JP2013160183A - Cooling structure of engine - Google Patents
Cooling structure of engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013160183A JP2013160183A JP2012024346A JP2012024346A JP2013160183A JP 2013160183 A JP2013160183 A JP 2013160183A JP 2012024346 A JP2012024346 A JP 2012024346A JP 2012024346 A JP2012024346 A JP 2012024346A JP 2013160183 A JP2013160183 A JP 2013160183A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling water
- passage
- block
- head
- radiator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】エンジンの暖機運転時にはシリンダブロックの温度を上昇させ、非暖機運転時にはシリンダヘッドの温度を冷やしてノッキングの発生を抑制し、シリンダブロックを高温に確保して燃費の向上を図る。
【解決手段】ヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6に冷却水を独立して流すエンジンの冷却構造において、エンジンの非暖機運転時には導出側連通路24及び導入側連通路25をそれぞれ閉鎖して、ヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6に冷却水を独立して流すように、ヘッド用切換弁26及びブロック用切換弁29を切り換え動作する一方、エンジンの暖機運転時には導出側連通路24及び導入側連通路25をそれぞれ開放して、ヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6間で冷却水を循環させるようにヘッド用切換弁26及びブロック用切換弁29を切り換え動作することを特徴とする。
【選択図】図1An object of the present invention is to increase the temperature of a cylinder block during warm-up operation of the engine and to cool the cylinder head during non-warm-up operation so as to suppress the occurrence of knocking and to keep the cylinder block at a high temperature to improve fuel consumption.
In an engine cooling structure in which cooling water flows independently to a head side cooling water passage 5 and a block side cooling water passage 6, an outlet side communication passage 24 and an introduction side communication passage 25 are provided when the engine is not warmed up. The head switching valve 26 and the block switching valve 29 are switched so that the cooling water flows independently through the head side cooling water passage 5 and the block side cooling water passage 6, respectively, while the engine warm-up is performed. During operation, the outlet side communication passage 24 and the introduction side communication passage 25 are opened, respectively, and the head switching valve 26 and the block switching are made so that the cooling water is circulated between the head side cooling water passage 5 and the block side cooling water passage 6. The valve 29 is switched and operated.
[Selection] Figure 1
Description
この発明はエンジンの冷却構造に係り、特に、シリンダヘッドとシリンダブロックとに冷却水を独立して流すようにして高負荷時のノッキングの発生抑制と燃費向上を図ったエンジンの冷却構造に関する。 The present invention relates to an engine cooling structure, and more particularly, to an engine cooling structure that suppresses occurrence of knocking at a high load and improves fuel consumption by allowing cooling water to flow independently through a cylinder head and a cylinder block.
冷却水により冷却するエンジンの冷却構造には、燃費向上を目的として、シリンダヘッドに流れる冷却水の温度は低くしてノッキングの抑制を図り、シリンダブロックに流れる冷却水の温度は高くして混合気形成の促進、冷却水温度の上昇に伴うオイル温度の上昇によるフリクション低減を図ることで燃費改善を図る二系統冷却がある。
この二系統冷却のエンジンの冷却構造には、図6に示すものがある。図6において、101はエンジン、102はシリンダヘッド、103はシリンダブロック、104はオイルパンである。エンジン101の冷却構造は、シリンダヘッド102に形成したヘッド側冷却水通路105と、シリンダブロック103に形成したブロック側冷却水通路通106と、冷却水を放熱するラジエータ107を備えている。
ヘッド側冷却水通路105及びブロック側冷却水通路106から流出した冷却水は、ヘッド側サーモスタット108及びブロック側サーモスタット109を通過して合流し、冷却水導出通路110によりラジエータ107に導かれる。ラジエータ107で放熱された冷却水は、冷却水導入通路111によりヘッド側冷却水通路105及びブロック側冷却水通路106に分流して導かれる。冷却水導入通路111には、冷却水を圧送するウォータポンプ112を備えている。
このエンジン101の冷却構造は、ラジエータ107で放熱された冷却水を冷却水導入通路111によりエンジン101側に導いて分流し、シリンダヘッド102のヘッド側冷却水通路105及びシリンダブロック103のブロック側冷却水通路106に独立して流す。ヘッド側冷却水通路105及びブロック側冷却水通路106を流れる冷却水は、各出口側でヘッド側サーモスタット108及びブロック側サーモスタット109により流量を制御され、ヘッド側サーモスタット108及びブロック側サーモスタット109を通過した後に合流し、冷却水導出通路110によりラジエータ107に導かれる。
In order to improve fuel efficiency, the cooling structure of the engine that is cooled by cooling water is designed to reduce knocking by lowering the temperature of the cooling water flowing to the cylinder head, and to increase the temperature of the cooling water flowing to the cylinder block. There is a two-system cooling system that improves fuel consumption by promoting the formation and reducing the friction due to the rise in oil temperature accompanying the rise in cooling water temperature.
