JPH0326251Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は内燃機関の冷却装置とりわけ水冷式
の冷却装置の改良に関する。

従来の技術 一般に自動車用内燃機関の水冷式冷却装置とし
て強制循環加圧方式が多用されており、その一例
として第５図に示すようなインライン方式のもの
がある。

概略を説明すれば、機関１のシリンダブロツク
２とシリンダヘツド３の内部に、連通孔４を介し
て連通するウオータジヤケツト５，６が夫々形成
されており、該各ウオータジヤケツト５，６で吸
熱した冷却水は通常運転時には、ウオータポンプ
７の作用により冷却水導出通路８を介してラジエ
ータ９に圧送されてここで放熱し、更に冷却水導
入通路１２を介してシリンダブロツク側のウオー
タジヤケツト５へ強制的に導入されてシリンダヘ
ツド側のウオータジヤケツト６へと流動して機関
各部を冷却している。一方、冷間始動時等の低水
温時には、機関適正作動温度を保持するサーモス
タツト１０の作動により冷却水導出通路８が閉塞
されるため、冷却水はラジエータ９を経由せずに
バイパス通路１１を経由して各ウオータジヤケツ
ト５，６に循環するようになつている（自動車工
学全書第４巻ガソリンエンジン・(株)山海堂・昭和
55年７月20日発行・P359〜P360参照）。

考案が解決しようとする問題点 ところで、内燃機関にあつては、周知のように
爆発燃焼の繰り返しによりシリンダヘツド３及び
シリンダブロツク２のアツパ・デツキ２ａ付近が
最も高温に晒されており、この付近の冷却が十分
に行なわれなければならない。一方、シリンダブ
ロツク２のロア・デツキ２ｂ付近では、爆発燃焼
による直接的な影響を受けないため常時比較的低
温状態を保つており、上記シリンダヘツド３等ほ
どの十分な冷却が要求されない。

しかしながら、上記従来の冷却装置にあつて
は、ラジエータ９で十分に冷却された冷却水のほ
とんどが図中矢印で示すように、まずシリンダブ
ロツク２のロア・デツキ２ｂ付近のウオータジヤ
ケツト５内に流入して該ロア・デツキ２ｂ付近を
十分に吸熱・冷却した後にシリンダヘツド側のウ
オータジヤケツト６へ上昇流入するため、最も冷
却の必要なシリンダヘツド３付近の冷却作用が不
十分となる。この結果、過熱によるノツキング現
象を起こして燃焼効率の低下をもたらし、燃費が
悪化する。しかも、シリンダブロツク２のロア・
デツキ２ｂ付近が不必要に冷却されて過冷却状態
となり、第２図に示すようにアツパ・デツキ２ａ
とロア・デツキ２ｂの温度差が大きくなる。この
ため、温度分布の不均一化による摩擦損失や燃費
の悪化を招来し、特特に多気筒機関では機関の前
後端部付近と中央付近でも温度差が大きくなり、
上記各問題点を招来している。また、実開昭58−
149517号公報に記載された考案のように、シリン
ダブロツク側ウオータジヤケツト内を貫通配置さ
れたウオータダクト及び該ウオータダクトの下流
端に設けられた感温式開閉弁を介してシリンダヘ
ツド側ウオータジヤケツト内に冷却水の大部分を
直接導入するものも提供されてはいる。しかし、
この考案は、冷間始動時にのみ冷却水の大部分を
直接シリンダヘツド側ウオータジヤケツト内の流
入させて暖機、暖房性能を向上させることを目的
とし、暖機完了後の通常運転時には感温式開閉弁
を閉成して、シリンダヘツド側ウオータジヤケツ
トへの冷却水の流入を遮断する一方、シリンダブ
ロツク側ウオータジヤケツトの下端部内に冷却水
を流入させるようになつている。このため、前記
従来と同様な通常運転時におけるシリンダヘツド
の十分な冷却効果が得られない等の問題を招来し
ている。

問題点を解決するための手段 この考案は上記従来の問題点に鑑み案出された
もので、内燃機関のシリンダブロツク内に形成さ
れた第１のウオタージヤケツトと、シリンダヘツ
ド内に形成された第２のウオタージヤケツトと、
上記第１と第２のウオタージヤケツトを連通させ
る連通路と、一端部が上記第２のウオタージヤケ
ツトのウオータポンプ側前端部に接続されている
と共に、他端部がラジエータの下部に接続された
冷却水導入通路と、一端部が上記第２のウオター
ジヤケツトの後端部に接続されていると共に、他
端部がラジエータの上部に接続された冷却水導出
通路とを備え、少なくとも機関通常運転時に上記
冷却水導出通路からラジエータ内に流入した機関
冷却水を、上記冷却水導入通路を介して第２のウ
オータジヤケツト内に常時強制循環させる一方、
該第２のウオータジヤケツト内の機関冷却水を上
記連通路を介して第１のウオータジヤケツト内で
自然対流させたことを特徴としている。

