JP2004346928A - エンジンの冷却システム - Google Patents

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Abstract

【課題】シリンダブロックとシリンダヘッドとの冷却水流動を個別的に制御するようにメインサーモスタットとサブサーモスタットとを備えたエンジンの冷却システムにおいて、サブサーモスタットの開閉作用がシリンダブロック側の冷却水通路の出口を通じて高温流路に排出される冷却水の水温に応じてだけなされるようにするエンジンの冷却システムを提供する。
【解決手段】前記サブサーモスタットが装着されるサブサーモスタットハウジング内に、シリンダブロックから排出される冷却水が滞留する停滞室が提供され、前記停滞室内には前記サブサーモスタットの感温筒が位置し、前記停滞室をシリンダヘッドの冷却水排出通路に連通する合流通路が形成され、前記サブサーモスタットのバルブシートに貫通孔が形成され、前記貫通孔はシリンダヘッドの冷却水排出通路の反対側に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジンの冷却システムに係り、より詳しくは、シリンダブロック側の冷却水通路の出口に装着されるサブサーモスタットの設置構造を変更して、シリンダブロック側の冷却水の温度に応じてサブサーモスタットの正確な開閉がなされるようにしたエンジンの冷却システムに関するものである。
一般に、自動車のエンジンにおいて冷却システムは、すべての走行条件と全速度範囲にかけて機関が正常な作動温度を維持できるようにするものであって、これは燃焼室内で混合気の燃焼過程で発生する最大温度（約２５００℃）の熱からシリンダブロック、シリンダヘッド、及びピストンなどの部品に対する熱害を防止するためのものである。
そして、上記のような冷却システムの中でシリンダブロックとシリンダヘッドに対する冷却作用を２つのサーモスタット、即ちメインサーモスタットとサブサーモスタットとを利用して別途実施するように構成された、いわゆる分離冷却システムが提案された。
ところが、従来エンジンの分離冷却方式の冷却システムにおいて、冷却水の水温程度に応じて開閉を調節するようになっているサブサーモスタットの感温筒（内部にワックスが封入される）がシリンダヘッド側の冷却水通路の出口に露出していて、シリンダブロック側の冷却水の水温に応じて開閉が調節されるよりはシリンダヘッド側の冷却水の水温に応じて開閉されてしまうという不合理さがあった。
これは、本来シリンダブロック側の冷却水が、サブサーモスタットに備えられた漏洩用通路を通ってサブサーモスタットの感温筒の周囲を流れた後、ラジエータと連結された高温流路に流出するべきであるのに、漏洩するシリンダブロック側の冷却水が、シリンダヘッド側から高温流路に流出する冷却水の流れによって抑制されて、サブサーモスタットの感温筒の周囲に留まることができないため発生する現象である。
この結果、例えば、特に傾斜路の登坂後の下降走行時のように、シリンダブロック側の冷却水の水温は高い反面、シリンダヘッド側の冷却水の水温が急降下して相対的に低くなる場合には、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間の差圧（約０．６ｂａｒ）によって本来開放されたままであるべきサブサーモスタットがむしろ閉まるようになるため、シリンダブロック内で冷却水の流動が発生しなくなり、シリンダブロックの熱害をもたらすという問題が起こる。
特開２００３−０７４３４８号公報
本発明の目的は、シリンダブロック側の冷却水通路の出口を通じて高温流路に排出される冷却水の一部が、常にサブサーモスタットの感温筒の周囲に滞留できるようにする停滞室をシリンダブロック側に設けて、サブサーモスタットの開閉作用がシリンダブロック側の冷却水の水温に応じてだけなされるようにするエンジンの冷却システムを提供することにある。
