JP2005171785A - エンジン冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エンジンの高回転中高負荷時におけるシリンダヘッドおよびシリンダブロックの過度な昇温を防止できるエンジン冷却装置を提供する。
【解決手段】 ウォーターポンプ９の吐出流の一部をシリンダブロック３内に流入させ第１流出口８に導くシリンダブロック冷却路Ｒ１と、吐出流の他の一部をシリンダヘッド４に流入させ第２流出口１３に導くシリンダヘッド冷却路Ｒ３と、ウォーターポンプの冷却水吸入路Ｒ５に連通すると共に感温切換え弁１８を収容する排出室１９を備え、冷却水温度が所定温度以下であると第２流出口１３よりの冷却水を排出室１９に導き、冷却水温度が所定温度を上回ると第２流出口よりの冷却水をラジエータ２２を経て排出室に導くよう切換え作動するサーモスタット１５と、第１流出口８よりの冷却水を排出室１９に導くシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン本体のウオータージャケット内に冷却水を通過させ、通過後の冷却水をエンジン冷却用のラジエータを備える放熱路、あるいは暖気促進用の短絡路に切換え流入させ、冷却水温度に応じて適正なエンジン冷却を行えるようにしたエンジン冷却装置に関し、特に、エンジン本体をなすシリンダブロックとシリンダヘッドとの各ウオータージャケットに分岐して冷却水を供給するようにしたエンジン冷却装置に関するものである。

エンジン冷却装置はエンジンが低温運転域にあると、ウオーターポンプから吐出する冷却水をエンジン本体内のウォータジャケットに流入し、流出口より短絡路を介しウオーターポンプの吸入路に戻し、放熱をせずに暖機促進を図り、暖機完了後の運転域ではエンジン本体内のウォータジャケットからの冷却水を流出口よりラジエータを備えた放熱路に循環させてからウオーターポンプの吸入路に戻すよう流路切換えを行っている。このように、エンジン冷却装置はエンジン本体の暖気促進と暖気後の過度の昇温を抑制しており、ここでの流路切換えには感温式や電磁式の切換え弁を備えたサーモスタットが使用されている。

たとえば、図９に示すエンジン冷却装置１００では、ウォーターポンプ１１０からの冷却水を分岐し、シリンダブロック１２０とシリンダヘッド１３０に分岐して流入させている。シリンダブロック１２０に流入した冷却水はシリンダブロックの下流出口１４０よりサーモスタットＢ、ラジエータ１５０を備える一方のラジエータ循環路Ｒｒ１へと流動でき、シリンダヘッド１３０に流入した冷却水はシリンダヘッドの上流出口１６０よりサーモスタットＡの流入室１７０を経て他方のラジエータ循環路Ｒｒ２へと流動できる。ここでシリンダブロック１２０に流入した冷却水の一部は運転状態に応じて、複数の分岐路Ｒｕを経てシリンダヘッド１３０側に流入するように形成されている。

サーモスタットＡは流入室１７０とラジエータ循環路Ｒｒ１、Ｒｒ２からの冷却水が戻る戻り室１８０との間に流出室１９０を備える。流出室１９０はウォーターポンプ１１０の吸入路Ｒｅに連通する。流出室１９０には感温部（不図示）を備える切換え弁２００が収容される。この切換え弁２００は冷却水が所定温度未満にあると、流入室１７０と流出室１９０とを連通させ、戻り室１８０と流出室１９０とを遮断するので、シリンダヘッド１３０側の冷却水のみを直接吸入路Ｒｅ側に戻し、この間暖機促進を図れる。更に、切換え弁２００は冷却水が所定温度以上に達すると戻り室１８０と流出室１９０を連通させ、流入室１７０と流出室１９０とを遮断するので、シリンダヘッド１３０側の冷却水をラジエータ１５０で放熱冷却させた上でウォーターポンプ１１０に戻し、しかも、サーモスタットＢが開く運転域ではシリンダブロック１２０の冷却水をラジエータ１５０に導き、冷却している。

このような分岐冷却系を備えたエンジン冷却装置１００では、図８に示すような冷却特性を示す。
ここで、暖気時（ラジエータ循環路Ｒｒ１、Ｒｒ２の遮断時）及び暖機後でサーモスタットＢの閉時期において、サーモスタットＡの流出室１９０よりウォーターポンプ１１０に戻る総流量Ｑｔ（Ｃ／Ｂ閉弁時総流量）は、シリンダヘッド出口流量（ｑｈ１）と等しくなる。暖機後でサーモスタットＢの開時期にはシリンダヘッド出口流量ｑｈ２とシリンダブロック出口流量ｑｂとの加算値（ｑｈ２＋ｑｂ）がウォーターポンプ１１０に戻る総流量Ｑｔ（Ｃ／Ｂ開弁時総流量）となる。

