JP2012117485A - Cooling device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用エンジン等に代表される内燃機関を、冷却水の循環によって冷却する冷却装置に係る。特に、本発明は、複数のサーモスタットを備えた冷却装置の改良に関する。 The present invention relates to a cooling device that cools an internal combustion engine represented by an automobile engine or the like by circulation of cooling water. In particular, the present invention relates to an improvement of a cooling device including a plurality of thermostats.
従来より、自動車用内燃機関(以下「エンジン」と呼ぶ場合もある)において、シリンダヘッドのウォータジャケット(以下「ヘッド側ウォータジャケット」と呼ぶ場合もある)及びシリンダブロックのウォータジャケット(以下「ブロック側ウォータジャケット」と呼ぶ場合もある)に対して冷却水を並列に循環させるようにしたエンジンの冷却装置(一般に「二系統冷却装置」と呼ばれている)が提案されている(例えば下記の特許文献1及び特許文献2を参照)。
Conventionally, in an internal combustion engine for automobiles (hereinafter sometimes referred to as “engine”), a water jacket for a cylinder head (hereinafter also referred to as “head side water jacket”) and a water jacket for a cylinder block (hereinafter referred to as “block side”). An engine cooling device (generally called a “two-system cooling device”) in which cooling water is circulated in parallel has been proposed (for example, the following patent)
この種の冷却装置では、例えばエンジンのコールドスタート時(冷間始動時)に、ブロック側ウォータジャケットへの冷却水の供給を停止させたまま、ヘッド側ウォータジャケットへ冷却水を供給するようにしている。これによって、シリンダヘッドの温度の過上昇を抑制しながらも、シリンダブロックの温度を早急に高めることができ、エンジン始動後の短期間のうちにエンジン内各所でのフリクションロスの低減が図れるようにして燃料消費率の改善を図ることができる。 In this type of cooling device, for example, when the engine is cold started (cold start), the cooling water is supplied to the head side water jacket while the cooling water supply to the block side water jacket is stopped. Yes. This makes it possible to quickly increase the temperature of the cylinder block while suppressing an excessive increase in the temperature of the cylinder head, and to reduce the friction loss at various points in the engine within a short period after the engine is started. The fuel consumption rate can be improved.
また、この二系統冷却装置の一例として、2つのサーモスタットを備えさせ、これらサーモスタットの作動タイミングを異ならせることで、ブロック側ウォータジャケットへの冷却水の供給を停止させたままヘッド側ウォータジャケットへ冷却水を供給する状態と、両ウォータジャケットに冷却水を供給する状態とを切り換えるようにしたものがある。 In addition, as an example of this dual cooling system, two thermostats are provided, and the operation timing of these thermostats is made different so that the cooling to the head side water jacket is stopped while the supply of cooling water to the block side water jacket is stopped. There is one that switches between a state in which water is supplied and a state in which cooling water is supplied to both water jackets.
具体的には、第1及び第2のサーモスタットを備えさせている。第1サーモスタットは、エンジンから導出された冷却水を、ラジエータをバイパスして流す第1の状態と、ラジエータに流す第2の状態との間で切り換え可能となっている。一方、第2サーモスタットは、ウォータポンプから吐出された冷却水を、ブロック側ウォータジャケットには流さずヘッド側ウォータジャケットに流す第1の状態と、両ウォータジャケットに流す第2の状態との間で切り換え可能となっている。そして、エンジンのコールドスタート時には、各サーモスタットを共に第1の状態にし、冷却水温度が第1の所定温度に達した時点で第1サーモスタットを第2の状態にしてラジエータによる冷却水の冷却機能を発揮させる。その後、冷却水温度が第2の所定温度に達した時点で第2サーモスタットを第2の状態にしてラジエータにより冷却された冷却水が両ウォータジャケットに流れるようにし、シリンダヘッド及びシリンダブロックの温度の適正化を図るようにしている。 Specifically, first and second thermostats are provided. The first thermostat can be switched between a first state in which the cooling water derived from the engine flows by bypassing the radiator and a second state in which the coolant flows through the radiator. On the other hand, the second thermostat is between the first state in which the cooling water discharged from the water pump flows through the head side water jacket without flowing into the block side water jacket and the second state through which the water jacket flows through both water jackets. Switching is possible. When the engine is cold started, both the thermostats are set to the first state, and when the cooling water temperature reaches the first predetermined temperature, the first thermostat is set to the second state and the cooling water cooling function by the radiator is performed. Make it work. Thereafter, when the cooling water temperature reaches the second predetermined temperature, the second thermostat is set to the second state so that the cooling water cooled by the radiator flows to both water jackets, and the temperature of the cylinder head and the cylinder block is adjusted. It tries to optimize.
尚、上述した冷却装置に使用される一般的なサーモスタットは、冷却水中に配置される感温筒を有している。この感温筒内には、感温筒の壁を介して伝わる冷却水の熱に応じて膨張及び収縮するサーモワックスが収容されている。そして、このサーモワックスの膨張及び収縮に応じて上記第1の状態と第2の状態とが切り換えられる構成とされている(例えば下記の特許文献3を参照)。 In addition, the general thermostat used for the cooling device mentioned above has a temperature sensitive cylinder arrange | positioned in cooling water. A thermo wax that expands and contracts in accordance with the heat of the cooling water transmitted through the wall of the temperature sensing cylinder is accommodated in the temperature sensing cylinder. And it is set as the structure which can switch the said 1st state and 2nd state according to the expansion | swelling and shrinkage | contraction of this thermowax (for example, refer the following patent document 3).
上述の如く冷却水の循環回路内に複数のサーモスタットが配設され、且つこれらサーモスタットの作動タイミングを異ならせるためには、各サーモスタットに使用されるサーモワックスとして互いに膨張特性が異なるものを使用したり、サーモスタット内の弁体に付勢力を与えているコイルスプリングとして互いに付勢力が異なるものを使用したりする必要があった。 As described above, a plurality of thermostats are arranged in the cooling water circulation circuit, and in order to make the operation timings of these thermostats different, those having different expansion characteristics can be used as the thermowax used in each thermostat. It has been necessary to use coil springs having different urging forces as coil springs that impart urging force to the valve body in the thermostat.
ところが、このように構成の異なるサーモスタットを使用したのでは、それぞれを個別に設計して製造する必要があり、生産性が悪化するばかりでなく製造コストの高騰にも繋がるものとなっていた。また、サーモワックスを収容している感温筒の周囲での冷却水の流れ方によってはサーモスタットの作動タイミングが所望のタイミングからずれてしまい、冷却水温度を適正な値に調整することができない場合もあった。 However, when thermostats having different configurations are used as described above, it is necessary to individually design and manufacture the thermostats, which not only deteriorates productivity but also increases manufacturing costs. Also, depending on how the cooling water flows around the temperature sensing cylinder containing the thermo wax, the thermostat operating timing may deviate from the desired timing, and the cooling water temperature cannot be adjusted to an appropriate value. There was also.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却水循環回路に複数のサーモスタットが配設された冷却装置に対し、各サーモスタットそれぞれにおけるサーモワックス等の共通化を図りながらも、各サーモスタットの作動タイミングを異ならせることが可能な内燃機関の冷却装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to share the thermowax and the like in each thermostat with respect to the cooling device in which a plurality of thermostats are arranged in the cooling water circulation circuit. An object of the present invention is to provide a cooling apparatus for an internal combustion engine that can vary the operation timing of each thermostat.
