JP2011226373A - 車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンオイルクーラと変速機用オイルクーラとを備えた冷却装置における冷却性能の向上。
【解決手段】ウォータポンプ１１より冷却水が供給されるクーラ用供給通路３２を、所定の分岐位置３３でエンジン側分岐通路３４と変速機側分岐通路３５とに分岐させる。分岐位置３３と変速機用オイルクーラ３１との間に、冷却水の温度に応じて作動する第３サーモスタット弁３８を設ける。冷機時には第３サーモスタット弁３８が閉弁して変速機用オイルクーラ３１へ流れる冷却水の流量を制限することで、エンジンの昇温を促進し、ヒータコア２３の昇温を促進する。エンジンオイルクーラ３０側への供給流量は制限されないので、冷却水によるエンジンオイルの昇温が促進され、フリクションの増加が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンオイルクーラと変速機用オイルクーラとを備えた車両の冷却装置に関する。

特許文献１には、ウォータポンプにより冷却水が循環する冷却水循環経路内に、エンジンオイルと冷却水との間の熱交換を行うエンジンオイルクーラと、自動変速機用オイルと冷却水との間の熱交換を行う変速機用オイルクーラと、が設けられた車両の冷却装置が記載されている。このものでは、エンジンオイルクーラと変速機用オイルクーラとを冷却水通路により直列に接続している。

特開平１０−７７８４２号公報

一般的に、変速機用オイルクーラには流量調整弁としてのサーモバルブが内蔵されており、暖機運転を行う冷機時などでは、冷却水温の昇温を早めることでヒータ性能を確保するために、サーモバルブを閉じて、変速機用オイルクーラ側へ供給される冷却水の流量を抑制している。しかしながら、上記特許文献１のように変速機用オイルクーラとエンジンオイルクーラとが直列に接続されている場合、冷機時に変速機用オイルクーラへ供給される冷却水の流量を制限すると、これに伴ってエンジンオイルクーラへ供給される冷却水の流量も制限されてしまい、冷却水によるエンジンオイルの昇温が遅くなるために、フリクションが増加する。

また、このような直列接続の場合、変速機用オイルクーラとエンジンオイルクーラを流れる冷却水の流量が不可避的に同量となるため、それぞれに適切な流量を供給することができない。このため、例えばエンジンオイルクーラとして、加工性や強度を考慮してアルミニウムよりも耐食性の低いアルミ合金材料を使用している場合、エロージョン（腐食）を生じることのないように最大流量が制限され、必然的に変速機用オイルクーラもこの最大流量に制限されてしまい、変速機用オイルとの熱交換を十分に行うことができない。

そこで、本発明は、ウォータポンプにより冷却水が循環する冷却水循環経路内に、エンジンオイルと冷却水との間の熱交換を行うエンジンオイルクーラと、自動変速機用オイルと冷却水との間の熱交換を行う変速機用オイルクーラと、が設けられた車両の冷却装置において、上記エンジンオイルクーラ及び変速機用オイルクーラへ冷却水を供給するクーラ用供給通路が、所定の分岐位置で、上記エンジンオイルクーラが設けられたエンジン側分岐通路と、上記変速機用オイルクーラが設けられた変速機側分岐通路と、に分岐しており、上記分岐位置と上記変速機用オイルクーラとの間に、冷却水の温度に応じて作動する流量調整弁が設けられ、冷却水の温度が所定の設定温度よりも低いときに、上記流量調整弁が閉弁し、上記変速機用オイルクーラへ流れる冷却水の流量が制限されることを特徴としている。

本発明によれば、冷機時のように冷却水温が設定温度よりも低いときには、流量調整弁が閉弁して、変速機用オイルクーラへ流れる冷却水の流量が制限されるために、冷却水の昇温が速まり、ヒータ性能が向上する。このとき、エンジン側分岐通路には流量調整弁により制限されることなく冷却水が供給されるために、冷却水によるエンジンオイルの昇温が促進され、フリクションの増加を抑制することができる。

