JPH1077837A - Water pump for internal combustion engine - Google Patents
Water pump for internal combustion engineInfo
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- JPH1077837A JPH1077837A JP24889396A JP24889396A JPH1077837A JP H1077837 A JPH1077837 A JP H1077837A JP 24889396 A JP24889396 A JP 24889396A JP 24889396 A JP24889396 A JP 24889396A JP H1077837 A JPH1077837 A JP H1077837A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のウォー
タポンプに関し、特に内燃機関の各部に供給される冷却
水の配分を可変としたウォータポンプに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water pump for an internal combustion engine, and more particularly to a water pump in which the distribution of cooling water supplied to various parts of the internal combustion engine is variable.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、内燃機関のウォータポンプに関し
て、シリンダヘッドとシリンダブロックに供給する冷却
水量の割合を調節するシステムが提案されている。例え
ば、「ＶＱエンジン可変二系統冷却システムの開発」
（第13回内燃機関シンポジウム講演論文集−65、96年７
月９〜11日、東京）には、シリンダヘッド、シリンダブ
ロックそれぞれに、一つのウォータポンプに連通する独
立した冷却水通路を接続し、シリンダヘッド及びシリン
ダブロック下流にシリンダヘッド及びシリンダブロック
をそれぞれ循環した冷却水が合流する合流管を設け、さ
らに、シリンダブロックとこの合流管の間に（シリンダ
ブロック下流側に）、シリンダブロックへの冷却水流量
を調整するコントロールバルブを配置し、このコントロ
ールバルブによりシリンダブロックへの冷却水流量を調
整するシステムが提案されている。このシステムは、シ
リンダブロックへの冷却水流量を調整するものであっ
て、シリンダヘッドには常時冷却水がウォータポンプか
ら供給される。2. Description of the Related Art Hitherto, with respect to a water pump of an internal combustion engine, there has been proposed a system for adjusting a ratio of a cooling water amount supplied to a cylinder head and a cylinder block. For example, “Development of VQ engine variable dual cooling system”
(The 13th Internal Combustion Engine Symposium Proceedings-65, July 1996
On September 9-11, Tokyo), an independent cooling water passage communicating with one water pump is connected to each of the cylinder head and cylinder block, and the cylinder head and cylinder block are circulated downstream of the cylinder head and cylinder block, respectively. A cooling pipe for the cooling water to be joined is provided. Further, a control valve for adjusting a cooling water flow rate to the cylinder block is arranged between the cylinder block and the joining pipe (downstream of the cylinder block). A system for adjusting the flow rate of cooling water to a cylinder block has been proposed. This system adjusts the flow rate of cooling water to a cylinder block, and cooling water is constantly supplied to a cylinder head from a water pump.
【０００３】また、特開平4-237898号公報には、機関各
部（シリンダヘッドとシリンダブロック）への冷却水流
量の配分を適切にして冷却性能を高めることを目的とす
る流路切替弁を備えた内燃機関のウォータポンプが提案
されている。図１１は、このウォータポンプの構成を説
明するための断面図である。図１１を参照して、このウ
ォータポンプ１００において、シリンダヘッド側吐出通
路１０１とシリンダブロック側吐出通路１０２との境界
壁１０５はロータ１０６から送出される冷却水の通路１
０９中に突出され、この境界壁１０５先端の枢軸１０３
に制御翼１０４を枢支し、制御翼１０４を枢動させるこ
とによりシリンダヘッド側吐出通路１０１とシリンダブ
ロック側吐出通路１０２との開口面積比を制御する。こ
のウォータポンプ１００は、図示の通り制御翼１０４の
構造上、冷却水をシリンダヘッド及びシリンダブロック
に供給しない、いわゆる全閉の状態をとることはできな
い。[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-37898 discloses a flow path switching valve for improving the cooling performance by appropriately allocating the flow rate of cooling water to various parts of the engine (cylinder head and cylinder block). A water pump for an internal combustion engine has been proposed. FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the water pump. Referring to FIG. 11, in water pump 100, boundary wall 105 between cylinder head side discharge passage 101 and cylinder block side discharge passage 102 is formed of passage 1 of cooling water discharged from rotor 106.
09 at the tip of the boundary wall 105.
The control wing 104 is pivoted to control the opening area ratio between the cylinder head side discharge passage 101 and the cylinder block side discharge passage 102 by pivoting the control wing 104. The water pump 100 cannot take a so-called fully closed state in which cooling water is not supplied to the cylinder head and the cylinder block due to the structure of the control blade 104 as shown.
