JP2791876B2 - 船舶用多気筒内燃機関の水冷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船外機等の船舶用
多気筒内燃機関の水冷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、船舶用多気筒内燃機関にあって
は、水ポンプが圧送する外水（海川等の外部から供給さ
れる冷却水）を機関本体のシリンダヘッドまわり、シリ
ンダボディまわり（排気通路まわりを含む）のそれぞれ
に設けた水ジャケットに供給し、該機関本体を水冷する
こととしている。この時、従来の水冷装置では、水ポン
プが圧送する外水の供給経路を、シリンダボディまわり
ジャケットの下流側にシリンダヘッドまわりジャケット
が位置するように設定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前記の如
き供給順路からなる従来の水冷装置では、次の〜の
問題がある。 機関本体の熱的状態をみると、燃焼室近傍のシリン
ダヘッドまわりの方がシリンダボディまわりに比して高
温度であり、熱的に厳しい状態にある。ところが、従来
の水冷装置では、冷却水としての外水が未だ温められて
いない低温状態時に先ずシリンダボディまわりに供給さ
れてこれを冷却し、その後、シリンダボディまわりにて
温められた状態で熱的に厳しいシリンダヘッドまわりに
給水せしめられるとになり、シリンダヘッドまわりにお
ける温度差は小となって冷却効率が悪い。 上述の如く低温状態の外水が先ずシリンダボディま
わりに供給され、このシリンダボディまわりのクランク
室壁面及び掃気通路壁面を強く冷却する。従って、この
冷却作用によって低温化せしめられるクランクケースの
内面及び掃気通路の内面に接する燃料が霧滴化し、機関
の燃焼状態を不安定化することになり、暖機特性が悪
い。 排気通路まわりは過冷却しても殆ど悪影響は生じな
い。しかし、燃焼室近傍のシリンダヘッドまわりを過冷
却すると、燃焼に悪影響を及ぼすので、燃焼室を適温に
保つ必要がある。 本発明は、船舶用多気筒内燃機関において、過冷却の影
響が小さい排気通路まわりの冷却を優先させ、次にシリ
ンダまわりを冷却し、機関の暖機特性を向上させること
を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、水ポンプによ
り圧送される外水を、機関本体の排気通路まわりジャケ
ット及びシリンダジャケットに供給し、該機関本体を水
冷する船舶用多気筒内燃機関の水冷装置において、前記
外水の供給順路の上流に排気通路まわりジャケットを位
置させ、その下流にシリンダジャケットを位置させ、水
ポンプから圧送される外水の全量が排気通路まわりジャ
ケットに流れるように構成したことを第１構成とする。
本発明は、前記第１構成において、クランク軸が縦置配
置され、シリンダジャケットがシリンダヘッドまわりジ
ャケット及びシリンダボディまわりジャケットにより構
成され、排気通路まわりジャケットに縦方向に延びる第
１水路及び第２水路が形成され、排気通路まわりジャケ
ット内で第１水路の上端と第２水路の上端が連通され、
第２水路の下端と前記シリンダヘッドまわりジャケット
の下端とが下部第１連通路によって連通されたことを第
２構成とする。