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、サーモスタットの内部における冷却水の流れをガイド部材によってガイド可能とし、作動タイミングを早期に迎えるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水(比較的高温度の冷却水)の流れを発生させる一方、このサーモスタットに対して作動タイミングを遅延させるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水の流れを発生させないようにしている。また、各サーモスタットの配設姿勢を互いに異ならせることで、上記ガイド部材によるガイド機能が発揮される状態と発揮されない状態とがそれぞれのサーモスタットで得られるようにすることで各サーモスタットの構成の共通化が図れるようにしている。
-Principle of solving the problem-
The solution principle of the present invention devised to achieve the above object is that the flow of the cooling water inside the thermostat can be guided by the guide member, and in the thermostat that should come early in the operation timing, the cooling toward the heat sensitive part is performed. While a flow of water (relatively high temperature cooling water) is generated, in a thermostat whose operation timing should be delayed with respect to the thermostat, a flow of cooling water toward the heat sensitive portion is not generated. Also, by making each thermostat's installation posture different from each other, it is possible to obtain a state where the guide function by the guide member is exhibited and a state where it is not exhibited by each thermostat, so that the configuration of each thermostat is made common Can be planned.
−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関のシリンダヘッドにヘッド内冷却水流路が、シリンダブロックにブロック内冷却水流路がそれぞれ設けられていると共に、感熱部周辺を流れる冷却水の温度が所定温度に達した際に弁体が閉鎖状態から開放状態に切り換わる第1サーモスタット及び第2サーモスタットが設けられ、上記第1サーモスタットの弁体が開放状態で且つ第2サーモスタットの弁体が閉鎖状態にあるときには、上記ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路のうち一方のみに冷却水を流す冷却水循環状態となる一方、第1サーモスタット及び第2サーモスタットの各弁体が共に開放状態にあるときには、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路の両方に冷却水を流す冷却水循環状態となる構成とされた内燃機関の冷却装置を前提とする。この内燃機関の冷却装置に対し、上記第1サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水を上記感熱部に導くガイド部材を設ける一方、上記第2サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水の流れを妨げない位置にガイド部材を設けた構成としている。
-Solution-
Specifically, according to the present invention, an in-head cooling water flow path is provided in a cylinder head of an internal combustion engine, and an in-block cooling water flow path is provided in a cylinder block, and the temperature of the cooling water flowing around the heat sensitive part is set to a predetermined temperature. A first thermostat and a second thermostat for switching the valve body from a closed state to an open state when the valve body is reached, and when the valve body of the first thermostat is in an open state and the valve body of the second thermostat is in a closed state The cooling water circulation state in which the cooling water flows through only one of the in-head cooling water flow channel and the in-block cooling water flow channel, while the valve bodies of the first thermostat and the second thermostat are both open, A cooling device for an internal combustion engine configured to be in a cooling water circulation state in which cooling water flows through both the cooling water flow channel and the cooling water flow channel in the block. Hisage to. For the internal combustion engine cooling device, the first thermostat is provided with a guide member that guides the cooling water flowing from the cooling water inlet to the cooling water outlet when the valve body is in the closed state, to the heat sensitive part, The second thermostat has a configuration in which a guide member is provided at a position that does not hinder the flow of cooling water flowing from the cooling water inlet to the cooling water outlet when the valve body is in a closed state.
この特定事項により、第1サーモスタット及び第2サーモスタットそれぞれの弁体が共に閉鎖状態にある場合、第1サーモスタットでは、冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水がガイド部材によって感熱部周辺に導かれている。つまり、この第1サーモスタットの感熱部周辺には比較的高温度の冷却水(内燃機関から受熱した冷却水)が流れており、この第1サーモスタットの作動タイミング(弁体が閉鎖状態から開放状態に切り換わるタイミング)は早期に迎えられることになる。一方、第2サーモスタットでは、冷却水流入口から冷却水流出口に向かう冷却水の流れがガイド部材により妨げられるといったことはない。つまり、この第2サーモスタットの感熱部周辺には比較的低温度の冷却水が存在しており、この第2サーモスタットの作動タイミング(弁体が閉鎖状態から開放状態に切り換わるタイミング)は上記第1サーモスタットの作動タイミングに対して遅延されることになる。 Due to this specific matter, when the valve bodies of the first thermostat and the second thermostat are both closed, in the first thermostat, the cooling water flowing from the cooling water inlet to the cooling water outlet is guided around the heat sensitive part by the guide member. Led. That is, relatively high-temperature cooling water (cooling water received from the internal combustion engine) flows around the heat-sensitive part of the first thermostat, and the operation timing of the first thermostat (the valve body changes from the closed state to the open state). The timing of switching will be reached early. On the other hand, in the second thermostat, the flow of cooling water from the cooling water inlet to the cooling water outlet is not hindered by the guide member. That is, there is relatively low-temperature cooling water around the heat-sensitive part of the second thermostat, and the operation timing of the second thermostat (timing for switching the valve body from the closed state to the open state) is the above-mentioned first. It will be delayed with respect to the operation timing of the thermostat.
このように第1サーモスタット及び第2サーモスタットの各作動タイミングに差が生じることにより、冷却水の循環時には、先ず、第1サーモスタットの弁体のみが開放状態となり、上記ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路のうち一方のみに冷却水を流す冷却水循環状態となる。その後、第2サーモスタットの弁体も開放状態となり、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路の両方に冷却水を流す冷却水循環状態となる。 Due to the difference in the operation timings of the first thermostat and the second thermostat, only the valve body of the first thermostat is first opened during the cooling water circulation, and the cooling water flow path in the head and in the block are first opened. A cooling water circulation state in which the cooling water is supplied to only one of the cooling water flow paths is established. Thereafter, the valve body of the second thermostat is also opened, and a cooling water circulation state in which the cooling water flows through both the in-head cooling water flow path and the in-block cooling water flow path is set.
このように、本解決手段では、各サーモスタットの内部における冷却水の流れを互いに異ならせることにより、各サーモスタットの作動タイミングに差を生じさせるようにしている。このため、各サーモスタットに使用されるサーモワックスや、弁体に付勢力を与えているコイルスプリングを共通のものとしながらも作動タイミングに差を生じさせることが可能となる。言い換えると、同一構成の複数のサーモスタットを使用しながらも二系統冷却(シリンダヘッドに対する冷却性能とシリンダブロックに対する冷却性能とを個別に調整可能とする冷却システム)を実現することが可能となる。 As described above, in the present solution, the flow of the cooling water inside each thermostat is made different from each other, thereby causing a difference in the operation timing of each thermostat. For this reason, it becomes possible to make a difference in the operation timing while making the thermowax used for each thermostat and the coil spring which gives urging force to the valve body common. In other words, it is possible to realize two-system cooling (a cooling system that can individually adjust the cooling performance for the cylinder head and the cooling performance for the cylinder block) while using a plurality of thermostats having the same configuration.
