JP2649538B2

JP2649538B2 - エンジンの冷却装置

Info

Publication number: JP2649538B2
Application number: JP8778488A
Authority: JP
Inventors: 剛後藤; 耕一畑村; 良治阿部
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1988-04-09
Filing date: 1988-04-09
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPH01262315A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、特に、中・低速域で機械式過給機を増速駆
動するエンジンの冷却装置に関する。

（従来の技術）従来、例えば特開昭60−209627号公報に記載されてい
るように、エンジンの機械式過給機に対するクランク軸
からの回転伝達比を可変プーリによって可変制御するよ
うにしたものが知られている。このような可変プーリを
介して機械式過給機を駆動するシステムによれば、前記
公報記載のように、非過給運転時における駆動損失の低
減や、過給運転時の過給圧制御が比較的簡単に行える。
また、可変プーリによるクランクシャフトからの回転伝
達の増速比を中・低速域で大きく、高速域で徐々に小さ
くなるようにすることで、中・低速域においては相対的
に過給機の回転を上げて充填効率を高め、また、高速域
においては過給機の回転数を飽和させて過度の回転上昇
を抑えるようにすることができる。

ところで、中・低速域で過給機駆動の増速比を大きく
して充填効率を高めようとすると、どうしても高負荷時
に燃焼温度が上昇してノッキングやプリイグニションが
発生しやすくなる。また、ノッキング等を防止するため
に、ウォータポンプへの回転伝達比を大きくして冷却効
果を高めようとすると、今度は、高速域でウォータポン
プにキャビテーションが発生するという問題が出てく
る。したがって、中・低速域で過給効果を高めてエンジ
ンのトルクを向上させるについては、高速域でのキャビ
テーションを防止しながら中・低速域での冷却効果を高
めることができるような冷却手段が必要となる。

ウォータポンプを、やはり可変プーリを介し、中・低
速域で増速比が大きくなる特性で駆動すれば、中・低速
域で冷却効果を高めてノッキングを抑制し、また、高速
域ではポンプ回転数の上昇を抑えてキャビテーションの
発生を防止することができる。しかしながら、このよう
な、ウォータポンプの増速比をエンジン回転数に応じて
変えるような回転制御だけでは、高負荷側では所要の冷
却効果が得られる反面、中・低速域の低負荷側では過冷
却となって燃焼性が悪化する恐れがある。可変プーリを
油圧式にして負荷に応じた制御を行うことは可能である
が、それでは構造的にもまた制御的にも複雑なものとな
ってしまう。したがって、可変プーリとしては、構造が
簡単な遠心式可変プーリを用いたい場合が多く、その場
合に、負荷に応じた冷却制御をどのように行うかが技術
課題となる。

（発明の目的）本発明は、中・低速域で機械式過給機を増速駆動する
エンジンにおいて、中・低速域でウォータポンプを相対
的に増速駆動して高負荷時のノッキングやプリイグニシ
ョンを防止するとともに、低負荷時の過冷却を防止する
ことのできるエンジンの冷却装置を得ることを目的とす
る。

（発明の構成）本発明は、エンジン回転数に対しては可変プーリによ
ってウォータポンプの回転数を直接制御し、負荷に対し
ては、別途バイパス制御によってエンジン側に流れる冷
却水量を調整するのが有利であるという知見に基づくも
のであって、その構成はつぎのとおりである。すなわ
ち、本発明に係るエンジンの冷却装置は、中・低速域で
機械式過給機を増速駆動するエンジンにおいて、エンジ
ンの冷却系統にエンジン本体内の冷却水通路をバイパス
するバイパス通路と該バイパス通路をエンジンの低負荷
時に開くバイパス弁を設けるとともに、ウォータポンプ
を中・低速域で増速比が大となる可変プーリを介してク
ランクシャフトで駆動するようにしたことを特徴として
いる。

