JP6004018B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する技術分野に属する。

従来より、エンジンの冷却装置として、ウォータポンプから吐出されかつエンジン本体部（シリンダブロック及びシリンダヘッド）のウォータジャケットを流通した後の冷却液を、ラジエータを経由して該ウォータポンプに流入させるためのラジエータ経路と、該冷却液を、該ラジエータをバイパスして該ウォータポンプに流入させるためのラジエータバイパス経路とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、ウォータポンプの冷却液出口部とエンジンとの間に設けられた第１の通路部と、ウォータポンプの冷却液入口部とラジエータとの間に設けられた第２の通路部とに介在する回転弁体を有するロータリ式流量制御弁が設けられ、このロータリ式流量制御弁の回転弁体の回転位置の制御により、第１の通路部における冷却液の流通と、第２の通路部における冷却液の流通とを同時に制御するようにしている。

また、特許文献１には、ロータリ式流量制御弁の回転弁体を収容するハウジング内に、冷却液の温度に応じて開閉するサーモスタット弁を設けて、ロータリ式流量制御弁とサーモスタット弁とを組み合わせて使用することが開示されている。

特許第５２４０４０３号公報

しかし、上記特許文献１のロータリ式流量制御弁は、ウォータポンプの冷却液出口部とエンジンとの間に設けられた第１の通路部における冷却液の流通と、ウォータポンプの冷却液入口部とラジエータとの間に設けられた第２の通路部における冷却液の流通とを同時に制御するため、ラジエータ経路やラジエータバイパス経路の取り回し（レイアウト）が複雑になるという問題がある。また、上記特許文献１では、サーモスタット弁の感温部が第２の通路部に配設されているため、この感温部が検知する温度は、エンジン本体部のウォータジャケット内の冷却液の温度（つまりエンジン本体部の温度）ではなく、このことから、エンジン本体部の温度に応じたサーモスタット弁の適切な開閉を行うことが困難になる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ラジエータ経路及びラジエータバイパス経路の取り回しを簡単にするとともに、エンジン本体部の温度に応じたサーモスタット弁の適切な開閉を行うことが可能なエンジンの冷却装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、ウォータポンプから吐出されかつエンジン本体部のウォータジャケットを流通した後の冷却液を、ラジエータを経由して該ウォータポンプに流入させるためのラジエータ経路と、該冷却液を、該ラジエータをバイパスして該ウォータポンプに流入させるためのラジエータバイパス経路とを備えた、エンジンの冷却装置を対象として、上記エンジン本体部の冷却液流出部の近傍に設けられ、回転弁体の回転位置の制御により、該冷却液流出部から流出した冷却液の、上記ラジエータ経路及び上記ラジエータバイパス経路への流れを制御するロータリ式流量制御弁を更に備え、上記ロータリ式流量制御弁は、上記回転弁体を収容するハウジングを有し、上記ハウジング内には、上記ラジエータ経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該ラジエータ経路に流すためのラジエータ経路接続路と、感温部に接触する冷却液の温度に応じて開閉するサーモスタット弁が設けられたサーモスタット弁配設路と、上記ラジエータバイパス経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該ラジエータバイパス経路に流すためのラジエータバイパス経路接続路と、上記サーモスタット弁の感温部が設けられ、上記回転弁体の回転位置に関係なく上記冷却液流出部からの冷却液を該感温部へ流通させるための流通路と、が配設されている、という構成とした。

上記の構成により、エンジン本体部の冷却液流出部の近傍に、回転弁体の回転位置の制御によりラジエータ経路及びラジエータバイパス経路への冷却液の流れを制御するロータリ式流量制御弁が設けられているので、ロータリ式流量制御弁からラジエータに向かって延びるラジエータ経路、及び、ロータリ式流量制御弁からウォータポンプ等に向かって延びるラジエータバイパス経路の取り回しが簡単になるとともに、ハウジング内において、ラジエータ経路接続路やラジエータバイパス経路接続路等をコンパクトに配置することができる。しかも、ロータリ式流量制御弁がエンジン本体部の冷却液流出部の近傍に設けられて、そのロータリ式流量制御弁における回転弁体を収容するハウジングに配設された流通路により、回転弁体の回転位置に関係なく冷却液流出部からの冷却液がサーモスタット弁の感温部へ流通するので、エンジン本体部のウォータジャケットを流通した直後の冷却液が感温部に常に接触することになり、この結果、エンジン本体部の温度に応じたサーモスタット弁の適切な開閉が行えるようになる。

上記エンジンの冷却装置の一実施形態では、上記ラジエータバイパス経路は、ラジエータ以外の熱交換器が配設された第１バイパス経路と、熱交換器が配設されていない第２バイパス経路と、該第１バイパス経路及び第２バイパス経路が接続されるとともに、上記ウォータポンプに接続されるリターン路とを有し、上記ハウジング内の上記ラジエータバイパス経路接続路は、上記第１バイパス経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該第１バイパス経路に流すための第１バイパス経路接続路と、上記第２バイパス経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該第２バイパス経路に流すための第２バイパス経路接続路と、で構成され、上記流通路は、上記第２バイパス経路接続路、上記第２バイパス経路、又は上記リターン路に接続される。

