JPS6251717A - シリンダライナ温度制御装置付き内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関に関し、特にそのシリンダライナの
温度を制御するためのＶＣ置をそなえた内燃機関に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、内燃機関においては、そのシリンダライナの温
度を適温に保つために、水や油等の温度調節媒体により
シリンダライナを冷却ある−１は加熱している。この際
、シリンダライナ外周の温度調節室の入口や出口におけ
る温度調節媒体の温度が検出され、同温度を適温に保持
することにより、シリンダライナの温度が制御されるよ
うになっている。

すなわち、従来、シリンダライナ温度制御装置付き内燃
８１閃としては、第５図（その縦断面図）および第６図
（その温度調節系の慴成図）に示すようなものがあり、
ｆ５５図に示すように、シリンダライナ４とその外側の
シリンダジャケット５との間に温度調節室９が形成され
ていて、同温度調節室９の下部には、温度調節媒体が温
度調節室９内に流入する温度ｒｆ！４ｆｆｌ！媒体人口
６が設けられるとともに、温度調節室９の上部には、温
度調節媒体が温度調節室９外に流出量る温度調節室９外
ロアが設けられている。そして、岡山ロアには岡山ロア
を通過する温度調節媒体の温度を検出する温度検出セン
サ８がそなえられている。

なお、ｒｊＳ５図中符号１はシリングカバー、符号２は
ピストン、符号３はピストンリングを示す。

一方、上述のような温度調節室９をそなえた内燃機関１
２には、第６図に示すような温度調節系が付設されてい
る。

つまり、内燃機関１２外部に温度調節媒体を冷却するた
めの冷却器１０と、温度調節媒体を加熱する加熱器１１
と、温度調節媒体を駆動するポンプ１３とがそなえられ
て、内燃機関１２内の温度調節室９から流出した温度調
節媒体は、管１４を通って加熱器１１と冷却器１０とを
経由してポンプ１３に入り再び温度調節室９内に導かれ
るようにして循環する。　　一 温度調節媒体は、内燃機関１２内にそなえられた温度検
出センサ８からの検出信号に応じて、図示しない弁駆動
制御手段および流量制御弁駆動手段により流量制御弁１
５ａ、１５ｂ、１５ｃが操作されることで加熱または冷
却の程度が制御されながら所定の温度に操作される。

例えば、温度検出センサ８によって検出された温度調節
媒体の温度が所定の温度より低いと、流量制御弁１５ａ
が操作されて温度調節媒体の一部が加熱器１１内を通過
して加熱される。このとさ、残りの温度調節媒体はバイ
パスＷ１４ａを通過するが、加熱器１１内に入る温度調
節媒体の量とバイパス管１４ａを通過する温度調節媒体
の量との比は、温度調節媒体の加熱すべき度合により適
切な値に設定され、その値に応じて流量制御弁１５ａが
操作されるのである。

こうして、所定の温度に達した温度調節媒体は、流量制
御弁１５ｂを介してすべてバイパス９１４ｂを通ってポ
ンプ１３に向かう。この際、流量制御弁１５ｂは温度ｇ
ｆｆＩｉ媒体が冷却器１０内に入らずすべてバイパス管
１４ｂに向かうように操作されでいで、流量制御弁１５
ｃも、同様な温度調節媒体の流れを促進すべく冷却器１
０側からの流路が閉鎖されバイパス管１４ｂからの流路
が開放されるように操作される。

そして、上述のような各流量制御弁１５　ａｗｌ　５　
ｂ。

１５ｃの操作は開弁のための図示しない制御手段と駆ｇ
！ｌｌＪ手段とにより同時に適切に行なわれる。

なお、逆に温度ｒ１４節媒休炉所定の温度より高ければ
、温度調節媒体が加熱器１１内に’Ｉｌｌれ込むことな
しに適当な分量が冷却器１０内を通過するように、各流
量制御弁１５ａ、１５ｂ、１５ｃの操作が行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のシリンダライナ温度制御装置付き
内燃機関では、内燃機関１２の作動が定常状態の場合に
は、シリンダライナ４の温度を所定の温度範囲内に保持
できるが、作動開始時などの内燃機関１２の負荷が急激
に変動するような過渡的状態の場合には、温度調節媒体
の温度を制御しながら行なう温度調節手段が内燃８！閃
１２の負荷の急激な変化に追従でき、ず、シリンダライ
ナ４の温度を所定の温度範囲内に保持することが極めて
困難となる。

