JP2006037874A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷間始動時におけるエンジンの早期暖機をより簡単な構成でまた安価に達成し得るエンジンの冷却装置を提供する。
【解決手段】 エンジン内部に形成されたウォータジャケットに冷却水を循環式に流通させ、エンジン本体を冷却するエンジンの冷却装置において、該ウォータジャケットの冷却水流出側に取り付けられたウォータアウトレット部材内に、熱交換部を備えた冷却水系に接続される第１の冷却水経路と、第１の冷却水経路と区画され、エンジンの稼働中少なくとも冷間始動時に冷却水が流通する感温用冷却水経路とを形成し、また、感温用冷却水経路内に配置され、該冷却水経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部と、第１の冷却水経路内に配置され、感温部により感知される温度の変化に伴い開閉駆動する弁体とを備えた第１のサーモスタットを配設する。エンジン冷間始動時には、弁体により第１の冷却水経路を閉じる。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

周知の通り、自動車等のエンジンを搭載する車両においては、ウォータポンプによりエンジンのウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を循環させることで、エンジンの冷却が行われるが、暖機性を早期に確保するために、エンジン冷間始動時には、冷却水の循環が抑制されることが求められる。暖機性を早期に確保することは、排気経路に触媒装置が設けられた場合に、触媒を早期に活性化させ、良好な排気性能を達成する上でも非常に重要である。

従来では、暖機性を早期に確保する技術として、例えば特開平１１−１１７７４０号公報（特許文献１）に、エンジン冷間始動時に、車室用ヒータに連通するヒータ用経路における冷却水の流量を減らすものが開示されている。また、従来では、ラジエータにバイパス経路が付属させられ、低温時には冷却水をバイパス経路に流し、高温時にはラジエータに流すようにした構成をもつ冷却装置において、バイパス経路及びバイパス経路途中に設けられる各種デバイスからの放熱を回避すべく、エンジン冷間始動時に、バイパス経路における冷却水の流量を減らすものが知られている。

特開平１１−１１７７４０号公報

ところで、上記従来技術では、ヒータ用経路やバイパス経路における冷却水の流量を制御するために、経路内に流れる冷却水の温度を感知する感温部と、該感温部により感知される温度の変化に伴い開閉駆動する弁体とを備えたサーモスタットが採用され、いずれの場合にも、サーモスタットが、感温部及び弁体が共に同じ経路内に配置されるように配設される。しかしながら、かかる構成において、感温部に冷却水の温度を感知させるには、経路内に常時少量の冷却水を流す必要があり、これが暖機性向上の妨げとなる惧れがある。
また、従来では、ヒータ用経路等の経路における冷却水の循環を制御するために、経路内に電磁バルブを取り付け、その電磁バルブを任意に開閉制御することで、冷却水の循環を阻止するものが知られているが、この場合には、高価な電磁バルブが採用されるため、コスト増大が招来される。

この発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたもので、冷間始動時における冷却水の循環を最小限に抑制し、エンジンの早期暖機をより簡単な構成でまた安価に達成し得るエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

そこで、本願の請求項１に係る発明は、エンジン内部に形成されたウォータジャケットに冷却水を循環式に流通させ、エンジン本体を冷却するエンジンの冷却装置において、上記ウォータジャケットの冷却水流出側に取り付けられたウォータアウトレット部材内に、所定の熱交換部を備えた冷却水系に接続される第１の冷却水経路と、該第１の冷却水経路と区画され、エンジンの稼働中少なくとも冷間始動時に冷却水が流通する感温用冷却水経路とが上記ウォータジャケットに連通するように形成されるとともに、上記感温用冷却水経路内に配置され、該冷却水経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部と、上記第１の冷却水経路内に配置され、該感温部により感知される温度の変化に伴い開閉駆動する弁体とを備えた第１のサーモスタットが配設されており、エンジン冷間始動時には、上記第１の冷却水経路が上記弁体により閉じられることを特徴としたものである。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記第１の冷却水経路が、室内暖房用ヒータに連通するヒータ用冷却水経路であり、エンジン冷間始動時には、上記第１のサーモスタットの感温部により所定以下の冷却水の温度が感知される間に、上記ヒータ用冷却水経路が上記弁体により閉じられることを特徴としたものである。

更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、上記感温用冷却水経路が、エンジンに吸気される空気量を制御する吸気スロットル弁ユニットに連通する冷却水通路であって、該吸気スロットル弁ユニットを介して、上記ウォータジャケットの冷却水流入側に取り付けられる機械式のウォータポンプの吸入側経路に接続されていることを特徴としたものである。

