JP2009079506A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォータジャケットからタンクに冷却水を抜き取る際に、タンク内からエアを十分に排出し、これにより冷却水の抜き取りを十分に行えるようにして暖機性能の向上を確保できるエンジンの冷却装置を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン２Ａに組み込まれた冷却装置１Ａは、エンジン本体３の内部に形成されたウォータジャケット４内から抜き取った冷却水を貯留する第一タンク５Ａと、第一タンク５Ａに連通するとともに、ウォータジャケット４から第一タンク５Ａに冷却水を抜き取る際に、第一タンク５Ａから流出する流れが形成される第一通路８と、第一タンク５Ａ内に形成された空間の上方と、第一通路５Ａとを連通するエア抜き通路１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関し、特に、暖機時にエンジンのウォータジャケットから冷却水を抜き取るエンジンの冷却装置に関する。

従来、エンジンの冷却装置においてウォータポンプによって圧送される冷却水は、シリンダブロック、シリンダヘッドなどの冷却を必要とする部位へ送られ、冷却対象部位から熱を奪う。冷却対象部位から熱を奪った冷却水はラジエータへ送られて、ラジエータにおいて熱を大気中に放出する。このように、エンジンは一般にエンジン内を循環する冷却水の熱交換により冷却されている。ところで冷却水を循環させるエンジンには、暖機の時間を短縮するため、暖機時にエンジン本体への冷却水の流通を抑制する構成のものがある。このような構成のエンジンでは、冷却水による熱の持ち去りが抑制されるため、暖機の促進が見込まれる。

ところが、このようなエンジンの冷却装置のウォータジャケットは常に冷却水で満たされているため、エンジンの暖機時にシリンダブロック、シリンダヘッドとともにウォータジャケット内の冷却水も温めなければならず、暖機に時間を要していた。これに対して暖機時間の短縮を図ったエンジンの冷却装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたエンジンの冷却装置は、暖機運転時にウォータジャケット内の冷却水をタンクへ抜き取り、ウォータジャケット内へエアを供給する。これにより、ウォータジャケット内の冷却水の熱容量を減らすことができ、暖機性能が向上するという効果が得られる。この冷却装置は、暖機が完了すると抜き取った冷却水をウォータジャケットへ戻すとともに、エアをタンクへ戻す。こうしてウォータジャケット内に戻された冷却水は、ウォータポンプの駆動によりエンジン内部を循環する。

特開昭５９−１１５４２４号公報

上記のようなエンジンの冷却装置では、ウォータジャケットからタンクに冷却水を抜き取る際に、タンクからエアを排出する必要がある。ところが、ウォータジャケットからタンクに冷却水を抜き取る際に、タンク内にエアが残存すると、その分、タンク内に冷却水を貯留することができなくなる。すなわちタンク内にエアが残存すると、ウォータジャケットからの冷却水の抜き取りが不十分となり、この結果、暖機性能の向上が低く制限されてしまう虞があった。

そこで、本発明はウォータジャケットからタンクに冷却水を抜き取る際に、タンク内からエアを十分に排出し、これにより冷却水の抜き取りを十分に行えるようにして暖機性能の向上を確保できるエンジンの冷却装置を提供することを課題とする。

かかる課題を解決する本発明のエンジンの冷却装置は、エンジン内部に形成されたウォータジャケット内から抜き取った冷却水を貯留するタンクと、前記タンクに連通するとともに、前記ウォータジャケットから前記タンクに冷却水を抜き取る際に、前記タンクから流出する流れが形成される流通路と、前記タンク内に形成された空間の上方と、前記流通路とを連通するエア抜き通路と、備えたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、流通路に形成された流れで低下する圧力で、タンク内に形成された空間の上方に残存しようとするエアを吸引し、タンク内からエアを十分に排出できる。これにより冷却水の抜き取りを十分に行えることから、本発明によれば暖機性能の向上を確保できる。

このようなエンジンの冷却装置において、前記流通路を前記タンクに該タンクの下方から連通させた構成とすることができる（請求項２）。このような構成とすることにより、さらにタンクの保温性を高めることができる。この点、このような構成とすると、タンク内にエアが残存し易くなり、残存しようとするエアを排出する必要性が特に高まることから、本発明のエンジン冷却装置でエアを排出するにあたって特に好適であるといえる。

