JP2001193455A - ガスエンジンの機関冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスエンジンの機関冷却方法において、ノッ
キングの防止、熱回収効率の向上及び潤滑性能の向上を
図ることである。 【解決手段】 外部の水ポンプ６からの冷却水を、シリ
ンダヘッド２及びシリンダブロック１の順で流通させ
る。さらに、シリンダブロック冷却後、潤滑油クーラ５
へ流通させ、熱交換器７内で熱交換後、再度シリンダヘ
ッド２へ循環させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、ガスエンジンの
機関冷却方法に関し、特に、冷却水をエンジン本体内の
冷却水ジャケットに流通して冷却するガスエンジンの機
関冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の機関冷却方法を採用した
ガスエンジンの正面略図であり、複数の気筒を備えたシ
リンダブロック１の上側にシリンダヘッド２を締結し、
該シリンダヘッド２の上側に冷却水集合管（冷却水出口
集合管）３を取り付けてある。冷却水集合管３の冷却水
接続口３ｂは、冷却水出口として熱交換器７の冷却水入
口７ｂに接続し、熱交換器７の冷却水出口７ａは水ポン
プ６の吸込み部６ｂに接続し、水ポンプ６の吐出部６ａ
は潤滑油クーラ５の冷却水入口５ｂに接続している。シ
リンダブロック１の下端冷却水接続口１ａは冷却水入口
として利用され、前記潤滑油クーラ５の冷却水出口５ａ
に接続している。

【０００３】シリンダブロック１内及びシリンダヘッド
２内には、図示しないがそれぞれ冷却水ジャケット及び
冷却水通路が形成され、シリンダブロック１の上端冷却
水接続口はシリンダヘッド２の下端冷却水接続口に接続
している。シリンダブロック１の下端冷却水接続口１ａ
と、冷却水集合管３の冷却水接続口３ｂと、潤滑油クー
ラ５の冷却水入口５ｂには、それぞれ冷却水温度を検出
する温度センサー１１，１２，１３が配置されている。

【０００４】冷却水の流れを簡単にまとめると、水ポン
プ６→潤滑油クーラ５→シリンダブロック１→シリンダ
ヘッド２→冷却水集合管３→熱交換器７→水ポンプ６と
なっている。したがって、水ポンプ６から吐出される冷
却水は、潤滑油クーラ５に入り、潤滑油を冷却した後、
シリンダブロック１の下端冷却水接続口１ａからシリン
ダブロック１内の冷却水ジャケットへ供給され、シリン
ダブロック１内を冷却後、シリンダブロック１の上端冷
却水接続口からシリンダヘッド２内に入り、シリンダヘ
ッド２内を冷却する。そして、シリンダヘッド２を冷却
後は、上方の冷却水集合管３に集合し、熱交換器７を経
て水ポンプ６へ戻される。

【０００５】図４は図３の冷却水の流れをブロック図で
表すと共に要所の冷却水温度を記載した図である。冷却
水集合管３の出口冷却水温度（機関出口冷却水温度）ｔ
３は８８°Ｃに制約されており、熱交換器７により上記
ｔ３＝８８°Ｃからｔ１＝８３°Ｃまで冷却し、該８３
°Ｃで潤滑油クーラ５に再循環するようになっている。
潤滑油クーラ５内では２°Ｃ上昇し、シリンダブロック
１の入口での冷却水温度ｔ２は８５°Ｃとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかるガスエンジンに
おいて、機関冷却水温度は、高い程、熱回収効率（総合
効率）が向上し、それにより熱交換器７等機器類を小型
化することができる。ところが冷却水温度を高くし過ぎ
ると、燃焼室内でノッキングが発生するため、シリンダ
ヘッド部分の冷却水温度を一定の温度以下に制限する必
要がある。そのため前記のように機関出口冷却水温度ｔ
３を８８°Ｃに制限し、それに伴って、再循環されて潤
滑油クーラ５に供給される冷却水温度も８３°Ｃに制約
されている。

