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JP6132579B2 - Engine system and cooling mechanism thereof - Google Patents
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

本発明は、新気を吸気路から燃焼室に吸気して燃焼させて回転動力を出力するエンジン本体を備えると共に、前記エンジン本体に水ジャケットが設けられ、前記吸気路にインタークーラが設けられたエンジンシステムに設けられて、
放熱部で放熱した冷却液を前記水ジャケット及び前記インタークーラに通流させて冷却を行うエンジンシステムの冷却機構及びそれを備えたエンジンシステムに関する。
The present invention includes an engine body that sucks fresh air from an intake passage into a combustion chamber and burns it to output rotational power, a water jacket is provided in the engine body, and an intercooler is provided in the intake passage. Provided in the engine system,
The present invention relates to a cooling mechanism for an engine system that performs cooling by flowing a coolant radiated by a heat radiating section through the water jacket and the intercooler, and an engine system including the same.

エンジンシステムでは、通常、シリンダブロックやシリンダヘッド等からなるエンジン本体や当該エンジン本体に形成された燃焼室に吸気される新気などのように、エンジンシステム全体の性能を維持するために冷却すべき複数の冷却対象が存在している。
このようなエンジンシステムにおける冷却対象を冷却するための冷却機構は、放熱部で放熱した冷却液を冷却部に通流させ、当該冷却部において冷却対象と冷却液との熱交換を行う形態で、当該冷却対象を冷却する。
具体的に、エンジン本体については、当該エンジン本体に設けられた水ジャケットに放熱部で放熱した冷却液を通流させて、当該エンジン本体を比較的高めの温度に冷却することで、ピストンの焼き付き等が防止されている。
また、新気については、新気が通流する吸気路に設けられたインタークーラに、放熱部で放熱した冷却液を通流させて、当該新気を比較的低めの温度まで冷却することで、吸気行程において燃焼室に充填される新気の密度を増加させ、それにより燃焼行程における平均有効圧力を上昇させて、全体としてエンジン効率が向上されている。
In an engine system, normally, it should be cooled in order to maintain the performance of the entire engine system, such as an engine body composed of a cylinder block, a cylinder head, etc., and fresh air sucked into a combustion chamber formed in the engine body. Multiple cooling objects exist.
The cooling mechanism for cooling the cooling target in such an engine system is a mode in which the coolant radiated by the heat radiating part is passed through the cooling part, and heat exchange between the cooling target and the cooling liquid is performed in the cooling part. The cooling object is cooled.
Specifically, with respect to the engine body, the piston is seized by passing the coolant radiated by the heat radiating section through a water jacket provided in the engine body and cooling the engine body to a relatively high temperature. Etc. are prevented.
In addition, for fresh air, the cooling air radiated by the heat radiating section is passed through an intercooler provided in the intake passage through which fresh air flows, and the fresh air is cooled to a relatively low temperature. The engine efficiency is improved as a whole by increasing the density of fresh air filled in the combustion chamber in the intake stroke, thereby increasing the average effective pressure in the combustion stroke.

かかるエンジンシステムの冷却機構に設けられる放熱部としては、冷却液に対する放熱方式で分類して、空気冷却式放熱部と気化冷却式放熱部とがある。
空気冷却式放熱部は、所謂ラジエータ等で代表されるものであり、例えば、フィン付き銅管内の流路に冷却液を通流させると共に、その銅管の外表面にファンにより送風される外気を通流させることで、冷却液の顕熱が外気の顕熱として奪われて、当該冷却液を冷却するように構成される。かかる空気冷却式放熱部は、水の消費が無いために構造が簡単でランニングコストが低いなどの長所があるが、冷却能力が低く外気温度以下には冷却できないなどの短所もある。
一方、気化冷却式放熱部は、所謂冷却塔で代表されるものであり、例えば、銅管内の流路に冷却液を通流させると共に、その銅管の外表面に水を散布しながらファンにより送風される外気を通流させることで、冷却液の顕熱が水及び外気の顕熱並びに水の気化熱として奪われて、当該冷却液を冷却するように構成される。かかる気化冷却式放熱部は、冷却能力が高く外気温度以下に冷却できるなどの長所があるが、気化により水を消費するために、水の補給が無ければ運転を継続できず、またランニングコストが高いなどの短所もある。
As a heat radiating part provided in the cooling mechanism of such an engine system, there are an air cooling type heat radiating part and an evaporative cooling type heat radiating part classified according to a heat radiating method for the coolant.
The air-cooled heat radiating unit is typified by a so-called radiator or the like. For example, the cooling liquid is allowed to flow through the flow path in the finned copper tube, and the outside air blown by the fan to the outer surface of the copper tube. By flowing, the sensible heat of the coolant is taken as sensible heat of the outside air, and the coolant is cooled. Such an air-cooled heat radiating part has advantages such as a simple structure and low running cost because there is no consumption of water, but it also has a disadvantage that cooling capacity is low and cooling cannot be performed below the outside air temperature.
On the other hand, the evaporative cooling type heat radiating unit is typified by a so-called cooling tower. For example, the cooling liquid is passed through the flow path in the copper pipe and the fan is sprinkled on the outer surface of the copper pipe. By allowing the outside air blown by the air to flow, the sensible heat of the cooling liquid is taken away as the sensible heat of the water and the outside air and the heat of vaporization of the water, thereby cooling the cooling liquid. This evaporative cooling type heat radiation part has the advantage that it has a high cooling capacity and can be cooled below the outside air temperature, but since it consumes water by vaporization, it can not continue operation without water replenishment, and the running cost is also low. There are also disadvantages such as high.

特開2011−106302号公報(段落0051、図2)Japanese Patent Laying-Open No. 2011-106302 (paragraph 0051, FIG. 2)

従来のエンジンシステムの冷却機構は、冷却液を放熱させる放熱部の放熱方式として空気冷却式と気化冷却式との何れか一方を採用するものであり、それらを併用するものではなかった。
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、エンジンシステムの冷却機構において、適切な放熱方式の放熱部を採用することで、エンジンシステム全体の性能の最適化を図り、省エネルギ、低コスト、及びコンパクト化を達成することができる技術を提供する点にある。
The conventional engine system cooling mechanism employs either the air cooling type or the evaporative cooling type as a heat radiation method of the heat radiating part for radiating the coolant, and does not use them in combination.
The present invention has been made paying attention to this point, and its purpose is to optimize the performance of the entire engine system by adopting a heat radiating portion of an appropriate heat radiating method in the cooling mechanism of the engine system. It is in the point of providing the technology which can achieve energy saving, low cost, and compactness.

この目的を達成するための本発明に係るエンジンシステムの冷却機構は、
新気を吸気路から燃焼室に吸気して燃焼させて回転動力を出力するエンジン本体を備えると共に、前記エンジン本体に水ジャケットが設けられ、前記吸気路にインタークーラが設けられたエンジンシステムに設けられて、
放熱部で放熱した冷却液を前記水ジャケット及び前記インタークーラに通流させて冷却を行うエンジンシステムの冷却機構であって、
その第1特徴構成は、
前記放熱部として、冷却液を外気との顕熱交換により放熱させる空気冷却式放熱部と、冷却液を散布された水の気化熱交換により放熱させる気化冷却式放熱部とを備え、
前記水ジャケットを通流する冷却液を前記空気冷却式放熱部との間で循環させる水ジャケット空気冷却式回路と、前記インタークーラを通流する冷却液を前記気化冷却式放熱部との間で循環させるインタークーラ気化冷却式回路とを備えた点にある。
In order to achieve this object, a cooling mechanism for an engine system according to the present invention comprises:
Provided in an engine system that includes an engine body that sucks fresh air into the combustion chamber and burns it to output rotational power, a water jacket is provided in the engine body, and an intercooler is provided in the intake path Being
A cooling mechanism for an engine system that cools the heat dissipated in the heat radiating portion by passing the coolant through the water jacket and the intercooler,
The first characteristic configuration is
As the heat dissipating part, an air-cooled heat dissipating part that dissipates heat by sensible heat exchange with the outside air, and a vaporized cooling heat dissipating part that dissipates heat by vaporizing heat exchange of the water sprayed with the coolant,
Between the water jacket air cooling circuit that circulates the coolant flowing through the water jacket between the air cooling type heat radiating unit and the cooling liquid flowing through the intercooler between the evaporative cooling type heat radiating unit. It is in the point provided with the intercooler evaporative cooling type circuit to circulate.

