JP4522018B2 - 内燃機関の冷却構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の冷却液による冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の冷却を機関運転状態に応じて木目細かく行うべく、シリンダとシリンダヘッドへそれぞれ配管して互いに独立に冷却制御する例が、既に提案されている。
【０００３】
例えば特開２０００−７３７７０号公報に記載された例は、図１９に冷却液の流れを示すようにフィード通路04が切替弁06で分岐して内燃機関01のシリンダ02とシリンダヘッド03にそれぞれ接続されて、切替弁06の作動で冷却水をシリンダ02とシリンダヘッド03へ切替えて供給することができる。
切替弁06は、コントロールユニット012の制御信号に基づいて駆動装置013を介して作動される。
【０００４】
通常の内燃機関と同じくシリンダ02からシリンダヘッド03に冷却水が移動できるようになっており、シリンダヘッド03からリターン通路05が延出している。
ウォータポンプ07に連結するフィード通路04には前記切替弁06のほかサーモスタット08が設けられ、リターン通路05からラジエータ09を介してフィード通路04に迂回する通路とリターン通路05からフィード通路04に直接連通するバイパス通路010とを切替えて冷却液を流すことができる。
【０００５】
機関低負荷時には、図１９に実線矢印で冷却水の流れを示すように、切替弁06を制御してシリンダ02への冷却液の流れを遮断してシリンダヘッド03にのみ循環させるようにし、低温度ではサーモスタット08がラジエータ09を通る通路を閉じ、バイパス通路010を開き、ウォータポンプ07がシリンダヘッド03のみにラジエータ09を通らない冷却液を循環させ燃焼室の残留ガスの温度低下の抑制を図っている。
【０００６】
機関高負荷時には、切替弁06をシリンダ02に冷却液が流れるように切替えるとともに、サーモスタット08はラジエータ09に冷却液が循環するように切り換わり、ラジエータ09で冷却された冷却液がシリンダ02，シリンダヘッド03を循環して機関全体を冷却する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように機関負荷状態に応じて切替弁06を作動してシリンダ02とシリンダヘッド03の冷却制御を行っているので、切替弁06を作動するのにコントロールユニット012及び駆動装置013が必要となり、構造が複雑でコスト高となる。
【０００８】
また機関低負荷時に冷却液はシリンダヘッド03のみを循環しシリンダ02を流れないので、シリンダ02のウオータジャケットに冷却液が滞留していることになり、冷却液がシリンダヘッド03のみを流れることでシリンダ部の残留ガスの温度低下抑制効果が却って妨げられることがあり、機関高負荷時に多くの冷却が必要となった時に加熱されたシリンダ部の滞留冷却液によりシリンダヘッド部の冷却が遅れノッキングのおそれもある。
【０００９】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、冷却液温度に応じてシリンダに冷却液を滞留させることなくシリンダとシリンダヘッドへの冷却液の流れを制御する簡単な構造で、残留ガスの温度低下抑制効果とノッキング防止効果を期待できる内燃機関の冷却構造を安価に供する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、ラジエータと内燃機関との間の冷却液循環量を調整する第１のサーモスタットを備える第１冷却液循環系と、所定冷却液温度より低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し前記所定冷却液温度より高温時にはシリンダからシリンダヘッドに直列に冷却液を循環するよう制御する第２のサーモスタットを備える第２冷却液循環系と、前記第１冷却液循環系と前記第２冷却液循環系の双方に共通のポンプ室から冷却液を循環させる単一のウオータポンプとからなり、前記第２冷却液循環系にて、第２のサーモスタットにより冷却液がシリンダとシリンダヘッドに並列に循環する場合、冷却液の大部分がシリンダヘッドに直接流れシリンダには残りの冷却液が流れる内燃機関の冷却構造とした。
【００１１】
第２冷却液循環系の第２のサーモスタットにより、低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、高温時にはシリンダからシリンダヘッドに直列に冷却液を循環するので、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００１２】
低温時にシリンダヘッドに直接冷却液を循環させるとともに、シリンダにも冷却液を流しているので、シリンダに冷却液が滞留することがなく、滞留させるのに比べ燃焼室の残留ガスの温度低下抑制効果が期待できる。
またシリンダに冷却液が滞留しないので、冷却が必要となった時にシリンダで加熱された滞留冷却液により対応が遅れノッキングが生じるような事態を避けることができる。
【００１４】
低温時に冷却液がシリンダとシリンダヘッドに並列に循環する場合、主としてシリンダヘッドに直接流れ、シリンダには冷却液が僅かに流れるようにすることで、残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットの弁作動温度より前記第２のサーモスタットの弁作動温度が高く設定されていることを特徴とする。
【００１６】
低温時ラジエータを経ない冷却液がシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して残留ガスの温度低下を抑制し、温度が上昇するとまず第１のサーモスタットが作動して冷却液がラジエータを経てシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して特にシリンダヘッドを冷却し、さらに温度上昇して高温となると第２のサーモスタットが作動してシリンダからシリンダヘッドに直列に冷却液を循環し内燃機関全体を冷却する。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２項記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタット及び前記第２のサーモスタットが、循環冷却液の温度を検知する感温部が内部のワックスの膨張・収縮により弁体を駆動するものであることを特徴とする。
【００１８】
感温部の内部に備えたワックスが循環冷却液の温度により膨張・収縮し、この変化が弁体を開閉する構造の従前のサーモスタットを利用することができ、低コスト化を図ることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかの項記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液出口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする。
【００２０】
第１のサーモスタットでラジエータの冷却液出口側を閉じることでラジエータを経ない内燃機関内だけの循環経路を構成し、ラジエータの冷却液出口側を開くことでラジエータを経た冷却液が内燃機関を循環する。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかの項記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液入口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする。
【００２２】
第１のサーモスタットでラジエータの冷却液入口側を閉じることでラジエータを経ない内燃機関内だけの循環経路を構成し、ラジエータの冷却液入口側を開くことでラジエータを経た冷却液が内燃機関を循環する。
【００２３】
請求項６記載の発明は、ラジエータと内燃機関との間の冷却液循環量を調整する第１のサーモスタットを備える第１冷却液循環系と、所定冷却液温度より低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し前記所定冷却液温度より高温時にはシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環するよう制御する第２のサーモスタットを備える第２冷却液循環系と、前記第１冷却液循環系と前記第２冷却液循環系の双方に共通のポンプ室から冷却液を循環させる単一のウオータポンプとからなり、冷却液の流れを分岐して大部分を前記シリンダヘッドに供給し残りの冷却液を前記シリンダに供給する分岐手段を備え、前記第２のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液入口と内燃機関との間に配設され、所定温度より低温時にはシリンダヘッド側の弁を開くことでシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、所定温度より高温時にはシリンダヘッド側の弁を閉じシリンダ側の弁を開くことでシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環する内燃機関の冷却構造である。
【００２４】
第２冷却液循環系の第２のサーモスタットにより、低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、高温時にはシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環するので、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また冷却液は常にシリンダヘッドに先に流入するため、流路が切り替わってもシリンダヘッドを冷却する液の温度は変化せず、従来より強力にシリンダヘッドを冷却できる。
【００２６】
低温時にシリンダヘッドに直接冷却液を循環させるとともに、シリンダにも冷却液を流しているので、シリンダに冷却液が滞留することがなく、滞留させるのに比べ燃焼室の残留ガスの温度低下抑制効果が期待できる。
またシリンダに冷却液が滞留しないので、冷却が必要となった時にシリンダで加熱された滞留冷却液により対応が遅れノッキングが生じるような事態を避けることができる。
