JPH01106919A - 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） 本発明は、エンジンとラジェータとの間の冷却水通路に
サーモスタット弁を備えたエンジンの冷却装置の改良に
関し、特に、エンジン冷却水温度の高温安定化対策に関
する。

（従来の技術） 一般に、この種のエンジンの冷却装置においては、サー
モスタット弁の開弁温度を高く設定する場合には、比較
的高温の冷却水がラジェータをバイパスしてエンジンに
循環するので、冷却損失を低減できて、燃費の向上を図
れる利点がある。

一方、上記の如くサーモスタット弁の開弁温度を高く設
定する場合、エンジンの高負荷運転が一時的に行なわれ
た時には、サーモスタット弁はその応答性上閉状態を維
持するため、シリンダブロックの壁温の急上昇を招くこ
とがあり、耐久性が低下する懸念が生じる。

そこで、エンジン冷却性を良好に確保しながら燃費の向
上を図るべく、例えば冷却水通路に開弁温度を高く設定
したサーモスタット弁を介設すると共に、該サーモスタ
ット弁をバイパスするバイパス通路を設け、該バイパス
通路にエンジン高負荷時に開く開閉弁を設けることによ
り、エンジン低負荷時には、バイパス通路を閉じた状態
として、上記サーモスタット弁の開閉作動に基づき冷却
水温度を比較的高く維持して燃費の向上を図ると共に、
エンジン高負荷時には、開閉弁の開作動に基づきサーモ
スタット弁の閉時でも冷却水をバイパス通路を経てラジ
ェータに流して、シリンダブロックの壁温の急上昇を抑
制して、エンジン耐久性を良好に確保することが考えら
れる。

しかし、以上の如く単に開閉弁を設ける場合には、この
開閉弁は、通常、バタフライバルブや往復開閉バルブで
構成される関係上、前者で構成した場合には、バイパス
通路内壁とバルブ外周との間の間隙から冷却水が漏れる
。また、後者で構成する場合には、間隙は生じないもの
の、冷却水の圧力変動や振動等で一時的に開弁して、同
様に冷却水が漏れる。従って、共に冷却水の漏れに起因
して、特にエンジンの暖機運転時にはその暖機性能が低
下する憾みが生じる。

そのため、上記の開閉弁に加えて、上記開弁温度の高い
サーモスタット弁とは別途のサーモスタット弁を設け、
該サーモスタット弁の開弁温度を上記サーモスタット弁
の開弁温度よりも低い温度に設定して、該サーモスタッ
ト弁の良好なシール性により開閉弁からの冷却水漏れを
防止しつつ、エンジン低負荷時には、開閉弁の閉作動に
より高温設定側のサーモスタット弁によりラジェータへ
の冷却水循環を開始させて燃費の向上を図る一方、エン
ジン高負荷時には、開閉弁の開状態に基づき低温設定側
のサーモスタット弁によりラジェータへの冷却水循環を
開始させて、シリンダブロックの壁温の急上昇を抑制す
ることが考えられる。

