JP4313640B2 - エンジン冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、冷却水を用いたエンジン冷却装置に関し、特に、暖機運転時間を短縮させるものに関する。

従来、冷却水を用いたエンジン冷却装置では、ウォータポンプからエンジンの内部（ウォータジャケット）及びラジエータを介してウォータポンプに至る主冷却水通路と、この主冷却水通路から分岐してウォータポンプに至るバイパス通路とを備え、これら主冷却水通路とバイパス通路とをメインサーモスタットにより切り替えることで、エンジン熱間時にはラジエータで放熱した冷却水を循環させてエンジンの各部の冷却を行い、エンジン冷間時には冷却水をラジエータを通過させずに循環させることで暖機運転時間の短縮を図っている（例えば、特許文献１参照。）。
また、上記のようなエンジン冷却装置の中には水冷式のオイルクーラを備えているものも多い。このオイルクーラには、前記主冷却水通路のウォータポンプの下流側から分岐する導入通路及び上流側に合流する導出通路が接続され、ウォータポンプの駆動に伴いオイルクーラ内を冷却水が流通するようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
特開昭６２−６７２１８号公報 特開平６−２２９２４１号公報

しかしながら、上記従来のエンジン冷却装置では、エンジン冷間時にも冷却水がオイルクーラ内を流通することで、エンジンオイルが冷却されて暖機運転時間を長引かせてしまう。また、オイルクーラの冷却水の導出通路を前記メインサーモスタットに接続しエンジン冷間時にはオイルクーラ内に冷却水を流さないようにすることも考えられるが、エンジン内部を通過した冷却水の温度がオイルクーラに流す冷却水の温度に適しているかどうかの判断が難しく、油温変化に的確に対応した暖機運転を行うことは困難であった。
そこでこの発明は、エンジンの油温変化に的確に対応し冷却水通路を切り替えることで暖機運転時間の短縮を図ることができるエンジン冷却装置を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば実施の形態におけるエンジン３）の各部を冷却するために冷却水を循環させるエンジン冷却装置（例えば実施の形態におけるエンジン冷却装置１）であって、ウォータポンプ（例えば実施の形態におけるウォータポンプ２）から吐出される冷却水をエンジンの内部（例えば実施の形態におけるウォータジャケット４）を通過させた後にラジエータ（例えば実施の形態におけるラジエータ５）を通過させて前記ウォータポンプへ戻す主冷却水通路（例えば実施の形態における主冷却水通路１０）と、この主冷却水通路のエンジンよりも下流側に設けられ冷却水が低温時には主冷却水通路を閉止するメインサーモスタット（例えば実施の形態におけるメインサーモスタット１４）と、前記ウォータポンプから吐出される冷却水の一部を水冷式のオイルクーラ（例えば実施の形態におけるオイルクーラ２１）を通過させた後に前記ラジエータに導くオイルクーラ用冷却水通路（例えば実施の形態におけるオイルクーラ用冷却水通路２０）とを備えるものにおいて、前記オイルクーラ用冷却水通路のオイルクーラよりも下流側に、冷却水が低温時にはオイルクーラ用冷却水通路を閉止するオイルクーラ用サーモスタット（例えば実施の形態におけるオイルクーラ用サーモスタット２４）が設けられ、前記メインサーモスタットとオイルクーラ用サーモスタットとの間に、これらを常時連通させる圧抜き用の連通路（例えば実施の形態における連通路３０）が設けられていることを特徴とする。

このエンジン冷却装置によれば、エンジン内部及びオイルクーラを通過し温度が上昇した冷却水をラジエータを通過させ放熱させることができるため、ウォータポンプから吐出されエンジン内部及びオイルクーラに送給される冷却水を適温状態に保つことができる。
このとき、オイルクーラ用冷却水通路のオイルクーラよりも下流側にオイルクーラ用サーモスタットをメインサーモスタットと独立して設けたことで、エンジンオイルの温度状態を監視することができ、エンジンオイルが低温時にはオイルクーラ用冷却水通路を閉止してエンジンオイルが温まり難くすることを防止することが可能となる。