作 用 上記構成を有するこの考案によれば、暖機完了
後の通常運転時には、ウオータポンプの作用によ
りラジエータから機関に流入される冷却水は、冷
却水導入通路を介して直接シリンダヘツド側ウオ
ータジヤケツト内に導入され、そのまま該シリン
ダヘツド側ウオータジヤケツトの前端部から後端
部に流動して熱交換作用を十分に行なつた後、冷
却水導出通路の開口から取り出されて該冷却水導
出通路を介してラジエータに導かれる。このよう
に、シリンダヘツド側ウオータジヤケツト内のみ
に強制循環されるため、高温に晒されるシリンダ
ヘツド及びシリンダブロツクのアツパ・デツキ付
近が十分に冷却されることになる。

一方、シリンダブロツク側ウオータジヤケツト
内の冷却水は、強制循環されることなく温度変化
に伴なう自然対流により上下に流動し、連通孔を
介してシリンダヘツド側ウオータジヤケツト内で
熱交換を行ないシリンダブロツクを冷却してい
る。これにより、シリンダブロツクの上下位置及
び各気筒間での温度差がなくなり全体の温度分布
が略均一になり、この結果機関各部の摩擦損失等
が低減されるのである。

実施例 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて詳
述する。

第１図はこの考案を４気筒の内燃機関に適用し
たインライン方式の冷却装置の断面図であつて、
図中１１は機関本体、１２はシリンダブロツク１
３側の第１のウオータジヤケツト、１４はシリン
ダヘツド１５側の第２のウオータジヤケツト、１
６は上記両ウオータジヤケツト１２，１４を連通
する連通路たる連通孔、１７は機関本体１１の前
端側に設けられたウオータポンプ、１８はラジエ
ータであつて、該ラジエータ１８と上記シリンダ
ヘツド側ウオータジヤケツト１４間には冷却水循
環用の冷却水導入通路１９と冷却水導出通路２０
が夫々配設されている。すなわち、上記冷却水導
入通路１９は、一端部１９ａが上記ウオータポン
プ１７側のシリンダヘツド側ウオータジヤケツト
１４の前端部１４ａに接続されていると共に、他
端部１９ｂが上記ラジエータ１８のロア・タンク
１８ａに接続されている。一方、上記冷却水導出
通路２０は、一端部２０ａが上記シリンダヘツド
側ウオータジヤケツト１４の後端部１４ｂに接続
されていると共に、他端部２０ｂがラジエータ１
８のアツパ・タンク１８ｂに接続されている。

尚、図中２１は上記ラジエータ１８をバイパス
するバイパス通路であつて、このバイパス通路２
１は、上流端が上記冷却水導出通路２０の他端部
２０ｂ付近に接続され、下流端が冷却水導入通路
１９の一端部１９ａ付近に接続されている。２２
は上記冷却水導出通路２０の途中に配設され、か
つ冷却水の温度に応じてバイパス通路２１を開閉
するサーモスタツトである。

したがつて、上記構成を有するこの実施例によ
れば、まず、機関の冷間始動時には、サーモスタ
ツト２１がバイパス通路２１を開成する一方冷却
水導出通路２０の他端部２０ｂとラジエータ１８
との連通を遮断するため、ウオータポンプ１７の
作用によつて流動する冷却水は、ラジエータ１８
への流入が阻止されて冷却水導入通路１９からシ
リンダヘツド側ウオータジヤケツト１４に流入
し、ここから冷却水導出通路２０、バイパス通路
２１を経て再び冷却水導入通路１９に流入する。
したがつて、冷却水の循環経路が短縮化されて、
シリンダヘツド側ウオータジヤケツト１４へ実質
的な冷却水流入量が減少し、これによつて冷却水
温の立上りが良好となり、暖機、暖房性能が向上
する。

そして、暖機完了後の通常運転時には、サーモ
スタツト２１がバイパス通路２１を閉成すると共
に、冷却水導出通路２０とラジエータ１８とを連
通させるため、ウオータポンプ１７の作用によつ
てラジエータ１８から送られてきた冷却水は、図
中実線矢印で示すように冷却水導入通路１９を介
してシリンダヘツド側ウオータジヤケツト１４内
に直接流入して該ウオータジヤケツト１４の前端
部１４ａから後端部１４ｂ方向に流動しながら熱
交換を行ない、その後鎖線矢印のように冷却水導
出通路２０の一端部２０ａ側開口２３から取り出
されてラジエータ１８に戻され、シリンダヘツド
側ウオータジヤケツト１４のみに強制循環され
る。この結果、シリンダヘツド１５及びシリンダ
ブロツク１３のアツパ・デツキ１３ａ付近が十分
に冷却され、過熱によるノツキング現象が防止さ
れ燃焼効率及び燃費の同上が十分に図れる。

