JP6226481B2 - 内燃機関における冷却水通路装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関内に形成された流体通路とラジエータとの間で冷却水を循環させることにより、内燃機関（以下、エンジンともいう。）の冷却を行う冷却装置に用いられる冷却水通路装置に関する。

この種の冷却装置においては、内燃機関内に形成された流体通路とラジエータとの間で冷却水を循環させることで、エンジンの冷却を行うだけでなく、冷却水を暖房用のヒータコアを備えたヒータ循環流路に供給するようにもなされており、さらに昨今においてはエンジンからの冷却水をＥＧＲクーラやスロットルボディにも利用する形態のものも提案されている。

したがって、前記したように各部に冷却水を循環もしくは供給するために、個々に分岐管を用いて配管を接続する必要が生ずる。これにより、エンジンルーム内における配管が複雑となり、結果として、エンジンのメンテナンス性を悪化させるという問題を招来させる。

そこで、前記した各管の接続を簡素化するために、エンジンの冷却水吐出口に直結し、内部に水温センサ等を収容すると共に、各管の接続口を集約させた冷却水通路装置が次に示す先行技術文献に開示されている。

特開２０１０−１９６５７１号公報 特開２０１１−２３１７２２号公報

この特許文献に開示された冷却水通路装置は、本件出願人が先に提案をしたものであり、冷却水通路装置の全体を合成樹脂を利用して成形し、樹脂成形の容易性を生かして、軽量化ならびにコストダウンを図ることができる冷却水通路装置を提供することができる。
加えて、この冷却水通路装置によると、装置に加わる応力を装置全体で吸収・分散させることができ、エンジンの熱膨張による応力およびエンジンと前記装置との熱膨張係数の差異による締結部のズレにも効果的に対処することが可能となる。

ところで、前記した冷却水通路装置を含む冷却水の循環路には、冷却水に気泡が入ることがある。しかしこの冷却水に混じる気泡は、例えば冷却水の循環路の一部に接続された完全密閉型のリザーブタンクによって除去することができる。ところが、例えばエンジンの始動直後の暖機運転時などにおいては、冷却水がラジエータを経由する主冷却配管を循環しないために、リザーブタンクへの気泡抜け（エアー抜け）が悪い。

このために、例えばエンジン内の最上部に残存していた気泡が、車内空調用（暖房用）のヒータコアへと流れ易く、気泡を含んだ冷却水がヒータコアを流れた場合には、ヒータコアにおいて発生する異音（冷却水の流動音）が車室内に漏れて、乗員に不快感を与えるという問題を招く。

そこで、前記したヒータコアへの送出管を備えた冷却水通路装置においては、ヒータコアへの送出管につながる分岐口を、冷却水通路装置の下底部に開口させることで、ヒータコアに対して、気泡が送られるのを阻止することができる。これによりヒータコアにおいて異音（冷却水の流動音）が発生するのを防止することが可能となる。

しかしながら、ヒータコアへの分岐口を冷却水通路装置の下底部に設けた場合には、ヒータコアへの送出管は、必然的に冷却水通路装置の下側に向かって配管されることになり、混み入ったエンジンルーム内において、ヒータコアへの送出管からヒータコアにつなぐホースの接続もしくは交換などのメンテナンスの作業性を悪くする。
したがって、ヒータコアへの送出管を含む各管の接続口は、冷却水通路装置から上向きに、もしくは横向き（水平状態）となるように配列することが望まれる。

