JP2013144964A - Engine cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能にしたエンジン冷却装置に関する。 The present invention relates to an engine cooling apparatus in which coolant can flow independently between a water jacket of a cylinder block and a water jacket of a cylinder head.
例えば特許文献1に示す従来例では、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能にした構成が開示されている。
For example, the conventional example shown in
この場合、冷間始動するときに、ブロック内ウォータジャケットとヘッド内ウォータジャケットとの両方に対する冷却液の流通を停止させることにより、暖機を可及的速やかに昇温させることが可能になる。 In this case, when the cold start is performed, it is possible to raise the temperature of the warm-up as quickly as possible by stopping the flow of the coolant to both the water jacket in the block and the water jacket in the head.
この特許文献1では、ヘッド内ウォータジャケットとブロック内ウォータジャケットとから排出される冷却水を、ラジエータに流通させてから前記ウォータジャケットに戻す流路と、ラジエータをバイパスさせてから前記ウォータジャケットに戻す流路とに切り替えるための方向制御弁を備えている。
In
この方向制御弁は、いわゆるロータリー式バルブとされており、円周数ヶ所に冷却水の入口と複数の出口とを設けた円筒状本体の内部に、半円筒状の弁体を回転可能に収納した構成になっている。また、この方向制御弁の場合、前記流路切り替え時に、アクチュエータ(ステッピングモータ等の駆動源と減速ギヤなどの動力伝達機構とを含む)で弁体を回転させるようにしている。 This directional control valve is a so-called rotary valve, and a semi-cylindrical valve body is rotatably housed inside a cylindrical body provided with cooling water inlets and a plurality of outlets at several circumferential points. It has a configuration. In the case of this directional control valve, the valve body is rotated by an actuator (including a drive source such as a stepping motor and a power transmission mechanism such as a reduction gear) when the flow path is switched.
上記特許文献1に係る従来例では、ウォータポンプによる冷却水圧力がロータリー式バルブに当該バルブを回転させるような形態で印加されるので、このロータリー式バルブの弁体を停止位置で不動に位置決めさせるために前記アクチュエータを駆動し続ける必要があるなど、電力消費が大きくなることが懸念される。また、ロータリー式バルブを前記アクチュエータで回転させるように構成しているので、ロータリー式バルブの弁体の回転動作時の停止制御について、弁体の回転位置を検出するためのセンサが必要となり、エンジン冷却系の設備コストが嵩むことが懸念される。
In the conventional example according to
このような事情に鑑み、本発明は、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能にしたエンジン冷却装置において、冷却液の流通経路を切り替えるための切替弁のスリーブ型弁体の位置決めに必要な電力を低減可能とすることを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention provides a switching valve for switching a coolant flow path in an engine cooling device that allows coolant to flow independently between a water jacket of a cylinder block and a water jacket of a cylinder head. It is an object of the present invention to make it possible to reduce the power required for positioning the sleeve type valve body.
本発明に係るエンジン冷却装置は、ブロック内ウォータジャケットまたはヘッド内ウォータジャケットに冷却液を導入可能とするための切替弁と、冷却液の温度変化に応じて前記切替弁を作動させるためのアクチュエータとを備え、前記切替弁は、円柱形のシリンダ室内にその中心軸線に沿ってスライドのみ可能にスリーブ型弁体を収納したスライド式バルブとされ、かつ前記アクチュエータにより前記弁体が前記シリンダ室の一端側にスライドされたときに前記ヘッド内ウォータジャケットに冷却液を導入可能な状態にする一方で、前記アクチュエータにより前記弁体が前記シリンダ室の他端側にスライドされたときに前記ブロック内ウォータジャケットに冷却液を導入可能な状態にする、ことを特徴としている。 An engine cooling device according to the present invention includes a switching valve for allowing a coolant to be introduced into a water jacket in a block or a water jacket in a head, and an actuator for operating the switching valve in accordance with a temperature change of the coolant. The switching valve is a slide type valve in which a sleeve type valve body is housed in a cylindrical cylinder chamber so as to be slidable along a central axis thereof, and the valve body is connected to one end of the cylinder chamber by the actuator. When the valve body is slid to the other end side of the cylinder chamber by the actuator, the water jacket in the block is brought into a state in which the coolant can be introduced into the water jacket in the head when being slid to the side. It is characterized in that the coolant can be introduced into the state.
この構成では、単一の切替弁でもって、冷却液をブロック内ウォータジャケットまたはヘッド内ウォータジャケットに導入可能とするように冷却液流通経路を切り替えることが可能になる。 In this configuration, the coolant flow path can be switched so that the coolant can be introduced into the water jacket in the block or the water jacket in the head with a single switching valve.
そして、切替弁としてのスライド式バルブのスリーブ型弁体が、シリンダ室の一端側にスライドされたときに前記ヘッド内ウォータジャケットに冷却液を導入可能な状態にする一方、シリンダ室の他端側にスライドされたときに前記ブロック内ウォータジャケットに冷却液を導入可能な状態にする。 When the sleeve type valve element of the slide type valve as the switching valve is slid to one end side of the cylinder chamber, the coolant can be introduced into the water jacket in the head, while the other end side of the cylinder chamber When being slid, the coolant is introduced into the water jacket in the block.
