JP2018017222A - エンジン冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダタンクによる機能を発揮させつつ冷却液温度が低下し過ぎることを抑制するエンジン冷却システムを提供すること。
【解決手段】ラジエータ４と、冷却液に水頭圧を発生させると共に、気泡を気液分離するヘッダタンク７と、冷却液温度が規定値以下である場合に、ラジエータ４に流入する冷却液の流れを抑制するサーモスタット６と、エンジン２と熱交換した冷却液をヘッダタンク７に流入させる配管Ｌ４，Ｌ５と、冷却液をヘッダタンク７からエンジン２に返送する配管Ｌ６と、ラジエータ４の上部とヘッダタンク７とを接続する配管Ｌ７と、配管Ｌ７に設けられたバルブＶ１と、エンジン２の運転状態に応じてバルブの開閉を制御する制御部２３と、を備える。制御部２３は、エンジン２の停止中にバルブＶ１を開とし、エンジン２の運転中に、バルブＶ１を閉とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン冷却システムに関する。

エンジンを冷却する冷却液が流れる循環経路には、冷却水の放熱を行うラジエータが接続されている（例えば、特許文献１参照）。このような循環経路には、冷却液を補給する際にラジエータ上部から空気を排出するための配管（エア抜きライン）が設けられている。また、このような循環経路には、サーモスタットが設けられており、冷却液が規定温度以下である場合に、サーモスタットが作動して流路が閉鎖され、ラジエータに冷却液が流入しないようになっている。

特開２００５−３３０８６３号公報

しかしながら、上記の従来技術では、温度が規定値以下である冷却液がエア抜きラインを通じてラジエータに流入していまい、冷却液の温度が低下し過ぎるおそれがある。また、冷却液に同伴する気泡を気液分離するヘッダタンクを備える構成において、ヘッダタンクによる機能を損なうことなく、冷却液の温度を制御することが求められている。

本発明は、ヘッダタンクによる機能を発揮させつつ、冷却液の温度が低下し過ぎることを抑制することが可能なエンジン冷却システムを提供することを目的とする。

本発明のエンジン冷却システムは、冷却液を循環させてエンジンを冷却するエンジン冷却システムであって、エンジンと熱交換した冷却液を冷却するラジエータと、冷却液に水頭圧を発生させると共に、冷却液に同伴する気泡を気液分離するヘッダタンクと、エンジンと熱交換した冷却液の温度が規定値以下である場合に、ラジエータに流入する冷却液の流れを抑制する流量調整部と、エンジンと熱交換した冷却液をヘッダタンクに流入させる第１の配管と、ヘッダタンクとエンジンとを接続し、ヘッダタンクに貯留された冷却液をエンジンに返送する戻り配管と、ラジエータの上部とヘッダタンクとを接続する第２の配管と、第２の配管内の冷却液の流れを閉止可能なバルブと、エンジンの運転状態に応じてバルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、バルブ制御部は、エンジンの停止中にバルブを開状態とし、エンジンの運転中にバルブを閉状態とする。

このようなエンジン冷却システムでは、ラジエータの上部とヘッダタンクとを接続する第２の配管を備え、エンジンが停止中である場合に、第２の配管に設けられたバルブを開状態とするので、冷却液を補給する際に、ラジエータの内部の空気を第２の配管を通じて、ヘッダタンクに排出することができる。一方、第２の配管のバルブは、エンジンが運転中に閉状態となるので、これにより、温度が低い状態の冷却液がヘッダタンクから第２の配管を通じて冷却液がラジエータに流入することが防止される。このため、ヘッダタンクに貯留されて温度が低下した冷却液のラジエータへの流入が防止され、温度が低い状態の冷却液がラジエータで更に冷却されることが防止される。また、このエンジン冷却システムでは、第１の配管が設けられているので、エンジンと熱交換した冷却液を、ヘッダタンクに流入させることができる。これにより、ヘッダタンクにおいて冷却液に同伴する気泡を気液分離する機能を発揮することが可能となる。なお、「エンジンの運転中に、バルブを閉状態とする」とは、エンジンの運転開始前にバルブを閉状態とすること、エンジンの運転開始に合わせてバルブを閉状態とすること、エンジンの運転開始後にバルブを閉状態とすることを含む。また、エンジンの運転中においてバルブが開状態となる場合があってもよい。

