内燃機関の冷却システム、並びに同冷却システムを備えた内燃機関
【課題】冷却液の温度が高くなり、ラジエータを通じて冷却液が循環されるようになったときに、たくさんの冷却液をラジエータを通じて循環させることができ、高い冷却効率を実現することのできる内燃機関の冷却システム、並びに同冷却システムを備えた内燃機関を提供する。
【解決手段】本発明にかかる内燃機関の冷却システムは第１循環通路２１ａから分岐する第１バイパス通路５１とヘッド側ウォータジャケット１２から延びて第１バイパス通路５１に合流する第２バイパス通路５２とを備えている。サーモスタットバルブ４０は第２循環通路２１ｂを開閉するトップ側バルブ４３と、トップ側バルブ４３の開弁量が大きくなるほど開弁量が小さくなるボトム側バルブ４６とを備えている。第１バイパス通路５１と第２バイパス通路５２が合流している集合部５３はボトム側バルブ４６を介してウォータポンプ３０に接続されている。
【解決手段】本発明にかかる内燃機関の冷却システムは第１循環通路２１ａから分岐する第１バイパス通路５１とヘッド側ウォータジャケット１２から延びて第１バイパス通路５１に合流する第２バイパス通路５２とを備えている。サーモスタットバルブ４０は第２循環通路２１ｂを開閉するトップ側バルブ４３と、トップ側バルブ４３の開弁量が大きくなるほど開弁量が小さくなるボトム側バルブ４６とを備えている。第１バイパス通路５１と第２バイパス通路５２が合流している集合部５３はボトム側バルブ４６を介してウォータポンプ３０に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は冷却液を循環させて内燃機関を冷却する内燃機関の冷却システム、並びに同冷却システムを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関にあっては、ウォータジャケットに冷却液を循環させ、冷却液との間で熱交換を行うことによって機関温度の過度の上昇を抑制するようにしている。そして、熱交換によって温度が上昇した冷却液は、ラジエータに導入され、同ラジエータを通過する間に放熱して冷却されるようになっている。
【０００３】
ところで、安定した機関運転を実現し、排気性状の向上を図る上では、機関冷間始動時などの機関温度が低いときには速やかに機関温度を上昇させ、早期に暖機を完了させることが望ましい。
【０００４】
そこで、内燃機関の冷却システムにあっては、冷却液の循環経路にラジエータを迂回するバイパス通路を設け、機関温度が低いときにはラジエータを通じての冷却液の循環を停止してバイパス通路を通じて冷却液を循環させるようにしたものがある。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の冷却システムにあっては、ラジエータを迂回するバイパス通路を設けるとともに、冷却液の温度が低いときに閉弁するサーモスタットバルブを設け、冷却液の温度が低いときにラジエータからウォータポンプに冷却液を還流させる通路を閉塞するようにしている。こうした構成を採用すれば、冷却液の温度が低いときにはラジエータを通じた冷却液の循環を停止し、バイパス通路を通じてラジエータを迂回させて冷却液を循環させることができるようになり、冷却液に奪われた熱がラジエータにおいて放熱されてしまうことを抑制することができる。したがって、ウォータジャケットを通過して暖められた冷却液を再びウォータジャケットに還流することができるため、機関温度の上昇を促進させ、早期に暖機を完了させることができるようになる。また、サーモスタットバルブは冷却液の温度が高くなったときに開弁するため、冷却液の温度が高くなったときにはラジエータを通じた放熱が行われるようになる。そのため、こうした構成によれば機関温度の過度の上昇も抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５４４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載された冷却システムのようにラジエータを迂回するバイパス通路と、ラジエータからウォータポンプに冷却液を還流させる通路を開閉するサーモスタットバルブとを備える冷却システムにあっては、サーモスタットバルブの開閉状態とは関係なく、バイパス通路には常に冷却液が流れている。すなわち、サーモスタットバルブが開弁しているときも、サーモスタットバルブが閉弁しているときも、冷却液の一部はラジエータを通じて放熱が行われることなく循環されていることになる。
【０００８】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は冷却液の温度が高くなり、ラジエータを通じて冷却液が循環されるようになったときに、たくさんの冷却液をラジエータを通じて循環させることができ、高い冷却効率を実現することのできる内燃機関の冷却システム、並びに同冷却システムを備えた内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、ラジエータを迂回するバイパス通路と、ラジエータからウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するサーモスタットバルブとを備え、冷却液の温度が低いときに前記サーモスタットバルブによって前記ラジエータを通じての冷却液の循環が停止される内燃機関の冷却システムであり、前記サーモスタットバルブが、前記ラジエータから前記ウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するトップ側バルブと、同トップ側バルブの開弁量が大きくなるほど開弁量が小さくなるボトム側バルブとを備えたボトムバイパス型サーモスタットバルブであるとともに、前記バイパス通路として、前記ラジエータに冷却液を供給する通路から分岐する第１バイパス通路と、内燃機関のウォータジャケットから延びて前記第１バイパス通路に合流する第２バイパス通路とを備え、第１バイパス通路と第２バイパス通路が合流している集合部が前記ボトム側バルブを介して前記ウォータポンプに接続されていることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、冷却液の温度が低く、トップ側バルブが閉弁しているときには、ラジエータを通じての冷却液の循環が停止される。また、トップ側バルブが閉弁しているときには、ボトム側バルブが開弁されているため、第１バイパス通路及び第２バイパス通路を通じてラジエータを迂回するように冷却液が循環されることになる。
【００１１】
これに対して、トップ側バルブが開弁しているときには、サーモスタットバルブを介してラジエータ側からウォータポンプに向かって冷却液が流れるようになる。
そして、トップ側バルブが開弁しており、ボトム側バルブは閉弁しているときには、サーモスタットバルブを介してラジエータ側からウォータポンプに向かって冷却液が流れている一方で、ボトム側バルブが閉弁しているため、ラジエータに冷却液を供給する通路内の圧力が低くなる一方、集合部内の圧力が高くなる。その結果、集合部内の冷却液は第１バイパス通路を通じてラジエータに冷却液を供給する通路に流れ込むようになる。
【００１２】
すなわち、上記構成によれば、トップ側バルブが閉弁している一方、ボトム側バルブが開弁してラジエータを迂回させて冷却液を循環させているときと、トップ側バルブが開弁している一方、ボトム側バルブが閉弁してラジエータを通じて冷却液を循環させているときとで第１バイパス通路内を流れる冷却液の流れの方向が反転するようになる。
【００１３】