この場合、暖気時及び暖機後でサーモスタットＢの閉時期にウォーターポンプ１１０に戻る総流量Ｑｔ（Ｃ／Ｂ閉弁時総流量）と、暖機後でウォーターポンプ１１０に戻る総流量Ｑｔ（Ｃ／Ｂ開弁時総流量）とは大きな変動はないが、シリンダヘッド出口流量を見た場合、Ｃ／Ｂ閉弁時にｑｈ１、Ｃ／Ｂ開弁時ｑｈ２（＜ｑｈ１）と大きく急減変化Ｄし、暖機後のシリンダヘッドの冷却水量が低下することが明らかである。

なお、特開平１０−８２３２０号公報（特許文献１）には、シリンダヘッドとシリンダブロックのそれぞれに流れる冷却水の全流量を電動のメインサーモスタットの開閉で調整し、即ち、サーモスタット閉時には迂回路であるヒータやオイルクーラー側に冷却水を流し、開示にはラジエータ側に冷却水を流して放熱冷却を行ない、しかも、シリンダブロックに流れる冷却水量を電動のサブサーモスタットで増減調整してエンジン本体の温度変化に対応したきめ細かい冷却水コントロールを達成するようにしている。

特開平１０−８２３２０号公報

図９に示したエンジン冷却装置１００では、上述のように暖機後のシリンダヘッドの冷却水量が低下することが明らかであり、このようなシリンダヘッド側の冷却水の流量の変化は特許文献１のサブサーモスタットの開時にも同様に発生している。
このようにシリンダヘッド１３０を流動する冷却水流量がシリンダブロック１２０の冷却水の流動を制御するサーモスタットＢ等の開時に急減変化Ｄ（ｑｈ１よりｑｈ２）すると、シリンダヘッド１３０の冷却性能が急減し、高回転高負荷時のシリンダヘッドの冷却が不足気味となり、過度な昇温を招くことも考えられる。

そこで、これに対処すべく、シリンダブロックの流出口の内径を予め絞り気味に形成し、シリンダヘッドへの冷却水の流入量の確保を図ることが考えられるが、これでは、エンジンの高回転高負荷時におけるシリンダブロックの冷却水不足を招き、過度な昇温を招くことになってしまう。
本発明は上述のような実情に応えるために成されたものであり、エンジンの暖機促進とエンジンの高回転高負荷時におけるシリンダヘッドおよびシリンダブロックの過度な昇温を防止できるエンジン冷却装置を提供することを目的とする。

この発明の請求項１に係るエンジン冷却装置は、ウォーターポンプの吐出流の一部をシリンダブロック内に流入させ第１流出口に導くシリンダブロック冷却路と、上記吐出流の他の一部をシリンダヘッド内に流入させ第２流出口に導くシリンダヘッド冷却路と、上記ウォーターポンプの冷却水吸入路に連通すると共に感温切換え弁を収容する排出室を備え、冷却水温度が所定温度以下であると上記第２流出口よりの冷却水を排出室に導き、冷却水温度が所定温度を上回ると上記第２流出口よりの冷却水をラジエータを経て排出室に導くよう切換え作動するサーモスタットと、上記第１流出口よりの冷却水を上記排出室に導くシリンダブロック冷却水排出路と、を具備したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のエンジン冷却装置において、上記シリンダブロックとシリンダヘッドとの重合部分には上記シリンダブロック冷却路からの分岐冷却水をシリンダヘッド冷却路内に導入させる分岐流導入孔が形成されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載のエンジン冷却装置において、上記サーモスタットは上記排出室を挟んで上記第２流出口の冷却水が流入する第１室と上記ラジエータを備えた放熱路よりの冷却水が流入する第２室とを備え、冷却水温度が所定温度以下で第１室の冷却水を排出室に流し、冷却水温度が所定温度を上回ると第２室の冷却水を排出室に流すように上記感温切換え弁が切換え作動することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１、２又は３記載のエンジン冷却装置において、上記第１室と排出室間の短絡路の流路径に対し上記シリンダブロック冷却水排出路の流路径が小さくなるように設定されたことを特徴とする。

