JPH10159558A

JPH10159558A - 沸騰冷却式エンジン

Info

Publication number: JPH10159558A
Application number: JP8319199A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hayashida; 大林田; Tsugunori Hata; 継徳畑; Kei Hasegawa; 圭長谷川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【解決手段】沸騰冷却式エンジンにおいて、吸気弁口１
４周囲の吸気弁口ポート壁１５と排気弁口１６周囲の排
気弁口ポート壁１７との間に、冷却液通過隙間１８を形
成し、液冷ジャケット１の冷却液導入口１９を排気ポー
ト壁２０に向けた。【効果】液冷ジャケット１内で発生した冷却液５の蒸気
が冷却液５とともに冷却液通過隙間１８を速やかに通過
し、排気弁口ポート壁１７の周辺に蒸気溜まりができに
くく、排気弁口１６の周肉部からの放熱が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰冷却式エンジ
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰冷却式エンジンの従来技術として、
本発明と同様、液冷ジャケットとコンデンサとを連通さ
せた冷媒循環経路を備え、コンデンサに電動ファンを設
け、液冷ジャケット内での沸騰によって生じた冷却液の
蒸気を、コンデンサ内に導入して凝縮させ、凝縮した冷
却液を液冷ジャケットに復帰させるようにしたものがあ
る。

【０００３】この種のエンジンでは、吸気弁口周囲の吸
気弁口ポート壁と排気弁口周囲の排気弁口ポート壁とは
突き合わせ状で相互に融合している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、吸気弁口ポート壁と排気弁口ポート壁とが相互に融
合しているため、これが堰となって、排気弁口ポート壁
の周辺に蒸気溜まりができやすく、排気弁口の周肉部か
らの放熱が抑制される。このため、排気弁口の周肉部の
熱歪みが促進され、排気弁の閉弁時のシール性が低下す
るとともに、排気弁口の周肉部の亀裂等が起こりやすく
なる。

【０００５】第１発明の課題は次の点にある。排気弁
口の周肉部の冷却を促進すること。第２発明の課題は、
第１発明の課題に加え、次の点にある。排気ポート壁
の冷却を促進すること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（第１発明）第１発明は、図１または図４に示すよう
に、液冷ジャケット１とコンデンサ２とを有する冷媒循
環経路３を備え、コンデンサ２に電動ファン４を設け、
液冷ジャケット１内での沸騰によって生じた冷却液５の
蒸気を、コンデンサ２内に導入して凝縮させ、凝縮した
冷却液５を液冷ジャケット１に復帰させるようにした、
沸騰冷却式エンジンにおいて、次のようにしたことを特
徴とする。

【０００７】すなわち、図３に示すように、吸気弁口１
４周囲の吸気弁口ポート壁１５と排気弁口１６周囲の排
気弁口ポート壁１７との間に、冷却液通過隙間１８を形
成したことを特徴とする。

【０００８】（第２発明）第２発明では、図３（Ａ）に
示すように、第２発明において、液冷ジャケット１の冷
却液導入口１９を排気ポート壁２０に向けたことを特徴
とする。

【０００９】

【発明の作用及び効果】

（第１発明）第１発明は次の作用効果を奏する（図３参
照）。液冷ジャケット１内で発生した冷却液５の蒸気が冷却
液５とともに冷却液通過隙間１８を速やかに通過し、排
気弁口ポート壁１７の周辺に蒸気溜まりができにくいう
え、冷却液５が狭い冷却液通過隙間１８を通ることで、
その流速が早まり、排気弁口１６の周肉部から冷却駅５
への放熱が促進される。このため、排気弁口１６の周肉
部の熱歪みが抑制され、排気弁（図外）の閉弁時のシー
ル性を高く維持できるとともに、排気弁口１６の周肉部
の亀裂等を防止することができる。

【００１０】（第２発明）第２発明は第１発明の作用効
果に加え、次の作用効果を奏する（図３（Ａ）参照）。冷却液導入口１９から導入された低温の冷却液５が排
気ポート壁２０に向けて流れるので、排気ポート壁２０
の表面で発生した冷却液５の蒸気が冷却液導入口１９か
ら導入された冷却液５によって速やかに洗い流され、排
気ポート壁２０と低温の冷却液５との接触が促進される
ので、最も高温になる排気ポート壁２０の冷却が促進さ
れ、シリンダヘッド３０全体がバランスよく冷却され、
シリンダヘッド３０の熱歪みが起こりにくい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１〜図３は本発明の第１実施形態に係
る沸騰冷却式エンジンを説明する図である。このエンジ
ンは、縦形単気筒で火花点火式の汎用エンジンで、その
構成は次の通りである。図１に示すように、クランクケ
ース３１とシリンダ３２とを一体化したシリンダブロッ
ク３３を備え、シリンダ３２の上部にシリンダヘッド３
０を組み付け、シリンダヘッド３０の上部にロッカアー
ムケース３４を組付けている。クランクケース３１の内
底部には潤滑油３５を溜めている。

