CN101798950A

CN101798950A - 内燃机的冷却装置

Info

Publication number: CN101798950A
Application number: CN200910261681A
Authority: CN
Inventors: 宇津野和典
Original assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: JP5227205B2; US20100186684A1; JP2010174709A; CN101798950B; US8220421B2; EP2213857A1; EP2213857B1

Abstract

本发明提供一种内燃机的冷却装置。该冷却装置能够降低制造成本。冷却装置(1)包括加热器(4)、排水口外罩(8)和第2温控阀(89)。加热器(4)有效利用在内燃机(10)中产生的热。排水口外罩(8)包括第1流体室(C1)和第2流体室(C2)。第2流体室(C2)与第1流体室(C1)相邻地配置。第2温控阀(89)配置在第1流体室(C1)以及第2流体室(C2)内，形成用于连接第1流体室(C1)和第2流体室(C2)的旁路(BP)。第2温控阀(89)在冷却介质的温度达到规定温度以上的情况下自动切断旁路(BP)。

Description

内燃机的冷却装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的冷却装置。

背景技术

自以往公知有用于冷却内燃机的冷却装置。例如，冷却装置包括加热器、散热器、风扇和冷却介质循环装置。加热器是利用在内燃机中产生的热的换热器。散热器是将在内燃机中产生的热排出到系统外的换热器，利用风扇进行气冷。

冷却介质循环装置是用于使冷却介质(例如、冷却水)循环的装置，连接内燃机、加热器以及散热器。具体而言，冷却介质循环装置包括加热器流路、散热器流路、旁路、水泵、温控阀(thermostatic valve)、旁通阀和加热器阀。

加热器流路是供在加热器中流动的冷却水通过的流路。散热器流路是供在散热器中流动的冷却水通过的流路。旁路是供冷却水不经由加热器以及散热器而返回到内燃机的流路。

水泵是被由内燃机产生的动力驱动的机械式泵，用于对冷却水加压并将冷却水输送给内燃机的水冷套。水泵的吸入口与加热器流路以及散热器流路相连接。

温控阀是根据温度自动切换开闭状态的阀，设在加热器流路以及散热器流路的连接部上。加热器阀设在加热器流路上，配置在温控阀与加热器之间。旁通阀设在旁路上。

在冷却水的温度较低的情况下，温控阀以及加热器阀是关闭状态，旁通阀是打开状态。在该状态下，冷却水经由旁路返回到内燃机，所以在内燃机中产生的热不能借助冷却水传递到加热器。因此内燃机以及冷却水的温度变得容易上升，能够缩短内燃机的暖机时间(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本实开昭59-139516号公报

但是，在专利文献1所述的冷却装置中，由于需要设置温控阀，旁通阀以及加热器阀，所以用于连接各部分的零件的数量增多，制造成本增大。

发明内容

本发明的课题在于，提供一种能够降低制造成本的内燃机的冷却装置。

本发明的冷却装置是用于冷却内燃机的装置，包括加热器、第1部分、第2部分和旁通阀。加热器有效利用内燃机中产生的热。第1部分形成供自内燃机流向加热器的冷却介质通过的第1流体室。第2部分形成与第1流体室相邻地配置的第2流体室。第2流体室是供自加热器流向内燃机的冷却介质通过的空间。旁通阀是配置在第1流体室以及第2流体室内的阀，形成用于连接第1流体室和第2流体室的旁路。在冷却介质的温度达到规定温度以上的情况下，旁通阀自动切断旁路。

在该冷却装置中，由于旁通阀配置在第1流体室以及第2流体室内，所以无需在旁通阀前后设置配管等零件，从而能够减少零件件数。即、能够降低制造成本。

这样，采用本发明，能够提供一种可以降低制造成本的内燃机的冷却装置。

附图说明

图1是内燃机的概略立体图。

图2是冷却装置的概略结构图。

图3是排水口外罩的立体图。

图4是排水口外罩的俯视图。

图5是冷却装置的概略结构图(其他实施方式)。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式。

冷却装置的结构

利用图1～图4说明用于冷却内燃机10的冷却装置1的结构。图1是内燃机10的概略立体图。图1中只表示出了内燃机10的气缸盖11以及缸体12。图2是冷却装置1的概略结构图。图1中将左侧设为吸气侧，将右侧设为排气侧。

