(57)【要約】【課題】軸シール部等から冷却液通路内への空気の吸引を生じさせない、簡易な構造のエンジンの冷却装置を提供すること。【解決手段】冷却液経路に加圧キャップを組み付け、冷却液経路内部を所定圧力に加圧する。加圧キャップは正圧弁とシール部材を具え、正圧弁とシール部材とで区画された空間に冷却液収納容器が連結してある。そしてこの冷却液収納容器に加圧手段を接続し、加圧キャップを通して冷却液経路内の冷却液圧力を高めた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液通路を内部に具えたエンジンと、
前記冷却液通路に連通し、冷却液の熱放出を行なうラジエータと、
前記冷却液経路に組み付けられ、該冷却液通路内部を所定圧力値に保持する加圧キャップと、
前記加圧キャップを介して冷却液経路に連通し、前記冷却液を収納する冷却液収納容器と、を具えたエンジンの冷却液装置において、
加圧手段を前記冷却液収納容器に接続し、該冷却液収納容器内部を大気圧より高い圧力に設定したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記エンジンに装着されたターボ過給器であることを特徴とした請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記加圧手段は、空気圧縮機に接続し、圧縮空気を内部に貯留した蓄圧タンクであることを特徴とした請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記加圧手段と前記冷却液収納容器の間に一方向弁を設け、前記加圧手段から前記冷却液収納容器に向けてのみ加圧空気が流通されることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却液内への空気の吸い込みを防止した、車両のエンジン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷式エンジンは、ラジエータを具え、エンジンの作動で加熱された冷却液をラジエータで熱放出させている。冷却液は、エンジンの冷却液通路とラジエータ内部とを連結した冷却液経路内に循環可能に収納されている。冷却液経路には、加圧キャップが組み付けられ、またリザーバタンクが接続されている。
【０００３】
加圧キャップは、正圧弁と、負圧弁とを具えている。正圧弁は、バネ部材により付勢され冷却液経路内を大気圧より高い圧力に保持するとともに、冷却液経路内の圧力が所定圧以上に上昇すると開き、膨張した冷却液をリザーバタンクに送り出して冷却液通路内の圧力を調整している。負圧弁は、冷却液経路内の圧力が所定圧以下に低下すると開き、リザーバータンクから冷却液を冷却液経路に流入させる。
【０００４】
またエンジンは、ウォータポンプを備えている。ウォータポンプは、クランク軸に駆動ベルトを介して連結してあり、エンジンの駆動力で駆動されると冷却液を冷却液経路内で圧送する。これにより冷却液が、エンジンからラジエータ、そしてラジエータからエンジンへと循環する。
【０００５】
また、サージタンクを冷却液経路に用いたサージタンク方式のエンジン冷却システムが知られている。サージタンクは、冷却液内に生じた気泡を冷却液から分離し、気泡を除去して冷却液を冷却液経路に戻している。またサージタンク内は、冷却液経路内の圧力と同等の圧力が保持されている。
【０００６】
更に、特許文献１には、エンジンとラジエータの間に密閉式リザーバタンクを備えたエンジン冷却システムの発明が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−１００６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウォータポンプが駆動すると、ウォータポンプの冷却液を圧送する側の圧力が増大される一方、冷却液を吸引する側の圧力は低下する。例えば、エンジンが始動した直後など冷却液温度が低く冷却液圧力が低いときに、エンジン回転を上昇させると、冷却液を吸引する側の圧力が大きく低下して負圧になり、ウォータポンプの駆動軸を封止しているシール部から空気を冷却液通路内に吸引してしまうことがあった。
【０００８】
このようにして空気が冷却液通路内に吸引されると、吸引した空気に相当する量の冷却液がリザーバタンクから流出し、冷却液不足を起こし、エンジンをオーバーヒートさせることがある。また、冷却液経路内に溜まった気泡は、冷却能力を低下させたり、金属酸化の原因となることがある。
【０００９】
一方、サージタンクを用いた冷却方式では、冷却構造が大型で、複雑になるという問題があった。また特許文献１に記載の発明では、電磁制御バルブを用いるなど、電気的な制御を必要とし、構成が複雑となり、コストが増加するという問題があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決し、簡易な構造で、軸シール部等から冷却液通路内への空気の吸引を生じさせない、エンジンの冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するため、エンジンの冷却装置を次のように構成した。
【００１２】
