JP2017110619A - 多気筒エンジンの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックにおいて、その上下方向に温度差が生じるのを抑制すること。【解決手段】気筒列方向におけるシリンダブロックの一端部に形成されウォータジャケットに冷却液を導入する導入部と、気筒列方向におけるシリンダブロックの導入部とは反対側の端部に設けられシリンダヘッドのヘッド側ウォータジャケットにウォータジャケット内の冷却液を導出する導出部と、複数の気筒を囲む様にシリンダブロックに形成されたウォータジャケットと、ウォータジャケットに複数の気筒のシリンダボア壁を囲む様に収容されシリンダボア壁の上部と間隔をあけて対向する周壁を有し、周壁とシリンダボア壁の間に排気側通路及び吸気側通路が形成されるスペーサ部材を備え、スペーサ部材は、周壁のうち、気筒列方向における導入部と同じ側の端部に、導入部と、排気側通路及び吸気側通路と連通する開口部を有し、開口部と導入部は気筒軸方向で異なる位置に配置される。【選択図】図６

Description

本発明は、シリンダブロックおよびシリンダヘッドに設けられたウォータジャケット内をエンジン冷却液が流通する多気筒エンジンの冷却構造に関する。

従来、この種のエンジンの冷却構造として、シリンダブロックに複数の気筒を囲むようにウォータジャケットを形成し、このウォータジャケットにウォータポンプから圧送された冷却液を導入してエンジンを冷却する構造が知られている。

また、冷却性能の向上等を目的として、特許文献１に開示されるように、上記ウォータジャケット内にウォータジャケットの内部空間を区画するスペーサ部材を設けることが提案されている。具体的には、特許文献１には、ウォータジャケットと、ウォータポンプから圧送された冷却液をウォータジャケットに導入するための導入部と、ウォータジャケット内の冷却液を排出するための排出部とがシリンダブロックに設けられるとともに、シリンダボア壁との間に冷却液通路が形成され、その冷却液通路の流路断面積が下部側よりも上部側で大きく設定されるスペーサ部材をウォータジャケット内に配置することが開示されている（図２０参照）。

特許第３５９６４３８号公報

ところで、特許文献１においては、明示はされていないものの、シリンダブロックの導入部は、スペーサ部材の上方空間に対向して設けられているものと考えられる。この場合には、シリンダブロックの導入部からウォータジャケット内に流入した冷却液が、シリンダボア壁に勢いよく衝突して、四方に流れが散る。冷却液がシリンダボア壁に勢いよく衝突すると、その衝突した箇所が局所的に過冷却される虞がある。また、特許文献１に係る冷却構造は、その四方に流れた冷却液を積極的に整流するような構造になっていないため、シリンダボア壁に衝突した冷却液がウォータジャケットの下部にも勢いよく流入する虞があり、シリンダボア壁を適切に温度調節できない可能性がある。このため、シリンダボア壁においてその上下方向に温度差が生じてシリンダボアが不均一に変形し、ピストンの摺動抵抗が大きくなって燃費が低下する虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、シリンダブロックにおいてその上下方向に温度差が生じるのを抑制することができる多気筒エンジンの冷却構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、複数の気筒が直列に並ぶ多気筒エンジンの冷却構造であって、前記複数の気筒を囲むようにシリンダブロックに形成されたブロック側ウォータジャケットと、気筒列方向における前記シリンダブロックの一端部に形成され、前記ブロック側ウォータジャケットに冷却液を導入する導入部と、気筒列方向における前記シリンダブロックの他端部に設けられ、前記シリンダブロックに連結されたシリンダヘッドに形成された前記ヘッド側ウォータジャケットに前記ブロック側ウォータジャケット内の冷却液を導出する導出部と、前記ブロック側ウォータジャケットに前記複数の気筒のシリンダボア壁を囲むように収容されるとともに少なくとも前記導入部に対向するように配置される部材であって、前記シリンダボア壁の上部と間隔をあけて対向する周壁を有し、当該周壁と前記シリンダボア壁との間に、前記複数の気筒に対して排気側に位置して前記導入部と前記導出部との間で冷却液を流通させる排気側通路および前記複数の気筒に対して吸気側に位置して前記導入部と前記導出部との間で冷却液を流通させる吸気側通路が形成されるスペーサ部材とを備え、前記スペーサ部材は、前記周壁のうち、気筒列方向における前記導入部と同じ側の端部に、前記導入部と、前記排気側通路および前記吸気側通路と連通する開口部を有し、当該開口部と前記導入部とは前記気筒軸方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする、多気筒エンジンの冷却構造を提供する。

本発明によれば、スペーサ部材が有する開口部とシリンダブロックが有する導入部とは気筒軸方向において異なる位置に配置されているため、その導入部からウォータジャケット内に流入した冷却液が、スペーサ部材における上記開口部より気筒軸方向にずれた部分に衝突する。そして、その衝突した冷却液の一部が、スペーサ部材の外周面に沿って上記開口部まで流動し、冷却液が当該開口部を通じて上記排気側通路および上記吸気側通路に流入する。これにより、導入部からウォータジャケット内に流入した冷却液が、直接的にシリンダボア壁に衝突するのを回避することができ、シリンダボア壁の過冷却を防止することができる。さらに、冷却液がスペーサ部材の外周面に沿って気筒軸方向に流れつつ開口部に流入するので、開口部から内側に流入した冷却液は、吸排気各通路において、シリンダボア璧の上部を下部と比べて十分に冷却することができる。さらに、上記開口部から内側に流入した冷却液が、上記周壁よりも下側に流入してシリンダボア壁の下部が過冷却されるのを抑制することができる。これらの作用により、シリンダブロックにおいてその上下方向に温度差が生じるのを抑制することができる。

本発明においては、前記導入部は、隣接する気筒の中心を結ぶ気筒中心線よりも排気側に位置する排気側導入口と、前記気筒中心線よりも吸気側に位置する吸気側導入口とを有し、前記シリンダブロックは、前記排気側導入口と前記吸気側導入口との間に介在する隔壁部を有することが好ましい。