また、更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３に係る発明のいずれかにおいて、更に、上記ウォータジャケットの冷却水流入側に取り付けられる機械式のウォータポンプと上記ウォータアウトレット部材との間で冷却水を放熱するラジエータに連通するラジエータ用冷却水経路に対して開閉駆動する一方、該ウォータポンプとウォータアウトレット部材との間でラジエータ用冷却水経路をバイパスするラジエータバイパス経路に対して開閉駆動する弁体を備えた第２のサーモスタットが配設されるとともに、上記ラジエータバイパス経路内には、所定水圧以上で開弁する圧力リリーフ弁が配設されており、エンジン冷間始動時には、上記ラジエータ用冷却水経路が上記第２のサーモスタットの弁体により閉じられるとともに、上記ラジエータバイパス経路が上記圧力リリーフ弁により閉じられることを特徴としたものである。

また、更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項１〜３に係る発明のいずれかにおいて、上記ヒータ用冷却水経路と並列に、排気還流装置に接続される排気還流装置用冷却水経路が設けられており、エンジン冷間始動時には、上記第１のサーモスタットの感温部により所定以下の冷却水の温度が感知される間、上記ヒータ用冷却水経路及び排気還流装置用冷却水経路が上記弁体により閉じられることを特徴としたものである。

また、更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、上記ウォータポンプが、車体前後方向においてエンジンの前側に取り付けられる一方、上記ウェータアウトレット部材が、エンジンの後側に取り付けられており、上記ウェータアウトレット部材から上記ラジエータに連通する冷却水経路、及び、上記ウェータアウトレット部材から上記排気還流装置に連通する冷却水経路が、上記エンジンの後方側部に直列配置された変速機上側に配管されていることを特徴としたものである。

また、更に、本願の請求項７に係る発明は、エンジン内部に形成されたウォータジャケットに冷却水を循環式に流通させ、エンジン本体を冷却するエンジンの冷却装置において、該ウォータジャケットの冷却水流出側に、室内暖房用ヒータに連通するヒータ用冷却水経路と、冷却水を放熱するラジエータに連通するラジエータ用冷却水経路と、該ラジエータ用冷却水経路をバイパスするラジエータバイパス経路と、エンジンに吸気される空気量を制御する吸気スロットル弁ユニットに連通し、エンジン稼働中常時冷却水が流通するスロットル弁ユニット用冷却水経路とが接続され、該スロットル弁ユニット用冷却水経路内に配置され、該スロットル弁ユニット用冷却水経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部と、該ヒータ用冷却水経路内に配置され、該感温部により感知される温度変化に伴い開閉駆動する弁体とを備えた第１のサーモスタットが配設される一方、該ラジエータ用冷却水経路及びラジエータバイパス経路に対して開閉駆動する弁体を備えた第２のサーモスタットが配設されるとともに、該ラジエータバイパス経路内には、所定水圧以上で開弁する圧力リリーフ弁が配設されており、エンジン冷間始動時には、該ヒータ用冷却水経路が該第１のサーモスタットの弁体により閉じられ、該ラジエータ用冷却水経路が上記第２のサーモスタットの弁体により閉じられ、該ラジエータバイパス経路が該圧力リリーフ弁により閉じられることを特徴としたものである。

本願の請求項１に係る発明によれば、ウォータアウトレット部材に変更を加えるのみで、エンジン冷間始動時には熱交換部を備えた冷却水系に接続される冷却水経路への冷却水の流通を阻止し、早期暖機システムをより簡単に実現することができる。ウォータアウトレット部材の感温部を、その弁体が配置される経路とは別の感温用冷却水経路内に配置するため、安定した感温を達成し、ハンチングを防止することができる。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、冷却水の温度が低くヒータが機能しないエンジン冷間始動時には、ヒータ用冷却水経路への流通を阻止して、早期暖機性を実現することができる。

更に、本願の請求項３に係る発明によれば、スロットル弁ユニット用冷却水経路を利用することで、構成の簡略化することができ、また、冷却水の流通を最小限に抑えて、暖機性を向上させることができる。

また、更に、本願の請求項４に係る発明によれば、エンジン冷間始動時には、ラジエータバイパス経路を閉じ、冷却水の流通を更に減少させることで、暖機性を向上させることができる。

また、更に、本願の請求項５に係る発明によれば、排気還流装置への冷却水の流通をも阻止することにより、エンジン冷間始動時における冷却水の流通の更なる低減を図り、早期暖機性をより確実に実現することができる。