このエンジン冷却装置によれば、オイルクーラ用サーモスタットによりオイルクーラ用冷却水通路が閉止された状態であっても、主冷却水通路及びオイルクーラ用冷却水通路間での圧抜きが可能となる。

請求項２に記載した発明は、前記オイルクーラの下流側のオイルクーラ用冷却水通路と、前記主冷却水通路とが、それぞれ前記ラジエータに接続され、これら各通路を通過した冷却水が前記ラジエータ内で合流されて、単一の前記主冷却水通路で排出されることを特徴とする。

この発明によれば、ウォータポンプから吐出されエンジン内部及びオイルクーラに送給される冷却水を適温状態に保ってエンジンの運転状態を良好に保つことができる。このとき、オイルクーラ用サーモスタットをメインサーモスタットと独立して設けたことで、エンジン内部を通過した冷却水と分別しオイルクーラのみを通過した冷却水の温度を監視することができ、エンジンの油温変化に的確に対応してオイルクーラ用冷却水通路の開通、閉止を切り替えることが可能となる。このため、エンジンの暖機性が向上し、エンジンの運転状態を良好に保つことができると共に暖機運転時間の短縮を図ることができる。

この発明によれば、オイルクーラ用サーモスタットによりオイルクーラ用冷却水通路が閉止された状態であっても、主冷却水通路及びオイルクーラ用冷却水通路間での圧抜きが可能となり、ウォータポンプの作動に伴うオイルクーラ用冷却水通路の締め切り圧の増加及び圧力変動によるウォータハンマを防止することができる。

この発明によれば、冷却水の温度が低温状態から上昇したとき、まずメインサーモスタットが作動して主冷却水通路を開通させ、その後にオイルクーラ用サーモスタットが作動してオイルクーラ用冷却水通路を開通させることとなるが、このとき、主冷却水通路を通過する冷却水の流量がオイルクーラ用冷却水通路を通過する冷却水の流量に対して多いため、先に主冷却水通路を開通させることで冷却水をスムーズに循環させることができる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１から図３に示すように、エンジン冷却装置１は、ウォータポンプ２から吐出される冷却水をエンジン３のウォータジャケット（内部）４を通過させた後にラジエータ５を通過させてウォータポンプ２へ戻す主冷却水通路１０を備え、エンジン３熱間時（通常運転時）にはこの主冷却水通路１０を冷却水が循環することで、エンジン３の各部の冷却とラジエータ５による放熱とが繰り返されるようになっている。

ここで、主冷却水通路１０は、ウォータポンプ２の吐出口２ａとエンジン３のウォータジャケット４への冷却水入口３ａとを連通させる第一冷却水通路１１と、エンジン３のウォータジャケット４からの冷却水出口３ｂとラジエータ５の冷却水導入口５ａとを連通させる第二冷却水通路１２と、ラジエータ５の冷却水導出口５ｂとウォータポンプ２の戻り口２ｂとを連通させる第三冷却水通路１３とを有している。

また、エンジン冷却装置１は、ウォータポンプ２から吐出される冷却水の一部を水冷式のオイルクーラ２１を通過させた後にラジエータ５に導くオイルクーラ用冷却水通路２０を備えている。このオイルクーラ用冷却水通路２０は、ウォータポンプ２の第二の吐出口２ｃとラジエータ５の第二の冷却水導入口５ｃとを連通させる冷却水路上にオイルクーラ２１が介装されたものである。オイルクーラ２１内には冷却水を流通させる冷却水路２２が形成され、この冷却水路２２を冷却水が流通することでエンジンオイルを冷却するようになっている。エンジンオイルを冷却した冷却水はラジエータ５に導かれ、エンジン３を冷却した冷却水と共にラジエータ５を通過することで放熱を行い、冷却水導出口５ｂから第三冷却水通路１３を通ってウォータポンプ２に戻るようになっている。

