DE112014000928B4

DE112014000928B4 - Kühlvorrichtung für Mehrzylindermotor

Info

Publication number: DE112014000928B4
Application number: DE112014000928.8T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Matsumoto; Daisuke Tabata; Masahiro Naito
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2034-02-08
Also published as: WO2014129139A1; JP5974926B2; DE112014000928T5; US9624816B2; CN104995383A; US20160010533A1; CN104995383B; JP2014163224A

Abstract

Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor, umfassend:einen Zylinderblock (3), der einen blockseitigen Kühlmantel (33) umfasst, der ausgelegt ist, um mehrere Zylinderbohrungen (32) für eine Anordnung von in Reihe angeordneten Zylindern (1-4) zu umgeben;einen Zylinderkopf (4), der einen kopfseitigen Kühlmantel (61)umfasst; undeinen Kühlmittelkanal (10) zum Umwälzen von Kühlmittel durch eine Wasserpumpe (5) über den blockseitigen Kühlmantel (33), den kopfseitigen Kühlmantel (61) und einen Kühler (7), wobeider blockseitige Kühlmantel (33) einen auslassseitigen Kanal (34) umfasst, der sich durch einen Abschnitt des Zylinderblocks (3) auf der Auslassseite des Zylinderblocks (3) erstreckt, und ferner einen einlassseitigen Kanal (35) umfasst, der sich durch einen Abschnitt des Zylinderblocks (3) auf der Einlassseite des Zylinderblocks (3) erstreckt, wobeiin dem blockseitigen Kühlmantel (33) ein Abstandshalter (40) angeordnet ist, wobeider Zylinderblock (3) umfasst:einen Einlassabschnitt (36), der an einer Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um Kühlmittel zu dem blockseitigen Kühlmantel (33) einzuleiten;einen schmalen Abschnitt (42), der im Einlassbereich eines aufrechten Wandungsabschnitts (41) des genannten Abstandshalters (40) bei dem genannten Einlassabschnitt (36) ausgebildet ist und von der Außenumfangsseite des genannten aufrechten Wandungsabschnitts (41) nach außen vorspringt, sodass die Strömung des durch den Einlassabschnitt (36) eingeleiteten Kühlmittels zum einlassseitigen Kanal (35) des blockseitigen Kühlmantels (33) hin behindert ist; undeinen Anstiegsabschnitt (43), der an dem aufrechten Wandungsabschnitt (41) des genannten Abstandshalters (40) auf einer Seite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und im Verlauf von der Einlassseite zur Auslassseite hin von einem unteren Ende des genannten aufrechten Wandungsabschnitts (41) bis zur Mitte des genannten aufrechten Wandungsabschnitts (41) in Richtung der Zylinderachse ansteigt, sodass das durch den Einlassabschnitt (36) eingeleitete Kühlmittel zum Zylinderkopf hin geleitet wird, undder Zylinderkopf (4) umfasst:einen kopfseitigen Ablassabschnitt (62), der zum Ablassen des Kühlmittels vom dem kopfseitigen Kühlmantel (61) an der anderen Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist; undeine Verbindungsstrecke (52), die an einer Zylinderkopfseite des Anstiegsabschnitts ausgebildet ist und ausgelegt ist, um zwischen dem blockseitigen Kühlmantel (33) und dem kopfseitigen Kühlmantel (61) zu kommunizieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor eines Kraftfahrzeugs oder eines ähnlichen Fahrzeugs und insbesondere ein technisches Gebiet von Motoren, die ausgelegt ist, um einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock durch Kühlmittel zu kühlen.
Technischer Hintergrund
Üblicherweise ist in einem Kraftfahrzeug oder einem ähnlichen Fahrzeug eine Kühlvorrichtung vorgesehen, die ausgelegt ist, um einen Motor durch Strömenlassen von Kühlmittel zu einem Innenraum des Motors zu kühlen, um eine geeignete Temperatur des Motors zu erhalten.
Die JP 484 56 20 B offenbart zum Beispiel eine Methode, bei der in einem Kühlmantel eines Zylinderblocks ein Abstandshalter angeordnet ist. An dem Kühlmitteleinlassabschnitt des Abstandshalters ist ein Führungsschrägenabschnitt zum Führen von Kühlmittel hin zu dem Zylinderkopfabschnitt ausgebildet. Ein Kanaltrennelement, das einen oberen Kanal des Kühlmantels darstellt, setzt sich zu dem oberen Ende des Führungsschrägenabschnitts fort. Das Steigern des Durchsatzes und der Strömungsgeschwindigkeit eines Kühlmittels, das durch den oberen Kanal des Kühlmantels strömt, während es eine Kehrtwendung macht, macht es gemäß dieser Konfiguration möglich, eine Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt eines Zylinders zu verringern.
Ferner beschreibt die Schrift US 7 237 511 B2 eine Kühlvorrichtung für einen Reihenzylindermotor, die für den Zylinderblock und den Zylinderkopf jeweils einen Kühlmantel umfasst, wobei der blockseitige Kühlmantel die Zylinderbohrungen der in Reihe angeordneten Zylinder umgibt und durch Verbindungskanäle, die im Einströmbereich des blockseitigen Kühlmantels vorgesehen sind, mit dem kopfseitigen Kühlmantel in Verbindung steht.
Ferner beschreibt die Schrift JP 2009-243 414 A einen Abstandshalter für einen Kühlmantel, der eine Reihe von Zylinderbohrungen umgibt. Der besagte Abstandshalter soll dabei in den Kühlmantel, der die Zylinderbohrung umgibt, eingesetzt werden und besitzt dabei einen Leitflansch, mithilfe dessen einströmendes Kühlmittel nach oben zum Zylinderkopf hingeleitet werden soll.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Erwärmen eines Motors in einer frühen Phase, in der sich der Motor in einem kalten Zustand befindet, ist bei der Ausgestaltung der Verbrennungsleistung und der Abgasreinigungsleistung vorteilhaft. Im Hinblick auf das Vorstehende besteht Bedarf an einer Kühlvorrichtung für einen Motor, die ein effektives Beschleunigen des Erwärmens eines Motors ermöglicht, wenn sich der Motor in einem kalten Zustand befindet.
Ferner wird ein Zylinderkopf einem Abgas hoher Temperatur ausgesetzt, selbst wenn sich der Motor in einem kalten Zustand befindet. Daher ist auch ein Kühlen des Zylinderkopfs erforderlich. Im Hinblick auf das Vorstehende besteht Bedarf an einer Kühlvorrichtung für einen Motor, die ein effektives Kühlen eines Zylinderkopfs ermöglicht, wenn sich der Motor in einem kalten Zustand befindet.
Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor vorzusehen, die ein effektives Kühlen eines Zylinderkopfs und ein Beschleunigen des Erwärmens des Motors ermöglicht, wenn sich der Motor in einem kalten Zustand befindet.
Zur Lösung des vorstehenden Problems ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung auf eine Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor gerichtet, die versehen ist mit: einem Zylinderblock, der einen blockseitigen Kühlmantel umfasst, der ausgelegt ist, um mehrere Zylinderbohrungen für eine Anordnung von Zylindern, die in Reihe angeordnet sind, zu umgeben; einem Zylinderkopf, der einen kopfseitigen Kühlmantel umfasst; und einem Kühlmittelkanal zum Umwälzen von Kühlmittel durch eine Wasserpumpe mittels des blockseitigen Kühlmantels, des kopfseitigen Kühlmantels und eines Kühlers.
Der Zylinderblock umfasst einen Einlassabschnitt, der an einer Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um Kühlmittel zu dem blockseitigen Kühlmantel einzuleiten; einen Verjüngungsabschnitt, der in der Nähe des Einlassabschnitts ausgebildet ist und ausgelegt ist, um ein Strömen des durch den Einlassabschnitt eingeleiteten Kühlmittels zu einem einlassseitigen Kanal des blockseitigen Kühlmantels zu behindern, und einen Anstiegsabschnitt, der in der Nähe des Einlassabschnitts ausgebildet ist und ausgelegt ist, um das durch den Einlassabschnitt eingeleitete Kühlmittel hin zu dem Zylinderkopf zu leiten.
