路３上において触媒装置４の近傍に配置され、触媒装置４の活性状態を検出する第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０の信号、及び、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１５０の信号等を入力する。
【００７１】
コントロールユニット１００′は、冷却水温が所定水温以下の冷間始動時には、熱交換制御弁４３，４４を閉じ、その後、Ｏ２センサ１３０からの信号により触媒装置４が活性化したと判定したときに、これらの熱交換制御弁４１，４２を開く。
【００７２】
また、コントロールユニット１００′は、エンジン１の冷却水の温度及び変速機オイルの温度に応じて熱交換制御弁４３，４４を制御する。すなわち、コントロールユニット１００′は、熱交換通路４２上の変速機用熱交換制御弁４４を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは開き、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１より高いときは開く（図１１参照）。エンジン１が始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度より低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは冷却水により冷却されることがなくなって変速機の温度上昇と共に上昇し、上記所定温度Ｔ１より高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００７３】
また、コントロールユニット１００′は、熱交換通路４１上のエンジン用熱交換制御弁４３を、冷間時に、エンジンが始動してから所定期間経過した後、エンジンオイルの温度が冷却水の温度よりも低いときは開き、エンジンオイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１よりも低いときは閉じ、エンジンオイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高いときは開く（図１１参照）。このような制御によれば、エンジンオイルの温度は、エンジン１が始動してから所定期間経過した後、その温度が冷却水の温度よりも低いときは冷却水との熱交換により速やかに上昇し、冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１よりも低いときは冷却水により冷却されることがなくなってエンジン１の温度上昇と共に上昇し、上記所定温度Ｔ１よりも高いときは冷却水により冷却されて上昇が抑制されることとなる。
【００７４】
また、コントロールユニット１００′は、ヒータ制御弁２２を、冷間時に、エンジン１が始動してから所定期間閉じるように制御すると共に、変速機オイルの温度が冷却水の温度より低いときは閉じ、変速機オイルの温度が冷却水の温度よりも高くかつ所定温度Ｔ１より低いときは開き、変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１より高いときは閉じる。すなわち、変速機オイルの熱交換制御弁４４とはほぼ逆の状態とすることで、該熱交換制御弁４４により生じる効果をより確実なものとする。
【００７５】
また、コントロールユニット１００′は、運転者による室内暖房スイッチのＯＮ操作があったときは、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置４が活性化していると判定されていることを条件として、ヒータ制御弁２２を、開弁する。これは、触媒装置４が活性化していないような状態では、ヒータを作動させても冷風が送風されるだけであるから、触媒装置４の活性化を優先させるのである。
【００７６】
次に、図１３及び図１５〜図１８を用いて、第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の作用を説明する。
【００７７】
まず、冷間始動時においては、図１３に示すように、コントロールユニット１００′の制御によって、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁４３，４４は閉じられ、また、電動ウォータポンプ１７は停止している。一方、複合弁１５の感温弁は冷却水温が低いことから閉じた状態となる。
【００７８】
そのとき、複合弁１５の圧力弁には、ウォータポンプ１１の作動により、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４を介して水圧が印加されているが、複合弁１５の圧力弁に印加される水圧が所定圧以下であれば、圧力弁が閉じた状態であり、冷却水は、いずれの配管においても循環していない状態となる。
【００７９】
これによれば、冷間始動時に、燃焼により発生した熱が冷却水とオイル等との熱交換によりエンジン１から持ち去られるのが防止されることにより、図１１に符号カで示すように冷却水温が速やかに上昇してエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置４が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【００８０】
一方、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁４３，４４及び感温弁が閉じた状態のときに、運転者のアクセル操作等によってエンジン回転が高くなってウォータポンプ１１の吐出圧が高くなり、該圧力弁に印加される水圧が所定圧以上となったときには、図１５に示すように、圧力弁が開き、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８１】
