JP7443732B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

従来、シリンダヘッド内に冷却水を流通させる構造として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、シリンダヘッドにウォータジャケットが設けられており、シリンダヘッドから回収したオイルをオイルパンに戻すオイル戻し空間と、ウォータジャケットおよび冷却水出口通路との間で熱交換を行うことにより、暖機時に冷却水の熱によってオイルを温めている。

特開２０１４－１３４１１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、冷却水出口通路がオイル戻し空間の直下に設けられ、かつオイル戻し空間の延びる方向に対して冷却水出口通路が直交しているため、熱交換が可能な領域が少なく、オイルは冷却水から十分に熱を受け取ることなくオイルパンに流下してしまう。したがって、冷却水からオイルへの受熱量が少ないため、効率よくオイルを温めることができなかった。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができるエンジンの冷却装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、所定の気筒列方向に沿って並んで配置される複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に連結されるシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの下部に連結されるオイルパンと、を備え、前記シリンダブロックが、前記気筒の周囲に設けられ、前記シリンダブロックの外部から導入された冷却水が流通するシリンダ用ウォータジャケットと、前記シリンダヘッドから流下したオイルを前記オイルパンに戻すオイル戻し通路と、を有するエンジンの冷却装置であって、前記シリンダブロックは、外部から導入された冷却水を貯留して前記シリンダ用ウォータジャケットに供給するプール部を有し、前記プール部は、前記気筒列方向の端部の前記気筒の側方から前記気筒列方向の中央部の前記気筒の側方にわたって前記気筒列方向に延在し、前記プール部において、少なくとも前記気筒列方向の中央部の前記気筒の一方の側方から、該気筒の他方の側方にわたって前記気筒列方向に延在する部分がプール側熱交換部であり、前記オイル戻し通路は、前記プール部と前記シリンダ用ウォータジャケットとの間で前記気筒列方向に延在し、前記プール部と前記シリンダ用ウォータジャケットとの間で熱交換する熱交換部を有し、前記熱交換部と前記プール側熱交換部とは、前記気筒列方向で少なくとも１つの前記気筒の直径の長さにわたって隣り合っていることを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができるエンジンの冷却装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る冷却装置を備えるエンジンの触媒ケースを取り外した状態の正面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る冷却装置を備えるエンジンのシリンダブロックの平面図である。 図３は、図１に示すエンジンのＩＩＩ－ＩＩＩ方向の矢視断面図である。 図４は、図１に示すエンジンのＩＶ－ＩＶ方向の矢視断面図である。 図５は、図２に示すエンジンのＶ－Ｖ方向の矢視断面図である。

本発明の一実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、所定の気筒列方向に沿って並んで配置される複数の気筒を有するシリンダブロックと、シリンダブロックの上部に連結されるシリンダヘッドと、シリンダブロックの下部に連結されるオイルパンと、を備え、シリンダブロックが、気筒の周囲に設けられ、シリンダブロックの外部から導入された冷却水が流通するシリンダ用ウォータジャケットと、シリンダヘッドから流下したオイルをオイルパンに戻すオイル戻し通路と、を有するエンジンの冷却装置であって、シリンダブロックは、外部から導入された冷却水を貯留してシリンダ用ウォータジャケットに供給するプール部を有し、プール部は、気筒列方向の端部の気筒の側方から気筒列方向の中央部の気筒の側方にわたって気筒列方向に延在し、オイル戻し通路は、プール部とシリンダ用ウォータジャケットとの間で気筒列方向に延在し、プール部とシリンダ用ウォータジャケットとの間で熱交換する熱交換部を有することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るエンジンの冷却装置は、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができる。

以下、本発明の一実施例に係るエンジンの冷却装置について、図面を用いて説明する。図１から図５は、本発明の一実施例に係るエンジンの冷却装置を示す図である。図１から図５において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態のエンジンの上下前後左右方向とし、前後方向に対して直交する方向が左右方向、エンジンの高さ方向が上下方向である。

