JP2513498Y2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関の冷却装置に関するものである。

〔従来の技術〕

水冷式内燃機関の冷却系の基本的構成は、第11図に示
すように内燃機関１の冷却水通路（矢印によって略記し
ている）２と、機関１の発熱エネルギを冷却水を通じて
大気に放出して機関の過熱を防ぐラジエータ４とを冷却
水通路６及び還流路７で連結し、ウオータポンプ８によ
って冷却水を循環させるものである。

ところで、最近の車載用高速機関の冷却系に対する要
求はますます厳しくなり大凡以下のとおりである。即
ち、イ）低温時の過冷却を防止し、ロ）冷却水温度が低
いときに適性水温への急速な上昇を計り、ハ）潤滑油の
過熱防止のための水冷式オイルクーラを装着し、ニ）機
関の冷却水を利用した温水式車両ヒータを装着し、ホ）
低温時ヒータ性能を確保するために冷却水を一定温度以
上に保つようにするなどである。

以上の各項目の要求を満たすために従来の内燃機関の
冷却水系は、第12図に示すものが使用されている。即ち
前記第11図の冷却水通路６をバイパスさせて、冷却水の
熱を車室内に放熱するヒータコア10に通じる冷却水通路
12、及び潤滑油を冷却するオイルクーラ14に通じる冷却
水通路16を設けると共に、機関１内の冷却水通路２から
冷却水通路６及び16に冷却水が入る入口部分にそれぞれ
ラジエータ用サーモスタット18及びオイルクーラ用サー
モスタット20（以下両方に言及するときは単にサーモス
タットという）を設けたものである。

即ち、冷却水通路12には常時冷却水が流れ、冷却水通
路6,16にはサーモスタット18,20が開弁したときに冷却
水がそれぞれ流れる。

このようにして前記オイルクーラ14は前記（ハ）を満
たし、前記ヒータコア10は前記（ニ）を満たし、また前
記サーモスタット18,20を設けることにより前記
（イ），（ロ），（ホ）を満たしている。

なお前記サーモスタット18は、通常１個で構成される
が、例えば82℃で開弁して通常の冷却要求に応じられる
水量を確保する低温作動用と、例えば交通が渋滞したと
きや山道を走行するときなど特に冷却能力を要求する場
合の水量を確保するために90〜95℃で作動する高温作動
用との２つのサーモスタットを並列的に設け、冷却水温
度度が上昇するとまず低温用サーモスタットが開き、な
お水温が上昇すると高温用も開いて水量を増大させて冷
却効率を高めるようにした実開昭59−107018号公報の考
案があり、親子サーモスタットとして使用されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで第12図に示す構成の冷却系では、冷却水は機
関１で加熱されラジエータ４で冷却されるが、その冷却
結果は機関１内を冷却水が通過して加熱された後に機関
１の出口でサーモスタット18に達してから検出されると
いうタイムラグの問題がある。この問題を第13図に示す
タイムチャートによって説明する。

第13図の上段は冷却水が機関１に入る際、即ちウオー
タポンプ８の部分の温度を、中段は冷却水量を、また下
段はサーモスタット18の開閉状態を示している。いま時
刻t₁でサーモスタット18が冷却水通路６を閉止すると、
冷却水は機関１の熱により温度が上昇する。そして時刻
t₂においてサーモスタット18が冷却水通路６を解放する
と冷却水温度は下降を始め、以後機関１及び外気温が同
じ状態を保つと前記温度変化を繰り返して冷却水温度は
図の点線のようになる。

これに対し、機関１の運転状態は同じでも、外気温度
が常温以下になると、冷却水温度との温度差が拡大する
のでラジエータ４の放熱量も増大する。いま該温度差が
大きくなった場合を想定すると、時刻t₁でサーモスタッ
ト18が開くと冷却水温度は第13図の実線で示すように急
速に低下する。なお第13図ではサーモスタット18の開閉
状態を同じにして対比を容易にしたが、実際のサーモス
タット18の開閉間隔は外部条件によって一定しない。

