JPH06101476A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン内の冷却水を一時的に抜いて、エンジ
ンの暖機性を向上すると共に、再び、上記冷却水をエン
ジンに導入した際に、エンジンの壁温の急激な低下と空
気の混入を防止するエンジンの冷却装置を提供すること
を目的とする。 【構成】エンジン１の低温部１ｂに連通する第２冷却水
通路９の途中に第１バルブ１０を設け、低温部１ｂと回
収タンク１５とを連通する第３冷却水通路１６の途中に
第４バルブ１８を設け、回収タンク１５と復路６とを連
通する第４冷却水通路２２の途中に第５バルブ２７を設
け、エンジン１が所定温度以下の時は、低温部１ｂを流
れる冷却水は回収タンク内に回収されていると共に、高
温部１ａのみに冷却水が流入し、エンジン１が所定温度
以上の時は、高温部１ａに冷却水が流入すると同時に、
低温部１ｂに冷却水が徐々に流入するように各バルブを
ＥＣＵにて開閉制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの高温部を冷
却する通路とエンジンの低温部を冷却する通路とを有す
るエンジンの冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの冷却水通路を、エンジンの高
温部を冷却する第１冷却水通路とエンジンの低温部を冷
却する第２冷却水通路との２系統に構成したものとし
て、特開昭５７−１５９９１６号公報が挙げられる。上
記公報によれば、エンジン内の冷却水温度が第１設定温
度以下では、ウォーターポンプからの冷却水の送給を停
止し、エンジン内の冷却水温度が第１設定温度以上第２
設定温度以下では、上記第１冷却水通路のみに冷却水を
送給し、エンジン内の冷却水温度が第２設定温度以上で
は、第１冷却水通路と第２冷却水通路とに冷却水を送給
するようにして、冷間時のエンジンの暖機を促進してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報によれば、エンジン内に常時冷却水が残っており、寒
冷地等で必要以上に冷却水温度が低下した際には、上記
公報の方法ではエンジンの暖機に時間がかかると同時
に、燃費やエミッションの悪化につながる。ここで一定
時間内だけ、冷却水をエンジン内から抜いて、ウォータ
ージャケットを空気層状態としてエンジンの暖機を促進
することが考えられるが、エンジン内から抜いた冷却水
を他の場所に貯溜する必要があると同時に、上記冷却水
を、再び、暖機が促進されたエンジン内に導入する際の
エンジンの壁温低下に伴う冷却損失が問題となるおそれ
がある。

【０００４】また、上記エンジン内から冷却水を抜く際
には、大気解放が必要であり、逆に、エンジン内へ冷却
水を導入する際も大気解放がされていると、冷却水中に
空気が混入し、エンジン内に空気が導入されるおそれが
ある。

【０００５】よって、本発明の目的は、このような問題
を解決するため、エンジン内の冷却水を一時的に抜い
て、エンジンの暖機を促進するとともに、再び冷却水を
導入した際の、エンジンの壁温低下防止と空気の混入を
防止するエンジンの冷却装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の構成は以下のようである。

【０００７】請求項１の記載によれば、エンジン冷却水
を冷却するラジエータからエンジンの高温部へ冷却水を
流入する第１冷却水通路と、上記ラジエータからエンジ
ンの低温部へ冷却水を流入する第２冷却水通路とを備え
たエンジンの冷却装置において、上記第２冷却水通路途
中に設けられ、かつ、上記低温部への冷却水の流入を制
御する第１制御装置と、上記低温部を第３冷却水通路を
介して連通する回収タンクと、上記第３冷却水通路途中
に設けられ、かつ、エンジンが所定温度以下の時に低温
部から回収タンクへの冷却水の流入を制御する第２制御
装置と、上記回収タンクから上記低温部へ冷却水を導入
する第４冷却水通路途中に設けられ、かつ、回収タンク
から低温部への冷却水の流入を制御する第３制御装置と
が設けられ、上記所定温度以下では、回収タンク内の冷
却水を上記高温部のみに流入させ、所定温度以上では、
回収タンク内の冷却水を低温部に流入させるとともに、
高温部に冷却水を流入させるように上記各装置を制御し
た制御手段を設けている。請求項２の記載によれば、上
記各制御装置は、バルブで構成されている。請求項３の
記載によれば、上記回収タンク内の冷却水を、上記低温
部へ供給する際、低温部における急激な温度低下を抑制
する抑制手段を設けている。

