JP2010096047A - Cooling water circuit for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械駆動式のウオータポンプを用いつつエンジンが低負荷のときエンジンに送られる冷却水の量を少なくできる内燃機関の冷却水回路に関する。 The present invention relates to a cooling water circuit for an internal combustion engine that can reduce the amount of cooling water sent to the engine when the engine is under a low load while using a mechanically driven water pump.
従来の内燃機関の冷却水回路では、エンジンとラジエータの間にラジエータからエンジンに冷却水を送り込むためのウオータポンプが設けられる。ウオータポンプは、クランクシャフトによりベルトを介して機械的に駆動される。したがって、エンジン回転数が低いときには、ウオータポンプの回転数が低く、ラジエータからエンジンに送り込まれる冷却水の量は多くはない。逆に、エンジン回転数が高いときには、ウオータポンプの回転数も高いため、ラジエータからエンジンに送り込まれる冷却水の量が多い。 In a conventional cooling water circuit for an internal combustion engine, a water pump for feeding cooling water from the radiator to the engine is provided between the engine and the radiator. The water pump is mechanically driven via a belt by a crankshaft. Therefore, when the engine speed is low, the water pump speed is low and the amount of cooling water fed from the radiator to the engine is not large. Conversely, when the engine speed is high, the water pump speed is also high, so that the amount of cooling water fed from the radiator to the engine is large.
以上の構成により、従来の内燃機関の冷却水回路は、エンジン回転数が低いときにはエンジンに送り込まれる冷却水の量が少ないが、エンジン回転数が高くなるとエンジンに送り込まれる冷却水の量が多くなってエンジンからの熱をより多く奪い、より強力に冷却することができる。 With the above configuration, the cooling water circuit of the conventional internal combustion engine has a small amount of cooling water sent to the engine when the engine speed is low, but the amount of cooling water sent to the engine increases when the engine speed becomes high. It takes more heat from the engine and cools it more powerfully.
従来の内燃機関の冷却水回路は、ウオータポンプがエンジンと共に回転するエンジン回転系により機械的に駆動されるため、ウオータポンプの吐出量がエンジン回転数で一義的に決まる。よって、エンジンに送り込まれる冷却水の量がエンジン回転数で一義的に決まり、エンジン回転数が低いときには、エンジンに送り込まれる冷却水の量が少なく、エンジン回転数が高いときには、エンジンに送り込まれる冷却水の量が多いことになる。 A conventional cooling water circuit of an internal combustion engine is mechanically driven by an engine rotation system in which a water pump rotates together with the engine, so that the discharge amount of the water pump is uniquely determined by the engine speed. Therefore, the amount of cooling water sent to the engine is uniquely determined by the engine speed. When the engine speed is low, the amount of cooling water sent to the engine is small, and when the engine speed is high, the cooling water sent to the engine. There will be a lot of water.
一方、エンジンにおいては、エンジン回転数が高く、かつ、エンジンが高負荷で運転されていると、前述のように、大量の冷却水が送り込まれて強力に冷却され、好ましい。しかし、エンジン回転数が高いときでも、エンジンが低負荷で運転されている場合は、エンジンにおける水温はあまり高くないので、あまり強力に冷却する必要はない。 On the other hand, in an engine, when the engine speed is high and the engine is operated at a high load, as described above, a large amount of cooling water is fed and cooled strongly, which is preferable. However, even when the engine speed is high, when the engine is operated at a low load, the water temperature in the engine is not so high, so it is not necessary to cool it very strongly.
このように、従来の内燃機関の冷却水回路は、ウオータポンプの吐出量がエンジン回転数のみに依存しているため、エンジン負荷には関係なく、エンジンに送り込まれる冷却水の量が調節される。この結果、エンジン低負荷の場合には、エンジンが必要以上に冷却される過冷却の状態になるという問題がある。 As described above, in the cooling water circuit of the conventional internal combustion engine, since the discharge amount of the water pump depends only on the engine speed, the amount of cooling water fed into the engine is adjusted regardless of the engine load. . As a result, in the case of a low engine load, there is a problem that the engine is in a supercooled state where it is cooled more than necessary.
