CN109072760A - 发动机冷却装置以及发动机系统 - Google Patents

Abstract

发动机冷却装置(3)在冷却流路(EF)的出口(EFb)与散热器(5)之间、以及冷却流路(EF)的出口(EFb)与泵(4)之间设置有流路切换部(6)，该流路切换部(6)具有：阀(16)，其根据冷却水(W)的温度而切换为散热器连接流路(22)或者旁通流路(23)；以及套筒(17)，其与阀(16)并列地连接，使冷却水(W)向旁通流路(23)以及散热器连接流路(22)这两方流通。

Description

发动机冷却装置以及发动机系统

技术领域

本发明涉及对发动机进行冷却的发动机冷却装置以及具备该发动机冷却装置的发动机系统。

背景技术

在专利文献1中公开了发动机冷却装置的一例。在这种发动机冷却装置中设置有多个阀(调温器)。这些阀能够根据冷却水的温度来切换冷却水的流通路线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5-13947号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的发动机冷却装置中设置有三个阀。然而，根据搭载发动机冷却装置的建筑机械的机种，存在散热器的尺寸小而从三个阀流出的冷却水的流量相对于散热器的容量成为大流量的可能性。当大流量的冷却水向散热器流入时，散热器的入口的压力增大，用于使冷却水从散热器的出口向发动机的冷却流路流入的泵的动力增大而成为能量损耗。但是，若针对每个机种而改变阀的数量，则需要针对每个机种而分别进行设置阀的壳体的设计，导致成本提高。

因此，本发明提供能够减少能量损耗以及成本并且能够对发动机进行冷却的发动机冷却装置以及具备该发动机冷却装置的发动机系统。

用于解决课题的方案

本发明的一方案所涉及的发动机冷却装置具备：泵，其从排出口向发动机供给冷却水；散热器，其对来自所述发动机的所述冷却水进行冷却，并且在所述冷却水的出口连接有所述泵的吸入口；流路切换部，其设置在所述发动机与所述散热器之间；散热器连接流路，其将所述流路切换部与所述散热器连接；以及旁通流路，其将所述流路切换部与所述泵连接，所述流路切换部具有：阀，其根据所述冷却水的温度而切换为所述散热器连接流路或者所述旁通流路；以及分流部，其与所述阀并列地连接，使所述冷却水向所述旁通流路以及所述散热器连接流路这两方流通。

发明效果

根据上述方式的发动机冷却装置，能够减少能量损耗以及成本，并且对发动机进行冷却。

附图说明

图1是搭载有本发明的实施方式所涉及的发动机系统的搬运车辆的整体图。

图2是本发明的实施方式所涉及的发动机系统的概要结构图，示出阀处于关闭状态的情况。

图3是本发明的实施方式所涉及的发动机系统的概要结构图，示出阀处于打开状态的情况。

图4是本发明的实施方式所涉及的发动机系统的阀壳体的纵剖视图。

图5是示出本发明的实施方式所涉及的发动机系统的阀设置于阀壳体的状态的图，示出阀处于关闭状态的情况。

图6是示出本发明的实施方式所涉及的发动机系统的阀设置于阀壳体的状态的图，示出阀处于打开状态的情况。

图7是本发明的实施方式所涉及的发动机系统的套筒的立体图。

图8是本发明的实施方式所涉及的发动机系统的套筒设置于阀壳体的状态的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图8对本发明的实施方式详细地进行说明。

<发动机系统>

如图1所示，发动机系统1搭载于例如大型的搬运车辆(自卸车)100。该发动机系统1也可以搭载于轮式装载机等其他建筑机械。

如图2以及图3所示，发动机系统1具备发动机2和对发动机2进行冷却的发动机冷却装置3。

<发动机系统的电路结构>

在发动机系统1中流通有冷却水W。在泵4的下游侧(排出口4a侧)连接有发动机2，在发动机2的下游侧连接有流路切换部6。另外，在流路切换部6的下游侧，经由散热器5或者直接连接有泵4的上游侧(吸入口4b侧)。

