JP2009108812A - 内燃機関の冷却水循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、不凍液を交換した際に、エンジンのオーバーヒートを防止するとともに、空気がウォータアウトレット内部に溜まるのを防止し、ヒータコアで水流音が発生するのを防止することができる内燃機関の冷却水循環装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１側の最高水位位置にあるウォータアウトレット１１内にサーモスタット１４が配設され、カーヒータ２２、２３に温水を送給する温水供給管路２４のウォータアウトレット１１側の端部が、サーモスタット１４の感温部１４ａの位置よりも高い位置でウォータアウトレット１１に接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の冷却水循環装置、特に、内燃機関からラジエータに冷却水を送給する送給出口に設けられるウォータアウトレットの構造に関するものである。

従来、車両に搭載された内燃機関の各部を冷却して適正な温度に維持するため、冷却水循環装置が搭載されている。この冷却水循環装置は、内燃機関よりも車両前方側に搭載したラジエータと、内燃機関とラジエータとの間を接続する冷却水循環管路（アウトレットパイプおよびインレットパイプ）とで構成され、ラジエータで冷却された冷却水がインレットパイプを通って内燃機関に送給され、さらに、内燃機関で温められた冷却水（温水）がアウトレットパイプを通ってラジエータに送給され、このような冷却水の循環によって内燃機関の各部を冷却している。

ワゴンタイプ（キャブオーバー型）のフロアトンネルの無い車種においては、内燃機関が座席の下に配設され、通常、冷却水循環装置における内燃機関側の最高水位位置がラジエータ側の最高水位位置よりも低くなるように設定され、さらに、内燃機関側の最高水位位置とラジエータ側の最高水位位置よりもインレットパイプおよびアウトレットパイプの中間部位が低くなるように設定されている（特許文献１参照）。 このような内燃機関側の最高水位位置とラジエータ側の最高水位位置との関係、さらに、これらの最高水位位置とインレットパイプ、アウトレットパイプの中間部位の位置との関係は、もっぱら上記の車種における居室空間の配置に起因するものではあるが、後述する最高水位位置における空気溜まりの発生を防止することをも目的としている。

また、車種によっては、内燃機関で温められた温水を利用して、室内を暖房するように構成されている。このような車種（アウトレットサーモ車）では、内燃機関内部からアウトレットパイプに至る内燃機関のウォータジャケット出口にウォータアウトレットが設けられ、このウォータアウトレットの下面に、カーヒータ（フロントヒータやリアヒータ）に内燃機関で温められた温水を送給する温水供給管路が接続され、カーヒータで暖房のために使用された後の温水を送給する温水還流管路がインレットパイプの途中部位に接続されている。

そして、ウォータアウトレット内のアウトレットパイプ接続部近くには、サーモスタットが組み込まれ、サーモスタットの感温部で検知される水温が高い場合にはサーモスタットが開いて、アウトレットパイプを通して温水をラジエータに送給し、感温部で検知される水温が低い場合にはサーモスタットが閉じて、温水のラジエータへの送給を停止する。サーモスタットの開閉に係らず、インレットパイプの内燃機関への取り付け部にあるウォータインレット内に設けられたウォータポンプを駆動させれば、カーヒータへの温水の供給は常時可能であり、これにより、内燃機関で温められた温水がウォータアウトレットで分岐された温水供給管路を通ってカーヒータのヒータコアに送給され、室内を暖房することができる。

このような冷却水循環装置において、不凍液を交換するに際して、一旦冷却水循環装置内にある冷却水を排出し、その後に新しい不凍液を含む冷却水を冷却水循環装置に注入すると、内燃機関を始動したときに冷却水循環装置内の冷却水がカーヒータに送給され、内燃機関側の最高水位位置にあるウォータアウトレット内部に空気が溜まり、サーモスタットの感温部が冷却水に浸されない空気溜まりができた状況が生じることになる。このような状況下では、冷却水温度が高くなってもサーモスタットが閉じたままで、冷却水が流れないため、内燃機関のオーバーヒートが発生することになる。

そこで、このような事態に至るのを避けるため、不凍液を交換した時には、内燃機関を駆動させてしばらく暖気運転を行った後、アクセルペダルを踏み込み、無負荷状態で内燃機関の回転数を一気に上げる操作が実施される。これにより、ウォータアウトレット内部の水位を上昇させてサーモスタットの感温部に冷却水に浸らせ、サーモスタットを開状態にして冷却水を強制的に循環させて、ウォータアウトレット内部に溜まっていた空気をアウトレットパイプに送り込み、ラジエータのアッパータンク上方に設けられたエア抜き弁から空気を外部に排出することができる。

しかしながら、実際には、このような空気溜まりを排除する動作を忘れたり、アイドリング状態でそのまま車両が放置されたりすることがあり、そのような場合には、上述したように、サーモスタットが閉じたままで冷却水循環装置内を冷却水が流れないため、内燃機関のオーバーヒートが発生する事態にも繋がりかねない。

さらに、ウォータアウトレット内部に溜まっていた空気がカーヒータに流れると、ヒータコアを気泡が混入した温水が流れるため、これらの部分で騒音（水流音）が発生することがあり、ヒータの異常と錯覚されることがあった。

また、このように温水供給管路がウォータアウトレットの下面から分岐されるため、アイドル回転領域でのエンジン回転数では、冷却水循環装置内を流れる冷却水の水量が少なく、ウォータアウトレットではほぼ全量が温水供給管路を通してカーヒータに送給されることになる。したがって、ウォータアウトレット内部に溜まっていた空気をアウトレットパイプに送り込むためには、アクセルペダルを踏み込み、エンジン回転数を一気に上げて冷却水の水量を多くする操作が必要となる。

