JPH06173680A - Cooling device for internal combustion engine - Google Patents

Cooling device for internal combustion engine

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JPH06173680A
JPH06173680A JP33322692A JP33322692A JPH06173680A JP H06173680 A JPH06173680 A JP H06173680A JP 33322692 A JP33322692 A JP 33322692A JP 33322692 A JP33322692 A JP 33322692A JP H06173680 A JPH06173680 A JP H06173680A
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JP
Japan
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cylinder
internal combustion
combustion engine
cooling
cooling water
Prior art date
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Pending
Application number
JP33322692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiichi Kamiyama
栄一 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH06173680A publication Critical patent/JPH06173680A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce cooling loss without lowering the air density of air sucked into the combustion chamber of an internal combustion engine in a cooling device for the internal combustion engine which jets cooling water onto the outer wall of the cylinder of the internal combustion engine to cool the internal combustion engine. CONSTITUTION:A cylinder water jacket 4 is provided between a cylinder block 1 and a cylinder liner 2 in an internal combustion engine. A cylinder head is provided with a combustion chamber water jacket 13 located on the upper part of a combustion chamber 6 together with an intake water jacket 11 and an exhaust water jacket 12. The cylinder water jacket 4 and the combustion chamber water jacket 13 are provided with cooling water injection valves 14 to 16. ECU 17 closes the cooling water injection valves 14 to 16 on a basis of the detection signal of a crank angle sensor 23 while explosion and expansion processes are carried out in each cylinder.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の冷却装置に係
り、特に内燃機関の各気筒における燃焼室を構成するシ
リンダの外壁に冷却水を噴射して内燃機関の冷却を図る
内燃機関の冷却装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for an internal combustion engine, and more particularly, to cooling the internal combustion engine by injecting cooling water to the outer wall of a cylinder forming a combustion chamber in each cylinder of the internal combustion engine. Regarding the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関の燃焼室を構成する
各気筒のシリンダ外壁に冷却水を噴射することにより高
い冷却効率を確保する内燃機関の冷却装置が知られてい
る(特開昭63−246409号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a cooling device for an internal combustion engine, which secures a high cooling efficiency by injecting cooling water to the cylinder outer wall of each cylinder constituting a combustion chamber of the internal combustion engine (Japanese Patent Laid-Open No. 63-63). No. 246409).

【0003】上記公報記載の装置によれば、内燃機関に
設けられたウォータジャケット内でシリンダ外壁に向け
て冷却水が噴射される。噴射された冷却水はシリンダ外
壁から熱を奪い蒸気化し、内燃機関で発生した熱を伴っ
てウォータジャケットの外に流出する。そして、ラジエ
タ等で冷却されることにより内燃機関から奪った熱を大
気中に放出すると共に液化して、再びウォータポンプに
よりウォータジャケット内に流入される。
According to the apparatus described in the above publication, cooling water is jetted toward the outer wall of the cylinder in the water jacket provided in the internal combustion engine. The injected cooling water takes heat from the outer wall of the cylinder to be vaporized, and flows out of the water jacket along with the heat generated in the internal combustion engine. Then, the heat taken from the internal combustion engine by being cooled by a radiator or the like is released to the atmosphere and liquefied, and again flows into the water jacket by the water pump.

【0004】すなわち、上記公報記載の内燃機関の冷却
装置においては、冷却水の気化熱を利用して内燃機関の
冷却を行っており、少量の冷却水で効果的な冷却を行う
ことができる。従って、上記公報記載の装置によれば冷
却装置全体及びラジエタを小型化することができ、車両
の軽量化による燃費向上等が図れることになる。
That is, in the internal combustion engine cooling device described in the above publication, the internal combustion engine is cooled by utilizing the heat of vaporization of the cooling water, and effective cooling can be performed with a small amount of cooling water. Therefore, according to the device described in the above publication, the entire cooling device and the radiator can be downsized, and the fuel consumption can be improved by reducing the weight of the vehicle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
冷却装置の冷却能力は、内燃機関に供給される混合気が
過熱状態とならない程度に、かつ内燃機関における冷却
損失が不当に大きくならない程度に設定する必要があ
る。
The cooling capacity of the cooling device for an internal combustion engine is such that the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine does not become overheated and the cooling loss in the internal combustion engine does not unduly increase. Must be set.

【0006】すなわち、冷却能力が不足した状態では、
内燃機関全体の温度が過剰に上昇する。この結果、内燃
機関の燃焼室内に吸入される空気が膨張し、燃焼室内に
おける空気密度が低下する。そして、燃焼室内において
十分な燃焼が行えなくなり内燃機関の出力が低下する。
That is, when the cooling capacity is insufficient,
The temperature of the entire internal combustion engine rises excessively. As a result, the air taken into the combustion chamber of the internal combustion engine expands, and the air density in the combustion chamber decreases. Then, sufficient combustion cannot be performed in the combustion chamber, and the output of the internal combustion engine decreases.

