(57)【要約】【課題】  エンジンの運転効率を保持しつつ、ノッキングを抑制する。【解決手段】  ラジエータ１１０と、サーモスタット１２０と、エンジン１０のシリンダヘッド１３１に形成された第１の冷却液通路１３１ｂと、エンジン１０のシリンダブロック１３２に形成された第２の冷却液通路１３２ｂとを経由して冷却液が循環する循環経路と、サーモスタット１２０から第１の冷却液通路１３１ｂをバイパスして、シリンダヘッド１３１に形成された第３の冷却液通路１３１ｃを経由して循環経路に合流するバイパス経路と、バイパス経路上の、サーモスタット１２０と第３の冷却液通路１３１ｃとの間に設けられたサブラジエータ１１とを備え、冷却液は、バイパス経路をサーモスタット１２０、サブラジエータ１１、第３の冷却液通路１３１ｃの順に流れる、エンジンの冷却構造１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともラジエータと、サーモスタットと、エンジンのシリンダブロックに形成された第１のエンジン内経路と、前記エンジンのシリンダヘッドに形成された第２のエンジン内経路とを経由して冷却液が循環する循環経路と、
前記サーモスタットから前記第１のエンジン内経路をバイパスして、前記シリンダヘッドに形成された第３のエンジン内経路を経由して前記循環経路に合流するバイパス経路と、
前記バイパス経路上の、前記サーモスタットと前記第３のエンジン内経路との間に設けられたサブラジエータとを備え、
前記冷却液は、前記バイパス経路を前記サーモスタット、前記サブラジエータ、前記第３のエンジン内経路の順に流れる、
エンジンの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の技術によるエンジンの冷却構造の構成を示すブロック図である。
【０００３】
図に示すように、ガソリンエンジン自動車の車両を例とするエンジンの冷却構造１００は、冷却液の熱交換を行うラジエータ１１０、冷却液の温度に応じて選択的に開閉するサーモスタット１２０、サーモスタット１２０から導入される冷却液により冷却されるエンジン１３０、冷却液を各部に循環させるためのウォーターポンプ１４０、及び自動車の車室内の暖房や空調における熱交換に用いられるヒータコア１５０とを備え、各部は配管により接続されることにより、一体的に冷却液の循環経路を形成する。
【０００４】
また、エンジンの冷却構造１００において、ラジエータ１１０、サーモスタット１２０、エンジン１３０及びウォーターポンプ１４０は独立した第１の循環経路を形成し、ヒータコア１５０、サーモスタット１２０、エンジン１３０及びウォーターポンプ１４０は独立した第２の循環経路を形成する。サーモスタット１２０が冷却液の温度（例、８０℃）に応じて、エンジン１３０とラジエータ１１０又はヒータコア１５０との流通を選択的に切換えることにより、エンジン１３０は第１の循環経路又は第２の循環経路上にて冷却液と熱交換を行う。
【０００５】
また、冷却対象としてのエンジン１３０は、混合気の燃焼室１３１ａが形成されたシリンダヘッド１３１と、内部でピストンが移動するシリンダ本体１３２ａが形成されたシリンダブロック１３２とから構成される。燃焼室１３１ａ内には燃焼室１３１ａ周りと熱交換するための第１の冷却液通路１３１ｂが形成されている。また、シリンダブロック１３２内にはシリンダ本体１３２ａと熱交換するための第２の冷却液通路１３２ｂが形成されている。
【０００６】
更に、冷却液の流れから見て、シリンダブロック１３２の第２の冷却液通路１３２ｂはウォーターポンプ１４０の下流に位置し、シリンダヘッド１３１の第１の冷却液通路１３１ｂはシリンダブロック１３２の第２の冷却液通路１３２ｂの下流かつラジエータ１１０又はヒータコア１５０の上流に位置する。
【０００７】
以上の構成を有するエンジンの冷却構造１００においては、エンジン１３０の起動時から暖機運転中は第２の循環経路にて、冷却液はラジエータ１１０により冷却されることなくエンジン１３０を通過する。エンジン１３０の通常運転時においては、第１の循環経路にて、ラジエータ１１０により冷却された冷却液によりエンジン１３０は冷却される。
【０００８】
