WO2015194143A1 - エンジン冷却システム - Google Patents

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WO2015194143A1
WO2015194143A1 PCT/JP2015/002942 JP2015002942W WO2015194143A1 WO 2015194143 A1 WO2015194143 A1 WO 2015194143A1 JP 2015002942 W JP2015002942 W JP 2015002942W WO 2015194143 A1 WO2015194143 A1 WO 2015194143A1
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WO
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cooling
chamber
engine
combustion chamber
cylinder
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PCT/JP2015/002942
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Inventor
世界 宮本
英和 岩▲崎▼
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/16—Cylinder liners of wet type

Definitions

  • the present invention relates to an engine cooling system that can effectively suppress a self-ignition phenomenon.
  • knocking is a phenomenon in which the air-fuel mixture near the combustion chamber wall self-ignites before propagation of the combustion flame
  • preignition is a phenomenon in which the air-fuel mixture or lubricating oil self-ignites at a location where the temperature is locally high in the combustion chamber.
  • Both knocking and pre-ignition cause piston melting, piston ring damage, piston burning, and the like.
  • Patent Document 1 discloses an engine cooling system 100 for suppressing knocking as shown in FIG.
  • a flow path member 140 is sandwiched between the cylinder block 130 and the cylinder head 120.
  • the flow path member 140 constitutes a part of a wall surface (combustion chamber wall surface) facing the combustion chamber 110 and has a flow path 141 in the vicinity of the combustion chamber wall surface.
  • the flow path 141 is provided in the flow path 131 provided in the cylinder block 130 and the cylinder head 120 and communicates with the flow path 121, and cooling water flows through these flow paths 121, 131, and 141. Thereby, knocking is suppressed.
  • an object of the present invention is to provide an engine cooling system that can effectively suppress the self-ignition phenomenon.
  • the inventors of the present invention provide the same cooling water in the flow path 141 of the flow path member 140, the flow path 131 of the cylinder block 130, and the flow path 121 of the cylinder head 120, that is, It has been found that there is room for improvement in the flow of cooling water at approximately the same temperature.
  • the present invention has been made from such a viewpoint.
  • the engine cooling system of the present invention includes a cylinder head, a first cooling chamber surrounding at least an intermediate portion of the combustion chamber facing the cylinder head, and a second cooling surrounding the end of the combustion chamber on the cylinder head side.
  • a discharge line for discharging the second coolant from the second cooling chamber is a cylinder head, a first cooling chamber surrounding at least an intermediate portion of the combustion chamber facing the cylinder head, and a second cooling surrounding the end of the combustion chamber on the cylinder head side.
  • the end of the combustion chamber on the cylinder head side is more actively cooled than the intermediate portion of the combustion chamber, so that the self-ignition phenomenon can be effectively suppressed.
  • piston melting damage, piston ring damage, piston burning, and the like due to the self-ignition phenomenon are suppressed, and the durability and reliability of the engine are improved.
  • the ignition timing can be advanced, and the thermal efficiency is improved.
  • the engine cooling system may further include a second radiator to which an upstream end of the supply line and a downstream end of the discharge line are connected.
  • the second coolant may be, for example, industrial water, but if there is a second radiator as in this configuration, the second coolant can be circulated between the second cooling chamber and the second radiator. .
  • the second radiator that dissipates the second cooling liquid is installed separately from the radiator that dissipates the first cooling liquid, the first cooling liquid and the second cooling liquid are optimized independently of each other. Can be adjusted to temperature.
  • the engine cooling system includes a flow rate control valve provided in the supply line, a pressure gauge for detecting the pressure in the combustion chamber, and a control for determining a degree of occurrence of a self-ignition phenomenon based on a detection result of the pressure gauge.
  • the control device may increase the opening of the flow control valve when it is determined that the degree of occurrence of the self-ignition phenomenon is high. According to this configuration, when the degree of occurrence of the self-ignition phenomenon is high, the end of the combustion chamber on the cylinder head side is further actively cooled, so that the degree of occurrence of the self-ignition phenomenon can be kept small.
  • the engine cooling system further includes a cylinder block in which a cylinder liner is incorporated, and the second cooling chamber is formed by closing an annular groove provided in the cylinder block by the cylinder liner. Also good. According to this configuration, the second cooling chamber can be formed without using a special member.
