JP6544258B2 - 内燃機関の温度調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウォータジャケット内にスペーサが設けられた内燃機関の温度調整装置に関する。

従来の内燃機関の冷却装置が開示された文献として、特開２００６−９０１９５号公報（特許文献１）が挙げられる。

特許文献１に開示の内燃機関の冷却装置にあっては、内側通路と外側通路との区画するスペーサをウォータジャケット内に配置し、冷態時に内側通路が狭まるようにスペーサを移動させる。

これにより、内側通路に流れる冷却水の量が少なくなるため、冷態時に、シリンダボアを構成するシリンダライナからの放熱を抑制し、シリンダライナを早期に昇温させることができる。この結果、シリンダライナの温度を暖機運転が完了する温度に早期に到達させることができる。暖機運転が完了した場合には、内側通路が広がるようにスペーサを移動させ、冷却性能を発揮させる。

特開２００６−９０１９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の内燃機関の冷却装置にあっては、シリンダライナからスペーサまでの距離は、スペーサの移動に伴いウォータジャケットの深さ方向に沿って一定に変化する。

このため、内燃機関の高負荷運転時において、特に高温となるエンジンヘッドに近い側を積極的に冷却することができず、冷却能力が低下する。このような場合には、オイルの蒸発量および消費量が増加してしまう。

また、冷態時においては、シリンダボア内を移動するピストンの上死点および下死点の間であって当該ピストンのスピードが早くなる中央領域近傍に位置する部分のシリンダライナの温度を上昇させつつ、エンジンヘッドに近い側を効率よく冷却する等の調整を行なうことができない。このため、シリンダライナの温度が全体的に上昇してしまい、このことによってもオイルの蒸発量および消費量が増加してしまう。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を所望の温度分布にすることができる内燃機関の温度調整装置を提供することにある。

本発明に基づく内燃機関の温度調整装置は、シリンダボアを構成するボア壁部の周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックと、上記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応して上記ウォータジャケット内に互いに隣接して配置されるとともに、上記ボア壁部から離間して配置され、上記ボア壁部からの距離が可変するように伸縮可能に設けられた複数のウォータジャケットスペーサと、上記複数のウォータジャケットスペーサの各々を伸縮させる複数の移動体と、上記複数の移動体の移動量をそれぞれ独立して調整する移動量調整部と、を備える。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記シリンダブロックは、上記ウォータジャケットの外側に配置され、かつ、上記ボア壁部に向かい合うベース部を含むことが好ましく、上記ウォータジャケットを規定する上記ベース部の壁面には、樹脂層が設けられていることが好ましい。さらに、上記複数のウォータジャケットスペーサの各々は、内部に上記移動体を収容した状態で、上記樹脂層に接合されていることが好ましい。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記複数の移動体の各々は、伸縮可能に設けられた圧電素子によって構成されていてもよく、上記移動量調整部は、上記圧電素子に電気的に接続された制御部によって構成されていてもよい。この場合には、上記制御部は、上記圧電素子に流れる電流を調整することにより、上記圧電素子の伸縮量を調整することが好ましい。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記制御部は、上記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する上記ボア壁部の温度を推定し、推定された上記ボア壁部の温度に基づいて、上記圧電素子に流れる電流を調整することが好ましい。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記複数の移動体の各々は、上記ウォータジャケットスペーサを押圧可能に設けられた押圧部材を含んでいてもよく、上記移動量調整部は、上記押圧部材を移動させる複数のアクチュエータによって構成されていてもよい。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記ボア壁部の内部に設けられ、上記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する上記ボア壁部の温度を検知する複数の温度検知部をさらに備えていてもよい。この場合には、上記複数のアクチュエータは、上記複数の温度検知部によって検知された温度情報に基づいて、上記複数の移動体の移動量をそれぞれ調整することが好ましい。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記移動量調整部は、エンジンの高負荷時において、エンジンヘッドに最も近い側に配置されている上記ウォータジャケットスペーサと上記ボア壁部との間の距離が、他の上記ウォータジャケットと上記ボア壁部との間の距離よりも広くなるように、上記複数の移動体の移動量を調整することが好ましい。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記ウォータジャケットは、上記深さ方向に沿ってエンジンヘッドに近い側から上部領域、中部領域、および下部領域を有することが好ましい。この場合には、上記上部領域、上記中部領域、および上記下部領域のそれぞれに上記ウォータジャケットスペーサが配置されていることが好ましい。