一力、近年、世界的な燃料事情から燃料中に含まれる硫
黄分は漸次増加する傾向にあり、また内ａ機関自身も出
力率や燃焼効率の向上をはかるために燃焼室内のガス圧
力も高くとる傾向がある。

これらの傾向はいずれも後述する理由によって、シリン
ダライナ摺動面における硫酸腐蝕に起因する摩耗量を著
しく増加させる要因となり易い。

つまり、一般的に硫黄分を含む燃料を使用する内燃機関
において、その硫黄分はシリング内での燃焼の際に亜硫
酸ガスから無水硫酸の状態を経てがス巾の水蒸気と反応
し硫酸蒸気となるが、この硫酸蒸気はシリング内の温度
が低いところで凝縮して激しい腐蝕性を有する液状硫酸
となり、シリンダライナのピストンリングとの摺動面を
腐蝕し、過大な摩耗を発生させる原因となると言われて
いる。

ところで、このときの硫酸露点温度は、燃料中に含まれ
る硫黄分の量や燃焼室内の圧力に影響されるが、いずれ
も高いほど露点温度も上昇する傾向にある。第７図にそ
の傾向を俣式的にグラフで示す。

このような観点からシリンダライナの硫酸腐蝕による摩
耗ｉ少なくするためには、シリンダライナの摺動面の温
度をできるだけ高めに保持することが望ましい。

ところが、シリンダライナとピストンリングとの間の摺
動面に形成される潤滑油膜は、温度がある限度を超える
と、急激に潤滑油膜が形成されにくくなり、潤滑能力が
低下し境界潤滑や金属接触を生じて機械的摩耗が増加す
る。そして、甚だしい場合には焼付きの発生等の不具合
に至ることがある。

以上のようなシリンダライナの腐蝕的な要因による摩耗
と機械的な要因による摩耗との傾向をライナ摺動面の温
度をベースに模式的に示すと第８図のようになる。

このような両要因による摩耗量の和で示されるライナの
総合摩耗量を最低に押さえるためには、両要因による摩
耗傾向の兼合いで決まる最適温度範囲Ｔの中にライナ摺
動面の温度を常に保持することが有効となる。この最適
温度範囲Ｔは、前述のごとく燃料中の硫黄分の増加や機
関の性能向上に伴う燃焼°室内ガス圧力の増加等によっ
て次第に高温側に移るとともに狭められる傾向にある。

本発明は、上述の問題点の解決をはかろうとするもので
、シリンダライナ摺動面を最適温度範囲内に、確実に且
つ容易に保持してシリンダライナの総合的摩耗を大幅に
・抑制できるようにした、シリンダライナ温度制御装置
付き内燃機関を提供することを口約とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明のシリンダライナ温度制御装置付き内
燃機関は、内燃Ｉｆ１１関において、シ３）ングライナ
とその外側のシリングジャケットとの間に形成された温
度調節室と、同温度調節室を通過する温度調節媒体のた
めのポンプとからなる温度調節系をそなえ、上記温度調
節室内で上記シリンダライナの外周面への通過流量を′
Ｉ４整しうる弁ｍＦＲと、開弁８！構を作動させる弁駆
動機構とが設けられるとともに、上記内燃機関の負荷検
出センサと、同センサからの検出信号に応じて上記弁駆
動機構を制御する制御装置とが設けられたことを特徴と
している。

〔作　用〕

上述の本発明のシリンダライナ温度制御装置付き内燃機
関では、内燃！民間の負荷状態を負荷センサが検出し、
同センサからの検出信号に応じて、機関の負荷がより少
な（なるように制御装置から弁駆動機構に制御信号が送
られ、同制御信号に従い弁駆！ＩＩＩＪ磯構が温度調節
室内の弁ｍ構を駆動する。

