JP2008286038A - 水冷式内燃機関のウォータジャケット構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサ等を使用せずに冷却性能を向上させることができる水冷式内燃機関のウォータジャケット構造を供する。
【解決手段】シリンダブロック１のシリンダボア11の周囲に形成されたブロック側ウォータジャケット15から上方のシリンダヘッドのヘッド側ウォータジャケット35に冷却水が流通する水冷式内燃機関のウォータジャケット構造において、ブロック側ウォータジャケット15の上部に開口しヘッド側ウォータジャケット35に連通する上部連通口18が形成され、ブロック側ウォータジャケット15の下部に開口して上方に延出しヘッド側ウォータジャケット35に連通する下部連通路17が形成される水冷式内燃機関のウォータジャケット構造。
【選択図】図１１

Description

本発明は、水冷式内燃機関のウォータジャケット構造であり、特にシリンダブロックのウォータジャケット構造に関する。

例えば、特許文献１に開示されるように、直列多気筒の水冷式内燃機関の場合、シリンダブロックのシリンダボア配列方向の一端から冷却水がシリンダブロックのブロック側ウォータジャケットに導入され、シリンダボアの周囲を流れてシリンダブロックを冷却し、ブロック側ウォータジャケットの他端上部の連通口（冷却水出口）から上方のシリンダヘッドのヘッド側ウォータジャケットに流入し、燃焼室周囲を流れてシリンダヘッドを冷却する。

このような水冷式内燃機関において、ブロック側ウォータジャケットの冷却水出口に通じる冷却水出口通路にスペーサを設けて流れ抵抗を低減して冷却水の淀みをなくし冷却性の向上を図った例がある（特許文献２参照）。

特開２００６−１０５０１９号公報 特開２００２−１３４４０号公報

特許文献１に開示された水冷式内燃機関のシリンダブロックのブロック側ウォータジャケットのような場合、シリンダブロックのシリンダボア配列方向の一端から導入された冷却水は、直列のシリンダボアの周囲の両側を他端側に流れて端部で合流して上部の連通口からヘッド側ウォータジャケットに流入する。

ブロック側ウォータジャケットの他端側では、両側を流れてきた冷却水が合流して上方に抜けるので、ブロック側ウォータジャケットの上部を流れてきた冷却水の合流が妨げとなって下部を流れてきて合流した冷却水は、上方に抜けることができず淀みを生じ、冷却性能が低下する。

そこで、シリンダボアの周囲の両側を流れてきた冷却水が、合流しないように、ブロック側ウォータジャケット内にスペーサを配置して、両側を流れてきた冷却水が合流しないまま上方に滑らかに向きを変えて流れるように堰を形成した構造が、特許文献２に開示されている。

しかし、ブロック側ウォータジャケットが冷却水を流してシリンダブロックを冷却する冷却水の流れる容積が、スペーサによって削減されることになり、冷却性能が低下することになる。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、スペーサ等を使用せずに冷却性能を向上させることができる水冷式内燃機関のウォータジャケット構造を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シリンダブロックのシリンダボアの周囲に形成されたブロック側ウォータジャケットから上方のシリンダヘッドのヘッド側ウォータジャケットに冷却水が流通する水冷式内燃機関のウォータジャケット構造において、前記ブロック側ウォータジャケットの上部に開口し前記ヘッド側ウォータジャケットに連通する上部連通口が形成され、前記ブロック側ウォータジャケットの下部に開口して上方に延出し前記ヘッド側ウォータジャケットに連通する下部連通路が形成される水冷式内燃機関のウォータジャケット構造とした。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造において、前記シリンダボアが複数直列に配列され、前記シリンダボア配列方向の一端側に前記ブロック側ウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入口が形成され、他端側に前記上部連通口および前記下部連通路が形成されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造において、前記ブロック側ウォータジャケットの外周壁の一部を外方へ膨出した膨出部により内側に膨出空間が形成され、前記膨出空間を仕切り部材により区画して前記下部連通路が形成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造において、前記仕切り部材のシリンダ軸方向の中間部に貫通孔が形成されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３または請求項４記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造において、前記仕切り部材は、前記ブロック側ウォータジャケットの内周壁に当接する突出部を有することを特徴とする。

