JP2016223508A - 内燃機関用ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】ガスケットを複層構造にすると共に、ヘッドジャケットをブロックジャケットに対して部分的に対向させている内燃機関において、シリンダヘッドの冷却性を向上させる。【解決手段】ガスケット１は、上板３と下板５と中間板６との三層構造になっており、中間板６は、ブロックジャケット７よりも内側に位置している。ヘッドジャケットの一部は、ブロックジャケット７と対向した下向き開口部１３になっている。下板５には、下向き開口部１３の同じ形状の切除穴１４が形成されており、上板３はブロックジャケット７の冷却水に接触している。ガスケット１のうち下向き開口部１３の個所には空気層が存在せずに、上板３がブロックジャケット７の冷却水に接触しているため、下向き開口部１３の冷却水からブロックジャケット７の冷却水への放熱性が高くなる。その結果、シリンダヘッド２の冷却性能が向上する。【選択図】図２

Description

本願発明は、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在させるガスケットに関するものである。

内燃機関において、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間には、主としてシール性の確保のためにガスケットを介在させている。このガスケットには、単層構造のものと積層構造のものとがあり、積層構造の例が特許文献１に開示されている。

積層式のガスケットは、特許文献１に開示されているように上板と下板と中間板との３枚の板材で構成されていることが多く、上板と下板とは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの重合面とほぼ同じ外形であるのに対して、中間板はシリンダブロックにおけるウォータジャケットの内周と略同じ外形であり、このため、シリンダブロックのウォータジャケットの内周よりも外側の部位では、ガスケットは上板と下板との２層になっている。

特開２００１−２９５９４１号公報

上記のとおり、３枚構造のガスケットは、シリンダブロックのウォータジャケットの内周よりも外側の部位では上板と下板との２層になっているが、ヘッドボルトの締め付けにより、上板と下板とは、シリンダブロックのウォータジャケットより外側の部位において互いに密着する。従って、ヘッドボルトによる締結後には、シリンダヘッドの下面は平坦面ではなくて少し変形しており、この変形によって高いシール性が確保される。

さて、内燃機関において最も高温になるのは、シリンダヘッドのうち燃焼室の構成部であり、更に、シリンダヘッドは、排気ポートか開口している排気側の部分が吸気側の部分よりも高温になる。従って、シリンダヘッドのうち排気側の部分を集中的に冷却するのが合理的である。

このような観点から、シリンダヘッドに形成しているウォータジャケットのうち排気側の部位に、シリンダブロックのウォータジャケットに向けて開口した下向き開口部を設けて、シリンダヘッドの冷却水からシリンダブロックのウォータジャケットにガスケットを介して放熱することにより、シリンダヘッドのうち排気側の部分の冷却性を高めることが行われている。つまり、シリンダヘッドのウォータジャケットを流れる冷却水の温度はシリンダブロックのウォータジャケットを流れる冷却水の温度よりも低いため、シリンダヘッドのウォータジャケットに下向き開口部を設けることにより、シリンダヘッドの冷却水からシリンダブロックの冷却水に放熱しているのである。

他方、３枚構造のガスケットの場合は、上記のとおり、上板と下板とはシリンダブロックのウォータジャケットよりも外側では密着しているが、シリンダブロックのウォータジャケットと重なる個所では間隔が空いている。このため、シリンダブロックのウォータジャケットの個所では上板と下板との間に空気層が形成されており、この空気層が断熱層になって、シリンダヘッドの冷却水からシリンダブロックの冷却水への吸熱作用が必ずしも十分でないおそれがあった。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在させるガスケットに関し、このガスケットは、重なるように配置された複数枚の板材から成っている。そして、ガスケットは、シリンダブロックに形成されたウォータジャケットとシリンダヘッドに形成されたウォータジャケットとが相対向している個所に位置している部分を、空気層が存在しないように板材の枚数を減らしている。

上記したように、積層式ガスケットは、下板と上板と中間板との三層の場合が多いが、この場合は、例えば、下板を、シリンダヘッドのウォータジャケットとシリンダブロックのウォータジャケットとが対向している個所において切除することにより、上板がシリンダブロックの冷却水に接触する形態となしたらよい。

本願発明では、シリンダヘッドのウォータジャケットとシリンダブロックのウォータジャケットとが対向している個所ではガスケットに空気層が存在しないため、シリンダヘッドの冷却水からシリンダブロックの冷却水への放熱性が向上する。その結果、燃焼室の内面温度を低下させてノッキングの発生を抑制できる。これにより、点火タイミングや吸排気タイミングの制御の自由性を高めて、燃費の向上に貢献できる。

