JP2017141796A - Temperature control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウォータジャケット内にスペーサが設けられた内燃機関の温度調整装置に関する。 The present invention relates to a temperature adjusting device for an internal combustion engine in which a spacer is provided in a water jacket.
従来の内燃機関の冷却装置が開示された文献として、特開2006−90195号公報(特許文献1)が挙げられる。 JP-A-2006-90195 (Patent Document 1) is cited as a document disclosing a conventional cooling device for an internal combustion engine.
特許文献1に開示の内燃機関の冷却装置にあっては、内側通路と外側通路との区画するスペーサをウォータジャケット内に配置し、冷態時に内側通路が狭まるようにスペーサを移動させる。 In the cooling device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, a spacer that divides an inner passage and an outer passage is disposed in the water jacket, and the spacer is moved so that the inner passage is narrowed during cooling.
これにより、内側通路に流れる冷却水の量が少なくなるため、冷態時に、シリンダボアを構成するシリンダライナからの放熱を抑制し、シリンダライナを早期に昇温させることができる。この結果、シリンダライナの温度を暖機運転が完了する温度に早期に到達させることができる。暖機運転が完了した場合には、内側通路が広がるようにスペーサを移動させ、冷却性能を発揮させる。 As a result, the amount of cooling water flowing in the inner passage is reduced, so that heat release from the cylinder liner constituting the cylinder bore can be suppressed and the temperature of the cylinder liner can be raised quickly during cooling. As a result, the temperature of the cylinder liner can be reached at an early stage to the temperature at which the warm-up operation is completed. When the warm-up operation is completed, the spacer is moved so that the inner passage is widened, and the cooling performance is exhibited.
しかしながら、特許文献1に開示の内燃機関の冷却装置にあっては、シリンダライナからスペーサまでの距離は、スペーサの移動に伴いウォータジャケットの深さ方向に沿って一定に変化する。 However, in the cooling device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, the distance from the cylinder liner to the spacer changes constantly along the depth direction of the water jacket as the spacer moves.
このため、内燃機関の高負荷運転時において、特に高温となるエンジンヘッドに近い側を積極的に冷却することができず、冷却能力が低下する。このような場合には、オイルの蒸発量および消費量が増加してしまう。 For this reason, at the time of high load operation of the internal combustion engine, the side close to the engine head that is particularly hot cannot be actively cooled, and the cooling capacity is reduced. In such a case, the amount of oil evaporated and the amount of consumption increase.
また、冷態時においては、シリンダボア内を移動するピストンの上死点および下死点の間であって当該ピストンのスピードが早くなる中央領域近傍に位置する部分のシリンダライナの温度を上昇させつつ、エンジンヘッドに近い側を効率よく冷却する等の調整を行なうことができない。このため、シリンダライナの温度が全体的に上昇してしまい、このことによってもオイルの蒸発量および消費量が増加してしまう。 In the cold state, the temperature of the cylinder liner is increased between the top dead center and the bottom dead center of the piston moving in the cylinder bore and in the vicinity of the central region where the speed of the piston increases. Adjustment such as efficient cooling of the side close to the engine head cannot be performed. For this reason, the temperature of the cylinder liner rises as a whole, and this also increases the amount of evaporation and consumption of oil.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を所望の温度分布にすることができる内燃機関の温度調整装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make the temperature distribution of the bore wall in a direction parallel to the depth direction of the water jacket a desired temperature distribution. An object of the present invention is to provide a temperature control device for an internal combustion engine.
本発明に基づく内燃機関の温度調整装置は、シリンダボアを構成するボア壁部の周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックと、上記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応して上記ウォータジャケット内に互いに隣接して配置されるとともに、上記ボア壁部から離間して配置され、上記ボア壁部からの距離が可変するように伸縮可能に設けられた複数のウォータジャケットスペーサと、上記複数のウォータジャケットスペーサの各々を伸縮させる複数の移動体と、上記複数の移動体の移動量をそれぞれ独立して調整する移動量調整部と、を備える。 An internal combustion engine temperature control device according to the present invention corresponds to a cylinder block in which a water jacket is formed around a bore wall portion constituting a cylinder bore, and a plurality of regions partitioned along the depth direction of the water jacket. A plurality of water jacket spacers disposed adjacent to each other in the water jacket, spaced apart from the bore wall portion, and extendable so that the distance from the bore wall portion is variable. And a plurality of moving bodies that expand and contract each of the plurality of water jacket spacers, and a movement amount adjusting unit that independently adjusts the movement amounts of the plurality of moving bodies.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記シリンダブロックは、上記ウォータジャケットの外側に配置され、かつ、上記ボア壁部に向かい合うベース部を含むことが好ましく、上記ウォータジャケットを規定する上記ベース部の壁面には、樹脂層が設けられていることが好ましい。さらに、上記複数のウォータジャケットスペーサの各々は、内部に上記移動体を収容した状態で、上記樹脂層に接合されていることが好ましい。 In the temperature adjusting device for an internal combustion engine according to the present invention, the cylinder block preferably includes a base portion that is disposed outside the water jacket and faces the bore wall portion. A resin layer is preferably provided on the wall surface of the base portion to be defined. Further, each of the plurality of water jacket spacers is preferably joined to the resin layer in a state where the moving body is accommodated therein.