本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)等的冷卻系統(tǒng)所使用的流體控制裝置。

背景技術(shù)：

車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)為了提高燃料經(jīng)濟(jì)性等而進(jìn)行下述控制，即，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)進(jìn)行熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升后使該溫度大致固定。作為用于此處的發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，存在下述系統(tǒng)：在冷卻水溫度低時(shí)，通過(guò)關(guān)閉恒溫閥，從而不經(jīng)由散熱器而經(jīng)由旁路通路使冷卻水循環(huán)，在冷卻水溫度變高時(shí)，通過(guò)打開(kāi)該閥，從而經(jīng)由散熱器使冷卻水循環(huán)，將冷卻水溫度控制為固定。

專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種電磁閥，在這種發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中，電磁閥在發(fā)動(dòng)機(jī)出口側(cè)具有通過(guò)彈簧向關(guān)閉方向施力的可動(dòng)部。該電磁閥構(gòu)成為，在線圈勵(lì)磁時(shí)變?yōu)殚]合狀態(tài)，在線圈非勵(lì)磁時(shí)變?yōu)榇蜷_(kāi)狀態(tài)。當(dāng)該電磁閥在對(duì)線圈勵(lì)磁時(shí)，閥體吸附于閥座而被維持成閉合狀態(tài)，停止冷卻系統(tǒng)整體的冷卻水的流動(dòng)。在該狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的熱不會(huì)經(jīng)由冷卻水釋放到外部，因此，促進(jìn)熱機(jī)。之后，當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度變成規(guī)定溫度而使電磁閥的線圈成為非勵(lì)磁時(shí)，電磁閥受到冷卻水的流體壓力而變?yōu)榇蜷_(kāi)狀態(tài)。由此，在發(fā)動(dòng)機(jī)外部未被加熱的冷卻水立刻流入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2013-525653號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中，在專利文獻(xiàn)1所記載的電磁閥中，為了維持閉合狀態(tài)需要持續(xù)通電而產(chǎn)生磁力。此時(shí)，由于電磁閥需要消耗電力，所以該消耗電力導(dǎo)致燃料經(jīng)濟(jì)性降低。

因此，需要能夠降低流體控制閥的開(kāi)閉動(dòng)作所需的電力的流體控制裝置。

本實(shí)用新型的流體控制裝置的特征結(jié)構(gòu)在于，具備：閥體及閥座、施力部件、電動(dòng)泵、以及控制部。上述閥體及閥座設(shè)于流體的流路，一方由磁性體形成，另一方具備磁鐵，以使得通過(guò)抵接或分離來(lái)控制流體的流通；上述施力部件對(duì)所述閥體向所述閥座側(cè)施力；上述電動(dòng)泵使流體在所述流路流通；上述控制部在對(duì)抵接于所述閥座而處于閉合狀態(tài)的所述閥體進(jìn)行打開(kāi)操作時(shí)，進(jìn)行將所述電動(dòng)泵的輸出提高至預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)的控制。

在本結(jié)構(gòu)中，閥體及閥座的一方由磁性體形成，另一方具備磁鐵，并且具備對(duì)閥體向閥座側(cè)施力的施力部件。由此，流體控制裝置可以利用磁鐵的吸引力和施力部件的作用力來(lái)維持成閉合狀態(tài)。另外，具備電動(dòng)泵以及控制部，上述電動(dòng)泵使流體在流路流通，上述控制部在對(duì)抵接于閥座而處于閉合狀態(tài)的閥體進(jìn)行打開(kāi)操作時(shí)，進(jìn)行將所述電動(dòng)泵的輸出提高至預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)的控制，因此，流體控制裝置能夠僅通過(guò)提高來(lái)自于電動(dòng)泵的輸出而變更為打開(kāi)狀態(tài)。

這樣，流體控制裝置利用磁鐵的吸引力來(lái)維持閉合狀態(tài)，并且從電動(dòng)泵受到流體壓力而變?yōu)榇蜷_(kāi)狀態(tài)。由此，能夠降低流體控制裝置的消耗電力。此外，與電磁閥相比，不需要包含螺線管的磁回路，因此，用于使閥體進(jìn)行開(kāi)閉工作的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制造成本也降低。