【0007】また、冷却能力が過剰で不当に多量のエネ
ルギが冷却損失として消費される状態では、燃料の燃焼
エネルギにより発生する燃焼圧が低下し、燃焼した燃料
に見合った機械的エネルギを取り出すことができず、や
はり内燃機関の出力が低下することとなる。
Further, in a state where the cooling capacity is excessive and an unreasonably large amount of energy is consumed as cooling loss, the combustion pressure generated by the combustion energy of the fuel decreases, and mechanical energy suitable for the burned fuel is taken out. Cannot be achieved, and the output of the internal combustion engine is reduced.

【0008】従って、上記従来の装置においては、吸入
空気が加熱されることによる出力低下と、内燃機関の冷
却損失による出力低下との調和点として冷却能力、すな
わちシリンダの外壁に噴射される冷却水の流量が設定さ
れている。
Therefore, in the above-mentioned conventional apparatus, the cooling capacity, that is, the cooling water injected to the outer wall of the cylinder, is a balance point between the output reduction due to the heating of the intake air and the output reduction due to the cooling loss of the internal combustion engine. The flow rate of is set.

【0009】しかし、内燃機関における冷却損失が問題
とされるのは、上記したように燃料の燃焼エネルギが適
切に機械的エネルギに変換されないからである。一方、
内燃機関において燃料の燃焼エネルギが発生する時期
は、主に各気筒における爆発・膨張工程であり、排気,
吸気,圧縮工程においては機械的エネルギに変換すべき
エネルギは何ら発生していない。
However, the cooling loss in the internal combustion engine is a problem because the combustion energy of the fuel is not properly converted into mechanical energy as described above. on the other hand,
The combustion energy of the fuel is generated in the internal combustion engine mainly in the explosion / expansion process in each cylinder.
No energy to be converted into mechanical energy is generated in the intake and compression processes.

【0010】つまり、内燃機関の冷却を行うにあたっ
て、各気筒毎に爆発・膨張工程が実行されている間だけ
冷却能力を低下させれば、機械的エネルギに変換可能な
エネルギのうち冷却損失として失われてしまうエネルギ
量を大幅に削減することが可能となる。
That is, when cooling the internal combustion engine, if the cooling capacity is lowered only while the explosion / expansion process is being executed for each cylinder, the energy that can be converted into mechanical energy will be lost as a cooling loss. It is possible to significantly reduce the amount of energy lost.

【0011】これに対して、燃焼室内における吸入空気
の空気密度が低下するのは、各気筒において吸気工程が
実行される際の内燃機関の温度が高温だからである。従
って、吸気工程時における内燃機関の温度さえ低く設定
できれば、爆発・膨張工程時における内燃機関の温度は
いくら高温でも何ら問題とならない。
On the other hand, the air density of the intake air in the combustion chamber decreases because the temperature of the internal combustion engine is high when the intake stroke is executed in each cylinder. Therefore, as long as the temperature of the internal combustion engine during the intake stroke can be set low, no problem will occur even if the temperature of the internal combustion engine during the explosion / expansion stroke is high.

【0012】つまり、内燃機関を冷却する場合、各気筒
毎に爆発・膨張工程が実行されている間は冷却能力を低
く、また、それ以外の排気,吸気,圧縮工程が実行され
ている間は冷却能力を高く維持することとすれば、吸入
空気の密度をより高い水準に設定しつつ、冷却損失を低
減することが可能となる。
That is, in the case of cooling the internal combustion engine, the cooling capacity is low while the explosion / expansion process is executed for each cylinder, and while the other exhaust, intake, and compression processes are executed. If the cooling capacity is kept high, it is possible to reduce the cooling loss while setting the density of the intake air to a higher level.

【0013】しかし、上記従来の内燃機関の冷却装置
は、上記したように冷却水の噴射が全ての気筒に一律に
かつ一定の噴射量で行われる構成であり、各気筒毎にそ
の気筒で行われている工程に応じて冷却能力を変化させ
ることができない。
However, the above-described conventional cooling device for an internal combustion engine is configured such that the cooling water is injected into all cylinders uniformly and at a constant injection amount, as described above. It is not possible to change the cooling capacity depending on the known process.