【０００５】船舶用多気筒内燃機関の水冷装置におい
て、内燃機関をカウリングでおおい、カウリングの上部
後方の部位に外気の導入口を形成し、吸気系の吸気口を
カウリング内の前方部に開口させ、排気系の排気通路が
カウリング内後方部のシリンダボディ内を縦方向に延び
るように形成することができる。前記第１構成におい
て、左右の気筒に挟まれたＶ字形谷状部に位置するシリ
ンダボディ中に排気通路及び排気通路まわりジャケット
を配設することができる。前記第２構成において、シリ
ンダヘッドまわりジャケットに縦方向に延びる第３水路
及び第４水路が形成され、シリンダヘッドまわりジャケ
ット内で第３水路の上端と第４水路の上端とが連通さ
れ、第２水路の下端と第３水路の下端とが下部第１連通
路によって連通され、シリンダヘッドまわりジャケット
の第４水路の下端が下部第２連通路によってシリンダボ
ディまわり先部ジャケット（先部とはシリンダヘッド寄
りであることを意味する）の第５水路の下端に連通さ
れ、第５水路の上端は上部連通路によってシリンダボデ
ィまわり基部ジャケット（基部とはクランク室寄りであ
ることを意味する）の第６水路の上端に連通され、上部
連通路内に感温制御弁が配設され、感温制御弁によって
所定温度を越える冷却水のみが流れ、また感温制御弁に
よって冷却水中の空気が大気へ排出されるようにするこ
とを第３構成とすることができる。前記第３構成におい
て、排気通路まわりジャケットの第２水路の上方部に中
間連通路の一端を連通させ、中間連通路の他端をシリン
ダヘッドまわりジャケットの第４水路の上方部に連通さ
せ、中間連通路の中間部をシリンダボディまわり先部ジ
ャケットの上方部に連通させることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】船外機10は、図５に示す如く、船
舶11に取り付けて用いられ、推進ユニット12の上部に内
燃機関13を搭載している。内燃機関13の出力は、ドライ
ブ軸14を介してプロペラ15に伝えられ、船舶11を推進可
能とする。内燃機関13は、図２、図３に示す如き６気筒
Ｖ型内燃機関であり、クランク軸16を縦置配置し、この
クランク軸16の下端部に前述のドライブ軸14を結合して
いる。

【０００７】図３において、内燃機関13はカウリング45
及びボトムカウリング46でおおわれ、カウリング45の上
面の後方（図３では左方）には外気の導入口48が形成さ
れ、カウリング45の上部にカバー47が装着されている。
内燃機関13は、シリンダボディ17がクランク軸16の後側
部分（図３では左側部分）に位置し、クランクケース18
が前側部分（図３では右側部分）に位置している。シリ
ンダボディ17にはシリンダヘッド19、ヘッドカバー20が
連結され、クランクケース18にはリードバルブボディ2
1、インテークマニホールド22、気化器23、吸気箱24が
連結されている。気化器23にはスロットルバルブ50が配
設され、図２に明示されるように吸気箱24には吸気口51
が形成されている。空気は、カバー47の後方の通路及び
カウリング45の後方の導入口48を通ってカウリング45内
の後方に入り、シリンダのまわりを適度に温められなが
ら通過して、カウリング45内の前方の吸気口51を通って
吸気箱24内に吸入される。気化器23にて生成された混合
気は、リードバルブ21Ａを経てシリンダボディ17及びク
ランクケース18で形成されたクランク室25に導入され、
クランク室25にて予圧縮された後、掃気通路26を通っ
て、シリンダボディ17及びシリンダヘッド19で形成され
た燃焼室27に送り込まれ、圧縮後に点火されて燃焼す
る。クランク軸16が縦置配置された６気筒Ｖ型内燃機関
13は、左右の気筒に挟まれたＶ字形谷状部のシリンダボ
ディ17に縦方向に延びる排気通路28が形成されている。
燃焼室27で燃焼した排気は、排気口28Ａから排気通路28
に入り、カウリング45内後方部のシリンダボディ17内を
下降し、プロペラ15部分を通って外部に排出される。

【０００８】図２〜４に示すように、内燃機関13は、各
気筒に１つの排気口28Ａを備えるとともに、排気口28Ａ
のピストン戻り方向側に第１〜第３の３つの掃気口26
Ａ、26Ｂ、26Ｃを備えている。第１掃気口26Ａは排気口
28Ａの気筒中心に関して反対位置に配置されている。第
２掃気口26Ｂと第３掃気口26Ｃは排気口28Ａと第１掃気
口26Ａとを結ぶ連結線に対する対称位置に配置され、そ
れぞれ円周方向において第１掃気口26Ａに向かう傾きを
与えられている。また、各掃気口26Ａ〜26Ｃはそれぞれ
所定の上向き角を与えられている。即ち、内燃機関13に
あっては、シュニーレ掃気を形成し、各掃気口26Ａ〜26
Ｃから燃焼室27に流れ込む混合気が、排気口28Ａの反対
方向に向かいかつ相互にぶつかり合って上昇し、同時に
燃焼室27に残留する排気を排気口28Ａから押し出し掃気
作用を営む。29はピストンである。