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記複数の移動体の各々は、伸縮可能に設けられた圧電素子によって構成されていてもよく、上記移動量調整部は、上記圧電素子に電気的に接続された制御部によって構成されていてもよい。この場合には、上記制御部は、上記圧電素子に流れる電流を調整することにより、上記圧電素子の伸縮量を調整することが好ましい。 In the internal combustion engine temperature adjustment device according to the present invention, each of the plurality of moving bodies may be constituted by a piezoelectric element that is extendable and contractible, and the movement amount adjustment unit is configured by the piezoelectric element. You may be comprised by the control part electrically connected to the element. In this case, it is preferable that the control unit adjusts an expansion / contraction amount of the piezoelectric element by adjusting a current flowing through the piezoelectric element.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記制御部は、上記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する上記ボア壁部の温度を推定し、推定された上記ボア壁部の温度に基づいて、上記圧電素子に流れる電流を調整することが好ましい。 In the internal combustion engine temperature control device according to the present invention, the control unit estimates the temperatures of the bore wall portions respectively corresponding to the plurality of regions divided along the depth direction of the water jacket. The current flowing through the piezoelectric element is preferably adjusted based on the estimated temperature of the bore wall.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記複数の移動体の各々は、上記ウォータジャケットスペーサを押圧可能に設けられた押圧部材を含んでいてもよく、上記移動量調整部は、上記押圧部材を移動させる複数のアクチュエータによって構成されていてもよい。 In the internal combustion engine temperature adjusting device according to the present invention, each of the plurality of moving bodies may include a pressing member provided to be able to press the water jacket spacer, and the moving amount adjusting unit May be constituted by a plurality of actuators that move the pressing member.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記ボア壁部の内部に設けられ、上記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する上記ボア壁部の温度を検知する複数の温度検知部をさらに備えていてもよい。この場合には、上記複数のアクチュエータは、上記複数の温度検知部によって検知された温度情報に基づいて、上記複数の移動体の移動量をそれぞれ調整することが好ましい。 In the temperature control device for an internal combustion engine according to the present invention, the bore wall portion that is provided inside the bore wall portion and corresponds to each of a plurality of regions divided along the depth direction of the water jacket. A plurality of temperature detectors for detecting the temperature of the above may be further provided. In this case, it is preferable that the plurality of actuators adjust the movement amounts of the plurality of moving bodies, respectively, based on temperature information detected by the plurality of temperature detection units.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記移動量調整部は、エンジンの高負荷時において、エンジンヘッドに最も近い側に配置されている上記ウォータジャケットスペーサと上記ボア壁部との間の距離が、他の上記ウォータジャケットと上記ボア壁部との間の距離よりも広くなるように、上記複数の移動体の移動量を調整することが好ましい。 In the temperature adjusting device for an internal combustion engine according to the present invention, the movement amount adjusting portion is arranged on the side closest to the engine head and the bore wall portion when the engine is heavily loaded. It is preferable to adjust the moving amounts of the plurality of moving bodies so that the distance between the moving body and the other water jacket becomes wider than the distance between the bore wall portion.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記ウォータジャケットは、上記深さ方向に沿ってエンジンヘッドに近い側から上部領域、中部領域、および下部領域を有することが好ましい。この場合には、上記上部領域、上記中部領域、および上記下部領域のそれぞれに上記ウォータジャケットスペーサが配置されていることが好ましい。 In the internal combustion engine temperature control apparatus according to the present invention, the water jacket preferably has an upper region, a middle region, and a lower region from the side close to the engine head along the depth direction. In this case, it is preferable that the water jacket spacer is disposed in each of the upper region, the middle region, and the lower region.
上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記ウォータジャケットの上記深さ方向に平行な方向において、上記上部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さは、上記中部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短く、上記中部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さは、上記下部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短いことが好ましい。 In the internal combustion engine temperature control device according to the present invention, in the direction parallel to the depth direction of the water jacket, the length of the water jacket spacer disposed in the upper region is set in the middle region. It is preferable that the length of the water jacket spacer disposed in the middle region is shorter than the length of the water jacket spacer disposed in the middle region and shorter than the length of the water jacket spacer disposed in the lower region.
