JPH04298671A - 内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のシリンダを冷
却する内燃機関の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より実開昭　６３−１６８２４２号
に記載の如く、シリンダライナ外周に螺旋状又は環状の
冷却溝を設けて冷媒を流し、内燃機関の冷却を行う冷却
装置がある。

【０００３】図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）夫々は従来の
シリンダライナの一例の平面図、正面図、側面図を示す
。同図中、シリンダライナ１の外周には、複数の冷却溝
２が形成されている。また、全ての冷却溝２は軸方向に
形成された連通溝３，４により連通されている。冷媒は
流入部５から流入し、連通溝３を通って各冷却溝２に分
配され、シリンダライナ１の熱を吸収した後、連通溝４
を通って流出部６から排出される。

【０００４】冷却溝２は、図３（Ａ）に示すように、シ
リンダライナ１の外周面１ａ及び内周面１ｂと同心円状
に形成されており、シリンダライナ１の内周面１ｂから
冷却溝２までの距離は周方向上、全て同一とされている
。また、冷却溝２の断面形状もシリンダライナ１の周方
向上、全て同一である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】シリンダライナの周囲
に冷媒を循環させてシリンダライナの冷却を行う場合、
熱伝達率や伝熱面積の改善を図り、少ない冷媒流量で効
率良く冷却を行うことが、内燃機関の小型化や省力化の
観点より重要である。しかしながら、逆に冷媒流量が少
ないために、冷媒の温度は、入口側の連通溝３から出口
側の連通溝４に到るまでの間に大きく上昇するようにな
る。ここで、従来の冷却装置においては、上記の如く、
冷却溝２がシリンダライナ１の周方向において同一条件
で形成されているため、冷却能力は、被冷却体、即ちシ
リンダライナ１と冷媒との温度差によって決定される。 このため、出口側の連通溝４近傍における冷却能力は、
冷媒温度の低い入口側の連通溝３近傍の冷却能力に比べ
てかなり低下する。従って、シリンダライナ１の内周面
１ｂの温度分布は、連通溝４に近づくにつれて高温とな
り、シリンダライナ１の周方向において不均一となる。

【０００６】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、シリンダライナの内周面から冷却溝までの距離寸
法を、冷媒の入口部側より出口部側を小さくすることに
より、シリンダライナの内周面の温度分布を周方向にお
いて均一化しうる内燃機関の冷却装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、シリンダブロックに嵌装されるシリンダラ
イナの外周に、冷媒を案内する冷却溝を設けた内燃機関
の冷却装置において、前記シリンダライナの内周面から
前記冷却溝までの距離寸法を、前記冷媒の入口部側に対
して出口部側で小さくした構成である。

【０００８】

【作用】シリンダライナの内周面から冷却溝までの距離
寸法を小さくすると、冷却溝を形成する面の温度が上昇
する。面の温度が上昇すると冷媒の温度との差か広がり
、冷却能力を高める作用をする。従って、冷媒の入口部
側より出口部側において上記距離寸法を小さくすること
は、出口部側で冷却能力を高める作用をし、出口部側で
冷媒の温度が上昇して冷却能力が低下してしまうことを
相殺する。

【０００９】

【実施例】図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）夫々は、本発明
になる内燃機関の冷却装置の一実施例に使用されるシリ
ンダライナの平面図、正面図、断面図を示す。同図（Ｃ
）は、同図（Ａ）中Ｉｃ−Ｉｃ線に沿う断面を示す。

【００１０】同図中、シリンダライナ１０の外周には、
複数の冷却溝１２がシリンダライナ１０の周方向に沿っ
て形成されている。また、全ての冷却溝１２は、軸方向
に形成され、夫々が　１８０度離れて位置した２つの連
通溝１３，１４により連通されている。このようにシリ
ンダライナ１０の外周の形状は、図３に示した従来装置
のシリンダライナ１と同一形状とされている。

【００１１】シリンダライナ１０は、連通溝１３，１４
をシリンダブロック（図示せず）に形成された冷媒の流
入口１７（図１（Ｂ）中一点鎖線で示す）、及び流出口
（図示せず）に周方向上一致させてシリンダブロックに
嵌装される。シリンダライナ１０がシリンダブロックに
嵌装された状態では、流入口１７が連通溝１３の最下部
に位置し、また、流出口が連通溝１４の最上部に位置し
ている。よって、連通溝１３の最下部を流入部１５とし
、連通溝１４の最上部を流出部１６とする。

