JP2019124211A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリンダブロックの内部を流通した冷却水がシリンダブロックの内部に流入するように冷却水の流通経路が構成されている内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine in which a coolant water flow path is configured such that coolant water flowing inside a cylinder block flows into the inside of the cylinder block.
特許文献１に記載されている内燃機関では、シリンダブロック内に設けられている冷却水通路であるブロック側通路と、シリンダヘッド内に設けられている冷却水通路であるヘッド側通路とを連通させる連通部が、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在するガスケットに設けられている。この特許文献１の内燃機関にあっては、ブロック側通路における幅方向における中央に連通部が配置されている。 In the internal combustion engine described in Patent Document 1, a block side passage which is a cooling water passage provided in a cylinder block is communicated with a head side passage which is a cooling water passage provided in a cylinder head. A communication portion is provided in a gasket interposed between the cylinder block and the cylinder head. In the internal combustion engine of Patent Document 1, the communication portion is disposed at the center in the width direction of the block side passage.
なお、このような内燃機関にあっては、ブロック側通路を流れる冷却水の一部が連通部を介してヘッド側通路に流入することとなる。 In such an internal combustion engine, part of the cooling water flowing through the block side passage flows into the head side passage via the communication part.
近年では、内燃機関の高出力化や高タンブル化が進められている。そのため、シリンダヘッド内における燃焼室の近くにヘッド側通路を設け、ブロック側冷却水通路を流れる冷却水の一部を連通部を介してヘッド側通路に流入させるような内燃機関にあっては、ヘッド側通路内での冷却水の流れを工夫することによって、燃焼室内の冷却効率の更なる向上が求められている。 In recent years, high output and high tumble of internal combustion engines have been promoted. Therefore, in an internal combustion engine in which the head side passage is provided near the combustion chamber in the cylinder head and a part of the cooling water flowing in the block side cooling water passage is made to flow into the head side passage through the communication portion, Further improvement of the cooling efficiency in the combustion chamber is required by devising the flow of the cooling water in the head side passage.
上記課題を解決するための内燃機関は、シリンダブロックの内部には気筒を囲むようにブロック側通路が設けられ、同ブロック側通路を流れる冷却水がガスケットの連通部を介してシリンダヘッド内のヘッド側通路に流入するようになっている。また、前記連通部における前記気筒を中心とする径方向の外側の縁は、前記ブロック側通路における前記径方向の外側の縁よりも前記径方向の内側に位置している。また、前記ヘッド側通路は、前記連通部が接続される上流側部分と、前記上流側部分に接続されているとともに、前記径方向の内側に延伸する下流側部分と、を有している。そして、前記上流側部分と前記下流側部分との接続部位の周面のうち、前記ヘッド側通路の中心軸よりも前記気筒に近い部分を気筒側周面とした場合、前記気筒の中心軸の延伸方向に沿った前記気筒側周面の断面が円弧状をなすように同気筒側周面が構成されている。 In the internal combustion engine for solving the above-mentioned problems, a block side passage is provided inside the cylinder block so as to surround the cylinder, and the cooling water flowing in the block side passage passes through the communication part of the gasket and the head in the cylinder head It is designed to flow into the side passage. Further, the radially outer edge of the communication portion centering on the cylinder is located inward of the radially outer edge of the block-side passage in the radial direction. The head-side passage has an upstream portion to which the communication portion is connected, and a downstream portion which is connected to the upstream portion and extends inward in the radial direction. Then, in the case where a portion closer to the cylinder than the central axis of the head-side passage in the peripheral surface of the connection portion between the upstream portion and the downstream portion is a cylinder side peripheral surface, the central axis of the cylinder The cylinder side peripheral surface is configured such that a cross section of the cylinder side peripheral surface along the extending direction has an arc shape.
