-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kühlvorrichtung für Motoren.
-
Hintergrund
-
Die Erstveröffentlichung des
japanischen Patents Nr. 2015-124692 lehrt eine Anordnung, die das Kühlwasser in einen Zylinderkopf eines Motors liefert. Die Anordnung weist ein Rohr auf, durch welches das Kühlwasser von einem Wärmetauscher zurück zu einer Wasserpumpe zurückgeführt wird und das in der Nähe eines Katalysatorgehäuses angeordnet ist, um Abgase zu reinigen und einen Wärmeaustausch zwischen dem Rohr und dem Katalysatorgehäuse zu erreichen. Dies erwärmt das Kühlwasser unter Verwendung der Wärmeenergie des Abgases, welches das Katalysatorgehäuse passiert, wodurch der Kühlwasserspiegel nach dem Starten des Motors schnell erhöht wird, um einen Reibungsverlust im Motor zu verringern, was den Kraftstoffverbrauch verbessert.
-
PATENTLITERATUR 1: Erstveröffentlichung des japanischen Patents Nr.
2015-124692 -
Die in der obigen Veröffentlichung gelehrte Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass das Rohr, durch welches das Kühlwasser zur Wasserpumpe zurückgeführt wird, einen kreisförmigen Querschnitt hat, so dass eine Wärmemenge, die vom Katalysatorgehäuse auf das Rohr übertragen wird, gering ist, was zu einer unzureichenden Effizienz beim Aufwärmen des Kühlwassers führt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung wurde im Hinblick auf das obige Problem gemacht. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung für einen Motor bereitzustellen, die in der Lage ist, die zum Aufwärmen des Motors erforderliche Zeit zu verkürzen und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Kühlvorrichtung für einen Motor bereitgestellt, die umfasst: (a) einen Zylinderblock, der mit einer Vielzahl von Zylindern, die in einer gegebenen Zylinderanordnungsrichtung angeordnet sind, ausgestattet ist; (b) einen Zylinderkopf, der mit einem oberen Abschnitt des Zylinderblocks verbunden ist; (c) einen Abgasauslass, der im Zylinderkopf vorgesehen ist; (d) ein Katalysatorgehäuse, das eine zylindrische Form aufweist, wobei das Katalysatorgehäuse mit dem Abgasauslass verbunden ist und sich nach unten erstreckt; (e) eine Wasserpumpe, die an einer Seitenfläche des Zylinderblocks, an welcher der Abgasauslass befestigt ist, angeordnet ist; und (f) einen Kühlmittelrücklaufpfad, in dem stets Kühlwasser fließt, das an einem Kühler vorbeigeführt wird. Der Kühlmittelrücklaufpfad enthält eine Kurve, die sich entlang einer Umfangswand des Katalysatorgehäuses in der Nähe des Katalysatorgehäuses krümmt.
-
NÜTZLICHER VORTEIL DER ERFINDUNG
-
Die obige Erfindung stellt eine Kühlvorrichtung für Motoren bereit, die in der Lage ist, eine Aufwärmzeit zu verkürzen und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Vorderansicht, die eine Kühlvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
- 2 ist eine Vorderansicht, die einen Motor darstellt, der in einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet ist und von dem eine Katalysatorabdeckung entfernt ist.
- 3 ist eine Vorderansicht, die in einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet ist und aus der ein Katalysatorgehäuse und eine Wasserpumpe entfernt sind.
- 4 ist eine Schnittansicht eines Motors entlang der Linie IV-IV in 1.
