WO2000077356A1 - Dispositif de refroidissement de moteur en v - Google Patents

Description

明 細 書

v型エンジンの冷却装置

技 術 分 野

本発明は、 V型ディーゼルエンジン等各種 V型エンジンに適用される冷却装置 に関する。

背 景 技 術

通常、 V型エンジンの水冷システムは以下のようになつている（特開昭 62-91615 号公報、 特開平 7-189694 号公報等参照）。 即ち、 エンジンのクランク軸方向一端 側にウォー夕ポンプを設け、 このウォー夕ボンプから吐出された冷却水をェンジ ンの両バンクに分配すると共に、 各バンクをクランク軸方向に通過させた後、 他 端側で集合管により集合させ、 ラジェ一夕に送り、 ウォー夕ポンプに戻すという 具合である。

ところで、 水冷式オイルクーラを用いてオイルの冷却を行う場合がある。 この ときエンジン冷却後の冷却水をオイルの冷却媒体に用いると、 冷却水温度が既に 高温となっているため、 オイルの冷却が不十分となる虞がある。

そこで、 オイルクーラのレイアウトとして図 4及び図 5に示すようなものが考 えられる。 図中、 aがウォー夕ポンプ、 b及び cがエンジンの各バンクのシリン ダブロック及びシリンダヘッ ド、 dが集合管、 eがラジェ一夕、 f がオイルクー ラである。

図 4では、 ウォー夕ポンプ aの直下流側で冷却水の流れを分岐させた後、 一方 のバンクのシリンダブ口ック bに入る前にオイルクーラ f を通過させている。 ま た図 5では、 一方のバンクのシリンダブ口ック bの上流部から冷却水の流れを取 り出し、 これをオイルクーラ f を通過させた後に集合管 dに送っている。 これら によれば、 エンジン冷却前の冷却水をオイル冷却媒体に用いるため、 十分なオイ ル冷却性能を得られる。

しかし、 図 4のレイアウトでは、 オイルクーラ： fのある一方のバンクにのみ、 オイルクーラ通過後の高温の冷却水が流されるため ンク間で温度差が生じる。 また図 5のレイアウトでも、 オイルクーラ f のある一方のバンクの冷却水量が他 方のバンクより少量となるため、 バンク間で温度差が生じる。

このように、 従来のレイアウトでは、 両バンクの冷却バランスとオイル冷却性 能とを両立させることが難しかった。

一方、 通常のレイアウトでは、 ウォー夕ポンプがエンジンの前端に設けられ、 集合管がエンジンの後端に設けられる。

しかし、 エンジンの後端側には燃料噴射装置 （ディーゼルエンジンの場合） や 夕一ボチャージャ等の補機類を配置する場合が多く、 独立した配管である集合管 のレイアウトは難しかった。 また集合管の存在によりエンジンの後端側が大形化 するという問題もあった。

本発明の目的は、 両バンクの冷却バランスとオイル冷却性能とを両立させるこ とにある。

本発明の他の目的は、 両バンクに流入する冷却水の温度及び水量を等しくし、 バンク間の温度差をなくすことにある。

本発明の他の目的は、 エンジンのコンパクト化を達成することにある。

本発明の他の目的は、 両バンクを結ぶ独立配管を不要とし、 部品点数の削減、 レイァゥト性向上等を図ることにある。

本発明の他の目的は、 剛性を向上し、 振動騒音を低減することにある。

発 明 の 閧 示

本発明に係る V型ェンジンの冷却装置は、 ウォー夕ポンプから吐出された冷却 水をオイルクーラ通過後にエンジンの両バンクに分配供給するようにしたもので ある。

これによれば、 エンジン冷却前の冷却水をオイルクーラに流すため、 オイルを 十分冷却できる。 また両バンクにオイルクーラ通過後の冷却水を分配するため、 各バンクに流入する冷却水の温度及び水量が等しくなり、 バンク間の温度差をな くすことができる。

ここで、 上記ウォー夕ポンプがエンジンのクランク軸方向一端側に設けられ、 エンジンのクランク軸方向他端側に、 エンジンの両バンクのウォー夕ジャケヅト を連絡する連絡管が設けられ、 上記ウォー夕ポンプから吐出された冷却水がオイ ルクーラ通過後に上記連絡管に供給され、 上記連絡管からエンジンの両バンクの 上記ウォー夕ジャケッ 卜に分配供給されるのが好ましい。