【０００７】上記のように機関冷却水温度を制約しなけ
ればならないので、機関の熱回収効率の向上及び熱交換
器等の小型化を図ることが困難となっている。

【０００８】また、潤滑油クーラ５における冷却水温度
ｔ１が８３°Ｃと低いことにより、潤滑油温度が必要以
上に低下し、機関摺動部の機械損失を低減する効果を小
さくしてしまっている。

【０００９】

【発明の目的】本願発明は、シリンダブロック内及びシ
リンダヘッド内の冷却水ジャケットの構造を殆ど変更す
ることなく、かつ、ノッキングの発生を防ぎながら、機
関冷却水温度を高めて熱回収効率を向上させ、熱交換器
等機器を小型化できるようにすることを目的としてい
る。また、潤滑油温度を上昇させることにより、機関潤
滑部における機械効率低減効果を向上させることも目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
は、外部からの冷却水を、シリンダヘッド及びシリンダ
ブロックの順で流通させることを特徴とするガスエンジ
ンの機関冷却方法である。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載のガ
スエンジンの機関冷却方法において、シリンダブロック
冷却後、潤滑油クーラへ流通させることを特徴とするガ
スエンジンの機関冷却方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本願発明による冷却方法
を実施するためのガスエンジンの正面略図であり、前記
図３と同じ名称の部材には同じ符号を付してある。該ガ
スエンジンは、複数の気筒を備えたシリンダブロック１
の上側にシリンダヘッド２を締結し、該シリンダヘッド
２の上側に冷却水入口集合管として冷却水集合管３を取
り付けてある。

【００１３】冷却水集合管３の冷却水接続口３ｂは、冷
却水入口として水ポンプ６の吐出部６ａに接続し、冷却
水集合管３の各枝管３ａは、シリンダヘッド２の各気筒
用の上端冷却水接続口に接続している。

【００１４】シリンダブロック１内及びシリンダヘッド
２内には、図示しないがそれぞれ冷却水ジャケット及び
冷却水通路が形成され、シリンダヘッド２の下端冷却水
接続口はシリンダブロック１の上端冷却水接続口に接続
し、シリンダブロック１の下端冷却水接続口１ａは、冷
却水出口として潤滑油クーラ５の冷却水入口５ｂに接続
し、潤滑油クーラ５の冷却水出口５ａは熱交換器７の冷
却水入口７ｂに接続し、熱交換器７の冷却水出口７ａは
水ポンプ６の吸込み部６ｂに接続している。

【００１５】シリンダヘッド２の上方にはエア抜き管３
０が配置されており、該エア抜き管３０の各枝管３０ａ
は、シリンダヘッド２内の各気筒用冷却水ジャケットの
上端に連通し、エア抜き管３０の出口は大気等に連通し
ている。

【００１６】シリンダブロック１の下端冷却水接続口１
ａ、冷却水集合管３の冷却水接続口３ｂ及び潤滑油クー
ラ５の出口５ａにはそれぞれ冷却水温度センサー２１，
２２，２３を配置してある。

【００１７】図２において、熱交換器７の容量を調節す
ることにより、冷却水集合管入口３ｂにおける冷却水温
度（機関入口冷却水温度）ｔ１が８８°Ｃとなるよう
に、また、それに伴い潤滑油クーラ出口５ａの冷却水温
度（機関出口冷却水温度）ｔ３が９３°Ｃとなるように
設定してある。

【００１８】

【冷却方法】冷却水の流れは、前記図３及び図４の場合
とは逆で、水ポンプ６→冷却水集合管３→シリンダヘッ
ド２→シリンダブロック１→潤滑油クーラ５→熱交換器
７→水ポンプ６となっている。したがって、水ポンプ６
から吐出される冷却水は、最初に冷却水集合管３内に入
り、各気筒用の枝管３ａに分流し、シリンダヘッド２内
の冷却水ジャケットに供給され、各気筒の燃焼室の天井
壁及び排気通路等を冷却する。シリンダヘッド２内に溜
まっているエアはエア抜き枝管３０ａを介してエア抜き
管３０に集合し、外部へと抜かれる。

