JP2016534283A - Fluid cooling system - Google Patents

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Abstract

エンジン用の流体冷却システム（１０１）。流体冷却システムは接合部（１０５）を有する。接合部は、該接合部に流体を運ぶために適した一次ダクト（１０２）、二次ダクト（１０３）と三次ダクト（１０４）であって一次ダクトに接続されて接合部から流体を運び出すために適したダクトとを有する。二次ダクトは、二次ダクトが一次ダクトに合流する場所で、一次ダクトにほぼ斜めの角度で配置されている。三次ダクトは、三次ダクトが一次ダクトに合流する場所で、一次ダクトにほぼ鋭角で配置されている。Fluid cooling system for an engine (101). The fluid cooling system has a joint (105). The joint is a primary duct (102), a secondary duct (103) and a tertiary duct (104) suitable for transporting fluid to the joint to be connected to the primary duct and carry fluid out of the joint With suitable ducts. The secondary duct is a place where the secondary duct merges with the primary duct, and is disposed at a substantially oblique angle to the primary duct. The tertiary duct is a place where the tertiary duct merges with the primary duct, and is arranged at a substantially acute angle with the primary duct.

Description

本発明は、エンジン用の流体冷却システムに関する。また、本発明は、このシステムを有するエンジン及び乗物に関する。   The present invention relates to a fluid cooling system for an engine. The invention also relates to an engine and vehicle having this system.

機械的摩耗を防止するために、エンジンは頻繁に潤滑剤を利用する。潤滑剤は、エンジンを構成する複数の可動部材の間に介在される。これにより、それらの可動部材は他方に対して円滑に動作できる。エンジン内の潤滑剤の粘度は温度に応じて変化する。大抵、潤滑剤は、エンジンの一般的な動作温度でうまく機能するものが選択される。しかし、内燃機関等の大量の熱を発生するエンジンの場合、通常該エンジンは外気温度で始動し、その後、エンジンが熱を発生するにつれて、典型的な動作温度まで上昇する。そのため、エンジンの始動時、エンジン内の潤滑剤が最適動作温度以下の状態にある時間が存在する。そのような事情から、ピストン内の潤滑オイルを出来るだけ効果的に機能させるために、エンジンの始動時、ピストンやシリンダなどの部材を出来るだけ早急に暖めることが望ましい。   Engines frequently utilize lubricants to prevent mechanical wear. The lubricant is interposed between a plurality of movable members constituting the engine. Thereby, those movable members can operate | move smoothly with respect to the other. The viscosity of the lubricant in the engine varies with temperature. Often the lubricant is selected to work well at the engine's typical operating temperature. However, in the case of an engine that generates a large amount of heat, such as an internal combustion engine, the engine typically starts at ambient temperature and then rises to a typical operating temperature as the engine generates heat. Therefore, at the time of starting the engine, there is a time during which the lubricant in the engine is in a state below the optimum operating temperature. Under such circumstances, in order to make the lubricating oil in the piston function as effectively as possible, it is desirable to warm the members such as the piston and the cylinder as quickly as possible when starting the engine.

反面、ピストンやシリンダが過剰に熱くなる危険がある。特に、シリンダのヘッドに含まれる、スパークプラグや検出装置等の部材は、過度に加熱されることに非常に敏感である。したがって、最近のエンジンのシリンダには、流体（通常は水）を充填したアウターシェル（すなわちジャケット）が設けられている。これらの水ジャケットは、ピストンやシリンダからの熱を水で吸収して冷却する。暖められた水は、その後、ジャケットから送り出されて冷たい水に置換される。これにより、さらに熱が吸収される。   On the other hand, there is a danger that the piston and cylinder will become excessively hot. In particular, members such as spark plugs and detection devices included in the cylinder head are very sensitive to excessive heating. Thus, modern engine cylinders are provided with an outer shell (ie, a jacket) filled with fluid (usually water). These water jackets absorb and cool the heat from the pistons and cylinders with water. The warmed water is then pumped out of the jacket and replaced with cold water. Thereby, heat is further absorbed.

しかし、エンジンの始動中、ジャケットは水が充満しており、そのために、ジャケットが熱を吸収する。その結果、ピストンやシリンダの加熱が遅くなる。また、潤滑剤の加熱が遅くなり、エンジン始動直後の潤滑効率が低下する。この影響は、加熱時間中に冷却液がジャケットに流れ込むと、さらに悪化する。   However, during engine start-up, the jacket is full of water, which causes the jacket to absorb heat. As a result, the heating of the piston and cylinder is delayed. Moreover, the heating of the lubricant is delayed, and the lubrication efficiency immediately after the engine is started is reduced. This effect is exacerbated when the coolant flows into the jacket during the heating time.

したがって、内燃機関の始動直後における熱損失を最小にしながら乗物を効果的な冷却する水冷ジャケットを提供することが重要である。   Therefore, it is important to provide a water cooling jacket that effectively cools the vehicle while minimizing heat loss immediately after starting the internal combustion engine.