【０００４】また、内燃機関に代えて電動モータを駆動
源とし、その吐出通路を切換えることにより内燃機関の
各部に供給される冷却水の配分を可変とする内燃機関の
冷却装置及びウォータポンプが、特開昭57-159916号公
報及び特開平8-142647号公報に夫々提案されている。特
開昭57-159916号公報に提案されている冷却装置では、
電動モータで駆動されるウォータポンプの吐出通路を制
御弁を介してシリンダブロック及びシリンダヘッドに連
通させ、内燃機関の温度に応じて制御弁によりシリンダ
ブロック及びシリンダヘッドへ供給される冷却水の配分
を可変としている。また、特開平8-142647号公報に提案
されているウォータポンプは、ラジエータ吐出口と、オ
イルクーラ吐出口と、ヒータ吐出口を備え、ロータと同
心にロータを取り巻くように設けられた渦室を有する回
転体が回転されて、冷却水が吐出する吐出口が選択され
るものである。[0004] Further, a cooling device and a water pump for an internal combustion engine, in which an electric motor is used as a drive source instead of the internal combustion engine and the distribution of cooling water supplied to each part of the internal combustion engine is changed by switching the discharge passage thereof, These are proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-159916 and 8-142647, respectively. In the cooling device proposed in JP-A-57-159916,
The discharge passage of the water pump driven by the electric motor is communicated with the cylinder block and the cylinder head via the control valve, and the distribution of the cooling water supplied to the cylinder block and the cylinder head by the control valve according to the temperature of the internal combustion engine. It is variable. Further, a water pump proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-142647 has a vortex chamber provided with a radiator discharge port, an oil cooler discharge port, and a heater discharge port, and provided so as to surround the rotor concentrically with the rotor. The rotating body is rotated, and the discharge port from which the cooling water is discharged is selected.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記講演論文「ＶＱエ
ンジン可変二系統冷却システムの開発」のシステムにお
いては、コントロールバルブをシリンダブロックの下流
側に配置し、シリンダヘッド上流側には流量制御手段を
配置していないため、シリンダヘッド及びシリンダブロ
ックのいずれにも冷却水を供給しない状態を実現するこ
とができない。従って、内燃機関始動直後においてもシ
リンダヘッドへの冷却水流量を“０”にすることができ
ないため、内燃機関始動直後からシリンダヘッドが冷却
されることとなり、シリンダヘッド温度が適温に上昇し
て最適燃焼状態が達成されるまで長時間を要する。In the system of the above-mentioned lecture paper "Development of VQ engine variable two-system cooling system", a control valve is arranged downstream of a cylinder block, and a flow control means is provided upstream of a cylinder head. Since they are not arranged, it is impossible to realize a state in which cooling water is not supplied to both the cylinder head and the cylinder block. Therefore, the flow rate of the cooling water to the cylinder head cannot be set to “0” immediately after the start of the internal combustion engine, so that the cylinder head is cooled immediately after the start of the internal combustion engine, and the temperature of the cylinder head rises to an appropriate temperature and becomes optimal. It takes a long time until the combustion state is achieved.
【０００６】特開平4-237898号公報に提案された内燃機
関のウォータポンプは、その制御翼１０４（図１１参
照）の構造上、シリンダヘッド側吐出通路１０１とシリ
ンダヘッド側吐出通路１０２の両方を閉止することが不
可能とされ、必ずシリンダヘッド又はシリンダブロック
のいずれかに冷却水が供給される。従って、内燃機関始
動直後においても、シリンダヘッド又はシリンダブロッ
クのいずれかが必ず冷却されて、シリンダ温度が適温に
上昇して最適燃焼状態が実現するまで長時間を要する。The water pump for an internal combustion engine proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-23798 has a structure in which both the cylinder head side discharge passage 101 and the cylinder head side discharge passage 102 are formed due to the structure of the control blade 104 (see FIG. 11). It is not possible to close, and cooling water is always supplied to either the cylinder head or the cylinder block. Therefore, even immediately after the start of the internal combustion engine, it takes a long time until either the cylinder head or the cylinder block is cooled, the cylinder temperature rises to an appropriate temperature, and the optimum combustion state is realized.
【０００７】これに対し、特開昭57-159916号公報及び
特開平8-142647号公報に提案される、電動モータを駆動
源とするウォータポンプによれば、ウォータポンプによ
る冷却水の送給を停止するように電動モータを制御する
ことにより、シリンダヘッド及びシリンダブロックのい
ずれにも冷却水を供給しない状態が得られる。従って、
内燃機関の始動直後にシリンダ温度が適温に遅滞なく上
昇し、最適燃焼状態が短時間で実現される。しかしなが
ら、これらのウォータポンプにおいては、電動モータを
その駆動源としているため、ウォータポンプの構造の複
雑化、製造コストの増大、及び設計自由度の減少等の問
題を招く。また、さらに、特開平8-142647号公報に提案
されているウォータポンプは、ロータを収容するインボ
リュート曲線を描いた渦室を有する回転体を設けること
により、ポンプ構造、特にロータ周辺構造が肥大化し、
限られたスペースにこの肥大化したポンプ構造を導入す
ることによって、他の機器の大きさ、配置等が制約を受
けるという問題が生じる。[0007] On the other hand, according to the water pump proposed by JP-A-57-159916 and JP-A-8-142647, which uses an electric motor as a drive source, the supply of cooling water by the water pump is prevented. By controlling the electric motor to stop, a state where cooling water is not supplied to both the cylinder head and the cylinder block can be obtained. Therefore,
Immediately after the start of the internal combustion engine, the cylinder temperature rises to an appropriate temperature without delay, and the optimum combustion state is realized in a short time. However, in these water pumps, since the electric motor is used as a drive source, problems such as a complicated structure of the water pump, an increase in manufacturing cost, and a decrease in design freedom are caused. Furthermore, the water pump proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-142647 has a pump structure, particularly a structure around the rotor, which is enlarged by providing a rotating body having a vortex chamber that draws an involute curve for accommodating the rotor. ,
Introducing this enlarged pump structure into a limited space poses a problem that the size and arrangement of other devices are restricted.
