JPH04159416A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の冷却装置に係り、特にリサーバタン
クを設けてなる内燃機関の冷却装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関の冷却装置として、例えば第４図に示さ
れる構成のものか知られている（実願昭５９−５７１５
号公報参照）。

同図においてｌは内燃機関であり、また２はラジェータ
である。この内燃機関１とラジェータ２との間にはラジ
ェータインレットホース４及びラジェータアウトレット
ホース５か配設されている。

また、３はウォータポンプであり、このつオータポンブ
３により冷却水は内燃機関１とラジェータ２との間で強
制的に循環される。

ラジェータインレットホース４とラジェータアウトレッ
トホース５との間にはバイパス通路７が配設されている
。このバイパス通路７は冷却水の温度変化により開閉弁
するサーモスタット６により開通・閉鎖される構成とな
っており、冷却水が低温の時には温度上昇を早めるため
冷却水のラジェータ２への供給を停止し、バイパス通路
７を介して冷却水か循環する構成となっている。

ラジェータ２の上部にはラジェータアッパタンク２ａか
、また下部にはラジェータロアタンク２ｂか夫々形成さ
れている。また、ラジェータアッパタンク２ａには、加
圧弁８か取り付けられている。この加圧弁８は、ラジェ
ータアッパタンク２ａの上部（冷却水の上部）に形成さ
れる空気空間部１１内の圧力に応じて作動する２つの弁
機構を設けている。

そして、空気空間部１１内の圧力と外気との差圧か所定
設定値より高くなると上記２つの弁機構の内一方の弁機
構か開弁してラジェータアッパタンク２ａ内の冷却水を
オーバフローバイブ９を介してリサーバタンク１０に流
出させる。また、逆に空気空間部１】内の圧力と外気と
の差圧か所定設定値より低くなると他方の弁８！横か開
弁してリザーバタンクＩＯ内の冷却水をラジェータアッ
パタンク２ａ内に流入させる。

上記構成により、冷却水か循環する冷却系内の圧力は一
定範囲内となり、これにより冷却効率を高めると共に、
キャビテーションの発生を防止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに上記従来の冷却装置では、加圧弁８の下部に形
成される空気空間部１１の容積か小さいため、ラジェー
タ２の内圧が加圧弁８の所定設定値よりも高くなり易い
。これにより外部空気と冷却水が接触し易くなり、冷却
水の劣化か発生するという課題かあった。

これを防止する手段として、空気空間部１１の容積を大
きくすることか考えられるか、この構成とした場合、冷
却水温の通常使用域においてラジェータ２の内圧と蒸気
圧との差が小さくなるためにキャビテーションか発生し
易いという課題かあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたちのてあり、冷却水
の劣化及びキャビテーションの発生を防止しうる内燃機
関の冷却装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明になる内燃機関の冷
却装置では、 内燃機関の冷却水循環通路と外気を連通する外気連通路
途中に、 第１の空気空間部と、 該第１の空気空間部の配設位置よりも外気側に配設され
る第２の空気空間部と、 前記第１の空気空間部と第２の空気空間部との間に配設
されており、前記第１の空気空間部と第２の空気空間部
との差圧か第１の所定開弁圧となることにより開弁し、
前記第１の空気空間部と第２の空気空間部を連通ずる第
■の加圧弁と、前記第２の空気空間部と外気との間に配
設されており、前記第２の空気空間部と外気との差圧か
第２の所定開弁圧となることにより開弁し、前記第２の
空気空間部と外気とを連通ずる第２の加圧弁とを設けた
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記構成とされた内燃機関の冷却装置によれば、内燃機
関の冷却水循環通路の圧力か上昇し、第１の空気空間部
と第２の空気空間部との差圧が第１の所定所定開弁圧と
なると、第１の加圧弁か第２の所定開弁圧より小さけれ
ば第２の加圧弁は閉弁状態にあるため、外気と連通され
ていない。

次に、第２の空気空間部と外気との差圧か第２の所定開
弁圧に達すると第２の加圧弁は開弁し、外気と連通ずる
。

このように、第１の加圧弁か閉弁状態にあれば、冷却水
循環通路内の圧力を十分高くすることかできると共に、
第１の加圧弁か開弁じても第２の加圧弁か閉弁状態てあ
れば、外気と接触することかない。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面と共に説明する。

第１図は本発明の一実施例である内燃機関の冷却装置２
０の概略構成図である。同図において、２１は水冷式の
内燃機関（エンジン）であり、このエンジン本体内のシ
リンダ回りにはウォータジャケット（図示せず）が形成
されている。このウォータジャケットには、後述する冷
却水循環通路を介して冷却水か強制的に循環され、これ
によりエンジン２の冷却を行う構成とされている。

また、図中２２て示すのはラジェータてあり、ラジェー
タインレットホース２３及びラジェータアウトレットホ
ース２４によりエンジン２１と接続されている。このラ
ジェータ２２は周知の構造とされており、エンジン２１
を冷却することにより温度上昇した冷却水を冷却する機
能を有する。

