JP3570055B2

JP3570055B2 - Engine cooling system

Info

Publication number: JP3570055B2
Application number: JP00954196A
Authority: JP
Inventors: 博之福永; 直也加藤; 美光井上; 保利山中
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2016-01-23
Also published as: JPH09195768A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水冷式エンジン（内燃機関）の冷却装置において、特に、デッドソーク時（高負荷運転直後のエンジン停止時）の冷却水温度の過上昇を良好に防止できるようにした冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両等に搭載される水冷式エンジンの冷却系には、通常、エンジンのクランクシャフトによって機械的に駆動されるウォータポンプを設け、このウォータポンプにより冷却水を冷却系回路内を循環させ、この冷却系回路内に設けられたラジエータにて冷却水の放熱を行っている。
【０００３】
そして、冷却系回路内に冷却水温度に応動するサーモスタットを備え、このサーモスタットにより、エンジンからラジエータへの冷却水の流量を制御して、冷却水の温度を所定温度に維持するようにしている。
ところで、エンジンの燃費向上を図るためには、エンジンの低負荷時は冷却水温度を高めに設定して、エンジンの摩擦損失を低減させることが望ましい。一方、エンジンの高負荷時は、ノッキングの抑制、充填効率の向上のために、冷却水温度を低めに設定して、エンジン出力を向上させることが望ましい。
【０００４】
このため、特開昭５８−２４１９号公報、特開昭５８−１２４０１６号公報等において、エンジンの負荷に対応して、サーモスタットによる冷却水設定温度を変更する冷却装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の従来装置では、エンジン運転中における冷却水温度の制御システムについて提案しているのみで、エンジンのデッドソーク時（高負荷運転直後のエンジン停止時）における冷却水温度の過上昇を防止する対策については何ら提案していない。
【０００６】
近年、エンジン出力の増大化に伴って、特に、夏季の高負荷運転直後のデッドソークのごとく熱負荷の高い状態でエンジンを停止した場合には、エンジン部分の冷却水温度の過上昇が発生しやすい傾向にある。極端な場合には、冷却水の沸騰を起こす場合もあり、エンジン周囲の部品の耐久性に悪影響を及ぼす。
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、夏季等の高負荷運転直後における冷却水温度の過上昇を、良好に防止できるようにすることをを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
デッドソーク時における水温の過上昇は、エンジン停止によりウォータポンプが停止するとともに、サーモスタット部分では冷却水の流れ停止により水温が低下して、サーモスタットが閉じるので、エンジンとラジエータとの間の冷却水の交換がなくなることが原因となって、発生する。
【０００８】
そこで、本発明では、エンジン停止時にエンジン部分の水温が所定温度以上であるときは、サーモスタットを強制的に開弁するという技術的手段を採用することにより、上記目的を達成しようとするものである。
具体的には、請求項１記載の発明では、水冷式エンジン（１）の冷却系回路に、冷却水温度を感知する感温部材（５１）によって変位する弁体（５２）を有し、この弁体（５２）によりラジエータ（２）と水冷式エンジン（１）との間の流路を開閉するサーモスタット（５）を備えるとともに、
このサーモスタット（５）の弁体（５２）に外力を加えて、この弁体（５２）を開弁させる弁体駆動装置（１０）を備え、
水冷式エンジン（１）の停止時に水冷式エンジン（１）部分の冷却水温度が第１の設定温度以上であるときは、制御装置（１１）により前記弁体駆動装置（１０）を作動させて前記弁体（５２）を強制的に開弁させることを特徴としている。
【０００９】
従って、請求項１記載の発明によると、デッドソーク時にラジエータ（２）と水冷式エンジン（１）との間の流路を必ず開通させて、ラジエータ（２）側の比較的低温の冷却水を、冷却水温度差による自然対流でエンジン（１）側に流入させることができる。そのため、ウォータポンプが停止した後でも、エンジンとラジエータとの間の冷却水の交換を行って、冷却水温度の過上昇を良好に防止できる。
【００１０】
このように冷却水温度の過上昇を防止することにより、冷却系回路の各部品の耐圧性、耐熱性等の設計基準を緩和でき、製品コストの低減を達成できる。さらに、エンジンの冷却水温度の過上昇防止により、エンジンの燃料系部品の温度上昇も同時に抑制できるため、これら部品内の燃料中にベーパーが発生するのを防止して、エンジンの再始動不良を防止できる。
また、請求項１記載の発明によると、水冷式エンジン（１）の冷却系回路に、断熱構造からなり、高温の冷却水を蓄える蓄熱容器（１６）を備え、水冷式エンジン（１）の始動時に水冷式エンジン（１）部分の冷却水温度が前記第１の設定温度より十分低い第２の設定温度以下であるときは、蓄熱容器（１６）内の冷却水を水冷式エンジン（１）内に循環させるようにしているから、水冷式エンジン（１）の暖機を蓄熱容器（１６）内の高温冷却水の循環により良好に促進できるとともに、蓄熱容器（１６）内の冷却水温度が前記第１の設定温度と前記第２の設定温度との間の中間温度である第３の設定温度より低い間は制御装置（１１）により弁体駆動装置（１０）を作動させてサーモスタット（５）の弁体（５２）を強制的に閉弁させているから、この弁体（５２）の閉弁によりエンジン水温を高めに設定して、より温度の高い冷却水を蓄熱容器（１６）内に蓄えることができ、次回のエンジン暖機促進の効果を一層高めることができる。
【００１１】
上記に加えて、請求項２記載の発明によると、水冷式エンジン（１）の高負荷時に、制御装置（１１）により弁体駆動装置（１０）を作動させてサーモスタット（５）の弁体（５２）を強制的に開弁させているから、エンジン高負荷時における弁体（５２）の開弁リフト量を増大させて、ラジエータ（２）への循環冷却水量を増大させて、エンジン水温を低めに設定でき、これによりエンジン高負荷時におけるエンジン出力の増大を図ることができる。
【００１２】
逆に、エンジンの中低負荷時には、弁体（５２）を閉弁させるから、エンジン水温を高めに設定でき、これによりエンジン中低負荷時における燃費等を向上できる。
また、請求項３記載の発明によると、水冷式エンジン（１）の高回転時に、制御装置（１１）により弁体駆動装置（１０）を作動させてサーモスタット（５）の弁体（５２）を強制的に開弁させているから、エンジン高回転時における弁体（５２）の開弁リフト量を増大させて、エンジン水温を低めに設定し、エンジン出力の増大を図ることができる。
【００１３】
また、請求項４記載の発明によると、水冷式エンジン（１）の運転中に、水冷式エンジン（１）部分の冷却水温度が前記第１の設定温度またはこれに近似した温度以上であるときは、制御装置（１１）により弁体駆動装置（１０）を作動させてサーモスタット（５）の弁体（５２）を強制的に開弁させているから、水冷式エンジン（１）の運転中にエンジン水温が異常に上昇しようとする際に、事前に、弁体（５２）の開弁リフト量を増大させて、エンジン水温を引下げ、エンジン（１）のオーバーヒートを未然に防止できる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明によると、水冷式エンジン（１）の冷却系回路に、冷却水を熱源として送風空気を加熱する車室暖房用ヒータコア（７）を備えるとともに、この車室暖房用ヒータコア（７）に送風する送風機（２３）を備え、
この送風機（２３）を作動させて車室の暖房を行うときに、暖房能力を高める条件が発生したときは、制御装置（１１）により弁体駆動装置（１０）を作動させてサーモスタット（５）の弁体（５２）を強制的に閉弁させているから、冷却水を熱源として車室の暖房を行う際に、前記弁体（５２）の閉弁によりエンジン水温を高めに設定して、暖房効果を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明を車両用エンジンの冷却装置に適用した第１実施形態を示すもので、１は車両の走行用エンジン（内燃機関）で、水冷式のものである。２はラジエータで、冷却ファン３により送風される冷却空気と内燃機関１の冷却水とを熱交換して冷却水を冷却するものである。ここで、冷却ファン３は、モータ３ａにより駆動される電動軸流ファンから構成されている。