さらにこのようなエンジンの冷却装置において、前記タンク上部に第１のエア溜め部を設けるとともに、前記エア抜き通路の一端部を前記第１のエア溜め部に開口した構成とすることができる（請求項３）。このような構成とすることにより、タンクに傾きが発生した場合や、タンク内の水面が安定していない場合でもタンクからエアを速やかに、且つより確実に排出できる。またこのような構成とすることにより、タンクからエアをほぼ完全に排出できるようになる。これにより冷却水の抜き取りを速やかに、且つ十分に行えることから、好適に暖機性能の向上を確保できる。

さらにこのようなエンジンの冷却装置において、前記流通路に第２のエア溜め部を設けるとともに、前記エア抜き通路の他端部を前記流通路のうち、前記第２のエア溜め部よりも前記タンク側の部分に開口した構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、タンクから排出されたエアが冷却水とともにウォータジャケットに流入した後、再び冷却水とともにタンクに戻ってきてしまうことを抑制できるため、タンクからエアを速やかに排出できる。そしてこれにより冷却水の抜き取りを速やかに行えることから、好適に暖機性能の向上を確保できる。

またこのようなエンジンの冷却装置において、前記第２のエア溜め部と冷却水用のリザーブタンクとを連通する連通路と、前記連通路を連通、遮蔽する連通路開閉手段と、を備えた構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、第２のエア溜め部で捕捉したエアを冷却水用のリザーブタンクに送ることができ、これによりリザーブタンクからウォータジャケットに冷却水と分離したエアだけを供給できるため、タンクからエアを速やかに排出できる。そしてこれにより冷却水の抜き取りを速やかに行えることから、好適に暖機性能の向上を確保できる。

また本発明のエンジンの冷却装置は、エンジン内部に形成されたウォータジャケット内から抜き取った冷却水を貯留する冷却水貯留室と、抜き取った冷却水の代わりに前記ウォータジャケット内に供給するエアを貯留するエア貯留室とを有するとともに、前記冷却水貯留室または前記エア貯留室のうち、いずれか一方の容積が増大すると他方の容積が縮小するように容積を可変にする容積可変装置を備えたタンク、を備えたことを特徴とする（請求項６）。このような構成とすることにより、タンク内で冷却水とエアとを分離できるとともに、抜き取った冷却水で押し出すようにしてエアをタンクから十分に排出できる。そしてこれにより冷却水の抜き取りを十分に行えることから、好適に暖機性能の向上を確保できる。

本発明のエンジンの冷却装置は、ウォータジャケットからタンクに冷却水を抜き取る際に、タンク内からエアを十分に排出する。これにより冷却水の抜き取りを十分に行えることから、暖機性能の向上を確保できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例に係るエンジンの冷却装置（以下、単に冷却装置と称す）１Ａを組み込んだエンジン２Ａの概略構成を示した説明図である。エンジン２Ａは、エンジン本体３を備えている。エンジン本体３の内部には、ウォータジャケット４が形成されている。

冷却装置１Ａは、第一タンク５Ａ（請求項１記載のタンクに相当）、電動ポンプ６、第二タンク（請求項記載のリザーブタンクに相当）７、第一通路（請求項記載の流通路に相当）８、第二通路９、第三通路（請求項記載の連通路に相当）１０、第四通路１１、エア抜き通路１３、第一電磁弁２０及び第二電磁弁（請求項記載の連通路開閉手段に相当）２１を有して構成されている。第一タンク５Ａは、開口部を下に向けた蓄熱タンクであり、ウォータジャケット４内の冷却水を収容できる容積を有している。また第一タンク５Ａ上部には第１のエア溜め部５ｂＡが設けられている。この第１のエア溜め部５ｂＡは第一タンク５Ａの天板５ａＡに、他の部分よりも上方に向かって突出した形で形成されている。

