JP2004301032A

JP2004301032A - エンジンの冷却装置

Info

Publication number: JP2004301032A
Application number: JP2003095424A
Authority: JP
Inventors: Akinori Yoshida; 昭憲吉田
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】水冷式冷却装置の構成を複雑化することなく、暖機時間を短縮する。
【解決手段】冷却水ポンプ５の吸込口５ｉと吐出口５ｐとを連通するバイパス路１０と、このバイパス路を開閉する電磁弁１１とを設ける。前記電磁弁は、サーモスタットバルブ９の作動温度よりも低温に設定した設定温度以上では前記バイパス路を閉ざし、当該設定温度未満では開くように構成する。電磁弁が開弁している低温始動条件下ではエンジン冷却水は内部循環路８への冷却水循環も停止するので、冷却水温度は短時間で上昇する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却装置に関し、特に暖機時間の短縮を目的とした水冷式冷却装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
水冷式冷却装置ではエンジンの冷間始動から暖機完了までに時間を要し、その間は燃焼状態が不安定でエンジン性能を十分に発揮させられないことに加えて、車両用エンジンでは車室内暖房用のヒーターシステムを利用できないなど使い勝手の点でも問題が生じる。特に直噴式ディーゼルエンジンのように熱損失の少ないエンジンや、高速・高負荷運転に対応するように多量の冷却水を循環させる設計のエンジンでは暖機時間も相応に長くなる。
【０００３】
暖機時間の短縮を目的とした水冷式冷却装置としては、特許文献１に示したようなものが知られている。これは冷却水ポンプとエンジン駆動軸との間の回転伝達機構を油圧により断続するようにしたもので、低温時にはエンジンの駆動力伝達を断って冷却水ポンプを停止させることにより暖機を促すようにしたものである。しかしながら、このような装置では動力の断続のために機構が複雑化し、その信頼性や耐久性にも不安が生じる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７９４２号公報
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、サーモスタットバルブによりラジエータへの冷却水循環を切り換える水冷式冷却装置において、エンジン駆動の冷却水ポンプの吸込側と吐出側とを連通するバイパス路と、このバイパス路を開閉する弁装置とを設ける。前記弁装置は、前記サーモスタットバルブの作動温度よりも低温に設定した設定温度以上では前記バイパス路を閉ざし、当該設定温度未満ではバイパス路を開くように構成する。
【０００６】
【作用・効果】
本発明によれば、サーモスタットバルブの作動温度よりも低温の設定温度以下では弁装置によりバイパスバルブを開いて冷却水ポンプからの吐出冷却水をポンプ内循環させる。これにより弁装置が開弁している低温始動条件下ではエンジン冷却水は内部循環路への冷却水循環も停止するので、最小限の時間で冷却水を加熱して暖機時間を短縮することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、１はエンジンシリンダブロック、２はエンジンシリンダヘッド、３はラジエータ、４は暖房用ヒータコア、５は冷却水ポンプである。
【０００８】
シリンダブロック１とシリンダヘッド２にはそれぞれ冷却水が注入される冷却水ジャケット１ａ、２ａが形成されている。ヘッド側ジャケット２ａとラジエータ３との間にはジャケット２ａからの冷却水をラジエータ３に送り込むための出口パイプ６が、ブロック側ジャケット１ａとラジエータ３との間には、ラジエータ３からの冷却水をジャケット１ａに戻すための入口パイプ７がそれぞれ接続されており、前記出口パイプ６と入口パイプ７とで冷却水の外部循環路を構成している。
【０００９】
冷却水ポンプ５はエンジン動力により作動する機械式ポンプであり、前記入口パイプ７とジャケット１ａとの接続部付近に位置するようにエンジンシリンダブロック１に内装されている。入口パイプ７には冷却水ポンプ５の吸込口５ｉの付近とヘッド側ジャケット２ａとを接続する内部循環路８が形成されている。また、この内部循環路８と入口パイプ７との接続部付近には、冷却水ポンプ５の吐出水流を切り換えるサーモスタットバルブ９が介装されている。
【００１０】
前記サーモスタットバルブ９は、所定の作動温度Ｔ１（通常は８０〜９０℃の範囲内に設定されている。）未満では内部循環路８を開いて入口パイプ７を閉ざし、Ｔ１以上では内部循環路８を閉ざして入口パイプ７を開くように作動する。すなわち、エンジン運転時には、冷却水ポンプ５の吐出冷却水は、温度Ｔ１未満では冷却水ジャケット１ａ，２ａと内部循環路８との間を流れ、温度Ｔ１以上では冷却水ジャケット２ａから出口パイプ６を経由してラジエータ３へ、さらにラジエータ３から入口パイプ７を経由して冷却水ジャケット１ａへと循環する。
【００１１】
前記冷却水ポンプ５には、その吸込口５ｉと吐出口５ｐとを接続するバイパス路１０が形成されている。前記バイパス路１０は、冷却水温度に応動する弁装置により開閉される。この実施形態では、前記弁装置はバイパス路１０を開閉する電磁弁１１と、冷却水ジャケット１ａの冷却水温度を検出する温度センサ１２、温度センサ１２からの信号に基づいて電磁弁１１を駆動する制御装置１３とから構成されている。
【００１２】
前記制御装置１３はたとえばＣＰＵおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されており、図２にも示したように、温度センサ１２により検出した冷却水温度が設定温度Ｔ２未満のときはバイパス路１０を開き、Ｔ２以上のときはバイパス路１０を閉ざすように、電磁弁１１を制御する。前記設定温度Ｔ２はサーモスタットバルブ９の作動温度Ｔ１よりも低温の、たとえば５０℃程度に設定されている。
【００１３】
前記内部循環路８と並列に、ヒータコア４に冷却水を循環させる出口通路１４および入口通路１５が形成されており、冷却水ポンプ５に吐出圧が立ち上がっているときは冷却水ジャケット１ａ，２ａの冷却水はヒータコア４との間で循環し、暖房用の熱源となる。
【００１４】
この実施形態の作動につき、温度経過に従って説明すると次の通りである。エンジンを始動すると、エンジン運転と共に冷却水ポンプ１３も作動を開始する。ただし、このとき冷却水温度が電磁弁１１の設定温度であるＴ２未満の低温状態のときには制御装置１３によりバイパス路１０が開かれているため、冷却水ポンプ５はその吸込口５ｉと吐出口５ｐとが短絡した状態であり、吐出圧をほとんど発生しない。この状態では冷却水ジャケット１ａ，２ａ内の冷却水は内部循環路８にも流れず、ほぼ静止状態にある。このためジャケット１ａ，２ａ内の冷却水はエンジン燃焼熱を受けて急速に温度上昇する。
【００１５】
冷却水温度が上昇を続けてＴ２に達すると電磁弁１１が閉ざされるため、冷却水ポンプ５の吐出口５ｐに吐出圧が立ち上がる。ただしこの時点ではまだ冷却水温度はサーモスタットバルブ９の作動温度Ｔ１未満であるので、ラジエータ３との間のパイプ７は閉ざされている。この状態では、ジャケット１ａ，２ａ内の冷却水は冷却水ポンプ５の吐出圧により内部循環路８およびヒータコア４にのみ流れる。この状態においてもラジエータ３には冷却水が循環しないので、冷却水温度は速やかに上昇してゆく。
【００１６】
さらに冷却水温度が上昇して、サーモスタットバルブ９の作動温度Ｔ１以上になると、入口パイプ７が開かれるため冷却水ポンプ５の吐出作用によりジャケット１ａ，２ａの冷却水はラジエータ３との間でも循環を始める。これ以降は、冷却水温度は基本的にサーモスタットバルブ９の作動温度付近に保たれる。
【００１７】
なお、前記実施形態では弁装置として電磁弁１１，温度センサ１２，制御装置１３を設けたが、これに限らず、弁装置をエンジン冷却水温に応動する一般的なサーモスタットバルブ、たとえば冷却水温を関知して伸縮するワックスペレットをアクチュエータとして開閉作動する構成のバルブで構成するようにしてもよい。または、サーモスタットバルブは、冷却水温度に応じて開閉するサーモスイッチと、このサーモスイッチにより作動する電磁弁の組み合わせとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図２】弁装置の開閉状態と温度との関係を示す説明図。
【符号の説明】
１エンジンシリンダブロック
１ａ冷却水ジャケット
２エンジンシリンダヘッド
２ａ冷却水ジャケット
３ラジエータ
４暖房用ヒータコア
５冷却水ポンプ
５ｉ冷却水ポンプの吸込口
５ｐ冷却水ポンプの吐出口
６出口パイプ（外部循環路）
７入口パイプ（外部循環路）
８内部循環路
９サーモスタットバルブ
１０バイパス路
１１電磁弁
１２温度センサ
１３制御装置
１４出口通路（ヒータ用循環路）
１５入口通路（ヒータ用循環路）

