JP2007002678A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却水供給構造の改良により、早期暖機達成のための暖機特性の向上を図るとともに、暖機後の冷却性能の向上と安定化を図る。
【解決手段】 ウォータポンプＷｐから供給された冷却水は主冷却水通路５０を経て、機関Ｅの冷却部に供給されるとともに主冷却水通路５０から分岐通路である第３冷却通路５３を介してオイルクーラ０ｃへと供給される。暖機運転時においては、機関Ｅの冷却部とオイルクーラＯｃの冷却部を通過した冷却水はラジエータＲを経由することなく、バイパスである冷却水通路５２を経て、ウォータポンプＷｐへと還流する。また、暖機運転後においては、機関Ｅの冷却部とオイルクーラＯｃの冷却部を通過した冷却水はラジエータＲを経由してウォータポンプＷｐに還流する。
【選択図】 図３−１

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関し、特に冷却水の供給構造の改良に特徴のある内燃機関の冷却装置に関する。

内燃機関の潤滑油を冷却水で冷却するオイルクーラを備える内燃機関の冷却装置において、その冷却水供給構造としてウォータポンプから内燃機関冷却部への主冷却水通路に、オイルクーラへの分岐冷却水通路を備えるものが知られている。そして、この冷却装置の冷却水供給構造においては、内燃機関始動時等の冷却水水温の低い場合でもオイルクーラに供された冷却水はラジエータを経由してウォータポンプに還流されるようになされている。また、これとは別の冷却水供給構造として、ウォータポンプから内燃機関冷却部への主冷却水通路上に直接オイルクーラを設置して、内燃機関冷却部に供給される冷却水の全量がオイルクーラを通過するようになされた技術も知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平９−１８９２６４号公報（第２頁−第３頁、第２図，第９図）

特許文献１記載の内燃機関の冷却装置は、上述の冷却水供給構造を備えるものであるが、この冷却水供給構造においては、内燃機関始動時の暖機運転時の冷却水水温が低い場合でも、オイルクーラを通過する冷却水はラジエータを経由するので、冷却水の水温上昇が抑制されて水温の低い冷却水の循環による影響を受けて機関が温まりにくく、その分暖機運転時間が長くなってしまう。また、機関への冷却水の供給における主冷却水通路の途中にオイルクーラが直接設置される場合には、機関に供給される冷却水の全量がオイルクーラの冷却部を通過することになり、結果としてオイルクーラの容量が必要以上に増大することになる。

このようなことから、内燃機関の暖機運転時には、冷却水がラジエータを経由することなく循環するようにして、内燃機関の暖機特性の改善を図るとともに、暖機運転後には、ラジエータを経由した冷却された冷却水の循環により高い冷却効率が安定して確保される内燃機関の冷却装置を提供する。

本発明は、前記課題を解決するための内燃機関の冷却装置の提供に係り、冷却水を吐出するウォータポンプと、前記冷却水により内燃機関を冷却する内燃機関の冷却部と、前記冷却水により潤滑油を冷却する潤滑油冷却部と、前記冷却水を冷却するラジエータと、これらを互いに冷却水流通のために連通する複数の冷却水の流通経路と、冷却水の流通経路を所定温度で選択的に切替えるサーモスタットとを備えた内燃機関の冷却装置において、前記冷却水流通経路は、冷却水が前記ウォータポンプから吐出され内燃機関の冷却部、ラジエータ、サーモスタッドの順で通過して前記ウォータポンプに還流される主冷却経路と、前記ラジエータを迂回するように内燃機関の冷却部の下流及びサーモスタットに接続されるバイパス経路と、潤滑油冷却部を経由する経路の上流側が主冷却経路のウォータポンプ・内燃機関の冷却部間に接続され、下流側が主冷却経路の内燃機関の冷却部下流・ラジエータ上流間または主冷却経路の内燃機関の冷却部下流・バイパス経路のサーモスタット上流間に接続される潤滑油冷却経路とからなり、前記サーモスタットは、前記主冷却経路のラジエータ下流側経路に前記バイパス経路のサーモスタット上流側経路が接続する部分に前記所定温度でこれら経路を選択的に切替えるために配置されている内燃機関の冷却装置、であることを特徴とする。

また、前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、前記ウォータポンプのケースと一体に形成されていることを特徴とする。
さらに、前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、前記ラジエータ構造部と一体に形成されていることを特徴とする。
また、前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、前記ラジエータとウォータポンプを接続する冷却水通路上に配置されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、上述の内燃機関の冷却装置において、前記冷却水流通経路は、冷却水が前記ウォータポンプから吐出され内燃機関の冷却部、ラジエータ、サーモスタットの順で通過して前記ウォータポンプに還流される主冷却経路と、前記ラジエータを迂回するように内燃機関の冷却部の下流及びサーモスタットに接続されるバイパス経路と、潤滑油冷却部を経由する経路の上流側が主冷却経路のウォータポンプ・内燃機関の冷却部間に接続され、下流側が主冷却経路の内燃機関の冷却部下流・ラジエータ上流間または主冷却経路の内燃機関の冷却部下流・バイパス経路のサーモスタット上流間に接続される潤滑油冷却経路とからなり、前記サーモスタットは、前記主冷却経路のラジエータ下流側経路に前記バイパス経路のサーモスタット上流側経路が接続する部分に前記所定温度でこれら経路を選択的に切替えるために配置されているから、暖機運転時の機関の冷却部と潤滑油冷却部の冷却に供された冷却水はラジエータを経由することなくウォータポンプに還流されて循環されるので、暖機運転時の暖機特性を向上させることができ、この際、潤滑油の冷却においてオイルクーラの容量を増大させることなく該クーラの冷却効率の最大限の活用が図られる。また、暖機運転後は機関の冷却部と潤滑油冷却部の冷却に供された全ての冷却水がラジエータを経由してウォータポンプに還流されて循環されるので高い冷却性能が安定して確保される。

