JP2019035371A - エンジン冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の交換作業を好適に行うことができるエンジン冷却構造を提供する。【解決手段】シリンダブロック１０１内ウォータジャケットへの冷却水の流入口１０１ａが、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットの流路全体より下方、かつエンジン１０の前後方向に対するシリンダブロック１０１の側面に設けられたシリンダブロック１０１と、流入口１０１ａに接続され、シリンダブロック１０１の側面に隣接して取り付けられた冷却水ポンプ１１と、シリンダヘッド１０２からの冷却水の流出口１０２ａに接続されており、冷却水の排水口１３ａを有し、排水口１３ａがシリンダブロック１０１の流入口１０１ａより下方に設けられたラジエータ１３と、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、エンジン冷却構造に関する。

車両に搭載されたエンジンを冷却するシステムとして、例えばラジエータ、エンジン本体（シリンダブロック、シリンダヘッド等）、ＥＧＲクーラ等を通る冷却回路に、ウォータポンプを用いて冷却水を循環させる構造が例えば特許文献１に開示されている。また、特許文献１には、冷却水が所定温度以下ではエンジン本体からラジエータへの流路を断絶し、ウォータポンプへの流路を接続させるサーモスタットを設ける構造が開示されている。

特開２０１３−０１９３１２号公報

エンジン本体には、その内部に冷却水の流路となるウォータジャケットが設けられる。例えば車両の整備等が行われるとき、冷却水をすべて排水する場合がある。一般的には、冷却水の排水は、ラジエータに設けられた排水口（ドレイン）から行われるが、エンジン本体内の冷却水をすべてラジエータの排水口から排出することは困難であった。このため、エンジン本体に別途排水口が設けられている場合があった。

しかしながら、エンジン本体に設けられた排水口は、車両の奥まった位置に設けられていることが多く、排水口を開閉させるために多大な労力が必要であった。

本開示の目的は、冷却水の交換作業を好適に行うことができるエンジン冷却構造を提供することを目的とする。

本開示のエンジン冷却構造は、エンジンのシリンダブロックであって、シリンダブロック内ウォータジャケットを有し、前記シリンダブロック内ウォータジャケットへの冷却水の流入口が、前記シリンダブロック内ウォータジャケットの流路全体より下方、かつ前記エンジンの前後方向に対する前記シリンダブロックの側面に設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの前記流入口に接続された冷却水ポンプと、前記エンジンからの冷却水の流出口に接続されており、前記冷却水の排水口を有し、前記排水口が前記シリンダブロックの前記流入口より下方に設けられたラジエータと、を有する。

本開示によれば、冷却水の交換作業を好適に行うことができる。

本開示の実施の形態に係るエンジン冷却構造の構成を示す概念図 図１に示す各構成の位置関係を説明するための図 シリンダブロックの流入口の位置を説明するための概念図 冷却水ポンプの外観概略を例示した図 冷却水ポンプの吐出口について説明するための図 冷却水ポンプとシリンダブロックとの位置関係について説明するための図 冷却水ポンプとシリンダブロックとの位置関係について説明するための図

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。

なお、以下において説明および参照される図面は、当業者が本開示を理解するために提供されるものであって、本開示の請求の範囲を限定するためのものではない。

＜エンジン冷却構造の構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係るエンジン冷却構造１の構成を示す概念図である。エンジン冷却構造１は、車両に搭載される各構成を冷却するための構造である。図１に示すように、エンジン冷却構造１は、エンジン１０、冷却水ポンプ１１、サーモスタット１２、ラジエータ１３、ＥＧＲクーラ１４、冷却装置１５により構成される。なお、図１は各構成の接続関係を説明するための図であり、各構成の位置関係については後述する。

冷却水ポンプ１１はエンジン１０のクランクシャフト（図示せず）から得た駆動力によって駆動する。冷却水ポンプ１１の吐出口はエンジン１０に接続されており、冷却水ポンプ１１が駆動すると吐出口から吐出された冷却水がエンジン１０に流入する。なお、本明細書において、冷却水とは、真水の他、真水に適宜添加剤等を添加した水溶液を意味する。

エンジン１０から流出した冷却水は、第１冷却水路２１を通ってサーモスタット１２に供給される。サーモスタット１２は、冷却水温によって開閉する例えばバルブである。サーモスタット１２は、冷却水温が所定温度以下ではラジエータ１３への流路を閉じ、代わりに冷却水ポンプ１１への流路を開く。一方、サーモスタット１２は、冷却水温が所定温度を超えるとラジエータ１３への流路を開く。これにより冷却水温が所定温度以下の場合、冷却水はサーモスタット１２からラジエータ１３へは流れず、バイパス流路である第２冷却水路２２を通って冷却水ポンプ１１へ流れる。そして、所定温度を超えると、冷却水はサーモスタット１２から第３冷却水路２３を通ってラジエータ１３へと流れる。

