JP2554937B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関の冷却装置に関し、特に、ヒータ
性能、機関冷却性能及びラジエータ性能を最適に保つた
めの各部への冷却水流量の分配技術に関する。

＜従来技術＞ 従来の内燃機関の冷却装置として、例えば第４図に示
すようなものがある（特開昭58−18513号公報等参
照）。

このものは、ウォータポンプ21の入口部21aと出口部2
1bとの間に該ウォータポンプ21から吐出した冷却水の一
部を戻すように構成したバイパス通路22を設け、このバ
イパス通路22に機関の負荷に応じて動作するバイパス弁
23を介装して、低・中負荷時にはバイパス弁23を開いて
冷却水温を高め、高負荷時にはバイパス弁23を閉じて冷
却性能を向上するようにしたものである。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上述のような従来の冷却装置にあって
は、低・中負荷時にはバイパス弁23を開いて冷却水の一
部をバイパスさせることにより、冷却水循環量を少なく
して、燃焼ガスからの熱量がシリンダ壁24は燃焼室壁を
介して冷却水に奪われるのを抑制する構成であるため、
冷却水循環量が少ない状況下でヒータを使用すると、必
要な回収熱量を確保できず、又、ヒータへの流量も少な
いので、ヒータ性能が悪化するという問題点がある。

又、耐熱条件下でのアイドル時には、低負荷であって
もラジエータ性能が要求されるため、ラジエータ循環量
はむしろ多くする必要があり。これが実行されない従来
例のものは、ラジエータ性能に問題を生じる。

更に、従来例のものでは、高負荷時に機関とラジエー
タとに冷却水の大流量が流れるため、ウォータポンプ21
の駆動損失が大きいという問題点もある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、
ヒータ、機関及びラジエータの各部への冷却水の分配構
造の改良を図って、ヒータ性能、機関冷却性能及びラジ
エータ性能を最適に保つようにした内燃機関の冷却装置
を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ このため、本発明の内燃機関の冷却装置は、ウォータ
ジャケットとラジエータとを直列に配し、ウォータジャ
ケット入口部にウォータポンプの出口部を接続して冷却
水の循環を行わせるように構成した内燃機関の冷却装置
において、 ラジエータをバイパスするラジエータバイパス通路
と、冷却水低温時にウォータジャケットからの冷却水を
ラジエータバイパス通路へバイパスさせるサーモスタッ
ト弁とを備える一方、 ウォータジャケットに設けられたヒータ取出口からウ
ォータポンプに入口部に至る配管と、この配管の途中に
設けられたヒータコアと、 ウォータジャケットをバイパスするエンジンバイパス
通路と、エンジンバイパス通路に介装される開閉手段
と、 外気温検出手段と、エンジン冷却水温検出手段と、外
気温検出手段並びにエンジン冷却水温検出手段から出力
される検出信号に基づいて前記開閉手段を開閉制御する
制御手段と、を含んで構成した。

＜作用＞ かかる構成において、エンジン冷却水温が高い場合
は、サーモスタット弁によりラジエータに冷却水を循環
させ、エンジン冷却水温が低〜中温では、冷却水をラジ
エータをバイパスさせて流す。

一方、外気温は外気温検出手段で、エンジン冷却水温
はエンジン冷却水温検出手段で検出され、例えば、外気
が低温でかつエンジン冷却水温が低い条件では、開閉手
段によりエンジンバイパス通路が開かれて、冷却水のエ
ンジン循環量が減少される。

従って、燃焼室壁温を早く上昇させることができる。

暖機が進んで燃焼室壁温がある程度まで上昇すると、
エンジン冷却水温が上昇し、これがエンジン冷却水温検
出手段で検出され、ヒータが必要な領域（例えば、外気
温が低）では、開閉手段によりエンジンバイパス通路が
閉じられて、冷却水のエンジン循環量が増大される。

従って、燃焼室から冷却水に回収される熱量が多くな
り、ヒータ取出口からエンジン入口部に至る配管を介し
て冷却水が循環供給されるヒータコアにおける冷却水循
環量が確保され、ヒータ性能を向上することができる。

尚、ヒータを使用しない領域（例えば、外気温が中〜
高）では、冷却水がエンジンをバイパスして流れること
により、ポンプ駆動損失を低下させることができる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、エンジン１の燃焼室２周囲に設けら
れたウォータジャケット３内に冷却水を満たし、このウ
ォータジャケット３とラジエータ５とを直列に配し、ウ
ォータジャケット３の入口部にウォータポンプ４の出口
部を接続して冷却水の循環を行わせるように構成してい
る。

