JPS62121823A - 水冷式エンジンの冷却制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、水冷式エンジンの冷却制御装置に関するもの
で、特に、エンジンの暖ｊａｍ転時におけるエンジンの
昇温を早めるようにした、水冷式エンジンの冷却制御装
置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、車両用エンジン等においては、エンジンのウォ
ータジャケットとラジェータとの間を冷却水が循環する
ようにすることによって、運転期間中エンジンが冷却さ
れ、そのオーバヒートの防止が図られるようになってい
る。ところで、エンジンの低温始動時には、潤滑油の粘
性が高いためにエンジンのフリクションが大きい、した
がって、始動直後には速やかにエンジン温度が上昇する
ようにすることが望まれる。

そこで、従来、例えば特公昭５４−２Ｈ２Ｏ号公報、実
公昭５３−８８２３号公報等に示されているように、エ
ンジンのウォータジャケットとラジェータとを結ぶ冷却
回路にラジェータをバイパスする短絡通路を設け、その
短絡通路を、サーモスタット弁によりエンジン冷却水温
に応じて開閉させるようにすることが行われていた。こ
のようにすることにより、暖機運転時には、エンジンの
ウォータジャケット内の冷却水が短絡通路を通して流れ
、ラジェータによって冷却されることはなくなるので、
暖機運転時間が短縮されるようになる。そして、冷却水
温が所定温度に達すると、サーモスタット弁によって短
絡通路が閉じられ、ラジェータを通して冷却された冷却
水によってエンジンが冷却されるよ、うになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなエンジンの冷却制御装置によ
っても、エンジンのウォータジャケット内には常に冷却
水が充満しているので、暖機運転時にはその冷却水をも
昇温させる必要があり、暖機時間をある程度以上短縮さ
せることはできない、また、このような冷却制御装置に
おいては、エンジンによって駆動されるウォータポンプ
が常に冷却水を圧送するようになっているので、エンジ
ンには、始動時においてもその負荷がかかることになり
、エンジンの始動性を損なう一因となっている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、エンジンが速やかに昇温されるように
するとともに、始動、暖機時の負荷が軽減されるように
することによって、暖機運転中の燃費が向上するように
することである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、エンジンのウ
ォータジャケットにリザーブタンクを接続するとともに
、そのウォータジャケットとリザーブタンクとを結ぶ流
路に可逆ポンプを設け、エンジンの停止後、エンジン温
度が所定温度以下に低下したときには、ウォータジャケ
ット内の冷却水をリザーブタンク内に排出させるととも
に、エンジン再始動後の暖機運転中、エンジン温度が所
定温度以上に上昇したときには、そのリザーブタンク内
の冷却水をエンジンのウォータジャケットに徐々に戻す
ようにしている。

（作用） このように構成することにより、エンジンの低温始動時
には、冷却水はエンジンのウォータジャケット内から除
かれているので、エンジンは、始動後速やかに昇温する
。そして、エンジン温度が所定温度に達すると、リザー
ブタンク内の冷却水が徐々にエンジンのウォータジャケ
ット内に導かれて、エンジンが冷却される。

こうして、暖機運転中には、エンジン温度は比較的高温
の一定温度に保たれる。暖機運転が完了すると、エンジ
ンのウォータジャケット内には冷却水が充満し、従来の
ものと同様にその冷却水がラジェータとの間を循環する
ことによって、エンジンが冷却される。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

図は、本発明によるエンジンの冷却制御装置の一実施例
を示すもので、第１図はその冷却系統回路図であり、第
２図はポンプ制御装置の電気回路図である。

第１図から明らかなように、エンジンのシリンダブロッ
ク及びシリンダヘッド内に設けられたウォータジャケッ
ト１は、冷却水出口側通路２及び冷却水入口側通路３に
よってラジェータ４に接続され、入口側通路３に設けら
れたウォータポンプ５によって、冷却水がウォータジャ
ケラ）ｌとラジェータ４との間を循環するようになって
いる。また、出口側通路２と入口側通路３とは、ラジェ
ータ４をバイパスする短絡通路６によって接続されてい
る。この短絡通路６と入口側通路３との接続部には、冷
却水温が所定温度に達したとき作動するサーモスタット
弁７が設けられている。この弁７は、冷却水温が所定温
度より低いときには、短絡通路６とウォータポンプ５と
を連通させるとともに、入口側通路３のラジェータ４側
を遮断し、冷却水温が所定温度より高いときには、短絡
通路６を遮断するとともに、入口側通路３を導通させる
切換弁である０以上のようなエンジンの冷却系統は、従
来のものと同様である。

