(57)【要約】【課題】内燃機関のシリンダブロック全体をより均一に冷却する。【解決手段】内燃機関の冷却装置Ｃは、第１の冷却水通路５ａを含む第１の冷却回路４ａと、第２の冷却水通路５ｂを含む第２の冷却回路４ｂと、を備える。第１の冷却水通路はシリンダブロック１のボア壁に沿いつつ延びており、第２の冷却水通路は第１の冷却水通路よりもシリンダブロックの底部側においてボア壁に沿いつつ延びている。第１の冷却回路及び前記第２の冷却回路は互いに独立している。第２の冷却回路の冷却水温は第１の冷却回路の冷却水温よりも低い。【選択図】図１
2018105148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却装置において、
第１の冷却水通路を含む第１の冷却回路と、
第２の冷却水通路を含む第２の冷却回路と、
を備え、
前記第１の冷却水通路はシリンダブロックのボア壁に沿いつつ延びており、
前記第２の冷却水通路は前記第１の冷却水通路よりも前記シリンダブロックの底部側において前記ボア壁に沿いつつ延びており、
前記第１の冷却回路及び前記第２の冷却回路は互いに独立しており、
前記第２の冷却回路の冷却水温は前記第１の冷却回路の冷却水温よりも低い、
内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックのボア壁に沿いつつ延びる第１の冷却水通路と、第１の冷却水通路よりもシリンダブロックの底部側においてシリンダブロックのボア壁に沿いつつ延びる第２の冷却水通路と、を備え、第１の冷却水通路内に供給された冷却水の一部が第２の冷却水通路内に流入する、内燃機関の冷却装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４５８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本願発明者らが鋭意研究した結果、シリンダブロックの底部側のボア壁、特にシリンダボア同士間のボア壁に、温度が局所的に高い部分が生ずる場合があることが判明した。これは、シリンダボア同士間のボア壁にはその両側のシリンダボア又は燃焼室から入熱があること、シリンダブロックの底部側は冷却水通路から離れているために冷却水による冷却効果が必ずしも十分でないこと、などに起因すると考えられる。
【０００５】
この点、上述の特許文献１では、シリンダブロックの底部側に第２の冷却水通路が設けられており、この第２の冷却水通路内を流れる冷却水によって、シリンダブロックの底部側の領域を良好に冷却できるかに見える。しかしながら、特許文献１では、第１の冷却水通路内に供給された冷却水の一部が第２の冷却水通路内に流入するので、第１の冷却水通路内に流入する冷却水の温度と、第２の冷却水通路内に流入する冷却水の温度とは互いに等しい。このため、シリンダブロックの底部側のボア壁を良好に冷却するために冷却水温を比較的低くすると、シリンダブロックの頂部側のボア壁が過冷却されるおそれがある。逆に、シリンダブロックの頂部側のボア壁を良好に冷却するために冷却水温を比較的高くすると、シリンダブロックの底部側のボア壁の温度が好ましくなく高くなるおそれがある。その結果、特許文献１では、シリンダブロック全体を均一に冷却できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、内燃機関の冷却装置において、第１の冷却水通路を含む第１の冷却回路と、第２の冷却水通路を含む第２の冷却回路と、を備え、前記第１の冷却水通路はシリンダブロックのボア壁に沿いつつ延びており、前記第２の冷却水通路は前記第１の冷却水通路よりも前記シリンダブロックの底部側において前記ボア壁に沿いつつ延びており、前記第１の冷却回路及び前記第２の冷却回路は互いに独立しており、前記第２の冷却回路の冷却水温は前記第１の冷却回路の冷却水温よりも低い、内燃機関の冷却装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
内燃機関のシリンダブロック全体をより均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】内燃機関の冷却装置の概略全体図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿ってみた断面図である。
【図３】冷却水温とエンジンオイル消費量との関係を示す線図である。
【図４】冷却水温とフリクションとの関係を示す線図である。
【図５】冷却水温と冷却損失との関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１及び図２を参照すると、内燃機関のシリンダブロック１は、ボア壁２によってそれぞれ画定された複数、例えば４つのシリンダボア３を備える。これらシリンダボア３は、機関長さ方向ＬＬに延びる整列軸線Ｌに沿って整列して配置される。また、シリンダボア３はそれぞれ、機関高さ方向ＬＨに延びる円筒状をなしている。このシリンダブロック１は例えばアルミダイカストによって製造される。なお、本発明による実施例では、機関長さ方向ＬＬ及び機関幅方向ＬＷは水平方向に延びており、機関高さ方向ＬＨは鉛直方向に延びている。
【００１０】
