JP6040658B2

JP6040658B2 - Cooling device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP6040658B2
Application number: JP2012202338A
Authority: JP
Inventors: 良介小倉; 市原　敬義; 敬義市原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2014055579A

Description

本発明は、シリンダブロック及びシリンダヘッドを備えるエンジン本体を、その内部の冷却媒体通路を流れる冷却媒体によって冷却する内燃機関の冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device for an internal combustion engine that cools an engine body including a cylinder block and a cylinder head with a cooling medium flowing through a cooling medium passage therein.

エンジン本体を、その内部に設けられた冷却水通路に冷却水を流して冷却する技術としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。この内燃機関の冷却装置は、エンジンフロント側からシリンダブロックの冷却水通路に入った冷却水が、エンジンリア側に流れながら、途中の開口からシリンダヘッドの冷却水通路の排気ポート側に入る。その後、冷却水は、シリンダヘッド内の冷却水通路の吸気ポート側に向けて流れてエンジン外部に流出する。 As a technique for cooling the engine body by flowing cooling water through a cooling water passage provided therein, for example, there is one described in Patent Document 1 below. In this cooling device for an internal combustion engine, the cooling water that has entered the cooling water passage of the cylinder block from the front side of the engine flows into the exhaust port side of the cooling water passage of the cylinder head from the middle opening while flowing to the engine rear side. Thereafter, the cooling water flows toward the intake port side of the cooling water passage in the cylinder head and flows out of the engine.

特開平８−１７７４４０号公報JP-A-8-177440

上記したように従来の内燃機関の冷却装置では、シリンダブロックを冷却した冷却水がシリンダヘッドの排気ポート側を流れた後、シリンダヘッドの吸気ポート側に向けて流れている。このため、シリンダヘッドの吸気ポート側を流れる冷却水は、温度の高い排気ポート側で温められたものとなり、よって吸気ポート側をより冷やして吸気温度をより低下させることが困難となっている。 As described above, in the conventional cooling device for an internal combustion engine, the cooling water that has cooled the cylinder block flows through the exhaust port side of the cylinder head and then flows toward the intake port side of the cylinder head. For this reason, the cooling water flowing on the intake port side of the cylinder head is warmed on the exhaust port side where the temperature is high, and thus it is difficult to further cool the intake port side and lower the intake temperature.

そこで、本発明は、シリンダヘッドの吸気ポート側をより冷やして吸気温度をより低下させることを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to further reduce the intake air temperature by further cooling the intake port side of the cylinder head.

本発明は、エンジン本体内の冷却媒体通路が、シリンダヘッドの排気ポートよりも吸気ポートに近い部位のシリンダヘッドの側壁に形成される流入口と、吸気ポート近傍の流入口から、排気ポートに向けて延設される第１通路と、この第１通路の排気ポート側の端部から、シリンダブロックの排気ポートに対応する側に向けて、シリンダヘッドとシリンダブロックとにわたって延設される第２通路と、この第２通路を流れる冷却媒体をエンジン本体の外部に流出させる流出口と、を備えることを特徴とする。 The present invention, the cooling medium passage in the engine body, an inlet that will be formed in the side wall of the cylinder head portion close to the intake port than the exhaust port of the cylinder head, the inlet of the intake port near, toward the exhaust port And a second passage extending over the cylinder head and the cylinder block from the end of the first passage on the exhaust port side toward the side corresponding to the exhaust port of the cylinder block And an outlet for allowing the cooling medium flowing through the second passage to flow out of the engine body.

本発明によれば、エンジン本体内に流入する冷却水は、シリンダヘッドの排気ポートよりも吸気ポートに近い部位のシリンダヘッドの側壁に位置する流入口からとなるので、吸気ポート側が効率よく冷却されて、吸気温度をより低下させることができる。 According to the present invention, the cooling water flowing into the engine body comes from the inlet located on the side wall of the cylinder head closer to the intake port than the exhaust port of the cylinder head, so that the intake port side is efficiently cooled. Thus, the intake air temperature can be further reduced.