本實(shí)用新型的流體控制裝置的其它特征結(jié)構(gòu)在于，具備第一流路和第二流路，上述第一流路使流體從所述電動(dòng)泵經(jīng)由散熱器進(jìn)行流通；上述第二流路使流體從所述電動(dòng)泵不經(jīng)由所述散熱器而經(jīng)由加熱器芯進(jìn)行流通，在上述第二流路產(chǎn)生流體請(qǐng)求時(shí)，上述控制部提高上述電動(dòng)泵的輸出。

如本結(jié)構(gòu)那樣，在流體從電動(dòng)泵不經(jīng)由散熱器而經(jīng)由加熱器芯流通的第二流路產(chǎn)生了流體請(qǐng)求時(shí)，控制部提高電動(dòng)泵的輸出，由此，來(lái)自于電動(dòng)泵的流體力超過(guò)將閥體保持為閉合狀態(tài)的力(磁鐵的吸引力及施力結(jié)構(gòu))，閥體轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)。由此，流體在第二流路流通，可以向加熱器芯供給流體。

本實(shí)用新型的流體控制裝置的其它特征結(jié)構(gòu)在于，在所述第二流路有流體請(qǐng)求，且所述閥體為閉合狀態(tài)時(shí)，所述控制部進(jìn)一步提高所述電動(dòng)泵的輸出。

針對(duì)相對(duì)于第二流路的流體請(qǐng)求，即使在控制部將電動(dòng)泵的輸出提高至預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)的情況下，也可能產(chǎn)生由于例如閥體工作上的問(wèn)題等而引起的流體控制裝置不能轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)的情況。因此，在本結(jié)構(gòu)中，在第二流路有流體請(qǐng)求，且閥體為閉合狀態(tài)時(shí)，控制部以進(jìn)一步提高電動(dòng)泵的輸出的方式進(jìn)行控制。由此，由于相對(duì)于閥體來(lái)自電動(dòng)泵的流體壓力增加，因此流體控制裝置能夠可靠地轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)。

附圖說(shuō)明

圖1是表示發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的概略圖；

圖2是冷卻液控制閥的閉合狀態(tài)的截面圖；

圖3是冷卻液控制閥開(kāi)始開(kāi)閥時(shí)的狀態(tài)的截面圖；

圖4是冷卻液控制閥的打開(kāi)狀態(tài)的截面圖；

圖5是表示電動(dòng)泵的控制Duty、控制閥流量、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)溫度和控制閥的開(kāi)閉

狀態(tài)的關(guān)系的圖；

圖6是表示電動(dòng)泵的控制Duty、控制閥流量和控制閥的開(kāi)閉狀態(tài)的關(guān)系的圖；

圖7是冷卻液控制閥的開(kāi)閉控制的流程圖；

圖8是第二實(shí)施方式的冷卻液控制閥的截面圖；

圖9是表示電動(dòng)泵的控制Duty、控制閥流量和控制閥的開(kāi)閉狀態(tài)的關(guān)系的圖；

圖10是其它方式的冷卻液控制閥的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的流體控制裝置的實(shí)施方式。

圖1是表示流體控制裝置20的整體結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。在發(fā)動(dòng)機(jī)21的冷卻水(冷卻液)流出端口22連接有散熱器23的流入端口24，散熱器23的流出端口25與恒溫閥26的流入端口27連接。恒溫閥26的流出端口28與電動(dòng)泵31的吸入端口32連接，電動(dòng)泵31的未圖示的排出端口與發(fā)動(dòng)機(jī)21的未圖示的冷卻水(冷卻液)流入端口連接。

發(fā)動(dòng)機(jī)21的未圖示的制熱用流出端口與冷卻液控制閥1的流入端口6(參照?qǐng)D2)連接。冷卻液控制閥1的流出端口7與加熱器芯33的流入端口34連接，加熱器芯33的流出端口35與恒溫閥26的旁路流入端口29連接。旁路流入端口29連通至流出端口28。

