JPH0343372Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ウオータポンプによつてエンジン側
の冷却水をラジエータ側に還流させるようにした
エンジンの冷却構造に関するものである。

（従来技術） 本考案の属する技術分野における従来技術とし
てはたとえば実開昭55−67314号公報に記載され
た冷却構造がある。

ところが、このような従来の冷却構造において
は、ウオータポンプのインパラ等がキヤビテーシ
ヨンにより壊食され、その耐久性が阻害されると
いう問題があつた。即ち、ウオータポンプのサク
シヨン側において冷却水から分離した気泡は、サ
クシヨン側から吐出側に移動するに従つて（換言
すれば、水圧が高くなるに従つて）次第に崩壊す
るが、この際、特に通路壁面（ウオータポンプの
インペラ表面等）に近い部分に発生した気泡は、
壁面に遠い側の面から次第につぶれ始め、ドーナ
ツ状となり、壁面に向かう小さな水ジエツトいわ
ゆるマイクロジエツトが発生する。このマイクロ
ジエツトは、音速のほぼ２倍の流速をもつなど非
常に大きなエネルギーを有しており、この気泡の
崩壊時の崩壊エネルギー及び衝撃波によつてイン
ペラ表面等が壊食されるものである。

（考案の目的） 本考案は上記従来技術の項で指摘した問題点を
解決又は改善しようとしてなされたもので、エン
ジンに対する冷却効果を損ねることなくウオータ
ポンプのキヤビテーシヨンによる壊食を可及的に
抑制することを目的とするものである。

（目的を達成するための手段） 本考案は上記の目的を達成するための手段とし
て、エンジンからの冷却水をウオータポンプによ
つてラジエータに送給した後、再び上記エンジン
側に還流させるようにしたエンジンにおいて、上
記ウオータポンプのサクシヨン側に空気導入口を
開口させるとともに、該空気を回収するための空
気回収室をウオータポンプ下流のラジエータに設
けたことを特徴とするものである。

（作用） 本考案では、ウオータポンプのサクシヨン側に
空気を導入することによつてキヤビテーシヨン気
泡中の空気含有量が増えて気泡崩壊時の衝撃が和
らげられ且つ衝撃波が減衰せしめられるという作
用が得られる一方、ウオータポンプの駆動抵抗も
低減できる。

また、ウオータポンプ下流のラジエータに空気
回収室を設けることによつて空気導入口から導入
される空気が該空気回収室において確実に収集さ
れエンジン側への空気の混入がなくなることから
該エンジンに対する冷却効果が長期に亘つて良好
に維持される。

さらに、空気回収室をラジエータに設けている
ことから、該空気回収室とラジエータとを一体化
して冷却系の簡略化をより一層促進することが可
能とならしめられる。

（実施例） 以下、第１図及び第２図を参照して本考案の好
適な実施例を説明する。

第１図には本考案実施例に係る冷却構造を有す
る自動車用エンジン１が示されている。このエン
ジン１は、シリンダ５，５…の周囲にシリンダ側
ウオータジヤケツト６を形成したシリンダブロツ
ク２と、燃焼室４の周囲にヘツド側ウオータジヤ
ケツト７を形成したシリンダヘツド３とを有して
いる。このエンジン１の前面には冷却フアン８と
後述するウオータポンプ９が取り付けられ、さら
に、該冷却フアン８の前方にはラジエータ４１が
配置されている。このシリンダ側ウオータジヤケ
ツト３とヘツド側ウオータジヤケツト７の内、シ
リンダ側ウオータジヤケツト６は下流側冷却水通
路１４を介してラジエータ４１の下部４１ｂに、
またヘツド側ウオータジヤケツト７は上流側冷却
水通路１３を介してラジエータ４１の上部４１ａ
にそれぞれ接続されている。

ウオータポンプ９は、ポンプケーシング１１内
にインペラ１０を収容して構成されている。この
ウオータポンプ９は、そのサクシヨン側通路１５
を前記シリンダヘツド３の前端面３ａ上に開口す
る前記ヘツド側ウオータジヤケツト７に連通せし
めた状態で取付けられている。さらに、このウオ
ータポンプ９の吐出側通路１６は、後述するサー
モスタツト１８を介して前記上流側冷却水通路１
３に接続されている。