このようなことを防止するため、特許文献１に記載された内燃機関の冷却水循環装置３０では、図６に示すように、内燃機関３１側の最高水位位置Ｓｅがラジエータ３２側の最高水位位置Ｓｒよりも低くなるように設定され、さらに、内燃機関３１側の最高水位位置Ｓｅとラジエータ３２側の最高水位位置Ｓｒよりもインレットパイプ３３およびアウトレットパイプ３４の中間部位が低くなるように設定されている。また、ラジエータ３２側では、ラジエータ３２側の最高水位位置Ｓｅにエア抜き弁３５（開動作圧力Ｐ１）を設け、リザーブタンク３６に溜められる冷却水の低水位位置Ｌがラジエータ３２側の冷却水最高位置Ｓｒと並ぶようにリザーブタンク３６を上方に配設し、エア抜き弁３５とリザーブタンク３６との間をオーバフローパイプ３７により接続するとともに、内燃機関３１側では、内燃機関３１側の最高水位位置Ｓｅにサーモスタット３８を設け、このサーモスタット３８にエア抜き弁３９（開動作圧力Ｐ２）を設け、このエア抜き弁３９を第２のオーバフローパイプ４０によりラジエータ３２側のオーバフローパイプ３７に連絡させている。そして、ラジエータ３２側のエア抜き弁３５の開動作圧力Ｐ１を内燃機関３１側のエア抜き弁３９の開動作圧力Ｐ２よりも大きく設定（Ｐ１＞Ｐ２）することにより、内燃機関３１側のエア抜き弁３９がラジエータ３２側のエア抜き弁３５よりも先に開動作するようにしている。

このように構成した冷却水循環装置３０によると、ウォータジャケットの圧力がラジエータ３２側のエア抜き弁３５が開動作する第１開動作圧力Ｐ１に達する前に、内燃機関３１側のエア抜き弁３９を開動作させ、ウォータアウトレット４１内に残留する空気を第２のオーバフローパイプ４０およびオーバフローパイプ３７を介してリザーブタンク３６に導くことができ、高温時に残留する空気の膨張により引き起こされるエアロックを回避することができるとともに、オーバーヒートの恐れを回避することができるとしている。また、この冷却水循環装置３０は、ウォータアウトレット４１内に空気溜まりができ、この空気溜まりの空気が膨張して冷却水を押し出した場合にも、エア抜き弁３９によって押し出される冷却水量を少なくすることができ、リザーブタンク３６の排出パイプ４２から冷却水が吹き出すことを防止できるとしている。
特開２０００−１９９４３０号公報

しかしながら、このようにエア抜き弁とラジエータ側のオーバフローパイプとを連絡する第２のオーバフローパイプを設けることは、コスト的にも高くなり、さらに、第２のオーバフローパイプを設けるのに代えて、内燃機関側に第２のリザーブタンクを設ける方法も提示されているが、第２のリザーブタンクを設けることも、コストを押し上げることになる。さらに、座席の下に当たる空間は極めて手狭であり、そのような空間に第２のオーバフローパイプや第２のリザーブタンクを配設することは困難である。

本発明は、以上のような課題に鑑みて為されたものであり、簡単な構成で、不凍液を交換した際に、冷却水が冷却水循環装置内を流れる状態にしてエンジンのオーバーヒートを防止するとともに、空気がウォータアウトレット内部に溜まるのを防止し、気泡が混入した温水がヒータコアを流れることに伴い水流音が発生することを防止することができる内燃機関の冷却水循環装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決することを目的として、請求項１に係る発明の内燃機関の冷却水循環装置は、内燃機関よりも車両前方側に搭載されたラジエータと、内燃機関の最高水位位置に設けられたウォータアウトレットと、該ウォータアウトレットよりも高い位置で前記ラジエータに接続され、中間部位が内燃機関の最高水位位置よりも下位に位置するように設定されたアウトレットパイプと、内燃機関に設けられたウォータインレットと前記ラジエータとの間を接続するインレットパイプと、前記ウォータアウトレットとカーヒータとの間を接続する温水供給管路と、前記インレットパイプまたは前記ウォータインレットとカーヒータとの間を接続する温水還流管路とを備え、内燃機関で温められた冷却水が、前記アウトレットパイプを通って前記ラジエータで冷却され、前記インレットパイプを通って内燃機関内を循環して内燃機関の各部を冷却するとともに、前記温水供給管路を通ってカーヒータに送給されて車両室内を暖房する内燃機関の冷却水循環装置において、前記ウォータアウトレット内に、内燃機関より送給される冷却水の温度が所定温度よりも高い場合に開いて冷却水を前記アウトレットパイプに送出するサーモスタットが配設されるとともに、前記ラジエータの上位位置にエア抜き弁が配設され、前記温水供給管路の前記ウォータアウトレット側端部が、前記サーモスタットの感温部の位置よりも高い位置で前記ウォータアウトレットに接続されることを特徴とするものである。

