JP2015071969A

JP2015071969A - 内燃機関

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Publication number: JP2015071969A
Application number: JP2013207856A
Authority: JP
Inventors: 夕加里荒木; Yukari Araki; 健太郎虫賀; Kentaro Mushiga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: JP6064858B2

Abstract

【課題】ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内へ挿入する際の挿入荷重を低減し、かつ、シリンダボアの壁部の保温性を確保することが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】この内燃機関１００では、スペーサ３のシリンダボア側にはゴムシール４が設けられ、スペーサ３のシリンダボアとは反対側にはゴムシール５が設けられ、ゴムシール４はゴムシール５よりも高い位置に配置されている。また、ウォータジャケット２のボア側流路２３には下側流路２２を介して冷却水を供給する第１供給路６が接続され、上側流路２１には冷却水を供給する第２供給路８が接続され、第１供給路６には冷却水を供給又は遮断する弁７が設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関に関し、ウォータジャケットに配置されるウォータジャケットスペーサを備える内燃機関に関する。

従来、シリンダブロックのシリンダボアの外周に形成されたウォータジャケット内に、伝熱調節装置（ウォータジャケットスペーサ）が配置された内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示されたウォータジャケットスペーサは、ウォータジャケット内を深さ方向（上側及び下側）に分離する上下区画部材を備えている。この上下区画部材により上側と下側とを流れる冷却水の流量に差が設けられることによって、シリンダボアにおける上下方向（シリンダボアの軸方向）の温度差を低減させている。

また、上下区画部材のシリンダボア側の部分、及び、シリンダボアとは反対側（反シリンダボア側）の部分は、それぞれ、ウォータジャケットの内壁に接触している。これにより、上下区画部材の上側の流路と下側の流路との間のシール性が確保されている。また、上下区画部材のシリンダボア側の部分と、反シリンダボア側の部分とは、深さ方向に対して同じ高さで配置されている。

特開２００８−１２８１３３号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ウォータジャケットスペーサの上下区画部材のシリンダボア側の部分と反シリンダボア側の部分とが同じ高さで配置されているため、シール性を確保しようとする場合には、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に挿入する際の挿入荷重が高くなるという問題点がある。

また、エンジン駆動時にはウォータジャケット内に常時冷却水が流れるため、エンジン冷間時や暖機中におけるシリンダボアの壁部（ボア壁）の保温性が低くなるという問題点がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内へ挿入する際の挿入荷重を低減し、かつ、シリンダボアの壁部の保温性を確保することが可能な内燃機関を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するための手段として、本発明による内燃機関は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明による内燃機関は、シリンダボアの外周に沿って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をシリンダボア側の流路とシリンダボアとは反対側の流路とに区画するように前記ウォータジャケットに配置されたウォータジャケットスペーサとを備える構成を前提としている。

また、本発明による内燃機関は、前記ウォータジャケットスペーサのシリンダボア側には、シリンダボア側シールが設けられているとともに、前記ウォータジャケットスペーサのシリンダボアとは反対側には、反シリンダボア側シールが設けられ、前記シリンダボア側シールは、前記反シリンダボア側シールよりも高い位置に配置され、前記ウォータジャケットのシリンダボア側の流路には、冷却水を供給する第１供給路が接続されているとともに、前記ウォータジャケットのシリンダボアとは反対側でかつ前記反シリンダボア側シールの上側の流路には、冷却水を供給する第２供給路が接続され、前記ウォータジャケットのシリンダボア側の流路に接続された第１供給路には、冷却水を供給又は遮断する弁が設けられていることを特徴とするものである。

かかる構成を備える内燃機関によれば、シリンダボア側シールを反シリンダボア側シールよりも高い位置に配置することによって、シリンダボア側シールを反シリンダボア側シールと略同じ高さ位置に配置する場合と比べて、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内へ挿入する際（組み付ける際）の挿入荷重を低減することができる。さらに、ウォータジャケットのシリンダボア側の流路に接続された第１供給路に冷却水を供給又は遮断する弁を設けることによって、ウォータジャケットのシリンダボア側の流路への冷却水の供給を任意に供給又は遮断することができるので、シリンダボアの壁部の保温性を確保することができる。これらにより、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケットへ挿入する際の挿入荷重を低減し、かつ、エンジン冷間時や暖機中におけるシリンダボアの壁部の保温性を確保することができる。

