JPS63140811A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの冷却装置に関するらのである。

（従来技術） 従来より、一般に水冷式エンジンにおいては、シリンダ
ブロックのシリンダ周壁内とンリンダヘッド内にそれぞ
れウォータノヤケットを設け、該シリンダ周壁部分とシ
リンダヘッド部分とをそれぞれウォータジャケット内を
循環ずろ冷却水により冷却するようにしている（以下、
第１従来例という）。

ところで、燃焼室内における燃焼によりシリンダ周壁が
受ける熱量は、シリンダ軸方向において均一なしのでな
く、燃焼室に近い部分（即ち、シリンダ周壁土層部）は
ど大きく、燃焼室から遠ざかるに従って小さくなるよう
な熱量勾配を呈する。

このため、上記第１従来例の如くシリンダヘッドとシリ
ンダブロックのシリンダ周壁とをともに冷却水により冷
却するようにした場合には、シリンダの周壁温度は、上
述の熱量勾配に対応して、第４図において曲線Ｑ１で示
す如く、トップデツキからの距離が短い範囲、即ち、燃
焼室に近いシリンダ周壁土層部では高く、燃焼室から離
れたシリンダ周壁の下層部では急激に低下するという温
度特性を示すことになる。この場合、冷却性能は一般に
熱的条件の悪いシリンダ周壁土層部を基準にして設定さ
れており、このため該上層部の壁温はエンジンの信頼性
上適正な温度とされる一方、該下層部では過冷却状態と
なる。従って、シリンダ周壁の下層部においては、潤滑
油の粘性が高いことからピストンの摺動抵抗が大きく、
エンジンの出力ロスが増大するという問題か発生するこ
とになる。

また、このようにシリンダ周壁の上層部と下層部との間
における壁温の温度勾配が大きいとシリンダ内周面の熱
変形が比較的大きくなり、これによりピストンの摺動抵
抗が増大するという問題もある。尚、このようなシリン
ダ周壁の下層部の過冷却という問題は、特にエンジンの
低速・低負荷運転領域で且つ潤滑廂の低油温時に顕著と
なる。

このような、シリンダ周壁の下層部における過冷却を防
止するものとして、例えば、特開昭５９−５８２７号公
報に開示される如くシリンダブロック側にはオイルジャ
ケットを、またシリンダヘッド側にはウォータジャケッ
トをそれぞれ設け、該シリンダブロックのシリンダ周壁
部分はこれをオイルジャケット内を循環する冷却油（例
えば潤滑油）で、またシリンダヘッドはこれをウォータ
ジャケット内を循環する冷却水でそれぞれ別々に冷却水
するようにしたものが知られている（以下、第２従来例
という）。

このように、シリンダ周壁部分を冷却油で冷却するよう
にした場合には、第４図において曲線Ｑ、で示すように
、温度特性が、水と油の冷却能力の差（熱伝達率の差）
に相当する温度だけ上記第１従来例の温度特性曲線ｕ１
より高温側に設定されることになる。

ところが、このようにした場合には、シリンダ周壁の下
層部の壁温上昇に追従してシリンダ周壁の上層部の壁温
し上昇するところから、シリンダ周壁の下層部における
過冷却は防止できるものの、特に、エンジンの高速・高
負荷運転領域で且つ潤滑油の高油温時には今度は逆にシ
リンダ周壁土層部が冷却不足となり、場合によっては壁
温の過上昇によりピストンあるいはピストンリングにス
カッフが発生するおそれがでてくる。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を解決しよ
うとする乙ので、シリンダヘッドを冷却水でまたシリン
ダブロックのシリンダ周壁を冷却油でそれぞれ別々に冷
却するようにしたエンジンにおいて、シリンダ周壁の上
層部における冷却不足を防止しもって該シリンダ周壁を
その熱負荷に対応した理想的な冷却特性で冷却し得るよ
うにしたエンノンの冷却装置を提供することを目的とす
るらのである。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するだめの手段として、シリ
ンダブロックのシリンダ周壁内にオイルジャケットを、
またシリンダヘッドにウォータジャケットをそれぞれ設
け、上記オイルジャケット内を流通するオイルにより上
記シリンダ周壁部分をまた上記ウォータジャケット内を
流通する冷却水により上記シリンダヘッド部分をそれぞ
れ冷却するようにしたエンジンの冷却装置において、上
記シリンダ周壁に設けられるオイルジャケットを同周壁
上層部に位置する上側オイルジャケットと同周壁下層部
に位置する下側オイルジャケットとに区画するとともに
、上記下側オイルジャケットと上側オイルジャケットを
オイルクーラを備えた連通油路で相互に連通し、冷却油
を上記下側オイルジャケット側からオイルクーラを介し
て上側オイルジャケット側に流通させろようにしたしの
である。

