JP3783580B2 - 内燃機関のシリンダブロック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の主要部分となるシリンダブロックとシリンダヘッドには冷却水が通流するウォータジャケットが形成されている。
【０００３】
一般的には、シリンダブロック側におけるウォータジャケットは、シリンダボア外壁とシリンダブロック外壁との間に画成され、シリンダボア外周を覆い、かつ気筒列方向に沿って連続するよう形成され、シリンダヘッド側におけるウォータジャケットは、燃焼室、点火プラグ、バルブシート等を取り囲むように形成されている。そして、冷却水は、気筒列方向一端側のシリンダブロックに設けられた冷却水入口からウォータジャケット内に供給され、気筒列方向他端側のシリンダヘッドに設けられた冷却水出口からラジエータにへと戻される構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリンダヘッド側のウォータジャケットは、燃焼室、点火プラグ、バルブシート等を取り囲むように形成され、シリンダブロック側のウォータジャケットに比べて形状が複雑となり、冷却水が流れにくいため、シリンダヘッドに比べてシリンダブロックが過度に冷却されやすいという問題がある。
【０００５】
そこで、ウォータジャケット内に、シリンダボア外壁とウォータジャケットの底面とシリンダブロック外壁とを結合するリブを各気筒毎に設け、かつ冷却水入口から遠ざかるほど高くなるようようこれらのリブを形成し、リブに冷却水を当てることによって冷却水をシリンダヘッド側へ案内し、シリンダヘッド側のウォータジャケットに冷却水を効率良く送ることも考えられるが（例えば実公平４−６６３３９号公報等を参照）、この場合、リブを気筒数分設けなければならないため、シリンダブロックの重量が増加すると共に、ウォータジャケットを成形する際に用いる鋳型の強度が低下してしまう虞がある。また、この場合、シリンダヘッド側の各気筒毎の冷却水の流量分布は、リブの高さによって調整されるが、冷却水入口側、すなわち上流側のリブを高くすると、気筒毎の流量ばらつきが大きくなる虞があり、上流側のリブを低くすると、上流側において冷却水をシリンダヘッド側へ案内する効果が弱くなるという問題がある。さらに、リブは、シリンダボアの外周側に位置しているため、最も冷却効率を向上させたいプラグタワー周辺のシリンダヘッドの長手方向に沿った中心付近に、リブによって案内された冷却水が集中しにくいという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に記載の発明は、シリンダボア外壁とシリンダブロック外壁との間に画成され、かつ気筒列方向に沿って形成されたウォータジャケットを有する内燃機関のシリンダブロックにおいて、上記シリンダブロックの一端の側面に、上記ウォータジャケットの下端に連通するウォータインレットが設けられていると共に、このウォータインレットに隣接するシリンダブロック一端部のウォータジャケット内に、このウォータインレットから流入した冷却水をシリンダヘッド側へ案内するように、ウォータインレット近傍のウォータジャケット底面からシリンダヘッド側へ立ち上がるリブが設けられ、上記シリンダブロックと上記シリンダヘッドとの間における冷却水の連通部は、上記リブが設けられた位置の上方近傍に集中して設けられていることを特徴としている。これによって、ウォータインレットから流入した冷却水は、勢いのある状態でリブに当たることになり、リブに当たった冷却水は勢いよくシリンダヘッドに向かって流れる。
また、冷却水の連通部は、シリンダブロックのアッパデッキ、シリンダヘッドのロアデッキ、あるいは、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるガスケット等に形成される。そして、リブに当たった冷却水が、この連通部に効率良く案内される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ウォータインレットのウォータジャケット側の連通口は、その下端位置が、上記ウォータージャケット底面と同じ位置になるよう形成されていることを特徴としている。ウォータインレットのウォータジャケット側の連通口とウォータジャケット底面との間に段差が生じないので、冷却水は、その水流の勢いを弱めることなくウォータジャケット内に流入する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記ウォータインレットは、シリンダブロック外壁側の連通口の通路断面積に対して、ウォータジャケット側の連通口の通路断面積が小さくなることを特徴としている。