JP5724596B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

車両等に搭載されるエンジン（内燃機関）では、シリンダヘッドおよびシリンダブロックに冷却水通路としてウォータージャケットをそれぞれ形成し、冷却水をウォーターポンプによってウォータージャケットを経由して循環させることで、エンジン全体を冷却するようにしている。エンジンの冷却装置として、ウォーターポンプにより吐出された冷却水をシリンダヘッドのウォータージャケットおよびシリンダブロックのウォータージャケットのそれぞれに供給可能に構成されたものが知られている。この種の冷却装置では、エンジンのシリンダヘッド側の冷却状態と、シリンダブロック側の冷却状態とがそれぞれ独立して制御可能となっている。

上述のようなエンジンの冷却装置では、冷却水の温度が比較的低い冷間時、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給を停止（あるいは流量を制限）させたまま、シリンダヘッドのウォータージャケットだけに冷却水を供給するようにしている。これにより、シリンダヘッドの温度の過上昇を抑制しながらも、シリンダブロックの温度を早急に高めることで、エンジン始動後の短期間のうちにエンジン内の各所でのフリクションロスを低減して、燃費の改善を図るようにしている。

ところで、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給を停止している間、ウォーターポンプからの冷却水が全てシリンダヘッドのウォータージャケットに供給されると、シリンダヘッドのウォータージャケットに必要流量以上の冷却水が供給される可能性がある。そして、これに起因して、シリンダヘッドが過度に冷却され、燃費が悪化することが懸念される。

従来では、エンジンの暖機中において、ブロック側遮断弁によってシリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給を停止するとともに、流量制御弁の開口面積を減少させることによってシリンダヘッドのウォータージャケットに供給される冷却水流量を制限することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載の冷却装置においては、上述のブロック側遮断弁および流量制御弁として、ともに電子制御弁が用いられているので、コストが高騰するという問題がある。

特開２０１０−１６３９２０号公報

本発明は、そのような問題点に鑑みてなされたものであり、コストの低減を図りながらも、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給の停止あるいは流量制限時にシリンダヘッドの過冷却を抑制することが可能なエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、ウォーターポンプにより吐出された冷却水をシリンダヘッドのウォータージャケットおよびシリンダブロックのウォータージャケットのそれぞれに供給可能に構成されたエンジンの冷却装置であって、上記シリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量を制御する第１弁と、上記シリンダブロックのウォータージャケットに供給する冷却水流量を制御する第２弁とを有するサーモスタットが備えられ、上記第１弁には、上記第２弁の閉弁状態で、上記シリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量を制限する流量制限部が設けられていることを特徴としている。

上記構成のエンジンの冷却装置によれば、第２弁の閉弁状態では、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給が停止あるいは流量制限される。一方、シリンダヘッドのウォータージャケットには、流量制限部によって流量を制限された状態で冷却水の供給が行われる。これにより、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の停止時あるいは流量制限時にシリンダヘッドのウォータージャケットに必要流量以上の冷却水が供給されることを回避でき、シリンダヘッドの過冷却を抑制できる。そして、シリンダヘッドの暖機を効果的に行うことができ、燃費の向上に貢献できる。しかも、１つのサーモスタットしか用いていないので、電子制御式の流量制御弁を用いる場合に比べてコスト低減を図ることができる。

上記構成のエンジンの冷却装置において、上記第２弁の閉弁状態では、上記シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給が停止されることが好ましい。

上記構成のエンジンの冷却装置によれば、第２弁の閉弁状態で、シリンダブロックの暖機を促進することが可能になる。

上記構成のエンジンの冷却装置において、上記流量制限部は、冷却水が流通可能な貫通孔であることが好ましい。

上記構成のエンジンの冷却装置によれば、貫通孔によって冷却水流量を絞ることによって、第２弁の閉弁状態で、シリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量を制限することが可能になる。

上記構成のエンジンの冷却装置において、上記第１弁と第２弁とは、冷却水の温度に応じて連動して作動され、上記第２弁が開弁状態のとき、上記第１弁も開弁状態となることが好ましい。