また、更に、本願の請求項６に係る発明によれば、エンジンの後方側部に配置される変速機上側における空きスペースに、ウェータアウトレット部材に接続される各種の配管類を集中させるため、配管の簡素化が可能である。

また、更に、本願の請求項７に係る発明によれば、エンジン冷間始動時には、スロットル弁ユニット用冷却水のみ流通可能とし、冷却水の流通を最小限に抑制して、暖機性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
実施形態１．
図１及び図２は、それぞれ、本発明の実施形態１に係るエンジンを概略的に示す斜視図、及び、エンジンの冷却装置の配管をあらわす説明図である。なお、図１において、紙面左手前側は、エンジン１の前側に対応し、また、紙面右奥側は、エンジンの後側に対応する。このエンジン１は、シリンダブロック２と、該シリンダブロック２の上側に配設されるシリンダヘッド３とからなるエンジン本体部４を有し、該エンジン本体部４の長手方向に沿って、４つの気筒が配列された直列４気筒エンジンである。エンジンルーム（不図示）内において、エンジン１は、その本体部４の長手方向が車体前後方向に平行になるように、かつ、エンジン１に組み込まれるクランクシャフト（不図示）が車幅方向に沿って延びるように、横置きに配置される。このエンジン１の後側には、変速機１０（仮想線で示す）が配設される。

また、シリンダヘッド３の上側には、シリンダカバー５が配設されている。更に、エンジン本体部４の側部（図１の紙面右手前側）には、各気筒内に吸気を導入するための吸気マニホールド６が配設されている。吸気マニホールド６は４本の分岐管を備え、各分岐管は、エンジン本体部４内に構成される各気筒に対して連通する。また、一方、吸気マニホールド６が配設された側と反対側のエンジン本体部４の側部（図１の紙面左奥側）には、排気系（排気マニホールド１９等）が配設されている。

シリンダブロック２及びシリンダヘッド３からなるエンジン本体部４の内部には、ウォータジャケット（不図示）が形成され、このウォータジャケットの流入口には、冷却水を循環させるためのウォータポンプ７の吐出口が接続されている。ウォータポンプ７は、渦巻き型の遠心式ポンプであり、シリンダブロック２の側部前側に配設され、シリンダブロック２の前方側部に設けられたクランクプーリ８に対してＶベルト（不図示）により駆動連結されている。これにより、ウォータポンプ７は、クランクシャフト（不図示）により駆動される。また、ウォータポンプ７には、空気暖房用ヒータ３０（図２参照）とウォータポンプ７との間でヒータ戻り経路を構成するヒータ戻りパイプ９が接続されている。

また、シリンダブロック２の側部には、吸気マニホールド６とウォータポンプ７との間に配置され、ウォータポンプ７の吸込口に連通するサーモスタット弁ユニット１１が設けられている。このサーモスタット弁ユニット１１は、その上面側に開口したラジエータバイパス流入ポート１２を有するとともに、側方へ突出したスロットル弁ユニット流入ポート１３と、ラジエータ流入ポート１４とを有している。ラジエータバイパス流入ポート１２には、ラジエータバイパス経路を構成するラジエータバイパスパイプ１５が接続されている。また、スロットル弁ユニット流入ポート１３には、エンジンに供給される空気の量を制御するための吸気スロットル弁ユニット３２（図２参照）とウォータポンプ７との間でスロットル弁ユニット戻り経路を構成するスロットル弁ユニット戻りパイプ１６が接続されている。更に、ラジエータ流入ポート１４には、ラジエータ３４（図２参照）とウォータポンプ７との間でラジエータ戻り経路を構成するラジエータ戻りパイプ１７が接続されている。

また、特に図示しないが、サーモスタット弁ユニット１１の内部には、サーモスタットが配設されている。このサーモスタットは、特定の経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部としてのワックスエレメントと、このワックスエレメントの変形に応じて開閉駆動する弁体とを有しており、ワックスエレメントにより感知される冷却水の温度変化に伴い、弁体が移動して、ラジエータバイパス流入ポート１２及びラジエータ流入ポート１３を遮断するように配設されている。より詳しくは、エンジン冷間始動時など、ワックスエレメントにより感知される冷却水温度が低いときには、ワックスエレメントが収縮して、弁体がラジエータ流入ポート１３を閉じ、ラジエータバイパス流入ポート１２を開く。また、一方、冷却水温度が所定以上になると、ワックスエレメントが膨張して、弁体がラジエータ流入ポート１３を開き、ラジエータバイパス流入ポート１２を閉じる。このようにして、サーモスタット弁は、冷却水温度に応じて、ラジエータバイパス流入ポート１２又はラジエータ流入ポート１３を開き、各々をウォータポンプ８に連通させる。なお、スロットル弁ユニット流入ポート１３には弁体が作用することなく、スロットル弁ユニット流入ポート１３は、常にウォータポンプ８に連通し冷却水が流通する状態になっている。

