(57)【要約】【課題】ウォータジャケット２、エンジン１外部の循環路３、第１、第２バイパス通路２１，２２、大流量弁２３、小流量弁２４を有するエンジン冷却装置において、設備コストの低減を図りながら、大流量弁２３の開閉応答性を高める。【解決手段】大流量弁２３はサーモスタットとされる。第１バイパス通路２１の冷却液流入側はラジエータ通路４においてラジエータ１５よりもウォータジャケット２の排出口２ａ寄りに接続される。第２バイパス通路２２の冷却液流入側は第１バイパス通路２１において大流量弁２３の冷却液流入部寄りに接続されている。【選択図】図１
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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の冷却液を外部に取り出してから戻すように流通させるための循環路と、前記ウォータジャケットの冷却液をラジエータを通してから前記循環路に流入させるためのラジエータ通路と、前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを備え、
前記大流量弁はサーモスタットとされ、前記第１バイパス通路の冷却液流入側は前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも前記ウォータジャケットの排出口寄りに接続され、前記第２バイパス通路の冷却液流入側は前記第１バイパス通路において前記大流量弁の冷却液流入部寄りに接続されている、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン冷却装置において、
前記循環路にはウォータポンプおよびヒータコアが設置される、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジン冷却装置において、
前記小流量弁の開閉動作を制御するための制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記ウォータジャケットの冷却液温度が所定値以上のときに前記小流量弁を開弁する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジン冷却装置において、
前記制御装置は、前記ウォータジャケットの冷却液温度について、当該ウォータジャケットにおいて冷却液温度が最も高くなる領域の冷却液温度を推定することにより認識する、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジン冷却装置において、
前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも下流側には、サーモスタットが設置され、
このサーモスタットは、前記循環路の冷却液温度がエンジン暖機完了温度以上のときに開弁して前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータ通路を経て前記循環路に流入させる状態にする、ことを特徴とするエンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのウォータジャケットから冷却液を取り出してラジエータで冷却してから前記ウォータジャケットに戻す形態、エンジンのウォータジャケットから冷却液を取り出してラジエータをバイパスして循環路に流入させてから前記ウォータジャケットに戻す形態を実行可能とするエンジン冷却装置に関する。このエンジン冷却装置は、前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを備える構成とされている。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、エンジンのウォータジャケットに循環路（冷却水通路）を接続し、この循環路に排気熱回収器、ウォータポンプならびにヒータコアを設置し、前記循環路にエンジンを迂回させる迂回通路を設け、さらにラジエータを設置したラジエータ通路を設けるようにした構成が記載されている。
【０００３】
また、エンジンのウォータジャケットの排出側と循環路と迂回通路との合流部には三方弁が設置されている。この三方弁は、ウォータジャケットの冷却液流通を停止させて迂回通路と循環路との間で冷却液を循環させるＣｏｌｄ時冷却水ルートを確保する他、迂回通路の冷却液流通を停止させてウォータジャケットと循環路との間で冷却液を循環させるＨｏｔ時冷却水ルートを確保する。
【０００４】
さらに、ラジエータ通路と循環路との接続部位には、サーモスタットが設置されている。このサーモスタットは、循環路を流通する冷却液の温度が高温になったときに開弁してウォータジャケットからラジエータ通路を経て循環路へ冷却液を流通させる状態にする一方、循環路を流通する冷却液の温度が低温のときに閉弁してウォータジャケットからラジエータ通路を経て循環路へ冷却液が流通することを停止させる状態にする。
【０００５】
この特許文献１の動作としては、エンジンの冷間始動時には三方弁で前記Ｃｏｌｄ時冷却水ルートを確保する。これにより、エンジンのウォータジャケットの冷却液流通が停止されるので、エンジンの暖機が促進されることになる。
【０００６】
そして、エンジンが暖機完了すると、サーモスタットが開弁するとともに、三方弁で前記Ｈｏｔ時冷却水ルートを確保する。これにより、ウォータジャケットからラジエータ通路へ冷却液が流通して冷却されるようになるとともに、この冷却液が循環路からウォータジャケットへ還流されるようになるので、エンジンのオーバーヒートが防止される。