上記構成のエンジンの冷却装置によれば、第１弁と第２弁とを連動して作動させることで、サーモスタットを簡素な構成とすることが可能になる。

上記構成のエンジンの冷却装置において、上記第１弁の開弁方向と上記第２弁の閉弁方向とが互いに逆方向となっており、上記第１弁の冷却水の圧力が作用する部分の面積は、上記第２弁の冷却水の圧力が作用する部分の面積よりも大きいことが好ましい。

上記構成のエンジンの冷却装置によれば、第１弁の冷却水の圧力が作用する部分の面積が、第２弁の冷却水の圧力が作用する部分の面積よりも大きいため、エンジンの回転数の上昇によってウォーターポンプの吐出圧が増大すると、第１弁の開弁方向の力と第２弁の閉弁方向の力との差が大きくなる結果、第２弁が開弁状態となる。これにより、エンジンの回転数が急上昇したとしても、第２弁を速やかに開弁状態とすることが可能になり、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給を速やかに行うことが可能になり、冷却水が沸騰してしまうような状況を回避できる。

上記構成のエンジンの冷却装置において、上記第２弁の開弁状態で、上記流量制限部によるシリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量の制限を緩和する制限緩和部が設けられていることが好ましい。

上記構成のエンジンの冷却装置によれば、第１、第２弁の開弁状態では、シリンダブロックのウォータージャケットに冷却水が供給されるとともに、シリンダヘッドのウォータージャケットには、第１弁の流量制限部（貫通孔）を通過した冷却水だけではなく、制限緩和部を通過した冷却水も供給される。これにより、シリンダヘッドのウォータージャケットに必要流量の冷却水を確実に供給することが可能になり、冷却水が沸騰してしまうような状況を回避することが可能になる。

上記構成のエンジンの冷却装置において、上記制限緩和部は、冷却水流路に設けられた拡径部であることが好ましい。

上記構成のエンジンの冷却装置によれば、冷却水流路に拡径部を設けるという簡単な構成により、第２弁の開弁状態で、シリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量を確保することが可能になる。

本発明のエンジンの冷却装置によれば、第２弁の閉弁状態では、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給が停止あるいは流量制限される。一方、シリンダヘッドのウォータージャケットには、流量制限部によって流量を制限された状態で冷却水の供給が行われる。これにより、シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給の停止時あるいは流量制限時にシリンダヘッドのウォータージャケットに必要流量以上の冷却水が供給されることを回避でき、シリンダヘッドの過冷却を抑制できる。そして、シリンダヘッドの暖機を効果的に行うことができ、燃費の向上に貢献できる。しかも、１つのサーモスタットしか用いていないので、電子制御式の流量制御弁を用いる場合に比べてコスト低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の概略構成を模式的に示す図である。 ブロック用サーモスタットおよびその周辺部の冷却水流路を示す断面図であって、ブロック用サーモスタットの第１弁および第２弁の閉弁状態を示す図である。 図２のＸ１−Ｘ１断面図である。 ブロック用サーモスタットの第１弁および第２弁の開弁状態を示す図である。 図４のＸ２−Ｘ２断面図である。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

以下では、自動車等の車両に搭載されるエンジンを、冷却水の循環によって冷却するエンジンの冷却装置に本発明を適用した例について説明する。

図１に例示するエンジンの冷却装置は、エンジン１０、ウォーターポンプ２０、ラジエータ３０、ヒータコア４０、ラジエータ用サーモスタット（第１サーモスタット）５０、ブロック用サーモスタット（第２サーモスタット）７０、および、これら機器に冷却水（例えば、ＬＬＣ：Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を循環する冷却水回路１００を備えている。

エンジン１０は、燃料と空気との混合気を燃焼させることによって、車両における動力を発生する。エンジン１０の内部には、冷却水通路が形成されており、冷却水通路を経由して冷却水を循環させることで、エンジン１０全体を冷却するようにしている。具体的には、エンジン１０は、シリンダヘッド１１およびシリンダブロック１２を備えている。シリンダヘッド１１およびシリンダブロック１２の内部には、それぞれ冷却水通路としてウォータージャケット１１ａ，１２ａが形成されている。シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａは、シリンダブロック１２に形成された複数のシリンダ１３の周囲を囲うように設けられている。

シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａを経由した冷却水は、ラジエータ３０、ヒータコア４０、ラジエータ用サーモスタット５０などに流入されるようになっている。また、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａを経由した冷却水は、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａの入口側（上流側）に連通する流路１１ｂに流入されるようになっている。

ウォーターポンプ２０は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフトに連結されており、そのクランクシャフトの回転を動力源として駆動される機械式ウォーターポンプである。この実施形態では、ウォーターポンプ２０により吐出された冷却水は、ブロック用サーモスタット７０を経由した後、エンジン１０のシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａおよびシリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａのそれぞれに供給可能になっている。ウォーターポンプ２０は、エンジン１０のシリンダブロック１２の側方に配置されており、図示しないが、ウォーターポンプ２０の駆動軸に設けられたウォータポンププーリと、エンジン１０のクランクシャフトに設けられたクランクプーリとの間に伝動ベルトが掛け渡されている。

ラジエータ３０は、例えばダウンフロータイプのものであり、アッパタンクとロアタンクとの間にラジエータコアを備えた構成とされている。ラジエータ３０のアッパタンクに流れ込んだ冷却水は、ロアタンクに向けてラジエータコアの内部を流下する際に、外気（走行風や冷却ファンの駆動による送風）との間で熱交換を行う。そして、外気に放熱することで冷却水が冷却されるようになっている。

ヒータコア４０は、冷却水と空調風との間で熱交換を行わせることで車室内を暖房するためのものであって、図示しないエアコンディショナの送風ダクトに臨んで配置されている。つまり、車室内の暖房時には、送風ダクト内を流れる空調風をヒータコア４０に通過させて温風として車室内に供給する一方、それ以外のとき（例えば冷房時）には、ヒータコア４０をバイパスさせて空調風を車室内に送るようにしている。

ラジエータ用サーモスタット５０は、感熱部（感熱筒）５４の周囲の冷却水の温度に応じて作動するワックス型のサーモスタットである。具体的には、ラジエータ用サーモスタット５０は、後述するブロック用サーモスタット７０（図２等参照）と同様に、感熱筒５４内に充填されたサーモワックスの膨張・収縮によって弁（弁体）５１が作動するように構成されている。

ラジエータ用サーモスタット５０は、ラジエータ３０の出口３２と、ウォーターポンプ２０の吸込口２１との間に設けられている。そして、ラジエータ用サーモスタット５０は、弁５１の作動により、ラジエータ３０を経由させずにバイパス流路１０１を経由させて冷却水を循環させる状態と、ラジエータ３０を経由させて冷却水を循環させる状態とに切り替えられる。

ラジエータ用サーモスタット５０には、第１ポート５０ａ、第２ポート５０ｂ、および第３ポート５０ｃが設けられている。第１ポート５０ａは、ラジエータ３０の出口３２側（下流側）の流路に連通されている。

第２ポート５０ｂは、ラジエータ３０をバイパスするバイパス流路１０１に連通されている。バイパス流路１０１は、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａの出口側（下流側）の流路から、ラジエータ３０の入口３１側（上流側）において分岐されている。また、ヒータコア４０の入口４１側（上流側）に連通する流路１０２が、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａの出口側の流路から、ラジエータ３０の入口３１側（上流側）において分岐されている。そして、ヒータコア４０の出口４２側（下流側）に連通する流路１０３が、バイパス流路１０１に接続されている。

第３ポート５０ｃは、ウォーターポンプ２０の吸込口２１側（上流側）の流路に連通されている。ラジエータ用サーモスタット５０において、第２ポート５０ｂと第３ポート５０ｃとは連通されている。第１ポート５０ａと第３ポート５０ｃとは、弁５１の作動によって連通または遮断される。

