JP4485104B2 - エンジン冷却系の気液分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータからの冷却水をウオータポンプを介してシリンダヘッドのウオータジャケットに供給し、シリンダヘッドのウオータジャケットからシリンダブロックのウオータジャケットを通過した冷却水をラジエータに戻すエンジン冷却系の気液分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのウオータジャケットおよびラジエータを循環する冷却水に混入したエアを分離して排出するために、ラジエータにリザーブタンクが設けられる。このリザーブタンクはラジエータのアッパータンクに設けた圧力キャップにオーバーフローパイプを介して接続されており、温度上昇による冷却水の膨張でアッパータンクの内圧が高まると圧力キャップに設けた圧力制御弁が開弁し、冷却水から分離したエアと余剰の冷却水とがリザーブタンクに排出されてエア抜きが行われる。
【０００３】
またＥＧＲクーラやターボチャージャのような熱負荷の高い機器を、エンジンのウオータジャケットから取り出した冷却水の一部を利用して冷却するものも公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＧＲクーラやターボチャージャのような機器はエンジンの運転中に高温になるため、エンジンが停止して冷却水が循環しなくなると、ＥＧＲクーラやターボチャージャの近傍に滞留した冷却水がアフターボイリングし、冷却水に含まれていたエアが気泡となってウオータジャケットに流入するため、このエアをラジエータのアッパータンクに確実に導いて圧力キャップから排出する必要がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの冷却水で冷却される熱負荷の高い機器からアフターボイリングにより発生したエアを確実に分離できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ラジエータからの冷却水をウオータポンプを介してシリンダヘッドのウオータジャケットに供給し、シリンダヘッドのウオータジャケットからシリンダブロックのウオータジャケットを通過した冷却水をラジエータに戻すエンジン冷却系の気液分離装置において、熱負荷の高い機器に冷却水を供給する冷却水回路の第１継ぎ手をシリンダヘッドのウオータジャケットに設けるとともに、第１継ぎ手の近傍にラジエータに連なるエア抜き通路の第２継ぎ手を設け、第１継ぎ手および第２継ぎ手が、その両者を一体化してシリンダヘッドに取り付けられることを特徴とするエンジン冷却系の気液分離装置が提案される。
【０００７】
請求項１の上記構成によれば、熱負荷の高い機器に冷却水を供給する冷却水回路の第１継ぎ手とラジエータに連なるエア抜き通路の第２継ぎ手とを、シリンダヘッドのウオータジャケットの相互に隣接する位置に設けたので、エンジンの停止後に熱負荷の高い機器の熱で冷却水がアフターボイリングして発生したエアを、冷却水回路から第１継ぎ手、第２継ぎ手およびエア抜き通路を介してラジエータに確実に導いて冷却水から分離することができる。しかも第１継ぎ手および第２継ぎ手を一体化してシリンダヘッドに取り付けたので、第１継ぎ手および第２継ぎ手をそれぞれ独立して取り付ける場合に比べて部品点数および組付工数を削減することができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、ラジエータからの冷却水をウオータポンプを介してシリンダヘッドのウオータジャケットに供給し、シリンダヘッドのウオータジャケットからシリンダブロックのウオータジャケットを通過した冷却水をラジエータに戻すエンジン冷却系の気液分離装置において、熱負荷の高い機器に冷却水を供給する冷却水回路の第１継ぎ手をシリンダヘッドのウオータジャケットに設けるとともに、第１継ぎ手の近傍にラジエータに連なるエア抜き通路の第２継ぎ手を設け、シリンダヘッドのウオータジャケット内の冷却水の流れ方向に関して、第１継ぎ手の下流側に第２継ぎ手を配置したことを特徴とするエンジン冷却系の気液分離装置が提案される。
【０００９】
請求項２の上記構成によれば、熱負荷の高い機器に冷却水を供給する冷却水回路の第１継ぎ手とラジエータに連なるエア抜き通路の第２継ぎ手とを、シリンダヘッドのウオータジャケットの相互に隣接する位置に設けたので、エンジンの停止後に熱負荷の高い機器の熱で冷却水がアフターボイリングして発生したエアを、冷却水回路から第１継ぎ手、第２継ぎ手およびエア抜き通路を介してラジエータに確実に導いて冷却水から分離することができる。しかもウオータジャケット内の冷却水の流れ方向の上流側に第１継ぎ手を配置し、下流側に第２継ぎ手を配置したので、アフターボイリングにより発生したエアを第１継ぎ手から第２継ぎ手に確実に導いてエア抜き通路に供給することができる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２の構成に加えて、第２継ぎ手を第１継ぎ手と同じ高さか、あるいは第１継ぎ手よりも高い位置に設けたことを特徴とするエンジン冷却系の気液分離装置が提案される。
【００１１】