エンジン本体部４（厳密にはシリンダヘッド３）の後方側部には、ウォータアウトレット部材２０が、エンジン本体部４の内部に形成されたウォータジャケットの冷却水流出側に該ウォータジャケットと連通するように取り付けられている。図３は、ウォータアウトレット部材２０及びそれに接続される種々の経路を拡大して示す斜視図である。このウォータアウトレット部材２０は、４つの流出ポート（ヒータ流出ポート２１，ラジエータ流出ポート２２，ラジエータバイパス流出ポート２３，スロットル弁ユニット流出ポート２４）を有している。ヒータ流出ポート２１には、室内暖房用ヒータ３０とウォータアウトレット部材２０との間でヒータ経路を構成するヒータパイプ２５が接続されている。また、ラジエータ流出ポート２２には、ラジエータ３４とウォータアウトレット部材２０との間でラジエータ経路を構成するラジエータパイプ２６が接続され、更に、ラジエータバイパス流出ポート２３には、ラジエータバイパス経路１５が接続されている。また、更に、スロットル弁ユニット流出ポート２４には、スロットル弁ユニット３２とウォータアウトレット部材２０との間でスロットル弁ユニット経路を構成するスロットル弁ユニットパイプ２７が接続されている。

また、このエンジン１には、排気の一部を吸気系（吸気マニホールド６等）に戻し、混合気が燃焼する時の最高温度を低くしてＮＯｘの生成量を抑制するための排気還流装置（以下、ＥＧＲ（exhaust gas recirculation）装置という）が搭載されており、図２には、かかる装置の主要な構成として設けられる水冷ＥＧＲ弁３６が示されている。水冷ＥＧＲ弁３６は、吸気系に戻す排気を冷却するためのＥＧＲクーラ（不図示）内への冷却水の供給量を制御する。冷却された排気は、パイプ３７ａ，３７ｂ及び水冷ＥＧＲ３６弁を介して、吸気系へ戻される。これら水冷ＥＧＲ弁３６及びＥＧＲクーラは、ヒータ経路とヒータ戻り経路との間で、ヒータ３０と並列式に配設されている。すなわち、ウォータアウトレット部材２０からヒータ経路を介して流出する冷却水の一部が、水冷ＥＧＲ弁３６及びＥＧＲクーラへ供給され利用される。水冷ＥＧＲ弁３６及びＥＧＲクーラで利用された後の冷却水は、ヒータ戻り経路９を介して、ウォータポンプ７へ送られる。

更に、図２に示すように、エンジン１の冷却装置としては、ラジエータバイパス経路を構成するラジエータパイプ１５内に、圧力リリーフ弁４０が配設されている。この圧力リリーフ弁４０は、ラジエータバイパス経路を流通する冷却水の水圧が所定未満ではラジエータバイパス経路を閉じ、冷却水の水圧が所定以上になるとラジエータバイパス経路を開く。

続いて、ウォータアウトレット部材２０を詳細に説明する。図４には、ウォータアウトレット部材の内部構造を概略的に示す。この図から分かるように、ウォータアウトレット部材２０は、シリンダヘッド３に形成されたウォータジャケットの流出口３ａに対して取り付けられ、ヒータ経路を構成するヒータパイプ２５，ラジエータ経路を構成するラジエータパイプ２６，スロットル弁ユニット経路を構成するスロットル弁ユニットパイプ２７，ラジエータバイパス経路を構成するラジエータバイパスパイプ１５を冷却水の流通が可能にそれぞれ接続するヒータ流出ポート２１，ラジエータ流出ポート２２，ラジエータバイパス流出ポート２３，スロットル弁ユニット流出ポート２４を有している。