この構成によれば、ブロック側ウォータジャケットに流入する流量を排気側と吸気側とで調節することが可能になるとともに、排気側通路と吸気側通路とで各々、上下方向に温度差が生じるのをさらに抑制することができる。さらに、隔壁部を設けることにより、導入部周辺の剛性を高めることができ、ガスケットを介してシリンダブロックとシリンダヘッドとの密な結合を確実に行うことができる。つまり、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間のシール性を高めることができる。

本発明においては、前記開口部は、前記気筒中心線よりも排気側に位置するとともに前記排気側導入口と連通する排気側開口部と、前記気筒中心線よりも吸気側に位置するとともに前記吸気側導入口と連通する吸気側開口部とを有し、前記排気側開口部と前記吸気側開口部とは、気筒列直交方向に互いに間隔をあけて形成され、前記排気側開口部は前記排気側導入口の真上に位置し、前記吸気側開口部は前記吸気側導入口の真上に位置していることが好ましい。

この構成によれば、各開口部の開口面積を調節することにより、排気側通路と吸気側通路とで各々、流量を調節することが可能となり、排気側通路の流量を大きくすることによって、排気側通路と吸気側通路との間で温度差が生じるのを抑制することができる。

本発明においては、前記周壁は、前記シリンダボア壁内で上下方向に往復動するピストン上面の上下方向移動範囲のうち、上側の所定範囲を囲む壁であることが好ましい。

この構成によれば、シリンダボア壁のうち、温度が相対的に高い部分をより効果的に冷却することができる。

本発明においては、前記周壁は、その上端部が前記ウォータジャケットの上端部と同じ高さに位置し、前記開口部は、前記周壁の上端部に形成された切欠部であることが好ましい。

この構成によれば、比較的容易に開口部を形成することができる。

以上説明したように、本発明によれば、シリンダブロックにおいてその上下方向に温度差が生じるのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの冷却構造の全体構成を示す概略図である。 シリンダブロック周辺の概略構成を示す分解斜視図である。 スペーサ部材を吸気側から見た斜視図である。 スペーサ部材を排気側から見た側面図である。 スペーサ部材を吸気側から見た側面図である。 （ａ）は、ブロック側ウォータジャケットにスペーサ部材を配置した状態のシリンダブロックを、スペーサ部材の上部の高さで切断して示す横断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示されるシリンダブロックを、ウォータポンプを除去した状態で左側から見た図である。 ブロック側ウォータジャケットにスペーサ部材を配置した状態のシリンダブロックを、スペーサ部材の下部の高さで切断して示す横断面図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 図６のＣ−Ｃ線断面図である。 図６のＤ−Ｄ線断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。

（１）全体の概略構成
本実施形態に係る冷却構造が適用されるエンジン２は、図１に示されるように、４つの気筒（第１〜第４気筒♯１〜♯４）を有する直列４気筒４サイクルガソリンエンジンである。エンジン２は、車両前部のエンジンルーム内で気筒列方向が車幅方向（図１の左右方向）に向くように横置きに配置される横置き型のエンジンである。

なお、本実施形態では、上記直列エンジン２に基づいて説明するが、エンジンの種類は特に限定されるものではなく、Ｖ型エンジン、水平エンジンなどクロスフロー式のエンジンに適用可能である。また、気筒数についても複数であればよく、エンジンルーム内で気筒列方向が車両前後方向に向くように縦置きに配置される縦置き型のエンジンであってもよい。エンジンルームは、車両前部に設けられていてもよいし、車両中央部あるいは車両後部に設けられていてもよい。

図１に示されるように、エンジン２は、シリンダブロック３と、シリンダブロック３にガスケット７０（図２参照）を介して締結されるシリンダヘッド４とを含んでいる。なお、図１では、ガスケットおよび後述するスペーサ部材の図示を省略している。

エンジン２においては、その吸気系および排気系が気筒列方向と直交する方向の一方側と他方側とにそれぞれ設けられている。

各図において、「ＩＮ側」は吸気側、すなわち気筒列方向と直交する方向において、エンジン２の吸気ポートが位置する側（吸気マニホールド等の吸気装置が配置される側）を意味し、「ＥＸ側」は排気側、すなわち気筒列方向と直交する方向において、エンジン２の排気ポートが位置する側（排気マニホールド等の排気装置が配置される側）を意味している。

以下の説明では、気筒軸方向を上下方向といい、シリンダブロック３から見てシリンダヘッド側を上、反シリンダヘッド側を下というとともに、この上下方向の位置を高さ位置という場合がある。また、気筒の径方向内側を単に内側、径方向外側を単に外側という場合がある。

なお、図１では、シリンダブロック３は上方から見たもの、シリンダヘッド４は下方から見たものとして示しているため、シリンダブロック３とシリンダヘッド４とで吸気側と排気側との位置関係が逆になっている。シリンダヘッド４は、気筒ごとに、２つの吸気口と、２つの排気口と、中央部に配置された点火プラグ口または燃料噴射ノズル口とを備える。

本実施形態に係る冷却装置は、図１および図２に示されるように、ブロック側ウォータジャケット３３が上方に開口した状態で設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３にガスケット７０を介して締結されるとともにヘッド側ウォータジャケット６０が設けられたシリンダヘッド４と、このシリンダヘッド４のヘッド側ジャケット６０とブロック側ウォータジャケット３３との間で冷却液が流通する管、バルブおよびラジエータを含む図外の冷却液流通部材と、シリンダブロック３に取り付けられ前記冷却液流通部材から流れ込んだ冷却液をブロック側ウォータジャケット３３に圧送するウォータポンプ５とを備え、冷却液が循環することによりシリンダブロック３およびシリンダヘッド４を冷却するものとなされている。

なお、上記バルブは、シリンダヘッド４の気筒列方向一端部（図１における左側端部）に形成された導出部６２に設けられており、運転条件等に応じて開閉される。このバルブが開／閉されることで、ヘッド側ジャケット６０から外部への冷却液の導出ひいてはブロック側ジャケット３３およびヘッド側ジャケット６０内の冷却液の流通が実行／停止される。例えば、暖機運転中において早期にエンジン２の温度を高めたい場合等には、このバルブが閉じられ冷却液の流通が停止されて、冷却液によるエンジン２の冷却が禁止される。

