JPH02294516A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車用エンジン等の水冷式冷却装置とり
わけ冷却系内で常に略一定のサブ，クール度を保つよう
に加圧弁の開弁圧が冷却水温度に応じて変化するように
した冷却装置の改良に関する。

従来の技術 一般の水冷式冷却装置においては、ウオータジャケット
とラジエータを主体とした冷却系内でウォークボンブに
より冷却水を強制循環させることで、エンジンの冷却が
行われる。そして、ラジエータキャップ等に設けた加圧
弁によって上記冷却系内を所定の加圧状態に保ち、ウオ
ータポンプのキャビテーシジン防止を図っている。尚、
この種の冷却装置でＦ記加圧弁のＩｊ４弁圧は、一般に
０，９ａｔｇ程度に固定的に与えられている。

これに対し、冷却系内のサブクール度（飽和温度と実際
の冷却水温度との差）を１０〜２０℃程度に小さく保っ
て積極的にサブクール沸騰を生じさせ、熱伝達の向上を
図った水冷式冷却装置が本出願人により先に提案されて
いる（実開昭６３−１５１９３２号公報）。この冷却装
置では、レジエータキャップ等に設けられた加圧弁の開
弁圧が冷却水温度に応じて変化するようになっており、
適当なサブクール沸騰が生じるように系内圧力が可変的
に保たれるのである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のようにサブクール度を比較的小さ
く与えると、それだけウｔ一タボンブのキャビテーショ
ンは発生し易くなる。従って、例えばエンジンの高速域
でキャビテーションが発生して循環流量が低下し、逆に
冷却不良を生じる可能性がある。また冷却水温度が極端
に高くなった場合にら、サブクール沸騰による気泡がウ
ォータボンブに流入することによって、比較的低速域か
らキャビテーションが発生し易い。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、ウォータジャケットおよびラジエ
ータを主体とした冷却系と、この冷却系内で冷却水を強
制的に循環させるウォータポンプと、上記冷却系内を加
圧状聾に保ち、かつ冷却水温度に応じて開弁圧が変化す
る加圧弁とを備えてなるエンジンの冷却装置において、
上記加圧弁とリザーバタンクとの間に、所定運転条件の
ときに閉じられる開閉弁を介装するとと６に、この開閉
弁をバイパスしたバイパス通路に、上記加圧弁よりも高
圧側に開弁圧を設定した補助加圧弁を介装したことを特
徴としている。

作用 １；記構成では、通常は開閉弁が開いており、冷却系内
が加圧弁のみを介してリザーバタンクに連通している。

そして、加圧弁の開弁圧が冷却水温度に応じて変化し、
常に比較的小さなサブクール度が保たれる。

これに対し、キャビテーンヨンが生じ易い運転条件下で
は、上記開閉弁が閉じられ、加圧弁とリザーバタンクと
の間に、補助加圧弁が介在した形となる。そのため、系
内圧力は、補助加圧弁の開弁圧に支配され、通常時より
も高められる。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、この発明に係る冷却装置全体の構成を示す構
成説明図である。同図において、ｌは内部にウォータノ
ヤケブトが形成されたエンジン本体、２は車体前郎等に
設置されたラジエータ、３はエンジン出力にて駆動され
るウォータボンブであって、エンジン本体ｌのウォータ
ジャケットから出た冷却水は、ラジエータ人口通路４を
通ってラジエータ２の北郎に流入し、ここで熱交換した
後、ラジエータ２下１事からラノエータ出口通路５を通
してウォータボンプ３により吸入されて、ウオータジャ
ケット内に強制循環される。またラジエータ出口通路５
にサーモスタット６が配設されているとともに、該サー
モスタット６とラジエータ人口通路４との間にラジエー
タバイパス通路４３が設けられており、冷却水低温時に
、上記ラジエータ２を経由せずに冷却水を循環させる構
成となっている。

また７は車室曙房用のヒータコアであり、その入口側が
エンジン本体ｌの冷却水取出口８にヒータ用冷却水通路
９を介して接続されているとともに、その出口側がヒー
タ用冷却水通路１０を介してウォータボンプ３Ｌ流側に
接続されている。