このエンジン冷却システムは、エンジンの運転状態が基準より高い高負荷状態であるか否かを判定する判定部を備え、バルブ制御部は、エンジンが高負荷状態である場合に、バルブを開状態に切り替える構成でもよい。この構成によれば、エンジンの負荷が高い状態において、第２の配管に設けられたバルブを開状態とすることができ、エンジンで熱交換した冷却液のうち、ヘッダタンクに流入したものを、ラジエータを経由して、エンジンに戻すことができる。これにより、ラジエータを経由する冷却液の流量を増やすことができ、エンジンが高負荷状態である場合において、冷却性能を向上させることができる。

また、このエンジン冷却システムは、ヘッダタンクの底部とラジエータとを連通し、ヘッダタンクに貯留された冷却液をラジエータに流入させる連絡配管と、連絡配管を通過してラジエータに流入する冷却液の流れを制御する調節弁と、を備える構成でもよい。これにより、ヘッダタンクに貯留された冷却液を、連絡配管を通じてラジエータに流入させたい場合には、調節弁を用いて冷却液の流れを制御して、ラジエータに流入させることができる。このため、ヘッダタンクからラジエータを経由せずにエンジンに戻る冷却液を減らし、ラジエータに流入する冷却液を増やすことができるので、エンジン冷却システムによる冷却性能を向上させることができる。

また、連絡配管は、戻り配管から分岐されており、調節弁は、戻り配管と連絡配管との分岐部に設けられた切替弁である構成でもよい。これにより、ヘッダタンクの底部に接続される接続部を共通化することができるので、配管系を簡素にすることができる。また、戻り配管と、連絡配管とが別々にヘッダタンクに接続されている場合には、それぞれの配管に調節弁を設ける必要が生じ配管系が複雑となるが、ヘッダタンクへの接続部を共通化して切替弁を用いることで、配管系を簡素化することができる。なお、「配管系」は、配管と当該配管に接続されたバルブとを含む。

本発明によれば、ヘッダタンクによる機能を発揮させつつ、冷却液の温度が低下し過ぎることを抑制することが可能なエンジン冷却システムを提供することができる。

第１実施形態に係るエンジン冷却システムを示す概略構成図である。 図１中のヘッダタンクを示す斜視図である。 第２実施形態に係るエンジン冷却システムを示す概略構成図である。 第３実施形態に係るエンジン冷却システムを示す概略構成図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１に示されるエンジン冷却システム１は、車両に搭載され、冷却水を循環させてエンジン２を冷却するものである。エンジン２は、例えばディーゼルエンジンであり、過給機付きエンジンである。また、エンジン２は、エンジン本体の燃焼室から排出された排気ガスの少なくとも一部のエンジン２の吸気側へ還流させるＥＧＲ[Exhaust Gas Recirculation]システムを有する。なお、エンジン２は、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンであってもよい。また、適用される車両は限定されるものではなく、例えばトラック、バスもしくは重機等の大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等であってもよい。また、エンジン２は、例えば船舶等に適用されるものでもよい。

ＥＧＲシステムは、エンジン本体の燃焼室から排出された排ガスの一部（ＥＧＲガス）が流れるＥＧＲ配管を有する。このＥＧＲ配管には、ＥＧＲクーラ３が設けられている。ＥＧＲクーラ３で冷却されたＥＧＲガスは、エンジン本体の吸気側に合流し、ターボチャージャで昇圧された空気と共にエンジン本体の燃焼室に流入する。

エンジン冷却システム１は、ラジエータ４、ウォータポンプ５、サーモスタット６、ヘッダタンク７及び配管Ｌ１〜Ｌ８を備える。

ラジエータ４は、冷却水の放熱を行うものである。ラジエータ４は、外気との熱交換を行うコア４ａと、コア４ａの上部に設けられたアッパータンク４ｂと、コア４ａの下部に設けられたロアータンク４ｃとを有する。ラジエータ４に供給された冷却水は、アッパータンク４ｂを経由してコア４ａに供給される。コア４ａで外気と熱交換して冷却された冷却水は、ロアータンク４ｃを経由してラジエータ４から排出される。