-
AUSFÜHRUNGSFORM FÜR DIE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
-
Eine Kühlvorrichtung für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst: (a) einen Zylinderblock, der mit einer Vielzahl von Zylindern, die in einer gegebenen Zylinderanordnungsrichtung angeordnet sind, ausgestattet ist; (b) einen Zylinderkopf, der mit einem oberen Abschnitt des Zylinderblocks verbunden ist; (c) einen Abgasauslass, der im Zylinderkopf vorgesehen ist; (d) ein Katalysatorgehäuse, das eine zylindrische Form aufweist, wobei das Katalysatorgehäuse mit dem Abgasauslass verbunden ist und sich nach unten erstreckt; (e) eine Wasserpumpe, die an einer Seitenfläche des Zylinderblocks in der der Abgasauslass angeordnet ist, befestigt ist; und (f) einen Kühlmittelrücklaufpfad, in dem stets Kühlwasser fließt, das an einem Kühler vorbeigeführt wird. Der Kühlmittelrücklaufpfad enthält eine Kurve, die sich entlang einer Umfangswand des Katalysatorgehäuses in der Nähe des Katalysatorgehäuses krümmt. Diese Anordnungen der Kühlvorrichtung können eine Aufwärmzeit verkürzen und den Kraftstoffverbrauch verbessern.
-
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine Kühlvorrichtung für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben.
-
Die 1 bis 4 sind Ansichten, die die Kühlvorrichtung für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. Eine vertikale Richtung, eine Längsrichtung und eine seitliche Richtung in den 1 bis 4 entsprechen einer vertikalen Richtung, einer Längsrichtung und einer seitlichen Richtung des in einem Fahrzeug montierten Motors. Die seitliche Richtung ist senkrecht zu der Längsrichtung. Eine Höhenrichtung des Motors stimmt mit der vertikalen Richtung überein.
-
Zunächst wird die Anordnung unten beschrieben. In 1 ist der Motor 1 mit dem Motorkörper 1A ausgestattet. Der Motorkörper 1A umfasst den Zylinderblock 3, den Zylinderkopf 2, der mit einem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 3 verbunden ist, die Kopfabdeckung 4, die an einem oberen Abschnitt des Zylinderkopfs 2 angeordnet ist, und die Ölwanne 5, die mit einem unteren Abschnitt des Zylinderblocks 3 verbunden ist.
-
In 4 hat der Zylinderblock 3 darin mehrere (drei in dieser Ausführungsform) Zylinder 7 gebildet, in denen sich nicht gezeigte Kolben vertikal hin- und herbewegen. Der Zylinderblock 3 weist eine darin angeordnete nicht gezeigte Kurbelwelle, die die Hin- und Herbewegung der Kolben in eine Drehbewegung umwandelt. Die Kurbelwelle erstreckt sich in seitlicher Richtung. Die Zylinder 7 sind in der seitlichen Richtung, in der sich die Kurbelwelle erstreckt (die im Folgenden auch als Zylinderanordnungsrichtung bezeichnet wird), nebeneinander angeordnet.
-
Der Zylinderkopf 2 weist mehrere nicht gezeigte Brennkammern auf, die in einem Boden davon ausgebildet sind. Die Brennkammern befinden sich jeweils über jedem der Zylinder 7. In dieser Ausführungsform weist der Zylinderkopf 2 drei Brennkreise auf, die in seitlicher Richtung in einer Linie angeordnet sind. Der Motor 1 zündet ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, das von einer Einlassöffnung hineingeführt wird, unter Verwendung einer nicht gezeigten Zündkerze und gibt dann Abgasemissionen infolge der Verbrennung des Gemisches aus dem Auslass 30 ab.
-
Der Zylinderkopf 2 weist die in einer Rückseite davon nicht gezeigten gebildeten Einlassöffnungen auf, von denen Luft angesaugt und den Brennkammern zugeführt wird.
-
In 2 weist der Zylinderkopf 2 den in einer Vorderfläche davon gebildeten Abgasauslass 30, von dem das Abgas emittiert wird, auf.
-
In den 1 und 2 ist das Katalysatorgehäuse 10 mit dem Abgasauslass 30 verbunden. Das Katalysatorgehäuse 10 erstreckt sich nach unten. Das Katalysatorgehäuse 10 hat eine zylindrische Form und weist darin einen Katalysator auf, der zur Reinigung des Abgases dient.
-
In 4 ist in dem Zylinderblock 3 der Ölrückführweg 53A ausgebildet. Der Ölrückführweg 53A führt Öl, wie es vom Zylinderkopf 2 nach unten fließt, zurück zur Ölwanne 5.
