JP3991676B2

JP3991676B2 - エンジンの冷却装置

Info

Publication number: JP3991676B2
Application number: JP2001391767A
Authority: JP
Inventors: 哲朗石田; 信明村上
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: JP2003193836A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッド冷却用の冷却水通路とシリンダブロック冷却用の冷却水通路とが分離して形成されたエンジンの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの冷却装置はエンジン本体の冷却水をラジエータに循環させて冷却し、シリンダの過度な温度上昇を抑えてエンジン出力を適正に保持する機能や、排気温度を調節しエンジンの排気通路に付設された触媒を活性温度に保って排気浄化性能を保持する機能等を有している。
【０００３】
そして、このような冷却水の温度は、一般に、ＭＢＴが比較的とりやすい低負荷時には、フリクションロスを減らして燃費を向上させるため比較的高温に保つのが好ましいが、エンジン出力向上の観点からは、吸気の体積効率向上とノッキング抑制のため比較的低温に保つことが好ましい。
このような相反する要求を両立させるものとして、シリンダヘッドの冷却水通路とシリンダブロックの冷却水通路とをガスケットにより分離した冷却装置が知られている。
【０００４】
この冷却装置では、冷却水は、まず、シリンダヘッドの吸気系の冷却水通路へ導入され、吸気系を比較的低温の冷却水によって十分冷却した後、ウォータポンプによってシリンダブロックの冷却水通路へ導入される。そして、シリンダブロックを通って高温になった冷却水はシリンダヘッドの排気系の冷却水通路へ導入された後、温度制御されて再度吸気系の冷却水通路へ循環されるようになっている。
【０００５】
これにより、シリンダヘッドの吸気系の冷却水通路には比較的低温の冷却水が流入し吸気系を積極的に先行冷却するため、排気行程において排出しきれなかった燃え残りのガスが異常着火することを防ぎ、ノッキングの発生を防止することができる。また、吸気系が十分冷却されることで吸気の体積効率を向上させることができる。
【０００６】
また、シリンダブロックの冷却水通路には比較的高温の冷却水が流入し、フリクションロスを減らして燃費を向上させることができる。
さらに、シリンダヘッドの排気系の冷却水通路にはシリンダブロックを通って高温になった冷却水が流入するので、排気温度が大きく低下して触媒の排気浄化性能が大きく損なわれることが防止されるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、それまでシリンダブロックからシリンダヘッドへの冷却水の流れによって冷却していたシリンダブロック気筒間（ボア間）がガスケットによって分離された構造であるため、ボア間が冷却不足となっている。そのため、ボア間の温度が高温となりノッキング抑制効果が阻害されてシリンダヘッドを低水温化させた効果が目減りする虞がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、シリンダブロックのボア間を効果的に冷却できるようにした、エンジンの冷却装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷却装置は、複数のシリンダボアが直列に形成されたエンジンを冷却するものであり、上記目的を達成するために、シリンダヘッド冷却用の冷却水通路とシリンダブロック冷却用の冷却水通路とを分離して形成するとともに、シリンダヘッド冷却用の冷却水通路を吸気系の冷却水通路と排気系の冷却水通路とに分離する。そして、更に、この吸気系の冷却水通路と排気系の冷却水通路とを連通するボア間冷却水通路を形成し、吸気系の冷却水通路の上流側にウォータポンプを設け、吸気系の冷却水通路を流れる低温の冷却水をこのボア間冷却水通路へ一部分岐させてシリンダブロックのボア間を冷却するようにする（請求項１）。
【００１０】
このとき、ボア間冷却水通路をシリンダブロックに形成するようにしてもよい（請求項２）。
また、シリンダブロックにボア間冷却水通路とは分離されたシリンダブロック冷却水通路を設け、シリンダボアの外周部を冷却するようにしてもよい（請求項３）。
【００１１】
さらに、エンジンのラジエータで冷却された冷却水は吸気系の冷却水通路に流入した後、シリンダブロック冷却水通路に排出されて排気系の冷却水通路に流入し、ラジエータに循環するようにすることが好ましい（請求項４）。また、上記ボア間冷却水通路の全てがシリンダブロックの内部に収納されていることが好ましい（請求項５）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としてのエンジンの冷却装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図であり、図２，図３はいずれもその要部を拡大して示す図である。また、図４は本冷却装置の他の構成を示す図であり、図１に対応する図である。
【００１３】
本実施形態における冷却装置は、図１に示すように、複数のシリンダボア２１が直列に形成された多気筒エンジンに設けられたものであり、従来のものと同様に、シリンダヘッド１の冷却水通路とシリンダブロック２の冷却水通路とが分離されるとともに、シリンダヘッド１の冷却水通路が吸気系の冷却水通路１１と排気系の冷却水通路１２とに分離された構造となっている。そして、本冷却装置では、このような構成に加えて更にボア間冷却水通路６が形成され、吸気系の冷却水通路１１と排気系の冷却水通路１２との間にウォータポンプ３が配置された構成となっている。
【００１４】
このボア間冷却水通路６は、吸気系の冷却水通路１１を流れる冷却水を一部シリンダブロック２側に分岐させてシリンダボア２１間を冷却しうるようにしたものであり、シリンダブロック２内にシリンダブロック冷却水通路２２とは分離して設けられている。
このボア間冷却水通路６は、図２に示すように、キリ穴加工等によりシリンダブロック２内にシリンダブロック冷却水通路２２とは分離して形成されている。また、ボア間冷却水通路６は、流入部６１及び流出部６２を介してそれぞれ吸気系の冷却水通路１１と排気系の冷却水通路１２とを連通しており、通路６内には吸気系の冷却水通路１１内を流れる冷却水と排気系の冷却水通路１２を流れる冷却水との圧力差及び温度差により、流入部６１から流出部６２へ向かう水流が発生するようになっている。
【００１５】
つまり、ラジエータ４で冷却され、且つ、ウォータポンプ３で加圧された低温の冷却水はボア間冷却水通路６内で温められた冷却水よりも水圧及び密度が高いため、ボア間冷却水通路６内を通って高温になった冷却水は流入部６１から流入した低温の冷却水によって流出部６２側へ押し出される。これにより、ボア間冷却水通路６内には常に低温の冷却水が流れ、ボア間を効果的に冷却しうるようになっている。
