JP2018123724A - Cooling system for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling system for more suitably improving performance of an internal combustion engine by using a simple configuration in the cooling system comprising two cooling systems.SOLUTION: A cooling system for an internal combustion engine includes: an intercooler provided downstream of a compressor provided in an intake passage of the internal combustion engine; a first cooling system that is a cooling system connected to the internal combustion engine to cool the internal combustion engine; and a second cooling system that is a cooling system connected to the intercooler to cool intake air passing through the intercooler. The cooling system further includes a heat pipe for transferring heat through change of a phase of working fluid. An evaporation portion side of the heat pipe is provided in a predetermined section in the intake passage downstream of the compressor and upstream of the intercooler, and a condensation portion side of the heat pipe is provided in the first cooling system.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の冷却システムに関する。   The present invention relates to a cooling system for an internal combustion engine.

内燃機関に接続される冷却系統(以下、「内燃機関の冷却系」と称する場合もある。)と、水冷インタークーラに接続される冷却系統(以下、「水冷インタークーラの冷却系」と称する場合もある。)と、の二系統の冷却系統が設けられた冷却システムが知られている。そして、特許文献1には、このような冷却システムにおいて、各冷却系統が有する放熱部へ何れの冷却系統からも冷却水を流すことができるように、流水経路の切替手段を備える技術が開示されている。   A cooling system connected to the internal combustion engine (hereinafter also referred to as “cooling system of the internal combustion engine”) and a cooling system connected to the water cooling intercooler (hereinafter referred to as “cooling system of the water cooling intercooler”) There is also known a cooling system provided with two cooling systems. And in patent document 1, in such a cooling system, the technique provided with the switching means of a flowing water path | route so that a cooling water can be poured from any cooling system to the thermal radiation part which each cooling system has is disclosed. ing.

特許第3422036号公報Japanese Patent No. 3422036

内燃機関の冷却系と水冷インタークーラの冷却系の二系統の冷却系統が設けられた冷却システムにおいて、内燃機関の冷却系の冷却能力に余剰が生じた場合、該余剰分の冷却能力を水冷インタークーラの冷却系に利用することによって、吸気の冷却を促進し、以て内燃機関の性能向上を図ることができる。そして、従来、冷却水の流水経路を切換えることによって、前記余剰分の冷却能力を水冷インタークーラの冷却系に利用していた。しかしながら、冷却水の流水経路を切換える場合には、該切換えに伴う制御が必要となる。   In a cooling system provided with two cooling systems, an internal combustion engine cooling system and a water cooling intercooler cooling system, if there is a surplus in the cooling capacity of the internal combustion engine cooling system, the surplus cooling capacity is By using it for the cooling system of the cooler, cooling of the intake air can be promoted, thereby improving the performance of the internal combustion engine. And conventionally, the cooling capacity of the surplus was utilized for the cooling system of the water cooling intercooler by switching the flow path of the cooling water. However, when switching the flow path of the cooling water, control associated with the switching is required.

本発明は、二系統の冷却系統が設けられた冷却システムにおいて、簡易な構成により好適に内燃機関の性能を向上させる冷却システムを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a cooling system that suitably improves the performance of an internal combustion engine with a simple configuration in a cooling system provided with two cooling systems.

上記課題を解決するために本発明に係る内燃機関の冷却システムは、内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサよりも下流の前記吸気通路に設けられたインタークーラと、前記内燃機関に接続され、該内燃機関を冷却する冷却系統である第一冷却系統と、前記インタークーラに接続され、該インタークーラを通過する吸気を冷却する冷却系統である第二冷却系統と、を有するシステムにおいて、ケーシングと、該ケーシングの内部に封入された作動液と、該作動液が蒸発する部分である蒸発部と、該作動液の蒸気が凝縮する部分である凝縮部と、を有し、該作動液が相変化することにより熱を移動させるヒートパイプであって、該ヒートパイプの前記蒸発部側が、前記コンプレッサよりも下流で前記インタークーラよりも上流の前記吸気通路における所定区間に設けられ、該ヒートパイプの前記凝縮部側が、前記第一冷却系統に設けられたヒートパイプを備える。   In order to solve the above problems, an internal combustion engine cooling system according to the present invention is connected to an intercooler provided in the intake passage downstream of a compressor provided in the intake passage of the internal combustion engine, and the internal combustion engine. A system comprising: a first cooling system that is a cooling system that cools the internal combustion engine; and a second cooling system that is connected to the intercooler and cools intake air that passes through the intercooler. A hydraulic fluid enclosed in the casing; an evaporation portion that is a portion where the hydraulic fluid evaporates; and a condensing portion that is a portion where the vapor of the hydraulic fluid condenses. A heat pipe that moves heat by changing, wherein the evaporator side of the heat pipe is downstream of the compressor and upstream of the intercooler. Provided at a predetermined interval in the road, the condensing side of the heat pipe comprises a heat pipe provided in the first cooling system.