そこで、上記の考えを踏まえて、従来、例えば特公昭５
４−９６６５号公報に開示されるものでは、高温設定側
のサーモスタット弁と低温設定側のサーモスタット弁と
を冷却水通路中に直列に設けると共に、高温設定側のサ
ーモスタット弁をバイパスするバイパス通路を設け、該
バイパス通路にエンジン高負荷時に開く開閉弁を介設し
て、開閉弁のシール性を低温設定側のサーモスタット弁
でもって補償しつつ、エンジン高負荷時でのシリンダブ
ロックの壁温の急上昇を開閉弁の開作動でもって有効に
抑制してエンジン冷却性を良好に確保しながら、冷却水
温度を比較的高温に保持して燃費の向上を図るようにし
ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のものでは、エンジン低負荷時
で冷却水温度の高温時、例えば高速・高負荷状態から低
速運転や停車に移行した際には、走行風が入り難くてラ
ジェータの放熱量が低下し、冷却水温度が急上昇するも
のの、この時には開閉弁は閉状態にあるから、バイパス
通路は閉じられていて、冷却水は上記直列に配置した２
個のサーモスタット弁を経てラジェータとエンジンとの
間を循環することになる。その結果、この２個のサーモ
スタット弁が冷却水の流通抵抗になって、冷却水の循環
量が減少し、エンジン冷却性が不十分となる欠点がある
。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、上記の如く高温設定側のサーモスタット弁と開閉
弁とに加えて、低温設定側のサーモスタット弁を別途設
ける場合、この２個のサーモスタット弁を直列に配置す
るのではなく、冷却水通路に並列に配置することにより
、エンジン低負荷時で且つ高冷却水温度時では、１個の
サーモスタット弁のみを経て冷却水をラジェータに流通
させて冷却水の流通抵抗を低減し、その分、冷却水の循
環量を増量して、常にエンジン冷却性を良好に確保する
と共に、低温設定側のサーモスタット弁でもって開閉弁
のシール性を補償しながら、冷却水温度を比較的高温に
保持して、燃費の向上を図ることにある。

−６＝ （問題点を解決するための手段） 以上の目的を達成するため、本発明の解決手段は、エン
ジンとラジェータとの間の冷却水通路に開弁温度の異な
る複数のサーモスタット弁を設けると共に、開閉弁等の
制御弁でもって、エンジン低負荷時には上記開弁温度の
高い高温設定側のサーモスタット弁によりラジェータへ
の冷却水循環を開始させる一方、エンジン高負荷時には
開弁温度の低い低温設定側のサーモスタット弁によりラ
ジェータへの冷却水循環を開始させるようにしたエンジ
ンの冷却装置を対象とする。そして、上記冷却水通路の
途中に、上記サーモスタット弁と同数の分岐冷却水通路
を並列に設け、該各分岐冷却水通路に上記複数のサーモ
スタット弁を各々設けると共に、上記低温設定側のサー
モスタット弁を設けた分岐冷却水通路に上記制御弁を設
ける構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、エンジン低負荷時には
、開閉弁等の制御弁の閉作動により、冷却水は低温設定
側のサーモスタット弁を設けた分岐冷却水通路には流通
せず、ラジェータへの冷却水循環が、他の分岐冷却水通
路に設けた。開弁温度の高い高温設定側のサーモスタッ
ト弁により開始するので、冷却水温度をその高温側の開
弁温度にまで高く保持できて、冷却損失を低減でき、燃
費の向上を図ることができる。

一方、エンジン高負荷時には、上記開閉弁等の制御弁の
開作動により、冷却水は低温設定側のサーモスタット弁
を設けた分岐冷却水通路を流通可能になって、ラジェー
タへの冷却水循環がこの開弁温度の低い低温設定側のサ
ーモスタット弁により開始されるので、エンジンのシリ
ンダブロックの壁温の急上昇が可及的に抑制されて、エ
ンジンの耐久性が良好に確保される。

しかも、各分岐冷却水通路では、この各冷却水通路に各
々設けた複数のサーモスタット弁の良好なシール性によ
り、その冷却水漏れが確実に防止されるので、特に、エ
ンジン暖機運転時には、その暖機性能が向上する。

さらに、複数のサーモスタット弁は、各々、並列に設け
た分岐冷却水通路に配置されているので、上記開閉弁等
の制御弁が閉作動するエンジン低負荷時には、この制御
弁と共に設けた低温設定側のサーモスタット弁を有する
分岐冷却水通路には流通せず、冷却水の高温時には、高
温設定側のサーモスタット弁を設けた分岐冷却水通路の
みを経てラジェータに流通するので、低温設定側のサー
モスタット弁を経ない分、冷却水の流通抵抗が軽減され
て、冷却水の循環量が増量し、エンジン冷却性の向上を
図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係るエンジンの冷却装置の全
体概略構成を示す。同図において、１はエンジン、２は
エンジン１前方に設けられたラジェータ、３はエンジン
１とラジェータ２とを連通接続する冷却水通路であって
、該冷却水通路３の途中には、ウォータポンプ４が介設
されていて、該ウォータポンプ４により低温の冷却水を
図中矢印で示す如くエンジン１に流通させた後、その出
口側（図中上側）の冷却水通路３×を経てラジェータ２
に流通させて冷却し、その後、エンジン流入側の冷却水
通路３Ｙを経て再びエンジン１に流通させるように構成
されている。