高温時には、全冷却液が直列にシリンダヘッドからシリンダへ流れるため、強力に冷却され、ノッキングレベルの悪化を防止する。
前記第１のサーモスタットがラジエータの冷却液出口側を開く温度以上で所定温度より低温時には、前記第２のサーモスタットがシリンダヘッド側の弁を開くことで、シリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、シリンダヘッドに直接冷却液を循環させるとともに、シリンダにも冷却液を流しているので、シリンダに冷却液が滞留することがなく、滞留させるのに比べ燃焼室の残留ガスの温度低下抑制効果が期待できる。
所定温度より高温時には、全冷却液が直列にシリンダヘッドからシリンダへ流れるため、強力に冷却され、ノッキングレベルの悪化を防止する。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットの弁作動温度より前記第２のサーモスタットの弁作動温度が高く設定されていることを特徴とする。
【００２８】
低温時ラジエータを経ない冷却液がシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して残留ガスの温度低下を抑制し、温度が上昇するとまず第１のサーモスタットが作動して冷却液がラジエータを経てシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して特にシリンダヘッドを冷却し、さらに温度上昇して高温となると第２のサーモスタットが作動してシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環し内燃機関全体を冷却する。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項６または請求項７記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液出口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする。
【００３０】
第１のサーモスタットでラジエータの冷却液出口側を閉じることでラジエータを経ない内燃機関内だけの循環経路を構成し、ラジエータの冷却液出口側を開くことでラジエータを経た冷却液が内燃機関を循環する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図９に基づき説明する。
本実施の形態に係る内燃機関１の冷却構造における低温時における状態を，図図１ないし図３に示し、中温時における状態を図４ないし図６に示し、高温時における状態を図７ないし図９に示す。
【００３４】
図１及び図２に基づいて冷却構造を説明する。
内燃機関１のシリンダブロック２とシリンダヘッド３が分離されて図示されているが、実際はガスケットを介して合体されており、シリンダブロック２のシリンダボア周りのウオータジャケット２ａがシリンダヘッド３の燃焼室周りのウオータジャケットとガスケットホールを介して連通している。
【００３５】
シリンダヘッド３には、図２に示すようにウオータポンプ４と第１サーモスタット５が互いに隣接して設けられている。
第１サーモスタット５は、ワックスを内蔵する感温部でもある円筒状の弁体５ａが温度変化によって軸方向にスライドし、ラジエータ10の冷却水出口10ｂにパイプ11を介して連通する入口ポート５ｂと出口ポート５ｄとの断続を制御するとともに、シリンダヘッド３のウオータジャケットの冷却水出口３ａにバイパス７及び接続管６を介して連通する入口ポート５ｃと出口ポート５ｄとの断続を制御することができる。
【００３６】
第１サーモスタット５は、感温部が冷却水温度に感応し、80℃以下の場合は、図２に示すように弁体５ａがラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを閉じ、他方のバイパス７と連通する入口ポート５ｃを開き出口ポート５ｄと連通する。
そして80℃を越えると、図５（図８）に示すように弁体５ａがバイパス７と連通する入口ポート５ｃを閉じ、他方のラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを開き出口ポート５ｄと連通する。
【００３７】
上記第１サーモスタット５は、感温部の内部に備えたワックスが循環冷却水の温度により膨張・収縮し、この変化が弁体を開閉駆動する従前からある構造のものであり、従前のサーモスタットを利用して低コスト化を図ることができる。
【００３８】
シリンダヘッド３のウオータジャケットの冷却水出口３ａは、通路が分岐して一方が前記バイパス７に接続され、他方がラジエータ10の冷却水入口10ａにパイプ12を介して接続される（図１参照）。
【００３９】
図２に示すように第１サーモスタット５の前記出口ポート５ｄは、ウオータポンプ４の冷却水のポンプ吸込口４ａに連通している。
ウオータポンプ４のポンプ吐出口４ｂは、パイプ13を介して第２サーモスタット20の入口ポート20ａと連通している（図１参照）。
【００４０】
第２サーモスタット20は、大径の中央にワックスが充填された感温部21ａを備える円筒体21がホルダー24，25に摺動自在に支持され、円筒体21の感温部21ａを挟んで両側に円板状の第１弁体22と第２弁体23が一体に嵌着されており、従前のサーモスタットを利用している。
【００４１】
第１弁体22が接するホルダー24の中空円板状の弁座が第２サーモスタット20のケース内を本体側と出口ポート20ｂ側とを仕切っており、他方第２弁体23はもう一つの出口ポート20ｃの開口を開閉する。
【００４２】
出口ポート20ｂは、パイプ14を介してシリンダブロック２のウオータジャケット２ａと連通しており、他方の出口ポート20ｃは、パイプ15を介してシリンダヘッド３のウオータジャケットと直接連通している。
【００４３】
第２サーモスタット20は、感温部21ａが冷却水温度に感応し、100℃以下の場合は、図１に示すように第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、同時に第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通している。
100℃を越えると、図７に示すように第２弁体23が出口ポート20ｃを閉じ、第１弁体22が出口ポート20ｂを開き入口ポート20ａと連通する。
【００４４】
そして該第２サーモスタット20は、ケース内を本体側と出口ポート20ｂ側とを仕切っているホルダー24の弁座の周縁部にはエア抜きを兼ねた貫通孔27がケース内の入口ポート20ａ側と出口ポート20ｂ側とを常時連通している。
【００４５】
本内燃機関１は以上のような冷却構造をしており、冷却水温度によって冷却水の流路が変化する様子を図１ないし図９に基づいて説明する。
【００４６】
まず冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１ないし図３に示すように、第１サーモスタット５は、弁体５ａがラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを閉じ、他方のバイパス７と連通する入口ポート５ｃを開き出口ポート５ｄと連通して、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10を循環せずにバイパス７を通って第１サーモスタット５の入口ポート５ｃに入り、出口ポート５ｄからウオータポンプ４に吸入されて、ポンプ吐出口４ｂからパイプ13を介して第２サーモスタット20に吐出される。
【００４７】
第２サーモスタット20は、第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、同時に第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通しており、したがってウオータポンプ４から吐出した冷却水は、第２サーモスタット20の入口ポート20ａに入り出口ポート20ｃからパイプ15を介してシリンダヘッド３のウオータジャケットに直接流入する。
【００４８】
一方第２サーモスタット20の入口ポート20ａに入った冷却水の一部は、ホルダー24の貫通孔27を通って出口ポート20ｂからパイプ14を介してシリンダブロック２のウオータジャケット２ａに流入し、シリンダヘッド３のウオータジャケットに循環する。
【００４９】
以上のように冷却水温度が80℃以下の運転状態における冷却水の流れをブロック図で示すと図３のようになる。
すなわちウオータポンプ４から吐出した冷却水は、第２サーモスタット20からシリンダヘッド３とシリンダブロック２に並列に流れ、特にシリンダヘッド３に冷却水の大部分が直接流れ（図１，図３の太実線矢印）、冷却水の残りがシリンダブロック２に流れてシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れる（図１，図３の細実線矢印）。
【００５０】
シリンダヘッド３に集合した冷却水は、シリンダヘッド３からラジエータ10を通らずにバイパス７を介し第１サーモスタット５を経てウオータポンプ４に循環し、燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができる。
【００５１】
低温時にシリンダヘッド３に直接冷却液を循環させるとともに、シリンダブロック２にも僅かでも冷却水を流しているので、シリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００５２】
次に冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図４ないし図６に示すように第１サーモスタット５は、弁体５ａが作動してバイパス７と連通する入口ポート５ｃを閉じ、ラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを開き、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10に流れる（図５参照）。
【００５３】
他方第２サーモスタット20は、前記80℃の場合と同じで第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通してシリンダヘッド３に冷却水の大部分が直接流れ（図４，図６の太実線矢印）、冷却水の残りがシリンダブロック２に流れる（図４，図６の細実線矢印）。
