JPH0318654Y2

JPH0318654Y2 -

Info

Publication number: JPH0318654Y2
Application number: JP6978583U
Authority: JP
Priority date: 1983-05-12
Filing date: 1983-05-12
Publication date: 1991-04-19
Also published as: JPS59175629U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は水冷式エンジンにおけるキヤビテーシ
ヨンエロージヨンを防止する装置に関する。

水冷式エンジンは、運転時、シリンダライナや
シリンダブロツクの振動によりキヤビテーシヨン
現象を生じる傾向にある。

このキヤビテーシヨン現象は、シリンダライナ
の外周やシリンダブロツク等に接触する冷却水中
に発生する気泡であつて、エンジン振動に伴う水
圧の低下に起因して発生する。この気泡は、ライ
ナやブロツク表面の微小凹部を核として低圧部に
発生し、次の高圧に移行したとき瞬時のうちに崩
壊し、このとき、冷却水路の内部に高周波の水圧
変動を生じてライナやブロツク表面の凹部にキヤ
ビテーシヨンエロージヨンを発生し、これにより
エンジンの耐久性を低下させる。このキヤビテー
シヨンエロージヨンの防止方法の１つとして冷却
水中に気泡を混入させ、この気泡を利用して水圧
の変動を緩和させるというものがあり、この方法
を利用したキヤビテーシヨンエロージヨン防止装
置が従来提案されている（特開昭57−93619号公
報）。

このものは、ラジエータの空気室とラジエータ
出口側冷却水通路とを連通する空気通路を設け、
この空気通路に流量制御弁を設けると共に、エン
ジン本体に圧電素子を取り付け、この圧電素子に
よつてキヤビテーシヨンの発生を検出し、この検
出信号により流量制御弁を制御し冷却水中へ混入
させる空気量を制御するようになつている。

しかしながら、この従来装置では、キヤビテー
シヨン検出用の圧電素子が、キヤビテーシヨン発
生に伴なう圧力変動だけでなくエンジン本体自体
の振動をも感知するため、キヤビテーシヨンの検
出精度が悪く信頼性が低いという欠点がある。

また、本出願人より先に実開昭58−33729号公
報で提案されたこの種の防止装置の場合は空気室
が空気通路を介してウオータポンプ吸込側と常時
連通状態になつているため、キヤビテーシヨンに
よるエロージヨンがほとんど発生せず空気混入が
好ましくない冷却水高温時にも空気混入の恐れが
あり信頼性の点で問題があつた。

本考案は上記の実情に鑑みてなされたもので、
冷却系統に設けた空気混入用の空気通路に通路開
閉弁を設け、この通路開閉弁を冷却水温度に応じ
て開閉制御すると共に、空気通路の出口側開口部
をラジエータバイパス通路合流部からウオータポ
ンプ吸込口までの間のウオータポンプハウジング
内に突設することにより、従来よりも信頼性が高
く空気混入効率の良いキヤビテーシヨンエロージ
ヨン防止装置を提供することを目的とする。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

本考案の１実施例を示す第１図において、始動
時等冷却水温度が低い時には、エンジン本体１で
暖められた冷却水は、サーモスタツト２が閉じて
いるためラジエータ３へ流れ込まずにバイパス通
路４を介してウオータポンプ５に供給され、再び
エンジン本体１へ圧送され、これらの冷却系統を
循環して暖機を促進する。

一方、冷却水温度が所定温度を越えるとサーモ
スタツト２が開成し、エンジン本体１の冷却水は
ラジエータ３に流入しここで冷された後ウオータ
ポンプ５を介してエンジン本体１に圧送され、こ
れらの冷却系統を循環して冷却水温度を一定値以
上にならないようにしている。

また、運転中はサーモスタツト２上流側及びラ
ジエータ３上部からエアパイプ６，７を介してウ
オータタンク８に冷却水が流れ込み、ここで気水
分離を行ない再び冷却水を冷却水通路９を介して
ウオータポンプ５上流側循環路に戻すようになつ
ている。２４は冷却系統の空気圧が異常に高くな
つたときのみ空気を外部に逃すためのプレツシヤ
バルブである。

そして、本実施例では、この従来と同様に構成
した冷却系統に加えて、ウオータタンク８上部の
空気室８Ａと、ウオータポンプ５の吸込側とを連
通する空気通路１０を設けると共に、その空気通
路１０に、冷却水温度に応じて当該空気通路１０
を開閉する通路開閉弁１１を設けてある。