エンジンは内部に冷却液通路を具え、エンジンの冷却液通路とラジエータ内部が連結し、連続した冷却液経路を構成している。冷却液経路にウォータポンプを設け、エンジンで駆動して冷却液を冷却液経路で循環させる。
【００１３】
冷却液経路に加圧キャップを組み付け、冷却液経路内部を所定圧力に保持する。加圧キャップは正圧弁とシール部材を具え、正圧弁とシール部材とで区画された空間に冷却液収納容器を連結させる。そしてこの冷却液収納容器に加圧手段を接続し、加圧キャップを通して冷却液経路内の冷却液圧力を高めることとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかるエンジンの冷却装置は、次の効果を有している。  
加圧キャップを介して、冷却液収納容器により冷却液経路内の冷却液が加圧される。これにより、仮にウォータポンプの回転が上昇してウォータポンプの吸引側が減圧しても、かかる箇所の圧力が大気圧以下の負圧になることが防止できる。したがって、負圧によって冷却液経路内に空気を吸引することを抑制できる。
【００１５】
冷却液収納容器は、冷却液収納容器にターボ過給器のブースト圧を供給することにより、容易に加圧できる。また冷却装置は、従来のリザーバタンク方式の配管等を応用できるので、構成が簡易となる。冷却液収納容器に所定量の冷却液を収納し、従来と同様冷却液収納容器から冷却液経路に冷却液を補充させたり、また冷却液経路から冷却液を収納させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明にかかるエンジンの冷却装置の一実施形態について、図を参照して説明する。  
図１に、エンジン１０を示す。エンジン１０は、水冷で、排気管１２にターボ過給器１４を具えた過給式内燃機関である。エンジン１０の内部には、エンジン冷却用の冷却液通路１６が形成されている。以下、エンジン１０の冷却装置について、エンジン１０が車両に搭載されているときの車両の前方を前方とし、それを基準に前後左右を定め、重力の方向を下方、その逆を上方として説明する。尚、エンジン１０は縦置きエンジンであるが、本発明はそれに限るものではない。
【００１７】
エンジン１０の前方には、ラジエータ１８が設けられている。エンジン１０の冷却液通路１６とラジエータ１８とは上下それぞれに設けられた連結パイプ２０を介して連結されている。これによりエンジン１０の冷却液通路１６とラジエータ１８の内部通路とが連通され、連続した冷却液経路２２が形成される。
【００１８】
エンジン１０の上部には、加圧キャップ取付部２４が設けられている。加圧キャップ取付部２４には、後述する加圧キャップ２６が組み付けられている。またエンジン１０には、ウォータポンプ２８が設けられている。ウォータポンプ２８は、エンジン１０のクランク軸３０と駆動ベルト３２で連結されている。ウォータポンプ２８は、クランク軸３０を介してエンジン１０の回転で駆動されると、冷却液を圧送し、冷却液経路２２内を循環させる。すなわち、冷却液を冷却液通路１６内を通して加圧キャップ取付部２４から送り出し、ラジエータ１８の内部を通してエンジン１０に戻し、再び冷却液通路１６内を通して加圧キャップ取付部２４から送り出す。
【００１９】
ターボ過給器１４は、排気管１２から排出される排気の圧力を利用してタービンを回転させ、吸気側のタービンにより加圧した吸入空気を、吸気管３４を通してエンジン１０の吸気側に供給している。
【００２０】
加圧キャップ取付部２４を、図２に示す。加圧キャップ２６は、図２に示すように正圧弁４０、負圧弁４２、シール部材４４を具えており、従来の加圧キャップと同様の構造を有している。加圧キャップ２６を、加圧キャップ取付部２４に組み付けると、正圧弁４０が、加圧キャップ取付部２４の内部に設けられた第１当接縁部４６にバネ部材４８により所定の圧力で当接する。また、シール部材４４が第２当接縁部５０に加圧キャップ２６を加圧キャップ取付部２４に組み付けた組み付け力で密着する。また負圧弁４２は、バネ部材（図示せず。）により、正圧弁４０の下面に密着するように付勢され、第１当接縁部４６の内部が所定の負圧になると適宜開口する。
【００２１】
加圧キャップ取付部２４の側面には、取付口５２が設けられている。取付口５２は、第１当接縁部４６と第２当接縁部５０の間、すなわち正圧弁４０とシール部材４４で区画された正圧弁上部空間５４に連通している。取付口５２には連結パイプ６０が取り付けてあり、連結パイプ６０は冷却液収納容器６２（図１参照。）の下部に連結している。尚、連結パイプ６０や、加圧キャップ２６および加圧キャップ取付部２４は、例えば従来のリザーバタンク方式のものを応用して構成できる。
【００２２】
冷却液収納容器６２は、内部が密閉可能な容器で、内面にダイアフラム６４が設けられている。ダイアフラム６４は、例えばゴム製で、伸縮自在であり、冷却液収納容器６２の上半部６６と下半部６８とを区画している。
【００２３】
ダイアフラム６４で区画された冷却液収納容器６２の下半部６８には、冷却液が充満している。冷却液収納容器６２の上壁７０には、加圧管７２の一端が連結している。加圧管７２の他端側は、加圧手段としてのターボ過給器１４から延びる吸気管３４に接続している。吸気管３４には、上述したようにターボ過給器１４で所定圧に加圧された吸入空気が流通している。
