DE102018118804A1

DE102018118804A1 - Kühlvorrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE102018118804A1
Application number: DE102018118804.8A
Authority: DE
Inventors: Ryotaro Nishida; Tomohiro KOGUCHI; Mikimasa KAWAGUCHI; Yuichi AYUKAWA; Tatsuya Takahata; Takayuki Tominaga; Shinji Watanabe; Keita Watanabe
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2019-02-07
Also published as: JP6504213B2; US10738730B2; CN109386368A; US20190040815A1; JP2019031914A

Abstract

Ein Kopf-seitiger Mantel, durch den Kühlmittel strömt, ist in einem Zylinderkopf ausgebildet. Ein Hauptzirkulationspfad und ein Nebenzirkulationspfad sind ausgebildet, durch die jeweils von einer Kühlmittelpumpe zugeführtes Kühlmittel strömt. Der Kopf-seitige Mantel ist in einen Auslassstutzen-seitigen Mantel, der um einen Auslassstutzen herum gebildet ist, und einen Brennraum-seitigen Mantel, der näher an einem Brennraum liegt als der Auslassstutzen-seitige Mantel, unterteilt. In dem Hauptzirkulationspfad einschließlich dem Brennraum-seitigen Mantel ist kein Wärmetauscher ausgebildet, sondern in dem Nebenzirkulationspfad, ausgenommen dem Brennraum-seitigen Mantel und einschließlich dem Auslassstutzen-seitigen Mantel.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für einen Motor, umfassend einen Motorkörper mit einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf zur Definition eines Brennraums, und einen außerhalb des Motorkörpers angeordneten Wärmetauscher.
Technischer Hintergrund
Aus dem Stand der Technik ist eine Struktur zum Kühlen eines Motorkörpers durch ein von einer Kühlmittelpumpe zugeführtes Kühlmittel bekannt.
Beispielsweise offenbart das Japanische Patent Nr. 5,223,389 eine Kühlstruktur, bei der ein von einer Kühlmittelpumpe zugeführtes Kühlmittel in einen Motorkörper strömt, ein Teil des Kühlmittels, dessen Temperatur sich durch Kühlen des Motorkörpers erhöht, über einen AGR-Kühler und einen Erhitzer an die Kühlmittelpumpe zurückgeführt wird, und das Kühlmittel erneut an den Motorkörper zugeführt wird.
Bei der in dem Japanischen Patent Nr. 5,223,389 offenbarten Struktur wird das Kühlmittel, nachdem das gesamte, von dem Motorkörper zugeführte Kühlmittel durch Wärmetauscher, z.B. einen AGR-Kühler und einen Erhitzer, gelangt ist und von den Wärmetauschern erwärmt oder gekühlt wurde, erneut dem Motorkörper zugeführt. Bei der vorgenannten Konfiguration besteht ein Problem dahingehend, dass eine Temperatur von an den Motorkörper zugeführtem Kühlmittel abhängig von einer Wärmeaustauschmenge in den jeweiligen Wärmetauschern wahrscheinlich variiert, und ein Kühlzustand eines in dem Motorkörper gebildeten Brennraums nicht stabilisiert wird. Ferner kann einhergehend mit dem instabilen Zustand ein Verbrennungszustand des Kraftstoff-Luft-Gemischs innerhalb des Brennraums ebenfalls instabil werden.
Darstellung der Erfindung
In Anbetracht der obigen Ausführungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung für einen Motor anzugeben, die es ermöglicht, einen in einem Motorkörper ausgebildeten Brennraum stabil und zweckmäßig zu kühlen.
Um das vorgenannte Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Kühlvorrichtung für einen Motor bereit, aufweisend einen Motorkörper mit einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock zur Definition eines Brennraums, und einen Auslassstutzen, der in dem Zylinderkopf ausgebildet ist, und einen außerhalb des Motorkörpers angeordneten Wärmetauscher. Die Kühlvorrichtung weist auf: eine Kühlmittelpumpe zum Zuführen eines Kühlmittels an den Motorkörper; einen Kopf-seitigen Mantel (Englisch: „jacket“; Deutsch auch: „Zylindermantel“), der in dem Zylinderkopf ausgebildet ist und durch den Kühlmittel strömt; und einen Zirkulationspfad, durch den von der Kühlmittelpumpe ausgeleitetes und an die Kühlmittelpumpe zurückfließendes Kühlmittel strömt. Der Kopf-seitige Mantel umfasst einen Auslassstutzen-seitigen Mantel, der um den Auslassstutzen herum in dem Zylinderkopf ausgebildet ist, und einen Brennraum-seitigen Mantel, der an einer Position ausgebildet ist, die näher an dem Brennraum liegt als der Auslassstutzen-seitige Mantel. Der Zirkulationspfad umfasst einen Hauptzirkulationspfad, durch den Kühlmittel zirkuliert, das durch den Brennraum-seitigen Mantel gelangt, und einen Nebenzirkulationspfad durch den Kühlmittel zirkuliert, das durch den Auslassstutzen-seitigen Mantel gelangt. Der Wärmetauscher ist bezüglich der Kühlmittelpumpe an einer Position stromabwärts des Nebenzirkulationspfads angeordnet, und bezüglich dem Auslassstutzen-seitigen Mantel an einer Position stromaufwärts des Nebenzirkulationspfads.
Erfindungsgemäß ist es möglich, einen in einem Motorkörper ausgebildeten Brennraum stabil und zweckmäßig zu kühlen.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Durchsicht der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Schaubild, das eine Gesamtkonfiguration einer Kühlvorrichtung für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Motorkörpers;
3 ist eine Explosionsansicht, die eine schematische Ausgestaltung eines Zylinderblocks und dessen Peripherie veranschaulicht;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Distanzstücks von der Auslassseite gesehen;
5 ist ein Schaubild, das einen Steuerblock des Motors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Distanzstücks gemäß einer Modifizierung der vorliegenden Erfindung von der Auslassseite gesehen.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Kühlvorrichtung für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Systemkonfiguration
1 ist ein schematisches Schaubild, das eine bevorzugte Ausführungsform eines Motors darstellt, bei dem eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung angewendet wird. Ein Motor (nachfolgend als Motorsystem bezeichnet) 1 weist einen Motorkörper 10 und eine Kühlvorrichtung 102 auf.
Das Motorsystem 1 beinhaltet eine Kühlmittelpumpe 8, die in der Lage ist, ein Kühlmittel auszuleiten, einen ersten Kühlkanal (einen Hauptzirkulationspfad) 71, einen zweiten Kühlkanal 72, einen dritten Kühlkanal 73, einen vierten Kühlkanal 74, einen fünften Kühlkanal (Abzweigpfad) 75, durch die ein jeweils von der Kühlmittelpumpe 8 ausgeleitetes Kühlmittel strömt, einen Kühler 62, erste und zweite Thermostate 91 und 92, und erste und zweite Drucksensoren SN1 und SN2. Das Motorsystem 1 beinhaltet ein Motorsteuergerät (vgl. 5, ein Steuergerät, ECU) 100 zum Steuern jeweiliger Komponenten des Motorsystems 1 einschließlich der Kühlmittelpumpe 8.
Das Motorsystem 1 beinhaltet ferner eine Vorrichtung 51 zur Temperaturanpassung von Automatikgetriebeöl (ATF, Automatic Transmission Fluid), eine Vorrichtung 52 zur Temperaturanpassung von Motoröl, einen AGR-Kühler (Wärmetauscher) 54, eine Klimaanlagenheizeinrichtung (Wärmetauscher, Klimaanlagenheizeinrichtung) 56, eine elektronische Drosselklappe 58 (ein zu erhitzendes Element, nachfolgend als ETB 58 bezeichnet), und einen Luftumgehungsventilkörper 60 (ein zu erhitzendes Element, nachfolgend als ABV 60 bezeichnet).
Die Kühlvorrichtung 102 weist zumindest drei Komponenten 51, 52, 54, 56, 58 und 60; die Kühlmittelpumpe 8; die Kanäle 71 bis 75; den Kühler 62; die ersten und zweiten Thermostate 91 und 92; die ersten und zweiten Drucksensoren SN1 und SN2; das ECU 100; und Mäntel 21 und 31, die in dem Motorkörper 10 ausgebildet sind, die später beschrieben werden, auf.
Bei der Ausführungsform ist, wie in 4 dargestellt, der Motorkörper 10 ein Reihen-4-Zylinder-4-Takt-Motor mit vier Zylindern 2, die in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind und jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Form haben (einen ersten Zylinder, einen zweiten Zylinder, einen dritten Zylinder und einen vierten Zylinder in dieser Reihenfolge von der linken Seite in 1). Der Motorkörper 10 ist in einem Fahrzeug als Antriebsquelle für die Räder verbaut. Im Folgenden wird eine Richtung, in der die Zylinder 2 fluchten, oder eine Richtung von links nach rechts bzw. Links-Rechts-Richtung in 1 als eine Zylinderanordnungsrichtung oder eine Links-Rechts-Richtung bezeichnet.
Nicht dargestellte Ansaugkanäle zum Einleiten von Ansaugluft in die jeweiligen Zylinder 2 und (nicht dargestellte) Abgaskanäle zum Ausleiten von Abgas (Gas nach Verbrennung) aus den jeweiligen Zylindern 2 sind mit dem Motorkörper 10 verbunden.
Die Kühlmittelpumpe 8 ist eine Vorrichtung, die Kühlmittel zur Kühlung des Motorkörpers 10 zum Motorkörper 10 zuführt. Die Kühlmittelpumpe 8 ist von einer Pumpe mit variabler Strömungsrate gebildet, welche in der Lage ist, eine Fördermenge an Kühlmittel zu verändern. Ein Mechanismus zum Verändern der Ausleitungsmenge ist nicht beschränkt. Als Kühlmittelpumpe 8 kann eine Vorrichtung zum mechanischen Verändern der Ausleitungsmenge und eine Vorrichtung zum elektrischen Verändern der Ausleitungsmenge eingesetzt werden. Die Kühlmittelpumpe 8 umfasst einen Ausleitungsabschnitt zum Ausleiten von Kühlmittel zum Motorkörper 10 hin, und einem Einleitungsabschnitt zum Einleiten von Kühlmittel, nachdem der Motorkörper 10 gekühlt wurde.