ウォータシャケ−２ト１には、更に、その下部に大容量
の第１リザーブタンク８が接続されている。このウォー
タジャケット１とリザーブタンク８とを結ぶ流路９には
、モータ１０によって正転及び逆転駆動される可逆ポン
プ１１が設けられている。また、この流路９のポンプ１
１とウォータジャケットｌとの間には、絞り弁１２とチ
ェック弁１３との並列回路が設けられ、冷却水がポンプ
ｉｔからウォータジャケット１に向けて流れるときには
絞られるとともに、ウォータジャケットｌからポンプ１
１に向けてはスムーズに流れるようにされている。

ウォータジャケットｌの上部には、リリーフ弁１４を備
えたオーバフロー流路１５が接続されており、この流路
１５が比較的小容量の第２リザーブタンク１６に接続さ
れている。リリーフ弁１４は、そのオーバフロー流路１
５内の圧力が例えば０．２ｋｇ／ｃｒｎ’より大きくな
ったとき、その流路１５を導通させ、その圧力がそれ以
下のときにはその流路１５を遮断するものである。第２
リザーブタンク１６は、チェック弁１７を有する戻し流
路１８によってウォータジャケット１に接続されている
。こうして、ウォータジャケット１から冷却水がオーバ
フローするときには、その冷却水が第２リザーブタンク
１６に導かれ、ウォータジャケットｌ内の冷却水が不足
したときには、そのリザーブタンク１６から冷却水が補
充されるようになっている。また、そのリザーブタンク
１６から冷却水がオーバフローするときには、その冷却
水が流路１９を通して第１リザーブタンク８に導かれる
ようになっている。

第１リザーブタンク８内には、そこに収容される冷却水
量が所定量に達したときオンとされる第１フロートスイ
ツチ２０が設けられている。第２リザーブタンク１６内
にも、同様の第２フロートスイツチ２１が設けられてい
る。また、オーバフロー流路１５には、その流路１５内
の圧力を検知して、その圧力が例えば０．３ｋｇ／ｃｒ
ｒｆ以上となったとき、及び−０、３ｋｇ／　ｃｒｎ’
以下となったときにオンとされる圧力スイッチ２２が接
続されている。更に、ウォータジャケット１内には、冷
却水温が所定温度、例えば４０℃以下のときにオンとさ
れる第１水温スイツチ２３と、冷却水温が所定温度１例
えば７０℃以上のときにオンとされる第２水温スイツチ
２４とが設けられている。

ポンプ１１は、第２図に示されているようなモータ切換
回路２５とスイッチ制御回路２６とからなるポンプ制御
装置によって制御されるようになっている。

モータ切換回路２５は、車載バッテリ２７からポンプ駆
動モータ１０に至る電源回路２・８に、その回路２８を
開閉する制御スイッチ２９と、その回路２８の両極を切
り換える切換スイッチ３０とを設けたもので、制御スイ
ッチ２９がオンとされたときにモータ１０が駆動され、
切換スイッチ３０の切り換えによってモータ１０が正転
あるいは逆転されるようになっている。

これらのスイッチ２９．３０は、スイッチ制御回路２６
によって切り換えられるようになっている。このスイッ
チ制御回路２６には、イグニッションスイッチ（図示せ
ず）、第１フロートスイツチ２０、第２フロートスイツ
チ２１、圧力スイッチ２２、第１水温スイツチ２３、及
び第２水温スイツチ２４の各信号が入力されている。そ
して、イグニッションスイッチがオフ、第１フロートス
イツチ２０がオフ、圧力スイッチ２２がオフ、第１水温
スイツチ２３がオンのとき、制御スイー、チ２９がオン
とされるとともに、切換スイッチ３０がモータ１０の正
転側に切り換えられ、イグニッションスイッチがオン、
第２フロートスイツチ２１がオフ、圧力スイッチ２２が
オフ、第２水温スイツチ２４がオンのとき、制御スイッ
チ２９がオンとされるとともに、切換スイッチ３０がモ
ータ１０の逆転側に切り換えられるように構成されてい
る。