この通路開閉弁１１の一例を第２図に示す。

この開閉弁１１は、弁本体１２の一端部に温度
に応じて膨張・収縮をするサーモワツクスを封入
した感温部１３を取り付け、この感温部１３の弁
本体１２内側端部側にロツド１４の一端を組み込
んである。また、前記ロツド１４の他端には弁本
体１２内壁に摺接する弁体１５が固定されてい
る。更にこの開閉弁１１は冷却水温度がある温度
T₁（例えば0゜〜10℃）以下の時弁体１５が２つの
スプリング１６，１７の弾性力によりリテーナ１
８及びロツド１４を介して付勢されて圧接する第
１弁座１９と、冷却水温度がT₁より大きいT₂（例
えば74℃）以上のときに弁体１５が圧接する第２
弁座２０との２つの弁座を備え、弁体１５がそれ
ぞれの弁座１９，２０に圧接している時には弁本
体１２内の空間部２１を介して連通可能な流体入
口１２Ａと流体出口１２Ｂとが遮断されるように
なつている。２２，２３はそれぞれ弁体圧接時に
おけるシール部材である。

そして、この通路開閉弁１１の感温部１３を第
１図に示す如くサーモスタツト２のハウジング内
に突入して設けてある。

また、本実施例では空気通路１０のウオータポ
ンプ吸込側の開口部１０Ａを、ウオータポンプハ
ウジング５Ａにおけるバイパス通路４の合流部か
らウオータポンプ吸込口までの間の部位、例えば
第３図中ａ点の位置に設け、かつハウジング５Ａ
内の流速の速い位置まで突入させて設けるように
している（第４図及び第５図参照）。尚、第３図
中５Ｂはインペラを示す。

次に作用を説明する。

エンジン運転時、シリンダライナやシリンダブ
ロツクの振動によりシリンダライナ周囲の冷却水
通路は水圧変動をきたし、キヤビテーシヨン現象
を発生する。このキヤビテーシヨンによるエロー
ジヨンは第６図に示すように冷却水温度が40℃〜
60℃の時に特に激しく発生する。このような冷却
水温度の時には、前述したようにサーモスタツト
２が閉じており、冷却水はバイパス通路４を通つ
てウオータポンプ５に供給されている。

この場合、ウオータタンク８の空気室８Ａの圧
力とウオータポンプ５の吸込側圧力との差圧は大
きくなつており、しかも空気通路１０の通路開閉
弁１１はサーモワツクスの膨張により弁体１５が
第１弁座１９と第２弁座２０との中間位置まで移
動して流体入口１２Ａと流体出口１２Ｂとが連通
状態、即ち開弁状態にあつて空気室８Ａがウオー
タポンプ５と連通状態にあるため、前記差圧に基
づいて空気室８Ａ内の空気が空気通路１０を介し
て循環冷却水中に混入し気泡を生じる。この気泡
がシリンダライナ周囲の冷却水通路内において気
泡容積の弾性変形に基づいて水圧の変動を緩和す
るため、圧力変動が低減し、この圧力変動の際発
生するキヤビテーシヨンを有効に抑制する。

そして、本考案では空気通路１０のウオータポ
ンプ吸込側開口部１０Ａをバイパス通路４の合流
部からウオータポンプ５の吸込口までの間のウオ
ータポンプハウジング５Ａ内に突入させることに
よつて単位時間当りの混入空気量を増加させかつ
空気混入を容易にさせてキヤビテーシヨンの抑制
効果をより一層高めるようにしている。

即ち、本考案における空気通路開口部位置（第
１図Ａで示す）は、例えばバイパス通路４の中間
部（第１図中Ｂで示す）或いはウオータポンプハ
ウジング５Ａのラジエータ側通路部５Ｃ（第１図
中Ｃで示す）等に比べて第７図に示す如く同一エ
ンジン回転数における吸込負圧が大きくなるた
め、空気側圧力と冷却水側圧力との差圧が大きく
なり空気混入が容易となり、しかも単位時間当り
の混入量を多くできる。尚、第７図はサーモスタ
ツト閉の時の特性を示す。また、ウオータポンプ
５の吸込口近傍に空気通路開口部１０Ａを配置さ
せることにより、空気混入により発生した気泡は
ウオータポンプ５のインペラ５Ｂの回転により撹
拌されて微細化されるので、冷却系統内に空気溜
り部の発生がなくなり気泡流が均一化されて水圧
変動に対する緩衝作用を効率良く発揮できるとい
う効果を有する。

