JPS62298616A - エンジンの冷却装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの冷却装置に関し、特許こ冷却水通路
にターボチャージャやオイルクーラ等の被冷却体を介設
したものに関する。

（従来技術） エンジンの冷却装置において、耐ノツキング性と吸入効
率を高め、シリンダヘッドの熱応力を緩和するためには
シリンダヘッドを比較的低温に保持するのが望ましく、
またシリンダボアのオイルの潤滑性と燃焼性を高めるた
めにシリンダブロックを比較的高温に保持することが望
ましい。

そこで、例えば特開昭５７−１７６３１４号公報に記載
されているように、シリンダヘッドとシリンダブロック
とに夫々独立のウォータジャケットを設けるとともにラ
ジェータを設け、ラジェータからの冷却水をヘッドウォ
ータジャケットを経由してラジェータへ還流させるヘッ
ド冷却系統と、上記ラジェータからの冷却水をブロック
ウォータジャケットを経由してラジェータに還流させる
ブロック冷却系統とを設け、ヘッドウォータジャケット
内の冷却水水温とブロックウォータジャケット内の冷却
水水温とを独立に制御出来るようにした冷却装置は知ら
れている。

また、ヘッド冷却用ラジェータとブロック冷却用ラジェ
ータとを独立に設け、上記再冷却系統を全く独立の系統
に構成したものも既に知られている。

一方、水冷ターボチャージャ、水冷インククーラ、水冷
オイルクーラ、水冷ＥＧＲ（ｉＪＦ気ガス還流装置）ク
ーラなどの被冷却体を冷却装置の冷却水通路の途中部に
介設することも一般に実用化されているが、従来上記各
種の被冷却体を介設する場合にはシリンダへノド及びシ
リンダブロックを冷却した後の冷却水通路、すなわちラ
ジェータよりも上流側の冷却水通路に被冷却体を介設す
るのが一般的であった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記各種の被冷却体をラジェータの上流側の冷却水通路
に介設する場合には、エンジンの暖機時に被冷却体から
冷却水へ吸収される熱量は冷却水とともにシリンダヘッ
ドとシリンダブロックの両方へ供給されることになる。

エンジンの暖機に関してシリンダブロックは質量が大き
く冷却水量も多いので、エンジンの暖機時間はシリンダ
ブロックの暖機性に依存しているのであるが、上記従来
のようにラジェータの上流側冷却水通路に被冷却体を介
設する場合には被冷却体から吸収された熱量をシリンダ
ブロックの暖機性向上に全面的に有効活用することが出
来ないという問題がある。

そして、前記ヘッド冷却系統とブロック冷却系統とを備
えた冷却装置をおいて、被冷却体をラジェータの上流側
の冷却水通路に介設する場合には、シリンダヘッドやシ
リンダブロック内で加熱された比較的高温の冷却水で冷
却することになるので、被冷却体を冷却する熱交換器が
大型化するという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本願第１発明に係るエンジンの冷却装置は、シリンダヘ
ッドとシリンダロックとに夫々独立に形成されたヘンド
ウオークジャケット及びブロックウォータジャケットと
、ラジェータと、上記ラジ工−りからの冷却水をヘッド
ウォータジャケットを経由してラジェータへ還流させる
ヘッド冷却系統と、上記ラジェータからの冷却水をブロ
ックウォータジャケットを経由してラジェータへ還流さ
せるブロック冷却系統とを備えたエンジンの冷却装置に
おいて、上記ブロック冷却系統のウォータポンプとブロ
ックウォータジャケット入口との間の冷却水通路に、被
冷却体が介設されたものである。

本願第２発明に係るエンジンの冷却装置は、シリンダへ
ノドとシリンダブロックとに夫々独立に形成されたヘッ
ドウォータジャゲット及びブロックウォータジャケット
と、ヘッド冷却用ラジェータ及びブロック冷却用ラジェ
ータと、上記ヘッド冷却用ラジェータからの冷却水をヘ
ラじウオークジャケットを経由して該ラジェータへ還流
させるヘッド冷却系統と、上記ブロック冷却用ラジェー
タからの冷却水をブロックウォータジャケットを経由し
て該ラジェータへ還流させるブロック冷却系統とを備え
た呈ンジンの冷却装置において、上記ブロック冷却系統
のウオークポンプとブロックウォータジャケット入口と
の間の冷却水通Ｐに、被冷却体が介設されたものである
。

