JP2008133772A - Engine cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの効果的な暖機と冷却とを行うことができるエンジンの冷却装置に関する。 The present invention relates to an engine cooling apparatus capable of effectively warming up and cooling an engine.
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。 Since the engine has a problem such as a large friction when the warm-up is not completed, early warm-up is required. In particular, components having sliding portions such as cylinder bores, pistons, crankshafts, and the like are desired to complete early warm-up in order to realize efficient operation. When an in-cylinder explosion starts in a normal engine, engine components such as cylinder blocks and cylinder heads, engine oil that circulates in oil passages formed in these engine components, and cooling that circulates in a water jacket The water is warmed and warming up gradually.
また、その一方で、暖機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。 On the other hand, after the engine is warmed up, a cooling device is mounted on the engine in order to avoid an excessive increase in the temperature of each part of the engine.
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、暖機を必要とする冷間始動時には、シリンダブロックへの冷却水の循環を抑制して早期の暖機を実現し、暖機が完了するとシリンダブロックへの循環を開始するような構成としたエンジンの冷却装置が提案されている。このようなエンジンの冷却装置の一つとして、暖機完了後に、冷却水がシリンダヘッドとシリンダブロックへ分配して供給されるものがある。このようないわゆる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。
There are various types of such engine cooling devices, for example, at the time of cold start that requires warm-up, the cooling water circulation to the cylinder block is suppressed to achieve early warm-up, There has been proposed an engine cooling device configured to start circulation to the cylinder block when the warm-up is completed. As one of such engine cooling devices, there is one in which cooling water is distributed and supplied to a cylinder head and a cylinder block after the warm-up is completed. An improved version of such a so-called separation cooling system is disclosed in
ところで、前記のようないわゆる分離冷却システムを備えたエンジンでは、冷間始動時には、シリンダブロックへの冷却水の循環を抑制し、暖機完了後は、冷却水をシリンダブロックとシリンダヘッドへ分配して供給する。このため、多量の冷却水がシリンダブロックへ流入すると、シリンダヘッドへ流入してシリンダヘッドを冷却する冷却水の流量が不足することが考えられる。 By the way, in the engine equipped with the so-called separation cooling system as described above, the cooling water circulation to the cylinder block is suppressed at the cold start, and the cooling water is distributed to the cylinder block and the cylinder head after the warm-up is completed. And supply. For this reason, when a large amount of cooling water flows into the cylinder block, the flow rate of the cooling water that flows into the cylinder head and cools the cylinder head may be insufficient.
さらに、このようなエンジンの冷却装置では、エンジンの冷間始動時にはシリンダブロックへの冷却水の循環を抑制している。このため、エンジンを始動して即座に高回転でエンジンを稼動させる場合であっても、エンジンの冷却系に十分な量の冷却水が供給されないため、エンジン内が過度に熱せられることが考えられる。 Further, in such an engine cooling device, the cooling water circulation to the cylinder block is suppressed when the engine is cold-started. For this reason, even when the engine is started and the engine is immediately operated at a high speed, a sufficient amount of cooling water is not supplied to the cooling system of the engine, so that the inside of the engine may be excessively heated. .
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide an engine cooling apparatus that can achieve early engine warm-up and can obtain an efficient engine cooling effect.
かかる課題を解決する本発明のエンジンの冷却装置は、ウォータポンプと、シリンダヘッドの内部に設けられたヘッド流路と、前記ヘッド流路へ冷却水を供給するブロックバイパス流路と、シリンダブロック内部を通過して前記ヘッド流路へ冷却水を供給するブロック内流路と、前記ウォータポンプにより供給される冷却水を前記ブロックバイパス流路又は前記ブロック内流路へ流通させる流路切替手段とを備えたことを特徴とする(請求項1)。このようなエンジンの冷却装置における前記流路切替手段は、エンジンの冷間始動時には前記ウォータポンプにより供給される冷却水を前記ブロックバイパス流路へ流通させ、エンジンの暖機後には前記ウォータポンプにより供給される冷却水を前記ブロック内流路へ流通させる第一三方弁とすることができる(請求項2)。このように、本発明のエンジンの冷却装置は、シリンダヘッドに冷却水を供給する流路が二系統となっており、この二系統の流路をエンジンの暖機状態に応じて切り替えることができる。すなわち、シリンダブロックの積極的な暖機が必要となるエンジンの冷間始動時には、シリンダブロックを経由しない流路を通じて、冷却水をシリンダヘッドへ供給する。このときシリンダブロック内の冷却水は滞留することとなるからシリンダブロックの早期暖機が可能となる。そして、エンジンの暖機後には、シリンダブロック内を経由させて冷却水をシリンダヘッドへ供給する。これによりシリンダブロックの冷却が可能となる。 An engine cooling apparatus of the present invention that solves such a problem includes a water pump, a head passage provided inside a cylinder head, a block bypass passage that supplies cooling water to the head passage, and a cylinder block interior. A flow path in the block for supplying cooling water to the head flow path through the flow path, and flow path switching means for circulating the cooling water supplied by the water pump to the block bypass flow path or the flow path in the block. (Claim 1). The flow path switching means in such an engine cooling device distributes the cooling water supplied by the water pump to the block bypass flow path when the engine is cold started, and after the engine is warmed up, the water pump It can be set as the 1st three-way valve which distribute | circulates the supplied cooling water to the said flow path in a block (Claim 2). Thus, the engine cooling device of the present invention has two channels for supplying cooling water to the cylinder head, and the two channels can be switched according to the warm-up state of the engine. . That is, at the time of cold start of the engine that requires active warm-up of the cylinder block, cooling water is supplied to the cylinder head through a flow path not passing through the cylinder block. At this time, since the cooling water in the cylinder block stays, the cylinder block can be warmed up early. After the engine is warmed up, cooling water is supplied to the cylinder head through the inside of the cylinder block. Thereby, the cylinder block can be cooled.