【０００７】
ところで、この特許文献１の場合には、エンジンの暖機中でも車両室内の暖房（ヒータ使用）を行えるようにしている。つまり、運転者により暖房が要求されると、迂回通路と循環路との間で冷却液を循環させることにより排気熱回収器で回収した熱で冷却液を昇温させて、ヒータコアにヒータブロアで風を吹きつけることによりヒータコアから大気放出される熱風を車両室内に供給させる。
【０００８】
さらに、特許文献１の段落００７３−００７８に記載されているように、例えばエンジン暖機完了に伴いＣｏｌｄ時冷却水ルートからＨｏｔ時冷却水ルートに切り替える際に、暖房中でなければ即座にＨｏｔ時冷却水ルート切り替えるが、暖房中であればヒータコアに流入する冷却液温度の急変を抑制するために、三方弁を所定時間だけ中間温度モードにした後でＨｏｔ時冷却水ルートに切り替える。なお、前記中間温度モードとは、前記三方弁でウォータジャケットから排出される冷却液と迂回通路から流入される冷却液とを混合させる状態のことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１５０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１は、Ｃｏｌｄ時冷却水ルートと、Ｈｏｔ時冷却水ルートと、中間温度モードとの切り替えを三方弁および制御装置で行うようにしているが、この制御装置で切り替え動作が制御される三方弁は、それの代替品として例えば２つの電磁弁（開閉弁）を用いる場合に比べても設備コストが嵩むことが懸念される。
【００１１】
このような事情に鑑み、本発明は、ウォータジャケットの冷却液をラジエータをバイパスして循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを備えるエンジン冷却装置において、前記大流量弁をサーモスタットとすることで設備コストの低減を図りながら、当該大流量弁の開閉応答性を向上可能にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るエンジン冷却装置は、エンジンのウォータジャケットの冷却液を外部に取り出してから戻すように流通させるための循環路と、前記ウォータジャケットの冷却液をラジエータを通してから前記循環路に流入させるためのラジエータ通路と、前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを備え、前記大流量弁はサーモスタットとされ、前記第１バイパス通路の冷却液流入側は前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも前記ウォータジャケットの排出口寄りに接続され、前記第２バイパス通路の冷却液流入側は前記第１バイパス通路において前記大流量弁の冷却液流入部寄りに接続されている、ことを特徴としている。
【００１３】
なお、前記サーモスタットとは、自動車関連業界において温度感知型自動作動弁のことを意味している。このようなサーモスタットからなる前記大流量弁は、その冷却液流通方向の上流側の冷却液温度に基づいて自動的に開閉するようになる。
【００１４】
この構成では、前記大流量弁と前記小流量弁の２つを備えているものの、前記大流量弁を比較的安価な汎用品のサーモスタットとして前記小流量弁を例えば比較的安価な電磁弁とすれば、設備コストを低減するうえで有利になる。
【００１５】
そして、前記構成の場合には、前記大流量弁が閉弁している状態で前記小流量弁が開弁すると、前記ウォータジャケットの冷却液が前記第２バイパス通路を経て前記モータ用循環路に流入するようになる。このとき、前記第２バイパス通路を流れる冷却液が、前記第１バイパス通路において前記サーモスタットからなる大流量弁の冷却液流入部寄りを流れるようになって、当該サーモスタットからなる大流量弁の感温部に触れやすくなる。これにより、前記第２バイパス通路を流通する冷却液の温度変化を前記大流量弁の感温部が可及的速やかに感知することが可能になるので、前記大流量弁の開閉応答性が向上する結果になる。
【００１６】
好ましくは、前記循環路にはウォータポンプおよびヒータコアが設置される。この場合、ウォータポンプを作動させることにより冷却液が循環される。このように冷却液が循環されている場合にはヒータコアで冷却液の熱を外部に放出することが可能になるので、この熱を車両室内に供給することにより車両室内の暖房が可能になる。
【００１７】
好ましくは、エンジン冷却装置は、前記小流量弁の開閉動作を制御するための制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ウォータジャケットの冷却液温度が所定値以上のときに前記小流量弁を開弁する、構成とすることができる。
【００１８】
ここでは、前記小流量弁を開弁させるための条件が特定されている。そして、前記制御装置はウォータジャケットの冷却液温度が所定値以上のときに、前記小流量弁を開弁する。これにより、前記ウォータジャケットの冷却液が前記第２バイパス通路を経て前記循環路に流入するようになる。
【００１９】
好ましくは、前記制御装置は、前記ウォータジャケットの冷却液温度について、当該ウォータジャケットにおいて冷却液温度が最も高くなる領域の冷却液温度を推定することにより認識する、構成とすることができる。
【００２０】
