JP2019183719A - エンジンの冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボア変形を防止すること。【解決手段】エンジンは、シリンダブロック内部に形成されたブロック側ウォータジャケット13と、シリンダヘッド内部に形成されたヘッド側ウォータジャケットと、を有し、ブロック側ウォータジャケット13に供給された冷却水が、ブロック上部13bを介して前記ヘッド側ウォータジャケットに流出する冷却構造であって、ブロック側ウォータジャケット13には、ブロック側ウォータジャケット13の上部13bの幅が広く、下部13aの幅が狭くなるように設けられた段付部13cと、段付部13cに配置され、ブロック側ウォータジャケット13の上下間の開閉状態を変化させる可動部材14と、を備え、可動部材14は、冷間時にはブロック側ウォータジャケット13の上下方向の冷却水の流れを制限し、熱間時にはブロック側ウォータジャケット13の上下方向の冷却水の流れを許容するように動作する。【選択図】図3
Description
本発明は、エンジンの冷却構造に関する。
従来、このような分野の技術として、特開2012−197729号公報がある。この公報に記載されたエンジンは、ブロック側ウォータジャケットと、ヘッド側ウォータジャケットと、に独立して冷却液を流通可能にしている。冷却液が暖機完了温度より低い場合には、ブロック側ウォータジャケットの冷却液流通を停止させることで、暖機の促進を図ることができる。
しかしながら、前述した従来のエンジンの構造では、シリンダブロックの上部では受熱量が大きく、下部では小さい。そのため、シリンダブロックへの冷却水の供給を停止した場合には、シリンダブロック上部の温度上昇は早くなるが、下部の温度上昇が小さく冷えたままの状態となる。これによりボア変形が発生するおそれがあり、この変形によりピストン当たりが悪化してフリクションが増大し、燃費の低下が発生する可能性がある。
本発明は、ボア変形の発生を抑制するエンジンの冷却構造を提供するものである。
本発明は、ボア変形の発生を抑制するエンジンの冷却構造を提供するものである。
本発明にかかるエンジンの冷却構造は、シリンダブロック内部に形成されたブロック側ウォータジャケットと、シリンダヘッド内部に形成されたヘッド側ウォータジャケットと、を有し、前記ブロック側ウォータジャケットに供給された冷却水が、ブロック上部を介して前記ヘッド側ウォータジャケットに流出する冷却構造であって、前記ブロック側ウォータジャケットには、前記ブロック側ウォータジャケットの上部の幅が広く、下部の幅が狭くなるように設けられた段付部と、前記段付部に配置され、前記ブロック側ウォータジャケットの上下間の開閉状態を変化させる可動部材と、を備え、前記可動部材は、冷間時には前記ブロック側ウォータジャケットの上下方向の冷却水の流れを制限し、熱間時には前記ブロック側ウォータジャケットの上下方向の冷却水の流れを許容するように動作する。
これにより、シリンダブロックの上部と下部の温度差の発生を抑制することができる。
これにより、シリンダブロックの上部と下部の温度差の発生を抑制することができる。
これにより、ボア変形の発生を抑制することができる。
<実施の形態1>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。例えば、エンジンは、シリンダブロックに対して複数のピストンが収まり、クランクケース部分にはクランクシャフトが取り付けられる。なお以下ではシリンダブロックについて、特に、冷却水を流すウォータジャケットが形成されている箇所とその近傍からなる冷却構造について説明する。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。例えば、エンジンは、シリンダブロックに対して複数のピストンが収まり、クランクケース部分にはクランクシャフトが取り付けられる。なお以下ではシリンダブロックについて、特に、冷却水を流すウォータジャケットが形成されている箇所とその近傍からなる冷却構造について説明する。
図1及び図2に示すように、シリンダブロック1は、外側プレート11と、内側プレート12と、外側プレート11と内側プレート12の間に設けられたウォータジャケット(ブロック側ウォータジャケット)13と、ウォータジャケット13内に配置された可動部材14と、ウォータジャケット13に冷却水を供給するための冷却水入口15と、を備える。