配管Ｌ１は、ラジエータ４から排出された冷却水が流れる配管である。配管Ｌ１は、ラジエータ４のロアータンク４ｃとエンジン２とを接続する。ウォータポンプ５は、冷却水を循環させるポンプである。ウォータポンプ５は、配管Ｌ１に接続され、冷却水をエンジン２に送る。

エンジン２に供給された冷却水は、例えばオイルクーラ、シリンダブロック、シリンダヘッド、エアコンプレッサ、ＥＧＲバルブ、ＥＧＲクーラ３などの各機器に供給されて、これらの各機器を冷却する。オイルクーラは、エンジンオイルを冷却する冷却器である。シリンダブロックは、ピストン、クランク軸を保持するものである。シリンダヘッドは、燃焼室、吸排気ポート、動弁系ハウジングを含む。エアコンプレッサは、燃焼室に供給される空気を圧縮する。ＥＧＲバルブは、吸気管に流入するＥＧＲガスの流量を制御するバルブである。ＥＧＲクーラ３は、ＥＧＲガスを冷却する冷却器である。エンジン２の各機器で熱交換して加熱された冷却水は、エンジン２から排出されて、サーモスタット６に供給される。なお、冷却水が供給される各機器は、これらに限定されず、例えばリターダ等その他の機器でもよい。

配管Ｌ２は、エンジン２とラジエータ４のアッパータンク４ｂとを接続する。配管Ｌ２は、エンジン２で熱交換して加熱された冷却水が流れる配管である。配管Ｌ２には、サーモスタット６が接続されている。配管Ｌ３は、サーモスタット６とウォータポンプ５とを接続する配管であり、ラジエータ４を経由しない冷却水が流れるバイパス配管である。

サーモスタット６は、ラジエータ４に流入する冷却水の流れを制御する流量調整部である。サーモスタット６は、温度変化によって体積が変化するワックスを内蔵しており、冷却水の温度が高くなるとバルブが開く。サーモスタット６では、冷却水が８０℃前後になるとバルブが開きはじめ、９５℃に達するとバルブが全開になる。サーモスタット６のバルブが開くと、エンジン２から排出された冷却水は配管Ｌ２を通り、ラジエータ４のアッパータンク４ｂに供給される。

サーモスタット６のバルブの開度が大きくなるにつれて、ラジエータ４に供給される冷却水の流量が増大する。サーモスタット６のバルブが閉じている場合には、エンジン２から排出された冷却水は、配管Ｌ３を通り、ラジエータ４を迂回してウォータポンプ５を経由し、エンジン２に供給される。これにより、エンジン２と熱交換した冷却水の温度が規定値以下である場合に、冷却水のラジエータ４への流入が抑制される。

また、エンジン２で加熱された冷却水の一部は、サーモスタット６から配管Ｌ８１内を流れてヒータ８に供給され、車内を暖房するヒータ８の熱源として利用される。ヒータ８から排出された冷却水は、配管Ｌ８２内を流れて配管Ｌ３に流入する。

ヘッダタンク７は、エンジン２より上方に配置されて冷却水を貯留するものであり、当該エンジン冷却システム１内で循環する冷却水に水頭圧を発生させる。ヘッダタンク７には、配管（第１の配管）Ｌ４，Ｌ５が接続されている。配管Ｌ４は、エンジン２とヘッダタンク７とを接続している。配管Ｌ５は、サーモスタット６とヘッダタンク７とを接続している。エンジン２内（例えばシリンダライナ、ＥＧＲクーラ３）で流れる冷却水中で発生した気泡は、冷却水に同伴し配管Ｌ４，Ｌ５を通りヘッダタンク７に流入する。なお、エンジン２で発生した気泡をヘッダタンク７に流入させる配管は、１本（Ｌ４又はＬ５）でもよく複数でもよい。

ヘッダタンク７の底部（図２参照）には、配管Ｌ６が接続されている。配管Ｌ６はヘッダタンク７に貯留された冷却水をエンジン２に返送する戻り配管である。この配管Ｌ６は、ヘッダタンク７の底部と配管Ｌ１とを接続する。配管Ｌ６を流れた冷却水は、配管Ｌ１に導入され、ウォータポンプ５に流入する。