即ち第13図に示した従来の冷却水系では、冷却手段４
と測温手段18との間に比較的大きいタイムラグがあるた
めに外気温度に冷却水温度が大きく左右されるという問
題がある。このように機関１に流入する冷却水温度の変
動幅が大きくなると、機関各部の熱膨脹・収縮の繰り返
しによる疲労、各材料の膨脹係数の差などの影響で機関
の寿命に悪影響を及ぼす。

このような冷却水温度の変動は、前記公報の先行技術
によれば通常は小量の冷却水をラジエータに送って冷却
するので、外気温度が低い場合でも冷却水温度の低下が
緩やかになるので、前記問題が改善されるが、サーモス
タットを２個使用する必要が生じるので部品点数が増加
し、製造、管理面のコストが増加するという問題があ
る。

そこで本考案は、以上の問題に着目して成されたもの
であり、従来から使用されている機関の冷却系を変更さ
せず、極力コストを上昇させないで、機関に供給する冷
却水温度を一定に保つことのできる水冷式内燃機関の冷
却装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

以上の目的を達成するための本考案の内燃機関の冷却
装置の構成は、水冷式内燃機関の冷却水出口部からウオ
ーターポンプに還流する通路として、常時還流する冷却
水通路と、ラジエータを通る冷却水通路と、オイルクー
ラを通る冷却水通路とを設け、前記ラジエータを通る冷
却水通路のラジエータの入口側冷却水通路に第１サーモ
スタットを介装し、前記オイルクーラの入口側冷却水通
路に第２サーモスタットを介装し、この第２サーモスタ
ットの設定温度を第１サーモスタットより低い温度に設
定し、第２サーモスタットの冷却水出口側とラジエータ
冷却水入口側との間に、第１サーモスタットからラジエ
ータに冷却水を供給する流通抵抗より大きな流通抵抗を
有するバイパス通路を設けたことを特徴としている。

前記オイルクーラ用第２サーモスタットから第１サー
モスタットをバイパスする冷却水通路は、オイルクーラ
出口通路をそのままラジエータ冷却水入口側通路に接続
してもよく、また該入口側にオイルクーラ用冷却水通路
から分岐した通路を接続してもよい。

前記サーモスタットは、従来から使用されているサー
モスタット、即ち例えばワックスを充填した感温部と冷
却水を制御する弁とが一体と成ったいわゆるサーモスタ
ットを使用することができるが、感温部と弁体とが別体
となったサーモスタットを使用することもできる。

前記２つのサーモスタットは、通常は従来どおりオン
オフ作動させるものでよいが、温度に応じて開弁量が変
化する弁を使用することもできる。

前記常時冷却水を還流する通路には、例えば車室暖房
用ヒータを取付けることができる。但しヒータを介装す
ると、そうでない場合より低温時の冷却水温の上昇が遅
くなる。

〔作用〕

前記オイルクーラ用の第２サーモスタットは、ラジエ
ータ用の第１サーモスタットより低温で開弁し、第１サ
ーモスタットから供給される冷却水量より少ない水量を
ラジエータに供給して冷却する。したがって、冷却水温
が上昇した場合にはまず第２サーモスタットが開弁し
て、外気温度が低い場合でも、ラジエータには少ない水
量の冷却水が流れるので全体として冷却による水温の低
下を低く押えることができる。

また冷却水温度が上昇し、更に冷却容量を増大させる
必要のあるときには第１サーモスタットも開弁し、ここ
から大量の冷却水をラジエータに流すので冷却容量が不
足する危険はない。

逆に低温時には、第１、第２サーモスタット共閉弁し
ているので冷却水の必要温度水準を確保することができ
る。

〔実施例〕

以下添付の図面を対照して一実施例により本考案を具
体的に説明する。

第１図は従来から通常使用されているサーモスタット
を使用した第１実施例の冷却装置の概要説明図である。
即ち本実施例の冷却装置22は、ラジエータ用の第１サー
モスタット18と並列して第２サーモスタット20を経由し
オイルクーラ14を通過した冷却水をラジエータ４に通じ
る冷却水通路23を設けた構成のものである。

