(57)【要約】【課題】ＣＶＴウォーマを備えた内燃機関において、通水制御を簡単な構造で実現する。【解決手段】冷却水制御部９は、入口室１１と出口室１３とを有しており、入口室１１にＣＶＴ用サーモ弁２６を配置して、出口室１３にラジェータ用サーモ弁３１を配置している。入口室１１と出口室１３とはバイパス通路１２を介して連通しており、バイパス通路１２は、ＣＶＴ用サーモ弁２６の感温部２７によって開閉する。すなわち、低温域及び中温域では、冷却水がバイパス通路１２から出口室１３にリークするため、従来の差圧弁を無くすことが可能になり、差圧弁を設けるにしても小型化できる。高温域では冷却水は多くがラジェータ用サーモ弁３１から出口室１３に流れるため、バイパス通路１２は閉じたままで問題はない。【選択図】図３
2018168709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水で冷却される機関本体と、前記機関本体を経由して昇温した冷却水によって加温される変速機と、前記変速機への冷却水の流れを制御する変速機用サーモ弁とを備えており、
前記冷却水が予め設定した所定温度よりも低い状態では、前記変速機用サーモ弁は閉じていて冷却水は変速機に流れず、冷却水が予め設定した所定温度に至ると、前記変速機用サーモ弁が開き始めて前記変速機に冷却水が流れるようになっている構成であって、
前記変速機用サーモ弁よりも上流側の部位に、冷却水を機関本体への入口に戻すバイパス通路を設け、前記変速機用サーモ弁が閉じているときはバイパス通路が開いて、前記変速機用サーモ弁の開き動にてバイパス通路が閉じるように設定している、
車両用内燃機関。
【請求項２】
前記機関本体の一端部に冷却水制御部を一体に又は別体に設けており、前記冷却水制御部に、前記機関本体を経由した冷却水が流入する入口室と、機関本体への冷却水戻り管が接続された出口室とが隣り合うように形成されており、前記変速機用サーモ弁は前記入口室に配置されていて、前記バイパス通路は前記入口室と出口室とに連通するように形成されている、
請求項１に記載した車両用内燃機関。
【請求項３】
前記変速機用サーモ弁は冷却水の温度を関知して軸方向に移動する感温部を有しており、前記バイパス通路が感温部の移動によって開閉されるようになっている、
請求項１又は２に記載した車両用内燃機関。
【請求項４】
前記冷却水制御部の出口室に、ラジェータへの通水を制御するラジェータ用サーモ弁が配置されており、前記バイパス通路は、前記ラジェータ用サーモ弁の感温部に向けて対向する姿勢で前記出口室に開口している、
請求項２又は３に記載した車両用内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両用（自動車用）内燃機関に関するものである。
【０００２】
車両用内燃機関に付設されているＣＶＴ等の変速機は、一般に、動力伝達のためにオイルを使用しているが、オイルがある程度の温度に昇温しないと（粘度がある程度まで低くならないと）伝動効率がよくないという性質がある。そこで、機関本体を経由して昇温した冷却水でオイルを加温することが行われている。変速機がＣＶＴの場合であると、冷却水で加温されるＣＶＴウォーマを設けている。
【０００３】
この場合、暖機運転時のように冷却水の温度が低いと、冷却水を変速機用ウォーマに通水させると却って逆効果になるので、変速機用サーモ弁を設けて、冷却水がある程度の温度に昇温してから変速機用ウォーマに通水させている。他方、昇温し過ぎた冷却水は冷却する必要があり、そこで、ラジェータを設けて、ラジェータ用サーモ弁への通水をラジェータ用サーモ弁で制御している。一般に、変速機用サーモ弁が開き始める温度は、ラジェータ用サーモ弁が開き始める温度よりも低くなっている。
【０００４】
いずれにしても、変速機用サーモ弁が閉じている状態では、冷却水はウォータポンプに戻す必要があり、そこで、特許文献１に開示されているように、冷却水の圧力が過剰に高くなったら冷却水を戻り通路に逃がす差圧弁を設けている（特許文献１では、差圧弁はラジェータ用サーモ弁と一体に設けている。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３８０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来は、差圧弁を必要なものとして装備しているが、機関の構造簡素化や軽量化のためには、廃止できるのであればそれにこしたことはないし、装備するにしても、小型化できると機関の軽量化に貢献できる。また、差圧弁は、弁体が閉じ方向にばねで付勢されており、ラジェータ用サーモ弁と変速機用サーモ弁とが閉じている状態ではばねに抗して弁体が開くため、冷却水を逃がすことに起因して圧損が生じており、燃費にとってマイナス要因であるので、廃止したり小型化したりすると、燃費の改善要因になる。