【００１６】
なお、流入部６１から流出部６２への冷却水の流れを促進させてボア間の冷却効果を高めるために、流入部６１付近に水流れ制御板等を設置してもよい。
ここで、本実施形態における冷却水の流路について説明すると、吸気系の冷却水通路１１の上流側には所定水温以上になると開くサーモスタット５が設けられており、高水温時にはこのサーモスタット５が開弁することにより、排気系の冷却水通路１２から吸気系の冷却水通路１１への流路が断たれ、吸気系の冷却水通路１１にはラジエータ４で冷却された冷却水が流入するようになっている。また、低水温時には、サーモスタット５が閉弁することにより吸気系の冷却水通路１１とラジエータ４との間の流路が断たれ、排気系の冷却水通路１２からの冷却水がラジエータ４を介さずに流入するようになっている。
【００１７】
また、吸気系の冷却水通路１１の上流側にはウォータポンプ３が設けられており、排気系の冷却水通路１２から排出された冷却水はこのウォータポンプ３により吸気系の冷却水通路１１へ圧送されてから、シリンダブロック２内のシリンダブロック冷却水通路２２に供給され、排気系の冷却水通路１２に導入されるようになっている。また、このウォータポンプ３の作用により吸気系の冷却水通路１１を流れる冷却水と排気系の冷却水通路１２を流れる冷却水との間には水圧差が生じ、吸気系の冷却水通路１１内を流れる高圧の冷却水が一部ボア間冷却水通路６を介して排気系の冷却水通路１２に流れるようになっているのである。
【００１８】
また、本冷却装置には、運転状態に応じて冷却水温度を最適に制御すべくコントローラ１０が設けられており、このコントローラ１０によりラジエータ４の作動が制御されるようになっている。
このコントローラ１０には、アクセル開度センサ３３が接続されエンジンの負荷が検出されるようになっている。
【００１９】
そして、低負荷時には、ラジエータ４のファンの作動を停止して排気系の冷却水通路１２から排出された冷却水をそのまま吸気系の冷却水通路１１へ循環させ、フリクションロスを減らして燃費を向上させるようになっている。
一方、高負荷時には、排気系の冷却水通路１２から吸気系の冷却水通路１１への流路を断ち、ラジエータ４のファンを作動して排気系の冷却水通路１２から排出された高温の冷却水を冷却して吸気系の冷却水通路１１へ循環させ、吸気の体積効率を上げるとともにノッキングを抑制するようになっている。
【００２０】
本発明の一実施形態としてのエンジンの冷却装置は、上述のように構成されているので、低負荷時には、ラジエータ４のファンの作動が禁止されて吸気系の冷却水通路１１に比較的高温の冷却水が、ウォータポンプ３によって圧送される。また、この吸気系の冷却水通路１１の冷却水はシリンダブロック２へ導入されるとともに、一部は通路中に設けられた流入部６１からボア間冷却通路６に流入し、流出部６２から排気系の冷却水通路１２へ排出される。そして、シリンダブロック冷却通路２２から排気系の冷却通路１２へ排出された冷却水と合流し、ラジエータ４によって冷却されることなくそのまま吸気側の冷却水通路１１へ循環される。
【００２１】
これにより、シリンダブロック２及びシリンダボア２１間が過冷却されることがなく、フリクションロスの低減により燃費を向上させることができるとともに、排気温度が過度に低くなることがなく、触媒の排気浄化機能を有効に発揮することができる。
逆に、高負荷時には、ラジエータ４によって冷却された低温の冷却水は、まず、吸気系の冷却水通路１１に導入され吸気系を先行冷却する。そして、冷却水はこの吸気系の冷却水通路１１から低温のままシリンダブロック冷却水通路２２とボア間冷却水通路６へ分岐して、それぞれシリンダボア２１の外周部及びボア間を冷却し、排気系の冷却水通路１２へ排出される。これにより、エンジンは吸気系，シリンダブロック，排気系の順に冷却されることとなり、冷却水の冷却効果を最大限発揮することができる。
【００２２】
つまり、最も低温の冷却水によって吸気系を冷却することができ、吸気の体積効率を向上させることができる。また、吸気系の冷却水通路１１を流れる冷却水が低温のままシリンダブロック冷却水通路２２及びボア間冷却水通路６に導入されるため、シリンダボア２１の外周部及びボア間を効果的に冷却することができ、シリンダの溶損やノッキングの発生を防止することができるのである。
【００２３】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、ボア間冷却水通路はキリ穴加工によらず種々の手法によって形成することができ、図３に示すように、スリット加工等によって通路を形成し、通路幅を広げてボア間の冷却効率を高めるようにしてもよい。
【００２４】
また、吸気系の冷却水通路１１と排気系の冷却水通路１２とを完全には分離せず、これらを仕切る仕切り壁４０に連通孔を開けて一部連通させるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、ボア間冷却水通路により従来冷却不足となっていたシリンダブロックのボア間を冷却することができるとともに、シリンダヘッドを冷却するための低温の冷却水によってボア間が効果的に冷却されるため、シリンダブロックの冷却効率を高めることができる（請求項１，５）。
【００２６】
このとき、ボア間冷却水通路をシリンダブロックに形成することでボア間が効果的に冷却され、冷却効率を更に高めることができる（請求項２）。
また、シリンダブロック冷却水通路によってシリンダボアの外周部を冷却するようにすることで、シリンダボアがボア間及び外周部共に十分冷却され冷却効率が高まるとともに、ボア間冷却水通路とシリンダブロック冷却水通路とが分離しているため、ボア間の冷却がシリンダブロック内の冷却温度に影響されることがなく、ボア間冷却の効果をより一層高めることができる（請求項３）。
【００２７】
さらに、ラジエータで冷却されて排出された冷却水を、吸気系の冷却水通路，シリンダブロック冷却水通路，排気系の冷却水通路の順に流通させてラジエータに循環させることで、最も低温の冷却水が吸気系を冷却することができ、吸気の体積効率を向上させることができる。また、これにより、冷却水を低温のままシリンダブロック冷却水通路に導入できるとともに、吸気系の冷却水通路を流れる最も低温の冷却水は一部ボア間冷却水通路へ導入されシリンダブロックが効果的に冷却されるため、冷却水の冷却効果を最大限発揮させることができる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるエンジンの冷却装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるエンジンの冷却装置の要部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるエンジンの冷却装置の他の構成を示す模式図であり、図２に対応する図である。
【符号の説明】
１シリンダヘッド
２シリンダブロック
４ラジエータ
６ボア間冷却水通路
１１吸気系の冷却水通路
１２排気系の冷却水通路
２１シリンダボア
２２シリンダブロック冷却水通路