本発明の一形態によれば、エンジン用の液体冷却システムが提供される。この流体冷却システムは、第１の冷却ジャケットと、第２の冷却ジャケットと、接合部を有し、前記接合部は、流体を前記接合部に運ぶのに適した一次ダクトと、二次ダクト及び三次ダクトを有し、前記二次ダクトと前記三次ダクトは前記一次ダクトに接続されており、前記接合部から流体を運び出すのに適している。前記二次ダクトはさらに前記第１の冷却ジャケットに接続されており、前記三次ダクトはさらに前記第２の冷却ジャケットに接続されている。前記二次ダクトは、前記二次ダクトが前記一次ダクトに合流する場所で、前記一次ダクトに対してほぼ斜めの角度に配置されている。また、前記三次ダクトは、前記三次ダクトが前記一次ダクトに合流する場所で、前記一次ダクトに対してほぼ鋭角に配置される。   According to one aspect of the invention, a liquid cooling system for an engine is provided. The fluid cooling system includes a first cooling jacket, a second cooling jacket, and a joint, the joint including a primary duct suitable for transporting fluid to the joint, a secondary duct, and It has a tertiary duct, and the secondary duct and the tertiary duct are connected to the primary duct and are suitable for transporting fluid from the joint. The secondary duct is further connected to the first cooling jacket, and the tertiary duct is further connected to the second cooling jacket. The secondary duct is disposed at a substantially oblique angle with respect to the primary duct at a location where the secondary duct merges with the primary duct. The tertiary duct is disposed at a substantially acute angle with respect to the primary duct at a location where the tertiary duct joins the primary duct.

このように、接合部が設けられ、そこでは流体が前記一次ダクトから前記二次ダクトに容易に移動できる。一方、三次ダクトに流れ込む流体は、流体の流れの方向が鋭角に変化するので、大きな抵抗を受ける。このように、三次ダクトよりも二次ダクトを通じて、より多くの液体が流れる。この違いは前記ダクトの形状や相互関係に基づくもので、繰り返し使用により機械的損傷を受ける複雑な弁システムを設ける必要がない。例えば流体がポンプで送られることによって加圧下で接合部を流れる場合、第２の冷却ジャケットに供給されるよりも、より多くの流体が三次ダクトを介して第１の冷却ジャケットに供給される。第１の冷却ジャケットを介して多くの流体が流れると、他の条件が同じであれば、第１の冷却ジャケットが第２の冷却ジャケットよりもより多くの熱を吸収する。したがって、使用時、第１の冷却ジャケット内に収容されたエンジン部品は、第２の冷却ジャケット内に収容されたエンジン部品よりも、より多くの熱エネルギーが奪われる。   In this way, a joint is provided where fluid can easily move from the primary duct to the secondary duct. On the other hand, the fluid flowing into the tertiary duct receives a large resistance because the direction of the fluid flow changes to an acute angle. In this way, more liquid flows through the secondary duct than the tertiary duct. This difference is based on the shape and interrelationship of the duct, and it is not necessary to provide a complicated valve system that is mechanically damaged by repeated use. For example, when fluid flows through the joint under pressure by being pumped, more fluid is supplied to the first cooling jacket via the tertiary duct than to the second cooling jacket. When more fluid flows through the first cooling jacket, the first cooling jacket absorbs more heat than the second cooling jacket if the other conditions are the same. Thus, in use, the engine component housed in the first cooling jacket is deprived of more thermal energy than the engine component housed in the second cooling jacket.

「ほぼ斜め」であることによって、一次ダクトから二次ダクトに流れ込む流体の移動方向が９０度未満の方向に転換される。一次ダクトから二次ダクトに流れ込む流体は、その移動方向が３０度未満の方向に転換されてもよい。「ほぼ鋭角」であることによって、一次ダクトから二次ダクトに流れ込む流体の移動方向が９０度を超える方向に転換される。一次ダクトから三次ダクトに流れ込む流体は、その移動方向が１５０度を超える方向に転換されてもよい。三次ダクトは、例えば、必要な流体の移動方向及び／又は大きさに基づいて、一次ダクト及び二次ダクトに対して配置される。これにより、一次ダクトからの流れの大部分は二次ダクトに入る。   By being “substantially oblique”, the moving direction of the fluid flowing from the primary duct into the secondary duct is changed to a direction of less than 90 degrees. The fluid flowing into the secondary duct from the primary duct may be changed in a direction in which the moving direction is less than 30 degrees. By being “substantially acute”, the moving direction of the fluid flowing from the primary duct into the secondary duct is changed to a direction exceeding 90 degrees. The fluid flowing from the primary duct into the tertiary duct may be changed in a direction in which the moving direction exceeds 150 degrees. The tertiary duct is arranged with respect to the primary duct and the secondary duct, for example, based on the required moving direction and / or size of the fluid. This causes most of the flow from the primary duct to enter the secondary duct.

典型的には、一次ダクトと二次ダクトは一つのダクトを形成している。この場合、一つの穴が一次ダクトと二次ダクトを形成する単一のダクトを形成する。これに対し、その穴の箇所に三次ダクトが一次ダクトと二次ダクトに取り付けられて前記接合部が形成される。   Typically, the primary duct and the secondary duct form one duct. In this case, one hole forms a single duct that forms a primary duct and a secondary duct. On the other hand, a tertiary duct is attached to the primary duct and the secondary duct at the location of the hole to form the joint.

エンジンは内燃機関でもよい。しかし、本発明に係る冷却システムは、冷却を必要とするあらゆるエンジン又はシステム（特に、少なくとも２つの速度で冷却する必要があるエンジン又はシステム、又はそこからメリットが得られるエンジン又はシステム）と共に使用することができる。   The engine may be an internal combustion engine. However, the cooling system according to the invention is used with any engine or system that requires cooling, in particular an engine or system that needs to be cooled at least at two speeds, or an engine or system that can benefit from it. be able to.

エンジンが内燃機関の場合、それはピストン駆動式の内燃機関であってもよい。その場合、流体冷却システムは、ピストンシリンダヘッド用の第１のウォータージャケット１を有し、第２のウォータージャケットが第１のウォータージャケットに連結される。流体冷却システムは、ピストンシリンダ用の第２のウォータージャケットを有し、三次ダクトが第２のウォータージャケットに連結される。典型的には、そのような第２のウォータージャケットは、ピストンが移動するピストンシリンダの部分を冷却する。   If the engine is an internal combustion engine, it may be a piston driven internal combustion engine. In that case, the fluid cooling system has a first water jacket 1 for the piston cylinder head, and the second water jacket is connected to the first water jacket. The fluid cooling system has a second water jacket for the piston cylinder and a tertiary duct is connected to the second water jacket. Typically, such a second water jacket cools the portion of the piston cylinder in which the piston moves.

