JP6330768B2 - エンジン冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの内部を通って冷却液を循環させることでエンジンを冷却するエンジン冷却装置に関する。

液冷式エンジンでは、エンジンの内部とラジエータとの間で冷却液をポンプにより循環させることでエンジンを冷却している。従来、特許文献１に見られるように、こうした液冷式エンジンの冷却装置において、冷却液が循環される冷却液回路が、エンジンの外部において、ラジエータを通るラジエータ経路を含む複数の経路に分岐されるとともに、それら経路の分岐位置に、各経路に流入する冷却液の流量比を可変とする多方弁が設けられたものがある。こうしたエンジン冷却装置では、冷却装置の冷却能力をエンジンの運転状況に応じて適宜に調整することが可能となる。例えば、エンジンの暖機完了前には、ラジエータを通る冷却液の流量が少なくなるように多方弁を制御して、冷却装置の冷却能力を抑えてエンジンの暖機を促進したり、エンジンの発熱が多いときには、ラジエータを通る冷却液の流量が多くなるように多方弁を制御して、冷却装置の冷却能力を高めたり、することができる。

特開２０１５−０１０５７７号公報

ところで、上記のような多方弁を備えるエンジン冷却装置では、多方弁を通過する冷却液の総流量がポンプの冷却液吐出量に対して少ない状態が続くと、冷却液回路における多方弁よりも上流側の部分の冷却液の圧力が過上昇する虞がある。そのため、こうしたエンジン冷却装置では、そうした場合の圧力上昇を考慮して、冷却液回路の各部に高い耐圧性能を持たせなければならず、より耐圧性能が高い、より高価な部品が必要となることから、製造コストの増加を招く要因となっていた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、冷却液圧力の過上昇を好適に抑えることのできるエンジン冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン冷却装置は、ポンプからエンジンの内部を通って前記ポンプに戻るように冷却液が流れるとともに、前記エンジンの内部よりも下流側で分岐され、前記ポンプに各々接続された複数の経路を備え、且つ前記複数の経路として、ラジエータを通るラジエータ経路、冷却液の熱で空気を加熱するヒータコアに冷却液を供給するヒータ経路、及び前記エンジンの熱が伝達されるデバイスに冷却液を供給するデバイス経路を有した冷却液回路と、前記冷却液回路における前記複数の経路の分岐位置に設けられて、前記複数の経路のそれぞれに流入する冷却液の流量比を可変とする多方弁と、を備える。また、同エンジン冷却装置は、前記冷却液回路における前記ポンプよりも上流側、且つ前記多方弁よりも上流側の部分をリリーフ元とし、同冷却液回路における前記多方弁よりも下流側、且つ前記ポンプよりも上流側の部分をリリーフ先として、前記多方弁を迂回して前記リリーフ元から前記リリーフ先へと冷却液を流すためのリリーフ経路と、前記リリーフ経路を通じた冷却液の流通を、閉弁時に遮断するとともに、開弁に応じて許容するリリーフ弁と、を備える。

こうしたエンジン冷却装置では、多方弁にて冷却液の流れが滞り、その上流側の冷却液の圧力が上昇した場合にも、リリーフ弁を開弁して、リリーフ経路を通じて多方弁の上流側から下流側に冷却液をリリーフすることで、上昇した圧力を逃がすことができる。しかしながら、リリーフ経路を通過した冷却液がラジエータに流入するようになっていると、リリーフ弁が開弁固着した場合に、リリーフ経路を通じてラジエータに冷却液が常時流れ込む状態となってしまい、エンジンが必要以上に冷却されてしまう虞がある。その点、上記エンジン冷却装置では、リリーフ経路のリリーフ先が、前記冷却液回路における前記多方弁よりも下流側、且つ前記ポンプよりも上流側の部分にあって、前記ヒータ経路における前記ヒータコアよりも上流側の部分、又は前記デバイス経路における前記デバイスよりも上流側の部分とされている。そのため、リリーフ弁が開弁固着した場合にも、ラジエータに冷却液が常時流入する状態とはならなくなり、その常時流入に起因したエンジンの過冷却も生じないようになる。すなわち、上記エンジン冷却装置では、多方弁上流側の冷却液圧力の過上昇の抑制を図りつつ、そのために設置したリリーフ弁が開弁固着した場合にも、エンジンが過冷却されないようになっている。したがって、上記エンジン冷却装置によれば、冷却液圧力の過上昇を好適に抑えることができる。

