JPH0748980Y2 - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、水冷式内燃機関の冷却装置に関する。

従来の技術 従来、水冷式内燃機関の間接冷却装置には、一次冷却水
により内燃機関を冷却するとともにこの一次冷却水を空
気流によって冷却するラジエタ式と、一次冷却水により
内燃機関を冷却するとともにこの一次冷却水を二次冷却
水によって冷却するヒートエクスチェンジャ式とがあ
る。また、これらとは別に、一次冷却水を通水した後に
この一次冷却水を内燃機関の外に排水する直接冷却式が
ある。

ここで、ヒートエクスチェンジャ式の冷却装置において
は、内燃機関を冷却した一次冷却水の熱を二次冷却水に
放熱するための熱交換器が設けられている。この熱交換
器は、二次冷却水が流れる多数の細管を一定の間隔をも
って束ねることにより構成されるとともに一次冷却水が
流される外管内に配設されている。なお、この外管は、
シリンダ及びシリンダヘッドの周囲に形成された水ジャ
ケットに接続されている。また、二次冷却水は水ポンプ
等によって外部から取り入れられるもので、細管内を流
れて温水となった後に外部に排水される。

考案が解決しようとする課題 従来のヒートエクスチェンジャ式の冷却装置において
は、二次冷却水を給水するための二次冷却水ポンプやそ
の配管系統のほかに、一次冷却水を強制循環させるため
の一次冷却水ポンプやその配管系統が必要であり、構造
が複雑になるとともに内燃機関全体が大型化，重量化し
ている。

課題を解決するための手段 シリンダブロック内に略水平向きにシリンダを配設する
とともにこのシリンダの周囲に一次冷却水が満たされる
水ジャケットを形成した内燃機関において、前記シリン
ダブロックの頂部側に固定されるとともに内周側に燃焼
室が形成されたシリンダヘッドの外周側に一次冷却水が
満たされる箱体を設け、前記箱体内における前記燃焼室
より上方部に二次冷却水が流される熱交換器を配設し、
前記シリンダの下方側に前記水ジャケット内と前記箱体
内とを連通する下部連通口を形成するとともに前記シリ
ンダの上方側に前記水ジャケット内と前記箱体内とを連
通する上部連通口を形成し、前記箱体内を前記熱交換器
が配設された上部冷却側と前記上部連通口が開口された
位置よりも下方側の下部熱源側とに仕切る仕切体を設
け、前記下部熱源側の一次冷却水の水温上昇に伴って前
記上部冷却側と前記下部熱源側とを連通する連通隙間を
大きくする方向へ前記仕切体を移動させる駆動部を設け
た。

また、シリンダの上方側における水ジャケット内の一次
冷却水の水温に応じて仕切体を移動させる駆動部を設け
た。

さらに、形状記憶合金製の駆動部を設けた。

作用 内燃機関の始動直後においては下部熱源側の一次冷却水
の水温が低く、仕切体は、下部熱源側と上部冷却側とを
連通する連通隙間が最小となる位置に位置している。内
燃機関の始動後においては、シリンダやシリンダヘッド
を冷却した下部熱源側の一次冷却水の水温が上昇し、か
つ、仕切体により仕切られた下部熱源側の容積が小さく
なっているために水温は速やかに上昇する。そして、下
部熱源側の一次冷却水の水温上昇に伴って駆動部が作動
し、上部冷却側と下部熱源側とを連通する連通隙間を大
きくする方向へ仕切体を移動させ、水温が上昇した下部
熱源側の一次冷却水が上部冷却側へ上昇し、熱交換器に
より冷却される。熱交換器により冷却されて比重が大き
くなった一次冷却水は下部熱源側へ下降して再びシリン
ダヘッドの冷却に供されるとともに下部連通口から水ジ
ャケット内に入り込んでシリンダの冷却に供される。

また、シリンダの上方側における水ジャケット内の一次
冷却水の水温に応じて仕切体を移動させる駆動部とする
ことにより、一次冷却水の水温上昇はシリンダの上方側
における水ジャケット内が最も早いため、一次冷却水の
水温上昇に伴う駆動部の作動が速やかに行われる。

さらに、形状記憶合金製の駆動部とすることにより、駆
動部を作動させるための駆動力を与える機構が不要とな
り、構造も簡単なものとなる。

実施例 本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。内燃機関
１のシリンダブロック２内には略水平向きにシリンダ３
が配設されており、このシリンダブロック２には前記シ
リンダ３の周囲に位置して一次冷却水が満たされる水ジ
ャケット４が形成されている。また、前記シリンダブロ
ック２の頂部側にはシリンダヘッド５が締付固定され、
このシリンダヘッド５の内周側には燃焼室６が形成され
ている。

