内燃机的冷却装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种内燃机的冷却装置，能够抑制在发动机再起动时燃料喷射量增多为必要以上的情况。在构成设有散热器的主回路(42)的主回路配管(42A)内的上游端附近位置配置由金属丝网构成的搅拌构件(8)。伴随于发动机停止，滞留在主回路(42)内的冷却水朝向分支前路径(41)流动，在该冷却水流入水温传感器(91)附近的状况发生的情况下，通过搅拌构件(8)对冷却水进行搅拌。由此，滞留在主回路配管(42A)内部的上层部分的温度比较高的冷却水(A)与滞留在下层部分的温度比较低的冷却水(B)混合，流入水温传感器(91)附近的冷却水温度变得比较高。其结果是，抑制徒劳的怠速提升控制的执行。
【专利说明】
内燃机的冷却装置
技术领域
[0001]本发明涉及内燃机的冷却装置。
【背景技术】
[0002]以往，例如作为汽车用发动机(内燃机)具备的冷却装置，如专利文献I公开的那样，在发动机主体内部形成的水套的出口侧连接有主回路及预热用回路。在主回路设有散热器。预热用回路用于使冷却水绕过主回路而流动。而且，该冷却装置具备水栗及恒温器。水栗伴随于发动机的运转而工作。恒温器根据冷却水温度而切换为使从水套流出的冷却水向预热用回路流动的闭锁状态和使从水套流出的冷却水向主回路流动的开放状态。
[0003]在发动机的冷起动时，恒温器成为闭锁状态。由此，从水套流出的冷却水向预热用回路流动，通过绕过散热器而实现发动机的提前预热。另一方面，在发动机的预热完成后，恒温器成为开放状态。由此，从水套流出的冷却水向主回路流动，从发动机主体回收的热量通过散热器向大气放出。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-21482号公报
【发明内容】
[0007]在所述水套的出口侧且主回路的连接部位的上游侧配置水温传感器，根据该水温传感器检测的冷却水温度进行发动机的控制(例如燃料喷射量的控制)。这种情况下，在发动机的冷起动后且恒温器成为开放状态之前，即在由从水套流出的冷却水在预热用回路中流动的状态切换成在主回路中流动的状态之前，发动机停止而水栗停止，然后，在短时间内再起动发动机的情况下，存在导致以下的不良情况的可能性。
[0008]伴随于所述水栗的停止而回路内的冷却水的循环停止时，冷却水从所述水套的流出也停止。此时，水套内的压力暂时下降，在该水套内与主回路内产生压力差。这种情况下，滞留在主回路内的冷却水朝向水套内流动，该冷却水流入水温传感器附近。
[0009]具体而言，在发动机的预热运转中，冷却水不向主回路流动，在该主回路内虽然滞留有冷却水，但是由于受到来自发动机的辐射热等，该主回路内的冷却水温度上升。并且，在该主回路内，由于比较高的温度的冷却水与比较低的温度的冷却水的密度差而在配管(大致沿水平方向延伸的配管)的内部的上层部分滞留比较高的温度的冷却水，在下层部分滞留比较低的温度的冷却水。并且，如前所述伴随于水栗的停止而主回路内的冷却水流入水温传感器附近时，滞留在所述配管内部的下层部分的温度比较低的冷却水可能会流入水温传感器附近。
[0010]在这样的状态下，在发动机再起动的情况下，水温传感器检测的冷却水温度降低，因此在再起动初期时，执行提高发动机转速的控制(所谓怠速提升控制)。即，尽管由于上次的冷起动运转而冷却水温度变得比较高(例如，尽管水套内的冷却水温度升高至不需要怠速提升控制的程度)，以水温传感器检测的冷却水温度降低为起因而会执行徒劳的怠速提升控制，燃料喷射量增多为必要以上而导致燃料消耗率的恶化。
[0011]本发明鉴于上述点而作出，其目的在于提供一种能够抑制在所述的发动机再起动时燃料喷射量增多为必要以上的情况的内燃机的冷却装置。
