JPH0736087Y2 - 副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘッド冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘ
ッド冷却装置に関し、詳しくは、シリンダヘッドのう
ち、副燃焼室の室壁を部分的に液冷するものに関する。

［従来の技術］ 副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘッド冷却装
置として、従来、全液冷式や全空冷式のものがある。全
液冷式のものでは、シリンダヘッドの全域にわたって冷
却水ジャケットが形成され、シリンダヘッドのうち、蓄
熱部たる副燃焼室の室壁とそれ以外の部分とを区別する
ことなく一律に水冷がなされている。全空冷式のもので
は、蓄熱部たる副燃焼室の室壁とそれ以外の部分とを区
別することなく一律に空冷がなされている。

また、シリンダヘッドのうち、副燃焼室の室壁を部分的
に液冷する部分液冷装置として、特開昭63-170519号公
報に開示されたものがある。この部分液冷装置は、第９
図に示すように、液冷室３の入口５を副燃焼室２の室壁
に向けてあけ、シリンダの中心軸線と平行な向きに見
て、液冷室３の入口５から出口６に至る経路の長さが反
時計回り方向Ａと時計回り方向Ｂで異なるように構成し
てある。そして、長い経路は通路抵抗が大きく、短い経
路は通路抵抗が小さいため、入口５から液冷室３に流入
した冷却液Ｃの反時計回り方向Ａと時計回り方向Ｂの分
流のうち、長い経路を通過する分流の流量は少なく、短
い経路を通過する分流の流量は多くなる構造になってい
る。

［考案が解決しようとする課題］ 上記従来技術では、次の問題がある。

全水冷式の場合、シリンダヘッドの蓄熱部たる副燃
焼室の室壁もそれ以外の部分も一律に水冷される。この
ため、冷却水への放熱量が多く、大量の冷却水を使用す
る必要があり、その分だけエンジンが高重量となる。ま
た、冷却水の放熱を行うラジエータ等の放熱器も大型に
なり、その分だけエンジンが大型化する。

全水冷式の場合、副燃焼室の室壁以外の比較的過熱
されにくい部分が水冷で過冷却される。このため、主燃
焼室からこの過冷却部分に不要な大量の放熱がなされ、
熱損失が大きい。一方、全空冷式の場合、比較的過熱さ
れやすい副燃焼室の室壁が空冷で緩やかにしか冷却され
ない。このため、副燃焼室の室壁の過熱による熱損傷を
抑制する必要上、燃焼温度をあまり高く設定することが
できない。このように全水冷式では熱損失により、全空
冷式では燃焼温度の制約により、いずれも高出力が得ら
れない。

全水冷式、全空冷式のいずれの場合でも、副燃焼室
の室壁のうち、冷媒の流れの上流側に面した部分には、
大量の冷媒が衝突するのに対し、下流側に面した部分に
は、冷媒が回り込みにくいため、ここに冷媒のよどみが
形成される。このため、副燃焼室の室壁のうち、上流側
に面した部分が過冷却状態になりやすいとともに、下流
側に面した部分が過熱状態になりやすく、この熱落差に
よる熱歪みで副燃焼室の室壁が熱損傷するおそれがあ
る。

第９図に示す部分液冷式のものでは、副燃焼室２の
室壁の外面のうち、長い経路に臨む部分は短い経路に臨
む部分よりも面積が広く、放熱量が多くなるにも拘わら
ず、長い経路を通過する分流の流量は少なく、短い経路
を通過する分流の流量は多くなっている。このため、長
い経路に臨む部分が過熱状態になりやすいとともに、短
い経路に臨む部分が過冷却状態となりやすく、この熱落
差による熱歪で副燃焼室２の室壁が熱損傷するおそれが
ある。

上記問題を解決するため、第10図に示すように、
部分液冷式のもので、液冷室３の入口５から出口６に至
る経路の長さが反時計回り方向Ａと時計回り方向Ｂとで
同じになるようにすることも考えられる。しかし、この
場合には、常に、入口５と出口６とを副燃焼室２を挟ん
だ正反対側にそれぞれ配置する必要があり、シリンダヘ
ッド４の設計が制約される。