また、この目的を達成するための本発明に係るエンジンシステムは、
新気を吸気路から燃焼室に吸気して燃焼させて回転動力を出力するエンジン本体を備えると共に、前記エンジン本体に水ジャケットが設けられ、前記吸気路にインタークーラが設けられたエンジンシステムであって、
その特徴構成は、
放熱部で放熱した冷却液を前記水ジャケット及び前記インタークーラに通流させて冷却を行う冷却機構として、本発明に係る冷却機構を備えた点にある。
An engine system according to the present invention for achieving this object is as follows:
An engine system is provided with an engine body that sucks fresh air into the combustion chamber and burns it to output rotational power, a water jacket is provided in the engine body, and an intercooler is provided in the intake path. And
Its feature configuration is
The cooling mechanism according to the present invention is provided as a cooling mechanism that cools the coolant radiated by the heat radiating portion through the water jacket and the intercooler.

上記エンジンシステムの冷却機構の第1特徴構成及びエンジンシステムの特徴構成によれば、エンジン本体を空気冷却式放熱部により冷却し、一方、インタークーラを気化冷却式放熱部により冷却する形態で、放熱部の放熱方式として空気冷却式と気化冷却式とが併用される。
即ち、エンジン本体の冷却については、ピストンの焼き付き等を防止するために、外気温度よりも高めの温度に維持されていても問題がないことから、上記水ジャケット空気冷却式回路に冷却液を循環させて、そのエンジン本体に設けられた水ジャケットに空気冷却式放熱部で放熱した冷却液を通流させる形態で、空気冷却式の放熱方式を採用してエンジン本体を冷却することができる。また、エンジン本体を冷却するにあたり、簡単且つコンパクトな構造を採用しランニングコストを節約することができる。
一方、吸気路を通流する新気の冷却については、エンジン効率を向上するために、外気温度よりも低くなり得る温度まで十分に冷却する必要があることから、上記インタークーラ気化冷却式回路に冷却液を循環させて、その吸気路に設けられたインタークーラに気化冷却式放熱部で放熱した冷却液を通流させる形態で、気化冷却式の放熱方式を採用して新気を冷却することができる。また、吸気路を通流する新気を冷却するにあたり、気化冷却式放熱部への水の補給が必要となるが、その気化冷却式の放熱方式により冷却される冷却対象からエンジン本体が省かれていることから、その水の補給も最小限に抑えることができ、ランニングコストの上昇を極力抑制できる。
従って、本発明により、適切な放熱方式の放熱部を採用することで、エンジンシステム全体の性能の最適化を図り、省エネルギ、低コスト、及びコンパクト化を達成することができるエンジンシステムの冷却機構を実現することができる。
According to the first characteristic configuration of the cooling mechanism of the engine system and the characteristic configuration of the engine system, the engine body is cooled by the air-cooled heat radiating portion, while the intercooler is cooled by the vaporization-cooled heat radiating portion. An air cooling method and a vaporization cooling method are used in combination as a heat dissipation method for the part.
That is, for cooling the engine body, there is no problem even if it is maintained at a temperature higher than the outside air temperature in order to prevent seizure of the piston, etc., so the coolant is circulated through the water jacket air cooling circuit. The engine body can be cooled by adopting an air-cooling heat radiation method in a form in which the coolant radiated by the air-cooling heat radiation portion is passed through a water jacket provided in the engine body. In addition, when the engine body is cooled, a simple and compact structure can be adopted to save running costs.
On the other hand, with regard to cooling of fresh air flowing through the intake passage, in order to improve engine efficiency, it is necessary to sufficiently cool it to a temperature that can be lower than the outside air temperature. Cooling the fresh air by using a vaporization cooling type heat dissipation method in which the coolant is circulated and the intercooler provided in the intake passage passes the coolant dissipated by the vaporization cooling type heat dissipation part. Can do. In addition, in order to cool the fresh air flowing through the intake passage, it is necessary to replenish water to the evaporative cooling type heat dissipating part, but the engine body is omitted from the cooling target to be cooled by the evaporative cooling type heat dissipating method. Therefore, the replenishment of the water can be minimized and the increase in running cost can be suppressed as much as possible.
Therefore, according to the present invention, by adopting a heat radiating part of an appropriate heat radiating method, the performance of the engine system can be optimized, and energy saving, low cost, and compactness can be achieved. Can be realized.

本発明に係るエンジンシステムの冷却機構の第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記水ジャケットから流出し前記空気冷却式放熱部に流入する前の冷却液との熱交換により上水を加熱する排熱回収用熱交換器を備えた点にある。
In addition to the first characteristic configuration, the second characteristic configuration of the cooling mechanism of the engine system according to the present invention is as follows.
The heat exchanger for exhaust heat recovery which heats clean water by heat exchange with the coolant before flowing out from the water jacket and flowing into the air-cooled heat radiating portion is provided.

上記エンジンシステムの冷却機構の第2特徴構成によれば、エンジン本体が比較的高温に維持されていることから、当該エンジン本体に設けられた水ジャケットから流出した直後の冷却液は比較的高温となる。そこで、上記排熱回収用熱交換器を設けることで、この水ジャケットから流出した直後の高温の冷却液が有する熱の全てを、空気冷却式放熱部で放出するのではなく、適宜上水の加熱用に利用して当該加熱後の上水を給湯又は暖房に利用する形態で、エンジン本体の排熱を有効利用することができる。   According to the second characteristic configuration of the cooling mechanism of the engine system, since the engine body is maintained at a relatively high temperature, the coolant immediately after flowing out of the water jacket provided in the engine body has a relatively high temperature. Become. Therefore, by providing the heat exchanger for recovering exhaust heat, not all the heat of the high-temperature coolant immediately after flowing out of the water jacket is released by the air-cooled heat dissipation unit, The exhaust heat of the engine body can be effectively used in a form in which the heated water after heating is used for hot water supply or heating.

本発明に係るエンジンシステムの冷却機構の第3特徴構成は、上記第1乃至第2特徴構成の何れかに加えて、
前記インタークーラから流出し前記放熱部に流入する前の冷却液との熱交換によりエンジンオイルを冷却するオイルクーラを備えた点にある。
In addition to any of the first to second feature configurations described above, the third feature configuration of the engine system cooling mechanism according to the present invention includes:
An oil cooler that cools engine oil by heat exchange with the coolant before flowing out from the intercooler and flowing into the heat radiating portion is provided.

上記エンジンシステムの冷却機構の第3特徴構成によれば、インタークーラが比較的低温に維持されていることから、当該インタークーラから流出した直後の冷却液は未だ比較的低温に維持されている。そこで、上記オイルクーラを設けてエンジンオイルの冷却を行う場合には、そのインタークーラから流出した直後の比較的低温の冷熱媒体をオイルクーラに通流させる形態で、エンジンオイルの冷却を行うことができる。   According to the third characteristic configuration of the cooling mechanism of the engine system, since the intercooler is maintained at a relatively low temperature, the coolant immediately after flowing out of the intercooler is still maintained at a relatively low temperature. Therefore, when cooling the engine oil by providing the oil cooler, it is possible to cool the engine oil in such a manner that a relatively low temperature cooling medium immediately after flowing out of the intercooler is passed through the oil cooler. it can.

本発明の実施形態のエンジンシステム及びその冷却構造の概略構成、並びに気化冷却式放熱状態の冷却液の流れを示す図The figure which shows schematic structure of the engine system of embodiment of this invention, its cooling structure, and the flow of the cooling fluid of a vaporization cooling type thermal radiation state 本発明の実施形態のエンジンシステム及びその冷却構造の概略構成、並びに空気冷却式放熱状態の冷却液の流れを示す図The figure which shows the schematic structure of the engine system of embodiment of this invention, its cooling structure, and the flow of the cooling fluid of an air cooling type thermal radiation state 別の実施形態のエンジンシステム及びその冷却構造の概略構成示す図The figure which shows schematic structure of the engine system of another embodiment, and its cooling structure.

