JP3444962B2 - 内燃機関の吸気冷却装置 - Google Patents

内燃機関の吸気冷却装置

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JP3444962B2
JP3444962B2 JP09720394A JP9720394A JP3444962B2 JP 3444962 B2 JP3444962 B2 JP 3444962B2 JP 09720394 A JP09720394 A JP 09720394A JP 9720394 A JP9720394 A JP 9720394A JP 3444962 B2 JP3444962 B2 JP 3444962B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F02B61/045Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for outboard marine engines
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/20Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F01P3/202Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine for outboard marine engines

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気冷却装
置に関する。特に船外機のエンジン等に使用する多気筒
垂直型内燃機関の吸気冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、多気筒垂直型内燃機関の吸気
冷却装置に関する技術としては、次のような技術が公知
とされていたのである。例えば、特開平1−27161
0号公報や、実公平3−10330号公報に記載の技術
の如くである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】該従来の技術において
は、多気筒垂直型内燃機関の吸気冷却機構を、フライホ
イールに換気用ファンを設けて、カウリング内の空気を
換気することにより行っていたのである。しかし、この
ような吸気冷却機構では、カウリング内の温度低下を充
分に果たすことが出来ず、吸気冷却の効果が低かったの
である。本発明においては、従来の技術では、カウリン
グ内の温度を60度程度までしか下げることが出来なか
った点を改良して、35度〜40度まで低下させ、冷却
効果を向上し、排気エミッションの対策としても効果を
上げるものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。請求項1においては、内燃機関にお
いて、吸気管1に吸気冷却用の冷却吸気管9を配置し、
該冷却吸気管9に冷却水通路bを併設し、該冷却水通路
bと、シリンダヘッド3h内の機関冷却水通路kとを冷
却水連通管5により連通させ、冷却水ポンプから吐出さ
れた低温の冷却水が、まず冷却水通路bに供給され、次
に冷却水連通管5を経由して、シリンダヘッド3hの機
関冷却水通路kに供給されるものである。
【0005】請求項2においては、請求項1記載の内燃
機関の吸気冷却装置において、吸気管1の一部を冷却吸
気管9として、該冷却吸気管9を主軸受室2と一体的に
形成し、更に該冷却吸気管9の周囲に一体的に冷却水通
路bを構成したものである。
【0006】請求項3においては、請求項1記載の内燃
機関の吸気冷却装置において、主軸受室2の外壁部に、
内部に冷却水通路aを備えたオイルクーラー4を付設
し、該オイルクーラー4の冷却水通路aを冷却吸気管9
の冷却水通路bと連通させ、更に主軸受室2の内面の冷
却面全面に、クランク軸18の回転方向に対して傾斜し
て冷却フィン2aを多数設けたものである。
【0007】
【作用】次に作用を説明する。請求項1においては、吸
気温度を低くすることができるので、従来の如く吸気温
度が高いことにより発生していた、各種エンジン性能の
低下を阻止することが出来たのである。また、吸気供給
量を多くすることにより、NOx等の有害排気物の量を
少なくすることが出来た。また、冷却水ポンプから供給
される温度の低い海水を吸気冷却に使用することが出来
るので、吸気を強制的に冷却することができ、冷却効率
を向上することが出来た。
【0008】請求項2においては、吸気管1の周囲に冷
却水通路を構成するよりも、主軸受室2と一体的に冷却
吸気管9を構成する方が、加工を容易にすることが出来