そして本実施例では、第１サーモスタット18の設定温
度より第２サーモスタット20の設定温度を低く設定し、
しかも１サーモスタット18を通過する冷却水の流通抵抗
より第２サーモスタット20を通過する冷却水通路23の流
通抵抗が大きくなるように構成した。

第１実施例の動作を第２図のタイムチャート図によっ
て説明する。第２図は外気温度が低温であり、ラジエー
タの冷却能力大きくなっている場合ででも、前記第13図
上段実線に示した機関１の入口冷却水温度の実線で示し
た曲線に対応する場合である。

冷却水温度が上昇するとまず第２サーモスタット20が
開弁し、ラジエータに流れる冷却水は、一旦オイルクー
ラ14を通過したのちラジエータ４に供給される。したが
って冷却水は前記のとおり第１サーモスタット18を通過
する水量より少なく、且つ一旦オイルによって加温され
るがラジエータ４の容量は十分大きいので十分冷却され
るが、第２図中段に示すように水量が少ないので冷却水
全体の温度の低下は小さく押えられ第２図上段実線のよ
うに緩やかなカーブを画いて水温は低下する。

そして所定の温度まで達すれば第２サーモスタット20
は閉止し水温は上昇を開始する。以降エンジン及び外気
温度の条件が変化しないと図のような曲線を画いて冷却
水温度度は変化する。したがって従来と比較して冷却水
温度差が小さくなり機関１に与える冷却水温度差が大き
いことによる熱的悪影響を防ぐことができる。上記によ
り冷却能力が不足する場合には、第１サーモスタット18
が開弁して冷却水温度の上昇を押える。

以上のとおり、第１実施例では、第12図に示す従来の
冷却装置の配管を一部変更し、第２サーモスタット20の
設定温度を変更するのみで冷却水温度の変動を大幅に縮
小させることができる。

第３図は第２実施例の冷却装置22の概要構成図であ
る。第２実施例は、前記第２サーモスタット20を設けた
冷却水通路16から冷却水通路24を分岐してオイルクーラ
14を経由しないで冷却水通路６にバイパスさせ、オイル
クーラ14を通過した冷却水は従来と同様にそのままウオ
ータポンプに還流するものである。当然冷却水通路24を
通過してラジエータ４に流れる冷却水の水量は、第１サ
ーモスタット18を通過して流れる水量より少なくなるよ
うに設計する。

この第２実施例においても第１実施例と同様に機関１
に供給される冷却水温度が著しく低下することを防止す
ることができる。以上説明した実施例１及び２では、通
常内燃機関に使用するサーモスタットをそのまま使用し
て、好ましい水冷式内燃機関の冷却装置を形成できるこ
とが分る。

第４図は第３実施例に使用したオイルクーラ用サーモ
スタット20の部分を示すものである。即ち、このオイル
クーラ用サーモスタット20は、第３図に示すサーモスタ
ット20に置き換えたものであり、他の部分の配管は同様
なので全体構成図を省略する。

まず第４図によって第３実施例の第２サーモスタット
20は、例えば感熱部26に充填したワックスの膨脹によっ
て出没する弁杆28を支持部材30を介して円筒状ケーシン
グ32に固定し、前記感熱部26を図の34の部分に、例えば
ろー付けによって固定した弁体36を設けたものを使用し
た。

冷却水通路16及び24は、前記ケーシング32の側壁に図
のように開口させており、前記弁体36は、該開口部を開
閉する二つの円筒状弁面38及び40を一体的に有したもの
であり、ケーシング32内を摺動して前記開口部を開閉す
るように構成したものである。なお図の42は戻しスプリ
ングである。

次に第３実施例の第２サーモスタット20の動作を第５
〜第10図にによって説明する。機関１の冷間時にはワッ
クスは収縮して第５図に示すように冷却水通路16及び24
の両方を閉止している。したがって冷却水は第６図に示
すように全量を冷却水通路12に流し冷却水温度の立上が
りを早めることができる。