<发动机>

省略详细的图示，发动机2主要具备气缸、气缸体、气缸盖以及EGR(废气再循环)冷却器等。

在发动机2的气缸盖以及气缸体中设置有冷却流路EF。在冷却流路EF中能够流通有冷却水W。发动机2被在冷却流路EF中流通的冷却水W冷却。冷却水W从泵4的下游侧(排出口4a侧)的入口EFa向发动机2的冷却流路EF流入，并且冷却水W从流路切换部6的上游侧的出口EFb流出。

<发动机冷却装置>

发动机冷却装置3具备：设置于发动机2并使冷却水W循环的泵4；对冷却水W进行冷却的散热器5；以及配置在发动机2、散热器5及泵4之间的流路切换部6。

<泵>

泵4例如设置于发动机2的气缸体。泵4使冷却水W从冷却流路EF的入口EFa流入。泵4由发动机2的动力驱动。泵4在发动机2驱动的期间始终动作而使冷却水W循环。

<散热器>

散热器5对在发动机2的冷却流路EF中流通并与发动机2之间进行热交换而成为高温的冷却水W进行冷却。散热器5具备：芯11，其在冷却水W与空气之间进行热交换；以及上箱12，其设置于芯11的上方，贮存从发动机2的冷却流路EF的出口EFb流入的冷却水W并将冷却水W向芯11供给。从发动机冷却装置3的系统外也能向上箱12内供给冷却水W。

省略详细的图示，芯11为例如具有翅片以及管的翅片管型的热交换器。上箱12与芯11的管连通，向管供给冷却水W。在冷却水W在管中流通时，冷却水W与管周围的空气之间进行热交换，从而冷却水W被空冷。在芯11的出口与泵4的吸入口4b之间设置有将它们连接的泵吸入流路21。

<流路切换部>

如图4所示，流路切换部6具有：阀壳体15；以及设置于阀壳体15内的阀16及套筒(分流部)17。

<阀壳体>

阀壳体15与发动机2的冷却流路EF的出口EFb连接并连通。另外，在阀壳体15与散热器5的上箱12之间设置有将它们连接的散热器连接流路22。另外，在阀壳体15与泵4之间设置有将它们连接的旁通流路23。在阀壳体15设置有多个(在本实施方式中为三个)收容空间S。在这些收容空间S中，后述的阀16以及套筒17的安装部分呈相同的形状。以下，将收容空间S按照从图4的右侧到左侧的顺序设为收容空间S1、S2、S3。

收容空间S1、S2、S3分别是沿相对于这些收容空间S1、S2、S3排列的横向交叉的纵向(图4的上下方向)延伸的空间。

另外，在阀壳体15的内部形成有第一连通路15a，该第一连通路15a将收容空间S1、S2、S3相互连通，并且与发动机2的冷却流路EF的出口EFb连接。第一连通路15a使沿纵向延伸的收容空间S1、S2、S3在图4的最下部相互连接并连通。

并且，在阀壳体15的内部形成有第二连通路15b，该第二连通路15b在第一连通路15a的上部将收容空间S1、S2、S3相互连通，并且与散热器连接流路22连接。第二连通路15b使沿纵向延伸的收容空间S1、S2、S3在图4的上下方向(纵向)的中央附近相互连接并连通。

并且，在阀壳体15的内部形成有第三连通路15c，该第三连通路15c在第二连通路15b的上部将收容空间S1、S2、S3相互连通，并且与旁通流路23连接。第三连通路15c使沿纵向延伸的收容空间S1、S2、S3在图4的最上部相互连接并连通。由此，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W经由第一连通路15a而向收容空间S1、S2、S3流入。之后，冷却水W从第二连通路15b向散热器连接流路22流出，以及从第三连通路15c向旁通流路23流出。即，收容空间S1、S2、S3彼此由第一连通部15a连接，以使得从发动机2的冷却流路EF流入的冷却水W在阀壳体15中并列地在各个收容空间S1、S2、S3中流动。

<阀>

阀16在阀壳体15的收容空间S中一个一个地设置。在本实施方式中，在三个收容空间S中的两个收容空间S1、S2中设置有阀16。由此，在本实施方式中，在阀壳体15设置有两个阀16。阀16也被称为调温器。