請求項５の発明は、ウォーターポンプの吐出流の一部をシリンダブロック内に流入させ第１流出口に導くシリンダブロック冷却路と、上記吐出流の他の一部をシリンダヘッド内に流入させ第２流出口に導くシリンダヘッド冷却路と、上記ウォーターポンプの冷却水吸入路に連通すると共に感温切換え弁を収容する排出室を備え、冷却水温度が所定温度以下であると上記第２流出口よりの冷却水を排出室に導き、冷却水温度が所定温度を上回ると上記第２流出口よりの冷却水をラジエータを経て排出室に導くよう切換え作動するサーモスタットと、上記第１流出口よりの冷却水を上記サーモスタットに導くシリンダブロック冷却水排出路とを備え、更に、上記サーモスタットは上記排出室を挟んで上記第２流出口の冷却水が流入する第１室と上記ラジエータを備えた放熱路よりの冷却水が流入する第２室とを有し、上記シリンダブロック冷却水排出路が上記第１室に連通されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５記載のエンジン冷却装置において、上記第１室に連通する上記第２流出口の流路径に対し上記シリンダブロック冷却水排出路の流路径が小さくなるように設定されたことを特徴とする。

この発明の請求項１によれば、常時、第１流出口よりのシリンダブロック冷却水をシリンダブロック冷却水排出路を経てサーモスタットの排出室を介してウォーターポンプの冷却水吸入路に戻し、しかも、サーモスタットにより、冷却水温度が所定温度以下であるとシリンダヘッド冷却路からの冷却水を第２流出口より直接排出室に導き、冷却水温度が所定温度を上回るとシリンダヘッド冷却路からの冷却水をラジエータを経て排出室に導くよう切換え作動するので、シリンダブロックを通過する冷却水の流量がサーモスタットの切換えによって大きく変化せずシリンダブロックの冷却を的確にでき、しかもシリンダヘッドを通過する冷却水量が大きく低減変化せず、冷却水不足によるシリンダヘッドの冷却性能低下を安定して回避できる。更に、シリンダブロックを通過する冷却水は感温切換え弁を収容する排出室を常時通過するので、シリンダブロックを通過する冷却水温度の高低変化をサーモスタットの切換えに反映でき、この際、シリンダブロック冷却路専用のサーモスタットを排除でき低コスト化を図れる。

この発明の請求項２によれば、分岐流導入孔を形成することでシリンダブロック冷却路からシリンダヘッド冷却路内に分岐冷却水を流入させる量を増減調整でき、たとえ、シリンダブロック冷却水排出路の絞り作用でシリンダブロックの冷却水流量が抑えられているとしても、分岐流導入孔を冷却水が流動することで、高回転中高負荷時のシリンダブロックの冷却効率を高めることができる。

この発明の請求項３によれば、サーモスタットの感温切換え弁により冷却水温度が所定温度以下でシリンダヘッド冷却路内からの冷却水を直接排出室に流入させ、冷却水温度が所定値を上回るとシリンダヘッド冷却路からの冷却水をラジエータを経て排出室に流入させるというシリンダヘッド側の冷却路切換え機能を発揮できると共に、シリンダブロック冷却路からの冷却水を排出室に常時流入させ、感温切換え弁の切換え作動を行え、シリンダブロック側のサーモスタットとしても機能できる。

この発明の請求項４によれば、短絡路の流路径に対し上記シリンダブロック冷却水排出路の流路径が小さいので、冷却水温度が所定温度を上回る運転状態にあるときにシリンダヘッド冷却路の冷却水流量を十分に確保でき、シリンダヘッドの冷却効率を十分に確保できる。

この発明の請求項５によれば、サーモスタットケースの短絡路前でシリンダブロックの第１流出口からの冷却水とシリンダヘッドの第２流出口からの冷却水とを混合させることができ、１方向からの流れでサーモスタット感温部に感温させることができるため、サーモスタット内の形状に関して、特別な工夫が無くても良く、シンプルな形状とすることができる。

この発明の請求項６によれば、第２流出口の流路径に対しシリンダブロック冷却水排出路の流路径が小さいので、冷却水温度が所定温度を上回る運転状態にあるときにシリンダヘッド冷却路の冷却水流量を十分に確保でき、シリンダヘッドの冷却効率を十分に確保できる。

図１にはこの発明の一実施形態としてのエンジン冷却装置を示した。このエンジン冷却装置１は図示しない自動車に搭載された水冷式のエンジン２に設けられている。エンジン２はそのエンジン本体２０１の要部を成すシリンダブロック３とシリンダヘッド４の各内部にウォータジャケット５、６を形成している。
シリンダブロック３はその長手方向の一端に第１流入口７を他端に第１流出口８を形成され、これらに連通するウォータジャケット５とによってウォーターポンプ９の吐出流の一部を流動させるシリンダブロック冷却路Ｒ１を形成する。第１流入口７は吐出路Ｒ２を介しウオーターポンプ９に連通する。更に、シリンダブロック３は第１流出口８を形成する外壁部に流出路形成部１０を突出し形成する。この流出路形成部１０はシリンダブロック冷却路Ｒ１の延長部分を成すシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１を形成するものであり、第１流出口８よりの冷却水を延長パイプ１１を介して後述の排出室１９に導く。