まず、構成を説明する。図１において、エンジン１はエンジン本体１Ａを備えている。エンジン本体１Ａは、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に連結されたシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上部に設けられたヘッドカバー４と、シリンダブロック３の下部に連結されたオイルパン５とを備えている。シリンダヘッド２の前面には排気出口３０が設けられており、排気出口３０からは排気ガスが排出される。

図２、図３において、シリンダブロック３には、図示しないピストンを上下動自在に収容する複数（３つ）の気筒７が形成されている。シリンダブロック３には、ピストンの上下運動を回転運動に変換する図示しないクランク軸が収容されており、クランク軸は左右方向に延びている。気筒７は、クランク軸の延伸する左右方向（以下、気筒列方向ともいう）に並んで配置されている。

図３において、シリンダヘッド２の後面には吸気ポート２６が設けられており、吸気ポート２６は、空気を取入れて燃焼室２７に供給する。各燃焼室２７の吸気ポート２６は、シリンダヘッド２の内部で２つに分岐しており、１つの燃焼室２７に２つの吸気ポート２６が開口している。

シリンダヘッド２には複数の燃焼室２７が設けられている。本実施例では、シリンダヘッド２には、３つの燃焼室２７が左右方向に一列に並んで設けられている。エンジン１は、吸気ポート２６から取入れた空気と燃料とからなる混合気を図示しない点火プラグによって点火して燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気出口３０から排出する。

排気出口３０には触媒ケース１０（図４参照）が連結されており、触媒ケース１０は下方に延びている。触媒ケース１０は、円筒状に形成され、その内部には排気ガスを浄化する触媒を収納している。

図２、図４において、シリンダブロック３の内部にはオイル戻し通路５３Ａが設けられている。オイル戻し通路５３Ａは、シリンダヘッド２から流下したオイルをオイルパン５に戻している。

シリンダブロック３の内部には、シリンダ用ウォータジャケット５２が設けられている。シリンダ用ウォータジャケット５２は、気筒７の周囲に設けられており、シリンダブロック３の外部から導入された冷却水が流通することにより気筒７を冷却する。

図４、図５において、エンジン１は冷却水戻し通路５５を備えており、この冷却水戻し通路５５には、図示しないオイルクーラ、ヒータコアまたはＥＧＲクーラ等の熱交換器を通過した冷却水が戻される。冷却水戻し通路５５には、図示しないラジエータを経由せず外気と熱交換を行わない冷却水が常時流通する。冷却水戻し通路５５は、シリンダヘッド２から排出された冷却水をウォータポンプ１５へ戻している。

図１において、シリンダブロック３の排気出口３０が設けられた側の側面には、ウォータポンプ１５が取付けられている。ウォータポンプ１５は冷却水取入口７７を有しており、この冷却水取入口７７は、ラジエータを通過して冷却された冷却水を取入れる。また、ウォータポンプ１５には、冷却水戻し通路５５が連通している。ウォータポンプ１５は、冷却水戻し通路５５から導入した冷却水および冷却水取入口７７から取入れた冷却水を、シリンダブロック３の冷却水導入口５０（図４参照）に導入している。ウォータポンプ１５の内部には図示しないサーモスタットが設けられている。サーモスタットの閉弁時は、冷却水戻し通路５５の冷却水がウォータポンプ１５から冷却水導入口５０に導入される。サーモスタットの開弁時は、冷却水戻し通路５５の冷却水と、ラジエータを通過して冷却水取入口７７から取入れた冷却水との両方がウォータポンプ１５から冷却水導入口５０に導入される。このように、エンジン１は、このエンジン１への冷却水の入口の部分で冷却水の流量を制御する入口制御方式を採用している。

図２において、シリンダブロック３は、プール部５１を有しており、このプール部５１は、外部から導入された冷却水を貯留してシリンダ用ウォータジャケット５２に供給する。プール部５１へはウォータポンプ１５が冷却水を供給している。図２において、３つの気筒７を、右端部側から＃１、＃２、＃３の記号を付して区別している。プール部５１は、気筒列方向の右端部の気筒７（図中、＃１と記す）の側方から気筒列方向の中央部の気筒７（図中、＃２と記す）の側方にわたって気筒列方向に延在している。