【０００７】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、差圧弁の機能は残しつつ、構造を簡単化して圧損も著しく低減可能な内燃機関を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、冷却水で冷却される機関本体と、前記機関本体を経由して昇温した冷却水によって加温される変速機と、前記変速機への冷却水の流れを制御する変速機用サーモ弁とを備えており、前記冷却水が予め設定した所定温度よりも低い状態では、前記変速機用サーモ弁は閉じていて冷却水は変速機に流れず、冷却水が予め設定した所定温度に至ると、前記変速機用サーモ弁が開き始めて前記変速機に冷却水が流れるようになっている、という基本構成である。
【０００９】
そして、この基本構成の下で、各請求項で特定した構成を含んでいる。このうち請求項１の発明は、前記変速機用サーモ弁よりも上流側の部位に、冷却水を機関本体への入口に戻すバイパス通路を設け、前記変速機用サーモ弁が閉じているときはバイパス通路が開いて、前記変速機用サーモ弁の開き動にてバイパス通路が閉じるように設定している。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記機関本体の一端部に冷却水制御部を一体に又は別体に設けており、前記冷却水制御部に、前記機関本体を経由した冷却水が流入する入口室と、機関本体への冷却水戻り管が接続された出口室とが隣り合うように形成されており、前記変速機用サーモ弁は前記入口室に配置されていて、前記バイパス通路は前記入口室と出口室とに連通するように形成されている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記変速機用サーモ弁は冷却水の温度を関知して軸方向に移動する感温部を有しており、前記バイパス通路が感温部の移動によって開閉されるようになっている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は３において、前記冷却水制御部の出口室に、ラジェータへの通水を制御するラジェータ用サーモ弁が配置されており、前記バイパス通路は、前記ラジェータ用サーモ弁の感温部に向けて対向する姿勢で前記出口室に開口している。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明では、変速機用サーモ弁が閉じている状態では、冷却水はバイパス通路から循環路に戻るため、ばねに抗して開閉する差圧弁を無くすことが可能であり、このため、変速機の適切な加温機能を確保しつつ、構造を簡単にしたり軽量化したりすること、或いはコストを抑制することが可能になり、差圧弁を使用するにしても、これを小型化できるため、コンパクト化に貢献できる。また、差圧弁を無くすと、冷却水がバイパス通路を通過するに際しての圧損を著しく低減できるし、差圧弁を小型化すると圧損を抑制することができるため、いずれにしても、燃費の向上に貢献できる。
【００１４】
請求項２の構成を採用すると、冷却水制御部に、入口室と出口室とバイパス通路と変速機用サーモ弁とをまとめて形成・配置できるため、通水制御部をコンパクト化できて汎用性に優れている。また、配管類を必要最小限度にできるため、信頼性にも優れている。更に、入口室と出口室とは隔壁で仕切られていてこの部分にバイパス通路が空くが、隔壁の存在によって冷却水制御部の剛性を向上できるという利点もある。
【００１５】
変速機用サーモ弁には、バイパス通路を開閉する専用の弁体を設けることも可能であるが、請求項３の構成を採用すると、変速機用サーモ弁の移動式感温部を弁体としてそのまま利用できるため、変速機用サーモ弁に特別の加工を施す必要がない。従って、コストを抑制できる。
【００１６】
