內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置制造方法
【專利摘要】冷卻裝置(20)適用于安裝有渦輪增壓器(15)的帶有渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)(1)。冷卻裝置(20)冷卻內(nèi)燃機(jī)(1)，具有設(shè)定溫度相互不同的獨(dú)立的兩個(gè)冷卻系統(tǒng)(21、22)，在低溫冷卻系統(tǒng)(22)中包含有冷卻回路(30)，所述冷卻回路(3)按照氣缸蓋(7)的進(jìn)氣口(10)、渦輪增壓器(15)及氣缸體(6)的順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行冷卻。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)的冷卻裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適用于帶有渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置，已知配備有冷卻系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置，所述冷卻系 統(tǒng)使冷卻水按順序依次在氣缸蓋的排氣系統(tǒng)、渦輪增壓器、散熱器及氣缸體中流動(dòng)（專利 文獻(xiàn)1)。此外，作為與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，存在有專利文獻(xiàn)2?4。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2008 - 157102號(hào)公報(bào)
[0006] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開昭59 - 224414號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2001 - 152961號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2001 - 107730號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 專利文獻(xiàn)1的冷卻裝置，由于冷卻了渦輪增壓器的冷卻水被供應(yīng)給氣缸體的出水 口，所以，暖機(jī)性良好。但是，由于不能說(shuō)對(duì)暖機(jī)后的氣缸蓋的進(jìn)氣系統(tǒng)的冷卻是充分的，所 以，為了謀求冷卻性能及暖機(jī)性的兼顧，還有改進(jìn)的余地。
[0011] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠謀求冷卻性能和暖機(jī)性的兼顧的內(nèi)燃機(jī)的冷 卻裝置。
[0012] 解決課題的手段
[0013] 本發(fā)明的冷卻裝置，是適用于帶有渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置，其 中，所述內(nèi)燃機(jī)配備有形成有進(jìn)氣口的氣缸蓋和與氣缸蓋連接的氣缸體，并且所述內(nèi)燃機(jī) 安裝有渦輪增壓器，該內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置配備有：獨(dú)立的兩個(gè)冷卻系統(tǒng)，所述兩個(gè)冷卻系統(tǒng) 對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行冷卻，并且所述兩個(gè)冷卻系統(tǒng)的設(shè)定溫度相互不同；以及冷卻回路，所述 冷卻回路包含在所述兩個(gè)冷卻系統(tǒng)中的一個(gè)冷卻系統(tǒng)內(nèi)，按照所述進(jìn)氣口、所述渦輪增壓 器以及所述氣缸體的順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行冷卻。
[0014] 根據(jù)這種冷卻裝置，在暖機(jī)完畢之后的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣口被一個(gè)冷卻系統(tǒng)冷卻， 可以抑制內(nèi)燃機(jī)的爆震，并且，內(nèi)燃機(jī)被與該冷卻系統(tǒng)獨(dú)立的另一個(gè)冷卻系統(tǒng)冷卻，因此， 通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷卻性能高。并且，在內(nèi)燃機(jī)的暖機(jī)完畢之前的冷態(tài)時(shí)，由于可以將通過(guò)渦輪 增壓器的冷卻而從渦輪增壓器奪取的熱向氣缸體轉(zhuǎn)移，所以暖機(jī)性提高。從而，可以謀求冷 卻性能和暖機(jī)性能的兼顧。
