[go: up one dir, main page]

JP2013160183A - Cooling structure of engine - Google Patents

Cooling structure of engine Download PDF

Info

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
Application number
JP2012024346A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nozomu Terunuma
臨 照沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
Priority to JP2012024346A priority Critical patent/JP2013160183A/en
Publication of JP2013160183A publication Critical patent/JP2013160183A/en
Pending legal-status Critical Current

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1
An 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 engine 101 includes a head side cooling water passage 105 formed in the cylinder head 102, a block side cooling water passage 106 formed in the cylinder block 103, and a radiator 107 that radiates the cooling water.
The cooling water that has flowed out of the head side cooling water passage 105 and the block side cooling water passage 106 passes through the head side thermostat 108 and the block side thermostat 109 and joins, and is guided to the radiator 107 by the cooling water outlet passage 110. The cooling water radiated by the radiator 107 is branched and guided to the head side cooling water passage 105 and the block side cooling water passage 106 by the cooling water introduction passage 111. The cooling water introduction passage 111 is provided with a water pump 112 that pumps the cooling water.
In the cooling structure of the engine 101, the cooling water radiated by the radiator 107 is guided to the engine 101 side by the cooling water introduction passage 111 to be branched, and the head side cooling water passage 105 of the cylinder head 102 and the block side cooling of the cylinder block 103 are separated. It flows independently in the water passage 106. The flow rate of the cooling water flowing through the head side cooling water passage 105 and the block side cooling water passage 106 is controlled by the head side thermostat 108 and the block side thermostat 109 on each outlet side, and passes through the head side thermostat 108 and the block side thermostat 109. It merges later and is guided to the radiator 107 by the cooling water outlet passage 110.

特開2001−236831号JP 2001-236831 A

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.

図1はエンジンの冷却構造の構成図である。(実施例)FIG. 1 is a configuration diagram of an engine cooling structure. (Example) 図2はラジエータの斜視図である。(実施例)FIG. 2 is a perspective view of the radiator. (Example) 図3はブロック用ウォータポンプを回転制御する制御手段の回路構成図である。(実施例)FIG. 3 is a circuit configuration diagram of control means for controlling the rotation of the block water pump. (Example) 図4はエンジンの非暖機運転時の冷却水の流を示す図である。(実施例)FIG. 4 is a diagram showing the flow of cooling water during non-warm-up operation of the engine. (Example) 図5はエンジンの暖機運転時の冷却水の流れを示す図である。(実施例)FIG. 5 is a diagram showing the flow of cooling water during engine warm-up operation. (Example) 図6はエンジンの冷却構造の構成図である。(従来例)FIG. 6 is a configuration diagram of an engine cooling structure. (Conventional example)

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 cylinder head 2, a cylinder block 3, and an oil pan 4. The cylinder head 2 is located at the upper part of the engine 1 and forms the upper part of the combustion chamber. The cylinder block 3 forms a lower part of the combustion chamber, and includes a piston in the cylinder.
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 cooling water passage 5 formed in the cylinder head 2, a block-side cooling water passage 6 formed in the cylinder block 3, a radiator 7 that radiates cooling water, and a head-side cooling water passage. 5 and the cooling water outlet passage 8 for guiding the cooling water flowing out from the block side cooling water passage 6 to the radiator 7, and the cooling for guiding the cooling water radiated by the radiator 7 to the head side cooling water passage 5 and the block side cooling water passage 6. And a water introduction passage 9. The cooling structure of the engine 1 is a two-system cooling structure in which cooling water flows independently through the head-side cooling water passage 5 and the block-side cooling water passage 6.

