JPH11107754A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の暖機及びルームヒータの立ち上げ
を促進することができる内燃機関の冷却装置を提供す
る。 【解決手段】 内燃機関の冷却装置は、ウォータジャケ
ット２とサーモスタット１４のボトムとを接続するバイ
パス管路１６を、サーモスタット１４のメインバルブ３
２に連動するボトムバイパス弁３４により開閉可能とす
る一方、バイパス管路１６に介挿されたサーモバルブ３
８を更に備えており、このサーモバルブ３８はサーモス
タット１４のメインバルブ３２の閉弁に先立ち、バイパ
ス管路を１６を開く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の冷却
媒体経路に暖房用ヒータを備えた内燃機関の冷却装置に
関する。

【０００２】

【関連する背景技術】この種の内燃機関の冷却装置は、
例えば実開昭61-178024号公報に開示されている。この
公知の冷却装置はいわゆる入口制御方式と称され、ラジ
エータ及びサーモスタットをバイパスするバイパス通路
を備え、このバイパス通路に感温型の流量制御弁が設け
られている。そして、ルームヒータからの戻り通路は流
量制御弁とサーモスタットとの間のバイパス通路に接続
されている。

【０００３】このような冷却装置によれば、内燃機関の
暖機運転時、サーモスタットは閉じた状態にあり、ウォ
ータジャケットの出口から流出した冷却水はラジエータ
をバイパスし、流量制御弁を介してウォータジャケット
の入口に戻される。この際、流量制御弁の弁開度は、バ
イパス通路内の冷却水温度により制御される。より詳し
くは、バイパス通路内冷却水温が低いとき、流量制御弁
はその冷却水の通過流量を絞り、内燃機関の暖機を促進
すると同時に、ルームヒータによる暖房効率を向上す
る。

【０００４】一方、バイパス通路内の冷却温が高くなる
と、流量制御弁はその弁開度が大となり、バイパス通路
を通じて多量の冷却水をウォータジャケットの入口に供
給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した冷却装置の場
合、内燃機関の暖機運転中において、ルームヒータに供
給される冷却水はバイパス通路を通じて循環するため、
このバイパス通路の分だけ循環経路の容積は増加する。
このため、内燃機関の暖機完了や暖房ヒータの立ち上げ
に遅れが生じ、燃費が悪化する。

【０００６】また、ウォータジャケット内の冷却水温が
高くなっても、サーモスタット及び流量制御弁は共に開
かれた状態になり、ウォータジャケットの入口に供給さ
れる冷却水はラジエータを通過した冷却水とラジエータ
をバイパスした冷却水とが混合したものとなり、ラジエ
ータはその冷却能を十分に発揮することができない。こ
の発明は、上述した事情に基づいてなされたもので、そ
の目的とするところは、内燃機関の暖機機能、暖房用ヒ
ータのヒータ機能及びラジエータの冷却機能を共に向上
させることができる内燃機関の冷却装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、この発明
の内燃機関の冷却装置によって達成され、この冷却装置
は、前述したバイパス通路にサーモスタットの開動作に
連動して閉作動するボトムバイパス弁及びこのボトムバ
イパス弁の上流側にてバイパス通路を開閉する開放手段
を備え、暖房用ヒータからの冷却媒体はサーモスタット
の下流側に戻されている。（請求項１）。

【０００８】開放手段は、内燃機関の暖機運転時、バイ
パス通路を完全又は実質的に閉じており、冷却媒体はバ
イパス通路を通過することなく、冷却媒体ジャケットと
暖房用ヒータとの間にて循環し、内燃機関の暖機及び暖
房用ヒータの立ち上げをそれぞれ促進する。この後、冷
却媒体の温度が更に上昇すると、開放手段は、サーモス
タットの開弁動作、つまり、ボトムバイパス弁の閉弁と
同時又はその前の段階で、バイパス通路を開き、サーモ
スタットに向けて冷却媒体ジャケット内の冷却媒体が供
給される。

