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JPS6326255B2 - - Google Patents
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JPS6326255B2 - - Google Patents

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JPS6326255B2
JPS6326255B2 JP56166293A JP16629381A JPS6326255B2 JP S6326255 B2 JPS6326255 B2 JP S6326255B2 JP 56166293 A JP56166293 A JP 56166293A JP 16629381 A JP16629381 A JP 16629381A JP S6326255 B2 JPS6326255 B2 JP S6326255B2
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temperature
coolant
lubricating oil
intake air
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JP56166293A
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Eichi Sutangu Jon
Ei Rasumansudoofuaa Debitsudo
Eichi Raikusanbaaku Deiin
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Cummins Inc
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Cummins Engine Co Inc
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 この発明は、コンプレツサによつてエンジン吸
込空気を加圧する内燃機関において、その加圧吸
込空気および潤滑油の温度を制御する温度制御装
置に関するものである。 従来技術の構成とその問題点 排気ガスでガスタービンを駆動し、そのガスタ
ーピンによつてコンプレツサを駆動し、コンプレ
ツサによつてエンジン吸込空気を加圧し、これを
エンジンシリンダに導入する内燃機関が広く使用
されている。この内燃機関の場合、内燃機関自体
の温度の他に、エンジンシリンダに導入される加
圧吸込空気の温度が内燃機関の燃焼効率に影響す
る。しかも、加圧吸込空気の温度については、内
燃機関の運転条件によつてその最適温度が異な
る。したがつて、一般に、エンジンシリンダに導
入される前、加圧吸込空気をアフタークーラに通
し、アフタークーラによつて加圧吸込空気の温度
を調整しているのは周知のとおりである。特に、
内燃機関が最大エンジン出力トルクで運転される
とき、最適燃焼効率を得るには、アフタークーラ
によつて加圧吸込空気を冷却し、その温度を低下
させる必要がある。アフタークーラはエンジン冷
却剤と加圧吸込空気を熱交換するようにしたもの
である。したがつて、エンジン冷却剤の温度を低
下させると、エンジン冷却剤によつて加圧吸込空
気を冷却し、その温度を低下させることができ、
好ましい。 しかしながら、従来は潤滑油の温度に付随する
問題があつた。潤滑油によつてクランクシヤフト
のベアリングおよびその他の潤滑面を潤滑すると
き、潤滑油の温度がその潤滑効率に影響する。潤
滑油の温度が低い場合、その潤滑効率が悪くなる
のはさけられない。さらに、潤滑油の温度が低い
とき、燃焼ガスがクランクケースに洩れると、燃
焼ガスが潤滑油に凝縮され、潤滑油のスラツジが
生じるおそれがある。しかも、ポンプによつて潤
滑油を循環させるにあたつて、潤滑油の温度が低
いほど、その粘度が大きく、ポンプ効率が悪くな
るのはさけられない。したがつて、これまでに、
エンジン冷却剤によつて潤滑油を加熱し、その温
度を上昇させる試みなされている。これは米国特
許第2188172号および同第2446995号に記載されて