本発明の一実施形態に係る自動車用エンジンにおける冷却水通路の概略を示すエンジン本体の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an engine body showing an outline of a cooling water passage in an automobile engine according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の内燃機関の冷却装置に関する実施の形態を図面に基づき説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments relating to a cooling device for an internal combustion engine of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１に分解斜視図として示すように、例えば自動車用のエンジンにおけるエンジン本体１は、シリンダブロック３と、該シリンダブロック３のシリンダヘッド取付面３ａにガスケット５を介して取り付けられるシリンダヘッド７と、を備えている。そして、これらシリンダブロック３及びシリンダヘッド７内には、エンジンを冷却するために、冷却媒体である冷却水９を流通させる冷却媒体通路となる冷却水通路１１を形成している。なお、図１に示す内燃機関としてのエンジンは直列４気筒エンジンである。 As shown in an exploded perspective view in FIG. 1, for example, an engine body 1 in an automobile engine includes a cylinder block 3, a cylinder head 7 attached to a cylinder head attachment surface 3 a of the cylinder block 3 via a gasket 5, and It has. And in these cylinder block 3 and cylinder head 7, in order to cool an engine, the cooling water channel | path 11 used as the cooling medium channel | path which distribute | circulates the cooling water 9 which is a cooling medium is formed. 1 is an in-line four-cylinder engine.

冷却水通路１１には、ウォータポンプ１３から冷却水９を供給する。ウォータポンプ１３は、図示しないラジエータで冷却された冷却水９を吸入口１３ａから吸入する。ウォータポンプ１３は、例えばシリンダブロック３の側壁に一体化するようにして取り付け、吐出口１３ｂから吐出する冷却水９を、シリンダヘッド７の側壁に形成してある流入口１１ａに供給する。 Cooling water 9 is supplied from the water pump 13 to the cooling water passage 11. The water pump 13 sucks the cooling water 9 cooled by a radiator (not shown) from the suction port 13a. The water pump 13 is attached so as to be integrated with the side wall of the cylinder block 3, for example, and supplies the cooling water 9 discharged from the discharge port 13 b to the inflow port 11 a formed on the side wall of the cylinder head 7.

シリンダヘッド７の流入口１１ａは、シリンダヘッド７における４つある吸気ポート７ａのうち、シリンダ列方向の一方の端部近傍に位置している。すなわち、冷却水通路１１における冷却水９の流入口１１ａは、シリンダヘッド７の排気ポート７ｂよりも吸気ポート７ａに近い部位となる、吸気ポート７ａの近傍に位置している。 The inlet 11 a of the cylinder head 7 is located in the vicinity of one end in the cylinder row direction among the four intake ports 7 a in the cylinder head 7. That is, the inlet 11 a of the cooling water 9 in the cooling water passage 11 is located in the vicinity of the intake port 7 a that is closer to the intake port 7 a than the exhaust port 7 b of the cylinder head 7.

シリンダヘッド７内には、流入口１１ａから、上記した４つある吸気ポート７ａのうちシリンダ列方向の他方の端部に向けて延設される吸気ポート側通路１１ｂを形成してある。そして、この吸気ポート側通路１１ｂに対し、４つの吸気ポート７ａそれぞれの近傍位置から対応する４つの排気ポート７ｂ側に向けてそれぞれ延設される第１通路としてのポート間連絡通路１１ｃをシリンダヘッド７内に形成している。 An intake port side passage 11b is formed in the cylinder head 7 so as to extend from the inflow port 11a toward the other end in the cylinder row direction among the four intake ports 7a. The inter-port communication passage 11c serving as a first passage extending from the vicinity of each of the four intake ports 7a toward the corresponding four exhaust ports 7b is provided in the cylinder head with respect to the intake port side passage 11b. 7 is formed.

上記４つのポート間連絡通路１１ｃは、吸気ポート側通路１１ｂとほぼ平行にシリンダヘッド７内に形成してある排気ポート側通路１１ｄに連通している。排気ポート側通路１１ｄは、シリンダ列方向に沿って設けられている４つの排気ポート７ｂのうちの一方の端部付近から他方の端部付近に向けて延設されている。この排気ポート側通路１１ｄは、図１中で右側の他方の端部付近で、シリンダヘッド７の外部に冷却水９が流出するヘッド流出口１１ｅに連通している。 The four inter-port communication passages 11c communicate with an exhaust port side passage 11d formed in the cylinder head 7 substantially parallel to the intake port side passage 11b. The exhaust port side passage 11d extends from the vicinity of one end of the four exhaust ports 7b provided along the cylinder row direction toward the vicinity of the other end. The exhaust port side passage 11d communicates with the head outlet 11e through which the cooling water 9 flows out of the cylinder head 7 near the other end on the right side in FIG.