【００５４】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にも貫通孔27から冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００５５】
したがってシリンダヘッド３を冷却しようとするときに、従来のようにシリンダブロック２に滞留していた温度の高い冷却水がシリンダヘッド３に流れシリンダヘッド３の冷却を妨げノッキング等を起こすようなことは回避することができる。
【００５６】
そして冷却水温度がさらに100℃を越えると、図７ないし図９に示すように第１サーモスタット５は、変わりなく弁体５ａが入口ポート５ｃを閉じ、ラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを開き（図８参照）、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10に流れる。
他方第２サーモスタット20は、作動して図７に示すように第１弁体22が出口ポート20ｂを開き、第２弁体23が出口ポート20ｃを閉じる。
【００５７】
したがって図９に示すようにウオータポンプ４から吐出した冷却水が、第２サーモスタット20，シリンダブロック２，シリンダヘッド３，ラジエータ10，第１サーモスタット５を順に流れてウオータポンプ４に戻る循環路が形成される。
ラジエータ10を流れた冷却水が、第２サーモスタット20からシリンダブロック２、シリンダヘッド３に直列に流れ、シリンダブロック２にも大量の冷却水を流し内燃機関１全体を積極的に冷却することができる。
【００５８】
以上のように冷却水の流れを２個のサーモスタット５，20により制御しており、特にシリンダブロック２とシリンダヘッド３への冷却水の流れを制御するのに第２サーモスット20によって行っており、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００５９】
前記実施の形態では、第１サーモスタット５はラジエータ10の冷却水出口10ｂにパイプ11を介して設けられて内燃機関１に連結される構成であったが、ラジエータの冷却水入口側に設けることもでき、その実施の形態の冷却構造の異なる温度状態のブロック図を図１０ないし図１２に図示し説明する。
【００６０】
第１サーモスタット30以外の主要部材は、前記実施の形態と同じであるので、同じ符号を用いて使用する。
第１サーモスタット30は、出口ポートがラジエータ10の冷却水入口に連結され、もう１つの出口ポートがウオータポンプ４のポンプ吸込口に連結され、入口ポートがシリンダヘッド３のウオータジャケットの冷却水出口に連結されている。
【００６１】
冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１０に示すようにラジエータ10と連通する出口ポートを閉じ、ウオータポンプ４のポンプ吸込口に連結される出口ポートを開く。
【００６２】
シリンダヘッド３からの還流冷却水が第１サーモスタット30の入口ポートに入り、出口ポートからラジエータ10を循環せずにウオータポンプ４に吸入されて、ポンプ吐出口４ｂから第２サーモスタット20に吐出される。
【００６３】
第２サーモスタット20は、第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、同時に第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通しており、したがってウオータポンプ４から吐出した冷却水は、第２サーモスタット20の入口ポート20ａに入り出口ポート20ｃからパイプ15を介してシリンダヘッド３のウオータジャケットに直接流入するとともに（図１０の太実線矢印）、入口ポート20ａに入った冷却水の一部は、ホルダー24の貫通孔27を通って出口ポート20ｂからパイプ14を介してシリンダブロック２のウオータジャケット２ａに流入し（図１０の細実線矢印）、シリンダヘッド３のウオータジャケットに循環する。
【００６４】
したがってシリンダヘッド３に集合した冷却水は、第１サーモスタット５を経てラジエータ10を通らずにウオータポンプ４に循環し、燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができる。
【００６５】
低温時にシリンダヘッド３に直接冷却液を循環させるとともに、シリンダブロック２にも僅かでも冷却水を流しているので、シリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００６６】
次に冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図１１に示すように第１サーモスタット５は、ウオータポンプ４と連通する入口ポートを閉じ、ラジエータ10と連通する出口ポート５ｂを開き、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10に流れるようにする。
【００６７】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ（図１１の太実線矢印）燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にも貫通孔27から冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ（図１１の細実線矢印）、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００６８】
冷却水温度がさらに100℃を越えると、図１２に示すように第２サーモスタット20は、第１弁体22が出口ポート20ｂを開き、第２弁体23が出口ポート20ｃを閉じ、図１２に示すようにラジエータ10を流れた冷却水が、第２サーモスタット20からシリンダブロック２、シリンダヘッド３に直列に流れ、シリンダブロック２にも大量の冷却水を流し内燃機関１全体を積極的に冷却することができる。
【００６９】
次にまた別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造について説明する。
図１３ないし図１５は、同冷却構造の３つの温度状態のブロック図である。
本実施の形態は、前記図１ないし図９に図示した実施の形態と、第２サーモスタットおよびその配置が異なるとともに、前記第２サーモスタット20の場所にはジョイント41が設けられている点が異なり、その他は同じである。
その他の主要部材の符号は前記実施の形態と同じとする。
【００７０】
したがって第１サーモスタット５は、ラジエータ10の冷却水出口に設けられ、シリンダヘッド３側とラジエータ10側との冷却水の流入を80℃を境に切替えることができる。
ジョイント41は、ウオータポンプ４から吐出した冷却水を大部分シリンダヘッド３に供給するとともに、一部オリフィスを介してシリンダブロック２に供給するようにしている。
【００７１】
第２サーモスタット40は、出口ポートがラジエータ10の冷却水入口に連通し、２つの入口ポートの一方がシリンダヘッド３のウオータジャケットに連通し、他方がシリンダブロック２のウオータジャケットに連通している。
そして100℃を境に２つの入口ポートの各連通が断続する。
【００７２】
すなわち冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１３に示すように第２サーモスタット40はシリンダヘッド３側の入口ポートが開き、シリンダブロック２側の入口ポートが閉じた状態にあって、第１サーモスタット５がシリンダヘッド３側の入口ポートを開き、ラジエータ10側を閉じる。
【００７３】
第１サーモスタット５のラジエータ10側を閉じられているので、第２サーモスタット40を経由してラジエータ10への冷却水の流れはなく、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10を循環せずにバイパス７を通って第１サーモスタット５の入口ポート５ｃに入り、出口ポート５ｄからウオータポンプ４に吸入されて、ポンプ吐出口４ｂからジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１３の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１３の細実線矢印）、並列に流れる。
【００７４】
したがって燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができ、また低温時にシリンダヘッド３に直接冷却液を循環させるとともに、シリンダブロック２にも僅かでも冷却水を流しているので、シリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００７５】
冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図１４に示すように第１サーモスタット５はシリンダヘッド３側の入口ポートを閉じ、ラジエータ10側を開くので、シリンダヘッド３に集合した冷却水は第２サーモスタット40の開いた入口ポートから流入し、出口ポートからラジエータ10に流れ、冷却されて第１サーモスタット５に流入し、ウオータポンプ４からジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１４の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１４の細実線矢印）、並列に流れる。
【００７６】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ（図１４の太実線矢印）、燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にもオリフィスから冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ（図１４の細実線矢印）、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００７７】
したがってシリンダヘッド３を冷却しようとするときに、従来のようにシリンダブロック２に滞留していた温度の高い冷却水がシリンダヘッド３に流れシリンダヘッド３の冷却を妨げノッキング等を起こすようなことは回避することができる。
【００７８】
