JPS64573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの冷却装置に係り、特に水
冷式の冷却装置に係る。

自動車等に用いられるエンジンは、一般に、エ
ンジンの過熱を防止するために冷却装置を備えて
いる。従来一般に、この冷却装置は、シリンダヘ
ツド及びシリンダブロツクに設けられたウオータ
ジヤケツトと、前記ウオータジヤケツトを通る冷
却水流を付勢するウオータポンプと、ラジエータ
と、前記ウオータジヤケツトの出口をその入口に
接続し途中に前記ラジエータを含む第一の還流通
路と、前記ウオータジヤケツトの出口をその入口
に接続し途中に前記ラジエータを含まない第二の
還流通路（バイパス通路）と、前記第一の還流通
路を選択的に遮断する制御弁とを有し、前記制御
弁は、前記ウオータジヤケツトを流れる冷却水の
温度に応じて作動し、その温度が所定値以下の時
には閉弁して前記第一の還流通路を遮断し、前記
温度が所定値以上の時には前記第一の還流通路の
連通を確立するようになつている。

ところで、ガソリンの如き液体燃料が用いられ
るエンジンに於ては、エンジンの冷間時、エンジ
ン燃焼室へ吸入される燃料が十分に気化されず、
これにより各気筒に於ける燃料供給量の不安定、
燃焼の不安定、また気筒間の燃焼のばらつきが生
じ、暖機完了後に比してエンジン運転性が低下す
る。このエンジン冷間時の運転性の低下を防ぐた
めに、従来一般にはエンジン冷間時にはチヨーク
装置等によつて暖機完了後に比して燃料供給量を
増量することが行なわれている。このエンジン冷
間時の燃料増量が行なわれれば、冷間時の運転性
の低下は回避されるが、しかし燃料消費量の増
加、排気ガス中のHC，CO成分の増加という弊害
が生じる。

また、燃料の気化を促進するために気化器方式
のエンジンに於ては、排気熱又は電気式ヒータ等
により吸気マニホールドのライザ部を加熱するこ
とが行なわれている。しかし、燃料がライザ部を
通過する際に気化されても吸気ポートの壁面温度
が低いと、その燃料が吸気ポートを通過する際に
冷されて再びその一部が液化するという問題があ
る。また、燃料噴射式エンジンに於ては、一般に
燃料を吸気バルブ近くに噴射する構造になつてい
るため、その燃料の気化に排気熱又は電気ヒータ
等を十分に活用することが困難である。

上述の如き問題点を解決するためには、エンジ
ン始動後、吸気ポートの壁面温度を急速に上昇さ
せることが有効であり、そのためには吸気ポート
の壁面温度を支配するシリンダヘツドのウオータ
ジヤケツトの冷却水の温度を急速に上昇させる必
要がある。

しかし、現在一般に用いられている上述の如き
冷却装置に於ては、シリンダヘツドのウオータジ
ヤケツトとシリンダブロツクのウオータジヤケツ
トの温度が常にほぼ等温に維持され、エンジン冷
間時にエンジンのシリンダヘツドから冷却水に伝
えられる熱量が熱容量の大きいシリンダブロツク
に多量に消費されるため、エンジン始動後に於け
る冷却水温度の急速上昇を図ることができない。

シリンダヘツドのウオータジヤケツトを含む冷
却水還流通路とシリンダブロツクのウオータジヤ
ケツトを含む冷却水還流通路とを互に独立させ、
エンジン冷間時にシリンダヘツドより冷却水に伝
えらる熱量がシリンダブロツクにて消費されない
ようにし、エンジンの始動後にシリンダヘツドの
ウオータジヤケツトの冷却水温度が急速に上昇す
るよう構成された冷却装置が考えられている。し
かし、この冷却装置にあつては、シリンダブロツ
クのウオータジヤケツトの冷却水温度の上昇が従
来のものに比して大幅に遅れ、このためその冷却
水温度に大きな影響を受けるエンジン潤滑油の温
度の上昇が遅れ、摩擦損失による燃料消費量の増
大を招くことになる。