FIG. 6 shows a cooling structure of the dual-system cooling engine. In FIG. 6, 101 is an engine, 102 is a cylinder head, 103 is a cylinder block, and 104 is an oil pan. The cooling structure of the
The cooling water that has flowed out of the head side
In the cooling structure of the
ところで、図6に示すエンジンの冷却構造においては、ラジエータで放熱された冷却水を分流し、シリンダヘッドのヘッド側冷却水通路及びシリンダブロックのブロック側冷却水通路に独立して流している。
そのため、シリンダヘッド及びシリンダブロックに流入した各冷却水の温度は同等であり、シリンダヘッド及びシリンダブロックの冷却水温度に大きな差をつけることができず、高負荷運転などの非暖機運転時に十分なノック改善が行えていない問題がある。
エンジンは、高負荷ではノッキングが発生するため、点火時期を遅らせてノッキングを回避するが、点火時期を遅らせることで燃焼効率が悪化する。これに対し、シリンダヘッドに流す冷却水の温度を下げて燃焼室を冷やすことでノッキングを抑制できるが、従来の二系統冷却の構造ではシリンダヘッド及びシリンダブロックに流入する冷却水の温度が同等であるため、シリンダブロックの温度も冷えてしまう。
シリンダブロックの温度は高いほうがエンジンオイルの温度上昇でフリクションが小さくなるため、従来の二系統の冷却構造ではシリンダヘッドに流入する冷却水の温度を低くすると、シリンダブロックに流入する冷却水の温度も下がってしまい、十分なフリクション改善を行うことができない。また、シリンダブロックの壁面温度が低いと、燃料の末燃焼成分であるHCが増加して、燃費悪化してしまう問題がある。
By the way, in the engine cooling structure shown in FIG. 6, the cooling water radiated by the radiator is diverted and flows independently into the head side cooling water passage of the cylinder head and the block side cooling water passage of the cylinder block.
For this reason, the temperature of each coolant flowing into the cylinder head and cylinder block is the same, and it is not possible to make a large difference in the coolant temperature between the cylinder head and cylinder block, which is sufficient for non-warm-up operation such as high load operation. There is a problem that the knock is not improved.
Since the engine knocks at a high load, the ignition timing is delayed to avoid knocking, but the combustion efficiency is deteriorated by delaying the ignition timing. On the other hand, knocking can be suppressed by lowering the temperature of the cooling water flowing to the cylinder head and cooling the combustion chamber. However, in the conventional dual cooling structure, the temperature of the cooling water flowing into the cylinder head and the cylinder block is the same. For this reason, the temperature of the cylinder block also gets cold.
The higher the temperature of the cylinder block, the smaller the friction due to the engine oil temperature rise. Therefore, if the cooling water flowing into the cylinder head is lowered in the conventional two-system cooling structure, the temperature of the cooling water flowing into the cylinder block is also reduced. As a result, the friction cannot be sufficiently improved. In addition, when the wall surface temperature of the cylinder block is low, there is a problem that HC which is a final combustion component of the fuel increases and fuel consumption deteriorates.
また、図6に示すエンジンの冷却構造は、エンジンの暖機運転時にはサーモスタットによって冷却水の流れを止めることで、冷却水温度の昇温性を高めている。これは、エンジン内部に冷却水を流してしまうと、エンジン外部の冷却水通路で冷却水が放熱するうえ、エンジンを通る冷却水の総量が増えるため、冷却水の昇温性が悪化してしまうためである。
しかし、エンジン内部の冷却水の流れを止めることで、発熱量の多いシリンダヘッドは熱による自然対流が起こるため、冷却水の昇温性はよいが、発熱量の小さいシリンダブロックでは冷却水の温度上昇が遅く、エンジンオイルの温度上昇も遅くなってしまう。特に、シリンダブロックの下部(オイルパン側)は燃焼熱を直接受けないため、温度上昇が鈍い。このシリンダブロックの温度が低いことは、フリクションを大きくするため、暖機運転中の燃費悪化に繋がることになる。そのため、暖機運転中の冷却水温度の昇温性を高め、燃費改善を図るには改善の余地が十分残されている。
The engine cooling structure shown in FIG. 6 improves the temperature rise of the cooling water temperature by stopping the flow of the cooling water with a thermostat during the warm-up operation of the engine. This is because if cooling water flows inside the engine, the cooling water radiates heat in the cooling water passage outside the engine, and the total amount of cooling water passing through the engine increases, so the temperature rise of the cooling water deteriorates. Because.
However, by stopping the flow of cooling water inside the engine, natural convection due to heat occurs in the cylinder head with a large amount of heat generation, so the temperature rise of the cooling water is good, but in the cylinder block with a small amount of heat generation, the temperature of the cooling water The rise will be slow and the engine oil temperature rise will also be slow. In particular, since the lower part of the cylinder block (oil pan side) does not receive the combustion heat directly, the temperature rise is slow. If the temperature of the cylinder block is low, the friction is increased, which leads to deterioration in fuel consumption during warm-up operation. Therefore, there is sufficient room for improvement in order to improve the temperature rise of the coolant temperature during the warm-up operation and to improve the fuel consumption.
この発明は、エンジンの冷却構造において、エンジンの暖機運転時にはシリンダブロックの温度を速やかに上昇させるとともに、高負荷運転などの非暖機運転時にはシリンダヘッドの温度を冷やしてノッキングの発生を抑制し、且つ、シリンダブロックを高温に確保して、エンジンの燃費を向上することを目的とする。 In the engine cooling structure, the temperature of the cylinder block is quickly increased during engine warm-up operation, and the temperature of the cylinder head is decreased during non-warm-up operation such as high load operation to suppress the occurrence of knocking. And it aims at ensuring a cylinder block at high temperature and improving the fuel consumption of an engine.