また、前記切替弁としてのスライド式バルブは、スリーブ型弁体をシリンダ室内に一端側と他端側とに中心軸線に沿ってスライドのみ可能となるように収納した構成であるから、例えばスリーブ型弁体をシリンダ室の例えば一端側にリバーススプリングなどで押し付けて位置決めすることが可能になる。 Further, the slide type valve as the switching valve has a configuration in which the sleeve type valve element is housed in the cylinder chamber so that it can only slide along the central axis at one end side and the other end side. For example, the valve body can be positioned by pressing it against one end side of the cylinder chamber with a reverse spring or the like.
その場合には前記スリーブ型弁体を位置決めするための電力が不要になるとともに、前記スリーブ型弁体のスライド動作時の停止制御については、例えば特許文献1に示す従来例のロータリー式バルブの回転動作時の停止制御に比べると簡易となる。
In that case, electric power for positioning the sleeve type valve element becomes unnecessary, and for the stop control during the sliding operation of the sleeve type valve element, for example, the rotation of the rotary valve of the conventional example shown in
好ましくは、前記切替弁は、前記スリーブ型弁体を前記シリンダ室の一端側に押し付けるように付勢するためのリバーススプリングを備える、構成とすることができる。 Preferably, the switching valve may include a reverse spring for biasing the sleeve-type valve body so as to press it against one end side of the cylinder chamber.
この構成では、例えばリバーススプリングによりスリーブ型弁体をシリンダ室の一端側に押し付けるように位置決めすることが可能になるので、例えば特許文献1に示す従来例のようにロータリー式バルブの弁体を不動に位置決めするためにアクチュエータを作動させ続ける必要がなくなる。その結果、前記位置決めのための電力消費を無くすことが可能になる。
In this configuration, for example, the sleeve type valve element can be positioned so as to be pressed against one end side of the cylinder chamber by a reverse spring. Therefore, for example, as in the conventional example shown in
好ましくは、前記アクチュエータは、冷却液の温度が高くなるにつれて自動的に全長寸法が大きくなるサーモエレメントを駆動源として備える、構成とすることができる。 Preferably, the actuator may be configured to include a thermo element whose overall length automatically increases as the temperature of the coolant increases as a drive source.
この構成では、前記切替弁のサーモエレメントの動きを検出するためのセンサや前記切替弁を作動させるための制御系が不要となるので、設備コストを低減することが可能になる。 In this configuration, a sensor for detecting the movement of the thermo element of the switching valve and a control system for operating the switching valve are not required, and thus the equipment cost can be reduced.
好ましくは、前記切替弁は、シリンダブロック内において当該シリンダブロックに設けられる冷却液導入部の近傍に設けられ、この切替弁の前記シリンダ室内には、前記冷却液導入部の内端開口と、前記ブロック内ウォータジャケットに対する連絡通路の上流開口と、前記ヘッド内ウォータジャケットに対する連絡通路の上流開口とがそれぞれ開放され、前記スリーブ型弁体は、軸方向両端が貫通され、かつ、その周壁には、前記シリンダ室の一端側にスライドされた状態で前記冷却液導入部の内端開口に合致して連通する導入口と前記ヘッド側連絡通路の上流開口に合致して連通するヘッド側出口とが設けられているとともに、前記シリンダ室の他端側にスライドされた状態で前記ブロック側連絡通路の上流開口に合致して連通するブロック側出口が設けられる、構成とすることができる。 Preferably, the switching valve is provided in the cylinder block in the vicinity of a coolant introduction portion provided in the cylinder block, and in the cylinder chamber of the changeover valve, an inner end opening of the coolant introduction portion, The upstream opening of the communication passage to the water jacket in the block and the upstream opening of the communication passage to the water jacket in the head are each opened, the sleeve-type valve body is penetrated at both ends in the axial direction, and the peripheral wall includes An inlet that communicates with the inner end opening of the coolant introduction portion and communicates with the inner end opening of the coolant introduction portion while being slid to one end of the cylinder chamber, and a head side outlet that communicates with the upstream opening of the head side communication passage are provided. And a block which is slid to the other end of the cylinder chamber and communicates with the upstream opening of the block side communication passage. Side outlet is provided, it can be configured.
ここでは、切替弁の設置場所を特定しているとともに、切替弁のシリンダ室およびスリーブ型弁体の構成を特定している。この特定により、切替弁をエンジンの外側に設置する場合に比べると、エンジンルームに切替弁の設置スペースを確保せずに済むようになる。 Here, the installation location of the switching valve is specified, and the configurations of the cylinder chamber and the sleeve type valve body of the switching valve are specified. By this specification, it is not necessary to secure a space for installing the switching valve in the engine room as compared with the case where the switching valve is installed outside the engine.
