JP3747902B2

JP3747902B2 - 内燃機関の冷却システム

Info

Publication number: JP3747902B2
Application number: JP2002284136A
Authority: JP
Inventors: 大輔石川; 正男斉藤; 哲三古市; 誠亀田
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004116474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載されるエンジン等の内燃機関を冷却液で冷却する内燃機関の冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にキャブオーバー型の車両においては、車体前部のキャブフロアの下にエンジンが搭載されている。そして従来においては、そのエンジンを冷却液で冷却する冷却システムとして、部品コストや車両に対するリヤボディ架装性等を重視してリザーブタンク方式が採用されることが多い。
リザーブタンク方式にあっては、リザーブタンクを配置させるレベル位置の規制は特になく、したがってリヤボディの架装性を考慮してリザーブタンクを例えばキャブのフロントパネル側に自由に設置することが可能である。
【０００３】
しかし、このリザーブタンク方式においては、エンジン動作中に冷却液中から気体（蒸気）を分離させる気液分離に時間がかかり、また冷却液を循環させるウォータポンプの高回転時にポンプ入口部での圧力低下やキャビテーションの発生による流量減少が生じやすく、このため最近ではサージタンク方式が採用されることが多くなってきている。
【０００４】
このサージタンク方式の場合、サージタンクはエンジン（ウォータジャケット）の最上部より上方のレベル位置に配置させる必要がある。したがって、リヤボディの架装性を考慮してサージタンクを車両のフロントパネルの内側に設けるようにすると、エンジンの上部とサージタンクとを繋ぐエア抜き配管をキャブフロアの床形状の関係で下に凸となるほぼＵ字形状に屈曲させる必要がある。
【０００５】
すなわち、キャブフロアの前部側は、エンジンとサージタンクとの間の空間部下方に段差状に落ち込んでエンジンの上部より下方に位置する足踏み部となっており、したがって前記エア抜き配管はその足踏み部との機械的な干渉を避けるために足踏み部の下側を通るほぼＵ字形状に屈曲せざるを得ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
冷却液の交換時には、まずラジエータのドレンコックを開いてエンジン（ウォータジャケット）およびラジエータ内から冷却液を流出させて抜き取るわけであるが、しかしこの際、前記エア抜き配管がほぼＵ字状に屈曲していると、そのＵ字状の谷部に冷却液が滞留して残ってしまう。
【０００７】
冷却液の抜き取り後には、ドレンコックを閉じ、サージタンクの注入口から冷却液をメークアップラインを通してエンジンおよびラジエータ内に注入する。この際、冷却液はエンジンの下層部から上層部に上昇するように補給され、これに応じてエンジン内のエアが前記エア抜き配管を通して外部に排出されるわけであるが、上述のようにその配管のＵ字状の谷部に冷却液が滞留して残っていると、エンジン内のエアを抜くことが困難となり、エンジン内に冷却液を充満させることができなくなり、冷却効率の大幅な低下を招いてしまう。
【０００８】
この発明はこのような点に着目してなされたもので、その目的とするところは、エア抜き配管がキャブフロアの床形状等の関係からほぼＵ字状に屈曲する場合であっても、冷却液の抜き取り時にはそのエア抜き配管での冷却液の残留を確実に防止して、冷却液の注入時に冷却液の循環路内の全域に、エアを残すことなく冷却液を充満させることができる内燃機関の冷却システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による冷却システムは、内燃機関とラジエータとの間の循環路を冷却液が循環する。前記循環路の最上部より上方のレベルの位置にはサージタンクが設けられ、このサージタンクと前記循環路の上部との間がエア抜き配管を介して互いに連通され、このエア抜き配管の途中部が前記循環路の最上部より下方のレベルに位置している。前記エア抜き配管の最下部には、その下方に延びて前記ラジエータのドレン管に通じる分岐管が設けられ、この分岐管の途中に、前記循環路に冷却液が注入されるときのその液位の上昇で閉止され、前記ドレン管を通して前記循環路内の冷却液が外部に排出されたときに開放される弁機構が設けられている。