本発明は、従来の冷却装置に於ける上述の如き
不具合に鑑み、シリンダヘツドのウオータジヤケ
ツトを流れる冷却水温度をエンジン始動後に急速
に上昇でき、しかもシリンダブロツクのウオータ
ジヤケツトの冷却水温度の上昇を大幅に遅延させ
ることがなく、またシリンダヘツドとシリンダブ
ロツクのいずれをも過熱状態に陥れることがない
改良されたエンジンの冷却装置を提供することを
目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、シリンダヘツ
ドに設けられた第一のウオータジヤケツトと、シ
リンダブロツクに設けられた第二のウオータジヤ
ケツトと、前記第一及び第二のウオータジヤケツ
トを通る冷却水流を付勢するウオータポンプと、
ラジエータと、前記第一及び第二のウオータジヤ
ケツトの出口をそれらの入口に接続し途中に前記
ラジエータを含む第一の還流通路と、前記第一及
び第二のウオータジヤケツトの出口をそれらの入
口に接続し途中に前記ラジエータを含まない第二
の還流通路と、前記第一のウオータジヤケツトを
貫流する冷却水の温度を代表する温度を検出する
第一の温度センサと、前記第二のウオータジヤケ
ツトを貫通する冷却水の温度を代表する温度を検
出する第二の温度センサと、前記第一の温度セン
サにより検出される温度と前記第二の温度センサ
により検出される温度のいずれもが第一の所定値
以下の時に前記第二のウオータジヤケツトを貫流
する冷却水の流量を制限する第一の制御弁と、少
なくとも前記第一の温度センサにより検出される
温度が前記第一の所定値より高い第二の所定値以
上の時に前記第一の還流通路の連通を確立する第
二の制御弁とを有していることを特徴とするエン
ジンの冷却装置によつて達成される。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本発明によるエンジンの冷却装置の一
つの実施例を示す線図である。第１図に於て、１
はエンジンを示しており、このエンジン１は、主
に各気筒の燃焼室の頭部を郭定するシリンダヘツ
ド２と、前記燃焼室の周壁を郭定するシリンダブ
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
４，５が個別に設けられており、これらウオータ
ジヤケツト内を冷却水が互に独立した流れをもつ
て個別に貫流するようになつている。

ウオータジヤケツト４の入口６は導管１０を経
てウオータポンプ１１の吐出ポートに、またウオ
ータジヤケツト５の入口７は途中に制御弁１２を
含む導管１３を経てウオータポンプ１１の吐出ポ
ートに各々接続されている。ウオータジヤケツト
４及び５の出口８，９は各々導管１４，１５及び
１６を経て制御弁１７の一方のポートに接続され
ている。制御弁１７はその他方のポートにて導管
１８を経てラジエータ１９の入口２０に接続され
ている。ラジエータ１９はその出口２１にて導管
２２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。また導管１６と導管２２とはこれ
ら導管より小径のバイパス導管２３により互に接
続されている。ウオータポンプ１１はエンジン１
により駆動されるようになつている。

２４は車内暖房用のヒータコアを示しており、
このヒータコアは、その入口にて導管２５を経て
導管１６に、また出口にて導管２６を経て導管１
６に各々接続されている。導管２５の途中には開
閉弁２７が設けられており、この開閉弁は、車室
内暖房時のみ開弁され、導管１６を流れる冷却水
の一部がヒータコア２４へ流れるようにしてい
る。

２８は制御弁１２及び１７の作動を制御するた
めの制御装置である。この制御装置は導管１６に
設けられた水温センサ２９が発生する温度信号と
シリンダブロツク３に設けられた水温センサ３０
が発生する温度信号とを入力される。水温センサ
２９は、導管１６を流れる冷却水の温度を検出
し、これは制御弁１２が閉弁している時にはウオ
ータジヤケツト４より流出する冷却水の温度を検
出し、制御弁１２が開弁している時にはウオータ
ジヤケツト４より流出する冷却水とウオータジヤ
ケツト５より流出する冷却水との混合冷却水の温
度を検出することになる。水温センサ３０はウオ
ータジヤケツト５を貫流する冷却水の温度を検出
する。

制御装置２８は、マイクロコンピユータであつ
てよく、水温センサ２９により検出された冷却水
の温度と水温センサ３０により検出された冷却水
温度とが共に第一の所定値、例えば80℃以下の時
には制御弁１２へ閉弁信号を、前記二つの冷却水
温度の少なくともいずれか一方が前記第一の所定
値以上の時には制御弁１２へ開弁信号を出力し、
また前記二つの温度が共に前記第一の所定値より
高い第二の所定値、例えば85℃以下の時には制御
弁１７へ閉弁信号を、前記二つの温度の少なくと
もいずれか一方が前記第二の所定値以上の時には
制御弁１７へ開弁信号を各々出力するようになつ
ている。