本発明のように、冷間始動時にシリンダブロック内の冷却水を滞留させるエンジンの冷却装置では、エンジンの冷間始動時であっても、高回転でエンジンを稼動させる場合等にシリンダブロックの積極的な冷却が必要になることがある。このような場合に備え、本発明のエンジンの冷却装置は、前記流路切替手段を温度に応じて開閉する第一三方弁とし、当該第一三方弁と並列して配置され、前記ウォータポンプの吐出圧に応じて開弁して、前記ブロック内流路に冷却水を流入させる第一差圧弁を備えた構成とすることができる(請求項3)。前記流路切替手段を温度に応じて開閉する第一三方弁とすれば、冷間始動時にブロック内流路中の冷却水を滞留させることができる。また、第一差圧弁を備えることで冷却水の温度上昇に先立ってブロック内流路へ冷却水を流通させることができる。すなわち、ウォータポンプの吐出量はエンジンの回転数に比例して増加し、冷却水圧力を上昇させるから、冷却水圧力が第一差圧弁の開弁圧に達すれば第一三方弁の状態にかかわらず冷却水がブロック内流路を流通するようになる。この結果、エンジンが過熱状態となることを抑制することができる。 As in the present invention, in an engine cooling device that retains cooling water in the cylinder block at the time of cold start, the cylinder block is actively used even when the engine is operated at high speed, even at the time of cold start of the engine. Cooling may be required. In preparation for such a case, the engine cooling device of the present invention is a first three-way valve that opens and closes the flow path switching unit according to temperature, and is arranged in parallel with the first three-way valve, A first differential pressure valve that opens the valve according to the discharge pressure and allows the cooling water to flow into the in-block flow path can be provided. If the flow path switching means is a first three-way valve that opens and closes according to the temperature, the cooling water in the flow path in the block can be retained during cold start. In addition, by providing the first differential pressure valve, the cooling water can be circulated to the in-block flow path prior to the temperature rise of the cooling water. That is, the discharge amount of the water pump increases in proportion to the engine speed and raises the cooling water pressure. Therefore, if the cooling water pressure reaches the valve opening pressure of the first differential pressure valve, the state of the first three-way valve is affected. First, the cooling water flows through the in-block flow path. As a result, it is possible to suppress the engine from being overheated.
さらに、このようなエンジンの冷却装置は、ラジエータへ冷却水を流通させるラジエータ流路と、前記ラジエータをバイパスして冷却水を流通させるラジエータバイパス流路と、前記ラジエータ流路と前記ラジエータバイパス流路の合流点に配置された第二三方弁と、前記ラジエータバイパス流路に設置された第二差圧弁とを備えた構成とすることができる(請求項4)。このような構成とすることにより、冷間時かつ第二差圧弁が閉弁している圧力状態のときには、ヘッド流路中の冷却水も含めて滞留させることができるため、エンジンの早期暖機を図ることができる。このようなエンジンの冷却装置では、前記第二三方弁と前記第二差圧弁とを一体に設けることができる(請求項5)。 Further, such a cooling device for an engine includes a radiator flow path for flowing cooling water to the radiator, a radiator bypass flow path for bypassing the radiator and flowing cooling water, the radiator flow path, and the radiator bypass flow path. The second three-way valve disposed at the merging point and the second differential pressure valve installed in the radiator bypass flow path can be provided (claim 4). By adopting such a configuration, when the pressure is cold and the second differential pressure valve is closed, it is possible to retain the coolant including the cooling water in the head flow path. Can be achieved. In such a cooling device for an engine, the second three-way valve and the second differential pressure valve can be provided integrally (claim 5).