[0015] 在本發(fā)明的冷卻裝置的一種形式中，所述一個(gè)冷卻系統(tǒng)的所述設(shè)定溫度可以比另 外一個(gè)冷卻系統(tǒng)的設(shè)定溫度低。根據(jù)這種形式，由于可以在比另外一個(gè)冷卻系統(tǒng)低的低溫 度區(qū)域冷卻進(jìn)氣口，所以冷卻性能進(jìn)一步提高。
[0016] 在本發(fā)明的冷卻裝置的一種形式中，所述一個(gè)冷卻系統(tǒng)，用于冷卻的制冷劑的流 量可以比另外一個(gè)冷卻系統(tǒng)的小。在這種情況下，由于一個(gè)冷卻系統(tǒng)的熱容量變得比另外 一個(gè)冷卻系統(tǒng)小，制冷劑容易升溫，所以暖機(jī)性進(jìn)一步提高。
[0017] 在本發(fā)明的冷卻裝置的一種形式中，也可以在所述內(nèi)燃機(jī)中設(shè)置有中間冷卻器， 所述中間冷卻器用于對(duì)被所述渦輪增壓器增壓的空氣進(jìn)行冷卻，所述冷卻回路在對(duì)所述進(jìn) 氣口進(jìn)行冷卻之前，對(duì)中間冷卻器進(jìn)行冷卻。根據(jù)這種形式，由于在發(fā)熱量高的進(jìn)氣口的冷 卻之前，中間冷卻器被冷卻，所以，能夠容易地將中間冷卻器保持在低溫。
[0018] 在本發(fā)明的冷卻裝置的一種形式中，所述內(nèi)燃機(jī)可以是缸內(nèi)直噴式的內(nèi)燃機(jī)，設(shè) 置有將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器，所述冷卻回路在對(duì)所述渦輪增壓器進(jìn)行冷卻之 前，對(duì)所述噴射器進(jìn)行冷卻。在內(nèi)燃機(jī)的高溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噴射器被加熱，存在于噴射器內(nèi)部的 燃料氣化，由此，不能很好地進(jìn)行燃料噴射，例如，使內(nèi)燃機(jī)的再起動(dòng)性惡化。根據(jù)這種形 式，由于通過(guò)噴射器被冷卻，可以防止存在于噴射器內(nèi)部的燃料的氣化，所以，可以抑制再 起動(dòng)性的惡化。另外，由于在因渦輪增壓器的冷卻而使得在制冷劑升溫之前，噴射器被冷 卻，所以，噴射器的冷卻性能高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是示意地表示應(yīng)用根據(jù)第一種形式的冷卻裝置的內(nèi)燃機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0020] 圖2是示意地表示圖1的內(nèi)燃機(jī)的一部分的圖。
[0021] 圖3是示意地表示應(yīng)用根據(jù)第二種形式的冷卻裝置的內(nèi)燃機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0022] 圖4是示意地表示應(yīng)用根據(jù)第三種形式的冷卻裝置的內(nèi)燃機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0023] 圖5是示意地表示圖4的內(nèi)燃機(jī)的一部分的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024](第一種形式）
[0025] 如圖1及圖2所示，內(nèi)燃機(jī)1構(gòu)成為設(shè)置有多個(gè)（在圖中，為一個(gè)）氣缸2,活塞3 可自由往復(fù)運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在氣缸2內(nèi)的往復(fù)式的內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)1具有：形成有各個(gè)氣缸2 的氣缸體6、和堵塞各個(gè)氣缸2的上部地連接到氣缸體6上的氣缸蓋7。噴射器8以使其前 端部面臨氣缸2內(nèi)的方式安裝在氣缸體6上。從而，內(nèi)燃機(jī)1構(gòu)成為利用噴射器8向氣缸 2內(nèi)直接噴射燃料的缸內(nèi)直接噴射式的內(nèi)燃機(jī)。
[0026] 在氣缸蓋7上分別形成有使空氣流入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣口 10和使燃燒后的廢氣從氣 缸2排出的排氣口 11。進(jìn)氣口 10被進(jìn)氣門13以規(guī)定的正時(shí)開閉，排氣口 11被排氣門14 以規(guī)定的正時(shí)開閉。另外，雖然圖中省略，但在氣缸蓋7上安裝有將形成在氣缸2內(nèi)的混合 氣點(diǎn)火的火花塞。在內(nèi)燃機(jī)1上設(shè)置有利用廢氣能量將進(jìn)氣增壓的渦輪增壓器15,被該渦 輪增壓器15壓縮的空氣經(jīng)由進(jìn)氣口 10被吸入氣缸2內(nèi)以供燃燒。另外，在內(nèi)燃機(jī)1上安 裝有中間冷卻器16,所述中間冷卻器16將被渦輪增壓器15增壓的空氣冷卻。
