JP3651274B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
水冷式のエンジンでは、ウォータポンプからシリンダヘッド、シリンダブロックに設けたウォータジャケットに冷却水を送って冷却を行っている。
【0003】
こうした冷却装置において、吸気の充填効率を向上するために、シリンダヘッド内のウォータジャケットを吸気ポート側のウォータジャケットと排気ポート側のウォータジャケットとに隔成して、冷却水を、吸気ポート側のウォータジャケット→シリンダブロックのウォータジャケット→排気ポート側のウォータジャケット、あるいは、吸気ポート側のウォータジャケット→排気ポート側のウォータジャケット→シリンダブロックのウォータジャケットの順に流通して、吸気の冷却効果を高める吸気先行冷却システムがある(実開平7ー35741号、特開平5ー86968号、8ー226322号公報等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような吸気先行冷却システムは、冷却水を通す経路が長くなるため、通水抵抗が増大して、そのため大型のウォータポンプを用いなければならなかった。また、吸気ポート側を冷却後の冷却水温が比較的低く、冷却水量が多いとき等、排気ポート側のウォータジャケットを流通する冷却水によって排気ガスの温度が低下して、排気浄化装置の触媒の十分な浄化性能を得にくくなることがあった。
【0005】
この発明は、吸気の的確な冷却およびウォータポンプの小型化を図ると共に、排気ガスを適正高温に保って排気浄化装置の触媒の十分な浄化性能を確保することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、シリンダヘッド内のウォータジャケットを、排気ポート側のウォータジャケットと他の部位のウォータジャケットとに隔成し、排気ポート側のウォータジャケットを流通する冷却水の循環経路を、他の部位のウォータジャケットを流通する冷却水の循環経路と別系統にし、排気ポート側のウォータジャケットの冷却水の循環経路に車室暖房用のヒータコアを備えると共に、その循環経路の途中を排気マニホールドに近設させ、排気マニホールドからの熱によって循環経路内に対流を生じさせて冷却水を循環させるようにする。
【0008】
の発明は、第の発明において、シリンダヘッド本体に対して排気ポート側の部分を排気ポート側のウォータジャケット部分を含み分割構造に形成する。
【0009】
の発明は、第の発明において、シリンダヘッド本体と排気ポート側の部分との分割部に断熱部材を介装する。
【0010】
【発明の効果】
第1の発明によれば、シリンダヘッドの排気ポート側の冷却水を、他の部位の冷却水と別系統にしたため、シリンダヘッドの排気ポート側の冷却水温を高温に保って排気ガスの温度を適正高温に保つことができ、排気浄化装置の触媒の高い浄化性能を確保して、排気中のHC等を十分に低減することができる。この場合、冷却水ジャケットを増設するわけではないので、冷却水の総量はほとんど増加しない。また、吸気および燃焼室の周囲を的確に冷却できると共に、これらの循環経路の冷却水の放熱量および冷却水量が低減するので、ラジエータおよびウォータポンプを小型化でき、フリクション低減、コスト低減を図ることができる。
【0011】
そして、排気ポート側の冷却水を循環させるのにウォータポンプを用いる必要がなく、コストの低減を図れると共に、排気ポート側の高温の冷却水によってヒータ性能が向上する。
【0012】
、第の発明によれば、排気ポート側の熱が吸気ポート側に伝わって吸気ポート側の温度の上昇を招いたり、吸気ポート側を流通する冷却水によって排気ポート側が冷されるといったことはなく、上記効果を一層高めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
図1〜図3はエンジン1の冷却系統を示すもので、シリンダヘッド2内ならびにシリンダブロック3内にはそれぞれウォータジャケットが形成される。
【0015】
シリンダヘッド2内のウォータジャケットは、図4のように燃焼室4の周囲を含む吸気ポート5側のウォータジャケット(C/H INT)6と排気ポート7側のウォータジャケット(C/H EXH)8とに隔成される。この場合、シリンダヘッド2本体に対して、排気ポート7側のヘッド部9はそのウォータジャケット8部分を含み分割構造に形成され、その分割部に断熱ガスケット10が介装され、図示しないボルトによって排気ポート側7のヘッド部9とシリンダヘッド2本体とが固定される。