而して、上記エンジン１出口側とラジェータ２との間の
冷却水通路３×は、その途中で、第１分岐冷却水通路３
ａと、第２分岐冷却水通路３ｂとに複数（２つ）に分岐
され、該各分岐冷却水通路３ａ、３ｂには、各々、サー
モスタット弁５，６が設けられていると共に、第１分岐
冷却水通路３ａには、サーモスタット弁５の直上流側に
て、上記ウォータポンプ４上流側の冷却水通路３Ｙに連
通ずるバイパス通路７が連通接続されている。

上記第１分岐冷却水通路３ａのサーモスタット弁５は、
第２図に詳示するように、冷却水の温度を感知して膨縮
するワックスで構成された感温部５ａと、該感温部５ａ
上部に一端が挿着され、弁座５ｂを開閉する弁体５ｃと
、該弁体５Ｃを閉弁方向に付勢するスプリング５ｄと、
上記感温部５ａに連結され、ワックスの膨張により下方
に突出するロッド５ｅと、該ロッド５ｅの下端部に設け
られバイパス通路７を開閉する弁体５ｆとを有している
。そして、該サーモスタット弁５の開弁温度は比較的高
温の設定温度Ｔ＋−＋（例えば１００°Ｃ）に設定され
ている。よって、上記第１分岐冷却水通路３ａを流通す
る冷却水の温度がこの設定温度ＴＨ（１００℃）以下の
場合には、感温部５ａの収縮動作により弁体５ｃを上方
に移動させて弁座５ｂに着座させて第１分岐冷却水通路
３ａを閉じ、エンジン１からの冷却水が跨第１分岐冷却
水通路３ａを経てラジェータ２に流通するのを阻止する
と共に、上記弁体５Ｃの上方移動に伴い下側の弁体５ｒ
が上方に移動してバイパス通路７を開き、エンジン１か
らの冷却水を該バイパス通路７を経てエンジン１に循環
させる。一方、第１分岐冷却水通路３ａを流通する冷却
水の温度が上記設定温度ＴＨ（１００℃）を越えると、
感温部５ａが膨張するのに伴い弁体５Ｃがスプリング５
ｄの付勢力に抗して下方に移動して弁座５ｂから離れて
開作動し、第１分岐冷却水通路３ａの通路面積を増大さ
せて、冷却水がラジェータ２に流入するのを許容すると
共に、下側の弁体５ｆが感温部５ａの膨張に伴い下方に
移動して、バイパス通路７端部の通路面積を小さくして
、バイパス通路７への流量を減少させるように構成され
ている。

一方、第２分岐冷却水通路３ｂのサーモスタット弁６は
、上記サーモスタット弁５と同様に、冷却水の温度に応
動する感温部６ａと、該感温部６ａに装着されて弁座６
ｂを開閉する弁体６Ｃと、該弁体６ｃを閉弁方向に付勢
するスプリング６ｄとを有している。そして、該サーモ
スタット弁６の開弁温度は、上記第１分岐冷却水通路３
ａのサーモスタット弁５の開弁温度ＴＨ（１００°Ｃ）
よりも低温側で従来とほぼ同様の値の設定温度ＴＬ（例
えば８２℃）に設定されている。よって、第２分岐冷却
水通路３ｂを流通する冷却水の温度がこの設定温度ＴＬ
（８２℃）以下の場合には、弁体６Ｃを弁座６ｂに着座
させて第２分岐冷却水通路３ａを閉じ、ラジェータ２へ
の冷却水の流入を阻止−１２＝ する一方、第２分岐冷却水通路３ｂを流通する冷却水の
温度が上記設定温度ＴＬ（８２℃）を越えると、感温部
６ａの膨張に伴い弁体６ｃが弁座６ｂから離座して開作
動し、第２分岐冷却水通路３ｂの通路面積を増大させて
、ラジェータ２への冷却水の流入を許容するように構成
されている。

