特開 2022-155125 エンジンの流体冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155125

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】エンジンの流体冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/08 20060101AFI20221005BHJP

   F02M 26/28 20160101ALI20221005BHJP

   F01M 5/00 20060101ALI20221005BHJP

   F01M 11/03 20060101ALI20221005BHJP

   F02M 26/41 20160101ALI20221005BHJP

   F02F 1/00 20060101ALI20221005BHJP

   F02F 7/00 20060101ALI20221005BHJP

   F02F 1/24 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

F01P11/08 B

F02M26/28

F01M5/00 H

F01M11/03 C

F02M26/41 301

F02F1/00 S

F02F7/00 N

F02F1/24 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021058470

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099966

【弁理士】

【氏名又は名称】西 博幸

(74)【代理人】

【識別番号】100134751

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆一

(72)【発明者】

【氏名】岡田 大文

【テーマコード（参考）】

3G015

3G024

3G062

3G313

【Ｆターム（参考）】

3G015CA02

3G015CA04

3G015DA02

3G024AA07

3G024AA38

3G024CA05

3G024FA14

3G062ED13

3G313DA05

3G313DA06

3G313DA15

(57)【要約】

【課題】ブロックに形成された冷却水ジャケットを利用してオイル等の流体を冷却するにおいて、コンパクト化や組み付け作業性向上を図る。
【解決手段】シリンダブロック１に、一側面から外向きに開口した張り出しジャケット部１７を形成して、張り出しジャケット部１７にオイルクーラ１６が配置されている。オイルクーラ１６の入口２２と出口２３はシリンダブロック１に向けて開口している。他方、シリンダブロック１には、オイルクーラ１６の入口に連通した第１オイル通路１５ｂと、オイルクーラ１６の出口に連通した第２オイル通路１５ｃとが形成されている。オイルクーラ１６には外付けの配管は不要であるため、全体としてコンパクト化できる共に、配管作業は不要で組み付け性に優れている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に冷却水ジャケットが形成されているシリンダブロックの一側面に、前記冷却水ジャケットの冷却水によってオイルを冷却するオイルクーラが配置されている構成であって、
前記シリンダブロックには、前記冷却水ジャケットと連通した張り出しジャケット部が外向きに開口するように形成されている一方、
前記オイルクーラは、前記冷却水ジャケットの張り出しジャケット部に入り込んだ熱交換部と、前記熱交換部の外周の外側において前記シリンダブロックに向けて開口したオイル入口及びオイル出口とが形成されており、
前記シリンダブロックに、前記オイルクーラのオイル入り口に連通した第１オイル通路と、前記オイルクーラのオイル出口に連通した第２オイル通路とが形成されている、
エンジンの流体冷却装置。

【請求項2】

内部に冷却水ジャケットが形成されているシリンダヘッドの一端面に、前記冷却水ジャケットの冷却水によってＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが配置されている構成であって、
前記シリンダヘッドには、前記冷却水ジャケットと連通した張り出しジャケット部が外向きに開口するように形成されている一方、
前記ＥＧＲクーラは、前記冷却水ジャケットの張り出しジャケット部に入り込んだ熱交換部と、前記熱交換部の外周の外側において前記シリンダヘッドに向けて開口したＥＧＲ入口及びＥＧＲ出口とが形成されており、
前記シリンダヘッドに、前記ＥＧＲクーラのＥＧＲ入口に連通した第１ＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲクーラのＥＧＲ出口に連通した第２ＥＧＲ通路とが形成されている、
エンジンの流体冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、オイルクーラ又はＥＧＲクーラを備えたエンジンの流体冷却装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等のエンジンにおいて、オイルを冷却水によって冷却する（或いは昇温させる）オイルクーラ（或いはオイルウォーマ）や、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを設けることが行われている。

【0003】

そして、オイルクーラの例として、特許文献１には、シリンダブロックに冷却水ジャケットが形成されていることに着目して、シリンダブロックの一側面に、熱交換部を冷却水ジャケットに露出させた状態で配置することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１９６７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１は、オイルクーラの熱交換部をシリンダブロックの冷却水ジャケットに露出させたものであり、冷却水が流れる配管は不要であるため、オイルの冷却構造（或いは加温構造）を簡単化できる利点がある。

【0006】

しかし、特許文献１では、オイルクーラには、オイルを熱交換部に導くためのインレットパイプと、熱交換器で加温又は昇温したオイルを送り出すためのアウトレットパイプとが接続されているため、コンパクト化の点はまだ不十分であるし、エンジンの組み立てにおいてパイプの接続に手間を要するという問題がある。