加えて、このウォータアウトレット部材２０の内部には、サーモスタット５０が配設されている。サーモスタット５０は、サーモスタット弁ユニット１１内に配設されたサーモスタットと同様に、特定の経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部としてのワックスエレメント５１と、ワックスエレメント５１の変形に応じて開閉駆動する弁体５２（第１の弁体５２ａ及び第２の弁体５２ｂ）とを有している。ウォータアウトレット部材２０内において、サーモスタット５０は、そのワックスエレメント５１が、スロットル弁ユニット経路を介してスロットル弁ユニット３２に連通するスロットル弁ユニット流出ポート２４内に配置される一方、弁体５２が、ヒータ経路に通ずるヒータ流出ポート２１内に配置されるように配設されている。スロットル弁ユニット流出ポート２４には、スロットル弁ユニット３２に供給されるスロットル弁のアイシング防止用の冷却水やアイドル・スピード・コントロール（ISC:Idle Speed Control）水温検知用の冷却水が、エンジン１の稼働中常時流通させられるようになっている。ワックスエレメント５１は、スロットル弁ユニット流出ポート２４内の冷却水の温度を感知し、第１の弁体５２ａ及び第２の弁体５２ｂは、それぞれ、ワックスエレメント５１により所定の冷却水温度が感知された場合に、ヒータ流出ポート２１を閉じることとなる。

ワックスエレメント５１により感知されるスロットル弁ユニット流出ポート２４内の冷却水温度が低いときには、ワックスエレメント５１が収縮して、弁体５２がスプリング５３の軸方向に移動し、第１の弁体５２ａがヒータ流出ポート２１内に形成された第１の弁座部２１ａに着座することにより、ヒータ流出ポート２１が閉じられる。これにより、ヒータ経路への冷却水の流通が阻止される。なお、このとき、第２の弁体５２ｂは、第１の弁座部２１ａと同じくヒータ流出ポート２１内に形成された第２の弁座部２１ｂに着座していない状態にある。
スロットル弁ユニット流出ポート２４内の冷却水温度が上昇してくると、ワックスエレメント５１が膨張して、第１の弁体５２ａが第１の弁座部２１ａから離れることで、第１の弁体５２ａ及び第２の弁体５２ｂが共に着座しない状態となり、ヒータ経路への冷却水の流通が可能になる。
更に、スロットル弁ユニット流出ポート２４内の冷却水温度が所定以上になると、ワックスエレメント５１が膨張して、第２の弁体５２ｂが第２の弁座部２１ｂに着座することにより、ヒータ流出ポート２１が閉じられる。これにより、ヒータ経路への冷却水の流通が阻止される。なお、このとき、第１の弁体５２ａは第１の弁座部２１ａに着座していない状態にある。

このエンジン１の冷却装置では、エンジン冷間始動時に、第１に、ウォータアウトレット部材１５において、サーモスタット５０の第１の弁体５２ａが第１の弁座部２１ａに着座することにより、ヒータ経路への冷却水の流通が阻止される。ヒータ流出ポート２１が閉じられるため、この状態では、水冷ＥＧＲ弁３６及びＥＧＲクーラへの冷却水の流通も同様に阻止される。また、第２に、サーモスタット弁ユニット１１において、第２のサーモスタット（不図示）のワックスエレメントにより感知される冷却水温度が低く、弁体がラジエータ流入ポート１３を閉じ、かつ、圧力リリーフ弁４０が、冷却水の水圧が所定以上になるまで、ラジエータバイパス経路を閉じる。これにより、結果的に、ラジエータ流入ポート１３に連通するラジエータ経路及びラジエータバイパス経路への冷却水の流通が阻止される。

すなわち、このエンジン１の冷却装置では、エンジン冷間始動時に、ウォータアウトレット部材２０において、ヒータ経路，水冷ＥＧＲ弁３６，ＥＧＲクーラ及びラジエータ経路並びにラジエータバイパス経路における冷却水の流通が阻止され、スロットル弁ユニット経路及びスロットル弁ユニット戻り経路など、スロットル弁ユニット用冷却系についてのみ冷却水の流通が許可され、冷却装置全体における冷却水の流通を最小限に抑制することができる。このように、機械式のウォータポンプ７を利用する冷却装置において、ウォータアウトレット部材２０及び圧力リリーフ弁４０を設けることにより、比較的簡単な構成でかつコスト増大を招来することなく、エンジン冷間始動時における冷却水の流通を最小限に抑制することができ、良好な早期暖機性及び触媒の早期活性化を実現することができる。また、ウォータアウトレット部材２０においては、サーモスロット５０のワックスエレメント５１と弁体５２とが互いに異なる冷却水経路内に配置されるため、ワックスエレメント５１により常時安定した感温が達成され、ハンチングを防止することができる。更に、ワックスエレメント５１が配置される経路としては、スロットル弁ユニット用経路を利用することができ、構成を簡略化することができる。