ラジエータ１３は冷却水を冷却する。ラジエータ１３で冷却された冷却水は、第４冷却水路２４を通って冷却水ポンプ１１に戻る。このような構成により、冷却水はエンジン冷却構造１内を循環する。

また、冷却水の一部は、冷却水ポンプ１１から第５冷却水路２５を通ってＥＧＲクーラ１４に入り、ＥＧＲクーラ１４から流出した冷却水は、第６冷却水路２６を通って第１冷却水路２１へ流れる。ＥＧＲクーラ１４は、エンジン１０の排気ガス清浄化や燃費改善を目的とする排出ガス再循環システムにおいて、排気ガスの冷却を行うための構成である。

さらに、冷却水の一部は、冷却水ポンプ１１から第７冷却水路２７を通ってターボチャージャー（図示せず）の冷却装置（インタークーラ）１５に入り、冷却装置１５から流出した冷却水は、第８冷却水路２８を通って第１冷却水路２１へ流れる。

＜各構成の位置関係＞
図２は、図１に示す各構成の位置関係を説明するための図である。図２の「前」は車両の前方向を、「後」は車両の後ろ方向を示す。図２に示すように、エンジン１０は、シリンダブロック１０１とシリンダヘッド１０２とを有する。図２に示すように、シリンダブロック１０１の上にシリンダヘッド１０２が配置されている。シリンダブロック１０１とシリンダヘッド１０２とには、それぞれ冷却水の流路であるウォータジャケット（図示せず）が設けられており、冷却水ポンプ１１から流入した冷却水は、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットを通ってシリンダヘッド１０２内ウォータジャケットへと流れる。

図２に示すように、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットの流入口１０１ａは、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットの流路全体より低い位置に設けられている。また、シリンダヘッド１０２内ウォータジャケットからの流出口１０２ａは、シリンダヘッド１０２内ウォータジャケットの流路全体より高い位置に設けられる。なお、図２においては、流入口１０１ａはシリンダブロック１０１の最下部に設けられているが、実際には流入口１０１ａはシリンダブロック１０１内ウォータジャケットの流路全体より低い位置に設けられていればよく、必ずしもシリンダブロック１０１の最下部に設けられていなくてもよい。同様に、図２においては、流出口１０２ａはシリンダヘッド１０２の最上部に設けられているが、実際には流出口１０２ａはシリンダヘッド１０２内ウォータジャケットの流路全体より高い位置に設けられていればよく、必ずしもシリンダヘッド１０２の最上部に設けられていなくてもよい。

シリンダブロック１０１の流入口１０１ａは、車両の前後方向に対するシリンダブロック１０１の側面に設けられている。図３は、シリンダブロック１０１の流入口１０１ａの位置を説明するための概念図である。

図３に示す前後、左右、上下の各方向は、車両の前方からシリンダブロック１０１を見たときの方向に対応する。図３に示すように、流入口１０１ａは、シリンダブロック１０１の側面に設けられている。

図４Ａおよび図４Ｂは、冷却水ポンプ１１について説明するための図である。図４Ａには、冷却水ポンプ１１の外観概略を例示している。図４Ａに示すように、冷却水ポンプ１１は、渦室１１ａ、インレットパイプ１１ｂ、プーリ１１ｃ、パイプ１１ｄを有する。冷却水ポンプ１１は、例えば渦巻きポンプであり、図示しないベルトによってクランクシャフトと接続されたプーリ１１ｃによって取得した動力で、渦室１１ａ内のインペラ（図示せず）が回転することで、吐出圧力を発生させて冷却水を吐出する。冷却水ポンプ１１には、図１，２に示す第４冷却水路２４に接続されたインレットパイプ１１ｂを介してラジエータ１３から冷却水が流入する。また、図１，２に示す第２冷却水路２２に接続されたパイプ１１ｄを介してサーモスタット１２からも冷却水が流入する。

図４Ａに示すように、冷却水ポンプ１１の各構成要素は、エンジン冷却構造１の他の構成からそれぞれ独立している。ここで独立しているとは、例えばシリンダブロック１０１の外壁の一部を利用して渦室１１ａ、インレットパイプ１１ｂおよびパイプ１１ｄを形成せず、それぞれ独立して形成された渦室１１ａ、インレットパイプ１１ｂおよびパイプ１１ｄを組み合わせることで冷却水ポンプ１１が構成されることを意味する。

