(57)【要約】【課題】ラジエータへの負荷を軽減しうる、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置を提供すること。【解決手段】本温度制御装置は、シリンダヘッドに接続される冷却水通路１０が内部に挿通された水冷式エキゾーストマニホールド１２に適用されるものであって、エキゾーストマニホールド１２との間で空間１４が区画されるように、空冷式水タンク１６が冷却水通路１０と連通可能に備えられている。【選択図】図１
2010265804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに接続される冷却水通路が内部に挿通された水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置であって、
前記エキゾーストマニホールドとの間で空間が区画されるように、前記冷却水通路と連通可能に備えられた空冷式水タンクを含むことを特徴とする、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置において、
前記冷却水通路の入口パイプおよび出口パイプは、それぞれ、前記エキゾーストマニホールドから露出した状態で前記シリンダヘッドに接続されており、
前記空冷式水タンクの一端部は、入口側連通路を介して前記入口パイプに連通接続されており、
前記空冷式水タンクの他端部は、出口側連通路を介して前記出口パイプに連通接続されており、
前記入口側連通路の途中部に設けられた第１のバルブと、
前記出口側連通路の途中部に設けられた第２のバルブと、
バルブを開放するべき温度条件が満たされたときに、前記第１および第２のバルブを開放するための制御手段とをさらに含むことを特徴とする、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水冷式エキゾーストマニホールドにおいて、
前記バルブを開放するべき温度条件として、排気ガス温度が第１の設定温度以上であることの第１の条件が含まれており、この第１の条件が満たされたときに、前記制御手段は、前記第１および第２のバルブを開放することを特徴とする、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置において、
前記バルブを開放するべき温度条件として、エキゾーストマニホールド表面温度が第２の設定温度以上であることの第２の条件がさらに含まれており、この第２の条件が満たされたときにも、前記制御手段は、前記第１および第２のバルブを開放することを特徴とする、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置において、
前記バルブを開放するべき温度条件として、冷却水温度が第３の設定温度以上であることの第３の条件がさらに含まれており、この第３の条件が満たされたときにも、前記制御手段は、前記第１および第２のバルブを開放することを特徴とする、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１項に記載の水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置において、
前記空冷式水タンクは、配管を介してラジエータに接続されており、
前記配管の途中部に設けられた第３のバルブをさらに含み、
ラジエータ内水温が第３の設定温度以上となったときに、前記制御手段は、前記第２のバルブを閉塞するとともに前記第１および第３のバルブを開放することを特徴とする、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置。
【請求項７】
シリンダヘッドに接続される入口パイプおよび出口パイプが外部に露出した状態で冷却水通路が内部に挿通された水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置であって、
前記冷却水通路の入口パイプおよび出口パイプに入口側連通路および出口側連通路を介して連通接続されるとともに、配管を介してラジエータに接続された空冷式水タンクと、
前記入口側連通路の途中部に設けられた第１のバルブと、
前記配管の途中部に設けられた第２のバルブと、
ラジエータ内水温が設定温度以上であるときに、前記第１および第２のバルブを開放するための制御手段とを含むことを特徴とする、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドに接続される冷却水通路が内部に挿通された水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１においては、エキゾーストマニホールド上部に清水タンク（冷却水タンク）が設けられる旨が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２においては、エキゾーストマニホールドカバーの一部に冷却水膨張タンクを設ける旨が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３においては、エキゾーストマニホールド上部に２段のウォータジャケットを設ける旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２７７９２８号公報
