JPS6135695Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はエンジンの冷却装置に係り、特に火花
点火式エンジンに用いられる冷却水循環式冷却装
置に係る。

火花点火式のエンジンに於ては、シリンダヘツ
ドが強力に冷却されれば、メカニカルオクタン価
が向上し、ノツキングの発生が抑制され、これに
伴ないエンジンの出力性能及び燃費が向上するこ
とは従来から知られている。

しかし、従来から一般に用いられている水冷式
エンジンに於ては、シリンダヘツドに設けられた
ウオータジヤケツトを流れる冷却水とシリンダブ
ロツクに設けられたウオータジヤケツトを流れる
冷却水とが途中にラジエータを含む一つの共通の
還流通路を経て還流し、シリンダヘツドのウオー
タジヤケツトを流れる冷却水の温度とシリンダブ
ロツクのウオータジヤケツトを流れる冷却水の温
度とを個別に制御することができない。このため
上述の如き水冷式エンジンに於ては、シリンダヘ
ツドのウオータジヤケツトを流れる冷却水の温度
を低くしてシリンダヘツドを強力に冷却しようと
すると、シリンダブロツクのウオータジヤケツト
を流れる冷却水の温度もそれに伴ない低下し、シ
リンダブロツクのウオータジヤケツトを流れる冷
却水の温度の影響を強く受けるエンジン潤滑油の
温度も低下し、エンジンの摩擦損失が増大し、ま
た燃焼室の周壁の温度低下に伴ない排気ガス中の
ハイドロカーボンの濃度が増大するという不具合
が生ずる。

上述の如き不具合に鑑みて、シリンダヘツドと
シリンダブロツクとを個別の独立した冷却水循環
系によつて冷却することが考えられている。この
場合にはシリンダヘツドのウオータジヤケツトを
流れる冷却水の温度とシリンダブロツクのウオー
タジヤケツトを流れる冷却水の温度とを個別に制
御することができ、これによりシリンダヘツドを
シリンダブロツクに比して強力に冷却でき、エン
ジンの摩擦損失や排気ガス中の有害成分の増大を
生じることなくエンジンのメカニカルオクタン価
を向上することができる、しかしエンジンの暖機
中に於けるシリンダブロツクの冷却水水温の上昇
が遅くなるという問題を生ずる。即ち、エンジン
の低、中速域に於ては、ヘツド側冷却水受熱量が
ブロツク側のそれの1.5〜２倍程度になるが、シ
リンダヘツドとシリンダブロツクの冷却水循環系
が分離されていると、熱容量の大きいシリンダブ
ロツクがシリンダヘツドに於ける冷却水受熱量を
利用することができないため、ブロツク側冷却水
水温の上昇が遅れ、その結果ブロツク側冷却水水
温と密接な関係にあるエンジン潤滑油の温度の上
昇が遅れ、エンジン暖機中の摩擦損失が増大し、
燃料消費量が増大する。

本考案はエンジンの摩擦損失や排気ガス中の有
害成分を増大することなく、またシリンダブロツ
クの暖機を遅延させることなくシリンダヘツドを
強力に冷却してエンジンのメカニカルオクタン価
を向上できる改良されたエンジンの冷却装置を提
供することを主たる目的としている。

本考案は上述の如き主たる目的を複数個のウオ
ータポンプを用いることなく構造簡単にして実現
することをその詳細な目的としている。

これらの目的は、本考案によれば、シリンダヘ
ツドい設けられた第一のウオータジヤケツトと、
シリンダブロツクに設けられた第二のウオータジ
ヤケツトと、前記第一及び第二のウオータジヤケ
ツトを通る冷却水流を付勢する一つのウオータポ
ンプと、ラジエータと、前記第一及び第二のウオ
ータジヤケツトの出口をそれらの入口に接続し途
中に前記ラジエータを含む第一の還流通路と、前
記第一及び第二のウオータジヤケツトの出口をそ
れらの入口に接続し途中に前記ラジエータを含ま
ない第二の還流通路と、前記第一のウオータジヤ
ケツトに対する前記第一及び第二の還流通路の接
続及び前記第二のウオータジヤケツトに対する前
記第一及び第二の還流通路の接続を切換える切換
弁とを有し、前記切換弁は前記第二のウオータジ
ヤケツトを貫流する冷却水の水温が所定の温度以
下のとき前記第二の還流通路を前記第一及び第二
のウオータジヤケツトに接続し前記第一の還流通
路を前記第一及び第二のウオータジヤケツトより
切離し、前記水温が前記所定の温度以上のとき前
記第一の還流通路を前記第一及び第二のウオータ
ジヤケツトに接続し前記第二の還流通路を前記第
一及び第二のウオータジヤケツトより切離し且該
水温に応じて前記第二のウオータジヤケツトを貫
流する冷却水の流量を制御するよう構成されてい
ることを特徴とするエンジンの冷却装置によつて
達成される。

