(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却媒体の良好な流れを担保しつつ内燃機関の冷却を速やかに行い得る内燃機関の冷却構造を提供する。【解決手段】内燃機関の内部とラジエータとの間で冷却媒体を循環させる第一の流路と、冷却媒体の温度が設定温度よりも高いときは第一の流路における冷却媒体の循環を許可し、その温度が設定温度よりも低いときは第一の流路における冷却媒体の循環を遮断するように作動するサーモスタット６７と、冷却媒体をサーモスタットへと導くように第一の流路６４ａに合流する、冷却媒体の温度をサーモスタットに感応させるための第二の流路６３ａと、第二の流路に流通する冷却媒体が設定温度と同じか又は低い所定温度よりも高いときに先端が第二の流路から突出し第一の流路に侵入してサーモスタットの感温部に近接した近接位置をとり、冷却媒体の温度が所定温度よりも低いときに先端が近接位置から離間する退避位置をとる整流機構とを具備する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の内部とラジエータとの間で冷却媒体を循環させる第一の流路と、
冷却媒体の温度が設定温度よりも高いときは第一の流路における冷却媒体の循環を許可し、その温度が設定温度よりも低いときは第一の流路における冷却媒体の循環を遮断するように作動するサーモスタットと、
冷却媒体をサーモスタットへと導くように第一の流路に合流する、冷却媒体の温度をサーモスタットに感応させるための第二の流路と、
第二の流路に流通する冷却媒体が設定温度と同じか又は低い所定温度よりも高いときに先端が第二の流路から突出し第一の流路に侵入してサーモスタットにおける冷却媒体の温度を感応する感温部に近接し第二の流路内の冷却媒体を感温部に案内し得る近接位置となり冷却媒体が所定温度よりも低いときに先端が近接位置から離間する退避位置となる整流機構と
を具備する内燃機関の冷却構造。
【請求項２】
所定温度が、設定温度よりも低い温度に設定される請求項１記載の内燃機関の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却媒体を循環させて内燃機関を適温に保持する内燃機関の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関は、水を冷却媒体とした水冷式のものが主流である。水冷式の内燃機関では、ウォータポンプが吐出する冷却水を、シリンダブロックやシリンダヘッド等の内部に形成したウォータジャケットを介して流通させて、内燃機関の各所を冷却する。
【０００３】
そして、冷却水の温度が予め設定された設定温度よりも高くなると、冷却水の流路上に設けられたサーモスタットが冷却水の温度上昇に感応して内燃機関の内部とラジエータとの間で冷却水を循環させる。これにより冷却水はラジエータにおいて放熱された後、ウォータポンプに吸引させ、再びシリンダブロック等に送り込まれる。
【０００４】
また、内燃機関の運転状態によっては、機関温度が急速に上昇する場合がある。このような場合を想定し、サーモスタットによる温度上昇の感応を速やかに行わせるべく、サーモスタットの感温部の近傍に温度が上昇した冷却水を案内するためのガイド部材を設けた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。斯かる構成により、内燃機関の内部を循環し温度が上昇した冷却水が、温度が低い他の冷却水に混ざることなくサーモスタットの感温部に導かれるので、機関温度の上昇に対し、サーモスタットが応答する応答遅れの時間を短くできるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５２５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のようなものでは、ガイド部材自体がサーモスタット近傍を流通する冷却水の流れの抵抗となる場合がある。特にサーモスタットによって循環を許可されたときは、ラジエータからサーモスタットへ向かう冷却水の流れが起こるが、サーモスタット近傍に上記ガイド部材が存在していると、このガイド部材自体が内燃機関の内部への冷却水の流れに干渉してしまうという不具合が生じる事が考えられる。
【０００７】