好ましくは、本発明に係るエンジン冷却装置は、ブロック内ウォータジャケットまたはヘッド内ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータを通してから前記切替弁に導くためのラジエータ通路と、このラジエータ通路において前記ラジエータをバイパスするように接続されるバイパス通路と、冷却液を流動させるためのウォーターポンプと、冷却液の温度に応じて前記ラジエータ通路の冷却液流通を制御するための制御弁とをさらに備え、前記ブロック内ウォータジャケットの下流側は、前記ヘッド内ウォータジャケットに接続され、前記ラジエータ通路に対する前記バイパス通路の接続部分での冷却液温度が暖機完了温度より低く設定される開弁開始温度未満のときに、前記切替弁および制御弁により前記バイパス通路のみから前記ヘッド内ウォータジャケットへ冷却液を流通させる経路を作り、前記冷却液温度が前記暖機完了温度以上になると、前記切替弁および制御弁により前記バイパス通路および前記ラジエータ通路の両方から前記ブロック内ウォータジャケットへ冷却液を流通させる経路を作る、構成とすることができる。 Preferably, the engine cooling device according to the present invention includes a radiator passage for guiding the coolant discharged from the water jacket in the block or the water jacket in the head through the radiator and then to the switching valve, and bypasses the radiator in the radiator passage. A bypass passage connected in such a manner, a water pump for flowing the coolant, and a control valve for controlling the coolant flow in the radiator passage according to the temperature of the coolant, The downstream side of the water jacket is connected to the water jacket in the head, and when the coolant temperature at the connecting portion of the bypass passage with respect to the radiator passage is lower than the valve opening start temperature set lower than the warm-up completion temperature, Whether only the bypass passage is provided by the switching valve and the control valve. A path for flowing the coolant to the water jacket in the head is created, and when the coolant temperature becomes equal to or higher than the warm-up completion temperature, the water in the block is supplied from both the bypass passage and the radiator passage by the switching valve and the control valve. It can be set as the structure which makes the path | route which distribute | circulates a cooling fluid to a jacket.
ここでは、エンジンのウォータジャケットの経路および切替弁および制御弁による冷却液の流通経路を特定している。 Here, the water jacket path of the engine and the coolant flow path by the switching valve and the control valve are specified.
前記暖機が完了するまでは、バイパス通路のみからヘッド内ウォータジャケットに冷却液が流通するようになるので、シリンダブロックとシリンダヘッドとの温度差が大きくならないようにしながら速やかに昇温させることが可能になる。 Until the warm-up is completed, the coolant flows from the bypass passage only to the water jacket in the head, so that the temperature can be quickly raised without increasing the temperature difference between the cylinder block and the cylinder head. It becomes possible.
前記暖機が完了すると、バイパス通路およびラジエータ通路の両方からブロック内ウォータジャケットに冷却液が流通し、さらにこのブロック内ウォータジャケットの下流側から冷却液がヘッド内ウォータジャケットに流入するようになるので、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの熱を冷却液で効率良く回収してラジエータで大気放出させることが可能になる。 When the warm-up is completed, the coolant flows from both the bypass passage and the radiator passage to the water jacket in the block, and further, the coolant flows into the water jacket in the head from the downstream side of the water jacket in the block. In addition, the heat of the cylinder head and the cylinder block can be efficiently recovered with the coolant and released to the atmosphere with the radiator.
本発明は、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能にしたエンジン冷却装置において、冷却液の流通経路を切り替えるための切替弁のスリーブ型弁体の位置決めに必要な電力を低減することが可能になる。 The present invention relates to the positioning of a sleeve-type valve body of a switching valve for switching a coolant flow path in an engine cooling device that allows coolant to flow independently between a water jacket of a cylinder block and a water jacket of a cylinder head. It is possible to reduce the power required for the operation.
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1から図6に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では直列多気筒型のエンジンを例に挙げて説明する。図1に示すエンジン1は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12とを少なくとも備えている。