冷却水温度がさらに100℃を越えると、図１５に示すように第２サーモスタット40がシリンダヘッド３側の入口ポートを閉じ、シリンダブロック２側の入口ポートを開くので、ラジエータ10を流れた冷却水が、ジョイント41からシリンダヘッド３に大部分流れ、そのままシリンダブロック２に直列に流れ、一部オリフィスを介してシリンダブロック２に直接流れ、２つの流れがシリンダブロック２のウオータジャケットで集合して第２サーモスタット40に流れ、さらにラジエータ10に循環する。
【００７９】
シリンダヘッド３とともにシリンダブロック２に大量の冷却水が流れ内燃機関１全体を積極的に冷却し、ノッキングレベルの悪化を防止する。
冷却水は常にシリンダヘッド３に先に流入するため、流路が切り替わってもシリンダヘッド３を冷却する液の温度は変化せず、従来より強力にシリンダヘッドを冷却できる。
【００８０】
以上のように冷却水の流れを２個のサーモスタット５，40により制御しており、特にシリンダブロック２とシリンダヘッド３の冷却水の流れを制御するのに第２サーモスット40によって行っており、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００８１】
次にさらに別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造について説明する。
図１６ないし図１８は、同冷却構造の３つの温度状態のブロック図である。
本実施の形態は、前記図１３ないし図１５に図示した実施の形態と基本的に同じ構成をしており、第１サーモスタット50がラジエータの冷却水入口に設けられている点が異なるだけである。
同じ主要部材の符号は前記実施の形態と同じとする。
【００８２】
ラジエータの冷却水入口に設けられた第１サーモスタット50は、シリンダヘッド３と第２サーモスタット40とそれぞれ連結する入口ポートに弁を有し、ラジエータ10とウオータポンプ４とそれぞれ連結する出口ポートに弁を有し、各弁は冷却水温度が80℃を境に開閉する。
【００８３】
第２サーモスタット40は、シリンダヘッド３とシリンダブロック２の各ウオータジャケットとそれぞれ連結する入口ポートに弁を有し、100℃を境に開閉する。
【００８４】
冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１６に示すように第２サーモスタット40はシリンダヘッド３側の入口ポートが開き、シリンダブロック２側の入口ポートが閉じた状態にあって、第１サーモスタット50がシリンダヘッド３側の入口ポートを開き、第２サーモスタット40側の入口ポートを閉じ、ラジエータ10側出口ポートを閉じ、ウオータポンプ４側出口ポートを開く。
【００８５】
シリンダヘッド３からの還流冷却水が第１サーモスタット50を経由してラジエータ10を循環せずにウオータポンプ４に吸入され、ポンプ吐出口４ｂからジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１６の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１６の細実線矢印）、並列に流れる。
【００８６】
したがって燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができ、またシリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００８７】
冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図１７に示すように第１サーモスタット50はシリンダヘッド３側の入口ポートとウオータポンプ４側出口ポートを閉じ、第２サーモスタット40側入口ポートとラジエータ10側出口ポートを開くので、シリンダヘッド３に集合した冷却水は第２サーモスタット40の開いている入口ポートから流入し、出口ポートから第１サーモスタット50を経由してラジエータ10に流れ、冷却されてウオータポンプ４に吸入されジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１７の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１７の細実線矢印）、並列に流れる。
【００８８】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ（図１７の太実線矢印）、燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にもオリフィスから冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ（図１７の細実線矢印）、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００８９】
したがってシリンダヘッド３を冷却しようとするときに、従来のようにシリンダブロック２に滞留していた温度の高い冷却水がシリンダヘッド３に流れシリンダヘッド３の冷却を妨げノッキング等を起こすようなことは回避することができる。
【００９０】
冷却水温度がさらに100℃を越えると、図１８に示すように第２サーモスタット40がシリンダヘッド３側の入口ポートを閉じ、シリンダブロック２側の入口ポートを開くので、ラジエータ10を流れた冷却水が、ジョイント41からシリンダヘッド３に大部分流れ、そのままシリンダブロック２に直列に流れ、一部オリフィスを介してシリンダブロック２に直接流れ、２つの流れがシリンダブロック２のウオータジャケットで集合して第２サーモスタット40に流れ、さらに第１サーモスタット50を経てラジエータ10に循環する。
【００９１】
シリンダヘッド３とともにシリンダブロック２に大量の冷却水が流れ内燃機関１全体を積極的に冷却し、ノッキングレベルの悪化を防止する。
冷却水は常にシリンダヘッド３に先に流入するため、流路が切り替わってもシリンダヘッド３を冷却する液の温度は変化せず、従来より強力にシリンダヘッドを冷却できる。
【００９２】
以上のように冷却水の流れを２個のサーモスタット40，50により制御しており、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態を示す断面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿って切断した断面図である。
【図３】同冷却水の流れを示すブロック図である。
【図４】内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態を示す断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図である。
【図６】同冷却水の流れを示すブロック図である。
【図７】内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態を示す断面図である。
【図８】図１におけるVIII−VIII線に沿って切断した断面図である。
【図９】同冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１０】別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１１】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１２】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１３】また別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１４】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１５】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１６】さらに別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１７】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１８】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１９】従来の冷却液の流れを示すブロック図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…ウオータポンプ、５…第１サーモスタット、６…接続管、７…バイパス、
10…ラジエータ、11，12，13，14，15…パイプ、
20…第２サーモスタット、21…円筒体、22…第１弁体、23…第２弁体、24，25…ホルダー、27…貫通孔、
30…第１サーモスタット、
40…第２サーモスタット、41…ジョイント、
50…第１サーモスタット。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の冷却液による冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の冷却を機関運転状態に応じて木目細かく行うべく、シリンダとシリンダヘッドへそれぞれ配管して互いに独立に冷却制御する例が、既に提案されている。
【０００３】
例えば特開２０００−７３７７０号公報に記載された例は、図１９に冷却液の流れを示すようにフィード通路04が切替弁06で分岐して内燃機関01のシリンダ02とシリンダヘッド03にそれぞれ接続されて、切替弁06の作動で冷却水をシリンダ02とシリンダヘッド03へ切替えて供給することができる。
切替弁06は、コントロールユニット012の制御信号に基づいて駆動装置013を介して作動される。
【０００４】
通常の内燃機関と同じくシリンダ02からシリンダヘッド03に冷却水が移動できるようになっており、シリンダヘッド03からリターン通路05が延出している。
ウォータポンプ07に連結するフィード通路04には前記切替弁06のほかサーモスタット08が設けられ、リターン通路05からラジエータ09を介してフィード通路04に迂回する通路とリターン通路05からフィード通路04に直接連通するバイパス通路010とを切替えて冷却液を流すことができる。
【０００５】