それ以外のときには、制御スイッチ２９はオフとされる
ようになっている。

次に、このように構成された水冷式エンジンの冷却制御
装置の作用について説明する。

エンジンを停止すると、時間の経過とともにエンジン温
度が徐々に低下し、それに伴ってウォータジャケラ）１
内の冷却水温が低下する。そして、冷却水温が４０℃ま
で低下すると、第１水温スイツチ２３がオンとなる。こ
のときには、イグニッションスイッチはオフとされてい
る。また、冷却水はウォータジャケット１及びラジェー
タ４等のエンジン冷却系統に充満しているので、第１リ
ザーブタンク８内の冷却水の水位は低く、第１フロート
スイツチ２０はオフとなっている。更に、冷却水の流れ
は停止しているので、オーバフロー流路１５内の圧力は
ほとんどゼロ、少なくともリリーフ弁１４によって設定
された０、２ｋｇ／ｃｍ”以下となっており、圧力スイ
ッチ２２もオフとなっている。その結果、このときには
、制御スイッチ２９がオンとされ、バッテリ２７によっ
てモータ１０が正転駆動される。

モータ１０が正転すると、ポンプ１１も正転駆動され、
ウォータジャケット１内の冷却水がチェック弁１３、流
路９を通して第１リザーブタンク８内に排出される。こ
うして、エンジンの冷却系統内の冷却水がすべて排出さ
れると、第１リザーブタンクＢ内の冷却水の水位が所定
の水位にまで上がり、第１フロートスイツチ２０がオン
となる。それによって、制御スイッチ２９がオフとされ
、モータ１０及びポンプ１１が停止される。なお、この
とき、モータ１０を長時間駆動し続けると、バッテリ２
７が過放電状態となる恐れがあるので、スイッチ制御回
路２６内にタイマを設けておき、所定時間、例えば１０
分間経過すると制御スイッチ２９がオフとされるように
しておくことが望ましい。

また、冷却水がすべて排出された後にも第１フロートス
イツチ２０がオンとならない場合には、ウォータジャケ
ット１内が負圧となる。そして、−０，３ｋｇ／ｃｍ’
以下となると、圧力スイッチ２２がオンとなり、制御ス
イッチ２９がオフとされる。したがって、ポンプ１１は
確実に停止される。

このようにして、冷却水がすべて１か所のリザーブタン
ク８内に集められるので、その放熱が抑制され、ある程
度の高温状態で長時間保持されることになる。第１リザ
ーブタンク８を断熱材によって覆っておけば、その保温
性は一層良好となる。また、エンジン冷却系統から冷却
水を抜き去ることにより、厳寒時等にエンジンを停止し
て放置した場合にも、その凍結が防止されるようになる
。

エンジンを再始動させるときには、イグニッションスイ
ッチがオンとされる。そして、このときには、ウォータ
ジャケット１内にはほとんど冷却水が残っていないので
、エンジン冷却系統、エンジン温度は急速に上昇する。

したがって、潤滑油温も急速に上昇し、エンジンフリク
ションが低減される。また、ウォータポンプ５による冷
却水圧送の負荷も加わらないので、エンジンの始動性が
極めて良好となる。更に、燃焼室に供給される混合気の
霧化状態も良好となり、早期にリーン化することができ
る。したがって、暖機時の燃費が著しく向上する。また
、ヒータを使用するときにも、そのヒータの立ち上がり
が極めて早くなる。

エンジン温度、あるいは冷却水温が７０℃まで上昇する
と、第２水温スイツチ２４がオンとなる。そして、この
ときには、ウォータジャケット１内の圧力がゼロとなっ
ているので、圧力スイッチ２２はオフとなっている。ま
た、第２リザーブタンク１６内にもほとんど冷却水は残
っていないので、第２フロートスイツチ２１もオフとな
っている。その結果、このときには、制御スイッチ２９
がオンとされるとともに、切換スイッチ３０が切り換え
られ、バッテリ２７によってモータｌＯが逆転駆動され
る。

モータ１０が逆転すると、ポンプ１１も逆転駆動され、
第１リザーブタンク８内の冷却水がポンプ１１によって
吸い上げられる。そして、その冷却水が、絞り弁１２を
通して徐々にウォータジャケット１内に戻される。こう
して、エンジンが冷却される。このとき、冷却水温が７
０℃以下となると、制御スイッチ２９がオフとされ、ポ
ンプ１１が停止される。また、冷却水温が再び７０℃に
達すると、ポンプ１１によって冷却水がウォータジャケ
ット１内に注入される。したがって、エンジン温度はほ
ぼ７０℃の一定温度に保たれる。この間において。

ウォータジャケットｌ内に注入された冷却水は、短絡通
路６を通して循環する。ウォータシャケ−７）１内に冷
却水を戻するとき、そのウォータジャケラ）１は空とな
っているので、冷却水は容易に送り込まれる。したがっ
て、ポンプ１１の負荷は小さい、また、短絡通路６を循
環する冷却水量も少ないので、ウォータポンプ５の負荷
も小さい。