【0014】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、内燃機関を構成する各気筒のシリンダ外周壁
に、各気筒毎にその気筒で実行されている工程に応じた
冷却水を噴射することにより、内燃機関の燃焼室内に吸
入される空気の空気密度を低下させることなく冷却損失
を低減し得る内燃機関の冷却装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above points, and the cooling water according to the process executed in each cylinder is provided on the outer peripheral wall of each cylinder constituting the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a cooling device for an internal combustion engine, which can reduce cooling loss without lowering the air density of the air taken into the combustion chamber of the internal combustion engine by injecting.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の課題は、内燃機関
本体に設けられたウォータジャケットに冷却水を循環さ
せて内燃機関を冷却する内燃機関の冷却装置において、
内燃機関の各気筒の燃焼室を構成するシリンダの外周壁
に、前記各気筒毎に冷却水を噴射する冷却水噴射手段
と、前記各気筒において爆発・膨張工程が行われている
場合に前記冷却水噴射手段から前記各気筒のシリンダ外
周壁に噴射される冷却水の噴射量を、前記各気筒におい
て爆発・膨張工程が行われていない場合における噴射量
より少なく制御する噴射制御手段とを有する内燃機関の
冷却装置により解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problem is solved in an internal combustion engine cooling device for cooling an internal combustion engine by circulating cooling water in a water jacket provided in the internal combustion engine body.
Cooling water injection means for injecting cooling water into each of the cylinders on the outer peripheral wall of the cylinder forming the combustion chamber of each cylinder of the internal combustion engine, and the cooling when the explosion / expansion process is performed in each of the cylinders. Internal combustion having injection control means for controlling the injection amount of the cooling water injected from the water injection means to the cylinder outer peripheral wall of each cylinder to be smaller than the injection amount when the explosion / expansion process is not performed in each cylinder Solved by the engine cooling system.

【0016】[0016]

【作用】本発明に係る内燃機関の冷却装置において、前
記冷却水噴射手段は、前記各気筒において爆発・膨張工
程が行われていないときに多量の冷却水を噴射する。従
って、前記各気筒で吸気が行われる際には、前記各気筒
は十分に冷却されており、前記シリンダ内には密度の濃
い空気が吸入される。
In the cooling device for an internal combustion engine according to the present invention, the cooling water injection means injects a large amount of cooling water when the explosion / expansion process is not performed in each cylinder. Therefore, when the intake is performed in each of the cylinders, each of the cylinders is sufficiently cooled, and the dense air is sucked into the cylinder.

【0017】また、前記各気筒において爆発・膨張工程
が行われているときは、爆発・膨張工程が行われている
ときと比べて冷却水による冷却能力が低く、前記各気筒
のシリンダ内で発生する燃焼エネルギは主に機械的エネ
ルギに変換され、冷却損失が低減される。
Further, when the explosion / expansion process is performed in each of the cylinders, the cooling capacity by the cooling water is lower than when the explosion / expansion process is performed, and the cylinders of the cylinders are generated. The combustion energy generated is mainly converted into mechanical energy, and cooling loss is reduced.

【0018】[0018]

【実施例】図1は、本発明に係る内燃機関の冷却装置の
一実施例の構成図を示す。
1 is a block diagram of an embodiment of a cooling device for an internal combustion engine according to the present invention.

【0019】図1中、符号1は本実施例の冷却装置を備
えた内燃機関のシリンダブロックを示す。また、符号2
は内燃機関の各気筒毎に配設されるシリンダライナを、
符号3は各シリンダライナ2の内部を摺動するピストン
を示す。ここで、図1に示すようにシリンダブロック1
とシリンダライナ2との間には所定の間隔が設けられて
いる。この間隔は、主にシリンダライナ2を冷却するた
めの冷却水が流通するシリンダウォータジャケット4を
構成する。
In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a cylinder block of an internal combustion engine equipped with the cooling device of this embodiment. Also, reference numeral 2
Is a cylinder liner arranged for each cylinder of the internal combustion engine,
Reference numeral 3 indicates a piston that slides inside each cylinder liner 2. Here, as shown in FIG. 1, the cylinder block 1
A predetermined space is provided between the cylinder liner 2 and the cylinder liner 2. This interval mainly constitutes the cylinder water jacket 4 through which the cooling water for cooling the cylinder liner 2 flows.

【0020】シリンダブロック1の上部にはシリンダヘ
ッド5が配設される。このシリンダヘッド5と、シリン
ダライナ2の内壁及びピストン3の上面で区切られた空
間は、内燃機関の各気筒における燃焼室6を形成する。
また、シリンダヘッド5にはそれぞれ吸気弁7及び排気
弁8を介して燃焼室6と連通する吸気ポート9及び排気
ポート10が設けられている。
A cylinder head 5 is arranged above the cylinder block 1. The cylinder head 5 and the space defined by the inner wall of the cylinder liner 2 and the upper surface of the piston 3 form a combustion chamber 6 in each cylinder of the internal combustion engine.
Further, the cylinder head 5 is provided with an intake port 9 and an exhaust port 10 which communicate with the combustion chamber 6 via an intake valve 7 and an exhaust valve 8, respectively.

【0021】そして、これら吸気ポート9及び排気ポー
ト10近傍には、主にそれらを冷却するための冷却水を
流通させるインテークウォータジャケット11及びエキ
ゾーストウォータジャケット12が設けられている。
尚、本実施例においては、インテークウォータジャケッ
ト11及びエキゾーストウォータジャケット12は各気
筒独立に設けてある。また、これらインテークウォータ
ジャケット11とエキゾーストウォータジャケット12
とはシリンダヘッド5内で連通している。
In the vicinity of the intake port 9 and the exhaust port 10, there are provided an intake water jacket 11 and an exhaust water jacket 12 which mainly circulate cooling water for cooling them.
In this embodiment, the intake water jacket 11 and the exhaust water jacket 12 are provided independently for each cylinder. In addition, these intake water jacket 11 and exhaust water jacket 12
And communicate with each other in the cylinder head 5.

