JP5482581B2 - Cooling device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のシリンダブロックおよび冷却装置に関する。 The present invention relates to a cylinder block and a cooling device for an internal combustion engine.
自動車等の車両に搭載される内燃機関では、比較的高温となるシリンダヘッドの燃焼室近傍やシリンダブロックにおけるシリンダボア周囲のデッキ面近傍に対しては、多量の冷却水を供給して積極的に冷却し、シリンダボア周囲の中下部(デッキ面近傍以外の部分)など、比較的温度が低い部分に対しては、油膜温度を上げてシリンダのフリクションロスを低減するために冷却水の供給を抑制することが望ましい。 In an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile, a large amount of cooling water is supplied to the vicinity of the combustion chamber of the cylinder head and the vicinity of the deck surface around the cylinder bore in the cylinder block. For parts with relatively low temperatures, such as the middle and lower parts around the cylinder bore (parts other than the vicinity of the deck surface), suppress the supply of cooling water to increase the oil film temperature and reduce cylinder friction loss. Is desirable.
例えば、特許文献1に開示されている内燃機関の冷却装置では、冷却水の水温が所定温度より低い場合に、シリンダヘッド内のウォータジャケットの冷却水のみを循環させ、シリンダブロック内のウォータジャケットの冷却水の循環を停止させるようにしている。これにより、冷間時においてシリンダブロックを早急に暖めてシリンダのフリクションロスを低減するようにしている。 For example, in the cooling device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined temperature, only the cooling water in the water jacket in the cylinder head is circulated, and the water jacket in the cylinder block is circulated. The circulation of the cooling water is stopped. As a result, the cylinder block is quickly warmed when cold to reduce the friction loss of the cylinder.
シリンダブロックのウォータジャケットは、一般に、デッキ面からピストンの下死点ないしシリンダボア下端の高さ位置まで形成されているが、シリンダボアの温度は、デッキ面近傍が高温になり、デッキ面から遠ざかるにつれて急速に低温になるため、デッキ面から比較的離れた部分が必要以上に冷却され、シリンダのフリクションロスが大きくなっていることが多い。 The water jacket of the cylinder block is generally formed from the deck surface to the bottom dead center of the piston or the height position of the lower end of the cylinder bore. The temperature of the cylinder bore increases rapidly as the temperature near the deck surface increases. Since the temperature is extremely low, the part relatively far from the deck surface is cooled more than necessary, and the friction loss of the cylinder is often increased.
シリンダボアのデッキ面近傍を積極的に冷却しデッキ面から比較的離れた部分を必要以上に冷却しないようにするには、ウォータジャケットを浅くすればよい。 In order to actively cool the vicinity of the deck surface of the cylinder bore and prevent the portion relatively far from the deck surface from being cooled more than necessary, the water jacket may be shallowed.
ところが、シリンダのフリクションロスの低減効果が十分に得られるまで(例えばピストンストロークの半分程度まで)ウォータジャケットを浅くすれば、エンジンの高負荷時に、シリンダボアの下部(クランク室に近い部分)の温度が設計上の許容温度を超えるおそれがあった。このため、多くの場合、フリクションロスの低減効果を十分に得られるまでウォータジャケットを浅くすることができなかった。 However, if the water jacket is made shallow until the effect of reducing the cylinder friction loss is sufficiently obtained (for example, up to about half of the piston stroke), the temperature at the lower part of the cylinder bore (the part close to the crank chamber) can be increased when the engine is heavily loaded. There was a risk of exceeding the design allowable temperature. For this reason, in many cases, the water jacket cannot be shallowed until the effect of reducing the friction loss is sufficiently obtained.
本発明はかかる問題に鑑みて創案されたものであり、ウォータジャケットを浅くしながらも、シリンダボアのクランク室に近い部分の温度上昇を抑制できる、内燃機関のシリンダブロックおよび冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of such problems, and it is intended to provide a cylinder block and a cooling device for an internal combustion engine that can suppress a temperature rise in a portion near a crank chamber of a cylinder bore while making a water jacket shallow. Objective.
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関のシリンダブロックは、シリンダボアと、このシリンダボアの周囲に沿って形成されたウォータジャケットと、を備えるものを前提とし、前記ウォータジャケットよりクランク室側に、冷却水通路が形成されたものであることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the cylinder block of the internal combustion engine of the present invention is premised on the provision of a cylinder bore and a water jacket formed along the periphery of the cylinder bore, and is located closer to the crank chamber than the water jacket. Further, the present invention is characterized in that a cooling water passage is formed.