シリンダブロックやシリンダヘッドを冷却した後の冷却水は温度が上昇していることから車内用のヒータ等の熱源として利用することができる。また、シリンダブロックやシリンダヘッドを冷却した後の冷却水であってもさらに他の機器の冷却に利用することができる。そこで、本発明のエンジンの冷却装置は、前記ヘッド流路を流通した冷却水と熱交換を行う熱交換機器が配設された熱交換機器流路と、当該熱交換機器流路に配設された感熱弁とを備えた構成とすることができる(請求項6)。ここで、熱交換機器には冷却水による昇温を目的としたものと冷却を目的としたものの双方が含まれる。感熱弁はこれらの熱交換機器が配設された熱交換機器流路への冷却水の流通を制御するものである。この感熱弁により、冷却水温度が一定温度より低い時に、熱交換機器流路内への冷却水の流入を遮断することができる。これにより、熱交換機器流路内で損失する熱量を抑えることができ、シリンダブロックの早期暖機化を図ることができる。このような感熱弁は熱交換機器流路上の熱交換機器の上流、下流を問わず配設することができる。ただし、熱交換機器の下流側に感熱弁を配置すると熱交換機器が高圧の冷却水に曝されることとなるので熱交換機器の耐圧性を考慮すれば、感熱弁は、熱交換機器の上流側に配置することが望ましい。 Since the temperature of the cooling water after cooling the cylinder block and the cylinder head has risen, it can be used as a heat source for a heater for the vehicle interior. Further, even the cooling water after cooling the cylinder block and the cylinder head can be used for cooling other devices. Therefore, the engine cooling device of the present invention is provided in a heat exchange device flow path in which a heat exchange device for exchanging heat with the cooling water flowing through the head flow channel is disposed, and in the heat exchange device flow path. And a heat sensitive valve (claim 6). Here, the heat exchange device includes both a device for the purpose of raising the temperature by cooling water and a device for the purpose of cooling. The heat sensitive valve controls the flow of cooling water to the heat exchange device flow path in which these heat exchange devices are arranged. With this heat sensitive valve, when the cooling water temperature is lower than a certain temperature, the inflow of the cooling water into the heat exchange device channel can be blocked. As a result, the amount of heat lost in the heat exchange device flow path can be suppressed, and the cylinder block can be warmed up quickly. Such a heat-sensitive valve can be disposed regardless of upstream or downstream of the heat exchange device on the heat exchange device flow path. However, if a heat sensitive valve is arranged downstream of the heat exchange device, the heat exchange device is exposed to high-pressure cooling water. Therefore, considering the pressure resistance of the heat exchange device, the heat sensitive valve is located upstream of the heat exchange device. It is desirable to arrange on the side.
本発明のエンジンの冷却装置によれば、ヘッド流路と、ヘッド流路に冷却水を供給するブロックバイパス流路及びブロック内流路と、前記ブロックバイパス流路と前記ブロック内流路との流路切替手段とを備えたので、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。 According to the engine cooling device of the present invention, the flow of the head flow path, the block bypass flow path and the block internal flow path for supplying cooling water to the head flow path, and the block bypass flow path and the block internal flow path Since the road switching means is provided, early engine warm-up can be achieved, and an efficient engine cooling effect can be obtained.