[0027] 如圖1所示，在內(nèi)燃機(jī)1上應(yīng)用將其各個(gè)部分冷卻用的冷卻裝置20。冷卻裝置20 配備有相互獨(dú)立的兩個(gè)冷卻系統(tǒng)21、22。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21主要冷卻氣缸蓋7的排氣口 11的周邊。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21具有冷卻回路23,所述冷卻回路23沿著虛線表示的路徑使 作為制冷劑的冷卻劑循環(huán)。在冷卻回路23上，設(shè)置有在冷卻完畢的冷卻劑與外部氣體之間 進(jìn)行熱交換的熱交換器24,被該熱交換器24進(jìn)行過(guò)熱交換的冷卻劑被泵25壓送。在氣缸 蓋7上形成以包圍排氣口 11的方式形成的制冷劑通路26,該制冷劑通路26構(gòu)成冷卻回路 23的一部分。氣缸蓋7的下游的冷卻回路30連接到熱交換器24上。如圖所示，由于冷卻 劑沿著冷卻回路23循環(huán)，所以，氣缸蓋7的排氣口 11的周邊被冷卻。
[0028] 低溫冷卻系統(tǒng)22的設(shè)定溫度被設(shè)定得比上述發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21的低，并且，冷卻 劑的流量被設(shè)定得比發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21的小。低溫冷卻系統(tǒng)22配備有如實(shí)線所示的冷卻 回路30,冷卻劑沿著冷卻回路30循環(huán)。
[0029] 在冷卻回路30上設(shè)置有在冷卻后的冷卻劑與外部氣體之間進(jìn)行熱交換的熱交換 器31，被該熱交換器31進(jìn)行過(guò)熱交換的冷卻劑被泵32壓送。冷卻回路30在泵32的下游 側(cè)被分支為兩個(gè)，一個(gè)分支路徑30a向氣缸蓋7側(cè)延伸，另一個(gè)分支路徑30b被連接到中間 冷卻器16上。延伸到氣缸蓋7側(cè)的分支路徑30a，通至包圍進(jìn)氣口 10而形成在氣缸蓋7上 的制冷劑通路35,該制冷劑通路35構(gòu)成冷卻回路30的一部分。通過(guò)將冷卻劑引導(dǎo)到制冷 劑通路35,冷卻進(jìn)氣口 10。冷卻回路30經(jīng)由制冷劑通路35被連接到渦輪增壓器15上，冷 卻劑被引導(dǎo)到形成在渦輪增壓器15的內(nèi)部的圖中未示出的通路中，冷卻渦輪增壓器15的 各個(gè)部分。
[0030] 如圖1所示，渦輪增壓器15的下游的冷卻回路30被連接到形成在氣缸體6上的 水冷卻套36上。如眾所周知的那樣，水冷卻套36是以包圍各個(gè)氣缸2的方式延伸的通路。 在水冷卻套36的下游，與冷卻了中間冷卻器16的另一個(gè)分支路徑30b匯合。冷卻回路30 在比該匯合位置靠下游處被連接到熱交換器31上。這樣，包含在低溫冷卻系統(tǒng)22中的冷 卻回路30,按照進(jìn)氣口 10、渦輪增壓器15及氣缸體6的順序?qū)⑺鼈兝鋮s。
[0031] 由于冷卻裝置20具有上述結(jié)構(gòu)，所以，在內(nèi)燃機(jī)1的暖機(jī)完畢之后的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 進(jìn)氣口 10被低溫冷卻系統(tǒng)22冷卻，可以抑制內(nèi)燃機(jī)1的爆震，并且，由于內(nèi)燃機(jī)1被與該 冷卻系統(tǒng)獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21冷卻，所以，通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷卻性能高。并且，在內(nèi)燃機(jī) 1的暖機(jī)完畢之前的冷態(tài)時(shí)，由于通過(guò)渦輪增壓器15的冷卻從渦輪增壓器15奪走的熱可以 向氣缸體6轉(zhuǎn)移，所以，暖機(jī)性提高。從而，可以謀求冷卻裝置20的冷卻性能和暖機(jī)性的兼 顧。