ラジエータ用サーモスタット５０は、冷却水の温度が低温の場合、具体的には、感熱筒５４の周囲の冷却水の温度が所定の切替温度以下である場合には、感熱筒５４内のサーモワックスが収縮する。これにともない、弁５１が閉弁状態となり、第１ポート５０ａと第３ポート５０ｃとが遮断する状態に切り替えられる。この状態では、冷却水が、バイパス流路１０１を経由して、ウォーターポンプ２０側へ戻される。このように、ラジエータ３０に冷却水を流通させないことで、エンジン１０の暖機促進を図るようにしている。

一方、感熱筒５４の周囲の冷却水の温度が上昇し、上記切替温度よりも高くなると、感熱筒５４内のサーモワックスが膨張する。これにともない、弁５１が開弁状態となり、第１ポート５０ａと第３ポート５０ｃとが連通する状態に切り替えられる。この状態では、冷却水が、ラジエータ３０を経由して、ウォーターポンプ２０側へ戻される。このように、ラジエータ３０に冷却水を流通させることで、冷却水が回収した熱をラジエータ３０から大気に放出するようにしている。

ブロック用サーモスタット７０は、感熱部（感熱筒）７４の周囲の冷却水の温度に応じて作動するワックス型のサーモスタットである。具体的には、ブロック用サーモスタット７０は、感熱筒７４内に充填されたサーモワックス７５の膨張・収縮によって第１弁７１および第２弁７２が作動するように構成されている。以下、ブロック用サーモスタット７０の詳細について、図２〜図５を参照して説明する。

図２に示すように、ブロック用サーモスタット７０は、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに供給する冷却水流量を制御する第１弁７１と、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａに供給する冷却水流量を制御する第２弁７２とを備えている。第１、第２弁７１，７２は、冷却水の温度に応じて駆動する共通のサーモアクチュエータ７３により連動して作動するように設けられている。第１弁７１は、サーモアクチュエータ７３の一端側（図２では左端側）に設けられており、第２弁７２は、サーモアクチュエータ７３の他端側（図２では右端側）に設けられている。

具体的に、サーモアクチュエータ７３は、冷却水の温度変化を検知して第１、第２弁７１，７２を駆動するための駆動手段であって、内部にサーモワックス７５が充填される有底円筒形の感熱筒７４を有している。そして、感熱筒７４の底部側に第１弁７１が取り付けられており、感熱筒７４の開口側に第２弁７２が取り付けられている。感熱筒７４の開口部には、円筒形で蓋状のガイドメンバ７６が取り付けられている。感熱筒７４内には、プッシュロッド７７の一端側が挿入されており、このプッシュロッド７７の他端側がガイドメンバ７６の中心孔から感熱筒７４の外部に突出されている。そして、サーモワックス７５が、ガイドメンバ７６の内側面に取り付けられた弾性シールスプール７８と、感熱筒７４の内壁面との間の空間内に充填されている。サーモワックス７５は、温度に応じて、凝固して収縮する状態や、溶融して膨張する状態に変化するもので、一般的に周知のもの（例えばパラフィンワックス等）を用いることができる。

また、サーモアクチュエータ７３は、互いに結合された第１、第２フレーム８１，８２に取り付けられている。第１、第２フレーム８１，８２は、冷却水の流通を妨げないような形状になっている。そして、第２フレーム８２の中央にプッシュロッド７７の突出端（図２では右端）が固定されており、第１フレーム８１に対し感熱筒７４が相対変位可能に支持されている。

第２弁７２と第１フレーム８１との間には、リターンスプリング８３が圧縮状態で介装されている。リターンスプリング８３の弾性力は、第２弁７２を、第２フレーム８２の環状フランジ部８２ａに押し付けて環状フランジ部８２ａの内孔を閉鎖する方向に作用している。リターンスプリング８３によって、第１、第２弁７１，７２が閉弁状態となる方向に付勢されている。

ブロック用サーモスタット７０は、ウォーターポンプ２０の吐出口２２側（下流側）の流路が、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａの入口側（上流側）と、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａの入口側（上流側）とに分岐する部分に配置されている。この実施形態では、ブロック用サーモスタット７０は、シリンダブロック１２の内部であって、ウォータージャケット１２ａの入口側に連通する部分に配置されている。

