JP2015161274A - 内燃機関の冷却水制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の温度感応性に優れたサーモ弁式冷却水流量制御装置を提供する。【解決手段】弁室２に、感温部１２の移動で弁体１１が開閉するサーモ弁装置３を配置している。感温室１５の内周面には、感温部１２の移動経路と直交した姿勢のヒータ戻り通路１６が開口している。出口穴５は、ヒータ戻り通路１６と略対向するように開口している。入口穴４は出口穴５と反対側に傾斜している。このため、ラジェータからの戻り冷却水はヒータ戻り通路１６を避けるように偏流して流れる。その結果、ヒータ戻り通路１６の側はラジェータからの戻り冷却水が来ずにヒータ戻り通路１６からの冷却水だけが集中的に流れる淀み部１７となり、これに感温部１２が晒されるため、感温部１２は機関本体の温度を適切に反映させて移動する。【選択図】図２

Description

本願発明は、内燃機関において冷却水の流れをサーモ弁装置で制御する装置に関するものである。

水冷式の車両用内燃機関では、機関の温度に応じて冷却水の流れを制御するため、シリンダヘッドに感温部を備えたサーモ弁装置を設けている。すなわち、冷却水は、一般に、温度に関係なくシリンダヘッドを冷却すると共にヒータに流れているが、水温が所定温度より低いと冷却水はラジェータを循環せず、水温が所定温度を超えると冷却水はラジェータを循環するようにサーモ弁装置で自動制御されている。

このサーモ弁装置は、弁室に固定的に配置される固定軸と、この固定軸に摺動可能に被嵌したスライド体とを有しており、スライド体のうち一端側の部位に、弁室を開閉して冷却水がラジェータから戻って循環することを継断する弁体を一体的に設けており、スライド体が内蔵した感温材の熱膨張・熱収縮によって固定軸上を移動することで、弁体が開閉するようになっている。

スライド体には冷却水の熱を感温材に伝える大径の感温部を設けており、感温部を介して冷却水の温度を感温材に伝えることで可動体を移動させている。弁室の構造とサーモ弁装置との配置関係は様々であり、特許文献１には、弁室にラジェータからの戻り冷却水の入口穴とヒータ戻り通路と圧力制御用バイパス通路とを開口させて、ヒータ戻り通路を感温部の外周面と対向するように開口させることが開示されている。

実開昭５８−９１１８号のマイクロフィルム

特許文献１のようにヒータ戻り通路を感温部の外周面に対向させると、感温部が後退して弁体が閉じている状態では、サーモ弁装置は機関本体の温度に適切に応答して作動する。従って、弁体の開き初めの制御性には優れているが、開弁後の制御が不安定になるおそれが懸念される。

すなわち、特許文献１では、ラジェータからの戻り冷却水の入口穴が弁体及び感温部の移動方向（固定軸の方向に開口しているため、弁体が開くとラジェータで冷却された低温の冷却水が感温部の外周にまんべんなく当たることになって、機関本体の温度（ヒータ戻り通路からの冷却水の温度）をサーモ弁装置に適切に反映させにくくなり、その結果、実際の機関温度よりも低い温度と認識して作動し、オーバーヒート気味になるおそれが懸念されるのである。

本願発明は、このような現状を改善すべくなされたものである。

本願発明の冷却水制御装置は、ラジェータから戻った冷却水が流れるメイン通路に設けた弁室に、前記メイン通路を開閉するサーモ弁装置が配置されており、前記サーモ弁装置は、前記弁室に移動不能に配置された固定軸と、前記固定軸の軸方向に移動する弁体と、前記弁体を挟んでメイン通路の下流側に位置して弁体と一体に移動する感温部とを備えおり、このため、前記弁室のうち前記感温部が配置された部分は感温室になっており、前記感温室に、前記感温部の移動経路を横切る方向に冷却水を吐出させるバイパス通路と、前記感温部を挟んで前記バイパス通路と反対側に位置した出口穴とが開口している、という基本構成になっている。

そして、請求項１の発明では、上記構成において、前記ラジェータから戻った冷却水の流れを前記バイパス通路から逸れて出口穴に向かうように偏流させることにより、前記感温部の移動経路の周囲のうち前記バイパス通路の側の部分を、前記ラジェータから戻った冷却水が流れにくい淀み形成部と成している。

請求項２の発明は、請求項１において、前記弁室の内面のうち前記感温部の前進方向に向いた底部に、前記バイパス通路から吐出された冷却水の淀みを助長するバッファ凹所を設けている。