本考案の課題は、副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリ
ンダヘッド冷却装置において、上記問題を解決できるも
のを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ （第１考案） 第１考案は、第１図〜第４図に例示するように、ディー
ゼルエンジン１のシリンダヘッド４に冷却ファン13で冷
却風14を供給できるように構成し、シリンダヘッド４内
に設けた副燃焼室２の室壁の外面に沿って筒状の液冷室
３を形成し、シリンダヘッド４内を空冷するとともに、
シリンダヘッド４内のうち、副燃焼室２の室壁を液冷室
３を通過する冷却液Ｃで部分的に液冷するように構成
し、液冷室３の入口５を副燃焼室２の室壁に向けてあ
け、シリンダの中心軸線と平行な向きに見て、液冷室３
の入口５から出口６に至る経路の長さが反時計回り方向
Ａと時計回り方向Ｂとで異なるように構成した、副燃焼
室式ディーゼルエンジンのシリンダヘッド冷却装置であ
って、次のようにしたことを特徴とする。

すなわち、第１図または第４図に例示するように、短い
経路途中に抵抗体７を設けることにより、入口５から液
冷室３に流入した冷却液Ｃの反時計回り方向Ａと時計回
り方向Ｂの分流のうち、短い経路を通過する分流に抵抗
体７で通過抵抗を付与し、長い経路を通過する分流の流
量が、短い経路を通過する分流の流量よりも多くなるよ
うに構成したことを特徴とする。

（第２考案） 第２考案は、第１考案の副燃焼室式ディーゼルエンジン
のシリンダヘッド冷却装置において、短い経路途中に抵
抗体７を設けることに代えて、第６図及び第７図に例示
するように、副燃焼室２の室壁の外面のうち、液冷室３
の入口５と対向する部分に分流割合規定体８を設けるこ
とにより、入口５から液冷室３に流入した冷却液Ｃの反
時計回り方向Ａと時計回り方向Ｂの分流の流量を、分流
割合規定体８で規定し、長い経路を通過する分流の流量
が、短い経路を通過する分流の流量よりも多くなるよう
に構成したことを特徴とする。

（第３考案） 第３考案は、第１考案の副燃焼室式ディーゼルエンジン
のシリンダヘッド冷却装置において、短い経路途中に抵
抗体７を設けることに代えて、第５図に例示するよう
に、冷却液３の入口５と隣接する位置で、短い経路に壁
体7aを横断状に設けるとともに、長い経路の終端に出口
６を設けることにより、入口５から液冷室３に流入した
冷却液Ｃが短い経路に分流するのを壁体7aで阻止し、冷
却液Ｃを液冷室３で所定回り方向Ｂに一回りさせて出口
６から流出させるように構成したことを特徴とする。

（第４考案） 第４考案は、ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド４
に冷却ファン13で冷却風14を供給できるように構成し、
シリンダヘッド４内に設けた副燃焼室２の室壁の外面に
沿って筒状の液冷室３を形成し、シリンダヘッド４内を
空冷するとともに、シリンダヘッド４内のうち、副燃焼
室２の室壁を液冷室３を通過する冷却液Ｃで部分的に液
冷するように構成し、第８図に例示するように、シリン
ダの中心軸線と平行な液冷室３の軸心９方向の一端寄り
部分10に入口５を、他端寄りに出口６を開口して構成し
た、副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘッド冷
却装置であって、次のようにしたことを特徴とする。

すなわち、液冷室３内に液冷室３の軸心９を中心とする
螺旋案内体12を設け、入口５から液冷室３に流入した冷
却液Ｃを螺旋案内体12で螺旋状に案内し、出口６に導く
ように構成したことを特徴とする。