【０００８】請求項４の記載によれば、上記抑制手段
は、上記高温部と回収タンクとを連通する第５冷却水通
路と、該第５冷却水通路途中に、エンジンが所定温度以
下の時に、高温部から回収タンクへの冷却水の流入を制
御する第４制御装置とからなっている。

【０００９】請求項５の記載によれば、上記抑制手段
は、回収タンク内の冷却水を低温部へ供給する際に、上
記第２冷却水通路を開閉するバルブの開度を徐々に大き
くする手段である。

【００１０】請求項６の記載によれば、上記回収タンク
は、大気と連通した連通路を備え、該連通路には、回収
タンク内の冷却水を上記低温部へ供給後、上記連通路を
閉じる第５制御装置が設けてある。

【００１１】

【発明の作用・効果】請求項１に記載の構成によれば、
エンジンが所定温度以下では、回収タンク内の冷却水を
低温部に流入させずに、上記高温部のみに冷却水を流入
させ、上記所定温度以上では、回収タンク内の冷却水を
低温部に流入させるとともに、高温部にに冷却水を流入
させるように上記各装置を制御しているため、エンジン
の暖機を促進することができ、燃費向上、エミッション
の改善を図ることができる。請求項２に記載の構成によ
れば、上記各制御装置は、バルブで構成されているた
め、容易な構成で、請求項１に記載の構成の効果を達成
することができる。

【００１２】請求項３に記載の構成によれば、上記回収
タンク内の冷却水を、上記低温部へ供給する際、低温部
における急激な温度低下を抑制する抑制手段を設けてい
るため、冷却水を再びエンジン内に導入した際の、エン
ジンの壁温の急激な低下を防止することができ、冷却損
失の低減を図ることができる。

【００１３】請求項４に記載の構成によれば、エンジン
が所定温度以下の時に、高温部から回収タンクへ冷却水
が流入するように第４制御装置を制御したため、回収タ
ンク内の冷却水が、高温部の暖められた冷却水によって
暖められ、該暖められた冷却水がエンジン内に導入され
るため、請求項３に記載の構成の効果と同じ効果を奏す
る。

【００１４】請求項５に記載の構成によれば、回収タン
ク内の冷却水を上記低温部へ供給する際に、上記第２冷
却水通路を開閉するバルブの開度を徐々に大きくなるよ
うにしているため、冷たい冷却水が低温部へ少しずつ供
給されることとなり、既存の構造を利用して、請求項３
に記載の構成の効果と同じ効果を奏する。

【００１５】請求項６に記載の構成によれば、回収タン
クは、大気と連通した連通路を備え、該連通路には、回
収タンク内の冷却水を上記低温部へ供給後に、上記連通
路を閉じる上記第５制御装置を設けているため、回収タ
ンク内に必要以上の空気を導入することがなく、冷却水
回収タンクからエンジン内への空気の混入を防止するこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に沿って
詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の冷却システム図、図２は各
弁の作動系統図、図３は図１の主要部拡大図、図４は本
発明の基本システムのフローチャート、図５は冷却水の
Ａライン循環を示した図、図６は冷却水のＢライン循環
を示した図、図７は冷却水のＣライン循環を示した図、
図８は冷却水のＤライン循環を示した図、図９は本発明
の第２実施例である。本発明をロータリーエンジンを例
にとって詳細に説明する。

【００１８】ロータリーエンジン１（以下エンジン１と
する）は、点火プラグ回りに位置する高温部１ａと、点
火プラグ回り以外に位置する低温部１ｂとで構成され、
高温部１ａ内には、エンジン冷却水が通過する第１ウォ
ータージャケット２が形成され、低温部１ｂ内には、エ
ンジン冷却水が通過する第２ウォータージャケット３が
形成されている。