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1に示すエンジンシステム1は、図示しないシリンダブロックやシリンダヘッド等からなるエンジン本体10と、詳細については後述する冷却機構2と、運転を制御するコンピュータ等からなる制御部60とを備える。
エンジン本体10は、新気としての混合気Mを吸気路12から燃焼室10aに吸気して燃焼させて発電機20を駆動するための回転動力を出力する通常の4サイクルエンジンとして構成されている。即ち、詳細な説明は省略するが、吸気行程において燃焼室10aの容積の拡大に伴って吸気路12から燃焼室10aへの混合気Mの吸気が行われ、次の圧縮行程において燃焼室10aの容積の縮小に伴ってその混合気Mの圧縮が行われ、燃焼・膨張行程において圧縮された混合気Mが適切な点火時期に点火されて燃焼して燃焼室10aの容積を拡大させ、排気行程において燃焼室10aの容積の縮小に伴って燃焼室10aから排気路(図示省略)への排ガスの排気が行われる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The engine system 1 shown in FIG. 1 includes an engine body 10 including a cylinder block and a cylinder head (not shown), a cooling mechanism 2 described later in detail, and a control unit 60 including a computer that controls operation.
The engine body 10 is configured as a normal four-cycle engine that outputs rotational power for driving the generator 20 by sucking the air-fuel mixture M as fresh air from the intake passage 12 into the combustion chamber 10a and burning it. . That is, although detailed description is omitted, in the intake stroke, intake of the air-fuel mixture M from the intake passage 12 to the combustion chamber 10a is performed as the volume of the combustion chamber 10a increases, and in the next compression stroke, the combustion chamber 10a As the volume is reduced, the mixture M is compressed, and the mixture M compressed in the combustion / expansion stroke is ignited and burned at an appropriate ignition timing to expand the volume of the combustion chamber 10a, and the exhaust stroke. The exhaust gas is exhausted from the combustion chamber 10a to the exhaust passage (not shown) as the volume of the combustion chamber 10a is reduced.

エンジン本体10には水ジャケット11が設けられており、この水ジャケット11に後述する放熱部Yで放熱した冷却液Cが通流することで、当該エンジン本体10の冷却が行われる。このことで、エンジン本体10の温度は、例えば外気温度よりも高めの温度(例えば90℃)に維持されて、ピストンの焼き付き等が防止される。
尚、この水ジャケット11は、冷却目標温度が高めであることから、高温冷却部Xhと呼ぶ場合がある。
A water jacket 11 is provided in the engine main body 10, and cooling of the engine main body 10 is performed by flowing a coolant C radiated by a heat radiating portion Y described later through the water jacket 11. Accordingly, the temperature of the engine body 10 is maintained at a temperature (for example, 90 ° C.) higher than the outside air temperature, for example, and the seizure of the piston is prevented.
The water jacket 11 may be referred to as a high temperature cooling part Xh because the cooling target temperature is high.

吸気路12には、空気Aに対して天然ガスなどの燃料Gを燃料供給弁16を通じて混合して混合気Mを形成するミキサ15と、当該形成された混合気Mを排ガスの運動エネルギ等を利用して圧縮する過給機14と、当該圧縮された混合気Mを冷却するインタークーラ13と、燃焼室10aへの混合気Mの吸気量調整によりエンジン出力を調整可能なスロットルバルブ18とが、上流側より順に配置されており、このインタークーラ13を通過した後の混合気Mが燃焼室10aに吸気される。
燃料供給弁16は、制御部60により図示しない排気路に設けられた酸素センサの出力等に基づいてその開度が制御されることで、吸気路12に形成される混合気Mの空燃比が所望の目標空燃比に調整される。
また、スロットルバルブ18についても、制御部60によりその開度が制御されることで、燃焼室10aへの混合気Mの吸気量が調整されて、エンジン出力が所望の目標出力に調整される。
In the intake passage 12, a fuel 15 such as natural gas is mixed with the air A through a fuel supply valve 16 to form an air-fuel mixture M, and the formed air-fuel mixture M is subjected to kinetic energy of exhaust gas. A supercharger 14 that compresses by using the compressor, an intercooler 13 that cools the compressed air-fuel mixture M, and a throttle valve 18 that can adjust the engine output by adjusting the intake amount of the air-fuel mixture M to the combustion chamber 10a. The air-fuel mixture M after passing through the intercooler 13 is sucked into the combustion chamber 10a.
The opening of the fuel supply valve 16 is controlled by the control unit 60 based on the output of an oxygen sensor provided in an exhaust passage (not shown), so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture M formed in the intake passage 12 is reduced. The desired target air / fuel ratio is adjusted.
Further, the opening degree of the throttle valve 18 is also controlled by the control unit 60, whereby the intake amount of the air-fuel mixture M to the combustion chamber 10a is adjusted, and the engine output is adjusted to a desired target output.

このインタークーラ13に後述する放熱部Yで放熱した冷却液Cが通流することで、当該インタークーラ13を通流する混合気Mの冷却が行われる。このことで、燃焼室10aに吸気される混合気Mの温度は、例えば外気温度よりも低くなり得る温度(例えば40℃)に維持されて、吸気行程において燃焼室10aに充填される混合気Mの密度が増加し、それにより燃焼行程における平均有効圧力が上昇して、エンジン効率が向上される。
尚、このインタークーラ13は、冷却目標温度が上記水ジャケット11よりも低めであることから、低温冷却部Xlと呼ぶ場合がある。
更に、エンジン本体10には、上記水ジャケット11及び上記インタークーラ13に加えて、冷却部Xとしてオイルクーラ17が設けられており、このオイルクーラ17には、後述する放熱部Yで放熱した冷却液Cが通流することで、エンジンオイルの冷却が行われる。
Cooling of the air-fuel mixture M flowing through the intercooler 13 is performed by flowing through the intercooler 13 a coolant C radiated by a heat radiating portion Y described later. Thus, the temperature of the air-fuel mixture M sucked into the combustion chamber 10a is maintained at a temperature (for example, 40 ° C.) that can be lower than the outside air temperature, for example, and the air-fuel mixture M filled in the combustion chamber 10a in the intake stroke. Increases the average effective pressure in the combustion stroke and improves engine efficiency.
The intercooler 13 may be referred to as a low temperature cooling part Xl because the cooling target temperature is lower than that of the water jacket 11.
Further, in addition to the water jacket 11 and the intercooler 13, the engine body 10 is provided with an oil cooler 17 as a cooling part X. The oil cooler 17 is cooled by the heat radiating part Y described later. As the liquid C flows, the engine oil is cooled.

以上のように構成されたエンジンシステム1には、放熱部Yで放熱した冷却液Cを上記水ジャケット11及び上記インタークーラ13に通流させて冷却を行う冷却機構2が設けられており、その冷却機構2の基本構成について、以下に説明する。   The engine system 1 configured as described above is provided with a cooling mechanism 2 that performs cooling by flowing the coolant C radiated by the heat radiating portion Y through the water jacket 11 and the intercooler 13. The basic configuration of the cooling mechanism 2 will be described below.