いるとおりである。このため、エンジン冷却剤の
温度を低下させると、潤滑油を十分加熱すること
ができず、その目的を達成することができないと
いう問題があつたものである。 このジレンマを解消するためのものとして、低
い温度のエンジン冷却剤と高い温度のエンジン冷
却剤を個別に循環させる二重冷却剤循環路も提案
されている。たとえば、米国特許第4061187号、
同第3872835号、同第3863612号、同第3752132号、
同第3134371号および同第1774881号に記載されて
いるとおりである。しかしながら、その流路構成
が複雑になるのは当然であり、これは製造コスト
が高いという問題があつた。さらに、内燃機関全
体の重量が増加するという問題、およびエンジン
冷却剤を循環させるポンプ損失が大きいという問
題もある。 発明の目的 したがつて、この発明は、前記従来の問題を解
決し、二重冷却剤循環路を使用せず、エンジン吸
込空気の温度および潤滑油の温度を的確に制御す
ることを目的としてなされたものである。 発明の構成 この発明は、シリンダブロツク、潤滑油を含む
潤滑油循環路、エンジン吸込空気を加圧するため
のコンプレツサ、および加圧吸込空気がエンジン
内に導入されるときその温度を調整するためのア
フタークーラを有する内燃機関の温度制御装置に
おいて、 (a) 前記潤滑油を１つまたはそれ以上のエンジン
シリンダと熱交換関係をもつて流し、これによ
つて前記エンジンシリンダのための第１冷却剤
を提供する第１流体循環路を備え、前記第１流
体循環路は前記潤滑油の温度を実質上全エンジ
ン運転条件で比較的一定の第１レベルに維持す
るための第１制御機構を有し、 (b) 前記潤滑油とは異なる第２冷却剤を前記加圧
吸込空気と熱交換関係をもつて前記アフターク
ーラに流すための第２流体循環路を備え、前記
第２流体循環路は制御信号に応答し、前記アフ
タークーラに供給される第２冷却剤の温度をエ
ンジン出力トルクと比例するよう調整し、これ
によつて前記エンジンに供給される加圧吸込空
気の温度を制御するための第２制御機構を有
し、 (c) 前記第１制御機構は前記第１および第２流体
循環路を熱交換関係をもつて組み合わせるため
の熱交換器、および前記熱交換器のまわりの潤
滑油の流れを制御するための油バイパス手段を
有し、前記第２制御機構は前記エンジンの運転
状態に応答し、エンジン出力トルクを指示する
制御信号を生じさせるための信号発生手段を有
し、最適燃焼効率が得られるよう前記吸込空気
を最大エンジン出力トルクで最低温度にし、白
煙の発生が最少限にとどめられるよう前記吸込
空気を最小エンジン出力トルクで最高温度にす
るようにしたことを特徴とするものである。 実施例の説明 以下、この発明の実施例を説明する。 図において、この内燃機関２は複数のエンジン
シリンダ６をもつシリンダブロツク４を有する。
そして、ピストン８が各エンジンシリンダ６に収
容され、エンジンヘツド１０がシリンダブロツク
４に取り付けられ、固定され、ピストン８はコネ
クテイングロツド１４およびクランクシヤフト１
２に伝動連結されている。さらに、シリンダブロ
ツク４によつてクランクケースが形成され、潤滑
油を貯留するオイルパン１６がクランクケースに
取り付けられ、固定されている。 この内燃機関２の場合、排気ガスがマニホルド
１８を通り、ガスタービン２０に送れ、排気ガス
によつてガスタービン２０が駆動される。そし
て、ガスタービン２０によつてコンプレツサ２２
が駆動され、コンプレツサ２２によつてエンジン
吸込空気が加圧される。矢印２６で示すように、
加圧吸込空気は流路２４およびアフタークーラ２
８を通り、エンジンシリンダ６に導入される。し
たがつて、加圧吸込空気がエンジンシリンダ６に
導入される前、アフタークーラ２８によつてその
温度を調整することができる。 さらに、この内燃機関２はオイルパン１６の潤
滑油を循環させる潤滑油循環路３２を有し、潤滑
油はポンプ３４に吸入され、ポンプ３４から吐出
され、循環路３２を通り、クランクシヤフト１２
のベアリングおよびその他の潤滑面に供給され
る。そして、潤滑油によつてクランクシヤフト１
２のベアリングおよびその他の潤滑面が潤滑され
る。 さらに、この内燃機関２は潤滑油を循環させる
第１流体循環路３６を有する。第１流体循環路３