前記冷却水通路は、例えば、前記シリンダボアの配列方向に沿って形成されたものである。 The cooling water passage is formed along the arrangement direction of the cylinder bores, for example.
前記冷却水通路は、例えば、前記シリンダボアの配列方向に沿ってシリンダボアの吸気側および排気側に形成されたものである。 The cooling water passage is formed, for example, on the intake side and the exhaust side of the cylinder bore along the arrangement direction of the cylinder bores.
前記冷却水通路は、例えば、隣接する複数のシリンダボアを包囲するように形成されたものである。 The cooling water passage is formed, for example, so as to surround a plurality of adjacent cylinder bores.
既述の内燃機関のシリンダブロックによれば、シリンダのフリクションロスの低減を狙ってウォータジャケットを浅くすることにより、冷却不足となり得るシリンダボアのクランク室に近い部分の温度上昇を前記冷却水通路を流れる冷却水によって抑制することができる。 According to the above-described cylinder block of the internal combustion engine, the water jacket is made shallow to reduce the friction loss of the cylinder, so that the temperature rise in the portion near the crank chamber of the cylinder bore that may be undercooled flows through the cooling water passage. It can be suppressed by cooling water.
また、本発明の内燃機関の冷却装置は、既述の内燃機関のシリンダブロックと、冷却水を循環させるためのウォータポンプと、熱交換器と、を備えるものを前提とし、前記冷却水通路は、前記ウォータポンプから前記ウォータジャケットを迂回して前記熱交換器に冷却水を供給するウォータジャケットバイパス路を構成するものである、ことを特徴としている。 Moreover, the cooling device for an internal combustion engine of the present invention is premised on a cylinder block of the internal combustion engine described above, a water pump for circulating cooling water, and a heat exchanger, and the cooling water passage is The water jacket bypass path for bypassing the water jacket from the water pump and supplying cooling water to the heat exchanger is configured.
かかる構成を備える内燃機関の冷却装置によれば、熱交換器に冷却水を供給するウォータジャケットバイパス路がシリンダブロック内に形成された冷却水通路によって構成されることから、ウォータジャケットを迂回して冷却水を熱交換器に供給するための配管の量を減らすことができる。 According to the cooling apparatus for an internal combustion engine having such a configuration, the water jacket bypass passage for supplying the cooling water to the heat exchanger is constituted by the cooling water passage formed in the cylinder block, so that the water jacket is bypassed. The amount of piping for supplying cooling water to the heat exchanger can be reduced.
また、本発明の内燃機関の冷却装置は、既述の内燃機関のシリンダブロックと、冷却水を循環させるためのウォータポンプと、熱交換器と、を備えるものを前提とし、前記冷却水通路は、前記熱交換器から前記ウォータジャケットを迂回して前記ウォータポンプに冷却水を還流するためのウォータジャケットバイパス還流路を構成するものである、ことを特徴としている。 Moreover, the cooling device for an internal combustion engine of the present invention is premised on a cylinder block of the internal combustion engine described above, a water pump for circulating cooling water, and a heat exchanger, and the cooling water passage is A water jacket bypass recirculation path for recirculating cooling water to the water pump bypassing the water jacket from the heat exchanger is characterized.
かかる構成を備える内燃機関の冷却装置によれば、熱交換器からウォータジャケットを迂回してウォータポンプに冷却水を還流するためのウォータジャケットバイパス還流路がシリンダブロック内に形成された冷却水通路によって構成されていることから、ウォータジャケットを迂回してウォータポンプに冷却水を還流するための配管の量を減らすことができる。 According to the cooling apparatus for an internal combustion engine having such a configuration, the water jacket bypass reflux path for bypassing the water jacket from the heat exchanger and returning the cooling water to the water pump is formed by the cooling water passage formed in the cylinder block. Since it is comprised, the quantity of piping for detouring a water jacket and returning cooling water to a water pump can be reduced.