上記のような目的を達成するための本発明によるエンジンの冷却システムは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの冷却水流動を個別的に制御するようにメインサーモスタットとサブサーモスタットとを備えたエンジンの冷却システムであって、前記サブサーモスタットが装着されるサブサーモスタットハウジング内に、シリンダブロックから排出される冷却水が滞留する停滞室が提供され、前記停滞室内には前記サブサーモスタットの感温筒が位置し、前記停滞室をシリンダヘッドの冷却水排出通路に連通する合流通路が形成されていることを特徴とする。
好ましくは、シリンダブロックとシリンダヘッドの冷却水の流動を個別的に制御するようにメインサーモスタットとサブサーモスタットとを備えたエンジンの冷却システムであって、前記サブサーモスタットが装着されるサブサーモスタットハウジングにはシリンダヘッドの冷却水排出通路に連通する合流通路が形成され、前記サブサーモスタットのバルブシートに貫通孔が形成され、前記貫通孔はシリンダヘッドの冷却水排出通路の反対側に形成されていることを特徴とする。
好ましくは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの冷却水流動を個別的に制御するようにメインサーモスタットとサブサーモスタットとを備えたエンジンの冷却システムであって、前記サブサーモスタットが装着されるサブサーモスタットハウジング内に、シリンダブロックから排出される冷却水が滞留する停滞室が提供され、前記停滞室内には前記サブサーモスタットの感温筒が位置し、前記停滞室をシリンダヘッドの冷却水排出通路に連通する合流通路が形成され、前記サブサーモスタットのバルブシートに貫通孔が形成され、前記貫通孔はシリンダヘッドの冷却水排出通路の反対側に形成されていることを特徴とする。
好ましくは、前記サブサーモスタットハウジングの側部には、キャップが着脱可能に結合されていることを特徴とする。
好ましくは、前記合流通路は、シリンダヘッドの冷却水排出通路に傾斜して連結されていることを特徴とする。
好ましくは、前記サブサーモスタットの長手方向は、シリンダヘッドの冷却水排出通路と平行に配置されていることを特徴とする。
好ましくは、前記サブサーモスタットはシリンダブロックから排出される冷却水の温度、及びシリンダブロックの冷却水通路とシリンダヘッドの冷却水通路との差圧によって開閉されることを特徴とする。
好ましくは、前記合流通路に、シリンダヘッド側からシリンダブロック側への冷却水流入を抑制する逆止弁がさらに設けられていることを特徴とする。
本発明により、サブサーモスタット５０がシリンダブロック１０の側部にあって、常に所定量のシリンダブロック側からの冷却水が滞留する停滞室３８に位置することによって、サブサーモスタット５０の開閉がシリンダブロック１０側の冷却水の水温からのみ影響を受けるようになるため、サブサーモスタット５０の開閉調節をシリンダブロック１０側の冷却水の水温に応じて正確に行うことができるという効果がある。
以下、本発明の構成及び作用を添付図によって詳述する。
本発明は分離冷却システムが適用されるエンジンの冷却システムに関するものであり、その全体構成は図１に示す通りである。
即ち、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０内にそれぞれ冷却水の流動をはかる第１冷却水通路１２と第２冷却水通路２２とが形成されているが、第１冷却水通路１２と第２冷却水通路２２はウォータジャケットと通称されるものであり、通常的にシリンダと燃焼室とをそれぞれ囲む形態で形成される。
そして、第１冷却水通路１２及び第２冷却水通路２２と、冷却水を大気との熱交換によって冷却するラジエータ３０とは、高温流路３２と低温流路３４とを介して冷却水の循環が可能なように連結される。
さらに、低温流路３４には冷却水の流動を温度（約８２℃）によって制御するメインサーモスタット４０が設けられ、第１冷却水通路１２の出口側には冷却水の流動を温度（約９５℃）と、第１冷却水通路１２と第２冷却水通路２２との間の差圧（約０．６ｂａｒ）とによって制御するサブサーモスタット５０が設けられる。
ここで、サブサーモスタット５０は第１冷却水通路１２の出口から高温流路３２に至る分岐流路３６上に設けられる。
