JPS6340250B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水冷式多気筒エンジンにおける冷却水
の制御装置に関する。

たとえば船外機などに使用されている多気筒エ
ンジンには、冷却水ポンプで汲み上げた冷却水を
シリンダボデイおよび排気管の周囲に送り込んで
これらをそれぞれ冷却し、しかるのちこの冷却水
を各気筒もしくは複数個の気筒を１組とした複数
組のシリンダヘツドに分岐してこれら各シリンダ
ヘツドを冷却するようになつているものがある。
そしてシリンダヘツドにおける冷却水の流出端に
は、圧力制御弁と熱応動弁（サーモスタツト）と
をそれぞれ設けてある。熱応動弁はエンジンの低
温始動時などに、冷却水の流出を阻止してエンジ
ン温度を短時間に上昇させるために設置されてお
り、また圧力制御弁は上記熱応動弁で流し切れな
い冷却水を流出せしめるものである。

ところで上記圧力制御弁はコイルばねなどの弾
性体に押圧付勢された弁体を弁孔の弁座面に着座
させてこの弁孔を閉止するように構成されてお
り、弁体に作用する冷却水の圧力で上記コイルば
ねに抗して弁体を押し、よつて弁孔が開かれるよ
うになつている。

しかしながら前述のように、冷却水の通路がシ
リンダボデイから各シリンダヘツドに向つて分岐
されているような多気筒エンジンにおいて、上記
分岐されたシリンダヘツドに各々圧力制御弁を装
備させたものは、各圧力制御弁間における作動圧
の誤差のため、一方の分岐通路の圧力制御弁が開
いても他方の分岐通路の圧力制御弁は開かないと
いつた不具合を生じることがある。すなわち圧力
制御弁においてはコイルばねの付勢力による設定
圧、弁体、弁孔の加工誤差や組付誤差などによ
り、各々開作動圧にばらつきを生じるものであ
る。したがつて各分岐通路内の水圧が同等であつ
ても、一方の分岐通路の圧力調整弁は開くけれど
も他方の分岐通路の圧力調整弁は未だ閉じられた
ままであるといつた状態が発生する。

そして圧力調整弁は一旦開き始めると弁体の受
圧面積が大きくなる構造上の特性のため、一度開
弁すると小さな水圧でもその開状態を維持する。
しかも一方の分岐通路の圧力調整弁が開かれる
と、この分岐通路の圧力は低下し、この圧力低下
は他方の分岐通路にも波及して、益々他方の圧力
調整弁は開作動し難くなる。そして他方の圧力調
整弁が開くためには、上記一方の圧力調整弁が開
作動された水圧以上の圧力を必要とし、結局は一
方の圧力調整弁が開いたのち、ポンプの回転速度
が所定値以上に達するまで待たなければならな
い。この待期時間が長いから、各シリンダヘツド
の冷却性能に不均衡を生じ、大きな温度差を生じ
る欠点があつた。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもの
で、複数の圧力制御弁の開弁作動圧にばらつきが
生じたとしても、一つの圧力制御弁が開いた以
降、他の圧力制御弁が開弁作動圧に到達するまで
の待機時間を短縮することができ、各気筒間にお
ける冷却性能のアンバランスを軽減できる水冷式
多気筒エンジンの冷却水制御装置の提供を目的と
する。

すなわち、本発明は上記目的を達成するため、
複数の気筒を個別に冷却した冷却水が導かれる複
数の冷却水通路に、夫々圧力制御弁を設け、この
圧力制御弁は、冷却水通路内を流入室と流出室と
に区分けする弁孔を有するとともに、この弁孔に
対し流出室側から接離される弁体を備え、この弁
体を弾性体により常時弁孔を閉塞する方向に押圧
付勢する一方、上記弁孔の流出室側の開口周縁部
に、少なくとも弁体が弁孔を閉塞している状態に
おいてこの弁体の外周を取囲む壁部を立設してな
る水冷式多気筒エンジンを前提とし、 上記壁部の弁孔に近接した位置に、上記弁体が
冷却水の圧力を受けて弁孔から離間した際に、こ
の弁孔から流れ込む冷却水を直接流出室に逃がす
バイパス通路を形成したことを特徴とする。