（作　用） 本発明では上記の手段により、シリンダブロックのシリ
ンダ周壁のうち、燃焼室に近く高温となる上層部はオイ
ルクーラ通過後の比較的低温の冷却油で、また燃焼室か
ら離れそれほど高温となることのない下層部はオイルク
ーラ通過前の比較的高温の冷却油でそれぞれ別々に冷却
されるため、該シリンダ周壁の全域を一括して同じ冷却
油によって冷却するようにした場合に発生し易いシリン
ダ周壁土層部の冷却不足が効果的に防止されることにな
る。

（実施例） 以下、第１図ないし第５図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。

（第１実施例） 第１図には本発明の第１の実施例に係る冷却装置を備え
た自動車用エンジンが示されており、同図において符号
１はシリンダブロック、２はシリンダヘッドである。

シリンダブロックｌは、クランクケース４とシリンダ周
壁５とを一体形成して構成されている。

このシリンダ周壁５の内周面はシリンダ６とされており
、該シリンダ６内にはピストン３が摺動自在に嵌装され
ている。このシリンダ周壁５の内部には、後述する上側
オイルジャケット１１と下側オイルジャケット１２とが
上下方向に多層状に形成されている。

上側オイルジャケット１１は、シリンダ周壁５の軸方向
上層部に設けられた略円筒状通路で構成されている。こ
の上側オイルジャケット１１のオイル人口１７は、後述
するオイルクーラ７の伝熱管８のオイル吐出口８ｂに接
続されている。また上側オイルジャケット１１のオイル
出口１８は、オイル還流通路ｌＯを介して上記クランク
ケース４に連通せしめられている。

下側オイルジャケット■２は一シリンダ周壁５の軸方向
下層部に設けられた略円筒状通路で構成されている。こ
の下側オイルジャケットＩ２のオイル入口１５は、冷却
用油路５１を介してオイルポンプ２１に接続されている
。また下側オイルジャケットＩ２のオイル出口１６は、
後述するオイルクーラ７の伝熱管８のオイル導入口８ａ
に接続されている。

尚、上記オイルポンプ２！は、上述のように冷却用油路
５１を介して上記下側オイルジャケット１２に接続され
る外に、潤滑用油路５２を介してオイルギヤラリ−１４
に接続されている。

オイルクーラ７は、上記上側オイルジャケット１１及び
下側オイルジャケット１２にそれぞれ接続された伝熱管
８内を流通する冷却油（この実施例では潤滑油の一部を
流用する）を冷却水で冷却するようにした水冷式オイル
クーラであって、特にこの実施例においてはエンジン冷
却水の一部を利用するようになっている。また、このオ
イルクーラ７は上記シリンダブロック！のシリンダ周壁
５の外側面に直接締着固定されており、これにより上側
オイルジャケットｌ！と下側オイルジャケット１２とを
連通させる連通油路４Ｉの長さを可及的に短小ならしめ
ている。

尚、上記シリンダヘッド２のウォータジャケット９には
ウォータポンプ２８からエンジン冷却水が供給されるよ
うになっている。

続いて、この第１の実施例のエンジンの冷却装置の作動
並びにその作用を、第２図に示す配管系統図を参照して
説明する。

オイルポンプ２１から吐出される潤滑油は、冷却用油路
５１と潤滑用油路５２とに分流される。

潤滑用油路５２側に分°流する潤滑油は、エンジンの各
潤滑部２２を潤滑した後、オイルパン３８に回収される
。

一方、冷却用油路５！側に分流する潤滑油は、先ず下側
オイルジャケット１２内に流入した後、オイルクーラ７
を経て上側オイルジャケットｌｌ側に流入し、シリンダ
周壁５の下層部と上層部を順次冷却したのち、オイルパ
ン３８に回収される。

ウォータポンプ２８から吐出される冷却水は、シリンダ
ヘッド２のウォータジャケット９側とオイルクーラ７側
とに分流される。ウォータジャケット９側に分流する冷
却水は、シリンダヘッド２の各部を冷却した後、サーモ
スタット２９を経て、あるいは該サーモスタット２９を
バイパスしてラジェータ２７側に！Ｒ流される。