【０００８】以上の問題点に鑑みて、本発明は内燃機関
の始動直後において内燃機関温度の最適制御を可能とす
るコンパクトな構造の内燃機関のウォータポンプを提供
することを目的とする。[0008] In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a water pump for an internal combustion engine having a compact structure capable of optimally controlling the temperature of the internal combustion engine immediately after starting the internal combustion engine.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は、内燃機関始
動直後において、シリンダヘッド及びシリンダブロック
に冷却水を供給しないことによって、シリンダヘッド及
びシリンダブロック温度が最適燃焼温度に到達する時間
が短縮可能であることを見出し、さらに、新たにウォー
タポンプを追加したり、ウォータポンプの駆動源を内燃
機関以外とすることなく、内燃機関を駆動源とするウォ
ータポンプを用いて、少なくともシリンダヘッド及びシ
リンダブロックに冷却水を供給しない状態、すなわち全
閉の状態を実現する、回転弁を備えたコンパクトな構造
のウォータポンプを提供することによって、上記最適燃
焼温度に到達する時間の短縮化が可能とされることを見
出し、本発明に想到したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has shortened the time required for the cylinder head and cylinder block temperatures to reach the optimum combustion temperature by not supplying cooling water to the cylinder head and cylinder block immediately after the start of the internal combustion engine. It has been found that it is possible, and further, without adding a new water pump or using a water pump driven by an internal combustion engine as a drive source of the water pump other than the internal combustion engine, at least a cylinder head and a cylinder are used. By providing a water pump having a compact structure with a rotary valve, which realizes a state in which cooling water is not supplied to the block, that is, a state in which the block is fully closed, it is possible to reduce the time required to reach the above-described optimum combustion temperature. That is, the present invention has been made.
【００１０】上記目的を達成するために、本発明の手段
は、ハウジング内に設けられた冷却水送出手段と、該冷
却水送出手段から送出された冷却水を吐出可能な第１吐
出口及び第２吐出口と、少なくとも１つの制御翼を有
し、該制御翼の回動に伴い、前記第１吐出口と前記冷却
水送出手段との間の連通を許容する第１の位置、前記第
２吐出口と前記冷却水送出手段との間の連通を許容する
第２の位置、及び前記両吐出口と冷却水送出手段との間
の連通を遮断する第３の位置との間を切換可能に前記ハ
ウジングに回動可能に配設される回転弁とを備えること
を特徴とする。To achieve the above object, the present invention provides a cooling water delivery means provided in a housing, a first discharge port capable of discharging the cooling water delivered from the cooling water delivery means, and a cooling water delivery means. A second position having a second discharge port and at least one control blade, and a first position allowing communication between the first discharge port and the cooling water delivery means with rotation of the control blade; It is possible to switch between a second position allowing communication between a discharge port and the cooling water delivery means and a third position blocking communication between the both discharge ports and the cooling water delivery means. A rotary valve rotatably disposed on the housing.
【００１１】上記手段において、好ましくは、前記冷却
水送出手段は、前記ハウジングに軸支されるロータと、
前記ハウジング内に形成されてその内部に前記ロータが
収容される渦室とを備え、前記回転弁の制御翼は、前記
渦室の始端部における前記ロータと前記ハウジング間の
間隙を可変とするように、前記回転弁の３位置に応じて
前記渦室内に突出可能であることを特徴とする。In the above means, preferably, the cooling water delivery means includes a rotor supported by the housing,
A swirl chamber formed in the housing and accommodating the rotor therein, wherein a control blade of the rotary valve changes a gap between the rotor and the housing at a start end of the swirl chamber. In addition, the rotary valve can project into the swirl chamber according to three positions of the rotary valve.
【００１２】さらに好ましくは、前記回転弁の制御翼
は、前記両吐出口を同時に閉止可能なように所定角度離
間され、前記ハウジングに回転可能に軸支された枢軸に
固定された２枚の板状部材であることを特徴とする。More preferably, the control blades of the rotary valve are separated by a predetermined angle so that the two discharge ports can be closed simultaneously, and are two plates fixed to a pivot rotatably supported by the housing. Characterized in that it is a shaped member.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の一
実施形態を詳細に説明する。An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１４】図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る
内燃機関のウォータポンプを用いた冷却装置の概略構成
を説明するためのブロック図であって、冷却水水温をＴ
Ｗ、第１設定水温をＴ１、第２設定水温をＴ２、サーモ
スタット開弁温度Ｔ３（但し、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）とす
ると、図１はＴＷ＞Ｔ２の場合、図２はＴ１＜ＴＷ＜Ｔ
２の場合、図３はＴＷ＞Ｔ３の場合のウォータポンプの
状態をそれぞれ示す図である。FIGS. 1 to 3 are block diagrams for explaining a schematic configuration of a cooling device using a water pump of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
W, T1 is the first set water temperature, T2 is the second set water temperature, and T3 is the thermostat valve opening temperature (T1 <T2 <T3). FIG. 1 shows TW> T2, and FIG. 2 shows T1 <TW <T.
FIG. 3 is a diagram illustrating the state of the water pump when TW> T3.
【００１５】図１〜図３を参照して、冷却水供給切替手
段として吐出口切替弁を備え、内燃機関によって駆動さ
れるウォータポンプ１０の２つの独立した吐出口とシリ
ンダヘッド１１、シリンダブロック１２の間にはそれぞ
れシリンダヘッド側冷却水通路１４、シリンダブロック
側冷却水通路１５が接続される。シリンダブロック１２
内の冷却水通路は、不図示のウォータジャケットを介し
て、シリンダヘッド１１内の冷却水通路に連通し、シリ
ンダヘッド１１の冷却水とシリンダブロック１２の冷却
水とは合流して、シリンダヘッド冷却水排出管から合流
した冷却水が、ヒータ１６、バイパス管１９を介してサ
ーモスタット１７、又はラジエータ１８に供給され、そ
れぞれウォータポンプ１０に環流する。サーモスタット
１７は、冷却水水温ＴＷがサーモスタット開弁温度Ｔ３
を超えると冷却水をラジエータ１８を通してウォータポ
ンプ１０に環流させる。ウォータポンプ１０に備えられ
た吐出口切替弁は不図示のＤＣモータ（又はアクチュエ
ータなど）によって駆動されてウォータポンプ１０の冷
却水吐出口を切替え、ＤＣモータはシリンダヘッド１１
に取り付けた不図示の温度センサの出力によって制御さ
れる。Referring to FIGS. 1 to 3, two independent discharge ports of water pump 10 driven by an internal combustion engine, a cylinder head 11, and a cylinder block 12 are provided with a discharge port switching valve as cooling water supply switching means. Between them, a cylinder head side cooling water passage 14 and a cylinder block side cooling water passage 15 are connected, respectively. Cylinder block 12
The cooling water passage in the inside communicates with the cooling water passage in the cylinder head 11 via a water jacket (not shown), and the cooling water of the cylinder head 11 and the cooling water of the cylinder block 12 merge to form a cylinder head cooling passage. The cooling water joined from the water discharge pipe is supplied to the thermostat 17 or the radiator 18 via the heater 16 and the bypass pipe 19, and flows back to the water pump 10. The thermostat 17 determines that the cooling water temperature TW is equal to the thermostat valve opening temperature T3.