電動ポンプ６は、ウォータジャケット４内の底部と第一タンク５Ａ内とを接続する第二通路９に配置されている。電動ポンプ６は電気で駆動される圧送ポンプであり、第一タンク５Ａ内の冷却水をウォータジャケット４内へ、或いはウォータジャケット４内の冷却水を第一タンク５Ａ内へ圧送する。この点、電動ポンプ６には容積式ポンプが適用されており、電動ポンプ６は冷却水の圧送方向を切り換えることができるようになっている。第二通路９はウォータジャケット４から第一タンク５Ａに冷却水を抜き取る際に、第一タンク５Ａに流入する流れが形成される通路となっている。第二通路９のウォータジャケット４と電動ポンプ６との間には第一電磁弁２０が配置されている。

第二タンク７はエアと冷却水とを貯留するリザーブタンクであり、ウォータジャケット４よりも上側に配置されている。第一通路８は第一タンク５Ａ内とウォータジャケット４内の上部とを接続している。第一通路８はウォータジャケット４から第一タンク５Ａに冷却水を抜き取る際に、第一タンク５Ａから流出する流れが形成される通路となっている。第一通路８には第２のエア溜め部８ａが設けられており、第三通路１０は第２のエア溜め部８ａと第二タンク７内とを接続している。第三通路１０には第三通路１０を連通、遮蔽するための第二電磁弁２１が配置されている。

図２は第二タンク７を詳細に示した説明図である。第二タンク７内には、第三通路１０と第四通路１１とが接続されている。また、第二タンク７の頂部には圧力調整弁７ａが配置されている。第三通路１０は、第四通路１１よりも第二タンク７内の上側で、第二タンク７内の空気層に開口するように接続されている。また、第二タンク７の底部に第五通路１２が接続されている。この第五通路１２の他端は、ウォータジャケット４内に接続されている。

図３は、第一タンク５Ａ及び第２のエア溜め部８ａをその周囲とともに拡大して模式的に示した説明図である。第一通路８の一端部は、第一タンク５Ａの底面から（すなわち下方から）第一タンク５の上方に向かって挿入されており、第一タンク５Ａ内に開口するように設置されている。エア抜き通路１３はその一端部１３ａが第一タンク５Ａ内の上方に設置されており、他端部１３ｂが第一通路８内に設置されている。具体的には一端部１３ａは第１のエア溜め部５ｂＡに開口するように設置されており、他端部１３ｂは第一通路８のうち、第２のエア溜め部８ａよりも第一タンク５Ａ側の部分に開口するように設置されている。この状態でエア抜き通路１３は第一タンク５Ａ内に形成された空間の上方（具体的には第１のエア溜め部５ｂＡ）と、第一通路８とを連通している。

さらに図１に示すように、冷却装置１Ａはラジエータ１５、ウォータポンプ１６を備えている。ラジエータ１５には、第一冷却水通路１７と第二冷却水通路１８とが接続されている。第一冷却水通路１７の他端は、第四通路１１に接続している。第二冷却水通路１８の他端は、第五通路１２に接続している。第一冷却水通路１８の第四通路１１側には、サーモスタット１９が配置されている。サーモスタット１９は、冷却水の温度がエンジン本体３の暖機が完了する温度となると開弁状態となる開閉弁である。第二冷却水通路１８には、第三電磁弁２３が配置されている。

ウォータポンプ１６は、クランクシャフト（図示しない）の回転を駆動源とする機械式のポンプである。ウォータポンプ１６は、第五通路１２のウォータジャケット４側に配置され、ウォータジャケット４内へ冷却水を圧送する。

またエンジン２ＡはＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０、壁温センサ３１、水温センサ３２を備えている。壁温センサ３１は、エンジン本体３に配置され、エンジン本体３の温度を測定する。壁温センサ３１は、ＥＣＵ３０と電気的に接続し、壁温センサ３１で測定されたエンジン本体３の温度情報をＥＣＵ３０へ送信する。水温センサ３２は、ウォータジャケット４内に配置され、ウォータジャケット４内の冷却水の温度を測定する。水温センサ３２は、ＥＣＵ３０と電気的に接続し、水温センサ３２で測定された冷却水の温度情報をＥＣＵ３０へ送信する。ＥＣＵ３０は電動ポンプ６、第一電磁弁２０、第二電磁弁２１、第三電磁弁２２と電気的に接続している。ＥＣＵ３０は、壁温センサ３１や水温センサ３２から取得される温度情報に基づいて、電動ポンプ６の作動を決定し、電動ポンプ６へ信号を送信する。またＥＣＵ３０は、壁温センサ３１や水温センサ３２から取得される温度情報に基づいて、第一電磁弁２０、第二電磁弁２１及び第三電磁弁２２の開閉状態を決定し、これらの弁へ信号を送信する。

