JPH0437258Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 開示技術は、自動車の４バルブ内燃機関等の内
燃機関の燃料と空気との混合気の昇温を図る吸気
加熱装置の構造の技術分野に属する。

而して、この考案は、自動車の４バルブ内燃機
関等の内燃機関のウオータージヤケツトにウオー
タポンプを介してラジエータから接続する冷却水
サブ通路に冷却水制御手段が装備されており、而
して、冷却水メイン通路から分岐された冷却水サ
ブ通路に併設されたボトムバイパス通路が吸気マ
ニホルド付近に当接されて内部に機関冷却後の冷
却水を導くように配設されている内燃機関の吸気
加熱装置に関する考案であり、特に、ボトムバイ
パス通路がラジエータに接続する冷却水メイン通
路に分岐された冷却水サブ通路の冷却水制御手段
の手前側に開口されて、該冷却水制御手段により
全閉されない状態の微小流量の冷却水を常にバイ
パスさせることが出来るようにされている内燃機
関の吸気加熱装置に係る考案である。

＜従来の技術＞ 周知の如く、自動車に搭載するエンジンは初期
始動後暖機に到るまでの時間を短くするために、
吸気マニホルドにて混合気の加温昇温を図るよう
にされている技術が開発されているが、かかる混
合気加熱方式には排気ガスを利用する加熱方式
と、機関の加温された冷却水を利用する温水加熱
方式とがあり、前者の排気ガス熱利用方式は暖機
後の吸気系が加熱されてノツキング等を生じる虞
がある等の点から、後者の機関の冷却水の温水利
用の加熱方式が加熱時間の短縮化を図る技術によ
つて広く採用されるようになつてきている。

該種内燃機関の冷却水の温水利用による吸気加
熱装置としては、例えば、実公昭57−129951号公
報考案に示されるようなボトムバイパス冷却方式
による吸気加熱装置があつて、４バルブ内燃機関
等に装備されるようになつてきており、かかる吸
気加熱装置を第５図によつて略説すると、内燃機
関１のウオータージヤケツトに対しウオータポン
プ２を介して冷却水メイン通路、３が冷却水を循
環するように接続されて、その中途にはラジエー
タ５が昇温した冷却水を外気により冷却するよう
に介設されると共に、通路６を分岐させて図示し
ないヒーターに接続するようにされている。

そして、冷却水による内燃機関の吸気加熱を行
うには吸気マニホルド７，７…に併設されている
ライザー部８に対してボトムバイパス通路９（供
給側）、９′（出口側）が内燃機関１、及び、冷却
水メイン通路３に連通されて昇温した機関冷却水
を循環させて、早期にライザー部８を加熱し、吸
入混合気の加熱を図るようにして暖機の早期現出
を図るようにされている。

そして、冷却水メイン通路３の中途にはサーモ
ワツクス方式等によるサーモバルブ等の冷却水制
御手段１０が介装されて、内燃機関１からの該冷
却水メイン通路３の開口１１に対して冷却水制御
手段本体１２が冷却、昇温に応じて開閉するよう
にされている。

したがつて、内燃機関始動直後の冷却状態で
は、冷却水制御手段１０が冷却水制御手段本体１
２をして冷却水メイン通路３の開口１１を開状態
にしてラジエータ５へ冷却水の流過量を低減し、
ボトムバイパス通路９，９′への流過量を多くし
てライザー部８の早期加熱を図り、混合気の昇温
を図つて霧化を促進するようにし、暖機後の高温
状態では冷却水制御手段１０が冷却水制御手段本
体１２を押進させて、開口１１を閉ざし、昇温さ
れた冷却水をラジエータ５に循環させて昇温状態
の冷却水の冷却を図るようにされている。