【００１９】エンジン冷却水の冷却を行うラジエータ４
とエンジン１とは、ラジエータ４からエンジン１へ冷却
水が流れる往路５と、エンジン１からラジエータ４へ冷
却水が流れる復路６とで連通される。

【００２０】往路５の途中には、冷却水の圧送をするウ
ォーターポンプ７が配置され、該ウォーターポンプ７の
下流にて、往路５は、高温部１ａへ冷却水を流入させる
第１冷却水通路８と、低温部１ｂへ冷却水を流入させる
第２冷却水通路９との２つの通路に分割される。第２冷
却水通路９の途中には、低温部１ｂへの冷却水の流入を
制御する第１制御装置としての第１バルブ１０が設けら
れている。

【００２１】復路６の途中には、冷却水の気水分離を行
う気水分離タンク１１が設けられている。該気水分離タ
ンク１１とエンジン１との間の復路６には、第２ウォー
タージャケット３からの冷却水の流出を制御する第２バ
ルブ１４が設けられている。上記気水分離タンク１１と
ラジエータ４との間の復路６には、温度により開弁する
サーモスタット１２が設けられる。該サーモスタット１
２とウォーターポンプ７上流の往路５とは、バイパス通
路１３にて連通される。

【００２２】第２ウォータージャケット３内のエンジン
冷却水を回収する回収タンク１５は、第３冷却水通路１
６を介して上記第２ウォータージャケット３と連通され
る。該第３冷却水通路１６途中には、冷却水の圧力によ
り開弁する第３バルブ１７と、第２ウォータージャケッ
ト３から回収タンク１５への冷却水の流入を制御する第
２制御装置としての第４バルブ１８が設けられている。
また、回収タンク１５は、大気解放されているサブタン
ク１９と連通路２０を介して連通されている。該連通路
２０の途中には、回収タンク１５内に空気が混入しない
ように開閉する第５制御装置としての第６バルブ３１が
設けられている。回収タンク１５の側壁には、回収タン
ク１５内の水位レベルを検知するレベルセンサー２８が
設けられている。

【００２３】また、回収タンク１５は、エンジン冷却水
を復路６へ返還する第４冷却水通路２２の一端が接続さ
れ、第４冷却水通路２２の他端は復路６と接続され、間
接的にラジエータ４と回収タンク１５とは、連通される
こととなる。上記第４冷却水通路２２の途中には、回収
タンク１５から上記復路６への冷却水の流入を制御する
第３制御装置としての第５バルブ２７が配置されてい
る。上記気水分離タンク１１とサブタンク１９とは、パ
イプ２１を介して連結されている。

【００２４】エンジン１の第１ウォータージャケット２
には、第６冷却水通路２３の一端が接続され、第６冷却
水通路２３の他端は、上記第４冷却水通路２２に接続さ
れている。よって、第６冷却水通路２３とラジエータ４
とは、間接的に連通されている。

【００２５】上記各バルブは、図２に示すように、エン
ジン冷却水の温度を検知する水温センサー２４と、吸気
負圧を検知する圧力センサー２５と、エンジンの回転数
を検知するクランク角センサー２６と、エンジン１を始
動させるイグニッション２９とからの信号が、ＥＣＵ３
０に入力された後、ＥＣＵ３０により開閉制御される。

【００２６】エンジン１停止時で、長時間経過した状態
は、第２ウォータージャケット３内の冷却水が、回収タ
ンク１５内に回収され、第１ウォータージャケットのみ
に冷却水が導入されている状態である。上記状態から、
エンジン１をスタートさせる。

【００２７】イグニッション２９が、ＯＮ信号をＥＣＵ
３０に送ると、第１バルブ１０、第２バルブ１４、第５
バルブ２７が開弁し、第４バルブ１８が閉弁するよう
に、ＥＣＵ３０内にてスタンバイされる。また、第６バ
ルブ３１は、ある設定時間経過後（第２ウォータージャ
ケットへ流入する冷却水が、回収タンク１５内から抜け
る時間経過後）閉弁される。