また、冷却水温が上記設定温度よりも高い暖機後の状態では、クーラ用供給通路を流れる冷却水が分岐位置で分岐してエンジン側分岐通路と変速機側分岐通路とにそれぞれ適切な割合で供給することが可能となり、エンジンオイルクーラと変速機用オイルクーラの個々の熱交換性能を最大限に引き出すことができる。

本発明の一実施例に係る冷却装置の冷却水循環経路を簡略的に示す構成図。 上記実施例の冷却装置が適用された車両を示す斜視図。 上記実施例の第３サーモスタット弁を示す閉弁状態（ａ）及び開弁状態（ｂ）での断面図。 上記実施例のオリフィスが設けられた分岐位置近傍の通路構成を示す説明図。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、冷却水が循環する冷却水循環経路１０の構成を簡略的に示している。この冷却水循環経路１０には、エンジン１により駆動されるウォータポンプ１１により冷却水が循環するように構成されており、大気と冷却水との間で熱交換を行うラジエータ１２が設けられている。ウォータポンプ１１より圧送される冷却水は、その多くがエンジン１のシリンダヘッド２内のウォータジャケット２Ａ及びシリンダブロック３内のウォータジャケット３Ａに供給され、ラジエータ１２を経由してウォータポンプ１１へ戻される。ウォータポンプ１１の上流側には、冷却水温度に応じて作動して流路の切換を行う第１サーモスタット弁１３が設けられている。冷却水温度が低い冷機時（暖機中）には、第１サーモスタット弁１３によりラジエータ１２への分岐通路１４が遮断され、ラジエータ１２をバイパスするバイパス通路１５を経て冷却水が循環する。このように冷機時にはラジエータ１２をバイパスすることにより、エンジン１の昇温を早めるようになっている。

また、この冷却水循環経路１０は、ウォータポンプ１１の下流側で分岐して、シリンダヘッド２側へ冷却水を供給するヘッド側経路１６と、シリンダブロック３側へ冷却水を供給するブロック側経路１７と、の２系統の冷却経路を有している。そして、エンジン１の後端に取り付けられるサーモスタットハウジング１８には、冷却水温度に応じて作動して流路の切換を行う第２サーモスタット弁１９が設けられ、冷却水温度が低い冷機時（暖機中）には、第２サーモスタット弁１９によって、ブロック側冷却経路１７の一部であるブロック出口通路１７Ａを遮断することにより、シリンダヘッド２側のみに冷却水を循環させることによって、燃焼室に近いシリンダヘッド２の昇温を早め、暖機を促進するようになっている。

このサーモスタットハウジング１８には、各種の冷却水通路が集合する第１集合部２０及び第２集合部２１が設けられている。第１集合部２０には、ヘッド出口通路１６Ａよりシリンダヘッド２のウォータジャケット２Ａを通流した冷却水が供給されるとともに、第２サーモスタット弁１９を介してブロック出口通路１７Ａよりシリンダブロック３のウォータジャケット３Ａを通流した冷却水が供給される。このように第１集合部２０に供給された冷却水は、ラジエータ通路２２を介してラジエータ１２へ供給されるとともに、ヒータ通路２４を介して車室内の空調装置内に設けられたヒータコア２３に供給され、かつ、補助通路２７を介してスロットルチャンバー２５やターボチャージャー２６などへ供給される。第２集合部２１には、上記のヒータ通路２４及び補助通路２７の他、後述する変速機側戻り通路２８から冷却水が供給される。このように第２集合部２１に供給された冷却水は、上記の第１サーモスタット弁１３が設けられたバイパス通路１５へ供給される。

そして、本実施例の要部をなす構成として、この冷却水循環経路１０には、エンジンオイルと冷却水との間の熱交換を行うエンジンオイルクーラ３０と、自動変速機用オイルと冷却水との間の熱交換を行う変速機用オイルクーラ３１と、が設けられている。エンジンオイルクーラ３１は、周知のように、加工性や強度に優れたアルミ合金材料により形成されている。ここで、ウォータポンプ１１からの冷却水をエンジンオイルクーラ３０及び変速機用オイルクーラ３１へ供給するクーラ用供給通路３２が、所定の分岐位置３３で、エンジンオイルクーラ３０が設けられたエンジン側分岐通路３４と、変速機用オイルクーラが設けられた変速機側分岐通路３５と、に分岐している。エンジンオイルクーラ３０を流れた冷却水はエンジン側戻り通路３６を介してウォータポンプ１１に戻され、変速機用オイルクーラ３１を流れた冷却水は上記の変速機側戻り通路２８を介してサーモスタットハウジング１８における第２集合部２１に供給される。

