JPS6042188Y2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の暖機時間短縮ならびにアイドリング
時における青白煙の発生防止を企図した内燃機関の冷却
装置に関するものである。

内燃機関においては、高温高圧の燃焼ガスに接する部分
は極めて高温となり、潤滑油がその役目を果さないばか
りか、急激な温度勾配により、シリンダ壁等に亀裂を生
じたり、部品の寿命が短かくなる等の問題があるため、
高温部には冷却水を流通させるための水ジャケットを設
け、清水ポンプを用いて冷却水を循環させているが、機
関始動時や冷態における運転時には冷却水の流量が多す
ぎると、逆に機関が冷え過ぎ、アイドリング時における
暖機時間が長くなったり、燃焼が不完全になりハイドロ
カーボンの排出量増加や青煙、白煙発生の原因になる等
、排気濃度が悪化する不都合を生じる外、清水冷却器の
直後に空気冷却器を設置した場合には、寒冷地の航行や
低速運転時等に過冷却により空気冷却器内に凝縮水が発
生し、この凝縮水がシリンタ内に入ることによってウォ
ータハンマ現象を生じたり、ライナーの摩耗等を生じる
原因となる。

そこで従来の冷却装置では第１図に示す如く、通常運転
中はエンジン１から出た冷却水が清水クーラ２を通って
冷却された後、サーモスタット部３を経て清水ポンプ４
で加圧され、前記エンジン１の要冷却部である高温のオ
イルクーラ、シリンダブロック、シリンダヘッド及び排
気マニホールド等を通って暖められ、再度清水クーラ２
に循環する如く構成されていると共に、サーモスタット
部３と清水クーラ２の入口部との間には清水クーラバイ
パス流路５が配設され、サーモスタット部３を通過する
冷却水の温度が低いときはサーモスタットの働きにより
、清水クーラ２からサーモスタット部３に連通する流路
６が閉じられ、前記バイパス流路５が開かれて、エンジ
ン１から出り冷却水が直接サーモスタット部３に流入し
た後、清水ポンプ４に流入することにより、冷却作用を
受けずに循環する如く構成され、シリンダブロック、オ
イルクーラ等の機関部が早期に暖まり暖機時間が短縮さ
れるようになっている。

ところが、かかるサーモスタット付き冷却装置において
も、前記清水ポンプ４が機関運転中は常時駆動して冷却
水をエンジン１とサーモスタット３との間の冷却回路内
で循環させるため、機関運転初期において、暖められた
エンジン１内の冷却水温度が低下し、燃焼室の熱をリン
グ等を介して奪って、燃焼性能が悪化する外、前記サー
モスタットの開弁設定温度は全負荷時のピストン膨張代
によって制約される関係上、該設定温度以上に上げるこ
とができず、結局、機開始動時や低速・低負荷状態での
運転時における青白煙防止対策が充分とは云えなかった
。

また、前記サーモスタットの代わりに電磁弁を用いたり
、あるいは電磁弁とサーモスタットとを共働させて暖機
時間の短縮を図る冷却装置（実公昭４８−４４４９１号
公報参照）も提案されているが、この場合もサーモスタ
ット及び電磁弁の開弁温度が制約を受けるため、冷却水
の温度を上げることが出来ず、青白煙を発生する問題を
残していた。

なお、かかる不都合を解消すべく、機関冷却水入口と冷
却水出口との間に、これらを連絡する機関バイパス通路
を形成すると共に、該機関バイパス通路と機関冷却水出
口側通路との合流部に両通路を交互に開閉する切換弁を
設けた冷却装置を別途提案したが、この冷却装置の場合
においても、アイドリング時に切換弁によって冷却水循
環系路を切換え、機関内で暖った冷却水の流失を規制し
て、機関内冷却水の温度上昇を促進し得るものの、前記
切換弁の操作タイミングを機関回転数等の運転条件に合
致させることが困難であり、また該切換弁を機開始動時
においてその都度操作しなければならない煩わしさがあ
るだけでなく、切換弁を手で操作する場合には、機関周
囲の高温部と接触して火傷を受ける虞れがある等の問題
内桟している。