各个阀16主要具有：例如使用了蜡的致动器31；能够通过致动器31沿上述的纵向进行进退动作并且以沿该纵向延伸的轴线O为中心的圆筒状的阀主体32；以及向阀主体32的径向外侧突出的凸缘部33。如图5所示，在阀主体32设置有沿轴线O方向贯通阀主体32的贯通孔H。凸缘部33呈圆环状，以被阀壳体15夹持的方式固定于阀壳体15。

在冷却水W的温度小于与发动机2的规格对应的规定的温度时，阀16如图5所示那样通过致动器31内的蜡的体积变化而以使阀主体32接近凸缘部33的方式拉拽阀主体32从而处于关闭状态。另一方面，当冷却水W的温度达到上述的规定的温度以上时，阀16如图6所示那样通过蜡的体积变化而以阀主体32远离凸缘部33的方式将阀主体32顶起从而成为打开状态。

更具体而言，当冷却水W的温度小于上述的规定的温度时，如图5所示，阀主体32与凸缘部33接触，在阀主体32与收容空间S的顶面Sa之间形成有间隙。收容空间S的顶面Sa是指朝向阀主体32的退避方向的面。其结果为，经由收容空间S以及阀主体32的贯通孔H而将发动机2的冷却流路EF、第三连通路15c以及旁通流路23连通。此时，冷却流路EF与第二连通路15b以及散热器连接流路22之间被截断。

另一方面，当冷却水W的温度达到上述的规定的温度以上时，如图6所示，阀主体32从凸缘部33离开，阀主体32与收容空间S的顶面Sa接触，成为在阀主体32与收容空间S的顶面Sa之间无间隙的状态。其结果为，经由收容空间S以及凸缘部33与阀主体32之间而将发动机2的冷却流路EF、第二连通路15b以及散热器连接流路22连通。此时，冷却流路EF与第三连通路15c以及旁通流路23之间被截断。

在本实施方式中，使用顶部旁通型的调温器作为作为阀16，但也可以使用底部旁通型、侧部旁通型等其他类型的调温器作为阀16。

(套筒)

如图4所示，套筒17设置在设置有阀16的两个收容空间S1、S2以外的、剩余一个收容空间S3。如图7所示，套筒17形成为与阀主体32以及凸缘部33呈同样的外形的筒状。即，套筒17具有筒部41和从筒部41向径向外侧突出的凸缘部42。

筒部41设置有沿筒部41的轴向贯通的主孔(第一孔)MH，呈圆筒状。在筒部41的外周面设置有沿径向贯通筒部41的多个排水孔(第二孔)WH。如图8所示，排水孔WH例如沿周向等间隔地设置。通过排水孔WH而将发动机2的冷却流路EF与散热器连接流路22连通。另外，通过主孔MH而将发动机2的冷却流路EF与旁通流路23连通。在本实施方式中，主孔MH的开口面积比多个排水孔WH的开口面积的合计值大。

凸缘部42呈圆环状，以被阀壳体15夹持的方式固定于阀壳体15。

接下来，对冷却水W的流通路线进行说明。

如图5所示，在发动机2的冷却流路EF中流通的冷却水W的温度为小于上述的规定的温度的低水温的情况下，阀16与凸缘部33接触而处于关闭状态。于是，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W通过设置有阀16的两个收容空间S1、S2、阀主体32的贯通孔H以及旁通流路23而向泵4的入口(图2的吸入口4b)流出。

此时，如图8所示，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W通过设置有套筒17的收容空间S3、套筒17的主孔MH以及旁通流路23而向泵4的入口流入。另外，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W的一部分通过套筒17的排水孔WH以及散热器连接流路22而向上箱12流入。而且，在阀16处于关闭状态的情况下，在旁通流路23中流通的冷却水W的流量(参照图2的实线)比在散热器连接流路22中流通的冷却水W的流量(参照图2的单点划线)多。

