JPH036326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば船外機等に使用するエンジンの
冷却装置の改良に関するものである。

（従来技術） 一般に船外機では海水を冷却水として吸入し、
吸入した海水でエンジンを直接冷却している。こ
のため比較的発熱量が少ないシリンダブロツク部
が過冷却になるという傾向がある。

ところで近年デイーゼルエンジンを利用したデ
イーゼルエンジン船外機が開発されている。この
デイーゼルエンジン船外機に前述の直接海水冷却
構造を適用すると次のような不具合がある。すな
わちデイーゼル燃料にはイオウ分が含まれてお
り、イオウ分が燃焼すると亜硫酸ガスが発生す
る。内部に亜硫酸ガスが充満しているデイーゼル
エンジンを比較的低温の海水で直接に冷却すると
例えばシリンダライナ等が過低温になり、前記亜
硫酸ガスを凝縮させて硫酸を生み出し、所謂硫酸
腐蝕を起こすという不具合が発生する。この不具
合はデイーゼルエンジンからの発生熱量が少ない
低負荷時に特に著しく、デイーゼルエンジン船外
機を作業用に使用した場合には低負荷での使用頻
度が大きいので、硫酸腐蝕によるシリンダライナ
の摩耗が増大するという問題がある。

またシリンダヘツド温度を低く保つと吸気温度
が低いため体積効率が高くなり、シリンダブロツ
クを適温に保つと機械損失が減少するので、低燃
費で高出力のエンジンが得られることは周知であ
り、シリンダヘツドを充分に冷却するとともに、
シリンダブロツクの過冷却を防止した冷却装置が
要望されている。

（発明の目的） 本発明は発生熱量が大きいシリンダヘツドを充
分に冷却するとともに、シリンダブロツクの過冷
却を防止することができ、しかも装置全体を小
型、単純化できるエンジンの冷却装置を提供する
ことを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、シリンダヘツド１７の冷却水ジヤケ
ツト１７ａとシリンダブロツク１９の冷却水ジヤ
ケツト１９ａとを分離して形成し、各冷却水ジヤ
ケツトにそれぞれ冷却水の入口１７ｂ，１９ｂと
出口１７ｃ，１９ｃを設け、冷却水供給用のポン
プ２８からの冷却水がシリンダヘツド１７の冷却
水ジヤケツト１７ａを流れて後シリンダブロツク
１９の冷却水ジヤケツト１９ａに流れるように、
上記ポンプ２８をシリンダヘツド１７の冷却水ジ
ヤケツト入口１７ｂに接続し、シリンダブロツク
１９の冷却水ジヤケツト入口１９ｂをシリンダヘ
ツド１７の冷却水ジヤケツト出口１７ｃに接続し
たことを特徴とするエンジンの冷却装置である。

（実施例） 本発明をデイーゼルエンジンに適用して船外機
に搭載した場合を示す第１図において、１０は船
体であり、船体１０の最後部にはブラケツト１２
を介してデイーゼルエンジン船外機１４が取付け
られている。デイーゼルエンジン船外機１４はデ
イーゼルエンジン１６とドライブユニツト１８を
組合せた構造であり、デイーゼルエンジン１６は
カウリング２０で覆われ、ドライブユニツト１８
にはプロペラ２２が設けられている。

デイーゼルエンジン船外機１４はブラケツト１
２に重ねられたアーム２３を介してブラケツト１
２の軸２４を中心として回動自在に取付けられて
おり、プロペラ２２を水中から上昇させる所謂チ
ルト時やドライブユニツト１８が岩等の障害物に
衝突した場合には軸２４を中心にデイーゼルエン
ジン船外機１４全体が回動可能である。

デイーゼルエンジン１６はクランク軸１５を縦
方向に配置した姿勢で固定されており、デイーゼ
ルエンジン１６のシリンダヘツド１７とシリンダ
ブロツク１９は横方向に並列配置されている。シ
リンダヘツド１７の冷却水ジヤケツト１７ａは縦
方向に冷却水を流通させるように形成されてお
り、シリンダブロツク１９の冷却水ジヤケツト１
９ａも同様に形成されている。