エンジンシステム1の冷却機構2には、放熱部Yとして、空気冷却式放熱部としてのラジエータ30と気化冷却式放熱部としての冷却塔35とが設けられている。
上記ラジエータ30は、フィン付き銅管内の管路30a、30bに冷却液Cを通流させると共に、その管路30a、30bの外表面にファン30cにより送風される外気Aを通流させることで、冷却液Cの顕熱が外気Aの顕熱として奪われて、当該冷却液Cを冷却するように構成される。
更に、このラジエータ30は、外気Aが通流する通路に2つのフィン付き銅管で構成された管路30a、30bを並列配置する形態で、冷却液Cが通流する管路として、第1管路30a(第1流路の一例)と第2管路30b(第2流路の一例)との2つの流路を各別に配置してなる2回路式に構成されている。即ち、第1管路30aを通流する冷却液Cと第2管路30bを通流する冷却液Cとの2種類の冷却液Cを、共通のラジエータ30で放熱させることができる。
このようなラジエータ30は、上水Wの消費が無いために構造が簡単でランニングコストが低いなどの長所があるが、顕熱の熱交換を行うだけの構成であるので冷却能力が低く外気温度以下には冷却できないなどの短所もある。
The cooling mechanism 2 of the engine system 1 is provided with a radiator 30 as an air-cooled heat radiating portion and a cooling tower 35 as a vaporization-cooling heat radiating portion as the heat radiating portion Y.
The radiator 30 allows the coolant C to flow through the pipe lines 30a and 30b in the finned copper pipe and allows the outside air A blown by the fan 30c to flow through the outer surfaces of the pipe lines 30a and 30b. The sensible heat of the coolant C is taken as sensible heat of the outside air A, and the coolant C is cooled.
Further, the radiator 30 has a configuration in which pipes 30a and 30b formed of two copper pipes with fins are arranged in parallel in a passage through which the outside air A flows, and is a first pipe as a pipe through which the coolant C flows. It is configured in a two-circuit system in which two flow paths, a pipe line 30a (an example of a first flow path) and a second pipe line 30b (an example of a second flow path), are separately arranged. That is, two types of coolant C, that is, coolant C flowing through the first conduit 30 a and coolant C flowing through the second conduit 30 b can be radiated by the common radiator 30.
Such a radiator 30 has advantages such as a simple structure and low running cost because there is no consumption of clean water W. However, since it has a configuration that only performs sensible heat exchange, the cooling capacity is low and the outside air temperature is low. There are other disadvantages, such as the inability to cool down.

上記冷却塔35は、銅管で構成された管路35aに冷却液Cを通流させると共に、その管路35aの上部に設けられた散水部35bからその管路35aの外表面に上水Wを散布しながらファン35cにより送風される外気Aを通流させることで、冷却液Cの顕熱が上水W及び外気Aの顕熱並びに上水Wの気化熱として奪われて、当該冷却液Cを冷却するように構成される。
また、管路35aの外表面を通過して下方に滴下した上水Wは、筐体の底部に設けられた水槽部35dに一時的に貯留され、再度ポンプ35eにより散水部35bに送られる。更に、気化による上水Wの消費を補うために、この水槽部35dに上水Wを補給する給水弁35fが設けられており、この給水弁35fは水槽部35dの水位が低下した場合に所定の水位まで上水Wを供給する形態で自動的に開閉する。
このような冷却塔35は、気化熱をも利用する構成であるので冷却能力が高く外気温度以下に冷却できるなどの長所があるが、気化により上水Wを消費するために、上水Wの補給が無ければ運転を継続できず、またランニングコストが高いなどの短所もある。
The cooling tower 35 allows the coolant C to flow through a pipe line 35a formed of a copper pipe, and also supplies water W from the water sprinkling part 35b provided at the upper part of the pipe line 35a to the outer surface of the pipe line 35a. The sensible heat of the coolant C is taken away as the sensible heat of the fresh water W and the fresh air A and the heat of vaporization of the fresh water W. C is configured to cool.
Further, the clean water W that has passed through the outer surface of the pipe 35a and dropped downward is temporarily stored in a water tank part 35d provided at the bottom of the casing, and is sent again to the watering part 35b by the pump 35e. Further, in order to supplement consumption of the water W due to vaporization, a water supply valve 35f for replenishing the water W is provided in the water tank part 35d, and this water supply valve 35f is predetermined when the water level of the water tank part 35d decreases. It automatically opens and closes in the form of supplying clean water W up to the water level.
Such a cooling tower 35 has a merit that it has a cooling capacity and can be cooled below the outside air temperature because it uses the heat of vaporization. However, since the water W is consumed by vaporization, There is a disadvantage that driving cannot be continued without replenishment and running costs are high.

本実施形態のエンジンシステム1の冷却機構2では、高温冷却部Xhである上記水ジャケット11及び低温冷却部Xlである上記インタークーラ13等の各種冷却部X,Xh,Xlに対して、適切な放熱方式の放熱部Yを採用することで、エンジンシステム全体の性能の最適化を図り、省エネルギ、低コスト、及びコンパクト化を達成するように構成されており、その詳細構成について、以下に説明する。
上記エンジンシステム1の冷却機構2には、各種冷却部X,Xh,Xlと各種放熱部Yとの間で冷却液Cを循環させるための回路として、水ジャケット11を通流する冷却液Cをラジエータ30との間で循環させる水ジャケット空気冷却式回路5と、インタークーラ13を通流する冷却液Cを冷却塔35との間で循環させるインタークーラ気化冷却式回路4Aとが設けられている。
In the cooling mechanism 2 of the engine system 1 of the present embodiment, it is appropriate for the various cooling units X, Xh, and Xl such as the water jacket 11 that is the high temperature cooling unit Xh and the intercooler 13 that is the low temperature cooling unit Xl. By adopting the heat dissipation part Y of the heat dissipation method, the performance of the entire engine system is optimized, and it is configured to achieve energy saving, low cost, and compactness. The detailed configuration will be described below. To do.
In the cooling mechanism 2 of the engine system 1, the coolant C flowing through the water jacket 11 is used as a circuit for circulating the coolant C between the various cooling units X, Xh, Xl and the various heat radiation units Y. A water jacket air cooling circuit 5 that circulates between the radiator 30 and an intercooler evaporative cooling circuit 4A that circulates the coolant C flowing through the intercooler 13 with the cooling tower 35 is provided. .

上記水ジャケット空気冷却式回路5は、ラジエータ30の第1管路30aの出口側と水ジャケット11の入口側とを接続する往き管路50と、水ジャケット11の出口側とラジエータ30の第1管路30aの出口側とを接続する戻り管路51と、当該戻り管路51に設けられ冷却液Cを水ジャケット11の出口側からラジエータ30の第1管路30aの入口側に向けて送出する循環ポンプ52とからなる。
そして、図1及び図2に示すように、この循環ポンプ52を作動させてこの水ジャケット空気冷却式回路5に冷却液Cを循環させることで、ラジエータ30の第1管路30aを通流して外気Aに対して放熱することで比較的低温(例えば87℃)となった冷却液Cが往き管路50を介して水ジャケット11に供給され、同時に水ジャケット11を通流してエンジン本体10から吸熱することで比較的高温(例えば92℃)となった冷却液Cが戻り管路51を介してラジエータ30の第1管路30aに供給される形態で、冷却液Cが水ジャケット空気冷却式回路5を循環することになる。
そして、水ジャケット空気冷却式回路5に冷却液Cを循環させることで、ラジエータ30における空気冷却式の放熱方式を採用してエンジン本体10のシリンダブロックやシリンダヘッドが冷却されることになり、ピストンの焼き付き等が防止される。
尚、この水ジャケット空気冷却式回路5は、高温冷却部Xhである水ジャケット11を通流する冷却液Cをラジエータ30との間で循環させることから、高温冷却部空気冷却式回路5と呼ぶ場合がある。
The water jacket air-cooled circuit 5 includes an outgoing pipe 50 connecting the outlet side of the first pipe 30 a of the radiator 30 and the inlet side of the water jacket 11, the outlet side of the water jacket 11, and the first of the radiator 30. A return pipe 51 connecting the outlet side of the pipe 30a and a coolant C provided in the return pipe 51 from the outlet side of the water jacket 11 toward the inlet side of the first pipe 30a of the radiator 30 And a circulating pump 52.
As shown in FIGS. 1 and 2, the circulating pump 52 is operated to circulate the coolant C in the water jacket air-cooled circuit 5 so that the first conduit 30a of the radiator 30 flows. Coolant C, which has become relatively low in temperature (for example, 87 ° C.) by radiating heat to the outside air A, is supplied to the water jacket 11 via the forward conduit 50, and simultaneously flows through the water jacket 11 from the engine body 10. The cooling liquid C, which has become relatively high temperature (for example, 92 ° C.) by absorbing heat, is supplied to the first pipe 30 a of the radiator 30 via the return pipe 51, and the cooling liquid C is a water jacket air cooling type. The circuit 5 is circulated.
Then, by circulating the coolant C through the water jacket air cooling circuit 5, the air cooling heat dissipation method in the radiator 30 is adopted to cool the cylinder block and cylinder head of the engine body 10, and the piston Burn-in etc. are prevented.
The water jacket air-cooled circuit 5 is referred to as a high-temperature cooling unit air-cooled circuit 5 because the coolant C flowing through the water jacket 11 serving as the high-temperature cooling unit Xh is circulated with the radiator 30. There is a case.