この発明は、エンジンのシリンダヘッドに形成したヘッド側冷却水通路と、前記エンジンのシリンダブロックに形成したブロック側冷却水通路と、前記エンジンの冷却水を放熱するラジエータと、前記ヘッド側冷却水通路及び前記ブロック側冷却水通路から流出した冷却水を前記ラジエータに導く冷却水導出通路と、前記ラジエータで放熱された冷却水を前記ヘッド側冷却水通路及び前記ブロック側冷却水通路に導く冷却水導入通路とを備え、前記ヘッド側冷却水通路及び前記ブロック側冷却水通路に冷却水を独立して流すエンジンの冷却構造において、前記ラジエータは、前記ヘッド側冷却水通路から流出した冷却水を放熱するヘッド用ラジエータと前記ブロック側冷却水通路から流出した冷却水を放熱するブロック用ラジエータとで構成し、前記冷却水導出通路は、前記ヘッド側冷却水通路から流出した冷却水を前記ヘッド用ラジエータに導くヘッド用冷却水導出通路と前記ブロック用冷却水通路から流出した冷却水を前記ブロック用ラジエータに導くブロック用冷却水導出通路とで構成し、前記冷却水導入通路は、前記ヘッド用ラジエータで放熱された冷却水を前記ヘッド側冷却水通路に導くヘッド用冷却水導入通路と前記ブロック用ラジエータで放熱された冷却水を前記ブロック側冷却水通路に導くブロック用冷却水導入通路とで構成し、前記ヘッド用冷却水導出通路の前記シリンダヘッド側の上流端近傍と前記ブロック用冷却水導出通路の前記シリンダブロック側の上流端近傍とを導出側連通路で接続し、前記ヘッド用冷却水導入通路の前記シリンダヘッド側の下流端近傍と前記ブロック用冷却水導入通路の前記シリンダブロックの下流端近傍とを導入側連通路で接続し、前記ヘッド用冷却水導出通路と前記導出側連通路との接続部分にヘッド用切換弁を配置するとともに、前記ブロック用冷却水導出通路と前記導出側連通路との接続部分にブロック用ウォータポンプを配置し、前記ヘッド用冷却水導入通路と前記導入側連通路との接続部分にヘッド用ウォータポンプを配置するとともに、前記ブロック用冷却水導入通路と前記導入側連通路との接続部分にブロック用切換弁を配置し、前記ヘッド用切換弁及び前記ブロック用切換弁は、前記エンジンの非暖機運転時には前記導出側連通路及び前記導入側連通路をそれぞれ閉鎖して、前記ヘッド側冷却水通路及び前記ブロック側冷却水通路に冷却水を独立して流すように切り換え動作する一方、前記エンジンの暖機運転時には前記導出側連通路及び前記導入側連通路をそれぞれ開放して、前記ヘッド側冷却水通路及び前記ブロック側冷却水通路間で冷却水を循環させるように切り換え動作することを特徴とする。 The present invention includes a head side cooling water passage formed in a cylinder head of an engine, a block side cooling water passage formed in a cylinder block of the engine, a radiator that radiates heat of the engine cooling water, and the head side cooling water passage. And a cooling water outlet passage for guiding cooling water flowing out from the block side cooling water passage to the radiator, and a cooling water introduction for guiding cooling water radiated by the radiator to the head side cooling water passage and the block side cooling water passage A cooling structure for an engine that flows through the head side cooling water passage and the block side cooling water passage independently, and the radiator radiates the cooling water flowing out from the head side cooling water passage. Consists of a radiator for the head and a radiator for the block that radiates the cooling water flowing out from the block-side cooling water passage The cooling water outlet passage includes a head cooling water outlet passage for guiding the cooling water flowing out from the head side cooling water passage to the head radiator and a cooling water flowing out from the block cooling water passage to the block radiator. The cooling water introduction passage includes a head cooling water introduction passage that guides the cooling water radiated by the head radiator to the head side cooling water passage and the block radiator. A block cooling water introduction passage that guides the radiated cooling water to the block side cooling water passage; and the vicinity of the upstream end of the head cooling water lead-out passage on the cylinder head side and the block cooling water lead-out passage. The outlet side communication passage is connected to the vicinity of the upstream end on the cylinder block side, and the vicinity of the downstream end on the cylinder head side of the cooling water introduction passage for the head And the vicinity of the downstream end of the cylinder block of the cooling water introduction passage for the block are connected by an introduction side communication passage, and a head switching valve is disposed at a connection portion between the head cooling water extraction passage and the discharge side communication passage. In addition, a block water pump is disposed at a connection portion between the block cooling water lead-out passage and the lead-out side communication passage, and a head water is provided at a connection portion between the head cooling water introduction passage and the introduction-side communication passage. A pump is disposed, and a block switching valve is disposed at a connection portion between the block cooling water introduction passage and the introduction side communication passage, and the head switching valve and the block switching valve are not heated by the engine. When the machine is in operation, the outlet side communication passage and the introduction side communication passage are closed, and the cooling water flows independently through the head side cooling water passage and the block side cooling water passage. While the engine is warming up, the outlet side communication passage and the introduction side communication passage are opened, and the cooling water is circulated between the head side cooling water passage and the block side cooling water passage. It is characterized in that the switching operation is performed.