1 to 6 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, an in-line multi-cylinder engine will be described as an example. The
シリンダブロック11内にはウォータジャケット13が設けられている。また、シリンダヘッド12内にはウォータジャケット14が設けられている。これらブロック内ウォータジャケット13およびヘッド内ウォータジャケット14がエンジン1における冷却液の内部通路である。冷却液は、例えばエチレングリコールの水溶液などの不凍液とされている。
A
なお、この実施形態でのシリンダブロック11はオープンデッキタイプと呼ばれるものであって、ブロック内ウォータジャケット13がヘッド内ウォータジャケット14に連通されている。
The
ブロック内ウォータジャケット13およびヘッド内ウォータジャケット14からの冷却液の取り出し部15は、シリンダヘッド12において例えば気筒配列方向の後端側に設けられている。この取り出し部15は、ヘッド内ウォータジャケットの下流端とされる。一方、ブロック内ウォータジャケット13およびヘッド内ウォータジャケット14に対する冷却液の還流部16は、シリンダブロック11において例えば気筒配列方向の前端側に設けられている。
The
これら冷却液の取り出し部15と還流部16とには、ラジエータ通路2が連通連結されている。このラジエータ通路2には、ウォータポンプ4およびラジエータ5が設けられている。
The
ウォータポンプ4は、ラジエータ通路2においてシリンダブロック11の還流部16寄りに設けられている。このウォータポンプ4は、図示していないがクランクシャフトの回転を動力伝達装置(例えばプーリやベルトなどを含む)で伝達されて作動する機械式ウォータポンプとされている。
The
ラジエータ5は、冷却液の熱を大気に発散させるための熱交換器であり、ラジエータ通路2においてウォータポンプ4よりも冷却液流通方向の上流側に設けられている。
The
また、ラジエータ通路2においてラジエータ5の上流側と下流側とには、ラジエータ5をバイパスするためのバイパス通路3が接続されている。このバイパス通路3においてラジエータ通路2との上流側接続部分寄り位置には、ヒータコア6が設けられている。このヒータコア6は車両室内を暖房するための熱交換器である。
A
さらに、ラジエータ通路2においてバイパス通路3との接続部分よりも上流側には、制御弁7が設けられている。この制御弁7は、前記接続部分の冷却液の温度に応じてラジエータ通路2の冷却液流通を制御することにより、バイパス路6から還流部16へ常時還流させる冷却液に対してラジエータ通路2から還流部16へ還流させる冷却液を混合させる割合を調整するものである。
Further, a
具体的に、制御弁7は、いわゆるサーモスタットと呼ばれるものとされる。なお、サーモスタットとは、自動車関連業界において温度感知型自動作動弁のことを意味している。このサーモスタットからなる制御弁7は、一般に公知の構成と同じであるので詳細な図示や説明を割愛するが、ラジエータ通路2の開度を調整するための弁体と、この弁体を作動させるためのサーモアクチュエータとを備えている。このサーモアクチュエータは、バイパス路6の冷却液温度を感知するサーモワックスが充填される温度感知部と、この温度感知部内に突出または引き込み可能に収納されるプランジャとを備えている。プランジャの外端には前記弁体が取り付けられており、このプランジャがスライドすることによって前記弁体が開側または閉側に変位させられる。
Specifically, the
このサーモスタットからなる制御弁7の動作を説明する。前記温度感知部近傍の冷却液温度が所定の開弁開始温度未満であると前記サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなるので、前記プランジャが前記温度感知部に引き込まれて前記弁体が全閉位置に変位される。この全閉時には、ラジエータ通路2からの冷却液が還流部16側に流入されなくなって、バイパス路6からの冷却液のみが還流部16に流入されるようになる。
The operation of the
そして、前記温度感知部近傍の冷却液温度が前記開弁開始温度以上になると、前記サーモワックスが徐々に溶融膨張されることによりワックス圧が徐々に高くなるので、前記プランジャが前記温度感知部から徐々に飛び出し始めて前記弁体を開き始めることになる。さらに、前記温度感知部近傍の冷却液温度が所定の全開温度以上になると前記プランジャが前記温度感知部から最外側位置まで飛び出して前記弁体を全開位置に変位させる。なお、前記弁体が開くと、バイパス路6からの冷却液にラジエータ通路2からの冷却液が混合されて還流部16側へ流入されるようになる。
When the coolant temperature in the vicinity of the temperature sensing unit becomes equal to or higher than the valve opening start temperature, the thermowax is gradually melted and expanded, so that the wax pressure gradually increases. The valve body begins to pop out gradually and starts to open the valve body. Further, when the coolant temperature in the vicinity of the temperature sensing part becomes equal to or higher than a predetermined full opening temperature, the plunger jumps out from the temperature sensing part to the outermost position and displaces the valve body to the full opening position. When the valve body is opened, the coolant from the
そして、この実施形態では、シリンダブロック11内部において還流部16の近傍に、切替弁8が設けられている。この還流部16は、請求項に記載している「冷却液導入部」に相当している。
In this embodiment, the switching
具体的に、切替弁8は、図2から図6に示すように、いわゆる「スライド式バルブ」とされており、シリンダ室81、スリーブ型弁体82、リバーススプリング83などを備えている。
Specifically, as shown in FIGS. 2 to 6, the switching
シリンダ室81は、シリンダブロック11の還流部16の近傍に設けられている。このシリンダ室81は、円柱形の空間からなり、その中心軸線がシリンダブロック11のシリンダボア(気筒)の中心軸線とほぼ平行となるように設けられている。
The
このシリンダ室81内には、還流部16の内端開口と、ブロック内ウォータジャケット13に対する連絡通路84の上流開口と、ヘッド内ウォータジャケット14に対する連絡通路85の上流開口とがそれぞれ開放されている。
In the
スリーブ型弁体82は、軸方向両端が貫通されており、その周壁には、導入口82aと、ブロック側出口82bと、ヘッド側出口82cとが設けられている。
The sleeve-
導入口82aは、シリンダ室81の床面側にスライドされたときに、還流部16の内端開口に合致して連通するように設けられている。
The
ブロック側出口82bは、シリンダ室81の天井面側(中心軸線方向の他端側)にスライドされたときに、ブロック内ウォータジャケット13に対する連絡通路84の上流開口に合致して連通するように設けられている。
The block-
ヘッド側出口82cは、シリンダ室81の床面側(中心軸線方向の一端側)にスライドされたときに、ヘッド内ウォータジャケット14に対する連絡通路85の上流開口に合致して連通するように設けられている。
The head-
リバーススプリング83は、スリーブ型弁体82の上端とシリンダ室81の天井面との間に圧縮した状態で収納されており、その弾性復元力でもってスリーブ型弁体82をシリンダ室81の床面に対して押し付けるように付勢する。