上記構成では、連通部における上記径方向の外側の縁が、ブロック側通路における上記径方向の外側の縁よりも上記径方向の内側に位置している。そのため、ブロック側通路内での冷却水の流れを、気筒に近い側に引き寄せることができる。すなわち、ブロック側通路の周壁のうちの燃焼室に近い側の周壁近傍を流れる冷却水の量を増やすことができる。これにより、ブロック側通路を流れる冷却水による燃焼室内の冷却効率を高くすることができる。 In the above configuration, the radially outer edge of the communication portion is located more radially inward than the radially outer edge of the block-side passage. Therefore, the flow of cooling water in the block side passage can be drawn closer to the cylinder. That is, the amount of cooling water flowing in the vicinity of the peripheral wall near the combustion chamber among the peripheral walls of the block side passage can be increased. Thereby, the cooling efficiency in the combustion chamber by the cooling water flowing through the block side passage can be enhanced.
また、上記構成では、上記気筒側周面を気筒の中心軸の延伸方向に沿って切断した場合の断面が円弧状をなすように、気筒側周面が構成されている。そのため、ヘッド側通路の下流側部分のうち、同ヘッド側通路の中心軸よりも燃焼室に近い側の領域を流れる冷却水の量の低下を抑制できる。その結果、ヘッド側通路を流れる冷却水による燃焼室内の冷却効率を高くすることができる。 Further, in the above configuration, the cylinder side peripheral surface is configured such that a cross section when the cylinder side peripheral surface is cut along the extending direction of the central axis of the cylinder has an arc shape. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the amount of cooling water flowing in a region closer to the combustion chamber than the central axis of the head side passage in the downstream side portion of the head side passage. As a result, it is possible to increase the cooling efficiency of the combustion chamber by the cooling water flowing through the head side passage.
したがって、上記構成によれば、燃焼室内の冷却効率を高くすることができるようになる。 Therefore, according to the above configuration, the cooling efficiency in the combustion chamber can be enhanced.
以下、内燃機関の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１には、内燃機関１０を構成するシリンダブロック２０の一部が図示されている。図１に示すように、シリンダブロック２０内では、複数の気筒２１が一列に並んでいる。シリンダブロック２０内で気筒２１が並ぶ方向のことを「気筒配列方向Ｘ」という。シリンダブロック２０の内部には、冷却水通路であるブロック側通路２２が各気筒２１を囲むようなかたちで形成されている。ブロック側通路２２内では、図１に示す矢印方向に沿って冷却水が流れるようになっている。
Hereinafter, one embodiment of an internal combustion engine will be described according to FIGS. 1 to 5.
In FIG. 1, a part of a cylinder block 20 constituting an internal combustion engine 10 is illustrated. As shown in FIG. 1, in the cylinder block 20, a plurality of cylinders 21 are arranged in a line. The direction in which the cylinders 21 are lined up in the cylinder block 20 is referred to as "cylinder arrangement direction X". Inside the cylinder block 20, a block side passage 22 which is a cooling water passage is formed so as to surround each cylinder 21. In the block side passage 22, the cooling water flows along the arrow direction shown in FIG.
