JP2623603B2 - Insulated engine cooling system - Google Patents

Insulated engine cooling system

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JP2623603B2
JP2623603B2 JP62259501A JP25950187A JP2623603B2 JP 2623603 B2 JP2623603 B2 JP 2623603B2 JP 62259501 A JP62259501 A JP 62259501A JP 25950187 A JP25950187 A JP 25950187A JP 2623603 B2 JP2623603 B2 JP 2623603B2
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cooling
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water
temperature
oil
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英男 河村
寛 松岡
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Isuzu Motors Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/164Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by varying pump speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/048Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using electrical drives

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、セラミック材料等から成る断熱エンジン
の冷却装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cooling device for an insulated engine made of a ceramic material or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、エンジンの冷却装置に関して、例えば、特開昭
59−20521号公報に記載された水冷式内燃機関が開示さ
れている。該水冷式内燃機関は、水冷ジャケット、ラジ
エータ、ポンプ及びファンから成り、その冷却系制御装
置は、シリンダにこの温度を検出するシリンダ温度セン
サーを設け、上記ジャケットに冷却水の温度を検出する
ためのジャケット温度センサーを設け、上記シリンダの
温度が第1設定温度以上で且つ冷却水の温度が第2設定
温度以上であるときに上記ポンプを作動させると共に、
シリンダの温度が第1設定温度よりも高い第3設定温度
以上で且つ冷却水の温度が第2設定温度よりも高い第4
設定温度以上であるときに上記ファンを回転させる制御
回路を上記シリンダ温度センサー及び上記ジャケット温
度センサーの出力側に接続したものである。
Conventionally, regarding an engine cooling device, for example,
A water-cooled internal combustion engine described in JP-A-59-20521 is disclosed. The water-cooled internal combustion engine includes a water-cooled jacket, a radiator, a pump, and a fan.The cooling system control device includes a cylinder temperature sensor for detecting the temperature of the cylinder, and the jacket for detecting the temperature of the cooling water. Providing a jacket temperature sensor, operating the pump when the temperature of the cylinder is equal to or higher than a first set temperature and the temperature of the cooling water is equal to or higher than a second set temperature;
A fourth temperature in which the temperature of the cylinder is equal to or higher than a third set temperature higher than the first set temperature and the temperature of the cooling water is higher than the second set temperature.
A control circuit for rotating the fan when the temperature is equal to or higher than a set temperature is connected to outputs of the cylinder temperature sensor and the jacket temperature sensor.

また、特開昭57−191414号公報には、エンジンのウォ
ータポンプ制御装置が開示されている。該ウォータポン
プ制御装置は、ウォータポンプをエンジン回転に対して
独立的に駆動制御できる駆動装置と、エンジン温度を検
出する温度センサーを、該温度センサーの出力を受けて
エンジン温度が安定温度より設定値以上高い時、ウォー
タポンプ回転数を増大させるように前記駆動装置を制御
する制御装置とを設けたものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-191414 discloses a water pump control device for an engine. The water pump control device includes a drive device that can independently control the drive of the water pump with respect to the engine rotation, and a temperature sensor that detects the engine temperature. A control device for controlling the driving device so as to increase the rotation speed of the water pump when the rotation speed is high.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、上記水冷式内燃機関の冷却系制御装置に関
しては、冷却水温度及びシリンダ温度の2つの温度パラ
メータによりポンプ及びファンを個別的に制御すること
によってエンジンの冷却系は理想的に冷却作動し、ポン
プ及びファン駆動に必要な馬力を有効に利用できる。特
に、低負荷高速回転時にポンプ及びファン馬力が必要と
なり、また低温急加速時の出力増が期待できるばかりで
なく部分負荷時の燃費向上を計ることができるものであ
る。しかしながら、ポンプ及びファンを駆動する動力源
はエンジンそのものであり、エンジン駆動力は機械的動
力伝達手段を介して伝達され、ポンプ及びファンの駆動
はエンジンの駆動に追従するということで問題点を有し
ている。
By the way, regarding the cooling system control device for the water-cooled internal combustion engine, the cooling system of the engine ideally performs a cooling operation by individually controlling the pump and the fan with two temperature parameters of the cooling water temperature and the cylinder temperature, The horsepower required for driving the pump and the fan can be used effectively. In particular, a pump and a fan horsepower are required at low load and high speed rotation, and not only can the output increase at low temperature and rapid acceleration be expected, but also the fuel efficiency at partial load can be improved. However, there is a problem in that the power source for driving the pump and the fan is the engine itself, the engine driving force is transmitted through mechanical power transmission means, and the driving of the pump and the fan follows the driving of the engine. doing.