そして、その結果、トップ側バルブが開弁している一方、ボトム側バルブが閉弁してラジエータを通じて冷却液を循環させているときには、第２バイパス通路を通じて集合部に導入された冷却液が第１バイパス通路を通じてラジエータに冷却液を供給する通路に流れ込み、ラジエータを通過してサーモスタットバルブに導入されるようになる。したがって、バイパス通路を流れる冷却液もラジエータを通過するようになるため、常に冷却液の一部がバイパス通路を通じてラジエータを迂回して循環されている従来の冷却システムと比較して循環される冷却液の量に対するラジエータを通過する冷却液の量の割合が増大し、冷却効率が向上するようになる。すなわち、冷却液の温度が高くなり、ラジエータを通じて冷却液が循環されるようになったときに、たくさんの冷却液をラジエータを通じて循環させることができ、高い冷却効率を実現することができるようになる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記ラジエータに冷却液を供給する通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されていることをその要旨とする。
【００１５】
内燃機関にあってはピストンが上昇し、混合気が圧縮された状態で点火が行われ、燃焼が生じる。そのため、シリンダブロック側よりもシリンダヘッド側の部分の方が燃焼熱の影響を受けやすく、高温になりやすい。上記請求項２に記載の構成によれば、高温になりやすいシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットを通過して温度が上昇した冷却液がラジエータに導かれるようになる。そのため、燃焼熱の影響を受けて高温になった冷却液をラジエータに導いて冷却することができ、効果的に内燃機関の過熱を抑制することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記第２バイパス通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されていることをその要旨とする。
【００１７】
上述したように、シリンダブロック側のウォータジャケットを通過した冷却液よりもシリンダヘッド側のウォータジャケットを通過した冷却液の方がより燃焼熱の影響を受けやすい。そのため、シリンダブロック側のウォータジャケットを通過した冷却液よりもシリンダヘッド側のウォータジャケットを通過した冷却液の温度の方が内燃機関の温度変化をより的確に表しているといえる。そこで、上記請求項３に記載されているように第２バイパス通路をシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続し、シリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットを通過した冷却液をサーモスタットバルブの感温部に導くようにすれば、内燃機関の温度変化をより速やかに反映させた態様でサーモスタットバルブを作動させることができるようになる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記ボトム側バルブのシート部には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられていることをその要旨とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記ボトム側バルブの弁体には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられていることをその要旨とする。
【００２０】
上記請求項４または請求項５に記載されている構成を採用すれば、ボトム側バルブが閉弁したときであってもシリンダヘッド側のウォータジャケットを通過した冷却液の一部が連通路を通じて感温部に導入されるようになる。そのため、ボトム側バルブが閉弁しているときであっても、内燃機関の温度に応じて適切にサーモスタットバルブを作動させることができるようになる。
【００２１】
なお、具体的には請求項６に記載されているように、シート部または弁体に溝を形成するようにすれば、シート部に弁体が着座したときにもこの溝を通じて冷却液をサーモスタットバルブの感温部に導入することができるようになる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却システムを備えた内燃機関である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態にかかる内燃機関の冷却システムの構成を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかる冷却システムにおけるサーモスタットバルブのトップ側バルブが閉弁している状態を示す断面図。
【図３】同実施形態にかかる冷却システムにおけるサーモスタットバルブのボトム側バルブが閉弁している状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明にかかる内燃機関の冷却システムを自動車に搭載される車載内燃機関の冷却システムとして具体化した一実施形態について、図１〜３を参照して説明する。
図１に示されるように内燃機関のウォータジャケット１０には主循環通路２１が接続されている。図１の左側に示されるように主循環通路２１の途中にはラジエータ２０とウォータポンプ３０が設けられており、ウォータポンプ３０が駆動されることによって冷却液がウォータジャケット１０とラジエータ２０との間を循環するようになっている。すなわち、ウォータジャケット１０内を通過して内燃機関の熱を奪うことにより暖められた冷却液はこの主循環通路２１を通じてラジエータ２０に導入され、同ラジエータ２０を通過する間に放熱して冷却されたあと、ウォータジャケット１０に戻される。
【００２５】
なお、図１の右側に示されるように本実施形態にかかる内燃機関のウォータジャケット１０は、シリンダブロック内に形成されたブロック側ウォータジャケット１１とシリンダヘッド内に形成されたヘッド側ウォータジャケット１２とによって構成されている。ブロック側ウォータジャケット１１とヘッド側ウォータジャケット１２はエンジン内部で連通しているため、ウォータポンプ３０から吐出され、ブロック側ウォータジャケット１１に導入された冷却液はシリンダの周囲を冷却するとともにヘッド側ウォータジャケット１２に導入される。
【００２６】
図１の左側下方に示されるように主循環通路２１におけるラジエータ２０とウォータポンプ３０との間を接続する部分には、冷却液の温度に応じて動作するサーモスタットバルブ４０が設けられている。なお、サーモスタットバルブ４０は後述するようにトップ側バルブ４３とボトム側バルブ４６とを備えたボトムバイパス型のサーモスタットバルブである。
【００２７】
図１の右側下方に示されるようにブロック側ウォータジャケット１１には、主循環通路２１に加え、同ブロック側ウォータジャケット１１内の冷却液をサーモスタットバルブ４０に導く還流通路５４が接続されている。還流通路５４の途中には、ウォータジャケット１０を通過することによって暖められた冷却液の熱を利用して空気を暖めて暖房用の温風にするヒータコア５５が設けられている。
【００２８】
なお、以下の説明では、主循環通路２１のうち、ヘッド側ウォータジャケット１２とラジエータ２０とを接続している通路を第１循環通路２１ａとする一方、ラジエータ２０とサーモスタットバルブ４０とを接続している通路を第２循環通路２１ｂとする。また、ウォータポンプ３０が設けられ、サーモスタットバルブ４０とブロック側ウォータジャケット１１とを接続している通路を第３循環通路２１ｃとし、説明の便宜上、これらの通路を必要に応じて区別して説明する。
【００２９】
図１の中央に示されるように第１循環通路２１ａには、第１バイパス通路５１が接続されている。第１バイパス通路５１は第１循環通路２１ａから分岐してサーモスタットバルブ４０のボトム側バルブ４６の部分に接続されている。すなわち、第１バイパス通路５１はラジエータ２０を迂回する通路であり、ラジエータ２０を通過させずにサーモスタットバルブ４０を介してウォータポンプ３０に冷却液を還流させる通路である。
【００３０】
