(57)【要約】【課題】  システムの複雑化とコスト高とを招くことなく、給気室内の給気の温度上昇を効率よく抑えることができ、ノッキングの発生率を大幅に減少させることができるようにする。【解決手段】  シリンダ（３）の配列方向に延びると共に給気を一旦蓄えて分岐管（５）によりシリンダヘ供給する給気室（４）をシリンダブロック（２）内に備えている内燃機関の給気室の遮熱方法であって、この給気室内に断熱塗料（８）を塗布する。好ましくは、内燃機関は、ガスエンジン（１）であり、また、シリンダブロックを水冷却するためのウォータジャケット（６）をシリンダブロック内に有するものであり、給気室（４）が、ウォータジャケットの近傍に配設されているものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（３）の配列方向に延びると共に給気を一旦蓄えて分岐管（５）により前記シリンダヘ供給する給気室（４，１４）をシリンダブロック（２）内に備えている内燃機関の給気室の遮熱方法であって、前記給気室内に断熱塗料（８，１８）を塗布したことを特徴とする内燃機関の給気室の遮熱方法。
【請求項２】
前記内燃機関は、ガスエンジン（１）であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の給気室の遮熱方法。
【請求項３】
前記内燃機関は、前記シリンダブロック（２）を水冷却するためのウォータジャケット（６，１６）を前記シリンダブロック内に有し、前記給気室（４，１４）は、前記ウォータジャケットの近傍に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の給気室の遮熱方法。
【請求項４】
前記断熱塗料（１８）を前記給気室（１４）の少なくとも前記ウォータジャケット（１６）側の壁部（１７）上に塗布することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の給気室の遮熱方法。
【請求項５】
前記断熱塗料（８，１８）は、セラミックスを含有して熱伝導率が０．０４Ｗ／ｍｈ°Ｃ以下の断熱効果を有するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の給気室の遮熱方法。
【請求項６】
前記断熱塗料（８，１８）は、１〜３ｍｍの厚さに塗布されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の給気室の遮熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の給気室の遮熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、ノッキングは、機関の安定運転を妨げ、また高効率な運転の阻害要因となる。このため、機関の異常燃焼を極力防止して、これを回避する必要がある。
【０００３】
一方、内燃機関の一例としてのガスエンジンは、天然ガス、都市ガス等のガス燃料を主燃料としており、環境保全の観点から近年急速に発電設備等が利用されている。しかしながら、このガスエンジンは、構造がディーゼルエンジンと類似しているが、ガスを予混合燃焼させているため、ディーゼルエンジンと比較してノッキングが発生しやすいという問題がある。
【０００４】
このため、ガスエンジンの安定的かつ高効率な運転を行なうことができるように、ノッキングや失火などの異常燃焼を早期に検出して、これを事前に回避するための試みが様々になされてきた。（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開平０８−１７７６０３号公報
【特許文献２】特開２００５−４２５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のガスエンジンは、通常は過給機を備えており、この過給機で過給された給気がインタークーラで冷却された後に、エンジンの給気室に送り込まれる。しかしながら、給気室の周囲の熱環境によっては、この給気室に送り込まれた給気が周囲の熱によって温度上昇することがある。この場合、燃焼行程の途中で、未燃混合気が火炎伝播によらずに自己着火してしまい、これによりノッキングが発生する。
【０００６】
特に、シリンダの周囲にウォータジャケットを有し、その冷却を行っているガスエンジンでは、シリンダブロック内の隔壁一つを隔てて、給気室とウォータジャケットとが配設されている場合がある。このような場合には、インタークーラにより一旦適正温度にまで冷却された給気が、給気室を通過する間にウォータジャケット内の冷却水により再び加熱されて、許容温度を超える温度にまで温度上昇してしまうという問題が発生する。
【０００７】
この給気温度の上昇は、特にガスエンジンにおいては深刻であり、未燃混合気の温度上昇によってノッキングがさらに発生しやすくなる。例えば、あるガスエンジンでは、給気室入口の給気温度は２０〜４５°Ｃであるのに対し、ウォータジャケット内のエンジン冷却水の温度は８０〜９０°Ｃである。
【０００８】
ここで、図５に示すように、給気室入口からの給気温度の上昇が、例えば、＋４°Ｃの場合にはノッキング発生率の増加が０．１％前後であるのに対し、＋１０°Ｃの場合にその約２．７倍の０．２７％前後にもなる。
【０００９】