［考案の作用及び効果］ （第１考案または第２考案） 第１考案または第２考案は、次の作用効果〜を奏す
る（第１図〜第４図、または第６図、第７図参照）。

シリンダヘッド４のうち、蓄熱部たる副燃焼室２の
室壁が部分的に液冷され、それ以外の部分が空冷される
ため、冷却液Ｃへの放熱量が少なく、使用する冷却液Ｃ
が少量で済み、その分だけエンジンを軽量化できる。ま
た、冷却液Ｃの放熱を行うオイルクーラ17やラジエータ
等の放熱器も小型のもので済み、その分だけエンジンを
小型化できる。

副燃焼室２の室壁以外の比較的過熱されにくい部分
は空冷で緩やかに冷却され、この部分の過冷却が抑制さ
れるため、主燃焼室からの不要な放熱を抑制でき、熱損
失が低減する。一方、比較的過熱されやすい副燃焼室２
の室壁が液冷で強力に冷却されるため、副燃焼室２の室
壁の熱損傷をおそれることなく燃焼温度を高く設定する
ことができる。このように、熱損失の低減と同時に燃焼
温度を高く設定できるので、高出力が得られる。

入口５から液冷室３に流入した冷却液は、副燃焼室
２の室壁に沿って形成された液冷室３の案内で、副燃焼
室２の室壁の外面に沿って流れるため、副燃焼室２の室
壁の外面に冷却液Ｃのよどみが形成されることがない。
このため、副燃焼室２の室壁が均等に冷却され、熱歪み
に起因して生じる副燃焼室２の室壁の熱損失を抑制でき
る。

副燃焼室２の室壁の外面のうち、長い経路に臨む部
分は短い経路に臨む部分よりも面積が広く、放熱量が多
くなるが、これに対応させて、長い経路を通過する分流
の流量が多く、短い経路を通過する分流の流量が少なく
なるようにしてある。このため、副燃焼室２の室壁が均
等に冷却され、熱歪みに起因して生じる副燃焼室２の室
壁の熱損傷を抑制できる。

入口５と出口６の配置に制約がないため、シリンダ
ヘッド４の設計の自由度が高い。

（第３考案） 第３考案は、第１考案の作用効果〜の他、作用効果
に準じた次の作用効果を奏する（第５図参照）。

入口５から液冷室３に流入した冷却液Ｃが、液冷室
３で所定回り方向に一回りする。このため、副燃焼室２
の室壁が均等に冷却され、熱歪みに起因して生じる副燃
焼室２の室壁の熱損傷を抑制できる。

（第４考案） 第４考案は、第１考案の作用効果・・の他、作用
効果・に準じた次の作用効果を奏する（第８図参
照）。

入口５から液冷室３に流入した冷却液Ｃが、副燃焼
室２の室壁に沿って形成された液冷室３とこの液冷室３
内に形成された螺旋案内体12の案内により、副燃焼室２
の室壁の外面に沿って螺旋状に一連に流れる。このた
め、副燃焼室２の室壁の外面に冷却液Ｃのよどみが形成
されることがないうえ、副燃焼室２の室壁が均等に冷却
され、熱歪みに起因して生じる副燃焼室２の室壁の熱損
傷を抑制できる。

［実施例］ 本考案の実施例を図面に基づいて説明する。第１図〜第
３図に示すように、第１実施例のディーゼルエンジン１
は、のシリンダヘッド４に冷却ファン13で冷却風14を供
給できるように構成し、シリンダヘッド４内に設けた副
燃焼室２の室壁の外面に沿って円筒状の液冷室３を形成
し、シリンダヘッド４内を空冷するとともに、シリンダ
ヘッド４内のうち、副燃焼室２の室壁を液冷室３を通過
する冷却液Ｃで部分的に液冷するように構成してある。
すなわち、第３図に示すように、空冷装置は、冷却ファ
ン13で発生された冷却風14をファンケース15でガイド
し、シリンダブロック16の周囲、シリンダヘッド４の内
部、オイルクーラ17の周囲に沿ってそれぞれ通過させる
ようになっている。また、第２図に示すように、油冷装
置22は、潤滑油を兼ねるオイルパン19内の冷却液Ｃをオ
イルポンプ18で圧送し、オイルパン19、冷却油供給路2
0、油冷室３、オイルクーラ17、冷却油復帰路21の順で
循環させるようになっている。