この第１バイパス通路５１には、ヘッド側ウォータジャケット１２から延びる第２バイパス通路５２が接続されている。すなわち、本実施形態の冷却システムには、ラジエータ２０を迂回するバイパス通路として第１バイパス通路５１と第２バイパス通路５２の２つのバイパス通路が設けられている。
【００３１】
次に、図２を参照してサーモスタットバルブ４０の構成と、サーモスタットバルブ４０を介して接続される各通路と同サーモスタットバルブ４０との関係を詳しく説明する。
サーモスタットバルブ４０のホルダ４１は、主循環通路２１をはじめとする各通路が接続されているハウジングに固定されている。ホルダ４１の内部には感温部４２が収容されている。感温部４２には板状の弁体４３ａが固定されており、ホルダ４１の一部を構成するシート部４３ｂとこの弁体４３ａとによりトップ側バルブ４３が構成されている。シート部４３ｂには図示しない貫通孔が形成されており、図２に示されるようにシート部４３ｂに弁体４３ａが当接している場合にはこの貫通孔が弁体４３ａによって閉塞され、トップ側バルブ４３が閉弁された状態となる。
【００３２】
図２の中央に示されるように弁体４３ａとホルダ４１との間にはスプリング４４が挟み込まれており、弁体４３ａはこのスプリング４４が復元しようとする力によって作用する付勢力によってトップ側バルブ４３を閉弁する方向に常に付勢されている。図２の左側に示されるように感温部４２の端部からはプッシュロッド４５が突出しており、ホルダ４１に当接している。感温部４２の内部には感温部４２に触れる冷却液の温度に応じて融解したり、凝固したりするワックスが封入されている。プッシュロッド４５はこのワックスが融解することによって体積が膨張したときに感温部４２から繰り出されるようになっている。すなわち、感温部４２は周囲の温度変化に応じて動作するサーモエレメントであり、感温部４２に触れる冷却液の温度に応じてプッシュロッド４５の突出量が変化するようになっている。具体的には感温部４２に触れる冷却液の温度が高くなるほどプッシュロッド４５の突出量が多くなる一方、感温部４２に触れる冷却液の温度が低くなるほどプッシュロッド４５の突出量が少なくなるように動作する。
【００３３】
図２の右側に示されるように、感温部４２のプッシュロッド４５が突出している部分とは反対側の端部には、弁体４６ａが取り付けられている。弁体４６ａはハウジング内に形成されたシート部４６ｂと対向しており、この弁体４６ａとシート部４６ｂとによりボトム側バルブ４６が構成されている。弁体４６ａと感温部４２との間には、弁体４６ａがシート部４６ｂに着座したときのショックを和らげるスプリング４７が取り付けられている。
【００３４】
このように構成されたサーモスタットバルブ４０は図２に示されるようにトップ側バルブ４３を第２循環通路２１ｂに向ける一方、ボトム側バルブ４６を第１バイパス通路５１と第２バイパス通路５２とが合流する集合部５３に向けるように配設されている。そして、図２に示されるように還流通路５４と第３循環通路２１ｃは、このように配設されたサーモスタットバルブ４０の感温部４２に望むように接続されている。
【００３５】
上述したように感温部４２にはワックスが封入されており、このワックスの体積に応じてプッシュロッド４５の突出量が変化するようになっている。プッシュロッド４５はホルダ４１に当接しているため、感温部４２及びこの感温部４２に固定された弁体４３ａ及び弁体４６ａはプッシュロッド４５の突出量の変化に伴ってホルダ４１に対して相対的に変位することになる。
【００３６】
サーモスタットバルブ４０はこうした原理を利用して感温部４２に導かれる冷却液の温度に応じてトップ側バルブ４３とボトム側バルブ４６の開弁量を変化させ、それぞれの弁を開閉することによって冷却液の循環経路を切り替える。
【００３７】
感温部４２に導かれる冷却液の温度が低く、プッシュロッド４５の突出量が少ないときには、図２に示されるようにスプリング４４の付勢力によってトップ側バルブ４３が閉弁された状態に保たれるため、トップ側バルブ４３が閉弁されている一方でボトム側バルブ４６が開弁されている状態になる。
【００３８】
一方、感温部４２に導かれる冷却液の温度が高くなるほどプッシュロッド４５の突出量は多くなるため、スプリング４４の付勢力に抗して感温部４２は図２における右側に向かって変位し、弁体４３ａがシート部４３ｂから離間してトップ側バルブ４３が開弁するようになる。このように感温部４２に触れる冷却液の温度が高くなり、感温部４２が図２における右側に向かって変位してトップ側バルブ４３の開弁量が次第に大きくなると、ボトム側バルブ４６の開弁量は次第に小さくなる。
【００３９】
そして、さらに感温部４２に触れる冷却液の温度が高くなり、図３に示されるように弁体４６ａがシート部４６ｂに当接すると、ボトム側バルブ４６が閉弁されるようになる。なお、図３に示されるようにシート部４６ｂには、弁体４６ａが当接する部分よりも外側まで延びる溝５６が形成されている。これにより、本実施形態にかかる燃料供給システムにあっては、弁体４６ａが同シート部４６ｂに当接し、ボトム側バルブ４６が閉弁している状態であっても集合部５３内の冷却液の一部を感温部４２に導くことができるようになっている。
【００４０】
（作用）
次に上記のように配設されたサーモスタットバルブ４０を介して各通路が接続されている本実施形態にかかる内燃機関の冷却システムの作用について説明する。
【００４１】
感温部４２に導かれる冷却液の温度が低く、図２に示されるようにトップ側バルブ４３が閉弁しているときには、第２循環通路２１ｂが閉塞されるため、ラジエータ２０を通じての冷却液の循環が停止される。また、このようにトップ側バルブ４３が閉弁しているときには、ボトム側バルブ４６が開弁されているため、図１並びに図２に実線矢印で示されるように冷却液が流れ、第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２を通じてラジエータ２０を迂回するように冷却液が循環されることになる。
【００４２】
これに対して、感温部４２に導かれる冷却液の温度が高くなり、図３に示されるようにトップ側バルブ４３が開弁している一方、ボトム側バルブ４６が閉弁している状態になっているときには、図３の左側に破線矢印で示されるように第２循環通路２１ｂを通じて導かれた冷却液が第３循環通路２１ｃ側に流れる。その結果、図１の上方に破線矢印で示されるように第１循環通路２１ａを通じてラジエータ２０に冷却液が供給されるとともに、図１の左側下方に破線矢印で示されるようにラジエータ２０からサーモスタットバルブ４０に冷却液が導かれ、サーモスタットバルブ４０を介してラジエータ２０側からウォータポンプに向かって冷却液が流れる。そのため、ラジエータ２０に冷却液を供給している第１循環通路２１ａ内の圧力は低くなる。その一方で、このときには図３に示されるようにボトム側バルブ４６が閉弁しているため、集合部５３内の圧力は高くなる。その結果、集合部５３内の冷却液は図１の中央及び図３の右側に破線矢印で示されるように第１バイパス通路５１を通じて第１循環通路２１ａに流れ込むようになり、第１循環通路２１ａを通じてラジエータ２０に供給されるようになる。
【００４３】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）トップ側バルブ４３が閉弁している一方、ボトム側バルブ４６が開弁してラジエータ２０を迂回させて冷却液を循環させているときと、トップ側バルブ４３が開弁している一方、ボトム側バルブ４６が閉弁してラジエータ２０を通じて冷却液を循環させているときとで第１バイパス通路５１内を流れる冷却液の流れの方向が反転するようになる。
【００４４】