  • the self-ignition phenomenon can be effectively suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine cooling system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view around a combustion chamber of an engine.
  • FIG. 3 is a transverse sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is a cross-sectional view of the engine of a modification.
  • FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view around a combustion chamber of an engine of another modified example. It is a schematic block diagram of the conventional engine cooling system.
  • FIG. 1 shows an engine cooling system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the system 1 cools the engine 2 using a first coolant and a second coolant.
  • the engine 2 is a four-stroke engine, but the present invention can also be applied to a two-stroke engine.
  • the engine 2 includes a crankshaft 25 and a plurality of cylinders 29 (see FIG. 3) arranged in one or a plurality of rows in the axial direction of the crankshaft 25.
  • the cylinder 29 is formed by a cylinder liner 26 incorporated in the cylinder block 4.
  • the cylinder 29 is closed by the cylinder head 3.
  • each cylinder 29 a piston 23 is disposed, and a combustion chamber 20 is formed between the piston 23 and the cylinder head 3.
  • the cylinder head 3 and the piston 23 face the combustion chamber 20.
  • the piston 23 is connected to the crankshaft 25 by a connecting rod 24.
  • the cylinder head 3 is provided with an air supply port 3 a for supplying air or a mixture of fuel and air to each combustion chamber 20, and an exhaust port 3 b for discharging combustion gas from each combustion chamber 20.
  • the method for supplying fuel to the combustion chamber 20 may be direct injection into the combustion chamber 20 (direct injection method) or injection into the intake port 3a (premixing method).
  • the fuel may be natural gas or petroleum.
  • the opening of the supply port 3 a to the combustion chamber 20 is opened and closed by an intake valve 21, and the opening of the exhaust port 3 b to the combustion chamber 20 is opened and closed by an exhaust valve 22.
  • a head side cooling chamber 31 is formed around the air supply port 3a and the exhaust port 3b.
  • the cylinder block 4 is formed with a first cooling chamber 41 surrounding at least an intermediate portion of each combustion chamber 20 and a second cooling chamber 42 surrounding an end of each combustion chamber 20 on the cylinder head 3 side.
  • the cylinder liners 26 are arranged in a row so as to contact each other.
  • All the second cooling chambers 42 are continuous (in communication with each other), and a frame-shaped local cooling flow path is configured by these second cooling chambers 42.
  • all the first cooling chambers 41 are also continuous (communication with each other), and a frame-shaped main cooling flow path is configured by these first cooling chambers 41.
  • a pair of the second cooling chambers 42 sandwiches the cylinders 29 in a direction perpendicular to the arrangement direction of the cylinders 29 (left and right direction in FIG. Cell 42a (the same applies to the first cooling chamber 41).
  • each second cooling chamber 42 is configured by a cylinder liner 26 closing an annular groove 45 provided in the cylinder block 4 and opening radially inward.
  • the first cooling chamber 41 is configured by closing a retreating portion 46 provided in the cylinder block 4 that is much larger than the groove 45 by the cylinder liner 26.
  • the cylinder block 4 and the cylinder head 3 are formed with a plurality of communication holes 27 that allow the first cooling chambers 41 of the cylinder block 4 and the head-side cooling chamber 31 of the cylinder head 3 to communicate with each other.
  • the communication hole 27 extends in the axial direction of the cylinder 29 and is disposed outside the second cooling chamber 42.
  • the cylinder block 4 is provided with a first inlet 47 (see FIG. 1) through which the first coolant flows into the main cooling flow path constituted by the first cooling chamber 41.
  • a first outlet 32 for allowing the first coolant to flow out from the head side cooling chamber 31 is provided.
  • the cylinder block 4 has a second inlet 43 for allowing the second cooling liquid to flow into the local cooling flow path constituted by the second cooling chamber 42, and a second outlet for allowing the second cooling liquid to flow out of the local cooling flow path. 44 is provided.
  • the second inlet 43 is opened in one of the two outermost second cooling chambers 42 and the second outlet 44 is opened in the other. 43 and a second outlet 44 are arranged.
  • the circulation device 5 includes a feed line 51 connected to the first inlet 47 and the first radiator 61, and a return line 52 connected to the first outlet 32 and the first radiator 61.