＜考案が解決しようとする課題＞ さりながら、該種ボトムバイパス冷却方式のエ
ンジンの吸気加熱装置にあつては、当該第５図に
図示する様に、ライザー部８に対する昇温された
冷却水のボトムバイパス通路９，９′が常にエン
ジン１と冷却水メイン通路等の連通状態にあるた
めに、第６図の縦軸にバイパス流量B′、吸気ポ
ート温度A′、出力性能C′等のモードを、横軸に
機関出口水温をとる特性曲線に示されるように、
吸気ポート温度のグラフA′は機関出口水温の上
昇と共に上昇するが、ボトムバイパス通路９，
９′に於ける冷却水のバイパス流量はグラフB′に
示す様にほとんど変らないために、混合気の充填
率が低下し、グラフC′に示す様に、出力性能が低
下するという欠点があつた。

特に、高出力の４バルブ内燃機関のような内燃
機関にあつては、このライザー部８の昇温による
影響が大きいという難点があつた。

これに対処するに、実開昭60−112662号公報考
案等があり、内燃機関始動直後の冷却状態ではラ
ジエータに対する冷却水の流過を阻止してライザ
ー部への冷却水の流過流量を多くし、暖機を早め
るようにして霧化効率を良くするようにし、暖機
後は混合気の充填率低下を防ぐために、ライザー
部への昇温状態の冷却水の供給を遮断するように
した技術がある。

そして、例えば、特開昭60−128968号公報発明
や実開昭58−191367号公報考案の如く、冷却水温
が低い状態では吸気加熱を行い、昇温状態では行
わないようにした技術では暖機後にボトムバイパ
ス通路への昇温冷却水のバイパス流量が実質的に
遮断されるために吸気系に於いて燃料の気化潜熱
により混合気が冷却され続け、それにより吸気温
が低温になる過ぎ、霧化効率が悪化するという不
具合が生じ、特に、低地から高地へ急走行登板し
たり、長距離に亘る海底トンネルを走行する等し
外気温が急激に下降するような場合には吸気温の
低下により著しく霧化効率が悪化するのである。

この考案の目的は上述従来技術に基づく自動車
の内燃機関の冷却水利用による吸気加熱の問題点
を構造簡単にて解決することを課題とし、ボトム
バイパス冷却方式の利点を生かして、機関始動か
ら早期に暖機するように冷却状態のライザー部の
昇温を早めに現出しながらも、暖機後においても
最低限の冷却水のバイパス流量をライザー部に供
給することを確保して、該ライザー部の最適温度
状態、即ち、混合気の内燃機関への充填率向上を
図ると共に、霧化効率を保証するようにして自動
車産業における熱技術利用分野に益する優れたエ
ンジンの吸気加熱装置を提供せんとするものであ
る。

＜課題を解決するための手段＞ 上述目的に沿い先述実用新案登録請求の範囲を
要旨とするこの考案の構成は、前述課題を解決す
るために、冷却水を冷却するラジエータを備え、
ラジエータにより冷却された冷却水を内燃機関に
循環させるためのウオータポンプを設置した冷却
水メイン通路を備える一方、ラジエータを経由し
ない冷却水を内燃機関に循環させる冷却水サブ通
路を有し、機関冷却後の冷却水を機関低温時には
前記冷却水サブ通路に導き、機関高温時には前記
冷却水メイン通路に導くよう切り換える冷却水制
御手段を設ける一方、吸気通路付近に略当接さ
れ、内部には機関冷却後の冷却水が導かれるよう
に配設されたボトムバイパス通路を設け、前記ボ
トムバイパス通路下流側の出口開口部を前記冷却
水制御手段の近傍に導き、前記冷却水制御手段の
低温時の作動状態における前記出口開口部と前記
冷却水制御手段間の第１の距離と、高温時の作動
状態における前記出口開口部と前記冷却水制御手
段間の第２の距離とを比較した場合、前記第１の
距離の方が前記第２の距離よりも大となると共に
前記第２の距離が零とならないようにした技術的
手段を講じたものである。