本発明は、このような不具合に着目したものであり、冷却媒体の良好な流れを担保しつつ内燃機関の冷却を速やかに行い得る内燃機関の冷却構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち本発明に係る内燃機関の冷却構造は、内燃機関の内部とラジエータとの間で冷却媒体を循環させる第一の流路と、冷却媒体の温度が設定温度よりも高いときは第一の流路における冷却媒体の循環を許可し、その温度が設定温度よりも低いときは第一の流路における冷却媒体の循環を遮断するように作動するサーモスタットと、冷却媒体をサーモスタットへと導くように第一の流路に合流する、冷却媒体の温度をサーモスタットに感応させるための第二の流路と、第二の流路に流通する冷却媒体が設定温度と同じか又は低い所定温度よりも高いときに先端が第二の流路から突出し第一の流路に侵入してサーモスタットにおける冷却媒体の温度を感応する感温部に近接し第二の流路内の冷却媒体を感温部に案内し得る近接位置となり冷却媒体が所定温度よりも低いときに先端が近接位置から離間する退避位置となる整流機構とを具備することを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、整流機構は冷却媒体の温度が所定温度より低い場合はサーモスタットから遠ざかることで、冷却媒体の流通の圧損が悪化することを低減でき、冷却媒体の温度が所定温度よりも高い場合には先端がサーモスタットの感温部近傍まで位置付けられることで、感温部の感温性を向上できる。すなわちサーモスタットの作動の開始を早期化できる。換言すれば、冷却媒体の温度上昇に対する応答遅れを有効に回避し得る。
【００１１】
また、サーモスタットの作動をより速やかに行わせるためには、所定温度を、サーモスタットが動作する設定温度よりも低い温度に設定しておくことが望ましい。これにより、サーモスタットの作動が始まる前に整流機構を近接位置としておくことができるので、冷却媒体の温度が急上昇しても、即座にサーモスタットの感温部が温度上昇に感応することができ、冷却媒体の温度上昇に対する応答遅れをより有効に回避して、内燃機関の過熱を抑制することに資する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却媒体の良好な流れを担保しつつ内燃機関の冷却を速やかに行い得る内燃機関の冷却構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の冷却系を示す概略構成図。
【図２】同実施形態の要部を示す構成説明図。
【図３】図２に係る動作説明図。
【図４】同上。
【図５】同実施形態に係る作用説明図。
【図６】同実施形態の変形例に係る図５に対応した作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態の内燃機関は、液体冷却式のものである。図１に、内燃機関の冷却系統を示す。内燃機関のシリンダブロック６１の内部、及びシリンダヘッド６２の内部にはそれぞれ、冷却液（冷却水）が流通するウォータジャケットが形成されている。内燃機関の外部には、これらシリンダブロック６１及びシリンダヘッド６２を冷却する過程で昇温した冷却液の温度を低下させるための放熱手段６３、６４が配設されている。かかる放熱手段としては、車両のキャビン側に設置される暖房用のヒータコア６３や、車両のフロントグリルの後背に設置されるラジエータ６４が挙げられる。
【００１５】
ラジエータ６４には、ファン６５が付設されている。ラジエータファン６５は、電動の図示しないファンモータにより回転駆動される。ファンモータは、車載のバッテリから電力の供給を受ける。ラジエータ６４に流入する冷却水たる冷却水の流量は、第一の流路たるラジエータ戻り流路６４ａ上に設けられたサーモスタット６７によって調節される。例えば、内燃機関の冷間始動直後等、冷却水温が低いときにはサーモスタット６７は閉弁時（Ｑ２）となり、ラジエータ６４に冷却水が流れ込まない。
【００１６】
ウォータポンプ６６は、内燃機関のクランクシャフトから駆動力の伝達を受けて回転する機械式のものである。ウォータポンプ６６は、放熱手段６３、６４において放熱し温度が低下した冷却水を吸引し、その冷却水をシリンダブロック６１に向けて再び送り出す。ウォータポンプ６６による冷却水の吐出量、すなわち冷却系統を循環する冷却水の流量は、内燃機関の回転数に依存する。
【００１７】
本実施形態では上述した通りシリンダヘッド６２からラジエータ６４を経由して内燃機関側のウォータポンプへと戻る第一の流路たるラジエータ戻り流路６４ａ上にサーモスタット６７を配置し、このサーモスタット６７の動作は、当該サーモスタット６７へ向けて流れる第二の流路たるヒータ戻り流路６３ａを経由した冷却水の温度に依存するようにしている。