また、上記第２分岐冷却水通路３ｂには、上記の如く設
定温度ＴＬ（８２℃）で開く低温設定側のサーモスタッ
ト弁６の下流側にて、急なエンジンの負荷変動に応じて
該第２分岐冷却水通路３ｂを開閉する制御弁としての往
復開閉式の開閉弁９が設けられている。該開閉弁９は、
第２分岐冷却水通路３ｂに設けた弁座３Ｋに離着塵する
弁体９ａを有し、該弁体９ａには、ロッド９ｂを介して
ダイヤフラム装置１０に連結されている。該ダイヤフラ
ム装置１０は、上記ロッド９ｂが連結されたダイヤフラ
ム１１によって２つの圧力室１２ａ、１２ｂに仕切られ
、下側の圧力室１２ｂにはバネ１２ｃが縮装されている
と共に、該下側の圧力室１２ｂは負圧通路１３を介して
エンジン１のスロットル弁下流側の吸気通路（図示せず
）に連通されている。また、該負圧通路１３の途中には
、第１図に示す如く三方ソレノイド弁１４及び、その吸
気通路側に一方弁１５が介設されている。該三方ソレノ
イド弁１４はＥＣＵ１６により作動制御されるものであ
り、該ＥＣＵ１６には、エンジン１の負荷状態を検出す
る負荷センサ１７のエンジン負荷信号が入力されている
。そして、上記ＥＣＵ１Ｂは、エンジン低負荷時には、
スロットル弁下流の吸気負圧を圧力室１２ｂに導入させ
、エンジン高負荷時には、大気圧を圧力室１２ｂに導入
させるよう三方ソレノイド弁１４を作動制御する機能を
有する。

以上の構成により、エンジン低負荷時には、ダイヤフラ
ム装置１０の圧力室１２ｂへの負圧の導入によりダイヤ
フラム１１をバネ１２ｃに抗して下方に偏倚させ、それ
に伴い開閉弁９の弁体９ａを下方に移動させて弁座３Ｋ
に着座させ、第２分岐冷却水通路３ｂを閉じる。一方、
エンジン高負荷時には、圧力室１２ｂへの大気圧の導入
によリバネ１２ｃの付勢力でダイヤフラム１１を逆に上
方に偏倚させて、開閉弁９の弁体９ａを弁座３Ｋから離
座させ、第２分岐冷却水通路３ｂを開くように構成され
ている。

さらに、１８はエンジン出口側の冷却水通路３×の冷却
水温度を検出する水温センサであって、その水温信号は
上記ＥＣＵ１Ｂに入力されている。

而して、該ＥＣＵ１６は、上記水温センサ１８の出力信
号に基づき、エンジン出口側の冷却水温度が、上記第１
分岐冷却水通路３ａのサーモスタット弁５の開弁温度Ｔ
Ｈ（１００℃）よりも所定値（例えば６℃）だけ高い温
度（１０６℃）以上に達した場合には、エンジン１の負
荷状態に拘らず、ダイヤフラム装置１０の圧力室１２ｂ
に強制的に大気圧を導入するよう三方ソレノイド弁１４
を作動制御する機能を併有していて、冷却水温度が高い
温度（１０６℃）以上に達すれば、強制的に開閉弁９を
開作動させて、第２分岐冷却水通路３ｂからもラジェー
タ２に冷却水を流通させて、その分、冷却水流量を増量
し、エンジン冷却性能の向上を図るようにした制御手段
１９を構成している。