また、ラジェータアウトレットホース２４には冷却水を
循環させるウォータポンプ２５が配設されており、更に
ラジェータインレットホース２３とラジェータアウトレ
ットホース２４との間には冷却水温度を所定温度範囲に
保つためのサーモスタット２６及びバイパス通路２６ａ
か配設されている。

ラジェータ２２は、上部にアッパタンク２７か、また下
部にはロアタンク２８か、そして両タンク２７．２８間
にはラジェータコア２９か夫々形成されている。このラ
ジェータ２２の上部位ｒＩＬ（アッパタンク２７の上部
）には第１の加圧弁３０か設けられている。また、この
第１の加圧弁３０にはオーバフローバイブ３１か連通さ
れており、その端部にはリザーバタンク３２が接続され
ている。オーバフローバイブ３１はリザーバタンク３２
の底部近傍位置まで挿入されており、またリザーバタン
ク３２の上部には第２の加圧弁３３が設けられている。

第１の加圧弁３０はラジェータ１３の内圧値よりリザー
バタンク３２の内圧値を引いた差圧が所定値以上（この
差圧値をＰ　、Ｋｇ／ｃｍ’とする）になるとオーバフ
ローバイブ側へ変位することにより開弁し、ラジェータ
２２とリザーバタンク３２を連通する。これにより冷却
水及び蒸気はリザーバタンク３２に送り込まれるよう構
成されている。

またリザーバタンク３２の内圧値よりラジェータ２２の
内圧値を引いた差圧がゼロ以下となると、第１の加圧弁
３０に設けられた図示しない第１の負圧弁が開弁じラジ
ェータ２２とリザーバタンク３２を連通してリザーバタ
ンク３２内の冷却水をラジェータ２２に送り込む構成と
なっている。

一方、第２の加圧弁３３はリザーバタンク３２の内圧値
より外気圧値を引いた差圧か所定値以上（この差圧値を
Ｐ　Ｊｇ／ｃｍ２とする）になると大気側へ変位するこ
とにより開弁し、リザーバタンク３２と大気開放バイブ
３６を連通しこれを大気開放する。これにより必要以上
の圧力は外部に逃がされる構成とされている。また外気
圧値よりリザーバタンク３２の内圧値を引いた差圧がゼ
ロ以下となると、第２の加圧弁３３に設けられた図示し
ない第２の負圧弁が開弁しリザーバタンク３２内に外気
を導入して内圧を上昇させる構成となっている。

また第１の加圧弁３０か配設されたアッパタンク２７に
は、冷却水か満杯状態で充填されるよう構成されている
。従って、冷却水の上面と第１の加圧弁３０との間に形
成される第１の空気空間部３４は小さい容量となってい
る。これに対して第２の加圧弁３３はリザーバタンク３
２の上部に接続されており、またリザーバタンク３２に
は冷却水か底部より所定高さ程度まで充填された構成と
されているため、冷却水の上面と第２の加圧弁３３との
間に形成される第２の空気空間部３５は第１の空気空間
部と比較して大きな容量となっている。尚、エンジンに
より第１．第２の空気空間部３４．３５の容量が決めら
れている。

上記のごとく、ラジェータ２２から大気開放バイブ３６
に到る外気連通路途中には、ラジェータ２２側より順次
第１の空気空間部３４．第１の加圧弁３０．オーバフロ
ーバイブ３１．第２の空気空間部３５．第２の加圧弁３
３．大気開放バイブ３６（第２の空気空間部３５．第２
の加圧弁３３゜大気開放バイブ３６はリザーバタンク３
２内に設けられる）が配設されている。

また各加圧弁３０．３３の開弁圧を加えた値が、従来に
おける加圧弁８（第４図参照）の作動する開弁圧の値（
これをＰ　、　Ｋｇ／ｃｍ”とする）と等しく（Ｐ＋　
＋Ｐ２　＝Ｐ３　）なるよう構成されている。

尚、Ｐ３．Ｐｔはエンジンにより決められる値である。

続いて上記構成とされた冷却装置２０の動作について、
第１図に加えて第２図を用いて以下説明する。尚、第２
図は冷却水の液温とラジェータ２２内の内圧値との関係
を示しており、図中実線で示すのは本実施例に係る冷却
装置２０の特性であり、破線で示すのは蒸気圧の特性で
あり、−点鎖線で示すのは従来の冷却装置において空気
空間部の容量が小さい冷却装置の特性であり、また二点
鎖線で示すのは従来の冷却装置において空気空間部の容
量が大きい冷却装置の特性である。

冷却水の温度が低くラジェータ２２内の内圧か低い状態
においては、第１及び第２の加圧弁３０゜３３は共に閉
弁している。エンジン２１の駆動に伴い冷却水の液温が
上昇することにより、ラジェータ２２内の内圧も上昇す
る。そして、ラジェータ２２の内圧がＰｌを越えると第
１の加圧弁３０は開弁動作し、第１の空気空間部３４と
第２の空間部３５を連通ずる。これにより、ラジェータ
２２内の冷却水及び蒸気はりサーバタンク３２に送り込
まれ、ラジェータ２２の内圧上昇率は低下する。尚、第
１の加圧弁３０か開弁してもリザーバタンク３２の内圧
はラジェータ２２の内圧Ｐ１まてしか上がらないため、
ラジェータ２２の内圧がＰｌを越えても第２の加圧弁は
閉弁状態を維持する。