【００１８】
サーモスタット６７は、図２〜図４に示すように、冷却水の温度を感知するための感温部６７ａと、この感温部６７ａに接する冷却水温が設定温度よりも高いと膨張する膨張部６７ｂと、この膨張部６７ｂの膨張及び収縮によって突没動作する弁体６７ｃと、閉弁時（Ｑ２）にて弁体６７ｃを支持し当該弁体６７ｃとともにラジエータ戻り流路６４ａを閉鎖する弁座６７ｄとを有している。このサーモスタット６７は、冷却水の温度が設定温度である８４℃よりも高いときは第一の流路たるラジエータ戻り流路６４ａにおける冷却水の循環を許可し、その温度が８４℃よりも低いときは冷却水の循環を遮断するように作動する。詳述すると、感温部６７ａに接する冷却水温が８４℃よりも低い時は弁体６７ｃが弁座６７ｄに支持される閉弁時（Ｑ２）となり、感温部６７ａが８４℃以上の冷却水に接したとき、膨張部６７ｂが膨張し、この膨張部６７ｂに取り付けられた弁体６７ｃが弁座６７ｄから離間する開弁時（Ｑ１）となる。このサーモスタット６７は感温部６７ａ及び膨張部６７ｂを、例えばワックスやパラフィンといった温度によって膨張し得る素材からなるものとする。このように当該サーモスタット６７は一般の車両に用いられ得る一般的なものであるため、具体的な形状や動作についての詳細な説明は省略する。
【００１９】
しかして本実施形態に係る内燃機関の冷却構造Ｘは、第二の流路たるヒータ戻り流路６３ａに流通する冷却水が設定温度である８４℃と同じ所定温度よりも高いときに先端が第二の流路から突出しラジエータ戻り流路６４ａに侵入する。すなわち先端がサーモスタット６７の感温部６７ａに近接しヒータ戻り流路６３ａ内の冷却水を感温部６７ａに案内し得る近接位置（Ｐ１）をとり、冷却水が所定温度よりも低いときは先端が近接位置（Ｐ１）から離間する退避位置（Ｐ２）とをとり得る整流機構６８を具備することを特徴とする。
【００２０】
整流機構６８は、ヒータ戻り流路６３ａの終端に位置付けられている。整流機構６８は、ヒータ戻り流路６３ａを流通する冷却水の温度に感応する感応部６８ａと、この感応部６８ａの温度が例えば上記サーモスタット６７の設定温度である８４℃と同じ所定温度の冷却水に接すると伸長変形し得る伸長部６８ｂと、この伸長部６８ｂに支持され且つ伸長部６８ｂの伸長及び短縮によって突没動作する整流具たるインナーパイプ６８ｃと、伸長部６８ｂを第二の流路上に支持している台座６８ｄとを有している。本実施形態では感応部６８ａ及び伸長部６８ｂの素材構成は、例えば上記サーモスタット６７の感温部６７ａ及び膨張部６７ｂと同じワックスやパラフィンといったものを主体に設定している。しかしながら当該感応部６８ａ及び伸長部６８ｂは例えば電気式のセンサ及びアクチュエータによって構成しても良い。インナーパイプ６８ｃは本実施形態では内部に冷却水を流通させ得る筒状部材である。このインナーパイプ６８ｃが、上述した近接位置（Ｐ１）及び退避位置（Ｐ２）をとり得る。このインナーパイプ６８ｃは退避位置（Ｐ２）ではヒータ戻り流路６３ａ内に完全に収容されるとともに、近接位置（Ｐ１）では先端が感温部６７ａに、クリアランスαの距離まで近接するとともに基端はヒータ戻り流路６３ａ内に止まる位置となる。これにより、ヒータ戻り流路６３ａ内の冷却水をラジエータ戻り流路６４ａ内にある冷却水と略混交させることなく感温部６７ａへ運ぶ。またこのインナーパイプ６８ｃは近接位置（Ｐ１）において外側の冷却水温が内部の冷却水温に影響しないように、合成樹脂などの断熱性を有する素材により構成してもよい。
【００２１】
続いて図２〜図５を参照しつつ、内燃機関の運転により機関温度が上昇していくときの、本実施形態に係る作動及び作用について説明する。図５は、サーモスタット６７の感温部６７ａと整流機構６８の感応部６８ａとがそれぞれ接する冷却水の温度を示すグラフである。まず冷却水温が低いときは図２に示すように、弁体６７ｃは閉弁時（Ｑ２）をとり、インナーパイプ６８ｃは退避位置（Ｐ２）をとっている。このとき、インナーパイプ６８ｃは完全にヒータ戻り流路６３ａに収容されているので、冷却水の何れの流通にも影響を与えない。サーモスタット６７の感温部６７ａ近傍の冷却水よりもヒータ戻り流路６３ａを流通する冷却水の方が機関温度上昇の影響を受け易い。ため、温度上昇が速やかに進み、感応部６８ａの方が感温部６７ａに先駆けて８４℃以上の温度をなす冷却水を検知することとなる。