上記のように、本発明による内燃機関によれば、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内へ挿入する際の挿入荷重を低減し、かつ、シリンダボアの壁部（ボア壁）の保温性を確保することができる。

本発明の一実施形態による内燃機関のシリンダブロックを上方から見た図である。シリンダブロック及びスペーサを示す分解斜視図である。スペーサを示す斜視図である。スペーサ及び冷却水の供給路を示す斜視図である。図１の２００−２００線に沿った断面図である。スペーサを上方から見た図である。スペーサを吸気側（ＩＮ側）から見た図である。スペーサを排気側（ＥＸ側）から見た図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態による内燃機関１００は、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１を備えている。このシリンダブロック１には、円筒形状の第１シリンダボア＃１、第２シリンダボア＃２、第３シリンダボア＃３及び第４シリンダボア＃４が直線上に配置されている。

シリンダブロック１には、冷却水が流れる溝状のウォータジャケット２が形成されている。このウォータジャケット２は、第１シリンダボア＃１〜第４シリンダボア＃４の外周を取り囲むように略同じ幅で形成されている。また、シリンダブロック１の第１シリンダボア＃１の第２シリンダボア＃２とは反対側の部分には、ウォータジャケットは形成されていない。

シリンダブロック１のウォータジャケット２内には、スペーサ３（ウォータジャケットスペーサ）が配置されている。このスペーサ３は、主に樹脂により形成されているが、ウォータジャケット２内が内燃機関１００の運転時に高温状態となっても形状を維持することが可能な比較的剛性の高い樹脂により形成されている。

スペーサ３は、図３、図４及び図６に示すように、第１シリンダボア＃１〜第４シリンダボア＃４の外周に沿って形成されている。具体的には、スペーサ３は、上方から見て、複数の円弧状の部分が接続されるように形成されている。なお、スペーサ３は、シリンダボア毎に分離した形状に形成することも可能である。

スペーサ３は、図３、図４及び図５に示すように、ウォータジャケット２のうち吸気側（ＩＮ側）の冷却水の流路をシリンダボア側の流路とシリンダボアとは反対側の流路（反シリンダボア側の流路）とに区画する第１区画部３１と、第１区画部３１から反シリンダボア側に向かって突出するとともに反シリンダボア側の流路を上側（上部）と下側（下部）とに区画する第２区画部３２とを有している。これにより、ウォータジャケット２のＩＮ側の流路は、図５に示すように、主に、上側流路２１と、下側流路２２と、ボア側流路２３とに区画（分割）される。

さらに、スペーサ３は、ウォータジャケット２のうち排気側（ＥＸ側）の冷却水の流路をシリンダボア側の流路と反シリンダボア側の流路とに区画する第３区画部３３と、第３区画部３３から反シリンダボア側に向かって延びる第４区画部３４とを有している。これにより、ウォータジャケット２のＥＸ側の流路は、ボア側流路２４と、反ボア側流路２５と、ボア側流路２４及び反ボア側流路２５が合流する合流部２６とに区画（分割）される。

また、スペーサ３の第１区画部３１の上端部３１ａは、図５に示すように、第３区画部３３の上端部３３ａよりも高い位置（シリンダブロック１の上方に配置されるシリンダヘッド側）に形成されている。換言すると、スペーサ３の第１区画部３１の上端部３１ａは、第３区画部３３の上端部３３ａよりも上方に延びるように形成されている。

第２区画部３２は、図３及び図４に示すように、第１区画部３１の外周面３１ｂに形成されている。具体的には、第２区画部３２のうち第１シリンダボア＃１に対応する部分は、図７に示すように、略Ｌ字形状に形成されている。また、第２区画部３２のうち第２シリンダボア＃２〜第４シリンダボア＃４に対応する部分は、第２シリンダボア＃２〜第４シリンダボア＃４に沿って上方に傾斜して延びるように形成されている。