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。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例1について図面を参照して説明する。図1は実施例1のエンジン1における冷却水の流路を模式的に示した説明図である。エンジン1は、図示しないクランクシャフトの回転を動力源として駆動されるウォータポンプ2と、シリンダヘッド3とシリンダブロック4を備えている。そして、シリンダヘッド3の内部には、冷却水が流通するヘッド流路6が設けられている。
さらに、エンジン1には、シリンダブロック4の内部を通過して、ヘッド流路6へ冷却水を供給するブロック内流路7と、ブロック内流路7をバイパスして、ヘッド流路6へ冷却水を供給するブロックバイパス流路8が設けられている。ブロックバイパス流路8はシリンダブロック4の内部を通過せずに、ヘッド流路6へ直接冷却水を供給する。ブロック内流路7はいわゆるウォータジャケットであって、ヘッド流路6へ冷却水を流通させる流路であるだけでなく、シリンダブロック4を冷却するものである。なお、ブロック内流路7とヘッド流路6とは水穴9によって連通されている。このようなブロック内流路7は、ブロックバイパス流路8と比較して容積が大きい。従って、ブロック内流路7を経由してヘッド流路6へ冷却水を供給する場合、多量の冷却水をヘッド流路6へ流通させることができる。
Further, the
このようなブロック内流路7からはオイルクーラ11が配設されたオイルクーラ流路10が分岐している。このオイルクーラ流路10は、後述するラジエータ15と第二サーモスタット17との間の流路である第一流路19に合流している。
An oil
なお、本実施例におけるブロックバイパス流路8は、シリンダブロック4の内部を通過しない構成としているが、ブロックバイパス流路8の一部がシリンダブロック4の内部を通過するように構成することもできる。
In addition, although the block
以上のようなブロック内流路7とブロックバイパス流路8にはいずれもウォータポンプ2から吐出された冷却水が流入するが、その分岐点には本発明における流路切替手段(第一三方弁)に相当する第一サーモスタット12が配設されている。この第一サーモスタット12につき図2を参照しつつ詳細に説明する。第一サーモスタット12は、ウォータポンプ2側の第一接続口12a、ブロック内流路7側の第二接続口12b、ブロックバイパス流路8側の第三接続口12cを備えている。図2(a)は冷却水温度が第一サーモスタット12の作動開始温度であるT1℃以下であって、第一接続口12aと第三接続口12cとが連通している様子を示すものである。図2(b)は冷却水温度がT1℃に達し、第一接続口12aと第二接続口12bとが連通している様子を示すものである。すなわち、ウォータポンプ2から吐出された冷却水は、冷却水温度がT1℃以下のときはブロックバイパス流路8側を流通し、冷却水温度がT1℃に達するとブロック内流路7側へ流通し始める。なお、第一サーモスタット12が図2(b)に示す状態となると、ウォータポンプ2から吐出された冷却水はほぼ全量、ブロック内流路7側へ流通することとなるが、第一サーモスタット12が図2(a)に示す状態から図2(b)に示す状態へ移行する遷移時間域においては、冷却水はブロック内流路7とブロックバイパス流路8の双方に流通することがある。
The cooling water discharged from the
エンジン1のウォータポンプ2とブロック内流路7との間には、このようなブロックサーモ12と並列して配置され、ウォータポンプ2の吐出圧に応じて開弁してブロック内流路7に冷却水を流入させる第一差圧弁14が配設されている。この第一差圧弁14は、冷却水温度に依存せずにウォータポンプ2が吐出した冷却水をブロック内流路7へ流通させることができるものである。すなわち、第一差圧弁14が開弁すれば、冷却水温度がT1℃に達していない場合であっても冷却水をブロック内流路7へ流通させることができる。このような第一差圧弁14は、ウォータポンプ2の吐出口2aとブロック内流路7とを繋ぐ流路中に配設されており、ウォータポンプ2の吐出圧が高くなりブロック内流路7内の圧力とに一定の圧力差が生じたときに開弁するようになっている。本実施例ではエンジン1の回転数がほぼ4000rpmに達したときの吐出圧で開弁するようにチューニングされている。
Between the
ウォータポンプ2の上流側には、リザーブタンク流路18によって接続されたラジエータ15とリザーブタンク16とが配設されている。またラジエータ15との間に本発明における第二三方弁に相当する第二サーモスタット17が配設されている。ラジエータ15と第二サーモスタット17とは第一流路19によって接続されており、第二サーモスタット17とウォータポンプ2とは第二流路20によって接続されている。また、リザーブタンク16とウォータポンプ2とは第三流路34によって接続されている。ここで、第一流路19は後述する第七流路36とともに本発明におけるラジエータ流路を形成するものである。
On the upstream side of the
ここで、第二サーモスタット17につき図3を参照しつつ詳細に説明する。この第二サーモスタット17は第一流路19と後述するラジエータバイパス流路27との合流点に配設されるものでヘッド流路6内を流通した後の冷却水をラジエータ15へ流通させるか又はラジエータ15をバイパスさせるかを切り替えるものである。このような第二サーモスタット17は、第一流路19側の第一接続口17a、第二流路20側の第二接続口17b、ラジエータバイパス流路27側の第三接続口17cを備えている。図3(a)は冷却水温度が第二サーモスタット17の作動開始温度であるT2℃以下であって、第二接続口17bと第三接続口12cとが連通している様子を示すものである。図3(b)は冷却水温度がT2℃に達し、第一接続口17aと第二接続口17bとが連通している様子を示すものである。すなわち、ヘッド流路6内を流通した後の冷却水は、冷却水温度がT2℃以下のときはラジエータバイパス流路27側を流通し、冷却水温度がT2℃に達すると第一流路19、すなわち、ラジエータ15へ流通し始める。