請求項１に係る発明の内燃機関の冷却水循環装置によれば、温水供給管路がサーモスタットの感温部の位置よりも高い位置でウォータアウトレットに接続されるため、サーモスタットの感温部が冷却水に浸され、冷却水温度の上昇によりサーモスタットが「開」の状態となり、冷却水が冷却水循環装置内を循環していないことに付随する内燃機関におけるオーバーヒートの発生を確実に防止することができる。すなわち、新しい不凍液を含む冷却水が冷却水循環装置に注入された状態では、ウォータアウトレット内のサーモスタットが「閉」の状態であり、内燃機関の始動に伴って冷却水が温水供給管路を通ってカーヒータ、温水還流管路を循環し始めると、冷却水が内燃機関の熱により次第に温められることになる。ここで、冷却水の循環に伴ってウォータアウトレット内の水位が下がるが、温水供給管路がサーモスタットの感温部の位置よりも高い位置でウォータアウトレットに接続されているため、ウォータアウトレット内での冷却水の水位はこの感温部より下方に低下することがなく、サーモスタットの感温部が冷却水に浸された状態、すなわち、冷却水の温度を感知できる状態が維持されることになる。このようにして、内燃機関のアイドリング状態が継続されると、冷却水循環装置内を循環する冷却水がさらに温められ、冷却水温度がサーモスタットの開動作温度に達した時点でサーモスタットを確実に「開」の状態とすることができる。これにより、内燃機関でオーバーヒートが発生するのを確実に防止することができる。

また、ラジエータの上位位置にエア抜き弁が配設されているため、サーモスタットが「開」となっている状態で、アクセルペダルを踏み込んでエンジンの回転数を上昇させる操作を行うと、サーモスタットの上方および下流側に溜まっていた空気がアウトレットパイプに送り込まれ、ラジエータの上方に設けられたエア抜き弁から外部に排出することができる。これにより、冷却水循環装置内の空気は排出されて、温水供給管路およびカーヒータに送給される冷却水に気泡が混入することが防止されるため、カーヒータ（ヒータコア）における水流音の発生を確実に防止することができる。

請求項２に係る発明の内燃機関の冷却水循環装置は、請求項１に記載の内燃機関の冷却水循環装置において、前記温水供給管路は、前記ウォータアウトレットの側方面に位置する接続口に接続されて、その下流側で下方に向けて屈曲されることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明の内燃機関の冷却水循環装置によれば、温水供給管路が、ウォータアウトレットの側方面に位置する接続口の下流側で下方に向けて屈曲されていることにより、新しい不凍液を含む冷却水が冷却水循環装置に注入された時、温水供給管路では、ウォータアウトレット内に満たされた冷却水と同じ水位まで冷却水が満たされ、内燃機関の始動に伴って一旦ウォータアウトレット内での冷却水の水位が下がるが、内燃機関がアイドル運転されている間にアウトレット内の圧力が上昇し、ウォータアウトレットおよび温水供給管路内の冷却水がカーヒータ側に押し出され、確実にカーヒータに冷却水を送給することができる。また、温水供給管路がウォータアウトレットの側方面に接続していることにより、温水供給管路に空気が流れ込み難くなり、カーヒータに送給される冷却水に気泡が混入することが防止されるため、カーヒータ（ヒータコア）における水流音の発生を確実に防止することができる。

請求項３に係る発明の内燃機関の冷却水循環装置は、請求項１または２に記載の内燃機関の冷却水循環装置において、前記温水供給管路は、前記アウトレットパイプが略水平方向に延設される区間において、前記アウトレットパイプに沿って延設され、略水平方向に延設される区間の下流側で下方に向けて屈曲されることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明の内燃機関の冷却水循環装置によれば、温水供給配管が、アウトレットパイプが略水平方向に延設される区間において、アウトレットパイプに沿って延設され、その下流側で下方に向けて屈曲されることにより、たとえ何らかの理由で気泡が混入した冷却水が温水供給管路に流れ込んだとしても、温水供給管路の略水平方向に延設された区間において気泡が上方に分離して、カーヒータに送給されるのが防止される。これにより、カーヒータのヒータコアに気泡が混入するのが防止され、カーヒータ（ヒータコア）における水流音の発生を確実に防止することができる。

本発明に係る内燃機関の冷却水循環装置によれば、簡単な構成で、不凍液を交換した際に、冷却水が冷却水循環装置内を流れる状態にしてエンジンのオーバーヒートを防止するとともに、空気がウォータアウトレット内部に溜まるのを防止し、気泡が混入した温水がヒータコアを流れることに伴い水流音が発生することを防止することができる。

以下、本発明の内燃機関の冷却水循環装置に係る最良の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、実施の形態で開示された内容ではなく、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解されるべきである。

先ず、本発明の実施の形態に係る内燃機関１の冷却水循環装置５の構成について、図１〜図３に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の冷却水循環装置の構成を説明するための概略構成図であり、図２は、この冷却水循環装置におけるウォータアウトレットおよびウォータインレットの構成を説明するための、内燃機関の一部を切り欠いて示す斜視図である。また、図３は、この冷却水循環装置でのウォータアウトレットの構造を説明するための、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図である。

本実施の形態に係る車両において、エンジン１（内燃機関）は、車両の略中央部位に位置する座席シートの下方に配置されている。エンジン１は、シリンダーブロック２の上側にシリンダーヘッド３が取付けられ、さらに、このシリンダーヘッド３の上側にヘッドカバー（図示省略）が取付けられている。

この車両に搭載されたエンジン１には、冷却水循環装置５が設けられている。冷却水循環装置５は、エンジン１よりも車両前方側に搭載したラジエータ６と、エンジン１とラジエータ６との間を接続する冷却水循環管路７（アウトレットパイプ８およびインレットパイプ９）とで構成され、ラジエータ６で冷却された冷却水がインレットパイプ９を通ってエンジン１に送給され、さらに、エンジン１で温められた冷却水（温水）がアウトレットパイプ８を通ってラジエータ６に送給され、このような冷却水の循環によってエンジン１の各部を冷却している。車両２の略中央部位に搭載したエンジン１よりも車両前側に位置させてラジエータ６を搭載し、エンジン１とラジエータ６とを離間して搭載している。ラジエータ６は、アッパータンク１６とロアータンク１７とコア１８とからなる。

