JP2012184677A - Engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能とする構成のエンジンに関する。 The present invention relates to an engine having a configuration in which coolant can flow independently between a water jacket of a cylinder block and a water jacket of a cylinder head.
従来、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能とする構成のエンジンがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an engine configured to allow coolant to flow independently between a water jacket of a cylinder block and a water jacket of a cylinder head.
このようなエンジンでは、冷間始動するときに、ブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を停止して、ヘッド側ウォータジャケットのみに冷却液を流通させることにより、シリンダヘッドとシリンダブロックとを少ない温度差で速やかに昇温させる形態の暖機を行うことが可能になる。 In such an engine, when starting cold, the coolant flow in the block-side water jacket is stopped and the coolant is allowed to flow only through the head-side water jacket, thereby reducing the temperature difference between the cylinder head and the cylinder block. It becomes possible to perform warm-up in a form in which the temperature is quickly raised.
ところで、例えば特許文献１では、前記暖機によってヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液が昇温する過程で、段階的に冷却液循環経路を変えるようにしているので、以下で説明する。
Incidentally, for example, in
この特許文献１は、ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液を冷却するためのラジエータ通路と、ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータをバイパスしてヘッド側ウォータジャケットとブロック側ウォータジャケットとに戻すためのバイパス通路と、第１、第２サーモスタットとを備えている。
This
第１サーモスタットは、ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液を、ラジエータ通路に導入させる状態、バイパス通路に導入させる状態、あるいは前記両方の通路に導入させる状態のいずれかに切り替えるものである。 The first thermostat is switched to either a state in which the coolant discharged from the head-side water jacket is introduced into the radiator passage, a state in which the coolant is introduced into the bypass passage, or a state in which the coolant is introduced into both the passages.
第２サーモスタットは、バイパス通路に導入された冷却液を、ヘッド側ウォータジャケットに導入させる状態、ブロック側ウォータジャケットに導入させる状態、あるいは前記両方のウォータジャケットに導入させる状態のいずれかに切り替えるものである。 The second thermostat switches the coolant introduced into the bypass passage to either the state where it is introduced into the head side water jacket, the state where it is introduced into the block side water jacket, or the state where it is introduced into both the water jackets. is there.
そして、冷間始動すると、第１、第２サーモスタットが閉弁して、ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液をバイパス通路を経てヘッド側ウォータジャケットのみに戻すことにより、シリンダヘッドとシリンダブロックとを少ない温度差で速やかに昇温させる形態の暖機を行う。 When the cold start is performed, the first and second thermostats are closed, and the coolant discharged from the head-side water jacket is returned to the head-side water jacket only through the bypass passage. Is warmed up quickly with a small temperature difference.
この暖機によってヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液の温度が上昇して第３所定温度Ｔ３に到達すると、第２サーモスタットによってヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液をバイパス通路を経てヘッド側ウォータジャケットとブロック側ウォータジャケットとに並列に導入させる。但し、ブロック側ウォータジャケットへの冷却液導入量は少量とされる。 When the temperature of the coolant discharged from the head-side water jacket rises due to this warm-up and reaches the third predetermined temperature T3, the coolant discharged from the head-side water jacket by the second thermostat passes through the bypass passage on the head side. The water jacket and the block-side water jacket are introduced in parallel. However, the amount of coolant introduced into the block-side water jacket is small.
前記ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液の温度がさらに上昇して第１所定温度Ｔ１に到達すると、第２サーモスタットによってヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液をバイパス通路を経てブロック側ウォータジャケットからヘッド側ウォータジャケットへと直列に流通させる状態にする。 When the temperature of the coolant discharged from the head side water jacket further rises and reaches the first predetermined temperature T1, the coolant discharged from the head side water jacket by the second thermostat passes through the bypass passage and passes through the block side water jacket. From the head to the head water jacket.
前記ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液温度がさらに上昇して第２所定温度Ｔ２に到達すると、第１サーモスタットによってヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータ通路に流通させて冷却する状態にするとともに、ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液をバイパス通路を経てブロック側ウォータジャケットからヘッド側ウォータジャケットに直列に流通させる状態にする。 When the temperature of the coolant discharged from the head-side water jacket further rises and reaches the second predetermined temperature T2, the coolant discharged from the head-side water jacket is circulated through the radiator passage by the first thermostat and cooled. In addition, the coolant discharged from the head-side water jacket is circulated in series from the block-side water jacket to the head-side water jacket via the bypass passage.