以下に添付の図を参照して本考案を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本考案によるエンジンの冷却装置の一
つの実施例を示している。第１図に於て、１はエ
ンジンを示しており、このエンジン１は、主に各
気筒の燃焼室の頭部を郭定するシリンダヘツド２
と、前記燃焼室の周壁を郭定するシリンダブロツ
ク３とを有している。シリンダヘツド２とシリン
ダブロツク３には各々ウオータジヤケツト４，５
が各々個別に独立した態様にて設けられており、
これらウオータジヤケツト内の冷却水が個別に貫
流するようになつている。

６はウオータポンプを示しており該ウオータポ
ンプはその吐出口を導管７を経てウオータジヤケ
ツト４の入口８に、また導管９を経てウオータジ
ヤケツト５の入口１０に各々接続されている。ウ
オータジヤケツト５の入口１０は、この実施例に
於てはエンジン１の気筒配列方向に複数個隔置し
て設けられており、この各入口にウオータポンプ
６より冷却水が供給されるようになつている。入
口８及び１０の各々に供給された冷却水はウオー
タジヤケツト４及び５内に個別に貫流し、その間
にシリンダヘツド２及びシリンダブロツク３の冷
却を行ない、出口１１及び１２へ至る。

出口１１には導管１３が接続されており、該導
管は導管１４を経て制御弁１５の一方のポートと
もう一つの制御弁１７の一方のポートに各々接続
されている。制御弁１５は他方のポートにて導管
１８を経てラジエータ１９の入口２０に接続され
ている。ラジエータ１９はその出口２１を導管２
２及び２３を経てウオータポンプ６の吸入口に接
続されている。制御弁１７は流量制御型の弁によ
つて構成され、他方のポートにて導管２４を経て
制御弁２５の一方のポートに接続されている。制
御弁２５は他方のポートにて導管２６によつて導
管２３に接続されている。制御弁１５及び２５は
各々開閉型の弁により構成されている。

ウオータジヤケツト５の出口１２はシリンダ１
の気筒配列方向に複数個設けられ、これら出口は
導管２７によつて導管２４に接続されている。

制御弁１５，１７及び２５はそれぞれ電気作動
式の弁によつて構成され、コンピユータ２８によ
つてその作動を制御されるようになつている。コ
ンピユータ２８は導管２７の途中に設けられ該導
管を流れる冷却水の水温を検出する水温センサ２
９が発生する信号を入力されるようになつてい
る。コンピユータ２８は比較回路などのそれ自身
周知の演算制御回路を含んでおり、水温センサ２
９により検出された冷却水の水温が所定温度以
下、例えば80℃以下の時には制御弁１５に全閉信
号を、制御弁１７及び２４に全開信号を各々出力
し、前記水温が前記所定値以上の時には制御弁１
５に全開信号を、制御弁２５に全閉信号を、制御
弁１７にその水温に応じた開弁信号を各々出力す
るようになつている。即ち制御弁１７は前記水温
が前記所定温度以下の時には全開にされるが、前
記水温が前記所定温度を越えると、その開度を減
少され、前記水温が前記所定温度を越えて上昇す
るに従つてその開度を増大され、前記水温が前記
所定温度より所定量高い温度、例えば95℃になる
と再び全開されるようになつている。

次に上述の如き構成からなる冷却装置の作用に
ついて説明する。

先ず水温センサ２９が検出する水温が所定温度
以下、例えば80℃以下の温度を検出している時、
即ちエンジン暖機中について説明する。この時に
はコンピユータ２８が発生する指令信号により制
御弁１５は全閉し、制御弁１７及び２５は共に全
開している。従つてこの時にはシリンダヘツド２
のウオータジヤケツト４を貫流した冷却水は出口
１１より導管１３，１４、制御弁１７を経て導管
２４へ至り、またシリンダブロツク３のウオータ
ジヤケツト５を貫流した冷却水は出口１２より導
管２７を経て導管２４へ至り、この両冷却水は導
管２４にて互に合流して共に制御弁２５、導管２
６，２３を経てウオータポンプ６に至り、該ウオ
ータポンプ６によりその一部は導管７を経て入口
８よりウオータジヤケツト４に、また残りは導管
９を経て入口１９よりウオータジヤケツト５に戻
される。