そして、その結果、トップ側バルブ４３が開弁している一方、ボトム側バルブ４６が閉弁してラジエータ２０を通じて冷却液を循環させているときには、第２バイパス通路５２を通じて集合部５３に導入された冷却液が第１バイパス通路５１を通じて第１循環通路２１ａに流れ込むようになる。したがって、第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２を流れる冷却液もラジエータ２０を通過するようになるため、常に冷却液の一部がバイパス通路を通じてラジエータを迂回して循環されている従来の冷却システムと比較して循環される冷却液の量に対するラジエータを通過する冷却液の量の割合が増大し、冷却効率が向上するようになる。すなわち、冷却液の温度が高くなり、ラジエータ２０を通じて冷却液が循環されるようになったときに、たくさんの冷却液をラジエータ２０を通じて循環させることができ、高い冷却効率を実現することができる。
【００４５】
（２）内燃機関にあってはピストンが上昇し、混合気が圧縮された状態で点火が行われ、燃焼が生じる。そのため、ブロック側ウォータジャケット１１内を流れる冷却液よりもヘッド側ウォータジャケット１２内を流れる冷却液の方が燃焼熱の影響を受けやすく、高温になりやすい。上記の実施形態によれば、高温になりやすいシリンダヘッド内に形成されたヘッド側ウォータジャケット１２を通過して温度が上昇した冷却液がラジエータ２０に導かれるようになる。そのため、燃焼熱の影響を受けて高温になった冷却液をラジエータ２０に導いて冷却することができ、効果的に内燃機関の過熱を抑制できる。
【００４６】
（３）上述したように、ブロック側ウォータジャケット１１を通過した冷却液よりもヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液の方がより燃焼熱の影響を受けやすい。そのため、ブロック側ウォータジャケット１１を通過した冷却液よりもヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液の温度の方が内燃機関の温度変化をより的確に表しているといえる。これに対して上記実施形態にあっては、第２バイパス通路５２をヘッド側ウォータジャケット１２に接続し、ヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液をサーモスタットバルブ４０の感温部４２に導くようにしている。そのため、内燃機関の温度変化をより速やかに反映させた態様でサーモスタットバルブ４０を作動させることができる。
【００４７】
（４）ボトム側バルブ４６のシート部４６ｂに溝５６を形成することによって連通路を形成している。そのため、ボトム側バルブ４６が閉弁したときであってもヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液の一部がこの連通路を通じて感温部４２に導入されるようになっている。そのため、ボトム側バルブ４６が閉弁しているときであっても、内燃機関の温度に応じて適切にサーモスタットバルブ４０を作動させることができる。
【００４８】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ボトム側バルブ４６のシート部４６ｂに溝５６を設け、この溝５６を連通路とする構成を例示したが、こうした構成に替えてボトム側バルブ４６の弁体４６ａに溝を設け、これを連通路とする構成を採用することもできる。
【００４９】
・なお、連通路を弁体４６ａとシート部４６ｂの双方に設けるようにしてもよい。
・また、連通路の具体的な構成としては、上記実施形態のように溝を形成する構成以外に、弁体４６ａを貫通する孔を設ける構成や、弁体４６ａを迂回するようにハウジングに連通孔を形成する構成などを採用することもできる。
【００５０】
・第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２がヘッド側ウォータジャケット１２に接続されている例を示したが、第１バイパス通路５１や第２バイパス通路５２はウォータジャケット１０に接続されてラジエータ２０を迂回させて冷却液をサーモスタットバルブ４０のボトム側バルブ４６に導くものであればよい。そのため、第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２は、必ずしもヘッド側ウォータジャケット１２に接続されていなくてもよい。例えば、第１バイパス通路５１をブロック側ウォータジャケット１１に接続する構成や、第２バイパス通路５２をブロック側ウォータジャケット１１に接続する構成を採用することもできる。
【００５１】
・還流通路５４をブロック側ウォータジャケット１１に接続し、ブロック側ウォータジャケット１１を通過した冷却液をウォータポンプ３０に還流させる構成を示したが、還流通路５４はヘッド側ウォータジャケット１２に接続されていてもよい。
【００５２】
・また、上記実施形態にあっては、還流通路５４の途中にヒータコア５５を設け、ウォータジャケット１０を通過して暖められた冷却液の熱を利用して暖房用の温風を作る例を示した。これに対して、その他、ウォータジャケット１０を通過して暖められた冷却液の熱を利用する方法として、還流通路５４を流れる冷却液をスロットルボデーやＥＧＲバルブなどに循環させ、これらが凝縮水の凍結によって固着してしまうことを抑制する構成を採用することもできる。
【００５３】
・また、暖房の利便性を向上させるために、還流通路５４に電動のウォータポンプを設け、主循環通路２１とは異なる態様で還流通路５４内の冷却液を循環させる構成を採用することもできる。
【００５４】
・また、その他、冷却液との熱交換の作用を利用するために還流通路５４内にオイルクーラやＥＧＲクーラを設ける構成を採用することもできる。
・さらに、還流通路５４をブロック側ウォータジャケット１１ではなくヘッド側ウォータジャケット１２に接続する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ウォータジャケット、１１…ブロック側ウォータジャケット、１２…ヘッド側ウォータジャケット、２０…ラジエータ、２１…主循環通路、２１ａ…第１循環通路、２１ｂ…第２循環通路、２１ｃ…第３循環通路、３０…ウォータポンプ、４０…サーモスタットバルブ、４１…ホルダ、４２…感温部、４３…トップ側バルブ、４３ａ…弁体、４３ｂ…シート部、４４…スプリング、４５…プッシュロッド、４６…ボトム側バルブ、４６ａ…弁体、４６ｂ…シート部、５１…第１バイパス通路、５２…第２バイパス通路、５３…集合部、５４…還流通路、５５…ヒータコア、５６…溝。
【技術分野】
【０００１】
この発明は冷却液を循環させて内燃機関を冷却する内燃機関の冷却システム、並びに同冷却システムを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関にあっては、ウォータジャケットに冷却液を循環させ、冷却液との間で熱交換を行うことによって機関温度の過度の上昇を抑制するようにしている。そして、熱交換によって温度が上昇した冷却液は、ラジエータに導入され、同ラジエータを通過する間に放熱して冷却されるようになっている。
【０００３】
ところで、安定した機関運転を実現し、排気性状の向上を図る上では、機関冷間始動時などの機関温度が低いときには速やかに機関温度を上昇させ、早期に暖機を完了させることが望ましい。
【０００４】