各サーモスタットの作動状態に応じた冷却水の循環動作として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記第1サーモスタットに、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路に連通する第1の冷却水流入口と、ラジエータの流出側に連通する第2の冷却水流入口と、ウォータポンプの吸入口に連通する冷却水流出口とを備えさせる。一方、上記第2サーモスタットに、ウォータポンプの吐出口に連通する冷却水流入口と、ヘッド内冷却水流路に連通する第1の冷却水流出口と、ブロック内冷却水流路に連通する第2の冷却水流出口とを備えさせる。そして、上記第1サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第2の冷却水流入口が閉鎖されて第1の冷却水流入口と冷却水流出口とが連通し、第1サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、各冷却水流入口と冷却水流出口とが連通する。一方、上記第2サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第2の冷却水流出口が閉鎖されて冷却水流入口と第1の冷却水流出口とが連通し、第2サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、冷却水流入口と各冷却水流出口とが連通する構成としている。 Specific examples of the circulating operation of the cooling water according to the operating state of each thermostat include the following. That is, the first thermostat has a first cooling water inlet communicating with the head cooling water flow path and the block cooling water flow path, a second cooling water inlet communicating with the outlet side of the radiator, and a water pump inlet. A cooling water outlet that communicates with the cooling water outlet. On the other hand, a cooling water inlet that communicates with the discharge port of the water pump, a first cooling water outlet that communicates with the cooling water flow path in the head, and a second cooling water flow that communicates with the cooling water flow path within the block. With an exit. When the valve body of the first thermostat is in a closed state, the second cooling water inlet is closed, the first cooling water inlet and the cooling water outlet are communicated, and the valve body of the first thermostat is In the open state, each cooling water inlet and the cooling water outlet communicate with each other. On the other hand, when the valve body of the second thermostat is in a closed state, the second cooling water outlet is closed, the cooling water inlet and the first cooling water outlet communicate, and the valve body of the second thermostat is In the open state, the cooling water inlet and each cooling water outlet communicate with each other.
先ず、第1サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第1の冷却水流入口と冷却水流出口とが連通する。この第1の冷却水流入口はヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路に連通しているため、この冷却水流路(具体的にはヘッド内冷却水流路)を流れることで受熱して高温となった冷却水が第1の冷却水流入口から第1サーモスタットに流入することになる。そして、この第1サーモスタットの内部では、冷却水がガイド部材によって感熱部周辺に導かれている。このため、この第1サーモスタットの作動タイミングは早期に迎えられることになる。一方、第2サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、冷却水流入口と第1の冷却水流出口とが連通する。この冷却水流入口から第1の冷却水流出口に向かう冷却水の流れはガイド部材により妨げられるといったことはないので、この第2サーモスタットの感熱部周辺には比較的低温度の冷却水が存在することになり、この第2サーモスタットの作動タイミングは上記第1サーモスタットの作動タイミングに対して遅延されることになる。 First, when the valve body of the first thermostat is in a closed state, the first cooling water inlet and the cooling water outlet communicate. Since the first cooling water inlet is in communication with the head cooling water channel and the block cooling water channel, the first cooling water inlet receives heat by flowing through the cooling water channel (specifically, the head cooling water channel) and increases the temperature. The resulting cooling water flows into the first thermostat from the first cooling water inlet. And in this 1st thermostat, the cooling water is guide | induced to the heat-sensitive part periphery by the guide member. For this reason, the operation timing of the first thermostat is reached early. On the other hand, when the valve body of the second thermostat is in the closed state, the cooling water inlet and the first cooling water outlet communicate. Since the flow of the cooling water from the cooling water inlet to the first cooling water outlet is not hindered by the guide member, there should be relatively low temperature cooling water around the heat sensitive part of the second thermostat. Thus, the operation timing of the second thermostat is delayed with respect to the operation timing of the first thermostat.
各サーモスタットの配設姿勢として具体的には以下のものが挙げられる。上記第1サーモスタットにおいて冷却水流出口からの冷却水の流出方向と、第2サーモスタットにおいて第1の冷却水流出口からの冷却水の流出方向とは互いに同一方向となっており、各サーモスタットは互いに同一構成であって、その配設姿勢が180°の位相差を存してそれぞれ配設した構成としている。 Specific examples of the arrangement posture of each thermostat include the following. The outflow direction of the cooling water from the cooling water outlet in the first thermostat and the outflow direction of the cooling water from the first cooling water outlet in the second thermostat are the same direction, and each thermostat has the same configuration. The arrangement postures are arranged with a phase difference of 180 °.
この構成によれば、同一構造で成る第1サーモスタットと第2サーモスタットとを配設姿勢を180°の位相差を存してそれぞれ配設することのみで、各サーモスタットの作動タイミングに差を生じさせることができる。つまり、1種類のサーモスタットでありながらも、各サーモスタットの機能を異ならせることができ、生産性の向上及び製造コストの低廉化を図ることができる。 According to this configuration, only the first thermostat and the second thermostat having the same structure are arranged with a phase difference of 180 °, thereby causing a difference in the operation timing of each thermostat. be able to. That is, even though the thermostat is one type, the functions of the thermostats can be made different so that the productivity can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
サーモスタットの弁体が閉鎖状態から開放状態となる際の動作として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、上記第1サーモスタットの弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口に近い側が遠い側に比べて先に開放する構成としている。 Specific examples of the operation when the valve body of the thermostat changes from the closed state to the open state include the following. That is, when the valve body of the first thermostat is tilted from the closed state to the open state, the side closer to the cooling water outlet is opened earlier than the far side.
より具体的には、上記第1サーモスタットの弁体に対し、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力を付与させる。そして、上記第1サーモスタットのコイルスプリングを、冷却水流出口から遠い側では弁体に当接させる一方、冷却水流出口に近い側では弁体から離間させている。 More specifically, a biasing force in the closing direction is applied to the valve body of the first thermostat by a coil spring. The coil spring of the first thermostat is brought into contact with the valve body on the side far from the cooling water outlet, and is separated from the valve body on the side near the cooling water outlet.
この構成によれば、第1サーモスタットの弁体が閉鎖状態から開放状態となる際には、この開放状態となることに伴って新たに第1サーモスタット内に流れ込む冷却水の大部分は、感熱部の周辺を流れることなく冷却水流出口から導出されることになる。このため、例えばラジエータによって冷却された新たな冷却水が第1サーモスタットに流れ込む場合には、感熱部が冷却されることが抑制され、弁体の開放状態が維持され、内燃機関の温度が適正に調整されることになる。 According to this configuration, when the valve body of the first thermostat is changed from the closed state to the open state, most of the cooling water newly flowing into the first thermostat in accordance with the open state is obtained by the heat sensitive part. It will be derived from the cooling water outlet without flowing around. For this reason, for example, when new cooling water cooled by the radiator flows into the first thermostat, the heat sensitive part is suppressed from being cooled, the open state of the valve body is maintained, and the temperature of the internal combustion engine is appropriately adjusted. Will be adjusted.
また、第2サーモスタットにあっては、上記第2サーモスタットの弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口から遠い側が近い側に比べて先に開放する構成としている。 In the second thermostat, when the valve body of the second thermostat is tilted from the closed state to the open state, the side far from the cooling water outlet is opened earlier than the near side.
より具体的には、上記第2サーモスタットの弁体に対し、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力を付与させる。そして、上記第2サーモスタットのコイルスプリングを、冷却水流出口に近い側では弁体に当接させる一方、冷却水流出口から遠い側では弁体から離間させている。 More specifically, a biasing force in the closing direction is applied to the valve body of the second thermostat by a coil spring. The coil spring of the second thermostat is brought into contact with the valve body on the side close to the cooling water outlet, and is separated from the valve body on the side far from the cooling water outlet.