ところでエンジン１３０においては、ノッキングを抑制することが問題とされる。ノッキングを抑制する技術の例として、特許文献１には以下の構成が開示されている。すなわち、ウォーターポンプよりの冷却水をシリンダブロック内冷却水通路に直接導く第一の通路、同冷却水をシリンダヘッド内冷却水通路に直接導く第二の通路と、冷却水の流量を調節する制御弁と、ノッキングの発生を検出するノックセンサと、ノックセンサによりノッキングの発生が検出された場合に、第一の通路の流量を減少させるとともに第二の通路の流量を増大させるように制御弁を作動させる制御装置とを備える。これにより、ノッキングの発生時にのみシリンダヘッドを強力に冷却して、ノッキングが発生しない時にシリンダヘッドが過冷却されることを抑制する、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開昭６２−１４３０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、第一の通路及び第二の通路を流れる冷却水の水温は同一であるため、冷却水の水温がシリンダヘッドにおけるノック抑制の目的に好適である場合であっても、シリンダブロックにおいては好適と言えない場合がある。具体例としては潤滑油の摩擦抵抗の拡大や、冷却に伴うシリンダ内の熱的損失が挙げられ、これらはエンジンの運転効率を低下させる恐れがある。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの運転効率を保持しつつ、ノッキングを抑制することが可能なエンジンの冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の側面は、少なくともラジエータと、サーモスタットと、エンジンのシリンダブロックに形成された第１のエンジン内通路と、前記エンジンのシリンダヘッドに形成された第２のエンジン内通路とを経由して冷却液が循環する循環経路と、前記サーモスタットから前記第１のエンジン内通路をバイパスして、前記シリンダヘッドに形成された第３のエンジン内通路を経由して前記循環経路に合流するバイパス経路と、前記バイパス経路上の、前記サーモスタットと前記第３のエンジン内通路との間に設けられたサブラジエータとを備え、前記冷却液は、前記バイパス経路を前記サーモスタット、前記サブラジエータ、前記第３のエンジン内通路の順に流れる、エンジンの冷却構造である。
【００１３】
なお、本発明は、他の側面として、前記サーモスタットと前記サブラジエータとの間に設けられ、前記バイパス経路上における前記冷却液の流量を調節する調節弁と、前記エンジンのノック条件に基づき前記調節弁の動作を制御する制御手段とを備えたものとしてもよい。
【００１４】
更に、本発明は、他の側面として、前記サブラジエータを冷却する冷却手段を備えたものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明は、エンジンの運転効率を保持しつつ、ノッキングを抑制することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの冷却構造の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係るエンジンの冷却構造の動作を示すフローチャート
【図３】本発明の他の実施の形態に係るエンジンの冷却構造の構成を示すブロック図
【図４】従来のエンジンの冷却構造の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るエンジンの冷却構造の構成を模式的に示すブロック図である。ただし、図４に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００１９】
また、エンジン１０は、シリンダヘッド１３１において、第１の冷却液通路１３１ｂと独立した冷却液の導入口を有し、燃焼室１３１ａを冷却する第３の冷却液通路１３１ｃが形成される。第３の冷却液通路１３１ｃは第１の冷却液通路１３１ｂと下流にて合流してシリンダヘッド１３１の外部へ冷却液を導出させる。
【００２０】
更に、ウォーターポンプ１４０からは、シリンダブロック１３２へ接続される通路から分岐してシリンダヘッド１３１の第３の冷却液通路１３１ｃに接続される通路が設けられる。当該通路上には、冷却液の流れる方向から見て第３の冷却液通路１３１ｃの上流にサブラジエータ１１が、サブラジエータ１１の上流且つウォーターポンプ１４０の下流に調節弁１２がそれぞれ設けられ、調節弁１２によりウォーターポンプ１４０のからの冷却液の一部は第３の冷却液通路１３１ｃに導入される。
【００２１】
なお、図中には説明のため離隔して配置しているが、ラジエータ１１０及びサブラジエータ１１は近接して配置され、図示しない同一のファンにより空冷される。
【００２２】
また、ＥＣＵ１３は、メモリ、ＣＰＵ等を備え、サーモスタット１２０の動作と独立した制御を行う手段であって、センサ部１４から取得した各種情報に基づき調節弁１２の動作を制御する手段である。センサ部１４は、エンジン１０の回転数、負荷及び水温並びに図示しない吸気ポートにおける吸気温その他のエンジンの環境を示す諸量を測定する複数のセンサとノッキングの発生を検知するノックセンサとの総称であって、各測定値、検知結果をＥＣＵ１３へ出力する。