（作用） 本願第１発明に係るエンジンの冷却装置においては、ラ
ジェータで冷却された冷却水がヘット−冷却系統により
ヘッドウォータシャケ・ノドへ供給され、シリンダヘッ
ドを冷却後ラジェータへ還流する。同様にラジェータで
冷却された冷却水がブロック冷却系統によりシリンダブ
ロックへ供給され、シリンダブロックを冷却後ラジェー
タへ還流する。

そして、ブロック冷却系統のウォータポンプとブロック
ウォータジャケット人口との間の冷却水通路に被冷却体
が介設されるので、被冷却体はラジェータで冷却された
冷却水で効果的に冷却される一方、被冷却体から放出さ
れた熱量で加温された冷却水がブロックウォータジャケ
ットへ流入するので、シリンダブロックをシリンダヘッ
ドよりも高温状態に保ち乍ら冷却することが出来る。

エンジンの暖機前には、被冷却体で加熱された冷却水が
全量ブロックウォータジャケットへ流入するので、シリ
ンダブロックの暖機が促進されることになる。

本願第２発明に係るエンジンの冷却装置は、ヘッド冷却
用ラジェータとブロック冷却用ラジェータとを独立に設
けるとともに、ヘッド冷却系統とブロック冷却系統とを
独立に設けた点で第１発明の冷却装置と異なるのみで、
第１発明と同様の作用が得られるのでその説明を省略す
る。

（発明の効果） 本願第１発明の冷却装置及び第２発明の冷却装置におい
ては、夫々、ブロック冷却系統のウォータポンプとブロ
ックウォータジャケット人口との間の冷却水通路に被冷
却体を介設したので、被冷却体から冷却水に吸収される
熱量をシリンダブロックの暖機に有効活用することが出
来、エンジンの暖機性を高めることが出来る。

ラジェータで冷却された冷却水で被冷却体を冷却するの
で、被冷却体の冷却を促進しその熱交換器を小型化する
ことが出来るうえ、被冷却体から放出された熱量で加温
された冷却水がブロックウォータジャゲットへ流入する
ので、ブロックウォータジャケットの入口側冷却水とブ
ロックウォータジャケット内冷加水との温度差を小さく
し、低温冷却水の流入に伴なうシリンダブロックの熱シ
ョ・７りを抑制することが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

この第１実施例は自動車用の立型エンジンに本願第１発
明を適用した場合のもので、このエンジンにおいては第
１図に示すように、エンジン本体はシリンダブロック１
とシリンダヘッド２とオイルパン３とから構成され、シ
リンダブロックｌのシリンダボア４にはピストン５が上
下動摺動自在に装着され、このピストン５はコンロノド
６を介してクランク軸７に連結され、シリンダボア４と
ビス！・ン５とシリンダヘッド２とで燃焼室が形成され
ている。

上記シリンダヘッド２の冷却系統とシリンダブロック１
の冷却系統への冷却水を冷却するためのラジェータ８が
設けられ、ラジェータ８のロアタンクからの冷却水はウ
ォータＨ代／ブ９を有する冷却水通路１０でシリンダヘ
ッド２のウォータジャケット１１の冷却水人口へ供給さ
れ、ウオークジャケット１１の冷却水出口からの冷却水
は冷却水通路１２でラジェータ８のアッパタンクへＬＨ
’ｌＡされ、冷却水温が設定温度（例えば８０’Ｃ）以
下のときに冷却水通路１２から冷却水通路１０のポンプ
９より上流側へ冷却水をバイパスさせるバイパス冷却水
通路１２ａとサーモスタット式切換弁１３が図示のよ・
うに設けられている。

上記シリンダブロック１のシリンダボア４の周囲にはウ
ォータジャケット１４が形成され、ラジェータ８のロア
タンクからの冷却水をウォータジャケット１４へ供給す
る冷却水通路１５が冷却水通路１０のウォータポンプ９
よりも下流側から分岐しウォータジャケット１４の冷却
水入口に接続され、この冷却水通路１５には水冷式ター
ボチセージャ１Ｇの軸受部を冷却する熱交換器が介設さ
れている。

