(57)【要約】【課題】エンジン用熱交換器をコンパクトにしつつエンジン性能を向上させ、かつ暖機を効率よく行うことができるエンジンの冷却装置を提供する。【解決手段】海水をエンジン用熱交換器３に供給し、この供給された海水との熱交換により冷却される清水によって、エンジン１およびインタークーラ２を冷却する冷却装置５において、海水との熱交換を途中で終えるエンジン用熱交換器の途中位置にエンジンに対し清水を供給するエンジン側導出口３１を設ける一方、海水との熱交換を完遂するエンジン用熱交換器の最下流位置にインタークーラに対し清水を供給するインタークーラ側導出口３２を設ける。エンジンから清水を排出する清水排出管５４とエンジン用熱交換器を迂回するバイパス管７との分岐部に、清水排出管内の清水の温度が８５°Ｃに達するまでの間、清水をバイパス管側に導入して循環させるサーモスタット７１を設ける。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水をエンジン用熱交換器に供給し、この供給された冷却水との熱交換により冷却される循環水によって、エンジンおよびインタークーラを冷却するようにしたエンジンの冷却装置であって、
上記エンジン用熱交換器は、エンジンに対し循環水を導出するエンジン側導出口と、インタークーラに対し循環水を導出するインタークーラ側導出口とを備えており、
上記エンジン側導出口は、冷却水との熱交換を途中で終えるエンジン用熱交換器の途中位置に設けられている一方、
上記インタークーラ側導出口は、冷却水との熱交換を完遂するエンジン用熱交換器の最下流位置に設けられている
ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
上記請求項１に記載のエンジンの冷却装置において、
エンジン側導出口には、エンジンに対する循環水の供給量を制限する制限手段が設けられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項３】
上記請求項１に記載のエンジンの冷却装置において、
循環水をエンジン用熱交換器に導入する導入管には、エンジン用熱交換器をバイパスしてインタークーラ側導出口下流の導出管に連通するバイパス管が設けられており、
上記導入管とバイパス管との分岐部には、導入管をエンジン用熱交換器側に連通させる第１位置と、導入管をバイパス管側に連通させる第２位置とに切り換える切換手段が設けられ、この切換手段は、循環水の温度が所定温度に達するまで第２位置に切り換えられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの冷却装置に関し、特に、エンジンおよびインタークーラを冷却するものに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの冷却装置として、エンジンの燃焼用給気を冷却するインタークーラを備えたものがあり、このものでは、走行風が最も吹き付けられる進行方向最前位置にインタークーラを設け、このインタークーラを通過した走行風をラジエータにも吹き付けて熱交換し、このラジエータ内において走行風との熱交換により冷却された循環水によって、エンジンを冷却するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１１５２２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンにあっては、冷却水をエンジン用熱交換器に供給し、このエンジン用熱交換器に供給された冷却水とエンジンのウォータジャケットを流れる循環水とを熱交換させることが行われている。
【０００５】
また、出力性能を高くする上で、近年では排気ターボチャージャおよびインタークーラを備えたエンジンもあり、エンジン用熱交換器において冷却水との熱交換により冷却された循環水をインタークーラおよびエンジンに供給することにより、インタークーラからエンジンに供給される給気を循環水により冷却して給気効率を高くするとともに、エンジン（ウォータジャケット）にも循環水を供給してエンジンを効果的に冷却するようにしたものもある。
【０００６】
ところが、上述のもののように、エンジン用熱交換器での冷却水との熱交換により冷却された循環水をインタークーラおよびエンジンに供給するものでは、以下に述べるような課題を保有している。
【０００７】
