JP2016102412A - Cooling device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はエンジンの冷却装置に係り、特に、シリンダライナの高温となる部分を冷却してエンジンの冷却損失を低減しつつノッキングの防止を図ったエンジンの冷却装置に関する。 The present invention relates to an engine cooling device, and more particularly, to an engine cooling device that cools a portion of a cylinder liner that becomes high temperature to reduce engine cooling loss and prevent knocking.
エンジンには、シリンダブロックと一体に形成されたシリンダライナ保持壁にシリンダボアの内周壁を構成するシリンダライナを保持させ、シリンダヘッドの下面とシリンダブロック内のシリンダボアとによって囲まれる燃焼室を備えるエンジンがある。エンジンは、燃焼により発生する熱に晒されるシリンダライナやシリンダヘッドを冷却する冷却装置を備える。冷却装置は、シリンダライナ保持壁を囲むウォータジャケットに冷却水を流通させて冷却を行うことで、冷却損失、摩擦損失などの各種損失を最小限に押さえて燃焼効率を高めることができる。
従来のエンジンの冷却装置には、特許文献1に、シリンダライナを上死点側の熱伝導率が下死点側の熱伝導率よりも高くなるように形成された傾斜機能材料で構成し、壁面温度が低い吸気バルフ付近も含めてシリンダライナのシリンダヘッド側全周を積極的に冷却する構造が開示されている。
An engine includes a combustion chamber that is formed by holding a cylinder liner constituting an inner peripheral wall of a cylinder bore on a cylinder liner holding wall formed integrally with the cylinder block and surrounded by the lower surface of the cylinder head and the cylinder bore in the cylinder block. is there. The engine includes a cooling device that cools a cylinder liner and a cylinder head that are exposed to heat generated by combustion. In the cooling device, the cooling water is circulated through the water jacket surrounding the cylinder liner holding wall to perform the cooling, thereby minimizing various losses such as a cooling loss and a friction loss and improving the combustion efficiency.
In a conventional engine cooling device, in Patent Document 1, the cylinder liner is composed of a functionally gradient material formed so that the thermal conductivity on the top dead center side is higher than the thermal conductivity on the bottom dead center side, A structure that positively cools the entire circumference of the cylinder head side of the cylinder liner including the vicinity of the intake valve having a low wall temperature is disclosed.
ところで、シリンダライナは、燃焼により発生する熱に晒され、更に排気工程時に排気バルブの排気孔から排気ポートに向かって流れる高温の排気ガスに晒されることから、シリンダヘッド側端部に温度不均衡が生じる。
一般的に、ノッキングが発生する主原因は、内部EGR増大や吸気温度の上昇、高圧縮比化等による圧縮上死点時の混合気温度が高い状態で発生する。また、上記条件に加え、筒内壁面温度が不均一で高温壁面部が存在する場合には、ノッキングが助長されることが知られている。この温度不均衡を積極的に改良してノッキングを抑制し、冷却損失を最小限とすることで熱効率向上することが可能となる。
By the way, the cylinder liner is exposed to heat generated by combustion, and further exposed to high-temperature exhaust gas flowing from the exhaust hole of the exhaust valve toward the exhaust port during the exhaust process. Occurs.
In general, the main cause of occurrence of knocking occurs when the mixture temperature at the compression top dead center is high due to an increase in internal EGR, an increase in intake air temperature, a high compression ratio, or the like. In addition to the above conditions, it is known that knocking is promoted when the in-cylinder wall surface temperature is non-uniform and a high-temperature wall surface portion exists. It is possible to improve thermal efficiency by positively improving this temperature imbalance to suppress knocking and minimizing cooling loss.
ところが、前記特許文献1のエンジンの冷却装置は、シリンダライナの壁面温度が低い吸気バルフ付近も含めて、シリンダライナのシリンダヘッド側端部全周を積極的に冷却する構造である。これより、前記特許文献1のエンジンの冷却装置は、シリンダライナのシリンダヘッド側端部近傍であり、排気孔に向かって流れる排気ガスで加熱されて高温となる部分を重点的に冷却することができない。このため、前記特許文献1のエンジンの冷却装置は、シリンダライナの壁温不均衡を是正できず、エンジンの冷却損失を低減しつつノッキングを防止することができない問題があった。 However, the engine cooling device of Patent Document 1 has a structure that actively cools the entire circumference of the cylinder head side end portion of the cylinder liner, including the vicinity of the intake valve where the wall surface temperature of the cylinder liner is low. From this, the engine cooling device of the above-mentioned Patent Document 1 is designed to intensively cool a portion that is heated near the cylinder head side end portion of the cylinder liner and is heated by the exhaust gas flowing toward the exhaust hole and becomes high temperature. Can not. For this reason, the engine cooling device of Patent Document 1 cannot correct the wall temperature imbalance of the cylinder liner, and has a problem that knocking cannot be prevented while reducing cooling loss of the engine.
