JP4741794B2

JP4741794B2 - 自動車エンジンの冷却回路用制御バルブ

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Publication number: JP4741794B2
Application number: JP2003512585A
Authority: JP
Inventors: シャンフローマチュー; ヴィレーダニエル
Original assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Current assignee: Valeo Thermique Moteur SA
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: DE60209019D1; FR2827359B1; US20040173167A1; DE60209019T2; US20060201455A1; ATE317082T1; US7984700B2; WO2003006857A1; EP1404995B1; FR2827359A1; JP2004534177A; US7168397B2; EP1404995A1

Description

本発明は、自動車エンジンの冷却回路用制御バルブ、およびこの制御バルブを備える冷却回路に関する。

より詳しくいうと、本発明は、冷却液が循環する冷却回路の一部を構成するのに好適であり、かつこの冷却回路が、エンジンを冷却するラジエータを含む第１の分岐と、ラジエータのバイパスを構成する第２の分岐、および車室の暖房を行う少なくとも１つのヒータをそれぞれ有する、１つまたは複数の第３の分岐を具備する制御バルブに関する。

自動車エンジンの冷却液としては、循環ポンプの作動下において、閉回路を循環する水と不凍液とを混合したものが一般的である。

このような閉じた冷却回路には、従来、エンジンの出口に接続されている冷却液の入口、およびラジエータを含む分岐管と、バイパスを構成する分岐管とにそれぞれ接続されている冷却液の２つの出口を有するサーモスタット式の制御バルブが用いられている。

エンジンをコールドスタートさせたときには、冷却液の温度が一定の閾値に到達するまで、制御バルブは、ラジエータを含む分岐の近道であるバイパスを通して、冷却液を循環させる。冷却液の温度が、上記閾値に到達し、これを超えると、冷却液は、バイパスの分岐を迂回してラジエータを通る。

一般に、冷却液は、上述の冷却回路のヒータを含む分岐の回りを連続的に循環し、車室の暖房は、冷たい空気流と、上述のヒータを通過した暖かい空気流とを混合することによってなされる。また、冷却回路のヒータにおいては、このヒータを通過する冷却液の流量を調整する別の制御バルブが取り付けられる。

したがって、公知の冷却回路においては、エンジンの稼動条件、および乗員の快適条件の関数として、冷却液を上述の３つの分岐の間で分布させる複雑な手段が必要である。

本発明の目的は、エンジンの冷却回路における種々の分岐において、冷却液の流量を、エンジンの稼動条件とは独立に調整することができる制御バルブを提供することである。

本発明はまた、エンジンの温度が上昇中で、かつ車室の暖房が求められているとき、およびオーバーヒートのときに、エンジンの冷却に係る種々の関数を最適化し、改善することができる制御バルブを製造しうるようにすることも目的とする。

本発明はさらに、従来のサーモスタット式の制御バルブよりも信頼性が高く、機械的手段によって作動する制御バルブを提供することも目的とする。

上記目的のため、本発明は、〔技術分野〕の項で述べたような制御バルブを提案するものである。この制御バルブは、入口ノズルを有するバルブ本体と、冷却回路の第１の分岐に接続されている第２の出口と、冷却回路の第２の分岐に接続されている第１の出口と、冷却回路の１つ以上の第３の分岐に接続されている少なくとも１つの第３の出口と、バルブ本体に回転自在に取り付けられ、所定の方向に回転させれば回転の順に連続して下記の段Ｓ１〜段Ｓ７及び段Ｓ０を少なくともとることができるようになっている調整部材とを備えている。
−段Ｓ１：第１の出口が開放している「バイパス」位置；
−段Ｓ２：第１の出口と第２の出口が開放している「ラジエータ＋バイパス」位置；
−段Ｓ３：第２の出口が開放している「ラジエータ」位置；
−段Ｓ４：第２の出口と第３の出口が開放している「ラジエータ＋ヒータ」位置；
−段Ｓ５：第１の出口、第２の出口、および第３の出口が開放している「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置；
−段Ｓ６：第１の出口と第３の出口が開放している「ヒータ＋バイパス」位置；
−段Ｓ７：第３の出口が開放している「ヒータ」位置；
−段Ｓ０：どの出口も開放されていない「流量０」位置。