上記本発明に基づく内燃機関の温度調整装置にあっては、上記ウォータジャケットの上記深さ方向に平行な方向において、上記上部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さは、上記中部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短く、上記中部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さは、上記下部領域に配置された上記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短いことが好ましい。

本発明によれば、ウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を所望の温度分布にすることができる内燃機関の温度調整装置を提供することができる。

実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置の斜視図である。 実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。 実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置の横断面図である。 実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置において内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットスペーサの位置を示す縦断面図である。 内燃機関の高温負荷時におけるウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を示す図である。 実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置において内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットスペーサの位置を示す縦断面図である。 内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を示す図である。 実施の形態２に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。 実施の形態３に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
（内燃機関の温度調整装置）
図１は、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置の斜視図である。図２は、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。なお、図１においては、エンジンヘッドを二点鎖線で示し、便宜上のためその一部を省略して図示している。図１および図２を参照して、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置１００について説明する。

図１に示すように、内燃機関の温度調整装置１００は、エンジンヘッド５とシリンダブロック１０とを備える内燃機関を冷却するためのものである。内燃機関の温度調整装置１００は、主として、後述するシリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃを構成するボア壁部１１を冷却するためのものである。

図１および図２に示すように、内燃機関の温度調整装置１００は、シリンダブロック１０と、複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３と、複数の移動体としての複数の押圧部材３１，３２，３３と、移動量調整部４０と、複数の温度検知部７１，７２，７３とを備える。

シリンダブロック１０は、ボア壁部１１、ウォータジャケット１２、およびベース部１３を含む。

ボア壁部１１は、シリンダブロック１０の内周側に設けられている。ボア壁部１１は、略円筒形状を有するシリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃを構成する。ボア壁部１１に囲まれた領域にピストン６０が配置される。

ボア壁部１１は、たとえば複数のシリンダライナによって構成される。具体的には、ボア壁部１１は、鉄製のシリンダライナと、そのシリンダライナを取り囲むアルミニウム合金とにより構成される。

ウォータジャケット１２は、エンジンヘッド５に向けて開口し、所定の深さを有する凹形状を有する。ウォータジャケット１２は、ボア壁部１１の周囲に形成されている。ウォータジャケット１２は、ボア壁部１１を取り囲むように設けられている。

ウォータジャケット１２は、ボア壁部１１とベース部１３との間に位置する。ウォータジャケット１２は、底部を有し、この底部において、ボア壁部１１とベース部１３とが接合されている。ウォータジャケット１２には、冷却水が流れる。これにより、ボア壁部１１の温度が冷却水によって調整される。

ウォータジャケット１２は、その深さ方向に沿って区分される複数の領域を有する。ウォータジャケット１２は、たとえば、深さ方向に沿ってエンジンヘッド５に近い側から上部領域Ｒ１、中部領域Ｒ２、および下部領域Ｒ３を有する。

ベース部１３は、ウォータジャケット１２の外側に配置され、かつ、ボア壁部１１に向かい合う。ベース部１３は、たとえばアルミニウム合金から形成されている。ベース部１３には、不図示の冷却水の入口が設けられている。この冷却水の入口には、不図示のウォータポンプから冷却水が導入される。

複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３は、ウォータジャケット１２内に配置されている。複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３は、ウォータジャケット１２の深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応して隙間を形成することなく互いに隣接して配置されている。

ウォータジャケットスペーサ２１は、ウォータジャケット１２の上部領域Ｒ１に配置されている。ウォータジャケットスペーサ２２は、ウォータジャケット１２の中部領域Ｒ２に配置されている。ウォータジャケットスペーサ２３は、ウォータジャケット１２の下部領域Ｒ３に配置されている。

複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３は、ボア壁部１１から離間して配置されている。複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３は、ボア壁部１１からの距離が可変するように伸縮可能に設けられている。複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３は、たとえばゴム等の伸縮性を有する部材によって構成されている。

複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３は、ベース部１３の壁面１３ａに設けられた樹脂層５０に接合されている。

樹脂層５０は、複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３とベース部１３との接合性を良好にするものである。樹脂層５０は、耐熱性および耐水性の優れたものであることが好ましい。

複数の押圧部材３１，３２，３３は、複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３の内部に収容されている。複数の押圧部材３１，３２，３３は、複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３を押圧可能に構成されている。複数の押圧部材３１，３２，３３は、後述するようにウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３を伸縮させる。

