(57)【要約】【課題】暖機運転時におけるシリンダブロック及びシリンダヘッドの温度上昇による暖機性能の向上とエンジンの負荷運転時における冷却性能の向上とを同時に実現でき、かつ冷却水の水圧及び水温の双方によってシリンダブロック内及びシリンダヘッド内冷却水流量を調整可能としたエンジンの冷却装置を提供する。【解決手段】冷却水をシリンダヘッド冷却水出口あるいはシリンダブロック冷却水出口からラジエータに導き降温後、ウォータポンプの吸入側に戻すように構成されたエンジンの冷却装置において、シリンダヘッド冷却水出口またはシリンダブロック冷却水出口の何れか一方に、前記シリンダヘッド及びシリンダブロックを通流する冷却水の水圧を調整する可逆回転可能な水圧調整ポンプを設けてなることを特徴とする。【選択図】      図１
2004301003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを冷却した冷却水を冷却水出口からラジエータに導き該ラジエータにて降温後、ウォータポンプの吸入側に戻すように構成されたエンジンの冷却装置において、前記冷却水出口に、前記エンジンを通流する冷却水の水圧を調整可能な水圧調整ポンプを設けてなることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記水圧調整ポンプは、電動ポンプにて構成されてなることを特徴とする請求項１記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
エンジン運転状態及び車両走行状態の少なくとも一方を検出する検出手段を設けるとともに、該検出手段の検出値に基づきエンジン水温調整の要否及び前記水圧調整ポンプの運転の要否を判断し、該判断結果に基づく前記水圧調整ポンプの運転時における回転方向及び回転数を含む運転条件を設定するコントローラを設けてなることを特徴とする請求項１記載の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、エンジンに適用され、エンジン冷却水出口に、エンジンを通流する冷却水の水圧を調整する水圧調整ポンプを備えたエンジンの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンにおいては、エンジンの暖機運転時にはエンジン温度の上昇を促進するため、また通常運転時にはエンジンの温度を所要温度に保持するため、シリンダヘッド水室及びシリンダブロック水室を流れる冷却水量を調整している。
かかる暖機運転時における冷却水量調整手段として、特許文献１（実公平３−２６２５５号公報）の考案が提供されている。この考案においては、シリンダブロックとウォータタンクとを接続する冷却水戻り管に電動ポンプと電磁弁とを直列に設置し、シリンダブロック壁温度及び水温の検出信号を受けて制御装置が暖機運転の開始時に該電磁弁を開くとともに電動ポンプを運転し、シリンダブロック内及びシリンダヘッド内の冷却水を冷却水戻り管を通してウォータタンク内に抜き取り、シリンダブロック内及びシリンダヘッド内の冷却水液面レベルを低下させることにより、シリンダブロック及びシリンダヘッドの温度を上昇させて暖機性能を向上させるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
実公平３−２６２５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１の技術にあっては、制御装置が暖機運転の開始時にシリンダブロック壁温度及び水温の検出信号によって電動ポンプの運転制御を行ってシリンダブロック内の冷却水をウォータタンク内に抜き取ることにより冷却水の循環を停止させて、シリンダブロック及びシリンダヘッドの温度を上昇させて暖機性能を向上させるようにしている、つまり電動ポンプの運転制御を行うことによりシリンダブロック及びシリンダヘッドの温度上昇による暖機性能の向上をなしているにとどまり、該特許文献１にあっては、エンジンの負荷運転時における冷却性能を向上させることができない。
等の問題点を有している。
【０００５】