加えて、上記第１分岐冷却水通路３ａと、第２分岐冷却
水通路３ｂとにおいて、前者の絞り部分の長さｄｌと、
後者の絞り部分の長さｄｌとは、第２図に示す如く、ｄ
　、　＜ｄ　２の関係に設定されていて、開閉弁９の閉
じたエンジン低負荷時には、冷却水温度が上記高温設定
側のサーモスタット弁５の開弁温度ＴＨ（１００℃）を
越えた場合にも、上記開閉弁９の強制的な開作動温度（
１０６℃）未満の状態では、開閉弁９の閉作動に伴い、
上記通路面積の狭い第１分岐冷却水通路３ａでもって、
ラジェータ２への冷却水流量を少量に制限して、冷却水
温度を可及的に高温に保持し、燃費の低減効果を向上さ
せるようにしている。

また、第１図において、２０はエンジン１内の一部の冷
却水をウォータポンプ４上流側に戻すヒータ通路であっ
て、該ヒータ通路２０の途中には、車室内を暖房空調す
るヒータ２１と、該ヒータ２１の下流側でヒータ通路２
０を開閉制御する２個の開閉弁２２．２３が介設されて
いる。該一方の開閉弁２２は、ヒータ２１の０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御用であり、他方の開閉弁２３は、上記開閉弁９の
開時に閉作動して、冷却水の全量をラジェータ２に循環
させて、エンジン冷却性の向上を図るものである。

したがって、上記実施例においては、エンジン１の低負
荷時において、冷却水の温度が高温側の設定温度Ｔ＋（
１００℃）以下の場合には、低温設定側のサーモスタッ
ト弁６がその開弁温度ＴＬ（８２℃）を越える冷却水温
度の状態では開状態にあるものの、開閉弁９が閉作動し
ていて、第２分岐冷却水通路３ｂは閉じられている。ま
た、高温設定側のサーモスタット弁５は閉状態にあって
、エンジン出口側の冷却水通路３×を閉じられていると
共に、バイパス通路７は開かれる。このことにより、エ
ンジン１からの冷却水は、全て、このバイパス通路７を
流れてエンジン１に戻り、その結果、その冷却水温度が
上昇して、上記高温側の設定温度ＴＨ（１００℃）に至
るので、冷却損失が軽減されて、燃費の向上が図られる
。

一方、エンジン１の高負荷時には、開閉弁９が＝　１７
− 開作動する。このことにより、エンジン１とラジェータ
２との間の冷却水の流通が低温設定側のサーモスタット
弁６で開始される。この場合、低温側の設定温度ＴＬ（
８２℃）以下のときには、この低温設定側のサーモスタ
ット弁６は閉状態にあるものの、この開弁温度Ｔｃ（８
２℃）が従来と同様の値であるので、シリンダヘッドの
壁温の急上昇を招く恐れは少ない。また、冷却水温度が
低温側の設定温度ＴＬ（８２℃）を越えるときには、高
温側の設定温度Ｔ）−１（１００℃）以下のときでもシ
リンダヘッドの壁温の急上昇を招く懸念が強くなるもの
の、このときには、低温設定側のサーモスタット弁６が
開作動して、冷却水が第２分岐冷却水通路３ｂを経てラ
ジェータ２に流通して、良好に冷却されるので、シリン
ダヘッドの壁温の急上昇が有効に防止されて、エンジン
１の耐久性が良好に確保される。

また、エンジン１の低負荷時には、開閉弁９は閉状態に
あるものの、その構成が往復開閉式であるが故に、冷却
水の圧力変動等に起因して一時的一　　１８　− に開作動するが、その上流側の第２分岐冷却水通路３ｂ
には、低温設定側のサーモスタット弁６が配置されてい
るので、これが閉状態にある冷却水温度の低温時（低温
側の設定温度ＴＬ（８２℃）以下の時）では、この低温
設定側のサーモスタット弁６の良好なシール性により一
上記開閉弁９のシール性が補償される。

