(57)【要約】【課題】  シリンダーブロック及びシリンダーヘッドから流出する冷却水のエネルギーを、ヒーター及びスロットルボディーで活用するエンジンの冷却システムを提供する。【解決手段】本発明は、シリンダーヘッドとシリンダーブロックへの冷却水流入のための冷却水流入ラインと、シリンダーヘッドとシリンダーブロックからの冷却水流出のための冷却水流出ラインとがそれぞれ分離形成されたエンジンの可変分離冷却構造において、前記シリンダーヘッドの冷却水流入ラインとシリンダーブロックの冷却水流入ラインの前端は、各々所定の空間を有するプリ・チャンバーに接続されたことを特徴とする。【選択図】    図１
2006177334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーヘッドとシリンダーブロックへの冷却水流入のための冷却水流入ラインと、シリンダーヘッドとシリンダーブロックからの冷却水流出のための冷却水流出ラインとがそれぞれ分離形成されたエンジンの可変分離冷却構造において、
前記シリンダーヘッドの冷却水流入ラインとシリンダーブロックの冷却水流入ラインの前端は、それぞれ所定の空間を有するプリ・チャンバーに接続されたことを特徴とするエンジンの可変分離冷却構造。
【請求項２】
前記シリンダーヘッドの冷却水流出ラインとシリンダーブロックの冷却水流出ラインの後端は、冷却水の流出を制御するためのブロックサーモスタットに接続され、
前記ブロックサーモスタットのハウジングには、冷却水がラジエータに流れるように誘導するためのラジエータ方向の冷却水ラインと、冷却水がヒーターとスロットルボディーに流れるように誘導するためのヒーター方向の冷却水ラインとがそれぞれ接続され、
冷却水ポンプの前方に備えられたメインサーモスタットのハウジングには、前記ラジエータ、ヒーター、スロットルボディーを通過した冷却水が流入するように、冷却水ラインが接続されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変分離冷却構造。
【請求項３】
シリンダーヘッドとシリンダーブロックを含むエンジンの冷却システムであって、
冷却水ポンプ；
前記冷却水ポンプに連結され、前記冷却水ポンプによってポンピングされた冷却水を一時的に保存するプリ・チャンバー；
前記プリ・チャンバーに連結され、冷却水が前記シリンダーヘッドを通過するように案内する第１冷却水ライン；
前記プリ・チャンバーに連結され、冷却水が前記シリンダーブロックを通過するように案内する第２冷却水ライン；
前記シリンダーヘッド及び前記シリンダーブロックを通過した冷却水が流入するように、前記第１冷却水ラインと前記第２冷却水ラインにそれぞれ連結され、前記冷却水の温度に対応して前記シリンダーブロックから排出される冷却水の流れを制御するように構成されるブロックサーモスタット；
前記ブロックサーモスタットから排出される冷却水のうちの少なくとも一部が流入するように前記ブロックサーモスタット連結され、冷却水の熱を放出するように形成されるラジエータ；及び
前記ラジエータと前記冷却水ポンプにそれぞれ連結され、前記ラジエータから排出される冷却水の温度に対応して前記ラジエータから流入する冷却水の流れを制御するように形成されるメインサーモスタット；
を含むことを特徴とするエンジンの冷却システム。
【請求項４】
ヒーターとスロットルボディーのうちの少なくとも一つを経由して前記ブロックサーモスタットと前記メインサーモスタットとを連結し、前記ブロックサーモスタットから排出される冷却水のうちの少なくとも一部が、前記ヒーターと前記スロットルボディーのうちの少なくとも一つを通過するように案内するヒーター方向の冷却水ラインをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン冷却装置に関し、より詳しくは、シリンダーブロックとシリンダーヘッドの冷却のための冷却水流路が互いに分離形成されたエンジンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの可変分離冷却構造は、図２に示すように、エンジンのシリンダーヘッド１０及びシリンダーブロック１１に流入する冷却水の流入ライン１０ａ、１１ａと、シリンダーヘッド１０とシリンダーブロック１１から流出した冷却水流出ライン１０ｂ、１１ｂがそれぞれ別に形成されたエンジンの冷却方式である（米国特許６，５９５，１６４号参照）。