上述の各段は、調整部材が、バルブ本体の中で所定の方向に回転する際に、回転の順に連続してとる順に記載したものである。

しかし、調整部材は、特別の操作モードにより、上述の位置の一つに直接に移行しうることを理解するべきである。

さらに、調整部材は、第２の出口が開放している「ラジエータ」位置、または第２の出口と第３の出口が開放している「ラジエータ＋ヒータ」位置に対応する「安全」位置をとることができる。

この安全位置においては、エンジンの熱が、ラジエータのみを通して、あるいはラジエータとヒータを通して放散するため、エンジンの冷却にとって有利である。

本発明の他の特徴によれば、制御バルブは、調整部材を、非暖房モードのときに、「バイパス」位置、「ラジエータ＋バイパス」位置、および「ラジエータ」位置のいずれかに移動させ、また暖房モードのときに、「ラジエータ＋ヒータ」位置、「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置、「ヒータ＋バイパス」位置、および「ヒータ」位置のいずれかに移動させうる制御手段を備えている。

本発明のさらに他の特徴によれば、冷却液の各出口は、バルブ本体の所望の位置に形成された所望の形状と大きさの開口部を経て、バルブ本体と連通する。

冷却液の各出口の開口部は、おおむね円形であり、その大きさは様々である。

本発明の好ましい態様によれば、バルブ本体は、円筒状の側壁を有し、冷却液の各出口は、この側壁に対して、軸方向における種々の高さにおいて、かつ調整部材の回転軸の回りの所望の角度で連通する。他方、冷却液の入口は、バルブ本体と軸方向において連通する。

しかし、実施形態、冷却液の入口と各出口が、バルブ本体において、上述のものとは逆に形成されたような実施形態、例えばバルブ本体が、冷却液の３つの入口と１つの出口を備えるような実施形態も可能である。

本発明の好ましい態様によれば、調整部材は、バルブ本体に対する回転角度に応じて、バルブ本体の側部にある冷却液の出口の開度を調節することができるよう、側部に貫通孔を有する中空のシリンダ形状をなしている。

しかし、調整部材を、ディスク形状等、他の形状とすることもできる。

本発明のさらに他の特徴によれば、制御バルブは、調整部材を、バルブ本体に対して所定の角度をとるように回動させうる駆動手段を備えている。このような駆動手段としては、例えばステップモータ、または直流モータがある。

さらに別の本発明によれば、循環ポンプの作動下で冷却液が流通する自動車エンジン用の冷却回路が提供される。この冷却回路は、上述の制御バルブを備えている。すなわち、冷却液の入口が、エンジンから排出された冷却液の取入口に接続され、また第１の冷却液出口、第２の冷却液出口、および１つまたは複数の第３の冷却液出口は、それぞれ、ラジエータを含む第１の分岐、ラジエータのバイパスを構成する第２の分岐、およびそれぞれが少なくとも１つの車室用ヒータを含む１つまたは複数の第３の分岐に接続されている。

本発明の好ましい実施形態によれば、この冷却回路は、機械的手段(エンジン)によって稼動する循環ポンプや、制御手段によって稼動する電動式循環ポンプを備えている。

電動式循環ポンプは、ヒータを含む第３の分岐に配置される。制御手段は、電動式循環ポンプを、「ヒータ位置」、「ラジエータ＋ヒータ」位置、および「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置のいずれかにおいて稼動させるのに適している。

本発明の一実施形態によれば、冷却回路は、少なくとも１つのヒータをそれぞれ含む２つまたは３つの分岐を有する。

このような実施形態の冷却回路は、自動車の車室内で熱の分布を調整したいときに用いられる。このような冷却回路は、各ヒータから放出される熱を調整できる点に効果がある。このような効果を得ようとする場合、従来は、ヒータを通過する冷却液の流量を、複数の第３の分岐にそれぞれ配置されるアクチュエータによって各別に制御していた。このようなアクチュエータは、通常、ヒータが組み込まれた空調ボックスの高さに設置される。