また、例えば特許文献２には、棒状ミセルを形成しうる濃度の界面活性剤を冷却液に添加するとともに、ウォータジャケットの内表面に凹凸表面構造を備えることにより、当該内表面付近の冷却液の流れを攪拌して界面活性剤の棒状ミセルを球状ミセルに分断することが記載されている。
Further, for example, in
なお、この特許文献２では、ブロック側ウォータジャケットとヘッド側ウォータジャケットと外部通路とを直列に接続するような閉ループで冷却液を循環させるようになっており、前記しているように一方のウォータジャケット内の冷却液流通を停止させることが不可能な循環経路になっている。
In
上記特許文献２に係る従来例では、棒状ミセルが形成される濃度の界面活性剤を冷却液に添加することによりウォータジャケットの内表面近傍に棒状ミセルを集めて乱流摩擦抵抗を低減するようにしているが、それによって、このウォータジャケットの内表面から冷却液への熱伝達が低下しているので、このウォータジャケットの内表面を凹凸表面構造にして冷却液の流れを攪拌して当該内表面近傍に集まっている棒状ミセルを球状ミセルに分断することにより当該内表面から冷却液への熱伝達を回復させるようにしている。
In the conventional example according to
このような事情に鑑み、本発明は、ブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を制限してヘッド側ウォータジャケットのみに冷却液を流通させる形態を可能とするエンジンにおいて、ウォータジャケットに細工を施すことなく、ブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を停止させているときに当該ウォータジャケット内表面の温度を保持させやすくする一方で、ブロック側ウォータジャケットに冷却液を流通させているときに当該ウォータジャケット内表面の温度を低下させやすくすることを目的としている。 In view of such circumstances, the present invention is an engine that allows the coolant to flow only through the head-side water jacket by restricting the coolant flow through the block-side water jacket, and without crafting the water jacket. The temperature of the inner surface of the water jacket is easily maintained when the coolant circulation of the block side water jacket is stopped, while the inner surface of the water jacket when the coolant is circulated through the block side water jacket. The purpose is to make it easier to lower the temperature.
本発明に係るエンジンは、ブロック側ウォータジャケットとヘッド側ウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能としかつブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を制限してヘッド側ウォータジャケットのみに冷却液を流通させる形態を可能とするエンジンにおいて、前記冷却液には、界面活性剤が分子と球状ミセルとが混在するような濃度で添加されている、ことを特徴としている。 The engine according to the present invention allows the coolant to flow independently between the block-side water jacket and the head-side water jacket, and restricts the coolant flow in the block-side water jacket and distributes the coolant only to the head-side water jacket. In the engine capable of being configured, a surfactant is added to the coolant at a concentration such that molecules and spherical micelles are mixed.
この構成において、ウォータジャケットに冷却液が流れていない場合にはウォータジャケットの内表面に冷却液中の界面活性剤の分子が吸着されるようになるので、この吸着した界面活性剤の分子によってウォータジャケットの内表面から冷却液への熱伝達が妨げられることになり、当該内表面の温度が保持されるようになる。なお、前記吸着とは化学結合ではない。 In this configuration, when the coolant does not flow through the water jacket, the surfactant molecules in the coolant are adsorbed on the inner surface of the water jacket, so the water molecules are absorbed by the adsorbed surfactant molecules. Heat transfer from the inner surface of the jacket to the coolant is hindered, and the temperature of the inner surface is maintained. The adsorption is not a chemical bond.
一方、ウォータジャケットに冷却液を流通させている場合にはウォータジャケットの内表面に吸着している界面活性剤の分子が離脱するようになるので、ウォータジャケットの内表面から冷却液への熱伝達が促進されることになり、当該内表面の温度が低下するようになる。 On the other hand, when the coolant is circulated through the water jacket, the surfactant molecules adsorbed on the inner surface of the water jacket will come off, so heat transfer from the inner surface of the water jacket to the coolant Will be promoted, and the temperature of the inner surface will decrease.