シリンダーヘッド１０及びシリンダーブロック１１への冷却水供給のために形成されたウォーターポンプ１２と、シリンダーヘッド１０とシリンダーブロック１１から流出した冷却水冷却のために形成されたラジエータ１４とは互いに共有するが、冷却水流入ライン１０ａ、１１ａ及び冷却水流出ライン１０ｂ、１１ｂは互いに分離して形成される。
【０００３】
シリンダーヘッド１０側の冷却水流出ライン１０ｂは、シリンダーヘッド１０内から流出する冷却水がラジエータ１４側に直ちに流れるように形成され、ラジエータ１４を通過した冷却水はウォーターポンプ１２に向かって流れるように冷却水ラインが形成される。特に、ラジエータ１４とウォーターポンプ１２を連結する冷却水ラインの途中には、冷却水の温度が設定温度範囲に該当する場合に限ってウォーターポンプ１２を通じてシリンダーヘッド１０及びシリンダーブロック１１側に冷却水が供給されるように制御するためのメインサーモスタット１３が形成される。そして、シリンダーヘッド１０の水ジャケット（ｗａｔｅｒ  ｊａｃｋｅｔ）を循環する冷却水の一部は、車の室内の暖房のためのヒーター１８側に供給されて、メインサーモスタット１３を通じてウォーターポンプ１２側に流れるように構成される。
【０００４】
一方、シリンダーブロック１１側の冷却水流出ライン１１ｂには、シリンダーブロック１１内から流出する冷却水を制御するためのブロックサーモスタット１５が形成され、ブロックサーモスタット１５を通過した冷却水はラジエータ１４を経由してウォーターポンプ１２側に流れるように形成される。そして、シリンダーブロック１１側の冷却水流出ライン１１ｂから流出する冷却水の一部は、オイルクーラー１６を冷却するために用いる。もし、冷却水流出ライン１１ｂから流出する冷却水の温度が設定温度以下である場合には、この時の冷却水はラジエータ１４に流れずに直ちにウォーターポンプ１２側に流れることができるようにバイパスラインが形成される。
【０００５】
しかし、上述した可変分離冷却では、シリンダーヘッド及びシリンダーブロックを通過する冷却水の流路を互いに分離させる場合に、シリンダーヘッドとシリンダーブロックに流入する冷却水の圧力が互いに不均衡となるだけではなく、ブロックサーモスタットが遮断された場合には、シリンダーブロック内の冷却水の流動が停滞して熱勾配が悪化し、シリンダーボアの変形及び異常摩擦などの現象が発生し得るという問題点があった。
【特許文献１】米国特許６，５９５，１６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、シリンダーブロックとシリンダーヘッドの冷却のための冷却水流路が互いに分離形成されたエンジンにおいて、エンジンのシリンダーブロック及びシリンダーヘッドに流入する冷却水の圧力が均衡するようにし、最小限の流動が確保できるシリンダーブロックとシリンダーヘッドの前方にプリ・チャンバーを形成して、シリンダーブロック及びシリンダーヘッドから流出する冷却水のエネルギーを、ヒーター及びスロットルボディーで活用するエンジンの冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記目的を達成するために、シリンダーヘッドとシリンダーブロックへの冷却水流入のための冷却水流入ラインと、シリンダーヘッドとシリンダーブロックからの冷却水流出のための冷却水流出ラインとがそれぞれ分離形成されたエンジンの冷却システムにおいて、前記シリンダーヘッドの冷却水流入ラインとシリンダーブロックの冷却水流入ラインの前端は、それぞれ所定の空間を有するプリ・チャンバーに接続されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の実施例による冷却システムにおいては、
前記シリンダーヘッドの冷却水流出ラインとシリンダーブロックの冷却水流出ラインの後端は、シリンダーブロック内の冷却水流出を制御するためのブロックサーモスタットに接続され、前記ブロックサーモスタットのハウジングには冷却水がラジエータに流れるように誘導するためのラジエータ方向の冷却水ラインと、冷却水がヒーターとスロットルボディーに流れるように誘導するためのヒーター方向の冷却水ラインがそれぞれ接続され、冷却水ポンプの前方に備えられたメインサーモスタットのハウジングには、前記ラジエータ、ヒーター、スロットルボディーを通過した冷却水が流入するように、冷却水ラインが接続されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の実施例によるエンジン冷却システムは、シリンダーヘッドとシリンダーブロックを含むエンジンを冷却するための冷却システムであって、冷却水ポンプ；
