JP3972783B2

JP3972783B2 - 車両エンジンの冷却装置

Info

Publication number: JP3972783B2
Application number: JP2002282037A
Authority: JP
Inventors: 裕久高野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004116433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両エンジンの冷却装置としては、図７に示されるものがある。この装置は、車両エンジンの冷間始動時において、エンジンオイルを的確に昇温させる目的で、シリンダヘッド側冷却水通路Ｐ４、シリンダブロック側冷却水通路Ｐ３、エンジン冷却水を循環供給可能なウォータポンプ１１２、ウォータポンプ１１２に還流するエンジン冷却水の温度が所定温度以上のときエンジン冷却水をラジエータＲを通してウォータポンプ１１２に還流させるサーモスタット弁Ｖ１を備えたエンジンの冷却装置Ｃにおいて、シリンダブロック側冷却水通路Ｐ３に、同冷却水通路内のエンジン冷却水の温度が所定温度より低い第１設定温度以上のとき開弁する常閉型の流量制御弁Ｖ２を介装するとともに、オイル通路を通して循環供給されるエンジンオイルと冷却水通路を通して循環供給されるエンジン冷却水との熱交換を可能とした熱交換器Ａ１を介装したものである。この構成においては、シリンダブロック側冷却水Ｐ３通路内のエンジン冷却水の温度が第１設定温度未満のとき、シリンダブロック側冷却水Ｐ３通路に介装した流量制御弁Ｖ２が閉じているため、シリンダブロック側冷却水Ｐ３通路にエンジン冷却水は流れず、シリンダブロックの暖機を促進することができる。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２７６４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した特許文献１の構成では以下の問題点を生ずる。車両エンジンにおいては、車両エンジン始動後速やかに燃焼条件を安定させるために、車両エンジンの通常運転状態では冷却水として使用する循環水の水温をできるだけ早く所定温度まで上昇させ、つぎにその上昇した冷却水温を利用してエンジンオイルなどの潤滑・冷却オイルを温める工夫が検討されている。
【０００５】
特許文献１において、流量制御弁Ｖ２はシリンダブロック側冷却水通路Ｐ３内のエンジン冷却水の温度が所定温度より低い設定温度以上のとき開弁する常閉型の流量制御弁であるので、シリンダブロック内の温度が上昇するまではシリンダブロック側冷却水通路Ｐ３内のエンジン冷却水は流動しない。そして、シリンダブロック内冷却水の温度が燃焼が安定する温度に達した後、熱交換器Ａ１のオイルを昇温させるために熱交換を行なうが、この特許文献１の構成ではシリンダブロック側冷却水経路に十分な流量を流せない。そのため、できるだけ早くエンジンオイルまたはミッションオイルを昇温したくても昇温できず、効率よく昇温することができなかったので、始動後冷却水の昇温時間が延びることによる燃料の安定燃焼までの時間が増加することによって、燃費、エミッションの悪化等があった。
【０００６】
また、通常シリンダブロックの冷却は、発熱が少ないので少量の冷却水でよい。しかし、エンジンの高負荷時においては、高温になったオイルの冷却を熱交換器Ａ１を流通する冷却水を用いて行なうが、以上の理由によってシリンダブロック側冷却水は少量であるため、熱交換器Ａ１を通る冷却水を増やすことができず、そのため、高温のオイルを十分冷却することは期待できなかった。
【０００７】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、車両エンジンの始動時における冷却水温の昇温および暖機後の高負荷時のオイルの冷却を効果的に実現できる車両エンジンの冷却装置の構成を提供することを技術的課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、
車両エンジンのシリンダヘッドに設けられたシリンダヘッド側ウォータジャケットと、該シリンダヘッド冷却経路とは独立して形成されたシリンダブロック側ウォータジャケットと、前記シリンダヘッド側ウォータジャケットおよび前記シリンダブロック側ウォータジャケットの一端が接続されて循環水を供給するポンプと、一端がラジエータ帰還経路で前記シリンダヘッド側ウォータジャケットおよび前記シリンダブロック側ウォータジャケットに接続されるとともに、他端が前記ポンプとラジエータ経路で接続されて外気との熱交換を行なうラジエータと、前記ラジエータ経路と前記ラジエータ帰還経路とを短絡させる第１バイパス経路と、該第１バイパス経路を流通する第１バイパス循環水を制御する第１の制御弁が配設される車両エンジンの冷却装置において、前記ラジエータ帰還経路に熱交換器を配設し、前記ラジエータと前記熱交換器を接続する連結経路に前記第１バイパス経路と接続する第２バイパス経路を設けるとともに、該第２バイパス経路を流動する第２バイパス循環水を制御する第２の制御弁を設けたことである。
【０００９】
請求項１の構成による本発明は、ラジエータ帰還経路には熱交換器が配設されるので、車両エンジンの暖気後においては、車両エンジンが高負荷の場合、ラジエータ帰還経路を流れる循環水は熱交換器を通って熱を奪いラジエータで外気により冷却されるので、効果的な冷却が可能となる。またラジエータと熱交換器の間の連結経路には、第１バイパス経路と接続する第２バイパス経路が設けられるとともに、該第２バイパス経路を流動する第２バイパス循環水を制御する第２の制御弁が配設されるので、車両エンジンの暖気後の低負荷時においては、循環水をラジエータに流通させて、熱交換器を通さないで適温に温度制御することが可能となる。
【００１０】
さらに、請求項２において講じた技術的手段は、前記第２の制御弁は流量制御弁で構成したことである。
【００１１】
これによれば、第２バイパス循環水を制御する第２の制御弁は流量制御弁であるので、上記した循環水の温度制御についても、第１バイパス循環水と第２バイパス循環水との混合比を変えて、細かな温度制御が可能となる。
【００１２】
そして請求項３において講じた技術的手段は、前記熱交換器は油水熱交換器で構成したことである。