一般に、エンジンの始動に伴いウォータジャケットが全体的に昇温するのではなく、ウォータジャケットにおいて燃焼室近傍に存在する冷却液が他部位に存在する冷却液に比べて昇温しやすくなる。また、多気筒型エンジンでは、一般に、ウォータジャケットにおいて気筒配列方向の中央寄りの領域に存在する冷却液が他領域に存在する冷却液に比べて昇温しやすくなる。このことから、ウォータジャケットにおいて気筒配列方向の中央寄りの領域が、前記ウォータジャケットにおいて冷却液温度が最も高くなる領域のことに相当する。
【００２１】
ここでは、前記ウォータジャケットの冷却液温度を認識する形態として、温度センサなどからの検出出力に基づく実測値を認識しているのではなく推定値を認識している。このようにしている理由は、前記ウォータジャケットにおいて冷却液温度が最も高くなる領域が前記ウォータジャケットにおいて気筒配列方向の中央寄りの領域である場合、この領域に温度センサを設置することが困難であることが多い。このことを考慮すると、前記のように推定値で認識する形態とすることが実用上有利であると言える。
【００２２】
好ましくは、前記ラジエータ通路において前記ラジエータよりも下流側には、サーモスタットが設置され、このサーモスタットは、前記循環路の冷却液温度がエンジン暖機完了温度以上のときに開弁して前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータ通路を経て前記循環路に流入させる状態にする。
【００２３】
この構成では、前記循環路の冷却液温度が前記エンジン暖機完了温度（サーモスタットの開弁温度）以上になると、前記サーモスタットが自動的に開弁することになる。これにより、前記ウォータジャケットの冷却液が前記ラジエータおよび前記ラジエータ通路を経て前記循環路に流入されるようになる。
【００２４】
なお、前記サーモスタットとは、自動車関連業界において温度感知型自動作動弁のことを意味している。このようなサーモスタットを用いる場合には、エンジン水温センサや制御系が不要となり、設備コストの無駄な上昇を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、ウォータジャケットの冷却液をラジエータをバイパスして循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを備えるエンジン冷却装置において、前記大流量弁をサーモスタットとすることで設備コストの低減を図りながら、当該大流量弁の開閉応答性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るエンジン冷却装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１のエンジン冷却装置の制御系の概略構成を説明するための図である。
【図３】図１においてエンジンの暖機完了後における冷却液流通経路を説明するための図である。
【図４】図１においてエンジンの暖機途中段階で小流量弁を開弁したときの冷却液流通経路を説明するための図である。
【図５】図１においてエンジンの暖機途中段階で大流量弁を開弁したときの冷却液流通経路を説明するための図である。
【図６】図１の小流量弁および大流量弁の動作に関連して大流量弁近傍の冷却液温度が時間経過に伴い変化する様子を示すグラフである。
【図７】本発明に係るエンジン冷却装置の比較例の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１から図６に本発明の一実施形態を示している。図中、１はエンジンである。このエンジン１の内部にはウォータジャケット２が設けられている。
【００２９】
エンジン１の吸気通路には、エンジン１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ６が設けられている。このスロットルバルブ６の開度を変更するためのスロットルモータ７の動作は、下記するエンジン用のエレクトロニックコントロールユニット（以下、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵとする）１００によって制御される。
【００３０】
このウォータジャケット２はシリンダブロックとシリンダヘッドとにそれぞれ設けられていて、それぞれの複数箇所が互いに連通されている。このウォータジャケット２の冷却液排出口２ａはシリンダヘッド側に、また、ウォータジャケット２の冷却液流入口２ｂはシリンダブロック側にそれぞれ設置されている。
【００３１】
エンジン１の外部には閉ループ状の循環路３が設けられている。この循環路３はエンジン１のウォータジャケット２にラジエータ通路４と還流路５とを介して接続されており、必要に応じてウォータジャケット２と循環路３とで冷却液を循環させることが可能になっている。これらウォータジャケット２、循環路３、ラジエータ通路４、還流路５を流通する冷却液は、例えばエチレングリコールの水溶液などの不凍液とされる。
【００３２】
循環路３の途中には、ウォータポンプ１１、ヒータコア１２などが設置されている。
【００３３】
ウォータポンプ１１は、循環路３において還流路５寄りの位置に設置されている。このウォータポンプ１１は、循環路３においてラジエータ通路４との接続部から還流路５との接続部に至るまでの上流側領域３ａに設置されている。このウォータポンプ１１は、電動式とされていて、その動作はＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００により制御される。
【００３４】