また、充填効率の向上を通じて燃費の向上にも貢献可能である。更に、シリンダヘッドからの放熱によってシリンダブロックの冷却水を昇温させることができることにより、ピストンの昇温に対するシリンダブロックの昇温の追従性を向上できるため、ピストンの熱膨張に対するシリンダブロックの熱膨張の追従性も向上可能であり、これにより、ピストンと気筒との間のフリクションを低減して燃費のより一層の向上に貢献可能になる。更に、ガスケットの重量の低減による燃費改善効果も発揮される。

また、シリンダヘッドに重なっている上板を残す構造を採用すると、上板を通じてシリンダヘッドの熱がシリンダブロックの冷却水に直接的に放熱されるため、シリンダヘッドの冷却性は一層高くなる利点がある（水よりも金属の方が熱伝導率は高いため、放熱性に優れている。）。シリンダヘッドのウォータジャケットとシリンダブロックのウォータジャケットとが対向している個所を排気側に設けていると、シリンダヘッドのうち高温になる部分を集中的に冷却できるため、特に好適である。

第１実施形態のガスケットの一部破断平面図である。 図１のII-II 視側面図で、（Ａ）はシリンダブロックとシリンダヘッドとを分離して表示した状態の図、（Ｂ）は締結状態での概略図である。 それぞれ他の実施形態の断面図である。

(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１，２に示す第１実施形態を説明する。本実施形態は３層式ガスケットに適用している。従って、ガスケット１は、シリンダヘッド２に重なる上板３と、シリンダブロック４に重なる下板５と、両者の間に挟まれた中間板６とで構成されている。

各板３，５，６はステンレス板のような薄い金属板から成っており、三者は、その重合部において図示しないリベットで一体的にかしめ固定されている。図１において、中間板６は平行斜線で表示しているが、これは、形状を明瞭に示すための措置であり、断面の表示ではない。

図１のとおり、上板３と下板５とはシリンダブロック４及びシリンダヘッド２の重合面と略同じ形態である一方、中間板６は、シリンダブロック４のウォータジャケット７（以下、「ブロックジャケット」という）の内側に位置している。本実施形態の内燃機関は３気筒であるため、三者には、シリンダボア８に連通した３つの気筒穴９が空いている。シリンダヘッド２とシリンダブロック４とは合計８本のヘッドボルト（図示せず）で締結されており、上板３と下板５とには、ヘッドボルトが貫通するボルト穴１０を空けている。

また、上板３と下板５とには、気筒列を囲うようにビード（リブ）１０がループ状に膨出形成されている。上板３のビード１１はシリンダヘッド２に向けて突出しており、下板５のビード１１はシリンダブロック４に向けて突出している。ビード１１は、上板３と下板５とのうちいずれか一方のみに形成してもよいし、必要不可欠というものでもない。また、ビード１１は、上板３に設けるにしても下板５に設けるにしても、中間板６に向けて突出させることも可能である。

図２（Ｂ）に示すように、シリンダヘッド２とシリンダブロック４とがヘッドボルトで締結されると、ビード１１は偏平に潰れる。図２では、ブロックジャケット７の外側において上板３と下板５との間に間隔を空けた状態に表示しているが、実際には、ヘッドボルトで締結した後は、上板３と下板５とはブロックジャケット７から外側に離れた箇所において密着する。

シリンダヘッド２には、その全体に広がるようにウォータジャケット（以下、「ヘッドジャケット」という。図示せず）が形成されている。また、上板３と下板５とには、気筒列の外周部のうち、クランク軸線方向に向いた一端部の個所に位置した連通穴１２が形成されており、ブロックジャケット７とヘッドジャケットとが、この連通穴１２を介して連通している。冷却水は、ブロックジャケット７からヘッドジャケットに向かって流れる。

シリンダヘッド２のうち排気側でかつ各シリンダボア８の横の３か所個所には、ヘッドジャケットの一部として、ブロックジャケット７に向けて開口した平面視円弧状の下向き開口部１３が形成されている。図２のとおり、下向き開口部１３はブロックジャケット７と同じ溝幅になっている（ブロックジャケット７と異なる溝幅であってもよい。）。

