WO2017068732A1 - 水冷式エンジンの冷却構造 - Google Patents

Abstract

冷却水ポンプからの冷却水は、シリンダブロックの内部に形成されたシリンダブロック側ウオータジャケットからシリンダヘッドの内部に形成されたシリンダヘッド側ウオータジャケットに供給され、シリンダブロックおよびシリンダヘッドを冷却する。隣接する二つのシリンダボア間を横切る少なくとも一つの冷却水通路を備え、冷却水通路の入口端はシリンダブロック側ウオータジャケットの排気側に連通し、冷却水通路の出口端はシリンダヘッド側ウオータジャケットに連通するので、シリンダブロック側ウオータジャケットの排気側を流れる冷却水を冷却水通路を介してシリンダヘッド側ウオータジャケットに流すことで、シリンダボア間の冷却効果に加えて、冷却水通路の入口端をシリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側に連通させた場合よりも、高温となるシリンダブロック側ウオータジャケットの排気側における冷却水の滞留を防止してシリンダブロックの冷却効果を高められる。

Description

水冷式エンジンの冷却構造

　本発明は、シリンダブロックの内部に、複数のシリンダボアよりなるシリンダボア列と、前記シリンダボア列の周囲を取り囲むシリンダブロック側ウオータジャケットとを形成し、シリンダヘッドの内部に形成したシリンダヘッド側ウオータジャケットに前記シリンダブロック側ウオータジャケットから冷却水ポンプで冷却水を供給する水冷式エンジンの冷却構造に関する。

　かかる水冷式エンジンの冷却構造において、隣接するシリンダボア間に冷却水通路を形成し、冷却水通路の一端側をシリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側に連通させるとともに、冷却水通路の行き止まりになった他端側をシリンダヘッド側ウオータジャケットに連通させ、シリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側の比較的に低温の冷却水を冷却水通路に供給することで、高温になり易い隣接するシリンダボア間の冷却効果を高めるものが、下記特許文献１により公知である。

　また隣接するシリンダボア間に冷却水通路を形成し、冷却水通路の一端側をシリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側および排気側の一方に連通させるとともに、冷却水通路の行き止まりになった他端側をシリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に連通させ、冷却水通路を流れる冷却水で高温になり易い隣接するシリンダボア間の冷却効果を高めるものが、下記特許文献２により公知である。

日本特許第２８８２４９６号公報 米国特許第ＵＳ９，０６８，４９６Ｂ２号公報

　ところで、シリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側に設けた冷却水入口から供給された冷却水をシリンダブロック側ウオータジャケットの排気側に流す場合、冷却水入口から遠いシリンダブロック側ウオータジャケットの排気側で冷却水の流れが滞って冷却効果が低下する可能性がある。しかしながら、上記特許文献１の記載された発明は、シリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側の冷却水を冷却水通路に流すので、シリンダブロック側ウオータジャケットの排気側の冷却水の滞留を解消することができず、高温になり易いシリンダブロックの排気側を効果的に冷却できないという問題があった。更に、上記特許文献２に記載された発明は、シリンダブロックの吸気側および排気側と、冷却水通路の入口側および出口側との関係が特定されていないため、シリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側および排気側の冷却水の温度差を冷却性能の向上に活かせないという問題があった。

　また上記特許文献１に記載された発明は、冷却水通路の冷却水をシリンダヘッド側ウオータジャケットに流すようになっているが、冷却水通路をシリンダヘッド側ウオータジャケットのどの部分に接続するのかが特定されていないため、冷却水通路の冷却水をシリンダヘッド側ウオータジャケットに積極的に吸い上げることができず、冷却水通路の効果を充分に発揮させられない可能性があった。

