JP2016205177A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックの構造の複雑化や大型化を避けつつ、良好な燃費性能および暖房性能を確保すること。
【解決手段】エンジンのシリンダボア壁を囲むようにシリンダブロックに形成されたウォータジャケットと、ウォータジャケットにシリンダボア壁から空間を隔てて収容される中空状のスペーサ部材と、スペーサ部材の内部空間に冷却水を導入するための導入通路と、スペーサ部材とシリンダボア壁との間の空間から冷却水を導出するための導出通路とを備え、スペーサ部材は、シリンダボア壁の外周面と近接して対向するボア側周壁を有し、ボア側周壁には、その外側から内側に向かって延びて、内部空間内の冷却水をシリンダボア壁に向かって噴出させる噴出孔が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

近年、燃焼室を断熱化することにより冷却損失を低下させ、これによりエンジンの熱効率を向上させて燃費性能を改善する技術が検討されている。例えば、炭素繊維強化樹脂複合材料（CFRP/Carbon Fiber Reinforced Plastics）により形成されたシリンダライナを備えたエンジン構造の研究が進められている。

このエンジン構造によれば、シリンダライナが熱伝導率の低い炭素繊維強化樹脂複合材料により形成されていることで、シリンダブロックへの放熱が抑制される。その結果、エンジンの冷却損失の低下、ひいては熱効率の向上に寄与するものとなっている。

しかしながら、シリンダブロックへの放熱が抑制されることで、シリンダライナの外側を流れる冷却水やオイル（冷却流体）の温度上昇も妨げられてしまう。そのため、例えば寒冷地等では、冷却水の熱エネルギーを利用した暖房機能に支障が生じるといった弊害を伴う虞がある。

このような弊害を防止するために、例えば、特許文献１に記載されているように、シリンダライナの外周に沿って形成されたウォータジャケット内に冷却水を循環させてシリンダライナを冷却する冷却構造において、シリンダブロックにおけるウォータジャケットの周囲の部分に、冷却水を一時的に貯留する環状冷却プール部を形成するとともに、この環状冷却プール部とウォータジャケットとを複数の冷却水通路で連通させ、シリンダの軸方向から見て、冷却水通路内の冷却水をウォータジャケットの壁面に対して略垂直に衝突させることが考えられる。

特開２００５−３３７０３５号公報

特許文献１に記載の冷却構造によれば、シリンダの軸方向から見て、冷却水をウォータジャケットの壁面に対して略垂直に衝突させることにより、ウォータジャケット内に冷却水の乱流を発生させることができる。その結果、シリンダライナから冷却水への熱伝達率が高まるため、シリンダライナを熱伝導率の低い素材で構成した場合であっても、シリンダライナの外側を流れる冷却水の温度上昇を促進することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の冷却構造は、シリンダブロックにおけるウォータジャケットの周囲の部分に環状冷却プール部を形成したものであるため、シリンダブロックの構造が複雑化する上に、シリンダブロックの大型化を招く虞がある。さらに、特許文献１に記載の冷却構造は、シリンダライナから冷却水への熱伝達率を高めることはできるが、シリンダブロックからの放熱を抑制して燃費性能を向上させることはできない。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、シリンダブロックの構造の複雑化や大型化を避けつつ、良好な燃費性能および暖房性能を確保することができるエンジンの冷却装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、エンジンのシリンダボア壁を囲むようにシリンダブロックに形成されたウォータジャケットと、前記ウォータジャケットに、前記シリンダボア壁から空間を隔てて収容される中空状のスペーサ部材と、前記スペーサ部材の内部空間に冷却水を導入するための導入通路と、前記スペーサ部材と前記シリンダボア壁との間の空間から冷却水を導出するための導出通路とを備え、前記スペーサ部材は、前記シリンダボア壁の外周面と近接して対向するボア側周壁を有し、前記ボア側周壁には、その外側から内側に向かって延びて、前記内部空間内の冷却水を前記シリンダボア壁に向かって噴出させる噴出孔が形成されていることを特徴とする、エンジンの冷却装置を提供する。