Is exceeded, the cooling water is returned to the water pump 10 through the radiator 18. A discharge port switching valve provided in the water pump 10 is driven by a DC motor (or an actuator or the like) (not shown) to switch the cooling water discharge port of the water pump 10.
, And is controlled by the output of a temperature sensor (not shown) attached to the controller.
【００１６】次に、この内燃機関のウォータポンプの動
作を説明する。先ず、内燃機関の始動直後、ウォータポ
ンプ１０に備えられた吐出口切替弁は全閉の状態とさ
れ、シリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２へ冷
却水を供給しない。従って、冷却水は循環せず、燃焼に
よってシリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２の
温度は速やかに上昇し、シリンダヘッド１１及びシリン
ダブロック１２内に滞留している冷却水は暖められる。Next, the operation of the water pump of the internal combustion engine will be described. First, immediately after the start of the internal combustion engine, the discharge port switching valve provided in the water pump 10 is fully closed, and does not supply cooling water to the cylinder head 11 and the cylinder block 12. Therefore, the cooling water does not circulate, and the temperature of the cylinder head 11 and the cylinder block 12 rises rapidly by combustion, and the cooling water staying in the cylinder head 11 and the cylinder block 12 is warmed.
【００１７】図２を参照して、次に、内燃機関の暖機状
態において、冷却水水温ＴＷが第１設定水温Ｔ１を超え
ると、ウォータポンプ１０に備えられた吐出口切替弁が
駆動されて、シリンダヘッド１１側にのみ冷却水を供給
する。シリンダヘッド１１内を循環し冷却した冷却水
は、ヒータ１６に供給されてヒータ１６を暖め、ヒータ
１６は温風を吹き出すことが可能とされる。Referring to FIG. 2, when the cooling water temperature TW exceeds the first set water temperature T1 in a warm-up state of the internal combustion engine, the discharge port switching valve provided in the water pump 10 is driven. The cooling water is supplied only to the cylinder head 11 side. The cooling water circulated and cooled in the cylinder head 11 is supplied to the heater 16 to warm the heater 16, and the heater 16 can blow hot air.
【００１８】図１を参照して、次に、さらに冷却水水温
ＴＷが上昇して第２設定水温Ｔ２を超えた場合、ウォー
タポンプ１０に備えられた吐出口切替弁が駆動されて、
シリンダブロック１２側にのみ冷却水を供給する。シリ
ンダブロック１２側に供給された冷却水は、ウォータジ
ャケットを介してシリンダヘッド１１側に循環する。シ
リンダヘッド１１及びシリンダブロック１２を循環し冷
却した冷却水は、ヒータ１６又はバイパス管１９を介し
てウォータポンプ１０に環流する。Referring to FIG. 1, when the cooling water temperature TW further rises and exceeds the second set water temperature T2, the discharge port switching valve provided in the water pump 10 is driven,
Cooling water is supplied only to the cylinder block 12 side. The cooling water supplied to the cylinder block 12 circulates to the cylinder head 11 via the water jacket. The cooling water circulated and cooled through the cylinder head 11 and the cylinder block 12 flows back to the water pump 10 via the heater 16 or the bypass pipe 19.
【００１９】図３を参照して、次に、さらに冷却水水温
ＴＷが上昇して、サーモスタット１７の開弁温度Ｔ３を
超えた場合、サーモスタット１７はバイパス管１９を閉
鎖して、シリンダヘッド１１及びシリンダブロック１２
を冷却して暖められた冷却水がラジエータ１８を通過し
て冷却された後、ウォータポンプ１０に環流する。Referring to FIG. 3, when the coolant temperature TW further rises and exceeds the valve opening temperature T3 of the thermostat 17, the thermostat 17 closes the bypass pipe 19, and the cylinder head 11 and the cylinder head 11 are closed. Cylinder block 12
The cooling water that has been cooled and warmed passes through the radiator 18 and is cooled, and then returns to the water pump 10.
【００２０】このように、ウォータポンプ１０に備えら
れた吐出口切替弁は、シリンダヘッド１１側吐出口を
閉止、シリンダブロック１２側吐出口を開放、シリン
ダヘッド１１側吐出口を開放、シリンダブロック１２側
吐出口を閉止、シリンダヘッド１１側吐出口を閉止、
シリンダブロック１２側吐出口を閉止、の３位置をとる
ことができ、内燃機関（エンジン）の始動状態及び冷却
水水温などの内燃機関の状態に応じて、〜の位置が
選択される。特に、この内燃機関のウォータポンプは、
シリンダヘッド１１側吐出口を閉止、シリンダブロッ
ク１２側吐出口を閉止の状態をとることが可能とされる
ことにより、内燃機関の冷却制御幅が拡大され、内燃機
関始動直後においてシリンダヘッド１１及びシリンダブ
ロック１２のいずれにも冷却水を供給しない状態が達成
できるため、内燃機関の始動から最適燃焼温度に到達す
るまでの時間が短縮される。As described above, the discharge port switching valve provided in the water pump 10 closes the discharge port on the cylinder head 11 side, opens the discharge port on the cylinder block 12 side, opens the discharge port on the cylinder head 11 side, and opens the cylinder block 12 side. Side discharge port closed, cylinder head 11 side discharge port closed,
The three positions of closing the discharge port on the side of the cylinder block 12 can be taken, and the following positions are selected according to the starting state of the internal combustion engine (engine) and the state of the internal combustion engine such as cooling water temperature. In particular, the water pump of this internal combustion engine
By allowing the discharge port on the cylinder head 11 side to be closed and the discharge port on the cylinder block 12 side to be closed, the width of cooling control of the internal combustion engine is expanded, and the cylinder head 11 and the cylinder Since the state in which the cooling water is not supplied to any of the blocks 12 can be achieved, the time from the start of the internal combustion engine to when the optimum combustion temperature is reached is reduced.