本考案はかかる従来の内燃機関の冷却装置が有していた
問題点の克服すべくなされたもので、機関と清水クーラ
とを結ぶ冷却回路に水ポンプ及びサーモスタットを具有
し、かつ、前記清水クーラにクーラバイパス通路を設け
てなる冷却系統において、機関の冷却水入口と冷却水出
口との間に、これらを連絡する機関バイパス通路を形威
し、該機関バイパス通路と機関冷却水出口側通路との合
流部に、両通路のうちいずれか一方を選択的に閉鎖する
切換弁を設けると共に、該切換弁を燃料噴射ポンプのコ
ントロールレバーと連動せしめた構成を特徴とするもの
である。

以下、本考案の具体的内容を添付図面に示す実施例を参
照しつつ詳細に説明すると、第２図は本考案の冷却装置
の概略を示す冷却系統図であって、エンジン１１の冷却
水出口１７は冷却水出口側通路１８によって冷却用清水
を冷却する清水クーラ１２と連結され、該清水クーラ１
２はサーモスタット部１３を経て清水ポンプ１４と連通
していると共に、該清水ポンプ１４は、その吐出側に配
設された冷却水入口側通路１９により、前記エンジン１
１の冷却水人口２０に接続されて、高温部である図示し
ないオイルクーラ、シリンダブロック、シリンダヘッド
、排気マニホールド等と連通しており、上記エンジン１
１の各高温部を経た冷却水が冷却水出口１７から出て冷
却水出口側通路１８を通り再度清水クーラ１２へ還流す
る如く構成されている。

更に前記冷却水出口側通路１８における清水クーラ１２
の入口側と、サーモスタット部１３とは清水クーラバイ
パス通路１５！、：より連絡され、サーモスタット部１
３には、該サーモスタット部１３を流れる冷却水の温度
により清水クーラ１２から該サーモスタット部１３に通
じる通路１６と、上記バイパス通路１５とを交互に開閉
する弁を備えたサーモスタット２１が収設されている。

２２は前記清水ポンプ１４の吐出部が連結されたエンジ
ン冷却水人口２０と、冷却水出口１７とを連絡している
機関バイパス通路であって、該機関バイパス通路２２と
、前記冷却水出口１７から延出した冷却水出口側通路１
８との合流部には各通路を選択的に閉鎖する切換弁２３
が配設されていると共に、前記バイパス通路２２と前記
エンジン冷却水出口１７との間には高温冷却水通路２４
が介設され、該高温冷却水通路２４が前記バイパス通路
２２と合流する部分には、前記冷却回路のサーモスタッ
ト２１よりも開弁温度の高い補助サーモスタット２５が
設けられている。

該補助サーモスタット２５は前記機関冷却水出口側通路
１８が閉鎖された状態において、エンジン１１内の冷却
水が過剰に熱せられた場合に開弁し、高温冷却水通路２
４を連通させて、高温冷却水を清水クーラ１２側に逃が
し、機関のオーバーヒートを防止する役割をなすもので
ある。

切換弁２３は、第３図及び第４図に図示する如く前記エ
ンジン冷却水出口部１７に接続されるポート２６．２７
と、該切換弁２３と清水クーラ１２とを連絡するポート
２８と、前記機関バイパス通路２２に接続されるポート
２９とを備えた弁箱３０内に、有底円筒状の弁体３１を
回動可能なる如く収設したものであって、該弁体３１の
円筒部分に穿設した一方の連絡孔３２が第３図に示す如
く弁箱３０に設けた開口３３と合致したとき、エンジン
１１のシリンダヘッドに連通ずるポート２６、排気マニ
ホールド及びシリンダヘッドに連通するポート２７及び
清水クーラ１２に連通するポート２８との間の流路、即
ち冷却水出口側通路１８が開かれる一方、第４図に示す
如く弁体３１に設けた連絡孔３４が弁箱３０側の開口３
５と合致したとき、前記エンジン冷却水出口２０から延
びる機関バイパス通路２２に連通するポート２９と清水
クーラ２１に通じるポート２８とが連通し同時に前記冷
却水出口側通路１８が閉鎖される構成となっている。

図中、２４は弁箱３０の内部において前記冷却水出口側
通路１８と機関バイパス通路２２とを区画する壁３６に
穿設された高温冷却水通路であって、該通路２４には、
主としてポート２７から流入する冷却水の温度に応じて
、該高温冷却水通路２４を開閉する補助サーモスタット
２５が設けられている。