この発明は、先に提案した冷却水通路装置について、前記したような問題点およびメンテナンス上の観点に基づいて、さらに改良を加えたものであり、冷却水通路装置内にたとえ気泡を含んだ冷却水が流入しても、気泡がヒータコアに流れるのを効果的に阻止し、ヒータコアにおいて冷却水の流動音が発生するのを防止することができる冷却水通路装置を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされた本発明にかかる内燃機関における冷却水通路装置は、内燃機関内に形成された流体通路とラジエータとの間で冷却水の循環流路を形成した内燃機関の冷却装置において用いられ、前記内燃機関の冷却水出口部と前記ラジエータの冷却水入口部との間に設けられる冷却水通路装置であって、前記内燃機関からの冷却水を取り込む冷却水取り込み管と、前記冷却水取り込み管に連通してラジエータへの送出管が形成されると共に、前記冷却水取り込み管とラジエータへの送出管とを結ぶ中央路から分岐して、ヒータコアへの送出管が少なくとも備えられ、前記冷却水通路装置が前記内燃機関に取り付けられた状態において、前記ヒータコアへの送出管につながる分岐口が、前記中央路内の上部に開口されると共に、前記分岐口には当該分岐口を取り囲んで、前記中央路内に垂下する壁面が形成され、前記壁面によって冷却水に含まれる気泡が前記分岐口に侵入するのを阻止することを特徴とする。

この場合、冷却水通路装置の好ましい一つの形態においては、前記冷却水取り込み管は、内燃機関における一対のエンジンヘッドからの冷却水をそれぞれ取り込む一対の冷却水取り込み管により構成され、前記一対の冷却水取り込み管の間に形成された前記中央路に、前記ヒータコアへの送出管につながる分岐口が形成される。

また、冷却水通路装置の好ましい他の一つの形態においては、エンジンヘッドからの冷却水を取り込む単一の冷却水取り込み管と、前記冷却水取り込み管に連通するラジエータへの冷却水の送出管との間の中央路に、前記ヒータコアへの送出管につながる分岐口が形成される。

そして、前記冷却水通路装置は、それぞれ個別に成形された複数の樹脂成形体を接合することにより形成されると共に、前記冷却水取り込み管、ラジエータへの送出管、ヒータコアへの送出管は、複数の樹脂成形体のうちの１つの樹脂成形体において、一体に成形されていることが望ましい。
さらに、前記中央路内に垂下する壁面は、前記ヒータコアへの送出管を中央路内まで延伸して設けた構成を好適に採用することができる。

前記した構成の内燃機関における冷却水通路装置によると、この冷却水通路装置を内燃機関に取り付けた状態において、ヒータコアへの送出管につながる分岐口が、冷却水取り込み管とラジエータへの送出管とを結ぶ中央路内の上部に開口するように形成される。そして前記分岐口には、この分岐口を取り囲み前記中央路内に垂下する壁面が形成される。
したがって、冷却水通路装置内にたとえ気泡が入り込んでも、ヒータコアへの送出管につながる分岐口を取り囲む前記した壁面の作用により、ヒータコアに気泡が侵入するのを阻止することができる。これにより、ヒータコアにおいて冷却水の流動音が発生するのを防止した冷却水通路装置を提供することができる。

また、ヒータコアへの送出管につながる分岐口は、冷却水通路装置の中央路内の上部に開口するように形成されるので、ヒータコアへの送出管は、必然的に冷却水通路装置の上部に向かって、もしくは水平方向に向かって成形することができる。
これにより、冷却水通路装置に集約された各管に対して接続される各種のゴムホースなどの接続作業や交換作業を容易にすることができ、メンテナンス性に優れた冷却水通路装置を提供することができる。

内燃機関の冷却装置についての概略を示した模式図である。 この発明に係る冷却水通路装置の第１の形態を示した上面図である。 同じく正面図である。 同じく背面図である。 同じく底面図である。 図２におけるＡ−Ａ線より矢印方向に見た拡大断面図である。 図６におけるＢ−Ｂ線より矢印方向に見た拡大断面図である。 図３におけるＣ−Ｃ線より矢印方向に見た拡大断面図である。 この発明に係る冷却水通路装置の第２の形態を示した上面図である。 同じく正面図である。 同じく背面図である。 同じく底面図である。 図９におけるＤ−Ｄ線より矢印方向に見た拡大断面図である。 図１３におけるＥ−Ｅ線より矢印方向に見た拡大断面図である。 この発明に係る冷却水通路装置の第３の形態を示した背面図である。 図１５におけるＦ−Ｆ線より矢印方向に見た断面図である。 図１５におけるＧ−Ｇ線より矢印方向に見た断面図である。