第１実施形態のエンジン冷却装置の構成を模式的に示す略図。 同エンジン冷却装置に設けられた多方弁の斜視図。 同多方弁の分解斜視図。 同多方弁の構成部品であるハウジングの本体の斜視図。 （ａ）は上記多方弁の構成部品である弁体の斜視図であり、（ｂ）は別方向から見た同弁体の斜視図である。 同多方弁の弁位相と各吐出ポートの開口率との関係を示すグラフ。 第２実施形態のエンジン冷却装置における冷却液回路の構成を模式的に示す略図。 第３実施形態のエンジン冷却装置における冷却液回路の構成を模式的に示す略図。

（第１実施形態）
以下、エンジン冷却装置の第１実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。
（冷却液回路の構成）
まず、本実施形態のエンジン冷却装置において、エンジンを冷却するための冷却液が流れる冷却液回路の構成を、図１を参照して説明する。

図１に示すように、エンジン１０のシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２の内部には、冷却液回路の一部となるウォータジャケット１１Ａ，１２Ａがそれぞれ設けられている。冷却液回路におけるウォータジャケット１１Ａ，１２Ａよりも上流側の部分には、冷却液回路に冷却液を循環させるための冷却液ポンプ１３が設けられている。冷却液ポンプ１３には、エンジン１０からの動力伝達により駆動する機械式のポンプが採用されている。そして、冷却液ポンプ１３が吐出した冷却液がウォータジャケット１１Ａ，１２Ａに導入されるようになっている。

なお、シリンダヘッド１２のウォータジャケット１２Ａには、シリンダブロック１１のウォータジャケット１１Ａから流入した直後の冷却液の温度（入口液温）を検出する入口液温センサ２３が設けられている。また、ウォータジャケット１２Ａには、同ウォータジャケット１２Ａから外部に流出する直前の冷却液の温度（出口液温）を検出する出口液温センサ２４も設けられている。

シリンダブロック１１におけるウォータジャケット１２Ａの冷却液出口が設けられた部分には、多方弁１４が取り付けられており、ウォータジャケット１１Ａ，１２Ａを通過した冷却液が多方弁１４に流入するようになっている。冷却液回路は、この多方弁１４において、ラジエータ経路Ｒ１、ヒータ経路Ｒ２、及びデバイス経路Ｒ３の３つの経路に分岐している。このうち、ラジエータ経路Ｒ１は、外気との熱交換により冷却液を冷却するラジエータ１５に冷却液を供給するための経路である。また、ヒータ経路Ｒ２は、車室内の暖房時に、冷却液の熱で車室内に送風される空気を加熱するための熱交換器であるヒータコア１６に冷却液を供給するための経路である。さらにデバイス経路Ｒ３は、冷却液を搬送媒体としてエンジン１０の熱が伝達される各デバイスに冷却液を供給するための経路である。なお、ラジエータ経路Ｒ１の流路断面積は、より多量の冷却液を流せるように、ヒータ経路Ｒ２及びデバイス経路Ｒ３の流路断面積よりも大きくされている。

ラジエータ経路Ｒ１は、ラジエータ１５に冷却液を供給した後、そのラジエータ１５の下流側の部分において冷却液ポンプ１３に接続されている。
デバイス経路Ｒ３は、まず３つに分岐しており、各々の分岐先においてスロットルボディ１７、ＥＧＲ（排気再循環：Exhaust Gas Recirculation）バルブ１８、ＥＧＲクーラ１９にそれぞれ冷却液を供給する。さらに、デバイス経路Ｒ３は、それらスロットルボディ１７、ＥＧＲバルブ１８及びＥＧＲクーラ１９の下流側で一旦合流した後、２つに分岐し、各々の分岐先においてオイルクーラ２０及びＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）ウォーマ２１にそれぞれ冷却液を供給する。また、デバイス経路Ｒ３は、オイルクーラ２０及びＡＴＦウォーマ２１の下流側で再び合流されている。そして、デバイス経路Ｒ３は、その合流位置の下流側の部分において、ラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５の下流側の部分に合流し、ラジエータ経路Ｒ１と一体となって冷却液ポンプ１３に接続されている。

一方、ヒータ経路Ｒ２は、ヒータコア１６に冷却液を供給した後、そのヒータコア１６の下流側の部分において、デバイス経路Ｒ３におけるオイルクーラ２０及びＡＴＦウォーマ２１の下流側の部分に合流してデバイス経路Ｒ３と一体となり、さらにその下流側ではラジエータ経路Ｒ１とも一体となって冷却液ポンプ１３に接続されている。

