JP2021085357A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができるエンジンの冷却装置を提供すること。【解決手段】冷却水戻し通路５５は、触媒ケース１０の近傍で触媒ケース１０の周壁１０Ｂに沿って湾曲する曲面部５５Ａを有している。冷却水戻し通路５５は、シリンダブロック３の側面と、この側面に取付けられるカバー部材５６とによって形成されており、カバー部材５６は、曲面部５５Ａを形成する曲面部形成部５６Ａを有している。冷却水戻し通路５５は、排気出口３０の近傍かつ触媒ケース１０の上端１０Ａの近傍を通過している。冷却水戻し通路５５の上流端部は、冷却水を受け入れる冷却水受入口５５Ｂを有し、冷却水戻し通路５５の下流端部は、ウォータポンプ１５に冷却水を排出する冷却水排出口５５Ｃを有している。また、冷却水受入口５５Ｂは、触媒ケース１０に対してウォータポンプ１５と反対側に配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。
従来、シリンダヘッド内に冷却水を流通させる構造として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、熱交換器からウォータポンプに冷却水を戻す配管を、排気ガスを浄化する触媒ケースの近傍に配置することにより、配管と触媒ケースとの間で熱交換をしている。これにより、特許文献１に記載のものは、触媒ケースを通過する排気ガスの熱によって冷却水を温めることができ、エンジンの始動後に早期に冷却水を上昇でき、エンジン内部の摩擦損失を低減でき、燃費を向上させることができる。
特開２０１５−１２４６９２号公報
しかしながら、特許文献１に記載のものは、ウォータポンプに冷却水を戻す配管が円形断面の形状であるため、触媒ケースからの配管への受熱量が少なく、効率よく冷却水を温めることができなかった。
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができるエンジンの冷却装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、所定の気筒列方向に沿って並んで配置される複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に連結されるシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに設けられた排気出口と、前記排気出口に連結されて下方に延びる円筒状の触媒ケースと、前記シリンダブロックの前記排気出口が設けられた側の側面に取付けられるウォータポンプと、ラジエータを迂回する冷却水が常時流通する冷却水戻し通路と、を備えるエンジンの冷却装置であって、前記冷却水戻し通路は、前記触媒ケースの近傍で前記触媒ケースの周壁に沿って湾曲する曲面部を有することを特徴とする。
このように上記の本発明によれば、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができるエンジンの冷却装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施例に係る冷却装置を備えるエンジンの正面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る冷却装置を備えるエンジンの触媒ケースを取り外した状態の正面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る冷却装置を備えるエンジンの触媒ケースおよびウォータポンプを取り外した状態の正面図である。 図４は、図１に示すエンジンのＩＶ−ＩＶ方向の矢視断面図である。
本発明の一実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、所定の気筒列方向に沿って並んで配置される複数の気筒を有するシリンダブロックと、シリンダブロックの上部に連結されるシリンダヘッドと、シリンダヘッドに設けられた排気出口と、排気出口に連結されて下方に延びる円筒状の触媒ケースと、シリンダブロックの排気出口が設けられた側の側面に取付けられるウォータポンプと、ラジエータを迂回する冷却水が常時流通する冷却水戻し通路と、を備えるエンジンの冷却装置であって、冷却水戻し通路は、触媒ケースの近傍で触媒ケースの周壁に沿って湾曲する曲面部を有することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができる。
以下、本発明の一実施例に係るエンジンの冷却装置について、図面を用いて説明する。図１から図４は、本発明の一実施例に係るエンジンの冷却装置を示す図である。図１から図４において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態のエンジンの上下前後左右方向とし、前後方向に対して直交する方向が左右方向、エンジンの高さ方向が上下方向である。
まず、構成を説明する。図１において、エンジン１はエンジン本体１Ａを備えている。エンジン本体１Ａは、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に連結されたシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上部に設けられたヘッドカバー４と、シリンダブロック３の下部に連結されたオイルパン５とを備えている。