三次ダクトは、第２のウォータージャケットの下部に接続される。ここで、「下」とは、重力方向に関して下を意味する。三次ダクトは、第２のウォータージャケットの下半分に接続される。三次ダクトは、第２のウォータージャケットの底部に接続してもよい。または、三次ダクトは第２のウォータージャケットの下部近傍に接続してもよい。   The tertiary duct is connected to the lower part of the second water jacket. Here, “down” means down with respect to the direction of gravity. The tertiary duct is connected to the lower half of the second water jacket. The tertiary duct may be connected to the bottom of the second water jacket. Alternatively, the tertiary duct may be connected near the lower portion of the second water jacket.

典型的には、流体冷却システムはまたポンプを有する。このポンプは、一次ダクトに接続され、接合部に流体を送るために適当なものである。ポンプは、第１と第２のウォータージャケットの少なくとも一方に接続され、第１及び／又は第２のウォータージャケットから流体を送り出すために適している。   Typically, the fluid cooling system also has a pump. This pump is connected to the primary duct and is suitable for delivering fluid to the joint. The pump is connected to at least one of the first and second water jackets and is suitable for pumping fluid from the first and / or second water jackets.

代わりに、流体は、他の方法（例えば、対流）により、システムの周囲に送られる。   Instead, the fluid is routed around the system by other methods (eg, convection).

流体は水を含む。典型的には、そのような流体は主に水である。流体は、その他の流体、例えば、水の凝固点を下げる添加物等を含んでもよい。   The fluid includes water. Typically, such fluid is primarily water. The fluid may include other fluids such as an additive that lowers the freezing point of water.

二次ダクトは、一次ダクトと径とほぼ同じ径のダクトを有する。これは、両者が同じ断面積を有することを意味する。三次ダクトは、二次ダクトの径よりも小さな径を有する。三次ダクトは、一次ダクトの径よりも小さな径を有する。三次ダクトの径がより小さな断面を有することにより、三次ダクトを通る流体の流れが二次ダクトに比べて減少する。   The secondary duct has a duct having a diameter substantially the same as the diameter of the primary duct. This means that both have the same cross-sectional area. The tertiary duct has a smaller diameter than that of the secondary duct. The tertiary duct has a smaller diameter than that of the primary duct. Because the tertiary duct has a smaller cross-section, fluid flow through the tertiary duct is reduced compared to the secondary duct.

第２の冷却ジャケットはヒータを有する。このヒータは、第２の冷却ジャケットの内側に配置される。代わりに、ヒータは第２の冷却ジャケットの近くに配置してもよい。ヒータは電気ヒータである。   The second cooling jacket has a heater. This heater is disposed inside the second cooling jacket. Alternatively, the heater may be located near the second cooling jacket. The heater is an electric heater.

第２の冷却ジャケットは第１の部屋と第２の部屋を有する。第２の部屋は、一つ又はそれ以上の毛細管又はダクトを介して第１の部屋に連結される。第３のダクトは、第１の部屋に接続される。ヒータを設けた場合、このヒータは典型的には第２の部屋の中又はその近くに配置される。これにより、ヒータは、第２の部屋の中の流体を加熱できる。   The second cooling jacket has a first chamber and a second chamber. The second room is connected to the first room via one or more capillaries or ducts. The third duct is connected to the first room. If a heater is provided, this heater is typically placed in or near the second room. Thereby, the heater can heat the fluid in the second chamber.

流体冷却システムは使用時に所定の方向に向けられる。三次ダクトは、流体冷却システムが前記所定の方向に向けられている状態で、接合部の下方にある所定の場所で第２の冷却ジャケットに到達する。   The fluid cooling system is oriented in a predetermined direction during use. The tertiary duct reaches the second cooling jacket at a predetermined location below the joint, with the fluid cooling system oriented in the predetermined direction.

他の形態では、本発明はエンジンを冷却する方法を提供する。この方法は、上述の流体冷却システムを用意する工程と、前記エンジンに前記流体冷却システムを取り付ける工程と、前記流体冷却システム付近に流体を送る工程、を有する。   In another form, the present invention provides a method for cooling an engine. The method includes the steps of providing the fluid cooling system described above, attaching the fluid cooling system to the engine, and delivering fluid near the fluid cooling system.

一つの形態では、本発明はエンジンを提供する。このエンジンは、上述の流体冷却システムを有する。この発明はエンジンを有する乗物を提供する。該エンジンは、上述の流体冷却システムを有する。   In one form, the present invention provides an engine. This engine has the fluid cooling system described above. The present invention provides a vehicle having an engine. The engine has the fluid cooling system described above.

図１は、本発明に係る第１の冷却システムの図を示す。FIG. 1 shows a diagram of a first cooling system according to the invention. 図２は、第２の冷却システムを示す。FIG. 2 shows a second cooling system. 図３は、第２の冷却システムを示す。FIG. 3 shows a second cooling system. 図４は、第３の冷却システムを示す。FIG. 4 shows a third cooling system. 図５は、第３の冷却システムを示す。FIG. 5 shows a third cooling system. 図６は、第３の冷却システムを示す。FIG. 6 shows a third cooling system.