次いで、通常の外気温度が常温の際は、冷却水温度が
上昇してサーモワックスが膨脹し弁杆28を押し出すため
に弁体36は冷却水通路16を閉止しながら冷却水通路24を
開くようになり、第８図に示したようにラジエータ４に
冷却水通路24から冷却水を通ずるようになる。この場合
は、第13図の冷却水温度が点線の状態と同様に小さい温
度幅で水温が上下しながら冷却水温度を適温範囲に制御
することができる。

次いでエンジンの負荷が大きくなり冷却水温度が更に
上昇すると弁体36は更に移動し、第９図の状態、即ち冷
却水通路16を開、冷却水通路24を閉じるようになる。こ
のときは、オイルクーラ14に冷却水を通じて潤滑油を冷
却すると同時に、第３図のラジエータ用サーモスタット
18が開弁してラジエータ４に大量の冷却水を送り冷却能
力を増大しエンジンの過熱を冷却水及び潤滑油の両面か
ら防止することができる。

以上の各実施例から理解されるように、本考案を実施
する際のサーモスタットには任意のサーモスタットを適
宜使用することができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案の内燃機関の冷却装置は、
水冷式内燃機関の冷却水出口部からウオーターポンプに
還流する通路として、常時還流する通路と、第１サーモ
スタットを通過してラジエータを通る通路と、第１サー
モスタットより低い設定温度としたオイルクーラ用第２
サーモスタットから第１サーモスタット通過水量より少
ない水量で第１サーモスタットをバイパスする通路とを
設けた構成としたので次の効果を奏することができる。

即ち、第１サーモスタットの設定温度より低く、第２
サーモスタットの設定温度より高い程度に冷却水温度が
上昇した際には、第１サーモスタットを通過する冷却水
より少量の冷却水をラジエータに流して冷却水を冷却す
ることができるので、低温高速運転時にラジエータで奪
われる熱量を低い水準に押さえ、冷却水温度の大幅低下
を防止することができる。

したがって、従来から使用されているオイルクーラ用
サーモスタットをラジエータ用サーモスタットのサブ・
サーモスタットとして使用することにより、従来ラジエ
ータ用サーモスタットに大小２個のサーモスタットを使
用していたものと同等の効果を確保するすることができ
る。したがって、部品点数の伝承、構造の単純化が可能
であり、しかも小型の部品として狭いエンジンルーム内
のレイアウトを容易することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例による本考案の冷却装置の構成説明
図、第２図は第１実施例の動作を説明するタイムチャー
ト図、第３図は第２実施例の構成説明図、第４図は第３
実施例に使用した第２サーモスタットの縦断面図、第５
図〜第10図は第３実施例に使用した第２サーモスタット
の動作説明図、第11図〜第12図は従来例による冷却装置
の構成説明図、第13図は第12図に示す冷却装置の動作を
説明するタイムチャート図である。 １……水冷式内燃機関、４……ラジエータ、6,12,23,24
……冷却水通路、７……還流路、10……ヒータコア、14
……オイルクーラ、18……第１サーモスタット、20……
第２サーモスタット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｐ 11/08 Ｆ０１Ｐ 11/08 Ｅ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水冷式内燃機関の冷却水出口部からウオー
   ターポンプに還流する通路として、常時還流する冷却水
   通路と、ラジエータを通る冷却水通路と、オイルクーラ
   を通る冷却水通路とを設け、前記ラジエータを通る冷却
   水通路のラジエータの入口側冷却水通路に第１サーモス
   タットを介装し、前記オイルクーラの入口側冷却水通路
   に第２サーモスタットを介装し、この第２サーモスタッ
   トの設定温度を第１サーモスタットより低い温度に設定
   し、第２サーモスタットの冷却水出口側とラジエータ冷
   却水入口側との間に、第１サーモスタットからラジエー
   タに冷却水を供給する流通抵抗より大きな流通抵抗を有
   するバイパス通路を設けた内燃機関の冷却装置。