以上のように、冷却液回路は、冷却液ポンプ１３からエンジン１０の内部（ウォータジャケット１１Ａ，１２Ａ）を通って冷却液ポンプ１３に戻るよう冷却液を流すように構成されている。また、冷却液回路は、エンジン１０の内部よりも下流側で分岐して、冷却液ポンプ１３に各々接続された複数の経路、すなわちラジエータ経路Ｒ１、ヒータ経路Ｒ２、及びデバイス経路Ｒ３の３つの経路を有する。そして、冷却液回路における上記３つの経路Ｒ１〜Ｒ３の分岐位置には、それら経路Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれに流入する冷却液の流量比を可変とする多方弁１４が設けられている。

さらに、本実施形態のエンジン冷却装置は、多方弁１４上流の冷却液圧力が過上昇した際に、その圧力を逃がすためのリリーフ構造を備える。このリリーフ構造は、リリーフ弁２２及びリリーフ経路Ｒ４を備えてなる。リリーフ経路Ｒ４は、冷却液経路における冷却液ポンプ１３よりも下流側、且つ多方弁１４よりも上流側の部分をリリーフ元とし、冷却液回路における多方弁１４よりも下流側、且つ冷却液ポンプ１３よりも上流側の部分をリリーフ先として、多方弁１４を迂回してリリーフ元からリリーフ先へと冷却液を流すように設けられている。また、リリーフ弁２２は、リリーフ経路Ｒ４を通じた冷却液の流通を、閉弁時に遮断するとともに、開弁に応じて許容する。このエンジン冷却装置では、リリーフ弁２２として、リリーフ元及びリリーフ先の冷却液の差圧に応じて開閉する差圧弁が採用されている。リリーフ弁２２は、多方弁１４に内蔵されており、リリーフ経路Ｒ４は、その多方弁１４から発して、ラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５よりも下流側の部分に合流するように設けられている。すなわち、このエンジン冷却装置では、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先は、ラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５よりも下流側の部分とされている。

多方弁１４は、エンジン制御を司る電子制御ユニット２５により制御されている。電子制御ユニット２５は、エンジン制御に係る各種の演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが予め記憶された読出専用メモリ、中央演算処理装置の演算結果やセンサの検出結果などを一時的に記憶する読書可能メモリを備える。こうした電子制御ユニット２５には、上述の入口液温センサ２３及び出口液温センサ２４に加え、クランク角センサ２６、エアフローメータ２７、外気温センサ２８、車速センサ２９などの車両各部に設けられたセンサの検出信号が入力されている。クランク角センサ２６は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフトの回転位相（クランク角）を検出する。電子制御ユニット２５は、そうしたクランク角の検出結果から、エンジン１０の回転速度（エンジン回転数）を演算する。また、エアフローメータ２７は、エンジン１０の吸入空気量を、外気温センサ２８は、車両の外気の温度（外気温）を、車速センサ２９は、車両の走行速度（車速）をそれぞれ検出する。さらに、電子制御ユニット２５には、イグニッションスイッチがオフであるか、オフであるかを示すＩＧ信号も入力されている。

（多方弁の構成）
続いて、こうしたエンジン冷却装置の冷却液回路に設けられた多方弁１４の構成を、図２〜図５を参照して説明する。なお、以下の説明では、図２〜図５において矢印Ｕで示す方向を多方弁１４の上方とし、矢印Ｄで示す方向を多方弁１４の下方とする。

図２に示すように、多方弁１４は、冷却液の吐出口となる４つの吐出ポートを、すなわちラジエータポートＰ１、ヒータポートＰ２、デバイスポートＰ３、及びリリーフポートＰ４を備える。多方弁１４がエンジン１０に組み付けられた際に、ラジエータポートＰ１はラジエータ経路Ｒ１に、ヒータポートＰ２はヒータ経路Ｒ２に、デバイスポートＰ３はデバイス経路Ｒ３、リリーフポートＰ４はリリーフ経路Ｒ４に、それぞれ接続される。