機関低負荷時には、図１９に実線矢印で冷却水の流れを示すように、切替弁06を制御してシリンダ02への冷却液の流れを遮断してシリンダヘッド03にのみ循環させるようにし、低温度ではサーモスタット08がラジエータ09を通る通路を閉じ、バイパス通路010を開き、ウォータポンプ07がシリンダヘッド03のみにラジエータ09を通らない冷却液を循環させ燃焼室の残留ガスの温度低下の抑制を図っている。
【０００６】
機関高負荷時には、切替弁06をシリンダ02に冷却液が流れるように切替えるとともに、サーモスタット08はラジエータ09に冷却液が循環するように切り換わり、ラジエータ09で冷却された冷却液がシリンダ02，シリンダヘッド03を循環して機関全体を冷却する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように機関負荷状態に応じて切替弁06を作動してシリンダ02とシリンダヘッド03の冷却制御を行っているので、切替弁06を作動するのにコントロールユニット012及び駆動装置013が必要となり、構造が複雑でコスト高となる。
【０００８】
また機関低負荷時に冷却液はシリンダヘッド03のみを循環しシリンダ02を流れないので、シリンダ02のウオータジャケットに冷却液が滞留していることになり、冷却液がシリンダヘッド03のみを流れることでシリンダ部の残留ガスの温度低下抑制効果が却って妨げられることがあり、機関高負荷時に多くの冷却が必要となった時に加熱されたシリンダ部の滞留冷却液によりシリンダヘッド部の冷却が遅れノッキングのおそれもある。
【０００９】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、冷却液温度に応じてシリンダに冷却液を滞留させることなくシリンダとシリンダヘッドへの冷却液の流れを制御する簡単な構造で、残留ガスの温度低下抑制効果とノッキング防止効果を期待できる内燃機関の冷却構造を安価に供する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、ラジエータと内燃機関との間の冷却液循環量を調整する第１のサーモスタットを備える第１冷却液循環系と、所定冷却液温度より低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し前記所定冷却液温度より高温時にはシリンダからシリンダヘッドに直列に冷却液を循環するよう制御する第２のサーモスタットを備える第２冷却液循環系と、前記第１冷却液循環系と前記第２冷却液循環系の双方に共通のポンプ室から冷却液を循環させる単一のウオータポンプとからなり、前記第２冷却液循環系にて、第２のサーモスタットにより冷却液がシリンダとシリンダヘッドに並列に循環する場合、冷却液の大部分がシリンダヘッドに直接流れシリンダには残りの冷却液が流れる内燃機関の冷却構造とした。
【００１１】
第２冷却液循環系の第２のサーモスタットにより、低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、高温時にはシリンダからシリンダヘッドに直列に冷却液を循環するので、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００１２】
低温時にシリンダヘッドに直接冷却液を循環させるとともに、シリンダにも冷却液を流しているので、シリンダに冷却液が滞留することがなく、滞留させるのに比べ燃焼室の残留ガスの温度低下抑制効果が期待できる。
またシリンダに冷却液が滞留しないので、冷却が必要となった時にシリンダで加熱された滞留冷却液により対応が遅れノッキングが生じるような事態を避けることができる。
【００１４】
低温時に冷却液がシリンダとシリンダヘッドに並列に循環する場合、主としてシリンダヘッドに直接流れ、シリンダには冷却液が僅かに流れるようにすることで、残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットの弁作動温度より前記第２のサーモスタットの弁作動温度が高く設定されていることを特徴とする。
【００１６】
低温時ラジエータを経ない冷却液がシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して残留ガスの温度低下を抑制し、温度が上昇するとまず第１のサーモスタットが作動して冷却液がラジエータを経てシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して特にシリンダヘッドを冷却し、さらに温度上昇して高温となると第２のサーモスタットが作動してシリンダからシリンダヘッドに直列に冷却液を循環し内燃機関全体を冷却する。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２項記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタット及び前記第２のサーモスタットが、循環冷却液の温度を検知する感温部が内部のワックスの膨張・収縮により弁体を駆動するものであることを特徴とする。
【００１８】
感温部の内部に備えたワックスが循環冷却液の温度により膨張・収縮し、この変化が弁体を開閉する構造の従前のサーモスタットを利用することができ、低コスト化を図ることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかの項記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液出口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする。
【００２０】
第１のサーモスタットでラジエータの冷却液出口側を閉じることでラジエータを経ない内燃機関内だけの循環経路を構成し、ラジエータの冷却液出口側を開くことでラジエータを経た冷却液が内燃機関を循環する。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかの項記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液入口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする。
【００２２】
第１のサーモスタットでラジエータの冷却液入口側を閉じることでラジエータを経ない内燃機関内だけの循環経路を構成し、ラジエータの冷却液入口側を開くことでラジエータを経た冷却液が内燃機関を循環する。
【００２３】
請求項６記載の発明は、ラジエータと内燃機関との間の冷却液循環量を調整する第１のサーモスタットを備える第１冷却液循環系と、所定冷却液温度より低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し前記所定冷却液温度より高温時にはシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環するよう制御する第２のサーモスタットを備える第２冷却液循環系と、前記第１冷却液循環系と前記第２冷却液循環系の双方に共通のポンプ室から冷却液を循環させる単一のウオータポンプとからなり、冷却液の流れを分岐して大部分を前記シリンダヘッドに供給し残りの冷却液を前記シリンダに供給する分岐手段を備え、前記第２のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液入口と内燃機関との間に配設され、所定温度より低温時にはシリンダヘッド側の弁を開くことでシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、所定温度より高温時にはシリンダヘッド側の弁を閉じシリンダ側の弁を開くことでシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環する内燃機関の冷却構造である。
【００２４】
第２冷却液循環系の第２のサーモスタットにより、低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、高温時にはシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環するので、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また冷却液は常にシリンダヘッドに先に流入するため、流路が切り替わってもシリンダヘッドを冷却する液の温度は変化せず、従来より強力にシリンダヘッドを冷却できる。
【００２６】
低温時にシリンダヘッドに直接冷却液を循環させるとともに、シリンダにも冷却液を流しているので、シリンダに冷却液が滞留することがなく、滞留させるのに比べ燃焼室の残留ガスの温度低下抑制効果が期待できる。
またシリンダに冷却液が滞留しないので、冷却が必要となった時にシリンダで加熱された滞留冷却液により対応が遅れノッキングが生じるような事態を避けることができる。
高温時には、全冷却液が直列にシリンダヘッドからシリンダへ流れるため、強力に冷却され、ノッキングレベルの悪化を防止する。
前記第１のサーモスタットがラジエータの冷却液出口側を開く温度以上で所定温度より低温時には、前記第２のサーモスタットがシリンダヘッド側の弁を開くことで、シリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、シリンダヘッドに直接冷却液を循環させるとともに、シリンダにも冷却液を流しているので、シリンダに冷却液が滞留することがなく、滞留させるのに比べ燃焼室の残留ガスの温度低下抑制効果が期待できる。
所定温度より高温時には、全冷却液が直列にシリンダヘッドからシリンダへ流れるため、強力に冷却され、ノッキングレベルの悪化を防止する。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットの弁作動温度より前記第２のサーモスタットの弁作動温度が高く設定されていることを特徴とする。
【００２８】
低温時ラジエータを経ない冷却液がシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して残留ガスの温度低下を抑制し、温度が上昇するとまず第１のサーモスタットが作動して冷却液がラジエータを経てシリンダヘッド及びシリンダを並列に循環して特にシリンダヘッドを冷却し、さらに温度上昇して高温となると第２のサーモスタットが作動してシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環し内燃機関全体を冷却する。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項６または請求項７記載の内燃機関の冷却構造において、前記第１のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液出口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする。