この水ジャケット空気冷却式回路5の戻り管路51の循環ポンプ52の下流側には、水ジャケット11を通流することで高温に加熱された冷却液Cとの熱交換により上水Wを加熱する排熱回収用熱交換器55が配置されており、この加熱された上水Wは給湯や暖房に利用される。
また、戻り管路51における排熱回収用熱交換器55の下流側と往き管路50とを接続するバイパス管路53が設けられており、バイパス管路53と往き管路50との接続部には三方弁54が設けられている。この三方弁54は、水ジャケット空気冷却式回路5における冷却液Cの循環状態を、ラジエータ30の第1管路30aに冷却液Cを通流させて放熱させる状態と、バイパス管路53に冷却液Cを通流させて放熱をさせない状態との間で切替可能に構成されている。そして、制御部60は、上記三方弁54の作動を制御して、水ジャケット空気冷却式回路5における冷却液Cの循環状態を切り替えることで、水ジャケット11に供給される冷却液Cの温度が所望の温度に維持するように構成されている。
On the downstream side of the circulation pump 52 of the return pipe 51 of the water jacket air-cooled circuit 5, the water W is heated by heat exchange with the coolant C heated to a high temperature by flowing the water jacket 11. An exhaust heat recovery heat exchanger 55 is disposed, and the heated clean water W is used for hot water supply or heating.
Further, a bypass pipe 53 that connects the downstream side of the heat exchanger 55 for exhaust heat recovery in the return pipe 51 and the forward pipe 50 is provided, and a connection portion between the bypass pipe 53 and the forward pipe 50 is provided. Is provided with a three-way valve 54. This three-way valve 54 cools the circulation state of the coolant C in the water jacket air-cooled circuit 5 to the state in which the coolant C flows through the first conduit 30 a of the radiator 30 to dissipate heat and to the bypass conduit 53. It is configured to be switchable between a state in which the liquid C is allowed to flow and heat is not released. And the control part 60 controls the action | operation of the said three-way valve 54, and the temperature of the cooling fluid C supplied to the water jacket 11 is changed by switching the circulation state of the cooling fluid C in the water jacket air cooling type circuit 5. It is configured to maintain a desired temperature.

上記インタークーラ気化冷却式回路4Aは、冷却塔35の管路35aの出口側とインタークーラ13の入口側とを接続する往き管路44、40と、インタークーラ13の出口側と冷却塔35の管路35aの出口側とを接続する戻り管路41、45と、当該戻り管路41に設けられ冷却液Cをインタークーラ13の出口側から冷却塔35の管路35aの入口側に向けて送出する循環ポンプ43とからなる。
そして、図1に示すように、この循環ポンプ43を作動させてこのインタークーラ気化冷却式回路4Aに冷却液Cを循環させることで、冷却塔35の管路35aを通流して外気Aに対して放熱することで比較的低温(例えば34℃)となった冷却液Cが往き管路44、40を介してインタークーラ13に供給され、同時にインタークーラ13を通流して圧縮された混合気Mから吸熱し更にはオイルクーラ17を通流してエンジンオイルから吸熱することで比較的高温(例えば41℃)となった冷却液Cが戻り管路41、45を介して冷却塔35の管路35aに供給される形態で、冷却液Cがインタークーラ気化冷却式回路4Aを循環することになる。
そして、インタークーラ気化冷却式回路4Aに冷却液Cを循環させることで、冷却塔35における気化冷却式の放熱方式を採用して吸気路12を通流する混合気Mが十分に冷却されることになり、結果、エンジン効率が向上される。
尚、このインタークーラ気化冷却式回路4Aは、低温冷却部Xlであるインタークーラ13を通流する冷却液Cを冷却塔35との間で循環させることから、低温冷却部気化冷却式回路4Aと呼ぶ場合がある。
The intercooler evaporative cooling type circuit 4A includes forward pipes 44 and 40 that connect the outlet side of the pipe 35a of the cooling tower 35 and the inlet side of the intercooler 13, the outlet side of the intercooler 13, and the cooling tower 35. Return pipes 41 and 45 connecting the outlet side of the pipe line 35a and the coolant C provided in the return pipe line 41 from the outlet side of the intercooler 13 toward the inlet side of the pipe line 35a of the cooling tower 35. It comprises a circulating pump 43 to be sent out.
Then, as shown in FIG. 1, the circulation pump 43 is operated to circulate the coolant C in the intercooler evaporative cooling circuit 4A, thereby flowing through the pipe line 35a of the cooling tower 35 to the outside air A. The coolant C having a relatively low temperature (for example, 34 ° C.) due to heat dissipation is supplied to the intercooler 13 via the outgoing pipes 44 and 40, and at the same time, the mixture M compressed through the intercooler 13 is compressed. Then, the coolant C having a relatively high temperature (for example, 41 ° C.) by absorbing heat from the engine cooler 17 and absorbing heat from the engine oil passes through the return pipes 41 and 45 to the pipe 35a of the cooling tower 35. The coolant C circulates in the intercooler evaporative cooling circuit 4A.
Then, by circulating the coolant C in the intercooler evaporative cooling circuit 4A, the air-fuel mixture M flowing through the intake passage 12 is sufficiently cooled by employing the evaporative cooling heat dissipation method in the cooling tower 35. As a result, the engine efficiency is improved.
The intercooler evaporative cooling circuit 4A circulates the coolant C flowing through the intercooler 13, which is the low-temperature cooling unit Xl, between the cooling tower 35 and the low-temperature cooling unit evaporative cooling circuit 4A. Sometimes called.

このようなインタークーラ13では冷却液Cはあまり高温でない混合気Mから吸熱を行うために、そのインタークーラ13から戻り管路41に排出された冷却液Cの温度は、水ジャケット11から排出された冷却液Cと比較して低温に維持されている。そこで、この戻り管路41におけるインタークーラ13の下流側には、オイルクーラ17が配置されており、かかるオイルクーラ17では、その比較的低温に維持されている冷却液Cが通流することでエンジンオイルが冷却される。
また、往き管路40には、インタークーラ13に供給される冷却液Cの温度を、インタークーラ気化冷却式回路4Aを通流する冷却液Cの温度状態として検出して制御部60に出力する温度センサ19が設けられている。
In such an intercooler 13, the coolant C absorbs heat from the air-fuel mixture M, which is not so hot, so the temperature of the coolant C discharged from the intercooler 13 to the return pipe 41 is discharged from the water jacket 11. Compared with the cooling liquid C, the temperature is maintained at a low temperature. In view of this, an oil cooler 17 is disposed on the downstream side of the intercooler 13 in the return pipe 41. In the oil cooler 17, the coolant C maintained at a relatively low temperature flows therethrough. Engine oil is cooled.
Further, the temperature of the coolant C supplied to the intercooler 13 is detected as the temperature state of the coolant C flowing through the intercooler evaporative cooling type circuit 4 </ b> A and is output to the control unit 60. A temperature sensor 19 is provided.

以上のように水ジャケット空気冷却式回路5とインタークーラ気化冷却式回路4Aとが設けられているので、ラジエータ30における空気冷却式の放熱方式を採用してエンジン本体10が冷却されると共に、冷却塔35における気化冷却式の放熱方式を採用して混合気Mが冷却されるというように、適切な放熱方式の放熱部Yが採用されて、エンジンシステム1全体の性能の最適化が図られ、省エネルギ、低コスト、及びコンパクト化が達成される。   Since the water jacket air cooling circuit 5 and the intercooler evaporative cooling circuit 4A are provided as described above, the air cooling type heat radiation method in the radiator 30 is adopted to cool the engine body 10 and the cooling. As the mixture M is cooled by adopting the vaporization cooling type heat radiation method in the tower 35, the heat radiation part Y of the appropriate heat radiation method is adopted, and the performance of the entire engine system 1 is optimized, Energy saving, low cost, and compactness are achieved.