また、シリンダヘッド７内には、上記４つのポート間連絡通路１１ｃと排気ポート側通路１１ｄとの接続部１１ｆから、シリンダブロック３に向けて延設される４つのヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇを設けている。この４つのヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇのシリンダヘッド７側の図１中で上端は、上記した接続部１１ｆに連通しており、シリンダブロック３側の図１中で下端は、シリンダブロック３（ガスケット５）との取付面に開口している。 Further, in the cylinder head 7, four inter-head block head-side passages 11g extending toward the cylinder block 3 from the connecting portion 11f between the four inter-port communication passages 11c and the exhaust port-side passage 11d are provided. Provided. The upper end of the four head block passages 11g on the cylinder head 7 side in FIG. 1 communicates with the connecting portion 11f, and the lower end of FIG. 1 on the cylinder block 3 side is the cylinder block 3 ( An opening is made on the mounting surface with the gasket 5).

上記４つのヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇのシリンダブロック３側の下端は、シリンダブロック３側の冷却水通路１１に連通している。詳細には、４つのヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇは、ガスケット５の貫通孔５ａを通して、シリンダブロック３のシリンダヘッド取付面３ａに上端が開口している４つのヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈにそれぞれ連通している。 Lower ends on the cylinder block 3 side of the head-side passages 11g between the four head blocks communicate with the cooling water passage 11 on the cylinder block 3 side. Specifically, the four head block passages 11g between the head blocks pass through the through holes 5a of the gasket 5 to the four head block block passages 11h whose upper ends are open on the cylinder head mounting surface 3a of the cylinder block 3, respectively. Communicate.

この４つのヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈは、シリンダブロック３内において、上記４つのヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇから図１中で上下方向に連続して直線状に形成されている。上記ヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇとヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈとで第２通路を構成している。第２通路は、ポート間連絡通路１１ｃの流入口１１ａと反対側の排気ポート７ｂ近傍側の端部から、排気ポート７ｂに対応する側のシリンダブロック３に向けて、シリンダヘッド７とシリンダブロック３とにわたり図１中で上下方向に直線状に形成されている。 The four inter-head block block-side passages 11h are linearly formed in the cylinder block 3 continuously from the four inter-head block head-side passages 11g in the vertical direction in FIG. The head block passage 11g between the head blocks and the block block passage 11h between the head blocks constitute a second passage. The second passage extends from the end near the exhaust port 7b on the side opposite to the inlet 11a of the inter-port communication passage 11c toward the cylinder block 3 on the side corresponding to the exhaust port 7b. 1 is formed in a straight line in the vertical direction in FIG.

上記４つのヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈは、シリンダブロック３内でシリンダ列方向に沿って、連通路１１ｉにより互いに連通している。また、４つのシリンダ３ｂの周囲にはシリンダ周囲通路１１ｋが形成され、このシリンダ周囲通路１１ｋの排気ポート７ｂに対応する側に、４つのヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈ及び連通路１１ｉが連通している。 The four inter-head block block-side passages 11h communicate with each other through a communication passage 11i in the cylinder block 3 along the cylinder row direction. Further, a cylinder peripheral passage 11k is formed around the four cylinders 3b, and the four inter-head block block-side passages 11h and the communication passages 11i communicate with the side corresponding to the exhaust port 7b of the cylinder peripheral passage 11k. Yes.

そして、シリンダブロック３におけるシリンダ周囲通路１１ｋの吸気ポート７ａに対応する側に、冷却水９をシリンダブロック３の外部に流出させる流出口１１ｍを設けている。流出口１１ｍは、ヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇとヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈとを有する第２通路を流れる冷却水９を、シリンダ周囲通路１１ｋを経てエンジン本体１を構成するシリンダブロック３の外部に流出させる流出口を構成している。 An outflow port 11m through which the cooling water 9 flows out of the cylinder block 3 is provided on the side of the cylinder block 3 corresponding to the intake port 7a of the cylinder peripheral passage 11k. The outlet 11m is configured to allow the coolant 9 flowing through the second passage having the head-side head-side passage 11g and the head-to-head-block block-side passage 11h to flow outside the cylinder block 3 constituting the engine body 1 through the cylinder peripheral passage 11k. It constitutes an outflow port that flows out.

上記した流出口１１ｍは、シリンダブロック３のシリンダ列方向のほぼ中央に１つ設けているが、中央に限らずシリンダ列方向の他の位置にあってもよく、またシリンダ列方向に複数設けてもよい。 One outlet 11m is provided at approximately the center of the cylinder block 3 in the cylinder row direction, but is not limited to the center and may be located at other positions in the cylinder row direction, and a plurality of outlets 11m may be provided in the cylinder row direction. Also good.

