JP2011220292A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、シリンダヘッドの冷却水通路を流れる冷却水を利用してシリンダブロックの上部を効果的に冷却することを課題とする。
【解決手段】本発明は、上記した課題を解決するために、シリンダヘッドに設けられた２本の冷却水通路と、前記２本の冷却水通路の一方からシリンダブロックの内部を経由して前記２本の冷却水通路の他方へ合流する連通路と、を備え、前記２本の冷却水通路を単位時間あたりに流れる冷却水の量を相異させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却装置に関し、特に冷却水により内燃機関を冷却する装置に関する。

内燃機関の冷却装置として、シリンダヘッド及びシリンダブロックの上部（シリンダヘッド近傍の部位）を冷却水により冷却し、シリンダブロックの下部（クランクケース近傍の部位）を潤滑油により冷却する構成が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

実開平０６−０６０７４５号公報 特開２００８−２８６００９号公報

ところで、シリンダヘッドに設けられた冷却水通路からシリンダブロックの上部に設けられた冷却水通路へ冷却水を供給する場合に、シリンダヘッド側の冷却水通路とシリンダブロック側の冷却水通路との圧力差を利用して冷却水の供給を図ると、冷却水の流量を増加させ難い。そのため、シリンダブロック上部を効果的に冷却することができない可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダヘッドの冷却水通路を流れる冷却水を利用してシリンダブロックの上部を効果的に冷却することができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、シリンダヘッドに設けられた２本の冷却水通路と、前記２本の冷却水通路の一方からシリンダブロックの内部を経由して前記２本の冷却水通路の他方へ合流する連通路と、を備え、前記２本の冷却水通路を単位時間あたりに流れる冷却水の量を相異させるようにした。

かかる発明によれば、２本の冷却水通路の流量差を利用することにより連通路の冷却水量を確保（増加）することができる。その結果、シリンダブロックの上部を効果的に冷却することが可能となる。

本発明において、シリンダブロックに複数のシリンダが形成されている場合は、前記連通路はシリンダボア間を経由する通路としてもよい。その場合、連通路を流れる冷却水が２つのシリンダを冷却することになるが、前記した流量差によって多量の冷却水が連通路を流れることになるため、２つのシリンダを効果的に冷却することができる。

なお、連通路がシリンダボア間を経由するように構成される場合において、一対のシリンダボア間に複数の連通路が並列に設けられるようにしてもよい。その際、複数の連通路は、シリンダ軸方向に配列されてもよい。このような構成によれば、シリンダブロックの上部は、複数の連通路を流れる冷却水によって均等に冷却される。

なお、連通路の本数が増えると、１本あたりの連通路を流れる冷却水量が減少する可能性があるが、２本の冷却水通路の流量差を拡大することによって補うことも可能である。

本発明に係わる内燃機関の冷却装置は、シリンダヘッドを冷却水により冷却し、シリンダブロックを潤滑油により冷却する内燃機関に好適である。これは、シリンダヘッド及びシリンダブロックの上部は、シリンダブロックの下部に比べ、燃焼室内で発生した熱の影響を受け易く、速やかに冷却する必要があるからである。

本発明において、２本の冷却水通路を単位時間あたりに流れる冷却水の量を相異させる方法としては、２本の冷却水通路の通路断面積及び容積を相異させる方法、２本の冷却水通路の一方に冷却水を導く経路にオリフィスを設ける方法、２本の冷却水通路の一方に冷却水を導く経路に昇圧ポンプ（加圧ポンプ）を設ける方法、などを用いることができる。

本発明によれば、シリンダヘッドの冷却水通路を流れる冷却水を利用してシリンダブロックの上部を効果的に冷却することができる。

本発明を適用する内燃機関の横断面図である。 本発明を適用する内燃機関の縦断面図である。 シリンダヘッドの水平断面図である。 シリンダブロックの水平断面図である。 他の実施例における内燃機関の横断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、内燃機関の横断面図である。図２は、内燃機関１の縦断面図である。図３は、シリンダヘッドの水平断面図である。図４は、シリンダブロックの水平断面図である。なお、図２，３中の矢印は冷却水の流れを示し、図４中の矢印は潤滑油の流れを示している。

内燃機関１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３を備えている。シリンダブロック２には、４つのシリンダ（気筒）４が形成されている。シリンダブロック２には、４つのシリンダ４の外周に沿って連続する油路２１が形成されている。シリンダブロック２には、オイルポンプから吐出された潤滑油を油路２１へ流入させるための流入口２１ａと、油路２１を一巡した潤滑油を排出するための流出口２１ｂが設けられている。

