JP6315009B2 - 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。

エンジンの冷却装置として、ウォータポンプから、エンジン、ラジエータ、サーモスタットの順に冷却水が循環する第１経路と、ウォータポンプから、エンジン、開閉弁、ヒータコア、サーモスタットの順に冷却水が循環し、エンジン内で第１経路と合流している第２経路と、を有したものが知られている。このような冷却装置では、エンジンの下流側直後であって第１及び第２経路が分岐する手前の位置に、水温センサが設けられている（例えば特許文献１参照）。これにより、エンジンを通過した直後での冷却水の温度を検出でき、例えばエンジンの暖機の必要性の有無を判断できる。

特開２０１５−２０９７９２号公報

例えばエンジンを暖機するために、ヒータコアの上流側の開閉弁を閉じて、ヒータコアでの冷却水の放熱を抑制する場合がある。このように開閉弁が閉状態にある時に、サーモスタットも閉状態になると、第１及び第２経路の双方で冷却水の循環が滞り、水温センサ周辺の冷却水も滞って、エンジンを通過した直後での冷却水の温度の検出精度が低下する可能性がある。

そこで本発明は、サーモスタット及び開閉弁が閉状態であっても、エンジンを通過した直後での冷却水の温度の検出精度の低下が抑制されたエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的は、ウォータポンプから、エンジン、ラジエータ、サーモスタットの順に冷却水が循環し、前記サーモスタットの開閉により経路の開閉が切り替えられる第１経路と、前記ウォータポンプから、前記エンジン、開閉弁、ヒータコア、前記サーモスタットの順に冷却水が循環し、前記サーモスタットの開閉によらず経路が開かれると共に前記エンジン内で前記第１経路の一部と合流しており前記エンジン内で前記第１経路から分岐した第２経路と、冷却水の温度を検出する感温部を有した水温センサと、を備え、前記第２経路は、前記エンジンから前記ヒータコアに連通したヒータコア経路と、前記ヒータコアから前記サーモスタットに連通した戻り経路と、前記ヒータコア経路における前記エンジンと前記開閉弁との間の経路と前記戻り経路とを連通して前記ヒータコアをバイパスしたバイパス経路と、を有し、前記感温部は、前記ヒータコア経路の入口から前記バイパス経路の入口を介して前記バイパス経路の出口までの区間内に位置している、エンジンの冷却装置によって達成できる。

上記構成により、開閉弁及びサーモスタットの双方が閉状態であっても、ウォータポンプが駆動している限り、冷却水は、第２経路のバイパス経路を介して循環し、少なくともヒータコア経路の入口からバイパス経路の入口を介してバイパス経路の出口までの区間内で冷却水は流動する。このように開閉弁及びサーモスタットが閉状態においても冷却水が流動する区間内に水温センサの感温部を位置づけることにより、エンジンを通過した直後での冷却水の温度の検出精度の低下が抑制されている。尚、開閉弁のみが閉状態であっても、開閉弁及びサーモスタットの双方が閉状態の場合と同様に、冷却水は、少なくともヒータコア経路の入口からバイパス経路の入口を介してバイパス経路の出口までの区間内で冷却水は流動する。このため、開閉弁のみが閉状態であっても、エンジンを通過した直後での冷却水の温度の検出精度の低下が抑制されている。

前記ヒータコア経路は、前記エンジンに取り付けられた第１出口管を有し、前記戻り経路は、前記エンジンに取り付けられた戻り管と、前記戻り管に連通し前記エンジン内に形成された流路と、前記流路に連通し前記エンジンに取り付けられた第２出口管と、を有し、前記バイパス経路は、前記第１出口管と前記戻り管とを連通したバイパス管を有し、前記第１出口管及び戻り管は、前記エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている、構成であってもよい。

本発明によれば、サーモスタット及び開閉弁が閉状態であっても、エンジンを通過した直後での冷却水の温度の検出精度の低下が抑制されたエンジンの冷却装置を提供できる。

図１は、本実施例のエンジンの冷却装置の概略構成図である。 図２は、アウトレット部の拡大図である。 図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ第１及び第２変形例でのアウトレット部の拡大図である。である。 図４は、他の実施例の冷却装置の概略構成図である。