【００１７】
４はラジエータ２と並列に設けられたバイパス回路、５はラジエータ２とエンジン１との間の冷却水の流れを制御するサーモスタット（冷却水温度応動弁）で、サーモワックス（感温部材）５１の温度による体積変化を利用して弁体５２を変位させて、冷却水流路を開閉するものである。サーモスタット５の具体的構造は後述する。
【００１８】
６はエンジン１の冷却系回路に冷却水を循環するウォータポンプで、エンジン１のクランクシャフトの回転が伝達されて、機械的に駆動されるものである。
７は自動車用空調装置のヒータコア（暖房用熱交換器）で、図示しない空調用送風機により送風される空調空気を冷却水と熱交換して加熱するものである。このヒータコア７は、周知のごとく図示しない空調用ダクト内の通風路において冷房用蒸発器の空気下流側に設置され、この蒸発器で冷却された冷風を所定温度まで再加熱することにより車室内への吹出空気温度を制御する。
【００１９】
８はこのヒータコア７へ冷却水を循環させるヒータ用回路で、９はラジエータ２へ冷却水を循環させるメイン回路である。
次に、サーモスタット５部分の具体的構造について説明する。サーモワックス５１はゴム等からなる弾性変形可能なシール用収納体５１ａ内に収納されており、この収納体５１ａは金属等で成形された円筒状ケース５３内に配設されている。このケース５３の一端（上端）側の外周面には環状の板形状からなる弁体５２が一体に連結されており、また、収納体５１ａおよびケース５３は支持シャフト５４に対して摺動可能に嵌合支持されている。
【００２０】
弁体５２に対向するように、中心孔５６ａを有する弁座プレート５６が配置されており、この弁座プレート５６はハウジング５７に固定されている。ケース５３の他端（下端）側には円板状の補助弁体５８がコイルスプリング５８ａにより摺動可能に保持されている。
また、弁座プレート５６にはスプリング保持プレート５９が固定されており、このスプリング保持プレート５９と弁体５２との間にコイルスプリング６０が配設されている。
【００２１】
サーモワックス５１周囲の冷却水温度が所定温度（例えば８２°Ｃ）より低いときは、サーモワックス５１の体積収縮により弁体５２がコイルスプリング６０のばね力により図１の上方へ変位して、弁体５２が弁座プレート５６に当接してその中心孔５６ａを閉塞する。これにより、サーモスタット５がラジエータ２とエンジン１との間の冷却水流路を閉塞する。
【００２２】
そして、サーモワックス５１周囲の冷却水温度が所定温度より高いときは、サーモワックス５１の体積膨張により支持シャフト５４を起点として弁体５２がケース５３と一体になってコイルスプリング６０のばね力に抗して図１の下方へ変位し、弁体５２が弁座プレート５６から開離して中心孔５６ａを開放する。これにより、サーモスタット５がラジエータ２とエンジン１との間の冷却水流路を開放する。
【００２３】
補助弁体５８は上記弁体５２の変位と連動して変位し、弁体５２がラジエータ２とエンジン１との間の冷却水流路を閉塞するとき、バイパス回路４を全開し、弁体５２がラジエータ２とエンジン１との間の冷却水流路を開放するとき、バイパス回路４を全閉する。
さらに、上記支持シャフト５４は、電磁アクチュエータ（弁体駆動装置）１０により変位するようになっており、電磁アクチュエータ１０は電磁コイル１０ａを有し、この電磁コイル１０ａに通電すると、鉄系の磁性材からなる支持シャフト５４を吸引して、コイルスプリング６０のばね力に抗して図１の下方へ強制的に変位させる。電磁コイル１０ａへの通電を遮断すると、コイルスプリング６０のばね力により支持シャフト５４が図１の上方へ変位し、その上端部５４ａがハウジング１０ｂの内壁面に当接して、支持シャフト５４の位置決めがなされる。
【００２４】
図２は電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａへの通電断続によりサーモスタット５の弁体５２のリフト量ｈが２段階に制御されるリフト量特性を示すもので、図２（ｂ）のＴ１はサーモスタット５の弁体５２が開弁し始める設定温度（例えば、８２°Ｃ）であり、Ｔ２はサーモスタット５の弁体５２が全開状態となる設定温度（例えば、９５°Ｃ）である。
【００２５】
図２（ｂ）の実線は電磁コイル１０ａへの通電を遮断しているときのリフト量特性であり、サーモスタット５周囲の冷却水温度が設定温度Ｔ１以下のときはリフト量が０となり、弁体５２は全閉状態となる。図２（ｂ）の破線は電磁コイル１０ａに通電したときのリフト量特性であり、電磁コイル１０ａにて支持シャフト５４が吸引され、強制的にリフト量ｈだけ支持シャフト５４が引き下げられるため、サーモスタット５周囲の冷却水温度が設定温度Ｔ１以下であっても、このリフト量ｈの分だけ弁体５２が開弁する。
【００２６】
１１は電子制御装置で、電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａへの通電を制御するものであり、本例では、マイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成されている。１２はエンジン１部分（具体的にはエンジン１の冷却水出口部）の冷却水温度を検出する水温センサで、サーミスタのような感温抵抗素子からなる。本例では、この水温センサ１２により「冷却水温度に関連する信号を発生する水温信号手段」が構成されている。
【００２７】
１３はエンジン１の点火回路に電源を供給するイグニッションスイッチである。本例では、このイグニッションスイッチ１８により「エンジン１の運転、停止に関連する信号を発生するエンジン運転信号手段」を構成している。１４はエンジン１の吸気負圧を検出する圧力センサであり、本例ではこの圧力センサ１４により「エンジン１の負荷に関連する信号を発生するエンジン負荷信号手段」を構成している。
【００２８】
１５はエンジン回転数を検出する回転数センサであり、本例ではこの回転数センサ１５により「エンジン１の回転数に関連する信号を発生するエンジン回転数信号手段」を構成している。
電子制御装置１１は、上記イグニッションスイッチ１３およびセンサ１２、１４、１５等から入力される入力信号を予め設定されたプログラムに従って判定、演算処理を行うとともに、その演算処理結果に基づいて電磁コイル１０ａへの通電を制御するものである。
【００２９】
次に、上記構成においてエンジン１の運転モード別に作動を説明する。
▲１▼デッドソーク時の水温制御
連続登坂走行時のごとく、エンジン１を連続して高負荷、高回転にて運転し、エンジン１の熱負荷が高い状態にてエンジン１を停止すると、エンジン１の停止後も、エンジン１部分の水温が過剰に上昇することがある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、エンジン１の停止後も水温センサ１２によりエンジン１部分の冷却水温度のモニターを継続し、エンジン１部分の冷却水温度が設定温度Ｔ３（例えば、１０５°Ｃ）以上であると、イグニッションスイッチ１３のＯＦＦ信号（エンジン停止信号）と水温センサ１２からの水温信号とにより、電子制御装置１１がデッドソーク時であると判定し、電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａに通電する。
【００３１】
すると、この電磁コイル１０ａの吸引力によりサーモスタット５の支持シャフト５４が強制的にリフト量ｈだけ引き下げられるため、サーモスタット５周囲の冷却水温度が設定温度Ｔ１以下であっても、このリフト量ｈの分だけ弁体５２が開弁する。その結果、エンジン１とラジエータ２との間の冷却水流路が開通状態となるため、エンジン１内の高温の冷却水とラジエータ２内の低温の冷却水との間に両者の密度差による対流が発生する。これにより、エンジン１とラジエータ２との間で冷却水が入れ替わるので、エンジン１部分の水温が過剰に上昇することを防止できる。
【００３２】
図３はデッドソーク時におけるエンジン部分の水温の変化を示すものであり、エンジン停止後の水温上昇に対して、本実施形態では、エンジン部分の水温が設定温度Ｔ３まで上昇すると、上記のごとくサーモスタット５の弁体５２をリフト量ｈの分だけ強制的に開弁するため、図３の実線に示すごとく水温上昇を低く抑えることができる。
