(57)【要約】【課題】エンジン低回転時の高過給による高負荷運転に効果的に対応することができる冷却補助装置を提供する。【解決手段】エンジン１０の冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離する円筒状の気液分離器本体２１と、気液分離器本体２１内に設けられて冷却水の旋回流を抑止する第１位置又は冷却水の旋回流を許容する第２位置に移動可能なフラップ部材２２と、エンジン１０の吸気圧が所定圧未満の場合はフラップ部材２２を第１位置に保持し、エンジン１０の吸気圧が所定圧以上になるとフラップ部材２２を第１位置から第２位置に移動させるフラップ回転機構３０とを備えた。【選択図】図２
2015140735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気を圧縮する過給機を備えたエンジンの冷却補助装置であって、
前記エンジンの冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離する円筒状の気液分離器本体と、
前記気液分離器本体内に設けられて冷却水の旋回流を抑止する第１位置又は冷却水の旋回流を許容する第２位置に移動可能なフラップ部材と、
前記エンジンの吸気圧が所定圧未満の場合は前記フラップ部材を前記第１位置に保持し、前記エンジンの吸気圧が所定圧以上になると前記フラップ部材を前記第１位置から前記第２位置に移動させるフラップ移動手段と、を備える
ことを特徴とする冷却補助装置。
【請求項２】
前記フラップ移動手段は、前記過給機よりも吸気下流側の吸気系から導入した所定圧以上の吸気圧力を用いて前記フラップ部材を前記第１位置から前記第２位置に移動させる
請求項１に記載の冷却補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却補助装置に関し、特に、吸気を圧縮する過給機を備えたエンジンの冷却補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの高出力時に発生する部分沸騰や冷却水ポンプの高出力時に発生するエアレーション等に起因して冷却水中に混入する気体を分離する気液分離器（以下、スワールポットという）が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７２６０号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スワールポットは、エンジン高回転、高出力時に冷却水に混入した気体を旋回流によって分離する装置であり、エンジン低回転時においても冷却水に旋回流を生じさせると冷却系の圧力損失を招き、燃費等に影響を及ぼす可能性がある。そのため、エンジン低回転時等はスワールポットによる気液分離を行わないことが好ましい。
【０００５】
しかしながら、近年、過給機の可変化や多段化に伴い、エンジンを低回転状態で維持しつつ高ブースト圧を掛けることにより、トルクを発生させて高負荷運転を行うことが可能になっている。エンジン低回転時は冷却水ポンプの出力が低下するため、キャビテーション等による気体混入は発生し難いが、冷却水流速の低下による部分沸騰に起因した気体混入は生じる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、エンジン低回転時の高過給による高負荷運転に効果的に対応することができる冷却補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、吸気を圧縮する過給機を備えたエンジンの冷却補助装置であって、前記エンジンの冷却水循環路に設けられ、内部に導入した冷却水に旋回流を生じさせて混入した気体を分離する円筒状の気液分離器本体と、前記気液分離器本体内に設けられて冷却水の旋回流を抑止する第１位置又は冷却水の旋回流を許容する第２位置に移動可能なフラップ部材と、前記エンジンの吸気圧が所定圧未満の場合は前記フラップ部材を前記第１位置に保持し、前記エンジンの吸気圧が所定圧以上になると前記フラップ部材を前記第１位置から前記第２位置に移動させるフラップ移動手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記フラップ移動手段は、前記過給機よりも吸気下流側の吸気系から導入した所定圧以上の吸気圧力を用いて前記フラップ部材を前記第１位置から前記第２位置に移動させるものであってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷却補助装置によれば、エンジン低回転時の高過給による高負荷運転に効果的に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却補助装置が適用されたエンジンの冷却水循環路を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態の冷却補助装置を（ａ）は上面視した模式的な部分断面図、（ｂ）は側面視した模式的な部分断面図である。
【図３】本実施形態のフラップ部材が旋回流抑止位置（第１位置）にある状態を説明する模式的な部分断面図である。
【図４】本実施形態のフラップ部材が旋回流許容位置（第２位置）にある状態を説明する模式的な部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る冷却補助装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る冷却補助装置２０が適用されたエンジン１０の冷却水循環路を示す全体構成図である。図１中において、符号１１はエンジン１０内に形成されたウォータジャケット、符号１２はラジエータ、符号１３は上部タンク、符号１４はエンジン１０の動力で駆動する冷却水ポンプ、符号１５はウォータジャケット１１出口と冷却補助装置２０とを接続する冷却水導入配管、符号１６は冷却補助装置２０とラジエータ１２入口とを接続する冷却水導出配管、符号１７は冷却補助装置２０と上部タンク１３とを接続する気体吸出配管、符号１８はラジエータ１２出口とウォータジャケット１１入口（又は、冷却水ポンプ１４）とを接続する冷却水下流配管をそれぞれ示している。
【００１３】
図２に示すように、冷却補助装置２０は、円筒状のスワールポット（気液分離器本体）２１と、スワールポット２１内に設けられたフラップ部材２２と、フラップ部材２２を回転させるフラップ回転機構（フラップ移動手段）３０とを備えている。