Der Zylinderkopf umfasst einen kopfseitigen Ablassabschnitt, der an der anderen Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um das Kühlmittel von dem kopfseitigen Kühlmantel abzulassen; und eine Verbindungsstrecke, die an einer Zylinderkopfseite des geneigten Abschnitts ausgebildet ist und ausgelegt ist, um zwischen dem blockseitigen Kühlmantel und dem kopfseitigen Kühlmantel zu verbinden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen bei Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den Begleitzeichnungen besser hervor.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Kühlvorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Zylinderblocks der Kühlvorrichtung;
3 ist eine Draufsicht auf den Zylinderblock;
4 ist eine Längsschnittansicht des zweiten Zylinders des Zylinderblocks;
5 ist eine Längsschnittansicht des vierten Zylinders des Zylinderblocks;
6 ist eine perspektivische Ansicht des Zylinderblocks;
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Einlassseite eines Abstandshalters;
8 ist eine perspektivische Ansicht einer Auslassseite des Abstandshalters;
9 ist eine Draufsicht auf den Abstandshalter;
10 ist eine Vorderansicht der Einlassseite des Abstandshalters;
11 ist eine Rückansicht der Auslassseite des Abstandshalters;
12 ist eine Seitenansicht einer geneigten Abschnittsseite (einer Endseite) des Abstandshalters;
13 ist eine Seitenansicht einer Führungsabschnittseite (anderer Endseite) des Abstandshalters;
14 ist ein Flussdiagramm, das ein von einer Kühlkreislauf-Steuereinrichtung der Kühlvorrichtung auszuführendes Steuerverfahren zeigt; und
15A bis 15D sind Blockdiagramme, die ein von der Kühlvorrichtung auszuführendes motortemperaturbasiertes Kühlverfahren zeigen.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor unter Bezugnahme auf 1 bis 15D beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer Kühlvorrichtung 1 für einen Mehrzylindermotor 2 in einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Mehrzylindermotor 2 (nachstehend einfach als „Motor“ bezeichnet) ist ein so genannter Querstrom-Vierzylinderreihen-Dieselmotor, bei dem in einer nicht gezeigten Kurbelwellenrichtung (in 1 linke und rechte Richtung) vier Zylinder in Reihe angeordnet sind und ein Einlasssystem und ein Auslasssystem bezüglich eines Zylinderkopfs 4 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Motor 2 ist in einem (nicht gezeigten) Motorraum, der an einem Fahrzeugfrontabschnitt vorgesehen ist, so eingebaut, dass eine Anordnung von Zylindern in der Fahrzeugbreitenrichtung ausgerichtet ist, sich das Auslasssystem in der Front- und Heckrichtung des Fahrzeugs an der Heckseite befindet und sich eine Zylinderachse jedes Zylinders in einer Auf- und Abrichtung erstreckt.
Der Motor 2 umfasst als Hauptbestandteile einen Zylinderblock 3 und den über dem Zylinderblock 3 angeordneten Zylinderkopf 4.
In 1 wird der Zylinderblock 3 von oben gesehen gezeigt, und der Zylinderkopf 4 wird von unten gesehen gezeigt. Daher ist die Positionsbeziehung zwischen der (als „EIN“ gezeigten) Einlassseite und der (als „AUS“ gezeigten) Auslassseite zwischen dem Zylinderblock 3 und dem Zylinderkopf 4 umgekehrt.
Der Zylinderblock 3 ist mit einem blockseitigen Kühlmantel 33, einer Einlassöffnung (Einlassabschnitt) 36 für Kühlwasser (Kühlmittel) W und einer blockseitigen Ablassöffnung (einem blockseitigen Ablassabschnitt) 37 versehen. Der Zylinderkopf 4 ist mit einem kopfseitigen Kühlmantel 61 und einer kopfseitigen Ablassöffnung (einem kopfseitigen Ablassabschnitt) 62 versehen. Wie später beschrieben wird, wird durch die Einlassöffnung 36 ins Innere des blockseitigen Kühlmantels 33 eingeleitetes Kühlwasser W durch die blockseitige Ablassöffnung 37 abgelassen. Durch die Einlassöffnung 36 ins Innere des kopfseitigen Kühlmantels 61 eingeleitetes Kühlwasser W wird durch die kopfseitige Ablassöffnung 62 abgelassen.
In der Einlassöffnung 36 ist eine Wasserpumpe (WP) 5 zum Zuführen von Kühlwasser W ins Innere des blockseitigen Kühlmantels 33 und ins Innere des kopfseitigen Kühlmantels 61 angeordnet. Die Wasserpumpe 5 ist eine Pumpe, die durch Drehen des Motors 2 zu betreiben ist.
Die Kühlvorrichtung 1 ist mit einem Kühlwasserkanal (Kühlmittelkanal) 10 zum bedarfsweisen Umwälzen von Kühlwasser W zu dem blockseitigen Kühlmantel 33 und zu dem kopfseitigen Kühlmantel 61 mittels eines Kühlers 7 versehen. Der Kühlwasserkanal 10 umfasst einen ersten Durchlass 11, einen zweiten Durchlass 12, einen dritten Durchlass 13 und einen vierten Durchlass 14. Der Kühlwasserkanal 10 wird durch Umwälzen von Kühlwasser W zu einem von erstem bis viertem Durchlass 11 bis 14 umgeschaltet. Der Kühlwasserkanal 10 wird durch Veranlassen, dass eine Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 in einem ECU 100 eine Kühlkreis-Umschalteinrichtung 6 steuert, umgeschaltet. Die Kühlkreis-Umschalteinrichtung 6 umfasst ein Thermostatventil 6a, ein erstes Steuerventil 6b, ein zweites Steuerventil 6c und ein drittes Steuerventil 6d. Im Folgenden werden der erste bis vierte Durchlass 11 bis 14 näher beschrieben.
Der erste Durchlass 11 verbindet zwischen der kopfseitigen Ablassöffnung 62 und der Einlassöffnung 36. Der erste Durchlass 11 umgeht den Kühler 7 und passiert anschließend einen Wassertemperatursensor 102 zum Detektieren einer Temperatur von Kühlwasser W und das Thermostatventil 6a in dieser Reihenfolge. Das Thermostatventil 6a ist ein Ventil, das ausgelegt ist, um zu öffnen, wenn die ersten bis dritten Steuerventile 6b bis 6d außer Betrieb sind und die Temperatur von Kühlwasser W einen vorbestimmten Wert übersteigt. Das Thermostatventil 6a ist so ausgelegt, dass in einem normalen Zustand Kühlwasser W nur durch den ersten Durchlass 11 zirkulieren kann und in einem anomalen Zustand zum Schutz des Motors 2 Kühlwasser W durch den zweiten Durchlass 12 sowie durch den ersten Durchlass 11 zirkulieren kann. Der Wassertemperatursensor 102 ist nahe der kopfseitigen Ablassöffnung 62 angeordnet.
Der zweite Durchlass 12 verbindet zwischen der kopfseitigen Ablassöffnung 62 und der Einlassöffnung 36. Der zweite Durchlass 12 umgeht den Kühler 7 und passiert nacheinander eine Leerlaufstopp-Wasserpumpe (WP) 21, einen Klimaanlagen-Heizerkern 22, einen AGR-Kühler (EGR/C) 23, ein AGR-Ventil (EGR/V) 24 und das erste Steuerventil 6b in dieser Reihenfolge. Die Leerlaufstopp-Wasserpumpe 21 ist eine Pumpe, die ausgelegt ist, um Kühlwasser W zu dem Klimaanlagen-Heizerkern 22 strömen zu lassen, wenn der Motor 2 während eines Leerlaufbetriebs zeitweilig gestoppt wird. Der AGR-Kühler 23 und das AGR-Ventil 24 sind in dem zweiten Durchlass 12 Seite an Seite angeordnet.
Der dritte Durchlass 13 verbindet zwischen der blockseitigen Ablassöffnung 37 und der Einlassöffnung 36. Der dritte Durchlass 13 umgeht den Kühler 7 und passiert nacheinander einen Motorölkühler (O/C) 25, einen Ölwärmetauscher (ATF/W) 26 für ein Automatikgetriebe und das zweite Steuerventil 6c in dieser Reihenfolge. Der Motorölkühler 25 ist in der blockseitigen Ablassöffnung 37 angeordnet.
Der vierte Durchlass 14 verbindet zwischen der kopfseitigen Ablassöffnung 62 und der Einlassöffnung 36. Der vierte Durchlass 14 passiert den Wassertemperatursensor 102, den Kühler 7 und das dritte Steuerventil 6d in dieser Reihenfolge.
Die Kühlkreis-Steuereinrichtung 101 ist eine der in dem ECU 100 vorgesehenen Steuereinrichtungen. Die Kühlkreis-Steuereinrichtung 101 ist ausgelegt, um von dem Wassertemperatursensor 102, dem Motordrehzahlsensor 103 und dem Kraftstoffeinspritzmengensensor 104 ein Detektionssignal zu empfangen, schätzt eine Brennraumwandflächentemperatur des Kopfs des Motors 2, d.h. eine Kopftemperatur T, beruhend auf einem Lastzustand des Motors 2, der durch die Motordrehzahl und die Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen ist, zum Steuern der ersten bis dritten Steuerventile 6b bis 6d gemäß der geschätzten Kopftemperatur T. Dies wird später beschrieben (siehe 14 bis 15D).