【0016】
シリンダブロック3のエンジン前端側には、ウォータポンプ(W/P)11が設置される。ウォータポンプ11の吐出部はシリンダブロック3のウォータジャケット(C/B)12の冷却水の入口部に接続され、その入口部の途中にシリンダヘッド2の吸気ポート5側のウォータジャケット6への分岐部が形成される。シリンダヘッド2のエンジン後端側には、シリンダブロック3のウォータジャケット12とシリンダヘッド2の吸気ポート5側のウォータジャケット6との冷却水の合流部およびその出口部が形成される。
【0017】
この出口部は冷却水通路13を介してラジエータ(RAD)14の上部入口に接続され、ラジエータ14の下部出口は冷却水通路15を介してウォータポンプ11の吸込部に接続される。冷却水通路13,15間にはラジエータ14をバイパスするバイパス通路16が形成され、バイパス通路16と冷却水通路15の合流部には冷却水温の上昇に応じてラジエータ14側を開通させるサーモスタットバルブ(T/ST)17(図3参照)が介装される。
【0018】
これらの冷却水通路13,15、ラジエータ14、バイパス通路16、ウォータポンプ11等により、シリンダブロック3のウォータジャケット12とシリンダヘッド2の吸気ポート5側のウォータジャケット6の冷却水の循環経路18が形成される(図1参照)。
【0019】
一方、シリンダヘッド2のエンジン後端側には、シリンダヘッド2の排気ポート7側のウォータジャケット8の冷却水の入口部が形成され、シリンダヘッド2のエンジン前端側には、その排気ポート7側のウォータジャケット8の冷却水の出口部が形成される。
【0020】
この出口部は冷却水通路20を介して車室暖房用のヒータコア21の上部入口に接続され、入口部は冷却水通路22を介してそのヒータコア21の下部出口に接続される。
【0021】
ヒータコア21は、上部入口がシリンダヘッド2の排気ポート7側のウォータジャケット8よりも高位置になるように、下部出口がそのウォータジャケット8とほぼ同レベルの位置になるように高さ位置が設定される。冷却水通路20は、途中が下流に向かって上り傾斜に形成されると共に、その傾斜部23が排気マニホールド24に沿うように近接して配置される。この場合、傾斜部23は、排気マニホールド24とエンジン1とに囲われる排気マニホールド24下部側の高温領域に配置される。これによって、排気マニホールド24等からの熱によって冷却水通路20内に対流が生じて、冷却水の循環が行われる。なお、図2では傾斜部23は直線的な通路形状にしているが、排気マニホールド24の形状に合わせて曲線的な通路形状に形成して良い。
【0022】
これらの冷却水通路20,22、ヒータコア21により、前記循環経路18とは別系統の、シリンダヘッド2の排気ポート7側のウォータジャケット8の冷却水の循環経路25が形成される(図2参照)。
【0023】
このように構成したため、循環経路18では、冷却水はウォータポンプ11によってシリンダブロック3のウォータジャケット12ならびにシリンダヘッド2の吸気ポート5側のウォータジャケット6へ送られ、シリンダブロック3ならびにシリンダヘッド2の吸気ポート5側および燃焼室4の周囲の冷却が行われる。そして、これらの冷却後の冷却水は、冷却水通路13からラジエータ14を通って放熱してあるいは冷却水温が低いときはラジエータ14をバイパスして、冷却水通路15を通ってウォータポンプ11に戻され、循環される。
【0024】
一方、循環経路25では、冷却水は強制循環されることはなく、そのためシリンダヘッド2の排気ポート7側のウォータジャケット8内の冷却水温は高温に保たれる。そして、排気マニホールド24等からの熱を受けて冷却水通路20の傾斜部23内の冷却水に対流が生じると、その対流によって傾斜部23内の冷却水がヒータコア21側に導かれ、これに伴い排気ポート7側のウォータジャケット8内の冷却水が冷却水通路20に導かれると共に、ヒータコア21で放熱した冷却水が冷却水通路22から排気ポート7側のウォータジャケット8内に送られ、循環される。
【0025】
このため、循環経路18を循環する冷却水によって吸気および燃焼室4の周囲を的確に冷却できると共に、ウォータポンプ11はそのシリンダブロック3のウォータジャケット12ならびにシリンダヘッド2の吸気ポート5側のウォータジャケット6の循環経路18の冷却水を循環すれば良いので、ウォータポンプ11を小型化できる。また、循環経路18の冷却水の放熱量が低減するので、ラジエータ14を小型化することができ、したがってフリクションを低減できると共に、コストの低減を図ることができる。