つまり、エンジン用熱交換器は、インタークーラに対し十分に冷却された循環水を供給する上で、熱交換効率の高い大きな容量のものが必要となり、スペース的な問題が生起される。その反面、エンジン用熱交換器の容量が小さければ、インタークーラに対し十分に冷却された循環水を供給することができず、エンジン性能が悪化することになる。
【０００８】
また、エンジン用熱交換器では、冷却水と循環水との熱交換が常時行われるため、例えば始動直後の暖機時などにエンジンの熱負荷が低いにも拘わらず、エンジンに冷たい循環水が供給されることになる。このため、熱負荷の低いエンジンが循環水により過冷却されている低温の状況下では、着火性能が落ちるために一向にエンジンの暖機が促進されず、エンジンの暖機に過度の時間を要することになる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン用熱交換器をコンパクトにしつつエンジン性能を向上させ、かつ暖機を効率よく行うことができるエンジンの冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係わる発明が講じた解決手段は、冷却水をエンジン用熱交換器に供給し、この供給された冷却水との熱交換により冷却される循環水によって、エンジンおよびインタークーラを冷却するようにしたエンジンの冷却装置を前提とする。そして、上記エンジン用熱交換器に、エンジンに対し循環水を導出するエンジン側導出口と、インタークーラに対し循環水を導出するインタークーラ側導出口とを設け、上記エンジン側導出口を、冷却水との熱交換を途中で終えるエンジン用熱交換器の途中位置に設けている一方、上記インタークーラ側導出口を、冷却水との熱交換を完遂するエンジン用熱交換器の最下流位置に設けている。
【００１１】
この特定事項により、エンジンには、冷却水との熱交換を途中で終えたエンジン用熱交換器途中位置のエンジン側導出口からの十分に冷却されていない循環水が供給されることになり、始動直後の暖機時などに熱負荷の低いエンジンが循環水によって過冷却されることが防止されて着火性能が高められ、エンジンの暖機効率を促進してエンジンの暖機に要する時間を短縮させることが可能となる。
【００１２】
そして、インタークーラには、冷却水との熱交換を完遂したエンジン用熱交換器最下流位置のインタークーラ側導出口からの十分に冷却された循環水が供給されることになる。このため、インタークーラに対し十分に冷却された循環水を供給（導出）する上で、熱交換効率の高い大きな容量のエンジン用熱交換器を用いる必要がなくなってコンパクトなもので済み、エンジン用熱交換器の省スペース化を図ることが可能となる。しかも、インタークーラに十分に冷却された循環水が供給されることから、過給機の加圧作用により昇温された給気が効果的に冷却され、給気の充填効率を高めてエンジン性能を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に係わる発明では、エンジンに対する循環水の導出量を制限する制限手段をエンジン側導出口に設けている。
【００１４】
この特定事項により、エンジン用熱交換器内を流通する循環水の流通抵抗などによって途中位置のエンジン側導出口から導出しようとする循環水の導出量が制限手段によって制限されることになり、エンジン用熱交換器内を最下流位置のインタークーラ側導出口に向かって流通する循環水の流通量が確保されることになる。その上、エンジン用熱交換器途中位置のエンジン側導出口から導出される循環水によって、最下流位置のインタークーラ側導出口に向かって流通する循環水の流量および流速が落ち、このインタークーラ側導出口に向かって流通する循環水と冷却水との熱交換が効果的に行えて、インタークーラ側導出口から導出される循環水を効率よく冷却することが可能となる。
【００１５】
更に、請求項３に係わる発明では、循環水をエンジン用熱交換器に導入する導入管に、エンジン用熱交換器をバイパスしてインタークーラ側導出口下流の導出管に連通するバイパス管を設けている。そして、上記導入管とバイパス管との分岐部に、導入管をエンジン用熱交換器側に連通させる第１位置と、導入管をバイパス管側に連通させる第２位置とに切り換える切換手段を設け、この切換手段を、循環水の温度が所定温度に達するまで第２位置に切り換えている。
【００１６】