本実施形態に係る冷却構造は、上記冷却装置のうち、シリンダブロック３における冷却構造を言い、ブロック側ウォータジャケット３３と、導入部３６と、導出部３７と、スペーサ部材４０とを備える。

以下、上記冷却装置の各構成要素について詳細に説明する。

（２）シリンダブロック
図２，６，７に示されるように、シリンダブロック３は、気筒♯１〜♯４を規定するシリンダボア壁３２と、ブロック側ウォータジャケット３３と、このブロック側ウォータジャケット３３に冷却液を導入する導入部３６と、ブロック側ウォータジャケット３３から冷却液を導出する導出部３７とを備えている。

なお、本実施形態においては、後述するように、導入部３６は、気筒列方向と直交する方向に互いに離間して設けられる排気側導入口３６ａと吸気側導入口３６ｂとを有している。そして、シリンダブロック３は、これら排気側導入口３６ａと吸気側導入口３６ｂとが離間配置される結果、それらの間に隔壁部３８（図１、２、６（ｂ）参照）が備えられている。

この隔壁部３８は、シリンダブロック３における排気側導入口３６ａおよび吸気側導入口３６ｂ付近の剛性を高める機能を有している。そのような機能を発揮するために、この隔壁部３８は、シリンダブロック３における排気側導入口３６ａおよび吸気側導入口３６ｂ付近に応力が作用したときに、その応力による排気側導入口３６ａおよび吸気側導入口３６ｂ付近の変形を抑制し、これによりシリンダブロック３とシリンダヘッド４とが、ガスケット７０を介して密に接合されるような大きさを有している。この隔壁部３８を設けることにより、シリンダブロック３の上面とシリンダヘッド４の下面との間の高いシール性が確保される。

各気筒♯１〜♯４のシリンダボア壁３２は、隣接するもの同士が気筒列方向に互いに結合されており、各気筒♯１〜♯４のシリンダボア壁３２が気筒列方向に一体的に連続している。

図１，６，７に示されるように、ブロック側ウォータジャケット３３は、冷却液が流通する経路（空間）である。図２，６，７に示されるように、ブロック側ジャケット３３は、４つの気筒♯１〜♯４を囲むようにシリンダブロック３に形成されている。すなわち、ブロック側ジャケット３３は、シリンダボア壁３２の外周面と、シリンダボア壁３２を間隔を隔てて囲むシリンダブロック外周壁３４の内周面との間に形成されている。以下の説明では、シリンダブロック外周壁３４を「ブロック外周壁３４」という。

ブロック側ジャケット３３は、シリンダブロック３の上面３１に開口する、いわゆるオープンデッキ式のウォータジャケットである。ブロック側ジャケット３３は、ピストン（図示略）が上下方向に往復動するときのピストン上面の上下方向移動範囲全体に沿って形成されている。ブロック側ジャケット３３内には、ブロック側ジャケット３３内を区画するスペーサ部材４０が挿入されている。このスペーサ部材４０の詳細については後述する。

また、図２，６，７に示されるように、シリンダブロック３は、シリンダブロック３の気筒列方向他端部（第４気筒♯４側端部）において、ブロック側ジャケット３３と連通しブロック側ウォータジャケット３３から外側（反気筒側、すなわち、気筒列方向において第４気筒♯４から離間する方向）に膨出する空間である膨出部３５を有している。膨出部３５は、シリンダブロック３の上面３１に開口している。膨出部３５の気筒列直交方向の幅は、ブロック側ウォータジャケット３３における排気側端部と吸気側端部との気筒列直交方向の間隔よりも小さく設定されている。また、膨出部３５の深さは、ブロック側ウォータジャケット３３の深さと同じに設定されている。

図２、６、７に示されるように、導入部３６は、シリンダブロック３の気筒列方向一端部（図２における右側端部）に形成された貫通孔（導入口）であり、案内部２２を介してウォータポンプ５の吐出口と連通している。導入部３６は、単一の導入口から構成されてもよいし、或いは、複数の導入口から構成されてもよいが、本実施形態では、２つの導入口、具体的には、隣接する気筒の中心を結ぶ気筒中心線よりも排気側に位置する排気側導入口３６ａと、上記気筒中心線よりも吸気側に位置する吸気側導入口３６ｂとから構成されている。なお、導入部３６を単一の導入口で構成する場合には、当該導入口は、上記気筒中心線よりも排気側に位置する部分と、上記気筒中心線よりも吸気側に位置する部分とを有するように形成される。

排気側導入口３６ａと吸気側導入口３６ｂとは、気筒列直交方向に互いに間隔をあけてシリンダブロック３に形成されており、ブロック側ウォータジャケット３３の気筒列直交方向中央部に対して互いに反対側に開口している。排気側導入口３６ａの開口面積と吸気側導入口３６ｂの開口面積とは、略同じに設定されている。

図２、６、７に示されるように、導出部３７は、膨出部３５の上端開口部（シリンダブロック３の上面３１に開口する部分）により形成されている。つまり、導出部３７は、シリンダブロック３の気筒列方向他端部（図２における左側端部）に形成されており、ブロック側ウォータジャケット３３に連通するとともに、ヘッド側ウォータジャケット６０にガスケット７０の連通孔７２ａ，７２ｂとシリンダヘッド４に形成された排気側導入口６１ａ及び吸気側導入口６１ｂ を介して連通している。導出部３７は、本実施形態では、排気側に位置する排気側導出部３７ａと、吸気側に位置する吸気側導出部３７ｂとを有している。排気側導出部３７ａおよび吸気側導出部３７ｂは、上記膨出部３５がスペーサ部材４０の仕切壁５０（後述する）によって気筒列直交方向において排気側と吸気側の２つの空間に仕切られることにより形成され、その一方の空間が排気側導出部３７ａとされ、他方の空間が吸気側導出部３７ｂとされている。排気側導出部３７ａは、ガスケット７０に形成された連通孔７２ａと排気側導入口６１ａを介してヘッド側ウォータジャケット６０と連通し、吸気側導出部３７ｂは、ガスケット７０に形成された連通孔７２ｂと吸気側導入口６１ｂを介してヘッド側ウォータジャケット６０と連通している。