６は潤滑油を１つまたはそれ以上のエンジンシリ
ンダ６と熱交換関係をもつて流し、潤滑油をエン
ジンシリンダ６の第１冷却剤として使用するため
のものである。この実施例では、各エンジンシリ
ンダ６において、シリンダライナ３８がシリンダ
ブロツク４の内孔４０に嵌合され、環状のチヤン
ネル４２、環状の流路４６および環状のチヤンネ
ル４４がシリンダライナ３８と内孔４０間に形成
されている。そして、オイルパン１６の潤滑油が
流路５０、ポンプ３４および流路５２を通り、熱
交換器５４に供給され、流路５６，５８を通り、
チヤンネル４２に導入される。さらに、各エンジ
ンシリンダ６において、その潤滑油が流路４６を
通り、チヤンネル４４に導入される。したがつ
て、潤滑油によつてエンジンシリンダ６が冷却さ
れ、エンジンシリンダ６によつて潤滑油が加熱さ
れる。その後、潤滑油は流路６０を通り、オイル
パン１６に帰還する。そして、第１流体循環路３
６の流路５８において、潤滑油の一部が流路６２
を通り、潤滑油循環路３２に供給される。潤滑油
循環路３２の潤滑油を流路６４に通し、オイルパ
ン１６に帰還させることもできる。 さらに、第１流体循環路３６は潤滑油の温度を
制御する第１制御機構６６を有する。第１制御機
構６６は潤滑油の温度を実質上全エンジン運転条
件で比較的一定の第１レベルに維持するためのも
ので、油バイパス手段６８を含む。油バイパス手
段６８は流路５２の分岐路７０を有し、分岐路７
０は流路５８に連通している。そして、制御弁７
２が分岐路７０に設けられている。したがつて、
制御弁７２によつて潤滑油の一部をバイパスさ
せ、これを熱交換器５４に供給せず、直接流路５
８に導入することができる。さらに、第１制御機
構６６は潤滑油の温度を検出する温度センサを有
し、温度センサは制御弁７２に接続されている。
そして、温度センサの検出信号によつて制御弁７
２がフイードバツク制御される。 さらに、この内燃機関２は潤滑油とは異なる第
２冷却剤を循環させる第２流体循環路４８を有す
る。第２冷却剤は水からなり、アフタークーラ２
８に導入され、ポンプ７６に吸入される。したが
つて、第２冷却剤を加圧吸込空気と熱交換関係を
もつて流し、第２冷却剤によつて加圧吸込空気を
冷却し、その温度を低下させることができる。さ
らに、熱交換器５４において、第１および第２流
体循環路３６，４８が熱交換関係をもつて組み合
わされており、第２冷却剤は流路７８、ポンプ７
６および流路８０を通り、熱交換器５４に供給さ
れ、潤滑油と熱交換関係をもつて流される。そし
て、その第２冷却剤が流路８２を通り、エンジン
ヘツド１０に導入され、第２冷却剤によつてエン
ジンヘツド１０が冷却される。その後、エンジン
ヘツド１０の冷却剤が流路８４を通り、ラジエー
タ８６に導入され、ラジエータ８６において、第
２冷却剤から周囲大気に熱が伝達され、周囲大気
によつて第２冷却剤が冷却される。その後、第２
冷却剤は流路８８およびアフタークーラ２８を通
り、ポンプ７６に吸入され、循環する。 さらに、第２流体循環路４８は第２冷却剤の温
度を調整する第２制御機構９０を有する。第２制
御機構９０はアフタークーラ２８に供給される第
２冷却剤の温度をエンジン出力トルクと比例する
よう調整するためのもので、第２冷却剤バイパス
手段９２を含む。バイパス手段９２はラジエータ
８６のまわりの第２冷却剤の流れを制御するため
のもので、流路８４の分岐路９６を有し、分岐路
９６は流路８８に連通している。そして、制御弁
９４が分岐路９６に設けられている。したがつ
て、制御弁９４によつて第２冷却剤をバイパスさ
せ、これをラジエータ８６に導入せず、直接流路
８８に導入することができる。さらに、第２制御
機構９０は制御弁９４の制御信号を生じさせる信
号発生手段を有し、信号発生手段はエンジンの運
転状態に応答し、エンジン出力トルクを指示する
制御信号を生じさせる。たとえば、エンジンヘツ
ド１０から第２冷却剤を排出する流路８４におい
て、温度センサによつて第２冷却剤の温度を検出
してもよい。エンジンヘツド１０から排出される
第２冷却剤の温度はエンジンの運転状態に応答
し、エンジン出力トルクに対応する。したがつ
て、その検出信号によつてエンジン出力トルクを
指示することができる。 前記のように構成された内燃機関の温度制御装