　本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの隣接するシリンダボア間に設けた冷却水通路による冷却効果を高めることを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明によれば、シリンダブロックの内部に、複数のシリンダボアよりなるシリンダボア列と、前記シリンダボア列の周囲を取り囲むシリンダブロック側ウオータジャケットとを形成し、シリンダヘッドの内部に形成したシリンダヘッド側ウオータジャケットに前記シリンダブロック側ウオータジャケットから冷却水ポンプで冷却水を供給する水冷式エンジンの冷却構造であって、隣接する二つのシリンダボア間を横切る少なくとも一つの冷却水通路を備え、前記冷却水通路の入口端は前記シリンダブロック側ウオータジャケットの排気側に連通し、前記冷却水通路の出口端は前記シリンダヘッド側ウオータジャケットに連通することを第１の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記シリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側に、前記冷却水ポンプからの冷却水の一部が前記シリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずに供給されるシリンダヘッド側冷却水入口が設けられ、前記冷却水通路の出口端は前記シリンダヘッド側冷却水入口の近傍で前記シリンダヘッド側ウオータジャケットに連通することを第２の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、前記第２の特徴に加えて、前記シリンダブロックの吸気側にサブウオータジャケットが設けられ、前記サブウオータジャケットは前記シリンダブロック側ウオータジャケットのシリンダブロック側冷却水入口および前記シリンダヘッド側冷却水入口にそれぞれ連通し、前記サブウオータジャケットおよび前記シリンダブロック側冷却水入口の間に低温時に閉弁するサーモバルブが配置されることを第３の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、シリンダブロックの内部に、複数のシリンダボアよりなるシリンダボア列と、前記シリンダボア列の周囲を取り囲むシリンダブロック側ウオータジャケットとを形成し、シリンダヘッドの内部に形成したシリンダヘッド側ウオータジャケットに前記シリンダブロック側ウオータジャケットから冷却水ポンプで冷却水を供給する水冷式エンジンの冷却構造であって、隣接する二つのシリンダボア間を横切る少なくとも一つの冷却水通路を備え、前記冷却水通路の入口端は前記シリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側および排気側の一方に連通し、前記冷却水通路の出口端は前記シリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に連通し、前記冷却水ポンプからの冷却水の一部は前記シリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に供給され、前記冷却水ポンプからの冷却水の他の一部は前記シリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずに前記シリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に供給されることを第４の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、前記第４の特徴に加えて、前記シリンダヘッド側ウオータジャケットに、前記冷却水ポンプからの冷却水の一部が前記シリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずに供給されるシリンダヘッド側冷却水入口が設けられ、前記冷却水通路の出口端は前記シリンダヘッド側冷却水入口の近傍で前記シリンダヘッド側ウオータジャケットに連通することを第５の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、前記第５の特徴に加えて、前記シリンダブロックの吸気側および排気側の他方にサブウオータジャケットが設けられ、前記サブウオータジャケットは前記シリンダブロック側ウオータジャケットのシリンダブロック側冷却水入口および前記シリンダヘッド側冷却水入口にそれぞれ連通し、前記サブウオータジャケットおよび前記シリンダブロック側冷却水入口の間に低温時に閉弁するサーモバルブが配置されることを第６の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、前記第３または第６の特徴に加えて、前記サブウオータジャケットから前記シリンダヘッド側ウオータジャケットに冷却水を供給する複数の第１連通孔を備え、前記複数の第１連通孔の大きさは前記サブウオータジャケットの冷却水導入口からの距離に応じて変化することを第７の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、前記第３または第６の特徴に加えて、前記シリンダブロック側ウオータジャケットから前記シリンダヘッド側ウオータジャケットに冷却水を供給する単一の第２連通孔を備えることを第８の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　また本発明によれば、前記第８の特徴に加えて、前記シリンダブロック側冷却水入口および前記第２連通孔の間に形成される前記シリンダブロック側ウオータジャケットの二つの冷却水流路のうち、短い方の冷却水流路に冷却水の流れを阻害する仕切り部材を配置したことを第９の特徴とする水冷式エンジンの冷却構造が提案される。

　本発明の第１の特徴によれば、冷却水ポンプからの冷却水は、シリンダブロックの内部に形成されたシリンダブロック側ウオータジャケットからシリンダヘッドの内部に形成されたシリンダヘッド側ウオータジャケットに供給され、シリンダブロックおよびシリンダヘッドを冷却する。隣接する二つのシリンダボア間を横切る少なくとも一つの冷却水通路を備え、冷却水通路の入口端はシリンダブロック側ウオータジャケットの排気側に連通し、冷却水通路の出口端はシリンダヘッド側ウオータジャケットに連通するので、シリンダブロック側ウオータジャケットの排気側を流れる冷却水を冷却水通路を介してシリンダヘッド側ウオータジャケットに流すことで、シリンダボア間の冷却効果に加えて、冷却水通路の入口端をシリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側に連通させた場合よりも、高温となるシリンダブロック側ウオータジャケットの排気側における冷却水の滞留を防止でき、シリンダブロックの冷却効果を高めることができる。

　また本発明の第２の特徴によれば、シリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側に、冷却水ポンプからの冷却水の一部がシリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずに供給されるシリンダヘッド側冷却水入口が設けられ、冷却水通路の出口端はシリンダヘッド側冷却水入口の近傍でシリンダヘッド側ウオータジャケットに連通するので、シリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずにシリンダヘッド側ウオータジャケットに供給された流速の高い冷却水が発生する大きい負圧で冷却水通路の冷却水を効率的に吸い上げることができる。