また、ウオータポンプが必要以上に駆動されているということは、エンジンの出力エネルギが必要以上に消費されているということであり、無駄な駆動損失が発生するという問題がある。 Further, the fact that the water pump is driven more than necessary means that the output energy of the engine is consumed more than necessary, and there is a problem that useless driving loss occurs.
なお、ウオータポンプをエンジン回転系により機械的に駆動せず、電動ウオータポンプを用いて、ECU(エンジン制御装置)からの指令でウオータポンプの吐出量を調節するように構成することはできる。しかし、電動ウオータポンプは、流量能力に比してサイズが大きいため、上記機械駆動式のウオータポンプと同等程度の十分に大きい流量能力を有する電動ウオータポンプを用いようとすると、エンジンルーム内のスペースを消費し、レイアウトが困難になる。また、電動ウオータポンプは上記機械駆動式のウオータポンプよりも値段が高いため、車両のコストダウンの障害となる。 The water pump can be configured not to be mechanically driven by the engine rotation system, but to adjust the discharge amount of the water pump by a command from an ECU (engine control device) using an electric water pump. However, since the electric water pump is larger in size than the flow capacity, if an electric water pump having a sufficiently large flow capacity comparable to the mechanical drive type water pump is used, the space in the engine room And the layout becomes difficult. In addition, since the electric water pump is more expensive than the mechanically driven water pump, it becomes an obstacle to cost reduction of the vehicle.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、機械駆動式のウオータポンプを用いつつエンジンが低負荷のときエンジンに送られる冷却水の量を少なくできる内燃機関の冷却水回路を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a cooling water circuit for an internal combustion engine that solves the above-mentioned problems and can reduce the amount of cooling water sent to the engine when the engine is under a low load while using a mechanically driven water pump. It is in.
上記目的を達成するために本発明は、エンジンとラジエータの間にエンジン回転系により駆動されるウオータポンプを備えた内燃機関の冷却水回路において、上記ウオータポンプのエンジン側とラジエータ側とを接続するバイパス水路と、上記バイパス水路に設けられ、エンジン低負荷のため上記ラジエータからの冷却水の水温が低いときに上記バイパス水路の流量を増加させるべく開度を増し、エンジン高負荷のため上記ラジエータからの冷却水の水温が高いときに上記バイパス水路の流量を減少させるべく開度を減らすサーモスタットとを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention connects an engine side of a water pump and a radiator side in a cooling water circuit of an internal combustion engine having a water pump driven by an engine rotation system between the engine and a radiator. When the coolant temperature from the radiator is low due to the engine low load, the opening is increased to increase the flow rate of the bypass water channel, and the engine high load from the radiator. And a thermostat for reducing the opening degree so as to reduce the flow rate of the bypass water channel when the coolant temperature is high.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)機械駆動式のウオータポンプを用いつつエンジンが低負荷のときエンジンに送られる冷却水の量を少なくできる。 (1) The amount of cooling water sent to the engine can be reduced when the engine is under a low load while using a mechanically driven water pump.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係る内燃機関の冷却水回路1は、エンジン2とラジエータ3の間にエンジン回転系(図示せず)により駆動されるウオータポンプ4を備えた内燃機関の冷却水回路1において、ウオータポンプ4のエンジン側であるウオータポンプ出口4aとラジエータ側であるウオータポンプ入口4bとを接続するバイパス水路5と、バイパス水路5に設けられ、エンジン低負荷のためラジエータ3からの冷却水の水温が低いときにバイパス水路5の流量を増加させるべく開度を増し、エンジン高負荷のためラジエータ3からの冷却水の水温が高いときにバイパス水路5の流量を減少させるべく開度を減らすサーモスタット(以下、水量調整用サーモスタットと称する)6とを備えたものである。
As shown in FIG. 1, a cooling water circuit 1 for an internal combustion engine according to the present invention includes an internal combustion engine having a