第５図は上記切換弁２３を備えた冷却装置の温度制御を
遠隔位置から行えるようにした操作装置の構成を示した
もので、図において３７は前記切換弁２３の弁体３１の
操作端３８に固着したレバーであって、該レバー３７の
回動側に一端３９を繋着したケーブル４０は、機関の固
定部に止着されたサポート４１．４２によって支持した
チューブ４３内に挿通され、その他端４４が、燃料噴射
ポンプ４５のコントロールレバー４６の揺動端に繋着さ
れている。

なお、該コントロールレバー４６は運転者の手元位置に
配設したリモコンハンドル台４７のハンドル４８を矢印
Ｘで示す増速方向に傾動させたときチューブ４９内に挿
通されたケーブル５０によって矢印Ｘ′力方向傾動する
一方前記ハンドル４８を反対に矢印Ｙで示す減速方向に
傾動させたとき、Ｙ′方向に傾動するようになっている
ため、これに伴って前記切換弁２３のレバー３７も同様
に、増速時はＸ″方向、減速時はＹ“方向に傾動して、
前記冷却装置の冷却水循環回路を切換えるようになって
いる。

本考案の冷却装置は叙上の如き構成を有するもので、次
にその作用について説明すると、先ず機関を始動し、ハ
ンドル４８を減速側（矢印Ｙ方向）に倒している間は、
前記切換弁２３を第４図の状態即ち第２図において実線
イで示される如く、エンジン１１の出口側通路１８を閉
鎖し、機関バイパス通路２２を清水クーラ１２側へ向う
通路と連通させる状態となり、冷却水ポンプ１４によっ
て圧送される冷却水は清水クーラ１４→機関バイパス通
路２２→切換弁２３→クーラバイパス通路１５→サーモ
スタット部１３→清水ポンプ１４の回路内において循環
するためエンジン１１内における冷却水の出口がなく、
エンジンの各部が発生する熱によって冷却水温度が急速
に上昇し、青白煙の発生が防止される。

次に暖機が充分に行なわれ、機関がアイドリング状態を
脱した時点で前記ハンドル４８を増速側（矢印Ｘ方向）
に倒した場合は、前記切換弁２３が第３図の状態、即ち
第２図において破線口で示される如く、機関バイパス通
路２２を閉鎖し、エンジン冷却水出口１７から清水クー
ラ１２側に向う冷却水出口通路１８を連通ずる状態とな
り、清水ポンプ１４から圧送される冷却水は清水ポンプ
１４→工ンジン冷却水入ロ１７→冷却水出ロ側通路１８
→清水クーラ１２→サーモスタット部１３→清水ポンプ
１４の回路を循環しながら、エンジン１１の高温部から
熱を奪い、清水クーラ１２内において海水に熱を放出し
て機関の過熱を防止すると共に、冷却水が清水クーラ１
２によって冷え過ぎた時はサーモスタット２１の作用に
よりクーラバイパス通路１５が開かれ、冷却水温度がサ
ーモスタット２１の略開弁温度（例えは７０〜８０°Ｃ
）程度を維持するため、機関の運転状態を極めて良好に
保つことができる。

なお、本考案冷却装置を実際のディーゼルエンジンに通
用した場合Ａと、第１図に示す如き従来の冷却装置を備
えたエンジンの場合Ｂの性能及び特性を測定したところ
第６図乃至第８図各Ａ、 Ｂの如き結果が得られた。

第６図は機関のアイドリング時における青白煙濃度及び
ヘッドジャケット内水温の経時的変化を示したグラフで
あって、これによれば、本考案の冷却装置Ａは従来装置
Ｂの場合と比較してヘッドジャケット内水温が略１００
℃の高温に維持されているため青白煙濃度が顕著に低下
している。

又、第７図は第６図と同じく機関の始動直後における前
記ヘッドジャケット内水温Ｔｗとシリンダヘッド燃焼面
温度Ｔｈとの経時変化、即ち温度上昇速度を示したもの
で、このグラフによれば、本考案の冷却装置の場合Ａで
は従来の装置の場合Ｂの定常状態温度、例えばヘッドジ
ャケット内水温Ｔｗが７０〜７２’Ｃ，あるいはシリン
ダヘッド燃焼面温度りが１１４〜１１６°Ｃに達するま
て略半分の時間であり、従って暖機に要する時間が約１
／２に短縮されている。