【０００９】内燃機関13は、図１〜図３に示す水冷装置
を備えている。即ち、推進ユニット12の内部におけるド
ライブ軸14の外周部に装着される不図示のインペラが内
燃機関13の運転に連動して回転せしめられることによ
り、ドライブ軸14の下端部側方に配設された不図示の外
水取入口から取入れた外水（冷却水）を水ポンプ31に圧
送する。水ポンプ31により更に圧送された外水は、水供
給管32、機関取付ブロック33を介して内燃機関13の水ジ
ャケット34に導かれ、内燃機関13を水冷する。

【００１０】水ジャケット34は、排気通路まわりジャケ
ット35、シリンダヘッドまわりジャケット36、シリンダ
ボディまわり先部ジャケット37、シリンダボディまわり
基部ジャケット38のそれぞれから構成されている。な
お、先部ジャケットとはシリンダボディ17内であってシ
リンダヘッド19寄りに位置するジャケットを意味し、基
部ジャケットとはシリンダボディ17内であってクランク
室16寄りに位置するジャケットを意味する。シリンダボ
ディまわり先部ジャケット37は下死点にあるピストン29
の略頂面レベルより先方（上方）部分のシリンダボディ
17に配置され、シリンダボディまわり先部ジャケット37
には縦方向に延びる第５水路が形成されている。シリ
ンダボディまわり基部ジャケット38は下死点にあるピス
トン29の略スカート中央レベルより基方（下方）部分の
シリンダボディ17に配置され、シリンダボディまわり基
部ジャケット38には縦方向に延びる第６水路が形成さ
れている。

【００１１】図１，図２に示すように、排気通路まわり
ジャケット35には縦方向に延びる第１水路及び第２水
路があり、排気通路28及び排気口28Ａ・排気通路28を
連通させる連通路の後側（図２では上側）のシリンダボ
ディ17に第１水路が形成され、排気通路28及び前記連
通路とシリンダボディまわり基部ジャケット38との間の
シリンダボディ17に第２水路が形成されている。シリ
ンダヘッドまわりジャケット36には縦方向に延びる第３
水路及び第４水路があり、第３水路はシリンダヘ
ッド19とシリンダカバー20とによって形成され、第４水
路はシリンダヘッド19内のシリンダボディ17寄りの部
位に形成されている。排気通路まわりジャケット35にお
いて第１水路の上端と第２水路の上端とが連通さ
れ、シリンダヘッドまわりジャケット36において第３水
路の上端と第４水路の上端とが連通されている。排
気通路まわりジャケット35の第２水路の下端とシリン
ダヘッドまわりジャケット36の第３水路の下端とが下
部第１連通路52によって連通され、シリンダヘッドまわ
りジャケット36の第４水路の下端とシリンダボディま
わり先部ジャケット37の第５水路の下端とが下部第２
連通路53によって連通されている。