本発明では、サーモスタットの内部における冷却水の流れをガイド部材によってガイド可能とし、作動タイミングを早期に迎えるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水の流れを発生させる一方、このサーモスタットに対して作動タイミングを遅延させるべきサーモスタットにおいては、感熱部に向かう冷却水の流れを発生させないようにしている。このため、各サーモスタットに使用されるサーモワックスや、弁体に付勢力を与えているコイルスプリングを共通のものとしながらも作動タイミングに差を生じさせることが可能となる。 In the present invention, the flow of the cooling water inside the thermostat can be guided by the guide member, and in the thermostat that should reach the operation timing early, the flow of the cooling water toward the heat sensitive part is generated, while the operation is performed with respect to the thermostat. In the thermostat whose timing should be delayed, the flow of the cooling water toward the heat sensitive part is not generated. For this reason, it becomes possible to make a difference in the operation timing while making the thermowax used for each thermostat and the coil spring which gives urging force to the valve body common.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車用エンジン(内燃機関)に搭載された冷却装置に本発明を適用した場合について説明する。また、本実施形態では、エンジンのシリンダヘッド内部の冷却水流路とシリンダブロック内部の冷却水流路とが互いに独立した二系統冷却装置に本発明を適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a cooling device mounted on an automobile engine (internal combustion engine) will be described. Further, in the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to a two-system cooling device in which the cooling water flow path inside the cylinder head of the engine and the cooling water flow path inside the cylinder block are independent from each other.
−冷却水循環回路−
図1は、本実施形態に係る冷却装置の冷却水循環回路1を模式的に示す図である。この冷却水循環回路1を循環する冷却水によって冷却されるエンジンEは、シリンダヘッド2及びシリンダブロック3を備えている。そして、シリンダヘッド2の内部にはヘッド内冷却水流路2aが、シリンダブロック3の内部にはブロック内冷却水流路3aがそれぞれ形成されている。
-Cooling water circulation circuit-
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cooling
また、このエンジンEの出力軸であるクランクシャフト(図示省略)には、ウォータポンプPが接続されており、このウォータポンプPは、クランクシャフトの回転駆動力を受けて作動するようになっている。 Further, a water pump P is connected to a crankshaft (not shown) that is an output shaft of the engine E, and the water pump P operates by receiving the rotational driving force of the crankshaft. .
上記ウォータポンプPの上流側(吸入側)にはポンプ流入路1aを介して第1サーモスタット4が接続されている。つまり、第1サーモスタット4の流出口4C(冷却水流出口)がウォータポンプPの吸入側に接続されている。また、ウォータポンプPの下流側(吐出側)にはポンプ流出路1bを介して第2サーモスタット5が接続されている。つまり、第2サーモスタット5の流入口5A(冷却水流入口)がウォータポンプPの吐出側に接続されている。
A
上記第2サーモスタット5には第1及び第2の流出口5B,5Cが設けられている。第1流出口5B(図中右側の流出口:第1の冷却水流出口)は、ヘッド側流路1cを介して上記ヘッド内冷却水流路2aに接続されている。また、第2流出口5C(図中上側の流出口:第2の冷却水流出口)は、ブロック側流路1dを介して上記ブロック内冷却水流路3aに接続されている。
The
一方、上記第1サーモスタット4には第1及び第2の流入口4A,4Bが設けられている。第1流入口4A(図中下側の流入口:第1の冷却水流入口)は、バイパス流路1fを介して後述するリターン流路1gに接続されている。また、第2流入口4B(図中上側の流入口:第2の冷却水流入口)は、ラジエータ側流路1eを介してラジエータ6のロアタンクに接続されている。
On the other hand, the
上記リターン流路1gは、下流端が上記ラジエータ6のアッパタンクに接続されている一方、上流端が分岐され、一方がヘッド側分岐流路1h、他方がブロック側分岐流路1iとなっている。ヘッド側分岐流路1hは上記ヘッド内冷却水流路2aに接続されており、ブロック側分岐流路1iは上記ブロック内冷却水流路3aに接続されている。
The return channel 1g has a downstream end connected to the upper tank of the
また、冷却水循環回路1にはヒータ7及びEGRクーラ8が配設されている。ヒータ7は、車室内の暖房時に、冷却水と車室内空気との間で熱交換を行って車室内空気を加温するために利用される。一方、EGRクーラ8は、エンジンEの排気系から吸気系へ還流されるEGRガスと冷却水との間で熱交換を行ってEGRガスを冷却するために利用される。
The cooling
上記リターン流路1gと上記ポンプ流入路1aとの間には分岐流路1jが接続されており、この分岐流路1jにおいて上記ヒータ7及びEGRクーラ8が並列状態で配設されている。またヒータ7の上流側には開閉弁7aが設けられている。この開閉弁7aは車室内の暖房要求時に開放されてヒータ7に冷却水を流すことで、冷却水と車室内空気との間で熱交換が行えるようにするものである。
A
以下、上記冷却水循環回路1を構成している各機器の構成及び機能について簡単に説明する。
Hereinafter, the configuration and function of each device constituting the cooling
上記ラジエータ6は、ダウンフロータイプのものであり、アッパタンクとロアタンクとの間にラジエータコアが備えられている。これにより、エンジンEからリターン流路1gを経てアッパタンクに回収された冷却水がロアタンクに向けてラジエータコアの内部を流下する際に外気(走行風や冷却ファンの駆動による送風)との間で熱交換を行い、外気に放熱することで冷却水が冷却されるようになっている。
The
各サーモスタット4,5は、冷却水循環回路1の水路を切り換えることによって冷却水の温度を調整するものであって、内部に封入されたサーモワックスの熱膨張を利用し、内装されたバルブが冷却水温度に応じて開閉される機構を備えている。これらサーモスタット4,5の具体構成及びバルブの開閉に伴う冷却水の流れについては後述する。
Each of the
ウォータポンプPは、冷却水循環回路1内に水流を発生させるためのものであって、その駆動軸に備えられたウォータポンププーリとクランクシャフトプーリとの間に伝動ベルトが掛け渡されていることにより、クランクシャフトの回転力を受けて駆動するようになっている。
The water pump P is for generating a water flow in the cooling
ヒータ7は、上述した如く冷却水の熱を利用して車室内を暖房するためのものであって、エアコンディショナの送風ダクトに臨んでいる。つまり、車室内の暖房時には送風ダクト内を流れる空調風をヒータ7に通過させて温風として車室内に供給する一方、それ以外(例えば冷房時)では空調風がヒータ7をバイパスするようになっている。
As described above, the
EGRクーラ8は、上述した如くエンジンEの排気系から吸気系へ還流されるEGRガスと冷却水との間で熱交換を行ってEGRガスを冷却するものである。つまり、EGRガスを冷却することにより、その密度を低くし、EGRガスを還流させることによる燃焼温度の低下効果が促進されるようにしている。