更に第８図は機関の回転速度に対応する機関冷却水入口
側の清水温度ｔｆｗ１、シリンダヘッド内清水温度ｔｆ
Ｗ２、排気マニホールド出口側の清水温度ｔｆＷ３を測
定したものであって、これによれば、本考案装置の場合
Ａでは機関回転数に対応して切換弁の操作を行なってい
るため、特にエンジンのジャケット上部の水温が約４０
０〜１１０００ｒｐの回転速度においで顕著に上昇して
おり、低速時におけるシリンダヘッド部等の青白煙発生
に関連する部分の温度改善が図られていることが首肯さ
れる。

以上述べた如く本考案の冷却装置は、機関の冷却水入口
と冷却水出口との間にこれらを連絡する機関バイパス通
路を形成し、該機関バイパス通路と機関冷却水出口側通
路との合流部に、両通路のうち何れか一方を選択的に閉
鎖する切換弁を設けると共に、該切換弁を燃料噴射ポン
プのコントロールレバーと連動せしめることにより、運
転席等に配置したバンドルを操作するだけで機関の燃料
噴射ポンプと冷却装置に設けた切換弁とを同時に操作し
得るようにしたものであり、バンドルを減速側に倒し、
機関をアイドリング状態で運転している間は、前記切換
弁によって機関冷却水出口側通路が閉鎖され、清水ポン
プから出た冷却水を機関発熱部に送ることなく、全て機
関バイパス通路を経てクーラバイパス通路との環状閉鎖
回路内を循環させ、機関の燃焼室内の熱が冷却水によっ
て奪われるのを防止すると共に、機関がアイドリング状
態を脱したとき、バンドルを増速側に倒せば機関出口側
通路を連通させ、冷却水を清水クーラとの間の冷却回路
内で循環させることができるため、アイドリング時には
、機関発熱部の水ジャケット及びその周辺機関部が効率
よく暖められ、暖機時間が著しく短縮され、空気冷却器
の過冷却によるウォータハンマ現象や、ライナの摩耗等
を生じる虞れがなくなり、低力燃焼性能が良好となって
従来の冷却装置の如きハイドロカーボンの排出量増加や
青白煙の発生が大巾に改善されると共に、前記切換弁の
切換操作タイミングを機関の回転数増減と合致させるこ
とが可能であり、切換弁の操作ミスを無くすことができ
るという顕著な効果を発揮する。

しかも本考案装置によれは冷却装置の冷却装置の切換弁
操作を機関から離れた運転席等から行なうことができる
ため、小型船舶などの狭い機関室内に収設する場合に有
利であり、また操作時における火傷などを防止するとい
う効果も期待することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却装置の回路図、第２図は本考案の冷
却装置の一例を示す冷却系統図、第３図及び第４図は同
装置に使用する切換弁の構成を示す概要図、第５図は上
記切換弁の操作機構を示す概要図、第６図乃至第８図は
冷却装置の諸性能を示したグラフであり、Ａは本考案の
冷却装置の場合、Ｂは従来の冷却装置の場合である。 １１・・・・・・機関（エンジン）、１２・・・・・・
清水クーラ、１４・・・・・・清水ポンプ、１５・・・
・・・清水クーラバイパス通路、１７・・・・・・冷却
水出口、１８・・・・・・冷却水出口側通路、２０・・
・・・・冷却水入口、２１・・・・・・サーモスタット
、２２・・・・・・機関バイパス通路、２３・・・・・
・切換弁、２５・・・・・・燃料噴射ポンプ、４６・・
・・・・コントロールレノく−

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関と清水クーラとを結ぶ冷却回路に、水ポンプ及びサ
   ーモスタットを具有し、かつ、前記清水クーラにクーラ
   バイパス通路を設けてなる冷却系統において、機関の冷
   却水入口と冷却水出口との間に、これらを連絡する機関
   バイパス通路を形威し、該機関バイパス通路と機関冷却
   水出口側通路との合流部に、両通路のうち何れか一方を
   選択的に閉鎖する切換弁を設けると共に、該切換弁を燃
   料噴射ポンプのコントロールレバーと連動せしめたこと
   を特徴とする内燃機関の冷却装置。