本発明の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、前記ウォータポンプのケースと一体に形成されているから、サーモスタットケースとウォータポンプケースとの一体化により、部品点数が削減され、省スペース化が図れる。また、集合部下流の配管が必要ないため、配管長が短縮され軽量化できる。

また、本発明の請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、ラジエータ構造部と一体に形成されているから、サーモスタットケースとラジエータ構造部との一体化により、部品点数が削減され、省スペース化が図れる。また、バイパス通路長を短縮できるので、軽量化できる。

さらに、本発明の請求項４に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、ラジエータとウォータポンプを接続する冷却水通路上に配置されるから、サーモスタットはラジエータやウォータポンプと別体に形成され、サーモスタットおよびそのケースを複数の機種で共用部品とできるため、コスト削減が可能となる。また、サーモスタットの固定位置を任意の個所に、つまり内燃機関または車両の形状に見合った位置に配置できるため汎用性を向上できる。

以下、図１ないし図６−３に図示された本発明の実施態様について説明する。

図１は、本発明の一実施例を適用した水冷式直列４気筒内燃機関が搭載された自動二輪車の側面図であって、部分的に断面で示されている。この自動二輪車の車体フレーム１０は複数のフレーム部材からなり、ヘッドパイプ１２に連なるメインフレーム１１には変速機部Ｍが一体化された内燃機関Ｅが懸架され、ヘッドパイプ１２にはフロントフォーク１３が回動可能に支持されていて、その上端には操縦用ハンドル１４が装着され、また下端には前車輪Ｗｆが軸支されている。

メインフレーム１１の後部には、リヤフォーク１５がその前端が枢支されることで上下方向に揺動可能に設けられ、リヤフォーク１５とメインフレーム１１間には三角形リンク部材１６を介してリヤクッション１７が介装されている。リヤフォーク１５の後端には後車輪Ｗｒが軸支されている。この後車輪Ｗｒは、内燃機関Ｅの変速機部Ｍの後述のカウンタシャフト１ｅ軸端に装着されている図示しない駆動スプロケットと、後車輪Ｗｒの軸に装着された従動スプロケット１８との間に巻掛けられたチェーン１９によって駆動される。

車体のメインフレーム１１の上部には燃料タンク２０が装着され、この燃料タンク２０の後方にはライダのためのシートＳが装備されている。そして、既述したように内燃機関Ｅは水冷式の機関であり、このためにそのシリンダや潤滑油を冷却する過程で昇温した冷却水を冷却するためのラジエータＲが装備されている。

ラジエータＲは、図３−１等の参照により理解できるように、その前面側が凹状に湾曲したラウンド型であり、図１等に図示されるように内燃機関Ｅの前側に該機関Ｅのシリンダ部と同様やや前傾した姿勢で配設され、車両を進行方向に見てラジエータコアＲ３の右側には冷却水の流入側タンクであるアッパータンクＲ１が配置され、左側には流出側タンクであるロアタンクＲ２が配置されたクロスフロー型であり、ラジエータＲの上下方向は丁度機関Ｅのシリンダ部の上部からクランクケース１の下部にまで達しており、また、ラジエータコアＲ３の上部背面側にはラジエータファンＲ４が取付けられ、アッパータンクＲ１上部にはオーバーフローパイプを介して蒸気を水に戻すためのサブタンクＲ５が取付けられている。

ここで、本発明の冷却装置が装備される内燃機関Ｅの構造の概要を説明しておく。
本発明の内燃機関Ｅは既述したように水冷式直列４気筒機関であり、図２に図示されるように、本発明の内燃機関Ｅは上下で分割された上部クランクケース１Ａと下部クランクケース１Ｂからなるクランクケース１と、上部クランクケース１Ａの上方で該ケース１Ａと一体的に形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２上部に取付けられるシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３の上方を覆うヘッドカバー４とからなる機関本体構造を備えている。

クランクケース１にはクランク軸１ａが回転可能に軸受支持され、クランク軸１ａのクランクピン１ｂにはコンロッド１ｃを介してピストンＰが取付けられ、ピストンＰは後述されるシリンダブロック２のシリンダボア２ａ内を上下往復摺動する。また、クランクケース１には変速機部Ｍを構成するクランク軸１ａと平行に配設されたメインシャフト１ｄとカウンタシャフト１ｅが設けられている。

メインシャフト１ｄとカウンタシャフト１ｅには所望の選択により噛合い可能な複数の変速ギアからなるギア機構Ｇが装備され、クランク軸１ａ端のドライブギア１ａ１とメインシャフト１ｄのドリブンギア１ｄ１の噛合い、さらにはメインシャフト１ｄ上の切換クラッチ１ｄ２の開閉を介して伝達されたクランク軸１の回転が変速機部Ｍで変速されて、既述のように図示されない駆動スプロケットからチェーン伝動により駆動輪である後車輪Ｗｒに伝達される。

上部クランクケース１Ａと一体形成のシリンダブロック２には、既述のようにシリンダボア２ａが設けられ、シリンダボア２ａの上部はシリンダヘッド３下部と相俟って燃焼室３ａを形成しており、燃焼室３ａにおける燃焼エネルギを受けて既述のピストンＰが押し下げられて、シリンダボア２ａ内で摺動することでクランク軸１ａが回転駆動される。