また、ヘッダタンク７には、配管Ｌ７が接続されている。配管Ｌ７はラジエータ４内の空気をヘッダタンク７に排出するためのエア抜きラインである。配管Ｌ７は、ラジエータ４のアッパータンク４ｂとヘッダタンク７とを接続する。

また、ヘッダタンク７は、配管Ｌ８を介してリザーブタンク９と接続されている。リザーブタンク９は、冷却水を貯留する補助タンクである。配管Ｌ８は、ヘッダタンク７の設けられたキャップ７ａに接続されている。冷却水の温度が上昇すると、ヘッダタンク７内の圧力が上昇してキャップ７ａの圧力調整弁が開弁して、冷却水の一部が配管Ｌ８を通りリザーブタンク９に流入する。冷却水の温度が下がり、ヘッダタンク７の圧力が大気圧以下になると、キャップ７ａの負圧弁が作動して、リザーブタンク９内の冷却水が配管Ｌ８を通り、ヘッダタンク７に流入する。

図２に示されるように、ヘッダタンク７は箱形成し、冷却水を貯留するタンク部１０と、タンク部１０を覆うカバー１１とを有する。ヘッダタンク７は、冷却水を貯留すると共に冷却水に同伴する気泡を気液分離する。タンク部１０及びカバー１１には、複数の仕切板１２〜１４で区切られた複数の部屋が設けられている。複数の仕切板１２〜１４は、タンク部１０及びカバー１１にそれぞれ設けられ、複数の部屋は、タンク部及びカバー１１においてそれぞれ共通する。複数の部屋は、第１の部屋１５、第２の部屋１６、第３の部屋１７及び第４の部屋１８を含む。また、仕切板１２〜１４には開口が設けられ、隣接する部屋同士で流体の移動が可能となっている。冷却水は、タンク部１０の仕切板１２〜１４の開口を通って移動し、冷却水から分離された気体は、カバー１１の仕切板１２〜１４の開口を通って移動する。

第１の部屋１５には、配管Ｌ４、Ｌ５が接続されている。第１の部屋１５は、配管Ｌ４、Ｌ５から流入した冷却水を受け入れる受入槽として機能する。第１の部屋１５に隣接する第２の部屋１６には、配管（第２の配管）Ｌ７が接続されている。第２の部屋１６は、配管Ｌ７から流入した空気を受け入れる。

第２の部屋１６に隣接する第３の部屋１７は、中間槽（バッファ槽）として機能する。また、この第３の部屋１７には、第３の部屋１７に貯留された冷却水の水位を検出する水位警報スイッチ１９が設けられている。また、第３の部屋１７に隣接する第４の部屋１８は、ヘッダタンク７から排出される冷却水が貯留される供給槽として機能する。また、ヘッダタンク７の底板は、傾斜して配置され、複数の部屋の深さは、第１の部屋１５から第４の部屋１８に向かうにつれて深くなっている。これにより、複数の部屋の容積は、第１の部屋１５が最も小さく、第４の部屋１８が最も大きくなっている。

そして、ヘッダタンク７に流入した冷却水は、タンク部１０の仕切板１２〜１４に設けられた開口を通過して、第１の部屋１５から順に第４の部屋１８まで流れる。また、冷却水に同伴する気泡は、水中を上昇して冷却水から気液分離される。冷却水から分離された気体は、カバー１１の仕切板１２〜１４に設けられた開口を通過して、第１の部屋１５から順に第４の部屋１８まで流れる。第４の部屋１８に到達した冷却水は、底部に接続された配管Ｌ６を通り、エンジン２に戻る。

ここで、エンジン冷却システム１では、エア抜きラインである配管Ｌ７に、冷却水の逆流を閉止可能なバルブＶ１が設けられている。バルブＶ１として、例えばゲートバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、グローブバルブなどを用いることができる。バルブＶ１は、例えば、冷却水をヘッダタンク７に供給（補給）する際に開状態とされ、ラジエータ４からヘッダタンク７への空気の流れを許容し、エンジンの運転時に閉状態とされる。バルブＶ１は、例えばエンジンの始動時に閉状態となる。