  • the feed line 51 is provided with a pump 53 and a flow rate control valve 54 in order from the upstream side.
  • a temperature sensor 81 is provided on the return line 52.
  • the pump 53 may be provided on the return line 52.
  • the first coolant flows into the engine 2 through the first inlet 47 and flows in this order through the main cooling flow path constituted by the first cooling chamber 41, the communication hole 27, and the head side cooling chamber 31. After that, it flows out of the engine 2 through the first outlet 32.
  • the temperature of the first coolant flowing out from the engine 2 is measured by the temperature sensor 81.
  • the first coolant flowing out of the engine 2 radiates heat in the first radiator 61 and then flows into the engine 2 again.
  • the temperature of the first coolant during circulation is about 70 to 100 ° C.
  • the flow rate control valve 54 is controlled by the control device 8 so that the temperature measured by the temperature sensor 81 is maintained within a certain range.
  • the second cooling liquid is supplied to the local cooling flow path constituted by the second cooling chamber 42 through the supply line 71 and the second inlet 43, and is discharged from the second cooling chamber 42 through the second outlet 44 and the discharge line 72. .
  • the second cooling liquid supplied to the local cooling flow path (more precisely, the second cooling chamber 42 on the most upstream side) is lower in temperature than the first cooling liquid.
  • the temperature difference between the second coolant and the first coolant supplied to the local cooling channel is 10 ° C. or more.
  • the temperature of the second cooling liquid supplied to the local cooling flow path is preferably lower from the viewpoint of suppressing the self-ignition phenomenon.
  • the temperature of the combustion chamber wall surface (upper part of the cylinder 29) is too low, the combustion flame is difficult to spread and the cooling loss increases. Therefore, from the viewpoint of minimizing the cooling loss, it is desirable that the temperature of the second coolant supplied to the local cooling flow path is not too low.
  • the second cooling liquid may be the same liquid as the first cooling liquid or a different liquid.
  • an antifreeze liquid can be used as the first cooling liquid and the second cooling liquid.
  • the upstream end of the supply line 71 and the downstream end of the discharge line 72 are connected to the second radiator 62 (corresponding to the second radiator of the present invention). That is, the second coolant is also circulated between the second cooling chamber 42 and the second radiator 62.
  • the supply line 71 is provided with a pump 73 and a flow control valve 74 in order from the upstream side.
  • a temperature sensor 82 is provided in the discharge line 72.
  • the pump 73 may be provided in the discharge line 72.
  • the second coolant flows into the local cooling channel (more precisely, the second cooling chamber 42 on the most upstream side) through the second inlet 43, and the local cooling channel through the second outlet 44. (To be more precise, it flows out from the second cooling chamber 42 on the most downstream side).
  • the temperature of the second coolant flowing out from the local cooling flow path is measured by the temperature sensor 82.
  • the second coolant that has flowed out of the local cooling channel is radiated by the second radiator 62 and then flows into the local cooling channel again.
  • the control device 8 described above also controls the flow rate control valve 74.
  • the control device 8 is connected to a pressure gauge 83 that detects the pressure in the combustion chamber 20, and determines the degree of occurrence of the self-ignition phenomenon based on the detection result of the pressure gauge 83.
  • the degree of occurrence of a self-ignition phenomenon such as knocking or pre-ignition can be determined by analyzing a pressure waveform as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-84681.
  • control device 8 suppresses the self-ignition phenomenon, in other words, based on the detection result of the pressure gauge 83 and the temperature measured by the temperature sensor 82, in other words, the efficiency of the engine 2 is maximized, and
  • the flow rate control valve 74 is controlled so that the cooling loss does not become excessive.
  • the control device 8 increases the opening degree of the flow control valve 74 when it is determined that the degree of occurrence of the self-ignition phenomenon is high.
  • the end of the combustion chamber 20 on the cylinder head 3 side is more actively cooled than the intermediate portion of the combustion chamber 20, so that the self-ignition phenomenon is effective. Can be suppressed. As a result, meltdown of the piston 23, damage to the piston ring, and burning of the piston 23 due to the self-ignition phenomenon are suppressed, and durability and reliability of the engine 2 are improved.