図３に示すように、多方弁１４は、その構成部品として、ハウジング３０、弁体３３、カバー３４、モータ３５、３つのギア３６Ａ〜３６Ｃからなる減速ギア機構を備える。多方弁１４の骨格をなすハウジング３０には、上記４つの吐出ポートＰ１〜Ｐ４が設けられている。なお、ハウジング３０は、本体３０Ａと、各経路Ｒ１〜Ｒ４がそれぞれ接続されるコネクタ部３０Ｂ〜３０Ｄとに分割形成されている。具体的には、コネクタ部３０Ｂにはラジエータ経路Ｒ１及びリリーフ経路Ｒ４が、コネクタ部３０Ｃにはヒータ経路Ｒ２が、コネクタ部３０Ｄにはデバイス経路Ｒ３が、それぞれ接続される。図３には、こうしたハウジング３０が、本体３０Ａからコネクタ部３０Ｂが分離された状態で示されている。

ハウジング３０の本体３０Ａの下部には、ラジエータポートＰ１、ヒータポートＰ２及びデバイスポートＰ３の３つの吐出ポートの開口面積を回転に応じて可変とする弁体３３が収容される。また、ハウジング３０の本体３０Ａの上部には、モータ３５及び減速ギア機構が収容される。モータ３５は、減速ギア機構を構成する各ギア３６Ａ〜３６Ｃを介して、弁体３３の回転軸である弁軸３３Ａに連結された状態でハウジング３０に収容され、これにより、モータ３５の回転が減速された上で弁体３３に伝達されるようになっている。

一方、ハウジング３０には、モータ３５及び減速ギア機構が収容された部分の上方を覆うようにカバー３４が取り付けられる。カバー３４の内部には、ハウジング３０に対する弁体３３の相対回転位相（以下、弁位相と記載する）を検出するための弁位相センサ３７が取り付けられている。弁位相センサ３７の検出信号は、上述の電子制御ユニット２５に入力される。さらに、ハウジング３０内には、上述のリリーフ弁２２が収容されるようにもなっている。

図４に、下方から見たハウジング３０の本体３０Ａの斜視構造を示す。本体３０Ａの下側の面は、シリンダヘッド１２への取付面３０Ｅとされており、多方弁１４は、この取付面３０Ｅがシリンダヘッド１２の外壁に接した状態でエンジン１０に組み付けられる。本体３０Ａにおける弁体３３の収容空間は、取付面３０Ｅに開口しており、その開口は、シリンダヘッド１２のウォータジャケット１２Ａから冷却液が流入する流入ポート３０Ｆとなっている。そして、ラジエータポートＰ１、ヒータポートＰ２及びデバイスポートＰ３は、ハウジング３０の内側において、こうした弁体３３の収容空間にそれぞれ開口している。一方、リリーフポートＰ４は、弁体３３の収容空間を介さず、流入ポート３０Ｆに開口するように設けられている。そして、リリーフ弁２２は、こうしたリリーフポートＰ４に設置されている。

図５（ａ）に示すように、弁体３３は、２つの樽型の物体を上下に重ね合わせた形状とされている。そして弁体３３には、その上面中央から上方に突出すように弁軸３３Ａが設けられている。弁体３３は、ハウジング３０に収容された際に流入ポート３０Ｆに連通する開口を下面に有した中空構造とされている。弁体３３の、上記２つの樽型の部分の側周には、冷却液が流通可能な２つの孔３９，４０が設けられている。

ハウジング３０に収容された状態において、弁体３３の下部に設けられた孔３９は、上記弁位相がある範囲内にあるときに、ヒータポートＰ２及びデバイスポートＰ３の少なくとも一方と連通する。また、弁体３３の上部に設けられた孔４０は、弁位相が別の範囲内にあるときに、ラジエータポートＰ１と連通する。各吐出ポートＰ１〜Ｐ３は、対応する孔３９又は孔４０に対して完全に重なり合わない状態となる位置に弁体３３が位置するときに閉じて、接続された経路Ｒ１〜Ｒ３への冷却液の吐出を遮断する。また、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３は、孔３９又は孔４０に対してその一部又は全部が重なり合った状態となる位置に弁体３３が位置するときに開いて、接続された経路Ｒ１〜Ｒ３への冷却液の吐出を許容する。ちなみに、リリーフポートＰ４は、多方弁１４の弁位相に拘らず、常時全開の状態となっている。

さらに、弁体３３の上面には、一部をストッパ４３として残すように、弁軸３３Ａの根本部分を囲んで円弧状に延びる溝４２が形成されている。一方、図４に示すように、ハウジング３０における弁体３３の収容空間の奥部には、弁体３３を収容した際に、そうした溝４２内に収容されるストッパ４４が形成されている。そして、それらストッパ４３，４４との当接により、ハウジング３０内での弁体３３の回動範囲が制限されている。すなわち、ハウジング３０内での弁体３３の回動は、溝４２内でのストッパ４４の移動が、図５（ｂ）に矢印Ｌで示す範囲となる限りにおいて許容されている。