これによれば、冷間始動時に冷却水の循環を弁類で停止させたときに冷却水圧が上昇した場合でも、ホースや配管等の通路構成部材の外れ等の不具合が防止されることとなる。
【００８２】
そして、冷間始動中に、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置２４が活性化したとコントロールユニット１００によって判定された場合、図１６に示すように、熱交換制御弁４３，４４が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。なお、ヒータ制御弁２２は閉じられたままであり、また、感温弁は、冷却水温度が開弁温度Ｔｔより低いためまだ閉じた状態である。また、熱交換制御弁４３，４４が開かれているため、圧力弁は開いていない。
【００８３】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路４１，４２、第２通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８４】
これによれば、図１１に符号キで示すように、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９によって、エンジンオイル及び変速機オイルが、これらのオイルよりも温度が高くなっている冷却水との熱交換により暖められることとなる。
【００８５】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなった場合、図１７に示すように、熱交換制御弁４３，４４が閉じられる一方、ヒータ制御弁２２が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合弁１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００８６】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路４１，４２の合流部、ヒータ通路２１、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００８７】
これによれば、ヒータコア２３により室内暖房が可能となると共に、ラジエータ１２により冷却水が冷却されることとなる。また、図１１に符号クで示すように、エンジンオイル及び変速機オイルが冷却水により冷却されることなく温度上昇し続けることとなる。
【００８８】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高くなった場合（例えばエンジン負荷大のときにこのような状態となる）、図１８に示すように、熱交換制御弁４３，４４が開かれ、またヒータ制御弁２２が閉じられると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合減１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。
【００８９】
この場合、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、熱交換通路４１，４２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流すると共に、第１主通路１３、ラジエータ１２、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。
【００９０】
すなわち、暖機後の高負荷時等においては、ヒータ通路２１を冷却水が流通しないようにしたことにより、ラジエータ１２及び熱交換通路４１，４２に十分な量の冷却水を流通させることが可能となって、ラジエータ１２により冷却水を十分に冷却することが可能となる。また、エンジンオイル用熱交換器２０及び変速機オイル用熱交換器１９により、エンジンオイル及び変速機オイルを図１１に符号ケで示すようにオイルの耐熱温度Ｔ２以下に冷却することが可能となり、これらのオイルの劣化を防止することができる。
【００９１】
また、十分に冷却された冷却水によってエンジン１も効果的に冷却され、この結果、変速機オイル及びエンジンオイルの劣化防止のための空燃比のリッチ化等を行う必要がなくなり、燃費、特に高速走行時の燃費が向上する。
【００９２】
加えて、ヒータ通路２１または熱交換通路４１，４２への冷却水の循環が必要なときに、電動ウォータポンプ１７を作動させることにより強制的に冷却水を循環させることができるから、機械式のウォータポンプ１１の能力が小さなものでよく、該ポンプ１１を小型化できる。また、この結果、機械式のウォータポンプ１１を駆動することによるエンジン１の駆動損失を減少させて、燃費を向上させることができる。
【００９３】
また、エンジン暖機後に変速機オイル用熱交換器１９が設けられた熱交換通路４２の熱交換制御弁４４を開弁する所定温度Ｔ１は、図１２に示すように、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされている。これによれば、エンジン暖機後における熱交換制御弁４４の開く温度を所定温度Ｔ１一定とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する油圧も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに油圧が低下して、所要の圧力が得られるなくなる虞が生じる。しかし、本実施の形態では、変速機オイル用熱交換器１９の設けられた側の通路の熱交換制御弁４４を開弁する所定温度Ｔ１を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。
【００９４】
