(57)【要約】【課題】車両エンジンの始動時の昇温および暖機後の冷却温度管理を効果的に実現できる車両エンジンの冷却装置を提供すること。【解決手段】車両エンジンのシリンダヘッドに設けられたシリンダヘッド側冷却経路と、シリンダヘッド側冷却経路に接続されて冷却水を送給するウォータポンプと、ラジエータ経路とラジエータ帰還経路とに接続されるラジエータと、第１のバイパス経路と、第１のバイパス経路を流通する第１のバイパス冷却液を制御する第１の制御弁と、シリンダヘッド側冷却経路とは独立して形成されたシリンダブロック側冷却経路と、メインギャラリーに冷却オイルを送給するオイルポンプと、を備える車両エンジンの冷却装置において、シリンダブロック側冷却経路は閉回路に構成され、第２のオイルポンプが配設されて第２の制御弁でシリンダブロック内を冷却オイルが循環するように制御する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両エンジンのシリンダヘッドに設けられたシリンダヘッド側冷却経路と、該シリンダヘッド側冷却経路に接続されて冷却水を送給するウォータポンプと、該ウォータポンプに一端がラジエータ経路を介して接続され、他端が前記シリンダヘッド側冷却経路にラジエータ帰還経路を介して接続されて外気との熱交換を行なうラジエータと、前記ラジエータ経路と前記ラジエータ帰還経路とを短絡する第１のバイパス経路と、該第１のバイパス経路を流通する前記第１のバイパス冷却液を制御する第１の制御弁と、前記シリンダヘッド側冷却経路とは独立して形成されたシリンダブロック側冷却経路と、メインギャラリーに潤滑油（冷却オイル）を送給するオイルポンプと、を備える車両エンジンの冷却装置において、前記シリンダブロック側冷却経路は閉回路に構成され、第２のオイルポンプが配設されて第２の制御弁でシリンダブロック内を冷却オイルが循環するように制御されること、を特徴とする車両エンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記冷却オイルはエンジンオイルであること、を特徴とする請求項１に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記第２のオイルポンプは車両エンジンの駆動力を利用するポンプであること、を特徴とする請求項１に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記第２のオイルポンプは電動ポンプであること、を特徴とする請求項３に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項５】
前記シリンダブロック側冷却経路に逆止弁を配設すること、を特徴とする請求項１に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項６】
前記逆止弁は所定圧力で開弁し前記シリンダブロック側冷却経路を流動する前記冷却オイルを制御する圧力制御弁であること、を特徴とする請求項５に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項７】
前記オイルポンプと前記第２のオイルポンプを接続する経路の途中に迂回する第２のバイパス経路を形成し、該第２のバイパス経路を流動する第３の冷却液を制御する第３の制御弁が配設されるとともに、前記第２のバイパス経路内に熱交換器が配設されること、を特徴とする請求項１に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項８】
前記熱交換器は、外気との熱交換を行なう空冷熱交換器であること、を特徴とする請求項７に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項９】
前記熱交換器は、前記冷却水との熱交換を行なう油水熱交換器であること、を特徴とする請求項７に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項１０】
車両エンジンの暖機中には、前記第２の制御弁は前記冷却オイルが前記シリンダブロック側冷却経路内を循環するように制御されること、を特徴とする請求項１に記載の車両エンジンの冷却装置。
【請求項１１】