シリンダヘッド３には、既述の燃焼室３ａが下部に形成されて、この燃焼室３ａには図示されない点火プラグが取付けられ、また吸・排気のための開口３ｂが設けられており、吸・排気のための開口３ｂには吸・排気バルブ３ｃが配設される。さらに、シリンダヘッド３の上部には吸・排気バルブ３ｃを開閉するためのカム３ｄを備えるカム軸３ｅ等が設けられている。 そして、シリンダヘッド３上部のカム軸３ｅ等を覆うようにヘッドカバー４がシリンダヘッド３に取付けられている。

下部クランクケース１Ｂの下方にはオイルパン１Ｃが取付けられ、オイルパン１Ｃ上方部でかつ該オイルパン１Ｃに対向してクランクケース１下部にはオイルポンプＯｐが配置され、このオイルポンプＯｐは、メインシャフト１ｄに設けられた駆動スプロケット１ｄ３によりチェーン１ｄ４を介して駆動されるようになされている。オイルパン１Ｃにはオイルパン底部１Ｃ１に面してオイル吸入開口１Ｃ２を備えるストレーナ１Ｃ３が配置され、ストレーナ１Ｃ３の上部はオイルポンプＯｐのオイル吸入口Ｏｐ１に接続されている。

ストレーナ１Ｃ３内の油路Ａを介してオイルポンプＯｐに吸込まれ、オイルポンプＯｐから吐出される潤滑油は油路Ｂを経てオイルフィルタＯｆに供給され、オイルフィルタＯｆで浄化された潤滑油は油路Ｃを経てオイルクーラＯｃに供給され、ここで後述される冷却水により冷却される。冷却された潤滑油は、油路Ｄを経てメインギャラリＥへと供給される。

メインギャラリＥに供給された潤滑油は、油路Ｆを経てクランクケース１の各軸受部等に供給され、さらにクランク軸１ａ内の図示されない油路を経てクランクピン１ｂとコンロッド１ｃの大端部等の回転摺動部等に供給され、クランク軸１ａの回転部の潤滑・冷却に供せられる。図中の矢印は潤滑油の流れを示している。なお、油路Ｂから分岐した油路ＧにはリリーフバルブＲｖが設けられ過剰油圧発生時に油圧が解放される。

ウォータポンプＷｐは、図３−１，３−４等に図示されている。そして、これら図示では明確にされていないが、ウォータポンプＷｐは上述のオイルポンプＯｐと同軸でしかも互いに内燃機関Ｅの下部、つまり、両ポンプＷｐ，Ｏｐは共に同軸上に装着されて下部クランクケース１Ｂの下方の略両側近傍位置において互いに対向するように位置付けられて配置されており、ウォータポンプＷｐの駆動は、オイルポンプＯｐとともに既述の変速機部Ｍのメインシャフト１ｄからのチェーン１ｄ４を介した駆動力により駆動される。なお、ウォータポンプＷｐによる冷却水の供給の詳細は後述される。

本発明の内燃機関Ｅは、概ね上述した構造を備えるものである。
なお、上述の内燃機関Ｅは直列（並列）多気筒の機関とされたが、オイルクーラを用いる内燃機関であれば、Ｖ型や単気筒の内燃機関でもよい。

ここで、本発明のウォータポンプＷｐから供給される冷却水の供給構造について説明する。 図３−１を参照すると、該図には、冷却水の供給通路が内燃機関Ｅの構造と関連付けられて示されている。なお、図３−１に図示される冷却水の流れは暖機運転後の状態を示すものである。そして、図３−２には冷却水供給系統図が示され、さらに、図３−３，３−４にはこの冷却水供給構造が装備された内燃機関Ｅが搭載された車両の側面視における図が示され、冷却水の供給構造の実施例１はこれらの図に基づいて説明される。

ウォータポンプＷｐの吐出口は、主冷却水通路５０を介して内燃機関Ｅの冷却部であるシリンダのウォータジャケットＥ１の冷却水取入れ口Ｅ２に接続され、この主冷却水通路５０は内燃機関Ｅの車両への搭載時において前記接続のために下部クランクケース１Ｂの下方側部後方寄りの位置から上部クランクケース１Ａの前方側部を通過して上方へ延長して前記取入れ口Ｅ２に接続されている。また、ウォータジャケットＥ１の冷却水排水口Ｅ３は、ラジエータＲのアッパータンクＲ１に第１の冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａを介して接続されている。

第１の冷却水通路５１のラジエータ上流側通路部５１Ａは、より具体的には冷却水排水口Ｅ３に接続される所定長さの通路部５１Ａ１と、ラジエータＲのアッパータンクＲ１から一体的に突出する短い通路部５１Ａ２と、この両通路部５１Ａ１，５１Ａ２を接続する可撓性のあるゴム製等のアッパーラジエータホース５１Ａ３とにより形成される（図３−１参照）。

そして、ラジエータＲのロアタンクＲ２は、前記第１の冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂを形成する可撓性のあるゴム製等のロアラジエータホース５１Ｂ３を介してサーモスタットＴｓに接続され、さらにウォータポンプＷｐへと接続されている。結局、第１の冷却水通路５１は、機関冷却部であるウォータジャケットＥ１の排水口Ｅ３からラジエータＲのアッパータンクＲ１、ラジエータＲ内部のウォータチューブ、ラジエータＲのロアタンクＲ２、さらにはサーモスタットＴｓ、ウォータポンプＷｐに至る冷却水通路を形成する。そして、構造的特徴としてサーモスタットＴｓのケースＴｓ１は、ウォータポンプＷｐのケースＷｐ１に一体的に形成されている。

主冷却水通路５０の途中からは、第３の冷却水通路５３を形成する通路が分岐しており、この分岐通路５３は、その分岐部を一端として他端がオイルクーラＯｃの冷却水取入れ口に接続される冷却水取入れ側の通路部５３Ａと、さらにオイルクーラＯｃの冷却水排水口に一端が接続されるとともに他端がラジエータＲのアッパータンクＲ１に接続される冷却水排水側の通路部５３Ｂとを備えている。