ブロック用サーモスタット７０には、第１ポート７０ａ、第２ポート７０ｂ、および第３ポート７０ｃが設けられている。第１ポート７０ａは、ウォーターポンプ２０の吐出口２２側（下流側）の流路に連通されている。

第２ポート７０ｂは、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａの入口側の冷却水流路１１ｂに連通されている。第２ポート７０ｂには、第１弁７１が配置されている。第１弁７１は、略円板状に形成されており、第１弁７１の外周部には、ゴム７１ａが取り付けられている。ゴム７１ａによって第１弁７１と第２ポート７０ｂ（冷却水流路７１ｂ）の内壁面との密着性が高められている。第１弁７１の冷却水の圧力が作用する部分の面積は、第２弁７２の冷却水の圧力が作用する部分の面積よりも大きくなっている。

第１弁７１には、冷却水が流通可能な複数の貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・が複数設けられている。このため、第１弁７１の閉弁状態（図２、図３に示す状態）の場合にも、第１ポート７０ａと第２ポート７０ｂとが貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・を介して連通されており、図２の２点鎖線Ａ１で示すように、貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・を介してシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに冷却水が供給されるようになっている。貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・の流路断面積は、第２弁７２の閉弁状態（図２に示す状態）で、シリンダヘッド１１の暖機を効果的に行えるような値に設定することが可能である。

また、第１弁７１には、上記冷却水流路７１ｂに拡径部（大径部）７１ｄが設けられている。拡径部７１ｄは、冷却水流路７１ｂの内壁面が前後の部分よりも外径側へ向けて凹んでいる凹部である。このため、第１弁７１の開弁状態（図４、図５に示す状態）の場合には、第１ポート７０ａと第２ポート７０ｂとが貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・および拡径部７１ｄを介して連通されており、図４の２点鎖線Ａ１，Ａ２で示すように、貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・および拡径部７１ｄを介してシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに冷却水が供給されるようになっている。なお、拡径部７１ｄは、シリンダブロック１２内部の冷却水流路の内壁面に形成してもよいし、シリンダブロック１２に取り付けた配管の内壁面に形成してもよい。拡径部７１ｄの流路断面積は、第２弁７２の開弁状態（図４に示す状態）で、シリンダヘッド１１の冷却を効果的に行えるような値に設定することが可能である。

第３ポート７０ｃは、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａの入口側に連通されている。第３ポート７０ｃには、第２弁７２、第２フレーム８２などが配置されている。第２弁７２の外周部には、ゴム７２ａが取り付けられており、ゴム７２ａによって第２弁７２と第２フレーム８２の環状フランジ部８２ａとの密着性が高められている。

そして、第２弁７２の閉弁状態（図２に示す状態）の場合には、第２弁７２と第２フレーム８２の環状フランジ部８２ａとが密着されており、第１ポート７０ａと第３ポート７０ｃとが遮断されるようになっている。このため、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａには冷却水が供給されないようになっている。

一方、第２弁７２の開弁状態（図４に示す状態）の場合には、第２弁７２と第２フレーム８２の環状フランジ部８２ａとが離間されており、第１ポート７０ａと第３ポート７０ｃとが連通されるようになっている。このため、図４の１点鎖線Ｂ２で示すように、第２弁７２と第２フレーム８２の環状フランジ部８２ａとの隙間を介してシリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａに冷却水が供給されるようになっている。

この実施形態では、ブロック用サーモスタット７０の第１、第２弁７１，７２は、サーモアクチュエータ７３によって一体的に作動するように設けられている。ブロック用サーモスタット７０の動作について、図２、図４を参照して説明する。

まず、図２に示すように、感熱筒７４（ガイドメンバ７６）からのプッシュロッド７７の突出量Ｌ１が最小であるとき、第１弁７１が第２ポート７０ｂ（冷却水流路７１ｂ）の内壁面に密着されており、第１弁７１は閉弁状態にある。この第１弁７１の閉弁状態では、図２の２点鎖線Ａ１で示すように、貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・を通じてシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａへの冷却水の供給が行われる。また、第２弁７２が第２フレーム８２の環状フランジ部８２ａに密着されており、第２弁７２は閉弁状態にある。この第２弁７２の閉弁状態では、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａへの冷却水の供給が停止される（ブロック内水停止）。