前記シリンダヘッド４の外周側には一端が開口した箱体
基部７が一体的に形成されており、この箱体基部７の開
口側に蓋８を取付けることにより一次冷却水が満たされ
る箱体９が形成されている。前記箱体９は前記シリンダ
３より上方へ延出しており、この箱体９内には、多数の
細管10を所定の間隔をもって束ねた熱交換器11が前記燃
焼室６より上方に位置して略水平向きに配設されてお
り、この熱交換器11の一端には二次冷却水が給水される
入水口12が形成されるとともに熱交換器11の他端には前
記入水口12から給水された二次冷却水が排水される排水
口13が形成されている。なお、前記入水口12と前記排水
口13とはともに前記箱体９の外部に突出されており、入
水口12には前記細管10内へ二次冷却水を給水するための
二次冷却水ポンプ14が接続されている。

前記シリンダ３の下方側には前記水ジャケット４内と前
記箱体９内とを連通する下部連通口15が形成されてお
り、前記シリンダ３の上方側には前記水ジャケット４内
と前記箱体９内とを連通する上部連通口16が形成されて
いる。また、前記箱体９の上部には、この箱体９内及び
前記水ジャケット４内に一次冷却水を注水するための注
水口17が形成され、この注水口17には調圧弁18を組込ん
だ注水口キャップ19が着脱自在に取付けられている。さ
らに、前記箱体９には凹部20が形成されており、この凹
部20には前記燃焼室６に臨んだスパークプラグ21が配設
されている。

つぎに、前記箱体９内には前記熱交換器11の下方に位置
するとともにこの熱交換器11に対して略平行に配設され
た軸22が設けられており、この軸22には、前記箱体９内
を前記熱交換器11が配設された上部冷却側23と前記上部
連通口16が開口された位置よりも下方側の下部熱源側24
とに仕切る仕切体である仕切板25が回動自在に取付けら
れている。前記仕切板25には、温度が設定温度以上に上
昇すると縮むとともに温度が設定温度以下に下降すると
伸びる性質を有する形状記憶合金製の駆動体26の一端が
前記軸22から外れた位置に連結されており、この駆動体
26の他端は前記シリンダ３の上方側における前記水ジャ
ケット４の内壁に連結されている。なお、前記仕切板25
は、前記駆動体26が伸びた際には第１図において一点鎖
線で示した閉止位置に回動するとともに駆動体26が縮ん
だ際には第１図において実線で示した開放位置に回動
し、開放位置に回動した際には上部冷却側23と下部熱源
側24とを連通する連通隙間が大きくなっている。さら
に、前記仕切板25は、上端側を箱体９のシリンダ３側壁
面に近接させるとともに下端側を蓋８側に近接させた斜
め向きに配設されている。

このような構成において、注水口17から一次冷却水を注
水し、水ジャケット３内及び箱体９内を一次冷却水で満
たした後に内燃機関１を始動させる。内燃機関１の始動
前及び始動直後においては、一次冷却水の水温が低く、
駆動体26は設定温度以下であるために伸びた状態となっ
ており、仕切板25は一点鎖線で示した閉止位置に回動
し、上部冷却側23と下部熱源側24との連通隙間は非常に
小さなものとなっている。

内燃機関１の始動に伴いシリンダ３やシリンダヘッド５
が加熱され、これらのシリンダ３やシリンダヘッド５を
冷却することにより下部熱源側24の一次冷却水の水温が
上昇する。ここで、下部熱源側24は仕切板25により仕切
られて容積が小さくなっているとともに、上部冷却側23
に対して略遮断された状態となっているために熱交換器
11による冷却がほとんど行われず、水温は速やかに上昇
する。従って、内燃機関１は始動後の僅かな時間で十分
に温まり、内燃機関１の回転がスムーズに行われるとと
もに加速性が向上し、また、シリンダ２の低温摩耗が防
止される。

下部熱源側24の一部であるシリンダ３の上方側における
水ジャケット４内の一次冷却水の水温が上昇して駆動体
26が設定温度以上に温まると、駆動体26が縮むとともに
仕切板25が軸22の回りに実線で示した開放位置に回動
し、上部冷却側23と下部熱源側24との連通隙間が大きく
なる。このため、下部熱源側24の一次冷却水は連通隙間
を通って上部冷却側23へ上昇し、熱交換器11により冷却
されて比重が大きくなった後に下部熱源側24へ下降して
再びシリンダヘッド５やシリンダ３の冷却に供される。
なお、下部熱源側24へ下降する一次冷却水は仕切板25と
蓋８との間を下降して箱体９の底部側に至り、シリンダ
ヘッド５を冷却するとともに箱体９の底部側に至った一
次冷却水の一部が下部連通口15から水ジャケット４内に
入り込んでシリンダ３を冷却する。また、シリンダヘッ
ド５やシリンダ３を冷却して熱水となった一次冷却水は
仕切板25と箱体９のシリンダ側壁面との間を上昇する。

ここで、下部熱源側24における一次冷却水の水温上昇は
シリンダ３の上方に水ジャケット４内が最も早いため、
駆動部26をこのシリンダ３の上方の水ジャケット４内に
設けることにより、一次冷却水の水温上昇に伴う駆動部
26の作動が速やかに行われ、仕切板25が開放位置に回動
する前にシリンダ３が過熱して焼付を起こすということ
が防止される。