【００２４】
また加圧管７２には、一方向弁７４が設けられている。一方向弁７４は、吸気管３４からの加圧空気が冷却液収納容器６２側にのみ流通するように制御している。更に、圧力調整弁（図示せず。）を接続させ、吸気管３４から過大な圧力が冷却液収納容器６２に加えられないようにしてもよい。
【００２５】
次に、上記エンジンの冷却装置について、その作用、効果について説明する。
【００２６】
エンジン１０が作動しているときは、ウォータポンプ２８の作用により、冷却液がエンジン１０内の冷却液通路１６を通り、内部の熱を吸収し加圧キャップ取付部２４から流出する。加圧キャップ取付部２４から流出した冷却液は、連結パイプ２０を通りラジエータ１８内に流入し、冷却液が有する熱が放散される。そして、冷却された冷却液が連結パイプ２０を通り、エンジン１０に戻ってくる。尚、冷却液は車両内暖房用のヒータ部を通り、また暖機運転中はバイパス通路を通る点等は従来同様であるが、かかる構成についての説明は省略する。
【００２７】
またエンジン１０が作動すると排気圧によりターボ過給器１４が作動し、エアクリーナ（図示せず。）を通った吸入空気が加圧され、吸気管３４に供給される。同時に、ターボ過給器１４で加圧された吸入空気が、加圧管７２を通って冷却液収納容器６２に供給される。
【００２８】
冷却液収納容器６２に加圧空気が供給されると、ダイアフラム６４で区画された冷却液収納容器６２の上半部６６の内部圧力を上昇させる。するとダイアフラム６４が、冷却液収納容器６２の下半部６８に収納されている冷却液を所定の圧力で押圧する。
【００２９】
冷却液収納容器６２内で加圧された冷却液は、連結パイプ６０を介して加圧キャップ取付部２４内を加圧する。すなわち冷却液は、加圧キャップ取付部２４の取付口５２から、加圧キャップ取付部２４内の、正圧弁４０とシール部材４４で区画された正圧弁上部空間５４に導入される。この正圧弁上部空間５４は、負圧弁４２で、冷却液経路２２に導通しているので、冷却液収納容器６２側の圧力が冷却液経路２２の圧力の方より高い場合は、負圧弁４２が開かれ、冷却液経路２２の内部が冷却液収納容器６２側が有する圧力により加圧される。
【００３０】
例えば、エンジン１０が始動した直後など、冷却液温度が低く、冷却液が膨張していない状態であっても、ターボ過給器１４が駆動されると、吸入空気の圧力により冷却液収納容器６２を介して冷却液が加圧される。これにより、ウォータポンプ２８の吸引側の圧力も上昇し、ウォータポンプ２８が作動して吸引側の圧力が低下しても、負圧が発生しにくくなり、ウォータポンプ２８の軸受シール部等から空気を冷却液経路２２内に吸引することを防止できる。
【００３１】
ターボ過給器１４で加圧された吸入空気を用いているので、吸入空気はエアクリーナを通過して濾過されており、冷却液収納容器６２内への埃などの侵入が防止できる。またターボ過給器１４の加圧圧力は、エンジン１０の回転とほぼ同期して上下動するので、エンジン１０の回転が高まった場合に、冷却液の圧力を上昇でき、エンジン１０が高回転で回転している時に発生しやすいウォータポンプ２８での負圧をより発生させにくくできる。
【００３２】
次に、冷却装置の他の例について説明する。
【００３３】
この例は、加圧手段としてブレーキブースタなどに用いられている加圧空気を用いた例である。加圧空気は、図３に示すように圧縮装置８０で空気を圧縮し、その圧縮空気を蓄圧タンク８２内に貯留している。蓄圧タンク８２からの連結パイプ８４を冷却液収納容器６２に連結させる。その場合、蓄圧タンク８２内の圧力が高い場合には、減圧装置（図示せず。）等を介して冷却液収納容器６２に連結させることが好ましい。他の構成は、上記エンジン１０の構成と同様である。
【００３４】
このように構成しても、冷却液収納容器６２内の圧力を適宜上昇でき、冷却液収納容器６２を介して冷却液を加圧し、ウォータポンプ２８での負圧発生による冷却液内への空気の混入を防止できる。更に、加圧手段を、エンジン１０の駆動軸と機械式に連結された機械式過給機、いわゆるスーパーチャージャーとしてもよい。
【００３５】
尚、上記例では、加圧キャップ取付部２４をエンジン１０側に設け、かかる加圧キャップ取付部２４に加圧手段を連結させたが、本発明は、かかる構成に限るものではない。例えば、ラジエータ１８側に加圧キャップ取付部２４を設け、ラジエータ１８側に設けられた加圧キャップ取付部２４に加圧手段を連結させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかるエンジン冷却装置の一実施形態を示す図である。
【図２】加圧キャップ取付部を示す断面図である。
【図３】エンジン冷却装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…エンジン
１４…ターボ過給器
１６…冷却液通路
１８…ラジエータ
２２…冷却液経路
２４…加圧キャップ取付部
２６…加圧キャップ
２８…ウォータポンプ
３４…吸気管
５２…取付口
６０…連結パイプ
６２…冷却液収納容器
６４…ダイアフラム
７２…加圧管
７４…一方向弁
【図１】
2010151054.tif 000003
【図２】
2010151054.tif 000004
【図３】
2010151054.tif 000005