請求項３の上記構成によれば、第２継ぎ手を第１継ぎ手と同じ高さか、あるいは第１継ぎ手よりも高い位置に設けたので、アフターボイリングにより発生して上方に移動しようとするエアを第１継ぎ手から第２継ぎ手に確実に導いてエア抜き通路に供給することができる。
【００１２】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、シリンダヘッドのウオータジャケットを通過した冷却水をラジエータを迂回してウオータポンプに戻すバイパス通路の入口を、シリンダヘッドのウオータジャケット内の冷却水の流れ方向に関して第１継ぎ手の上流側に設けたことを特徴とするエンジン冷却系の気液分離装置が提案される。
【００１３】
請求項４の上記構成によれば、ラジエータを迂回して冷却水をウオータポンプに戻すバイパス通路の入口を、ウオータジャケット内の冷却水の流れ方向に関して第１継ぎ手の上流側に設けたので、アフターボイリングにより発生したエアが冷却水回路からバイパス通路に流入するのを阻止し、そのエアがウオータポンプから再びウオータジャケットに供給されるのを防止することができる。
【００１４】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、第１継ぎ手とバイパス通路の入口との間に冷却水温度センサを設けたことを特徴とするエンジン冷却系の気液分離装置が提案される。
【００１５】
請求項５の上記構成によれば、第１継ぎ手とバイパス通路の入口との間に冷却水温度センサを設けたので、バイパス通路に冷却水が流れないときでも、第１継ぎ手から冷却水回路に冷却水が流れることで、冷却水温度センサの近傍の冷却水の澱みを防止して正確な冷却水温度を検出することができる。
【００１６】
尚、実施例の継ぎ手３０および継ぎ手３５はそれぞれ本発明の第１継ぎ手および第２継ぎ手に対応し、実施例の上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１は本発明の冷却水回路に対応し、実施例のＥＧＲクーラ３２は本発明の熱負荷の高い機器に対応し、実施例のエア抜きパイプ３６は本発明のエア抜き通路に対応する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１はサーモスタット開時のエンジンの冷却水通路の回路図、図２はサーモスタット閉時のエンジンの冷却水通路の回路図、図３は上流側ＥＧＲクーラ用パイプおよびエア抜きパイプの継ぎ手の斜視図、図４はバイパス通路およびバイパスパイプの配置を示す図である。
【００１９】
先ず、図１に基づいて直列四気筒エンジンＥの冷却水回路を説明する。
【００２０】
車両に搭載されたエンジンＥはシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２およびシリンダブロック１３のウオータジャケット１４を備えており、シリンダブロック１３のウオータジャケット１４は冷却水排出通路Ｐ１および第１ラジエータホース１５を介してラジエータ１６に連通し、ラジエータ１６は第２ラジエータホース１７を介してサーモスタット１８を内蔵したサーモケース１９に連通する。サーモケース１９は冷却水供給通路Ｐ２，Ｐ３を介してシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２に連通し、上流側冷却水供給通路Ｐ２と下流側冷却水供給通路Ｐ３との間に、エンジンＥのクランクシャフトで駆動されるウオータポンプ２０が配置される。
【００２１】
シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２の下流側端部にバイパス通路Ｐ４の入口が設けられており、そのバイパス通路Ｐ４はシリンダヘッド１１およびシリンダブロック１３の内部を通って該シリンダブロック１３の側壁に設けた継ぎ手２１に連通する。そして継ぎ手２１はバイパスパイプ２２を介してサーモケース１９に連通する。高温の冷却水の一部を車室暖房用のヒータコア２３に循環させるべく、シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２の下流側端部とヒータコア２３とが流量制御弁２４を介装した上流側ヒータコア用パイプ２５で接続され、ヒータコア２３とサーモケース１９とが下流側ヒータコア用パイプ２６で接続される。
【００２２】
ウオータポンプ２０の下流側冷却水供給通路Ｐ３に連なる上流側オイルクーラ用パイプ２７と、ウオータポンプ２０の上流側冷却水供給通路Ｐ２に連なる下流側オイルクーラ用パイプ２８との間にオイルクーラ２９が配置される。シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２の下流側端部に継ぎ手３０を介して接続された上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１は、ＥＧＲクーラ３２および下流側ＥＧＲクーラ用パイプ３３を介して前記下流側ヒータコア用パイプ２６に接続される。またシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２の下流側端部に継ぎ手３５を介して接続されたエア抜きパイプ３６は、ラジエータ１６のアッパータンク１６に接続される。ラジエータ１６のアッパータンク１６ａに設けられた圧力キャップ３７は、オーバーフローパイプ３８を介してリザーブタンク３９に接続される。圧力キャップ３７には、ラジエータ１６のアッパータンク１６ａの内圧が所定値を越えると開弁する圧力制御弁が内蔵される。