上記ラジエータ２の上郎の冷却水注入口には、後述する
ように圧力１１Ｊ変型の加圧弁を内蔵したラノエータキ
ャップ１ｌが装着されており、ここに接続された才一バ
ーフロー通路ｌ２が大気開放式のリザーバタンク１３に
連通している。

また、１；記オーバーフロー通路Ｉ２の途中に、該通路
ｌ２を開閉する開閉弁として電磁弁１４が介装されてお
り、かつこの電磁弁ｌ４をバイパスするようにバイパス
通路Ｉ５が形成されている。

そして、このバイパス通路ｌ５に、ラジエータキャップ
形式の補助加圧弁ｌ６が介装されている。

１７は、上記電磁弁１４をＯＮ，ＯＦＦ制御するコント
【Ｊ−ルユニットを示しており、このコントロールユニ
ット１７には、水温センサ１８が検出ずる冷却水温度信
号と、クランク角センサ１９が検出ずるエンジン回転数
信号とが入力されている。

−ｌ―記ラジエータキャップＩ１は、前述した実開昭６
１１５１９３２号公報のものと同様の構成をイ丁してい
る。

第２図は、上記ラジエータキャップｌ１の低温時におけ
る状態を示す断面図であって、このラジエータキャップ
Ｉ＋は、キャップ本体２２と加圧弁２３と負圧弁２４と
から大略構成されている。

上記キャップ本体２２は、外周部に円筒状のガイド部２
２ａを有するとともに、中心部に同じく円筒状をなすス
プリング収納部２２ｂを有しており、かつラジエータ２
−Ｌ部のキャップ取付座２５にシール部材２６を介して
着脱可能に装着されるようになっている。

」一記加圧弁２３は、円筒部２７ａを備えたリテーナ２
７の下面に弁体２８が配設され、かつ上記リテーナ２７
とキャップ本体２２との間に加圧スプリング２９が圧縮
状態で配設さ．れた構成となっている。上記円筒部２７
ａは、キャップ本体２２のガイド郎２２ａ内周に摺動可
能に嵌合し、かつ互いの先端部の係合により抜け止め保
持されている。また、上記スプリング収納部２２ｂ内に
一対のスプリングシ一ト３０．３１が摺動可能に配設さ
れているとともに、このスプリングシ一ト３０．３１間
に補助加圧スプリング３２が収納されている。一方、上
記リテーナ２７中央部には、ワックスケース３３が設け
られている。このワックスケース３３内には、ゴム郎材
３４を介してサーモワックス３５が封入されており、か
つ上記スプリングシ一ト３１に一体に形成されたロツド
ｆｆｉ３１ａ先端が挿入配置されている。

また、加圧弁２３の中心から偏心した位置に設けられた
負圧弁２４は、従来のらのと同様の構成であって、加圧
弁２３の弁体２８及びリテーナ２７をｔ′ｒ通したロッ
ド部３６ａを備えた弁体３６と、この弁体３６を加圧弁
２３と逆方向に付勢する負圧スプリング３７とから構成
されている。

なお、−１二記加圧スプリング２９の付勢力は比較的小
さく設定されており、また、ワックスケース３３付近の
温度が低い状態では、補助加圧スプリング３２は自由状
態にある。

」二記構成の加圧弁２３では、第５図の（イ）に示すよ
うに、冷却水温度に応じた開弁圧特性が得られ、例えば
０．３　ａ　ｔ　ｇ〜０．９　ａ　ｔ　ｚの範囲で開弁
圧が変化する。

