JP6123630B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の冷却装置に関する。

特許文献１に記載される内燃機関の冷却装置は、冷却水の流れる冷却通路として、シリンダブロックに設けられるシリンダブロック冷却通路と、排気マニホルド一体型シリンダヘッドに設けられ、燃焼室を冷却する燃焼室冷却通路と、同じく排気マニホルド一体型シリンダヘッドに設けられ、排気ポートを冷却する排気ポート冷却通路と、を備えている。燃焼室冷却通路は、シリンダブロック冷却通路と連通しており、同シリンダブロック冷却通路の上流に位置している。そして、これら燃焼室冷却通路及びシリンダブロック冷却通路と、排気ポート冷却通路とは、分離されており、燃焼室冷却通路に冷却水を導入する導入口と、排気ポート冷却通路に冷却水を導入する導入口とが各別に設けられている。

こうした特許文献１に記載の冷却装置では、内燃機関の暖機時に、燃焼室冷却通路に導入する冷却水量を制限することによってシリンダブロック冷却通路に流す冷却水量を制限する一方で、排気ポート冷却通路に導入する冷却水量は制限しないようにしている。こうした構成によれば、シリンダブロックの温度を速やかに上昇させ、暖機の促進を図る一方で、排気が集合して特に高温になりやすい排気ポートを好適に冷却することができる。

特開２００９−２１６００８号公報

ところで、排気ポートほどではないものの燃焼室も高温となるため、暖機時にも燃焼室の冷却性能を確保することが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置では、内燃機関の暖機時にシリンダブロック冷却通路に流す冷却水量を制限する際に、同冷却通路の上流に位置する燃焼室冷却通路に導入する冷却水量が制限されるため、燃焼室の冷却性能が著しく低下し、ノッキングが発生するおそれがある。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の暖機を促進しつつ、燃焼室の冷却性能が低下し過ぎてしまうことを抑制することのできる内燃機関の冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するための内燃機関の冷却装置は、シリンダブロックに設けられるシリンダブロック冷却通路と、排気マニホルド一体型シリンダヘッドに設けられ、シリンダブロック冷却通路の下流に連通路を介して連通されて燃焼室を冷却する燃焼室冷却通路と、排気マニホルド一体型シリンダヘッドに設けられ、排気ポートを冷却する排気ポート冷却通路と、を備えるものである。内燃機関の冷却装置では、シリンダブロック冷却通路に冷却水を導入する導入口と、排気ポート冷却通路に冷却水を導入する導入口とが各別に設けられており、シリンダブロック冷却通路に導入する冷却水量を制限することができる。そして、内燃機関の冷却装置には、シリンダブロック冷却通路に導入する冷却水量が制限されているときに排気ポート冷却通路を流れる冷却水の一部を燃焼室冷却通路に流す通路であって連通路とは異なる接続通路が燃焼室冷却通路に直接接続されている。

上記構成によれば、内燃機関の暖機時に、シリンダブロック冷却通路に流す冷却水量を制限することにより、内燃機関の暖機を促進させることができる。燃焼室冷却通路はシリンダブロック冷却通路の下流に連通されているため、シリンダブロック冷却通路に流す冷却水量を制限すると、それに伴って同シリンダブロック冷却通路から燃焼室冷却通路に流れ込む冷却水量も制限されることになる。しかしながら、上記構成では、排気ポート冷却通路を流れる冷却水の一部を燃焼室冷却通路に流す接続通路が設けられているため、シリンダブロック冷却通路に導入する冷却水量が制限されているときには、この接続通路を介して燃焼室冷却通路に排気ポート冷却通路を流れる冷却水の一部が流れ込む。また、燃焼室冷却通路はシリンダブロック冷却通路の下流に位置しているため、排気ポート冷却通路から燃焼室冷却通路に流れ込んだ冷却水がシリンダブロック冷却通路に流れ込むことはない。このため、内燃機関の暖機時における冷却水の流量を、シリンダブロック冷却通路、燃焼室冷却通路、排気ポート冷却通路の順で多くなる関係とすることができる。したがって、内燃機関の暖機を促進しつつ、燃焼室の冷却性能が低下し過ぎてしまうことを抑制することができる。

シリンダブロック冷却通路における通常時の冷却水の流れを示す模式図。 燃焼室冷却通路及び排気ポート冷却通路における通常時の冷却水の流れを示す模式図。 シリンダブロック冷却通路における暖機時の冷却水の流れを示す模式図。 燃焼室冷却通路及び排気ポート冷却通路における暖機時の冷却水の流れを示す模式図。