車両エンジンの暖機後には、前記冷却オイルの液温が前記冷却水の水温より高い温度に設定されるように前記第２の制御弁が制御されること、を特徴とする請求項１および請求項７に記載の車両エンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両エンジンに用いられるオイルを利用した冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両エンジンの冷却装置としては、例えば、図４に示されるものが知られている。この構成においては、エンジンブロック１０２とシリンダヘッド１０１を備えた内燃エンジンでこの内燃エンジンの冷却システムが、回路をそれぞれ流れる第１および第２の冷却液が互いに混ざることがないように完全に分離されているエンジンのシリンダヘッド１０１用の第１冷却回路１０３及びエンジンブロック１０２用の第２冷却回路１０４と、これら第１冷却回路１０３と第２冷却回路１０４を入出力とし、第１冷却回路１０３と第２冷却回路１０４を流れる冷却液の間で熱交換を行なう液／液熱交換器１１０からなる構成が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２６５８３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記する特許文献１の構成では以下の問題点を生ずる。車両エンジンのフリクションを低減するためには、潤滑油自体および各摺動部を高温に維持することが有効だが、特許文献１の構成においては、エンジンブロック１０２用第２の冷却液であるエンジン潤滑油はシリンダヘッド中を循環する第１の冷却液によって液／液熱交換器を介して冷却されるが、この第２の冷却液はエンジン内の循環経路を流動するエンジン潤滑油を全て循環させる構成となっている。そのため、オイル全体を昇温することになるので、シリンダブロック部の昇温が遅くなる。また、エンジンの暖機後、負荷の低い状態ではシリンダブロック部を高温で維持したいが、エンジン内各部を循環するため局部的に温度制御することが難しく、第２の冷却液が循環する間に放熱してしまい、高温には維持できない。
【０００５】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、車両エンジンの始動時の昇温および暖機後の冷却温度管理を効果的に実現できる車両エンジンの冷却装置を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、車両エンジンのシリンダヘッドに設けられたシリンダヘッド側冷却経路と、該シリンダヘッド側冷却経路に接続されて冷却水を送給するウォータポンプと、該ウォータポンプに一端がラジエータ経路を介して接続され、他端が前記シリンダヘッド側冷却経路にラジエータ帰還経路を介して接続されて外気との熱交換を行なうラジエータと、前記ラジエータ経路と前記ラジエータ帰還経路とを短絡する第１のバイパス経路と、該第１のバイパス経路を流通する前記第１のバイパス冷却液を制御する第１の制御弁と、前記シリンダヘッド側冷却経路とは独立して形成されたシリンダブロック側冷却経路と、メインギャラリーに冷却オイルを送給するオイルポンプと、を備える車両エンジンの冷却装置において、前記シリンダブロック側冷却経路は閉回路に構成され、第２のオイルポンプが配設されて第２の制御弁でシリンダブロック内を冷却オイルが循環するように制御することである。
【０００７】
上記した手段によれば、従来技術の冷却水によって車両エンジンのシリンダブロック側を冷却することに替わって、冷却オイルを使用して冷却する。そして、冷却オイルの経路はシリンダブロック内を閉回路で構成するので、車両エンジンの暖機時には熱容量の小さい冷却オイルが局部的に循環するので、シリンダブロック部の昇温時間が短くなる。このため、暖機時のフリクション低減および燃焼効率の向上を達成できる。また、シリンダブロック側冷却経路には第２のオイルポンプおよび第２の制御弁が配設されるので、このシリンダブロック経路を流れる冷却オイルを独立して流動することが可能となる。
【０００８】
さらに、請求項２において講じた技術的手段は、
前記冷却オイルはエンジンオイルであることである。これによれば、冷却オイルはエンジンオイルを使用するため、従来の車両エンジンの構成を大幅に変更しないで、シリンダブロック側冷却経路を変更するのみで、請求項１の構成が達成可能となる。
【０００９】
さらに、請求項３において講じた技術的手段は、
前記第２のオイルポンプは車両エンジンの駆動力を利用するポンプで構成したことである。
【００１０】
これによれば、第２のオイルポンプは車両エンジンの駆動力を利用するポンプであるので、新たな駆動源を用いなくても具体的な構成が達成できる。
