JP2018084153A - 冷却水路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の圧損を抑制することが可能な冷却水路構造を提供することを課題とする。【解決手段】冷却水が流通するウォータジャケットを有するシリンダブロックと、ウォータポンプと前記シリンダブロックとの間を接続し、前記冷却水が流通する冷却水通路を具備し、前記冷却水通路は、前記ウォータポンプ側から前記シリンダブロック側にかけて、下から上に向けて延伸し、前記冷却水通路の上部内壁は、前記ウォータポンプの出口から前記ウォータジャケットの入口を結ぶ直線に沿う冷却水路構造。【選択図】図２

Description

本発明は冷却水路構造に関する。

内燃機関の冷却のため、シリンダブロックには冷却水の流通するウォータジャケットが設けられ、ウォータポンプから冷却水を供給する。特許文献１にはウォータポンプからウォータジャケットへと冷却水を供給する冷却水路が記載されている。

特開２０１５−９０１４３号公報

冷却水を効果的に供給するためには、冷却水路における冷却水の圧力損失（圧損）を抑制することが重要である。そこで、冷却水の圧損を抑制することが可能な冷却水路構造を提供することを目的とする。

上記目的は、冷却水が流通するウォータジャケットを有するシリンダブロックと、ウォータポンプと前記シリンダブロックとの間を接続し、前記冷却水が流通する冷却水通路を具備し、前記冷却水通路は、前記ウォータポンプ側から前記シリンダブロック側にかけて、下から上に向けて延伸し、前記冷却水通路の上部内壁は、前記ウォータポンプの出口から前記ウォータジャケットの入口を結ぶ直線に沿う冷却水路構造によって達成できる。

冷却水の圧損を抑制することが可能な冷却水路構造を提供できる。

図１は内燃機関を例示する模式図である。 図２（ａ）は図１において円で囲んだ部分の拡大図である。図２（ｂ）は冷却水通路の平面図である。

以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関１００について説明する。図１は内燃機関１００を例示する模式図である。内燃機関１００は例えば自動車に搭載される４気筒エンジンであり、冷却水路構造は内燃機関１００に適用される。図２（ａ）は図１において円で囲んだ部分の拡大図である。図２（ｂ）は冷却水通路１２および２６の平面図であり、Ｚ側から見た図である。図１に示すように、内燃機関１００は、ウォータポンプ１０、シリンダブロック２０およびシリンダヘッド２２を備える。

ウォータポンプ１０は冷却水通路１２を有し、冷却水通路１２を通じてウォータジャケット２４に冷却水を供給する。冷却水通路１２は筒状の通路であり、内部を冷却水が流れる。図１から図２（ｂ）に示すように、冷却水通路１２は、ウォータポンプ１０側からシリンダブロック２０側にかけて（＋Ｘ側から−Ｘ側にかけて）延伸し、ウォータポンプ１０とシリンダブロック２０とを接続する。冷却水通路１２について詳しくは後述する。

図１に示すシリンダブロック２０よびシリンダヘッド２２は例えばアルミニウム合金などの金属により形成されている。シリンダヘッド２２はシリンダブロック２０の上部に取り付けられている。シリンダブロック２０は、冷却水が流通するウォータジャケット２４、冷却水通路２６、および不図示のシリンダボアなどを備える。ウォータジャケット２４は例えばシリンダボアを囲む溝状の流路であり、Ｙ方向に延伸する。ウォータジャケット２４の入口２４ａはウォータジャケット２４の底に位置する。

冷却水通路２６は筒状の通路であり、内部を冷却水が流れる。冷却水通路２６の一端はウォータジャケット２４の入口２４ａと連通し、他端は冷却水通路１２に連結されている。図１の矢印Ａ１、図２（ａ）の矢印Ａ２および図２（ｂ）の矢印Ａ３に示すように、冷却水は冷却水通路１２および２６を通じてウォータジャケット２４に流入する。図２（ｂ）の矢印Ａ４およびＡ５に示すように、冷却水はウォータジャケット２４の中を流れ、シリンダブロック２０およびシリンダヘッド２２を冷却する。

図１から図２（ｂ）に示すように、冷却水通路１２および２６はＸ方向に突出し、フランジ１４および２８を用いて連結される。点線Ｌ１は冷却水通路１２と冷却水通路２６との接合面を示す仮想的な線である。冷却水通路１２は、ウォータポンプ１０側からシリンダブロック２０側（＋Ｘ側から−Ｘ側）にかけて、下から上に向けて延伸する。すなわち、冷却水通路１２は、ウォータポンプ１０からシリンダブロック２０側にかけて上り傾斜を有し、ＸＺ平面においてウォータポンプ１０の出口１０ａから−Ｘおよび＋Ｚ方向に延伸する。図１および図２（ａ）に示す点線Ｌ２は、ウォータポンプ１０の出口１０ａの上端（＋Ｚ側端部）からウォータジャケット２４の入口２４ａの上端までを結ぶ仮想的な直線である。入口２４ａは出口１０ａよりも上側（＋Ｚ側）に位置し、点線Ｌ２は出口１０ａから入口２４ａにかけて上り傾斜を有する。冷却水通路１２の上側の内壁１２ａは、ＸＺ平面において、点線Ｌ２に沿うように直線状に形成されている。

