(57)【要約】【課題】本発明は、エンジンの冷却装置におけるウォータポンプの摺動部における潤滑不良を抑制することを課題とする。【解決手段】本発明のエンジン（２）の冷却装置（１）は、ウォータポンプ（１３）の摺動部（１３ａ）が冷却水に浸るようにウォータジャケット（６）の下端部よりも下方にウォータポンプ（１３）を配置するとともに、第一バルブ（１２）を閉弁して冷却水溜まりを形成することにより、ウォータポンプ（１３）の摺動部（１３ａ）を良好に潤滑している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータポンプの摺動部が冷却水に浸るように前記ウォータポンプを配置したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
ウォータジャケットから抜き取った冷却水を貯留するタンクを備え、
冷却水を前記ウォータジャケットから前記タンクへ抜き取った際に、ウォータポンプの摺動部が冷却水に浸るように前記ウォータポンプを配置したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項３】
ウォータポンプの摺動部が冷却水の水位よりも下方に位置するように前記ウォータポンプを配置したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項４】
ウォータポンプの摺動部がエンジンに形成されたウォータジャケットの下端よりも下方に位置するように前記ウォータポンプを配置したことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のエンジンの冷却装置において、
ウォータポンプの摺動部の下方に冷却水溜まり形成手段を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項６】
エンジン内に形成されたウォータジャケットと分断され、ウォータポンプを含む冷却水の閉回路が形成されることを特徴としたエンジンの冷却装置。
【請求項７】
エンジン内に形成されたウォータジャケットと分断し、ウォータポンプを含む冷却水の閉回路を形成する閉回路構築手段を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項８】
エンジン内に形成されたウォータジャケットと分断し、ウォータポンプを含む閉回路を形成する閉回路構築手段を備え、
当該閉回路構築手段は、前記ウォータポンプの上流側に配置された第一切替バルブと、前記ウォータポンプの下流側に配置された第二切替バルブと、第一切替バルブと第二切替バルブとを接続する接続経路を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの冷却装置においてウォータポンプによって圧送される冷却水は、シリンダブロック、シリンダヘッドなどの冷却を必要とする部位へ送られ、このような冷却部位から熱を奪う。冷却部位から熱を奪った冷却水はラジエータへ送られ、ラジエータにおいて大気中に熱を放出する。このように、エンジンは、エンジン内を循環する冷却水の熱交換により冷却されている。このような冷却水を循環させるエンジンは、暖機中において、冷却水がラジエータへ流入しないように流路を切替えて、熱の放出を低減する構成となっている。
【０００３】
しかしながら、このようなエンジンの冷却装置のウォータジャケットは常に冷却水で満たされているため、エンジンは、暖機時にシリンダブロック、シリンダヘッドとともに系内の冷却水も温めることになるので、暖機に時間を要していた。このような問題に対し、特許文献１に開示されたエンジンの冷却装置では、暖機運転時にエンジン本体内の冷却水を抜き取り、ウォータジャケット内の冷却水の液面を下げ、冷却水に相当する熱容量を減らし、暖機が完了すると、再び、冷却水をウォータジャケット内へ戻すことが行われている。このようなエンジンでは、冷却水に相当する熱容量が減少するため、冷却水を抜き取らないエンジンと比較して、暖機時間が短縮されるという効果が得られている。
【０００４】
