JP4267487B2 - シリンダブロックの冷却構造 - Google Patents

Description

この発明は、シリンダブロックの冷却構造に関し、特にシリンダブロックのボア壁を均一に冷却することができる、シリンダブロックの冷却構造に関するものである。

従来、シリンダブロックの冷却構造は、たとえば特開２００２−３０９８９号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００２−３０９８９号公報

上記文献では、内燃機関のシリンダブロックのウォータジャケットにウォータジャケットスペーサを設定し、ボア壁の温度の均一化を狙う技術が開示されている。しかしながら、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケットに固定せずに組付けた場合に、冷却水が入口近傍においてウォータポンプからの強い吐出圧力により冷却水がスペーサのボア側（スペーサとボアとの間）に回り込む。これにより、その部分のボア壁の温度が特に低くなり、燃費の悪化などの問題がある。

すなわち、シリンダブロックに用いられるウォータジャケットや、ウォータジャケットスペーサの寸法のばらつき、組付け性の確保のため、ウォータジャケット内周壁と、ウォータジャケットスペーサのボア側の領域に隙間が生じる。ウォータポンプからシリンダブロックに冷却水が入る部位においては、水圧が高いため、上述の隙間に冷却水が流れ込む。これにより、シリンダブロックを均一に冷却することができないという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、シリンダブロックを均一に冷却できる、シリンダブロックの冷却構造を提供することを目的とする。

この発明に従ったシリンダブロックの冷却構造は、ボア壁周囲にウォータジャケット部が連続して設けられ、かつウォータポンプからの冷却媒体をウォータジャケット部に導入するための穴が設けられたシリンダブロックと、ウォータジャケット部に挿入されるウォータジャケットスペーサとを備え、穴からウォータジャケット部に冷却媒体を供給し、ボア壁温度を均一化するシリンダブロックの冷却構造である。ウォータジャケットスペーサはその内部に冷却媒体通路を有し、ウォータポンプからの導入された冷却媒体を冷却媒体通路に導入し、穴近傍でボア壁に直接ウォータポンプから供給された冷却媒体が接触することを防止する構造を採用している。冷却媒体は、シリンダブロック側の通路とシリンダヘッド側通路とに分岐した構造を有する。

このように構成されたシリンダブロックの冷却構造では、シリンダブロックの冷却水入口部（穴）は、ウォータジャケットスペーサ内に設けられた冷却媒体通路につながり、ウォータポンプから供給される冷たい冷却媒体が冷却水通路に入るため、ウォータジャケット入口部におけるボア壁の過冷却を防止することができる。これにより、燃費の悪化やオイル消費の悪化を防ぐことができる。

シリンダブロック冷却用の通路とシリンダヘッド用通路との断面積を各々に決定することで、シリンダヘッドとシリンダブロックへの冷たい冷却水の理想的な配分を実現することができる。

この発明に従えば、シリンダブロックを均一に冷却することができるシリンダブロックの冷却構造を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったシリンダブロックの冷却構造の分解斜視図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従ったシリンダブロックの冷却構造１は、ボア壁１１ｂ周囲にウォータジャケット部１２が連続して設けられ、かつウォータポンプからの冷却媒体をウォータジャケット部１２に供給するための穴１３ｈが設けられたシリンダブロック１０と、ウォータジャケット部１２に挿入されるウォータジャケットスペーサ２０とを備える。シリンダブロック１０に冷却媒体を供給し、ボア壁１１ｂの温度を均一化する。ウォータジャケットスペーサ２０は、その内部に冷却媒体通路２３を有し、ウォータポンプから導入される冷却媒体を冷却媒体通路２３に導入する。これにより、穴１３ｈ近傍においてボア壁１１ｂに直接ウォータポンプから供給される冷却媒体が当ることを防止している。

冷却媒体通路２３はシリンダブロック側の通路２３ｂとシリンダヘッド側の通路２３ａとに分岐した構造を有する。

シリンダブロック１０は、内部に位置するシリンダライナー集合体１１と、シリンダライナー集合体１１を取囲むように配置される、冷却媒体通路としてのウォータジャケット部１２と、ウォータジャケット部１２を取囲み、かつシリンダライナー集合体１１に向かい合うシリンダブロックベース部１３とを有する。

シリンダライナー集合体１１は鉄製のシリンダライナーと、そのシリンダライナーを取囲むアルミニウム合金とにより構成される。シリンダライナー集合体１１はピストンが挿入されるボア領域１１ｈを有し、ボア領域１１ｈはほぼ円筒の領域である。複数のボア領域１１ｈが一方向に沿って並ぶように配置されている。