【特許文献２】特開平８−４９５３６号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、水冷式エキゾーストマニホールドにおいては、エンジンに有する冷却水通路（シリンダヘッド、シリンダブロック、ウォータジャケット）から冷却水をエキゾーストマニホールド内へ回し、排気ガスを冷却するようにしている。
【０００７】
このような構成の水冷式エキゾーストマニホールドにおいては、通常以上に冷却水に熱が入り、今までのラジエータでは冷却が不十分となり、ラジエータのサイズをアップさせる必要が生じている。その結果、車両サイズの大型化、車室サイズの小型化およびコストアップにつながっている。これは、排気ガスの熱を冷却水に吸収させるようにしているためである。
【０００８】
言い換えると、上記の水冷式エキゾーストマニホールドでは、排気ガス温度の低減が可能であるが、シリンダヘッド内の冷却水通路のみの場合と比べて、冷却水への入熱量が増大し、これに伴ってラジエータへの負荷が増大している。そのため、ラジエータのサイズアップが必要になる場合がある。
【０００９】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、ラジエータへの負荷を軽減しうる、水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明を第１の局面から観た水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置は、シリンダヘッドに接続される冷却水通路が内部に挿通された水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置であって、前記エキゾーストマニホールドとの間で空間が区画されるように、前記冷却水通路と連通可能に備えられた空冷式水タンクを含む。
【００１１】
上記構成によれば、車両走行風を利用して、エキゾーストマニホールドを冷却することが可能となり、ラジエータの負荷を低減することができる。
【００１２】
上記水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置において、前記冷却水通路の入口パイプおよび出口パイプは、それぞれ、前記エキゾーストマニホールドから露出した状態で前記シリンダヘッドに接続されており、前記空冷式水タンクの一端部は、入口側連通路を介して前記入口パイプに連通接続されており、前記空冷式水タンクの他端部は、出口側連通路を介して前記出口パイプに連通接続されており、前記入口側連通路の途中部に設けられた第１のバルブと、前記出口側連通路の途中部に設けられた第２のバルブと、バルブを開放するべき温度条件が満たされたときに、前記第１および第２のバルブを開放するための制御手段とをさらに含む。
【００１３】
上記構成によれば、必要なときに、空冷式水タンクに蓄えた冷却水をエキゾーストマニホールドの冷却に使用することができる。
【００１４】
具体的には、前記バルブを開放するべき温度条件として、排気ガス温度が第１の設定温度以上であることの第１の条件が含まれており、この第１の条件が満たされたときに、前記制御手段は、前記第１および第２のバルブを開放する。
【００１５】
また、前記バルブを開放するべき温度条件として、エキゾーストマニホールド表面温度が第２の設定温度以上であることの第２の条件がさらに含まれており、この第２の条件が満たされたときにも、前記制御手段は、前記第１および第２のバルブを開放する。
【００１６】
さらに、前記バルブを開放するべき温度条件として、冷却水温度が第３の設定温度以上であることの第３の条件がさらに含まれており、この第３の条件が満たされたときにも、前記制御手段は、前記第１および第２のバルブを開放する。
【００１７】
また、上記水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置において、前記空冷式水タンクは、配管を介してラジエータに接続されており、前記配管の途中部に設けられた第３のバルブをさらに含み、ラジエータ内水温が第３の設定温度以上となったときに、前記制御手段は、前記第２のバルブを閉塞するとともに、前記第１および第３のバルブを開放する。
【００１８】
上記構成によれば、空冷された水をラジエータに戻すことができるので、ラジエータの負荷を下げ、ラジエータのサイズアップを回避できる。
【００１９】
本発明を第２の局面から観た水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置は、シリンダヘッドに接続される入口パイプおよび出口パイプが外部に露出した状態で冷却水通路が内部に挿通された水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置であって、前記冷却水通路の入口パイプおよび出口パイプに入口側連通路および出口側連通路を介して接続されるとともに、配管を介してラジエータに接続された空冷式水タンクと、前記入口側連通路の途中部に設けられた第１のバルブと、前記配管の途中部に設けられた第２のバルブと、ラジエータ内水温が設定温度以上であるときに、前記第１および第２のバルブを開放するための制御手段とを含む。
【００２０】