ここで、ヒートパイプは、作動液が相変化することにより蒸発部から凝縮部へ熱を移動させる。詳しくは、ヒートパイプの蒸発部側の雰囲気温度が凝縮部側の雰囲気温度よりも高い場合に、蒸発部において作動液が蒸発し凝縮部において該作動液の蒸気が凝縮することによって、蒸発部側の雰囲気の熱を凝縮部側の雰囲気へ移動させる。したがって、上記冷却システムにおいては、ヒートパイプの蒸発部側が設けられた吸気通路における所定区間の温度が、ヒートパイプの凝縮部側が設けられた第一冷却系統の温度よりも高い場合に、該吸気通路における所定区間を流れる吸気の熱が該第一冷却系統に移動することになる。一方、ヒートパイプの蒸発部側が設けられた吸気通路における所定区間の温度が、ヒー
トパイプの凝縮部側が設けられた第一冷却系統の温度よりも低い場合には、ヒートパイプは、該第一冷却系統から該吸気通路における所定区間を流れる吸気へ熱を移動させない。
Here, the heat pipe moves heat from the evaporation section to the condensation section by the phase change of the working fluid. Specifically, when the atmospheric temperature on the evaporation part side of the heat pipe is higher than the atmospheric temperature on the condensation part side, the working liquid evaporates in the evaporation part, and the vapor of the working liquid condenses in the condensing part. The heat of the atmosphere is moved to the atmosphere on the condensing part side. Therefore, in the above cooling system, when the temperature of a predetermined section in the intake passage provided with the evaporation portion side of the heat pipe is higher than the temperature of the first cooling system provided with the condensation portion side of the heat pipe, the intake passage Thus, the heat of the intake air flowing through the predetermined section moves to the first cooling system. On the other hand, when the temperature of the predetermined section in the intake passage provided with the evaporation portion side of the heat pipe is lower than the temperature of the first cooling system provided with the condensation portion side of the heat pipe, the heat pipe Heat is not transferred from the system to the intake air flowing through a predetermined section in the intake passage.

本発明によれば、二系統の冷却系統が設けられた冷却システムにおいて、簡易な構成により好適に内燃機関の性能を向上させる冷却システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the cooling system provided with two cooling systems, the cooling system which improves the performance of an internal combustion engine suitably with a simple structure can be provided.

本発明の実施形態に係る内燃機関の冷却システムの概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of a cooling system of an internal-combustion engine concerning an embodiment of the present invention. ヒートパイプの概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of a heat pipe. 本発明の実施形態におけるヒートパイプの作用を説明するための図であって、高水温冷却系統および低水温冷却系統における熱の流れと、吸気温度の変化と、を示す図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the heat pipe in embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the heat flow in a high water temperature cooling system and a low water temperature cooling system, and the change of intake air temperature.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.

<システム構成>
図1は、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムの概略構成を示す図である。図1には、内燃機関の冷却システムとともに該内燃機関の吸排気系を示している。図1に示す内燃機関1は、水冷式の内燃機関である。
<System configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling system for an internal combustion engine according to the present embodiment. FIG. 1 shows an intake / exhaust system of the internal combustion engine together with a cooling system of the internal combustion engine. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled internal combustion engine.

先ず、内燃機関1の吸排気系について説明する。内燃機関1は吸気通路4と接続されている。吸気通路4には吸気の流れに従って順に、エアクリーナ41、排気のエネルギを駆動源として作動する過給機6のコンプレッサ61、後述するヒートパイプ3の蒸発部33側、および水冷インタークーラ2が設けられている。外気が導入されるエアクリーナ41には、図示しないエアフローメータが設けられていて、該エアフローメータが、吸気通路4内を流れる吸気(空気)の量(質量)に応じた電気信号を出力し、それが図示しないECUに入力される。コンプレッサ61は、エアクリーナ41からの吸気を過給することができる。コンプレッサ61よりも下流で水冷インタークーラ2よりも上流の吸気通路4(以下、「吸気通路4a」と称する場合もある。)における所定区間に後述する蒸発部33側が設けられたヒートパイプ3は、該吸気通路4aにおける所定区間を流れる吸気の熱を後述する高水温冷却系統7に移動させることができる。なお、ヒートパイプ3についての詳細は、後述する。水冷インタークーラ2は、後述する低水温冷却系統8の冷却水を用いて吸気を冷却する。そして、水冷インタークーラ2を通過した吸気が内燃機関1に吸入される。なお、水冷インタークーラ2と内燃機関1との間の吸気通路4には、図示しないスロットル弁が設けられていて、該スロットル弁が吸気通路4内の通路断面積を変更することで、内燃機関1の吸入空気量を調整する。   First, the intake / exhaust system of the internal combustion engine 1 will be described. The internal combustion engine 1 is connected to the intake passage 4. In the intake passage 4, an air cleaner 41, a compressor 61 of a supercharger 6 that operates using exhaust energy as a drive source, an evaporator 33 side of a heat pipe 3 to be described later, and a water-cooled intercooler 2 are provided in order according to the flow of intake air. ing. An air flow meter (not shown) is provided in the air cleaner 41 into which outside air is introduced, and the air flow meter outputs an electric signal corresponding to the amount (mass) of intake air (air) flowing through the intake passage 4. Is input to an ECU (not shown). The compressor 61 can supercharge intake air from the air cleaner 41. The heat pipe 3 provided with a later-described evaporation section 33 side in a predetermined section in the intake passage 4 (hereinafter sometimes referred to as “intake passage 4a”) downstream of the compressor 61 and upstream of the water-cooled intercooler 2 is: The heat of the intake air flowing through the predetermined section in the intake passage 4a can be moved to the high water temperature cooling system 7 described later. Details of the heat pipe 3 will be described later. The water cooling intercooler 2 cools the intake air using cooling water of a low water temperature cooling system 8 described later. Then, the intake air that has passed through the water-cooled intercooler 2 is sucked into the internal combustion engine 1. The intake passage 4 between the water-cooled intercooler 2 and the internal combustion engine 1 is provided with a throttle valve (not shown). The throttle valve changes the cross-sectional area of the intake passage 4 so that the internal combustion engine Adjust the intake air amount of 1.