この発明に係る冷却水通路装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。先ず図１は、この発明に係る冷却水通路装置を用いたエンジンの冷却装置の基本構成について示したものである。
符号１は内燃機関（エンジン）を模式的に示しており、このエンジン１内には、冷却水の通路であるウォータジャケット２が形成されている。そして、エンジンヘッドからの冷却水の出口部には、冷却水通路装置３が取り付けられている。

エンジンヘッドからの冷却水は、冷却水の送り流路４を介してラジエータ５に入り、ラジエータ５によって放熱された冷却水は、戻り流路６を介してサーモスタット（Ｔ／ＳＴ）７に流入する。このサーモスタット７を収容するハウジングは、エンジン１に冷却水を送り込むウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）８の上流側に配置されており、前記ウォータポンプ８の駆動により冷却水が循環される。

また、冷却水の送り流路４から前記したサーモスタット７に至るバイパス流路９が形成されており、エンジン１の暖機運転中においては、サーモスタット７の作用によりバイパス流路９に冷却水が流れるように作用する。
さらに冷却水通路装置３内で分岐された冷却水の一部は、室内暖房用の熱交換器として作用するヒータコア１０に入り、このヒータコア１０を経て前記サーモスタット７のハウジングに戻るように構成されている。

図２〜図８は、この発明に係る冷却水通路装置の第１の実施の形態を示すものであり、このうち図２〜図５は、冷却水通路装置３の外観構成を示している。
この冷却水通路装置３は、Ｖ型エンジンにおける左右のエンジンヘッドからの冷却水をそれぞれ取り込む一対の冷却水取り込み管１１，１２がそれぞれ同一方向に向くようにして成形されており、前記一対の冷却水取り込み管１１，１２の開口部を取り巻くようにして鍔状の締結部（フランジ）１３，１４が形成されている。
そして、前記締結部１３，１４には、左右のエンジンヘッドに、冷却水通路装置３を締結させるためのボルト挿通孔１５が、冷却水取り込み管１１，１２を中央にしたほぼ正三角形の均等位置にそれぞれ形成されている。

前記一対の冷却水取り込み管１１，１２の間には、図６〜図８に示すように冷却水を集合させる中央路１６が形成されている。そして、前記中央路１６の長さ方向のほぼ中央部において、中央路１６に連通するようにしてラジエータへの送出管１７が形成されている。このラジエータへの送出管１７は、図２および図５に示されたように前記一対の冷却水取り込み管１１，１２と同一の方向に向くようにして形成されている。

すなわち、この冷却水通路装置３は、一対の冷却水取り込み管１１，１２を左右にして装置３を平面視した図２に示す状態において、前記冷却水取り込み管１１，１２とラジエータへの送出管１７の各中心を通る線ａ，ｂ，ｃは、互いに平行になされている。そして、一方の冷却水取り込み管１１の中心を通る線ａと、前記中央路１６の中心を通る線ｄとの交差角度は鈍角になされ、他方の冷却水取り込み管１２の中心を通る線ｂと、前記中央路１６の中心を通る線ｄとの交差角度は鋭角になされている。

また、前記した冷却水通路装置３における一方の冷却水取り込み管１１と、ラジエータへの送出管１７との間には、前記した中央路１６に連通するようにして上向きにヒータコアへの送出管１８が形成されている。これによりエンジン１から吐出される冷却水は、冷却水通路装置３において分岐され、直ちにヒータコア１０に供給される。

また、冷却水通路装置３における他方の冷却水取り込み管１２と前記中央路１６とが交差する部分には、上向きに水温センサの取り付け管１９が形成されており、この取り付け管１９には、水温センサ２０が軸方向に嵌め込まれて取り付けられ、水温センサ先端のセンサ部分は冷却水通路装置３内に位置している。この水温センサ２０より得られる冷却水の水温情報は、図示せぬＥＣＵ（Engine Control Unit ）に送られるように構成されている。