【００３０】
第１のサーモスタットでラジエータの冷却液出口側を閉じることでラジエータを経ない内燃機関内だけの循環経路を構成し、ラジエータの冷却液出口側を開くことでラジエータを経た冷却液が内燃機関を循環する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図９に基づき説明する。
本実施の形態に係る内燃機関１の冷却構造における低温時における状態を，図図１ないし図３に示し、中温時における状態を図４ないし図６に示し、高温時における状態を図７ないし図９に示す。
【００３４】
図１及び図２に基づいて冷却構造を説明する。
内燃機関１のシリンダブロック２とシリンダヘッド３が分離されて図示されているが、実際はガスケットを介して合体されており、シリンダブロック２のシリンダボア周りのウオータジャケット２ａがシリンダヘッド３の燃焼室周りのウオータジャケットとガスケットホールを介して連通している。
【００３５】
シリンダヘッド３には、図２に示すようにウオータポンプ４と第１サーモスタット５が互いに隣接して設けられている。
第１サーモスタット５は、ワックスを内蔵する感温部でもある円筒状の弁体５ａが温度変化によって軸方向にスライドし、ラジエータ10の冷却水出口10ｂにパイプ11を介して連通する入口ポート５ｂと出口ポート５ｄとの断続を制御するとともに、シリンダヘッド３のウオータジャケットの冷却水出口３ａにバイパス７及び接続管６を介して連通する入口ポート５ｃと出口ポート５ｄとの断続を制御することができる。
【００３６】
第１サーモスタット５は、感温部が冷却水温度に感応し、80℃以下の場合は、図２に示すように弁体５ａがラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを閉じ、他方のバイパス７と連通する入口ポート５ｃを開き出口ポート５ｄと連通する。
そして80℃を越えると、図５（図８）に示すように弁体５ａがバイパス７と連通する入口ポート５ｃを閉じ、他方のラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを開き出口ポート５ｄと連通する。
【００３７】
上記第１サーモスタット５は、感温部の内部に備えたワックスが循環冷却水の温度により膨張・収縮し、この変化が弁体を開閉駆動する従前からある構造のものであり、従前のサーモスタットを利用して低コスト化を図ることができる。
【００３８】
シリンダヘッド３のウオータジャケットの冷却水出口３ａは、通路が分岐して一方が前記バイパス７に接続され、他方がラジエータ10の冷却水入口10ａにパイプ12を介して接続される（図１参照）。
【００３９】
図２に示すように第１サーモスタット５の前記出口ポート５ｄは、ウオータポンプ４の冷却水のポンプ吸込口４ａに連通している。
ウオータポンプ４のポンプ吐出口４ｂは、パイプ13を介して第２サーモスタット20の入口ポート20ａと連通している（図１参照）。
【００４０】
第２サーモスタット20は、大径の中央にワックスが充填された感温部21ａを備える円筒体21がホルダー24，25に摺動自在に支持され、円筒体21の感温部21ａを挟んで両側に円板状の第１弁体22と第２弁体23が一体に嵌着されており、従前のサーモスタットを利用している。
【００４１】
第１弁体22が接するホルダー24の中空円板状の弁座が第２サーモスタット20のケース内を本体側と出口ポート20ｂ側とを仕切っており、他方第２弁体23はもう一つの出口ポート20ｃの開口を開閉する。
【００４２】
出口ポート20ｂは、パイプ14を介してシリンダブロック２のウオータジャケット２ａと連通しており、他方の出口ポート20ｃは、パイプ15を介してシリンダヘッド３のウオータジャケットと直接連通している。
【００４３】
第２サーモスタット20は、感温部21ａが冷却水温度に感応し、100℃以下の場合は、図１に示すように第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、同時に第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通している。
100℃を越えると、図７に示すように第２弁体23が出口ポート20ｃを閉じ、第１弁体22が出口ポート20ｂを開き入口ポート20ａと連通する。
【００４４】
そして該第２サーモスタット20は、ケース内を本体側と出口ポート20ｂ側とを仕切っているホルダー24の弁座の周縁部にはエア抜きを兼ねた貫通孔27がケース内の入口ポート20ａ側と出口ポート20ｂ側とを常時連通している。
【００４５】
本内燃機関１は以上のような冷却構造をしており、冷却水温度によって冷却水の流路が変化する様子を図１ないし図９に基づいて説明する。
【００４６】
まず冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１ないし図３に示すように、第１サーモスタット５は、弁体５ａがラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを閉じ、他方のバイパス７と連通する入口ポート５ｃを開き出口ポート５ｄと連通して、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10を循環せずにバイパス７を通って第１サーモスタット５の入口ポート５ｃに入り、出口ポート５ｄからウオータポンプ４に吸入されて、ポンプ吐出口４ｂからパイプ13を介して第２サーモスタット20に吐出される。
【００４７】
第２サーモスタット20は、第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、同時に第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通しており、したがってウオータポンプ４から吐出した冷却水は、第２サーモスタット20の入口ポート20ａに入り出口ポート20ｃからパイプ15を介してシリンダヘッド３のウオータジャケットに直接流入する。
【００４８】
一方第２サーモスタット20の入口ポート20ａに入った冷却水の一部は、ホルダー24の貫通孔27を通って出口ポート20ｂからパイプ14を介してシリンダブロック２のウオータジャケット２ａに流入し、シリンダヘッド３のウオータジャケットに循環する。
【００４９】
以上のように冷却水温度が80℃以下の運転状態における冷却水の流れをブロック図で示すと図３のようになる。
すなわちウオータポンプ４から吐出した冷却水は、第２サーモスタット20からシリンダヘッド３とシリンダブロック２に並列に流れ、特にシリンダヘッド３に冷却水の大部分が直接流れ（図１，図３の太実線矢印）、冷却水の残りがシリンダブロック２に流れてシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れる（図１，図３の細実線矢印）。
【００５０】
シリンダヘッド３に集合した冷却水は、シリンダヘッド３からラジエータ10を通らずにバイパス７を介し第１サーモスタット５を経てウオータポンプ４に循環し、燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができる。
【００５１】
低温時にシリンダヘッド３に直接冷却液を循環させるとともに、シリンダブロック２にも僅かでも冷却水を流しているので、シリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００５２】
次に冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図４ないし図６に示すように第１サーモスタット５は、弁体５ａが作動してバイパス７と連通する入口ポート５ｃを閉じ、ラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを開き、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10に流れる（図５参照）。
【００５３】
他方第２サーモスタット20は、前記80℃の場合と同じで第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通してシリンダヘッド３に冷却水の大部分が直接流れ（図４，図６の太実線矢印）、冷却水の残りがシリンダブロック２に流れる（図４，図６の細実線矢印）。
【００５４】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にも貫通孔27から冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００５５】
したがってシリンダヘッド３を冷却しようとするときに、従来のようにシリンダブロック２に滞留していた温度の高い冷却水がシリンダヘッド３に流れシリンダヘッド３の冷却を妨げノッキング等を起こすようなことは回避することができる。
【００５６】
そして冷却水温度がさらに100℃を越えると、図７ないし図９に示すように第１サーモスタット５は、変わりなく弁体５ａが入口ポート５ｃを閉じ、ラジエータ10と連通する入口ポート５ｂを開き（図８参照）、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10に流れる。
他方第２サーモスタット20は、作動して図７に示すように第１弁体22が出口ポート20ｂを開き、第２弁体23が出口ポート20ｃを閉じる。
【００５７】
したがって図９に示すようにウオータポンプ４から吐出した冷却水が、第２サーモスタット20，シリンダブロック２，シリンダヘッド３，ラジエータ10，第１サーモスタット５を順に流れてウオータポンプ４に戻る循環路が形成される。
ラジエータ10を流れた冷却水が、第２サーモスタット20からシリンダブロック２、シリンダヘッド３に直列に流れ、シリンダブロック２にも大量の冷却水を流し内燃機関１全体を積極的に冷却することができる。
【００５８】