【0022】従って、インテークウォータジャケット1
1に供給された冷却水は、そのインテークウォータジャ
ケット11の配設される気筒の吸気ポート9及び排気ポ
ート10を冷却して、エキゾーストウォータジャケット
12へと流通する。
Therefore, the intake water jacket 1
The cooling water supplied to No. 1 cools the intake port 9 and the exhaust port 10 of the cylinder in which the intake water jacket 11 is arranged, and then flows to the exhaust water jacket 12.

【0023】また、シリンダヘッド5の吸気ポート9及
び排気ポート10の間、すなわち燃焼室6の上部に相当
する部位には、主に燃焼室6上部を冷却するための冷却
水を流通させる燃焼室ウォータジャケット13が設けら
れている。尚、シリンダブロック1とシリンダヘッド5
を組み付けた状態では、燃焼室ウォータジャケット13
は上記したシリンダウォータジャケット4と連通した状
態となる。このため、燃焼室ウォータジャケット13に
供給された冷却水は、燃焼室6上部を冷却した後シリン
ダウォータジャケット4内に流入することになる。
Further, between the intake port 9 and the exhaust port 10 of the cylinder head 5, that is, at a portion corresponding to the upper portion of the combustion chamber 6, a combustion chamber for mainly circulating cooling water for cooling the upper portion of the combustion chamber 6 is provided. A water jacket 13 is provided. The cylinder block 1 and the cylinder head 5
When installed, the combustion chamber water jacket 13
Is in communication with the cylinder water jacket 4 described above. Therefore, the cooling water supplied to the combustion chamber water jacket 13 flows into the cylinder water jacket 4 after cooling the upper portion of the combustion chamber 6.

【0024】また、図1に示すようにシリンダウォータ
ジャケット4及び燃焼室ウォータジャケット13には、
前記した冷却水噴射手段に相当する冷却水噴射弁14,
15,16が配設されている。これら冷却水噴射弁1
4,15,16は、共に前記した噴射制御手段に相当す
る電子制御装置(ECU)17と電気的に接続し、EC
U17から供給される駆動信号に基づいて開弁または閉
弁するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the cylinder water jacket 4 and the combustion chamber water jacket 13 are
A cooling water injection valve 14 corresponding to the above-mentioned cooling water injection means,
15, 16 are provided. These cooling water injection valves 1
4, 15 and 16 are electrically connected to an electronic control unit (ECU) 17 corresponding to the above-mentioned injection control means, and EC
The valve is configured to open or close based on the drive signal supplied from U17.

【0025】図1において符号18はラジエタを示す。
このラジエタ18は冷却水流入口18aから流入した冷
却水が冷却水流出口18bから流出する間に、流通する
冷却水を空冷して適当な温度に降温させる。ラジエタ1
8の冷却水流出口18bから流出した冷却水は、冷却水
ポンプ19の流入口19aに導かれる。そして、この冷
却水ポンプ19で適当な水圧に昇圧されて流出口19b
から流出する。
In FIG. 1, reference numeral 18 indicates a radiator.
The radiator 18 cools the cooling water flowing through it while cooling water flowing from the cooling water inlet 18a flows out from the cooling water outlet 18b to a proper temperature. Radiator 1
The cooling water flowing out from the cooling water outlet 18 b of No. 8 is guided to the inlet 19 a of the cooling water pump 19. Then, the cooling water pump 19 raises the pressure to an appropriate water pressure and the outlet 19b.
Drained from.

【0026】冷却水ポンプ19から流出した冷却水は、
冷却水通路20を通ってインテークウォータジャケット
11及び冷却水噴射弁14,15,16に導かれる。こ
こで、上記したようにインテークウォータジャケット1
1は、エキゾーストウォータジャケット12と連通して
いるため、インテークウォータジャケット11に導かれ
た冷却水は、シリンダヘッド5内を流通してエキゾース
トウォータジャケット12に至り、次いで冷却水通路2
1を通ってラジエタ18へと循環する。
The cooling water flowing out from the cooling water pump 19 is
It is guided to the intake water jacket 11 and the cooling water injection valves 14, 15 and 16 through the cooling water passage 20. Here, as described above, the intake water jacket 1
Since 1 communicates with the exhaust water jacket 12, the cooling water guided to the intake water jacket 11 flows through the cylinder head 5 to reach the exhaust water jacket 12, and then the cooling water passage 2
It circulates through 1 to the radiator 18.