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 cooling water passage 5 includes a head-side outlet 10 through which the cooling water flows out to the outside at the other end side in the cylinder row direction, and the head side through which the cooling water flows into one end side in the cylinder row direction of the cylinder head 2. An inflow port 11 is provided. The block-side cooling water passage 6 includes a block-side outflow port 12 through which cooling water flows out to the outside at the other end side in the cylinder row direction, and a block side through which cooling water flows into one end side in the cylinder row direction of the cylinder block 3. An inflow port 13 is provided.
The radiator 7 includes a cooling fan, and as shown in FIG. 2, the radiator for head 14 that radiates the cooling water flowing out from the head side cooling water passage 5 and the cooling water that flows out from the block side cooling water passage 6 are radiated. The block radiator 15 is configured to be divided. The head radiator 14 includes a head introduction portion 16 that introduces a raised cooling water, and a head lead-out portion 17 that derives the radiated cooling water. The block radiator 15 includes a block introduction unit 18 that introduces the raised cooling water, and a block derivation unit 19 that derives the radiated cooling water.
Since the radiator 7 is divided into the head radiator 14 and the block radiator 15, it can treat different cooling waters at the same time without impairing the mountability to the vehicle as much as possible. In the dual cooling structure, the division ratio is set so that the capacity of the head radiator 14 is larger than the capacity of the block radiator 15 in order to keep the temperature of the cylinder head 2 low and keep the temperature of the cylinder block 3 high. .
The ratio between the capacity of the head radiator 14 and the capacity of the block radiator 15 is determined in consideration of the heat generation ratio of the engine 1. The rate of heat generation of the engine 1 is approximately 7: 3 between the cylinder head 2 and the cylinder block 3. However, in consideration of the necessity of quick cooling when the temperature of the cylinder block 3 greatly exceeds the control target value, the ratio division ratio between the capacity of the head radiator 14 and the capacity of the block radiator 15 is set to 6 here. : Set to 4-7: 3.

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 water outlet passage 20 for guiding the cooling water flowing out from the head side cooling water passage 5 to the head radiator 14, and a cooling water flowing out from the block side cooling water passage 6 in the block radiator. 15 and a block cooling water outlet passage 21 that leads to 15. The head cooling water outlet passage 20 has an upstream side connected to the head side outlet 10 of the head side cooling water passage 5 and a downstream side connected to the head introduction portion 16 of the head radiator 14. The block cooling water lead-out passage 21 has an upstream side connected to the block side outlet 12 of the block side cooling water passage 6 and a downstream side connected to the block introduction portion 18 of the block radiator 15.
The cooling water introduction passage 9 includes a head cooling water introduction passage 22 that guides the cooling water radiated by the head radiator 14 to the head side cooling water passage 5, and a block side cooling of the cooling water radiated by the block radiator 15. The block cooling water introduction passage 23 is led to the water passage 6. The head cooling water introduction passage 22 has an upstream side connected to the head outlet 17 of the head radiator 14 and a downstream side connected to the head side inlet 11 of the head side cooling water passage 5. The block cooling water introduction passage 23 has an upstream side connected to the block lead-out portion 19 of the block radiator 15 and a downstream side connected to the block side inlet 13 of the block side cooling water passage 6.
The head cooling water outlet passage 20 and the block cooling water outlet passage 21 are connected by an outlet side communication passage 24. The outlet side communication passage 24 has an upstream end connected to the head side outlet 10 of the head cooling water outlet passage 20 and an upstream end connected to the block side outlet 12 of the block cooling water outlet passage 21. Connected. The head cooling water introduction passage 22 and the block cooling water introduction passage 23 are connected by an introduction side communication passage 25. The introduction side communication passage 25 includes a vicinity of the downstream end connected to the head side inlet 11 of the head cooling water introduction passage 22 and a vicinity of the downstream end connected to the block side inlet 13 of the block cooling water introduction passage 23. Connected.

