JP2021080859A - エンジンの冷却構造 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明に係るエンジンの冷却構造が適用されるエンジン1の正面図である。エンジン1は、走行用の動力源として車両に搭載されるエンジンであって、例えば4サイクルの多気筒型ディーゼルエンジンである。
図2は、エンジン本体10における冷却水の流通経路のうち、シリンダブロック2の部分の流通経路を示す分解斜視図である。図2には、シリンダブロック2と、このシリンダブロック2に組み付けられるウォータージャケットスペーサ3とが示されている。シリンダブロック2は、6個の気筒21がX方向(所定方向)に一列に並んだ気筒列21Lと、この気筒列21Lの周囲を取り囲むように形成された溝からなるウォータージャケット22とを備えている。ウォータージャケット22は、シリンダブロック2における冷却水の流通経路を構成する。なお、X方向は、エンジン1が縦置きされる場合は車両の前後方向となる。ウォータージャケットスペーサ3は、ウォータージャケット22の内部に配置される。
図6は、ウォータージャケットスペーサ3の斜視図である。ウォータージャケットスペーサ3は、スペーサ本体部30と、このスペーサ本体部30に付設される膨張部材4とを含む。
スペーサ本体部30は、気筒列21Lの周囲を取り囲むことが可能な筒型形状、つまり、気筒列21Lの外周形状に沿った凸面と凹面とを有している。スペーサ本体部30は、ウォータージャケット22内に配置された状態で気筒21(内ブロック23)と対向する内側面30Aと、内側面30Aと反対側の面であって外ブロック24と対向する外側面30Bとを有する。
膨張部材4は、上述のスペーサ本体部30の内側面30Aに貼り付けられ、外的要因が加わることによって膨張する部材である。本実施形態では、膨張部材4として、水との接触という外的要因によって膨張する部材を例示する。膨張部材4は、ウォータージャケット22内を流れる冷却水との接触により、圧縮された状態から圧縮前の状態に復元するセルロース系スポンジによって構成されている。セルロース系スポンジは、パルプ由来のセルロースと、補強繊維として加えられた天然繊維とからなる天然素材であって、多孔質の素材である。膨張部材4としては、セルロース系スポンジの他、例えば発泡ゴムを水溶性バインダーで圧縮状態に固定した部材を用いることができる。或いは、熱に反応して膨張する部材を、膨張部材4として用いることもできる。
続いて、ウォータージャケット22内における冷却水の流れについて説明する。先ず、膨張部材4がスペーサ本体部30に付設されていない場合の冷却水の流れを図8に基づいて説明する。図8(A)は、ウォーターポンプ11の動作時の冷却水の流れを示す断面図、図8(B)は、ウォーターポンプ11の停止時の冷却水の流れ(自然対流)を示す断面図である。
既述の通り膨張部材4は、ウォータージャケットスペーサ3の内側面30Aであって、気筒列21Lの一端側から他端側に亘る領域に連続的に付設され、且つ、気筒軸方向の下方領域に配置されている。以下、このような膨張部材4の配置について詳述する。図10は、ウォータージャケットスペーサ3の内側面30Aを示す側面図であって、気筒21との関係を示す図である。図10では、#1〜#6気筒21からなる気筒列21Lが仮想線にて示されている。膨張部材4は、凹面付設部41及び凸面付設部42と、気筒列21Lの−X端側の#6気筒21に対向する第1端部付設部43と、+X端側の#1気筒21に対向する第2端部付設部44とを含む。
まず、冷却水の自然対流の完全な抑止には、気筒列21Lの一端側(+X)から他端側(−X)の全長に亘って、ウォータージャケットスペーサ3に膨張部材4を配置することが必要となる。X方向において、膨張部材4が配置されていない欠落部分が存在すると、当該欠落部分を通して、図8(B)に示したような冷却水の自然対流が生じてしまうからである。