ヒータコア１２は、循環路３を流通する冷却液と大気との間で熱交換するための熱交換器である。このヒータコア１２は、循環路３において還流路５との接続部からラジエータ通路４との接続部に至るまでの下流側領域３ｂに設置されている。このヒータコア１２から大気放出される熱は、ヒータブロア１３を作動させることによって車両室内に供給されることによって車両室内が暖房される。ヒータブロア１３の動作は、下記するエアコンディショナ用のエレクトロニックコントロールユニット（以下、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵとする）２００により制御される。
【００３５】
ラジエータ通路４は、ウォータジャケット２の排出口２ａと循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向下流側とに接続されている。このラジエータ通路４の途中にはラジエータ１５が設置されている。ラジエータ１５は、ラジエータ通路４を流通する冷却液と大気との間で熱交換するための熱交換器である。このラジエータ通路４は、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液をラジエータ１５に通してから循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向下流側に流入させるための流路である。
【００３６】
還流路５は、ウォータジャケット２の流入口２ｂと循環路３においてウォータポンプ１１の冷却液流通方向下流側とに接続されている。この還流路５は、循環路３からウォータジャケット２の流入口２ｂに冷却液を流入させるための流路である。
【００３７】
さらに、ラジエータ通路４においてラジエータ１５よりも下流側には、ラジエータ用サーモスタット１６が設置されている。このラジエータ用サーモスタット１６の構成は公知の構成と同じであるので詳細な図示や説明を割愛するが、一般に、弁体と、サーモアクチュエータとを備えている。前記サーモアクチュエータは、サーモワックスが充填される感温部と、この感温部に設けられて前記弁体を開側または閉側に変位させるプランジャとを備えている。
【００３８】
このサーモスタットの動作としては、循環路３においてラジエータ用サーモスタット１６の前記感温部の冷却液流通方向上流側の冷却液温度ｔｈｗ３が所定の開弁開始温度Ｘ１（例えば８２℃）未満のときに前記サーモックスが凝固収縮してワックス圧が低くなっているので、前記プランジャが前記感温部に引き込まれて前記弁体が全閉位置に変位されている。一方、前記冷却液温度ｔｈｗ３が前記開弁開始温度Ｘ１を超えると、前記サーモワックスが徐々に溶融膨張されることによりワックス圧が徐々に高くなるので、前記プランジャが前記感温部から徐々に飛び出し始めて前記弁体を開き始めることになる。前記冷却液温度ｔｈｗ３が所定の全開温度Ｘ２（エンジン暖機完了温度、例えば８８℃）以上になると前記プランジャが前記感温部から最外側位置まで飛び出して前記弁体を全開位置に変位させる。このラジエータ用サーモスタット１６が全閉のときでも、循環路３のヒータコア１２からウォータポンプ１１へ冷却液が常に流通するようになっている。
【００３９】
さらに、ラジエータ通路４においてラジエータ１５よりも冷却液流通方向上流側と、循環路３の下流側領域３ｂとには、第１、第２バイパス通路２１，２２が並列に接続されている。この第１、第２バイパス通路２１，２２は、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液をラジエータ１５をバイパスして循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向上流側に流入させるための流路である。第１バイパス通路２１の途中には、大流量弁２３が設置されており、また、第２バイパス通路２２の途中には、小流量弁２４が設置されている。
【００４０】
詳しくは、第１バイパス通路２１の冷却液流入側（あるいは冷却液流通方向上流側）は、ラジエータ通路４においてラジエータ１５よりもウォータジャケット２の排出口２ａ寄りに接続されている。第２バイパス通路２２の冷却液流入側（あるいは冷却液流通方向上流側）は、第１バイパス通路２１において大流量弁２３の冷却液流入部寄りに接続されている。また、第１、第２バイパス通路２１，２２の冷却液排出側（あるいは冷却液流通方向下流側）は、それぞれ循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２より冷却液流通方向上流側に接続されている。
【００４１】
Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、例えばエンジン１の各種動作を制御するためのエンジン用のコントロールコンピュータと呼ばれる。このＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、詳細に図示していないが、共にＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。
【００４２】
ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１の停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
【００４３】
Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、エンジン１の温度調節をするために、エンジン水温センサ３１およびヒータ水温センサ３２の各検出出力の入力に基づいて、少なくとも電動式のウォータポンプ１１、小流量弁２４などの動作を制御する。エンジン水温センサ３１は、エンジン１のウォータジャケット２の排出口２ａ付近に設置されており、当該設置場所の冷却液温度（以下、単にウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１とする）を検出する。また、ヒータ水温センサ３２は、循環路３においてヒータコア１２よりも冷却液流通方向上流側に設置されており、当該設置場所の冷却液温度（以下、単に循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２とする）を検出する。
【００４４】
Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、例えば車両室内の空調動作を制御するためのエアーコンディショナ用のコントロールコンピュータと呼ばれる。このＡ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、詳細に図示していないが、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００と同様、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ（データメモリ）、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）などを備える公知の構成とされる。
【００４５】
このＡ／Ｃ＿ＥＣＵ２００には、車両室内に設置されるヒータスイッチ４１および切替スイッチ４２の各出力信号が入力される。ヒータスイッチ４１は、暖房を実行または停止させるために運転者によりオン・オフ操作されるものである。また、切替スイッチ４２は、暖房能力の大（強）、小（弱）を切り替えるために運転者により押動操作されるものである。
【００４６】
そして、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、運転者によるヒータスイッチ４１のオン操作によって暖房の実行が要求されたときに、ヒータブロア１３を作動させるための信号をＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００に入力することにより、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００によりヒータブロア１３を作動させるようにする。ヒータブロア１３が作動されると、ヒータコア１２から大気放出される熱が車両室内に供給されるようになる。また、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ２００は、運転者による切替スイッチ４２の押動操作によって暖房能力の切り替え処理の実行が要求されたときに、ヒータブロア１３の作動能力を制御するための信号をＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００に入力することにより、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００によりヒータブロア１３の作動能力を要求に対応させるようにする。
【００４７】
ここで、エンジン１の冷間始動時の基本的な動作について説明する。
【００４８】
エンジン１が冷間始動された場合、つまりエンジン１の始動時においてラジエータ用サーモスタット１６の近傍の冷却液温度ｔｈｗ３が開弁開始温度Ｘ１未満である場合には、ラジエータ用サーモスタット１６が閉じているので、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液流通が停止する状態になる。これにより、エンジン１の燃焼室の熱によってエンジン１およびウォータジャケット２の冷却液が比較的早期に昇温することになる。
【００４９】
そうして、循環路３においてラジエータ用サーモスタット１６近傍の冷却液温度ｔｈｗ３が全開温度（エンジン暖機完了温度）Ｘ２以上になると、ラジエータ用サーモスタット１６が全開になるので、電動式のウォータポンプ１１を適宜の能力で作動させることにより、図３の矢印で示すように、エンジン１のウォータジャケット２の冷却液がラジエータ通路４およびラジエータ１５を通ることで冷却されてから循環路３に流入される。そして、循環路３を循環する冷却液の一部が還流路５を経てエンジン１のウォータジャケット２に戻される。このようにしてウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１および循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が所定温度範囲に保たれるようになる。
【００５０】
ところで、エンジン１の暖機中において、第１バイパス通路２１または第２バイパス通路２２を経てウォータジャケット２と循環路３との間で冷却液を循環させる処理の実行が要求されることがある。
【００５１】
このような循環処理の実行が要求される状況例を説明する。
【００５２】
例えばエンジン１の暖機運転中のようにウォータジャケット２の冷却液流通を停止させている状態において、ウォータジャケット２の局所（シリンダヘッド燃焼室近傍）で冷却液が沸騰するような状況になった場合。この状況の発生が検知されたときに、前記沸騰を解消させるために、前記循環処理の実行が要求される。