このようなことから、ヘッド側ウォータジャケットおよびブロック側ウォータジャケットの各内表面に特許文献２に示すような凹凸表面構造を設けるといった細工を施す必要がないので、無駄なコスト増を避けることが可能になる。
For this reason, there is no need to craft an uneven surface structure as shown in
好ましくは、本発明に係るエンジンは、前記ブロック側ウォータージャケットとヘッド側ウォータージャケットとから排出される冷却液をラジエータを通してから前記両ウォータジャケットに戻すためのラジエータ通路と、このラジエータ通路において前記ラジエータをバイパスするように接続されるバイパス通路と、前記ラジエータ通路において前記バイパス通路との下流側接続部より下流側に設けられて冷却液を流動させるためのウォーターポンプと、冷却液の温度を感知して自動的に適宜の冷却液流通経路を作るための第１、第２サーモスタットとを備え、前記第１サーモスタットは、冷却液が暖機完了温度未満のときにラジエータ通路の冷却液流通を停止してバイパス通路からウォータポンプに冷却液を流通させる状態にし、前記冷却液が暖機完了温度以上になると前記両通路からウォータポンプに冷却液を流通させる状態にするものであり、前記第２サーモスタットは、冷却液温度が前記暖機完了温度よりも低く設定される第２設定温度未満のときに前記ブロック側ウォータージャケットの冷却液流通を停止させる状態にして、前記冷却液温度が前記第２設定温度以上になると前記ブロック側ウォータージャケットの冷却液流通を許容させる状態にする、構成とすることができる。 Preferably, in the engine according to the present invention, a radiator passage for returning the coolant discharged from the block-side water jacket and the head-side water jacket to the water jacket after passing through the radiator, and the radiator in the radiator passage. A bypass passage connected so as to bypass, a water pump provided downstream of the bypass passage in the radiator passage and connected to the bypass passage, and a temperature of the coolant is detected. First and second thermostats for automatically creating appropriate coolant flow paths, the first thermostats stopping the coolant flow in the radiator passage when the coolant is below the warm-up completion temperature. Allow the coolant to flow from the bypass passage to the water pump, and When the liquid reaches a warm-up completion temperature or higher, the coolant is allowed to flow from the both passages to the water pump, and the second thermostat is configured so that the coolant temperature is set lower than the warm-up completion temperature. When the coolant temperature of the block-side water jacket is stopped when the temperature is lower than 2 set temperatures, and when the coolant temperature becomes equal to or higher than the second set temperature, the coolant-flow of the block-side water jacket is allowed to be allowed. It can be configured.
なお、サーモスタットとは、自動車関連業界において温度感知型自動作動弁のことを意味している。 The thermostat means a temperature sensing type automatic operation valve in the automobile related industry.
この場合、エンジンの冷間始動時にシリンダヘッドのほうがシリンダブロックよりも昇温しやすくなることを考慮し、第１、第２サーモスタットがブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を停止して、ヘッド側ウォータジャケットから排出される冷却液をラジエータに流通させずにヘッド側ウォータジャケットに戻す暖機循環経路を作るようになる。しかもこのとき、ブロック側ウォータジャケットでは冷却液が流れていないので、当該ウォータジャケットの内表面に界面活性剤の分子が吸着されることになって、当該内表面から冷却液への熱伝達が妨げられるようになる。これにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとを可及的に温度差が生じないようにしたうえで速やかに昇温させることが可能になる。 In this case, considering that the temperature of the cylinder head is higher than that of the cylinder block when the engine is cold started, the first and second thermostats stop the coolant flow in the block-side water jacket, and the head-side water A warming-up circulation path for returning the coolant discharged from the jacket to the head-side water jacket without passing through the radiator is created. In addition, at this time, since the coolant does not flow in the block-side water jacket, the surfactant molecules are adsorbed on the inner surface of the water jacket, and the heat transfer from the inner surface to the coolant is hindered. Be able to. As a result, it is possible to quickly raise the temperature while preventing the temperature difference between the cylinder block and the cylinder head as much as possible.
そして、暖機完了に至らずとも、ある程度冷却液の温度が上昇すると、シリンダブロックの温度も上昇するので、第２サーモスタットがブロック側ウォータジャケットにも冷却液を流通させる状態にする。しかも、このようにブロック側ウォータジャケットに冷却液が流通することに伴い当該ウォータジャケットの内表面に吸着していた界面活性剤の分子が離脱することになるので、当該内表面から冷却液への熱伝達が促進されるようになる。これにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとを可及的に温度差が生じないようにしたうえで速やかに昇温させる状態が継続されることになる。 Even if the warm-up is not completed, if the temperature of the coolant rises to some extent, the temperature of the cylinder block also rises, so that the second thermostat causes the coolant to flow through the block-side water jacket. In addition, as the coolant flows through the block-side water jacket in this way, the surfactant molecules adsorbed on the inner surface of the water jacket are released, so that the coolant from the inner surface to the coolant can be removed. Heat transfer is promoted. As a result, a state in which the temperature is rapidly increased after the temperature difference between the cylinder block and the cylinder head is prevented from being generated as much as possible is continued.