　また本発明の第３の特徴によれば、シリンダブロックの吸気側にサブウオータジャケットが設けられ、サブウオータジャケットはシリンダブロック側ウオータジャケットのシリンダブロック側冷却水入口およびシリンダヘッド側冷却水入口にそれぞれ連通し、サブウオータジャケットおよびシリンダブロック側冷却水入口の間に低温時に閉弁するサーモバルブが配置されるので、低温時にサーモバルブを閉弁してシリンダブロック側ウオータジャケットへの冷却水の供給を阻止することで、エンジンの暖機運転を速やかに完了することができる。

　また本発明の第４の特徴によれば、冷却水ポンプからの冷却水は、シリンダブロックの内部に形成されたシリンダブロック側ウオータジャケットからシリンダヘッドの内部に形成されたシリンダヘッド側ウオータジャケットに供給され、シリンダブロックおよびシリンダヘッドを冷却する。隣接する二つのシリンダボア間を横切る少なくとも一つの冷却水通路を備え、冷却水通路の入口端はシリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側および排気側の一方に連通し、冷却水通路の出口端はシリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に連通し、冷却水ポンプからの冷却水の一部はシリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に供給され、冷却水ポンプからの冷却水の他の一部はシリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずにシリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に供給されるので、シリンダブロック側ウオータジャケットを吸気側および排気側の他方から一方まで長い距離流れて高温になった冷却水を、冷却水ポンプからの冷却水が直接供給されるシリンダヘッド側ウオータジャケットの吸気側および排気側の他方に発生する充分に大きい負圧により冷却水通路を介してシリンダヘッド側ウオータジャケットに吸い上げることで、シリンダボア間の冷却効果に加えて、シリンダブロック側ウオータジャケットの吸気側および排気側の一方における高温の冷却水の滞留を防止してシリンダブロックの冷却効果を高めることができる。

　また本発明の第５の特徴によれば、シリンダヘッド側ウオータジャケットに、冷却水ポンプからの冷却水の一部がシリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずに供給されるシリンダヘッド側冷却水入口が設けられ、冷却水通路の出口端はシリンダヘッド側冷却水入口の近傍でシリンダヘッド側ウオータジャケットに連通するので、シリンダブロック側ウオータジャケットを経由せずにシリンダヘッド側ウオータジャケットに供給された流速の高い冷却水が発生する大きい負圧で冷却水通路の冷却水を効率的に吸い上げることができる。

　また本発明の第６の特徴によれば、シリンダブロックの吸気側および排気側の他方にサブウオータジャケットが設けられ、サブウオータジャケットはシリンダブロック側ウオータジャケットのシリンダブロック側冷却水入口およびシリンダヘッド側冷却水入口にそれぞれ連通し、サブウオータジャケットおよびシリンダブロック側冷却水入口の間に低温時に閉弁するサーモバルブが配置されるので、低温時にサーモバルブを閉弁してシリンダブロック側ウオータジャケットへの冷却水の供給を阻止することで、エンジンの暖機運転を速やかに完了することができる。

　また本発明の第７の特徴によれば、サブウオータジャケットからシリンダヘッド側ウオータジャケットに冷却水を供給する複数の第１連通孔を備え、複数の第１連通孔の大きさはサブウオータジャケットの冷却水導入口からの距離に応じて変化するので、複数の第１連通孔を通過してシリンダヘッド側ウオータジャケットに供給される冷却水の流量を均一化して冷却効果を高めることができる。

　また本発明の第８の特徴によれば、シリンダブロック側ウオータジャケットからシリンダヘッド側ウオータジャケットに冷却水を供給する単一の第２連通孔を備えるので、シリンダブロック側冷却水入口からシリンダブロック側ウオータジャケットに供給された冷却水は、第２連通孔を経由せずにシリンダブロック側ウオータジャケットの全ての場所に達することが可能となり、シリンダブロック全体を効果的に冷却することができる。

　また本発明の第９の特徴によれば、シリンダブロック側冷却水入口および第２連通孔の間に形成されるシリンダブロック側ウオータジャケットの二つの冷却水流路のうち、短い方の冷却水流路に冷却水の流れを阻害する仕切り部材を配置したので、シリンダブロック側冷却水入口から供給された冷却水が短い方の冷却水通路を短絡して長い方の冷却水通路に流れ難くなるのを仕切り部材により阻止し、二つの冷却水流路に冷却水を適切に配分することができる。

　なお、実施の形態の冷却水入口１１ｂは本発明のシリンダブロック側冷却水入口に対応し、実施の形態の第１冷却水入口１３ａ，１３ｂ，１３ｃは本発明のシリンダヘッド側冷却水入口に対応し、実施の形態のシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５は本発明のシリンダヘッド側ウオータジャケットに対応する。