[0012]用于实现上述的目的的本发明的解决手段以具备设有散热器的主回路、使冷却水绕过该主回路而流动的预热用回路、朝向内燃机主体内部的冷却水路径喷出冷却水的水栗、与所述内燃机主体内部的冷却水路径的出口侧连通并且与所述主回路及所述预热用回路连通的分支前路径、及检测该分支前路径内的冷却水温度的水温传感器的内燃机的冷却装置为前提。对于该内燃机的冷却装置，在所述水栗工作时的所述水温传感器的下游侧且所述分支前路径与所述主回路之间的边界部分或该边界部分的附近，设有搅拌构件，该搅拌构件在冷却水在所述主回路与所述分支前路径之间流通时对该冷却水进行搅拌。
[0013]在内燃机的预热运转中，从内燃机主体内部的冷却水路径流出的冷却水绕过主回路而在预热用回路中流动。此时，在主回路内虽然滞留有冷却水，但是由于受到来自内燃机的辐射热等，该主回路内的冷却水温度上升。并且，在该主回路内，由于温度比较高的冷却水与温度比较低的冷却水的密度差，在配管内部的上层部分滞留温度比较高的冷却水，在下层部分滞留温度比较低的冷却水。在这样的状况下，内燃机停止，伴随于水栗的停止而冷却水的循环停止时，在回路内产生压力差，滞留在主回路内的冷却水朝向分支前路径流动，会产生该冷却水流入水温传感器附近的状况。这种情况下，通过在分支前路径与主回路的边界部分或该边界部分的附近设置的搅拌构件对冷却水进行搅拌。因此，滞留于所述配管内部的上层部分的比较高的温度的冷却水与滞留在下层部分的比较低的温度的冷却水混合，流入水温传感器附近的冷却水温度变得比较高(比滞留在所述下层部分的冷却水的温度高)。因此，之后，在内燃机再起动时，不会出现燃料喷射量增多为必要以上的情况，能够抑制燃料消耗率的恶化。
[0014]而且，优选的是，所述搅拌构件设于所述主回路内并且由金属丝网构成，该金属丝网沿与构成该主回路的配管的轴线正交的方向延伸。
[0015]由此，能够在构成主回路的配管上一体地设置搅拌构件，能够比较容易地实现冷却装置具备搅拌构件的结构。而且，通过由金属丝网构成搅拌构件，而不存在运转部分，因此也能够实现搅拌构件的结构的简化。
[0016]而且，优选的是，所述搅拌构件仅配置在构成所述主回路且沿水平方向延伸的配管的与轴线正交的截面的大致下半侧部分。
[0017]根据该结构，在构成主回路的配管内，对应于温度比较低的冷却水所滞留的下层部分而配置搅拌构件。即，滞留在主回路内的冷却水流入水温传感器附近时，滞留在所述配管内的上层部分的温度比较高的冷却水几乎不会产生压力损失地流入分支前路径，相对于此，滞留在所述配管内的下层部分的温度比较低的冷却水以产生了基于搅拌构件(金属丝网)的压力损失的状态向分支前路径流入。由于上述压力损失之差，能够使滞留于所述上层部分的比较高的温度的冷却水与滞留于所述下层部分的比较低的温度的冷却水良好地混合而向水温传感器附近流入。
[0018]发明效果
[0019]在本发明中，设有当冷却水在主回路与分支前路径之间流通时对该冷却水进行搅拌的搅拌构件。因此，滞留在主回路内的冷却水流入分支前路径内的水温传感器附近时，冷却水被搅拌，滞留在主回路内的温度比较高的冷却水与温度比较低的冷却水混合，由此向水温传感器附近流入的冷却水的温度变得比较高。其结果是，不会发生在内燃机的再起动时燃料喷射量增多为必要以上的情况，能够抑制燃料消耗率的恶化。
【附图说明】
[0020]图1是表示实施方式的内燃机的冷却装置的概略结构的图。
[0021 ]图2是缸盖及冷却水分支构件的分解立体图。
[0022]图3是冷却水分支构件的从图2的箭头III方向观察的图。
[0023]图4是用于说明发动机的预热运转中的冷却水的流动的图1相当图。
[0024]图5是用于说明发动机的预热完成后的冷却水的流动的图1相当图。
[0025 ]图6是图3的沿着V1-VI线的剖视图。
[0026]图7是用于说明水栗停止时的冷却水的流动的主回路配管及冷却水分支构件的剖视图。
【具体实施方式】
[0027]以下，基于附图，说明本发明的实施方式。本实施方式说明在汽车用发动机具备的冷却装置中应用本发明的情况。