図２（ｂ）に示すように、冷却水通路１２は、ＸＹ平面において、ウォータポンプ１０側からシリンダブロック２０側にかけて、−Ｙ側から＋Ｙ側に向けて延伸する。Ｙ方向における冷却水通路１２の幅Ｗ１は、ウォータジャケット２４の入口２４ａの幅Ｗ２に等しい。

図１および図２（ａ）に示すように、冷却水通路２６の下側の内壁２６ａは、冷却水通路１２側からウォータジャケット２４側にかけて、＋Ｚ方向に立ち上がる曲面を形成する。

冷却水のウォータジャケット２４への流入量は入口２４ａの大きさ（断面積）で決まる。冷却水通路１２の断面積を大きくしても流入量が増加するわけではなく、かえって冷却水の圧損が生じることがある。例えば、冷却水通路１２を入口２４ａよりもＺ方向に大きくしても、冷却水通路１２中の冷却水はウォータジャケット２４に入りきらない。入りきらなかった冷却水は入口２４ａの手前で剥離し、旋回を発生させる。この結果、冷却水の圧損が増大する。また、冷却水が＋Ｚ側に多く流れると、ウォータジャケット２４に対してＸ方向から流入することになる。このため冷却水がウォータジャケット２４の内壁に衝突し、圧損が生じる。

本実施形態によれば、冷却水通路１２は、ウォータポンプ１０側からシリンダブロック２０側にかけて下から上に向けて延伸する。冷却水は、下から（−Ｚ側から）ウォータジャケット２４に導入されるため、ウォータジャケット２４の内壁に衝突しにくい。また、冷却水通路１２の内壁１２ａは、ウォータポンプ１０の出口１０ａからウォータジャケット２４の入口２４ａにかけて点線Ｌ２に沿う。このため、冷却水は点線Ｌ２より上側には流れず、入口２４ａにスムーズに流入する。この結果、冷却水の淀みおよび旋回が生じにくくなり、冷却水の圧損が抑制される。

冷却水通路２６の内壁２６ａは下から上にかけて曲がる曲面である。これにより冷却水は冷却水通路２６を下から上に向けて跳ね上がるように流れ、ウォータジャケット２４に流入する。したがって内壁２６ａとの衝突による冷却水の圧損が抑制され、冷却水は水勢を維持したままウォータジャケットに流入する。本実施形態では冷却水通路１２の下側の内壁は、ＸＺ平面において直線状だが、例えば内壁２６ａと連続するような曲線状でもよい。

前述のように冷却水の流入量は入口２４ａの大きさで決まり、冷却水通路１２を大きくすると圧損増大の恐れがある。例えば、冷却水通路１２を入口２４ａに対して＋Ｙ側または−Ｙ側のいずれかに大きくすると、冷却水の剥離が大きくなり、圧損が生じる。本実施形態では、冷却水通路１２の幅Ｗ１はウォータジャケット２４の入口２４ａの幅Ｗ２と同一である。このため冷却水の剥離および淀みなどが抑制され、圧損が抑制される。特に幅Ｗ１が冷却水通路１２の全体において一定であり、かつ幅Ｗ２に等しいことが好ましい。

冷却水通路１２の内壁１２ａが点線Ｌ２より内側に位置すると、冷却水の流れが狭く絞られることで、圧損が増大する。このため内壁１２ａは点線Ｌ２に沿うことが好ましい。冷却水通路２６の内壁２６ａは曲面ではなく、例えば冷却水通路１２から入口２４ａまで傾斜した面でもよい。幅Ｗ１は幅Ｗ２より小さくてもよいし、大きくてもよい。ただし前述のように、冷却水の圧損を抑制するために、内壁２６ａは曲面であり、幅Ｗ１は幅Ｗ２に等しいことが好ましい。

図２（ｂ）に示した例とは反対に、冷却水通路１２は＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて延伸してもよい。ウォータジャケット２４にはスペーサが装着されてもよい。本実施形態は４気筒エンジン以外のエンジンに適用してもよいし、例えばガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンに適用してもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ ウォータポンプ
１０ａ 出口
１２、２６ 冷却水通路
１２ａ、２６ａ 内壁
２０ シリンダブロック
２２ シリンダヘッド
２４ ウォータジャケット
２４ａ 入口
１００ 内燃機関

Claims (1)

1. 冷却水が流通するウォータジャケットを有するシリンダブロックと、
   ウォータポンプと前記シリンダブロックとの間を接続し、前記冷却水が流通する冷却水通路を具備し、
   前記冷却水通路は、前記ウォータポンプ側から前記シリンダブロック側にかけて、下から上に向けて延伸し、
   前記冷却水通路の上部内壁は、前記ウォータポンプの出口から前記ウォータジャケットの入口を結ぶ直線に沿う冷却水路構造。
   

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