Bei der Ausführungsform kommuniziert ein AGR-Kanal zwischen einem Abgaskanal und einem Ansaugkanal und ist eingerichtet, einen Teil des durch den Abgaskanal strömenden Abgases (Gas nach der Verbrennung aus dem Motorkörper 10) an den Ansaugkanal zurückzuführen. Ein AGR-Kühler 54 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von AGR-Gas, das durch den AGR-Kanal strömt. Konkret sind im AGR-Kühler 54 Kanäle ausgebildet, durch die AGR-Gas bzw. Kühlmittel strömen. Das AGR-Gas wird gekühlt, wenn AGR-Gas und Kühlmittel durch die jeweiligen Kanäle gelangen, und es erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem AGR-Gas und dem Kühlmittel.
Ferner ist in der Ausführungsform in einem Ansaugkanal ein Verdichter (nicht dargestellt) bereitgestellt, und in den Motorkörper 10 angesaugte Luft wird von dem Kompressor aufgeladen. Ferner ist ein Bypass-Kanal zur Umgehung des Kompressors mit einem Ansaugkanal verbunden. Das ABV 60 ist ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Bypass-Kanals und wird geöffnet, wenn ein Ladedruck durch den Kompressor beispielsweise zu hoch wird.
Bei dem ETB 58 handelt es sich um eine Vorrichtung zum Verändern einer durch einen Ansaugkanal gelangenden Luftströmungsmenge. Das ETB 58 beinhaltet eine Drosselklappe zum Öffnen und Schließen des Ansaugkanals, und eine Antriebsvorrichtung wie einen Motor zum Antreiben der Drosselklappe.
Das ABV 60 und das ETB 58 weisen jeweils Ventile auf, die in einem Ansaugkanal vorgesehen sind. Bei einer niedrigen Außenlufttemperatur können Ventile innerhalb eines Ansaugkanals einfrieren, bevor der Motor gestartet wird. Es ist daher notwendig, die Temperatur der Ventile frühzeitig nach dem Start des Motors zu erhöhen. Vor diesem Hintergrund ist es erforderlich, das ABV 60 und das ETB 58 zumindest unmittelbar nach dem Start des Motors zu erwärmen. Bei der Ausführungsform ist in dem ABV 60 und dem ETB 58 ein Durchlass zum Strömen von Kühlmittel um die Ventile gebildet. Indem Kühlmittel durch den Kanal strömt, werden die Ventile erwärmt.
Die ATF-Temperatur-Anpassungsvorrichtung 51 ist eine Vorrichtung zum Erwärmen oder Kühlen von Automatikgetriebeöl (ATF), bei dem es sich um Öl für ein Automatikgetriebe handelt. Mit anderen Worten ist bei der Ausführungsform ein Automatikgetriebe, das in der Lage ist, eine Drehung des Motorkörpers 10 auf eine Welle zu übertragen, die mit einer Achse und dergleichen verbunden ist, und eine Drehzahl der Welle zu verändern, mit dem Motor verbunden. Die ATF-Temperaturanpassungsvorrichtung 51 erwärmt bzw. kühlt ATF innerhalb des Automatikgetriebes. In der ATF-Temperaturanpassungsvorrichtung sind Kanäle ausgebildet, durch die ATF bzw. Kühlmittel strömt. Indem ATF und Kühlmittel durch die Kanäle strömt, erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem ATF und dem Kühlmittel, und das ATF wird erwärmt bzw. gekühlt.
Ist eine Temperatur des ATF niedrig, nimmt dessen Viskosität zu, und eine Leistungsfähigkeit eines Automatikgetriebes verschlechtert sich. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, ATF zu erwärmen, wenn eine Temperatur des ATF gering ist, beispielsweise wenn der Motor in einem kalten Zustand gestartet wird. Ist eine Temperatur des ATF hingegen hoch, ist es wahrscheinlich, dass sich das ATF verschlechtert. Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist es bevorzugt, ATF zu kühlen, wenn eine Temperatur des ATF hoch ist, zum Beispiel nach dem Warmlauf des Motors, und einer hohen Motorlast.
Die Vorrichtung 52 zur Temperaturanpassung von Motoröl ist eine Einrichtung zum Erwärmen oder Kühlen von Motoröl, welches ein Schmieröl zum Schmieren jeweiliger Komponenten des Motorkörpers 10 ist. In der Vorrichtung 52 zur Temperaturanpassung von Motoröl sind Kanäle ausgebildet, durch die Motoröl bzw. Kühlmittel strömen. Dadurch, dass Motoröl und Kühlmittel durch die Kanäle strömen, erfolgt zwischen dem Motoröl und dem Kühlmittel ein Wärmeaustausch, und das Motoröl wird erwärmt oder gekühlt.
Ist eine Temperatur des ATF niedrig, nimmt dessen Viskosität zu, und eine Schmierleistung verschlechtert sich und ein Gleitwiederstand an entsprechenden Komponenten, an die Motoröl zugeführt wird, nimmt zu, was nicht bevorzugt ist. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, Motoröl zu erwärmen, wenn eine Temperatur des Motoröls gering ist, beispielsweise wenn der Motor in einem kalten Zustand gestartet wird. Ist eine Temperatur des Motoröls hingegen hoch, ist es wahrscheinlich, dass sich das Motoröl verschlechtert. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, das Motoröl zu kühlen, wenn eine Temperatur des Motoröls hoch ist, zum Beispiel nach dem Warmlauf des Motors, und einer hohen Motorlast.
Der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 ist ein Erhitzer zum Erwärmen (Aufbereiten von Luft), um warme Luft in eine Fahrgastzelle, und dergleichen einzuleiten. In der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 sind Kanäle ausgebildet, durch die Motoröl bzw. Kühlmittel strömen. Dadurch, dass Luft und Kühlmittel durch die Kanäle strömen, erfolgt zwischen der Luft und dem Kühlmittel ein Wärmeaustausch, und die Luft wird erwärmt.
Der Kühler 62 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von Kühlmittel. Der Radiator kühlt durch den Radiator strömendes Kühlmittel durch den Fahrtwind eines Fahrzeugs, einen Kühllüfter und dergleichen.
etaillierter Aufbau des Motorkörpers
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Motorkörpers 10. Im Folgenden wird die Aufwärts-Abwärtsrichtung in 2 einfach als Aufwärts-AbwärtsRichtung bezeichnet. Ferner wird eine Radialrichtung eines Zylinders einfach bei Bedarf als Radialrichtung bezeichnet.
Der Motorkörper 10 umfasst einen Zylinderblock 11, in dem die vier Zylinder 2 ausgebildet sind, und einen Zylinderkopf 12, der sich oberhalb des Zylinderblocks 11 befindet und mit dem Zylinderblock 11 über eine (nicht dargestellte) Dichtung in Eingriff steht.
Innerhalb jedes Zylinders 2 ist ein Kolben 13 in einer Aufwärts-Ab-Richtung reziprok aufgenommen. Über jedem Kolben 13 ist durch den Zylinderblock 11 und den Zylinderkopf 12 einen Brennraum 14 definiert. Konkret wird der Brennraum 14 durch eine innere Seitenoberfläche des Zylinders 2 definiert, also eine Innenumfangsfläche einer Zylinderbohrungswand 2a, eine Unterseite des Zylinderkopfes 12 und eine Oberseite des Kolbens 13.
(Zylinderkopf)
Jeder Ansaugstutzen 15, der mit einem Ansaugkanal in Verbindung steht und Ansaugluft in den Zylinder 2 (Brennraum 14) ein leitet, und jeder Auslassstutzen 16, der mit einem Abgaskanal in Verbindung steht und Gas nach der Verbrennung aus dem Zylinder 2 (Brennraum 14) leitet, ist in dem Zylinderkopf 12 ausgebildet. Bei der Ausführungsform sind in jedem Zylinder 2 zwei Ansaugstutzen 15 und zwei Auslassstutzen 16 ausgebildet.
Die Ansaugstutzen 15 und die Auslassstutzen 16 sind getrennt auf einer Seite und der anderen Seite des Motorkörpers 10 in einer Breitenrichtung (in 2 links-rechts) orthogonal zur Zylinderanordnungsrichtung bezüglich einer Mittelachse des Zylinders ausgebildet. Im Folgenden wird eine Seite des Motorkörpers 10 in Breitenrichtung des Motorkörpers 10, wo die Ansaugöffnungen 15 gebildet sind, als Ansaugseite bezeichnet, und eine der Ansaugseite gegenüberliegende Seite, wird, wenn nötig, als Auslassseite bezeichnet. Ferner bezeichnet in 1 und dergleichen das „EX“ eine Auslassseite, und das „IN“ = eine Ansaugseite.
Jeder Ansaugstutzen 15 wird durch ein Einlassventil 17 geöffnet und geschlossen, und jeder Auslasskanal 16 wird durch ein Auslassventil 18 geöffnet und geschlossen.
Im Zylinderkopf 12 ist der kühlmitteldurchströmte Kopf-seitige Mantel 21 ausgebildet. Wie in 1 dargestellt, erstreckt sich der Kopf-seitige Mantel 21 in der Zylinderanordnungsrichtung.
Der Kopf-seitige Mantel 21 wird gebildet durch einen um den Abgaskanal 16 ausgebildeten Auslassstutzen-seitigen Mantel 22, und einen Brennraum-seitigen Mantel 23, der an einer Position, die näher an dem Brennraum 14 liegt als der Auslassstutzen-seitige Mantel 22, ausgebildet ist.
Konkret ist, wie in 2 dargestellt, der Auslassstutzen-seitige Mantel 22 nur an der Auslassseite des Zylinderkopfes 12 ausgebildet (nur auf der Auslassseite bezogen auf die Mittelachse des Zylinders 2 in Breitenrichtung des Motorkörpers 10). Ferner erstreckt sich der auslassseitige Mantel 22 in Breitenrichtung des Motorkörpers 10 entlang des Ansaugstutzens 16 unmittelbar oberhalb des Ansaugstutzens 16 und unmittelbar unterhalb des Ansaugstutzens 16.
Wie hingegen in 1 und 2 dargestellt, ist der Brennraum-seitige Mantel 23 in einem Bereich unterhalb des Abgaskanals 16 und näher an dem Brennraum 14 ausgebildet als der Auslass-seitige Mantel 22, an einer Position unterhalb des Ansaugstutzens 15 und in der Nähe der Mittelachse des Zylinders. Mit anderen Worten ist der Brennraum-seitige Mantel 23 im Wesentlichen über die Gesamtheit eines dem Brennraum 14 zugewandten Abschnitts an einem unteren Abschnitt des Zylinderkopfes 12 und seinem Umfang vorgesehen, mit Ausnahme eines Abschnitts nahe der Mittelachse des Zylinders, wo die Stutzen 15 und 16, die Ventile 17 und 18, ein nicht dargestelltes Einspritzventil und eine nicht dargestellte Zündkerze vorgesehen sind.