【００１２】この実施形態では、沸騰冷却を行うため、
図１に示すように、液冷ジャケット１とコンデンサ２と
を有する冷媒循環経路３を設け、コンデンサ２に電動フ
ァン４を設け、液冷ジャケット１内での沸騰によって生
じた冷却液５の蒸気を、コンデンサ２内に導入して凝縮
させ、凝縮した冷却液５を液冷ジャケット１に復帰させ
るようにしてある。

【００１３】液冷ジャケット１は、シリンダヘッド３０
にのみ設け、シリンダ３２には設けていない。コンデン
サ２は、上下方向のチューブ３６を備えたコア３７の上
下にアッパタンク３８とロアタンク３９とを備えてい
る。液冷ジャケット１とアッパタンク３８とは蒸気通路
４０で相互に連通させてある。ロアタンク３９と液冷ジ
ャケット１とは冷却液通路４１で相互に連通させてあ
る。結局、冷媒循環経路３は、液冷ジャケット１と蒸気
通路４０とコンデンサ２と冷却液通路４１とを順に連通
させて構成してある。冷却液通路４１の途中にはポンプ
２５を設け、コンデンサ２で凝縮した冷却液５をポンプ
２５で液冷ジャケット１に復帰させる。

【００１４】この実施形態では、放熱の制御を簡素化す
るため、冷媒循環経路３に冷媒往復通路６を介してアキ
ュムレータ７の冷媒溜め室８を連通させて気密回路を形
成し、エンジンの発熱量に対応して増減する温度を検出
して温度検出手段１０を設け、この温度検出手段１０の
検出温度に基づいて電動ファン４の回転速度を制御手段
１１で制御できるようにしてある。アキュムレータ７に
よって冷媒循環経路３の内圧がほぼ一定に維持されるの
で、冷却液５の沸点がほぼ一定し、冷却液５の蒸発速度
がエンジンの発熱量に比例する。このため、エンジンの
発熱量に対応して増減する温度を検出し、この検出値に
基づき、電動ファン４の回転速度を制御するだけで、放
熱量を適正化できるので、放熱の制御が極めて簡素化さ
れる。また、冷媒循環経路３と冷媒往復通路６とアキュ
ムレータ７の冷媒溜め室８を連通させて気密回路を形成
してあるため、冷却液５の蒸気が大気中に漏れ出るおそ
れがなく、冷却液５の補充作業を定期的に行う必要がな
い。

【００１５】アキュムレータ７は冷媒溜め室８と調圧室
４２とを金属製ダイヤフラム４３で区画して構成し、冷
媒循環経路３の内圧変動を吸収し、冷媒循環経路３の内
圧をほぼ一定に維持させ、冷却液５の沸点がほぼ一定に
なるようにしてある。温度検出手段１０はコンデンサ２
の出口９での冷却液温度を検出する。電動ファン４の回
転速度の制御は次のようにして行う。

【００１６】すなわち、温度検出手段１０を制御手段１
１に接続し、接続手段１１を電動ファン４に接続し、基
準温度を冷却液５の沸点よりわずかに低い温度に設定
し、コンデンサ２の出口９での検出温度が沸点になる
と、コンデンサ２での放熱量が足りないものと判断し
て、制御手段１１で電動ファン４の回転速度を増加さ
せ、逆に、検出温度が基準温度よりも下がり過ぎると、
過冷却と判断して、制御手段１１で電動ファン４の回転
速度を下げる。尚、温度検出手段１０による検出温度
は、潤滑油温度、エンジン機壁温度、エンジンの周囲温
度（冷却排風温度、ボンネット内の温度等）であっても
よい。

【００１７】この実施形態では、アキュムレータ７を小
型化するため、アキュムレータ７の冷媒溜め室８を冷媒
循環経路３の液相部分に連通させている。すなわち、冷
媒溜め室８を冷却液通路４１の途中に接続してある。