図６に、多方弁１４における弁位相と各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率との関係を示す。なお、弁位相は、すべての吐出ポートＰ１〜Ｐ３が閉じた状態となる位置を、弁位相が「０°」の位置とし、その位置からの上方から見た時計回り方向（プラス方向）、及び半時計回り方向（マイナス方向）の弁体３３の回転角度を表している。また、開口率は、全開時の開口面積を「１００％」とした、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口面積の比率を表している。

同図に示すように、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率は、弁体３３の弁位相により変化するように設定されている。なお、弁位相が「０°」の位置よりもプラス側の弁位相の範囲は、車室内の暖房時に使用される弁位相の範囲（冬モード使用域）とされており、弁位相が「０°」の位置よりもマイナス側の弁位相の範囲は、車室内の非暖房時に使用される弁位相の範囲（夏モード使用域）とされている。

弁位相が「０°」の位置から弁体３３をプラス方向に回転させると、まずヒータポートＰ２が開き始め、プラス方向への弁位相の増加に応じてヒータポートＰ２の開口率が次第に大きくなる。ヒータポートＰ２が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、次にデバイスポートＰ３が開き始め、プラス方向への弁位相の増加に応じてデバイスポートＰ３の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ３が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達すると、ラジエータポートＰ１が開き始め、プラス方向への弁位相の増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。そして、ラジエータポートＰ１の開口率は、弁体３３のそれ以上のプラス方向の回転がストッパ４３，４４の当接により規制される位置よりも手前の位置で「１００％」に達するようになる。

一方、弁位相が「０°」の位置から弁体３３をマイナス方向に回転させると、まずデバイスポートＰ３が開き始め、マイナス方向への弁位相の増加に応じてデバイスポートＰ３の開口率が次第に大きくなる。そして、デバイスポートＰ３が全開に、すなわちその開口率が「１００％」に達する位置よりも少し手前の位置から、ラジエータポートＰ１が開き始め、マイナス方向への弁位相の増加に応じてラジエータポートＰ１の開口率が次第に大きくなる。そして、ラジエータポートＰ１の開口率は、弁体３３のそれ以上のマイナス方向への回転がストッパ４３，４４の当接により規制される位置よりも手前の位置で「１００％」に達するようになる。ちなみに、弁位相が「０°」の位置よりもマイナス側の夏モード使用域では、ヒータポートＰ２は常に全閉となっている。

次に、電子制御ユニット２５による多方弁１４の制御について説明する。
電子制御ユニット２５は、エンジン１０の暖機完了前、すなわち出口水温が規定の暖機完了温度よりも低いときには、次のように多方弁１４を制御する。すなわち、出口液温が規定の水止完了温度（＜暖機完了温度）未満の場合、電子制御ユニット２５は、エンジン１０の冷間始動開始時には、各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率がいずれも「０％」となる、弁位相が「０°」の位置に弁体３３が位置するように多方弁１４を制御する。これにより、エンジン１０の内部からの冷却液の流出を遮断する、いわゆる水止制御を行うことで、シリンダ壁面の昇温を促進するようにしている。そして、出口液温が水止完了温度を超えると、電子制御ユニット２５は、出口液温の上昇に応じて弁位相をプラス側、又はマイナス側に増加させる。このとき、外気温が基準温度以下であって暖房が使用される可能性が高ければ、弁位相はプラス側に増加され、外気温が基準温度を超えていて暖房が使用される可能性が低いときには、弁位相はマイナス側に増加される。このときの弁位相の増加は、出口液温が暖機完了温度に達した時点で、ラジエータポートＰ１が開き始める直前の位置となるように行われる。

そして、電子制御ユニット２５は、エンジン１０の暖機が完了すると、出口液温のフィードバック制御を開始する。このフィードバック制御は、エンジン１０の運転状態に応じて設定された目標液温と出口液温の偏差に応じて、多方弁１４の弁位相を調整することで行われる。具体的には、出口液温が目標液温よりも高いときには、ラジエータポートＰ１の開口率が大きくなる側に弁位相を徐々に変更し、出口液温が目標液温よりも低いときには、ラジエータポートＰ１の開口率が小さくなる側に弁位相を徐々に変更するようにしている。