そして、ガスケット１を構成する下板５のうち、ヘッドジャケットの下向き開口部１３と重複する部分が、下向き開口部１３と同じ形態に打ち抜かれている。つまり、下板５には、下向き開口部１３と同じ形態の切除穴１４が形成されている。従って、下向き開口部１３の個所では、ガスケット１は上板３のみしか存在していない。なお、図１では下板５と切除穴１４との間に少し隙間を空けた状態に描いているが、これは、切除穴１４の配置を明示するための便宜的なものであり、実際には、図２のとおり、下板５の外周と切除穴１４の内周とはブロックジャケット７の内周の個所において一致している（図１のように隙間を空けてもよい。）。

以上の構成において、ガスケット１は、下向き開口部１３の個所では下板５は存在せずに上板３しか存在していないため、下向き開口部１３とブロックジャケット７とは、断熱性が高い空気層によって遮断されてはおらず、上板３で遮断されているのみである。

そして、上板３は熱伝導性に優れた金属板製であるため、下向き開口部１３の冷却水の熱が上板３を介してブロックジャケット７の冷却水に効率良く放熱される。このため、図２（Ｂ）に矢印Ｘで示すように、シリンダヘッド２から下向き開口部１３の冷却水への放熱が良好になって、シリンダヘッド２のうち特に高温になる排気側でかつ燃焼室の外側部分が効率良く冷却される。従って、燃焼室の昇温を抑制してノッキングの発生を抑制できる。その結果、点火タイミングや吸排気タイミングの制御の自由性を高めて燃費の向上にも貢献できる。

また、上板３はシリンダヘッド２に密着しているため、図２（Ｂ）に矢印Ｙで示すように、シリンダヘッド２の熱が上板３を介してブロックジャケット７の冷却水に放散されることも良好になっている。従って、この面においても、シリンダヘッド２の冷却性能を向上できる。

なお、下板５に切除穴１４を形成したことにより、上板３と下板５との間には、ブロックジャケット７に連通した空所が気筒列を囲うように形成されるが、上板３と下板５との間隔は僅かであると共に水は表面張力があるため、空所に水が流入するようなことはない。また、上板３と下板５とは、ブロックジャケット７の外周寄りの部位において全周に亙って密着しているため、シール性についても特段の問題はない。

(2).他の実施形態
次に、図３に示す他の実施形態を説明する。図３のうち（Ａ）に示す第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、上板３に、下向き開口部１３に向いて突出したリブ１５を形成している。この実施形態では、リブ１５によって冷却水との接触面積が大きくなるため、シリンダヘッド２の冷却性能はより向上とすると云える。

図３（Ｂ）に示す第３実施形態も第１実施形態の変形例であり、この実施形態では、中間板６に、下板５の切除穴１４に向けて突出した舌片１６を一体に設けている。この実施形態では、シリンダヘッド２の熱が上板３と中間板６とを通じてブロックジャケット７の冷却水に放散されることが、舌片１４を通じて助長される。このため、この実施形態も、シリンダヘッド２の冷却性能を向上できると云える。図３の（Ａ）や（Ｂ）のような放熱助長手段は、互いに組み合わせることも可能である。

図３（Ｃ）に示す第４実施形態は、ガスケット１を上板３と下板５との二層構造にした場合において、下板５に切除穴１４を形成して、下向き開口部１３の個所で上板３のみを残している。この実施形態では、下板５にビード１１を形成している。

図３（Ｄ）に示す第５実施形態では、ガスケット１を、上板３と下板５と第１中間板６ａと第２中間板６ｂとの４層構造に構成して、第２中間板６ｂをブロックジャケット７の内側に位置させた場合において、上板３と第１中間板６ａとは全体にわたって密着させて、下板５に切除穴１４を形成している。この実施形態では、上板３と第１中間板６ａとは密着していて下向き開口部１３の個所に空気層は存在しないため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

本願発明は、実際に内燃機関用の積層（複層）ガスケット１に適用できる。従って、産業上利用できる。

１ ガスケット
２ シリンダヘッド
３ 上板
４ シリンダブロック
５ 下板
６ 中間板
７ ブロックジャケット
８ シリンダボア
９ 気筒穴
１０ ボルト穴
１１ ビード（リブ）
１２ 連通穴
１３ ヘッドジャケットの下向き開口部
１４ 切除穴

Claims (1)

1. シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在させるガスケットであって、
   重なるように配置された複数枚の板材から成っており、シリンダブロックに形成されたウォータジャケットとシリンダヘッドに形成されたウォータジャケットとが相対向している個所に位置している部分を、空気層が存在しないように板材の枚数を減らしている、
   内燃機関用ガスケット。

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