【０００９】冷却媒体の温度が更に上昇し、サーモスタ
ットが全開状態になると、ボトムバイパス弁はバイパス
通路を完全に閉じる。この場合、冷却媒体ジャケット内
の冷却媒体がバイパス通路を通じて冷却媒体ジャケット
の入口側に戻されることはなく、その分、ラジエータ内
を流れる冷却媒体の通過量が増加する。開放手段は、冷
却媒体ジャケットの出口部での冷却媒体の温度に基づい
て開弁するサーモバルブであるか（請求項２）、また
は、そのサーモバルブの代わりに電磁弁を設け、この電
磁弁を冷却媒体ジャケット内の冷却媒体の温度に基づき
開弁させることで実現される（請求項３）。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、内燃機関は冷
却媒体ジャケット、即ち、ウォータジャケット２を備え
ており、このウォータジャケット２はジャケット入口４
及びジャケット出口６を有している。図１中、ウォータ
ジャケット２内の円は内燃機関の気筒を表している。

【００１１】ジャケット出口６からは循環管路８が延び
ており、この循環管路８はジャケット入口４に接続され
ている。ジャケット入口４にはウォータポンプ１０が配
置されており、このウォータポンプ１０はウォータジャ
ケット２内の冷却媒体、即ち、冷却水を強制的に循環さ
せる。循環管路８には、ジャケット出口６側から熱交換
器型のラジエータ１２、ボトムバイパス弁付きのサーモ
スタット１４が順次介挿されている。

【００１２】また、ジャケット出口６からはバイパス通
路１６が延びており、このバイパス通路１６はサーモス
タット１４のケーシング１８に接続されている。更に、
ジャケット出口６からはヒータ通路２０が延びており、
このヒータ通路２０はサーモスタット１４とジャケット
入口４との間における循環管路８の部位に接続されてい
る。ヒータ通路２０にはルームヒータ２２が介挿されて
おり、このルームヒータ２２はラジエータ１２と同様に
熱交換器型であって、車室内暖房に使用される。また、
ヒータ通路２０にはルームヒータ２２の上流に位置して
開閉弁２４が介挿されており、この開閉弁２４は手動型
の弁であるか、又は、オートエアコンにより制御される
電磁弁である。

【００１３】また、ヒータ通路２０からはパイロット通
路２６が延びており、このパイロット通路２６は内燃機
関のスロットルボディ２８を経て、ヒータ通路２０の接
続部よりも下流側にて循環管路８に接続されている。ス
ロットルボディ２８はアイドルスピード制御弁（図示し
ない）を有し、このアイドルスピード制御弁はその弁開
度が制御されることで、内燃機関のアイドル回転数を安
定させる。

【００１４】図２に示されているように、ボトムバイパ
ス弁付きのサーモスタット１４は、そのケーシング１８
内が循環管路８の上流側に接続された導入室１５と、循
環管路８の下流側に接続された感温室１７とに区画され
ており、これら導入室１５と感温室１７との間の連通
は、公知のように感温媒体としてのワックス３０の伸縮
を利用したメインバルブ３２によりコントロールされる
ようになっている。そして、サーモスタット１４は上述
のメインバルブ３２に加え、このメインバルブ３２の動
きに連動するボトムバイパス弁３４を更に備えており、
このボトムバイパス弁３４は、前述した感温室１７とバ
イパス通路１６との間の接続部、即ち、弁口３６を開閉
可能となっている。具体的には、メインバルブ３２が閉
じているとき、ボトムバイパス弁３４は弁口３６を大き
く開いており、これに対し、メインバルブ３２が開かれ
たとき、ボトムバイパス弁３４は弁口３６を閉じる。

【００１５】更に、図１に示されているようにバイパス
通路１６にはジャケット出口６側に位置してサーモバル
ブ３８が介挿されており、このサーモバルブ３８は上述
したサーモスタット１４のメインバルブ３２と同様なバ
ルブから構成されている。即ち、サーモバルブ３８はジ
ャケット出口６内の冷却水温、つまり、ルームヒータ２
２に供給される冷却水温を感知する感温部を有し、その
冷却水温が高いと開かれ、これに対し、冷却水温が低い
と閉じられる。なお、サーモバルブ３８の閉弁状態は、
ジャケット出口６からバイパス通路１６への僅かな流量
の冷却水の流出を許容するものであってもよい。

【００１６】上述した冷却装置の作動を以下に説明す
る。 冷態時 今、内燃機関が冷態状態にあるとき、サーモスタット１
４はそのメインバルブ３２（図２参照）を閉じる一方、
そのボトムバイパス弁３４を完全に開いており、そし
て、サーモバルブ３８は閉じている。そして、ここで
は、ルームヒータ２２の使用を前提にしており、それ
故、開閉弁２４は開かれた状態にある。