請求項１記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造によれば、ブロック側ウォータジャケットの下部に開口して上方に延出しヘッド側ウォータジャケットに連通する下部連通路が、上部連通口とは別に形成されているので、従来ブロック側ウォータジャケットの上部を流れてきた冷却水の合流が妨げとなって上方に抜けることができず淀みを生じていた下部を流れてきて合流した冷却水が、下部連通路により上方のヘッド側ウォータジャケットに障害なく抜けることができ、スペーサ等を用いて冷却水の流れる容積を削減することなく、冷却性能の向上を図ることができる。

請求項２記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造によれば、シリンダボアが複数直列に配列され、シリンダボア配列方向の一端側にブロック側ウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入口が形成され、他端側に上部連通口および下部連通路が形成されるので、シリンダボアを両側から均等に効率良く冷却することができる。

請求項３記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造によれば、ブロック側ウォータジャケットの外周壁の一部を外方へ膨出した膨出部により内側に膨出空間が形成され、膨出空間を仕切り部材により区画して前記下部連通路が形成されるので、ウォータジャケットの容積を変えず冷却性能に影響を及ぼすことなく容易に下部連通路を形成することができる。

請求項４記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造によれば、仕切り部材のシリンダ軸方向の中間部に貫通孔が形成されるので、ブロック側ウォータジャケットの上部と下部の間の中央高さ部分を流れてきて合流した冷却水も、上部の冷却水の合流に妨げられて淀むことなく貫通孔から下部連通路を通って上方のヘッド側ウォータジャケットに容易に抜けることができ、より冷却性能の向上を図ることができる。

請求項５記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造によれば、仕切り部材は、ブロック側ウォータジャケットの内周壁に当接する突出部を有するので、膨出空間内に仕切り部材を容易に位置決めし、確実に固定することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１３に基づいて説明する。
本実施の形態の内燃機関Ｅは、Ｖ型８気筒内燃機関であり、図１に示すように、一方のバンクについて４つのシリンダボア11が直列に配列されたシリンダブロック１の上にガスケット３を間に挟んでシリンダヘッド２が重ねられて締結される。

図２のシリンダブロック１の上面図を参照して、シリンダブロック１には、直列に配列された４つのシリンダボア11の周囲にシリンダボア11に沿って囲むように内周壁12と外周壁13とに挟まれてブロック側ウォータジャケット15が形成されている。
ブロック側ウォータジャケット15は配列されたシリンダボア11の両側に流路15ａ, 15ｂが形成されている。

シリンダブロック１のシリンダボア配列方向の一端に冷却水導入口14が形成されてブロック側ウォータジャケット15に冷却水を導入するようになっており、導入された冷却水は２つの流路15ａ, 15ｂに分かれてシリンダボア配列方向の他端に向う。
シリンダブロック１の外周壁13のシリンダボア配列方向の他端は、外方に向って膨出した膨出部13ａが形成され、この膨出部13ａの内側の内周壁12との間に膨出空間16が形成されている。
この膨出空間16はブロック側ウォータジャケット15の両側の流路15ａ, 15ｂを流れた冷却水が合流する部分にある。

このシリンダブロック１とシリンダヘッド２とに挟まれるガスケット３は、シリンダブロック１の合せ面１ｓおよびブロック側ウォータジャケット15の上面開口の大部分を閉塞する薄板であり、図３に示すように、シリンダボア11に対応する円開口21のほかに、ブロック側ウォータジャケット15のシリンダボア配列方向の他端部15ｃおよび膨出空間16の共通空間に対応して長方形状の矩形連通口22が形成されている。

なお、ガスケット３は、矩形連通口22以外は、ブロック側ウォータジャケット15の隣合うシリンダボア11間および冷却水導入口14より最も遠い膨出空間16の両側などの流速が低下する箇所に対応する部分に小孔23が複数形成されている。

したがって、シリンダブロック１の合せ面１ｓにガスケット３が重ねられると、ブロック側ウォータジャケット15の上面開口が殆ど塞がれ、小孔23とブロック側ウォータジャケット15のシリンダボア配列方向の他端部15ｃおよび膨出空間16の共通空間に対応する矩形連通口22が開口して冷却水をシリンダヘッド２のヘッド側ウォータジャケット35に導出する構成をしている。

そして、外周壁13の膨出部13ａにより形成された膨出空間16に仕切り部材40が嵌挿されて膨出空間16を本来のブロック側ウォータジャケット15から区画して下部連通路17とする（図７参照）。