図1に示すように、外側プレート11と内側プレート12は、横方向が平板面であり、横方向に互いに平行となるように配置されている。また、外側プレート11と内側プレート12の屈曲形状により、上面視において内側プレート12によって囲まれた、複数の略円形の穴部が形成されている。すなわち、内側プレート12の内側には、複数のピストンが上方から挿入可能であるように複数の円形の穴形状を形成され、挿入されたピストンが上下方向に摺動可能である。
ウォータジャケット13は、外側プレート11の内側面と内側プレート12の外側面の間に形成されている。ここで、内側プレート12側をボア側とする。ウォータジャケット13は、ボア側において、上下方向の中間部から下部にかけてプレートが肉厚に形成されている。
ここで図3に示すように、ウォータジャケット13の下部側であって、肉厚に形成された内側プレート12と、外側プレート11の間である箇所をウォータジャケットの下部13aとし、ウォータジャケット13の上部側であって、肉厚に形成されていない内側プレート12と、外側プレート11の間である箇所をウォータジャケットの上部13bとする。また、上下方向の中段から内側プレート12を肉厚にするために、内側プレート12の外側面から外側プレート11の内側面方向に突出させて段差を設けた箇所を、段付部13cとする。すなわち、ウォータジャケット13の上部13bの幅は、下部13aの幅に比べて広く形成されている。
図4及び図5に示すように、可動部材14は、段付部13cの上部に当接するように配置されている。例えば可動部材14は、下板14aと、上板14bと、下板14aと上板14bの間に挟まれて配置された可動プレート14cと、可動プレート14cを動作させるバネ14dと、を備える。
下板14a及び上板14bは、上下方向に面を有する平板である。また、下板14aは、段付部13cの上面に当接するように配置されている。上板14bは、下板14aに対して上下方向に対向するように配置されている。なお例えば、下板14a及び上板14bは、夫々がウォータジャケット13内で固定されるように、ウォータジャケット13の下部13aと上部13bとの間を塞がない程度に、一部分が外側プレート11側に延在する形状であっても良い。
可動プレート14cは、下板14aと上板14bに挟まれて配置され、上下方向に面を有する平板である。可動プレート14cは、バネ14dによって動作することにより、図4に示すようにウォータジャケット13の下部13aと上部13bで冷却水が通過可能である開状態と、図5に示すように冷却水の通過を抑制した閉状態と、を切り替える。
より具体的には、可動プレート14cが、内側プレート12側に配置された状態となっている場合には、ウォータジャケット13の下部13aと上部13bの間を塞いでいない状態であるため、下部13aと上部13bの間で冷却水の通過が許容される。一方、可動プレート14cが、外側プレート11側に配置された状態となっている場合には、ウォータジャケット13の下部13aと上部13bの間を塞いだ状態であるため、下部13aと上部13bの間で冷却水が通過することを制限する。
バネ14dは、可動プレート14cの外側面と外側プレート11の間、及び、可動プレート14cの内側面と内側プレート12の間に設けられている。バネ14dは、形状記憶やサーモスタットなどの機構により、想定温度になった場合に、可動プレート14cを動作させる。
典型的には、可動部材14は、外側プレート11と内側プレート12との間で冷却水を循環させるために長く設けられているウォータジャケット13において、複数個が連続するように配置されている。これにより例えば、温間時には夫々の可動部材14の可動プレート14cを内側方向に動作させることによって、下部13aと上部13bの間で冷却水の通過が可能である状態にすることができる。または、冷間時には夫々の可動プレート14cを外側方向に動作させることによって、下部13aと上部13bの間で冷却水の移動が抑制される状態にすることができる。
なお、可動プレート14cは、電動や油圧によって動作するものであっても良い。
冷却水入口15は、外部からウォータジャケット13の上部13bに冷却水の供給を受けるように、ウォータジャケット13の上部13bに連結して設けられている。