[0028]-冷却装置的概略结构-
[0029]图1是表示本实施方式的冷却装置I的概略结构的图。发动机主体2由汽油发动机构成，具备缸体21及缸盖22。在发动机主体2的内部形成有用于使冷却水流通的水套23、24。具体而言，在缸体21的内部形成的水套23与在缸盖22的内部形成的水套24相互连通。
[0030]在发动机主体2的输出轴即曲轴(图示省略)上连结有水栗3，该水栗3接受曲轴的旋转力而工作。该水栗3的喷出口与缸体21的水套23连通，在水栗3工作的情况下，从该水栗3喷出的冷却水被导入缸体21的水套23 ο需要说明的是，该水栗3可以是电动式的水栗。
[0031]在发动机主体2上连接有伴随于所述水栗3的工作而冷却水循环的冷却水回路4。该冷却水回路4具备分支前路径41、主回路42、预热用回路43、旁通回路44及返回回路45。
[0032]分支前路径41的一端与缸盖22的水套24的出口侧连通，使从该水套24流出的冷却水向所述主回路42、预热用回路43及旁通回路44分流。
[0033]具体而言，如图2(缸盖22及冷却水分支构件41A的分解立体图)及图3(冷却水分支构件41A的从图2的箭头III方向观察的图)所示，在缸盖22的水套24的下游端即冷却水流出口 25的开口缘部连接有冷却水分支构件41A。该冷却水分支构件41A是一端敞开的圆筒形状的构件，在敞开侧的端部形成有凸缘41b。在该凸缘41b的多个部位形成有与在所述冷却水流出口 25的开口缘部形成的螺栓孔26对应的螺栓插通孔41c。该螺栓插通孔41c与所述螺栓孔26进行位置对合，贯穿这些孔41c、26地插入螺栓B，该螺栓B被拧入螺栓孔26，由此将冷却水分支构件41A安装于缸盖22。由此，从水套24的冷却水流出口 25流出的冷却水先流入由该冷却水分支构件41A的内部空间形成的所述分支前路径41。
[0034]在该冷却水分支构件41A上连接有形成所述主回路42的主回路配管42A、形成预热用回路43的预热用回路配管43A、及形成旁通回路44的旁通回路配管44A。
[0035]由主回路配管42A形成的主回路42如图1所示，一端与分支前路径41(所述冷却水分支构件41A的内部空间)连接，另一端与恒温器5的第一流入口连接。而且，在该主回路42设有散热器6。
[0036]而且，由预热用回路配管43A形成的预热用回路43使冷却水绕过主回路42而流动，一端与分支前路径41连接，另一端与恒温器5的第二流入口连接。而且，在该预热用回路43设有加热器芯7。
[0037]由所述旁通回路配管44A形成的旁通回路44的一端与分支前路径41连接，另一端与预热用回路43的加热器芯7的下游侧(加热器芯7与恒温器5之间)连接。形成该旁通回路44的旁通回路配管44A的内径尺寸比形成预热用回路43的预热用回路配管43A的内径尺寸小规定尺寸。在使冷却水绕过主回路42而流动的预热运转中，在预热用回路43中流动的冷却水的量减少了在该旁通回路44中流动的冷却水的量，由此，能够限制在预热用回路43中流动的冷却水的量。
[0038]返回回路45的一端与恒温器5的流出口连接，另一端与水栗3的吸入口连接。
[0039]所述恒温器5是通过热蜡(thermowaxK感温部)的膨胀、收缩而工作的阀装置。该恒温器5在流入的冷却水的温度低(小于发动机的预热完成温度)的情况下，通过闭阀(将所述第一流入口闭锁，将所述第二流入口开放)，而将主回路42与返回回路45之间隔断，并将预热用回路43与返回回路45之间连通。而且，该恒温器5在流入的冷却水的温度高(发动机的预热完成温度以上)的情况下，通过开阀(将所述第一流入口打开，将所述第二流入口闭锁)，而将预热用回路43与返回回路45之间隔断，将主回路42与返回回路45之间连通。
[0040]所述散热器6例如是直流式，在内部流下的冷却水与外部气体之间进行热交换，由此将冷却水的热量向外部气体放出。