【００１４】
スワールポット２１は、その上側円筒部に接線方向から冷却水導入配管１５の下流端が接続されると共に、その下側円筒部に接線方向から冷却水導出配管１６の上流端が接続されている。また、スワールポット２１の上面中心には気体吸出配管１７（図２（ｂ）にのみ示す）の下流端が挿入接続されている。すなわち、冷却水導入配管１５からスワールポット２１内に流れ込んだ冷却水は、スワールポット２１の内周面に沿って旋回しながら冷却水導出配管１６に向かって下方に流れ、その過程で冷却水から分離される気体は気体吸出配管１７から上部タンク１３（図１にのみ示す）に回収される。
【００１５】
フラップ部材２２は、スワールポット２１の内周面と略同一の曲率を有する平板円弧状に形成されている。また、フラップ部材２２は、その一端縁部を冷却水導入配管１５の接続口（下流端）と近接する旋回流開始位置に回転軸２３によって軸支されている。このフラップ部材２２は、詳細を後述するフラップ回転機構３０によって、その平面をスワールポット２１の内周面に対して起立させて旋回流路を塞ぐ図３に示す旋回流抑止位置（第１位置）と、その平面をスワールポット２１の内周面に沿って位置させて旋回流路を開放する図４に示す旋回流許容位置（第２位置）とに回動される。
【００１６】
フラップ回転機構３０は、シリンダ本体３１と、圧縮吸気導入管３２と、シリンダ本体３１内を移動可能なピストン３３と、ピストン３３を付勢するスプリング３４と、一端をピストン３３に固定されると共に他端をシリンダ本体３１から突出させたロッド３５と、一端をロッド３５の突出端にヒンジ連結されると共に他端を回転軸２３に固定されたリンクレバー３６とを備えている。
【００１７】
シリンダ本体３１は、その内部をピストン３３によって高圧室３１ａと低圧室３１ｂとに区画形成されている。高圧室３１ａは、圧縮吸気導入管３２を介して過給機４０よりも下流側（インタークーラ４２側）の吸気管４１に連通されている。低圧室３１ｂ内には、ピストン３３を高圧室３１ａ側に向けて付勢するスプリング３４が収容されている。スプリング３４のバネ定数は、予め実験等によってエンジン低回転（冷却水ポンプ低出力）状態で高過給による高負荷運転を行った場合に部分沸騰が引き起こされる所定の上限ブースト圧を求めておき、この上限ブースト圧を基準に設定されている。
【００１８】
すなわち、ブースト圧が上限ブースト圧未満の場合は、図３に示すように、スプリング３４の反力によってピストン３３の低圧室３１ｂ側への移動は規制される。これにより、エンジン１０の低回転、低負荷時は、フラップ部材２２が旋回流抑止位置に保持されて、冷却水導入配管１５からスワールポット２１内に流れ込んだ冷却水はフラップ部材２２に当たり旋回することなく冷却水導出配管１６に向けて直接的に流される。
【００１９】
一方、ブースト圧が上限ブースト圧以上になると、図４に示すように、高圧室３１ａ内の圧力がスプリング３４の反力よりも大きくなり、ピストン３３は低圧室３１ｂ側に向けて移動する。これにより、エンジン１０の低回転、高負荷時はフラップ部材２２が旋回流許容位置に回転されて、冷却水導入配管１５からスワールポット２１内に流れ込んだ冷却水は旋回しながら冷却水導出配管１６に向かって下方に流れる。この過程で冷却水中の気体は分離され、気体吸出配管１７を介して上部タンク１３（図１にのみ示す）に回収される。
【００２０】
次に、本実施形態に係る冷却補助装置２０の作用効果を説明する。
【００２１】
エンジン１０のブースト圧が部分沸騰を引き起こす上限ブースト圧よりも低いときは、スプリング３４の反力によってピストン３３の移動が規制され、フラップ部材２２はスワールポット２１内の旋回流抑止位置に保持される。すなわち、部分沸騰やキャビテーション等による気体混入が生じにくいエンジン１０の低回転、低負荷（低ブースト圧）時は、スワールポット２１内で冷却水に旋回流を発生させないことで、冷却水循環路の圧力損失が防止される。
【００２２】
一方、エンジン１０のブースト圧が部分沸騰を引き起こす上限ブースト圧に達すると、高圧室３１ａの圧力がスプリング３４の反力に抗してピストン３３を移動させ、フラップ部材２２はスワールポット２１内の旋回流許容位置に回転される。すなわち、部分沸騰による気体混入が生じやすくなるエンジン１０の低回転、高負荷（高ブースト圧）時は、スワールポット２１内で冷却水に旋回流を発生させて、冷却水に混入した気体を効果的に分離するように構成されている。
【００２３】
したがって、本実施形態の冷却補助装置２０によれば、エンジン１０の低回転、低負荷時における冷却水ポンプ１４等の駆動損失を効果的に防止しつつ、部分沸騰が生じやすいエンジン１０の低回転、高負荷時における気液分離を確実に行うことが可能となり、エンジン１０の冷却性能を確実に向上することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上述の実施形態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、適宜変形して実施することが可能である。
【００２５】
例えば、フラップ部材２２を電磁ソレノイドや油圧アクチュエータ等で回転させるように構成してもよい。この場合は、ブースト圧センサ（不図示）のセンサ値に基づいてＥＣＵ（不図示）から駆動指示信号を出力すればよい。また、過給機４０は図示例の一段過給システムに限定されず、多段過給システムであってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０  エンジン
１１  ウォータジャケット
１２  ラジエータ
１３  上部タンク
１４  冷却水ポンプ
１５  冷却水導入配管
１６  冷却水導出配管
１７  気体吸出配管
１８  冷却水下流配管
２０  冷却補助装置
２１  スワールポット（気液分離器本体）
２２  フラップ部材
３０  フラップ回転機構（フラップ移動手段）
３１  シリンダ本体
３２  圧縮吸気導入管
３３  ピストン
３４  スプリング
３５  ロッド
３６  リンクレバー
４０  過給機
４１  吸気管
【図１】
2015140735.tif 000003
【図２】
2015140735.tif 000004
【図３】
2015140735.tif 000005
【図４】
2015140735.tif 000006