JP2012172604A - エンジンの保温構造 - Google Patents

Abstract

【課題】保温によるエンジンの早期暖機を実現しつつも、暖機完了後のエンジンのオーバーヒートを防止することのできるエンジンの保温構造を提供する。
【解決手段】エンジン１、トランスミッション２、エンジンオイルクーラー４及びトランスミッションオイルクーラー５を、断熱層を有する保温カバー３で覆われた一体の空間内に配設するとともに、その空間の外部に設置されたラジエーター６を通過した冷却水と、エンジン内部の冷却水との導通とその遮断とを切換可能な第１の遮断バルブ８と、エンジンオイルクーラー５及びトランスミッションオイルクーラー５に対するエンジン内部の冷却水の導通とその遮断とを切換可能な第２の遮断バルブ１０とを備え、エンジン１の温度が規定温度よりも高くなったときに第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０を開弁させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、暖機早期化のためのエンジンの保温を行うエンジンの保温構造に関する。

従来、特許文献１には、エンジン全体を断熱材で覆い、エンジンで発生した熱を出来る限り取り逃がさないようにすることで、熱効率の向上を図ろうとした提案がなされている。一方、実用的なエンジンにおいても、エンジン始動後の早期暖機が必要であり、エンジン全体を断熱材で覆えば、エンジンからの熱放出を抑えて暖機の早期化が可能となる。

特開平１１−２２３１３０号公報

しかしながら、暖機促進のためにエンジンの断熱性を高めれば、暖機完了後の熱放出が不十分となって、エンジンがオーバーヒートしてしまう虞がある。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、保温によるエンジンの早期暖機を実現しつつも、暖機完了後のエンジンのオーバーヒートを防止することのできるエンジンの保温構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、エンジンの保温構造としての請求項１に記載の発明は、エンジン、トランスミッション、エンジンオイルクーラー及びトランスミッションオイルクーラーを、断熱層を有する保温カバーで覆われた一体の空間内に配設するとともに、その空間の外部に設置されたラジエーターを通過した冷却水と、エンジン内部の冷却水との導通とその遮断とを切換可能な第１の遮断バルブと、エンジンオイルクーラー及びトランスミッションオイルクーラーに対するエンジン内部の冷却水の導通とその遮断とを切換可能な第２の遮断バルブとを備えるようにしている。そして請求項１に記載の発明では、それら第１及び第２の遮断バルブを、エンジンの温度が規定温度よりも高くなったときに開弁させるようにしている。

上記構成では、エンジン温度が低いときには、第１及び第２の遮断バルブが閉弁され、エンジン内部とラジエーターとの冷却水の導通が遮断される。そのため、このときには、保温カバーの断熱層を通じたわずかな熱放出を除いては、保温カバーで覆われた空間からその外部へと熱が逃げないようになり、エンジン表面からの熱の放出が抑えられる。そのため、エンジンの暖機が促進されるようになる。

一方、エンジンの暖機が完了してその温度が高くなると、第２の遮断バルブが開弁することで、エンジン内部の冷却水がエンジンオイルクーラー及びトランスミッションオイルクーラーに導通されるようになり、これによるオイルの冷却が行われるようになる。またこれとともに、第１の遮断バルブが開弁してエンジン内部の冷却水とラジエーターを通過した冷却水とが導通されるようになり、エンジン冷却水の冷却がなされるようにもなる。

そのため、上記構成では、エンジン温度が十分に上昇するまでは、エンジン内部で発生した熱の外部への放出を抑えてエンジンの暖機を促進する一方で、エンジン温度が十分に上昇した後は、エンジン冷却水やエンジンオイル、トランスミッションオイルの冷却を行うことが可能となる。更に上記構成では、断熱層を有する保温カバーでエンジン等が覆われているため、エンジン停止後のエンジン冷却水やトランスミッションオイル等の温度低下も抑制されることになる。したがって、上記構成によれば、保温によるエンジンの早期暖機を実現しつつも、暖機完了後のエンジンのオーバーヒートを防止することができるようになる。