【特許文献１】実公平３−２６２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ウォータポンプには摺動面に薄い液膜を形成しシールするタイプのものがある。このようなウォータポンプが備えられているエンジンの冷却装置は、冷却水を潤滑剤のように利用して、ウォータポンプの摺動部の潤滑を図っている。ところが、特許文献１に開示されているようなエンジンの冷却装置では、ウォータジャケットから冷却水を抜き取るため、ウォータポンプ内の冷却水が減少し、ウォータポンプの摺動部へ冷却水が供給されなくなることがある。また、このようなウォータポンプは、クランクシャフトの回転によって駆動されるため、ウォータジャケットから冷却水を抜き取った間もエンジンを停止しない限り駆動を続ける。このような状況では、ウォータポンプの摺動部は水のないドライな状態で運転されることとなり、発熱し、ひいては、摺動面が面荒れや焼き付きを起こして、水漏れ、破損の原因となるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、エンジンの冷却装置におけるウォータポンプの摺動部における潤滑不良を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明のエンジンの冷却装置は、ウォータポンプの摺動部が冷却水に浸るように前記ウォータポンプを配置したことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、ウォータポンプの摺動部は、冷却水に浸され、ドライな状態で運転されることがなく、良好な潤滑状態が維持される。
【０００８】
このようなエンジンの冷却装置と同様の効果を得ることのできるエンジンの冷却装置は、ウォータジャケットから抜き取った冷却水を貯留するタンクを備え、冷却水を前記ウォータジャケットから前記タンクへ抜き取った際に、ウォータポンプの摺動部が冷却水に浸るように前記ウォータポンプを配置した構成とすることができる（請求項２）。また、ウォータポンプの摺動部が冷却水の水位よりも下方に位置するように前記ウォータポンプを配置した構成とするエンジンの冷却装置（請求項３）や、ウォータポンプの摺動部がエンジンに形成されたウォータジャケットの下端よりも下方に位置するように前記ウォータポンプを配置した構成とするエンジンの冷却装置（請求項４）も同様の効果を得ることができる。また、これらのエンジンの冷却装置は、ウォータポンプの摺動部の下方に冷却水溜まり形成手段を備えた構成とすることができる（請求項５）。
【０００９】
また、ウォータポンプの摺動部の良好な潤滑を目的とするエンジンの冷却装置は、エンジン内に形成されたウォータジャケットと分断され、ウォータポンプを含む冷却水の閉回路が形成される構成とすることができる（請求項６）。このような構成とすることにより、暖機時に冷却水がウォータジャケットから抜き取られるようなエンジンにおいて、ウォータジャケットから冷却水を抜き取った状態でも冷却水がウォータポンプを循環する。このため、ウォータポンプの摺動部は、冷却水に浸されるので、ドライな状態で運転されることがなく、良好な潤滑が維持される。
【００１０】
このようなエンジンの冷却装置は、エンジン内に形成されたウォータジャケットと分断し、ウォータポンプを含む冷却水の閉回路を形成する閉回路構築手段を備えた構成とすることができる（請求項７）。さらに、このようなエンジンの冷却装置は、エンジン内に形成されたウォータジャケットと分断し、ウォータポンプを含む閉回路を形成する閉回路構築手段を備え、前記閉回路構築手段は、前記ウォータポンプの下流側に配置された第一切替バルブと、前記ウォータポンプの上流側に配置された第二切替バルブと、第一切替バルブと第二切替バルブとを接続する接続経路とからなる構成とすることができる（請求項８）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエンジンの冷却装置は、ウォータポンプの摺動部が冷却水に浸るような構成とすることにより、ウォータポンプの摺動部の良好な潤滑状態を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。本実施例のエンジン２に組み込まれた冷却装置１は、冷却水をエンジン本体３内に形成されたウォータジャケット６とタンク７との間で移送させて、エンジン２の暖機性を向上させる構成となっている。図１は、エンジン２の始動前から暖機後のウォータジャケット６への冷却水の供給状態を表した説明図を示している。図１（ａ）はエンジン２の始動前の状態（「始動前」状態）を示し、図１（ｂ）はエンジン２が始動し、タンク７からウォータジャケット６へ冷却水を給水している状態（「給水」状態）を示している。また、図１（ｃ）はエンジン２の始動後に、ウォータジャケット６からタンク７へ冷却水を抜き取る状態（「排水」状態）を示している。さらに、図１（ｄ）は、タンク７からウォータジャケット６へ冷却水を再度供給している状態（「再給水」状態）を示し、図１（ｅ）はエンジン２の暖機が完了した後の状態（「暖機後」状態）を示している。以下において、ウォータジャケット６とタンク７との間の冷却水の移送の概略を説明する。