また、ウォータジャケットＥ１の冷却水排水口Ｅ３とラジエータＲのアッパータンクＲ１を接続する第１の冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａの途中からは第２の冷却水通路５２を形成する通路が分岐しており、この分岐通路５２は、その分岐部を一端として他端がサーモスタットＴｓに接続される通路である。したがって、サーモスタットＴｓにはその冷却水取入れ口に第１の冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂと、第２の冷却水通路５２の他端、つまり下流側５２ａが集合して接続されている。

サーモスタットＴｓは、サーモスタットＴｓに流れ込む冷却水の水温を感知してその接続部の開口を制御して、この集合接続における２つの通路５１，５２の一方をその冷却水流通のために選択する。つまり、このサーモスタットＴｓにおける冷却水下流側の集合接続は、内燃機関Ｅの暖機運転時等冷却水の水温が所定値（７０°〜８０°）より低い時にはサーモスタットＴｓが第１冷却水通路５１側の取入れ口を閉じ、第２冷却水通路５２側の取入れ口を開き、また冷却水の水温が所定値より高い時には第１冷却水通路５１側の取入れ口を開き、第２冷却水通路５２側の取入れ口を閉じるようになされている。

サーモスタットＴｓの冷却水の排水側は、前記第１の冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂの実質延長部とされ、サーモスタットケースＴｓ１はウォータポンプＷｐのケースＷｐ１と一体形成であるから前記サーモスタットＴｓの排水側はウォータポンプＷｐの冷却水吸入口に直接接続される。なお、サーモスタットＴｓのバルブ開閉制御は、水温の感知によって膨張・収縮するパラフィン系ワックスを利用した制御による。

そして、この実施例１における冷却水通路の具体的な配管の様子は図３−３，図３−４に図示される車両の側面視において部分的に見ることができる。拡大図である図３−４には、ウォータポンプＷｐと、ウォータポンプＷｐの吐出口からシリンダのウォータジャケットＥ１とオイルクーラＯｃへの分岐通路である第３の冷却水通路５３への冷却水の供給路である主冷却水通路５０が示されている。

また、ウォータジャケットＥ１とラジエータＲのアッパータンクＲ１を接続する第１の冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａや、ラジエータＲのロアタンクＲ２とサーモスタットＴｓを接続する第１の冷却水通路５１の下流側通路部５１Ｂ、第１の冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａの途中から分岐しサーモスタットＴｓに接続されるバイパスである第２の冷却水通路５２が示され、さらにはウォータポンプＷｐのケースＷｐ１に一体的に形成されたサーモスタットケースＴｓ１の構造等が部分的に図示されている。

上述の冷却水供給構造は、以下のような冷却水供給作用をなすが、この作用は図３−２の冷却水供給系統図に基づいてなされる。

まず、内燃機関Ｅ始動時等の低温時の暖機運転時の冷却水の流れは、図３−２（ａ）に図示されるように、内燃機関Ｅのクランクケース１下部に取付けられた該機関Ｅの運転とともに回転されるウォータポンプＷｐの吐出口から吐出された冷却水が、主冷却水通路５０を流れて機関Ｅの冷却部であるシリンダのウォータジャケットＥ１等に供給されるとともに、その一部が主冷却水通路５０の途中で分岐する第３の冷却水通路５３である分岐通路を流れて、オイルクーラＯｃの冷却部へと供給される。（図示白抜き矢印）

主冷却水通路５０を流れて内燃機関Ｅの冷却部であるウォータジャケットＥ１に供給された冷却水は、ウォータジャケットＥ１内を通過して暖められ、該ジャケット排水口Ｅ３から排水され第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａに流れるが、冷却水の水温が所定値より低い温度状態であり、サーモスタットＴｓが閉の状態である。

すなわち、サーモスタットＴｓのバルブが第１冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂとの接続部の冷却水取入れ口を閉鎖し、バイパスである第２の冷却水通路５２の下流側５２ａとの接続部の冷却水取入れ口を開く状態であるので、前記冷却水の流れはバイパスである第２の冷却水通路５２に流れ込み、該冷却水通路５２を経てサーモスタットＴｓ内を流れて、さらにウォータポンプＷｐに還流する。（図示斜線示の矢印）

一方、主冷却水通路５０を流れて分岐通路である第３の冷却水通路５３に流れた冷却水は、オイルクーラＯｃの冷却部を通過し暖められてラジエータＲのアッパータンクＲ１に流れるが、この冷却水は閉鎖状態のラジエータＲ内部のウォータチューブへは流れることができない。ラジエータＲ内部のウォータチューブに流れ込むことができない冷却水は、アッパータンクＲ１内から逆流するように第１の冷却水通路上流側通路部５１Ａを流れ、前記第２冷却水通路５２へと流れ込む。（図示斜線示の矢印）

この冷却水の流れは、内燃機関Ｅの冷却部であるウォータジャケットＥ１を通過して前記第２冷却水通路５２へと流れ込む上述の冷却水の流れと合流して、サーモスタットＴｓの冷却水取入れ口の開いた口を通してサーモスタットＴｓ内を流れてウォータポンプＷｐに還流する流れである。ウォータポンプＷｐに還流した冷却水は、再び該ポンプＷｐにより吐出され、上述の冷却サイクルで内燃機関Ｅの冷却部とオイルクーラＯｃ冷却部に循環供給される。

