(57)【要約】【課題】エンジンの早期暖機を達成することができ、エンジンの効率的な冷却効果も得ることができるエンジンの冷却置を提供することを課題とする。【解決手段】エンジンの冷却装置は、シリンダブロック（２）に形成されたブロックウォータジャケット（３）を含む。ブロックウォータジャケット（３）は、冷却水が導入される冷却水導入口（５）を備える。シリンダヘッド（６）には、ヘッドウォータジャケット（７）が形成されている。ブロックウォータジャケット（３）内には整流板（９）が一体に形成されたウォータジャケットスペーサ（８）が装着される。整流板（９）に整流された冷却水は、即座にヘッドウォータジャケット（７）へ流入し、暖機完了までは、ヘッドウォータジャケット（７）内を循環する。暖機完了後の冷却水は、ヘッドウォータジャケット（７）からブロックウォータジャケット（３）へ流入し、シリンダブロック（２）を冷却する。【選択図】図１
2007321730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されたブロックウォータジャケットの冷却水導入口と、
前記ブロックウォータジャケット内の前記冷却水導入口の下流に配置され、当該冷却水導入口から導入された冷却水をシリンダヘッドに形成されたヘッドウォータジャケット側へ上昇させる整流板と、
前記ヘッドウォータジャケットから前記ブロックウォータジャケットへの冷却水の流入を制御する冷却水流路制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記整流板は、ウォータジャケットスペーサの一部を形成することを特徴としたエンジンの冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記整流板は、ウォータジャケットスペーサの一部を形成し、
当該ウォータジャケットスペーサは、前記ブロックウォータジャケット内を前記冷却水導入口と連通する冷却水導入部と、前記ヘッドウォータジャケットから冷却水が流入する冷却水流入部とに分割することを特徴としたエンジンの冷却装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記冷却水流路制御手段は、冷却水の温度に応じて、ヘッドウォータジャケットへ流入した冷却水がヘッドウォータジャケットから流出する第一循環経路と、
ヘッドウォータジャケットからブロックウォータジャケット内へ流入し、その後、ブロックウォータジャケットから流出する第二循環経路とを切り替える制御弁である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記載のエンジンの冷却装置において、
前記整流板は、ウォータジャケットスペーサの一部を形成し、
当該ウォータジャケットスペーサは、前記ブロックウォータジャケット内を前記冷却水導入口と連通する冷却水導入部と、前記ヘッドウォータジャケットから冷却水が流入する冷却水流入部とに分割し、
前記冷却水流路制御手段は、前記冷却水流入部への冷却水流通経路に設置され、温度に応じて前記冷却水流入部への冷却水の流入を制御する制御弁であることを特徴としたエンジンの冷却装置。
【請求項６】
請求項１記載のエンジンの冷却装置において、
前記整流板は、温度に応じて開閉する開閉弁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、エンジンの効果的な暖機と冷却を行うことができるエンジンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、暖機が完了していない状態ではフリクションが大きい等の問題があることから早期の暖機完了が求められる。特に、シリンダボアやピストン、クランクシャフト等の摺動部を有する構成要素は効率のよい運転を実現するために早期暖機完了が望まれる。通常のエンジンは筒内爆発が開始されるとシリンダブロックやシリンダヘッド等のエンジン構成要素、さらに、これらのエンジン構成要素に形成された油路中を循環するエンジンオイル、ウォータジャケット中を循環する冷却水が温められ、徐々に暖機が進行する。
【０００３】
また、その一方で、暖機完了後はエンジン各部の温度が過度に上昇することを回避すべく、エンジンには冷却装置が搭載されている。
【０００４】