図１は、本実施例のエンジンの冷却装置１（以下、冷却装置と称する）の概略構成図である。冷却装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３、ラジエータ２０、サーモスタット３０、ウォータポンプ４０、アウトレット部５０、開閉弁６０、及びヒータコア７０等を備える。冷却装置１では、冷却水が循環する経路Ｗａ及びＷｂが設けられている。ウォータポンプ４０が駆動することにより、冷却水は経路Ｗａ及びＷｂを循環する。ウォータポンプ４０は、エンジン１０の駆動力を受けて駆動する機械式であってもよいし、ＥＣＵ３によって制御される電力の供給によって駆動する電動式であってもよい。

最初に経路Ｗａについて説明する。経路Ｗａは、ウォータポンプ４０から、エンジン１０、ラジエータ２０、サーモスタット３０を順に冷却水が循環する第１経路の一例である。具体的には、冷却水はウォータポンプ４０から吐出されてエンジン１０のシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１３内にそれぞれ形成されたウォータジャケット１１ｗ及び１３ｗを流通する。

ウォータジャケット１３ｗの下流側では、分岐流路１３ｗａ及び１３ｗｂに分岐し、分岐流路１３ｗａ及び１３ｗｂはそれぞれラジエータ２０及びヒータコア７０側に連通している。分岐流路１３ｗａ及び１３ｗｂは、それぞれ経路Ｗａ及びＷｂに含まれる。

分岐流路１３ｗａを通過した冷却水は、シリンダヘッド１３に取り付けられた出口管１５から排出され、出口管１５から経路１ｗを介してラジエータ２０に流れる。冷却水は、ラジエータ２０で外気と熱交換されて冷却される。ラジエータ２０を通過した冷却水は、経路２ｗを介してサーモスタット３０に流れる。経路Ｗａにおいてサーモスタット３０に流れる冷却水は、サーモスタット３０が開状態でウォータポンプ４０に戻り経路Ｗａ内を循環する。尚、サーモスタット３０については詳しくは後述する。

次に、経路Ｗｂについて説明する。経路Ｗｂは、ウォータポンプ４０から、エンジン１０、開閉弁６０、ヒータコア７０、サーモスタット３０の順に冷却水が循環する第２経路の一例である。具体的には、経路Ｗｂでは、冷却水は、ウォータポンプ４０から、エンジン１０、開閉弁６０、ヒータコア７０、エンジン１０、サーモスタット３０の順に循環する。経路Ｗａ及びＷｂでは、サーモスタット３０、ウォータポンプ４０、ウォータジャケット１１ｗ及び１３ｗが共用されている。

分岐流路１３ｗｂを通過した冷却水の一部は、後述する開閉弁６０が開状態である限り、アウトレット部５０の出口管５１から経路５ｗを介してヒータコア７０に流れ、その他の冷却水はアウトレット部５０のバイパス管５５に流れる。アウトレット部５０やバイパス管５５については詳しくは後述する。

ヒータコア７０に流れた冷却水は、ヒータコア７０内で車室に送風される空気と熱交換されて冷却される。従って、出口管５１及び経路５ｗは、エンジン１０からヒータコア７０に連通したヒータコア経路の一例である。尚、出口管５１には水温センサＳが設けられているが、詳しくは後述する。開閉弁６０は、経路５ｗのヒータコア７０よりも上流側に設けられ、ＥＣＵ３によってその開度が制御されることにより、ヒータコア７０を通過する冷却水の流量が調整される。

ヒータコア７０を通過した冷却水は、経路６ｗと、アウトレット部５０の戻り管５３とを介して、シリンダヘッド１３内に形成された流路１４ｗに流れる。流路１４ｗはウォータジャケット１３ｗとは直接は連通していない。流路１４ｗを通過した冷却水は、シリンダヘッド１３に取り付けられた出口管１７と、出口管１７に接続された経路７ｗとを介して、サーモスタット３０に流れる。

従って、経路６ｗ、戻り管５３、流路１４ｗ、出口管１７、及び経路７ｗは、ヒータコア７０からサーモスタット３０に連通した戻り経路の一例である。また、出口管５１は、エンジン１０に取り付けられた第１出口管の一例であり、出口管１７は、流路１４ｗに連通しエンジン１０に取り付けられた第２出口管の一例である。