【００２８】そして、エンジン冷却水の温度が設定水温
以上（ここでは６０℃とする）、吸気負圧が設定圧力以
上（ここでは−３００mmHgとする）、エンジン回転数が
設定回転数以上（ここでは４０００rpm とする）のすべ
ての条件が満たされると、第１バルブ１０、第２バルブ
１４、第５バルブ２７は、すべて開弁し、第４バルブ１
８は、閉弁し、第２ウォータージャケット３内に、エン
ジン冷却水が流入し、エンジン１を冷却する。この時、
第１バルブ１０のみの開弁速度が遅くなるように、すな
わち、バルブの開度が徐々に大きくなるように、ＥＣＵ
３０にて制御される。また、上記設定回転数は、エンジ
ン１の暖機終了時間経過後は、常時バルブが開弁するよ
うに低く設定される（ここでは４０００rpm →８００rp
m とする）。上記暖機終了時間は、タイマーにてＥＣＵ
３０内で設定されている。

【００２９】また、回収タンク１５の側壁に設けられた
レベルセンサー２８にて、回収タンク１５内の冷却水の
水位が検知され、水位を検知したときは、ＥＣＵ３０に
信号を送り、第５バルブ２７を閉弁するように制御され
る。（図３参照）

【００３０】上記条件が満たされない時は、第１バルブ
１０、第２バルブ１４、第５バルブ２７は、すべて閉弁
し、第４バルブ１８は、開弁するため、第２ウォーター
ジャケット３内には、エンジン冷却水が流入せず、エン
ジン１の暖機が促進される。また、第１ウォータージャ
ケット２は、非常に熱くなるエンジン１の高温部１ａ内
に形成されているため、常時エンジン冷却水を循環さ
せ、冷却を促進する。

【００３１】サーモスタット１２は、エンジン冷却水
が、ある設定温度（ここでは８２℃とする）以上になっ
たら、エンジン冷却水をラジエータ４に循環させるよう
に開弁し、エンジン冷却水を冷却させる。水温が６０℃
以下のときは、冷却水の流れは、図５に示すＡライン循
環とされる。

【００３２】水温が６０℃以上８２℃以下のときで、上
記設定圧力と上記設定回転数とのうち、どちらか一方が
設定値以下のときは、冷却水の流れは、上記Ａライン循
環とされる。

【００３３】水温が６０℃以上８２℃以下のときで、上
記設定圧力と上記設定回転数との両方の条件を満たした
ときは、冷却水の流れは、上記Ａライン循環と図６に示
すＢライン循環との両方の流れとされる。

【００３４】水温が８２℃以上のときで、上記設定圧力
と上記設定回転数とのうち、どちらか一方が設定値以下
のときは、冷却水の流れは、図８に示すＤライン循環と
される。

【００３５】水温が８２℃以上のときで、上記設定圧力
と上記設定回転数との両方の条件を満たしたときは、冷
却水の流れは、上記Ａライン循環と上記Ｂライン循環と
図７に示すＣライン循環とされる。

【００３６】復路６を通過して、気水分離タンク１１に
入るエンジン冷却水は、ここで空気と分離され、分離さ
れた空気は、パイプ２１を通過してサブタンク１９から
大気へ放出される。

【００３７】エンジン停止後、すなわち、イグニッショ
ン２９が、ＯＦＦ信号をＥＣＵ３０に送ると、第１バル
ブ１０、第２バルブ１４、第５バルブ２７が閉弁し、第
４バルブ１８が開弁されるように、ＥＣＵ３０にて制御
される。また、第６バルブ３１は、開弁される。

