JPH0988600A - エンジンの冷却システム - Google Patents
エンジンの冷却システムInfo
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- JPH0988600A JPH0988600A JP25253395A JP25253395A JPH0988600A JP H0988600 A JPH0988600 A JP H0988600A JP 25253395 A JP25253395 A JP 25253395A JP 25253395 A JP25253395 A JP 25253395A JP H0988600 A JPH0988600 A JP H0988600A
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Abstract
圧縮されて高温高圧となり、この高温高圧の圧縮空気は
冷却手段としての第2熱交換器3で放熱により冷却され
て中温高圧の圧縮空気となる。この中温高圧の圧縮空気
が断熱膨張部4を通ると低温中圧となり、少なくとも空
気圧縮機2に供給される前の外部空気よりも温度が低下
する。このように断熱膨張部4を通って外部空気よりも
温度が低下した冷却空気は、第3熱交換器5に導かれて
冷却液との熱交換により該冷却液を冷却する。したがっ
て、外部空気と冷却液とを熱交換させることにより該冷
却液を冷却する場合よりも、冷却液を効果的に冷却する
ことができ、この冷却液を冷却液路10及びウォーター
ポンプ11を介してシリンダヘッド9内を流通させるこ
とにより、シリンダヘッド9内を適切に冷却することが
できる。
Description
却システムに関する。
ド内に形成される燃焼室で発生した熱の一部は、シリン
ダヘッド、シリンダブロック、ピストン等に吸収され
る。これらの構成部品の温度が過度に上昇すると、部品
の熱変形が起こったり、シリンダ壁等の油膜が破れて潤
滑不良となりピストンやバルブが焼きついたりすること
がある。また燃焼状態も悪くなり、ノッキングあるいは
プレイグニッションのような異常燃焼を起こして、熱効
率が低下し、出力も低下する。一方、エンジンを過度に
冷却すると、出力・燃費の悪化及びシリンダの低温摩耗
等の悪影響が生じる。このため、冷却システムにより部
品の熱害・熱変形を防止するとともに、壁温・吸気温・
油温を適正に保つことが必要である。
式で、シリンダヘッド及びシリンダブロックに設けられ
たウォータージャケット内に冷却液を循環させることに
より、エンジンが冷却される。冷却によって熱くなった
冷却液はラジエータに導びかれ走行による風や冷却ファ
ンの風で冷やされてから、再びウォータージャケットに
戻される。なお、一般にラジエータの冷却ファンと同軸
的に駆動されるウォーターポンプにより、ラジエータか
らシリンダヘッド及びシリンダブロックのウォータージ
ャケット内に冷却液が圧送される。また、冷却液温度を
適温(70〜80℃程度)に制御するため、エンジンの
冷却液出口にはサーモスタットが付いており、エンジン
冷却後の冷却液温度に応じてラジエータに流れる冷却液
の量がコントロールされる。
成されているシリンダヘッド内においては、燃焼の熱に
より特に高温となり易いため、異常燃焼を防止したり、
熱効率・出力を向上させたりする上で、冷却能力の大き
な冷却液によりシリンダヘッド内を適切に冷却すること
が重要である。一方、シリンダブロック内においては、
過度の冷却により出力・燃費の悪化及びシリンダの低温
摩耗等の悪影響が生じるため、シリンダブロック内を冷
却する冷却液にはシリンダヘッド内を冷却する冷却液ほ
ど大きな冷却能力を必要としない。
ムでは、ラジエータにおいて冷却液と外気とを熱交換さ
せることにより、エンジンの冷却によって熱くなった冷
却液を冷却する方式であり、この方式では冷却液の温度
を70℃程度まで下げるのが限界であった。このため、
従来の冷却システムでは、シリンダヘッド内を適切に冷
却することに限界があった。
は、単一の冷却系統により、シリンダヘッド及びシリン
ダブロック内を冷却する方式である。このため、仮にシ
リンダヘッドを適切に冷却可能な冷却液を循環させるこ
とが可能となったとしても、この場合シリンダブロック
を過度冷却してしまうという問題が生じる。本発明は上
記実情に鑑みてなされたものであり、シリンダヘッドを
独立して適切に冷却することのできるエンジンの冷却シ
ステムを提供することを解決すべき技術課題とするもの
である。
明のエンジンの冷却システムは、外部から供給される空
気を圧縮する空気圧縮機と、該空気圧縮機で圧縮された
圧縮空気を該圧縮空気からの放熱により冷却する冷却手
段と、該冷却手段で冷却された圧縮空気を断熱膨張させ
て冷却する断熱膨張部と、該断熱膨張部で冷却された冷
却空気と冷却液とを熱交換させて該冷却液を冷却する熱
交換器と、該熱交換器内及びシリンダヘッド内に該冷却
液を循環させる冷却液路及びウォーターポンプとからな