また、エンジン冷却システム１は、バルブＶ１の開閉制御を行うＥＣＵ[Electronic Control Unit]２０を有する。ＥＣＵ２０は、演算処理を行うＣＰＵ[Central Processing Unit]、記憶部２１となるＲＯＭ[Read Only Memory]及びＲＡＭ[Random Access Memory]、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。ＥＣＵ２０は、判定部２２及び制御部（バルブ制御部）２３を含む。ＥＣＵ２０には、エンジン２の冷却水の水温を検出する水温センサ２４が接続されている。エンジン２の冷却水の水温とは、エンジン２にと熱交換して加熱された冷却水の温度であり、エンジン２の温度またはエンジン２の負荷を判別可能なところを流れた冷却水の水温を含む。

判定部２２は、エンジン２が運転状態であるか否かを判定する。判定部２２は、例えば水温センサ２４から出力されたエンジン２の水温に関する情報に基づいて、エンジン２が運転状態であるか否かを判定する。判定部２２は、エンジン２の水温が判定閾値（運転判定用閾値）Ｔ１以上である場合に、エンジン２が運転状態であると判定する。判定部２２は、エンジン２の水温が判定閾値Ｔ１未満である場合に、エンジン２が停止状態であると判定する。判定閾値Ｔ１は、例えば５０℃である。なお、判定部２２は、エンジンＥＣＵなどその他のＥＣＵから信号を受信して、エンジン２の水温に関する情報を取得してもよい。また、判定部２２は、その他の情報（例えばエンジン回転数）に基づいて、エンジン２が運転状態であるか否かを判定してもよい。

制御部２３は、判定部２２による判定結果に基づいてバルブＶ１に対して指令信号を送信して、バルブＶ１を開閉させる。制御部２３は、エンジン２が停止状態である場合にバルブＶ１を開弁させ、エンジン２が運転状態である場合にバルブＶ１を閉弁させる。制御部２３は、例えばエンジン２の始動時にバルブＶ１を閉弁してもよい。

また、判定部２２は、エンジン２の運転状態が基準より高い高負荷状態であるか否かを判定する。判定部２２は、例えば水温センサ２４から出力されたエンジン２の水温に関する情報に基づいて、エンジン２の運転状態が高負荷状態であるか否かを判定する。判定部２２は、エンジン２の水温が判定閾値（高負荷状態判定用閾値）Ｔ２以上である場合に、エンジン２の運転状態が高負荷状態であると判定する。また、判定部２２は、エンジン２の水温が判定閾値Ｔ２未満である場合に、エンジン２の運転状態は高負荷状態ではないと判定する。なお、判定閾値Ｔ２は、例えば９５℃である。

また、制御部２３は、エンジンの運転状態が高負荷状態である場合にバルブＶ１を開弁させ、エンジン２の運転状態が高負荷状態ではない場合にバルブＶ１を閉弁させる。

このようなエンジン冷却システム１では、エンジン２が停止状態である場合に、配管Ｌ７に設けられたバルブＶ１が開弁状態となる。作業者がヘッダタンク７に冷却水を供給する際には、エンジン２が停止状態である場合に冷却水を給水するので、バルブＶ１が開弁状態となっている。冷却水を給水時において、ラジエータ４内の空気は、配管Ｌ７を通りヘッダタンク７に移動するので、循環経路内の空気を外部に排出することができる。このようにして、冷却水の給水を行うことができる。

また、エンジン冷却システム１では、エンジン２が始動され運転状態となると、配管Ｌ７のバルブＶ１が閉状態となる。これにより、ヘッダタンク７内の冷却水が配管Ｌ７を逆流して、ラジエータ４内に流入することが防止される。このため、エンジン始動時であり、暖機運転時において、ヘッダタンク７に貯留されて温度が低下した冷却水が、配管Ｌ７を逆流してラジエータ４に流入しない。低温の冷却水がラジエータ４に流入して更に冷却されることが防止されるので、冷却水が冷却され過ぎるおそれがない。この結果、温度が低下し過ぎた冷却水の循環が回避されて、エンジン２の暖機が好適に行われ、エンジン２の温度上昇を早めることができる。エンジン２の冷却水の温度低下による燃費悪化及びエンジンオイルの温度低下による燃費悪化を抑制することができる。

