JPH0639897B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、液冷式内燃機関の冷却装置で、特にシリン
ダヘツドのウオータジヤケツトを流れる冷却液の温度と
シリンダブロツクのウオータジヤケツトを流れる冷却液
の温度とを個別に制御できる冷却液の通路構造を有した
ものの改良に関する。

（従来技術） 従来、この種の冷却装置としては、例えば第１図及び第
２図(A)，(B)，(C)に示すようなものがある（特開昭５
８−８２２２号公報参照）。

図において、１は機関本体でシリンダヘツド２とシリン
ダブロツク３とを有している。シリンダヘツド２とシリ
ンダブロツク３には各々ウオータジヤケツト４及び５個
別に設けられ、これらウオータジヤケツト内を冷却液
（以下、冷却水という）が互に独立して貫流するように
なっている。

ウオータジヤケツト４はその入口６をウオータポンプ１
０の吐出ポートに接続され、またウオータジヤケツト４
はその入口８をもう一つのウオータポンプ１１の吐出ポ
ートに接続されている。

ウオータポンプ１０の吸入ポートは導管１２，１３及び
１４を経てウオータジヤケツト５の出口９に接続されて
いる。ウオータポンプ１１の吸入ポートは導管１５，１
６及び１７を経てウオータジヤケツト４の出口７に接続
されている。

また、ウオータポンプ１０の吸入ポートは導管１２及び
１８を経てラジエータ１９の出口２０に接続されてい
る。

ラジエータ１９は入口２１を導管２２及び１７を経てウ
オータジヤケツト４の出口７に接続されている。ウオー
タジヤケツト５の出口９は導管１４，２３及び１５を経
てウオータポンプ１１の吸入ポートに接続されている。

導管１３の途中には制御弁２４が、また導管１８の途中
には制御弁２５が各々設けられている。この制御弁２４
及び２５は後述する制御回路２６によりその作動を制御
されて開閉するようになつている。また導管２３の途中
には絞り要素２７が設けられている。

制御回路２６は、導管１５に取り付けられた温度センサ
２８が検出する冷却水温度に応じてその温度が第一の所
定値、例えば８０℃以下である時には制御弁２４を開弁
し、制御弁２５を閉弁し、上記温度が上記第一の所定値
とこれより高い第二の所定値、例えば80℃〜90℃の範囲
である時には制御弁２４を閉弁し、制御弁２５を開弁
し、また上記温度が上記第二の所定値以上である時には
制御弁２４を部分開とし、制御弁２５を開弁するように
なつている。

従つて、上記冷却水温が例えば８０℃以下の暖機時に
は、第２図(A)の実線で示したような第一の循環経路Ａ
が形成され、冷却水がラジエータ１９で冷却されずにシ
リンダヘツド２及びシリンダブロツク３の各ウオータジ
ヤケツト４，５間を循環し、暖機が促進される。

次に、冷却水温が例えば８０℃９０℃の範囲まで上昇す
る暖機後には、第２図(B)の実線で示したような第二の
循環経路Ｂと第三の循環経路Ｃとが形成され、シリンダ
ヘツド２及びシリンダブロツク３の各ウオータジヤケツ
ト４，５には冷却水が個別に循環されると共に、シリン
ダヘツド２側にはラジエータ１９で冷却された低温の冷
却水が循環される。これにより、シリンダヘツド２は強
冷却となつてノツキングの発生が回避される一方、シリ
ンダブロツク３は弱冷却となつて摩擦損失等が低減され
る（潤滑油粘度の低下により）。

最後に、冷却水温が例えば９０℃以上まで上昇する機関
高温時には、第２図(2)の実線及び鎖線で示したような
第四の循環経路Ｄが形成され、シリンダブロツク３のウ
オータジヤケツト５にもラジエータ１９で冷却された冷
却水がシリンダヘツド２のウオータジヤケツト４を経て
循環し、シリンダブロツク３の過熱が防止される。

このようにして、機関本体１ができるだけ効果的に冷却
されて、燃費低減と出力の向上等がはかれるのである。

ところが、このような従来の冷却装置にあつては、暖機
後の冷却水の循環経路が第２図(B)で示したように、シ
リンダヘツド２側とシリンダブロツク３側とが別個の循
環経路（第二及び第三の循環経路Ｂ，Ｃ参照）であり、
シリンダブロツク３側の冷却水はラジエータ１９で冷却
されないようになつていたため、シリンダブロツク３３
側の冷却水温が上昇しやすく、上昇すると第２図(C)で
示したような高温時の循環経路（第四の循環経路Ｄ参
照）に切り替り、この切替りでシリンダブロツク３側に
冷たい冷却水が供給されるとまた第２図(B)で示した暖
機後の循環経路に戻るという冷却水温制御のハンチング
を起こすという問題点があつた。