ところで、断熱エンジンのエネルギー回収装置である
ターボチャージャゼネレータは、タービンブレードであ
る排気ブレードとコンプレッサインペラである吸気ブレ
ードとの中間に交流機を設け、エンジンの負荷の変動に
応じて該交流機を電動機又は発電機として機能させたり
するものであるが、ターボチャージャゼネレータでは、
エンジンの高速、高負荷時には電力が多量に発電される
ことになる。このような発電量を有効に利用するために
はエンジンの高速、高負荷時に電力を消費する装置との
コンビネーションが最も良いことになる。この観点から
すると、エンジンの冷却系に使う水ポンプ又はクーリン
グファンについては、特に、エンジンの負荷が大きい時
には盛んに作動をする必要があり、それ以外の時には余
り用を足さないものである。
By the way, a turbocharger generator as an energy recovery device of an adiabatic engine is provided with an AC machine between an exhaust blade that is a turbine blade and an intake blade that is a compressor impeller, and the AC machine is driven by an electric motor in accordance with a change in engine load. Or function as a generator, but in the turbocharger generator,
When the engine is running at high speed and high load, a large amount of electric power is generated. In order to effectively use such power generation, a combination with a device that consumes power when the engine is running at a high speed and under a high load is best. From this point of view, the water pump or cooling fan used for the cooling system of the engine needs to be actively operated especially when the load of the engine is large, and in other cases, the water pump or the cooling fan is not enough.

この発明の目的は、上記の問題を解決することであ
り、上記の観点から、ターボチャージャの発電機がエン
ジンの負荷が大きい時には排気ガスの流量が多く即ち排
気エネルギーが豊富に有り、エンジンの負荷が小さい時
には排気エネルギーが小さいということに着眼し、ター
ボチャージャの発電機で発電される電力によってエンジ
ンを冷却する水ポンプ及びクーリングファンを駆動する
ことによって電力即ち回収エネルギーを有効に利用する
ものであり、そのため水ポンプ及びクーリングファンを
エンジンの駆動とは独立した電動式に構成し、冷却水或
いはシリンダヘッドの温度を検出しながらコントローラ
によってエンジンの冷却水の温度及びオイルの温度を常
に最適状態に維持するように制御した断熱エンジンの冷
却装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem. From the above-mentioned viewpoint, when the generator of the turbocharger has a large engine load, the flow rate of the exhaust gas is large, that is, the exhaust energy is abundant, and the load of the engine is large. Is small, the exhaust energy is small, and the power, that is, the recovered energy is effectively used by driving a water pump and a cooling fan for cooling the engine by the electric power generated by the turbocharger generator. Therefore, the water pump and the cooling fan are electrically driven independently of the engine driving, and the controller keeps the temperature of the engine cooling water and the oil temperature at the optimal state by the controller while detecting the temperature of the cooling water or the cylinder head. To provide an insulated engine cooling system controlled to A.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は、上記の目的を達成するため、次のように
構成されている。即ち、この発明は、エンジンの排気ガ
スによって駆動されるターボチャージャに設けられたゼ
ネレータ、前記ゼネレータで発電した電力を利用して駆
動される冷却水を冷却する電動式冷却手段、前記エンジ
ンの冷却水の温度を検出するセンサー、及び前記センサ
ーの検出信号に応答して前記電動式冷却手段の駆動を制
御するコントローラを具備し、前記コントローラは、エ
ンジン負荷に追従して温度変化する前記冷却水を冷却す
るため、前記エンジン負荷に対応して前記ゼネレータに
よって発電された電力を利用して前記電動式冷却手段の
作動を前記冷却水の温度に応じて且つ前記ゼネレータで
発電された電力と前記電動式冷却手段の作動による消費
電力とをマッチングさせて制御することを特徴とする断
熱エンジンの冷却装置に関する。
The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides a generator provided in a turbocharger driven by exhaust gas of an engine, an electric cooling means for cooling cooling water driven by using electric power generated by the generator, and a cooling water for the engine. And a controller that controls the driving of the electric cooling means in response to a detection signal of the sensor, wherein the controller cools the cooling water whose temperature changes according to an engine load. Therefore, the operation of the electric cooling means is performed by using the electric power generated by the generator corresponding to the engine load in accordance with the temperature of the cooling water and the electric power generated by the generator and the electric cooling. The present invention relates to a cooling device for an insulated engine, wherein the cooling device controls the power consumption by matching the power consumption with the operation of the means.

また、この断熱エンジンの冷却装置において、前記電
動式冷却手段は水ポンプであり、前記センサーはシリン
ダヘッド本体に取り付けた温度センサーと水ジャケット
内に取り付けた水温センサーから成る。
Further, in this cooling device for an insulated engine, the electric cooling means is a water pump, and the sensors include a temperature sensor attached to the cylinder head body and a water temperature sensor attached to the water jacket.

或いは、この断熱エンジンの冷却装置において、前記
電動式冷却手段はクーリングファンであり、前記センサ
ーはシリンダヘッド本体に取り付けた温度センサー及び
水ジャケット内に取り付けた水温センサーから成る。
Alternatively, in the cooling device for an insulated engine, the electric cooling means is a cooling fan, and the sensors include a temperature sensor attached to the cylinder head body and a water temperature sensor attached to the water jacket.

更に、この断熱エンジンの冷却装置において、前記コ
ントローラは、オイルクーラとオイルパンとを連通する
オイル通路をバイパスするバイパス通路に設けた切換弁
を油温センサーの信号に応答して切り換え制御したもの
である。
Further, in the cooling device for an adiabatic engine, the controller controls switching of a switching valve provided in a bypass passage that bypasses an oil passage that connects an oil cooler and an oil pan in response to a signal from an oil temperature sensor. is there.