この発明は、エンジンの非暖機運転時にはヘッド側冷却水通路及びブロック側冷却水通路に冷却水を独立して流すので、シリンダヘッド及びシリンダブロックに流入する冷却水の温度に差をつけることができ、エンジンの高負荷時に、シリンダヘッドの冷却を維持して、ノッキングを抑制できる。
さらに、この発明は、シリンダブロックの壁面温度の低下を防止でき、シリンダブロック内のオイルの温度低下を抑制してフリクションの増加を防止できる。これによって、未燃焼成分であるHCを低減して、エンジンの燃費を向上できる。
また、一般的に、シリンダヘッドの発熱量はシリンダブロックに比べて多い。そのため、この発明は、エンジンの暖機運転時にはヘッド側冷却水通路及びブロック側冷却水通路間で冷却水を循環させることで、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間で冷却水が循環でき、シリンダヘッドの熱量をシリンダブロックに伝熱させることができ、シリンダブロックの温度を上昇させることができる。これによって、シリンダブロックの壁面温度を上昇させて、エンジンの燃費を向上させることができる。
In the present invention, when the engine is not warmed up, the cooling water flows independently through the head side cooling water passage and the block side cooling water passage, so that the temperature of the cooling water flowing into the cylinder head and the cylinder block can be differentiated. It is possible to suppress the knocking by maintaining the cooling of the cylinder head when the engine is heavily loaded.
Furthermore, this invention can prevent the wall temperature of the cylinder block from decreasing, and can suppress the decrease in the temperature of oil in the cylinder block to prevent an increase in friction. Thereby, HC which is an unburned component can be reduced and the fuel consumption of an engine can be improved.
In general, the amount of heat generated by the cylinder head is larger than that of the cylinder block. Therefore, according to the present invention, the cooling water can be circulated between the cylinder head and the cylinder block by circulating the cooling water between the head side cooling water passage and the block side cooling water passage during the warm-up operation of the engine. The amount of heat can be transferred to the cylinder block, and the temperature of the cylinder block can be raised. Thereby, the wall surface temperature of the cylinder block can be raised and the fuel efficiency of the engine can be improved.
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図5は、この発明の実施例を示すものである。図1において、1は一列に並べた複数の気筒を有するエンジンである。エンジン1は、車両等に搭載され、シリンダヘッド2とシリンダブロック3とオイルパン4とを備えている。シリンダヘッド2は、エンジン1の上部に位置して燃焼室の上部を形成する。シリンダブロック3は、燃焼室の下部を形成するものであり、シリンダ内にピストンを備えている。
前記エンジン1は、冷却水を気筒列方向一端側から気筒列方向他端側に向かって流すことで冷却する構造を備えている。このエンジン1の冷却構造は、シリンダヘッド2に形成したヘッド側冷却水通路5と、シリンダブロック3に形成したブロック側冷却水通路6と、冷却水を放熱するラジエータ7と、ヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6から流出した冷却水をラジエータ7に導く冷却水導出通路8と、ラジエータ7で放熱された冷却水をヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6に導く冷却水導入通路9とを備えている。このエンジン1の冷却構造は、ヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6に冷却水を独立して流す二系統の冷却構造である。
1 to 5 show an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine having a plurality of cylinders arranged in a row. The engine 1 is mounted on a vehicle or the like and includes a
The engine 1 has a structure in which cooling water is cooled by flowing from one end side in the cylinder row direction toward the other end side in the cylinder row direction. The cooling structure of the engine 1 includes a head-side