仕切り部材40は、図４ないし図６に図示するように、金属板40Ｍにゴム40Ｒをコーティングしたもので、長方形板状の矩形本体41の両長尺端が同じ方向に屈曲して側片42，43を形成している。
矩形本体41の中央には正方形の矩形貫通孔44が穿設され、矩形本体41の側片42，43とは反対側表面には矩形貫通孔44の上下に円弧状の突出部41ａ，41ａが所定量突出している。

一方の側片42の上下端には、突出部41ａと反対方向に小突起42ａ，42ａが突出するとともに、外側方に向けて小突起42ｂ，42ｂが突出している。
他方の側片43の上下端には、突出部41ａと反対方向に小突起43ａ，43ａが突出するとともに、外側方に向けて下端に小突起42ｂと同じ小突起43ｂが突出しているが、上端にはより突出量の大きい大突起43ｃが突出形成されている。

シリンダブロック１の外周壁13の膨出部13ａにより形成された膨出空間16は、図１０を参照して、その幅が仕切り部材40の両側の小突起42ｂ，43ｂ間の長さに略等しい幅長Ｗａを有する膨出空間16ａが仕切り部材40の長尺長さに等しい深さ形成され、同膨出空間16ａの下方に幅長が縮小された幅長Ｗｂ（＜Ｗａ）の幅狭膨出空間16ｂが形成されている。
なお、膨出部13ａの一方の内側面の上端部が段部13ｂを形成して切欠かれて切欠き16ｃを有している（図１０参照）。

この膨出空間16に、仕切り部材40が嵌挿される。
その際、仕切り部材40は、両側ともに小突起42ｂ，43ｂを下にし、円弧状の突出部41ａ，41ａを内周壁12に向けて、膨出空間16に上方から嵌挿する。
仕切り部材40は、下端が幅狭膨出空間16ｂの手前の段部で規制されて膨出空間16ａ内に収まり、仕切り部材40の上端面はシリンダブロック１の合せ面１ｓと同一面をなす。

そして、仕切り部材40は、膨出部13ａの対向する両側壁間に、下端で両側の小突起42ｂ，43ｂが当接し、上端で両側の小突起42ｂと大突起43ｃが当接して挟まれるようにしてシリンダボア配列方向と直角方向の位置決めがなされ、内周壁12と同内周壁12に対向する膨出部13ａの対向壁との間に、内周壁12に突出部41ａ，41ａを当接し、膨出部13ａの対向壁に小突起42ａ，42ａ，43ａ，43ａを当接して挟まれるようにしてシリンダボア配列方向の位置決めがなされる。

仕切り部材40が上記のような正常な向きで膨出空間16に嵌挿されたときは、大突起43ｃが切欠き16ｃに収まる。
しかし、正常な向きで仕切り部材40を膨出空間16に嵌挿せず、逆向きあるいは上下を反対にして嵌挿しようとしても、仕切り部材40の一部に設けられた大突起43ｃにより完全に嵌挿することができないので、誤組が防止されるようになっている。

膨出空間16に仕切り部材40が正常に嵌挿されると、仕切り部材40によって膨出空間16が本来のブロック側ウォータジャケット15から区画されて下部連通路17を構成する。
下部連通路17は幅狭膨出空間16ｂに連通し、幅狭膨出空間16ｂは仕切り部材40によって仕切られていないので、ブロック側ウォータジャケット15の下部に開口し連通している。
すなわち、下部連通路17は下部が幅狭膨出空間16ｂを介してブロック側ウォータジャケット15の下部に開口している。

以上のように膨出部13ａに形成された膨出空間16に仕切り部材40が嵌挿されたシリンダブロック１の合せ面１ｓに、ガスケット３が重ねられると、ブロック側ウォータジャケット15のシリンダボア配列方向の他端部15ｃおよび下部連通路17に対応してガスケット３の矩形連通口22が合わさり、さらにシリンダヘッド２が重ね合わされると、ブロック側ウォータジャケット15のシリンダボア配列方向の他端部15ｃおよび下部連通路17は、ガスケット３の矩形連通口22を介してヘッド側ウォータジャケット35と連通する。
シリンダヘッド２のガスケット３との合せ面には、矩形連通口22に対応する略同じ矩形の開口（ヘッド側ウォータジャケット35への導入口）が形成されている。