（作用）
続いて、以上のように構成された本実施形態のエンジン冷却装置の作用を説明する。
上記エンジン冷却装置では、エンジン１０の回転数が高く、冷却液ポンプ１３の冷却液の吐出量が多い状態で、多方弁１４における各吐出ポートＰ１〜Ｐ３の開口率がいずれも小さくなっていると、冷却液回路における多方弁１４よりも上流側の部分（以下、多方弁上流側と記載する）の冷却液の圧力が上昇する。多方弁上流側の冷却液圧力がある程度よりも高くなると、リリーフ弁２２が開いてリリーフ経路Ｒ４が開通し、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先に、上昇した多方弁上流側の冷却液圧力が逃される。これにより、多方弁上流側の冷却液圧力の過上昇による冷却液の漏れなどが防止される。

なお、多方弁上流側の冷却液圧力の過上昇の抑制だけを言えば、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先は、冷却液回路における多方弁１４よりも下流側、且つ冷却液ポンプ１３よりも上流側の部分であれば、何処でも良いことになる。ただし、本実施形態のエンジン冷却装置では、以下の理由から、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先を、ラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５よりも下流側の部分としている。

異物の噛み込みなどにより、リリーフ弁２２が開弁固着することが考えられる。そうした場合、リリーフ経路Ｒ４は、常時開通した状態となり、多方弁１４の開弁状態に拘らず、リリーフ経路Ｒ４を通じて冷却液が流れることになる。ここで、リリーフ経路Ｒ４を通過した冷却液がラジエータ１５に流入するようになっていると、リリーフ弁２２が開弁固着した場合に、リリーフ経路Ｒ４を通じてラジエータ１５に冷却液が常時流れ込む状態となってしまい、エンジン１０が必要以上に冷却されてしまう虞がある。すなわち、エンジン１０の暖機完了前の、本来であればラジエータ１５に冷却液を供給しない期間にも、冷却液がラジエータ１５に供給されて冷却されてしまうため、エンジン１０の暖機が遅れるようになる。また、エンジン１０の暖機完了後にも、本来よりも多い量の冷却液がラジエータ１５に供給されてしまうため、エンジン１０が必要以上に冷却されてしまうようになる。

その点、ラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５よりも下流側の部分をリリーフ経路Ｒ４のリリーフ先とした本実施形態のエンジン冷却装置では、リリーフ弁２２が開弁固着した場合にも、ラジエータ１５に冷却液が常時流入する状態とはならなくなり、それに起因したエンジン１０の過冷却も生じないようになる。すなわち、本実施形態のエンジン冷却装置では、多方弁上流側の冷却液圧力の過上昇の抑制を図りつつも、そのために設置したリリーフ弁２２が開弁固着した場合にも、エンジン１０が過冷却されないようになる。

以上説明した本実施形態のエンジン冷却装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）リリーフ弁２２が設けられたリリーフ経路Ｒ４の設置により多方弁上流側の冷却液圧力の過上昇を防止しつつも、そのために設置した本実施形態のエンジン冷却装置では、リリーフ弁２２が開弁固着した場合にも、エンジン１０が過冷却されないようにすることができる。

（２）リリーフ弁２２の開弁固着時におけるエンジン１０の過冷却は、リリーフ弁２２の開弁固着の有無を監視し、開弁固着の発生が確認された場合、多方弁１４においてラジエータ経路Ｒ１に吐出される冷却液の流量を減らすように多方弁１４を制御することでも防止可能ではある。しかしながら、そうした場合、リリーフ弁２２の開弁固着を監視するためのセンサの追加設置が必要となり、部品点数の増加を招く。その点、本実施形態のエンジン冷却装置では、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先を変更するだけで、リリーフ弁２２の開弁固着時におけるエンジン１０の過冷却を防止しているため、その防止のための部品点数の増加を抑えることが可能である。

（３）ヒータ経路Ｒ２やデバイス経路Ｒ３に比して通路断面積の大きいラジエータ経路Ｒ１をリリーフ経路Ｒ４のリリーフ先としている。そのため、ヒータ経路Ｒ２やデバイス経路Ｒ３をリリーフ先とした場合よりも速やか且つ確実に、リリーフ弁２２の開弁時に多方弁上流側の冷却液圧力を下げることが可能となる。