【００３３】
これに対し、従来の通常の冷却装置では、高負荷運転直後のエンジン停止とともに冷却水の流動が止まってしまうので、エンジン１内の冷却水温度が図３の破線に示すごとく急上昇してしまう。
なお、ウォータポンプ６をエンジン１による機械的駆動方式とせずに、モータによる電動駆動方式として、エンジン停止後もエンジン部分の水温が設定温度Ｔ３以上であるときはウォータポンプ６を作動させるようにすれば、デッドソーク時により一層効果的にエンジン水温の過上昇を防止できる。
【００３４】
▲２▼エンジン負荷による水温制御
エンジン１運転中の負荷が小さいとき（中低負荷時）はエンジン１のスロットルバルブ（図示せず）の開度が小さいため、エンジン１の吸気負圧が設定値（例えば、−１８ｋＰａ）より大きくなる。この吸気負圧の増大は圧力センサ１４により検出され、電子制御装置１１に入力される。これにより、電子制御装置１１はエンジン１の中低負荷運転を判定し、電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａに通電しないため、サーモスタット５の弁体５２は、電磁コイル１０ａによるリフト量ｈが付与されず、図２の実線で示す通常のリフト量特性で作動する。
【００３５】
従って、サーモスタット５周囲の水温が設定温度Ｔ１より低いときは、サーモワックス５１の体積収縮によりサーモスタット５の弁体５２が全閉状態となり、補助弁体５８がパイパス回路４を全開するため、ウォータポンプ６の作動により水冷式エンジン１を冷却する冷却水は、パイパス回路４を循環するのみで、ラジエータ２に流入しない。
【００３６】
そして、サーモスタット５周囲の水温が設定温度Ｔ１より高くなると、サーモワックス５１の体積膨張によりサーモスタット５の弁体５２が開弁し、水冷式エンジン１を冷却する冷却水は、エンジン１を出た後に、メイン回路９を通って、ラジエータ２に流入し、ここで冷却ファン３の送風空気と熱交換して冷却される。そして、この冷却後の冷却水はサーモスタット５、ウォータポンプ６を通ってエンジン１に戻る。
【００３７】
このように、エンジン１の中低負荷時には、サーモスタット５の弁体５２は、電磁コイル１０ａによるリフト量ｈが付与されず、図２の実線で示す通常のリフト量特性で作動することにより、弁体５２の開弁時においても、リフト量ｈの分だけ弁体５２の開弁量が小となり、ラジエータ２への流入冷却水量が抑制される。従って、ラジエータ２での冷却水の放熱性能が抑制され、エンジン水温を高めに設定することができるため、エンジン１の摩擦損失を軽減して、燃費を向上できる。
【００３８】
一方、エンジン１のスロットルバルブ（図示せず）の開度が所定値以上となって、エンジン１が高負荷運転しているときは、エンジン１の吸気負圧が設定値（例えば、−１８ｋＰａ）より小さくなる。この吸気負圧の低下は圧力センサ１４により検出され、電子制御装置１１に入力される。これにより、電子制御装置１１はエンジン１の高負荷運転を判定し、電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａに通電する。その結果、サーモスタット５の弁体５２は、電磁コイル１０ａによりリフト量ｈ分だけ強制的に開弁され、図２の破線で示すリフト量特性で作動する。
【００３９】
従って、サーモスタット５周囲の水温が設定温度Ｔ１以下であっても、サーモスタット５の弁体５２が強制的に開弁するとともに、水温が設定温度Ｔ１以上であるときは、リフト量ｈ分だけ弁体５２の開弁量が増大し、ラジエータ２への流入冷却水量が増大する。そのため、ラジエータ２での冷却水の放熱性能を増大でき、エンジン水温を低めに制御できるので、高負荷時におけるエンジン出力の向上を図ることができる。
【００４０】
▲３▼エンジン回転数による水温制御
エンジン回転数が設定値（例えば、４０００ｒｐｍ）より低いときは、回転数センサ１５からの入力信号により電子制御装置１１はエンジン１の中低回転運転を判定し、電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａに通電しないため、サーモスタット５の弁体５２は、電磁コイル１０ａによるリフト量ｈが付与されず、図２の実線で示す通常のリフト量特性で作動する。
【００４１】
エンジン回転数が設定値（例えば、４０００ｒｐｍ）より高くなると、電子制御装置１１はエンジン１の高回転運転を判定し、電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａに通電する。その結果、サーモスタット５の弁体５２は、電磁コイル１０ａによりリフト量ｈ分だけ強制的に開弁され、図２の破線で示すリフト量特性で作動する。
【００４２】
従って、サーモスタット５周囲の水温が設定温度Ｔ１以下であっても、サーモスタット５の弁体５２が強制的に開弁するとともに、水温が設定温度Ｔ１以上であるときは、リフト量ｈ分だけ弁体５２の開弁量が増大し、ラジエータ２への流入冷却水量が増大する。そのため、ラジエータ２での冷却水の放熱性能を増大でき、エンジン水温を低めに制御できるので、高回転時におけるエンジン出力の向上を図ることができる。
【００４３】
▲４▼オーバーヒート防止のための水温制御
エンジン運転中に、何らかの原因でエンジン水温が異常に上昇して、設定温度Ｔ３（例えば、１０５°Ｃ）以上になると、水温センサ１２からの入力信号により電子制御装置１１はこの水温の異常上昇を判定して、エンジン負荷、エンジン回転数の如何にかかわらず、電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａに通電する。その結果、サーモスタット５の弁体５２は、電磁コイル１０ａによりリフト量ｈ分だけ強制的に開弁され、図２の破線で示すリフト量特性で作動する。
【００４４】
従って、リフト量ｈ分だけ弁体５２の開弁量が増大し、ラジエータ２への流入冷却水量が増大する。そのため、ラジエータ２での冷却水の放熱性能を増大でき、エンジン水温が設定温度Ｔ３以上にさらに異常上昇するのを防止でき、エンジン１のオーバーヒートを未然に防止できる。
なお、第１実施形態では、上記のごとくエンジン運転中にオーバーヒート防止のために弁体５２を強制的に開弁させるエンジン水温の設定温度を、デッドソーク時に弁体５２を強制的に開弁させるエンジン水温の設定温度と同一温度Ｔ３としているが、このＴ３と近似した別の温度としてもよいことはもちろんである。（第２実施形態）
図４は第２実施形態を示しており、本例では高温の冷却水を蓄えておく蓄熱容器１６をバイパス回路４に設置し、この蓄熱容器１６内の高温の冷却水をエンジン１に循環して、エンジン１の暖機促進を図るものである。
【００４５】
具体的に説明すると、蓄熱容器１６はステンレスのような耐食性に優れた金属からなる２重タンク構造の中間空隙部を真空として断熱構造としたものである。この蓄熱容器１６内には蓄熱水温を検出する温度センサ１７が内蔵されている。蓄熱容器１６の入口パイプ１６ａおよび出口パイプ１６ｂと、バイパス回路４との間の流路は、流路切替弁１８にて切替えられるようになっている。この流路切替弁１８は例えば回転可能なロータリ式の弁体（図示せず）を内蔵し、このロータリ式の弁体の回動位置をサーボモータ等の電気アクチュエータにより選択して、流路の切替を行う。
【００４６】
１９は空調用電子制御装置で、空調スイッチ２０、外気温度を検出する外気温センサ２１、ヒータコア３の吹出空気温度を検出する吹出温度センサ２２等から信号が入力される。この入力信号に基づいて、空調用電子制御装置１９は空調用送風機２３等の作動を制御するとともに、ヒータ信号を電子制御装置１１に入力するものである。
【００４７】
第２実施形態も前述した▲１▼〜▲４▼の水温制御を同様に実施することは可能であり、以下、第１実施形態と異なる作動についてのみ説明する。まず、エンジン１の冷間始動時について説明すると、エンジン水温が設定温度（例えば、５５°Ｃ）以下の時にエンジン１が始動されると、水温センサ１２およびスタータースイッチ２４からの入力信号に基づいて、電子制御装置１１は冷間始動時を判定し、流路切替弁１８に流路切替信号を入力する。これにより、流路切替弁１８は蓄熱容器１６の入口パイプ１６ａおよび出口パイプ１６ｂと、バイパス回路４との間の流路を連通させて、バイパス回路４に直列に蓄熱容器１６を挿入するため、蓄熱容器１６内の高温の冷却水をバイパス回路４を通してエンジン１に循環して、エンジン１の暖機促進を図ることができる。