The
このような切替弁8は、アクチュエータ9により作動される。このアクチュエータ9は、冷却液の温度が高くなるにつれて自動的に全長寸法が大きくなるサーモエレメントを駆動源とする構成である。この実施形態では、3つのサーモエレメント91,92,93が直列に連結されていて、その全体の外観が棒状になっている。
Such a switching
サーモエレメント91〜93は、公知であるので簡単に説明するが、冷却液温度を感知するサーモワックスが充填される温度感知部91a,92a,93aと、温度感知部91a〜93a内に突出または引き込み可能に収納されるプランジャ91b,92b,93bとを備えている。
The
このアクチュエータ9は、スリーブ型弁体82の内部に中心軸線に沿うように収納配置されており、最上位置のサーモエレメント91のプランジャ91bの外端(上端)がスリーブ型弁体82の十字形の取付片82dに固定され、最下位置のサーモエレメント93の温度感知部93aの下面がシリンダ室81の床面に固定されている。
The
これにより、アクチュエータ9で発生する直線方向に沿う駆動力がダイレクトにスリーブ型弁体82に伝達されることになって、スリーブ型弁体82が上昇または下降されるようになる。このように構成することによって、この実施形態でのアクチュエータ9は動力伝達機構が不要な構成になっている。
As a result, the driving force along the linear direction generated by the
このアクチュエータ9の動作を説明する。まず、サーモエレメント91〜93の各温度感知部91a〜93a近傍の冷却液温度(以下、ブロック内冷却液温度と言う)が暖機完了温度(例えば約88℃)より低く設定される開弁開始温度未満のときには、サーモエレメント91〜93の各温度感知部91a〜93a内のサーモワックスが凝固収縮していてワックス圧が低くなっているので、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93a内に引き込まれてアクチュエータ9の全長寸法が最小となる。そして、前記ブロック内冷却液温度が前記開弁開始温度以上になると、サーモエレメント91〜93の各温度感知部91a〜93a内のサーモワックスが徐々に溶融膨張されることによりワックス圧が徐々に高くなるので、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93aから飛び出し始める。その後、前記ブロック内冷却液温度が前記暖機完了温度以上になると、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93aから最大限飛び出してアクチュエータ9の全長寸法が最大になる。
The operation of this
このように、エンジン1の内部通路(ウォータジャケット13,14)と、外部通路(ラジエータ通路2、バイパス通路3)と、ウォータポンプ4と、ラジエータ5と、制御弁7と、切替弁8とによってエンジン冷却装置が構成されている。
Thus, the internal passage (
次に、切替弁8の動作を説明する。
Next, the operation of the switching
(1)エンジン1を冷間始動したときには、つまり前記ブロック内冷却液温度が前記開弁開始温度未満のときには、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93a内に引き込まれてアクチュエータ9の全長寸法が最小となるので、図2に示すように、スリーブ型弁体82がリバーススプリング83の弾性復元力によってシリンダ室81の床面(最下位置)に押し下げられている。
(1) When the
このとき、還流部16の内端開口とスリーブ型弁体82の導入口82aとが合致して連通するとともに、スリーブ型弁体82のヘッド側出口82cとヘッド側連絡通路85の上流開口とが合致して連通する。
At this time, the inner end opening of the
但し、スリーブ型弁体82のブロック側出口82bはシリンダ室81の内周面によって閉塞され、ブロック側連絡通路84の上流開口はスリーブ型弁体82の外周壁面によって閉塞されるので、スリーブ型弁体82のブロック側出口82bとブロック側連絡通路84の上流開口とが完全に非連通となる。
However, the
この状態では、還流部16に流入される冷却液が、図1の実線矢印で示すようにヘッド側連絡通路85を経てヘッド内ウォータジャケット14のみに流入(導入)可能になる。
In this state, the coolant flowing into the
(2)前記ブロック内冷却液温度が前記開弁開始温度以上になると、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93aから飛び出し始めることになり、それに伴いスリーブ型弁体82が徐々に押し上げられることになる。
(2) When the coolant temperature in the block becomes equal to or higher than the valve opening start temperature, the
仮に、図5に示すように、スリーブ型弁体82が上下方向中間にまで押し上げられたときには、還流部16の内端開口とスリーブ型弁体82の導入口82aとが約半分連通し、スリーブ型弁体82のブロック側出口82bとブロック側連絡通路84の上流開口とが約半分連通し、さらにスリーブ型弁体82のヘッド側出口82cとヘッド側連絡通路85の上流開口とが約半分連通する。
As shown in FIG. 5, when the sleeve
この状態では、還流部16に流入される冷却液が、図1の実線矢印および一点鎖線矢印で示すように、ヘッド側連絡通路85を経てヘッド内ウォータジャケット14に流入(導入)可能になるとともに、ブロック側連絡通路84を経てブロック内ウォータジャケット15に流入(導入)可能になる。このブロック内ウォータジャケット15に流入する冷却液はブロック内ウォータジャケット15の下流側でヘッド内ウォータジャケット14に流入してから取り出し口15から排出される。
In this state, the coolant flowing into the
(3)前記ブロック内冷却液温度が前記暖機完了温度以上になると、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93aから最大限飛び出してアクチュエータ9の全長寸法が最大になるので、図6に示すように、スリーブ型弁体82がサーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bによってシリンダ室81の天井面側の最上位置に押し上げられる。
(3) When the coolant temperature in the block becomes equal to or higher than the warm-up completion temperature, the
このとき、還流部16の内端開口がシリンダ室81に完全に露呈するとともに、スリーブ型弁体82のブロック側出口82bとブロック側連絡通路84の上流開口とが合致して連通するようになる。
At this time, the inner end opening of the
但し、スリーブ型弁体82のヘッド側出口82cはシリンダ室81の内周面によって閉塞され、ヘッド側連絡通路85の上流開口はスリーブ型弁体82の外周壁面によって閉塞されるので、スリーブ型弁体82のヘッド側出口82cとヘッド側連絡通路85の上流開口とが完全に非連通となる。
However, the
この状態では、還流部16に流入される冷却液が、図1の二点鎖線矢印で示すように、ブロック側連絡通路84を経てブロック内ウォータジャケット15のみに流入(導入)可能になる。
In this state, as shown by the two-dot chain line arrow in FIG. 1, the coolant flowing into the
次に、前記した構成のエンジン冷却装置の動作を説明する。 Next, the operation of the engine cooling apparatus having the above configuration will be described.