また、駆動部26が温度変化に伴って伸縮する形状記憶合
金製であるため、駆動部26を作動させるための駆動力を
与える機構が不要となり、構造も簡単なものとなってい
る。

さらに、熱交換器11により冷却された一次冷却水は仕切
板25と蓋８との間を下降するとともに、シリンダヘッド
５やシリンダ３を冷却して熱水となった一次冷却水は仕
切板25と箱体９のシリンダ側壁面との間を上昇するた
め、仕切板25によって下降する一次冷却水と上昇する一
次冷却水との混合が防止され、一次冷却水の対流が促進
されるとともに一次冷却水を強制循環させるポンプを用
いることなく内燃機関１の冷却が行われ、高出力時にお
いても内燃機関１の過熱が防止される。

なお、本実施例においては、仕切板25を閉止位置に回動
させた際に上部冷却側23と下部熱源側24との間に僅かな
連通通路ができる構造としたが、仕切板25を閉止位置に
回動させた際には上部冷却側23と下部熱源側24とが完全
に遮断される構造としてもよい。

考案の効果 本考案は、上述のようにシリンダヘッドの外周側に一次
冷却水が満たされる箱体を設けるとともにシリンダヘッ
ドの内周側に形成した燃焼室より上方部に位置させて二
次冷却水が流される熱交換器を箱体内に設け、シリンダ
の周囲に位置させてシリンダブロックに形成した水ジャ
ケットと箱体内とを連通する上部連通口と下部連通口と
を形成したことにより、シリンダやシリンダヘッドを冷
却して熱水となった一次冷却水が箱体内を上昇するとと
もに熱交換器により冷却された一次冷却水が箱体内を下
降するという自然対流により一次冷却水を強制循環させ
るポンプを用いることなく内燃機関の冷却を行うことが
でき、また、箱体内を熱交換器が配設された上部冷却側
と上部連通口が開口された位置よりも下方側の下部熱源
側とに仕切る仕切体を設け、下部熱源側の一次冷却水の
水温上昇に伴って上部冷却側と下部熱源側とを連通する
連通隙間を大きくする方向へ仕切体を移動させる駆動部
を設けたことにより、内燃機関の始動直後における一次
冷却水の水温が低い状態では下部熱源側と上部冷却側と
が仕切体により仕切られているため、下部熱源側の容積
が小さくなっているとともに熱交換器による冷却が行わ
れないために下部熱源側の一次冷却水の水温を速やかに
上昇させることができ、従って、内燃機関を始動直後の
僅かな時間で十分に温めることができ、内燃機関の低温
時に発生する回転不調や加速不良及びシリンダの低温摩
耗を防止することができ、さらに、シリンダの上方側に
おける水ジャケット内の一次冷却水の水温に応じて仕切
体を移動させる駆動部としたことにより、一次冷却水の
水温上昇はシリンダの上方側における水ジャケット内が
最も早いため、一次冷却水の水温上昇に伴う駆動部の作
動を速やかに行わせて過熱によるシリンダの焼付等を防
止することができ、さらに、形状記憶合金製の駆動部と
したことにより、駆動部を作動させるための駆動力を与
える機構を不要とすることができるとともに構造を簡単
なものとすることができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すもので、第１図は縦断正
面図、第２図は縦断側面図である。 １…内燃機関、２…シリンダブロック、３…シリンダ、
４…水ジャケット、５…シリンダヘッド、６…燃焼室、
９…箱体、11…熱交換器、15…下部連通口、16…上部連
通口、23…上部冷却側、24…下部熱源側、25…仕切体、
26…駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−294785（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−49626（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−49627（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−49625（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−49634（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭35−4259（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭61−499（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダブロック内に略水平向きにシリン
   ダを配設するとともにこのシリンダの周囲に一次冷却水
   が満たされる水ジャケットを形成した内燃機関におい
   て、前記シリンダブロックの頂部側に固定されるととも
   に内周側に燃焼室が形成されたシリンダヘッドの外周側
   に一次冷却水が満たされる箱体を設け、前記箱体内にお
   ける前記燃焼室より上方部に二次冷却水が流される熱交
   換器を配設し、前記シリンダの下方側に前記水ジャケッ
   ト内と前記箱体内とを連通する下部連通口を形成すると
   ともに前記シリンダの上方側に前記水ジャケット内と前
   記箱体内とを連通する上部連通口を形成し、前記箱体内
   を前記熱交換器が配設された上部冷却側と前記上部連通
   口が開口された位置よりも下方側の下部熱源側とに仕切
   る仕切体を設け、前記下部熱源側の一次冷却水の水温上
   昇に伴って前記上部冷却側と前記下部熱源側とを連通す
   る連通隙間を大きくする方向へ前記仕切体を移動させる
   駆動部を設けたことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 【請求項２】シリンダの上方側における水ジャケット内
   の一次冷却水の水温に応じて仕切体を移動させる駆動部
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷
   却装置。
3. 【請求項３】形状記憶合金製の駆動部を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却装置。