この冷却水供給のための特徴的な構造は、暖機運転時の循環冷却水がラジエータＲを経由しないことから暖められた水温を保つので内燃機関Ｅの暖機運転における暖機性能を向上させることができ、機関Ｅの暖機運転時間の短縮を図る利点がある。また、暖機運転時にオイルクーラＯｃへの配管長さが確保されてオイルクーラＯｃ側への冷却水の流れが抑制され、潤滑油の冷却効果を下げることで暖機特性をさらに向上させることができる。

内燃機関Ｅの暖機運転後の冷却水の流れは、図３−２（ｂ）に図示されるように、ウォータポンプＷｐの吐出口から吐出された冷却水が、主冷却水通路５０を流れて内燃機関Ｅの冷却部であるシリンダのウォータジャケットＥ１に供給されるとともに、その一部が主冷却水通路５０の途中から分岐した第３の冷却水通路５３を流れてオイルクーラＯｃの冷却部に供給される。（図示白抜き矢印）

主冷却水通路５０を流れて内燃機関Ｅの冷却部に供給された冷却水は、機関Ｅの冷却部であるウォータジャケットＥ１内を通過した後、第１の冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａに流れるが、ここで、サーモスタットＴｓが開の状態であるから、すなわち、サーモスタットＴｓがバルブを第１の冷却水通路５１の下流側通路部５１Ｂに接続する接続部の冷却水取入れ口を開き、バイパスである第２の冷却水通路下流側５２ａに接続する接続部の冷却水取入れ口を閉鎖するから、前記冷却水の流れは、第１の冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａを流れてラジエータＲのアッパータンクＲ１へと流れる。（図示黒塗り矢印）

ラジエータＲのアッパータンクＲ１で、後述のオイルクーラＯｃの冷却に供された第３冷却水通路５３からの冷却水と合流して、ラジエータＲ内部のウォータチューブ内を通過して、この間に冷却され、ラジエータロアタンクＲ２から第１冷却水通路５１の下流側通路部５１Ｂを流れて、サーモスタットＴｓの冷却水取入れ口の開いた口を通してサーモスタットＴｓの排水側を流れて、ウォータポンプＷｐに還流され、再び該ポンプＷｐにより吐出され、上述の冷却サイクルで内燃機関Ｅの冷却部とオイルクーラＯｃの冷却部へと循環供給される。（図示白抜き矢印）

一方、主冷却水通路５０を流れて該通路５０の分岐通路である第３の冷却水通路５３に流れた冷却水は、オイルクーラＯｃの冷却部を通過した後、ラジエータＲのアッパータンクＲ１に流れ込み、機関Ｅの冷却部を通過して暖められた冷却水の流れに上述のように合流して、機関Ｅの冷却部通過後の冷却水と一緒になって上述の流れに沿って流れる。
実施例１における冷却水の供給は上述のようなものである。暖機運転後のこの冷却水の流れは、暖められた冷却水の全てがラジエータを経由して循環されるので、高い冷却効率を確保する。

ところで、上述の実施例１におけるサーモスタットケースＴｓ１は、ウォータポンプＷｐのケーシング部Ｗｐ１に一体的に形成されるものとされたが、これに換えて、図４−１ないし図４−４に図示される冷却水供給構造とすることができ、この冷却水供給構造は、図４−１に図示されるような内燃機関Ｅの構造と関連付けられた冷却水供給通路を備えるものであり、特徴的にはサーモスタットケースＴｓ１をラジエータＲの構造部と一体的に形成する、つまりラジエータコアＲ３形成材の一部にサーモスタットケースＴｓ１を一体的に形成するものである。なお、図４−１に図示される冷却水の流れは暖機運転後の状態を示すものである。

この実施例２における冷却水通路の構造は、冷却水供給通路と内燃機関Ｅの構造との関連を示す斜視図である図４−１と、冷却水供給系統図である図４−２と、さらに図４−３，図４−４に図示される車両の側面視を参照して説明されるが、基本的には実施例１と同じ冷却系統と機能を備え、既述のようにサーモスタットケースＴｓ１がラジエータＲの構造部と一体的に形成されるから、これに伴い冷却水供給通路の一部が変更されているものである。

つまり、冷却水供給系統図である図４−２に図示されるように、該図においてサーモスタットＴｓがラジエータＲに一体的に形成されており、第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａの途中から分岐するバイパスである第２冷却水通路５２が、実施例１においては内燃機関Ｅの右側に配設されていたが、本実施例２においては内燃機関Ｅの左側でかつラジエータＲに近接して分岐配設される構造を備える。なお、この構造変更は、実施例１における冷却水供給系統の基本構造を何ら変えるところでないので、本実施例２における暖機運転時と暖機運転後における冷却水の流れは図４−２（ａ）と図４−２（ｂ）に図示されるように実質的に実施例１と変わるところでなく、その説明は省略される。

そして、この実施例２における冷却水通路の具体的な配管構造は車両の側面視を図示する図４−３，図４−４において部分的に見ることができる。これらの図には、ラジエータＲと、ラジエータＲのアッパータンクＲ１に接続される第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａと、この通路部５１Ａの途中から分岐してラジエータＲと一体的に形成されたケース部Ｔｓ１を備えるサーモスタットＴｓに接続される第２冷却水通路部５２と、ラジエータＲの内部のウォータチューブに該サーモスタットＴｓを介して連通するためにその一端が該サーモスタットＴｓに接続され他端がウォータポンプＷｐに接続される第１の冷却水通路５１の下流側通路部５１Ｂが図示されている。

また、ウォータポンプＷｐと、オイルクーラＯｃが図示され、ウォータポンプＷｐの吐出口から内燃機関Ｅの冷却部であるシリンダのウォータジャケットＥ１に冷却水を供給するとともに、該冷却水をオイルクーラＯｃの冷却部への分岐通路である第３の冷却水通路５３に供給する主冷却水通路５０等が部分的に図示されている。