置において、エンジンの運転状態が変化すると、
第２制御機構９０の信号発生手段がそれに応答
し、制御信号を生じさせ、制御弁９４がその制御
信号を受け、制御弁９４によつて第２冷却剤の流
れが制御される。したがつて、アフタークーラ２
８に供給される第２冷却剤の温度を調整し、エン
ジンシリンダ６に導入される加圧吸込空気の温度
を調整することができる。 たとえば、最大エンジン出力トルクのとき、制
御弁９４によつて第２冷却剤の流れが制御され、
エンジンヘツド１０から排出された第２冷却剤が
制御弁９４を通り、ラジエータ８６に導入され、
ラジエータ８６によつて第２冷却剤が冷却され、
その温度が低下する。そして、冷却された第２冷
却剤がアフタークーラ２８に導入され、アフター
クーラ２８において、第２冷却剤と加圧吸込空気
の熱交換がなされる。したがつて、加圧吸込空気
の温度が低下し、加圧吸込空気は最低温度に調整
される。そして、その加圧吸込空気がエンジンシ
リンダ６に導入される。この結果、内燃機関の最
適燃焼効率を得ることができ、最大エンジン出力
トルクを上昇させることができる。 反対に、最小エンジン出力トルクのとき、制御
弁９４によつて第２冷却剤の流れが制御され、第
２冷却剤はラジエータ８６に導入されず、分岐路
９６を通り、直接流路８８に導入され、アフター
クーラ２８に導入される。したがつて、ラジエー
タ８６によつて第２冷却剤が冷却されず、その温
度は低下しない。したがつて、加圧吸込空気の温
度も低下せず、加圧吸込空気は最高温度に調整さ
れる。この結果、排気白煙および排気炭化水素を
減少させることができる。 その後、第２冷却剤は熱交換器５４に導入さ
れ、エンジンヘツド１０に導入される。そして、
オイルパン１６の潤滑油が熱交換器５４に導入さ
れ、第２冷却剤と潤滑油の熱交換がなされる。し
たがつて、熱交換器５４において、第２冷却剤に
よつて潤滑油が加熱される。 ところで、特に、最大エンジン出力トルクのと
き、ラジエータ８６によつて第２冷却剤が冷却さ
れるのは前述したとおりであり、低い温度の第２
冷却剤が熱交換器５４に導入され、第２冷却剤だ
けでは、潤滑油を十分加熱することができない。
しかしながら、この内燃機関の場合、潤滑油がエ
ンジンシリンダ６のチヤンネル４２、流路４６お
よびチヤンネル４４に導入され、潤滑油によつて
エンジンシリンダ６が冷却され、エンジンシリン
ダ６によつて潤滑油が加熱される。したがつて、
熱交換器５４に導入される第２冷却剤の温度が低
くても、それに関係なく、潤滑油を十分加熱する
ことができる。 さらに、潤滑油の温度については、第１制御機
構６６の温度センサが潤滑油の温度を検出し、そ
の検出信号によつて制御弁７２がフイードバツク
制御され、制御弁７２によつて潤滑油の流れが制
御される。たとえば、潤滑油の温度が低いとき、
制御弁７２によつて潤滑油の流れが制御され、大
部分の潤滑油が熱交換器５４に導入され、熱交換
器５４によつて潤滑油が加熱される。したがつ
て、潤滑油の温度が上昇する。反対に、潤滑油の
温度が高いとき、制御弁７２によつて潤滑油の流
れが制御され、潤滑油は熱交換器５４に導入され
ず、直接流路５８に導入され、潤滑油循環路３２
に供給される。したがつて、熱交換器５４によつ
て潤滑油が加熱されず、その温度は上昇しない。 したがつて、潤滑油の温度を実質上全エンジン
運転条件で比較的一定の第１レベルに維持するこ
とができる。この結果、潤滑油の潤滑効率を向上
させることができる。さらに、燃焼ガスがクラン
クケースに洩れても、燃焼ガスは潤滑油に凝縮さ
れず、潤滑油のスラツジが生じるおそれはない。
しかも、ポンプ３４によつて潤滑油を循環させる
とき、そのポンプ効率を向上させることができ
る。 なお、第２図に示すように、第２冷却剤を循環
させる第２循環路４８において、エアコンプレツ
サ９８をを流路８０に設け、第２冷却剤によつて
エアコンプレツサ９８の温度を調整するようにし
てもよい。さらに、キヤブヒータ１００を流路８
４に設け、キヤブヒータ１００によつて運転室を
暖房してもよい。さらに、給水タンク１０２を流
路７８に設け、第２冷却剤の洩れおよび蒸発が生
じたとき、給水タンク１０２によつてそれを補充
してもよい。 第２図に示すように、第２制御機構９０の信号