このようにエンジン暖機中はウオータジヤケツ
ト４及び５を貫流する冷却水は全てラジエータ１
９へは流れず、互に合流して循環するためシリン
ダヘツド２とシリンダブロツク３は同時にまた同
様に暖機されることになる。これによりシリンダ
ヘツドとシリンダブロツクとが完全に独立した冷
却水循環系によつて冷却されるよう構成されたエ
ンジンに比してシリンダブロツクの暖機性が向上
する。エンジンの機械効率を上げるうえで潤滑油
温度を可及的に速く上昇させることが好ましく、
上述の如くシリンダブロツクの緩機性が向上され
ればシリンダブロツクの温度に強い影響を受ける
潤滑油温度の上昇が速まり、エンジン暖機時に於
けるエンジンの機械効率が改善されるようにな
る。

次に、水温センサ２９が前記所定温度、例えば
80℃以上を検出している時、即ちエンジン暖機完
了後について説明する。この時にはコンピユータ
２８が発生する制御信号により制御弁２５が全閉
し、制御弁１５が全開れする。また制御弁１７は
この時に水温センサ２９が検出する水温に応じて
その開度を制御される。この時にはウオータジヤ
ケツト４を貫流した冷却水は出口１１より導管１
３，１４へ流れ、またウオータジヤケツト５を貫
流して冷却水は出口１２より導管２７，２４、制
御弁１７を経て導管１４へ至り、この両冷却水は
制御弁１５、導管１８を経て共にラジエータ１９
へ至り、ラジエータ１９を貫流し、その際に冷却
され、導管２２，２３を経てウオータポンプ６へ
至り、該ウオータポンプによりその一部は導管７
を経て入口８よりウオータジヤケツト４に、また
残りは導管９を経て入口１０よりウオータジヤケ
ツト５へ戻される。

この時、ウオータジヤケツト４を貫流する冷却
水の流量は該ウオータジヤケツト４を含む上述の
如き冷却水循環通路に於ける流路特性とウオータ
ポンプ６のポンプ能力によつて決り、これは予め
前記流量が比較的大きくなるよう設定されてい
る。従つて、この時にはウオータジヤケツト４を
貫流する冷却水の流量は比較的大きく、従つて、
シリンダヘツド２は比較的強力に冷却され、エン
ジン１のメカニカルオクタン価が向上する。これ
に対し、ウオータジヤケツト５を貫流する冷却水
の流量は制御弁１７の開度とウオータポンプ６の
ポンプ能率により決り、この時には制御弁１７の
開度はその時のウオータジヤケツト５を貫流した
冷却水の水温に応じて小さくなつているから、ウ
オータジヤケツト５を貫流する冷却水の流量は比
較的少なく、これによりウオータジヤケツト５を
貫流する冷却水の水温は比較的高温に保たれ、シ
リンダブロツク３が強力に過度に冷却されること
がない。

また上述の如く緩機後に於てもシリンダブロツ
ク３のウオータジヤケツト５内を冷却水が少量で
はあるが常に貫流することによりシリンダブロツ
ク３の温度分布が不均一になることが回避され
る。また図示された実施例に於ては、この温度分
布が不均一になることを回避すべくウオータジヤ
ケツト５の入口１０及び出口１２が各々気筒配列
方向に沿つてまた各気筒に対応して設けられてい
る。

ウオータジヤケツト５の冷却水の温度上昇に伴
ない制御弁１７はその開度を増大するから、ウオ
ータジヤケツト５を貫流する冷却水の流量はその
温度に応じて増大し、これによりウオータジヤケ
ツト５を貫流する冷却水の水温が適温に保たれる
ようになる。

尚、ウオータジヤケツト５を貫流した冷却水の
水温が前記所定温度より所定量高い温度、例えば
95℃以上になると、制御弁１７は全開し、ウオー
タジヤケツト４を流れる冷却水の流量とウオータ
ジヤケツト５を流れる冷却水の流量とがほぼ等し
くなり、シリンダブロツク３が過熱状態になるこ
とが回避される。

上述の如く、シリンダヘツド２は強力に冷却さ
れ、シリンダブロツク３はこれが適温状態を維持
すべく冷却され、これによりエンジンの摩擦損失
や排気ガス中の有害成分を増大することなくエン
ジンのメカニカルオクタン価が効果的に向上する
ようになる。