オイル戻し通路５３Ａは熱交換部５３Ｂを有しており、熱交換部５３Ｂは、プール部５１とシリンダ用ウォータジャケット５２との間で気筒列方向に延在し、プール部５１とシリンダ用ウォータジャケット５２との間で熱交換を行っている。

図３において、シリンダヘッド２は、排気集合部３３を有しており、排気集合部３３は、複数の気筒７の排気ポート３１を１つの排気出口３０に集合させている。シリンダヘッド２は、排気集合部３３を冷却する排気集合部用冷却水通路としての排気下側冷却水通路４２を有しており、プール部５１は、この排気下側冷却水通路４２と連通している。

図２において、プール部５１は、プール側熱交換部５１Ｂを有しており、プール側熱交換部５１Ｂは、気筒列方向の他端部に熱交換部５３Ｂと熱交換を行っている。熱交換部５３Ｂとプール側熱交換部５１Ｂとは、気筒列方向で少なくとも１つの気筒７（図中、＃２と記す）の直径の長さにわたって隣り合っている。詳しくは、シリンダ用ウォータジャケット５２の前側において、プール部５１は気筒列方向に気筒列方向の右端部の気筒７（＃１）と中央部の気筒７（＃２）の２気筒にわたって延びており、オイル戻し通路５３Ａは気筒列方向に気筒列方向の左端部の気筒７（＃３）と中央部の気筒７（＃２）の２気筒にわたって延びている。気筒列方向の中央部の気筒７（＃２）の直径の範囲に熱交換部５３Ｂとプール側熱交換部５１Ｂとが配置されている。

図４において、シリンダブロック３の側面には、シリンダヘッド２から排出された冷却水をウォータポンプ１５へ戻す冷却水戻し通路５５の一部が形成されている。冷却水戻し通路５５は、オイル戻し通路５３Ａの周囲に配置されている。冷却水戻し通路５５は、シリンダブロック３の前側の側面と、この側面に取付けられるカバー部材５６とによって形成されている。冷却水戻し通路５５は曲面部５５Ａを有しており、この曲面部５５Ａは、触媒ケース１０の近傍で触媒ケース１０の周壁１０Ｂに沿って湾曲している。カバー部材５６は、曲面部５５Ａを形成する曲面部形成部５６Ａを有している。

以上説明したように、本実施例では、シリンダブロック３は、外部から導入された冷却水を貯留してシリンダ用ウォータジャケット５２に供給するプール部５１を有し、プール部５１は、気筒列方向の端部の気筒７の側方から気筒列方向の中央部の気筒７の側方にわたって気筒列方向に延在している。オイル戻し通路５３Ａは、プール部５１とシリンダ用ウォータジャケット５２との間で気筒列方向に延在し、プール部５１とシリンダ用ウォータジャケット５２との間で熱交換する熱交換部５３Ｂを有している。

このように、オイル戻し通路５３Ａが、シリンダ用ウォータジャケット５２およびプール部５１の延在方向に延びており、かつプール部５１とシリンダ用ウォータジャケット５２との間に配置されているため、熱交換部５３Ｂにおける熱交換量を増やすことができ、エンジンオイルを早期に昇温させることができる。

この結果、暖機時間を短縮でき、燃費を向上させることができるエンジンの冷却装置を提供することができる。

本実施例では、シリンダヘッド２は、複数の気筒７の排気ポート３１を１つの排気出口３０に集合させる排気集合部３３と、排気集合部３３を冷却する排気下側冷却水通路４２と、を有している。また、プール部５１は、排気下側冷却水通路４２と連通している。

このように、プール部５１は、シリンダ用ウォータジャケット５２だけでなく排気下側冷却水通路４２とも連通しているため、排気下側冷却水通路４２内の温度の高い冷却水がプール部５１に流入する。これにより、プール部５１に流入した温度の高い冷却水が熱交換部５３Ｂを温めるので、熱交換部５３Ｂを通過するエンジンオイルを早期に昇温させることができる。