【００２３】
以上の構成において、エンジンの冷却構造１は本発明のエンジンの冷却構造に相当し、第１の冷却液通路１３１ｂは本発明の第１のエンジン内通路に相当し、第２の冷却液通路１３２ｂは本発明の第２のエンジン内通路に相当し、ラジエータ１１０、サーモスタット１２０、エンジン１０の第１の冷却液通路１３１ｂ及び第２の冷却液通路１３２ｂの循環経路は本発明の循環経路に相当する。また、第３の冷却液通路１３１ｃは本発明の第３のエンジン内通路に相当する。また、サブラジエータ１１は本発明のサブラジエータに相当し、ウォーターポンプ１４０、調節弁１２、サブラジエータ１１及び第３の冷却液通路１３１ｃを通過する冷却液の通路は本発明のバイパス経路に相当し、調節弁１２及びＥＣＵ１３は本発明の調節弁及び制御手段にそれぞれ相当する。
【００２４】
以上の構成を有する本実施の形態のエンジンの冷却構造１は、エンジン１０のシリンダヘッド１３１に形成した第３の冷却液通路１３１ｃに、ウォーターポンプ１４０から分岐させるとともにサブラジエータ１１により冷却した冷却液を導入してエンジン１０の冷却を行わせるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
すなわち、エンジンの冷却構造１において、シリンダヘッド１３１は、通常の循環経路上に位置する第１の冷却液通路１３１ｂを流れる冷却液により冷却されることに加えて、バイパス経路上に位置する第３の冷却液通路１３１ｃを流れる冷却液によっても冷却される。このとき、バイパス経路を流れる冷却液は、サーモスタット１２０通過後にサブラジエータ１１により再度冷却されることで、通常の循環経路上にてシリンダブロック１３２に導入されるものより低温（例としては６０℃）の冷却液が直接導入されるため、シリンダヘッド１３１をより効率的に冷却する。ひいては、エンジン１３０のノッキングの発生を抑制して、エンジン出力の向上、燃費の向上が可能となる。
【００２６】
また、エンジン１０へ導入される冷却液の温度は、通常の循環経路上にてサーモスタット１２０を介することにより一定の温度が保たれているため、シリンダ本体１３２ａにおける潤滑油の摩擦抵抗の拡大や、冷却に伴うシリンダ本体１３２ａ内の熱的損失は低減される。
【００２７】
したがって、エンジン１０の運転効率を保持しつつ、シリンダヘッド１３１を充分に冷却してノッキングを抑制することが可能となる。
【００２８】
次に、図２のフローチャートを参照して、エンジンの冷却構造１における、ＥＣＵ１３による調節弁１２の動作を詳しく説明する。
【００２９】
エンジン１０の始動時においては、初期状態として調節弁１２は閉止状態にある。次いで、ステップＳ１０として、ＥＣＵ１３は、センサ部１４からエンジン１０のシリンダヘッド１３１内の冷却液の温度を取得して、ステップＳ１１にて、測定された液温が、自らのメモリに記憶した設定値以上かどうかを判定する。設定値は例として、ノッキングの発生の恐れが大きくなる程度の値を経験値として定めることが好ましい。
【００３０】
次に、測定された液温が設定値以上であれば、ステップＳ１２にてＥＣＵ１３は調節弁１２を開放させて、バイパス経路に冷却液を導入してシリンダヘッド１３１を冷却する。なお、図中には示さないが、ステップＳ１２以降もＥＣＵ１３は定期的にシリンダヘッド１３１内の冷却液の温度を取得して、ステップＳ１１にて設定値未満であると判定した場合には、調節弁１２を閉止する制御を行い、バイパス経路への冷却水の導入を遮断することが好ましい。これによりシリンダヘッド１３１の過冷却を抑制して、エンジン１０の運転効率を高めることが可能となる。
【００３１】
なお、上記の説明においては、調節弁１２は単に開閉のみ行うバルブであるとしたが、開度を調節可能なバルブであるとしてもよい。この場合、ＥＣＵ１３の制御に基づき、バイパス経路へ導入される水量を調節することが可能となる。以下、ステップＳ１３以降を参照して、バイパス経路における冷却液の流量を修正する制御の動作を説明する。
【００３２】
調節弁１２が所定の開度で開放されている状態において、ＥＣＵ１３はセンサ部１４から各測定値を取得し、測定値と設定値とを比較することにより、調整条件を充足しているかどうかを判断する。ＥＣＵ１３はセンサ部１４を構成する複数のセンサのいずれかを選択的に用いてもよいし、複数のセンサの全部又は一部を組み合わせて用いてもよい。一例としては、エンジン１０のエンジン１０の吸気ポートにおける吸気温を利用することができ、設定値としては、ノッキングの発生の恐れが大きくなる程度の値を経験値として定めることが好ましい。
【００３３】
測定値が設定値以上であれば、調整条件を充足しているとして、ステップＳ１４に移行して調節弁１２の開度をより大きくする調整を行う。なお、ステップＳ１３、Ｓ１４においては、測定値が設定値未満であることを調整条件として、調節弁１２の開度をより小さくする調整を行うようにしてもよい。
