JP2000220457A - 車両用エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却不要時にはエンジン内の冷却水通路に冷
却水がないようにしてエンジンの冷却を制限することが
できる冷却装置の提供。 【解決手段】 ブロック内冷却水通路（９）は第２パイ
プ（１５）で冷却水タンク（１３）と連結されており、
冷却水は、図示の冷却系内の全体を満たす量は注水され
ていない。エンジン（１）の冷態始動時には、ポンプ
（１４）は駆動されず、ヘッド内冷却水通路（６）およ
びブロック内冷却水通路の内部の冷却水は冷却水タンク
（１３）に抜けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用のエンジンを
冷却水により冷却する冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用のエンジンの冷却装置はエ
ンジンヘッドの燃焼室周りやシリンダブロック壁内に形
成されているウォータジャケットといわれる冷却水通路
に、エンジンで直結駆動されるウォータポンプで冷却水
を流通せしめることによりおこなっている。

【０００３】ところで、近年の排気ガス規制の強化によ
り、冷態始動時の排気ガスをさらに向上することが要求
されてきている。そのためには、冷態始動後の燃焼温度
が速やかに上昇するように燃焼室壁温度をできるだけ速
やかに上昇せしめ、また、摩擦損失を低減するためにシ
リンダ壁温度もできるだけ速やかに上昇せしめることが
必要である。

【０００４】従来の冷却装置では、ウォータポンプがエ
ンジンで直結駆動されるので冷態始動時に燃焼室壁温度
やシリンダ壁温度を速やかに上昇せしめることができな
い。そこで、ウォータポンプをエンジンで直結駆動せ
ず、電気モータで駆動するようにして、運転条件に応じ
て、ウォータポンプの送水量を制御可能にし、冷態始動
時等冷却不要の時には冷却水の流量をゼロまたは少量に
する装置が公知である（特開昭６０−１４２０１０号公
報、特開昭６４−５６５２８号公報、特開平７−４２４
０号公報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の装置によれ
ば、冷態始動時等の冷却不要時にエンジン内の冷却水通
路を流れる冷却水の流量をゼロまたは少量にすることが
でき、冷態始動時の排気ガスを向上することができる。
しかしながら、上記公報の装置で、例え、冷却水の流量
をゼロにしても、エンジン内の冷却水通路には冷却水が
残っており冷却水に熱が奪われてしまう。本発明では、
上記問題に鑑み、冷却不要時にはエンジン内の冷却水通
路に冷却水がないようにしてエンジンの冷却を制限する
ことができる冷却装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、冷却水
をエンジン部冷却水通路に流通せしめてエンジンの冷却
をおこなう車両用エンジンの冷却装置であって、少なく
ともエンジン部冷却水通路の容積よりも大きな容積を有
する冷却水タンクと、エンジン部冷却水通路内の冷却水
を冷却水タンクに抜く冷却水ドレーン手段と、エンジン
部冷却水通路の出口と冷却水タンクの入口を連通する第
１タンク・エンジン連通路と、冷却水タンクの出口とエ
ンジン部冷却水通路の入口を連通する第２タンク・エン
ジン連通路と、冷却水を、冷却水タンク→第２タンク・
エンジン連通路→エンジン部冷却水通路→第１タンク・
エンジン連通路→冷却水タンクのタンク・エンジン循環
系で循環可能なポンプ手段と、循環流量を制御する循環
流量制御手段とを具備し、タンク・エンジン循環系に循
環させる冷却水の体積をエンジン部冷却水通路容量＋第
１タンク・エンジン連通路容量＋第２タンク・エンジン
連通路容量とし、エンジンの冷却が不要の場合には、冷
却水ドレーン手段でエンジン部冷却水通路内の冷却水を
冷却水タンクに抜くとともにポンプ手段を停止して、エ
ンジン部冷却水通路内に冷却水が循環しないようにし、
エンジンの冷却が必要な場合には、運転条件に応じた循
環流量に循環流量制御手段で制御された冷却水をポンプ
手段で循環せしめるようにした冷却装置が提供される。

【０００７】このように構成された冷却装置によれば、
エンジンの冷却が不要の場合には、冷却水ドレーン手段
でエンジン部冷却水通路内の冷却水を冷却水タンクに抜
からポンプ手段が停止され、エンジン部冷却水通路内に
冷却水が循環されない。一方、エンジンの冷却が必要な
場合には、運転条件に応じた循環流量がエンジン部冷却
水通路内に循環されエンジンを適切な温度に保つことが
できる。