第２図は本考案によるエンジンの冷却装置の他
の一つの実施例を示している。尚、第２図に於て
第１図に対応する部分は第１図に付した付号と同
一の符号により示されている。かかる実施例に於
ては導管２４と導管１８とが制御弁１５と並列に
導管３０及び制御弁３１によつて接続されてい
る。制御弁３１は流量制御型の弁により構成さ
れ、制御弁１７は開閉型の弁により構成されてい
る。コンピユータ２８は水温センサ２９が検出す
る水温が前記所定温度以下の時には制御弁１５と
３１に全閉信号を、制御弁１７と２５に全開信号
を、前記水温が前記所定温度以上の時には制御弁
１５に全開信号を、制御弁１７と２５とに全閉信
号を、また制御弁３１にその時の水温に応じた全
開信号を出力する。制御弁３１は前記水温が前記
所定温度以下の時には全開であるが、前記水温が
前記所定温度以上になると開弁し、その開弁量は
その水温の増大に応じて増大するようになる。

上述の如き実施例に於ては、水温センサ２９が
検出する水温が前記所定温度以下の時には、即ち
エンジン暖機時にはウオータジヤケツト４及び５
の冷却水が共にラジエータ１９を通過することな
く循環し、水温センサ２９が前記所定温度以上の
水温を検出すると、ウオータジヤケツト４及び５
の冷却水は共にラジエータ１９を通過して循環す
るようになる。この時ウオータジヤケツト４を貫
流する冷却水の流量はエンジン暖機時と同様に大
流量であるが、ウオータジヤケツト５を貫流する
冷却水の流量は制御弁３１により制御され、この
流量制御により該ウオータジヤケツト５の冷却水
の水温がシリンダブロツク４のそれとは別にエン
ジン暖機後に於ける適温に維持されるようにな
る。

以上の如く、本考案によれば、エンジン暖機時
にはシリンダヘツド及びシリンダブロツクの各ウ
オータジヤケツトを貫流した冷却水が互に合流し
て流れることによりシリンダブロツクの暖機が遅
くなることが回避され、エンジン暖機後に於ては
前記両ウオータジヤケツトの冷却水が共にラジエ
ータを貫流して循環し、その流量がシリンダヘツ
ドのウオータジヤケツトとシリンダブロツクのウ
オータジヤケツトとで個別に制御されることによ
り、その両ウオータジヤケツトに於ける冷却水水
温が個別に制御され、シリジンダヘツドが低温
に、シリンダブロツクがエンジン暖機温度に保た
れ、エンジンの摩擦損失や排気ガスの有害成分を
増大することなくエンジンのメカニカルオクタン
価が向上するようになる。また本考案による冷却
装置に於ては、複数個のウオータポンプを必要と
しないから、構造が簡単であり、ウオータポンプ
がエンジンのクランク軸につて駆動される場合に
はエンジンの前部構造を複雑化することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々本考案によるエンジン
の冷却装置の実施例を示す概略構成図である。 １……エンジン、２……シリンダヘツド、３…
…シリンダブロツク、４，５……ウオータジヤケ
ツト、６……ウオータポンプ、７……導管、８…
…入口、９……導管、１０……入口、１１，１２
……出口、１３，１４……導管、１５，１７……
制御弁、１８……導管、１９……ラジエータ、２
０……入口、２１……出口、２２，２４……導
管、２５……制御弁、２６，２７……導管、２８
……コンピユータ、２９……水温センサ、３０…
…導管、３１……制御弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドに設けられた第一のウオータジ
   ヤケツトと、シリンダブロツクに設けられた第二
   のウオータジヤケツトと、前記第一及び第二のウ
   オータジヤケツトを通る冷却水流を付勢する一つ
   のウオータポンプと、ラジエータと、前記第一及
   び第二のウオータジヤケツトの出口をそれらの入
   口に接続し途中に前記ラジエータを含む第一の還
   流通路と、前記第一及び第二のウオータジヤケツ
   トの出口をそれらの入口に接続し途中に前記ラジ
   エータを含まない第二の還流通路と、前記第一の
   ウオータジヤケツトに対する前記第一及び第二の
   還流通路の接続及び前記第二のウオータジヤケツ
   トに対する前記第一及び第二の還流通路の接続を
   切換える切換弁とを有し、前記切換弁は前記第二
   のウオータジヤケツトを貫流する冷却水の水温が
   所定の温度以下のとき前記第二の還流通路を前記
   第一及び第二のウオータジヤケツトに接続し前記
   第一の還流通路を前記第一及び第二のウオータジ
   ヤケツトより切離し、前記水温が前記所定の温度
   以上のとき前記第一の還流通路を前記第一及び第
   二のウオータジヤケツトに接続し前記第二の還流
   通路を前記第一及び第二のウオータジヤケツトよ
   り切離し且該水温に応じて前記第二のウオータジ
   ヤケツトを貫流する冷却水の流量を制御するよう
   構成されていることを特徴とするエンジンの冷却
   装置。