エンジン１のシリンダーブロック２およびシリンダーヘッド３の外辺部には、エンジン１の各部を冷却する冷却水の流通経路を形成するウォータジャケット１０が設けられている。そして、エンジン１の最高高さ位置にある吸気マニホールド４に近接するウォータジャケット１０の出口位置にウォータアウトレット１１が設けられ、このウォータアウトレット１１にアウトレットパイプ８の一端（エンジン側端部）が接続されている。また、シリンダーブロック２の中位位置にウォータジャケット１０のウォータインレット１２が設けられ、このウォータインレット１２にインレットパイプ９の一端（エンジン側端部）が接続されている。また、アウトレットパイプ８とインレットパイプ９の他端（ラジエータ側端部）は、それぞれアッパータンク１６の入水口１６ａとロアータンク１７の出水口１７ａに接続されている。

ウォータアウトレット１１内には、エンジン１より排出される冷却水の温度が所定の開動作温度より高い場合に開いて、冷却水をアウトレットパイプ８に送出するサーモスタット１４が配設されている。また、ウォータインレット１２の下流側に位置するウォータジャケット１０内には、ウォータポンプ１３が配設され、このウォータポンプ１３がエンジン１の回転に連動して駆動されることにより、サーモスタット１４が開いている状態で、ラジエータ６で冷却された冷却水がインレットパイプ９、ウォータインレット１２、ウォータジャケット１０、ウォータアウトレット１１、アウトレットパイプ９を順に循環し、ウォータジャケット１０内でエンジン１の各部を冷却することになる。

この冷却水循環装置５においては、エンジン１側の最高水位位置がラジエータ６側の最高水位位置よりも低くなるように、エンジン１側のウォータアウトレット１１およびラジエータ６側のアッパータンク１６が配置され、さらに、冷却水循環管路７（アウトレットパイプ８およびインレットパイプ９）は、その中間部位が内燃機関１側の最高水位位置とラジエータ６側の最高水位位置よりも低くなるように屈曲されて、フロアパネル（図示省略）の下に配設されている。

ウォータアウトレット１１内でサーモスタット１４が配設される位置は、図３（ａ）に示されるように、エンジン１側の最高水位位置であり、このサーモスタット１４に対向するようにウォータアウトレット１１の上方位置にはエア抜き弁１５が配設されている。なお、このエア抜き弁１５は、不凍液を含む新しい冷却水が冷却水循環装置５内に注入されたときに、ネジ（図示省略）を緩めてウォータアウトレット１１内の空気を排出するためのものであり、その他の場合には常時「閉」の状態になっている。そして、図３（ｂ）に示されるように、第１の温水供給配管２４が接続されるウォータアウトレット１１の接続口１１ａがサーモスタット１４の感温部１４ａよりも高い位置となるよう、第１の温水供給配管２４がウォータアウトレット１１の側方面に接続されている。

より具体的には、サーモスタット１４の感温部１４ａはウォータアウトレット１１の軸芯に沿ってウォータジャケット１０側で下方に傾斜するように配置され、接続口１１ａの最下辺部の位置が、サーモスタット１４の感温部１４ａの最下位位置よりも高い位置に設定されている。なお、サーモスタット１４の上流側と下流側とを仕切る隔壁板１４ｂの上方には、空気の流通を可能とする空気流通孔１４ｃが開口されており、不凍液を含む新しい冷却水が冷却水循環装置５内に注入されたときに、エア抜き弁１５ネジを緩めることにより、ウォータアウトレット１１内のサーモスタット１４より下流側に残留する空気をこの空気流通孔１４ｃを介して上流側に押し出して、エア抜き弁１５から排出することができる。

本実施の形態においては、エンジン１から排出される冷却水が第１の温水供給配管２４を介してフロントヒータ２２およびリアヒータ２３に送給されても、冷却水のウォータアウトレット１１内における水位がサーモスタット１４の感温部１４ａより下方に低下することがなく、サーモスタット１４の感温部１４ａはいかなる状況下でも冷却水に浸され、冷却水の温度を感知できる状態が維持されることになる。なお、図３（ｂ）に第１の温水供給配管２４がウォータアウトレット１１の側方面に接続されている状況が示されているが、接続口の位置は、ウォータアウトレット１１の側方ないしは側方下方であれば良く、側方より若干上方に寄っていても良い。要は、接続口１１ａの最下辺部の位置が、サーモスタット１４の感温部１４ａの最下位位置よりも高い位置に設定され、感温部１４ａが冷却水により浸される状態が常に維持されるように接続されていれば良い。

そして、アッパータンク１６の上方にはエア抜き弁１９が配設され、このエア抜き弁１９はオーバーフロー管２０を介してリザーブタンク２１に接続されている。エア抜き弁１９は、エンジン１の駆動中に、アッパータンク１６内の圧力が所定の開動作圧力を越えると開動作して、冷却水とともに、ラジエータ６のアッパータンク１６に溜っていた空気をオーバーフロー管２０を介してリザーブタンク２１に逃がすとともに、エンジン１の停止時に、冷却水が収縮して冷却水循環管路７（アッパータンク１６）内の圧力が低下して所定の設定圧力未満になると、リザーブタンク２１に貯留されている冷却水をオーバーフロー管２０を介してラジエータ６のアッパータンク１６に吸い込ませる役割を果たす。