移動量調整部４０は、複数のアクチュエータ４１，４２，４３によって構成されている。複数のアクチュエータ４１，４２，４３は、駆動軸４１ａ，４２ａ，４３ａを有する。駆動軸４１ａ，４２ａ，４３ａは、シリンダブロック１０のベース部１３を貫通して、押圧部材３１，３２，３３に接続されている。

複数のアクチュエータ４１，４２，４３を駆動させると、駆動軸４１ａ，４２ａ，４３ａがそれらの軸方向に移動する。駆動軸４１ａ，４２ａ，４３ａの移動に伴って押圧部材３１，３２，３３が移動する。複数のアクチュエータ４１，４２，４３は、駆動軸４１ａ，４２ａ，４３ａの移動量を調整することにより、複数の押圧部材３１，３２，３３の移動量をそれぞれ調整する。

複数のアクチュエータ４１，４２，４３は、たとえば油圧シリンダであってもよいし、モータと、モータの回転運動を駆動軸４１ａ，４２ａ，４３ａの直線運動に変更する機構との組み合わせであってもよい。また、複数のアクチュエータ４１，４２，４３は、流れる電流の大きさによって変形量が異なる圧電素子によって構成されていてもよいし、与えられる熱量によって変形量が異なるバイメタル等の熱変形部材によって構成されていてもよい。

複数のアクチュエータ４１，４２，４３は、複数の温度検知部７１，７２，７３によって検知された温度情報に基づいて、複数の押圧部材３１，３２，３３の移動量をそれぞれ調整する。複数のアクチュエータ４１，４２，４３は、たとえば、検知された温度が高い場合には、初期位置からの移動量が小さく、検知された温度が低い場合に初期位置からの移動量が大きくなるように、複数の押圧部材３１，３２，３３を移動させる。

複数の温度検知部７１，７２，７３は、ボア壁部１１の内部に設けられている。複数の温度検知部７１，７２，７３は、ウォータジャケット１２の深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応するボア壁部１１の温度を検知する。複数の温度検知部７１，７２，７３は、たとえば熱電対やサーミスタ等によって構成される。

温度検知部７１は、ウォータジャケット１２の上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１の温度を検知する。温度検知部７２は、ウォータジャケット１２の中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度を検知する。温度検知部７３は、ウォータジャケット１２の下部領域Ｒ３に対応する部分のボア壁部１１の温度を検知する。複数の温度検知部７１，７２，７３は、検知した温度情報を複数のアクチュエータ４１，４２，４３に入力する。

（ウォータジャケットスペーサの詳細な構成およびその移動）
図３は、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置の横断面図である。図３を参照して、実施の形態１に係るウォータジャケットスペーサ２１の詳細な構成およびその移動について説明する。

図３に示すように、ウォータジャケットスペーサ２１は、ベース部１３の内壁面１３ａに向けて開口する袋状の形状を有する。ウォータジャケットスペーサ２１は、側壁部２１１，２１２、上壁部２１３（図２参照）、下壁部２１４（図２参照）、および主壁部２１５を有する。

主壁部２１５は、ベース部１３の内壁面１３ａに沿って延在する。主壁部２１５は、側壁部２１１，２１２、上壁部２１３、および下壁部２１４の一端側を接続するように設けられている。

側壁部２１１，２１２、上壁部２１３、および下壁部２１４の他端側は、樹脂層５０に接合されている。少なくとも、側壁部２１１，２１２、上壁部２１３、および下壁部２１４が伸縮可能に設けられることにより、ウォータジャケットスペーサ２１が伸縮性を有する。

ウォータジャケットスペーサ２１は、内部に移動体としての押圧部材３１を複数収容している。複数の押圧部材３１は、主壁部２１５の内表面を押圧可能に設けられている。複数の押圧部材３１は、主壁部２１５に沿うように設けられている。

複数の押圧部材３１は、互いに離間して配置されている。複数の押圧部材３１は、シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃに対応して配置されている。複数の押圧部材３１は、シリンダブロック１０のベース部１３を貫通するように設けられた後述の駆動軸４１ａに接続されている。

複数の押圧部材３１によって主壁部２１５が押圧されることにより、ウォータジャケットスペーサ２１は、伸長してボア壁部１１に近づく。一方、複数の押圧部材３１が、ボア壁部１１から遠ざかる方向に移動することにより、ウォータジャケットスペーサ２１は、収縮してボア壁部１１から遠ざかる。