【００４８】
ここで、エンジン１の暖機終了後には、次回のエンジン始動に備えて蓄熱容器１６内に高温の冷却水を蓄える必要がある。そこで、本第２実施形態では、温度サンサ１７により蓄熱水温を検出し、蓄熱水温が設定温度（例えば、８０°Ｃ）より低い間は、常に、電子制御装置１１により電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａへの通電を遮断する。
【００４９】
従って、サーモスタット５の弁体５２は、電磁コイル１０ａによるリフト量ｈが付与されず、図２の実線で示す通常のリフト量特性で作動するので、サーモスタット５周囲の水温が設定温度Ｔ１（例えば、８２°Ｃ）より低いときは、サーモワックス５１の体積収縮によりサーモスタット５の弁体５２が全閉状態となり、補助弁体５８がパイパス回路４を全開するため、ウォータポンプ６の作動により水冷式エンジン１の冷却水はパイパス回路４を循環するのみで、ラジエータ２に流入しない。
【００５０】
このように、サーモスタット５の弁体５２を全閉させることにより、水温を上昇させて、より高い温度の冷却水を蓄熱容器１６内に蓄えることができ、次回のエンジン始動性、暖機促進を図ることができ、暖機時に排出される排気エミッションの低減、燃費向上に貢献できる。
次に、車室内空調ヒータ使用時について説明すると、空調スイッチ２０の投入により、空調用電子制御装置１９によって空調用送風機２３に通電され、送風機２３が作動し、その送風空気がヒータコア７で冷却水と熱交換して加熱され、温風となり、この温風が車室内へ吹き出して暖房を行う。
【００５１】
従って、寒冷時に暖房効果を高めるためには暖房熱源となる冷却水温度を高めることが有効である。そこで、本第２実施形態では、外気温センサ２１により検出される外気温が設定温度（例えば、０°Ｃ）以下であるとき、または吹出温度センサ２２により検出される吹出空気温度が設定温度（例えば、４０°Ｃ）以下であるときは、空調用電子制御装置１９によってこの状態を判定して、電子制御装置１１にヒータ信号を入力する。
【００５２】
すると、電子制御装置１１をこのヒータ信号に基づいて電磁アクチュエータ１０の電磁コイル１０ａへの通電を遮断する。従って、サーモスタット５周囲の水温が設定温度Ｔ１（例えば、８２°Ｃ）より低いときは、サーモスタット５の弁体５２が全閉状態となり、水冷式エンジン１の冷却水は、パイパス回路４を循環するのみで、ラジエータ２に流入しない。
【００５３】
このように、サーモスタット５の弁体５２を全閉させることにより、水温を上昇させることができ、寒冷時での暖房効果を高めることができる。
なお、上記ヒータ信号は、上記外気温または吹出空気温度の低下を検出する以外に、ヒータコア７に流入する冷却水温の低下を判定して、発生してもよい。要は、送風機２３を作動させて車室の暖房を行うときに、暖房能力を高める条件が発生したかどうかを判定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車両用水冷式エンジンの冷却系回路図である。
【図２】（ａ）は図１におけるサーモスタットの作動特性説明のための断面図、（ｂ）はこのサーモスタットの弁体のリフト量特性を示すグラフである。
【図３】デッドソーク時におけるエンジン水温の挙動を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態を示す車両用水冷式エンジンの冷却系回路図である。
【符号の説明】１…水冷式エンジン、２…ラジエータ、３…電動冷却ファン、
４…バイパス回路、５…サーモスタット、５１…サーモワックス、５２…弁体、５４…支持シャフト、６…ウォータポンプ、７…ヒータコア、
１０…電磁アクチュエータ、１０ａ…電磁コイル、１１…制御装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for a water-cooled engine (internal combustion engine), and more particularly to a cooling device capable of favorably preventing an excessive rise in cooling water temperature during dead soak (when the engine is stopped immediately after high-load operation).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a cooling system of a water-cooled engine mounted on a vehicle or the like is usually provided with a water pump mechanically driven by a crankshaft of the engine, and the water pump circulates cooling water in a cooling system circuit. Radiation of cooling water is performed by a radiator provided in the cooling system circuit.
[0003]
A thermostat that responds to the temperature of the cooling water is provided in the cooling system circuit, and the thermostat controls the flow rate of the cooling water from the engine to the radiator to maintain the temperature of the cooling water at a predetermined temperature.
By the way, in order to improve the fuel efficiency of the engine, it is desirable to set the temperature of the cooling water higher when the load of the engine is low, so as to reduce the friction loss of the engine. On the other hand, when the load of the engine is high, it is desirable to set the cooling water temperature to be low and improve the engine output in order to suppress knocking and improve the charging efficiency.
[0004]
For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 58-2419 and 58-124016 have proposed cooling devices that change a set temperature of cooling water by a thermostat according to the load of an engine.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional device described in the above publication only proposes a control system of the coolant temperature during the operation of the engine, and the excessive increase of the coolant temperature during the dead soak of the engine (when the engine is stopped immediately after the high load operation) is prevented. No suggestions were made for measures to prevent it.