更に、図１及び図３から分かるように、このエンジン１の冷却装置では、ウォータポンプ７がエンジン１の側部前側に取り付けられる一方、ウェータアウトレット部材２０がエンジン１の後方側でエンジン１に直列配置される変速機１０の上側に取り付けられている。そして、ウェータアウトレット部材２０には、ヒータパイプ２５，ラジエータパイプ２６，ラジエータバイパスパイプ１５，スロットル弁ユニットパイプ２７が接続されている。また、特に図示しないが、ヒータパイプ２５から分岐するＥＧＲ用冷却水経路が、変速機１０の上側に配設されている。このように、エンジン１の後方側部にて下側寄りに配置される変速機１０の上側における空きスペースに、ウェータアウトレット部材２０に接続される各種の配管類を集中させるため、配管の簡素化が可能である。

なお、本実施形態１では、ウォータアウトレット部材２０内に配設されるサーモスタット５０のワックスエレメント５１がスロットル弁ユニット流出ポート２４内に配置されたが、これに限定することなく、エンジン１の稼働中少なくとも始動時に冷却水が流通する経路又はポートに配置されても、上記実施形態１によりもたらされる効果と同様の作用及び効果を実現することができる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施形態２に係るエンジンの冷却装置の配管をあらわす図である。なお、以下では、上記実施形態１と同様の構成については同一の符号を付し、それ以上の説明を省略する。この実施形態２では、ヒータ戻り経路を構成するヒータ戻りパイプ９が、その下流側で、スロットル弁ユニット戻り経路を構成するスロットル弁戻りパイプ１６に接続されている。また、ラジエータバイパス経路を構成するラジエータバイパスパイプ１５が、その下流側で、上記実施形態１と同様に、サーモスタット弁ユニット６０に接続される一方、その上流側では、ラジエータ経路を構成するラジエータパイプ２６の途中部に接続されている。

図５には、更に、ＥＧＲ装置の主要な構成として、水冷ＥＧＲ弁３６に加え、ＥＧＲクーラ３８が示されている。また、排気マニホールド１９に直結され、ＥＧＲクーラ３８に対して排気の一部を供給するキャタライザ３９が示されている。ウォータアウトレット部材２０からヒータ経路を構成するヒータパイプ２５へ冷却水が送り出されると、その冷却水の一部が水冷ＥＧＲ弁３６に送られ、更に、パイプ３６ａを介してＥＧＲクーラ３８へ供給される。ＥＧＲクーラ３８で利用された後の冷却水は、パイプ３８ａ，ヒータ戻りパイプ９及びスロットル弁ユニット戻りパイプ１６を介して、サーモスタット弁ユニット６０に送られる。キャタライザ３９からは排気の一部がパイプ３９ａを介してＥＧＲクーラ３８に供給され、冷却された排気は、実施形態１における場合と同様に、パイプ３７ａ，３７ｂ及び水冷ＥＧＲ弁３６を介して、吸気系へ戻される。

図６に、サーモスタット弁ユニット６０の内部構造を概略的に示す。この実施形態２では、サーモスタット弁ユニット６０が、スロットル弁ユニット戻り経路を構成するスロットル弁ユニット戻りパイプ１６が接続されるスロットル弁ユニット流入ポート８１と、ラジエータ戻り経路を構成するラジエータ戻りパイプ１７が接続されるラジエータ流入ポート８２と、ラジエータバイパス経路を構成するラジエータバイパスパイプ１５が接続されるラジエータバイパス流入ポート８３と、ウォータポンプ７と直接に若しくは連結パイプ（不図示）を介して接続されるウォータポンプ接続ポート（以下、Ｗ／Ｐ接続ポートと表記）８４と、を有している。ここで、スロットル弁ユニット流入ポート８１は、両端側でそれぞれポート８５，８６に接続されるスリーブ（不図示）を介して、Ｗ／Ｐ接続ポート８４に連通している。また、ラジエータ流入ポート８２，ラジエータバイパス流入ポート８３及びＷ／Ｐ接続ポート８４は、サーモスタット弁ユニット６０の内部で互いに連通している。