The
−サーモスタット4,5の構成−
次に、各サーモスタット4,5の構成について説明する。各サーモスタット4,5の構成は互いに略同一であるため、以下では第1サーモスタット4の構成を主に説明する。
-Configuration of
Next, the structure of each
(第1サーモスタット4)
図2は、第1サーモスタット4及びその周辺部の冷却水路を示す断面図である。この図2に示すように、第1サーモスタット4は、主として、サーモアクチュエータ41、バルブ(弁体)42、第1、第2フレーム43,44、リターンスプリング45を有している。
(First thermostat 4)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
上記サーモアクチュエータ41は、冷却水の温度変化を検知してバルブ42を開閉作動させるための駆動手段である。具体的に、このサーモアクチュエータ41は、有底円筒形の感熱筒(感熱部)41aの開口部(上側の開口部)に、円筒形で蓋状のガイドメンバ41bを取り付け、感熱筒41a内にプッシュロッド41cを挿入した状態でプッシュロッド41cの長手方向一端側をガイドメンバ41bの中心孔から感熱筒41aの外部へ突出させた構成となっている。そして、上記ガイドメンバ41bに取り付けた弾性シールスプール41dと感熱筒41aの内壁面との間に形成されている空間内にサーモワックス41eが充填されている。
The
上記サーモワックス41eは、温度の高低に応じて、凝固収縮する状態や、溶融膨張する状態に変化するもので、一般的に周知のものを用いることができる。
The
感熱筒41aの上部には上記ガイドメンバ41bを介してバルブ42が取り付けられている。このバルブ42は円板形状で成り、その外周縁には、第1フレーム43の環状フランジ部43aの下端開口縁部に当接した状態を維持するためにゴム42aが装着されている。
A
このサーモアクチュエータ41は、互いに結合した第1、第2フレーム43,44に取り付けられて、プッシュロッド41cの突出端が第1フレーム43の中央に固定され、感熱筒41aが第2フレーム44に相対変位可能に支持されている。また、第1、第2フレーム43,44の結合体は、冷却水の流通を妨げない形状になっている。
The
上記バルブ42と第2フレーム44との間には、コイルスプリングで成るリターンスプリング45が弾性圧縮した状態で介装されている。このリターンスプリング45は、その弾性復元力によって、バルブ42を第1フレーム43の環状フランジ部43aに押し付けることによって環状フランジ部43aの内孔を閉塞する機能を発揮する。
A
そして、本実施形態の特徴とする構成として、第1サーモスタット4には、その内部での冷却水の流れをガイドするためのガイド部材46が設けられている。以下、このガイド部材46について説明する。
As a characteristic feature of the present embodiment, the
図3はガイド部材46を示す斜視図である。図2及び図3に示すように、ガイド部材46は、断面が略半円弧形状の金属製板材で成っており、上記第2フレーム44の下面のうち、ポンプ流入路1a側(第1サーモスタット4の流出口4C側)に取り付けられている。また、その取付状態は、ガイド部材46の断面の半円弧の中心点がサーモアクチュエータ41の中心軸上に位置するように配設されている。更に、このガイド部材46の高さ寸法は、上記第2フレーム44の下面とポンプ流入路1aの底面との間の寸法に略一致しているか、または、この第2フレーム44の下面とポンプ流入路1aの底面との間の寸法よりも僅かに短く設定されている。このようなガイド部材46が配設されていることにより、バイパス流路1fからポンプ流入路1aに向けて冷却水が流れる際には、バイパス流路1fから流れ込んだ冷却水の流線がガイド部材46によって上方に向けて延長されることになる(図中に一点鎖線矢印Aで示す冷却水の流れを参照)。つまり、冷却水が、感熱筒41aに向けて流され、この感熱筒41aの周辺を流れた後に、ガイド部材46の上側を通過してポンプ流入路1aに導出されることになる。
FIG. 3 is a perspective view showing the
そして、バイパス流路1fから流れ込む冷却水は、エンジンE(シリンダヘッド2)のヘッド内冷却水流路2aから排出されたものであり(このヘッド内冷却水流路2aから第1サーモスタット4に向けての冷却水の循環動作については後述する)、このシリンダヘッド2の熱を受けて比較的高温度になっている。このため、上記ガイド部材46による冷却水流れの変更(感熱筒41aに向かう方向への冷却水流れの変更)により、比較的高い温度の冷却水が感熱筒41aに向けて流されることになって、この感熱筒41a内に充填されているサーモワックス41eの溶融膨張が促進される構成となっている。つまり、第1サーモスタット4は、上記ガイド部材46によって冷却水流れが変更されることにより、バルブ42の作動タイミングが早期に訪れる構成となっている。
The cooling water flowing from the
また、上記リターンスプリング45の上端縁は、ガイド部材46の配設位置側(図2における右側)ではバルブ42の下面から離間している一方、反対側(図2における左側)ではバルブ42の下面に当接している。このため、バルブ42が閉鎖状態にある場合のバルブ42に対するリターンスプリング45の付勢力としては、ガイド部材46の配設位置側(図2における右側)では低くなっており、逆に、反対側(図2における左側)では高くなっている。このため、サーモワックス41eの溶融膨張に伴ってバルブ42が開放する際には、リターンスプリング45の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材46の配設位置側(図2における右側)が先に開放し始めることになる。図4は、バルブ42が開放し始めた時点における第1サーモスタット4の断面図である。この図4に示すように、リターンスプリング45の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材46の配設位置側(図4における右側)が開放しているのに対し、ガイド部材46の配設位置とは反対側(図4における左側)は閉鎖している。このような状態でラジエータ側流路1eから流入される冷却水の流れを図中に一点鎖線矢印Bで示している。
The upper end edge of the
以上のように構成された第1サーモスタット4の動作を説明する。
The operation of the
先ず、上記バイパス流路1fから第1サーモスタット4に流れ込む冷却水の温度が所定の設定温度(例えば80℃)以下である場合、サーモワックス41eが凝固収縮していてサーモワックス圧が低くなっているので、弾性シールスプール41dが広がってプッシュロッド41cに対する感熱筒41aの嵌め合い深さが深くなっているとともに、リターンスプリング45が伸張していて、バルブ42を第1フレーム43の環状フランジ部43aに圧接させて、この環状フランジ部43aの内孔を閉塞する状態にする。この状態では、エンジンE(より具体的にはシリンダヘッド2)の冷却水流路2aからヘッド側分岐流路1h及びバイパス流路1fに導入される冷却水は、図2の一点鎖線矢印Aで示すようにポンプ流入路1aへ流れることになる。
First, when the temperature of the cooling water flowing into the
一方、バイパス流路1fから第1サーモスタット4に流れ込む冷却水の温度が所定の設定温度を超えた場合、サーモワックス41eが溶融膨張してサーモワックス圧が高くなるので、弾性シールスプール41dが絞られて感熱筒41aに対するプッシュロッド41cの嵌め合い深さが小さくなるとともに、リターンスプリング45が弾性圧縮されることになり、バルブ42が第1フレーム43の環状フランジ部43aから引き離されて、この環状フランジ部43aの内孔を開放する。
On the other hand, when the temperature of the cooling water flowing into the
このバルブ42の開放動作の初期段階では、上述した如く、バルブ42に対するリターンスプリング45の付勢力が周方向で不均一となっているため、リターンスプリング45の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材46の配設位置側(図4における右側)が先に開放し始めることになり、図4に一点鎖線矢印Bで示すように冷却水が流れることになる。
In the initial stage of the opening operation of the
このようにしてバルブ42が開放されると、エンジンE(より具体的にはシリンダヘッド2)の冷却水流路2aからリターン流路1gを経てラジエータ6で冷却された冷却水が、ラジエータ側流路1eから第1サーモスタット4に流れ込み、上記バイパス流路1fから導入される冷却水と混合されてポンプ流入路1aへ流れることになる。
When the
(第2サーモスタット5)
図5は、第2サーモスタット5及びその周辺部の冷却水路を示す断面図である。この図5に示すように、第2サーモスタット5は、主として、サーモアクチュエータ51、バルブ(弁体)52、第1、第2フレーム53,54、リターンスプリング55を有している。これら各部材の構成は、上述した第1サーモスタット4のものと同様であるので、ここでの説明は省略する。尚、図5では、図2における符号41a〜41e、42a、43aで示した各部材と同一部材については符号51a〜51e、52a、53aを付している。