Here, the
このようにラジエータ15又はラジエータバイパス流路27を流通する冷却水はヘッド流路6内を流通した後の冷却水である。このヘッド流路6内を流通した後の冷却水は、ヘッド出口6aの下流の第一分岐点21において、第四流路22、第五流路23さらに第六流路24の3つの流路に分岐する。以下、この3つの流路について説明する。
As described above, the cooling water flowing through the
第四流路22は第二分岐点25においてさらにヒータ流路28とクーラ流路29の二つの流路に分岐している。ヒータ流路28にはヒータ31が配設されており、クーラ流路29にはEGRクーラ32が配設されている。また、ヒータ流路28にはヒータ31の上流側にバイメタルからなり本発明における感熱弁に相当するヒータバルブ30が配設されている。このようなヒータ流路28とクーラ流路29は第一合流点33で合流した後、ウォータポンプ2と第二サーモスタット17とを接続する第二流路20へ合流する。なお、ヒータ31、EGRクーラ32はともに本発明の熱交換機器に相当し、ヒータ流路28、クーラ流路29はともに本発明の熱交換機器流路に相当する。
The
第五流路23にはターボチャージャ(T/C)26が配置されており、その下流側はラジエータ15と第二サーモスタット17とを接続する第一流路19に合流している。
A turbocharger (T / C) 26 is disposed in the
また、第六流路24は第三分岐点35においてさらに前述した第七流路36とラジエータバイパス流路27とに分岐する。第七流路36は前述のようにラジエータ15と接続されており、第一流路19とともに本発明におけるラジエータ流路を構成している。一方、ラジエータバイパス流路27は前述したように第二サーモスタット17の第三接続口17cへ接続されている。
The
以上のように構成されたエンジン1の冷却装置では、第一サーモスタット12が冷却水温度に応じて流路を変更するため、エンジン1は、エンジン1の冷却水温度がT1℃以下の冷間始動時の冷却水の流路と、エンジン1の冷却水温度がT1℃に達した暖機後の冷却水の流路とでは異なる流路を形成している。
In the cooling device for the
そこで、エンジン1の冷間始動時の冷却水の流路について説明し、その後、エンジン1の暖機後の冷却水の流路について説明する。ここでは、冷間始動時とはエンジン1のシリンダブロック4が暖機を必要とする時期であり、エンジン1の冷却水温度がT1℃以下で、第一サーモスタット12が図2(a)に示す状態となる場合を指している。一方、暖機後とは、エンジン1のシリンダブロック4が積極的に冷却を必要とする時期であり、冷却水温度がT1℃に達し、第一サーモスタット12が図2(b)に示す状態となった後を指している。
Then, the flow path of the cooling water at the time of the cold start of the
図4は冷間始動時のエンジン1内を流通する冷却水の流路を示した説明図である。図4では、冷間始動時に冷却水が流通している流路を実線で示し、冷却水が流通していない流路(冷却水が滞留する状態となる流路)を破線で示している。エンジン1の冷間始動時では、冷却水温度はT1℃以下であるため、第一サーモスタット12はウォータポンプ2から供給される冷却水をブロックバイパス流路8へ流通させる。ところで、第二サーモスタット17の流路が切り替わる温度T2℃は第一サーモスタット12の流路が切り替わる温度T1℃とほぼ同等の温度である。このため、冷間始動時では、第二サーモスタット17は、冷却水をラジエータバイパス経路27から第二流路20へ流通させている。
FIG. 4 is an explanatory view showing the flow path of the cooling water flowing through the
このような流路が形成された冷間始動時のエンジン1では、ウォータポンプ2から圧送される冷却水は第一サーモスタット12を経由して、ブロックバイパス経路8を通じて、ヘッド流路6へ流入する。ヘッド流路6に流入した冷却水は、シリンダヘッド3を冷却する。ヘッド流路6内を流通した冷却水は、その後、ヘッド出口6aから第一分岐点21へ向かって流出する。第一分岐点21に流入した冷却水は、第四流路22と第六流路24とに分流する。なお、冷間始動時ではサーモスタット17の第一接続口17aが閉口した状態となっているために、第一流路19には冷却水は流通していない。このため、第五流路23の出口で冷却水は流出することができず、冷却水は第一分岐点21から第五流路23へはほとんど流入することがなく、滞留している。
In the
第一分岐点21から第四流路22へ流入した冷却水は第二分岐点25でヒータ流路28とクーラ流路29に分流する。クーラ流路29に流入した冷却水はEGRクーラ32を冷却し、その後、第一合流点33へ向かって流出する。一方、ヒータ流路28への冷却水の流通状況は、ヒータ流路28に備わるヒータバルブ30の開閉状態によって異なる。ヒータバルブ30は冷却水温度がT3℃以下では閉弁し、冷却水の流通を遮断する。このため、冷却水温度がT3℃を下回る場合には、ヒータ流路28の冷却水は滞留する。暖機が進行し、冷却水温度がT3℃に達すると、ヒータバルブ30が開弁して冷却水はヒータ31へ流入するようになる。ヒータ31は冷却水によって温められ、車内へ温風を供給することができる。こうしてヒータ流路28を流通した冷却水は、第一合流点33へ向かって流出し、クーラ流路29から流出する冷却水と合流する。ヒータ流路28及びクーラ流路29から流出した冷却水は、第一合流点33で合流後、第二流路20へ向かって流れる。その後、ウォータポンプ2によって再びエンジン1内へ送出される。
The cooling water flowing into the