冷却水ジヤケツト１７ａ，１９ａに供給される
海水はドライブユニツト１８内の海水ポンプ２８
で圧送され、冷却後にはドライブユニツト１８内
の通路３０を通つて水中に排出される構造になつ
ている。通路３０にはデイーゼルエンジン１６の
排気管３２も開口している。

第２図を参照してデイーゼルエンジン１６の冷
却系統の第１実施例を説明する。この実施例は冷
却水ジヤケツト１７ａを流れる海水の温度をｔ２
に制御し、冷却水ジヤケツト１９ａを流れる海水
の温度をt3（t2＜t3）に制御する場合である。

海水ポンプ２８で吸い上げられた海水は低温で
あり、温度はt0（t2＞t0）である。シリンダヘツ
ド１７の上部には冷却水入口１７ｂが形成され、
シリンダヘツド１７の下部には冷却水出口１７ｃ
が形成されており、海水ポンプ２８と冷却水入口
１７ｂは通路４０で接続されている。冷却水出口
１７ｃの近傍にはサーモスタツトＴ１が設けられ
ており、サーモスタツトＴ１の開弁温度はｔ２に
設定されている。サーモスタツトＴ１と冷却水ジ
ヤケツト１９ａの冷却水入口１９ｂは通路４２で
接続されており、冷却水入口１９ｂはシリンダブ
ロツク１９の下部に設けられている。冷却水ジヤ
ケツト１９ａの上端部には補助冷却水出口１９ｃ
と主冷却水出口１９ｄが設けられており、補助冷
却水出口１９ｃ近傍にはサーモスタツトＴ２が配
置されている。なお、主冷却水出口１９ｄ近傍に
サーモスタツトＴ１を設けてもよい。

したがつて冷却水ジヤケツトシリンダヘツド１
７ａには冷却水入口１７ｂから冷却水出口１７ｃ
に向かつて下向きに海水が流れ、冷却水ジヤケツ
ト１９ａには冷却水入口１９ｂから主冷却水出口
１９ｄに向かつて上向きに海水が流れる構造にな
つている。

サーモスタツトＴ２の開弁温度はｔ３であり、
サーモスタツトＴ２には通路４４の一端が接続さ
れ、通路４４の他端は通路３０（第１図）に繋が
つている。

前述のように主冷却水出口１９ｄ近傍にサーモ
スタツトＴ１（開弁温度ｔ２）を設けた場合に
は、サーモスタツトＴ１には通路４６の一端が接
続され、通路４６の他端は通路４４の途中に接続
されている。通路４６の途中には切換弁４８が介
装されており、シリンダブロツク１９の発熱量が
多くなる高負荷時には切換弁４８を開弁させて冷
却水ジヤケツト１９ａにｔ２の温度の海水を流
し、シリンダブロツク１９の発熱量が少ない例え
ばアイドル時等の低負荷時には切換弁４８を閉弁
して冷却水ジヤケツト１９ａにｔ３の温度の海水
を流すようになつている。切換弁４８は手動ある
いは自動で開閉動作されるものである。

なお通常、冷却水入口１７ｂにサーモスタツト
Ｔ１を設けた場合には主冷却水出口１９ｄにはサ
ーモスタツトＴ１は設けず、冷却水入口１７ｂあ
るいは主冷却水出口１９ｄのいずれか一方にサー
モスタツトＴ１を設ける。

通路４４と通路４０はバイパス通路５０で連通
されており、バイパス通路５０の端部は冷却水ポ
ンプの正常作動を確認するための検水孔（図示せ
ず）に繋がつている。

冷却水ジヤケツト１７ａの上部には通路５２の
下端が接続されており、通路５２の上端は通路４
４の途中に接続されている。通路５２の途中には
エアー抜き用のフロート弁５４が介装されてお
り、フロート弁５４から冷却水ジヤケツト１７ａ
内に滞留している空気を排出するようになつてい
る。また冷却水ジヤケツト１７ａの下部には絞り
５６を有するドレン通路５８の上端が接続されて
おり、ドレン通路５８の下端は通路４２の途中に
接続されている。