サーモスタツト１８は、一端側に熱膨縮するサ
ーモワツクス２０を、他端側にスプリング２１を
それぞれ取付けた弁体１９をケーシング２２内に
摺動自在に取付けて構成されており、冷却水温度
に応じてサーモワツクス２０が膨張あるいは収縮
することによつて前記吐出側通路１６を前記上流
側冷却水通路１３と前記下流側冷却水通路１４と
に選択的に接続する如く作用する。即ち、この弁
体１９は、冷却水の温度が低いエンジン冷間時に
は、スプリング２１のバネ力により収縮状態にあ
るサーモワツクス２０側に移動せしめられて吐出
側通路１６をバイパス通路１７のみに連通させる
冷間時位置に位置決めされるが、冷却水の温度上
昇につれてサーモワツクス２０が次第に膨張する
と該弁体１９は吐出側通路１６とバイパス通路１
７相互間の連通面積を減じ吐出側通路１６と上流
側冷却水通路１３相互間の連通面積を増大させる
方向に連続的に移動し、冷却水の温度が設定温度
（例えば90℃）に達した時点（エンジン温間時）
においては、吐出側通路１６を上流側冷却水通路
１３のみに連通させる温間時位置に位置決めされ
るようになつている。このようにラジエータ４１
側へ還流される冷却水の量を該冷却水の温度上昇
に伴つて比例的に変化させるようにすると、エン
ジン温度に応じた暖機特性と冷却特性を得ること
が可能となる。

第１図のエンジンには上記構成に加えて、ウオ
ータポンプ９に空気を供給するためのインジエク
シヨンパイプ３２と該インジエクシヨンパイプ３
２から供給された空気を回収するための空気回収
室４５と該空気回収室４５からインジエクシヨン
パイプ３２への空気流通を制御するインジエクシ
ヨン制御バルブ２４が設けられている。

インジエクシヨンパイプ３２の一端３２ａに形
成した空気導入口３３はウオータポンプ９のサク
シヨン側通路１５に開口せしめられている。

空気回収室４５はラジエータ４１の上部４１ａ
に形成されている。そして、この空気回収室４５
には、空気通路４６を介してインジエクシヨン制
御バルブ２４が接続されている。このように、空
気回収室４５をラジエータ４１に直接形成してこ
れらを一体化した場合には、例えば該空気回収室
４５をラジエータ４１と別体形成した場合に比し
て、冷却系の構成の簡略化が図れる。

インジエクシヨン制御バルブ２４は、スプリン
グ２７のバネ力によつて空気通路４６の一端に形
成した第１の弁座３０を常時閉塞する如く付勢さ
れた弁体２６を有する自動弁２５と、インジエク
シヨンパイプ３２の他端３２ｂ側に形成した第２
の弁座３１を開閉するソレノイドバルブ２９とで
構成されており、自動弁２５とソレノイドバルブ
２９がともに開弁した場合においてのみ前記空気
通路４６とインジエクシヨンパイプ３２とが相互
に連通し、前記空気回収室４５から前記ウオータ
ポンプ９のサクシヨン側通路１５側に該ウオータ
ポンプ９のサクシヨン負圧によつて空気が導入さ
れるようになつている。

尚、本考案者らの実験によればウオータポンプ
９のサクシヨン負圧によつて発生するインジエク
シヨンパイプ３２内の気圧が−0.5気圧以上であ
る場合にはサクシヨン側の水圧が飽和蒸気圧以上
に保持されキヤビテーシヨンの発生はほとんどみ
られなかつたため、この実施例においては、弁体
２６の背圧が−0.5気圧以下である場合において
のみ自動弁２５が開弁するようにスプリング２７
のバネ力を設定している。即ち、ウオータポンプ
９の運転によつてキヤビテーシヨンが発生するお
それのある場合においてのみ該ウオータポンプ９
のサクシヨン側通路１５側へ空気を噴射するよう
にしている。

一方、ソレノイドバルブ２９は、後述する如く
前記空気回収室４５部分に設けた液面センサ３６
から出力される冷却水の液面位信号と、前記下流
側冷却水通路１４に設けた水温センサ３７から出
力される冷却水の温度信号とに応じて制御器３５
により開閉制御される。

尚、この実施例においては、冷却水の液面位Ｈ
が設定液面位H₀を中心として上方にH₁（冷却水
量200c.c.に相当する液面増加量）、下方にH₂（冷却
水量200c.c.に相当する液面低下量）の範囲内にあ
り、且つ冷却水温Ｔが設定温度T₀（90℃）以上で
ある場合においてのみソレノイドバルブ２９を開
弁するようにしている（その理由については後述
する）。