さらに、暖機が完了すると、第１サーモスタットで冷却液をラジエータに流通させる温調循環経路を作るようにする。これにより、シリンダヘッドおよびシリンダブロックの熱を冷却液で回収してラジエータで大気に発散させることが可能になる。 Further, when the warm-up is completed, a temperature control circulation path for circulating the coolant to the radiator is created by the first thermostat. As a result, the heat of the cylinder head and the cylinder block can be recovered by the coolant and dissipated to the atmosphere by the radiator.
本発明は、ブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を制限してヘッド側ウォータジャケットのみに冷却液を流通させる形態を可能とするエンジンにおいて、ウォータジャケットに細工を施すことなく、ブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を停止させているときに当該ウォータジャケット内表面の温度を保持させやすくする一方で、ブロック側ウォータジャケットに冷却液を流通させているときに当該ウォータジャケット内表面の温度を低下させやすくすることが可能になる。 The present invention relates to an engine that allows a configuration in which the coolant flow in the block-side water jacket is restricted and the coolant is allowed to flow only in the head-side water jacket, and the block-side water jacket is cooled without being crafted. While maintaining the temperature of the inner surface of the water jacket when the liquid circulation is stopped, it is easy to decrease the temperature of the inner surface of the water jacket when the cooling liquid is flowing through the block-side water jacket. It becomes possible.
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１から図９に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では直列多気筒型のエンジンを例に挙げて説明する。図１に示すエンジン１は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とを少なくとも備えている。
1 to 9 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, an in-line multi-cylinder engine will be described as an example. The
シリンダブロック１１内にはウォータジャケット１３が設けられている。また、シリンダヘッド１２内にはウォータジャケット１４が設けられている。これらブロック側ウォータジャケット１３およびヘッド側ウォータジャケット１４が冷却液の内部通路である。
A
なお、この実施形態でのシリンダブロック１１はクローズドデッキタイプと呼ばれるものであって、ブロック側ウォータジャケット１３とヘッド側ウォータジャケット１４とを連通させていない。
The
ヘッド側ウォータジャケット１４の冷却液の導入口１５は、シリンダヘッド１２において気筒配列方向の一端（例えば前端）面に設けられている。ヘッド側ウォータジャケット１４の冷却液の排出口１６は、シリンダヘッド１２において気筒配列方向の他端（例えば後端）面に設けられている。
The
ブロック側ウォータジャケット１３の冷却液の導入口１７は、シリンダブロック１１において気筒配列方向の一端（例えば前端）面の下方に設けられている。また、ブロック側ウォータジャケット１３の冷却液排出側はヘッド側ウォータジャケット１４の排出口１６寄り位置に接続されている。つまり、ヘッド側ウォータジャケット１４の排出口１６は、ヘッド側ウォータジャケット１４の排出口とブロック側ウォータジャケット１３の排出口とを兼ねる共通排出口になっている。
The
ヘッド側ウォータジャケット１４の排出口１６と導入口１５とには、ラジエータ通路２が連通連結されている。
The
このラジエータ通路２には、ウォータポンプ４およびラジエータ５が設けられている。ウォータポンプ４は、ラジエータ通路２においてヘッド側ウォータジャケット１４の導入口１５寄り位置に設けられている。このウォータポンプ４は、図示していないがクランクシャフトの回転を動力伝達装置（例えばプーリやベルトなどを含む）で伝達されて作動する機械式ウォータポンプとされている。
The
ラジエータ５は、冷却液の熱を大気に発散させるための熱交換器であり、ラジエータ通路２においてウォータポンプ４よりも冷却液流通方向の上流側に設けられている。
The