本願発明では、バイパス通路（例えばヒータ戻り通路）から吐出された冷却水は感温部の移動経路を横切るように流れるが、感温部が全く又はあまり前進してない状態では、バイパス通路から吐出された冷却水はそのまま感温部に当たる。従って、サーモ弁装置は、特許文献１と同様に、閉弁時及び開弁初期において機関温度に適切に応答している。

他方、感温部が大きく前進して弁体が大きく開くと、ラジェータからの戻り冷却水は淀み部を避けるようにして流れることにより、淀み部にバイパス通路からの冷却水を充満させる（淀ませる）ことができる。従って、淀み部に入り込んでいる感温部は、バイパス通路から吐出した冷却水に強く晒される。その結果、機関本体の温度を適切に反映した状態で感温部を作動させて、サーモ弁装置の作動の適正化を図ることができる。

このように、本願発明は、開弁度合いに関係なく、サーモ弁装置を機関本体の温度に適切に反映させて作動させることができるため、機関本体の冷却を適切化することができる。しかも、特段の部材は要しないため、構造の複雑化をもらすこともない。

請求項２の構成を採用すると、バッファ凹所の存在によって感温部がバイパス通路からの冷却水により一層強く晒すことができるため、感温部を適切に作動させくことが一層確実化しる利点がある。

実施形態の閉弁状態の縦断面図である。 実施形態の開弁状態の縦断面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両用内燃機関のサーモ弁式制御装置に適用している。従って、車両の車内の暖房は、機関本体を巡って昇温した冷却水がヒータ（ヒータコア）を通ることで行われる。

本実施形態では、シリンダヘッド１の一端部に弁室２が形成されており、弁室２には、サーモ弁装置３を配置している。弁室２は、ラジェータから戻った冷却水がウォータポンプに向かって流れるメイン通路に設けたもので、一端（外端）に入口穴４を設けて他端に出口穴５を設けた円形の形態を成している。

この場合、入口穴４は弁室２の軸心６に対してある程度の角度θだけ傾斜させて、出口穴５は、弁室２の軸心６を挟んで入口穴４と反対側に開口させている。かつ、出口穴５は弁室２の軸心６と直交した方向に開口している。なお、出口穴５は、配管又は機関本体の内部通路によってウォータポンプに接続されている。

サーモ弁装置３は、弁室２の軸心６と同心に配置された固定軸７と、固定軸７に摺動可能に嵌まった筒状のスライド体８とを備えており、固定軸７のうち弁室２の上流側に位置した一端部が、第１ブラケット９に掴持されている。

第１ブラケット９は、シールリング１０を介してシリンダヘッド１に固定されている。従って、固定軸１２は移動不能に保持されている。なお、弁室２のうち第１ブラケット９よりも上流側の部分をシリンダヘッド１とは別のハウジングで構成して、ハウジングとシリンダヘッド１とで第１ブラケット９を挟み固定することも可能である。

第１ブラケット９は、弁室２を横切る形態のフランジ部９ａと、フランジ部９ａから上流側に突出した段部９ｂと、段部９ｂから上流側に突出して固定軸９を掴持する山形部９ｃとを有しており、段部９ｂには内外に貫通した大きな連通穴が空いている。

スライド体８には、第１ブラケット９の段部９ｂに下流側から当接する板状の弁体１１を一体的に設けている。従って、第１ブラケット９の段部９ｂは、弁体１１が当たる弁座として機能している。なお、弁体１１を第１ブラケット９のフランジ部９ａに当てることも可能であり、この場合は、段部９ｂは無くてもよい。

更に、スライド体８の終端側の部位には、感温材が内蔵された大径の感温部１２を設けており、感温部１２を含むスライド体８は、第１ブラケット９の段部９ｂに固定した第２ブラケット１３で囲われている。第２ブラケット１３は大部分が内外に連通した枠構造であるが、下流側の先端部には円具状のばね受け部１３ａを設けて、ばね受け部１３ａと弁体１１との間に圧縮コイル式のばね１４を配置している（弁体１１には、第２ブラケット１３と干渉しないように逃がし溝を設けている。）。

従って、感温部１２が前進すると、弁体１１もばね１４に抗して前進し、これにより、弁室２を挟んだ上流部と下流部とが連通して、ラジェータから戻った冷却水が出口穴５に流入する。すなわち、冷却水はラジェータを循環する。サーモ弁装置の感温部１２は第１ブラケット９よりも下流側に位置しているので、弁室２のうち第１ブラケット９よりも下流側の部分は、冷却水の熱を感温部１２に伝える感温室１５になっている。