【００５３】
なお、前記沸騰検知は、エンジン１の始動後において所定周期（数msec〜数十msec）毎に、ウォータジャケット２においてシリンダヘッド内最高温度到達領域での冷却液温度の最高値を推定することにより行う。
【００５４】
この推定方法の一例としては、エンジン１の始動開始時にエンジン水温センサ３１からの検出出力に基づいてウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１の初期値を認識する処理と、エンジン１を始動してからのエンジン１の発生熱量を算出するとともに、この発生熱量による前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の上昇値を算出する処理と、この上昇値を前回の推定値（初回は前記初期値）に加算することにより前記シリンダヘッド内最高温度到達領域の現在の冷却液温度を推定する処理と、この推定値が所定値（例えば９６℃）を超えた場合に沸騰が発生するような状況であると判断する処理とを行う。
【００５５】
この実施形態では、小流量弁２４が常閉型の電磁弁とされており、また、大流量弁２３がサーモスタットとされている。
【００５６】
電磁弁からなる小流量弁２４の開閉動作は、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００により制御される。具体的に、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００で小流量弁２４のソレノイドに通電すると開弁され、また、当該ソレノイドに対する通電を停止すると閉弁されるようになっている。
【００５７】
サーモスタットからなる大流量弁２３の構成は、一般に公知の構成と同じであるので詳細な図示や説明を割愛するが、弁体と、サーモアクチュエータとを備えている。前記サーモアクチュエータは、大流量弁２３の冷却液流入側の冷却液温度ｔｈｗ４を感知するサーモワックスが充填される感温部と、この感温部に設けられて前記弁体を開側または閉側に変位させるプランジャとを備えている。
【００５８】
このサーモスタットの動作としては、前記感温部近傍の冷却液温度ｔｈｗ４が所定の開弁開始温度Ｙ１（例えば７０℃）未満のときに前記サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなっているので、前記プランジャが前記感温部に引き込まれて前記弁体が全閉位置に変位されている。一方、前記感温部近傍の冷却液温度ｔｈｗ４が前記開弁開始温度Ｙ１を超えると、前記サーモワックスが徐々に溶融膨張されることによりワックス圧が徐々に高くなるので、前記プランジャが前記感温部から徐々に飛び出し始めて前記弁体を開き始めることになる。前記感温部近傍の冷却液温度ｔｈｗ４が所定の全開温度Ｙ２（例えば７８℃）以上になると前記プランジャが前記感温部から最外側位置まで飛び出して前記弁体を全開位置に変位させる。
【００５９】
そして、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ１００は、前記循環処理の実行が要求されたとき、つまり沸騰検知したときに、小流量弁２４を開弁する。これにより、図４の矢印で示すように、ウォータジャケット２からラジエータ通路４の上流側の一部、第１バイパス通路２１の上流側の一部ならびに第２バイパス通路２２を経て循環路３に冷却液が流入されるようになり、さらに循環路３を循環する冷却液の一部が還流路５を経てウォータジャケット２に戻されるようになる。
【００６０】
このときの冷却液の循環量は、小流量弁２４の全開能力に応じて比較的少量になっているので、図６に示すように、サーモスタットからなる大流量弁２３の前記感温部近傍の冷却液温度ｔｈｗ４が比較的緩やかに上昇するようになる。
【００６１】
こうして、大流量弁２３の前記感温部近傍の冷却液温度ｔｈｗ４が前記開弁開始温度Ｙ１以上になると、大流量弁２３が開弁し始めることになる。これにより、図５の矢印で示すように、ウォータジャケット２からラジエータ通路４の上流側の一部、第１バイパス通路２１ならびに第２バイパス通路２２を経て循環路３に冷却液が流入するようになる。そのため、前記冷却液の循環量が漸増することになり、前記循環する冷却液の温度がさらに上昇するようになる。
【００６２】
これに伴い、図６に示すように、大流量弁２３の前記感温部近傍の冷却液温度ｔｈｗ４が前記全開温度Ｙ２以上になると、大流量弁２３が全開になるので、前記冷却液の循環量がさらに増大するようになって前記循環する冷却液の温度が比較的速やかに上昇するようになる。
【００６３】
参考までに、例えば図７に示すように、第１バイパス通路２１および第２バイパス通路２２の各冷却液流入側をラジエータ通路４においてラジエータ１５よりも上流側に並列に接続している場合を比較例とすると、前記のように小流量弁２４を開弁しても、サーモスタットからなる大流量弁２３の感温部近傍にウォータジャケット２から排出される冷却液が届きにくくなるために、図６の二点鎖線で示すように、大流量弁２３の感温部近傍の冷却液温度が比較的緩やかにしか上昇しなくなる。そのために、この比較例の場合における大流量弁２３の開弁時期が本実施形態の場合における大流量弁２３の開弁時期に比べると図６に示すように遅れやすくなる。このように比較例の場合には大流量弁２３の応答遅れが懸念される。
【００６４】