另一方面，如图6所示，在发动机2的冷却流路EF中流通的冷却水W的温度为上述的规定的温度以上的高水温的情况下，阀16从凸缘部33离开而处于关闭状态。于是，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W通过设置有阀16的两个收容空间S1、S2以及散热器连接流路22而向上箱12流入。在阀16处于打开状态的情况下，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W的一部分也通过旁通流路23而向泵4的入口流入，并且通过散热器连接流路22而向上箱12流入。而且，在阀16处于打开状态的情况下，在散热器连接流路22中流通的冷却水W的流量(参照图3的实线)比在旁通流路23中流通的冷却水W的流量(参照图3的单点划线)多。

<作用效果>

在上述的发动机系统1中，在流路切换部6的阀壳体15中形成有阀16以及套筒17的安装部分呈相同形状的多个收容空间S。而且，在两个收容空间S1、S2设置有阀16，在剩余的一个收容空间S3设置有套筒17。因此，即使在图3所示的流通有高水温的冷却水W的状态下，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W也不会全部向散热器5流入。即，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W的一部分通过套筒17的主孔MH而被引导至旁通流路23，并通过泵4而向发动机2的冷却流路EF内流入。

因此，在从图2所示的阀16处于关闭状态的情况变为图3所示的阀16处于打开状态时，不会出现散热器5的允许量以上的冷却水W急剧地向散热器5流入的情况，能够避免散热器5的入口的压力增大的情况。由此，能够减少用于使冷却水W从散热器5的出口向发动机2的冷却流路EF流入的泵4的动力。而且，泵4的动力从发动机2获得，因此泵4的动力减少的结果为，发动机2的效率提高。

并且，不会出现散热器5的允许量以上的冷却水W急剧地向散热器5流入的情况，从而不会导致泵4的入口以及散热器5的出口处的压力降低。由此，能够避免散热器5的出口处的气蚀现象的产生。其结果为，泵4以及散热器5的耐久性提高。

在此，根据搭载发动机系统1的机种而散热器5的容量(大小)有所不同。在本实施方式中，在设置阀16的收容空间S1、S2与设置套筒17的收容空间S3中，阀16以及套筒17的安装部分呈相同形状。即，可以在所有的收容空间S中设置阀16或者套筒17。由此，通过根据散热器5的容量来改变阀16以及套筒17向阀壳体15的设置数量，能够将冷却水W向散热器5的流入量调整为最佳的值。由此，能够在所有的机种中将阀壳体15统一，从而能够实现成本的降低。

另外，无需与根据机种而有所不同的散热器5能够允许的冷却水W的流量相应地针对每个机种变更泵4的设计，因此能够在所有的机种中将泵4统一，从而能够实现成本的降低。

并且，如图2所示，在低水温的冷却水W流通的状态下，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W不会全部经由旁通流路23而向泵4流入。即，来自发动机2的冷却流路EF的出口EFb的冷却水W的一部分通过套筒17的排水孔WH而被引导至散热器连接流路22，向上箱12内流入。由此，无论在低水温的冷却水W流通的情况下，还是在高水温的冷却水W流通的情况下，始终处于冷却水W向散热器5流入的状态。

当发动机2升温、冷却水W升温、冷却水W的温度达到上述的规定温度以上时，阀16成为打开状态而切换冷却水W的流通路线。此时，向散热器5流入的冷却水W的流量增加。与阀16处于打开状态的情况(图3)相比，在阀16处于关闭状态的情况(图2)下，向散热器5流入的冷却水W的流量少。然而，通过设置有套筒17，从而即使在阀16处于关闭状态的情况下冷却水W也向散热器5流入。因此，即使在阀16处于关闭状态的情况下也通过冷却水W而使散热器5升温，与从完全不存在向散热器5流入的冷却水W的状态变为大流量的冷却水W急剧地向散热器5流入的情况相比，在本实施方式中，能够减少散热器5中的热冲击。其结果为，能够提高散热器5的耐久性。