ここでもし従来の如く整流機構６８を設けていない場合であれば、図示破線で示すように、ヒータ戻り流路６３ａの温度が十分上昇しているにも関わらず感温部６７ａが作動しない、所謂応答遅れの時間が顕著に表れる。しかしながら本実施形態であれば、感応部６８ａに８４℃以上の冷却水が到達すると伸長部６８ｂの伸長によってインナーパイプ６８ｃが速やかに図３に示す近接位置（Ｐ１）となり、８４℃以上の冷却水がヒータ戻り流路６４ａに滞っている低温の冷却水に混交することなく感応部６８ａに到達する。その結果図５に示すように、感応部６８ａに８４℃以上の冷却水が到達して以降の感温部６７ａに接する冷却水温の温度挙動は、感応部６８ａに到達する冷却水と略同じ挙動を示す。それ故に図５に示すように、破線で示した整流機構６８を設けない場合に感温部６７ａが８４℃以上の冷却水を検知する開弁時（Ｑ１）となるタイミングよりも、短縮時間ｔ１だけ早いタイミングで弁体６７ｃが開弁時（Ｑ１）となる図４に示す状態となる。
【００２２】
以上のように本実施形態によれば、整流機構６８は冷却水温が所定温度である８４℃より低い場合はサーモスタット６７から遠ざかる退避位置（Ｐ２）となることで、機関温度が低いときの冷却水の流通の圧損が悪化することを低減している。そして冷却水の温度が所定温度よりも高い場合には近接位置（Ｐ１）となることで、感温部６７ａの感温性を向上せしめている。すなわちサーモスタット６７の作動の開始を早期化している。換言すれば、冷却水の温度上昇に対する応答遅れを有効に回避することを実現している。
【００２３】
＜変形例＞
以下、本実施形態の変形例について図２〜図４及び図６に示して説明する。当該変形例について、上記実施形態の構成要素に相当するものについては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
上記実施形態では整流機構６８とサーモスタット６７が作動を開始する温度を同じ温度に設定したが本変形例では、図６に示すように、上記実施形態と同じ構成をなすサーモスタット６７をさらに速やかに動作させるべく、整流機構６８の感温部６７ａが伸長部６８ｂを伸長させる温度である所定温度を、上記実施形態よりも、換言すればサーモスタット６７の設定温度である８４℃よりも低い温度である８２℃に設定している。
【００２５】
これにより、図２に示す状態からいち早くインナーパイプ６８ｃが近接位置（Ｐ１）をとる図３に示す状態となるタイミングが早い結果、整流機構６８を設けないときよりも図４に示す状態すなわち開弁時（Ｑ１）となる時間は、上記実施形態に示す短縮時間ｔ１よりも大きい短縮時間ｔ２となる。
【００２６】
このように本変形例では、サーモスタット６７の作動が始まる前に整流機構６８を近接位置（Ｐ１）としておくことができるので、冷却水の温度が急上昇しても、即座にサーモスタット６７の感温部６７ａが温度上昇に感応することができ、冷却水の温度上昇に対する応答遅れをより有効に回避して、内燃機関の過熱をさらに抑制することに資する。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２８】
例えば、上記実施形態では整流機構をインナーパイプと感温部とを有する態様としたが勿論、整流機構として形状記憶合金を用いれば、インナーパイプと感温部とを一体化し得る。上記実施形態では第二の流路としてヒータ戻り流路を適用した態様を開示したが、勿論、シリンダヘッドの温度上昇がより顕著に影響し得る冷却水流路に設定したものであってもよい。また具体的な冷却水の流路や整流機構の具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【００２９】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は冷却媒体を循環させて内燃機関を適温に保持する内燃機関の冷却構造として利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
６３ａ…第二の流路（ヒータ戻り流路）
６４ａ…第一の流路（ラジエータ戻り流路）
６７…サーモスタット
６７ａ…感温部
６８ａ…整流機構（感応部）
６８ｂ…整流機構（変形部）
６８ｃ…整流機構（インナーパイプ）
Ｐ１…近接位置
Ｐ２…退避位置
Ｘ…冷却構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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