JP2001115837A

JP2001115837A - 水冷式内燃機関の起動装置

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Publication number: JP2001115837A
Application number: JP29578399A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sako; 哲郎酒匂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2001-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の要部を所定温度に昇温するアイド
リングをなくして、アイドリングに伴う騒音・排気を激
減するとともに待ち時間をなくし、省エネルギー化を図
り、環境を損なうことを防止し、かつ、エンジン回転の
早期の安定、空調の早期使用を可能にし、加えて、この
ような構成にしようとする際に、既存の自動車を簡単に
改良することができるようにする。【解決手段】ピストン１が往復運動するシリンダー２
の周部にウォータージャケット３を形成してラジエータ
ー４からの冷水をウォータジャケット３に供給して冷却
を図る水冷式内燃機関である。ラジエーター４とウォー
タージャケット３とを連通する冷却水路５に一定温度以
上の熱水を保温して貯湯する貯湯部６を設け、ウォータ
ージャケット３と貯湯部６の水温に設定温度以上の温度
差があればウォータジャケット３内の水と貯湯部６の内
部の湯を入れ替える手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、自動車
に搭載する水冷式内燃機関の起動装置に関し、詳しく
は、内燃機関（以下、エンジンという）の要部を所定温
度に昇温するアイドリング（暖気運転）をなくして、ア
イドリングに伴う騒音・排気を激減するとともに待ち時
間をなくし、省エネルギー化を図り、環境を損なうこと
を防止し、かつ、エンジン回転の早期の安定、空調の早
期使用を可能にし、加えて、このような構成にしようと
する際に、既存の自動車を簡単に改良することができる
ようにしようとする技術に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、４サイクルエンジンを始
動させる際に、燃料が吸気ポートの内部に噴射されると
ともに導入された燃焼空気と混合され、吸気管を通じて
燃焼室の内部に吸入され、圧縮され、点火され、排気さ
れるのであるが、この時、外気の温度が低く、吸気管が
冷えていると噴射された燃料が凝縮して管壁に付着する
のである。特に、寒冷時にはこれが著しく、このためエ
ンジンの始動不良を招き、燃費を悪化させるとともに燃
料の不完全燃焼による排ガスの悪化をもたらし、排ガス
中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘが増加するのである。

【０００３】このような問題を低減するために、アイド
リングをおこなうのであるが、通常のアイドリングにお
いては、例えば、２，５００〜３，０００の回転数が約
１分続き、そのままなら、通常の６００回転程度になる
迄、約４分半かかるのであり、このようなアイドリング
中に多くの排気ガスが放出され、騒音を発生し、環境を
損ない、燃料を消費するものである。

【０００４】ところで、自動車を走行させた後に、一定
時間以上停車させてウオータージャケット内の水温が一
定温度以下に低下している状況で、再走行する場合にも
アイドリングおこなわれるのであり、排気ガスを排出
し、騒音を発生し、環境を損なうとともに、燃料をロス
するものである。かかる状況は、乗用車に限らず、バ
ス、トラック等の大型自動車において顕著となるもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであり、自動車を走行させた後
に、再度走行させる場合に、先に走行した時のエンジン
廃熱を有効に利用して、再度の走行時にアイドリングを
無くすことができ、かつ、このような構成にする場合
に、既存の自動車を簡単に改造することができる内燃機
関の起動装置を提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１においては、ピ
ストン１が往復運動するシリンダー２の周部にウォータ
ージャケット３を形成してラジエーター４からの冷水を
ウォータジャケット３に供給して冷却を図る水冷式内燃
機関において、ラジエーター４とウォータージャケット
３とを連通する冷却水路５に一定温度以上の熱水を保温
して貯湯する貯湯部６を設け、ウォータージャケット３
と貯湯部６の水温に設定温度以上の温度差があればウォ
ータジャケット３内の水と貯湯部６の内部の湯を入れ替
える手段を備えていることを特徴とするものである。