（３）ガスケット
図２に示されるように、ガスケット７０は、シリンダブロック３とシリンダヘッド４との間に介在して、シリンダブロック３とシリンダヘッド４との間をシールする部材である。ガスケット７０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属製であり、具体的には、複数の金属板を重ね合わせた後これら金属板の複数個所をかしめて一体化することで形成される。シリンダブロック３とシリンダヘッド４とは、このガスケット７０を間に挟んだ状態で複数のヘッドボルト（図示略）により互いに締結される。なお、シリンダブロック３およびガスケット７０には、これらヘッドボルトが挿通、螺合するボルト穴が形成されているが、図示は省略している。

ガスケット７０は、その全体形状がシリンダブロック３の上面３１に対応する形状に形成されており、ガスケット７０には、４つの気筒♯１〜♯４に対応する位置に４つの円孔７１が形成されている。

ガスケット７０の気筒列方向一端部（図２における左側端部）には、その厚み方向に貫通して、ブロック側ジャケット３３とヘッド側ジャケット６０とを相互に連通させる２つの連通孔７２ａ、７２ｂが形成されている。連通孔７２ａの開口面積は、連通孔７２ｂの開口面積よりも大きく設定されている。

（４）スペーサ部材
ブロック側ジャケット３３内に収容されるスペーサ部材４０の詳細構造について、図２〜１１を参照しつつ説明する。

図２、６、７に示されるように、スペーサ部材４０は、スペーサ本体部４１と、下端フランジ４９と、突条部５４ａ〜５４ｄと、仕切壁５０とを備えている。スペーサ部材４０は、熱伝導率がシリンダブロック３の素材（例えばアルミニウム合金）よりも小さい素材で構成されればよいが、本実施形態では合成樹脂で構成される。

スペーサ本体部４１は、各気筒♯１〜♯４に対応するシリンダボア壁３２の外周全体を囲むとともにブロック外周璧３４の導入部３６と対向するように配置される部材であって、シリンダボア壁３２に沿って平面視で４つの円が若干オーバーラップしてつながり、当該オーバーラップ部分が除去されたような筒状部材である。具体的には、図８に示されるように、スペーサ本体部４１は、各気筒♯１〜♯４に対応するシリンダボア壁３２の上部（本実施形態では、ピストン上面の上下方向移動範囲のうち、上側約１／３の部分）を囲む上部壁４３（本発明の「周壁」に相当する）と、上部壁４３の下端に連設されて径方向内側に突出する段部４２と、段部４２の内側端部に連設され、上部壁４３の下側に位置する下部壁４４とを有し、図２に示されるように、上部壁４３に対して下部壁４４が内側に縮小した異形筒状体を呈している。なお、上部壁４３の高さ位置は、上記の高さ位置（ピストン上面の上下方向移動範囲のうち、上側約１／３の部分）に限定されず、例えば、ピストン上面の上下方向移動範囲のうち、上側約１／２の部分であってもよい。

図８〜１１に示されるように、スペーサ本体部４１は、シリンダブロック３の上面３１から突出しないような高さを有している。つまり、スペーサ本体部４１は、ブロック側ジャケット３３の深さと同等もしくはブロック側ジャケット３３の深さよりも低い高さを有している。本実施形態では、図６（ｂ）に示されるように、スペーサ本体部４１の上端の高さ位置が、シリンダブロック３の上面３１とほぼ同じ高さ位置で、かつ、シリンダブロック３の排気側導入口３６ａおよび吸気側導入口３６ｂの高さ位置よりも上側に設定されている。これに伴い、ブロック側ジャケット３３は、その全体にわたってスペーサ本体部４１により内側（気筒側）と外側（反気筒側）とに区画されている。

図６、８に示されるように、上部壁４３は、上下方向に延びる筒状壁であり、ブロック側ジャケット３３内に配置された状態で、その内周面がシリンダボア壁３２の上部に対して所定の間隔Ｌ１（図８参照）を隔てて対向し、かつ、その外周面がブロック外周壁３４の上部と近接して（上記間隔Ｌ１よりも十分に小さい距離を隔てて）対向するように構成されている。図６、８に示されるように、上部壁４３とシリンダボア壁３２との間には、４つの気筒♯１〜♯４に対して排気側に位置する排気側通路３３ａと、４つの気筒♯１〜♯４に対して吸気側に位置する吸気側通路３３ｂとが形成される。なお、上部壁４３は、ブロック側ジャケット３３内に配置された状態で、ブロック外周壁３４と密着するような大きさに設定されていてもよい。

図２〜６に示されるように、上部壁４３のうち、気筒列方向における導入部３６側の端部には、シリンダブロック３の導入部３６、排気側通路３３ａ、および吸気側通路３３ｂと連通するとともに、上記導入部３６よりも上側に位置する開口部５３が形成されている。

開口部５３は、単一の開口部から構成されてもよいし、或いは、複数の開口部から構成されてもよいが、本実施形態では、２つの開口部、具体的には、図６（ｂ）に示されるように、上記気筒中心線よりも排気側に位置する排気側開口部５３ａと、上記気筒中心線よりも吸気側に位置する吸気側開口部５３ｂとから構成されている。なお、開口部５３を単一の開口部で構成する場合には、当該開口部は、上記気筒中心線よりも排気側に位置する部分と、上記気筒中心線よりも吸気側に位置する部分とを有し、上記導入部３６を単一の導入部で構成した場合にその単一の導入部の真上に位置するように形成される。