図２に示すように、シリンダブロック２０には、シリンダヘッド３０が取り付けられている。このシリンダヘッド３０とシリンダブロック２０との間にはガスケット４０が介在している。シリンダヘッド３０には、図１に一点鎖線で示すように、一対の吸気ポート３１及び一対の排気ポート３２が気筒２１毎に設けられている。すなわち、気筒２１の数を「Ｎ個」とした場合、シリンダヘッド３０には、Ｎ対の吸気ポート３１とＮ対の排気ポート３２が設けられている。そして、図２に示すように、シリンダブロック２０の気筒２１とシリンダヘッド３０とピストン１１とにより燃焼室１２が区画されている。燃焼室１２には、点火プラグ１３によって、対となる２つの吸気ポート３１から導入された吸入空気と燃料とを含む混合気が燃焼される。そして、混合気の燃焼によって燃焼室１２で生成された排気は、対となる２つの排気ポート３２に排出されるようになっている。 As shown in FIG. 2, a cylinder head 30 is attached to the cylinder block 20. A gasket 40 is interposed between the cylinder head 30 and the cylinder block 20. A pair of intake ports 31 and a pair of exhaust ports 32 are provided for each cylinder 21 in the cylinder head 30 as indicated by a dashed dotted line in FIG. 1. That is, when the number of cylinders 21 is “N”, the cylinder head 30 is provided with N pairs of intake ports 31 and N pairs of exhaust ports 32. Further, as shown in FIG. 2, the combustion chamber 12 is divided by the cylinder 21 of the cylinder block 20, the cylinder head 30 and the piston 11. In the combustion chamber 12, an air-fuel mixture containing fuel and intake air introduced from two paired intake ports 31 is burned by the spark plug 13. Then, the exhaust generated in the combustion chamber 12 by the combustion of the air-fuel mixture is discharged to the two paired exhaust ports 32.
図１には、シリンダヘッド３０の内部に設けられている冷却水通路の一部が二点鎖線で図示されている。すなわち、図１及び図２に示すように、シリンダヘッド３０の内部には、気筒２１の中心軸２１ａの周り、具体的には点火プラグ１３を囲むように形成されている環状の周囲冷却通路５０が設けられている。また、シリンダヘッド３０の内部には、対をなす２つの排気ポート３２の間に位置する排気ポート間冷却水通路５１が設けられている。排気ポート間冷却水通路５１は、図３に実線矢印で示すように、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする径方向において外側から内側に向かって冷却水が流れるように構成されている。そして、排気ポート間冷却水通路５１の下流端が周囲冷却通路５０に接続されている。また、図２に示すように、排気ポート間冷却水通路５１は、ガスケット４０に形成されている排気用連通部４１を介してブロック側通路２２と連通している。すなわち、本実施形態では、この排気用連通部４１が「連通部」の一例に相当し、排気ポート間冷却水通路５１が「ヘッド側通路」の一例に相当する。 In FIG. 1, a part of the cooling water passage provided inside the cylinder head 30 is illustrated by a two-dot chain line. That is, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, an annular peripheral cooling passage 50 is formed inside the cylinder head 30 around the central axis 21 a of the cylinder 21, specifically, surrounding the spark plug 13. Is provided. Further, an inter-exhaust-port cooling water passage 51 is provided in the cylinder head 30 between the two exhaust ports 32 forming a pair. As indicated by solid arrows in FIG. 3, the inter-exhaust-port cooling water passage 51 is configured such that the cooling water flows inward from the outer side in the radial direction centering on the central axis 21 a of the cylinder 21. The downstream end of the inter-exhaust port cooling water passage 51 is connected to the surrounding cooling passage 50. Further, as shown in FIG. 2, the inter-exhaust port cooling water passage 51 communicates with the block side passage 22 via the exhaust communication portion 41 formed in the gasket 40. That is, in the present embodiment, the exhaust communication portion 41 corresponds to an example of the “communication portion”, and the inter-exhaust port cooling water passage 51 corresponds to an example of the “head side passage”.
次に、図２及び図４を参照し、排気ポート間冷却水通路５１について説明する。
排気ポート間冷却水通路５１は、排気用連通部４１が接続される上流側部分５２と、上流側部分５２の下流端に接続されている下流側部分５３とを有している。図２に示すように、下流側部分５３は、上流側部分５２との接続部位から上記径方向の内側に延伸している。そして、気筒２１の中心軸２１ａと下流側部分５３の中心軸５３ａとのなす角α２は、気筒２１の中心軸２１ａと上流側部分５２の中心軸５２ａとのなす角α１よりも大きい。また、図４に示すように、上流側部分５２と下流側部分５３との接続部位の周面のうち、排気ポート間冷却水通路５１の中心軸よりも気筒２１に近い部分を気筒側周面５４とした場合、気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿った気筒側周面５４の断面が円弧状をなすように気筒側周面５４が構成されている。
Next, the cooling water passage 51 between the exhaust ports will be described with reference to FIGS. 2 and 4.