[0006]
In recent years, with an increase in engine output, particularly when the engine is stopped under a high heat load such as dead soak immediately after high-load operation in summer, the temperature of the cooling water in the engine tends to rise excessively. There is a tendency. In extreme cases, boiling of the cooling water may occur, which adversely affects the durability of parts around the engine.
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to prevent an excessive rise in cooling water temperature immediately after a high-load operation in summer or the like.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Excessive rise in water temperature during a dead soak occurs when the engine stops and the water pump stops, and in the thermostat section, the flow of cooling water stops, causing the water temperature to drop and the thermostat to close, exchanging cooling water between the engine and the radiator. Is caused by the loss of the
[0008]
Therefore, in the present invention, when the water temperature of the engine portion is equal to or higher than a predetermined temperature when the engine is stopped, the above object is achieved by adopting technical means of forcibly opening the thermostat. .
Specifically, according to the first aspect of the present invention, the cooling system circuit of the water-cooled engine (1) has a valve body (52) displaced by a temperature-sensitive member (51) for sensing the temperature of the cooling water. A thermostat (5) for opening and closing a flow path between the radiator (2) and the water-cooled engine (1) by a valve body (52);
A valve driving device (10) for applying an external force to the valve (52) of the thermostat (5) to open the valve (52);
When the temperature of the cooling water in the portion of the water-cooled engine (1) is equal to or higher than the first set temperature when the water-cooled engine (1) is stopped, the control device (11) activates the valve body driving device (10). The valve body (52) is forcibly opened.
[0009]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, at the time of dead soak, the flow path between the radiator (2) and the water-cooled engine (1) is always opened, and the relatively low-temperature cooling water on the radiator (2) side is discharged. The cooling water can flow into the engine (1) by natural convection due to the temperature difference. Therefore, even after the water pump is stopped, the cooling water is exchanged between the engine and the radiator, so that an excessive rise in the temperature of the cooling water can be favorably prevented.
[0010]
By preventing the cooling water temperature from excessively rising in this way, the design criteria such as the pressure resistance and heat resistance of each component of the cooling system circuit can be relaxed, and the product cost can be reduced. Further, by preventing the engine coolant temperature from excessively rising, the temperature rise of the fuel system parts of the engine can be suppressed at the same time, so that the generation of vapor in the fuel in these parts is prevented, and the engine restart failure is prevented. Can be prevented.
According to the first aspect of the present invention, the cooling system circuit of the water-cooled engine (1) is provided with a heat storage container (16) that has a heat insulating structure and stores high-temperature cooling water, and starts the water-cooled engine (1). Sometimes, when the temperature of the cooling water in the water-cooled engine (1) is equal to or lower than the second set temperature sufficiently lower than the first set temperature, the cooling water in the heat storage vessel (16) is supplied to the water-cooled engine (1). Therefore, the warm-up of the water-cooled engine (1) can be favorably promoted by the circulation of the high-temperature cooling water in the heat storage container (16), and the temperature of the cooling water in the heat storage container (16) can be increased. While the temperature is lower than the third set temperature which is an intermediate temperature between the first set temperature and the second set temperature, the control device (11) operates the valve body driving device (10) to operate the thermostat (5). Forcibly close the valve body (52) Therefore, by closing the valve body (52), the engine water temperature can be set higher, and the higher temperature cooling water can be stored in the heat storage vessel (16). Can be further enhanced.
[0011]
In addition to the above, according to the second aspect of the present invention, when the water-cooled engine (1) is under a high load, the valve drive unit (10) is operated by the control unit (11) to operate the valve body (5) of the thermostat (5). Since the valve 52 is forcibly opened, the valve opening lift amount of the valve body 52 at the time of high engine load is increased to increase the amount of circulating cooling water to the radiator 2 to reduce the engine water temperature. It can be set lower, thereby increasing the engine output when the engine is heavily loaded.
[0012]
Conversely, when the engine is at a medium to low load, the valve body (52) is closed, so that the engine water temperature can be set higher, thereby improving the fuel efficiency and the like at the time of the engine middle and low load.
According to the third aspect of the present invention, when the water-cooled engine (1) rotates at a high speed, the control device (11) activates the valve body driving device (10) to operate the valve body (52) of the thermostat (5). Since the valve is forcibly opened, it is possible to increase the valve opening lift amount of the valve body (52) at the time of high engine speed, set the engine water temperature lower, and increase the engine output.
[0013]
According to the fourth aspect of the present invention, when the temperature of the cooling water in the portion of the water-cooled engine (1) is higher than or equal to the first set temperature during the operation of the water-cooled engine (1). Operates the valve body driving device (10) by the control device (11) to forcibly open the valve body (52) of the thermostat (5). When the engine water temperature is going to rise abnormally, the valve lift of the valve element (52) is increased in advance to lower the engine water temperature and prevent overheating of the engine (1).
[0015]
Claims5According to the invention described above, the cooling system circuit of the water-cooled engine (1) is provided with the heater core (7) for heating the blast air using the cooling water as a heat source, and the heater core (7) for heating the passenger compartment is provided in the cooling core circuit. A blower (23) for blowing air,
When the blower (23) is operated to heat the passenger compartment, when a condition for increasing the heating capacity occurs, the control device (11) operates the valve body driving device (10) to operate the thermostat (5). The valve body (52) is forcibly closed, so that when the vehicle interior is heated using the cooling water as a heat source, the engine water temperature is set higher by closing the valve body (52). The heating effect can be enhanced.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment in which the present invention is applied to a cooling system for a vehicle engine. Reference numeral 1 denotes a vehicle running engine (internal combustion engine), which is a water-cooled type. A radiator 2 cools the cooling water by exchanging heat between the cooling air blown by the cooling fan 3 and the cooling water of the internal combustion engine 1. Here, the cooling fan 3 is constituted by an electric axial flow fan driven by a motor 3a.
[0017]
Reference numeral 4 denotes a bypass circuit provided in parallel with the radiator 2, and reference numeral 5 denotes a thermostat (cooling water temperature responsive valve) for controlling the flow of cooling water between the radiator 2 and the engine 1. The valve 52 is displaced by utilizing a volume change due to temperature to open and close the cooling water flow path. The specific structure of the thermostat 5 will be described later.
[0018]
Reference numeral 6 denotes a water pump that circulates cooling water to a cooling system circuit of the engine 1, which is mechanically driven by transmitting rotation of a crankshaft of the engine 1.
Reference numeral 7 denotes a heater core (heat exchanger for heating) of an air conditioner for a vehicle, which heats conditioned air blown by an air blower (not shown) with cooling water. As is well known, the heater core 7 is installed downstream of the air of the cooling evaporator in a ventilation path in an air conditioning duct (not shown), and reheats the cool air cooled by the evaporator to a predetermined temperature to enter the vehicle interior. Control the outlet air temperature.
[0019]
Reference numeral 8 denotes a heater circuit for circulating cooling water to the heater core 7, and reference numeral 9 denotes a main circuit for circulating cooling water to the radiator 2.
Next, the specific structure of the thermostat 5 will be described. The thermo wax 51 is housed in an elastically deformable sealing housing 51a made of rubber or the like, and the housing 51a is provided in a cylindrical case 53 formed of metal or the like. An annular plate-shaped valve body 52 is integrally connected to the outer peripheral surface on one end (upper end) side of the case 53, and the storage body 51 a and the case 53 are slidable with respect to the support shaft 54. Fitted and supported.