前記ヘッド側冷却水通路5は、気筒列方向他端側に冷却水を外部に流出させるヘッド側流出口10を備え、シリンダヘッド2の気筒列方向一端側に冷却水を内部に流入させるヘッド側流入口11を備えている。前記ブロック側冷却水通路6は、気筒列方向他端側に冷却水を外部に流出させるブロック側流出口12を備え、シリンダブロック3の気筒列方向一端側に冷却水を内部に流入させるブロック側流入口13を備えている。
前記ラジエータ7は、冷却ファンを備え、図2に示すように、ヘッド側冷却水通路5から流出した冷却水を放熱するヘッド用ラジエータ14と、ブロック側冷却水通路6から流出した冷却水を放熱するブロック用ラジエータ15とに分割して構成している。ヘッド用ラジエータ14は、昇温した冷却水を導入するヘッド用導入部16と、放熱した冷却水を導出するヘッド用導出部17とを備えている。ブロック用ラジエータ15は、昇温した冷却水を導入するブロック用導入部18と、放熱した冷却水を導出するブロック用導出部19とを備えている。
前記ラジエータ7は、ヘッド用ラジエータ14とブロック用ラジエータ15とに分割したことで、車両への搭載性を極力損なわず、同時に別々の冷却水を処理できるようになっている。二系統の冷却構造では、シリンダヘッド2の温度を低くし、シリンダブロック3の温度を高く保つため、ヘッド用ラジエータ14の容量をブロック用ラジエータ15の容量よりも大きくなるように分割割合を設定する。
ヘッド用ラジエータ14の容量とブロック用ラジエータ15の容量との割合は、エンジン1の熱発生の割合を考慮して決定する。エンジン1の熱発生の割合は、シリンダヘッド2とシリンダブロック3とでは概ね7:3である。しかし、シリンダブロック3の温度が制御目標値を大きく越えた場合に、すばやく冷却する必要性を考慮して、ここではヘッド用ラジエータ14の容量とブロック用ラジエータ15の容量との割合分割比率を6:4〜7:3に設定する。
The head-side
The
Since the
The ratio between the capacity of the
前記冷却水導出通路8は、ヘッド側冷却水通路5から流出した冷却水をヘッド用ラジエータ14に導くヘッド用冷却水導出通路20と、ブロック側冷却水通路6から流出した冷却水をブロック用ラジエータ15に導くブロック用冷却水導出通路21とで構成している。ヘッド用冷却水導出通路20は、上流側をヘッド側冷却水通路5のヘッド側流出口10に接続し、下流側をヘッド用ラジエータ14のヘッド用導入部16に接続している。ブロック用冷却水導出通路21は、上流側をブロック側冷却水通路6のブロック側流出口12に接続し、下流側をブロック用ラジエータ15のブロック用導入部18に接続している。
前記冷却水導入通路9は、ヘッド用ラジエータ14で放熱された冷却水をヘッド側冷却水通路5に導くヘッド用冷却水導入通路22と、ブロック用ラジエータ15で放熱された冷却水をブロック側冷却水通路6に導くブロック用冷却水導入通路23とで構成している。ヘッド用冷却水導入通路22は、上流側をヘッド用ラジエータ14のヘッド用導出部17に接続し、下流側をヘッド側冷却水通路5のヘッド側流入口11に接続している。ブロック用冷却水導入通路23は、上流側をブロック用ラジエータ15のブロック用導出部19に接続し、下流側をブロック側冷却水通路6のブロック側流入口13に接続している。
前記ヘッド用冷却水導出通路20と前記ブロック用冷却水導出通路21とは、導出側連通路24で接続している。導出側連通路24は、ヘッド用冷却水導出通路20のヘッド側流出口10に接続される上流端近傍とブロック用冷却水導出通路21のブロック側流出口12に接続される上流端近傍とを接続している。また、前記ヘッド用冷却水導入通路22と前記ブロック用冷却水導入通路23とは、導入側連通路25で接続している。導入側連通路25は、ヘッド用冷却水導入通路22のヘッド側流入口11に接続される下流端近傍とブロック用冷却水導入通路23のブロック側流入口13に接続される下流端近傍とを接続している。
The cooling water outlet passage 8 includes a head cooling
The cooling water introduction passage 9 includes a head cooling
The head cooling
前記ヘッド用冷却水導出通路20と前記導出側連通路24との接続部分には、ヘッド用切換弁26を配置している。前記ブロック用冷却水導出通路21と前記導出側連通路24との接続部分には、ブロック用ウォータポンプ27を配置している。また、前記ヘッド用冷却水導入通路22と前記導入側連通路25との接続部分には、ヘッド用ウォータポンプ28を配置している。前記ブロック用冷却水導入通路23と前記導入側連通路25との接続部分には、ブロック用切換弁29を配置している。
前記ヘッド用切換弁26は、ヘッド用冷却水導出通路20の冷却水の温度が設定温度以上になる高負荷運転などのエンジン1の非暖機運転時には導出側連通路24を閉鎖してヘッド用冷却水導出通路20を開放(図4参照)するように切り換え動作して、ヘッド側冷却水通路5の冷却水をヘッド用冷却水導出通路20に流す。一方、ヘッド用切換弁26は、ヘッド用冷却水導出通路20の冷却水の温度が設定温度未満になるエンジン1の暖機運転時には導出側連通路24を開放してヘッド用切換弁26よりも下流側のヘッド用冷却水導出通路20を閉鎖(図5参照)するように切り換え動作して、ヘッド側冷却水通路5から流出する冷却水をブロック側冷却水通路6側に流す。
前記ブロック用切換弁29は、ブロック用冷却水導入通路23の冷却水の温度が設定温度以上になるエンジン1の非暖機運転時には導入側連通路25を閉鎖してブロック用冷却水導入通路23を開放(図4参照)するように切り換え動作して、ブロック用冷却水導入通路23の冷却水をブロック側冷却水通路6に流す。一方、ブロック用切換弁29は、ブロック用冷却水導入通路23の冷却水の温度が設定温度未満になるエンジン1の暖機運転時には導入側連通路25を開放してブロック用切換弁29よりも上流側のブロック用冷却水導入通路23を閉鎖(図5参照)するように切り換え動作して、ブロック側冷却水通路6から流出する冷却水をヘッド側冷却水通路5側に流す。
これにより、ヘッド用切換弁26及びブロック用切換弁29は、エンジン1の非暖機運転時には導出側連通路24及び導入側連通路25をそれぞれ閉鎖して、ヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6に冷却水を独立して流すように切り換え動作する一方、エンジン1の暖機運転時には導出側連通路24及び導入側連通路26をそれぞれ開放して、ヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6間で冷却水を循環させるように切り換え動作する。