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Zylinderblocks 3. 3 ist eine Draufsicht auf den Zylinderblock 3. Der Zylinderblock 3 umfasst als Hauptbestandteile einen Zylinderblock-Hauptkörper 30 und einen Abstandshalter 40. Auch wenn eine Dichtung 50 kein für eine einfachere Beschreibung in 2 ebenfalls gezeigt.
Der Zylinderblock-Hauptkörper 30 ist so ausgelegt, dass sich Zylinderachsen von Zylinderbohrungen 32 der ersten bis vierten Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4, die in Reihe angeordnet sind, in Auf- und Abrichtungen erstrecken. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist der blockseitige Kühlmantel 33, der eine kranzförmige Aussparungsnut ist, die die vier Zylinderbohrungen 32 umgibt, in einer oberen Fläche 31 des Zylinderblock-Hauptkörpers 30 ausgebildet. Der blockseitige Kühlmantel 33 umfasst einen auslassseitigen Kanal 34, der durch einen auslassseitigen Abschnitt des Zylinderblocks verläuft, und einen einlassseitigen Kanal 35, der durch den einlassseitigen Abschnitt des Zylinderblocks 3 verläuft.
In der Ausführungsform sind bei Betrachtung des Zylinderblocks 3 von der Einlassseite die ersten bis vierten Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 in dieser Reihenfolge von links nach rechts ausgerichtet. In der Ausführungsform wird bei der Zylinderanordnung der ersten bis vierten Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 die Seite der Zylinderanordnung, an der der erste Zylinder Nr. 1 angeordnet ist, als „eine Endseite“ bezeichnet, und die Seite der Zylinderanordnung, an der der vierte Zylinder Nr. 4 angeordnet ist, wird als „die andere Endseite“ bezeichnet.
In der Ausführungsform werden ferner bei den Wandflächen, die den auslassseitigen Kanal 34 und den einlassseitigen Kanal 35 des blockseitigen Kühlmantels 33 bilden, der eine Aussparungsnut ist, die Innenseitenwände als Innenwandabschnitte 34a und 35b bezeichnet, und die Außenseitenwände werden als Außenwandabschnitte 34b und 35b bezeichnet (siehe 4 und 5).
Der Zylinderblock-Hauptkörper 30 umfasst die Einlassöffnung (Einlassabschnitt) 36, die an einer Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um Kühlwasser W zu dem blockseitigen Kühlmantel 33 einzuleiten; und die blockseitige Ablassöffnung (den blockseitigen Ablassabschnitt) 37, die in dem einlassseitigen Abschnitt des Zylinderblock-Hauptkörpers 30 in der Mitte der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um Kühlwasser W von dem blockseitigen Kühlmantel 33 abzulassen.
Ferner umfasst der Zylinderblock-Hauptkörper 30 Schraubenlöcher 38...38, die mit Kopfbolzen (nicht gezeigt) für den Eingriff zwischen dem Zylinderblock 3 und dem Zylinderkopf 4 mittels der Dichtung 50 in Eingriff gebracht werden können.
Die Dichtung 50 ist eine Blechdichtung, die durch Übereinanderlegen von Blechen durch Abdichten an mehreren Stellen zu einem einzigen Blech ausgebildet wird. Die Gesamtform der Dichtung 50 ist im Wesentlichen die gleiche wie die obere Fläche 31 des Zylinderblock-Hauptkörpers 30.
Wie in 2 gezeigt ist, sind in der Dichtung 50 an den den Zylinderbohrungen 32 des Zylinderblock-Hauptkörpers 30 entsprechenden Stellen kreisförmige Öffnungen 51...51 ausgebildet. An den den Schraubenlöchern 38..38 entsprechenden Stellen sind in der Dichtung 50 Einführöffnungen 54...54 für die vorstehend beschriebenen Kopfbolzen ausgebildet.
Ferner umfasst die Dichtung 509 erste Verbindungsöffnungen (Verbindungsstrecken) 52...52 und zweite Verbindungsöffnungen 53...53 zum Verbinden zwischen dem blockseitigen Kühlmantel 33 und dem kopfseitigen Kühlmantel 61 (siehe 1). Die ersten Verbindungslöcher 52...52 sind an einer Endseite der Zylinderanordnung in der Dichtung 50 ausgebildet. Die zweiten Verbindungslöcher 53..53 sind in dem auslassseitigen Abschnitt bzw. in dem einlassseitigen Abschnitt der Dichtung 50 ausgebildet.
Wenn der Zylinderblock 3 und der Zylinderkopf 4 mittels der Dichtung 50 miteinander verbunden sind, werden die Umfänge der kreisförmigen Öffnungen 51...51 und die Umfänge der Einführöffnungen 54...54 durch eine elastische Rückstellkraft der Dichtung 50 abgedichtet. Dies ermöglicht es, ein Entweichen von Verbrennungsgas aus dem Brennraum jedes der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 zu verhindern und ein Entweichen von Kühlwasser W aus dem blockseitigen Kühlmantel 33 und aus dem kopfseitigen Kühlmantel 61 zu verhindern.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Zylinderkopf 4 eine kopfseitige Ablassöffnung 62, durch die Kühlwasser W von dem kopfseitigen Kühlmantel 61 zu der anderen Endseite der Zylinderanordnung abgelassen wird.
4 ist eine Längsschnittansicht des zweiten Zylinders Nr. 3 des Zylinderblocks 3. 5 ist eine Längsschnittansicht des vierten Zylinders Nr. 4 des Zylinderblocks 3.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, ist der Abstandshalter 40 in dem blockseitigen Kühlmantel 33 angeordnet. Der Abstandshalter 40 ist so ausgelegt, dass ein Bodenabschnitt des Abstandshalters 40 in Kontakt mit der Bodenfläche des blockseitigen Kühlmantels 33 gesetzt ist und zwischen dem Abstandshalter 40 und jedem der Innenwandabschnitte 34a und 35a des blockseitigen Kühlmantels 33 und zwischen dem Abstandshalter 40 und jedem der Außenwandabschnitte 34b und 35b des blockseitigen Kühlmantels 33 ein Spalt ausgebildet ist.
Der Abstandshalter 40 ist so ausgebildet, dass der Spalt zwischen der Innenfläche des Abstandshalters 40 und jedem der Innenwandabschnitte 34a und 35a des blockseitigen Kühlmantels 33 relativ klein ist und der Spalt zwischen der Außenfläche des Abstandshalters 40 und jedem der Außenwandabschnitte 34b und 35b des blockseitigen Kühlmantels 33 relativ groß ist. Gemäß dieser Konfiguration dienen die äußeren Spalte des Abstandshalters 40 als Hauptkanal, an dem Kühlwasser W entlangströmen kann. Wenn der Kanal einfach als der „auslassseitige Kanal 34“ oder der „einlassseitige Kanal 35“ bezeichnet wird, bezeichnet der Kanal den äußeren Spalt des Abstandshalters 40.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, ist der auslassseitige Kanal 34 des blockseitigen Kühlmantels 33 so ausgelegt, dass der obere Abschnitt des auslassseitigen Kanals 34 in der Zylinderachsenrichtung verglichen mit dem unteren Abschnitt desselben eine große Schnittfläche aufweist, da der Spalt zwischen dem Abstandshalter 40 und dem Außenwandabschnitt 34b in dem oberen Abschnitt des Kanals bezüglich eines Stufenabschnitts 44 des Abstandshalters 40, der später zu beschreiben ist, verglichen mit dessen unterem Abschnitt groß ist.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 bis 13 ein Aufbau des Abstandshalters 40 beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Zylinderblocks 3. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Abstandshalters 40 allein, von der Einlassseite aus gesehen. 8 ist eine perspektivische Ansicht des Abstandshalters 40 allein, von der Auslassseite aus gesehen. 9 ist eine Draufsicht auf den Abstandshalters 40 allein, von oben gesehen. 10 ist eine Vorderansicht des Abstandshalters 40 allein, von der Einlassseite aus gesehen. 11 ist eine Rückansicht des Abstandshalters 40 allein, von der Auslassseite aus gesehen. 12 ist eine Seitenansicht des Abstandshalters 40 allein, von einer Endseite der Zylinderanordnung aus gesehen. 13 ist eine Seitenansicht des Abstandshalters 40 allein, von der anderen Endseite der Zylinderanordnung aus gesehen. In diesen Zeichnungen sind die Symbole EIN (Einlassseite) und AUS (Auslassseite), die die Richtungen bei Anordnen des Abstandshalters 40 in dem blockseitigen Kühlmantel 33 andeuten, gezeigt.