前記した流出口２１ｂは、図示しないクランクジャーナルやピストンのクーリングチャネル用オイルジェットと連通しており、シリンダブロック２から受熱した潤滑油によりフリクションを低減させることができるようになっている。

また、シリンダブロック２の上面には、シリンダ配列方向に延在する２本の溝２０が形成されている。この溝２０とシリンダヘッド３の底面とに囲まれた空間は、冷却水が流れる通路を形成するようになっている。

ここで、前記した油路２１は、溝２０の直下に配置されるようにしてもよい。その場合、溝２０を流れる冷却水と油路２１を流れる潤滑油は、隔壁を介して熱交換を行うことが
可能となる。たとえば、内燃機関１が冷間状態にある場合のように、水温が油温より高くなる場合は、冷却水の熱により潤滑油を温めることができる。また、内燃機関１が高負荷運転状態にある場合のように、油温が水温より高くなる場合は、冷却水により潤滑油を冷却することも可能となる。

シリンダヘッド３には、シリンダ配列方向に延在する２本の冷却水通路３０，３１が形成されている。ここで、冷却水通路３０はシリンダヘッド３の排気側（排気ポート側）に配置され、冷却水通路３１はシリンダヘッド３の吸気側（吸気ポート側）に配置されるものとする。以下、冷却水通路３０を「排気側冷却水通路３０」と称し、冷却水通路３１を「吸気側冷却水通路３１」と称するものとする。

排気側冷却水通路３０の基端（図２中の左側端部、又は図３中の下側端部）には、ウォータポンプから吐出された冷却水を該排気側冷却水通路３０に導く排気側導入ポート３０ａが設けられている。排気側冷却水通路３０の終端（図２中の右側端部、又は図３中の上側端部）には、該排気側冷却水通路３０から冷却水を排出するための排気側排出ポート３００が設けられている。

吸気側冷却水通路３１の基端（図２中の左側端部、又は図３中の下側端部）には、ウォータポンプから吐出された冷却水を該吸気側冷却水通路３１に導入するための吸気側導入ポート３１ａが設けられている。吸気側導入ポート３１ａの終端（図２中の右側端部、又は図３中の上側端部）には、該吸気側冷却水通路３１から冷却水を排出するための吸気側排出ポート３１ｂが設けられている。吸気側排出ポート３１ｂは、前記した排気側排出ポート３００に合流している。

吸気側冷却水通路３１及び排気側冷却水通路３０には、前述した溝２０と相互に連通する通路５が複数形成されている。これら複数の通路５は、吸気側冷却水通路３１及び排気側冷却水通路３０から溝２０への冷却水の供給と、溝２０から吸気側冷却水通路３１及び排気側冷却水通路３０への冷却水の回収とを行う通路である。たとえば、吸気側冷却水通路３１及び排気側冷却水通路３０の基端寄りに位置する通路５は吸気側冷却水通路３１及び排気側冷却水通路３０から溝２０へ冷却水を供給する通路として機能し、吸気側冷却水通路３１及び排気側冷却水通路３０の終端寄りに位置する通路５は溝２０から吸気側冷却水通路３１及び排気側冷却水通路３０へ冷却水を戻す通路として機能する。

また、排気側冷却水通路３０と吸気側冷却水通路３１は、連通路３２により相互に連通している。連通路３２は、排気側冷却水通路３０からシリンダブロック２のシリンダボア間を経由して吸気側冷却水通路３１へ至る通路である。詳細には、連通路３２は、図１に示すように、排気側冷却水通路３０からシリンダ軸方向の下死点側（図１中の下側）へ斜めに降下した後、シリンダ軸方向の上死点側（図１中の上側）へ斜めに上昇するように形成された略Ｖ字型の通路である。このように形成される連通路３２は、図２中の破線で示すように、４つのシリンダ４の隣接するシリンダボア間のそれぞれに設けられている。

その際、排気側冷却水通路３０は、吸気側冷却水通路３１に比べ、単位時間あたりに流れる冷却水量が多くなる形成されている。たとえば、排気側冷却水通路３０は、吸気側冷却水通路３１に比べ、通路断面積及び容積が大きくなるように形成されるものとする。

このように構成された内燃機関の冷却装置によれば、ウォータポンプから吐出された冷却水は、排気側導入ポート３０ａ及び吸気側導入ポート３１ａを介して排気側冷却水通路３０及び吸気側冷却水通路３１へ導入される。