上記シリンダブロック１を冷却した冷却水をラジェータ
８のアッパタンクへ還流さゼるために、ウォータジャケ
ット１４の冷却水出口と冷却水通路１２のサーモスタッ
ト式切換弁１３よりも上すに側とが冷却水通路１７で連
通されている。

エンジンの暖機後、今加水の一部をシリンダブロック１
のウォータジャケット１４へ循環させずにバイパスさせ
るため、上記冷却水通路１５のターボチャージャ１６よ
りも下流側と冷却水通路１７とを接続するバイパス通路
１８が設けられ、上記バイパス通路１８と冷却水通路１
５との分岐部には冷却水を冷却水通路１５へ或いは冷却
水通路１５とバイパス通路１８の両方へ流すように切換
える電磁切換弁１９が介設され、この電磁切換弁１９は
コントロールユニット２０により次のように切換制御さ
れる。

即ち、シリンダブロック１のウォータジャケット１４内
の冷却水水温を検出する水温センサからの冷却水温信号
がコントロールユニット２０へ入力され、上記冷却水温
信号に基いて暖機時冷却水温が所定温度（例えば、９０
℃）よりも低いときには冷却水通路１５のみへ冷却水を
流し、また暖機後上記所定温度よりも高くなったときに
は冷却水の一部をバイパス通路１８へもバイパスさせる
ように電磁切換弁１９が操作される。

次の、上記エンジンの冷却装置の作動について説明する
。

暖機時にはサーモスタット式切換弁１３がバイパス冷却
水通路１２ａを開いているので、シリンダヘッド２の冷
却系統についてはウォータジャケット１１、冷却水通路
１２、バイパス冷却水通路１２ａ、冷却水通路１０の循
環系統に冷却水が流れ、またシリンダブロック１の冷却
系統についてはウォータジャケット１４、冷却水通路１
７、冷却水通路１２、バイパス冷却水通路１２ａ、冷却
水通路１０、冷却水通路１５の循環系統に冷却水が流れ
ることになる。

上記のように、両系統についてもラジェータ８をバイパ
スさせて循環させるので、暖機が促進されることになる
。

しかも、冷却水通路１５の冷却水がバイパス通路１８へ
分流されないので、ターボチャージャ１６から冷却水へ
吸収された熱量は全量シリンダブロック１のウォータジ
ャケット１４へ流入するため、シリンダブロック１の暖
機が著しく促進させることになる。

暖機後、冷却水通路１２に流れる冷却水水温がサーモス
タットの設定温度以上になると、サーモスタット式切換
弁１３が冷却水通路１２を開くように切換えられるので
、シリンダへンド２の冷却系統についてはウォータジャ
ケット１１、冷却水通路１２、ラジェータ８、冷却水通
路１０の循環系統に冷却水が流れ、シリンダブロック１
の冷却系統についてはウォータジャケット１４、冷却水
通路１７、冷却水通路１２、ラジェータ８、冷却水通路
１０、冷却水通路１５のｗｉ環糸系統冷却水が流れる。

但し、暖機後ウォータジャケット１４内の冷却水温が所
定温度以上になると、切換弁１９が両通路１５・１８を
開くように切換えられるので、冷却水通路１５の冷却水
の一部はバイパス通路１８へ分流し、冷却水通路１７へ
合流する。

上記暖機後の状態において、ウォータジャケット１１の
内の流量とウォータジャケット１４内の流量とバイパス
通路１８の流量とが適当に設定されていて、ウォータジ
ャケット１１内の冷却水、１Δが約７０℃、ウォータジ
ャケット１４内の冷却水温が約９０℃に保持され、この
状態のときにナーモスタント式切換弁１３に流入する冷
却水温が杓８０゛Ｃとなるように設定されている。

従って、冷却水温がサーモスタットの設定温度より低下
すると、サーモスタット式切換弁１３が切換えられて、
暖機前と同様の循環系統に冷却水か流れるので、冷却水
温が上昇し、設定温度以上になると切換弁１３が切換え
られ、これを操返すことにより両ウォータジャケット１
１・１４内の冷却水は夫々所定の温度に保持されること
になる。