この一方、ノッキング防止対策はこれまでにも様々になされてきたが、いずれもノッキング監視装置の追加など、システムの複雑化とコスト高とを招くものであると共に、そのすべてについて必ずしも期待通りの効果が得られているわけではない。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、システムの複雑化とコスト高とを招くことなく、給気室に送り込まれた給気の温度上昇を効率よく抑えることができ、ノッキングの発生率を大幅に減少させることができる、内燃機関の給気室の遮熱方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、シリンダの配列方向に延びると共に給気を一旦蓄えて分岐管によりシリンダヘ供給する給気室をシリンダブロック内に備えている内燃機関の給気室の遮熱方法であって、この給気室内に断熱塗料を塗布したことにある。
【００１２】
このように、本発明の内燃機関の給気室の遮熱方法において、シリンダの配列方向に延びる給気室内に断熱塗料を塗布したから、給気室を通過する給気がシリンダブロックの有する熱から遮熱される。したがって、このシリンダブロックの有する熱による給気温度の上昇を良好に抑えることができる。また、断熱塗料は安価で、かつその塗布は比較的容易である。したがって、システムの複雑化とコスト高とを招くことなく、給気温度の上昇を効率よく抑えることができる。
【００１３】
上記内燃機関は、ガスエンジンであることが望ましい。本発明はすべての内燃機関に対して実施することができる一方、上述のように、特にガスエンジンについてはノッキングが発生しやすいという問題があり、その対策が急務である。本発明により、給気室内における給気温度の上昇によるガスエンジンのノッキングの発生を、大幅に減少させることができる。
【００１４】
上記内燃機関は、シリンダブロックを水冷却するためのウォータジャケットをシリンダブロック内に有し、給気室は、このウォータジャケットの近傍に配設されていることが望ましい。上述のように、ウォータジャケットの近傍に給気室が配設されている内燃機関では、ウォータジャケット内を流れるエンジン冷却水によって給気が加熱され、その温度上昇によるノッキングが発生しやすい。したがって、本発明により、特にこのような原因によるノッキングの発生を効率よく防止することができる。
【００１５】
上記断熱塗料を給気室の少なくともウォータジャケット側の壁部に塗布することが望ましい。上述の、ウォータジャケットの近傍に給気室が配設されている内燃機関については、断熱塗料を給気室のウォータジャケット側の壁部に塗布することにより、より効率的にノッキングの発生を防止することができる。
【００１６】
例えば、上記断熱塗料は、セラミックスを含有して熱伝導率が０．０４Ｗ／ｍｈ°Ｃ以下の断熱効果を有するものである。上記断熱塗料は、１〜３ｍｍの厚さに塗布されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の内燃機関の給気室の遮熱方法は、シリンダの配列方向に延びると共に給気を一旦蓄えて分岐管によりシリンダヘ供給する給気室をシリンダブロック内に備えている内燃機関の給気室の遮熱方法であって、この給気室内に断熱塗料を塗布したから、システムの複雑化とコスト高とを招くことなく、給気室に送り込まれた給気の温度上昇を効率よく抑えることができ、ノッキングの発生率を大幅に減少させることができる、という優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る内燃機関の給気室の遮熱方法を実施するための最良の形態を、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の内燃機関の給気室の遮熱方法を実施するための最良の形態を示す正面図であり、図２は、図１の矢線Ａ−Ａから見た断面図であり、図３は、図２の矢線Ｂ−Ｂから見た断面図であり、図４は、図３とは別の形態を示す断面図であり、図５は、給気温度上昇とノッキング発生率との関係を示すグラフである。
【００１９】
図１は、内燃機関の一例としてのガスエンジン１を示し、このガスエンジン１は、図２に示すように、６つのシリンダ３を直列に有し、各シリンダが図１の一点鎖線で示す位置にそれぞれ配設されている。ガスエンジン１は、給気を排気ガスで過給するための過給機１０を備えており、給気はこの過給機１０を通過する間に断熱圧縮されて、その温度が上昇する。
【００２０】
この過給機１０を通過して温度上昇した給気は、次にインタークーラ１１に送られ、ここでガスエンジン１の運転に最適な温度にまで冷却される。ガスエンジン１の上部には排気管１２が配設され、この排気管１２から供給された排気ガスが上述の過給機１０を作動させ、その後外部へ排気される。
【００２１】
図２に示すように、ガスエンジン１のシリンダブロック２内には、エンジン１のシリンダ３の配列方向に延びる給気室４が設けられ、インタークーラ１１を通過して冷却された給気が、この給気室４内に送り込まれる。給気室４内に一旦蓄えられた給気は、図１に示す分岐管５によって、各シリンダ３内へ送られる。
【００２２】
図２に示すように、シリンダブロック２内には、各シリンダ３を囲むようにウォータジャケット６がそれぞれ配設されている。ウォータジャケット６の中にはエンジン冷却水が循環しており、このエンジン冷却水によって各シリンダ３が冷却される。
【００２３】
また、上述の給気室４は、シリンダブロック２の一つの壁部７を隔てる形で、各ウォータジャケット６の極く近傍に配設されている。したがって、給気室４内を通過する給気は、このウォータジャケット６内を流れる温度の高いエンジン冷却水によって、極めて加熱されやすい環境にある。
【００２４】
このため、図３に示すように、給気室４の壁部７の全周に、断熱塗料８を塗布する。この断熱塗料８としては、例えば、特殊セラミックスを含有し、熱伝導率が０．０４Ｗ／ｍｈ°Ｃ以下の断熱効果を有する塗料を使用する。