【０００８】ラジエータとは、ラジエータ出口と冷却水
タンクの入口を第１タンク・ラジエータ連通路で連通
し、冷却水タンクの出口とラジエータ入口を第２タンク
・ラジエータ連通路で連通させるように連結し、ポンプ
手段で、タンク・エンジン循環系の他に、冷却水タンク
→第２タンク・ラジエータ連通路→ラジエータ→第１タ
ンク・ラジエータ連通路→冷却水タンクのタンク・ラジ
エータ循環系にも冷却水を循環せしめるようにすること
ができる。

【０００９】エンジン部冷却水通路の出口を冷却水タン
クの入口よりも高く配置して、第１タンク・エンジン連
通路が冷却水ドレーン手段を兼ねるようにすることがで
きる。ポンプ手段が循環流量制御手段を兼ねるようにし
て、ポンプ手段のみで循環流量を制御することができ
る。また、ポンプ手段は冷却水タンクに付設することが
望ましい。また、冷却水タンク付設したポンプ手段の他
に、別の場所にポンプ手段を設けて循環流量を増大する
ことができる。

【００１０】冷却水がシリンダヘッド部を冷却してから
シリンダブロック部を冷却するようにエンジン部冷却水
通路を形成すれば、高負荷運転時に、冷却水の循環系の
中で最も低い温度の冷却水をより良く冷却したいシリン
ダヘッド部に最初に流すことができる。特に、シリンダ
ヘッド部の点火プラグと排気バルブの周囲は高負荷時に
最も冷却すべき部位であるので、ここを最初に冷却する
ようにエンジン部冷却水通路を形成することが好まし
い。

【００１１】エンジン負荷測定手段が測定した負荷によ
り循環流量を制御するようにすれば負荷に係わらず冷却
水温を適切に保つことができる。負荷としては、燃料噴
射量、エンジン回転数、エンジン温度、外気温度のいず
れか２つ以上を利用することが好ましい。走行環境予想
手段で走行環境を予想し、予想した走行環境に基づいて
循環流量を制御するようにすれば、負荷の変化におくれ
ないように循環流量を制御することができる。エンジン
負荷の急増に対して循環流量の増加が追いつかない場合
に燃料噴射量を制限するようにしておくことによりエン
ジンの損傷を防止することができる。

【００１２】車両暖房用の熱源を別途備えることを特徴
とする車両に装着され、車室内の暖房用の熱交換器を含
まないようにされていれば、暖房のために、不要な冷却
をすることがなくなりエンジンの燃焼をよりよく安定さ
せることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態について説明する。図１は本発明による
冷却装置が車両のエンジンルーム１００に配設されてい
る様子を示している。エンジン１はシリンダヘッド２と
シリンダブロック３を有し、シリンダヘッド２には排気
管４と吸気管５が装着されている。

【００１４】シリンダヘッド２の内部には入口７と出口
８を有するヘッド内冷却水通路６が形成され、シリンダ
ブロック３の内部には入口１０と出口１１を有するブロ
ック内冷却水通路９が形成されている。ここで、ヘッド
内冷却水通路６は図示されるように入口７から流入した
冷却水が初めに排気弁（図示せず）や点火プラグ（図示
せず）を冷やすようように形成されている。

【００１５】エンジンルーム１００の最前部にはラジエ
ータ１２が配設され、ラジエータ１２とエンジン１の間
に、冷却水タンク１３が配設されている。冷却水タンク
１３にはポンプ１４が付設されている。冷却水タンク１
３の容量はヘッド内冷却水通路６の容積とブロック内冷
却水通路９の容積の和よりも大きくされている。また、
ポンプ１４は電気駆動式であって、電子制御ユニット
（以下ＥＣＵという）３０からの制御信号で駆動され
る。

【００１６】冷却水タンク１３は第１入口１３ａと第２
入口１３ｂを有し、第１入口１３ａはブロック内冷却水
路９の出口１１と第２パイプ１６で連結され、第２入口
１３ｂはラジエータ１２の出口１２ａと第４パイプ１８
で連結されている。ここで、冷却水タンク１３の第１入
口１３ａはブロック内冷却水路９の出口１１よりも低く
されている。ポンプ１４の吸い込み口は図示されていな
いが冷却水タンク１３内に開口していて、ポンプ１４の
第１吐出口１４ａは第２パイプ１６でヘッド内冷却水路
６の入口７と第１パイプ１５で連結され、第２吐出口１
４ｂは第３パイプ１７でラジエータ１２の入口１２ａと
連結されている。第３パイプ１７の途中には予め定めた
温度で開弁するサーモスタット１９が配設されている。