一方、バイパス通路Ｉ５に配置された補助加圧弁ｌ６は
、第４図に示すように、円筒状のガイド部４１＆を備え
たキャップ本体４ｌと、上記ガイド郎４１ａ内に摺動可
能に嵌合した円筒郎４２ａを有するリテーナ４２と、こ
のリテーナ４２に支持された弁体４３と、このリテーナ
４２を閉方向に付勢する加圧スプリング４４とから構成
されており、バイパス通路１５の中間郎に形成されたキ
ャップ取付座４５にシール部材４６を介して着脱可能に
装着されるようになっている。尚、上記キャップ取付座
４５の上流郎４５ａがラジエータキャップ１１側に、下
流郎４５ｂがリザーバタンクｌ３側にそれぞれ連通して
いる。ここで上記補助加圧弁１６の開弁圧は、ラジエー
タキャップ１１に内蔵された加圧弁２３の開弁圧よりも
高圧側、例えばＩ．２ａｔｇ程度に設定されている。

次に上記構成における作用について説明する。

上記電磁弁１４は、キャビテーシジンが生じ易い条件の
ときを除き、通常は開状態に保たれている。具体的には
、エンジン回転数が４０００ｒｐｍ以上の高速域の場合
、あるいは冷却水温度がｌ０５℃以−ヒとなった場合に
のみ閉作動する。従って、通常は、ラジエータキャップ
Ｉ１下流側がリザーバタンク■３を介して大気に開放さ
れており、冷却系内の圧力はラジエータキャップ１１の
加圧弁２３によって支配される。そして、この加圧弁２
３では、第５図の（イ）に示すように、冷却水温度に応
じた閏弁圧特性が得られる。

すなわち、冷却水温度が例えば８５℃以下の状態では、
サーモワックス３５は殆ど膨張せず、補助加圧スプリン
グ３２は、第２図に示すように、自由状態にある。従っ
て、加圧弁２３のｔ荀弁圧は、加圧スプリング２９の付
勢力のみによって定まり、比較的低い値、例えば０．３
　ａ　ｔ　ｇ程度に保たれる。そのため、飽和温度は１
００℃を僅かに越えた程度となる。また、冷却水温度が
これよりも高くなると、サーモワックス３５が徐々に膨
張し、補助加圧スプリング３２がスプリングシ一ト３Ｉ
により押し上げられる。例えば、冷却水温度が８７℃付
近で、補助加圧スプリング３２上郎のスプリングシ一ト
３０がキャップ本体２２に当接し、加圧スプリング２９
の付勢力に補助加圧スプリング３２の付勢力が付加され
る（第３図参照）。そのため、これより高温の領域では
冷却水温度が上昇するに従って、１ｍ弁圧は第４図に示
すように、徐々にＬ昇ずる。更に冷却水温度が１００℃
付近に達すると、補助加圧スプリング３２がサーモワッ
クス３５により最大限に押し上げられた状態となって、
開弁圧は最大値、例えば従来と同様の０．９　ａ　ｔ　
ｇに達する。従って、広い温度範囲に亙って、サブクー
ル度が２０℃前後に保たれ、サブクール沸騰を積極的に
利用した効率の良い冷却が行われる。

一方、冷却水温度が１０５℃に達すると、水温センサ１
８の検出信号に基づいて電磁弁１４が閉作動するので、
ラノエータキャップ１ｌとリザーバタンクＩ３との間に
補助加圧弁Ｉ６が介在する形となる。そのため、系内圧
力はこの補助加圧弁１６の開弁圧に支配されて、更にＩ
．２ａｔｇまで上昇する（第５図の（口）参照）。従っ
て、２０℃程度のサブクール度を確保でき、キャビテー
プリンの発生が確実に防止される。尚、その後、冷却水
温度が低ドした場合には、圧力の急激な低ドによる沸騰
を防止するために、１００℃まで温度低Ｆずるのを待っ
て電磁弁■４が開かれる。

またエンジン回転数が４　０　０　０　ｒ　ｐｍ以上と
なった場合には、冷却水温度の高低に拘わらず、同槌に
電磁弁Ｉ４が閉作動し、系内圧力がＩ．２ａｔｇまで高
められる。これによって、通水抵抗のＬ昇に起因したキ
ャビテーンヨン発生が防止される。尚、一旦電磁弁ｌ４
が閉じた後には、やはり圧力低下による虎騰を防止する
ために、例えば３６　０　０　ｒ　ｐｍまで低下したこ
とを条件として電磁弁１４が開かれる。