-
In dem Zylinderblock 3 ist der Zylinderwassermantel 52 angeordnet. Der Zylinderwassermantel 52 ist um die Zylinder 7 angeordnet und weist Kühlwasser auf, das von außerhalb des Zylinderblocks 3 zugeführt wird und darin fließt, um die Zylinder 7 zu kühlen.
-
Der Motor 1 ist mit dem Kühlmittelrücklaufpfad 55, zu dem das Kühlwasser, das einen Ölkühler, einen Heizungskern oder einen AGR-Kühler passiert hat, zurückgeführt wird, ausgestattet. Das nicht gezeigte Kühlwasser, das an einem nicht gezeigten Kühler vorbeigeführt wird, fließt stets im Kühlmittelrücklaufpfad 55.
-
Die Wasserpumpe 15 ist, wie in den 1 und 2 deutlich dargestellt, an einer Seitenfläche (d.h. einer Vorderfläche in dieser Ausführungsform) des Zylinderblocks 3, in dem der Abgasauslass 30 angeordnet ist, befestigt. Die Wasserpumpe 15 ist mit dem Kühlmitteleinlass 77 ausgestattet. Dem Kühlmitteleinlass 77 wird das Kühlwasser nach dem Durchlaufen durch den Kühler zugeführt und abgekühlt. Der Kühlmittelrücklaufpfad 55 steht mit der Wasserpumpe 15 in Verbindung.
-
Die Wasserpumpe 15, wie in den 2 und 3 dargestellt, dient dazu, das Kühlwasser, wie es vom Kühlmittelrücklaufpfad 55 und dem Kühlmitteleinlass 77 angesaugt wird, dem Kühlmitteleinlass 50 des Zylinderblocks 3 zuzuführen. In der Wasserpumpe 15 ist ein nicht gezeigter Thermostat installiert. Wenn der Thermostat geschlossen ist, wird das Kühlwasser in dem Kühlmittelrücklaufpfad 55 von der Wasserpumpe 15 in den Kühlmitteleinlass 50 gefördert. Wenn alternativ der Thermostat geöffnet wird, werden das Kühlwasser in dem Kühlmittelrücklaufpfad 55 und das Kühlwasser, wie sie vom Kühlmitteleinlass 77 nach dem Durchgang durch den Kühler aufgenommen werden, von der Wasserpumpe 15 in den Kühlmitteleinlass 50 gefördert. Wie aus der obigen Diskussion ersichtlich ist, verwendet der Motor 1 ein Einlasssteuersystem, um eine Durchflussrate des Kühlwassers in einem Einlass des Motors 1 zu steuern.
-
Der Kühlmittelrücklaufpfad 55 ist, wie in 4 dargestellt, durch die Vorderseite (d.h. eine vordere Seitenfläche) des Zylinderblocks 3 und das mit der Vorderseite des Zylinderblocks 3 verbundene Abdeckelement 56 definiert. Der Kühlmittelrücklaufpfad 55 weist die Kurve 55A auf. Die Kurve 55A ist entlang der Umfangswand 10B des Katalysatorgehäuses 10 in der Nähe des Katalysatorgehäuses 10 gekrümmt. Das Abdeckelement 56 umfasst den kurvendefinierenden Abschnitt 56A, der die Kurve 55A definiert.
-
Der Zylinderblock 3 ist mit dem Reservoir 51 ausgestattet. Das Reservoir 51 speichert vorübergehend das Kühlwasser darin, wie es vom Kühlmitteleinlass 50 hineingeführt wird, und liefert es dann dem Zylinderwassermantel 52. In 4 sind die drei Zylinder 7 von rechts nach links mit #1, #2 und #3 nummeriert. Das Reservoir 51 erstreckt sich entlang der Anordnung der Zylinder 7 von einer Seite eines Zylinders 7 ganz rechts (d.h. des Zylinders #1 in der Zeichnung) zu einer Seite eines mittleren Zylinders 7 (d.h. des Zylinders #1 in der Zeichnung).