また、高温時において、当該状態時の循環経路が冷却水
の一部だけがシリンダブロツク３の冷却に使われ、残り
の一部はシリンダブロツク３を冷却せずにラジエータ１
９とシリンダヘツド２間で循環するようになつていたた
め、高負荷時にはシリンダブロツク３側の冷却水が不足
し、シリンダブロツク３が過熱するという恐れもあつ
た。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、暖機後における冷却液温制御のハンチングと
高温、高負荷時におけるシリンダブロツクの過熱を効果
的に防止できる冷却装置を提供することを目的とする。

（発明の構成並びに作用） 上記目的を達成するために、この発明では内燃機関の液
冷式の冷却装置において、冷却液を圧送するウオータポ
ンプを有し、冷却液をシリンダブロツクのウオータジャ
ケット、ラジエータ、シリンダヘッドのウオータジャケ
ットの順に循環させた後ウオータポンプに戻す循環経路
をこれらを連通する導管を介して構成すると共に、シリ
ンダブロックのウオータジャケットから吐出された冷却
液をラジエータをバイパスしてシリンダヘッドのウオー
タジャケットへ導くバイパス通路と、同じくシリンダブ
ロックから吐出された冷却液を前記ウオータポンプの吸
入側に戻すブロック循環通路を設ける一方、上記循環経
路のバイパス通路及びブロック循環通路との分岐部に、
シリンダヘッドのウオータジャケットへ供給される冷却
液の温度の上昇に応じて、上記バイパス通路を流れる冷
却液量を減らすと同時に上記ブロック循環通路とラジエ
ータへの循環通路を流れる冷却液量を増やす分配制御弁
を設ける。

これによれば、上述した冷却液温度が低い暖機時には、
分配制御弁によりバイパス通路を流れる冷却液量は増大
される一方ブロツク循環通路とラジエータへの循環通路
を流れる冷却液量が減少され、冷却液のほとんどがラジ
エータで冷却されずにシリンダブロツク及びシリンダヘ
ツドの各ウオータジヤケツト間を循環することになり、
暖機が促進される。

次に、冷却液温度が上昇する暖機後には、分配制御弁に
より今度はバイパス通路の冷却液量は減少される一方、
ブロツク循環通路及びラジエータへの循環通路の冷却液
量が増大される。

これにより、シリンダヘツドのウオータジヤケツトに
は、ラジエータで冷却された低温の冷却液が供給される
ことになり、シリンダヘツドが強冷却されてノツキング
の発生等が回避される。一方、シリンダブロツクのウオ
ータジヤケツトには、シリンダヘツドを冷却して昇温さ
れた冷却液とブロツク循環通路からのラジエータで冷却
されない冷却液とが合流して供給されることになり、シ
リンダブロツクが弱冷却されて摩擦損失等が低減され
る。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３図及び第４図において、３０は機関本体でシリンダ
ヘツド３１とシリンダブロツク３２とを有している。シ
リンダヘツド３１とシリンダブロツク３２には各々ウオ
ータジヤケツト３３及び３４が個別に設けられる。

ウオータジヤケツト３４は、その入口３５をウオータポ
ンプ３６の吐出ポートに接続されると共に、このウオー
タポンプ３６の吸入ポートは導管３７，３８を経てウオ
ータジヤケツト３３の出口３９に接続される。

一方、上記ウオータジヤケツト３４の出口４０は導管４
１及びラジエータ入口通路４２を経てラジエータ４３の
入口４４に接続されると共に、このラジエータ４３の出
口４５はラジエータ出口通路４６及び導管４７を経てウ
オータジヤケツト３３の入口４８に接続される。

また、上記導管４１とラジエータ入口通路４２の接続部
には、まずバイパス通路４９が分岐され、ウオータジヤ
ケツト３４から吐出された冷却液（以下、冷却水とい
う）をラジエータ４３をバイパスしてウオータジヤケツ
ト３３側に供給するようになつている。つまり、バイパ
ス通路４９の下流側端部がラジエータ出口通路４６と導
管４７の接続部に合流接続されるのである。更に、上述
した接続部にはブロツク循環通路５１が分岐され、同じ
くブロツク吐出冷却水を再びウオータジヤケツト３４側
に戻すようになつている。つまり、ブロツク循環通路５
１の下流側端部がウオータポンプ３６の吸入ポートに継
がる導管３７と３８の接続部に合流接続されるのであ
る。