本実施形態では、図６（ｂ）に示されるように、排気側開口部５３ａと吸気側開口部５３ｂとは、気筒列直交方向に互いに間隔をあけて形成されている。排気側開口部５３ａは、シリンダブロック３に形成された排気側導入口３６ａの真上に位置し、吸気側開口部５３ｂは、シリンダブロック３に形成された吸気側導入口３６ｂの真上に位置している。排気側導入口３６ａの上端から排気側開口部５３ａの下端までの上下方向距離および吸気側導入口３６ｂの上端から吸気側開口部５３ｂの下端までの上下方向距離は、冷却液流れを上向きに整流する効果を高める点で大きい程好ましいが、特に限定はされない。

本実施形態では、排気側開口部５３ａおよび吸気側開口部５３ｂは、上部壁４３の上端から段部４２までを切り欠くように形成されている。冷却液が吸気側通路３３ｂよりも排気側通路３３ａで多く流れるように、排気側開口部５３ａの開口面積は、吸気側開口部５３ｂの開口面積よりも大きく設定されている。

また、図２〜６に示されるように、上部壁４３のうち、気筒列方向における導出部３７側の端部には、上部壁４３の上端から段部４２までを切り欠くように導出側開口部５３ｃ、５３ｄが形成されている。

図７、８に示されるように、下部壁４４は、上下方向に延びる筒状壁であり、ブロック側ジャケット３３内に配置された状態で、その内周面がブロック外周壁３４に対して所定の間隔Ｌ２（図８参照）を隔てて対向し、かつ、その外周面がシリンダボア壁３２の上下方向中央部と近接して（上記間隔Ｌ２よりも十分に小さい距離を隔てて）対向するように構成されている。図７、８に示されるように、下部壁４４がブロック側ジャケット３３内に配置された状態で、下部壁４４とシリンダボア壁３２との間には、４つの気筒♯１〜♯４に対して排気側に位置する排気側通路３３ｃと、４つの気筒♯１〜♯４に対して吸気側に位置する吸気側通路３３ｄとが形成される。なお、下部壁４４は、ブロック側ジャケット３３内に配置された状態で、シリンダボア壁３２と密着するような大きさに設定されていてもよい。

上記間隔Ｌ１と間隔Ｌ２との大小関係は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、同じに設定される。なお、Ｌ１をＬ２よりも大きい値に設定することや、Ｌ２をＬ１よりも大きく設定することも可能である。

図３，７に示されるように、下部壁４４は、気筒列方向他端部において、排気側と吸気側とに相互に分離されており、排気側の下部壁４４と吸気側の下部壁４４との間に、仕切壁５０が介在している。排気側の下部壁４４および吸気側の下部壁４４は、仕切壁５０と一体に形成されている。

図２〜５に示されるように、下端フランジ４９は、スペーサ本体部４１の下端部において、スペーサ本体部４１の外周面から全周にわたってブロック外周壁３４に向かって突出するように形成されている。スペーサ部材４０は、この下端フランジ４９がブロック側ジャケット３３の底面に当接した状態でブロック側ジャケット３３内に収容されている。

図２〜７に示されるように、仕切壁５０は、上下方向に延びる直方体状の壁である。仕切壁５０は、気筒列方向他端部における排気側の下部壁４４と吸気側の下部壁４４との間に位置して、下部壁４４の下端と同じ高さから上側に延びて、さらに導出部３７内で上部壁４３の上端と同じ高さまで延びている。仕切壁５０の内側（気筒側）の側面は、下部壁４４の内周面とは面一となっている。また、仕切壁５０の外側（反気筒側）の側面は、下部壁４４の外周面および上部壁４３の外周面よりも外側に突出している。

図６，７に示されるように、仕切壁５０は、その気筒列直交方向の幅が膨出部３５の気筒列直交方向の幅よりも小さく設定され、膨出部３５内に配置される。これにより、膨出部３５のうち、仕切壁５０よりも排気側の部分には、排気側通路３３ａ，３３ｃ内の冷却液をヘッド側ジャケット６０に導出する排気側導出部３７ａが形成され、膨出部３５のうち、仕切壁５０よりも吸気側の部分には、吸気側通路３３ｂ，３３ｄ内の冷却液をヘッド側ジャケット６０に導出する吸気側導出部３７ｂが形成される。なお、本実施形態では、仕切壁５０は、当該仕切壁５０が気筒列直交方向における膨出部３５の中央部に配置されている。排気側導出部３７ａは、ガスケット７０に形成された連通孔７２ａと排気側導入口６１ａを介してヘッド側ウォータジャケット６０と連通している。また、この吸気側導出部３７ｂは、ガスケット７０に形成された連通孔７２ｂと吸気側導入口６１ｂを介してヘッド側ウォータジャケット６０と連通している。

また、図６に示されるように、仕切壁５０の気筒列直交方向の幅は、導出部３７の気筒列直交方向の幅よりも小さく設定されている。この導出部３７内に仕切壁５０が位置している。導出部３７は、仕切壁５０によって排気側と吸気側とに仕切られる。排気側に位置する導出側開口部５３ｃは、吸気側に位置する導出側開口部５３ｄよりも開口面積が大きく設定されている。なお、各導出側開口部５３ｃ、５３ｄの開口面積は略同じでもよい。

図１１に示されるように、スペーサ部材４０がブロック側ジャケット３３内に配置された状態で、仕切壁５０の外側（反気筒側）の側面は、その全長に亘ってブロック外周壁３４に近接（上記間隔Ｌ２よりも十分に小さい間隔を隔てて）もしくは密着して対向する。さらに、仕切壁５０の内側（気筒側）の側面は、その全長に亘ってシリンダボア壁３２に近接（上記間隔Ｌ１よりも十分に小さい間隔を隔てて）もしくは密着して対向する。

このように、仕切壁５０は、その全長に亘ってシリンダボア壁３２およびブロック外周壁３４と近接もしくは密着するように配置されることにより、排気側通路３３ａと吸気側通路３３ｂとが上下方向全体に亘って仕切られるとともに、排気側通路３３ｃと吸気側通路３３ｄとが上下方向全体に亘って仕切られ、さらに、膨出部３５が排気側と吸気側とに仕切られる。なお、排気側通路３３ａと排気側通路３３ｃとは、導出側開口部５３ｃ（仕切壁５０よりも排気側に位置する部分）を介して連通し、吸気側通路３３ｂと吸気側通路３３ｄとは、導出側開口部５３ｄ（仕切壁５０よりも吸気側に位置する部分）を介して連通している。