また、このとき、冷却水の温度低下が抑制されるので、ヒータ８に供給される冷却水の温度も好適に維持され、ヒータ８を用いて運転室内の温度を早く上昇させることができる。

また、このエンジン冷却システム１では、エンジン２と熱交換した冷却液を配管Ｌ４、Ｌ５を通じて、ヘッダタンク７に流入させることができる。ヘッダタンク７では、流入した冷却水に同伴する気泡を気液分離することができ、ヘッダタンク７において冷却水に同伴する気泡を気液分離する機能を発揮することができる。気泡が分離されて後の冷却水は、ヘッダタンク７の底部から配管Ｌ６を通り、配管Ｌ１に合流されて、ウォータポンプ５及びエンジン２に供給される。このため、ウォータポンプ５におけるキャビテーションの発生が抑制され、エンジン２のシリンダライナ廻りのキャビテーションの発生が抑制されるので、エンジン２の信頼性の向上を図ることができる。

また、エンジン冷却システム１では、エンジン２が基準より高い高負荷状態であるか否かを判定し、エンジン２が高負荷状態である場合に、配管Ｌ７のバルブＶ１を閉状態から開状態とすることができる。これにより、エンジン２で熱交換して加熱された冷却水の一部であり、ヘッダタンク７に流入したものを、配管Ｌ７を介してラジエータ４を流入させて放熱させた後に、配管Ｌ１を介してエンジン２に戻すことができる。これにより、ラジエータ４に流入する冷却水の流量を増やすことができ、エンジン２が高負荷状態である場合において冷却性能を向上させることができる。

そして、このエンジン冷却システム１では、ヘッダタンク７において、冷却水を流入させて冷却水に同伴する気泡を気液分離させる機能、エンジン２より上方で冷却水を貯留して、冷却水に水頭圧を発生させる機能を発揮することができる。また、ヘッダタンク７には、水位警報スイッチ１９が設けられ、冷却水の水位の低下を検出することができ、水位が低下した場合に警報を発することができるので、運転者に対して冷却水不足を報知することができる。また、エンジン冷却システム１では、ヘッダタンク７のキャップ７ａが圧力調整弁であり、系統内を高圧に維持して冷却水の沸点を上げることができる。このように、エンジン冷却システム１では、ヘッダタンク７による機能を発揮させつつ、冷却水の温度が低下し過ぎることが抑制される。

（第２実施形態）
次に図３を参照して第２実施形態に係るエンジン冷却システム１Ｂについて説明する。第２実施形態に係るエンジン冷却システム１Ｂが、第１実施形態に係るエンジン冷却システム１と違う点は、配管Ｌ６から分岐された配管（連絡配管）Ｌ９を備える点である。なお、第２実施形態のエンジン冷却システム１Ｂの説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。

配管Ｌ９は、ヘッダタンク７とラジエータ４とを接続する。配管Ｌ６の分岐部には、切替弁Ｖ２が設けられており、配管Ｌ９は、切替弁Ｖ２とラジエータ４のアッパータンク４ｂとを接続している。切替弁Ｖ２は、ＥＣＵ２０の制御部２３から出力された指令信号に従って駆動され、冷却水の流入先をエンジン２又はラジエータ４に切り替える。冷却水の流入先がエンジン２である場合には、ヘッダタンク７の底部から排出された冷却水は、配管Ｌ６を通り、ラジエータ４を通らずに、配管Ｌ１に流入して、エンジン２に供給される。一方、冷却水の流入先がラジエータ４である場合には、ヘッダタンク７の底部から排出された冷却水は、配管Ｌ６から配管Ｌ９を通り、ラジエータ４のアッパータンク４ｂに流入する。

また、ＥＣＵ２０の制御部２３は、エンジン２の運転状態が基準より高い高負荷状態であるか否かを判定する。判定部２２は、例えば水温センサ２４から出力されたエンジン２の水温に関する情報に基づいて、エンジン２の運転状態が高負荷状態であるか否かを判定する。判定部２２は、エンジン２の水温が判定閾値（高負荷状態判定用閾値）Ｔ３以上である場合に、エンジン２の運転状態が高負荷状態であると判定する。また、判定部２２は、エンジン２の水温が判定閾値Ｔ３未満である場合に、エンジン２の運転状態は高負荷状態ではないと判定する。なお、判定閾値Ｔ３は、例えば９５℃である。