シリンダヘッド４はその長手方向の一端に第２流入口１２を他端に第２流出口１３を形成され、これらに連通するウォータジャケット６とによってウォーターポンプ９の吐出流の他の一部を流動させるシリンダヘッド冷却路Ｒ３を形成する。第２流入口１２は吐出路Ｒ４を延出形成し、その上流端を吐出路Ｒ２の合流部Ｒａを介しウオーターポンプ９に連通させる。ウオーターポンプ９は図示しないベルト式回転伝達系を介しエンジン２の回転力を受け、冷却水を吸入口９０１より吸入し、吐出口９０２より吐出路Ｒ２、Ｒ４に冷却水を分岐して吐出するように形成されている。

更に、シリンダブロック３とシリンダヘッド４との重合部分ｂには両者を貫通する複数の分岐流導入孔１４が形成される。図３に示すように、複数の分岐流導入孔１４はシリンダブロック３とシリンダヘッド４との重合部分ｂの長手方向での一端側（図３で左側）に４つ集中して形成され、これによりシリンダブロック３冷却路Ｒ１からの分岐冷却水をシリンダヘッド冷却路Ｒ３内に導入させることで高回転時のポンプ流量増を容易化し、他端側（図３で右側）にも２つ集中して形成され、これにより、高回転中高負荷時のシリンダブロック３内を循環する冷却水の流量増に対処するようにしている。

図１に示すように、シリンダヘッド４の第２流出口１３の形成された側壁にはサーモスタット１５のケーシング１６が一体的に取り付けられる。
図２に示すように、ケーシング１６はその内部中央にウォーターポンプ９の冷却水吸入路Ｒ５に連通すると共に感温切換え弁１８を収容する排出室１９を備える。更に、サーモスタット１５は排出室１９を挟んで第２流出口１３からの冷却水が流入する第１室２１とラジエータ２２を備えた放熱路Ｒ６よりの冷却水が流入する第２室２４とを備える。第１室２１と排出室１９間の隔壁２５には第１弁座２６が形成され、第２室２４と排出室１９間の隔壁２７には第２弁座２８が形成される。

感温切換え弁１８はケーシング１６と一体の隔壁２７に取付け金具２９を介し支持される芯軸１７とそれに相対移動可能に外嵌される感温部（サーモスタットワックス）２３と、感温部２３に一体結合される外軸３１に支持される第１、第２弁体３３、３４と、第１弁体３３を基準位置（実線で示す外軸３１の先端位置）に戻し付勢する第１バネ３５と、第２弁体３４および外軸３１を第２弁座２８側に押圧付勢する第２バネ３６とを備える。

ここで、常温時に感温切換え弁１８は冷態位置Ｐ０に保持される。ここでは第２バネ３６によって第２弁体３４が第２弁座２８を閉じ、第２室２４と排出室１９間を閉じ、第１弁体３３が第１弁座２６を開き、第１室２１と排出室１９間の短絡路（バイパス路）Ｒ７を連通する。一方、排出室１９の冷却水の温度が所定温度（例えば８２℃）を上回ると、感温部２３及び外軸３１側が芯軸１７に対して相対移動し、第１弁座２６を第１弁体３３で閉じ、第２弁座２８より第２弁体３４を離して放熱路Ｒ６から第２室２４に戻った冷却水を排出室１９に流すように切換え作動する。なお、冷却水の温度が所定温度（例えば９５℃）を上回る運転域で、第１弁座２６を第１弁体３３が、第２弁座２８を第２弁体３４がそれぞれ全開させる。

更に、ケーシング１６の排出室１９との対向部には排出室１９に達した冷却水を冷却水吸入路Ｒ５に排出する排出口３７が形成される。更に、排出口３７とは離れた位置に、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１を排出室１９に連通させるための延長パイプ１１が連結される。
このため、感温切換え弁１８を収容する排出室１９には、常時、シリンダブロック冷却路Ｒ１よりシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１を経て冷却水が流入し、感温部２３を迂回した上で排出口３７より冷却水吸入路Ｒ５に排出されている。