本発明によれば、導入通路を通じてスペーサ部材の内部空間（以下、「スペーサ内空間」と称する）に導入された冷却水は、ボア側周壁の噴出孔を通じてスペーサ部材とシリンダボア壁との間の空間（以下、「ボア側空間」と称する）に導入され、さらに導出通路を通じてボア側空間から排出される。ボア側周壁はシリンダボア壁の外周面に近接しており、ボア側周壁の噴出孔はボア側周壁の外側から内側に向かって延びているため、噴出孔から噴出した冷却水はシリンダボア壁の外周面に衝突する。冷却水がシリンダボア壁の外周面に衝突することにより、ボア側空間内、特にシリンダボア壁の表面付近に乱流が発生するとともに、シリンダボア壁の表面付近の温度境界層が薄くなり、その結果、シリンダボア壁から冷却水への熱伝達率が高まるため、シリンダボア壁の熱が冷却水に効率よく伝達される。そして、シリンダボア壁によって効率よく温められた冷却水を利用することにより、良好な暖房性能を確保することができる。

しかも、この冷却装置は、スペーサ部材をウォータジャケット内に収容した簡単な構造であるため、シリンダブロックの構造が複雑化したり大型化するのを回避することができる。

さらに、スペーサ部材を設けることにより断熱効果が生じるため、シリンダボア壁の熱がシリンダブロックに放熱されることが抑制され、その結果、エンジンの熱効率を向上させて、良好な燃費性能を確保することができる。また、スペーサ部材による断熱効果によって、冷却水の熱がシリンダブロックに放熱されることが抑制され、その結果、冷却水の昇温を促進して、良好な暖房性能を確保することができる。

本発明においては、前記噴出孔は、シリンダの軸方向から見て、前記シリンダボア壁の外周面に接する接線に対し当該外周面上で略垂直をなす方向に延びていることが好ましい。

この構成によれば、スペーサ内空間内の冷却水が噴出孔を通じてボア側空間に導入されるときに、シリンダの軸方向から見て、冷却水はシリンダボア壁の外周面に接する接線に対し当該外周面上で略垂直をなす方向に噴出し、その結果、冷却水はシリンダボア壁の外周面に対して略垂直に衝突する。冷却水がシリンダボア壁の外周面に対して略垂直に衝突することにより、ボア側空間における乱流の発生度合いが高まるとともに、シリンダボア壁の表面付近の温度境界層が非常に薄くなり、その結果、シリンダボア壁から冷却水への熱伝達率をさらに高めることができる。

本発明においては、前記導入通路を介して前記内部空間に冷却水を供給するためのウォータポンプをさらに備えていることが好ましい。

この構成によれば、ウォータポンプの圧送力により、スペーサ内空間とボア側空間との間に圧力差を生じさせて（スペーサ内空間の圧力がボア側空間の圧力よりも高い）、冷却水をシリンダボア壁の外周面に確実に衝突させることができる。

本発明においては、前記シリンダボア壁のうち、前記噴出孔と対向する部位の周辺に、前記シリンダボア壁の外周面から前記ボア側周壁に向かって突出し、当該ボア側周壁との間に隙間を有するリブが形成されていることが好ましい。

ボア側空間において、シリンダボア壁に沿った方向では、シリンダボア壁における冷却水の衝突部位から離れるにつれて次第に冷却水の流れの乱れ（乱流状態）が減少し、これに伴い、冷却水の衝突部位から離れるにつれて次第にシリンダボア壁から冷却水への熱伝達率も減少する傾向となる。しかしながら、本構成によれば、リブによりボア側空間内の冷却水の流れが乱されるため、シリンダボア壁における冷却水の衝突部位から離れた位置で冷却水の流れの乱れを回復させ、これに伴い、シリンダボア壁から冷却水への熱伝達率を高いレベルに回復させて、その減少を抑制することができる。

本発明においては、前記シリンダボア壁は、前記シリンダブロックに嵌め込まれた筒状のシリンダライナにより形成され、前記シリンダライナは、その軸方向に沿った第１方向の熱伝導率がその厚み方向に沿った第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有し、前記ウォータジャケットは、前記シリンダライナの軸方向一端部の外側にのみ配置されていることが好ましい。

この構成において、「シリンダブロックに嵌め込まれた筒状のシリンダライナ」には、シリンダブロックに圧入されたシリンダライナや、シリンダブロックに鋳込まれたシリンダライナが含まれる。