〔作用〕[Action]

この発明による断熱エンジンの冷却装置は、以上のよ
うに構成されており、次のように作用する。即ち、この
発明は、電動式冷却手段をターボチャージャの発電機で
発電された電力で駆動可能に構成し、該電動式冷却手段
をコントローラによって温度検出手段の信号に応答して
制御したので、前記電動式冷却手段の水ポンプ及びクー
リングファンの駆動源をエネルギー回収装置で得た電力
を利用でき、冷却水及び空気流量を温度センサー及び水
温センサーの信号に応じてエンジンの駆動とは独立して
自由に制御することができると共に、冷却水或いはシリ
ンダヘッドを温度を検出しながらコントローラによって
エンジンの冷却水の温度及びオイルの温度を常に最適状
態に維持するように制御できる。また、電動式の切換弁
によってオイルクーラをバイパスするように構成すれ
ば、油温を一定状態に維持することができる。
The cooling device for an insulated engine according to the present invention is configured as described above, and operates as follows. That is, according to the present invention, the electric cooling means is configured to be drivable by the electric power generated by the generator of the turbocharger, and the electric cooling means is controlled by the controller in response to the signal of the temperature detecting means. The power source of the water pump and cooling fan of the electric cooling means can be used by the electric power obtained by the energy recovery device. In addition to controlling the temperature of the cooling water or the cylinder head, the controller can control the temperature of the cooling water of the engine and the temperature of the oil to be always maintained in the optimum state by the controller. Further, if the oil cooler is bypassed by an electric switching valve, the oil temperature can be maintained at a constant state.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して、この発明による断熱エンジン
の冷却装置の実施例を詳述する。
Hereinafter, an embodiment of a cooling device for an insulated engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図において、この発明の一実施例である断熱エン
ジンの冷却装置が符号10によって全体的に示さいれてい
る。該断熱エンジン1については、詳細な構造を図示し
ていないが、ピストン、シリンダライナ、シリンダヘッ
ド等が断熱構造に構成されているものであり、それらの
一部が断熱された部分断熱構造を含むものである。
In FIG. 1, a cooling device for an insulated engine according to one embodiment of the present invention is indicated generally by the reference numeral 10. Although the detailed structure of the heat-insulated engine 1 is not shown, the piston, the cylinder liner, the cylinder head, and the like are configured in a heat-insulated structure, and include a partial heat-insulated structure in which a part of them is insulated. It is a thing.

断熱エンジンの冷却装置10については、シリンダヘッ
ド2のみを冷却するものが一般的である。更に、断熱エ
ンジン1には、エネルギー回収装置であるターボチャー
ジャゼネレータ20が設けられている。ターボチャージャ
ゼネレータ20のタービン3は断熱エンジン1の排気管6
に取り付けられ、タービン3に断熱エンジン1の排気ガ
スを導入し、コンプレッサ5は断熱エンジン1の吸気管
に取り付けられ、断熱エンジン1に吸気を送り込むよう
に構成されている。
In general, the cooling device 10 for an adiabatic engine cools only the cylinder head 2. Further, the insulated engine 1 is provided with a turbocharger generator 20 as an energy recovery device. The turbine 3 of the turbocharger generator 20 is the exhaust pipe 6 of the heat-insulated engine 1
, And the exhaust gas of the heat-insulated engine 1 is introduced into the turbine 3, and the compressor 5 is mounted on an intake pipe of the heat-insulated engine 1, and is configured to send intake air to the heat-insulated engine 1.

ターボチャージャゼネレータ20については、ターボチ
ャージャにおけるタービン3のタービンブレードである
排気ブレードとコンプレッサ5のコンプレッサインペラ
である吸気ブレードとの中間に交流機から成る超高速ゼ
ネレータ4を設けたものであり、エンジンの負荷の変動
に応じて該交流機4を電動機又は発電機として機能させ
るものである。該ターボチャージャゼネレータ20として
は、例えば、特開昭60−195329号公報、特願昭60−1900
95号等に記載されたものを適用できる。従って、ここで
はターボチャージャゼネレータ20の詳細についての説明
は省略する。
The turbocharger generator 20 is provided with an ultra-high-speed generator 4 composed of an AC machine between a discharge blade as a turbine blade of the turbine 3 and an intake blade as a compressor impeller of the compressor 5 in the turbocharger. The alternator 4 is made to function as an electric motor or a generator according to a change in load. As the turbocharger generator 20, for example, JP-A-60-195329, Japanese Patent Application No. 60-1900
Those described in No. 95 etc. can be applied. Therefore, a detailed description of the turbocharger generator 20 is omitted here.

このようなターボチャージャゼネレータ20では、断熱
エンジン1の負荷が大きい時には、排気ガスの流量が多
くなるので、排気エネルギーは豊富に有るが、断熱エン
ジン1の負荷が小さい時には、排気エネルギーは小さな
ものとなる。従って、断熱エンジン1の高速、高負荷時
には、ターボチャージャゼネレータ20では電力が多量に
発電されることになる。ところで、断熱エンジンの冷却
系について詳述すると、エンジンの熱発生率は、ほとん
ど上死点後50度のクランク角内でピークを示し、その後
のストロークでは熱発生しない。
In such a turbocharger generator 20, when the load on the adiabatic engine 1 is large, the flow rate of the exhaust gas is large, so the exhaust energy is abundant. However, when the load on the adiabatic engine 1 is small, the exhaust energy is small. Become. Therefore, when the adiabatic engine 1 is running at a high speed and under a high load, a large amount of electric power is generated in the turbocharger generator 20. By the way, the cooling system of the adiabatic engine will be described in detail. The heat generation rate of the engine almost shows a peak within a crank angle of 50 degrees after the top dead center, and does not generate heat in the subsequent stroke.