また、本実施の形態に係る車両においては、室内を暖房するためのカーヒータ（フロントヒータ２２およびリアヒータ２３）が設けられ、フロントヒータ２２が車両前方から室内に臨む位置に配設され、リアヒータ２３が車両後方から室内に臨む位置に配設されている。エンジン１により温められた冷却水（温水）をフロントヒータ２２に送給する第１の温水供給配管２４（温水供給管路）の一端（エンジン側端部）がウォータアウトレット１１の側方面に開口された接続口１１ａに接続され、他端（ラジエータ側端部）がフロントヒータ２２の入水口２２ａに接続されている。また、フロントヒータ２２のヒータコア２２ｃ内を循環して暖房の用に供された冷却水（温水）をエンジン１に戻す第１の温水還流配管２５（温水還流管路）の一端（ヒータ側端部）がフロントヒータ２２の出水口２２ｂに接続され、他端（エンジン側端部）がインレットパイプ９の途中部位に接続されている。

さらに、エンジン１により温められた冷却水（温水）をリアヒータ２３に送給する第２の温水供給配管２６の一端（エンジン側端部）がウォータアウトレット１１より下流位置で第１の温水供給配管２４に接続され、他端（ラジエータ側端部）がリアヒータ２３の入水口２３ａに接続されている。また、リアヒータ２３のヒータコア２３ｃ内を循環して暖房の用に供された冷却水（温水）をエンジン１に戻す第２の温水還流配管２７の一端（ヒータ側端部）がリアヒータ２３の出水口２３ｂに接続され、他端（エンジン側端部）が第１の温水還流配管２５との接続位置より下流位置でインレットパイプ９の途中部位に接続されている。

また、第１の温水供給配管２４は、ウォータアウトレット１１の側方面（接続口１１ａ）に接続された下流側で下方に向けて屈曲されるとともに、アウトレットパイプ８が略水平方向に延設される区間において、第１の温水供給配管２４は、アウトレットパイプ８に沿って延設され、この略水平方向に延設される区間２４ａの下流側で下方に屈曲されている。

このように構成された冷却水循環装置５においては、不凍液を含む冷却水を交換した後に、エンジン１を始動させると、冷却水循環装置５内の冷却水がカーヒータに送給され、エンジン１の細部に残留していた空気が高い所（すなわち、ウォータアウトレット１１）に集まってくることにより、エンジン１側の最高水位位置にあるウォータアウトレット１１内部に空気溜まりが形成された状況が生じることになるが、サーモスタット１４の感温部１４ａが冷却水に浸されているため、暖気運転等によるエンジン１の熱でしばらくして冷却水の温度がサーモスタット１４の開動作温度に達すれば、サーモスタット１４が開状態となり、冷却水をアウトレットパイプ８に送給して冷却水循環装置５内を循環させることができる。したがって、この冷却水循環装置５においては、従来のように、エンジン１を駆動させた後、一度アクセルペダルを踏み込み、無負荷状態でエンジン１の回転数を一気に上げて、ウォータアウトレット１１内部の水位を上昇させてサーモスタット１４の感温部１４ａを冷却水に浸らせる操作を行わなくても良い。

そして、このように冷却水が冷却水循環装置５内を循環している状態で、アクセルペダルを踏み込み、エンジン１の回転数を上昇させることにより、ウォータアウトレット１１上方（サーモスタット１４の上方）に溜まっていた空気を下流側に押し出し、さらに、ウォータアウトレット１１下流側（サーモスタット１４の下流側）に溜まっていた空気をアウトレットパイプ８に送り込み、ラジエータ６のアッパータンク１６上方に設けられたエア抜き弁１９からオーバーフロー管２０、リザーブタンク２１を介して空気を外部に排出することができる。

したがって、従来のように無負荷状態でエンジン１の回転数を一気に上げて、サーモスタット１４の感温部１４ａを冷却水に浸らせてサーモスタット１４を開状態にし、空気溜まりを強制的に排除する操作を行わなくても、あるいは、そのような操作を忘れたり、アイドリング状態でそのまま放置されたりしても、サーモスタット１４の感温部１４ａが冷却水に浸され、冷却水温度の上昇によりサーモスタット１４が開状態となるため、冷却水が冷却水循環装置５内を循環していないことに付随するエンジン１でのオーバーヒートの発生を確実に防止することができる。

さらに、ウォータアウトレット１１内部に溜まっていた空気がカーヒータに流れると、フロントヒータ２２やリアヒータ２３のヒータコア２２ｃ、２３ｃを気泡が混入した冷却水が流れるため、これらの部分で騒音（水流音）が発生することがあるが、上述したように、ウォータアウトレット１１内部に溜まっていた空気が外部に排出されるため、気泡が混入した冷却水がフロントヒータ２２やリアヒータ２３のヒータコア２２ｃ、２３ｃを流れることがなく、水流音の発生を確実に防止することができる。

また、第１の温水供給配管２４がウォータアウトレット１１の側方面に位置する接続口１１ａに接続されて、下流側で下方に向けて屈曲されていることにより、新しい不凍液を含む冷却水が冷却水循環装置５に注入された時、第１の温水供給配管２４では、ウォータアウトレット１１内に満たされた冷却水と同じ水位まで冷却水が満たされ、エンジン１の始動に伴って一旦ウォータアウトレット１１内での冷却水の水位が下がるが、エンジン１がアイドル運転されている間にアウトレット１１内の圧力が上昇し、ウォータアウトレット１１および第１の温水供給配管２４内の冷却水がカーヒータ側に押し出され、確実にフロントヒータ２２、リアヒータ２３に冷却水を送給することができる。また、第１の温水供給配管２４がウォータアウトレットの側方面に接続していることにより、第１の温水供給配管２４に空気が流れ込み難くなり、フロントヒータ２２、リアヒータ２３に送給される冷却水に気泡が混入することが防止されるため、フロントヒータ２２、リアヒータ２３（ヒータコア２２ｃ、２３ｃ）における水流音の発生を確実に防止することができる。