なお、ウォータジャケットスペーサ２１内部には、複数の押圧部材３１が収容される場合に限定されず、単一の押圧部材が収容されていてもよい。この場合には、押圧部材は、シリンダボア１ａからシリンダボア３ａに亘って向かい合うように、主壁部２１５に沿って延在する。

ウォータジャケットスペーサ２２，２３もウォータジャケットスペーサ２１とほぼ同様の構成を有している。ウォータジャケットスペーサ２２，２３は、複数の押圧部材３２，３３によって押圧されることにより、伸長してボア壁部１１に近づき、複数の押圧部材３２，３３がボア壁部１１から遠ざかる方向に移動することにより、収縮してボア壁部１１から遠ざかる。

（内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットスペーサの位置）
図４は、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置において内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットスペーサの位置を示す縦断面図である。図４を参照して、内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットスペーサの位置について説明する。

内燃機関の高負荷時においては、エンジンヘッド５とシリンダブロック１０との間にて燃料の燃焼回数が増加するため、シリンダブロック１０の上部側の温度が高くなる。このため、シリンダブロック１０の上部側にて温度検知部７１によって検知される温度は、シリンダブロック１０の中部、および下部側にて温度検知部７２，７３によって検知される温度よりも高くなる。

このような温度情報に基づいて、内燃機関の高負荷時においては、移動量調整部４０（複数のアクチュエータ４１，４２，４３）は、エンジンヘッド５に最も近い側に配置されているウォータジャケットスペーサ２１とボア壁部１１との間の距離が、他のウォータジャケットスペーサ２２，２３とボア壁部１１との間の距離よりも広くなるように、複数の押圧部材３１，３２，３３の移動量を調整する。

この場合において、上部領域Ｒ１に配置されているウォータジャケットスペーサ２１は、ベース部１３側に位置する初期の位置からボア壁部１１側に移動させられなくてもよいし、ボア壁部１１側に相当程度移動させられてもよい。

一方、中部領域Ｒ２に配置されているウォータジャケットスペーサ２２および下部領域Ｒ３に配置されているウォータジャケットスペーサ２３は、ボア壁部１１寄りの位置に移動させられる。ウォータジャケットスペーサ２３は、ウォータジャケットスペーサ２２と比較して短く（ボア壁部１１との間隔が広くなるように）移動させられている。なお、ウォータジャケットスペーサ２３は、ウォータジャケットスペーサ２２と同じ量移動させられてもよい。

このようにウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３を移動させることにより、ウォータジャケット１２の上部領域Ｒ１を流れる冷却水の流量が、ウォータジャケット１２の中部領域Ｒ２および下部領域Ｒ３を流れる冷却水の流量よりも多くなる。

これにより、上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１を効率よく冷却することができる。この結果、シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ内に充填されたオイルの蒸発量および消費量を抑制することができる。

（内燃機関の高負荷時におけるボア壁の温度分布）
図５は、内燃機関の高負荷時におけるウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を示す図である。図５を参照して、内燃機関の高負荷時におけるボア壁部１１の温度分布について説明する。

図５においては、実施例におけるボア壁部１１の温度分布を実線で示し、比較例におけるボア壁部１１の温度分布を破線で示している。

実施例および比較例においては、いずれも上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１を冷却することを目的として、上部領域Ｒ１においてボア壁部１１からウォータジャケットスペーサ２１までの距離を最も広くしている。実施例および比較例を比較すると、中部領域Ｒ２および下部領域Ｒ３におけるウォータジャケットスペーサからボア壁部１１までの距離が異なっている。

実施例として、上述のように、ウォータジャケットスペーサ２１とボア壁部１１との間の距離が最も広くなるように、ウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３をそれぞれ独立して移動させている。

一方、比較例として、ウォータジャケットの深さ方向に分割されていない従来のウォータジャケットスペーサを使用した場合を示す。この比較例では、ボア壁部１１から従来構造のウォータジャケットスペーサまでの距離が、実施例のボア壁部１１からウォータジャケットスペーサ２１までの距離と等距離になるように、従来構造のウォータジャケットスペーサを移動させている。

実施例の場合においては、上述のように、ウォータジャケット１２の上部領域Ｒ１を流れる冷却水の流量が多くなり、上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１を効率よく冷却することができる。この結果、ウォータジャケット１２の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部１１の温度分布は、略一定となる。