内燃機関1は排気通路5と接続されている。排気通路5の途中には過給機6のタービン62が設けられている。そして、排気通路5は、図示しない触媒や消音器を経由して大気中に開放されている。   The internal combustion engine 1 is connected to the exhaust passage 5. A turbine 62 of the supercharger 6 is provided in the middle of the exhaust passage 5. The exhaust passage 5 is opened to the atmosphere via a catalyst and a silencer (not shown).

次に、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムについて、説明する。内燃機関1には、該内燃機関1を冷却する高水温冷却系統7が接続されている。なお、本実施形態においては高水温冷却系統7が、本発明における第一冷却系統に相当する。高水温冷却系統7は
、第一冷却回路71、第一ラジエータ72、サーモスタット73、および第一ウォーターポンプ74を含み、該高水温冷却系統7の冷却水は、その温度が後述する低水温冷却系統8の冷却水温度よりも高くされている。高水温冷却系統7では、第一ウォーターポンプ74が第一冷却回路71の冷却水を汲み上げる。詳しくは、サーモスタット73と第一ウォーターポンプ74との間の第一冷却回路71(図1において、流路71aとして表される。)から冷却水を汲み上げる。そして、第一ウォーターポンプ74がその冷却水を内燃機関1のウォータージャケットに吐出することによって、内燃機関1のウォータージャケットに冷却水が供給される。
Next, a cooling system for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described. A high water temperature cooling system 7 that cools the internal combustion engine 1 is connected to the internal combustion engine 1. In the present embodiment, the high water temperature cooling system 7 corresponds to the first cooling system in the present invention. The high water temperature cooling system 7 includes a first cooling circuit 71, a first radiator 72, a thermostat 73, and a first water pump 74. The cooling water of the high water temperature cooling system 7 is a low water temperature cooling system whose temperature will be described later. 8 is higher than the cooling water temperature. In the high water temperature cooling system 7, the first water pump 74 pumps the cooling water of the first cooling circuit 71. Specifically, cooling water is pumped from a first cooling circuit 71 (represented as a flow path 71a in FIG. 1) between the thermostat 73 and the first water pump 74. Then, the first water pump 74 discharges the cooling water to the water jacket of the internal combustion engine 1, whereby the cooling water is supplied to the water jacket of the internal combustion engine 1.

内燃機関1のウォータージャケット出口には、第一冷却回路71が接続されていて(図1において、流路71bとして表される。)、第一ウォーターポンプ74によって供給されウォータージャケットを流通した冷却水が、該第一冷却回路71に戻る。そして、流路71bの冷却水は、第一ラジエータ72に流入する。第一ラジエータ72は、冷却水と外気とで熱交換を行うことによって、冷却水から熱を奪う。そして、第一ウォーターポンプ74が、第一冷却回路71を介して第一ラジエータ72の冷却水を汲み上げることによって、冷却水が第一冷却回路71を循環する。その結果、第一ラジエータ72により冷却された冷却水によって、内燃機関1が冷却される。また、第一ラジエータ72により冷却された冷却水が流通する、第一ラジエータ72と第一ウォーターポンプ74との間の第一冷却回路71には、後述するヒートパイプ3の凝縮部34側が設けられている。なお、ヒートパイプ3についての詳細は、後述する。   A first cooling circuit 71 is connected to the water jacket outlet of the internal combustion engine 1 (represented as a flow path 71b in FIG. 1), and is supplied by the first water pump 74 and flows through the water jacket. Returns to the first cooling circuit 71. Then, the cooling water in the flow path 71 b flows into the first radiator 72. The first radiator 72 takes heat from the cooling water by exchanging heat between the cooling water and the outside air. Then, the first water pump 74 pumps the cooling water of the first radiator 72 through the first cooling circuit 71 so that the cooling water circulates through the first cooling circuit 71. As a result, the internal combustion engine 1 is cooled by the cooling water cooled by the first radiator 72. The first cooling circuit 71 between the first radiator 72 and the first water pump 74 through which the cooling water cooled by the first radiator 72 circulates is provided with a condenser 34 side of the heat pipe 3 to be described later. ing. Details of the heat pipe 3 will be described later.