これによって、ウォータジャケット内に流れ込む際の冷却水の流速が増加する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記リブは、上記ウォータジャケットの円周方向に沿ったシリンダブロック一端部のウォータジャケット内の断面形状が略三角形となるよう形成されていることを特徴としている。これによって、シリンダブロック鋳造時に、鋳型によるリブの成形性がよいものとなる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記リブは、上記ウォータジャケットの円周方向に延びた細長い形状を呈していることを特徴としている。これによって、最小限の材料でリブの成形を行える。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、リブに当たった冷却水が勢いよくシリンダヘッドに向かって流れる。すなわち、シリンダヘッドに勢いよく冷却水が流れ込むことになるため、シリンダヘッドを効果的の冷却することができる。また、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に位置する連通部に冷却水が効率良く案内されるので、シリンダヘッドの冷却効率を向上させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、冷却水は、シリンダブロック内のウォータジャケットに、その水流の勢いを弱めることなく流入することになるので、冷却水をより効率よくシリンダヘッドに送ることができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明によれば、シリンダブロック内のウォータジャケットに流入する冷却水の流速が速くなるので、冷却水を効率良くシリンダヘッドに送ることができる。
【００１６】
また、請求項４のようにリブを構成すれば、鋳型による成形性がよいものとなり、請求項５のようにリブを構成すれば、最小限の材料でリブの成形を行うことによって、シリンダブロックの軽量化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図３は、この発明を直列４気筒内燃機関のシリンダブロック１として構成した一実施例を示している。
【００１９】
このシリンダブロック１は、鋳鉄又はアルミ合金を用いて各部一体に鋳造したものであって、４個のシリンダ２が直列に配置されていると共に、各シリンダ２の下端部に沿うロアデッキ３から下方に左右のスカート部４が形成されている。このスカート部４内部を各気筒毎に仕切るように、気筒間位置及び気筒列方向前後の両端部に隔壁状のバルクヘッド５が形成されている。このバルクヘッド５の下縁中央部には、図示せぬクランクシャフトを支持する主軸受部６がそれぞれ形成されている。尚、この実施例は、図２及び図３に示すにように、いわゆるハーフスカート形式のものであり、スカート部４の下端がクランクシャフトの回転中心付近に位置するように形成されている。このスカート部４下端のオイルパン取付フランジ７には、図示せぬオイルパンが取り付けられる。
【００２０】
図２及び図２のＡ−Ａ断面である図３に示すように、シリンダ２を構成するシリンダボア外壁８とシリンダブロック外壁９とによって、シリンダ２を囲むようにウォータジャケット１０が形成されている。このウォータジャケット１０は、気筒列方向に沿って、４気筒に亙って連続したものとなっている。この実施例では、各気筒間にはウォータジャケットが設けられておらず、隣接する気筒のシリンダボア外壁８が互いに連続している（図２を参照）。
【００２１】
シリンダブロック１の気筒列方向の一端部（図１において右側）の側面には、ウォータジャケット１０の下端に連通するウォータインレット１１が設けられている。このウォータインレット１１は、シリンダブロック１の気筒列方向の一端に位置するシリンダボア外壁８に対向している。
【００２２】
ウォータインレット１１のウォータジャケット側（図３において右側）の連通口１１ａは、その下端位置がウォータジャケット底面１０ａと同じ位置になるよう形成されている。
【００２３】
また、このウォータインレット１１は、ウォータジャケット側の連通口１１ａにおいて、通路断面積が絞られている。詳述すれば、冷却水の水流の上流側となるシリンダブロック外壁側の連通口１１ｂ（図３において左側）の通路断面積に対して、ウォータジャケット側の連通口１１ａの通路断面積が小さくなるよう形成されていると共に、シリンダブロック外壁側の連通口１１ｂの中心位置が、ウォータジャケット側の連通口１１ａの下端位置と略一致するよう形成されている。
【００２４】