【００１０】
前記循環路内から冷却液を抜き取った時には、前記弁機構が開放され、したがってエア抜き配管内の冷却液が前記弁機構を通して外部に排出される。そして冷却液の注入時には、冷却液の上昇に応じて前記弁機構が閉止され、エア抜き配管への冷却液の流入が防止される。そして冷却液の上昇に応じて前記循環路内のエアは前記エア抜き配管を通して外部に排出され、したがって前記循環路内の全域に冷却液が充満する。
【００１１】
請求項２の発明においては、請求項１の冷却システムのサージタンクがその上部から導出するオーバーフロー管を備え、このオーバーフロー管に前記サージタンク内の圧力に応じて開閉動作するプレッシャバルブが設けられている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１には、キャブオーバー型車両のシャーシフレームＡの上に搭載された冷却システム１の構造を、図２には、その冷却システム１の冷却液回路の構成をそれぞれ示してある。
【００１３】
シャーシフレームＡの上には冷却システム１を覆うようにキャブＢが設けられ、このキャブＢはその後部を上方に押し上げて倒立させることができるようなっており、その押し上げにより冷却システム１の周辺部が開放される。
冷却システム１は、内燃機関としてのエンジン３およびその冷却用のラジエータ４を備え、前記エンジン３とラジエータ４が流出管５および流入管６により接続されて冷却液の循環路９が構成されている。
またエンジン３とラジエータ４との間にはファンシュラウド７で覆われた冷却ファン（図示せず）が設けられ、この冷却ファンがエンジン３により駆動されて回転し、ラジエータ４に向けて冷却風を送風するようになっている。
【００１４】
エンジン３内には前記冷却ファンと連動して回転する図２に示すウォータポンプ８が設けられ、このウォータポンプ８の回転で循環路９内を冷却液が循環するようになっている。すなわち、ウォータポンプ８の回転でエンジン３内の冷却液が前記流出管５を通してラジエータ４内に流入するとともに、ラジエータ４内の冷却液が前記流入管６を通してエンジン３内に流入するように順次循環する。
【００１５】
前記流出管５はエンジン３の上部とラジエータ４の上部との間を繋ぐように設けられ、前記流入管６はエンジン３の下部とラジエータ４の下部との間を繋ぐように設けられている。また、ラジエータ４の下端部にはドレン管１０が接続され、このドレン管１０にその開閉用のドレンコック１１が設けられている。
【００１６】
ラジエータ４の前方側上方部にはサージタンク１５が設けられている。このサージタンク１５は前記循環路９の最上部であるエンジン３の上部よりも上方のレベルで、かつキャブＢのフロントパネルＢ１の内側に隣接する位置に設けられている。
【００１７】
サージタンク１５の下端部からはメークアップ配管１６が導出され、このメークアップ配管１６の導出側端部がエンジン３およびラジエータ４に連通するように、前記流入管６の途中に接続されている。
【００１８】
また、前記循環路９の最上部であるエンジン３の上部からはエア抜き配管１９が導出され、このエア抜き配管１９の導出側端部がサージタンク１５の側面上部に接続されている。
キャブＢ内のキャブフロアＢ２は、エンジン３の上に配置する座席設置部Ｂ２ａと、この座席設置部Ｂ２ａからその前方側に段差状に延びてエンジン３とサージタンク１５との間の空間部内に落ち込むように配置する足踏み部Ｂ２ｂとからなる。
【００１９】
前記エア抜き配管１９は、前記キャブフロアＢ２における足踏み部Ｂ２ｂと機械的な干渉を避けるために、その足踏み部Ｂ２ｂの下側に沿うように下に凸となるほぼＵ字状に屈曲されている。