一方、比較例の場合においては、ウォータジャケット１２の深さ方向においてウォータジャケット１２内を流れる流量がほぼ一定となる。すなわち、上部領域Ｒ１、中部領域Ｒ２、および下部領域Ｒ３において冷却水の流量がほぼ一定となる。これにより、上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１を効率よく冷却することができず、上部領域Ｒ１側における冷却効率が低下する。加えて、中部領域Ｒ２および下部領域Ｒ３に対応する部分のボア壁部１１が過度に冷却されてしまい、ピストン６０を動かす際の流動抵抗が大きくなってしまう。

（内燃機関の冷態時時におけるウォータジャケットスペーサの位置）
図６は、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置において内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットスペーサの位置を示す縦断面図である。図６を参照して、内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットスペーサの位置について説明する。

内燃機関の冷態時においては、シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ内の温度も低くなっており、ピストン６０を動かす際には、流動抵抗が大きくなる。このため、少なくとも、ピストン６０のスピードが早くなる中部領域Ｒ２に対応する部分において、流動抵抗を小さくすることが要求される。このため、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度を高くすることが好ましい。

また、エンジンヘッド５とシリンダブロック１０との間にて燃料が燃焼することにより、シリンダブロック１０の上部側の温度が高くなる。シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃの上部側からのオイルの蒸発量および消費量を抑制するため、シリンダブロック１０の上部側の温度は、低くすることが好ましい。

温度検知部７１，７２，７３によってボア壁部１１の温度が低くなっており、冷態時であると判断できるような場合には、移動量調整部４０（複数のアクチュエータ４１，４２，４３）は、複数のウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３とボア壁部１１との間の全ての距離の中で、エンジンヘッド５に最も近い側に配置されているウォータジャケットスペーサ２１とボア壁部１１との間の距離が、最も広くなり、かつ、ピストン６０の移動範囲の中央領域に対応する部分のウォータジャケットスペーサ２２とボア壁部１１との距離が最も狭くなるように、複数の押圧部材３１，３２，３３の移動量を調整する。

この場合において、上部領域Ｒ１に配置されているウォータジャケットスペーサ２１は、ベース部１３側に位置する初期の位置からボア壁部１１側に移動させられなくてもよいし、ボア壁部１１側に相当程度移動させられてもよい。

一方、中部領域Ｒ２に配置されているウォータジャケットスペーサ２２および下部領域Ｒ３に配置されているウォータジャケットスペーサ２３は、ボア壁部１１寄りの位置に移動させられる。ウォータジャケットスペーサ２３は、ウォータジャケットスペーサ２２と比較して短く（ボア壁部１１との間隔が広くなるように）移動させられている。なお、ウォータジャケットスペーサ２３は、ウォータジャケットスペーサ２２と同じ量移動させられてもよい。

内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットスペーサ２２，２３は、内燃機関の高負荷時における位置（図４に示す位置）よりもボア壁部１１側に移動させられている。

このようにウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３を移動させることにより、中部領域Ｒ２を流れる流量を抑制することができ、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度を効率的に上昇させることができる。

また、ウォータジャケット１２の上部領域Ｒ１を流れる冷却水の流量を、中部領域Ｒ２や下部領域Ｒ３とは独立させて十分に確保できるので、上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１を効率よく冷却することができる。

さらに、下部領域Ｒ３におけるボア壁部１１からウォータジャケットスペーサ２３までの距離を、中部領域Ｒ２におけるボア壁部１１からウォータジャケットスペーサ２２までの距離よりも少し広くすることにより、下部領域Ｒ３に対応する部分のボア壁部１１の温度が過剰に上昇することを抑制することができる。

この結果、シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ内に充填されたオイルが上部側から蒸発して消費されることを抑制できる。また、シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ内に充填されたオイルの中央部の温度を高くでき、ピストン６０のスピードが速くなる領域においてオイルによる流動抵抗を小さくすることができる。

（内燃機関の冷態時におけるボア壁の温度分布）
図７は、内燃機関の冷態時におけるウォータジャケットの深さ方向に平行な方向におけるボア壁の温度分布を示す図である。図７を参照して、内燃機関の冷態時におけるボア壁部１１の温度分布について説明する。