如图1所示，内燃机10主要包括缸体12和气缸盖11。在缸体12上设有多个气缸(未图示)。在多个气缸中由于燃烧产生热，所以设有冷却装置1。

如图2所示，冷却装置1包括加热器4、散热器5、风扇9和冷却水循环装置2。加热器4是用于有效利用在内燃机10中产生的热的换热器。散热器5是用于将在内燃机10中产生的热排出到系统外的换热器，通过由内燃机10驱动的风扇9进行气冷。

如图2所示，在缸体12以及气缸盖11中设有供冷却水(冷却介质的一例)流动的水冷套16。水冷套16是配置在气缸(未图示)周边的空间，利用水冷套16形成供冷却水流动的冷却流路P。为了使冷却水循环，冷却水循环装置2与内燃机10、加热器4以及散热器5相连接。

冷却水循环装置的结构

在此，利用图1～图4详细说明冷却水循环装置2。图3是从外侧观察到的排水口外罩8的立体图。图4是从内侧观察到的排水口外罩8的俯视图。

冷却水循环装置2是用于使冷却水循环的装置，如图2所示，该冷却水循环装置2包括水泵13、第1温控阀14、排水口外罩8和第2温控阀89(旁通阀的一例)。

(1)水泵

水泵13是被在内燃机10中产生的动力驱动的泵，与水冷套16的入口相连接。水泵13将冷却水加压输送到由水冷套16形成的冷却流路P中。

(2)第1温控阀

第1温控阀14是根据冷却水的温度自动开闭的阀，如图2所示，包括第1流路P11和第2流路P12。在本实施方式中，第1温控阀14在规定温度(例如、80℃)自动切换开闭状态。第1流路P11形成从第2流体室C2(见后述)到水泵13的流路的一部分，始终是打开状态。第2流路P12形成从散热器5到水泵13的流路的一部分，根据冷却水的温度自动切换开闭状态。在冷却水的温度达到80℃以上的情况下，第1温控阀14为打开状态，因此从第2流路P12向第1流路P11的流路开通。另一方面，在冷却水的温度小于80℃的情况下，第1温控阀14为关闭状态，因此从第2流路P12向第1流路P11的流路被关闭。

例如，在第1温控阀14处于关闭状态的情况下，散热器5的排出侧的流路处于关闭状态，因此冷却水不能自散热器5排出。也就是说，该情况下冷却水不能流入散热器5。在第1温控阀14处于打开状态的情况下，自散热器5排出的冷却水经由第1温控阀14流入水泵13中。

这样，针对是否让冷却水在散热器5中流动，能够利用第1温控阀14根据冷却水的温度自动切换。

(3)排水口外罩

如图2所示，排水口外罩8是用于将自冷却流路P流出的冷却水分配到加热器4侧、散热器5侧、不经由加热器4以及散热器5地分配到水泵13侧的零件。排水口外罩8如图1所示固定在气缸盖11的侧方。排水口外罩8以覆盖作为水冷套16的出口的冷却流路P的出口的方式配置。

如图3以及图4所示，排水口外罩8包括凸缘80、流体室形成部87、第1连接件83、第2连接件84、第3连接件85和第4连接件86。

凸缘80是固定在内燃机10上的部分。流体室形成部87是自凸缘80突出而成的部分，流体室形成部87包括主体部87a、和与主体部87a一体形成的分隔壁87b。

如图4所示，主体部87a是用于形成第1流体室C1以及第2流体室C2的基本空间的部分。如图4所示，分隔壁87b是配置在主体部87a的内部的板状的部分，用于分隔第1流体室C1和第2流体室C2。也就是说，利用主体部87a、分隔壁87b以及内燃机10形成第1流体室C1以及第2流体室C2。