  • This makes it possible to employ engine specifications (for example, a high compression ratio) and operating conditions (for example, an advance angle of ignition timing) that further improve the efficiency of the engine 2 than before. And if the efficiency of the engine 2 improves, the emission amount of carbon monoxide contained in the combustion gas also decreases.
  • a knock sound a sound generated when a pressure wave generated by the self-ignition phenomenon collides with the combustion chamber wall surface
  • the opening degree of the flow control valve 74 is increased when it is determined that the degree of occurrence of the self-ignition phenomenon is high, the end of the combustion chamber 20 on the cylinder head 3 side further increases when the degree of occurrence of the self-ignition phenomenon is high. Since it is actively cooled, the degree of occurrence of the autoignition phenomenon can be kept small.
  • each 2nd cooling chamber 42 is comprised using the cylinder block 4 and the cylinder liner 26, the 2nd cooling chamber 42 can be formed, without using a special member.
  • all the second cooling chambers 42 are not necessarily continuous.
  • all the second cooling chambers 42 may be independent.
  • the same number of second inlets 43 and second outlets 44 as the second cooling chambers 42 are provided so as to open to the respective second cooling chambers 42, and the downstream part of the supply line 71 and the upstream part of the discharge line 72 are provided. What is necessary is just to branch into several tributaries.
  • all the first cooling chambers 41 are not necessarily continuous.
  • a hollow ring-shaped member 9 that forms each second cooling chamber 42 may be disposed between the cylinder liner 26 and the cylinder head 3.
  • the member 9 may be fitted in the enlarged diameter portion formed in the cylinder block 4 as shown in FIG. 5, but the cylinder block 4 and the cylinder head 3 are similar to the conventional engine cooling system 100 shown in FIG. It may be a plate shape sandwiched between the two.
  • the member 9 may have an independent circular ring shape so as to correspond to each cylinder 29 in the case of the layout as shown in FIG. 4, or in the case of the layout as shown in FIG.