このサーモスタット弁ユニット６０の内部には、サーモスタット７０が配設されている。サーモスタット７０は、特定の経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部としてのワックスエレメント７１と、ワックスエレメント７１の変形に応じて開閉駆動する弁体７２（第１の弁体７２ａ及び第２の弁体７２ｂ）とを有している。サーモスタット弁ユニット６０内において、サーモスタット７０は、そのワックスエレメント７１が、スロットル弁ユニット戻り経路内に配置される一方、弁体７２が、Ｗ／Ｐ接続ポート８４内に配置されるように配設されている。スロットル弁ユニット流入ポート８１には、スロットル弁ユニットを経由してきた冷却水が、エンジン１の稼働中常時流通させられる。ワックスエレメント７１は、スロットル弁ユニット戻り経路内に流通する冷却水の温度を感知し、第１の弁体７２ａ及び第２の弁体７２ｂは、それぞれ、ワックスエレメント７１により所定の冷却水温度が感知された場合に、ラジエータ流入ポート８２とＷ／Ｐ接続ポート８４との間に形成された第１の弁座部８２ａ、及び、ラジエータバイパス流入ポート８３とＷ／Ｐ接続ポート８４との間に形成された第２の弁座部８３ａに着座する。

ワックスエレメント７１により感知されるスロットル弁ユニット戻り経路内の冷却水温度が低いときには、ワックスエレメント７１が収縮して、弁体７２がスプリング７３の軸方向に移動し、第１の弁体７２ａが第１の弁座部８２ａに着座することにより、ラジエータ流入ポート８２とＷ／Ｐ接続ポート８４とを遮断する。これにより、ラジエータ流入ポート８２からＷ／Ｐ接続ポート８４への冷却水の流通が阻止される。なお、この場合に、第２の弁体７２ｂは、第２の弁座部８３ａに着座していない状態にある。

他方、ワックスエレメント７１により感知されるスロットル弁ユニット戻り経路内の冷却水温度が所定以上になると、ワックスエレメント７１が膨張して、弁体７２がスプリング７３の軸方向に移動し、第２の弁体７２ｂが第２の弁座部８３ａに着座することにより、ラジエータバイパス流入ポート８３とＷ／Ｐ接続ポート８４とを遮断する。これにより、ラジエータバイパス流入ポート８３からＷ／Ｐ接続ポート８４への冷却水の流通が阻止される。この場合に、第１の弁体７２ａは、第１の弁座部８２ａに着座していない状態にある。

この実施形態２では、前述した実施形態１における場合と同様の効果が確保され、更に、ウォータアウトレット部材２０におけるサーモスタット５０に加えて、サーモスタット弁ユニット６０におけるサーモスタット７０についても、ワックスエレメント７１と弁体７２とが互いに異なる冷却水経路内に配置されるため、ワックスエレメント７１により常時安定した感温が達成され、ハンチングを防止することができる。また、ワックスエレメント７１が配置される経路として、スロットル弁ユニット用経路が利用されるため、構成を簡略化することができる。

なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。前述した実施形態では、ウォータアウトレット部材内部にサーモスタットを設けたが、これに限定されることなく、サーモスタットを、ウォータジャケットの冷却水流出側で、感温部であるワックスエレメントと弁体とを互いに異なる経路内に配置することができれば、ウォータアウトレット部材内部に限らず、いかなる箇所に配設してもよい。

本願発明に係るエンジンの冷却装置は、自動車等の車両を含み、エンジンが搭載されるものであれば、いかなるものにも適用可能である。

本発明の実施形態１に係るエンジンを概略的に示す斜視図である。 上記実施形態１に係るエンジンの冷却装置の配管をあらわす図である。 ウォータアウトレット部材及びそれに接続される各種の経路を拡大して示す斜視図である。 上記ウォータアウトレット部材の内部構造を概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態２に係るエンジンの冷却装置の配管をあらわす図である。 上記実施形態２に係るエンジンの冷却装置に含まれるサーモスタット弁ユニットの内部構造を概略的に示す図である。

符号の説明

１…エンジン
２…シリンダブロック
３…シリンダヘッド
４…エンジン本体部
５…シリンダカバー
７…ウォータポンプ
９…ヒータ戻りパイプ
１０…変速機
１１，６０…サーモスタット弁ユニット
１５…ラジエータバイパスパイプ
１６…スロットル弁ユニット戻りパイプ
１７…ラジエータ戻りパイプ
２０…ウォータアウトレット部材
２５…ヒータパイプ
２６…ラジエータパイプ
２７…スロットル弁ユニットパイプ
３０…ヒータ
３２…吸気スロットル弁ユニット
３４…ラジエータ
３６…水冷ＥＧＲ弁
３８…ＥＧＲクーラ
４０…圧力リリーフ弁
５０，７０…サーモスタット
５１，７１…ワックスエレメント
５２，７２…弁体

Claims (7)

