JP2006105019A - 水冷式エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダの温度差を低減させる。
【解決手段】 シリンダブロック３に形成されるブロック側ウォータジャケットを、シリンダ列の周囲を囲む主流路１２と、主流路１２から分岐し、隣り合うシリンダの間を延びて、シリンダ列を挟んで反対側の主流路１２に先端が合流する副流路１３と、を含んで構成する。そして、分岐部１８に面したガスケット５の部位に、分岐部１８での冷却水の温度が上昇するに伴って、副流路１３内に冷却水が導かれるように分岐部１８内に突出するフィン部３１を設ける。また、合流部１９に面したガスケット５の部位に、合流部１９での冷却水の温度が上昇するに伴って合流部１９からヘッド側ウォータジャケットに流入する冷却水の流量が増加するように、合流部１９とヘッド側ウォータジャケットとを連通する連通穴を開閉する開閉弁部３２を設ける。
【選択図】 図４

Description

本発明は、水冷式エンジンのウォータジャケットにおけるシリンダ間の流路を流通する冷却水の流量を制御する技術に関する。

シリンダが直列に並んだ水冷式エンジンの冷却装置としてシリンダブロックに形成されるブロック側ウォータジャケットは、特開平８−２８３４２号公報（特許文献１）に開示されているように、シリンダ列の周囲を囲む主流路から分岐しつつ隣り合ったシリンダの間を延びる副流路を有するものがある。更に、副流路に対する主流路の分岐部には、冷却水を副流路に導くようにガイドリブが突出している。
特開平８−２８３４２号公報

しかしながら、このような構成の水冷式エンジンの冷却装置では、ガイドリブはシリンダブロックに形成されているので、夫々の副流路に略一定の流量の冷却水が導入される。そして、主流路の上流から下流に行くに従って、シリンダでの燃焼により発生する熱によって冷却水は暖められて温度が上昇するので、各シリンダでの冷却効率にバラツキが発生してしまう。これにより、各シリンダに温度差が発生してしまう恐れがあった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、冷却水の温度に応じて副流路を流通する冷却水の流量を調整することにより、各シリンダの温度差を低減させることを目的とする。

このため、本願発明は、シリンダブロックに形成されるブロック側ウォータジャケットを、シリンダ列の周囲を囲む主流路と、主流路から分岐し、隣り合うシリンダの間を延びて、シリンダ列を挟んで反対側の主流路に先端が合流する副流路と、を含んで構成する。更に、副流路に対する主流路の分岐部及び合流部を、シリンダブロックとシリンダヘッドとに挟持されるガスケットに面するようにする。そして、分岐部及び合流部の少なくとも一方に面したガスケットの部位に、分岐部及び合流部での冷却水の温度に応じて副流路を流通する冷却水の流量を調整する流量調整手段を設ける。

かかる構成によれば、分岐部及び合流部での冷却水の温度に応じて、その間の副流路を流通する冷却水の流量が増減するので、各シリンダの冷却効率が夫々変化して、各シリンダの温度差を低減できる。
また、流量調整手段はガスケットに設けられるので、シリンダブロックにガイドリブを形成することなく、ガスケットを交換するだけで、本発明を容易に実施できる。

図１に示すように、シリンダ１が直列に並んだ水冷式エンジン２のシリンダブロック３及びシリンダヘッド４は、ガスケット５を介在しつつボルト６によって相互に締結される。
シリンダブロック３及びシリンダヘッド４には、水冷式エンジン２の冷却装置として、ブロック側ウォータジャケット７及びヘッド側ウォータジャケット８が夫々形成される。
ブロック側ウォータジャケット７とヘッド側ウォータジャケット８とは、ガスケット５に設けられた開口部５ａ及び５ｂを介して連通する。

シリンダブロック３には、ブロック側ウォータジャケット７への冷却水の流入口９が設けられる。流入口９から流入した冷却水は、一部がブロック側ウォータジャケット７を流通してシリンダを冷却し、残りが開口部５ａを通過してヘッド側ウォータジャケット８に流入し、燃焼室を冷却する。ブロック側ウォータジャケット７を流通した冷却水は、開口部５ｂを通過してシリンダヘッド４に流入し、ヘッド側ウォータジャケット８を流通して燃焼室を冷却した冷却水と合流して、シリンダヘッド４に設けられた排出口１０から排出される。