以下本発明の一実施例を船外機に使用した水冷
式Ｖ形４気筒エンジンに適用して説明する。

第１図および第２図は船外機を示し、１はエン
ジンカウリング、２はアツパーケーシング、３は
ロアーケーシングである。エンジンカウリング１
内には水冷式Ｖ形４気筒２サイクルエンジン４が
収容されており、このエンジン４のクランク軸５
に連結された駆動軸６は上記ケーシング２および
３内を貫通してプロペラ７を駆動するようになつ
ている。上記アツパーケーシング２内の下部には
冷却水ポンプ８が装着されており、このポンプ８
は駆動軸６によつて回転されるようになつてい
る。ロアーケーシング３の側面には海水などの冷
却水を取り入れる吸込口９が形成されており、こ
の吸込口９は上記ポンプ８に連通されている。ポ
ンプ８の吐出口には送出パイプ１０が連結されて
おり、このパイプ１０はエンジン４のウオータジ
ヤケツトに連なつている。

エンジン４は第２図のごとく水平Ｖ形をなして
おり、Ｖ形を形成する各々左右には、上下に二個
づつ水平方向に延びるシリンダ（気筒）が配置さ
れている。なお第２図において１１は吸気サイレ
ンサ、１２は多連式気化器を示す。エンジン４は
４個のシリンダが一体構造をなしてシリンダブロ
ツク１５を構成し、このシリンダブロツク１５に
は左右に対応して２個のシリンダヘツド１６ａ，
１６ｂが取り付けられている。単一のシリンダヘ
ツド１６ａ，１６ｂは各々上下方向に沿う２個の
シリンダを被冠しているものである。そして各シ
リンダヘツド１６ａ，１６ｂには、シリンダヘツ
ドカバー１７ａ，１７ｂが被着されている。

しかして前記冷却水ポンプ８から吐出された冷
却水は送出パイプ１０を介して第３図に示される
ようにシリンダブロツク１５内に形成されたウオ
ータジヤケツト１８に送り込まれてこのシリンダ
ブロツク１５を冷却する。なおこのウオータジヤ
ケツト１８は各シリンダおよび排気通路（図示し
ない）を取り巻いている。

上記シリンダブロツク１５のウオータジヤケツ
ト１８を通過した冷却水は分岐されて各シリンダ
ヘツド１６ａ，１６ｂに向かう。各シリンダヘツ
ド１６ａ，１６ｂは、シリンダヘツドカバー１７
ａ，１７ｂとの間でパツキング材などのシール１
９を挾着してあり、このシール材１９によつて区
割されたシリンダヘツド１６ａ，１６ｂ内に通路
２０を形成している。通路２０はシリンダヘツド
１６ａ，１６ｂの一端においてシリンダヘツドカ
バー１７ａ，１７ｂ内に形成された通路２１に連
通している。そして、これら通路２０，２１はシ
リンダを冷却した冷却水が導かれる冷却水通路を
構成しており、これら通路２０と２１との連通箇
所には、熱応動弁２２ａ，２２ｂおよび圧力制御
弁２３ａ，２３ｂが設けられている。よつて、こ
れら各弁２２ａ，２２ｂおよび２３ａ，２３ｂを
基準とすれば、上記通路２０は流入通路であり、
かつ通路２１は排出通路である。この排出通路２
１内を流れる冷却水は、シリンダヘツドカバー１
７ａ，１７ｂから流出したのち、再びシリンダブ
ロツク１５を介して第１図のアツパーケーシング
２を経てロアーケーシング３の排水孔２４から排
除されるようになつている。なお第３図中２５…
…は点火プラグを示す。

しかして圧力制御弁２３ａ，２３ｂは、その一
方を第４図ないし第６図に示すように構成されて
いる。すなわち２６は上記流入通路２０と連なる
流入室であり、この流入室２６と対向したシリン
ダヘツドカバー１７ａには弁孔２７および２８が
開口されている。一方の弁孔２７には前述の熱応
動弁２２ａが取り付けられており、この熱応動弁
２２ａは詳図しないが、冷却水温度が所定値以上
になると弁孔２７を開き、流入室２６内の冷却水
を破線矢印で示すように流出室２９に向けて流す
ようになつている。なお流出室２９は弁蓋３０を
シリンダヘツドカバー１７ａに被着することによ
つて構成されている。

他方の弁孔２８には圧力制御弁２３ａが取り付
けられている。弁孔２８の内周面にはゴムなどか
らなる弁シート３１が嵌着されており、この弁シ
ート３１の上面、つまり流出室３２側の面には弁
体３３が脱着自在に着座されている。弁体３３は
円板状をなし、その上下にたとえば十文字状をな
したリブからなるガイド部３４および３５を備え
ている。下側のガイド部３４は弁シート３１内に
進退自在に進入している。また上側のガイド部３
５はコイルばね３６の係止ガイド部分となつてお
り、前記弁蓋３０と弁体３３との間に架け渡した
上記コイルばね３６を係止している。なお圧力制
御弁２３ａの流出室３２と、前述した熱応動弁２
２ａの流出室２９は連通孔３７を介して相互に通
じており、これら流出室２９，３２は前記流出通
路２１に連らなつている。