図４において、シリンダブロック３には、図示しないピストンを上下動自在に収容する複数（３つ）の気筒７が形成されている。シリンダブロック３には、ピストンの上下運動を回転運動に変換する図示しないクランク軸が収容されており、クランク軸は左右方向に延びている。気筒７は、クランク軸の延伸する左右方向（以下、気筒列方向ともいう）に並んで配置されている。
シリンダヘッド２の底部には、図示しない複数の燃焼室が設けられている。燃焼室は各気筒７の上部に設けられている。本実施例では、シリンダヘッド２には、３つの燃焼室が左右方向に一列に並んで設けられている。エンジン１は、吸気ポートから取入れた空気と燃料とからなる混合気を図示しない点火プラグによって点火して燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気出口３０から排出する。
シリンダヘッド２の後面には図示しない吸気ポートが設けられており、吸気ポートは、空気を取入れて燃焼室に供給する。
図２において、シリンダヘッド２の前面には排気出口３０が設けられており、排気出口３０からは排気ガスが排出される。
図１、図２において、排気出口３０には触媒ケース１０が連結されており、触媒ケース１０は下方に延びている。触媒ケース１０は、円筒状に形成され、その内部には排気ガスを浄化する触媒を収納している。
図４において、シリンダブロック３の内部にはオイル戻し通路５３Ａが設けられている。オイル戻し通路５３Ａは、シリンダヘッド２から流下したオイルをオイルパン５に戻している。
シリンダブロック３の内部には、シリンダ用ウォータジャケット５２が設けられている。シリンダ用ウォータジャケット５２は、気筒７の周囲に設けられており、シリンダブロック３の外部から導入された冷却水が流通することにより気筒７を冷却する。
エンジン１は冷却水戻し通路５５を備えており、この冷却水戻し通路５５には、図示しないオイルクーラ、ヒータコアまたはＥＧＲクーラ等の熱交換器を通過した冷却水が戻される。冷却水戻し通路５５には、図示しないラジエータを迂回する冷却水が常時流通する。
図１、図２において、シリンダブロック３の排気出口３０が設けられた側の側面には、ウォータポンプ１５が取付けられている。ウォータポンプ１５は冷却水取入口７７を有しており、この冷却水取入口７７は、ラジエータを通過して冷却された冷却水を取入れる。また、ウォータポンプ１５には、冷却水戻し通路５５が連通している。
図２、図３において、ウォータポンプ１５は、冷却水戻し通路５５から導入した冷却水および冷却水取入口７７から取入れた冷却水を、シリンダブロック３の冷却水導入口５０に導入している。ウォータポンプ１５の内部には図示しないサーモスタットが設けられている。サーモスタットの閉弁時は、冷却水戻し通路５５の冷却水がウォータポンプ１５から冷却水導入口５０に導入される。サーモスタットの開弁時は、冷却水戻し通路５５の冷却水と、ラジエータを通過して冷却水取入口７７から取入れた冷却水との両方がウォータポンプ１５から冷却水導入口５０に導入される。このように、エンジン１は、エンジン１への冷却水の入口の部分で冷却水の流量を制御する入口制御方式を採用している。
図４において、冷却水戻し通路５５は、シリンダブロック３の前側の側面と、この側面に取付けられるカバー部材５６とによって形成されている。冷却水戻し通路５５は曲面部５５Ａを有しており、この曲面部５５Ａは、触媒ケース１０の近傍で触媒ケース１０の周壁１０Ｂに沿って湾曲している。カバー部材５６は、曲面部５５Ａを形成する曲面部形成部５６Ａを有している。
シリンダブロック３は、プール部５１を有しており、このプール部５１は、冷却水導入口５０から導入された冷却水を一時貯留してシリンダ用ウォータジャケット５２に供給する。図４において、３つの気筒７を、右端部側から＃１、＃２、＃３の記号を付して区別している。プール部５１は、気筒列方向の右端部の気筒７（図中、＃１と記す）の側方から気筒列方向の中央部の気筒７（図中、＃２と記す）の側方にわたって気筒列方向に延在している。
図２において、カバー部材５６の上下方向の長さは、その背面に形成された冷却水戻し通路５５の上下方向の長さと概ね一致している。
図４において、冷却水戻し通路５５は、排気出口３０の近傍かつ触媒ケース１０の上端１０Ａの近傍を通過している。ここで、冷却水戻し通路５５の内部の冷却水は、冷却水戻し通路５５の左端部側を上流端部とし、冷却水戻し通路５５の右端部側を下流端部として、左端部側から右端部側に向かって流れるようになっている。
冷却水戻し通路５５の上流端部は、冷却水を受け入れる冷却水受入口５５Ｂ（図１参照）を有している。また、冷却水戻し通路５５の下流端部は、ウォータポンプ１５に冷却水を排出する冷却水排出口５５Ｃ（図３参照）を有している。
冷却水受入口５５Ｂは、触媒ケース１０に対してウォータポンプ１５と反対側に配置されている。つまり、冷却水受入口５５Ｂとウォータポンプ１５とが気筒列方向に触媒ケース１０を跨ぐように冷却水戻し通路５５が形成されている。
シリンダブロック３は、その前側の側面に冷却水導入口５０を有しており、この冷却水導入口５０は、ウォータポンプ１５から冷却水を導入する。冷却水導入口５０は、冷却水排出口５５Ｃの上方に配置されている。
冷却水戻し通路５５の曲面部５５Ａの上下方向の長さは、冷却水排出口５５Ｃの上端から冷却水導入口５０の下端までの長さと略同一となるように設定されている。つまり、曲面部５５Ａは、触媒ケース１０からの受熱量を増やすように、受熱に適した一定の受熱面積を有している。
以上説明したように、本実施例では、冷却水戻し通路５５は、触媒ケース１０の近傍で触媒ケース１０の周壁１０Ｂに沿って湾曲する曲面部５５Ａを有している。