次に、シリンダブロック1の動作について説明する。
熱間時には、外側プレート11と内側プレート12との間に配置された全ての可動部材14において、可動プレート14cが外側方向に動作した状態となる。これにより、ウォータジャケット13内において、冷却水入口15から上部13bに挿入された冷却水は、下部13aにも同時に供給される。
冷間時には、外側プレート11と内側プレート12との間に配置された全ての可動部材14において、可動プレート14cが外側方向に動作した状態となる。これにより、ウォータジャケット13内において、冷却水入口15から上部13bに挿入された冷却水は、下部13aに通過することが抑制される。
なお、ウォータジャケット13に供給された冷却水は、その後、ヘッド側のウォータジャケット(図示せず)に供給されて、排出される。
これにより、ウォータジャケット13の上部13bの近傍では温度の上昇が抑制され、下部13aの近傍では早期の昇温を両立することができる。したがって、シリンダーボアの温度が均一化されるため、ボア変形が抑制され、燃費の向上を図ることができる。
なお、図6は、エンジンの暖機途中におけるボア温度と、ボア上下方向深さの関係の一例を示した図である。ウォータジャケット13内に可動部材14を配置して動作させることで、上部で温度が低くなり、燃費向上期間が長期化することが可能であることが示されている。また、下部において温度上昇することから、暖機性能が良いことが示されている。
図7は、エンジンの高負荷高回転の定常時におけるボア温度と、ボア上下方向深さの関係の一例を示した図である。ウォータジャケット13内に可動部材14を配置して動作させることで、上部で温度が低く、高冷却性能を確保できることが示されている。また、ボアの上下で温度幅が小さく、燃費の向上をはかれることが示されている。
<実施の形態2>
実施の形態1では、冷却水入口15が配置される最上流から最下流まで、全ての領域で連続的に可動部材14が配置されているものとして説明したが、最上流及び最下流の一部分にのみ可動部材14を配置し、中間部には単にウォータジャケット13を上下に分割する分割プレートを用いても良い。
実施の形態1では、冷却水入口15が配置される最上流から最下流まで、全ての領域で連続的に可動部材14が配置されているものとして説明したが、最上流及び最下流の一部分にのみ可動部材14を配置し、中間部には単にウォータジャケット13を上下に分割する分割プレートを用いても良い。
すなわち、シリンダブロック2は、図8に示すように、外側プレート11と、内側プレート12と、外側プレート11と内側プレート12の間に設けられたウォータジャケット13と、ウォータジャケット13内に配置された可動部材14と、ウォータジャケット13に冷却水を供給するための冷却水入口15と、分割プレート16と、を備える。なお、実施の形態1に示したシリンダブロック1の構成物品と同様の機能を奏する構成物品について、同一の符号を付し説明を省略する。
可動部材14は、冷却水入口15による冷却水の供給部である最上流、及び最下流にそれぞれ配置されている。
分割プレート16は、上下方向に面を有するプレートである。分割プレート16は、最上流と最下流の間の中間部に配置されている。すなわち、中間部ではウォータジャケット13を下部13aと上部13bは、分割プレート16により分割されている。例えば、この分割プレート16は、中間部に配置された1枚のプレートである。
最上流及び最下流に配置された可動部材14は、図9,図10に示すように、バルブの役割を果たす。
例えば熱間時には、最上流、最下流に配置された両方の可動部材14について、可動プレート14cが外側方向に動作した状態とする。すなわち、最上流及び最下流において、ウォータジャケット13の下部13aと上部13bとの間で冷却水が通過できる状態である。
これにより、冷却水入口15から上部13bに供給された冷却水は、中間部において、ウォータジャケット13の下部13a及び上部13bの両方に流れる。また、下部13aに流れていた冷却水は、最下流において上部13bに流れていた冷却水と合流し、上部13bを介して、ヘッド側ウォータジャケットに向けて排出される。
一方、冷間時には、最上流、最下流に配置された両方の可動部材14について、可動プレート14cが外側方向に動作した状態とする。すなわち、最上流及び最下流において、ウォータジャケット13の下部13aと上部13bとの間で冷却水の通過を制限した状態とする。