一方、オイルクーラ７側に分流された冷却水は、該オイ
ルクーラ７において潤滑部を冷却した後、ラジェータ２
７側に還流される。

上述の如き循環経路でもって潤滑油と冷却水が循環する
ことにより、シリンダ周壁５の上層部５ａ１即ち、燃焼
室１３に近い高温部位は、オイルクーラ７により冷却さ
れた後の比較的低温の潤滑油により冷却され、またシリ
ンダ周壁５の下層部５ｂ、即ち、燃焼室１３から離れた
比較的低温部位は、オイルクーラ７通過面の比較的高温
の潤滑油によりそれぞれ別々に冷却される。即ち、シリ
ンダ周壁５は、その高温部位が相対的に冷却能力の大き
い低温潤滑油により、またその低温部位が相対的に冷却
能力の小さい高温潤滑油により、それぞれその熱負荷に
対応した冷却条件で冷却されるため、例えばシリンダ周
壁５の全域を一括して同じ（同温）潤滑油で冷却するよ
うにした上記第２従来例の如きシリンダ周壁５の上層部
５ａの冷却不足が解消される。従って、第４図において
曲線ｕＯで示すように、全体を通じて温度勾配が少なく
しかもシリンダ周壁土層部においては水冷却方式を採用
した時の冷却性能をもちまたシリンダ周壁下層部におい
てはオイル冷却方式を採用した時の冷却性能をもつ理想
的な冷却特性が実現されることになる。

さらに、この実施例においては、エンジンの暖機性能を
考慮して、上記冷却装置を下記のように制御するように
している。即ち、暖機運転時には、シリンダ周壁５の壁
温を早く高める必要かあるため冷却装置の冷却能力をダ
ウンさせ、暖機完了後において冷却能力を高めるように
している。具体的には、第２図に示す如く上記オイルク
ーラ７の冷却水下流側に開閉弁２３を設け、該開閉弁２
３を制御器３１からの制御信号により開閉し、もってオ
イルクーラ７を選択的に有効あるいは無効とするように
している。

即ち、この制御器３Ｉには、負荷センサ３２からエンジ
ン負荷が、回転数センサ３３からエンジン回転数か、さ
らに油温センサ３４から潤滑油の油温かそれぞれ人力さ
れている。そして、この制御器３１は、これら各信号に
基いて開閉弁２３の制御領域を判断し、該開閉弁２３を
開閉させろようになっている。例えば、この実施例にお
いては開閉弁２３の制御領域をエンジン回転数とエンジ
ン負荷に応じて、第３図に示す如く、エンジン回転数Ｎ
１吸入空気量（エンジン負荷）Ｑｌより低速・低負荷側
に位置する領域ａと、エンジン回転数Ｎ１、吸入空気ｍ
Ｎｔより高速・高負荷側に位置する領域Ｃと、上記領域
ａと領域Ｃの間に位置する領域すの三つに分けている。

そして、領域ａにおいては開閉弁２３を閉じ、領域Ｃに
おいては開閉弁２３を開く一方、領域すにおいては潤滑
油の油温か所定温度以下の場合には開閉弁２３を閉じ所
定温度以上の場合には開閉弁２３も開くように該開閉弁
２３の開閉を潤滑油油温に応じて制御するようにしてい
る。

従って、領域ａ、即ち、燃焼熱の発生そのものが少なく
それほど高度の冷却が要求されない低速・低負荷運転領
域においては、開閉弁２３が閉じられオイルクーラ７内
を冷却水が循環しないため、上側オイルジャケットｌｌ
内に導入される潤滑油は比較的高温とされ、シリンダ周
壁５の上層部５ａ部分の過冷却が防止される。

これに対して、領域Ｃ１即ち、燃焼熱の発生そのものが
多く、高度の冷却か要求される高速・高負荷運転領域に
おいては、開閉弁２３が開いてオイルクーラ７を冷却水
が循環するため、上側オイルジャケットＩ！内には該オ
イルクーラ７により冷却された後の比較的低温の潤滑油
が導入され、シリンダ周壁５の上層部５ａ部分は冷却不
足となることなく十分に冷却される。

一方、領域ｂ１即ち、燃焼熱の発生量からみれば領域Ｃ
と領域ａの間に位置しオイルクーラ７を作動させても停
屯させてもそれほど大きな影響のない中速・中負荷運転
領域においては、潤滑油の油温が設定値より低い時（即
ち、暖機必要時）には開閉：ｆＦ２３が閉じてオイルク
ーラ７の作動を無効とされ上側オイルジャケットｌｌ側
に比較的高温の潤肘浦が供給されることによりエンジン
の暖機が促進され、これに対して油温か設定値より高い
時（即ち、暖機完了後）には開閉弁２３が開いてオイル
クーラ７の作動か有効とされ上側オイルノヤケソト１１
側に比較的低温の潤滑油が供給されることにより高水準
の冷却性能が確保されるようになっている。