また、 上記連絡管が、 オイルクーラ通過後の冷却水を導入する入口と、 その入 口から冷却水流れ方向に順次直列されエンジンの各バンクのウォー夕ジャケット に連通する少なくとも二つの出口と、 上記出口間の位置で管内通路面積を絞る絞 り部とを有するのが好ましい。

また、 上記連絡管の上記出口間の部分が上流側ほど絞られるテーパ状とされ、 その最大絞り部分が上記絞り部をなし、 上流側の上記出口の直下流の位置に設け られるのが好ましい。

また、 上記連絡管がフライホイールハウジングに一体に形成されるのが好まし い。

一方、 本発明に係る V型エンジンの冷却装置は、 エンジンのクランク軸方向の 端部に取り付けられるハウジング部材に、 エンジンの両バンクのウォー夕ジャケ ッ トを連絡する連絡管を一体に設けたものである。

これによれば、 エンジンのクランク軸方向の端部に通常取り付けられるハウジ ング部材を利用し、 これに一体に連絡管を設けるため、 独立配管による連絡管が 不要となり、 レイアウト性の向上や小形化等を図れる。

ここで、上記ハゥジング部材がフラィホイールハゥジングであるのが好ましい。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明に係る実施の形態を示す分解斜視図である。

図 2は、 フライホイールハウジングの正面図である。

図 3は、 図 2の III— III断面図である。

図 4は、 オイルクーラを併設した冷却装置の一案を示す構成図である。

図 5は、 オイルクーラを併設した冷却装置の一案を示す構成図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図 1に本発明に係る V型エンジンの冷却装置を示す。 V型エンジン 1は左右の ノ 'ンク 2 ， 3を有し、 バンク 2 ， 3の下部はシリンダブロック 4で、 頂部はシリ ンダヘッ ド 5 , 6で構成される。 エンジン 1のクランク軸 （図示せず） の一端即 ち前端にクランクギア 7が取り付けられ、 そのエンジン 1の前端部に、 クランク ギア 7によって回転駆動されるアイ ドルギア 8及びポンプギア 9が回転自在に取 り付けられる、 さらにエンジン 1の前端部にポンプギア 9によって駆動されるゥ ォ一夕ポンプ 1 0が取り付けられる。 ウォー夕ポンプ 1 0は二つの入口 1 1 , 1 2から冷却水を吸入し、 その冷却水を一つの出口 1 3から吐出する。 図中、 冷却 水の流れ方向を白抜き矢印で示す。

ゥォ一夕ポンプ 1 0の出口 1 3はエンジン 1の右側方に突出され、 後方に向け られる。 その出口 1 3にはクーラ入口管 1 4の入口が接続される。 クーラ入口管 1 4は後方に延出され、 その出口が水冷式オイルクーラ 1 5の冷却水入口 1 6に 接続される。 オイルクーラ 1 5はその内部でオイル （エンジン潤滑油） と冷却水 との熱交換を行い、 オイルを冷却する。 オイルクーラ 1 5の出口は屈曲状の連結 管 1 7に接続される。 オイルクーラ 1 5は、 エンジン 1のクランク軸方向中間部 に位置され、 そのクランク軸方向とクーラ長手方向とがー致されている。 そして オイルクーラ 1 5の出口はクーラ長手方向後端に位置され、 そこに連結管 1 7が 接続される。

連結管 1 7は、 その途中で折曲されて出口が左方に向けられる。 そしてその出 口に連絡管 1 8の入口 1 9が接続される。

連絡管 1 8は、 エンジン 1の左右のバンク 2 , 3、 詳細にはそのシリンダブ口 ヅク 4部分のウォー夕ジャケッ ト （図示せず） を連絡するためのもので、 ここで はハウジング部材であるフライホイ一ルハウジング 2 0に一体に設けられる。 つ まりエンジン 1のクランク軸方向他端即ち後端に通常設けられるフライホイール ハウジング 2 0を利用して、 これと一体に連絡管 1 8が設けられている。 連絡管 1 8は左右に延出され、 その右端に上記入口 1 9を有すると共に、 入口 1 9から 管長方向 （冷却水流れ方向） に順次直列された二つの出口 2 1を有し、 各出口 2 1はエンジン 1の左右のバンク 2， 3のウォー夕ジャケッ トに連通接続される。 エンジン 1の前端において、 左右のバンク 2， 3のシリンダヘッ ド 5， 6前面 に導出管 2 2， 2 3が取り付けられ、 導出管 2 2 , 2 3はバンク 2， 3間の中心 位置に延出され、 その出口がサーモスタッ トハウジング 2 4に接続される。 サ一 モス夕ッ トハウジング 2 4には二つのサーモスタッ ト 2 5 , 2 6が内蔵され、 一 方のサ一モス夕ッ ト 2 5が 2ステージオープンタイプ、 他方のサーモスタツ ト 2 6がシングルステージオープンタイプとされる。 サーモスタツ トハウジング 2 4 の底部にバイパス側出口 2 7が設けられ、 これがバイパス管 2 8を介してウォー 夕ポンプ 1 0のバイパス側入口 1 1に接続される。