この第１の加圧弁３０か開弁動作するまでの特性は、第
２図中−点鎖線で示す空気室間部容積の小さな従来にお
ける冷却装置の特性と似ている。

即ち、ラジェータ２２の内圧かＰｌとなるまでは圧力値
は比較的急激に上昇し、高い内圧値に保持される。この
ため、同図中破線で示す蒸気圧に対してラジェータ２２
の内圧は高い値となるため、キャビテーションの発生を
有効に防止することかできる。

キャビテーションは管内圧力（これはラジェータ２２の
内圧と等価である）か低下するつオータポンプ２５の上
流側で発生し易く、また管内圧力が蒸気圧に近づく程、
発生率か高（なることか知られている。従って、蒸気圧
に対してラジェータ２２の内圧を高くし、両者の差を大
きくすることによりキャビテーションの発生を防止する
ことかできる。この点において、同図に二点鎖線で示す
空気空間部の大きな従来の冷却装置は、温度上昇に伴う
ラジェータの内圧の上昇が小さいため、この内圧と蒸気
圧の差が小さくなりキャビテーションが発生し易い。

前記のように第１の加圧弁３０か開弁するとラジェータ
２２内の冷却水及び蒸気はリザーバタンク３２に送り込
まれ、これにより第２の空気空間部３５の内圧は上昇し
ていく。第２の空気空間部３５は容積が大きいため、内
圧の上昇率は第１の加圧弁３０が閉弁していた状態に比
べて低下する。

この際、第２の加圧弁３３は閉弁された状態であるため
、冷却水は外気と接触することはない。

更にラジェータ２２の内圧がＰ、上昇してＰ、となると
、第２の加圧弁３３は開弁し、ラジェータ２２は外気と
連通され、この時点で冷却水は初めて外気と接すること
になる。

いま、第２の加圧弁３３か開弁する時の冷却水の液温を
Ｔ２とし、空気室間部容積の小さな従来における冷却装
置が外気と連通される時の冷却水の液温をＴ、とすると
、従来の空気室間部容積の小さな冷却装置に対して液温
かＴ、からＴ２に上昇するまでの時間分、冷却水か外気
と触れない時間を長くすることかできる。よって、冷却
水か外気と接触する時間を短縮できるため、冷却水の劣
化を防止することかできる。また、第２図から明らかな
ように、液温かＴ１からＴ２に上昇するまでの間におけ
るラジェータ２２の内圧は、同図に二゛点鎖線で示す空
気空間部の大きな従来の冷却装置よりも高い値となって
いるため、キャビテーションの発生も防止されている。

第３図は本実施例の変形例である冷却装置４０を示して
いる。尚、同図において第１図に示した構成と同一構成
については同一符号を付してその説明を省略する。

同図に示す冷却装置４０は、二つのりサーバタンク４１
，４２を設け、第１のリザーバタンク４Ｉに第１の加圧
弁３０及び第１の空気空間部３４を設けると共に、第２
ののりサーバタンク４２（＝第２の加圧弁３３及び第２
の空気空間部３５を設けたことを特徴とするものである
。

このように、第１の加圧弁３０及び第１の空気空間部３
４は必ずしもラジェータ２２に設けなればならないもの
ではなく、ラジェータ２２と別個の構成で設けても、本
発明の効果を奏することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、キャビテーションの発生
を有効に防止できると共に冷却水の劣化をも防止するこ
とができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である内燃機関の冷却装置を
示す概略構成図、第２図は本発明に係る冷却装置の内圧
−液温特性を従来の冷却装置の特性と比較して示す図、
第３図は第１図に示す冷却装置の変形例を示す概略構成
図、第４図は従来の冷却装置の一例を示す図である。 ２０．４０・・・冷却装置、２１・・・エンジン、２２
・・・ラジェータ、２３・・・ラジェータインレットホ
ース、２４・・・ラジェータアウトレットホース、２５
・・・つオータボンプ、３０・・・第１の加圧弁、３１
・・・オーバフローパイプ、３２，４１．４２・・・リ
ザーバタンク、３３・・・第２の加圧弁、３４・・・第
１の空気空間部、３５・・・第２の空気空間部、３６・
・・大気開放パイプ。 特許出願人　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　内燃機関の冷却水循環通路と外気を連通する外気連通
   路途中に、 第１の空気空間部と、 該第１の空気空間部の配設位置よりも外気側に配設され
   る第２の空気空間部と、 前記第１の空気空間部と第２の空気空間部との間に配設
   されており、前記第１の空気空間部と第２の空気空間部
   との差圧が第１の所定開弁圧となることにより開弁し、
   前記第１の空気空間部と第２の空気空間部を連通する第
   １の加圧弁と、前記第２の空気空間部と外気との間に配
   設されており、前記第２の空気空間部と外気との差圧が
   第２の所定開弁圧となることにより開弁し、前記第２の
   空気空間部と外気とを連通する第２の加圧弁とを設けた
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。