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 head switching valve 26 is disposed at a connection portion between the head cooling water outlet passage 20 and the outlet side communication passage 24. A block water pump 27 is disposed at a connecting portion between the block cooling water outlet passage 21 and the outlet side communication passage 24. Further, a head water pump 28 is disposed at a connection portion between the head cooling water introduction passage 22 and the introduction side communication passage 25. A block switching valve 29 is disposed at a connection portion between the block cooling water introduction passage 23 and the introduction side communication passage 25.
The head switching valve 26 closes the lead-out side communication passage 24 and closes the head-side communication passage 24 during non-warm-up operation of the engine 1 such as high-load operation in which the temperature of the coolant in the head coolant discharge passage 20 is higher than a set temperature. Switching operation is performed to open the cooling water outlet passage 20 (see FIG. 4), and the cooling water in the head side cooling water passage 5 is caused to flow into the head cooling water outlet passage 20. On the other hand, the head switching valve 26 opens the outlet side communication path 24 and warms up the head switching valve 26 during the warm-up operation of the engine 1 where the temperature of the cooling water in the head cooling water outlet path 20 is lower than the set temperature. The switching operation is performed so as to close the downstream head cooling water outlet passage 20 (see FIG. 5), and the cooling water flowing out from the head side cooling water passage 5 flows to the block side cooling water passage 6 side.
The block switching valve 29 closes the introduction side communication passage 25 and closes the block cooling water introduction passage 23 when the temperature of the cooling water in the block cooling water introduction passage 23 is equal to or higher than the set temperature when the engine 1 is not warmed up. Is switched to open (see FIG. 4), and the cooling water in the block cooling water introduction passage 23 is caused to flow to the block side cooling water passage 6. On the other hand, the block switching valve 29 opens the introduction-side communication passage 25 during the warm-up operation of the engine 1 at which the temperature of the cooling water in the block cooling water introduction passage 23 is lower than the set temperature, and is more than the block switching valve 29. The switching operation is performed so that the upstream block cooling water introduction passage 23 is closed (see FIG. 5), and the cooling water flowing out from the block side cooling water passage 6 flows to the head side cooling water passage 5 side.
As a result, the head switching valve 26 and the block switching valve 29 close the outlet side communication passage 24 and the introduction side communication passage 25 during the non-warm-up operation of the engine 1, respectively, so that the head side cooling water passage 5 and the block side While the switching operation is performed so that the cooling water flows independently into the cooling water passage 6, the outlet side communication passage 24 and the introduction side communication passage 26 are opened during the warm-up operation of the engine 1, and the head side cooling water passage 5 and The switching operation is performed so that the cooling water is circulated between the block side cooling water passages 6.

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 block water pump 27 includes a pump impeller 30 that pumps cooling water, and includes a drive motor 31 that drives the pump impeller 30. The drive motor 31 is a direct current motor that can rotate the pump impeller 30 in the forward direction and the reverse direction by switching the rotation direction in the direction of the supplied current. A control means 35 is connected to the + electrode 32 and the − electrode 33 of the drive motor 31 via a changeover switch 34 that can switch between positive and negative current. The control means 35 includes a power source 36 for supplying current to the driving motor, a head side water temperature sensor 37 provided at the head side outlet 10 of the cylinder head 2, and a block provided at the block side outlet 12 of the cylinder block 3. A side water temperature sensor 38 is connected.
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 water temperature sensor 37 and the block-side water temperature sensor 38 is equal to or higher than the set temperature, and the block water pump 27 The changeover switch 34 is switched so as to rotate in the forward direction. The block water pump 27 pumps the coolant toward the downstream side of the block coolant outlet passage 21 by forward rotation.
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 water temperature sensor 37 and the block-side water temperature sensor 38 is lower than the set temperature. By switching the changeover switch 34 so as to rotate the water pump 27 in the reverse direction, the current direction is reversed from that in the non-warm-up operation. The block water pump 27 pumps the coolant toward the upstream side of the block coolant outlet passage 21 by reverse rotation.
As a result, the block water pump 27 is rotated in the opposite direction to the non-warm-up operation during the warm-up operation of the engine 1, thereby releasing the cooling water flowing out from the head-side cooling water passage 5. The passage 24 is caused to flow to the block-side cooling water passage 6 through the block cooling water outlet passage 21.
The head water pump 28 is a water pump driven by a belt driven by a crank pulley of the engine 1 or an electric motor, as in the existing water pump. The head water pump 28 can rotate only in the forward direction, and pumps the coolant toward the downstream side of the head coolant introduction passage 22 by the forward rotation.
In this embodiment, the head switching valve 26 and the block water pump 27 are built in the lead-out side case 39, and the head water pump 28 and the block switching valve 29 are built in the lead-in side case 40.