次に作用を説明する。ウォータポンプ１３の吐出口１３ｂから吐出された冷却水９は、シリンダヘッド７の流入口１１ａからシリンダヘッド７内の冷却水通路１１に流入する。リンダヘッド７内の冷却水通路１１では、流入口１１ａからシリンダ列方向の一方の端部近傍に位置するポート間連絡通路１１ｃに流入するとともに、吸気ポート側通路１１ｂに流入する。 Next, the operation will be described. The cooling water 9 discharged from the discharge port 13 b of the water pump 13 flows into the cooling water passage 11 in the cylinder head 7 from the inlet 11 a of the cylinder head 7. In the cooling water passage 11 in the Linda head 7, it flows from the inflow port 11a into the inter-port communication passage 11c located near one end in the cylinder row direction and into the intake port side passage 11b.

吸気ポート側通路１１ｂに流入した冷却水９は、シリンダ列方向に沿って流れ、その途中で２つのポート間連絡通路１１ｃに分岐して流れ、さらにシリンダ列方向の他方の端部近傍に位置するポート間連絡通路１１ｃにも流れる。そして、これら４つのポート間連絡通路１１ｃを流れる冷却水９は、排気ポート７ｂ側の排気ポート側通路１１ｄに流れ込む。 The cooling water 9 that has flowed into the intake port side passage 11b flows along the cylinder row direction, branches in the middle of the two inter-port communication passages 11c, and is located near the other end in the cylinder row direction. It also flows through the inter-port communication passage 11c. The cooling water 9 flowing through the four inter-port communication passages 11c flows into the exhaust port side passage 11d on the exhaust port 7b side.

この際本実施形態では、ラジエータで冷却されたウォータポンプ１３からの冷却水９が、エンジン本体１におけるシリンダヘッド７の吸気ポート７ａ近傍に流入して吸気ポート７ａ近傍を冷却する。このため、吸気ポート７ａ側が効率よく冷却され、吸気温度がより低下して吸気充填効率を高めることができ、エンジン出力向上に寄与することができる。 At this time, in this embodiment, the cooling water 9 from the water pump 13 cooled by the radiator flows into the vicinity of the intake port 7a of the cylinder head 7 in the engine body 1 to cool the vicinity of the intake port 7a. For this reason, the intake port 7a side is efficiently cooled, the intake air temperature is further lowered, the intake charge efficiency can be increased, and the engine output can be improved.

冷却水９は排気ポート側通路１１ｄを流れることで、排気ポート７ｂ近傍を冷却し、その後、一部は、ヘッド流出口１１ｅからシリンダヘッド７の外部に流出して図示しないラエジータに向けて流れる。排気ポート７ｂ近傍を冷却した冷却水の他の一部は、４つのヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇをシリンダブロック３に向けて流れる。 The cooling water 9 flows through the exhaust port side passage 11d to cool the vicinity of the exhaust port 7b, and then a part flows out from the head outlet 11e to the outside of the cylinder head 7 and flows toward a not shown radiator. The other part of the cooling water that has cooled the vicinity of the exhaust port 7 b flows toward the cylinder block 3 through the head-side passages 11 g between the four head blocks.

シリンダブロック３内では、冷却水９は、４つのヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈをシリンダヘッド７から離れる方向（図１中で下方）に向けて流れる。この際、本実施形態では、シリンダブロック３内において、冷却水は排気ポート７ｂに対応する側に最初に流れ込む。シリンダブロック３の排気ポート７ｂに対応する側は、吸気ポート７ａからシリンダ３ｂ内に流入する吸気（混合気）の進行方向に対応している。したがって、この吸気（混合気）が流入してくる側のシリンダブロック３周辺を最初に冷却することで、吸気（混合気）温度をより低下させてノッキングの発生を抑えることができる。 In the cylinder block 3, the cooling water 9 flows through the four head block block-side passages 11 h in a direction away from the cylinder head 7 (downward in FIG. 1). At this time, in the present embodiment, in the cylinder block 3, the cooling water first flows into the side corresponding to the exhaust port 7b. The side corresponding to the exhaust port 7b of the cylinder block 3 corresponds to the traveling direction of the intake air (air mixture) flowing into the cylinder 3b from the intake port 7a. Therefore, by first cooling the periphery of the cylinder block 3 on the side where the intake air (air mixture) flows, the intake air (air mixture) temperature can be further lowered to suppress the occurrence of knocking.

４つのヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈを流れる冷却水９は、シリンダ周囲通路１１ｋを経て吸気ポート７ａ側に対応する位置にある流出口１１ｍからシリンダブロック３の外部に流出し、図示しないラエジータに向けて流れる。ラエジータに流入した冷却水は、外気と熱交換して温度低下してからウォータポンプ１３に戻り、ウォータポンプ１３からエンジン本体１（シリンダヘッド７）に再度供給されて循環する。 The coolant 9 flowing through the four head block block-side passages 11h flows out of the cylinder block 3 from the outlet 11m located at the position corresponding to the intake port 7a side through the cylinder peripheral passage 11k, and is directed to a radiator (not shown). Flowing. The cooling water that has flowed into the lazieta returns to the water pump 13 after the temperature is lowered by exchanging heat with the outside air, and is supplied again from the water pump 13 to the engine body 1 (cylinder head 7) and circulates.

以上のように、本実施形態では、ウォータポンプ１３から出た冷却水９を、シリンダヘッド７の吸気ポート７ａ近傍に最初に供給する。このため、吸気ポート７ａ側が効率よく冷却されて、吸気温度がより低下して吸気充填効率を高めることができ、エンジン出力向上に寄与することができる。また、シリンダブロック３内においては、吸気（混合気）が流入してくる側のシリンダブロック３周辺を最初に冷却することで、吸気（混合気）温度をより低下させてノッキングの発生を抑えることができる。 As described above, in the present embodiment, the coolant 9 discharged from the water pump 13 is first supplied to the vicinity of the intake port 7 a of the cylinder head 7. For this reason, the intake port 7a side is efficiently cooled, the intake air temperature is further lowered, the intake charge efficiency can be increased, and the engine output can be improved. Further, in the cylinder block 3, by first cooling the periphery of the cylinder block 3 on the side where the intake air (mixture) flows, the intake (mixture) temperature is further lowered to suppress the occurrence of knocking. Can do.

また、本実施形態では、シリンダヘッド７からシリンダブロック３に向けて冷却水９が流れる冷却水通路１１は、ヘッドブロック間ヘッド側通路１１ｇ及びヘッドブロック間ブロック側通路１１ｈとして、これらを直線状に形成している。これにより、冷却水通路１１の形状を簡素化し、エンジン本体１の製造コストを低減することができる。 In the present embodiment, the cooling water passage 11 through which the cooling water 9 flows from the cylinder head 7 toward the cylinder block 3 is defined as a head-side head-side passage 11g and an inter-head-block block-side passage 11h. Forming. Thereby, the shape of the cooling water passage 11 can be simplified, and the manufacturing cost of the engine body 1 can be reduced.

なお、上記した実施形態では、シリンダヘッド７に流入口１１ａを１箇所設けているが、４つのポート間連絡通路１１ｃのうちシリンダ列方向の両端に対応する位置に２箇所に設けてもよく、また、４つのポート間連絡通路１１ｃに対応して４箇所に設けてもよい。 In the above-described embodiment, the cylinder head 7 has one inflow port 11a, but it may be provided at two positions corresponding to both ends in the cylinder row direction among the four inter-port communication passages 11c. Moreover, you may provide in four places corresponding to the communication path 11c between four ports.

１エンジン本体
３シリンダブロック
７シリンダヘッド
７ａ吸気ポート
７ｂ排気ポート
９冷却水（冷却媒体）
１１冷却水通路（冷却媒体通路）
１１ａ流入口
１１ｃポート間連絡通路（第１通路）
１１ｇヘッドブロック間ヘッド側通路（第２通路）
１１ｈヘッドブロック間ブロック側通路（第２通路）
１１ｍ流出口 1 Engine body 3 Cylinder block 7 Cylinder head 7a Intake port 7b Exhaust port 9 Cooling water (cooling medium)
11 Cooling water passage (cooling medium passage)
11a Inlet 11c Inter-port communication passage (first passage)
11g Head side passage between head blocks (second passage)
11h Block side passage between head blocks (second passage)
11m outlet

Claims

A cooling device for an internal combustion engine that cools an engine body including a cylinder block and a cylinder head with a cooling medium flowing through a cooling medium passage therein,
The cooling medium passage is formed on a side wall of the cylinder head at a portion closer to the intake port than the exhaust port of the cylinder head, and an inlet port into which the cooling medium flows,
A first passage extending from the inlet near the intake port toward the exhaust port in the cylinder head;
The first passage extends from the end on the exhaust port side opposite to the inlet to the side corresponding to the exhaust port of the cylinder block over the cylinder head and the cylinder block. Two passages,
A cooling device for an internal combustion engine, comprising: an outlet through which a cooling medium flowing through the second passage flows out of the engine body.

2. The cooling device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cylinder head side passage and the cylinder block side passage in the second passage are formed in a straight line in the vertical direction.