図４Ｂは、冷却水ポンプ１１の吐出口１１ｅについて説明するための図である。図４Ａは、吐出口１１ｅとは反対側から冷却水ポンプ１１を見た図であるが、図４Ｂは、吐出口１１ｅ側から冷却水ポンプ１１の渦室１１ａを見た図である。図４Ｂに示すように、渦室１１ａの一部には吐出口１１ｅが設けられている。なお、図４Ａおよび図４Ｂでは吐出口１１ｅが渦室１１ａの最上部に設けられているが、本発明はこれに限定されない。冷却水ポンプ１１は、発生させた吐出圧力によって吐出口１１ｅから冷却水を吐出する。吐出口１１ｅから吐出された冷却水は、シリンダブロック１０１の流入口１０１ａからシリンダブロック１０１内ウォータジャケットへ流れる。

吐出口１１ｅは、図３に示す流入口１０１ａに接続される。図５Ａおよび図５Ｂは、冷却水ポンプ１１とシリンダブロック１０１との位置関係について説明するための図である。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、冷却水ポンプ１１の吐出口１１ｅは、シリンダブロック１０１の流入口１０１ａと接続される。

上記したように、シリンダブロック１０１の流入口１０１ａは、シリンダブロック１０１の側面に設けられている。冷却水ポンプ１１の吐出口１１ｅは、シリンダブロック１０１の流入口１０１ａに直接的に接続される。このため、図５Ｂに示すように、冷却水ポンプ１１はシリンダブロック１０１の側面に配置される。なお、図５Ａおよび図５Ｂにおいては、冷却水ポンプ１１のインレットパイプ１１ｂを含むパイプ類やプーリ１１ｃ等は図示を省略している。

なお、流入口１０１ａがシリンダブロック１０１の側面に設けられ、冷却水ポンプ１１がシリンダブロック１０１の側面に配置される理由は、例えば冷却水ポンプ１１をシリンダブロック１０１の前面側に設けようとすると、例えばシリンダブロック１０１の下部に存在するクランクシャフト（図示せず）等、車両の他の構成と干渉する恐れがあるからである。

なお、図５Ｂにおいて、冷却水ポンプ１１は、シリンダブロック１０１の前端部付近かつ右側の側面に配置されているが、本開示はこれに限定されない。冷却水ポンプ１１は、シリンダブロック１０１の側面部に設けられていればよく、シリンダブロック１０１に対する冷却水ポンプ１１の位置は、例えば前端部以外、あるいは左側であってもよい。

図２の説明に戻る。図２に示すように、ラジエータ１３は冷却水の排水を行うための排水口（ドレイン）１３ａを有する。ラジエータ１３の排水口１３ａは、シリンダブロック１０１の流入口１０１ａよりも下方になるように設けられている。図２に示すように、排水口１３ａはラジエータ１３の最下端に設けられることが望ましい。

このような構成により、例えば車両のエンジン整備等の際に、冷却水の交換作業が発生した場合に、冷却水の滞留が発生しにくい。何故なら、ラジエータ１３の排水口１３ａは、エンジン冷却構造１のすべての冷却水の流路よりも下方に位置しており、かつ、冷却水ポンプ１１が、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットの流路全体より低い位置に設けられた流入口１０１ａに直接的に接続されているからである。このため、冷却水の排水作業を容易かつ速やかに行うことができる。

さらに、図２に示すように、ラジエータ１３は冷却水の注水を行うための注水口１３ｂを有する。ラジエータ１３の注水口１３ｂは、後述するＥＧＲクーラ１４の冷却水の出口より高い位置に設けられている。

また、図２に示すように、冷却水ポンプ１１はＥＧＲクーラ１４に接続されており、冷却水ポンプ１１から吐出された冷却水は第５冷却水路２５を通ってＥＧＲクーラ１４に入る。なお、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａおよび図５Ｂでは図示を省略しているが、第５冷却水路２５は、冷却水ポンプ１１の吐出口１１ｅに接続されている。

図２に示すように、ＥＧＲクーラ１４は、冷却水ポンプ１１の吐出口１１ｅより高い位置に設けられる。これにより、冷却水の交換作業が発生した場合に、ＥＧＲクーラ１４内の残留冷却水は、第５冷却水路２５を通って冷却水ポンプ１１側へ好適に抜けることになる。このため、冷却水がＥＧＲクーラ１４内に滞留することなく、冷却水の交換作業を容易かつ速やかに行うことができる。