そして、第１図に示すように、液冷室３の入口５を副燃
焼室２の室壁に向けてあけ、シリンダの中心軸線と平行
な向きに見て、液冷室３の入口５から出口６に至る経路
の長さが反時計回り方向Ａと時計回り方向Ｂとで異なる
ように構成してある。

そして、短い経路途中に抵抗体７を設けることにより、
入口５から液冷室３に流入した冷却液Ｃの反時計回り方
向Ａと時計回り方向Ｂの分流のうち、短い経路を通過す
る分流に抵抗体７で通過抵抗を付与し、長い経路を通過
する分流の流量が、短い経路を通過する分流の流量より
も多くなるように構成してある。この抵抗体７は、副燃
焼室２の室壁の外面から隆起させた先鋭状の縦長突条で
形成してある。

第４図に示す第２実施例は、第１図に示す第１実施例の
油冷装置22において、抵抗体７を、副燃焼室２の室壁の
外面から隆起させたのに代えて、液冷室３の室壁の内面
から隆起させたものである。

第５図に示す第３実施例は、第１図に示す第１実施例の
油冷装置22において、短い経路途中に抵抗体７を設ける
ことに代えて、冷却液３の入口５と隣接する位置で、短
い経路に壁体7aを横断状に設けるとともに、長い経路の
終端に出口６を設けることにより、入口５から液冷室３
に流入した冷却液Ｃが短い経路に分流するのを壁体7aで
阻止し、冷却液Ｃを液冷室３で所定回り方向Ｂに一回り
させて出口６から流出させるように構成してある。壁体
7aは、副燃焼室２の室壁の外面と液冷室３と内面との間
に介設してある。

第６図及び第７図に示す第４実施例は、第１図に示す第
１実施例の油冷装置22において、短い経路途中に抵抗体
７を設けることに代えて、副燃焼室２の室壁の外面のう
ち、液冷室３の入口５と対向する部分に分流割合規定体
８を設けることにより、入口５から液冷室３に流入した
冷却液Ｃの反時計回り方向Ａと時計回り方向Ｂの分流の
流量を、分流割合規定体８で規定し、長い経路を通過す
る分流の流量が、短い経路を通過する分流の流量よりも
多くなるように構成してある。この実施例４では、時計
回り方向Ｂの経路が反時計回り方向Ａの経路よりも若干
長くなっている。