本発明はかかる従来技術に鑑み、暖機運転時におけるシリンダブロック及びシリンダヘッドの温度上昇による暖機性能の向上とエンジンの負荷運転時における冷却性能の向上とを同時に実現できるエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる目的を達成するもので、エンジンを冷却した冷却水を冷却水出口からラジエータに導き該ラジエータにて降温後、ウォータポンプの吸入側に戻すように構成されたエンジンの冷却装置において、前記冷却水出口に、前記エンジンを通流する冷却水の水圧を調整可能な水圧調整ポンプを設けてなることを特徴とする。
かかる発明において、好ましくは、前記調整ポンプは電動ポンプにて構成されてなる。
【０００７】
またかかる発明において、好ましくは、エンジン運転状態及び車両走行状態の少なくとも一方を検出する検出手段を設けるとともに、該検出手段の検出値に基づきエンジン水温調整の要否及び前記水圧調整ポンプの運転の要否を判断し、該判断結果に基づく前記水圧調整ポンプの運転時における回転方向及び回転数を含む運転条件を設定するコントローラを設けてなる。
【０００８】
かかる発明によれば、エンジンの冷態始動後のエンジン暖機運転時のように、エンジン温度を昇温する必要がある場合には、エンジン運転状態あるいは車両走行状態の検出手段からの水温、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転状態の検出値に基づき、コントローラは、該エンジンの冷却水出口に設置され好ましくは可逆式電動ポンプからなる水圧調整ポンプの運転実施を判断し、該水圧調整ポンプを逆回転せしめる。
【０００９】
該水圧調整ポンプの逆回転により、冷却水が冷却水出口を通ってエンジン内の水室に逆流するか、あるいは冷却水出口において冷却水流が堰きとめられることとなり、これによってエンジン水室内の水圧が上昇し、該水圧の上昇に従い水温が上昇する。
かかる水温の上昇により、エンジンの温度上昇が促進され、暖機運転が円滑になされる。
【００１０】
一方、エンジンの中、高負荷運転時のように、エンジンの冷却効率を上昇させる必要がある場合には、前記検出手段からの検出値に基づき、コントローラは、前記水圧調整ポンプの運転実施を判断し、該水圧調整ポンプを正回転せしめる。
該水圧調整ポンプの正回転により、エンジン内水室の冷却水が該水圧調整ポンプに吸引され、冷却水量が増大し、エンジン内水室内の水圧が低下して、該水圧の低下に伴い冷却水の水温が低下する。また、該水室内における冷却水流速が増大し、該流速の増大によりシリンダヘッド及びシリンダブロック冷却面の熱伝達率が上昇し、シリンダヘッド及びシリンダブロック周りの冷却が促進され、冷却効果が向上する。
また、前記コントローラが、前記水圧調整ポンプの運転実施不要の判断をした際には、該水圧調整ポンプを停止して、シリンダヘッド内水室またはシリンダブロック内水室の水圧調整及び冷却水流速調整を停止し、かかる調整の無い通常の運転状態に移行する。
【００１１】
従って、かかる発明によれば、冷却水出口に可逆回転可能な水圧調整ポンプを設置し、エンジン運転状態または車両走行状態の少なくとも一方に従い、エンジン温度を昇温する必要がある時には、前記水圧調整ポンプを逆回転せしめることにより、エンジン水室内の水圧及び水温を上昇させてエンジン周りの温度を上昇せしめて暖機運転を円滑に行うことができ、エンジン温度を降温する必要がある時には、前記水圧調整ポンプを正回転せしめることにより、エンジン内水室の冷却水流速を増大し、エンジン水室内の水圧を低下させ、冷却水の水温を低下させる。又冷却水流量の増大により冷却面の熱伝達率を上昇せしめ、エンジン周りの冷却を促進して、冷却効果を向上することができる。
【００１２】
これにより、エンジン運転状態及び車両走行状態の少なくとも一方に応じて、自在にかつ動的にエンジン内水室内の水圧及び水温、並びに冷却水流速を調整可能となり、水圧調整ポンプの運転条件を変化させるのみで、暖機運転時におけるエンジン周りの温度上昇とエンジン高温時におけるエンジン冷却効果の向上を容易に実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１４】
図１は本発明の第１実施例に係る車両用エンジンの冷却装置の冷却水系統図、図２は第２実施例に係る冷却水系統図、図３は第３実施例に係る冷却水系統図、図４は第４実施例に係る冷却水系統図である。図５は前記各実施例における電動ポンプの制御ブロック図、図６は電動ポンプの制御フローチャートである。図７は第５実施例に係る冷却水系統図である。図８は第６実施例に係る冷却水系統図である。
【００１５】