Ein linkes Ende des Brennraum-seitigen Mantels 23 (ein Ende des ersten Zylinders in Zylinderanordnungsrichtung) ist zur Unterseite des Zylinderkopfes 12 hin geöffnet, und fungiert als ein zwischen dem Brennraumseitigen Mantel 23 und dem später zu beschreibenden Blockseitigen Mantel 31 kommunizierender Hauptkommunikationsabschnitt 23a.
Ein erster Kopf-seitiger Ausleitungsabschnitt 24 und ein zweiter Kopf-seitiger Ausleitungsabschnitt 25, die jeweils mit dem Brennraum-seitigen Mantel 23 und einem Auslassstutzen-seitige Mantel 22 kommunizieren und jeweils zu einer äußeren Mantelfläche des Zylinderkopfes 12 hin geöffnet sind, sind in einem rechten Ende des Zylinderkopfes ausgebildet. In der Ausführungsform ist der erste Kopf-seitige Ausleitungsabschnitt 24 ist zu einer äußeren Seitenfläche des Auslass-seitigen Zylinderkopfes 12 hin geöffnet, und der zweite Kopf-seitige Ausleitungsabschnitt 25 ist zu einer äußeren Seitenfläche des Zylinderkopfes 12 hin an der Ansaugseite geöffnet.
Ferner ist in der Ausführungsform ein dritter Kopf-seitiger Ausleitungsabschnitt 26, der mit dem Brennraum-seitigen Mantel 23 kommuniziert und zur äußeren Mantelfläche des Zylinderkopfs 12 hin geöffnet ist bzw. mündet, in der Nähe eines linken Endes des Zylinderkopfs 12 und an einer Position geringfügig auf der rechten Seite als der Hauptkommunikationsabschnitt 23a ausgebildet. Der dritte Kopf-seitige Ausleitungsabschnitt 26 ist ansaugseitig zur äußeren Mantelfläche des Zylinderkopfes 12 hin geöffnet. Ferner kommuniziert der dritte Kopf-seitige Ausleitungsabschnitt 26 mit einem Abschnitt des Brennraum-seitigen Mantels 23, der oberhalb des ersten Zylinders 2, der sich an einem linken Ende des Brennraumseitigen Mantels 23 befindet, angeordnet ist.
Ferner ist ein Kopf-seitiger Kühlmitteleinleitungsabschnitt 28, der mit dem Auslassstutzen-seitigen Mantel 22 kommuniziert und zur äußeren Mantelfläche des Zylinderkopfes 12 hin geöffnet ist, im linken Ende des Zylinderkopfes 12 ausgebildet. Der Kopf-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 28 ist zu einer linken Stirnfläche des Zylinderkopfes 12 hin geöffnet.
<Zylinderblock>
In dem Zylinderblock 11 ist der kühlmitteldurchströmte blockseitige Mantel 31 ausgebildet. Wie in 1 dargestellt ist der blockseitige Mantel 31 zur Umfassung der Zylinder 2 ausgebildet und erstreckt sich in Zylinderanordnungsrichtung.
Ein Block-seitiger Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34, der mit dem Blockseitigen Mantel 31 kommuniziert und zu einer äußeren Mantelfläche des Zylinderblocks 11 hin geöffnet ist, ist im Zylinderblock 11 ausgebildet. Die Kühlmittelpumpe 8 ist nahe dem Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 angeordnet und steht mit dem Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 über einen Hauptpumpenabführkanal 29 in Verbindung. Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe 8 ausgeleitet wird, wird beispielsweise in den Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 eingeleitet. Die Kühlmittelpumpe 8 ist beispielsweise an einer Position in der Nähe eines Öffnungsabschnitts des Blockseitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitts 34 aus einer äußeren Mantelfläche des Zylinderblocks 11 heraus montiert, zu der sich der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 hin öffnet.
Der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 ist in einem rechten Ende des Zylinderblocks 11 und in einem Ende an einer dem Hauptkommunikationsabschnitt 23a gegenüberliegenden Seite in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet. Der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 ist nahe einem rechten Ende an der Außenmantelfläche des Auslass-seitigen Zylinderblocks 11 geöffnet. Beispielsweise ist ein Block-seitiger Kühlmittelausleitungsabschnitt 35 in einer dem dritten Zylinder zugewandten Position ausgebildet.
Der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 ist ferner an einem rechten Ende des Zylinderblocks 11 und in einem Ende an einer dem Hauptkommunikationsabschnitt 23a gegenüberliegenden Seite in der Links-Rechts-Richtung ausgebildet. Der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 ist nahe einem rechten Ende an der Außenmantelfläche des Auslass-seitigen Zylinderblocks 11 geöffnet. Beispielsweise ist ein Block-seitiger Kühlmittelausleitungsabschnitt 35 in einer dem dritten Zylinder zugewandten Position ausgebildet.
Ferner ist der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 35, der mit dem Block-seitigen Mantel 31 kommuniziert und sich zur seitlichen Außenfläche des Zylinderblocks 11 an der Ansaugseite öffnet, in dem Zylinderblock 11 ausgebildet. Der Block-seitige Kühlmittelausleitungsabschnitt 35 ist in einem Abschnitt an einer Seite linken Seite gebildet, anders als der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 in der Richtung von links nach rechts.
Ein Distanzstück 40 ist innerhalb des Block-seitigen Mantels 31 aufgenommen, um einen Innenraum des Block-seitigen Mantels 31 in einen radial innenliegenden Abschnitt und einen radial außenliegenden Abschnitt (einen Abschnitt auf einer Seite des Brennraums und einen Abschnitt an einer Seite gegenüberliegend der Seite des Brennraums) zu unterteilen. In 1 wurde das Distanzstück 40 weggelassen.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine schematische Ausgestaltung des Zylinderblocks 11 und dessen Umfang zeigt. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Distanzstücks 40 von der Auslassseite her betrachtet.
Das Distanzstück 40 umfasst einen Distanzstück-Körperabschnitt 41, einen ersten Flansch 49, der sich an einem unteren Ende des Distanzstücks 40 befindet, und einen zweiten Flansch 48, der sich an Oberseite des ersten Flanschs 49 befindet. Das Distanzstück 40 ist aus einem Material (beispielsweise Kunstharz) gefertigt, dessen Wärmleitfähigkeit kleiner ist als die eines Materials des Zylinderblocks 11 (beispielsweise einer Aluminiumlegierung).
Der erste Flansch 49 steht radial über den gesamten Umfang von einem radial außenliegenden Umfang eines unteren Endes des Distanzstückkörperabschnitts 41 nach außen hervor, (steht von einer Seite des Brennraums 14 hin zu der Seite gegenüberliegend dem Brennraum 14 hervor). Das Distanzstück 40 ist innerhalb des Block-seitigen Mantels 31 in einem Zustand aufgenommen, bei dem der erste Flansch 49 in Kontakt mit einer Bodenseite des Block-seitigen Mantels 31 kommt.
Der zweite Flansch 48 steht ebenfalls radial nach außen und im Wesentlichen über den gesamten Umfang von einer Außenumfangsfläche des DistanzstückKörperabschnitts 41 an der Oberseite des ersten Flanschs 49 hervor.
Der Distanzstück-Körperabschnitt 41 ist ein Element, das den gesamten Außenumfang der Zylinderbohrungswand 2a, die zu jedem Zylinder 2 gehört, umgibt. Konkret hat der Distanzstück-Körperabschnitt 41 eine Röhrenform, so dass vier Kreise in einer Draufsicht einander geringfügig entlang der Zylinderbohrungswand 2a überlappen, wobei die überlappten Abschnitte entfernt sind.
Der Distanzstück-Körperabschnitt 41 hat eine Höhe, die im Wesentlichen gleich der Tiefe des Block-seitigen Mantels 31 ist. Gemäß dieser Konfiguration ist im Wesentlichen der gesamte Block-seitige Mantel 31 in einen radial innenliegenden Abschnitt (einen Abschnitt an der Seite des Brennraums 14) und einen radial außenliegenden Abschnitt (einen Abschnitt an der Seite gegenüberliegend des Brennraums 14) im Wesentlichen über den gesamten Distanzstück-Körperabschnitt 41 geteilt.
Der Distanzstück-Körperabschnitt 41 umfasst eine obere Wand 43, die einen oberen Teil der Zylinderbohrungswand 2a umgibt, die mit jedem Zylinder 2 in Verbindung steht (beispielsweise einem Abschnitt, der etwa einem oberen Drittel in einem Bewegungsspielraum einer Oberseite des Kolbens 13 in der Hoch-Runter-Richtung entspricht), einen gestuften Abschnitt 42, der sich zu einem unteren Ende der oberen Wand 43 fortsetzt und radial nach innen vorstehen, und sich an der unteren Seite der oberen Wand 43 befindet. Der Distanzstück-Körperabschnitt 41 hat eine gestufte Röhrenform, so dass die untere Wand 44 bezüglich der oberen Wand 43 eingerückt ist.
Wie in 2 dargestellt, ist ein Abstand zwischen einer radial innenliegenden Fläche 31a des Block-seitigen Mantels 31 und der oberen Wand 43 größer als ein Abstand zwischen einer radial außenliegenden Fläche 31b des Block-seitigen Mantels 31 und der oberen Wand 43. Hingegen ist ein Abstand zwischen der radial innenliegenden Fläche 31a des Block-seitigen Mantels 31 und der unteren Wandung 44 kleiner als ein Abstand zwischen der radial außenliegenden Fläche 31b des Block-seitigen Mantels 31 und der unteren Wandung 44. Gemäß dieser Ausgestaltung ist ein Strömungspfad 31u (im Folgenden, wenn erforderlich, als oberer Strömungspfad bezeichnet) mit einem großen Strömungsquerschnitt an einer radial innenliegenden Position als das Abstandselement 40, mit anderen Worten, an einer dem Brennraum 14 nahen Position an einem oberen Abschnitt des Blockseitigen Mantels 31. Ein Strömungspfad 31d (nachfolgend, wenn erforderlich, als unterer Strömungspfad bezeichnet) mit einem großen Strömungsflächenbereich an einer radial außenliegenden Position als das Abstandselement 40, d. h. an einer Position entfernt von dem Brennraum 14, ist an einem unteren Abschnitt des Blockseitigen Mantels 31 definiert.