【０００７】このような構成によれば、例えば、自動車
の走行において、ラジエーター４からウオータージャケ
ット３へと供給される冷却水において一定温度以上に昇
温した冷却水を貯湯部６において断熱して貯湯しておく
のであり、自動車を再走行させる際に、ウオータージャ
ケット３と貯湯部６との水温の比較において、ウオータ
ージャケット３側の水温が貯湯部６側の水温よりも低い
場合には、貯湯部６側の高温となっている貯湯水を、例
えばポンプの逆方向の運転によって、ウオータージャケ
ット３内の水と入れかえることで、ウオータージャケッ
ト３に温水を供給してシリンダー等を加温することがで
き、アイドリングをおこなったと同様な加温効果を得る
ことができ、結果として、アイドリングを無くすことが
でき、アイドリングに伴う騒音・排気を激減するととも
に待ち時間をなくし、省エネルギー化を図り、環境を損
なうことを防止することができ、かつ、エンジン回転を
早期に安定化させ、空調の早期使用を可能にすることが
できる。

【０００８】請求項２においては、貯湯部６に導入管７
と導出管８とを連結した貯湯ユニット９を構成し、貯湯
ユニット９を冷却水路５にバイパス状に着脱自在に取付
けていることを特徴とするものである。このような構成
によれば、導入管７と導出管８とによって、ラジエータ
４とウオータージャケット３との間の冷却水路５に貯湯
ユニット９をバイパス状に接続することが容易にできる
のであり、貯湯部６の設置を容易におこなうことがで
き、既存の自動車をアイドリングを激減することができ
る自動車への改造を容易におこなえる。

【０００９】請求項３においては、貯湯ユニット９には
電磁開閉弁Ｖ及びポンプＰを備えていることを特徴とす
るものである。このような構成によれば、電磁開閉弁Ｖ
の開閉及びポンプＰの逆方向の運転によって、貯湯部６
内の高温水をウオータージャケット３内の冷水と入れか
えることができるのであり、しかして、貯湯ユニット９
を設置することで既存の自動車をアイドリングを激減す
る自動車に改造することが容易となる。

【００１０】請求項４においては、貯湯ユニット９に
は、ウォータージャケット３と貯湯部６の水温に設定温
度以上の温度差があれば電磁開閉弁Ｖ及びポンプＰを作
動させる制御部Ｃを備えていることを特徴とするもので
ある。このような構成によれば、貯湯ユニット９に制御
部Ｃを備えていて、貯湯ユニット９を設置することで、
既存の自動車の改造が一層、容易となるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は概略説明図、図２は全体説明図である。

【００１２】図２は、主として自動車に搭載される水冷
４気筒の４サイクルエンジンを示し、吸入、圧縮、爆
発、排気の４行程をおこなって、ピストン１をシリンダ
ー２の内部おいて往復運動させてクランクシャフト１３
を連続回転させ、フライホイール１４を介して車軸に駆
動力を伝達するものである。

【００１３】ピストン１が往復運動するシリンダー２の
周部にウォータージャケット３を形成してラジエーター
４からの冷水をウォータジャケット３に供給して冷却を
図るようにしている。具体的には、ラジエーター４のロ
ータンク１５と各ウオータジャケット３の導入口とが給
水管１６にて連通され、各ウオータージャケット３の導
出口とラジエータ４のアッパータンク１７とが排水管１
８にて接続されている。

【００１４】このようなラジエータ４とウォータージャ
ケット３とを連通する冷却水路５に対して、冷却水路５
における一定温度以上の温度の熱水を保温して貯湯する
貯湯部６をバイパス状に設けている。具体的には、断熱
材にて囲繞されて筒状に形成された貯湯部６に導入管７
と導出管８とを連結し、導出管８を三方弁となった電磁
開閉弁Ｖを介して給水管１６に連通し、導入管７を排水
管１８側からの湯水を導入するポンプＰを介して排水管
１８に接続している。ウオータージャケット３と貯湯部
６には各々温度センサーＴ₁，Ｔ₂が付設されて各々の温
度検出結果を制御部Ｃへ入力するようにしている。

【００１５】更に、制御部Ｃにおいては、自動車の走行
及び停止状態を問わずに、ウオータージャケット３と保
温部６との温度を温度センサーＴ₁，Ｔ₂にて検出して、
保温部６の温度Ｑ₂とウオータージャケット３の温度Ｑ₁
との関係が、Ｑ₂≦Ｑ₁となるように、電磁開閉弁Ｖとポ
ンプＰを開閉駆動して、保温部６において常に高温水を
貯湯するようにしている。このような制御において、図
４に示すように、制御部Ｃにおいて制御される開閉弁Ｖ
₁，Ｖ₂を設けてもよいものであり、その他、回路構成は
種々設計変更することができるものである。