この発明は、シリンダライナの壁面温度が高くなる部分を重点的に冷却することができ、シリンダライナの壁温不均衡を是正して適正化でき、エンジンの冷却損失を低減しつつノッキングを防止できるエンジンの冷却装置を実現することを目的とする。 The present invention can intensively cool the portion of the cylinder liner where the wall surface temperature is high, correct and optimize the cylinder liner wall temperature imbalance, and prevent knocking while reducing engine cooling loss. It aims at realizing an engine cooling device.
この発明は、シリンダヘッドの下面とシリンダブロック内のシリンダボアとによって囲まれる燃焼室と、燃焼室の天井面に開口する吸気孔および排気孔と、シリンダボアの内周壁を構成するシリンダライナと、シリンダブロックと一体に形成されシリンダライナを保持するシリンダライナ保持壁と、シリンダライナ保持壁の外周を囲むウォータジャケットと、を有するエンジンの冷却装置において、シリンダライナ保持壁の外周面とシリンダライナの外周面との間を連絡する連通孔を、シリンダライナのシリンダヘッド側端部近傍であり、かつシリンダライナの周方向で排気孔の外周側に対応する部分に配置したことを特徴とする。 The present invention relates to a combustion chamber surrounded by a lower surface of a cylinder head and a cylinder bore in a cylinder block, an intake hole and an exhaust hole that open to a ceiling surface of the combustion chamber, a cylinder liner that constitutes an inner peripheral wall of the cylinder bore, and a cylinder block And a water jacket surrounding the outer periphery of the cylinder liner holding wall, and an outer peripheral surface of the cylinder liner holding wall and an outer peripheral surface of the cylinder liner. The communication hole communicating between the two is disposed in the vicinity of the cylinder head side end portion of the cylinder liner and in a portion corresponding to the outer peripheral side of the exhaust hole in the circumferential direction of the cylinder liner.
この発明は、連通孔を通してウォータジャケットの冷却水をシリンダライナの外周面に導くことで、他の周辺部と比べて壁面の温度が高くなるシリンダライナのシリンダヘッド側端部近傍であり、かつシリンダライナの周方向で排気孔の外周側の部分を重点的に冷却することができ、この部分の冷却効果を向上させることができる。
また、この発明は、上記部分を重点的に冷却することで、シリンダライナの壁温の不均衡を是正して適正化でき、エンジンの冷却損失を低減しつつノッキングを防止することができる。
According to the present invention, the cooling water of the water jacket is guided to the outer peripheral surface of the cylinder liner through the communication hole, so that the temperature of the wall surface is higher than that of the other peripheral portions, and is near the cylinder head side end portion of the cylinder liner. The portion on the outer peripheral side of the exhaust hole can be intensively cooled in the circumferential direction of the liner, and the cooling effect of this portion can be improved.
Further, according to the present invention, the above-described portion is intensively cooled, so that the imbalance of the wall temperature of the cylinder liner can be corrected and optimized, and knocking can be prevented while reducing the cooling loss of the engine.