【0027】一方、冷却水噴射弁14,15,16に導
かれた冷却水は、それぞれの冷却水噴射弁14,15,
16が開弁している間だけシリンダウォータジャケット
4及び燃焼室ウォータジャケット13内に噴射され、そ
れ以外の期間は各冷却水噴射弁14,15,16により
流通が遮断された状態となる。尚、シリンダウォータジ
ャケット4及び燃焼室ウォータジャケット13に噴射さ
れた冷却水は、シリンダウォータジャケット4とラジエ
タ18とを連通する冷却水通路22を通ってラジエタ1
8へと循環する。
On the other hand, the cooling water introduced to the cooling water injection valves 14, 15 and 16 is the cooling water injection valves 14, 15 and
The fuel is injected into the cylinder water jacket 4 and the combustion chamber water jacket 13 only while the valve 16 is open, and the cooling water injection valves 14, 15, 16 are in a state in which the flow is blocked during the other periods. The cooling water injected into the cylinder water jacket 4 and the combustion chamber water jacket 13 passes through the cooling water passage 22 that connects the cylinder water jacket 4 and the radiator 18 to each other.
Cycle to 8.

【0028】ところで、内燃機関を冷却水を循環させる
ことにより冷却する場合、冷却が不十分であると吸入さ
れる空気が熱膨張して燃焼室6内の空気密度が低下す
る。このように空気密度が低下すると、燃料の燃焼エネ
ルギが十分に確保できなくなるばかりか、空気不足によ
り排出ガス中に多量の未燃成分(HC,CO)が含有さ
れることとなる。
By the way, when the internal combustion engine is cooled by circulating cooling water, if the cooling is insufficient, the sucked air thermally expands and the air density in the combustion chamber 6 decreases. When the air density decreases in this way, not only the combustion energy of the fuel cannot be sufficiently secured, but also a large amount of unburned components (HC, CO) are contained in the exhaust gas due to lack of air.

【0029】一方、過剰な冷却が行われると、燃料の燃
焼に伴って発生する熱が冷却媒体に奪われて燃焼室6内
において燃焼した燃料に見合った燃焼圧が得られなくな
る。つまり、燃料の燃焼エネルギは主に冷却損失と車両
の走行エネルギたる機械的エネルギに変換され、冷却損
失が大きければ当然に機械的エネルギが減少することに
なる。
On the other hand, if excessive cooling is performed, the heat generated by the combustion of the fuel is absorbed by the cooling medium, and the combustion pressure commensurate with the fuel burned in the combustion chamber 6 cannot be obtained. That is, the combustion energy of the fuel is mainly converted into cooling loss and mechanical energy that is the running energy of the vehicle. If the cooling loss is large, the mechanical energy naturally decreases.

【0030】ところで、内燃機関における冷却損失が問
題とされるのは、内燃機関において燃焼エネルギが発生
する爆発・膨張工程であり、また、空気密度に影響を与
えるのは吸気工程時における内燃機関の温度である。つ
まり、各気筒において爆発・膨張工程が実行されている
際の冷却が過剰でなければ、燃焼圧が低下することもな
く取り出される機械的エネルギが低下することもない。
また、燃焼室内の空気密度に関しては、吸気工程時にお
ける内燃機関の温度さえ低ければ、爆発・膨張工程時に
おける内燃機関の温度は問題とならない。
By the way, the cooling loss in the internal combustion engine is a problem in the explosion / expansion process in which combustion energy is generated in the internal combustion engine, and the air density is influenced by the internal combustion engine in the intake process. Is the temperature. That is, unless the cooling is excessive during the explosion / expansion process in each cylinder, the combustion pressure does not decrease and the mechanical energy taken out does not decrease.
Regarding the air density in the combustion chamber, the temperature of the internal combustion engine during the explosion / expansion process does not matter as long as the temperature of the internal combustion engine during the intake process is low.

【0031】そこで、本実施例においては、上記したよ
うに内燃機関の冷却水循環経路を2つのルート、すなわ
ち、主に吸気ポート9及び排気ポート10を冷却するイ
ンテークウォータジャケット11及びエキゾーストウォ
ータジャケット12からなる第1のルートと、主に燃焼
室6を冷却するシリンダウォータジャケット4及び燃焼
室ウォータジャケット13からなる第2のルートとに分
けている。
Therefore, in this embodiment, as described above, the cooling water circulation path of the internal combustion engine is divided into two routes, namely, the intake water jacket 11 and the exhaust water jacket 12 which mainly cool the intake port 9 and the exhaust port 10. And a second route mainly consisting of the cylinder water jacket 4 for cooling the combustion chamber 6 and the combustion chamber water jacket 13.

【0032】すなわち、主に吸気ポート9及び排気ポー
ト10の冷却を目的として設けられたインテークウォー
タジャケット11及びエキゾーストウォータジャケット
12には常時冷却水が循環され、常に高い能力で吸気ポ
ート9及び排気ポート10を冷却する。そして、主に燃
焼室6の冷却を目的として設けられたシリンダウォータ
ジャケット4と燃焼室ウォータジャケット13には、各
気筒で爆発・膨張工程が行われていないときにだけ冷却
水を循環させることとしている。
That is, the cooling water is constantly circulated in the intake water jacket 11 and the exhaust water jacket 12, which are provided mainly for the purpose of cooling the intake port 9 and the exhaust port 10, and the intake port 9 and the exhaust port are constantly kept at a high capacity. Cool 10. Then, in the cylinder water jacket 4 and the combustion chamber water jacket 13 which are mainly provided for the purpose of cooling the combustion chamber 6, the cooling water is circulated only when the explosion / expansion process is not performed in each cylinder. There is.