次に、膨張部材4をスペーサ本体部30の内側面30Aであって気筒軸方向の下方領域に配置する意義について説明する。ボア側経路22Aと反ボア側経路22Bとの間での冷却水の自然対流を防止するには、ボア側経路22A又は反ボア側経路22Bのいずれかの箇所に膨張部材4を配置し、冷却水の循環経路を遮断すれば足りる。しかし、反ボア側経路22B(スペーサ本体部30の外側面30B側)に膨張部材4を配置すると、反ボア側経路22Bにおける冷却水の流動が滞る分、ボア側経路22Aに冷却水が流通してしまう。この場合、ボア間壁25及びボア中央壁26を含む気筒壁が過冷却されるので好ましくない。従って、ボア側経路22A(スペーサ本体部30の内側面30A側)に膨張部材4を配置することが望ましい。
図10を参照して、膨張部材4は、気筒列21Lの一端側の気筒と他端側の気筒とに各々対向する領域においては、下方領域3Dと、当該下方領域3Dよりも上方領域とに配置されている。つまり、気筒列21Lの−X端側の#6気筒21に対向する第1端部付設部43と、+X端側の#1気筒21に対向する第2端部付設部44とにおいては、下方領域3Dだけでなく、当該下方領域よりも上方に位置する上方領域にも膨張部材4が配置されている。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることができる。
2 シリンダブロック(エンジンブロック)
21 気筒
21L 気筒列
22 ウォータージャケット
22A ボア側経路
22B 反ボア側経路
25 ボア間壁
26 ボア中央壁
3 ウォータージャケットスペーサ
3D 下方領域
30 スペーサ本体部
30A 内側面
4 膨張部材
5 ピストン
51 スカート部
51B 下端
X方向 複数の気筒が並ぶ所定方向
Y方向 気筒列方向と水平面で直交する方向
Z方向 気筒軸方向
Claims (5)
- 複数の気筒が所定方向に並ぶ気筒列と、前記気筒列を取り囲むように形成され冷却水を流通させるウォータージャケットと、を各々区画する壁面を有するエンジンブロックと、
前記ウォータージャケットの内部に配置され、前記ウォータージャケット内における冷却水の流れを調整するウォータージャケットスペーサと、を備え、
前記ウォータージャケットスペーサは、
前記気筒列の外周形状に沿った形状を有し、前記気筒と対向する内側面と、当該内側面と反対側の外側面とを含むスペーサ本体部と、
前記スペーサ本体部の前記内側面に付設され、外的要因が加わることによって膨張する膨張部材と、を備え、
前記膨張部材は、前記内側面における前記気筒列の一端側から他端側に亘る領域に連続的に付設され、且つ、前記内側面の気筒軸方向の下方領域に配置されている、エンジンの冷却構造。 - 請求項1に記載のエンジンの冷却構造において、
前記気筒内に気筒軸方向に沿って往復移動可能に収容され、スカート部を備えたピストンをさらに備え、
前記下方領域は、前記ピストンが上死点に存在するとき、前記スカート部の下端よりも下方において、前記気筒列を区画する壁面と対向する領域である、エンジンの冷却構造。 - 請求項1又は2に記載のエンジンの冷却構造において、
前記エンジンブロックは、隣り合う気筒間の壁であるボア間壁と、前記ボア間壁を除く気筒の周壁であるボア中央壁とを備え、
前記膨張部材の気筒列方向と水平面で直交する方向の厚さは、前記膨張部材の膨張後の状態において、前記ボア間壁及び前記ボア中央壁と前記スペーサ本体部の前記内側面との間の隙間を塞ぐことが可能な厚さに選ばれている、エンジンの冷却構造。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジンの冷却構造において、
前記ウォータージャケットスペーサは、前記ウォータージャケット内の冷却水の流通経路を、前記気筒に近いボア側経路と、前記気筒から遠い反ボア側経路とに区分するものであって、
前記ボア側経路の横幅が前記反ボア側経路の横幅よりも狭くなるように、前記ウォータージャケットスペーサが前記ウォータージャケット内に配置されている、エンジンの冷却構造。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンの冷却構造において、
前記膨張部材は、前記気筒列の一端側の気筒と他端側の気筒とに各々対向する領域において、前記下方領域と、当該下方領域よりも上方領域とに配置されている、エンジンの冷却構造。
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