(Second thermostat 5)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the
そして、この第2サーモスタット5の特徴とするところは、上記第1サーモスタット4の配設姿勢に対して、180°位相回転された姿勢で設置されている点にある。つまり、この第2サーモスタット5にあっても、上記第1サーモスタット4と同様にガイド部材56が設けられているが、このガイド部材56の配設位置としては、第2フレーム54の下面のうち、ヘッド側流路1c側(第2サーモスタット5の第1流出口5B側)とは反対側に取り付けられている。このような位置にガイド部材56が配設されている場合、ポンプ流出路1bからヘッド側流路1cに向けて冷却水が流れる際には、その冷却水の流線がガイド部材56によって遮られることはない。つまり、ガイド部材56によって冷却水の流れ方向が変更されるといったことはなく、冷却水の大部分は、感熱筒(感熱部)51aの周囲を流れることなしにヘッド側流路1cに導出されることになる(図中に一点鎖線矢印Cで示す冷却水の流れを参照)。このため、感熱筒51a内に充填されているサーモワックス51eの溶融膨張が制限される構成となっている。つまり、第2サーモスタット5は、上記ガイド部材56によって冷却水流れが変更されることがないため、バルブ52の作動タイミングが上記第1サーモスタット4のバルブ42の作動タイミングに対して遅延される構成となっている。
The
また、この第2サーモスタット5におけるリターンスプリング55の上端縁は、ガイド部材56の配設位置側(図5における左側)ではバルブ52の下面から離間している一方、反対側(図5における右側)ではバルブ52の下面に当接している。このため、バルブ52が閉鎖状態にある場合のバルブ52に対するリターンスプリング55の付勢力としては、ガイド部材56の配設位置側(図5における左側)では低くなっており、逆に、反対側(図5における右側)では高くなっている。このため、サーモワックス51eの溶融膨張に伴ってバルブ52が開放する際には、リターンスプリング55の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材56の配設位置側(図5における左側)が先に開放し始めることになる。図6は、バルブ52が開放し始めた時点における第2サーモスタット5の断面図である。この図6に示すように、リターンスプリング55の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材56の配設位置側(図6における左側)が開放しているのに対し、ガイド部材56の配設位置とは反対側(図6における右側)は閉鎖している。このような状態でブロック側流路1dへ流出される冷却水の流れを図中に一点鎖線矢印Dで示している。
Further, the upper end edge of the
以上のように構成された第2サーモスタット5の動作を説明する。
The operation of the
先ず、上記ポンプ流出路1bから第2サーモスタット5に流れ込む冷却水の温度が所定の設定温度以下である場合、サーモワックス51eが凝固収縮していてサーモワックス圧が低くなっているので、弾性シールスプール51dが広がってプッシュロッド51cに対する感熱筒51aの嵌め合い深さが深くなっているとともに、リターンスプリング55が伸張していて、バルブ52を第1フレーム53の環状フランジ部53aに圧接させて、この環状フランジ部53aの内孔を閉塞する状態にする。この状態では、ポンプ流出路1bから導入される冷却水は、図5の一点鎖線矢印Cで示すようにヘッド側流路1cへ流れることになる。
First, when the temperature of the cooling water flowing into the
一方、感熱筒51a周辺の冷却水温度が所定の設定温度を超えた場合、サーモワックス51eが溶融膨張してサーモワックス圧が高くなるので、弾性シールスプール51dが絞られて感熱筒51aに対するプッシュロッド51cの嵌め合い深さが小さくなるとともに、リターンスプリング55が弾性圧縮されることになり、バルブ52が第1フレーム53の環状フランジ部53aから引き離されて、この環状フランジ部53aの内孔を開放する。
On the other hand, when the temperature of the cooling water around the
このバルブ52の開放動作の初期段階では、上述した如く、バルブ52に対するリターンスプリング55の付勢力が周方向で不均一となっているため、リターンスプリング55の付勢力が小さい側、つまり、ガイド部材56の配設位置側(図6における左側)が先に開放し始めることになり、図6に一点鎖線矢印Dで示すように冷却水が流れることになる。このようにして、ポンプ流出路1bから導入された冷却水は、図6の一点鎖線矢印C及びDで示すように、ヘッド側流路1c及びブロック側流路1dへ分流され、ヘッド内冷却水流路2a及びブロック内冷却水流路3aに流れることになる。
In the initial stage of the opening operation of the
−冷却水循環動作−
次に、上述の如く構成された冷却水循環回路1における冷却水の循環動作について説明する。ここでは、エンジンEの冷間始動時であって各サーモスタット4,5のバルブ42,52が共に閉鎖した状態(図2及び図5に示す状態)、冷却水温度が上昇して所定温度に達し第1サーモスタット4のバルブ42が開放した状態(図4に示す状態)、その後に第2サーモスタット5のバルブ52が開放した状態(図6に示す状態)についてそれぞれ説明する。
−Cooling water circulation operation−
Next, the cooling water circulation operation in the cooling
(冷間始動時)
図7は、冷間始動時における冷却水循環状態を示す冷却水循環回路図であり、冷却水が流れている流路を実線で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。
(At cold start)
FIG. 7 is a cooling water circulation circuit diagram showing a cooling water circulation state at the time of cold start, and a flow path through which the cooling water flows is indicated by a solid line, and a flow path through which the cooling water does not flow is indicated by a broken line.
この図7に示すように、冷間始動時には、冷却水温度が低いため、第1サーモスタット4及び第2サーモスタット5の各バルブ42,52は共に閉鎖状態にある。つまり、第1サーモスタット4にあっては、第2流入口4Bが閉鎖状態にあり、第1流入口4Aと流出口4Cとが連通し、バイパス流路1fとポンプ流入路1aとを連通させる。また、第2サーモスタット5にあっては、第2流出口5Cが閉鎖状態にあり、流入口5Aと第1流出口5Bとが連通し、ポンプ流出路1bとヘッド側流路1cとを連通させる。
As shown in FIG. 7, at the time of cold start, since the coolant temperature is low, the
この場合、ウォータポンプPから吐出された冷却水は、ポンプ流出路1b、第2サーモスタット5、ヘッド側流路1cを経てヘッド内冷却水流路2aに流入する。これにより、シリンダヘッド2の冷却が行われる。ヘッド内冷却水流路2aを通過した冷却水は、ヘッド側分岐流路1h、リターン流路1g、バイパス流路1f、第1サーモスタット4、ポンプ流入路1aを経てウォータポンプPに吸入される。このような冷却水の循環動作により、ヘッド内冷却水流路2aに冷却水を流すことでシリンダヘッド2の温度の過上昇を抑制し、且つブロック内冷却水流路3aに冷却水を流さないことでシリンダブロック3の温度を早急に高めるようにする。
In this case, the cooling water discharged from the water pump P flows into the in-head cooling
(第1サーモスタット4の開放状態)
図8は、第1サーモスタット4の開放状態(バルブ42の開放状態)における冷却水循環状態を示す冷却水循環回路図であり、冷却水が流れている流路を実線で示し、冷却水が流れていない流路を破線で示している。
(
FIG. 8 is a cooling water circulation circuit diagram showing a cooling water circulation state in the open state of the first thermostat 4 (open state of the valve 42). The flow path through which the cooling water flows is shown by a solid line, and the cooling water is not flowing. The flow path is indicated by a broken line.
