JPS60135621A - 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】 （技術分野） この発明は、液冷式内燃機関の冷却装置で、特にシリン
ダヘッドのウォータジャケットを流れる冷却液の温度と
シリンダブロックのウォータジャケットを流れる冷却液
の温度とを個別に制御できる冷却液の通路構造を有した
ものの改良に関する。

（従来技術） 従来、この種の冷却装置としては、例えば第１図及び第
２図（４）、　（Ｂ）　、　（Ｃ’）に示すようなもの
がある（特開昭５８−８２２２号公報参照）。

図において、１は機関本体でシリンダヘッド２とシリン
ダブロック３とを有している。シリンダヘッド２とシリ
ンダブロック３には各々ウォータジャケット４及び５が
個別に設けられ、これらウォータジャケット内を冷却液
（以下、冷却水という）が互に独立して貫流するように
なっている。

ウォータジャケット４はその人口６をウオータポンプ１
０の吐出ポートに接続され、またウォータジャケット５
はその人口８をもう−っのウォータポンプ１１の吐出ポ
ートに接続されている。

クォータポンプ１０の吸入ポートは導管１２゜１３及び
１４を経てウォータジャケット５の出口９に接続されて
いる。ウォータポンプ１１の吸入ポートは導管１５．１
６及び１７を経てウォータジャケット４の出ロアに接続
されている。

また、ウォータポンプ１ｏの吸入ポートは導管１２及び
１８を経てラジェータ１９の出口２ｏに接続されている
。

ラジェータ１９はその人口２１を導管２２及び１７を経
てウォータジャケット４の出ロアに接続されている。ウ
ォータジャケット５の出口９は導管１４．２３及び１５
を経てウォータポンプ１１の吸入ポートに接続されてい
る７、 導管１３の途中には制御弁２４が、また導管１８の途中
には制御弁２５が各々設けられている。この制御弁２４
及び２５は後述する制御回路２６によシその作動を制御
されて開閉するようになっている。また導管２３の途中
には絞や要素２７が設けられている。

制御回路２６は、導管１５に取シ付けられた温度センサ
２８が検出する冷却水温度に応じてその温度が第一の所
定値、例えば８０℃以下である時には制御弁２４を開弁
じ、制御弁２５を閉弁し、上記温度が上記第一の所定値
とこれより高い第二の所定値、例えば８０℃〜９０℃の
範囲である時には制御弁２４を閉弁し、制御弁２５を開
弁じ、また上記温度が上記第二の所定値以上である時に
は制御弁２４を部分量とし、制御弁２５全開弁するよう
になっている。

従って、上記冷却水温が例えば８０℃以下の暖機時には
、第２図■の実線で示したような第一の循環経路Ａが形
成され、冷却水がラジェータ１９で冷却されずにシリン
ダヘッド２及びシリンダブロック３の各ウォータジャケ
ット４，５間を循環し、暖機が促進される。　” 次に、冷却水温が例えば８０℃〜９０℃の範囲まで上昇
する暖機後には、第２図（Ｂ）の実線で示したような第
二の循環経路Ｂと第三の循環経路Ｃとが形成され、シリ
ンダヘッド２及びシリンダブロック３の各ウォータジャ
ケット４．５には冷却水が個別に循環されると共に、シ
リンダヘッド２側にはラジェータ１９で冷却された低温
の冷却水が循環される。これによシ、シリンダヘッド２
は強冷却となってノッキングの発生が回避される一方、
シリンダブロック３は弱冷却となって摩擦損失等が低減
される（潤滑油粘度の低下によシ）。

最後に、冷却水温が例えば９０℃以上まで上昇する機関
高温時には、第２図（０の実線及び鎖線で示したような
第四の循環経路りが形成され、シリンダブロック３のウ
ォータジャケット５にもラジェータ１９で冷却された冷
却水がシリンダヘッド２のウォータジャケット４を経て
循環し、シリンダブロック３の過熱が防止される。