このようなエンジンの冷却装置には種々の形式のものがあり、例えば、シリンダブロックの冷却とシリンダヘッドの冷却を別個に行ういわゆる分離冷却システムの提案がされている。さらに、この分離冷却システムを改良したものが特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４６９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エンジンは、排気特性の向上といった目的からシリンダヘッドの冷却効果向上が求められる。その一方で、冷間始動時のシリンダブロックの暖機効果向上も求められる。ここで、前記のようないわゆる分離冷却システムは、ヘッドの冷却性の向上が図られているが、以下のような問題も有していた。
すなわち、一般的にエンジンが備えるウォータポンプは、シリンダブロックに装着されていることが多く、ウォータポンプから直接ヘッドウォータジャケットへ冷却水を流入させるために、そのためのパイプやジャケットを新たに設ける必要がある。この場合、もともとのブロックウォータジャケットの容量に加え、新たに設けたパイプやジャケット分の熱容量が増大する。このような熱容量の増大はシリンダブロックの暖機効果向上という観点からは望ましくない。
このような問題は、特許文献１に開示されたエンジンの冷却システムにおいても認められ、エンジンの冷間始動時におけるシリンダヘッドの冷却効果とシリンダブロックの暖機効果の両立に関し、改良の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明は、エンジンの早期暖機を達成することができるとともに、エンジンの効率的な冷却効果を得ることができるエンジンの冷却装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するための、本発明のエンジンの冷却装置は、シリンダブロックに形成されたブロックウォータジャケットの冷却水導入口と、前記ブロックウォータジャケット内の前記冷却水導入口の下流に配置され、当該冷却水導入口から導入された冷却水をシリンダヘッドに形成されたヘッドウォータジャケット側へ上昇させる整流板と、前記ヘッドウォータジャケットから前記ブロックウォータジャケットへの冷却水の流入を制御する冷却水流路制御手段と、を備え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、シリンダブロックに設けられたブロックウォータジャケットから冷却水を導入し、その冷却水をブロックウォータジャケットの僅かな部分を通過させるだけで、シリンダヘッドへ流入させることができる。このため、ウォータポンプからヘッドウォータジャケットへ流入させるパイプ等を備える必要もなく、冷却水の量も増加することがない。また、ブロックウォータジャケット内の冷却水はほとんど流通しないので、冷却水流通による熱の持ち去りがなく、シリンダブロックの暖機効果を向上させることができる。
【０００９】
このようなエンジンの冷却装置では、前記整流板は、ウォータジャケットスペーサの一部を形成する構成とすることができる（請求項２）。ウォータジャケットスペーサは、ウォータジャケット内に装着することによりウォータジャケット内の冷却水の流路を調整したり、断熱効果を得たりすることができる。また、ウォータジャケット内に装着することにより、ウォータジャケット内の冷却水の容量を低減させることができる。このようなウォータジャケットスペーサの一部として前記整流板を形成する趣旨である。
【００１０】
このようなウォータジャケットスペーサを用いることにより、前記ブロックウォータジャケット内を前記冷却水導入口と連通する冷却水導入部と、前記ヘッドウォータジャケットから冷却水が流入する冷却水流入部とに分割することができる（請求項３）。ここで、冷却水導入部は、ウォータポンプによって供給される冷却水をヘッドウォータジャケットへ流入させる際の冷却水の通路を形成するものである。従って、冷却水は、ブロックウォータジャケット内へ流入した直後に冷却水導入部を経由して即座にヘッドウォータジャケットへ流入する。一方、冷却水流入部は、ヘッドウォータジャケットからブロックウォータジャケットへ滴下する冷却水が流入するスペースである。この冷却水流入部はブロックウォータジャケットの多くの部分を占める。このようなウォータジャケットスペーサを用いることにより、ウォータポンプにより供給される冷却水を冷却水導入部→ヘッドウォータジャケット→冷却水流入部というように流通させることができる。この結果、エンジン冷間始動時のシリンダヘッドの冷却効果向上、シリンダブロックの暖機効果向上を両立させることができる。
【００１１】