1. エンジン内部に形成されたウォータジャケットに冷却水を循環式に流通させ、エンジン本体を冷却するエンジンの冷却装置において、
   上記ウォータジャケットの冷却水流出側に取り付けられたウォータアウトレット部材内には、
   所定の熱交換部を備えた冷却水系に接続される第１の冷却水経路と、該第１の冷却水経路と区画され、エンジンの稼働中少なくとも冷間始動時に冷却水が流通する感温用冷却水経路とが上記ウォータジャケットに連通するように形成されるとともに、
   上記感温用冷却水経路内に配置され、該冷却水経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部と、上記第１の冷却水経路内に配置され、該感温部により感知される温度の変化に伴い開閉駆動する弁体とを備えた第１のサーモスタットが配設されており、
   エンジン冷間始動時には、上記第１の冷却水経路が上記弁体により閉じられることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 上記第１の冷却水経路が、室内暖房用ヒータに連通するヒータ用冷却水経路であり、エンジン冷間始動時には、上記第１のサーモスタットの感温部により所定以下の冷却水の温度が感知される間に、上記ヒータ用冷却水経路が上記弁体により閉じられることを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
3. 上記感温用冷却水経路が、エンジンに吸気される空気量を制御する吸気スロットル弁ユニットに連通する冷却水通路であって、該吸気スロットル弁ユニットを介して、上記ウォータポンプの吸入側経路に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの冷却装置。
4. 更に、上記ウォータジャケットの冷却水流入側に取り付けられる機械式のウォータポンプと上記ウォータアウトレット部材との間で冷却水を放熱するラジエータに連通するラジエータ用冷却水経路に対して開閉駆動する一方、該ウォータポンプとウォータアウトレット部材との間でラジエータ用冷却水経路をバイパスするラジエータバイパス経路に対して開閉駆動する弁体を備えた第２のサーモスタットが配設されるとともに、上記ラジエータバイパス経路内には、所定水圧以上で開弁する圧力リリーフ弁が配設されており、
   エンジン冷間始動時には、上記ラジエータ用冷却水経路が上記第２のサーモスタットの弁体により閉じられるとともに、上記ラジエータバイパス経路が上記圧力リリーフ弁により閉じられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のエンジンの冷却装置。
5. 上記ヒータ用冷却水経路と並列に、排気還流装置に接続される排気還流装置用冷却水経路が設けられており、
   エンジン冷間始動時には、上記第１のサーモスタットの感温部により所定以下の冷却水の温度が感知される間、上記ヒータ用冷却水経路及び排気還流装置用冷却水経路が上記弁体により閉じられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載のエンジンの冷却装置。
6. 上記ウォータポンプが、車体前後方向においてエンジンの前側に取り付けられる一方、上記ウェータアウトレット部材が、エンジンの後側に取り付けられており、
   上記ウェータアウトレット部材から上記ラジエータに連通する冷却水経路、及び、上記ウェータアウトレット部材から上記排気還流装置に連通する冷却水経路が、上記エンジンの後方側部に直列配置された変速機上側に配管されていることを特徴とする請求項５記載のエンジンの冷却装置。
7. エンジン内部に形成されたウォータジャケットに冷却水を循環式に流通させ、エンジン本体を冷却するエンジンの冷却装置において、
   上記ウォータジャケットの冷却水流出側に、室内暖房用ヒータに連通するヒータ用冷却水経路と、冷却水を放熱するラジエータに連通するラジエータ用冷却水経路と、該ラジエータ用冷却水経路をバイパスするラジエータバイパス経路と、エンジンに吸気される空気量を制御する吸気スロットル弁ユニットに連通し、エンジン稼働中常時冷却水が流通するスロットル弁ユニット用冷却水経路とが接続され、
   上記スロットル弁ユニット用冷却水経路内に配置され、該スロットル弁ユニット用冷却水経路内に流通する冷却水の温度を感知する感温部と、上記ヒータ用冷却水経路内に配置され、該感温部により感知される温度変化に伴い開閉駆動する弁体とを備えた第１のサーモスタットが配設される一方、上記ラジエータ用冷却水経路及び上記ラジエータバイパス経路に対して開閉駆動する弁体を備えた第２のサーモスタットが配設されるとともに、
   上記ラジエータバイパス経路内には、所定水圧以上で開弁する圧力リリーフ弁が配設されており、
   エンジン冷間始動時には、上記ヒータ用冷却水経路が上記第１のサーモスタットの弁体により閉じられ、上記ラジエータ用冷却水経路が上記第２のサーモスタットの弁体により閉じられ、上記ラジエータバイパス経路が上記圧力リリーフ弁により閉じられることを特徴とするエンジンの冷却装置。
   

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