【0026】
一方、シリンダヘッド2の排気ポート7側のウォータジャケット8の循環経路25を他のウォータジャケット6,12の循環経路18と別系統にしたため、排気ガスの温度を適正高温に保つことができ、従来例のように排気ポート側のウォータジャケットを流通する冷却水温が低く、冷却水量が多いとき等の排気ガスの過冷却を防止できる。
【0027】
このため、排気マニホールド24下流に設置する排気浄化装置の触媒の高い浄化性能を得ることができる。また、冷却水のヒータコア21への導入は、排気マニホールド24等からの熱によって生じる対流によって行うため、ウォータポンプは不要である。また、この場合冷却水通路20を排気マニホールド24下部側に配置して対流を生じさせ、排気マニホールド24周辺に付加的な冷却水ジャケットを設けるわけではないので、冷却水の総量はほとんど増加しない。
【0028】
したがって、コストの低減を図りつつ、排気浄化装置の触媒の高い浄化性能を得て、排気中のHC等を十分に低減することができる。
【0029】
また、排気ポート7側のウォータジャケット8を通過した高温の冷却水をヒータコア21に導入するので、ヒータ性能が向上する。
【0030】
また、シリンダヘッド2本体に対して排気ポート7側のヘッド部9をウォータジャケット8部分を含み分割構造に形成すると共に、その分割部に断熱ガスケット10を介装してシリンダヘッド2を形成するので、排気ポート7側の熱が吸気ポート5側に伝わって吸気ポート5側の温度の上昇を招いたり、吸気ポート5側のウォータジャケット6を流通する冷却水によって排気ポート7側が冷されるといったことはなく、シリンダヘッド2の排気ポート7側のウォータジャケット8を他のウォータジャケット6等と別系統にした場合の前述の効果を十分に高めることができる。
【0031】
なお、循環経路25では、排気マニホールド24等からの熱によって冷却水通路20の傾斜部23内に対流を生じさせて、冷却水を循環させているが、そのシリンダヘッド2の排気ポート7側のウォータジャケット8よりもヒータコア21の上部入口が高位置に設定されているため、ウォータジャケット8内の冷却水の温度上昇によって対流を生じさせて、冷却水を循環させるようにもできる。
【0032】
また、シリンダヘッド2本体に対して排気ポート7側のヘッド部9を分割構造に形成しているが、一体構造に形成しても良い。ただし、この場合排気ポート7側のヘッド部9の断熱性は低下する。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリンダヘッドの吸気ポート側、シリンダブロック側の冷却系統を示す概略構成図である。
【図2】シリンダヘッドの排気ポート側の冷却系統を示す概略構成図である。
【図3】冷却系統図である。
【図4】シリンダヘッドの断面図である。
【符号の説明】
2 シリンダヘッド
3 シリンダブロック
4 燃焼室
5 吸気ポート
6 吸気ポート側のウォータジャケット
7 排気ポート
8 排気ポート側のウォータジャケット
9 排気ポート側のヘッド部
10 断熱ガスケット
11 ウォータポンプ
12 シリンダブロックのウォータジャケット
13 冷却水通路
14 ラジエータ
15 冷却水通路
16 バイパス通路
17 サーモスタットバルブ
18 循環経路
20 冷却水通路
21 ヒータコア
22 冷却水通路
23 傾斜部
24 排気マニホールド
25 循環経路

Claims (3)

  1. シリンダヘッド内のウォータジャケットを、排気ポート側のウォータジャケットと他の部位のウォータジャケットとに隔成し、排気ポート側のウォータジャケットを流通する冷却水の循環経路を、他の部位のウォータジャケットを流通する冷却水の循環経路と別系統にし、排気ポート側のウォータジャケットの冷却水の循環経路に車室暖房用のヒータコアを備えると共に、その循環経路の途中を排気マニホールドに近設させ、排気マニホールドからの熱によって循環経路内に対流を生じさせて冷却水を循環させるようにしたエンジンの冷却装置。
  2. シリンダヘッド本体に対して排気ポート側の部分を排気ポート側のウォータジャケット部分を含み分割構造に形成した請求項に記載のエンジンの冷却装置。
  3. シリンダヘッド本体と排気ポート側の部分との分割部に断熱部材を介装した請求項に記載のエンジンの冷却装置。
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