JP3295320B2 - 沸騰冷却式エンジン - Google Patents

沸騰冷却式エンジン

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JP3295320B2 JP31919896A JP31919896A JP3295320B2 JP 3295320 B2 JP3295320 B2 JP 3295320B2 JP 31919896 A JP31919896 A JP 31919896A JP 31919896 A JP31919896 A JP 31919896A JP 3295320 B2 JP3295320 B2 JP 3295320B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰冷却式エンジ
ンに関する。
【0002】
【従来の技術】沸騰冷却式エンジンの従来技術として、
本発明と同様、液冷ジャケットとコンデンサとを連通さ
せた冷媒循環経路を備え、コンデンサに電動ファンを設
け、液冷ジャケット内での沸騰によって生じた冷却液の
蒸気を、コンデンサ内に導入して凝縮させ、凝縮した冷
却液を液冷ジャケットに復帰させるようにしたものがあ
る。
【0003】従来、この種のエンジンでは、シリンダヘ
ッドとシリンダの双方に液冷ジャケットが設けられ、シ
リンダヘッドとシリンダの周壁の冷却をいずれも液冷で
行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来では、シリンダヘ
ッドとシリンダの周壁の冷却をいずれも液冷で行ってい
るため、コンデンサに大型のものを用いる必要があり、
これがエンジンの搭載を困難にする要因のひとつとなっ
ている。
【0005】第1発明の課題は次の点にある。コンデ
ンサを小型化すること。放熱フィンの振動による騒音
を抑制すること。排気ポート壁の冷却を促進するこ
と。第2発明の課題は第1発明の課題に加え、次の点に
ある。 コンデンサを一層小型化すること。第3発明の
課題は第1発明または第2発明の課題に加え、次の点に
ある。 排気弁口の周肉部の冷却を促進すること。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(第1発明)第1発明は、図1または図4に示すよう
に、液冷ジャケット1とコンデンサ2とを有する冷媒循
環経路3を備え、コンデンサ2に電動ファン4を設け、
液冷ジャケット1内での沸騰によって生じた冷却液5の
蒸気を、コンデンサ2内に導入して凝縮させ、凝縮した
冷却液5を液冷ジャケット1に復帰させるようにした、
沸騰冷却式エンジンにおいて、次のようにしたことを特
徴とする。
【0007】すなわち、液冷ジャケット1の外周壁12
に放熱フィン13を形成し、液冷ジャケット1の外周壁
12の周囲に冷却風を通過させるようにし、液冷ジャケ
ット1の冷却液導入口19を排気ポート壁20に向けた
ことを特徴とする。
【0008】(第2発明)第2発明は、図1及び図2に
示すように、第1発明において、液冷ジャケット1をシ
リンダヘッド30にのみ設け、シリンダ32の周壁は空
冷で冷却するようにしたことを特徴とする。
【0009】(第3発明)第3発明は、図3に示すよう
に、第1発明または第2発明において、吸気弁口14周
囲の吸気弁口ポート壁15と排気弁口16周囲の排気弁
口ポート壁17との間に、冷却液通過隙間18を形成し
たことを特徴とする。
【0010】
【0011】
【発明の作用及び効果】
(第1発明)第1発明は次の作用効果を奏する(図1及
び図2参照)。 液冷ジャケット1の外周壁12に放熱フィン13を形
成し、その周囲に冷却風を通過させるので、液冷ジャケ
ット1でも放熱がなされ、コンデンサ2を小型化でき、
エンジンの搭載が容易になる。
【0012】放熱フィン13による空冷は液冷の補助
に過ぎないため、放熱フィン13の突出寸法を空冷エン
ジンの場合のように長くする必要はない。このため、放
熱フィン13の突出寸法を短くして、その振動を抑制で
き、放熱フィン13の振動による騒音を抑制できる。
冷却液導入口19から導入された低温の冷却液5が排気
ポート壁20に向けて流れるので、排気ポート壁20の
表面で発生した冷却液5の蒸気が冷却液導入口19から
導入された冷却液5によって速やかに洗い流され、排気
ポート壁20と低温の冷却液5との接触が促進されるの
で、最も高温になる排気ポート壁20の冷却が促進さ
れ、シリンダヘッド30全体がバランスよく冷却され、
シリンダヘッド30の熱歪みが起こりにくい。
【0013】(第2発明) 第2発明は、第1発明の作用効果に加え、次の作用効果
を奏する(図1及び図2参照)。 シリンダ32の周壁
は空冷で冷却し、シリンダヘッド30のみ液冷するた
め、コンデンサ2が一層小型になり、エンジンの搭載が
一層容易になる。
【0014】(第3発明) 第3発明は、第1発明または第2発明の作用効果に加
え、次の作用効果を奏する(図3参照)。 液冷ジャケ