Wie in 3 und 4 dargestellt ist der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 einem Abschnitt nahe einem rechten Ende des Distanzkörperabschnitts 41 in einem Zustand zugewandt, in dem das Distanzstück 40 innerhalb des Block-seitigen Mantels 31 aufgenommen ist. Es wird angemerkt, dass der radial nach innen vorstehende gestufte Abschnitt 42 nicht jener an dem rechten Ende des Distanzstückkörperabschnitts 41 ausgebildet ist, der dem Blockseitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 zugewandt ist. Der Distanzstückkörperabschnitt erstreckt sich am rechten Ende des Abstandskörperabschnitts 41 in der Nähe der radial inneren Oberfläche 31a des Blockseitigen Mantels 3141 in der Richtung von oben nach unten. Ferner ist eine vom Abstandskörperabschnitt 41 radial nach außen vorstehende Trennwand 41b am rechten Ende des Abstandskörperabschnitts 41 ausgebildet. Die Trennwand 41 ist an einer im Wesentlichen gleichen Höhenposition wie der Stufenabschnitt 42 ausgebildet. Der Block-seitige Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 erstreckt sich von einer Position, die höher liegt als die Trennwand 41b, bis zu einer Position, die niedriger liegt als die Trennwand 41b.
In beiden Wänden der oberen Wand 43 auf der Abgasseite und der Einlassseite sind jeweils Kühlmittelleitlöcher 43a und 43a ausgebildet, die durch die obere Wand 43 verlaufen, an Positionen in der Links-Rechts-Richtung auf der linken Seite von dem Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34.
Ferner ist ein Kommunikationsloch 41a, das durch ein linkes Ende des Stufenabschnitts 42 in der Richtung von oben nach unten verläuft, im linken Ende des Stufenabschnitts 42 ausgebildet. Ferner kommunizieren der obere Strömungspfad 31u und der untere Strömungspfad 31d über das Kommunikationsloch 41a miteinander.
Bei dem wie oben ausgestalteten Zylinderblock 11 strömt das Kühlmittel wie folgt.
Zunächst wird Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe 8 in den Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 eingeleitet. Dann wird das Kühlmittel von dem Block-seitigen Kühlmittel-Einleitungsabschnitt 34 in den Block-seitigen Mantel 31 eingeleitet. Dabei wird ein Teil des Kühlmittels in einen unteren Abschnitt der Trennwand 41b eingeleitet und strömt in den unteren Strömungspfad 31d, und der restliche Teil des Kühlmittels wird in einen oberen Abschnitt der Trennwand 41b eingeleitet.
Das Kühlmittel wird in einen linken und einen rechten Teil von dem Blockseitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 innerhalb des unteren Strömungspfades 31d getrennt. Ein Teil des Kühlmittels durchläuft einen Abschnitt des unteren Strömungspfades 31d auf der Abgasseite; und ein Teil des Kühlmittels strömt durch einen Abschnitt des unteren Strömungspfades 31d auf der Ansaugseite, und wird zu einem linken Ende des unteren Strömungspfades 31d geführt. Dann strömt das Kühlmittel innerhalb des unteren Strömungspfades 31d durch das Kommunikationsloch 41a am linken Ende des unteren Strömungspfades 31d in den oberen Strömungspfad 31u.
Ferner strömt, nachdem es von dem Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 in einen linken und einen rechten Teil getrennt wurde, das in den oberen Abschnitt der Trennwand 41b eingeleitete Kühlmittel durch die Kühlmittelleitlöcher 43a auf der Ansaugseite und der Abgasseite in den oberen Strömungspfad 31u. Das Kühlmittel strömt dann linkerhand im oberen Strömungspfad 31u auf der Ansaugseite und der Abgasseite.
Das durch den oberen Strömungspfad 31u strömende Kühlmittel und das durch den unteren Strömungspfad 31d strömende Kühlmittel strömen in einem linken Ende des oberen Strömungspfades 31u zusammen. Anschließend strömt das Kühlmittel nach dem Zusammenführen durch den Hauptkommunikationsteil 23a in den Brennraum-seitigen Mantel 23. Mit anderen Worten kommuniziert bei der Ausführungsform der Hauptkommunikationsabschnitt 23a mit einem linken Ende des oberen Strömungspfades 31u des Block-seitigen Mantels 31. Das Kühlmittel strömt von dem linken Ende des oberen Strömungspfads 31u durch den Hauptkommunikationsabschnitt 23a in den Brennraum-seitigen Mantel 23.
Kühlkanal
(Erster Kühlkanal)
Der erste Kühlkanal 71 ist ein Durchlass zum Rückführen von Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe 8 ausgeleitet wurde, zu der Kühlmittelpumpe 8, nachdem das Kühlmittel innerhalb des Motorkörpers 10 strömt. Der erste Kühlkanal 71 wird durch den die Kühlmittelpumpe 8 und den Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 verbindenden Hauptpumpenausleitungskanal 29 gebildet, den Block-seitigen Mantel 31, der Brennraum-seitigen Mantel 23, den ersten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 24, und einen Hauptkommunikationskanal 81, der einen Öffnungsabschnitt des ersten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitts 24 und die Kühlmittelpumpe 8 verbindet. Gemäß dieser Konfiguration zirkuliert von der Kühlmittelpumpe 8 zugeführtes Kühlmittel innerhalb des ersten Kühlkanals 71. Auf diese Weise dient der erste Kühlkanal 71 als Pfad (als ein Hauptzirkulationspfad) durch den Kühlmittel zirkuliert, das den Brennraum-seitigen Mantel 23 durchströmt.
Wie oben beschrieben strömt ein von der Kühlmittelpumpe 8 ausgeleiteter Teil des Kühlmittels über den Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 und den Hauptpumpenausleitungskanal 29 in den Block-seitigen Mantel 31. Nach dem Durchlaufen des oberen Strömungspfades 31u und des unteren Strömungspfades 31d, strömt das Kühlmittel durch den Hauptkommunikationsabschnitt 23a in den Brennraum-seitigen Mantel 23.
Wie in 1 dargestellt strömt Kühlmittel vom Hauptkommunikationsabschnitt 23a zu einer Seite (zu einer rechten Seite), die dem Hauptkommunikationsabschnitt 23a innerhalb des Brennraum-seitigen Mantels 23 gegenüberliegt. Das Kühlmittel, das ein rechtes Ende des Brennraum-seitigen Mantels 23 durch den Brennraumseitigen Mantel 23 erreicht, strömt in den ersten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 24, und wird von dem ersten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 24 durch den Hauptverbindungskanal 81 zu der Kühlmittelpumpe 8 zurückgeführt.
Ein Sensor zum Detektieren einer Druckdifferenz von Kühlmittel bezüglich der Kühlmittelpumpe 8, welche eine Differenz zwischen einem Kühlmitteldruck in einer stromaufwärtigen Stellung in Bezug auf die Kühlmittelpumpe 8 und einem Kühlmitteldruck in einem stromabwärtigen Abschnitt bezüglich der Kühlmittelpumpe 8 ist, ist in dem ersten Kühlkanal 71 vorgesehen. Bei der Ausführungsform sind der erste Drucksensor N1 zur Erfassung eines Drucks von Kühlmittel in einem Abschnitt unmittelbar stromaufwärts der Kühlmittelpumpe 8, und der zweite Drucksensor N2 zur Erfassung eines Drucks von Kühlmittel in einem Abschnitt unmittelbar stromabwärts der Kühlmittelpumpe 8 in dem ersten Kühlkanal 71 vorgesehen. Eine Druckdifferenz des Kühlmittels bezüglich des ersten Kühlkanals 71 wird durch eine Differenz zwischen den durch den ersten und den zweiten Drucksensor SN1 und SN2 erfassten Drücken detektiert.
(Zweiter Kühlkanal)
Der zweite Kühlkanal 72 ist ein Kanal zum Rückführen des Kühlmittels getrennt von dem ersten Kühlkanal 71 an die Kühlmittelpumpe 8, nachdem das Kühlmittel durch den Kühler 62 gekühlt wird. Bei der Ausführungsform verbindet der zweite Kühlmittelkanal 72 einen Öffnungsabschnitt des zweiten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitts 25 und die Kühlmittelpumpe 8. Ferner sind Heizkörper 62 zwischen dem zweiten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 25 und der Kühlmittelpumpe 8 in dem zweiten Kühlmittelkanal 72 vorgesehen. Aus dem zweiten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 25 ausgeleitetes Kühlmittel wird von dem Kühler 62 gekühlt.
Der erste Thermostat 91 ist in dem zweiten Kühlmittelkanal 72 vorgesehen, und öffnet und schließt den zweiten Kühlmittelkanal 72 in Abhängigkeit einer Temperatur von Kühlmittel. Konkret umfasst der erste Thermostat 91 einen Detektionsabschnitt zum Detektieren einer Temperatur von Kühlmittel, und ein Ventil zum Umschalten des zweiten Kühlkanals 72 zwischen einem vollständig geschlossenen Zustand und einem vollständig geöffneten Zustand in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses von dem Detektionsabschnitt. Bei der Ausführungsform strömt Kühlmittel, welches durch das Hauptkommunikationskanal 81 gelangt, in den Detektionsabschnitt des ersten Thermostats 91. Das Ventil wird geöffnet, wenn eine Temperatur von Kühlmittel innerhalb des Hauptkommunikationskanals 81 eine erste Referenztemperatur, die vorab festgelegt wurde, oder höher erreicht.
(Dritter Kühlkanal)
Der dritte Kühlkanal 73 ist ein Kanal zum Rückführen von Kühlmittel an die Kühlmittelpumpe 8, nachdem das Kühlmittel, das vom ersten Kühlkanal 71 getrennt wurde, durch die ATF-Temperatur-Einstelleinrichtung 51 und die Motoröltemperatur-Einstelleinrichtung 52 gelangt. Bei der Ausführungsform verbindet der dritte Kühlkanal 73 einen Öffnungsabschnitt des Block-seitigen Kühlmittelausleitungsabschnitts 35 und die Kühlmittelpumpe 8. Nachdem Kühlmittel vom Kühlmittelpumpe 8 über den Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 in den Block-seitigen Mantel 31 strömt, strömt ein Teil des Kühlmittels, das an einen Teil des Block-seitigen Mantels 31 auf der Einlassseite zugeführt wurde, in den dritten Kühlkanal 73.