更に、本実施形態のエンジンシステム1の冷却機構2では、上述したようにラジエータ30と冷却塔35とを併用することでエンジンシステム1全体の性能の最適化を図りながら、夫々の放熱方式の短所を補って長所による最大限の効果を享受するべく、断水等により気化冷却式放熱部での放熱に不都合が生じた場合でも運転が継続できるように構成されており、その詳細構成について、以下に説明する。
上記エンジンシステム1の冷却機構2には、インタークーラ13と放熱部Yとの間で冷却液Cを循環させる回路として、上述したようなインタークーラ気化冷却式回路4Aに加えて、インタークーラ13を通流する冷却液Cをラジエータ30との間で循環させるインタークーラ空気冷却式回路4Bが設けられている。
Furthermore, in the cooling mechanism 2 of the engine system 1 of the present embodiment, the disadvantages of the respective heat radiation methods can be achieved while optimizing the performance of the entire engine system 1 by using the radiator 30 and the cooling tower 35 in combination as described above. In order to enjoy the maximum effect due to the advantages, it is configured so that operation can be continued even if there is inconvenience in heat dissipation in the evaporative cooling type heat dissipation part due to water shutoff etc. explain.
The cooling mechanism 2 of the engine system 1 includes an intercooler 13 as a circuit for circulating the coolant C between the intercooler 13 and the heat radiating portion Y in addition to the intercooler evaporative cooling circuit 4A as described above. An intercooler air-cooled circuit 4 </ b> B that circulates the flowing coolant C to and from the radiator 30 is provided.

上記インタークーラ空気冷却式回路4Bは、ラジエータ30の第2管路30bの出口側とインタークーラ13の入口側とを接続する往き管路47、40と、インタークーラ13の出口側とラジエータ30の第2管路30bの出口側とを接続する戻り管路41、48と、当該戻り管路41に設けられ冷却液Cをインタークーラ13の出口側からラジエータ30の第2管路30bの入口側に向けて送出する循環ポンプ43とからなる。
そして、図2に示すように、この循環ポンプ43を作動させてこのインタークーラ空気冷却式回路4Bに冷却液Cを循環させることで、ラジエータ30の第2管路30bを通流して外気Aに対して放熱することで比較的低温(例えば55℃)となった冷却液Cが往き管路47、40を介してインタークーラ13に供給され、同時にインタークーラ13を通流して圧縮された混合気Mから吸熱し更にはオイルクーラ17を通流してエンジンオイルから吸熱することで比較的高温(例えば61℃)となった冷却液Cが戻り管路41、48を介してラジエータ30の第2管路30bに供給される形態で、冷却液Cがインタークーラ空気冷却式回路4Bを循環することになる。
そして、インタークーラ空気冷却式回路4Bに冷却液Cを循環させることで、インタークーラ13を介して吸気路12を通流する混合気Mが、ラジエータ30によりある程度冷却された冷却液Cとの熱交換により、冷却されることになる。
尚、このインタークーラ空気冷却式回路4Bは、低温冷却部Xlであるインタークーラ13を通流する冷却液Cをラジエータ30との間で循環させることから、低温冷却部空気冷却式回路4Bと呼ぶ場合がある。
The intercooler air-cooled circuit 4B includes forward pipes 47 and 40 that connect the outlet side of the second pipe 30b of the radiator 30 and the inlet side of the intercooler 13, the outlet side of the intercooler 13, and the radiator 30. Return pipes 41, 48 connecting the outlet side of the second pipe line 30b, and the coolant C provided in the return pipe line 41 from the outlet side of the intercooler 13 to the inlet side of the second pipe line 30b of the radiator 30 And a circulation pump 43 that feeds toward the center.
Then, as shown in FIG. 2, the circulation pump 43 is operated to circulate the coolant C in the intercooler air cooling circuit 4B, thereby flowing into the outside air A through the second pipe 30b of the radiator 30. On the other hand, the coolant C, which has become relatively low temperature (for example, 55 ° C.) by radiating heat, is supplied to the intercooler 13 via the forward pipes 47 and 40, and at the same time, the mixture is compressed by flowing through the intercooler 13. The coolant C, which has absorbed heat from M and then passed through the oil cooler 17 and absorbed heat from the engine oil, has reached a relatively high temperature (for example, 61 ° C.). The coolant C circulates through the intercooler air-cooled circuit 4B in the form supplied to the passage 30b.
Then, by circulating the coolant C through the intercooler air-cooled circuit 4B, the mixture M flowing through the intake passage 12 via the intercooler 13 is heated to the coolant C cooled to some extent by the radiator 30. It will be cooled by replacement.
The intercooler air-cooled circuit 4B circulates the coolant C flowing through the intercooler 13, which is the low-temperature cooling part Xl, between the radiator 30 and the intercooler air-cooled circuit 4B. There is a case.

また、このインタークーラ空気冷却式回路4Bは、インタークーラ気化冷却式回路4Aに対して、往き管路40、戻り管路41、循環ポンプ43を共有する形態で、当該インタークーラ気化冷却式回路4Aから分岐する回路として構成されており、夫々の回路4A、4Bにおける冷却液Cの循環状態の切替は、往き管路47の戻り管路41に対する接続部に配置された三方弁46により切替可能となっている。
即ち、三方弁46は、インタークーラ気化冷却式回路4Aに冷却液Cを循環させる気化冷却式放熱状態(図1に示す状態)と、インタークーラ気化冷却式回路4Aに冷却液Cを循環させる空気冷却式放熱状態(図2に示す状態)との間で、インタークーラ13を通流する冷却液Cの循環状態を択一的に切替可能な放熱状態切替手段として機能する。
Further, the intercooler air cooling circuit 4B shares the forward conduit 40, the return conduit 41, and the circulation pump 43 with the intercooler vaporization cooling circuit 4A, and the intercooler vaporization cooling circuit 4A. The circulation state of the coolant C in each of the circuits 4A and 4B can be switched by a three-way valve 46 arranged at a connection portion of the forward conduit 47 to the return conduit 41. It has become.
That is, the three-way valve 46 is an evaporative cooling heat radiation state (the state shown in FIG. 1) in which the coolant C is circulated through the intercooler evaporative cooling circuit 4A, and an air that circulates the coolant C in the intercooler evaporative cooling circuit 4A. It functions as a heat radiation state switching means that can selectively switch the circulation state of the coolant C flowing through the intercooler 13 between the cooling heat radiation state (the state shown in FIG. 2).

更に、制御部60は、冷却塔35への上水Wの補給が停止される断水状態を検出する断水状態検出手段61として機能すると共に、断水状態検出手段61で断水状態を検出する前の通常運転時では、三方弁46を切り替えることにより冷却液Cの循環状態を上記気化冷却式放熱状態(図1に示す状態)とし、一方、断水状態検出手段61で断水状態を検出した後の断水運転時では、三方弁46を切り替えることにより冷却液Cの循環状態を上記空気冷却式放熱状態(図2に示す状態)とする断水制御手段62として機能するように構成されている。
即ち、断水運転時以外の通常運転時では、図1に示すように、上記インタークーラ気化冷却式回路4Aに冷却液Cが循環する気化冷却式放熱状態となるので、吸気路12に設けられたインタークーラ13に冷却塔35で放熱して十分に低温の冷却液Cを通流させる形態で、気化冷却式の放熱方式を採用して混合気Mが冷却されることになり、エンジン効率の向上が図られる。
一方、断水状態となって冷却塔35での放熱に不都合が生じる断水運転時では、図2に示すように、上記インタークーラ空気冷却式回路4Bに冷却液Cが循環する空気冷却式放熱状態となるので、吸気路12に設けられたインタークーラ13にラジエータ30で放熱した冷却液Cを通流させる形態で、空気冷却式の放熱方式を採用して混合気Mが継続して冷却されることになり、冷却塔35への水の補給を必要とすることなく運転の継続が図られる。
Further, the control unit 60 functions as a water stop state detection unit 61 that detects a water stop state in which the replenishment of the clean water W to the cooling tower 35 is stopped, and the normal state before the water stop state detection unit 61 detects the water stop state. During operation, the three-way valve 46 is switched to change the circulation state of the coolant C to the evaporative cooling heat radiation state (the state shown in FIG. 1), while the water-stop operation after the water-stop state detection means 61 detects the water-stop state. In some cases, the three-way valve 46 is switched to function as the water cutoff control means 62 that changes the circulating state of the coolant C to the air-cooled heat radiation state (the state shown in FIG. 2).
That is, in the normal operation other than the water shutoff operation, as shown in FIG. 1, the evaporative cooling type heat dissipation state in which the coolant C circulates in the intercooler evaporative cooling type circuit 4A is provided. The mixture M is cooled by adopting a vaporization cooling type heat radiation method in a form in which the cooling tower 35 dissipates heat to the intercooler 13 and allows a sufficiently low temperature coolant C to flow, thereby improving the engine efficiency. Is planned.
On the other hand, at the time of a water shut-off operation that causes inconvenience in the heat radiation in the cooling tower 35 due to a water shut-off state, as shown in FIG. Therefore, the air-cooled mixture M is continuously cooled by adopting an air-cooling type heat dissipation method in such a manner that the coolant C radiated by the radiator 30 is passed through the intercooler 13 provided in the intake passage 12. Thus, the operation can be continued without the need to supply water to the cooling tower 35.