【0007】

本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、冷却手段としてブロックに形成された冷却水ジャケットを利用することは特許文献１と軌を一にしつつ、構造を簡素化するなどの改良を加えたものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明は、オイルの冷却装置とＥＧＲガスの冷却装置とを含んでいる。このうちオイルの冷却装置は、請求項１のとおり、
「内部に冷却水ジャケットが形成されているシリンダブロックの一側面に、前記冷却水ジャケットの冷却水によってオイルを冷却するオイルクーラが配置されている」
という基本構成である。

【0009】

そして、上記基本構成において、
「前記シリンダブロックには、前記冷却水ジャケットと連通した張り出しジャケット部が外向きに開口するように形成されている一方、
前記オイルクーラは、前記冷却水ジャケットの張り出しジャケット部に入り込んだ熱交換部と、前記熱交換部の外周の外側において前記シリンダブロックに向けて開口したオイル入口及びオイル出口とが形成されており、
前記シリンダブロックに、前記オイルクーラのオイル入り口に連通した第１オイル通路と、前記オイルクーラのオイル出口に連通した第２オイル通路とが形成されている」
という特徴を備えている。

【0010】

ＥＧＲガスの冷却装置は、請求項２のとおり、
「内部に冷却水ジャケットが形成されているシリンダヘッドの一端面に、前記冷却水ジャケットの冷却水によってＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが配置されている」
という基本構成になっている。

【0011】

そして、上記基本構成において、
「前記シリンダヘッドには、前記冷却水ジャケットと連通した張り出しジャケット部が外向きに開口するように形成されている一方、
前記ＥＧＲクーラは、前記冷却水ジャケットの張り出しジャケット部に入り込んだ熱交換部と、前記熱交換部の外周の外側において前記シリンダヘッドに向けて開口したＥＧＲ入口及びＥＧＲ出口とが形成されており、
前記シリンダヘッドに、前記ＥＧＲクーラのＥＧＲ入口に連通した第１ＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲクーラのＥＧＲ出口に連通した第２ＥＧＲ通路とが形成されている」
という特徴を備えている。

【0012】

両請求項において、オイルクーラの熱交換部とＥＧＲクーラの熱交換部とは、それぞれシリンダブロックに形成したオイル通路及びシリンダヘッドに形成したＥＧＲ通路の外側に配置して、冷却水ジャケットの張り出しジャケット部もオイル通路及びＥＧＲ通路よりも外側に配置するのが合理的である。

【発明の効果】

【0013】

請求項１の発明では、第１オイル通路と第２オイル通路とはそれぞれシリンダブロックの肉厚部内に形成されているため、オイルクーラに接続する配管は不要であり、その結果、コンパクト化及びコスト抑制を促進できる。また、オイルクーラをシリンダブロックに固定すると、熱交換部とオイル通路とが接続されるため、エンジンの組み立ての手間も軽減できる。また、オイル流路の曲がりを少なくして、圧損を低減することも可能になる。

【0014】

請求項２も同様で、配管の廃止によるコンパクト化等の効果を奏する。また、冷間運転時にウォータポンプを停止してエンジン及び冷却水の早期昇温を図ることが行われているが、この場合でも、ＥＧＲクーラは機能しているため、ＥＧＲガスの冷却機能を発揮できる利点がある（特許文献１のような配管外付け方式であると、ウォータポンプを駆動して冷却水を長さないとＥＧＲガスを冷却できない。）。

【0015】

上記したように、オイルクーラの熱交換部とＥＧＲクーラの熱交換部とを、それぞれシリンダブロックに形成したオイル通路及びシリンダヘッドに形成したＥＧＲ通路の外側に配置して、冷却水ジャケットの張り出しジャケット部もオイル通路及びＥＧＲ通路よりも外側に配置できるが、このように構成すると、オイルクーラ及びＥＧＲクーラは、熱交換部とその入口及び出口を無理のない形態に構成できるため、構造を簡単化できる。

【0016】

請求項１において、第１オイル通路よりも上流側にオイルフィルターを設けると、オイルクーラには浄化されたオイルが流入するため、オイルクーラにリリーフ弁等の異物対策を設ける必要がなく、それだけ構造を簡単化できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係るシリンダブロックの斜視図である。