図７においては、実施例におけるボア壁部１１の温度分布を実線で示し、比較例におけるボア壁部１１の温度分布を破線で示している。

実施例および比較例においては、いずれも中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１を保温することを目的として、中部領域Ｒ２においてボア壁部１１からウォータジャケットスペーサ２２までの距離を最も狭くしている。実施例および比較例を比較すると、上部領域Ｒ１および下部領域Ｒ３におけるウォータジャケットスペーサからボア壁部１１までの距離が異なっている。

実施例として、ウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３とボア壁部１１との間の全ての距離の中で、ウォータジャケットスペーサ２１とボア壁部１１との間の距離が最も広くなり、かつ、ウォータジャケットスペーサ２２とボア壁部１１との間の距離が最も狭くなるように、ウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３をそれぞれ独立して移動させている。

一方、比較例として、ウォータジャケットの深さ方向に分割されていない従来のウォータジャケットスペーサを使用した場合を示す。この比較例では、ボア壁部１１から従来構造のウォータジャケットスペーサまでの距離が、実施例のボア壁部１１からウォータジャケットスペーサ２２までの距離と等距離になるように、従来構造のウォータジャケットスペーサを移動させている。

実施例の場合においては、上述のように、ウォータジャケット１２の上部領域Ｒ１を流れる冷却水の流量が多くなり、上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１を効率よく冷却することができる。また、中部領域Ｒ２を流れる流量を抑制することにより、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度を効率的に上昇させることができる。

これにより、冷態時におけるボア壁部１１の温度は、ウォータジャケット１２の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部１１の温度分布は、略一定となる。

なお、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度よりも上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１の温度が低くなるように調整されてもよい。同様に、下部領域Ｒ３に対応する部分のボア壁部１１の温度が、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度より小さくなるように調整されてもよい。

一方、比較例の場合においては、ウォータジャケット１２の深さ方向においてウォータジャケット１２内を流れる流量がほぼ一定となる。すなわち、上部領域Ｒ１、中部領域Ｒ２、および下部領域Ｒ３において冷却水の流量がほぼ一定となる。これにより、上部領域Ｒ１に対応する部分のボア壁部１１を効率よく冷却することができず、上部領域Ｒ１側における冷却効率が低下する。一方で、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度は、実施例の温度とほぼ同等程度となる。しかしながら、下部領域Ｒ３に対応する部分のボア壁部１１の温度は、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度よりも高くなり、下部領域Ｒ３においても冷却効率が低下する。

このように、比較例においては、中部領域Ｒ２に対応する部分のボア壁部１１の温度を所望の温度とすることが可能となるが、実施例と比較して上部領域Ｒ１側および下部領域Ｒ３側が高温となる。これにより、シリンダボア１ａ，１ｂ，１ｃ内に充填されたオイルが蒸発して消費されやすくなる。

以上のように、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置１００にあっては、ウォータジャケット１２の深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応してウォータジャケット１２内に互いに隣接して配置された伸縮可能なウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３を、複数の押圧部材３１，３２，３３によって伸縮させる構成とし、高負荷時または冷態時といった内燃機関の状態に応じて、移動量調整部４０によって複数の押圧部材３１，３２，３３の移動量を適宜調整することにより、ウォータジャケット１２の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部１１の温度分布を所望の温度分布にすることができる。

（実施の形態２）
（内燃機関の温度調整装置）
図８は、実施の形態２に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。図８を参照して、実施の形態２に係る内燃機関の温度調整装置１００Ａについて説明する。

実施の形態２に係る内燃機関の温度調整装置１００Ａは、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置１００と比較した場合に、複数の移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａおよび移動量調整部の構成が相違するとともに、温度検知部７１，７２，７３が設けられていない点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

図８に示すように、実施の形態２に係る温度調整装置１００Ａは、移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａは、伸縮可能に設けられた圧電素子によって構成されている。移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａは、流れる電流の大きさに応じて、ボア壁部１１とベース部１３とが並ぶ方向に伸縮する。

移動量調整部は、移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａに接続された制御部８０によって構成されている。制御部８０は、たとえば、内燃機関の動作等を制御するエンジンコントロールユニットである。

制御部８０は、ウォータジャケット１２の深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する部分のボア壁部１１の温度を推定し、推定された各部分のボア壁部１１の温度に基づいて、移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａに流れる電流をそれぞれ調整する。