（第２の実施例） 第５図には本発明の第２の実施例に係る冷却装置の潤滑
油と冷却水の配管系統図が示されている。

この実施例の冷却装置は、上記第１の実施例のものがエ
ンジンの暖機必要時にはオイルクーラ７への冷却水の供
給を停止して該オイルクーラ７の機能そのものを無効と
し、もって上側オイルジャケット１１側へ比較的高温の
潤滑油が導入されるようにしたものであるのに対して、
オイルクーラ７を介して上側オイルジャケット！ｌと下
側オイルジャケット１２を接続する連、通油路４１に該
オイルクーラ７をバイパスするバイパス油路２５を設け
るととしに該オイルクーラ７より上流側の該バイパス油
路２５と連通油路４１との分岐部に三方切換弁２４を取
付け、この三方切換弁２４を上記制御器３１からの制御
信号により開閉制御するようにしている。そして暖機必
要時には、バイパス油路２５を開き、オイルクーラ７を
バイパスして潤滑油を流すことにより上側オイルジャケ
ット２側に比較的高温の潤滑油を供給し、これに対して
暖機不要時にはバイパス油路２５を閉じ、潤滑油をオイ
ルクーラ７を介して上側オイルジャケットｌｌ側へ流通
させることにより該上側オイルジャケット１１内へ比較
的低温の潤滑油を供給するようにしている７゜即ち、こ
の実施例のものは、オイルクーラフの機能はそのまま保
持した状態で、潤滑油の流通経路を変更することにより
エンジンの暖機促進作用と冷却作用との両立を図ったも
のである。

尚、第５図の他の各構成部材及びその作動は上記第１の
実施例の場合と同様であり、ここでは第５図の各部材に
第２図の各部材に対応させて符号を付することによりそ
の説明を省略する。

（発明の効果） 本発明のエンジンの冷却装置は、シリンダブロックのシ
リンダ周壁内にオイルジャケットを、またシリンダヘッ
ドにウォータジャケットをそれぞれ設け、上記オイルジ
ャケット内を流通するオイルにより上記シリンダ周壁部
分をまた上記ウォータジャケット内を流通する冷却水に
より上記シリンダヘッド部分をそれぞれ冷却するように
したエンジンの冷却装置において、上記シリンダ周壁に
設けられるオイルジャケットを同周壁上層部に位置する
上側オイルジャケットと同周壁下層部に位置する下側オ
イルジャケットとに区画するとともに、上記下側オイル
ジャケットと上側オイルジャケットをオイルクーラを備
えた連通油路で相互に連通し、冷却油を上記下側オイル
ジャケット側からオイルクーラを介して上側オイルジャ
ケット側に流通させるようにしたことを特徴とするもの
である。

従って、本発明のエンジンの冷却装置によれば、シリン
ダブロックのシリンダ周壁のうち、燃焼室に近く高温と
なる上層部はオイルクーラ通過後の比較的低温の冷却水
で、また燃焼室から離れそれほど高温となることのない
下層部はオイルクーラ通過前の比較的高温の冷却油でそ
れぞれ別々に冷却されるため、該シリンダ周壁の全域を
一括して同じ冷却油によって冷却するようにした場合に
発生し易いシリンダ周壁上層部の冷却不足が効果的に防
止され、該シリンダ周壁をその熱負荷に対応した理想的
な冷却特性で冷却できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る冷却装置を備えた
エンジンの要部縦断面図、第２図は第１図に示した冷却
装置の配管系統図、第３図は第２図に示した開閉弁の制
御領域図、第４図はエンジンのシリンダ周壁温度の特性
図、第５図は本発明の第２の実施例に係る冷却装置の配
管系統図である。 ｌ・・・・・シリンダブロック ２・・・・・シリンダヘッド ４・・・・・クランクケース ５・・・・・シリンダ周壁 ６・・・・・シリンダ ７・・・・・オイルクーラ ８・・・・・伝熱管 ９・・・・・ウォータジャケット ＩＯ・・・・オイル還流通路 １１・・・・上側オイルジャケット ！２・・・・下側オイルジャケット １３・・・・燃焼室 Ｉ４・・・・オイルギヤラリ− ２１・・・・オイルポンプ ２５・・―・バイパス油路 トツプデツキからの距Ｓ（朋） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリンダブロックのシリンダ周壁内にオイルジャケ
   ットを、またシリンダヘッドにウォータジャケットをそ
   れぞれ設け、上記オイルジャケット内を流通するオイル
   により上記シリンダ周壁部分をまた上記ウォータジャケ
   ット内を流通する冷却水により上記シリンダヘッド部分
   をそれぞれ冷却するようにしたエンジンの冷却装置であ
   って、上記シリンダ周壁に設けられるオイルジャケット
   を同周壁上層部に位置する上側オイルジャケットと同周
   壁下層部に位置する下側オイルジャケットとに区画する
   とともに、上記下側オイルジャケットと上側オイルジャ
   ケットをオイルクーラを備えた連通油路で相互に連通し
   、冷却油を上記下側オイルジャケット側からオイルクー
   ラを介して上側オイルジャケット側に流通させるように
   したことを特徴とするエンジンの冷却装置。