【００１４】
前運転時にエンジン２が停止状態となると、エンジン２の運転によって高温となったウォータジャケット６内の冷却水をタンク７へ移送させる。移送された冷却水はタンク７において次回のエンジン始動まで保温される。そのため、始動開始前の「始動前」状態では、図１（ａ）に示すように、冷却水はタンク７内に貯留されており、ウォータジャケット６内はほぼ空の状態となっている。
【００１５】
次に、エンジン始動段階でイグニションをＯＮとすると、冷却装置１は、図１（ｂ）に示した「給水」状態に移行する。この「給水」状態では、タンク７内の冷却水がウォータジャケット６へ供給される。これにより、タンク７内で保温されていた高温の冷却水が、エンジン本体３を昇温させる。
【００１６】
エンジン２は、「給水」状態でタンク７からウォータジャケット６への冷却水の移送が終わると、始動し、暖機が進行する。後述するＥＣＵ１９がエンジンの各種センサ（図示しない）により、エンジン本体３を構成するシリンダヘッド４及びシリンダブロック５の温度が冷却水の温度以上と判断すると、図１（ｃ）に示した「排水」状態へ移行する。「排水」状態では、ウォータジャケット６からタンク７へ冷却水を排水する。
【００１７】
冷却装置１は、暖機が完了すると、図１（ｄ）に示した「再給水」状態へ移行して、タンク７内の冷却水をウォータジャケット６へ再度供給する。
【００１８】
冷却装置１は、「再給水」状態でウォータジャケット６内が冷却水で満たされると、次に図１（ｅ）に示した「暖機後」状態へ移行する。冷却装置１が「暖機後」の状態になると、冷却された冷却水がエンジン２内を循環し、エンジン本体３が運転状態に適した温度に冷却される。
【００１９】
次に、このようにウォータジャケット６とタンク７との間で冷却水を移送する冷却装置１を組み込んだエンジン２の構成について説明する。図２は本実施例の冷却装置１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した説明図である。エンジン本体３はシリンダヘッド４とシリンダブロック５とを備えており、シリンダヘッド４及びシリンダブロック５の内部には、ウォータジャケット６が形成されている。
【００２０】
冷却装置１はウォータジャケット６内の冷却水を収容できる容積を有したタンク７を備えている。このタンク７は蓄熱構造となっており、エンジン本体３よりも下方に配置されている。ウォータジャケット６とタンク７とは、第一経路８及び第二経路９の二つの経路で連通している。第一経路８の一端はウォータジャケット６の底部に接続され、他端はタンク７の底部に接続されている。また、第二経路９の一端はウォータジャケット６の底部に接続され、他端はタンク７の頂部に接続されている。第一経路８にはタンク７側から順に電動ポンプ１０、三方弁１１、第一バルブ１２、ウォータポンプ１３が配置されており、第二経路９には第二バルブ１４が配置されている。この冷却装置１では、冷却水がタンク７からウォータジャケット６へ向かって流れる経路が第一経路８であり、ウォータジャケット６からタンク７へ向かって流れる経路が第二経路９である。
【００２１】
ウォータポンプ１３は、インペラ（図示しない）の回転で冷却水を圧送する機械式のポンプであって、クランクシャフト（図示しない）を駆動源として、タンク７からウォータジャケット６へ冷却水を圧送する。ウォータポンプ１３の摺動部１３ａは、いわゆるメカニカルシールを形成している。さらに、ウォータポンプ１３は、ウォータポンプ１３の摺動部１３ａがウォータジャケット６の下端よりも下方に位置するように配置されている。
【００２２】
第一バルブ１２は、ウォータポンプ１３の下方に配置され、第一経路の冷却水の流通を遮断することができる。この第一バルブ１２は、本発明の冷却水溜まり形成手段に相当する。
【００２３】