このようにして、機関本体１ができるだけ効果的に冷却
されて、燃費低減と出力の向上等がはかれるのである。

ところが、このような従来の冷却装置にあっては、暖機
後の冷却水の循環経路が第２図（Ｂ）で示したように、
シリンダヘッド２側とシリンダブロック３側とが別個の
循環経路（第二及び第三の循環経路Ｂ、Ｃ参照）であり
、シリンダブロック３側の冷却水はラジェータ１９で冷
却されないようになっていたため、シリンダブロック３
側の冷却水温が上昇しやすく、上昇すると第２図Ｃ）で
示したような高温時の循環経路（第四の循環経路り参照
）に切り替シ、この切替υでシリンダブロック３側に冷
たい冷却水が供給されるとまた第２図の）で示した暖機
後の循環経路に戻るという冷却水温制御のハンチングを
起こすという問題点があった。

また、高温時において、当該状態時の循環経路が冷却水
の一部だけがシリンダブロック３の冷却に使われ、残シ
の一部はシリンダブロック３を冷却せずにラジェータ１
９とシリンダヘッド２間で循環するようになっていたた
め、高負荷時にはシリンダブロック３側の冷却水が不足
し、シリンダブロック３が過熱するという恐れもあった
。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、暖機後における冷却液温制御のハンチングと
高温、高負荷時におけるシリンダブロックの過熱を効果
的に防止できる冷却装置を提供することを目的とする。

（発明の構成並び忙作用） 上記目的を達成するために、この発明では内燃機関の液
冷式の冷却装置において、冷却液を圧送するクォータポ
ンプを有し、冷却液をシリンダブロックのウォータジャ
ケット、ラジェータ及びシリンダヘッドのウォータジャ
ケットの順で循環させる循環経路を設けると共に、シリ
ンダブロックのウォータジャケットから吐出された冷却
液をラジェータをバイパスしてシリンダヘッドのウォー
タジャケットへ供給するバイパス通路と、同じくブロッ
ク吐出冷却液金再びシリンダブロックのウォータジャケ
ットの入口側に戻すブロック循環通路を設ける一方、上
記循環経路のパイノヤス通路及びブロック循環通路の分
岐部に、シリンダヘッドのウォータジャケットへ供給さ
れる冷却液の温度の上昇に応じて、上記バイパス通路を
流れる冷却液量を減らすと同時に上記ブロック循環通路
とラジェータへの循環通路を流れる冷却液量を増やす分
配制御弁を設けるように構成される。

これによれば、上述した冷却液温度が低い暖機時には、
分配制御弁によシバイパス通路を流れる冷却液量は増大
される一方ブロック循環通路とラジェータへの循環通路
を流れる冷却液量が減少され、冷却液のほとんどがラジ
ェータで冷却されずにシリンダブロック及びシリンダヘ
ッドの各ウォータジャケット間を循環することになシ、
暖機が促進される。

次に、冷却液温度が上昇する暖機後には、分配制御弁に
よシ今度はパイノ４ス通路の冷却液量は減少される一方
、ブロック循環通路及びラジェータへの循環通路の冷却
液量が増大される。

これによシ、シリンダヘッドのウォータジャケットには
、ラジェータで冷却された低温の冷却液が供給されるこ
とになシ、シリンダヘッドが強冷却されてノッキングの
発生等が回避される。一方、シリンダブロックのウォー
タジャケットには、シリンダヘッドを冷却して昇温され
た冷却液とブロック循環通路からのラジェータで冷却さ
れない冷却液とが合流して供給されることになシ、シリ
ンダブロックが弱冷却されて摩擦損失等が低減される。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３図及び第４図において、３０は機関本体でシリンダ
ヘッド３１とシリン／　ｆ　ｏツク３２とを有している
。シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２には各々
ウォータジャケット３３及び３４が個別に設けられる。

ウォータジャケット３４は、その人口３５をクォータポ
ンプ３６の吐出ポートに接続されると共に、このウォー
タポンプ３６の吸入ポートは導管３７．３８を経てウォ
ータジャケット３３の出口３９に接続される。