そこで、内燃機関の冷却システムにあっては、冷却液の循環経路にラジエータを迂回するバイパス通路を設け、機関温度が低いときにはラジエータを通じての冷却液の循環を停止してバイパス通路を通じて冷却液を循環させるようにしたものがある。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の冷却システムにあっては、ラジエータを迂回するバイパス通路を設けるとともに、冷却液の温度が低いときに閉弁するサーモスタットバルブを設け、冷却液の温度が低いときにラジエータからウォータポンプに冷却液を還流させる通路を閉塞するようにしている。こうした構成を採用すれば、冷却液の温度が低いときにはラジエータを通じた冷却液の循環を停止し、バイパス通路を通じてラジエータを迂回させて冷却液を循環させることができるようになり、冷却液に奪われた熱がラジエータにおいて放熱されてしまうことを抑制することができる。したがって、ウォータジャケットを通過して暖められた冷却液を再びウォータジャケットに還流することができるため、機関温度の上昇を促進させ、早期に暖機を完了させることができるようになる。また、サーモスタットバルブは冷却液の温度が高くなったときに開弁するため、冷却液の温度が高くなったときにはラジエータを通じた放熱が行われるようになる。そのため、こうした構成によれば機関温度の過度の上昇も抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５４４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載された冷却システムのようにラジエータを迂回するバイパス通路と、ラジエータからウォータポンプに冷却液を還流させる通路を開閉するサーモスタットバルブとを備える冷却システムにあっては、サーモスタットバルブの開閉状態とは関係なく、バイパス通路には常に冷却液が流れている。すなわち、サーモスタットバルブが開弁しているときも、サーモスタットバルブが閉弁しているときも、冷却液の一部はラジエータを通じて放熱が行われることなく循環されていることになる。
【０００８】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は冷却液の温度が高くなり、ラジエータを通じて冷却液が循環されるようになったときに、たくさんの冷却液をラジエータを通じて循環させることができ、高い冷却効率を実現することのできる内燃機関の冷却システム、並びに同冷却システムを備えた内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、ラジエータを迂回するバイパス通路と、ラジエータからウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するサーモスタットバルブとを備え、冷却液の温度が低いときに前記サーモスタットバルブによって前記ラジエータを通じての冷却液の循環が停止される内燃機関の冷却システムであり、前記サーモスタットバルブが、前記ラジエータから前記ウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するトップ側バルブと、同トップ側バルブの開弁量が大きくなるほど開弁量が小さくなるボトム側バルブとを備えたボトムバイパス型サーモスタットバルブであるとともに、前記バイパス通路として、前記ラジエータに冷却液を供給する通路から分岐する第１バイパス通路と、内燃機関のウォータジャケットから延びて前記第１バイパス通路に合流する第２バイパス通路とを備え、第１バイパス通路と第２バイパス通路が合流している集合部が前記ボトム側バルブを介して前記ウォータポンプに接続されていることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、冷却液の温度が低く、トップ側バルブが閉弁しているときには、ラジエータを通じての冷却液の循環が停止される。また、トップ側バルブが閉弁しているときには、ボトム側バルブが開弁されているため、第１バイパス通路及び第２バイパス通路を通じてラジエータを迂回するように冷却液が循環されることになる。
【００１１】
これに対して、トップ側バルブが開弁しているときには、サーモスタットバルブを介してラジエータ側からウォータポンプに向かって冷却液が流れるようになる。
そして、トップ側バルブが開弁しており、ボトム側バルブは閉弁しているときには、サーモスタットバルブを介してラジエータ側からウォータポンプに向かって冷却液が流れている一方で、ボトム側バルブが閉弁しているため、ラジエータに冷却液を供給する通路内の圧力が低くなる一方、集合部内の圧力が高くなる。その結果、集合部内の冷却液は第１バイパス通路を通じてラジエータに冷却液を供給する通路に流れ込むようになる。
【００１２】
すなわち、上記構成によれば、トップ側バルブが閉弁している一方、ボトム側バルブが開弁してラジエータを迂回させて冷却液を循環させているときと、トップ側バルブが開弁している一方、ボトム側バルブが閉弁してラジエータを通じて冷却液を循環させているときとで第１バイパス通路内を流れる冷却液の流れの方向が反転するようになる。
【００１３】
そして、その結果、トップ側バルブが開弁している一方、ボトム側バルブが閉弁してラジエータを通じて冷却液を循環させているときには、第２バイパス通路を通じて集合部に導入された冷却液が第１バイパス通路を通じてラジエータに冷却液を供給する通路に流れ込み、ラジエータを通過してサーモスタットバルブに導入されるようになる。したがって、バイパス通路を流れる冷却液もラジエータを通過するようになるため、常に冷却液の一部がバイパス通路を通じてラジエータを迂回して循環されている従来の冷却システムと比較して循環される冷却液の量に対するラジエータを通過する冷却液の量の割合が増大し、冷却効率が向上するようになる。すなわち、冷却液の温度が高くなり、ラジエータを通じて冷却液が循環されるようになったときに、たくさんの冷却液をラジエータを通じて循環させることができ、高い冷却効率を実現することができるようになる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記ラジエータに冷却液を供給する通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されていることをその要旨とする。
【００１５】
内燃機関にあってはピストンが上昇し、混合気が圧縮された状態で点火が行われ、燃焼が生じる。そのため、シリンダブロック側よりもシリンダヘッド側の部分の方が燃焼熱の影響を受けやすく、高温になりやすい。上記請求項２に記載の構成によれば、高温になりやすいシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットを通過して温度が上昇した冷却液がラジエータに導かれるようになる。そのため、燃焼熱の影響を受けて高温になった冷却液をラジエータに導いて冷却することができ、効果的に内燃機関の過熱を抑制することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記第２バイパス通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されていることをその要旨とする。
【００１７】
上述したように、シリンダブロック側のウォータジャケットを通過した冷却液よりもシリンダヘッド側のウォータジャケットを通過した冷却液の方がより燃焼熱の影響を受けやすい。そのため、シリンダブロック側のウォータジャケットを通過した冷却液よりもシリンダヘッド側のウォータジャケットを通過した冷却液の温度の方が内燃機関の温度変化をより的確に表しているといえる。そこで、上記請求項３に記載されているように第２バイパス通路をシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続し、シリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットを通過した冷却液をサーモスタットバルブの感温部に導くようにすれば、内燃機関の温度変化をより速やかに反映させた態様でサーモスタットバルブを作動させることができるようになる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記ボトム側バルブのシート部には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられていることをその要旨とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、前記ボトム側バルブの弁体には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられていることをその要旨とする。