そして、変速機側分岐通路３５における分岐位置３３と変速機用オイルクーラ３１との間に、冷却水の温度に応じて作動する流量調整弁としての第３サーモスタット弁３８が設けられている。この第３サーモスタット弁３８は、冷却水の温度が所定の設定温度よりも低い冷機時（暖機中）に閉弁し、これにより変速機用オイルクーラ３１へ流れる冷却水の流量が制限される。

図２を参照して、４気筒直列エンジン１のシリンダブロック３の後端には自動変速機としての無段変速機４が取り付けられ、この無段変速機４に変速機用オイルクーラ３１が取り付けられている。一方、ウォータポンプ１１は、エンジン１の前端に設けられたタイミングチェーン（図示省略）により駆動されるもので、上記の無段変速機４や変速機用オイルクーラ３１とは反対側のエンジン前端に設けられている。エンジンオイルクーラ３０は、オイルパンが設けられたエンジン下方寄りのエンジン側壁に取り付けられており、つまりエンジン前端のウォータポンプ１１とエンジン後方の変速機用オイルクーラ３１との間に配置されている。上述したサーモスタットハウジング１８は、エンジン後端に取り付けられている。

エンジンオイルクーラ３０や変速機用オイルクーラ３１に対する冷却水通路としての上述したクーラ用供給通路３２，エンジン側分岐通路３４，変速機側分岐通路３５，エンジン側戻り通路３６及び変速機側戻り通路２８等は、エンジン１や無段変速機４の外側に配索される外部配管として構成されている。ウォータポンプ１１はポンプハウジング３７を介してエンジン１に取り付けられており、このポンプハウジング３７を介してシリンダブロック３内に冷却水が供給される。このポンプハウジング３７にクーラ用供給通路３２を構成する配管が接続している。

図３は、上述した第３サーモスタット弁３８の構造を示す断面図である。この第３サーモスタット弁３８は、冷却水温に応じた感温部４１におけるワックスの膨張、収縮によりハウジング４２内でピストン４３が伸縮するいわゆるワックス（ペレット）型であり、ハウジング４２に支持されたピストン４３には、管路方向に移動可能に感温部４１が支持されている。ハウジング４２は変速機側分岐通路３５及び変速機側戻り通路２８の配管とともに冷却水が通流する管路の一部を構成している。

ハウジング４２の内壁と感温部４１の外周に形成された段部との間には管路方向にばね４４が介装され、感温部４１はばね４４によって一方向（冷却水の上流側）に付勢されている。感温部４１の外周角部には斜め方向に弁部４５が形成され、これに対応してハウジング２３の内周面に斜め方向に弁座４６が形成されている。弁座４６にはその上流側と下流側とを連通する凹状のリーク孔４７が設けられている。リーク孔４７は周方向に複数、例えば１２０°毎に三カ所設けられている。

冷却水温が第３サーモスタット弁３８の設定温度未満のとき、ピストン４３は収縮し、図３（ａ）に示すように弁部４５が弁座４６に着座する（サーモスタット閉）。この状態では、通路が閉じられるものの、少量の冷却水がリーク孔４７を通過し、感温部４１に沿って流れるようになっている。冷却水温が第３サーモスタット弁３８の設定温度以上になると、感温部４１の内部のワックスが膨張し、図３（ｂ）に示すようにばね４４の付勢力に抗してピストン４３が伸長する（サーモスタット開）。これにより弁部４５が弁座４６から離間して通路４８が開放され、弁部４５と弁座４６の隙間を介して感温部４１の周囲をエンジン冷却水が流れる。なお、ピストン４３が伸長した状態では、感温部４１の先端部４１ａとハウジング４２の内壁４２ａとの間に冷却水が通過するための十分な隙間が開口されるようにピストン４３の最大伸長量が設定されている。