【００２１】なお、冷却水水温ＴＷを測定する温度セン
サは、上述のようにシリンダヘッド１１に取り付けても
良く、或いはシリンダヘッド１１及びシリンダブロック
１２の両方に取付け、シリンダヘッド１１側で第１設定
水温Ｔ１と対照する冷却水水温ＴＷ、シリンダブロック
１２側で第２設定水温Ｔ２と対照する冷却水水温ＴＷを
それぞれ検出する制御システムとすることによって、さ
らに内燃機関のウォータポンプを最適制御することが可
能とされる。The temperature sensor for measuring the cooling water temperature TW may be attached to the cylinder head 11 as described above, or may be attached to both the cylinder head 11 and the cylinder block 12, and the first setting is made on the cylinder head 11 side. By providing a control system that detects the cooling water temperature TW that is compared with the water temperature T1 and the cooling water temperature TW that is compared with the second set water temperature T2 on the cylinder block 12 side, it is possible to further optimally control the water pump of the internal combustion engine. It is possible.
【００２２】また、シリンダヘッド１１内においてシリ
ンダヘッド１１側冷却水とシリンダブロック１２側冷却
水とが合流するシステムに代えて、シリンダヘッド側冷
却水とシリンダブロック側冷却水がシリンダヘッド及び
シリンダブロック外で合流するシステムに対しても、以
上説明した内燃機関のウォータポンプは適用可能とされ
る。Further, instead of the system in which the cooling water on the cylinder head 11 side and the cooling water on the cylinder block 12 merge in the cylinder head 11, the cooling water on the cylinder head side and the cooling water on the cylinder block side are supplied outside the cylinder head and the cylinder block. The water pump for an internal combustion engine described above can be applied to a system that joins the above.
【００２３】図４〜図６は、本発明の一実施形態に係
る、内燃機関のウォータポンプの構成を説明するための
断面図である。図４は内燃機関始動直後、図５は内燃機
関暖機中、図６は暖機後の状態をそれぞれ示す。図７〜
図９は図４〜図６にそれぞれ示す水切り部５の拡大図で
ある。FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views illustrating the configuration of a water pump for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 4 shows a state immediately after the start of the internal combustion engine, FIG. 5 shows a state during warm-up of the internal combustion engine, and FIG. 6 shows a state after warm-up. FIG.
FIG. 9 is an enlarged view of the drainer 5 shown in FIGS.
【００２４】図４〜図６を参照して、吐出口切替弁とし
て回転弁３を備え、内燃機関によって駆動されるウォー
タポンプ１０は、そのハウジング内に、互いに隣接して
配置されたシリンダヘッド側吐出口（第１吐出口）１
と、シリンダブロック側吐出口（第２吐出口）２と、渦
室に収容され、インペラを備えたロータ（冷却水送出手
段）６と、両吐出口１、２とロータ６の間に両者に近接
して配された冷却水の吐出口切替弁である回転弁３とを
有し、回転弁３は互いに略１８０゜離隔して互いに対向
する２枚の制御翼４ａ、４ｂを備える。制御翼４ａは回
転されてハウジングの所定位置にその両端部が当接し、
シリンダヘッド側吐出口１を閉止、シリンダブロック
側吐出口２を開放、シリンダヘッド側吐出口１を開
放、シリンダブロック側吐出口２を閉止、シリンダヘ
ッド側吐出口１を閉止、シリンダブロック側吐出口２を
閉止、の３位置をとることができる。ロータ６の外周と
回転弁３に向かって突出形成されたハウジングに当接す
る制御翼４ａ、４ｂの端部との間が水切り部５（渦室の
始端部に位置する）であり、この制御翼４ａ、４ｂ端部
とロータ６の外周との間の隙間が、水切り部５のクリア
ランスとなる。制御翼４ｂを設けたことにより、前記３
位置に応じて水切り部５のクリアランスを３段階に可変
することが可能とされる。また、シリンダブロック側吐
出口２は、整流板で仕切られ２分割されている。このウ
ォータポンプ１０を図１〜図３の内燃機関のウォータポ
ンプに適用する場合、シリンダヘッド側吐出口１がシリ
ンダヘッド側冷却水通路１４に、シリンダブロック側吐
出口２がシリンダブロック側冷却水通路１５にそれぞれ
接続される。Referring to FIGS. 4 to 6, a water pump 10 provided with a rotary valve 3 as a discharge port switching valve and driven by an internal combustion engine has a cylinder head side disposed adjacent to each other in a housing thereof. Discharge port (first discharge port) 1
And a discharge port (second discharge port) 2 on the cylinder block side, a rotor (cooling water delivery means) 6 accommodated in the vortex chamber and provided with an impeller, and both between the discharge ports 1 and 2 and the rotor 6. A rotary valve 3 that is a cooling water discharge port switching valve disposed in close proximity to the rotary valve 3. The rotary valve 3 includes two control blades 4a and 4b facing each other at a distance of approximately 180 ° from each other. The control wing 4a is rotated so that both ends thereof come into contact with a predetermined position of the housing,
Cylinder head side discharge port 1 is closed, cylinder block side discharge port 2 is opened, cylinder head side discharge port 1 is opened, cylinder block side discharge port 2 is closed, cylinder head side discharge port 1 is closed, cylinder block side discharge port 2 can be closed and 3 positions can be taken. A portion between the outer periphery of the rotor 6 and the ends of the control blades 4a and 4b abutting on the housing protruding toward the rotary valve 3 is a draining portion 5 (located at the start end of the vortex chamber). The clearance between the end portions 4 a and 4 b and the outer periphery of the rotor 6 serves as a clearance for the drainer 5. By providing the control wing 4b, the aforementioned 3
The clearance of the drainer 5 can be changed in three stages according to the position. The discharge port 2 on the cylinder block side is divided into two by a rectifying plate. When the water pump 10 is applied to the water pump of the internal combustion engine shown in FIGS. 1 to 3, the cylinder head side discharge port 1 is in the cylinder head side cooling water passage 14, and the cylinder block side discharge port 2 is in the cylinder block side cooling water passage. 15 respectively.