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図4は、この発明の実施例を示すものである。図1・図2において、エンジン1は、シリンダブロック2の上面3にシリンダヘッド4の下面5を接合し、シリンダヘッド4の下面5とシリンダブロック2内のシリンダボア6とによって囲まれる燃焼室7を備える。シリンダヘッド4は、燃焼室7の天井面8に開口する吸気孔9および排気孔10を備える。吸気孔9および排気孔10は、ボア中心Cを挟んで2つずつ配置される。
シリンダヘッド4は、吸気孔9に連通して燃焼室7に吸気を導く吸気ポート11を備え、排気孔10に連通して燃焼室7から排気ガスを排出する排気ポート12を備える。シリンダヘッド4は、吸気孔9を開閉する吸気バルブ13を備え、排気孔10を開閉する排気バルブ14を備える。シリンダヘッド4は、吸気孔9および排気孔10で囲まれるボア中心Cに点火プラグ15を配置している。
シリンダブロック2は、外殻を形成するシリンダブロック外側壁16の内側に、間隔を開けて一体に形成されたシリンダライナ保持壁17を備える。シリンダライナ保持壁17は、シリンダボア6の内周壁を構成するシリンダライナ18を保持する。シリンダブロック2は、シリンダライナ18の内周面で形成するシリンダ19内にピストンを往復運動可能に内蔵する。
エンジン1は、吸気ポート11から吸気孔9を経て燃焼室7に吸入した吸気と燃料との混合気を点火プラグ15で着火燃焼させ、燃焼圧力でピストンを往復運動作させて駆動力を取り出す。混合気の燃焼により生成された燃焼室7の排気ガスは、図1に矢印Dで示すように、排気孔10に向かって流れ、排気孔10から排気ポート12を経て外部に排出される。
1 to 4 show an embodiment of the present invention. In FIG. 1 and FIG. 2, the engine 1 joins the
The
The
The engine 1 ignites and burns an air-fuel mixture of intake air and fuel sucked into the
エンジン1は、燃焼により発生する熱に晒されるシリンダライナ18やシリンダヘッド4を冷却する冷却装置20を備える。
冷却装置20は、シリンダブロック2のシリンダブロック外壁16とシリンダライナ保持壁17との間にウォータジャケット21を有している。ウォータジャケット21は、シリンダライナ保持壁17の外周を囲むように配置される。シリンダブロック2のウォータジャケット21は、シリンダヘッド4のウォータジャケット22に連通している。
冷却装置20は、シリンダライナ保持壁17を囲むウォータジャケット21に冷却水を流通させてシリンダブロック2及びシリンダライナ18の冷却を行う。シリンダブロック2及びシリンタライナ18を冷却した冷却水は、シリンダヘッド4のウォータジャケット22に流れ、吸気バルブ13および排気バルブ14を冷却する。
The engine 1 includes a
The
The
冷却装置20は、シリンダライナ保持壁17の外周面23とシリンダライナ18の外周面24との間を連絡する連通孔25を備える。連通孔25は、シリンダライナ18のシリンダヘッド側端部26の近傍であり、かつシリンダライナ18の周方向で排気孔10の外周側に対応する部分に配置している。
この実施例において、連通孔25を複数個備え、連通孔25が配置されるシリンダライナ18のシリンダヘッド側端部26の近傍は、図1に示すように、開弁した排気バルブ14を迂回して排気孔10に向かって流れる高温の排気ガス(矢印D)が接する部分である。また、連通孔25が配置されるシリンダライナ18の周方向で排気孔10の外周側に対応する部分は、図2に示すように、ボア中心Cから2つの排気孔10の外縁に接して延びる2本の延長線Eで囲まれる範囲F内である。
複数個の連通孔25は、シリンダライナ18の壁温に応じて間隔Gを変更している。連通孔25は、範囲F内において、排気孔10から離間して壁温が低い部分では大きな間隔G1で配置し、排気孔10に近づいて壁温が高まった部分では間隔G1よりも狭めた間隔G2で配置(G1>G2)し、排気孔10に接近して壁温が高い部分では最狭の間隔G3で配置(G2>G3)している。
冷却装置20は、図3に示すように、連通孔25と連通する孔部27をシリンダライナ18の外周面24に形成し、連通孔25をシリンダライナ保持壁17の外周面23からシリンダライナ18の内奥部にまで到達させている。そして、冷却装置20は、シリンダライナ18の内奥部に達する連通孔25の中心線Hを、シリンダライナ18のボア中心Cから半径方向外側へ向かうにつれて、シリンダヘッド4に近づくように傾斜させている。
図3においては、連通孔25のシリンダライナ保持壁17の外周面23の開口がシリンダブロック2の上面3側に向くように、シリンダブロック2の上面3と平行な線分Iに対して連通孔25の中心線Hを角度θだけ傾斜させている。
冷却装置20は、シリンダブロック2のウォータジャケット21を流れる冷却水を連通孔25によりシリンダライナ18の外周面24に導き、排気孔10に向かって流れる高温の排気ガスの焼熱に晒されて特に高温となる、シリンダヘッド側端部26の近傍であって排気孔10の外周側に対応する範囲Fの部分のシリンダライナ18を重点的に冷却する。
The
In this embodiment, a plurality of
The plurality of
As shown in FIG. 3, the
In FIG. 3, the communication hole is connected to a line segment I parallel to the
The
このように、エンジン1の冷却装置20は、連通孔25を通してウォータジャケット21の冷却水をシリンダライナ18の外周面24に導くことで、排気ガスによって加熱され、吸気孔9の周辺部と比べて壁面の温度が高くなるシリンダライナ18のシリンダヘッド側端部26の近傍であり、かつシリンダライナ18の周方向で排気孔10の外周側の部分の冷却効果を向上させることができる。
また、冷却装置20は、上記部分を重点的に冷却することで、シリンダライナ18の壁温の不均衡を是正して適正化でき、エンジン1の冷却損失を低減しつつノッキングを防止することができる。