【0033】つまり、各気筒毎に配設された冷却水噴射
弁14,15,16に駆動信号を供給するECU17で
は、クランク角センサ23から供給される信号に基づい
て各気筒におけるクランク角が検出され、爆発・膨張工
程が行われていない気筒にのみ開弁信号が出力される。
That is, the ECU 17 which supplies a drive signal to the cooling water injection valves 14, 15 and 16 arranged in each cylinder detects the crank angle in each cylinder based on the signal supplied from the crank angle sensor 23. Then, the valve opening signal is output only to the cylinder in which the explosion / expansion process is not performed.

【0034】従って、各気筒において排気,吸気,圧縮
の各工程が行われる際には燃焼室6は、噴射される冷却
水により高い効率で冷却され、上記インテークウォータ
ジャケット11による効果と相まって、吸入される空気
の空気密度は高い水準に維持される。また、各気筒で爆
発・膨張工程が行われる際には冷却水が噴射されないた
め冷却損失が少なく、高い効率で燃焼エネルギを機械的
エネルギに変換することが可能となる。
Therefore, when each process of exhaust, intake and compression is performed in each cylinder, the combustion chamber 6 is cooled with high efficiency by the injected cooling water, and in combination with the effect of the intake water jacket 11, the intake is performed. The air density of the generated air is maintained at a high level. Further, since the cooling water is not injected when the explosion / expansion process is performed in each cylinder, the cooling loss is small and the combustion energy can be converted into mechanical energy with high efficiency.

【0035】尚、シリンダウォータジャケット4及び燃
焼室ウォータジャケット13内では噴射された冷却水が
気化する際の気化熱によりシリンダライナ2等の冷却が
行われる。このため、多量の冷却水を循環させる必要が
なく冷却装置全体の小型化が可能となる。
In the cylinder water jacket 4 and the combustion chamber water jacket 13, the cylinder liner 2 and the like are cooled by the heat of vaporization when the injected cooling water is vaporized. Therefore, it is not necessary to circulate a large amount of cooling water, and the entire cooling device can be downsized.

【0036】また、図1に示すようにシリンダライナ2
の外周には、多数の凸部2aが形成されている。この凸
部2aは、シリンダライナ2の表面における水落ち性を
悪化させることなくその表面積を広く確保するために設
けられている。このため、シリンダライナ2に向けて噴
射された冷却水は素早くシリンダライナ2全面に広がっ
て高い能力で冷却を開始し、噴射が停止されると即座に
冷却能力を失う。
Further, as shown in FIG. 1, the cylinder liner 2
A large number of convex portions 2a are formed on the outer periphery of the. The convex portion 2a is provided to secure a large surface area of the cylinder liner 2 without deteriorating the water drop property on the surface. For this reason, the cooling water injected toward the cylinder liner 2 quickly spreads over the entire surface of the cylinder liner 2 to start cooling with a high capacity, and when the injection is stopped, the cooling capacity is lost immediately.

【0037】図2は、本実施例の効果を説明するための
P−V線図を示し、シリンダ内圧力Pとシリンダ容積V
との関係を表している。尚、図2中実線で示す曲線は本
実施例装置の特性を、また一点鎖線で示す曲線は、内燃
機関の冷却装置として従来より最も一般的に用いられて
いる循環水型冷却装置における特性を示している。
FIG. 2 shows a P-V diagram for explaining the effect of this embodiment, in which the cylinder internal pressure P and the cylinder volume V are shown.
Represents the relationship with. The curve shown by the solid line in FIG. 2 shows the characteristics of the device of this embodiment, and the curve shown by the alternate long and short dash line shows the characteristics of the circulating water type cooling device that has been most commonly used as a cooling device for an internal combustion engine. Shows.

【0038】上記したように本実施例の冷却装置によれ
ば、燃焼室6は冷却水の気化熱を利用して高効率で冷却
されると共に、吸気ポート9及び排気ポート10が独立
に冷却される。このため、吸入される空気の温度を低く
保持することができ、吸気工程において密度の高い空気
を吸入することができる。
As described above, according to the cooling apparatus of this embodiment, the combustion chamber 6 is cooled with high efficiency by utilizing the heat of vaporization of the cooling water, and the intake port 9 and the exhaust port 10 are independently cooled. It Therefore, the temperature of the intake air can be kept low, and the dense air can be intake in the intake process.