Wie in 6 gezeigt ist, weist der Abstandshalter 40 eine solche Dicke auf, dass der Abstandshalter 40 in dem blockseitigen Kühlmantel 33 mit einem Spalt aufgenommen ist, und weist eine solche Höhe auf, dass der Abstandshalter 40 nicht über die obere Fläche 31 des Zylinderblocks 33 hinausragt (siehe 4 und 5). Wie in 7 bis 13 gezeigt ist, ist der Abstandshalter 40 hauptsächlich aus einem kranzförmigen vertikalen Wandabschnitt 41 ausgebildet, der sich in Draufsicht im Wesentlichen parallel zu der Zylinderachsenrichtung erstreckt.
Wie zum Beispiel in 7, 9, 10 und 12 gezeigt ist, ist ein rippenartiger schmaler Abschnitt 42, der von dem Außenumfang des vertikalen Wandabschnitts 41 nach außen ragt, an dem einlassseitigen Abschnitt des vertikalen Wandabschnitts 41 an einer Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet (siehe 3). Der schmale Abschnitt 42 umfasst einen oberen schmalen Abschnitt 42a und einen unteren schmalen Abschnitt 42b. Der schmale Abschnitt 42 ist so ausgebildet, dass der Vorsprungsbetrag des oberen schmalen Abschnitts 42a größer als der Vorsprungsbetrag des unteren schmalen Abschnitts 42b ist.
Wie zum Beispiel in 7, 9, 10 und 12 gezeigt ist, umfasst der vertikale Wandabschnitt 41 an einer Endseite der Zylinderanordnung einen rippenartigen geneigten Abschnitt 43, der so ausgelegt ist, dass der geneigte Abschnitt 43 von der Einlassseite hin zu der Auslassseite gleichmäßig geneigt ist, während er in der Zylinderachsenrichtung von dem unteren Ende des vertikalen Wandabschnitts 41 hoch zur Mitte des vertikalen Wandabschnitts 41 ansteigt (siehe 3).
Wie zum Beispiel in 8, 9 und 11 bis 13 gezeigt ist, umfasst der auslassseitige Abschnitt des vertikalen Wandabschnitts 41 den Stufenabschnitt 44, der sich in der Mitte des vertikalen Wandabschnitts 41 in der Zylinderachsenrichtung zu dem oberen Ende des geneigten Abschnitts 43 fortsetzt (siehe 3 bis 5). Gemäß dieser Konfiguration ist bei Anordnen des Abstandshalters 40 in dem blockseitigen Kühlmantel 33 der Spalt zwischen dem Abstandshalter 40 und dem Außenwandabschnitt 35b in dem oberen Abschnitt des auslassseitigen Kanals 34 bezüglich des Stufenabschnitts 44 verglichen mit dessen unterem Abschnitt groß.
Wie z.B. in 7 bis 11 und 13 gezeigt ist, umfasst der vertikale Wandabschnitt 41 an der anderen Endseite der Zylinderanordnung einen rippenartigen Führungsabschnitt 45, der sich zu dem Stufenabschnitt 44 fortsetzt, sich von dem auslassseitigen Abschnitt des vertikalen Wandabschnitts 41 zu dem einlassseitigen Abschnitt desselben erstreckt und von der Auslassseite hin zu der Einlassseite gleichmäßig geneigt ist, während er weiter hin zu dem Zylinderkopf 4 ansteigt (siehe 3 und 5).
Wie in 7, 9, 10 und 12 gezeigt ist, ist zum Beispiel ein Randabschnitt 46, der von dem Außenumfang des vertikalen Wandabschnitts 41 nach außen ragt, an dem unteren Ende des einlassseitigen Abschnitts des vertikalen Wandabschnitts 41 ausgebildet (siehe 3 und 4).
Wie zum Beispiel in 7, 10 und 13 gezeigt ist, ist in dem unteren Ende des einlassseitigen Abschnitts des vertikalen Wandabschnitts 41 an der anderen Endseite der Zylinderanordnung ein Heizereinführabschnitt 47 ausgebildet, der zum Aufnehmen eines Heizers für eine kalte Zone (nicht gezeigt) freigeschnitten ist.
Der Abstandshalter 40 ist in dem blockseitigen Kühlmantel 33 angeordnet. Im Hinblick auf das Vorstehende besteht der Abstandshalter 40 aus Harz mit einer Wärmebeständigkeit, die einer hohen Temperaturbedingung in dem Zylinderblock 3 standhalten kann, und mit einer Steifigkeit, die eine Verformung oder Beschädigung durch einen Wasserdruck von Kühlwasser W verhindern kann. Beispiele für das Harz sind polymidbasiertes thermoplastisches Harz wie etwa PA66 oder PPA, olefinbasiertes thermoplastisches Harz wie etwa PP und polyphenylensulfidbasiertes thermoplastisches Harz wie etwa PPS. Es ist möglich, eine Art dieser Materialien allein oder zwei oder mehr Arten derselben kombiniert zu verwenden. Nach Bedarf können Glasfasern mit dem Harz vermischt werden. Der aus Harz bestehende Abstandshalter 40 kann durch z.B. eine Spritzgießmaschine integral ausgebildet werden.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 6 bis 13 Funktionen des Abstandshalters 40 beschrieben. In diesen Zeichnungen deuten Pfeile die Strömungen von Kühlwasser W an, wenn der Abstandshalter 40 wie gezeigt in dem blockseitigen Kühlmantel 33 angeordnet ist.

(1) Zunächst wird Kühlwasser W durch die Einlassöffnung 36 des Zylinderblocks 3 von der Wasserpumpe 5 ins Innere des blockseitigen Kühlmantels 33 eingeleitet.

Wie vorstehend beschrieben ist der Abstandshalter 40 in dem blockseitigen Kühlmantel 33 angeordnet, wobei zwischen dem Abstandshalter 40 und jedem der Innenwandabschnitte 34a und 35b und zwischen dem Abstandshalter 40 und jedem der Außenwandabschnitte 34b und 35b ein Spalt ausgebildet ist (siehe 3 bis 5). Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, ein lokales Senken der Temperatur der Zylinder, das sich aus direktem Kontakt von durch die Einlassöffnung 36 eingeleitetem Kühlwasser W mit den Innenwandabschnitten 34a und 35b des blockseitigen Kühlmantels 33 ergibt, zu beschränken.
Wie in 7 gezeigt ist, wird ferner eine durch die Einlassöffnung 36 zu dem einlassseitigen Kanal 35 eingeleitete Strömung von Kühlwasser W von dem schmalen Abschnitt 42 beschränkt, der an der Einlassseite in der Nähe der Einlassöffnung 36 ausgebildet ist. Daher kann ein Hauptteil von Kühlwasser W zu dem auslassseitigen Kanal 34 strömen. Der Vorsprungsbetrag des unteren schmalen Abschnitts 42b ist dagegen kleiner als der Vorsprungsbetrag des oberen schmalen Abschnitts 42a. Dies lässt eine relativ kleine Menge von Kühlwasser W, die durch einen breiteren Spalt zwischen dem unteren schmalen Abschnitt 42b und dem Außenwandabschnitt 35b geströmt ist, zu dem einlassseitigen Kanal 35 strömen.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration kann verglichen mit dem einlassseitigen Kanal 35 eine größere Menge Kühlwasser W zu dem auslassseitigen Kanal 34 strömen. Dies ist beim Kühlen des auslassseitigen Abschnitts des Zylinderblocks 3, an dem ein Steigen der Temperatur wahrscheinlich ist, verglichen mit dem einlassseitigen Abschnitt des Zylinderblocks 3 und beim Reduzieren einer Temperaturdifferenz zwischen dem einlassseitigen Abschnitt und dem auslassseitigen Abschnitts jedes Zylinders vorteilhaft.
(2) Anschließend kann, wie in 6, 7 und 12 gezeigt ist, Kühlwasser W, das zu dem auslassseitigen Kanal 34 geströmt ist, zu dem Zylinderkopf 4 strömen, während es durch den geneigten Abschnitt 43, der an der Auslassseite in der Nähe der Einlassöffnung 36 ausgebildet ist, geleitet wird.
Der blockseitige Kühlmantel 33 und der kopfseitige Kühlmantel 61 stehen mittels der ersten Verbindungsöffnungen 52, die in einem Ende der Dichtung 50 ausgebildet sind, miteinander in Verbindung. Wenn die Kühlkreis-Steuereinrichtung 101 steuert, um Kühlwasser W nur durch den ersten Durchlass 11 umzuwälzen, wenn sich der Motor 2 in einem kalten Zustand befindet, ist es gemäß dieser Konfiguration wie später beschrieben weniger wahrscheinlich, dass Kühlwasser W, das zu dem Zylinderkopf 4 geleitet wird, durch den auslassseitigen Kanal 34 des blockseitigen Kühlmantels 33 strömt, und lässt sich leicht durch die ersten Verbindungsöffnungen 52 in den kopfseitigen Kühlmantel 61 leiten.