一方、第一分岐点21から第六流路24に流入した冷却水は第三分岐点35から、ラジエータパイパス経路27へ流入する。ラジエータバイパス経路27へ流入した冷却水はサーモスタット17を経由し、流路20へ流出する。その後、冷却水は、ウォータポンプ2によって再びエンジン1内へ送り出される。なお、冷間始動時には、サーモスタット17の第一接続口17aが閉口した状態となっているため、ラジエータ15内の冷却水は流出することができない。このため、ラジエータ15内及び第七流路36内の冷却水は滞留している。
On the other hand, the cooling water flowing into the
以上説明したようにエンジン1の冷間始動時には、シリンダブロック4を経由しないブロックバイパス経路8によって、シリンダヘッド3内のヘッド流路6に冷却水を供給する。これにより、シリンダヘッド3は冷却されるとともに、冷却水が滞留しているシリンダブロック4の早期暖機が行われる。また、ラジエータ15の冷却水は滞留しているため、冷却水の昇温が妨げられることもない。さらに、冷却水温度がT3℃以下では、ヒータバルブ30が閉弁しており、ヒータ流路28への冷却水の流通は遮断されることから、ヒータ流路28内で冷却水の熱量の損失を抑制することができる。これにより、冷却水の昇温が妨げられることがなく、エンジン1の早期暖機が可能となっている。
As described above, when the
このような冷間始動時であっても、エンジン1が4000rpm以上の高回転となるときには、第一差圧弁14が開弁し、ブロック内流路7へ冷却水が流入する。これにより、エンジン1が急激に高温となることを回避している。
Even at such a cold start, when the
次に、エンジン1の暖機後の冷却水の流路について説明する。暖機が進行し、エンジン1内の温度が上昇すると、これに伴いエンジン1の冷却水温度も上昇する。そして冷却水温度がT1℃に達すると、第一サーモスタット12が作動し、冷却水の流路が切り替えられる。また、温度T1℃とほぼ同等な温度T2℃で作動する第二サーモスタット17も冷却水の流路を切り替える。
Next, the flow path of the cooling water after the
図5は暖機後のエンジン1内を流通する冷却水の流路を示した説明図である。図5では、流通している流路を実線で示し、流通していない流路を破線で示している。エンジン1の暖機後では、冷却水温度がT1℃に達しているため、第一サーモスタット12はウォータポンプ2から供給される冷却水をブロック内流路7へ流通させる。また、暖機後では、第二サーモスタット17は、冷却水を第一流路19から第二流路20へ流通させている。
FIG. 5 is an explanatory view showing a flow path of the cooling water flowing through the
このような流路が形成された暖機後のエンジン1では、ウォータポンプ2から圧送される冷却水は第一サーモスタット12を経由して、ブロック内流路7を通じてヘッド流路6へ流入する。この際、冷却水はシリンダブロック4を冷却する。ブロック内流路7を流通する冷却水の大部分は、シリンダブロック4に設けられた水穴9を通じて、シリンダヘッド3内のヘッド流路6へ流入し、シリンダヘッド3冷却する。ブロック内経路7の冷却水の一部は、流路10へ流入する。流路10に流入した冷却水はオイルクーラ11を冷却し、その後、第一流路19へ流入する。
In the
ヘッド流路6内を流通した冷却水は、その後、ヘッド出口6aから第一分岐点21へ向かって流出する。冷却水は、第一分岐点21で、第四流路22、第五流路23さらに第六流路24へ分岐して流出する。このように、エンジン1の暖機後では第五流路23に冷却水が流通する。これは、第二サーモスタット17の第一接続口17aが開口した状態となり、第一流路19に冷却水が流通しているので、第一流路19の冷却水の流通に伴って第五流路23の冷却水が流通するためである。このとき、第二サーモスタット17の第三接続口17cは閉口した状態となるため、バイパス通路27内の冷却水は滞留している。
Thereafter, the cooling water flowing through the
第一分岐点21から分流し、第四流路22へ流入した冷却水の流れは冷間始動時とほぼ同一であるため、ここではその詳細な説明は省略する。ただし、暖機後の冷却水温度では、ヒータバルブ30は常に開弁しているので、ヒータ流路28には冷却水が流通する状態となり、車内へ温風を供給することができる。
Since the flow of the cooling water diverted from the
一方、第一分岐点21から第五流路23へ流入した冷却水はターボチャージャ26の周辺に流入し、ターボチャージャ26を冷却した後、第一流路19へ合流し、再び、エンジン1内を循環する。
On the other hand, the cooling water that has flowed into the
また、第一分岐点21から第六流路24へ流入した冷却水はラジエータ15内へ流入する。ラジエータ内15に流入した冷却水は冷却され、第一流路19を通じて、第二サーモスタット17へ流入する。その後、第二流路20を通じて、ウォータポンプ2へ供給され、再びエンジン1内へ送出される。また、ラジエータ15内の冷却水の一部は、リザーブタンク16へ供給され、リザーブタンク16内に貯留される。リザーブタンク16内の冷却水は、必要に応じ、ウォータポンプ2へ第三流路34を通じてウォータポンプ2へ供給される。
The cooling water that has flowed into the
このようにして、暖機後のエンジン1では、シリンダブロック4を経由してシリンダヘッド3に冷却水を供給する冷却水の流路が形成されている。このため、積極的な冷却を必要とするシリンダブロック4をはじめ、その他冷却を必要とする各部に冷却水を供給し、当該箇所を冷却することができる。また、エンジン1の各部を循環し、昇温した冷却水は、ラジエータ15を通じて冷却されるので、冷却水温度の過上昇を抑制することができる。
In this way, in the