本発明によれば、ウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を所望の温度分布にすることができる内燃機関の温度調整装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature control apparatus of the internal combustion engine which can make the temperature distribution of the bore wall in the direction parallel to the depth direction of a water jacket into a desired temperature distribution can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or common parts are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
(内燃機関の温度調整装置)
図1は、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置の斜視図である。図2は、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。図2は、図1に示すII−II線に沿った断面図である。なお、図1においては、エンジンヘッドを二点鎖線で示し、便宜上のためその一部を省略して図示している。図1および図2を参照して、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置100について説明する。
(Embodiment 1)
(Temperature adjusting device for internal combustion engine)
1 is a perspective view of a temperature control device for an internal combustion engine according to Embodiment 1. FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the internal combustion engine temperature control apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. In FIG. 1, the engine head is indicated by a two-dot chain line, and a part thereof is omitted for convenience. With reference to FIGS. 1 and 2, a
図1に示すように、内燃機関の温度調整装置100は、エンジンヘッド5とシリンダブロック10とを備える内燃機関を冷却するためのものである。内燃機関の温度調整装置100は、主として、後述するシリンダボア1a,1b,1cを構成するボア壁部11を冷却するためのものである。
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine
図1および図2に示すように、内燃機関の温度調整装置100は、シリンダブロック10と、複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23と、複数の移動体としての複数の押圧部材31,32,33と、移動量調整部40と、複数の温度検知部71,72,73とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the internal combustion engine
シリンダブロック10は、ボア壁部11、ウォータジャケット12、およびベース部13を含む。
The
ボア壁部11は、シリンダブロック10の内周側に設けられている。ボア壁部11は、略円筒形状を有するシリンダボア1a,1b,1cを構成する。ボア壁部11に囲まれた領域にピストン60が配置される。
The
ボア壁部11は、たとえば複数のシリンダライナによって構成される。具体的には、ボア壁部11は、鉄製のシリンダライナと、そのシリンダライナを取り囲むアルミニウム合金とにより構成される。
The
ウォータジャケット12は、エンジンヘッド5に向けて開口し、所定の深さを有する凹形状を有する。ウォータジャケット12は、ボア壁部11の周囲に形成されている。ウォータジャケット12は、ボア壁部11を取り囲むように設けられている。
The
ウォータジャケット12は、ボア壁部11とベース部13との間に位置する。ウォータジャケット12は、底部を有し、この底部において、ボア壁部11とベース部13とが接合されている。ウォータジャケット12には、冷却水が流れる。これにより、ボア壁部11の温度が冷却水によって調整される。
The
ウォータジャケット12は、その深さ方向に沿って区分される複数の領域を有する。ウォータジャケット12は、たとえば、深さ方向に沿ってエンジンヘッド5に近い側から上部領域R1、中部領域R2、および下部領域R3を有する。
The
ベース部13は、ウォータジャケット12の外側に配置され、かつ、ボア壁部11に向かい合う。ベース部13は、たとえばアルミニウム合金から形成されている。ベース部13には、不図示の冷却水の入口が設けられている。この冷却水の入口には、不図示のウォータポンプから冷却水が導入される。
The
複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23は、ウォータジャケット12内に配置されている。複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23は、ウォータジャケット12の深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応して隙間を形成することなく互いに隣接して配置されている。
The plurality of
ウォータジャケットスペーサ21は、ウォータジャケット12の上部領域R1に配置されている。ウォータジャケットスペーサ22は、ウォータジャケット12の中部領域R2に配置されている。ウォータジャケットスペーサ23は、ウォータジャケット12の下部領域R3に配置されている。
The
複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23は、ボア壁部11から離間して配置されている。複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23は、ボア壁部11からの距離が可変するように伸縮可能に設けられている。複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23は、たとえばゴム等の伸縮性を有する部材によって構成されている。
The plurality of
複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23は、ベース部13の壁面13aに設けられた樹脂層50に接合されている。
The plurality of
樹脂層50は、複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23とベース部13との接合性を良好にするものである。樹脂層50は、耐熱性および耐水性の優れたものであることが好ましい。
The
複数の押圧部材31,32,33は、複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23の内部に収容されている。複数の押圧部材31,32,33は、複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23を押圧可能に構成されている。複数の押圧部材31,32,33は、後述するようにウォータジャケットスペーサ21,22,23を伸縮させる。
The plurality of pressing
移動量調整部40は、複数のアクチュエータ41,42,43によって構成されている。複数のアクチュエータ41,42,43は、駆動軸41a,42a,43aを有する。駆動軸41a,42a,43aは、シリンダブロック10のベース部13を貫通して、押圧部材31,32,33に接続されている。
The movement
複数のアクチュエータ41,42,43を駆動させると、駆動軸41a,42a,43aがそれらの軸方向に移動する。駆動軸41a,42a,43aの移動に伴って押圧部材31,32,33が移動する。複数のアクチュエータ41,42,43は、駆動軸41a,42a,43aの移動量を調整することにより、複数の押圧部材31,32,33の移動量をそれぞれ調整する。
When the plurality of