次に、冷却装置１Ａの始動前から暖機完了までの動作の概要を説明する。図４は、始動前から暖機完了までのウォータジャケット４と第一タンク５Ａとの間の冷却水の供給状態を示した説明図である。図４（ａ）はエンジン２Ａの始動前の状態（「初期」状態）を示し、図４（ｂ）はエンジン２ＡにおいてイグニションをＯＮとすることによって第一タンク５Ａからウォータジャケット４へ冷却水を供給している状態（「供給」状態）を示し、図４（ｃ）はクランキングを行い、エンジン２Ａを始動させた状態（「始動」状態）を示している。図４（ｄ）はエンジン２Ａの始動後に、再び、ウォータジャケット４から第一タンク５Ａへ冷却水を抜き取る状態（「排水」状態）を示し、図４（ｅ）はエンジン２Ａの暖機が完了して、第一タンク５Ａからウォータジャケット４へ冷却水が再度供給された状態（「暖機後」状態）を示し、図４（ｆ）は、エンジン２Ａを停止した後に、ウォータジャケット４から第一タンク５Ａへ冷却水を抜き取る状態（「回収」状態）を示している。

図５は、エンジン２Ａの始動前から停止後に亘るシリンダブロックの壁温及び冷却水温度の温度変化を示した説明図である。図５の縦軸は温度、横軸は時間を示し、細線がシリンダブロックの壁温の変化を表し、太線が冷却水温度の変化を表している。図５の横軸上に示した「初期」、「供給」、「始動」、「排水」、「暖機後」、「回収」におけるエンジン２Ａの状態は、それぞれ図４（ａ）の「初期」状態、図４（ｂ）の「供給」状態、図４（ｃ）の「始動」状態、図４（ｄ）の「排水」状態、図４（ｅ）の「暖機後」状態、図４（ｆ）の「回収」状態に対応させて示されている。

次に、時間とともに変化するウォータジャケット４と第一タンク５Ａとの冷却水の移送の様子をエンジン２Ａの始動前から停止後に亘って詳細に説明する。まず、「初期」状態において、冷却装置１Ａは、冷却水を第一タンク５Ａ内に貯留している。このような冷却水は、高温の状態で第一タンク５Ａ内へ回収されており、第一タンク５Ａ内でエンジン２Ａの始動まで保温されている。このとき、ウォータジャケット４内の冷却水はほぼ空の状態となっており、エアで満たされている。このような「初期」状態から、イグニションがＯＮとされると「供給」状態に進む。

「供給」状態では、冷却水が電動ポンプ６によって第一タンク５Ａからウォータジャケット４へ移送される。このとき、第一タンク５Ａで保温されていた冷却水は、ウォータジャケット４内へ供給されることによって、エンジン本体３の温度を上昇させることができる。なお、第一通路８及び第二通路９を第一タンク５Ａの下方から挿入したことにより、第一タンク５Ａの保温性が高められているため、これによりエンジン本体３の温度をより好適に上昇させることができる。

ここで、「供給」状態における冷却装置１Ａ内の冷却水の流れについて図６を参照しつつ説明する。図６中の実線で示した通路は、冷却水の通る通路を示し、破線で示した通路は、エアの通る通路を示している。また、点線の通路は流れが停止している通路を示している。

「供給」状態となると、ＥＣＵ３０は、電動ポンプ６へ信号を送り、電動ポンプ６を駆動する。また、ＥＣＵ３０は第一電磁弁２０を開弁状態とする。駆動された電動ポンプ６は、第一タンク５Ａ内の冷却水を第二通路９へ吸引し、ウォータジャケット４内へ圧送する。このように、ウォータジャケット４内へ冷却水が供給されるとともに、ウォータジャケット４内を占めていたエアが第一通路８へ排出される。このように「供給」状態では、冷却装置１Ａ内において、ウォータジャケット４、第一通路８、第一タンク５Ａの順にエアが流れる。