-
In 2 hat das Abdeckelement 56 eine vertikale Länge, die im Wesentlichen mit der des Kühlmittelrücklaufpfads 55, der in einer Rückfläche davon ausgebildet ist, identisch ist.
-
In 4 verläuft der Kühlmittelrücklaufpfad 55 sowohl in der Nähe des Abgasauslasses 30 als auch des oberen Endes 10A des Katalysatorgehäuses 10. Das Kühlwasser in dem Kühlmittelrücklaufpfad 55 fließt von einem stromaufwärtigen Ende, das ein linkes Ende des Kühlmittelrücklaufpfads 55 ist, zu einem stromabwärtigen Ende, das ein rechtes Ende des Kühlmittelrücklaufpfads 55 ist.
-
Der Kühlmittelrücklaufpfad 55 hat den Kühlmitteleinlass 55B, der an seinem stromaufwärtigen Ende ausgebildet ist, in das das Kühlwasser eintritt (siehe 1). Der Kühlmittelrücklaufpfad 55 hat auch den Kühlmittelauslass 55C (siehe 3), der an seinem stromabwärtigen Ende, von dem das Kühlwasser zur Wasserpumpe 15 abgelassen wird, ausgebildet ist.
-
Der Kühlmitteleinlass 55B befindet sich auf einer der Wasserpumpe 15 gegenüberliegenden Seite des Katalysatorgehäuses 10. Mit anderen Worten ist der Kühlmittelrücklaufpfad 55 so geformt, dass er den Kühlmitteleinlass 55B und die Wasserpumpe 15, die in Richtung der Zylinderanordnung miteinander ausgerichtet und auf den gegenüberliegenden Seiten des Katalysatorgehäuses 10 angeordnet sind, aufweist.
-
Der Zylinderblock 3 weist den Kühlmitteleinlass 50 auf, der in einer Seitenfläche seiner Vorderseite ausgebildet ist. Der Kühlmitteleinlass 50 erhält das von der Wasserpumpe 15 hineingeführte Kühlwasser. Der Kühlmitteleinlass 50 befindet sich über dem Kühlmittelauslass 55C.
-
Die Kurve 55A des Kühlmittelrückführwegs 55 hat eine Abmessung oder Länge in vertikaler Richtung, die im Wesentlichen gleich einem Abstand zwischen dem unteren Ende des Kühlmittelauslasses 55C und dem oberen Ende des Kühlmitteleinlasses 50 ist. Mit anderen Worten weist die Kurve 55A einen konstanten Wärmeaufnahmebereich auf, die zur Aufnahme von Wärme geeignet ist, um eine Menge zu erhöhen, um die die vom Katalysatorgehäuse 10 erzeugte Wärme aufgenommen oder absorbiert wird.
-
Wie aus der obigen Diskussion hervorgeht, weist in dieser Ausführungsform der Kühlmittelrücklaufpfad 55 die Kurve 55Aauf, die sich entlang der Umfangswand 10B des Katalysatorgehäuses 10 in der Nähe des Katalysatorgehäuses 10 krümmt.
-
Die Kurve 55A des Kühlmittelrücklaufpfads 55, die in der Nähe des Katalysatorgehäuses 10 angeordnet ist, dient daher dazu, die vom Katalysatorgehäuse 10 auf den Kühlmittelrücklaufpfad 55 übertragene Wärmemenge zu erhöhen, wodurch die Temperatur des Kühlwassers schnell erhöht wird. Dies verkürzt die vom Motor 1 benötigte Aufwärmzeit und verbessert den Kraftstoffverbrauch.
-
In dieser Ausführungsform ist der Kühlmittelrücklaufpfad 55 durch die Seitenfläche des Zylinderblocks 3 und das an der Seitenfläche des Zylinderblocks 3 befestigte Abdeckelement 56 definiert. Das Abdeckelement 56 enthält den kurvendefinierenden Abschnitt 56A, der die Kurve 55A bildet.