前記ラジエータ５の出口部5aとエンジン１の入口部６
間には、サーモスタット弁７が介装されており、かつエ
ンジン出力部（図示せず）から該サーモスタット弁７に
至るラジエータバイパス通路８が設けられ、エンジン冷
却水の低温時には該冷却水がラジエータ５をバイパスし
てエンジン入口部６へと至るように構成されている。
又、図示しないヒータコアへは、ウォータポンプ４の出
口部近辺のヒータ取出口９からエンジン入口部６（すな
わち、ウォータポンプ４の入口部）へと至る配管15を使
用して冷却水を循環供給するように構成されている。

ここで、本発明の特徴的構成は次のようである。

即ち、前記ウォータポンプ４出口部と前記ラジエータ
５の入口部5bとを繋ぐエンジンバイパス通路11がウォー
タジャケット３をバイパスして設けられている。このエ
ンジンバイパス通路11には、該通路11を開閉する開閉手
段としての電磁開閉弁等からなるバイパス弁10が介装さ
れている。このバイパス弁10は、外気温検出手段として
の外気温センサ12並びにエンジン冷却水温検出手段とし
ての冷却水温センサ13から出力される検出信号に基づい
て制御手段としてのコントロールユニット14により開閉
制御される。

次に、以上の構成の作用について説明する。

ラジエータ５及びエンジン１への冷却水の循環流量の
制御は、下記の表に示すようになされることが理想であ
る。

上記の表から明らかなように、エンジン冷却水温が高
い場合には、ラジエータ５へ冷却水を大流量循環させて
ラジエータ５の放熱性能を確保し、それ以外では冷却水
を循環させず、燃費の向上を図るようにする（これは、
従来よりサーモスタット弁７の機能により実行されてい
る）。

一方、エンジン１の循環量は、ヒータを使用しない場
合、ラジエータ循環量程は流量を必要とせず低流量でよ
い。これは、第２図のグラフから明らかなように、エン
ジン１の循環量を半分まで絞ってもシリンダライナ壁温
上昇は少なく、よって、ウォータポンプ４の駆動損失を
少なくするため低流量に抑えるのが好ましいからであ
る。

しかし、ヒータを使用する場合（外気温が低い場合）
は、エンジン１からの回収熱量及びヒータ循環量を確保
するための大流量が必要となる。

本発明においては、上述したエンジンバイパス通路11
をこの通路11に介装されたバイパス弁10で開閉制御する
ことにより、上記のエンジン１の循環量に係わる課題を
達成するようにしている。

即ち、エンジン冷却水温が高い場合は、サーモスタッ
ト弁７によりラジエータ５へ循環させ（Ｂ経路）、低〜
中温では、ラジエータ５をバイパスさせる（Ａ経路）一
方、外気温を外気温センサ12で、エンジン冷却水温を水
温センサ13で、夫々検知し、外気が低温でかつエンジン
冷却水温が低い条件では、バイパス弁10を開いてエンジ
循環量を減少させ、燃焼室壁温を上昇させる（第１図
（ａ））。暖機が進んで燃焼室壁温程度まで上昇したな
らば、冷却水温センサ13でこれを検出して（例えば50
℃）、バイパス弁10を閉じ（第１図（ｂ））、エンジン
循環量を増大させ、燃焼室２から冷却水に回収される熱
量を多くすると共に、ヒータコアにおける冷却水循環量
を確保し、ヒータ性能を向上させる。

ここで、上記バイパス弁10の開閉切換を行う必要性に
ついて説明する。

第３図に示すように、ウォータジャケット循環量が小
さいと、燃焼室２壁から冷却水へ逃げる熱量が少ないた
め壁温の立ち上がりが速い。しかし、壁温がある程度上
昇してしまうと、壁温と水温の差は伝熱量に略比例した
ものとなるため、壁温の時間に対する変化は水温のそれ
に相似となる。

一方、ウォータジャケット３における循環量が小さい
ため、冷却水へ回収される熱量は少なく、水温の立ち上
がりは遅い。即ち、循環量の大小で比較すると、冷却水
温は循環量大の方が常に高く、壁温は始動直後には循環
量小の方が高いが、水温差が拡がるに従って逆転し、循
環量大の方が高くなる（サーモスタット弁７が開いて、
同一水温となれば再び逆転して、循環量小の方が壁温高
くなる。） よって、始動直後の低冷却水温時にはエンジン１への
循環量を少なくし、温度が上昇してきたら大循環量とし
てヒータ性能を確保する必要があることが判る。