さらに、第１の温水供給配管２４が、アウトレットパイプ８が略水平方向に延設される区間において、アウトレットパイプ８に沿って延設され、その下流側で下方に向けて屈曲されていることにより、たとえ何らかの理由で気泡が混入した冷却水が第１の温水供給配管２４に流れ込んだとしても、第１の温水供給配管２４の略水平方向に延設された区間２４ａにおいて空気（気泡）が上方に分離して、フロントヒータ２２、リアヒータ２３に送給されるのが防止される。これにより、フロントヒータ２２、リアヒータ２３のヒータコア２２ｃ、２３ｃに気泡が混入するのが防止され、フロントヒータ２２、リアヒータ２３（ヒータコア２２ｃ、２３ｃ）における水流音の発生を確実に防止することができる。

なお、このような第１の温水供給配管２４に、略水平方向に延設された区間２４ａが設けられていない場合（例えば、第１の温水供給配管２４が接続口から下方に延び、上方にまたは斜め上方に屈曲されるような場合）や、略水平方向に延設された区間２４ａが設けられていても、この区間２４ａの下流側で上方にまたは斜め上方に屈曲されるような場合には、気泡が混入した冷却水から空気（気泡）が分離できず、フロントヒータ２２、リアヒータ２３のヒータコア２２ｃ、２３ｃ内に気泡が持ち込まれてしまうことになる。

次に、この実施の形態に係る内燃機関１の冷却水循環装置５における冷却水の流れについて、図４、図５に基づき説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の冷却水循環装置での不凍液交換後における内燃機関の操作状態と冷却水の動きとの関係を説明するためのフロー図であり、図５は、この冷却水循環装置のウォータアウトレットにおける冷却水の水位と流れを説明するための側断面模式図であり、（ａ）は不凍液交換直後（内燃機関停止状態）の状態を、（ｂ）は内燃機関始動時の状態を、（ｃ）は暖気運転時の状態を示すものである。

先ず、ステップ＃１において、不凍液の交換が行われる。ここでは、一旦冷却水循環装置５内にある冷却水が排出され、その後に新しい不凍液を含む冷却水が冷却水循環装置５に注入される。そして、冷却水循環装置５のエンジン１側の最高水位位置にあるウォータアウトレット１１にも、アウトレットパイプ８、インレットパイプ９を介して冷却水が導入され、エア抜き弁１５のネジを手動で緩めて、ウォータアウトレット１１内のサーモスタット１４より下流側に残留する空気を隔壁板の上方に開口された空気流通孔１４ｃを介して上流側に押し出しつつ、ウォータアウトレット１１内の空気をエア抜き弁１５から外部に排出することにより、ラジエータ６のアッパータンク１６より下方位置にあるウォータアウトレット１１の内部が冷却水で満たされることになる。このようにして冷却水循環装置５内に新しい冷却水が導入され、ウォータアウトレット１１内では、サーモスタット１４が冷たい冷却水に浸されて「閉」の状態となり、ウォータアウトレット１１からアウトレットパイプ８への冷却水の送給経路が閉ざされた状態となる（図５（ａ）参照）。

次に、ステップ＃２において、エンジン１の始動が行われる。ここでは、冷却水温度がまだ低いため、サーモスタット１４は「閉」の状態であるが、エンジン１の始動に伴ってウォータポンプ１３が駆動され、冷却水循環装置５内の冷却水が、接続口１１ａから温水供給配管２４、２６および温水還流配管２５、２７を介してフロントヒータ２２、リアヒータ２３に循環されるとともに、エンジン１で発せられる熱により次第に温められる。この冷却水の循環に際して、エンジン１の細部に残留していた空気が高い所（すなわち、ウォータアウトレット１１）に集まってくるため、ウォータアウトレット１１内では水位が下がる（図５（ｂ）参照）が、第１の温水供給管路２４がサーモスタット１４の感温部１４ａの位置よりも高い位置でウォータアウトレット１１に接続されているため、冷却水の水位はサーモスタット１４の感温部１４ａより下方に低下することがなく、サーモスタット１４の感温部１４ａは冷却水に浸され、冷却水の温度を感知できる状態が維持される。

そして、続くステップ＃３において、アイドル回転領域でのエンジン１の暖気運転が継続されている間に、冷却水循環装置５内を循環する冷却水がエンジン１でさらに温められ、冷却水温度がサーモスタット１４の開動作温度に達すると、サーモスタット１４が「開」の状態となる。このとき、ウォータアウトレット１１のアウトレットパイプ８側に存在する冷たい冷却水がウォータアウトレット１１のウォータジャケット１０側に流入し、逆に、ウォータアウトレット１１のウォータジャケット１０側に存在する温かい冷却水がウォータポンプ１３からの駆動圧力によりウォータアウトレット１１のアウトレットパイプ８側に押し出される現象が起こる（図５（ｃ）参照）。このような冷たい冷却水と温かい冷却水との入れ替わりにより、サーモスタット１４の感温部１４ａの温度が低下してサーモスタット１４の開動作温度より低くなると、サーモスタット１４が「閉」の状態となる。このようなことをしばらく繰り返した後、エンジン１の暖気運転がしばらく継続され、ウォータアウトレット１１内の冷却水温度がサーモスタット１４の開動作温度より高くなると、サーモスタット１４の「開」の状態が維持され、ラジエータ６へ冷却水を送給できることになる。