【００３８】また、すぐに、第２ウォータージャケット
３からエンジン冷却水を抜くと、エンジン３が焼き付く
おそれがあるため、ある程度水温が下がってからエンジ
ン冷却水を抜くように（圧力が下がってからバルブを開
くように）、第３バルブ１７の設定圧力（該設定圧力〉
大気圧）が、設定されている。該設定圧力に達すると第
３バルブ１７が開弁し、第２ウォータージャケット３内
のエンジン冷却水が、回収タンク１５内に回収される。
次に本発明の第２実施例について説明する。

【００３９】第２実施例は図９に示す構造をしている。
図１と比較して、第６冷却水通路２３途中に第４制御装
置としての第７バルブ３２と、該第７バルブ３２と回収
タンク１５とを連通する第５冷却水通路３３とが追加さ
れている。

【００４０】第７バルブ３２は、三方バルブであり、第
１バルブ１０と第２バルブ１４とが閉弁されているとき
（第２ウォータージャケット３に冷却水が供給されない
とき）は、第１ウォータージャケット２を通過した冷却
水は、第７バルブ３２を通過後、第５冷却水通路３３を
通って、回収タンク１５に入る。第１バルブ１０と第２
バルブ１４とが開弁されているとき（第２ウォータージ
ャケット３に冷却水が供給されるとき）は、第１ウォー
タージャケット２を通過した冷却水は、第７バルブ３２
を通過後、第６冷却水通路２３を通って、第４冷却水通
路２２に連通する。

【００４１】よって、第２ウォータージャケット３に冷
却水が供給されないとき、回収タンク１５内の冷却水
が、第１ウォータージャケット２を通過した暖かいエン
ジン冷却水により暖められる。第１ウォータージャケッ
ト２内には、エンジン冷却水が常時導入され、高温部１
ａ冷却する。

【００４２】次に、回収タンク１５から第２ウォーター
ジャケット３に冷却水が供給されるとき、上記暖められ
た冷却水が、第２ウォータージャケット３に入る。よっ
て、第１ウォータージャケット２と第２ウォータージャ
ケット３とが冷却される。

【００４３】上記作動のため、第５バルブ２７は、イグ
ニッション２９が、ＯＮ信号をＥＣＵ３０に送ったとき
（エンジン始動時）開弁し、イグニッション２９が、Ｏ
ＦＦ信号をＥＣＵ３０に送ったとき（エンジン停止時）
閉弁される。

【００４４】本実施例によれば、ある設定温度（６０
℃）以下では、回収タンク１５内のエンジン冷却水を低
温部１ｂの第２ウォータージャケット３に流入させず
に、上記高温部１ａの第１ウォータージャケット２のみ
にエンジン冷却水を流入させ、上記設定温度以上では、
回収タンク１５内の冷却水を低温部１ｂの第２ウォータ
ージャケット３に流入させるとともに、高温部１ａの第
１ウォータージャケット２にエンジン冷却水を流入させ
るように上記各バルブを制御しているため、エンジン１
の暖機を促進することができ、燃費向上、エミッション
の改善を図ることができる。

【００４５】また、回収タンク１５内のエンジン冷却水
を、上記低温部１ｂの第２ウォータージャケット３へ供
給する際に、上記第１バルブ１０の開度を徐々に大きく
なるようにしているため、第２ウォータージャケット３
にエンジン冷却水が少しずつ流入することとなり、既存
の構造を利用しつつ、バルブ制御を少し変更するだけ
で、エンジン冷却水を再びエンジン１内に導入した際
の、エンジン１の壁温の急激な低下を防止することがで
き、冷却損失の低減を図ることができる。

【００４６】また、他の方法として第２実施例の如き構
成では、あらかじめ暖められたエンジン冷却水を、暖機
が促進された第２ウォータージャケット３内に導入する
ため、上記効果と同じく、エンジン冷却水を再びエンジ
ン１内に導入した際の、エンジン１の壁温の急激な低下
を防止することができ、冷却損失の低減を図ることがで
きる。