また、図２に示すように、ＥＧＲクーラ１４を冷却した冷却水は、第６冷却水路２６を通って第１冷却水路２１へ流れる。ここで、上記したように、ラジエータ１３の注水口１３ｂはＥＧＲクーラ１４の冷却水の出口より高い位置に設けられている。このような構成により、以下のような効果が発生する。

冷却水の交換作業では、エンジン冷却構造１内の古い冷却水を排出した後、新たな冷却水を注水口１３ｂから注入することになるが、この際、エンジン冷却構造１内に空気が残らないように空気抜きと呼ばれる工程が必要となる。例えばＥＧＲクーラ１４の冷却水の出口がラジエータ１３の注水口１３ｂより低い位置に設けられている場合、ＥＧＲクーラ１４内の空気が抜け切るより前に、第６冷却水路２６まで冷却水が溜まってくるため、ＥＧＲクーラ１４の冷却水流路の上流と下流との両方が冷却水に満たされることになる。すなわち、ＥＧＲクーラ１４の冷却水の出口がラジエータ１３の注水口１３ｂより低い位置に設けられている場合、空気が抜けにくいため、ＥＧＲクーラ１４に例えば空気抜き用の配管を設けて空気抜きを行う必要があった。

しかしながら、本開示では上記したように、ラジエータ１３の注水口１３ｂがＥＧＲクーラ１４の冷却水の出口より高い位置に設けられているため、第６冷却水路２６にまで冷却水が溜まってくるのは、ＥＧＲクーラ１４内部が冷却水で満たされた後となる。このため、本開示では、空気抜き用の配管を設けずとも、ＥＧＲクーラ１４の空気抜きが容易となる。

なお、上記したように、エンジン１０のシリンダヘッド１０２の冷却水の流出口１０２ａは、シリンダヘッド１０２内ウォータジャケットの流路全体より高い位置に設けられる。すなわち、流出口１０２ａは、シリンダブロック１０１およびシリンダヘッド１０２内のウォータジャケットの流路全体より高い位置に設けられる。このため、冷却水の交換作業において、新たな冷却水を注入する際に、流出口１０２ａからエンジン１０内の空気抜きも容易に行うことができる。

また、図２に示すように、ターボチャージャーの冷却装置１５は、冷却水ポンプ１１の吐出口１１ｅより高い位置に設けられる。これにより、冷却水の交換作業が発生した場合に、冷却装置１５内の残留冷却水は、第７冷却水路２７を通って冷却水ポンプ１１側へ好適に抜けることになる。このため、冷却水が冷却装置１５内に滞留することなく、冷却水の交換作業を容易かつ速やかに行うことができる。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示のエンジン冷却構造１は、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットへの冷却水の流入口１０１ａが、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットの流路全体より下方、かつエンジン１０の前後方向に対するシリンダブロック１０１の側面に設けられたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の流入口１０１ａに接続された冷却水ポンプ１１と、エンジン１０からの冷却水の流出口１０２ａに接続されており、排水口１３ａがシリンダブロック１０１の流入口１０１ａより下方に設けられたラジエータ１３と、を有する。また、冷却水ポンプ１１は、シリンダブロック１０１の側面に隣接して取り付けられる。

このように、本開示のエンジン冷却構造１では、例えば車両のエンジン整備等の際に、冷却水の交換作業が発生した場合に、排水口１３ａがエンジン冷却構造１のすべての冷却水の流路よりも下方に位置しており、かつ、冷却水ポンプ１１が、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットの流路全体より低い位置に設けられた流入口１０１ａに直接的に接続されている。このため、冷却水の滞留が発生しにくく、冷却水の交換作業を容易かつ速やかに行うことができる。また、冷却水ポンプ１１がシリンダブロック１０１の側面に配置されているので、冷却水ポンプ１１がエンジン１０の他の構成と干渉せず、好適に流入口１０１ａと接続することができる。

また、本開示のエンジン冷却構造１は、エンジン１０のシリンダヘッド１０２であって、シリンダブロック１０１内ウォータジャケットから流入した冷却水が流れるシリンダヘッド１０２内ウォータジャケットを有し、シリンダヘッド１０２内ウォータジャケットからの冷却水の流出口１０２ａがラジエータ１３に接続されるシリンダヘッド１０２をさらに有する。

このような構成により、新たな冷却水の注入時には、シリンダブロック１０１およびシリンダヘッド１０２のウォータジャケット内の空気抜きを容易に行うことができる。

また、本開示のエンジン冷却構造１は、冷却水ポンプ１１と接続され、冷却水の入口が冷却水ポンプ１１の冷却水の吐出口１１ｅより高い位置に設けられたＥＧＲクーラ１４をさらに有し、ラジエータ１３の最上部には、ＥＧＲクーラ１４の冷却水出口より高い位置に注水口１３ｂが設けられる。