なお、請求項２によるように、周囲から吸収した熱で固体から液体への相変化を生じるとともに、液体から固体への相変化に伴う潜熱で発熱する潜熱蓄熱材で保温カバーの断熱層を形成した場合には、エンジン停止後の温度低下により潜熱蓄熱材の温度がその発核点に達すると、液体から固体への相変化に伴う潜熱でその温度低下が抑えられるようになる。そのため、こうした場合には、エンジン停止後のエンジン等の温度低下をより一層抑えることが可能となる。

また請求項３によるように、トランスミッションオイルの温度が一定値以下のときにトランスミッションとトランスミッションオイルクーラーとのトランスミッションオイルの流通を遮断するサーモスタットを備えるようにすれば、トランスミッション内にトランスミッションオイルが留められるようになり、エンジン停止後のトランスミッションオイルの温度低下をより一層抑えることが可能となる。

本発明に係るエンジンの保温構造の一実施の形態についてその全体構造を模式的に示す略図。 同実施の形態でのエンジン始動からエンジン停止後の冷却水温の推移を、保温カバーが無い場合、及び保温カバーは有るが、第１及び第２の遮断バルブが無い場合と比較して示すグラフ。

以下、本発明のエンジンの保温構造を具体化した一実施の形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態のエンジンの保温構造では、エンジン１及びトランスミッション２は、内部に断熱層を有した保温カバー３で覆われた一体の空間内に配設されている。この保温カバー３の断熱層は、周囲から吸収した熱で固体から液体への相変化を生じるとともに、液体から固体への相変化に伴う潜熱で発熱する潜熱蓄熱材で形成されている。また保温カバー３内の空間には、エンジンオイルを冷却するエンジンオイルクーラー４と、トランスミッションオイルを冷却するトランスミッションオイルクーラー５とが収容されている。なお、本実施の形態では、保温カバー３の断熱層を形成する潜熱蓄熱材には、融点が５０〜６０℃程度のものが採用されている。

保温カバー３の外部には、外気との熱交換でエンジン冷却水を冷却するラジエーター６が配設されている。ラジエーター６の冷却水出口６ａは、第１冷却水路７を通じて、保温カバー３上に設置された第１の遮断バルブ８に接続され、更にその第１の遮断バルブ８を介してエンジン１内のウォータージャケット９の冷却水入口９ａに接続されている。一方、ウォータージャケット９の冷却水出口９ｂは、保温カバー３上に設置された第２の遮断バルブ１０を介して第２冷却水路１１に接続され、更にその第２冷却水路１１を通じてラジエーター６の冷却水入口６ｂに接続されている。

第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０は、エンジン１の温度（ここでは、その指標値としてエンジン１内の冷却水の温度を使用）に応じて作動するよう構成されている。より具体的には、第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０は、エンジン１内の冷却水の温度が、エンジン１の暖機完了温度よりも若干低い温度に設定された規定温度以上となったときに開弁するようになっている。

一方、第２冷却水路１１からは、第３冷却水路１２が分岐され、この第３冷却水路１２の下流は、トランスミッションオイルクーラー５の冷却水入口５ａに接続されている。また、トランスミッションオイルクーラー５の冷却水出口５ｂは、第４冷却水路１３に接続され、その第４冷却水路１３を通じてエンジンオイルクーラー４の冷却水入口４ａに接続されている。そしてエンジンオイルクーラー４の冷却水出口４ｂは、第５冷却水路１４に接続され、その第５冷却水路１４の下流端は、第１冷却水路７の途中に接続されている。

更に本実施の形態のエンジンの保温構造には、トランスミッション２とトランスミッションオイルクーラー５との間のトランスミッションオイルの流通を、その閉弁に応じて遮断するサーモスタット１５が設置されている。サーモスタット１５は、トランスミッションオイルの温度が一定値以下のときに閉弁してトランスミッション２、トランスミッションオイルクーラー５間のトランスミッションオイルの流通を遮断する。

次に、以上のように構成された本実施の形態のエンジンの保温構造の作用について説明する。
エンジン１の冷間始動時には、エンジン温度が低いため、第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０は、閉弁された状態にある。そのため、このときには、ラジエーター６を通過した冷却水と、エンジン１内部の冷却水との導通が遮断されるようになる。また第２の遮断バルブ１０の閉弁により、エンジンオイルクーラー４及びトランスミッションオイルクーラー５に対するエンジン内部の冷却水の導通も遮断されるようになる。