また、制御部２３は、エンジン２の運転状態が高負荷状態である場合に切替弁Ｖ２によって冷却水の流入先を、配管Ｌ９を通りラジエータ４に流入する流路に切り替える。制御部２３は、エンジン２の運転状態が高負荷状態でない場合には、冷却水の流入先を、配管Ｌ６を通り、配管Ｌ１、ウォータポンプ５、エンジン２に流入する流路にする。

このようなエンジン冷却システム１Ｂでは、エンジン２の負荷が基準より低く、高負荷状態ではない場合には、ヘッダタンク７に貯留された冷却水は、ラジエータ４を経由せずにエンジン２に戻される。これにより、エンジン２の負荷が低く、水温が比較的低い冷却水がラジエータ４に流入して、冷却水が冷やされ過ぎることが抑制される。

この状態からエンジン２の負荷が増大して高負荷状態となると、切替弁Ｖ２によって冷却水の流入先が切り替えられ、冷却水は配管Ｌ９を通り、ラジエータ４のアッパータンク４ｂに流入する。これにより、エンジン２が高負荷状態である場合において、エンジン２と熱交換して水温が上昇した冷却液を、ヘッダタンク７の底部から、ラジエータ４に流入させることができる。このため、従来通りエンジン２から配管Ｌ２を通りラジエータ４に流入する冷却水に加えて、配管Ｌ４，Ｌ５を通りヘッダタンク７に流入した冷却水についても、配管Ｌ９を通じてラジエータ４に流入させることで、ラジエータ４に供給される冷却水の流量を増加させることができる。換言すれば、ヘッダタンク７からラジエータ４を経由せずに、エンジン２に供給される冷却水の削減することができる。この結果、エンジン２が高負荷状態である場合において、エンジン冷却システム１Ｂによる冷却性能を向上させることができ、エンジン２のオーバーヒートを抑制できる。

そして、エンジン２の負荷が減り、エンジン２が高負荷状態でなくなると、再び、切替弁Ｖ２が駆動されて、流路が切り替えられる。これにより、配管Ｌ６を通り、ラジエータ４を経由せずにエンジン２に流入する流路とすることができる。このように、エンジン冷却システム１Ｂでは、エンジン２の負荷状態に応じて、ラジエータ４に供給される冷却水の流量を変更して、エンジン２の温度を制御することができる。

（第３実施形態）
次に図４を参照して第３実施形態に係るエンジン冷却システム１Ｃについて説明する。第３実施形態に係るエンジン冷却システム１Ｃが、第２実施形態に係るエンジン冷却システム１Ｂと違う点は、ヘッダタンク７の底部とラジエータ４とを接続する配管（連絡配管）Ｌ１０を備える点、配管Ｌ６，Ｌ１０に調節弁Ｖ３、Ｖ４がそれぞれ設けられている点である。なお、第３実施形態のエンジン冷却システム１Ｃの説明において、第１、第２実施形態と同様の説明は省略する。

配管Ｌ１０は、ヘッダタンク７の底部とラジエータ４のアッパータンク４ｂとに接続されている。調節弁Ｖ４は、配管Ｌ１０のヘッダタンク７側に設けられ、調節弁Ｖ３は、配管Ｌ６のヘッダタンク７側に設けられている。調節弁Ｖ３，Ｖ４は、ＥＣＵ２０と電気的に接続され、制御部２３から出力された指令信号に従って駆動される。

制御部２３は、エンジン２の運転状態が高負荷状態である場合に調節弁Ｖ３を閉状態とすると共に、調節弁Ｖ４を開状態とする。また、制御部２３は、エンジン２の運転状態が高負荷状態ではない場合に調節弁Ｖ３を開状態とする共に、調節弁Ｖ４を閉状態とする。