次に、図２に示す状態から、感熱筒７４（ガイドメンバ７６）からのプッシュロッド７７の突出量Ｌ１が増加することにより、第２弁７２がリターンスプリング８３の弾性力に抗して環状フランジ部８２ａから離れる向きに移動する。そして、図４に示すように、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が最大となったとき、第２弁７２が環状フランジ部８２ａから完全に離れた状態となり、第２弁７２が開弁状態となる。また、第１弁７１が冷却水流路７１ｂの拡径部７１ｄ側に向けて移動し、図４に示すように、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が最大となったとき、第１弁７１が冷却水流路７１ｂの内壁面から完全に離れて拡径部７１ｄ内に位置した状態となり、第１弁７１が開弁状態となる。

一方、図４に示す状態から、感熱筒７４（ガイドメンバ７６）からのプッシュロッド７７の突出量Ｌ１が減少することにより、第２弁７２がリターンスプリング８３の弾性力によって環状フランジ部８２ａに近づく向きに移動する。そして、図２に示すように、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が最小となったとき、第２弁７２が環状フランジ部８２ａに完全に密着した状態となり、第２弁７２が閉弁状態となる。また、第１弁７１が冷却水流路７１ｂの拡径部７１ｄよりも上流側（図２では右方側）に向けて移動し、図２に示すように、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が最小となったとき、第１弁７１が冷却水流路７１ｂの内壁面に完全に密着した状態となり、第１弁７１が閉弁状態となる。

ここで、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１を変化させる要因、言い換えれば、第１、第２弁７１，７２の開弁状態と閉弁状態とが切り替えられる要因としては、エンジン１０の回転数や負荷が変動して冷却水の温度が変動することと、エンジン１０の回転数が変動してウォーターポンプ２０の吐出圧が変動することが挙げられる。エンジン１０の回転数や負荷の増大にともなって冷却水の温度が上昇すると、サーモワックス７５が膨張する結果、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が増加される。逆に、エンジン１０の回転数や負荷の減少にともなって冷却水の温度が下降すると、サーモワックス７５が収縮する結果、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が減少される。

また、上述したように、第１弁７１の冷却水の圧力が作用する部分の面積が、第２弁７２の冷却水の圧力が作用する部分の面積よりも大きいため、第１、第２弁７１，７２の面積差の分だけ、第１弁７１の開弁方向（図４では左方向）に作用する力が、第２弁の閉弁方向（図４では右方向）に作用する力よりも大きくなる。第１弁７１の開弁方向と第２弁７２の閉弁方向とは互いに逆方向であるので、エンジン１０の回転数の上昇によってウォーターポンプ２０の吐出圧が増大すると、第１弁７１の開弁方向の力と第２弁の閉弁方向の力との差が大きくなる結果、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が増加される。逆に、エンジン１０の回転数の下降によってウォーターポンプ２０の吐出圧が低減すると、第１弁７１の開弁方向の力と第２弁の閉弁方向の力との差が小さくなる結果、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が減少される。

この実施形態では、第２弁７２の閉弁状態で、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに供給する冷却水流量を制限する（絞る）流量制限部としての貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・が、第１弁７１に設けられている。これにより、次のような効果が得られる。

第２弁７２の閉弁状態では、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａへの冷却水の供給が停止される（ブロック内水停止）。一方、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａには、図２の２点鎖線Ａ１で示すように、第１弁７１の貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・を通過した冷却水のみが供給される。つまり、貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・によって流量が制限された状態でシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａへの冷却水の供給が行われる。これにより、ブロック内水停止時にシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに必要流量以上の冷却水が供給されることを回避でき、シリンダヘッド１１の過冷却を抑制できる。そして、シリンダヘッド１１の暖機を効果的に行うことができ、燃費の向上に貢献できる。しかも、１つのブロック用サーモスタット７０しか用いていないので、電子制御式の流量制御弁を用いる場合に比べてコスト低減を図ることができる。