主冷却水通路１０のエンジン３よりも下流側（ウォータポンプ２の戻り口２ｂ側）には、冷却水が低温時には主冷却水通路１０を閉止するメインサーモスタット１４が設けられる。このメインサーモスタット１４は、冷却水路の一部となるケーシング１４ａ内に互いに連動する二つの弁部１５，１６と冷却水の温度を感知して各弁部１５，１６を作動させる感熱部１７とを有する周知のもので、エンジン３冷間時（冷却水低温時）には、図１に示すように、第一弁部１５が主冷却水通路１０のケーシング１４ａよりも下流側を閉止し、第二弁部１６がバイパス通路１８を開通させた状態となっている。ここで、バイパス通路１８とは、メインサーモスタット１４のケーシング１４ａ内とウォータポンプ２の第二の戻り口２ｄとを連通させる通路である。また、エンジン３熱間時（冷却水適温時）には、図３に示すように、第一弁部１５が主冷却水通路１０のケーシング１４ａよりも下流側を開通させ、第二弁部１６がバイパス通路１８を閉止した状態となる。

そして、オイルクーラ用冷却水通路２０のオイルクーラ２１よりも下流側（ラジエータ５の第二の冷却水導入口５ｃ側）には、冷却水が低温時にはオイルクーラ用冷却水通路２０を閉止するオイルクーラ用サーモスタット２４が設けられる。このオイルクーラ用サーモスタット２４は、冷却水路の一部となるケーシング２４ａ内に弁部２５と冷却水の温度を感知して弁部２５を作動させる感熱部２７とを有する周知のもので、エンジン３冷間時には、図１に示すように、弁部２５がオイルクーラ用冷却水通路２０のケーシング２４ａよりも下流側を閉止し、エンジン３熱間時には、図３に示すように、弁部２５がオイルクーラ用冷却水通路２０を開通させた状態となる。

ここで、オイルクーラ用サーモスタット２４がオイルクーラ用冷却水通路２０を開通させる際の冷却水温度は、メインサーモスタット１４が主冷却水通路１０を開通させる際の冷却水温度よりも高く設定されている。具体的には、オイルクーラ用サーモスタット２４が例えば８８℃でオイルクーラ用冷却水通路２０を開通させるのに対し、メインサーモスタット１４は例えば８２℃で主冷却水通路１０を開通させるように設定されている。

また、メインサーモスタット１４とオイルクーラ用サーモスタット２４との間には、これら各サーモスタット１４，２４のケーシング１４ａ，２４ａ内を常時連通させる連通路３０が設けられる。この連通路３０は、その内径が主冷却水通路１０、オイルクーラ用冷却水通路２０、及びバイパス通路１８の内径（例えば直径１６〜２６ｍｍ）に対して十分小径（例えば直径約７ｍｍ）とされ、少量の冷却水を流通させることが可能となっている。これにより、冷却水の循環を乱すことなく各サーモスタット１４，２４間、つまり主冷却水通路１０及びオイルクーラ用冷却水通路２０間で互いに圧抜きが可能となると共に、オイルクーラ用サーモスタット２４の感熱部２７にオイルクーラ用冷却水通路２０内の冷却水の温度を感知させることが可能となっている。

次に、作用について説明する。
まず、エンジン３の運転に伴いウォータポンプ２が作動すると、各吐出口２ａ，２ｃから冷却水が吐出される。その内、主冷却水通路１０の第一冷却水通路１１に送給された冷却水はエンジン３のウォータジャケット４を通過した後にメインサーモスタット１４に送られる。ここで、図１に示すように、エンジン３冷間時には、メインサーモスタット１４は、第一弁部１５が主冷却水通路１０を閉止し第二弁部１６がバイパス通路１８を開通させた状態となっているため、メインサーモスタット１４に送られた冷却水はバイパス通路１８を通じてウォータポンプ２に戻った後、前述の循環を繰り返す（図中矢印参照）。つまり、エンジン３のウォータジャケット４を通過し温まった冷却水がラジエータ５を通過することなく循環することで、低温状態のエンジン３が冷却されないようにしている。