本発明に係る制御バルブを備える冷却回路においては、各ヒータから放出される熱は、前述の各アクチュエータの助けを借りずに、調整される。

このため、本発明の制御バルブは、複数の第３の分岐のそれぞれと連通する第３の出口を備えている。また、調整部材は、前記第３の出口が開放されているか、またはそうでない場合に、それぞれ追加的な位置をとることができる。本発明によれば、調整部材の角度に応じて、複数の第３の分岐の１つ、いくつか、またはすべてに冷却液を供給することができる。

本発明によれば、エンジンの冷却回路における種々の分岐において、冷却液を種々の分岐の間で分配させる複雑な手段を用いなくても、冷却液の流量を、エンジンの稼動条件とは独立に調整することができる制御バルブが提供される。

添付の図面を参照して行う以下の説明は、本発明の単なる例示にすぎない。

図１に示す制御バルブ10は、後壁14と中心軸ＸＸを有するシリンダ壁16によって区画された円筒形のバルブ本体12を備えている。シリンダ壁16には、軸ＸＸの回りで種々の角度を有する第１の出口18、第２の出口20及び第３の出口22が、軸方向の異なる高さにおいて連通している。この実施形態においては、第１の出口18、第２の出口20及び第３の出口22、径方向において、シリンダ壁16と連通し、また図３に示すように、これらのノズルは、それぞれ径が異なる。

図３の模式図においては、第１の出口18、第２の出口20及び第３の出口22に対応する開口部が、揃えて示してあるが、実際には、図１に示すように、軸ＸＸの回りの角度は、互いに異なる。

バルブ本体12は、カバー26によって閉鎖される円形の開口24を有する。カバー26は、軸ＸＸの方向を向く冷却液の入口ノズル28を備えている。バルブ本体12のシリンダ壁(側壁)16は、調整部材34のためのハウジング32を区画する円筒形の内面30を有する。調整部材34は、制御バルブの入口ノズル28を通して冷却液を受け入れることができる内部空間36を区画する。

調整部材34は、回転軸ＸＸの回りで回転しうる中空のシリンダ形状を有する。調整部材34の中央部には、２つの貫通孔40を備えたシリンダ状の表面38が配置される。シリンダ状の表面38の両端は、２つのシリンダ状の表面42と44によって挟まれている。シリンダ状の表面42には、２つの貫通孔46が、またシリンダ状の表面44は、ただ１つの貫通孔48が設けられている。調整部材34は、ステップモータや直流モータなどの自動化手段を備える制御手段ＭＣ(図１には模式的に示す)の稼動下に、種々の角度位置をとることができる。したがって、調整部材34は、各位置にきわめて正確に誘導され、第１の出口18、第２の出口20及び第３の出口22を通じて、冷却液の分布を制御することができる。

調整部材34と、バルブ本体12における側壁16の内面30との間は、円筒形鳥かご状の液密シール50によって密閉される。

カバー26には、径方向に３つの突起52が設けられ、これらの突起52には、バルブ本体の対応するボス54が、ねじ(図示せず)によって締着される。

バルブ本体12の開口面24とカバー26の間には、環状の液密シール56が配置されている。さらに、調整部材34は、液密シール56に包囲され、かつバルブ本体12の後壁14における開口(図１では隠れている)に通される端部58を有する。調整部材34は、上述のステップモータＭＰＰによって回転させることができる。

図２は、自動車エンジン62の冷却回路60を示す。冷却回路60には、冷却液(典型的には水と不凍液からなる)が流れる。冷却液は、エンジン62によって機械的に駆動されるポンプ64の作動の下に循環する。冷却液の循環は、電動式ポンプ66の助けを受けることもできる。冷却液は、エンジンによって加熱されると、出口68を通じてエンジンから流出する。出口68は、上述の制御バルブ10の入口ノズル28と接続している。

制御バルブは、冷却回路の３つの分岐とそれぞれ連通する３つの出口ノズル18,20,22を有する。冷却回路は、エンジン62を冷却するためのラジエータ72と膨張タンク 74を含む第１の分岐70と、ラジエータ72のバイパスを構成する第２の分岐76と、車室暖房用のヒータ80を含む第３の分岐78を有する。電動式ポンプ 66は、ヒータ80を含む第３の分岐78に設けられている。