ウォータインレット１１に隣接するシリンダブロック１一端部のウォータジャケット１０内には、ウォータインレット１１から流入した冷却水をシリンダヘッド側へ案内するよう、ウォータジャケット底面１０ａからシリンダヘッド側へ徐々に立ち上がるリブ１２が設けられている。このリブ１２は、ウォータジャケットの円周方向、すなわちシリンダボアの円周方向に沿ったウォータジャケット１０内の断面形状が略三角形となるよう形成されていると共に、ウォータジャケット底面１０ａとシリンダボア外壁８とシリンダブロック外壁９とに接合されている。詳述すれば、このリブ１２は、リブ１２の頂点１２ａを挟んで互いに連続する案内面１２ｂと補助面１２ｃとを有し、ウォータインレット側の案内面１２ｂによって冷却水をシリンダヘッド側へ案内している。補助面１２ｃは、案内面１２ｂと略同じ傾きでリブ１２の頂点１２ａから徐々にウォータジャケット底面１０ａに向かって傾いている。
【００２５】
シリンダブロック１のアッパデッキ１３には、図４に示すガスケット１４を介して、シリンダヘッド１５がボルト（図示せず）で取り付けられている。図２中の２１は、上記ボルトが螺合するボルト穴である。
【００２６】
シリンダヘッド１５は、図５に示すように、その内部にウォータジャケット１６が形成されている。このウォータジャケット１６は、燃焼室、点火プラグ、バルブシート等を取り囲むように形成されていると共に、ガスケット１４に形成された連通部としての水穴１７を介してシリンダブロック１に形成されたウォータジャケット１０と連通している。この水穴１７は、リブが設けられた位置の上方近傍に集中して設けられている。
【００２７】
尚、図４中の１８は、上述した水穴よりも相対的に小さく形成されたエア抜き穴、１９はシリンダブロック１にシリンダヘッド１５を固定するボルトが挿入されるボルト穴であり、図５中の２０は、点火プラグが配置されるプラグタワーである。また、図示しないが、冷却水出口は、シリンダブロック１の気筒列方向の他端の上方に位置するシリンダヘッド１５の他端に形成されている。
【００２８】
ウォータインレット１１から流入した冷却水は、勢いのある状態でリブに当たり、リブの案内面に沿ってシリンダヘッド側に向かって案内される（図３の矢印を参照）。つまり、シリンダブロック１一端部における冷却水の流れは、シリンダヘッド側に向かった流れとなる。そして、水穴１７から、シリンダヘッド１５のウォータジャケット１６内に流れ込んだ冷却水は、シリンダヘッド１５一端部から他端部に向かって、気筒列方向に沿って、シリンダヘッド１５内のウォータジャケット１６を流れる。
【００２９】
このように形成された内燃機関のシリンダブロック１においては、リブ１２に当たった冷却水が、リブ１２の案内面１２ｂに沿ってシリンダヘッド１５に向かって勢い良く流れ込むので、シリンダヘッド１５を効果的に冷却することができる。
【００３０】
そして、水穴１７をリブ１２が設けられた位置の上方近傍に集中して形成することによって、実質的にシリンダブロック側のウォータジャケット１６とシリンダヘッド側のウォータジャケット１０とが仕切られるので、シリンダヘッド１５一端部に流入した冷却水は、気筒列方向に沿ってシリンダヘッド１５他端部に向かって流れることになり、シリンダヘッド１５内を流れる冷却水量を安定して確保することができると共に、各気筒毎の冷却水の流量にバラツキがなく、効率良くシリンダヘッド１５を冷却することができる。また、シリンダヘッド１５の中心付近となるプラグタワー２０周辺に冷却水の流れが集中しやすくなるため、プラグタワー２０周辺の冷却効率を向上させることができる。
【００３１】
ウォータインレット１１のウォータジャケット側の連通口１１ａは、その下端位置がウォータジャケット底面１０ａと同じ位置になっているので、冷却水は、その水流の勢いを弱めることなくウォータジャケット１０内に流入し、冷却水を勢いよくリブ１２の案内面１２ｂに当てることができ、冷却水をシリンダヘッド１５に効率良く案内することができる。
【００３２】
ウォータインレット１１のシリンダブロック外壁側の連通口１１ｂにおける冷却水の流速は、管路の抵抗を受けない連通口１１ｂの中心付近が最も速くなるため、この連通口１１ｂの中心位置を、ウォータジャケット側の連通口１１ａの下端位置と略一致するよう形成することにより、冷却水をより一層勢いよくリブ１２に当てることができる。
【００３３】
また、ウォータジャケットの円周方向に沿ったリブ１２の断面形状が略三角形となっているので、鋳型によるリブ１２の成形性も良好となる。
【００３４】
尚、本実施例においては、連通部となる水穴１７がガスケット１４に設けられているが、シリンダブロック１のアッパデッキ１３もしくはシリンダヘッド１５のロアデッキに、水穴に相当する連通部を形成するようにしてもよい。
【００３５】
以下、本発明の異なる実施例をついて説明する。図６〜図８に示す第２〜第４実施例は、上述した第１実施例とリブの形状のみが異なっているものである。尚、上述した第１実施例と同一構成の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３６】
