JP2011231761A - 内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却液回路の複数の部分流路が、個別に、１つの共通のリザーバタンク内でベントされる内燃機関の冷却液回路のベントのバルブ機構を提供する。
【解決手段】冷却液回路１が、部分流路１ａ，１ｂ，１ｃと、ベント管路３，４，５とを有する。ベント管路３，４，５のいずれかが、部分流路１ａ，１ｂ，１ｃの少なくとも１つから伸びる。ベント管路３，４，５のそれぞれが、冷却液回路１において最も高い位置に配置されたリザーバタンク６に繋がる。１つの１次ベント管路４と少なくとも１つの２次ベント管路３とが、バルブ７を通して、リザーバタンク６に繋がる１つの共通ベント管路５に集約される。１次ベント管路４が、リザーバタンク６に、常時、流体的に接続されている。バルブ７が、２次ベント管路３に気泡が存在する場合にのみ、２次ベント管路３からリザーバタンク６への流体的な接続を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構に関し、特に、複数の部分流路を有する冷却液回路のベントのためのバルブ機構に関する。

従来の冷却液回路は、例えば、米国特許第５１１１７７６号または独国特許出願公開第１９９５６８９３号に示されているように、内燃機関を有している。これらの内燃機関は、熱交換器を含む冷却液回路を通して、熱除去の瞬間に冷却液で影響を与えることができる。内燃機関の稼働で冷却液が加熱されることによって、冷却液には、気泡が発生する。この気泡は、構成部品の損傷および／または冷却性能の低下を招く。そこで、冷却液回路には、ベント管路が接続される。このベント管路は、高い位置に配置されたリザーバタンクに通じる。リザーバタンクには、部分的にのみ、冷却液が入れられている。その結果、冷却液回路からの冷却液に含まれる空気をリザーバタンク内に集めることができる。また、例えば、内燃機関の搭載後または修理後に必要になることだが、冷却液回路は、リザーバタンクを通して冷却液で満たされる。

また、独国特許発明第１９６０７６３８号および独国特許出願公開第１９８５４５４４号に開示されている内容では、ベント管路が、複数の異なる部分流路から、１つの共通のリザーバタンクに通じている。しかしながら、リザーバタンクで、冷却液の混合が起こる。これは、特に、部分流路が、個別に、異なる温度レベルで運用される場合には、望ましくない。

米国特許第５１１１７７６号明細書 独国特許出願公開第１９９５６８９３号明細書 独国特許発明第１９６０７６３８号明細書 独国特許出願公開第１９８５４５４４号明細書

本発明の課題は、冷却液回路の複数の部分流路が、個別に、１つの共通のリザーバタンク内でベントされる内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構を提供することである。

本発明に係わる内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構では、下記の特徴によって、この課題が解決される。
内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構であって、前記冷却液回路が、複数の部分流路と、複数のベント管路とを有し、前記複数のベント管路のいずれかが、前記複数の部分流路の少なくとも１つから伸び、前記複数のベント管路のそれぞれが、前記冷却液回路において最も高い位置に配置されたリザーバタンクに繋がり、１つの１次ベント管路と少なくとも１つの２次ベント管路とが、バルブを通して、前記リザーバタンクに繋がる１つの共通ベント管路に集約され、前記１次ベント管路が、前記リザーバタンクに、常時、流体的に接続されており、前記バルブが、前記２次ベント管路に気泡が存在する場合にのみ、前記２次ベント管路からリザーバタンクへの流体的な接続を行う。

さらに、前記バルブが、バルブケースと、前記バルブケース内に配置されたバルブボールとを有し、前記バルブボールが、前記冷却液によって、バルブシートを塞ぐようにバルブシートに向かって押し付けられる。好ましくは、前記２次ベント管路が、バルブケースにおいてバルブシートよりも下側に接続されており、前記１次ベント管路と前記共通ベント管路とが、バルブケースにおいてバルブシートよりも上側に接続されている。