すなわち、エンジンの冷間時（暖気運転時）に、冷却液流出部からの冷却液を、ラジエータ経路接続路、サーモスタット弁配設路及びラジエータバイパス経路接続路のいずれにも流さないようにして、エンジン（エンジン本体部）の暖気を促進する場合、流通路には、エンジン本体部のウォータジャケットを流通した直後の冷却液が流れるので、エンジン本体部の温度に応じたサーモスタット弁の適切な開閉が行える。このとき、流通路の冷却液を熱交換器を介してウォータポンプに戻すと、その冷却液の熱が熱交換器で奪われるので、エンジン本体部の暖気促進が阻害されることになるが、流通路が、第２バイパス経路接続路、第２バイパス経路、又はリターン路に接続されるので、上記冷却液の熱が熱交換器で奪われることはなく、エンジンの暖気を促進することができる。また、流通路は、サーモスタット弁の感温部が冷却液の温度を感知できる程度の少量の冷却液が流れればよいので、出来る限り多くの冷却液をエンジン本体部のウォータジャケットに閉じ込めてエンジンの暖気を促進することができる。

上記実施形態において、上記ラジエータ経路接続路及び上記サーモスタット弁配設路と、上記第１バイパス経路接続路及び上記第２バイパス経路接続路とは、上記回転弁体を径方向に挟むように配設され、上記サーモスタット弁配設路は、上記回転弁体に対して上記挟む方向の一側において上記ラジエータ経路接続路と並設されていて、上記ハウジング内における上記挟む方向の上記一側の端部で該ラジエータ経路接続路に接続されている、ことが好ましい。

このことにより、冷却液をラジエータに流すためのサーモスタット弁配設路及びラジエータ経路接続路を、回転弁体を挟む方向の一側にて並設し、熱交換機に向かって延びる第１バイパス経路に接続される第１バイパス経路接続路、及び、ウォータポンプに向かって延びる第２バイパス経路に接続される第２バイパス経路接続路を、回転弁体を挟む方向の他側に配設することで、ラジエータ経路及びラジエータバイパス経路（第１バイパス経路、第２バイパス経路）の取り回しがより一層簡単になるとともに、ラジエータ経路接続路、サーモスタット弁配設路、第１バイパス経路接続路及び第２バイパス経路接続路をより一層コンパクトに配置することができる。

上記の構成の場合、上記流通路は、上記回転弁体に対して上記挟む方向の上記一側から該回転弁体を超えて上記挟む方向の他側へ延びて、上記第２バイパス経路接続路に接続される、ことが好ましい。

このことにより、流通路をハウジング内で第２バイパス経路接続路に接続することができ、流通路を第２バイパス経路やリターン路に接続する場合よりも配管の数を少なくすることができる。また、流通路は、サーモスタット弁の感温部が冷却液の温度を感知できる程度の少量の冷却液が流れればよいので、流通路の径は小さくて済む。したがって、流通路を、回転弁体に対して上記挟む方向の一側から該回転弁体を超えて上記挟む方向の他側へ延びるように配設したとしても、流通路をコンパクトに配置することができる。

上記エンジンの冷却装置において、上記流通路に、上記回転弁体の回転位置の制御に用いられる冷却液温センサが配設されている、ことが好ましい。

このことで、冷却液温センサが、エンジン本体部のウォータジャケットを流通した直後の冷却液の温度を検出することができ、エンジン本体部の温度に応じて回転弁体の回転位置を適切に制御することができるようになる。

以上説明したように、本発明のエンジンの冷却装置によると、ラジエータ経路及びラジエータバイパス経路の取り回しが簡単になるとともに、ハウジング内において、ラジエータ経路接続路やラジエータバイパス経路接続路等をコンパクトに配置することができ、しかも、流通路により、エンジン本体部のウォータジャケットを流通した直後の冷却液が感温部に常に接触することになり、エンジン本体部の温度に応じたサーモスタット弁の適切な開閉が行えるようになる。

本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の構成を模式的に示す図である。 シリンダヘッドの車両左側の端壁部に固定されたロータリ式流量制御弁を、車両左側から見た図である。 シリンダヘッドの車両左側の端壁部に固定されたロータリ式流量制御弁を、上側から見た図である。 図３のIV−IV線断面図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図５のVI−VI線断面図である。 基準の回転位置からの回転弁体の回転角度と、ラジエータ経路接続路、第１バイパス経路接続路及び第２バイパス経路接続路に面する、該各接続路に対応する開口部の面積との関係を示すグラフである。 冷却液温センサによる検出温度が第１所定温度よりも低いときの冷却液の流れを示す図である。 冷却液温センサによる検出温度が第１所定温度以上でかつ第２所定温度よりもよりも低いときの冷却液の流れを示す図である。 冷却液温センサによる検出温度が第２所定温度以上でかつ第３所定温度よりも低いときの冷却液の流れを示す図である。 冷却液温センサによる検出温度が第３所定温度以上であるときの冷却液の流れを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置１の構成を模式的に示す。本実施形態では、このエンジンは、直列４気筒エンジンであって、車両の前部に、気筒列方向が車幅方向となるように横置き状態で搭載される。このエンジンの本体部（以下、エンジン本体部２という）は、４つの気筒を構成する４つのシリンダ７を有するシリンダブロック３と、このシリンダブロック３の上側に配置されたシリンダヘッド４とで構成されている。尚、上記エンジンは、エンジン本体部２が車両後側に向かって下側に傾斜するように配置されたスラントエンジンである（図２参照）。

シリンダブロック３及びシリンダヘッド４には、冷却液が流通するブロック側及びヘッド側ウォータジャケット８，９（エンジン本体部２のウォータジャケット）がそれぞれ設けられている。ブロック側ウォータジャケット８は、４つのシリンダ７（詳しくは、シリンダボア壁）の周囲を囲んで略一周する流路になっている。ヘッド側ウォータジャケット９は、各気筒の吸排気ポートやプラグホールを包み込むようにしてシリンダヘッド４の気筒列方向に延びている。