まず、エンジン1を冷間始動したときには、つまり制御弁7の温度感知部近傍の冷却液温度(以下、エンジン還流冷却液温度と言う)が前記開弁開始温度未満のときには、制御弁7が全閉状態になっている。一方、アクチュエータ9の各温度感知部91a〜93a近傍の冷却液温度(ブロック内冷却液温度)が前記開弁開始温度未満のときには、切替弁8が上記(1)の状態になる。
First, when the
これにより、図1の実線矢印で示すように、ヘッド内ウォータジャケット14とバイパス通路3とを閉ループとして冷却液を循環させるようにする。詳しくは、エンジン1によって駆動されるウォータポンプ4によりヘッド内ウォータジャケット14内の冷却液が取り出し部15からラジエータ通路2に排出され、この冷却液がラジエータ通路2のラジエータ5を通過せずにバイパス通路3のみを流通してヘッド内ウォータジャケット14の還流部16に戻されるようになる。この場合、シリンダヘッド12の特に燃焼室近傍の熱がヘッド内ウォータジャケット14を流通する冷却液に伝達されるので、シリンダブロック11とシリンダヘッド12との温度差が大きくならずに速やかに昇温されることになる。
Thereby, as shown by the solid line arrow in FIG. 1, the coolant is circulated with the in-
そして、前記エンジン還流冷却液温度が前記開弁開始温度以上になると、制御弁7のサーモワックスが徐々に溶融膨張されるので、制御弁7が徐々に開き始める。一方、前記ブロック内冷却液温度が前記開弁開始温度以上になると、切替弁8が上記(2)の状態になる。
When the engine reflux coolant temperature becomes equal to or higher than the valve opening start temperature, the thermowax of the
これにより、図1の実線矢印および一点鎖線矢印で示すように、取り出し部15から排出される冷却液がバイパス通路3だけでなくラジエータ通路2にも流通するようになり、バイパス通路3およびラジエータ通路2の両方を流通した冷却液が還流部16から切替弁8を経てヘッド内ウォータジャケット14とブロック内ウォータジャケット15とに適宜の比率で分流されるようになる。
As a result, as indicated by solid line arrows and one-dot chain line arrows in FIG. 1, the coolant discharged from the take-out
この後、前記エンジン還流冷却液温度が前記暖機完了温度以上になると、制御弁7が全開になる。一方、前記ブロック内冷却液温度が前記暖機完了温度以上になると、切替弁8が上記(3)の状態になる。
Thereafter, when the engine reflux coolant temperature becomes equal to or higher than the warm-up completion temperature, the
これにより、図1の二点鎖線矢印で示すように、還流部16に流入する冷却液がブロック内ウォータジャケット13に流入し、このブロック内ウォータジャケット13からヘッド内ウォータジャケット14に流通した後、取り出し口15から排出される。この冷却液はバイパス通路3およびラジエータ通路2との両方を流通してブロック内ウォータジャケット13に戻されるようになる。このように流通する冷却液がシリンダヘッド11およびシリンダブロック12の熱を回収し、この熱をラジエータ5で大気に発散させるようになるから、冷却液の温度が一定範囲内に調整されるようになる。
Thereby, as indicated by the two-dot chain line arrow in FIG. 1, the coolant flowing into the
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、エンジン1のブロック内ウォータジャケット13とヘッド内ウォータジャケット14とに独立して冷却液を流通可能にしたエンジン冷却装置において、冷却液の流通経路を切り替えるための切替弁8におけるスリーブ型弁体82の位置決めに必要な電力を不要にしている。
As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, in the engine cooling apparatus that allows the coolant to flow independently between the
つまり、この実施形態では、切替弁8をスライド式バルブとし、アクチュエータ9の全長寸法が最小になったときにスリーブ型弁体82をシリンダ室81の床面にリバーススプリング83の弾性復元力で押し付けて位置決めさせるようにする一方で、アクチュエータ9の全長寸法が最大になったときにスリーブ型弁体82をシリンダ室81の天井面側の最上位置にリバーススプリング83の弾性復元力に抗して位置決めさせるようにしている。
In other words, in this embodiment, the switching
このように冷却液の温度によって自動的に全長寸法が増減変化するアクチュエータ9を用いてスリーブ型弁体82をシリンダ室81の床面と天井面側とに押し付けるようにしているだけであるから、スリーブ型弁体82を位置決めするための電力が不要になる。そのため、例えば特許文献1に示す従来例のような無駄な電力消費を無くすことが可能になる。
Since the sleeve
また、切替弁8およびアクチュエータ9をシリンダブロック11内に設けているから、切替弁8およびアクチュエータ9をエンジン1の外側に設置する場合に比べると、エンジンルーム(図示省略)に切替弁8およびアクチュエータ9の設置スペースを確保せずに済むようになる。
In addition, since the switching
さらに、切替弁8のスリーブ型弁体82はリバーススプリング83の弾性復元力によってシリンダ室81の床面に押し付けられることで位置決めされる一方、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93aから最大限突出することで最上位置に押し上げられることで位置決めされるようになっている。このように、切替弁8のスリーブ型弁体82のスライド動作時の停止制御については、例えば特許文献1に示す従来例のロータリー式バルブの回転動作時の停止制御に比べると簡易となり、さらに、切替弁8のアクチュエータ9あるいはスリーブ型弁体82の動きを検出するためのセンサや切替弁8のアクチュエータ9を作動させるための制御系が不要となるので、設備コストを低減することが可能になる。
Further, the sleeve
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, It can change suitably in the range equivalent to the claim and the said range.
