CN104114828B - 内燃机的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

冷却装置(20)适用于安装有涡轮增压器(15)的带有涡轮增压器的内燃机(1)。冷却装置(20)冷却内燃机(1)，具有设定温度相互不同的独立的两个冷却系统(21、22)，在低温冷却系统(22)中包含有冷却回路(30)，所述冷却回路(3)按照气缸盖(7)的进气口(10)、涡轮增压器(15)及气缸体(6)的顺序对它们进行冷却。

Description

内燃机的冷却装置
技术领域
本发明涉及适用于带有涡轮增压器的内燃机的冷却装置。
背景技术
作为内燃机的冷却装置，已知配备有冷却系统的内燃机的冷却装置，所述冷却系统使冷却水按顺序依次在气缸盖的排气系统、涡轮增压器、散热器及气缸体中流动(专利文献1)。此外，作为与本发明相关联的现有技术文献，存在有专利文献2～4。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－157102号公报
专利文献2：日本特开昭59－224414号公报
专利文献3：日本特开2001－152961号公报
专利文献4：日本特开2001－107730号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1的冷却装置，由于冷却了涡轮增压器的冷却水被供应给气缸体的出水口，所以，暖机性良好。但是，由于不能说对暖机后的气缸盖的进气系统的冷却是充分的，所以，为了谋求冷却性能及暖机性的兼顾，还有改进的余地。
因此，本发明的目的是提供一种能够谋求冷却性能和暖机性的兼顾的内燃机的冷却装置。
解决课题的手段
本发明的冷却装置，是适用于带有涡轮增压器的内燃机的内燃机的冷却装置，其中，所述内燃机配备有形成有进气口的气缸盖和与气缸盖连接的气缸体，并且所述内燃机安装有涡轮增压器，该内燃机的冷却装置配备有：独立的两个冷却系统，所述两个冷却系统对所述内燃机进行冷却，并且所述两个冷却系统的设定温度相互不同；以及冷却回路，所述冷却回路包含在所述两个冷却系统中的一个冷却系统内，按照所述进气口、所述涡轮增压器以及所述气缸体的顺序对它们进行冷却。
根据这种冷却装置，在暖机完毕之后的通常运转时，进气口被一个冷却系统冷却，可以抑制内燃机的爆震，并且，内燃机被与该冷却系统独立的另一个冷却系统冷却，因此，通常运转时的冷却性能高。并且，在内燃机的暖机完毕之前的冷态时，由于可以将通过涡轮增压器的冷却而从涡轮增压器夺取的热向气缸体转移，所以暖机性提高。从而，可以谋求冷却性能和暖机性能的兼顾。
在本发明的冷却装置的一种形式中，所述一个冷却系统的所述设定温度可以比另外一个冷却系统的设定温度低。根据这种形式，由于可以在比另外一个冷却系统低的低温度区域冷却进气口，所以冷却性能进一步提高。
在本发明的冷却装置的一种形式中，所述一个冷却系统，用于冷却的制冷剂的流量可以比另外一个冷却系统的小。在这种情况下，由于一个冷却系统的热容量变得比另外一个冷却系统小，制冷剂容易升温，所以暖机性进一步提高。
在本发明的冷却装置的一种形式中，也可以在所述内燃机中设置有中间冷却器，所述中间冷却器用于对被所述涡轮增压器增压的空气进行冷却，所述冷却回路在对所述进气口进行冷却之前，对中间冷却器进行冷却。根据这种形式，由于在发热量高的进气口的冷却之前，中间冷却器被冷却，所以，能够容易地将中间冷却器保持在低温。
在本发明的冷却装置的一种形式中，所述内燃机可以是缸内直喷式的内燃机，设置有将燃料直接喷射到气缸内的喷射器，所述冷却回路在对所述涡轮增压器进行冷却之前，对所述喷射器进行冷却。在内燃机的高温运转时，喷射器被加热，存在于喷射器内部的燃料气化，由此，不能很好地进行燃料喷射，例如，使内燃机的再起动性恶化。根据这种形式，由于通过喷射器被冷却，可以防止存在于喷射器内部的燃料的气化，所以，可以抑制再起动性的恶化。另外，由于在因涡轮增压器的冷却而使得在制冷剂升温之前，喷射器被冷却，所以，喷射器的冷却性能高。
附图说明
图1是示意地表示应用根据第一种形式的冷却装置的内燃机的整体结构的图。
图2是示意地表示图1的内燃机的一部分的图。
图3是示意地表示应用根据第二种形式的冷却装置的内燃机的整体结构的图。
图4是示意地表示应用根据第三种形式的冷却装置的内燃机的整体结构的图。
图5是示意地表示图4的内燃机的一部分的图。
具体实施方式
(第一种形式)
如图1及图2所示，内燃机1构成为设置有多个(在图中，为一个)气缸2，活塞3可自由往复运动地设置在气缸2内的往复式的内燃机。内燃机1具有：形成有各个气缸2的气缸体6、和堵塞各个气缸2的上部地连接到气缸体6上的气缸盖7。喷射器8以使其前端部面临气缸2内的方式安装在气缸体6上。从而，内燃机1构成为利用喷射器8向气缸2内直接喷射燃料的缸内直接喷射式的内燃机。
在气缸盖7上分别形成有使空气流入气缸内的进气口10和使燃烧后的废气从气缸2排出的排气口11。进气口10被进气门13以规定的正时开闭，排气口11被排气门14以规定的正时开闭。另外，虽然图中省略，但在气缸盖7上安装有将形成在气缸2内的混合气点火的火花塞。在内燃机1上设置有利用废气能量将进气增压的涡轮增压器15，被该涡轮增压器15压缩的空气经由进气口10被吸入气缸2内以供燃烧。另外，在内燃机1上安装有中间冷却器16，所述中间冷却器16将被涡轮增压器15增压的空气冷却。
如图1所示，在内燃机1上应用将其各个部分冷却用的冷却装置20。冷却装置20配备有相互独立的两个冷却系统21、22。发动机冷却系统21主要冷却气缸盖7的排气口11的周边。发动机冷却系统21具有冷却回路23，所述冷却回路23沿着虚线表示的路径使作为制冷剂的冷却剂循环。在冷却回路23上，设置有在冷却完毕的冷却剂与外部气体之间进行热交换的热交换器24，被该热交换器24进行过热交换的冷却剂被泵25压送。在气缸盖7上形成以包围排气口11的方式形成的制冷剂通路26，该制冷剂通路26构成冷却回路23的一部分。气缸盖7的下游的冷却回路30连接到热交换器24上。如图所示，由于冷却剂沿着冷却回路23循环，所以，气缸盖7的排气口11的周边被冷却。