経路Ｗｂにおいてサーモスタット３０に流れる冷却水は、サーモスタット３０の開閉状態によらずに、エンジン１０側に流れる。このように経路Ｗｂは、ラジエータ２０をバイパスしてヒータコア７０に連通している。また、経路Ｗａ及びＷｂでは、サーモスタット３０、ウォータポンプ４０、ウォータジャケット１１ｗ及び１３ｗで合流している。

次に、サーモスタット３０について説明する。サーモスタット３０は、冷却水の温度に応じて開閉するワックス型のサーモスタットである。具体的には、サーモスタット３０は、感熱部のサーモワックス（例えばパラフィンワックスなど）の膨張・収縮によって弁が作動する。

サーモスタット３０内の冷却水の温度が所定の開弁温度未満の場合には、サーモスタット３０は閉状態となる。これにより、経路Ｗａの冷却水はサーモスタット３０に遮断されて循環はしないが、経路Ｗｂで冷却水はサーモスタット３０を介して循環する。このため、ラジエータ２０で冷却された冷却水はエンジン１０を流れないが、ラジエータ２０をバイパスした高温の冷却水が再びエンジン１０に流れて、エンジン１０が暖機される。

サーモスタット３０内の冷却水の温度が開弁温度以上の場合には、サーモスタット３０は開状態となる。これにより、経路Ｗａ及びＷｂの双方で冷却水が循環する。サーモスタット３０の開度は、冷却水の温度に応じて調整されるため、経路Ｗａ及びＷｂの冷却水の混合比率が調整され、エンジン１０が適温に保たれる。

次に、アウトレット部５０について説明する。アウトレット部５０は、シリンダヘッド１３の側面に取り付けられた出口管５１及び戻り管５３と、出口管５１及び戻り管５３に連通したバイパス管５５とを有する。アウトレット部５０は、冷却水をエンジン１０からヒータコア７０に流し、ヒータコア７０からエンジン１０内に戻すためにエンジン１０に取り付けられている。また、バイパス管５５は、出口管５１と戻り管５３とに連通しており、ヒータコア７０をバイパスしている。このため、バイパス管５５は、ヒータコア経路及び戻り経路に連通し、ヒータコア７０をバイパスしたバイパス経路の一例である。

ここで、出口管５１及び戻り管５３は双方ともシリンダヘッド１３に取り付けられており、出口管５１及び戻り管５３は隣接している。このため、アウトレット部５０の大型化が抑制されている。また、出口管５１、戻り管５３、及びバイパス管５５は、一体に形成され、アウトレット部５０をエンジン１０に取り付ける際の作業性が向上している。

また、ヒータコア７０からサーモスタット３０までの経路には、エンジン１０内に形成された流路１４ｗが含まれる。このように、エンジン１０内に形成された流路１４ｗを利用することにより、経路６ｗや経路７ｗの長さが抑制されている。また、流路１４ｗはシリンダブロック１１ではなくシリンダヘッド１３内に形成されている。このため、流路１４ｗがシリンダヘッド１３内からシリンダブロック１１内に亘って形成されている場合と比較して、エンジン１０内の構造が複雑化することが抑制されている。尚、この記載は、流路１４ｗがシリンダヘッド１３内からシリンダブロック１１内に亘って形成されている構成を除外する趣旨ではない。流路１４ｗがシリンダヘッド１３内からシリンダブロック１１内に亘って形成されている場合には、出口管１７はシリンダブロック１１に取り付けられる。

次に水温センサＳについて説明する。上述したように水温センサＳは、アウトレット部５０の出口管５１に設けられている。水温センサＳは出口管５１を流通する冷却水の温度を検出してＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、水温センサＳからの検出値やその他各種センサからの出力に応じて、各種機器を制御する。例えば、水温センサＳの検出値が所定温度よりも低い場合には、エンジン１０が冷間状態にあると判断して、ＥＣＵ３は開閉弁６０を閉状態にして、ヒータコア７０での冷却水の放熱を防止して、エンジン１０を暖機する。