【００１８】この実施形態では、冷却効率を高めるた
め、エンジン運転中も冷媒循環経路３の内圧が常に大気
圧よりも低く維持されるように、冷媒循環経路３の初期
内圧を設定してある。すなわち、エンジンの発熱量が最
大となり、冷却液の蒸発速度が最大となる全負荷運転時
にも冷媒循環経路３の内圧が大気圧より低く（負圧）に
維持されるようにしてある。具体的には、アキュムレー
タ７の調圧室４２の設定圧を大気圧よりも低くしてお
く。エンジン運転中も冷媒循環経路３の内圧が常に大気
圧よりも低く維持されるので、冷却液５の沸点が常に低
く維持され、冷却液５の蒸発速度が高まり、冷却効率が
高まる。また、冷媒循環経路３の内圧が常に大気圧より
も低く維持されるので、冷媒循環経路３での気相の密度
が小さく維持される。このため、燃焼音が液冷ジャケッ
ト１内を伝播しにくく、騒音が抑制される。尚、アキュ
ムレータ７の調圧室４２の設定圧を大気圧よりも高くし
ておけば、冷媒循環経路３の内圧は正圧に維持される。

【００１９】この実施形態では、コンデンサ２を小型化
するため、液冷ジャケット１の外周壁１２に放熱フィン
１３を形成し、液冷ジャケット１の外周壁１２の周囲に
冷却風を通過させるようにしてある。図２に示すよう
に、シリンダ３２の周壁はフライホイルファン４４から
の冷却風によって空冷しているが、その冷却風の一部を
液冷ジャケット１の外周壁１２の周囲を通過させて冷却
液５の放熱に利用する。液冷ジャケット１の外周壁１２
に放熱フィン１３を形成し、その周囲に冷却風を通過さ
せるので、液冷ジャケット１でも放熱がなされ、コンデ
ンサ２を小型化できる。また、放熱フィン１３による空
冷は液冷の補助に過ぎないため、放熱フィン１３の突出
寸法を空冷エンジンの場合のように長くする必要はな
い。このため、放熱フィン１３の突出寸法を短くして、
その振動を抑制でき、放熱フィン１３の振動による騒音
を抑制できる。

【００２０】この実施形態では、図３に示すように、排
気弁口１６の周肉部の冷却を促進するため、吸気弁口１
４周囲の吸気弁口ポート壁１５と排気弁口１６周囲の排
気弁口ポート壁１７との間に、冷却液通過隙間１８を形
成してある。

【００２１】この実施形態では、図３（Ａ）に示すよう
に、排気ポート壁２０の冷却を促進するため、液冷ジャ
ケット１の冷却液導入口１９を排気ポート壁２０に向け
ている。

【００２２】図４に示す第２実施形態に係る沸騰冷却エ
ンジンは、液冷ジャケット１とコンデンサ２だけで冷媒
循環経路３を形成しており、液冷ジャケット１内で蒸発
した冷却液５がコンデンサ２に侵入して凝縮し、凝縮し
た冷却液５がそのまま液冷ジャケット１に流れ落ちるよ
うになっている。アキュムレータ７の冷媒溜め室８は液
冷ジャケット１に接続している。コンデンサ２はシリン
ダヘッド３０上に載置し、全高を低くするため、斜めに
してある。また、温度検出手段１０は潤滑油３５の温度
を検出するようにしてある。他の構成は第１実施形態と
同じにしており、図４中、第１実施形態と同一の要素に
は同一の符号を付しておく。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る沸騰冷却式エンジ
ンの縦断背面図である。

【図２】図１のエンジンの縦断正面図である。

【図３】図１のエンジンのシリンダヘッドを説明する図
で、図３（Ａ）は横断平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）
のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る沸騰冷却式エンジ
ンの要部縦断背面図である。

【符号の説明】

１…液冷ジャケット、２…コンデンサ、３…冷媒循環経
路、４…電動ファン、５…冷却液、１４…吸気弁口、１
５…吸気弁口ポート壁、１６…排気弁口、１７…排気弁
口ポート壁、１８…冷却液通過隙間、１９…冷却液導入
口、２０…排気ポート壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０１Ｐ 3/22 Ｆ０１Ｐ 3/22 Ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液冷ジャケット(１)とコンデンサ(２)と
を有する冷媒循環経路(３)を備え、コンデンサ(２)に電
動ファン(４)を設け、液冷ジャケット(１)内での沸騰に
よって生じた冷却液(５)の蒸気を、コンデンサ(２)内に
導入して凝縮させ、凝縮した冷却液(５)を液冷ジャケッ
ト(１)に復帰させるようにした、沸騰冷却式エンジンに
おいて、吸気弁口(１４)周囲の吸気弁口ポート壁(１５)と排気弁
口(１６)周囲の排気弁口ポート壁(１７)との間に、冷却
液通過隙間(１８)を形成した、ことを特徴とする沸騰冷
却式エンジン。
【請求項２】請求項１に記載した沸騰冷却式エンジン
において、液冷ジャケット(１)の冷却液導入口(１９)を
排気ポート壁(２０)に向けた、ことを特徴とする沸騰冷
却式エンジン。