流體控制裝置20具備第一流路41、第二流路42，第一流路41使來(lái)自電動(dòng)泵31的流體經(jīng)由散熱器23流通，第二流路42使來(lái)自電動(dòng)泵31的流體經(jīng)由加熱器芯33流通，冷卻液控制閥1被配置在第二流路42。在第二流路42中，與加熱器芯33并聯(lián)地連接有其它冷卻系統(tǒng)部件(EGR冷卻器等)36。在流體控制裝置20中具備控制電動(dòng)泵31的輸出的控制部37。在本實(shí)施方式中，電動(dòng)泵31由不依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速且可變更噴出力(噴出量)的電動(dòng)泵31構(gòu)成，但也可以由機(jī)械式可變泵構(gòu)成。

如圖2所示，冷卻液控制閥1具備外殼8、閥座14、可以在離開(kāi)閥座14的位置和與該閥座14抵接的位置移動(dòng)的閥體11。閥體11及閥座14被設(shè)于流體的流路，一方由磁性體形成，另一方具備磁鐵，使得通過(guò)抵接或分離來(lái)控制流體的流通。在本實(shí)施方式中，閥體11由磁性體形成，閥座14具備磁鐵。也可以在閥體11具備磁鐵，閥座14由磁性體形成。

閥體11由磁性體12和覆蓋磁性體12的樹(shù)脂體13構(gòu)成。磁性體12被配置成相對(duì)于閥座14露出。在閥體11形成有流體的流通孔11a。流通孔11a成為后述的小流量的流體的流路。閥座14被構(gòu)成為將磁鐵配置在閥體11的相向面。

外殼8具備流入端口6、流出端口7、以相對(duì)于流入端口6同心狀地相向的方式形成的開(kāi)口部15、對(duì)開(kāi)口部15進(jìn)行密封的罩體16，流出端口7被設(shè)置在從流入端口6直線前進(jìn)的方向上。在閥體11和罩體16之間設(shè)置有作為施力結(jié)構(gòu)的螺旋彈簧17，螺旋彈簧17對(duì)閥體11向閥座14的方向施力。閥體11通過(guò)螺旋彈簧17的作用力抵接到閥座14，并且通過(guò)來(lái)自閥座14的磁力吸附于閥座14。

在電動(dòng)泵31停止時(shí)，在冷卻液控制閥1的流入端口6不產(chǎn)生流體壓力。因此，閥體11受到閥座14(磁鐵)的吸引力和螺旋彈簧17的作用力而變?yōu)殚]合狀態(tài)。

在電動(dòng)泵31工作時(shí)，在閥座14(磁鐵)的吸引力Fm1和螺旋彈簧17的作用力Fs1之和比來(lái)自電動(dòng)泵31的流體力(由流體作用的力)Fw1大的情況下，閥體11被保持在抵接到閥座14的狀態(tài)(閉合狀態(tài))(圖2)。

例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)21內(nèi)的溫度上升至規(guī)定溫度時(shí)，控制部37進(jìn)行將電動(dòng)泵31的Duty增大至預(yù)先設(shè)定的Duty的控制(進(jìn)行將電動(dòng)泵31的輸出提高至預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)的控制)，以使閥體11成為打開(kāi)的狀態(tài)(參照?qǐng)D5、圖6)。由此，閥體11開(kāi)始向打開(kāi)方向移動(dòng)(圖3)。為了使閥體11抵抗閥座14(磁鐵)的吸引力和螺旋彈簧17的作用力而使其移動(dòng)，需要使作用于閥體11的流體力Fw2大幅超過(guò)磁鐵的吸引力Fm2和螺旋彈簧17的作用力Fs2之和。

如圖4所示，當(dāng)閥體11變?yōu)榇蜷_(kāi)狀態(tài)時(shí)，磁鐵的吸引力Fm3減小，螺旋彈簧17的作用力Fs3增加。為了維持冷卻液控制閥1的打開(kāi)狀態(tài)，需要流體力Fw3比磁鐵的吸引力Fm3和螺旋彈簧17的作用力Fs3之和大。