  • the member 9 may constitute a continuous frame member.
  • the cylinder liner 26 is not necessarily incorporated in the cylinder block 4, and the cylinder 29 may be formed by the cylinder block 4.
  • a jacket may be provided around each cylinder liner 26 instead of the cylinder block 4.
  • the second radiator 62 is not necessarily required, and the second cooling liquid may be, for example, industrial water. However, if there is the second radiator 62 as in the embodiment, the second coolant can be circulated between the second cooling chamber 42 and the second radiator 62. Further, since the second radiator 62 that radiates the second coolant is installed separately from the first radiator 61 that radiates the first coolant, the first coolant and the second coolant are made independent of each other. Can be adjusted to the optimum temperature.
  • the present invention is useful for engines for various uses.

Abstract

　エンジン冷却システムは、シリンダヘッドと、シリンダヘッドに面する燃焼室の少なくとも中間部分を取り巻く第１冷却室と、燃焼室のシリンダヘッド側の端部を取り巻く第２冷却室を含む。第１冷却室と放熱器との間では、循環装置により第１冷却液が循環させられる。第２冷却室へは、第１冷却液よりも低温の第２冷却液が供給ラインを通じて供給され、第２冷却室からは、排出ラインを通じて第２冷却液が排出される。

Description

エンジン冷却システム
　本発明は、自着火現象を効果的に抑制することができるエンジン冷却システムに関する。
　火炎伝播方式のエンジンでは、燃焼室壁面の温度を低下させることが、ノッキングやプレイグニッションなどの自着火現象の抑制に有効であることが知られている。ノッキングは、燃焼室壁面近くの混合気が燃焼火炎伝播前に自着火する現象であり、プレイグニッションは、燃焼室内で局所的に高温となる箇所により混合気または潤滑油が自着火する現象である。ノッキングおよびプレイグニッションのいずれも、ピストンの溶損、ピストンリングの損傷およびピストンの焼き付けなどを引き起こす。
　例えば、特許文献１には、図６に示すような、ノッキングを抑制するためのエンジン冷却システム１００が開示されている。このシステム１００では、シリンダブロック１３０とシリンダヘッド１２０の間に流路部材１４０が挟まれている。流路部材１４０は、燃焼室１１０に面する壁面（燃焼室壁面）の一部を構成しており、その燃焼室壁面の近傍に流路１４１を有している。
　流路１４１は、シリンダブロック１３０に設けられた流路１３１およびシリンダヘッド１２０に設けられて流路１２１と連通しており、これらの流路１２１，１３１，１４１には冷却水が流される。これにより、ノッキングが抑制される。
特開平５－２２２９３１号公報
　ところで、エンジン冷却システムとしては、図６に示すエンジン冷却システム１００よりも自着火現象をよりいっそう抑制することが望まれる。
　そこで、本発明は、自着火現象を効果的に抑制することができるエンジン冷却システムを提供することを目的とする。
　本発明の発明者らは、図６に示すエンジン冷却システム１００では、流路部材１４０の流路１４１とシリンダブロック１３０の流路１３１とシリンダヘッド１２０の流路１２１とに同一の冷却水、すなわちほぼ同じ温度の冷却水が流れることに改良の余地があることを見出した。本発明は、このような観点からなされたものである。
　すなわち、本発明のエンジン冷却システムは、シリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに面する燃焼室の少なくとも中間部分を取り巻く第１冷却室と、前記燃焼室の前記シリンダヘッド側の端部を取り巻く第２冷却室と、前記第１冷却室と放熱器との間で第１冷却液を循環させる循環装置と、前記第２冷却室へ、前記第１冷却液よりも低温の第２冷却液を供給する供給ラインと、前記第２冷却室から前記第２冷却液を排出する排出ラインと、を備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、燃焼室のシリンダヘッド側の端部が燃焼室の中間部分よりも積極的に冷却されるため、自着火現象を効果的に抑制することができる。その結果、自着火現象に起因するピストンの溶損、ピストンリングの損傷およびピストンの焼き付けなどが抑制され、エンジンの耐久性および信頼性が向上する。それに加え、自着火現象の発生により最適な点火タイミングに対して実際の点火タイミングを遅角せざるを得ない場合には、点火タイミングを進角する事が可能となり、熱効率が向上する。