＜作用＞ 而して、自動車の内燃機関からの冷却水メイン
通路から分岐されている冷却水サブ通路に介装さ
れている冷却水制御手段が開いて、冷却水のラジ
エータへの流過を可及的に低減し、したがつて、
冷却水メイン通路のウオータポンプの稼働によ
り、ボトムバイパス通路に冷却水が供給されて冷
却水メイン通路を通り、内燃機関のジヤケツトの
間に循環するようにしてライザー部を早期に昇温
加熱するようにして暖機を早め、混合気の内燃機
関への霧化供給を促進し、暖機状態に移行するに
つれて、冷却水制御手段の冷却水制御手段本体は
冷却水サブ通路の開口部を次第に閉鎖するように
し、これにより、ボトムバイパス通路への昇温状
態の冷却水供給量は低減されていき、逆にラジエ
ータへの供給量が増加し、内燃機関からの出口水
温が高まるにつれボトムバイパス冷却通路への昇
温された冷却水のバイパス流量が減り、したがつ
て、吸気ポート温度が下がり、混合気の内燃機関
への充填率が向上し、出力性能も上昇するように
され、暖機後においてラジエータへ昇温冷却水が
通つて冷却水メイン通路を循環するようにされる
が、冷却水制御手段の冷却水制御手段本体に臨ま
せたボトムバイパス通路の開口部は該冷却水制御
手段本体との間の前記第２の距離が零とならない
僅かな間隙を有して該ボトムバイパス通路に対す
る昇温状態の冷却水のバイパス流量を保証して混
合気の霧化特性を確保しながらもアイドル安定性
を保持し、燃費悪化を防止し外気の急激な温度低
下にも充分対処することが冷却水制御手段１つを
設けるだけの簡単な構造で出来るようにしたもの
である。

＜実施例＞ 次に、この考案の１実施例を第６図を援用し第
１，２，３，４図に基づいて説明すれば以下の通
りである。

尚、第５，６図と同一態様部分は同一符号を用
いて説明するものとする。

１３はこの考案の要旨を成すエンジンの吸気加
熱装置であつて、自動車に装備される態様であ
り、４バルブ式の内燃機関１のウオータジヤケツ
トに対しウオータポンプ２を介して冷却水メイン
通路３が冷却水を循環するように接続されてお
り、その中途にはラジエータ５が介装されると共
に冷却水サブ通路３′とヒーター通路６が分岐さ
れて該ヒーター通路６は図示しないヒーターに接
続されている。

そして、内燃機関１に対する吸気マニホルド
７，７…と図示しないキヤブレタの間にはライザ
ー部８が設けられて、混合気を昇温加熱するよう
にされている。

又、冷却水メイン通路３の中途に設けた閉口１
１の直前の冷却水サブ通路３′には所定サイズの
小さなバイパスホール１７が開口されてボトムバ
イパス通路９″の出口開口部１６のコントロール
による変動するバイパス量に対し、一定の最小限
のバイパス量を保証するようにされている。

尚、サーモバルブ１０は冷却水制御手段であつ
て第３図に示す様に、サーモワツクス等により冷
却水制御手段本体１２を動作するようにされてハ
ウジング１４に対しブラケツト１５により固定さ
れ、進退動作して冷却水サブ通路３′の開口１１
に対し実線の低負荷時の離反姿勢と点線の高負荷
時の近接姿勢をとることが出来るようにされてい
る。

そして、第４図に示す様に、冷却水サブ通路
３′とボトムバイパス冷却水通路の出口開口部１
６び最大径部との間の距離はL₁＞L₂であるよう
にされている。

上述の構成は、前述第４図に示した在来態様と
同様であるが、この考案においては該ライザー部
８に対する供給側のボトムバイパス通路９に対
し、その出口側のボトムバイパス通路９″はその
先部が冷却水制御手段１０の冷却水制御手段本体
１２に対向する冷却水メイン通路３の内部に並列
に臨まされて、第３図に示す様に、冷却水メイン
通路３の開口１１を冷却水制御手段１２が全閉姿
勢にする状態においても、ボトムバイパス通路
９″が全閉状態にならないように設定姿勢、形状、
サイズの開口部１６が形成されている。