對(duì)于停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)泵31，在第二流路42有緊急性高的流體請(qǐng)求的情況下，控制部37起動(dòng)電動(dòng)泵31并進(jìn)行將Duty增大至預(yù)先設(shè)定的Duty的控制(起動(dòng)電動(dòng)泵31并進(jìn)行將輸出提高至預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)的控制)(圖5)。于是，閥體11轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)，經(jīng)由冷卻液控制閥1向第二流路42的加熱器芯33供給流體，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)溫度降低。如果冷卻液控制閥1轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)，則電動(dòng)泵31被控制為比開(kāi)始開(kāi)閥時(shí)的最大Duty低的Duty。這是因?yàn)?，與開(kāi)始開(kāi)閥時(shí)不同，如果上述流體力Fw3為比磁鐵的吸引力Fm3與螺旋彈簧17的作用力Fs3之和大的狀態(tài)，則維持冷卻液控制閥1的打開(kāi)狀態(tài)。

對(duì)于可動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)泵31，在第二流路42有緊急性高的流體請(qǐng)求的情況下，已從冷卻液控制閥1(流通孔11a)向第二流路42的冷卻系統(tǒng)部件36供給小量的流體。在該情況下，控制部37進(jìn)行將可動(dòng)中的電動(dòng)泵31的Duty增大至預(yù)先設(shè)定的Duty的控制(進(jìn)行將可動(dòng)中的電動(dòng)泵31的輸出提高至預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)的控制)(圖6)。由此，閥體11轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)，經(jīng)由冷卻液控制閥1向第二流路42的加熱器芯33供給流體。

冷卻水在發(fā)動(dòng)機(jī)21的內(nèi)部被加熱后，由散熱器23冷卻，經(jīng)由恒溫閥26通過(guò)電動(dòng)泵31進(jìn)行循環(huán)。在發(fā)動(dòng)機(jī)21為低溫時(shí)，恒溫閥26變?yōu)殚]合狀態(tài)。在制熱工作時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)21的內(nèi)部被加熱的冷卻水經(jīng)由通過(guò)流體壓力維持在打開(kāi)狀態(tài)的冷卻液控制閥1向加熱器芯33供給，對(duì)室內(nèi)制熱。在加熱器芯33被冷卻了的冷卻水經(jīng)由恒溫閥26通過(guò)電動(dòng)泵31進(jìn)行循環(huán)。

這樣，由于閥體11及閥座14的一方由磁性體形成，在另一方具備磁鐵，所以可以利用磁鐵的吸引力和螺旋彈簧17的作用力將閥體11維持在閉合狀態(tài)。此外，由于流體控制裝置20具備電動(dòng)泵31和控制電動(dòng)泵31的輸出的控制部37，所以冷卻液控制閥1可以利用來(lái)自電動(dòng)泵31的流體壓力轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)。

由于閥體11利用磁鐵的吸引力和來(lái)自電動(dòng)泵31的流體壓力進(jìn)行開(kāi)閉，所以與電磁閥不同，在開(kāi)閉工作中不需要電力。由此，可以實(shí)現(xiàn)流體控制裝置20的消耗電力的降低，可以提高燃料經(jīng)濟(jì)性。此外，由于冷卻液控制閥1不需要包含螺線管的磁回路，所以可以實(shí)現(xiàn)冷卻液控制閥1的小型化，且制造成本也降低。

在車(chē)輛行駛時(shí)等，例如在駕駛者進(jìn)行除霜請(qǐng)求的操作的情況下，即使在窗玻璃變得模糊的情況等下也能夠確保視野，因此處于緊急性高的狀況。在該情況下，通過(guò)控制部37進(jìn)行基于圖7所示的流程圖的控制。首先，確認(rèn)有無(wú)除霜請(qǐng)求(#01)，如果確認(rèn)到除霜請(qǐng)求(Yes)，則進(jìn)行電動(dòng)泵31的Duty控制(#02)(將Duty增大至預(yù)先設(shè)定的Duty，即提高輸出)。響應(yīng)于此，基于發(fā)動(dòng)機(jī)21的冷卻水溫度等確認(rèn)閥體11是否受到流體壓力而變成打開(kāi)狀態(tài)(#03)。