　上記のエンジン冷却システムは、前記供給ラインの上流端および前記排出ラインの下流端が接続された第２の放熱器をさらに備えてもよい。第２冷却液は例えば工業用水でもよいが、本構成のように第２の放熱器があれば、第２冷却液を第２冷却室と第２の放熱器との間で循環させることができる。さらに、第２冷却液を放熱させる第２の放熱器は、第１冷却液を放熱させる放熱器とは別に設置されるので、第１冷却液と第２冷却液とを互いに独立して最適な温度に調整することができる。
　上記のエンジン冷却システムは、前記供給ラインに設けられた流量制御弁と、前記燃焼室内の圧力を検出する圧力計と、前記圧力計の検出結果に基づいて自着火現象の発生度合を判定する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、自着火現象の発生度合が高いと判定したときに、前記流量制御弁の開度を大きくしてもよい。この構成によれば、自着火現象の発生度合が高いときには燃焼室のシリンダヘッド側の端部がさらに積極的に冷却されるため、自着火現象の発生度合を小さく維持することができる。
　上記のエンジン冷却システムは、シリンダライナが組み込まれたシリンダブロックをさらに備え、前記第２冷却室は、前記シリンダブロックに設けられた環状の溝が前記シリンダライナに閉塞されることによって形成されていてもよい。この構成によれば、特別な部材を用いることなく第２冷却室を形成することができる。
　本発明によれば、自着火現象を効果的に抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るエンジン冷却システムの概略構成図である。 エンジンの燃焼室回りの拡大縦断面図である。 図２のIII－III線に沿った横断面図である。 変形例のエンジンの横断面図である。 別の変形例のエンジンの燃焼室回りの拡大縦断面図である。 従来のエンジン冷却システムの概略構成図である。
　図１に、本発明の一実施形態に係るエンジン冷却システム１を示す。このシステム１は、第１冷却液と第２冷却液を用いてエンジン２を冷却するものである。本実施形態では、エンジン２が４ストロークエンジンであるが、本発明は２ストロークエンジンにも適用可能である。
　エンジン２は、クランクシャフト２５と、クランクシャフト２５の軸方向に一列または複数列で配列された複数のシリンダ２９（図３参照）を含む。本実施形態では、シリンダ２９が、シリンダブロック４に組み込まれたシリンダライナ２６によって形成されている。また、シリンダ２９は、シリンダヘッド３によって閉塞されている。
　各シリンダ２９内には、ピストン２３が配置されており、このピストン２３とシリンダヘッド３の間に燃焼室２０が形成されている。換言すれば、シリンダヘッド３およびピストン２３は、燃焼室２０に面している。ピストン２３は、コンロッド２４によりクランクシャフト２５と連結されている。
　シリンダヘッド３には、各燃焼室２０に空気もしくは燃料と空気の混合気を供給するための給気ポート３ａと、各燃焼室２０から燃焼ガスを排出するための排気ポート３ｂが設けられている。燃焼室２０への燃料の供給方法は、燃焼室２０内への直接噴射（直噴方式）であってもよいし、給気ポート３ａ内への噴射（予混合方式）であってもよい。燃料は、天然ガスであってもよいし、石油であってもよい。給気ポート３ａの燃焼室２０への開口は給気バルブ２１により開閉され、排気ポート３ｂの燃焼室２０への開口は排気バルブ２２により開閉される。また、シリンダヘッド３には、給気ポート３ａおよび排気ポート３ｂの周囲にヘッド側冷却室３１が形成されている。
　シリンダブロック４には、各燃焼室２０の少なくとも中間部分を取り巻く第１冷却室４１と、各燃焼室２０のシリンダヘッド３側の端部を取り巻く第２冷却室４２が形成されている。本実施形態では、図３に示すように、シリンダライナ２６が互いに接触するように一列で配列されている。そして、全ての第２冷却室４２が連続（互いに連通）していて、これらの第２冷却室４２によって枠状の局所冷却流路が構成されている。同様に、全ての第１冷却室４１も連続（互いに連通）していて、これらの第１冷却室４１によって枠状の主冷却流路が構成されている。また、クランクシャフト２５の軸方向に並ぶシリンダ２９のうち両端以外のシリンダ２９では、各第２冷却室４２がシリンダ２９の並び方向と直交する方向（図３の左右方向）でシリンダ２９を挟み込む一対のセル４２ａに分割されている（第１冷却室４１も同様）。