また、ラジエータ通路２においてラジエータ５の上流側と下流側とには、ラジエータ５をバイパスするためのバイパス通路６が接続されている。このバイパス通路６においてラジエータ通路２との上流側接続部分寄り位置には、ヒータコア７が設けられている。このヒータコア７は車両室内を暖房するための熱交換器である。
Further, in the
さらに、ラジエータ通路２においてバイパス通路６の下流側合流部よりも冷却液流通方向上流側には第１サーモスタット８が設けられている。そして、ラジエータ通路２においてウォータポンプ４の下流側は、ブロック側ウォータジャケット１３の導入口１７に導入側中継路３を介して接続されていて、この導入側中継路３には第２サーモスタット９が設けられている。
Furthermore, a
第１、第２サーモスタット８，９は、公知の構成であるので簡単に説明するが、図４から図７に示すように、主として、フレーム８１，９１、サーモアクチュエータ８２，９２、弁体８３，９３などを備えている。
Since the first and
フレーム８１，９１は、弁体８３，９３の弁座となるリングプレート８１１，９１１にアッパーアーチ８１２，９１２とロアーアーチ８１３，９１３とガイドロッド８１４，９１４とを設けた構成である。
The
サーモアクチュエータ８２，９２は、冷却液の温度変化を感知して弁体８３，９３を変位させるための駆動源であり、フレーム８１，９１に支持されている。
The
弁体８３，９３はフレーム８１，９１のリングプレート８１１，９１１の中心孔（符号省略）を開閉するものである。なお、弁体８３，９３がリングプレート８１１，９１１の中心孔を開いた状態が開弁状態であり、塞いだ状態が閉弁状態である。この弁体８３，９３は円筒形圧縮コイルスプリング８４，９４により閉弁状態になるように付勢されている。
The
このような構成の第１、第２サーモスタット８，９の動作としては、サーモアクチュエータ８２，９２のシリンダ８２１，９２１内のサーモワックスが導入側中継路３、バイパス通路６内の冷却液温度の高低変化に反応して溶融膨張または凝固収縮することによってシリンダ８２１，９２１がガイドロッド８１４，９１４に沿って中心軸線方向に進退変位し、当該シリンダ８２１，９２１に固定された弁体８３，９３でもって導入側中継路３、ラジエータ通路２を開閉するような構成になっている。
As the operation of the first and
具体的に、第１サーモスタット８は、バイパス通路６内の冷却液温度が暖機完了温度（例えば８０℃〜８４℃）に基づいて設定される第１設定温度未満になると、サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなるので、図４に示すように弁体８３が自動的に閉弁状態になってラジエータ通路２からウォータポンプ４への冷却液の流通を停止させる状態にする一方、バイパス通路６内の冷却液温度が第１設定温度以上になると、サーモワックスが溶融膨張されてワックス圧が高くなるので、図５に示すように弁体８３が自動的に開弁状態になってラジエータ通路２からウォータポンプ４へ冷却液を流通させる状態にする。そして、第１サーモスタット８は、弁体８３の開閉状態に関係無くバイパス通路６からウォータポンプ４へ冷却液を常に流通させる状態にする。
Specifically, the
また、第２サーモスタット９は、その冷却液流通方向上流側の導入側中継路３の冷却液温度が前記第１設定温度よりも低く設定される第２設定温度（例えば６０℃〜６５℃）未満になると、サーモワックスが凝固収縮してワックス圧が低くなるので、図６に示すように弁体９３が自動的に閉弁して導入側中継路３からブロック側ウォータージャケット１３への冷却液の流通を停止させる状態にする一方、前記冷却液温度が前記第２設定温度以上になると、サーモワックスが溶融膨張されてワックス圧が高くなるので、図７に示すように弁体９３が自動的に開弁して導入側中継路３からブロック側ウォータージャケット１３へ冷却液を流通させる状態にする。
Further, the
このようなエンジン１の内部通路（ウォータジャケット１３，１４）と、外部通路（ラジエータ通路２、バイパス通路６、導入側中継路３）と、２つのサーモスタット８，９とによって適宜の閉ループの冷却液循環路が作られるようになる。
Such an internal passage (
そして、この実施形態で用いる冷却液には、界面活性剤が添加されている。この界面活性剤は、図８および図９に示すように、冷却液に添加した状態で分子５１と球状ミセル５２とが混在するような濃度となるように設定されている。つまり、界面活性剤の濃度は臨界ミセル濃度以上とされる。そして、界面活性剤の分子５１の分子量を大きくするほうが、冷却液に界面活性剤を添加したときに前記したように分子５１と球状ミセル５２とが混在するような状態になりやすい。
A surfactant is added to the coolant used in this embodiment. As shown in FIGS. 8 and 9, this surfactant is set to a concentration such that the
冷却液は、例えばエチレングリコールの水溶液などの不凍液とされている。一方、界面活性剤は、公知のものを利用することが可能であり、例えば石鹸（脂肪酸ナトリウム）などが挙げられる。 The coolant is an antifreeze such as an aqueous solution of ethylene glycol. On the other hand, a known surfactant can be used, and examples thereof include soap (fatty acid sodium).