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 water passage 5, the block side cooling water passage 6, the head radiator 14, the block radiator 15, the head cooling water outlet passage 20, and the block cooling water outlet. A passage 21, a head cooling water introduction passage 22, a block cooling water introduction passage 23, a discharge side communication passage 24, an introduction side communication passage 25, a head switching valve 26, a block water pump 27, A head water pump 28 and a block switching valve 29 are provided, which makes it possible to completely separate the temperature control between the cylinder head 2 and the cylinder block 3, and to improve the cooling performance of the cylinder head 2 during non-warm-up operation. Maintaining and raising the temperature rise of cooling water during warm-up operation.
When the engine 1 is not warmed up, as shown in FIG. 4, the head switching valve 26 and the block switching valve 29 are switched from the broken line to the position indicated by the solid line, and the derivation side communication path 24 and the introduction side communication path 25 are switched. Are closed, and the head cooling water outlet passage 20 and the block cooling water introduction passage 23 are opened. The head water pump 28 and the block water pump 27 are rotated in the forward direction when the engine 1 is not warmed up. The cooling water is circulated independently to the head side cooling water passage 5 of the cylinder head 2 and the block side cooling water passage 6 of the cylinder block 3 by separate head water pumps 28 and block water pumps 27, respectively. It is controlled to reach the target temperature.
Thereby, since the cooling water of the cylinder head 2 and the cylinder block 3 is not mixed, at the time of non-warm-up operation such as high load operation, the cooling water temperature of the cylinder head 2 is made lower than that of the existing cooling structure, and the cylinder block 3 The cooling water temperature can be increased.
If the cooling water temperature of the block side cooling water passage 6 is kept high during non-warm-up operation, the temperature between the cylinders of the cylinder block 3 that has no cooling water passage or is not sufficiently secured becomes the highest, and sufficient strength is maintained. The temperature may disappear. In the vicinity of the deck surface of the cylinder block 3, there is a space of a combustion chamber in which combustion is performed. Therefore, a high temperature on the deck surface of the cylinder block 3 causes knocking.
Since the cooling enhancement by lowering the cooling water temperature of the cylinder head 2 is effective for cooling the deck surface of the cylinder block 3, the above problem can be solved. Since the heat between the cylinders at the high temperature of the cylinder block 3 moves to the cooling water of the cylinder head 2 through the head gasket, the temperature of the cooling water flowing through the head side cooling water passage 5 of the cylinder head 2 is kept low. The temperature of the deck surface of the block 3 can be lowered.
Conventionally, in the present invention, even in a high load region where the temperature of the cooling water flowing through the block-side cooling water passage 6 had to be lowered in order to maintain a safe temperature between the cylinders of the cylinder block 3, the cylinder head 2 Since the temperature difference between the cylinder block 3 and the cylinder block 3 can be increased by cooling them independently, strength anxiety and knock deterioration due to temperature rise can be prevented while keeping the temperature of the cylinder block 3 high.

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 head switching valve 26 and the block switching valve 29 are switched from the broken line to the position indicated by the solid line. 25 is opened, and the downstream side of the head cooling water outlet passage 20 and the downstream side of the block cooling water introduction passage 23 are closed. Yes. The head water pump 28 is rotated in the forward direction during the warm-up operation of the engine 1 as in the non-warm-up operation. On the other hand, the block water pump 27 is rotated in the opposite direction to the non-warm-up operation during the warm-up operation of the engine 1. The cooling water is circulated between the head side cooling water passage 5 and the block side cooling water passage 6 through the open outlet side communication passage 24 and the introduction side communication passage 25.
As described above, the cooling structure of the engine 1 is configured such that when the engine 1 is warmed up, the block water pump 27 is rotated in the opposite direction to that during the non-warmup operation so that the cooling water flowing out from the cylinder head 2 is discharged to the cylinder block. It is possible to circulate positively toward 3 and circulate. As a result, the amount of heat of the cylinder head 2 can be transferred to the cylinder block 3 as much as possible, the temperature of the oil in the cylinder block 3 can be quickly raised, and the cooling water can be prevented from radiating heat to the outside of the engine. . Further, since the amount of cooling water to be warmed is equivalent to the case where the existing cooling water flow is stopped, the present invention capable of improving the heat transfer by the flow is effective in shortening the warm-up time and improving the fuel consumption.
The reason why the block water pump 27 is rotated in the reverse direction is to improve the flow rate and flow rate of the cooling water. In order for the cooling water to receive more heat from the wall surface forming the combustion chamber, it is important to improve the flow rate of the cooling water and improve heat transfer. However, the cooling water passage inside the engine has a complicated structure, and the pressure loss is large. Therefore, the flow rate and flow rate of cooling water in the engine as a whole are reduced by preventing the water pump from pushing out the water. End up.
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 block water pump 27 to assist the ability of circulating the cooling water by the head water pump 28. The flow rate / flow velocity per unit time of the cooling water circulating inside the engine can be improved, the temperature of the cooling water can be increased uniformly and quickly, and the fuel consumption of the engine 1 during warm-up can be improved.