また、オイルクーラ用冷却水通路２０はオイルクーラ用サーモスタット２４により閉止されているため、オイルクーラ２１内を冷却水が流通せず、したがってエンジンオイルの冷却が行われない。つまり、前記エンジン３と同様、低温状態のエンジンオイルが冷却されないようにしている。
このようにエンジン３の暖機運転が行われているとき、連通路３０により主冷却水通路１０及びオイルクーラ用冷却水通路２０間での圧抜きが可能となっているため、ウォータポンプ２の作動に伴うオイルクーラ用冷却水通路２０の締め切り圧の増加が抑えられている。

次いで、暖機運転によりエンジン３及びエンジンオイルが適温状態に近づくにつれて冷却水の温度が上昇し、所定の冷却水温度となったことをメインサーモスタット１４の感熱部１７が感知すると、図２に示すように、メインサーモスタット１４が作動し第一弁部１５が主冷却水通路１０を開通させると共に第二弁部１６がバイパス通路１８を閉止する。これにより、メインサーモスタット１４に送られた冷却水は第二冷却水通路１２を通じてラジエータ５に導かれる。そして、ラジエータ５を通過しつつ放熱を行った冷却水が第三冷却水通路１３を通じてウォータポンプ２に戻り前述の循環を繰り返す（図中矢印参照）。ここで、主冷却水通路１０を通過する冷却水の流量はオイルクーラ用冷却水通路２０を通過する冷却水の流量に対して多いため、メインサーモスタット１４が先に作動し主冷却水通路１０を開通させることで冷却水の循環がスムーズに開始される。

次いで、エンジン３及びエンジンオイルが適温状態となったとき（エンジン３熱間時）には、冷却水の温度がさらに上昇し、その温度が所定値になったことをオイルクーラ用サーモスタット２４の感熱部２７が感知すると、図３に示すように、メインサーモスタット１４に続きオイルクーラ用サーモスタット２４が作動し弁部２５がオイルクーラ用冷却水通路２０を開通させる。これにより、ウォータポンプ２の第二の吐出口２ｃからオイルクーラ用冷却水通路２０に送給された冷却水がオイルクーラ２１内の冷却水路２２を流通することでエンジンオイルの冷却が行われる。オイルクーラ２１を通過しエンジンオイルの熱により暖められた冷却水はラジエータ５に導入され、第二冷却水通路１２から導入される冷却水と共にラジエータ５を通過しつつ放熱を行う。そして、第三冷却水通路１３を通じて冷却水がウォータポンプ２に戻された後、主冷却水通路１０及びオイルクーラ用冷却水通路２０を冷却水が繰り返し循環することとなる（図中矢印参照）。

このように、エンジン３のウォータジャケット４及びオイルクーラ２１を通過し温度が上昇した冷却水をラジエータ５を通過させ放熱させることができるため、ウォータポンプ２から吐出されエンジン３内部及びオイルクーラ２１に送給される冷却水を適温状態に保ってエンジン３の運転状態を良好に保つことができる。
なお、エンジン３及びエンジンオイルが高温状態となり冷却水温度が所定の上限値を超えた場合には、図示しないラジエータファンが作動することでエンジン３のオーバーヒートが防止される。

上記実施の形態によれば、エンジン３内部及びオイルクーラ２１を通過し温度が上昇した冷却水をラジエータ５を通過させ放熱させることができるため、ウォータポンプ２から吐出されてエンジン３内部及びオイルクーラ２１に送給される冷却水を適温状態に保ってエンジン３の運転状態を良好に保つことができる。このとき、オイルクーラ用冷却水通路２０のオイルクーラ２１よりも下流側にオイルクーラ用サーモスタット２４を設けたことでエンジンオイルの温度状態を監視することができるため、外気温が低い場合のエンジン３始動時等、エンジンオイルが低温状態のときにはオイルクーラ用冷却水通路２０を閉止してエンジンオイルが冷却されることを防止することが可能となる。つまり、オイルクーラ用サーモスタット２４をメインサーモスタット１４と独立して設けたことで、エンジン３内部を通過した冷却水と分別しオイルクーラ２１のみを通過した冷却水の温度を感知することができるため、エンジン３の油温変化に的確に対応してオイルクーラ用冷却水通路２０の開通、閉止を切り替えることが可能となり、エンジン３の暖機性の向上させ、エンジン３の運転状態を良好に保つと共に暖機運転時間の短縮を図ることができる。