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明に係る第１の冷却システム１０１の図を示す。
冷却システム１０１は、ピストン駆動式内燃機関（図示せず）とともに使用されるもので、第１の一次ダクト１０２、第１の二次ダクト１０３，及び第１の三次ダクト１０４を有する。これらのダクトは、接合点１０５で連結されている。図１は、第１の冷却システムを、これが車両に搭載される方向とほぼ同じ方向で示しており、図の上部に表れる部分は、第１の冷却システム１０１を設けた車両において、重力方向に関してより上方に配置される部分を表している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a diagram of a first cooling system 101 according to the present invention.
The cooling system 101 is used with a piston-driven internal combustion engine (not shown), and has a first primary duct 102, a first secondary duct 103, and a first tertiary duct 104. These ducts are connected at a junction 105. FIG. 1 shows the first cooling system in a direction substantially the same as the direction in which the first cooling system is mounted on the vehicle. The portion shown in the upper part of the drawing is the vehicle in which the first cooling system 101 is provided. The part arrange | positioned more upward is represented.

第１の二次ダクトはさらに、第１のウォータージャケット１０６に接続されている。この第１のウォータージャケットは、ピストンシリンダヘッド（図示せず）の近傍にあって該ピストンシリンダヘッドを冷却することを目的とする。第１のウォータージャケット１０６には、第１の流出部１０７が設けられる。   The first secondary duct is further connected to the first water jacket 106. The first water jacket is in the vicinity of a piston cylinder head (not shown) and aims to cool the piston cylinder head. The first water jacket 106 is provided with a first outflow portion 107.

第１の三次ダクト１０４はさらに、第２のウォータージャケット１０８に接続されている。第２のウォータージャケットは、ピストンシリンダの一部の近傍にあってそれ冷却することを目的とする。ピストンシリンダを介してピストンヘッドが移動する（図示せず）。第２のウォータージャケット１０８には第２の流出部１０９が設けられる。第２の流出部は、弁１１０を有する。   The first tertiary duct 104 is further connected to the second water jacket 108. The second water jacket is in the vicinity of a part of the piston cylinder and aims to cool it. The piston head moves through the piston cylinder (not shown). The second water jacket 108 is provided with a second outflow portion 109. The second outlet has a valve 110.

使用時、第１の冷却システム１０１の近傍では、矢印１１１で示す方向に水が送られる。水は、ピストンシリンダとピストンシリンダヘッドから余分な熱を吸収する。その後、水は第１の二次流出部１０７，１０９を介してラジエータに移動し、そこで第１の冷却システム１０１を通じて送られる前に冷却する。これにより、ピストンシリンダとピストンシリンダヘッドはそこに含まれる部品が損傷する程に熱くなることがない。   In use, water is sent in the direction indicated by the arrow 111 in the vicinity of the first cooling system 101. Water absorbs excess heat from the piston cylinder and piston cylinder head. The water then travels to the radiator via the first secondary outlets 107, 109 where it cools before being sent through the first cooling system 101. Thus, the piston cylinder and the piston cylinder head do not become so hot that the parts contained therein are damaged.

しかし、エンジンが冷たい状態（この状態は、通常エンジンが始動直後に起こる。）では、ピストンシリンダを急速に暖めることが有利である。したがって、エンジンが冷たい場合、弁１１０が閉鎖され、第２のウォータージャケット１０８から第２の流出部１０９を介して水が流出するのを防止する。第２のウォータージャケット１０８の水は、そこに閉じ込められる。第２のウォータージャケット１０８に閉じ込められた水は、その後、ピストンシリンダから熱を吸収する。これにより、ピストンシリンダの昇温速度が低下する。しかし、暖められた水はピストンシリンダの近くに保持されるので、ピストンシリンダは、弁１１０が開放されたときに暖められるよりも一段と速く加熱できる。   However, when the engine is cold (this usually occurs immediately after the engine is started), it is advantageous to warm the piston cylinder rapidly. Accordingly, when the engine is cold, the valve 110 is closed to prevent water from flowing out of the second water jacket 108 through the second outlet 109. The water in the second water jacket 108 is confined there. The water trapped in the second water jacket 108 then absorbs heat from the piston cylinder. Thereby, the temperature increase rate of a piston cylinder falls. However, since the warmed water is held near the piston cylinder, the piston cylinder can be heated much faster than it is warmed when the valve 110 is opened.

一般的に、スタートアップ直後であっても、第１の一次ダクト１０２と第１の二次ダクト１０３を介して第１のウォータージャケット１０６に水を送ることは依然として必要である。これは、シリンダヘッドが、急速に大量の熱を生成する傾向にあり、オーバーヒートに敏感な装備を含むからである。   In general, it is still necessary to send water to the first water jacket 106 via the first primary duct 102 and the first secondary duct 103 even immediately after startup. This is because cylinder heads tend to generate large amounts of heat rapidly and include equipment that is sensitive to overheating.

第１の三次ダクト１０４と第２のウォータージャケット１０８は、第２のウォータージャケット１０８に入る又そこから出る水のサイフォン現象を減じ、極めて効率良く水（特に、暖かい水）を第２のウォータージャケット１０８に閉じ込めるように、設計されている。   The first tertiary duct 104 and the second water jacket 108 reduce the siphoning of water entering and exiting the second water jacket 108 and very efficiently water (especially warm water) to the second water jacket. Designed to be confined to 108.