上記の通り、「供給」状態では、初期状態で第一タンク５Ａ内に貯留されていた冷却水が、ウォータジャケット４内へ供給される。このように供給された冷却水は、エンジン本体３よりも温度が高いので、エンジン本体３を暖機する。ウォータジャケット４内が冷却水で満水になると、ＥＣＵ３０は、電動ポンプ６を停止し、第一電磁弁２０を閉弁状態とする。なお、この「供給」状態では、サーモスタット１９は閉弁状態であって、第一冷却水通路１７内、ラジエータ１５内、第二冷却水通路１８内の冷却水の流れは停止された状態である。また、サーモスタット１９は、ラジエータ１５側へのエアの流入を遮断している。また、ＥＣＵ３０は、第二電磁弁２１及び第三電磁弁２２を閉弁状態とするので、第三通路１０及び第四通路１１内のエアと、第五通路１２内の冷却水はともに流れを停止した状態となっている。

「供給」状態において、冷却水がウォータジャケット４内へ供給され、しばらく経過した後、例えば、３０秒後に、冷却装置１Ａはエンジン２Ａの「始動」状態へ進む。このように冷却水の供給とエンジン２Ａの始動との間に時間差を設けることにより、エンジン本体３の温度が上昇してからエンジン２Ａを始動することができる。これにより、エンジン２Ａの始動直後の燃焼ガス内に含まれる有害成分の排出量を減少することができる。また、温度の上昇に伴い潤滑性が向上するので、エンジン２Ａの燃費を改善することができる。

「始動」状態では、スタータ（図示しない）を回転させて、エンジン２Ａを始動させる。エンジン２Ａが始動してしばらく経過すると、エンジン本体３は燃焼熱によって冷却水よりも高温となる。ＥＣＵ３０は、壁温センサ３１と水温センサ３２から取得する温度情報から、エンジン本体３の温度がウォータジャケット４内の冷却水の温度を超えたと判断すると、「排水」状態に進む。

「排水」状態では、ウォータジャケット４から第一タンク５Ａへ冷却水を抜き取る。エンジン２Ａが始動して、エンジン本体３の温度が冷却水の温度よりも高温となると、冷却水からエンジン本体３への熱の伝達が無くなるだけでなく、エンジン２Ａの燃焼で発生する熱量が却って冷却水に奪われることになるため、暖機遅延の一因となる。このため「排水」状態では、冷却水をウォータジャケット４から第一タンク５Ａへ抜き取り、暖機時間を短縮させる。

ここで、「排水」状態における冷却装置１Ａ内の冷却水の流れについて図７を参照しつつ説明する。図７中の実線で示した通路は、冷却水の通る通路を示し、破線で示した通路は、エアの通る通路を示している。また、点線の通路は流れが停止している通路を示している。

「排水」状態では、ＥＣＵ３０は第一電磁弁２０を開弁状態とする。これにより、ウォータジャケット４内と第一タンク５Ａ内とが連通する。またこのときＥＣＵ３０は電動ポンプ６を駆動する。駆動された電動ポンプ６は、ウォータジャケット４内の冷却水を第二通路９へ吸引し、第一タンク５Ａ内へ圧送する。このようにして、ウォータジャケット４内から冷却水が抜き取られるとともに、冷却水が第一タンク５Ａ内に流入することで、第一タンク５Ａ内を占めていたエアが第一通路８から排出される。

その後、冷却水が第一タンク５Ａ内に流入することで、第一通路８の一端部８ａは水没する。水没時には、冷却水がエアの一部を巻き込みながら第一通路８から流出するが、これだけでは第一タンク５Ａ内からエアを十分に排出することができないため、エアが第一タンク５Ａ内に残存してしまうことになる。この点、冷却装置１Ａでは、エア抜き通路１３の一端部１３ａが第１のエア溜め部５ｂＡに開口しているとともに、他端部１３ｂが第一通路８のうち、第２のエア溜め部８ａよりも第一タンク５Ａ側の部分に開口している。