ここで、第３サーモスタット弁３８が開閉する設定温度は、上述した第１サーモスタット弁１３や第２サーモスタット弁１９の設定温度よりも低い値とされ、例えば７０℃付近に設定される。これらの第１サーモスタット弁１３や第２サーモスタット弁１９についても、第３サーモスタット弁３８と同様の構造のものを用いることができる。

このような本実施例の特徴的な構成及びその作用効果について以下に列記する。

（１）図１及び図２に示すように、エンジンオイルクーラ３０及び変速機用オイルクーラ３１へ冷却水を供給するクーラ用供給通路３２が、所定の分岐位置３３で、エンジンオイルクーラ３０が設けられたエンジン側分岐通路３４と、変速機用オイルクーラ３１が設けられた変速機側分岐通路３５と、に分岐しており、この変速機側分岐通路３５における分岐位置３３と変速機用オイルクーラ３１との間に、冷却水の温度に応じて作動する流量調整弁としての第３サーモスタット弁３８を設けている。

そして、冷機時のように冷却水の温度が所定の設定温度よりも低いときに、第３サーモスタット弁３８が閉弁し、変速機用オイルクーラ３１へ流れる冷却水の流量が制限される。これによって、冷却水の昇温が促進され、エンジンの暖機が促進されるとともに、ヒータ通路２４を介してヒータコア２３へ供給される冷却水の温度も高くなるために、ヒータ性能が向上する。このとき、エンジン側分岐通路３４には何ら制限されることなく冷却水が供給されるために、冷却水によるエンジンオイルの昇温が促進され、低温のエンジンオイルによるフリクションの増大を速やかに解消することが可能となる。

一方、冷却水温が設定温度よりも高い暖機後の状態では、クーラ用供給通路３２を流れる冷却水が分岐位置３３で分岐してエンジン側分岐通路３４と変速機側分岐通路３５とにそれぞれ適切な割合で供給されるために、エンジンオイルクーラ３０と変速機用オイルクーラ３１の個々の熱交換性能を最大限に引き出すことが可能となる。

（２）図２を参照して、ウォータポンプ１１がエンジン前端に設けられる一方、変速機用オイルクーラ３１はエンジン後方の自動変速機４に設けられることから、エンジン側壁に取り付けられるエンジンオイルクーラ３０はエンジン前後方向でウォータポンプ１１と変速機用オイルクーラ３１との間に配置されることとなる。ここで本実施例では、上述した分岐通路３４，３５の分岐位置３３を、エンジンオイルクーラ３０よりも変速機用オイルクーラ３１寄りの位置に設定している。従って、クーラ用供給通路３２の配管がエンジンオイルクーラ３０を越えてエンジン後方へ延びた位置に分岐位置３３が設定され、エンジン側分岐通路３４の配管が分岐位置３３からＵターンする形でエンジン前方側へ延びてエンジンオイルクーラ３０へと接続している。

第３サーモスタット弁３８が閉弁状態にある冷機時には、冷却水温の変化に応じて作動する第３サーモスタット弁３８の感温部４１を冷却水が流れるように、上述したようにリーク孔４７（図３参照）を通して少量の冷却水が変速機側分岐通路３５から変速機側戻り通路２８へ通流するようになっている。しかしながら、分岐位置３３から第３サーモスタット弁３８までの区間には僅かな量の冷却水しか流れないために、この区間の距離が長くなると、第３サーモスタット弁３８の位置における冷却水の温度変化が遅れ、第３サーモスタット弁３８の応答性が低下してしまう。

そこで本実施例では、上記のように分岐位置３３をエンジンオイルクーラ３０よりも敢えてウォータポンプ１１から遠いエンジン後方側へ配置することで、この分岐位置３３を変速機用オイルクーラ３１に近づけて、分岐位置３３から第３サーモスタット弁３８までの区間の距離を短縮している。これによって、第３サーモスタット弁３８の閉弁時における第３サーモスタット弁３８の位置での冷却水の温度変化の遅れを抑制し、冷機時における第３サーモスタット弁３８の応答性を向上することができる。