ここで、ケーシング１６の第１室２１との対向部には、第１室２１に達した冷却水を第１弁体３３の閉弁時（第２図に２点鎖線で示す位置でＰ１で暖機位置として表示）にラジエータ２２を備えた放熱路Ｒ６に導く迂回口３８が形成されている。ここで、迂回口３８の流路径ｒ１は十分大きく、例えば、φ２８に設定され、これよって、エンジン２が高回転高負荷運転時にあってもポンプ吐出量Ｑｔ相当の冷却水を過度の流動抵抗が生じない状態で循環させることができるようにしている。なお、放熱路Ｒ６下流となる第２弁座２８の流路径はエンジンが高回転高負荷運転時にあってもポンプ吐出量Ｑｔ相当の冷却水を過度の流動抵抗が生じない状態で循環させることができるよう、迂回口３８と同等、例えば、φ２８に設定される。
更に、ケーシング１６の排出口３７は全運転域で高回転高負荷時におけるポンプ吐出量Ｑｔ相当の冷却水を過度の流動抵抗が生じない状態で冷却水吸入路Ｒ５に導くことができるよう、排出口３７の流路断面積は十分大きく、例えば、φ３０以上に設定される。

ここでは、特に、サーモスタット１５の第１室２１と排出室１９間の短絡路Ｒ７の流路径である第１弁座２６の流路径ｒ３（例えば、φ８）に対し、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流路径ｒ４（例えば、φ６）が小さくなるように設定されている。即ち、ここでは、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流量を絞り気味に設定している。これによって、シリンダヘッド冷却路Ｒ３の流量ｑｈがシリンダブロック冷却路Ｒ１の流量ｑｂより十分に大きくなるように設定し、シリンダヘッド４の冷却水流量不足が全運転域で生じないようにしている。

更に、シリンダヘッド側流量を規制する第１弁座２６の流路径ｒ３（例えば、φ８）と、シリンダブロック側流量を規制するシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流路径ｒ４（例えば、φ６）の設定にあたっては、次の点が考慮された。

ここでは図５に示したように、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流路径（シリンダブロック側流路径）ｒ４の変化に応じたシリンダブロック流量ｑｂの特性およびシリンダヘッド側流量ｑｈ（第１弁座２６の短絡路Ｒ７の流量）の特性をそれぞれ測定した。
これより明らかなように、エンジン１では、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流路径ｒ４を順次増加させ、しかもエンジン回転数Ｎｅを１０００、２０００、３０００、３５００と順次変化させた場合、流路径ｒ４（例えば、φ６）近傍までは問題ないが、これを上回る流路径ｒ４においては、シリンダブロック側の流量ｑｂが急増側にずれ変化し、しかも、シリンダヘッド冷却路Ｒ３の流量ｑｈが減少側にずれていることが判明した。

このようにいずれの回転域でも流路径ｒ４（例えば、φ６）を上回るとシリンダヘッド冷却路Ｒ３の流量ｑｈが減少側にずれることは、シリンダヘッドの冷却水不足による冷却能力の低下を招く傾向にあると見做される。これより、エンジン１において、シリンダヘッドの冷却水不足による冷却能力の低下を排除するには、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流路径ｒ４をφ６以下に設定することが望ましいと見做され、ここでの流路径ｒ４をφ６に設定した。

なお、図１に示すように、シリンダヘッド４の外壁には第２流出口１３の近きで、これとは別途に分岐流出口４０が形成され、ヒータ３９を備えるヒータ循環路４１に連結される。ヒータ循環路４１の下流端は冷却水吸入路Ｒ５に合流するように連結される。これによってヒータ３９に付設される不図示の開閉弁が開放されると、エンジン駆動時には常に冷却水をヒータ３９に循環させ、ヒータ駆動させることができる。なお、ここでのヒータ循環路４１の流路径ｒｈはヒータ容量に応じて比較的大きく、例えば、φ１６に設定されている。

このようなエンジン冷却装置１の作動を説明する。
エンジンの冷態始動時において、ウォーターポンプ９が駆動すると、低温の冷却水は第１、第２吐出路Ｒ２、Ｒ４に分岐してからシリンダブロック冷却路Ｒ１とシリンダヘッド冷却路Ｒ３に流入する。この時、排出室１９にはシリンダブロック冷却路Ｒ１と短絡路Ｒ７側であるシリンダヘッド冷却路Ｒ３からの冷却水が流入し、それらの混合冷却水が感温切換え弁１８の回りを流動してから冷却水吸入路Ｒ５側に流動する。