制御バルブ10は、最大の安全条件の下で、エンジンの温度と車室の暖房を最適化するため、各分岐70,76,78における冷却液の流量を、それぞれ独立に制御することができる。

制御バルブ10の第１、第２及び第３の出口18,20,22は、それぞれ、第２、第１、第３の分岐76,70,78と接続されている。制御バルブ10の入口ノズル28は、エンジン62の出口68に対して直接かつ軸方向に接続されている。

調整部材34を作動させるアクチュエータ(例えばステップモータＭＰＰ)は、１秒未満の非常に短い応答時間を有する電動式アクチュエータであるのが好ましい。このような電動式アクチュエータは、自動車の電気網を介して給電され、単一のケーブルにより、アナログ式またはデジタル式で制御される。この電動式アクチュエータは、予め設定しておいたワイヤや、独立のワイヤのような同種のワイヤを用いて、アナログ式またはデジタル式で検査することができる。

アクチュエータは、偏流や誤動作等を検知する際、その発生位置をリアルタイムで確認できるよう、センサなどの要素を備えている。

図２に示すように、冷却液の第１、第２及び第３の出口18,20,22は、回転軸ＸＸに対して垂直であり、他方冷却液の入口ノズル28は、制御バルブが完全に開放した位置において、ヘッドロスを最小限にとどめるため、エンジンと対向して、回転軸ＸＸに対して軸方向に配置されている。

本発明のすべての実施形態において、ノズルの断面積は、冷却液の流通を良好に保つことができる大きさとされる。すなわち、曲げやテーパのない一定の断面積とされている。

冷却液の第２の出口20(バイパス)は、制御バルブ10をエンジン62と一体にすることができるよう、冷却液の入口ノズル28に最も近く位置している。そのため、エンジン62の出口68と、制御バルブ10の入口ノズル28の間の接続片をなくすことができる。

アクチュエータＭＰＰによって稼動する調整部材34は、冷却液の流れる方向を定め、冷却液の流量を分配する。冷却液は、入口ノズル28を経由して、調整部材34の内部空間36に流れ込み、調整部材34の貫通孔40,46,48の形状に応じて、３つの出口18,20,22に振り分けられる。冷却液流量の分配は、調整部材34の各角度位置に応じて定められる。

図示の実施形態においては、調整部材34の貫通孔の形状は、円形である。しかし、流量の漸次変化をより効果的に行うため、他の形状とすることも可能である。

ここで、冷却液の流路または制御バルブの位置の系列を、図４を参照して説明する。図４には、制御バルブの位置の系列が模式的に示されており、調整部材34の貫通孔40,46,48が、斜線を付した領域によって表されている。図示の実施形態においては、３つの冷却液流路または冷却液の出口が、上下方向に配列されているが、この系列を保つ限り、３つの出口の角度位置は自由に定めることができる。ただし、リセットが必要になる。

調整部材34が、バルブ本体12に対して所定の方向に回転する場合は、調整部材34は、少なくとも以下の位置を連続的に順番にとることができる。
−段Ｓ１：第１の出口18が開放している「バイパス」位置(工程Ｐ１)；
−段Ｓ２：第１の出口18と第２の出口20が開放している「ラジエータ＋バイパス」位置(工程Ｐ２〜工程Ｐ３)；
−段Ｓ３：第２の出口20が開放している「ラジエータ」位置(工程Ｐ９；工程Ｐ１０’)；
−段Ｓ４：第２の出口20と第３の出口22が開放している「ラジエータ＋ヒータ」位置(工程Ｐ４；工程Ｐ１０)；
−段Ｓ５：第１の出口18、第２の出口20、および第３の出口22が開放している「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置(工程Ｐ６〜工程Ｐ７)；
−段Ｓ６：第１の出口18と第３の出口22が開放している「ヒータ＋バイパス」位置(工程Ｐ５)；
−段Ｓ７：第３の出口22が開放している「ヒータ」位置(工程Ｐ５’；工程Ｐ８)；
−段Ｓ０：どの出口も開放されていない「流量０」位置(工程Ｐ０；工程Ｐ０’)。