【００２５】次に、このウォータポンプの動作を説明す
る。図４を参照して、内燃機関始動直後の場合、シリン
ダヘッド側吐出口１とシリンダブロック側吐出口２は共
に、制御翼４ａによって閉止される。従って、シリンダ
ヘッド及びシリンダブロックには共に、冷却水が供給さ
れないため、燃焼によるシリンダヘッド及びシリンダブ
ロックの温度上昇速度は高められる。また、水切り部５
の拡大図である図７を参照して、制御翼４ａによって水
切り部５のクリアランスは最大とされている。これによ
り、キャビテーションの発生の防止及びポンプ駆動トル
クの低減が図られる。Next, the operation of the water pump will be described. Referring to FIG. 4, immediately after the start of the internal combustion engine, both the cylinder head side discharge port 1 and the cylinder block side discharge port 2 are closed by the control blade 4a. Therefore, the cooling water is not supplied to both the cylinder head and the cylinder block, so that the temperature rising speed of the cylinder head and the cylinder block due to combustion is increased. Drainer 5
Referring to FIG. 7 which is an enlarged view of FIG. 7, the clearance of the draining section 5 is maximized by the control blade 4a. Thereby, the occurrence of cavitation is prevented and the pump driving torque is reduced.
【００２６】図５を参照して、内燃機関暖機中の場合、
シリンダブロック側吐出口２が制御翼４ａによって閉鎖
され、ロータ６から圧送された冷却水はシリンダヘッド
側吐出口１に送出される。また、水切り部５の拡大図で
ある図８を参照して、制御翼４ａによって水切り部５の
クリアランスは中間の幅とされている。Referring to FIG. 5, when the internal combustion engine is being warmed up,
The cylinder block side discharge port 2 is closed by the control blade 4a, and the cooling water pumped from the rotor 6 is sent to the cylinder head side discharge port 1. Further, referring to FIG. 8 which is an enlarged view of the draining portion 5, the clearance of the draining portion 5 is set to an intermediate width by the control blade 4a.
【００２７】図６を参照して、内燃機関暖機後の場合、
シリンダヘッド側吐出口１が制御翼４ａによって閉鎖さ
れ、ロータ６から圧送された冷却水はシリンダブロック
側側吐出口２に送出される。また、水切り部５の拡大図
である図９を参照して、制御翼４ｂによって水切り部５
のクリアランスは最小とされている。Referring to FIG. 6, after the internal combustion engine is warmed up,
The cylinder head side discharge port 1 is closed by the control blade 4a, and the cooling water pumped from the rotor 6 is sent to the cylinder block side discharge port 2. Further, referring to FIG. 9 which is an enlarged view of the draining section 5, the draining section 5 is controlled by the control blade 4 b.
Clearance is minimal.
【００２８】図４〜図６に示す回転弁３の位置は、前記
したように内燃機関の始動状態及び冷却水水温などの内
燃機関の状態に応じて、前記〜の位置が選択制御さ
れる。このように３位置をとる回転弁３によって、内燃
機関自体の出力する駆動力によってロータ６が回転され
る装置においても、内燃機関とロータ６との間に駆動力
断接手段を別に設けることなく、内燃機関各部に冷却水
を供給しない（循環させない）状態が達成される。ま
た、図７、図８、図９の順に水切り部５のクリアランス
を狭くすることにより、冷却水の供給先及び冷却水を供
給しないという全閉の状態に応じて、ロータ６の回転数
が同じであっても（例えばロータ６を駆動する内燃機関
の回転数が同じ状態であっても）、吐出量を可変するこ
とができる。すなわち、この装置によれば、始動直後に
おいては水切り部５のクリアランスが最大とされロータ
６の負荷が低減され（図７参照）、且つ暖機中（図８参
照）よりも多くの冷却水量を必要とする暖機後（図９参
照）の方が、ロータ６の同一回転数において冷却水吐出
量を大きくすることが可能とされている。As described above, the positions of the rotary valve 3 shown in FIGS. 4 to 6 are selectively controlled in accordance with the starting state of the internal combustion engine and the state of the internal combustion engine such as the cooling water temperature. Thus, even in a device in which the rotor 6 is rotated by the driving force output from the internal combustion engine by the rotary valve 3 having the three positions, the driving force connection / disconnection means is not separately provided between the internal combustion engine and the rotor 6. Thus, a state in which the cooling water is not supplied (not circulated) to each part of the internal combustion engine is achieved. In addition, by narrowing the clearance of the draining portion 5 in the order of FIGS. 7, 8 and 9, the rotation speed of the rotor 6 is the same depending on the supply destination of the cooling water and the fully closed state in which the cooling water is not supplied. (For example, even when the rotation speed of the internal combustion engine that drives the rotor 6 is the same), the discharge amount can be varied. That is, according to this device, immediately after the start, the clearance of the draining section 5 is maximized, the load on the rotor 6 is reduced (see FIG. 7), and a larger amount of cooling water is used than during warm-up (see FIG. 8). After the necessary warm-up (see FIG. 9), it is possible to increase the cooling water discharge amount at the same rotation speed of the rotor 6.