【００１９】シリンダヘッド２内を冷却後、シリンダブ
ロック１の冷却水ジャケット内に入り、シリンダライナ
周り等を冷却した後、シリンダブロック１の下端冷却水
接続口１ａから潤滑油クーラ５に入り、潤滑油を冷却
し、熱交換器７を経てポンプ６へ戻る。そして、冷却水
集合管３へ再循環される。

【００２０】図２は図１の冷却水の流れをブロック図で
表すと共に要所の冷却水温度を記載した図である。熱交
換器７から水ポンプ６を介して冷却水集合管３及びシリ
ンダヘッド２内に入る機関入口冷却水温度ｔ１は、ノッ
キングが発生しない範囲内の略最高温度、たとえば８８
°Ｃに制約されている。すなわち、燃焼室内におけるノ
ッキングの発生を阻止しながらも、機関冷却水温度を最
大限に高く保ち、熱回収効率を向上させている。

【００２１】潤滑油クーラ５へは、シリンダヘッド２内
及びシリンダブロック１内を通過することによりｔ５＝
９１°Ｃまで上昇した冷却水が供給されるので、潤滑油
温度の低下し過ぎを防ぐことができる。これにより、適
正な粘度の潤滑油を軸受メタル及びピストンリング等摺
動部に供給でき、機械損失を低減し、機関熱効率の向上
が可能となる。

【００２２】潤滑油を冷却することより、潤滑油クーラ
出口５ａにおける冷却水温度ｔ３は９３°Ｃまで上がる
が、熱交換器７において９３°Ｃから８８°Ｃまで下げ
られ、再び水ポンプ６を介して冷却水集合管３へ供給さ
れる。熱交換器７内の冷却水温度は図４に比べると全体
に高くなっているので、熱交換器７の容量を小さくし、
小型化することができ、総合効率も上げることができ
る。

【００２３】

【その他の発明の実施の形態】（１）図１では、潤滑油
クーラ５をシリンダヘッド２及びシリンダブロック１の
冷却水系統に接続しているが、潤滑油クーラ５をシリン
ダヘッド等とは別系統の冷却水系統に接続したガスエン
ジンに適用することもできる。

【００２４】（２）前記実施の形態では、シリンダヘッ
ドに入る機関入口冷却水温度ｔ１を８８°Ｃに設定して
いるが、本願発明は機関入口冷却水温度ｔ１を上記８８
°Ｃに限定するものではなく、ノッキングが発生しない
範囲内の略最高温度に設定すればよく、したがってエン
ジンの機種あるいは使用燃料の違いによっては多少異な
ってくる可能性もある。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 （１）水ポンプ６からの冷却水を、シリンダヘッド２及
びシリンダブロック１の順で供給するので、シリンダヘ
ッド２の冷却水温度を所定温度以下に抑えて燃焼室内の
ノッキング現象を防止しながらも、機関出口冷却水温度
を上昇させることができ、これにより熱回収効率が向上
し、熱交換器等機器類の小型化が可能となる。

【００２６】（２）シリンダブロック１の冷却水下流側
に潤滑油クーラ５を接続しているので、冷却し過ぎを無
くして潤滑油温度を適正な保つことができ、軸受メタル
及びピストンリング等摺動部の機械損失を低減し、機関
熱効率の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明を適用したガスエンジンの正面略図
である。

【図２】 図１の冷却水の流れをブロック図で表すと共
に要所の冷却水温度を記載した図である。

【図３】 従来のガスエンジンの正面略図である。

【図４】 図３の冷却水の流れをブロック図で表すと共
に要所の冷却水温度を記載した図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ シリンダヘッド ３ 冷却水集合管 ５ 潤滑油クーラ ６ 水ポンプ ７ 熱交換器 ３０ エア抜き管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの冷却水を、シリンダヘッド及
   びシリンダブロックの順で流通させることを特徴とする
   ガスエンジンの機関冷却方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガスエンジンの機関冷却
   方法において、シリンダブロック冷却後、潤滑油クーラ
   へ流通させることを特徴とするガスエンジンの機関冷却
   方法。