図１はシリンダブロックおよびシリンダヘッドのウオータジャケット（中子）の形状および冷却水の流れを示す図である。（第１の実施の形態） 図２はシリンダブロックの頂面、ガスケットおよびシリンダヘッドの下面を示す図（図１の２Ａ方向、２Ｂ方向および２Ｃ方向矢視図）である。（第１の実施の形態） 図３はシリンダヘッドのウオータジャケットを排気側から見た図（図１の３方向矢視図）である。（第１の実施の形態） 図４はシリンダヘッドのウオータジャケットの上面図（図３の４方向矢視図）である。（第１の実施の形態） 図５はシリンダヘッドのウオータジャケットの上面図（図３の５方向矢視図）である。（第１の実施の形態） 図６はシリンダヘッド側下部ウオータジャケットの上面およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケットの下面を示す図である。（第１の実施の形態） 図７はシリンダブロックの排気側の側面図（図１の７方向矢視図）である。（第１の実施の形態） 図８は図７の８－８線断面図である。（第１の実施の形態） 図９は図７の９－９線断面図である。（第１の実施の形態） 図１０は図７の１０－１０線断面図である。（第１の実施の形態）

１１　　　　シリンダブロック
１１ａ　　　冷却水導入口
１１ｂ　　　冷却水入口（シリンダブロック側冷却水入口）
１１ｄ　　　冷却水通路
１２ａ　　　第１連通孔
１２ｂ　　　第１連通孔
１２ｃ　　　第１連通孔
１２ｄ　　　第２連通孔
１３　　　　シリンダヘッド
１３ａ　　　第１冷却水入口（シリンダヘッド側冷却水入口）
１３ｂ　　　第１冷却水入口（シリンダヘッド側冷却水入口）
１３ｃ　　　第１冷却水入口（シリンダヘッド側冷却水入口）
１４　　　　シリンダブロック側ウオータジャケット
１５　　　　シリンダヘッド側下部ウオータジャケット（シリンダヘッド側ウオータジャケット）
１７　　　　サブウオータジャケット
１８　　　　冷却水ポンプ
１９　　　　サーモバルブ
２０　　　　仕切り部材

　以下、図１～図１０に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書における上下方向とは、エンジンの搭載姿勢に関係なく、シリンダ軸線方向であってシリンダブロック側を下方とし、シリンダ軸線方向であってシリンダヘッド側を上方として定義される。

第１の実施の形態

　図１および図２に示すように、水冷式の直列３気筒エンジンは、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の頂面にガスケット１２を挟んで底面を結合されるシリンダヘッド１３とを備える。シリンダブロック１１は、シリンダ列線に沿って直列に配置された３個のシリンダボアの周囲を取り囲むシリンダブロック側ウオータジャケット１４を備え、またシリンダヘッド１３は、排気マニホールド（不図示）を挟んで上下に重ね合わされたシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６を備える。図１の左上側部分には、シリンダヘッド１３の内部にシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５だけを描いた状態と、シリンダヘッド１３の内部にシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６だけを描いた状態とが別個に示される。なお、各図面におけるウオータジャケットの形状は、そのウオータジャケットを鋳造により形成するための中子の形状でもある。

　シリンダブロック１１の吸気側には、シリンダ列線方向に延びるサブウオータジャケット１７が形成されており、その一端側（♯１シリンダ側）に冷却水ポンプ１８から冷却水が供給される冷却水導入口１１ａが形成される。シリンダブロック側ウオータジャケット１５は、♯２シリンダのシリンダボアの吸気側に冷却水入口１１ｂを備えており、その冷却水入口１１ｂとサブウオータジャケット１７とがサーモバルブ１９を介して接続される。サーモバルブ１９は冷却水の温度により自動的に開閉するもので、低温時に閉弁してシリンダブロック側ウオータジャケット１５への冷却水の供給を遮断することでエンジンの暖機を促進し、高温時に開弁してシリンダブロック側ウオータジャケット１５への冷却水の供給を許可することでエンジンの冷却を促進する。

　シリンダブロック側ウオータジャケット１４は、その他端側（♯３シリンダ側）にシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に向けて冷却水を排出する冷却水出口１１ｃを備える。したがって、シリンダブロック側ウオータジャケット１４の冷却水入口１１ｂに供給された冷却水が冷却水出口１１ｃに向かって流れる冷却水の流路には、図２（Ａ）においてシリンダブロック側ウオータジャケット１４の吸気側部分の半分を反時計まわりに流れて冷却水出口１１ｃに達する短い流路と、シリンダブロック側ウオータジャケット１４の吸気側部分の他の半分および排気側部分の全部を時計まわりに流れて冷却水出口１１ｃに達する長い流路とが存在する。そして短い方の流路には、シリンダブロック側ウオータジャケット１４の一部を仕切って冷却水の流れを抑制する仕切り部材２０が装着される。