上記断水状態検出手段61は、インタークーラ気化冷却式回路4Aを通流する冷却液Cの温度状態、具体的には温度センサ19で検出される冷却液Cの温度に基づいて、断水状態を検出するように構成されている。
即ち、断水状態検出手段61は、インタークーラ13に供給される冷却液Cの温度が温度センサ19により検出され、その温度センサ19で検出された冷却液Cの温度が正常な温度に維持されている場合には、断水状態ではなく、冷却塔35への上水Wの補給が滞りなく行われており、冷却液の放熱が正常に行われていると判断する。
逆に、断水状態検出手段61は、温度センサ19で検出された冷却液Cの温度が正常な温度に対して上昇傾向にある場合には、断水状態となって、冷却塔35への水の補給が停止して、冷却液Cの放熱に不都合が生じていると判断する。
The water cutoff state detecting means 61 detects the water cutoff state based on the temperature state of the coolant C flowing through the intercooler evaporative cooling circuit 4A, specifically, the temperature of the coolant C detected by the temperature sensor 19. Is configured to do.
In other words, the water cutoff state detection means 61 detects the temperature of the coolant C supplied to the intercooler 13 by the temperature sensor 19 and maintains the temperature of the coolant C detected by the temperature sensor 19 at a normal temperature. If it is, it is determined that the water supply to the cooling tower 35 is not replenished without stagnation, and the heat radiation of the coolant is normally performed.
On the contrary, when the temperature of the coolant C detected by the temperature sensor 19 tends to increase with respect to the normal temperature, the water-stop state detection means 61 enters the water-stop state and causes water to enter the cooling tower 35. It is determined that replenishment has stopped and inconvenience has occurred in the heat dissipation of the coolant C.

更に、本実施形態のエンジンシステム1の冷却機構2では、上述したようにラジエータ30と冷却塔35とを併用することでエンジンシステム1全体の性能の最適化を図りながら、上述したように断水等により冷却塔35での放熱に不都合が生じた場合に放熱方式を冷却能力が劣る空気冷却式に切り替えた場合でも、安定した運転状態を維持することができるように構成されており、その詳細構成について、以下に説明する。   Furthermore, in the cooling mechanism 2 of the engine system 1 according to the present embodiment, as described above, the radiator 30 and the cooling tower 35 are used together to optimize the performance of the engine system 1 as a whole. Therefore, even if the heat radiation method is inconvenient to the cooling tower 35 and the heat radiation method is switched to the air cooling method with inferior cooling capacity, the stable operation state can be maintained. Is described below.

即ち、上記三方弁46により冷却液Cの循環状態を上記気化冷却式放熱状態からそれよりも冷却能力が劣る上記空気冷却式放熱状態に切り替えた場合には、低温冷却部Xlとしてのインタークーラ13の温度上昇に伴い不都合が生じる可能性があり、具体的には、混合気Mの温度上昇に伴うノッキングの発生やNOxの増加等が懸念される。
そこで、制御部60は、三方弁46により冷却液Cの放熱状態を気化冷却式放熱状態から冷却能力が劣る空気冷却式放熱状態へ切り替えた場合に、インタークーラ13の温度上昇に伴って発生するノッキングなどの異常燃焼の発生やNOxの排出量増加などの異常運転状態を回避する最適運転制御手段63として機能する。
具体的に、この最適運転制御手段63は、燃料供給弁16の開度を調整することで、燃焼室10aに吸気される混合気Mの空燃比を増加させる、言い換えれば当該混合気Mを燃料希薄状態とすることで、インタークーラ13の温度上昇に伴う早期着火によるノッキングの発生等を回避するように構成されている。
そして、この最適運転制御手段63によりノッキングの発生が回避されて、安定した運転状態が維持されることになる。
That is, when the circulation state of the coolant C is switched from the vaporization cooling type heat radiation state to the air cooling type heat radiation state in which the cooling capacity is inferior to that by the three-way valve 46, the intercooler 13 as the low temperature cooling part Xl. Inconvenience may occur as the temperature rises. Specifically, there is a concern about the occurrence of knocking or the increase in NOx accompanying the temperature rise of the mixture M.
Therefore, when the three-way valve 46 switches the heat dissipation state of the coolant C from the vaporization-cooling heat dissipation state to the air-cooling heat dissipation state in which the cooling capacity is inferior, the control unit 60 is generated as the temperature of the intercooler 13 increases. It functions as the optimum operation control means 63 for avoiding abnormal operation states such as occurrence of abnormal combustion such as knocking and increase of NOx emission.
Specifically, the optimum operation control means 63 adjusts the opening of the fuel supply valve 16 to increase the air-fuel ratio of the air-fuel mixture M sucked into the combustion chamber 10a, in other words, the air-fuel mixture M is fueled. By setting it as a lean state, it is comprised so that generation | occurrence | production of knocking by the early ignition accompanying the temperature rise of the intercooler 13 may be avoided.
Then, occurrence of knocking is avoided by the optimum operation control means 63, and a stable operation state is maintained.

〔別実施形態〕
最後に、別の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Another embodiment]
Finally, another embodiment will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.

(1)上記実施形態では、水ジャケット11から流出してラジエータ30に流入する前の冷却液Cとの熱交換により上水Wを加熱する排熱回収用熱交換器55を設けたが、これを省略して、冷却液Cが保有する熱の全てのラジエータ30で放熱させるように構成しても構わない。 (1) In the above embodiment, the exhaust heat recovery heat exchanger 55 that heats the clean water W by heat exchange with the coolant C before flowing out of the water jacket 11 and flowing into the radiator 30 is provided. May be omitted, and all the radiators 30 of the heat held by the coolant C may be dissipated.

(2)上記実施形態では、戻り管路41に冷却液Cとの熱交換によりエンジンオイルを冷却するオイルクーラ17を設けたが、このオイルクーラ17を冷却液Cが通流する別の管路に配置しても構わない。 (2) In the above embodiment, the oil cooler 17 that cools the engine oil by heat exchange with the cooling liquid C is provided in the return pipe 41, but another pipe that allows the cooling liquid C to flow through the oil cooler 17. You may arrange in.

(3)上記実施形態では、最適運転制御手段63を、燃焼室10aに吸気される混合気Mの空燃比を増加させることで、ノッキングの発生を回避するように構成したが、別に、最適運転制御手段63を、エンジン出力の増加を制限する、又は、燃焼室10aにおける点火時期を遅角化させることで、インタークーラ13の温度上昇に伴う燃焼室10aにおけるノッキングの発生やNOxの排出量増加などの異常運転状態を回避するように構成しても構わない。
例えば、最適運転制御手段63を、エンジン出力の増加を制限するように構成する場合には、エンジン出力が所定の上限出力を超えて増加しないようにスロットルバルブ18の開度の最大調整幅に制限を設けるように構成することができる。
また、最適運転制御手段63を、燃焼室10aにおける点火時期を遅角化させるように構成する場合には、燃焼室10aにおける点火時期を最大トルクを発生させる最適な点火時期(MBT)に対してリタードさせるように構成することができる。
(3) In the above embodiment, the optimum operation control means 63 is configured to avoid the occurrence of knocking by increasing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture M sucked into the combustion chamber 10a. The control means 63 limits the increase in engine output or retards the ignition timing in the combustion chamber 10a, thereby causing the occurrence of knocking in the combustion chamber 10a due to the temperature rise of the intercooler 13 and the increase in NOx emissions. You may comprise so that abnormal operation states, such as, may be avoided.
For example, when the optimum operation control means 63 is configured to limit the increase in engine output, it is limited to the maximum adjustment range of the opening of the throttle valve 18 so that the engine output does not increase beyond a predetermined upper limit output. It can comprise so that it may provide.
Further, when the optimum operation control means 63 is configured to retard the ignition timing in the combustion chamber 10a, the ignition timing in the combustion chamber 10a is set to the optimum ignition timing (MBT) that generates the maximum torque. It can be configured to retard.