本発明のエンジンの冷却装置は、冷間始動時にシリンダブロックの暖機効果を向上させるために、冷間時にはブロックウォータジャケット内の冷却水の流通を抑制し、淀ませている。しかし、エンジン暖機完了後には、シリンダブロックを冷却すべくブロックウォータジャケット内に冷却水を流通させることが必要となる。そこで、本発明は、前記ヘッドウォータジャケットから前記ブロックウォータジャケットへの冷却水の流入を制御する冷却水流路制御手段を備えているが、この冷却水流路制御手段は、冷却水の温度に応じて、ヘッドウォータジャケットへ流入した冷却水がヘッドウォータジャケットから流出する第一循環経路と、ヘッドウォータジャケットからブロックウォータジャケット内へ流入し、その後、ブロックウォータジャケットから流出する第二循環経路とを切り替える制御弁とすることができる（請求項４）。
【００１２】
また、前記にようなウォータジャケットスペーサを装着し、ブロックウォータジャケット内に冷却水導入部と冷却水流入部とを形成する構成とする場合、前記冷却水流路制御手段は、前記冷却水流入部への冷却水流通経路に設置され、温度に応じて前記冷却水流入部への冷却水の流入を制御する制御弁とすることができる（請求項５）。例えば、ヘッドウォータジャケットから冷却水流入部へ冷却水が流入しないように冷却水流入部の上部に蓋部を形成し、この蓋部に温度に応じて開閉する制御弁を装着する構成とすることができる。このような構成とすることにより、冷間始動時にヘッドウォータジャケット内で温められた冷却水をブロックウォータジャケット内に流入しないようにすることができる。この結果、シリンダブロックの暖機効果をさらに向上させることができる。
【００１３】
本発明のエンジンの冷却装置は、冷間始動には、ブロックウォータジャケット内の冷却水の流通を抑制し、暖機完了後は、シリンダブロックの冷却効果を向上させるべく、ブロックウォータジャケット内に冷却水を流通させる。そこで、暖機完了した後は、ヘッドウォータジャケットを経由することなくブロックウォータジャケットの全域に冷却水が流通するように、以下のような構成とすることができる。すなわち、前記整流板は、温度に応じて開閉する開閉弁を備えた構成とすることができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジンの冷間始動時に、シリンダブロックに形成したブロックウォータジャケットの一部を通過した冷却水を即座にヘッドウォータジャケットへ流入させ、暖機完了後にブロックウォータジャケット内に冷却水を流通させるようにしたので、エンジンの効果的な暖機と冷却を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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】
【００１６】
図１は、本発明のエンジンの冷却装置を搭載した四気筒のエンジン１の模式図である。エンジン１を構成するシリンダブロック２にはブロックウォータジャケット３が形成されている。このブロックウォータジャケット３は、ウォータポンプ４から供給される冷却水が導入される冷却水導入口５を備えている。一方、シリンダヘッド６には、ヘッドウォータジャケット７が形成されている。
【００１７】
図２は、ブロックウォータジャケット３内に装着するウォータジャケットスペーサ８の斜視図であり、図３（ａ）は、ウォータジャケットスペーサ８の平面図である。また、図３（ｂ）は、シリンダブロック２の平面図であり、図３（ｃ）は、ブロックウォータジャケット３内にウォータジャケットスペーサ８を装着した状態の平面図である。ウォータジャケットスペーサ８には、整流板９が一体に形成されている。本実施例では、整流板９は、図３（ｃ）に示すようにブロックウォータジャケット３内に装着した際に冷却水導入口５の下流に位置する２箇所に形成されている。ウォータジャケットスペーサ８は、２枚の整流板９の間が他の箇所より凹んだ形状をなしている。ウォータジャケットスペーサ８は、この凹んだ部分以外の多くの部分が、シリンダブロック２の外壁２ａと当接した状態で配置される。このようなウォータジャケットスペーサ８は、図３（ｃ）に示すように、ブロックウォータジャケット３内に装着することにより、ブロックウォータジャケット３内を冷却水導入口５と連通する冷却水導入部１０と、ヘッドウォータジャケットから冷却水が流入する冷却水流入部１１とに分割する。冷却水流入部１１は、ブロックウォータジャケット３のボアに近い側に形成される。
【００１８】