そして、上述した各通路４９，５１の分岐部（ラジエー
タ出口通路４６と導管４７の接続部も一体的に含むよう
にして）には、ウオータジヤケツト３３の入口４８部附
近の冷却水温度に応じて各通路４９，５１及び４２等へ
の冷却水量を分配制御するサーモワツクスタイプの分配
制御弁５３が設けられる。

この分配制御弁５３は第４図(A)，(B)に示したように、
その弁ハウジング５４の内部に、導管４１が接続される
ポート５５とラジエータ入口通路４２及びブロツク循環
通路５１が接続されるポート５６との合流部（弁室）５
７と、ラジエータ出口通路４６が接続されるポート５８
と導管４７が接続されるポート５９との合流部（弁室）
６０を連通するようにして、前述したバイパス通路４９
が一体的に形成される。

更に分配制御弁５３は、上記ポート５６，５８及びバイ
パス通路４９に位置して三つの弁座６１〜６３が同軸線
上にタンデムに形成されると共に、これらの弁座６１〜
６３に接続自由な同じく三つの弁体６４〜６６が、合流
部６０に位置して設けられたサーモワツクスＷ内蔵のシ
リンダ６７にロツド６８等を介して一体的に連動するよ
うに設けられ、上述したポート５６，５８及びバイパス
通路４９を開閉するようになつている。

そして、合流部６０（ウオータジヤケツト３３の入口４
８部附近）の冷却水温が設定値（例えば６０℃）以下で
はサーモワツクスＷは膨脹せず、従つてシリンダ６７及
びこれと結合する三つの弁体６４〜６６は第４図(A)の
位置にあり、バイパス通路４９は開かれる一方ポート５
６及び５８は閉じられる。

反対に、上述した冷却水温が設定値を超えると、サーモ
ワツクスＷが膨脹しその内側に収納されたゴムＧを押し
縮めることから、シリンダ６７及びこれと結合する三つ
の弁体６４〜６６が弁スプリング６９力に抗して弁フラ
ンジ７０に一端が固着されたピストン７１上を図中下方
に移動（リフト）し始め、やがて第４図(B)のように位
置して、今度はバイパス通路４９が閉じられる一方ポー
ト５６及び５８が開かれるようになつている。

このような構成のため、上述した合流部６０の冷却水温
が例えば６０℃以下の暖機前には、サーモワツクスＷが
膨脹しないことから、前述したようにポート５６及び５
８が閉じられる一方バイパス通路４９が開かれる。

これにより、ウオータポンプ３６から吐出された冷却水
がシリンダブロツク３２のウオータジヤケツト３４から
バイパス通路４９を通つて直接シリンダヘツド３１のウ
オータジヤケツト３３に供給される循環経路Ｅ（第４図
(A)参照）が形成され、ラジエータ入口通路４２及びブ
ロツク循環通路５１へは循環されない。

このように冷却水がラジエータ４３で冷却されずにヘツ
ド用ウオータジヤケツト３３とブロツク用ウオータジヤ
ケツト３４間でのみ循環されるため、熱の損失がなく暖
機が促進される。

次に、暖機後において上述した冷却水温が上昇し例えば
６０℃を越えると、今度はサーモワツクスＷが膨脹する
ことから、弁体６４〜６６が前述したように移動し、ラ
ジエータ入口通路４２及びブロツク循環通路５１へ冷却
水を循環させ始めると共にバイパス通路４９の冷却水量
を減らし始め、やがてはポート５６及び５８を全開する
一方、バイパス通路４９を全閉する（第５図及び第６図
に示した弁リフト特性及び各通路の流量特性参照）。

これにより、ウオータポンプ３６から吐出された冷却水
がシリンダブロツク３２のウオータジヤケツト３４から
ラジエータ入口通路４２を通つてラジエータ４３に送ら
れ、ここからラジエータ出口通路４６を通つてシリンダ
ヘツド３１のウオータジヤケツト３３に供給される循環
経路Ｆ（第４図(B)）が形成されると共に、ブロツク吐
出冷却水の一部がブロツク循環通路５１を循環する。

このようにして、シリンダヘツド３１のウオータジヤケ
ツト３３には、ラジエータ４３で冷却された低温の冷却
水が供給されので、シリンダヘツド３１が強冷却されて
ノツキングの発生等が回避される。一方、シリンダブロ
ツク３２のウオータジヤケツト３４には、シリンダヘツ
ド３１を冷却して昇温された冷却水とブロツク循環通路
５１からのラジエータ４３で冷却されない比較的高温の
冷却水とが合流して供給されるので、シリンダブロツク
３２が弱冷却されて摩擦損失等が低減される（第７図に
示した冷却水温特性参照尚、図中ａはシリンダヘツド入
口水温特性、ｂはシリンダブロツク入口水温特性、ｃは
後述する第２実施例のシリンダブロツク入口水温特性で
ある。）。