本発明によれば、シリンダブロックのウォータジャケットを浅くすることにより、冷却不足となり得るシリンダボアのクランク室に近い部分の温度上昇をシリンダブロック内に形成された冷却水通路を流れる冷却水によって抑制することができる。 According to the present invention, by reducing the water jacket of the cylinder block, the temperature rise in the portion near the crank chamber of the cylinder bore that may be undercooled is suppressed by the cooling water flowing through the cooling water passage formed in the cylinder block. Can do.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、内燃機関として直列4気筒エンジンを例に挙げて説明する。図1および図2は、エンジン10の冷却水が循環する経路を示す模式図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an in-line four-cylinder engine will be described as an example of the internal combustion engine. FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams showing a path through which cooling water of the
図1および図2に示すように、エンジン10は、シリンダブロック20内にシリンダボア51〜54の周囲に沿って形成されたウォータジャケット21(以下「ブロック内ウォータジャケット21」という。)と、シリンダヘッド30内に形成された図示しないウォータジャケット(以下「ヘッド内ウォータジャケット」という。)とを備えている。以下、説明の便宜上、ヘッド内ウォータジャケット内を流れる冷却水の上流側をエンジン10の「前」とし、下流側をエンジン10の「後」とする。また、排気ポートから排ガスが排出される側を「排気側」、吸気ポートから新気が吸入される側を「吸気側」とする。但し、上記エンジン10の前後とこのエンジン10が搭載される車両の前後とは一致しない場合がある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1および図2において、ウォータポンプ40から吐出する冷却水は、シリンダブロック20の冷却水導入口22よりシリンダブロック20内に導入され、シリンダブロック20内の分岐点48において分流して、ブロック内ウォータジャケット21の前部(気筒配列方向一端部)と、ウォータジャケットをバイパスしてEGRクーラ41等の熱交換器に冷却水を供給するウォータジャケットバイパス路47側へと供給される。
In FIG. 1 and FIG. 2, the cooling water discharged from the
ブロック内ウォータジャケット21の前部に供給された冷却水は、その一部がブロック内ウォータジャケット21の後方に供給され、その余部が連通路61を通じてヘッド内ウォータジャケットに供給される。なお、上記連通路61は、シリンダブロック20とシリンダヘッド30の間に介装されたヘッドガスケット60に形成されている。
A part of the cooling water supplied to the front portion of the
ブロック内ウォータジャケット21を流れる冷却水は、矢印91,92に示すように、各シリンダボア51〜54の両側に沿って、気筒配列方向に前方から後方に向かって流れ、シリンダボア54の後方で合流する。そして、シリンダボア54の後方で合流した冷却水は、連通路62を通過し、ヘッド内ウォータジャケットを通過した冷却水に合流する。なお、上記連通路62は、シリンダブロック20とシリンダヘッド30の間に介装されたヘッドガスケット60に形成されている。
The cooling water flowing through the
連通路61からヘッド内ウォータジャケットに供給された冷却水は、矢印93に示すように、概ね各シリンダボア51〜54の燃焼室壁に沿って気筒配列方向に前方から後方に向かって流れ、その下流側において、ブロック内ウォータジャケット21側から供給される冷却水と合流し、ヘッド内ウォータジャケットの下流端に並列に接続された第1冷却水流路45および第2冷却水流路46の何れかよりシリンダヘッド30外へ導出される。
The cooling water supplied from the
上記ウォータジャケットバイパス路47は、分岐点48から分流した冷却水をヘッド内ウォータジャケットおよびブロック内ウォータジャケット21を迂回して、互いに並列に設置されたEGRクーラ51、トランスミッションオイルクーラ49、排気冷却器50等の熱交換器に供給する。これらの熱交換器に供給された冷却水は各機器において熱交換した後、合流してシリンダヘッド30の排気側面に形成された冷却水導入口32を通じてヘッド内ウォータジャケットを通過した冷却水と合流する。
The water
上記第1冷却水流路45は、車室内の暖房熱を供給するヒータコア(熱交換器)44へ冷却水を供給する。ヒータコア44を通過した冷却水は、ウォータジャケットバイパス還流路45Aを通じて、ヘッド内ウォータジャケットおよびブロック内ウォータジャケット21を迂回してウォータポンプ40に還流する。
The first
上記第2冷却水流路46は、冷却水をラジエータ42に供給する。ラジエータ42を通過した冷却水は、サーモスタット弁43を経由してウォータポンプ40に還流される。
The second