このように、本実施例のエンジン1は、冷間始動時の冷却水の流路と暖機後の冷却水の流路との二系統の流路を有している。この二系統の流路は第一サーモスタット12と第二サーモスタット17を利用して、エンジン1の暖機状態に応じて、切り替えている。すなわち、冷間始動時のシリンダブロック4の暖機を目的とする場合には、シリンダブロック4を冷却することなく、シリンダヘッド3へ冷却水を供給することができる。また、ラジエータ15の冷却水は滞留するため、冷却水による昇温の妨げを抑制することができ、エンジン1内を迅速に昇温させることができる。このように、エンジン1の暖機を効率化して早期暖機化を図っている。一方、暖機後のエンジン1は、シリンダブロック4を経由してシリンダヘッド3へ冷却水を供給し、シリンダヘッド3とともにシリンダブロック4も積極的に冷却することができる。また、冷却水はラジエータ15へ流通して、冷却されるので、冷却水は適度な冷却効果を維持している。こうして、暖機後のエンジン1を冷却し、エンジン1の過熱を抑制することができる。
Thus, the
次に、本発明の実施例2について図面を参照して説明する。図6は実施例2のエンジン40の冷却水の流路を示した説明図である。実施例2のエンジン40は実施例1のエンジン1とほぼ同一の構成であるが、以下の点で相違している。すなわち、実施例2は、実施例1においてヒータ通路28に配置されていたヒータバルブ30に代えて、ヒータ流路28とクーラ流路29とが分岐する第二分岐点25の上流に位置する第四流路22に感熱弁37を配置した構成となっている。この感熱弁37は、冷却水温度がT3℃に達すると開弁する。このように構成されたエンジン40では、冷却水温度がT3℃に達するまで、感熱弁37の下流の冷却水は滞留することとなる。これにより、冷却水温度がT3℃以下では、ヒータ31とEGRクーラ32での熱交換が行われず、ヒータ流路28とクーラ流路29での冷却水の熱量の損失が抑制される。この結果、冷却水温度の早期上昇が可能となる。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is an explanatory view showing the flow path of the cooling water of the
次に、本発明の実施例3について図面を参照して説明する。図7は実施例3のエンジン50の冷却水の流路を示した説明図である。実施例3のエンジン50は実施例1のエンジン1とほぼ同一の構成をしているが、実施例3では、ラジエータバイパス流路27に第二差圧弁38を配設した点で実施例1と相違している。
Next,
第二差圧弁38はその上流側の水圧が下流側の水圧に比べて、一定以上高圧となる場合に開弁し、それ以外の場合には閉弁するように構成されている。このような第二差圧弁38を配設することで、冷間始動時のエンジン50内を循環する冷却水の流通を規制することができる。すなわち、第二差圧弁38が閉弁した状態であると第六流路24の冷却水も滞留することになる。このため、エンジン50内の冷却水の流通が制限され、エンジン50の早期暖機が図られている。一方、第二差圧弁38が開弁すれば、第二サーモスタット17へ冷却水が流通する。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
The second
次に本発明の実施例4について図面を参照して説明する。図8は実施例4のエンジン60の冷却水の流路を示した説明図である。実施例4のエンジン60は実施例3のエンジン50とほぼ同一の構成をしているが、実施例3でエンジン50に備えた第二サーモスタット17と第二差圧弁38とに代えて、実施例4では、第三サーモスタット39を備えた点で実施例3と相違している。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is an explanatory view showing the flow path of the cooling water of the
この第三サーモスタット39は、本発明における第二三方弁に相当する第二サーモスタット17と第二差圧弁38とを一体に設けたものである。この第三サーモスタット39につき図9を参照しつつ詳細に説明する。第三サーモスタット39は、第一流路19側の第一接続口39a、第二流路20側の第二接続口39b、ラジエータバイパス流路27側の第三接続口39cと、ペレット39dの底部に接続された差圧弁39eを備えている。図9(a)は冷却水温度が第三サーモスタット39の作動開始温度であるT2℃以下であり、かつ、ラジエータバイパス流路27の圧力が差圧弁39eの開口圧を下回っているときの第三サーモスタット39の状態を示している。この状態では第三サーモスタット39内のいずれの接続口も連通しておらず、冷却水は流通していない。図9(b)は冷却水温度がT2℃以下であるが、ラジエータバイパス流路27の圧力が差圧弁39eの開口圧以上となっているときの第三サーモスタット39の状態を示している。この状態の第三サーモスタット39内では第二接続口39bと第三接続口39cとが連通し、冷却水はラジエータバイパス流路27から第二流路20へ流通する。図9(c)は冷却水温度がT2℃に達しているときの状態を示している。この状態の第三サーモスタット39内では第一接続口39aと第二接続口39bが連通し、冷却水は第一流路19から第二流路20へと流通する。このとき、差圧弁39eはペレット39dの移動に伴って第三接続口39cに押し付けられて、この第三接続口39cを閉塞する。このため、ラジエータバイパス流路27からの冷却水の流入は遮断される。
The
このような第三サーモスタット39を備えることで、実施例3の場合と同様の効果を得ることができる。なお、その他の構成は実施例3と同一であるため、実施例3と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
By providing such a
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、さら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。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.