上記構成によれば、空冷された水をラジエータに戻すことで、ラジエータの負荷を下げ、ラジエータのサイズアップを避けることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ラジエータへの負荷を軽減できる水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置の構成を示す図である。
【図２】水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置の構成を示す図である。
【図４】水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置の構成を示す図である。
【００２５】
図１を参照して、本実施の形態の温度制御装置は、シリンダヘッドに接続される冷却水通路１０が内部に挿通された水冷式エキゾーストマニホールド１２に適用されるものであって、エキゾーストマニホールド１２との間で空間１４が区画されるように、空冷式水タンク１６が冷却水通路１０と連通可能に備えられている。
【００２６】
エキゾーストマニホールド１２の集合部１８には、エキゾーストマニホールド１２内を流れる排気ガスの温度を検出するための第１の温度センサ２０が臨ませてある。また、エキゾーストマニホールド１２の集合部１８の表面には、エキゾーストマニホールド１２の表面温度を検出するための第２の温度センサ２２が設けられている。
【００２７】
冷却水通路１０の入口パイプ２４Ａおよび出口パイプ２４Ｂは、それぞれ、エキゾーストマニホールド１２から露出した状態で上記シリンダヘッドに接続されている。このエキゾーストマニホールド１２内の冷却水通路１０には、冷却水通路１０内を流れる冷却水の温度を検出するための第３の温度センサ２６が臨ませてある。
【００２８】
空冷式水タンク１６の一端部（入口部）は、入口側連通路２８を介して入口パイプ２４Ａに連通接続されている。一方、空冷式水タンク１６の他端部（出口部）は、出口側連通路３０を介して出口パイプ２４Ｂに連通接続されている。
【００２９】
入口側連通路２８の途中部には、第１のバルブ３２が設けられている。一方、出口側連通路３０の途中部には、第２のバルブ３４が設けられている。
【００３０】
また、空冷式水タンク１６は、前配管３６を介してラジエータ３８に接続されている。前配管３６の途中部には、第３のバルブ４０が設けられている。
【００３１】
ラジエータ３８には、ラジエータ３８内の水の温度を検出するための第４の温度センサ４２が臨ませてある。
【００３２】
上記の第１〜第４の温度センサ２０，２２，２６，４２の各検出信号は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）４４に供給される。このＥＣＵ４４は、いずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭなどから構成され、第１〜第４の温度センサ２０，２２，２６，４２からの検出信号に基づいて、上記の第１〜第３のバルブ３２，３４，４０の開閉を制御する。
【００３３】
図２は水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御の流れを示すフローチャートである。
【００３４】
図２を参照して、まず、ＥＣＵ４４は、第１の温度センサ２０からの検出信号に基づいて、エキゾーストマニホールド１２内の排気ガス温度が第１の設定温度Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。排気ガス温度が第１の設定温度Ｔ１以上である場合には、ＥＣＵ４４は、制御をステップＳ１８に進める。一方、排気ガス温度が第１の設定温度Ｔ１未満である場合には、制御をステップＳ１２に進める。
【００３５】
制御がステップＳ１２に進むと、ＥＣＵ４４は、第２の温度センサ２２からの検出信号に基づいて、エキゾーストマニホールド１２の表面温度が第２の設定温度Ｔ２（＜Ｔ１）以上か否かを判定する。エキゾーストマニホールド表面温度が第２の設定温度Ｔ２以上の場合には、ＥＣＵ４４は、制御をステップＳ１８に進める。一方、エキゾーストマニホールド表面温度が第２の設定温度Ｔ２未満の場合には、制御をステップＳ１４に進める。
【００３６】
制御がステップＳ１４に進むと、ＥＣＵ４４は、第３の温度センサ２６からの検出信号に基づいて、冷却水通路１０内の冷却水温度が第３の設定温度Ｔ３（＜Ｔ２）以上か否かを判定する。冷却水温度が第３の設定温度Ｔ３以上である場合には、ＥＣＵ４４は、制御をステップＳ１８に進める。一方、冷却水温度が第３の設定温度Ｔ３未満の場合には、制御をステップＳ１６に進める。
【００３７】
制御がステップＳ１８に進むと、ＥＣＵ４４は、第１および第２のバルブ３２，３４を開放する。これにより、冷却水水路１０と空冷式水タンク１６とが連通し、空冷式水タンク１６内に蓄えた冷却水がエキゾーストマニホールド１２の冷却に使用されることになる。その後、ＥＣＵ４４は、制御をリターンさせる。
【００３８】
制御がステップＳ１６に進むと、ＥＣＵ４４は、第４の温度センサ４０からの検出信号に基づいて、ラジエータ３８内の水温が第４の設定温度Ｔ４（＜Ｔ３）以上か否かを判定する。ラジエータ内水温が第４の設定温度Ｔ４以上の場合には、制御をステップＳ２０に進める。一方、ラジエータ内水温が第４の設定温度Ｔ４未満の場合には、ＥＣＵ４４は、制御をリターンさせる。
【００３９】