一方、シリンダブロツク側ウオータジヤケツト
１２内の冷却水は、強制循環されず単に熱変化に
伴なう自然対流により冷却作用を行なう。即ち、
高温の冷却水が連通孔１６内に導かれ、該ウオー
タジヤケツト１２内の冷却水と熱交換を行なつて
再び下降し、シリンダブロツク１３全体を冷却す
る。したがつて、第２図に示すようにシリンダブ
ロツク１３のロア・デツキ１３ｂ付近が過冷却さ
れることがなく、また上記シリンダヘツド１５側
の冷却作用と相俟つてアツパ・デツキ１３ａとロ
ア・デツキ１３ｂ付近の温度差が僅んどなくな
り、略140⁰〜150℃位になつている。この温度分
布の均一化特に各気筒間の温度の均一化により、
摩擦損失の低減が図れ熱ひずみに対して有利とな
るばかりか、燃費の向上をも助長できることにな
る。

また、シリンダブロツク１３は冷却水の自然対
流により冷却されるものであり、ウオータジヤケ
ツト１２内の良好な水回りを確保する必要がない
ので、第３図及び第４図に示すようにウオータジ
ヤケツト１２の隔壁間に補強リブ３０を形成する
ことが可能となる。したがつて、シリンダブロツ
ク１３の剛性が著しく向上し、機関騒音の十分な
低減が図れる。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る
内燃機関の冷却装置によれば、少なくとも通常運
転時においては、ラジエータで冷却された冷却水
を直接シリンダヘツド側の第２のウオータジヤケ
ツト内のみに強制循環させるので、高温に晒され
るシリンダヘツド及びシリンダブロツクの上部付
近が十分に冷却される。このため、過熱によるノ
ツキング現象が確実に防止され、燃焼効率及びそ
れによる燃費の良好化が図れる。

また、シリンダブロツク側は、冷却水の強制循
環ではなく自然対流により冷却されるので、シリ
ンダブロツク全体の温度分布が略均一となり、摩
擦損失の低減が図れ燃費の良好化が一層助長され
ると共に、熱ひずみに対しても極めて有利とな
る。

また、本考案は、冷却水を単にシリンダヘツド
側のみに循環供給させて主にシリンダヘツドの冷
却を行なうものであるから、冷却効率の向上が図
れラジエータの小型化及びウオータポンプの小容
量化が可能となり、ラジエータ等のレイアウトの
自由度が増加すると共に、コストの面で有利とな
る。

尚、本考案をボトムバイバス方式等による冷却
装置に適用することも実施に応じ十分可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る内燃機関の冷却装置の
実施例を示す概略図、第２図は従来の冷却装置と
本実施例の冷却装置によるシリンダライナ壁温の
温度分布状態を比較して示す特性図、第３図は本
実施例に供されるシリンダブロツクを示す平面
図、第４図は第３図の−線断面図、第５図は
従来の冷却装置を示す概略図である。 １１……機関本体、１２……シリンダブロツク
側ウオータジヤケツト、１３……シリンダブロツ
ク、１４……シリンダヘツド側ウオータジヤケツ
ト、１４ａ……前端部、１４ｂ……後端部、１５
……シリンダヘツド、１６……連通孔、１７……
ウオータポンプ、１８……ラジエータ、１８ａ…
…ロアタンク（下部）、１８ｂ……アツパ・タン
ク（上部）、１９……冷却水導入通路、１９ａ…
…一端部、１９ｂ……他端部、２０……冷却水導
出通路、２０ａ……一端部、２０ｂ……他端部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダブロツク内に形成された第１のウオー
   タジヤケツトと、シリンダヘツド内に形成された
   第２のウオータジヤケツトと、上記第１と第２の
   ウオータジヤケツトを連通させる連通路と、一端
   部が上記第２のウオータジヤケツトのウオータポ
   ンプ側前端部に接続されると共に、他端部がラジ
   エータの下部に接続された冷却水導入通路と、一
   端部が上記第２のウオータジヤケツトの後端部に
   接続されると共に、他端部がラジエータの上部に
   接続された冷却水導出通路とを備え、少なくとも
   機関通常運転時に上記冷却水導出通路からラジエ
   ータ内に流入した機関冷却水を、上記冷却水導入
   通路を介して上記第２のウオータジヤケツト内に
   常時強制循環させる一方、該第２のウオータジヤ
   ケツト内の機関冷却水を上記連通路を介して上記
   第１のウオータジヤケツト内で自然対流させたこ
   とを特徴とする内燃機関の冷却装置。