【００１６】しかして、自動車を走行させるエンジンの
起動時にウォータージャケット３の水温と貯湯部６との
検出された温度Ｑ₁，Ｑ₂が制御部Ｃに入力され、その比
較の結果に基いて、設定温度以上の温度差があれば電磁
開閉弁Ｖ及びポンプＰを作動させてウォータジャケット
３内の水と貯湯部６の内部の湯を入れ替えるようにして
いる。設定温度以上の温度差としては、例えば、３０℃
以上であるが、設定値は変更することができる。このよ
うに、ウォータジャケット３内の水と貯湯部６の内部の
湯を入れ替える構成をウォータジャケット３内の水と貯
湯部６の内部の湯を入れ替える手段と総称するが、その
構成は種々設計変更可能である。

【００１７】このように、自動車の走行において、ラジ
エーター４からウオータージャケット３へと供給される
冷却水において一定温度以上に昇温した冷却水を貯湯部
６において断熱して貯湯しておくのであり、したがっ
て、自動車を再走行させる際に、スタータスイッチの操
作が制御部Ｃに入力されて、起動を感知し、ウオーター
ジャケット３と貯湯部６との水温の比較において、ウオ
ータージャケット３側の水温が貯湯部６側の水温よりも
低い場合には、電磁開閉弁Ｖの開閉及びポンプＰの逆方
向の運転によって、貯湯部６側の高温となっている貯湯
水をウオータージャケット３内の水と入れかえること
で、ウオータージャケット３に温水を供給してシリンダ
ー等を加温することができ、アイドリングをおこなった
と同様な加温効果を得ることができ、結果として、アイ
ドリングを無くすことができ、アイドリングに伴う排気
を低減するとともに待ち時間をなくし、省エネルギー化
を図り、環境を損なうことを防止することができるので
ある。

【００１８】しかも、貯湯部６に導入管７と導出管８と
を連結するとともに電磁開閉弁Ｖ及びポンプＰを備えて
貯湯ユニット９を構成するのであり、このように貯湯ユ
ニット９を冷却水路５にバイパス状に接続するに際して
は、例えば、電磁開閉弁１０及びポンプ１１のチーズ状
のハウジング１９，１９によっておこなうのであり、こ
のように貯湯ユニット９を着脱自在にしていることか
ら、導入管７と導出管８とによって、ラジエータ４とウ
オータージャケット３との間の冷却水路５に貯湯ユニッ
ト９をバイパス状に接続することが容易にできるのであ
り、貯湯部６の設置を容易におこなうことができ、既存
の自動車をアイドリングを激減することができる自動車
への改造を容易におこなえるのである。

【００１９】ところで、貯湯部６には、予熱ヒータＨを
付設してあって、貯湯部６内の温水の温度Ｑ₂が設定温
度以下、例えば、１０℃以下に温度低下すると予熱ヒー
タＨが作動されて貯湯部６内の水温を設定温度に維持す
るようにしている。このような予熱ヒータＨの電源は、
自動車の搭載バッテリーを使用するが、専用のものであ
ってもよい。そして、自動車を長期にわたって使用しな
場合には、予熱ヒータＨへの通電スイッチを切るように
してバッテリーの無駄使いを回避するようにするとよ
い。

【００２０】しかして、貯湯部６には常に設定温度以上
の温水を貯湯しているのであり、例えば、前日に走行さ
せた自動車を次に日の朝に運転する場合に、スタータス
イッチの投入に応じて貯湯部６内の設定温度の温水をウ
ォータジャケット３内の冷水と入れ替えて、その日の始
めての走行に際してもアイドリングを回避するようにし
ている。

【００２１】ところで、貯湯部６は断熱材によって充分
に断熱保温するものであり、必要ならば、断熱材と蓄熱
材を併用するようにしてもよく、貯湯部６の貯湯容量は
３リットル〜４リットル程度であり、エンジンルーム内
に設置されるものである。

【００２２】又、制御部Ｃにおいては、タイマー予約を
可能にしてあって、走行後でかつ起動前において、タイ
マー設定時間経過後に、設定温度以上の温度差があれ
ば、自動的にウオータージャケット３内の水と貯湯部６
との水を入れかえるようにしてもよいものである。