上記冷却装置１は、上記エンジンのクランク軸に連動して駆動されるウォータポンプ２１から吐出されかつエンジン本体部２のブロック側及びヘッド側ウォータジャケット８，９を流通した後の冷却液を、車両の前端部に配置されたラジエータ２２を経由して該ウォータポンプ２１に流入させる（戻す）ためのラジエータ経路２３と、該冷却液を、該ラジエータ２２をバイパスして該ウォータポンプ２１に流入させる（戻す）ためのラジエータバイパス経路２４とを備えている。

本実施形態では、上記ラジエータバイパス経路２４は、ラジエータ２２以外の熱交換器が配設された第１バイパス経路２５と、熱交換器が配設されていない第２バイパス経路２６と、該第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６が接続されるとともに、上記ウォータポンプ２１に接続されるリターン路２７とで構成されている。本実施形態では、上記の、ラジエータ２２以外の熱交換器は、上記車両の車室内におけるインストルメントパネル内に配置された空調装置のヒータコア３１、及び、上記エンジンのクランク軸に連結された自動変速機の潤滑オイルを温めるＡＴＦウォーマー３２であり、第１バイパス経路２５は、互いに分岐したヒータコア配設路２５ａ及びＡＴＦウォーマー配設路２５ｂからなる。上記ラジエータ経路２３も上記リターン路２７に接続されており、ラジエータ２２で外気と熱交換された冷却液がリターン路２７を通ってウォータポンプ２１に戻される。尚、リターン路２７は、ラジエータ経路２３の一部と見做すこともできる（ラジエータ経路２３とラジエータバイパス経路２４とを兼用する）。

上記ウォータポンプ２１は、シリンダブロック３の車両後側の面における気筒列方向の一側（本実施形態では、車両右側）の端部に固定されている。このウォータポンプ２１からの冷却液は、シリンダブロック３の冷却液導入部３ａを介してブロック側ウォータジャケット８に導入される。この冷却液導入部３ａは、シリンダブロック３において４つのシリンダ７のうちの最も上記一側（車両右側）に位置するシリンダ７の車両後側の部分に位置する。

シリンダヘッド４の下面（詳細には、ガスケットで構成される）における気筒列方向の上記一側の端部には、ブロック側ウォータジャケット８から冷却液をヘッド側ウォータジャケット９に流入させるための流入口４ａが形成されている。また、シリンダヘッド４の気筒列方向の他側の端壁部（本実施形態では、車両左側の端壁部）には、ヘッド側ウォータジャケット９から冷却液が流出する流出口４ｂ（エンジン本体部２の冷却液流出部に相当）が形成されている。

上記冷却液導入部３ａからブロック側ウォータジャケット８に導入された冷却液は、ブロック側ウォータジャケット８内を略一周するように流れた後、上記流入口４ａよりヘッド側ウォータジャケット９に流入する。尚、ブロック側ウォータジャケット８に導入された冷却液の一部は、シリンダヘッド４の下面における相隣接するシリンダ７間に設けた流入孔（図示せず）からもヘッド側ウォータジャケット９に流入する。

上記ヘッド側ウォータジャケット９に流入した冷却液は、シリンダヘッド４の気筒列方向の上記一側から上記他側へと流れ、上記流出口４ｂよりシリンダヘッド４の外部に流出する。

図２〜図６に示すように、シリンダヘッド４における上記流出口４ｂが形成された端壁部（車両左側の端壁部）の該流出口４ｂの近傍（エンジン本体部２の冷却液流出部の近傍）には、回転弁体５１の回転位置の制御によりラジエータ経路２３並びにラジエータバイパス経路２４の第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６への冷却液の流れを制御するロータリ式流量制御弁５０が設けられている。

このロータリ式流量制御弁５０は、上記回転弁体５１を収容する断面円形の凹状の収容部６２が設けられたハウジング６１を有している。収容部６２は、ハウジング６１における上記端壁部側の面に開口している。このハウジング６１における上記端壁部側の面には、上記流出口４ｂの周囲に当接して上記端壁部に複数のボルト６５を介して固定される固定部６１ａが形成されている。

回転弁体５１は、収容部６２の周側壁面に対して僅かに隙間があくような外径を有する筒状をなしている。回転弁体５１の中心部には、支持軸５２が配設されている。この支持軸５２は、収容部６２の底壁面に形成された支持部６２ａと、外周部６３ａがハウジング６１の上記端壁部側の面における収容部６２の開口周縁部に溶着固定された支持部材６３の中心部６３ｂとによって、回転可能に支持されている。回転弁体５１の内周面と支持軸５２の外周面とは、周方向に間隔をあけて配置された複数（本実施形態では、３つ）の連結部材５３によって連結されている。これにより、回転弁体５１及び支持軸５２は、支持軸５２の中心軸（回転弁体５１の中心軸と一致）回りに一体的に回転することになる。収容部６２の底壁面を構成する底壁部を挟んで収容部６２とは反対側のハウジング６１内には、不図示の電動モータ及び減速ギヤが配設される駆動部配設部５５が設けられており、これら電動モータ及び減速ギヤによって、回転弁体５１及び支持軸５２が一体的に回転駆動される。

回転弁体５１には、該回転弁体５１の内側と外側とを径方向に連通させる複数の開口部５１ａ，５１ｂが形成されている。本実施形態では、回転弁体５１の中心軸方向の収容部６２開口側に２つの開口部５１ａが互いに周方向に離れて形成され、収容部６２底部側に１つの開口部５１ｂが形成されている。