Claims

吸気系の冷却水通路と排気系の冷却水通路とが互いに分離して形成されているシリンダヘッドと、複数のシリンダボアが直列に形成されたシリンダブロックとを有するエンジンを冷却する冷却装置であって、
上記吸気系の冷却水通路と上記排気系の冷却水通路とを連通するとともに、上記シリンダブロックのボア間を冷却するボア間冷却水通路と、
上記吸気系の冷却水通路の上流側に設けられるウォータポンプと、をそなえる
ことを特徴とする、エンジンの冷却装置。
上記ボア間冷却水通路が上記シリンダブロックに形成されたことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの冷却装置。
上記シリンダブロックに形成されたシリンダブロック冷却水通路を更にそなえ、
上記ボア間冷却水通路が上記シリンダブロック冷却水通路と分離して形成された
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの冷却装置。
上記吸気系の冷却水通路には上記エンジンのラジエータで冷却された冷却水が流入し、上記シリンダブロック冷却水通路には上記吸気系の冷却水通路から排出された冷却水が流入し、上記排気系の冷却水通路には上記シリンダブロック冷却水通路から排出された冷却水が流入し、上記エンジンのラジエータには上記排気系の冷却水通路から排出された冷却水が流入する
ことを特徴とする、請求項３記載のエンジンの冷却装置。
上記ボア間冷却水通路は全て上記シリンダブロックの内部に収納されている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。