サーモスタット弁43は、冷却水が所定水温Tw未満のとき、その弁体を閉弁してラジエータ42内の冷却水の循環を停止させる。一方、冷却水が所定水温Tw以上のとき、その弁体を開弁してラジエータ42内の冷却水を循環させる。
When the cooling water is lower than the predetermined water temperature Tw, the
ところで、エンジン10のシリンダブロック20内には、図1および図2に示すように、ブロック内ウォータジャケット21とは別に冷却水通路24〜27が形成されている。この冷却水通路24〜27は、シリンダボア51〜54の周囲において、ブロック内ウォータジャケット21よりクランク室23側に形成されており、その高さ位置(シリンダボアの高さ方向位置)、流路断面積、シリンダボア51〜54との距離などの各種条件は、ブロック内ウォータジャケット21を浅くすることで、エンジン10の高負荷時に冷却不足となり得る、シリンダボア51〜54のクランク室23に近い部分の温度上昇を設計上の許容限度内に抑制できるように設定される。このような各種条件の設定は、熱解析シミュレーション、実験等に基づいて行われる。
By the way, as shown in FIGS. 1 and 2,
冷却水通路24〜27は、前部冷却水通路24、排気側部冷却水通路25、後部冷却水通路26および吸気側部冷却水通路27などで構成され、一列に隣接する4箇所のシリンダボア51〜54を包囲するように形成されている。
The cooling
前部冷却水通路24は、シリンダボア51の前方において、シリンダブロック20の吸気側から排気側に亘って形成されている。図1および図2に例示する前部冷却水通路24は、シリンダボア51の前方において、シリンダブロック20を吸気側から排気側に亘って貫通した貫通孔を鋳型、機械加工等により設け、この貫通孔のウォータポンプ40と反対側の端部をプラグ241にて閉塞することにより設けられている。
The front
排気側部冷却水通路25は、シリンダボア51〜54より排気側において、シリンダボア51〜54の配列方向に沿って形成されている。図1および図2に例示する排気側部冷却水通路25は、シリンダボア51〜54より排気側において、シリンダボア51〜54の配列方向に沿って、シリンダブロック20の後端部から後部冷却水通路26を貫通して前部冷却水通路24に達する孔を設け、この孔の後部冷却水通路26との貫通部の前後の開口をプラグ251,251にてそれぞれ閉塞し、更に、上記2つのプラグ251,251より前側から排気側に開口する導出孔252をシリンダブロック20に形成することにより設けられている。
The exhaust side cooling
後部冷却水通路26は、シリンダボア54の後方において、シリンダブロック20の吸気側から排気側に亘って形成されている。図1および図2に例示する後部冷却水通路26は、シリンダボア54の後方において、シリンダブロック20を吸気側から排気側に貫通する貫通孔を設け、この貫通孔の吸気側端部をプラグ261にて閉塞することにより設けられている。
The rear
吸気側部冷却水通路27は、シリンダボア51〜54より吸気側において、シリンダボア51〜54の配列方向に沿って形成されている。図1および図2に例示する吸気側部冷却水通路27は、シリンダボア51〜54より吸気側において、シリンダボア51〜54の配列方向に沿って、シリンダブロック20を後端部から後部冷却水通路26を貫通して前部冷却水通路24の近くに達する孔を設け、この孔の後端開口をプラグ271にて閉塞し、更に、上記孔の前端部を吸気側に開口する導出孔272をシリンダブロック20に形成することにより設けられている。
The intake side cooling
本実施形態では、前部冷却水通路24および排気側部冷却水通路25は、ウォータジャケットバイパス路47の一部を構成しており、後部冷却水通路26および吸気側部冷却水通路27は、ウォータジャケットバイパス還流路45Aの一部を構成している。
In the present embodiment, the front
上記冷却水通路24〜27を備えるエンジン10のシリンダブロック20によれば、以下の作用効果が期待される。
According to the
すなわち、シリンダのフリクションロスの低減効果を得るために、ブロック内ウォータジャケット21を浅くしたことにより、冷却不足となり得るシリンダボア51〜54のクランク室23に近い部分の温度上昇を冷却水通路24〜27を流れる冷却水によって抑制することができる。
That is, in order to obtain an effect of reducing the friction loss of the cylinder, the temperature increase in the portion near the
また、ウォータジャケットバイパス路47の一部が前部冷却水通路24および排気側部冷却水通路25として、シリンダブロック内20に形成され、ウォータジャケットバイパス環流路45Aの一部が後部冷却水通路26および吸気側部冷却水通路27として、シリンダブロック内20に形成されていることから、シリンダブロック20の周囲の配管を少なくできる。これにより、配管類を含めたエンジン10のコンパクト化が図られる。さらに、配管設置に必要な工数(例えば、配管設置工数、配管へ断熱材を装着するための工数等)の低減が可能となる。
A part of the water
また、一般的なシリンダブロックにおいては、ブロック内ウォータジャケット21の下方(クランク室23側)がデッドスペースD(図3参照)となっていることが多く、このデッドスペースDに上記冷却水通路24〜27(図3においては、排気側部冷却水通路25および吸気側部冷却水通路27のみを示している。)が設置されれば、デッドスペースDの有効利用となり、より一層のエンジン10のコンパクト化が期待できる。
Further, in a general cylinder block, the lower part of the