【００２０】
上記請求項４または請求項５に記載されている構成を採用すれば、ボトム側バルブが閉弁したときであってもシリンダヘッド側のウォータジャケットを通過した冷却液の一部が連通路を通じて感温部に導入されるようになる。そのため、ボトム側バルブが閉弁しているときであっても、内燃機関の温度に応じて適切にサーモスタットバルブを作動させることができるようになる。
【００２１】
なお、具体的には請求項６に記載されているように、シート部または弁体に溝を形成するようにすれば、シート部に弁体が着座したときにもこの溝を通じて冷却液をサーモスタットバルブの感温部に導入することができるようになる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却システムを備えた内燃機関である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態にかかる内燃機関の冷却システムの構成を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかる冷却システムにおけるサーモスタットバルブのトップ側バルブが閉弁している状態を示す断面図。
【図３】同実施形態にかかる冷却システムにおけるサーモスタットバルブのボトム側バルブが閉弁している状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明にかかる内燃機関の冷却システムを自動車に搭載される車載内燃機関の冷却システムとして具体化した一実施形態について、図１〜３を参照して説明する。
図１に示されるように内燃機関のウォータジャケット１０には主循環通路２１が接続されている。図１の左側に示されるように主循環通路２１の途中にはラジエータ２０とウォータポンプ３０が設けられており、ウォータポンプ３０が駆動されることによって冷却液がウォータジャケット１０とラジエータ２０との間を循環するようになっている。すなわち、ウォータジャケット１０内を通過して内燃機関の熱を奪うことにより暖められた冷却液はこの主循環通路２１を通じてラジエータ２０に導入され、同ラジエータ２０を通過する間に放熱して冷却されたあと、ウォータジャケット１０に戻される。
【００２５】
なお、図１の右側に示されるように本実施形態にかかる内燃機関のウォータジャケット１０は、シリンダブロック内に形成されたブロック側ウォータジャケット１１とシリンダヘッド内に形成されたヘッド側ウォータジャケット１２とによって構成されている。ブロック側ウォータジャケット１１とヘッド側ウォータジャケット１２はエンジン内部で連通しているため、ウォータポンプ３０から吐出され、ブロック側ウォータジャケット１１に導入された冷却液はシリンダの周囲を冷却するとともにヘッド側ウォータジャケット１２に導入される。
【００２６】
図１の左側下方に示されるように主循環通路２１におけるラジエータ２０とウォータポンプ３０との間を接続する部分には、冷却液の温度に応じて動作するサーモスタットバルブ４０が設けられている。なお、サーモスタットバルブ４０は後述するようにトップ側バルブ４３とボトム側バルブ４６とを備えたボトムバイパス型のサーモスタットバルブである。
【００２７】
図１の右側下方に示されるようにブロック側ウォータジャケット１１には、主循環通路２１に加え、同ブロック側ウォータジャケット１１内の冷却液をサーモスタットバルブ４０に導く還流通路５４が接続されている。還流通路５４の途中には、ウォータジャケット１０を通過することによって暖められた冷却液の熱を利用して空気を暖めて暖房用の温風にするヒータコア５５が設けられている。
【００２８】
なお、以下の説明では、主循環通路２１のうち、ヘッド側ウォータジャケット１２とラジエータ２０とを接続している通路を第１循環通路２１ａとする一方、ラジエータ２０とサーモスタットバルブ４０とを接続している通路を第２循環通路２１ｂとする。また、ウォータポンプ３０が設けられ、サーモスタットバルブ４０とブロック側ウォータジャケット１１とを接続している通路を第３循環通路２１ｃとし、説明の便宜上、これらの通路を必要に応じて区別して説明する。
【００２９】
図１の中央に示されるように第１循環通路２１ａには、第１バイパス通路５１が接続されている。第１バイパス通路５１は第１循環通路２１ａから分岐してサーモスタットバルブ４０のボトム側バルブ４６の部分に接続されている。すなわち、第１バイパス通路５１はラジエータ２０を迂回する通路であり、ラジエータ２０を通過させずにサーモスタットバルブ４０を介してウォータポンプ３０に冷却液を還流させる通路である。
【００３０】
この第１バイパス通路５１には、ヘッド側ウォータジャケット１２から延びる第２バイパス通路５２が接続されている。すなわち、本実施形態の冷却システムには、ラジエータ２０を迂回するバイパス通路として第１バイパス通路５１と第２バイパス通路５２の２つのバイパス通路が設けられている。
【００３１】
次に、図２を参照してサーモスタットバルブ４０の構成と、サーモスタットバルブ４０を介して接続される各通路と同サーモスタットバルブ４０との関係を詳しく説明する。
サーモスタットバルブ４０のホルダ４１は、主循環通路２１をはじめとする各通路が接続されているハウジングに固定されている。ホルダ４１の内部には感温部４２が収容されている。感温部４２には板状の弁体４３ａが固定されており、ホルダ４１の一部を構成するシート部４３ｂとこの弁体４３ａとによりトップ側バルブ４３が構成されている。シート部４３ｂには図示しない貫通孔が形成されており、図２に示されるようにシート部４３ｂに弁体４３ａが当接している場合にはこの貫通孔が弁体４３ａによって閉塞され、トップ側バルブ４３が閉弁された状態となる。
【００３２】
図２の中央に示されるように弁体４３ａとホルダ４１との間にはスプリング４４が挟み込まれており、弁体４３ａはこのスプリング４４が復元しようとする力によって作用する付勢力によってトップ側バルブ４３を閉弁する方向に常に付勢されている。図２の左側に示されるように感温部４２の端部からはプッシュロッド４５が突出しており、ホルダ４１に当接している。感温部４２の内部には感温部４２に触れる冷却液の温度に応じて融解したり、凝固したりするワックスが封入されている。プッシュロッド４５はこのワックスが融解することによって体積が膨張したときに感温部４２から繰り出されるようになっている。すなわち、感温部４２は周囲の温度変化に応じて動作するサーモエレメントであり、感温部４２に触れる冷却液の温度に応じてプッシュロッド４５の突出量が変化するようになっている。具体的には感温部４２に触れる冷却液の温度が高くなるほどプッシュロッド４５の突出量が多くなる一方、感温部４２に触れる冷却液の温度が低くなるほどプッシュロッド４５の突出量が少なくなるように動作する。
【００３３】
図２の右側に示されるように、感温部４２のプッシュロッド４５が突出している部分とは反対側の端部には、弁体４６ａが取り付けられている。弁体４６ａはハウジング内に形成されたシート部４６ｂと対向しており、この弁体４６ａとシート部４６ｂとによりボトム側バルブ４６が構成されている。弁体４６ａと感温部４２との間には、弁体４６ａがシート部４６ｂに着座したときのショックを和らげるスプリング４７が取り付けられている。
【００３４】
このように構成されたサーモスタットバルブ４０は図２に示されるようにトップ側バルブ４３を第２循環通路２１ｂに向ける一方、ボトム側バルブ４６を第１バイパス通路５１と第２バイパス通路５２とが合流する集合部５３に向けるように配設されている。そして、図２に示されるように還流通路５４と第３循環通路２１ｃは、このように配設されたサーモスタットバルブ４０の感温部４２に望むように接続されている。
【００３５】
上述したように感温部４２にはワックスが封入されており、このワックスの体積に応じてプッシュロッド４５の突出量が変化するようになっている。プッシュロッド４５はホルダ４１に当接しているため、感温部４２及びこの感温部４２に固定された弁体４３ａ及び弁体４６ａはプッシュロッド４５の突出量の変化に伴ってホルダ４１に対して相対的に変位することになる。