前記冷却水ポンプに連結され、前記冷却水ポンプによってポンピングされた冷却水を一時的に保存するプリ・チャンバー；前記プリ・チャンバーに連結され、冷却水が前記シリンダーヘッドを通過するように案内する第１冷却水ライン；前記プリ・チャンバーに連結され、冷却水が前記シリンダーブロックを通過するように案内する第２冷却水ライン；前記シリンダーヘッド及び前記シリンダーブロックを通過した冷却水が流入するように前記第１冷却水ラインと前記第２冷却水ラインにそれぞれ連結され、前記冷却水の温度に対応して前記シリンダーブロックから排出される冷却水の流れを制御するように構成されるブロックサーモスタット；前記ブロックサーモスタットから排出される冷却水のうちの少なくとも一部が流入するように前記ブロックサーモスタット連結され、冷却水の熱を放出するように形成されるラジエータ；及び前記ラジエータと前記冷却水ポンプにそれぞれ連結され、前記ラジエータから排出される冷却水の温度に対応して前記ラジエータから流入する冷却水の流れを制御するように形成されるメインサーモスタット；を含む。
【００１０】
本発明の他の実施例による冷却システムは、ヒーターとスロットルボディーのうちの少なくとも一つを経由して前記ブロックサーモスタットと前記メインサーモスタットとを連結し、前記ブロックサーモスタットから排出される冷却水のうちの少なくとも一部が、前記ヒーターと前記スロットルボディーのうちの少なくとも一つを通過するように案内するヒーター方向の冷却水ラインをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように構成される本発明は、エンジンの可変分離冷却システムにおいて、シリンダーヘッド及びシリンダーブロックの前方に備えられるシリンダーヘッド側の冷却水流入ラインとシリンダーブロック側の冷却水流入ラインとの分岐が、プリ・チャンバーを通じてなされることによって、シリンダーヘッドとシリンダーブロックに流入する冷却水の圧力が互いに均衡のとれた状態に近くなって、シリンダーヘッド及びシリンダーブロック内の熱勾配が安定化できる。また、シリンダーヘッド及びシリンダーブロックから流出する冷却水の熱量をそのままラジエータで消費せず、ヒーター及びスロットルボディーの加熱に活用することによって、熱效率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例によるエンジンの冷却システムの構成及び作動による好ましい実施例について、添付した図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例によるエンジン冷却システムは、冷却水の循環及び冷却水に含まれている熱の放出を通じてエンジン２０を冷却する。
冷却水ポンプ２３は冷却水が冷却システムを循環するように冷却水をポンピングする。
冷却システムは第１冷却水ラインと第２冷却水ラインを含むことができる。第１冷却水ラインはプリ・チャンバー３０に連結され、冷却水がエンジン２０のシリンダーヘッド２１を通過するように案内する。第２冷却水ラインもまたプリ・チャンバー３０に連結され、冷却水がエンジン２０のシリンダーブロック２２を通過するように案内する。図１に示すように、第１冷却水ラインは、シリンダーヘッド側の冷却水流入ライン２１ａ、シリンダーヘッド側の冷却水流出ライン２１ｂ、及びシリンダーヘッド２１の内部に形成される冷却水通路（図示せず）を含むことができる。同様に、第２冷却水ラインは、シリンダーブロック側の冷却水流入ライン２２ａ、シリンダーブロック側の冷却水流出ライン２２ｂ、及びシリンダーブロック２２の内部に形成される冷却水通路（図示せず）を含むことができる。
【００１４】
図１は本発明の実施例による可変分離冷却システムの構成図であって、図面中に表示する図面符号３０はプリ・チャンバー（ｐｒｅ−ｃｈａｍｂｅｒ）を示す。