【００１７】エンジン１にはエンジン回転数ＮＥに対応
した信号をＥＣＵ３０に送るエンジン回転数センサ２
０、冷却水温ＴＷに対応した信号をＥＣＵ３０に送る水
温センサ２１が付設されている。また、外気温度ＴＡを
検出する外気温センサ２２がバンパ１１０の裏側に配設
されている。また、図示されているようにこの冷却装置
は車室２００内を暖房するための熱交換機を含んでおら
ず、暖房は燃焼式ヒータ５０によりおこなうようにされ
ている。したがって、後述するように暖房の要求に左右
されることなくエンジン１を最適に冷却することができ
る。

【００１８】次に、上記のように構成された冷却装置の
作動について説明する。先ず、本発明の効果が最も発揮
される冷態始動時について説明する。エンジン１が停止
している状態では、ヘッド内冷却水通路６およびブロッ
ク内冷却水通路９の内部には冷却水は存在しない、とい
うのは、冷却水は、図示の冷却系内の全体を満たす量は
注水されておらず、また、ポンプ１４も駆動されていな
いため、第２パイプ１６を通って冷却水タンク１３内に
抜けてしまっているからである。

【００１９】冷態で始動された場合は、エンジン１の燃
焼室壁（図示せず）、ピストン（図示せず）が摺動する
シリンダ壁（図示せず）は、共に、速く温度を上昇させ
たい状況である。したがって、この冷態始動時には、Ｅ
ＣＵ３０はポンプ１４を駆動させる信号を送らず、ポン
プ１４は停止せしめられて、冷却水は循環しない。

【００２０】ポンプ１４を停止し、冷却水を循環させな
い状態でしばらく運転していると、やがてエンジン１の
燃焼室壁、ピストンが摺動するシリンダ壁の温度が上昇
し、冷却が必要な状態になる。この様な状態になったな
ら、ポンプ１４を駆動せしめて冷却水を循環させる。当
初は水温ＴＷは低いので、サーモスタット１９は閉弁し
ていて、冷却水は、ラジエータ１２の方には流れずに、
冷却水タンク１３とエンジン１内の循環のみおこなわれ
るが、水温ＴＷが上昇してサーモスタット１９の開弁温
度に達するとサーモスタット１９が開弁して、冷却水タ
ンク１３とラジエータ１２を循環する流れができる。

【００２１】ポンプ１４の回転数は、水温センサＴＷが
検出する冷却水温ＴＷが適切な値になるように、外気温
センサ２２が検出した外気温ＴＡ、エンジン回転数セン
サ２０が検出したエンジン回転数ＮＥおよび、ＥＣＵ３
０内で計算される燃料噴射量Ｑに応じて決定される。

【００２２】高負荷運転時には、ラジエータ１２で冷却
された冷却水が、ヘッド内冷却水通路６に最初に導入さ
れるので、燃焼室壁の過熱を十分に防ぐことができ、ノ
ックの発生を防止することができる。また、万一、循環
流量の増大が間に合わない場合にエンジン１の燃料噴射
量を減少するようにしておけば過熱による損傷の発生を
防止できる。なお、電動のポンプ１４の他に、エンジン
１で回転駆動されるポンプ、但し、電磁クラッチを付け
ＯＮ，ＯＦＦ制御可能のもの、をブロック内冷却水路９
の出口１１付近に設けて、高負荷時の冷却水の循環能力
を増大させることも可能である。

【００２３】なお、この車両は、道路上に設置され設置
された地点の道路状況を発信するＩＴＳ（高度交通情報
システム）５００の情報をアンテナ１２０を介して受信
可能であって、この情報に基づき、ポンプ１４の回転数
を制御することもできる。その結果、登坂路、高速道路
に接近している場合には、登坂路、高速道路に進入する
前に予めポンプ１４の回転数を上昇せしめて、応答の遅
れによる燃焼室壁の過熱を防止することができる。

【００２４】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、冷却不
要時にはエンジン内の冷却水通路に冷却水がないように
してエンジンの冷却を制限することができるので冷態始
動時およびその後の不必要な冷却が防止でき、エンジン
の燃焼が改善され、摩擦損失が低減され、環境の改善に
寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図である。