ウォータジャケラ）ｌ及びラジェータ４等のエンジン冷
却系統内に冷却水が充満すると、冷却水はウォータジャ
ケット１からオーバフローして、オーバフロー流路１５
に流れる。そして、その流路１５内の圧力が０．２ｋｇ
／ｃｒｎ’以上に上昇すると、リリーフ弁１４が開いて
、その冷却水が第２リザーブタンク１６に導かれる。

リザーブタンク１６内の冷却水の水位が上昇して所定の
水位にまで達すると、第２フロートスイツチ２１がオン
となる。したがって、制御スイッチ２９がオフとなり、
ポンプ１１が停止される。また、何らかの原因でリリー
フ弁１４が作動しないときには、流路１５内の圧力が上
昇するので、その圧力が０．３ｋｇ／ａｍ″に達したと
きに圧力スイッチ２２がオンとなり、制御スイッチ２９
がオフとされて、ポンプ１１が停止する。こうして、ポ
ンプ１１は確実に停止される。

冷却水がウォータジャケット１及びラジェータ４等の冷
却系統内に充満したときには、暖機運転は完了する。そ
して、そのときサーモスタット弁７が切り換えられ、冷
却水がラジェータ４を循環するようになる。こうして、
以後は通常どおりの冷却系統によってエンジンが冷却さ
れる。

なお、上記実施例においては、リザーブタンク８内に蓄
えられた冷却水をエンジンのウォータジャケラ）１に戻
すとき、その冷却水が徐々に戻されるようにするために
、絞り弁１２を用いるようにしているが、このような絞
り弁１２を用いる代わりに、モータ１０の逆転時には、
その回転速度が小さくなるようにモータ切換回路２５を
構成して、その冷却水が徐々に戻されるようにすること
もできる。そのようにすれば、ポンプ１１の負荷が一層
小さくなり、暖機運転時におけるバッテリ消費が低減さ
れるようになる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エン
ジンの停止後、エンジン温度が低下したときに、エンジ
ンのウォータジャケット内の冷却水を排出させてリザー
ブタンク内に蓄え、エンジンの再始動時、エンジン温度
が所定温度にまで上昇したときに、そのリザーブタンク
内に蓄えられていた冷却水を徐々にエンジンのウォータ
ジャケットに戻すようにしているので、エンジンの始動
時には、ウォータジャケット内には冷却水がほとんど残
っていないことになり、エンジン温度が速やかに上昇し
て、エンジンフリクシ、ンが低減されるようになる。し
たがって、暖機運転時のエンジン負荷が軽減され、始動
性、暖機運転性が向上する。また、エンジン温度の上昇
により、燃料の霧化が良好となり、混合気をリーン化す
ることができるので、暖機時の燃費が著しく向上する。

そして、暖機運転中は、エンジンのウォータジャケット
に徐々に冷却水が戻されることによって、エンジン温度
がほぼ一定に保たれるようになり、良好な暖機運転性が
保持されるとともに、エンジンのオーバヒートも確実に
防止されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による水冷式エンジンの冷却制御装置
の一実施例を示す冷却系統回路図、 第２図は、その冷却制御装置に設けられるポンプを制御
するポンプ制御装置の電気回路図である。 １・・・ウォータジャケット ４・・・ラジェータ ８・・・第１リザーブタンク　　９・・・流路１０・・
・ポンプ駆動モータ １１・・・可逆ポンプ　　　　　１２・・・絞り弁２３
．２４・・・水温スイッチ ２５・・・モータ切換回路 （ポンプ制御装置の一部） ２６・・・スイッチ制御回路 （ポンプ制御装置の一部）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンのウォータジャケット１内の冷却水を収容し得
   るリザーブタンク８と、 そのウォータジャケット１とリザーブタンク８とを結ぶ
   流路９に設けられた可逆ポンプ１１と、 エンジンの停止後、エンジン温度が所定温度以下に低下
   したときに、前記ウォータジャケット１内の冷却水を前
   記リザーブタンク８に排出させるとともに、エンジンの
   再始動後の暖機運転過程において、エンジン温度が所定
   温度にまで上昇したときに、前記リザーブタンク８内の
   冷却水を徐々にエンジンのウォータジャケット１に戻す
   ように前記ポンプ１１を制御するポンプ制御装置と、 を備えてなる、水冷式エンジンの冷却制御装置。