この構成によれば、シリンダライナが熱伝導異方性を有することにより、燃焼室内の熱は専らシリンダライナに沿ってウォータジャケットに向かって移動することとなり、シリンダライナから外側（第２方向外側）への放熱が抑制される。そのため、燃焼室を高い温度に保ってエンジンの熱効率を高める一方で、ウォータジャケット内を流れる冷却水への熱輸送を効率よく行って、当該冷却水を効率よく昇温させることができる。

さらに、ウォータジャケットは、本体部の軸方向一端部の外側にのみ配置されているため、冷却水への過剰な熱伝達（冷却損失の増大）を抑制することができる。また、ウォータジャケット内の容積が小さくなるので、少ない熱量で冷却水を昇温させることが可能となる。このような構造は、発熱量の比較的少ない低熱容量型のエンジンにおいて特に有効となる。

本発明においては、前記シリンダボア壁は、前記シリンダブロックに嵌め込まれた筒状のシリンダライナにより形成され、前記シリンダライナは、その軸方向に沿った第１方向の熱伝導率がその厚み方向に沿った第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有する本体部と、前記第１方向における前記本体部の一端部に熱伝達可能に繋がる熱誘導部とを備え、前記ウォータジャケットは、前記熱誘導部の外側にのみ配置されていることが好ましい。

この構成によれば、ウォータジャケットが本体部の軸方向一端部の外側にのみ配置されている上記の場合と同様の効果を奏することができる。

本発明においては、前記スペーサ部材は、断熱性材料により構成されていることが好ましい。

この構成によれば、シリンダボア壁の熱がシリンダブロックに放熱されることがさらに抑制される。これにより、エンジンの熱効率をさらに向上させて、良好な燃費性能を確保することができる。また、冷却水の熱がシリンダブロックに放熱されることがさらに抑制される。これにより、冷却水の昇温を促進して、良好な暖房性能を確保することができる。

以上説明したように、本発明によれば、シリンダブロックの構造の複雑化や大型化を避けつつ、良好な燃費性能および暖房性能を確保することができる。

本発明の第１実施形態に係る冷却装置が適用された多気筒エンジンの断面図である。 図１に示されるエンジンの要部を拡大して示す断面図である。 図２に示される噴出孔の周辺部分を拡大して示す断面図である。 図１に示されるエンジンのＡ−Ａ線断面図である。 図４に示されるエンジンの要部を拡大して示す断面図である。 第１実施形態における熱伝達率の向上を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る冷却装置の要部を示す断面図である。 本発明の第２実施形態におけるリブの第１例（ａ）および第２例（ｂ）を示す図である。 第２実施形態における熱伝達率の向上を示すグラフである。 第２実施形態におけるリブの変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。なお、図４は図１のＡ−Ａ線断面図であるが、４つの気筒のうち、一つの気筒のみを示している。また、図３，５における矢印は、冷却水の流れの一例を示している。

（第１実施形態）
第１実施形態に係るエンジンの冷却装置（以下、「冷却装置」と称する）は、自動車等の車両用エンジンに適用される。

冷却装置の概要について説明する。

図１〜４に示されるように、この冷却装置は、エンジン１のシリンダライナ５１を囲むようにシリンダブロック５に形成されたウォータジャケット３６と、ウォータジャケット３６にシリンダライナ５１から空間３３（図２，３参照）を隔てて収容される中空状のスペーサ部材２６と、スペーサ部材２６の内部空間２６ｆ（図２，３参照）に冷却水を導入するための導入通路３４（図４参照）と、スペーサ部材２６とシリンダライナ５１との間の空間３３（以下、「ボア側空間３３」と称する。図２，３参照）から冷却水を導出するための導出通路３８，３９と、導入通路３４を介して内部空間２６ｆに冷却水を供給するためのウォータポンプ３７（図４参照）と、シリンダヘッド４に形成されたウォータジャケット２７，２８と、図外のラジエータおよびヒータコアとを備えており、これらの部材により冷却水の循環経路が構成されている。