本発明による実施例では、内燃機関の冷却装置Ｃは第１の冷却回路４ａ及び第２の冷却回路４ｂを備える。第１の冷却回路４ａは第１の冷却水通路５ａを含む。本発明による実施例では、第１の冷却水通路５ａは図１に示されるように、整列軸線Ｌの一側においてシリンダブロック１の機関長さ方向ＬＬの一端に設けられた入口６ａｉからボア壁２に沿いつつ機関長さ方向ＬＬに延び、次いで整列軸線Ｌの他側においてシリンダブロック１の機関長さ方向ＬＬの一端に設けられた出口６ａｏまでボア壁２に沿いつつ機関長さ方向ＬＬに延びる。また、第１の冷却水通路５ａは図２に示されるように、シリンダブロック１の頂面１Ｔからシリンダブロック１の底部に向けて延びる。一例では、図２に示されるように、第１の冷却水通路５ａは、下死点にあるピストンＰの頂面ＰＴの機関高さ方向ＬＨ位置とほぼ同じ位置まで機関高さ方向ＬＨに延びる。
【００１１】
第１の冷却回路４ａは更に、シリンダブロック１の外部において第１の冷却水通路５ａの入口６ａｉ及び出口６ａｏを互いに連結する第１の連結路７ａと、第１の連結路７ａ内に配置された第１のラジエータ８ａ及び第１の冷却水ポンプ９ａとを含む。別の実施例（図示しない）では、第１の連結路７ａ内に、シリンダブロック１とは別の冷却対象が配置される。別の冷却対象は例えばシリンダヘッドである。
【００１２】
一方、第２の冷却回路４ｂは第２の冷却水通路５ｂを含む。本発明による実施例では、第２の冷却水通路５ｂは図１に示されるように、整列軸線Ｌの一側においてシリンダブロック１の機関長さ方向ＬＬの一端に設けられた入口６ｂｉからボア壁２に沿いつつ機関長さ方向ＬＬに延び、次いで整列軸線Ｌの他側においてシリンダブロック１の機関長さ方向ＬＬの一端に設けられた出口６ｂｏまでボア壁２に沿いつつ機関長さ方向ＬＬに延びる。また、第２の冷却水通路５ｂは図２に示されるように、第１の冷却水通路５ａよりもシリンダブロック１の底部側に設けられる。一例では、第２の冷却水通路５ｂは、下死点にあるピストンＰの頂面ＰＴの機関高さ方向ＬＨ位置よりも、シリンダブロック１の底部側に設けられる。
【００１３】
第２の冷却回路４ｂは更に、シリンダブロック１の外部において第２の冷却水通路５ｂの入口６ｂｉ及び出口６ｂｏを互いに連結する第２の連結路７ｂと、第２の連結路７ｂ内に配置された第２のラジエータ８ｂ及び第２の冷却水ポンプ９ｂとを含む。別の実施例（図示しない）では、第２の連結路７ｂ内に、シリンダブロック１とは別の冷却対象が配置される。
【００１４】
第１の冷却回路４ａ及び第２の冷却回路４ｂは互いに独立している。すなわち、第１の冷却水通路５ａ及び第１の連結路７ａと、第２の冷却水通路５ｂ及び第２の連結路７ｂとは互いに分離されている。また、第１のラジエータ８ａ及び第２のラジエータ８ｂは互いに別個に設けられる。第１の冷却水ポンプ９ａ及び第２の冷却水ポンプ９ｂも互いに別個に設けられる。したがって、第１の冷却回路４ａの冷却水と第２の冷却回路４ｂの冷却水とが互いに合流しない。したがって、第１の冷却回路４ａの冷却水温と第２の冷却回路４ｂの冷却水温を独立して調節することができる。
【００１５】
本発明による実施例では、第２の冷却回路４ｂの冷却水温は第１の冷却回路４ａの冷却水温よりも低くされる。なお、一例では、第１の冷却回路４ａの冷却水温は４０℃程度であり、第２の冷却回路４ｂの冷却水温は８０℃程度である。
【００１６】
さて、第１の冷却回路４ａの第１の冷却水ポンプ９ａが作動されると、第１の冷却水ポンプ９ａから吐出された冷却水は第１の冷却水通路５ａ内を流通し、第１の連結路７ａを介し第１のラジエータ８ａに到り、次いで第１の冷却水ポンプ９ａに戻る。同様に、第２の冷却回路４ｂの第２の冷却水ポンプ９ｂが作動されると、第２の冷却水ポンプ９ｂから吐出された冷却水は第２の冷却水通路５ｂ内を流通し、第２の連結路７ｂを介し第２のラジエータ８ｂに到り、次いで第２の冷却水ポンプ９ｂに戻る。
【００１７】
その結果、第１の冷却回路４ａによって、シリンダブロック１のより頂部側に位置するボア壁２を良好に冷却することができる。同時に、第２の冷却回路４ｂによって、シリンダブロック１のより底部側に位置するボア壁２を良好に冷却することができる。
【００１８】
この場合、本発明による実施例では上述したように、第２の冷却回路４ｂの冷却水温は第１の冷却回路４ａの冷却水温よりも低くされる。言い換えると、シリンダブロック１のより頂部側のボア壁２が比較的弱く冷却され、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２が比較的強く冷却される。その結果、シリンダブロック１のより頂部側のボア壁２を過冷却することなく、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２をより良好に冷却することができる。したがって、シリンダブロック１全体をより均一に冷却することができる。
【００１９】