本発明が適用されるためのエンジンの可変分離冷却システムは、図１に示すように、シリンダーヘッド（ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｈｅａｄ）２１とシリンダーブロック（ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｂｌｏｃｋ）２２への冷却水流入のための冷却水流入ライン２１ａ、２２ａがそれぞれ別に形成され、シリンダーヘッド２１とシリンダーブロック２２からの冷却水流出のための冷却水流出ライン２１ｂ、２２ｂがそれぞれ別に形成されることは、従来の技術で記述した冷却システムと同一である。
【００１５】
本発明による冷却システムでは、冷却水ポンプ（ｗａｔｅｒ  ｐｕｍｐ）２３でポンピングされた冷却水を案内するための冷却水ラインにおいて、シリンダーヘッド側の冷却水流入ライン２１ａとシリンダーブロック側の冷却水流入ライン２２ａとが互いに分離される位置には、シリンダーヘッド２１とシリンダーブロック２２に流入する冷却水の圧力が均衡するようにするためのプリ・チャンバー３０が形成される。即ち、冷却水ポンプ２３によってポンピングされた冷却水はプリ・チャンバー３０に流入して一時的に保存され、プリ・チャンバー３０に一時的に保存される冷却水は冷却水流入ライン２１ａ、２２ａを通じてシリンダーヘッド２１及びシリンダーブロック２２に供給される。
【００１６】
プリ・チャンバー３０は所定の容積の空間を有し、例えば、プリ・チャンバー３０は冷却水ポンプ２３に連結される冷却水ライン３１の断面積より大きい断面を有する空間を形成する。冷却水ポンプ２３側から加圧された状態で流入した冷却水が、シリンダーヘッド側の流入ライン２１ａ及びシリンダーブロック側の流入ライン２２ａを通じて排出される前の過程で、所定の空間（つまり、プリ・チャンバー３０内部の空間）を共有し、その空間で均一に混ざるので、シリンダーヘッド２１とシリンダーブロック２２に連結される両側の冷却水流入ライン２１ａ、２２ａの圧力が均衡するようにするためである。
【００１７】
一方、シリンダーヘッド２１及びシリンダーブロック２２からそれぞれの冷却水流出ライン２１ｂ、２２ｂを通じて流出する冷却水の流れを制御するためのブロックサーモスタット（ｂｌｏｃｋ  ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔ）（つまり、ブロックサーモスタット）２４のハウジング２４ａに、シリンダーヘッド側の冷却水流出ライン２１ｂとシリンダーブロック側の冷却水流出ライン２２ｂの後端がそれぞれ接続される。即ち、ブロックサーモスタット２４はシリンダーヘッド２１及びシリンダーブロック２２から排出される冷却水を受け入れるように第１及び第２冷却水ラインに連結され、シリンダーブロック２２から排出される冷却水の温度に対応してシリンダーブロック２２から排出される冷却水の流れを制御するように構成される。
【００１８】
ブロックサーモスタット２４のハウジング２４ａの一側には、シリンダーブロック側の流出ライン２２ｂの冷却水の流れを制御するためのバルブ装置２４ｂが備えられるが、シリンダーヘッド側の流出ライン２１ｂには別途のバルブ装置は備えない。
ブロックサーモスタット２４のハウジング２４ａには、ラジエータ２５に向かって冷却水が流れるようにするためのラジエータ方向の冷却水ライン２５ａと、ヒーター２６に向かって冷却水が流れるようにするためのヒーター方向の冷却水ライン２６ａがそれぞれ接続される。図１に示すように、ヒーター方向の冷却水ライン２６ａはヒーター２６とスロットルボディー２７のうちの少なくとも一つを経由するようにブロックサーモスタット２４とメインサーモスタット（つまり、第２サーモスタット）２８に連結される。ヒーター方向の冷却水ライン２６ａはブロックサーモスタット２４から排出される冷却水のうちの少なくとも一部が、ヒーター２６とスロットルボディー２７のうちの少なくとも一つを通過するように形成される。
【００１９】
特に、ヒーター方向の冷却水ライン２６ａの途中にはスロットルボディー２７の結氷を防止するために所定量の冷却水が流れるようにするためのスロットルボディー方向の冷却水ライン２７ａが分岐形成される。図１に示すように、ラジエータ２５はブロックサーモスタット２４から排出される冷却水のうちの少なくとも一部を受け入れるようにブロックサーモスタット２４に連結され、冷却水に含まれている熱を放出できるように形成される。
【００２０】