一方、上記ウォータジャケット３４の出口４０は導管４
１及びラジェータ入口通路４２を経てラジエ―り４３０
入口４４に一接続されると共に、このラジェータ４３の
出口４５拡ラジェータ出口通路４６及び導管４７を経て
ウォータジャケット３３０入口４８に接続される。

また、上記導管４１とラジェータ入口通路４２の接続部
には、まず２４７９７通路４９が分岐され、ウォータジ
ャケット３４から吐出された冷却液（以下、冷却水とい
う）をラジェータ４３をパイ／臂スしてウォータジャケ
ット３３側に供給するようになっている。つまシ、バイ
パス通路４９の下流側端部がラジェータ出口通路４６と
導管４７の接続部に合流接続されるのである。更に、上
述した接続部にはブロック循環通路５１が分岐され、同
じくブ日ツク吐出冷却水を再びクォータジャケット３４
側に戻すようになっている。つまシ、ブロック循環通Ｗ
ｌＩ５１の下流側端部がウォータポンプ３６の吸入ポー
トに継がる導管３７と３８の接続部に合流接続されるの
である。

そして、上述した各通路４９．５１の分岐部（ラジェー
タ出口通路４６と導管４７の接続部も一体面に含むよう
にして）には、ウォータジャケット３３の入口４８部附
近の冷却水温度に応じて各通路４９．５１及び４２等へ
の冷却水量を分配制御するサーモワックスタイプの分配
制御弁５３が設けられる。

この分配制御弁５３は第４図囚、■）に示したように、
その弁ハウジング５４の内部に、導管４１が接続される
ポート５５とラジェータ入口通路４２及びブロック循環
通路５１が接続されるポート５６との合流部（弁室）５
７と、ラジェータ出口通路４６が接続されるポート５８
と導管４７が接続されるポート５９との合流部（弁室）
６０を連通するようにして、前述したパイノ４ス通路４
９が一体的に形成される。

更に分配制御弁５３は、上記ポー）５６　、５８及びパ
イノ４ス通路４９に位置して三つの弁座６１〜６３が同
軸線上にタンデムに形成されると共に、これらの弁座６
１〜６３に接離自由な同じく三つの弁体６４〜６６が、
合流部６Ｏに位置して設けられたサーモワックスＷ内蔵
のシリンダ６７にロッド６８等を介して一体的に連動す
るように設けられ、上述したポー）５６．５８及びパイ
Ａ’ス通路４９を開閉するようになっている。

そして、合流部６０（ウォータジャケット３３の入口４
８部附近）の冷却水温が設定値（例えば６０℃）以下で
はサーモワックスＷは膨張せず、従ってシリンダ６７及
びこれと結合する三つの弁体６４〜６６は第４図囚の位
置にちゃ、バイパス通路４９は開かれる一方ポート５６
及び５８は閉じられる。

反対に、上述した冷却水温が設定値を超えると、サーモ
ワックスＷが膨張しその内側に収納されたコ９ムＧを押
し縮めることから、シリンダ６７及びこれと結合する三
つの弁体６４〜６６が弁スプリング６９力に抗して弁フ
ランジ７０に一端がｆＥｉＮされたピストン７１上を図
中下方に移動（リフト）し始め、やがて第４図（Ｂ）の
ように位置して、今度はバイパス通路４９が閉じられる
一方ポート５６及び５８が開かれるようになっている。

このような構成のため、上述した合流部６０の冷却水温
が例えば６０℃以下の暖機前には、サーモワックスＷが
膨張しないことから、前述したようにポート５５及び５
８が閉じられる一方ノ々イパス通路４９が開かれる。

これによシ、ウォータポンプ３６から吐出された冷却水
がシリンダブロック３２のウォータジャケット３４から
バイパス通路４９ｔ″通って直接シリンダヘッド３１の
ウォータジャケット３３に供給される循環経路Ｅ（第４
図■参照）が形成され、ラジェータ入口通路４２及びブ
ロック循環通路５１へは循環されない。