低温冷却系统22的设定温度被设定得比上述发动机冷却系统21的低，并且，冷却剂的流量被设定得比发动机冷却系统21的小。低温冷却系统22配备有如实线所示的冷却回路30，冷却剂沿着冷却回路30循环。
在冷却回路30上设置有在冷却后的冷却剂与外部气体之间进行热交换的热交换器31，被该热交换器31进行过热交换的冷却剂被泵32压送。冷却回路30在泵32的下游侧被分支为两个，一个分支路径30a向气缸盖7侧延伸，另一个分支路径30b被连接到中间冷却器16上。延伸到气缸盖7侧的分支路径30a，通至包围进气口10而形成在气缸盖7上的制冷剂通路35，该制冷剂通路35构成冷却回路30的一部分。通过将冷却剂引导到制冷剂通路35，冷却进气口10。冷却回路30经由制冷剂通路35被连接到涡轮增压器15上，冷却剂被引导到形成在涡轮增压器15的内部的图中未示出的通路中，冷却涡轮增压器15的各个部分。
如图1所示，涡轮增压器15的下游的冷却回路30被连接到形成在气缸体6上的水冷却套36上。如众所周知的那样，水冷却套36是以包围各个气缸2的方式延伸的通路。在水冷却套36的下游，与冷却了中间冷却器16的另一个分支路径30b汇合。冷却回路30在比该汇合位置靠下游处被连接到热交换器31上。这样，包含在低温冷却系统22中的冷却回路30，按照进气口10、涡轮增压器15及气缸体6的顺序将它们冷却。
由于冷却装置20具有上述结构，所以，在内燃机1的暖机完毕之后的通常运转时，进气口10被低温冷却系统22冷却，可以抑制内燃机1的爆震，并且，由于内燃机1被与该冷却系统独立的发动机冷却系统21冷却，所以，通常运转时的冷却性能高。并且，在内燃机1的暖机完毕之前的冷态时，由于通过涡轮增压器15的冷却从涡轮增压器15夺走的热可以向气缸体6转移，所以，暖机性提高。从而，可以谋求冷却装置20的冷却性能和暖机性的兼顾。
另外，由于低温冷却系统22的设定温度比发动机冷却系统21的低，所以，低温冷却系统22可以在比发动机冷却系统21低的低温区域冷却进气口10，进一步提高冷却性能。而且，由于低温冷却系统22用于冷却的冷却剂的流量比发动机冷却系统21的小，所以，低温冷却系统22的热容量变得比发动机冷却系统21的小。从而，由于低温冷却系统22的冷却剂容易升温，所以，暖机性进一步提高。在本形式中，低温冷却系统22相当于本发明的一个冷却系统，发动机冷却系统21相当于本发明的另一个冷却系统。
(第二种形式)
其次，参照图3说明本发明的第二种形式。由于第二种形式除了冷却装置的一部分的形式之外，和第一种形式是共同的，所以，对于共同的构件，在附图中赋予相同的附图标记，省略其说明。根据第二种形式的冷却装置40具有相互独立的两个冷却系统41、42。发动机冷却系统41与第一种形式的冷却系统21具有相同的结构。低温冷却系统42与发动机冷却系统41相比，被设定成设定温度低并且冷却剂的流量变小。低温冷却系统42包含冷却回路45，在该冷却回路45上设置有热交换器46及泵47。泵47的下游的冷却回路45与第一种形式不同，不分支而被连接到中间冷却器16上。从而，冷却回路45变成在冷却进气口10之前，冷却中间冷却器16。
根据第二种形式，与第一种形式一样，由于按照进气口10、涡轮增压器15及气缸体6的顺序进行冷却，所以，可以获得和第一种形式相同的效果。进而，根据第二种形式，由于在发热量高的进气口10的冷却之前，中间冷却器16被冷却，所以，容易将中间冷却器16保持在低温。在本形式中，低温冷却系统42相当于根据本发明的一个冷却系统，发动机冷却系统41相当于根据本发明的另外一个冷却系统。
(第三种形式)
其次，参照图4及图5说明本发明的第三种形式。第三种形式，由于除了冷却装置的一部分的形式之外，与第一种形式是共同的，所以，对于共同的构件，在附图中赋予相同的附图标记，省略其说明。根据第三种形式的冷却装置50，具有相互独立的两个冷却系统51、52。发动机冷却系统51与第一种形式的冷却系统21的结构相同。低温冷却系统52与发动机冷却系统51相比，被设定成设定温度低并且冷却剂的流量变小。低温冷却系统52包含冷却回路55，在该冷却回路55上设置有热交换器56及泵57。冷却回路55在泵57的下游分支成两个，一个分支路径55a向气缸盖7侧延伸，另一个分支路径55b被连接到中间冷却器16上。在气缸盖7上，以包围进气口10的方式形成制冷剂通路58，该制冷剂通路58与以包围喷射器8的方式形成在气缸体6上的制冷剂通路59连接。各个制冷剂通路58、59构成冷却回路55的一部分。从而，被导入气缸盖7的冷却剂，如图5的箭头所示，被各个制冷剂通路58、59引导到进气口10及喷射器8的周围，将它们冷却，并被导向涡轮增压器15。即，冷却回路55在冷却涡轮增压器15之前，冷却喷射器8。
根据第三种形式，与第一种形式一样，由于按照进气口10、涡轮增压器15及气缸体6的顺序对它们进行冷却，所以，可以获得与第一种形式相同的效果。进而，根据第三种形式，由于通过喷射器8被冷却，可以防止存在于喷射器8内部的燃料的气化，所以，可以防止由于气化而不能很好地进行燃料喷射、内燃机1的再起动性恶化的事态。另外，由于因涡轮增压器15的冷却而使得冷却剂升温之前，喷射器8被冷却，所以，喷射器8的冷却性高。在本形式中，低温冷却系统52相当于根据本发明的一个冷却系统，发动机冷却系统51相当于根据本发明的另一个冷却系统。
本发明并不局限于上述形式，在本发明的主旨的范围内，能够以各种形式实施。在上述各种形式中，作为冷却装置适用的内燃机，例举了缸内直接喷射式的内燃机，但是，本发明的冷却装置，不必考虑作为应用对象的内燃机的形式如何。例如，可以将本发明应用于在进气口上设置有喷射器的进气口喷射式的内燃机，也可以将本发明应用于不要火花塞的自点火型的柴油发动机等的内燃机。