そして水没時には第一通路８を冷却水が流通することで、第一通路８内では圧力が低下するが、第一タンク５Ａ内ではエアがほぼ停滞した状態となっている。このため、第一タンク５Ａ内の空気層の圧力は第一通路８内の圧力よりも圧力が高くなる。このため、第一通路８の一端部８ａが水没した後には、第１のエア溜め部５ｂＡの圧力と第一通路８内の圧力との差圧によって、エア抜き通路１３からエアを排出できる。

またエア抜き通路１３で吸い出されたエアは、第２のエア溜め部８ａで捕捉され、冷却水とともにウォータジャケット４に流入することが抑制される。これにより、エアを巻き込んだ状態で冷却水が再び第一タンク５Ａ内に流入することを抑制できることから、第一タンク５Ａ内からエアを速やかに排出できる。一方「排出」状態では、ＥＣＵ３０が第二電磁弁２１を開弁状態にする。このため、第２のエア溜め部８ａで捕捉されたエアは第三通路１０を介して第二タンク７に送り込まれ、さらに第四通路１１を介してウォータジャケット４に流入する。これにより、ウォータジャケット４に冷却水と分離したエアだけを供給できるため、第一タンク５Ａ内からエアを速やかに排出できる。

またエア抜き通路１３の一端部１３ａが第１のエア溜め部５ｂＡに開口していることで、第一タンク５Ａに傾きが発生した状態や、第一タンク５Ａ内の水面が安定しない状態であってもエア抜き通路１３を介してエアを排出できる。また第１のエア溜め部５ｂＡは第一タンク５Ａ内に残存しようとするエアが最後まで溜まる場所となっていることから、エア抜き通路１３を介したエアの排出で第一タンク５Ａ内のエアをほぼ完全に排出できる。なお、「排水」状態では、サーモスタット１９は閉弁状態である。このため、第一冷却水通路１７内、ラジエータ１５内、第二冷却水通路１８内の冷却水の流れは停止された状態である。さらに、サーモスタット１９は、ラジエータ１５側へのエアの流入を遮断している。また、ウォータポンプ１６は駆動されているが、ＥＣＵ３０が第三電磁弁２２を閉弁状態としているので、第二タンク７内の冷却水は、第五通路１２内からウォータジャケット４内へ向かって流れない。すなわち、ウォータジャケット４内に冷却水は供給されていない。

上記のとおり、「排水」状態では、ウォータジャケット４内の冷却水が排出され、エアがウォータジャケット４内に流入する。ウォータジャケット４内の冷却水が排出されることにより、エンジン２Ａは、第一タンク５Ａへ抜き取った冷却水に相当する熱容量が減少する。これにより、エンジン本体３の暖機が促進される。またこのとき第一タンク５Ａ内に残存しようとするエアをほぼ完全に排出できるようにしたことで、エンジン本体３の暖機性能の向上を確保できる。

「排水」状態において、ＥＣＵ３０が、壁温センサ３１から取得されるエンジン本体３の温度が暖機完了の温度に到達したと判断すると、冷却装置１Ａは、第一タンク５Ａ内の冷却水をウォータジャケット４へ再度供給する。ここでの冷却水の流れは図６の「供給」状態と共通する。冷却装置１Ａは、この冷却水の供給が完了すると、「暖機後」状態へ進む。ここで、「暖機後」状態における冷却装置１Ａ内の冷却水の流れについて図８を参照して説明する。

「暖機後」状態では、ウォータジャケット４内は冷却水で満たされている。また、このとき、冷却水の温度が暖機完了と判断される温度に到達しているので、サーモスタット１９が開弁状態となり、第一冷却水通路１７へ冷却水が流通する。さらにＥＣＵ３０は、第三電磁弁２２を開弁状態として、第五通路１２内に冷却水を流通させる。これにより、第二冷却水通路１８内の冷却水も流れ始め、ラジエータ１５内を冷却水が流通する。すなわち、「暖機後」状態は、ウォータジャケット４とラジエータ１５とを冷却水が循環する。このようにエンジン２Ａの暖機後では、ラジエータ１５で冷却された冷却水がエンジン２Ａ内を循環し、エンジン本体３を運転状態に適した温度に冷却する。