并且，在本实施方式中，套筒17的主孔MH的开口面积比所有的排水孔WH的开口面积的合计值大。因此，例如在发动机2的起动时发动机2的温度低、冷却水W的温度也低、阀16处于关闭状态的情况下，通过旁通流路23而向发动机2的冷却流路EF流入的冷却水W的流量比通过散热器连接流路22而向上箱12流入的冷却水W的流量多。因此，能够更多地向发动机2输送冷却水W。由此，在寒冷地区发动机2的温度非常低的情况下等，能够使发动机2的温度快速地上升，发动机2的暖机快速完成，有助于发动机2的效率提高。

并且，若在相对于发动机2而言高的位置设置阀壳体15以及套筒17，则在从发动机系统1的系统外向上箱12供给冷却水W时，能够将残留在发动机系统1的各流路内的空气通过套筒17的排水孔WH而向上方引导。即，通过套筒17能够获得空气排出效果。

<其他实施方式>

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于此，能够在不脱离本发明的技术思想的范围内适当变更。

例如，套筒17不限定于上述的形状。具体而言，套筒17可以呈不具有凸缘部42的筒状。即，代替套筒17，而设置能够将来自发动机2的冷却流路EF的冷却水W向散热器连接流路22和旁通流路23分流的分流部即可。

主孔MH的开口面积与排水孔WH的开口面积的大小、排水孔WH的数量不限定于上述的实施方式的情况。以散热器5的上箱12内的压力成为与散热器5的芯11的大小匹配的适当的值的方式设定主孔MH以及排水孔WH的开口面积的大小、主孔MH与排水孔WH的开口面积比即可。

另外，设置于阀壳体15的收容空间S的数量不限定于上述的情况。只要能够在所有的收容空间S中设置相同的阀16，则各个收容空间S的形状可以不完全相同。

工业实用性

根据上述的发动机冷却装置以及具备该发动机冷却装置的发动机系统，能够减少能量损耗以及成本，并且对发动机进行冷却。

附图标记说明

1 发动机系统

2 发动机

3 发动机冷却装置

4 泵

4a 排出口

4b 吸入口

5 散热器

6 流路切换部

11 芯

12 上箱

15 阀壳体

15a 第一连通路

15b 第二连通路

15c 第三连通路

16 阀

17 套筒(分流部)

21 泵吸入流路

22 散热器连接流路

23 旁通流路

31 致动器

32 阀主体

33 凸缘部

41 筒部

42 凸缘部

100 搬运车辆

EF 冷却流路

EFa 入口

EFb 出口

H 贯通孔

MH 主孔(第一孔)

WH 排水孔(第二孔)

S 收容空间

W 冷却水

O 轴线。

Claims (5)

1.一种发动机冷却装置，其具备：

泵，其从排出口向发动机供给冷却水；

散热器，其对来自所述发动机的所述冷却水进行冷却，并且在所述冷却水的出口连接有所述泵的吸入口；

流路切换部，其设置在所述发动机与所述散热器之间；

散热器连接流路，其将所述流路切换部与所述散热器连接；以及

旁通流路，其将所述流路切换部与所述泵连接，

所述流路切换部具有：

阀，其根据所述冷却水的温度而切换为所述散热器连接流路或者所述旁通流路；以及

分流部，其与所述阀并列地连接，使所述冷却水向所述旁通流路以及所述散热器连接流路这两方流通。

2.根据权利要求1所述的发动机冷却装置，其中，

在所述冷却水的温度小于规定的温度的情况下，所述阀使所述冷却水向所述旁通流路流通，在所述冷却水的温度为规定的温度以上的情况下，所述阀使所述冷却水向所述散热器连接流路流通。

3.根据权利要求1或2所述的发动机冷却装置，其中，

所述流路切换部还具有壳体，该壳体设置有用于分别设置所述阀和所述分流部的多个收容空间，

所述多个收容空间中的所述阀以及所述分流部的安装部分分别呈相同的形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机冷却装置，其中，

在所述分流部设置有用于使所述冷却水向所述旁通流路流通的第一孔以及用于使所述冷却水向所述散热器连接流路流通的第二孔，

所述第一孔的开口面积比所述第二孔的开口面积大。

5.一种发动机系统，其具备：

发动机；以及

与所述发动机连接的权利要求1至4中任一项所述的发动机冷却装置。