さらに、別の実施例３として、図５−１ないし図５−４に図示される冷却水供給構造とすることができ、この冷却水供給構造は、サーモスタットケースＴｓ１をラジエータＲとウォータポンプＷｐ間の冷却水通路部５１Ｂ上に配置しかつ該ケースＴｓ１を明確には図示されないが車体フレーム１０の一部もしくは機関Ｅの一部に固定するものであり、サーモスタットＴｓをラジエータＲやウォータポンプＷｐとは全く別体とする構造を特徴としており、この構造は、内燃機関Ｅの構造に関連付けられた冷却水供給通路が斜視図で示される図５−１と、冷却水供給系統図である図５−２と、さらに、図５−３，図５−４に図示される車両の側面視を参照して説明される。なお、図５−１に図示される冷却水の流れは暖機運転後の状態を示すものである。

この実施例３も基本的には実施例１と同じ冷却系統と機能を備え、既述のようにサーモスタットケースＴｓ１がラジエータＲとウォータポンプＷｐ間の冷却水通路部５１Ｂ上に配置されかつ車体フレーム１０の一部もしくは機関Ｅの一部に固定されるものであり、このサーモスタットＴｓはラジエータＲやウォータポンプＷｐとは別体構造とされるから、これに伴い冷却水通路の経路構造が一部変更されている。

この実施例３における冷却水通路の経路は図５−２に図示されるように、サーモスタットケースＴｓ１が第１冷却水通路５１の下流側通路部５１Ｂ上に配置され、第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａの途中から分岐するバイパスである第２冷却水通路５２が実施例１においては内燃機関Ｅの右側に配設されているのに対し、この実施例３においては第２の冷却水通路５２は内燃機関Ｅの左側に配設されている。

そして、冷却水通路５２は、第１の下流側通路部５１Ｂ上のサーモスタットＴｓに接続されるから、その接続位置はラジエータＲやウォータポンプＷｐから離れた位置においてなされている。なお、この構造変更は、実施例１における冷却水供給系統の基本構造を何ら変えるものではないから、実施例３における暖機運転時と暖機運転後における冷却水の流れは図５−２（ａ）と図５−２（ｂ）に図示されるように実質的に実施例１と変わるところでなく、その説明は省略される。

そして、車両の側面視が図示される図５−３，図５−４には、ラジエータＲと、ラジエータＲのアッパータンクＲ１に接続される第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａと、ラジエータＲのロアタンクＲ２に接続され、ラジエータＲとウォータポンプＷｐを接続する第１の冷却水通路５１の下流側通路部５１Ｂと、この通路部５１Ｂ上に配置されたサーモスタットケースＴｓ１が図示されている。

また、このサーモスタットケースＴｓ１に接続される前記第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａの途中から分岐する第２の冷却水通路５２と、ウォータポンプＷｐと、オイルクーラＯｃと、ウォータポンプＷｐの吐出口から内燃機関Ｅの冷却部であるシリンダのウォータジャケットＥ１とオイルクーラＯｃの冷却部への分岐通路である第３の冷却水通路５３へ冷却水を供給する主冷却水通路５０等がそれぞれ部分的に図示されている。

ここで、本発明の上述の実施例における機関の冷却における作用効果上の有利性を参考例との比較において簡単に説明する。なお、本発明の各実施例はサーモスタットＴｓの取付け構造を異にするが、冷却水供給系統においては本質的な差異はないからここでは実施例３（図５−２）が代表例とされて比較がなされる。

図６−１に図示される冷却水供給系統である参考例においては、内燃機関Ｅの始動時の暖機運転時には図６−１（ａ）に図示されるように、主冷却水通路５０から機関Ｅの冷却部に供給された冷却水は（図示白抜き矢印）、機関Ｅの冷却部を通過後第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａを流れるがサーモスタットＴｓが閉じているのでラジエータＲ側には流れることなく、分岐冷却水通路（バイパス）である第２の冷却水通路５２へと流れ、直接ウォータポンプＷｐへと還流される（図示斜線示矢印）。

また、主冷却水通路５０から分岐した第３の冷却水通路５３であるオイルクーラＯｃへの流れは（図示白抜き矢印）、オイルクーラＯｃの冷却部通過後、第１冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂに直接流れてウォータポンプＷｐへと還流する（図示斜線示矢印）。

暖機運転後は、図６−１（ｂ）に図示されるように、主冷却水通路５０から機関Ｅの冷却部に供給された冷却水（図示白抜き矢印）は、機関Ｅの冷却部を通過後第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａを流れ、サーモスタットＴｓが開かれているので該通路部５１ＡをながれてラジエータＲのアッパータンクＲ１に供給され（図示黒塗り矢印）、ラジエータＲの内部のウォータチューブ内を通過してロアタンクＲ２から第１冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂを流れウォータポンプＷｐへと還流する（図示白抜き矢印）。

また、主冷却水通路５０から分岐したオイルクーラＯｃへと流れた冷却水（図示白抜き矢印）は、オイルクーラＯｃの冷却部通過後、前記第１冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂに直接流れて（図示黒塗り矢印）、ここでラジエータＲを通過した冷却水の流れと合流してウォータポンプＷｐに還流する。

このものにおいては、内燃機関Ｅの暖機時の機関Ｅへの冷却水と、オイルクーラＯｃへの冷却水は、ラジエータＲを経由することがないので、冷却水の水温は比較的早く昇温するので暖機運転時間が短縮され、暖機特性は優れたものとなる。しかし、機関Ｅの暖機運転後は、オイルクーラＯｃで暖められた冷却水がラジエータＲを経由せずウォータポンプＷｐに還流し、機関Ｅ内を循環するため冷却水による冷却効果がその分悪化することになる。