一般に、冷却水をラジェータで冷却すべき温度と変速機を冷却で加温すべき温度とは相違しており、変速機用サーモ弁が開き始めてから全開するまでの間に、ラジェータ用サーモ弁が開き始めることが多いといえる。いずれにしても、ラジェータ用サーモ弁は、冷却水の温度を適切に反映して精度良く作動すべきである。
【００１７】
この点、請求項４の構成を採用すると、バイパス通路が全体的に又は部分的に開いている状態で、ラジェータ用サーモ弁の感温部がバイパス通路から吐出された水流に晒されるため、ラジェータ用サーモ弁の感温性能を向上できる。すなわち、まず、バイパス通路が完全に開いている状態では、ラジェータ用サーモ弁の感応部は低温の冷却水がまんべんなく当たるため、冷却水の淀みによってラジェータ用サーモ弁が開くような誤作動を防止できる。
【００１８】
また、変速機用サーモ弁が開き始めてバイパス通路が部分的に開いている状態では、バイパス通路から吐出した水流がラジェータ用サーモ弁の感温部にまんべんなく当たることにより、ラジェータ用サーモ弁の感応部が冷却水の温度を的確に反映して作動するため、ラジェータ用サーモ弁の開き遅れはない。従って、ラジェータ用サーモ弁を、冷却水の温度に追従させて精度良く作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）は低温状態での全体の模式図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図、（Ｃ）は中温状態での冷却水制御部の模式図、（Ｄ）は高温状態での冷却水制御部の模式図である。
【図２】低温状態での冷却水制御部の平断面図である。
【図３】中温状態での冷却水制御部の平断面図である。
【図４】高温状態での冷却水制御部の平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて概要を説明する。内燃機関は、機関本体としてシリンダブロック１とシリンダヘッド２とを備えており、シリンダブロック１の後端面には、変速機の一例としてのＣＶＴ３を取付けている。冷却手段として、シリンダブロック１にはブロックジャケット４が形成されて、シリンダヘッド２にはヘッドジャケット５が形成されており、ＣＶＴ３には、作動油を加温するためのＣＶＴウォーマ６を設けている。
【００２１】
ブロックジャケット４には、ウォータポンプ７から冷却水が圧送されて、ブロックジャケット４を巡った冷却水は、１つ又は複数の連通路８を介してヘッドジャケット５に流入する。なお、二系統冷却の場合は、暖機運転時には、ウォータポンプ７から吐出された冷却水はブロックジャケット４には流れずに、ヘッドジャケット５にダイレクトに送られる。
【００２２】
シリンダヘッド２の後端部には、ブロック状で樹脂製の冷却水制御部９を設けている（冷却水制御部９は、シリンダヘッド２に一体に形成してもよい。）。冷却水制御部９には、ヘッドジャケット５の出口１０に連通した入口室１１と、バイパス通路１２を介して入口室１１に連通した出口室１３とが形成されている。
【００２３】
入口室１１には、冷却水をラジェータ１４に送るラジェータ送りポート１５と、冷却水を車内暖房用ヒータコア１６に送るヒータ送りポート１７とが形成されており、ラジェータ送りポート１５とラジェータ１４とにはラジェータ送り管１８が接続されて、ヒータ送りポート１７とヒータコア１６とには、ヒータ送り管１９が接続されている。ラジェータ１４を流れた冷却水は、ラジェータ戻り管２０を介してラジェータ戻りポート２１に戻り、ヒータコア１６を流れた冷却水は、ヒータ戻り管２２を介してヒータ戻りポート２３に戻るようになっている。ラジェータ戻りポート２１及びヒータ戻りポート２３は、出口室１３に連通している。
【００２４】
また、入口室１１には、冷却水をＣＶＴウォーマ６に送るＣＶＴ送りポート２５が形成されており、ＣＶＴ送りポート２５は、変速機用サーモ弁の一例としてのＣＶＴ用サーモ弁２６によって開閉が制御される。そして、ＣＶＴ用サーモ弁２６はスライド式の感温部２７を有しているが、感温部２７によってバイパス通路１２が開閉される。これが、本実施形態の大きな特徴である。
【００２５】
ＣＶＴ送りポート２５とＣＶＴウォーマ６とにはＣＶＴ送り管２８が接続されており、ＣＶＴウォーマ６の出口に接続されたＣＶＴ戻り管２９は、出口室１３に連通したＣＶＴ戻りポート３０に接続されている。出口室１３には、ラジェータ戻りポート２０を開閉するラジェータ用サーモ弁３１が配置されている。ラジェータ用サーモ弁３１は移動式の感温部３２を備えており、バイパス通路１２は、ジェータ用サーモ弁３１の感温部３２と対向するように形成されている。