この特定事項により、循環水は、エンジン用熱交換器に対する導入管とバイパス管との分岐部に設けた切換手段によって、循環水の温度が所定温度に達するまでの間、エンジン用熱交換器での冷却水との熱交換が回避されるので、エンジン用熱交換器によって冷却された冷たい循環水がインタークーラおよびエンジンに供給されることが確実に防止されることになる。しかも、循環水の温度が所定温度に達するまでの間は、インタークーラに供給される循環水によって給気が加温されることになり、始動直後の暖機時などに熱負荷の低いエンジンに供給される給気を加温する給気ヒータとしてインタークーラが機能し、暖機時などの着火性能を飛躍的に高めてエンジンの暖機効率をより促進し、エンジンの暖機に要する時間をより一層短縮させることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る冷却装置を舶用エンジンに適用した場合の実施形態を示す構成図であり、エンジン１には、図示しない排気ターボチャージャが設けられている。この排気ターボチャージャのコンプレッサ出口から延設されたブーストパイプ（図示せず）の下流端と、図示しないインテークマニホールドに下流端が接続されたインテークパイプ（図示せず）の上流端との間には、インタークーラ２が介設されている。この場合、排気ターボチャージャのコンプレッサで加圧した給気は、インタークーラ２で熱交換された後にインテークマニホールドを介してエンジン１の燃焼室に送り込まれるようになっている。
【００１９】
また、エンジン１およびエキゾーストマニホールド（図示せず）にはウォータジャケット（図示せず）が設けられている。このウォータジャケットおよびインタークーラ２には、循環水としての清水をそれぞれ供給するエンジン用熱交換器３が接続されている。
【００２０】
エンジン用熱交換器３には、冷却水としての海水を汲み上げる海水ポンプ４１が介設された海水汲み上げ管４２の下流端が一端側（図では下端側）に接続されているとともに、この海水汲み上げ管４２より内部に取り入れた海水を排出する海水排出管４３の上流端が他端側（図では上端側）に接続されている。なお、４４は、海水排出管４３の途中に介設されたエンジンオイルクーラである。
【００２１】
また、エンジン用熱交換器３には、ウォータジャケット（エンジン１）に清水を供給するエンジン側清水供給管５１の上流端が接続されているとともに、インタークーラ２に清水を供給する導出管としてのインタークーラ側清水供給管５２の上流端が接続されている。エンジン側清水供給管５１の途中には、清水を送給する清水ポンプ５３が介設されている。そして、ウォータジャケットには、エンジン側清水供給管５１を介してエンジン１およびエキゾーストマニホールド内に供給された清水を排出する導入管としての清水排出管５４の上流端が接続されている。この清水排出管５４の下流端は、エンジン用熱交換器３の一端側つまり上流端側の清水導入口３０に接続され、清水をエンジン用熱交換器３に導入させるようにしている。また、インタークーラ２には、インタークーラ側清水供給管５２を介して内部に供給された清水を排出するインタークーラ側清水排出管５５の上流端が接続されている。このインタークーラ側清水排出管５５の下流端は、清水ポンプ５３よりも上流側に位置するエンジン側清水供給管５１の途中に接続されている。そして、エンジン１およびエキゾーストマニホールド（ウォータジャケット）と、インタークーラ２と、エンジン用熱交換器３とは、エンジン側清水供給管５１、インタークーラ側清水供給管５２、清水排出管５４およびインタークーラ側清水排出管５５によって清水循環可能に接続され、このインタークーラ２、エンジン用熱交換器３、エンジン側清水供給管５１、インタークーラ側清水供給管５２、清水排出管５４およびインタークーラ側清水排出管５５によって冷却装置５を構成している。
【００２２】
エンジン用熱交換器３は、海水汲み上げ管４２によって内部に取り入れた海水と、循環経路５により循環する清水とを熱交換するものであり、エンジン側清水供給管５１の上流端が接続されてエンジン１およびエキゾーストマニホールド（ウォータジャケット）に対し清水を導出するエンジン側導出口としてのエンジン側供給口３１と、インタークーラ側清水供給管５２の上流端が接続されてインタークーラ２に対し清水を導出するインタークーラ側導出口としてのインタークーラ側供給口３２とを備えている。
【００２３】
そして、エンジン用熱交換器３のエンジン側供給口３１は、海水との熱交換を途中で終えるエンジン用熱交換器３の途中位置に設けられている一方、インタークーラ側供給口３２は、海水との熱交換を完遂するエンジン用熱交換器３の最下流位置に設けられている。また、エンジン側供給口３１直下流に位置するエンジン側清水供給管５１の上流側には、エンジン１に対する清水の供給量を制限する制限手段としての絞り６が設けられている。この場合、エンジン用熱交換器３内を流通する清水の流通抵抗などによって途中位置のエンジン側供給口からエンジン１側に供給しようとする清水の供給量が絞り６によって制限され、清水がさらに下流側のインタークーラ側供給口３２に向かって流通するようにしている。