このため、排出室１９の冷却水の水温が低い間、感温切換え弁１８は低温位置Ｐ０（実線位置）に保持され、即ち、第２弁体３４が第２弁座２８を閉じて放熱路Ｒ６を遮断し、第１弁体３３が第１弁座２６を開き短絡路Ｒ７を連通する。この暖機運転域では、第１弁座２６の流路径ｒ３に対し、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流路径ｒ４が小さく設定されているので、シリンダヘッド冷却路Ｒ３の流量ｑｈがシリンダブロック冷却路Ｒ１の流量ｑｂより十分に大きく保持され、ラジエータ２２を通ることなく、冷却水を冷却水吸入路Ｒ５に短絡して循環させ、エンジン暖機を図ることができる。

この間において、エンジン回転数Ｎｅが急増したとする。この場合、流路抵抗の比較的大きいシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の絞り作用の影響を受け、シリンダブロック冷却路Ｒ１の一部の冷却水が複数の分岐流導入孔１４を通過し、流路抵抗の比較的小さいシリンダヘッド冷却路Ｒ３側に流入し、短絡路Ｒ７側に流動する。このように、ポンプ高回転時におけるポンプ総流量の急増時において、冷却水の流量増分を分岐流導入孔１４よりシリンダヘッド冷却路Ｒ３側に分流させることで、過度の流動抵抗増を排除できる。

しかも、分岐流導入孔１４の一部をシリンダブロック３の他端側（図３で右側）にも形成したので、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の絞り作用でシリンダブロック３の冷却水流量が抑えられている高回転中高負荷運転域でのシリンダブロック３の冷却効率を高め、過度の昇温を防止できる。

エンジン２の暖機が進み、排出室１９の冷却水温度が所定温度（例えば８２℃）より上昇すると、感温部２３及び外軸３１側が芯軸１７に対して相対移動する量が増える。このため、第１弁座２６を第１弁体３３で閉じる程度、第２弁座２８より第２弁体３４が離れる程度がより増加し、やがて、放熱路Ｒ６から第２室２４に戻った冷却水を排出室１９に確実に流入させる。このように暖機完了時の切換えは、混合冷却水が所定温度（例えば８２℃）を上回る時点で開始し、その後、例えば、９５℃前後に達すると、感温切換え弁１８が全開位置Ｐ１に達し、サーモスタット１５での放熱路Ｒ６及びシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１からの冷却水の流動抵抗を最も低減させることができる。

このように、サーモスタット１５の感温切換え弁１８は、冷却水温度が所定温度（例えば８２℃）以下であるとシリンダヘッド冷却路Ｒ３からの冷却水を第２流出口１３より短絡路Ｒ７を経て排出室１９に導き、冷却水温度が所定温度を上回るとシリンダヘッド冷却路Ｒ３からの冷却水をラジエータ２２を経て排出室１９に導くよう切換え作動する。

この感温切換え弁１８の切換え時において、排出室１９には短絡路Ｒ７側からの冷却水に代えて放熱路Ｒ６側からの冷却水が流入するので、排出室１９、即ち、シリンダヘッド４における流入量の変化はほとんどなく、即ち、シリンダヘッド４を通過する冷却水量が大きく低減変化することが無く、安定した暖機完了時の切換えを行なえ、特に、シリンダヘッド４の冷却水の急減を防止でき、冷却水不足によるシリンダヘッド４の冷却性能低下を確実に回避できる。

更に、図１のエンジン冷却装置１では、第１流出口８よりの冷却水をシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１より排出室１９を通して冷却水吸入路Ｒ５に戻す。このため、シリンダブロック３からの冷却水が感温切換え弁１８の回りを常時通過し、シリンダブロック３の冷却水の高低温度変化をサーモスタット１５の切換えに反映させ、循環冷却水の放熱路Ｒ６への迂回量を調整して、放熱量を調整できる。このため、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１に別途のサーモスタットを配備する必要が無く、シリンダヘッド冷却路Ｒ３のサーモスタット１５を兼用でき、低コスト化を図りやすい。

次に、本発明の第二の実施形態としてのエンジン冷却装置１ａを図６、図７を用い説明する。なお、このエンジン冷却装置１ａは図１のエンジン冷却装置１と比較し、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１ａ及び、サーモスタット１５ａの排出口３７ａの構成が相違し、それ以外の構成は同一であり、ここでは重複構成部分の説明を略す。

図６に示すように、エンジン冷却装置１ａの適用されたシリンダブロック３は第１流出口８を形成する外壁部に流出路形成部１０ａを突出し形成し、ここに、シリンダブロック冷却路Ｒ１の延長部分を成すシリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１ａを形成する。ここで、流出路形成部１０ａには延長パイプ１１ａの一端が連結され,その他端はサーモスタット１５ａの流入室２１に連結されている。
サーモスタット１５ａは上述のサーモスタット１５とほぼ同一構成を採り、延長パイプ１１ａの他端を排出室１９でなく流入室２１に連通させる点のみが相違する。