開弁８！溝は、その開度により温度調節室内を流れる温
度調節媒体のシリンダライナ外周面に沿う通過流量を調
整し、シリンダライナ内の温度を適切なものに制御する
。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
ｆ：ｔＳｌ、２図は本発明のｆｊＳｌ’に地側としての
シリンダライナ温度制御ｖｃ置付き内燃機関を示すもの
で、第１図はその縦断面図、第２図はその温度調節系構
成図である。

第１図に示すように、内燃機関１２は従来とほぼ同様の
構成になっていて、シリンダライナ４とその外側のシリ
ンダジャケット５との間に温度調節室９が形成されてい
て、同温度調節室９の下部には温度調節媒体が温度調節
室９内に流入する温度調節媒体入口６が設けられるとと
もに、温度調節室９の上部には、温度調節媒体が温度調
節室９外に流出する温度調節室９外ロアが設けられてい
る。そして、回出ロアには回出ロアを通過する温度調節
媒体の温度を検出する温度検出センサ８がそなえられて
いる。

なお、ｆｊｓ１図中符号１はシリングカバー、符号２は
ピストン、符号３はピストンリングを示す。

そして、本発明の特徴として、この第１実施例では、温
度調節室９内に弁機構１９が設けられている０本実施例
における弁ｆｉ１１９では、温度調節室９内の上部のシ
リンダライナ４に一端辺を枢着された複数の薄板状の弁
１９ａが、シリンダライナ４の円筒部外周に沿って環状
に並んでそなえられている。答弁１９ａの枢着軸は、弁
１９ａがシリンダライナ４の周外方向および周内方向（
図中矢印で示す方向）へ回動できるように、シリンダラ
イナ４の円筒部外周の接線方向に沿ってそれぞれ設けら
れている。

また、答弁１９ａは図示しないリンク機構により連結さ
れていて、すべての弁１９ａが同時に連動しながら開閉
するようになっている。

また、内燃８！閃１２の温度調節系は、第２図に示すよ
うに２系統あり、第１の温度調節系は従来とまったく同
様の補機になっている。すなわち、内燃成閃１２外部に
温度調節媒体を冷却するだめの冷却器」０と、温度調節
媒体を加熱する加熱器１１と、温度調節媒体を駆動する
ポンプ１３とがそなえられて、内燃機関１２内の温度調
節室９から流出した温度調節媒体は、管１４を通って加
熱器１１と冷却器１０とを経由してポンプ１３に入り再
び温度調節室９内に導かれるようにして循環する。

温度調節媒体は、内燃機１’！ｊ１２内にそなえられた
温度検出センサ８からの検出信号に応じて、図示しない
弁ｗＡ！ＢＪ制御手段および流呈制御弁駆動手緯により
流π制御弁１５（１，１５ｂ、１５ｃが操作されること
で加熱または冷却の程度が制御されながら所定の温度に
操作される。

この温度制御の際、加熱器１１と並列して設けられたバ
イパス管ｊ４ａおよび冷却器１０と並列して設けられた
バイパス管１４ｂが適宜使用される。

さらに、本実施例では、１２の温度側ｆｆ５Ｆ＋がそな
えられていて、これが本発明の特徴とするところで・あ
る。

つまり、内燃機関１２には同内燃成関１２の負荷を検出
する＋ｆｉｒｇＪ負荷検出センサ１Ｇと弁制御装置１７
と弁駆動機構１８とが付設されていで、負荷検出センサ
１Ｇで検出した検出信号に応じて弁制御装ｒ！１１７か
ら弁駆動機構１８に制御信号が送られ、同制御信号に応
じて弁駆動機構１８が作動してｔＰ’１９１構１９を駆
動するようになっている。