まず、第１の三次ダクト１０４は、接合点１０５に、第１の一次ダクト１０２に対して鋭角に接続されている。これにより、第１の三次ダクト１０４を通る水の流れが生じた場合、その流れは第１の一次ダクト１０２を流れる水の流れに対して鋭角をなす。したがって、第１の一次ダクト１０２を介して接合部１０５に流れる水は、矢印１１１で示すように、第１の三次ダクト１０４に入るためには、その進路を大きく変えなければならない。対照的に、第１の二次ダクト１０３は、第１の一次ダクト１０２の延長として配置されている。これにより、第１の一次ダクト１０２から第１の二次ダクト１０３に流れ込む水は、その進路を変更する必要がない。発明者は、ダクト間のこの関係は、特に弁１１０が閉じられているとき、第２のウォータージャケット１０８に流れ込む水の量を減少するものであることを知見した。   First, the first tertiary duct 104 is connected to the junction 105 at an acute angle with respect to the first primary duct 102. Thereby, when a flow of water through the first tertiary duct 104 occurs, the flow makes an acute angle with respect to the flow of water flowing through the first primary duct 102. Accordingly, the water flowing through the first primary duct 102 to the joint 105 must change its course in order to enter the first tertiary duct 104 as indicated by an arrow 111. In contrast, the first secondary duct 103 is arranged as an extension of the first primary duct 102. Thereby, it is not necessary to change the course of the water flowing from the first primary duct 102 into the first secondary duct 103. The inventor has found that this relationship between the ducts reduces the amount of water that flows into the second water jacket 108, particularly when the valve 110 is closed.

次に、第１の三次ダクト１０４は、第２のウォータージャケット１０８の底部に接続されている。第２のウォータージャケット１０８内の水はピストンシリンダから熱を吸収するので、非常に熱い水が第２のウォータージャケット１０８の上部（これは図１に示す図の上部でもある。）に上昇する傾向がある。このように、非常に熱い水は、第１の三次ダクト１０４との流体接続部から第２のウォータージャケット１０８の反対側端部で閉じ込められる。これにより、第２のウォータージャケット１０８からの、熱サイフォン現象による水のくみ上げが防止される。このような熱サイフォン現象は、ピストンシリンダの急速な初期加熱が好ましい状況では、望ましくないものである。   Next, the first tertiary duct 104 is connected to the bottom of the second water jacket 108. Since the water in the second water jacket 108 absorbs heat from the piston cylinder, very hot water tends to rise to the top of the second water jacket 108 (which is also the top of the view shown in FIG. 1). There is. In this way, very hot water is trapped at the opposite end of the second water jacket 108 from the fluid connection with the first tertiary duct 104. This prevents water from being pumped up by the thermosyphon phenomenon from the second water jacket 108. Such a thermosyphon phenomenon is undesirable in situations where rapid initial heating of the piston cylinder is preferred.

ピストンシリンダが所望温度になると、弁１１０が開き、第２のウォータージャケット１０８から水が流出する。第１の一次ダクト１０２を通じて送られる冷たい水の一部は、第１の三次ダクト１０４を流下して第２のウォータージャケット１０８に入り、そこでピストンシリンダからの熱を吸収し、ピストンシリンダの温度を制限する。   When the piston cylinder reaches a desired temperature, the valve 110 opens and water flows out from the second water jacket 108. A portion of the cold water sent through the first primary duct 102 flows down the first tertiary duct 104 and enters the second water jacket 108 where it absorbs heat from the piston cylinder and reduces the temperature of the piston cylinder. Restrict.

しかし、弁１１０が開いたとき、第１の三次ダクト１０４を通る水の流れは第１の二次ダクト１０３を通る水の流れよりも弱い。これは、第１の三次ダクト１０４と第１の一次ダクト１０２との間の角度が鋭角であることによる。このように、より多くの冷却水が第２のウォータージャケット１０８よりも第１のウォータージャケット１０６に送られる。ピストンシリンダから奪われる熱は少ないので、該ピストンシリンダはピストンシリンダヘッドよりも高い温度に保たれる。一次ダクトに対する三次ダクトの角度を調整することで、二次ダクトと三次ダクトを通じて送られる水の正確な関係が制御される。   However, when the valve 110 is opened, the water flow through the first tertiary duct 104 is weaker than the water flow through the first secondary duct 103. This is because the angle between the first tertiary duct 104 and the first primary duct 102 is an acute angle. In this way, more cooling water is sent to the first water jacket 106 than to the second water jacket 108. Since less heat is taken away from the piston cylinder, the piston cylinder is kept at a higher temperature than the piston cylinder head. By adjusting the angle of the tertiary duct with respect to the primary duct, the exact relationship of the water sent through the secondary duct and the tertiary duct is controlled.

第１の三次ダクト１０４はまた、第１の二次ダクト１０３よりも狭い、すなわち、より小さな断面積の穴を有する。これは、第２のウォータージャケット１０８に流れ込む水をさらに制限する効果を有する。したがって、第１の二次ダクト１０３と第１の三次ダクト１０４を通じて送られる水の関係も、二次ダクトの径に対する三次ダクトの径の大きさを変えることによって調整される。   The first tertiary duct 104 also has holes that are narrower than the first secondary duct 103, ie, have a smaller cross-sectional area. This has the effect of further restricting the water flowing into the second water jacket 108. Therefore, the relationship between the water sent through the first secondary duct 103 and the first tertiary duct 104 is also adjusted by changing the size of the diameter of the tertiary duct with respect to the diameter of the secondary duct.

図２、３は、本発明に係る第２の冷却システム２０１の断面を示す。第１の冷却システム１０１と同一の部材は、１００番台の符号ではなく、２００番台の同じ符号を付す。第２の冷却システム２０１は、第２の一次ダクト２０２と、第２の二次ダクト２０３と、第２の三次ダクト２０４を有する。これらのダクトは、図１のダクトと同様に配置される。ダクトを通る水の流れは、図２に矢印２１１で示してある。第２の二次ダクト２０３は、ピストンシリンダヘッド（図示せず）用の第３のウォータージャケットに接続されている。第２の三次ダクト２０４は、複数のピストンシリンダの近くに設けられる第４のウォータージャケット２０８に接続されている。   2 and 3 show a cross section of a second cooling system 201 according to the present invention. The same members as those in the first cooling system 101 are denoted by the same reference numerals in the 200s, not the 100s. The second cooling system 201 includes a second primary duct 202, a second secondary duct 203, and a second tertiary duct 204. These ducts are arranged similarly to the ducts of FIG. The flow of water through the duct is indicated by arrows 211 in FIG. The second secondary duct 203 is connected to a third water jacket for a piston cylinder head (not shown). The second tertiary duct 204 is connected to a fourth water jacket 208 provided near the plurality of piston cylinders.