次に、アウトレット部５０の詳細について説明する。図２は、アウトレット部５０の拡大図である。尚、経路５ｗ及び６ｗについては省略してある。出口管５１は、シリンダヘッド１３側の分岐流路１３ｗａに接続した入口５１ａと、経路６ｗに接続される出口５１ｂとを有している。出口管５１の入口５１ａは、ヒータコア経路の入口の一例である。戻り管５３は、経路６ｗに接続した入口５３ａと、シリンダヘッド１３側の流路１４ｗに接続した出口５３ｂとを有する。バイパス管５５は、出口管５１に接続した入口５５ａと、戻り管５３に接続した出口５５ｂとを有する。バイパス管５５の入口５５ａ及び出口５５ｂは、それぞれバイパス経路の入口及び出口の一例である。

次に、水温センサＳの位置について説明する。水温センサＳは、先端に冷却水の温度を検出するための感温部Ｓａが設けられている。感温部Ｓａは、出口管５１内に位置してバイパス管５５の入口５５ａと対向している。

次に、サーモスタット３０及び開閉弁６０の双方が閉状態となった場合での、アウトレット部５０内での冷却水の流通について説明する。本実施例ではバイパス管５５が設けられているため、サーモスタット３０及び開閉弁６０の双方が閉状態であっても、ウォータポンプ４０が駆動している限り、バイパス管５５を介して冷却水は経路Ｗｂを循環する。

図２では、サーモスタット３０及び開閉弁６０が閉状態で経路Ｗｂ内を冷却水が循環する場合での、冷却水の流動方向を示している。また、図２では、アウトレット部５０の入口５１ａからバイパス管５５の入口５５ａを介してバイパス管５５の出口５５ｂまでの区間Ｇを、ハッチングにより示している。また、図２では、この区間Ｇでの冷却水の代表的な流れ方向を矢印Ｆにより示している。

サーモスタット３０及び開閉弁６０が閉状態では、経路５ｗ及び６ｗや、出口管５１内でのバイパス管５５の入口５５ａから出口管５１の出口５１ｂまでの区間や、戻り管５３内での入口５３ａからバイパス管５５の出口５５ｂまでの区間では、冷却水は流動しにくい。これは、開閉弁６０のみが閉状態にあっても同様である。

これに対して、区間Ｇは、サーモスタット３０及び開閉弁６０の双方が閉状態であっても、開閉弁６０のみが閉状態であっても、冷却水が矢印Ｆの方向に流動する区間である。本実施例では、この区間Ｇ内に水温センサＳの感温部Ｓａが位置づけられている。このため、サーモスタット３０及び開閉弁６０の双方が閉状態であっても、開閉弁６０のみが閉状態であっても、水温センサＳの感温部Ｓａ周辺でエンジン１０からの冷却水が流れ、エンジン１０を通過した冷却水の温度の検出精度の低下が抑制されている。

また、開閉弁６０が開状態の場合には、出口管５１を流れる冷却水の多くはヒータコア７０側に流れるが、水温センサＳの感温部Ｓａは出口管５１内に位置することによりヒータコア７０側に流れる冷却水にも晒される位置にある。このため、この場合であってもエンジン１０を通過した冷却水の温度の検出精度が確保されている。

また、開閉弁６０が開状態においては、ヒータコア７０を通過した後の冷却水が感温部Ｓａ周辺に流れることはない。感温部Ｓａは、ヒータコア７０を通過した後の冷却水が流通する戻り管５３内には位置していないからである。このため、エンジン１０を通過しヒータコア７０に流入する前の冷却水の温度を精度よく検出でき、例えばヒータコア７０による車室内を暖房する際の温度制御を精度よくできる。尚、水温センサＳの感温部Ｓａは、冷却水が流動する区間Ｇ内であればどの位置にあってもよい。

次に、変形例に係るアウトレット部５０Ａ及び５０Ｂについて説明する。尚、変形例については、上述した実施例と同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。図３Ａ及び３Ｂは、それぞれ第１及び第２変形例でのアウトレット部５０Ａ及び５０Ｂの拡大図である。

