JP2013181480A

JP2013181480A - エンジン冷却装置

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Publication number: JP2013181480A
Application number: JP2012046689A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Seko; 直史瀬古; Yoshiaki Yamamoto; 吉章山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2013-09-12
Also published as: CN103291436A; US20130228141A1

Abstract

【課題】冷却水の流量を制御する流量制御弁を具備するエンジン冷却装置において、冷却水が凍結した場合でも早期に流体流量制御弁を作動可能とすることにある。
【解決手段】エンジン冷却装置は、冷却水の流量を調整する流量制御弁１０を備え、流量制御弁１０は、エンジンに当接するとともに、弁格納部１９に当接して、エンジン２からの熱を弁格納部１９へ伝達する伝熱部材２２を有する。これによれば、エンジン燃焼による熱が、伝熱部材２２を介して、エンジンから弁格納部１９へと直ちに伝わる。このため、弁格納部１９内の弁体１２周囲の冷却水が凍結してしまった場合でも、エンジン２から伝わる熱により凍結した冷却水が融解して、早期に弁体１２が作動可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却水を流通させることでエンジンを冷却するエンジン冷却装置に関する。

従来より、水冷式のエンジン冷却装置において、冷却水の流量を可変するために流量制御弁を設けたものがある。
そして、水等の流量を制御する流量制御弁としては、従来より、特許文献１に記載のようなものがある。すなわち、水が通過する流路を形成するハウジングと、ハウジング内に配された弁体とを備え、弁体が動くことで流路断面積を変える流量制御弁である。

特開２００５−２４９０２１号公報

しかし、特許文献１のような流量制御弁では、ハウジングの流路内で水が凍結した場合、弁体が動かなくなり、流量を制御できなくなるという問題が生じる。
エンジン冷却装置では、外気温が低下すると冷却水が凍結する虞があるため、冷却水が凍結した場合でも、早期に作動可能な流量制御弁が必要となる。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、冷却水の流量を制御する流量制御弁を具備するエンジン冷却装置において、冷却水が凍結した場合でも早期に流量制御弁を作動可能とすることにある。

本発明のエンジン冷却装置は、エンジンに形成されて冷却水が流れるウォータジャケットと、ウォータジャケットの出口側および入口側の少なくともいずれか一方に接続され、冷却水の流量を調整する流量制御弁とを備える。

流量制御弁は、ウォータジャケットと連通して冷却水が流れる流路が形成されたハウジングと、ハウジング内に配されて流路の開閉をする弁体と、エンジンに当接するとともに、弁体が収容される部分のハウジングに当接して、エンジンからの熱をハウジングへ伝達する伝熱部材とを有する。

これによれば、エンジン燃焼による熱が、伝熱部材を介して、エンジンから流量制御弁の弁体を収容する部分のハウジングへと伝わる。このため、ハウジング内部の弁体周囲の冷却水が凍結してしまった場合でも、エンジンから伝わる熱により凍結した冷却水が融解して、早期に弁体が作動可能となる。

エンジン冷却装置の全体構成を示す概略図である（実施例１）。シリンダヘッドと流量制御弁との接続部を示す断面図である（実施例１）。シリンダヘッドと流量制御弁との接続部を示す断面図である（実施例２）。シリンダヘッドと流量制御弁との接続部を示す断面図である（実施例３）。シリンダヘッドと流量制御弁との接続部を示す断面図である（実施例４）。エンジン冷却装置の全体構成を示す概略図である（実施例５）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
本実施例のエンジン冷却装置１の構成を、図１及び図２を用いて説明する。
エンジン冷却装置１は、エンジン２に冷却水を強制的に循環させてエンジン２を冷却する冷却水回路を有している。
冷却水回路は、ウォータポンプ３より吐出された冷却水を、エンジン２→ラジエータ４→ウォータポンプ３の順に循環させる回路である。
なお、冷却水としては、例えばエチレングリコールを主成分の冷却水（例えば、ＬＬＣ）などが用いられる。

エンジン２は、シリンダヘッド６とシリンダブロック７とを備え、シリンダヘッド６及びシリンダブロック７には、冷却水が流通するウォータジャケット８が形成されている。
本実施例では、ウォータジャケット８は、シリンダブロック７に冷却水の入口８Ａを有し、各シリンダ（図示せず）の間を通ってシリンダヘッド６へ到り、シリンダヘッド６に冷却水の出口８Ｂを有するような流路として形成されている。