【符号の説明】

６…ヘッド内冷却水通路 ９…ブロック内冷却水通路 １３…冷却水タンク １４…ポンプ（電動） １９…サーモスタット ２０…エンジン回転数センサ ２１…水温センサ ２２…外気温センサ ５０…燃焼式ヒータ １２０…（ＩＴＳ受信用）アンテナ ５００…ＩＴＳ（高度交通情報システム）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却水をエンジン部冷却水通路に流通せ
   しめてエンジンの冷却をおこなう車両用エンジンの冷却
   装置であって、 少なくともエンジン部冷却水通路の容積よりも大きな容
   積を有する冷却水タンクと、 エンジン部冷却水通路内の冷却水を冷却水タンクに抜く
   冷却水ドレーン手段と、 エンジン部冷却水通路の出口と冷却水タンクの入口を連
   通する第１タンク・エンジン連通路と、 冷却水タンクの出口とエンジン部冷却水通路の入口を連
   通する第２タンク・エンジン連通路と、 冷却水を、冷却水タンク→第２タンク・エンジン連通路
   →エンジン部冷却水通路→第１タンク・エンジン連通路
   →冷却水タンクのタンク・エンジン循環系で循環可能な
   ポンプ手段と、 循環流量を制御する循環流量制御手段とを具備し、 タンク・エンジン循環系に循環させる冷却水の体積をエ
   ンジン部冷却水通路容量＋第１タンク・エンジン連通路
   容量＋第２タンク・エンジン連通路容量とし、 エンジンの冷却が不要の場合には、冷却水ドレーン手段
   でエンジン部冷却水通路内の冷却水を冷却水タンクに抜
   くとともにポンプ手段を停止して、エンジン部冷却水通
   路内に冷却水が循環しないようにし、 エンジンの冷却が必要な場合には、運転条件に応じた循
   環流量に循環流量制御手段で制御された冷却水をポンプ
   手段で循環せしめることを特徴とする冷却装置。
2. 【請求項２】 ラジエータを備え、ラジエータ出口と冷
   却水タンクの入口が第１タンク・ラジエータ連通路で連
   通され、冷却水タンクの出口とラジエータ入口が第２タ
   ンク・ラジエータ連通路で連通され、 ポンプ手段が、タンク・エンジン循環系の他に、冷却水
   タンク→第２タンク・ラジエータ連通路→ラジエータ→
   第１タンク・ラジエータ連通路→冷却水タンクのタンク
   ・ラジエータ循環系にも冷却水を循環せしめることを特
   徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 【請求項３】 エンジン部冷却水通路の出口を冷却水タ
   ンクの入口よりも高く配置して、第１タンク・エンジン
   連通路が冷却水ドレーン手段を兼ねるようにしたことを
   特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
4. 【請求項４】 ポンプ手段が循環流量制御手段を兼ねて
   いることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
5. 【請求項５】 ポンプ手段が冷却水タンクに付設されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
6. 【請求項６】 冷却水タンク付設されたポンプ手段の他
   に、別のポンプ手段を有することを特徴とする請求項１
   に記載の冷却装置。
7. 【請求項７】 冷却水がシリンダヘッド部を冷却してか
   らシリンダブロック部を冷却するようにエンジン部冷却
   水通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の冷却装置。
8. 【請求項８】 特に、シリンダヘッド部の点火プラグと
   排気バルブの周囲を最初に冷却するようにエンジン部冷
   却水通路が形成されていることを特徴とする請求項８に
   記載の冷却装置。
9. 【請求項９】 エンジン負荷測定手段を備え、循環流量
   制御手段がエンジン負荷測定手段が測定した負荷により
   循環流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の
   冷却装置。
10. 【請求項１０】 循環流量制御手段が、燃料噴射量、エ
    ンジン回転数、エンジン温度、外気温度のいずれか２つ
    以上により循環流量を制御することを特徴とする請求項
    ９に記載の冷却装置。
11. 【請求項１１】 走行環境予想手段を備え、循環流量制
    御手段が走行環境予想手段が予想した走行環境に基づい
    て循環流量を制御することを特徴とする請求項１に記載
    の冷却装置。
12. 【請求項１２】 エンジン負荷の急増に対して循環流量
    の増加が追いつかない場合は、燃料噴射量を制限してエ
    ンジンの損傷を防止するようにしたことを特徴とする請
    求項１に記載の冷却装置。
13. 【請求項１３】 車両暖房用の熱源を別途備えることを
    特徴とする車両に装着され、車室内の暖房用の熱交換器
    を含まないことを特徴とする請求項１に記載の冷却装
    置。