上記ハウジング６１が上記端壁部に固定された状態で、収容部６２の開口が上記流出口４ｂに対向しており、流出口４ｂから流出した冷却液が回転弁体５１の内側に流入するようになっている（図１では、流出口４ｂと回転弁体５１の内側とを一点鎖線で繋いでいる）。上記支持部材６３の外周部６３ａと中心部６３ｂとの間には、流出口４ｂからの冷却液が通過する複数の開口部６３ｃが形成されており、該開口部６３ｃを通って上記冷却液が回転弁体５１の内側に流入するようになっている。尚、支持部材６３の開口部６３ｃの径方向外側の端面は、回転弁体５１に向かって径方向内側に傾斜していて、回転弁体５１における収容部６２開口側の端面を覆っている。これにより、開口部６３ｃを通過した冷却液が回転弁体５１の上記端面に当接するのを防止するようにしている。すなわち、開口部６３ｃを通過した冷却液が回転弁体５１の上記端面に当接すると、その冷却液の一部が回転弁体５１の径方向外側に向かい、全ての冷却液が回転弁体５１の内側に流入しなくなるので、支持部材６３の開口部６３ｃの径方向外側の端面の傾斜により、そのようになるのを防止するようにしている。

ハウジング６１内には、回転弁体５１の回転位置の制御により、上記流出口４ｂからの冷却液をラジエータ経路２３に流すためのラジエータ経路接続路７１と、後述の感温部４１に接触する冷却液の温度に応じて開閉するサーモスタット弁４０が設けられ、該サーモスタット弁４０の開弁時に、上記流出口４ｂからの冷却液をラジエータ２２に流通させるためのサーモスタット弁配設路７２とが配設されている。

ラジエータ経路接続路７１及びサーモスタット弁配設路７２と、後述の第１バイパス経路接続路７４及び後述の第２バイパス経路接続路７５とは、回転弁体５１を径方向に挟むように配設されている。サーモスタット弁配設路７２は、上記回転弁体５１に対して上記挟む方向の一側（車両前側）においてラジエータ経路接続路７１と並設されている。ラジエータ経路接続路７１の上流側部分は、回転弁体５１の中心軸方向において上記２つの開口部５１ａと同じ位置に位置し、サーモスタット弁配設路７２の上流側部分は、回転弁体５１の中心軸方向において上記開口部５１ｂと略同じ位置に位置する（図４〜図６参照）。回転弁体５１の中心軸方向から見て、ラジエータ経路接続路７１の上流側部分の中心軸Ｌ１は、回転弁体５１の中心軸Ｃと交わる（図６参照）。一方、回転弁体５１の中心軸方向から見て、サーモスタット弁配設路７２の上流側部分の中心軸Ｌ２は、回転弁体の中心軸Ｃとは交わらず（図５参照）、ラジエータ経路接続路７１の上流側部分の中心軸Ｌ１から外れた位置に位置している。

ラジエータ経路接続路７１は、収容部６２に連通している。ラジエータ経路接続路７１の上流端には、シール部材８１が設けられ、このシール部材８１が回転弁体５１に接触している。回転弁体５１の回転位置によって、回転弁体５１に形成された開口部５１ａがラジエータ経路接続路７１に面して該ラジエータ経路接続路７１に対して連通状態になったり、開口部５１ａがラジエータ経路接続路７１の上流端から外れて該ラジエータ経路接続路７１に対して非連通状態になったりして、連通状態になったときには、開口部５１ａを介して回転弁体５１の内側から冷却液がラジエータ経路接続路７１に流れることになる。また、ラジエータ経路接続路７１に面する開口部５１ａの面積によって、ラジエータ経路接続路７１への冷却液の流量が決まる。ラジエータ経路接続路７１の下流端は、後述の合流管部７９を介してラジエータ経路２３の上流端（ラジエータ経路２３を構成する配管の上流端）に接続される。尚、上記シール部材８１により、ラジエータ経路接続路７１には、開口部５１ａが該ラジエータ経路接続路７１に面して連通状態になったときにしか、冷却液が流れないことになる。

サーモスタット弁配設路７２も、収容部６２に連通している。しかし、サーモスタット弁配設路７２の上流端には、ラジエータ経路接続路７１の上流端に設けられているようなシール部材は設けられていない。回転弁体５１の回転位置によって、回転弁体５１に形成された開口部５１ｂがサーモスタット弁配設路７２に対して連通状態になったり非連通状態になったりするが、この連通状態及び非連通状態に関係なく（つまり、回転弁体５１の回転位置に関係なく）、サーモスタット弁配設路７２の上流端には、上記流出口４ｂからの冷却液が流れる。すなわち、回転弁体５１の外周面と収容部６２の周側壁面との間には、上記のように、僅かな隙間があるため、流出口４ｂから回転弁体５１の内側に流入した冷却液が、開口部５１ａ，５１ｂを通して、その隙間に漏出している。この隙間に漏出した冷却液は、シール部材８１が設けられたラジエータ経路接続路７１には流れない（後述の第１バイパス経路接続路７４及び第２バイパス経路接続路７５にも同様に流れない）が、シール部材が設けられていないサーモスタット弁配設路７２の上流端には流れる。しかし、サーモスタット弁配設路７２の上流側部分には、サーモスタット弁４０が配設されているので、サーモスタット弁４０の閉弁時には、ラジエータ経路接続路７１におけるサーモスタット弁４０よりも下流側に冷却液が流れるようなことはない。