第４区画部３４は、図８に示すように、第３区画部３３の外周面３３ｂに形成されている。具体的には、第４区画部３４のうち第１シリンダボア＃１に対応する部分は、上下方向（シリンダボアの軸方向）に延びる部分とシリンダボアの列方向に延びる部分とを有している。また、第４区画部３４のうち第２シリンダボア＃２〜第４シリンダボア＃４に対応する部分は、シリンダボアの列方向に沿って直線状に延びている。

ここで、本実施形態では、図３、図４及び図５に示すように、第１区画部３１の上端部３１ａ近傍の内周面３１ｃには、ゴムシール４が設けられている。また、第２区画部３２の外周面３２ａには、ゴムシール５が設けられている。なお、ゴムシール４は、本発明の「シリンダボア側シール」の一例であり、ゴムシール５は、本発明の「反シリンダボア側シール」の一例である。また、ゴムシール４及び５の断面は、図５に示すように、矩形形状を有している。なお、ゴムシール４及び５の断面は、矩形形状以外に円形状や楕円形状であってもよい。

図５に示すように、第１区画部３１の上端部３１ａ近傍の内周面３１ｃに設けられたゴムシール４は、ウォータジャケット２のシリンダボア側の内壁２ａ（シリンダボアの壁部１ａ）と密着している。また、第２区画部３２の外周面３２ａに設けられたゴムシール５は、ウォータジャケット２の反シリンダボア側の内壁２ｂと密着している。これにより、ウォータジャケット２のうち反シリンダボア側の流路が上側流路２１と下側流路２２とに区画（分割）されるとともに、上側流路２１と下側流路２２との間のシール性が確保される。また、第１区画部３１と内壁２ａとの間に形成されるボア側流路２３と、下側流路２２との間は、シールされていないので、冷却水は、ボア側流路２３と下側流路２２との間を流通可能となっている。

また、第１区画部３１の上端部３１ａ近傍の内周面３１ｃに設けられたゴムシール４と、第２区画部３２の外周面３２ａに設けられたゴムシール５とは、上下方向（高さ方向）にずれた位置に配置されている。すなわち、本実施形態では、第１区画部３１の上端部３１ａ近傍の内周面３１ｃに設けられたゴムシール４は、第２区画部３２の外周面３２ａに設けられたゴムシール５よりも高い位置（シリンダブロック１の上方に配置されるシリンダヘッド側）に配置されている。

上記のように、ゴムシール４とゴムシール５との高さ位置をずらして配置することにより、スペーサ３をウォータジャケット２内に挿入する際の挿入荷重が低減される。また、ゴムシール５は、上側流路２１の冷却水の通水断面積を確保するために、高さを任意に変更することが可能である。そして、ゴムシール５の高さ位置を変更するとともに、シリンダブロック１とシリンダヘッドとの間に配置されるシリンダヘッドガスケット（図示せず）の穴径を変更することにより、シリンダヘッドの流量バランスや通水抵抗の調整が可能である。なお、ゴムシール５の高さ位置を変更する場合には、第２区画部３２の高さ位置も変更することとなる。

また、図４に示すように、ウォータジャケット２の下側流路２２には、下側流路２２へ冷却水を供給する第１供給路６が接続されている。第１供給路６の途中には、下側流路２２へ冷却水を供給又は遮断する弁７が設けられている。弁７は、ブロックサーモや電磁弁等から構成されている。また、ウォータジャケット２の上側流路２１には、上側流路２１へ冷却水を供給する第２供給路８が接続されている。上側流路２１には、第２供給路８により常時冷却水が供給されている。

第１供給路６により下側流路２２に供給された冷却水は、ＩＮ側において第１シリンダボア＃１から第４シリンダボア＃４に向かって流れる。また、図５に示すように、下側流路２２とボア側流路２３とは下部においてシールされていないので、冷却水が下側流路２２を介してボア側流路２３へ流れるようになっている。これにより、例えばエンジン冷間時や暖機中に弁７により冷却水の供給が遮断（停止）された場合には、下側流路２２及びボア側流路２３の冷却水の流れが停止するので、シリンダボアの下部の保温が促進されることとなる。