Der zweite Thermostat 92 ist in dem dritten Kühlkanal 73 vorgesehen und öffnet und schließt den dritten Kühlmittelkanal 73 in Abhängigkeit einer KühlmittelTemperatur. Konkret umfasst der zweite Thermostat 92 einen Detektionsabschnitt zum Detektieren einer Temperatur des Kühlmittels, und ein Ventil zum Umschalten des dritten Kühlkanals zwischen einem vollständig geschlossenen Zustand und einem vollständig geöffneten Zustand in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses von dem Detektionsabschnitt. Der zweite Thermostat 92 befindet sich auf der stromaufwärtigen Seite bezüglich der Vorrichtung 52 zur Temperaturanpassung von Automatikgetriebeöl in dem dritten Kühlmittelkanal 73. Kühlmittel einer Temperatur, die im Wesentlichen gleich einer Temperatur des Block-seitigen Mantel 31 ist, strömt in dem Detektionsabschnitt des zweiten Thermostats 92. Das Ventil des zweiten Thermostaten 92 wird geöffnet, wenn eine Temperatur von Kühlmittel innerhalb des Blocks-seitigen Mantels 31, folglich eine Temperatur von Kühlmittel innerhalb des ersten Kühlmittelkanals 71, eine zweite Referenztemperatur erreicht, oder höher, die im Voraus festgelegt wird.
Die zweite Referenztemperatur wird niedriger festgelegt als die erste Referenztemperatur.
(Vierter Kühlkanal)
Der vierte Kühlkanal 74 verbindet die Kühlmittelpumpe 8 und den Auslassstutzen-seitigen Mantel 22. Konkret ist der vierte Kühlkanal 74 mit der Kühlmittelpumpe 8 und mit einem Öffnungsabschnitt des Kopf-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitts 28 verbunden, der mit dem Auslassstutzen-seitigen Mantel 22 kommuniziert. Gemäß dieser Ausgestaltung stellen bei der Ausführungsform der vierte Kühlkanal 74, der Auslassstutzen-seitige Mantel 22, und der Haupt-Kommunikationskanal 81 einen Nebenzirkulationspfad 82 dar, durch den Kühlmittel zirkuliert. Eine Menge von durch den Nebenzirkulationspfad 82 zirkulierendem Kühlmittel ist klein verglichen mit einer Menge von Kühlmittel, die durch den ersten Kühlkanal (Hauptzirkulationspfad) 71 strömt. Durch Verringerung der Menge von Kühlmittel, die durch den Nebenzirkulationspfad 82 strömt, ist es möglich die Wärmeaustauschleistung (Heiz- und Kühlleistung) zu verbessern. Somit dient der Nebenzirkulationspfad 82 als Pfad, durch den Kühlmittel zirkuliert, das durch den durch die Auslassstutzen-seitigen Mantel 22 strömt. Weiterhin sind in dem Motorsystem 1, der Nebenzirkulationspfad 82 und der erste Kühlkanal 71 als Zirkulationspfad vorgesehen, durch welchen Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe 8 ausgeleitet wurde und zu der Kühlmittelpumpe 8 zurückkehrt, strömt.
Der AGR-Kühler 54 und die Klimaanlagenheizeinrichtung 56 sind in dem vierten Kühlkanal 74 vorgesehen. Der AGR-Kühler 54 befindet sich bezogen auf die Klimaanlagenheizeinrichtung 56 im dritten Kühlkanal 74 auf der stromaufwärtigen Seite.
AGR-Gas, das durch den AGR-Kühler 54 strömt, ist nach der Verbrennung Gas. Eine Temperatur von AGR-Gas ist höher als eine Temperatur des Kühlmittels. Daher kühlt Kühlmittel innerhalb der AGR-Kühlers 54 AGR-Gas, und eine Temperatur des Kühlmittels wird erhöht, sobald das Kühlmittel das AGR-Gas kühlt. Danach wird das Kühlmittel in die Klimaanlagenheizeinrichtung 56 eingeleitet, Wärmeaustausch wird zwischen dem Kühlmittel und Luft in der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 durchgeführt, und die Luft wird erwärmt. Eine Temperatur des in die Klimaanlagenheizeinrichtung 56 eingeleiteten Kühlmittels wird innerhalb des AGR-Kühlers 54 erhöht. Daher erwärmt das Kühlmittel effektiv die Luft innerhalb der Klimaanlagenheizeinrichtung 56.
Das Kühlmittel, das von der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 ausgeleitet wird, strömt über den Kopf-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 28 in den Auslassstutzen-seitigen Mantel 22. Wie in 1 dargestellt strömt Kühlmittel von dem Kopf-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 28 in Richtung einer Seite (hin zu einer rechten Seite) gegenüberliegend dem Kopf-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 28 innerhalb des Auslassstutzen-seitigen Mantels 22. Das Kühlmittel, das ein rechtes Ende des Auslassstutzen-seitigen Mantels 22 erreicht, strömt durch die Auslassstutzen-seitigen Mantel 22 in den ersten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 24. Dann strömt Kühlmittel von dem ersten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 24 durch den Hauptkommunikationskanal 81 zur Kühlmittelpumpe 8.
(Fünfter Kühlkanal)
Der fünfte Kühlkanal (der Abzweigpfad) 75 verbindet den Brennraum-seitigen Mantel 23 und einen Abschnitt auf halbem Wege des vierten Kühlkanals 74. Konkret verbindet der fünfte Kühlkanal 75 einen stromabwärtigen Abschnitt des vierten Kühlkanals 74 bezüglich der Klimaanlagenheizeinrichtung 56, und dem dritten, Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 26. ABV 60 und ETB 58 sind in der fünften Kühlkanal 75 vorgesehen. Im Folgenden wird ein Verbindungsabschnitt zwischen dem fünften Kühlkanal 75 und dem vierten Kühlkanal 74 als Verbindungsabschnitt 75a bezeichnet.
Von dem dritten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 26 strömt Kühlmittel zum Verbindungsabschnitt 75a im fünften Kühlkanal 75. Kühlmittel, das von dem dritten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 26 ausgeleitet wird und ein Teil des Kühlmittels innerhalb des Brennraum-seitigen Mantels 23 ist, strömt in den Verbindungsabschnitt 75a.
Das durch den fünften Kühlkanal 75 strömende Kühlmittel ist wie oben beschrieben Kühlmittel innerhalb des Brennraum-seitigen Mantels 23. Eine Temperatur des Kühlmittels erhöht sich, da das Kühlmittel die Gesamtheit des Blockseitigen Mantels 31 und einen Teil des Brennraum-seitigen Mantels 23 durchläuft. Somit wird durch Einleiten des Kühlmittels, dessen Temperatur erhöht wird, das ABV 60 und das ETB 58 erwärmt. Genauer gesagt, da wie oben beschrieben das Kühlmittel durch jeweils für das ABV 60 und das ETB 58 vorgesehene Kanäle strömt, werden entsprechende Ventile des ABV 60 und des ETB 58 erwärmt. Eine relative Positionsbeziehung zwischen dem ABV 60 und dem ETB 58 ist nicht spezifisch beschränkt. Bei der Ausführungsform ist das ABV 60 stromaufwärts des ETB 58 vorgesehen, und Kühlmittel, das aus dem dritten Kopf-seitigen Ausleitungsabschnitt 26 ausgeleitet wird, wird zunächst in das ABV 60 eingeleitet.
Steuerungssystem
5 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems. Die ECU 100 ist eine Vorrichtung zur Steuerung jeweiliger Komponenten des Motorsystems 1 einschließlich der Kühlmittelpumpe 8. Wie weithin bekannt ist, handelt es sich bei der ECU 100 um einen Mikroprozessor, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM usw. aufgebaut ist.
Die ECU 100 ist mit dem ersten Drucksensor SN1, dem zweiten Drucksensor SN2 und anderen verschiedenen Arten von Sensoren verbunden. Detektionsergebnisse dieser Sensoren werden der ECU 100 eingegeben. Detektionsergebnisse eines Drehzahlsensors SN3 zum Detektieren einer Drehzahl des Motorkörpers 10, eines Ansauglufttemperatursensors SN4 zum Detektieren einer Temperatur einer durch einen Ansaugkanal strömenden Ansaugluft, eines Kühlmitteltemperatursensor SN5 zum Detektieren einer Kühlmitteltemperatur, und dergleichen werden in die ECU 100 eingegeben. Der Kühlmitteltemperatursensor SN5 detektiert beispielsweise eine Temperatur von Kühlmittel innerhalb des Brennraum-seitigen Mantels 23.
Die ECU 100 steuert anhand von Detektionsergebnissen dieser Sensoren die Kühlmittelpumpe 8 und verändert eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8. Die ECU 100 schaltet zwischen Antreiben und Stoppen der Kühlmittelpumpe 8 um.
Die ECU 100 stoppt die Kühlmittelpumpe 8, wenn der Motor in einem kalten Zustand gestartet wird, und eine Kühlmitteltemperatur, die von dem Kühlmitteltemperatursensor SN5 detektiert wurde, niedriger ist als eine vorbestimmte Pumpenantriebstemperatur, mit anderen Worten, eine durch den Kühlmitteltemperatursensor SN5 erfasste Temperatur des Kühlmittels niedriger ist als eine Temperatur des Kühlmittels innerhalb des Brennraum-seitigen Mantels 23, folglich eine Temperatur des Motorkörpers 10. Ferner, wenn eine Kühlmitteltemperatur mit einhergehend mit dem Betrieb des Motorkörpers 10 ansteigt, und eine von dem Kühlmitteltemperatursensor SN5 detektierte Kühlmitteltemperatur die Pumpenantriebstemperatur oder höher erreicht, betreibt die ECU 100 die Kühlmittelpumpe 8. Die Pumpenbetriebstemperatur ist niedriger eingestellt als die erste Referenztemperatur und die zweite Referenztemperatur.
Auf diese Weise wird bei der Ausführungsform, wenn eine Temperatur des Kühlmittels niedriger ist als die Pumpenbetriebstemperatur, ein Antrieb der Kühlmittelpumpe 8 gestoppt und das Strömen von Kühlmittel innerhalb entsprechender Kanäle wird gestoppt. Daher ist es in einem Zustand, in dem der Motor in einem kalten Zustand gestartet wird, und eine Temperatur des Kühlmittels geringer ist als die Pumpenbetriebstemperatur, möglich, zu unterbinden, dass Wärme des Motorkörpers 10 durch zirkulierendes Kühlmittel entzogen wird, und die Erwärmung des Motorkörpers 10 begünstig wird.