サーモスタット弁４０は、ワックス・ペレット型サーモスタット弁であって、熱膨張体であるワックスが充填された感温部４１が、サーモスタット弁配設路７２の上流端に位置するように、サーモスタット弁配設路７２に沿って配設されている（サーモスタット弁４０の中心軸（後述のケース４２の中心軸）が、サーモスタット弁配設路７２の上流側部分の中心軸Ｌ２と一致する）。すなわち、サーモスタット弁４０は、サーモスタット弁配設路７２に嵌まる筒状のケース４２を有し、このケース４２におけるサーモスタット弁配設路７２上流側の開口から感温部４１が突出している。感温部４１はケース４２に固定されている。ケース４２におけるサーモスタット弁配設路７２下流側の端面には、中央部に開口部４３ａが形成された弁座部材４３が固定されている。この弁座部材４３は、固定プレート３９により、フランジ状部４３ｂ及び該フランジ状部４３ｂが差し込まれた固定部材３８を介してハウジング６１に固定され、こうしてケース４２もハウジング６１に固定される。

上記弁座部材４３に対してサーモスタット弁配設路７２下流側から弁体４４が着座して上記開口部４３ａが閉塞される。こうしてサーモスタット弁４０が閉弁状態になる。弁体４４は、感温部４１から開口部４３ａを貫通して延びる連結軸４５の先端部に固定されている。この連結軸４５は、上記ワックスの膨張及び収縮に連動して、連結軸４５の軸方向に移動可能になっている。上記ワックスの膨張時には、連結軸４５がサーモスタット弁配設路７２下流側に移動し、これにより、弁体４４が弁座部材４３から離れるようにサーモスタット弁配設路７２下流側に移動して開弁する（図５では、サーモスタット弁４０の開弁状態を示す）。

一方、上記ワックスの収縮時には、連結軸４５がサーモスタット弁配設路７２上流側に移動し、これにより、弁体４４が弁座部材４３に着座して閉弁する。連結軸４５には、スプリング支持部材４６が固定されており、スプリング支持部材４６と弁座部材４３との間に圧縮コイルスプリング４７が支持されている。この圧縮コイルスプリング４７により、弁体４４が弁座部材４３に押し付けられるため、閉弁状態が確実に維持される。尚、サーモスタット弁４０は、感温部４１に接触する冷却液の温度が、後述の第２所定温度よりも低いときには閉弁する一方、第２所定温度以上であるときには開弁するように構成されている。

サーモスタット弁配設路７２は、ハウジング６１内における上記挟む方向の上記一側の端部（車両前側端部）に設けられた合流管部７９でラジエータ経路接続路７１に接続されていて、サーモスタット弁４０の開弁時に、流出口４ｂからの冷却液を、ラジエータ経路接続路７１に流れた冷却液と同様に、ラジエータ２２を経由してウォータポンプ２１に戻すようになされている。

また、ハウジング６１内には、ラジエータバイパス経路２４の上流端に接続され、回転弁体５１の回転位置の制御により、流出口４ｂからの冷却液を該ラジエータバイパス経路２４に流すためのラジエータバイパス経路接続路７３が配設されている。本実施形態では、上記のようにラジエータバイパス経路２４が、第１バイパス経路２５と第２バイパス経路２６とを有しているので、これに対応して、上記ラジエータバイパス経路接続路７３は、回転弁体５１の回転位置の制御により、流出口４ｂからの冷却液を第１バイパス経路２５に流すための第１バイパス経路接続路７４と、回転弁体５１の回転位置の制御により、流出口４ｂからの冷却液を第２バイパス経路２６に流すための第２バイパス経路接続路７５とで構成されている。

第１バイパス経路接続路７４及び第２バイパス経路接続路７５は、回転弁体５１に対して上記挟む方向の他側（車両後側）において並設されている。第１バイパス経路接続路７４の上流側部分は、回転弁体５１の中心軸方向において上記２つの開口部５１ａと同じ位置（つまり、ラジエータ経路接続路７１の上流側部分と同じ位置）に位置し、第２バイパス経路接続路７５の上流側部分は、回転弁体５１の中心軸方向において開口部５１ｂと同じ位置（つまり、サーモスタット弁配設路７２と同じ位置）に位置する（図４〜図６参照）。回転弁体５１の中心軸方向から見て、第１バイパス経路接続路７４の上流側部分の中心軸Ｌ３、及び、第２バイパス経路接続路７５の上流側部分の中心軸Ｌ４は、回転弁体５１の中心軸Ｃと交わる（図５及び図６参照）。

第１バイパス経路接続路７４も、収容部６２に連通している。第１バイパス経路接続路７４の上流端には、ラジエータ経路接続路７１の上流端と同様に、シール部材８２が設けられ、このシール部材８２が回転弁体５１に接触している。回転弁体５１の回転位置によって、回転弁体５１に形成された開口部５１ａが第１バイパス経路接続路７４に面して該第１バイパス経路接続路７４に対して連通状態になったり、開口部５１ａが第１バイパス経路接続路７４の上流端から外れて該第１バイパス経路接続路７４に対して非連通状態になったりして、連通状態になったときには、開口部５１ａを介して回転弁体５１の内側から冷却液が第１バイパス経路接続路７４に流れることになる。また、第１バイパス経路接続路７４に面する開口部５１ａの面積によって、第１バイパス経路接続路７４への冷却液の流量が決まる。第１バイパス経路接続路７４の下流端は、ハウジング６１における上記挟む方向の上記他側の端部に接続固定された、第１バイパス経路２５の上流部分を構成する管状部材８５の上流端（第１バイパス経路２５の上流端）に接続される。この管状部材８５は、ヒータコア配設路２５ａを構成する分岐管８５ａと、ＡＴＦウォーマー配設路２５ｂを構成する分岐管８５ｂとに分岐する。尚、上記シール部材８２により、第１バイパス経路接続路７４には、開口部５１ａが該第１バイパス経路接続路７４に面して連通状態になったときにしか、冷却液が流れない。つまり、回転弁体５１の外周面と収容部６２の周側壁面との間の上記隙間に漏出した冷却液が第１バイパス経路接続路７４に流れることはない。