【００１２】冷媒はシリンダブロックの流入口１７から
シリンダライナ１０の流入部１５に流入し、連通溝１３
を移動しながら各冷却溝１２に分配され、冷却溝１２を
通過する際にシリンダライナ１０の熱を吸収し、その後
、連通溝１４を通って流出部１６からシリンダブロック
の流出口に排出される。このように冷媒の流通経路につ
いても、本実施例のシリンダライナ１０は従来と同様で
ある。

【００１３】本実施例のシリンダライナ１０は、図１（
Ａ）に示すように、冷却溝１２の底径の中心及びシリン
ダライナ１０の外周面１０ａの中心Ｃ２　が、シリンダ
ライナ１０の内周面１０ｂの中心Ｃ１　に対して、連通
溝１３側に寸法Ｓ１　だけオフセットされている点に特
徴を有する。これにより、内周面１０ｂから冷却溝１２
までの距離寸法、即ち、燃焼室内の熱が通過する部分の
厚さ寸法は、図１（Ａ），（Ｃ）に示すように、連通溝
１３近傍の位置において最大（図中、厚さ寸法ｔ１　で
示す）となり、連通溝１３から連通溝１４にかけて序々
に薄くなり、連通溝１４近傍の位置において最小（図中
、厚さ寸法ｔ２　で示す）となる。

【００１４】次に、上記の如くシリンダライナ１０の厚
さ寸法を周方向に沿って変化させたことによる作用につ
いて説明する。

【００１５】先ず、冷却溝１２を形成する伝熱面１２ａ
における熱伝達について考える。伝熱面１２ａから冷媒
に伝達される熱の量ＱＣ　は、伝熱面１２ａの熱伝達率
をαｃ　とすると次式によって表される。

【００１６】 　　　　　　　　　　　　ＱＣ　＝αｃ　・Ａ・（θ０
　−θｆ　）　　　　　　　　　　　　（１）ここで、
Ａは伝熱面積（ｍ２　）、θ０　は面の表面温度（℃）
、θｆ　は冷媒の温度（℃）である。

【００１７】冷媒は、上述したように、連通溝１３から
連通溝１４に流れる過程において、シリンダライナ１０
の内周面１０ｂからの熱を吸収して温度が上昇する。こ
の場合、上式（１）において、伝熱面１２ａの熱伝達率
αｃ　は変化しないものの、冷媒の温度θｆ　が大きく
なって（θ０　−θｆ　）の値が小さくなり、伝熱面１
２ａにおいて伝達される熱の量ＱＣ　は小さくなる。こ
のため、従来においては、出口側の連通溝４近傍におい
て冷媒能力が低下し、内周面１ｂの温度の周方向におけ
る不均一が発生していた。

【００１８】次にシリンダライナ１０内の熱伝導につい
て考える。シリンダライナ１０内においては、高温側か
ら低温側まで略一定の温度勾配ｄθ／ｄＬを有して熱が
伝導する。この温度勾配ｄθ／ｄＬは、両側の壁面温度
の温度差ｄθを壁の厚さ寸法ｄＬで除して表されている
。このため、壁の厚さ寸法ｄＬが小さくなると、両壁面
の温度差ｄθもこれに対応して小さくなる。

【００１９】従って、本実施例のシリンダライナ１０に
おいては、シリンダライナ１０の厚さ寸法が小さい連通
溝１４近傍においては、内周面１０ｂからの温度降下が
少なく、上記伝熱面１２ａの温度は高い状態にあり、反
対に、厚さ寸法が大きい連通溝１３近傍においては、伝
熱面１２ａの温度は低い状態にある。即ち、上式（１）
における表面温度θ０　は、連通溝１３近傍においては
低く、連通溝１４近傍においては高くなる。その結果、
上述したように、冷媒がシリンダライナ１０の熱を吸収
して、出口側の連通溝１４に近づくにしたがって冷媒温
度θｆ　が上昇しても、（θ０　−θｆ　）の値は一定
となり、式（１）で示す伝熱面１２ａから冷媒に伝達さ
れる熱の量ＱＣ　は、連通溝１３から連通溝１４までの
いずれの位置においても一定となる。これにより、冷媒
による冷媒能力はシリンダライナ１０の周方向において
一定となり、シリンダライナ１０の内周面１０ｂの温度
分布を周方向において均一とすることができる。