しかるに、シリンダヘッド部とシリンダライナ上部の
みを冷却して他を断熱するタイプの断熱エンジン1で
は、冷却系は小型となり、冷却に使う水ポンプ9又はク
ーリングファン8は、特に、断熱エンジン1の負荷が大
きい時には盛んに作動する必要があり、それ以外の時に
は余り作動をする必要がないものである。そこで、ター
ボチャージャゼネレータ20から発電される電力によって
断熱エンジン1を冷却する水ポンプ9及びクーリングフ
ァン8を駆動し、上記電力を有効に消費できるようにす
る。しかも、ターボチャージャゼネレータ20の発電量即
ち回収エネルギーを一層有効に利用するために、冷却水
或いはシリンダヘッド2の温度を検出しながら、水ポン
プ9及びクーリングファン8を駆動することによって、
断熱エンジン1の水温を常に最適な状態に維持する。
However, in the adiabatic engine 1 of the type in which only the cylinder head and the upper portion of the cylinder liner are cooled to insulate the others, the cooling system is small, and the water pump 9 or the cooling fan 8 used for cooling is particularly suitable for the load of the insulated engine 1. When it is large, it is necessary to operate vigorously, and at other times, it is not necessary to operate much. Therefore, the water pump 9 and the cooling fan 8 for cooling the adiabatic engine 1 are driven by the electric power generated from the turbocharger generator 20, so that the electric power can be effectively consumed. Moreover, in order to more effectively use the power generation amount of the turbocharger generator 20, that is, the recovered energy, the water pump 9 and the cooling fan 8 are driven while detecting the cooling water or the temperature of the cylinder head 2 to detect the cooling water or the temperature of the cylinder head 2.
The water temperature of the adiabatic engine 1 is always maintained in an optimum state.

第1図において、断熱エンジン1に対してエネルギー
回収装置であるターボチャージャゼネレータ20を設けた
構造が示されている。該ターボチャージャゼネレータ20
で発電された電力はライン18に通じてコントローラ11に
送り込まれる。断熱エンジン1は、シリンダヘッド2を
冷却するために電動式水ポンプ9、及び断熱エンジン1
を冷却するために電動式クーリングファン8が設けられ
ている。
FIG. 1 shows a structure in which a turbocharger generator 20, which is an energy recovery device, is provided for the insulated engine 1. The turbocharger generator 20
The electric power generated in is sent to the controller 11 through the line 18. The adiabatic engine 1 includes an electric water pump 9 for cooling the cylinder head 2 and an adiabatic engine 1.
An electric cooling fan 8 is provided to cool the cooling fan.

コントローラ11は、ライン17を通じて水ポンプ9、ラ
イン21を通じてクーリングファン8を制御するように構
成されている。更に、コントローラ11にはライン37を通
じてバッテリ12が接続されている。電動式水ポンプ9
は、シリンダヘッド2に設けた水ジャケットとラジエー
タ7との間を循環パイプ15,16,24を通じて冷却水を循環
させるため設けられている。シリンダヘッド2には、冷
却水の温度を直接的或いは間接的に検出する温度検出手
段である水温センサー13或いは温度センサー14が設置さ
れている。水温センサー13或いは温度センサー14によっ
て検出された温度信号はライン19を通じてコントローラ
11に入力され、コントローラ11はこれらの信号を受けて
電動式水ポンプ9及び電動式クーリングファン8の作動
を制御するように構成されている。
The controller 11 is configured to control the water pump 9 through a line 17 and the cooling fan 8 through a line 21. Further, the battery 12 is connected to the controller 11 through a line 37. Electric water pump 9
Is provided to circulate cooling water between the water jacket provided on the cylinder head 2 and the radiator 7 through circulation pipes 15, 16, and 24. The cylinder head 2 is provided with a water temperature sensor 13 or a temperature sensor 14 which is a temperature detecting means for directly or indirectly detecting the temperature of the cooling water. The temperature signal detected by the water temperature sensor 13 or 14 is sent to the controller via line 19
The controller 11 receives these signals and controls the operation of the electric water pump 9 and the electric cooling fan 8.

ターボチャージャゼネレータ20は、タービン3、コン
ブレッサ5及び超高速ゼネレータである交流機4から成
り、該交流機4で発電された電力は、コントローラ11を
経て電動式水ポンプ9及び電動式クーリングファン8を
駆動するのに消費される。更に、断熱エンジン1のアイ
ドリング時等において、ターボチャージャゼネレータ20
で発電されず、しかも断熱エンジン1の冷却をする必要
がある場合には、電動式水ポンプ9、電動式クーリング
ファン8等の冷却手段を適宜作動するために、バッテリ
12から電力が供給されるようにバッテリ12がコントロー
ラ11に接続されている。
The turbocharger generator 20 includes a turbine 3, a compressor 5, and an AC machine 4 which is an ultra-high-speed generator. The electric power generated by the AC machine 4 passes through a controller 11 to an electric water pump 9 and an electric cooling fan 8. Consumed to drive. Further, when the heat insulating engine 1 is idling, the turbocharger generator 20
When the heat is not generated by the heat pump and the adiabatic engine 1 needs to be cooled, a battery is used to appropriately operate cooling means such as the electric water pump 9 and the electric cooling fan 8.
Battery 12 is connected to controller 11 so that power is supplied from 12.