なお、この実施の形態ではボア領域１１ｈの数を３つとしているが、これに限定されるものではなく、さまざまな数のボア領域１１ｈを設けてもよい。シリンダライナー集合体１１はボア壁１１ｂを有する。ボア壁１１ｂは、ウォータジャケット部１２に供給される冷却媒体（冷却水）により冷却される領域であり、ボア領域１１ｈで発生した熱は、ボア壁１１ｂから外部へ放散される。

ウォータジャケット部１２はシリンダライナー集合体１１とシリンダブロックベース部１３との間に設けられた領域であり、冷却媒体の通路としての作用を有する。なお、ウォータジャケット部１２は図示しない底部を有し、この底部において、シリンダライナー集合体１１とシリンダブロックベース部１３とは接続されている。ウォータジャケット部１２の幅はほぼ均一となるように構成される。すなわち、シリンダライナー集合体１１のボア壁１１ｂと、シリンダブロックベース部１３との距離はほぼ等しくなるように構成されている。

シリンダブロックベース部１３はアルミニウム合金製であり、ダイキャストなどの方法で構成される。なお、シリンダライナー集合体１１およびシリンダブロックベース部１３の材質としては特に限定されるものではなく、アルミニウム合金だけでなく、鋳鉄により構成してもよい。シリンダブロックベース部１３はエンジンブロックとなり、エンジンに設けられるさまざまな補機類が取付けられる。シリンダブロックベース部１３には冷却水の入口としての穴１３ｈが設けられており、穴１３ｈは、ウォータジャケット部１２にまで貫通している。穴１３ｈからは、ウォータポンプから送られる、相対的に温度の低い冷却媒体が導入される。

なお、冷却媒体としては、水、ロングライフクーラント、油などのさまざまな流体を用いることが可能である。

ウォータジャケット部１２には、ウォータジャケットスペーサ２０が挿入される。ウォータジャケットスペーサ２０はウォータジャケット部１２に沿った形状を有し、かつシリンダライナー集合体１１を取囲む形状となっている。ウォータジャケットスペーサ２０の材質としては、特に制限されるものではなく、アルミニウム、鋳鉄、その他の非金属材料、無機材料および有機材料などのさまざまなものを採用することが可能である。ウォータジャケットスペーサ２０には穴２１が設けられており、この穴２１に連なるように、ウォータジャケットスペーサ２０内部に冷却媒体通路２３が形成されている。穴２１を取囲むように発泡ゴムなどにより構成されるシール材２２が設けられる。穴２１は穴１３ｈと向かい合い、かつ２つの穴間の隙間を防止するためにシール材２２が設けられている。冷却媒体通路２３は２つの通路２３ａおよび２３ｂを有する。通路２３ａはエンジンヘッドを冷却するための通路であり、穴２１から一旦シリンダライナー集合体１１に沿って円弧状に延び、かつエンジンヘッドに向かって上方に延びるように形成される。

通路２３ｂはウォータジャケットを冷却するための通路であり、穴２１から徐々に上方向に延び、かつシリンダライナー集合体１１の壁に沿うように延びる。通路２３ａ，２３ｂの出口は、ともにウォータジャケットスペーサ２０の上面、すなわち、ウォータジャケットスペーサ２０のうち、エンジンヘッドに向かい合う領域に設けられる。

図２は、冷却媒体の流れを説明するために示すウォータジャケットスペーサの斜視図である。図２を参照して、ウォータポンプ３００から供給される冷却媒体は、矢印１００で示すように入口としての穴２１に入る。穴２１に入った冷却媒体は２つの通路２３ａおよび２３ｂに分かれる。通路２３ａへ入った冷却媒体は矢印１０１で示すように通路２０３から出て、エンジンヘッド側へ流れる。通路２３ｂへ入った冷却媒体は矢印１０２で示すように通路２３ｂから出て、ウォータジャケットへ導かれる。

図３は、冷却媒体の流れを説明するために示すエンジンの模式的な平面図である。図３を参照して、矢印１００で示す方向に入った冷却媒体は、矢印１０１で示す方向に流れ、かつガスケット穴４１を通ってエンジンヘッド３０へ向かって流れる。これに対し、矢印１０２で示す方向に流れる冷却媒体は、ガスケット穴４２を通ってエンジンヘッド３０に向かって流れる。この発明では、シリンダブロック１０をＵターンする、ブロックＵターン冷却方式を採用している。すなわち、冷却媒体は、シリンダライナー集合体１１を冷却した後、さらにガスケット穴４１および４２を介してエンジンヘッド３０へ流れ、エンジンヘッドにおいて各構成部品を冷却する。その後冷却媒体はラジエータへ向かって流れ、ラジエータで熱を放出する。