そして、弁室２における感温室１５の内周面のうち、感温部１２の挟んで出口穴５と反対側の部位（すなわち、入口穴４が傾いている側の部位）に、請求項に記載したバイパス通路の例としてのヒータ戻り通路１６を開口させている。従って、ヒータ戻り通路１６と出口穴５とは略対向するように開口しているが、ヒータ戻り通路１６は、弁室２の底面２ａよりも入口穴４の側に寄せている。このため、底面２ａは、ヒータ戻り通路１６から見ると段落ちした状態になっており、出口穴５の内面は底面２ａに連続している。また、感温部１２とバイパス通路とは、後退した状態の感温部１２に対してヒータ戻り通路１６が対向するような位置関係に設定している。

図２に示すように、感温部１２が前進して弁体１１が開くと、ラジェータからの戻り冷却水は第１ブラケット９を通って出口穴５に向かうが、入口穴４が出口穴５と反対側に傾斜しているため、入口穴４の方向に向かうような直進性が付与されており、このため、第１ブラケット９を通った冷却水は、ヒータ戻り通路１６から遠ざかりながら出口穴５に向かうような偏流になる。

このため、感温部１２の周囲の部分うちヒータ戻り通路１６の側に位置した部位は、図２に点線で示すように、ラジェータからの冷却水が流入しにくくてヒータ戻り通路１６からの冷却水の流速が低下した淀み部１７になっている。このため、感温部１２が大きく前進した状態でも、感温部１２に対してヒータ戻り通路１６からの冷却水が強く当たることになり、その結果、弁体１１の開度（感温部１２の前進量）を機関本体の温度に適切に反映させることができる。

請求項２の具体例として、弁室２の底面２ａに、ヒータ戻り通路１６の側に寄ったバッファ凹所１８を設けることも可能である。このようにバッファ凹所１８を設けると、ヒータ戻り通路１６から出た冷却水が滞留しがちになることが助長されるため、感温部１２をヒータ戻り通路１６からの冷却水に晒す機能が一層向上して、サーモ弁装置３の適切な作動を助長できる。

淀み部１７のうち弁室２の内周面と底面２ａとの隅部はポケット状の形態になっているため、図２に示すように、隅部には渦流１９が発生しやすくなると推察される。この渦流により、ヒータ戻り通路１６から吐出された冷却水を感温部１２に当てる機能が向上すると期待される。底面２ａにバッファ凹所１８を設けると、渦流１９が一層発生しやすくなるため、より好適であると云える。

上記の実施形態は、入口穴４を弁室２の軸心６に対して傾斜させることで淀み部１７を形成した場合であったが、固定軸７の軸心を弁室２の軸心６に対して傾斜させたり、第１ブラケット９のうち出口穴５の側によった部分を大きく開口させたりすることによっても、流れを偏流させて淀み部１７を形成することができる。バイパス通路としては、機関本体のジャケットからの冷却水が戻る通路を採用してもよい。

本願発明は内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダヘッド
２ メイン通路の一部を構成する弁室
２ａ 弁室の底面
３ サーモ弁装置
４ メイン通路の一部を構成する入口穴
５ メイン通路の一部を構成する出口穴
７ 固定軸
８ スライド体
９ 第１ブラケット
１１ 弁体
１２ 感温部
１３ 第２ブラケット
１４ ばね
１５ 感温室
１６ バイパス通路の例としてのヒータ戻り通路
１７ 淀み部
１８ バッファ凹所

Claims (2)

1. ラジェータから戻った冷却水が流れるメイン通路に設けた弁室に、前記メイン通路を開閉するサーモ弁装置が配置されており、
   前記サーモ弁装置は、前記弁室に移動不能に配置された固定軸と、前記固定軸の軸方向に移動する弁体と、前記弁体を挟んでメイン通路の下流側に位置して弁体と一体に移動する感温部とを備えおり、このため、前記弁室のうち前記感温部が配置された部分は感温室になっており、
   前記感温室に、前記感温部の移動経路を横切る方向に冷却水を吐出させるバイパス通路と、前記感温部を挟んで前記バイパス通路と反対側に位置した出口穴とが開口しており、
   前記ラジェータから戻った冷却水の流れを前記バイパス通路から逸れて出口穴に向かうように偏流させることにより、前記感温部の移動経路の周囲のうち前記バイパス通路の側の部分を、前記ラジェータから戻った冷却水が流れにくい淀み形成部と成している、
   内燃機関の冷却水制御装置。
2. 前記弁室の内面のうち前記感温部の前進方向に向いた底部に、前記バイパス通路から吐出された冷却水の淀みを助長するバッファ凹所を設けている、
   請求項１に記載した内燃機関の冷却水制御装置。

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