　このように、シリンダブロック側ウオータジャケット１４からシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に冷却水を供給する冷却水出口１１ｃが１個だけ設けられているので、冷却水入口１１ｂからシリンダブロック側ウオータジャケット１４に供給された冷却水は、冷却水出口１１ｃを経由せずにシリンダブロック側ウオータジャケット１４の全ての場所に達することが可能となり、シリンダブロック１１全体を効果的に冷却することができる。

　また仕切り部材２０が存在しないと仮定すると、冷却水入口１１ｂからシリンダブロック側ウオータジャケット１４に供給された冷却水の大部分が短い方の流路を流れて冷却水出口１１ｃに達してしまうため、長い方の流路を流れる冷却水の流量が小さくなり、高温となるシリンダブロック１１の排気側を充分に冷却できなくなる可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、短い方の流路に仕切り部材２０を装着して冷却水の流量を制限するので、長い方の流路を流れる冷却水の流量を増加させ、高温となるシリンダブロック１１の排気側の冷却を促進することができる。

　シリンダブロック１１の頂面には、３個のシリンダボアの間を横切る方向に延びる２本の溝状の冷却水通路１１ｄ，１１ｄが形成される。冷却水通路１１ｄ，１１ｄの入口側はシリンダブロック側ウオータジャケット１４の排気側に連通し、冷却水通路１１ｄ，１１ｄの出口側はシリンダブロック側ウオータジャケット１４の吸気側の近傍で行き止まりになっている。

　ガスケット１２には、３個の第１連通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、１個の第２連通孔１２ｄと、２個の第３連通孔１２ｅ，１２ｅとが形成される。またシリンダヘッド１３の底面には、それぞれシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に連通する３個の第１冷却水入口１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、１個の第２冷却水入口１３ｄと、２個の第３冷却水入口１３ｅ，１３ｅとが形成される。

　シリンダブロック１１のサブウオータジャケット１７は、ガスケット１２の３個の第１連通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の３個の第１冷却水入口１３ａ，１３ｂ，１３ｃに連通する。このとき、ガスケット１２の３個の第１連通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、サブウオータジャケット１７の冷却水導入口１１ａに最も近い第１連通孔１２ａが最も小さい開口面積を備え、サブウオータジャケット１７の冷却水導入口１１ａから最も遠い１連通孔１２ｃが最も大きい開口面積を備え、サブウオータジャケット１７の冷却水導入口１１ａからの距離が中ぐらいである第１連通孔１２ｂが中ぐらいの開口面積を備えている。

　もしもガスケット１２の３個の第１連通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積が同じであると仮定すると、サブウオータジャケット１７の冷却水導入口１１ａに最も近い第１連通孔１２ａを通過する冷却水の流量が多くなり、サブウオータジャケット１７の冷却水導入口１１ａから最も遠い第１連通孔１２ｃを通過する冷却水の流量が少なくなるが、３個の第１連通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃの開口面積をサブウオータジャケット１７の冷却水導入口１１ａからの距離に応じて変化させることで、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の３個の第１冷却水入口１３ａ，１３ｂ，１３ｃに冷却水を均等に供給することができる。

　シリンダブロック側ウオータジャケット１４の冷却水出口１１ｃは、ガスケット１２の第２連通孔１２ｄを介してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の第２冷却水入口１３ｄに連通する。そしてシリンダブロック１１の頂面に形成された２本の冷却水通路１１ｄ，１１ｄの行き止まりになった吸気側の端部は、ガスケット１２の第３連通孔１２ｅ，１２ｅを介してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の２個の第３冷却水入口１３ｅ，１３ｅに連通する。なお、サーモバルブ１９が開弁しているとき、サブウオータジャケット１７からシリンダブロック側ウオータジャケット１４を経由せずに直接シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に供給される冷却水の流量は全流量の約７０％であり、サブウオータジャケット１７からシリンダブロック側ウオータジャケット１４を経由してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に供給される冷却水の流量は全流量の約３０％である。

　次に、図３～図１０に基づいて、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６の構造を説明する。

　シリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６はシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の約半分の大きさであり、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の排気側の上方に配置される。

　シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６は、その外側に向かって突出する６個の幅木部２１～２６を備える。幅木部２１～２６は、シリンダヘッド１３を鋳造する際にシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６を鋳抜くための砂製の中子を金型の内部に保持するための突起であり、鋳造後に中子を排出すると幅木部２１～２６はシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６の一部を構成する開口部となる。幅木部２１～２６の先端はシリンダヘッド１３の表面に開口するため、その部分から冷却水が漏れるのを防止するためにプラグ２７…（図７～図１０参照）により閉塞される。