The inter-exhaust-port cooling water passage 51 has an upstream portion 52 to which the exhaust communication portion 41 is connected, and a downstream portion 53 connected to the downstream end of the upstream portion 52. As shown in FIG. 2, the downstream portion 53 extends inward in the radial direction from the connection portion with the upstream portion 52. The angle α2 between the central axis 21a of the cylinder 21 and the central axis 53a of the downstream portion 53 is larger than the angle α1 between the central axis 21a of the cylinder 21 and the central axis 52a of the upstream portion 52. Further, as shown in FIG. 4, of the peripheral surface of the connection portion between the upstream side portion 52 and the downstream side portion 53, a portion closer to the cylinder 21 than the central axis of the cooling water passage 51 between the exhaust ports is a cylinder side peripheral surface In the case of 54, the cylinder side circumferential surface 54 is configured such that the cross section of the cylinder side circumferential surface 54 along the extension direction of the central axis 21 a of the cylinder 21 has an arc shape.
次に、図２及び図３を参照し、排気用連通部４１について説明する。
図３に示すように、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする周方向において、排気用連通部４１の一方側の縁４１１は、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の縁５１１よりも排気ポート間冷却水通路５１の中心から離れている。また、同周方向において、排気用連通部４１の他方側の縁４１２は、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の縁５１２よりも排気ポート間冷却水通路５１の中心から離れている。
Next, the exhaust communication portion 41 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
As shown in FIG. 3, in the circumferential direction centering on the central axis 21 a of the cylinder 21, the edge 411 on one side of the exhaust communication portion 41 is more exhaust than the edge 511 of the upstream end of the cooling water passage 51 between the exhaust ports. It is separated from the center of the inter-port cooling water passage 51. Further, in the same circumferential direction, the edge 412 on the other side of the exhaust communication portion 41 is farther from the center of the cooling water passage 51 between exhaust ports than the edge 512 of the upstream end of the cooling water passage 51 between exhaust ports.
また、図２及び図３に示すように、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする径方向において、排気用連通部４１の外側の縁４１３は、ブロック側通路２２の外側の縁、及び、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の外側の縁の双方よりも内側に位置している。また、同径方向において、排気用連通部４１の内側の縁４１４は、ブロック側通路２２の内側の縁、及び、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の内側の縁の双方よりも内側に位置している。 Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, in the radial direction centering on the central axis 21 a of the cylinder 21, the outer edge 413 of the exhaust communication portion 41 is the outer edge of the block side passage 22 and the exhaust It is located inside both of the outer edges of the upstream end of the interport cooling water passage 51. Further, in the same radial direction, the inner edge 414 of the exhaust communication portion 41 is more inward than both the inner edge of the block side passage 22 and the inner edge of the upstream end of the cooling water passage 51 between the exhaust ports. positioned.
次に、図５を参照し、本実施形態の作用及び効果について説明する。
排気用連通部４１における上記径方向の外側の縁４１３が、ブロック側通路２２における上記径方向の外側の縁よりも内側に位置している。そのため、ブロック側通路２２内での冷却水の流れを、気筒２１に近い側に引き寄せることができる。すなわち、ブロック側通路２２の周壁のうちの燃焼室１２に近い側の周壁近傍を流れる冷却水の量を増やすことができる。このように燃焼室１２を区画する壁に沿って流れる冷却水の流量を増やすことにより、ブロック側通路２２を流れる冷却水による燃焼室１２内の冷却効率を高くすることができる。
Next, with reference to FIG. 5, the operation and effect of the present embodiment will be described.