【００２４】
また、清水をエンジン用熱交換器３に導入する清水排出管５４の途中には、エンジン用熱交換器３をバイパスしてインタークーラ側供給口３２下流のインタークーラ側清水供給管５２に連通するバイパス管７の上流端が接続されている。この清水排出管５４とバイパス管７との分岐部には、切換手段としてのサーモスタット７１が設けられている。このサーモスタット７１は、清水排出管５４をエンジン用熱交換器３側に連通させる第１位置と、清水排出管５４をバイパス管７側に連通させる第２位置とに切り換える機能を有し、清水排出管５４内に排出されたエンジン１およびエキゾーストマニホールドからの清水の温度が所定温度（例えば８５°Ｃ）に達するまでの間、第２位置に切り換えてエンジン用熱交換器３内に導入させることなくバイパス管７側に導入させて循環させるようにしている。
【００２５】
この場合、サーモスタット７１は、清水排出管５４内に排出されたエンジン１およびエキゾーストマニホールドからの清水の温度が所定温度（例えば８５°Ｃ）を超えれば第１位置に切り換わり、清水をエンジン用熱交換器３内に導入させることになる。このとき、エンジン用熱交換器３において海水との熱交換を途中で終えてエンジン側供給口３１から供給される清水の出口温度が７５°Ｃ程度となるのに対し、さらに下流側において海水との熱交換を完遂してインタークーラ側供給口３２から供給される清水の出口温度が６０°Ｃ程度となる。
【００２６】
したがって、上記実施形態では、清水は、清水排出管５４とバイパス管７との分岐部に設けたサーモスタット７１によって、エンジン１およびエキゾーストマニホールド（ウォータジャケット）から排出された清水の温度が所定温度（例えば８５°Ｃ）に達するまでの間、エンジン用熱交換器３での海水との熱交換が回避されるので、始動直後の暖機時などでは、清水排出管５４内に排出されたエンジン１およびエキゾーストマニホールドからの清水の温度が所定温度（例えば８５°Ｃ）よりも低いためにサーモスタット７１は第２位置に切り換えられて清水をエンジン用熱交換器３内に導入させることなくバイパス管７を介して循環し、エンジン用熱交換器３によって冷却された冷たい清水がインタークーラ２およびエンジン１側に供給されることが確実に防止されることになる。しかも、サーモスタット７１は、清水排出管５４内に排出されたエンジン１およびエキゾーストマニホールドからの清水の温度が所定温度（例えば８５°Ｃ）を超えれば第１位置に切り換わって清水がエンジン用熱交換器３内に導入することになるが、エンジン１およびエキゾーストマニホールド（ウォータジャケット）には、海水との熱交換を途中で終えたエンジン用熱交換器３途中位置のエンジン側供給口３１からの十分に冷却されていない清水が供給されることになり、エンジンをアイドリング近傍の軽負荷・低回転域で長時間に亘って運転し続けても、熱負荷の低いエンジン１が清水によって過冷却されることが防止される。これにより、始動直後の暖機時などに熱負荷の低いエンジン１の着火性能が高められ、エンジン１の暖機を促進してエンジン１の暖機に要する時間を短縮させることができる。
【００２７】
その上、清水排出管５４内に排出されたエンジン１およびエキゾーストマニホールドからの清水の温度が所定温度（例えば８５°Ｃ）よりも低いときに、サーモスタット７１が第２位置に切り換えられて清水をバイパス管７およびインタークーラ側清水供給管５２を介してインタークーラ２に供給しているので、循環水の温度が所定温度に達するまでの間は、インタークーラ２に供給される清水によって給気が加温されることになり、始動直後の暖機時などに熱負荷の低いエンジン１に供給される給気を加温する給気ヒータとしてインタークーラ２が機能し、暖機時などの着火性能を飛躍的に高めてエンジン１の暖機効率をさらに促進し、エンジン１の暖機に要する時間をより一層短縮させることができる。
【００２８】
また、インタークーラ２には、海水との熱交換を完遂したエンジン用熱交換器３最下流位置のインタークーラ側供給口３２からの十分に冷却された清水がインタークーラ側清水供給管５２を介して供給されることにより、インタークーラ２に対し十分に冷却された清水を供給する上で、熱交換効率の高い大きな容量のエンジン用熱交換器を用いる必要がなくなってコンパクトなもので済み、エンジン用熱交換器３の省スペース化を図ることができる。