　図７および図８に示すように、幅木部２２の内部で、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６がエア抜き孔１３ｆにより連通する。エア抜き孔１３ｆは、空間である幅木部２３の開口部から水平方向にドリルを挿入して加工される。このように、幅木部２２を利用してエア抜き孔１３ｆをドリル加工することで、シリンダヘッド１３に不要なドリル孔が形成されるのを防止し、そのドリル孔を塞ぐための工程が不用になってエア抜き孔１３ｆの加工が容易になる。

　図４および図９に示すように、幅木部２３の内部で、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６が第１連通部１３ｇを介して連通する。また図４および図１０に示すように、幅木部２４の内部で、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６が第２連通部１３ｈを介して連通する。

　何れも排気側から見た図である図３および図７を照らし合わせると明らかなように、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の排気側の上面の凹部１５ａと、シリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６の排気側の下面の凹部１６ａとの間から、排気マニホールドの排気集合部２８が外部に延出する。排気集合部２８に対してシリンダ列線方向の♯３シリンダ側にエア抜き孔１３ｆが形成された幅木部２２が隣接して位置し、排気集合部２８に対してシリンダ列線方向の♯１シリンダ側に第１連通部１３ｇが形成された幅木部２３が隣接して位置し、更に幅木部２３に対してシリンダ列線方向の♯１シリンダ側に第２連通部１３ｈが形成された幅木部２４が隣接して位置している。

　シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の凹部１５ａに対して、その凹部１５ａの両側に位置する幅木部２２（エア抜き孔１３ｆ）および幅木部２３（第１連通部１３ｇ）は高い位置にあるため、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の排気側の冷却水の流路は、エア抜き孔１３ｆに向かって上昇した後に凹部１５ａの下方に向かって下降し、更に凹部１５ａの下方から第１連通部１３ｇに向かって再度上昇するように屈曲することになる。

　幅木部２３に隣接するシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６には、外側に向けて三角形状に膨出する容積拡大部１５ｂ，１６ｂ（図３～図５参照）が形成される。またシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５のエア抜き孔１３ｆが設けられた位置から凹部１５ａの下方に向かって冷却水の流路が急激に下降する部分には、流路断面積が狭くなるように絞られた絞り部１５ｃ（図３参照）が形成される。

　次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

　冷却水ポンプ１８からシリンダブロック１１のサブウオータジャケット１７に供給された冷却水は、サブウオータジャケット１７からサーモバルブ１９を通過してシリンダブロック側ウオータジャケット１４の吸気側の冷却水入口１１ｂに供給され、冷却水入口１１ｂにおいて二方向に分岐した冷却水はシリンダブロック側ウオータジャケット１４の内部を時計方向および反時計方向に流れて冷却水出口１１ｃにおいて合流した後に、ガスケット１２の第２連通孔１２ｄを通過してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の♯３シリンダ側に供給される。

　またサブウオータジャケット１７の内部を♯１シリンダ側から♯３シリンダ側に流れる冷却水は、ガスケット１２の第１連通孔１２ａ，１２ｂ，１２ｃおよびシリンダヘッド１３の第１冷却水入口１３ａ，１３ｂ，１３ｃを通過してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の吸気側に供給され、そこからシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の内部を排気側に向かって流れる。

　シリンダブロック側ウオータジャケット１４の排気側に入口端が連通する２本の冷却水通路１１ｄ，１１ｄの行き止まりの出口端が、ガスケット１２の第３連通孔１２ｅ，１２ｅおよびシリンダヘッド１３の第３冷却水入口１３ｅ，１３ｅを介してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に連通しており、かつシリンダヘッド１３の第３冷却水入口１３ｅ，１３ｅはシリンダヘッド１３の第１冷却水入口１３ａ，１３ｂ，１３ｃから見て冷却水の流れ方向のすぐ下流に位置しているため、第３冷却水入口１３ｅ，１３ｅの上を冷却水が速い流速で通過して大きな負圧が発生する。

　その結果、第３冷却水入口１３ｅ，１３ｅに発生する負圧により、シリンダブロック側ウオータジャケット１４の排気側の高温の冷却水が２本の冷却水通路１１ｄ，１１ｄを通ってシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に吸い上げられ、シリンダブロック側ウオータジャケット１４の排気側における冷却水の滞留が解消されることで、シリンダブロック１１の吸気側に比べて高温になるシリンダブロック１１の排気側を効果的に冷却することができる。