次に、この断熱エンジンの冷却装置10を適用して好ま
しい断熱エンジン1の一例を説明する。該断熱エンジン
1としては、シリンダヘッド2を冷却する水ジャケット
は有しているが、ピストンヘッド及びシリンダライナの
一部を断熱してシリンダライナ下部には水ジャケットを
持たないものとする。即ち、シリンダライナを、余り高
温にならないようにシリンダライナを分割構造にし、シ
リンダライナ下部側を断熱構造に構成し、シリンダライ
ナの外周に位置するシリンダボディに水ジャケットを設
けず、また空冷のフィン等も設ける必要がないように構
成する。
Next, an example of a preferred heat insulating engine 1 to which the cooling device 10 for the heat insulating engine is applied will be described. The adiabatic engine 1 has a water jacket for cooling the cylinder head 2, but does not have a water jacket below the cylinder liner by insulating a part of the piston head and the cylinder liner. That is, the cylinder liner is divided so that the temperature does not become too high, the lower portion of the cylinder liner is configured to have a heat insulating structure, no water jacket is provided on the cylinder body located on the outer periphery of the cylinder liner, and air-cooled fins are provided. And so on.

また、ピストンについては、エンジンの燃焼室側に面
するピストンヘッドを窒化珪素、炭化珪素等のセラミン
ク材料で構成し、該ピストンヘッドをセラミック材料か
ら成る断熱材等を介してピストンスカートに取り付けて
いる。従って、セラミック製のピストンヘッド及びセラ
ミック材料等の断熱材によって、燃焼室内の熱流即ち熱
が下部シリンダライナ側に伝導されることを防止でき
る。
As for the piston, the piston head facing the combustion chamber side of the engine is made of a ceramic material such as silicon nitride or silicon carbide, and the piston head is attached to the piston skirt via a heat insulating material made of a ceramic material. . Therefore, the heat flow, that is, heat in the combustion chamber can be prevented from being conducted to the lower cylinder liner side by the ceramic piston head and the heat insulating material such as the ceramic material.

それ故に、シリンダヘッド2と上部に位置するシリン
ダライナ上部のみに対して水ジャケットを設けるように
構成でき、従って、水ジャケット自体の形状を極めて簡
潔な構造に形成でき、冷却水の流れ抵抗を小さくするよ
うに構成することができ、しかも、冷却水を循環させる
電動式水ポンプ9の容量も小さく構成できる。
Therefore, the water jacket can be provided only on the cylinder head 2 and the upper part of the cylinder liner located on the upper part. Therefore, the shape of the water jacket itself can be formed in a very simple structure, and the flow resistance of the cooling water can be reduced. And the capacity of the electric water pump 9 for circulating the cooling water can be reduced.

第2図は、この発明による断熱エンジンの冷却装置10
の冷却系について説明する概略説明図である。第2図に
おいて、潤滑油であるオイルの冷却手段であるオイルク
ーラ25の設置状態が示されている。該オイルクーラ25
は、オイルパン35内のオイルを冷却するために設けられ
ている。オイルクーラ25はオイルポンプ26によってオイ
ルパン35からオイル通路28,29を通じて汲み上げたオイ
ルを冷却し、冷却されたオイルはオイル通路31,32を通
じて再びオイルパン35に戻されるように構成されてい
る。
FIG. 2 shows a cooling apparatus 10 for an insulated engine according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram illustrating a cooling system of FIG. FIG. 2 shows an installation state of an oil cooler 25 which is a cooling means for oil which is lubricating oil. The oil cooler 25
Is provided for cooling the oil in the oil pan 35. The oil cooler 25 cools the oil pumped from the oil pan 35 through the oil passages 28 and 29 by the oil pump 26, and the cooled oil is returned to the oil pan 35 again through the oil passages 31 and 32.

この断熱エンジンの冷却装置10における潤滑油の冷却
系の特徴は、特に、オイルの温度を検出するためにオイ
ルパン35内に油温センサー33が設置され、しかもオイル
クーラ25とオイルパン35とを連通するオイル通路29,31
をバイパスするバイパス通路30を電動式の切換弁27を介
して設けていることである。切換弁27は、油温センサー
33で検出されたオイルの温度信号に応答してコントロー
ラ11によって切換え可能に制御されるものである。
The feature of the lubricating oil cooling system in the cooling device 10 of the heat insulating engine is, in particular, that an oil temperature sensor 33 is installed in an oil pan 35 for detecting the oil temperature, and the oil cooler 25 and the oil pan 35 are connected to each other. Communicating oil passages 29, 31
Is provided via a motor-operated switching valve 27. Switching valve 27 is an oil temperature sensor
In response to the oil temperature signal detected at 33, the control is performed by the controller 11 so as to be switchable.