【0039】クランク角が下死点(BDC)に達し、そ
の後シリンダ容積Vが減少を始めて圧縮工程が開始され
ると、シリンダ容積Vの減少と共にシリンダ内圧力Pが
増加する。この場合、本実施例装置は従来の装置に比べ
て高い冷却能力を有するため、図2に示すようにシリン
ダ内圧力Pを従来の装置に比べて低く保持することがで
きる。従って、本実施例の冷却装置を備えた内燃機関は
従来の装置を備えた内燃機関に比べてノッキングが発生
し難く、点火時期の調整可能範囲が拡大されることか
ら、より高い出力を得ることが可能となる。
When the crank angle reaches the bottom dead center (BDC) and then the cylinder volume V starts to decrease and the compression process is started, the cylinder pressure V increases as the cylinder volume V decreases. In this case, since the device of this embodiment has a higher cooling capacity than the conventional device, the cylinder internal pressure P can be kept lower than that of the conventional device as shown in FIG. Therefore, the internal combustion engine provided with the cooling device of the present embodiment is less likely to cause knocking as compared with the internal combustion engine provided with the conventional device, and the adjustable range of the ignition timing is expanded, so that higher output can be obtained. Is possible.

【0040】次に、燃焼室6内に配設された点火プラグ
(図示せず)により燃料への点火が行われると、爆発・
膨張工程が開始される。本実施例装置においては爆発・
膨張工程が開始されると同時に冷却水噴射弁14,1
5,16が閉弁され、燃焼室6の冷却が行われなくな
る。
Next, when the fuel is ignited by a spark plug (not shown) arranged in the combustion chamber 6, an explosion or
The expansion process is started. Explosion and
At the same time when the expansion process is started, the cooling water injection valves 14, 1
The valves 5 and 16 are closed, and the combustion chamber 6 is no longer cooled.

【0041】従って、図2に示すように爆発膨張工程に
おいては、従来の装置を備える内燃機関に比べてシリン
ダ内圧力Pが高圧に、すなわち燃焼室6における燃焼圧
が高圧に保持される。この結果、本実施例によれば図2
中に斜線で示す面積に相当するエネルギ分だけ内燃機関
の出力が向上することになる。
Therefore, as shown in FIG. 2, in the explosive expansion process, the in-cylinder pressure P is maintained at a high pressure, that is, the combustion pressure in the combustion chamber 6 is maintained at a high pressure as compared with an internal combustion engine equipped with a conventional device. As a result, according to the present embodiment, FIG.
The output of the internal combustion engine is improved by the amount of energy corresponding to the shaded area.

【0042】ところで、排気ガス中に含有されるNOX
は、燃焼室6内の温度が高いほど多量に発生し、その排
出量を低減させるためには燃焼室6内の温度を低下させ
ることが有効であることが従来より知られている。一
方、冷却水噴射弁14,15,16の噴射停止時期によ
っては、図2に示すように爆発・膨張工程における最大
燃焼圧が低下して、エネルギとしてはロスすることにな
るが燃焼室6内の温度を低下させることが可能となる。
By the way, NO X contained in the exhaust gas
It has been conventionally known that the higher the temperature in the combustion chamber 6, the more it is generated, and it is effective to lower the temperature in the combustion chamber 6 in order to reduce the discharge amount. On the other hand, depending on the injection stop timing of the cooling water injection valves 14, 15 and 16, the maximum combustion pressure in the explosion / expansion process decreases as shown in FIG. It is possible to lower the temperature of.

【0043】そこで、本実施例においては、排気ガス中
のNOX の低減を優先し、爆発・膨張工程開始時におけ
る冷却水の噴射停止時期を適当に設定することにより敢
えて最大燃焼圧を低下させている。
Therefore, in this embodiment, the maximum combustion pressure is intentionally lowered by prioritizing the reduction of NO x in the exhaust gas and appropriately setting the injection stop timing of the cooling water at the start of the explosion / expansion process. ing.

【0044】このように本実施例によれば、冷却装置の
小型化による車両の計量化が可能となることに加え、各
気筒毎に良好な空気密度の確保と冷却損失の低減が図
れ、燃費の低減と出力の向上とが同時に実現されると共
に、良好な排気エミッションの確保もが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to miniaturize the cooling device so that the vehicle can be weighed, and in addition, it is possible to secure good air density and reduce cooling loss for each cylinder, and to reduce fuel consumption. Of the exhaust gas and improvement of the output can be realized at the same time, and good exhaust emission can be secured.

【0045】ところで、ECU17には図1に示すよう
に水温センサ24が接続されている。つまり、本実施例
においてECU17は、上記クランク角センサ23の出
力信号に基づく演算の他に冷却水温度に基づく演算も行
っており、冷却水温が低い間は、十分に暖機がされた状
態に比べて冷却水噴射弁14,15,16の開弁時間を
短く制御している。
A water temperature sensor 24 is connected to the ECU 17 as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the ECU 17 performs not only the calculation based on the output signal of the crank angle sensor 23 but also the calculation based on the cooling water temperature, so that the ECU 17 is sufficiently warmed up while the cooling water temperature is low. In comparison, the valve opening time of the cooling water injection valves 14, 15, 16 is controlled to be short.