ることを特徴とするものである。
圧縮された圧縮空気は高温高圧となり、この高温高圧の
圧縮空気は冷却手段で放熱により冷却されて中温高圧の
圧縮空気となる。この中温高圧の圧縮空気が断熱膨張部
を通ると低温中圧となり、少なくとも空気圧縮機に供給
される前の外部空気よりも温度が低下する。このように
断熱膨張部を通って外部空気よりも温度が低下した冷却
空気は、熱交換器に導かれて冷却液との熱交換により該
冷却液を冷却する。したがって、外部空気と冷却液とを
熱交換させることにより該冷却液を冷却する場合より
も、冷却液を効果的に冷却することができ、この冷却液
を冷却液路及びウォーターポンプを介してシリンダヘッ
ド内を流通させることにより、シリンダヘッド内を適切
に冷却することができる。
ステムに係る実施形態について説明する。 (第1の実施形態)図1に模式的に示す本実施形態に係
る冷却システムは、シリンダブロック6を第1冷却液W
1で冷却するための第1冷却系統と、シリンダヘッド9
を第2冷却液W2で冷却するための第2冷却系統とを有
するもので、第1熱交換器1と、空気圧縮機2と、第2
熱交換器3と、断熱膨張部4と、第3熱交換器5と、第
1熱交換器1内、第2熱交換器3内及びシリンダブロッ
ク6内に第1冷却液W1を流通、循環させる第1冷却液
路7及び第1ウォーターポンプ8と、第3熱交換器5内
及びシリンダヘッド9内に第2冷却液W2を流通、循環
させる第2冷却液路10及び第2ウォーターポンプ11
とを主構成要素としている。なお、本実施形態では、第
2熱交換器3が、空気圧縮機2で圧縮された圧縮空気を
該圧縮空気からの放熱により冷却する本発明の冷却手段
に相当する。
熱交換器5は、特に限定されるものではないが、冷却液
が流通する多数のウォーターチューブと、このウォータ
ーチューブに接触し、空気が通過可能な多数のフィンと
から構成とされている。第1熱交換器1と空気圧縮機2
の吸入口とは第1空気路12により、空気圧縮機2の吐
出口と第2熱交換器3とは第2空気路13により、第2
熱交換器3と第3熱交換器5とは第3空気路14により
それぞれ連通されている。そして第3空気路14の途中
には絞り部14a及び拡径部14bが形成され、この絞
り部14a及び拡径部14bにより断熱膨張部4が構成
されている。なお、断熱膨張部4を構成する絞り部14
a及び拡径部14bの外周には、断熱膨張部4における
断熱性を向上させるために、発泡スチロールやスポンジ
等の発泡材よりなる断熱部材41が配設されている。
4で冷却された後の空気温度が、少なくとも外気温度よ
りも低くなるように、第1熱交換器1及び第2熱交換器
3の熱交換能力、空気圧縮機2の圧縮比や断熱膨張部4
の膨張比等を適宜設定することが必要である。上記第1
冷却液路7を循環する第1冷却液W1は、第1ウォータ
ーポンプ8の作動により、シリンダブロック6に設けら
れたウォータージャケット内を通った後、第2熱交換器
3のウォーターチューブ内、第1熱交換器1のウォータ
ーチューブ内を順に通り、再びシリンダブロック6に設
けられたウォータージャケット内に戻される。また、第
2冷却液路10を循環する第2冷却液W2は、第2ウォ
ーターポンプ11の作動により、シリンダヘッド9に設
けられたウォータージャケット内を通った後、第3熱交
換器5のウォーターチューブ内を通り、再びシリンダヘ
ッド9に設けられたウォータージャケット内に戻され
る。
ではないが、エンジンからの排気ガス流で回されるター
ビンの回転軸に連結される遠心式の空気圧縮機等を採用
することができる。以下、本実施形態の冷却システムの
作用について説明する。なお、図2は、第1熱交換器
1、空気圧縮機2、第2熱交換器3、断熱膨張部4及び
第3熱交換器5を順に通過する空気の温度変化を示すも
のである。
る第1熱交換器1では、シリンダブロック6を冷却する
ための第1冷却液W1と外気との熱交換により、該第1
冷却液W1を冷却する。このため第1熱交換器1を通過
後の空気温度はt2 (t1 <t2 )に上昇する。この第
1熱交換器1を通過して温度t2 となった空気は第1空
気路12内を通過して空気圧縮機2に供給され、該空気
圧縮機2で圧縮される。空気圧縮機2で圧縮された圧縮
空気は温度t3 (t2 <t3 )の高温高圧の空気とな
る。この高温高圧の圧縮空気は第2空気路13内を通過
して第2熱交換器3に供給される。第2熱交換器3で
は、シリンダブロック6を冷却した後の第1冷却液W1
と上記高温高圧の圧縮空気との熱交換(圧縮空気からの
放熱)により、該圧縮空気が冷却され、温度t4 (t2
<t4 <t3 )の中温高圧の圧縮空気となる。この中温
高圧の圧縮空気が断熱膨張部4を通ると温度t5 (t5
<t1)の低温中圧となり、外気温度t1 よりも温度が
低下した空気となる。このように断熱膨張部4を通って
外気よりも温度が低下した冷却空気は第3熱交換器5に
導かれる。第3熱交換器5では、シリンダヘッド9を冷
却するための第2冷却液W2と上記冷却空気との熱交換
により、第2冷却液W2を冷却する。