また、図６−２に図示される冷却水供給系統の参考例においては、内燃機関Ｅの暖機運転時には、図６−２（ａ）に図示されるように、主冷却水通路５０から機関Ｅの冷却部に供給された冷却水（図示白抜き矢印）は、機関Ｅの冷却部を通過後、第１の冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａを流れるがサーモスタットＴｓが閉じているのでラジエータＲ側には流れることなく、分岐冷却水通路である第２の冷却水通路５２へと流れ、直接ウォータポンプＷｐへと還流される（図示斜線示矢印）。

また、主冷却水通路５０から分岐した第３の冷却水通路５３であるオイルクーラＯｃへの流れ（図示白抜き矢印）は、オイルクーラＯｃの冷却部通過後、ラジエータＲのアッパータンクＲ１へと流れて（図示斜線示矢印）、ラジエータＲの内部のウォータチューブ内を通過して第１冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部５１Ｂに流れてウォータポンプＷｐへと還流する（図示白抜き矢印）。

暖機運転後は、図６−２（ｂ）に図示されるように、主冷却水通路５０から機関Ｅの冷却部に供給された冷却水（図示白抜き矢印）は、機関Ｅの冷却部を通過後第１冷却水通路５１の上流側通路部５１Ａに流れ、サーモスタットＴｓが開いていることから該通路部５１Ａを流れてラジエータＲのアッパータンクＲ１へと流れる（図示黒塗り矢印）。

また、主冷却水通路５０から分岐した第３の冷却水通路５３を流れて（図示白塗り矢印）、オイルクーラＯｃの冷却部を通過した冷却水はラジエータＲのアッパータンクＲ１に流れて（図示黒塗り矢印）、ここで２つの流れは合流して、ラジエータＲの内部のウォータチューブ内を通過してロアタンクＲ２から第１の冷却水通路５１のラジエータ下流側通路部Ｒ２を流れ、ウォータポンプＷｐへと還流する（図示白抜き矢印）。

このものにおいては、暖機途上でも、オイルクーラＯｃに流れた冷却水は、オイルクーラＯｃの冷却部通過により暖められるが、ラジエータＲのアッパータンクＲ１からラジエータＲの内部のウォータチューブ内を通過して、ラジエータロアタンクＲ２からウォータポンプＷｐに還流するから、冷却水の温度上昇が抑制され、その分暖機運転時間が長くなり、暖機特性が悪い。したがって、暖機特性向上のためには、オイルクーラＯｃの冷却通路にサーモバルブを設ける等の対策が必要とされる。

しかし、暖機運転後は、オイルクーラＯｃで暖められた冷却水もラジエータＲを経由するので冷却性能は優れたものとなる。そのため、オイルクーラＯｃとラジエータＲの小型を図ることができる。

上述の図６−１，図６−２に図示される冷却水供給系統の参考例に対して、図６−３（実施例３の冷却水供給系統（図５−２参照））に図示される本発明の実施例の代表例における冷却水供給系統によれば、暖機途上（サーモスタット閉）においては、図６−３（ａ）に図示されるように、内燃機関Ｅの冷却部を通過した冷却水（図示斜線示矢印）が循環しており、暖機特性に優れる。オイルクーラＯｃに冷却水が流れても、ラジエータＲ内部のウォータチューブ内には流れ込まないので暖められた冷却水（図示斜線示矢印）の水温はそのまま維持され、水温の低い冷却水循環による暖機運転時の悪影響はないから、暖機特性は良好であり暖機運転時間の短縮化が図られる。

また、暖機運転後は、図６−３（ｂ）に図示されるように、機関Ｅの冷却部通過後の暖められた冷却水（図示黒塗り矢印）と、オイルクーラＯｃの冷却部通過後の暖められた冷却水（図示黒塗り矢印）がラジエータＲ上流側で合流してラジエータＲ内部のウォータチューブ内を通過して冷却され、ウォータポンプＷｐに還流する（図示白抜き矢印）から、冷却性能が良く、また、サーモスタットＴｓによるボトムバイパス入り口制御採用に伴い、サーモスタットＴｓ作動水温付近での水温の安定化が図られる。

結局、本発明の実施例においては、オイルクーラＯｃの出口をバイパス通路である第２冷却水通路５２の接続点下流の主冷却水通路である第１冷却水通路５１（より具体的には５１Ａ）に接続するから、サーモスタットＴｓの開弁時には、オイルクーラＯｃ側冷却水は直接バイパス通路接続点下流の主冷却水通路に合流するため、オイルクーラＯｃ側冷却水通路接続転換の主冷却水通路の冷却推量を冷却部が必要とする流量以上に確保する必要がない。また、サーモスタットＴｓの閉弁時には、上記のとおり、必要とする流量のみ主冷却水通路である第１冷却水通路５１における容量を確保すればよいので、冷却水の流速を緩やかにでき、暖気特性を向上させることができる。

本発明は上述した構造を備えるから、以下のような作用効果を奏する。
暖機運転時の冷却水は全てラジエータＲを経由することなくウォータポンプＷｐに還流されて循環されるから、暖機性能の向上が図られる。また、暖機運転後は全ての冷却水がラジエータＲを経由して冷却され、ウォータポンプＷｐに還流されて循環されるので、高い冷却性能が確保される。