複数のアクチュエータ41,42,43は、たとえば油圧シリンダであってもよいし、モータと、モータの回転運動を駆動軸41a,42a,43aの直線運動に変更する機構との組み合わせであってもよい。また、複数のアクチュエータ41,42,43は、流れる電流の大きさによって変形量が異なる圧電素子によって構成されていてもよいし、与えられる熱量によって変形量が異なるバイメタル等の熱変形部材によって構成されていてもよい。
The plurality of
複数のアクチュエータ41,42,43は、複数の温度検知部71,72,73によって検知された温度情報に基づいて、複数の押圧部材31,32,33の移動量をそれぞれ調整する。複数のアクチュエータ41,42,43は、たとえば、検知された温度が高い場合には、初期位置からの移動量が小さく、検知された温度が低い場合に初期位置からの移動量が大きくなるように、複数の押圧部材31,32,33を移動させる。
The plurality of
複数の温度検知部71,72,73は、ボア壁部11の内部に設けられている。複数の温度検知部71,72,73は、ウォータジャケット12の深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応するボア壁部11の温度を検知する。複数の温度検知部71,72,73は、たとえば熱電対やサーミスタ等によって構成される。
The plurality of
温度検知部71は、ウォータジャケット12の上部領域R1に対応する部分のボア壁部11の温度を検知する。温度検知部72は、ウォータジャケット12の中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度を検知する。温度検知部73は、ウォータジャケット12の下部領域R3に対応する部分のボア壁部11の温度を検知する。複数の温度検知部71,72,73は、検知した温度情報を複数のアクチュエータ41,42,43に入力する。
The
(ウォータジャケットスペーサの詳細な構成およびその移動)
図3は、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置の横断面図である。図3を参照して、実施の形態1に係るウォータジャケットスペーサ21の詳細な構成およびその移動について説明する。
(Detailed configuration and movement of water jacket spacer)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the temperature control device for an internal combustion engine according to the first embodiment. With reference to FIG. 3, the detailed structure and movement of the
図3に示すように、ウォータジャケットスペーサ21は、ベース部13の内壁面13aに向けて開口する袋状の形状を有する。ウォータジャケットスペーサ21は、側壁部211,212、上壁部213(図2参照)、下壁部214(図2参照)、および主壁部215を有する。
As shown in FIG. 3, the
主壁部215は、ベース部13の内壁面13aに沿って延在する。主壁部215は、側壁部211,212、上壁部213、および下壁部214の一端側を接続するように設けられている。
The
側壁部211,212、上壁部213、および下壁部214の他端側は、樹脂層50に接合されている。少なくとも、側壁部211,212、上壁部213、および下壁部214が伸縮可能に設けられることにより、ウォータジャケットスペーサ21が伸縮性を有する。
The other end sides of the
ウォータジャケットスペーサ21は、内部に移動体としての押圧部材31を複数収容している。複数の押圧部材31は、主壁部215の内表面を押圧可能に設けられている。複数の押圧部材31は、主壁部215に沿うように設けられている。
The
複数の押圧部材31は、互いに離間して配置されている。複数の押圧部材31は、シリンダボア1a,1b,1cに対応して配置されている。複数の押圧部材31は、シリンダブロック10のベース部13を貫通するように設けられた後述の駆動軸41aに接続されている。
The plurality of pressing
複数の押圧部材31によって主壁部215が押圧されることにより、ウォータジャケットスペーサ21は、伸長してボア壁部11に近づく。一方、複数の押圧部材31が、ボア壁部11から遠ざかる方向に移動することにより、ウォータジャケットスペーサ21は、収縮してボア壁部11から遠ざかる。
When the
なお、ウォータジャケットスペーサ21内部には、複数の押圧部材31が収容される場合に限定されず、単一の押圧部材が収容されていてもよい。この場合には、押圧部材は、シリンダボア1aからシリンダボア3aに亘って向かい合うように、主壁部215に沿って延在する。
The
ウォータジャケットスペーサ22,23もウォータジャケットスペーサ21とほぼ同様の構成を有している。ウォータジャケットスペーサ22,23は、複数の押圧部材32,33によって押圧されることにより、伸長してボア壁部11に近づき、複数の押圧部材32,33がボア壁部11から遠ざかる方向に移動することにより、収縮してボア壁部11から遠ざかる。
The
(内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットスペーサの位置)
図4は、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置において内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットスペーサの位置を示す縦断面図である。図4を参照して、内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットスペーサの位置について説明する。
(Position of water jacket spacer at high load of internal combustion engine)
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the position of the water jacket spacer when the internal combustion engine is under a high load in the internal combustion engine temperature control apparatus according to the first embodiment. With reference to FIG. 4, the position of the water jacket spacer at the time of high load of the internal combustion engine will be described.
内燃機関の高負荷時においては、エンジンヘッド5とシリンダブロック10との間にて燃料の燃焼回数が増加するため、シリンダブロック10の上部側の温度が高くなる。このため、シリンダブロック10の上部側にて温度検知部71によって検知される温度は、シリンダブロック10の中部、および下部側にて温度検知部72,73によって検知される温度よりも高くなる。
When the internal combustion engine is under a high load, the number of fuel combustion increases between the engine head 5 and the
このような温度情報に基づいて、内燃機関の高負荷時においては、移動量調整部40(複数のアクチュエータ41,42,43)は、エンジンヘッド5に最も近い側に配置されているウォータジャケットスペーサ21とボア壁部11との間の距離が、他のウォータジャケットスペーサ22,23とボア壁部11との間の距離よりも広くなるように、複数の押圧部材31,32,33の移動量を調整する。
Based on such temperature information, when the internal combustion engine is at a high load, the movement amount adjustment unit 40 (the plurality of
この場合において、上部領域R1に配置されているウォータジャケットスペーサ21は、ベース部13側に位置する初期の位置からボア壁部11側に移動させられなくてもよいし、ボア壁部11側に相当程度移動させられてもよい。
In this case, the
一方、中部領域R2に配置されているウォータジャケットスペーサ22および下部領域R3に配置されているウォータジャケットスペーサ23は、ボア壁部11寄りの位置に移動させられる。ウォータジャケットスペーサ23は、ウォータジャケットスペーサ22と比較して短く(ボア壁部11との間隔が広くなるように)移動させられている。なお、ウォータジャケットスペーサ23は、ウォータジャケットスペーサ22と同じ量移動させられてもよい。