上記冷間始動時の状態から冷却水温度が上昇して所定温度に達し、第1サーモスタット4のバルブ42が開放状態になると(図4参照)、第2流入口4Bが開放状態となり、第1流入口4A、第2流入口4B、流出口4Cが互いに連通し、ラジエータ側流路1eとポンプ流入路1aとが連通することになる。
When the coolant temperature rises from the cold start state and reaches a predetermined temperature and the
この場合、上述した冷間始動時での冷却水の流れに加えて、リターン流路1gを流れる冷却水の一部がラジエータ6に導入され、このラジエータ6によって冷却された後、ラジエータ側流路1eを経て第1サーモスタット4の第2流入口4Bに流れ込むといった流れが発生する。これにより、シリンダブロック3の温度を早急に高めるようにしながらも、シリンダヘッド2から回収した熱を大気中に放出することで、このシリンダヘッド2の温度を適正に維持するようにしている。
In this case, in addition to the flow of the cooling water at the time of the cold start described above, a part of the cooling water flowing through the return flow path 1g is introduced into the
(暖機完了時)
図1は、暖機完了時であって、第2サーモスタット5が開放状態(バルブ52が開放状態)となった場合における冷却水循環状態を示す冷却水循環回路図であり、冷却水が流れている流路を実線で示している。
(When warm-up is complete)
FIG. 1 is a cooling water circulation circuit diagram showing a cooling water circulation state when the
暖機が完了して第2サーモスタット5のバルブ52が開放状態になると(図6参照)、第2流出口5Cが開放状態となり、流入口5A、第1流出口5B、第2流出口5Cが互いに連通し、ポンプ流出路1bとブロック側流路1dとが連通することになる。
When the warm-up is completed and the
この場合、上述した第1サーモスタット4の開放状態での冷却水の流れに加えて、第2サーモスタット5を通過する冷却水の一部がブロック側流路1dを経てブロック内冷却水流路3aに流入する。これにより、シリンダブロック3の冷却が行われる。ブロック内冷却水流路3aを通過した冷却水は、ブロック側分岐流路1iを経た後、リターン流路1gにおいてシリンダヘッド2から導出される冷却水と合流し、ラジエータ6に向かって流れることいった流れが発生する。これにより、シリンダヘッド2及びシリンダブロック3の両方に冷却水を流し、これらの温度の適正化を図る。
In this case, in addition to the flow of the cooling water in the open state of the
尚、上述した何れの冷却水循環動作においても、上記分岐流路1jには冷却水が流れており、必要に応じてヒータ7における車室内空気との熱交換及びEGRクーラ8におけるEGRガスとの熱交換が行われている。
In any of the above-described cooling water circulation operations, the cooling water flows through the
図9は、上述した冷却水循環動作時における各サーモスタット4,5の出口温度の変化の一例を示す図である。ここで、各サーモスタット4,5の出口温度とは、第1サーモスタット4にあっては、ポンプ流入路1aに繋がる流出口4Cでの冷却水温度であり、第2サーモスタット5にあっては、ブロック側流路1dに繋がる第2流出口5Cでの冷却水温度である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of changes in the outlet temperatures of the
先ず、冷間始動時、第1サーモスタット4にはシリンダヘッド2から受熱して高温になった冷却水が流入し、その冷却水が流出口4Cからポンプ流入路1aに流出されるため、この第1サーモスタット4の出口温度は急速に上昇していく。これに対し、第2サーモスタット5では、第2流出口5Cがバルブ52によって閉鎖されており、高温の冷却水が第2流出口5Cから流出されることがないため、この第2サーモスタット5の出口温度の上昇速度は緩やかとなっている。
First, at the time of cold start, the
そして、第1サーモスタット4の感熱筒41aの周囲を流れる冷却水温度が所定温度に達したタイミングT1となると、第1サーモスタット4のバルブ42が開放される。このバルブ42の開放に伴って、第1サーモスタット4には、ラジエータ6により冷却された冷却水が流入することになるため、その出口温度は僅かに低下し、その後、所定温度に制御されることになる。
When the temperature of the cooling water flowing around the
一方、第2サーモスタット5の感熱筒51aの周囲に存在する冷却水温度が所定温度に達したタイミングT2となると、第2サーモスタット5のバルブ52が開放される、このバルブ52の開放に伴って、ポンプ流出路1bを経て第2サーモスタット5に流入した冷却水の一部は、第2流出口5Cからブロック側流路1dに流出されるため、この第2サーモスタット5の出口温度は急速に上昇していく。その後、この出口温度は所定温度に制御されることになる。
On the other hand, when the cooling water temperature existing around the
以上説明したように、本実施形態では、第1サーモスタット4におけるガイド部材46の配設位置と第2サーモスタット5におけるガイド部材56の配設位置とを異ならせることで各サーモスタット4,5の作動タイミングに差を生じさせることができる。つまり、各サーモスタット4,5の内部における冷却水の流れを互いに異ならせることにより、各サーモスタット4,5の作動タイミングに差を生じさせることができる。このため、各サーモスタット4,5に使用されるサーモワックス41e,51eや、バルブ42,52に付勢力を与えているリターンスプリング45,55を共通のものとしながらも作動タイミングに差を生じさせることが可能となる。その結果、同一構成のサーモスタット4,5を使用しながらも二系統冷却(シリンダヘッド2に対する冷却性能とシリンダブロック3に対する冷却性能とを個別に調整可能とする冷却システム)を実現することが可能となり、生産性の向上及び製造コストの低廉化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the operation timing of each
−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車用エンジンEに搭載された冷却装置に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車用エンジン以外の内燃機関に搭載される冷却装置に対しても適用が可能である。
-Other embodiments-
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to the cooling device mounted on the automobile engine E has been described. The present invention is not limited to this, and can also be applied to a cooling device mounted on an internal combustion engine other than an automobile engine.
また、上記実施形態では、ヘッド内冷却水流路2aとブロック内冷却水流路3aとが互いに独立した二系統冷却装置に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、ブロック内冷却水流路3aを流れる冷却水の一部がヘッド内冷却水流路2aに導入される冷却水循環回路に対しても適用可能である。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the two-system cooling device in which the in-head
また、上記実施形態では、エンジンEの冷間始動時に、ブロック内冷却水流路3aへの冷却水の供給を停止させたままヘッド内冷却水流路2aへ冷却水を供給し、暖機完了後に各冷却水流路2a,3aへ冷却水を供給する場合について説明した。本発明はこれに限らず、ヘッド内冷却水流路2aへの冷却水の供給を停止させた状態でブロック内冷却水流路3aへ冷却水を供給し、その後に各冷却水流路2a,3aへ冷却水を供給するようにした冷却装置に対しても適用が可能である。
In the above embodiment, at the time of cold start of the engine E, the cooling water is supplied to the in-head
更に、上記実施形態では、ガイド部材46,56を第2フレーム44の下面に取り付けていた。本発明は、これに限らず、冷却水流路の壁面に取り付けるようにしてもよい。また、ガイド部材46,56の形状も上述したものには限定されず、第1サーモスタット4において冷却水の流れを感熱筒41aの周囲にガイドできる形状であればよい。
Further, in the above embodiment, the
本発明は、2つのサーモスタットを備え、シリンダヘッド及びシリンダブロックそれぞれに独立した冷却水流路を有する二系統冷却装置に対し、サーモスタットの共用化を図るための冷却装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a cooling device for sharing a thermostat with respect to a two-system cooling device that includes two thermostats and has a cooling water flow path that is independent of each of the cylinder head and the cylinder block.