以下、この冷却装置について、詳細に説明する。

（エンジン１の全体構造）
冷却装置が適用されるエンジン１は、図１の紙面に垂直な方向に、４つの気筒が配置された直列４気筒のガソリンエンジンである。

エンジン１は、エンジン本体２と、これに組付けられた図外の吸排気マニホールドおよび各種ポンプ等の補機とを含む。

エンジン本体２は、上下に連結されるカムキャップ３、シリンダヘッド４、シリンダブロック５、クランクケース（図示省略）及びオイルパン（図示省略）を含む。

シリンダブロック５には、４つのシリンダボア７が形成され、各シリンダボア７内にそれぞれピストン８が摺動可能に収容され、これらピストン８、シリンダボア７、シリンダヘッド４および後記吸排気弁１４，１５によって燃焼室１０が気筒毎に形成されている。なお、各ピストン８は、コネクティングロッド９を介して、クランクケースに回転自在に支持された図外のクランク軸に連結されている。

シリンダヘッド４には、燃焼室１０を形成するための、シリンダボア７と同数の凹部４ａが設けられている。シリンダヘッド４には、気筒毎に、各凹部４ａの位置で燃焼室１０に開口する吸気ポート１２及び排気ポート１３が設けられ、吸気ポート１２及び排気ポート１３をそれぞれ開閉する吸気弁１４及び排気弁１５が、各ポート１２，１３にそれぞれ装備されている。

吸気弁１４及び排気弁１５は、それぞれリターンスプリング１６，１７により各ポート１２，１３を閉止する方向（図１の上方向）に付勢されており、カムシャフト１８，１９の外周に設けられたカム部１８ａ、１９ａによって押下されることで、各ポート１２，１３を開くように構成されている。詳しくは、カムシャフト１８，１９の回転に伴い、スイングアーム２０，２１の中央部に設けられたカムフォロア２０ａ，２１ａをカム部１８ａ，１９ａが押下することで、スイングアーム２０，２１がそれらの一端側に設けられた油圧ラッシュアジャスタ２４，２５のピボット機構の頂部を支点として揺動し、この揺動に伴い、スイングアーム２０，２１の他端部が上記リターンスプリング１６、１７の付勢力に抗して吸気弁１４及び排気弁１５を押下する。これにより各ポート１２，１３が開く。

シリンダヘッド４およびシリンダブロック５には、ウォータジャケットが設けられている。詳しくは、シリンダブロック５には、４つのシリンダボア７を一体に囲むようにウォータジャケット３６が設けられている。また、シリンダヘッド４には、燃焼室１０の吸気側（図１では右側）であって吸気ポート１２の下側の位置にウォータジャケット２７が設けられるとともに、燃焼室１０の排気側（図１では左側）であって排気ポート１３の下側の位置にウォータジャケット２８が設けられている。

詳細図を省略するが、シリンダブロック５のウォータジャケット３６と、シリンダヘッド４のウォータジャケット２７，２８とは、シリンダヘッド４とシリンダブロック５との間に介設された図外のガスケットの連通孔を介して互いに連通している。

（シリンダブロック５の詳細構造）
シリンダブロック５は、図１及び図２に示されるように、アルミ合金の鋳造品であるブロック本体５０と、このブロック本体５０に鋳込まれ、または圧入された円筒状のシリンダライナ５１（本発明の「シリンダボア壁」に相当）とを備えており、このシリンダライナ５１の内周面によりシリンダボア７が形成されている。

ブロック本体５０は、４つのシリンダ部５５（図１〜４参照）と、シリンダ部５５の下方に繋がってクランク室を形成するスカート部５６（図１参照）と、このスカート部５６の内側に形成された、クランク軸の軸受部５７とを備えている。そして、各シリンダ部５５の内側にシリンダライナ５１が配設されている。

シリンダライナ５１は、シリンダボア７の下側部分を形成する第１ライナ部５２（本発明の「本体部」に相当）と、シリンダボア７の上側部分を形成する第２ライナ部５３（本発明の「熱誘導部」に相当）とを含む。図１に示される例では、第２ライナ部５３は、シリンダボア７のうち、上死点に到達したピストン８のピストンリングの位置を含む一定の領域を形成している。