また、オイルクーラ用サーモスタット２４によりオイルクーラ用冷却水通路２０が閉止された状態であっても、主冷却水通路１０及びオイルクーラ用冷却水通路２０間での圧抜きが可能であるため、ウォータポンプ２の作動に伴うオイルクーラ用冷却水通路２０の締め切り圧の増加及び圧力変動によるウォータハンマを防止することができる。

さらに、エンジン３の暖機運転により冷却水の温度が低温状態から上昇し始めると、まずメインサーモスタット１４が作動して主冷却水通路１０を開通させ、その後にオイルクーラ用サーモスタット２４が作動してオイルクーラ用冷却水通路２０を開通させることとなる。このとき、主冷却水通路１０を通過する冷却水の流量は通常はオイルクーラ用冷却水通路２０を通過する冷却水の流量に対して多いため、先に主冷却水通路１０を開通させることで冷却水をスムーズに循環させることができる。

なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、オイルクーラ用冷却水通路２０を主冷却水通路１０の第一冷却水通路１１から分岐させてもよく、かつ第二冷却水通路１２に合流させるようにしてもよい。同様に、連通路３０はオイルクーラ用冷却水通路２０のオイルクーラ用サーモスタット２４よりも上流側から分岐させてもよく、かつ主冷却水通路１０のメインサーモスタット１４よりも上流側に合流させるようにしてもよい。
そして、上記実施の形態における構成は一例であり、この発明の主旨の範囲内で適宜変更可能であることはいうまでもない。

この発明の実施の形態におけるエンジン冷却装置の構成を示し、かつエンジン冷間時の冷却水の流れを示す構成説明図である。 メインサーモスタット作動時の冷却水の流れを示す図１に相当する構成説明図である。 エンジン熱間時の冷却水の流れを示す図１に相当する構成説明図である。

符号の説明

１ エンジン冷却装置
２ ウォータポンプ
３ エンジン
４ ウォータジャケット（内部）
５ ラジエータ
１０ 主冷却水通路
１４ メインサーモスタット
２０ オイルクーラ用冷却水通路
２１ オイルクーラ
２４ オイルクーラ用サーモスタット
３０ 連通路

Claims (2)

1. エンジンの各部を冷却するために冷却水を循環させるエンジン冷却装置であって、ウォータポンプから吐出される冷却水をエンジンの内部を通過させた後にラジエータを通過させて前記ウォータポンプへ戻す主冷却水通路と、この主冷却水通路のエンジンよりも下流側に設けられ冷却水が低温時には主冷却水通路を閉止するメインサーモスタットと、前記ウォータポンプから吐出される冷却水の一部を水冷式のオイルクーラを通過させた後に前記ラジエータに導くオイルクーラ用冷却水通路とを備えるものにおいて、
   前記オイルクーラ用冷却水通路のオイルクーラよりも下流側に、冷却水が低温時にはオイルクーラ用冷却水通路を閉止するオイルクーラ用サーモスタットが設けられ、前記メインサーモスタットとオイルクーラ用サーモスタットとの間に、これらを常時連通させる圧抜き用の連通路が設けられていることを特徴とするエンジン冷却装置。
2. 前記オイルクーラの下流側のオイルクーラ用冷却水通路と、前記主冷却水通路とが、それぞれ前記ラジエータに接続され、これら各通路を通過した冷却水が前記ラジエータ内で合流されて、単一の前記主冷却水通路で排出されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷却装置。

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