図４においては、矩形の枠で囲んで、上述の種々の位置を示してある。最初の３つの位置、すなわち「バイパス」位置、「ラジエータ＋バイパス」位置、および「ラジエータ」位置は、車室の暖房なしのモードであり、他の位置、すなわち「ラジエータ＋ヒータ」位置、「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置、「ヒータ＋バイパス」、および「ヒータ」位置は、暖房ありのモードであることが分かる。

図４の上方側に、ラジエータへの出口の開放の開始位置と終了位置が、矩形の枠で囲んで示してある。ラジエータへの分岐の開と同分岐の閉との間に、液密シール領域Ｚ１とＺ２が位置する。調整部材の周長を、ＰＯＲとして示してある。

制御バルブの作動の系列を、下記表１に示す。

この表においては、第１列は、冷却回路における種々の相またはモードを表わす。第２列は、電動式水流ポンプ(ＥＷＰ)の作動(オン)または停止(オフ)を表わす。さらに、第３列は、エンジンにおける冷却液の流量を、第４列は、ヒータにおける冷却液の流量を、および第５列は、ラジエータにおける冷却液の流量をそれぞれ表わす。第６列は、バイパスにおける冷却液の流量を示す。また、第７列には、摘要を記してある。

調整部材は、第２の出口20と第３の出口22が開放している「ラジエータ＋ヒータ」位置、および第２の出口20が開放している「ラジエータ」位置にそれぞれ対応する「安全」位置(工程Ｐ１０；工程Ｐ１０’)をとりうることに注目してほしい。

この作動モードは、エンジンの熱を、ラジエータだけを通して、またはラジエータとヒータを通して放散させるため、エンジンを冷却する上で都合がよい。

図５は、図４と類似する図であるが、図４とは、液密シール領域Ｚ１とＺ２が省略されている点において異なる。さらに、バイパスに対応する開口部の形状も、変更されている。

図６は、図４の変形例である。液密シール領域Ｚ１とＺ２は保持されているが、ラジエータに対応する開口部の形状が、流量をより効果的に漸次変化させうるよう、変更されている。

図７は、制御バルブ10におけるラジエータへの第２の出口20の開度の範囲の変化と、ラジエータにおける流量(l／ｈ)の関係を表す曲線を示す。横軸はラジエータへの第２の出口の開度の範囲で、０はラジエータへの出口の開放が開始された時点の開度、９５はラジエータへの出口が完全に開放された時点の開度を表している。

この実施形態は、ラジエータ72への出口、即ち、第１の分岐70に接続する第２の出口20については２０ｍｍ、バイパスへの出口、即ち、第２の分岐76に接続されている第１の出口18については２０ｍｍ、および冷却液の入口ノズル28については２８ｍｍの径をもつ断面積に対応する。

ここでは、圧力が１bar、冷却液の温度が２３±２℃の条件下で、開度が漸次変化するようにしている。ラジエータにおける流量は、ラジエータへの出口18の開放を開始してから、開度１００％に対応する完全な開放状態まで、漸次増加する。ここでは、曲線は、直線のセグメントを互いにつなぎ合わせたものとしているが、単一の直線または多項式で表される曲線となることもある。

図８は、制御バルブの作動を簡略化した系列を示す。この系列は、暖房ありのモードから始まり、暖房なしのモードで終わる。系列内の種々の位置は、図４〜図６に示した符号Ｐ１，Ｐ２等によって表わしてある。

この系列においても、ラジエータへの分岐を開放する位置と閉鎖する位置との間に、液密シール領域Ｚ１とＺ２を設けてある。この系列における制御バルブの作動内容を下記表２に示す。表における各列の見出しは、すでに説明した表１と同じである。図８に対応する表２は、暖房ありのモードでの制御から、暖房なしのモードでの制御への切替えを穏やかに行えることを示している。

少なくとも２つの分岐が連通しているときの制御バルブの断面積は、作動時のトルクが１Ｎｍを超える過大なものとならないようにするため、制御バルブの入口と出口における圧力の差を１bar未満としうるように算出される。