【００２６】
出口室１３には、冷却水をウォータポンプ７に戻すためのメイン戻しポート３３が形成されており、メイン戻しポート３３とウォータポンプ７とは、メイン戻り管３４で接続されている。
【００２７】
なお、メイン戻り管３４は、実線ではシリンダヘッド２及びシリンダブロック１の外側に配置しているが、一点鎖線で模式的に示すように、メイン戻り管３４を、シリンダヘッド２に貫通した穴で形成することも可能である。この場合、メイン戻り管３４の終端部３４ａは、シリンダヘッド２及びシリンダブロック１に形成した穴（縦穴）で形成することも可能であるし、シリンダヘッドから露出させてパイプで構成することも可能である。メイン戻り管３４の全体をシリンダヘッド２及びシリンダブロック１に内蔵すると、接続作業などが不要になるため、構造を著しく簡素化できる。
【００２８】
(2).作用
本実施形態では、ＣＶＴ用サーモ弁２６は、例えば８０℃で開き始めて９３℃で開き終わり、ラジェータ用サーモ弁３１は、８４℃で開き始めて９７℃で開き終わるように設定されている。そこで、便宜的に、８４℃よりも低い温度を低温域、８４℃〜９３℃を中温域、９３℃よりも高い温度を高温域と呼ぶこととする。
【００２９】
ヒータコア１６には、冷却水は常に流れ続けている。そして、低温域では、ＣＶＴ用サーモ弁２６とラジェータ用サーモ弁３１との両方が閉じており、入口室１１に入った冷却水は、ヒータ送り管１９とバイパス通路１２とに分かれて流れ（大部分はバイパス通路１２に流れるといえる）、バイパス通路１２を通過した冷却水は、出口室１３からメイン戻り管３４を介してウォータポンプ７に還流する。この循環を繰り返しているうちに、冷却水は昇温していく。
【００３０】
冷却水が昇温して中温域に至ると、まず、ラジェータ用サーモ弁３１は閉じたままでＣＶＴ用サーモ弁２６が開き始める。すると、冷却水がＣＶＴウォーマ６に送り始められると共にバイパス通路１２は閉じ始め、その程度は、冷却水の温度が高くなるに連れて大きくなる。
【００３１】
冷却の温度が中温域のうち８４度に至ると、ラジェータ用サーモ弁３１も開き始めて冷却水の一部がラジェータ１４に送られる。高温域に至るとＣＶＴ用サーモ弁２６は全開になってバイパス通路１２は全閉し、更に、高温域のうち９７℃に至ると、ラジェータ用サーモ弁３１も全開になる。
【００３２】
そして、低温域と中温域では、冷却水がバイパス通路１２を通って入口室１１から出口室１３に逃げるが、バイパス通路１２は単なる穴であるので、移動式の弁体を有する差圧弁を設けた場合のような圧損はなく、それだけ燃費を向上できる。また、ＣＶＴ用サーモ弁２６の感温部２７を弁体として利用するものであるため、構造を簡単化してコストの抑制や軽量化に貢献できる。
【００３３】
また、低温域と中温域との両方においてラジェータ用サーモ弁３１の感温部３２が冷却水の水流に晒されているため、感温部３２を水温に的確に追従させることができる。従って、低温域では、淀みを無くして早期開きの誤作動を防止できる一方、中温域では、開き開始を水温に的確に追従させて、開き遅れを防止できる。
【００３４】
(3).冷却水制御部９の具体的な構造
図２〜４では、冷却水制御部９の具体的な構造を示している。図２は図１（Ａ）（Ｂ）に対応した低温状態の平断面図、図３は図１（Ｂ）に対応した中温状態の平断面図、図４は図２（Ｃ）に対応した高温状態の平断面図である。入口室１１及び出口室１３は、基本的には円筒状に形成されている。
【００３５】
ＣＶＴ用サーモ弁２６とラジェータ用サーモ弁３１とは、同じ構造のものを使用していく。これらは従来から知られているものであり、入口室１１及び出口室１３の軸心と略同心に配置された固定軸３５と、固定軸３５に摺動可能に嵌まった筒状のスライド体３６とを備えており、固定軸３５のうち室１１，１３の外側に位置した一端部が、第１ブラケット３７に掴持されている。
【００３６】
第１ブラケット３７は、シールリング３８を介して冷却水制御部９に固定されている。冷却水制御部９は、それぞれ樹脂製の本体ブロック３９とこれに重なった蓋部材４０とを有しており、シールリング３８は両者で挟み固定されている。従って、固定軸３５は移動不能に保持されている。本体ブロック３９と蓋部材４０とは樹脂製であるが、アルミ等の金属製とすることも可能である。また、蓋部材４０を無くして全体を１つのブロックに形成することも可能である。