(1)図7から図9に本発明の他実施形態を示している。この実施形態では、アクチュエータ9の駆動源となるサーモエレメント91〜93をブロック内ウォータジャケット13の上流側に設置し、このサーモエレメント91〜93で発生する駆動力をスリーブ型弁体82に伝達して当該スリーブ型弁体82を昇降させるための動力伝達機構94の構成を具体的に示している。
(1) FIGS. 7 to 9 show other embodiments of the present invention. In this embodiment, thermoelements 91 to 93 serving as drive sources for the
動力伝達機構94は、2つの滑車94a,94bと、ワイヤ94cとを備えている。第1滑車94aは、スリーブ型弁体82の上方に設置されており、第2滑車94bは、スリーブ型弁体82とアクチュエータ9との間に設置されている。そして、ワイヤ94cの一端は、駆動源となるサーモエレメント91〜93における最上部のサーモエレメント91のプランジャ91bに連結されており、ワイヤ94cの他端は、スリーブ型弁体82の上端所定位置(例えば取付片82d)に連結されている。
The
このような構成において、サーモエレメント91〜93の各温度感知部91a〜93a近傍つまりブロック内ウォータジャケット13の冷却液温度が上昇すると、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93aからそれぞれ突出されるので、この各プランジャ91b〜93bによってワイヤ94cが引っ張られることになり、この引っ張りストロークに応じてスリーブ型弁体82が押し上げられるようになる(図9参照)。
In such a configuration, when the coolant temperature in the vicinity of the
なお、ブロック内ウォータジャケット13の冷却液温度が暖機完了温度より低い場合には、サーモエレメント91〜93の各プランジャ91b〜93bが各温度感知部91a〜93a内にそれぞれ引っ込んでいるので、ワイヤ94cが引っ張られない。そのため、スリーブ型弁体82の自重およびリバーススプリング83の弾性復元力によって押し下げられてシリンダ室81の床面に押し付けられるようになる(図8参照)。
When the coolant temperature of the
このようにスリーブ型弁体82が押し上げられた状態ならびに押し下げられた状態では、還流部16および導入口82aから流入される冷却液の圧力がスリーブ型弁体82の内周壁に径方向から印加されるようになるものの、スリーブ型弁体82の自重およびリバーススプリング83の弾性復元力によってシリンダ室81の床面に押し付けられることによってスリーブ型弁体82が不動に位置決めされているので、特許文献1に示す従来例のようにアクチュエータを作動し続ける必要が無いなど、無駄な電力消費が無くなる。
When the sleeve
(2)上記実施形態では、アクチュエータ9の駆動源として3つのサーモエレメント91〜93を用いる構成とした例を挙げているが、その使用個数は特に限定されるものではない。
(2) In the above embodiment, an example in which the three
(3)上記実施形態では、ウォータポンプ4を機械式とした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記ウォータポンプ4を電動式とすることが可能である。このように構成した場合には、例えばエンジン1の冷間始動時にウォータポンプ4を作動させないようにすれば、ウォータジャケット13,14内で冷却液を流通させないようにすることが可能になる。このようにすると、上記実施形態に比べて暖機時に冷却液温度をさらに上昇させやすくなる。
(3) Although the example which made the
(4)上記実施形態では、制御弁7、切替弁8をサーモスタットとした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、前記制御弁7、切替弁8としては、例えばECUなどの制御系により作動指示を受けて作動させられるタイプ、例えば電磁弁あるいは電動弁などとすることが可能である。
(4) In the above embodiment, an example is given in which the
本発明は、例えばエンジンのブロック内ウォータジャケットとヘッド内ウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能にしたエンジン冷却装置に適用することが可能である。 The present invention can be applied to, for example, an engine cooling device that allows coolant to flow independently through an in-block water jacket and an in-head water jacket.
1 エンジン
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 ブロック内ウォータジャケット
14 ヘッド内ウォータジャケット
15 冷却液の取り出し部
16 冷却液の還流部
2 ラジエータ通路
3 バイパス通路
4 ウォータポンプ
5 ラジエータ
7 制御弁
8 切替弁
81 切替弁のシリンダ室
82 切替弁のスリーブ型弁体
82a スリーブ型弁体の導入口
82b スリーブ型弁体のブロック側出口
82c スリーブ型弁体のヘッド側出口
83 切替弁のリバーススプリング
84 ブロック側連絡通路
85 ヘッド側連絡通路
9 切替弁のアクチュエータ
91〜93 サーモエレメント
91a〜93a サーモエレメントの温度感知部
91b〜93b サーモエレメントのプランジャ
1 engine
11 Cylinder block
12 Cylinder head
13 Water jacket in block
14 Water jacket in the head
15 Cooling liquid outlet
16 Coolant reflux section
2 Radiator passage
3 Bypass passage
4 Water pump
5 Radiator
7 Control valve
8 Switching valve
81 Cylinder chamber of switching valve
82 Sleeve type valve body of switching valve
82a Sleeve-type valve body inlet
82b Block side outlet of sleeve type valve
82c Head side outlet of sleeve type valve body
83 Reverse spring of switching valve
84 Block side communication passage
85 Head side communication passage
9 Switching valve actuator
91-93
Claims (5)
前記切替弁は、円柱形のシリンダ室内にその中心軸線に沿ってスライドのみ可能にスリーブ型弁体を収納したスライド式バルブとされ、かつ前記アクチュエータにより前記弁体が前記シリンダ室の一端側にスライドされたときに前記ヘッド内ウォータジャケットに冷却液を導入可能な状態にする一方で、前記アクチュエータにより前記弁体が前記シリンダ室の他端側にスライドされたときに前記ブロック内ウォータジャケットに冷却液を導入可能な状態にする、ことを特徴とするエンジン冷却装置。 A switching valve for enabling introduction of the cooling liquid into the water jacket in the block or the water jacket in the head, and an actuator for operating the switching valve in accordance with a temperature change of the cooling liquid,
The switching valve is a sliding valve in which a sleeve type valve body is housed in a cylindrical cylinder chamber so as to be slidable along its central axis, and the valve body is slid to one end side of the cylinder chamber by the actuator. When the valve body is slid to the other end of the cylinder chamber by the actuator, the coolant is introduced into the water jacket in the block. An engine cooling device characterized in that it is in a state where it can be introduced.