表２の作動系列は、表１のそれと同様に、上述の中空シリンダ形状の調整部材34によっても、また他の形状の調整部材、特にディスク形状の調整部材によっても実現することができる。

図９は、制御バルブ10に関連する制御手段の作動過程を示す流れ図である。

この流れ図によれば、制御バルブ10は、公知の制御前の位置において初期化される。第１の比較手段Ｃ１を設けることにより、冷却水の温度Ｔeauと臨界温度Ｔeau critiqueとを比較することが可能になる。臨界温度Ｔeau critiqueは、エンジンが、その温度に対応するいわゆる「材料」温度の関数として許容しうる冷却水の最大温度である。いかなる場合でも、冷却液の臨界温度は、沸点未満でなければならない。この実施形態においては、冷却液は、水と不凍液を混合したものを想定している。

第１の比較手段Ｃ１は、冷却水の温度Ｔeauと臨界温度Ｔeau critiqueとを比較する。ＴeauがＴeau critiqueより大きいときは、制御手段は制御バルブを自動的に「安全」位置へ移動して、エンジンを冷却し、必要に応じ、車室の霜とりを行う。

暖房が必要か否かを決定する第２の比較手段Ｃ２は、車室で測定される温度Ｔhabを、予め設定しておいた車室の温度Ｔhab consigneと比較する。

Ｔhab がＴhab consigneより大きいときは、加熱が効率的か否かを判断する第３の比較手段Ｃ３が、Ｔeauを最低閾値温度Ｔseuil miniと比較する。最低閾値温度Ｔseuil miniは、エンジン冷却用の液体の最低温度に対応するもので、この温度を下回ると、冷却水をヒータの周りで循環させる意味がなくなるため、冷却水の循環は行われず、エンジンの温度上昇が促進される。

ＴeauがＴseuil miniより小さいときは、制御バルブは、「バイパス」位置(工程Ｐ１)、または「流量０」位置(工程Ｐ０または工程Ｐ４)へ移行し、３つの流路を閉鎖して、エンジンに向かう冷却液の流れを完全に遮断する。

ＴeauがＴseuil miniより大きいときは、ヒータにおける流量を制限すべきか否かを判断する第４の手段Ｃ４は、エンジンの回転数ＲＰＭ moteurを、予め定めた閾値seuil ＲＰＭ consigneと比較する。

ＲＰＭ moteurがseuil ＲＰＭ consigneより大きいときは、比較手段Ｃ５は、温度Ｔeauと予め定めた温度Ｔconsigneとを比較する。温度Ｔconsigneは、エンジン冷却用コンピュータまたはエンジンコンピュータにより、エンジンと自動車に応答する種々のパラメータの関数として算出される冷却水の設定温度に対応する。これらのパラメータは、特にエンジンの負荷(インテーク圧、スロットル位置またはペダル位置、エンジン回転数、自動車の速度、空調機の稼動状態、冷却液の圧力、外気の温度等)に関するパラメータを含んでいる。

ＴeauがＴconsigneより大きいときは、制御バルブは、「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置に移行する(工程Ｐ６)。

ＴeauがＴconsigneより小さいときは、制御バルブは、「ヒータ＋バイパス」位置(工程Ｐ５)に移行する。

ＲＰＭ moteurがseuil ＲＰＭ consigneより小さいときは、比較手段Ｃ６が、ＴeauをＴconsigneと比較する。ＴeauがＴconsigneより大きいときは、制御バルブは、「ヒータ＋ラジエータ」位置(工程Ｐ４；工程Ｐ１０)に移行する。ＴeauがＴconsigneより小さいときは、制御バルブは、「ヒータ」位置(工程Ｐ８；工程Ｐ５’)に移行する。

ＴhabがＴhab consigneより小さいときは、比較手段Ｃ７は、ＴeauをＴconsigneと比較する。ＴeauがＴconsigneより大きいときは、制御バルブは、「ラジエータ＋バイパス」位置(工程Ｐ３)に移行する。ＴeauがＴconsigneより小さいときは、制御バルブは、「バイパス」位置(工程Ｐ１)に移行する。