【００２３】尚、実施の形態においは、レシプロエンジ
ンに実施したが、ロータリーエンジンに実施してもよい
のは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】請求項１においては、ピストンが往復運
動するシリンダーの周部にウォータージャケットを形成
してラジエーターからの冷水をウォータジャケットに供
給して冷却を図る水冷式内燃機関において、ラジエータ
ーとウォータージャケットとを連通する冷却水路に一定
温度以上の熱水を保温して貯湯する貯湯部を設け、ウォ
ータージャケットと貯湯部の水温に設定温度以上の温度
差があればウォータジャケット内の水と貯湯部の内部の
湯を入れ替える手段を備えているから、例えば、自動車
の走行において、ラジエーターからウオータージャケッ
トへと供給される冷却水において一定温度以上に昇温し
た冷却水を貯湯部において断熱して貯湯しておくのであ
り、自動車を再走行させる際に、ウオータージャケット
と貯湯部との水温の比較において、ウオータージャケッ
ト側の水温が貯湯部側の水温よりも低い場合には、貯湯
部側の高温となっている貯湯水を、例えばポンプの逆方
向の運転によってウオータージャケット内の水と入れか
えることで、ウオータージャケットに温水を供給してシ
リンダー等を加温することができ、アイドリングをおこ
なったと同様な加温効果を得ることができ、結果とし
て、アイドリングを無くすことができ、アイドリングに
伴う騒音・排気を激減するとともに待ち時間をなくし、
省エネルギー化を図り、環境を損なうことを防止するこ
とができ、かつ、エンジン回転を早期に安定化させ、空
調の早期使用を可能にすることができるという利点があ
る。

【００２５】請求項２においては、貯湯部に導入管と導
出管とを連結した貯湯ユニットを構成し、貯湯ユニット
を冷却水路にバイパス状に着脱自在に取付けているか
ら、請求項１の効果に加えて、導入管と導出管とによっ
て、ラジエータとウオータージャケットとの間の冷却水
路に貯湯ユニットをバイパス状に接続することが容易に
できるのであり、貯湯部の設置を容易におこなうことが
でき、既存の自動車をアイドリングを激減することがで
きる自動車への改造を容易におこなえるという利点があ
る。

【００２６】請求項３においては、貯湯ユニットには、
電磁開閉弁及びポンプを備えてから、請求項２の効果に
加えて、電磁開閉弁の開閉及びポンプの逆方向の運転に
よって、貯湯部内の高温水をウオータージャケット内の
冷水と入れかえることができるのであり、しかして、既
存の自動車をアイドリングを低減する自動車に改造する
ことが容易となるものである。

【００２７】請求項４においては、貯湯ユニットには、
ウォータージャケットの水温と貯湯部との温度の比較の
結果に基いて電磁開閉弁及びポンプを作動させる制御部
を備えているから、請求項３の効果に加えて、貯湯ユニ
ットに制御部を備えていて、既存の自動車の改造が一
層、容易となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す概略説明図であ
る。

【図２】同上の全体説明図である。

【図３】同上の説明図である。

【図４】同上の他の実施の形態の説明図である。

【符号の説明】

１ピストン２シリンダー３ウオータージャケット４ラジエータ５冷却水路６貯湯部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンが往復運動するシリンダーの周
部にウォータージャケットを形成してラジエーターから
の冷水をウォータジャケットに供給して冷却を図る水冷
式内燃機関において、ラジエーターとウォータージャケ
ットとを連通する冷却水路に一定温度以上の熱水を保温
して貯湯する貯湯部を設け、ウォータージャケットと貯
湯部の水温に設定温度以上の温度差があればウォータジ
ャケット内の水と貯湯部の内部の湯を入れ替える手段を
備えて成ることを特徴とする水冷式内燃機関の起動装
置。
【請求項２】貯湯部に導入管と導出管とを連結した貯
湯ユニットを構成し、貯湯ユニットを冷却水路にバイパ
ス状に着脱自在に取付けて成ることを特徴とする請求項
１記載の水冷式内燃機関の起動装置。
【請求項３】貯湯ユニットには、電磁開閉弁及びポン
プを備えて成ることを特徴とする請求項２記載の水冷式
内燃機関の起動装置。
【請求項４】貯湯ユニットには、ウォータージャケッ
トと貯湯部の水温に設定以上の温度差があれば電磁開閉
弁及びポンプを作動させる制御部を備えて成ることを特
徴とする請求項３記載の水冷式内燃機関の起動装置。