このように運転されたエンジン２Ａが停止状態となると、「回収」状態へ進む。「回収」状態では、冷却装置１Ａは、電動ポンプ６を駆動して、ウォータジャケット４内の加熱された状態の冷却水を第一タンク５Ａへ移送する。移送された冷却水は第一タンク５Ａにおいて次のエンジン始動まで保温される。以上のように冷却装置１Ａでは、ウォータジャケット４から第一タンク５Ａに冷却水を抜き取る際に、第一タンク５Ａ内からエアを十分に排出できるため、冷却水の抜き取りを十分に行うことができる。これにより冷却装置１Ａでは暖機性能の向上を確保することができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。図９は本実施例に係る冷却装置１Ｂを組み込んだエンジン２Ｂの概略構成を示した説明図である。冷却装置１Ｂは、第一タンク５Ａの代わりに第一タンク５Ｂ（請求項５記載のタンクに相当）を備えている点と、これに伴い以下に示すように流通経路の構成が変更されている点以外、冷却装置１Ａと実質的に同一のものとなっている。すなわち、冷却装置１Ｂは第一通路８の代わりに第一タンク５Ｂと第二タンク７とを接続する第六通路１４を備えており、また第三通路１０とエア抜き通路１３と第二電磁弁２１とを備えていない点で冷却装置１Ｂとは流通経路の構成が異なるものとなっている。なお、エンジン２Ｂは冷却装置１Ａの代わりに冷却装置１Ｂを組み込んだ点以外、エンジン１Ａと実質的に同一のものとなっている。

第一タンク５Ｂは内部に容積可変装置としての容器５０を有している。容器５０の材質には、例えば高温時の冷却水温（例えば９０℃）で熱変形による機能障害が生じない程度に耐熱性の高い樹脂を適用できる。容器５０は第一タンク５Ｂ内で伸縮自在に変形するように構成されており、その一端部５０ａは第一タンク５Ｂ内に固定されている。このため容器５０の他端部５０ｂが第一タンク５０Ｂ内で可動する。また容器５０は内部にエア貯留室５１を形成するとともに、第一タンク５Ｂ内の外部に冷却水貯留室４０を形成している。冷却水貯留室４０はウォータジャケット４内から抜き取った冷却水を貯留するための構成であり、エア貯留室５１は、抜き取った冷却水の代わりにウォータジャケット４内に供給するエアを貯留するための構成である。容器５０は、他端部５０ｂの移動により、冷却水貯留室４０またはエア貯留室５１のうち、一方の容積が増大すると他方の容積が縮小するように容積を可変にする。

第六通路１４の一端部１４ａは、第一タンク５Ｂのうち、エア貯留室５１内に設置及び開口されている。また第二通路９の一端部９ａは、第一タンク５Ｂのうち、冷却水貯留室４０内に設置及び開口されている。このため冷却装置１Ｂでは「供給」状態において、図１０に示すようにエア及び冷却水が流通する。なお、図１０及び後述する図１１中の実線で示した通路は、冷却水の通る通路を示し、破線で示した通路は、エアの通る通路を示している。また、点線の通路は流れが停止している通路を示している。

「供給」状態において、ＥＣＵ３０が電動ポンプ６を駆動すると、駆動された電動ポンプ６は、第一タンク５Ｂ内の冷却水貯留室４０から冷却水を第二通路９へ吸引し、ウォータジャケット４内へ圧送する。このようにして、ウォータジャケット４内へ冷却水が供給されると、ウォータジャケット４内を占めていたエアは第四通路１１に排出される。第四通路１１に排出されたエアは、さらに第二タンク７及び第六通路１４を介して第一タンク５Ｂ内のエア貯留室５１に流入する。こうして他端部５０ｂがエアによって押し出されるとともに、冷却水貯留室４０の冷却水が電動ポンプ６によって吸引されることで、容器４０が伸張し、これによりウォータジャケット４内のエアと入れ替えるようにして冷却水を供給できる。