当然のことながら、本発明については、種々の変形例が可能である。特に、調整部材は、中空シリンダ形状に限定されるものではなく、中実の円錐台形でもよい。

本発明に係る制御バルブの分解斜視図である。同制御バルブを備えた自動車エンジンの冷却回路を示すブロック図である。制御バルブの３つの出口をバルブ本体に連通させる開口部の模式図である。本発明の第１の実施形態に係る制御バルブの位置の系列を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態の変形例を示す図４と同様のブロック図である。他の変形例を示す図５と同様のブロック図である。ラジエータと連通する制御バルブ出口の開口部における開度の変化を示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る制御バルブの位置の系列を示す、図４と同様のブロック図である。本発明に係る制御バルブの作動順序を示す流れ図である。

10 制御バルブ
12 バルブ本体
14 後壁
16 シリンダ壁
18,20,22 出口(ノズル)
24 開口
26 カバー
28 入口(ノズル)
30 内面
32 ハウジング
34 調整部材
36 内部空間
40,46,48 貫通孔
42,44 表面
50 液密シール
52 突起
54 ボス
56 液密シール
60 冷却回路
62 自動車エンジン
64 機械式駆動ポンプ
66 電動式ポンプ
68 出口
70 第１の分岐
72 ラジエータ
74 膨張タンク
76 第２の分岐
78 第３の分岐
80 ヒータ