【0046】このため、本実施例においては冷却水の循
環系にサーモスタット等の調整機構を設けることなく冷
間始動時において循環流量を少なく、暖機完了時におい
て循環流量を多くすることができる。従って、本実施例
によれば内燃機関の暖機に要する時間が短縮される。
Therefore, in the present embodiment, the circulation flow rate can be reduced at the cold start and increased at the completion of warm-up without providing an adjusting mechanism such as a thermostat in the cooling water circulation system. Therefore, according to this embodiment, the time required for warming up the internal combustion engine is shortened.

【0047】また、図3は本実施例に適したシリンダラ
イナの例の構成を表す斜視図を示し、図3(A)は上記
図1に示すシリンダライナ2を、図3(B),(C)は
シリンダライナの他の例を示す。
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of an example of a cylinder liner suitable for this embodiment. FIG. 3 (A) shows the cylinder liner 2 shown in FIG. C) shows another example of the cylinder liner.

【0048】すなわち、本実施例に適したシリンダライ
ナとは、外周の表面積が広く、かつ水落ち性に優れたも
のであれば足り、外周に多数の凸部2aを備えるシリン
ダライナ2の構成には限られない。例えば、図3(B)
に示すようにシリンダライナ25の外周にらせん溝25
aが設けてあるものや、図3(C)に示すように、シリ
ンダライナ26の外周に縦溝26aが刻まれているもの
等でもよい。
That is, the cylinder liner suitable for the present embodiment is sufficient if it has a large outer surface area and excellent water drainage property, and has a structure of the cylinder liner 2 having a large number of convex portions 2a on the outer circumference. Is not limited. For example, FIG. 3 (B)
As shown in, the spiral groove 25 is formed on the outer circumference of the cylinder liner 25.
It may be provided with a, or as shown in FIG. 3C, a cylinder liner 26 in which a vertical groove 26a is formed on the outer periphery thereof.

【0049】[0049]

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、内燃機関の
各気筒独立に冷却水を噴射し、爆発・膨張工程が行われ
ている際の冷却能力を低下させることにより、吸入空気
を良好な空気密度に保持しつつ、従来の冷却装置に比べ
て冷却損失を低減させることができる。このため、本発
明に係る内燃機関の冷却装置は、従来の装置に比べて著
しく内燃機関の燃費及び出力を向上させるという特長を
有している。
As described above, according to the present invention, the intake air is improved by injecting the cooling water into each cylinder of the internal combustion engine independently to reduce the cooling capacity during the explosion / expansion process. It is possible to reduce the cooling loss as compared with the conventional cooling device while maintaining a high air density. Therefore, the cooling device for an internal combustion engine according to the present invention has a feature of significantly improving the fuel consumption and the output of the internal combustion engine as compared with the conventional device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る内燃機関お冷却装置の構成を表す
全体図である。
FIG. 1 is an overall view showing a configuration of an internal combustion engine cooling device according to the present invention.

【図2】本発明に係る内燃機関の冷却装置の効果を説明
するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the effect of the cooling device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図3】本実施例装置に適したシリンダライナの例を表
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a cylinder liner suitable for the apparatus of this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダブロック 2 シリンダライナ 3 ピストン 4 シリンダウォータジャケット 5 シリンダヘッド 6 燃焼室 11 インテークウォータジャケット 12 エキゾーストシリンダジャケット 13 燃焼室シリンダジャケット 14,15,16 冷却水噴射弁 17 電子制御装置 23 クランク角センサ 1 Cylinder Block 2 Cylinder Liner 3 Piston 4 Cylinder Water Jacket 5 Cylinder Head 6 Combustion Chamber 11 Intake Water Jacket 12 Exhaust Cylinder Jacket 13 Combustion Chamber Cylinder Jacket 14, 15, 16 Cooling Water Injection Valve 17 Electronic Control Unit 23 Crank Angle Sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関本体に設けられたウォータジャ
ケットに冷却水を循環させて内燃機関を冷却する内燃機
関の冷却装置において、 内燃機関の各気筒の燃焼室を構成するシリンダの外周壁
に、前記各気筒毎に冷却水を噴射する冷却水噴射手段
と、 前記各気筒において爆発・膨張工程が行われている場合
に前記冷却水噴射手段から前記各気筒のシリンダ外周壁
に噴射される冷却水の噴射量を、前記各気筒において爆
発・膨張工程が行われていない場合における噴射量より
少量に制御する噴射制御手段とを有することを特徴とす
る内燃機関の冷却装置。
1. A cooling device for an internal combustion engine, in which cooling water is circulated in a water jacket provided in an internal combustion engine body to cool the internal combustion engine, wherein an outer peripheral wall of a cylinder forming a combustion chamber of each cylinder of the internal combustion engine comprises: Cooling water injecting means for injecting cooling water into each of the cylinders, and cooling water injected from the cooling water injecting means to the cylinder outer peripheral wall of each of the cylinders when an explosion / expansion process is performed in each of the cylinders And an injection control unit that controls the injection amount of the injection amount to a smaller amount than the injection amount when the explosion / expansion process is not performed in each of the cylinders.
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