（３）図４は、上述した分岐位置３３の近傍の通路構造を示している。クーラ用供給通路３２から分岐位置３３で分岐するエンジン側分岐通路３４と変速機側分岐通路３５のうち、エンジン側分岐通路３４には、流路を絞るオリフィス５０が分岐位置３３の近傍に設けられている。そして、このオリフィス５０により絞られる部分の流路断面積が、第３サーモスタット弁３８の閉弁時における変速機側分岐通路３５の最小流路断面積（リーク孔４７の部分での流路断面積）よりも大きく、かつ、第３サーモスタット弁３８の開弁時における変速機側分岐通路３５の最小流路断面積よりも小さくなるように設定されている。従って、エンジン側分岐通路３４と変速機側分岐通路３５のうち、第３サーモスタット弁３８の閉弁時にはエンジン側分岐通路３４側の流量が相対的に多くなる一方、開弁時には変速機側分岐通路３５側の流量が相対的に多くなる。

このようにオリフィス５０によってエンジン側分岐通路３４へ流れる流量を絞ることで、アルミ合金製のエンジンオイルクーラ３０へ流れる流量を最大流量以下に制限してエロージョンの発生を防止しつつ、変速機用オイルクーラ３１へ流れる流量を十分に確保して、その冷却性能を向上することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば上記実施例では、エンジンオイルクーラ３０や変速機用オイルクーラ３１に対する冷却水通路としてのクーラ用供給通路３２，エンジン側分岐通路３４，変速機側分岐通路３５，エンジン側戻り通路３６及び変速機側戻り通路２８等を全て外部配管として構成しているが、その一部をエンジンや自動変速機内に形成された内部通路としても良い。

１…エンジン
２…シリンダヘッド
３…シリンダブロック
４…無段変速機（自動変速機）
１０…冷却水循環経路
１１…ウォータポンプ
３０…エンジンオイルクーラ
３１…変速機用オイルクーラ
３２…クーラ用供給通路
３３…分岐位置
３４…エンジン側分岐通路
３５…変速機側分岐通路
３８…第３サーモスタット弁（流量調整弁）
５０…オリフィス

Claims (3)

1. ウォータポンプにより冷却水が循環する冷却水循環経路内に、エンジンオイルと冷却水との間の熱交換を行うエンジンオイルクーラと、自動変速機用オイルと冷却水との間の熱交換を行う変速機用オイルクーラと、が設けられた車両の冷却装置において、
   上記エンジンオイルクーラ及び変速機用オイルクーラへ冷却水を供給するクーラ用供給通路が、所定の分岐位置で、上記エンジンオイルクーラが設けられたエンジン側分岐通路と、上記変速機用オイルクーラが設けられた変速機側分岐通路と、に分岐しており、
   上記変速機側分岐通路における分岐位置と上記変速機用オイルクーラとの間に、冷却水の温度に応じて作動する流量調整弁が設けられ、
   冷却水の温度が所定の設定温度よりも低いときに、上記流量調整弁が閉弁し、上記変速機用オイルクーラへ流れる冷却水の流量が制限されることを特徴とする車両の冷却装置。
2. 上記変速機用オイルクーラが設けられた自動自動変速機とは反対側のエンジン端部に上記ウォータポンプが設けられるとともに、これらウォータポンプと変速機用オイルクーラとの間のエンジン側壁に上記エンジンオイルクーラが設けられ、
   上記分岐位置が、上記エンジンオイルクーラよりも上記変速機用オイルクーラ寄りの位置に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却装置。
3. 上記エンジン側分岐通路における上記分岐位置と上記エンジンオイルクーラとの間にオリフィスが設けられ、
   このオリフィスにより絞られる部分の流路断面積が、上記流量調整弁の閉弁時における変速機側分岐通路の最小流路断面積よりも大きく、かつ、上記流量調整弁の開弁時における変速機側分岐通路の最小流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の冷却装置。

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