−他の実施形態−
シリンダブロック20内に形成された冷却水通路24〜27の一部を外部配管に置き換えてもよく、そうした場合でも一定の作用効果(シリンダボア51〜54のクランク室23に近い部分の温度上昇の抑制効果)が得られる。例えば図4に示すように、シリンダブロック20内に後部冷却水通路26を設けずに、ヒータコア44と吸気側部冷却水通路27の上流端とを外部配管451にて接続しても一定の上記作用効果は得られる。
-Other embodiments-
A part of the cooling
本発明は、例えば、自動車用内燃機関のシリンダブロックに適用可能である。 The present invention can be applied to, for example, a cylinder block of an internal combustion engine for automobiles.
10 エンジン(内燃機関)
20 シリンダブロック
21 ウォータジャケット
23 クランク室
51〜54 シリンダボア
24 前部冷却水通路(冷却水通路)
25 排気側部冷却水通路(冷却水通路)
26 後部冷却水通路(冷却水通路)
27 吸気側部冷却水通路(冷却水通路)
41 EGRクーラ(熱交換器)
44 ヒータコア(熱交換器)
45A ウォータジャケットバイパス環流路
47 ウォータジャケットバイパス路
49 オイルクーラ(熱交換器)
50 排気冷却器(熱交換器)
10 Engine (Internal combustion engine)
20
25 Exhaust side cooling water passage (cooling water passage)
26 Rear cooling water passage (cooling water passage)
27 Intake side cooling water passage (cooling water passage)
41 EGR cooler (heat exchanger)
44 Heater core (heat exchanger)
45A Water jacket
50 Exhaust cooler (heat exchanger)
Claims (2)
前記ウォータジャケットは、前記シリンダボアにおけるシリンダヘッド側の部分に形成され、The water jacket is formed in a portion on the cylinder head side in the cylinder bore,
前記ウォータジャケットよりクランク室側に、冷却水通路が形成され、A cooling water passage is formed on the crank chamber side from the water jacket,
前記冷却水通路は、前記シリンダボアの配列方向に沿って前記シリンダボアの吸気側および排気側に形成され、The cooling water passage is formed on the intake side and the exhaust side of the cylinder bore along the arrangement direction of the cylinder bores,
前記冷却水通路は、前記ウォータポンプから前記ウォータジャケットを迂回して前記熱交換器に冷却水を供給するウォータジャケットバイパス路と、前記熱交換器から前記ウォータジャケットを迂回して前記ウォータポンプに冷却水を還流するためのウォータジャケットバイパス還流路とで構成され、The cooling water passage bypasses the water jacket from the water pump and supplies cooling water to the heat exchanger, and cools the water pump by bypassing the water jacket from the heat exchanger. Consists of a water jacket bypass reflux path for refluxing water,
前記ウォータジャケットバイパス路は、前記シリンダボアの配列方向に沿って前記シリンダボアの排気側に形成され、前記ウォータジャケットバイパス還流路は、前記シリンダボアの配列方向に沿って前記シリンダボアの吸気側に形成されることを特徴とする内燃機関の冷却装置。The water jacket bypass passage is formed on the exhaust side of the cylinder bore along the arrangement direction of the cylinder bores, and the water jacket bypass return passage is formed on the intake side of the cylinder bore along the arrangement direction of the cylinder bores. An internal combustion engine cooling device.
前記冷却水通路は、隣接する複数のシリンダボアを包囲するように形成されたものである、ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。 The cooling apparatus for an internal combustion engine, wherein the cooling water passage is formed so as to surround a plurality of adjacent cylinder bores.
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