【００２９】図１０は、本発明の他の実施形態に係る、
ウォータポンプの断面図である。図１０に示すウォータ
ポンプと図４〜図６に示したウォータポンプ１０とは、
その吐出口切替弁の構造と、シリンダヘッド側吐出口１
の開口径及びその開口付近のハウジング形状のみが相違
している。FIG. 10 shows another embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of a water pump. The water pump shown in FIG. 10 and the water pump 10 shown in FIGS.
The structure of the discharge port switching valve and the discharge port 1 on the cylinder head side
Only the diameter of the opening and the shape of the housing near the opening are different.
【００３０】図１０を参照して、この吐出口切替弁（回
転弁）の制御翼は、シリンダヘッド側吐出口１とシリン
ダブロック側吐出口２とを同時に閉止可能なように約９
０゜離間されて、枢軸となる制御翼センタ軸７に枢動可
能に固定された２枚の扉状制御翼４ａ、４ｂからなる。
制御翼４ａ、４ｂは図１０中実線で示す位置においてシ
リンダヘッド側吐出口１とシリンダブロック側吐出口２
を共に閉止し、仮想線で示す位置において、シリンダヘ
ッド側吐出口１又はシリンダブロック側吐出口２のいず
れか一方を閉止し、他方の吐出口を開放する。このよう
に、図１０に示す吐出口切替弁を備えたウォータポンプ
は、シリンダヘッド側吐出口１を閉止、シリンダブロ
ック側吐出口２を開放、シリンダヘッド側吐出口１を
開放、シリンダブロック側吐出口２を閉止、シリンダ
ヘッド側吐出口１を閉止、シリンダブロック側吐出口２
を閉止、の３位置をとることができるため、これを図１
〜図３に示した内燃機関のウォータポンプに好適に適用
することができる。Referring to FIG. 10, the control blades of the discharge port switching valve (rotary valve) have approximately 9 strokes so that discharge port 1 on the cylinder head side and discharge port 2 on the cylinder block side can be simultaneously closed.
It consists of two door-like control blades 4a, 4b which are spaced apart by 0 ° and are pivotally fixed to a control blade center shaft 7 serving as a pivot.
The control blades 4a, 4b are located at positions indicated by solid lines in FIG.
Are closed, and at the position indicated by the phantom line, one of the cylinder head side discharge port 1 and the cylinder block side discharge port 2 is closed, and the other discharge port is opened. As described above, the water pump having the discharge port switching valve shown in FIG. 10 closes the cylinder head side discharge port 1, opens the cylinder block side discharge port 2, opens the cylinder head side discharge port 1, opens the cylinder block side discharge port. Exit 2 closed, cylinder head side discharge port 1 closed, cylinder block side discharge port 2
Can be taken in three positions, which are shown in FIG.
3 can be suitably applied to the water pump of the internal combustion engine shown in FIG.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１吐出口に連通される内燃機関の部位に冷却水を供給
する状態、第２吐出口に連通される内燃機関の部位に冷
却水を供給する状態、及び両部位に冷却水を供給しない
状態の少なくとも３状態に冷却水の供給状態を切替る回
転弁をハウジングに設けることにより、内燃機関の冷却
制御幅が拡大される。これによって、特に前記部位とし
てのシリンダブロック及びシリンダヘッドに冷却水を供
給しない状態が当該ウォータポンプの大型化及び製造コ
ストの増大等を招くことなく達成されることによって、
この状態において内燃機関の始動直後における燃焼によ
る内燃機関の温度上昇速度が高くされるため、最適燃焼
温度への到達時間が短縮されるという効果を奏する。As described above, according to the present invention,
A state in which cooling water is supplied to a part of the internal combustion engine that is communicated with the first discharge port, a state in which cooling water is supplied to a part of the internal combustion engine that is communicated with the second discharge port, and a state in which cooling water is not supplied to both parts By providing a rotary valve for switching the supply state of the cooling water to at least the three states in the housing, the width of the cooling control of the internal combustion engine is expanded. Thereby, a state in which the cooling water is not supplied to the cylinder block and the cylinder head as the above-described parts is achieved without inviting an increase in the size of the water pump and an increase in the manufacturing cost.
In this state, the speed at which the temperature of the internal combustion engine rises due to combustion immediately after the start of the internal combustion engine is increased, so that the time required to reach the optimum combustion temperature is shortened.
【００３２】さらに、回転弁の制御翼を渦室の始端部に
おけるロータとハウジング間の隙間を可変とするよう
に、回転弁の３位置に応じて渦室内に突出可能としたこ
とにより、回転弁の位置すなわち冷却水供給先又は全閉
の状態に応じて、冷却水吐出量を可変することができ、
さらに冷却制御幅が拡大される（請求項２）。Further, the control blades of the rotary valve can protrude into the vortex chamber according to three positions of the rotary valve so as to make the gap between the rotor and the housing at the beginning of the vortex chamber variable. Depending on the position of the cooling water supply destination or the fully closed state, the cooling water discharge amount can be varied,
Further, the cooling control width is expanded (claim 2).