ところで、図３は、冷却水温とエンジンオイルの消費量との関係を示している。ここで、冷却水温はボア壁２の壁面温度を表している。図３からわかるように、冷却水温が低くなるにつれて、エンジンオイル消費量は減少する。冷却水温又はボア壁温が高くなると、シリンダボア３の変形が大きくなり、シリンダボア３の内壁面とピストンリングとの間の隙間が大きくなる。このため、この隙間から燃焼室内に流入し消費されるエンジンオイルの量が増大する。逆に、冷却水温が低くなると、上述の隙間が小さくなるので、エンジンオイルの消費量が低減される。なお、シリンダブロック１のより頂部側のボア壁２におけるエンジンオイル消費量と、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２におけるエンジンオイル消費量とはほぼ同様の傾向を示す。
【００２０】
一方、図４は、冷却水温と、ボア壁２の内壁面とピストンリングとの間のフリクションとの関係を示している。図４において、Ｔはシリンダブロック１のより頂部側のボア壁２におけるフリクションを、Ｂはシリンダブロック１のより底部側のボア壁２におけるフリクションを、それぞれ示している。図４に示されるように、シリンダブロック１のより頂部側のボア壁２では、冷却水温が低くなるにつれてフリクションが大きくなる。これは、冷却水温が低くなると上述の隙間が小さくなり、ピストンリング周りの油膜の厚さが小さくなるからである。しかも、より頂部側のボア壁２では、比較的大きな燃焼荷重が作用するからである。これに対し、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２では、冷却水温が低くなっても、フリクションはそれほど増大しない。これは、より底部側のボア壁２では燃焼荷重が比較的小さいからである。なお、フリクションが大きくなると、燃料消費量が増大する。
【００２１】
図５は、冷却水温と冷却損失との関係を示している。図５において、Ｔはシリンダブロック１のより頂部側のボア壁２における冷却損失を、Ｂはシリンダブロック１のより底部側のボア壁２における冷却損失を、それぞれ示している。図５に示されるように、シリンダブロック１のより頂部側のボア壁２では、冷却水温が低くなるにつれて冷却損失が大きくなる。これは、冷却水温が低くなると、燃焼室内の温度すなわちボア壁２の内面の温度と、冷却水温すなわちボア壁２の外面の温度との温度差が大きくなるからである。これに対し、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２では、冷却水温が低くなっても、冷却損失はそれほど増大しない。これは、より底部側のボア壁２では、燃焼の影響を受けにくく、ボア壁２の内面の温度が比較的低く維持されるからである。なお、冷却損失が大きくなると、燃料消費量が増大する。
【００２２】
このように、シリンダブロック１のより頂部側のボア壁２を強度に冷却するのは、フリクション及び冷却損失の観点から好ましくない。一方、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２を強度に冷却しても、フリクション及び冷却損失にはほとんど影響を与えず、エンジンオイル消費量の観点からは好ましい。上述したように、本発明による実施例では、シリンダブロック１のより頂部側に設けられた第１の冷却回路４ａにより、シリンダブロック１のより頂部側のボア壁２が比較的弱く冷却され、シリンダブロック１のより底部側に設けられた第２の冷却回路４ｂにより、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２が比較的強く冷却される。したがって、エンジンオイル消費量をより低減し、フリクションをより低減し、冷却損失をより低減することができる。あるいは、シリンダブロック１のより底部側のボア壁２の変形抑制と、燃料消費量の増大抑制とを両立することができる。
【００２３】
なお、第２の冷却回路４ｂの冷却水温を第１の冷却回路４ａの冷却水温よりも低くするために、例えば、第１の連結路７ａの形状（長さ、径など）、第２の連結路７ｂの形状（長さ、径など）、第１のラジエータ８ａの放熱特性、第２のラジエータ８ｂの放熱特性、第１の冷却水ポンプ９ａの吐出量、第２の冷却水ポンプ９ｂの吐出量などのうちの少なくとも１つが調整される。
【００２４】
第１の冷却回路４ａの別の実施例（図示しない）では、第１の連結路７ａは、第１のラジエータ８ａを迂回する第１のバイパス通路と、第１のバイパス通路内を流れる冷却水の量を制御する第１のバイパス制御弁とを備え、第１のバイパス制御弁の開度を調節することにより第１の冷却回路４ａの冷却水温が調節される。第２の冷却回路４ｂの別の実施例（図示しない）では、第２の連結路７ｂは、第２のラジエータ８ｂを迂回する第２のバイパス通路と、第２のバイパス通路内を流れる冷却水の量を制御する第２のバイパス制御弁とを備え、第２のバイパス制御弁の開度を調節することにより第２の冷却回路４ｂの冷却水温が調節される。
【符号の説明】
【００２５】
１    シリンダブロック
２    ボア壁
３    シリンダボア
４ａ    第１の冷却回路
４ｂ    第２の冷却回路
５ａ    第１の冷却水通路
５ｂ    第２の冷却水通路
Ｃ    内燃機関の冷却装置
【図１】
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【図２】
2018105148.tif 000004
【図３】
2018105148.tif 000005
【図４】
2018105148.tif 000006
【図５】
2018105148.tif 000007