On the other hand, the
このようにウォータジャケットスペーサ21,22,23を移動させることにより、ウォータジャケット12の上部領域R1を流れる冷却水の流量が、ウォータジャケット12の中部領域R2および下部領域R3を流れる冷却水の流量よりも多くなる。
By moving the
これにより、上部領域R1に対応する部分のボア壁部11を効率よく冷却することができる。この結果、シリンダボア1a,1b,1c内に充填されたオイルの蒸発量および消費量を抑制することができる。
Thereby, the
(内燃機関の高負荷時におけるボア壁の温度分布)
図5は、内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を示す図である。図5を参照して、内燃機関の高負荷時におけるボア壁部11の温度分布について説明する。
(Temperature distribution of bore wall at high load of internal combustion engine)
FIG. 5 is a diagram showing the temperature distribution of the bore wall in a direction parallel to the depth direction of the water jacket when the internal combustion engine is under a high load. With reference to FIG. 5, the temperature distribution of the
図5においては、実施例におけるボア壁部11の温度分布を実線で示し、比較例におけるボア壁部11の温度分布を破線で示している。
In FIG. 5, the temperature distribution of the
実施例および比較例においては、いずれも上部領域R1に対応する部分のボア壁部11を冷却することを目的として、上部領域R1においてボア壁部11からウォータジャケットスペーサ21までの距離を最も広くしている。実施例および比較例を比較すると、中部領域R2および下部領域R3におけるウォータジャケットスペーサからボア壁部11までの距離が異なっている。
In the example and the comparative example, the distance from the
実施例として、上述のように、ウォータジャケットスペーサ21とボア壁部11との間の距離が最も広くなるように、ウォータジャケットスペーサ21,22,23をそれぞれ独立して移動させている。
As an example, as described above, the
一方、比較例として、ウォータジャケットの深さ方向に分割されていない従来のウォータジャケットスペーサを使用した場合を示す。この比較例では、ボア壁部11から従来構造のウォータジャケットスペーサまでの距離が、実施例のボア壁部11からウォータジャケットスペーサ21までの距離と等距離になるように、従来構造のウォータジャケットスペーサを移動させている。
On the other hand, the case where the conventional water jacket spacer which is not divided | segmented into the depth direction of a water jacket is used as a comparative example is shown. In this comparative example, the water jacket spacer of the conventional structure is such that the distance from the
実施例の場合においては、上述のように、ウォータジャケット12の上部領域R1を流れる冷却水の流量が多くなり、上部領域R1に対応する部分のボア壁部11を効率よく冷却することができる。この結果、ウォータジャケット12の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部11の温度分布は、略一定となる。
In the case of the embodiment, as described above, the flow rate of the cooling water flowing through the upper region R1 of the
一方、比較例の場合においては、ウォータジャケット12の深さ方向においてウォータジャケット12内を流れる流量がほぼ一定となる。すなわち、上部領域R1、中部領域R2、および下部領域R3において冷却水の流量がほぼ一定となる。これにより、上部領域R1に対応する部分のボア壁部11を効率よく冷却することができず、上部領域R1側における冷却効率が低下する。加えて、中部領域R2および下部領域R3に対応する部分のボア壁部11が過度に冷却されてしまい、ピストン60を動かす際の流動抵抗が大きくなってしまう。
On the other hand, in the case of the comparative example, the flow rate flowing through the
(内燃機関の冷態時時におけるウォータジャケットスペーサの位置)
図6は、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置において内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットスペーサの位置を示す縦断面図である。図6を参照して、内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットスペーサの位置について説明する。
(Position of the water jacket spacer when the internal combustion engine is cold)
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the position of the water jacket spacer when the internal combustion engine is cold in the internal combustion engine temperature control apparatus according to the first embodiment. The position of the water jacket spacer when the internal combustion engine is cold will be described with reference to FIG.
内燃機関の冷態時においては、シリンダボア1a,1b,1c内の温度も低くなっており、ピストン60を動かす際には、流動抵抗が大きくなる。このため、少なくとも、ピストン60のスピードが早くなる中部領域R2に対応する部分において、流動抵抗を小さくすることが要求される。このため、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度を高くすることが好ましい。
When the internal combustion engine is cold, the temperatures in the cylinder bores 1a, 1b, 1c are also low, and the flow resistance increases when the
また、エンジンヘッド5とシリンダブロック10との間にて燃料が燃焼することにより、シリンダブロック10の上部側の温度が高くなる。シリンダボア1a,1b,1cの上部側からのオイルの蒸発量および消費量を抑制するため、シリンダブロック10の上部側の温度は、低くすることが好ましい。
Further, when the fuel burns between the engine head 5 and the
温度検知部71,72,73によってボア壁部11の温度が低くなっており、冷態時であると判断できるような場合には、移動量調整部40(複数のアクチュエータ41,42,43)は、複数のウォータジャケットスペーサ21,22,23とボア壁部11との間の全ての距離の中で、エンジンヘッド5に最も近い側に配置されているウォータジャケットスペーサ21とボア壁部11との間の距離が、最も広くなり、かつ、ピストン60の移動範囲の中央領域に対応する部分のウォータジャケットスペーサ22とボア壁部11との距離が最も狭くなるように、複数の押圧部材31,32,33の移動量を調整する。
When the temperature of the
この場合において、上部領域R1に配置されているウォータジャケットスペーサ21は、ベース部13側に位置する初期の位置からボア壁部11側に移動させられなくてもよいし、ボア壁部11側に相当程度移動させられてもよい。
In this case, the