【００１２】シリンダボディまわり先部ジャケット37の
第５水路の上端とシリンダボディまわり基部ジャケッ
ト38の第６水路の上端とを連通する上部連通路39には
感温制御弁40が設けられている。感温制御弁40は、シリ
ンダボディまわり先部ジャケット37の水温が一定値を越
えた時にのみ開いて外水を流し、冷機時における暖機の
促進を図っている。なお、感温制御弁40の近傍には、外
水中の空気を大気へ放出する機能を有する部材が配設さ
れている。排気通路まわりジャケット35の第２水路の
下端におけるシリンダヘッドまわりジャケット36の第３
水路の下端への出側領域には、機関取付ブロック33に
延びるバイパス路41が連通され、このバイパス路41には
感圧制御弁42が設けられている。感圧制御弁42は、排気
通路まわりジャケット35内の水圧が一定値を越えた時に
のみ開き、感温制御弁40の閉時或いは機関の高回転時に
排気通路まわりジャケット35に圧送された冷却水をリリ
ーフできることとしている。排気通路まわりジャケット
35の第２水路の上方部に中間連通路55の一端を連通さ
せ、中間連通路55の他端をシリンダヘッドまわりジャケ
ット36の第４水路の上方部に連通させ、中間連通路55
の中間部をシリンダボディまわり先部ジャケット37の上
方部に連通させることができる。この中間連通路55によ
り、比較的冷たい外水をシリンダヘッドまわりジャケッ
ト36及びシリンダボディまわり先部ジャケット37に送水
することができ、各ジャケット間の温度差を少なくする
ことができる。

【００１３】本発明の実施の形態において、水ポンプ31
から圧送される外水の供給順路は、図１に明示されてい
るとおりである。外水は、水ポンプ31から水供給管32、
機関取付ブロック33を通って水ジャケット34の排気通路
まわりジャケット35に流入し、送水方向の上流側から下
流側に向けて流れる。外水は、排気通路まわりジャケッ
ト35の第１水路の下端に入って第１水路内を上昇
し、次いで第２水路内を下降する。第２水路の下端
から下部第１連通路52を通ってシリンダヘッドまわりジ
ャケット36の下端に流れ、シリンダヘッドまわりジャケ
ット36において第３水路内を上昇し、次いで第４水路
内を下降する。シリンダヘッドまわりジャケット36の
第４水路の下端から下部第２連通路53を通ってシリン
ダボディまわり先部ジャケット37の第５水路の下端に
流れ、第５水路内を上昇する。シリンダボディまわり
先部ジャケット37の第５水路の上端から流れる外水の
水温が一定値を越えるときは、感温制御弁40が開き、外
水が第５水路の上端から上部連通路39、感温制御弁40
を通ってシリンダボディまわり基部ジャケット38に流れ
る。外水は、シリンダボディまわり基部ジャケット38に
おいて、第６水路内を下降する。シリンダボディまわ
り基部ジャケット38の第６水路を通過した外水は、第
６水路の下端から機関取付ブロック33を経て推進ユニ
ット12の排水通路に導かれる。

【００１４】機械本体の熱的状態は、高温で熱的に厳し
い順に列挙すると、（１）燃焼室27、（２）排気通路28
のまわり、（３）シリンダヘッド19のまわり、（４）シ
リンダボディ17のまわりの順となる。ところで、冷却に
際し、燃焼室27は過熱を防ぎ適温に保つ必要があるが、
排気通路28のまわりは過度に冷却しても悪影響は殆ど生
じない。そこで、外水の供給順序を前記のとおり、排気
通路まわりジャケット35─シリンダヘッドまわりジャケ
ット36─シリンダボディまわり先部ジャケット37─シリ
ンダボディまわり基部ジャケット38とした。その結果、
本発明の実施の形態は次の(a),(b) の作用効果を奏す
る。 (a) 冷却水としての外水が、先ず熱的に燃焼室27に続
いて厳しい排気通路28のまわりのジャケット35を通過し
て排気通路28のまわりを冷却した後、未だ温められてい
ない低温状態にて熱的に次に厳しいシリンダヘッド19の
まわりのジャケット36に供給されて燃焼室27を冷却す
る。その後、シリンダヘッド19のまわりにて温められた
状態で、熱的に緩やかなシリンダボディ17のまわりの先
部ジャケット37、基部ジャケット38に供給される。従っ
て、外水は、冷却を特に必要とする排気通路２８のまわ
り及びシリンダヘッド19のまわりを、温度差大なる状態
で冷却し、冷却効果が向上する。 (b) 排気通路28のまわりのジャケット35とシリンダヘ
ッド19のまわりのジャケット36を通過して、適切に温め
られた外水がシリンダボディ17のまわりの先部ジャケッ
ト37、基部ジャケット38に供給されることになる。従っ
て、前記外水は、シリンダボディ17のまわりのクランク
室25壁面及び掃気通路26壁面を強く冷却することなく、
かえってこれを適度に温める如くとなり、それらの内面
に接する燃料の霧滴化を防止し、暖機特性を向上し、機
関の燃焼状態を安定化する。