そして、ステップ＃４において、アクセルペダルが踏み込まれる操作が行われる。この操作は無負荷状態での操作に限らず、車両を走行させるための操作をも含むものである。この操作により、ウォータポンプ１３からの駆動圧力が一気に上昇し、冷却水循環管路７内を循環する冷却水の水量が増加すると、ウォータアウトレット１１内およびアッパータンク１６内に形成されていた空気溜りの空気がエア抜き弁１９から強制的に排出される。すなわち、ウォータアウトレット１１内のサーモスタット１４の上方に溜まっていた空気が下流側に押し出され、さらに、サーモスタット１４の下流側に溜まっていた空気がアウトレットパイプ８を介してラジエータ６のアッパータンク１６に送り込まれ、このアッパータンク１６上方に位置するエア抜き弁１９からオーバーフロー管２０、リザーブタンク２１を経て外部に排出されることになる。

本実施の形態に係る冷却水循環装置５では、冷却水が温水供給配管２４、２６を介してフロントヒータ２２やリアヒータ２３に送給される間においても、サーモスタット１４の感温部１４ａが冷却水に浸されているため、冷却水温度がサーモスタット１４の開動作温度に達した時点で、サーモスタット１４が「開」の状態となる。したがって、冷却水温度が高くなってもサーモスタット１４が開かず、冷却水循環管路７に冷却水が送給されない事態に至るのを防止して、エンジン１のオーバーヒートを確実に防止することができる。また、ウォータアウトレット１１内やアッパータンク１６内に溜まっていた空気がエア抜き弁１９から強制的に排出されることにより、温水供給配管２４、２６やカーヒータ（フロントヒータ２２およびリアヒータ２３）に気泡の混入した冷却水（温水）が流れることはなく、カーヒータのヒータコア２２ｃ、２３ｃで水流音が発生するのを確実に防止することができる。

なお、上記のステップ＃２またはステップ＃３の途中において、サーモスタット１４が「開」の状態にならない状態で、ステップ＃４に示したアクセルペダルが踏み込まれる操作が行われる（図中、破線で示されるルート）と、当初、冷却水温度が低い状態では、サーモスタット１４が「閉」の状態で冷却水循環管路７には冷却水が送給されないが、冷却水温度がサーモスタット１４の開動作温度に達すると（すなわち、エンジン１のオーバーヒートを招くことのない温度で）、サーモスタット１４が「開」の状態となり、冷却水循環管路７に冷却水が送給され、ウォータアウトレット１１内やアッパータンク１６内に溜まっていた空気がエア抜き弁１９から強制的に排出される。したがって、このような場合であっても、エンジン１のオーバーヒートを防止することができるとともに、温水供給配管２４、２６やカーヒータ（フロントヒータ２２およびリアヒータ２３）に気泡の混入した冷却水（温水）が流れるのを防止して、カーヒータ２２、２３（ヒータコア２２ｃ、２３ｃ）で水流音が発生するのを確実に防止することができる。

また、上記のステップ＃１において、新しい不凍液を含む冷却水が冷却水循環装置５に注入された時、第１の温水供給配管２４では、ウォータアウトレット１１内に満たされた冷却水と同じ水位まで冷却水が満たされ、次のステップ＃２で、エンジン１が始動されると、それに伴って一旦ウォータアウトレット１１内での冷却水の水位が下がり、さらに、次のステップ＃３で、エンジン１がアイドル回転領域で暖機運転されている間に、アウトレット１１内の圧力が上昇して、ウォータアウトレット１１および第１の温水供給配管２４内の冷却水がカーヒータ側に押し出される。このように、第１の温水供給配管２４がウォータアウトレット１１の側方面に位置する接続口１１ａから下流側で下方に向けて屈曲されていることにより、冷却水を確実にフロントヒータ２２、リアヒータ２３に送給することができる。また、第１の温水供給配管２４がウォータアウトレットの側方面に接続していることにより、第１の温水供給配管２４に空気が流れ込み難くなり、フロントヒータ２２、リアヒータ２３に送給される冷却水に気泡が混入することが防止されるため、フロントヒータ２２、リアヒータ２３（ヒータコア２２ｃ、２３ｃ）における水流音の発生を確実に防止することができる。

さらに、ステップ＃１から＃３の動作の中で、何らかの理由で気泡が混入した冷却水が第１の温水供給配管２４に流れ込んだとしても、第１の温水供給配管２４が、アウトレットパイプ８が略水平方向に延設される区間において、アウトレットパイプ８に沿って延設され、その下流側で下方に向けて屈曲されていることにより、第１の温水供給配管２４の略水平方向に延設された区間２４ａにおいて空気（気泡）が上方に分離して、フロントヒータ２２、リアヒータ２３に送給されるのが防止される。これにより、フロントヒータ２２、リアヒータ２３のヒータコア２２ｃ、２３ｃに気泡が混入するのが防止され、フロントヒータ２２、リアヒータ２３（ヒータコア２２ｃ、２３ｃ）における水流音の発生を確実に防止することができる。