さらに、冷却装置20は、連通孔25をシリンダライナ18の外周面24側に形成した孔部27に連通してシリンダライナ18の内奥部に到達させているので、シリンダライナ18のシリンダヘッド側端部26の近傍であり、かつシリンダライナ18の周方向で排気孔10の外周側の部分の冷却効果をさらに向上できる。
そして、冷却装置20は、連通孔25の中心線Hをシリンダライナ18のボア中心Cから半径方向外側へ向かうにつれて、シリンダヘッド4に近づくように傾斜させたことで、連通孔25内の冷却水が沸騰して蒸気が発生した場合、連通孔25の傾斜により蒸気を連通孔25外に排出して冷却水を導入し、シリンダライナ18の冷却効果を向上できる。
また、冷却装置20は、シリンダライナ18の周方向で排気孔10の外周側に対応する部分(範囲F)において、シリンダライナ18の壁温に応じて、連通孔25を排気孔10に近づくに従い大きな間隔G1から中位の間隔G2、最狭の間隔G1になるように間隔Gを変更したので、排気孔10に近く高温となる部分ほど多くの連通孔25が配置されて冷却効果を高めることができ、シリンダライナ18の壁温の不均衡を是正して適正化でき、エンジンの冷却損失を低減しつつノッキング防止効果を向上させることができる。
Thus, the
Moreover, the
Further, the
The
Further, the
なお、上述実施例においては、シリンダライナ保持壁17の外周面23とシリンダライナ18の外周面24との間を連絡する連通孔25を設けたが、図4に示すように、シリンダライナ18の壁温に応じて連通孔25のシリンダライナ18の内奥部に達する深さJを変更することができる。
連通孔25は、範囲F内において、排気孔10から離間して壁温が低い部分では小さな深さJ1に設定し、排気孔10に近づいて壁温が高まった部分では深さJ1よりも長い深さJ2(J1<J2)に設定し、排気孔10に接近して壁温が高い部分では最長の深さJ3(J2<J3)に設定している。
冷却装置20は、シリンダライナ18の周方向で排気孔10の外周側に対応する部分(範囲F)において、シリンダライナ18の壁温に応じて、連通孔25を排気孔10に近づくに従い浅い深さJ1から中位の深さJ2、最深の深さJ1になるように深さJを変更したので、排気孔10に近く高温となる部分ほど深い連通孔25が配置されて冷却効果を高めることができ、シリンダライナ18の壁温の不均衡を是正して適正化でき、エンジンの冷却損失を低減しつつノッキング防止効果を向上させることができる。
In the above-described embodiment, the
In the range F, the
In the portion (range F) corresponding to the outer peripheral side of the
この発明は、シリンダライナの壁面温度が高くなる部分を重点的に冷却し、シリンダライナの壁温不均衡を是正して適正化でき、エンジンの冷却損失を低減しつつノッキングを防止できるものであり、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンにも適用可能である。 According to the present invention, the portion where the wall surface temperature of the cylinder liner becomes high is cooled intensively, the wall temperature imbalance of the cylinder liner can be corrected and optimized, and knocking can be prevented while reducing the cooling loss of the engine. It can be applied not only to gasoline engines but also to diesel engines.
1 エンジン
2 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
6 シリンダボア
7 燃焼室
9 吸気孔
10 排気孔
13 吸気バルブ
14 排気バルブ
15 点火プラグ
17 シリンダライナ保持壁
18 シリンダライナ
19 シリンダ
20 冷却装置
21 シリンダブロック2のウォータジャケット
23 シリンダライナ保持壁17の外周面
24 シリンダライナ18の外周面
25 連通孔
26 シリンダヘッド側端部
27 孔部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014239731A JP2016102412A (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Cooling device for engine |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2014239731A JP2016102412A (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Cooling device for engine |
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ID=56087943
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2014239731A Pending JP2016102412A (en) | 2014-11-27 | 2014-11-27 | Cooling device for engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016102412A (en) |
-
2014
- 2014-11-27 JP JP2014239731A patent/JP2016102412A/en active Pending
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