一方、中部領域R2に配置されているウォータジャケットスペーサ22および下部領域R3に配置されているウォータジャケットスペーサ23は、ボア壁部11寄りの位置に移動させられる。ウォータジャケットスペーサ23は、ウォータジャケットスペーサ22と比較して短く(ボア壁部11との間隔が広くなるように)移動させられている。なお、ウォータジャケットスペーサ23は、ウォータジャケットスペーサ22と同じ量移動させられてもよい。
On the other hand, the
内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットスペーサ22,23は、内燃機関の高負荷時における位置(図4に示す位置)よりもボア壁部11側に移動させられている。
The
このようにウォータジャケットスペーサ21,22,23を移動させることにより、中部領域R2を流れる流量を抑制することができ、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度を効率的に上昇させることができる。
By moving the
また、ウォータジャケット12の上部領域R1を流れる冷却水の流量を、中部領域R2や下部領域R3とは独立させて十分に確保できるので、上部領域R1に対応する部分のボア壁部11を効率よく冷却することができる。
Further, since the flow rate of the cooling water flowing through the upper region R1 of the
さらに、下部領域R3におけるボア壁部11からウォータジャケットスペーサ23までの距離を、中部領域R2におけるボア壁部11からウォータジャケットスペーサ22までの距離よりも少し広くすることにより、下部領域R3に対応する部分のボア壁部11の温度が過剰に上昇することを抑制することができる。
Furthermore, the distance from the
この結果、シリンダボア1a,1b,1c内に充填されたオイルが上部側から蒸発して消費されることを抑制できる。また、シリンダボア1a,1b,1c内に充填されたオイルの中央部の温度を高くでき、ピストン60のスピードが速くなる領域においてオイルによる流動抵抗を小さくすることができる。
As a result, the oil filled in the cylinder bores 1a, 1b, 1c can be prevented from being evaporated and consumed from the upper side. Further, the temperature of the central portion of the oil filled in the cylinder bores 1a, 1b, 1c can be increased, and the flow resistance due to the oil can be reduced in the region where the speed of the
(内燃機関の冷態時におけるボア壁の温度分布)
図7は、内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を示す図である。図7を参照して、内燃機関の冷態時におけるボア壁部11の温度分布について説明する。
(Temperature distribution of the bore wall when the internal combustion engine is cold)
FIG. 7 is a diagram showing the temperature distribution of the bore wall in a direction parallel to the depth direction of the water jacket when the internal combustion engine is cold. With reference to FIG. 7, the temperature distribution of the
図7においては、実施例におけるボア壁部11の温度分布を実線で示し、比較例におけるボア壁部11の温度分布を破線で示している。
In FIG. 7, the temperature distribution of the
実施例および比較例においては、いずれも中部領域R2に対応する部分のボア壁部11を保温することを目的として、中部領域R2においてボア壁部11からウォータジャケットスペーサ22までの距離を最も狭くしている。実施例および比較例を比較すると、上部領域R1および下部領域R3におけるウォータジャケットスペーサからボア壁部11までの距離が異なっている。
In both the example and the comparative example, the distance from the
実施例として、ウォータジャケットスペーサ21,22,23とボア壁部11との間の全ての距離の中で、ウォータジャケットスペーサ21とボア壁部11との間の距離が最も広くなり、かつ、ウォータジャケットスペーサ22とボア壁部11との間の距離が最も狭くなるように、ウォータジャケットスペーサ21,22,23をそれぞれ独立して移動させている。
As an example, the distance between the
一方、比較例として、ウォータジャケットの深さ方向に分割されていない従来のウォータジャケットスペーサを使用した場合を示す。この比較例では、ボア壁部11から従来構造のウォータジャケットスペーサまでの距離が、実施例のボア壁部11からウォータジャケットスペーサ22までの距離と等距離になるように、従来構造のウォータジャケットスペーサを移動させている。
On the other hand, the case where the conventional water jacket spacer which is not divided | segmented into the depth direction of a water jacket is used as a comparative example is shown. In this comparative example, the water jacket spacer of the conventional structure is such that the distance from the
実施例の場合においては、上述のように、ウォータジャケット12の上部領域R1を流れる冷却水の流量が多くなり、上部領域R1に対応する部分のボア壁部11を効率よく冷却することができる。また、中部領域R2を流れる流量を抑制することにより、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度を効率的に上昇させることができる。
In the case of the embodiment, as described above, the flow rate of the cooling water flowing through the upper region R1 of the
これにより、冷態時におけるボア壁部11の温度は、ウォータジャケット12の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部11の温度分布は、略一定となる。
As a result, the temperature distribution of the
なお、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度よりも上部領域R1に対応する部分のボア壁部11の温度が低くなるように調整されてもよい。同様に、下部領域R3に対応する部分のボア壁部11の温度が、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度より小さくなるように調整されてもよい。
Note that the temperature of the
一方、比較例の場合においては、ウォータジャケット12の深さ方向においてウォータジャケット12内を流れる流量がほぼ一定となる。すなわち、上部領域R1、中部領域R2、および下部領域R3において冷却水の流量がほぼ一定となる。これにより、上部領域R1に対応する部分のボア壁部11を効率よく冷却することができず、上部領域R1側における冷却効率が低下する。一方で、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度は、実施例の温度とほぼ同等程度となる。しかしながら、下部領域R3に対応する部分のボア壁部11の温度は、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度よりも高くなり、下部領域R3においても冷却効率が低下する。
On the other hand, in the case of the comparative example, the flow rate flowing through the