第１ライナ部５２は、高熱伝導性の炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）により形成されるとともに、熱伝導異方性を有している。詳しく説明すると、第１ライナ部５２は、例えばピッチ系炭素繊維をエポキシ樹脂等に含浸、積層した炭素繊維強化樹脂複合材料が用いられて、炭素繊維がシリンダライナ５１（第１ライナ部５２）の中心線（軸）と平行に並ぶように円筒状に形成されたものである。これにより、第１ライナ部５２は、金属材料と同等以上の熱伝導率を有するとともに、上下方向（中心線と平行な方向／本発明の「第１方向」に相当）の熱伝導率が厚み方向（中心線と直交する方向／本発明の「第２方向」に相当）の熱伝導率よりも大きい熱伝導特性、すなわち熱伝導異方性を有した構造となっている。本実施形態では、例えば上下方向の熱伝導率が約３００Ｗ／ｍＫであるのに対して、厚み方向の熱伝導率は約２．０Ｗ／ｍＫであり、第１ライナ部５２は、上下方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率の１５０倍である。

一方、第２ライナ部５３は、第１ライナ部５２の上面に熱伝達可能な状態で当接している。この第２ライナ部５３は、金属材料で形成されており、本実施形態では、シリンダライナの一般的材料である鋳鉄により形成されている。鋳鉄の熱伝導率は、約４８Ｗ／ｍＫである。

図１〜５に示されるように、第２ライナ部５３の径方向外側（外周）には、上記ウォータジャケット３６が設けられている。ウォータジャケット３６は、第２ライナ部５３の外周面と、ブロック本体５０に形成された段状部５０ａ（図２，３参照）の壁面と、上記ガスケットとにより形成されている。

図２に示されるように、スペーサ部材２６は、ボア側周壁２６ｂと、反ボア側周壁２６ａと、上壁２６ｃと、下壁２６ｄとを備えており、これらの壁２６ａ〜２６ｄは一体に形成されている。スペーサ部材２６の材料は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、芳香族系ポリアミドを用いたガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）である。この材料は、高い断熱性を有している。

図２〜５に示されるように、ボア側周壁２６ｂは、第２ライナ部５３（シリンダライナ５１）の外周面と近接して対向するように配置されており、第２ライナ部５３との間に上記ボア側空間３３を形成している。ボア側空間３３は、冷却水が流れる空間である。すなわち、シリンダライナ５１のうち、第２ライナ部５３の外周面は冷却水に直接接触している。また、ボア側周壁２６ｂは、反ボア側周壁２６ａとの間に内部空間２６ｆ（以下、「スペーサ内空間２６ｆ」と称する）を形成している。スペーサ内空間２６ｆは、冷却水が流れる空間である。

ボア側周壁２６ｂには、円筒状をなす複数の噴出孔２６ｅが形成されている。噴出孔２６ｅは、ボア側周壁２６ｂの外側から内側に向かって直線状に延びる貫通孔であり、ボア側空間３３とスペーサ内空間２６ｆとを連通させている。噴出孔２６ｅは、スペーサ内空間２６ｆ内の冷却水を第２ライナ部５３に向かって噴出させるものである。図４，５に示されるように、噴出孔２６ｅは、シリンダ（シリンダボア７）の軸方向から見て、第２ライナ部５３の外周面に接する接線に対し略垂直をなす方向に延びている。換言すると、噴出孔２６ｅは、ボア側周壁２６ｂの外側からシリンダ（シリンダボア７）の中心に向かって延びている。

本実施形態においては、図４に示されるように、噴出孔２６ｅは、各気筒の吸気側と排気側とに各々３つずつ形成されている。つまり、気筒毎に６つの噴出孔２６ｅが形成されている。各噴出孔２６ｅは、図２に示されるように、ボア側周壁２６ｂの上下方向中央部に形成されている。各気筒の吸気側に形成された３つの噴出孔２６ｅは、隣り合うもの同士の間隔が略同じに設定されている。各気筒の排気側に形成された３つの噴出孔２６ｅについても同様である。

図２〜５に示されるように、反ボア側周壁２６ａは、ボア側周壁２６ｂの外側にボア側周壁２６ｂと対向して配置されている。反ボア側周壁２６ａには、図４に示されるように、スペーサ内空間２６ｆと導入通路３４とを連通させる切欠孔２６ｇが形成されている。