[0041]所述加热器芯7为了利用冷却水的热量对车室内进行制热而设置，与空气调节装置的送风通道面对配置。即，在车室内的制热时(加热器接通时)，在送风通道内流动的空调风通过加热器芯7，成为热风而向车室内供给。
[0042]而且，如图2及图3所示，在冷却水分支构件41A形成有水温传感器安装管41d，在该水温传感器安装管41d插入有水温传感器91(参照图3)。由此，冷却水分支构件41A的内部(所述分支前路径41)的冷却水温度能够由水温传感器91检测。
[0043 ]需要说明的是，在冷却水分支构件41A上连接有在对冷却水回路4内的冷却水进行更换时用于将残存在回路内的空气排除的抽气管41e。该抽气管41e在冷却水更换时以外由盖41f及卡扣41g密闭。
[0044]根据以上的结构，本发明的冷却装置I由所述各水套23、24、所述冷却水回路4及水温传感器91构成。
[0045]所述发动机主体2具备用于控制该发动机主体2的作为电子控制单元的发动机ECU10。该发动机ECUlO是根据发动机主体2的运转条件或驾驶者的要求来控制发动机主体2的运转状态的单元。除了所述冷却水温度传感器91之外，输出加速器开度即与发动机负荷对应的信号的加速器开度传感器92、输出与发动机主体2的转速对应的信号的曲轴位置传感器93、输出与发动机主体2的吸入空气量对应的信号的空气流量计94、输出与外部气体温度对应的信号的外部气体温度传感器95等经由电气配线而与发动机ECUlO连接，这些传感器91?95的输出信号向发动机E⑶1输入。
[0046]作为该ECUlO对发动机主体2的控制之一，有怠速提升控制。该怠速提升控制对发动机主体2的怠速运转时的转速进行控制，是在所述水温传感器91检测的冷却水温度(分支前路径41内的冷却水温度)比规定温度低的情况下或发动机主体2具备的辅机类工作时，提高发动机转速的控制。具体而言，通过对来自发动机主体2具备的喷射器的燃料喷射量进行増量而提高发动机转速。
[0047]-冷却水循环动作-
[0048]接下来，参照图4及图5来说明冷却装置I中的冷却水的循环动作。
[0049I [预热运转时]
[0050]在冷起动后的预热运转时，由于冷却水温度低而恒温器5成为闭阀状态。并且，伴随于发动机的起动而水栗3工作，由此如图4的实线的箭头所示，冷却水依次流过水栗3、水套23、24、分支前路径41、预热用回路43、返回回路45及水栗3。而且，经由分支前路径41的一部分的冷却水绕过加热器芯7而在旁通回路44中流动。
[0051 ]由此，循环的冷却水绕过散热器6，因此冷却水未在散热器6中冷却，因此发动机的预热提前完成。
[0052][预热完成后]
[0053]所述预热运转继续且冷却水温度升高，由此恒温器5成为开阀状态。这种情况下，如图5的箭头所示，冷却水依次流过水栗3、水套23、24、分支前路径41、主回路42、返回回路45及水栗3。
[0054]由此，从发动机主体2回收的热量通过散热器6向大气放出。
[0055]-搅拌构件-
[0056]本实施方式的特征在于在所述主回路42内设置的搅拌构件8。以下，对该搅拌构件8进行说明。如图3及图6(图3的沿着V1-VI线的剖视图)所示，在形成主回路42的主回路配管42A的内部且与形成所述分支前路径41的冷却水分支构件41A连接的连接部分的附近，配置由金属丝网构成的搅拌构件8。即，在所述水栗3的工作时的水温传感器91的下游侧且分支前路径41与主回路42的边界部分的附近设置搅拌构件8。
[0057]具体而言，在从主回路42的上游端位置(与分支前路径41的边界部分)分离几mm左右的距离的位置(所述边界部分的附近)的主回路配管42A的内部，在该主回路配管42A的与轴线正交的截面的大致下半侧的区域(更具体而言，覆盖该截面的40%的区域)配置搅拌构件8。作为该搅拌构件8，例如以Imm的线径的金属制的线材形成例如5mm的网眼的方式构成，各线径的端缘通过焊接等手段而固定于主回路配管42A的内表面。这些数值没有限定于此，可适当设定。而且，沿水平方向延伸的各线材中的位于最上侧的线材81的两端部分成为随着朝向主回路配管42A的内表面而向上方倾斜的倾斜线材82、82。