Claims

自動車エンジンの冷却回路の一部をなす制御バルブ(10)であって、前記冷却回路には冷却液が通過するようになっており、前記冷却回路が、
前記エンジン(62)を冷却するためのラジエータ(72)を含む第１の分岐(70)と、
前記ラジエータ(72)のバイパスを構成する第２の分岐(76)と、
車室の暖房を行うための少なくとも１つのヒータ(80)を備えている１つ以上の第３の分岐(78)と
を備え、
前記制御バルブ(10)は、
入口ノズル(28)を有するバルブ本体(12)と、
前記第２の分岐(76)に接続されている第１の出口(18)と、
前記第１の分岐(70)に接続されている第２の出口(20)と、
前記１つ以上の第３の分岐(78)に接続されている少なくとも１つの第３の出口(22)と、
前記バルブ本体の中に回転自在に装着され、前記第１、前記第２及び前記第３の各出口(18，20，22)を選択的に制御する調整部材(34)と
を備えており、
前記調整部材(34)を所定の方向に回転させれば回転の順に連続して下記の段Ｓ１〜段Ｓ７を少なくともとることができるようになっている制御バルブ：
段Ｓ１：前記第１の出口(18)が開放している「バイパス」位置(工程Ｐ１)；
段Ｓ２：前記第１の出口(18)と前記第２の出口(20)が開放している「ラジエータ＋バイパス」位置(工程Ｐ２〜工程Ｐ３)；
段Ｓ３：前記第２の出口(20)が開放している「ラジエータ」位置(工程Ｐ９；工程Ｐ１０’)；
段Ｓ４：前記第２の出口(20)と前記第３の出口(22)が開放している「ラジエータ＋ヒータ」位置(工程Ｐ４；工程Ｐ１０)；
段Ｓ５：前記第１の出口(18)、前記第２の出口(20)、および前記第３の出口(22)が開放している「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置(工程Ｐ６〜工程Ｐ７)；
段Ｓ６：前記第１の出口(18)と前記第３の出口(22)が開放している「ヒータ＋バイパス」位置(工程Ｐ５)；および
段Ｓ７：前記第３の出口(22)が開放している「ヒータ」位置(工程Ｐ５’；工程Ｐ８)。
前記調整部材(34)は、段Ｓ０：いずれの出口も開いていない「ゼロ」位置(工程Ｐ０；工程Ｐ０’)をとることができるようになっている請求項１に記載の制御バルブ。
前記調整部材(34)は、前記第２の出口(20)と前記第３の出口(22)が開放している「ラジエータ＋ヒータ」位置に相当する安全位置(工程Ｐ１０)をとることができるようになっている請求項１又は２に記載の制御バルブ。
前記調整部材(34)は更に、前記第２の出口(20)が開放している「ラジエータ」位置に相当する安全位置(工程Ｐ１０’)をとることができるようになっている請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御バルブ。
前記調整部材(34)を、非暖房モードが望まれる場合に、「バイパス」位置(工程Ｐ１)、「ラジエータ＋バイパス」位置(工程Ｐ２〜Ｐ３)、および「ラジエータ」位置(工程Ｐ９)のいずれか１項に移動させ、また暖房モードが望まれる場合に、「ラジエータ＋ヒータ」位置(工程Ｐ４；工程Ｐ１０)、「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置(工程Ｐ６〜Ｐ７)、「ヒータ＋バイパス」位置(工程Ｐ５)、および「ヒータ」位置(工程；Ｐ５；工程Ｐ８)のいずれか１項に移動させうる制御手段を備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御バルブ。
前記第１，前記第２及び前記第３の出口(18，20，22)は、それぞれ、前記バルブ本体(12)の所定の位置に形成された所定の形状と大きさの複数の開口部を通して、バルブ本体(12)と連通するようになっている請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御バルブ。
前記第１，前記第２及び前記第３の出口(18，20，22)はいずれも略円形であり、かつ、それぞれ径が異なっている請求項６に記載の制御バルブ。
前記バルブ本体(12)は円筒状の側壁(16)を有し、前記第１，前記第２及び前記第３の出口(18，20，22)は、それぞれ、所定の軸方向高さ及び所定の調整部材(34)の回転軸(XX)に対する角度で、前記側壁(16)の内側に連通し、前記冷却液の入口ノズル(28)は、前記バルブ本体(12)と軸方向に連通するようになっている請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御バルブ。
前記調整部材(34)は、側部に第１，第２及び第３の貫通孔(40，46，48)を有し、回転軸(XX)の周りに回転することができる中空のシリンダ状であり、
前記第２の貫通孔(46)は前記第２の分岐(76)に接続されている第１の出口(18)からの冷却液の流量を制御し、前記第１の貫通孔(40)は前記第１の分岐(70)に接続する第２の出口(20)からの冷却液の流量を制御し、前記第３の貫通孔(48)は前記第３の分岐(78)に接続されている前記第３の出口(22)からの冷却液の流量を制御し、
前記調整部材(34)の前記バルブ本体(12)に対する回転角度を調節することにより、前記第２の貫通孔(46)と前記第１の出口(18)、前記第１の貫通孔(40)と前記第２の出口(20)、並びに、前記第３の貫通孔(48)と前記第３の出口(22)の、それぞれの重なりを調節し、もって、前記第１，前記第２及び前記第３の出口(18，20，22)の開度を調節するようになっている請求項８記載の制御バルブ。
前記調整部材(34)を駆動してバルブ本体(12)に対して所定の角度とするための駆動手段(ＭＰＰ)を備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御バルブ。
１つ以上の循環ポンプ(64及び/又は66)の作動により冷却液が流通する自動車エンジン用の冷却回路であって、
前記冷却回路は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の制御バルブ(10)を備え、
前記制御バルブ(10)の冷却液入口(28)は、エンジン(62)からの冷却液の出口(68)に接続され、
第２の冷却液出口(20)と、第１の冷却液出口(18)と、１つ以上の第３の冷却液出口(22)とが、それぞれ、ラジエータ(72)を含む第１の分岐(70)と、ラジエータ(72)のバイパスを構成する第２の分岐(76)と、少なくとも１つの車室用ヒータ(80)を有する１つ以上の第３の分岐(78)とに接続されている冷却回路。
前記エンジン(62)によって駆動する機械駆動式循環ポンプ(64)を備えている請求項１１に記載の冷却回路。
駆動状態が制御可能な電動式循環ポンプ(66)を備えている請求項１１又は１２に記載の冷却回路。
前記電動式循環ポンプ(66)が、ヒータ(80)を含む第３の分岐(78)に配置され、
「ヒータ」位置(工程Ｐ５’；工程Ｐ８)と、「ラジエータ＋ヒータ」位置(工程Ｐ４；工程Ｐ１０)と、「ラジエータ＋バイパス＋ヒータ」位置(工程Ｐ６〜工程Ｐ７)とのいずれか１つの位置にあるときに、前記電動式循環ポンプ(66)の駆動状態が制御される請求項１３に記載の冷却回路。