以下、内燃機関の冷却装置の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に取り付けられるシリンダヘッド１２とを備えている。なお、本実施形態のシリンダブロック１１には、４つのシリンダが設けられている。シリンダヘッド１２は排気マニホルド一体型であり、シリンダヘッド１２の内部には各シリンダの燃焼室１３に対応して設けられる４つの排気ポート１４が設けられている。

内燃機関１０は、冷却水を循環させる冷却装置２０を備えている。以下では冷却装置２０の構成と同冷却装置２０による内燃機関１０の各部位での冷却水の流れについて説明する。

冷却装置２０は、シリンダブロック１１に設けられるシリンダブロック冷却通路２１と、シリンダヘッド１２に設けられ、燃焼室１３を冷却する燃焼室冷却通路２５と、同じくシリンダヘッド１２に設けられ、排気ポート１４を冷却する排気ポート冷却通路２６と、を備えている。なお、燃焼室冷却通路２５と排気ポート冷却通路２６とは、シリンダヘッド１２の内部に設けられた分離壁によって分離されている。

シリンダブロック１１には、シリンダブロック１１の外部に開口する導入口２２が設けられており、ウォーターポンプからこの導入口２２を介してシリンダブロック冷却通路２１に冷却水が導入される。シリンダブロック冷却通路２１に導入された冷却水は、図１に矢印２１ｆで示すように、シリンダブロック１１の内部、すなわち各シリンダの周りを流れる。これにより同シリンダが冷却される。

シリンダブロック冷却通路２１を流れた冷却水は、連通路２３を介して燃焼室冷却通路２５に導入される。すなわち、燃焼室冷却通路２５はシリンダブロック冷却通路２１の下流に位置している。燃焼室冷却通路２５に導入された冷却水は、図２に矢印２５ｆで示すように、燃焼室１３の上部を流れる。これにより同燃焼室１３が冷却される。

また、シリンダブロック１１には、同シリンダブロック１１の内部を通過する導入通路２４ａが設けられている。この導入通路２４ａの終端は、シリンダヘッド１２の内部に導入口２４として開口している。ウォーターポンプから導入通路２４ａ及び導入口２４を介して排気ポート冷却通路２６に冷却水が導入される。排気ポート冷却通路２６に導入された冷却水は、図２に矢印２６ｆで示すように、排気ポート１４の周りを流れる。これにより同排気ポート１４が冷却される。

燃焼室冷却通路２５と排気ポート冷却通路２６は、接続通路２８によって接続されている。接続通路２８は、導入口２４付近に設けられており、燃焼室冷却通路２５と排気ポート冷却通路２６とを分離する上記の分離壁に部分的に加工を施して開口を設けることにより形成されている。

燃焼室冷却通路２５を流れた冷却水は、排出口２７を介して燃焼室冷却通路２５の外部に排出される。また排気ポート冷却通路２６を流れた冷却水も、図示しない排出口から排気ポート冷却通路２６の外部に排出される。そして、排出された冷却水はラジエータに導入されて空気との熱交換により冷却された後、再びウォーターポンプに導入される。冷却装置２０では、こうして冷却水を循環させることにより、内燃機関１０の各部位を冷却している。

冷却装置２０では、内燃機関１０の暖機時に、シリンダブロック冷却通路２１に導入する冷却水量を制限するようにしている。以下、内燃機関１０の暖機時における冷却水の流れと併せて、冷却装置２０による作用について図３及び図４を参照して説明する。

図３に示すように、内燃機関１０の暖機時には、ウォーターポンプから導入口２２に導入する冷却水量が制限される。このため、図３に破線の矢印２１ｆで示すように、シリンダブロック１１の内部に冷却水が流れるものの、その流れる冷却水量が少なくなる。したがって、シリンダが冷却されづらくなる。

一方で、図４に示すように、内燃機関１０の暖機時でも、ウォーターポンプから導入口２４に導入する冷却水量は制限されない。このため、図４に実線の矢印２６ｆで示すように、冷却水は排気ポート１４の周りを流れ、その流れる冷却水量は通常時と変わらない。したがって、排気ポート１４を好適に冷却することができる。