【００３７】
第１ブラケット３７は、室１１，１３を横切る形態のフランジ部３７ａと、フランジ部３７ａから上流側に突出した段部３７ｂと、段部３７ｂから上流側に突出して固定軸３５を掴持する山形部３７ｃとを有しており、段部３７ｂには、内外に貫通した大きな連通穴が空いている。
【００３８】
スライド体３６には、第１ブラケット３７の段部３７ｂに下流側から当接する板状の弁体４２を一体的に設けている。従って、第１ブラケット３７の段部３７ｂは、弁体４２が当たる弁座として機能している。なお、弁体４２を第１ブラケット３７のフランジ部３７ａに当てることも可能であり、この場合は、段部３７ｂは無くてもよい。
【００３９】
更に、スライド体３６の終端側の部位には、感温材が内蔵された大径の感温部２７，３２を設けており、感温部２７，３２を含むスライド体３６は、第１ブラケット３７の段部３７ｂに固定した第２ブラケット４３で囲われている。第２ブラケット４３は大部分が内外に連通した枠構造であるが、下流側の先端部には円板状のばね受け部４３ａを設けて、ばね受け部４３ａと弁体４２との間に、圧縮コイル式のばね４４を配置している（弁体４２には、第２ブラケット４３と干渉しないように逃がし溝を設けている。）。
【００４０】
従って、感温部２７，３２が前進すると、弁体４２もばね４４に抗して前進し、これにより、室１１，１３を挟んだ上流部と下流部（ポート２０，２５）とが連通して、冷却水がＣＶＴウォーマ６に流れたり、ラジェータ１４から戻った冷却水が出口室１３に流入したりする。
【００４１】
本実施形態では、メイン戻りポート３３は、本体ブロック３９に下向きに開口姿勢で形成している。また、本実施形態では、各ポートには金属製の継手筒を嵌着しており、継手筒に、管路を構成するホースが接続されている。なお、各ポートの配置位置や姿勢などは、必要に応じて適宜変更できる。入口室１１と出口室１３は隔壁４５で仕切られており、隔壁４５にバイパス通路１２が形成されているが、隔壁４５の存在により、冷却水制御部９の剛性を向上できる利点がある。
【００４２】
また、本実施形態では、ＣＶＴ用サーモ弁２６とラジェータ用サーモ弁３１とは同じ構造のものを使用しているため、ＣＶＴ用サーモ弁２６とラジェータ用サーモ弁３１とは、それらの軸心方向にずらして配置することにより、バイパス通路１２がラジェータ用サーモ弁３１の感温部３２に真横から開口するように設定している。このため、バイパス通路１２を出た冷却水がラジェータ用サーモ弁３１の弁体４２に強く当たることを防止して、ラジェータ用サーモ弁３１の正確な作動を確保できる。
【００４３】
ＣＶＴ用サーモ弁やラジェータ用サーモ弁の作動温度（開き開始温度・開き終了温度）は、必要に応じて任意に設定できる。冷却水制御部は、シリンダブロックを設けることも可能である。ＣＶＴ用サーモ弁とラジェータ用サーモ弁とは、互いに直交した姿勢や交差した姿勢に配置することも可能である（この場合は、入口室と出口室との姿勢も変わってくる。）。
【００４４】
冷却水制御部を樹脂の成形品や金属ダイキャスト品で構成する場合、単一構造でもよいし、複数の部材で構成してもよい。樹脂成形品又は金属ダイキャスト品として単一構造品とする場合は、型抜きのためには、入口室１１と出口室１３とは、その全体をシリンダヘッドに向けて開口させたらよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本願発明は、実際に車両用内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４６】
２  機関本体を構成するシリンダヘッド
３  変速機の一例としてのＣＶＴ
５  ヘッドジャケット
６  ＣＶＴウォーマ
７  ウォータポンプ
９  冷却水制御部
１１  入口室
１２  バイパス通路
１３  出口室
１４  ラジェータ
１６  ヒータコア
２６  ＣＶＴ用サーモ弁（変速機用サーモ弁）
３１  ラジェータ用サーモ弁
【図１】
2018168709.tif 000003
【図２】
2018168709.tif 000004
【図３】
2018168709.tif 000005
【図４】
2018168709.tif 000006