加えて、高温設定側のサーモスタット弁５は第１分岐冷
却水通路３ａに設けられ、低温設定側のサーモスタット
弁６は開閉弁９と共に上記第１分岐冷却水通路３ａとは
並列関係にある第２分岐冷却水通路３ｂに設けられてい
るので、上記開閉弁９の閉じるエンジン低負荷時には、
冷却水は、その温度が高温側の設定温度ＴＨ（１００℃
）を越える高温度の状態では、開状態にある高温設定側
のサーモスタット弁５のみを経て第１分岐冷却水通路３
ａからラジェータ２に流通することになり、上記低温設
定側のサーモスタット弁６を経ないで流通する分だけ、
冷却水の流通抵抗を低減することができ、エンジン冷却
性能の向上を図ることかできる。

しかも、冷却水温度が高温側の設定温度ＴＨ（１００℃
）よりも高い温度（１０６℃）以上に達した場合には、
エンジン１の負荷状態に拘らず、開閉弁９が制御手段１
９により強制的に開制御されて、第１分岐冷却水通路３
ａと共に第２分岐冷却水通路３ｂが開かれるので、ラジ
ェータ２への冷却水流量が増量して、エンジン冷却性能
がより一層向上することになる。

尚、上記実施例では、開閉弁９のアクチュエータをダイ
ヤフラム装置１０で構成して機械的に開閉作動させたが
、その他、電気的に開閉作動させてもよいのは勿論であ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの冷却装置によ
れば、並列に配置した分岐冷却水通路の１つに、開弁温
度を高く設定した高温設定側のサーモスタット弁を設け
ると共に、他の分岐冷却水通路に、エンジン高負荷時に
開く制御弁と、上記サーモスタット弁よりも開弁温度を
低く設定した低温設定側のサーモスタット弁とを設けた
ので、エンジンの高負荷運転時でのシリンダブロックの
壁温の急上昇を制御弁の開作動に基づくラジェータへの
冷却水の流通により有効に防止して、エンジン耐久性を
良好に確保しつつ、上記制御弁のシール性を低温設定側
のサーモスタット弁でもって補償しながら、エンジン冷
却水の温度を高温設定側のサーモスタット弁により可及
的に高く維持して冷却損失を低減でき、燃費の向上を図
ることができる。しかも、エンジン低負荷時で且つ冷却
水温度が上記高温側の設定温度を越えるときには、エン
ジン冷却水を高温設定側のサーモスタット弁のみを経て
ラジェータに流通させて、低温側のサーモスタット弁を
経ない分、冷却水の流通抵抗を低減でき、エンジン冷却
性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図は第１図の要部を示す具体的構成図である。 １・・・エンジン、２・・・ラジェータ、３・・・冷却
水通路、３ａ・・・第１分岐冷却水通路、３ｂ・・・第
２分岐冷却水通路、５・・・高温設定側のサーモスタッ
ト弁、６・・・高温設定側のサーモスタット弁、９・・
・開閉弁、１０・・・ダイヤフラム装置、１４・・・三
方ソレノイド弁、１６・・・ＥＣＵ、１９・・・制御手
段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンとラジエータとの間の冷却水通路に設け
   られた開弁温度の異なる複数のサーモスタット弁と、エ
   ンジン低負荷時には上記開弁温度の高い高温設定側のサ
   ーモスタット弁によりラジエータへの冷却水循環を開始
   させる一方、エンジン高負荷時には開弁温度の低い低温
   設定側のサーモスタット弁によりラジエータへの冷却水
   循環を開始させる制御弁とを備えたエンジンの冷却装置
   であって、上記冷却水通路の途中には、上記サーモスタ
   ット弁と同数の分岐冷却水通路が並列に設けられ、該各
   分岐冷却水通路に上記複数のサーモスタット弁が各々設
   けられているとともに、上記低温設定側のサーモスタッ
   ト弁を設けた分岐冷却水通路に上記制御弁が設けられて
   いることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. （２）制御弁は、冷却水温度が高温設定側のサーモスタ
   ット弁の開弁温度よりも所定値だけ高い温度に達したと
   き、該制御弁を強制的に開作動させる制御手段を備えて
   いるエンジンの冷却装置。