【００３６】
サーモスタットバルブ４０はこうした原理を利用して感温部４２に導かれる冷却液の温度に応じてトップ側バルブ４３とボトム側バルブ４６の開弁量を変化させ、それぞれの弁を開閉することによって冷却液の循環経路を切り替える。
【００３７】
感温部４２に導かれる冷却液の温度が低く、プッシュロッド４５の突出量が少ないときには、図２に示されるようにスプリング４４の付勢力によってトップ側バルブ４３が閉弁された状態に保たれるため、トップ側バルブ４３が閉弁されている一方でボトム側バルブ４６が開弁されている状態になる。
【００３８】
一方、感温部４２に導かれる冷却液の温度が高くなるほどプッシュロッド４５の突出量は多くなるため、スプリング４４の付勢力に抗して感温部４２は図２における右側に向かって変位し、弁体４３ａがシート部４３ｂから離間してトップ側バルブ４３が開弁するようになる。このように感温部４２に触れる冷却液の温度が高くなり、感温部４２が図２における右側に向かって変位してトップ側バルブ４３の開弁量が次第に大きくなると、ボトム側バルブ４６の開弁量は次第に小さくなる。
【００３９】
そして、さらに感温部４２に触れる冷却液の温度が高くなり、図３に示されるように弁体４６ａがシート部４６ｂに当接すると、ボトム側バルブ４６が閉弁されるようになる。なお、図３に示されるようにシート部４６ｂには、弁体４６ａが当接する部分よりも外側まで延びる溝５６が形成されている。これにより、本実施形態にかかる燃料供給システムにあっては、弁体４６ａが同シート部４６ｂに当接し、ボトム側バルブ４６が閉弁している状態であっても集合部５３内の冷却液の一部を感温部４２に導くことができるようになっている。
【００４０】
（作用）
次に上記のように配設されたサーモスタットバルブ４０を介して各通路が接続されている本実施形態にかかる内燃機関の冷却システムの作用について説明する。
【００４１】
感温部４２に導かれる冷却液の温度が低く、図２に示されるようにトップ側バルブ４３が閉弁しているときには、第２循環通路２１ｂが閉塞されるため、ラジエータ２０を通じての冷却液の循環が停止される。また、このようにトップ側バルブ４３が閉弁しているときには、ボトム側バルブ４６が開弁されているため、図１並びに図２に実線矢印で示されるように冷却液が流れ、第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２を通じてラジエータ２０を迂回するように冷却液が循環されることになる。
【００４２】
これに対して、感温部４２に導かれる冷却液の温度が高くなり、図３に示されるようにトップ側バルブ４３が開弁している一方、ボトム側バルブ４６が閉弁している状態になっているときには、図３の左側に破線矢印で示されるように第２循環通路２１ｂを通じて導かれた冷却液が第３循環通路２１ｃ側に流れる。その結果、図１の上方に破線矢印で示されるように第１循環通路２１ａを通じてラジエータ２０に冷却液が供給されるとともに、図１の左側下方に破線矢印で示されるようにラジエータ２０からサーモスタットバルブ４０に冷却液が導かれ、サーモスタットバルブ４０を介してラジエータ２０側からウォータポンプに向かって冷却液が流れる。そのため、ラジエータ２０に冷却液を供給している第１循環通路２１ａ内の圧力は低くなる。その一方で、このときには図３に示されるようにボトム側バルブ４６が閉弁しているため、集合部５３内の圧力は高くなる。その結果、集合部５３内の冷却液は図１の中央及び図３の右側に破線矢印で示されるように第１バイパス通路５１を通じて第１循環通路２１ａに流れ込むようになり、第１循環通路２１ａを通じてラジエータ２０に供給されるようになる。
【００４３】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）トップ側バルブ４３が閉弁している一方、ボトム側バルブ４６が開弁してラジエータ２０を迂回させて冷却液を循環させているときと、トップ側バルブ４３が開弁している一方、ボトム側バルブ４６が閉弁してラジエータ２０を通じて冷却液を循環させているときとで第１バイパス通路５１内を流れる冷却液の流れの方向が反転するようになる。
【００４４】
そして、その結果、トップ側バルブ４３が開弁している一方、ボトム側バルブ４６が閉弁してラジエータ２０を通じて冷却液を循環させているときには、第２バイパス通路５２を通じて集合部５３に導入された冷却液が第１バイパス通路５１を通じて第１循環通路２１ａに流れ込むようになる。したがって、第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２を流れる冷却液もラジエータ２０を通過するようになるため、常に冷却液の一部がバイパス通路を通じてラジエータを迂回して循環されている従来の冷却システムと比較して循環される冷却液の量に対するラジエータを通過する冷却液の量の割合が増大し、冷却効率が向上するようになる。すなわち、冷却液の温度が高くなり、ラジエータ２０を通じて冷却液が循環されるようになったときに、たくさんの冷却液をラジエータ２０を通じて循環させることができ、高い冷却効率を実現することができる。
【００４５】
（２）内燃機関にあってはピストンが上昇し、混合気が圧縮された状態で点火が行われ、燃焼が生じる。そのため、ブロック側ウォータジャケット１１内を流れる冷却液よりもヘッド側ウォータジャケット１２内を流れる冷却液の方が燃焼熱の影響を受けやすく、高温になりやすい。上記の実施形態によれば、高温になりやすいシリンダヘッド内に形成されたヘッド側ウォータジャケット１２を通過して温度が上昇した冷却液がラジエータ２０に導かれるようになる。そのため、燃焼熱の影響を受けて高温になった冷却液をラジエータ２０に導いて冷却することができ、効果的に内燃機関の過熱を抑制できる。
【００４６】
（３）上述したように、ブロック側ウォータジャケット１１を通過した冷却液よりもヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液の方がより燃焼熱の影響を受けやすい。そのため、ブロック側ウォータジャケット１１を通過した冷却液よりもヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液の温度の方が内燃機関の温度変化をより的確に表しているといえる。これに対して上記実施形態にあっては、第２バイパス通路５２をヘッド側ウォータジャケット１２に接続し、ヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液をサーモスタットバルブ４０の感温部４２に導くようにしている。そのため、内燃機関の温度変化をより速やかに反映させた態様でサーモスタットバルブ４０を作動させることができる。
【００４７】
（４）ボトム側バルブ４６のシート部４６ｂに溝５６を形成することによって連通路を形成している。そのため、ボトム側バルブ４６が閉弁したときであってもヘッド側ウォータジャケット１２を通過した冷却液の一部がこの連通路を通じて感温部４２に導入されるようになっている。そのため、ボトム側バルブ４６が閉弁しているときであっても、内燃機関の温度に応じて適切にサーモスタットバルブ４０を作動させることができる。
【００４８】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ボトム側バルブ４６のシート部４６ｂに溝５６を設け、この溝５６を連通路とする構成を例示したが、こうした構成に替えてボトム側バルブ４６の弁体４６ａに溝を設け、これを連通路とする構成を採用することもできる。
【００４９】
・なお、連通路を弁体４６ａとシート部４６ｂの双方に設けるようにしてもよい。
・また、連通路の具体的な構成としては、上記実施形態のように溝を形成する構成以外に、弁体４６ａを貫通する孔を設ける構成や、弁体４６ａを迂回するようにハウジングに連通孔を形成する構成などを採用することもできる。