図１１は、シリンダブロック１に形成されるブロック側ウォータジャケット15等の冷却水経路空間、ガスケット３の矩形連通口22等の冷却水連通開口およびシリンダヘッド２のヘッド側ウォータジャケット35等の冷却水経路空間のみを、抽出して斜視図として示した図である。
図１２は、その要部拡大図である。

ブロック側ウォータジャケット15におけるシリンダボア配列方向の一端の冷却水導入口14から導入された冷却水は、ブロック側ウォータジャケット15の両側の流路15ａ, 15ｂを流れ、シリンダボア配列方向の他端部15ｃに至って合流する。

図１２を参照して、ブロック側ウォータジャケット15の上部を流れてきた冷却水は、他端部15ｃで合流すると、その直上のガスケット３の矩形連通口22と仕切り部材40により囲まれて形成される上部連通口18を通ってヘッド側ウォータジャケット35に容易に流入する。

ブロック側ウォータジャケット15の下部を流れてきた冷却水は、他端部15ｃで合流すると、仕切り部材40により区画された下部連通路17にブロック側ウォータジャケット15の下部に開いた下部開口17ａ（図９，図１０参照）から流入して下部連通路17を上昇してガスケット３の矩形連通口22を通ってヘッド側ウォータジャケット35に円滑に流入する。

従来、ブロック側ウォータジャケットの上部を流れてきた冷却水の合流が妨げとなって、その下部辺りで下部を流れてきて合流した冷却水が淀みを生じていたが、下部を流れてきて合流する部分に開口した下部開口17ａに流出し下部連通路17により上方のヘッド側ウォータジャケット35に障害なく抜けることができる。

このように、シリンダブロック１の外周壁13のシリンダボア配列方向の他端に膨出部13ａを形成して、その膨出空間16に仕切り部材40を嵌挿する簡単な構造で、スペーサ等を用いて冷却水の流れる容積を削減することなく、ブロック側ウォータジャケット15からヘッド側ウォータジャケット35への冷却水の流動を円滑にして、冷却性能の向上を図ることができる。

仕切り部材40の中央には、矩形貫通孔44が穿設されているので、ブロック側ウォータジャケット15の上部と下部の間の中央高さ部分を流れてきて合流した冷却水も、上部の冷却水の合流に妨げられて淀むことなく矩形貫通孔44から下部連通路17を通って上方のヘッド側ウォータジャケット35に容易に抜けることができ、より冷却性能の向上を図ることができる。

シリンダボア配列方向の一端側にブロック側ウォータジャケット15に冷却水を導入する冷却水導入口14が形成され、他端側の合流する部分に上部連通口18および下部連通路17が形成されるので、複数直列に配列されたシリンダボア11の両側の流路15ａ，15ｂが概ね等しい長さであるため、流れる冷却水の量および流速が略同じでシリンダボア11を両側から均等に効率良く冷却することができる。

仕切り部材40は、シリンダブロック１とは別部材で構成されるので、下部連通路17や矩形貫通孔44などを形成し易い。
単独部材とされた仕切り部材40は、ブロック側ウォータジャケット15の内周壁に当接する突出部41ａを有するので、膨出空間16内に仕切り部材30を容易に位置決めし、確実に固定することができる。

また、仕切り部材40は、金属板40Ｍにゴム40Ｒをコーティングしたものなので、内燃機関Ｅの振動に対してもシリンダブロック１との衝接がコーティングゴムにより緩衝されて摩耗や異音の発生を防止することができるとともに、仕切り部材40の金属板40Ｍとシリンダブロック40の熱膨張の違いから生じる隙間の発生も防止することができる。

なお、図１３に示すように、ブロック側ウォータジャケット15へ冷却水を導入する冷却水導入口14は、ブロック側ウォータジャケット15が外方へ若干膨出した膨出空間19に開口しており、同膨出空間19がブロック側ウォータジャケット15の上端から冷却水導入口14が形成される中央高さ部分まで形成されていて下部には形成されていない。

中央高さ位置の冷却水導入口14からブロック側ウォータジャケット15に冷却水が導入されるときに、膨出空間19が下端まで形成されていると、その膨出空間下部に冷却水の淀みを生じてしまうことがあるが、膨出空間19が下部まで形成されていないので、冷却水の滞留を生じさせずに円滑に流動させて冷却性能を高く維持できる。