第２バイパス経路接続路７５も、収容部６２に連通している。第２バイパス経路接続路７５の上流側部分には、中心部に貫通孔８３ａが形成された樹脂製のシール部材８３が嵌合されており、このシール部材８３が圧縮コイルスプリング８４により回転弁体５１側に付勢されて回転弁体５１に当接している。回転弁体５１の回転位置によって、回転弁体５１に形成された開口部５１ｂが上記貫通孔８３ａに面して第２バイパス経路接続路７５に対して連通状態になったり、開口部５１ｂが貫通孔８３ａから外れて第２バイパス経路接続路７５に対して非連通状態になったりして、連通状態になったときには、開口部５１ｂ及び貫通孔８３ａを介して回転弁体５１の内側から冷却液が第２バイパス経路接続路７５に流れることになる。また、貫通孔８３ａに面する開口部５１ｂの面積によって、第２バイパス経路接続路７５への冷却液の流量が決まる。第２バイパス経路接続路７５の下流端は、上記管状部材８５に一体形成された接続管部８６に連通しており、この接続管部８６が、第２バイパス経路２６を構成する配管の上流端（第２バイパス経路２６の上流端）に接続される。尚、上記シール部材８３により、第２バイパス経路接続路７５には、開口部５１ｂが該第２バイパス経路接続路７５に面して連通状態になったときにしか、冷却液が流れない。つまり、上記隙間に漏出した冷却液が第２バイパス経路接続路７５に流れることはない。

基準の回転位置からの回転弁体７１の回転角度と、ラジエータ経路接続路７１、第１バイパス経路接続路７４及び第２バイパス経路接続路７５に面する、該各接続路に対応する開口部５１ａ，５１ｂの面積（つまり、対応する開口部５１ａ，５１ｂよりラジエータ経路接続路７１、第１バイパス経路接続路７４及び第２バイパス経路接続路７５に流れる冷却水の流量）は、図７のように変化する。これにより、上記コントローラは、回転弁体５１を、ラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６のいずれにも冷却液を流さないような回転位置、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６に冷却液を流すような回転位置、又は、ラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６の全てに冷却液を流すような回転位置にすることができる。

さらに、ハウジング６１内には、回転弁体５１に対して上記挟む方向の上記一側（具体的には、サーモスタット弁配設路７２の上流端）から該回転弁体５１を超えて上記挟む方向の上記他側へ延びて、第２バイパス経路接続路７５に接続される流通路７６が配設されている。サーモスタット弁配設路７２の上流端には、サーモスタット弁４０の感温部４１が配設されていることから、上記流通路７６には、この感温部４１が設けられていることになる。上記の如く、サーモスタット弁配設路７２の上流端には、回転弁体５１の回転位置に関係なく、流出口４ｂからの冷却液が流れる。したがって、流通路７６にも、回転弁体５１の回転位置に関係なく、流出口４ｂからの冷却液が流れることになる。このように流通路７６は、回転弁体５１の回転位置に関係なく流出口４ｂからの冷却液を感温部４１へ常時流通させるために配設されたものである。尚、本実施形態では、流通路７６は、ハウジング６１内において第２バイパス経路接続路７５に接続されるが、ハウジング６１外で第２バイパス経路２６又は上記リターン路２７に接続されてもよい。

本実施形態では、流通路７６には、上記感温部４１に加えて、回転弁体５１の回転位置の制御に用いられる冷却液温センサ７７（詳細には、冷却液温センサ７７の感温部７７ａ）も配設されている。この冷却液温センサ７７（感温部７７ａ）により検出される冷却液の温度に応じて、ＣＰＵを含む不図示のコントローラが、回転弁体５１の回転位置を後述の如く制御して、流出口４ｂからの冷却液の、ラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６への流れを制御する。流通路７６には、回転弁体５１の回転位置に関係なく冷却液が常時流通するため、流通路７６への流れを制御することはできないが、サーモスタット弁４０の感温部４１及び冷却液温センサ７７の感温部７７ａが冷却液の温度を感知できる程度の少量の冷却液しか流れないようにしているので、ラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６への流れの制御に問題を生じさせることはない。

次に、上記コントローラによる上記流れの具体的な制御について説明する。

先ず、エンジンの始動直後の冷間時（暖機運転時）のように、冷却液温センサ７７による検出温度が第１所定温度よりも低いときには、上記コントローラは、回転弁体５１を、ラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６のいずれにも冷却液を流さないような回転位置にする（図８参照）。サーモスタット弁４０は、閉弁状態にある。これにより、冷却液をブロック側及びヘッド側ウォータジャケット８，９に閉じ込めてエンジン（エンジン本体部２）の暖気を促進させる。

このとき、流通路７６には、ブロック側及びヘッド側ウォータジャケット８，９を流通した直後の冷却液が流れるので、その冷却液が、サーモスタット弁４０の感温部４１に接触するとともに、その冷却液の温度（つまり、エンジン本体部２の温度に相当する温度）が冷却液温センサ７７により検出される。これにより、エンジン本体部２の温度に応じたサーモスタット弁４０の適切な開閉が行われるとともに、エンジン本体部２の温度に応じた上記コントローラによる上記流れの適切な制御が行われる。