液W2で冷却するための第2冷却系統においては、外気
温度t1 よりも低下した温度t5 の冷却空気と第2冷却
液W2との熱交換により該第2冷却液W2を冷却するの
で、外気と第2冷却液W2とを熱交換させることにより
該第2冷却液W2を冷却する場合よりも、第2冷却液W
2を効果的に冷却することができる。
り部14aの径(絞り比)等の設定により、上記冷却空
気の温度t5 を外気温度t1 より20℃程度低くするこ
とが可能である。したがって、第3熱交換機5通過後の
第2冷却液W2の温度T2 を40〜50℃程度まで冷却
することができ、この第2冷却液W2を第2ウォーター
ポンプ11によりシリンダヘッド9内を流通させること
により、シリンダヘッド9内を適切に冷却することが可
能となる。よって、シリンダヘッド9内に形成される燃
焼室における異常燃焼を確実に防止するとともに、エン
ジンの熱効率・出力を向上させることができる。
1で冷却するための第1冷却系統においては、シリンダ
ブロック6冷却後の第1冷却液W1は、まず第2熱交換
器3で温度t3 の高温の圧縮空気との熱交換により加熱
され、次に第1熱交換器1で温度t1 の外気との熱交換
により冷却された後、再びシリンダブロック6に戻され
る。このように、第1冷却液W1は、上記第2冷却系統
で第2冷却液W2と熱交換させる冷却空気の温度t5 よ
りも高い温度t1 の外気と熱交換されて冷却される。し
たがって、第1熱交換機1通過後の第1冷却液W1の温
度T1 は、上記第3熱交換機5通過後の第2冷却液W2
の温度T2 よりも高くなり、シリンダブロック6におけ
る過度冷却を避けることができる。
6を第1冷却液W1で冷却するための第1冷却系統にお
いて、上記したようにシリンダブロック6冷却後の第1
冷却液W1は、第2熱交換器3で温度t3 の高温の圧縮
空気との熱交換により加熱された後、第1熱交換器1に
供給される。このため、シリンダブロック6冷却後の第
1冷却液W1を直接第1熱交換器1に供給する場合と比
較して、第1熱交換器1における熱交換能力を高めてお
くことが好ましい。なお、第1熱交換器1の熱交換能力
を高めるには、ウォーターチューブやフィンの数を増や
したり、冷却ファンを併用したりするなどの手段が考え
られる。
実施形態に係る冷却システムは、空気圧縮機2に直接外
気を供給するようにしたこと以外は上記第1の実施形態
と同様の構成である。すなわち、本実施形態では、図示
しないファン等で第1熱交換器1に供給され、同第1熱
交換器1を通過した空気はそのまま外部に放出され、一
方空気圧縮機2には温度t1 の外気が直接供給される。
このため、空気圧縮機2で圧縮された圧縮空気の温度t
3 ’は、第1熱交換器1通過後の温度t2 (t1 <
t2 )の空気を空気圧縮機2で圧縮する上記第1の実施
形態における圧縮空気の温度t3 よりも低くなる。した
がって、第2熱交換器3通過後の圧縮空気の温度t4 ’
及び断熱膨張部4通過後の冷却空気の温度t5 ’も、そ
れぞれ上記第1の実施形態における第2熱交換器3通過
後の圧縮空気の温度t4 及び断熱膨張部4通過後の冷却
空気の温度t5 と比較してそれぞれ低くなる。
リンダブロック6を第1冷却液W1で冷却するための第
1冷却系統において、上記第1の実施形態と比較して、
より効果的にシリンダヘッド9を冷却することができ
る。また、シリンダブロック6を第1冷却液W1で冷却
するための第1冷却系統においては、上記したように第
2熱交換器3に供給される圧縮空気の温度t3 ’が、上
記第1の実施形態における第2熱交換器3に供給される
圧縮空気の温度t3よりも低くなる。このため、シリン
ダブロック6冷却後の第1冷却液W1が第2熱交換器3
で加熱される度合いは、上記第1の実施形態と比較して
小さくなる。したがって、本実施形態では、第1熱交換
器1における熱交換能力を上記第1の実施形態ほど高め
なくてもよい。
形態において、通常のエンジンの冷却システムに用いら
れるサーモスタットを第1冷却系統及び第2冷却系統に
装備し、シリンダブロック6及びシリンダヘッド9冷却
後の第1冷却液W1及びW2の温度に応じて第2熱交換
器3及び第3熱交換器5に流れる第1冷却液W1及びW
2の量を制御するようにできることは勿論である。
の望ましい実施態様を列挙する。 (1)外部から供給される空気と第1冷却液との熱交換
により該第1冷却液を冷却する第1熱交換器と、該第1
熱交換器における該第1冷却液との熱交換により加熱さ
れた空気を圧縮する空気圧縮機と、該空気圧縮機で圧縮
された圧縮空気と上記第1冷却液との熱交換により該圧
縮空気を冷却する第2熱交換器と、該第2熱交換器で冷
却された圧縮空気を断熱膨張させて冷却する断熱膨張部
と、該断熱膨張部で冷却された冷却空気と第2冷却液と
を熱交換させて該第2冷却液を冷却する第3熱交換器
と、上記第2熱交換器内、上記第1熱交換器内及びシリ
ンダブロック内に、この順で上記第1冷却液を循環させ
る第1冷却液路及び第1ウォーターポンプと、上記第3