発生手段として第２冷却剤温度センサ１０４を使
用し、これを流路８４に設け、温度センサ１０４
によつて第２冷却剤の温度を検出し、その検出信
号によつて制御弁９４を制御してもよいのは前述
したとおりである。これに代えて、第３図に示す
ように、第２制御機構９０の信号発生手段として
吸気マニホルド空気圧力センサ１０６を使用し、
エンジン吸入空気をエンジンシリンダ６に導入す
るにあたつて、圧力センサ１０６によつて吸込空
気の圧力を検出し、その検出信号によつて制御弁
９４′を制御してもよい。エンジンヘツド１０か
ら排出される第２冷却剤の温度と同様、エンジン
シリンダ６に導入される吸込空気の圧力もエンジ
ンの運転状態に応答し、エンジン出力トルクに対
応する。したがつて、第２冷却剤流れ制御弁９４
をエンジン出力トルクに対する検出圧力に関係す
る予め設定された応答曲線に従つて制御すること
ができ、最大エンジン出力トルクのとき、加圧吸
込空気を最低温度に調整し、最小エンジン出力ト
ルクのとき、加圧吸込空気を最高温度に調整する
ことができ、同様の作用効果を得ることができ
る。さらに、第４図に示すように、第２制御機構
９０の信号発生手段としてコンプレツサ排出空気
温度センサ１０８を使用し、温度センサ１０８に
よつてコンプレツサ２２の排出空気の温度を検出
し、その検出信号によつて制御便９４″を制御し
てもよい。コンプレツサ２２の排出空気の温度も
エンジン出力トルクに対応し、同様の作用効果を
得ることができる。 次の表はこの発明に従つて設計された内燃機関
の性能の一例を示す。
【表】 発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、エン
ジンシリンダ６のための第１冷却剤として潤滑油
が使用され、潤滑油が１つまたはそれ以上のエン
ジンシリンダ６と熱交換関係をもつて流され、エ
ンジンシリンダ６によつて潤滑油が加熱される。
したがつて、第２冷却剤の温度を低下させてもそ
れに関係なく、潤滑油を十分加熱することがで
き、その温度を実質上全エンジン運転条件で比較
的一定の第１レベルに維持することができる。し
たがつて、潤滑油の潤滑効率を向上させることが
できる。さらに、潤滑油のスラツジが生じるおそ
れはない。しかも、ポンプ３４によつて潤滑油を
循環させるとき、そのポンプ効率を向上させるこ
とができる。さらに、この発明によれば、潤滑油
とは異なる第２冷却剤がアフタークーラ２８に流
され、第２冷却剤と加圧吸込空気の熱交換がなさ
れる。そして、第２冷却剤がアフタークーラ２８
に供給されるとき、その温度がエンジン出力トル
クと比例するよう調整される。これによつてエン
ジンに供給される加圧吸込空気の温度が制御され
る。したがつて、最大エンジン出力トルクのと
き、加圧吸込空気を最低温度に調整し、最適燃焼
効率を得ることができ、排気酸化炭素を減少させ
ることができる。そして、最小エンジン出力トル
クのとき、加圧吸込空気を最高温度に調整し、排
気白煙および排気炭化水素を減少させ、これを最
小限にとどめることができ、所期の目的を達成す
ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２
図は第１図の温度制御装置の説明図、第３図およ
び第４図は他の実施例を示す説明図である。 ２…内燃機関、４…シリンダブロツク、６…エ
ンジンシリンダ、２２…コンプレツサ、２８…ア
フタークーラ、３２…潤滑油循環路、３６…第１
流体循環路、４８…第２流体循環路、５４…熱交
換器、６６…第１制御機構、６８…油バイパス手
段、７２…制御弁、８６…ラジエータ、９０…第
２制御機構、９２…第２冷却剤バイパス手段、９
４…制御弁、１０６…圧力センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダブロツク、潤滑油を含む潤滑油循環
    路、エンジン吸込空気を加圧するためのコンプレ
    ツサ、および加圧吸込空気がエンジン内に導入さ
    れるときその温度を調整するためのアフタークー
    ラを有する内燃機関の温度制御装置において、 (a) 前記潤滑油を１つまたはそれ以上のエンジン
    シリンダと熱交換関係をもつて流し、これによ
    つて前記エンジンシリンダのための第１冷却剤