即ち、切換弁27は、オイルパン35内のオイルがオイル
クーラ25を通ってオイルを冷却して循環する経路、即
ち、オイルパン35→オイル通路28→オイルポンプ26→オ
イル通路29→オイルクーラ25→オイル通路31→切換弁27
→オイル通路32→オイルパン35と、オイルパン35内のオ
イルがオイルクーラ25をバイパスしてオイルを冷却する
ことなく循環する経路、即ち、オイルパン35→オイル通
路28→オイルポンプ26→バイパス通路30→切換弁27→オ
イル通路32→オイルパン35とに切換えることができるよ
うに構成されている。
That is, the switching valve 27 is a path through which the oil in the oil pan 35 cools and circulates the oil through the oil cooler 25, that is, the oil pan 35 → the oil passage 28 → the oil pump 26 → the oil passage 29 → the oil cooler 25 → Oil passage 31 → Switching valve 27
→ oil passage 32 → oil pan 35, and a path in which oil in oil pan 35 circulates without cooling oil by bypassing oil cooler 25, that is, oil pan 35 → oil passage 28 → oil pump 26 → bypass passage The configuration is such that switching can be made in the order of 30 → switching valve 27 → oil passage 32 → oil pan 35.

次に、第2図を参照して、この発明による断熱エンジ
ンの冷却装置10の冷却系の作動の一例について説明す
る。シリンダヘッド2に取り付けられた温度検出手段
は、冷却水の温度を間接的或いは直接的に検出するため
に、温度センサー14及び水温センサー13から成る。温度
センサー14の温度測定場所即ち設置場所については、吸
排気バルブのバルブシート22,23の間等の最も熱負荷の
過酷な部位の温度を測定するように設定されている。
Next, an example of the operation of the cooling system of the cooling device 10 for an insulated engine according to the present invention will be described with reference to FIG. The temperature detecting means attached to the cylinder head 2 includes a temperature sensor 14 and a water temperature sensor 13 for indirectly or directly detecting the temperature of the cooling water. The temperature measurement location of the temperature sensor 14, that is, the installation location, is set so as to measure the temperature of the portion where the thermal load is severest, such as between the valve seats 22 and 23 of the intake and exhaust valves.

また、水温センサー13の温度測定場所即ち設置場所に
ついては、冷却水温を直接測定するようにシリンダヘッ
ド2の水ジャケット内に設置されている。まず、シリン
ダヘッド2に設けた温度センサー14によって検出した温
度が設定温度以上になり、該温度信号がコントローラ11
に力されると、コントローラ11によって電動式水ポンプ
9が作動するように制御される。引き続いて、断熱エン
ジン1の負荷が大きくなって或いはエンジンが長時間に
わたって駆動されて冷却水の温度が上昇し、水温センサ
ー13で検出した温度が設定温度以上になると、該温度信
号がコントローラ11に入力されると、コントローラ11に
よって電動式クーリングファン8が作動するように制御
される。
The temperature measurement location of the water temperature sensor 13, that is, the installation location, is installed in the water jacket of the cylinder head 2 so as to directly measure the cooling water temperature. First, the temperature detected by the temperature sensor 14 provided on the cylinder head 2 becomes equal to or higher than the set temperature, and the temperature signal is transmitted to the controller 11.
Is controlled by the controller 11 to operate the electric water pump 9. Subsequently, when the load of the adiabatic engine 1 increases or the engine is driven for a long time and the temperature of the cooling water rises, and the temperature detected by the water temperature sensor 13 exceeds the set temperature, the temperature signal is sent to the controller 11. When input, the controller 11 controls the electric cooling fan 8 to operate.

即ち、温度センサー14で検出した温度と水温センサー
13で検出した温度との間の温度差が、設定温度差以上に
なると、水温センサー13及び/又は温度センサー14の破
損が発生することがあるので、コントローラ11によって
クーリングファン8及び水ポンプ9を作動させる保護回
路等が組み込まれている。
That is, the temperature detected by the temperature sensor 14 and the water temperature sensor
If the temperature difference between the temperature detected at 13 and the temperature difference exceeds the set temperature difference, the water temperature sensor 13 and / or the temperature sensor 14 may be damaged. A protection circuit and the like to be activated are incorporated.

更に、断熱エンジン1のオイルパン35には油温センサ
ー33が設置されており、油温センサー33で検出された油
温即ちオイルの温度信号はライン34を通じてコントロー
ラ11に入力され、オイルの温度が最適温度となるよう
に、コントローラ11によってライン36を通じて三方切換
弁である電動式の切換弁27を切換えるように制御してい
る。即ち、オイルパン35内のオイルをオイルクーラ25を
通して冷却したり、或いはオイルクーラ25をバイパスし
て冷却することなくオイルパン35に戻したりして、オイ
ルの冷却はコントローラ11によって制御されている。
Further, an oil temperature sensor 33 is installed in the oil pan 35 of the heat insulating engine 1. The oil temperature detected by the oil temperature sensor 33, that is, the oil temperature signal is input to the controller 11 through the line 34, and the oil temperature is detected. The controller 11 controls the electric switching valve 27, which is a three-way switching valve, to be switched by the controller 11 through the line 36 so that the temperature becomes optimum. That is, the cooling of the oil in the oil pan 35 is controlled by the controller 11 by cooling the oil through the oil cooler 25 or by returning to the oil pan 35 without cooling by bypassing the oil cooler 25.