これにより、触媒ケース１０の近傍に配置された冷却水戻し通路５５の曲面部５５Ａによって、触媒ケース１０から冷却水戻し通路５５への受熱量を増やすことができ、冷却水の温度を早期に上昇させることができる。この結果、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができる。
本実施例では、冷却水戻し通路５５は、シリンダブロック３の側面と、この側面に取付けられるカバー部材５６とによって形成されており、カバー部材５６は、曲面部５５Ａを形成する曲面部形成部５６Ａを有している。
これにより、エンジン１がシリンダブロック３と別体のカバー部材５６を有するため、カバー部材５６の材料の選択の自由度を高めることができ、カバー部材５６に曲面部形成部５６Ａを形成する加工が容易になるので、曲面部５５Ａを触媒ケース１０に最大限近づけることができ、曲面部５５Ａでの受熱量を増やすことができる。したがって、カバー部材５６の加工が容易になるので、カバー部材５６にフィン形状部を設けることでさらに曲面部５５Ａでの受熱量を増やすことができる。
本実施例では、冷却水戻し通路５５は、排気出口３０の近傍かつ触媒ケース１０の上端１０Ａの近傍を通過している。
これにより、高温の排気ガスが通過する排気出口３０の近傍かつ触媒ケース１０の上端１０Ａの近傍を、冷却水戻し通路５５が通過しているので、曲面部５５Ａでの受熱量を増やすことができる。
本実施例では、冷却水戻し通路５５の上流端部は、冷却水を受け入れる冷却水受入口５５Ｂを有し、冷却水戻し通路５５の下流端部は、ウォータポンプ１５に冷却水を排出する冷却水排出口５５Ｃを有している。また、冷却水受入口５５Ｂは、触媒ケース１０に対してウォータポンプ１５と反対側に配置されている。
これにより、冷却水受入口５５Ｂとウォータポンプ１５とが触媒ケース１０を跨ぐように冷却水戻し通路５５が形成されるので、冷却水戻し通路５５の幅方向の長さを長くすることができ、触媒ケース１０からの冷却水戻し通路５５への受熱量を増やすことができる。
本実施例では、シリンダブロック３は、冷却水排出口５５Ｃの上方に配置され、ウォータポンプ１５から冷却水を導入する冷却水導入口５０を有している。また、曲面部５５Ａの上下方向の長さは、冷却水排出口５５Ｃの上端から冷却水導入口５０の下端までの長さと略同一となっている。
このように、曲面部５５Ａの上下方向の長さが、上下に配置された冷却水導入口５０と冷却水排出口５５Ｃの上下方向の長さと略同一に設定されているので、曲面部５５Ａが触媒ケース１０からの受熱に適した一定の受熱面積を有することになり、曲面部５５Ａにおける触媒ケース１０からの受熱量を増やすことができる。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１...エンジン、２...シリンダヘッド、３...シリンダブロック、７...気筒、１０...触媒ケース、１０Ａ...上端、１０Ｂ...周壁、１５...ウォータポンプ、３０...排気出口、５０...冷却水導入口、５５...冷却水戻し通路、５５Ａ...曲面部、５５Ｂ...冷却水受入口、５５Ｃ...冷却水排出口、５６...カバー部材、５６Ａ...曲面部形成部

Claims (5)

  1. 所定の気筒列方向に沿って並んで配置される複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に連結されるシリンダヘッドと、
    前記シリンダヘッドに設けられた排気出口と、
    前記排気出口に連結されて下方に延びる円筒状の触媒ケースと、
    前記シリンダブロックの前記排気出口が設けられた側の側面に取付けられるウォータポンプと、
    ラジエータを迂回する冷却水が常時流通する冷却水戻し通路と、を備えるエンジンの冷却装置であって、
    前記冷却水戻し通路は、前記触媒ケースの近傍で前記触媒ケースの周壁に沿って湾曲する曲面部を有することを特徴とするエンジンの冷却装置。
  2. 前記冷却水戻し通路は、前記シリンダブロックの側面と前記側面に取付けられるカバー部材とによって形成され、
    前記カバー部材は、前記曲面部を形成する曲面部形成部を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
  3. 前記冷却水戻し通路は、前記排気出口の近傍かつ前記触媒ケースの上端の近傍を通過していること特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
  4. 前記冷却水戻し通路の上流端部は、冷却水を受け入れる冷却水受入口を有し、
    前記冷却水戻し通路の下流端部は、前記ウォータポンプに冷却水を排出する冷却水排出口を有し、
    前記冷却水受入口は、前記触媒ケースに対して前記ウォータポンプと反対側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のエンジンの冷却装置。
  5. 前記シリンダブロックは、前記冷却水排出口の上方に配置され、前記ウォータポンプから冷却水を導入する冷却水導入口を有し、
    前記曲面部の上下方向の長さは、前記冷却水排出口の上端から前記冷却水導入口の下端までの長さと略同一であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの冷却装置。
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