本発明の第１実施例としてのシリンダライナ温度制御装
置付き内燃８！関は上述のごとく構成されているので、
内ａ機関１２の作動が定常状態や内燃機１！１１２の負
荷が非常に緩やかに変化するような状態の時には、主に
第１の温度調ｆｆ！５系の作動による冷却媒体の温度変
化により、従来と同様にして、シリンダライナ４の温度
調節を行なうが、内、ｌ＃Ｌ成関１２の作動開始時等の
機関の負荷が急激に変化するような過渡的状態の場合に
は、主にｌＱ２の温度調節系の働きによりシリンダライ
ナ４の温度を所定の温度範囲内に保持する。

つまり、内燃１１１１５ｇ１２の作動開始時や急加速の
場合等には、同内燃成関１２や温度調節媒体の温度がそ
のＲ適温度範囲に比べ着しく低い状態のためシリンダラ
イナ４の摩耗量が多くなり（第８図参照）、これが内燃
機関１２の負荷の増加を生じせしめるのである。この内
燃機関１２の負荷の増加状態を負荷検出センサ１６が検
出し、その検出された信号に応じて弁制御装置１７が、
弁磯購１９の開度が適切なものとなるべ（弁駆動（蔑構
１８の作動を制御するのである。

このとき、弁ぺ構１９は、それぞれ温度調節室９の内周
方向つまりシリンダライナ４の外周方向に同時に回動し
て、温度調節室９内の温度調節媒体の流れをシリンダラ
イナ４の外周面から引き離すようにさせて、シリンダラ
イナ４の温度が速やかに高まるようにする。そして、シ
リンダライナ４の温度が適温になると機関の負荷が減少
するが、この状態を負荷検出センサ１６が検出して弁制
御装置１７により答弁１９ａを温度調節室９の外周方向
に回動させ、温度調節媒体の流れをシリンダライナ４の
外周面に沿うようにさせながら、温度調節媒体によるシ
リンダライナ４の温度調節作用を促進させる。

なお、弁駆ＩＪ！ＪＩホ構１８からの弁機構１９への駆
動力の伝達は、図示しないｗＡ動力伝達手段が設けられ
ていて、図示しないリンク慨慴を介して弁へ構１９の答
弁１９ａが同時に開閉するようになっている。

このようにして、機関の負荷が急激に変化するような過
渡的状態の場合でも、シリング２イナ４の温度を速やか
に適温にできるため、シリンダライナ４とのピストンリ
ング３との摩耗を低減して、シリンダライナ４の耐久性
を大幅に向上させることができるのである。

ｆ５３．４図は本発明の第２実施例としてのシリンダラ
イナ温度制御装置付き内＠は関を示すもので、第３図は
その縦断面図、ｆ５４図はｒ５３図におけるＩＶ−ｒＶ
線に沿う断面図である。

第３．４図に示すように、弁＋ｆｉｖ１１９’　を除い
て本発明のｒｊＳ１実施例と同様な構成になっているが
、弁ｔＰＨ＋’！１９’はシリンダライナ４の外周に沿
って縦方向に長い短冊状の弁１９′ａが環状に並べられ
て構成されでいる。答弁１９′ａは、上端をシリンダラ
イナ４上部に下端をシリングジャケット５にそれぞれ枢
着されていて、第４図中の矢印で示すように、鉛直軸回
りに回転可能となっている。そして、ｆｊＳ１実施例と
同様に弁駆！＃４Ｆ［１８からの駆動力が図示しない駆
動力伝達手段により答弁１９′ａを連絡する図示しない
リンク機構に伝達されて、同リンク機構を介してすべて
の弁１９ａが同時に開閉するようになっている。

上述の構成により、機関始動時等のシリンダライナ４外
周面に沿う温度調節媒体の流れを制限する際には、゛６
弁１９′ａは各弁１９′ａ相互の隙間を小さくする方向
に回動して弁１９′ａがすべて閉じた状態にし、逆に温
度調節媒体によるシリンダライナ化の温度調節を促進す
る際には、答弁１９゛ａは各弁１９′ａ相互の隙間を広
げる方向に回動して弁１９′ａがすべて冊いた状態にす
る。