図６〜図８は、前記した中央路１６に形成されたヒータコアへの送出管１８の分岐部分について、それぞれ視角を変えて拡大して示した断面図である。
なお、図６〜図８とその他の各図との関係は、前記した図面の簡単な説明の欄に記載したとおりである。

このヒータコアへの送出管１８は、冷却水通路装置３をエンジン１に取り付けられた状態において、上向きとなるように冷却水通路装置３に形成されている。そして、冷却水通路装置３の前記した中央路１６から、ヒータコアへの送出管１８につながる分岐口１８ａは、前記中央路１６内の上部に開口されている。

加えて、前記分岐口１８ａにはこの分岐口１８ａを取り囲んで、前記中央路１６内に垂下するようにして壁面２１が形成されている。中央路１６内に垂下された壁面２１の上下方向の寸法（突出寸法）は、図６および図８に示すように、円筒状に形成された中央路１６内の中心軸部分まで達している。

なお、ヒータコアへの送出管１８につながる分岐口１８ａは、前記した中央路１６の軸心よりも後部に寄った位置に形成されている。したがって、前記分岐口１８ａを取り囲む壁面２１を下方から見た図７においては、壁面２１の下端部はＵ字状に形成されている。すなわちＵ字状の両脚部の間は、中央路１６を形成する円弧状の内周面が位置することになり、これにより分岐口１８ａは実質的にＵ字状の壁面２１と、中央路１６を形成する円弧状の内周面とによって囲まれた状態となる。

以上説明した一対の冷却水取り込み管１１，１２およびラジエータへの送出管１７、ヒータコアへの送出管１８、水温センサ取り付け管１９などの主要な各部材は、第１ボディＢ１としての１つの樹脂成形体によって一体に成形されている。そして、第１ボディＢ１の下底部において第２ボディＢ２としての樹脂成形体が、第１ボディＢ１に接合されて冷却水通路装置３を構成している。
すなわち、この実施の形態においては、第２ボディＢ２は第１ボディＢ１の下底部において、前記中央路１６を閉塞する偏平状に形成されたいわば蓋体として機能するようになされている。

前記した第１ボディＢ１と第２ボディＢ２からなる冷却水通路装置３を成形するにあたっては、ＤＳＩ（Die Slide Injection）成形等の接合工法を利用することができる。
すなわち、前記第１ボディＢ１と第２ボディＢ２とを一次射出により個別に成形し、そのまま、ダイをスライドさせて第１ボディＢ１と第２ボディＢ２を接合し、その接合部Ｊに樹脂を二次射出することで、中空体構造の冷却水通路装置３を成形することができる。
なお、前記したＤＳＩ成形を用いずに、第１ボディＢ１と第２ボディＢ２とを周知の振動溶着により接合することもできる。

前記した冷却水通路装置３によると、ヒータコアへの送出管１８につながる分岐口１８ａが、中央路１６内の上部に開口するように形成されると共に、前記分岐口１８ａには、この分岐口を取り囲み中央路１６内に垂下する壁面２１が形成される。したがって、冷却水通路装置３内にたとえ気泡が入り込んでも、前記分岐口１８ａを取り囲む前記壁面２１の作用により、ヒータコア１０に気泡が侵入するのを阻止することができる。
これによりヒータコア１０において冷却水の流動音が発生するのを防止することができるなど、前記した発明の効果の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

次に図９〜図１４は、本発明に係る冷却水通路装置の第２の実施形態を示すものであり、これは第１の実施形態と同様にＶ型エンジンに装置される。なおこの第２の実施形態においては、すでに説明した図２〜図８に示す各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態においては、ラジエータへの送出管１７は、中央路１６における一端部側、すなわち図９に示すように中央路１６と冷却水取り込み管１２の交差部に連通するようにして、前記中央路１６の延長線方向に向って形成されている。またこの実施の形態においては、ヒータコアへの送出管１８は、図９および図１３に示すように、冷却水取り込み管１２の直近における中央路１６から、後ろ向きに水平方向に形成されている。