エンジン2の内部には、図示しないが冷却水を循環する冷却水路が設けられている。エンジン2とラジエータ3との間には、エンジン2の内部の冷却水路とラジエータ3とを接続するラジエータ吸い込み水路7が設けられている。ラジエータ吸い込み水路7には、従来より暖機用サーモスタット8が設けられている。暖機用サーモスタット8は、エンジン暖機が未達成のため水温が低いときには閉じられてラジエータ吸い込み水路7の水流を遮断し、エンジン暖機が達成されて水温が高いときには開かれてラジエータ吸い込み水路7の水流を解放するものである。暖機用サーモスタット8の開閉温度は、水量調整用サーモスタット6の開度調整温度とは異なる。なお、図1の暖機用サーモスタット8は、いわゆるアウトレットサーモ(出口サーモ)となっているが、いわゆるインレットサーモ(入口サーモ)であってもよい。 Although not shown, a cooling water passage for circulating cooling water is provided inside the engine 2. Between the engine 2 and the radiator 3, a radiator suction water channel 7 that connects the cooling water channel inside the engine 2 and the radiator 3 is provided. A warm-up thermostat 8 is conventionally provided in the radiator suction water channel 7. The warm-up thermostat 8 is closed when the water temperature is low because the engine warm-up has not been achieved, and shuts off the water flow in the radiator suction water channel 7, and is opened when the engine warm-up is achieved and the water temperature is high, and the radiator suction water channel 7. The water flow is released. The opening / closing temperature of the warm-up thermostat 8 is different from the opening adjustment temperature of the water amount adjusting thermostat 6. The warm-up thermostat 8 in FIG. 1 is a so-called outlet thermo (exit thermo), but may be a so-called inlet thermo (inlet thermo).
以下、動作を説明する。 The operation will be described below.
エンジン2が既に暖機され、暖機用サーモスタット8が開かれてラジエータ吸い込み水路7の水流が解放されているものとする。エンジン回転系によりウオータポンプ4が機械的に駆動されることにより、冷却水は、エンジン2の内部からラジエータ吸い込み水路7、ラジエータ3、ウオータポンプ4を通り、再びエンジン2の内部に戻る。
It is assumed that the engine 2 is already warmed up, the warming-up thermostat 8 is opened, and the water flow in the radiator suction water channel 7 is released. When the
ここで、エンジン回転数が高く、かつ、エンジン2が高負荷で運転されているものとする。エンジン高負荷であるため、エンジン2の内部の冷却水の水温はかなり高く、ラジエータ3で熱交換がなされた冷却水は水温が比較的高い。この冷却水がウオータポンプ4を通過しエンジン側に流れてくる。水量調整用サーモスタット6は、ラジエータ3からの冷却水の水温が高いので、開度を減らす方向に動作する。水量調整用サーモスタット6の開度が減ったことにより、バイパス水路5に流れる冷却水の流量が減少する。したがって、ウオータポンプ4のエンジン側であるウオータポンプ出口4aに流出した冷却水の多くがエンジン2に流れ込むことになる。エンジン2は、大量の冷却水が送り込まれて強力に冷却される。
Here, it is assumed that the engine speed is high and the engine 2 is operated at a high load. Since the engine has a high load, the temperature of the cooling water inside the engine 2 is considerably high, and the temperature of the cooling water subjected to heat exchange by the radiator 3 is relatively high. This cooling water passes through the
次に、エンジン回転数は高いが、エンジン2が低負荷で運転されているものとする。エンジン低負荷であるため、エンジン2の内部の冷却水の水温はエンジン高負荷のときに比べて低く、ラジエータ3で熱交換がなされた冷却水は水温がかなり低い。この冷却水がウオータポンプ4を通過しエンジン側であるウオータポンプ出口4aに流れてくる。水量調整用サーモスタット6は、ラジエータ3からの冷却水の水温が低いので、開度を増やす方向に動作する。水量調整用サーモスタット6の開度が増えたことにより、バイパス水路5に流れる冷却水の流量が増加する。したがって、ウオータポンプ4のエンジン側に流出した冷却水の多くがバイパス水路5に流れてウオータポンプ4のラジエータ側であるウオータポンプ入口4bに戻ることになる。エンジン2は、比較的少量の冷却水により適切に冷却される。
Next, it is assumed that the engine 2 is operated at a low load although the engine speed is high. Since the engine is lightly loaded, the temperature of the cooling water inside the engine 2 is lower than that when the engine is heavily loaded, and the temperature of the cooling water subjected to heat exchange with the radiator 3 is considerably low. This cooling water passes through the
このように、エンジン低負荷の場合には、エンジン2に流れ込む冷却水が減少するので、エンジン2が必要以上に冷却される過冷却の状態にはならない。 Thus, in the case of a low engine load, the cooling water flowing into the engine 2 is reduced, so that the engine 2 is not overcooled to be cooled more than necessary.