そして、サーモスタット73には、流路71bから分岐した流路71cが接続されていて、サーモスタット73は、該流路71cの導通または遮断を切換える。詳しくは、サーモスタット73は、冷却水の温度が所定温度(例えば、90℃)よりも低いときは、流路71cを導通させる。更に、このとき、サーモスタット73は、ヒートパイプ3とサーモスタット73との間の第一冷却回路71(図1において、流路71dとして表される。)を遮断する。これにより、内燃機関1を早期に暖機することができる。一方、冷却水の温度が前記所定温度以上のときは、サーモスタット73は、流路71cを遮断し流路71dを導通させる。ただし、上記は一例であって、サーモスタット73は、流路71cと流路71dの両方を同時に導通させることもできる。この場合は、サーモスタット73により、流路71c側の流量と流路71d側の流量とが調整される。   The thermostat 73 is connected to a flow path 71c branched from the flow path 71b, and the thermostat 73 switches between conduction and blocking of the flow path 71c. Specifically, the thermostat 73 makes the flow path 71c conductive when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined temperature (for example, 90 ° C.). Further, at this time, the thermostat 73 blocks the first cooling circuit 71 (represented as a flow path 71d in FIG. 1) between the heat pipe 3 and the thermostat 73. Thereby, the internal combustion engine 1 can be warmed up early. On the other hand, when the temperature of the cooling water is equal to or higher than the predetermined temperature, the thermostat 73 blocks the flow path 71c and makes the flow path 71d conductive. However, the above is an example, and the thermostat 73 can simultaneously conduct both the flow path 71c and the flow path 71d. In this case, the flow rate on the flow channel 71c side and the flow rate on the flow channel 71d side are adjusted by the thermostat 73.

また、水冷インタークーラ2には、該水冷インタークーラ2を通過する吸気を冷却する低水温冷却系統8が接続されている。なお、本実施形態においては低水温冷却系統8が、本発明における第二冷却系統に相当する。低水温冷却系統8は、第二冷却回路81、第二ラジエータ82、および第二ウォーターポンプ83を含む。低水温冷却系統8では、第二ウォーターポンプ83により第二ラジエータ82から冷却水が汲み上げられる。なお、第二ラジエータ82は、冷却水と外気とで熱交換を行うことによって、冷却水から熱を奪う。そして、第二ラジエータ82により冷却された冷却水が、第二冷却回路81を介して(この流路は、図1において、流路81aとして表される。)水冷インタークーラ2に流入する。そして、水冷インタークーラ2は、その冷却水を用いて吸気を冷却する。そして、水冷インタークーラ2の冷却水が第二冷却回路81を介して(この流路は、図1において、流路81bとして表される。)第二ラジエータ82に戻されることによって、第二冷却回路81を冷却水が循環する。なお、第二ウォーターポンプ83には、例えば電動ポンプが用いられる。   The water cooling intercooler 2 is connected to a low water temperature cooling system 8 that cools intake air that passes through the water cooling intercooler 2. In the present embodiment, the low water temperature cooling system 8 corresponds to the second cooling system in the present invention. The low water temperature cooling system 8 includes a second cooling circuit 81, a second radiator 82, and a second water pump 83. In the low water temperature cooling system 8, cooling water is pumped from the second radiator 82 by the second water pump 83. The second radiator 82 takes heat from the cooling water by exchanging heat between the cooling water and the outside air. Then, the cooling water cooled by the second radiator 82 flows into the water-cooled intercooler 2 via the second cooling circuit 81 (this flow path is represented as a flow path 81a in FIG. 1). And the water cooling intercooler 2 cools intake air using the cooling water. Then, the cooling water of the water-cooled intercooler 2 is returned to the second radiator 82 via the second cooling circuit 81 (this flow path is represented as the flow path 81b in FIG. 1), whereby the second cooling is performed. Cooling water circulates through the circuit 81. For the second water pump 83, for example, an electric pump is used.

