JP2005282373A - シリンダブロックの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 異物の流通を防止し、信頼性の高いシリンダブロックの冷却構造を提供する。
【解決手段】 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１２が連続して設けられたシリンダブロックと、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。ウォータジャケット部１２の底部１２ｕには、異物２００を回収するための異物回収機構としての堰６１が設けられている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、シリンダブロックの冷却構造に関し、特に、異物を捕集することが可能な、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

上述の従来のシリンダブロックの冷却構造では、内燃機関のシリンダブロックのウォータジャケット部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の組付け時に、シリンダヘッド上面の加工ばりをウォータジャケット部内に削り落としてしまう可能性がある。ウォータジャケット部に落ちたばりは、ウォータポンプのメカシールを傷付け、水漏れに繋がるおそれがあり、信頼性の低下が懸念される。

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、信頼性の高い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る。ウォータジャケットの底部に設けられた、異物を回収する異物回収機構をさらに備える。

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、ウォータジャケット部の底部には、異物を回収するための異物回収機構が設けられているため、この異物回収機構により底部の異物を回収し、保持することが可能である。そのため、ウォータポンプに異物が入り込まなくなり、信頼性の高いシリンダブロックの冷却構造を提供することができる。

好ましくは、異物回収機構は、ウォータジャケット底部に設けられた堰である。

より好ましくは、異物回収機構は、ウォータジャケット底部に設けられた粘着材である。

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る。シリンダブロックの冷却構造は、ウォータジャケットスペーサに取付けられた異物回収機構をさらに備える。

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、ウォータジャケットスペーサに異物回収機構が取付けられるため、この異物回収機構により、ウォータジャケット部の異物を回収することができる。その結果、ウォータポンプに異物が入り込むことを防止し、信頼性の高いシリンダブロックの冷却構造を提供することができる。

この発明に従えば、異物の循環を防止し、信頼性の高い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平面図である。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では、シリンダブロック１０が冷却媒体としての冷却水により冷却される。シリンダブロック１０は、シリンダライナ集合体１１、シリンダライナ集合体１１を取囲む溝形状のウォータジャケット部１２およびウォータジャケット部１２を取囲むシリンダブロックベース部１３を有する。

シリンダライナ集合体１１は３つのボア領域１１１，１１２，１１３を有し、ボア領域１１１，１１２，１１３を取囲む鉄合金を、アルミニウム合金で取囲んだ構造とされる。シリンダライナ集合体１１は冷却媒体を流すためのウォータジャケット部１２により取囲まれる。ウォータジャケット部１２は凹状であり、シリンダライナ集合体１１に沿った形状である。シリンダブロックベース部１３はエンジンブロック本体であり、アルミニウム合金により構成される。

シリンダブロックベース部１３には、冷却媒体の入口としての孔１４が設けられる。シリンダブロックベース部１３を覆うように、図示しないガスケットが設けられ、このガスケットには、冷却媒体の通路となるガスケット孔４１が設けられる。ガスケット上にはエンジンヘッドが載置され、ガスケット孔４１に繋がるような通路がエンジンヘッド内に設けられており、この通路内を冷却媒体が通過することでエンジンヘッドを冷却することができる。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に挿入されており、シリンダライナ集合体１１とシリンダブロックベース部１３との間に配置される。ウォータジャケットスペーサ２０は複数の筒を連結させたような形状であり、３つのボア領域１１１，１１２，１１３を取囲む。ウォータジャケットスペーサ２０は、たとえば樹脂により構成されるが、これに限定されるものではなく、金属、非金属などの他の材質で構成されていてもよい。

次に、図１において冷却媒体（冷却水）の流れについて説明する。ウォータポンプから供給された冷却媒体は矢印１００で示す方向から孔１４に供給される。冷却媒体はシリンダブロックベース部１３を介してウォータジャケット部１２に送られる。ウォータジャケット部１２において、冷却水はウォータジャケットスペーサ２０とボア壁１１ｂとの間の領域、および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との間を流れる。流れの方向は、矢印１０１で示すように、反時計回りであり、ボア壁１１ｂに接触する冷却水がボア壁１１ｂの熱を吸収することで、ボア壁１１ｂおよびシリンダライナ集合体１１を冷却する。さらに、シリンダブロックベース部１３に接触する冷却水がシリンダブロックベース部１３と接触することで、シリンダブロックベース部１３を冷却する。矢印１０１で示す方向に流れた冷却水はガスケット孔４１を通ってエンジンヘッドに向かって流れる。

図１では、冷却水がＵターンして外部へ排出される、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、シリンダライナ集合体１１を冷却した後、さらにガスケット孔４１を介してエンジンヘッドに流れ、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に向かって流れ、ラジエータに熱を放出する。その後またウォータポンプにより孔１４へ送られる。