在将形成第1流体室C1的部分设为第1部分81、将形成第2流体室C2的部分设为第2部分82时，可以说第1部分81以及第2部分82共有分隔壁87b。

第1流体室C1是供自内燃机10流向加热器4的冷却水通过的空间，与水冷套16的出口16a相连通。第1流体室C1借助第1连接件83与散热器5的冷却水入口相连通，第1流体室C1借助第2连接件84与加热器4的冷却水入口相连接。从而，流入第1流体室C1的冷却水会流入加热器4以及散热器5。

如图4所示，水冷套16的出口16a配置在第1流体室C1的大致中央附近。在排水口外罩8上设有用于检测冷却水温度的水温传感器88。如图4所示，水温传感器88的前端配置在水冷套16的出口16a周边。

另外，第1部分81与第2连接件84的连接部分配置在第1流体室C1的排气侧(图4中左侧)的端部周边。第1部分81与第1连接件83的连接部分配置在第1流体室C1的吸气侧(图4中右侧)的端部周边，并配置在第2温控阀89的入口周边。如图4所示，出口16a配置在第1连接件83以及第2连接件84之间。

第2流体室C2是供自加热器4流向内燃机10的冷却水通过的空间，与第1流体室C1相邻地配置。在本实施方式中，第2流体室C2配置在第1流体室C1的下侧。第2流体室C2借助第3连接件85与加热器4的冷却水出口相连接，并与形成在气缸盖11上的吸引通路17的入口17a相连通。从而，自加热器4流出的冷却水流入第2流体室C2，流入第2流体室C2的冷却水流过吸引通路17而流入水泵13中。

另外，第2部分82与第3连接件85的连接部分配置在第2流体室C2的吸气侧端部周边。

另外，第2流体室C2借助第4连接件86与变速箱(未图示)等装置相连接。自水泵13输送出的冷却水的一部分作为冷却水被输送到变速箱等，经由第4连接件86返回到第2流体室C2。

另外，如图4所示，在排水口外罩8上形成有第3流体室C3。第3流体室C3是用于将混在冷却水的气泡收集起来的空间，与第1流体室C1相连通。流入第3流体室C3的冷却水经由第5连接件90在内燃机10的节流室(throttle chamber)(未图示)的外部流动，经由第6连接件91返回第2流体室C2。从而，能够利用冷却水预热节气门油气混合室，防止由冷冻产生的节气门的操作不良。

(4)第2温控阀

如图2所示，第2温控阀89是根据冷却水的温度自动开闭的阀，第2温控阀89配置在第1流体室C1以及第2流体室C2内。在本实施方式中，第2温控阀89在规定温度(第1设定温度的一例，例如、80℃)自动切换开闭状态。第2温控阀89形成用于连接第1流体室C1和第2流体室C2的旁路BP。在冷却水的温度达到80℃以上的情况下，第2温控阀89处于关闭状态，自动切断旁路BP。

第2温控阀89安装在分隔壁87b上。第2温控阀89配置在第1部分81与第1连接件83的连接部分的周边。换言之，第2温控阀89配置在第1流体室C1中距离第2连接件84最远的位置。

另外，决定第2温控阀89的规格的方式是，使冷却水自第1流体室C1经由第2温控阀89流到第2流体室C2中时的流动阻力(压力损失)小于冷却水自第1流体室C1经由加热器4流到第2流体室C2中时的流动阻力(压力损失)。因此，若第2温控阀89处于打开状态，则与流入加热器4相比，冷却水更容易流入第2流体室C2。

在冷却水的温度小于80℃的情况下，第2温控阀89处于打开状态，所以第1流体室C1与第2流体室C2连通。结果，自内燃机10流入第1流体室C1的冷却水的一部分经过第2温控阀89流入第2流体室C2。也就是说，在冷却水的温度较低的状态下，冷却水很难流过加热器4，大部分冷却水自第1流体室C1流向第2流体室C2。