【００２０】
そしてこのエア抜き配管１９の途中の最下部から分岐管２０が導出され、この分岐管２０の導出側端部がエア抜き配管１９の下方側に延びて前記ドレン管１０に接続されている。
【００２１】
分岐管２０の途中には、エア抜き配管１９の近くに位置して弁機構２１が設けられている。この弁機構２１は、図３に示すように、分岐管２０の断面部に設けられた弁座２２と、この弁座２２の下方側における分岐管２０内に遊動自在に設けられたボール状の弁体２３とを備え、弁座２２の中央部が流通孔２２ａとなっており、この流通孔２２ａの開口面に前記弁体２３が接離することにより分岐管２０内の通路が開閉されるようになっている。弁体２３は冷却液より比重が小さい材料、例えば樹脂材料により形成されている。また、弁座２２の下方側には弁体２３の移動範囲を規制するピン２４が設けられている。
【００２２】
サージタンク１５の上部には、キャブＢのフロントパネルＢ１と対向する側面において注入口２８が形成され、この注入口２８にキャップ２９が脱着可能に嵌着され、このキャップ２９によりサージタンク１５内が密閉されている。
【００２３】
サージタンク１５の上部からはオーバーフロー管３０が導出され、このオーバーフロー管３０はサージタンク１５の上部からその下方に延びている。そしてこのオーバーフロー管３０の途中にプレッシャバルブ３１が取り付けられている。このプレッシャバルブ３１は、加圧弁と負圧弁を備え、サージタンク１５内がプレッシャバルブ３１の設定圧と同圧のときには前記加圧弁および負圧弁が共に閉じ、サージタンク１５内が設定圧より高い圧力となったときに前記加圧弁が開き、大気圧より低い圧力（負圧）となったときに前記負圧弁が開くようになっている。
【００２４】
この冷却システム１内には、サージタンク１５内での液面がエンジン３の上部より高いレベルＦを保つように冷却液が満たされている。
【００２５】
この状態でエンジン３が始動すると、ウォータポンプ８が回転し、このウォータポンプ８の回転で冷却液がエンジン３とラジエータ４との間を循環し、この冷却液によりエンジン３が冷却される。
【００２６】
エンジン３との熱交換で高温となった冷却液の熱は冷却液がラジエータ４内を流通する間に放熱され、この放熱で冷却液の所定以上の温度上昇が抑えられる。冷却液の熱膨張分は、エンジン３からエア抜き配管１９を通ってサージタンク１５内に流入する。また、冷却液中に混入していた冷却システム１内の残存エアは冷却液がサージタンク１５内に流入する際に、冷却液から分離してサージタンク１５内に溜まる。
【００２７】
サージタンク１５内が冷却液の膨張分や気液分離した気体でプレッシャバルブ３１の設定圧以上に上昇したときには、その圧力でプレッシャバルブ３１の加圧弁が開き、サージタンク１５内の気体や冷却液の膨張分がオーバーフロー管３０を通して外部に排出される。
【００２８】
サージタンク１５内の冷却液がメークアップ配管１６を通して流出することにより、サージタンク１５内の冷却液の液面が低下し、この液面の低下でサージタンク１５内が負圧になると、その負圧力でプレッシャバルブ３１の負圧弁が開き、オーバーフロー管３０を通して大気中の空気がサージタンク１５内に流入し、これによりサージタンク１５内が大気圧と同圧に保たれる。
【００２９】
一方、冷却システム１内の冷却液を交換する場合には、まずサージタンク１５の注入口２８からキャップ２９を取り外して注入口２８を開放し、またドレンコック１１を操作してドレン管１０を開放する。
【００３０】
ドレン管１０の開放に応じてラジエータ４内の冷却液がドレン管１０を通して外部に排出されるとともに、エンジン３内の冷却液が流入管６、ラジエータ４、ドレン管１０を通して外部に排出され、さらにサージタンク１５内の冷却液がメークアップ配管１６、流入管６、ラジエータ４、ドレン管１０を通して外部に排出される。
また、分岐管２０内の冷却液がドレン管１０を通して外部に排出される。この排出時には分岐管２０内の冷却液の液面が低下し、この液面の低下と共に図３（ｂ）に示すように、弁機構２１の弁体２３が下降し、この下降で弁座２２の流通孔２２ａが開放される。