こうした状態では、保温カバー３内外における、空気や冷却水といった熱搬送物質の出入りが一切行われないようになる。そのため、保温カバー３の断熱層を通じたわずかな熱放出を除いては、保温カバー３で覆われた空間からその外部へと熱が逃げないようになり、エンジン表面からの熱の放出が抑えられる。またこのときには、保温カバー３の内外に跨る冷却水の循環が停止され、冷却水がエンジン１内に留められるようにもなる。そのため、エンジン１の暖機が促進されるようになる。また保温カバー３の内外に跨る冷却水の循環停止により、エンジンオイルクーラー４及びトランスミッションオイルクーラー５におけるエンジンオイル、トランスミッションオイルの冷却も停止される。

更にこのときには、サーモスタット１５も閉弁された状態にあり、トランスミッション２、トランスミッションオイルクーラー５間のトランスミッションオイルの流通も遮断される。そのため、トランスミッションオイルは、冷却されず、トランスミッション２内での攪拌に伴う摩擦熱で加熱されるだけの状態となる。したがって、保温カバー３の断熱による外気への放熱の抑制とも相俟って、トランスミッション２の暖機も促進されるようになる。

その後、エンジン１の暖機が進行して冷却水温が暖機完了温度近傍まで上昇すると、第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０は開弁し、エンジン１、ラジエーター６間の冷却水の流通が開始されるようになる。また第２の遮断バルブ１０の開弁により、エンジンオイルクーラー４及びトランスミッションオイルクーラー５に対してエンジン１内部の冷却水が導通され、これらオイルクーラーに対する冷却水の循環が開始されるようにもなる。そのため、エンジン１の暖機後は、冷却水、エンジンオイル及びトランスミッションオイルの冷却が行われるようになる。

一方、エンジン１が停止されると、冷却水、エンジンオイル及びトランスミッションオイルは次第に冷却されるようになる。冷却水温が低下すると、第１の遮断バルブ８、第２の遮断バルブ１０及びサーモスタット１５が閉弁する。そしてこれにより、エンジン１、ラジエーター６間の冷却水の流通、エンジン１、エンジンオイルクーラー４間のエンジンオイルの流通、及びトランスミッション２、トランスミッションオイルクーラー５間のトランスミッションオイルの流通が遮断されるようになる。更に本実施の形態のエンジンの保温構造では、エンジン１及びトランスミッション２の周囲が、断熱層を有した保温カバー３で覆われており、それらの表面からの放熱が抑えられるようにもなる。そのため、本実施の形態のエンジンの保温構造では、エンジン停止後のエンジン１、トランスミッション２の冷却が遅延されることになる。

更に本実施の形態では、保温カバー３の断熱層が、周囲から吸収した熱で固体から液体への相変化を生じるとともに、液体から固体への相変化に伴う潜熱で発熱する潜熱蓄熱材で形成されている。こうした潜熱蓄熱材で形成された断熱層を有する保温カバー３では、エンジン停止後の温度低下により潜熱蓄熱材の温度がその発核点に達すると、液体から固体への相変化に伴う潜熱でその温度低下が抑えられるようになる。そのため、エンジン停止後のエンジン１、トランスミッション２の温度低下は、より一層抑えられることになる。

図２は、（Ａ）保温カバー３が無い場合、（Ｂ）保温カバー３は有るが、第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０は無い場合、及び（Ｃ）保温カバー３、第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０のすべてを備える本実施の形態、のそれぞれにおけるエンジン始動からエンジン停止後の冷却水温の推移を示している。同図に示されるように、保温カバー３の設置により、エンジン１等の保温性が高まり、その結果、エンジン１、トランスミッション２の暖機は促進されるようになる。また、それらのエンジン停止後の冷却は抑制されるようになる。そして、第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０の設置によっては、エンジン１等の保温性は更に高まるようになり、エンジン１、トランスミッション２の暖機の促進効果やそれらの冷却の抑制効果はより一層高められる。