るのである。また、冷却吸気管9の周囲の広い範囲にわ
たり、冷却水通路bを構成できるので、冷却効率を向上
することが出来た。
【0009】請求項3においては、主軸受室2の外壁部
に、内部に冷却水通路を備えたオイルクーラを付設し、
該冷却水通路を機関冷却水通路と連通させたので、主軸
受室2の内部の潤滑油の冷却を、吸気冷却と共に行うこ
とが出来るので、内燃機関全体の冷却効率を向上するこ
とができるので、温度上昇による機関効率の低下を、全
体的に阻止することが出来る。また、クランク軸の回転
とともにオイルがフィンに沿って流れるようになり、オ
イルの戻りを促進できるようになり、高出力化によるオ
イルクーラーの容量不足を解消できる。
【0010】
【実施例】次に実施例を説明する。図1は本発明の内燃
機関を内包した船外機の全体図、図2は船外機の内部の
3気筒垂直型内燃機関の正面断面図、図3は3気筒垂直
型内燃機関において機関冷却水通路kとオイルクーラー
4との間を冷却水連通管5により連通した実施例の平面
断面図、図4はオイルクーラー4の側面図、図5はオイ
ルクーラー4が付設された側の主軸受室2の内壁に構成
した冷却フィン2aの断面図、図6は主軸受室2の内面
に付設した冷却フィン2aの方向を示す側面図、図7は
図3の実施例の冷却系統を示す模式図、図8は吸気管1
の外周部分に冷却水通路7を一体的に構成した実施例を
示す平面断面図、図9は3気筒垂直型内燃機関の吸気管
1をシリンダブロックに並列配置した状態の側面図、図
10は吸気管1の外周に一体的に構成した冷却水通路7
の断面図、図11は図8の実施例の冷却系統を示す模式
図、図12はオイルクーラー4と一体的に冷却吸気管9
を構成した実施例の平面断面図、図13は図12の実施
例のオイルクーラー4と冷却吸気管9の部分の側面図、
図14は冷却吸気管9と吸気管1と冷却水通路bの部分
の平面断面図、図15はオイルクーラー4と冷却吸気管
9と冷却水通路bの部分の側面断面図、図16は図12
の実施例の冷却系統を示す模式図、図17は冷却吸気管
9の他に吸気管1の部分にも更に冷却水通路eを設けた
実施例の平面断面図、図18は図17の実施例の冷却系
統を示す模式図である。
【0011】図1において説明する。船外機は上部のカ
ウリングCの内部に3気筒垂直型内燃機関を配置し、該
3気筒垂直型内燃機関Eのクランク軸18から下方へ動
力伝達軸21を突出し、下端のベベルギア機構23によ
りプロペラ軸22を駆動し、該プロペラ軸22によりプ
ロペラ20を回転している。本発明は該3気筒垂直型内
燃機関Eの吸気管1の部分に構成する、冷却系統に関す
る。
【0012】図2は3気筒垂直型内燃機関Eの正面断面
図を示している。3気筒の内燃機関が上下に重複配置さ
れており、燃焼室の内部においてピストン19が水平方
向に摺動し、コンロッド17を介してクランク軸18を
回転する。該クランク軸18は、シリンダブロック3と
主軸受室2との接合面において、軸受メタルにより軸受
支持されている。該燃焼室へ供給される吸気が、吸気管
1を通過するのであるが、本発明においては、排気中の
NOx等の有害物質を低下させる為に、燃焼室内へ出来
るだけ大量の空気を供給するという目的から、吸気管1
を冷却して空気の体積を小にするものである。この為
に、シリンダブロック3の上部に、一体的に構成したシ
リンダヘッド3h内の機関冷却水通路kへ供給する前の
温度の低い冷却水を、吸気管1の部分の冷却の為に使用
するのである。
【0013】また、該主軸受室2の内部の潤滑油の温度
上昇を回避する為に、該主軸受室2の壁の部分にオイル
クーラー4を付設し、該オイルクーラー4の内部に冷却
水通路aを構成して、ここにも冷却水を案内して、潤滑
油の冷却をも行っている。
【0014】次に図3において説明する。図3において
示す如く、シリンダブロック3とシリンダヘッド3hと
は一体的に構成されており、該シリンダヘッド3hの側
方に弁腕室が別に付設される。該シリンダブロック3の
側方に主軸受室2が固設されるが、該シリンダブロック
3と主軸受室2との接合面が、クランク軸18の軸受メ
タルの介装面とされている。また、主軸受室2の内面の
冷却面に相対して、図5と図6に示す如く、冷却フィン
2aが全面に設けられており、該冷却フィン2aはダイ
カストにより製造時に構成され、クランク軸18の回転
方向gに対して傾斜して(m方向)構成され、オイルが
戻し通路側へ導かれるようにしており、主軸受室2とシ
リンダブロック3が構成するオイルバス内において、飛
沫となって飛び散る潤滑油が冷却フィン2aに沿って矢
印gからmの方向に方向性を持って下降する間に冷却さ
れる。
【0015】該オイルクーラー4と主軸受室2との間に
構成される冷却水通路aに、冷却水供給口4aと冷却水