Wenn eine Temperatur des Kühlmittels gleich oder höher wird als die Pumpenbetriebstemperatur, wird die Kühlmittelpumpe 8 angetrieben. Wenn jedoch eine Temperatur des Kühlmittels weiterhin niedriger ist als die erste Referenztemperatur und die zweite Referenztemperatur, werden der erste Thermostat 91 und der zweite Thermostat 92 geschlossen gehalten. Daher strömt Kühlmittel in diesem Fall nur durch den vierten Kühlkanal 74, den fünften Kühlkanal 75 und den ersten Kühlkanal 71. Ferner erhöht Kühlmittel, das durch den Blockseitigen Mantel 31 und den in dem ersten Kühlkanal 71 enthaltenen Brennraumseitigen Mantel 23, und durch den mit dem vierten Kühlkanal 74 kommunizierenden Auslassanschluss-seitigen Mantel 22 gelangt, und dessen Temperatur durch Wärmetausch mit dem Motorkörper 10 erhöht wird, die Temperatur des in dem ABV 60 enthaltenen Luftumgehungsventils und der in dem ETB 58 enthaltenen Drosselklappe. Ein entsprechendes Ansteuern des ABV 60 und des ETB 58 wird sichergestellt. Ferner ist es möglich, eine geeignete Erwärmung in Reaktion auf eine Anfrage durchzuführen, da es möglich ist, Luft innerhalb der Klimaanlagenheizeinrichtung durch das Kühlmittel zu erwärmen.
Wenn eine Temperatur des Kühlmittels die zweite Referenztemperatur oder höher erreicht, wird der zweite Thermostat geöffnet. Ist jedoch eine Temperatur des Kühlmittels niedriger als die erste Referenztemperatur, wird der zweite Thermostat 91 geschlossen gehalten. Daher strömt in diesem Fall das Kühlmittel durch den dritten Kühlkanal 73, zusätzlich zu dem vierten Kühlkanal 74, dem fünften Kühlkanal 75 und dem ersten Kühlkanal 71. Dann wird das Kühlmittel, dessen Temperatur dadurch erhöht wird, dass es durch den Motorkörper 10 gelangt, an die ATF-Temperatur-Anpassungsvorrichtung 51 und die Vorrichtung 52 zur Temperaturanpassung von Motoröl zugeführt wird, und die Temperaturen des ATF und des Motoröls erhöhen sich.
Erreicht eine Kühlmitteltemperatur die erste Referenztemperatur oder höher, wird der erste Thermostat 91 geöffnet, und das Kühlmittel strömt weiter durch den zweiten Kühlkanal 72. Sobald das Kühlmittel durch den zweiten Kühlkanal 72 strömt, wird das Kühlmittel durch den Kühler 62 gekühlt. Mit anderen Worten, wenn eine Temperatur des Kühlmittels gleich oder höher als die erste Referenztemperatur ist, und das Erwärmen des Motorkörpers 10 nahezu abgeschlossen ist, wird eine Kühlung durch den Kühler 62 durchgeführt und eine Kühlung des Motorkörpers 10 wird durchgeführt. Ferner wird durch das von dem Kühler 62 gekühlte Kühlmittel AGR-Gas innerhalb des AGR-Kühlers 54 gekühlt.
Auf diese Weise verändern sich bei der Ausführungsform im Zuge der Öffnung des zweiten Thermostaten 92 von Kühlmittel durchströmte Kanäle von dem vierten Kühlmittelkanal 74, dem fünften Kühlmittelkanal 75 und dem ersten Kühlmittelkanal 71 zu den Kanälen 71, 74, 75 und dem dritten Kühlmittelkanal 73. Dadurch wird ein Strömungsflächeninhalt des Kühlmittels erhöht. Daher ist es auch dann, wenn eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 nach dem Öffnen des zweiten Thermostaten 92 erhöht wird, möglich, eine Zunahme im Strömungswiderstand des Kühlmittels zu unterbinden. Somit wird in der Ausführungsform eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 erhöht, einhergehend mit einem Öffnen des zweiten Thermostaten 92. Mit anderen Worten steuert die ECU 100 die Kühlmittelpumpe 8 derart, dass sich eine Ausleitungsströmungsrate Kühlmittelpumpe 8 erhöht, einhergehend mit einem Öffnen des zweiten Thermostaten 92. Wenn beispielsweise eine von dem Kühlmitteltemperatursensor SN5 detektierte Temperatur des Kühlmittels die zweite Referenztemperatur oder höher erreicht, ermittelt die ECU 100, dass der zweite Thermostat 92 geöffnet ist, und steuert dahingehend, eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 zu erhöhen.
Ferner wird es bei der Ausführungsform, einhergehend mit der Öffnung des ersten Thermostaten 91, Kühlmittel ermöglicht, weiter durch den zweiten Kühlkanal 72 zu strömen. Daher ist es auch dann, wenn sich nach dem Öffnen des ersten Thermostaten 91 ein Förderstrom der Kühlmittelpumpe 8 erhöht, möglich, eine Zunahme des Strömungswiderstands von Kühlmittel zu unterbinden. Im Hinblick darauf wird bei der Ausführungsform eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 weiter erhöht, einhergehend mit einem Öffnen des ersten Thermostaten 91. Mit anderen Worten steuert die ECU 100 die Kühlmittelpumpe 8 dahingehend, um deren Ausleitungsströmungsrate zu erhöhen, einhergehend mit einer Öffnung des ersten Thermostaten 91. Beispielsweise ermittelt die ECU 100, dass der erste Thermostat 91 geöffnet wird, wenn eine von dem Kühlmitteltemperatursensor SN5 detektierte Kühlmitteltemperatur die erste Referenztemperatur oder höher erreicht, und erhöht eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8.
Ferner wird bei der Ausführungsform, vor oder nach dem Öffnen des zweiten Thermostaten 92 und nach dem Öffnen des ersten Thermostaten 91, Wärmeenergie, die der Klimaanlagenheizeinrichtung 56, der ATF-Temperaturanpassungsvorrichtung 51, der Vorrichtung 52 zur Temperaturanpassung von Motoröl und Wandflächen des Brennraums 14 zugeführt oder entzogen werden soll, jeweils berechnet, und eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 wird basierend auf diesen berechneten Werten verändert.
Konkret berechnet die ECU 100 der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 zuzuführende Wärmeenergie basierend auf einer Betriebsbedingung bezüglich einer Betriebsvorrichtung zum Betreiben der Klimaanlagenheizeinrichtung 56, mit anderen Worten, berechnet sie, bis zu welchem Grad die die Lufttemperatur innerhalb des Klimaanlagenheizeinrichtung 56 erhöht werden soll. Ferner berechnet die ECU 100 eine Ausleitungsströmungsrate (nachfolgend als erforderliche Ausleitungsströmungsrate bezeichnet) der Kühlmittelpumpe 8, die zur Sicherstellung des erforderlichen Temperaturanstiegs benötigt wird, auf Grundlage des benötigten Betrags des Temperaturanstiegs, und einer Kühlmitteltemperatur, die beispielsweise von dem Kühlmitteltemperatursensor SN5 detektiert wurde.
Ferner berechnet die ECU 100 dem ATF-Temperaturanpassungsvorrichtung 51 zuzuführende Wärmeenergie basierend auf einer Temperatur von ATF, mit anderen Worten, berechnet bis zu welchem Ausmaß die Temperatur von ATF erhöht werden soll. Ferner berechnet die ECU 100 eine Ausleitungsströmungsrate (nachfolgend als erforderliche Ausleitungsströmungsrate bezeichnet) der Kühlmittelpumpe 8, die erforderlich ist, um den benötigten Betrag des Temperaturanstiegs sicherzustellen, auf Grundlage des erforderlichen Betrags an Temperaturanstieg, und einer Kühlmitteltemperatur, die beispielsweise durch den Kühlmitteltemperatursensor SN5 detektiert wurde.
Ferner berechnet die ECU 100 aus dem Motoröltemperaturregler 52 zu entziehende Wärmeenergie auf Grundlage einer Temperatur von Motoröl, mit anderen Worten, berechnet, in welchem Maße eine Temperatur des Motoröls verringert werden soll. Ferner berechnet die ECU 100 eine Ausleitungsströmungsrate (nachfolgend als erforderliche Ausleitungsströmungsrate bezeichnet) der Kühlmittelpumpe 8, die notwendig ist, um die erforderliche Menge an Temperaturabnahme sicherzustellen, beispielsweise auf Grundlage der erforderlichen Menge an Temperaturabnahme und einer Temperatur von Kühlmittel.
Ferner schätzt die ECU 100 eine aktuelle Temperatur von Wandflächen des Brennraums 14 ab, und berechnet eine Differenz zwischen dem Schätzwert und einem Sollwert einer Temperatur von Wandflächen des Brennraums 14, mit anderen Worten, bis zu welchem Maße eine Temperatur von Wandflächen des Brennraums 14 erhöht oder verringert werden soll. Ferner berechnet die ECU 100 eine Ausleitungsströmungsrate (nachfolgend als erforderliche Ausleitungsströmungsrate bezeichnet) der Kühlmittelpumpe 8, die erforderlich ist, um die erforderliche Menge an Temperaturanstieg oder Temperaturabnahme sicherzustellen, beispielsweise auf Grundlage der erforderlichen Menge an Temperaturanstieg oder Temperaturabnahme, und einer Temperatur von Kühlmittel. Auf Grundlage einer von dem Kühlmitteltemperatursensor SN5 erfassten Kühlmitteltemperatur, einer von dem Geschwindigkeitssensor SN3 erfassten Motordrehzahl, einer Temperatur der Ansaugluft, die durch den Ansauglufttemperatursensor SN4 erfasst wird, einer Motorlast und dergleichen wird eine aktuelle Temperatur von Wandflächen des Brennraums 14 geschätzt. Ferner wird auf Grundlage einer Motordrehzahl, einer Motorlast und dergleichen ein Sollwert einer Temperatur von Wandflächen des Brennraums 14 ermittelt.
Ferner berechnet die ECU 100 eine finale Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 auf Grundlage der jeweils im Hinblick auf die KlimaanlagenheizEinrichtung 56, die Vorrichtung 51 zur Temperaturanpassung, die Vorrichtung 52 zur Temperaturanpassung von Motoröl und Wandflächen des Brennraums 14 berechneten erforderlichen Ausleitungsströmungsraten. Bei der Ausführungsform berechnet die ECU 100 einen Mittelwert der benötigten Ausleitungsströmungsraten und bestimmt den Mittelwert als endgültige Ausleitungsströmungsrate. Die endgültige bzw. finale Ausleitungsströmungsrate ist nicht auf einen Mittelwert der erforderlichen Ausleitungsströmungsrate beschränkt. Die finale Ausleitungsströmungsrate kann vorwiegend auf Grundlage einer erforderlichen Ausleitungsströmungsrate in Zusammenhang mit einer Temperatur von Wandflächen des Brennraums 14 ermittelt werden. Wenn sich der Motor in einem Hochlastbetriebszustand befindet, kann basierend auf einer maximal benötigten finale Ausleitungsströmungsrate unter den erforderlichen Ausleitungsströmungsraten die finale Ausleitungsströmungsrate bestimmt werden.