図６は、本発明の第２実施例を示している。この第２実施例においては、ウォータジャケットの円周方向に沿ったリブ３０の断面形状が略三角形となっているものの、リブ３０の補助面３０ｃがウォータジャケット底面１０ａに対して直交するよう形成されている。尚、３０ａはリブ３０の頂点、３０ｂは冷却水をシリンダヘッド１５側へ案内する案内面である。
【００３７】
図７は、本発明の第３実施例を示している。この第３実施例におけるリブ３２は、ウォータジャケットの円周方向に延びた細長い形状を呈し、ウォータジャケット底面１０ａに連続する案内面３２ａの傾きが一定となるよう形成されている。すなわち、案内面３２ａは、ウォータジャケットの円周方向に沿った断面上では、ウォータジャケット底面１０ａに対する傾きが一定の直線となる。
【００３８】
また、リブ３２はウォータジャケット底面１０ａに対してウォータインレット１１の近傍のみで接続されており、ウォータジャケットの円周方向に沿った断面上おいて、リブ３２とウォータジャケット底面１０ａとの間には、ウォータジャケット１０に連通する略楔形状の間隙３３が形成されている。
【００３９】
このような第３実施例においては、最小限の材料でリブ３２を成形することができ、シリンダブロック１の軽量化を図ることができる。
【００４０】
図８は、本発明の第４実施例を示している。この第４実施例におけるリブ３４は、上述した第３実施例と同様に、ウォータジャケットの円周方向に延びた細長い形状を呈しているが、リブ３４の案内面３４ａは、ウォータジャケットの円周方向に沿った断面上で、略円弧状の曲線となるよう形成されている。尚、図８中の３５は、リブ３４とウォータジャケット底面１０ａとの間に形成され、ウォータジャケット１０に連通する略楔形状の間隙がである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリンダブロックの一実施例を示す側面図。
【図２】図１に示すシリンダブロックの平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるガスケットの平面図。
【図５】シリンダヘッドの断面図。
【図６】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する、本発明の第２実施例を示す断面図。
【図７】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する、本発明の第３実施例を示す断面図。
【図８】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する、本発明の第４実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１０…ウォータジャケット
１１…ウォータインレット
１１ａ…連通口（ウォータジャケット側）
１１ｂ…連通口（シリンダブロック外壁側）
１２…リブ
１２ｂ…案内面

Claims (5)

1. シリンダボア外壁とシリンダブロック外壁との間に画成され、かつ気筒列方向に沿って形成されたウォータジャケットを有する内燃機関のシリンダブロックにおいて、
   上記シリンダブロックの一端の側面に、上記ウォータジャケットの下端に連通するウォータインレットが設けられていると共に、このウォータインレットに隣接するシリンダブロック一端部のウォータジャケット内に、このウォータインレットから流入した冷却水をシリンダヘッド側へ案内するように、ウォータインレット近傍のウォータジャケット底面からシリンダヘッド側へ立ち上がるリブが設けられ、上記シリンダブロックと上記シリンダヘッドとの間における冷却水の連通部は、上記リブが設けられた位置の上方近傍に集中して設けられていることを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
2. 上記ウォータインレットのウォータジャケット側の連通口は、その下端位置が、上記ウォータージャケット底面と同じ位置になるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。
3. 上記ウォータインレットは、シリンダブロック外壁側の連通口の通路断面積に対して、ウォータジャケット側の連通口の通路断面積が小さくなることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のシリンダブロック。
4. 上記リブは、上記ウォータジャケットの円周方向に沿ったシリンダブロック一端部のウォータジャケット内の断面形状が略三角形となるよう形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。
5. 上記リブは、上記ウォータジャケットの円周方向に延びた細長い形状を呈していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。

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