JP2006514199A - クーラント回路を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

本発明はクランクケース（４）用の第一の冷却管路（６）及びシリンダヘッド（３）用の第二の冷却管路（５）を備えたクーラント回路（２）を備える内燃機関（１）に関する。本発明によれば、シリンダヘッド（３）はシリンダ毎に少なくとも１つの吸気弁及び少なくとも１つの排気弁を有し、追加の冷却チャネル（９）がシリンダヘッド（３）の排気弁の近傍に備えられ、前記追加の冷却チャネルは第二の冷却管路（５）に接続される。

Description

本発明は請求項１の前段に記載のクーラント回路を有する内燃機関に関する。

特許文献１は液冷クランクケースと別個の液冷シリンダヘッドが、間に挿入されたシリンダヘッドガスケット内の開口部を介して、温度に応じた弁制御によりクーラントを導く方法で接続される２重冷却回路を有する液冷内燃機関を開示している。クーラントの制御に役立つ１つ以上の弁は、バイメタル弁としてシリンダヘッドガスケットに統合して配置されている。

特許文献２、特許文献３、及び特許文献４にも、１つの冷却回路がシリンダヘッドに割り当てられ、１つの冷却回路がクランクケースに割り当てられた冷却回路を有する液冷内燃機関を開示している。その冷却回路は互いに接続されている。熱交換器への接続も備えられている。シリンダヘッド及びクランクケース用の冷却制御回路は弁及び対応する制御ユニットを用いて、互いに独立して閉ループ制御されている。

独国特許出願公開第１００ １１ １４３Ａ１号明細書 独国特許出願公開第 ３３ １７ ４５４Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１９８ ０３ ８８４Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１９８ ０３ ８８５Ａ１号明細書

本発明の目的は効果的な方法で作動する冷却システム又はクーラント回路を有する内燃機関を提供することにある。

上記目的は請求項１の特徴を用いて達成される。

クランクケース用の第一の冷却管路を有するクーラント回路と、シリンダ毎に少なくとも１つの吸気弁及び少なくとも１つの排気弁を有するシリンダヘッド用の第二の冷却管路が結び付いている、本発明による内燃機関は弁近傍のシリンダヘッドに備えられる追加の冷却ダクトによって識別される。追加の冷却ダクトはまたウェブ冷却穴と呼ばれる。この追加の冷却ダクトはシリンダヘッドに割り当てられた第二の冷却管路に接続される。

本発明による内燃機関は例えば自動車のような、特に輸送手段における走行駆動に使用されてもよい。

全体のクーラントの流れを別々のシリンダヘッド用及びクランクケース用の冷却管路に分割することにより、シリンダヘッドの追加冷却ダクトへクーラントを重点的に供給することが行われる。シリンダヘッドにおける追加の冷却ダクト（ウェブ冷却穴）は、好ましくはシリンダヘッド用の別の冷却管路により専用に供給される。従って、隣接した構成部品、特に燃焼室領域における高負荷のシリンダヘッドは重点的に冷却可能である。これは消費量及び、排気ガス放出の削減をもたらす。

本発明の更なる工夫においては、温度、特にクーラントの温度に応じたクーラントの流入に対する開ループ制御又は閉ループ制御の実行に役立つアクチュエータ要素は、クランクケース用の第一の冷却管路に用いられる。内燃機関の温度、例えばエンジンオイルの温度又はシリンダヘッドの温度への依存もまた考えられる。アクチュエータ要素の作動及び温度の値の評価は、内燃機関又は対応する内燃機関を有する自動車に割り当てられている制御ユニット、及び／又は追加的に備えられる制御ユニットを用いて行うことが可能である。アクチュエータ要素及び制御ユニットは内燃機関が作動温度に早く到達し、従って燃料消費と排気ガス放出を削減する目的で、温度管理システムの実施のために用いることができる。特に、アクティブ及び／又はパッシブなスイッチ要素、例えばサーモスタットがアクチュエータ要素として使用可能である。

本発明の更なる工夫においては、少なくとも２つの排気弁がシリンダごとに備えられ、追加の冷却ダクトがこれらの２つの排気弁の間のシリンダヘッドに配置される。

該排気弁の間の領域は特に温度負荷を受けやすいため、この工夫は温度管理において更なる改善をもたらし、従って消費量と放出の削減につながる。

本発明の更なる有利な工夫は、従属項及び図面を参照して以下に示される例示的実施形態から明らかになる。

機能的に同一の構成部品は図面中で同じ参照番号が与えられる。

図１はクーラント回路２を有する本発明による内燃機関１を示す。ポンプ７がクーラント回路２内に配置され、クーラントポンプ７により生じるクーラントの流れはクランクケース４用の第一の冷却管路６、及びシリンダヘッド３用の第二の冷却管路５に分配される。冷却管路５及び６はまた集合管路と呼ぶこともできる。分配は好ましくはクランクケース４において行われる。冷却管路５及び６はクランクケース４内で統合されるか、又は別の複数又は単独の構成要素として設置されることが可能である。

シリンダヘッド３への少なくとも１つの通路（図示せず）が第二の冷却管路５と結合し、また第二の冷却管路５が前記通路を経由してシリンダヘッド３において追加の冷却ダクト（図示せず）に接続されることが望ましい。