内燃機関Ｅの冷却部へ冷却水を供給する主冷却水通路５０から分岐してラジエータＲの上流側に接続されるオイルクーラＯｃ専用の第３の冷却水通路５３が設けられ、この冷却水通路５３を流れる冷却水がオイルクーラＯｃの冷却部を通過して潤滑油が冷却され、暖機運転時には該冷却水はラジエータＲを経由することなくウォータポンプＷｐに還流されて循環されるから暖機特性が向上される。また、オイルクーラＯｃへの冷却水通路の配管長さの確保は、暖機運転時においてオイルクーラＯｃ側への冷却水の流れを抑制するので潤滑油の冷却効率を下げ、結果として暖機特性が向上される。

サーモスタットＴｓを収容するサーモスタットケースＴｓ１をウォータポンプケースＷｐ１と一体的に形成するものにおいては、これらケースの一体化により部品点数の削減と、省スペース化が図られる。また、集合部下流の配管が必要ないため配管長さの短縮化を図ることができ、冷却装置構造部の軽量化につながる。

サーモスタットＴｓを収容するサーモスタットケースＴｓ１をラジエータＲの構造部と一体的に形成するものにおいては、ケースの一体化により部品点数の削減と、省スペース化が図られ、また、バイパス通路である第２の冷却水通路５２の長さを短縮できるので、冷却装置構造部の軽量化を図ることができる。

サーモスタットＴｓを収容するサーモスタットケースＴｓ１をラジエータＲとウォータポンプＷｐ間を接続する第１の冷却水通路５１の下流側通路部５１Ｂ上で、かつラジエータＲとウォータポンプＷｐと別体に形成するものにおいては、サーモスタットＴｓおよびそのケースＴｓ１を複数の機種で共用部品とできるため、コストの削減が可能となる。また、サーモスタットＴｓの固定位置を任意の個所に、つまり内燃機関Ｅまたは車両の形状に見合った位置に配置できるため汎用性を向上できる。

本発明の冷却装置を備える水冷式内燃機関が搭載された車両の側面図であり、一部が切断面として示された図である。 本発明の内燃機関の主要部を示す側断面図である。 本発明の実施例１を示す図であり、冷却水供給通路が機関の構造に関連付けられて示された斜視図である。 本発明の実施例１における冷却水供給系統を示す図である。 本発明の実施例１における冷却水供給構造が備えられた車両の側面図を示す図である。 本発明の図３−３における主要部を拡大して示す図である。 本発明の実施例２を示す図であり、冷却水供給通路が機関の構造に関連付けられて示された斜視図である。 本発明の実施例２における冷却水供給系統を示す図である。 本発明の実施例２における冷却水供給構造が備えられた車両の側面図を示す図である。 本発明の図４−３における主要部を拡大して示す図である。 本発明の実施例３を示す図であり、冷却水供給通路が機関の構造に関連付けられて示された斜視図である。 本発明の実施例３における冷却水供給系統を示す図である。 本発明の実施例３における冷却水供給構造が備えられた車両の側面図を示す図である。 本発明の図５−３における主要部を拡大して示す図である。 冷却水供給系統の参考例を示す図である。 冷却水供給系統の別の参考例を示す図である。 本発明の実施例の代表例の冷却水供給系統を示す図である。

符号の説明

１・・・クランクケース、１Ａ・・・上部クランクケース、１Ｂ・・・下部クランクケース、１ａ・・・クランク軸、１ｄ・・・メインシャフト、１ｅ・・・カウンタシャフト、１１・・・メインフレーム、１２・・・ヘッドパイプ、１５・・・スイングアーム、５０・・・主冷却水通路、５１・・・第１冷却水通路、５１Ａ・・・上流側通路部、５１Ｂ・・・下流側通路部、５２・・・第２冷却水通路部、５３・・・第３冷却水通路部、Ｅ・・・内燃機関、Ｅ１・・・ウォータジャケット、Ｅ２・・・冷却水取入れ口、Ｅ３・・・冷却水排水口、Ｏｐ・・・オイルポンプ、Ｏｃ・・・オイルクーラ、Ｒ・・・ラジエータ、Ｒ１・・・アッパータンク、Ｒ２・・・ロアタンク、Ｔｓ・・・サーモスタット、Ｔｓ１・・・サーモスタットケース、Ｗｐ・・・ウォータポンプ、Ｗｐ１・・・ポンプケース。

Claims (4)

1. 冷却水を吐出するウォータポンプと、前記冷却水により内燃機関を冷却する内燃機関の冷却部と、前記冷却水により潤滑油を冷却する潤滑油冷却部と、前記冷却水を冷却するラジエータと、これらを互いに冷却水流通のために連通する複数の冷却水の流通経路と、冷却水の流通経路を所定温度で選択的に切替えるサーモスタットとを備えた内燃機関の冷却装置において、
   前記冷却水流通経路は、冷却水が前記ウォータポンプから吐出され内燃機関の冷却部、ラジエータ、サーモスタットの順で通過して前記ウォータポンプに還流される主冷却経路と、前記ラジエータを迂回するように内燃機関の冷却部の下流及びサーモスタットに接続されるバイパス経路と、潤滑油冷却部を経由する経路の上流側が主冷却経路のウォータポンプ・内燃機関の冷却部間に接続され、下流側が主冷却経路の内燃機関の冷却部下流・ラジエータ上流間または主冷却経路の内燃機関の冷却部下流・バイパス経路のサーモスタット上流間に接続される潤滑油冷却経路とからなり、
   前記サーモスタットは、前記主冷却経路のラジエータ下流側経路に前記バイパス経路のサーモスタット上流側経路が接続する部分に前記所定温度でこれら経路を選択的に切替えるために配置されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、前記ウォータポンプのケースと一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却装置。
3. 前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、前記ラジエータ構造部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却装置。
4. 前記サーモスタットを収容するサーモスタットケースが、前記ラジエータとウォータポンプを接続する冷却水通路上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却装置。

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