また、この実施形態では、第２弁７２の開弁状態で、貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・によるシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに供給する冷却水流量の制限を緩和する制限緩和部としての拡径部７１ｄが、第１弁７１に設けられている。ここで、拡径部７１ｄが設けられていなければ、熱負荷が厳しいエンジン１０の高回転時、第１、第２弁７１，７２が開弁状態になったとしても、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａには、第１弁７１の貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・を通過した冷却水しか供給されない。このため、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに必要流量の冷却水を供給できず、冷却水が沸騰してしまう可能性がある。

しかし、この実施形態では、第１、第２弁７１，７２が開弁状態になると、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａに冷却水が供給されるとともに、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａには、第１弁７１の貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・を通過した冷却水だけではなく、図４の２点鎖線Ａ２で示すように、拡径部７１ｄを通過した冷却水も供給される。つまり、拡径部７１ｄを通過するシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａへの冷却水流量の増大分だけ、貫通孔７１ｃ，７１ｃ，・・・によるシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａへの冷却水流量の制限が緩和される。これにより、例えばエンジン１０の高回転時や低回転高負荷時などに、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに必要流量の冷却水を確実に供給することができ、冷却水が沸騰してしまうような状況を回避できる。

また、この実施形態では、第１弁７１の開弁方向と第２弁７２の閉弁方向とが互いに逆方向となっており、第１弁７１の冷却水の圧力が作用する部分の面積が、第２弁７２の冷却水の圧力が作用する部分の面積よりも大きくなっている。ここで、第１弁７１の冷却水の圧力が作用する部分の面積が、第２弁７２の冷却水の圧力が作用する部分の面積以下であれば、エンジン１０の回転数が上昇したとしても、感熱筒７４の周囲の冷却水の温度が上昇してサーモワックス７５が膨張しなければ、第２弁７２が開弁状態にはならない。このため、第２弁７２が開弁状態となる直前にエンジン１０の回転数が急上昇した場合、サーモワックス７５が膨張して第２弁７２が開弁状態になるまでの間にシリンダブロック１２の温度が急激に上昇して冷却水が沸騰してしまう可能性がある。

しかし、この実施形態では、第１弁７１の冷却水の圧力が作用する部分の面積が、第２弁７２の冷却水の圧力が作用する部分の面積よりも大きいため、エンジン１０の回転数の上昇によってウォーターポンプ２０の吐出圧が増大すると、第１弁７１の開弁方向の力と第２弁の閉弁方向の力との差が大きくなる。その結果、プッシュロッド７７の突出量Ｌ１が増加され、第２弁７２が開弁状態となり、図４の１点鎖線Ｂ２で示すように、第２弁７２と第２フレーム８２の環状フランジ部８２ａとの隙間を通過した冷却水がシリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａに供給される。これにより、エンジン１０の回転数が急上昇したとしても、第２弁７２を速やかに開弁状態とすることができ、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａへの冷却水の供給を速やかに行うことができ、冷却水が沸騰してしまうような状況を回避できる。

−他の実施形態−
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。

上述した冷却水回路１００は一例であって、ウォーターポンプ２０により吐出された冷却水をシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａおよびシリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａのそれぞれに供給可能な構成であればいかなる構成であってもよい。例えば、上記実施形態では、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａを経由した冷却水をシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに流入させたが、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａを経由した冷却水をシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに流入させずにラジエータ３０等に流入させる構成としてもよい。

上記実施形態では、ブロック用サーモスタット７０をシリンダブロック１２の内部に配置したが、ブロック用サーモスタット７０をシリンダブロック１２の外部に配置する構成としてもよい。

上記実施形態では、ブロック用サーモスタット７０の第２弁７２の閉弁状態で、シリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａへの冷却水の供給を停止させたが、第２弁７２の閉弁状態で冷却水の流量を制限してシリンダブロック１２のウォータージャケット１２ａへの冷却水の供給を行う構成としてもよい。なお、上記実施形態のように、ブロック内水停止を行うことで、シリンダブロック１２の暖機促進を図ることが可能になる。