【００２９】
しかも、インタークーラ２に十分に冷却された清水が供給されることから、排気ターボチャージャ（過給機）の加圧作用により昇温した給気が効果的に冷却され、給気の充填効率を高めてエンジン性能を向上させることができる。
【００３０】
そして、エンジン用熱交換器３内を流通する清水の流通抵抗などによって途中位置のエンジン側供給口からエンジン１側に供給しようとする清水の供給量が絞り６によって制限されるので、さらに下流側のインタークーラ側供給口３２に向かって流通する清水の流通量を確保することができる。しかも、エンジン用熱交換器３途中位置のエンジン側供給口３１からエンジン１側に供給される清水によって、最下流位置のインタークーラ側供給口３２に向かって流通する清水の流量および流速が落ち、このインタークーラ側供給口３２に向かって流通する清水と海水との熱交換が効果的に行えて、インタークーラ側供給口３２からインタークーラ２に供給される清水を効率よく冷却することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、冷却装置５を舶用エンジン１に適用した場合について述べたが、陸上に載置されるエンジンに冷却装置を適用してもよいのはもちろんである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１におけるエンジンの冷却装置によれば、冷却水との熱交換を途中で終えるエンジン用熱交換器の途中位置にエンジン側導出口を設けている一方、冷却水との熱交換を完遂するエンジン用熱交換器の最下流位置にインタークーラ側導出口を設けることで、エンジン用熱交換器で十分に冷却されていない循環水を始動直後の暖機時などに熱負荷の低いエンジンに供給し、循環水によるエンジンの過冷却を防止して着火性能を高め、エンジンの暖機効率を促進してエンジンの暖機に要する時間を短縮させることができる。一方、熱交換効率の高い大きな容量のエンジン用熱交換器を用いることなく冷却水との熱交換を完遂して十分に冷却された循環水をインタークーラに供給し、エンジン用熱交換器のコンパクト化を達成してエンジン用熱交換器の省スペース化を図ることができるとともに、過給機の加圧作用により昇温する給気を効果的に冷却して給気の充填効率を高め、エンジン性能を向上させることができる。
【００３３】
また、本発明の請求項２におけるエンジンの冷却装置によれば、エンジンに対する循環水の導出量を制限する制限手段をエンジン側導出口に設けることで、エンジン用熱交換器内を最下流位置のインタークーラ側導出口に向かって流通する循環水の流通量を確保することができる。しかも、最下流位置のインタークーラ側導出口に向かって流通する循環水の流量および流速を落として冷却水との熱交換を効果的に行い、インタークーラ側導出口から導出される循環水を効率よく冷却することができる。
【００３４】
更に、本発明の請求項３におけるエンジンの冷却装置によれば、循環水の温度が所定温度に達するまでの間、エンジン用熱交換器での循環水と冷却水との熱交換を回避させることで、エンジン用熱交換器によって冷却した冷たい循環水のインタークーラおよびエンジンへの供給を確実に防止することができる。しかも、循環水の温度が所定温度に達するまでの間、インタークーラに供給される循環水によって始動直後の暖機時などに熱負荷の低いエンジンに供給される給気を加温する給気ヒータとしてインタークーラを機能させ、暖機時などの着火性能を飛躍的に高めてエンジンの暖機効率をより促進し、エンジンの暖機に要する時間をより一層短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置の海水および清水の経路を示す構成図である。
【符号の説明】
１            エンジン
２            インタークーラ
３            エンジン用熱交換器
３１          エンジン側供給口（エンジン側導出口）
３２                    インタークーラ側供給口（インタークーラ側導出口）
５            冷却装置
５２          インタークーラ側清水供給管（導出管）
５４                    清水排出管（導入管）
６            絞り（制限手段）
７            バイパス管
７１                    サーモスタット（切換手段）
【図１】
2004218539.tif 000003