冷却水ジヤケツト１９ａの上部にもエアー抜き
用のフロート弁６０を有する通路６２の下端が接
続されており、通路６２の上端は通路４４の途中
に接続されている。また通路４２とバイパス通路
５０の間にも逆止弁６４を有する通路６６が接続
されている。通路６６とバイパス通路５０の接続
点ｐの図中の左側近傍には絞り６８が介装されて
おり、切換弁４８が閉弁状態、サーモスタツトＴ
１が開弁状態、サーモスタツトＴ２が閉弁状態の
時でも冷却水ジヤケツト１７ａからの海水の圧力
で逆止弁６４は開弁せず、冷却水ジヤケツト１７
ａの海水はサーモスタツトＴ２が開弁するｔ３の
温度になるまで冷却水ジヤケツト１７ａ内に滞留
することになる。

また１６が停止している時には、冷却水ジヤケ
ツト１７ａ、冷却水ジヤケツト１９ａ内の海水を
排出するのが船外機として一般的であるが、デイ
ーゼルエンジン１６の停止時には海水の自重で逆
止弁６４が開弁して通路３０に排出されるように
なつている。

次に作用を説明する。まず絞り６８を左方に設
けた場合、例えばアイドル時等の切換弁４８を閉
弁した時には、冷却水ジヤケツト１９ａはｔ３に
温度管理される。すなわちt0の温度で海水ポンプ
２８から冷却水入口１７ｂに流入した海水は、冷
却水ジヤケツト１７ａ内の対流現象で上部に集つ
ている比較的温度の高い海水と混合してｔ１の温
度になる、冷却水ジヤケツト１７ａに流入した海
水はｔ１からｔ２まで比較的小さな温度勾配で温
度が上昇し、ｔ２の温度でシリンダヘツド１７の
サーモスタツトＴ１が開弁するが逆止弁６４は海
水の圧力により閉弁したままであり、又シリンダ
ブロツク１９のサーモスタツトＴ２も閉弁したま
まであり、海水は滞留したままとなる。やがて冷
却しジヤケツト１９ａの温度が上昇し、ｔ３の温
度となりサーモスタツトＴ２が開弁し、冷却水ジ
ヤケツト１７ａからの海水は冷却し入口１９ｂか
ら補助冷却水出口１９ｃに向かつて流れ、通路４
４から通路３０に排出される。

したがつてアイドル時すなわち切換弁４８が閉
弁時には、海水温度はサーモスタツトＴ２により
比較的高温のｔ３に温度管理され、シリンダブロ
ツク１９のシリンダライナに前述の硫酸腐蝕が発
生する恐れはない。

一方全力航行時の高負荷時には切換弁４８を開
弁して冷却水ジヤケツト１９ａの海水は冷却水入
口１９ｂから主冷却水出口１９ｄに向かつて流
れ、通路４６から通路３０に排出される。

したがつてアイドル時すなわち切換弁４８が閉
弁時は、海水温度はサーモスタツトＴ２により比
較的高温のt3に温度管理され、シリンダブロツク
１９のシリンダライナに前述の硫酸腐蝕が発生す
る恐れはない。

一方全力航行時には切換弁４８を開弁して冷却
しジヤケツト１９ａの海水は冷却水入口１９ｂか
ら主冷却水出口１９ｄに向かつて流れ、通路４６
から通路３０に排出される。

したがつて切換弁４８が開弁している時にはサ
ーモスタツトＴ１により温度管理される。この高
負荷時にはシリンダブロツク１９からの発生熱量
が増加しているので、ｔ２の比較的低い温度で温
度管理しても硫酸腐蝕が発生する恐れはない。

一方シリンダヘツド１７ａは低温のｔ２に冷却
されたシリンダヘツド１７の吸気ポート（図示せ
ず）等を低温に冷却して吸気の充填効率を向上さ
せ、又シリンダヘツド１７の吸排気弁間（図示せ
ず）等の熱負荷も軽減される。