制御がステップＳ２０に進むと、ＥＣＵ４４は、第２のバルブ３４を閉塞するとともに、第１および第３のバルブ３２，４０を開放する。これにより、空冷式水タンク１６とラジエータ３８とが連通し、空冷された水が空冷式水タンク１６から前配管３６を介してラジエータ３８に戻されることになる。その後、ＥＣＵ４４は、制御をリターンさせる。
【００４０】
なお、上記一連の制御は、エンジンが停止しされるまで繰り返し実行される。
【００４１】
以上の説明から明らかな通り、本実施の形態によると、以下の作用・効果を奏する。
【００４２】
（１）エキゾーストマニホールド１２との間で空間１４が区画されるように、空冷式水タンク１６が冷却水通路１０と連通可能に備えられているので、車両走行風を利用して、エキゾーストマニホールド１２を冷却することが可能となる。その結果、ラジエータ３８の負荷を低減することができる。
【００４３】
（２）冷却水通路１０の入口パイプ２４Ａと空冷式水タンク１６の入口部とを連通接続する入口側連通路２８に第１のバルブ３２を設ける一方で、冷却水通路１０の出口パイプ２４Ｂと空冷式水タンク１６の出口パイプ２４Ｂとを連通接続する出口側連通路３０に第２のバルブ３４を設けることで、空冷によりエキゾーストマニホールド内水温＞空冷式水タンク内水温とすることが可能であり、必要なとき（排気ガス温度を下げたいとき、エキゾーストマニホールド表面温度を下げたいとき、および冷却水温度を下げたいとき）に、第１および第２のバルブ３２，３４が開放されるので、必要に応じて、空冷式水タンク１６に蓄えた冷却水をエキゾーストマニホールド１２の冷却に使用することができる。この点においても、ラジエータ３８の負荷の低減に貢献する。
【００４４】
（３）ラジエータ３８内の水温を下げたいときに、第２のバルブ３４を閉塞されるとともに、第１および第３のバルブ３２，４０が開放されるので、前配管３６を介して空冷された水をラジエータ３８に戻すことができる。そのため、ラジエータ３８の負荷を下げ、ラジエータ３８のサイズアップを回避できる。
【００４５】
＜第２の実施の形態＞
図３は本発明の第２の実施の形態にかかる水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御装置の構成を示す図である。
【００４６】
図３を参照して、本実施の形態の特徴は、（１）冷却水通路１０の入口パイプ２４Ａと空冷式水タンク１６の入口部とを連通接続する入口側連通路２８の途中部に第１のバルブ５０が設けられている点、（２）空冷式水タンク１６とラジエータ３８と接続する前配管３６の途中部に第２のバルブ５２が設けられている点、（３）ラジエータ３８に当該ラジエータ３８内の水温を検出するための温度センサ５４を望ませている点、ならびに（４）温度センサ５４からの検出信号に基づいて、ＥＣＵ４４がラジエータ３８内の水温が設定温度Ｔ以上であると判定することを条件として、第１および第２のバルブ５０，５２を開放する点にあり、その他の構成は第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００４７】
図４は水冷式エキゾーストマニホールドの温度制御の流れを示すフローチャートである。
【００４８】
図４を参照して、まず、ＥＣＵ４４は、温度センサ５４からの検出信号に基づいて、ラジエータ３８内の水温が設定温度Ｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。ラジエータ内水温が設定温度Ｔ以上の場合には、ＥＣＵ４４は、制御をステップＳ３２に進める。一方、ラジエータ内水温が設定温度Ｔ未満の場合には、ＥＣＵ４４は、制御をリターンさせる。
【００４９】
制御がステップＳ３２に進むと、ＥＣＵ４４は、第１および第２のバルブ５０，５２を開放する。これにより、空冷された水が空冷式水タンク１６から前配管３６を介してラジエータ３８に戻されることになる。その後、ＥＣＵ４４は、制御をリターンさせる。
【００５０】
以上の説明から明らかな通り、本実施の形態によると、第１の実施の形態の（１）と同様の作用・効果を奏することに加えて、以下の作用・効果を奏する。
【００５１】
ラジエータ３８内の水温を下げたいときに、第１および第２のバルブ５０，５２が開放され、空冷された水がラジエータ３８に戻される。これにより、ラジエータ３８の負荷を下げ、ラジエータ３８のサイズアップを避けることが可能となる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加えうることは勿論である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  冷却水通路
１２  エキゾーストマニホールド
１４  空間
１６  空冷式水タンク
２０  第１の温度センサ
２２  第２の温度センサ
２４Ａ  入口パイプ
２４Ｂ  出口パイプ
２６  第３の温度センサ
２８  入口側連通路
３０  出口側連通路
３２  第１のバルブ
３４  第２のバルブ
３６  前配管
３８  ラジエータ
４０  第３のバルブ
４２  第４の温度センサ
４４  ＥＣＵ
５０  第１のバルブ
５２  第２のバルブ
５０  温度センサ
【図１】
2010265804.tif 000003
【図２】
2010265804.tif 000004
【図３】
2010265804.tif 000005
【図４】
2010265804.tif 000006