[0020]
A valve seat plate 56 having a center hole 56a is arranged so as to face the valve body 52, and the valve seat plate 56 is fixed to a housing 57. On the other end (lower end) side of the case 53, a disk-shaped auxiliary valve body 58 is slidably held by a coil spring 58a.
Further, a spring holding plate 59 is fixed to the valve seat plate 56, and a coil spring 60 is disposed between the spring holding plate 59 and the valve body 52.
[0021]
When the temperature of the cooling water around the thermo wax 51 is lower than a predetermined temperature (for example, 82 ° C.), the valve body 52 is displaced upward in FIG. The body 52 abuts the valve seat plate 56 to close the center hole 56a. Thereby, the thermostat 5 closes the cooling water flow path between the radiator 2 and the engine 1.
[0022]
When the temperature of the cooling water around the thermowax 51 is higher than a predetermined temperature, the valve body 52 becomes integral with the case 53 starting from the support shaft 54 due to the volume expansion of the thermowax 51 and resists the spring force of the coil spring 60. 1 and the valve body 52 is separated from the valve seat plate 56 to open the center hole 56a. Thereby, the thermostat 5 opens the cooling water flow path between the radiator 2 and the engine 1.
[0023]
The auxiliary valve element 58 is displaced in conjunction with the displacement of the valve element 52, and when the valve element 52 closes the cooling water flow path between the radiator 2 and the engine 1, the bypass circuit 4 is fully opened, and the valve element 52 When opening the cooling water flow path between the radiator 2 and the engine 1, the bypass circuit 4 is fully closed.
Further, the support shaft 54 is configured to be displaced by an electromagnetic actuator (valve element driving device) 10. The electromagnetic actuator 10 has an electromagnetic coil 10a. When the electromagnetic coil 10a is energized, an iron-based magnetic material is used. The support shaft 54 is sucked and forcedly displaced downward in FIG. 1 against the spring force of the coil spring 60. When the energization of the electromagnetic coil 10a is cut off, the support shaft 54 is displaced upward in FIG. 1 by the spring force of the coil spring 60, and the upper end 54a abuts on the inner wall surface of the housing 10b, and the positioning of the support shaft 54 is performed. Done.
[0024]
FIG. 2 shows a lift amount characteristic in which the lift amount h of the valve body 52 of the thermostat 5 is controlled in two stages by intermittent power supply to the electromagnetic coil 10a of the electromagnetic actuator 10, and T1 in FIG. Is the set temperature (for example, 82 ° C.) at which the valve body 52 starts to open, and T2 is the set temperature (for example, 95 ° C.) at which the valve body 52 of the thermostat 5 is fully opened.
[0025]
The solid line in FIG. 2 (b) is the lift amount characteristic when the power supply to the electromagnetic coil 10a is cut off. When the cooling water temperature around the thermostat 5 is lower than the set temperature T1, the lift amount becomes 0, Reference numeral 52 indicates a fully closed state. The dashed line in FIG. 2 (b) is a lift amount characteristic when the electromagnetic coil 10a is energized. The support shaft 54 is attracted by the electromagnetic coil 10a and the support shaft 54 is forcibly lowered by the lift amount h. Even when the temperature of the surrounding cooling water is equal to or lower than the set temperature T1, the valve body 52 is opened by the lift amount h.
[0026]
Reference numeral 11 denotes an electronic control unit for controlling the energization of the electromagnetic coil 10a of the electromagnetic actuator 10, and in this example, is constituted by a microcomputer and its peripheral circuits. Reference numeral 12 denotes a water temperature sensor for detecting a temperature of a cooling water in a portion of the engine 1 (specifically, a cooling water outlet of the engine 1), and includes a temperature-sensitive resistance element such as a thermistor. In this example, the water temperature sensor 12 constitutes "water temperature signal means for generating a signal relating to the cooling water temperature".
[0027]
Reference numeral 13 denotes an ignition switch for supplying power to an ignition circuit of the engine 1. In this example, the ignition switch 18 constitutes "engine operation signal means for generating a signal relating to operation and stop of the engine 1". Reference numeral 14 denotes a pressure sensor for detecting a negative pressure of intake air of the engine 1. In this example, the pressure sensor 14 constitutes "engine load signal means for generating a signal related to the load of the engine 1".
[0028]
Reference numeral 15 denotes a rotation speed sensor for detecting an engine rotation speed. In this embodiment, the rotation speed sensor 15 constitutes "engine speed signal means for generating a signal related to the rotation speed of the engine 1".
The electronic control unit 11 determines and calculates input signals input from the ignition switch 13 and the sensors 12, 14, 15 and the like according to a preset program, and performs an arithmetic process on the input signal to the electromagnetic coil 10a based on a result of the arithmetic process. Is controlled.
[0029]
Next, the operation of the above configuration for each operation mode of the engine 1 will be described.
(1) Water temperature control during dead soak
When the engine 1 is continuously operated at a high load and a high speed as in the case of continuous uphill running, and the engine 1 is stopped in a state where the heat load of the engine 1 is high, even after the engine 1 stops, the engine 1 Water temperature may rise excessively.
[0030]
Therefore, in the present embodiment, even after the engine 1 is stopped, the monitoring of the cooling water temperature of the engine 1 is continued by the water temperature sensor 12 so that the cooling water temperature of the engine 1 is higher than the set temperature T3 (for example, 105 ° C.). If so, the electronic control unit 11 determines that a dead soak has occurred based on the OFF signal (engine stop signal) of the ignition switch 13 and the water temperature signal from the water temperature sensor 12, and energizes the electromagnetic coil 10a of the electromagnetic actuator 10.
[0031]
Then, the support shaft 54 of the thermostat 5 is forcibly lowered by the lift amount h by the attraction force of the electromagnetic coil 10a. Therefore, even if the cooling water temperature around the thermostat 5 is equal to or lower than the set temperature T1, the lift amount h The valve body 52 is opened by the amount of time. As a result, the cooling water flow path between the engine 1 and the radiator 2 is opened, so that the convection between the high-temperature cooling water in the engine 1 and the low-temperature cooling water in the radiator 2 due to the density difference between the two. appear. Thereby, the cooling water is exchanged between the engine 1 and the radiator 2, so that the water temperature of the engine 1 can be prevented from rising excessively.
[0032]
FIG. 3 shows a change in the water temperature of the engine portion at the time of dead soak. In the present embodiment, when the water temperature of the engine portion rises to the set temperature T3, the temperature of the thermostat 5 is increased. Since the valve body 52 is forcibly opened by the lift amount h, the rise in water temperature can be suppressed as shown by the solid line in FIG.
[0033]
On the other hand, in the conventional ordinary cooling device, the flow of the cooling water stops when the engine stops immediately after the high-load operation, so that the temperature of the cooling water in the engine 1 rapidly rises as shown by a broken line in FIG.
The water pump 6 is not driven mechanically by the engine 1 but is driven electrically by a motor. When the water temperature of the engine is still equal to or higher than the set temperature T3 even after the engine is stopped, the water pump 6 is operated. If this is the case, it is possible to more effectively prevent the engine water temperature from excessively rising during a dead soak.