Wenn sich gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration der Motor 2 in einem kalten Zustand befindet, wird ein Erwärmen des Motors 2 durch einen allmählichen Anstieg der Temperatur des Zylinderblocks 3 ohne Abkühlen des Zylinderblocks 3 beschleunigt. Zusätzlich zu dem Vorstehenden wird, selbst wenn sich der Motor 2 in einem kalten Zustand befindet, der Zylinderkopf 3, der Abgas hoher Temperatur ausgesetzt wird, gekühlt. Kühlwasser W, das durch den kopfseitigen Kühlmantel 61 geströmt ist, wird durch die kopfseitige Ablassöffnung 62, die in dem anderen Ende des Zylinderkopfs 4 ausgebildet ist, abgelassen.
(3) Anschließend kann, wie in 8 und 11 gezeigt ist, Kühlwasser W so von dem geneigten Abschnitt 43 zu dem auslassseitigen Kanal 34 strömen, dass eine große Menge Kühlwasser W in dem oberen Abschnitt des Kanals bezüglich des Stufenabschnitts 44, der sich zu dem oberen Ende des geneigten Abschnitts 43 fortsetzt, strömen kann und eine kleine Menge Kühlwasser W in dem unteren Abschnitt des Kanals strömen kann. Denn aufgrund des Vorhandensein des Stufenabschnitts 44 ist der Spalt zwischen dem Abstandshalter 40 und dem Außenwandabschnitt 34b in dem oberen Abschnitt des Kanals bezüglich des Stufenabschnitts 44 verglichen mit dem unteren Abschnitt des Kanals groß und die Schnittfläche des Kanals ist in dem oberen Abschnitt verglichen mit dem unteren Abschnitt groß.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es möglich, den auslassseitigen oberen Abschnitt des Zylinderblocks 3, wo ein Anstieg der Temperatur durch das Abgas hoher Temperatur besonders wahrscheinlich ist, verglichen mit dem auslassseitigen unteren Abschnitt bei tatsächlichem Betrieb des Motors 2 (nachdem der Motor 2 mit anderen Worten aufgewärmt ist) vorteilhaft zu kühlen. Dies ist beim Reduzieren einer Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt jedes Zylinders vorteilhaft.
(4) Anschließend wird Kühlwasser W, das durch den auslassseitigen Kanal 34 geströmt ist, bei Strömen des Kühlwassers W von dem auslassseitigen Kanal 34 hin zu dem einlassseitigen Kanal 35, während es umkehrt, durch den Führungsabschnitt 45, der sich von dem Stufenabschnitt 44 fortsetzt und der an dem anderen Ende des vertikalen Wandabschnitts 41 ausgebildet ist, hin zu dem Zylinderkopf 4 geleitet.
Daher kann Kühlwasser W, das hin zu dem Zylinderkopf 4 geleitet wird, mittels der zweiten Verbindungsöffnungen 53, die in dem einlassseitigen Abschnitt der Dichtung 50 ausgebildet sind, problemlos in den kopfseitigen Kühlmantel 61 strömen. Dies ist beim Kühlen des Zylinderkopfs 4 vorteilhaft.
(5) Anschließend tritt Kühlwasser W, das nicht mittels der zweiten Verbindungsöffnungen 53 in den kopfseitigen Kühlmantel 61 geströmt ist, durch den einlassseitigen Kanal 35 und wird durch die blockseitige Ablassöffnung 37, die in dem einlassseitigen Abschnitt des Zylinderblocks 3 in der Mitte der Zylinderanordnung ausgebildet ist, abgelassen.
Wenn wie vorstehend beschrieben Kühlwasser W von der Einlassöffnung 36 zu der blockseitigen Ablassöffnung 37 strömen darf, wird die Temperatur des Kühlwassers W allmählich angehoben, während von jedem Zylinder Wärme absorbiert wird. Während zum Beispiel ein Kühlen des auslassseitigen Abschnitts des ersten Zylinders Nr. 1 durch Kühlwasser W einer relativ niedrigen Temperatur beschleunigt wird, wird daher ein Kühlen des einlassseitigen Abschnitts des ersten Zylinders Nr. 1 nicht beschleunigt, da Kühlwasser W aufgrund des Vorhandenseins des schmalen Abschnitts 42 kaum strömt. Der auslassseitige Abschnitt und der einlassseitige Abschnitt des vierten Zylinders Nr. 4 werden dagegen beide durch Kühlwasser W einer relativ hohen Temperatur gekühlt.
Bei Vergleichen des Kühlens zwischen dem auslassseitigen Abschnitt und dem einlassseitigen Abschnitts jedes Zylinders durch Temperaturmittelung werden daher der erste Zylinder Nr. 1 und der vierte Zylinder Nr. 4 an beiden Enden der Zylinderanordnung im Wesentlichen gleichmäßig gekühlt. Somit ist es möglich, eine Temperaturdifferenz zwischen den Zylinder zu reduzieren.
Ein Reduzieren der Temperaturdifferenz zwischen dem einlassseitigen Abschnitt und dem auslassseitigen Abschnitt jedes Zylinders, einer Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt jedes Zylinders und einer Temperaturdifferenz zwischen den Zylindern macht es wie vorstehend beschrieben möglich, eine Temperaturverteilung der Gesamtheit der Zylinder gleichmäßig zu machen.
(6) Wie vorstehend beschrieben ist der Randabschnitt 46, der von dem Außenumfang des Abstandshalters 40 vorsteht, an dem unteren Ende des einlassseitigen Abschnitts des vertikalen Wandabschnitts 41 ausgebildet (siehe 4). Daher macht es ein Ausbilden des Randabschnitts 46 möglich, ein Eindringen von Kühlwasser W, das durch den Spalt zwischen dem unteren schmalen Abschnitt 42b und dem Außenwandabschnitt 35b zu dem einlassseitigen Kanal 35 strömt, von dem unteren Ende des Abstandshalters 40 ins Innere des Abstandshalters 40 (einen Spalt zwischen der Innenfläche des Abstandshalters 40 und dem Innenwandabschnitt 35a) zu beschränken. Dies ist beim Verhindern einer Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt jedes Zylinders vorteilhaft.
(7) Der Heizereinführabschnitt 47 für eine kalte Zone ist in dem vertikalen Wandabschnitt 41 des Abstandshalters 40 ausgebildet. Das Einsetzen eines Heizers für eine kalte Zone in den Heizereinführabschnitt 47 für eine kalte Zone macht es möglich, ein Gefrieren von Kühlwasser W in dem blockseitigen Kühlmantel 33 zu verhindern.
(8) Der schmale Abschnitt 42, der geneigte Abschnitt 43, der Stufenabschnitt 44, der Führungsabschnitt 45 und der Randabschnitt 46 sind an dem Außenumfang des vertikalen Wandabschnitts 41 des Abstandshalters 40 ausgebildet. Dies macht es einfach, den schmalen Abschnitt 42, den geneigten Abschnitt 43, den Stufenabschnitt 44, den Führungsabschnitt 45 und den Randabschnitt 46 mit dem Abstandshalter 40 integral auszubilden.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein von der Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 auszuführendes Steuerverfahren zeigt. 15A bis 15D sind Blockdiagramme, die ein motortemperaturbasiertes Kühlverfahren zeigen. Als Nächstes wird ein Steuerverfahren der Kühlvorrichtung 1, das von der Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 gemäß dem Flussdiagramm von 14 auszuführen ist, unter Bezugnahme auf 15A bis 15D beschrieben.
Wenn sich der Motor 2 in einem kalten Zustand befindet, schließt die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 zunächst alle Steuerventile 6b bis 6d (Schritt S1). Wenn der vorstehende Schritt ausgeführt wird, wie in 15A gezeigt ist, wird Kühlwasser W nur durch den ersten Durchlass 11 umgewälzt. Kühlwasser einer relativ kleinen Menge darf zu dem Zylinderkopf 4 strömen, um den Motor 2 zu erwärmen, während ein lokales Aufheizen des Motors 2 verhindert wird.
Anschließend ermittelt die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101, ob die Kopftemperatur T (wie vorstehend beschrieben, die Brennraumwandflächentemperatur des Kopfs des Motors 2, die beruhend auf einem Lastzustand des Motors 2 zu schätzen ist, der durch die Motordrehzahl und die Kraftstoffeinspritzmenge zu ermitteln ist) größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur T₁ ist (z.B. 150°C) (Schritt S2).