【００２３】
シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２の下流側端部に設けられた上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０と、エア抜きパイプ３６の継ぎ手３５と、バイパス通路Ｐ４の入口とのうち、ウオータジャケット１２内の冷却水の流れ方向に関して、バイパス通路Ｐ４の入口が最も上流側に設けられており、エア抜きパイプ３６の継ぎ手３５が最も下流側に設けられており、上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０が中間に設けられている。そしてバイパス通路Ｐ４の入口と上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０との間に、冷却水の温度を検出するための冷却水温度センサ４０が設けられる。
【００２４】
図３を併せて参照すると明らかなように、上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０とエア抜きパイプ３６の継ぎ手３５とは共通のカバー４１に設けられており、そのカバー４１は２本のボルト４２，４２でシリンダヘッド１１の側壁に固定される。
【００２５】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２６】
図２に示すように、エンジンＥの暖機が未完了で冷却水の水温が低いときには、サーモスタット１８が閉状態となり、サーモケース１９の上流側の第２ラジエータホース１７および下流側の上流側冷却水供給通路Ｐ２の連通が遮断し、かつバイパスパイプ２２の下流端がサーモケース１９に連通する。その結果、冷却水排出通路Ｐ１から第１ラジエータホース１５、ラジエータ１６および第２ラジエータホース１７を経てサーモケース１９に冷却水が流れる回路が閉塞され、ウオータポンプ２０で圧送された冷却水が、下流側冷却水供給通路Ｐ３、シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２、バイパス通路Ｐ４、バイパスパイプ２２、サーモケース１９および上流側冷却水供給通路Ｐ２を経てウオータポンプ２０に戻る閉回路を循環することで、エンジンＥの暖機が促進される。
【００２７】
図１に示すように、エンジンＥの暖機が完了して冷却水温度が充分に高まると、サーモスタット１８が開状態となり、サーモケース１９の上流側の第２ラジエータホース１７および下流側の上流側冷却水供給通路Ｐ２が連通し、かつバイパスパイプ２２の下流端が閉塞される。その結果、シリンダヘッド１１およびシリンダブロック１３のウオータジャケット１２，１４を通過して温度上昇した冷却水が冷却水排出通路Ｐ１、第１ラジエータホース１５、ラジエータ１６、第２ラジエータホース１７、サーモケース１９、上流側冷却水供給通路Ｐ２、ウオータポンプ２０および下流側冷却水供給通路Ｐ３を経て循環し、冷却水温度が適温に保持される。
【００２８】
この状態では、シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２を出た冷却水が上流側ヒータコア用パイプ２５、流量制御弁２４、ヒータコア２３および下流側ヒータコア用パイプ２６を経てサーモケース１９に還流し、ヒータコア２３で冷却水と熱交換して温度上昇した空気による車室の暖房が行われる。尚、夏期等の暖房が不要なときには、流量制御弁２４を閉弁することにより、ヒータコア２３に対する冷却水の供給を停止することができる。
【００２９】
またウオータポンプ２０を出た冷却水は下流側冷却水通路Ｐ３から分岐する上流側オイルクーラ用パイプ２７を経てオイルクーラ２９に供給され、そこで高温のオイルを冷却した後に下流側オイルクーラ用パイプ２８を経て上流側冷却水通路Ｐ２に戻される。更に、シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２の下流側端部から分岐する上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１を経てＥＧＲクーラ３２に供給された冷却水は、そこで高温のＥＧＲガスを冷却した後に下流側ＥＧＲクーラ用パイプ３３および下流側ヒータコア用パイプ２６を経てサーモケース１９に戻される。
【００３０】
シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２に滞留したエアは、そのウオータジャケット１２の下流側端部に設けられた継ぎ手３５からエア抜きパイプ３６を経てラジエータ１６のアッパータンク１６ａに供給される。そして冷却水が温度上昇して熱膨張した冷却水の圧力が開弁圧を越えると圧力キャップ３７に設けた圧力制御弁が開弁し、アッパータンク１６ａに溜まったエアが余剰の冷却水と共に圧力キャップ３７からオーバーフローパイプ３８を介してリザーブタンク３９に排出される。
【００３１】