なお、第２の実施の形態においては、上記所定温度Ｔ１を、変速機オイルとエンジンオイルとで異なる値に設定し、個別に制御するようにしてもよい。例えば、変速機オイル用熱交換器１８が設けられた熱交換通路４２の熱交換制御弁４４を開く温度を、エンジンオイル用熱交換器１７が設けられた熱交換通路４１の熱交換制御弁４３を開く温度より高い値とすれば、暖機後において、エンジンオイルが過熱するのを防止しつつ、変速機オイルの温度をエンジンオイルの温度よりも高い温度に維持して、変速機の制御性を向上させることができる。
【００９５】
また、第１、第２の実施の形態においては、熱交換制御弁１８，４３，４４は、ＯＮ−ＯＦＦ弁として利用したが、流量を制御する流量制御弁として利用してもよい。そして、この場合においても、流量が徴小となってボトムバイパス通路２４の水圧が複合弁１５の圧力弁の開弁水圧よりも大きくなったときには、圧力弁が開弁することから、前述した水圧上昇によるホース等の通路構成部材外れを防止することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷間時に、エンジンが始動時してからの所定期間、熱交換制御弁及びヒータ制御弁を閉じもしくは閉じ気味に制御して上記ウォータジャケットへの冷却水の循環を停止もしくは抑制したときに、冷却水圧が所定値以上となったときは、圧力弁が開いてバイパス通路が通じるから、冷却水圧の過度の上昇が防止され、ホース外れ等の不具合の発生が防止される。
【００９７】
また、冷間始動時に、エンジンオイル用熱交換器及び変速機オイル用熱交換器でエンジンオイル及び変速機オイルが冷却されるのが防止される。また、燃焼により発生した熱が持ち去られるのが防止されてエンジン暖機が速やかに進行すると共に、排気の温度が低下するのが防止されて触媒装置が早期に活性化することとなる。また、この結果、冷間時の燃料増量や触媒の早期活性化のための燃料増量が不要となり、燃費が向上するだけでなく、エミッションの悪化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図２】複合弁（圧力弁、感温弁）の側断面図である。
【図３】複合弁の感温弁が開弁した状態を示す図である。
【図４】複合弁の圧力弁が開弁した状態を示す図である。
【図５】複合弁の圧力弁の冷却水温に対する開弁水圧特性を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図７】冷間始動後触媒装置が活性状態となるまでの間において、ボトムバイパス通路の水圧が所定圧以上となった場合における冷却水の循環状態を示す図である。
【図８】触媒装置が活性状態となった後、複合弁の感温弁が開弁するまでの間における冷却水の循環状態を示す図である。
【図９】暖機後軽負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１０】暖機後高負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１１】冷間始動後におけるエンジン水温及び変速機油温の変化を示す図である。
【図１２】エンジン回転数に対する熱交換制御弁の開弁温度の特性図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図１４】同第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図１５】冷間始動後触媒装置が活性状態となるまでの間において、ボトムバイパス通路の水圧が所定圧以上となった場合における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１６】触媒装置が活性状態となった後、複合弁の感温弁が開弁するまでの間における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１７】暖機後軽負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１８】暖機後高負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【符号の説明】
１        エンジン
２        自動変速機
４        触媒装置
１１      ウォータポンプ
１２      ラジエータ
１３      第１主通路（冷却水循環通路）
１４      第２主通路（冷却水循環通路）
１５      複合弁（感温弁、圧力弁）
１５ａ    第１ポート
１５ｂ    第２ポート
１５ｃ    第３ポート
１５ｄ    第４ポート
１６      熱交換通路
１７      電動ウォータポンプ
１８      熱交換制御弁
１９      変速機オイル用熱交換器
２０      エンジンオイル用熱交換機
２１      ヒータ通路
２２      ヒータ制御弁
２３      ヒータコア
２４      ボトムバイパス通路（バイパス通路）
３４      第１可動体（第１ポートを開く一方向に移動する可動体）
３５      第１弁体（感温弁の弁体）
３７      第２可動体
３８      第２弁体（圧力弁の弁体）
３９      第２バネ（弾性体）
Ｔ１      第１所定温度
Ｗ        ワックス（熱膨張体）
【図１】
2005002970.tif 000003
【図２】
2005002970.tif 000004
【図３】
2005002970.tif 000005
【図４】
2005002970.tif 000006
【図５】
2005002970.tif 000007
【図６】
2005002970.tif 000008
【図７】
2005002970.tif 000009
【図８】
2005002970.tif 000010
【図９】
2005002970.tif 000011
【図１０】
2005002970.tif 000012
【図１１】
2005002970.tif 000013
【図１２】