上述構成において、内燃機関が低温状態から始
動されると、ウオータポンプ２も始動し、冷却水
が循環されるが、当該始動直後の低温状態（冷却
状態）では冷却水制御手段１０が縮退姿勢にあつ
て冷却水制御手段本体１２を退行させ、第３図、
第４図実線に示す様に、冷却水サブ通路３′の開
口１１を充分に開いており、したがつて、内燃機
関１のジヤケツトからの冷却水はラジエータ５に
はほとんど行かず、第１図白矢印に示す様に、冷
却水サブ通路３′、冷却水メイン通路３を通りウ
オータポンプ２により循環すると共に、ウオータ
ポンプ２の圧力によつてボトムバイパス通路９か
らライザー部８に供給されて流過し、ボトムバイ
パス冷却通路９″より冷却水サブ通路３′を通り、
冷却水メイン通路３からの冷却水と合流して循環
する所謂ボトムバイパス冷却を行うようにされ
る。

したがつて、相当量の冷却水はボトムバイパス
通路９，９″、冷却水サブ通路３′を通り、ライザ
ー部８を早期に昇温するようにされ、したがつ
て、暖気は急速に進行し、混合気の霧化は促進さ
れてアイドル状態は安定していく。

そして、暖機が進むと、冷却水制御手段１０の
サーモワツクスは膨脹し、冷却水制御手段本体１
２は前進して冷却水サブ通路３′の開口１１を次
第に閉ざすようにされ、したがつて、冷却水は大
部分の量が冷却水メイン通路３を通り、ラジエー
タ５を通過するようにされて昇温冷却水の冷却を
図り、同時にボトムバイパス通路９，９″、冷却
水サブ通路３′を流過する冷却水の量は減少して
いき、ライザー部８の昇温の度合は低減されてい
く。

而して、暖機に至つた後には冷却水制御手段１
０の冷却水制御手段本体１２が冷却水サブ通路３
の出口１１を全閉状態にする。

さりながら、第３図に示す様に、冷却水メイン
通路３に併設されているボトムバイパス通路９″
の先端の設定サイズの開口部１６は冷却水制御手
段本体１２により全閉はされず（前述した如く第
１の距離L₁と第２の距離L₂がL₁＞L₂のため）、そ
のため、設計最小限の流量の冷却水はボトムバイ
パス通路９，９″を通り、ライザー部８に供給さ
れ、混合気の気化熱による過剰冷却が避けられ、
特に、前述した如く、低地から高地へ急上昇して
走行した場合による外気の急激な温度降下や、長
い海底トンネル等に入つて外気の温度低下が起こ
つた場合にも、吸気マニホルドの温度低下が避け
られ、必要最小限、即ち、混合気の霧化を確実に
保証する温度状態が維持出来る。

したがつて、安定したドライバビリテイが得ら
れ、燃費悪化も避けられることになる。

又、冷却水制御手段本体１２の冷却水サブ通路
３′の開口１１に対する近接プロセスによるボト
ムバイパス通路９″の開口部１６からの冷却水の
バイパス流量の変化が生じるが、冷却水サブ通路
３′のバイパスホール１７による最低限の冷却水
の流量が保証されるために、ベースの冷却水バイ
パス流量が保証され、ライザー部８に於ける急激
な流量変化が起こらず、安定した温度維持が得ら
れることになる。

したがつて、第６図に示す様に、ライザー部８
への冷却水のバイパス流量Ｂは暖機につれて、即
ち、内燃機関出口水温が高くなるにつれて少なく
なつてゆくが、暖機後は安定した一定の流量を保
証され、定状状態になり、吸気ポートの温度Ａも
低下して混合気の充填率が向上し、４バルブ内燃
機関のような強力な内燃機関の性能を充分に発揮
することが出来る。