[0058]通过这样在主回路配管42A内配置搅拌构件8，在冷却水在该主回路配管42A中流动的情况下，在该主回路配管42A内的上层部分流动的冷却水几乎不会产生压力损失。相对于此，在主回路配管42A内的下层部分流动的冷却水会产生由于搅拌构件8的压力损失。
[0059]-发动机再起动时-
[0060]接下来，对于发挥所述搅拌构件8的效果的发动机的再起动时进行说明。
[0061]在使用图4说明的发动机的预热运转中，从水套24的冷却水流出口25(参照图2)流出的冷却水绕过主回路42而在预热用回路43及旁通回路44中流动。此时，在主回路42内滞留有冷却水，但是由于受到来自发动机主体2的辐射热等，而该主回路42内的冷却水温度上升。并且，在该主回路4 2内，由于比较高的温度的冷却水与比较低的温度的冷却水的密度差，在主回路配管42A内部的上层部分滞留温度比较高的冷却水，在下层部分滞留温度比较低的冷却水。在这样的状况下，伴随于发动机主体2的停止而水栗3停止时，水套24内的压力暂时下降，在该水套24内与主回路42内产生压力差。这种情况下，滞留在主回路42内的冷却水朝向水套24内流动(参照图4中的虚线所示的箭头)，该冷却水向水温传感器91附近流入。
[0062]这种情况下，通过所述搅拌构件8对冷却水进行搅拌。因此，滞留在所述主回路配管42A内部的上层部分的比较高的温度的冷却水与滞留在下层部分的比较低的温度的冷却水混合，流入水温传感器91附近的冷却水温度变得比较高(比滞留于所述下层部分的冷却水的温度高)。
[0063]具体而言，如图7(用于说明水栗3的停止时的冷却水的流动的主回路配管42A及冷却水分支构件41A的剖视图)所示，滞留在主回路配管42A内(主回路42)的冷却水流入水温传感器91附近时，滞留在该主回路配管42A内的上层部分的温度比较高的冷却水(在图7中的A所示的虚线的区域滞留的冷却水)几乎不产生压力损失地流入冷却水分支构件41A内(分支前路径41)(参照图7中的虚线所示的箭头)。相对于此，滞留在主回路配管42A内的下层部分的温度比较低的冷却水(在图7中的B所示的虚线的区域滞留的冷却水)在产生了由于搅拌构件8的压力损失的状态下向冷却水分支构件41A内流入(参照图7中的实线所示的箭头)。由于上述压力损失之差，在流入冷却水分支构件41A内的温度比较高的冷却水的流速与流入冷却水分支构件41A内的温度比较低的冷却水的流速之间产生差，在比较高的温度的冷却水的流动之中卷入比较低的温度的冷却水，这些冷却水混合。即，滞留在所述上层部分的比较高的温度的冷却水与滞留在所述下层部分的比较低的温度的冷却水良好地混合而流入水温传感器91附近。其结果是，流入水温传感器91附近的冷却水温度变得比较高(变得比滞留在所述下层部分的冷却水的温度高)。
[0064]因此，之后，在发动机再起动时，尽管由于上次的冷起动运转而冷却水温度变得比较高(例如，尽管水套23、24内的冷却水温度升高至无需进行怠速提升控制的程度)，也不会导致以水温传感器91检测的冷却水温度降低为起因而执行徒劳的怠速提升控制这样的状况。其结果是，不会发生燃料喷射量增多为必要以上的情况，能够抑制燃料消耗率的恶化。而且，也能够避免火花塞的烟熏。
[0065]而且，搅拌构件8在所述预热完成后的通常运转时冷却水从分支前路径41流入主回路配管42A时，也发挥对该冷却水进行搅拌的功能。因此，即使从水套24的冷却水流出口25流出而向分支前路径41流入的冷却水存在比较高的温度的区域和比较低的温度的区域的情况下，通过该搅拌构件8对冷却水的搅拌，也能够实现在主回路配管42A中流动的冷却水的整体的温度的均匀化。由此，基于散热器6的与外部气体的热交换也能够在散热器6的整体均等地进行，能够进行高效率的热交换。