このようなことから、ウォータポンプ４が停止している場合のように冷却液の流れを停止させている場合には、図８に示すように、ブロック側ウォータジャケット１３の内表面およびヘッド側ウォータジャケット１４の内表面に冷却液中の界面活性剤の分子５１が吸着されるようになるので、この吸着した界面活性剤の分子５１によってブロック側ウォータジャケット１３の内表面およびヘッド側ウォータジャケット１４の内表面から冷却液への熱伝達が妨げられることになり、当該内表面の温度が保持されるようになる。
For this reason, when the flow of the coolant is stopped as in the case where the
一方、例えばウォータポンプ４の作動に伴いブロック側ウォータジャケット１３およびヘッド側ウォータジャケット１４に冷却液を流通させている場合には、図９に示すように、ブロック側ウォータジャケット１３の内表面およびヘッド側ウォータジャケット１４の内表面に吸着している界面活性剤の分子５１が離脱するようになるので、ブロック側ウォータジャケット１３の内表面およびヘッド側ウォータジャケット１４の内表面から冷却液への熱伝達が促進されることになり、当該内表面の温度が低下するようになる。
On the other hand, for example, when coolant is circulated through the block-
次に、図１から図３を参照してエンジン１の作動に伴う冷却液の循環経路を説明する。
Next, the coolant circulation path associated with the operation of the
まず、エンジン１を冷間始動させた場合、つまり第１、第２サーモスタット８，９が共に閉弁している状態でエンジン１を始動させた場合には、図１の実線で示すように、ウォータポンプ４の作動に伴いヘッド側ウォータジャケット１４内の冷却液がシリンダヘッド１２の排出口１６からラジエータ通路２に排出されることになる。この冷却液はラジエータ５を通過せずにバイパス通路６を経てヘッド側ウォータジャケット１４の導入口１５に戻される。
First, when the
この場合、ヘッド側ウォータジャケット１４とバイパス通路６とによって作られる閉ループを冷却液が循環するようになる。これにより、ヘッド側ウォータジャケット１４を冷却液が繰り返し流通する際に冷却液がシリンダヘッド１２の特に燃焼室近傍の熱を吸収して昇温が促進されるようになる。なお、ウォータポンプ４の停止時にヘッド側ウォータジャケット１４の内表面に既に界面活性剤の分子５１が吸着されているが、前記ヘッド側ウォータジャケット１４内に冷却液が流通することにより、ヘッド側ウォータジャケット１４の内表面に吸着していた界面活性剤の分子５１が離脱することになるので、当該内表面から冷却液への熱伝達が促進されるようになる。但し、前記したようにブロック側ウォータジャケット１３には冷却液が流れていないので、図８に示すように、当該ウォータジャケット１３の内表面に界面活性剤の分子５１が吸着されることになって、当該内表面から冷却液への熱伝達が妨げられるようになる。このようなことから、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とを可及的に温度差が生じないようにしたうえで速やかに昇温させることが可能になる。
In this case, the coolant circulates in a closed loop formed by the head-
そして、導入側中継路３において第２サーモスタット９の上流側の冷却液温度が第２設定温度以上になると、第２サーモスタット９が自動的に開弁する。これにより、図２の一点鎖線で示すように、ウォータポンプ４の作動に伴いブロック側ウォータジャケット１３内の冷却液およびヘッド側ウォータジャケット１４内の冷却液がシリンダヘッド１２の排出口１６からラジエータ通路２に排出されることになる。この冷却液はラジエータ５を通過せずにバイパス通路６を経てヘッド側ウォータジャケット１４の導入口１５およびブロック側ウォータジャケット１３の導入口１７に戻される。
When the coolant temperature on the upstream side of the