熱交換器内及びシリンダヘッド内に上記第2冷却液を循
環させる第2冷却液路及び第2ウォータポンプとからな
ることを特徴とするエンジンの冷却システム。
液との熱交換により該第1冷却液を冷却する第1熱交換
器と、外部から供給される空気を圧縮する空気圧縮機
と、該空気圧縮機で圧縮された圧縮空気と上記第1冷却
液との熱交換により該圧縮空気を冷却する第2熱交換器
と、該第2熱交換器で冷却された圧縮空気を断熱膨張さ
せて冷却する断熱膨張部と、該断熱膨張部で冷却された
冷却空気と第2冷却液とを熱交換させて該第2冷却液を
冷却する第3熱交換器と、上記第2熱交換器内、上記第
1熱交換器内及びシリンダブロック内に、この順で上記
第1冷却液を循環させる第1冷却液路及び第1ウォータ
ーポンプと、上記第3熱交換器内及びシリンダヘッド内
に上記第2冷却液を循環させる第2冷却液路及び第2ウ
ォータポンプとからなることを特徴とするエンジンの冷
却システム。
冷却システムによれば、シリンダヘッドを独立して適切
に冷却することができるので、シリンダヘッド内に形成
された燃焼室における異常燃焼を確実に防止することが
できるとともに、エンジンの熱効率・出力を向上させる
ことができる。
を模式的に説明する構成図である。
における空気温度変化を示す線図である。
を模式的に説明する構成図である。
交換器(冷却手段)、4は断熱膨張部、5は第3熱交換
器、6はシリンダブロック、7は第1冷却液路、8は第
1ウォーターポンプ、9はシリンダヘッド、10は第2
冷却液路、11は第2ウォーターポンプである。
Claims (1)
- 【請求項1】外部から供給される空気を圧縮する空気圧
縮機と、 該空気圧縮機で圧縮された圧縮空気を該圧縮空気からの
放熱により冷却する冷却手段と、 該冷却手段で冷却された圧縮空気を断熱膨張させて冷却
する断熱膨張部と、 該断熱膨張部で冷却された冷却空気と冷却液とを熱交換
させて該冷却液を冷却する熱交換器と、 該熱交換器内及びシリンダヘッド内に該冷却液を循環さ
せる冷却液路及びウォーターポンプとからなることを特
徴とするエンジンの冷却システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25253395A JP3651079B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | エンジンの冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25253395A JP3651079B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | エンジンの冷却システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0988600A true JPH0988600A (ja) | 1997-03-31 |
JP3651079B2 JP3651079B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=17238701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25253395A Expired - Fee Related JP3651079B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | エンジンの冷却システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3651079B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002048516A1 (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-20 | Samsung Climate Control Co., Ltd. | High/low temperature water cooling system |
-
1995
- 1995-09-29 JP JP25253395A patent/JP3651079B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002048516A1 (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-20 | Samsung Climate Control Co., Ltd. | High/low temperature water cooling system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3651079B2 (ja) | 2005-05-25 |
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