又、他の実施例として絞り６８を図中の破線で
示すように接続点ｐの右側に配置した場合につい
て説明する。切換弁４８が閉弁されている場合に
サーモスタツトＴ１が開弁しサーモスタツトＴ２
が閉弁している時に冷却水ジヤケツト１７ａから
の海水を通路４２、通路６６、バイパス通路５
０、通路４４を順次に通過させて３０に排出する
ようになつている。すなわち冷却水ジヤケツト１
７ａはサーモスタツトＴ１により、又冷却水ジヤ
ケツト１９ａはサーモスタツトＴ２により温度管
理される。

一方アイドル時等の切換弁４８を閉弁した時に
は冷却水ジヤケツト１７ａはｔ２、冷却水ジヤケ
ツト１９ａはｔ３に温度管理される。すなわちｔ
０の温度で海水ポンプ２８から冷却水入口１７ｂ
に流入した海水は冷却水ジヤケツト１７ａ内の対
流現象で上部に集つている比較的温度の高い海水
と混合してｔ１の温度になる。冷却水ジヤケツト
１７ａに流入した海水はｔ１からｔ２まで比較的
小さな温度勾配で温度が上昇し、ｔ２の温度でシ
リンダヘツド１７のサーモスタツトＴ１が開弁す
ると、海水の圧力で逆止弁６４を開弁し、通路４
２、通路６６、バイパス通路５０を通つて通路３
０に排出される。

一方サーモスタツトＴ１を主冷却水出口１９ｄ
の近傍に設け、冷却水出口１７ｃ近傍のサーモス
タツトＴ１を除去した場合には、通路４２の長さ
が短くシリンダヘツド１７およびシリンダブロツ
ク１９内に鋳抜きで一体に鋳造可能である。

やがて冷却水ジヤケツト１９ａの海水の温度が
ｔ２からｔ３にまで上昇するとサーモスタツトＴ
２が開弁し、冷却水ジヤケツト１７ａからの海水
は冷却水入口１９ｂから補助冷却水出口１９ｃに
向かつて流れ、通路４４から通路３０に排出され
る。

したがつて、シリンダブロツク１９のシリンダ
ライナが前述の硫酸腐蝕が発生する恐れはない。

一方全力航行時等の高負荷時には、切換弁４８
を開弁してシリンダブロツク１９をｔ２の温度に
管理してもシリンダブロツク１９からの発生熱量
が増加しているので、硫酸腐蝕が発生する恐れは
ない。一方シリンダヘツド１７は低温のｔ２に冷
却され、シリンダヘツド１７の吸気ポート（図示
せず）等を低温に冷却して吸気の充填効率を向上
されることにより、シリンダブロツク１９は比較
的高温のｔ３に温度管理され、又シリンダヘツド
１７の吸排気弁間（図示せず）等の熱負荷も軽減
される。

また以上のシリンダヘツド１７、シリンダブロ
ツク１９の材質については、シリンダヘツド１７
を熱伝達率のよいアルミ合金製で形成し、シリン
ダブロツク１９を比較的熱伝達率の悪い鋳鉄製で
形成することもできる。

シリンダヘツド１７をアルミ合金製、シリンダ
ブロツク１９を鋳鉄製とした場合に限らず、シリ
ンダヘツド１７及びシリンダブロツク１９の両者
をアルミ合金製としてもよい。この場合にもアイ
ドル時にはシリンダブロツク１９はサーモスタツ
トＴ２で温度管理されるので、過冷却となる問題
は発生しない。

更にシリンダヘツド１７とシリンダブロツク１
９を一体成型して、内部にシリンダヘツド１７冷
却用の冷却水ジヤケツト１７ａとシリンダブロツ
ク１９冷却用の冷却水ジヤケツト１９ａを分離し
て形成してもよい。この場合には、冷却水ジヤケ
ツト１７ａと冷却水ジヤケツト１９ａの間の隔壁
の位置を自由にずらせることができるので、シリ
ンダヘツド１７及びシリンダブロツク１９の部分
的な温度管理を厳密に行なうことができる。