[0066]-其他的实施方式-
[0067]以上说明的实施方式通过金属丝网构成搅拌构件8，该金属丝网配置在从主回路42的上游端位置分离了几mm左右的距离的位置的主回路配管42A的内部。本发明并不局限于此，在冷却水从主回路42朝向分支前路径41流动的情况下，只要是比水温传感器91靠上游侧的位置即可，可以配置在主回路42的上游端位置(与分支前路径41的边界位置;边界部分)，也可以配置在分支前路径41的内部。
[0068]而且，在所述实施方式中，通过由沿纵向延伸的线材和沿横向延伸的线材形成的金属丝网来构成搅拌构件8。本发明的搅拌构件8只要具备当冷却水在主回路42与分支前路径41之间流通时对该冷却水进行搅拌的功能即可，可以是例如仅由所述沿纵向延伸的线材构成的结构或仅由沿横向延伸的线材构成的结构。
[0069]而且，在所述实施方式中，将发动机主体2设为汽油发动机。本发明并不局限于此，也可以是柴油发动机等其他的发动机。
[0070]工业上的可利用性
[0071]本发明可以应用于汽车用内燃机的冷却装置，即根据水套出口侧的冷却水温度来控制燃料喷射量的结构。
[0072]标号说明
[0073]I冷却装置
[0074]2发动机主体
[0075]24水套(冷却水路径)
[0076]4冷却水回路
[0077]41分支前路径
[0078]42主回路
[0079]43预热用回路
[0080]6散热器[0081 ] 8搅拌构件
[0082] 91水温传感器
【主权项】
1.一种内燃机的冷却装置，具备: 设有散热器的主回路； 使冷却水绕过该主回路而流动的预热用回路； 朝向内燃机主体内部的冷却水路径喷出冷却水的水栗； 与所述内燃机主体内部的冷却水路径的出口侧连通并且与所述主回路及所述预热用回路连通的分支前路径;及 检测该分支前路径内的冷却水温度的水温传感器， 所述内燃机的冷却装置的特征在于， 在所述水栗工作时的所述水温传感器的下游侧且所述分支前路径与所述主回路之间的边界部分或该边界部分的附近，设有搅拌构件，该搅拌构件在冷却水在所述主回路与所述分支前路径之间流通时对该冷却水进行搅拌。2.根据权利要求1所述的内燃机的冷却装置，其特征在于， 所述搅拌构件设于所述主回路内并且由金属丝网构成，该金属丝网沿与构成该主回路的配管的轴线正交的方向延伸。3.根据权利要求2所述的内燃机的冷却装置，其特征在于， 所述搅拌构件仅配置在构成所述主回路且沿水平方向延伸的配管的与所述配管的轴线正交的截面的大致下半侧部分。4.根据权利要求2或3所述的内燃机的冷却装置，其特征在于， 所述金属丝网由金属制的线材构成， 沿水平方向延伸的各线材中的位于最上侧的线材的两端部分成为随着朝向构成所述主回路的配管的内表面而向上方倾斜的倾斜线材。5.—种内燃机的冷却装置，具备: 设有散热器的主回路； 使冷却水绕过该主回路而流动的预热用回路； 朝向内燃机主体内部的冷却水路径喷出冷却水的水栗； 与所述内燃机主体内部的冷却水路径的出口侧连通并且与所述主回路及所述预热用回路连通的分支前路径;及 检测该分支前路径内的冷却水温度的水温传感器， 所述内燃机的冷却装置的特征在于， 在比所述水温传感器靠上游侧的位置设有搅拌构件，该搅拌构件在冷却水从所述主回路朝向所述分支前路径流动的情况下对该冷却水进行搅拌。6.根据权利要求5所述的内燃机的冷却装置，其特征在于， 所述搅拌构件设于所述主回路的上游端位置。7.根据权利要求5所述的内燃机的冷却装置，其特征在于， 所述搅拌构件设于所述主回路的上游端位置与所述水温传感器之间且所述分支前路径的内部。
【文档编号】F01P11/04GK105909358SQ201610094630
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月19日
【发明人】大胁之, 大胁一之
【申请人】丰田自动车株式会社