第一の冷却ライン６はクランクケース４又はクランクケース４のウォータジャケットに接続される。第一の冷却管路６に割り当てられたアクチュエータ要素８がクーラント回路２に備えられる。第一の冷却管路６へのクーラントの供給は、クーラントの温度に応じてアクチュエータ要素８を用いて開ループ又は閉ループ制御される。アクチュエータ要素８は、例えばサーモスタットのようなパッシブ及び／又はアクティブなスイッチ要素であることが望ましい。特に測定及び／又は算定された温度信号の評価と、アクチュエータ要素８の作動のために用いられる制御ユニット及び／又は評価ユニット（図示せず）は、アクチュエータ要素８と関連している。

シリンダヘッド３における第二の冷却管路５、及び上述のように追加の冷却ダクト（図示せず）は従って連続的にクーラントを供給され、一方第一の冷却管路６によるクランクケース４の冷却は、好ましくはアクチュエータ要素８の作動により、もたらされることが可能である。第二の冷却管路５におけるクーラントの流れは、従って主なクーラントの流れを形成する。

シリンダヘッド３への少なくとも１つの通路（図示せず）も第一の冷却管路６と結合し、その通路を経由してシリンダヘッド３もまたクーラントを供給されうることが望ましい。そのとき、第一の冷却管路６のクーラントの流れと第二の冷却管路５のクーラントの流れはシリンダヘッド３において結合可能である。

クーラントの流れ又はクーラントの流れのそれぞれの方向は、図１において直線の矢印で示されている。

本発明による内燃機関の、追加の冷却ダクト９を有するシリンダヘッド３を通る縦断面を図２に示す。追加の冷却ダクト９を有するシリンダヘッド３の対応する横断面を図３に示す。クーラントの流れの方向は図３に直線の矢印で示されている。クーラントは第二の冷却管路５（図１参照）より、クランクケースから追加の冷却ダクト又はウェブ冷却穴９への、少なくとも１箇所の通路又は浸入路１０を通じて冷却ダクト９の中へ流入することができる。

シリンダヘッド３は、例えば２つの吸気弁とそれらに結合する吸気ポート１２、及び排気ガス用に２つの排気弁とそれらに結合する排気ポート１１を有する。図３の横断面において、冷却ダクト９は好ましくは排気弁と対応する排気ポート１１との間に配置され、クーラントの流れは好ましくは燃焼室の中心（図示せず）の方向、又はインジェクタ／噴射ノズル又はそれを取り付ける縦穴１３の方向に流れる。火花点火操作用の点火プラグ（図示せず）もまた備えることができる。追加の冷却ダクト９により排気ポート１１、インジェクタの縦穴１３、及びシリンダ頂部１５の間の領域は好適に冷却され、又はクーラントを供給される。

クランクケースとシリンダヘッド３の間の更なる通路１４が備えられてもよく、シリンダヘッド３の残り部分にクーラントを供給するために使用されることができる。追加の冷却ダクト９に関して、流れの方向はまた、上記に述べたように燃焼室の中心の方向が望ましい。少なくとも１つの通路１０、及び通路１４を経由してシリンダヘッド３内へ流入するクーラントの流れは、シリンダヘッド３内で再び結合される。

クランクケースのウォータジャケットからの、又はクランクケース用の第一の冷却管路６（図１参照）からのクーラントの浸入路又はクーラントの通路１４が、シリンダヘッドのガスケット（図示せず）における所定の横断面積を有する開口を経由して備えられることが望ましい。クランクケース又は、シリンダヘッド３用の第二の冷却管路５（図１参照）からの通路１０もまた、シリンダヘッドのガスケット（図示せず）における所定の横断面積を有する開口として設置されることが望ましい。

本発明によるクーラント回路を有する内燃機関の概略図である。 追加の冷却ダクトを有するシリンダヘッドを通した縦断面図である。 追加の冷却ダクトを有するシリンダヘッドを通した横断面図である。

Claims (6)

1. クランクケース（４）用の第一の冷却管路（６）及びシリンダヘッド（３）用の第二の冷却管路（５）を備えるクーラント回路（２）を有する内燃機関（１）であり、前記シリンダヘッド（３）がシリンダ毎に少なくとも１つの吸気弁及び少なくとも１つの排気弁を有する内燃機関であって、前記第二の冷却管路（５）に接続された追加の冷却ダクト（９）が前記弁の近傍にある前記シリンダヘッド（３）に設けられることを特徴とする内燃機関。
2. 前記シリンダヘッド（３）への少なくとも１つの通路（１０）が前記第二の冷却管路（５）と結合され、前記第二冷却管路（５）が前記通路（１０）を経由して前記追加の冷却ダクト（９）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記シリンダヘッド（３）への少なくとも１つの通路が、前記第一の冷却管路（６）と結合されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の内燃機関。
4. 通路（１０、１４）がシリンダヘッドのガスケットにおける開口として設置されることを特徴とする請求項２あるいは３に記載の内燃機関。
5. 少なくとも２つの排気弁がシリンダ毎に備えられ、前記追加の冷却ダクト（９）が前記前記シリンダヘッド（３）の排気弁の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
6. 温度に応じたクーラント流入の開ループ制御、又は閉ループ制御を実施するためのアクチュエータ要素（８）が第一の冷却管路（６）に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。

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