【００１３】
これによれば、熱交換器は油水熱交換器である構成とすることで、請求項１の構成において車両エンジンの暖機中においては、燃焼が安定する温度まで第１バイパス循環水が昇温した後、熱交換器を通ることで、熱交換器中を通るミッションオイルやエンジンオイルなどの油を温め、さらに車両エンジンの高負荷時においては、必要以上に昇温した油から循環水が熱を奪うので、効果的に油および循環水の温度制御が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明における車両エンジンを循環する車両エンジンの冷却装置を概略的に示しており、
ウォータポンプＷＰの循環水の送給する吐出口側は、シリンダヘッド側ウォータジャケット１およびシリンダブロック側ウォータジャケット２が接続されている。またウォータポンプＷＰの循環水流入側経路とシリンダヘッド側ウォータジャケット１およびシリンダブロック側ウォータジャケット２の循環水の流出側経路とを接続するバイパス経路３が形成されている。このバイパス経路３の循環水の流通を制御する制御弁９がこの経路内に配設されている。このバイパス経路３とは回路上で並列に、ラジエータ経路６、ラジエータＲ、連結経路１１、熱交換器５およびラジエータ帰還経路が接続されている。そして連結通路１１はバイパス経路４が接続され、このバイパス経路４にはこのバイパス経路４を流通する循環水を制御する制御弁８が配設されている。
【００１５】
つぎに車両エンジンの状態に対応する循環水温と熱交換器５の油温を図６で示す。図６の暖機時１の状態においては、車両エンジン内を循環する循環水も熱交換器５を流動する油も低温であり、この状態においては、ウォータポンプＷＰから送給される循環水は、シリンダヘッド側ウォータジャケット１およびシリンダブロック側ウォータジャケット２へ送り込まれ、その後、バイパス経路３を経てウォータポンプＷＰに戻る。このとき制御弁８および制御弁９はバイパス経路３の循環水である第１バイパス循環水のみが流通するように制御される。
【００１６】
つぎに暖機時２の状態においては、循環水は燃焼が安定する水温まで上昇している。この状態に達すると制御弁８は循環水が熱交換器５を流通するように制御される。このとき制御弁９は熱交換器５を通り、バイパス経路３を経た循環水のみを流通するように制御されるので、まだラジエータＲには循環水は流動しない。
【００１７】
やがて循環水は最適水温に達する。このとき熱交換器５におくられる油はまだ最適温度まで昇温しておらず、図３の暖機３の状態においては、引き続き熱交換器５を循環水が流通して循環水による熱で熱交換器５を流動する油を温める。図４の暖機が完了した状態においては、熱交換器５の油温も循環水温も適温に達しているので、温度制御されるように制御弁８を制御してバイパス経路３を流通する循環水の一部がラジエータＲを通るように制御する。さらに車両エンジンが登坂などで高負荷になった場合にはシリンダヘッド側ウォータジャケット１およびシリンダブロック側ウォータジャケット２を経た循環水は、バイパス経路３を通らず熱交換器５を通った後、制御弁８および制御弁９によってバイパス経路３を通る循環水とラジエータＲを通る循環水とに分流するように循環水の流量を制御する。以上説明した実施例においては、バイパス経路３と並行して熱交換器５を循環水が流れたり、さらに併せてバイパス経路３とラジエータＲとも循環水を流す制御を行なう例など詳細には説明していないが、循環水を所定の水温に制御したり、熱交換器５を流動する油の冷却や昇温を効果的に実施するために制御弁８および制御弁９は目的に応じて様々な経路の組み合わせによる制御が行なわれる。
【００１８】
【発明の効果】
以上本発明によれば本発明は、ラジエータ帰還経路には熱交換器が配設されるので、車両エンジンの暖気後車両エンジンが高負荷の場合、ラジエータ帰還経路を流れる循環水は熱交換器を通って熱を奪い、ラジエータで外気により冷却されるので、効果的な冷却が可能となる。またラジエータと熱交換器の間の連結経路には、第１バイパス経路と接続する第２バイパス経路が設けられるとともに、第２バイパス経路を流動する第２バイパス循環水を制御する第２の制御弁が配設されるので、車両エンジンの暖気後の低負荷時においては、循環水をラジエータに流通させて、熱交換器を通さないで適温に温度制御することが可能となる。
【００１９】
そして第２バイパス循環水を制御する第２の制御弁は流量制御弁であるので、第１バイパス循環水と第２バイパス循環水との混合比を変えて、細かな温度制御が可能となる。さらに熱交換器は油水熱交換器である構成とすることで、車両エンジンの高負荷時においては、ラジエータと直列に熱交換器が配設されて大流量の循環水が熱交換器を流れるので、簡便な構成で高温になった油の冷却を効果的に行なえる。以上説明したように効果的にエンジンの冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における車両エンジンの冷却装置の暖機時の循環水の流れを示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における暖気時の循環水の流れを示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における暖気時の循環水の流れを示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態における暖気後・低中負荷時の循環水の流れを示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態における暖気後・高負荷時の循環水の流れを示す概略図である。
【図６】油温および循環水温の関係を示す概略状態図である。
【図７】従来技術の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１：シリンダヘッド側ウォータジャケット
２：シリンダブロック側ウォータジャケット
３：バイパス経路（第１バイパス経路）
４：バイパス経路（第２バイパス経路）
５：油水熱交換器
６：ラジエータ経路
７：ラジエータ帰還経路
８：制御弁（第２の制御弁）
９：制御弁（第１の制御弁）
１１：連結経路
ＣＢ：シリンダブロック
ＣＨ：シリンダヘッド
Ｒ：ラジエータ
ＷＰ：ウォータポンプ