（作用）エンジンの中・低速域においては、機械式過給機が増
速駆動され、それによって充填効率が相対的に高くな
る。また、中・低速域においては、ウォータポンプが大
きな増速比で駆動され、冷却水吐出量が相対的に多くな
る。そして、高負荷時には、バイパス弁が閉じられるた
め、多量の冷却水がそのままエンジン本体内の冷却通路
へと流れる。また、低負荷時には、バイパス弁が開いて
ウォータポンプの吐出圧を一部逃がす形となるため、エ
ンジン本体側へ流れる水量が少なくなる。したがって、
中・低速高負荷時には冷却効果が大きくなってノッキン
グやプリイグニションが抑制され、低負荷時には冷却効
果が抑えられて過冷却が防止される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るエンジンの機械式過
給のシステムを概略的に示すものである。

このシステムにおいて、エンジン101の吸気ポート102
とエアクリーナ103を連通する吸気通路104には、機械式
過給機105が配設されている。過給機105の下流には空冷
式のインタークーラ106が接続されている。また、スロ
ットル弁107が過給機105の上流に設けられ、該スロット
ル弁107の下流とインタークーラ106の下流を連通して過
給機105をバイパスするバイパス通路108が形成されてい
る。吸気通路104のバイパス通路108分岐点直下流位置に
は補助スロットル弁109が設けられている。該補助スロ
ットル弁109は、補助スロットル弁レバー110,溝付ロッ
ド111を介してスロットル弁レバー112に連結されてい
る。スロットル弁107が所定開度まで開いたとき補助ス
ロットル弁109が開き始まる。また、バイパス通路108に
は、ダイアフラム式のバイパス弁113が設けられてい
る。非過給域ではこのバイパス弁113が開いて過給機105
を介さない形の自然吸気が行われる。過給機105は電磁
クラッチ114および遠心式の可変プーリ機構115を介して
クランクシャフトに駆動連結されている。吸気通路104
にはまた、吸気ポート102に近接してフュエルインジェ
クタ116が設けられ、エアクリーナ103下流にエアフロー
メータ117が配設されている。

電磁クラッチ114は、第２図に示すように低回転・低
負荷域でカットされ、その他の領域ではクラッチオンさ
れる。また、可変プーリ機構115は、それ自体、基本的
には遠心プーリとして公知のものであって、それによっ
て、第３図に示すように、エンジン回転数に対して過給
機の回転数が高回転側で徐々に飽和するように、つま
り、エンジンの高回転域で過給圧があまり上がらないよ
うな特性を得るようにしている。したがって、まず、エ
ンジンの低回転、低負荷領域においては、電気クラッチ
114がカットされるために過給が停止され、その他の領
域においては低回転側で十分な吸気量を確保しながら高
回転側では過給圧の過度な上昇を抑えるような制御が行
われるため、吸気リリーフによって過給を抑えるような
効率的にもまた熱的にも問題の多い手段によることなく
低負荷域において過給を停止あるいは抑制してバイパス
通路108を介する自然吸気に切り換えることができる。
また、前述の補助スロットル弁109によって、過給機105
に入る空気量自体が調整されることにより、負荷に対す
る過給圧の制御が行われる。したがって、この電磁クラ
ッチ114,可変プーリ機構115および補助スロットル弁109
の三つの組み合わせにより、低負荷域での過給の停止な
いし抑制と、その他の運転領域におけるエンジン回転数
と負荷に応じた過給制御が効率的に実現できる。とく
に、過給機回転数がエンジン中・低速域で持ち上げられ
た形となるため、高速域での過給圧の過度の上昇を抑え
つつ中・低速域での過給圧を高めることが可能となる。
低負荷域では吸気負圧によってバイパス弁113が開か
れ、バイパス通路108を介する自然吸気が行われる。