図３、４、８に示されるように、排気側突条部５４ａは、下部壁４４の上下方向中央部において、下部壁４４の排気側の外周面から外側に突出するとともに下部壁４４に沿って導入部３６側から導出部３７側に延びて、排気側通路３３ｃを排気側突条部５４ａよりも上側に規定する。つまり、排気側突条部５４ａは、排気側通路３３ｃの上下方向範囲を規定する。なお、排気側突条部５４ａおよび吸気側突条部５４ｂは、気筒列方向一端部（図２における右側端部）および気筒列方向他端部（図２における左側端部）には形成されていない。

排気側突条部５４ａの突出高さは、下部壁４４に対する上部壁４３の径方向への拡大量と同じ程度とされる。これにより、スペーサ部材４０をブロック側ジャケット３３内に配置した状態で、排気側突条部５４ａの突出端がブロック外周壁３４と近接もしくは密着して対向する。排気側突条部５４ａが設けられる高さ位置は、本実施形態では気筒♯１〜♯４の上下方向中央部とされる。

図５、８に示されるように、吸気側突条部５４ｂは、下部壁４４の上下方向中央部において、下部壁４４の吸気側の外周面から外側に突出するとともに下部壁４４に沿って導入部３６側から導出部３７側に延びて、吸気側通路３３ｄを吸気側突条部５４ｂよりも上側に規定する。つまり、吸気側突条部５４ｂは、吸気側通路３３ｄの上下方向範囲を規定する。吸気側突条部５４ｂの突出高さは、下部壁４４に対する上部壁４３の径方向への拡大量と同じ程度とされる。これにより、スペーサ部材４０をブロック側ジャケット３３内に配置した状態で、吸気側突条部５４ｂの突出端がブロック外周壁３４と近接もしくは密着して対向する。吸気側突条部５４ｂが設けられる高さ位置は、本実施形態では気筒♯１〜♯４の上下方向中央部とされる。

図２，４に示されるように、斜め方向突条部５４ｃは、下部壁４４の外周面から外側に突出するように形成されており、排気側突条部５４ａにおける導入部３６側の端部から気筒列方向における導入部３６側に斜め下向きに延びている。排気側突条部５４ａの傾斜角度は鋭角であり、好ましくは約４５°である。

図３、５に示されるように、気筒軸方向突条部５４ｄは、下部壁４４の外周面から径方向外側に突出するように形成されており、吸気側突条部５４ｂにおける導入部３６側の端部から気筒軸方向下側に延びている。

（５）シリンダヘッド
図１に示されるように、シリンダヘッド４は、各気筒♯１〜♯４の排気ポートおよび吸気ポートの周辺および燃焼室周辺を冷却するヘッド側ウォータジャケット６０と、シリンダヘッド４の気筒列方向他端部（図１における右側端部）に形成され、ヘッド側ウォータジャケット６０と連通するとともにシリンダブロック３の導出部３７からガスケット７０の連通孔７２ａ，７２ｂを介してヘッド側ウォータジャケット６０に冷却液を導入する排気側導入口６１ａ及び吸気側導入口６１ｂと、シリンダヘッド４の気筒列方向一端部（図１における左側端部）に形成され、ヘッド側ウォータジャケット６０から冷却液を上記冷却液流通部材に導出する導出部６２とを備えている。

（６）ウォータポンプ
ウォータポンプ５は、エンジン２により強制的に駆動されるポンプであり、シリンダブロック３の気筒列方向一端部（図１における左側端部）に取り付けられている。ブロック側ジャケット３３およびヘッド側ジャケット６０には、このウォータポンプ５により冷却液が圧送される。詳細には、ウォータポンプ５は、エンジン２のクランクシャフト（図示略）に連結されており、クランクシャフトの回転すなわちエンジン２の回転に伴って冷却液を圧送する。また、ウォータポンプ５は、シリンダブロック３の気筒列方向一端部（図１における左側端部）のうち、排気側部分に配置されている。

ウォータポンプ５の吐出口には、冷却液をブロック側ウォータジャケット３３に案内する案内部２２が接続されている。案内部２２は、ウォータポンプ５の吐出口からシリンダブロック３の吸気側に延びつつシリンダブロック３の側面の一部を覆うカバー部材である。この案内部２２とシリンダブロック３の側面との間に、気筒列直交方向に延びる直線状の通路が形成され、この通路の中途部が、排気側導入部３６ａおよび吸気側導入部３６ｂを介してブロック側ウォータジャケット３３と連通している。

（７）本実施形態の作用効果
次に、本実施形態に係るエンジンの冷却構造の作用効果について説明する。

本実施形態では、まず、図７に示されるように、ウォータポンプ５から圧送された冷却液が、案内部２２および排気側導入口３６ａを通じて排気側通路３３ｃ内に流入するとともに、案内部２２および吸気側導入口３６ｂを通じて吸気側通路３３ｄ内に流入する。