【図2】シリンダブロックの部分的な側面図である。

【図3】（Ａ）は図２のIIIA-IIIA 視断面図、（Ｂ）は別例のオイルクーラを示す断面図である。

【図4】第２実施形態に係るシリンダヘッドの部分的な平面図である。

【図5】図４の V-V視後面図である。

【図6】（Ａ）は図５のVIA-VIA 視平断面図、（Ｂ）は別例の平断面図である。

【図7】第３実施形態の平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は自動車用エンジンに適用している。以下では方向を特定するため前後・左右・上下の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向、左右方向はクランク軸線及びシリンダボア軸線と直交した方向、上下方向は鉛直方向である。前と後ろについては、タイミングチェーンが配置される側を前として、ミッションケースが配置される側を後ろとしている。

【0019】

(1).第１実施形態
まず、図１～３に示す第１実施形態を説明する。第１実施形態は、シリンダブロック１の冷却水ジャケットを利用したオイルの冷却に適用している。図１から理解できるように、シリンダブロック１には３つのシリンダボア２が一列に配置されている。従って、本実施形態のエンジンは３気筒である。

【0020】

シリンダブロック１の上面には、シリンダボア２の群を囲うループ状の冷却水ジャケット３が形成されており、冷却水ジャケット３の外側に、ヘッドボルトが螺合するねじ穴４の群が開口している。また、シリンダブロック１の前端部には、クランク軸５を上から支持するフロント軸受け部５ａが形成されている。フロント軸受け部５ａには、フロントクランクキャップ（図示せず）が下方から重ね固定される。

【0021】

図３では、中間軸受け６と中間クランクキャップ７とを表示している。符号８は軸受けメタルである。図３に示すように、シリンダブロック１の下面にはオイルパン９が固定されている。

【0022】

図２に模式的に示すように、シリンダブロック１の前面にはフロントカバー（チェーンカバー）１０が固定されており、フロントカバー１０とシリンダブロック１（及びシリンダヘッド）との間に、タイミングチェーンが周回する空間が形成されている。

【0023】

そして、図３に模式的に示すように、フロントカバー１０（図３では省略）をハウジングの一部としたオイルポンプ１１を設けており、オイルパン９からストレーナ１２を介して吸い上げられたオイルは、オイルフィルター１３を経由して吐出通路１４に至り、吐出通路１４からメインギャラリー１５の縦長部１５ａに至る。

【0024】

吐出通路１４はフロントカバー１０に形成されており、メインギャラリー１５はシリンダブロック１の肉厚部に形成されている。従って、吐出通路１４は後ろ向きに開口して、メインギャラリー１５における縦長部１５ａの下端は前向きに開口しており、フロントカバー１０をシリンダブロック１に固定すると、吐出通路１４と縦長部１５ａとが連通する。オイルフィルター１３はフロントカバー１０の下面に装着しているが、他の部位に配置することも可能である。

【0025】

例えば図２に示すように、メインギャラリー１５は、縦長部１５ａの上端に連続した上横長部１５ｂと、その下方に配置された下横長部１５ｃとを有しており、上横長部１５ｂと下横長部１５ｃとがオイルクーラ１６を介して接続されている。従って、本実施形態では、上横長部１５ｂが第１オイル通路に該当し、下横長部１５ｃは第２オイル通路に該当する。メインギャラリー１５は、シリンダブロック１の排気側の側面部に形成されている。

【0026】

そして、シリンダブロック１の排気側の側面部のうち前寄り部位に、図３に示すように、冷却水ジャケット３に連通した張り出しジャケット部１７を外向きに開口するように形成し、この張り出しジャケット部１７の箇所にオイルクーラ１６を配置している。

【0027】

オイルクーラ１６は、蓋部を有するケーシング１８と、ケーシング１８の内面に配置した上下の端筒１９，２０と、上下の端筒１９，２０に連通した熱交換部２１とで構成されており、図２及び図３（Ａ）の例では、熱交換部２１はジグザグに曲がった１本のパイプで構成されて、図３（Ｂ）の例では、上下の端筒１９，２０に連通した多数本の縦長パイプ２１で構成されている。

【0028】

いずれにおいても、上端筒１９の前端寄り部位には、オイル入口２２がシリンダボア２の方向に向けて開口して、下端筒２０の前端寄り部位には、オイル出口２３がシリンダボア２の方向に向けて開口している。そして、オイル入口２２は、上横長部１５ｂの終端の前向き開口２４ａに連通し、オイルクーラ１６のオイル出口２３は、上横長部１５ｂの終端の前向き開口２４ｂに連通している。

【0029】

シリンダブロック１には、オイルクーラ１６が配置される凹所２５を外向きに開口するように形成しており、オイルクーラ１６は、図示しないシール材を介して凹所２５に嵌め込まれており、四隅等がビス２６（図２）でシリンダブロック１に固定されている。