この後、循環路３においてラジエータ用サーモスタット１６の冷却液流通方向上流側の冷却液温度ｔｈｗ３が上昇するが、この冷却液温度ｔｈｗ３がラジエータ用サーモスタット１６の全開温度（エンジン暖機完了温度）Ｘ２以上になると、ラジエータ用サーモスタット１６が全開になる。これにより、図３の矢印で示すように、ウォータジャケット２の冷却液がラジエータ通路４およびラジエータ１５を通ることで冷却されてから循環路３に流入されるようになる。この循環路３を循環する冷却液の一部は還流路５を経てウォータジャケット２に戻される。このようにしてウォータジャケット２の冷却液温度ｔｈｗ１および循環路３の冷却液温度ｔｈｗ２が所定温度範囲に保たれるようになる。
【００６５】
以上説明したように、この実施形態では、冷却液の循環処理が要求されると、小流量弁２４をＥ／Ｇ＿ＥＣＵ１００で開弁させることによりウォータジャケット２から第２バイパス通路２２を経て循環路３に比較的少量の冷却液を流入させるようにして大流量弁２３の冷却液流通方向の上流側領域での冷却液圧力と下流側領域での冷却液圧力との差を徐々に低減させるようにしておき、それに伴い循環する冷却液の温度上昇に伴いサーモスタットからなる大流量弁２３を自動的に開弁させるようにしている。
【００６６】
これにより、ウォータジャケット２の冷却液温度や冷却液流量が急激に変化することが抑制されるので、例えばウォータジャケット２の排出側の冷却液温度ｔｈｗ１をモニタしてエンジン１に対する燃料噴射制御ならびに点火制御などを行うようにする場合には、当該制御が乱れずに済むようになる。また、循環路３の冷却液温度や冷却液流量が急激に変化することが抑制されるので、暖房中の場合には暖房温度が急激に変化せずに済むようになる。
【００６７】
さらに、小流量弁２４の開弁したときに、ウォータジャケット２から第２バイパス通路２２に流入する冷却液が前記サーモスタットからなる大流量弁２３の感温部寄りを流れるようになって当該感温部に触れるように工夫しているから、前記サーモスタットからなる大流量弁２３の感温部がその近傍の冷却液の温度変化を可及的速やかに感知することが可能になるので、大流量弁２３の開閉応答性が向上する結果になる。そのために、前記循環する冷却液の温度上昇を可及的速やかに促進させることが可能になる。
【００６８】
このように、本発明を適用した実施形態では、ウォータジャケット２から循環路３への冷却液流通を遮断、許容させるための弁として電磁弁からなる小流量弁２４とサーモスタットからなる大流量弁２３とを備える構成とすることによりエンジン冷却装置全体の設備コストを低減しながらも、前記サーモスタットからなる大流量弁２３の開閉応答性を向上させることが可能になるから冷却液の循環処理の要求時において大流量弁２３の応答遅れが発生するといった懸念を払拭できるようになる。
【００６９】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００７０】
例えば上記実施形態に示す循環路３に、図示していないが排気熱回収器を設置することが可能である。この排気熱回収器は、エンジン１から排出される排気ガスと循環路３を流通する冷却液との間で熱交換するための熱交換器である。この排気熱回収器は、例えば循環路３の下流側領域３ｂにおいてヒータコア１２よりも冷却液流通方向上流側（還流路５側）に設置することができる。
【００７１】
この構成では、ウォータジャケット２に冷却液を流通させずに循環路３のみに冷却液を循環させる状態にすると、排気熱回収器で回収される熱により循環路３内の冷却液が昇温することになり、循環路３の暖機が行えるようになる。そのため、例えばエンジン１の冷間始動時において運転者により暖房が要求されたときに、速やかに暖房を実行することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、エンジンのウォータジャケットと、エンジン外部の循環路と、前記ウォータジャケットの冷却液を前記ラジエータをバイパスして前記循環路に流入させるための第１、第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路に設置される大流量弁と、前記第２バイパス通路に設置される小流量弁とを有するエンジン冷却装置に好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１      エンジン
２      ウォータジャケット
２ａ    ウォータジャケットの排出口
２ｂ    ウォータジャケットの流入口
３      循環路
３ａ    循環路の上流側領域
３ｂ    循環路の下流側領域
４      ラジエータ通路
５      還流路
１１      ウォータポンプ
１２      ヒータコア
１３      ヒータブロア
１５      ラジエータ
１６      ラジエータ用サーモスタット
２１      第１バイパス通路
２２      第２バイパス通路
２３      大流量弁
２４      小流量弁
３１      エンジン水温センサ
３２      ヒータ水温センサ
１００      Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ
２００      Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ
【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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