このようなエンジン冷却システム１Ｃにおいても第２実施形態のエンジン冷却システム１Ｂと同様に、エンジン２の負荷状態に応じて、ヘッダタンク７から排出される冷却水の流れを制御して、ラジエータ４に供給される冷却水の流量を変更することができる。この結果、エンジン２の温度を好適に制御することができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記実施形態では、バルブＶ１が配管Ｌ７に設けられている構成としているが、バルブＶ１は、例えばヘッダタンク７の内部に設置されて、配管Ｌ７に流入する冷却水の流れを閉止／開放するものでもよい。バルブＶ１がヘッダタンク７内に配置されている場合には、ヘッダタンク７の外部にバルブＶ１を配置するスペースを確保する必要がなくなる。バルブＶ１がヘッダタンク７の外部に配置されている場合には、バルブＶ１の保守、点検などを容易に行うことができる。同様に、切替弁Ｖ２、調節弁Ｖ３，Ｖ４についても、ヘッダタンク７の内部に設置されていてもよい。

また、バルブＶ１、調節弁Ｖ３，Ｖ４は、配管Ｌ７、配管Ｌ６、配管Ｌ１０のうちのヘッダタンク７に近い方に配置されていてもよく、ラジエータ４又は配管Ｌ１に近い方に配置されていてもよく、中間付近に配置されていてもよい。

また、上記の実施形態では、エンジンの運転状態が基準より高い高負荷状態である場合に、バルブＶ１を開状態とする制御を行っているが、エンジンの負荷によらず、バルブＶ１を閉状態のままとしてもよい。

また、冷却水が循環する循環経路は、上記の実施形態に記載の内容に限定されず、例えばサーモスタット６、ウォータポンプ５、及び配管Ｌ１〜Ｌ３の接続関係については、その他の配置でもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ…エンジン冷却システム、２…エンジン、４…ラジエータ、６…サーモスタット（流量調整部）、７…ヘッダタンク、２０…ＥＣＵ、２２…判定部、２３…制御部（バルブ制御部）、Ｌ４，Ｌ５…配管（第１の配管）、Ｌ６…配管（戻り配管）、Ｌ７…配管（第２の配管）、Ｌ９，Ｌ１０…配管（連絡配管）、Ｖ１…バルブ、Ｖ２…切替弁（調節弁）、Ｖ４…調節弁。

Claims (4)

1. 冷却液を循環させてエンジンを冷却するエンジン冷却システムであって、
   前記エンジンと熱交換した前記冷却液を冷却するラジエータと、
   前記冷却液に水頭圧を発生させると共に、前記冷却液に同伴する気泡を気液分離するヘッダタンクと、
   前記エンジンと熱交換した前記冷却液の温度が規定値以下である場合に、前記ラジエータに流入する前記冷却液の流れを抑制する流量調整部と、
   前記エンジンと熱交換した前記冷却液を前記ヘッダタンクに流入させる第１の配管と、
   前記ヘッダタンクと前記エンジンとを接続し、前記ヘッダタンクに貯留された前記冷却液を前記エンジンに返送する戻り配管と、
   前記ラジエータの上部と前記ヘッダタンクとを接続する第２の配管と、
   前記第２の配管内の前記冷却液の流れを閉止可能なバルブと、
   前記エンジンの運転状態に応じて前記バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、
   前記バルブ制御部は、前記エンジンの停止中に前記バルブを開状態とし、前記エンジンの運転中に前記バルブを閉状態とするエンジン冷却システム。
2. 前記エンジンの運転状態が基準より高い高負荷状態であるか否かを判定する判定部を備え、
   前記バルブ制御部は、前記エンジンが高負荷状態である場合に、前記バルブを開状態に切り替える請求項１に記載のエンジン冷却システム。
3. 前記ヘッダタンクの底部と前記ラジエータとを連通し、前記ヘッダタンクに貯留された前記冷却液を前記ラジエータに流入させる連絡配管と、
   前記連絡配管を通過して前記ラジエータに流入する前記冷却液の流れを制御する調節弁と、を備える請求項１又は２に記載のエンジン冷却システム。
4. 前記連絡配管は、前記戻り配管から分岐されており、
   前記調節弁は、前記戻り配管と前記連絡配管との分岐部に設けられた切替弁である請求項３に記載のエンジン冷却システム。

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