以上のように冷却水の流れを２個のサーモスタット５，20により制御しており、特にシリンダブロック２とシリンダヘッド３への冷却水の流れを制御するのに第２サーモスット20によって行っており、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００５９】
前記実施の形態では、第１サーモスタット５はラジエータ10の冷却水出口10ｂにパイプ11を介して設けられて内燃機関１に連結される構成であったが、ラジエータの冷却水入口側に設けることもでき、その実施の形態の冷却構造の異なる温度状態のブロック図を図１０ないし図１２に図示し説明する。
【００６０】
第１サーモスタット30以外の主要部材は、前記実施の形態と同じであるので、同じ符号を用いて使用する。
第１サーモスタット30は、出口ポートがラジエータ10の冷却水入口に連結され、もう１つの出口ポートがウオータポンプ４のポンプ吸込口に連結され、入口ポートがシリンダヘッド３のウオータジャケットの冷却水出口に連結されている。
【００６１】
冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１０に示すようにラジエータ10と連通する出口ポートを閉じ、ウオータポンプ４のポンプ吸込口に連結される出口ポートを開く。
【００６２】
シリンダヘッド３からの還流冷却水が第１サーモスタット30の入口ポートに入り、出口ポートからラジエータ10を循環せずにウオータポンプ４に吸入されて、ポンプ吐出口４ｂから第２サーモスタット20に吐出される。
【００６３】
第２サーモスタット20は、第１弁体22が出口ポート20ｂを閉じ、同時に第２弁体23が出口ポート20ｃを開き入口ポート20ａと連通しており、したがってウオータポンプ４から吐出した冷却水は、第２サーモスタット20の入口ポート20ａに入り出口ポート20ｃからパイプ15を介してシリンダヘッド３のウオータジャケットに直接流入するとともに（図１０の太実線矢印）、入口ポート20ａに入った冷却水の一部は、ホルダー24の貫通孔27を通って出口ポート20ｂからパイプ14を介してシリンダブロック２のウオータジャケット２ａに流入し（図１０の細実線矢印）、シリンダヘッド３のウオータジャケットに循環する。
【００６４】
したがってシリンダヘッド３に集合した冷却水は、第１サーモスタット５を経てラジエータ10を通らずにウオータポンプ４に循環し、燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができる。
【００６５】
低温時にシリンダヘッド３に直接冷却液を循環させるとともに、シリンダブロック２にも僅かでも冷却水を流しているので、シリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００６６】
次に冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図１１に示すように第１サーモスタット５は、ウオータポンプ４と連通する入口ポートを閉じ、ラジエータ10と連通する出口ポート５ｂを開き、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10に流れるようにする。
【００６７】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ（図１１の太実線矢印）燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にも貫通孔27から冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ（図１１の細実線矢印）、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００６８】
冷却水温度がさらに100℃を越えると、図１２に示すように第２サーモスタット20は、第１弁体22が出口ポート20ｂを開き、第２弁体23が出口ポート20ｃを閉じ、図１２に示すようにラジエータ10を流れた冷却水が、第２サーモスタット20からシリンダブロック２、シリンダヘッド３に直列に流れ、シリンダブロック２にも大量の冷却水を流し内燃機関１全体を積極的に冷却することができる。
【００６９】
次にまた別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造について説明する。
図１３ないし図１５は、同冷却構造の３つの温度状態のブロック図である。
本実施の形態は、前記図１ないし図９に図示した実施の形態と、第２サーモスタットおよびその配置が異なるとともに、前記第２サーモスタット20の場所にはジョイント41が設けられている点が異なり、その他は同じである。
その他の主要部材の符号は前記実施の形態と同じとする。
【００７０】
したがって第１サーモスタット５は、ラジエータ10の冷却水出口に設けられ、シリンダヘッド３側とラジエータ10側との冷却水の流入を80℃を境に切替えることができる。
ジョイント41は、ウオータポンプ４から吐出した冷却水を大部分シリンダヘッド３に供給するとともに、一部オリフィスを介してシリンダブロック２に供給するようにしている。
【００７１】
第２サーモスタット40は、出口ポートがラジエータ10の冷却水入口に連通し、２つの入口ポートの一方がシリンダヘッド３のウオータジャケットに連通し、他方がシリンダブロック２のウオータジャケットに連通している。
そして100℃を境に２つの入口ポートの各連通が断続する。
【００７２】
すなわち冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１３に示すように第２サーモスタット40はシリンダヘッド３側の入口ポートが開き、シリンダブロック２側の入口ポートが閉じた状態にあって、第１サーモスタット５がシリンダヘッド３側の入口ポートを開き、ラジエータ10側を閉じる。
【００７３】
第１サーモスタット５のラジエータ10側を閉じられているので、第２サーモスタット40を経由してラジエータ10への冷却水の流れはなく、シリンダヘッド３からの還流冷却水がラジエータ10を循環せずにバイパス７を通って第１サーモスタット５の入口ポート５ｃに入り、出口ポート５ｄからウオータポンプ４に吸入されて、ポンプ吐出口４ｂからジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１３の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１３の細実線矢印）、並列に流れる。
【００７４】
したがって燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができ、また低温時にシリンダヘッド３に直接冷却液を循環させるとともに、シリンダブロック２にも僅かでも冷却水を流しているので、シリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００７５】
冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図１４に示すように第１サーモスタット５はシリンダヘッド３側の入口ポートを閉じ、ラジエータ10側を開くので、シリンダヘッド３に集合した冷却水は第２サーモスタット40の開いた入口ポートから流入し、出口ポートからラジエータ10に流れ、冷却されて第１サーモスタット５に流入し、ウオータポンプ４からジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１４の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１４の細実線矢印）、並列に流れる。
【００７６】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ（図１４の太実線矢印）、燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にもオリフィスから冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ（図１４の細実線矢印）、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００７７】
したがってシリンダヘッド３を冷却しようとするときに、従来のようにシリンダブロック２に滞留していた温度の高い冷却水がシリンダヘッド３に流れシリンダヘッド３の冷却を妨げノッキング等を起こすようなことは回避することができる。
【００７８】
冷却水温度がさらに100℃を越えると、図１５に示すように第２サーモスタット40がシリンダヘッド３側の入口ポートを閉じ、シリンダブロック２側の入口ポートを開くので、ラジエータ10を流れた冷却水が、ジョイント41からシリンダヘッド３に大部分流れ、そのままシリンダブロック２に直列に流れ、一部オリフィスを介してシリンダブロック２に直接流れ、２つの流れがシリンダブロック２のウオータジャケットで集合して第２サーモスタット40に流れ、さらにラジエータ10に循環する。
【００７９】
シリンダヘッド３とともにシリンダブロック２に大量の冷却水が流れ内燃機関１全体を積極的に冷却し、ノッキングレベルの悪化を防止する。
冷却水は常にシリンダヘッド３に先に流入するため、流路が切り替わってもシリンダヘッド３を冷却する液の温度は変化せず、従来より強力にシリンダヘッドを冷却できる。
【００８０】
以上のように冷却水の流れを２個のサーモスタット５，40により制御しており、特にシリンダブロック２とシリンダヘッド３の冷却水の流れを制御するのに第２サーモスット40によって行っており、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【００８１】
次にさらに別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造について説明する。
図１６ないし図１８は、同冷却構造の３つの温度状態のブロック図である。
本実施の形態は、前記図１３ないし図１５に図示した実施の形態と基本的に同じ構成をしており、第１サーモスタット50がラジエータの冷却水入口に設けられている点が異なるだけである。
同じ主要部材の符号は前記実施の形態と同じとする。
【００８２】
ラジエータの冷却水入口に設けられた第１サーモスタット50は、シリンダヘッド３と第２サーモスタット40とそれぞれ連結する入口ポートに弁を有し、ラジエータ10とウオータポンプ４とそれぞれ連結する出口ポートに弁を有し、各弁は冷却水温度が80℃を境に開閉する。