この場合,バイパス路である短絡路Ｒ７の開放時に、その短絡路Ｒ７に達する前の流入室２１で、シリンダブロック３の第１流出口８からの冷却水とシリンダヘッド４の第２流出口１３からの冷却水とが混合することとなる。ここで混合された冷却水は１方向のみからの流れとなってサーモスタット１５の感温部２３に達して、同部を感温させる。従って、感温部２３は第１流出口８からの冷却水と第２流出口１３からの冷却水との混合水に感温するため、第２流出口１３からの水温が一定でも、第１流出口８からの水温が変化すれば、混合水の温度は変化し、サーモスタット開弁量は変化することができる。

なお、図２のようなサーモスタット１５を用いると、サーモスタットの感温部２３の感温性を向上させるために同部に冷却水を導く水導入案内板（不図示）などの追加部材が必要になる場合がある。このようなサーモスタット１５を用いた場合サーモスタットケース１６内の形状が複雑になる虞があるが、図７に示すサーモスタット１５ａのように、予め、流入室２１で第１流出口８からの冷却水と第２流出口１３からの冷却水とを混合しておけば、上述のような追加部材を必要とせずに混合水を容易に感温部２３に導くことができ、特別な工夫が無くても良く、シンプルな形状とすることができる。

このような図６に示すエンジン冷却装置１ａは上述の点を除くと図１のエンジン冷却装置１と同様の機能を発揮でき,同様の作用効果を得ることができる。
上述のところにおいて、サーモスタット１５の短絡路Ｒ７の流路径である第１弁座２６の流路径ｒ３（例えば、φ８）に対し、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流路径ｒ４（例えば、φ６）が小さくなるように設定した。これにより、シリンダブロック冷却水排出路Ｒ０１の流量を絞り気味に設定し、シリンダヘッド冷却路Ｒ３の冷却水流量不足が生じないようにしていたが、ここでの流路径ｒ３、流路径ｒ４の各値は上述の値に限定されるものではなく、シリンダブロック冷却路Ｒ１とシリンダヘッド冷却路Ｒ３の流量比率の設定に応じて増減調整されることとなるが、いずれの場合でも流路径ｒ３に対し流路径ｒ４が小さくなるように設定され、シリンダヘッド冷却路Ｒ３の冷却水流量不足を防止することとなる。

上述のサーモスタット１５、１５ａは感温切換え弁１８で切換え駆動するものとして説明したが、場合により、感温切換え弁１８に代えて、図３に示す電磁切換え弁１８ａ（感温部２３に代えて第１、第２弁体３３、３４を切換え駆動する）を用いても良い。

この電磁切換え弁１８ａはケーシング１６の外壁側に駆動用のソレノイド４２を装着し、ケーシング１６の内壁側に可動軸３１ａを支持枠４４を介して摺動可能に支持する。可動軸３１ａはその一端がソレノイド４２により駆動可能に連結され、他端および中間部側に第１、第２弁体３３、３４を支持している。ソレノイド４２は不図示の駆動回路を介しコントローラ４３に接続される。コントローラ４３は不図示の温度センサーで冷却路Ｒ１、Ｒ３の各冷却水温度を取込み、温度情報に応じて、第１、第２弁座２６、２８に対して第１、第２弁体３３、３４を切換え制御するように構成しても良い。この電磁切換え弁１８ａを備えたサーモスタット１５ａの場合も図１のサーモスタット１５ａと同様に、暖機完了時の切換えにおいて、シリンダヘッド４側の冷却水の流量変化はほとんど無く、シリンダブロック３とシリンダヘッド４の両冷却水の温度の影響を感温切換え弁１８が安定して検知でき、安定した暖機完了時の切換えを行なえ、シリンダブロック側よりサーモスタットを排除でき、低コスト化を図りやすい。

上述のところにおいて、シリンダブロック３とシリンダヘッド４との重合部分ｂには複数の分岐流導入孔１４がシリンダブロック３とシリンダヘッド４との重合部分ｂの長手方向での一端側と他端側とにそれぞれ集中して形成されていたが、これに限定されるものではなく、シリンダヘッド４よりシリンダブロック３側を高温保持する等の温度設定条件に合うよう、適宜の量の分岐流導入孔１４が分布配置されても良く、この場合も図１のエンジン冷却装置１とほぼ同様の作用効果が得られる。