　図２に示すように、各第２冷却室４２は、シリンダブロック４に設けられた、径方向内側に開口する環状の溝４５がシリンダライナ２６によって閉塞されることによって構成されている。同様に、第１冷却室４１は、シリンダブロック４に設けられた、溝４５よりも格段に大きな後退部４６がシリンダライナ２６によって閉塞されることによって構成されている。
　シリンダブロック４およびシリンダヘッド３には、シリンダブロック４の各第１冷却室４１とシリンダヘッド３のヘッド側冷却室３１とを連通する複数の連通穴２７が形成されている。連通穴２７は、シリンダ２９の軸方向に延びており、第２冷却室４２の外側に配置されている。
　また、シリンダブロック４には、第１冷却室４１で構成される主冷却流路へ第１冷却液を流入させる第１入口４７（図１参照）が設けられており、シリンダヘッド３には、ヘッド側冷却室３１から第１冷却液を流出させる第１出口３２が設けられている。さらに、シリンダブロック４には、第２冷却室４２で構成される局所冷却流路へ第２冷却液を流入させる第２入口４３と、局所冷却流路から第２冷却液を流出させる第２出口４４が設けられている。例えば、図３に示すように、最も外側に配置された２つの第２冷却室４２のうちの一方に第２入口４３が開口し、他方に第２出口４４が開口するように、第２入口４３および第２出口４４が配置される。
　図１に戻って、第１冷却液は、循環装置５により、第１冷却室４１と第１放熱器６１（本発明の放熱器に相当）との間で循環させられる。循環装置５は、第１入口４７と第１放熱器６１とに接続された送りライン５１と、第１出口３２と第１放熱器６１とに接続された戻しライン５２を含む。送りライン５１には、上流側から順にポンプ５３および流量制御弁５４が設けられている。戻しライン５２には、温度センサ８１が設けられている。なお、ポンプ５３は、戻しライン５２に設けられていてもよい。
　ポンプ５３が稼働すると、第１冷却液が第１入口４７を通じてエンジン２内へ流入し、第１冷却室４１で構成される主冷却流路、連通穴２７およびヘッド側冷却室３１をこの順に流れた後に、第１出口３２を通じてエンジン２から流出する。エンジン２から流出した第１冷却液の温度は、温度センサ８１により計測される。エンジン２から流出した第１冷却液は、第１放熱器６１で放熱した後に、再びエンジン２内に流入する。例えば、循環中の第１冷却液の温度は、７０～１００℃程度である。
　流量制御弁５４は、制御装置８により、温度センサ８１で計測される温度が一定の範囲内に維持されるように制御される。
　第２冷却液は、供給ライン７１および第２入口４３を通じて第２冷却室４２で構成される局所冷却流路へ供給され、第２出口４４および排出ライン７２を通じて第２冷却室４２から排出される。局所冷却流路（より正確には、最も上流側の第２冷却室４２）へ供給される第２冷却液は、第１冷却液よりも低温である。例えば、局所冷却流路へ供給される第２冷却液と第１冷却液の温度差は１０℃以上である。局所冷却流路へ供給される第２冷却液の温度は、自着火現象を抑制するという観点からは低い方が望ましい。ただし、燃焼室壁面（シリンダ２９の上部）の温度が下がり過ぎると、燃焼火炎が広がり難くなって冷却損失が大きくなる。そこで、冷却損失を小さく抑えるという観点からは、局所冷却流路へ供給される第２冷却液の温度は低すぎないことが望ましい。
　第２冷却液は、第１冷却液と同じ液体であってもよいし、異なる液体であってもよい。第１冷却液および第２冷却液としては、例えば、不凍液を用いることができる。
　本実施形態では、供給ライン７１の上流端および排出ライン７２の下流端が第２放熱器６２（本発明の第２の放熱器に相当）に接続されている。すなわち、第２冷却液も、第２冷却室４２と第２放熱器６２との間で循環させられる。供給ライン７１には、上流側から順にポンプ７３および流量制御弁７４が設けられている。排出ライン７２には、温度センサ８２が設けられている。なお、ポンプ７３は、排出ライン７２に設けられていてもよい。
　ポンプ７３が稼働すると、第２冷却液が第２入口４３を通じて局所冷却流路（より正確には、最も上流側の第２冷却室４２）内へ流入し、第２出口４４を通じて局所冷却流路（より正確には、最も下流側の第２冷却室４２）から流出する。局所冷却流路から流出した第２冷却液の温度は、温度センサ８２により計測される。局所冷却流路から流出した第２冷却液は、第２放熱器６２で放熱した後に、再び局所冷却流路内に流入する。
　上述した制御装置８は、流量制御弁７４も制御する。制御装置８は、燃焼室２０内の圧力を検出する圧力計８３と接続されており、圧力計８３の検出結果に基づいて自着火現象の発生度合を判定する。例えば、ノッキングやプレイグニッションなどの自着火現象の発生度合は、特開２０１０－８４６８１号公報に記載されているように、圧力波形を解析することによって判定することができる。そして、制御装置８は、圧力計８３の検出結果および温度センサ８２で計測される温度に基づいて、エンジン２の効率が最大となるように、換言すれば、自着火現象が抑制され、かつ、冷却損失が過大とならないように、流量制御弁７４を制御する。例えば、制御装置８は、自着火現象の発生度合が高いと判定したときに、流量制御弁７４の開度を大きくする。