【００８３】
第２サーモスタット40は、シリンダヘッド３とシリンダブロック２の各ウオータジャケットとそれぞれ連結する入口ポートに弁を有し、100℃を境に開閉する。
【００８４】
冷却水温度が80℃以下の低温運転状態においては、図１６に示すように第２サーモスタット40はシリンダヘッド３側の入口ポートが開き、シリンダブロック２側の入口ポートが閉じた状態にあって、第１サーモスタット50がシリンダヘッド３側の入口ポートを開き、第２サーモスタット40側の入口ポートを閉じ、ラジエータ10側出口ポートを閉じ、ウオータポンプ４側出口ポートを開く。
【００８５】
シリンダヘッド３からの還流冷却水が第１サーモスタット50を経由してラジエータ10を循環せずにウオータポンプ４に吸入され、ポンプ吐出口４ｂからジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１６の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１６の細実線矢印）、並列に流れる。
【００８６】
したがって燃焼室の残留ガスの温度低下を抑制することができ、またシリンダブロック２に冷却水が滞留することがなく、燃焼室の残留ガスの温度低下をより効果的に抑制することができる。
【００８７】
冷却水温度が80℃を越えて100℃以下の場合には、図１７に示すように第１サーモスタット50はシリンダヘッド３側の入口ポートとウオータポンプ４側出口ポートを閉じ、第２サーモスタット40側入口ポートとラジエータ10側出口ポートを開くので、シリンダヘッド３に集合した冷却水は第２サーモスタット40の開いている入口ポートから流入し、出口ポートから第１サーモスタット50を経由してラジエータ10に流れ、冷却されてウオータポンプ４に吸入されジョイント41を介して主にシリンダヘッド３に（図１７の太実線矢印）、一部シリンダブロック２に（図１７の細実線矢印）、並列に流れる。
【００８８】
したがってラジエータ10を循環し熱を奪われて低温となった冷却水の大部分が、直接シリンダヘッド３に流れ（図１７の太実線矢印）、燃焼室を積極的に冷却する。
そしてシリンダブロック２にもオリフィスから冷却水の一部がシリンダブロック２を経てシリンダヘッド３に流れ（図１７の細実線矢印）、シリンダブロック２に冷却水を滞留させることがない。
【００８９】
したがってシリンダヘッド３を冷却しようとするときに、従来のようにシリンダブロック２に滞留していた温度の高い冷却水がシリンダヘッド３に流れシリンダヘッド３の冷却を妨げノッキング等を起こすようなことは回避することができる。
【００９０】
冷却水温度がさらに100℃を越えると、図１８に示すように第２サーモスタット40がシリンダヘッド３側の入口ポートを閉じ、シリンダブロック２側の入口ポートを開くので、ラジエータ10を流れた冷却水が、ジョイント41からシリンダヘッド３に大部分流れ、そのままシリンダブロック２に直列に流れ、一部オリフィスを介してシリンダブロック２に直接流れ、２つの流れがシリンダブロック２のウオータジャケットで集合して第２サーモスタット40に流れ、さらに第１サーモスタット50を経てラジエータ10に循環する。
【００９１】
シリンダヘッド３とともにシリンダブロック２に大量の冷却水が流れ内燃機関１全体を積極的に冷却し、ノッキングレベルの悪化を防止する。
冷却水は常にシリンダヘッド３に先に流入するため、流路が切り替わってもシリンダヘッド３を冷却する液の温度は変化せず、従来より強力にシリンダヘッドを冷却できる。
【００９２】
以上のように冷却水の流れを２個のサーモスタット40，50により制御しており、コントロールユニットによる制御や駆動装置が不要で構造が簡素化され、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態を示す断面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿って切断した断面図である。
【図３】同冷却水の流れを示すブロック図である。
【図４】内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態を示す断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図である。
【図６】同冷却水の流れを示すブロック図である。
【図７】内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態を示す断面図である。
【図８】図１におけるVIII−VIII線に沿って切断した断面図である。
【図９】同冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１０】別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１１】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１２】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１３】また別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１４】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１５】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１６】さらに別の実施の形態に係る内燃機関の冷却構造における冷却水温度が低温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１７】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が中温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１８】同内燃機関の冷却構造における冷却水温度が高温時の状態の冷却水の流れを示すブロック図である。
【図１９】従来の冷却液の流れを示すブロック図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…ウオータポンプ、５…第１サーモスタット、６…接続管、７…バイパス、
10…ラジエータ、11，12，13，14，15…パイプ、
20…第２サーモスタット、21…円筒体、22…第１弁体、23…第２弁体、24，25…ホルダー、27…貫通孔、
30…第１サーモスタット、
40…第２サーモスタット、41…ジョイント、
50…第１サーモスタット。
Claims (9)
- ラジエータと内燃機関との間の冷却液循環量を調整する第１のサーモスタットを備える第１冷却液循環系と、
所定冷却液温度より低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し前記所定冷却液温度より高温時にはシリンダからシリンダヘッドに直列に冷却液を循環するよう制御する第２のサーモスタットを備える第２冷却液循環系と、
前記第１冷却液循環系と前記第２冷却液循環系の双方に共通のポンプ室から冷却液を循環させる単一のウオータポンプとからなり、
前記第２冷却液循環系にて、第２のサーモスタットにより冷却液がシリンダとシリンダヘッドに並列に循環する場合、冷却液の大部分がシリンダヘッドに直接流れシリンダには残りの冷却液が流れることを特徴とする内燃機関の冷却構造。 - 前記第１のサーモスタットの弁作動温度より前記第２のサーモスタットの弁作動温度が高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却構造。
- 前記第１のサーモスタット及び前記第２のサーモスタットは、循環冷却液の温度を検知する感温部が内部のワックスの膨張・収縮により弁体を駆動するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却構造。
- 前記第１のサーモスタットは、前記ラジエータの冷却液出口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの項記載の内燃機関の冷却構造。
- 前記第１のサーモスタットは、前記ラジエータの冷却液入口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの項記載の内燃機関の冷却構造。
- ラジエータと内燃機関との間の冷却液循環量を調整する第１のサーモスタットを備える第１冷却液循環系と、
所定冷却液温度より低温時にはシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し前記所定冷却液温度より高温時にはシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環するよう制御する第２のサーモスタットを備える第２冷却液循環系と、
前記第１冷却液循環系と前記第２冷却液循環系の双方に共通のポンプ室から冷却液を循環させる単一のウオータポンプとからなり、
冷却液の流れを分岐して大部分を前記シリンダヘッドに供給し残りの冷却液を前記シリンダに供給する分岐手段を備え、
前記第２のサーモスタットが、前記ラジエータの冷却液入口と内燃機関との間に配設され、所定温度より低温時にはシリンダヘッド側の弁を開くことでシリンダとシリンダヘッドに並列に冷却液を循環し、所定温度より高温時にはシリンダヘッド側の弁を閉じシリンダ側の弁を開くことでシリンダヘッドからシリンダに直列に冷却液を循環することを特徴とする内燃機関の冷却構造。 - 前記第１のサーモスタットの弁作動温度より前記第２のサーモスタットの弁作動温度が高く設定されていることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の冷却構造。
- 前記第１のサーモスタットは、前記ラジエータの冷却液出口と内燃機関との間に配設されることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の冷却構造。
- 前記第１のサーモスタットと前記ウオータポンプは、互いに隣接して一体となって前記内燃機関に設けられることを特徴とする請求項１または請求項６記載の内燃機関の冷却構造。
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