図２に示すように、シリンダブロック３は、ブロック側ウォータジャケット７がアッパーデッキ３ａ上で開放されたオープンデッキ構造になっている。ブロック側ウォータジャケット７は、主流路１２と副流路１３と、を含んで構成される。主流路１２は、シリンダ列の周囲を囲む流路であって、吸気ポート１４側でシリンダ列方向に延びる吸気ポート側流路１５と、排気ポート１６側でシリンダ列方向に延びる排気ポート側流路１７と、を有している。吸気ポート側流路１５と排気ポート側流路１７とは、シリンダ列方向端部で連通している。副流路１３は、排気ポート側流路１７から分岐し、隣り合うシリンダ１の間を延びて、吸気ポート側流路１５に合流する。図中矢印に示すように、流入口９からブロック側ウォータジャケット７に流入した冷却水は、吸気ポート側流路１５と排気ポート側流路１７とに分流し、シリンダ列方向に流通する。このとき、副流路１３に対する排気ポート側流路１７の分岐部１８から副流路１３に対する吸気ポート側流路１５の合流部１９に向かって、冷却水の一部が副流路１３を流通する。そして、吸気ポート側流路１５を流通した冷却水と排気ポート側流路１７を流通した冷却水とは、シリンダブロック３のシリンダ列方向の端部において合流し、開口部５ｂを通過してヘッド側ウォータジャケット８に流入する。

図３に示すように、ヘッド側ウォータジャケット８は、燃焼室２０の吸気ポート１４側でシリンダ列方向に延びる吸気ポート側流路２１と、燃焼室２０の排気ポート１６側でシリンダ列方向に延びる排気ポート側流路２２と、を含んで構成される。また、シリンダヘッド４には、シリンダブロック３の合流部１９に対応する各部位に、吸気ポート側流路２１と連通する開口部２３が夫々設けられる。図中矢印に示すように、開口部５ａを通過してヘッド側ウォータジャケット８に流入した冷却水は、吸気ポート側流路２１と排気ポート側流路２２とに分流し、シリンダ列方向に流通する。そして、冷却水は、シリンダヘッド４のシリンダ列方向の端部において合流し、排出口１０から排出される。

図４〜図６に示すように、ガスケット５には、シリンダブロック３の分岐部１８及び合流部１９に面した各部位に、フィン部３１及び開閉弁部３２が夫々形成される。ガスケット５は、熱膨張率の異なる板材を張り合わせたバイメタル構造になっている。フィン部３１及び開閉弁部３２は、ガスケット５に略コの字形状に切れ目を入れて形成され、各々の周囲の冷却水の温度が上昇するに伴って屈曲する。フィン部３１は、屈曲することにより、排気ポート側流路１７から冷却水の一部が副流路１３に導びかれるように分岐部１８内に突出する。開閉弁部３２が屈曲することにより、ガスケット５に連通穴３３が開口する。即ち、開閉弁部３２は、合流部１９とヘッド側ウォータジャケット８とを連通する連通穴３３を開閉する開閉弁に該当する。連通穴３３が開口することによって、合流部１９から冷却水が流通穴３３及び開口部２３を順番に通過してヘッド側ウォータジャケット８に流入する。これにより、合流部１９での冷却水の圧力が低下する。

以上のような構成によると、フィン部３１及び開閉弁部３２は、シリンダ列方向に隣り合ったシリンダ１の間に設けられた副流路１３毎に設けられるので、各シリンダ１の温度にバラツキが発生したときには、各分岐部１８及び合流部１９での冷却水の温度に応じて夫々の副流路１３に導入される冷却水の流量が自動的に調整される。即ち、各分岐部１８のうち冷却水の温度が低い分岐部１８では、フィン部３１の突出量が減少するとともに、各合流部１９のうち冷却水の温度が低い合流部１９では開閉弁部３２の屈曲量が減少して流通穴３３の開口面積が減少するので、その分岐部１８と合流部１９との間の副流路１３に導入される冷却水の流量が減少する。

各分岐部１８のうち冷却水の温度が高い分岐部１８では、フィン部３１の突出量が増加するので、この分岐部１８から副流路１３に導入される冷却水の流量が増加する。また、各合流部１９のうち冷却水の温度が高い合流部１９では、開閉弁部３２の屈曲量が増加して連通穴３３の開口面積が増加するので、合流部１９での冷却水の圧力が低下する。これにより、分岐部１８と合流部１９との間で圧力差が増加するので、分岐部１８と合流部１９との間の副流路１３を流通する冷却水の流量が更に増加する。

このようにして、分岐部１８及び合流部１９での冷却水の温度に応じて、その間の副流路１３を流通する冷却水の流量が増減するので、各シリンダ１の冷却効率が夫々変化して、各シリンダ１の温度差を低減できる。
また、各分岐部１８及び合流部１９のうち冷却水の温度が低い分岐部１８及び合流部１９では、フィン部３１及び開閉弁部３２の突出量が少なくなるので、ブロック側ウォータジャケットにガイドリブが突出している従来の構造に対して流路抵抗を減少できる。更に、各分岐部１８及び合流部１９のうち冷却水の温度が低い分岐部１８及び合流部１９との間の副流路１３を流通する冷却水の流量が減少するので、シリンダ１の過冷却を防止できる。