Ferner ändert die ECU 100 in der Ausführungsform eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 auch in Abhängigkeit einer Druckdifferenz von Kühlmittel im Hinblick auf die Kühlmittelpumpe 8. Konkret steuert die ECU 100 eine Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 derart, dass eine Druckdifferenz von Kühlmittel bezüglich der Kühlmittelpumpe 8 einen vorgegeben Wert nicht überschreitet. Bei der Ausführungsform wird ein Steuerwert (der vorgegebene Wert) einer Ausleitungsströmungsrate der Kühlmittelpumpe 8 dahingehend festgelegt, abhängig von Öffnungszuständen des ersten und des zweiten Thermostaten 91 und 92 zu variieren. Sind der erste und zweite Thermostat 91 und 92 geschlossen, ist der Steuerwert ein Minimalwert. Sind der ersten und zweiten Thermostate 91 und 92 geöffnet, ist der Steuerwert, der unter Berücksichtigung der erforderlichen Ausleitungsrate festgelegt wird, ein Maximalwert. Wird der erste Thermostat 91 geöffnet, ist der Steuerwert ein Wert zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert.
Vorteilhafte Auswirkungen
Wie oben beschrieben, ist bei der Ausführungsform der Kopf-seitige Mantel 21 in den Brennraumseitigen Mantel 23 getrennt, der näher am Brennraum 14liegt, und den Abgasanschluss-seitigen Mantel 22, der um die Auslassstutzen 16 herum ausgebildet ist. Ferner werden der erste Kühlkanal 71 umfassend den Brennraumseitigen Mantel 23 vorgesehen, der eingerichtet ist, um Kühlmittel zwischen der Kühlmittelpumpe 8 und dem Brennraumseitigen Mantel 23 zu zirkulieren; und den Nebenzirkulationspfad 82 umfassend den Abgasanschluss-seitigen Mantel 22 umfasst, der eingerichtet ist, um Kühlmittel zwischen der Kühlmittelpumpe 8 und dem Abgasanschluss-seitigen Mantel 22 zu zirkulieren, zusätzlich zu dem ersten Kühlkanal 71 ausgebildet ist. Ferner sind der AGR-Kühler 54 und die Klimaanlagenheizrichtung 56, die Wärmetauscher sind, die von dem Motorkörper 10 verschieden sind, die einen Wärmeaustausch mit Kühlmittel durchführen, nicht in dem ersten Kühlkanal 71 vorgesehen, sondern in dem vierten Kühlkanal 74, der den Nebenzirkulationspfad 82 darstellt. Daher ist es möglich, eine Temperaturänderungsmenge von durch den ersten Kühlkanal 71 strömendem Kühlmittel, die sich in Abhängigkeit von einer Wärmeaustauschmenge zwischen Kühlmittel, AGR-Gas, und Luft innerhalb des AGR-Kühlers 54 und der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 verändert, zu verringern. Es ist daher möglich, eine Temperatur von durch den Brennraum-seitigen Mantel 23 strömendem Kühlmittel zu stabilisieren, folglich eine Temperatur innerhalb des Brennraums 14, während entsprechender Abkühlung und Erwärmung von AGR-Gas und Luft innerhalb des AGR-Kühlers 54 und der Klimaanlagenheizeinrichtung 56. Dies erlaubt es, einen Verbrennungszustand des Kraftstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Brennraums 14 zu stabilisieren.
Insbesondere, wie oben beschrieben, da der zweite Kühlkanal 72, in dem der Kühler 62 angeordnet ist, geschlossen wird, wenn eine Temperatur des Kühlmittels niedriger als die zweite Referenztemperatur oder die erste Referenztemperatur ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Kühlmitteltemperatur abhängig von einer Wärmeaustauschmenge in dem AGR-Kühler 54 und dem Klimagerät 56 variiert. Ferner ist es wahrscheinlich, dass ein Verbrennungszustand des Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Betriebszustand, in dem eine Temperatur des Kühlmittels gering ist und eine Motorlast gering ist, instabil ist. Andererseits ist es bei der Ausführungsform, da es möglich ist, eine Temperaturveränderung innerhalb des Brennraums 14 wie oben beschrieben zu reduzieren, möglich, einen Verbrennungszustand des Kraftstoff-Luft-Gemisches selbst in einem Betriebszustand, in dem eine Motorlast gering ist, zuverlässig zu stabilisieren.
Ferner stellt der Block-seitige Mantel 31 in der Ausführungsform einen Teil des ersten Kühlkanals 71 dar. Es ist daher möglich, eine innere Mantelfläche des Zylinders 2 stabil zu kühlen, mit anderen Worten, eine innere Mantelfläche des Brennraums 14. Dies erlaubt eine sichere und stabile Kühlung des Brennraums 14.
Ferner ist der erste Kühlkanal 71 derart ausgebildet, dass Kühlmittel, nachdem es durch den Block-seitigen Mantel 31 gelangt ist, in den Brennraum-seitigen Mantel 23 strömt. Ferner ist der fünfte Kühlkanal 75 ist mit dem Brennraum-seitigen Mantel 23 verbunden, und das ETB 58 und das ABV 60 sind im fünften Kühlkanal 75 vorgesehen. Daher ist es möglich, Hochtemperaturkühlmittel, nachdem es durch den Block-seitigen Mantel 31 und einen Teil des Brennraum-seitigen Mantels 23 gelangt ist, an das ETB 58 und das ABV 60 zuzuführen. Dies ist vorteilhaft bei geeigneter Erwärmung des ETB 58 und des ABV 60.
Ferner ist in der Ausführungsform der AGR-Kühler 54 stromabwärts der Kühlmittelpumpe 8 und stromaufwärts des Auslass-seitigen Mantels 22 innerhalb des vierten Kühlkanals 74 vorgesehen. Dies ermöglicht das Einleiten von Niedertemperaturkühlmittel, bevor es durch den Auslass-seitigen Mantel 22 und vor dem Kühlen des Zylinderblocks 11, an den AGR-Kühler 54 gelangt ist. Dies ist bei der Kühlung von AGR-Gas innerhalb des AGR-Kühlers 54 von Vorteil.
Ferner ist es, da Kühlmittel nachdem es durch den AGR-Kühler 54 gelangt ist, an die Kühlmittelpumpe 8 zurückgeführt wird, nachdem es durch den Auslass-seitigen Mantel 22 gelangt ist, möglich, einen Einfluss auf eine Temperatur von Kühlmittel, das durch den Auslass-seitigen Mantel 22 gelangt und dann an die Kühlmittelpumpe 8 zurückkehrt, durch eine Menge von Wärmeaustausch in dem AGR-Kühler 54 zu unterbinden. Dies ist vorteilhaft, um eine Temperaturänderung des dem Brennraum-seitigen Mantel 23 über die Kühlmittelpumpe 8 zuzuführenden Kühlmittels sicher zu verringern.
Insbesondere ist in der Ausführungsform die Klimaanlagenheizeinrichtung 56 mit dem AGR-Kühler 54 verbunden, und ein Niedertemperaturkühlmittel im AGR-Kühler 54 wird von der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 erwärmt. Daher ist es möglich, eine Temperaturänderung per se von in den Auslassstutzen-seitigen Mantel 22 einströmendem Kühlmittel weiter zu reduzieren. Ferner ist es wie oben beschrieben vorteilhaft, die Klimaanlagenheizeinrichtung 56 nach dem AGR-Kühler 54 vorzusehen, um Luft innerhalb der Klimaanlagenheizeinrichtung 56 zu erwärmen, deren Temperatur durch das Kühlmittel, dessen Temperatur durch den AGR-Kühler 54 erhöht wird, erhöht wird.
Modifizierungen
Im Ausführungsbeispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem der AGR-Kühler 54 und die Klimaanlagenheizeinrichtung 56 in dem vierten Kühlkanal 74 sind, der den Teilzirkulationspfad 82 darstellt, als Wärmetauscher vorgesehen sind, die einen Wärmeaustausch mit Kühlmittel durchführen. Eine konkrete Ausgestaltung eines Wärmetauschers ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt.
Ferner ist ein zu beheizendes Element, das im fünften Kühlkanal 75 vorgesehen ist, und durch Wärmeenergie des Kühlmittels, das durch den fünften Kühlkanal 75 strömt, erwärmt wird, nicht auf das ETB 58 und das ABV 60 beschränkt.
Ferner wird in der Ausführungsform ein Fall beschrieben, bei dem ein Kanal, durch den Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe 8 an den AGR-Kühler 54 zugeführt wird, außerhalb des Motorkörpers 10 ausgebildet wird. Der Kanal kann innerhalb des Zylinderblocks 11 ausgebildet sein. Beispielsweise kann der untere Strömungspfad 31d auf der Auslassseite im Block-seitigen Mantel 31 verwendet werden. In diesem Fall wird, wie in 6 dargestellt, an einem Ende der unteren Wand 44 des Distanzstücks 40 auf einer dem Block-seitigen Kühlmitteleinführabschnitt 34 gegenüberliegenden Seite in der Links-Rechts-Richtung, mit anderen Worten, in der Nähe eines linken Endes der unteren Wand 44 des Abstandselements 40, ein radial nach außen vorstehender Vorsprungsabschnitt 44a ausgebildet. Ferner wird ein Umgehungs-Ausleitungsabschnitt 134 (in 1 durch die gestrichelte Linie angedeutet) der mit dem Block-seitigen Mantel 31 kommuniziert und zu einer Außenmantelfläche des Zylinderblocks 11 hin geöffnet ist bzw. mündet, nahe einem linken Ende des Zylinderblocks 11 ausgebildet. Ferner kann Kühlmittel, das von dem Block-seitigen Kühlmitteleinleitungsabschnitt 34 in einen Abgasabschnitt des unteren Strömungspfades 31d strömt, durch den Vorsprungsabschnitt 44a blockiert und zu dem Umgehungs-Ausleitungsabschnitt 134 geführt werden. Ferner können der Umgehungs-Ausleitungsabschnitt 134 und der AGR-Kühler 54 miteinander verbunden sein.