2005002970.tif 000014
【図１３】
2005002970.tif 000015
【図１４】
2005002970.tif 000016
【図１５】
2005002970.tif 000017
【図１６】
2005002970.tif 000018
【図１７】
2005002970.tif 000019
【図１８】
2005002970.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月30日(2003.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
なお、上記所定温度Ｔ１は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされている。これによれば、エンジン暖機後における熱交換制御弁１８の開く温度を所定温度Ｔ１一定とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する油圧も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに油圧が低下して、所要の圧力が得られるなくなる虞が生じる。しかし、本実施の形態では、熱交換制御弁１８を開弁する所定温度Ｔ１を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
この第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の熱交換通路１６の構成を変更したものである。すなわち、図１２に示すように、熱交換通路の途中部分を２つに分岐して、エンジンオイル用熱交換器２０用の熱交換通路４１及び変速機オイル用熱交換器１９用の熱交換通路４２を設けると共に、それぞれの熱交換器１９，２０の上流に各通路４１，４２用の熱交換制御弁４３，４４を設けたものである。なお、複合弁１５の構造、及びその他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、説明は省略する。また、第１の実施の形態と同一の構成要素に対しては、第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図１３に示すように、このエンジン１の冷却装置には、上記電動ウォータポンプ１７、ヒータ制御弁２２、及び熱交換制御弁４３，４４を制御するコントロールユニット１００′が搭載されている。コントロールユニット１００′は、エンジン水温を検出する水温センサ１１０の信号、自動変速機オイルの温度を検出する油温センサ１２０の信号、エンジンオイルの温度を検出する油温センサ１２５の信号、排気通路３上において触媒装置４の近傍に配置され、触媒装置４の活性状態を検出する第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０の信号、及び、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ１５０の信号等を入力する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
次に、図１２及び図１４〜図１７を用いて、第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の作用を説明する。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
まず、冷間始動時においては、図１２に示すように、コントロールユニット１００′の制御によって、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁４３，４４は閉じられ、また、電動ウォータポンプ１７は停止している。一方、複合弁１５の感温弁は冷却水温が低いことから閉じた状態となる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
一方、ヒータ制御弁２２、熱交換制御弁４３，４４及び感温弁が閉じた状態のときに、運転者のアクセル操作等によってエンジン回転が高くなってウォータポンプ１１の吐出圧が高くなり、該圧力弁に印加される水圧が所定圧以上となったときには、図１４に示すように、圧力弁が開き、冷却水は、ウォータポンプ１１から、エンジン１のウォータジャケット１ａ、第１主通路１３、ボトムバイパス通路２４、第２主通路１４を介してウォータポンプ１１に還流することとなる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
そして、冷間始動中に、第１、第２のＯ２センサ１３０，１４０からの信号に基づいて触媒装置２４が活性化したとコントロールユニット１００によって判定された場合、図１５に示すように、熱交換制御弁４３，４４が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。なお、ヒータ制御弁２２は閉じられたままであり、また、感温弁は、冷却水温度が開弁温度Ｔｔより低いためまだ閉じた状態である。また、熱交換制御弁４３，４４が開かれているため、圧力弁は開いていない。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が冷却水温よりも高くなった場合、図１６に示すように、熱交換制御弁４３，４４が閉じられる一方、ヒータ制御弁２２が開かれると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合弁１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
