JP5760774B2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、冷却水を冷却するラジエータと、シリンダブロックに冷却水を供給するウォータポンプと、前記シリンダブロックを通過した冷却水が供給されるシリンダヘッドと、前記ウォータポンプと前記シリンダヘッドとを直接接続するバイパス通路と、前記バイパス通路を前記ウォータポンプの吸込口に連通させる状態と、前記バイパス通路を前記ウォータポンプの吐出口に連通させる状態とに切り替える切替バルブとを備え、前記切替バルブの切り替えにより、機関の暖機時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を前記シリンダブロックを通過させた後に前記シリンダヘッドに供給し、前記バイパス通路を通じて前記ウォータポンプへ吸い込ませる一方、機関の冷却要求時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を暖機時とは逆方向に前記バイパス通路に流通させて同パイパス通路を通じて冷却水をシリンダヘッドに供給することをその要旨とする。
同構成によれば、冷却要求時には、シリンダブロックを通過していない低温の冷却水を熱交換器に供給することが可能となり、同熱交換器による冷却効果を高めることができる。また、冷却水による熱交換器の冷却が促進されるようになるため、例えば熱補償のための部材の大型化を避けることができ、熱交換器の小型化を図ることもできる。一方、暖機時には、シリンダブロックで受熱した高温の冷却水が熱交換器に供給されるため、同熱交換器による昇温効果を高めることができる。
図1に示すように、エンジン1は、シリンダブロック1aやシリンダヘッド1bを備えている。これらシリンダブロック1aやシリンダヘッド1bには、冷却水が流れるウォータジャケットがそれぞれ設けられており、これらのウォータジャケットを通じてシリンダブロック1aを通過した冷却水がシリンダヘッド1bに供給される。
次に、ウォータポンプ10に設けられたロータリバルブ20の構造を説明する。このロータリバルブ20は、オイルクーラ通路230、バイパス通路240、及びターボ用通路250での冷却水の流れ方向を切り替える切替バルブであり、制御装置200によってその駆動が制御される。
弁体22は中空の円筒形状をなしており、適宜のアクチュエータにて回転駆動される。
(暖機時の作用)
ウォータポンプ10とシリンダヘッドとを直接接続するバイパス通路240について、機関の暖機時には、このバイパス通路240をウォータポンプ10の吸込口に連通させるようにしている。従って、シリンダブロック1aで受熱した冷却水はシリンダヘッド1bに供給された後、シリンダヘッド1bからバイパス通路240を介してウォータポンプ10に吸い込まれる。従って、シリンダブロック1aを通過していない冷却水がシリンダヘッド1bに供給されることはなく、シリンダブロック1aを通過した冷却水のみをシリンダヘッド1bに供給することが可能となり、シリンダヘッド1bの暖機が促進される。
(冷却要求時の作用)
機関の暖機完了後において、シリンダヘッド1bとシリンダブロック1aとでは最適な温度が異なっており、ノッキングの発生を抑えるという観点からは、シリンダブロック1aよりもシリンダヘッド1bの温度を低くすることが望ましい。
(その他の作用)
円筒状の弁体22を有したロータリバルブ20において、弁体22は、ウォータポンプ10の吐出側が接続される吐出側弁部22auとウォータポンプ10の吸込口が接続される吸込側弁部22adとで構成しており、吐出側弁部22auと吸込側弁部22adとは、弁体22の軸方向において直列に設けている。そのため、弁体22を回転させることにより、ウォータポンプ10の吐出側に接続された通路とウォータポンプ10の吸込側に接続された通路とを同時に切り替えることができる。つまり、吐出側の通路及び吸込側の通路の同時切替を簡易な構成で行うことができる。
(1)ウォータポンプ10とシリンダヘッド1bとを直接接続するバイパス通路240を備えるようにしている。そして、機関の暖機時にはバイパス通路240をウォータポンプ10の吸込口に連通させる一方、機関の冷却要求時にはバイパス通路240をウォータポンプ10の吐出口に連通させる切替バルブとしてのロータリバルブ20を備えるようにしている。そのため、シリンダヘッド1bの冷却及び暖機を好適に行うことができるようになる。
(2)バイパス通路240に、排気と冷却水との間で熱交換を行う排気冷却器70を設けるようにしている。そのため、冷却要求時には排気の冷却効率が向上するようになる。また、このように排気の冷却効率が向上することにより、機関の高負荷領域における噴射量増量の実行による燃費の悪化を抑えることができる。
・バイパス通路240と並列に設けられる熱交換器として、内燃機関用のオイルクーラ60と過給機のハウジング内に設けられたウォータジャケット80とを適用するようにしたが、この他の熱交換を適用するようにしてもよい。例えば、変速機用のオイルクーラやEGRクーラなどを適用するようにしてもよい。つまり、内燃機関用のオイルクーラ及び変速機用のオイルクーラ及びEGRクーラ及び過給機のハウジング内に設けられたウォータジャケットの少なくとも1つを設けるようにしてもよい。こうした並列回路を増やすことにより、暖機時における機関下流側の圧力損失の低下が促進されるため、上述したサーモスタット30の強制開弁をより一層抑えることができる。また、冷却要求時における冷却水通路内での圧力損失の低下が促進されるため、ラジエータ40内の流量がさらに増加するようになり、例えばさらなるラジエータ40の小型化が可能になる。
・排気冷却器70をシリンダヘッド1bに一体形成するようにしていたが、別体で設けるようにしてもよい。また、そうした排気冷却器を排気系の任意の部位に設けてもよい。
・ロータリバルブ20の駆動を制御装置200で制御するようにした。この他、バイメタルなどのように温度に応じて変形する素材を利用してロータリバルブ20の回転位相を変更するようにしてもよい。
Claims (6)
- 冷却水を冷却するラジエータと、
シリンダブロックに冷却水を供給するウォータポンプと、
前記シリンダブロックを通過した冷却水が供給されるシリンダヘッドと、
前記ウォータポンプと前記シリンダヘッドとを直接接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を前記ウォータポンプの吸込口に連通させる状態と、前記バイパス通路を前記ウォータポンプの吐出口に連通させる状態とに切り替える切替バルブとを備え、
前記切替バルブの切り替えにより、機関の暖機時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を前記シリンダブロックを通過させた後に前記シリンダヘッドに供給し、前記バイパス通路を通じて前記ウォータポンプへ吸い込ませる一方、機関の冷却要求時には、前記ウォータポンプから吐出した冷却水を暖機時とは逆方向に前記バイパス通路に流通させて同パイパス通路を通じて冷却水をシリンダヘッドに供給する
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。 - 前記バイパス通路には、排気と冷却水との間で熱交換を行う排気冷却器が設けられているている
請求項1に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記バイパス通路と並列に熱交換器が設けられている
請求項1または2に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記熱交換器は、内燃機関用のオイルクーラ及び変速機用のオイルクーラ及びEGRクーラ及び過給機のハウジング内に設けられたウォータジャケットの少なくとも1つである
請求項3に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記ウォータポンプの吸込口には、サーモスタットが接続されている
請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の冷却装置。 - 前記切替バルブは、円筒状の弁体を有したロータリバルブであり、
前記弁体は、前記ウォータポンプの吐出側が接続される吐出側弁部と前記ウォータポンプの吸込口が接続される吸込側弁部とで構成されており、
前記吐出側弁部と前記吸込側弁部とは、前記弁体の軸方向において直列に設けられている
請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の冷却装置。
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