好ましくは、前記バルブボールが、冷却液よりも比重が小さい。
好ましくは、前記バルブが、２次ベント管路の最も高い位置に設置される。
なお、本発明に係わるベントのためのバルブ機構を有する内燃機関の冷却液回路は、下記に示される。

内燃機関用の冷却液回路が、本発明に係わるベントのためのバルブ機構を有する。さらに、前記内燃機関が、１つのシリンダブロックと少なくとも１つのシリンダヘッドとを有し、前記シリンダブロックが、第１の部分流路に含まれており、前記少なくとも１つのシリンダヘッドが、第２の部分流路に含まれており、前記第１の部分流路と前記第２の部分流路とが、個別に、冷却液の通過可能なものである。

好ましくは、前記１次ベント管路が、前記第２の部分流路から伸びるものであり、前記２次ベント管路が、前記第１の部分流路から伸びるものである。
好ましくは、一般の熱交換器が、前記第１の部分流路および／または前記第２の部分流路に含まれており、リザーバタンクの排出路が、前記一般の熱交換器の上流に繋がる。

本発明に係わる内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構によれば、下記の効果を奏する。
様々な部分流路からの複数のベント管路が、１つのバルブを通して、単一のリザーバタンクの１つの共通ベント管路に繋がることによって、余計な管路の長さが短縮し、リザーバタンクの構造が単純になる。バルブが、通常の動作の間、ベント管路を分離させる。これに伴い、様々な部分流路からの冷却液の混合が見られない代わりに、様々な部分流路が個別に管理される。このことは、１つ以上の部分流路において、例えば、内燃機関のウォームアップの間、冷却液の流れが得られず、冷却液が停滞することで冷却液を迅速に温めるという利点を有する。ここで、１次ベント管路は、常に、リザーバタンク内でベントすることができる。２次ベント管路は、バルブ内で気泡が上昇する場合にのみ、バルブによって、共通ベント管路の接続を得る。その後、２次ベント管路からの気泡が消失すると、２次ベント管路から共通ベント管路への接続が、再度、取り消される。なお、必要に応じて、複数のベント管路がバルブに接続されているとしてもよい。この場合においても、再度、気泡が上昇する場合にのみ、共通ベント管路への接続になる。

また、バルブシートは、好ましくは、バルブケースを窄めることによって形成されている。バルブケースの窄められた部分の直径が、バルブボールよりも小さい。バルブボールは、中空状のバルブケース内の冷却液で、通常、塞ぐようにバルブシートに向かって押し付けられている。２次ベント管路からの気泡が、バルブケース内で上昇すると、バルブボールが一時的に下がる。一時的に、２次ベント管路と共通ベント管路との間の流体的な接続が生じる。

また、冷却液に浮かぶことができるバルブボールの浮力によって、バルブボールが、バルブシートに向かって押し付けられる。バルブボールの下に及ぶ気泡が、このようにして生じた冷却液と空気の混合物の比重を一時的に下げる。その結果、バルブボールがバルブシートから下がり、気泡が、共通ベント管路に向かって、バルブシートを通過する。

また、バルブが２次ベント管路の最も高い位置に設置されることにより、バルブケース内で上昇する気泡が確実に集められる。
なお、本発明に係わるベントのためのバルブ機構を有する冷却液回路によれば、下記の効果を奏する。

第１の部分流路と第２の部分流路とが、互いに平行に通じており、制御バルブおよび／または遮断バルブに従って、個別に、冷却液の通過を許す。なお、冷却液の循環については、通常の冷却液ポンプが適している。

また、第２の部分流路に含まれた少なくとも１つのシリンダヘッドは、１次ベント管路を通して、リザーバタンクに、常時、流体的に接続されている。第１の部分流路に含まれたシリンダブロックは、バルブ内に気泡が発生する場合にのみ、リザーバタンクに流体的に接続される。