尚、上記冷却水通路１５に介設する被冷却体としては、
上記水冷式ターボチャージャ１６以外に、水冷インクク
ーラ、水冷オイルクーラ、水冷ＩＥＧＲクーラなどを介
設してもよく、複数の被冷却体を直列又は並列に介設し
てもよい。

上記第１実施例を次の第２図又は第３図に示すように部
分的に変更してもよい。

第２図に示すように、冷却水通路１５の水冷式ターボチ
ャージャ１６よりも上；流側にサーモスクソト式開閉弁
２１が介設され、このサーモスタット式開閉弁２１が例
えば９０°Ｃの設定温度で開弁するように設定し、冷却
水通路１２とバイパス冷却水通路Ｉ２ａの分岐部のサー
モスタット式切換弁１３が例えば約７０℃の設定温度で
冷却水通路１２を開くように構成する。

暖機時、冷却水通路１５に流れる冷却水水温がサーモス
タット式開閉弁２１の設定温度に上昇するまでは、サー
モスタット式の開閉弁２１が閉弁され、冷却水通路１５
、ウォータジャケット１４、冷却水通路１７及びバイパ
ス通路１８内の冷却水が流動しない。これに対して、冷
却水通路１５の冷却水温が上記設定温度以上になるとサ
ーモスタット式開閉弁２１は開弁じ、ラジェータ８、冷
却水通路１０、冷却水通路１５、ウォータジャケット１
４、冷却水通路１７、冷却水通路１２の循環系統に冷却
水が流れることになる。

次に、第３図に示すように、前記サーモスタット式切換
弁１３に代えて、冷却水通路１２で細径に形成されたバ
イパス通路１２ａの分岐部よりも下流側に電磁開閉弁１
３Ａが介設され、冷却水通路１５は冷却水通路１０のウ
ォータポンプ９よりも上流側から分岐され、この冷却水
ｉ１！１路１５のターボチャージャ１６よりも上流側に
電磁開閉弁２２とウォータポンプ９Ａとが上流側から順
に介設される。

そして、バイパス通路］８は冷却水通路１７のバイパス
通路１８との合流部よりも上流側に接続され、上記冷却
水通１１７から分岐したバイパス通路１７ａが冷却水通
路１５の電磁用開閉弁２２とポンプ９Ａとの間の部分に
接続され、冷却水通路１７とバイパス通路１７ａとの分
岐部にはサーモスタット式切換弁２３が介設されている
。

コントロールユニット２０へは、ウォータジャケット１
１内の踏動水の冷却水温信号も入力させていて、上記開
閉弁１３Ａは暖機中にヘッド側の冷却水温が例えば７０
°Ｃの設定温度以下のときには閉弁し、暖機後設定温度
以上になると開弁するようにコントロールユニット２０
で制御される。

上記開閉弁２２は暖殿中ブロック側の冷却水温が例えば
９０℃の設定温度以下のときには閉弁し、暖機後設定温
度以上になると開弁するようにコントロールユニット２
０で制御される。尚、切換弁１９については前記と同様
である。

上記サーモスタット式切換弁２３は、暖機中ブロック側
の冷却水温が例えば９０　’ｃの設定温度以下のときに
はバイパス通路１７ａ側を開き、設定温度以上になると
冷却水通路１７側を開くようになっている。

上記冷却装置においては、暖機中の冷却系統は次のよう
になる。

シリンダヘッド２の冷却系統については、ウォータジャ
ケット１１、冷却水通路１２、バイパス通路１２ａ、冷
却水通路１０の循環系統に冷却水通路が流れ、シリンダ
ブロックｌの冷却系統についてはウォータジャケット１
４、冷却水通路１７、バイパス通路１７ａ、冷却水通路
１５の循環系統に冷却水が流れることになる。

暖機後には、シリンダヘッド２の冷却系統については、
ウオークジャケント１１、冷却水通路１２、ラジェータ
８、冷却水通路１０の循環系統に冷却水が流れ、シリン
ダブロックの冷却系統については、ウォータジャケット
１４、冷却水通路１７、冷却水温信号２、ラジェータ８
、冷却水通路１５の循環系統に冷却水が流れることにな
る。