連通穴３３が開口すると、連通穴３３を通過した冷却水がヘッド側ウォータジャケット８の吸気ポート側流路２１に流入するので、吸気ポート１４側の燃焼室２０がより冷却される。これにより、水冷式エンジン２の吸入空気の温度上昇が抑制され、その充填効率を向上させることができる。
開閉弁部３２及びフィン部３１は、バイメタル構造のガスケット５を切り欠くことによって形成されるので、シリンダブロック３にガイドリブを形成することなく、ガスケットを交換するだけで、本発明を容易に実施できる。

なお、本実施例とは逆に、吸気ポート側流路１５から排気ポート側流路１７に向かって副流路１３を冷却水が流通するようなブロック側ウォータジャケットでも本発明を適用できる。このとき、副流路１３に対する吸気ポート側流路１５の分岐部に面した部位にフィン部３１を形成するとともに、副流路１３に対する排気ポート側流路１７の合流部に面した部位に開閉弁部３２を形成する。

また、ガスケット５にフィン部３１及び開閉弁部３２のいずれか一方のみを形成してもよい。
以上の実施例では、シリンダブロック３はオープンデッキ構造であるが、クローズドデッキ構造でも本発明を適用できる。このとき、フィン部３１及び開閉弁部３２がブロック側ウォータジャケット７内に向かって屈曲できるように、シリンダブロック３のアッパーデッキ３ａであって分岐部１８及び合流部１９に対応した部位に、ブロック側ウォータジャケット７に臨む開口部が必要となる。

本発明の実施形態における水冷式エンジンの構造図。 同上のシリンダブロックの構造図。 同上のシリンダヘッドの構造図。 同上のシリンダブロックに取り付けられたときのガスケットの構造図。 同上のガスケットのフィン部及び開閉弁部の形状を示し、（Ａ）は屈曲していないときの構造図、（Ｂ）は屈曲しているときの構造図。 同上の分岐部及び合流部での冷却水の流れを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はフィン部に面する分岐部の側面図。

符号の説明

１ シリンダ
２ 水冷式エンジン
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ ガスケット
７ ブロック側ウォータジャケット
８ ヘッド側ウォータジャケット
１２ 主流路
１３ 副流路
１４ 吸気ポート
１５ 吸気ポート側流路
１６ 排気ポート
１７ 排気ポート側流路
１８ 分岐部
１９ 合流部
２１ 吸気ポート側流路
３１ フィン部
３２ 開閉弁部
３３ 連通穴

Claims (6)

1. シリンダブロックに形成されるブロック側ウォータジャケットが、シリンダ列の周囲を囲む主流路と、前記主流路から分岐し、隣り合うシリンダの間を延びて、シリンダ列を挟んで反対側の前記主流路に先端が合流する副流路と、を含んで構成されるとともに、
   前記副流路に対する前記主流路の分岐部及び合流部が、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとに介在されるガスケットに面する水冷式エンジンの冷却装置であって、
   前記分岐部及び合流部の少なくとも一方に面した前記ガスケットの部位に、前記分岐部及び合流部での冷却水の温度に応じて前記副流路を流通する冷却水の流量を調整する流量調整手段が設けられたことを特徴とする水冷式エンジンの冷却装置。
2. 前記流量調整手段は、前記分岐部及び合流部での冷却水の温度が上昇するに伴って、前記副流路を流通する冷却水の流量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の水冷式エンジンの冷却装置。
3. 前記流量調整手段は、前記主流路から前記副流路に冷却水が導びかれるように前記分岐部内に突出するフィンから構成されることを特徴とする請求項２に記載の水冷式エンジンの冷却装置。
4. 前記流量調整手段は、前記合流部での冷却水の温度が上昇するに伴って、前記合流部から、前記シリンダヘッドに形成されるヘッド側ウォータジャケットに流入する冷却水の流量が増加するように、前記合流部とヘッド側ウォータジャケットとを連通する連通穴を開閉する開閉弁から構成されることを特徴とする請求項２に記載の水冷式エンジンの冷却装置。
5. 前記連通穴を通過した冷却水は、前記ヘッド側ウォータジャケットの吸気ポート側に流入することを特徴とする請求項４に記載の水冷式エンジンの冷却装置。
6. 前記流量調整手段は、熱膨張率の異なる板材を張り合わせたバイメタル構造の前記ガスケットに切り込みを入れて構成されることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載の水冷式エンジンの冷却装置。