そして、弁孔２８の流出室３２側の開口周縁部
には、弁体３３が弁シート３１に着座して弁孔２
８を閉弁している状態において、この弁体３３の
外周を取囲む筒状の壁部３２ａが立設されてい
る。壁部３２ａは弁体３３の上下動をガイドする
ためのもので、この壁部３２ａに本発明に係るバ
イパス通路４０，４０が開設されている。これら
バイパス通路４０，４０は弁孔２８に近接して、
換言すれば、弁シート３１の上面に近接した位置
に開口することが望ましい。

なお、他方の圧力制御弁２３ｂの構成も同様で
あることはいうまでもない。

上記のごとく構成された実施例の作用を、第７
図を加えて説明する。

エンジン４の運転中には、冷却水ポンプ８によ
つて圧送された冷却水がシリンダブロツク１５を
経てシリンダヘツド１６ａ，１６ｂに分岐され、
それぞれ流入通路２０，２０を介して送られてく
る。この流れ過程でシリンダブロツク１５および
各シリンダヘツド１６ａ，１６ｂを冷却する。

ところで、熱応動弁２２ａ，２２ｂは、冷却水
温度が一定値以上に達すると弁孔２７を開くもの
であるため、エンジン始動直後などのようにエン
ジンの温度が未だ低い場合には弁孔２７を閉じて
おり、よつて冷却水の排出を行わない。このため
エンジンの温度上昇を促す。

冷却水温度が一定値以上に達して熱応動弁２２
ａ，２２ｂが開作動すると、流入通路２０，２０
から弁孔２７，２７を介して冷却水が流出室２９
へ流れ、よつて流出通路２１，２１を経て排水孔
２４から排出される。

エンジン４の回転速度が高い高速運転などに至
ると、冷却水ポンプ８の回転速度も上昇し、よつ
て冷却水の流量も増加する。よつて各ウオータジ
ヤケツト内の水圧が上昇し、この水圧が設定値以
上に達すると圧力制御弁２３ａ，２３ｂが開作動
する。

ところで圧力制御弁２３ａ，２３ｂはコイルば
ね３６のセツト圧や、弁孔２８の加工精度、弁体
３３の加工、組付精度等によつてその開作動圧に
ばらつきを有する。いま、ここで一方の圧力制御
弁２３ａは圧力P₁で開き、また他方の圧力制御
弁２３ｂは圧力P₂（P₁＜P₂）で開くものとする。
各シリンダヘツド１６ａ，１６ｂの流入通路２
０，２０内の冷却水圧力がP₁に達すると一方の
圧力制御弁２３ａは開くが、他方の圧力制御弁２
３ｂは閉じたままである。

そして上記開作動した圧力制御弁２３ａは弁体
３３がコイルばね３６に抗して弁シート３１から
離れることによつて弁孔２８を開くものである
が、弁孔２８が開かれることによつて流入室２６
側の冷却水が流出室３２側に向つて流れるため、
弁体３３の下面はその全面積で流出圧を受けてリ
フトされるようとする。しかしながら、上記構成
においては、弁孔３３の上下動をガイドする壁部
３２ａに、弁シート３１の上面に近接するバイパ
ス通路４０，４０を開口したので、弁体３３が冷
却水の圧力を受けて僅かに弁シート３１から離れ
ると、弁孔２８を介して流れ込んできた冷却水の
多くは、弁体３３と壁部３２ａとの間の〓間を通
らずに、バイパス通路４０，４０を通じて直接流
出室２１へ流れる。すなわち、本来的に弁体３３
の下面全面に作用しようとしていた水圧はバイパ
ス通路４０，４０を介して逃がされることにな
り、よつて弁体３３は弁シート３１から離れる
が、一挙にリフトされることはなく、弁シート３
１から僅かに浮いた状態で保持されることにな
る。

そして弁体３３によつて弁孔２８が開かれる
と、流入室２６内の冷却水圧力は低下するが、こ
の低下割合は、上記弁体３３が一挙にリフトされ
ないから、大幅に低下することはない。そしてこ
の流入室２６の圧力低下は、左右に分岐されたシ
リンダヘツド１６ａ，１６ｂ内の各々流入通路２
０，２０に夫々波及する。つまり、他方の圧力制
御弁２３ｂ側においてもその流入室は一旦P₁に
達していたものの上記一方の圧力制御弁２３ａの
開動作に伴つて低下されることになる。この状態
は第７図中Ａで示される。