ここで、内燃機関1の運転状態が過給領域に属する場合には、コンプレッサ61により吸気が過給され、内燃機関1に吸入される吸入空気温度が高くなり易い。そして、内燃機関1の吸入空気温度が高くなると、例えば内燃機関1がガソリンエンジンである場合には、気筒内でノッキングやプレイグニッションといった異常燃焼が起こり易くなる。また、
内燃機関1の吸入空気温度が高いときは低いときよりも充填効率が低下し、内燃機関1の出力が低下する傾向にある。そこで、水冷インタークーラ2を用いて、コンプレッサ61により過給された吸気を冷却する。ここで、水冷インタークーラ2を流通する冷却水の温度が低いほど吸気を冷却し易くなる。したがって、水冷インタークーラ2に接続される低水温冷却系統8の冷却水は、その温度が可及的に低くされることが望ましい。また、水冷インタークーラ2に流入する吸気の温度が低いほど、水冷インタークーラ2から流出する吸気の温度、すなわち内燃機関1の吸入空気温度が低くなる傾向にある。したがって、水冷インタークーラ2に流入する吸気の温度は、可及的に低くされることが望ましい。
Here, when the operating state of the internal combustion engine 1 belongs to the supercharging region, the intake air is supercharged by the compressor 61 and the intake air temperature sucked into the internal combustion engine 1 tends to be high. When the intake air temperature of the internal combustion engine 1 increases, for example, when the internal combustion engine 1 is a gasoline engine, abnormal combustion such as knocking and pre-ignition is likely to occur in the cylinder. Also,
When the intake air temperature of the internal combustion engine 1 is high, the charging efficiency is lower than when the intake air temperature is low, and the output of the internal combustion engine 1 tends to decrease. Therefore, the water-cooled intercooler 2 is used to cool the intake air supercharged by the compressor 61. Here, it becomes easier to cool the intake air as the temperature of the cooling water flowing through the water-cooled intercooler 2 is lower. Therefore, it is desirable that the temperature of the cooling water of the low water temperature cooling system 8 connected to the water cooling intercooler 2 be as low as possible. Further, as the temperature of the intake air flowing into the water-cooled intercooler 2 is lower, the temperature of the intake air flowing out from the water-cooled intercooler 2, that is, the intake air temperature of the internal combustion engine 1 tends to be lower. Therefore, it is desirable that the temperature of the intake air flowing into the water-cooled intercooler 2 is as low as possible.

<ヒートパイプ>
図2は、ヒートパイプ3の概念を示す図である。図2に示すように、ヒートパイプ3は、作動液を内部に封入するケーシング31を有している。そして、ヒートパイプ3は、作動液の相変化を利用して熱を移動させる。ここで、図2において、ヒートパイプ3における作動液が蒸発する部分を蒸発部33とし、ヒートパイプ3における作動液蒸気が凝縮する部分を凝縮部34とする。また、ヒートパイプ3の蒸発部33側の雰囲気が凝縮部34側の雰囲気よりも高温となっているとする。このようなヒートパイプ3では、高温側の雰囲気の熱を蒸発部33の作動液が吸収する。そして、熱を吸収した作動液は蒸発し、作動液蒸気が凝縮部34へ移動する。そして、凝縮部34へ移動した作動液蒸気は、低温側の雰囲気へ熱を放出して凝縮する。つまり、高温側の雰囲気の熱が低温側の雰囲気へ移動することになる。凝縮した作動液は、例えば重力の作用により蒸発部33へ還流される。
<Heat pipe>
FIG. 2 is a diagram illustrating the concept of the heat pipe 3. As shown in FIG. 2, the heat pipe 3 has a casing 31 that encloses the hydraulic fluid therein. And the heat pipe 3 moves heat using the phase change of a hydraulic fluid. Here, in FIG. 2, a portion where the working fluid evaporates in the heat pipe 3 is referred to as an evaporation portion 33, and a portion where the working fluid vapor condenses in the heat pipe 3 is referred to as a condensing portion 34. Further, it is assumed that the atmosphere on the evaporation portion 33 side of the heat pipe 3 is higher than the atmosphere on the condensation portion 34 side. In such a heat pipe 3, the working fluid in the evaporation section 33 absorbs the heat of the atmosphere on the high temperature side. Then, the working fluid that has absorbed the heat evaporates, and the working fluid vapor moves to the condensing unit 34. Then, the hydraulic fluid vapor that has moved to the condensing unit 34 is condensed by releasing heat to the low temperature atmosphere. That is, the heat of the high temperature side atmosphere moves to the low temperature side atmosphere. The condensed hydraulic fluid is refluxed to the evaporation unit 33 by the action of gravity, for example.

そして、ヒートパイプ3は、蒸発部33側から凝縮部34側へのみ熱を移動させる。つまり、ヒートパイプ3の蒸発部33側の温度が凝縮部34側の温度よりも高い場合に、蒸発部33側から凝縮部34側へ熱を移動させ、ヒートパイプ3の蒸発部33側の温度が凝縮部34側の温度よりも低い場合には熱を移動させない。   And the heat pipe 3 moves heat only from the evaporation part 33 side to the condensation part 34 side. That is, when the temperature on the evaporation part 33 side of the heat pipe 3 is higher than the temperature on the condensation part 34 side, heat is transferred from the evaporation part 33 side to the condensation part 34 side, and the temperature on the evaporation part 33 side of the heat pipe 3 If the temperature is lower than the temperature on the condensing unit 34 side, heat is not transferred.