また、図９および図１０に示すように、冷却水取り込み管１１と中央路１６との交差部分には、スロットルボディへの送出管２３が上向きに形成されており、さらに、スロットルボディへの送出管２３と前記ヒータコアへの送出管１８との間にはＥＧＲクーラへの送出管２４が上向きに形成されている。
これらスロットルボディへの送出管２３およびＥＧＲクーラへの送出管２４は、前記中央路１６に連通しており、冷却水通路装置３から分岐されて供給される。

図１３および図１４は、前記した中央路１６に形成されたヒータコアへの送出管１８の分岐部分について、それぞれ視角を変えて拡大して示した断面図である。
図１３および図１４に示されているように、冷却水通路装置３の前記した中央路１６から、ヒータコアへの送出管１８につながる分岐口１８ａは、前記中央路１６内の上部に開口されている。そして、前記分岐口１８ａにはこの分岐口１８ａを取り囲んで、前記中央路１６内に垂下するようにして壁面２１が形成されている。

すなわち、この第２の実施の形態においても、ヒータコアへの送出管１８につながる分岐口１８ａに形成される壁面２１の構成については、第１の実施の形態として示した図６および図７に示した構成と、ほぼ同様である。
したがって、ヒータコア１０に対して気泡が侵入するのを阻止することができる点において、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。

この第２の実施の形態においても、一対の冷却水取り込み管１１，１２およびラジエータへの送出管１７、ヒータコアへの送出管１８、水温センサ取り付け管１９、スロットルボディへの送出管２３、ＥＧＲクーラへの送出管２４などの主要な各部材は、第１ボディＢ１としての１つの樹脂成形体によって一体に成形されている。
そして、第２ボディＢ２は、第１ボディＢ１の下底部において、前記中央路１６を閉塞するように偏平状に形成される。したがって、前記したＤＳＩ成形を利用することで、中空状の冷却水通路装置３を成形することができる。

以上説明した第１の実施の形態（図２〜図８）および第２の実施の形態（図９〜図１４）は、いずれもＶ型エンジンに搭載される冷却水通路装置３を示しているが、次に説明する第３の実施の形態（図１５〜図１８）は、直列型エンジンに搭載される冷却水通路装置３の例を示している。

この第３の実施の形態においては、エンジンヘッドからの冷却水を取り込む単一の冷却水取り込み管１１が備えられ、この冷却水取り込み管１１の開口部を取り巻くようにして鍔状の締結部（フランジ）１３が形成されている。そして、鍔状の締結部１３には、直列型エンジンのエンジンヘッドに冷却水通路装置３を締結させるための一対のボルト挿通孔１５が、冷却水取り込み管１１を中央にして、その両外側にそれぞれ形成されている。

また、前記冷却水取り込み管１１に対して屈曲された中央路１６を介して、ラジエータへの送出管１７が水平方向に向かって形成されている。すなわち、冷却水取り込み管１１とラジエータへの送出管１７とを結ぶ中央路１６の屈曲角度は、図１７に示すようにわずかに鈍角になされている。

そして、冷却水取り込み管１１とラジエータへの送出管１７との間の屈曲された前記中央路１６には、中央路１６に連通するようにして上向きにヒータコアへの送出管１８が形成されている。これによりエンジン１から吐出される冷却水は、冷却水通路装置３において分岐され、直ちにヒータコア１０に供給される。

また、前記した冷却水取り込み管１１の側壁には、水平方向に向かって水温センサ２０の取り付け管１９が形成されている。すなわち、水温センサの取り付け管１９は、図１７に示すように前記したラジエータへの送出管１７の屈曲方向に対して、反対側に水平方向に向かって形成されている。
なお、水温センサ２０より得られる冷却水の水温情報は、前記したとおり図示せぬＥＣＵに送られる。