本実施形態では、図６（ｂ）に示されるように、スペーサ部材４０が有する排気側開口部５３ａが、シリンダブロック３が有する排気側導入口３６ａよりも気筒軸方向の上側（シリンダヘッド４側）に位置し、吸気側開口部５３ｂが、吸気側導入口３６ｂよりも気筒軸方向の上側に位置している。このため、その排気側導入口３６ａを通じて排気側通路３３ｃ内に流入した冷却液が、図３，４，９に示されるように、下部壁４４の外周面のうち上記排気側開口部５３ａの真下の部分に衝突し、吸気側導入口３６ｂを通じて吸気側通路３３ｄ内に流入した冷却液が、図３，５，９に示されるように、下部壁４４の外周面のうち上記吸気側開口部５３ｂの真下の部分に衝突する。これにより、吸排気側各導入口３６ｂ，３６ａからウォータジャケット３３内に流入した冷却液が、直接的にシリンダボア壁３２に衝突するのを回避することができ、シリンダボア壁３２の過冷却を防止することができる。そして、排気側で衝突した冷却液の一部が、下部壁４４の外周面に沿って排気側開口部５３ａまで上昇し、その上方に指向する流れ成分を有する冷却液が当該排気側開口部５３ａを通じて排気側通路３３ａに流入する。また、吸気側で衝突した冷却液の一部が、下部壁４４の外周面に沿って吸気側開口部５３ｂまで上昇し、その上方に指向する流れ成分を有する冷却液が当該吸気側開口部５３ｂを通じて吸気側通路３３ｂに流入する。これにより、排気側開口部５３ａから排気側通路３３ａに流入した冷却液、および、吸気側開口部５３ｂから吸気側通路３３ｂに流入した冷却液は、上側が下側に比べて流速が速くなる。つまり、図３〜５，９において太い白抜き矢印で示す流速が相対的に高い部分（単位面積当たりの流量が多い部分）が、吸排気側各通路３３ｂ，３３ａの上部に形成されるとともに、同図において細い白抜き矢印で示す流速が相対的に低い部分（単位面積当たりの流量が少ない部分）が、吸排気側各通路３３ｂ，３３ａの下部に形成される。これにより、吸排気側各通路３３ｂ，３３ａにおいて、シリンダボア璧３２の上部を下部と比べて十分に冷却することができる。これらの作用により、シリンダブロック３の排気側部分および吸気側部分の各々において、上下方向に温度差が生じるのを抑制することができる。

なお、ブロック側ジャケット３３における排気側導入口３６ａと吸気側導入口３６ｂとの間の区間では、排気側導入口３６ａから流入した冷却液の一部が吸気側に流れ、吸気側導入口３６ｂから流入した冷却液の一部が排気側に流れるが、これらの冷却液が互いに流れを相殺するため、この区間にはほとんど流れが生じない。また、ブロック側ジャケット３３における排気側開口部５３ａと吸気側開口部５３ｂとの間の区間では、排気側開口部５３ａから流入した冷却液の一部が吸気側に流れ、吸気側開口部５３ｂから流入した冷却液の一部が排気側に流れるが、これらの冷却液が互いに流れを相殺するため、この区間にはほとんど流れが生じない。

また、本実施形態では、冷却液が吸気側通路３３ｂよりも排気側通路３３ａで多く流れるように、排気側開口部５３ａの開口面積が吸気側開口部５３ｂの開口面積をよりも大きく設定されているため、冷却液が吸気側通路３３ｂよりも排気側通路３３ａで多く流れる。これにより、シリンダブロック３を吸気側よりも排気側で効率よく冷却することができる。

さらに、排気側突条部５４ａにおける導入部３６側の端部には斜め方向突条部５４ｃが一体形成され、吸気側突条部５４ｂにおける導入部３６側の端部には気筒軸方向突条部５４ｄが一体形成されている。冷却液が斜め方向突条部５４ｃから受ける抵抗力よりも、冷却液が気筒軸方向突条部５４ｄから受ける抵抗力の方が大きいため、冷却液を吸気側通路３３ｄよりも排気側通路３３ｃにより多く流入させることができる。これにより、シリンダブロック３を吸気側よりも排気側で効率よく冷却することができる。

次いで、排気側通路３３ａ内を導出部３７側の端部まで流れた冷却液が、仕切壁５０に衝突して上側に流れるとともに、排気側通路３３ｃ内を導出部３７側の端部まで流れた冷却液が、仕切壁５０に衝突して上側に流れる。排気側通路３３ａからの冷却液と排気側通路３３ｃからの冷却液とが合流して排気側導出部３７ａに流入し、その合流した冷却液がガスケット７０の連通孔７２ａと排気側導入口６１ａを通じてヘッド側ジャケット６０内に流入する。

同様に、吸気側通路３３ｂ内を導出部３７側の端部まで流れた冷却液が、仕切壁５０に衝突して上側に流れるとともに、吸気側通路３３ｄ内を導出部３７側の端部まで流れた冷却液が、仕切壁５０に衝突して上側に流れる。吸気側通路３３ｂからの冷却液と吸気側通路３３ｄからの冷却液とが合流して吸気側導出部３７ｂに流入し、その合流した冷却液がガスケット７０の連通孔７２ｂと吸気側導入口６１ｂを通じてヘッド側ジャケット６０内に流入する。

本実施形態では、仕切壁５０が排気側通路３３ａと吸気側通路３３ｂとを仕切るとともに、排気側通路３３ｃと吸気側通路３３ｄとを仕切っているため、吸気側通路３３ｂを流れる冷却液が排気側通路３３ａを流れる冷却液に干渉することが防止されるとともに、吸気側通路３３ｄを流れる冷却液が排気側通路３３ｃを流れる冷却液に干渉することが防止される。これにより、排気側通路３３ａ，３３ｃおよび吸気側通路３３ｂ，３３ｄを流れる冷却液を、各々、スムーズにヘッド側ジャケット６０に流入させることができ、ブロック側ジャケット３３において排気側と吸気側とで適切に流量調整を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、スペーサ部材４０が有する開口部５３が、シリンダブロック３が有する導入部３６よりも上側に位置しているため、導入部３６からウォータジャケット３３内に流入した冷却液が、直接的にシリンダボア壁３２に衝突するのを回避することができ、シリンダボア壁３２の過冷却を防止することができる。さらに、上方を指向する流れ成分を有する冷却液が開口部５３に流入するので、開口部５３から吸排気側各通路３３ｂ，３３ａに流入した冷却液は、上側が下側と比べて流速が速くなり（図３〜５，９の太い白抜き矢印を参照）、吸排気各通路３３ｂ，３３ａにおいて、シリンダボア璧３２の上部を下部と比べて十分に冷却することができる。さらに、上記開口部５３から内側に流入した冷却液が、上記上部壁４３よりも下側に流入してシリンダボア壁３２の下部が過冷却されるのを抑制することができる。これらの作用により、シリンダブロック３においてその上下方向に温度差が生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、シリンダブロック３が、排気側導入口５３ａと吸気側導入口５３ｂとの間に設けられる隔壁部３８を備えているため、排気側導入口５３ａおよび吸気側導入口５３ｂ周辺の剛性を高めることができ、ガスケット７０を介してシリンダブロック３とシリンダヘッド４との密な結合を確実に行うことができる。つまり、シリンダブロック３とシリンダヘッド４との間のシール性を高めることができる。