排気側冷却水通路３０及び吸気側冷却水通路３１へ導入された冷却水の大部分は排気側
冷却水通路３０及び吸気側冷却水通路３１を流れ、残りの一部は溝２０を流れる。その際、排気側冷却水通路３０及び吸気側冷却水通路３１及び溝２０を流れる冷却水は、シリンダブロック２の上部の熱、シリンダヘッド３の熱、或いは油路２１を流れる潤滑油の熱を奪いながら流れる。シリンダブロック２の上部、シリンダヘッド３、及び潤滑油の熱を受けて高温となった冷却水は、排気側排出ポート３００から排出され、図示しないラジエータへ導かれる。

さらに、排気側冷却水通路３０を流れる冷却水の一部は、連通路３２を介して吸気側冷却水通路３１へ流れる。その際、連通路３２内の冷却水は、シリンダボア間の熱を奪いながら流れる。さらに、排気側冷却水通路３０は、吸気側冷却水通路３１に比べ、単位時間あたりに流れる冷却水量が多いため、単位時間あたりに連通路３２を流れる冷却水量が多くなる。よって、シリンダブロック２の上部は、溝２０及び連通路３２を流れる冷却水によって速やかに冷却されることになる。さらに、シリンダヘッド３は吸気側の部位に比べ排気側の部位が高温となり易いが、排気側冷却水通路３０の冷却水量が吸気側冷却水通路３１の冷却水量より多いため、排気側の部位を効果的に冷却することも可能となる。

また、オイルポンプから吐出された潤滑油は、流入口２１ａから油路２１へ導入される。油路２１へ導入された潤滑油は、シリンダブロック２の下部の熱を奪いながら流れる。シリンダブロック２の下部の熱を受けて高温となった潤滑油は、流出口２１ｂから排出される。

以上述べた実施例によれば、シリンダブロック２の上部、シリンダヘッド３、或いは油路２１を流れる潤滑油は冷却水によって速やかに冷却され、シリンダブロック２の下部は潤滑油によって穏やかに冷却されることになる。その結果、シリンダブロック２の上部及びシリンダヘッド３の過熱を抑制することができるとともに、シリンダブロック２の下部の過冷却によるフリクションの増加を抑制することができる。

なお、本実施例では、排気側冷却水通路３０及び吸気側冷却水通路３１を単位時間あたりに流れる冷却水の量を相異させる方法として、排気側冷却水通路３０の通路断面積及び容積を吸気側冷却水通路３１より大きくする方法を例示したが、排気側導入ポート３０ａから排気側冷却水通路３０へ単位時間あたりに導入される冷却水量を吸気側導入ポート３１ａから吸気側冷却水通路３１へ単位時間あたりに導入される冷却水量より多くする方法を採用してもよい。具体的には、吸気側導入ポート３１ａにオリフィスを設ける方法、或いは排気側導入ポート３０ａ又は排気側導入ポート３０ａより上流に加圧ポンプ（昇圧ポンプ）を配置する方法などを用いてもよい。加圧ポンプを用いる場合は、内燃機関１の負荷が高いとき又は冷却水温度が高いときは、内燃機関１の負荷が低いとき又は冷却水温度が低いときに比べ、加圧ポンプの吐出量を増加させてもよい。

また、本実施例では、一対のシリンダボア間に１本の連通路３２が設けられる例について述べたが、一対のシリンダボア間に複数の連通路３２が設けられてもよい。たとえば、図５に示すように、２本の連通路３２ａ，３２ｂがシリンダ軸方向に並列に配置されるようにしてもよい。その場合、シリンダボア間が連通路３２ａ，３２ｂを流れる冷却水によって均等に冷却されるとともに、シリンダボア間の冷却効果を高めることも可能となる。

１ 内燃機関
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ シリンダ
５ 通路
２０ 溝
２１ 油路
２１ａ 流入口
２１ｂ 流出口
３０ 排気側冷却水通路
３０ａ 排気側導入ポート
３１ 吸気側冷却水通路
３１ａ 吸気側導入ポート
３１ｂ 吸気側排出ポート
３２ 連通路
３２ａ 連通路
３２ｂ 連通路
３００ 排気側排出ポート

Claims (3)

1. 内燃機関のシリンダヘッドに設けられた２つの冷却水通路と、
   前記２つの冷却水通路の一方からシリンダブロックの内部を経由して前記２つの冷却水通路の他方へ合流する連通路と、
   を備え、
   前記２つの冷却水通路を単位時間あたりに流れる冷却水の量を相異させることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
2. 請求項１において、前記シリンダブロックには複数のシリンダが形成され、
   前記連通路はシリンダボア間を経由することを特徴とする内燃機関の冷却装置。
3. 請求項２において、前記連通路は一対のシリンダボア間に複数形成され、それら複数の連通路はシリンダ軸方向に並列に配置されることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
   

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