【００２０】このように、本実施例のシリンダライナ１
０によれば、冷媒の温度上昇による熱伝達量の低下を、
シリンダライナ１０の厚さ寸法を薄くして伝熱面の温度
を上げることにより相殺するため、冷却効率を高めて冷
媒の流量を少なくした冷却装置であっても、周方向にお
いて均一な冷却能力を得ることができ、シリンダライナ
１０の内周面１０ｂの温度分布を周方向において均一と
することができる。

【００２１】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、図２に示す変形例の冷却装置であってもよい
。図２（Ａ），（Ｂ）は本発明の変形例のシリンダライ
ナの平面図、断面図である。同図（Ｂ）は、同図（Ａ）
中ＩＩｂ　−　ＩＩｂ線に沿う断面を示す。

【００２２】本変形例のシリンダライナ２０は、図２（
Ａ）に示すように、外周面２０ａ及び内周面２０ｂの中
心が同心の中心Ｃ３　とされ、冷却溝２２の底径の中心
Ｃ４　が、上記中心Ｃ３　に対して入口側の連通溝２３
側に寸法Ｓ２　オフセットされた構成である。これによ
り、内周面２０ｂから冷却溝２２までの距離寸法は、上
記実施例と同様に、連通溝２３近傍の位置において最大
（図中、厚さ寸法ｔ３　で示す）となり、連通溝２３か
ら連通溝２４にかけて序々に薄くなり、連通溝２４近傍
の位置において最小（図中、厚さ寸法ｔ４　で示す）と
なる。

【００２３】このように、冷却溝２２をシリンダライナ
２０の中心Ｃ３　からずらした位置に形成するとこによ
っても、上記実施例同様に内周面２０ｂから冷却溝２２
までの距離寸法をシリンダライナ２０の周方向において
変化させることができ、その結果、本変形例においても
上記実施例同様の効果を得ることができる。

【００２４】また、上述した実施例のシリンダライナ１
０の場合、シリンダライナ１０が嵌装されるシリンダブ
ロックのボアの中心と、シリンダライナ１０の内周面１
０ｂの中心、即ちピストンの中心とがずれているため、
従来のシリンダブロックは使用できず、シリンダブロッ
クを新たに開発する必要がある。しかしながら、本変形
例のシリンダライナ２０によれば、シリンダライナの形
状を一部変更するだけで済み、シリンダブロックは従来
のものがそのまま使用できるという利点がある。

【００２５】また、上記実施例、及び変形例は、冷却溝
１２，２２を環状に形成しているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば冷却溝を螺旋状に形成し
たシリンダライナであっても、熱が通過する部分の厚さ
寸法を流入部から流出部にかけて薄くなるように形成す
れば、上記同様の効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、冷媒の出口
部側で冷却能力が従来に比べて向上するため、冷却能力
がシリンダライナの周方向において均一となり、その結
果、シリンダライナの内周面の温度を周方向において均
一とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる内燃機関の冷却装置の一実施例に
使用されるシリンダライナの構造図である。

【図２】本発明の変形例のシリンダライナの構造図であ
る。

【図３】従来装置の一例に使用されるシリンダライナの
構造図である。

【符号の説明】

１０，２０　　シリンダライナ １０ａ，２０ａ　　外周面 １０ｂ，２０ｂ　　内周面 １２，２２　　冷却溝 １２ａ　　伝熱面 １３，１４，２３，２４　　連通溝 １５　　流入部 １６　　流出部 １７　　流入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダブロックに嵌装されるシリン
   ダライナの外周に、冷媒を案内する冷却溝を設けた内燃
   機関の冷却装置において、前記シリンダライナの内周面
   から前記冷却溝までの距離寸法を、前記冷媒の入口部側
   に対して出口部側で小さくしたことを特徴とする内燃機
   関の冷却装置。