The radially outer edge 413 of the exhaust communication portion 41 is positioned inward of the radially outer edge of the block side passage 22. Therefore, the flow of the cooling water in the block side passage 22 can be drawn closer to the cylinder 21. That is, the amount of cooling water flowing in the vicinity of the peripheral wall near the combustion chamber 12 in the peripheral wall of the block side passage 22 can be increased. Thus, by increasing the flow rate of the cooling water flowing along the wall partitioning the combustion chamber 12, the cooling efficiency in the combustion chamber 12 by the cooling water flowing through the block side passage 22 can be increased.
また、図５に示すように、排気用連通部４１は、排気ポート間冷却水通路５１の上流端よりも幅広になっている。そのため、ブロック側通路２２の冷却水を排気用連通部４１を介して排気ポート間冷却水通路５１に流入させるに際し、排気用連通部４１の縁（特に、ブロック側通路２２内における冷却水の流れ方向上流側の縁４１１）によって、排気ポート間冷却水通路５１への冷却水の流入が妨げられにくい。その結果、排気ポート間冷却水通路５１に流入する冷却水の量を増大させることができる。 Further, as shown in FIG. 5, the exhaust communication portion 41 is wider than the upstream end of the inter-exhaust-port cooling water passage 51. Therefore, when the cooling water of the block side passage 22 is made to flow into the inter-exhaust port cooling water passage 51 through the exhaust communication portion 41, the flow of the cooling water in the edge of the exhaust communication portion 41 (especially, the block side passage 22) The flow of cooling water into the inter-exhaust-port cooling water passage 51 is less likely to be hindered by the direction upstream edge 411). As a result, the amount of cooling water flowing into the inter-exhaust port cooling water passage 51 can be increased.
さらに、本実施形態では、排気ポート間冷却水通路５１における上流側部分５２と下流側部分との接続部位の気筒側周面５４を気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿って切断した場合の断面が円弧状をなすように、気筒側周面５４が構成されている。 Furthermore, in the present embodiment, the cylinder side circumferential surface 54 of the connection portion between the upstream side portion 52 and the downstream side portion of the cooling water passage 51 between the exhaust ports is cut along the extending direction of the central axis 21 a of the cylinder 21. The cylinder side circumferential surface 54 is configured such that the cross section has an arc shape.
ここで、気筒側周面５４を気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿って切断した場合の断面がピン角状である場合を比較例として説明する。比較例では、排気ポート間冷却水通路５１内において、上流側部分５２から下流側部分５３に冷却水が流入するに際し、気筒側周面５４に沿って流れる冷却水の剥離が生じるおそれがある。この場合、排気ポート間冷却水通路５１の下流側部分５３のうち、中心軸よりも燃焼室１２に近い側の部分を流れる冷却水の量が少なくなるおそれがある。 Here, a case where the cross section in the case where the cylinder side circumferential surface 54 is cut along the extension direction of the central axis 21 a of the cylinder 21 is pin-angular will be described as a comparative example. In the comparative example, when the cooling water flows from the upstream side portion 52 to the downstream side portion 53 in the inter-exhaust-port cooling water passage 51, separation of the cooling water flowing along the cylinder side circumferential surface 54 may occur. In this case, the amount of cooling water flowing through the downstream side portion 53 of the inter-exhaust-port cooling water passage 51 on the side closer to the combustion chamber 12 than the central axis may be reduced.