第６図は、エンジン回転数と系内の循環流量との関係を
、冷却水温度が８５℃の場合と、１０５℃の場合とにつ
いて示したもので、この図に明らかなように、系内圧力
を１．２ａｔｇに高めることによってキャビテーシジン
が防止され、循環流ＰＩｔの低下が抑制される。

尚、系内圧力が上述のように高められるのは、通常は短
時間であるので、常時高圧に維持する場合に比べて、ガ
スケットやラジエータ２の劣化やシール不良といった問
題は少なくなる。

次に、第７図は、本発明の冷却装置を、排気ガスから熱
量を回収するようにした車室暖房システムと組み合わせ
た実施例を示している。

この暖房システムは、エンジン本体ｌのシリンダヘッド
と吸気マニホルドとの間に、スペーサ状の受熱ケース５
ｌを介装し、その内部に、排気通路周囲を囲むように補
助ウォータジャケット５２を形成して、ここを通った冷
却水をヒータコア７に送り込むように構成したものであ
って、受熱ケース５ｌ上流となるヒータ用冷却水通路９
の適宜位置に流量制御弁５３が設けられ、暖房不要時に
も少量の冷却水を通流させて補助ウォークジャケット５
２内での沸騰を防止するようになっている。

そして上記補助ウォータジャケット５２内の冷却水温度
を検出する水温センサ５４と、同じく補助ウォータジャ
ケット５２内の圧力を検出する圧力センサ５５とが設け
られており、これらの検出信シ｝がコントロールユニッ
ト１７に入力されている。

１―記構成では、補助ウォータジャケット５２内の流量
が少なくなる暖房不要時に、該補助ウオータジャケット
５２内でサブクール沸騰が過度に生じたり、キャビテー
シタンが生じ易くなるが、これに対し、例えば補助ウォ
ータジャケット５２内の冷却水温度が１００℃以−Ｌと
なった場合、あるいは内部圧力が急激に上昇した場合に
、電磁弁１４が閉じられ、系内圧力が高められる。これ
によって、ヒータ系を含めた冷却系内部でサブクール沸
騰が抑制され、キャビテーションが防止される。

発明の効果 以」二の説明で明らかなように、この発明に係るエンジ
ンの冷却装置によれば、キャビテーションが生じ易い高
水温時やエンジン高速域で、補助加圧弁の開弁圧まで冷
却系内の圧力が高められるので、キャビテーションを確
実に防止できる。また、通常の常用域では、サブクール
度を比較的低く保つことができ、サブクール沸騰を積極
的に利用した効率の良い冷却を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第■図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第２図
はそのラジエータキャップの断面図、第３図は同ラジエ
ータキャップの高温状態における断面図、第４図は補助
加圧弁の断面図、第５図は冷却水温度と系内圧力との関
係を示す特性図、第６図はエンジン回転数と循環流量と
の関係を示す特性図、第７図はこの発明の異なる実施例
を示す構成説明図である。 １・・・エンジン本体、２・・・ラジエータ、３・・・
ウォータボンプ、ｌ１・・・ラジエータキャップ（加圧
弁）、ｌ３・・・リザーバタンク、ｌ４・・・電磁弁、
Ｉ５・・・バイパス通路、！６・・・補助加圧弁。 篠３図 ｊコ こ，４４図 ！ ４５ａ ｐ− タ　ａ 図 々却氷ラヱ夏０Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウォータジャケットおよびラジエータを主体とし
   た冷却系と、この冷却系内で冷却水を強制的に循環させ
   るウォータポンプと、上記冷却系内を加圧状態に保ち、
   かつ冷却水温度に応じて開弁圧が変化する加圧弁とを備
   えてなるエンジンの冷却装置において、上記加圧弁とリ
   ザーバタンクとの間に、所定運転条件のときに閉じられ
   る開閉弁を介装するとともに、この開閉弁をバイパスし
   たバイパス通路に、上記加圧弁よりも高圧側に開弁圧を
   設定した補助加圧弁を介装したことを特徴とするエンジ
   ンの冷却装置。