また冷却装置１Ｂでは「排出」状態において、図１１に示すようにエア及び冷却水が流通する。「排出」状態において、ＥＣＵ３０が電動ポンプ６を駆動すると、駆動された電動ポンプ６は、ウォータジャケット４内の冷却水を第二通路９へ吸引し、第一タンク５Ｂ内の冷却水貯留室４０へ圧送する。このようにして、冷却水がウォータジャケット４内から抜き取られるとともに、冷却水貯留室４０に流入することで、他端部５０ｂが冷却水によって押し出される。これによって容器５０が縮むと、エア貯留室５１内のエアが第六通路１４から排出される。また第六通路１４から排出されたエアは、第二タンク７を介してウォータジャケット４に供給される。これにより第一タンク５Ｂからエアを十分に排出できるとともに、ウォータジャケット４から冷却水を十分に抜き取ることができる。したがって暖機性能の向上を確保することができる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば容積可変装置は容器５０のように第一タンク５Ｂ内で冷却水とエアとを完全に分離できるものであることが好ましいが、第一タンク５Ｂ内で可動するとともに、第一タンク５Ｂ内を冷却水貯留室とエア貯留室とに分割するピストンを容積可変装置とすることなども可能である。

本発明の冷却装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。 第二タンクを詳細に示した説明図である。 第一タンク及び第２のエア溜め部をその周囲とともに拡大して模式的に示した説明図である。 始動前から暖機完了までのウォータジャケット内と第一タンク内との冷却水の供給状態を示した説明図であって、（ａ）は「初期」状態を示し、（ｂ）は「供給」状態を示し、（ｃ）は「始動」状態を示し、（ｄ）は「排水」状態を示し、（ｅ）は「暖機後」状態を示し、（ｆ）は「回収」状態を示した説明図である。 エンジンの始動前から停止後に亘るシリンダブロックの壁温及び冷却水温度の温度変化を示した説明図である。 「供給」状態における冷却装置内の冷却水の流れを示した説明図である。 「排水」状態における冷却装置内の冷却水の流れを示した説明図である。 「暖機後」状態における冷却装置内の冷却水の流れを示した説明図である。 本発明の他の冷却装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。 「供給」状態における図９の冷却装置内における冷却水の流れを示した説明図である。 「排水」状態における図９の冷却装置内における冷却水の流れを示した説明図である。

符号の説明

１ 冷却装置
３ エンジン本体
４ ウォータジャケット
５ 第一タンク
５ｂ 第１のエア溜め部
６ 電動ポンプ
７ 第二タンク
８ 第一通路
８ａ 第２のエア溜め部
１０ 第三通路
１３ エア抜き通路
１４ 第六通路
２１ 第二電磁弁

Claims (6)

1. エンジン内部に形成されたウォータジャケット内から抜き取った冷却水を貯留するタンクと、
   前記タンクに連通するとともに、前記ウォータジャケットから前記タンクに冷却水を抜き取る際に、前記タンクから流出する流れが形成される流通路と、
   前記タンク内に形成された空間の上方と、前記流通路とを連通するエア抜き通路と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
   前記流通路を前記タンクに該タンクの下方から連通させたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
3. 請求項１又は２記載のエンジンの冷却装置において、
   前記タンク上部に第１のエア溜め部を設けるとともに、前記エア抜き通路の一端部を前記第１のエア溜め部に開口したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
4. 請求項１から３いずれか１項記載のエンジンの冷却装置において、
   前記流通路に第２のエア溜め部を設けるとともに、前記エア抜き通路の他端部を前記流通路のうち、前記第２のエア溜め部よりも前記タンク側の部分に開口したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
5. 請求項４記載のエンジンの冷却装置において、
   前記第２のエア溜め部と冷却水用のリザーブタンクとを連通する連通路と、
   前記連通路を連通、遮蔽する連通路開閉手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
6. エンジン内部に形成されたウォータジャケット内から抜き取った冷却水を貯留する冷却水貯留室と、抜き取った冷却水の代わりに前記ウォータジャケット内に供給するエアを貯留するエア貯留室とを有するとともに、前記冷却水貯留室または前記エア貯留室のうち、いずれか一方の容積が増大すると他方の容積が縮小するように容積を可変にする容積可変装置を備えたタンク、
   を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。

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