ウォータポンプ３は、エンジン２に冷却水を強制的に循環させるポンプであり、ウォータジャケット８の入口に取り付けられている。

ラジエータ４は、エンジン２から流出した冷却水を冷却風と熱交換し、冷却水を冷却（空冷）する熱交換器である。
そして、ラジエータ４を通過して空冷された冷却水は、ウォータポンプ３によってウォータジャケット８へ送られる。

また、冷却水回路内には冷却水の流量を制御する流量制御弁１０が配されている。本実施例では、ウォータジャケット８の出口８Ｂに接続するように設けられている。
本実施例の流量制御弁１０はロータリバルブであり、ハウジング１１と、ハウジング１１内に配される弁体１２とを有する。
ハウジング１１は、樹脂材料により形成されており、略筒状を呈して内部に流路１４が形成された流路形成部１５と、流路形成部１５の軸方向一端の外周面から外側に広がるフランジ部１６とを有している。流路形成部１５は、流路１４がウォータジャケット８の出口８Ｂと連通するように配され、フランジ部１６がシリンダヘッド６の側面に螺子止めによって締結される。

また、流路形成部１５は、流れ方向を軸方向とする円筒部１８と、流路１４の途中に流れ方向に対して垂直な方向を軸方向とする円筒状の空間を形成する弁格納部１９とを有しており、この弁格納部１９内に弁体１２が配されている。
弁体１２は有底のカップ状を呈しており、流路形成部１５の軸方向に垂直な方向を回転軸として回転する。弁体１２のカップ壁面には弁体１２の上下流を連通させるための貫通穴２０が形成されている。これにより、回転軸まわりに弁体１２が回転することで流路１４が開閉する。

〔本実施例の特徴〕
本実施例では、流量制御弁１０は、エンジン２に当接するとともに、弁体１２が収容される部分のハウジング１１に当接して、エンジン２からの熱をハウジング１１へ伝達する伝熱部材２２を有する。
ここで、弁体１２が収容される部分とは、弁格納部１９のことであり、弁体１２の作動範囲全体において弁体１２が存在するハウジング１１の部分をいう。

伝熱部材２２は、例えば、貴金属材料や鉄等の熱伝導率の高い材料で形成されており、ウォータジャケット８の内壁面２３と、流路１４の内壁面２４とに当接するように配されている。
具体的には、伝熱部材２２は筒状を呈しており、伝熱部材２２の外周面が、ウォータジャケット８の出口部分をなす内壁面２３から流路１４の弁体１２よりも下流側の内壁面２４に亘って連続して接触するように、内壁面２３、２４に沿って設けられている。
これにより、弁体１２が収容される範囲を含むハウジング１１の部分とシリンダヘッド６とが伝熱部材２２によって接続されることになる。

なお、図２に示すように、伝熱部材２２の内周面が、伝熱部材２２よりも上流側のウォータジャケット８の内壁面２３と面一となっている。これは、伝熱部材２２が流路抵抗となるのを防止するためである。

〔本実施例の効果〕
本実施例によれば、エンジン燃焼による熱が、伝熱部材２２を介して、エンジン２から弁格納部１９へと直ちに伝わる。
このため、弁格納部１９内の弁体１２周囲の冷却水が凍結してしまった場合でも、エンジン２から伝わる熱により凍結した冷却水が融解して、早期に弁体１２が作動可能となる。なお、冷却水の凍結とは、シャーベット状の凍結状態も含む。

また、ハウジング１１が、伝熱部材２２よりも熱伝導率が低い樹脂材料で形成されている。伝熱部材２２は流路形成部１５の内部に設けられているが、ハウジング１１は熱伝導率が低いため、エンジン２から伝わる熱をハウジング１１外部に放熱しにくくなる。したがって、エンジン２から伝わる熱を凍結した冷却水の融解に有効に用いることができる。

〔実施例２〕
実施例２のエンジン冷却装置１を実施例１とは異なる点を中心に図３を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、流量制御弁１０はボールバルブである。このため、本実施例では、流路形成部１５は円筒状を呈しており、軸方向の所定範囲が弁体１２を格納する弁格納部１９となっている。
弁格納部１９には球状の弁体１２が配されており、弁体１２には回転軸と垂直な方向に貫通する貫通穴２６が設けられている。弁体１２は、流路形成部１５の軸方向に垂直な方向を回転軸として回転する。
本実施例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏する。