Claims (5)

1.一种内燃机的冷却装置，适用于带有涡轮增压器的内燃机，所述内燃机配备有形成有进气口的气缸盖和与所述气缸盖连接的气缸体，并且所述内燃机安装有涡轮增压器，其中，
所述冷却装置配备有：
独立的两个冷却系统，所述两个冷却系统对所述内燃机进行冷却，并且所述两个冷却系统的设定温度相互不同；以及
冷却回路，所述冷却回路包含在所述两个冷却系统中的一个冷却系统内，按照所述进气口、所述涡轮增压器以及所述气缸体的顺序对所述进气口、所述涡轮增压器以及所述气缸体进行冷却。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述一个冷却系统的所述设定温度比所述两个冷却系统中的另外一个冷却系统的所述设定温度低。
3.如权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述一个冷却系统的用于冷却的制冷剂的流量比所述两个冷却系统中的另外一个冷却系统的用于冷却的制冷剂的流量小。
4.如权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，在所述内燃机中设置有中间冷却器，所述中间冷却器用于对被所述涡轮增压器增压的空气进行冷却，
所述冷却回路在对所述进气口进行冷却之前，对所述中间冷却器进行冷却。
5.如权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述内燃机是缸内直喷式的内燃机，设置有将燃料直接喷射到气缸内的喷射器，
所述冷却回路在对所述涡轮增压器进行冷却之前，对所述喷射器进行冷却。
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