続いて、この冷却水系統の作動を第１図と第２
図に示すフローチヤートを参照して説明すると、
エンジン１が始動するとウオータポンプ９のイン
ペラ１０が回転してヘツド側ウオータジヤケツト
７内の冷却水が該冷却水の温度に応じて上流側冷
却水通路１３を介してラジエータ４１側へあるい
はバイパス通路１７を介して下流側冷却水通路１
４側へ圧送される。即ち、エンジン冷間時には、
サーモスタツト１８の弁体１９が冷間時位置に位
置決めされており、ウオータポンプ９によりヘツ
ド側ウオータジヤケツト７から送られる冷却水
は、その全量がバイパス通路１７を介して下流側
冷却水通路１４側に直接送られ、シリンダ側ウオ
ータジヤケツト６内を循環したのちヘツド側ウオ
ータジヤケツト７側に還流し（冷間時サイクル）、
エンジン１の暖機を促進せしめる。一方、冷却水
の水温が上昇すると、該水温の上昇につれてラジ
エータ４１側へ流れる冷却水量が増加し、水温が
設定温度（90℃）に達した時点においてはその全
量がラジエータ４１側に還流せしめられ（温間時
サイクル）、エンジン１に対する冷却効果が高め
られる。

ウオータポンプ９が回転すると該ウオータポン
プ９のサクシヨン側の圧力が低下してキヤビテー
シヨンが発生するおそれがある。このため、この
実施例においては、制御器３５によりソレノイド
バルブ２９を適宜に開閉制御してウオータポンプ
９のサクシヨン側に空気を供給してキヤビテーシ
ヨンによるインペラ１０の壊食を抑制するように
している。即ち、制御器３５においては第２図に
示す如く先ず、現在の冷却水の状態即ち、液面位
（Ｈ）信号と水温（Ｔ）信号とを液面センサ３６
と水温センサ３７から読み込む（ステツプS₁）。
次に、冷却水の液面位Ｈが設定液面位H₀を中心
とする許容範囲内にあるかどうかを判定し（ステ
ツプS₂，S₃）、その結果、液面位Ｈが許容範囲内
にないときにはソレノイドバルブ２９の閉弁信号
を出力しソレノイドバルブ２９を閉じる（ステツ
プS₆）。即ち、液面位Ｈが許容液面位よりも高い
場合（Ｈ≧H₁）にはエンジン１のシリンダ側ウ
オータジヤケツト６、ヘツド側ウオータジヤケツ
ト７内を循環している冷却水中に多量の気泡が含
まれており、エンジンに対する冷却効果が低下し
ていると思われる。従つて、さらに空気導入口３
３から空気を吹き出すと冷却効果が一層低下する
おそれがあるため、この場合にはソレノイドバル
ブ２９を閉弁状態のまま保持して冷却効果が現在
以上に低下するのを防止する。また液面位Ｈが許
容液面位よりも低い場合（Ｈ≦H₂）には冷却水
の水量そのものが少なく従つてエンジン１に対す
る冷却能力が低く、このため、この場合にも前記
液面位が許容液面位よりも高い場合と同様にソレ
ノイドバルブ２９を閉弁状態のまま保持して冷却
効果の低下を防止する。

一方、液面位Ｈが許容範囲内にある場合（H₂
＜Ｈ＜H₁）には、上記の如き空気の吹き込みに
よる冷却効果の低下とうい問題はほとんどないも
のと判断し、この場合には引き続いて冷却水の温
度Ｔからソレノイドバルブ２９を開弁すべきかど
うか判断する（ステツプS₄）。即ち、冷却水温Ｔ
が設定水温T₀（90℃）以下である場合には、バイ
パス通路１７がいくらか開口しており、従つてこ
の状態においてウオータポンプ９のサクシヨン側
に空気が吹き込まれると該空気が気泡となつて下
流側冷却水通路１４からエンジン１のシリンダ側
ウオータジヤケツト６あるいはヘツド側ウオータ
ジヤケツト７内に送り込まれてエンジン１に対す
る冷却効果が阻害されるおそれがあるため、この
場合には冷却水の液面位Ｈが許容範囲内にあつて
もソレノイドバルブ２９を閉弁状態のまま保持す
る。