1、40、50、60 エンジン
2 ウォータポンプ
3 シリンダヘッド
4 シリンダブロック
6 ヘッド流路
7 ブロック内流路
8 ブロックバイパス流路
12 第一サーモスタット
14 第一差圧弁
15 ラジエータ
17 第二サーモスタット
19 第一流路
20 第二流路
21 第一分岐点
22 第四流路
23 第五流路
24 第六流路
25 第二分岐点
27 ラジエータバイパス流路
28 ヒータ流路
29 クーラ流路
30 ヒータバルブ
33 第一合流点
34 第三流路
35 第三分岐点
36 第七流路
37 感熱弁
38 第二差圧弁
39 第三サーモスタット
1, 40, 50, 60
Claims (6)
シリンダヘッドの内部に設けられたヘッド流路と、
前記ヘッド流路へ冷却水を供給するブロックバイパス流路と、
シリンダブロック内部を通過して前記ヘッド流路へ冷却水を供給するブロック内流路と、
前記ウォータポンプにより供給される冷却水を前記ブロックバイパス流路又は前記ブロック内流路へ流通させる流路切替手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。 A water pump,
A head flow path provided inside the cylinder head;
A block bypass channel for supplying cooling water to the head channel;
An in-block flow path for supplying cooling water to the head flow path through the inside of the cylinder block;
Channel switching means for circulating the cooling water supplied by the water pump to the block bypass channel or the channel in the block;
An engine cooling system comprising:
前記流路切替手段は、
エンジンの冷間始動時には前記ウォータポンプにより供給される冷却水を前記ブロックバイパス流路へ流通させ、エンジンの暖機後には前記ウォータポンプにより供給される冷却水を前記ブロック内流路へ流通させる第一三方弁であることを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1,
The flow path switching means is
The cooling water supplied by the water pump is circulated to the block bypass passage when the engine is cold started, and the cooling water supplied by the water pump is circulated to the passage in the block after the engine is warmed up. Engine cooling device characterized by being a three-way valve.
前記流路切替手段を温度に応じて開閉する第一三方弁とし、
当該第一三方弁と並列して配置され、前記ウォータポンプの吐出圧に応じて開弁して、前記ブロック内流路に冷却水を流入させる第一差圧弁を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1,
As the first three-way valve that opens and closes the flow path switching means according to the temperature,
An engine comprising a first differential pressure valve that is arranged in parallel with the first three-way valve, opens according to the discharge pressure of the water pump, and allows cooling water to flow into the flow path in the block. Cooling system.
ラジエータへ冷却水を流通させるラジエータ流路と、
前記ラジエータをバイパスして冷却水を流通させるラジエータバイパス流路と、
前記ラジエータ流路と前記ラジエータバイパス流路の合流点に配置された第二三方弁と、
前記ラジエータバイパス流路に設置された第二差圧弁と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1,
A radiator flow path for circulating cooling water to the radiator;
A radiator bypass passage for bypassing the radiator and circulating cooling water;
A second three-way valve disposed at a confluence of the radiator flow path and the radiator bypass flow path;
A second differential pressure valve installed in the radiator bypass flow path;
An engine cooling system comprising:
前記第二三方弁と前記第二差圧弁とを一体に設けたことを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to claim 4.
The engine cooling apparatus, wherein the second three-way valve and the second differential pressure valve are integrally provided.
前記ヘッド流路を流通した冷却水と熱交換を行う熱交換機器が配設された熱交換機器流路と、
当該熱交換機器流路に配設された感熱弁と、
を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。 The engine cooling device according to claim 1,
A heat exchanging device flow path in which a heat exchanging device for exchanging heat with the cooling water flowing through the head flow path is disposed;
A thermal valve disposed in the heat exchange device flow path;
An engine cooling system comprising:
Priority Applications (1)
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