電動ポンプ１０は、タンク７からウォータジャケット６への冷却水を圧送するウォータポンプ１３を補助するポンプであり、タンク７の下端部に配置されている。すなわち、この電動ポンプ１０によって汲み出されたタンク７内の冷却水がウォータポンプ１３に供給され、そこからウォータジャケット６へ冷却水が圧送される。また、三方弁１１は、電動ポンプ１０と第一バルブ１２を接続する経路と、後述するラジエータ１５と第一バルブ１２とを接続する経路との切替えを行う。第二バルブ１４は、第二経路９の冷却水の流通を遮断することができる。
【００２４】
また、冷却装置１はラジエータ１５を備えており、ラジエータ１５は第三経路１６によって三方弁１１と接続されている。さらに、冷却装置１は第四経路１７を備え、第四経路１７の一端はウォータジャケット６のシリンダヘッド４側に接続し、他端は、第三経路１６のラジエータ１５と三方弁１１の間に接続している。第四経路１７には、サーモスタット１８が配置されている。サーモスタット１８は、冷却水の温度が暖機完了となる温度に到達すると流路を変更する三方弁であり、サーモスタット１８は、ウォータジャケット６とラジエータ１５とを接続する経路とウォータジャケット６と第三経路１６を接続する経路とを切替える。
【００２５】
また、冷却装置１は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１９を備えている。ＥＣＵ１９は、電動ポンプ１０、三方弁１１、第一バルブ１２、第二バルブ１４と電気的に接続されており、電動ポンプ１０の駆動、三方弁１１の経路の変更や、第一バルブ１２及び第二バルブ１４の開閉を制御している。
【００２６】
次に、ウォータジャケット６の冷却水がタンク７へ抜き取られた場合の冷却装置１の動作を示しつつ、ウォータポンプ１３の配置について詳細に説明する。図３は冷却水をウォータジャケット６からタンク７へ抜き取った場合の冷却装置１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した説明図である。なお、図３中に破線で示した経路は、冷却水が流通していないことを示している。
【００２７】
ウォータジャケット６からタンク７へ抜き取る場合には、冷却装置１のＥＣＵ１９は、電動ポンプ１０を停止し、タンク７からウォータジャケット６への冷却水の圧送を停止する。また、ＥＣＵ１９は、第一バルブ１２を閉弁する。これにより、タンク７からウォータジャケット６への冷却水の流入が遮断される。さらに、ＥＣＵ１９は、第二バルブ１４を開弁する。ウォータポンプ１３は、図３中Ａで示すように、摺動部１３ａがウォータジャケット６の下端よりも下方に位置するように配置されているので、ウォータジャケット６内の冷却水は自由落下によって第二経路９を通じて、タンク７へ流入する。このようにして、ウォータジャケット６内の冷却水は、タンク７へ抜き取られる。
【００２８】
さらに、冷却水をウォータジャケット６からタンク７へ抜き取った際に、ウォータポンプ１３は、図３中Ｂで示すように、ウォータポンプ１３の摺動部１３ａがタンク７内の冷却水の水位よりも下方に位置するように配置されている。すなわち、冷却水をウォータジャケット６からタンク７へ抜き取った際に、ウォータポンプ１３は、ウォータポンプ１３の摺動部１３ａが冷却水に浸るように配置されている。
【００２９】
さらに、冷却装置１は、第一バルブ１２を閉弁するので、自由落下によって第一経路８を通じてタンク７側へ流れる冷却水を堰き止め、第一バルブ１２の上側に冷却水溜まりを形成する。この冷却水溜まりには、冷却水が貯留されて、ウォータポンプ１３の摺動部１３ａを冷却水に浸すので、ウォータポンプ１３の摺動部１３ａがドライにならず、摺動部１３ａの潤滑が維持される。
【００３０】
このように、ウォータポンプ１３の摺動部１３ａが、ウォータジャケット６の下端よりも下方に位置するようにウォータポンプ１３が配置され、閉弁して冷却水溜まりを形成する第一バルブ１２をウォータポンプ１３の下方に配置したことで、摺動部１３ａの潤滑が維持されている。
【実施例２】
【００３１】