このことは、グラフＣに示す様に、出力性能が
向上し、在来態様のグラフC′に比較して極めて良
好な結果が得られる。

尚、この考案の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、ラジエータ
への冷却水の供給流量を積極的にサーモバルブに
よつて制御するようにする等種々の態様が採用可
能である。

又、適用対象は４バルブ内燃機関等の内燃機関
に限らず、通常の機関にも適用可能であるもので
ある。

＜考案の効果＞ 以上、この考案によれば、基本的に自動車の４
バルブ内燃機関等の内燃機関に用いられているボ
トムバイパス冷却方式の冷却水の昇温を利用した
吸気加熱において、暖機後のライザー部の昇温加
熱が避けられ、混合気の充填効率を向上させるこ
とが出来、又、混合気の霧化を良好に確保し、ア
イドル安定性やドライバビリテイを向上させるこ
とが出来るという優れた効果が奏される。

そして、暖機後における混合気の気化熱による
吸気マニホルドの低温冷却を避け、燃費悪化を阻
止することが出来るという効果も奏される。

又、ライザー部に対するボトムバイパス通路が
冷却水メイン通路に併設して冷却水制御手段に対
して臨まされるようにさせていながら、ボトムバ
イパス通路の開口部が該冷却水制御手段により全
閉されない状態にされるために、暖機後において
も、設定量の冷却水のバイパス量が保証されるこ
とになるために、ライザー部が設定温度以下の過
冷却状態になることが避けられ、低地から高地へ
の急上昇による走行や、長い海底トンネル等の通
過に伴う外気の温度低下に際しても、暖機後の冷
却水のバイパス流量が一定に保たれてライザー部
の最低限の温度が保証され、その結果、混合気の
充填率も安定し、出力性能の低下が避けられてド
ライバビリテイの良好さが維持出来、燃費悪化を
阻止することが出来るという優れた効果が奏され
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はこの考案の１実施例の説明図であ
り、第１図は始動後の低温状態での冷却水循環模
式図、第２図は暖機後の冷却水循環模式図、第３
図はサーモバルブの冷却水メイン通路、ボトムバ
イパス冷却通路の取合い部分断面側面図、第４図
は同模式図、第５図は従来技術に基づく吸気加熱
装置の概略模式図、第６図はエンジン出口水温に
対するライザー部への冷却水のバイパス流量、吸
気ポート温度、出力性能の関係グラフ図である。 ５……ラジエータ、２……ウオータポンプ、１
……内燃機関、１０……冷却水制御手段、３……
冷却水メイン通路、３′……冷却水サブ通路、８
……ライザー部、９，９″……ボトムバイパス通
路、１３……吸気加熱装置、１１……開口、１６
……出口開口部、L₁……第１の距離、L₂……第
２の距離。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷却水を冷却するラジエータを備え、ラジエー
   タにより冷却された冷却水を内燃機関に循環させ
   るためのウオータポンプを設置した冷却水メイン
   通路を備える一方、ラジエータを経由しない冷却
   水を内燃機関に循環させる冷却水サブ通路を有
   し、機関冷却後の冷却水を機関低温時には前記冷
   却水サブ通路に導き、機関高温時には前記冷却水
   メイン通路に導くよう切り換える冷却水制御手段
   を設ける一方、吸気通路付近に略当接され、内部
   には機関冷却後の冷却水が導かれるように配設さ
   れたボトムバイパス通路を設け、前記ボトムバイ
   パス通路下流側の出口開口部を前記冷却水制御手
   段の近傍に導き、前記冷却水制御手段の低温時の
   作動状態における前記出口開口部と前記冷却水制
   御手段間の第１の距離と、高温時の作動状態にお
   ける前記出口開口部と前記冷却水制御手段間の第
   ２の距離とを比較した場合、前記第１の距離の方
   が前記第２の距離よりも大となると共に前記第２
   の距離は零とならないことを特徴とする内燃機関
   の吸気加熱装置。