前記切替弁は、前記スリーブ型弁体を前記シリンダ室の一端側に押し付けるように付勢するためのリバーススプリングを備える、ことを特徴とするエンジン冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1, wherein
The engine cooling device according to claim 1, wherein the switching valve includes a reverse spring for biasing the sleeve type valve body so as to press the sleeve type valve element against one end side of the cylinder chamber.
前記アクチュエータは、冷却液の温度が高くなるにつれて自動的に全長寸法が大きくなるサーモエレメントを駆動源として備える、ことを特徴とするエンジン冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1 or 2,
The engine cooling apparatus according to claim 1, wherein the actuator includes a thermo element whose overall length automatically increases as the temperature of the coolant increases, as a drive source.
前記切替弁は、シリンダブロック内において当該シリンダブロックに設けられる冷却液導入部の近傍に設けられ、
この切替弁の前記シリンダ室内には、前記冷却液導入部の内端開口と、前記ブロック内ウォータジャケットに対する連絡通路の上流開口と、前記ヘッド内ウォータジャケットに対する連絡通路の上流開口とがそれぞれ開放され、
前記スリーブ型弁体は、軸方向両端が貫通され、かつ、その周壁には、前記シリンダ室の一端側にスライドされた状態で前記冷却液導入部の内端開口に合致して連通する導入口と前記ヘッド側連絡通路の上流開口に合致して連通するヘッド側出口とが設けられているとともに、前記シリンダ室の他端側にスライドされた状態で前記ブロック側連絡通路の上流開口に合致して連通するブロック側出口が設けられる、ことを特徴とするエンジン冷却装置。 In the engine cooling device according to any one of claims 1 to 3,
The switching valve is provided in the vicinity of a coolant introduction part provided in the cylinder block in the cylinder block,
Inside the cylinder chamber of the switching valve, an inner end opening of the coolant introduction part, an upstream opening of a communication passage to the water jacket in the block, and an upstream opening of a communication passage to the water jacket in the head are opened. ,
The sleeve-type valve body has an axial opening that is penetrated at both ends in the axial direction, and the peripheral wall of the sleeve-type valve body that is slid toward one end of the cylinder chamber and communicates with the inner end opening of the coolant introduction portion. And a head-side outlet that communicates with and communicates with the upstream opening of the head-side communication passage, and matches the upstream opening of the block-side communication passage while being slid to the other end of the cylinder chamber. An engine cooling device characterized in that a block side outlet communicating therewith is provided.
ブロック内ウォータジャケットまたはヘッド内ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータを通してから前記切替弁に導くためのラジエータ通路と、
このラジエータ通路において前記ラジエータをバイパスするように接続されるバイパス通路と、
冷却液を流動させるためのウォーターポンプと、
冷却液の温度に応じて前記ラジエータ通路の冷却液流通を制御するための制御弁とをさらに備え、
前記ブロック内ウォータジャケットの下流側は、前記ヘッド内ウォータジャケットに接続され、
前記ラジエータ通路に対する前記バイパス通路の接続部分での冷却液温度が暖機完了温度より低く設定される開弁開始温度未満のときに、前記切替弁および制御弁により前記バイパス通路のみから前記ヘッド内ウォータジャケットへ冷却液を流通させる経路を作り、
前記冷却液温度が前記暖機完了温度以上になると、前記切替弁および制御弁により前記バイパス通路および前記ラジエータ通路の両方から前記ブロック内ウォータジャケットへ冷却液を流通させる経路を作る、ことを特徴とするエンジン冷却装置。 The engine cooling device according to any one of claims 1 to 4,
A radiator passage for guiding coolant discharged from the water jacket in the block or the water jacket in the head to the switching valve after passing through the radiator;
A bypass passage connected to bypass the radiator in the radiator passage;
A water pump for flowing the coolant,
A control valve for controlling the coolant flow in the radiator passage according to the temperature of the coolant,
The downstream side of the water jacket in the block is connected to the water jacket in the head,
When the coolant temperature at the connection portion of the bypass passage with respect to the radiator passage is lower than the valve opening start temperature set lower than the warm-up completion temperature, the switching valve and the control valve allow the water in the head from the bypass passage alone. Create a route for circulating coolant to the jacket,
When the coolant temperature becomes equal to or higher than the warm-up completion temperature, a path for circulating the coolant from both the bypass passage and the radiator passage to the water jacket in the block is created by the switching valve and the control valve. Engine cooling device to do.
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JP2012006295A JP2013144964A (en) | 2012-01-16 | 2012-01-16 | Engine cooling device |
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