ところで、エンジンＥの停止後に高温のＥＧＲクーラ３２の近傍に残留する冷却水がアフターボイリングし、発生したエアが上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１および継ぎ手３０を逆流して高い位置にあるシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２に流入したとき、エア抜きパイプ３６を介してラジエータ１６に連なる継ぎ手３５が前記継ぎ手３０の近傍に配置されているため、ＥＧＲクーラ３２からシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２に流入したエアを継ぎ手３５からエア抜きパイプ３６に確実に排出することができる。
【００３２】
このとき、上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０に対してエア抜きパイプ３６の継ぎ手３５がシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２内の冷却水の流れ方向の下流側に設けられており、かつ上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０に対してエア抜きパイプ３６の継ぎ手３５が同じ高さか、あるいは高い位置に配置されているので（図３参照）、継ぎ手３５からエア抜きパイプ３６へのエアの排出を一層スムーズに行うことができる。しかも、上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０およびエア抜きパイプ３６の継ぎ手３５が同じカバー４１に設けられているので、部品点数および組付工数の削減に寄与することができる。
【００３３】
更に、上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０に対してバイパス通路Ｐ４の入口がシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２内の冷却水の流れ方向の上流側に設けられているため、前記アフターボイリングにより発生したエアがバイパス通路Ｐ４に流入してシリンダヘッド１１のウオータジャケット１２に再度戻されるのを防止することができる。また上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０とバイパス通路Ｐ４の入口との間に冷却水温度センサ４０を設けたので、サーモスタット１８の開閉状態に関わらず、つまりバイパス通路Ｐ４を冷却水が流れるか否かに関わらず、ウオータジャケット１２内を上流側ＥＧＲクーラ用パイプ３１の継ぎ手３０に向かって冷却水が流れるため、冷却水温度センサ４０の位置で冷却水が澱むのを防止して適切な冷却水温度を検出することが可能となる。
【００３４】
また図４に示すように、シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２を外部のバイパスパイプ２２に導くバイパス通路Ｐ４は、シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２からシリンダブロック１３の内部を延びて該シリンダブロック１３の側面に設けた継ぎ手２１に連通しているので、シリンダヘッド１１のウオータジャケット１２の端面に設けた継ぎ手２１から直接バイパスパイプ２２を引き出す場合（図６に示す従来例参照）、に比べて、バイパスパイプ２２の長さを短縮して取り回しを容易化することができる。
【００３５】
図５は本発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例はシリンダブロック１３の内部のバイパス通路Ｐ４を長く形成したもので、継ぎ手２１の位置をサーモケース１９に近づけてバイパスパイプ２２の長さを更に短縮することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３７】
例えば、実施例では熱負荷の高い機器としてＥＧＲクーラ３２を例示したが、ＥＧＲクーラ３２以外にターボチャージャのような他の機器であっても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、エンジンの停止後に熱負荷の高い機器の熱で冷却水がアフターボイリングして発生したエアを、冷却水回路から第１継ぎ手、第２継ぎ手およびエア抜き通路を介してラジエータに確実に導いて冷却水から分離することができる。その上、第１継ぎ手および第２継ぎ手を一体化してシリンダヘッドに取り付けたので、第１継ぎ手および第２継ぎ手をそれぞれ独立して取り付ける場合に比べて部品点数および組付工数を削減することができる。
【００３９】
また請求項２に記載された発明によれば、エンジンの停止後に熱負荷の高い機器の熱で冷却水がアフターボイリングして発生したエアを、冷却水回路から第１継ぎ手、第２継ぎ手およびエア抜き通路を介してラジエータに確実に導いて冷却水から分離することができる。その上、ウオータジャケット内の冷却水の流れ方向の上流側に第１継ぎ手を配置し、下流側に第２継ぎ手を配置したので、アフターボイリングにより発生したエアを第１継ぎ手から第２継ぎ手に確実に導いてエア抜き通路に供給することができる。