この場合、ブロック側ウォータジャケット１３およびヘッド側ウォータジャケット１４と、バイパス通路６と、導入側中継路３とによって作られる閉ループを冷却液が循環するようになる。これにより、ヘッド側ウォータジャケット１４を冷却液が繰り返し流通する際に冷却液がシリンダヘッド１２の特に燃焼室近傍の熱を吸収して昇温が促進されるようになり、また、ブロック側ウォータジャケット１３を冷却液が繰り返し流通する際に冷却液がシリンダボアの熱を吸収して昇温が促進されるようになる。しかも、このようにブロック側ウォータジャケット１３に冷却液が流通するようになることに伴い、図９に示すように当該ウォータジャケット１３の内表面に吸着していた界面活性剤の分子５１が離脱することになるので、当該内表面から冷却液への熱伝達が促進されるようになる。このようなことから、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とを可及的に温度差が生じないようにしたうえで速やかに昇温させる状態が継続されることになる。
In this case, the coolant circulates in a closed loop formed by the block-
さらに、バイパス通路６において第１サーモスタット８近傍の冷却液温度が第１設定温度以上になると、第１サーモスタット８が自動的に開弁し、図３の二点鎖線で示すように、ウォータポンプ４の作動に伴いブロック側ウォータジャケット１３内の冷却液およびヘッド側ウォータジャケット１４内の冷却液がシリンダヘッド１２の排出口１６からラジエータ通路２に排出されることになる。この冷却液はラジエータ５を通過することによって冷却されてからヘッド側ウォータジャケット１４の導入口１５およびブロック側ウォータジャケット１３の導入口１７に戻される。その一方で、シリンダヘッド１２の排出口１６からラジエータ通路２に排出される冷却液はさらにバイパス通路６を経てヘッド側ウォータジャケット１４の導入口１５およびブロック側ウォータジャケット１３の導入口１７に戻されるようにもなる。
Further, when the coolant temperature in the vicinity of the
この場合、ブロック側ウォータジャケット１３およびヘッド側ウォータジャケット１４と、ラジエータ通路２と、バイパス通路６と、導入側中継路３とによって作られる閉ループを冷却液が循環するようになる。これにより、シリンダヘッド１１およびシリンダブロック１２の熱を冷却液で回収してラジエータ５で大気に発散させるようになるから、冷却液およびエンジン１の温度が一定範囲内に調整されることになる。
In this case, the coolant circulates in a closed loop formed by the block-
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、エンジン１の冷間始動に伴う暖機中にブロック側ウォータジャケット１３への冷却液流通を停止してヘッド側ウォータジャケット１４のみに冷却液を流通させることによりシリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とに温度差を生じさせずに昇温させることを可能にした構成において、ヘッド側ウォータジャケット１４およびブロック側ウォータジャケット１３の各内表面に特許文献２に示すような凹凸表面構造を設けるといった細工を施すことなく、冷却液の性状を工夫することによりシリンダヘッド１２の冷却性能ならびにシリンダブロック１１の昇温性能をそれぞれ向上させるようにしている。
As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, the coolant flow to the block-
これにより、特に、前記暖機初期段階つまりブロック側ウォータジャケット１３に冷却液を流通させていない状態では冷却液の温度が第２設定温度以上になるまでに要する時間が可及的に短くなるので、第２サーモスタット９が可及的速やかにブロック側ウォータジャケット１３の冷却液流通を許容させる開弁状態になる。したがって、エンジン１の暖機を可及的迅速に完了させることが可能になるなど、エンジン１の燃費向上に大きく貢献できるようになる。しかも、ヘッド側ウォータジャケット１４およびブロック側ウォータジャケット１３の各内表面に特許文献２に示すような凹凸表面構造を設けるといった細工を施す必要がないので、無駄なコスト増を避けることが可能になる。
As a result, particularly in the initial stage of warm-up, that is, in the state where the coolant is not circulated through the block-
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, It can change suitably in the range equivalent to the claim and the said range.