そして、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムでは、上記の図1に示したように、ヒートパイプ3の蒸発部33側が、吸気通路4aにおける所定区間に設けられ、ヒートパイプ3の凝縮部34側が、第一ラジエータ72とサーモスタット73との間の第一冷却回路71に設けられる。以下、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムによる作用について、説明する。   In the cooling system for the internal combustion engine according to the present embodiment, as shown in FIG. 1 above, the evaporation portion 33 side of the heat pipe 3 is provided in a predetermined section in the intake passage 4a, and the condensation portion 34 of the heat pipe 3 is provided. The side is provided in the first cooling circuit 71 between the first radiator 72 and the thermostat 73. The operation of the internal combustion engine cooling system according to this embodiment will be described below.

<作用>
図3は、ヒートパイプ3の作用を説明するための図であって、高水温冷却系統7および低水温冷却系統8における熱の流れと、吸気温度の変化と、を示す図である。図3における内燃機関1の運転状態は過給領域に属していて、大気温の吸気がコンプレッサ61によって過給される。そして、コンプレッサ61によって過給された吸気は高温となる。ここで、コンプレッサ61によって過給された吸気の温度は、高水温冷却系統7の冷却水の温度よりも高くなる傾向にある。そして、コンプレッサ61によって過給された吸気の温度が高水温冷却系統7の冷却水の温度よりも高くなると、ヒートパイプ3の蒸発部33によって吸気の熱が吸収され、その熱がヒートパイプ3の凝縮部34によって高水温冷却系統7へ放出される。その結果、図3に示すように、吸気通路4aにおける所定区間を流れる吸気(以下、「所定区間の吸気」と称する場合もある。)の熱が高水温冷却系統7に移動することになり、該吸気が冷却される。ここで、所定区間の吸気の熱が、上記の図1に示したように、第一ラジエータ72とサーモスタット73との間の第一冷却回路71へ放出される場合には、該吸気の熱は、それを受熱した冷却水が内燃機関1のウォータージャケットを通って第一ラジエータ72に流入することによって、最終的に第一ラジエータ72により放熱される。
<Action>
FIG. 3 is a view for explaining the operation of the heat pipe 3, and is a diagram showing the heat flow in the high water temperature cooling system 7 and the low water temperature cooling system 8, and the change in the intake air temperature. The operating state of the internal combustion engine 1 in FIG. 3 belongs to the supercharging region, and intake air at a high temperature is supercharged by the compressor 61. And the intake air supercharged by the compressor 61 becomes high temperature. Here, the temperature of the intake air supercharged by the compressor 61 tends to be higher than the temperature of the cooling water in the high water temperature cooling system 7. When the temperature of the intake air supercharged by the compressor 61 becomes higher than the temperature of the cooling water of the high water temperature cooling system 7, the heat of the intake air is absorbed by the evaporation section 33 of the heat pipe 3, and the heat is absorbed by the heat pipe 3. It is discharged to the high water temperature cooling system 7 by the condenser 34. As a result, as shown in FIG. 3, the heat of the intake air flowing through a predetermined section in the intake passage 4a (hereinafter, also referred to as “intake of the predetermined section”) moves to the high water temperature cooling system 7, The intake air is cooled. Here, when the heat of the intake air in a predetermined section is released to the first cooling circuit 71 between the first radiator 72 and the thermostat 73 as shown in FIG. Then, the cooling water that has received the heat flows into the first radiator 72 through the water jacket of the internal combustion engine 1, and is finally radiated by the first radiator 72.

なお、所定区間の吸気の熱は、第一冷却回路71を介さず直接第一ラジエータ72に放
出されてもよい。この場合、例えば、ヒートパイプ3の凝縮部34側が第一ラジエータ72に設けられる。そして、このように、所定区間の吸気の熱が直接第一ラジエータ72に放出される場合、例えば第一冷却回路71を循環する冷却水の流量が少ないときであっても、可及的に多くの熱を高水温冷却系統7に移動させることができる。
Note that the heat of the intake air in the predetermined section may be directly discharged to the first radiator 72 without passing through the first cooling circuit 71. In this case, for example, the condenser 34 side of the heat pipe 3 is provided in the first radiator 72. As described above, when the heat of the intake air in the predetermined section is directly discharged to the first radiator 72, for example, as much as possible even when the flow rate of the cooling water circulating through the first cooling circuit 71 is small. Can be transferred to the high water temperature cooling system 7.