第１の冷却システム１０１と同様に、第２の三次ダクトは、熱によるサイフォン現象の影響を減じるために、第４のウォータージャケットの底部に接続されている。第２の三次ダクト２０４はまた、第２の一次ダクト２２から第２の三次ダクト２０４への水の流れを低下させるために、第２の一次ダクト２０２に鋭角に配置されている。   Similar to the first cooling system 101, the second tertiary duct is connected to the bottom of the fourth water jacket to reduce the effects of siphoning due to heat. The second tertiary duct 204 is also disposed at an acute angle in the second primary duct 202 to reduce the flow of water from the second primary duct 22 to the second tertiary duct 204.

図４，５は、本発明に係る第３の冷却システム３０１の断面を示す。第１の冷却システム１０１と同一の部材は、１００番台の符号ではなく、３００番台の同じ符号を付す。第３の冷却システム３０１は、第３の一次ダクト３０２と、第３の二次ダクト３０３と、第３の三次ダクト３０４を有する。これらのダクトは、図１，２のダクトと同様に配置されている。水は、図４に矢印３１１で示すように、複数のパイプを通じて流れる。第３の二次ダクト３０３は、ピストンシリンダヘッド（図示せず）のための第５のウォータージャケットに接続されている。第３の三次ダクト３０４は、４つの要素からなる２つのダクト３１２に分かれている。各ダクト３１２は、４つのピストンシリンダの近くに設けられる第６のウォータージャケット３０８に接続されている。   4 and 5 show a cross section of a third cooling system 301 according to the invention. The same members as those in the first cooling system 101 are assigned the same reference numerals in the 300s instead of the 100s. The third cooling system 301 includes a third primary duct 302, a third secondary duct 303, and a third tertiary duct 304. These ducts are arranged similarly to the ducts of FIGS. Water flows through a plurality of pipes as indicated by arrows 311 in FIG. The third secondary duct 303 is connected to a fifth water jacket for a piston cylinder head (not shown). The third tertiary duct 304 is divided into two ducts 312 composed of four elements. Each duct 312 is connected to a sixth water jacket 308 provided near the four piston cylinders.

図６は、第３の冷却システムの平面図で、そこには、４つで一組のダクト３１２と第６のウォータージャケット３０８との間の接続が示されている。水は、図６に矢印３１１で示すように、第６のウォータージャケット３０８に流入するとともにそこから流出する。   FIG. 6 is a plan view of a third cooling system, in which four connections between a set of ducts 312 and a sixth water jacket 308 are shown. The water flows into and out of the sixth water jacket 308 as shown by the arrow 311 in FIG.

上述の実施例と同様に、４つで一組のダクト３１２は、熱的なサイフォン減少を低下させるために、第６のウォータージャケット３０８の底部に接続されている。第３の三次ダクト３０４はまた、第３の一次ダクト３０２から第３の三次ダクト３０４への水の流れを減少させるために、第２の一次ダクト３０２に鋭角に配置されている。   Similar to the previous embodiment, a set of four ducts 312 is connected to the bottom of the sixth water jacket 308 to reduce thermal siphon reduction. The third tertiary duct 304 is also disposed at an acute angle in the second primary duct 302 to reduce the flow of water from the third primary duct 302 to the third tertiary duct 304.

実施例では、４つで一組のダクト３１２の一つは、水を通さないようにシールしてもよい。したがって、水は、開放された４つで一組のダクト３１２を通じて第６のウォータージャケット３０８に達する。一方、シールされたダクト３１２は、第６のウォータージャケット３０８とダクト３０２，３０３，３０４，３１２との間の空間上の関係を維持することによって、   In an embodiment, one of a set of four ducts 312 may be sealed from water. Thus, the water reaches the sixth water jacket 308 through a set of ducts 312 with four open. On the other hand, the sealed duct 312 maintains the spatial relationship between the sixth water jacket 308 and the ducts 302, 303, 304, 312.

図７は、本発明に係る第４の冷却システム４０１を示す。第１の冷却システム１０１と同一の部材は、１００番台の符号ではなく、４００番台の同じ符号を付す。第４の冷却システム４０１は、同一のダクト構成をもって水をウォータージャケット４０６，４０８に導入し又そこから導出するために、第１の冷却システム１０１と同様に動作する。   FIG. 7 shows a fourth cooling system 401 according to the present invention. The same members as those in the first cooling system 101 are assigned the same reference numerals in the 400s, not the 100s. The fourth cooling system 401 operates similarly to the first cooling system 101 to introduce water into and out of the water jackets 406, 408 with the same duct configuration.

極めて冷たい状況では、内燃機関を起動するのが非常に難しくなることがある。特に、摂氏−４０度以下では、ガソリンエンジンは始動できないことがある。したがって、これらの条件下でエンジンを補助する手段を提供することは有益である。   In extremely cold situations, starting an internal combustion engine can be very difficult. In particular, a gasoline engine may not be able to start below -40 degrees Celsius. It is therefore beneficial to provide a means to assist the engine under these conditions.

第４の冷却システム４０１は、第７のウォータージャケット４０６と第８のウォータージャケット４０８を有する。第８のウォータージャケット４０８は、第１の部屋４１３と第２の部屋４１４を有する。第１の部屋４１３と第２の部屋４１４は複数の毛細管４１５によって連結されている。これにより、毛細管を介して第１の部屋と第２の部屋の間を液体が流れる。   The fourth cooling system 401 includes a seventh water jacket 406 and an eighth water jacket 408. The eighth water jacket 408 has a first room 413 and a second room 414. The first chamber 413 and the second chamber 414 are connected by a plurality of capillaries 415. Thereby, a liquid flows between the 1st room and the 2nd room via a capillary tube.