一方、ラジエータ方向の冷却水ライン２５ａを通じてラジエータ２５に誘導された後、ラジエータ２５を通過した冷却水と、ヒーター方向の冷却水ライン２６ａを通じてヒーター２６及びスロットルボディー２７を通過した冷却水は、冷却水ポンプ２３の前端で互いに合流するように構成されるが、この合流部には冷却水が冷却水ポンプ２３に流れることを制御するためのメインサーモスタット２８が備えられる。ラジエータ２５からメインサーモスタット２８に流入する冷却水制御のために、ハウジング２８ａの一側にはバルブ装置２８ｂが備えられ、ヒーター側の冷却水ライン２６ａが接続されるハウジング２８ａの一側には別途のバルブ装置は備えない。即ち、メインサーモスタット２８はラジエータ２５と冷却水ポンプ２３にそれぞれ連結され、ラジエータ２５から排出される冷却水の温度に対応して、ラジエータ２５から冷却水ポンプ２３に流入する冷却水の流れを制御するように構成される。
【００２１】
以上のように構成されるエンジンの可変分離冷却構造の作動過程及び効果を、以下に説明する。
エンジン２０の可変分離冷却のために、シリンダーヘッド２１とシリンダーブロック２２とそれぞれ接続される冷却水流入ライン２１ａ、２２ａの前端がプリ・チャンバー３０と接続されることによって、冷却水ポンプ２３で加圧された後、圧力が不均衡な状態の冷却水がシリンダーヘッド側の冷却水流入ライン２１ａとシリンダーブロック側の冷却水流入ライン２２ａとに分岐する前に所定の空間を共有するようになり、両側の冷却水流入ライン２１ａ、２２ａに流れる冷却水の圧力が互いに均衡のとれた状態に近くなる。
【００２２】
特に、本発明の実施例による冷却システムはプリ・チャンバー３０を備えることによって、シリンダーブロック側の冷却水流入ライン２２ａの後端に備えられたブロックサーモスタット２４が遮断された状態になる場合にも、シリンダーブロック２２の冷却水の入出口間の圧力差による微細流動が発生するようになり、これによって、シリンダーブロック２２内の熱勾配が安定化してシリンダーボアの変形及び異常摩擦現象が減少する。
具体的に、ブロックサーモスタット２４が遮断される場合にも、冷却水がシリンダーヘッド側の冷却水流入ライン２１ａ及びシリンダーヘッド側の冷却水流出ライン２１ｂを通じて循環し、これによってプリ・チャンバー３０内に圧力勾配（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）が形成される。冷却水が粘性（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）を有するため、このようなプリ・チャンバー３０内の圧力勾配はシリンダーブロック２２からプリ・チャンバー３０への冷却水の微細な逆方向の流れを招く。したがって、ブロックサーモスタット２４が遮断された場合にも、このような微細な冷却水の逆方向の流れによってシリンダーブロック２２が冷却できる。
【００２３】
一方、シリンダーヘッド側の冷却水流出ライン２１ｂ及びシリンダーブロック側の冷却水流出ライン２２ｂから排出される冷却水のうちの一部は、ラジエータ２５側に流れるが、一部はヒーター２６及びスロットルボディー２７に流れることによって、冷却水の熱量がラジエータ側でそのまま消費されず、車の室内を暖房するためのヒーター２６に活用されたりスロットルボディー２７の結氷を防止するのに活用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例によるエンジンの冷却システムの構成図である。
【図２】従来のエンジンの冷却システムを示す図面である。
【符号の説明】
【００２５】
２０     エンジン
２１     シリンダーヘッド
２１ａ        シリンダーヘッド側の冷却水流入ライン
２１ｂ        シリンダーヘッド側の冷却水流出ライン
２２     シリンダーブロック
２２ａ    シリンダーブロック側の冷却水流入ライン
２２ｂ    シリンダーブロック側の冷却水流出ライン
２３     冷却水ポンプ
２４         ブロックサーモスタット
２５     ラジエータ
２６     ヒーター
２６ａ     冷却水ライン
２８     メインサーモスタット
２８ａ        ハウジング
２８ｂ        バルブ装置
３０     プリ・チャンバー
【図１】
2006177334.tif 000003
【図２】
2006177334.tif 000004