このようにしてヒートパイプ3によって冷却された吸気が水冷インタークーラ2に流入する。そして、水冷インタークーラ2を通過する吸気の熱が、第二ラジエータ82に移動することで、該吸気が冷却される。その結果、内燃機関1の吸入空気温度が比較的低温となる。   The intake air cooled by the heat pipe 3 in this way flows into the water-cooled intercooler 2. Then, the heat of the intake air passing through the water-cooled intercooler 2 moves to the second radiator 82, whereby the intake air is cooled. As a result, the intake air temperature of the internal combustion engine 1 is relatively low.

ここで、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムは、ヒートパイプ3を備えることによって、ヒートパイプ3を備えないシステムと比較して、内燃機関1の運転状態が過給領域に属する場合において、水冷インタークーラ2に流入する吸気の温度を低下させることができる。これにより、ヒートパイプ3を備えないシステムよりも、内燃機関1の吸入空気温度を低下させることができる。そして、内燃機関1の吸入空気温度が低くなると、例えば内燃機関1がガソリンエンジンである場合には、気筒内でノッキングやプレイグニッションといった異常燃焼が起こり難くなるため、点火時期を進角することができる。つまり、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムは、該冷却システムが適用されるガソリンエンジンの運転状態が過給領域に属する場合において、点火時期の進角を可能とし、以て該ガソリンエンジンにおける燃料消費を低減させることができる。また、内燃機関1の吸入空気温度が低くなると、内燃機関1の充填効率が高くなり、内燃機関1の出力を増加させ易くなる。   Here, the cooling system for the internal combustion engine according to the present embodiment includes the heat pipe 3, and in comparison with a system that does not include the heat pipe 3, the operation state of the internal combustion engine 1 belongs to the supercharging region. The temperature of the intake air flowing into the water-cooled intercooler 2 can be lowered. Thereby, the intake air temperature of the internal combustion engine 1 can be lowered as compared with a system that does not include the heat pipe 3. When the intake air temperature of the internal combustion engine 1 becomes low, for example, when the internal combustion engine 1 is a gasoline engine, abnormal combustion such as knocking and pre-ignition is unlikely to occur in the cylinder, so the ignition timing may be advanced. it can. In other words, the internal combustion engine cooling system according to the present embodiment enables the advance of the ignition timing when the operating state of the gasoline engine to which the cooling system is applied belongs to the supercharging region. Fuel consumption can be reduced. Further, when the intake air temperature of the internal combustion engine 1 is lowered, the charging efficiency of the internal combustion engine 1 is increased and the output of the internal combustion engine 1 is easily increased.

一方、内燃機関1の運転状態が過給領域に属していない場合には、吸気がコンプレッサ61によって過給されることがないため、コンプレッサ61を通過した後の吸気の温度は大気温のままになり易い。この場合、所定区間の吸気の温度は、高水温冷却系統7の冷却水の温度よりも低くなる傾向にある。ここで、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムにおいては、ヒートパイプ3が所定区間の吸気から高水温冷却系統7へのみ熱を移動させるように、そのシステムが構成されているので、高水温冷却系統7の冷却水の熱は所定区間の吸気へ移動し難くなる。   On the other hand, when the operating state of the internal combustion engine 1 does not belong to the supercharging region, the intake air is not supercharged by the compressor 61, so that the temperature of the intake air after passing through the compressor 61 remains at a high temperature. Easy to be. In this case, the temperature of the intake air in the predetermined section tends to be lower than the temperature of the cooling water in the high water temperature cooling system 7. Here, in the cooling system for the internal combustion engine according to the present embodiment, the system is configured so that the heat pipe 3 transfers heat only from the intake air in the predetermined section to the high water temperature cooling system 7. It becomes difficult for the heat of the cooling water of the cooling system 7 to move to the intake air in the predetermined section.

仮に、吸気通路4aの所定区間において、本発明の構成によらない手段によって該所定区間を流れる吸気の熱を高水温冷却系統7に移動させようとした場合、所定区間の吸気と高水温冷却系統7との間で両方向に熱が移動し得ることになる。この場合、所定区間の吸気の温度が高水温冷却系統7の冷却水の温度よりも低いときには、高水温冷却系統7の冷却水の熱は所定区間の吸気へ移動し易くなる。そして、このように移動した熱は、それを受熱した吸気が水冷インタークーラ2に流入することによって、低水温冷却系統8へ放熱されることになる。つまり、高水温冷却系統7から所定区間の吸気へ熱が移動することによって、結果的に高水温冷却系統7から低水温冷却系統8へ熱が移動することになる。その結果、低水温冷却系統8の冷却水の温度が上昇する。そして、低水温冷却系統8の冷却水の温度が上昇すると、次の過給運転において、内燃機関1の吸入空気温度が高くなり易い。   If, in a predetermined section of the intake passage 4a, the heat of the intake air flowing through the predetermined section is moved to the high water temperature cooling system 7 by means not based on the configuration of the present invention, the intake air and the high water temperature cooling system in the predetermined section are moved. Heat can move in both directions between the two. In this case, when the temperature of the intake air in the predetermined section is lower than the temperature of the cooling water in the high water temperature cooling system 7, the heat of the cooling water in the high water temperature cooling system 7 easily moves to the intake air in the predetermined section. The heat thus moved is radiated to the low water temperature cooling system 8 when the intake air that has received the heat flows into the water cooling intercooler 2. That is, heat is transferred from the high water temperature cooling system 7 to the intake air in a predetermined section, and as a result, heat is transferred from the high water temperature cooling system 7 to the low water temperature cooling system 8. As a result, the temperature of the cooling water in the low water temperature cooling system 8 rises. When the temperature of the cooling water in the low water temperature cooling system 8 rises, the intake air temperature of the internal combustion engine 1 tends to increase in the next supercharging operation.