A
The
The
As a result, the
前記ブロック用ウォータポンプ27は、図3に示すように、冷却水を圧送するポンプインペラ30を備え、ポンプインペラ30を駆動する駆動用モータ31を備えている。駆動用モータ31は、供給される電流方向で回転方向を切り換えられて、ポンプインペラ30を正方向と逆方向とに回転可能な直流モータである。駆動用モータ31の+電極32及び−電極33には、電流の正負を切り換え可能な切り換えスイッチ34を介して制御手段35を接続している。制御手段35には、駆動用モータに電流を供給する電源36と、シリンダヘッド2のヘッド側流出口10に設けたヘッド側水温センサ37と、シリンダブロック3のブロック側流出口12に設けたブロック側水温センサ38とを接続している。
制御手段34は、ヘッド側水温センサ37とブロック側水温センサ38との検出する冷却水の温度が設定温度以上の場合にはエンジン1が非暖機運転であると判断し、ブロック用ウォータポンプ27を正方向に回転させるように切り換えスイッチ34を切り換える。ブロック用ウォータポンプ27は、正回転によって冷却水をブロック用冷却水導出通路21の下流側に向かって圧送する。
一方、制御手段34は、ヘッド側水温センサ37とブロック側水温センサ38との検出する冷却水の温度が設定温度未満になった場合にはエンジン1が暖機運転であると判断し、ブロック用ウォータポンプ27を逆方向に回転させるように切り換えスイッチ34を切り換えることで、電流方向を非暖機運転時と逆にする。ブロック用ウォータポンプ27は、逆回転によって冷却水をブロック用冷却水導出通路21の上流側に向かって圧送する。
これにより、ブロック用ウォータポンプ27は、エンジン1の暖機運転時には非暖機運転時と逆方向に回転させることで、ヘッド側冷却水通路5から流出した冷却水を開放している導出側連通路24によりブロック用冷却水導出通路21を介してブロック側冷却水通路6に流す。
また、前記ヘッド用ウォータポンプ28は、既存のウォータポンプと同様に、エンジン1のクランクプーリによるベルト駆動、あるいは、電動モータにより駆動するウォータポンプである。ヘッド用ウォータポンプ28は、正方向にのみ回転可能であり、正方向の回転によって冷却水をヘッド用冷却水導入通路22の下流側に向かって圧送する。
なお、この実施例においては、ヘッド用切換弁26及びブロック用ウォータポンプ27を導出側ケース39に内蔵し、ヘッド用ウォータポンプ28及びブロック用切換弁29を導入側ケース40に内蔵している。
As shown in FIG. 3, the
The control means 34 determines that the engine 1 is in a non-warm-up operation when the temperature of the cooling water detected by the head-side
On the other hand, the control means 34 determines that the engine 1 is in the warm-up operation when the temperature of the cooling water detected by the head-side
As a result, the
The
In this embodiment, the
次に作用を説明する。
エンジン1の冷却構造においては、ヘッド側冷却水通路5と、ブロック側冷却水通路6と、ヘッド用ラジエータ14と、ブロック用ラジエータ15と、ヘッド用冷却水導出通路20と、ブロック用冷却水導出通路21と、ヘッド用冷却水導入通路22と、ブロック用冷却水導入通路23と、導出側連通路24と、導入側連通路25と、ヘッド用切換弁26と、ブロック用ウォータポンプ27と、ヘッド用ウォータポンプ28と、ブロック用切換弁29とを備え、これによりシリンダヘッド2とシリンダブロック3との温度制御を完全に分けることが可能となり、非暖機運転時にシリンダヘッド2の冷却性を維持して、暖機運転時の冷却水の昇温性を高めている。
エンジン1の非暖機運転時には、図4に示すように、ヘッド用切換弁26及びブロック用切換弁29は破線から実線で示す位置に切り換え動作し、導出側連通路24及び導入側連通路25をそれぞれ閉鎖して、ヘッド用冷却水導出通路20及びブロック用冷却水導入通路23を開放している。ヘッド用ウォータポンプ28及びブロック用ウォータポンプ27は、エンジン1の非暖機運転時には正方向に回転される。冷却水は、シリンダヘッド2のヘッド側冷却水通路5とシリンダブロック3のブロック側冷却水通路6とに、それぞれ別々のヘッド用ウォータポンプ28とブロック用ウォータポンプ27とによって独立して流通され、目標温度になるように制御される。
これにより、シリンダヘッド2とシリンダブロック3との冷却水が混ざらないため、高負荷運転などの非暖機運転時には既存の冷却構造よりもシリンダヘッド2の冷却水温度を低くし、シリンダブロック3の冷却水温度を高くすることができる。
非暖機運転にブロック側冷却水通路6の冷却水温度を高く維持すると、冷却水通路の無い、あるいは十分確保されていないシリンダブロック3の気筒間の温度が最も高くなり、十分な強度が保てなくなる温度となる場合がある。シリンダブロック3のデッキ面付近では、燃焼が行われる燃焼室の空間となるため、シリンダブロック3のデッキ面の温度が高いことはノック発生の要因にもなる。
シリンダヘッド2の冷却水温度を低くすることによる冷却強化は、シリンダブロック3のデッキ面の冷却に効果があるため、上記の問題が解決できる。シリンダブロック3の高温となった気筒間の熱は、ヘッドガスケットを通してシリンダヘッド2の冷却水へ移動するため、シリンダヘッド2のヘッド側冷却水通路5を流れる冷却水温度を低く保つことで、シリンダブロック3のデッキ面の温度を低下させることができる。
従来は、シリンダブロック3の気筒間を強度上安全な温度に保つために、ブロック側冷却水通路6を流れる冷却水の温度を下げざるを得なかった高負荷領域でも、この発明ではシリンダヘッド2とシリンダブロック3とを独立して冷却して温度の差を大きくできることから、シリンダブロック3の温度を高く保った状態で、温度上昇による強度不安、ノック悪化を防ぐことができる。
Next, the operation will be described.