また、第１供給路６により下側流路２２に供給された冷却水は、図４及び図５に示すように、ＩＮ側の下側流路２２及びボア側流路２３からＥＸ側のボア側流路２４、反ボア側流路２５及び合流部２６に流れるとともに、第４シリンダボア＃４から第１シリンダボア＃１に向かって流れる。そして、冷却水は、第１シリンダボア＃１近傍の合流部２６からシリンダヘッド側の冷却水流路（図示せず）へと上昇する。

第２供給路８により上側流路２１に供給された冷却水は、第１シリンダボア＃１から第４シリンダボア＃４に向かって流れる。その後、冷却水は、上側流路２１からＥＸ側のボア側流路２４、反ボア側流路２５及び合流部２６に流れるとともに、下側流路２２及びボア側流路２３から流出した冷却水と合流する。また、合流した冷却水は、第４シリンダボア＃４から第１シリンダボア＃１に向かって流れる。そして、冷却水は、第１シリンダボア＃１近傍の合流部２６からシリンダヘッド側の冷却水流路（図示せず）へと上昇する。

以上説明したように、本実施形態による内燃機関１００によれば、以下に列記するような効果が得られる。

本実施形態では、上記のように、第１区画部３１のシリンダボア側に設けられたゴムシール４を第１区画部３１の反シリンダボア側に設けられたゴムシール５よりも高い位置に配置することによって、ゴムシール４をゴムシール５と略同じ高さ位置に配置する場合と比べて、スペーサ３をウォータジャケット２内へ挿入する際（組み付ける際）の挿入荷重を低減することができる。

さらに、ウォータジャケット２の反シリンダボア側の下側流路２２を介してシリンダボア側のボア側流路２３に接続された第１供給路６に冷却水を供給又は遮断する弁７を設けることによって、シリンダボア側のボア側流路２３への冷却水の供給を任意に供給又は遮断することができるので、シリンダボアの壁部１ａの保温性を確保することができる。

これらにより、スペーサ３をウォータジャケット２内へ挿入する際の挿入荷重を低減し、かつ、エンジン冷間時や暖機中におけるシリンダボアの壁部１ａの保温性を確保することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

例えば、上記実施形態では、第１供給路にブロックサーモや電磁弁等からなる弁を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＩＮ側の下側流路及びボア側流路に供給される冷却水の供給又は遮断を行うことが可能であれば、ブロックサーモや電磁弁以外の弁でも適用可能である。

また、上記実施形態では、シリンダブロックの第１シリンダボアの第２シリンダボアとは反対側の部分にウォータジャケットを設けない例を示したが、シリンダブロックの第１シリンダボアの第２シリンダボアとは反対側の部分にウォータジャケットを設けてもよい。

本発明は、内燃機関に利用することができ、より詳細には、ウォータジャケットに配置されるウォータジャケットスペーサを備える内燃機関に利用することができる。

１シリンダブロック
２ウォータジャケット
３スペーサ（ウォータジャケットスペーサ）
４ゴムシール（シリンダボア側シール）
５ゴムシール（反シリンダボア側シール）
６第１供給路
７弁
８第２供給路
２１上側流路
２２下側流路
２３ボア側流路
２４ボア側流路
２５反ボア側流路
２６合流部
１００内燃機関
＃１第１シリンダボア
＃２第２シリンダボア
＃３第３シリンダボア
＃４第４シリンダボア

Claims

シリンダボアの外周に沿って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をシリンダボア側の流路とシリンダボアとは反対側の流路とに区画するように前記ウォータジャケットに配置されたウォータジャケットスペーサとを備える内燃機関において、
前記ウォータジャケットスペーサのシリンダボア側には、シリンダボア側シールが設けられているとともに、前記ウォータジャケットスペーサのシリンダボアとは反対側には、反シリンダボア側シールが設けられ、
前記シリンダボア側シールは、前記反シリンダボア側シールよりも高い位置に配置され、
前記ウォータジャケットのシリンダボア側の流路には、冷却水を供給する第１供給路が接続されているとともに、前記ウォータジャケットのシリンダボアとは反対側でかつ前記反シリンダボア側シールの上側の流路には、冷却水を供給する第２供給路が接続され、
前記ウォータジャケットのシリンダボア側の流路に接続された第１供給路には、冷却水を供給又は遮断する弁が設けられていることを特徴とする内燃機関。