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 water passage 5 and the block side cooling water passage 6 when the engine 1 is not warmed up. It is possible to make a difference in the temperature of the cooling water that flows in, and to maintain the cooling of the cylinder head 2 and suppress knocking when the engine 1 is under a high load.
Further, the cooling structure of the engine 1 can prevent the wall surface temperature of the cylinder block 3 from decreasing, and can suppress the temperature decrease of the oil in the cylinder block 3 to prevent an increase in friction. Thereby, HC which is an unburned component can be reduced and the fuel consumption of the engine 1 can be improved.
In general, the amount of heat generated by the cylinder head 2 is larger than that of the cylinder block 3. Therefore, in the cooling structure of the engine 1, the cooling water is circulated between the head side cooling water passage 5 and the block side cooling water passage 6 during the warm-up operation of the engine 1. Thus, the cooling water can be circulated, the amount of heat of the cylinder head 2 can be transferred to the cylinder block 3, and the temperature of the cylinder block 3 can be raised. Thereby, the wall surface temperature of the cylinder block 3 can be raised, and the fuel consumption of the engine 1 can be improved.

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 radiator 7 is configured by dividing a normal radiator into a head radiator 14 and a block radiator 15. The increase in the cooling water charge is only for the cooling water passages of the block cooling water outlet passage 21 and the block cooling water introduction passage 23 connecting the block side cooling water passage 6 of the cylinder block 3 and the block radiator 15. Yes, a big increase. For this reason, since the amount of the radiator is not required to be changed, the radiator 7 having the same size as that of the existing radiator can be used, and the mountability in the engine room is not deteriorated. Since most of the cooling water receives heat from the cylinder head 2, the division ratio of the head radiator 14 to the block radiator 15 is increased so that the cooling temperature can be kept lower.
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 water introduction passage 23, the cylinder block 3 is easily maintained at a high temperature by the cooling water warmed by the intercooler. In the high load operation region where the amount of heat received from the block wall surface of the cylinder block 3 or the intercooler is large, considering that the cooling function is insufficient only with the cooling fan provided in the radiator 7, the cooling water capacity of the radiator 7 is reduced. The cooling function may be increased to ensure a sufficient cooling function.
The radiator 7 is divided into a head radiator 14 and a block radiator 15, and the division ratio is set so that the capacity of the head radiator 14 is larger than the capacity of the block radiator 15. The temperature of the cylinder head 2 can be lowered, the temperature of the cylinder block 3 can be kept high, and when the temperature of the cylinder block 3 greatly exceeds the control target value, it can be quickly cooled.

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 radiator 7 is divided into the head radiator 14 and the block radiator 15. However, even if two independent radiators having a reduced water capacity are used, the cylinder head 2 and the cylinder block 3 are separated. Cooling water can flow independently.