【００１７】このような冷態時にあって内燃機関が始動
されると、ウォータポンプ１０はジャケット入口４から
ウォータジャケット２内に冷却水を流入させる一方、ジ
ャケット出口６から冷却水を流出させる。このとき、サ
ーモスタット１４のメインバルブ３２は閉じているの
で、ジャケット出口６からの冷却水がラジエータ１２に
向けて流れることもはなく、また、バイパス通路１６に
流出することもない。それ故、ジャケット出口６からの
冷却水は主としてヒータ通路２０を通じてルームヒータ
２２に供給され、このルームヒータ２２を通過した後の
冷却水はサーモスタット１４よりもジャケット入口４側
の循環管路８に戻される。

【００１８】つまり、内燃機関の冷態時、冷却水はウォ
ータジャケット２とルームヒータ２２及びスロットルボ
ディ２８との間を循環するだけであり、冷却水の温度は
速やかに上昇する。それ故、内燃機関の暖機が促進さ
れ、その暖機運転を速やかに完了させることができ、燃
費の向上を図ることができる。このとき、ルームヒータ
２２への冷却水の流入量は、バイパス通路１６への冷却
水の流入が阻止されている分だけ増加する。それ故、ル
ームヒータ２２の立ち上げが迅速になるばかりでなく、
そのヒータ能力が十分に引き出され、車室内の暖房を効
果的に行うことができる。

【００１９】なお、ルームヒータ２２内での熱交換によ
り熱が奪われた冷却水は循環管路８に戻され、ジャケッ
ト入口４を通じてウォータジャケット２内に流入する。 暖機中 ルームヒータ２２に供給される冷却水が十分な温度（例
えば５０〜６０℃程度）にまで上昇すると、サーモバル
ブ３８はそのジャケット出口６の感温部にてルームヒー
タ２２への冷却水温を感知することで開かれ、これによ
り、ジャケット出口６からの冷却水の一部はバイパス通
路１６内にも流出する。この冷却水はバイパス通路１６
及び弁口３６を通じてサーモスタット１４の感温室１７
内に供給され、そして、この感温室１７から循環管路８
の下流側に戻される。

【００２０】この後、サーモスタット１４のワックス、
即ち、その感温部はウォータジャケット２内の冷却水温
を十分に感知することができる。このようにしてバイパ
ス通路１６を通じて冷却水が流れると、その分、ルーム
ヒータ２２への冷却水の供給量が低下する。しかしなが
ら、この時点では、その冷却水温は十分に高いので、ル
ームヒータ２２は十分にその機能を発揮することができ
る。

【００２１】暖機完了後 サーモスタット１４の感温室１７を通過する冷却水の温
度がそのメインバルブ３２の開弁温度（例えば７０〜８
０℃程度）を越えると、メインバルブ３２は開弁方向に
作動され、これに連動してボトムバイパス弁３４は閉弁
方向に作動される。

【００２２】このようにしてメインバルブ３２が開かれ
ることで、ジャケット出口６からの冷却水はラジエータ
１２に向けても流れ、そして、その冷却水はラジエータ
１２内にて熱交換により冷却され、サーモスタット１４
の導入室１５を通じて感温室１７に流入する。一方、メ
インバルブ３２が開かれると、その分、ボトムバイパス
弁３４はバイパス通路１６の弁口３６を絞り、バイパス
通路１６からサーモスタット１７の感温室１７に流入す
る冷却水の流量を絞る。それ故、感温室１７内では、ラ
ジエータ１２側からの温度の低い冷却水とウォータジャ
ケット２側からの温度の高い冷却水が混合され、この混
合冷却水がジャケット入口４側に戻される。

【００２３】感温室１７内の温度、即ち、混合冷却水の
温度がメインバルブ３２の開弁温度よりも更に上昇する
と、メインバルブ３２の弁開度が更に増加されるのに対
して、ボトムバイパス弁３４の弁開度は更に減少され、
そして、最終的には、ボトムバイパス弁３４は弁口３
６、即ち、バイパス通路１６を完全に閉じる。この結
果、サーモスタット１４の感温室１７にはラジエータ１
２側からの冷却水の流入量が増加し、ジャケット入口４
に流入する冷却水の温度が低下される。