以上説明した本実施の形態のエンジンの保温構造によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、エンジン１、トランスミッション２、エンジンオイルクーラー４及びトランスミッションオイルクーラー５を、断熱層を有する保温カバー３で覆われた一体の空間内に配設するようにしている。更に本実施の形態では、その空間の外部に設置されたラジエーター６を通過した冷却水と、エンジン内部の冷却水との導通とその遮断とを切換可能な第１の遮断バルブ８と、エンジンオイルクーラー４及びトランスミッションオイルクーラー５に対するエンジン内部の冷却水の導通とその遮断とを切換可能な第２の遮断バルブ１０とを備えるようにしている。そして本実施の形態では、それら第１の遮断バルブ８及び第２の遮断バルブ１０を、エンジン１の温度が規定温度よりも高くなったときに開弁させるようにしている。そのため、本実施の形態によれば、保温によるエンジン１等の早期暖機を実現しつつも、暖機完了後のエンジン１のオーバーヒートを防止することができるようになる。

（２）本実施の形態では、周囲から吸収した熱で固体から液体への相変化を生じるとともに、液体から固体への相変化に伴う潜熱で発熱する潜熱蓄熱材で保温カバー３の断熱層を形成するようにしている。そのため、エンジン停止後のエンジン１等の温度低下をより一層抑えることが可能となる。

（３）本実施の形態では、トランスミッションオイルの温度が一定値以下のときに、トランスミッション２、トランスミッションオイルクーラー５間のトランスミッションオイルの流通を遮断するサーモスタット１５を備えるようにしている。そのため、トランスミッション２内にトランスミッションオイルが留められるようになり、エンジン停止後のトランスミッションオイルの温度低下をより一層抑えることが可能となる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、トランスミッションオイルの温度が一定値以下のときにトランスミッション２、トランスミッションオイルクーラー５間のトランスミッションオイルの流通を遮断するサーモスタット１５を設置するようにしていたが、十分な保温性が確保できるのであれば、サーモスタット１５は割愛しても良い。

・保温カバー３の断熱層として使用する潜熱蓄熱材としては、周囲から吸収した熱で固体から液体への相変化を生じるとともに、液体から固体への相変化に伴う潜熱で発熱する材料であれば、それ以外の潜熱蓄熱材でも、エンジン停止後のエンジン１、トランスミッション２の冷却を抑制することは可能である。

・上記実施の形態では、保温カバー３の断熱層として潜熱蓄熱材を使用するようにしていた。もっとも、十分な断熱性を有する材料であれば、液体から固体への相変化に伴う潜熱で発熱するものでなくても、エンジン１やトランスミッション２を保温し、それらの暖機の促進や冷却の抑制を図ることは可能である。

１…エンジン、２…トランスミッション、３…保温カバー、４…エンジンオイルクーラー（４ａ…冷却水入口、４ｂ…冷却水出口）、５…トランスミッションオイルクーラー（５ａ…冷却水入口、５ｂ…冷却水出口）、６…ラジエーター（６ａ…冷却水出口、６ｂ…冷却水入口）、７…第１冷却水路、８…第１の遮断バルブ、９…ウォータージャケット（９ａ…冷却水入口、９ｂ…冷却水出口）、１０…第２の遮断バルブ、１１…第２冷却水路、１２…第３冷却水路、１３…第４冷却水路、１４…第５冷却水路、１５…サーモスタット。

Claims (3)

1. エンジン、トランスミッション、エンジンオイルクーラー及びトランスミッションオイルクーラーを、断熱層を有する保温カバーで覆われた一体の空間内に配設するとともに、
   前記空間の外部に設置されたラジエーターを通過した冷却水と、エンジン内部の冷却水との導通とその遮断とを切換可能な第１の遮断バルブと、
   前記エンジンオイルクーラー及びトランスミッションオイルクーラーに対するエンジン内部の冷却水の導通とその遮断とを切換可能な第２の遮断バルブとを備え、
   前記エンジンの温度が規定温度よりも高くなったときに前記第１及び第２の遮断バルブを開弁させる
   ことを特徴とするエンジンの保温構造。
2. 前記保温カバーの断熱層は、周囲から吸収した熱で固体から液体への相変化を生じるとともに、液体から固体への相変化に伴う潜熱で発熱する潜熱蓄熱材で形成されてなる
   請求項１に記載のエンジンの保温構造。
3. トランスミッションオイルの温度が一定値以下のときに前記トランスミッションと前記トランスミッションオイルクーラーとのトランスミッションオイルの流通を遮断するサーモスタットを備える
   請求項１又は２に記載のエンジンの保温構造。

Images