第１実施例を示す図１において、１はエンジン１００のシリンダヘッド、２はシリンダブロック、３はラジエータ、６はウォータポンプである。１ａは前記シリンダヘッド１内の水室、２ａは前記シリンダブロック内の水室、２ｂは前記シリンダブロック内の水室２ａとシリンダヘッド１内の水室１ａとを連通する連通路である。１０は前記シリンダヘッド水室１ａと前記ラジエータ３の冷却水入口とを接続するエンジン出口管である。
【００１６】
２０は可逆回転可能でかつポンプ回転数を制御可能な電動ポンプで、その吸入口は前記シリンダヘッド内水室１ａからのシリンダヘッド冷却水出口３ｂに接続され、吐出口は後述するサーモスタット７の一方側の入口に接続されている。７はサーモスタット、７ａは該サーモスタット７の開閉弁である。
１３は前記ラジエータ３の冷却水出口とサーモスタット７の他方側の入口とを接続するラジエータ出口管、１２は前記サーモスタット７の出口と前記ウォータポンプ６の吸入口とを接続するエンジン入口管である。
【００１７】
次に、図５、図６及び図１を参照して前記第１実施例の動作を説明する。
図５において、３１はエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、３２はエンジン負荷（出力）を検出するエンジン負荷検出器、３３は前記シリンダヘッド冷却水出口３ｂ近傍（エンジンの冷却水出口近傍であればよい）の冷却水の水温を検出する水温検出器、３４は車両の車速を検出する車速検出器、３０はコントローラである。
【００１８】
前記エンジン回転数検出器３１からのエンジン回転数検出値、エンジン負荷検出器３２からのエンジン負荷検出値、水温検出器３３からのシリンダヘッド冷却水出口３ｂ近傍の水温検出値（エンジン運転状態の検出値であればよい）、並びに車速検出器３４からの車両の車速検出値（車両走行状態の検出値であればよい）はコントローラ３０のエンジン水温調整判断部３６に入力される（図６のステップ（１））。
３５はエンジン水温調整設定部で、エンジン回転数、エンジン負荷、シリンダヘッド冷却水出口水温等のエンジン運転状態、及び車速等の車両走行状態に対する、前記電動ポンプ２０の運転によるエンジン水温調整の要否、及び前記エンジン運転状態及び車両走行状態に対応する適正水温の基準値が設定されている。
【００１９】
前記エンジン水温調整判断部３６においては、前記エンジン運転状態の検出値、及び車速の検出値（車両走行状態の検出値）と前記エンジン水温調整設定部３５の設定とを対応させて、エンジン水温調整の要否を判断し、目標エンジン水温算出部３７に出力する。
即ち、前記エンジン運転状態が暖機運転の際には、該エンジン水温調整判断部３６は前記電動ポンプ２０を逆回転せしめて水温調整を行う判断結果を出力する。また前記エンジン運転状態及び車速の検出値がエンジンの中、高負荷運転時で冷却効果を向上する必要がある場合には、該エンジン水温調整判断部３６は前記電動ポンプ２０を正回転せしめて水温調整を行う判断結果を出力する。
また、前記エンジン運転状態及び車速の検出値がエンジンの中、高負荷運転時で冷却効果の向上が不要の場合や低負荷運転の場合には、該エンジン水温調整判断部３６は前記電動ポンプ２０の運転不要（ＮＯ）の判断結果を出力する（図６のステップ（２））。
かかる運転不要（ＮＯ）の判断結果が出力された場合は、前記電動ポンプ２０を停止して、シリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａの水圧調整及び冷却水流速調整を停止し、かかる調整の無い通常の運転状態に移行する。
【００２０】
前記エンジン水温調整判断部３６からの判断結果がエンジン暖機運転であって、高温化の必要がある場合には、目標エンジン水温算出部３７において、該暖機運転におけるエンジンの冷却水出口近傍の適正水温を算出し、次いで目標水圧算出部３８において前記適正水温とシリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａの容積とを用いてシリンダヘッド１内水室１ａ内及びシリンダブロック内水室２ａ内の目標水圧を算出し、ポンプ回転方向、回転数算出部３９に入力する。
該ポンプ回転方向、回転数算出部３９においては、前記目標水圧を得るための電動ポンプ２０の回転方向つまり逆回転とポンプ回転数を算出して、電動ポンプ２０をかかる回転方向つまり逆回転及び算出ポンプ回転数にて運転する（図６のステップ（４））。
【００２１】