一方、冷却水温Ｔが設定温度T₀（90℃）以上で
ある場合には、バイパス通路１７が完全に閉じら
ているため、上記の如き空気がエンジン１のシリ
ンダ側ウオータジヤケツト６あるいはヘツド側ウ
オータジヤケツト７内に流入するというおそれが
なく従つてこの場合にはソレノイドバルブ２９を
開いて空気導入口３３からウオータポンプ９のサ
クシヨン側通路１５に空気を吹き出させる。この
ように、ウオータポンプ９のサクシヨン側通路１
５に空気導入口３３から空気が吹き出されると、
該サクシヨン側通路１５において発生しているキ
ヤビテーシヨン気泡中の空気含有量が増加し、該
気泡の崩壊時における衝撃が和らげられるととも
に、気泡崩壊に伴う衝撃波が減衰せしめられ、こ
れによりウオータポンプ９のインペラ１０の表面
等に発生するキヤビテーシヨン壊食が可及的に防
止されることになる。

尚、空気導入口３３からウオータポンプ９のサ
クシヨン側通路１５に吹き出された空気は、ラジ
エータ４１の上部４１ａに設けた空気回収室４５
において冷却水から分離回収される。このため、
空気導入口３３からの吹き出し空気が冷却水に混
入してエンジン１のシリンダ側ウオータジヤケツ
ト６あるいはヘツド側ウオータジヤケツト７内に
混入するのが未然に防止される。従つて、エンジ
ン１に対する冷却効果が長期に亘つて良好に維持
されることになる。

尚、上記の如く冷却水の温度Ｔ及び液面位Ｈの
条件が満たされ制御器３５からの開弁信号により
ソレノイドバルブ２９が開弁されても、前述の如
くウオータポンプ９のサクシヨン側の圧力がキヤ
ビテーシヨンの発生のおそれのある圧力（飽和蒸
気圧）以上である場合には、自動弁２５が閉弁状
態のまま保持されるため空気導入口３３からの空
気吹き出しは行なわれない。

（考案の効果） 本考案のエンジンの冷却構造は上記の説明から
明らかなように、 (1) ウオータポンプのサクシヨン側に空気導入口
から空気を供給することによつてキヤビテーシ
ヨン気泡の崩壊時の衝撃を和らげ且つ衝撃波を
減衰させるようにしているため、キヤビテーシ
ヨン気泡の崩壊時のマイクロジエツトによつて
発生する壊食が可及的に抑制され、ウオータポ
ンプの耐久性が向上するとともに、ウオータポ
ンプの駆動抵抗が低減できる、 (2) 空気導入口からウオータポンプのサクシヨン
側に吹き出された空気をラジエータに設けた空
気回収室によつてエンジン側への流入前に冷却
水から分離回収するようにしているため、該空
気がエンジン側に循環する冷却水中に混入する
ことが確実に防止され、ウオータポンプのサク
シヨン側に空気を吹き出すようにした構成であ
るにもかかわらずエンジンの冷却効果を長期に
亘つて良好に維持し得る、 (3) 空気回収室がラジエータに設けられているこ
とから、これらの一体化が容易であり、その結
果、例えば空気回収室をラジエータとは別体に
形成した場合に比して、冷却系の構造の簡略化
が図れる、 等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る冷却構造を有す
るエンジンの要部縦断面図、第２図は第１図に示
した制御器のフローチヤートである。 １……エンジン、２……シリンダブロツク、３
……シリンダヘツド、４……燃焼室、５……シリ
ンダ、６……シリンダ側ウオータジヤケツト、７
……ヘツド側ウオータジヤケツト、８……冷却フ
アン、９……ウオータポンプ、１０……インペ
ラ、１１……ポンプケーシング、１３，１４……
冷却水通路、１５……サクシヨン側通路、１６…
…吐出側通路、１７……バイパス通路、１８……
サーモスタツト、１９……弁体、２０……サーモ
ワツクス、２４……インジエクシヨン制御バル
ブ、２５……自動弁、２９……ソレノイドバル
ブ、３２……インジエクシヨンパイプ、３３……
空気導入口、３５……制御器、３６……液面セン
サ、３７……水温センサ、４１……ラジエータ、
４５……空気回収室、４６……空気通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンからの冷却水をウオータポンプによつ
   てラジエータに送給した後、再び上記エンジン側
   に還流させるようにしたエンジンにおいて、上記
   ウオータポンプのサクシヨン側に空気導入口を開
   口させるとともに、該空気を回収するための空気
   回収室をウオータポンプ下流のラジエータに設け
   たことを特徴とするエンジンの冷却構造。