制御部８０は、エンジンの回転数およびエンジンの負荷に基づいて、ウォータジャケット１２の深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する部分のボア壁部１１の温度を推定する。

このように構成される内燃機関の温度調整装置１００Ａにあっても、内燃機関の高負荷時および内燃機関の冷態時には、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置１００と同様に、制御部８０が、移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａの移動量をそれぞれ独立して調整する。

実施の形態２においても、内燃機関の状態に応じて、移動量調整部４０によって複数の移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａの移動量を適宜調整することにより、ウォータジャケット１２の深さ方向に平行な方向におけるボア壁部１１の温度分布を所望の温度分布にすることができる。

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３に係る内燃機関の温度調整装置の縦断面図である。図９を参照して、実施の形態３に係る内燃機関の温度調整装置１００Ｂについて説明する。

図９に示すように、実施の形態３に係る内燃機関の温度調整装置１００Ｂは、実施の形態２に係る内燃機関の温度調整装置１００Ａと比較した場合に、ウォータジャケット１２の深さ方向に平行な方向におけるウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３の長さが相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

ウォータジャケット１２の深さ方向に平行な方向において、上部領域Ｒ１に配置されたウォータジャケットスペーサ２１の長さＬ１は、中部領域Ｒ２に配置されたウォータジャケットスペーサ２２の長さＬ２よりも短くなっている。

ウォータジャケット１２の深さ方向に平行な方向において、中部領域Ｒ２に配置されたウォータジャケットスペーサ２１の長さＬ２は、下部領域Ｒ３に配置されたウォータジャケットスペーサ２３の長さＬ３よりも短くなっている。

このように構成される内燃機関の温度調整装置１００Ｂにあっても、内燃機関の高負荷時および内燃機関の冷態時には、実施の形態１に係る内燃機関の温度調整装置１００と同様に、制御部８０が、移動体３１Ａ，３２Ａ，３３Ａの移動量をそれぞれ独立して調整する。

これにより、実施の形態３に係る内燃機関の温度調整装置１００Ｂにあっても、実施の形態２に係る内燃機関の温度調整装置１００Ａと同等以上の効果が得られる。

加えて、上述のようにウォータジャケットスペーサ２１，２２，２３の長さ関係とすることにより、上部領域Ｒ１、中部領域Ｒ２および下部領域Ｒ３を流れる流量をより適正に調整することができる。

上述した実施の形態１から３においては、ウォータジャケット１２がその深さ方向に沿って上部領域Ｒ１、中部領域Ｒ２、および下部領域Ｒ３の３つに区分される場合を例示して説明したが、これに限定されず、２つに区分されてもよいし、４つ以上に区分されてもよい。この場合には、区分された数に対応して、複数のウォータジャケットスペーサ、複数の移動体が設けられる。

上述した実施の形態１から３においては、シリンダブロック１内に３つのシリンダボアが形成されている場合を例示して説明したが、これに限定されず、シリンダボアの数は、１つ以上であればよい。

また、この発明が適用される内燃機関としては、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等があり、エンジンの型式として、直列型、Ｖ型、Ｗ型、水平対向型などの様々なエンジンに本発明を適用することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ａ，１ｂ，１ｃ シリンダボア、５ エンジンヘッド、１０ シリンダブロック、１１ ボア壁部、１２ ウォータジャケット、１３ ベース部、１３ａ 壁面、２１，２２，２３ ウォータジャケットスペーサ、３１，３２，３３ 押圧部材、３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ 移動体、４０ 移動量調整部、４１，４２，４３ アクチュエータ、４１ａ，４２ａ，４３ａ 駆動軸、５０ 樹脂層、６０ ピストン、７１，７２，７３ 温度検知部、８０ 制御部、１００，１００Ａ，１００Ｂ 温度調整装置、２１１，２１２ 側壁部、２１３ 上壁部、２１４ 下壁部、２１５ 主壁部。

Claims (10)