[0032] 另外，由于低溫冷卻系統(tǒng)22的設(shè)定溫度比發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21的低，所以，低溫冷 卻系統(tǒng)22可以在比發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21低的低溫區(qū)域冷卻進(jìn)氣口 10,進(jìn)一步提高冷卻性能。 而且，由于低溫冷卻系統(tǒng)22用于冷卻的冷卻劑的流量比發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21的小，所以，低 溫冷卻系統(tǒng)22的熱容量變得比發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21的小。從而，由于低溫冷卻系統(tǒng)22的冷 卻劑容易升溫，所以，暖機(jī)性進(jìn)一步提高。在本形式中，低溫冷卻系統(tǒng)22相當(dāng)于本發(fā)明的一 個(gè)冷卻系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)21相當(dāng)于本發(fā)明的另一個(gè)冷卻系統(tǒng)。
[0033](第二種形式）
[0034] 其次，參照?qǐng)D3說(shuō)明本發(fā)明的第二種形式。由于第二種形式除了冷卻裝置的一部 分的形式之外，和第一種形式是共同的，所以，對(duì)于共同的構(gòu)件，在附圖中賦予相同的附圖 標(biāo)記，省略其說(shuō)明。根據(jù)第二種形式的冷卻裝置40具有相互獨(dú)立的兩個(gè)冷卻系統(tǒng)41、42。 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)41與第一種形式的冷卻系統(tǒng)21具有相同的結(jié)構(gòu)。低溫冷卻系統(tǒng)42與發(fā) 動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)41相比，被設(shè)定成設(shè)定溫度低并且冷卻劑的流量變小。低溫冷卻系統(tǒng)42包 含冷卻回路45,在該冷卻回路45上設(shè)置有熱交換器46及泵47。泵47的下游的冷卻回路 45與第一種形式不同，不分支而被連接到中間冷卻器16上。從而，冷卻回路45變成在冷卻 進(jìn)氣口 10之前，冷卻中間冷卻器16。
[0035] 根據(jù)第二種形式，與第一種形式一樣，由于按照進(jìn)氣口 10、渦輪增壓器15及氣缸 體6的順序進(jìn)行冷卻，所以，可以獲得和第一種形式相同的效果。進(jìn)而，根據(jù)第二種形式，由 于在發(fā)熱量高的進(jìn)氣口 10的冷卻之前，中間冷卻器16被冷卻，所以，容易將中間冷卻器16 保持在低溫。在本形式中，低溫冷卻系統(tǒng)42相當(dāng)于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)冷卻系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻系統(tǒng)41相當(dāng)于根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)冷卻系統(tǒng)。
[0036] (第三種形式）
[0037] 其次，參照?qǐng)D4及圖5說(shuō)明本發(fā)明的第三種形式。第三種形式，由于除了冷卻裝置 的一部分的形式之外，與第一種形式是共同的，所以，對(duì)于共同的構(gòu)件，在附圖中賦予相同 的附圖標(biāo)記，省略其說(shuō)明。根據(jù)第三種形式的冷卻裝置50,具有相互獨(dú)立的兩個(gè)冷卻系統(tǒng) 51、52。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)51與第一種形式的冷卻系統(tǒng)21的結(jié)構(gòu)相同。低溫冷卻系統(tǒng)52與 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)51相比，被設(shè)定成設(shè)定溫度低并且冷卻劑的流量變小。低溫冷卻系統(tǒng)52包 含冷卻回路55,在該冷卻回路55上設(shè)置有熱交換器56及泵57。冷卻回路55在泵57的下 游分支成兩個(gè)，一個(gè)分支路徑55a向氣缸蓋7側(cè)延伸，另一個(gè)分支路徑55b被連接到中間冷 卻器16上。在氣缸蓋7上，以包圍進(jìn)氣口 10的方式形成制冷劑通路58,該制冷劑通路58 與以包圍噴射器8的方式形成在氣缸體6上的制冷劑通路59連接。各個(gè)制冷劑通路58、59 構(gòu)成冷卻回路55的一部分。從而，被導(dǎo)入氣缸蓋7的冷卻劑，如圖5的箭頭所示，被各個(gè)制 冷劑通路58、59引導(dǎo)到進(jìn)氣口 10及噴射器8的周圍，將它們冷卻，并被導(dǎo)向渦輪增壓器15。 艮P，冷卻回路55在冷卻渦輪增壓器15之前，冷卻噴射器8。