ット1内で発生した冷却液5の蒸気が冷却液5とともに
冷却液通過隙間18を速やかに通過し、排気弁口ポート
壁17の周辺に蒸気溜まりができにくいうえ、冷却液5
が狭い冷却液通過隙間18を通ることで、その流速が早
まり、排気弁口16の周肉部から冷却液5への放熱が促
進される。このため、排気弁口16の周肉部の熱歪みが
抑制され、排気弁(図外)の閉弁時のシール性を高く維
持できるとともに、排気弁口16の周肉部の亀裂等を防
止することができる。
【0015】
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図1〜図3は本発明の第1実施形態に係
る沸騰冷却式エンジンを説明する図である。このエンジ
ンは、縦形単気筒で火花点火式の汎用エンジンで、その
構成は次の通りである。図1に示すように、クランクケ
ース31とシリンダ32とを一体化したシリンダブロッ
ク33を備え、シリンダ32の上部にシリンダヘッド3
0を組み付け、シリンダヘッド30の上部にロッカアー
ムケース34を組付けている。クランクケース31の内
底部には潤滑油35を溜めている。
【0017】この実施形態では、沸騰冷却を行うため、
図1に示すように、液冷ジャケット1とコンデンサ2と
を有する冷媒循環経路3を設け、コンデンサ2に電動フ
ァン4を設け、液冷ジャケット1内での沸騰によって生
じた冷却液5の蒸気を、コンデンサ2内に導入して凝縮
させ、凝縮した冷却液5を液冷ジャケット1に復帰させ
るようにしてある。
【0018】液冷ジャケット1は、シリンダヘッド30
にのみ設け、シリンダ32には設けていない。コンデン
サ2は、上下方向のチューブ36を備えたコア37の上
下にアッパタンク38とロアタンク39とを備えてい
る。液冷ジャケット1とアッパタンク38とは蒸気通路
40で相互に連通させてある。ロアタンク39と液冷ジ
ャケット1とは冷却液通路41で相互に連通させてあ
る。結局、冷媒循環経路3は、液冷ジャケット1と蒸気
通路40とコンデンサ2と冷却液通路41とを順に連通
させて構成してある。冷却液通路41の途中にはポンプ
25を設け、コンデンサ2で凝縮した冷却液5をポンプ
25で液冷ジャケット1に復帰させる。
【0019】この実施形態では、放熱の制御を簡素化す
るため、冷媒循環経路3に冷媒往復通路6を介してアキ
ュムレータ7の冷媒溜め室8を連通させて気密回路を形
成し、エンジンの発熱量に対応して増減する温度を検出
して温度検出手段10を設け、この温度検出手段10の
検出温度に基づいて電動ファン4の回転速度を制御手段
11で制御できるようにしてある。アキュムレータ7に
よって冷媒循環経路3の内圧がほぼ一定に維持されるの
で、冷却液5の沸点がほぼ一定し、冷却液5の蒸発速度
がエンジンの発熱量に比例する。このため、エンジンの
発熱量に対応して増減する温度を検出し、この検出値に
基づき、電動ファン4の回転速度を制御するだけで、放
熱量を適正化できるので、放熱の制御が極めて簡素化さ
れる。また、冷媒循環経路3と冷媒往復通路6とアキュ
ムレータ7の冷媒溜め室8を連通させて気密回路を形成
してあるため、冷却液5の蒸気が大気中に漏れ出るおそ
れがなく、冷却液5の補充作業を定期的に行う必要がな
い。
【0020】アキュムレータ7は冷媒溜め室8と調圧室
42とを金属製ダイヤフラム43で区画して構成し、冷
媒循環経路3の内圧変動を吸収し、冷媒循環経路3の内
圧をほぼ一定に維持させ、冷却液5の沸点がほぼ一定に
なるようにしてある。温度検出手段10はコンデンサ2
の出口9での冷却液温度を検出する。電動ファン4の回
転速度の制御は次のようにして行う。
【0021】すなわち、温度検出手段10を制御手段1
1に接続し、接続手段11を電動ファン4に接続し、基
準温度を冷却液5の沸点よりわずかに低い温度に設定
し、コンデンサ2の出口9での検出温度が沸点になる
と、コンデンサ2での放熱量が足りないものと判断し
て、制御手段11で電動ファン4の回転速度を増加さ
せ、逆に、検出温度が基準温度よりも下がり過ぎると、
過冷却と判断して、制御手段11で電動ファン4の回転
速度を下げる。尚、温度検出手段10による検出温度
は、潤滑油温度、エンジン機壁温度、エンジンの周囲温
度(冷却排風温度、ボンネット内の温度等)であっても
よい。
【0022】この実施形態では、アキュムレータ7を小
型化するため、アキュムレータ7の冷媒溜め室8を冷媒
循環経路3の液相部分に連通させている。すなわち、冷
媒溜め室8を冷却液通路41の途中に接続してある。
【0023】この実施形態では、冷却効率を高めるた
め、エンジン運転中も冷媒循環経路3の内圧が常に大気
圧よりも低く維持されるように、冷媒循環経路3の初期
内圧を設定してある。すなわち、エンジンの発熱量が最
大となり、冷却液の蒸発速度が最大となる全負荷運転時
にも冷媒循環経路3の内圧が大気圧より低く(負圧)に
維持されるようにしてある。エンジン運転中も冷媒循環
経路3の内圧が常に大気圧よりも低く維持されるので、