次に第２ａ図〜第２ｃ図を参照して以上の第１
実施例の変形例を説明する。第２ａ図の場合はシ
リンダヘツド１７の下部にサーモスタツトＴ１を
設けて冷却水ジヤケツト１７ａの出口温度を管理
するようにしてある。また第２ｂ図の場合はシリ
ンダブロツク１９の上部にサーモスタツトＴ２を
設けて冷却水ジヤケツト１９ａの出口温度を管理
するようにしてある。更に第２ｃ図はシリンダヘ
ツド１７の冷却水ジヤケツト１７ａには下から上
に向かつて海水を流通させ、シリンダブロツク１
９の冷却水ジヤケツト１９ａには上から下に向か
つて海水を流通させるようにしてある。

更に第３図を参照して本発明の第２実施例を説
明する。なお第３図において、第２図と同一符号
を付した部分は同一あるいは相当部分を示す。

第３図は冷却水ジヤケツト１７ａの海水流通方
向を下部から上部に向かう上向きとし、冷却水ジ
ヤケツト１９ａの海水流通方向を下部から上部に
向かう上向きとした場合を示している。このよう
に冷却水ジヤケツト１７ａ、冷却水ジヤケツト１
９ａの海水流通方向を共に上向きにすると、冷却
水ジヤケツト１７ａ、冷却水ジヤケツト１９ａの
途中に空気が滞留する恐れがなくなり、エアー抜
きの面で有利である。

第３ａ図はシリンダヘツド１７の上部にサーモ
スタツトＴ１を設けた場合を示し、第３ｂ図はシ
リンダブロツク１９の上部にサーモスタツトＴ２
を設けた場合を示す。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によるエンジンの冷
却装置は、シリンダヘツド１７の冷却水ジヤケツ
ト１７ａとシリンダブロツク１９の冷却水ジヤケ
ツト１９ａを分離し、ポンプ２８からの冷却水が
まずシリンダヘツド１７の冷却水ジヤケツト１７
ａに導入されて後シリンダブロツク１９の冷却水
ジヤケツト１９ａに導入されるように直列に接続
している。これにより次のような効果がある。

(A) シリンダヘツド側冷却水ジヤケツト１７ａに
ポンプ２８からの低温の冷却水を先ず導くの
で、シリンダヘツド１７の冷却効果が大きい。
しかもそこで昇温された冷却水を今度はシリン
ダブロツク側冷却水ジヤケツト１９ａに導くの
で、過冷却に起因するシリンダライナの硫酸腐
蝕（摩耗の発生）を防止できる。

(B) 同一の冷却水をシリンダヘツド１７の冷却と
シリンダブロツク１９の冷却に順次利用するの
で、引例のような２種類の冷却水（清水と海
水）を利用する場合に比べ、熱交換器が不要と
なり、装置の小型、単純化を達成できる。

またシリンダヘツド１７をアルミ合金で形成し
た場合には、シリンダヘツド１７の熱膨脹率が大
きくなり、シリンダヘツド１７とシリンダブロツ
ク１９の接続部のシールが問題になるが、シリン
ダヘツド１７の冷却水ジヤケツト１７ａとシリン
ダブロツク１９の冷却水入口１９ｂが分離してい
るために、シリンダヘツド１７とシリンダブロツ
ク１９の間のガスケツト（図示せず）に冷却水通
路を形成する必要がなくなるので、海水による前
記ガスケツトの腐蝕を防止でき、又ガスケツトは
燃焼ガスと潤滑油のみのシールを行なうだけでよ
く、ガスケツト設計に有利である。シリンダヘツ
ドとシリンダブロツクをアルミ合金で形成した場
合、機関軽量化に非常に有利であるが、一方アル
ミ合金とガスケツト材の熱膨脹率の違い、又アル
ミ合金の剛性の低さにより海水直冷の場合特にガ
スケツトのトラブルが多発することがよく知られ
ている。しかし本発明を採用すれば、前述の如く
ガスケツト設計が有利であり、海水直冷において
もシリンダブロツク、シリンダヘツド共にアルミ
合金を採用し軽量化されたエンジンをガスケツト
トラブルを解消した上で提供できるが、シリンダ
ブロツク１９はサーモスタツトＴ２で温度管理さ
れるので、シリンダブロツク１９の温度を適温に
維持できる。