【００４０】
また請求項３に記載された発明によれば、第２継ぎ手を第１継ぎ手と同じ高さか、あるいは第１継ぎ手よりも高い位置に設けたので、アフターボイリングにより発生して上方に移動しようとするエアを第１継ぎ手から第２継ぎ手に確実に導いてエア抜き通路に供給することができる。
【００４１】
また請求項４に記載された発明によれば、ラジエータを迂回して冷却水をウオータポンプに戻すバイパス通路の入口を、ウオータジャケット内の冷却水の流れ方向に関して第１継ぎ手の上流側に設けたので、アフターボイリングにより発生したエアが冷却水回路からバイパス通路に流入するのを阻止し、そのエアがウオータポンプから再びウオータジャケットに供給されるのを防止することができる。
【００４２】
また請求項５に記載された発明によれば、第１継ぎ手とバイパス通路の入口との間に冷却水温度センサを設けたので、バイパス通路に冷却水が流れないときでも、第１継ぎ手から冷却水回路に冷却水が流れることで、冷却水温度センサの近傍の冷却水の澱みを防止して正確な冷却水温度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 サーモスタット開時のエンジンの冷却水通路の回路図
【図２】 サーモスタット閉時のエンジンの冷却水通路の回路図
【図３】 上流側ＥＧＲクーラ用パイプおよびエア抜きパイプの継ぎ手の斜視図
【図４】 バイパス通路およびバイパスパイプの配置を示す図
【図５】 第２実施例に係るバイパス通路およびバイパスパイプの配置を示す図
【図６】 従来のバイパスパイプの配置を示す図
【符号の説明】
１１ シリンダヘッド
１２ ウオータジャケット
１３ シリンダブロック
１４ ウオータジャケット
１６ ラジエータ
２０ ウオータポンプ
３０ 継ぎ手（第１継ぎ手）
３１ 上流側ＥＧＲクーラ用パイプ（冷却水回路）
３２ ＥＧＲクーラ（熱負荷の高い機器）
３５ 継ぎ手（第２継ぎ手）
３６ エア抜きパイプ（エア抜き通路）
４０ 冷却水温度センサ
Ｐ４ バイパス通路

Claims (5)

1. ラジエータ（１６）からの冷却水をウオータポンプ（２０）を介してシリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）に供給し、シリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）からシリンダブロック（１３）のウオータジャケット（１４）を通過した冷却水をラジエータ（１６）に戻すエンジン冷却系の気液分離装置において、
   熱負荷の高い機器（３２）に冷却水を供給する冷却水回路（３１）の第１継ぎ手（３０）をシリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）に設けるとともに、第１継ぎ手（３０）の近傍にラジエータ（１６）に連なるエア抜き通路（３６）の第２継ぎ手（３５）を設け、
   第１継ぎ手（３０）および第２継ぎ手（３５）が、その両者を一体化してシリンダヘッド（１１）に取り付けられることを特徴とする、エンジン冷却系の気液分離装置。
2. ラジエータ（１６）からの冷却水をウオータポンプ（２０）を介してシリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）に供給し、シリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）からシリンダブロック（１３）のウオータジャケット（１４）を通過した冷却水をラジエータ（１６）に戻すエンジン冷却系の気液分離装置において、
   熱負荷の高い機器（３２）に冷却水を供給する冷却水回路（３１）の第１継ぎ手（３０）をシリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）に設けるとともに、第１継ぎ手（３０）の近傍にラジエータ（１６）に連なるエア抜き通路（３６）の第２継ぎ手（３５）を設け、
   シリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）内の冷却水の流れ方向に関して、第１継ぎ手（３０）の下流側に第２継ぎ手（３５）を配置したことを特徴とする、エンジン冷却系の気液分離装置。
3. 第２継ぎ手（３５）を第１継ぎ手（３０）と同じ高さか、あるいは第１継ぎ手（３０）よりも高い位置に設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジン冷却系の気液分離装置。
4. シリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）を通過した冷却水をラジエータ（１６）を迂回してウオータポンプ（２０）に戻すバイパス通路（Ｐ４）の入口を、シリンダヘッド（１１）のウオータジャケット（１２）内の冷却水の流れ方向に関して第１継ぎ手（３０）の上流側に設けたことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のエンジン冷却系の気液分離装置。
5. 第１継ぎ手（３０）とバイパス通路（Ｐ４）の入口との間に冷却水温度センサ（４０）を設けたことを特徴とする、請求項４に記載のエンジン冷却系の気液分離装置。

Images