Claims

車両エンジンのシリンダヘッドに設けられたシリンダヘッド側ウォータジャケットと、該シリンダヘッド冷却経路とは独立して形成されたシリンダブロック側ウォータジャケットと、前記シリンダヘッド側ウォータジャケットおよび前記シリンダブロック側ウォータジャケットの一端が接続されて循環水を供給するポンプと、一端がラジエータ帰還経路で前記シリンダヘッド側ウォータジャケットおよび前記シリンダブロック側ウォータジャケットに接続されるとともに、他端が前記ポンプとラジエータ経路で接続されて外気との熱交換を行なうラジエータと、前記ラジエータ経路と前記ラジエータ帰還経路とを短絡させる第１バイパス経路と、該第１バイパス経路を流通する第１バイパス循環水を制御する第１の制御弁が配設される車両エンジンの冷却装置において、前記ラジエータ帰還経路に熱交換器を配設し、前記ラジエータと前記熱交換器を接続する連結経路に前記第１バイパス経路と接続する第２バイパス経路を設けるとともに、該第２バイパス経路を流動する第２バイパス循環水を制御する第２の制御弁を設けたこと、を特徴とする車両エンジンの冷却装置。
前記第２の制御弁は流量制御弁であること、を特徴とする請求項１に記載の車両エンジンの冷却装置。
前記熱交換器は油水熱交換器であること、を特徴とする請求項１に記載の車両エンジンの冷却装置。