【００３１】
そしてこの流通孔２２ａの開放でエア抜き配管１９内の冷却液がその流通孔２２ａを通して分岐管２０内に流入し、その分岐管２０からドレン管１０を通して外部に排出される。
【００３２】
このようにして冷却システム１内のすべての冷却液が外部に排出される。すなわち、エア抜き配管１９は、キャブフロアＢ２の足踏み部Ｂ２ｂの配置の関係でほぼＵ字状に屈曲しているが、その形状にかかわらず内部の冷却液を弁機構２１の開放により分岐管２０を通して外部に的確に排出することができる。
【００３３】
冷却システム１内のすべての冷却液を外部に排出した後には、ドレン管１０を閉止し、サージタンク１５の注入口２８から新たに冷却液を順次注入する。サージタンク１５内へ注入された冷却液は、メークアップ配管１６を通してラジエータ４内に流入し、その液位が上昇するとともに、流入管６を通してエンジン３内に冷却液が流入し、その液位が上昇し、また分岐管２０にも冷却液が流入してその液位が上昇する。
【００３４】
分岐管２０内の液位の上昇時には、その液位と共に弁体２３が上昇移動し、その上昇移動の途中に弁体２３が弁座２２に接触して流通孔２２ａが閉止され、その閉止状態が保持される。したがって分岐管２０からエア抜き配管１９への冷却液の流入は防止される。
【００３５】
エンジン３およびラジエータ４内の液位の上昇時にはそのエンジン３やラジエータ４内の空気がエア抜き配管１９を通してサージタンク１５内に順次排出され、さらにサージタンク１５内から注入口２８を通して外部に排出される。そして最終的にエンジン３の上部からエア抜き配管１９内に冷却液が流れ込み、エンジン３やラジエータ４内にエアが残ることなく、冷却システム１内にエンジン３の上部より高いレベルＦを保って冷却液が満たされる。
【００３６】
冷却液の注入が完了した後には、注入口２８にキャップ２９を嵌着してサージタンク１５を密閉する。これにより冷却液の交換作業が終了する。
【００３７】
このように、この実施形態における冷却システム１においては、サージタンク１５がエンジン３の前方側に配置し、そのエンジン３とサージタンク１５とを繋ぐエア抜き配管１９がキャブフロアＢ２の足踏み部Ｂ２ｂと干渉しないようにほぼＵ字状に屈曲する状態にあるが、冷却液の交換に当って冷却システム１内から冷却液を抜き取る際には、そのほぼＵ字状をなすエア抜き配管１９内の冷却液も確実に外部に排出させることができる。
【００３８】
したがって、冷却液の注入時には、エンジン３やラジエータ４内のエアを前記エア抜き配管１９を通して確実に外部に排出でき、これによりエンジン３およびラジエータ４内にエアを残すことなく、循環路９内に確実に冷却液を充満させ、冷却効率の低下を防止することができる。
【００３９】
これにより、サージタンク１５をエンジン３の前方側つまりキャブＢのフロントパネルＢ１の内側に隣接して設けることが可能となり、これによりリヤボディの架装性を向上させることができる。
【００４０】
また、この冷却システム１は、リザーブタンク方式に比較して冷却液の気液分離等に優れるサージタンク方式の構成であるから、良好な冷却性能が得られる。ところで、従来一般のサージタンクにおいては、注入口にプレッシャバルブを兼ね備えるキャップが設けられ、このためそのキャップが厚手で大型のものとなっており、したがってサージタンクをキャブのフロントパネルの内側に隣接して配置させる場合には、キャップとフロントパネルとの機械的な干渉を避けるために、その分、サージタンクを小型に構成しなければならなくなり、容量不足が生じてしまう。
【００４１】
ところが、本実施形態においては、サージタンク１５にオーバーフロー管３０を設け、このオーバーフロー管３０にプレッシャバルブ３１を設けるようにしたから、注入口２８には薄手で小型の簡易なキャップ２９を設けるだけでよく、この結果、サージタンク１５を特に小型に構成することなくフロントパネルＢ１の内側に隣接して配置させることができ、したがってその容量を充分に確保することができる。
【００４２】