【００３４】
一方、ステップＳ１３で調整条件を充足していない場合はステップＳ１５に移行し、調節弁１２の開度は変更せずに、一連の動作を終了する。
【００３５】
以上のように、本発明の実施の形態のエンジンの冷却構造によれば、エンジン１０のシリンダヘッド１３１に形成した第３の冷却液通路１３１ｃに、ウォーターポンプ１４０から分岐させるとともにサブラジエータ１１により冷却した冷却液を導入してエンジン１０の冷却を行わせるようにしたことにより、エンジンの運転効率を保持しつつ、ノッキングを抑制することが可能になる。
【００３６】
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００３７】
上記の説明においては、ラジエータ１１０及びサブラジエータ１１は近接して配置され、図示しない同一のファンにより空冷されるものとしたが、図３に示す構成例のように、サブラジエータ１１において、ラジエータ１１０を冷却するファンとは別個に独立ファン１５を設けて、これによりサブラジエータ１１の冷却を行うようにしてもよい。これにより、シリンダヘッド１３１をさらに効率的に冷却して、ノッキングを抑制することが可能となる。また、独立ファン１５は、センサ部１４からの測定値に基づくＥＣＵ１３からの制御に基づき動作させるようにしてもよい。更に、図３に示す構成例から、調節弁１２を省略したものとして実施してもよい。
【００３８】
更に、ウォーターポンプ１４０はサーモスタット１２０の下流且つシリンダブロック１３２の上流に位置するものとしたが、ウォーターポンプ１４０の位置は、エンジン１０の通常運転時における冷却液の循環経路の任意の位置であってよい。更に、第２の循環経路はエンジン１３０とサーモスタット１２０との間にヒータコア１５０を設けた構成としたが、ヒータコア１５０は省略した構成としてもよい。
【００３９】
更に、上記の説明においては、バイパス経路上には調節弁１２を設けるものとしたが、調節弁１２を設けず、バイパス経路上には恒常的に冷却液が導入される構成であるとしてもよい。
【００４０】
要するに、本発明は、循環経路に合流するバイパス経路がサーモスタット１２０、サブラジエータ１１、シリンダヘッド１３１の第３の冷却液通路１３１ｃの順に流れるように構成されていればよく、バイパス経路や循環経路における他の付加的構成要素の有無や冷却液を循環させるための具体的な構成等によって限定されるものではない。
【００４１】
更に、本発明は、例えば、ガソリンエンジン自動車の他、ハイブリッド自動車、二輪車、船舶他、エンジンにより動作する任意の輸送機器において実施してもよい。
【００４２】
以上のように、本発明は、エンジンの冷却構造であって、少なくともラジエータと、サーモスタットと、エンジンのシリンダブロックに形成された第１のエンジン内経路と、前記エンジンのシリンダヘッドに形成された第２のエンジン内経路とを経由して冷却液が循環する循環経路と、前記サーモスタットから前記第１のエンジン内経路をバイパスして、前記シリンダヘッドに形成された第３のエンジン内経路を経由して前記循環経路に合流するバイパス経路と、前記バイパス経路上の、前記サーモスタットと前記第３のエンジン内経路との間に設けられたサブラジエータとを備え、前記冷却液は、前記バイパス経路を前記サーモスタット、前記サブラジエータ、前記第３のエンジン内経路の順に流れるものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
【００４３】
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
エンジンの運転効率を保持しつつ、ノッキングを抑制することが可能になるという効果を有し、例えばガソリン自動車等への適用において有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１  エンジンの冷却構造
１０  エンジン
１１  サブラジエータ
１２  調節弁
１３  ＥＣＵ
１４  センサ部
１５  独立ファン
１１０  ラジエータ
１２０  サーモスタット
１３１  シリンダヘッド
１３１ａ  燃焼室
１３１ｂ  第１の冷却液通路
１３１ｃ  第３の冷却液通路
１３２  シリンダブロック
１３２ａ  シリンダ本体
１３２ｂ  第２の冷却液通路
１４０  ウォーターポンプ
１５０  ヒータコア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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