Wenn in Schritt S2 ermittelt wird, dass die Kopftemperatur T größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₁ ist, öffnet die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 das erste Steuerventil 6b (Schritt S3). Wenn, wie in 15B gezeigt ist, der vorstehende Schritt ausgeführt wird, wird Kühlwasser W durch den ersten Durchlass 11 und den zweiten Durchlass 12 umgewälzt.
Anschließend ermittelt die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101, ob die Kopftemperatur T größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur T₂ ist (T₂>T₁), die höher als die Temperatur T₁ ist (Schritt S4).
Wenn in Schritt S4 ermittelt wird, dass die Kopftemperatur T größer oder gleich der vorbestimmten Temperatur T₂ ist, öffnet die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 das zweite Steuerventil 6c (Schritt S5). Wenn, wie in 15C gezeigt ist, der vorstehende Schritt ausgeführt wird, wird Kühlwasser W durch den ersten Durchlass 11 zu dem dritten Durchlass 13 umgewälzt.
Anschließend ermittelt die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101, ob der Motor 2 vollständig aufgewärmt ist, ob mit anderen Worten ein Aufwärmen des Motors 2 abgeschlossen ist (Schritt S6). Diese Ermittlung kann eine Ermittlung sein, ob die Kopftemperatur T größer oder gleich einer vorbestimmten Temperatur T₃ ist (T₃>T₂), die höher als die Temperatur T₂ ist.
Wenn in Schritt S6 ermittelt wird, dass der Motor 2 vollständig aufgewärmt ist, öffnet die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 das dritte Steuerventil 6d (Schritt S7). Wenn, wie in 15D gezeigt ist, der vorstehende Schritt ausgeführt wird, wird Kühlwasser W durch den ersten Durchlass 11 zu dem vierten Durchlass 14 umgewälzt.
Wenn wie vorstehend beschrieben die ersten bis dritten Steuerventile 6b bis 6d von der Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 in einem Zustand geschlossen werden, bei dem der Motor 2 in einem kalten Zustand betrieben wird, wird Kühlwasser W nur durch den ersten Durchlass 11 umgewälzt, der zwischen der kopfseitigen Ablassöffnung 62 und der Einlassöffnung 36 verbindet. Wenn der vorstehende Schritt ausgeführt wird, strömt kaum Kühlwasser W zu dem blockseitigen Kühlmantel 33. Daher wird die Temperatur des Zylinderblocks 3 allmählich angehoben und ein Erwärmen des Motors 2 wird beschleunigt. Dagegen darf Kühlwasser W zu dem kopfseitigen Kühlmantel 61 strömen. Selbst wenn der Motor in einem kalten Zustand betrieben wird, wird daher ein Abkühlen des Zylinderkopfs 4, der Abgas hoher Temperatur ausgesetzt wird, beschleunigt.
Anschließend werden bei Anstieg der Motortemperatur die ersten bis dritten Steuerventile 6b bis 6d von der Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 nacheinander geöffnet. Wenn das erste Steuerventil 6b geöffnet wird, wird zunächst Kühlwasser W durch den zweiten Durchlass 12 sowie durch den ersten Durchlass 11 umgewälzt. Der zweite Durchlass 12 passiert nicht den Kühler 7 und Kühlwasser W strömt kaum zu dem blockseitigen Kühlmantel 33. Daher wird ein Erwärmen des Motors 2 beschleunigt.
Wenn anschließend das zweite Steuerventil 6c geöffnet wird, wird Kühlwasser W durch den dritten Durchlass 13 sowie durch den ersten und den zweiten Durchlass 11 und 12 umgewälzt. Der dritte Durchlass 13 ist mit dem Zylinderblock 3 verbunden. Daher wird der Zylinderblock 3 in gewissem Maße gekühlt. Da der dritte Durchlass 13 den Kühler 7 umgeht, wird aber ein Erwärmen des Motors 2 beschleunigt.
Wenn schließlich das dritte Steuerventil 6d geöffnet wird, wird Kühlwasser W durch den vierten Durchlass 14 sowie durch die ersten bis dritten Durchlässe 11 bis 13 umgewälzt. Der vierte Durchlass 14 ist mit dem Kühler 7 verbunden. Daher wird die Temperatur von Kühlwasser W durch den Kühler 7 gesenkt. Somit ist es möglich, die Temperatur des Motors 2 nach einem Aufwärmschritt bei einer vorbestimmten Temperatur zu halten.
Gemäß dem Steuerverfahren der Kühlvorrichtung 1, das von der Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 auszuführen ist, macht es ein Schließen der ersten bis dritten Steuerventile 6b bis 6d bei Betreiben des Motors 2 in einem kalten Zustand und ein Öffnen der ersten bis dritten Steuerventile 6b bis 6d nacheinander bei Ansteigen der Motortemperatur möglich, die Zylinder und den Zylinderkopf 4 gemäß der Temperatur des Motors 2 entsprechend zu kühlen.
Im Verlauf des Aufwärmbetriebs wird ferner das erste Steuerventil 6b geöffnet, um Kühlwasser W durch den zweiten Durchlass 12, der den Klimaanlagen-Heizerkern 22 und den AGR-Kühler 23 passiert, sowie durch den ersten Durchlass 11 umzuwälzen. Dies macht es möglich, im Verlauf eines Aufwärmbetriebs eine Heizleistung sicherzustellen, und macht es möglich, AGR-Gas geeignet durch den AGR-Kühler 23 zu kühlen.
Im Verlauf eines Aufwärmbetriebs wird ferner das zweite den dem Motorölkühler 25 und den Ölwärmetauscher 26 für das Automatikgetriebe passiert, sowie durch den ersten und zweiten Durchlass 11 und 12 umzuwälzen. Dies macht es möglich, das Motoröl im Verlauf eines Aufwärmbetriebs zu kühlen, und macht es möglich, das Automatikgetriebeöl (ATF) geeignet aufzuwärmen. Dies ist beim Verringern der Viskosität des Getriebeöls in einer frühen Phase, beim Reduzieren des Gleitwiderstands in einer frühen Phase und beim Verbessern des Kraftstoffverbrauchs vorteilhaft.
Das Folgende ist eine Zusammenfassung der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Kühlvorrichtung 1 für einen Mehrzylindermotor 2 gerichtet, die versehen ist mit: einem Zylinderblock 3 mit einem blockseitigen Kühlmantel 33, der ausgelegt ist, um mehrere Zylinderbohrungen 32 für eine Anordnung von in Reihe angeordneten Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 zu umgeben; einem Zylinderkopf 4, der einen kopfseitigen Kühlmantel 61 umfasst; und einem Kühlwasserkanal 10 zum Umwälzen von Kühlwasser W durch eine Wasserpumpe 5 mittels des blockseitigen Kühlmantels 33, des kopfseitigen Kühlmantels 61 und eines Kühlers 7.
Der Zylinderblock 3 umfasst eine Einlassöffnung 36, die an einer Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um Kühlwasser W zu dem blockseitigen Kühlmantel 33 einzuleiten; einen schmalen Abschnitt 42, der in der Nähe der Einlassöffnung 36 ausgebildet ist und ausgelegt ist, um ein Strömen des durch die Einlassöffnung 36 eingeleiteten Kühlwassers W zu einem einlassseitigen Kanal 35 des blockseitigen Kühlmantels 33 zu beschränken; und einen geneigten Abschnitt 43, der in der Nähe der Einlassöffnung 36 ausgebildet ist und ausgelegt ist, um das durch die Einlassöffnung 36 eingeleitete Kühlwasser W hinzu dem Zylinderkopf 4 zu leiten.
Der Zylinderkopf 4 umfasst eine kopfseitige Ablassöffnung, die an der anderen Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um das Kühlwasser W von dem kopfseitigen Kühlmantel 61 abzulassen; und die ersten Verbindungsöffnungen 52...52, die an der Seite des Zylinderkopfs 4 des geneigten Abschnitts 43 ausgebildet sind und ausgelegt sind, um zwischen dem blockseitigen Kühlmantel 33 und dem kopfseitigen Kühlmantel 61 zu verbinden.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es möglich, so zu steuern, dass Kühlwasser W nur zu dem kopfseitigen Kühlmantel 61 umgewälzt wird, wenn sich der Motor 2 in einem kalten Zustand befindet. Wenn der vorstehende Schritt in einem kalten Zustand des Motors 2 ausgeführt wird, strömt Kühlwasser W, das durch den geneigten Abschnitt 43 hin zu dem Zylinderkopf 4 geleitet wird, kaum zu dem auslassseitigen Kanal 34 des blockseitigen Kühlmantels 33 und kann mittels der ersten Verbindungsöffnungen 52...52 in dem kopfseitigen Kühlmantel 61 strömen. Dies macht es möglich, ein Kühlen des Zylinderkopfs 4 zu beschleunigen, der Abgas hoher Temperatur ausgesetzt wird, wenn sich der Mehrzylindermotor 2 in einem kalten Zustand befindet, und ein Aufwärmen des Motors 2 durch allmähliches Anheben der Motortemperatur ohne Kühlen des Zylinderblocks 3 zu beschleunigen. Dies ist beim Verringern der Viskosität von Schmieröl (Getriebeöl) in einer frühen Phase, beim Reduzieren des Gleitwiderstands und beim Verbessern des Kraftstoffverbrauchs vorteilhaft.