このように冷却水がラジェータ４３で冷却されずにヘッ
ド用ウォータジャケット３３とブロック用ウォータジャ
ケット３４間でのみ循環されるため、熱の損失がなく暖
機が促進される。

次に、暖機後において上述した冷却水温が上昇し例えば
６０℃を越えると、今度はサーモワックスＷが膨張する
ことから、弁体６４〜６６が前述したように移動し、ラ
ジェータ入口通路４２及びブロック循環通路５１へ冷却
水を循環させ始めると共にパイ／ｅス通路４９の冷却水
量を減らし始め、やがてはポート５６及び５８ｆ：全開
する一方、ノ々イノ母ス通路４９を全閉する（第５図及
び第６図に示した弁リフト特性及び各通路の流量特性参
照）。

これにより、ウォータポンプ３６から吐出され九冷却水
がシリンダブロック３２のウォータジャケット３４から
ラジェータ入口通路４２を通ってラジェータ４３に送ら
れ、ここからラジェータ出口通路４６′ｆ：通ってシリ
ンダヘッド３１のウォータジャケット３３に供給される
循環経路Ｆ（第４図（Ｂ））が形成されると共に、ブロ
ック吐出冷却水の一部がブロック循環通路５１を循環す
る。

このようにして、シリンダヘッド３１のウォータジャケ
ット３３には、ラジェータ４３で冷却された低温の冷却
水が供給されるので、シリンダヘッド３１が強冷却され
てノッキングの発生等が回避すれる。一方、シリンダブ
ロック３２のウォータジャケット３４には、シリンダへ
ラド３１を冷却して昇温された冷却水とブロック循環通
路５１からのラジェータ４３で冷却されない比較的高温
の冷却水とが合流して供給されるので、シリンダブロッ
ク３２が弱冷却されて摩擦損失等が低減される（第７図
に示し九冷却水温特性参照尚、図中ａはシリンダヘッド
入口水温特性、ｂはシリンダブロック入口水温特性、Ｃ
は後述する第２実施例のシリンダブロック入口水温特性
である。）。

そして、本実施例では、上述した分配制御弁５３の感温
部即ちシリンダ６７がヘッド用ウォータジャケット３３
の入口４８附近の合流部に配設されているので、ヘッド
用ウォータジャケット３３に流入する冷却水の温度は常
に最適な所定値にフィードバック制御され、上述した作
用効果に加えてシリンダヘッド３１の過冷却等が防止さ
れる。

また、本実施例では暖機後によっても、ブロック用ウォ
ータジャケット３４を経由しない循環経路は存在しない
ので、換言すれば冷却水の全量が上記ジャケット３４の
冷却に使用されるので、従来例のように高負荷時に上記
ジャケット３４を流れる冷却水が不足してシリンダブロ
ック３２が過熱するという恐れはない。

更に、高温時において従来例のよう忙循環系路が所定の
温度を境ＫＯＮ−ＯＦＦ的に切換わるということがない
ので、冷却水温制御のハンチングも防止できる。

次に、第８図はこの発明の第２実施例を示したものであ
る。

これは、第４図（Ｂ）における循環経路Ｆに対するブロ
ック循環通路５１の下流側端部の合流部に、分配制御弁
５３と同様のサーモワックスタイプのブロック循環制御
弁８０を設け、高温時には上記循環通路５１を遮断して
冷却水の全量が循環経路Ｆを循環するようにした例であ
る。

つまり、上述した合流部の冷却水温が例えば９０℃を越
えると、弁ハウジング８１に支持された弁フランジ８２
にその一端が固着されたピストン８３上をシリンダ８４
及びこれと一体の弁体８５．８６が図中下方に移動し始
め、やがて冷却水温が例えば９８℃に達すると第８図の
ように位置して、ブロック循環通路５１と通じるポート
８７を全閉する一方導管３８と通じるポート８８を全開
する。