図２を参照すると、本エンジンの冷却システムを含む外観斜視図であり、サブサーモスタット５０を収容するサブサーモスタットハウジング３７（図示せず）が、サブサーモスタットハウジング３７のキャップ３９の奥にある。
そして、低温流路３４の出口側には冷却水の送出のためのウォータポンプ６０が設けられる。なお、高温流路３２とウォータポンプ６０との間には、ヒータ７０とスロットルボデ−８０への冷却水の循環が可能なように設けられた供給管路７２、８２と回収管路７４、８４とが分枝されて形成されている。
一方、サブサーモスタット５０は上述したように、第１冷却水通路１２と高温流路３２との間を連結する分岐流路３６上のサブサーモスタットハウジング３７内に設けられるが、これに関する詳細な構成を図３に示す。
即ち、サブサーモスタットハウジング３７内には、シリンダブロック１０から排出される冷却水が滞留する停滞室３８が提供され、サブサーモスタット５０の感温筒５２が停滞室３８に位置する。さらに、停滞室３８は合流通路３６によってシリンダヘッドの冷却水排出通路、即ち高温流路３２と連通しているが、合流通路３６はシリンダヘッドの冷却水排出通路、即ち高温流路３２に傾斜して連結されている。また、サブサーモスタット５０は、サブサーモスタット５０の長手方向が高温流路３２と平行に配置されるようにサブサーモスタットハウジング３７に装着される。
そして、サブサーモスタット５０は感温筒５２の周囲に設けられたリターンスプリング５４を介して弾発支持されると共に、流路を開閉するバルブシート５６を備えている。このバルブシート５６には、閉鎖中でも第１冷却水通路１２内の冷却水中の一部少量が合流通路３６を通って高温流路３２に排出されるように一種のバイパス流路（漏洩楊通路）を形成する貫通孔３５（図示せず）を有しており、さらに貫通孔３５は、シリンダヘッドの冷却水排出通路とは反対側（即ち、高温流路３２、合流通路３６から遠い側）に形成されており、感温筒５２がシリンダブロックから排出される冷却水温を常に充分に感知できるようにしてある。
さらに、サブサーモスタットハウジング３７の側部には、内部に所定容積の空き空間を形成したキャップ３９が着脱可能に結合されていて、サブサーモスタットハウジング３７と共に停滞室３８を形成する。さらに、キャップ３９は、例えば保守点検に際してサブサーモスタット５０を着脱容易にする。
上記のように、サブサーモスタット５０の感温筒５２は、常に第１冷却水通路１２からの所定量の冷却水が滞留するように形成された停滞室３８に位置しているので、感温筒５２は、第１冷却水通路１２からバルブシート５６の貫通孔３５を通って停滞室３８内に滞留する冷却水の水温に応じてバルブシート５６の開閉を調節することができる。冷却水はその後分岐流路３６を経て高温流路３２に流出する。
即ち、サブサーモスタット５０の感温筒５２は停滞室３８内に滞留する冷却水の水温からのみ影響を受けてバルブシート５６の開閉作用を調節する。これは第２冷却水通路２２から排出される高温の冷却水の合流通路３６への流入が停滞室３８内に滞留する第１冷却水通路１２側の冷却水によって抑制されるからである。
この結果、傾斜路の登坂後の下降走行時のように、シリンダブロック１０側の冷却水の水温は高い反面で、シリンダヘッド２０側の冷却水の水温が急降下して相対的に低くなる場合にも、サブサーモスタット５０はこの感温筒５２が停滞室３８内に滞留するシリンダブロック１０側の冷却水の水温からのみ影響を受けて開放状態を維持するので、開放されたサブサーモスタット５０を通じる第１冷却水通路１２内の冷却水の流動が持続し、シリンダブロック１０側のシリンダの熱害のような損傷を防止できる。
また、エンジンの初期冷間始動時には、サブサーモスタット５０が第１冷却水通路１２内の冷却水の水温に応じて閉鎖された状態を維持しているので、シリンダブロック１０内の冷却水の流動を抑制してエンジンのウォームアップ時間を短縮することができる。
この結果、エンジンの排気系統に備えられた触媒コンバータ内触媒が活性化温度に到達する時間が短縮されるので、エンジンの初期駆動時に排出される排気ガス中の有害成分を減らすことができる。