図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たウォータジャケット部の模式的な側面図である。図２を参照して、ウォータジャケット部１２は、底部１２ｕを有し、この底部１２ｕには、複数（４つ）の堰６１が設けられる。堰６１は矢印１０１で示す冷却水の流れに対して抵抗となる。堰６１は、たとえば、ばりにより構成される異物２００を堰き止め、異物２００が下流側、すなわちウォータポンプ側へ流れることを防止する。

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。ウォータジャケット部１２の底部１２ｕには、異物２００を回収する異物回収機構としての堰６１が設けられている。

このように構成された、実施の形態１に従ったシリンダブロックの冷却構造では、ウォータジャケット部１２の底部１２ｕに異物を回収するための堰６１が設けられるため、この部分において、ばりなどにより構成される異物２００を堰き止めることができる。その結果、異物２００が、ウォータポンプへ流れ込むことを防止できる。そのため、ウォータポンプのメカシールを傷付けることがなく、さらに、ウォータポンプがロックするという事態を防ぐことができる。これにより、信頼性の高いシリンダブロックの冷却構造を提供することができる。

（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２に従ったシリンダブロックの冷却構造で用いられるウォータジャケット部の側面図である。図３を参照して、この発明の実施の形態２に従ったウォータジャケット部１２では、底部１２ｕに異物回収機構としての粘着材６２が設けられている。粘着材６２は、粘着力により底部１２ｕに粘着する。粘着材６２は、たとえば有機物により構成され、ばりを主成分とする異物２００を吸着する働きをする。粘着材６２の設置場所としては、ウォータジャケット部１２の底部１２ｕであれば、冷却水の流れの上流側（孔１４側）および下流側（ガスケット孔４１側）のいずれに粘着材６２が設けられてもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態２に従ったシリンダブロックの冷却構造でも、実施の形態１に従ったシリンダブロックの冷却構造と同様に、異物の循環を防止し、信頼性の高いシリンダブロックの冷却構造となる。

（実施の形態３）
図４は、この発明の実施の形態３に従ったシリンダブロックの冷却構造の平面図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図６は、図４中の矢印ＶＩで示す方向から見たウォータジャケット部の側面図である。図４を参照して、この発明の実施の形態３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。図５および図６で示すように、ウォータジャケットスペーサ２０に設けられた異物回収機構としてのフィルタ６０をさらに備える、フィルタ６０は、図５で示すようにメッシュ状であり、冷却水内の異物２００をろ過して除去する働きを有する。フィルタ６０を設けることにより、ウォータジャケットスペーサ２０は異物捕集機能を有し、ウォータジャケットスペーサ２０が削り落とすばりとともに、冷却水を流れる異物２００を除去する。図５で示すように、ボア領域１１３内にはピストン５０が収納され、ピストン５０がボア領域１１３内で往復運動する。

実施の形態１および２では、ウォータジャケット部１２の底部１２ｕに回収機構を設けることで、ウォータジャケットスペーサ２０の組付け時に発生したばりや、鋳造時に用いられる砂を回収するが、この実施の形態では、底部１２ｕだけでなく、それ以外の部分にもフィルタ６０を設ける。これにより、従来存在しなかった冷却系における異物回収のフィルタ６０をウォータジャケットスペーサ２０自体に設定するため、部品点数の増加や、組付け性の悪化を伴うことなく、異物の回収効率を向上させる。

フィルタ６０はデッキ面１０ｄから底部１２ｕまで延び、かつウォータジャケットスペーサ２０を取囲んでウォータジャケットスペーサ２０を位置決めする。フィルタ６０を冷却水は通過することができるが、異物２００は図６で示すように通過することができず、フィルタ６０により捕集される。なお、この実施の形態では、１ヶ所にのみフィルタ６０を設けているが、フィルタ６０の数はこれに限定されるものではなく、複数のフィルタ６０を設けてもよい。また、上流側（孔１４側）および下流側（ガスケット孔４１側）のいずれにフィルタ６０を設けてもよい。

フィルタ６０は、流体を通過させる多孔体で置き換えてもよい。また、フィルタ６０は、網目状の他の物質に置き換えてもよい。

フィルタ６０は、冷却水の流れを堰き止めることなく、かつ異物２００を除去する構造であれば、特にその構造は限定されるものではなく、材質としても、無機物、有機物、樹脂などのさまざまな材質で構成することが可能である。

このように構成された、この発明の実施の形態３に従ったシリンダブロックの冷却構造では、実施の形態１に従ったシリンダブロックの冷却構造と同様の効果がある。

（実施の形態４）
図７は、この発明の実施の形態４に従ったシリンダブロックの冷却構造の解決原理を説明するための図である。本発明では、課題として、ウォータジャケットスペーサが落とす、ばりを除去することを目的とする。その理由として、ばりが冷却系を循環し、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）のメカシールを傷付ける。（課題１）
この課題が発生する要因として、図７中の要因Ａから要因Ｃが挙げられる。要因Ａとして、まずばりが発生すること、要因Ｂとして、ウォータジャケットスペーサがばりを落とすこと、要因Ｃとして、落ちたばりが流れることがある。このいずれかの要因に対して対策を講じれば、課題は解決する。