オイルクーラ25については、オイルクーラ25自体をシ
リンダヘッド2内に組み込むことによってエンジンの小
型化が可能になることは勿論である。この発明による断
熱エンジンの冷却装置10を、上記のようにコントローラ
11によって制御することによって、断熱エンジンの冷却
に要するエネルギーが最小になると共に、オイル温度が
一定に保たれるため、低フリクションのエンジンを提供
することができる。特に、断熱エンジン1におけるシリ
ンダライナ、ピストンリング等をセラミック材料で構成
し、油温コントロールすることは、フリクション低減の
効果を大きいものとする。
As for the oil cooler 25, it is of course possible to reduce the size of the engine by incorporating the oil cooler 25 into the cylinder head 2. The cooling device 10 for an insulated engine according to the present invention is
The control by 11 minimizes the energy required to cool the adiabatic engine and keeps the oil temperature constant, so that a low friction engine can be provided. In particular, when the cylinder liner, the piston ring, and the like in the heat-insulated engine 1 are made of a ceramic material and the oil temperature is controlled, the effect of reducing friction is increased.

更に、水ポンプ9を駆動する制御については、温度セ
ンサー14或いは水温センサー13によって測定されたシリ
ンダヘッド2の温度或いは冷却水の温度が高温時には循
環する冷却水の流量を増大させ、また、低温時には循環
する冷却水の流量を減少させるように行うことができ
る。従って、水ポンプ9の駆動を、エンジンの駆動とは
独立して行うことができるので、エンジンの駆動状態と
は無関係に冷却水の流量を自由にコントロールすること
ができる。それ故に、更に、エンジンの冷却のために必
要な駆動損失を最小限に止めることができる。
Further, regarding the control for driving the water pump 9, when the temperature of the cylinder head 2 or the temperature of the cooling water measured by the temperature sensor 14 or the water temperature sensor 13 is high, the flow rate of the circulating cooling water is increased. This can be done to reduce the flow rate of the circulating cooling water. Therefore, since the driving of the water pump 9 can be performed independently of the driving of the engine, the flow rate of the cooling water can be freely controlled regardless of the driving state of the engine. Therefore, the drive loss required for cooling the engine can be minimized.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明による断熱エンジンの冷却装置は、以上のよ
うに構成されているので、水ポンプ及びクーリングファ
ンの駆動源をエネルギー回収装置で得た電力を利用で
き、エネルギーの有効利用を図ることができ、更に、冷
却水及びオイルの循環流量並びに空気流量を温度センサ
ー、水温センサー及び油温センサー等の温度検出手段の
温度信号に応じてエンジンの駆動とは独立してコントロ
ーラによって自由に制御でき、エンジンの冷却水の温度
及びオイルの温度を常に最適状態に維持することができ
る。
Since the cooling device for an insulated engine according to the present invention is configured as described above, it is possible to use the electric power obtained by the energy recovery device as a driving source for the water pump and the cooling fan, and to achieve effective use of energy. Furthermore, the circulation flow rate of the cooling water and oil and the air flow rate can be freely controlled by the controller independently of the driving of the engine according to the temperature signals of temperature detecting means such as a temperature sensor, a water temperature sensor and an oil temperature sensor, and The temperature of the cooling water and the temperature of the oil can always be maintained in the optimum state.

即ち、ターボチャージャゼネレータでは、エンジンの
高速、高負荷時には電力が多量に発電されが、エンジン
の負荷が大きい時に盛んに作動する必要があるエンジン
の冷却系に使う水ポンプ又はクーリングファンを上記タ
ーボチャージャゼネレータで発電された電力で駆動する
ので、電力消費が極めてマッチングし、上記発電量を有
効に利用することができる。そして、冷却水或いはシリ
ンダヘッドの温度を検出しながら、水ポンプ及びクーリ
ングファンを駆動すれば、エンジンの水温を常に最適な
状態に維持できることになる。
That is, in the turbocharger generator, a large amount of electric power is generated when the engine is running at high speed and high load, but the water pump or cooling fan used for the engine cooling system that needs to be actively operated when the engine load is large is used as the turbocharger. Since the power is driven by the power generated by the generator, the power consumption is extremely matched, and the power generation amount can be effectively used. Then, if the water pump and the cooling fan are driven while detecting the temperature of the cooling water or the cylinder head, the water temperature of the engine can always be maintained at an optimum state.

また、ピストン及びシリンダライナ等を断熱構造に構
成すれば、シリンダ外周部の水ジャケットは不要にな
り、水ジャケットをシリンダヘッドのみに設ける構造
(場合によっては、シリンダヘッドの断熱構造に構成
し、シリンダライナにのみ水ジャケットを設ける構造)
であるので、水ジャケット自体の通路を冷却水がスムー
スに流れる単純な形状に構成でき、冷却水の流れ抵抗も
小さくなり、しかも水ジャケットを小さく水量が少なく
なるように構成でき、冷却水を循環させる水ポンプを小
型に構成できる。
In addition, if the piston and the cylinder liner are configured in a heat-insulating structure, the water jacket on the outer peripheral portion of the cylinder becomes unnecessary, and a structure in which the water jacket is provided only in the cylinder head (in some cases, the water jacket is formed in the heat-insulating structure of the cylinder head, Water jacket only on liner)
Therefore, the passage of the water jacket itself can be configured in a simple shape in which the cooling water flows smoothly, the flow resistance of the cooling water can be reduced, and the water jacket can be configured to be small and the amount of water can be reduced, and the cooling water can be circulated. The water pump to be used can be made compact.