冷却液5の沸点が常に低く維持され、冷却液5の蒸発速
度が高まり、冷却効率が高まる。また、冷媒循環経路3
の内圧が常に大気圧よりも低く維持されるので、冷媒循
環経路3での気相の密度が小さく維持される。このた
め、燃焼音が液冷ジャケット1内を伝播しにくく、騒音
が抑制される。
【0024】この実施形態では、コンデンサ2を小型化
するため、液冷ジャケット1の外周壁12に放熱フィン
13を形成し、液冷ジャケット1の外周壁12の周囲に
冷却風を通過させるようにしてある。図2に示すよう
に、シリンダ32の周壁はフライホイルファン44から
の冷却風によって空冷しているが、その冷却風の一部を
液冷ジャケット1の外周壁12の周囲を通過させて冷却
液5の放熱に利用する。
【0025】この実施形態では、図3に示すように、排
気弁口16の周肉部の冷却を促進するため、吸気弁口1
4周囲の吸気弁口ポート壁15と排気弁口16周囲の排
気弁口ポート壁17との間に、冷却液通過隙間18を形
成してある。
【0026】この実施形態では、図3(A)に示すよう
に、排気ポート壁20の冷却を促進するため、液冷ジャ
ケット1の冷却液導入口19を排気ポート壁20に向け
ている。
【0027】図4に示す第2実施形態に係る沸騰冷却エ
ンジンは、液冷ジャケット1とコンデンサ2だけで冷媒
循環経路3を形成しており、液冷ジャケット1内で蒸発
した冷却液5がコンデンサ2に侵入して凝縮し、凝縮し
た冷却液5がそのまま液冷ジャケット1に流れ落ちるよ
うになっている。アキュムレータ7の冷媒溜め室8は液
冷ジャケット1に接続している。コンデンサ2はシリン
ダヘッド30上に載置し、全高を低くするため、斜めに
してある。また、温度検出手段10は潤滑油35の温度
を検出するようにしてある。他の構成は第1実施形態と
同じにしており、図4中、第1実施形態と同一の要素に
は同一の符号を付しておく。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る沸騰冷却式エンジ
ンの縦断背面図である。
【図2】図1のエンジンの縦断正面図である。
【図3】図1のエンジンのシリンダヘッドを説明する図
で、図3(A)は横断平面図、図3(B)は図3(A)
のB−B線断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る沸騰冷却式エンジ
ンの要部縦断背面図である。
【符号の説明】
1…液冷ジャケット、2…コンデンサ、3…冷媒循環経
路、4…電動ファン、5…冷却液、12…外周壁、13
…放熱フィン、14…吸気弁口、15…吸気弁口ポート
壁、16…排気弁口、17…排気弁口ポート壁、18…
冷却液通過隙間、19…冷却液導入口、20…排気ポー
ト壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01P 3/22 F01P 3/22 U (56)参考文献 特開 昭61−83419(JP,A) 実開 昭63−87225(JP,U) 実開 昭61−65259(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01P 1/02 F01P 3/02 F01P 3/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液冷ジャケット(1)とコンデンサ(2)と
    を有する冷媒循環経路(3)を備え、コンデンサ(2)に電
    動ファン(4)を設け、液冷ジャケット(1)内での沸騰に
    よって生じた冷却液(5)の蒸気を、コンデンサ(2)内に
    導入して凝縮させ、凝縮した冷却液(5)を液冷ジャケッ
    ト(1)に復帰させるようにした、沸騰冷却式エンジンに
    おいて、 液冷ジャケット(1)の外周壁(12)に放熱フィン(13)
    を形成し、液冷ジャケット(1)の外周壁(12)の周囲に
    冷却風を通過させるようにし、 液冷ジャケット(1)の冷却液導入口(19)を排気ポート
    壁(20)に向けた、 ことを特徴とする沸騰冷却式エンジ
    ン。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した沸騰冷却式エンジン
    において、液冷ジャケット(1)をシリンダヘッド(30)
    にのみ設け、シリンダ(32)の周壁は空冷で冷却するよ
    うにした、ことを特徴とする沸騰冷却式エンジン。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載した沸騰
    冷却式エンジンにおいて、吸気弁口(14)周囲の吸気弁
    口ポート壁(15)と排気弁口(16)周囲の排気弁口ポー
    ト壁(17)との間に、冷却液通過隙間(18)を形成し
    た、ことを特徴とする沸騰冷却式エンジン。
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