[0034]
(2) Water temperature control by engine load
When the load during operation of the engine 1 is small (during a medium to low load), the opening of a throttle valve (not shown) of the engine 1 is small, so that the intake negative pressure of the engine 1 is larger than a set value (for example, -18 kPa). Become. This increase in the intake negative pressure is detected by the pressure sensor 14 and input to the electronic control unit 11. As a result, the electronic control unit 11 determines that the engine 1 is operating at low or medium load, and does not energize the electromagnetic coil 10a of the electromagnetic actuator 10. Therefore, the valve body 52 of the thermostat 5 is not provided with the lift amount h by the electromagnetic coil 10a. 2 operates with the normal lift amount characteristic shown by the solid line in FIG.
[0035]
Therefore, when the water temperature around the thermostat 5 is lower than the set temperature T1, the valve body 52 of the thermostat 5 is fully closed due to the volume contraction of the thermo wax 51, and the auxiliary valve body 58 fully opens the bypass circuit 4, so that the water pump The cooling water for cooling the water-cooled engine 1 by the operation of 6 only circulates in the bypass circuit 4 and does not flow into the radiator 2.
[0036]
When the temperature of the water around the thermostat 5 becomes higher than the set temperature T1, the valve body 52 of the thermostat 5 opens due to the volume expansion of the thermowax 51, and the cooling water for cooling the water-cooled engine 1 is discharged after leaving the engine 1. , Through the main circuit 9 and into the radiator 2, where it is cooled by exchanging heat with the air blown by the cooling fan 3. Then, the cooling water after cooling returns to the engine 1 through the thermostat 5 and the water pump 6.
[0037]
As described above, when the engine 1 is at a medium to low load, the valve body 52 of the thermostat 5 is not provided with the lift amount h by the electromagnetic coil 10a and operates with the normal lift amount characteristic shown by the solid line in FIG. Even when the body 52 is opened, the valve opening amount of the valve body 52 is reduced by the lift amount h, and the amount of cooling water flowing into the radiator 2 is suppressed. Therefore, the heat radiation performance of the cooling water in the radiator 2 is suppressed, and the engine water temperature can be set higher, so that the friction loss of the engine 1 can be reduced and the fuel efficiency can be improved.
[0038]
On the other hand, when the opening of the throttle valve (not shown) of the engine 1 is equal to or more than a predetermined value and the engine 1 is operating under a high load, the intake negative pressure of the engine 1 is set to a set value (for example, -18 kPa). Smaller. This decrease in intake negative pressure is detected by the pressure sensor 14 and input to the electronic control unit 11. As a result, the electronic control unit 11 determines that the engine 1 is under high load operation, and energizes the electromagnetic coil 10 a of the electromagnetic actuator 10. As a result, the valve body 52 of the thermostat 5 is forcibly opened by the lift amount h by the electromagnetic coil 10a, and operates with the lift amount characteristic indicated by the broken line in FIG.
[0039]
Therefore, even if the water temperature around the thermostat 5 is equal to or lower than the set temperature T1, the valve body 52 of the thermostat 5 is forcibly opened, and when the water temperature is equal to or higher than the set temperature T1, the valve body is increased by the lift amount h. The valve opening amount of the valve 52 increases, and the amount of cooling water flowing into the radiator 2 increases. Therefore, the heat radiation performance of the cooling water in the radiator 2 can be increased, and the engine water temperature can be controlled to be lower, so that the engine output under a high load can be improved.
[0040]
(3) Water temperature control by engine speed
When the engine speed is lower than a set value (e.g., 4000 rpm), the electronic control unit 11 determines whether the engine 1 is running at low or medium speed based on an input signal from the speed sensor 15 and energizes the electromagnetic coil 10 a of the electromagnetic actuator 10. Therefore, the valve body 52 of the thermostat 5 does not receive the lift amount h by the electromagnetic coil 10a, and operates with the normal lift amount characteristic shown by the solid line in FIG.
[0041]
When the engine speed becomes higher than a set value (for example, 4000 rpm), the electronic control unit 11 determines that the engine 1 is running at a high speed, and energizes the electromagnetic coil 10 a of the electromagnetic actuator 10. As a result, the valve body 52 of the thermostat 5 is forcibly opened by the lift amount h by the electromagnetic coil 10a, and operates with the lift amount characteristic indicated by the broken line in FIG.
[0042]
Therefore, even if the water temperature around the thermostat 5 is equal to or lower than the set temperature T1, the valve body 52 of the thermostat 5 is forcibly opened, and when the water temperature is equal to or higher than the set temperature T1, the valve body is increased by the lift amount h. The valve opening amount of the valve 52 increases, and the amount of cooling water flowing into the radiator 2 increases. Therefore, the heat radiation performance of the cooling water in the radiator 2 can be increased, and the engine water temperature can be controlled to be lower, so that the engine output during high rotation can be improved.
[0043]
(4) Water temperature control to prevent overheating
When the engine water temperature rises abnormally for some reason during the operation of the engine and becomes equal to or higher than the set temperature T3 (for example, 105 ° C.), the electronic control unit 11 detects the abnormal rise in the water temperature by an input signal from the water temperature sensor 12. After the determination, the electromagnetic coil 10a of the electromagnetic actuator 10 is energized regardless of the engine load and the engine speed. As a result, the valve body 52 of the thermostat 5 is forcibly opened by the lift amount h by the electromagnetic coil 10a, and operates with the lift amount characteristic indicated by the broken line in FIG.
[0044]
Therefore, the valve opening amount of the valve body 52 increases by the lift amount h, and the amount of cooling water flowing into the radiator 2 increases. Therefore, the heat radiation performance of the cooling water in the radiator 2 can be increased, the engine water temperature can be prevented from further abnormally rising to the set temperature T3 or more, and the overheating of the engine 1 can be prevented.
In the first embodiment, as described above, the engine water temperature at which the valve body 52 is forcibly opened to prevent overheating during engine operation is set to the engine water temperature at which the valve body 52 is forcibly opened during dead soak. Although the same temperature T3 as the set temperature of the water temperature is used, it is needless to say that another temperature close to T3 may be used. (2nd Embodiment)
FIG. 4 shows a second embodiment. In this example, a heat storage container 16 for storing high-temperature cooling water is installed in the bypass circuit 4, and the high-temperature cooling water in the heat storage container 16 is circulated to the engine 1. Thus, the warm-up of the engine 1 is promoted.
[0045]
More specifically, the heat storage container 16 has a double tank structure made of a metal having excellent corrosion resistance, such as stainless steel, and has a heat insulating structure by evacuating an intermediate gap portion. The heat storage container 16 has a built-in temperature sensor 17 for detecting the temperature of the heat storage water. The flow path between the inlet pipe 16 a and the outlet pipe 16 b of the heat storage container 16 and the bypass circuit 4 is switched by a flow path switching valve 18. The flow path switching valve 18 incorporates, for example, a rotatable rotary valve element (not shown), and selects a rotation position of the rotary valve element by an electric actuator such as a servo motor to form a flow path. Perform switching.
[0046]
Reference numeral 19 denotes an air-conditioning electronic control unit, to which signals are input from an air-conditioning switch 20, an outside air temperature sensor 21 for detecting an outside air temperature, a blow-off temperature sensor 22 for detecting a blow-out air temperature of the heater core 3, and the like. Based on the input signal, the air conditioning electronic control device 19 controls the operation of the air conditioning blower 23 and the like, and inputs a heater signal to the electronic control device 11.