そして、本実施例では、上述した分配制御弁５３の感温
部即ちシリンダ６７がヘッド用ウオータジヤケツト３３
の入口４８附近の合流部に配設されているので、ヘツド
用ウオータジヤケツト３３に流入する冷却水の温度は常
に最適な所定値にフイードバツク制御され、上述した作
用効果に加えてシリンダヘツド３１の過冷却等が防止さ
れる。

また、本実施例では暖機後によつても、ブロツク用ウオ
ータジヤケツト３４を経油しない循環経路は存在しない
ので、換言すれば冷却水の全量が上記ジヤケツト３４の
冷却に使用されるので、従来例のように高負荷時に上記
ジヤケツト３４を流れる冷却水が不足してシリンダブロ
ツク３２が過熱するという恐れはない。

更に、高温時において従来例のように循環系路が所定の
温度を境にＯＮ−ＯＦＦ的に切換わるということがない
ので、冷却水温制御のハンチングも防止できる。

次に、第８図はこの発明の第２実施例を示したものであ
る。

これは、第４図(B)における循環経路Ｆに対するブロツ
ク循環通路５１の下流側端部の合流部に、分配制御弁５
３と同様のサーモワツクスタイプのブロツク循環制御弁
８０を設け、高温時には上記循環通路５１を遮断して冷
却水の全量が循環経路Ｆを循環するようにした例であ
る。

つまり、上述した合流部の冷却水温が例えば９０℃を越
えると、弁ハウジング８１に支持された弁フランジ８２
にその一端が固着されたピストン８３上をシリンダ８４
及びこれと一体の弁体８５，８６が図中下方に移動し始
め、やがて冷却水温が例えば９８℃に達すると第８図の
ように位置して、ブロック循環通路５１と通じるポート
８７を全開する。これにより、導管３８と通じるポート
８８及びこれと常時連通状態にある導管３７と通じるポ
ート８９を介して冷却水の全量が循環経路Ｆを循環する
のである（第６図及び第７図に示した冷却水の流量及び
温度特性参照）。

これによれば、高温時にシリンダブロツク３２を十分冷
却できるという利点がある。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、シリンダブロツ
ク、ラジエータ、シリンダヘツドの順で冷却液を循環さ
せる循環経路のラジエータバイパス通路及びブロツク循
環通路の分岐部に、シリンダヘツドへ供給される冷却液
温度の上昇に応じて、上記バイパス通路を流れる冷却液
量を減らすと同時に上記ブロツク循環通路とラジエータ
への循環通路を流れる冷却液量を増やす分配制御弁を設
けるようにしたので、暖機の促進はもとより暖機後にお
ける冷却液温制御のハンチングと、高温高負荷時におけ
るシリンダブロツクの過熱を効果的に防止できるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の概略構成図で、第２図(A)，(B)，(C)
はその作用状態を示す各々の説明図である。 第３図はこの発明の第１実施例を示す概略構成図で、第
４図(A)，(B)はその作用状態を示す各々の説明図であ
る。第５図ないし第７図は弁リフト、冷却水流量及び冷
却水温度の各々の特性図である。 第８図はこの発明の第２実施例を示す概略構成図であ
る。 ３６……ウオータポンプ、３２……シリンダブロツク、
４３……ラジエータ、３１……シリンダヘツド、３３，
３４……ウオータジヤケツト、Ｅ，Ｆ……循環経路、４
９……バイパス通路、５１……ブロツク循環通路、４２
……ラジエータ入口通路、５３……分配制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の液冷式の冷却装置において、冷
   却液を圧送するウオータポンプを有し、冷却液をシリン
   ダブロックのウオータジャケット、ラジエータ、シリン
   ダヘッドのウオータジャケットの順に循環させた後ウオ
   ータポンプに戻す循環経路をこれらを連通する導管を介
   して構成すると共に、シリンダブロックのウオータジャ
   ケットから吐出された冷却液をラジエータをバイパスし
   てシリンダヘッドのウオータジャケットへ導くバイパス
   通路と、同じくシリンダブロックから吐出された冷却液
   を前記ウオータポンプの吸入側に戻すブロック循環通路
   を設ける一方、上記循環経路のバイパス通路及びブロッ
   ク循環通路との分岐部に、シリンダヘッドのウオータジ
   ャケットへ供給される冷却液の温度の上昇に応じて、上
   記バイパス通路を流れる冷却液量を減らすと同時に上記
   ブロック循環通路とラジエータへの循環通路を流れる冷
   却液量を増やす分配制御弁を設けたことを特徴とする内
   燃機関の冷却装置。