（１）上記実施形態では、第２サーモスタット９をブロック側ウォータジャケット１３の冷却液導入側に設置した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図１０に示すように、第２サーモスタット９をブロック側ウォータジャケット１３の冷却液排出側に設置した構成にも本発明を適用することが可能である。
(1) Although the example which installed the
図１０に示す実施形態では、ブロック側ウォータジャケット１３の排出口１８がシリンダブロック１１の他端（例えば後端）面に設けられており、さらに、このシリンダブロック１１の排出口１８はラジエータ通路２においてヘッド側ウォータジャケット１４の排出口１６寄りに排出側中継路２１を介して連通連結されている。そして、上記実施形態において導入側中継路３に設置していた第２サーモスタット９を、前記排出側中継路２１に設置している。この実施形態の場合にも上記実施形態と同様の作用、効果が得られる。
In the embodiment shown in FIG. 10, the
（２）上記実施形態ではウォータポンプ４を機械式にした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図示していないが、電動式のウォータポンプとすることが可能である。
(2) Although the example which made the
その場合には、電動式のウォータポンプを停止させると、各ウォータジャケット１３，１４での冷却液流通が停止するので、各ウォータジャケット１３，１４の内表面に界面活性剤の分子５１が吸着されることになって当該内表面からの放熱が妨げられるようになる。また、その状態から電動式ウォータポンプを作動させると、各ウォータジャケット１３，１４に冷却液が流通するので、各ウォータジャケット１３，１４の内表面に吸着している分子５１が離脱することになって、当該内表面からの放熱が促進されるようになる。
In this case, when the electric water pump is stopped, the coolant flow in each of the
本発明は、例えばブロック側ウォータジャケットとヘッド側ウォータジャケットとに独立して冷却液を流通可能としかつブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を制限してヘッド側ウォータジャケットのみに冷却液を流通させる形態を可能とする構成のエンジンに適用することが可能である。 The present invention is, for example, a mode in which the coolant can be circulated independently between the block-side water jacket and the head-side water jacket, and the coolant is allowed to flow only through the head-side water jacket by restricting the coolant flow in the block-side water jacket It is possible to apply to the engine of the structure which enables this.
１ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ ブロック側ウォータジャケット
１４ ヘッド側ウォータジャケット
１５ ヘッド側ウォータジャケットの導入口
１６ ヘッド側ウォータジャケットの排出口
１７ ブロック側ウォータジャケットの導入口
２ ラジエータ通路
３ 導入側中継路
４ ウォータポンプ
５ ラジエータ
６ バイパス通路
８ 第１サーモスタット
９ 第２サーモスタット
５１ 界面活性剤の分子
５２ 界面活性剤の球状ミセル
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記冷却液には、界面活性剤が分子と球状ミセルとが混在するような濃度で添加されている、ことを特徴とするエンジン。 An engine that allows the coolant to flow independently between the block-side water jacket and the head-side water jacket, and allows the coolant to flow only through the head-side water jacket by restricting the coolant flow in the block-side water jacket. In
The engine, wherein the surfactant is added to the coolant at a concentration such that molecules and spherical micelles are mixed.
前記ブロック側ウォータージャケットとヘッド側ウォータージャケットとから排出される冷却液をラジエータを通してから前記両ウォータジャケットに戻すためのラジエータ通路と、
このラジエータ通路において前記ラジエータをバイパスするように接続されるバイパス通路と、
前記ラジエータ通路において前記バイパス通路との下流側接続部より下流側に設けられて冷却液を流動させるためのウォーターポンプと、
冷却液の温度を感知して自動的に適宜の冷却液流通経路を作るための第１、第２サーモスタットとを備え、
前記第１サーモスタットは、冷却液が暖機完了温度未満のときにラジエータ通路の冷却液流通を停止してバイパス通路からウォータポンプに冷却液を流通させる状態にし、前記冷却液が暖機完了温度以上になると前記両通路からウォータポンプに冷却液を流通させる状態にするものであり、
前記第２サーモスタットは、冷却液温度が前記暖機完了温度よりも低く設定される第２設定温度未満のときに前記ブロック側ウォータージャケットの冷却液流通を停止させる状態にして、前記冷却液温度が前記第２設定温度以上になると前記ブロック側ウォータージャケットの冷却液流通を許容させる状態にする、ことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1,
A radiator passage for returning the coolant discharged from the block-side water jacket and the head-side water jacket to the water jacket after passing through the radiator;
A bypass passage connected to bypass the radiator in the radiator passage;
A water pump that is provided on the downstream side of the radiator passage and downstream of the bypass passage to flow the coolant;
First and second thermostats for sensing the temperature of the coolant and automatically creating an appropriate coolant flow path;
The first thermostat stops the coolant flow in the radiator passage when the coolant is lower than the warm-up completion temperature, and causes the coolant to flow from the bypass passage to the water pump. Then, the coolant is made to flow through the water pump from both the passages,
The second thermostat is in a state in which the coolant flow in the block-side water jacket is stopped when the coolant temperature is lower than a second set temperature set lower than the warm-up completion temperature, and the coolant temperature is An engine characterized by allowing a coolant flow through the block-side water jacket to be allowed when the temperature is equal to or higher than the second set temperature.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017066929A (en) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | マツダ株式会社 | Cooling structure of internal combustion engine |
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2011
- 2011-03-03 JP JP2011046705A patent/JP2012184677A/en not_active Withdrawn
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