このような構成により、冷却水の交換作業が発生した場合に、冷却水の排水時において、ＥＧＲクーラ１４内の残留冷却水は、第５冷却水路２５を通って冷却水ポンプ１１側へ好適に抜けることができる。このため、冷却水がＥＧＲクーラ１４内に滞留することなく、冷却水の交換作業を容易かつ速やかに行うことができる。また、冷却水の注入時において、ラジエータ１３の注水口１３ｂがＥＧＲクーラ１４の冷却水の出口より高い位置に設けられているため、第６冷却水路２６に冷却水が溜まってくるのは、ＥＧＲクーラ１４が冷却水で満たされた後となる。このため、ＥＧＲクーラ１４に空気抜き用の配管を設けずとも、ＥＧＲクーラ１４の空気抜きを容易に行うことができる。

また、本開示のエンジン冷却構造１は、冷却水ポンプ１１と接続され、冷却水ポンプ１１の冷却水の吐出口より高い位置に設けられたターボチャージャーの冷却装置１５をさらに有する。このような構成により、冷却水の交換作業が発生した場合に、冷却装置１５内の残留冷却水は、第７冷却水路２７を通って冷却水ポンプ１１側へ好適に抜けることになる。このため、冷却水が冷却装置１５内に滞留することなく、冷却水の交換作業を容易かつ速やかに行うことができる。

また、本開示のエンジン冷却構造１において、冷却水ポンプ１１を構成する渦室１１ａ、インレットパイプ１１ｂ、プーリ１１ｃは、エンジン１０の他の構成とは独立して設けられる。このように、冷却水ポンプ１１を他の構成とは独立して設けたことにより、車両の設計自由度が向上し、より好適なエンジンレイアウトを実現することができる。

本開示は、エンジンを冷却するエンジン冷却構造に有用である。

１ エンジン冷却構造
１０ エンジン
１０１ シリンダブロック
１０１ａ 流入口
１０２ シリンダヘッド
１０２ａ 流出口
１１ 冷却水ポンプ
１１ａ 渦室
１１ｂ インレットパイプ
１１ｃ プーリ
１１ｄ パイプ
１１ｅ 吐出口
１２ サーモスタット
１３ ラジエータ
１３ａ 排水口
１３ｂ 注水口
１４ ＥＧＲクーラ
１５ 冷却装置
２１ 第１冷却水路
２２ 第２冷却水路
２３ 第３冷却水路
２４ 第４冷却水路
２５ 第５冷却水路
２６ 第６冷却水路
２７ 第７冷却水路
２８ 第８冷却水路

Claims (6)

1. エンジンのシリンダブロックであって、シリンダブロック内ウォータジャケットを有し、前記シリンダブロック内ウォータジャケットへの冷却水の流入口が、前記シリンダブロック内ウォータジャケットの流路全体より下方、かつ前記エンジンの前後方向に対する前記シリンダブロックの側面に設けられたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの前記流入口に接続された冷却水ポンプと、
   前記エンジンからの冷却水の流出口に接続されており、前記冷却水の排水口を有し、前記排水口が前記シリンダブロックの前記流入口より下方に設けられたラジエータと、
   を有するエンジン冷却構造。
2. 前記冷却水ポンプは、前記シリンダブロックの側面に隣接して取り付けられる、
   請求項１に記載のエンジン冷却構造。
3. 前記エンジンのシリンダヘッドであって、前記シリンダブロック内ウォータジャケットから流入した冷却水が流れるシリンダヘッド内ウォータジャケットを有し、前記シリンダヘッド内ウォータジャケットからの冷却水の流出口が前記ラジエータに接続されるシリンダヘッドをさらに有する、
   請求項１または２に記載のエンジン冷却構造。
4. 前記冷却水ポンプと接続され、冷却水の入口が前記冷却水ポンプの前記冷却水の吐出口より高い位置に設けられたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラをさらに有する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジン冷却構造。
5. 前記冷却水ポンプと接続され、前記冷却水ポンプの前記冷却水の吐出口より高い位置に設けられたターボチャージャーの冷却装置をさらに有する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジン冷却構造。
6. 前記冷却水ポンプは、前記エンジンのクランクシャフトとベルトによって接続されたプーリを有し、前記プーリを介して取得した動力によって前記冷却水の吐出圧力を生成する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジン冷却構造。

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