また、一般の熱交換器によって、内燃機関の余熱で加熱された冷却液が再冷却される。排出路が一般の熱交換器の上流に繋がることによって、リザーバタンクに貯蔵されている冷却液が、排出路を通して、内燃機関の冷却のための冷却液回路に、再度、案内される。

本発明におけるバルブの２つの断面図 ベントのためのバルブ機構を有する冷却液回路の概略図

以下、本発明の特徴と利点とを明らかにするために、図面を参照しながら、好ましい実施例を詳細に説明する。
図１に示されるように、内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構は、バルブ７を有している。バルブ７は、中空状のバルブケース８と、バルブケース８を窄めることによって形成されたバルブシート１０とを備える。中空状のバルブケース８内には、冷却液上に浮かぶことができるバルブボール９が配置される。バルブシート１０には、バルブボール９が、バルブボール９に浮力が働くことによって、バルブケース８の内部を塞ぐように到達する。バルブケース８は、通常、冷却液で満たされている。その冷却液は、ベント管路３，４から流入し、共通ベント管路５を経由して、図２に示されるリザーバタンク６に排出される。ここでは、２次ベント管路３を経由して流入した冷却液が、さらなる２次ベント管路３を経由して、排出される。ただし、２次ベント管路３がバルブ７で終わる場合もある。１次ベント管路４と共通ベント管路５は、バルブシート１０よりも上側に配置される。２次ベント管路３は、バルブシート１０よりも下側に配置される。これによって、１次ベント管路４からバルブケース８に流入する冷却液は、バルブケース８内のバルブボール９の位置と無関係で、共通ベント管路５に流出する。ただし、２次ベント管路３からバルブケース８に流入する冷却液は、図１の右図に示されるように、２次ベント管路３から上昇する気泡で、バルブボール９がバルブシート１０から下がる場合にのみ、共通ベント管路５に流出する。バルブボール９の下側の冷却液に気泡がない場合には、図１の左図に示されるように、バルブボール９が、バルブボール９の上昇によって、バルブシート１０を塞ぐようにバルブシート１０に向かって押し付けられる。その結果、２次ベント管路３からの冷却液は、共通ベント管路５に流出しない。

図２に示されるように、内燃機関２の冷却液回路１は、ベントのためのバルブ機構を有している。内燃機関２は、１つのシリンダブロック２ａと少なくとも１つのシリンダヘッド２ｂとを有している。シリンダブロック２ａは、冷却液回路１の第１の部分流路１ａに含まれている。第１の部分流路１ａは、冷却液回路１の第２の部分流路１ｂから分岐し、第２の部分流路１ｂに対して平行に通じている。第２の部分流路１ｂは、少なくとも１つのシリンダヘッド２ｂを含んでいる。ここでは、第１の部分流路１ａは、シリンダブロック２ａの下流に配置された遮断バルブ１５で選択的に開閉されるとしてもよい。他の部分流路１ｃには、自動車の室内の温度制御のためのヒータの熱交換器１６が配置されている。すべての部分流路１ａ，１ｂ，１ｃには、内燃機関２の上流に配置された冷却液ポンプ１３から、冷却液で影響が与えられる。第１の部分流路１ａと第２の部分流路１ｂから流出する冷却液は、制御バルブ１４に従って、一般の熱交換器１１で冷却されるとしてもよいし、バイパス管路で制御バルブ１４に渡されるとしてもよい。シリンダブロック２ａからは、２次ベント管路３が、図１に詳細に示されたバルブ７に通じる。シリンダヘッド２ｂからは、１次ベント管路４が、バルブ７に通じる。バルブ７は、共通ベント管路５を介して、リザーバタンク６に繋がる。リザーバタンク６は、冷却液回路１内で最も高い位置に存在する。これに対して、バルブ７は、２次ベント管路３の最も高い位置に設置される。リザーバタンク６からは、第２の部分流路１ｂに戻る排出路１２が、一般の熱交換器１１の上流に通じる。１次ベント管路４は、図１に示されたバルブ７の特別な構造のために、リザーバタンク６に、常時、流体的に接続されている。２次ベント管路３は、バルブ７内で気泡が上昇する場合にのみ、リザーバタンク６に、一時、流体的に接続される。