シリンダブロック冷却通路２１に流す冷却水量を制限すると、それに伴って同シリンダブロック冷却通路２１から連通路２３を介して燃焼室冷却通路２５に流れ込む冷却水量も制限されることになる。しかしながら、排気ポート冷却通路２６を流れる冷却水の一部が、図４に一点鎖線の矢印２８ｆで示すように、接続通路２８を介して燃焼室冷却通路２５に流れ込む。このため、燃焼室冷却通路２５では、図４に一点鎖線と破線の矢印２５ｆで示すように、連通路２３から導入された冷却水と接続通路２８から導入された冷却水とが流れることとなり、その流れる冷却水量はシリンダブロック冷却通路２１の制限された冷却水量よりも多くなる。

また、燃焼室冷却通路２５はシリンダブロック冷却通路２１の下流に位置しているため、排気ポート冷却通路２６から燃焼室冷却通路２５に流れ込んだ冷却水がシリンダブロック冷却通路２１に流れ込むことはない。したがって、内燃機関１０の暖機時における冷却水の流量を、シリンダブロック冷却通路２１、燃焼室冷却通路２５、排気ポート冷却通路２６の順で多くなる関係とすることができる。

上述した内燃機関１０の冷却装置２０によれば以下の効果を奏することができる。
（１）内燃機関１０の暖機時に、シリンダブロック冷却通路２１に流す冷却水量を制限することにより、内燃機関１０の暖機を促進させることができる。また、燃焼室冷却通路２５はシリンダブロック冷却通路２１の下流に連通されているが、シリンダブロック冷却通路２１に導入する冷却水量が制限されているときに、接続通路２８を介して燃焼室冷却通路２５に排気ポート冷却通路２６を流れる冷却水の一部が流れ込む。したがって、内燃機関１０の暖機を促進しつつ、燃焼室１３の冷却性能が低下し過ぎてしまうことを抑制することができる。

（２）接続通路２８を導入口２４の付近に設けているため、排気ポート冷却通路２６から燃焼室冷却通路２５に導入される冷却水の流速を高めることができ、燃焼室冷却通路２５による燃焼室１３の冷却効率を向上させることができる。

（３）接続通路２８を分離壁に部分的に加工を施して開口を設けることにより形成している。仮に接続通路２８を細い中子で接続させて鋳造形成するようにすると内部で中子折れが生じるおそれがあるが、上述の実施形態によればこうした問題の発生を抑制することができる。

なお、上述の実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・内燃機関１０の暖機時に、ウォーターポンプから導入口２２に冷却水を導入しないようにしてもよい。

・シリンダブロック１１の内部のおける導入通路２４ａの形成を省略して、導入口２４がシリンダヘッド１２の外部に開口する形態としてもよい。
・燃焼室冷却通路２５における冷却水の流れは、図２及び図４に矢印２５ｆで示したように燃焼室１３の配列方向に沿った方向に限らない。例えば、燃焼室１３の配列方向に対して直交する方向であってもよい。こうした形態では、そうした冷却水の流れを実現可能なように、燃焼室冷却通路２５の形状や連通路２３及び排出口２７の配設位置を適宜設定する。

・接続通路２８の形成位置は、燃焼室冷却通路２５と排気ポート冷却通路２６とを接続可能な範囲内であれば、自由に設定可能である。こうした形態によっても、上記実施形態によって得られる効果の（１）及び（３）と同様の効果を得ることができる。

・接続通路２８は例えば鋳造形成によって管状に形成してもよい。こうした形態によっても、上記実施形態によって得られる効果の（１）及び（２）と同様の効果を得ることができる。

１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…燃焼室、１４…排気ポート、２０…冷却装置、２１…シリンダブロック冷却通路、２２，２４…導入口、２３…連通路、２４ａ…導入通路、２５…燃焼室冷却通路、２６…排気ポート冷却通路、２７…排出口、２８…接続通路。

Claims (1)

1. シリンダブロックに設けられるシリンダブロック冷却通路と、
   排気マニホルド一体型シリンダヘッドに設けられ、前記シリンダブロック冷却通路の下流に連通路を介して連通されて燃焼室を冷却する燃焼室冷却通路と、
   前記排気マニホルド一体型シリンダヘッドに設けられ、排気ポートを冷却する排気ポート冷却通路と、を備え、
   前記シリンダブロック冷却通路に冷却水を導入する導入口と、前記排気ポート冷却通路に冷却水を導入する導入口とが各別に設けられており、
   前記シリンダブロック冷却通路に導入する冷却水量を制限することのできる内燃機関の冷却装置であって、
   前記シリンダブロック冷却通路に導入する冷却水量が制限されているときに前記排気ポート冷却通路を流れる冷却水の一部を前記燃焼室冷却通路に流す通路であって前記連通路とは異なる接続通路が前記燃焼室冷却通路に直接接続されている
   ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。