図３Ａに示すように、水温センサＳの感温部Ｓａは、入口５５ａよりも上流側であって入口５１ａよりも下流側に位置してもよい。また、図３Ｂに示すように、水温センサＳＢをバイパス管５５Ｂに設けて、感温部Ｓａがバイパス管５５Ｂ内に位置してもよい。感温部Ｓａがバイパス管５５Ｂ内に位置する場合であっても、開閉弁６０の開閉状態に関わらずにバイパス管５５Ｂ内を冷却水が流通するからである。

本実施例及び変形例では、水温センサＳ及びＳＢはそれぞれ出口管５１及びバイパス管５５Ｂに設けられているが、水温センサ自体が設けられる位置は問わない。

次に、他の実施例の冷却装置１Ｃについて説明する。図４は、他の実施例の冷却装置１Ｃの概略構成図である。冷却装置１Ｃのアウトレット部５０Ｃは、冷却装置１とは異なり、戻り管５３及びバイパス管５５は有しておらず、エンジン１０Ｃには流路１４ｗは形成されていない。また、経路Ｗｂｃは、ヒータコア７０とサーモスタット３０とをエンジン１０Ｃを介さずに連通した経路８ｗと、出口管５１に連通しヒータコア７０をバイパスして経路８ｗに連通した経路９ｗとを有している。

経路８ｗは、ヒータコア７０からサーモスタット３０に連通した戻り経路の一例である。経路９ｗは、出口管５１及び経路８ｗに連通し、ヒータコア７０をバイパスしたバイパス経路の一例である。また、出口管５１に連通した経路９ｗの上流端は、パイパス経路の入口に相当し、経路８ｗに連通した経路９ｗの下流端は、バイパス経路の出口に相当する。

このように、ヒータコア７０を通過した冷却水が直接サーモスタット３０に流れる構成の場合であっても、水温センサＳの感温部Ｓａが、出口管５１の入口から経路９ｗの入口を介して経路９ｗの出口までの区間内に位置していればよい。この場合も、サーモスタット３０及び開閉弁６０が閉状態であっても、ウォータポンプ４０が駆動している限り、冷却水は出口管５１から経路９ｗに流れるからである。尚、水温センサＳは、経路９ｗ上に設けられて、感温部Ｓａが経路９ｗ内に位置してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ エンジンの冷却装置
１０ エンジン
３０ サーモスタット
４０ ウォータポンプ
５０ アウトレット部
５１ 出口管（第１出口管）
５５ バイパス管（バイパス経路）
６０ 開閉弁
７０ ヒータコア
Ｓ 水温センサ
Ｓａ 感温部
Ｇ 区間

Claims (2)

1. ウォータポンプから、エンジン、ラジエータ、サーモスタットの順に冷却水が循環し、前記サーモスタットの開閉により経路の開閉が切り替えられる第１経路と、
   前記ウォータポンプから、前記エンジン、開閉弁、ヒータコア、前記サーモスタットの順に冷却水が循環し、前記サーモスタットの開閉によらず経路が開かれると共に前記エンジン内で前記第１経路の一部と合流しており前記エンジン内で前記第１経路から分岐した第２経路と、
   冷却水の温度を検出する感温部を有した水温センサと、を備え、
   前記第２経路は、前記エンジンから前記ヒータコアに連通したヒータコア経路と、前記ヒータコアから前記サーモスタットに連通した戻り経路と、前記ヒータコア経路における前記エンジンと前記開閉弁との間の経路と前記戻り経路とを連通して前記ヒータコアをバイパスしたバイパス経路と、を有し、
   前記感温部は、前記ヒータコア経路の入口から前記バイパス経路の入口を介して前記バイパス経路の出口までの区間内に位置している、エンジンの冷却装置。
2. 前記ヒータコア経路は、前記エンジンに取り付けられた第１出口管を有し、
   前記戻り経路は、前記エンジンに取り付けられた戻り管と、前記戻り管に連通し前記エンジン内に形成された流路と、前記流路に連通し前記エンジンに取り付けられた第２出口管と、を有し、
   前記バイパス経路は、前記第１出口管と前記戻り管とを連通したバイパス管を有し、
   前記第１出口管及び戻り管は、前記エンジンのシリンダヘッドに取り付けられている、請求項１のエンジンの冷却装置。

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