【００１５】特に、本発明の実施の形態にあっては、図
２に示すように、排気通路まわりジャケット35の第２水
路の領域をシリンダボディ17の基端側にまで延設せ
ず、隔壁43を介するシリンダボディ17の基端側部分にシ
リンダボディまわり基部ジャケット38を設けた。従っ
て、排気通路まわりジャケット35に取入れた未だ低温の
冷却水によってクランク室25壁面、掃気通路26壁面を過
冷却することを防止でき、かえって昇温状態にあるシリ
ンダボディまわり基部ジャケット38の温水によりそれら
壁面を温めることにて上述の暖気化をより促進せしめ得
ることとなる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、船舶用多気筒内燃機関
において、水ポンプから圧送される外水の全量が排気通
路まわりジャケットに流れるので、過冷却の影響が小さ
く冷却を必要とする排気通路まわりが十分に冷却され、
次に排気通路まわりジャケットに流れた外水によりシリ
ンダヘッドまわりが冷却され、機関全体の冷却効率が向
上し、かつ機関の暖機特性が向上する。また、本発明で
は、排気通路まわりジャケットを縦方向に延びる２つの
水路に分割したので、外水が一方の水路を上昇し、他方
の水路を下降することとなる。このように外水が上下方
向に繰り返し流れるので、排気通路まわりジャケットの
上方下方の冷却の程度が平均化され、内燃機関の上方部
分も下方部分も大体同じ温度になる。従って、上方の気
筒においても下方の気筒においても、好ましい燃焼をさ
せることができ、排気ガス、騒音、燃費ともに条件を満
たすことが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の水冷装置を示す模式図で
ある。

【図２】本発明が適用された船外機用多気筒内燃機関を
一部破断して示す側面図である。

【図３】図２の船外機用多気筒内燃機関を一部破断して
示す側面図である。

【図４】図２の気筒の掃気口を通る断面を示す図であ
る。

【図５】船外機を示す模式図である。

【符号の説明】

16 クランク軸 31 水ポンプ 35 排気通路まわりジャケット 36 シリンダヘッドまわりジャケット 37 シリンダボディまわり先部ジャケット 38 シリンダボディまわり基部ジャケット 第１水路 第２水路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水ポンプにより圧送される外水を、機関
   本体の排気通路まわりジャケット及びシリンダジャケッ
   トに供給し、該機関本体を水冷する船舶用多気筒内燃機
   関の水冷装置において、前記外水の供給順路の上流に排
   気通路まわりジャケットを位置させ、その下流にシリン
   ダジャケットを位置させ、水ポンプから圧送される外水
   の全量が排気通路まわりジャケットに流れるように構成
   したことを特徴とする船舶用多気筒内燃機関の水冷装
   置。
2. 【請求項２】 クランク軸が縦置配置され、シリンダジ
   ャケットがシリンダヘッドまわりジャケット及びシリン
   ダボディまわりジャケットにより構成され、排気通路ま
   わりジャケットに縦方向に延びる第１水路及び第２水路
   が形成され、排気通路まわりジャケット内で第１水路の
   上端と第２水路の上端が連通され、第２水路の下端と前
   記シリンダヘッドまわりジャケットの下端とが下部第１
   連通路によって連通された請求項１記載の船舶用多気筒
   内燃機関の水冷装置。