【００１１】
そして請求項４において講じた技術的手段は、前記第２のオイルポンプは車両エンジンの駆動力を利用するポンプで構成したことである。
【００１２】
これによれば、請求項３のように車両エンジンの駆動力を利用する替わりに、電動ポンプを用いても同様に上記目的を可能となる。電動モータを用いた場合、車両エンジンの回転数に依存しないでポンプの流量制御が可能となる。
【００１３】
さらに、請求項５において講じた技術的手段は、前記シリンダブロック側冷却経路に逆止弁を配設するようにしたことである。
【００１４】
これによれば、閉回路が形成されたシリンダブロック側冷却経路を流れる冷却オイルが所定圧力以上になった場合、冷却オイルを逃がす構成が可能となるので、経路内の圧力が異常に高くなった場合でも経路に不具合が発生することがない。
【００１５】
請求項６において講じた技術的手段は、前記逆止弁は所定圧力で開弁し前記シリンダブロック側冷却経路を流動する前記冷却オイルを制御する圧力制御弁で構成したことである。
【００１６】
これによれば、逆止弁は所定圧力で開弁し流量を制御する圧力制御弁で構成されるので、たとえばシリンダブロック側冷却経路に配設される第２のオイルポンプで冷却オイルの流量制御を行なえば、シリンダブロック側冷却経路の冷却オイルの温度を制御することができる。冷却オイルが高温になった場合でも所定量の冷却オイルを逆止弁を通って開放すれば、冷却オイルの温度制御が可能となる。
【００１７】
請求項７において講じた技術的手段は、前記オイルポンプと前記第２のオイルポンプを接続する経路の途中に迂回する第２のバイパス経路を形成し、該第２のバイパス経路を流動する第３の冷却液を制御する第３の制御弁が配設されるとともに、前記第２のバイパス経路内に熱交換器が配設される構成としたことである。
【００１８】
これによれば、前記オイルポンプと前記第２のオイルポンプおよびメインギャラリーへの経路に接続する経路の途中に迂回する第２のバイパス経路を形成し、経路内に熱交換器が配設されるので、上記冷却オイルを逆止弁から開放するよりも効果的にシリンダブロック側冷却経路を流れる冷却オイルの温度制御が可能となる。
【００１９】
そして、請求項８において講じた技術的手段は、前記熱交換器は、外気との熱交換を行なう空冷熱交換器で構成したことである。
【００２０】
これによれば、熱交換器は、外気との熱交換を行なう空冷熱交換器で構成するので積極的に冷却オイルを冷やすことが可能となり、冷却オイルの液温制御が可能となる。
【００２１】
請求項９において講じた技術的手段は、前記熱交換器は、前記冷却水との熱交換を行なう油水熱交換器で構成したことである。
【００２２】
これによれば、熱交換器は、冷却水を利用する油水熱交換器で構成するので、従来の冷却構造を応用するのみで、効果的に冷却オイルを冷やすことが可能となり、冷却オイルの液温制御が可能となる。
【００２３】
請求項１０において講じた技術的手段は、車両エンジンの暖機中には、前記第２の制御弁は前記冷却オイルが前記シリンダブロック側冷却経路内を循環するように制御したことである。
【００２４】
これによれば、車両エンジンの暖機中には、冷却オイルはシリンダブロック側冷却経路内のみを循環するように制御されるので、冷却オイルは他の経路を流れて熱を奪われることが少なくなり、効果的に昇温ができる。
【００２５】
請求項１１において講じた技術的手段は、車両エンジンの暖機後には、前記冷却オイルの液温が前記冷却水の水温より高い温度に設定されるように前記第２の制御弁を制御したことである。
【００２６】
これによれば、車両エンジンの暖機後は、エンジンの燃焼効率を良好に保つために、シリンダヘッド側よりもシリンダブロック側が高温に維持されるのが望ましい。そのため、シリンダヘッド側冷却経路を流動する冷却水温よりもシリンダブロック側冷却経路を流動する冷却オイルの液温が高くなるように制御される。
【００２７】
シリンダブロック側冷却経路には、冷却水よりも熱伝導性の低く、沸点の高い冷却オイルが流動するように構成されるので、効果的に高温を維持できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の車両エンジンの冷却装置置を概略的に示しており、車両エンジンの回転で駆動されるウォータポンプＷＰから送給される冷却水は、車両エンジン内部に流路が形成されるシリンダヘッド側冷却経路１、ラジエータ帰還経路９、ラジエータＲ、およびラジエータ経路８を経て、ふたたびウォータポンプＷＰに戻る。バイパス経路３が、ラジエータ帰還経路９とラジエータ経路８にラジエータＲをバイパスするように接続されている。このバイパス経路３内を流れる冷却水を制御するために、