図１６および図１７には、前記したヒータコアへの送出管１８の分岐部分が示されており、冷却水通路装置３をエンジン１に取り付けた状態において、ヒータコアへの送出管１８が上向きとなるように冷却水通路装置３に一体に形成されている。
そして、冷却水通路装置３の前記した中央路１６から、ヒータコアへの送出管１８につながる分岐口１８ａは、前記中央路１６内の上部に開口されている。
加えて、前記分岐口１８ａにはこの分岐口１８ａを取り囲んで、前記中央路１６内に垂下するようにして壁面２１が形成されている。中央路１６内に垂下された壁面２１の上下方向の寸法（突出寸法）は、図１６に示すように中央路１６内の中心軸部分まで達している。

この第３の実施の形態においても、ヒータコアへの送出管１８につながる分岐口１８ａに施された壁面２１の構成は、第１の実施の形態（図６〜図８に示す構成）と、ほぼ同様である。
したがって、ヒータコア１０に対して気泡が侵入するのを効果的に阻止することができ、ヒータコア１０において冷却水の流動音が発生するのを防止することができる点において、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。

なお、以上説明した第１の実施の形態（図２〜図８）および第２の実施の形態（図９〜図１４）は、いずれもＶ型エンジンに搭載される構成を備えているが、その基本構成を変えることなく水平対向型エンジンに搭載できる冷却水通路装置とすることが可能である。
そして、水平対向型エンジンに搭載した場合においても、同様の作用効果を得ることができる。

１ 内燃機関（エンジン）
２ ウォータジャケット
３ 冷却水通路装置
４ 冷却水送り流路
５ ラジエータ
６ 冷却水戻り流路
７ サーモスタット
８ ウォータポンプ
９ バイパス流路
１０ ヒータコア
１１，１２ 冷却水取り込み管
１３，１４ 締結部（フランジ）
１５ ボルト挿通孔
１６ 中央路
１７ ラジエータへの送出管
１８ ヒータコアへの送出管
１８ａ 分岐口
１９ 水温センサ取り付け管
２０ 水温センサ
２１ 壁面
２３ スロットルボディへの送出管
２４ ＥＧＲクーラへの送出管
Ｂ１ 第１ボディ
Ｂ２ 第２ボディ
Ｊ 接合部

Claims (5)

1. 内燃機関内に形成された流体通路とラジエータとの間で冷却水の循環流路を形成した内燃機関の冷却装置において用いられ、前記内燃機関の冷却水出口部と前記ラジエータの冷却水入口部との間に設けられる冷却水通路装置であって、
   前記内燃機関からの冷却水を取り込む冷却水取り込み管と、前記冷却水取り込み管に連通してラジエータへの送出管が形成されると共に、前記冷却水取り込み管とラジエータへの送出管とを結ぶ中央路から分岐して、ヒータコアへの送出管が少なくとも備えられ、
   前記冷却水通路装置が前記内燃機関に取り付けられた状態において、前記ヒータコアへの送出管につながる分岐口が、前記中央路内の上部に開口されると共に、前記分岐口には当該分岐口を取り囲んで、前記中央路内に垂下する壁面が形成され、前記壁面によって冷却水に含まれる気泡が前記分岐口に侵入するのを阻止することを特徴とする冷却水通路装置。
2. 前記冷却水取り込み管は、内燃機関における一対のエンジンヘッドからの冷却水をそれぞれ取り込む一対の冷却水取り込み管により構成され、前記一対の冷却水取り込み管の間に形成された前記中央路に、前記ヒータコアへの送出管につながる分岐口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された冷却水通路装置。
3. エンジンヘッドからの冷却水を取り込む単一の冷却水取り込み管と、前記冷却水取り込み管に連通するラジエータへの冷却水の送出管との間の中央路に、前記ヒータコアへの送出管につながる分岐口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された冷却水通路装置。
4. 前記冷却水通路装置は、それぞれ個別に成形された複数の樹脂成形体を接合することにより形成されると共に、前記冷却水取り込み管、ラジエータへの送出管、ヒータコアへの送出管は、複数の樹脂成形体のうちの１つの樹脂成形体において、一体に成形されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された冷却水通路装置。
5. 前記中央路内に垂下する壁面は、前記ヒータコアへの送出管を中央路内まで延伸して設けられていることを特徴とする請求項１に記載された冷却水通路装置。

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