吐出口4bを設け、該冷却水供給口4aと冷却水吐出口
4bの間に冷却水連通管5・5が連通されており、該冷
却水連通管5はシリンダヘッド3hの機関冷却水通路k
と連通する冷却水取出口8と連結されている。図4に示
す如く、オイルクーラー4の内側面が構成されており、
内部に隔壁リブ4cが立設されており、該隔壁リブ4c
により内部で充分に冷却水が循環しながら、主軸受室2
の内部の潤滑油を冷却すべく構成している。図7におい
ては、冷却水ポンプからの温度の低い海水による冷却す
る手順を模式的に図示している。
【0016】図8に示す実施例においては、吸気管1に
沿って一体的に冷却水通路7を構成し、該冷却水通路7
に、機関冷却水通路kから冷却水連通管6を連通し、強
制的に冷却水通路7を冷却する構成が開示されている。
故に、機関冷却水通路kに至る前の冷却水を、冷却水通
路7と冷却水通路aと両方に供給しているのである。図
8の実施例の吸気管1は、図9と図10に示す如く、吸
気管1と一体的に冷却水通路7を構成している点に特徴
がある。図11においては、該冷却水通路7による冷却
を行う場合の冷却系統が図示されている。この場合に
も、冷却水ポンプから吐出されて、低温の海水がまず冷
却水通路7と冷却水通路aに供給されるのである。次に
冷却水連通管5と冷却水連通管6を経由して、シリンダ
ヘッド3hの機関冷却水通路kに供給される。
【0017】図12の実施例においては、吸気管1の一
部を構成する冷却吸気管9の部分を、オイルクーラー4
と一体的に鋳物により構成している。そして冷却吸気管
9の周囲に冷却水通路bを構成し、冷却吸気管9の内部
を通過する吸気を強制的に冷却するものである。該冷却
水通路bへの冷却水は、オイルクーラー4内の冷却水通
路aからの冷却水を案内している。図13において、冷
却水通路aと冷却水通路bとの冷却水の流路系統が図示
されている。冷却水供給口4aに冷却水連通管5から冷
却水が供給され、冷却水通路aと冷却水通路bにおいて
冷却した後に、冷却水吐出口4bから機関冷却水通路k
に戻るのである。図14においては、冷却吸気管9と吸
気管1との連結方法をゴムホース及びホースバンドで固
定したものであり、また冷却水通路bの配置が図示され
ている。
【0018】図15においては、冷却吸気管9の全周
に、冷却水通路bを構成した実施例が開示されている。
このように、冷却吸気管9の周囲の全周に冷却水通路b
を構成することにより、更に吸気の冷却を容易にするこ
とが出来るのである。図16においてはこの冷却系統の
模式図が図示されている。図17の実施例においては、
オイルクーラー4と一体的に冷却吸気管9を構成すると
共に、更に吸気管1に冷却水通路eを付設し、吸気管の
全長にわたり吸気を冷却する機構を示している。冷却吸
気管9より連結孔14を経由して、延長冷却管11に冷
却水を供給している。また、冷却吸気管9の外周に冷却
水通路bより冷却水連通管13を沿設して、冷却水通路
eに冷却水を供給し、冷却後の冷却水は冷却水連通管1
5からシリンダヘッド3hの機関冷却水通路kに戻るよ
うに構成している。図18においては、図17の冷却系
統の実施例の模式図が図示されている。
【0019】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項1の如く、内燃機
関において、吸気管に吸気冷却用の冷却水通路を併設し
たので、船外機の場合には、海水を冷却水ポンプにより
冷却水として供給し、これにより吸気を冷却するので、
吸気温度を低くすることができるので、従来の如く吸気
温度が高いことにより発生していた各種エンジン性能の
低下を阻止することが出来たのである。また、吸気供給
量を多くすることにより、NOx等の有害排気量を少な
くすることが出来たのである。また、冷却水通路と機関
冷却水通路とを連通させたので、冷却水ポンプから供給
される温度の低い冷却水を吸気冷却に使用することが出
来るので、吸気を強制的に冷却することができ、冷却効
率を向上することが出来たのである。
【0020】請求項2の如く、吸気管の一部を冷却吸気
管として、該冷却吸気管を主軸受室と一体的に形成した
ので、吸気管1の周囲に冷却水通路を構成するよりも、
主軸受室2と一体的に冷却吸気管9を構成する方が、加
工を容易にすることが出来るのである。また、冷却吸気
管9の周囲の広い範囲にわたり、冷却水通路bを構成で
きるので、冷却効率を向上することが出来たのである。
【0021】請求項3の如く、主軸受室の外壁部に、内
部に冷却水通路を備えたオイルクーラを付設し、該冷却
水通路を機関冷却水通路と連通させたので、主軸受室2
の内部の潤滑油の冷却を、吸気冷却と共に行うことが出
来るので、内燃機関全体の冷却効率を向上することがで