Claims

エンジン冷却水ジャケットとラジエータとの間に冷却水を循環させる外部循環路と、エンジン冷却水ジャケットの冷却水をラジエータを迂回して循環させる内部循環路と、エンジン駆動力により冷却水を圧送する冷却水ポンプと、冷却水ポンプからの冷却水を、作動温度以上では前記外部循環路に、作動温度未満では前記内部循環路に導入するサーモスタットバルブとを備えたエンジンにおいて、
前記冷却水ポンプの吸込口と吐出口とを連通するバイパス路と、このバイパス路を開閉する弁装置とを設け、
かつ前記弁装置は、前記サーモスタットバルブの作動温度よりも低温に設定した設定温度以上では前記バイパス路を閉ざし、当該設定温度未満ではバイパス路を開くように構成したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
前記弁装置は、バイパス路の途中に介装される電磁弁と、冷却水温度を検出する温度センサと、温度センサからの信号に基づき前記電磁弁を開閉駆動する制御装置とから構成した請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
前記弁装置は、エンジン冷却水温に応動するサーモスタットバルブで構成した請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
前記エンジン冷却水ジャケットには、前記冷却水ポンプの吐出圧に基づき冷却水を暖房用ヒータコアに循環させるヒータ用循環路を備えている請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
前記サーモスタットバルブは、冷却水温度に応じて開閉するサーモスイッチと、このサーモスイッチの開閉に応動する電磁弁で構成した請求項１または請求項３に記載のエンジンの冷却装置。