従って、上記のような断熱エンジンにこの発明による
断熱エンジンの冷却装置を適用すると、水ポンプを駆動
するのに必要とする電力をターボチャージャゼネレータ
で発電した電力即ち回収エネルギーで十分に賄うことが
でき、極めて適合した好ましいものとなる。
Therefore, when the cooling device for an insulated engine according to the present invention is applied to the insulated engine as described above, the power required to drive the water pump can be sufficiently covered by the power generated by the turbocharger generator, that is, the recovered energy. , Very suitable and preferred.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明による断熱エンジンの冷却装置の一実
施例を示す概略説明図、及び第2図はこの発明による断
熱エンジンの冷却装置における冷却系の原理を説明する
概略説明図である。 1……断熱エンジン、2……シリンダヘッド、3……タ
ービン、4……交流機、7……ラジエータ、8……クー
リングファン、9……水ポンプ、10……断熱エンジンの
冷却装置、11……コントローラ、13……水温センサー、
14……温度センサー、20……ターボチャージャゼネレー
タ、25……オイルクーラ、26……オイルポンプ、27……
切換弁、28,29,31,32……オイル通路、30……バイパス
通路、33……油温センサー、35……オイルパン。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a cooling apparatus for an insulated engine according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic explanatory view explaining the principle of a cooling system in the cooling apparatus for an insulated engine according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulated engine, 2 ... Cylinder head, 3 ... Turbine, 4 ... Alternator, 7 ... Radiator, 8 ... Cooling fan, 9 ... Water pump, 10 ... Cooling device for insulated engine, 11 …… Controller, 13 …… Water temperature sensor,
14 ... Temperature sensor, 20 ... Turbocharger generator, 25 ... Oil cooler, 26 ... Oil pump, 27 ...
Switching valve, 28, 29, 31, 32 ... oil passage, 30 ... bypass passage, 33 ... oil temperature sensor, 35 ... oil pan.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エンジンの排気ガスによって駆動されるタ
ーボチャージャに設けられたゼネレータ、前記ゼネレー
タで発電した電力を利用して駆動される冷却水を冷却す
る電動式冷却手段、前記エンジンの冷却水の温度を検出
するセンサー、及び前記センサーの検出信号に応答して
前記電動式冷却手段の駆動を制御するコントローラを具
備し、前記コントローラは、エンジン負荷に追従して温
度変化する前記冷却水を冷却するため、前記エンジン負
荷に対応して前記ゼネレータによって発電された電力を
利用して前記電動式冷却手段の作動を前記冷却水の温度
に応じて且つ前記ゼネレータで発電された電力と前記電
動式冷却手段の作動による消費電力とをマッチングさせ
て制御することを特徴とする断熱エンジンの冷却装置。
1. A generator provided in a turbocharger driven by exhaust gas of an engine, an electric cooling means for cooling cooling water driven by using electric power generated by the generator, and a cooling water for the engine. A sensor for detecting a temperature, and a controller for controlling the driving of the electric cooling means in response to a detection signal from the sensor, wherein the controller cools the cooling water whose temperature changes according to an engine load. Therefore, the operation of the electric cooling means is performed by using the electric power generated by the generator in accordance with the engine load in accordance with the temperature of the cooling water, and the electric power generated by the generator and the electric cooling means are used. A cooling device for an adiabatic engine, wherein the cooling device controls the power consumption by matching the power consumption with the operation of the engine.
【請求項2】前記電動式冷却手段は水ポンプであり、前
記センサーはシリンダヘッド本体に取り付けた温度セン
サーと水ジャケット内に取り付けた水温センサーから成
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の断熱
エンジンの冷却装置。
2. The electric cooling device according to claim 1, wherein the electric cooling means is a water pump, and the sensors comprise a temperature sensor mounted on a cylinder head body and a water temperature sensor mounted in a water jacket. A cooling device for an insulated engine according to claim 1.
【請求項3】前記電動式冷却手段はクーリングファンで
あり、前記センサーはシリンダヘッド本体に取り付けた
温度センサー及び水ジャケット内に取り付けた水温セン
サーから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の断熱エンジンの冷却装置。
3. A motor according to claim 1, wherein said electric cooling means is a cooling fan, and said sensors comprise a temperature sensor mounted on a cylinder head body and a water temperature sensor mounted in a water jacket. A cooling device for an insulated engine according to claim 1.
【請求項4】前記コントローラは、オイルクーラとオイ
ルパンとを連通するオイル通路をバイパスするバイパス
通路に設けた切換弁を油温センサーの信号に応答して切
り換え制御したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の断熱エンジンの冷却装置。
4. The controller according to claim 1, wherein the controller controls switching of a switching valve provided in a bypass passage that bypasses an oil passage that connects the oil cooler and the oil pan in response to a signal from an oil temperature sensor. 2. The cooling device for an insulated engine according to claim 1.
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