確認(rèn)有無(wú)除霜請(qǐng)求(#01)，如果未確認(rèn)到除霜請(qǐng)求(No)，則維持電動(dòng)泵31的Duty(#04)。之后，確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)21內(nèi)的冷卻水溫度是否為規(guī)定溫度T1以上(#05)，如果為規(guī)定溫度T1以上，則進(jìn)行電動(dòng)泵31的Duty控制(#02)(將Duty增大至預(yù)先設(shè)定的Duty，即提高輸出)。

這樣，通過(guò)進(jìn)行電動(dòng)泵31的Duty控制，當(dāng)閥體11可以從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，可以根據(jù)需要進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)21的快速的流體供給，提高冷卻液控制閥1的操作性。另外，駕駛者的上述的緊急請(qǐng)求不限于除霜請(qǐng)求，也可以是制熱等加熱請(qǐng)求。

[第二實(shí)施方式]

在本實(shí)施方式的流體控制裝置20中，如圖8所示，閥體11不具有小流量用的流通孔。在該情況下，對(duì)于停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)泵31，在從第二流路42有緊急性的高的流體的供給請(qǐng)求的情況下，進(jìn)行與第一實(shí)施方式中說(shuō)明的圖5相同的控制。即，對(duì)于停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)泵31，控制部37在對(duì)處于閉合狀態(tài)的閥體11進(jìn)行打開(kāi)操作時(shí)，起動(dòng)電動(dòng)泵31，將控制Duty增大至預(yù)先設(shè)定的Duty，即提高輸出。

另一方面，對(duì)于可動(dòng)狀態(tài)的電動(dòng)泵31，在有從第二流路42緊急性的高的流體的供給請(qǐng)求的情況下，來(lái)自電動(dòng)泵31的流體已經(jīng)經(jīng)由例如在冷卻液控制閥1附近的發(fā)動(dòng)機(jī)部分形成的旁路流路向其它冷卻系統(tǒng)部件36供給。在該情況下，如圖9所示，控制部37將設(shè)定為低的電動(dòng)泵31的控制Duty增大至預(yù)先設(shè)定的Duty，即提高輸出。于是，閥體11轉(zhuǎn)變成打開(kāi)狀態(tài)，經(jīng)由冷卻液控制閥1向第二流路42的加熱器芯33供給流體。

[其它的實(shí)施方式]

在上述實(shí)施方式中，示出了在冷卻液控制閥1中流入端口6和流出端口7被直線狀地設(shè)置的例子，但如圖10所示，也可以是流入端口6和流出端口7正交的冷卻液控制閥1。

在上述實(shí)施方式中，示出了將冷卻液控制閥1配置在向加熱器芯33的第二流路42的例子，但冷卻液控制閥1也可以為向第二流路42和向散熱器23的第一流路41雙方供給流體的結(jié)構(gòu)。

在上述實(shí)施方式中，可以將流體控制裝置20用于發(fā)動(dòng)機(jī)21主體的冷卻系統(tǒng)，但也可以適用于設(shè)置于排氣管的催化劑的冷卻系統(tǒng)或液冷式油冷卻器等。此外，也可以作為用于電動(dòng)車(chē)輛的電機(jī)、逆變器、二次電池、燃料電池等的熱源的冷卻系統(tǒng)或排熱回收系統(tǒng)的冷卻液控制閥來(lái)應(yīng)用。

符號(hào)說(shuō)明

1 冷卻液控制閥

11 閥體

11a流通孔

14 閥座

17 螺旋彈簧

20 流量控制裝置

23 散熱器

33 加熱器芯

36 冷卻系統(tǒng)部件

31 電動(dòng)泵

37 控制部

41 第一流路

42 第二流路

Fm1、Fm2、Fm3 磁鐵的吸引力

Fs1、Fs2、Fs3 施力機(jī)構(gòu)的作用力

Fw1、Fw2、Fw3 流體力(流體壓力產(chǎn)生的力)