第４図はこの実施例に係るエンジンの概略正面図であ
る。このエンジン101はＶ型エンジンであって、左右バ
ンク間の空間には機械式過給機105がエンジン長手方向
に配設され、また、シリンダブロック118の上部中央に
はウォータポンプ119が設けられている。また、シリン
ダブロック118の左側方にはオルタネータ120が配設され
ている。クランクシャフト121のフロント側端部には原
動側可変プーリ122が設けられ、これに対する従動側可
変プーリ123がウォータポンプ119の駆動時124に設けら
れている。そして、原動側可変プーリ122と従動側可変
プーリ123とにベルト125が張設され、また、従動側可変
プーリ123と同軸に設けられた中間プーリ126に対して、
過給機105の駆動プーリ127およびオルタネータ120の駆
動プーリ128がもう一つのベルト129を介し駆動連結され
ている。このベルト129の張力は左側方に配置されたテ
ンショナプーリ130によって調整される。

クランクシャフト121の回転は原動側可変プーリ122お
よび従動側可変プーリ123によって増速されてウォータ
ポンプ119に伝達され、また、中間プーリ126を介しさら
に増速されて過給機105およびオルタネータに伝達され
る。原動側および従動側の二つの可変プーリ122,123か
らなる可変プーリ機構は、エンジン回転数が低い程増速
比が大きくなり、反対にエンジン回転数が高い程増速比
が小さくなるよう構成されている。したがって、中・低
速域において、過給機105の回転数が相対的に高まると
同時にウォータポンプ119の回転数も高まって、ポンプ
吐出圧が上昇する。

また、第５図に示すように、ラジエータ131とエンジ
ン101を環状に結う冷却水通路132には、サーモスタット
133を介する通路のバイパス通路134のほかに、エンジン
内冷却水通路をバイパスしてウォータポンプ119の吐出
側をラジエータ131の上流側に接続するもう一つのバイ
パス通路135が設けられており、このバイパス通路135に
はダイアフラム式のアクチュエータ136で駆動されるバ
イパス弁137が設けられている。アクチュエータ136へは
コントロール弁138を介して負圧が導かれ、それによっ
てエンジン低負荷時にバイパス弁137が開かれる。つま
り、第６図に示すような特性で負荷（平均有効圧）に対
してバイパス弁137が開閉制御される。なお、同図に示
すように、エンジン回転数が所定値以上のときは、負荷
に関係なくバイパス弁137は閉じられる。

なお、この実施例では従動側可変プーリと同軸の中間
プーリを介して過給機とオルタネータを同時に駆動する
ようにしているが、オルタネータはこのような可変プー
リ機構を介さずに別途クランクシャフトによって駆動す
るようにしてもよい。

また、従動側可変プーリは、上記実施例のようにウォ
ータポンプの駆動軸に設けるのではなく、ウォータポン
プとは離して設けることも可能である。

本発明はその他いろいろな態様で実施することができ
る。

（発明の効果）本発明は以上のように構成されているので、エンジン
の中・低速域で過給効果を高めることができるととも
に、エンジン回転数および負荷に対する適切な冷却制御
を行って中・低速高負荷時のノッキングやプリイグニシ
ョンを防止し、また、低負荷時の過冷却を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るエンジン過給システム
の概略図、第２図および第３図は同エンジン過給システ
ムの特性図、第４図は同実施例に係るエンジンの概略正
面図、第５図は同実施例の冷却系を示す概略図、第６図
は同冷却系の制御特性図である。 101:エンジン、105:機械式過給機、115:可変プーリ機
構、119:ウォータポンプ、122:原動側可変プーリ、123:
従動側可変プーリ、132:冷却水通路、135:バイパス通
路、137:バイパス弁。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中・低速域で機械式過給機を増速駆動する
エンジンにおいて、エンジンの冷却系統にエンジン本体
内の冷却水通路をバイパスするバイパス通路と該バイパ
ス通路をエンジンの低負荷時に開くバイパス弁を設ける
とともに、ウォータポンプを中・低速域で増速比が大と
なる可変プーリを介してクランクシャフトで駆動するよ
うにしたことを特徴とするエンジンの冷却装置。