另一方面，在冷却水的温度达到80℃以上的情况下，第2温控阀89的状态从打开切换到关闭，所以冷却水不会自第1流体室C1流向第2流体室C2，流入第1流体室C1的冷却水流到加热器4或散热器5中。

这样，由于排水口外罩8具有第2温控阀89，所以在冷却水的温度较低的情况下，能够减少流到加热器4中的冷却水的量而缩短内燃机10的暖机时间。

冷却装置的动作

利用图2说明冷却装置1的工作。

在内燃机10启动时，利用水泵13使冷却水开始循环。如图2所示，在自水泵13排出冷却水时，冷却水经过缸体12以及气缸盖11的水冷套16流入排水口外罩8的第1流体室C1。在内燃机10刚启动时，内燃机10以及冷却水的温度较低(例如，常温)，因此第1温控阀14为关闭状态，第2温控阀89为打开状态。

在第1温控阀14处于关闭状态时，第1温控阀14的第2流路P12被切断，因此散热器5的管路中的冷却水停止流动。在该情况下，冷却水不会自第1流体室C1流向散热器5。

另一方面，在第2温控阀89处于打开状态时，流入第1流体室C1的冷却水的一部分经过第2温控阀89流入第2流体室C2，残留的冷却水流入加热器4。流入加热器4的冷却水自加热器4流到第2流体室C2中。

由于决定第2温控阀89的规格的方式是，使冷却水流过第2温控阀89时的流动阻力小于冷却水自第1流体室C1经由加热器4流到第2流体室C2时的流动阻力，因此与冷却水经由加热器4流入第2流体室C2相比，冷却水更容易经由第2温控阀89流到第1流体室C1中。

流入第2流体室C2的冷却水经过第1温控阀14返回水泵13，被水泵13再次送向水冷套16。

这样，在冷却水的温度较低的情况下，大部分冷却水依次流过第1流体室C1、第2温控阀89、第2流体室C2以及第1温控阀14而返回水泵13。从而，能够将在内燃机10中产生的大部分热用于提高内燃机10以及冷却水的温度，能够缩短内燃机10的暖机时间。

在冷却水的温度达到规定温度(80℃)时，第1温控阀14的状态自动从关闭切换成打开，第2温控阀89的状态自动从打开切换成关闭。因此，流入第1流体室C1的冷却水不会直接流入第2流体室C2，而是经过加热器4流入第2流体室C2、或经过散热器5流入第1温控阀14。所以，利用冷却水运输的热被加热器4利用、或者被散热器5排出系统外，从而防止冷却水的温度上升到所需要的程度以上。

冷却装置的特征

上述说明的冷却装置1的特征如下所述。

(1)

在冷却装置1中，第2温控阀89配置在第1流体室C1以及第2流体室C2内，因此无需在第2温控阀89的前后设置配管等零件，从而能够减少零件的件数。即、能够降低制造成本。

(2)

在该冷却装置1中，使冷却水自第1流体室C1经由第2温控阀89流到第2流体室C2中时的流动阻力(压力损失)小于冷却水自第1流体室C1经由加热器4流到第2流体室C2中时的流动阻力(压力损失)，因此，在第2温控阀89处于打开状态的情况下，与冷却水流入加热器4相比，冷却水更容易流到第2温控阀89中。所以，在冷却水的温度较低的状态下，未流过加热器4而经过第2温控阀89返回到内燃机10中的冷却水的量增多，从而能够进一步缩短暖机时间。

(3)

在该冷却装置1中，第2温控阀89设在分隔壁81a上，因此能够利用简单的结构实现旁路BP。

(4)