上述した第１弁７１に設けた貫通孔７１ｃは流量制限部の一例であって、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに供給する冷却水流量を制限可能な構成であればいかなる構成であってもよい。例えば、流量制限部を、第１弁７１を小径に形成したり、第１弁７１の外周部に切欠き等を形成することによって構成することも可能である。なお、上記実施形態のように、流量制限部を貫通孔７１ｃとすれば、貫通孔７１ｃによって冷却水流量を絞ることによって、第２弁７２の閉弁状態で、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに供給する冷却水流量を制限することが可能になる。

また、拡径部７１ｄは制限緩和部の一例であって、流量制限部によるシリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに供給する冷却水流量の制限を緩和可能な構成であればいかなる構成であってもよい。なお、上記実施形態のように、制限緩和部を拡径部７１ｄによって構成すれば、冷却水流路に拡径部７１ｄを設けるという簡単な構成により、第２弁７２の開弁状態で、シリンダヘッド１１のウォータージャケット１１ａに供給する冷却水流量を確保することが可能になる。

上記実施形態では、ブロック用サーモスタット７０の第１、第２弁７１，７２を連動して作動させる構成としたが、第１、第２弁７１，７２を別々に作動させる構成としてもよい。なお、上記実施形態のように、第１、第２弁７１，７２をサーモアクチュエータ７３により連動して作動させる構成とすれば、ブロック用サーモスタット７０を簡素な構成とすることが可能になる。

本発明は、ウォーターポンプにより吐出された冷却水をシリンダヘッドのウォータージャケットおよびシリンダブロックのウォータージャケットのそれぞれに供給可能に構成されたエンジンの冷却装置に利用可能である。

１０ エンジン
１１ シリンダヘッド
１１ａ ウォータージャケット
１２ シリンダブロック
１２ａ ウォータージャケット
２０ ウォーターポンプ
７０ ブロック用サーモスタット
７１ 第１弁
７１ｃ 貫通孔（流量制限部）
７１ｄ 拡径部（制限緩和部）
７２ 第２弁
７３ サーモアクチュエータ
７４ 感熱筒
７５ サーモワックス

Claims (7)

1. ウォーターポンプにより吐出された冷却水をシリンダヘッドのウォータージャケットおよびシリンダブロックのウォータージャケットのそれぞれに供給可能に構成されたエンジンの冷却装置であって、
   上記シリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量を制御する第１弁と、上記シリンダブロックのウォータージャケットに供給する冷却水流量を制御する第２弁とを有するサーモスタットが備えられ、
   上記第１弁には、上記第２弁の閉弁状態で、上記シリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量を制限する流量制限部が設けられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの冷却装置において、
   上記第２弁の閉弁状態では、上記シリンダブロックのウォータージャケットへの冷却水の供給が停止されることを特徴とするエンジンの冷却装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジンの冷却装置において、
   上記流量制限部は、冷却水が流通可能な貫通孔であることを特徴とするエンジンの冷却装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの冷却装置において、
   上記第１弁と第２弁とは、冷却水の温度に応じて連動して作動され、上記第２弁が開弁状態のとき、上記第１弁も開弁状態となることを特徴とするエンジンの冷却装置。
5. 請求項４に記載のエンジンの冷却装置において、
   上記第１弁の開弁方向と上記第２弁の閉弁方向とが互いに逆方向となっており、
   上記第１弁の冷却水の圧力が作用する部分の面積は、上記第２弁の冷却水の圧力が作用する部分の面積よりも大きいことを特徴とするエンジンの冷却装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載のエンジンの冷却装置において、
   上記第２弁の開弁状態で、上記流量制限部によるシリンダヘッドのウォータージャケットに供給する冷却水流量の制限を緩和する制限緩和部が設けられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
7. 請求項６に記載のエンジンの冷却装置において、
   上記制限緩和部は、冷却水流路に設けられた拡径部であることを特徴とするエンジンの冷却装置。

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