但し、冷却水通路１５の冷却水の一部はバイパス通路１
８へ分流する。

上記第３図の冷却装置では、ウォータジャケットｌｌ内
の冷却水水温を例えば７０゛Ｃの設定温度に、またウオ
ークジャケンｌ−１４内の冷却水水温を例えば９０°Ｃ
の設定温度に保持することが出来る。

最後に、本願第２発明の実施例を第４図に基いで説明す
る。

本実施例では、シリンダヘッド２の冷却系統とシリンダ
ブロックの冷却系統とが完全に独立の系統に構成される
。

シリンダヘッド２の冷却のため、ラジェータ８Ａと、ラ
ジェータ８Ａのロアタンクからウォータジャケット１１
の入口に運なりウォータポンプ９を有する冷却水通路１
０と、ウォータジャケット１１の出口からラジェータ８
Ａのアッパタンクに連なる冷却水通路１２と、バイパス
通路１２ａ及び電磁切換弁１３Ｂとが図示のように設け
られる。

シリンダブロックｌの冷却のため、ラジェータ８Ｂと、
ラジェータ８Ｂのロアタンクからウオークジャケット１
４の入口に連なる冷却水通路１５Ａと、この冷却水通路
１５Ａに上流側から順に介設されたウォータポンプ９Ａ
及び被冷却体としてのターボチャージャ１６と、ウオー
クジャケット１４の出口からラジェータ８Ｂのアッパタ
ンクに連なる冷却水通路１７Ａと、冷却水通路１７Ａと
冷却水通路１５Ａのポンプ９Ａより上流側とを接続する
バイパス通路１７ｂと、冷却水通路１７Ａとバイパス通
路１７ｂとの分岐部に介設された電磁切換弁２４と、冷
却水通路１５Ａのターボチャージャ１６よりも下流側と
冷却水通路１７Ａとを接続するバイパス通路１８Ａと１
．このバイパス通路１８Ａと冷却水通路１５Ａとの分岐
部に介設された電磁切換弁１９とが図示のように設けら
れる。

コントロールユニット２０へは前記と同様にブロック側
からの冷却水温信号とヘッド側からの冷却水温信号とが
入力され、上記電磁切換弁１３Ｂ・２４・１９がコント
ロールユニット２０で制御される。

即ち、暖機中ウォータジャケット１１内の冷却水水温が
例えば７０゛Ｃ以下のときには、切換弁１３Ｂがバイパ
ス通路ｉ２ａを開くので、ウォータジャケット１１、冷
却水通路１２、バイパス通路１２ａ、冷却水通路１０の
循環系統に冷却水が流れ、冷却水がラジェータ８Ａをバ
イパスして流れるので、暖機が促進される。

また、暖機中ウォータジャケット１４内の冷却水水温が
例えば９０℃以下のときには、切換弁２４がバイパス通
路１７ｂを開くので、ウォータジャケット１４、冷却水
通路１７Ａ、バイパス通路１７ｂ、冷却水通路１５Ａの
循環系統に冷却水が流れる。このとき、ラジェータ８Ｂ
をバイパスして流れること、またターボチャージャ１６
から吸収される熱量がウォータジャケット１４へ流入す
ることによってシリンダブロック１の暖機が促進される
。

但し、上記ターボチャージャ１６に代えて前記実施例と
同様に各種の被冷却体を介設することも有り得る。

暖機後、ウォータジャケット１１内の冷却水水温が例え
ば７０°Ｃ以上になると、切換弁１３Ｂが冷却水通路１
２を開きバイパス通路１２ａを閉じるので、ラジェータ
８Ａを経由する循環系統に冷却水が流れ、切換弁１３Ｂ
のＯＮ・ＯＦＦを繰返し乍らウォータジャケット１１内
の冷却水が約７０°Ｃに保持されることになる。

また、暖Ｎ後、ウォータジャケット１４内の冷却水水温
が例えば９０°Ｃ以上になると、切換弁２４が冷却水通
路１７Ａを開（方に切換えられるとともに、切換弁１９
が前記実施例と同様に切換えられる。

