JP4513669B2 - 蓄熱装置を備えた内燃機関 - Google Patents
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Description
ブロックからシリンダヘッドに直接送り込む流路を設けた主な理由としては、内燃機関においては、シリンダブロックよりもシリンダヘッドの方を冷却する要求が高いことが挙げられる。そのため、このように冷却用に2種類の流路を備えた内燃機関においては、一般的に、シリンダブロックからシリンダヘッドに直接送られる冷却液体の量の方が、シリンダブロック内でUターンしてからシリンダヘッドに送られる冷却液体の量よりも多くなるように設計されている。例えば、60〜70%の量の冷却液体が直接シリンダヘッドに送られ、残りがシリンダブロック内をUターンしてからシリンダヘッドに送られる。なお、図6,7に示す内燃機関は、冷却用に上記のような2種類の流路を備えている。
シリンダブロック,シリンダヘッド、及び機関を冷却するために熱媒体が流れる冷却用流路を有する機関本体と、
機関によって暖められた熱媒体を保温した状態で溜めておく蓄熱タンクと、
該蓄熱タンク内に溜めておいた熱媒体を機関本体内に送り込むための加熱用流路と、を有する蓄熱装置を備えた内燃機関であって、
機関本体の一端側に、シリンダブロック側とシリンダヘッド側とを連通する連通路が設けられると共に、
前記冷却用流路は、
熱媒体が、機関本体の一端側からシリンダブロック内に入り、機関本体の他端側を経由してから前記機関本体の一端側に設けられた連通路を通ってシリンダヘッドへと流れていく第1流路と、
熱媒体が、機関本体の一端側からシリンダブロック内に入り、前記連通路を通って直接
シリンダヘッドへと流れていく第2流路とを含み、
前記加熱用流路は、前記蓄熱タンクから送られる熱媒体が機関本体の他端側からシリンダブロック内に入り込むように設けられていることを特徴とする。
前記冷却用流路内の熱媒体を圧送する第2圧送手段とを備え、
第1圧送手段は、第2圧送手段による圧送動作が停止した状態で、前記蓄熱タンク内に溜めておいた熱媒体を機関本体内に送り込むようにしてもよい。
図示のように、本実施例に係る蓄熱装置を備えた内燃機関100は、シリンダヘッド11及びシリンダブロック12を有する機関本体10と、機関本体10によって暖められた熱媒体としての冷却液体の一部を、保温した状態で溜めておく蓄熱タンク20と、冷却液体を流れさせるための電動ポンプ30と、機関本体10に設けられた不図示のベルトによって駆動される機械式ポンプ40とを備える。また、本実施例に係る蓄熱装置を備えた内燃機関は、更に、冷却液体が流れる流路を切替える三方弁50と、車室内の暖房に用いられるヒータコア60と、冷却液体を冷却するラジエータ70とを備える。
図1はプレヒート時の動作状態を示している。プレヒートは、機関始動前に予め機関を暖めて暖機の促進を図るために行われる。このプレヒートは、例えば、ドアスイッチ信号などのプレヒートトリガー信号に応じて、その動作が開始される。すなわち、このプレヒートトリガー信号に応じて電動ポンプ30をオンにする。このとき、三方弁50はヒータコア60側の弁を閉じている。これにより、図中の矢印に示すように、冷却液体が循環する流れF1が生ずる。プレヒート時においては、機械式ポンプ40は作動しておらず、その他の流路で冷却液体の流れは生じていない。その後、電動ポンプ30をオフにして、プレヒートを終了する。ここで、冷却液体が循環する流れF1は、本実施例において加熱用流路に相当する。
図2は機関運転時の動作状態を示している。上記プレヒート終了後、機関の始動により、機械式ポンプ40が作動する。このとき、三方弁50は蓄熱タンク20側の弁を閉じている。これにより、図示のように、冷却液体が循環する流れF2が生ずる。機関運転時においては、電動ポンプ30は作動しておらず、その他の循環経路を循環する冷却液体の流れは生じていない。ただし、冷却液体の温度が低い状態においては、上記の通り、出口11bに設けられているサーモスタットの弁が閉じられているため、冷却液体はヒータコア60を通る流路のみを循環する。そして、冷却液体の温度が所定以上である場合には、サーモスタットの弁が開いているため、冷却液体はヒータコア60を通る流路、及びラジエータ70を通る流路を循環する。この際に冷却液体が循環する流れF2は、本実施例において冷却用流路に相当する。
本実施例に係る内燃機関においては、機関運転時に、冷却液体がシリンダブロック12からシリンダヘッド11へ流れる流路として2種類の流路が設けられている。一つは、機関本体10の一端側の入口12bからシリンダブロック12内に入り、一列に並んだ第1シリンダ13,第2シリンダ14,第3シリンダ15,第4シリンダ16の周囲を回るように、機関本体10の他端側を経由してから、連通路17を通ってシリンダヘッド11へと流れていく流路である(図3中、矢印X1)。この流路は本実施例において第1流路に相当する。もう一つは、機関本体10の一端側の入口12bからシリンダブロック12内に入り、連通路17を通って直接シリンダヘッド11へと流れていく流路である(図3中、矢印X2)。この流路は本実施例において第2流路に相当する。