以上の構成によると、ウォータジャケット３とラジエ
ータ５とを直列に配し、ウォータジャケット３入口部に
ウォータポンプ４の出口部を接続して冷却水の循環を行
わせるように構成した内燃機関の冷却装置において、ラ
ジエータ５をバイパスするラジエータバイパス通路８
と、冷却水低温時にウォータジャケット３からの冷却水
をラジエータバイパス通路８へバイパスさせるサーモス
タット弁７と、ウォータジャケット３に設けられたヒー
タ取出口９からウォータポンプ４入口部に至る配管15
と、この配管の途中に設けられたヒータコアと、を設け
る一方、ウォータポンプ４の出口部からラジエータ５の
入口部5bに至るエンジンバイパス通路11を設け、この通
路11外気温並びに冷却水温に基づいて制御されるバイパ
ス弁10で開閉切換するようにしたから、始動直後はエン
ジン循環量を小として、壁温の立ち上がりを速くし、あ
る程度温度上昇したらヒータが必要となる領域でエンジ
ン循環量を大として、エンジン１からの回収熱量及びヒ
ータ循環量を大とすることにより、ヒータ性能を確保で
き、ヒータを使用しない領域では、冷却水をエンジンを
バイパスさせて流すことにより、ラジエータ循環量を確
保しつつ、ポンプ駆動損失を低下することができるとい
う利点を有する。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明に係る内燃機関の冷却装
置によると、ウォータジャケットとラジエータとを直列
に配し、ウォータジャケット入口部にウォータポンプの
出口部を接続して冷却水の循環を行わせるように構成し
た内燃機間の冷却装置において、ラジエータをバイパス
するラジエータバイパス通路と、冷却水低温時にウォー
タジャケットからの冷却水をラジエータバイパス通路へ
バイパスさせるサーモスタット弁とを備える一方、ウォ
ータジャケットに設けられたヒータ取出口からウォータ
ポンプ入口部に至る配管と、この配管の途中に設けられ
たヒータコアと、ウォータジャケットをバイパスするエ
ンジンバイパス通路と、エンジンバイパス通路に介装さ
れる開閉手段と、外気温検出手段と、エンジン冷却水温
検出手段と、外気温検出手段並びにエンジン冷却水温検
出手段から出力される検出信号に基づいて前記開閉手段
を開閉制御する制御手段と、を含んで構成して、ヒー
タ、機関及びラジエータへの冷却水分配構造の改良を図
ることにより、ヒータ性能、機関冷却性能及びラジエー
タ性能等を最適に保つことができる有用性大なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の冷却装置の一実施例を
示す断面図で、（ａ）はバイパス弁開状態を、（ｂ）は
閉状態を夫々示す図、第２図はエンジン循環量量とシリ
ンダライナ壁温との関係を示すグラフ、第３図はウォー
タジャケット循環量の大小に関連した時間に対する水温
と燃焼室壁温の変化状態を表すグラフ、第４図は従来の
冷却装置を示す断面図である。 １……エンジン、３……ウォータジャケット、４……ウ
ォータポンプ、５……ラジエータ、5b……ラジエータ入
口部、７……サーモスタット弁、10……バイパス弁、11
……エンジンバイパス通路、12……外気温センサ、13…
…冷却水温センサ、14……コントロールユニット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウォータジャケットとラジエータとを直列
   に配し、ウォータジャケット入口部にウォータポンプの
   出口部を接続して冷却水の循環を行わせるように構成し
   た内燃機関の冷却装置において、 ラジエータをバイパスするラジエータバイパス通路と、
   冷却水低温時にウォータジャケットからの冷却水をラジ
   エータバイパス通路へバイパスさせるサーモスタット弁
   とを備える一方、 ウォータジャケットに設けられたヒータ取出口からウォ
   ータポンプ入口部に至る配管と、この配管の途中に設け
   られたヒータコアと、 ウォータジャケットをバイパスするエンジンバイパス通
   路と、エンジンバイパス通路に介装される開閉手段と、 外気温検出手段と、エンジン冷却水温検出手段と、外気
   温検出手段並びにエンジン冷却水温検出手段から出力さ
   れる検出信号に基づいて前記開閉手段を開閉制御する制
   御手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関
   の冷却装置。