きるので、温度上昇による機関効率の低下を、全体的に
阻止することが出来るのである。また、主軸受室の内面
の冷却面全面に、クランク軸の回転方向に対して傾斜し
て冷却フィンを多数設けたので、クランク軸の回転とと
もにオイルがフィンに沿って流れるようになり、オイル
の戻りを促進できるようになり、高出力化によるオイル
クーラーの容量不足を解消でき、冷却フィンが多数存在
するので接触面積が大きくなり冷却効率を向上できる。
また、冷却フィンは簡単な構造なのでダイカストで生産
可能となり、コストアップは低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内燃機関を内包した船外機の全体図。
【図2】船外機の内部の3気筒垂直型内燃機関の正面断
面図。
【図3】3気筒垂直型内燃機関において機関冷却水通路
kとオイルクーラー4との間を冷却水連通管5により連
通した実施例の平面断面図。
【図4】オイルクーラー4の側面図。
【図5】オイルクーラー4が付設された側の主軸受室2
の内壁に構成した冷却フィン2aの断面図。
【図6】主軸受室2の内面に付設した冷却フィン2aの
方向を示す側面図。
【図7】図3の実施例の冷却系統を示す模式図。
【図8】吸気管1の外周部分に冷却水通路7を一体的に
構成した実施例を示す平面断面図。
【図9】3気筒垂直型内燃機関の吸気管1をシリンダブ
ロックに並列配置した状態の側面図。
【図10】吸気管1の外周に一体的に構成した冷却水通
路7の断面図。
【図11】図8の実施例の冷却系統を示す模式図。
【図12】オイルクーラー4と一体的に冷却吸気管9を
構成した実施例の平面断面図。
【図13】図12の実施例のオイルクーラー4と冷却吸
気管9の部分の側面図。
【図14】冷却吸気管9と吸気管1と冷却水通路bの部
分の平面断面図。
【図15】オイルクーラー4と冷却吸気管9と冷却水通
路bの部分の側面断面図。
【図16】図12の実施例の冷却系統を示す模式図。
【図17】冷却吸気管9の他に吸気管1の部分にも更に
冷却水通路eを設けた実施例の平面断面図。
【図18】図17の実施例の冷却系統を示す模式図。
【符号の説明】
a,b,e,7 冷却水通路 1 吸気管 2 主軸受室 3 シリンダブロック 4 オイルクーラー 5 冷却水連通管 6 冷却水連通管 8 冷却水取出口 9 冷却吸気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01P 11/08 F02M 35/10 311C F02M 35/10 311 B63H 21/26 Z (56)参考文献 特開 平6−123228(JP,A) 特開 昭60−81457(JP,A) 特開 平4−297393(JP,A) 実開 昭63−138450(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 29/04 B63H 20/00 F01M 1/06 F01M 5/00 F01P 3/20 F01P 11/08 F02M 35/10 311

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関において、吸気管1に吸気冷却
    用の冷却吸気管9を配置し、該冷却吸気管9に冷却水通
    路bを併設し、該冷却水通路bと、シリンダヘッド3h
    内の機関冷却水通路kとを冷却水連通管5により連通さ
    せ、冷却水ポンプから吐出された低温の冷却水が、まず
    冷却水通路bに供給され、次に冷却水連通管5を経由し
    て、シリンダヘッド3hの機関冷却水通路kに供給され
    ことを特徴とする内燃機関の吸気冷却装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の内燃機関の吸気冷却装置
    において、吸気管1の一部を冷却吸気管9として、該冷
    却吸気管9を主軸受室2と一体的に形成し、更に該冷却
    吸気管9の周囲に一体的に冷却水通路bを構成したこと
    を特徴とする内燃機関の吸気冷却装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の内燃機関の吸気冷却装置
    において、主軸受室2の外壁部に、内部に冷却水通路a
    を備えたオイルクーラー4を付設し、該オイルクーラー
    4の冷却水通路aを冷却吸気管9の冷却水通路bと連通
    させ、更に主軸受室2の内面の冷却面全面に、クランク
    軸18の回転方向に対して傾斜して冷却フィン2aを多
    数設けたことを特徴とする内燃機関の吸気冷却装置。
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