これにより、導管３７と通じるポート８９を介して冷却
水の全量が循環経路Ｆを循環するのである（第６図及び
第７図に示した冷却水の流量及び温度特性参照）。

これによれば、高温時にシリンダブロック３２を十分冷
却できるという利点がある。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、シリンダブロッ
ク、ラジェータ、シリンダヘッドの順で冷却液を循環さ
せる循環経路のラジェータ２４７４１２通路及びブロッ
ク循環通路の゛分岐部に、シリンダヘッドへ供給される
冷却液温度の上昇に応じて、上記バイパス通路を流れる
冷却液量を減らすと同時に上記ブロック循環通路とラジ
ェータへの循環通路を流れる冷却液量を増やす分配制御
弁を設けるようにしたので、暖機の促進はもとより暖機
後における冷却液温制御のノ１ンチングと、高温高負荷
時におけるシリンダブロックの過熱を効果的に防止でき
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の概略構成図で、第２図■、［Ｆ］）。 （Ｏはその作用状態を示す各々の説明図である。 第３図はこの発明の第１実施例を示す概略構成図で、第
４図（４）、＠）はその作用状態を示す各々の説明図で
ある。第５図ないし第７図は弁リフト、冷却水流量及び
冷却水温度の各々の特性図である。 第８図はこの発明の第２実施例を示す概略構成図である
。 ３６・・・ウォータポンプ、３２・・・シリンダブロッ
ク、４３・・・ラジェータ、３１・・・シリンダヘッド
、３３．３４・・・ウォータジャケット、Ｅ、、Ｆ−・
・循環経路、４９・・・バイ／４’ス通路、５１・・・
ブロック循環通路、４２・・・ラノエータ入口通路、５
３・・・分配制御弁。 特許出願人　日産自動車株式会社 丁　続　補　正　ｍ　（自発） １．事件の表示 昭和５８年特許願第２４２６４９号 ２、発明の名称 内燃機関の冷却装置 ３、補正をづる省 事件との関係　特許出願人 住所　神奈川県横浜市神奈用区宝町二番地氏名　＜３９
９）日産自動車株式会社 ４、代理人 住所　〒１０４東京都中央区銀座８−１０−１’３銀座
８−１０ビル３階（５７／１．）８４６４６、補正の対
象 明細書中「発明の詳細な説明」の欄及び図面。 （１）　明細書第１３頁第３行目に「ボート５５」どあ
るのを１ポート５６」と補正する。 （２）　同第１６頁第１９行目〜第２０行目に「ボート
８７を・・・ボート８８を全開する。」とあるのを「ボ
ート８７を全閉する。」と補正する。 （３）　同第１７頁第１行目の「これにより、」のあと
に以下の文を挿入する。［導管３８と通じるボー１へ８
８及びこれど常時連通状態にある］（４）　図面におい
て、「第６図」を別紙の通り補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の液冷式の冷却装置において、冷却液を圧送す
   るウォータポンプを有し、冷却液をシリンダブロックの
   ウォータジャケット、ラジェータ及びシリンダヘッドの
   クォータジャケットの順で循環させる循環経路を設ける
   と共に、シリンダブロックのウォータジャケットから吐
   出された冷却液をラジェータをパイノ臂スしてシリンダ
   ヘッドのウォータジャケットへ供給するバイパス通路と
   、同じくブロック吐出冷却液を再びシリンダブロックの
   ウォータジャケットの入口側に戻すブロック循環通路を
   設ける一方、上記循環経路のパイノ母ス通路及びブロッ
   ク循環通路の分岐部に、シリンダヘッドのウォータジャ
   ケットへ供給される冷却液の温度の上昇に応じて、上記
   バイパス通路を流れる冷却液量を減らすと同時に上記ブ
   ロック循環通路とラジェータへの循環通路を流れる冷却
   液量を増やす分配制御弁を設けたことを特徴とする内燃
   機関の冷却装置。