図４に示されるように、導入通路３４は、ブロック本体５０に形成されている。より具体的には、導入通路３４は、ブロック本体５０を構成する４つのシリンダ部５５のうち、気筒列方向の一端部に位置するシリンダ部５５に形成されている。導入通路３４の上流端部（外側端部）は、ウォータポンプ３７の吐出口に接続されている。導入通路３４の下流端部（内側端部）は、反ボア側周壁２６ａの切欠孔２６ｇに接続されている。

導出通路３８は、ウォータジャケット２７とボア側空間３３とを連通させる通路であり（図１参照）、シリンダヘッド４に形成されている。導出通路３９は、ウォータジャケット２８とボア側空間３３とを連通させる通路であり（図１参照）、シリンダヘッド４に形成されている。ウォータジャケット２７およびウォータジャケット２８は、冷却水の循環経路におけるボア側空間３３の下流側で、かつヒータコアの上流側に配置されている。

ラジエータは、冷却水の循環経路におけるウォータジャケット３６，２７，２８の下流側に配置されている。ラジエータは、ウォータジャケット３６，２７，２８で温められた冷却水を冷却し、冷却後の冷却水をウォータポンプ３７に戻す。

ヒータコアは、冷却水の循環経路におけるウォータジャケット３６，２７，２８の下流側で、かつラジエータの上流側に配置されている。ヒータコアは、ウォータジャケット３６，２７，２８において温められた冷却水と、車室内の空気との間で熱交換を行い、車室内の空気を温める。

次に、本実施形態に係る冷却装置の動作および作用効果について説明する。

ウォータポンプ３７が作動すると、その圧送力により、冷却水が導入通路３４および切欠孔２６ｇを通じてスペーサ内空間２６ｆに導入される。スペーサ内空間２６ｆに導入された冷却水の一部は、噴出孔２６ｅを通じてボア側空間３３に導入され（図３，５参照）、残りの冷却水は、各気筒のスペーサ内空間２６ｆを流れる。スペーサ内空間２６ｆに導入された冷却水の全てが、最終的には噴出孔２６ｅを通じてボア側空間３３に導入される。冷却水は、噴出孔２６ｅを通過するときに速度が増すため、ボア側空間３３に導入される際に噴出孔２６ｅから第２ライナ部５３の外周面に向かって噴出する（図３，５参照）。

図２〜５に示されるように、ボア側周壁２６ｂは第２ライナ部５３の外周面に近接しており、ボア側周壁２６ｂの噴出孔２６ｅはボア側周壁２６ｂの外側から内側に向かって延びているため、噴出孔２６ｅから噴出した冷却水は第２ライナ部５３の外周面に衝突する。冷却水が第２ライナ部５３の外周面に衝突することにより、ボア側空間３３内、特に第２ライナ部５３の表面付近に乱流が発生するとともに、第２ライナ部５３の表面付近の温度境界層が薄くなり、その結果、第２ライナ部５３から冷却水への熱伝達率が高まるため、第２ライナ部５３の熱が冷却水に効率よく吸収される。

図６は、本実施形態において第２ライナ部５３から冷却水への熱伝達率が高まることを示すグラフである。図６における実線Ｇ１は、本実施形態における熱伝達率と冷却水の衝突中心からの距離との関係を示すグラフである。図６における破線Ｇ２は、衝突による乱流を発生させない場合（冷却水が第２ライナ部５３に沿って層流状態で流れている場合）の熱伝達率を示すグラフである。

図６に示されるように、衝突による乱流を発生させない場合には、第２ライナ部５３から冷却水への熱伝達率は低い水準で一定となっている。これに対し、本実施形態のように衝突による乱流を発生させた場合には、冷却水の衝突部位において熱伝達率が非常に高くなっている（乱流を生じさせない場合の約６倍。図６の矢印Ｋ１を参照）。衝突部位から離れるに従って次第に熱伝達率が低下しているが、全体として前者よりも熱伝達率が高くなっている。従って、本実施形態では、第２ライナ部５３によって効率よく温められた冷却水は速やかに昇温する。昇温した冷却水は導出通路３８，３９等を通じてヒータコアに導かれる。ヒータコアは、効率よく昇温した冷却水によって、良好な暖房性能を発揮することができる。