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関のウォータ
ポンプを用いた冷却装置の構成を説明するためのブロッ
ク図であり、冷却水水温ＴＷ＞第２設定水温Ｔ２の状態
を示す図である（但し、第１設定水温Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ
３）。FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration of a cooling device using a water pump of an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, and is a diagram showing a state of cooling water temperature TW> second set water temperature T2. (However, the first set water temperature T1 <T2 <T
3).
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関のウォータ
ポンプを用いた冷却装置の構成を説明するためのブロッ
ク図であり、第１設定水温Ｔ１＜冷却水水温ＴＷ＜第２
設定水温Ｔ２の状態を示す図である（但し、Ｔ１＜Ｔ２
＜Ｔ３）。FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration of a cooling device using a water pump for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, wherein a first set water temperature T1 <cooling water temperature TW <second.
It is a figure which shows the state of set water temperature T2 (however, T1 <T2
<T3).
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関のウォータ
ポンプを用いた冷却装置の構成を説明するためのブロッ
ク図であり、冷却水水温ＴＷ＞サーモスタット開弁温度
Ｔ３の状態を示す図である（但し、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ
３）。FIG. 3 is a block diagram for explaining a configuration of a cooling device using a water pump of the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, and is a diagram showing a state of cooling water temperature TW> thermostat valve opening temperature T3. (However, T1 <T2 <T
3).
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関のウォータ
ポンプの構成を説明するための断面図であり、内燃機関
始動直後における状態を示す。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a water pump of the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, showing a state immediately after the internal combustion engine is started.
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関のウォータ
ポンプの構成を説明するための断面図であり、内燃機関
暖機中における状態を示す。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a water pump of the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, and shows a state during warm-up of the internal combustion engine.
【図６】本発明の一実施形態に係る内燃機関のウォータ
ポンプの構成を説明するための断面図であり、内燃機関
暖機後における状態を示す。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a water pump of the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, and shows a state after the internal combustion engine is warmed up.
【図７】図４に示す水切り部５の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of the drainer 5 shown in FIG.
【図８】図５に示す水切り部５の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of the drainer 5 shown in FIG.
【図９】図６に示す水切り部５の拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of the drainer 5 shown in FIG.
【図１０】本発明の他の実施形態に係る、内燃機関のウ
ォータポンプの断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a water pump of an internal combustion engine according to another embodiment of the present invention.
【図１１】従来の流路切替弁を備えた内燃機関のウォー
タポンプの構成を説明するための断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional water pump of an internal combustion engine including a flow path switching valve.
１ シリンダヘッド側吐出口（第１吐出口） ２ シリンダブロック側吐出口（第２吐出口） ３ 回転弁（吐出口切替弁） ４ａ、４ｂ 制御翼 ５ 水切り部 ６ ロータ（冷却水送出手段） ７ 制御翼センタ軸（枢軸） １０ 吐出口切替弁を備えたウォータポンプ（冷却水供
給切替手段） １１ シリンダヘッド １２ シリンダブロック １４ シリンダヘッド側冷却水通路 １５ シリンダブロック側冷却水通路 １６ ヒータ １７ サーモスタット １８ ラジエータ １９ バイパス管Reference Signs List 1 Cylinder head side discharge port (first discharge port) 2 Cylinder block side discharge port (second discharge port) 3 Rotary valve (discharge port switching valve) 4a, 4b Control blade 5 Drain section 6 Rotor (cooling water sending means) 7 Control blade center axis (axis) 10 Water pump (cooling water supply switching means) provided with discharge port switching valve 11 Cylinder head 12 Cylinder block 14 Cylinder head side cooling water path 15 Cylinder block side cooling water path 16 Heater 17 Thermostat 18 Radiator 19 Bypass pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 誠 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Makoto Suzuki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation
Claims (3)
と、該冷却水送出手段から送出された冷却水を吐出可能
な第１吐出口及び第２吐出口と、少なくとも１つの制御
翼を有し、該制御翼の回動に伴い、前記第１吐出口と前
記冷却水送出手段との間の連通を許容する第１の位置、
前記第２吐出口と前記冷却水送出手段との間の連通を許
容する第２の位置、及び前記両吐出口と冷却水送出手段
との間の連通を遮断する第３の位置との間を切換可能に
前記ハウジングに回動可能に配設される回転弁とを備え
ることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。A cooling water delivery means provided in a housing, first and second discharge ports capable of discharging cooling water delivered from the cooling water delivery means, and at least one control blade. And a first position allowing communication between the first discharge port and the cooling water delivery means with the rotation of the control blade.
Between a second position allowing communication between the second discharge port and the cooling water delivery means, and a third position blocking communication between the two discharge ports and the cooling water delivery means. And a rotary valve rotatably disposed on the housing so as to be switchable.
軸支されるロータと、前記ハウジング内に形成されてそ
の内部に前記ロータが収容される渦室とを備え、前記回
転弁の制御翼は、前記渦室の始端部における前記ロータ
と前記ハウジング間の間隙を可変とするように、前記回
転弁の３位置に応じて前記渦室内に突出可能であること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関のウォータポン
プ。2. The cooling water delivery means includes: a rotor pivotally supported by the housing; and a vortex chamber formed in the housing and containing the rotor therein. 2. The device according to claim 1, wherein the first valve is capable of protruding into the vortex chamber according to three positions of the rotary valve so as to make a gap between the rotor and the housing at the start end of the vortex chamber variable. A water pump for an internal combustion engine according to the above.
時に閉止可能なように所定角度離間され、前記ハウジン
グに回転可能に軸支された枢軸に固定された２枚の板状
部材であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
のウォータポンプ。3. The control blade of the rotary valve is separated by a predetermined angle so that the two discharge ports can be closed at the same time, and two plate-like members fixed to a pivot shaft rotatably supported by the housing. The water pump for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
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