1. シリンダボアを構成するボア壁部の周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックと、
   前記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応して前記ウォータジャケット内に互いに隣接して配置されるとともに、前記ボア壁部から離間して配置され、前記ボア壁部からの距離が可変するように伸縮可能に設けられた複数のウォータジャケットスペーサと、
   前記複数のウォータジャケットスペーサの各々を伸縮させる複数の移動体と、
   前記複数の移動体の移動量をそれぞれ独立して調整する移動量調整部と、を備え、
   前記複数の移動体の各々は、前記ウォータジャケットスペーサを押圧可能に設けられた押圧部材を含み、
   前記移動量調整部は、前記押圧部材を移動させる複数のアクチュエータによって構成されており、
   前記ボア壁部の内部に設けられ、前記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する前記ボア壁部の温度を検知する複数の温度検知部をさらに備え、
   前記複数のアクチュエータは、前記複数の温度検知部によって検知された温度情報に基づいて、前記複数の移動体の移動量をそれぞれ調整し、
   前記ウォータジャケットは、前記深さ方向に沿ってエンジンヘッドに近い側から上部領域、中部領域、および下部領域を有し、
   前記上部領域、前記中部領域、および前記下部領域のそれぞれに前記ウォータジャケットスペーサが配置されている、内燃機関の温度調整装置。
2. 前記シリンダブロックは、前記ウォータジャケットの外側に配置され、かつ、前記ボア壁部に向かい合うベース部を含み、
   前記ウォータジャケットを規定する前記ベース部の壁面には、樹脂層が設けられており、
   前記複数のウォータジャケットスペーサの各々は、内部に前記移動体を収容した状態で、前記樹脂層に接合されている、請求項１に記載の内燃機関の温度調整装置。
3. 前記移動量調整部は、エンジンの高負荷時において、エンジンヘッドに最も近い側に配置されている前記ウォータジャケットスペーサと前記ボア壁部との間の距離が、他の前記ウォータジャケットと前記ボア壁部との間の距離よりも広くなるように、前記複数の移動体の移動量を調整する、請求項１または２に記載の内燃機関の温度調整装置。
4. 前記ウォータジャケットの前記深さ方向に平行な方向において、前記上部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さは、前記中部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短く、前記中部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さは、前記下部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短い、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の温度調整装置。
5. シリンダボアを構成するボア壁部の周囲にウォータジャケットが形成されたシリンダブロックと、
   前記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域に対応して前記ウォータジャケット内に互いに隣接して配置されるとともに、前記ボア壁部から離間して配置され、前記ボア壁部からの距離が可変するように伸縮可能に設けられた複数のウォータジャケットスペーサと、
   前記複数のウォータジャケットスペーサの各々を伸縮させる複数の移動体と、
   前記複数の移動体の移動量をそれぞれ独立して調整する移動量調整部と、を備え、
   前記複数の移動体の各々は、伸縮可能に設けられた圧電素子によって構成され、
   前記移動量調整部は、前記圧電素子に電気的に接続された制御部によって構成され、
   前記制御部は、前記圧電素子に流れる電流を調整することにより、前記圧電素子の伸縮量を調整する、内燃機関の温度調整装置。
6. 前記シリンダブロックは、前記ウォータジャケットの外側に配置され、かつ、前記ボア壁部に向かい合うベース部を含み、
   前記ウォータジャケットを規定する前記ベース部の壁面には、樹脂層が設けられており、
   前記複数のウォータジャケットスペーサの各々は、内部に前記移動体を収容した状態で、前記樹脂層に接合されている、請求項５に記載の内燃機関の温度調整装置。
7. 前記制御部は、前記ウォータジャケットの深さ方向に沿って区分される複数の領域にそれぞれ対応する前記ボア壁部の温度を推定し、推定された前記ボア壁部の温度に基づいて、前記圧電素子に流れる電流を調整する、請求項５または６に記載の内燃機関の温度調整装置。
8. 前記移動量調整部は、エンジンの高負荷時において、エンジンヘッドに最も近い側に配置されている前記ウォータジャケットスペーサと前記ボア壁部との間の距離が、他の前記ウォータジャケットと前記ボア壁部との間の距離よりも広くなるように、前記複数の移動体の移動量を調整する、請求項５から７のいずれか１項に記載の内燃機関の温度調整装置。
9. 前記ウォータジャケットは、前記深さ方向に沿ってエンジンヘッドに近い側から上部領域、中部領域、および下部領域を有し、
   前記上部領域、前記中部領域、および前記下部領域のそれぞれに前記ウォータジャケットスペーサが配置されている、請求項５から８のいずれか１項に記載の内燃機関の温度調整装置。
10. 前記ウォータジャケットの前記深さ方向に平行な方向において、前記上部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さは、前記中部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短く、前記中部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さは、前記下部領域に配置された前記ウォータジャケットスペーサの長さよりも短い、請求項９に記載の内燃機関の温度調整装置。

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