【００２５】
具体的には、セラミックカバーＣＣ１００（製造元：米国Ｅｎｖｉｒｏｔｒｏｌ社）、ヘッジコート（製造元：米国Ｓｕｐｅｒｉｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社）、スーパーサーム（製造元：米国Ｓｕｐｅｒｉｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社）、シスタコート（製造元：株式会社日進産業）、ヒートカット（取扱店：有限会社東亜システムクリエイト）なとがある。塗布厚さは、１〜３ｍｍとすることが望ましい。
【００２６】
このように、本発明のガスエンジン１の給気室４の遮熱方法によれば、給気室４内に断熱塗料８が塗布されるから、給気室４内を通る給気がシリンダブロック２の有する熱から遮熱され、このシリンダブロック２の熱による温度上昇を良好に抑えることができる。したがって、このガスエンジン１のノッキングの発生率を大幅に減少させることができる。
【００２７】
また、断熱塗料８は安価で、かつその塗布は比較的容易である。このため、システムの複雑化とコスト高とを招くことなく、給気温度の上昇を効率よく抑えることができる。
【００２８】
特に、上述のガスエンジン１は、シリンダブロック２を冷却するためのウォータジャケット６をシリンダブロック２内に有し、しかも給気室４がウォータジャケット６の一つの壁部７を隔てて配設されているから、給気がウォータジャケット６内を流れるエンジン冷却水によって加熱されて温度上昇し、ノッキングを発生させやすい。したがって、このような原因によるノッキングの発生を効率よく防止することができる。
【００２９】
なお、本発明は上述の一実施の形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、本発明の範囲から除外されるものではないことは勿論である。例えば、エンジンは必ずしもガスエンジンに限定されるものではなく、内燃機関一般について実施することができる。
【００３０】
また、断熱塗料８は、必ずしも給気室４の壁部７上の全周に塗布する必要はなく、必要とする給気の温度低下と、塗布するためのコスト等を考慮して、給気室４の壁部７の一部について塗布することもできる。
【００３１】
例えば、図４に示すように、断熱塗料１８を給気室１４のウォータジャケット１６の側の壁部１７上にだけ塗布することもできる。これにより必要な給気温度の低下が確認できれば、より効率的にガスエンジン１のノッキングの発生を防止することができる。
【実施例】
【００３２】
本発明の内燃機関の給気室の遮熱方法を以下のとおり実施し、その効果を検証した。
（実施条件）
使用エンジンの諸元：６シリンダ，総排気量５６．５リットル，出力８１５ｋｗ
エンジンの運転条件：９００ｒｐｍ
使用塗料：ヘッジコート（製造元：米国Ｓｕｐｅｒｉｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｔ            ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社）
塗布厚さ：２ｍｍ
塗布領域：図３に示す給気室４の全周
温度測定部：図１の符号９で示す給気室内
【００３３】
（実施結果）
（１）従来例（断熱塗料を塗布しない場合）
給気室４の入口で給気温度は、インタークーラ冷却水温度に対して＋５〜６°Ｃであったが、温度測定部９では、インタークーラ冷却水温度に対して＋１５〜１６°Ｃであった。したがって、給気について＋１０°Ｃの温度上昇が見られた。
【００３４】
（２）本実施例（断熱塗料を塗布した場合）
給気室４の入口で給気温度は、インタークーラ冷却水温度に対して＋５〜６°Ｃであったが、温度測定部９では、インタークーラ冷却水温度に対して＋９〜１０°Ｃであった。したがって、給気について＋４°Ｃの温度上昇が見られた。
【００３５】
（３）結論
断熱塗料８を給気室４の全周に塗布することにより、従来例と比較して−６°Ｃの温度低下が見られた。図５に示すように、給気室入口からの給気温度の上昇が＋１０°Ｃの場合（従来例）には、ノッキング発生率が約０．２７％増加するのに対し、給気室入口からの給気温度の上昇が＋４°Ｃの場合（本実施例）には、約０．１０％の増加である。
【００３６】
したがって、このガスエンジンのノッキング発生率の増加は、従来の約１／３になることが推定され、大幅に改善された。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の内燃機関の給気室の遮熱方法を実施するための最良の形態を示す正面図である。
【図２】図１の矢線Ａ−Ａから見た断面図である。
【図３】図２の矢線Ｂ−Ｂから見た断面図である。
【図４】図３とは別の形態を示す断面図である。
【図５】給気温度上昇とノッキング発生率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１  ガスエンジン
２  シリンダブロック
３  シリンダ
４  給気室
５  分岐管
６  ウォータジャケット
７  壁部
８  断熱塗料
９  温度測定部
１０  過給機
１１  インタークーラ
１２  排気管
１４  給気室
１６  ウォータジャケット
１７  壁部
１８  断熱塗料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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