次に上述の如き構成からなる冷却装置の作用に
ついて説明する。

まず、エンジン始動後に於て、水温センサ２９
が検出する温度と水温センサ３０が検出する温度
とが共に第一の所定値以下、即ちエンジン暖機中
（エンジン冷間時）について説明する。この時に
は制御装置２８が発生する指令信号により制御弁
１２と１７は共に閉弁している。従つてこの時に
は、ウオータポンプ１１により送られる冷却水
は、ウオータジヤケツト５へは全く流れず、その
全てが導管１０を経てウオータジヤケツト４へ流
入し、該ウオータジヤケツトを貫流し、その際に
エンジン１より受熱し、導管１４，１６、バイパ
ス導管２３及び導管２２を経てウオータポンプ１
１に戻る。

冷却水のエンジン１よりの受熱量はウオータジ
ヤケツト５に於ける冷却水に比してウオータジヤ
ケツト４の冷却水が通常大きく、また熱容量は通
常のエンジンに於ては、シリンダヘツドの方がシ
リンダブロツクより小さいので、上述の如く、シ
リンダヘツド２のウオータジヤケツト４のみを冷
却水が循環する場合、その冷却水の温度はシリン
ダブロツク３のウオータジヤケツト５のそれより
数倍速く上昇する。このためシリンダヘツドのウ
オータジヤケツトの冷却水温度の影響を強く受け
る吸気ポートの壁面温度が急速に上昇し、吸気ポ
ートを経てエンジン燃焼室に吸入される燃料の気
化が促進される。

これによりエンジン冷間時のチヨーク時間を従
来に比して短縮でき、燃費、排気ガス性能を改善
できるばかりでなく、エンジン冷間時の運転性も
改善できる。またウオータジヤケツト４の冷却水
温度が速く上昇することにより、ヒータ及びデフ
ロスタの立上りが速くなり、厳寒時の快適性、安
全性を向上できる。また吸気マニホールドのダイ
ザー部を冷却水によつて加熱するようになつてい
るものに於ては、そのライザ部温度の上昇が速く
なり、燃料の気化がより一層促進されるようにな
る。

エンジン１の運転に伴ないウオータジヤケツト
４を貫流する冷却水の温度は上昇し、これが前記
第一の所定値を越えたことが水温センサ２９によ
り検出されると、制御装置２８が発生する指令信
号により制御弁１２のみが開弁される。従つてこ
の時には、ウオータポンプ１１により送られる冷
却水の一部は導管１０を経てウオータジヤケツト
４に流入し、エンジン暖機時と同様の経路を経て
循環するが、残りの冷却水は、導管１３及び制御
弁１２を経てウオータジヤケツト５に流入し、該
ウオータジヤケツトを貫流して導管１５を経て導
管１６へ流れ、該導管１６にてウオータジヤケツ
ト４より流出した冷却水と合流し、更にバイパス
導管２３を経てウオータポンプ１１に戻る。

このようにウオータジヤケツト４より流出した
冷却水とウオータジヤケツト５より冷却水とが互
に合流することにより、ウオータジヤケツト５よ
り流出した冷却水はウオータジヤケツト４より流
出した冷却水より熱を受け、ウオータジヤケツト
５に流入する冷却水の温度は急速に昇温する。こ
れによりシリンダブロツク側冷却水温度に強い影
響を受けるエンジン潤滑油の温度も上昇し、エン
ジンの摩擦損失が低下するため燃費及び排気性能
が改善される。これと同時にエンジン１のシリン
ダヘツド２の側が加熱状態になることが回避され
る。