さらに、エンジンの初期駆動時のウォームアップ時間の短縮によって、潤滑油の粘性を短時間内に低めることができ、シリンダとピストンとの間の摩擦部位で発生する摩擦を減らすことにより、駆動損失の低下に伴う燃費の向上をはかることができる。
本発明による分離冷却システムが適用されるエンジンの冷却システムを示した構成図である。 サブサーモスタットが設けられる実際の部位を示す、エンジンの冷却システムを含む全体の斜視図である。 本発明の要部であるサブサーモスタットが設けられるシリンダブロック側の冷却水の排出通路に関する構造を部分切開して示した斜視図である。
符号の説明
１０ シリンダブロック
１２ 第１冷却水通路
２０ シリンダヘッド
２２ 第２冷却水通路
３０ ラジエータ
３２ 高温流路
３４ 低温流路
３６ 合流通路
３７ サブサーモスタットハウジング
３８ 停滞室
３９ キャップ
４０ メインサーモスタット
５０ サブサーモスタット
５２ 感温筒
５４ リターンスプリング
５６ バルブシート
６０ ウォータポンプ

Claims (8)

  1. シリンダブロックとシリンダヘッドとの冷却水流動を個別的に制御するようにメインサーモスタットとサブサーモスタットとを備えたエンジンの冷却システムであって、
    前記サブサーモスタットが装着されるサブサーモスタットハウジング内に、シリンダブロックから排出される冷却水が滞留する停滞室が提供され、前記停滞室内には前記サブサーモスタットの感温筒が位置し、前記停滞室をシリンダヘッドの冷却水排出通路に連通する合流通路が形成されていることを特徴とするエンジンの冷却システム。
  2. シリンダブロックとシリンダヘッドの冷却水の流動を個別的に制御するようにメインサーモスタットとサブサーモスタットとを備えたエンジンの冷却システムであって、
    前記サブサーモスタットが装着されるサブサーモスタットハウジングにはシリンダヘッドの冷却水排出通路に連通する合流通路が形成され、前記サブサーモスタットのバルブシートに貫通孔が形成され、前記貫通孔はシリンダヘッドの冷却水排出通路の反対側に形成されていることを特徴とするエンジンの冷却システム。
  3. シリンダブロックとシリンダヘッドとの冷却水流動を個別的に制御するようにメインサーモスタットとサブサーモスタットとを備えたエンジンの冷却システムであって、
    前記サブサーモスタットが装着されるサブサーモスタットハウジング内に、シリンダブロックから排出される冷却水が滞留する停滞室が提供され、前記停滞室内には前記サブサーモスタットの感温筒が位置し、前記停滞室をシリンダヘッドの冷却水排出通路に連通する合流通路が形成され、前記サブサーモスタットのバルブシートに貫通孔が形成され、前記貫通孔はシリンダヘッドの冷却水排出通路の反対側に形成されていることを特徴とするエンジンの冷却システム。
  4. 前記サブサーモスタットハウジングの側部には、キャップが着脱可能に結合されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載のエンジンの冷却システム。
  5. 前記合流通路は、シリンダヘッドの冷却水排出通路に傾斜して連結されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載のエンジンの冷却システム。
  6. 前記サブサーモスタットの長手方向は、シリンダヘッドの冷却水排出通路と平行に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載のエンジンの冷却システム。
  7. 前記サブサーモスタットはシリンダブロックから排出される冷却水の温度、及びシリンダブロックの冷却水通路とシリンダヘッドの冷却水通路との差圧によって開閉されることを特徴とする請求項１ないし３に記載のエンジンの冷却システム。
  8. 前記合流通路に、シリンダヘッド側からシリンダブロック側への冷却水流入を抑制する逆止弁がさらに設けられていることを特徴とする請求項１〜３に記載のエンジンの冷却システム。
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