[0038] 根據(jù)第三種形式，與第一種形式一樣，由于按照進(jìn)氣口 10、渦輪增壓器15及氣缸 體6的順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行冷卻，所以，可以獲得與第一種形式相同的效果。進(jìn)而，根據(jù)第三種 形式，由于通過(guò)噴射器8被冷卻，可以防止存在于噴射器8內(nèi)部的燃料的氣化，所以，可以防 止由于氣化而不能很好地進(jìn)行燃料噴射、內(nèi)燃機(jī)1的再起動(dòng)性惡化的事態(tài)。另外，由于因渦 輪增壓器15的冷卻而使得冷卻劑升溫之前，噴射器8被冷卻，所以，噴射器8的冷卻性高。 在本形式中，低溫冷卻系統(tǒng)52相當(dāng)于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)冷卻系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)51相當(dāng) 于根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)冷卻系統(tǒng)。
[0039] 本發(fā)明并不局限于上述形式，在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠以各種形式實(shí)施。在 上述各種形式中，作為冷卻裝置適用的內(nèi)燃機(jī)，例舉了缸內(nèi)直接噴射式的內(nèi)燃機(jī)，但是，本 發(fā)明的冷卻裝置，不必考慮作為應(yīng)用對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)的形式如何。例如，可以將本發(fā)明應(yīng)用于 在進(jìn)氣口上設(shè)置有噴射器的進(jìn)氣口噴射式的內(nèi)燃機(jī)，也可以將本發(fā)明應(yīng)用于不要火花塞的 自點(diǎn)火型的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等的內(nèi)燃機(jī)。
【權(quán)利要求】
1. 一種內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置，適用于帶有渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)配備有形成 有進(jìn)氣口的氣缸蓋和與所述氣缸蓋連接的氣缸體，并且所述內(nèi)燃機(jī)安裝有渦輪增壓器，其 中， 所述冷卻裝置配備有： 獨(dú)立的兩個(gè)冷卻系統(tǒng)，所述兩個(gè)冷卻系統(tǒng)對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行冷卻，并且所述兩個(gè)冷卻 系統(tǒng)的設(shè)定溫度相互不同；以及 冷卻回路，所述冷卻回路包含在所述兩個(gè)冷卻系統(tǒng)中的一個(gè)冷卻系統(tǒng)內(nèi)，按照所述進(jìn) 氣口、所述渦輪增壓器以及所述氣缸體的順序?qū)λ鲞M(jìn)氣口、所述渦輪增壓器以及所述氣 缸體進(jìn)行冷卻。
2. 如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述一個(gè)冷卻系統(tǒng)的所述設(shè)定溫度比 所述兩個(gè)冷卻系統(tǒng)中的另外一個(gè)冷卻系統(tǒng)的所述設(shè)定溫度低。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的冷卻裝置，其特征在于，所述一個(gè)冷卻系統(tǒng)的用于冷卻的制 冷劑的流量比所述兩個(gè)冷卻系統(tǒng)中的另外一個(gè)冷卻系統(tǒng)的用于冷卻的制冷劑的流量小。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，在所述內(nèi)燃機(jī)中設(shè)置有中 間冷卻器，所述中間冷卻器用于對(duì)被所述渦輪增壓器增壓的空氣進(jìn)行冷卻， 所述冷卻回路在對(duì)所述進(jìn)氣口進(jìn)行冷卻之前，對(duì)所述中間冷卻器進(jìn)行冷卻。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的冷卻裝置，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)是缸內(nèi)直噴式 的內(nèi)燃機(jī)，設(shè)置有將燃料直接噴射到氣缸內(nèi)的噴射器， 所述冷卻回路在對(duì)所述渦輪增壓器進(jìn)行冷卻之前，對(duì)所述噴射器進(jìn)行冷卻。
【文檔編號(hào)】F01P3/20GK104114828SQ201280069093
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月8日
【發(fā)明者】宮下茂樹, 中西大介 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 株式會(huì)社電裝