その後、冷却水温度が上昇し、T₂（74℃）を越
えるとサーモワツクスが更に膨張して通路開閉弁
１１の弁体１５が第２弁座２０に圧接して閉じ空
気通路１０を閉鎖して空気の混入を停止する。従
つて、キヤビテーシヨンエロージヨンの発生しに
くい冷却水高温時では空気の混入がなくなるた
め、エンジン本体１に対する冷却効率を従来と同
様に確保することができる。

従つて、熱負荷によるエンジン本体１の損傷を
確実に避けることができ信頼性を向上できる。
尚、この場合、混入空気量はエンジン運転開始前
にウオータタンク８内に存在する空気量と等しい
ので空気量を規定することができる。

また、本実施例の通路開閉弁１１はサーモワツ
クスの膨張特性を２段階となるようにして第８図
に示すようにキヤビテーシヨンエロージヨンの発
生する冷却水温度範囲（T₁〜T₂の間）だけ開弁
するようになつている。

このような通路開閉弁１１にすれば、サーモワ
ツクスの膨張特性が一階段で冷却水の高温側だけ
で開閉するようにした開閉弁の場合のように、ワ
ツクス洩れが生じたときに弁が開き放しになると
いう問題がなくなる。このことは、キヤビテーシ
ヨンエロージヨンの発生しない冷却水高温時にワ
ツクス洩れが生じても冷却水中への空気の混入を
防止でき、ラジエータの冷却効率等の低下を防止
できる。

尚、空気吸込開始時のエンジン回転数及び空気
吸込量は空気通路開口部１０Ａの先端形状により
調整することができ、例えば第９図及び第１０図
に示すような形状にすることにより、開口端近傍
において圧力降下を生じさせることができ、空気
吸込開始時のエンジン回転数をより低くすること
ができ、空気混入を一層容易かつ効果的に行うこ
とができる。また、通路開閉弁は本実施例に限定
するものでなく、例えば冷却水温度を水温センサ
等によつて電気信号に変換し、この電気信号によ
り開閉させる構成のもの等でもよい。

以上述べたように本考案によれば、水冷式エン
ジンの冷却系統に、キヤビテーシヨンエロージヨ
ンの発生の激しい冷却水低温時冷却系統内の空気
室より空気を混入するようにしたので、エンジン
振動に伴なつてシリンダライナ周囲等の冷却水通
路に発生するキヤビテーシヨンを防止することが
でき、シリンダライナやブロツク等のエロージヨ
ンを抑制できエンジンの耐久性を高めることがで
きる。また、空気混入用の空気通路に弁を設け、
冷却水高温時に弁によつて空気通路を閉鎖してい
るので、冷却水高温時に空気の混入を確実に停止
でき、冷却水高温時の冷却効率を確保でき熱負荷
によるエンジン本体の損傷を避けることができ
る。従つて、エンジンの信頼性をより向上させる
ことができる。更に、空気通路のウオータポンプ
吸込側開口部を吸込負圧の大きいウオータポンプ
吸込口近傍に設けたので、空気混入がより一層容
易となり、かつ単位時間当りの混入量が増大し空
気混入を従来のものより更に効果的に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示す簡略構成図、
第２図は同上実施例に適用した通路開閉弁の構成
図、第３図はウオータポンプ部の詳細図、第４図
は第３図中Ａ矢視図、第５図は空気通路開口部の
拡大図、第６図は冷却水温度とキヤビテーシヨン
エロージヨン発生量との関係図、第７図は通路開
口部位置によるエンジン回転数と吸込圧力との関
係を示す図、第８図は通路開閉弁の開閉特性を示
す図、第９図及び第１０図は本考案のそれぞれ別
の実施例を示す図である。１……エンジン本体、２……サーモスタツト、
３……ラジエータ、４……バイパス通路、５……
ウオータポンプ、５Ａ……ウオータポンプハウジ
ング、８……ウオータタンク、８Ａ……空気室、
１０……空気通路、１０Ａ……空気通路開口部、
１１……通路開閉弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

水冷式エンジンの冷却系統に設けられた空気室
と冷却水通路とを連通する空気通路を設け、該空
気通路を介して冷却水中に空気を混入し冷却系統
を発生するキヤビテーシヨンエロージヨンを防止
する装置において、前記空気通路にエンジン冷却
水温度に応じて空気通路を開閉する通路開閉弁を
介装すると共に、空気通路の冷却水通路側開口部
を、ラジエータのバイパス通路合流部からウオー
タポンプ吸込口までの間のウオータポンプハウジ
ング内に突出して設けたことを特徴とするキヤビ
テーシヨンエロージヨン防止装置。