[0047]
In the second embodiment, the above-described water temperature control of (1) to (4) can be similarly performed, and only the operation different from that of the first embodiment will be described below. First, the cold start of the engine 1 will be described. When the engine 1 is started when the engine water temperature is equal to or lower than a set temperature (for example, 55 ° C.), based on input signals from the water temperature sensor 12 and the starter switch 24. Then, the electronic control unit 11 determines the cold start time, and inputs a flow path switching signal to the flow path switching valve 18. Thereby, the flow path switching valve 18 connects the flow path between the inlet pipe 16a and the outlet pipe 16b of the heat storage container 16 and the bypass circuit 4, and inserts the heat storage container 16 in series with the bypass circuit 4. The high-temperature cooling water in the heat storage container 16 can be circulated to the engine 1 through the bypass circuit 4 to promote the warm-up of the engine 1.
[0048]
Here, after the engine 1 has been warmed up, it is necessary to store high-temperature cooling water in the heat storage container 16 in preparation for the next start of the engine. Therefore, in the second embodiment, the temperature storage water temperature is detected by the temperature sensor 17 and the electronic control unit 11 always controls the electromagnetic coil 10a of the electromagnetic actuator 10 while the heat storage water temperature is lower than the set temperature (for example, 80 ° C.). Cut off the power supply to.
[0049]
Accordingly, the valve body 52 of the thermostat 5 does not receive the lift amount h by the electromagnetic coil 10a and operates according to the normal lift amount characteristic shown by the solid line in FIG. 2, so that the water temperature around the thermostat 5 becomes equal to the set temperature T1 (for example, When the temperature is lower than 82 ° C., the valve body 52 of the thermostat 5 is fully closed due to the volume contraction of the thermo wax 51, and the auxiliary valve body 58 fully opens the bypass circuit 4. The cooling water 1 only circulates in the bypass circuit 4 and does not flow into the radiator 2.
[0050]
As described above, by completely closing the valve body 52 of the thermostat 5, the water temperature can be raised, and the cooling water having a higher temperature can be stored in the heat storage container 16, so that the next start of the engine and the promotion of warm-up can be achieved. This contributes to reduction of exhaust emissions emitted during warm-up and improvement of fuel efficiency.
Next, when the air conditioner heater is used, when the air conditioner switch 20 is turned on, the air conditioner blower 23 is energized by the air conditioner electronic controller 19 and the blower 23 is operated. Heat is generated by exchanging heat with the air to generate warm air, which is blown into the vehicle compartment to perform heating.
[0051]
Therefore, it is effective to increase the temperature of the cooling water as a heating heat source in order to enhance the heating effect in cold weather. Therefore, in the second embodiment, when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 21 is equal to or lower than a set temperature (for example, 0 ° C.), or when the blown air temperature detected by the blowout temperature sensor 22 is the set temperature ( If the temperature is equal to or lower than 40 ° C., for example, the air-conditioning electronic control device 19 determines this state and inputs a heater signal to the electronic control device 11.
[0052]
Then, the electronic control unit 11 cuts off the power supply to the electromagnetic coil 10a of the electromagnetic actuator 10 based on the heater signal. Therefore, when the water temperature around the thermostat 5 is lower than the set temperature T1 (for example, 82 ° C.), the valve body 52 of the thermostat 5 is fully closed, and the cooling water of the water-cooled engine 1 circulates in the bypass circuit 4. And does not flow into the radiator 2.
[0053]
Thus, by fully closing the valve body 52 of the thermostat 5, the water temperature can be raised, and the heating effect in cold weather can be enhanced.
The heater signal may be generated by determining a decrease in the temperature of the cooling water flowing into the heater core 7 in addition to detecting the decrease in the outside air temperature or the temperature of the blown air. In short, it is only necessary to determine whether or not a condition for increasing the heating capacity has occurred when the blower 23 is operated to heat the passenger compartment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a cooling system of a vehicle water-cooled engine according to a first embodiment of the present invention.
2 (a) is a cross-sectional view for explaining the operation characteristics of the thermostat in FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a graph showing a lift amount characteristic of a valve body of the thermostat.
FIG. 3 is a graph showing the behavior of engine water temperature during dead soak.
FIG. 4 is a circuit diagram of a cooling system of a vehicle water-cooled engine according to a second embodiment of the present invention.
[Description of symbols] 1 ... water-cooled engine, 2 ... radiator, 3 ... electric cooling fan,
4 bypass circuit, 5 thermostat, 51 thermo wax, 52 valve body, 54 support shaft, 6 water pump, 7 heater core,
10: electromagnetic actuator, 10a: electromagnetic coil, 11: control device.

Claims

A radiator (2) provided in a cooling circuit of the water-cooled engine (1) for cooling the cooling water;
A water pump (8) provided in a cooling system circuit of the water-cooled engine (1) and circulating cooling water in the cooling system circuit;
A valve (52) is provided in a cooling circuit of the water-cooled engine (1) and is displaced by a temperature-sensitive member (51) for sensing a temperature of cooling water. The valve (52) allows the radiator (2) to be displaced. ) And a thermostat (5) for opening and closing a flow path between the water-cooled engine (1) and
A valve driving device (10) for applying an external force to the valve (52) of the thermostat (5) to open the valve (52);
A control device (11) for controlling the operation of the valve body drive device (10);
When the temperature of the cooling water in the portion of the water-cooled engine (1) is equal to or higher than a first set temperature when the water-cooled engine (1) is stopped, the control device (11) controls the valve body driving device (10). Actuated to forcibly open the valve element (52) ,
The cooling system circuit of the water-cooled engine (1) further includes a heat storage container (16) having a heat insulating structure and storing high-temperature cooling water,
When the temperature of the cooling water in the portion of the water-cooled engine (1) at the start of the water-cooled engine (1) is equal to or lower than a second set temperature which is sufficiently lower than the first set temperature, the inside of the heat storage container (16) is set. Circulates the cooling water in the water-cooled engine (1),
The controller (11) may be configured such that the cooling water temperature in the heat storage container (16) is lower than a third set temperature which is an intermediate temperature between the first set temperature and the second set temperature. An engine cooling device characterized in that the valve element driving device (10) is operated to forcefully close the valve element (52) .

When the water-cooled engine (1) is under a high load, the control device (11) activates the valve body driving device (10) to forcibly open the valve body (52). Item 2. An engine cooling device according to Item 1.

When the water-cooled engine (1) rotates at a high speed, the control device (11) activates the valve body driving device (10) to forcibly open the valve body (52). Item 3. An engine cooling device according to item 1 or 2.

During the operation of the water-cooled engine (1), when the coolant temperature of the water-cooled engine (1) is equal to or higher than the first set temperature or a temperature close to the first set temperature, the control device (11) The engine cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the valve element driving device (10) is operated to forcibly open the valve element (52).

The cooling system circuit of the water-cooled engine (1) includes a heater core for vehicle interior heating (7) that heats blast air using cooling water as a heat source,
A blower (23) for blowing air to the heater core (7) for vehicle interior heating;
When a condition for increasing the heating capacity occurs when the blower (23) is operated to heat the vehicle compartment, the control device (11) activates the valve body driving device (10) to activate the valve. body (52) forced cooling system for an engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to close the.

The thermostat (5) has a support shaft (54) for supporting the temperature-sensitive member (51),
The valve body driving device (10) is according to any one of claims 1 to 5, characterized in that forcibly open the valve body (52) by displacing the support shaft (54) Engine cooling system.