【００４７】また、回収タンク１５は、大気と連通した
連通路２０を設け、該連通路２０途中に第６バルブ３１
を設け、該第６バルブ３１は、ある設定時間経過後（第
２ウォータージャケットへ流入する冷却水が、回収タン
ク１５内から抜ける時間経過後）閉弁するように上記第
６バルブ３１を制御しているため、冷却水回収タンクか
らエンジン１内への空気の混入を防止することができ
る。尚、本実施例では、ロータリーエンジンの実施例と
したが、本技術はレシプロエンジンにも適用することが
できる。尚、本実施例では、制御装置をバルブとした
が、他にポンプなどを用いて制御してもよい。尚、本実
施例では、温度検知をエンジン冷却水の温度で検知した
が、他に、エンジンの壁温にて検知しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却システム図である。

【図２】各弁の作動系統図である。

【図３】図１の主要部拡大図ある。

【図４】本発明の基本システムのフローチャートであ
る。

【図５】冷却水のＡライン循環を示した図である。

【図６】冷却水のＢライン循環を示した図である。

【図７】冷却水のＣライン循環を示した図である。

【図８】冷却水のＤライン循環を示した図である。

【図９】本発明の第２実施例である。

【符号の説明】

ロータリーエンジン（エンジン）…１、高温部…１ａ，
低温部…１ｂ，ラジエータ…４、第１冷却水通路…８、
第２冷却水通路…９，第１バルブ（第１制御装置）…１
０、回収タンク…１５、第３冷却水通路…１６、第４バ
ルブ（第２制御装置）…１８、連通路…２０、第４冷却
水通路…２２、第５バルブ（第３制御装置）…２７、第
６バルブ（第５制御装置）…３１、第７バルブ（第４制
御装置）…３２、第５冷却水通路（第４冷却水通路）…
３３。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン冷却水を冷却するラジエータから
   エンジンの高温部へ冷却水を流入する第１冷却水通路
   と、上記ラジエータからエンジンの低温部へ冷却水を流
   入する第２冷却水通路とを備えたエンジンの冷却装置に
   おいて、 上記第２冷却水通路途中に設けられ、かつ、上記低温部
   への冷却水の流入を制御する第１制御装置と、上記低温
   部を第３冷却水通路を介して連通する回収タンクと、上
   記第３冷却水通路途中に設けられ、かつ、エンジンが所
   定温度以下の時に低温部から回収タンクへの冷却水の流
   入を制御する第２制御装置と、上記回収タンクから上記
   低温部へ冷却水を導入する第４冷却水通路途中に設けら
   れ、かつ、回収タンクから低温部への冷却水の流入を制
   御する第３制御装置とが設けられ、上記所定温度以下で
   は、回収タンク内の冷却水を上記高温部のみに流入さ
   せ、所定温度以上では、回収タンク内の冷却水を低温部
   に流入させるとともに、高温部に冷却水を流入させるよ
   うに上記各装置を制御する制御手段を設けたことを特徴
   とするエンジンの冷却装置。
2. 【請求項２】上記各制御装置は、バルブで構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装
   置。
3. 【請求項３】上記回収タンク内の冷却水を、上記低温部
   へ供給する際、低温部における急激な温度低下を抑制す
   る抑制手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の
   エンジンの冷却装置。
4. 【請求項４】上記抑制手段は、上記高温部と回収タンク
   とを連通する第５冷却水通路と、該第５冷却水通路途中
   に設けられ、かつ、エンジンが所定温度以下の時に、高
   温部から回収タンクへの冷却水の流入を制御する第４制
   御装置とからなることを特徴とする請求項３に記載のエ
   ンジンの冷却装置。
5. 【請求項５】上記抑制手段は、回収タンク内の冷却水を
   低温部へ供給する際に、上記第２冷却水通路を開閉する
   バルブの開度を徐々に大きくする手段であることを特徴
   とする請求項３に記載のエンジンの冷却装置。
6. 【請求項６】上記回収タンクは、大気と連通した連通路
   を備え、該連通路には、回収タンク内の冷却水を上記低
   温部へ供給後、上記連通路を閉じる第５制御装置が設け
   てあることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの冷
   却装置。