通路17を通ってシリンダヘッド11へと流れていく流路(矢印X1)の流量よりも多くなるように設計されている。
図8及び図9を参照して、従来技術に係る内燃機関と、上記実施例1及び実施例2に係る内燃機関とを比較した結果を説明する。
度変化の測定値から算出されたものである。具体的には、
熱交換効率(%)=(供給熱量/100%熱供給熱量)×100
で与えられる。ここで、
供給熱量=供給温水量×比熱×温度変化(タンク出口温―タンク戻り温)
100%熱供給熱量=供給温水量×比熱×温度変化(タンク出口温―温水供給前内燃機関温度)である。図8に示すグラフから、従来技術に比べて本発明の実施例1,2に係る内燃機関のほうが、熱交換効率が高いことが分かる。また、実施例1と実施例2では、機械式ポンプ40内についてもプレヒート時に冷却液体の入れ替えを行った実施例2のほうが、熱交換効率が高いことが分かる。
11 シリンダヘッド
11a 出口
11b 出口
12 シリンダブロック
12a 入口
12b 入口
13 第1シリンダ
14 第2シリンダ
15 第3シリンダ
16 第4シリンダ
17 連通路
20 蓄熱タンク
30 電動ポンプ
40 機械式ポンプ
50 三方弁
60 ヒータコア
70 ラジエータ
100 内燃機関
Claims (7)
- シリンダブロック,シリンダヘッド、及び機関を冷却するために熱媒体が流れる冷却用流路を有する機関本体と、
機関によって暖められた熱媒体を保温した状態で溜めておく蓄熱タンクと、
該蓄熱タンク内に溜めておいた熱媒体を機関本体内に送り込むための加熱用流路と、を有する蓄熱装置を備えた内燃機関であって、
機関本体の一端側に、シリンダブロック側とシリンダヘッド側とを連通する連通路が設けられると共に、
前記冷却用流路は、
熱媒体が、機関本体の一端側からシリンダブロック内に入り、一列に並んだシリンダの周囲を回るように、機関本体の他端側を経由してから前記機関本体の一端側に設けられた連通路を通ってシリンダヘッドへと流れていく第1流路と、
熱媒体が、機関本体の一端側からシリンダブロック内に入り、前記連通路を通って直接シリンダヘッドへと流れていく第2流路とを含み、
前記加熱用流路は、前記蓄熱タンクから送られる熱媒体が機関本体の他端側からシリンダブロック内に入り、一列に並んだシリンダの両側に分かれて、前記第1流路を前記他端側から前記一端側へと流れ、前記連通路を通ってシリンダヘッドへと流れていくように設けられていることを特徴とする蓄熱装置を備えた内燃機関。 - 前記加熱用流路は、前記第1流路の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項1に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
- 前記一端側及び他端側とは、機関本体内に一列に並んで配置された複数のシリンダの並び方向に対する一方側と他方側であることを特徴とする請求項1または2に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
- 前記加熱用流路内の熱媒体を圧送する第1圧送手段と、
前記冷却用流路内の熱媒体を圧送する第2圧送手段とを備え、
第1圧送手段は、第2圧送手段による圧送動作が停止した状態で、前記蓄熱タンク内に溜めておいた熱媒体を機関本体内に送り込むことを特徴とする請求項1から3のいずれか
に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。 - 第2圧送手段は、機関を駆動源とする機械式ポンプであることを特徴とする請求項4に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
- 第1圧送手段による圧送動作がなされる場合には、熱媒体の一部は前記機械式ポンプを通って蓄熱タンクへと戻る流路を流れることを特徴とする請求項5に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
- 機関運転時は、熱媒体が、前記第2流路を流れる流量が前記第1流路を流れる流量より多くなるように構成された前記冷却用流路によって、シリンダブロックの一端側からシリンダヘッドに送られ、
プレヒート時は、前記蓄熱タンクに溜めておいた熱媒体が、前記加熱用流路によってシリンダブロックの他端側から一端側まで流れてからシリンダヘッドに送られることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の蓄熱装置を備えた内燃機関。
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