第４の冷却システム４０１はさらに加熱要素４１６を有する。加熱要素は、第２の部屋４１４に配置されている。加熱要素４１６は、電流が供給されると熱を発する導体を有する。加熱要素４１６は、第８のウォータージャケット４０８の中で該要素が冷却液に放電するのを防止するために、加熱要素４１６の中の液体から電気的に絶縁されている。   The fourth cooling system 401 further includes a heating element 416. The heating element is disposed in the second chamber 414. The heating element 416 has a conductor that generates heat when supplied with electric current. The heating element 416 is electrically isolated from the liquid in the heating element 416 to prevent the element from discharging into the coolant in the eighth water jacket 408.

したがって、摂氏−４０度程度の極寒の大気温度で、加熱要素４１６は、第８のウォータージャケット４０８内で液体を加熱するために利用される。加熱された液体は、その後、ピストンシリンダを暖め、エンジンの起動を手助けする。   Accordingly, the heating element 416 is utilized to heat the liquid within the eighth water jacket 408 at an extremely cold atmospheric temperature, on the order of −40 degrees Celsius. The heated liquid then warms the piston cylinder and helps start the engine.

加熱要素４１６で加熱された液体は、矢印４１７で示すように上昇する。加熱要素４１６で加熱された液体はまた、矢印４１８で示すように、毛細管４１５を介して第２の部屋４１４から第１の部屋４１３に流れ込む。しかし、毛細管４１５は小さいため、特に、弁４１０が閉じている場合、２つの部屋の間の液体の移動はゆっくりしている。そのため、第８のウォータージャケット４０８を通る液体が全体的に流れることがない。また、加熱された液体は、第４の三次ダクト４０４から十分に離れて、第２の部屋４１４の上部に溜まる。これにより、第８のウォータージャケット４０８から暖かい液体を熱的サイフォン現象によってくみ出すことがない。このように、他の実施例を参照して説明したように、第４の三次ダクト４０４はまた、ピストンシリンダの温度を維持し上昇するのに役立つ。   The liquid heated by the heating element 416 rises as indicated by arrow 417. The liquid heated by the heating element 416 also flows from the second chamber 414 into the first chamber 413 via the capillary 415 as indicated by arrow 418. However, because the capillary 415 is small, the liquid movement between the two chambers is slow, especially when the valve 410 is closed. Therefore, the liquid passing through the eighth water jacket 408 does not flow as a whole. Further, the heated liquid is sufficiently separated from the fourth tertiary duct 404 and accumulates in the upper portion of the second chamber 414. Accordingly, the warm liquid is not pumped out from the eighth water jacket 408 by the thermal siphon phenomenon. Thus, as described with reference to other embodiments, the fourth tertiary duct 404 also helps maintain and raise the temperature of the piston cylinder.

本願明細書の説明及び請求の範囲を通じて、「有する」及び「含む」の文言及びそれらの文言を含む表現は、「〜を含むがそれに限定されるものでない」という意味であり、それらの文言や表現はその他の部分、付加部分、部材、一体化物、又はステップを排除することを意図するものでない。明細書の記載及び請求の範囲を通じて、単数形で表された部材又は部分は、内容からそのように単数であることが必要である場合を除いて、複数を含むものである。特に、不定冠詞が使用されている場所では、明細書は複数と単数の両方を意味するものと理解すべきである。   Throughout the description and claims of the present specification, the words “comprising” and “including” and expressions including those words mean “including but not limited to”, The expression is not intended to exclude other parts, additional parts, members, integrals, or steps. Throughout the specification and claims, the singular form of a member or part includes the plural unless it is necessary from the context to be so singular. In particular, where indefinite articles are used, the specification should be understood to mean both plural and singular.

特定の形態、実施例、本発明の形態に関連して説明した特徴、化合物等は、不適合である場合を除いて、他の形態等に適用可能であると理解すべきである。本願明細書で説明したすべての特徴、及び／又は、開示された方法のすべての工程は、互いに共存し得ない場合を除いて、他のものと組み合わせてもよい。本発明は、上述した具体的な実施例に限定されるものでない。本発明は、本願明細書に開示した新規な個々の特徴及びそれらの組み合わせに及ぶものである。   It should be understood that the features, compounds, etc. described in connection with a particular form, example, embodiment of the invention are applicable to other forms, etc., except where incompatible. All features described herein and / or all steps of the disclosed methods may be combined with others, except where they cannot coexist with each other. The present invention is not limited to the specific embodiments described above. The present invention extends to the novel individual features and combinations thereof disclosed herein.

本発明の一形態によれば、エンジン用の液体冷却システムが提供される。この流体冷却システムは、第１の冷却ジャケットと、第２の冷却ジャケットと、接合部を有し、前記接合部は、流体を前記接合部に運ぶのに適した一次ダクトと、二次ダクト及び三次ダクトを有し、前記二次ダクトと前記三次ダクトは前記一次ダクトに接続されており、前記接合部から流体を運び出すのに適している。前記二次ダクトはさらに前記第１の冷却ジャケットに接続されており、前記三次ダクトはさらに前記第２の冷却ジャケットに接続されている。前記二次ダクトは、前記二次ダクトが前記一次ダクトに合流する場所で、前記一次ダクトに対してほぼ鈍角に配置されている。また、前記三次ダクトは、前記三次ダクトが前記一次ダクトに合流する場所で、前記一次ダクトに対してほぼ鋭角に配置される。

According to one aspect of the invention, a liquid cooling system for an engine is provided. The fluid cooling system includes a first cooling jacket, a second cooling jacket, and a joint, the joint including a primary duct suitable for transporting fluid to the joint, a secondary duct, and It has a tertiary duct, and the secondary duct and the tertiary duct are connected to the primary duct and are suitable for transporting fluid from the joint. The secondary duct is further connected to the first cooling jacket, and the tertiary duct is further connected to the second cooling jacket. The secondary duct is disposed at a substantially obtuse angle with respect to the primary duct at a location where the secondary duct merges with the primary duct. The tertiary duct is disposed at a substantially acute angle with respect to the primary duct at a location where the tertiary duct joins the primary duct.