【００５０】
・第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２がヘッド側ウォータジャケット１２に接続されている例を示したが、第１バイパス通路５１や第２バイパス通路５２はウォータジャケット１０に接続されてラジエータ２０を迂回させて冷却液をサーモスタットバルブ４０のボトム側バルブ４６に導くものであればよい。そのため、第１バイパス通路５１及び第２バイパス通路５２は、必ずしもヘッド側ウォータジャケット１２に接続されていなくてもよい。例えば、第１バイパス通路５１をブロック側ウォータジャケット１１に接続する構成や、第２バイパス通路５２をブロック側ウォータジャケット１１に接続する構成を採用することもできる。
【００５１】
・還流通路５４をブロック側ウォータジャケット１１に接続し、ブロック側ウォータジャケット１１を通過した冷却液をウォータポンプ３０に還流させる構成を示したが、還流通路５４はヘッド側ウォータジャケット１２に接続されていてもよい。
【００５２】
・また、上記実施形態にあっては、還流通路５４の途中にヒータコア５５を設け、ウォータジャケット１０を通過して暖められた冷却液の熱を利用して暖房用の温風を作る例を示した。これに対して、その他、ウォータジャケット１０を通過して暖められた冷却液の熱を利用する方法として、還流通路５４を流れる冷却液をスロットルボデーやＥＧＲバルブなどに循環させ、これらが凝縮水の凍結によって固着してしまうことを抑制する構成を採用することもできる。
【００５３】
・また、暖房の利便性を向上させるために、還流通路５４に電動のウォータポンプを設け、主循環通路２１とは異なる態様で還流通路５４内の冷却液を循環させる構成を採用することもできる。
【００５４】
・また、その他、冷却液との熱交換の作用を利用するために還流通路５４内にオイルクーラやＥＧＲクーラを設ける構成を採用することもできる。
・さらに、還流通路５４をブロック側ウォータジャケット１１ではなくヘッド側ウォータジャケット１２に接続する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ウォータジャケット、１１…ブロック側ウォータジャケット、１２…ヘッド側ウォータジャケット、２０…ラジエータ、２１…主循環通路、２１ａ…第１循環通路、２１ｂ…第２循環通路、２１ｃ…第３循環通路、３０…ウォータポンプ、４０…サーモスタットバルブ、４１…ホルダ、４２…感温部、４３…トップ側バルブ、４３ａ…弁体、４３ｂ…シート部、４４…スプリング、４５…プッシュロッド、４６…ボトム側バルブ、４６ａ…弁体、４６ｂ…シート部、５１…第１バイパス通路、５２…第２バイパス通路、５３…集合部、５４…還流通路、５５…ヒータコア、５６…溝。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジエータを迂回するバイパス通路と、ラジエータからウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するサーモスタットバルブとを備え、冷却液の温度が低いときに前記サーモスタットバルブによって前記ラジエータを通じての冷却液の循環が停止される内燃機関の冷却システムであり、
前記サーモスタットバルブが、前記ラジエータから前記ウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するトップ側バルブと、同トップ側バルブの開弁量が大きくなるほど開弁量が小さくなるボトム側バルブとを備えたボトムバイパス型サーモスタットバルブであるとともに、
前記バイパス通路として、前記ラジエータに冷却液を供給する通路から分岐する第１バイパス通路と、内燃機関のウォータジャケットから延びて前記第１バイパス通路に合流する第２バイパス通路とを備え、第１バイパス通路と第２バイパス通路が合流している集合部が前記ボトム側バルブを介して前記ウォータポンプに接続されている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ラジエータに冷却液を供給する通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記第２バイパス通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ボトム側バルブのシート部には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項５】
請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ボトム側バルブの弁体には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記連通路が溝である
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却システムを備えた内燃機関。
【請求項１】
ラジエータを迂回するバイパス通路と、ラジエータからウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するサーモスタットバルブとを備え、冷却液の温度が低いときに前記サーモスタットバルブによって前記ラジエータを通じての冷却液の循環が停止される内燃機関の冷却システムであり、
前記サーモスタットバルブが、前記ラジエータから前記ウォータポンプに冷却液を還流する通路を開閉するトップ側バルブと、同トップ側バルブの開弁量が大きくなるほど開弁量が小さくなるボトム側バルブとを備えたボトムバイパス型サーモスタットバルブであるとともに、
前記バイパス通路として、前記ラジエータに冷却液を供給する通路から分岐する第１バイパス通路と、内燃機関のウォータジャケットから延びて前記第１バイパス通路に合流する第２バイパス通路とを備え、第１バイパス通路と第２バイパス通路が合流している集合部が前記ボトム側バルブを介して前記ウォータポンプに接続されている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ラジエータに冷却液を供給する通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記第２バイパス通路が、内燃機関のシリンダヘッド内に形成されたウォータジャケットに接続されている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ボトム側バルブのシート部には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項５】
請求項３に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記ボトム側バルブの弁体には、同ボトム側バルブの閉弁時にも前記集合部内の冷却液の一部を前記サーモスタットバルブの感温部に導くことができるように連通路が設けられている
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の内燃機関の冷却システムにおいて、
前記連通路が溝である
ことを特徴とする内燃機関の冷却システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却システムを備えた内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２２５２１６（Ｐ２０１２−２２５２１６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２１９６（Ｐ２０１１−９２１９６）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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