前記電動ポンプ２０の逆回転により、冷却水がシリンダヘッド冷却水出口３ｂを通ってシリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａに逆流するか、あるいはシリンダヘッド冷却水出口３ｂにおいて冷却水流が堰きとめられることとなり、これによってシリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａの水圧が前記目標水圧まで上昇し、該水圧の上昇に従いシリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａの冷却水の水温が適正水温まで上昇する。
かかる水温の上昇により、シリンダヘッド１及びシリンダブロック２周りの温度上昇が促進され、暖機運転が円滑になされる。
【００２２】
前記エンジン水温調整判断部３６からの判断結果がエンジンの中、高負荷運転で、冷却効果を向上する必要がある場合には、目標エンジン水温算出部３７において、当該エンジン運転状態及び車速におけるシリンダヘッド冷却水出口３ｂ近傍の適正水温を算出し、次いで目標水圧算出部３８において前記適正水温とシリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａの容積とを用いてシリンダヘッド１内水室１ａ内及びシリンダブロック内水室２ａ内の目標水圧を算出し、ポンプ回転方向、回転数算出部３９に入力する。
該ポンプ回転方向、回転数算出部３９においては、前記目標水圧を得るための電動ポンプ２０の回転方向つまり正回転とポンプ回転数を算出して、電動ポンプ２０をかかる回転方向つまり正回転及び算出ポンプ回転数にて運転する（図６のステップ（３））。
【００２３】
該電動ポンプ２０の正回転により、シリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａの冷却水が該電動ポンプ２０に吸引され、両水室１ａ，２ａを流通する冷却水量が増大して冷却水流速も増大し、シリンダヘッド内水室１ａ内及びシリンダブロック内水室２ａ内の水圧が低下して、該水圧の低下に伴い両水室１ａ，２ａ内の冷却水の水温が低下する。また、該水室１ａ、２ａ内における冷却水流速の増大によりシリンダヘッド及びシリンダブロック冷却面の熱伝達率が上昇し、シリンダヘッド及びシリンダブロック周りの冷却が促進され、冷却効果が向上する。
【００２４】
また、前記シリンダヘッド冷却水出口３ｂの水温が前記サーモスタット７の開閉弁７ａの開弁水温よりも低いときには、該開閉弁７ａはラジエータ出口管１３側を閉じるとともに電動ポンプ２０の出口側とエンジン入口管１２側とを連通させる。
一方、前記シリンダヘッド冷却水出口３ｂの水温が前記サーモスタット７の開閉弁７ａの開弁水温よりも高いときには、該開閉弁７ａは電動ポンプ２０の出口側を閉じるとともにラジエータ出口管１３とエンジン入口管１２側とを連通させる。
【００２５】
従って、前記電動ポンプ２０によりエンジン運転状態及び車速に応じて、シリンダヘッド内水室１ａ及びシリンダブロック内水室２ａの水圧、並びに冷却水流速を調整するとともに、該電動ポンプ２０に併設したサーモスタット７によって水温による冷却水流量を行うので、暖機運転時におけるシリンダヘッド１及びシリンダブロック２周りの温度調整を高精度で行うことができるとともに、中、高負荷運転時におけるシリンダヘッド１及びシリンダブロック２の冷却性能をきめ細かく制御できる。
【００２６】
前記電動ポンプ２０とサーモスタット７との接続の変形例として、図２ないし図４に示される第２〜第４実施例がある。
図２に示される第２実施例においては、シリンダヘッド冷却水出口３ｂと電動ポンプ２０の入口とを接続するとともに、該電動ポンプ２０の出口を電動ポンプ連結管２１を介してウォータポンプ６の吸入口へのエンジン入口管１２に接続し、さらにサーモスタット７にシリンダヘッド冷却水出口３ｃとラジエータ出口管１３とを接続し、該サーモスタット７からの出口管０１２を前記エンジン入口管１２に合流させている。
この場合は、前記電動ポンプ２０を流れる冷却水量は、該サーモスタット７の開度に影響されることなく、該電動ポンプ２０の運転状態によって決まる。
【００２７】
図３に示される第３実施例においては、冷却水をシリンダヘッド水室１ａとシリンダブロック内水室２ａとを並行流で流すようにしている。
そして、シリンダブロック冷却水出口２ｃと電動ポンプ２０の入口とを接続するとともに、該電動ポンプ２０の出口をサーモスタット７の出口側に接続し、該サーモスタット７にシリンダヘッド冷却水出口３ｂとラジエータ出口管１３とを接続し、該サーモスタット７の出口側を前記電動ポンプ２０の出口と合流している。