Claims (14)

エンジン用の流体冷却システムであって、前記流体冷却システムは、ピストンシリンダヘッドの少なくとも一部を冷却するために適した第１の冷却ジャケットと、ピストンシリンダの少なくとも一部を冷却するために適した第２の冷却ジャケットと、接合部とを有し、前記接合部は、
流体を前記接合部に運ぶための一次ダクトと、
二次ダクトと三次ダクトであって、前記二次ダクトと三次ダクトは前記一次ダクトに接続されており、前記接合部から流体を運び出すのに適しているものとを有し、
前記二次ダクトはさらに前記第１の冷却ジャケットに接続されており、
前記三次ダクトはさらに前記第２の冷却ジャケットに接続されており、
前記二次ダクトは、前記二次ダクトが前記一次ダクトに合流する場所で、前記一次ダクトに対してほぼ斜めの角度に配置されおり、
前記三次ダクトは、前記三次ダクトが前記一次ダクトに合流する場所で、前記一次ダクトに対してほぼ鋭角に配置されている、流体冷却システム。 A fluid cooling system for an engine, the fluid cooling system being suitable for cooling at least a part of a piston cylinder and a first cooling jacket suitable for cooling at least a part of the piston cylinder head A second cooling jacket and a joint, wherein the joint is
A primary duct for carrying fluid to the junction;
A secondary duct and a tertiary duct, wherein the secondary duct and the tertiary duct are connected to the primary duct and are suitable for transporting fluid out of the joint,
The secondary duct is further connected to the first cooling jacket;
The tertiary duct is further connected to the second cooling jacket;
The secondary duct is disposed at a substantially oblique angle with respect to the primary duct at a location where the secondary duct merges with the primary duct,
The fluid cooling system, wherein the tertiary duct is disposed at a substantially acute angle with respect to the primary duct where the tertiary duct joins the primary duct. 前記一次ダクトと前記二次ダクトは、一つのダクトを形成している、請求項１の流体冷却システム。   The fluid cooling system of claim 1, wherein the primary duct and the secondary duct form a single duct. 前記エンジンは内燃機関である、請求項１又は２の流体冷却システム。   The fluid cooling system according to claim 1 or 2, wherein the engine is an internal combustion engine. 前記三次ダクトは、前記第２の冷却ジャケットの下部に接続されている、請求項１〜３のいずれかの流体冷却システム。   The fluid cooling system according to claim 1, wherein the tertiary duct is connected to a lower portion of the second cooling jacket. 前記流体冷却システムはさらに、流体を前記接合部に送るポンプを有する、請求項１〜４のいずれかの流体冷却システム。   The fluid cooling system according to claim 1, further comprising a pump that sends fluid to the junction. 前記流体が水を有する、請求項１〜５のいずれかの流体冷却システム。   The fluid cooling system of any of claims 1-5, wherein the fluid comprises water. 前記二次ダクトは、前記一次ダクトの径とほぼ同じ径を有する、請求項１〜６のいずれかの流体冷却システム。   The fluid cooling system according to claim 1, wherein the secondary duct has substantially the same diameter as that of the primary duct. 前記三次ダクトは、前記二次ダクトの径よりも小さな径を有する、請求項１〜７のいずれかの流体冷却システム。   The fluid cooling system according to claim 1, wherein the tertiary duct has a diameter smaller than a diameter of the secondary duct. 前記第２の冷却ジャケットはヒータを有する、請求項１〜８のいずれかの流体冷却システム。   The fluid cooling system according to claim 1, wherein the second cooling jacket includes a heater. 前記第２の冷却ジャケットからの出口ダクトと、前記出口ダクトを介して前記第２の冷却ジャケットから流れ出る流体を制御する弁とを有する、請求項１〜９のいずれかの流体冷却システム。   The fluid cooling system according to claim 1, comprising an outlet duct from the second cooling jacket, and a valve for controlling fluid flowing out of the second cooling jacket via the outlet duct. 前記流体冷却システムは使用時に所定の方向に向けられ、
前記三次ダクトは、前記流体冷却システムが前記所定の方向に向けられている状態で、前記接合部の下方にある所定の場所で前記第２の冷却ジャケットに到達する、請求項１〜１０のいずれかの流体冷却システム。 The fluid cooling system is oriented in a predetermined direction during use;
11. The tertiary duct reaches the second cooling jacket at a predetermined location below the joint, with the fluid cooling system oriented in the predetermined direction. Fluid cooling system. エンジンを冷却する方法であって、
請求項１〜１１のいずれかに記載の流体冷却システムを用意する工程と、
前記エンジンに前記流体冷却システムを取り付ける工程と、
前記流体冷却システム付近に流体を送る工程、を有する方法。 A method of cooling an engine,
Preparing a fluid cooling system according to any of claims 1 to 11,
Attaching the fluid cooling system to the engine;
Delivering a fluid proximate to the fluid cooling system. 請求項１〜１２のいずれかに記載の流体冷却システムを有するエンジン。   An engine having the fluid cooling system according to any one of claims 1 to 12. 請求項１３のエンジンを有する乗物。   A vehicle having the engine of claim 13.
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