しかも、この冷却装置は、スペーサ部材２６をウォータジャケット３６内に収容した簡単な構造であるため、シリンダブロック５の構造が複雑化したり大型化するのを回避することができる。

さらに、断熱性材料からなるスペーサ部材２６を設けることにより高い断熱効果が生じるため、第２ライナ部５３の熱がブロック本体５０に放熱することが抑制され、その結果、エンジン１の熱効率を向上させて、良好な燃費性能を確保することができる。また、スペーサ部材２６による断熱効果によって、冷却水の熱がブロック本体５０に放熱されることが抑制され、その結果、冷却水の昇温を促進して、良好な暖房性能を確保することができる。

また、第１ライナ部５２が熱伝導異方性を有することにより、燃焼室１０内の熱は専ら第１ライナ部５２に沿ってウォータジャケット３６に向かって移動することとなり、第１ライナ部５２から外側への放熱が抑制される。そのため、燃焼室１０を高い温度に保ってエンジン１の熱効率を高める一方で、ウォータジャケット３６内を流れる冷却水への熱輸送を効率よく行って、当該冷却水を効率よく昇温させることができる。

さらに、ウォータジャケット３６は、第２ライナ部５３の外側にのみ配置されているため、冷却水への過剰な熱伝達（冷却損失の増大）を抑制することができる。また、ウォータジャケット３６内の容積が小さくなるので、少ない熱量で冷却水を昇温させることが可能となる。このような構造は、発熱量の比較的少ない低熱容量型のエンジンにおいて特に有効となる。

（第２実施形態）
図７〜９を参照しつつ、本発明の第２実施形態について説明する。図９における実線Ｇ１は、第２実施形態における熱伝達率と冷却水の衝突中心からの距離との関係を示すグラフであり、破線Ｇ２は、衝突による乱流を発生させない場合の熱伝達率を示すグラフである。

第２実施形態に係るエンジンの冷却装置では、図７，８（ａ）に示されるように、第２ライナ部５３のうち、噴出孔２６ｅと対向する部位の周辺に、第２ライナ部５３の外周面からボア側周壁２６ｂに向かって突出し、かつボア側周壁２６ｂとの間に隙間を有するリブ３５ａが形成されている。

リブ３５ａは、図８（ａ）に示されるように、第２ライナ部５３における冷却水の衝突部位４０から或る程度離れた位置で、衝突部位４０を囲むように円環状に形成されている。

次に、第２実施形態に係る冷却装置の作用効果について説明する。

ボア側空間３３において、第２ライナ部５３に沿った方向では、第２ライナ部５３における冷却水の衝突部位４０から離れるにつれて次第に冷却水の流れの乱れ（乱流状態）が減少し、これに伴い、冷却水の衝突部位４０から離れるにつれて次第に第２ライナ部５３から冷却水への熱伝達率も減少する傾向がある（図９の矢印Ｙ参照）。

しかしながら、第２実施形態によれば、リブ３５ａによりボア側空間３３内の冷却水の流れが乱されるため、第２ライナ部５３における冷却水の衝突部位４０から離れた位置で冷却水の流れの乱れを回復させ（図９の矢印Ｋ２を参照）、これに伴い、第２ライナ部５３から冷却水への熱伝達率を高いレベルに回復させて、その減少を抑制することができる。

なお、以上説明した第１、第２実施形態は、本発明に係るエンジンの冷却装置の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記第１実施形態においては、スペーサ部材２６を、芳香族系ポリアミドを用いたガラス繊維強化プラスチックにより構成したが、他の材料で構成してもよい。

また、上記第１実施形態においては、第１ライナ部５２を熱伝導異方性材料により構成したが、他の材料、例えば第２ライナ部５３と同じ材料で構成してもよい。

また、図１に示される例では、上下方向（シリンダの軸方向）における第１ライナ部５２の長さと第２ライナ部５３の長さとが略同じになっているが、これに限定されない。例えば、シリンダライナ５１の上端部を第２ライナ部５３で構成し、シリンダライナ５１の上端部以外の部分を第１ライナ部５２（ＣＦＲＰ）で構成してもよい。