一方、バイパス水路5に流れた冷却水はウオータポンプ4で再びバイパス水路5に循環されることになるが、バイパス水路5はエンジン内に比べて水流に対する抵抗が小さいため、ウオータポンプ4で消費されるエネルギは少ない。よって、エンジン2の出力エネルギはあまり消費されず、無駄な駆動損失は発生しない。
On the other hand, the cooling water flowing into the bypass channel 5 is circulated again to the bypass channel 5 by the
図2により、水量調整用サーモスタット6における開度に対するエンジン2とバイパス水路5への流量の特性を説明する。 With reference to FIG. 2, characteristics of the flow rate to the engine 2 and the bypass water channel 5 with respect to the opening degree in the water amount adjusting thermostat 6 will be described.
図2に示されるように、ウオータポンプ4の流量は水量調整用サーモスタット6の開度によらず一定である。水量調整用サーモスタット6の開度が0のとき、ウオータポンプ4の全量の冷却水がエンジン2に流入する。水量調整用サーモスタット6の開度が高まるにつれて、ウオータポンプ出口4aからウオータポンプ入口4bに戻る冷却水の水量が増加し、これに伴いエンジン2に流入する冷却水の水量が減少する。
As shown in FIG. 2, the flow rate of the
図3により、水量調整用サーモスタット6における開度に対するエンジン2の駆動損失の特性を説明する。 With reference to FIG. 3, the characteristics of the driving loss of the engine 2 with respect to the opening degree in the water amount adjusting thermostat 6 will be described.
図3に示されるように、水量調整用サーモスタット6の開度が0のとき、エンジン2の駆動損失は最も大きい。水量調整用サーモスタット6の開度が高まるにつれて、エンジン2の駆動損失は減少する。図2と合わせて考えると、ウオータポンプ4の全量の冷却水がエンジン2に流入するとき、エンジン2の駆動損失は最も大きい。エンジン2に流入する冷却水の水量が減少するにつれて、エンジン2の駆動損失は減少する。
As shown in FIG. 3, when the opening degree of the water amount adjusting thermostat 6 is 0, the driving loss of the engine 2 is the largest. As the opening degree of the water amount adjusting thermostat 6 increases, the drive loss of the engine 2 decreases. Considering together with FIG. 2, when the entire amount of cooling water of the
1 内燃機関の冷却水回路
2 エンジン
3 ラジエータ
4 ウオータポンプ
5 バイパス水路
6 水量調整用サーモスタット
7 ラジエータ吸い込み水路
8 暖機用サーモスタット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling water circuit of internal combustion engine 2 Engine 3
Claims (1)
上記ウオータポンプのエンジン側とラジエータ側とを接続するバイパス水路と、
上記バイパス水路に設けられ、エンジン低負荷のため上記ラジエータからの冷却水の水温が低いときに上記バイパス水路の流量を増加させるべく開度を増し、エンジン高負荷のため上記ラジエータからの冷却水の水温が高いときに上記バイパス水路の流量を減少させるべく開度を減らすサーモスタットとを備えたことを特徴とする内燃機関の冷却水回路。 In an internal combustion engine cooling water circuit having a water pump driven by an engine rotation system between an engine and a radiator,
A bypass water channel connecting the engine side and the radiator side of the water pump;
When the coolant temperature from the radiator is low due to the engine low load, the opening is increased to increase the flow rate of the bypass channel, and the coolant from the radiator is high because of the engine high load. A cooling water circuit for an internal combustion engine, comprising: a thermostat for reducing an opening degree so as to reduce a flow rate of the bypass water channel when a water temperature is high.
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