従って、冷却水はラジェータ８Ｂを経由する循環系統に
流れるとともに、冷却水通路１５Ａの冷却水の一部はバ
イパス通路１８Ａにも流れることになる。

切換弁２４のＯＮ・ＯＦＦを繰返し乍らウォータジャケ
ット１４内の冷却水水温が約９０°Ｃに保持されること
になる。

尚、切換弁１９とバイパス通路１８Ａは省略してもよい
。

以上説明したように、本願の冷却装置によれば、熱負荷
の高いシリンダヘッド２を比較的低温（例えば、約７０
℃）に保持することによって、吸入効率（充填効率）及
び耐ノツキング性を高め、シリンダヘッドの熱応力を緩
和しクラック発生を防止することが出来る。

これと同様に、シリンダブロック１を比較的高温（例え
ば、約９０″Ｃ）に保持するごとによって、シリンダボ
アのオイルの潤滑性を高めて機械的Σ”γ差力を小さく
するとともに、燃焼室内での燃焼性を高めてＩ（ＣやＣ
Ｏなど発生を改善することが出来る。

一方、暖機時には、ターボチャージャ１６などの被冷却
体から吸収した熱量でシリンダブロック１へ流入する冷
却水を加熱して暖機性を飛躍的に高めることが出来る。

そして、暖機後にはラジェータ８Ｂで冷却された冷却水
で被冷却体を冷却するので、被冷却体の冷却を良好にし
、その熱交換器を小型化することが出来る。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示すもので第１図は第１発明に
係る冷却装置の全体構成図、第２図及び第３図は夫々変
形側の第１図相当図、第４図は第２発明に係る冷却装置
の全体構成図である。 １・・シリンダブロック、　　２・・シリンダへ・ノド
、　８・８Ａ・８Ｂ・・ラジェータ、　９・９Ａ・・ウ
ォータポンプ、　　１１・・ウォータジャケット、　１
３・・サーモスタット式切換弁、１３Ａ・・電磁開閉弁
、　　１３Ｂ・・電磁切換弁、１４・・ウォータジャケ
ット、　　１０・１２・１５・１５Ａ・１７・１７Ａ・
・冷却水通路、　　１２ａ・１１ａ・１１ｂ−−バイパ
ス通路、　　１６・・ターボチャージャ（被冷却体）、
　２１・・サーモスタット式開閉弁、　２２・・電磁開
閉弁、２４・・電磁切換弁。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社第１図 ・８Ａ １０・１２・１５・１５Ａ１７ ２ａ１７ａ 第２図 ８Ｉ３：ラジェータ −９Ａ　　ウｓ−ｐホ／プ　　　　　２１．サーモスタ
ット式開閉弁・１４　ウォータジャケット １７Ａ・冷却水通路 １７ｂ　　バイパス通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダヘッドとシリンダブロックとに夫々独立
   に形成されたヘッドウォータジャケット及びブロックウ
   ォータジャケットと、ラジエータと、上記ラジエータか
   らの冷却水をヘッドウォータジャケットを経由してラジ
   エータへ還流させるヘッド冷却系統と、上記ラジエータ
   からの冷却水をブロックウォータジャケットを経由して
   ラジエータへ還流させるブロック冷却系統とを備えたエ
   ンジンの冷却装置において、 上記ブロック冷却系統のウォータポンプとブロックウォ
   ータジャケット入口との間の冷却水通路に、被冷却体が
   介設されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. （２）シリンダヘッドとシリンダブロックとに夫々独立
   に形成されたヘッドウォータジャケット及びブロックウ
   ォータジャケットと、ヘッド冷却用ラジエータ及びブロ
   ック冷却用ラジエータと、上記ヘッド冷却用ラジエータ
   からの冷却水をヘッドウォータジャケットを経由して該
   ラジエータへ還流させるヘッド冷却系統と、上記ブロッ
   ク冷却用ラジエータからの冷却水をブロックウォータジ
   ャケットを経由して該ラジエータへ還流させるブロック
   冷却系統とを備えたエンジンの冷却装置において、 上記ブロック冷却系統のウォータポンプとブロックウォ
   ータジャケット入口との間の冷却水通路に、被冷却体が
   介設されたことを特徴とするエンジンの冷却装置。