以上のような一連の動作により、本実施の形態に係る冷却水循環装置５では、エンジン１のオーバーヒートを確実に防止することができるとともに、しかも、ウォータアウトレット１１内上方および下流側の空気溜りに溜まっていた空気が第１の温水供給配管２４に送り込まれることなく、カーヒータ（フロントヒータ２２およびリアヒータ２３）において、気泡が混入した冷却水が流れることにより引き起こされるヒータコア２２ｃ、２３ｃでの水流音の発生を確実に防止することができる。

上記の実施の形態において、フロントヒータ２２に温水を供給する第１の温水供給配管２４がウォータアウトレット１１の側方面（接続口１１ａ）に接続されていたが、リアヒータ２３に温水を供給する第２の温水供給配管２５がウォータアウトレット１１の側方面に接続されても良い。この場合には、第２の温水供給配管２５が、ウォータアウトレット１１に接続される接続口１１ａの下流側で下方に向けて屈曲されれば良い。また、アウトレットパイプ８が略水平方向に延設される場合においては、第２の温水供給配管２５が、アウトレットパイプ８に沿って延設され、その下流側で下方に向けて屈曲されれば良い。

また、上記の実施の形態において、フロントヒータ２２で暖房の用に供された温水をエンジン１に戻す第１の温水還流配管２５がインレットパイプ９の途中部位に接続されているが、この第１の温水還流配管２５がウォータインレット１２に直接接続されても良く、同様に、リアヒータ２３で暖房の用に供された温水をエンジン１に戻す第２の温水還流配管２６がインレットパイプ９の途中部位に接続されているが、この第２の温水還流配管２６がウォータインレット１２に直接接続されても良い。さらに、第２の温水還流配管２６が第１の温水還流配管２５との接続位置より下流側でインレットパイプ９に接続されているが、第１の温水還流配管２５との接続位置より上流側でインレットパイプ９に接続されても良い。

上記の実施の形態に示された本発明に係る内燃機関の冷却水循環装置によれば、簡単な構成で、不凍液を交換した際に、冷却水が冷却水循環装置内を流れる状態にしてエンジンのオーバーヒートを防止するとともに、空気がウォータアウトレット内部に溜まるのを防止し、気泡が混入した温水が温水供給配管やヒータコアを流れることに伴い水流音が発生することを防止することができる。したがって、このような冷却水循環装置を備えた内燃機関は、安価に製造でき、しかも、車両故障を招くことのない安全で快適な車両を提供できることになり、特に、キャブオーバー型のフロアトンネルの無い車種に好適に使用することができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の冷却水循環装置の構成を説明するための概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の冷却水循環装置におけるウォータアウトレットおよびウォータインレットの構成を説明するための、内燃機関の一部を切り欠いて示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の冷却水循環装置でのウォータアウトレットの構造を説明するための、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の冷却水循環装置での不凍液交換後における内燃機関の操作状態と冷却水の動きとの関係を説明するためのフロー図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の冷却水循環装置でのウォータアウトレットにおける冷却水の水位と流れを説明するための側断面模式図であり、（ａ）は不凍液交換直後（内燃機関停止状態）の状態を、（ｂ）は内燃機関始動時の状態を、（ｃ）は暖気運転時の状態を示すものである。 従来技術に係る内燃機関の冷却水循環装置の構成を説明するための概略構成図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
５ 冷却水循環装置
６ ラジエータ
７ 冷却水循環管路
８ アウトレットパイプ
９ インレットパイプ
１１ ウォータアウトレット
１２ ウォータインレット
１４ サーモスタット
１４ａ 感温部
１９ エア抜き弁
２２ フロントヒータ（カーヒータ）
２３ リアヒータ（カーヒータ）
２４ 第１の温水供給配管（温水供給管路）
２５ 第１の温水還流配管（温水還流管路）
２６ 第２の温水供給配管（温水供給管路）
２７ 第２の温水還流配管（温水還流管路）

Claims (3)

1. 内燃機関よりも車両前方側に搭載されたラジエータと、内燃機関の最高水位位置に設けられたウォータアウトレットと、該ウォータアウトレットよりも高い位置で前記ラジエータに接続され、中間部位が内燃機関の最高水位位置よりも下位に位置するように設定されたアウトレットパイプと、内燃機関に設けられたウォータインレットと前記ラジエータとの間を接続するインレットパイプと、前記ウォータアウトレットとカーヒータとの間を接続する温水供給管路と、前記インレットパイプまたは前記ウォータインレットとカーヒータとの間を接続する温水還流管路とを備え、
   内燃機関で温められた冷却水が、前記アウトレットパイプを通って前記ラジエータで冷却され、前記インレットパイプを通って内燃機関内を循環して内燃機関の各部を冷却するとともに、前記温水供給管路を通ってカーヒータに送給されて車両室内を暖房する内燃機関の冷却水循環装置において、
   前記ウォータアウトレット内に、内燃機関より送給される冷却水の温度が所定温度よりも高い場合に開いて冷却水を前記アウトレットパイプに送出するサーモスタットが配設されるとともに、前記ラジエータの上位位置にエア抜き弁が配設され、
   前記温水供給管路の前記ウォータアウトレット側端部が、前記サーモスタットの感温部の位置よりも高い位置で前記ウォータアウトレットに接続されることを特徴とする内燃機関の冷却水循環装置。
2. 前記温水供給管路は、前記ウォータアウトレットの側方面に位置する接続口に接続されて、その下流側で下方に向けて屈曲されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却水循環装置。
3. 前記温水供給管路は、前記アウトレットパイプが略水平方向に延設される区間において、前記アウトレットパイプに沿って延設され、略水平方向に延設される区間の下流側で下方に向けて屈曲されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の冷却水循環装置。

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