上述の如きエンジン冷間時に於て、ウオータジ
ヤケツト４より流出した冷却水がヒータ或いはラ
イザ部加熱等により熱を多く奪われ、その温度が
前記第一の所定値に達する以前に、ウオータジヤ
ケツト５の冷却水の温度が上昇してこれが前記第
一の所定値に達すると、このことが水温センサ３
０により検出され、制御弁１２の開弁が行われ
る。これによりこの時にもウオータジヤケツト４
を流れる冷却水とウオータジヤケツト５を流れる
冷却水とが互いに混り合うようになり、該両冷却
水の温度の平均化によりウオータジヤケツト５を
流れる冷却水の温度低下が図られる。これにより
エンジン１のシリンダブロツク３の側が過熱状態
になることが回避される。

ウオータジヤケツト５の冷却水とウオータジヤ
ケツト４の冷却水が互いに混り合うことにより、
ウオータジヤケツト４を流れる冷却水或いはウオ
ータジヤケツト５を流れる冷却水の温度が低下
し、この温度が再び前記第一の所定値以下になる
ことがある。この場合にはウオータジヤケツト４
の冷却水温度とウオータジヤケツト５の冷却水温
度が互にほぼ等しくなり且その温度が前記第一の
所定値以上になるまで制御弁１２は開閉を繰り返
すことになる。制御弁１２はウオータジヤケツト
４及び５の冷却水温度が共に第一の所定値以上に
なると、開弁し続ける。

次に水温センサ２９或いは３０が検出する温度
が第二の所定値を越えると、制御装置２８が発生
する指令信号により制御弁１７も開弁する。この
時には導管１６を流れてきた冷却水の一部はバイ
パス導管２３を経てウオータポンプ１１に戻る
が、そのバイパス導管１３の管径が小さいため、
大部分の冷却水は制御弁１７、導管１８を経てラ
ジエータ１９に至り、該ラジエータを貫流する際
に冷却され、導管２１を経てウオータポンプ１１
に戻る。

このように冷却水の温度が第二の所定値を越え
て上昇すると、ラジエータ１９に於て冷却水の冷
却が行なわれることによりウオータジヤケツト４
及び５の冷却水温度はほぼ前記第二の所定値に維
持され、これによりエンジン１の過熱が回避され
る。

以上の説明から本発明の冷却装置によれば、エ
ンジン始動後に於けるシリンダヘツドのウオータ
ジヤケツトの冷却水温度を従来のものに比して急
速に上昇でき、それによりエンジンに吸入される
液体燃料の気化を促進でき、また、シリンダブロ
ツクの暖機を大幅に遅延させることがなく、しか
もシリンダヘツドとシリンダブロツクのいずれを
も加熱状態に陥らせることがないという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンの冷却装置の実
施例を示す線図である。 １……エンジン、２……シリンダヘツド、３…
…シリンダブロツク、４，５……ウオータジヤケ
ツト、６，７……入口、８，９……出口、１０…
…導管、１１……ウオータポンプ、１２……制御
弁、１３〜１６……導管、１７……制御弁、１８
……導管、１９……ラジエータ、２０……入口、
２１……出口、２２……導管、２３……バイパス
導管、２４……ヒータコア、２５，２６……導
管、２７……制御弁、２８……制御装置、２９，
３０……水温センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダヘツドに設けられた第一のウオータ
   ジヤケツトと、シリンダブロツクに設けられた第
   二のウオータジヤケツトと、前記第一及び第二の
   ウオータジヤケツトを通る冷却水流を付勢するウ
   オータポンプと、ラジエータと、前記第一及び第
   二のウオータジヤケツトの出口をそれらの入口に
   接続し途中に前記ラジエータを含む第一の還流通
   路と、前記第一及び第二のウオータジヤケツトの
   出口をそれらの入口に接続し途中に前記ラジエー
   タを含まない第二の還流通路と、前記第一のウオ
   ータジヤケツトを貫流する冷却水の温度を代表す
   る温度を検出する第一の温度センサと、前記第二
   のウオータジヤケツトを貫通する冷却水の温度を
   代表する温度を検出する第二の温度センサと、前
   記第一の温度センサにより検出される温度と前記
   第二の温度センサにより検出される温度のいずれ
   もが第一の所定値以下の時に前記第二のウオータ
   ジヤケツトを貫流する冷却水の流量を制限する第
   一の制御弁と、少なくとも前記第一の温度センサ
   により検出される温度が前記第一の所定値より高
   い第二の所定値以上の時に前記第一の還流通路の
   連通を確立する第二の制御弁とを有していること
   を特徴とするエンジンの冷却装置。