【0030】

図３に示すように、張り出しジャケット部１７は、冷却水ジャケット３の底面よりも下方に延びている。また、メインギャラリー１５の下横長部１５ｃからは、中間軸受け部６に向かう枝通路２７が分岐している。更に、図示していないが、下横長部１５ｃは上向きに姿勢を変えてシリンダヘッドに至っており、動弁装置の軸受け部やＶＶＴなどに送油されている。

【0031】

そして、本実施形態では、メインギャラリー１５の上下横長部１５ｂ，１５ｃはシリンダブロック１に内蔵されているため、特許文献１のような配管は不要であって、構造は著しくコンパクトになる。また、オイルクーラ１６をシリンダブロック１に固定すると、メインギャラリー１５における横長部１５ｂ，１５ｃのオイル出入口２２，２３とオイルクーラ１６の出入口２２，２３が連通するため、組み立て作業の手間も大幅に低減できる。

【0032】

図３に明示するように、オイルクーラ１６の熱交換部２１は、メインギャラリー１５の上下横長部１５ｂ，１５ｃよりも外側に配置されている。従って、熱交換部２１を上下の端筒１９，２０に無理なく接続できる。また、張り出しジャケット部１７は横長部１５ｂ，１５ｃを超えて外側に開口しているため、熱交換部２１の冷却を確実化できる。

【0033】

(2).第２実施形態
次に、ＥＧＲクーラに適用した図４以下の実施形態を説明する。図４はシリンダヘッド３０の後部の平面図である。図４において、符号３１はイグニッションホールを示し、符号３２はバルブ挿入穴を示し、符号３３は軸受け部を示し、符号３４は吸気マニホールドの取付け面を示し、符号３５は吸気ポートを示し、符号３６はインジェクタ挿入穴を示している。符号３７は周壁を示し、符号３８はＥＧＲバルブを示している。

【0034】

図５に示すように、シリンダヘッド３０の後端面にＥＧＲクーラ３９を装着している。図６（Ａ）に示すように、ＥＧＲクーラ３９は、上下長手の左右の端筒４０，４１と、左右の端筒４０，４１に接続された熱交換部（左右長手の細管群）４２を備えており、ＥＧＲクーラ３９は、シリンダヘッド３０の後面に形成された凹所４３に完全に入り込んでいる。端筒４０，４１は、図５に示すビス４４でシリンダヘッド３０に固定されており、また、凹所４３は蓋板４５で塞がれている。

【0035】

左右の端筒４０，４１は図３（Ｂ）のタイプと同様に角形の中空に形成されて、排気側面側の端筒４０には、その上下中途部に内向き（前向き）のＥＧＲ入口４６が形成され、吸気側面側の端筒４１には、その上下中途部に内向き（前向き）のＥＧＲ出口４７が形成されており、ＥＧＲ入口４６は、シリンダヘッド３０に形成した第１ＥＧＲ通路４８の終端４８ａと連通し、ＥＧＲ出口４７は、シリンダヘッド３０に形成した第２ＥＧＲ通路４９の始端４９ｂと連通している。

【0036】

第１ＥＧＲ通路４８の始端４８ｂは、シリンダヘッド３０の排気側面３０ａに開口しており、排気系（例えば触媒ケースの下流端部）とパイプで接続されている。但し、第１ＥＧＲ通路４８をシリンダヘッド３０の排気側面３０ａから開口させずに、シリンダヘッド３０に内蔵した前後長手の通路から排気ガスを取り込むことも可能である。第１ＥＧＲ通路４８の終端４８ａは後ろ向きに開口しており、これにＥＧＲクーラ３９のＥＧＲ入口４６が連通している。

【0037】

第２ＥＧＲ通路４９は、図５に示すように、後面視では、上向きに傾斜してから後部は下がるように屈曲しており、終端４９ａはシリンダヘッド３０の吸気側面３４に開口している。すなわち、第２ＥＧＲ通路４９は、後面視で山形の形態を成している。従って、凝縮水がＥＧＲバルブ３８の箇所に溜まることはなく、ＥＧＲバルブ３８の腐食を防止できる。また、第２ＥＧＲ通路４９は、図６に示すように、平断面視では、上向き傾斜部と下向き傾斜部とが前後にずれており、両者は、バルブ穴５０を介して連通している。

【0038】

第２ＥＧＲ通路４９の始端４９ｂは後ろ向きに開口しており、これにＥＧＲクーラ３９のＥＧＲ出口４７が連通している。なお、図６において符号５１で示すのはプラグであり、第２ＥＧＲ通路４９が２本の穴で構成されていることから、上向き部になる穴をドリル加工で空けてから出口をプラグ５１で塞いでいる。