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 Engine 2 Cylinder Head 3 Cylinder Block 5 Head Side Cooling Water Passage 6 Block Side Cooling Water Passage 7 Radiator 8 Cooling Water Leading Passage 9 Cooling Water Introducing Passage 14 Head Radiator 15 Block Radiator 20 Head Cooling Water Leading Passage 21 For Block Cooling water outlet passage 22 Head cooling water introduction passage 23 Block cooling water introduction passage 24 Outlet side communication passage 25 Introduction side communication passage 26 Head switching valve 27 Block water pump 28 Head water pump 29 Block switching valve 30 Pump Impeller 31 Drive motor 34 Changeover switch 35 Control means 36 Power supply 37 Head side water temperature sensor 38 Block side water temperature sensor

Claims (3)

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エンジンの冷却構造。   A head side cooling water passage formed in the cylinder head of the engine, a block side cooling water passage formed in the cylinder block of the engine, a radiator for radiating the cooling water of the engine, the head side cooling water passage and the block side A cooling water outlet passage for guiding cooling water flowing out from the cooling water passage to the radiator; and a cooling water introduction passage for guiding cooling water radiated by the radiator to the head side cooling water passage and the block side cooling water passage. In the engine cooling structure in which cooling water flows independently to the head side cooling water passage and the block side cooling water passage, the radiator includes a head radiator that radiates the cooling water flowing out from the head side cooling water passage; A block radiator for radiating the cooling water flowing out from the block side cooling water passage, and the cooling The lead-out passage is a head cooling water lead-out passage that leads the cooling water flowing out from the head-side cooling water passage to the head radiator and a block cooling passage that guides the cooling water that flows out from the block cooling water passage to the block radiator. The cooling water introduction passage is constituted by a water outlet passage, and the cooling water introduction passage is a cooling water introduction passage for guiding the cooling water radiated by the head radiator to the head side cooling water passage and the cooling heat radiated by the block radiator. A cooling water introduction passage for the block that guides water to the cooling water passage for the block side, and an upstream end vicinity of the cylinder head side of the cooling water outlet passage for the head and the cylinder block side of the cooling water outlet passage for the block And the vicinity of the downstream end of the head cooling water introduction passage on the cylinder head side and the block. A cooling water introduction passage is connected to the downstream end of the cylinder block in the vicinity of the downstream end of the cylinder block by an introduction side communication passage, and a head switching valve is disposed at a connection portion between the head cooling water lead-out passage and the lead-out side communication passage. A block water pump is disposed at a connection portion between the block cooling water outlet passage and the outlet side communication passage, and a head water pump is disposed at a connection portion between the head cooling water introduction passage and the introduction side communication passage. 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 warmed up by the engine. Occasionally, the outlet side communication path and the introduction side communication path are closed, and switching is performed so that cooling water flows independently through the head side cooling water path and the block side cooling water path. On the other hand, during the warm-up operation of the engine, the outlet side communication passage and the introduction side communication passage are opened to circulate the cooling water between the head side cooling water passage and the block side cooling water passage. Engine cooling structure characterized by switching operation to 前記ブロック用ウォータポンプは、前記エンジンの暖機運転時には非暖機運転時と逆方向に回転させて、前記ヘッド側冷却水通路から流出した冷却水を開放している前記導出側連通路により前記ブロック用冷却水導出通路を介して前記ブロック側冷却水通路に流すことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの冷却構造。   The block water pump is rotated in a direction opposite to that during non-warm-up operation during the warm-up operation of the engine, and the discharge-side communication passage opens the cooling water flowing out from the head-side cooling water passage. 2. The engine cooling structure according to claim 1, wherein the cooling water is caused to flow to the block-side cooling water passage through a block cooling water outlet passage. 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に分割して構成し、前記ヘッド用ラジエータの容量が前記ブロック用ラジエータの容量よりも大きくなるように分割割合を設定したことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの冷却構造。   The radiator is divided into a head radiator that radiates cooling water flowing out from the head-side cooling water passage and a block radiator that radiates cooling water flowing out from the block-side cooling water passage. 2. The engine cooling structure according to claim 1, wherein the division ratio is set so that the capacity of the radiator is larger than the capacity of the block radiator.
JP2012024346A 2012-02-07 2012-02-07 Cooling structure of engine Pending JP2013160183A (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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