サ一モスタツ トハウジング 2 4の上部は開閉可能なハウジングカバ一 2 9から なり、 ハウジングカバ一 2 9にはラジェ一夕側出口 3 0が設けられる。 ラジェ一 夕側出口 3 0は図示しない配管を介してラジェ一夕 （図示せず） の入口に接続さ れる。 ラジェ一夕の出口が図示しない配管によりウォー夕ポンプ 1 0のラジェ一 夕側入口 1 2に接続される。

この冷却装置における冷却水の流れは以下の如きである。 即ち、 ゥォ一夕ポン プ 1 0から吐出された冷却水は、 クーラ入口管 1 4を通じて後方に流れ、 オイル クーラ 1 5に導入される。 そしてここでオイルとの熱交換を終え、 連結管 1 7を 通じてさらに後方の連絡管 1 8に導入される。 連絡管 1 8内では先に右バンク 3 のシリンダブ口ック 4への流出が行われ、 次に左バンク 2のシリンダブ口ック 4 への流出が行われる。 このように連絡管 1 8は導入した冷却水を各バンク 2， 3 に分配供給している。

各バンク 2， 3のシリンダブ口ヅク 4内では後方から前方に向かう流れとなり、 これと相俟ってシリンダヘッ ド 5， 6に向かう上方の流れも生じる。 これにより エンジン 1の冷却が行われる。各バンク 2 , 3を流れ終えた冷却水は導出管 2 2 , 2 3に導出され、 サ一モスタツ トハウジング 2 4に導入される。 サーモスタヅ ト 2 5， 2 6が全て閉じているとき、 サーモスタッ トハウジング 2 4内の冷却水は 全量がバイパス管 2 8を通じてウォー夕ポンプ 1 0に戻される。 つまりラジェ一 夕を経由しないので冷却水が冷却されない。 これは始動直後の暖機状態の場合等 である。

エンジンの暧機が進んでサーモスタツ ト 2 5 , 2 6の一部乃至全部が開くと、 その開度に応じた量の冷却水がサーモスタッ ト 2 5 , 2 6を上方に通過し、 ラジ エー夕側出口 3 0から導出され、 図示しない配管を通じてラジェ一夕に向かう。 そして冷却水がラジェ一夕内で冷却される。 冷却後の冷却水はやはり図示しない 配管を通じてラジェ一夕側入口 1 2からウォー夕ポンプ 1 0に戻される。 ラジェ 一夕を経由しない残りの水量はバイパス管 2 8を通じてウォー夕ポンプ 1 0にバ ィパスされる。

なお、 図示しないが、 上記経路以外に、 室内ヒー夕用のヒー夕コアを経由する ルートが設けられる。 冷却水の補充はリザーブタンクからラジェ一夕へと行われ る。

このように本装置では、 ウォー夕ポンプ 1 0から吐出された冷却水をエンジン 供給前にまずオイルクーラ 1 5に流すため、 低温の冷却水を用いてオイルを冷却 することができ、 オイル冷却性能を十分確保できる。 また、 オイルクーラ 1 5通 過後の冷却水をエンジン 1の両バンク 2， 3に等しく分配供給するため、 バンク 2 , 3間の温度差を招かずに済む。 このようにしてオイル冷却性能と両バンクの 冷却バランスとの両立が可能となる。

また、 エンジン 1のクランク軸方向一端側にゥォ一夕ポンプ 1 0を設け、 ェン ジンのクランク軸方向他端側に連絡管 1 8を設け、 ウォー夕ポンプ 1 0から吐出 された冷却水をオイルクーラ 1 5通過後に連絡管 1 8に供給し、 連絡管 1 8から エンジン 1の両バンク 2， 3のウォー夕ジャケッ 卜に分配供給するようにしたの で、 エンジン 1のコンパク ト化を達成できる。