図４には、分岐管２０に設ける弁機構２１の変形例を示してあり、この弁機構２１においては、分岐管２０の途中の周壁を内側に断面Ｃ字状に凹ませて弁座３５が形成され、この弁座３５の下方側にボール状の弁体３６が設けられている。
【００４３】
この弁機構２１の場合には、弁体３６が分岐管２０内の冷却液の上昇に応じて弁座３５に接触することにより弁座３５の内側の流通孔３５ａが閉止され、また分岐管２０内の冷却液の下降に応じて弁座３５から弁体３６が離間し、前記流通孔３５ａが開放される。
【００４４】
図５には、弁機構２１のさらに異なる変形例を示してあり、この変形例においては、分岐管２０が第１の管体２０ａと、この第１の管体２０ａ内に液密的に挿入された第２の管体２０ｂとで構成され、前記第２の管体２０ｂの端部がテーパ状に縮径して弁座３８が構成され、この弁座３８の下方側にボール状の弁体３９が設けられている。
【００４５】
この弁機構２１の場合には、弁体３９が分岐管２０内の冷却液の上昇に応じて弁座３８に接触してその弁座３８の内側の流通孔３８ａが閉止され、また分岐管２０内の冷却液の下降に応じて弁座３８から弁体３９が離間し、前記流通孔３８ａが開放される。
【００４６】
なお、前記実施形態においては、分岐管２０をラジエータ４のドレン管１０に直接接続するようにしたが、必ずしもドレン管１０に接続する必要はなく、例えばラジエータ４の下部や流入管６の下部等に接続する場合であってもよく、要は分岐管２０は、エア抜き配管１９の最下部からその下方に延びてラジエータ４のドレン管１０に通じるように設ければよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１の発明によれば、エア抜き配管がほぼＵ字状に屈曲する場合であっても、冷却液の抜き取り時にはそのエア抜き配管内の冷却液の残留を確実に防止して冷却液の注入時に冷却液の循環路内の全域に、エアを残すことなく冷却液を的確に充満させることができる。
【００４８】
またこれに加え、請求項２の発明によれば、サージタンクを小型に構成することなく例えばキャブのフロントパネルの内側に隣接して配置させることができ、またその容量を充分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る冷却システムの構造を示す側面図。
【図２】その冷却システムの冷却液回路を模式的に示す構成図。
【図３】その冷却システムに用いられた弁機構を示し、（ａ）は閉弁時の縦断面図、（ｂ）は開弁時の断面図、（ｃ）は（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図４】その弁機構の変形例を示す断面図。
【図５】その弁機構のさらに異なる変形例を示す断面図。
【符号の説明】
Ａ…シャーシフレーム
Ｂ…キャブ
Ｂ１…フロントパネル
Ｂ２…キャブフロア
Ｂ２ｂ…足踏み部
３…エンジン
４…ラジエータ
５…流入管
６…流出管
１０…ドレン管
１５…サージタンク
１６…メークアップ配管
１９…エア抜き配管
２０…分岐管
２１…弁機構
２８…注入口
２９…キャップ
３０…オーバーフロー管
３１…プレッシャバルブ

Claims

内燃機関とラジエータとの間の循環路を冷却液が循環し、前記循環路の最上部と、この最上部より上方のレベルの位置に設けられたサージタンクとの間がエア抜き配管を介して互いに連通され、前記エア抜き配管の途中部が前記循環路の最上部より下方のレベルの位置に配置されている内燃機関の冷却システムにおいて、
前記エア抜き配管の最下部からその下方に延びて前記ラジエータのドレン管に通じる分岐管が設けられ、この分岐管の途中に、前記循環路に冷却液が注入されるときのその液位の上昇で閉止され、前記ドレン管を通して前記循環路内の冷却液が外部に排出されたときに開放される弁機構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。
前記サージタンクはその上部から導出するオーバーフロー管を備え、このオーバーフロー管に前記サージタンク内の圧力に応じて開閉動作するプレッシャバルブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却システム。