図４は、ウォータジャケットスペーサの斜視図である。図４を参照して、ウォータジャケットスペーサ２０は３つの筒状領域がつながった形状を有し、その正面に冷却媒体導入口としての穴２１が設けられる。穴２１につながるように２つの通路２３ａ，２３ｂが設けられ、それぞれが別方向に分岐するように配置される。

図５は、図３中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図５を参照して、ウォータポンプ３００から矢印１００で示す方向に供給された冷却媒体としての冷却水１００Ｗは、ウォータジャケットスペーサ２０に設けられた通路２３ｂ内に入る。このとき、ウォータジャケットスペーサ２０とシリンダブロックベース部１３との間にはシール材２２が設けられている。これにより、穴２１近傍での接合性を向上し、この領域における冷却水１００Ｗの漏れを防止することができる。シリンダライナー集合体１１内部にはピストン５０が配置される。また、シール材の作用により冷却水１００Ｗの漏れを防止することができるため、ウォータポンプ３００から供給された、低温の冷却水１００Ｗが穴２１，１３ｈ近傍で直接ボア壁１１ｂに接触することを防止できる。

すなわち、冷却水１００Ｗは、ウォータジャケットスペーサ２０の内部に設けられた通路を通じてシリンダブロックおよびエンジンヘッドのウォータジャケットに供給されるため、直接ボア壁１１ｂに高圧および低温の冷却水１００Ｗが接触するのを防止できる。

本発明では、ウォータジャケットスペーサ２０に独立した通路を設けている。これにより、ジャケットに直接冷却水が当るのを防止し、入口部における過冷却を抑制することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、２つの通路２３ａ，２３ｂにおいて、通路の面積をほぼ７：３に設定する。ウォータジャケットスペーサ２０には、２つの通路２３ａ，２３ｂが内包されるが、その開口面積を、エンジンの要求冷却熱量に合せて設定する。この実施の形態では、エンジンヘッドに向かう通路２３ａとウォータジャケットへ向かう通路２３ｂとの面積比率をほぼ７：３とする。

このように構成された実施の形態２に従った構成でも、実施の形態１と同様の効果がある。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、本発明が適用されるエンジンは、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジンにも適用することが可能である。さらに、エンジンのサイズおよび気筒数などに特に制限はない。また、エンジンの形式としても直列型、Ｖ型、Ｗ型、水平対向型などのさまざまなエンジンに本発明を適用することが可能である。

この発明は内燃機関のシリンダブロックの冷却構造の分野で適用することが可能である。

この発明の実施の形態１に従ったシリンダブロックの冷却構造の分解斜視図である。 冷却媒体の流れを説明するために示すウォータジャケットスペーサの斜視図である。 冷却媒体の流れを説明するために示すエンジンの模式的な平面図である。 ウォータジャケットスペーサの斜視図である。 図３中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

符号の説明

１ シリンダブロックの冷却構造、１０ シリンダブロック、１１ シリンダライナー集合体、１２ ウォータジャケット部、１３ シリンダブロックベース部、２０ ウォータジャケットスペーサ、２１ 穴、２２ シール材、２３ 冷却媒体通路、２３ａ，２３ｂ 通路。

Claims (1)

1. ボア壁周囲にウォータジャケット部が連続して設けられ、かつウォータポンプからの冷却媒体をウォータジャケット部に導入するための穴が設けられたシリンダブロックと、
   前記ウォータジャケット部に挿入されるウォータジャケットスペーサとを備え、
   前記穴から前記ウォータジャケット部に冷却媒体を供給し、ボア壁温度を均一化するシリンダブロックの冷却構造であって、
   前記ウォータジャケットスペーサはその内部に冷却媒体通路を有し、ウォータポンプからの冷却媒体を前記冷却媒体通路に導入し、前記穴近傍で前記ボア壁に直接ウォータポンプから供給された冷却媒体が接触することを防止し、
   前記冷却媒体通路は、シリンダブロック側の通路とシリンダヘッド側の通路とを有した分岐構造である、シリンダブロックの冷却構造。

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