本発明に係わる内燃機関の冷却液回路のベントのためのバルブ機構は、自動車において、冷却液から不必要な気泡を分離するために使用される。

１ 冷却液回路
１ａ 第１の部分流路
１ｂ 第２の部分流路
１ｃ 他の部分流路
２ 内燃機関
２ａ シリンダブロック
２ｂ シリンダヘッド
３ ２次ベント管路
４ １次ベント管路
５ 共通ベント管路
６ リザーバタンク
７ バルブ
８ バルブケース
９ バルブボール
１０ バルブシート
１１ 一般の熱交換器
１２ 排出路
１３ 冷却液ポンプ
１４ 制御バルブ
１５ 遮断バルブ
１６ ヒータの熱交換器

Claims (9)

1. 内燃機関（２）の冷却液回路（１）のベントのためのバルブ機構であって、
   前記冷却液回路（１）が、複数の部分流路（１ａ，１ｂ，１ｃ）と、複数のベント管路（３，４，５）とを有し、
   前記複数のベント管路（３，４，５）のいずれかが、前記複数の部分流路（１ａ，１ｂ，１ｃ）の少なくとも１つから伸び、
   前記複数のベント管路（３，４，５）のそれぞれが、前記冷却液回路（１）において最も高い位置に配置されたリザーバタンク（６）に繋がり、
   １つの１次ベント管路（４）と少なくとも１つの２次ベント管路（３）とが、バルブ（７）を通して、前記リザーバタンク（６）に繋がる１つの共通ベント管路（５）に集約され、
   前記１次ベント管路（４）が、前記リザーバタンク（６）に、常時、流体的に接続されており、
   前記バルブ（７）が、前記２次ベント管路（３）に気泡が存在する場合にのみ、前記２次ベント管路（３）から前記リザーバタンク（６）への流体的な接続を行う
   ことを特徴とするバルブ機構。
2. 前記バルブ（７）が、バルブケース（８）と、前記バルブケース（８）内に配置されたバルブボール（９）とを有し、
   前記バルブボール（９）が、前記冷却液によって、バルブシート（１０）を塞ぐようにバルブシート（１０）に向かって押し付けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ機構。
3. 前記２次ベント管路（３）が、バルブケース（８）においてバルブシート（１０）よりも下側に接続されており、
   前記１次ベント管路（４）と前記共通ベント管路（５）とが、バルブケース（８）においてバルブシート（１０）よりも上側に接続されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ機構。
4. 前記バルブボール（９）が、冷却液よりも比重が小さい
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブ機構。
5. 前記バルブ（７）が、２次ベント管路（３）の最も高い位置に設置される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ機構。
6. 請求項１に記載のベントのためのバルブ機構を有する内燃機関（２）の冷却液回路。
7. 前記内燃機関（２）が、１つのシリンダブロック（２ａ）と少なくとも１つのシリンダヘッド（２ｂ）とを有し、
   前記シリンダブロック（２ａ）が、第１の部分流路（１ａ）に含まれており、
   前記少なくとも１つのシリンダヘッド（２ｂ）が、第２の部分流路（１ｂ）に含まれており、
   前記第１の部分流路（１ａ）と前記第２の部分流路（１ｂ）とが、個別に、冷却液の通過可能なものである
   ことを特徴とする請求項６に記載の冷却液回路。
8. 前記１次ベント管路（４）が、前記第２の部分流路（１ｂ）から伸びるものであり、
   前記２次ベント管路（３）が、前記第１の部分流路（１ａ）から伸びるものである
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の冷却液回路。
9. 一般の熱交換器（１１）が、前記第１の部分流路（１ａ）および／または前記第２の部分流路（１ｂ）に含まれており、
   リザーバタンクの排出路（１２）が、前記一般の熱交換器（１１）の上流に繋がる
   ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の冷却液回路。

Images