(4)上記実施形態では、三方弁46により冷却液Cの放熱状態を気化冷却式放熱状態から冷却能力が劣る空気冷却式放熱状態へ切り替えた場合に、ノッキングの発生やNOxの排出量増加などの異常運転状態を回避する最適運転制御手段63を備えたが、この状態切替に伴うノッキングの発生やNOxの増加等が問題にならない場合には、この最適運転制御手段63を省略しても構わない。 (4) In the above embodiment, when the three-way valve 46 switches the heat release state of the coolant C from the vaporization-type heat release state to the air-cooled heat release state with inferior cooling capacity, the occurrence of knocking or an increase in NOx emissions The optimum operation control means 63 for avoiding the abnormal operation state is provided. However, when the occurrence of knocking or the increase in NOx due to this state switching does not become a problem, the optimum operation control means 63 may be omitted. Absent.

(5)上記実施形態では、図1及び図2に示すように、インタークーラ気化冷却式回路4Aに加えてインタークーラ空気冷却式回路4Bを設けて、三方弁46の切替により、インタークーラ13を通流する冷却液Cの循環状態を気化冷却式放熱状態(図1に示す状態)と空気冷却式放熱状態(図2に示す状態)との間で択一的に切替可能に構成したが、図3に示すように、インタークーラ空気冷却式回路4B及び三方弁46を省略して、インタークーラ13と放熱部Yとの間で冷却液Cを循環させる回路としてインタークーラ気化冷却式回路4Aのみを設けるように構成しても構わない。 (5) In the above embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the intercooler air cooling circuit 4B is provided in addition to the intercooler vaporization cooling circuit 4A, and the intercooler 13 is switched by switching the three-way valve 46. Although the circulation state of the coolant C flowing therethrough is configured to be selectively switchable between a vaporization cooling type heat radiation state (state shown in FIG. 1) and an air cooling type heat radiation state (state shown in FIG. 2), As shown in FIG. 3, only the intercooler evaporative cooling circuit 4A is provided as a circuit that circulates the coolant C between the intercooler 13 and the heat radiating portion Y by omitting the intercooler air cooling circuit 4B and the three-way valve 46. You may comprise so that it may provide.

本発明は、新気を吸気路から燃焼室に吸気して燃焼させて回転動力を出力するエンジン本体を備えると共に、前記エンジン本体に水ジャケットが設けられ、前記吸気路にインタークーラが設けられたエンジンシステム、及び、そのエンジンシステムに設けられて、放熱部で放熱した冷却液を前記水ジャケット及び前記インタークーラに通流させて冷却を行うエンジンシステムの冷却機構として好適に利用可能である。   The present invention includes an engine body that sucks fresh air from an intake passage into a combustion chamber and burns it to output rotational power, a water jacket is provided in the engine body, and an intercooler is provided in the intake passage. It can be suitably used as an engine system and a cooling mechanism of an engine system that is provided in the engine system and cools the coolant dissipated by the heat dissipating part through the water jacket and the intercooler.

1 :エンジンシステム
2 :冷却機構
4A :インタークーラ気化冷却式回路4B :インタークーラ空気冷却式回路
5 :水ジャケット空気冷却式回路
10 :エンジン本体
10a :燃焼室
11 :水ジャケット
12 :吸気路
13 :インタークーラ
17 :オイルクーラ
30 :ラジエータ(空気冷却式放熱部)
35 :冷却塔(気化冷却式放熱部)
55 :排熱回収用熱交換器
A :空気、外気
C :冷却液
M :混合気(新気)
W :上水
Y :放熱部
1: Engine system 2: Cooling mechanism 4A: Intercooler evaporative cooling circuit 4B: Intercooler air cooling circuit 5: Water jacket air cooling circuit 10: Engine body 10a: Combustion chamber 11: Water jacket 12: Intake passage 13: Intercooler 17: Oil cooler 30: Radiator (air-cooled heat dissipation part)
35: Cooling tower (vaporization cooling type heat radiation part)
55: Heat exchanger A for exhaust heat recovery A: Air, outside air C: Coolant M: Air-fuel mixture (fresh air)
W: Clean water Y: Heat radiation part

Claims (4)

新気を吸気路から燃焼室に吸気して燃焼させて回転動力を出力するエンジン本体を備えると共に、前記エンジン本体に水ジャケットが設けられ、前記吸気路にインタークーラが設けられたエンジンシステムに設けられて、
放熱部で放熱した冷却液を前記水ジャケット及び前記インタークーラに通流させて冷却を行うエンジンシステムの冷却機構であって、
前記放熱部として、冷却液を外気との顕熱交換により放熱させる空気冷却式放熱部と、冷却液を散布された水の気化熱交換により放熱させる気化冷却式放熱部とを備え、
前記水ジャケットを通流する冷却液を前記空気冷却式放熱部との間で循環させる水ジャケット空気冷却式回路と、前記インタークーラを通流する冷却液を前記気化冷却式放熱部との間で循環させるインタークーラ気化冷却式回路とを備えたエンジンシステムの冷却機構。
Provided in an engine system that includes an engine body that sucks fresh air into the combustion chamber and burns it to output rotational power, a water jacket is provided in the engine body, and an intercooler is provided in the intake path Being
A cooling mechanism for an engine system that cools the heat dissipated in the heat radiating portion by passing the coolant through the water jacket and the intercooler,
As the heat dissipating part, an air-cooled heat dissipating part that dissipates heat by sensible heat exchange with the outside air, and a vaporized cooling heat dissipating part that dissipates heat by vaporizing heat exchange of the water sprayed with the coolant,
Between the water jacket air cooling circuit that circulates the coolant flowing through the water jacket between the air cooling type heat radiating unit and the cooling liquid flowing through the intercooler between the evaporative cooling type heat radiating unit. An engine system cooling mechanism comprising an intercooler evaporative cooling circuit for circulation.
前記水ジャケットから流出し前記空気冷却式放熱部に流入する前の冷却液との熱交換により上水を加熱する排熱回収用熱交換器を備えた請求項1に記載のエンジンシステムの冷却機構。   The engine system cooling mechanism according to claim 1, further comprising a heat exchanger for exhaust heat recovery that heats clean water by heat exchange with the coolant before flowing out of the water jacket and flowing into the air-cooled heat radiating unit. . 前記インタークーラから流出し前記放熱部に流入する前の冷却液との熱交換によりエンジンオイルを冷却するオイルクーラを備えた請求項1又は2に記載のエンジンシステムの冷却機構。   The engine system cooling mechanism according to claim 1 or 2, further comprising an oil cooler that cools engine oil by heat exchange with a coolant before flowing out of the intercooler and before flowing into the heat radiation portion. 新気を吸気路から燃焼室に吸気して燃焼させて回転動力を出力するエンジン本体を備えると共に、前記エンジン本体に水ジャケットが設けられ、前記吸気路にインタークーラが設けられたエンジンシステムであって、
放熱部で放熱した冷却液を前記水ジャケット及び前記インタークーラに通流させて冷却を行う冷却機構として、請求項1〜3の何れか1項に記載の冷却機構を備えたエンジンシステム。
An engine system is provided with an engine body that sucks fresh air into the combustion chamber and burns it to output rotational power, a water jacket is provided in the engine body, and an intercooler is provided in the intake path. And
The engine system provided with the cooling mechanism of any one of Claims 1-3 as a cooling mechanism which makes the cooling fluid thermally radiated in the heat radiating part flow through the water jacket and the intercooler.
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