In the cooling structure of the engine 1, the head side cooling
When the engine 1 is not warmed up, as shown in FIG. 4, the
Thereby, since the cooling water of the
If the cooling water temperature of the block side cooling
Since the cooling enhancement by lowering the cooling water temperature of the
Conventionally, in the present invention, even in a high load region where the temperature of the cooling water flowing through the block-side
一方、エンジン1の暖機運転時には、図5に示すように、ヘッド用切換弁26及びブロック用切換弁29は破線から実線で示す位置に切り換え動作し、導出側連通路24及び導入側連通路25をそれぞれ開放して、ヘッド用冷却水導出通路20の下流側及びブロック用冷却水導入通路23の下流側を閉鎖している。いる。ヘッド用ウォータポンプ28は、エンジン1の暖機運転時にも非暖機運転時と同様に正方向に回転される。これに対して、ブロック用ウォータポンプ27は、エンジン1の暖機運転時には非暖機運転時と逆方向に回転される。冷却水は、開放している導出側連通路24及び導入側連通路25によりヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6間で循環される。
このように、このエンジン1の冷却構造は、エンジン1の暖機運転時にはブロック用ウォータポンプ27を非暖機運転時と逆方向に回転させることで、シリンダヘッド2から流出する冷却水をシリンダブロック3に向けて積極的に流して循環させることができる。これによって、シリンダヘッド2の熱量をシリンダブロック3にできるだけ多く伝熱でき、シリンダブロック3内のオイルの温度を速やかに上昇させることができ、冷却水がエンジン外部に放熱するのを防ぐことができる。また、暖める冷却水量は、既存の冷却水流れを止めた場合と同等であるため、流れによる熱伝達向上の効果を得られる本発明は暖機時間の短縮、燃費改善に効果がある。
ブロック用ウォータポンプ27を逆方向に回転させるのは、冷却水の流速・流量の向上にある。冷却水が燃焼室を形成する壁面からより多くの熱を受けるには、冷却水の流量を向上させ、熱伝達を良くすることが重要になる。しかし、エンジン内部の冷却水通路は複雑な構造になっており、圧力損失が大きいため、ウォータポンプが水を押し出す作用を妨げてしまうことにより、エンジン全体として冷却水の流量と流速が低下してしまう。
このエンジン1の冷却構造は、冷却水の流量・流速の低下に対抗するため、ブロック用ウォータポンプ27を逆回転させて、ヘッド用ウォータポンプ28により冷却水を循環させる能力をアシストすることで、エンジン内部で循環する冷却水の単位時間当たりの流量・流速を向上させ、冷却水の温度を均一に素早く上昇させることができ、暖機中のエンジン1の燃費を改善することができる。
On the other hand, during the warm-up operation of the engine 1, as shown in FIG. 5, the
As described above, the cooling structure of the engine 1 is configured such that when the engine 1 is warmed up, the
The reason why the
The cooling structure of the engine 1 counteracts the decrease in the flow rate / flow velocity of the cooling water, and thus reverses the rotation of the
このように、エンジン1の冷却構造は、エンジン1の非暖機運転時にはヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6に冷却水を独立して流すので、シリンダヘッド2及びシリンダブロック3に流入する冷却水の温度に差をつけることができ、エンジン1の高負荷時に、シリンダヘッド2の冷却を維持して、ノッキングを抑制できる。
さらに、このエンジン1の冷却構造は、シリンダブロック3の壁面温度の低下を防止でき、シリンダブロック3内のオイルの温度低下を抑制してフリクションの増加を防止できる。これによって、未燃焼成分であるHCを低減して、エンジン1の燃費を向上できる。
また、一般的に、シリンダヘッド2の発熱量はシリンダブロック3に比べて多い。そのため、このエンジン1の冷却構造では、エンジン1の暖機運転時にはヘッド側冷却水通路5及びブロック側冷却水通路6間で冷却水を循環させることで、シリンダヘッド2とシリンダブロック3との間で冷却水が循環でき、シリンダヘッド2の熱量をシリンダブロック3に伝熱させることができ、シリンダブロック3の温度を上昇させることができる。これによって、シリンダブロック3の壁面温度を上昇させて、エンジン1の燃費を向上させることができる。
Thus, the cooling structure of the engine 1 allows the cooling water to flow independently through the head side cooling
Further, the cooling structure of the engine 1 can prevent the wall surface temperature of the
In general, the amount of heat generated by the
前記ラジエータ7は、図2に示すように、通常のラジエータをヘッド用ラジエータ14とブロック用ラジエータ15とに分割して構成している。冷却水料の増加は、シリンダブロック3のブロック側冷却水通路6とブロック用ラジエータ15との間を接続するブロック用冷却水導出通路21及びブロック用冷却水導入通路23の冷却水通路分だけであり、大きな増加量ではい。そのため、ラジエータ容量の変更を必要とする量ではないので、既存のラジエータと同等の大きさのラジエータ7の使用が可能であり、エンジンルーム内での搭載性が悪くなることは無い。冷却水は、シリンダヘッド2から受ける熱がその大半を占めるため、ブロック用ラジエータ15に対するヘッド用ラジエータ14の分割割合を大きくし、冷却温度をより低く保てるようにしている。
ただし、エンジン1に加給機が備えられて水冷式のインタークーラを追加する場合は、ラジエータの冷却水容量を大きくする必要がある。インタークーラをブロック用冷却水導入通路23に追加して付設する場合は、インタークーラで暖められた冷却水によりシリンダブロック3を高温に保ちやすくなる。なお、シリンダブロック3のブロック壁面やインタークーラから受ける熱量が大きくなる高負荷運転領域では、ラジエータ7に備えられた冷却ファンのみでは冷却機能が不足することを考慮すると、ラジエータ7の冷却水容量を大きくして、冷却機能を十分確保するようにしても良い。
また、前記ラジエータ7は、ヘッド用ラジエータ14とブロック用ラジエータ15とに分割しており、ヘッド用ラジエータ14の容量をブロック用ラジエータ15の容量よりも大きくなるように分割割合を設定しているので、シリンダヘッド2の温度を低くし、シリンダブロック3の温度を高く保つことができ、シリンダブロック3の温度が制御目標値を大きく越えた場合に、すばやく冷却することができる。
As shown in FIG. 2, the
However, when the engine 1 is provided with a charger and a water-cooled intercooler is added, it is necessary to increase the cooling water capacity of the radiator. When the intercooler is additionally provided in the block cooling
The
なお、上述実施例においては、ラジエータ7をヘッド用ラジエータ14とブロック用ラジエータ15とに分割したが、水容量を小さくした2つの独立したラジエータを用いても、シリンダヘッド2とシリンダブロック3とに独立して冷却水を流すことができる。
In the above-described embodiment, the
この発明は、エンジンの暖機運転時にはシリンダブロックの温度を速やかに上昇させるとともに、高負荷運転などの非暖機運転時にはシリンダヘッドの温度を冷やしてノッキングの発生を抑制し、且つ、シリンダブロックを高温に確保して、エンジンの燃費を向上することができるものであり、冷却水による冷却装置を備えたエンジンに適用することができる。 According to the present invention, the temperature of the cylinder block is quickly raised during engine warm-up operation, the temperature of the cylinder head is cooled during non-warm-up operation such as high load operation, and the occurrence of knocking is suppressed. It is possible to ensure high temperature and improve the fuel efficiency of the engine, and it can be applied to an engine equipped with a cooling device using cooling water.