このようにして、本実施例においてもｆｊＳｌ実施例と
同様な作用および効果を得ることができるが、本実施例
ではシリンダライナ・ｔの外周全体にわたって弁ｆ１６
Ｎ１９’が作用して、シリンダライナ４の外周面に沿う
温度調節媒体の流れがより匍１限できるため、ｆｆ１ｌ
ｐＫ施例を上回るシリンダライナ４の温度調節効果を得
ることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のシリンダライナ温度制御
装置付き内燃機関によれば、内燃機関において、シリン
グ２イナとその外側のシリングジャケットとの間に形成
された温度調節室と、同温度調節室を通過する温度調節
媒体のためのポンプとからなる温度調ｎ系をそなえ、上
記温度調節室内で上記シリンダライナの外周面への通過
流量を調整しうる弁機構と、開弁機構を作動させる弁駆
動ｎｈＭとが設けられるとともに、上記内燃機関の負荷
検出センサと、同センサからの検出信号に応じて上記弁
駆Ｓ慨溝を制御する制御装置とが設けられるという簡素
な構成により、機関始動時等において急激にシリンダラ
イナの温度を上昇させたい場合にも、温度調節室内の弁
へ６１が適切に作動して、シリングラ゛イナ外周面に沿
う温度調節効果の流れが制限されて速やかにシリンダラ
イナの温度が適温になるため、シリンダライナやピスト
ンリングの摩耗が低減され、シリンダライナの耐久性が
大幅に向上するのである。

【図面の簡単な説明】

ｆｊＳｌ、２図は本発明のｆｆ１ｌ′に地側としてのシ
リンダライナ温度制御装置付き内燃機関を示すもので、
第１図はその縦断面図、第２図はその温度調節系構成図
であり、第３．４図は本発明の第２実施例としてのシリ
ンダライナ温度制御装置付き内燃機関を示すもので、第
３図はその縦断面図、第４図は第３図におけるＩＶ−ｒ
Ｖ線に沿う断面図であり、ｒ５５〜８図は従来のシリン
ダライナ温度ｆｆ１１７御装置付き内燃機関の一例を示
すもので、’ｊｓ　５図はその縦断面図、第６図はその
温度調節系の構成図、ＰｊＳ７図は同機関における硫黄
分と硫酸Ｍ点温度との関係を示すグラフ、ｆｐｒ　８図
は同（民間におけるシリンダライナの最適温度を説明す
るためのグラフである。 １・・シリングカバー、２・・ピストン、３・・ピスト
ンリング、４・・シリンダライナ、５・・シリングジャ
ケット、６・・温度調節媒体入口、７・・温度調節媒体
出口、８・・温度センサ、９・・温度調節室、１０・・
冷却器、１１・・加熱器、１２・・内燃機関、１３・・
ポンプ、１４・・管、１４ａ、１４ｂ−−バイパス管、
１５ａ、１５ｂ。 １５ｃ・・流量制御弁、１６・・負荷検出センサ、１７
・・弁制御装置、１８・・弁駆動敗購、１つ。 １９′　・・弁磯桶、１９ａ、１　’）’　ａ・・弁。 復代理人　ｆＦｌ”１．士　飯　沼　義　彦第１図 第２図 ５ａ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 汚゛ （少）　　　　　芦、？＋中の６匙ｌ１分　　　（ｙｙ
）第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関において、シリンダライナとその外側のシリン
   ダジャケットとの間に形成された温度調節室と、同温度
   調節室を通過する温度調節媒体のためのポンプとからな
   る温度調節系をそなえ、上記温度調節室内で上記シリン
   ダライナの外周面への通過流量を調整しうる弁機構と、
   同弁機構を作動させる弁駆動機構とが設けられるととも
   に、上記内燃機関の負荷検出センサと、同センサからの
   検出信号に応じて上記弁駆動機構を制御する制御装置と
   が設けられたことを特徴とする、シリンダライナ温度制
   御装置付き内燃機関。