上述のところにおいて、エンジン冷却装置は車両用のエンジンに採用されるものとしたが、各種の産業機器の駆動元として使用される水冷式のエンジンにも幅広く適用できる。

本発明の一実施形態としてのエンジン冷却装置の全体概略構成図である。 図１のエンジン冷却装置で用いるサーモスタットの拡大断面図である。 図１等のエンジン冷却装置で用いるサーモスタットの変形例の部分拡大断面図である。 図１のエンジン冷却装置が装備されるエンジンのシリンダブロックの上壁面の拡大平面図である。 図１のエンジン冷却装置が装備されるエンジンのシリンダブロック冷却路の流量とシリンダヘッド冷却路の流量との相対特性をエンジン回転数をパラメータとして表示した線図である。 本発明の他の実施形態としてのエンジン冷却装置の全体概略構成図である。 図６のエンジン冷却装置で用いるサーモスタットの拡大断面図である。 図１のエンジン冷却装置のシリンダブロックおよびシリンダヘッドの各流出口における冷却水のエンジン回転数―吐出量特性線図である。 従来のエンジン冷却装置の全体概略構成図である。

符号の説明

１ エンジン冷却装置
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
８ 第１流出口
９ ウォーターポンプ
１３ 第２流出口
１４ 分岐流導入孔
１５ サーモスタット
１８ 感温切換え弁
１９ 排出室
２１ 第１室
２２ ラジエータ
２４ 第２室
ｂ 重合部分
Ｒ０１ シリンダブロック冷却水排出路
Ｒ１ シリンダブロック冷却路
Ｒ３ シリンダヘッド冷却路
Ｒ５ 冷却水吸入路
Ｒ６ 放熱路
Ｒ７ 短絡路

Claims (6)

1. ウォーターポンプの吐出流の一部をシリンダブロック内に流入させ第１流出口に導くシリンダブロック冷却路と、
   上記吐出流の他の一部をシリンダヘッド内に流入させ第２流出口に導くシリンダヘッド冷却路と、
   上記ウォーターポンプの冷却水吸入路に連通すると共に感温切換え弁を収容する排出室を備え、冷却水温度が所定温度以下であると上記第２流出口よりの冷却水を排出室に導き、冷却水温度が所定温度を上回ると上記第２流出口よりの冷却水をラジエータを経て排出室に導くよう切換え作動するサーモスタットと、
   上記第１流出口よりの冷却水を上記排出室に導くシリンダブロック冷却水排出路と、
   を具備したエンジン冷却装置。
2. 請求項１記載のエンジン冷却装置において、
   上記シリンダブロックとシリンダヘッドとの重合部分には上記シリンダブロック冷却路からの分岐冷却水をシリンダヘッド冷却路内に導入させる分岐流導入孔が形成されたことを特徴とするエンジン冷却装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジン冷却装置において、
   上記サーモスタットは上記排出室を挟んで上記第２流出口の冷却水が流入する第１室と上記ラジエータを備えた放熱路よりの冷却水が流入する第２室とを備え、冷却水温度が所定温度未満で第１室の冷却水を排出室に流し、冷却水温度が所定温度以上では第２室の冷却水を排出室に流すように上記感温切換え弁が切換え作動することを特徴とするエンジン冷却装置。
4. 請求項１、２又は３記載のエンジン冷却装置において、
   上記第１室と排出室間の短絡路の流路径に対し上記シリンダブロック冷却水排出路の流路径が小さくなるように設定されたことを特徴とするエンジン冷却装置。
5. ウォーターポンプの吐出流の一部をシリンダブロック内に流入させ第１流出口に導くシリンダブロック冷却路と、
   上記吐出流の他の一部をシリンダヘッド内に流入させ第２流出口に導くシリンダヘッド冷却路と、
   上記ウォーターポンプの冷却水吸入路に連通すると共に感温切換え弁を収容する排出室を備え、冷却水温度が所定温度以下であると上記第２流出口よりの冷却水を排出室に導き、冷却水温度が所定温度を上回ると上記第２流出口よりの冷却水をラジエータを経て排出室に導くよう切換え作動するサーモスタットと、
   上記第１流出口よりの冷却水を上記サーモスタットに導くシリンダブロック冷却水排出路とを備え、更に、
   上記サーモスタットは上記排出室を挟んで上記第２流出口の冷却水が流入する第１室と上記ラジエータを備えた放熱路よりの冷却水が流入する第２室とを有し、
   上記シリンダブロック冷却水排出路が上記第１室に連通されていることを特徴とするエンジン冷却装置。
6. 請求項５記載のエンジン冷却装置において、
   上記第１室に連通する上記第２流出口の流路径に対し上記シリンダブロック冷却水排出路の流路径が小さくなるように設定されたことを特徴とするエンジン冷却装置。
   

Images