上記流通路７６を流れた冷却液は、第２バイパス経路２６及びリターン路２７を介してウォータポンプ２１に戻される。このウォータポンプ２１に戻される冷却液は、ヒータコア３１といった熱交換器を通らないので、その冷却液の熱が熱交換器で奪われるようなことはなく、エンジンの暖気を促進させることができる。また、流通路７６は、サーモスタット弁４０の感温部４１及び冷却液温センサ７７の感温部７７ａが冷却液の温度を感知できる程度の少量の冷却液が流れればよいので、出来る限り多くの冷却液をブロック側及びヘッド側ウォータジャケット８，９に閉じ込めてエンジンの暖気を促進することができる。

続いて、冷却液温センサ７７による検出温度が上記第１所定温度以上でかつ第２所定温度（第１所定温度よりも高い温度）よりも低いときには、上記コントローラは、回転弁体５１を、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６に冷却液を流すような回転位置にする（図９参照）。サーモスタット弁４０は、閉弁状態にある。これにより、第２バイパス経路２６には、流通路７６に加えて第２バイパス経路接続路７５からも冷却液が流れて来ることになり、流通路７６のみから冷却液が流れて来る場合に比べて多くの冷却液が流れることになる。但し、図７に示すように、第２バイパス経路接続路７５を介して第２バイパス経路２６を流れる冷却液の最大流量は、第１バイパス経路２５を流れる冷却液の最大流量よりもかなり少ない。第２バイパス経路２６に流れた冷却液は、リターン路２７を介してウォータポンプ２１に戻される。一方、第１バイパス経路２５に流れた冷却液は、ヒータコア配設路２５ａ及びＡＴＦウォーマー配設路２５ｂを通り、ヒータコア３１及びＡＴＦウォーマー３２で、空調空気及び潤滑オイルとそれぞれ熱交換した後に、リターン路２７を介してウォータポンプ２１に戻される。

次いで、冷却液温センサ７７による検出温度が上記第２所定温度以上になったとき（エンジンの温間時）には、サーモスタット弁４０が開弁する（図１０参照）。上記検出温度が上記第２所定温度以上でかつ第３所定温度（第２所定温度よりも高い温度）よりも低いときには、図１０に示すように、上記コントローラは、回転弁体４１の回転位置を、上記検出温度が上記第１所定温度以上でかつ上記第２所定温度よりも低いときと同じにする。これにより、ラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６に冷却液が流れることになる。但し、ラジエータ経路２３へは、サーモスタット弁配設路７２のみを介して冷却液が流れる。このように動作するサーモスタット弁４０を用いることで、エンジンの温間時においてエンジン本体部２の温度が大きく上昇するような運転がなされない場合には、回転弁体５１を駆動する必要がなくなり、その駆動頻度が少なくなって、ロータリ式流量制御弁５０（特に上記電動モータ及び減速ギヤ）の耐久性が向上する。

上記検出温度が上記第３所定温度以上になったときには、回転弁体５１を、ラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６の全てに冷却液を流すような回転位置にする（図１１参照）。これにより、ラジエータ経路２３へは、ラジエータ経路接続路７１及びサーモスタット弁配設路７２を介して冷却液が流れる。このとき、上記コントローラは、上記検出温度、エンジン負荷及びエンジン回転数の少なくとも１つに応じて、回転弁体５１の回転位置を制御して、ラジエータ経路接続路７１を介したラジエータ経路２３への冷却液の流量を調整する。すなわち、上記検出温度、エンジン負荷、及び／又はエンジン回転数が高いほど、ラジエータ経路２３への冷却液の流量を多くする。

ここで、上記検出温度が上記第３所定温度以上になったときにおいて、仮にロータリ式流量制御弁５０が固着していてラジエータ経路接続路７１を介してラジエータ経路２３へ冷却液を流せなかったとしても、サーモスタット弁４０が開弁しているので、サーモスタット弁配設路７２を介してラジエータ経路２３へ冷却液を流すことができ、これにより、エンジンのオーバーヒートを防止することができる。このようにサーモスタット弁４０は、ロータリ式流量制御弁５０の耐久性向上に加えて、ロータリ式流量制御弁５０の故障によるエンジンのオーバーヒートを防止する役割も有している。

本実施形態では、シリンダヘッド４の端壁部における流出口４ｂの近傍にロータリ式流量制御弁５０が設けられ、このロータリ式流量制御弁５０における回転弁体５１を収容するハウジング６１内に、ラジエータ経路接続路７１と、サーモスタット弁４０が設けられたサーモスタット弁配設路７２と、ラジエータバイパス経路接続路７３（第１バイパス経路接続路７４及び第２バイパス経路接続路７５）と、サーモスタット弁４０の感温部４１が設けられ、回転弁体５１の回転位置に関係なく流出口４ｂからの冷却液を該感温部４１へ常時流通させるための流通路７３と、が配設され、ラジエータ経路接続路７１及びサーモスタット弁配設路７２が、回転弁体５１に対して車両前側に配設され、第１バイパス経路接続路７４及び第２バイパス経路接続路７５が、回転弁体５１に対して車両後側に配設されているので、車両前端部に位置するラジエータ２２に向かって延びるラジエータ経路２３、ヒータコア３１等の熱交換機に向かって延びる第１バイパス経路２５、及び、ウォータポンプ２１に向かって延びる第２バイパス経路２６の取り回しが簡単になるとともに、ラジエータ経路接続路７１、サーモスタット弁配設路７２、第１バイパス経路接続路７４及び第２バイパス経路接続路７５をコンパクトに配置することができる。