Bei der Erfindung kann die Kühlvorrichtung bevorzugt ferner mit einem Abstandshalter 40 versehen werden, der in dem blockseitigen Kühlmantel 33 angeordnet ist, wobei zwischen dem Abstandshalter 40 und jedem der Innenwandabschnitte 34a und 35a des blockseitigen Kühlmantels 33 und zwischen dem Abstandshalter 40 und jedem der Außenwandabschnitte 34b und 35b des blockseitigen Kühlmantels 33 ein Spalt ausgebildet ist. Der schmale Abschnitt 42 und der geneigte Abschnitt 43 sind an dem Außenumfang des Abstandshalters 40 ausgebildet.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es möglich, ein direktes Kühlen der Zylinder durch ein durch die Einlassöffnung 36 eingeleitetes Kühlwasser W zu beschränken. Somit ist es möglich, ein lokales Absinken der Motortemperatur zu beschränken.
Ferner lässt sich der Abstandshalter 40 einfach mit dem schmalen Abschnitt 42 und dem geneigten Abschnitt 43 integral ausbilden.
Bei der Erfindung kann ein auslassseitiger Kanal 34 des blockseitigen Kühlmantels 33 bevorzugt so ausgebildet sein, dass eine Schnittfläche eines oberen Abschnitts des auslassseitigen Kanals 34 in der Zylinderachsenrichtung größer als eine Schnittfläche eines unteren Abschnitts des auslassseitigen Kanals 34 ist.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es möglich, den auslassseitigen oberen Abschnitt des Zylinderblocks 3, wo ein Anstieg der Temperatur durch das Abgas hoher Temperatur besonders wahrscheinlich ist, verglichen mit dem auslassseitigen unteren Abschnitt des Zylinderblocks 3 bei tatsächlichem Betrieb des Motors 2 (nachdem der Motor 2 aufgewärmt ist) vorteilhaft zu kühlen. Dies ist beim Reduzieren einer Temperaturdifferenz zwischen einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt jedes Zylinders vorteilhaft.
Bei der Erfindung kann ein Stufenabschnitt 44 bevorzugt an dem auslassseitigen Abschnitt des Abstandshalters 40 in der Mitte des Abstandshalters 40 in der Zylinderachsenrichtung ausgebildet werden, wobei sich der Stufenabschnitt 44 zu dem oberen Ende des geneigten Abschnitts 43 fortsetzt. Der Stufenabschnitt 44 kann so ausgebildet sein, dass ein Spalt zwischen dem Abstandshalter 40 und dem Außenwandabschnitt 34b in einem oberen Abschnitt des Kanals bezüglich des Stufenabschnitts 44 verglichen mit einem unteren Abschnitt des Kanals groß ist.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist der auslassseitige Abschnitt des Abstandshalters 40 so ausgelegt, dass der Spalt zwischen dem Abstandshalter 40 und dem Außenwandabschnitt 34b in dem oberen Abschnitt des Kanals in der Zylinderachsenrichtung verglichen mit dem unteren Abschnitt des Kanals groß ist. Daher ist es möglich, den auslassseitigen oberen Abschnitt des Zylinderblocks 3, wo ein Anstieg der Temperatur durch das Abgas hoher Temperatur besonders wahrscheinlich ist, verglichen mit dem auslassseitigen unteren Abschnitt des Zylinderblocks 3 bei tatsächlichem Betrieb des Motors 2 (nachdem der Motor 2 aufgewärmt ist) vorteilhaft zu kühlen. Dies ist beim Reduzieren einer Temperaturdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt jedes Zylinders vorteilhaft.
Bei der Erfindung kann der schmale Abschnitt 42 bevorzugt einen rippenartigen oberen schmalen Abschnitt 42a und einen rippenartigen unteren schmalen Abschnitt 42b umfassen, die jeweils von dem Außenumfang des Abstandshalters 40 nach außen ragen. Der obere schmale Abschnitt 42a kann mit einem größeren Vorsprungsbetrag als der untere schmale Abschnitt 42b ausgebildet sein.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration kann ein Hauptteil des Kühlwassers W, das durch die Einlassöffnung 36 eingeleitet wird, zu dem auslassseitigen Kanal 34 strömen, und Kühlwasser W einer relativ kleinen Menge strömt mittels des unteren schmalen Abschnitts 42b zu dem einlassseitigen Kanal 35. Somit kann verglichen mit dem einlassseitigen Kanal 35 eine größere Menge Kühlwasser W zu dem auslassseitigen Kanal 34 strömen. Dies ist beim Kühlen des auslassseitigen Abschnitts des Zylinderblocks 3, an dem ein Steigen der Temperatur wahrscheinlich ist, verglichen mit dem einlassseitigen Abschnitt des Zylinderblocks 3 und beim Reduzieren einer Temperaturdifferenz zwischen dem einlassseitigen Abschnitt und dem auslassseitigen Abschnitts jedes Zylinders vorteilhaft.
Bei der Erfindung kann der Abstandshalter 40 bevorzugt einen Randabschnitt 46 an einem unteren Ende eines einlassseitigen Abschnitts des Abstandshalters 40 umfassen, wobei der Randabschnitt 46 von dem Außenumfang des Abstandshalters 40 nach außen ragt.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration ist es möglich, ein Strömen von Kühlwasser W von dem unteren Ende des Abstandshalters 40 ins Innere des Abstandshalters 40 (ein Spalt zwischen der Innenfläche des Abstandshalters 40 und dem Innenwandabschnitt 35a) zu unterbinden. Dies ist beim Verhindern eines Temperaturanstiegs zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt jedes Zylinders vorteilhaft.
Bei der Erfindung kann der Zylinderblock 3 bevorzugt eine blockseitige Ablassöffnung 37 umfassen, die in einem einlassseitigen Abschnitt des Zylinderblocks 3 in der Mitte der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um das Kühlwasser W von dem blockseitigen Kühlmantel 33 abzulassen.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration umfasst der Zylinderblock 3 die blockseitige Ablassöffnung 37, die in dem einlassseitigen Abschnitt des blockseitigen Kühlmantels 33 in der Mitte der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um das Kühlwasser W abzulassen. Daher wird die Temperatur von Kühlwasser W, das durch den blockseitigen Kühlmantel 33 strömt, allmählich angehoben, während den Zylindern Wärme entzogen wird, da Kühlwasser W von einer Endseite der Zylinderanordnung eingeleitet wird, über die andere Endseite der Zylinderanordnung von der Auslassseite hin zu der Einlassseite strömen darf und an der Einlassseite durch die Mitte der Zylinderanordnung abgelassen wird. Während gemäß dieser Konfiguration der auslassseitige Abschnitt der Zylinder an einer Endseite der Zylinderanordnung durch Kühlwasser W einer relativ niedrigen Temperatur gekühlt wird, wird ein Kühlen des einlassseitigen Abschnitts der Zylinder nicht beschleunigt, da Kühlwasser W aufgrund des Vorhandenseins des schmalen Abschnitts 42 kaum durch den einlassseitigen Abschnitt der Zylinder strömt. Bezüglich der Zylinder an der anderen Endseite der Zylinderanordnung werden dagegen sowohl der auslassseitige Abschnitt als auch der einlassseitige Abschnitt der Zylinder durch Kühlwasser W einer relativ hohen Temperatur gekühlt. Bei Vergleich des Kühlens zwischen dem auslassseitigen Abschnitt und dem einlassseitigen Abschnitt jedes Zylinders durch Temperaturmitteln werden daher die Zylinder an einer Endseite der Zylinderanordnung und die Zylinder an der anderen Endseite der Zylinderanordnung im Wesentlichen gleich gekühlt. Somit ist es möglich, eine Temperaturdifferenz zwischen den Zylinder zu reduzieren.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende beispielhafte Ausführungsform beschränkt. Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Abwandlungen und Konstruktionsänderungen vorgenommen werden können, sofern solche Abwandlungen und Konstruktionsänderungen nicht vom Wesen der Erfindung abweichen.