【００２８】
図４に示される第４実施例においては、前記冷却水を第３実施例と同様に、シリンダヘッド水室１ａとシリンダブロック内水室２ａとを並行流で流すようにしている。
そして、シリンダブロック冷却水出口２ｂと電動ポンプ２０の入口とを接続するとともに、該電動ポンプ２０の出口をウォータポンプ６の吸入口へのエンジン入口管１２に接続し、サーモスタット７にシリンダヘッド冷却水出口３ｂとラジエータ出口管１３とを接続し、該サーモスタット７の出口側を前記電動ポンプ２０の出口とともにエンジン入口管１２に合流している。
【００２９】
また、図７には前記第２実施例の変形例としての第５実施例が示され、図８には第４実施例の変形例としての第６実施例が示されている。
かかる第５実施例及び第６実施例では、前記第２実施例及び第４実施例に対して、電動ポンプ連結管２１の下流端をエンジン入口管１２ではなくエンジン出口管１０に合流している。
その他の構成は前記第２実施例あるいは第４実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３０】
尚、かかる実施例においては、複数の冷却水出口のうちの何れかに電動ポンプを備えた構成としたが、この構成に限定されることなく、全ての冷却水出口に電動ポンプを備え、各電動ポンプをエンジン運転状態や車両走行状態に応じて制御するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、シリンダヘッド冷却水出口またはシリンダブロック冷却水出口の少なくとも一方に、可逆回転可能な水圧調整ポンプを設置し、エンジン運転状態と車両走行状態の少なくとも一方に従い、暖機運転時には前記水圧調整ポンプを逆回転させて、シリンダヘッド内水室またはシリンダブロック内水室内の水圧を上昇させて、冷却水の昇温を促進させることにより、シリンダヘッド及びシリンダブロック周りの温度を上昇せしめて暖機運転を円滑に行うことができ、
エンジンの冷却効率を向上させる場合には、前記水圧調整ポンプを正回転せしめることにより、シリンダヘッド内水室またはシリンダブロック内水室の冷却水流速を増大し冷却面の熱伝達率を上昇せしめ、シリンダヘッド及びシリンダブロック周りの冷却を促進して、冷却効果を向上することができる。
【００３２】
これにより、エンジン運転状態及び／または車両走行状態に応じて、自在にかつ動的にシリンダヘッド内水室またはシリンダブロック内水室内の水圧及び水温、並びに冷却水流速を調整可能となり、水圧調整ポンプの運転条件を変化させるのみで、暖機運転時におけるシリンダヘッド及びシリンダブロック周りの温度上昇と中、高負荷運転時におけるシリンダヘッド及びシリンダブロックの冷却効果の向上を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る車両用エンジンの冷却装置の冷却水系統図である。
【図２】第２実施例に係る冷却水系統図である。
【図３】第３実施例に係る冷却水系統図である。
【図４】第４実施例に係る冷却水系統図である。
【図５】前記各実施例における電動ポンプの制御ブロック図である。
【図６】電動ポンプの制御フローチャートである。
【図７】第５実施例に係る冷却水系統図である。
【図８】第６実施例に係る冷却水系統図である。
【符号の説明】
１    シリンダヘッド
２    シリンダブロック
３    ラジエータ
３ｂ    シリンダヘッド冷却水出口
６    ウォータポンプ
７    サーモスタット
１０    エンジン出口管
１２    エンジン入口管
１３    ラジエータ出口管
２０    電動ポンプ
２１    電動ポンプ連結管
３０    コントローラ
３１    エンジン回転数検出器
３２    エンジン負荷検出器
３３    水温検出器
３４    車速検出器
【図１】
2004301003.tif 000003
【図２】
2004301003.tif 000004
【図３】
2004301003.tif 000005
【図４】
2004301003.tif 000006
【図５】
2004301003.tif 000007
【図６】
2004301003.tif 000008
【図７】
2004301003.tif 000009
【図８】
2004301003.tif 000010