しかも、ロータリ式流量制御弁５０が、シリンダヘッド４における流出口４ｂが形成された端壁部の該流出口４ｂの近傍に設けられて、そのロータリ式流量制御弁５０のハウジング６１に配設された流通路７６により、回転弁体５１の回転位置に関係なく流出口４ｂからの冷却液がサーモスタット弁４０の感温部４１及び冷却液温センサ７７の感温部７７ａへ常時流通するようにしたので、ブロック側及びヘッド側ウォータジャケット８，９を流通した直後の冷却液が感温部４１に常に接触するとともに、流通路７６を流れる冷却液の温度（つまり、エンジン本体部２の温度に相当する温度）が冷却液温センサ７７により検出される。この結果、エンジン本体部２の温度に応じたサーモスタット弁４０の適切な開閉が行われるとともに、エンジン本体部２の温度に応じた上記コントローラによるラジエータ経路２３、第１バイパス経路２５及び第２バイパス経路２６への流れの適切な制御が行われる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、ウォータポンプから吐出され、エンジン本体部のウォータジャケットを流通した後の冷却液を、ラジエータを経由して該ウォータポンプに流入させるためのラジエータ経路と、該冷却液を、該ラジエータをバイパスして該ウォータポンプに流入させるためのラジエータバイパス経路とを備えた、エンジンの冷却装置に有用である。

１ エンジンの冷却装置
２ エンジン本体部
３ シリンダブロック（エンジン本体部）
４ シリンダヘッド（エンジン本体部）
４ｂ 流出口（エンジン本体部の冷却液流出部）
８ ブロック側ウォータジャケット（エンジン本体部のウォータジャケット）
９ ヘッド側ウォータジャケット（エンジン本体部のウォータジャケット）
２１ ウォータポンプ
２２ ラジエータ
２３ ラジエータ経路
２４ ラジエータバイパス経路
２５ 第１バイパス経路
２６ 第２バイパス経路
２７ リターン路
４０ サーモスタット弁
４１ 感温部
５０ ロータリ式流量制御弁
５１ 回転弁体
６１ ハウジング
７１ ラジエータ経路接続路
７２ サーモスタット弁配設路
７３ ラジエータバイパス経路接続路
７４ 第１バイパス経路接続路
７５ 第２バイパス経路接続路
７６ 流通路

Claims (5)

1. ウォータポンプから吐出されかつエンジン本体部のウォータジャケットを流通した後の冷却液を、ラジエータを経由して該ウォータポンプに流入させるためのラジエータ経路と、該冷却液を、該ラジエータをバイパスして該ウォータポンプに流入させるためのラジエータバイパス経路とを備えた、エンジンの冷却装置であって、
   上記エンジン本体部の冷却液流出部の近傍に設けられ、回転弁体の回転位置の制御により、該冷却液流出部から流出した冷却液の、上記ラジエータ経路及び上記ラジエータバイパス経路への流れを制御するロータリ式流量制御弁を更に備え、
   上記ロータリ式流量制御弁は、上記回転弁体を収容するハウジングを有し、
   上記ハウジング内には、
   上記ラジエータ経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該ラジエータ経路に流すためのラジエータ経路接続路と、
   感温部に接触する冷却液の温度に応じて開閉するサーモスタット弁が設けられたサーモスタット弁配設路と、
   上記ラジエータバイパス経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該ラジエータバイパス経路に流すためのラジエータバイパス経路接続路と、
   上記サーモスタット弁の感温部が設けられ、上記回転弁体の回転位置に関係なく上記冷却液流出部からの冷却液を該感温部へ流通させるための流通路と、
   が配設されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
   上記ラジエータバイパス経路は、ラジエータ以外の熱交換器が配設された第１バイパス経路と、熱交換器が配設されていない第２バイパス経路と、該第１バイパス経路及び第２バイパス経路が接続されるとともに、上記ウォータポンプに接続されるリターン路とを有し、
   上記ハウジング内の上記ラジエータバイパス経路接続路は、
   上記第１バイパス経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該第１バイパス経路に流すための第１バイパス経路接続路と、
   上記第２バイパス経路の上流端に接続され、上記回転弁体の回転位置の制御により、上記冷却液流出部からの冷却液を該第２バイパス経路に流すための第２バイパス経路接続路と、
   で構成され、
   上記流通路は、上記第２バイパス経路接続路、上記第２バイパス経路、又は上記リターン路に接続されることを特徴とするエンジンの冷却装置。
3. 請求項２記載のエンジンの冷却装置において、
   上記ラジエータ経路接続路及び上記サーモスタット弁配設路と、上記第１バイパス経路接続路及び上記第２バイパス経路接続路とは、上記回転弁体を径方向に挟むように配設され、
   上記サーモスタット弁配設路は、上記回転弁体に対して上記挟む方向の一側において上記ラジエータ経路接続路と並設されていて、上記ハウジング内における上記挟む方向の上記一側の端部で該ラジエータ経路接続路に接続されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
4. 請求項３記載のエンジンの冷却装置において、
   上記流通路は、上記回転弁体に対して上記挟む方向の上記一側から該回転弁体を超えて上記挟む方向の他側へ延びて、上記第２バイパス経路接続路に接続されることを特徴とするエンジンの冷却装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの冷却装置において、
   上記流通路に、上記回転弁体の回転位置の制御に用いられる冷却液温センサが配設されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。

Images