Die vorliegende Erfindung weist die folgenden Merkmale auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für einen Motor umfassend einen Motorkörper mit einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf zur Definition eines Brennraums, und einen im Zylinderkopf ausgebildeten Auslassstutzen und einen außerhalb des Motorkörpers angeordneten Wärmetauscher. Die Kühlvorrichtung umfasst: eine Kühlmittelpumpe zum Zuführen von Kühlmittel an den Motorkörper, einen Kopf-seitigen Mantel, der in dem Zylinderkopf ausgebildet ist, und den Kühlmittel durchströmt; und einen Zirkulationspfad, durch den von der Kühlmittelpumpe ausgeleitetes und an die Kühlmittelpumpe rückgeführtes Kühlmittel strömt. Der Kopf-seitige Mantel umfasst einen Auslassstutzen-seitigen Mantel, der um den Auslassstutzen herum in dem Zylinderkopf ausgebildet ist, und einen Brennraum-seitigen Mantel der an einer Position ausgebildet ist, die näher an dem Brennraum liegt als der Auslassstutzen-seitige Mantel. Der Zirkulationspfad umfasst einen Hauptzirkulationspfad, durch den Kühlmittel zirkuliert, das durch den Brennraum-seitigen Mantel gelangt, und einen Nebenzirkulationspfad, durch den Kühlmittel zirkuliert, das durch den Auslassstutzen-seitigen Mantel gelangt. Der Wärmetauscher ist bezüglich der Kühlmittelpumpe an einer Position stromabwärts des Nebenzirkulationspfads, und bezüglich dem Auslassstutzen-seitigen Mantel an einer Position stromaufwärts des Nebenzirkulationspfads angeordnet.
Gemäß der vorgenannten Ausgestaltung ist der Kopf-seitige Mantel in Brennraum-seitigen Mantel näher an dem Brennraum, und den Auslassstutzen-seitigen Mantel getrennt, der um den Abgaskanal herum ausgebildet ist. Ferner ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der einen Wärmeaustausch mit Kühlmittel durchführt, nicht im Hauptzirkulationspfad vorgesehen, in dem der Brennraum-seitige Mantel ausgebildet ist, sondern im Nebenzirkulationspfad, in dem der Auslassstutzen-seitige Mantel ausgebildet ist. Dies ist beim stabilen und geeigneten Kühlen des Brennraums vorteilhaft, indem eine Temperaturänderung des Kühlmittels, das zu dem Brennraumseitigen Mantel strömt, verringert wird, während durch den Wärmetauscher ein Zielfluid auf geeignete Weise erwärmt oder gekühlt wird. Ferner ist dies vorteilhaft, um einen Verbrennungszustand des Kraftstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Brennraums sicher zu stabilisieren.
Vorzugsweise kann die Kühleinrichtung ferner einen den Brennraumseitigen Mantel und einen bezüglich dem Auslassstutzen-seitigen Mantel stromaufwärtigen Abschnitt des Teilzirkulationspfads anschließenden Abzweigpfad umfassen, der eingerichtet ist, innerhalb des Brennraum-seitigen Mantels Kühlmittel in den Nebenzirkulationspfad einzuleiten. Der Hauptzirkulationspfad kann einen im Zylinderblock ausgebildeten, blockseitigen Mantel umfassen, der von Kühlmittel durchströmt wird, und der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass von der Kühlmittelpumpe gefördertes Kühlmittel nach Durchtritt durch den Block-seitigen Mantel durch den Brennraum-seitigen Mantel gelangt. Im Abzweigpfad kann ein zu erwärmendes Element, das durch Wärmeenergie von durch den Abzweigpfad strömendem Kühlmittels erwärmt wird, vorgesehen sein.
Gemäß der vorgenannten Ausgestaltung ist es, da der im Zylinderblock ausgebildete Block-seitige Mantel im Hauptzirkulationspfad ausgebildet ist, möglich, den Zylinderblock stabil und auf geeignete Weise zu kühlen, und in der Folge den Brennraum. Ferner wird bei dieser Ausgestaltung ein Teil des Kühlmittels, dessen Temperatur dadurch erhöht wird, dass es durch den Block-seitigen Mantel und den Brennraum-seitigen Mantel gelangt, in das zu erwärmende Element eingeleitet. Dies ist beim sicheren Erwärmen des zu erwärmenden Elements und beim Erhöhen einer Temperatur des zu erhitzenden Elements in einem frühen Stadium von Vorteil.
Vorzugsweise kann die Kühlvorrichtung ferner einen Kühler zum Kühlen von durch die Kühlmittelpumpe zuzuführendem Kühlmittel aufweisen. Der Wärmetauscher kann einen AGR-Kühler zum Kühlen von AGR-Gas aufweisen, welches ein Gas ist, das zurückströmt, um Ansaugluft, die in den Motorkörper angesaugt werden soll, aufzunehmen, und aus dem Abgas, das aus dem Motorkörper ausgleitet wird, und eine Klimaanlagenheizeinrichtung. Der AGR-Kühler und die Klimaanlagenheizvorrichtung können an Positionen derart angeordnet sein, dass Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe im Nebenzirkulationspfad ausgeleitet wird, nacheinander zu dem AGR-Kühler, dem Klimagerät und dem Auslassstutzen-seitigen Mantel strömt.
Gemäß der vorgenannten Ausgestaltung ist es möglich, den AGR-Kühler (AGR-Gas), die Klimaanlagen-Heizeinrichtung (die Heizeinrichtung durchströmende Luft) und der Auslassstutze-seitige Mantel den Auslassstutzen-seitigen Mantel durchströmendes Kühlmittel) effizient zu erwärmen oder zu kühlen. Konkret ist es möglich, AGR-Gas durch Einleiten von Kühlmittel verhältnismäßig niedriger Temperatur, das von dem Kühler gekühlt wird, zunächst an den AGR-Kühler einzuleiten. Dann ist es möglich, die Klimaanlagen-Heizeinrichtung (die Heizeinrichtung durchströmende Luft) wirksam durch Einleiten des Kühlmittels, dessen Temperatur durch Wärmeaustausch innerhalb des AGR-Kühlers erhöht wird, an den Klimaerhitzer, zu erwärmen. Ferner ist es möglich, den Auslassstutzen und seinen Umfang durch Einleiten von Kühlmittel, das durch Wärmeaustausch innerhalb der Klimaanlagenheizeinrichtung gekühlt wird, effektiv zu kühlen.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 - 151553 , die am 4. August 2017 eingereicht wurde, und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Obgleich die vorliegende Erfindung vollständig und beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, wird angemerkt, dass sich einem Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen erschließen können. Daher sollten, sofern nicht anders angegeben, solche Änderungen und Modifikationen, die vom Schutzumfang der nachfolgend definierten vorliegenden Erfindung abweichen, so ausgelegt werden, dass sie von der Erfindung umfasst sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5223389 [0003, 0004]
JP 2017151553 [0113]

Claims

Kühlvorrichtung für einen Motor, aufweisend einen Motorkörper (10) mit einem Zylinderblock (11) und einem Zylinderkopf (12) zur Definition eines Brennraums (14), und einen Auslassstutzen (16), der in dem Zylinderkopf (12) ausgebildet ist, und einen Wärmetauscher (54, 56), der außerhalb des Motorkörpers (10) ausgebildet ist, wobei die Kühlvorrichtung aufweist: eine Kühlmittelpumpe (8) zum Zuführen von Kühlmittel in den Motorkörper (10); einen Kopf-seitigen Mantel (21), der in dem Zylinderkopf (12) ausgebildet ist und durch den Kühlmittel strömt; und einen Zirkulationspfad, durch den von der Kühlmittelpumpe (8) ausgeleitetes und an die Kühlmittelpumpe (8) zurückfließendes Kühlmittel strömt, wobei der Kopf-seitige Mantel (21) einen Auslassstutzen-seitigen Mantel (22), der in dem Zylinderkopf (12) um den Auslassstutzen (16) herum ausgebildet ist, und einen Brennraum-seitigen Mantel (23), der an einer Position ausgebildet ist, die näher an dem Brennraum (14) als der Auslassstutzen-seitige Mantel (22) liegt, aufweist, der Zirkulationspfad einen Hauptzirkulationspfad (71), durch den Kühlmittel zirkuliert, das durch den Brennraum-seitigen Mantel (23) gelangt, und einen Nebenzirkulationspfad (82), durch den Kühlmittel zirkuliert, das durch den Auslassstutzen-seitigen Mantel (22) gelangt, aufweist, und der Wärmetauscher (54, 56) bezüglich der Kühlmittelpumpe (8) an einer Position stromabwärts des Nebenzirkulationspfads angeordnet ist, und bezüglich dem Auslassstutzen-seitigen Mantel (22) an einer Position stromaufwärts des Nebenzirkulationspfads angeordnet ist.
Kühlvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Abzweigungspfad (75), der den Brennraum-seitigen Mantel (23) und einen bezüglich dem Auslassstutzen-seitigen Mantel (22) stromaufwärtigen Teil des Nebenzirkulationspfads (82) miteinander verbindet, und eingerichtet ist, Kühlmittel innerhalb des Brennraum-seitigen Mantels (23) in den Nebenzirkulationspfad (82) einzuleiten, wobei der Hauptzirkulationspfad (71) einen Block-seitigen Mantel (31) aufweist, der in dem Zylinderblock (11) ausgebildet ist und den Kühlmittel durchströmt, und der derart eingerichtet ist, dass von der Kühlmittelpumpe (8) zugeführtes Kühlmittel durch den Brennraum-seitigen Mantel (23) gelangt, nachdem es durch den Blockseitigen Mantel (31) gelangt ist, und ein zu erhitzendes Element (58, 60), das durch Wärmeenergie von durch den Abzweigungspfad gelangendem Kühlmittel erwärmt wird, in dem Abzweigungspfad (75) vorgesehen ist.
Kühlvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: einen Kühler (62) zum Kühlen von Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe (8) zugeführt werden soll, wobei der Wärmetauscher (54, 56) eine AGR-Kühleinrichtung (54) zum Kühlen von AGR-Gas, das Abgas ist, das an Ansaugluft zurückströmt, die in den Motorkörper (10) angesaugt werden soll, aus Abgas, das aus dem Motorkörper (10) ausgeleitet wird, und eine Klimaanlagenheizeinrichtung (56), und der AGR-Kühler (54) und die Klimaanlagenheizeinrichtung (56) an Positionen derart angeordnet sind, dass von der Kühlmittelpumpe (8) in dem Nebenzirkulationspfad (82) ausgeleitetes Kühlmittel nacheinander an den AGR-Kühler (54), die Klimaanlagenheizeinrichtung (56) und den Auslassstutzen-seitigen Mantel (22) strömt.