-
Der Motor 1 ist mit dem Abdeckelement 56, das vom Zylinderblock 3 getrennt ist, ausgestattet, wodurch der Freiheitsgrad zum Auswählen von Material für das Abdeckelement 56 erhöht und die Bildung des kurvendefinierenden Abschnitts 56A in dem Abdeckelement 56 erleichtert wird. Dies ermöglicht es, die Kurve 55A so nahe wie möglich am Katalysatorgehäuse 10 anzuordnen, um die Menge zu erhöhen, um die die Kurve 55A die Wärme empfängt oder absorbiert. Die leichte Bildung des Abdeckelements 56 ermöglicht es dem Abdeckelement 56, einen rippenförmigen Abschnitt zu haben, um den Betrag, um den die Kurve 55A die Wärme empfängt, zu erhöhen.
-
In dieser Ausführungsform erstreckt sich der Kühlmittelrücklaufpfad 55 in der Nähe des Abgasauslasses 30 und des oberen Endes 10A des Katalysatorgehäuses 10.
-
Mit anderen Worten verläuft der Kühlmittelrücklaufpfad 55 in der Nähe des Abgasauslasses 30 und des oberen Endes 10A des Katalysatorgehäuses 10, durch das Hochtemperaturabgas strömt, wodurch die Menge, um die die Kurve 55A die Wärme empfängt, erhöht wird.
-
In dieser Ausführungsform ist das stromaufwärtige Ende des Kühlmittelrücklaufpfads 55 mit dem Kühlmitteleinlass 55B, in den das Kühlwasser eintritt, ausgestattet. Das stromabwärtige Ende des Kühlmittelrücklaufpfads 55 ist mit dem Kühlmittelauslass 55C ausgestattet, von dem das Kühlwasser zur Wasserpumpe 15 abgelassen wird. Der Kühlmitteleinlass 55B ist auf der der Wasserpumpe 15 gegenüberliegenden Seite des Katalysatorgehäuses 10 angeordnet.
-
Die obigen Anordnungen bewirken, dass der Kühlmittelrücklaufpfad 55 so angeordnet ist, dass sich der Kühlmitteleinlass 55B und die Wasserpumpe 15 auf den gegenüberliegenden Seiten des Katalysatorgehäuses 10 befinden, wodurch der Kühlmittelrücklaufpfad 55 eine größere Breite aufweist, um die Menge zu erhöhen, wodurch die vom Katalysatorgehäuse 10 übertragene Wärme vom Kühlmittelrücklaufpfad 55 aufgenommen wird.
-
In dieser Ausführungsform ist der Zylinderblock 3 mit dem Kühlmitteleinlass 50, der über dem Kühlmittelauslass 55C angeordnet ist und in den das Kühlwasser von der Wasserpumpe 15 gefördert wird, ausgestattet. Die Länge oder die Abmessung der Kurve 55A in vertikaler Richtung ist im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem unteren Ende des Kühlmittelauslasses 55C und dem oberen Ende des Kühlmitteleinlasses 50.
-
Mit anderen Worten ist die vertikale Abmessung der Kurve 55A ungefähr gleich dem Abstand zwischen dem oberen Ende des Kühlmitteleinlasses 50 und dem unteren Ende des Kühlmittelauslasses 55C, die in vertikaler Richtung voneinander entfernt angeordnet sind. Dies bewirkt, dass die Kurve 55A einen konstanten Wärmeaufnahmebereich aufweist, der zur Aufnahme von Wärme, die von dem Katalysatorgehäuse 10 übertragen wird, geeignet ist, wodurch eine Menge an Wärme erhöht wird, wie sie von dem Katalysatorgehäuse 10 übertragen wird, von der Kurve 55A aufgenommen oder absorbiert wird.
-
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu ermöglichen, sollte verstanden werden, dass die Erfindung auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Äquivalente oder Modifikationen der gezeigten Ausführungsform umfasst, die ausgeführt werden können, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Prinzip der Erfindung abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2015124692 [0002, 0003]