バイパス経路３とラジエータ経路８とが接続される箇所に制御弁１０が配設されている。この制御弁は、上記したようにバイパス経路３を流動する冷却水を制御するためのものであり、ラジエータ帰還経路９とバイパス経路３との接続箇所に設置されてもよく、またバイパス経路３内に設置されてもよいことは言うまでもない。
【００２９】
つぎにシリンダブロック側冷却経路２に送られる冷却オイルの流れおよび構成を説明する。車両エンジンブロックの下方に配置されるオイルパン１６に滞留する潤滑油（以降冷却オイルと称す）は、オイルポンプＯＰで汲み上げられて車両エンジン内に形成されるメインギャラリーに送られる。それと同時に、オイルポンプＯＰの吐出側の経路には、シリンダブロック内を循環するように閉回路が形成されたシリンダブロック側冷却経路２が接続されている。そして、このシリンダブロック側冷却経路２の入口側には、その内部を流動する冷却オイルをシリンダブロック側冷却経路２に送り出すための、電動ポンプ６およびこのシリンダブロック側冷却経路２に冷却液を流入制御するための制御弁１１が配設されている。さらに、シリンダブロック側冷却経路２内には、この冷却オイルをリリーフするための逆止弁１４が配設され、ドレイン経路１３と接続されている。
【００３０】
さらに上記構成に付随して、オイルポンプＯＰの吐出側経路から制御弁１１の冷却オイルの流入口までの途中にはバイパス経路７が形成され、熱交換器１５が設置されている。そして、このバイパス経路７への冷却オイルの流動を制御する制御弁１２が同時に配置されている。
【００３１】
つぎに車両エンジンの状態に対応する冷却水および冷却オイルの流れを説明する。暖機中においては、ウォータポンプＷＰから送給されてシリンダヘッド側冷却経路１に送られる冷却水は、まだ冷却水の水温が低温であるので、ラジエータＲには送られず、シリンダヘッド側冷却経路１を通った後、ラジエータ帰還経路９を経て、バイパス経路３を戻るように制御弁１０で制御される。また、オイルパン１６の冷却オイルは、オイルポンプＯＰで汲み上げられた後、図示しないオイルフィルタを通ってメインギャラリーに送り込まれる。このとき、シリンダブロック冷却経路２の内部に存在する冷却オイルは、電動ポンプ６によって、シリンダブロック冷却経路２を循環するようにまわっている。
【００３２】
そして、やがて冷却水温が上昇して暖機後の車両エンジンが低・中負荷の状態となると、冷却水温は最適水温まで上昇しているので、バイパス経路３に併せて、ラジエータＲにも冷却水が流れるように制御弁１０が制御される。そして、冷却水はバイパス経路３を流れる量とラジエータＲを通って冷やされる量とが制御弁１０で混合されて最適温度に制御される。このとき冷却オイルは適温まで上昇しているが、仮に制御すべき温度よりも高温になった場合には、電動ポンプ６の回転数を増して循環する流量を増加する。するとシリンダブロック冷却経路２内の内圧が上昇するので、この経路に配置される逆止弁１４は所定圧力以上になると開弁する。そして、シリンダブロック冷却経路２内の冷却オイルは、所定量ドレイン経路１３から排出される。排出された冷却オイルの量だけシリンダブロック冷却経路２内の冷却オイルが減少するので、シリンダブロック冷却経路２の内圧が低下する。このとき制御弁１１はオイルポンプＯＰ側から不足する冷却オイルを補充するように制御するので、前からシリンダブロック冷却経路２内に存在する冷却オイルよりも低温の冷却オイルが、制御弁１１を経てシリンダブロック冷却経路２に流入する。
【００３３】
暖機後の高負荷の状態になると、シリンダブロック冷却経路２を流れる冷却オイルは所定温度以上となるため、図３に示すようにオイルポンプＯＰから送出される冷却オイルは、冷却されるようにバイパス経路７の熱交換器１５に送られる。この熱交換器１５は、空冷もしくは冷却水を利用した油水熱交換器で構成されており、この熱交換器１５を通る冷却オイルが所定温度まで冷却されるように制御弁１２で制御される。
【００３４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、従来技術の冷却水によって車両エンジンのシリンダブロック側を冷却することに替わって、冷却オイルを使用して冷却する。そして、冷却オイルの経路は、シリンダブロック内を閉回路で構成するので、車両エンジンの暖機時には熱容量の小さい冷却オイルが局部的に循環するので、冷却オイルが効率よく昇温でき、暖機時のフリクション低減および燃焼効率の改善が達成できる。