（４）ラジエータ１５に加え、ヒータ経路Ｒ２に設置されたヒータコア１６やデバイス経路Ｒ３に設置された各デバイス（１７〜２１）のいずれにも流入することなく、リリーフ経路Ｒ４を通じて冷却液を流すことができる。そのため、リリーフ弁２２の開弁固着時に、ヒータコア１６や各デバイス（１７〜２１）に冷却液が不必要に供給されないようにすることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、エンジン冷却装置の第２実施形態を、図７を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

第１実施形態では、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先を、ラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５よりも下流側の部分としていた。もっとも、冷却液回路における多方弁１４よりも下流側、且つ冷却液ポンプ１３よりも上流側の部分にあって、ラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５よりも上流側の部分以外の部分であれば、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先がどの位置にあっても、リリーフ弁２２の開弁固着時におけるエンジン１０の過冷却を防止する目的は達成できる。

図７に示すように、本実施形態のエンジン冷却装置では、多方弁１４の流入ポート３０Ｆとデバイス経路Ｒ３における各デバイス（１７〜２１）よりも上流側の部分とを、多方弁１４を迂回して繋ぐようにリリーフ経路Ｒ４が設けられている。すなわち、本実施形態のエンジン冷却装置では、デバイス経路Ｒ３における各デバイスよりも上流側の部分が、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先とされている。

こうした本実施形態でも、リリーフ弁２２が開弁固着した場合、リリーフ経路Ｒ４を通ってデバイス経路Ｒ３に冷却液が流れることになり、冷却液の冷却能力の高いラジエータ１５には流れない。そのため、第１実施形態と同様に、リリーフ弁２２の開弁固着時におけるエンジン１０の過冷却を防止することができる。また、こうした場合には、第１実施形態の場合よりも、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ元、リリーフ先の距離を短くすることができ、リリーフ経路Ｒ４を構成する配管（パイプやホース）をより短くしたり、或いはリリーフ経路Ｒ４の全体を多方弁１４内に設けたり、することが可能となって、部品コストの低減が可能にもなる。

なお、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先を、デバイス経路Ｒ３の上記以外の部分としたり、ヒータ経路Ｒ２としたりすることも可能である。そうした場合にも、リリーフ弁２２の開弁固着時に冷却液がラジエータ１５に常時流入する状態となることを回避して、エンジン１０の過冷却を防止することができる。ちなみに、暖房を使用しない場合を考えると、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先をヒータ経路Ｒ２とする場合には、ヒータコア１６よりも下流側の部分をリリーフ先とすることがより望ましい。

（第３実施形態）
次に、エンジン冷却装置の第３実施形態を、図８を併せ参照して詳細に説明する。
第１及び第２実施形態では、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ元を、多方弁１４における流入ポート３０Ｆの部分としていた。もっとも、冷却液回路における冷却液ポンプ１３よりを下流側、且つ多方弁１４よりも上流側の部分であれば、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ元がどの位置にあっても、多方弁上流側の冷却液圧力の過上昇を防止するという目的は達成することができる。

図８に示すように、本実施形態のエンジン冷却装置では、シリンダブロック１１内のウォータジャケット１１Ａとデバイス経路Ｒ３における各デバイス（１７〜２１）よりも下流側の部分とを、多方弁１４を迂回して繋ぐようにリリーフ経路Ｒ４が設けられている。そして、そうしたリリーフ経路Ｒ４におけるウォータジャケット１１Ａからの出口部分にリリーフ弁２２を設けるようにしている。すなわち、本実施形態では、ウォータジャケット１１Ａが、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ元とされている。

こうした本実施形態でも、多方弁上流側の冷却液圧力が上昇した際には、リリーフ弁２２が開くことで、その上昇した圧力を、リリーフ経路Ｒ４を通じて逃がすことができる。また、リリーフ経路Ｒ４のリリーフ先がデバイス経路Ｒ３とされているため、リリーフ弁２２が開弁固着した際にも、リリーフ経路Ｒ４を通じてラジエータ１５に冷却液が常時流れ込む状態とはならないようになる。よって、本実施形態のエンジン冷却装置によっても、リリーフ弁２２の開弁固着時におけるエンジン１０の過冷却を防止することが可能となる。