また、本実施形態によれば、上部壁４３の上端部がウォータジャケット３３の上端部と同程度の高さに位置し、排気側導入口５３ａおよび吸気側導入口５３ｂは、上部壁４３の上端部に形成された切欠部であるため、比較的容易に排気側導入口５３ａおよび吸気側導入口５３ｂを形成することができる。

なお、上記実施形態においては、導入部３６が、２つの導入口（排気側導入口３６ａと吸気側導入口３６ｂ）から構成されているが、１つの導入口から構成してもよい。具体的には、排気側開口部５３ａおよび吸気側開口部５３ｂよりも下側で、かつ、これら排気側開口部５３ａと吸気側開口部５３ｂの気筒列直交方向の中間部に対向する位置に一つの導入口を形成してもよい。この場合には、冷却液が１つの導入口を通じて排気側通路３３ｃと吸気側通路３３ｄとの間に流入し、その冷却液の一部が上側に流れて、排気側開口部５３ａおよび吸気側開口部５３ｂに流入する。この場合においても、シリンダブロック３の排気側部分および吸気側部分においてその上下方向に温度差が生じるのを抑制することができる。

また、上記実施形態においては、排気側開口部５３ａおよび吸気側開口部５３ｂが、各々、切欠部として形成されているが、上部壁４３の上下方向中央部を厚み方向に貫通する貫通孔であってもよい。この場合においては、排気側の貫通孔は、排気側導入口３６ａの真上に形成され、吸気側の貫通孔は、吸気側導入口３６ｂの真上に形成される。また、貫通孔の開口面積は、吸気側よりも排気側で大きく設定される。

なお、上記実施形態においては、導入部３６が、排気側開口部５３ａおよび吸気側開口部５３ｂよりも下側（反シリンダヘッド側）に位置しているが、これに替えて、スペーサ部材４０の段部４２が気筒軸方向において略中央位置に形成された際は、貫通孔に形成された排気側開口部５３ａおよび吸気側開口部５３ｂが下側に位置し、導入部３６が上側（シリンダヘッド側）に位置するように配置することも可能である。

２ エンジン
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
３２ シリンダボア壁
３３ ブロック側ウォータジャケット
３３ａ、３３ｃ 排気側通路
３３ｂ、３３ｄ 吸気側通路
３６ 導入部
３６ａ 排気側導入部
３６ｂ 吸気側導入部
４０ スペーサ部材
４３ 上部壁（周壁）
５３ 開口部
５３ａ 排気側開口部
５３ｂ 吸気側開口部

Claims (5)

1. 複数の気筒が直列に並ぶ多気筒エンジンの冷却構造であって、
   前記複数の気筒を囲むようにシリンダブロックに形成されたブロック側ウォータジャケットと、
   気筒列方向における前記シリンダブロックの一端部に形成され、前記ブロック側ウォータジャケットに冷却液を導入する導入部と、
   気筒列方向における前記シリンダブロックの他端部に設けられ、前記シリンダブロックに連結されたシリンダヘッドに形成された前記ヘッド側ウォータジャケットに前記ブロック側ウォータジャケット内の冷却液を導出する導出部と、
   前記ブロック側ウォータジャケットに前記複数の気筒のシリンダボア壁を囲むように収容されるとともに少なくとも前記導入部に対向するように配置される部材であって、前記シリンダボア壁の上部と間隔をあけて対向する周壁を有し、当該周壁と前記シリンダボア壁との間に、前記複数の気筒に対して排気側に位置して前記導入部と前記導出部との間で冷却液を流通させる排気側通路および前記複数の気筒に対して吸気側に位置して前記導入部と前記導出部との間で冷却液を流通させる吸気側通路が形成されるスペーサ部材とを備え、
   前記スペーサ部材は、前記周壁のうち、気筒列方向における前記導入部と同じ側の端部に、前記導入部と、前記排気側通路および前記吸気側通路と連通する開口部を有し、当該開口部と前記導入部とは前記気筒軸方向において異なる位置に配置されていることを特徴とする、多気筒エンジンの冷却構造。
2. 前記導入部は、隣接する気筒の中心を結ぶ気筒中心線よりも排気側に位置する排気側導入口と、前記気筒中心線よりも吸気側に位置する吸気側導入口とを有し、
   前記シリンダブロックは、前記排気側導入口と前記吸気側導入口との間に介在する隔壁部を有することを特徴とする、請求項１に記載の多気筒エンジンの冷却構造。
3. 前記開口部は、前記気筒中心線よりも排気側に位置するとともに前記排気側導入口と連通する排気側開口部と、前記気筒中心線よりも吸気側に位置するとともに前記吸気側導入口と連通する吸気側開口部とを有し、前記排気側開口部と前記吸気側開口部とは、気筒列直交方向に互いに間隔をあけて形成され、
   前記排気側開口部は前記排気側導入口の真上に位置し、前記吸気側開口部は前記吸気側導入口の真上に位置していることを特徴とする、請求項２に記載の多気筒エンジンの冷却構造。
4. 前記周壁は、前記シリンダボア壁内で上下方向に往復動するピストン上面の上下方向移動範囲のうち、上側の所定範囲を囲む壁であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の多気筒エンジンの冷却構造。
5. 前記周壁は、その上端部が前記ウォータジャケットの上端部と同じ高さに位置し、
   前記開口部は、前記周壁の上端部に形成された切欠部であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の多気筒エンジンの冷却構造。

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