【0039】

図６（Ａ）に示すように、シリンダヘッド３０には、第２ＥＧＲ通路４９の屈曲部近傍に連通して後ろ向きに開口したバルブ穴５０を形成し、これに既述のＥＧＲバルブ３８を装着している。ＥＧＲバルブ３８は、ニードル式の弁体を有する弁部３８ａと、弁体を進退動させるソレノイドバルブ３８ｂとを備えている。なお、第２ＥＧＲ通路４９の終端４９ａは、例えば吸気マニホールドに設けた分配通路にパイプで接続されており、分配通路を介して各吸気ポートに均等に分配される。

【0040】

ＥＧＲクーラ３９が配置されている凹所４３は、シリンダヘッド３０に形成された冷却水ジャケット５２と連通している。従って、凹所４３は、シリンダヘッド３０の冷却水ジャケット５２を後ろ向きに突出させた張り出しジャケット部になっている。

【0041】

この場合、図６に示すように、凹所４３は、ＥＧＲクーラ３９の左右両側に広がった延長部４３ａを有しており、端筒４０，４１を含むＥＧＲクーラ３９の全体が冷却水で包まれている。従って、本実施形態では、端筒４０，４１もＥＧＲ通路４８，４９も冷却水で包まれている。これにより、ＥＧＲガスの冷却性能が格段に高くなっている。また、吸気側の延長部４３ａはＥＧＲバルブ３８に近接しているため、ＥＧＲバルブ３８の冷却効果にも優れている。

【0042】

図の例では、ＥＧＲ通路４８，４９は前後から冷却水に晒されているが、凹所４３の延長部４３ａを上下においても冷却水ジャケット５２と連通させることにより、第２ＥＧＲ通路４８，４９を全周に亙って冷却水で囲うことも可能であり、この場合は、ＥＧＲガスの冷却性能は更にアップする。

【0043】

本実施形態においても、第１実施形態との同様にコンパクト化等の効果が発揮されるが、本実施形態の特有の効果として、ＥＧＲガスを利用して冷却水を早期昇温できる利点が挙げられる。なお、シリンダヘッド３０の冷却水ジャケット５２から排出された冷却水はラジエータ等に送られるが、冷却水を各部位に送る配水部を凹所４３の後ろに配置して、ＥＧＲガスで加温された冷却水を各部位に送る構成を採用すると、シリンダヘッド３０の後面のスペースを有効利用できる（この場合は、蓋板４５は不要になる。）。

【0044】

図６（Ｂ）の例では、第２ＥＧＲ通路４８，４９や凹所４３が形成されたＥＧＲユニット５３をシリンダヘッド３０とは別部材に製造して、これをシリンダヘッド３０に固定している。この場合もＥＧＲクーラ３９は凹所４３に後ろから嵌め込んでいるが、凹所４３を前向きに開口した状態に形成して、ＥＧＲクーラ３９を前から凹所４３に嵌め入れて固定し、ＥＧＲユニット５３の後面に、ラジエータ等に配水するポートの群を形成することも可能である。

【0045】

図７に示す第３実施形態では、凹所４３は第２実施形態のような延長部４３ａは備えていないが、凹所４３を覆うカバーケース５４をシリンダヘッド３０の後面３０ｃから後ろに突出した状態に形成している。

【0046】

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、オイルクーラに関して、第１オイル通路と第２オイル通路とを縦長姿勢に形成して、熱交換部でオイルが水平方向に流れるように設定することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本願発明は、オイルクーラ又はＥＧＲクーラを備えたエンジンに具体化できる。従って、産業上利用できる。

【符号の説明】

【0048】

１ シリンダブロック
３ シリンダブロックの冷却水ジャケット
９ オイルパン
１１ オイルポンプ
１３ オイルフィルター
１５ メインギャラリー
１５ａ メインギャラリーの縦長部
１５ｂ メインギャラリーの上横長部（第１オイル通路）
１５ｃ メインギャラリーの下横長部（第２オイル通路）
１６ オイルクーラ
１７ シリンダブロックの張り出しジャケット部
１９，２０ 端筒
２１ オイルクーラの熱交換部（パイプ）
２２ オイルクーラの入口
２３ オイルクーラの出口
３０ シリンダヘッド
３８ ＥＧＲバルブ
３９ ＥＧＲクーラ
４０，４１ 端筒
４２ 熱交換部（細管群）
４３ 張り出しジャケット部を構成する凹所
４６ ＥＧＲ入口
４７ ＥＧＲ出口
４８ 第１ＥＧＲ通路
４９ 第２ＥＧＲ通路
５２ シリンダヘッドの冷却水ジャケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】