　以上説明したように、本実施形態のエンジン冷却システム１では、燃焼室２０のシリンダヘッド３側の端部が燃焼室２０の中間部分よりも積極的に冷却されるため、自着火現象を効果的に抑制することができる。その結果、自着火現象に起因するピストン２３の溶損、ピストンリングの損傷およびピストン２３の焼き付けなどが抑制され、エンジン２の耐久性および信頼性が向上する。これにより、エンジン２の効率を従来よりもさらに向上させるようなエンジン仕様（例えば、高圧縮比）および運転条件（例えば、点火タイミングの進角）を採用することが可能となる。そして、エンジン２の効率が向上すれば、燃焼ガスに含まれる一酸化炭素の排出量も減少する。また、自着火現象の抑制により、ノック音（自着火現象により発生する圧力波が燃焼室壁面に衝突する際に発生する音）を抑制でき、エンジン２の静粛性を向上させることができる。
　また、自着火現象の発生度合が高いと判定したときに流量制御弁７４の開度が大きくされれば、自着火現象の発生度合が高いときには燃焼室２０のシリンダヘッド３側の端部がさらに積極的に冷却されるため、自着火現象の発生度合を小さく維持することができる。
　さらに、本実施形態では、各第２冷却室４２がシリンダブロック４とシリンダライナ２６を利用して構成されるので、特別な部材を用いることなく第２冷却室４２を形成することができる。
　（変形例）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、全ての第２冷却室４２は、必ずしも連続している必要はない。例えば、図４に示すように、全ての第２冷却室４２が独立していてもよい。この場合、第２入口４３および第２出口４４を個々の第２冷却室４２に開口するように第２冷却室４２と同数設け、供給ライン７１の下流側部分および排出ライン７２の上流側部分を複数の支流に分岐させればよい。同様に、全ての第１冷却室４１は、必ずしも連続している必要はない。
　また、図５に示すように、各第２冷却室４２を形成する中空のリング状の部材９がシリンダライナ２６とシリンダヘッド３の間に配置されていてもよい。部材９は、図５に示すようにシリンダブロック４に形成された拡径部に嵌合していてもよいが、図６に示す従来のエンジン冷却システム１００と同様にシリンダブロック４とシリンダヘッド３の間に挟まれる板状であってもよい。また、部材９は、図４に示すようなレイアウトの場合は個々のシリンダ２９に対応するように独立した円形リング状であってもよいし、図３に示すようなレイアウトの場合は、全ての部材９が連続した枠状部材を構成していてもよい。
　また、シリンダブロック４には必ずしもシリンダライナ２６が組み込まれている必要はなく、シリンダ２９がシリンダブロック４によって形成されていてもよい。
　さらに、シリンダブロック４の代わりに、個々のシリンダライナ２６の周囲にジャケットが設けられていてもよい。
　また、第２放熱器６２は必ずしも必要ではなく、第２冷却液は例えば工業用水でもよい。ただし、前記実施形態のように第２放熱器６２があれば、第２冷却液を第２冷却室４２と第２放熱器６２との間で循環させることができる。さらに、第２冷却液を放熱させる第２放熱器６２は、第１冷却液を放熱させる第１放熱器６１とは別に設置されるので、第１冷却液と第２冷却液とを互いに独立して最適な温度に調整することができる。
　本発明は、種々の用途のエンジンに対して有用である。
　１　　エンジン冷却システム
　２０　燃焼室
　２６　シリンダライナ
　３　　シリンダヘッド
　４　　シリンダブロック
　４１　第１冷却室
　４２　第２冷却室
　４５　溝
　５　　循環装置
　６１　第１放熱器
　６２　第２放熱器
　７１　供給ライン
　７２　排出ライン
　７４　流量制御弁
　８　　制御装置
　８３　圧力計

Claims (4)

  1. 　シリンダヘッドと、
    　前記シリンダヘッドに面する燃焼室の少なくとも中間部分を取り巻く第１冷却室と、
    　前記燃焼室の前記シリンダヘッド側の端部を取り巻く第２冷却室と、
    　前記第１冷却室と放熱器との間で第１冷却液を循環させる循環装置と、
    　前記第２冷却室へ、前記第１冷却液よりも低温の第２冷却液を供給する供給ラインと、
    　前記第２冷却室から前記第２冷却液を排出する排出ラインと、
    を備える、エンジン冷却システム。
  2. 　前記供給ラインの上流端および前記排出ラインの下流端が接続された第２の放熱器をさらに備える、請求項１に記載のエンジン冷却システム。
  3. 　前記供給ラインに設けられた流量制御弁と、
    　前記燃焼室内の圧力を検出する圧力計と、
    　前記圧力計の検出結果に基づいて自着火現象の発生度合を判定する制御装置と、をさらに備え、
    　前記制御装置は、自着火現象の発生度合が高いと判定したときに、前記流量制御弁の開度を大きくする、請求項１または２に記載のエンジン冷却システム。
  4. 　シリンダライナが組み込まれたシリンダブロックをさらに備え、
    　前記第２冷却室は、前記シリンダブロックに設けられた環状の溝が前記シリンダライナに閉塞されることによって形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジン冷却システム。
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