即ち、 本装置では、 エンジン前方でウォー夕ポンプ 1 0から吐出された冷却水 を先にエンジン後方に送り、 その途中でオイルクーラ 1 5を通過させると共に、 エンジン後方から両バンク 2 , 3を通過させて前方のウォー夕ポンプ 1 0に戻す ようにしている。 一方仮にエンジン前方でオイルクーラ 1 5を通過させ、 同時に 前方から左右バンク 2， 3に冷却水を供給するようにすると、 エンジン前端部に 配管やオイルクーラ 1 5が密集し、 前部側のレイアウトが複雑、 大形化してしま う。 またエンジン後方から前方に冷却水を戻すための配管が 1本必要となってし まラ。

本装置のレイァゥ卜によれば、 エンジン前部側のレイァゥト複雑化等の問題が なくなり、 効率的に各要素のレイアウトを行え、 コンパク ト化が達成できる。 特に、 オイルクーラ 1 5をエンジン 1のクランク軸方向中間部且つ側方に配置 し、 その長手方向をクランク軸方向と一致させたため、 オイルクーラ 1 5の長さ を有効に利用し、 エンジン前後を結ぶ配管 （クーラ入口管 1 4及び連結管 1 7 ) の長さを短くできる。

ところで、 本装置は連絡管 1 8をフライホイールハウジング 2 0に一体に設け た点も大きな特徴である。 以下フライホイールハウジング 2 0の構成を詳細に説 明する。

図 2に示すように、 フライホイールハウジング 2 0は錶造の一体品で、 その前 面に突出形成された締結リブ 3 1がエンジン 1の後面部に接合し、 複数のボルト で固定されるようになっている。 3 2がボルト穴で、 フライホイールは当該ハウ ジング 2 0の後方に位置され、 外周が覆われる。 フライホイールハウジング 2 0 の中心部にはクランク軸後端部を揷通させるべく中心穴 3 3が設けられる。 3 4 は締結リブ 3 1を左右に掛け渡し、中心穴 3 3の周囲を囲繞する補強リブである。 フライホイールハウジング 2 0の上部に連絡管 1 8がー体に形成される。 連絡 管 1 8は左右に延出され、 縦長長方形の断面形状を有している。 締結リブ 3 1の 左右外側に隣接して、 それそれ前方に臨む上記出口 2 1が設けられる。 右側の出 口 2 1の右方で連絡管 1 8が斜め下に向かって折曲され、 その先端に上記入口 1 9が設けられる。 連絡管 1 8の左端は開放されるが、 図 1に示すようにキャップ 3 5で閉止され、 冷却水の流出が阻止される。

図 3に示すように、 締結リブ 3 1は連絡管 1 8よりも前方に突出される。 出口 2 1の出口端が段差状に拡径され、 その拡径部 3 6が、 シリンダブロック 4から 突出される管状部 （図示せず） にインロー嵌合されるようになつている。 なお管 状部は各バンク 3におけるウォー夕ジャケッ 卜の入口をなす。 拡径部 3 6を区画 するリング部 3 7が、 締結リブ 3 1との間に微小な隙間 3 8を形成し、 且つ締結 リブ 3 1と等しい突出長とされる。

図 2に示すように、 連絡管 1 8は、 少なくとも左右の出口 2 1間の部分が右側 (上流側） ほど絞られるテ一パ状とされるのがよい。 ここでは、 折曲位置 Aから 左側の部分 （連絡部分 3 9 ) 全体が、 右側ほど絞られるテーパ状とされる。 この 折曲位置 Aは、 右側の出口 2 1の中心◦に対し直近の左側 （直下流側） に位置さ れる。 この折曲位置 Aで連絡管 1 8は通路面積が最大に絞られる。 こうして連絡 管 1 8には折曲位置 Aに絞り部 4 0が設けられることとなる。

連絡管 1 8は折曲位置 Aを境に折曲され、 その右側に入口側部分 4 1を有する が、 これは先と逆のテ一パ状とされ、 つまり左側 （下流側） ほど絞られるテーパ 状とされる。 ただしテーパ角は連絡部分 3 9より緩やかである。 入口側部分 4 1 の右端に入口 1 9が設けられる。 こうして連絡管 1 8においては入口 1 9、 右の 出口 2 1、 左の出口 2 1といった順に、 入口 1 9及び各出口 2 1が冷却水流れ方 向に順次直列される。

さて、 このように連絡管 1 8をフライホイールハウジング 2 0に一体に設ける と、 従来独立配管として設けられていた連絡管 （集合管） が不要になり、 部品点 数の削減、 低コスト化が図れる。 通常、 エンジンの後端にはフライホイールハウ ジングが取り付けられるので、 本装置はこれを利用して連絡管を一体化したもの である。 また配管が 1本不要になるのでスペース的な余裕が生まれ、 レイアウト 性が向上し、 他の補機類の配置も容易となる。 こうしてエンジン後端部をコンパ ク トにすることができる。