【００２４】上述したようにしてメインバルブ３２及び
ボトムバイパス弁３４の弁開度が感温室１７内の温度に
より制御される結果、ウォータジャケット２内の冷却水
は所望の温度に安定して維持される。ウォータジャケッ
ト２内の冷却水の温度が設定値よりも高くなり過ぎる
と、サーモスタット１４のメインバルブ３２は全開する
一方、そのボトムバイパス弁３４はバイパス通路１６を
完全に閉じる。それ故、ウォータジャケット２内の冷却
水がバイパス通路１６を通じて循環管路８内に戻される
ことはなく、ラジエータ１２内を流れる冷却水の通過量
が増加し、ラジエータ１２にその冷却能を十分に発揮さ
せることができる。従って、ウォータジャケット２内に
冷たい冷却水が多量に供給され、ウォータジャケット２
内の冷却水温は所望の温度に速やかにコントロールさ
れ、内燃機関の過熱が確実に防止される。

【００２５】この場合、サーモスタット１４の感温室１
７内の温度もまた速やかに低下するので、メインバルブ
３２及びボトムバイパス弁３４は閉弁方向及び開弁方向
にそれぞれ作動し、サーモスタット１４の感温室１７内
にウォータジャケット２内の冷却水がバイパス通路１６
を通じて流入する。この結果、サーモスタット１４のメ
インバルブ３２が全開状態に長期に亘って維持されるこ
ともなく、内燃機関の過冷もまた防止される。

【００２６】この発明は上述した一実施例に制約される
ものではない。例えば、サーモバルブ３８は、サーモス
タット１４のメインバルブ３２の開弁と同時、又は、そ
の直前に開かれるものであってもよい。また、サーモバ
ルブ３８に代えて、図３に示されているようにバイパス
通路１６に介挿し、この電磁弁４０の開閉を感温制御部
４２からの制御信号により制御するようにしてもよい。
この場合、感温制御部４２は、ウォータジャケット２内
の冷却水の温度を任意の位置にて検出する水温センサ
（図示しない）と、この水温センサからの検出信号、即
ち、冷却水の温度に基づき、電磁弁４０に向けて制御信
号を出力する制御回路から実現することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１〜３の内燃
機関の冷却装置によれば、サーモスタットに対しボトム
バイパス弁に加えて、開放手段、具体的にサーモバルブ
又は冷却媒体の温度で開閉される電磁弁を備えているの
で、これらボトムバイパス弁と開放手段の開閉作動を組
み合わせることにより、内燃機関の暖機を促進できる一
方、内燃機関の始動からの暖房用ヒータの立ち上げを迅
速に行え、ヒータ能力の向上を図ることができる。更に
は、冷却媒体が高温になった場合、ボトムバイパス弁が
バイパス通路を閉じる結果、ラジエータにおける冷却媒
体の通過流量が増加し、ラジエータはその冷却能力を十
分に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の冷却装置を示した概略構成図であ
る。

【図２】ボトムバイパス弁付きサーモスタットの断面図
である。

【図３】バイパス通路の開閉する弁機構の変形例を示し
た図である。

【符号の説明】

２ ウォータジャケット ８ 循環管路 １２ ラジエータ １４ サーモスタット １６ バイパス通路 ２２ ルームヒータ ２６ ヒータ通路 ３４ ボトムバイパス弁 ３８ サーモバルブ ４０ 電磁弁 ４２ 感温制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のラジエータと冷却媒体ジャケ
   ットの入口との間に設けられたサーモスタットと、 前記冷却媒体ジャケットの出口から前記ラジエータ及び
   前記サーモスタットの双方をバイパスして延び、冷却媒
   体ジャケット内の冷却媒体を前記サーモスタットの感温
   部を介して、前記サーモスタットの下流側に導くバイパ
   ス通路と、 前記サーモスタットの開作動に連動して前記バイパス通
   路の閉じる方向に作動するボトムバイパス弁と、 前記冷却媒体ジャケットと前記サーモスタットの下流側
   との間を接続するヒータ通路に介挿された暖房用ヒータ
   と、 前記ボトムバイパス弁よりも上流位置にて前記バイパス
   通路の開閉を行い、前記ボトムバイパス弁の閉作動に先
   立ち、開作動する開放手段とを具備したことを特徴とす
   る内燃機関の冷却装置。
2. 【請求項２】 前記開放手段は、前記バイパス通路に設
   けられ、前記冷却媒体ジャケットの出口部での冷却媒体
   の温度により開弁するサーモバルブであることを特徴と
   する請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記開放手段は、前記バイパス通路に設
   けられた電磁弁と、前記冷却媒体ジャケット内の冷却媒
   体の温度を感知し、前記電磁弁に開弁信号を出力する感
   応制御部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の
   内燃機関の冷却装置。