　サブウオータジャケット１７からシリンダブロック側ウオータジャケット１４を経由せずに、直接シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の３個の第１冷却水入口１３ａ，１３ｂ，１３ｃに流入した冷却水は、それぞれ燃焼室の周囲を迂回するように二股に分岐して吸気側から排気側に流れる。一方、シリンダブロック側ウオータジャケット１４の♯３シリンダ側に位置する冷却水出口１１ｃからシリンダヘッド１３の第２冷却水入口１３ｄに供給された冷却水は♯１シリンダ側に流れ、サブウオータジャケット１７から直接シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に流入した冷却水と合流しながら、第１連通部１３ｇおよび第２連通部１３ｈに向かってシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の排気側を♯１シリンダ側に流れる。そしてシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５から第１連通部１３ｇおよび第２連通部１３ｈを通過してシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６の流入した冷却水は、シリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６を♯１シリンダ側から♯３シリンダ側に流れた後に、不図示のラジエータに向かってシリンダヘッド１３の冷却水排出口１３ｉから排出される。

　シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６を短絡するようにエア抜き孔１３ｆが設けられているため、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５を流れる冷却水に含まれる気泡はエア抜き孔１３ｆを通過してシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６に排出され、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５に気泡が滞留するのを防止することができる。

　図３から明らかなように、エア抜き孔１３ｆはシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の最も高い位置に設けられており、かつエア抜き孔１３ｆの冷却水の流れ方向下流側にはシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の凹部１５ａが位置するため、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の排気側を♯３シリンダ側から♯１シリンダ側に流れる冷却水の流路は、エア抜き孔１３ｆに向かって急激に上昇した後に急激に下降し、その後に再び急激に上昇することになる。その結果、エア抜き孔１３ｆの下方に気泡が集まり易くなり、滞留した気泡はエア抜き孔１３ｆを介してシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５からシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６にスムーズに排出される。

　またシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の排気側には、エア抜き孔１３ｆが設けられた部分と排気集合部２８の下方との間に、流路断面積が縮小する絞り部１５ｃ（図３参照）が形成されるので、排気集合部２８の近傍における冷却水の流速を絞り部により増加させることで、高温になる排気集合部２８の冷却効果を高めることができる。

　凹部１５ａの下方を通過した冷却水は、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５から第１連通部１３ｇおよび第２連通部１３ｈを通過してシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６に供給されるが、冷却水の流れ方向上流側の第１連通部１３ｇは、冷却水の流れ方向下流側の第２連通部１３ｈに比べて、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の多数の流路からの冷却水を集めるため、第１連通部１３ｇの近傍で冷却水の流れが滞ってしまい、第１連通部１３ｇの上流側の流路の冷却水の流速が第２連通部１３ｈの上流側の流路の冷却水の流速よりも遅くなる可能性がある。

　しかしながら、本実施の形態によれば、上流側の第１連通部１３ｇの近傍に冷却水の流路の容積が拡大する容積拡大部１５ｂ，１６ｂ（図３～図５参照）を設けたので、この容積拡大部１５ｂ，１６ｂにより第１連通部１３ｇの近傍における冷却水の流れの滞りが解消され、充分な量の冷却水が第１連通部１３ｇを通過することが可能になる。その結果、第１連通部１３ｇの上流側の流路の冷却水の流速の低下が防止され、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の各流路を流れる冷却水の流速が均一化されて冷却性能が向上する。

　またシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の凹部１５ａの下方では冷却水の流路が一旦急激に下降した後に急激に上昇するため、冷却水のスムーズな流れが阻害される虞があるが、凹部１５ａの冷却水の流れ方向下流側に流路の容積が拡大する容積拡大部１５ｂ，１６ｂが形成されるため、シリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の凹部１５ａの下方を冷却水がスムーズに通過することが可能となり、高温の排気集合部２８を効果的に冷却することができる。

　以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

　例えば、実施の形態のエンジンは直列３気筒エンジンであるが、エンジンの気筒の数や配列は実施の形態に限定されるものではない。

　また実施の形態では冷却水通路１１ｄの入口端をシリンダブロック側ウオータジャケット１４の排気側に連通させ、出口端をシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の吸気側に連通させているが、請求項４の発明では、その連通関係を逆にし、冷却水通路１１ｄの入口端をシリンダブロック側ウオータジャケット１４の吸気側に連通させ、出口端をシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５の排気側に連通させても良い。

　また実施の形態ではシリンダヘッド側ウオータジャケットがシリンダヘッド側下部ウオータジャケット１５およびシリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６を備えているが、シリンダヘッド側上部ウオータジャケット１６は必ずしも必要ではない。