【００３５】
また、シリンダブロック側冷却経路には第２のオイルポンプおよび第２の制御弁が配設されるので、このシリンダブロック経路を流れる冷却オイルを独立して流動することが可能となる。冷却オイルはエンジンオイルを使用するため、従来の車両エンジンの構成を大幅に変更しないで、シリンダブロック側冷却経路を変更するのみで、請求項１の構成が達成可能となる。そして、第２のオイルポンプは、新たな駆動源を用いなくてもよい車両エンジンの駆動力を利用するポンプまたは電動ポンプで構成する。電動ポンプを用いた場合、車両エンジンの回転数に依存しないでポンプの流量制御が可能となる。
【００３６】
さらに、閉回路が形成されたシリンダブロック側冷却経路を流れる冷却オイルが所定圧力以上になった場合、冷却オイルを逃がす構成が可能となるので、経路内の圧力が異常に高くなった場合でも経路に不具合が発生することがない。また、シリンダブロック側冷却経路に配設される逆止弁は、所定圧力で開弁し流量を制御する圧力制御弁で構成されるので、たとえばシリンダブロック側冷却経路に配設される第２のオイルポンプで冷却オイルの流量制御を行なえば、第２のオイルポンプの流量を制御してシリンダブロック側冷却経路内を流れる冷却オイルの圧力を制御することで、冷却オイルが高温になった場合でも所定量の冷却オイルを逆止弁を通って開放すれば、冷却オイルの温度制御が可能となる。
【００３７】
さらに、前記オイルポンプと前記第２のオイルポンプを接続する経路の途中に迂回する第２のバイパス経路を形成し、経路内に熱交換器が配設されるので、上記冷却オイルを逆止弁から開放するよりも効果的にシリンダブロック側冷却経路を流れる冷却オイルの温度制御が可能となる。熱交換器は、外気との熱交換を行なう空冷熱交換器で構成するので積極的に冷却オイルを冷やすことが可能となり、冷却オイルの液温制御が可能となり、上記熱交換器は、冷却水を利用する油水熱交換器で構成するので、従来の冷却構造を応用するのみで、効果的に冷却オイルを冷やすことが可能となり、冷却オイルの液温制御が可能となる。
【００３８】
そして上記冷却水や冷却オイルの制御においては、車両エンジンの暖機中には、冷却オイルはシリンダブロック側冷却経路内のみを循環するように制御されるので、冷却オイルは他の経路を流れて熱を奪われることが少なくなり、効果的に昇温ができる。そして、車両エンジンの暖機後は、エンジンの燃焼効率を良好に保つために、シリンダヘッド側よりもシリンダブロック側が高温に維持されるのが望ましい。そのため、シリンダヘッド側冷却経路を流動する冷却水温よりもシリンダブロック側冷却経路を流動する冷却オイルの液温が高くなるように制御されるので、冷却水よりも熱伝導性の低く、沸点の高い冷却オイルが流動するように構成されるので、効果的に高温を維持できる。以上、シリンダブロック側を高温で維持できるので多大な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における車両エンジンの冷却装置で暖機中の冷却水および冷却オイルの流れを示す概略図である。
【図２】図１の本発明の実施の形態における低・中負荷時の冷却水および冷却オイルの流れを示す概略図である。
【図３】図１の本発明の実施の形態における暖機後・高負荷時の冷却水および冷却オイルの流れを示す概略図である。
【図４】従来技術における車両エンジンの冷却装置の冷却水の流れを示す概略図である。
【符号の説明】
１：シリンダヘッド側冷却経路
２：シリンダブロック側冷却経路
３：バイパス経路（第１のバイパス経路）
６：電動ポンプ（第２のオイルポンプ）
７：バイパス経路（第２のバイパス経路）
８：ラジエータ経路
９：ラジエータ帰還経路
１０：制御弁（第１の制御弁）
１１：制御弁（第２の制御弁）
１２：制御弁（第３の制御弁）
１３：ドレイン経路（第３のバイパス経路）
１４：逆止弁
１５：熱交換器
１６：オイルパン
ＣＢ：シリンダブロック
ＣＨ：シリンダヘッド
Ｒ：ラジエータ
Ｗ１：冷却水
Ｗ２：冷却オイル（潤滑油）
Ｗ３：第３の冷却液
ＷＰ：ウォータポンプ
【図１】
2004116476.tif 000003
【図２】
2004116476.tif 000004
【図３】
2004116476.tif 000005
【図４】
2004116476.tif 000006