エンジン１は、ラジエータ１２を備えている。ラジエータ１２の出口１２ａの下流にはサーモスタット１３が装着されている。このサーモスタット１３の下流にウォータポンプ４が配置されている。また、サーモスタット１３は、ヘッドウォータジャケット７からのリターン経路１４が接続されている。このサーモスタット１３は、本発明における冷却水流路制御手段に相当する制御弁である。一方、ラジエータ１２の入口１２ｂには、ブロックウォータジャケット３からのリターン経路１５が接続されている。冷間状態でのサーモスタット１３は、ラジエータ１２の出口１２ａと接続された側が閉弁状態となり、ウォータポンプ４→冷却水導入口５→ヘッドウォータジャケット７→リターン経路１４→サーモスタット１３という冷却水の循環流路を作り出す。このようにヘッドウォータジャケット７へ流入した冷却水がヘッドウォータジャケット７から流出する流路は本発明における第一循環経路に相当する。一方、暖機完了後状態のサーモスタット１３は、リターン経路１４と接続された側が閉弁状態となり、ウォータポンプ４→冷却水導入口５→ヘッドウォータジャケット７→ブロックウォータジャケット３→リターン経路１５→ラジエータ１２→サーモスタット１３という冷却水流路を作り出す。このようにヘッドウォータジャケット７からブロックウォータジャケット３内へ流入し、その後、ブロックウォータジャケット３から流出する流路は本発明における第二循環経路に相当する。
【００１９】
以上のように構成される冷却装置の動作につき、説明する。まず、冷間時のサーモスタット１３は、図４に示すようにラジエータ１２の出口１２ａと接続された側が閉弁状態となっている。このような状態でエンジンが始動し、ウォータポンプ４の駆動が開始されると、シリンダブロック２に形成された冷却水導入口５からブロックウォータジャケット３内に流入した冷却水は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である図５に示したように整流板９によって上方に整流され、冷却水導入部１０を通じてヘッドウォータジャケット７へ流入する。ここで、ヘッドウォータジャケット７とブロックウォータジャケット３の冷却水流入部１１とは連通した状態にあるが、サーモスタット１３の開弁状態に起因してブロックウォータジャケット３からラジエータ１２への冷却水の流入が抑制されていることからウォータポンプ４によって送出された冷却水の殆どはヘッドウォータジャケット７からリターン経路１４を経由してサーモスタット１３へ戻り、ウォータジャケット１３により再び送出される。すなわち、冷間時における冷却水はヘッドウォータジャケット７へ流入した冷却水がヘッドウォータジャケット７から流出する第一循環経路を流通する。
【００２０】
前記のようにヘッドウォータジャケット７には冷却水が流通するが、ブロックウォータジャケット３内の冷却水は淀んだ状態となっており、殆ど新たな冷却水は流通しない。このため、冷却水流通による熱の持ち去りがなくシリンダブロック２の早期暖機が達成される。
【００２１】
ヘッドウォータジャケット７内を流通する冷却水は徐々に昇温し、所定温度まで昇温するとサーモスタット１３が図６に示すような状態、すなわち、リターン経路１４と接続された側が閉弁状態となり、ラジエータ１２の出口１２ａ側が開放された状態となる。このような状態となると、ラジエータ１２の冷却水の流入、流出が可能となり、ブロックウォータジャケット３にも冷却水が流通するようになる。これにより、シリンダブロック２の冷却を図ることができる。
【００２２】
以上説明したエンジンの冷却装置の特徴をまとめると以下の如くである。まず、ウォータポンプ４から供給される冷却水は整流板９によって即座にヘッドウォータジャケット７へ流入する。すなわち、ブロックウォータジャケット３の大部分の領域には冷却水が流通しないため、シリンダブロック２の暖機を阻害することがない。また、ウォータジャケットスペーサ８を用いて冷却水導入部１０と、冷却水流入部１１とに分割しており、別途、パイプや新たなウォータジャケットを構成していない。この点、コスト等の面で有利である。さらに、ウォータジャケットスペーサ８を用いることによりブロックウォータジャケット８内の冷却水量を減少させ、熱容量を減らすことができる。また、ブロックウォータジャケット３の断面積を低下させることになるので冷却水の流速向上につながり、高負荷時等にシリンダブロック２を効果的に冷却することができる。
【実施例２】
【００２３】
次に、本発明の実施例２について、図７及び図８を参照しつつ説明する。図７は、実施例２に用いられるウォータジャケットスペーサ２０の平面図である。また、図８（ａ）は、ウォータジャケットスペーサ２０の図７におけるＢ−Ｂ線断面図である。また、図８（ｂ）は、ウォータジャケットスペーサ２０をシリンダブロック２に装着した状態の断面図である。
【００２４】
実施例２が実施例１と異なる点は、実施例２のウォータジャケットスペーサ２０が冷却水流入部１１への冷却水流通経路に設置され、温度に応じて冷却水流入部１１への冷却水の流入を制御するバイメタルからなる制御弁２１を備えている点である。この制御弁２１は、冷却水流入部の上部を覆うようにウォータジャケットスペーサ２０の上縁に形成した蓋部２２に設けられている。この制御弁２１は、サーモスタット１３と共に本発明における冷却水流路制御手段に相当するものである。