本実施形態では、ヒートパイプ3が所定区間の吸気から高水温冷却系統7へのみ熱を移動させるので、内燃機関1の運転状態が過給領域に属していない場合において、高水温冷却系統7から低水温冷却系統8へ熱が移動し難くなる。つまり、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムは、内燃機関1の運転状態が過給領域に属していない場合、低水温冷却系統8の冷却水の温度の上昇を抑制することができる。その結果、次の過給運転における内燃機関1の吸入空気温度の上昇を抑制することができ、内燃機関1における燃料消費の低減や内燃機関1の出力の増加に貢献する。   In the present embodiment, since the heat pipe 3 transfers heat only from the intake air in the predetermined section to the high water temperature cooling system 7, when the operating state of the internal combustion engine 1 does not belong to the supercharging region, the high water temperature cooling system 7 It becomes difficult for heat to move to the low water temperature cooling system 8. That is, the cooling system for the internal combustion engine according to the present embodiment can suppress an increase in the temperature of the cooling water in the low water temperature cooling system 8 when the operating state of the internal combustion engine 1 does not belong to the supercharging region. As a result, an increase in the intake air temperature of the internal combustion engine 1 in the next supercharging operation can be suppressed, which contributes to a reduction in fuel consumption in the internal combustion engine 1 and an increase in the output of the internal combustion engine 1.

以上に述べたように、本実施形態に係る内燃機関の冷却システムは、ヒートパイプ3という簡易な構成により好適に内燃機関1の性能を向上させることを可能とする。   As described above, the cooling system for an internal combustion engine according to the present embodiment enables the performance of the internal combustion engine 1 to be preferably improved by the simple configuration of the heat pipe 3.

1・・・内燃機関
2・・・水冷インタークーラ
3・・・ヒートパイプ
4・・・吸気通路
5・・・排気通路
6・・・過給機
7・・・高水温冷却系統
8・・・低水温冷却系統
31・・ケーシング
33・・蒸発部
34・・凝縮部
61・・コンプレッサ
71・・第一冷却回路
81・・第二冷却回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Water cooling intercooler 3 ... Heat pipe 4 ... Intake passage 5 ... Exhaust passage 6 ... Supercharger 7 ... High water temperature cooling system 8 ... Low water temperature cooling system 31 .. Casing 33.. Evaporation section 34. Condensing section 61. Compressor 71.

Claims (1)

内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサよりも下流の前記吸気通路に設けられたインタークーラと、
前記内燃機関に接続され、該内燃機関を冷却する冷却系統である第一冷却系統と、
前記インタークーラに接続され、該インタークーラを通過する吸気を冷却する冷却系統である第二冷却系統と、を有する内燃機関の冷却システムにおいて、
ケーシングと、該ケーシングの内部に封入された作動液と、該作動液が蒸発する部分である蒸発部と、該作動液の蒸気が凝縮する部分である凝縮部と、を有し、該作動液が相変化することにより熱を移動させるヒートパイプであって、該ヒートパイプの前記蒸発部側が、前記コンプレッサよりも下流で前記インタークーラよりも上流の前記吸気通路における所定区間に設けられ、該ヒートパイプの前記凝縮部側が、前記第一冷却系統に設けられたヒートパイプを備える、内燃機関の冷却システム。
An intercooler provided in the intake passage downstream of the compressor provided in the intake passage of the internal combustion engine;
A first cooling system that is connected to the internal combustion engine and cools the internal combustion engine;
A cooling system for an internal combustion engine having a second cooling system that is connected to the intercooler and that cools intake air that passes through the intercooler,
A casing, a hydraulic fluid enclosed in the casing, an evaporation portion that is a portion where the hydraulic fluid evaporates, and a condensing portion that is a portion where the vapor of the hydraulic fluid condenses, the hydraulic fluid Is a heat pipe that moves heat by phase change, wherein the evaporation portion side of the heat pipe is provided in a predetermined section in the intake passage downstream of the compressor and upstream of the intercooler. A cooling system for an internal combustion engine, wherein the condensing part side of the pipe includes a heat pipe provided in the first cooling system.
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