〔実施例３〕
実施例３のエンジン冷却装置１を実施例１とは異なる点を中心に図４を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、流量制御弁１０はバタフライバルブである。このため、本実施例では、流路形成部１５は円筒状を呈しており、軸方向の所定範囲が弁体１２を格納する弁格納部１９となっている。
弁体１２は板状を呈しており、流路形成部１５の軸方向に垂直な方向を回転軸として回転する。
本実施例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏する。

〔実施例４〕
実施例４のエンジン冷却装置１を実施例１とは異なる点を中心に図５を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、流量制御弁１０はポペットバルブである。
すなわち、弁体１２であるポペットが弁座２８に離着座することによって流路１４を開閉するものである。
流路形成部１５は、上流側の小径部１５ａと、小径部１５ａの下流側で内径が小径部１５ａよりも径大となる径大部１５ｂを有しており、小径部１５ａと径大部１５ｂとの間に下流側を向く面を有する段部１５ｃが形成されている。
径大部１５ｂには弁体１２が収容されている。本実施例では、弁体１２の作動範囲が軸方向の所定範囲となり、径大部１５ｂの軸方向の所定範囲が弁格納部１９となる。
そして、伝熱部材２２は内壁面２３、２４に沿って設けられている。
弁体１２は段部１５ｃ上（段部１５ｃに当接する伝熱部材２２上）に形成された弁座２８に軸方向に離着座する。
本実施例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏する。

〔実施例５〕
実施例５のエンジン冷却装置１を実施例１とは異なる点を中心に図６を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例のエンジン冷却装置１によれば、ウォータジャケット８の入口８Ａは、シリンダブロック７に設けられており、シリンダブロック７に入った後、シリンダブロック経路とシリンダヘッド経路とに分かれ、シリンダブロック７とシリンダヘッド６のそれぞれに出口８Ｂを有する。
そして、それぞれの出口８Ｂに流量制御弁１０が接続しており、各流量制御弁１０は実施例１と同様の構成である。
本実施例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏する。

〔変形例〕
実施例では、ウォータジャケット８の出口側に流量制御弁１０を設けていたが、入口側に設けてもよい。また、入口側と出口側の両方に設けてもよい。
また、実施例では、伝熱部材２２をハウジング１１の内側に設けていたが、ハウジング１１の外側に設けてもよい。すなわち、伝熱部材２２は、ハウジング１１の外周面とシリンダヘッド６またはシリンダブロック７の外壁面とを繋ぐ態様であってもよい。
また、実施例１では、伝熱部材２２が、弁格納部１９以外のハウジング１１のその他の部分（円筒部１８）にも当接していたが、少なくとも弁格納部１９に当接していればよい。

１エンジン冷却装置
２エンジン
８ウォータジャケット
１０流量制御弁
１１ハウジング
１２弁体
１４流路
１９弁格納部（弁体が収容される部分のハウジング）
２２伝熱部材

Claims

エンジン（２）に形成されて冷却水が流れるウォータジャケット（８）と、
前記ウォータジャケット（８）の出口側および入口側の少なくともいずれか一方に接続され、冷却水の流量を調整する流量制御弁（１０）とを備え、
前記流量制御弁（１０）は、
前記ウォータジャケット（８）と連通して冷却水が流れる流路（１４）が形成されたハウジング（１１）と、
前記ハウジング（１１）内に配されて前記流路（１４）の開閉をする弁体（１２）と、
前記エンジン（２）に当接するとともに、前記弁体（１２）が収容される部分の前記ハウジング（１１、１９）に当接して、前記エンジン（２）からの熱を前記ハウジング（１１）へ伝達する伝熱部材（２２）とを有するエンジン冷却装置。
請求項１に記載のエンジン冷却装置において、
前記ハウジング（１１）は、前記ウォータジャケット（８）の出口（８Ｂ）または入口（８Ａ）に接続されており、
前記伝熱部材（２２）は、前記ウォータジャケット（８）の内壁面（２３）と、前記流路（１４）の内壁面（２４）とに当接するように配されていることを特徴とするエンジン冷却装置。
請求項２に記載のエンジン冷却装置において、
前記ハウジング（１１）は、前記伝熱部材（２２）よりも熱伝導率の低い材料で形成されていることを特徴とするエンジン冷却装置。