在该冷却装置1中，第2温控阀89是根据冷却水的温度自动开闭的带恒温箱的阀，因此无需区别于阀地另行设置传感器，从而能够简化结构。

其他实施方式

本发明的具体结构并不限于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种改变以及修改。

另外，在下述说明中，对于具有与上述实施方式在实质上相同的功能的结构，使用相同的附图标记，省略对其详细说明。

(A)

也可以考虑利用自内燃机10排出的排气的热来进一步缩短预热时间。具体而言，如图5所示，排水口外罩108除了包括第1流体室C1以及第2流体室C2之外还包括气体流路C4。气体流路C4与第1流体室C1相邻地配置，利用第3部分183形成。第1流体室C1与气体流路C4之间被第2分隔壁181b分隔。

气体流路C4的入口以及出口与内燃机10的排气歧管19相连接。在气体流路C4的入口处设有气体控制阀187。气体控制阀187在冷却水的温度达到规定温度(第2设定温度的一例，例如、70℃)以上时自动切换成关闭状态，从而自动切断气体流路C4。

在刚启动内燃机10后，内燃机10以及冷却水的温度较低，因此气体控制阀187处于打开状态，自内燃机10排出的排气的一部分经过气体控制阀187流入气体流路C4，返回到排气歧管19。由于排气温度比冷却水温度高，因此排气所携带的热借助第2分隔壁181b传递给在第1流体室C1中流动的冷却水。结果，与上述实施方式相比，冷却水温度的上升速度变快，能够进一步缩短暖机时间。

在内燃机10的暖机基本结束时，例如冷却水的温度会达到70℃以上，因此气体控制阀187自动切换成关闭状态。结果，排气不会自排气歧管19流到气体流路C4中，从而能够防止冷却水温度上升到所需要的温度以上。

(B)

排水口外罩8的形状并不限定于上述实施方式。例如，考虑到冷却水自第1流体室C1经由第2温控阀89流向第2流体室C2的情况，优选将第2流体室C2配置在第1流体室C1的下侧，但只要不会使冷却水的流动发生问题，也可以将第2流体室C2配置在第1流体室C1的上侧。

另外，各连接部分的配置方式(第1连接件83～第4连接件86的配置方式)不限定于上述实施方式。

(C)

上述第1温控阀14、第2温控阀89以及气体控制阀187的设定温度只是一个例子，也可以是其他温度。

工业实用性

采用本发明的冷却装置，由于能够降低制造成本，因此可用于内燃机的领域。

Claims

1.一种内燃机的冷却装置，该冷却装置用于冷却内燃机，其中，

该内燃机的冷却装置包括：

第1部分，其形成作为供自上述内燃机流向加热器的冷却介质通过的空间的第1流体室，该加热器用于有效地利用该内燃机中产生的热；

第2部分，其与上述第1流体室相邻地配置，形成作为供自上述加热器流向上述内燃机的上述冷却介质通过的空间的第2流体室；

旁通阀，其配置在上述第1流体室以及上述第2流体室内，形成用于连接上述第1流体室和上述第2流体室的旁路，在上述冷却介质的温度在第1设定温度以上的情况下自动切断上述旁路。

2.根据权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其中，

使上述冷却介质自上述第1流体室经由上述旁通阀流到上述第2流体室中时的流动阻力小于上述冷却介质自上述第1流体室经由上述加热器流到上述第2流体室中时的流动阻力。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的冷却装置，其中，

上述第1部分具有用于分隔上述第1流体室和上述第2流体室的分隔壁；

上述旁通阀设在上述分隔壁上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的冷却装置，其中，

该冷却装置还包括第3部分，其是与上述第1流体室相邻地配置而成的流路，形成能够供自上述内燃机排出的排气通过的气体流路；

上述气体流路与上述内燃机的排气歧管相连接。

5.根据权利要求4所述的内燃机的冷却装置，其中，

该冷却装置还包括气体控制阀，其设在上述气体流路上，在上述排气的温度达到第2设定温度以上的情况下自动切断上述气体流路。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的冷却装置，其中，

上述旁通阀是根据上述冷却介质的温度自动开闭的温控阀。