また、シリンダライナ５１の全体を第１ライナ部５２（ＣＦＲＰ）で構成してもよい。この場合には、例えば、第１ライナ部５２の上端部外側にウォータジャケット３６が配置され、このウォータジャケット３６内にスペーサ部材２６が収容される。

また、上記第２実施形態では、リブの形状を円環状としてが、これに限定されない。例えば、図８（ｂ）に示されるように、冷却水の衝突部位４０を囲むように、４つのリブ３５ｂを、衝突部位４０の上側、下側、右側、および左側に配置するとともに、各リブ３５ｂを、シリンダ（シリンダボア７）の軸方向に対して直交する方向から見て直線状となるように形成してもよい。

また、上記第２実施形態では、図７に示されるように、リブ３５ａの断面形状を長方形状（または正方形状）としたが、これに限定されない。例えば、図１０に示されるように、リブ３５ｃの断面形状を、冷却水の流れ方向における下流側の辺が第２ライナ部５３側に傾斜した台形状としてもよい。図７に示されるように、冷却水の流れ方向における下流側の辺が第２ライナ部５２の外周面に対して略直角をなしている場合には、冷却水の流れがその辺から剥離しやすく、その結果、熱伝達率が低下する虞がある（図９の矢印Ｐで示す箇所を参照）。これに対し、図１０に示されるように、冷却水の流れ方向における下流側の辺を傾斜させた場合には、冷却水の流れがその辺から剥離することが抑制されるため、熱伝達率の低下を抑制することができる。

１ エンジン
５ シリンダブロック
２６ スペーサ部材
２６ａ 反ボア側周壁
２６ｂ ボア側周壁
２６ｅ 噴出孔
２６ｆ スペーサ内空間（内部空間）
３３ ボア側空間
３４ 導入通路
３５ａ〜３５ｃ リブ
３６ ウォータジャケット
３７ ウォータポンプ
３８，３９ 導出通路
５１ シリンダライナ（シリンダボア壁）
５２ 第１ライナ部（本体部）
５３ 第２ライナ部（熱誘導部）

Claims (7)

1. エンジンのシリンダボア壁を囲むようにシリンダブロックに形成されたウォータジャケットと、
   前記ウォータジャケットに、前記シリンダボア壁から空間を隔てて収容される中空状のスペーサ部材と、
   前記スペーサ部材の内部空間に冷却水を導入するための導入通路と、
   前記スペーサ部材と前記シリンダボア壁との間の空間から冷却水を導出するための導出通路とを備え、
   前記スペーサ部材は、前記シリンダボア壁の外周面と近接して対向するボア側周壁を有し、前記ボア側周壁には、その外側から内側に向かって延びて、前記内部空間内の冷却水を前記シリンダボア壁に向かって噴出させる噴出孔が形成されていることを特徴とする、エンジンの冷却装置。
2. 前記噴出孔は、シリンダの軸方向から見て、前記シリンダボア壁の外周面に接する接線に対し当該外周面上で略垂直をなす方向に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
3. 前記導入通路を介して前記内部空間に冷却水を供給するためのウォータポンプをさらに備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンの冷却装置。
4. 前記シリンダボア壁のうち、前記噴出孔と対向する部位の周辺に、前記シリンダボア壁の外周面から前記ボア側周壁に向かって突出し、当該ボア側周壁との間に隙間を有するリブが形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
5. 前記シリンダボア壁は、前記シリンダブロックに嵌め込まれた筒状のシリンダライナにより形成され、
   前記シリンダライナは、その軸方向に沿った第１方向の熱伝導率がその厚み方向に沿った第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有し、
   前記ウォータジャケットは、前記シリンダライナの軸方向一端部の外側にのみ配置されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
6. 前記シリンダボア壁は、前記シリンダブロックに嵌め込まれた筒状のシリンダライナにより形成され、
   前記シリンダライナは、その軸方向に沿った第１方向の熱伝導率がその厚み方向に沿った第２方向の熱伝導率よりも大きい熱伝導異方性を有する本体部と、前記第１方向における前記本体部の一端部に熱伝達可能に繋がる熱誘導部とを備え、
   前記ウォータジャケットは、前記熱誘導部の外側にのみ配置されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。
7. 前記スペーサ部材は、断熱性材料により構成されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のエンジンの冷却装置。

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