このように、比較例においては、中部領域R2に対応する部分のボア壁部11の温度を所望の温度とすることが可能となるが、実施例と比較して上部領域R1側および下部領域R3側が高温となる。これにより、シリンダボア1a,1b,1c内に充填されたオイルが蒸発して消費されやすくなる。
As described above, in the comparative example, the temperature of the
以上のように、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置100にあっては、ウォータジャケット12の深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応してウォータジャケット12内に互いに隣接して配置された伸縮可能なウォータジャケットスペーサ21,22,23を、複数の押圧部材31,32,33によって伸縮させる構成とし、高負荷時または冷態時といった内燃機関の状態に応じて、移動量調整部40によって複数の押圧部材31,32,33の移動量を適宜調整することにより、ウォータジャケット12の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部11の温度分布を所望の温度分布にすることができる。
As described above, in
(実施の形態2)
(内燃機関の温度調整装置)
図8は、実施の形態2に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。図8を参照して、実施の形態2に係る内燃機関の温度調整装置100Aについて説明する。
(Embodiment 2)
(Temperature adjusting device for internal combustion engine)
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the internal combustion engine temperature control apparatus according to the second embodiment. With reference to FIG. 8, a
実施の形態2に係る内燃機関の温度調整装置100Aは、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置100と比較した場合に、複数の移動体31A,32A,33Aおよび移動量調整部の構成が相違するとともに、温度検知部71,72,73が設けられていない点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
The
図8に示すように、実施の形態2に係る温度調整装置100Aは、移動体31A,32A,33Aは、伸縮可能に設けられた圧電素子によって構成されている。移動体31A,32A,33Aは、流れる電流の大きさに応じて、ボア壁部11とベース部13とが並ぶ方向に伸縮する。
As shown in FIG. 8, in the
移動量調整部は、移動体31A,32A,33Aに接続された制御部80によって構成されている。制御部80は、たとえば、内燃機関の動作等を制御するエンジンコントロールユニットである。
The movement amount adjustment unit is configured by a
制御部80は、ウォータジャケット12の深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する部分のボア壁部11の温度を推定し、推定された各部分のボア壁部11の温度に基づいて、移動体31A,32A,33Aに流れる電流をそれぞれ調整する。
The
制御部80は、エンジンの回転数およびエンジンの負荷に基づいて、ウォータジャケット12の深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する部分のボア壁部11の温度を推定する。
Based on the engine speed and the engine load, the
このように構成される内燃機関の温度調整装置100Aにあっても、内燃機関の高負荷時および内燃機関の冷態時には、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置100と同様に、制御部80が、移動体31A,32A,33Aの移動量をそれぞれ独立して調整する。
Even in the internal combustion engine
実施の形態2においても、内燃機関の状態に応じて、移動量調整部40によって複数の移動体31A,32A,33Aの移動量を適宜調整することにより、ウォータジャケット12の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部11の温度分布を所望の温度分布にすることができる。
Also in the second embodiment, the movement
(実施の形態3)
図9は、実施の形態3に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。図9を参照して、実施の形態3に係る内燃機関の温度調整装置100Bについて説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view of the temperature control device for an internal combustion engine according to the third embodiment. With reference to FIG. 9, a
図9に示すように、実施の形態3に係る内燃機関の温度調整装置100Bは、実施の形態2に係る内燃機関の温度調整装置100Aと比較した場合に、ウォータジャケット12の深さ方向に平行な方向におけるウォータジャケットスペーサ21,22,23の長さが相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
As shown in FIG. 9, the internal combustion engine
ウォータジャケット12の深さ方向に平行な方向において、上部領域R1に配置されたウォータジャケットスペーサ21の長さL1は、中部領域R2に配置されたウォータジャケットスペーサ22の長さL2よりも短くなっている。
In a direction parallel to the depth direction of the
ウォータジャケット12の深さ方向に平行な方向において、中部領域R2に配置されたウォータジャケットスペーサ21の長さL2は、下部領域R3に配置されたウォータジャケットスペーサ23の長さL3よりも短くなっている。
In a direction parallel to the depth direction of the
このように構成される内燃機関の温度調整装置100Bにあっても、内燃機関の高負荷時および内燃機関の冷態時には、実施の形態1に係る内燃機関の温度調整装置100と同様に、制御部80が、移動体31A,32A,33Aの移動量をそれぞれ独立して調整する。
Even in the internal combustion engine
これにより、実施の形態3に係る内燃機関の温度調整装置100Bにあっても、実施の形態2に係る内燃機関の温度調整装置100Aと同等以上の効果が得られる。
Thereby, even in the
加えて、上述のようにウォータジャケットスペーサ21,22,23の長さ関係とすることにより、上部領域R1、中部領域R2および下部領域R3を流れる流量をより適正に調整することができる。
In addition, by setting the length relationship of the
上述した実施の形態1から3においては、ウォータジャケット12がその深さ方向に沿って上部領域R1、中部領域R2、および下部領域R3の3つに区分される場合を例示して説明したが、これに限定されず、2つに区分されてもよいし、4つ以上に区分されてもよい。この場合には、区分された数に対応して、複数のウォータジャケットスペーサ、複数の移動体が設けられる。
In the first to third embodiments described above, the case where the
上述した実施の形態1から3においては、シリンダブロック1内に3つのシリンダボアが形成されている場合を例示して説明したが、これに限定されず、シリンダボアの数は、1つ以上であればよい。 In the first to third embodiments described above, the case where three cylinder bores are formed in the cylinder block 1 is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the number of cylinder bores is one or more. Good.