本実施例では、プール部５１は、気筒列方向の他端部に熱交換部５３Ｂと熱交換を行うプール側熱交換部５１Ｂを有し、熱交換部５３Ｂとプール側熱交換部５１Ｂとは、気筒列方向で少なくとも１つの気筒７の直径の長さにわたって隣り合っている。

これにより、熱交換部５３Ｂとプール側熱交換部５１Ｂとが、１つの気筒７の直径の長さにわたる範囲で熱交換を行うことができ、熱交換量を増やすことができる。

本実施例では、プール部５１へ冷却水を供給するウォータポンプ１５がシリンダブロック３の側面に取付けられ、シリンダヘッド２から排出された冷却水をウォータポンプ１５へ戻す冷却水戻し通路５５の一部がシリンダブロック３の側面に形成され、冷却水戻し通路５５は、オイル戻し通路５３Ａの周囲に配置されている。

これにより、オイル戻し通路５３Ａ内のオイルは、オイル戻し通路５３Ａの周囲に配置された冷却水戻し通路５５内の冷却水から熱を受け取ることができ、受熱量を増やすことができる。そのため、ラジエータを迂回したことにより相対的に高温に維持された冷却水が冷却水戻し通路５５を通過するときに、オイル戻し通路５３Ａの周囲の冷却水によってオイルを効率的に温めることができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...エンジン、２...シリンダヘッド、３...シリンダブロック、５...オイルパン、７...気筒、１５...ウォータポンプ、３０...排気出口、３１...排気ポート、３３...排気集合部、４２...排気下側冷却水通路（排気集合部用冷却水通路）、５１...プール部、５１Ｂ...プール側熱交換部、５２...シリンダ用ウォータジャケット、５３Ａ...オイル戻し通路、５３Ｂ...熱交換部、５５...冷却水戻し通路

Claims (3)

1. 所定の気筒列方向に沿って並んで配置される複数の気筒を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に連結されるシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの下部に連結されるオイルパンと、を備え、
   前記シリンダブロックが、
   前記気筒の周囲に設けられ、前記シリンダブロックの外部から導入された冷却水が流通するシリンダ用ウォータジャケットと、
   前記シリンダヘッドから流下したオイルを前記オイルパンに戻すオイル戻し通路と、を有するエンジンの冷却装置であって、
   前記シリンダブロックは、
   外部から導入された冷却水を貯留して前記シリンダ用ウォータジャケットに供給するプール部を有し、
   前記プール部は、前記気筒列方向の端部の前記気筒の側方から前記気筒列方向の中央部の前記気筒の側方にわたって前記気筒列方向に延在し、
   前記プール部において、少なくとも前記気筒列方向の中央部の前記気筒の一方の側方から、該気筒の他方の側方にわたって前記気筒列方向に延在する部分がプール側熱交換部であり、
   前記オイル戻し通路は、前記プール部と前記シリンダ用ウォータジャケットとの間で前記気筒列方向に延在し、前記プール部と前記シリンダ用ウォータジャケットとの間で熱交換する熱交換部を有し、
   前記熱交換部と前記プール側熱交換部とは、前記気筒列方向で少なくとも１つの前記気筒の直径の長さにわたって隣り合っていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 前記シリンダヘッドは、
   複数の前記気筒の排気ポートを１つの排気出口に集合させる排気集合部と、
   前記排気集合部を冷却する排気集合部用冷却水通路と、を有しており、
   前記プール部は、前記排気集合部用冷却水通路と連通していることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
3. 前記プール部へ冷却水を供給するウォータポンプが前記シリンダブロックの側面に取付けられ、
   前記シリンダヘッドから排出された冷却水を前記ウォータポンプへ戻す冷却水戻し通路の一部が前記シリンダブロックの側面に形成され、
   前記冷却水戻し通路は、前記オイル戻し通路の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの冷却装置。

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