In der Ausführungsform sind zum Beispiel der schmale Abschnitt 42, der geneigte Abschnitt 43, der Stufenabschnitt 44 und der Führungsabschnitt 45 integral mit dem Abstandshalter 40 ausgebildet. Alternativ kann auf einen Abstandshalter 40 verzichtet werden, und ein Zylinderblock 3 kann durch Modifizieren der Innenform des blockseitigen Kühlmantels 33 selbst einen schmalen Abschnitt 42, einen geneigten Abschnitt 43, einen Stufenabschnitt 44 und einen Führungsabschnitt 45 aufweisen, um die Funktionen dieser Abschnitte 42 bis 45 auszuüben.
In der Ausführungsform wird die Erfindung ferner bei einem Vierzylinder-Dieselreihenmotor angewendet. Alternativ kann die Anzahl der Zylinder eine beliebige Anzahl sein, sofern es mehrere sind. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf einen Dieselmotor beschränkt, sondern kann bei einem Benzinmotor verwendet werden.
In der Ausführungsform verwendet bei dem Flussdiagramm von 14 die Kühlkreislauf-Steuereinrichtung 101 ferner als Motortemperatur eine Kopftemperatur (Brennraumwandflächentemperatur des Kopfs), die beruhend auf einem Lastzustand des Motors 2 zu schätzen ist, der durch die Motordrehzahl und die Kraftstoffeinspritzmenge zu ermitteln ist. Alternativ ist es möglich, eine Temperatur von Kühlwasser W zu nutzen, die von dem Wassertemperatursensor 102 zu detektieren ist.
Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-031899 , die am 21. Februar 2013 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme mitaufgenommen ist.
Auch wenn die vorliegende Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen umfassend beschrieben wurde, versteht sich, dass für den Fachmann verschiedene Änderungen und/oder Abwandlungen nahe liegen können. Sofern solche Änderungen oder Abwandlungen nicht vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, der nachstehend dargelegt ist, abweichen, sollen die Änderungen bzw. Abwandlungen daher als darin enthalten ausgelegt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben ist es bei einem Mehrzylindermotor eines Kraftfahrzeugs oder eines ähnlichen Fahrzeugs erfindungsgemäß möglich, einen Zylinderkopf effektiv zu kühlen und ein Erwärmen des Motors zu beschleunigen, wenn sich der Motor in einem kalten Zustand befindet. Somit wird die vorliegende Erfindung vorteilhaft in dem Gebiet der Herstellung von Mehrzylindermotoren genutzt.

Claims

Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor, umfassend: einen Zylinderblock (3), der einen blockseitigen Kühlmantel (33) umfasst, der ausgelegt ist, um mehrere Zylinderbohrungen (32) für eine Anordnung von in Reihe angeordneten Zylindern (1-4) zu umgeben; einen Zylinderkopf (4), der einen kopfseitigen Kühlmantel (61)umfasst; und einen Kühlmittelkanal (10) zum Umwälzen von Kühlmittel durch eine Wasserpumpe (5) über den blockseitigen Kühlmantel (33), den kopfseitigen Kühlmantel (61) und einen Kühler (7), wobei der blockseitige Kühlmantel (33) einen auslassseitigen Kanal (34) umfasst, der sich durch einen Abschnitt des Zylinderblocks (3) auf der Auslassseite des Zylinderblocks (3) erstreckt, und ferner einen einlassseitigen Kanal (35) umfasst, der sich durch einen Abschnitt des Zylinderblocks (3) auf der Einlassseite des Zylinderblocks (3) erstreckt, wobei in dem blockseitigen Kühlmantel (33) ein Abstandshalter (40) angeordnet ist, wobei der Zylinderblock (3) umfasst: einen Einlassabschnitt (36), der an einer Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um Kühlmittel zu dem blockseitigen Kühlmantel (33) einzuleiten; einen schmalen Abschnitt (42), der im Einlassbereich eines aufrechten Wandungsabschnitts (41) des genannten Abstandshalters (40) bei dem genannten Einlassabschnitt (36) ausgebildet ist und von der Außenumfangsseite des genannten aufrechten Wandungsabschnitts (41) nach außen vorspringt, sodass die Strömung des durch den Einlassabschnitt (36) eingeleiteten Kühlmittels zum einlassseitigen Kanal (35) des blockseitigen Kühlmantels (33) hin behindert ist; und einen Anstiegsabschnitt (43), der an dem aufrechten Wandungsabschnitt (41) des genannten Abstandshalters (40) auf einer Seite der Zylinderanordnung ausgebildet ist und im Verlauf von der Einlassseite zur Auslassseite hin von einem unteren Ende des genannten aufrechten Wandungsabschnitts (41) bis zur Mitte des genannten aufrechten Wandungsabschnitts (41) in Richtung der Zylinderachse ansteigt, sodass das durch den Einlassabschnitt (36) eingeleitete Kühlmittel zum Zylinderkopf hin geleitet wird, und der Zylinderkopf (4) umfasst: einen kopfseitigen Ablassabschnitt (62), der zum Ablassen des Kühlmittels vom dem kopfseitigen Kühlmantel (61) an der anderen Endseite der Zylinderanordnung ausgebildet ist; und eine Verbindungsstrecke (52), die an einer Zylinderkopfseite des Anstiegsabschnitts ausgebildet ist und ausgelegt ist, um zwischen dem blockseitigen Kühlmantel (33) und dem kopfseitigen Kühlmantel (61) zu kommunizieren.
Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Abstandshalter (40) und einem Innenwandabschnitt (34a,35a) des blockseitigen Kühlmantels (33) und zwischen dem Abstandshalter (40) und einem Außenwandabschnitt (34b,35b) des blockseitigen Kühlmantels (33) ein Spalt ausgebildet ist.
Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor nach Anspruch 2, wobei der auslassseitige Kanal (34) des blockseitigen Kühlmantels so ausgebildet ist, dass eine Schnittfläche eines oberen Abschnitts des auslassseitigen Kanals in einer Zylinderachsenrichtung größer als eine Schnittfläche eines unteren Abschnitts des auslassseitigen Kanals ist.
Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor nach Anspruch 3, wobei ein Stufenabschnitt (44) an einem auslassseitigen Abschnitt des Abstandshalters (40) in einer Mitte des Abstandshalters (40) in der Zylinderachsenrichtung ausgebildet ist, wobei sich der Stufenabschnitt (44) zu einem oberen Ende des geneigten Abschnitts (43) fortsetzt, und der Stufenabschnitt (44) derart ausgebildet ist, dass der Spalt zwischen dem Abstandshalter (40) und dem Außenwandabschnitt (34b) in einem oberen Abschnitt des Kanals (34) bezüglich des Stufenabschnitts (44) verglichen mit einem unteren Abschnitt des Kanals (34) groß ist.
Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor nach Anspruch 3 oder 4, wobei der schmale Abschnitt (42) einen rippenartigen oberen schmalen Abschnitt (42a) und einen rippenartigen unteren schmalen Abschnitt (42b) umfasst, wobei die genannten rippenartigen, oberen und unteren schmalen Abschnitte (42a; 42b) jeweils von dem Außenumfang des Abstandshalters (40) nach außen ragen, und der obere schmale Abschnitt (42a) mit einem größeren Vorsprungsbetrag als der untere schmale Abschnitt (42b) ausgebildet ist.
Kühlvorrichtung für einen Mehrzylirfdermotor nach Anspruch 5, wobei der Abstandshalter (40) einen Randabschnitt (46) an einem unteren Ende eines einlassseitigen Abschnitts des Abstandshalters (40) umfasst, wobei der Randabschnitt (46) von dem Außenumfang des Abstandshalters (40) nach außen ragt.
Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Zylinderblock (3) einen blockseitigen Ablassabschnitt (37) umfasst, der in einem einlassseitigen Abschnitt des Zylinderblocks (3) in einer Mitte der Zylinderanordnung ausgebildet ist und ausgelegt ist, um das Kühlmittel von dem blockseitigen Kühlmantel (33) abzulassen.
Kühlvorrichtung für einen Mehrzylindermotor nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: ein Steuerventil (6b-6d), das an dem Kühlmittelkanal (10) vorgesehen ist, der mit dem blockseitigen Auslassabschnitt (37) kommuniziert, wobei das genannte Steuerventil (6b-6d) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer Motortemperatur zu öffnen und zu schließen, wobei dann, wenn der Motor in kaltem Zustand ist, das genannte Steuerventil (6b-6d) den Kühlmittelkanal (10) schließt, sodass das Kühlmittel von dem Einlassabschnitt (36) zum Zylinderkopf (4) hin durch den genannten Anstiegsabschnitt (43) geleitet wird, und das Kühlmittel von der Verbindungsstrecke (52) in den kopfseitigen Kühlmantel (61) strömt.