また、この発明が適用される内燃機関としては、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等があり、エンジンの型式として、直列型、V型、W型、水平対向型などの様々なエンジンに本発明を適用することができる。 The internal combustion engine to which the present invention is applied includes a gasoline engine, a diesel engine, and the like. The present invention is applied to various types of engines such as a series type, a V type, a W type, and a horizontally opposed type. be able to.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and includes meanings equivalent to the terms of the claims and all modifications within the scope.
1a,1b,1c シリンダボア、5 エンジンヘッド、10 シリンダブロック、11 ボア壁部、12 ウォータジャケット、13 ベース部、13a 壁面、21,22,23 ウォータジャケットスペーサ、31,32,33 押圧部材、31A,32A,33A 移動体、40 移動量調整部、41,42,43 アクチュエータ、41a,42a,43a 駆動軸、50 樹脂層、60 ピストン、71,72,73 温度検知部、80 制御部、100,100A,100B 温度調整装置、211,212 側壁部、213 上壁部、214 下壁部、215 主壁部。 1a, 1b, 1c Cylinder bore, 5 Engine head, 10 Cylinder block, 11 Bore wall part, 12 Water jacket, 13 Base part, 13a Wall surface, 21, 22, 23 Water jacket spacer, 31, 32, 33 Press member, 31A, 32A, 33A moving body, 40 movement amount adjustment unit, 41, 42, 43 actuator, 41a, 42a, 43a drive shaft, 50 resin layer, 60 piston, 71, 72, 73 temperature detection unit, 80 control unit, 100, 100A , 100B Temperature adjusting device, 211, 212 Side wall part, 213 Upper wall part, 214 Lower wall part, 215 Main wall part.
Claims (9)
前記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応して前記ウォータジャケット内に互いに隣接して配置されるとともに、前記ボア壁部から離間して配置され、前記ボア壁部からの距離が可変するように伸縮可能に設けられた複数のウォータジャケットスペーサと、
前記複数のウォータジャケットスペーサの各々を伸縮させる複数の移動体と、
前記複数の移動体の移動量をそれぞれ独立して調整する移動量調整部と、を備えた内燃機関の温度調整装置。 A cylinder block in which a water jacket is formed around a bore wall portion constituting the cylinder bore;
Corresponding to a plurality of regions divided along the depth direction of the water jacket, the water jacket is disposed adjacent to each other in the water jacket, and is spaced apart from the bore wall, and from the bore wall A plurality of water jacket spacers provided so as to be stretchable so that the distance of
A plurality of moving bodies that expand and contract each of the plurality of water jacket spacers;
A temperature adjustment device for an internal combustion engine, comprising: a movement amount adjustment unit that independently adjusts the movement amounts of the plurality of moving bodies.
前記ウォータジャケットを規定する前記ベース部の壁面には、樹脂層が設けられており、
前記複数のウォータジャケットスペーサの各々は、内部に前記移動体を収容した状態で、前記樹脂層に接合されている、請求項1に記載の内燃機関の温度調整装置。 The cylinder block includes a base that is disposed outside the water jacket and faces the bore wall,
A resin layer is provided on the wall surface of the base portion that defines the water jacket,
2. The temperature adjustment device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein each of the plurality of water jacket spacers is joined to the resin layer in a state in which the moving body is accommodated therein.
前記移動量調整部は、前記圧電素子に電気的に接続された制御部によって構成され、
前記制御部は、前記圧電素子に流れる電流を調整することにより、前記圧電素子の伸縮量を調整する、請求項1または2に記載の内燃機関の温度調整装置。 Each of the plurality of moving bodies is configured by a piezoelectric element provided to be extendable and contractible,
The movement amount adjustment unit is configured by a control unit electrically connected to the piezoelectric element,
The temperature control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit adjusts an expansion / contraction amount of the piezoelectric element by adjusting a current flowing through the piezoelectric element.
前記移動量調整部は、前記押圧部材を移動させる複数のアクチュエータによって構成されている、請求項1または2に記載の内燃機関の温度調整装置。 Each of the plurality of moving bodies includes a pressing member provided to be able to press the water jacket spacer,
The temperature adjustment device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the movement amount adjustment unit includes a plurality of actuators that move the pressing member.
前記複数のアクチュエータは、前記複数の温度検知部によって検知された温度情報に基づいて、前記複数の移動体の移動量をそれぞれ調整する、請求項5に記載の内燃機関の温度調整装置。 A plurality of temperature detection units that are provided inside the bore wall portion and detect the temperature of the bore wall portion respectively corresponding to a plurality of regions divided along the depth direction of the water jacket;
6. The temperature adjustment device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the plurality of actuators respectively adjust movement amounts of the plurality of moving bodies based on temperature information detected by the plurality of temperature detection units.
前記上部領域、前記中部領域、および前記下部領域のそれぞれに前記ウォータジャケットスペーサが配置されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の内燃機関の温度調整装置。 The water jacket has an upper region, a middle region, and a lower region from the side close to the engine head along the depth direction,
The internal combustion engine temperature control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the water jacket spacer is disposed in each of the upper region, the middle region, and the lower region.
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