【００２５】
実施例１では、冷却水流路制御手段としてサーモスタット１３が装着されていた。このサーモスタット１３の開閉状態によってブロックウォータジャケット３内の冷却水の流通が制御されていた。ところが、実施例１では、ヘッドウォータジャケット７とブロックウォータジャケット３との間は、何ら仕切られておらず、圧力差によってブロックウォータジャケット３内の冷却水の流通が抑制されていたに過ぎなかった。そこで、実施例２では、ヘッドウォータジャケット７とブロックウォータジャケット３との間の冷却水流通経路を蓋部２２で塞いでしまい、冷間時にヘッドウォータジャケット７を流通する冷却水がブロックウォータジャケット３内に流入しないようにしている。暖機完了後は、バイメタルからなる制御弁２１が温度に応じて開弁することによりヘッドウォータジャケット７からブロックウォータジャケット３へ冷却水の流通が許容される。
【実施例３】
【００２６】
次に本発明の実施例３について説明する。実施例３が実施例１と異なる点は、実施例３に用いるウォータジャケットスペーサ３０が、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように整流板９に温度に応じて開閉するバイメタルからなる開閉弁３１を備えている点である。
【００２７】
冷却水の温度が上昇し、開閉弁３１が開弁状態となると、冷却水導入口５から流入した冷却水は、ヘッドウォータジャケット７を経由することなく冷却水流入部１１へ流入することとなる。これにより、シリンダブロック２の冷却効果を向上させることができる。すなわち、ラジエータ１２で冷却された冷却水が即座にブロックウォータジャケット７の全域に流通することとなるので、高い冷却効果が確保される。
【００２８】
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、更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。例えば、実施例２における制御弁２１や、実施例３における開閉弁３１は冷却水の温度を感知して開閉するバイメタルにより構成しているが、より精密な制御を行うべく、通電制御が行われるヒータを装着し、制御手段によって冷却水温度に応じた通電制御を行ってバイメタルを作動させるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例の冷却装置を搭載したエンジンの模式図である。
【図２】ウォータジャケットスペーサの斜視図である。
【図３】（ａ）は、ウォータジャケットスペーサの平面図であり、（ｂ）は、シリンダブロックの平面図であり、（ｃ）は、ブロックウォータジャケット内にウォータジャケットスペーサを装着した状態の平面図である。
【図４】サーモスタットが冷間始動時の状態となったエンジンの模式図である。
【図５】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】サーモスタットが暖機完了後の状態となったエンジンの模式図である。
【図７】実施例２のウォータジャケットスペーサの平面図である。
【図８】（ａ）は、ウォータジャケットスペーサの図７におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図８（ｂ）は、ウォータジャケットスペーサをシリンダブロックに装着した状態の断面図である。
【図９】（ａ）は、実施例３のウォータジャケットスペーサの斜視図であり、（ｂ）は整流板周辺の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  エンジン
２  シリンダブロック
３  ブロックウォータジャケット
４  ウォータポンプ
５  冷却水導入口
６  シリンダヘッド
７  ヘッドウォータジャケット
８、２０、３０  ウォータジャケットスペーサ
９  整流板
１０  冷却水導入部
１１  冷却水流入部
１２  ラジエータ
１３  サーモスタット
２１  制御弁
２２  蓋部
３１  開閉弁
【図１】
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【図２】
2007321730.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007321730.tif 000008
【図７】
2007321730.tif 000009
【図８】
2007321730.tif 000010
【図９】
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