    を提供する第１流体循環路を備え、前記第１流
    体循環路は前記潤滑油の温度を実質上全エンジ
    ン運転条件で比較的一定の第１レベルに維持す
    るための第１制御機構を有し、 (b) 前記潤滑油とは異なる第２冷却剤を前記加圧
    吸込空気と熱交換関係をもつて前記アフターク
    ーラに流すための第２流体循環路を備え、前記
    第２流体循環路は制御信号に応答し、前記アフ
    タークーラに供給される第２冷却剤の温度をエ
    ンジン出力トルクと比例するよう調整し、これ
    によつて前記エンジンに供給される加圧吸込空
    気の温度を制御するための第２制御機構を有
    し、 (c) 前記第１制御機構は前記第１および第２流体
    循環路を熱交換関係をもつて組み合わせるため
    の熱交換器、および前記熱交換器のまわりの潤
    滑油の流れを制御するための油バイパス手段を
    有し、前記第２制御機構は前記エンジンの運転
    状態に応答し、エンジン出力トルクを指示する
    制御信号を生じさせるための信号発生手段を有
    し、最適燃焼効率が得られるよう前記吸込空気
    を最大エンジン出力トルクで最低温度にし、白
    煙の発生が最少限にとどめられるよう前記吸込
    空気を最小エンジン出力トルクで最高温度にす
    るようにしたことを特徴とする温度制御装置。 ２ シリンダブロツク、潤滑油を含む潤滑油循環
    路、エンジン吸込空気を加圧するためのコンプレ
    ツサ、および加圧吸込空気がエンジン内に導入さ
    れるときその温度を調整するためのアフタークー
    ラを有する内燃機関の温度制御装置において、 (a) 前記潤滑油を１つまたはそれ以上のエンジン
    シリンダと熱交換関係をもつて流し、これによ
    つて前記エンジンシリンダのための第１冷却剤
    を提供する第１流体循環路を備え、前記第１流
    体循環路は前記潤滑油の温度を実質上全エンジ
    ン運転条件で比較的一定の第１レベルに維持す
    るための第１制御機構を有し、 (b) 前記潤滑油とは異なる第２冷却剤を前記加圧
    吸込空気と熱交換関係をもつて前記アフターク
    ーラに流すための第２流体循環路を備え、前記
    第２流体循環路は前記アフタークーラに供給さ
    れる第２冷却剤の温度をエンジン出力トルクと
    比例するよう調整し、これによつて前記エンジ
    ンに供給される加圧吸込空気の温度を制御する
    ための第２制御機構を有し、 (c) 前記第１制御機構は前記第１および第２流体
    循環路を熱交換関係をもつて組み合わせるため
    の熱交換器、および前記熱交換器のまわりの潤
    滑油の流れを制御するための油バイパス手段を
    有し、望ましい温度が維持されるよう前記潤滑
    油から前記第２冷却剤に熱を伝達することがで
    き、前記第２制御機構は前記第２冷却剤から周
    囲大気に熱を伝達するためのラジエータ、およ
    び前記アフタークーラに供給される第２冷却剤
    の望ましい温度調整が得られるよう前記ラジエ
    ータのまわりの第２冷却剤の流れを制御するた
    めの第２冷却剤バイパス手段を有し、前記第２
    冷却剤バイパス手段はエンジン出力トルクに応
    答して動作し、前記ラジエータのまわりの第２
    冷却剤の流れを制御する制御弁、および前記吸
    込空気の圧力を検出し、前記制御弁をエンジン
    出力トルクに対する検出圧力に関係する予め設
    定された応答曲線に従つて制御するための圧力
    センサを含み、前記制御弁によつて前記アフタ
    ークーラに供給される第２冷却剤の温度を調整
    し、前記吸込空気を最小エンジン出力トルクで
    最低温度にし、最大エンジン出力トルクで最高
    温度にするようにしたことを特徴とする温度制
    御装置。
JP56166293A 1980-10-16 1981-10-16 Reciprocal cooling system of engine Granted JPS5797018A (en)

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