第８図に示す第５実施例は、第１図に示す第１実施例の
油冷装置22において、シリンダの中心軸線と平行な液冷
室３の軸心９方向の一端寄り部分10に入口５を、他端寄
りに出口６を開口して構成し、液冷室３内に液冷室３の
軸心９を中心とする螺旋案内体12を設け、入口５から液
冷室３に流入した冷却液Ｃを螺旋案内体12で螺旋状に案
内し、出口６に導くように構成してある。入口６は液冷
室３の軸心９の下端寄り部分10に開口し、出口６は上端
寄り部分11に開口してある。螺旋案内体12は、先鋭状の
螺旋突条を副燃焼室２の室壁の外面から隆起させてあ
る。入口５と出口６とは配置を反対にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は第１実施例を説明する図で、第１図は
シリンダヘッドの横断平面図、第２図はエンジンの縦断
平面図、第３図はエンジンの右側面図である。第４図は
第２実施例の要部横断平面図である。第５図は第３実施
例の要部横断平面図である。第６図及び第７図は第４実
施例を説明する図で、第６図は要部横断平面図、第７図
はシリンダヘッドの縦断側面図である。第８図は第５実
施例のシリンダヘッドの縦断側面図である。第９図は従
来技術の要部横断平面図である。第10図は試案例の要部
横断平面図である。 １……ディーゼルエンジン、２……副燃焼室、３……液
冷室、４……シリンダヘッド、５……入口、６……出
口、７……抵抗体、7a……壁体、８……分割割合規定
体、９……液冷室３の軸心、10……軸心９の一端寄り部
分、11……軸心９の他端寄り部分、12……螺旋案内体、
Ａ……反時計回り方向、Ｂ……時計回り方向、Ｃ……冷
却液。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼルエンジン（１）のシリンダヘッ
   ド（４）に冷却ファン（13）で冷却風（14）を供給でき
   るように構成し、シリンダヘッド（４）内に設けた副燃
   焼室（２）の室壁の外面に沿って筒状の液冷室（３）を
   形成し、シリンダヘッド（４）内を空冷するとともに、
   シリンダヘッド（４）内のうち、副燃焼室（２）の室壁
   を液冷室（３）を通過する冷却液（Ｃ）で部分的に液冷
   するように構成し、 液冷室（３）の入口（５）を副燃焼室（２）の室壁に向
   けてあけ、シリンダの中心軸線と平行な向きに見て、液
   冷室（３）の入口（５）から出口（６）に至る経路の長
   さが反時計回り方向（Ａ）と時計回り方向（Ｂ）とで異
   なるように構成した、副燃焼室式ディーゼルエンジンの
   シリンダヘッド冷却装置であって、 短い経路途中に抵抗体（７）を設けることにより、入口
   （５）から液冷室（３）に流入した冷却液（Ｃ）の反時
   計回り方向（Ａ）と時計回り方向（Ｂ）の分流のうち、
   短い経路を通過する分流に抵抗体（７）で通過抵抗を付
   与し、長い経路を通過する分流の流量が、短い経路を通
   過する分流の流量よりも多くなるように構成した、こと
   を特徴とする副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダ
   ヘッド冷却装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載した副燃焼室式ディーゼル
   エンジンのシリンダヘッド冷却装置において、短い経路
   途中に抵抗体（７）を設けることに代えて、副燃焼室
   （２）の室壁の外面のうち、液冷室（３）の入口（５）
   と対向する部分に分流割合規定体（８）を設けることに
   より、 入口（５）から液冷室（３）に流入した冷却液（Ｃ）の
   反時計回り方向（Ａ）と時計回り方向（Ｂ）の分流の流
   量を、分流割合規定体（８）で規定し、長い経路を通過
   する分流の流量が、短い経路を通過する分流の流量より
   も多くなるように構成した、ことを特徴とする副燃焼室
   式ディーゼルエンジンのシリンダヘッド冷却装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載した副燃焼室式ディーゼル
   エンジンのシリンダヘッド冷却装置において、短い経路
   途中に抵抗体（７）を設けることに代えて、冷却液
   （３）の入口（５）と隣接する位置で、短い経路に壁体
   （7a）を横断状に設けるとともに、長い経路の終端に出
   口（６）を設けることにより、 入口（５）から液冷室（３）に流入した冷却液（Ｃ）が
   短い経路に分流するのを壁体（7a）で阻止し、冷却液
   （Ｃ）を液冷室（３）で所定回り方向（Ｂ）に一回りさ
   せて出口（６）から流出させるように構成した、ことを
   特徴とする副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘ
   ッド冷却装置。
4. 【請求項４】ディーゼルエンジン（１）のシリンダヘッ
   ド（４）に冷却ファン（13）で冷却風（14）を供給でき
   るように構成し、シリンダヘッド（４）内に設けた副燃
   焼室（２）の室壁の外面に沿って筒状の液冷室（３）を
   形成し、シリンダヘッド（４）内を空冷するとともに、
   シリンダヘッド（４）内のうち、副燃焼室（２）の室壁
   を液冷室（３）を通過する冷却液（Ｃ）で部分的に液冷
   するように構成し、 シリンダの中心軸線と平行な液冷室（３）の軸心（９）
   方向の一端寄り部分（10）に入口（５）を、他端寄りに
   出口（６）を開口して構成した、副燃焼室式ディーゼル
   エンジンのシリンダヘッド冷却装置であって、 液冷室（３）内に液冷室（３）の軸心（９）を中心とす
   る螺旋案内体（12）を設け、入口（５）から液冷室
   （３）に流入した冷却液（Ｃ）を螺旋案内体（12）で螺
   旋状に案内し、出口（６）に導くように構成した、こと
   を特徴とする副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダ
   ヘッド冷却装置。