1 エンジン
2 シリンダヘッド
3 シリンダブロック
5 ヘッド側冷却水通路
6 ブロック側冷却水通路
7 ラジエータ
8 冷却水導出通路
9 冷却水導入通路
14 ヘッド用ラジエータ
15 ブロック用ラジエータ
20 ヘッド用冷却水導出通路
21 ブロック用冷却水導出通路
22 ヘッド用冷却水導入通路
23 ブロック用冷却水導入通路
24 導出側連通路
25 導入側連通路
26 ヘッド用切換弁
27 ブロック用ウォータポンプ
28 ヘッド用ウォータポンプ
29 ブロック用切換弁
30 ポンプインペラ
31 駆動用モータ
34 切り換えスイッチ
35 制御手段
36 電源
37 ヘッド側水温センサ
38 ブロック側水温センサ
1
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012024346A JP2013160183A (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Cooling structure of engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012024346A JP2013160183A (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Cooling structure of engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013160183A true JP2013160183A (en) | 2013-08-19 |
Family
ID=49172639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012024346A Pending JP2013160183A (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Cooling structure of engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013160183A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017008825A (en) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | Cooling device for internal combustion engine |
| JP2018178853A (en) * | 2017-04-13 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine cooling system |
| US10385759B2 (en) | 2017-02-14 | 2019-08-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling system for internal combustion engine |
| US10415455B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-09-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus of internal combustion engine |
| US10428720B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-10-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus of internal combustion engine |
| US10557400B2 (en) | 2017-03-28 | 2020-02-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus of internal combustion engine |
| CN113062793A (en) * | 2021-03-31 | 2021-07-02 | 贵州电子科技职业学院 | Water return pipeline structure of automobile radiator |
-
2012
- 2012-02-07 JP JP2012024346A patent/JP2013160183A/en active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017008825A (en) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | Cooling device for internal combustion engine |
| US10385759B2 (en) | 2017-02-14 | 2019-08-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling system for internal combustion engine |
| US10415455B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-09-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus of internal combustion engine |
| US10428720B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-10-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus of internal combustion engine |
| US10557400B2 (en) | 2017-03-28 | 2020-02-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus of internal combustion engine |
| JP2018178853A (en) * | 2017-04-13 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine cooling system |
| US10634039B2 (en) | 2017-04-13 | 2020-04-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling apparatus of internal combustion engine |
| CN113062793A (en) * | 2021-03-31 | 2021-07-02 | 贵州电子科技职业学院 | Water return pipeline structure of automobile radiator |
| CN113062793B (en) * | 2021-03-31 | 2022-06-03 | 贵州电子科技职业学院 | Water return pipeline structure of automobile radiator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2013160183A (en) | Cooling structure of engine | |
| CN106103931B (en) | The cooling device of internal combustion engine and the control method of cooling device | |
| KR101592428B1 (en) | Integrated flow control valve apparatus | |
| JP5787994B2 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING COOLANT COLLECTION TUBE FOR COOLING DURING COLD OR OPERATION | |
| JP5282827B2 (en) | Engine cooling system | |
| CN104583555B (en) | Cooling agent control device | |
| JP2015178824A (en) | Cooling device for internal combustion engine | |
| JP2015085699A (en) | Method for adjusting temperature of refrigerant liquid for cooling engine of hybrid vehicle | |
| KR20180068258A (en) | Engine cooling system | |
| JP3975399B2 (en) | Engine cooling system for vehicles | |
| JP2010209736A (en) | Engine warm-up control device | |
| JP5565283B2 (en) | Cooling device for internal combustion engine | |
| JP4581837B2 (en) | Cooling device for internal combustion engine | |
| KR20200049982A (en) | Cooling system for engine | |
| JP2012167613A (en) | Engine | |
| JP5821440B2 (en) | Engine cooling system | |
| JP6156304B2 (en) | Engine cooling system | |
| JP2018053720A (en) | Cooling system for internal combustion engine | |
| JP2010096138A (en) | Cooling device for engine | |
| JP6463139B2 (en) | Engine cooling control device | |
| US11319855B2 (en) | Heat accumulation and dissipation device for internal combustion engine | |
| JP2014070501A (en) | Oil cooling structure | |
| US20160108795A1 (en) | Method and system for controlling variable water pump based on flow rate control modes | |
| JP2013124546A (en) | Cooling device of vehicle | |
| JP2008248741A (en) | Internal combustion engine warm-up device |