ちなみに、本実施形態のエンジン冷却装置では、リリーフ経路Ｒ４を通じて、ラジエータ１５、ヒータコア１６、及びデバイス経路Ｒ３上の各デバイス（１７〜２１）のいずれも通らずに冷却液を流すことができる。そのため、リリーフ弁２２が開弁固着した場合に、それらに不要に冷却液が供給されないようにすることができる。第１実施形態のエンジン冷却装置のように、多方弁１４とラジエータ経路Ｒ１におけるラジエータ１５よりも下流側の部分とを繋ぐようにリリーフ経路Ｒ４を設けても、同様の効果を奏することができる。ただし、多方弁１４がシリンダヘッド１２に、冷却液ポンプ１３がシリンダブロック１１に取り付けられている場合、第１実施形態の構成では、リリーフ経路Ｒ４の経路長が長くなってしまう場合がある。そうした場合にも、本実施形態のように、リリーフ元をシリンダブロック１１のウォータジャケット１１Ａとすれば、第１実施形態の場合よりも短い経路長でリリーフ経路Ｒ４を構成することができる場合がある。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、リリーフ弁２２として差圧弁を用いていたが、流入する冷却液の温度に応じて開閉するサーモスタット弁をリリーフ弁２２として採用することもできる。多方弁１４からの冷却液の流出が滞ると、多方弁上流側の冷却液圧力と共に冷却液の温度が上昇する。そのため、リリーフ弁２２にサーモスタット弁を用いても、多方弁上流側の冷却液圧力を逃がすことが可能となる。

・上記実施形態では、多方弁１４より分岐される経路として、ラジエータ経路Ｒ１、ヒータ経路Ｒ２及びデバイス経路Ｒ３の３つの経路を有した冷却液回路を例示したが、多方弁１４にて分岐する経路の数が異なる冷却液回路を備えるエンジン冷却装置にも、同様のリリーフ構造を適用することができる。

Ｐ１…ラジエータポート（吐出ポート）、Ｐ２…ヒータポート（吐出ポート）、Ｐ３…デバイスポート（吐出ポート）、Ｐ４…リリーフポート、Ｒ１…ラジエータ経路（複数の経路の一つ）、Ｒ２…ヒータ経路（複数の経路の一つ）、Ｒ３…デバイス経路（複数の経路の一つ）、Ｒ４…リリーフ経路、１０…エンジン、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１１Ａ，１２Ａ…ウォータジャケット（エンジンの内部）、１３…冷却液ポンプ（ポンプ）、１４…多方弁、１５…ラジエータ、１６…ヒータコア、１７…スロットルボディ、１８…ＥＧＲバルブ、１９…ＥＧＲクーラ、２０…オイルクーラ、２１…ＡＴＦウォーマ、２２…リリーフ弁、２３…入口液温センサ、２４…出口液温センサ、２５…電子制御ユニット、２６…クランク角センサ、２７…エアフローメータ、２８…外気温センサ、２９…車速センサ、３０…ハウジング、３０Ａ…本体、３０Ｂ〜３０Ｄ…コネクタ部、３０Ｅ…取付面、３０Ｆ…流入ポート、３３…弁体、３３Ａ…弁軸、３４…カバー、３５…モータ、３６Ａ〜３６Ｃ…ギア、３７…弁位相センサ、３９…孔、４０…孔、４２…溝、４３，４４…ストッパ。

Claims (1)

1. ポンプからエンジンの内部を通って前記ポンプに戻るように冷却液が流れるとともに、前記エンジンの内部よりも下流側で分岐され、前記ポンプに各々接続された複数の経路を備え、且つ前記複数の経路として、ラジエータを通るラジエータ経路、冷却液の熱で空気を加熱するヒータコアに冷却液を供給するヒータ経路、及び前記エンジンの熱が伝達されるデバイスに冷却液を供給するデバイス経路を有した冷却液回路と、前記冷却液回路における前記複数の経路の分岐位置に設けられて、前記複数の経路のそれぞれに流入する冷却液の流量比を可変とする多方弁と、を備えるエンジン冷却装置において、
   前記冷却液回路における前記ポンプよりも下流側、且つ前記多方弁よりも上流側の部分をリリーフ元とし、同冷却液回路における前記多方弁よりも下流側、且つ前記ポンプよりも上流側の部分をリリーフ先として、前記多方弁を迂回して前記リリーフ元から前記リリーフ先へと冷却液を流すためのリリーフ経路と、
   前記リリーフ経路を通じた冷却液の流通を、閉弁時に遮断するとともに、開弁に応じて許容するリリーフ弁と、
   を備えるとともに、前記リリーフ先が、前記冷却液回路における前記多方弁よりも下流側、且つ前記ポンプよりも上流側の部分にあって、前記ヒータ経路における前記ヒータコアよりも上流側の部分、又は前記デバイス経路における前記デバイスよりも上流側の部分とされた
   ことを特徴とするエンジン冷却装置。

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