1 冷却水循環回路
2 シリンダヘッド
2a ヘッド内冷却水流路
3 シリンダブロック
3a ブロック内冷却水流路
4 第1サーモスタット
5 第2サーモスタット
41a,51a 感熱筒(感熱部)
42,52 バルブ(弁体)
45,55 リターンスプリング(コイルスプリング)
46,56 ガイド部材
4A 第1流入口(第1の冷却水流入口)
4B 第2流入口(第2の冷却水流入口)
4C 流出口(冷却水流出口)
5A 流入口(冷却水流入口)
5B 第1流出口(第1の冷却水流出口)
5C 第2流出口(第2の冷却水流出口)
6 ラジエータ
E エンジン(内燃機関)
P ウォータポンプ
DESCRIPTION OF
42,52 Valve (Valve)
45, 55 Return spring (coil spring)
46, 56
4B Second inlet (second cooling water inlet)
4C outlet (cooling water outlet)
5A inlet (cooling water inlet)
5B first outlet (first cooling water outlet)
5C Second outlet (second cooling water outlet)
6 Radiator E engine (internal combustion engine)
P Water pump
Claims (7)
上記第1サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水を上記感熱部に導くガイド部材が設けられている一方、上記第2サーモスタットには、弁体が閉鎖状態にある場合における冷却水流入口から冷却水流出口に向かって流れる冷却水の流れを妨げない位置にガイド部材が設けられていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 An internal coolant flow path is provided in the cylinder head of the internal combustion engine, and an internal block coolant flow path is provided in the cylinder block, and the valve body closes when the temperature of the coolant flowing around the heat sensitive part reaches a predetermined temperature. A first thermostat and a second thermostat that are switched from a state to an open state, and when the valve body of the first thermostat is in an open state and the valve body of the second thermostat is in a closed state, While the cooling water circulation state in which the cooling water is supplied to only one of the in-block cooling water flow paths, and when the valve bodies of the first thermostat and the second thermostat are both open, the in-head cooling water flow path and the in-block cooling water flow In the cooling device for an internal combustion engine configured to be in a cooling water circulation state in which cooling water flows through both of the paths,
The first thermostat is provided with a guide member that guides the cooling water flowing from the cooling water inlet to the cooling water outlet when the valve body is in the closed state to the heat sensitive part, while the second thermostat is provided with the second thermostat. A cooling device for an internal combustion engine, characterized in that a guide member is provided at a position that does not hinder the flow of cooling water flowing from the cooling water inlet to the cooling water outlet when the valve body is in a closed state.
上記第1サーモスタットは、ヘッド内冷却水流路及びブロック内冷却水流路に連通する第1の冷却水流入口と、ラジエータの流出側に連通する第2の冷却水流入口と、ウォータポンプの吸入口に連通する冷却水流出口とを備えている一方、上記第2サーモスタットは、ウォータポンプの吐出口に連通する冷却水流入口と、ヘッド内冷却水流路に連通する第1の冷却水流出口と、ブロック内冷却水流路に連通する第2の冷却水流出口とを備えており、
上記第1サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第2の冷却水流入口が閉鎖されて第1の冷却水流入口と冷却水流出口とが連通し、第1サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、各冷却水流入口と冷却水流出口とが連通する一方、
上記第2サーモスタットの弁体が閉鎖状態である場合には、第2の冷却水流出口が閉鎖されて冷却水流入口と第1の冷却水流出口とが連通し、第2サーモスタットの弁体が開放状態である場合には、冷却水流入口と各冷却水流出口とが連通する構成となっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The first thermostat communicates with a first cooling water inlet communicating with the head cooling water channel and the block cooling water channel, a second cooling water inlet communicating with the outlet side of the radiator, and a water pump suction port. The second thermostat includes a cooling water inlet that communicates with the discharge port of the water pump, a first cooling water outlet that communicates with the cooling water flow path in the head, and a cooling water flow within the block. A second cooling water outlet that communicates with the road,
When the valve body of the first thermostat is in a closed state, the second cooling water inlet is closed, the first cooling water inlet and the cooling water outlet are communicated, and the valve body of the first thermostat is open. The cooling water inlet and the cooling water outlet communicate with each other,
When the valve body of the second thermostat is in a closed state, the second cooling water outlet is closed, the cooling water inlet and the first cooling water outlet are communicated, and the valve body of the second thermostat is open. In such a case, the cooling device for an internal combustion engine, wherein the cooling water inlet and each cooling water outlet are in communication with each other.
上記第1サーモスタットにおいて冷却水流出口からの冷却水の流出方向と、第2サーモスタットにおいて第1の冷却水流出口からの冷却水の流出方向とは互いに同一方向となっており、各サーモスタットは互いに同一構成であって、その配設姿勢が180°の位相差を存してそれぞれ配設されていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The outflow direction of the cooling water from the cooling water outlet in the first thermostat and the outflow direction of the cooling water from the first cooling water outlet in the second thermostat are the same direction, and each thermostat has the same configuration. A cooling device for an internal combustion engine, wherein the arrangement postures are arranged with a phase difference of 180 °.
上記第1サーモスタットは、弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口に近い側が遠い側に比べて先に開放する構成となっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 The cooling device for an internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3,
The cooling device for an internal combustion engine, wherein the first thermostat is configured such that when the valve body is inclined from the closed state to the open state, the side closer to the cooling water outlet is opened earlier than the far side. .
上記第1サーモスタットの弁体は、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力が付与されており、
上記第1サーモスタットのコイルスプリングは、冷却水流出口から遠い側では弁体に当接している一方、冷却水流出口に近い側では弁体から離間していることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 The cooling apparatus for an internal combustion engine according to claim 4,
The valve body of the first thermostat is given a biasing force in the closing direction by a coil spring,
The cooling device for an internal combustion engine, wherein the coil spring of the first thermostat is in contact with the valve body on a side far from the cooling water outlet and is separated from the valve body on a side near the cooling water outlet.
上記第2サーモスタットは、弁体が閉鎖状態から傾いて開放状態となる際、冷却水流出口から遠い側が近い側に比べて先に開放する構成となっていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 The cooling device for an internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3,
The cooling device for an internal combustion engine, wherein the second thermostat is configured to be opened earlier than the side closer to the side farther from the cooling water outlet when the valve body is tilted from the closed state to the opened state. .
上記第2サーモスタットの弁体は、コイルスプリングによって閉鎖方向への付勢力が付与されており、
上記第2サーモスタットのコイルスプリングは、冷却水流出口に近い側では弁体に当接している一方、冷却水流出口から遠い側では弁体から離間していることを特徴とする内燃機関の冷却装置。 The cooling device for an internal combustion engine according to claim 6,
The valve body of the second thermostat is provided with a biasing force in the closing direction by a coil spring,
The cooling device for an internal combustion engine, wherein the coil spring of the second thermostat is in contact with the valve body on the side close to the cooling water outlet, and is separated from the valve body on the side far from the cooling water outlet.
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