これに対し、本実施形態では、気筒側周面５４を気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿って切断した場合の断面が円弧状をなしているため、上流側部分５２から下流側部分５３に冷却水が流入するに際し、気筒側周面５４に沿って流れる冷却水の剥離が生じにくい。その結果、排気ポート間冷却水通路５１の下流側部分５３のうち、中心軸よりも燃焼室１２に近い側の部分を流れる冷却水の量の減少を抑制することができる。したがって、排気ポート間冷却水通路５１を流れる冷却水による燃焼室１２内の冷却効率を高くすることができる。 On the other hand, in the present embodiment, since the cross section when the cylinder side circumferential surface 54 is cut along the extension direction of the central axis 21 a of the cylinder 21 is arc-shaped, the upstream portion 52 to the downstream portion 53 When the cooling water flows in, the separation of the cooling water flowing along the cylinder side circumferential surface 54 hardly occurs. As a result, it is possible to suppress a decrease in the amount of cooling water flowing through a portion closer to the combustion chamber 12 than the central axis in the downstream portion 53 of the cooling water passage 51 between the exhaust ports. Therefore, the cooling efficiency in the combustion chamber 12 by the cooling water flowing through the cooling water passage 51 between the exhaust ports can be increased.
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ヘッド側通路を排気ポート間冷却水通路５１に具体化して説明している。しかし、シリンダヘッド３０内に設けられている冷却水通路のうち、上記径方向の外側から内側に冷却水が流れる通路であれば、排気ポート間冷却水通路５１以外の他の通路をヘッド側通路としてもよい。例えば、対をなす２つの吸気ポート３１の間に冷却水通路が設けられている場合、この冷却水通路をヘッド側通路としてもよい。
The present embodiment can be modified as follows. The present embodiment and the following modifications can be implemented in combination with one another as long as there is no technical contradiction.
In the above embodiment, the head side passage is embodied in the cooling water passage 51 between the exhaust ports. However, among the cooling water passages provided in the cylinder head 30, if it is a passage through which the cooling water flows inward from the outer side in the radial direction, the other passages other than the cooling water passage 51 between the exhaust ports are the head side passages It may be For example, when a cooling water passage is provided between two intake ports 31 forming a pair, this cooling water passage may be a head side passage.
・内燃機関１０は、ディーゼル式のものであってもよい。 The internal combustion engine 10 may be a diesel engine.
１０…内燃機関、２０…シリンダブロック、２１…気筒、２１ａ…気筒の中心軸、２２…ブロック側通路、３０…シリンダヘッド、５１…排気ポート間冷却水通路、５２…上流側部分、５３…下流側部分、５４…気筒側周面、４０…ガスケット、４１…排気用連通部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 internal combustion engine 20 cylinder block 21 cylinder 21a central axis of cylinder 22 block side passage 30 cylinder head 51 intercooler cooling water passage 52 upstream portion 53 downstream Side part, 54 ... cylinder side circumferential surface, 40 ... gasket, 41 ... communication part for exhaust.
Claims (1)
前記連通部における前記気筒を中心とする径方向の外側の縁は、前記ブロック側通路における前記径方向の外側の縁よりも前記径方向の内側に位置しており、
前記ヘッド側通路は、前記連通部が接続される上流側部分と、前記上流側部分に接続されているとともに、前記径方向の内側に延伸する下流側部分と、を有しており、
前記上流側部分と前記下流側部分との接続部位の周面のうち、前記ヘッド側通路の中心軸よりも前記気筒に近い部分を気筒側周面とした場合、前記気筒の中心軸の延伸方向に沿った前記気筒側周面の断面が円弧状をなすように同気筒側周面が構成されている
内燃機関。 A block side passage is provided inside the cylinder block so as to surround the cylinder, and cooling water flowing through the block side passage flows into the head side passage in the cylinder head through the communication part of the gasket.
The radially outer edge of the communication portion centering on the cylinder is located radially inward of the radially outer edge of the block-side passage,
The head side passage has an upstream side portion to which the communication portion is connected, and a downstream side portion connected to the upstream side portion and extending inward in the radial direction.
When a portion closer to the cylinder than the central axis of the head passage is a circumferential surface of the connection portion between the upstream portion and the downstream portion, the extending direction of the central axis of the cylinder An internal-combustion engine side peripheral surface is constituted so that the section of the above-mentioned cylinder side peripheral surface in alignment with a circular arc shape.
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