次に本発明の実施例２について図面を参照しつつ説明する。図４は本実施例の冷却装置２１を組み込んだエンジン２２の概略構成を示した説明図である。冷却装置２１は、実施例１の冷却装置１と略同様の構成をしているが、第一バルブ１２に代えて第一切替バルブ２３を配置した点と、ウォータポンプ１３とウォータジャケット６の間に第二切替バルブ２４を備えた点と、第一切替バルブ２３と第二切替バルブ２４とを接続する接続経路２５とを備えた点で相違している。この第一切替バルブ２３は、三方弁１１からウォータポンプ１３へ冷却水が流れる経路と接続経路２５からウォータポンプ１３へ冷却水が流れる経路との切替えを行う三方弁である。第二切替バルブ２４は、ウォータポンプ１３からウォータジャケット６へ冷却水が流れる経路とウォータポンプ１３から接続経路２５へ冷却水が流れる経路との切替えを行う三方弁である。この第一切替バルブ２３と第二切替バルブ２４と接続経路２５とは、本発明の閉回路構築手段に相当する。また、第一切替バルブ２３と第二切替バルブ２４はＥＣＵ１９と電気的に接続され、ＥＣＵ１９の信号によって流路を変更する。なお、図４中に破線で示した経路は、冷却水が流通していないことを示している。また、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
本実施例のエンジン２２の冷却装置２１は、実施例１同様にウォータジャケット６からタンク７へ冷却水を抜き取り、暖機を促進する。以下、冷却水をウォータジャケット６からタンク７へ抜き取った状態の冷却装置２１について説明する。冷却水をウォータジャケット６からタンク７へ抜き取った状態において、第一切替バルブ２３は、ＥＣＵ１９の指令信号に基づいて、接続経路２５からウォータポンプ１３へ冷却水が流れる経路を形成する。また、第二切替バルブ２４は、ＥＣＵ１９の指令信号に基づいて、ウォータポンプ１３から接続経路２５へ冷却水が流れる経路を形成する。このように経路を形成することで、ウォータポンプ１３を含んだ閉回路が構築される。また、このＥＣＵ１９の流路切替の指令信号は、ウォータポンプ１３内に冷却水が通じているときに発信される。これにより、閉回路内には冷却水が流通して、循環することになる。このように、冷却水がウォータポンプ１３を含んだ閉回路内を循環するため、ウォータポンプ１３の摺動部１３ａは冷却水に浸され、良好に潤滑されることになる。
【００３３】
このようなウォータポンプを含む閉回路を構築する冷却装置は、冷却水を含む閉回路が構築して、ウォータポンプの摺動部を冷却水が浸すことができるので、ウォータポンプ１３をウォータジャケット６の下端部より上側に配置することもできる。
【００３４】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００３５】
本発明の冷却装置は、ウォータポンプの摺動部が冷却水に浸るようにウォータポンプを配置したものであればよい。冷却水をウォータジャケットからタンクへ抜き取るエンジンでは、冷却水をウォータジャケットからタンクへ抜き取った際に、ウォータポンプの摺動部の位置が冷却水の水位より下方であれば摺動部を冷却水に浸すことができる。例えば、ウォータジャケット内の冷却水の一部を抜き取るエンジンの冷却装置では、冷却水をタンクへ移しきった後の、ウォータジャケット内の水位よりウォータポンプの摺動部が下方であれば、ウォータポンプの摺動部は水中に没しているので摺動部の潤滑を維持することができる。また、本発明の冷却装置は、冷却水をウォータジャケットからタンクへ抜き取るエンジンに備えられるものだけに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】エンジンの始動前から暖機後のウォータジャケットとタンクとの間の冷却水の供給状態を示した説明図であって、（ａ）は「始動前」状態を示し、（ｂ）は「給水」状態を示し、（ｃ）は「排水」状態を示し、（ｄ）は、「再給水」状態を示し、（ｅ）は「暖機後」状態を示した説明図である。
【図２】実施例１の冷却装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図３】ウォータジャケットからタンクへ冷却水を抜き取った冷却装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図４】実施例２の冷却装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、２１  エンジン
２、２２  冷却装置
３  エンジン本体
６  ウォータジャケット
７  タンク
１０  電動ポンプ
１２  第一バルブ
１３  ウォータポンプ
１３ａ  摺動部
１４  第二バルブ
１５  ラジエータ
１９  ＥＣＵ
２３  第一切替バルブ
２４  第二切替バルブ
２５  接続経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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