Claims (9)

1. 　シリンダブロック（１１）の内部に、複数のシリンダボアよりなるシリンダボア列と、前記シリンダボア列の周囲を取り囲むシリンダブロック側ウオータジャケット（１４）とを形成し、シリンダヘッド（１３）の内部に形成したシリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）から冷却水ポンプ（１８）で冷却水を供給する水冷式エンジンの冷却構造であって、
   　隣接する二つのシリンダボア間を横切る少なくとも一つの冷却水通路（１１ｄ）を備え、前記冷却水通路（１１ｄ）の入口端は前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）の排気側に連通し、前記冷却水通路（１１ｄ）の出口端は前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に連通することを特徴とする水冷式エンジンの冷却構造。
2. 　前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）の吸気側に、前記冷却水ポンプ（１８）からの冷却水の一部が前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）を経由せずに供給されるシリンダヘッド側冷却水入口（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）が設けられ、前記冷却水通路（１１ｄ）の出口端は前記シリンダヘッド側冷却水入口（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の近傍で前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に連通することを特徴とする、請求項１に記載の水冷式エンジンの冷却構造。
3. 　前記シリンダブロック（１１）の吸気側にサブウオータジャケット（１７）が設けられ、前記サブウオータジャケット（１７）は前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）のシリンダブロック側冷却水入口（１１ｂ）および前記シリンダヘッド側冷却水入口（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）にそれぞれ連通し、前記サブウオータジャケット（１７）および前記シリンダブロック側冷却水入口（１１ｂ）の間に低温時に閉弁するサーモバルブ（１９）が配置されることを特徴とする、請求項２に記載の水冷式エンジンの冷却構造。
4. 　シリンダブロック（１１）の内部に、複数のシリンダボアよりなるシリンダボア列と、前記シリンダボア列の周囲を取り囲むシリンダブロック側ウオータジャケット（１４）とを形成し、シリンダヘッド（１３）の内部に形成したシリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）から冷却水ポンプ（１８）で冷却水を供給する水冷式エンジンの冷却構造であって、
   　隣接する二つのシリンダボア間を横切る少なくとも一つの冷却水通路（１１ｄ）を備え、前記冷却水通路（１１ｄ）の入口端は前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）の吸気側および排気側の一方に連通し、前記冷却水通路（１１ｄ）の出口端は前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）の吸気側および排気側の他方に連通し、前記冷却水ポンプ（１８）からの冷却水の一部は前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）の吸気側および排気側の他方に供給され、前記冷却水ポンプ（１８）からの冷却水の他の一部は前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）を経由せずに前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）の吸気側および排気側の他方に供給されることを特徴とする水冷式エンジンの冷却構造。
5. 　前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に、前記冷却水ポンプ（１８）からの冷却水の一部が前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）を経由せずに供給されるシリンダヘッド側冷却水入口（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）が設けられ、前記冷却水通路（１１ｄ）の出口端は前記シリンダヘッド側冷却水入口（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の近傍で前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に連通することを特徴とする、請求項４に記載の水冷式エンジンの冷却構造。
6. 　前記シリンダブロック（１１）の吸気側および排気側の他方にサブウオータジャケット（１７）が設けられ、前記サブウオータジャケット（１７）は前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）のシリンダブロック側冷却水入口（１１ｂ）および前記シリンダヘッド側冷却水入口（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）にそれぞれ連通し、前記サブウオータジャケット（１７）および前記シリンダブロック側冷却水入口（１１ｂ）の間に低温時に閉弁するサーモバルブ（１９）が配置されることを特徴とする、請求項５に記載の水冷式エンジンの冷却構造。
7. 　前記サブウオータジャケット（１７）から前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に冷却水を供給する複数の第１連通孔（１２ａ～１２ｃ）を備え、前記複数の第１連通孔（１２ａ～１２ｃ）の大きさは前記サブウオータジャケット（１７）の冷却水導入口（１１ａ）からの距離に応じて変化することを特徴とする、請求項３または請求項６に記載の水冷式エンジンの冷却構造。
8. 　前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）から前記シリンダヘッド側ウオータジャケット（１５）に冷却水を供給する単一の第２連通孔（１２ｄ）を備えることを特徴とする、請求項３または請求項６に記載の水冷式エンジンの冷却構造。
9. 　前記シリンダブロック側冷却水入口（１１ｂ）および前記第２連通孔（１２ｄ）の間に形成される前記シリンダブロック側ウオータジャケット（１４）の二つの冷却水流路のうち、短い方の冷却水流路に冷却水の流れを阻害する仕切り部材（２０）を配置したことを特徴とする、請求項８に記載の水冷式エンジンの冷却構造。

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