JPS63140813A - 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ものである。

（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シリンダヘッド内にそれぞ
れウォータジャケットを設け、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
循環する冷却水により冷却するようにしている（以下、
第！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
受けろ熱量は、シリンダ軸方向において均一なものでな
く、燃焼室に近い部分（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３図におい
て曲線ｒｌＩ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上層部では高
（、燃焼室から離れたシリンダ周壁の中・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、膣中
・下層部では過冷却状態となる。従って、シリンダ周壁
の中・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
大するという問題が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中・下層部と
の間における壁温の温度勾配が大きいシリンダ内周面の
熱変形が比較的太き（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
ンダ周壁の中・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油の低油温時に
顕著となる。

このような、シリンダ周壁の中・下層部におけろ過冷却
を防止ずろらのとして、例えば、特開昭５９−５８２７
号公報に開示されろ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
却するようにしたしのが知られている（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３図において曲線（１゜で示すよう
に、温度特性か、水と油の冷却能力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Ｑ１より高温側に設
定されることになる。

ところか、このようにした場合には、シリンダ周壁の中
・下層部の壁温上界に追従してシリンダ周壁の−Ｌ層部
の壁温乙上昇するところから、シリンダ周壁の中・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
うとするしので、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
ようにしたエンジンの冷却装置を提供することを目的と
するしのである。

（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ｊこめの手段として、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、
上記シリンダ周壁のしかし上記シリンダヘッドに近接す
る上層部に、上記シリンダヘッドのウォータジャケット
と連通ずるブロック側ウォータジャケットを設は九〇の
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冷却
能力の高い冷却水で、また燃焼室から離れそれほど高温
となることのない中・下層部は冷却水よりも冷却能力の
低い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
防止されることになる。

（実施例） 以下、第１図ないし第３図を参照して本発明の好適な実
施例を説明する。

第１図には本発明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ｌ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、後述するオイ
ルジャケット７とブロック側ウォータジャケット１１と
が上下方向に多層状に形成されている。

オイルジャケット７は、上記シリンダ周壁５の軸方向中
層部５ｂから下層部５ｃにかけて形成された略円筒状通
路であり、その底部はオイル排出口１５を介してクラン
クケース４側に開放可能とされている。尚、このオイル
排出口Ｉ５は、第２制御弁２４により開閉制御される。

またオイルジャケット７の上端部には連通口９が形成さ
れており、該オイルジャケット７はその上端部において
この連通口９を介してオイル還流通路８に連通仕しめら
れている。尚、このオイル還流通路８の下端部は上記ク
ランクケース４内に開口せしめられている。

又、このオイルジャケット７には、オイルポンプ３２か
ら冷却油として潤滑油の一部が供給されるようになって
いる。即ち、オイルポンプ３２から吐出される潤滑油は
、潤滑用油路２５と冷却用油路２６の両方に分流供給さ
れる。この分流供給される潤滑油のうち、潤滑用油路２
５側に分流する潤滑油はエンジン各部の潤滑部を潤滑し
たのちオイルパン１４側に還流される。これに対して冷
却用油路２６側に分流する潤滑油はオイルジャケット７
に導入され、シリンダ６を冷却した後、上記連通口９か
らオイル還流通路８を通ってオイルパン１４側に回収さ
れるようになっている。又、この冷却用油路２６には、
該冷却用油路２６を開閉する第１制御弁２３が設けられ
ている。この第１制御弁２３は上記第２制御弁２４と連
動制御されるものであり、その制御機構については後述
する。

さらに、第１図において符号２０はコントロールユニッ
トである。このコントロールユニット２０は、上記ブロ
ック側ウォータジャケット１１部分に設けた水温センサ
２１と上記オイルパン１４部分に設けた油温センサ２２
からの出力を受けて上記第１制御弁２３と第２制御弁２
４とを制御するものであり、その制御特性はエンジンの
暖機性能を考慮して次のように設定されている。即ち、
冷却水の水温と潤滑油の油温かと乙に所定値以上である
時には、エンジンの暖機は完了していると判断し、第１
制御弁２３を開くととらに第２制御弁２４を閉じて潤滑
油をオイルジャケット７に導入し所定の冷却作用を行な
わしめるが、これ以外の運転状態においては第１制御弁
２３を閉じてオイルジャケット７側への潤滑油の供給を
停止させるとともに第２制御弁２４を開いてオイルジャ
ケット７に溜っている潤滑油をオイルパン１４側に排出
し、エンジンの暖機作用を促進するようになっている。