また、 連絡管 1 8が補強リブの役割を果たすので、 フライホイールハウジング 2 0ひいてはエンジン全体の剛性を向上でき、 振動騒音の低減も図れる。

さらに上述の如く絞り部 4 0を設けたので、 各出口 2 1から流出する冷却水量 を均等化し、 バンク 2 , 3間の温度差解消に大きく貢献することができる。

即ち、 右側の出口 2 1は屈曲状の連結管 1 7のすぐ下流側に位置される。 こう なると連結管 1 7での曲がりの影響を受けて、 右側出口 2 1の位置では流れが管 内後部に張り付く傾向となる。 絞り部 4 0がないと、 流量によっては、 右側出口 2 1の位置で連結管 1 7に沿った流れが強力となり、 これと直交する右側出口 2 1には流出し難くなる。 そこで右側出口 2 1の下流側で通路を絞れば、 これが抵 抗となって右側出口 2 1に流出しやすくなるのである。

この趣旨からすれば、 絞り部 4 0は右側出口 2 1と左側出口 2 1との間にあれ ばよいことになる。 しかしながら、 右側出口 21の直下流位置に設けた方がその 効果は大きい。

以上、 本発明の実施の形態は上述のものに限られない。 例えば連絡管の出口は 各バンクに対し複数ずつ設けることもできるし、 絞り部もテーパによらず突起の ようなもので形成しても構わない。

また連絡管を一体に設けるハウジング部材は、 上記フライホイールハウジング のほか、 両バンクを連結するあらゆる既存のハウジング部材が利用できる。 上記 実施形態は連絡管を、 各バンクに冷却水を吐出する吐出管として用いたが、 逆に 従来装置のように、各バンクから冷却水を集合させる集合管として用いてもよい。 つまりハウジング部材に連絡管を一体に設ける構成は従来装置にも適用可能であ る。

本願は日本国特許出願特願平 1 1一 166869号 （1999年 6月 14日出 願） 及び特願平 11一 166870号 （1999年 6月 14日出願） を優先権の 基礎としており、 上記日本出願の内容は本願明細書に記載されたものとする。

産業上の利用の可能性

本発明はディーゼルエンジン、 ガソリンエンジン等の各種 V型エンジンに適用 できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. ウォー夕ポンプ （10) から吐出された冷却水をオイルクーラ （ 15) 通過 後にエンジン （1) の両バンク （2， 3) に分配供給するようにしたことを特 徴とする V型エンジンの冷却装置。

2. 上記ウォー夕ポンプ （ 10) がエンジン （ 1) のクランク軸方向一端側に設 けられ、 エンジン （1) のクランク軸方向他端側に、 エンジン （ 1) の両バン ク （2， 3) のウォー夕ジャケッ トを連絡する連絡管 （ 18) が設けられ、 上 記ウォー夕ポンプから吐出された冷却水がオイルクーラ （15) 通過後に上記 連絡管 （18) に供給され、 上記連絡管 （18) からエンジン （ 1) の両バン ク （2， 3) の上記ウォー夕ジャケッ トに分配供給される請求項 1記載の V型 エンジンの冷却装置。

3. 上記連絡管 （ 18) が、 オイルクーラ （15) 通過後の冷却水を導入する入 口 （ 19) と、 その入口 （19) から冷却水流れ方向に順次直列されエンジン

(1) の各バンク （2， 3) のウォー夕ジャケッ トに連通する少なくとも二つ の出口 （21， 21) と、 上記出口 （2 1, 2 1) 間の位置で管内通路面積を 絞る絞り部 （40) とを有する請求項 2記載の V型エンジンの冷却装置。

4. 上記連絡管 （18) の上記出口 （21， 21) 間の部分が上流側ほど絞られ るテ一パ状とされ、 その最大絞り部分が上記絞り部 （40) をなし、 上流側の 上記出口 （21) の直下流の位置に設けられる請求項 3記載の V型エンジンの 冷却装置。

5. 上記連絡管 （18) がフライホイールハウジング （20) に一体に形成され る請求項 2乃至 4いずれかに記載の V型エンジンの冷却装置。

6. エンジン（ 1)のクランク軸方向の端部に取り付けられるハウジング部材に、 エンジン （ 1 ) の両バンク （2, 3) のウォー夕ジャケッ トを連絡する連絡管

(18) を一体に設けたことを特徴とする V型エンジンの冷却装置。

7. 上記ハウジング部材がフライホイールハウジング （20) である請求項 6記 載の V型エンジンの冷却装置。