そして、水温センサ１１０からの信号に基づいてエンジン１が十分に暖機されたと判定されており、かつ変速機オイルの温度が所定温度Ｔ１よりも高くなった場合（例えばエンジン負荷大のときにこのような状態となる）、図１７に示すように、熱交換制御弁４３，４４が開かれ、またヒータ制御弁２２が閉じられると共に、電動ウォータポンプ１７が作動される。複合減１５の感温弁は、冷却水温度の上昇に伴って開いた状態となる。また、ヒータ制御弁２２及び感温弁が開いているため、圧力弁は開いていない。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
また、エンジン暖機後に変速機オイル用熱交換器１９が設けられた熱交換通路４２の熱交換制御弁４４を開弁する所定温度Ｔ１は、エンジン回転が高回転のときよりもアイドル回転近傍の低回転のときの方が低い値とされている。これによれば、エンジン暖機後における熱交換制御弁４４の開く温度を所定温度Ｔ１一定とすることによる変速機オイルの圧力の低下が防止される。すなわち、エンジン回転がアイドル回転近傍の回転数にまで低下すると、回転により発生する油圧も低下することとなるが、その場合、変速機オイルの温度が高いときには粘度の低下によるリーク等によってさらに油圧が低下して、所要の圧力が得られるなくなる虞が生じる。しかし、本実施の形態では、変速機オイル用熱交換器１９の設けられた側の通路の熱交換制御弁４４を開弁する所定温度Ｔ１を、エンジン高回転時よりも、アイドル回転近傍の低回転時の方が低い値としたので、アイドル回転近傍の低回転時には高回転時よりも変速機オイルがより効果的に冷却され、変速機オイルの圧力の低下が抑制される。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図２】複合弁（圧力弁、感温弁）の側断面図である。
【図３】複合弁の感温弁が開弁した状態を示す図である。
【図４】複合弁の圧力弁が開弁した状態を示す図である。
【図５】複合弁の圧力弁の冷却水温に対する開弁水圧特性を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図７】冷間始動後触媒装置が活性状態となるまでの間において、ボトムバイパス通路の水圧が所定圧以上となった場合における冷却水の循環状態を示す図である。
【図８】触媒装置が活性状態となった後、複合弁の感温弁が開弁するまでの間における冷却水の循環状態を示す図である。
【図９】暖機後軽負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１０】暖機後高負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１１】冷間始動後におけるエンジン水温及び変速機油温の変化を示す図である。
【図１２】  本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の全体構成図である。
【図１３】  同第２の実施の形態に係るエンジンの冷却装置の制御構成図である。
【図１４】  冷間始動後触媒装置が活性状態となるまでの間において、ボトムバイパス通路の水圧が所定圧以上となった場合における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１５】  触媒装置が活性状態となった後、複合弁の感温弁が開弁するまでの間における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１６】  暖機後軽負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【図１７】  暖機後高負荷状態における冷却水の循環状態を示す図である。
【符号の説明】
１        エンジン
２        自動変速機
４        触媒装置
１１      ウォータポンプ
１２      ラジエータ
１３      第１主通路（冷却水循環通路）
１４      第２主通路（冷却水循環通路）
１５      複合弁（感温弁、圧力弁）
１５ａ    第１ポート
１５ｂ    第２ポート
１５ｃ    第３ポート
１５ｄ    第４ポート
１６      熱交換通路
１７      電動ウォータポンプ
１８      熱交換制御弁
１９      変速機オイル用熱交換器
２０      エンジンオイル用熱交換機
２１      ヒータ通路
２２      ヒータ制御弁
２３      ヒータコア
２４      ボトムバイパス通路（バイパス通路）
３４      第１可動体（第１ポートを開く一方向に移動する可動体）
３５      第１弁体（感温弁の弁体）
３７      第２可動体
３８      第２弁体（圧力弁の弁体）
３９      第２バネ（弾性体）
Ｔ１      第１所定温度
Ｗ        ワックス（熱膨張体）


【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2005002970.tif 000021
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2005002970.tif 000022
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2005002970.tif 000023
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2005002970.tif 000024
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2005002970.tif 000025
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2005002970.tif 000026
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】削除
【補正の内容】