以上の実施の形態では、５気筒内燃機関についてのものであったが、単気筒であっても１つのシリンダボアの周囲に設けられたブロック側ウォータジャケット15の相対する一方に冷却水導入口、他方に膨出部を設け下部連通路を構成するようにして本発明を適用することができる。

本仕切り部材40の内周壁12と接触する２つの突出部41ａ，41ａは、円弧状をして、内周壁12と点接触するので、シリンダブロック１の膨出部13ａにより形成された膨出空間16への嵌挿が容易に行えるが、この突出部がリブ形状をしていて内周壁12と線接触するものであってもよい。

仕切り部材40は、膨出空間16の下端まで達することなく途中までとして、その下方に下部連通路17の下部開口17ａを形成していたが、仕切り部材の下端に切欠きを形成して下部連通路17の下部開口とし、膨出空間16の下端まで挿入されるようにしてもよい。
また、仕切り部材の下部に開口を穿設して、その開口を下部連通路17の下部開口としてもよい。

上記実施の形態では、ブロック側ウォータジャケット15の上面に上部連通口18が形成される構造であったが、それ以外にブロック側ウォータジャケットの上部側面に開口した上部連通口から前記下部連通路17と同様に外方に膨出するとともに上方へ延出してヘッド側ウォータジャケットに至る上部連通路を形成してもよい。

さらに、仕切り部材40の矩形本体41の中央には正方形の矩形貫通孔44が形成されているが、この貫通孔の形状は矩形に限らない。
なお、本実施の形態に係る内燃機関Ｅは、Ｖ型８気筒内燃機関であったが、Ｖ型10気筒内燃機関および直列多気筒内燃機関等に適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関の部分分解斜視図である。 シリンダブロックの上面図である。 ガスケットの上面図である。 仕切り部材の正面図である。 同上面図である。 同断面図である。 シリンダブロックに仕切り部材が嵌挿された状態を示す要部斜視図である。 同上面図である。 図８のIX−IX線断面図である。 図８のＸ−Ｘ線断面図である。 シリンダブロックの冷却水経路空間、ガスケットの矩形連通口、シリンダヘッドの冷却水経路空間のみを、抽出して斜視図として示した図である。 同要部拡大図である。 同冷却水導入部分の拡大図である。

符号の説明

Ｅ…内燃機関、１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…ガスケット、
11…シリンダボア、12…内周壁、13…外周壁、14…冷却水導入口、15…ブロック側ウォータジャケット、16…膨出空間、17…下部連通路、17ａ…下部開口、18…上部連通口、19…膨出空間、
21…円開口、22…矩形連通口、23…小孔、
35…ヘッド側ウォータジャケット、
40…仕切り部材、41…矩形本体、41ａ…突出部、42，43…側片、44…矩形貫通孔。

Claims (5)

1. シリンダブロックのシリンダボアの周囲に形成されたブロック側ウォータジャケットから上方のシリンダヘッドのヘッド側ウォータジャケットに冷却水が流通する水冷式内燃機関のウォータジャケット構造において、
   前記ブロック側ウォータジャケットの上部に開口し前記ヘッド側ウォータジャケットに連通する上部連通口が形成され、
   前記ブロック側ウォータジャケットの下部に開口して上方に延出し前記ヘッド側ウォータジャケットに連通する下部連通路が形成されることを特徴とする水冷式内燃機関のウォータジャケット構造。
2. 前記シリンダボアが複数直列に配列され、
   前記シリンダボア配列方向の一端側に前記ブロック側ウォータジャケットに冷却水を導入する冷却水導入口が形成され、他端側に前記上部連通口および前記下部連通路が形成されることを特徴とする請求項１記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造。
3. 前記ブロック側ウォータジャケットの外周壁の一部を外方へ膨出した膨出部により内側に膨出空間が形成され、
   前記膨出空間を仕切り部材により区画して前記下部連通路が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造。
4. 前記仕切り部材のシリンダ軸方向の中間部に貫通孔が形成されることを特徴とする請求項３記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造。
5. 前記仕切り部材は、前記ブロック側ウォータジャケットの内周壁に当接する突出部を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載の水冷式内燃機関のウォータジャケット構造。

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