またシリンダヘツド１７の冷却水ジヤケツト１
７ａとシリンダブロツク１９の冷却水ジヤケツト
１９ａを分離し、シリンダヘツド１７の冷却水ジ
ヤケツト１７ａの出口側にサーモスタツトＴ１を
設けているので、シリンダヘツド１７の冷却水ジ
ヤケツト１７ａで昇温した冷却水のみがサーモス
タツトＴ１の作用によりシリンダブロツク１９の
冷却水ジヤケツト１９ａに供給され、従つてシリ
ンダライナの硫酸腐蝕を一層効果的に防止でき
る。

特に寒冷時にはシリンダヘツド１７の冷却水入
口１７ｂに入る水の温度そのものが低いので、硫
酸腐蝕の発生の可能性が大であるが、そのような
場合でも上記のようにサーモスタツトＴ１をシリ
ンダヘツド１７の冷却水出口１７ｃに備えている
ことにより、シリンダブロツク１９の過冷却を確
実に防ぎ、硫酸腐蝕を防止できる。

シリンダヘツド１７とシリンダブロツク１９を
一体成型して、内部にシリンダヘツド１７冷却用
の冷却水ジヤケツト１７ａとシリンダブロツク１
９冷却用の冷却水ジヤケツト１９ａを分離して形
成した場合には、冷却水ジヤケツト１７ａと冷却
水ジヤケツト１９ａの間の隔壁の位置を自由にず
らせることができるので、シリンダヘツド１７及
びシリンダブロツク１９の部分的な温度管理を厳
密に行なうことができる。

（別の実施例） (1) 本発明は以上のようにデイーゼルエンジン船
外機に適用される場合に限らず、少なくともク
ランク軸１５が縦方向に配置された姿勢で使用
されるガソリンエンジン等の他のエンジンに適
用できる。ただし、デイーゼルエンジン船外機
に適用した場合には前述の硫酸腐蝕等の問題を
解決することができ最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したデイーゼルエンジン
を搭載したデイーゼルエンジン船外機の構造略
図、第２図はデイーゼルエンジンの冷却系統の第
１実施例を示す構造略図、第２ａ図、第２ｂ図、
第２ｃ図は夫々第２図の第１実施例の変形例を示
す構造略図、第３図は冷却系統の第２実施例を示
す構造略図、第３ａ図、第３ｂ図は夫々第３図の
第２実施例の変形例を示す構造略図である。１６
……デイーゼルエンジン、１７……シリンダヘツ
ド、１９……シリンダブロツク、１７ａ……冷却
水ジヤケツト、１９ａ……冷却水ジヤケツト、１
７ｂ……冷却水入口、１７ｃ……冷却水出口、１
９ｂ……冷却水入口、１９ｃ……主冷却水出口、
Ｔ１，Ｔ２……サーモスタツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少くともシリンダヘツド１７をアルミ合金で
   形成し、シリンダヘツド１７の冷却水ジヤケツト
   １７ａとシリンダブロツク１９の冷却風水ジヤケ
   ツト１９ａを分離して形成し、各冷却水ジヤケツ
   トにそれぞれ冷却水の入口１７ｂ，１９ｂと出口
   １７ｃ，１９ｃを設け、冷却水供給用のポンプ２
   ８からの冷却水がシリンダヘツド１７の冷却水ジ
   ヤケツト１７ａを流れて後シリンダブロツク１９
   の冷却水ジヤケツト１９ａに流れるように、上記
   ポンプ２８をシリンダヘツド１７の冷却水ジヤケ
   ツト入口１７ｂに接続し、シリンダブロツク１９
   の冷却水ジヤケツト入口１９ｂをシリンダヘツド
   １７の冷却水ジヤケツト出口１７ｃに直列に接続
   し、シリンダヘツド１７の冷却水ジヤケツト出口
   側にサーモスタツトＴ１を設けたことを特徴とす
   るエンジンの冷却装置。