まず、要因Ａに対する対策ａとして、ばりをなくすことが考えられる。ばりをなくすには、機械的ばり取りおよび粗材面取りが考えられるが、機械的ばり取りは、その形状が複雑であるため困難である。そのため、粗材面取りを一般的には採用することとなるが、この面取りに関しても部分面取りと全周面取りがある。部分面取りは、一部分にのみ面取り加工を施すことであり、全周面取りとは、ばりが発生するすべての領域の全周面を面取りすることである。部分面取りの方法として、部分面取りをした後ウォータジャケットスペーサを組付ける方法と、組付け治具により部分面取りをしつつ組付けをする方法がある。

要因Ｂに対する対策として、対策ｂで示すように、ばりが落ちないようにする方法がある。この方法として、ばりをウォータジャケットスペーサに粘着させる、組付け治具を用いることにより、ばりとウォータジャケットスペーサが当らないように組付ける、ウォータジャケットスペーサ表面に軟質材を当ててクッションの役割とする方法が挙げられる。

要因Ｃに対する対策として、ばりが流れないようにする対策ｃと、流れの中でばりを集める対策ｄとがある。対策ｃとしては、さらに、ウォータジャケット部の底部にばりを粘着させる方法、ウォータジャケットスペーサの底部に堰を設ける方法がある。対策ｄとして、吸着、粘着物を用いる方法と、フィルタを付ける方法がある。吸着、粘着物を用いる方法としては、磁石を採用することができる。

この磁石を用いる方法では、鉄合金製の異物を集める場合に特に有用である。具体的には、鋳鉄製のシリンダブロック１０においてばりを集める方法として、磁石を用いることができる。また、フィルタを用いる方法としては、発泡ゴムなどの多孔体を用いる方法と、その他のフィルタを用いる方法がある。発泡ゴムだけでなく、金属多孔体などをフィルタとして使用することも可能である。

実施の形態１または３では、シリンダブロック１０は、内部に位置するシリンダライナ集合体１１と、シリンダライナ集合体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。

シリンダライナ集合体１１は鉄製のシリンダライナと、そのシリンダライナを取囲むアルミニウム合金とにより構成される。シリンダライナ集合体１１はピストンが挿入されるボア領域１１１，１１２，１１３を有し、ボア領域１１１，１１２，１１３はほぼ円筒の領域である。複数のボア領域１１１，１１２，１１３が一方向に並ぶように配置される。

なお、この実施の形態では、ボア領域１１１，１１２，１１３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１１１，１１２，１１３を設けてもよい。シリンダライナ集合体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１１１，１１２，１１３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。ウォータジャケット部１２は底部１２ｕを有し、この底部１２ｕにおいて、シリンダライナ集合体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ている。すなわち、シリンダライナ集合体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できる。

それぞれのボア領域１１１，１１２，１１３は円筒形状の中空領域であり、この中にピストンが配置され、ピストンが往復運動する。したがって、ボア領域１１１，１１２，１１３の円筒の延びる方向（軸心方向）は、互いに平行となる。

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、この発明が適用されるエンジンとしては、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンがあり、エンジンの気筒数としては、単気筒でもよく、複数の気筒のエンジンでもよい。また、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。

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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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ことが意図される。

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平面図である。 図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たウォータジャケット部の模式的な側面図である。 この発明の実施の形態２に従ったシリンダブロックの冷却構造で用いられるウォータジャケット部の側面図である。 この発明の実施の形態３に従ったシリンダブロックの冷却構造の平面図である。 図４中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図４中の矢印ＶＩで示す方向から見たウォータジャケット部の側面図である。 この発明の実施の形態４に従ったシリンダブロックの冷却構造の解決原理を説明するための図である。

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 シリンダライナ集合体、１１ｂ ボア壁、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、１１１，１１２，１１３ ボア領域、６１ 堰、２００ 異物。

Claims (4)

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た、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部の底部に設けられた、異物を回収する異物回収機構をさらに備えた、シリンダブロックの冷却構造。
2. 前記異物回収機構は、前記ウォータジャケットの底部に設けられた堰である、請求項１に記載のシリンダブロックの冷却構造。
3. 前記異物回収機構は、前記ウォータジャケットの底部に設けられた粘着材である、請求項１に記載のシリンダブロックの冷却構造。
4. 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た、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に取付けられた異物回収機構をさらに備えた、シリンダブロックの冷却構造。

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