続いて、この冷却装置の作動並びにその作用を説明する
。

エンジンが運転されると、シリンダへラド２のヘッド側
ウォータジャケット１２及びシリンダブロックｌのブロ
ック側ウォータジャケット１１にはウォータポンプ３７
から冷却水が供給され、この冷却水によりシリンダヘッ
ド２及びシリンダ周壁５の上層部、即ち、燃焼室１３の
周囲の高温部位が冷却される。これに対して、比較的燃
焼室１３から離れた位置にあり、壁温も上記上層部より
ら低いシリンダ周壁５の中・下層部５　ｂ、　５　ｃは
、オイルジャケット７内に導入される潤滑油により冷却
される。従って、冷却水の方が潤滑油よりも冷却性能が
高いところから、シリンダ周壁５はその壁温分布（即ち
熱負荷分布）に対応した冷却性能でもって冷却されるこ
とになり、前述の如く冷却油でシリンダ周壁５の全域を
冷却する構造の乙の（例えば第２実施例）において発生
し易かったシリンダ周壁上層部の冷却不足及びシリンダ
周壁５の全域を冷却水で冷却する構造のもの（例えば第
１従来例）において発生し易かったシリンダ周壁中・下
層部における過冷却がともに防止されることになる。即
ち、第３図において曲線ａ０で示す如くトップデツキか
らの距離の小さい上層部においては冷却水で冷却する場
合に近い冷却特性か、またトップデツキからの距離の大
きい中・下層部においては冷却油で冷却する場合に近い
冷却特性がそれぞれ得られる。

尚、この場合、曲線旦。で示すようにシリンダ周壁５の
壁温の温度勾配か他の場合に比して小さいところから、
シリンダ６の熱変形も少なく、ピストン３の摺動抵抗が
低減されることになる。

又、上述の如くこの実施例においては、ブロック側ウォ
ータジャケット１１をシリンダブロックＩのトップデツ
キｌａ上に環状に開口させているいわゆるオープンデツ
キのため、例えば該ブロック側ウォータジャケット１１
を閉通路とし該ブロック側ウォータジャケットＩＩとヘ
ッド側ウォータジャケット１２とを連通路を介して接続
するような１合に比べて、冷却水の流通抵抗が少なく、
それだけより冷却性能が高められることになるととらに
、シリンダブロックＩの鋳造成形性が良好でありそれだ
けコストダウンを図り得ろという利点らある。

次に、コントロールユニット２０による冷却形態の制御
を第２図を参照して簡単に説明する。

先ず、エンジンが始動されると（ステップＳｌ）、第１
制御弁２３を閉弁し且つ第２制御弁２４を開弁する（ス
テップＳ８、ステップＳ３）。従って、この状態ではオ
イルジャケット７への潤滑油の供給が停止されるととら
にオイルジャケラ）・７に潤滑油が残留している場合に
はこれかオイルジャケット７から排出され、シリンダ周
壁５の中・下層部５　ｂ、　５　ｃは無冷却状態とされ
ている（尚、シリンダ周壁５の上層部５ａとシリンダヘ
ッド２は冷却水により冷却状聾にある）。

次に、冷却水の水温と潤滑油の油温を判定しくステップ
ＳいステップＳＳ）、水温、油温とも予め設定した値よ
り低い場合には暖機の必要何りと判断し、第１制御弁２
３と第２制御弁２４をそれぞれ閉弁及び開弁状態のまま
保持する。

水温、油温ともに設定値に達すると、既に暖機は完了し
たと判断し、第２制御弁２４を閉じる（ステップＳ、）
とともに第１制御弁２３を開弁じ（ステップＳ７）、潤
滑油をオイルジャケット７側に供給する。従って、この
状態においては、シリンダ周壁５の中・下層部５　ｂ、
　５　ｃは潤滑油により冷却されることになる。このよ
うに、オイルジャケット７への潤滑油の供給が制御され
ることにより、エンジンの暖機の促進作用と冷却作用と
がエンジン温度に応じて適切に行なわれる。

（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」：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
のしから上記シリンダヘッドに近接する上層部に、上記
シリンダヘッドのウォータジャケットと連通ずるブロッ
ク側つを一タノヤケソトを設けたことを特徴とずろムの
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
なる上層部は冷却能力の高い冷却水で、また燃焼室から
離れそれほど高温となることのない中・下層部は冷却水
よりも冷却能力の低い冷却能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冷却油によって冷却す
るようにした場合に発生し易い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
制御フローチャート、第３図はエンジンのシリンダ周壁
温度の特性図である。 ｌ・・・・・シリンダブロック ２・・・・・ンリンダヘッド ４・・・・・クランクケース ５・・・・・シリング周壁 ６・・・・・シリング ７・・・・・オイルジャケット ８・・・・・オイル還流通路 ９・・・・・連通口 １０・・・・オイルパン １１・・・・ブロック側ウォータジャケット１２・・・
・ヘッド側つォータノヤケット１３・・・・燃焼室 １　＝１・・・・オイルパン １５・・・・オイル排出口 ２０・・・・コントロールユニット ２１・・・・水温センサ ２２・・・・油温センサ ２３．２４　・・・制御弁 ２５・・・・潤滑用油路 ２Ｇ・・・・冷却用油路 第３因

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、上記シリンダ周壁のしかも上記シリンダヘッドに
   近接する上層部に、上記シリンダヘッドのウォータジャ
   ケットと連通するブロック側ウォータジャケットが設け
   られていることを特徴とするエンジンの冷却装置。