つぎにエンジン４の回転が上昇してポンプ８の
吐出量が増すと、冷却水の圧力は徐々に上昇し
P₂に達する。圧力がP₂に至ると、他方の圧力制
御弁２３ｂが開動作される。この開動作は上記一
方の圧力制御弁２３ａの場合と同様であり、弁孔
２８が開かれるとバイパス通路４０，４０を介し
て圧力がリークされる。したがつて、このときに
も流入通路２０，２０の圧力は低下し、第７図中
Ｂのごとくなる。

さらにエンジン回転が上昇されると、両方の圧
力制御弁２３ａ，２３ｂは各々開いているから、
両方の流入通路２０，２０には同等の冷却水が流
れることになる。

このような実施例に比べて、従来のもの、つま
りバイパス通路４０，４０を備えないものは、一
方の圧力制御弁の弁体３３が一旦開き始めると一
挙にリフトされるので、流入通路２０，２０内の
圧力が第７図中破線で示されたA′で示されるよ
うに、大幅に低下し、このため他方の圧力制御弁
が開作動されるのに必要な圧力P₂に達するまで
に長時間T′を必要とすることになる。

これに対して前述した本実施例では、短時間Ｔ
のうちに圧力P₂に達するので、片方のシリンダ
ヘツト１６ａのみを冷却水が流れて他方のシリン
ダヘツド１６ｂを流れない、といつた冷却作用の
不均衡な時間が大幅に短縮されることになり、よ
つて、Ｖ形に振分けられた左右のシリンダの冷却
性能を近似させることができるものである。

なお本発明は船外機に制約されるものではな
く、かつＶ形エンジンに限定されるものでもな
い。すなわち、水冷式多気筒エンジンにおいて、
各気筒を冷却した冷却水が導かれる複数に分岐さ
れた冷却水通路を備え、これら各冷却水通路に熱
応動弁と圧力制御弁を設けたものであれば同様に
実施可能である。

以上詳述したように本発明によれば、弁体の外
周を取囲む壁部にバイパス通路を設けたので、一
つの圧力制御弁の弁体が僅かにリフトされると、
弁孔からの冷却水が上記バイパス通路を通じて直
接流出室に流れ込み、弁体を開弁方向に押圧しよ
うとする水圧が逃がされる。このため、弁体が一
挙に大きなストロークでリフトされずに済むの
で、複数の圧力制御弁間において、その開弁作動
圧にばらつきが生じたとしても、一つの圧力制御
弁が開かれた後には、上記バイパス通路による水
圧のリーク作用に基づく弁体を僅かなリフトに留
める作用によつて、圧力制御弁よりも上流側の冷
却水の圧力低下が抑えられ、その分、冷却水の圧
力が他の圧力制御弁の開弁作動圧にまで短時間の
うちに到達することになる。

したがつて、複数の圧力制御弁間における片開
き時間を少なくできるので、各々の気筒間におけ
る冷却性能のアンバランスを軽減することがで
き、温度差を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は船外
機の側面図、第２図はそのエンジンの上面図、第
３図は冷却系統を示す概略的系統図、第４図は第
３図中−線に沿う断面図、第５図および第６
図はそれぞれ第４図中−線および−線に
沿う断面図、第７図は作動特性図である。 ４……エンジン、８……冷却水ポンプ、１５…
…シリンダボデイ、１６ａ，１６ｂ……シリンダ
ヘツド、１７ａ，１７ｂ……シリンダヘツドカバ
ー、２０……流入通路、２１……流出通路、２２
ａ，２２ｂ……熱応動弁、２３ａ，２３ｂ……圧
力制御弁、２６……流入室、２８……弁孔、３１
……弁シート、３２……流出室、３２ａ……壁
部、３３……弁体、３６……コイルばね、４０…
…バイパス通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の気筒を個別に冷却した冷却水が導かれ
   る複数の冷却水通路に、夫々圧力制御弁を設け、
   この圧力制御弁は、冷却水通路内を流入室と流出
   室とに区分けする弁孔を有するとともに、この弁
   孔に対し流出室側から接離される弁体を備え、こ
   の弁体を弾性体により常時弁孔を閉塞する方向に
   押圧付勢する一方、上記弁孔の流出室側の開口周
   縁部に、少なくとも弁体が弁孔を閉塞している状
   態においてこの弁体の外周を取囲む壁部を立設し
   てなる水冷式多気筒エンジンを前提とし、 上記壁部の弁孔に近接した位置に、上記弁体が
   冷却水の圧力を受けて弁孔から離間した際に、こ
   の弁孔から流れ込む冷却水を直接流出室に逃がす
   バイパス通路を形成したことを特徴とする水冷式
   多気筒エンジンの冷却水制御装置。