これにより、冷却水入口15から上部13bに供給された冷却水は、下部13aに流れず、中間部においてウォータジャケット13の上部13bを流れる。その後、最下流において、冷却水はヘッド側ウォータジャケットに向けて流出する。
このように、冷却水が挿入される冷却水入口15近傍の最上流及び最下流にのみ可動部材14を配置した場合であっても、冷却水の流れをコントロールし、シリンダブロックの上下の温度差の発生を抑制することができる。
<実施の形態3>
実施の形態1及び実施の形態2では、冷却水入口15をウォータジャケット13の上部13bに連結するように設け、上部13bに冷却水を供給するものとして説明したが、冷却水入口15を下部13aに連結するようにして、下部13aに冷却水を供給することも可能である。
実施の形態1及び実施の形態2では、冷却水入口15をウォータジャケット13の上部13bに連結するように設け、上部13bに冷却水を供給するものとして説明したが、冷却水入口15を下部13aに連結するようにして、下部13aに冷却水を供給することも可能である。
すなわち、シリンダブロック3は、図11に示すように、外側プレート11と、内側プレート12と、外側プレート11と内側プレート12の間に設けられたウォータジャケット13と、ウォータジャケット13内に配置された可動部材14と、ウォータジャケット13に冷却水を供給するための冷却水入口15と、分割プレート16と、を備える。なお、実施の形態1,2に示したシリンダブロック1の構成物品と同様の機能を奏する構成物品について、同一の符号を付し説明を省略する。
例えば図12に示すように、ウォータジャケット13の段付部13cの上流側の面13dは、下流方向が高くなるようにスロープ状に形成されている。これにより、冷却水入口15からウォータジャケット13の下部13aに供給された冷却水の一部は、肉厚部を上がり、上部13bに供給される。なお、図12に示されているスロープ状の面13dの上に配置されたプレートは、有無を問わない。
可動部材14は、ウォータジャケット13の最下流に配置されている。
また中間部には、下部13aと上部13bを分割する分割プレート16が配置されている。
ここで、最下流に配置された可動部材14は、図13,図14に示すように、バルブの役割を果たす。
例えば熱間時には、最下流に配置された両方の可動部材14について、可動プレート14cが外側方向に動作した状態とする。すなわち図13に示すように、最下流において、ウォータジャケット13の下部13aと上部13bとの間で冷却水が通過できる状態である。
冷却水入口15から下部13aに冷却水が供給された場合には、冷却水の一部は下部13aを通り、他の一部はスロープ状の段付部13cの面13dを登り、上部13bに供給される。
これにより、中間部において冷却水はウォータジャケット13の下部13aと、上部13bを流れる。
最下流では、バルブとしての可動部材14が開いた状態であるので、ウォータジャケット13の下部13aを流れる冷却水が、上部13bを流れる冷却水と合流し、ヘッド側ウォータジャケットに向けて排出される。
一方、冷間時には、最下流に配置された両方の可動部材14について、可動プレート14cが内側方向に動作した状態とする。すなわち図14に示すように、最下流において、バルブとして動作する可動部材14が閉じた状態であり、ウォータジャケット13の下部13aと上部13bとの間で冷却水が抑制されている。
この場合、可動部材14が閉じて最下流で下部13aと上部13bに冷却水が流れないため、最上流において冷却水入口15から供給された冷却水は、スロープ状の段付部13cの面13dを登り、上部13bに供給される。
その後、上部13bに供給された冷却水は、最下流からヘッド側ウォータジャケットに向けて排出される。
このようにして、上流側のウォータジャケット13の段付部13cをスロープ状にするとともに、最下流に可動部材14を配置し、中間部を分割プレート16により下部13aと上部13bを分割することで、冷却水入口15から下部13aに冷却水を供給する構造であっても、冷却水の流れをコントロールし、シリンダブロックの上下の温度差の発生を抑制することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態2のシリンダブロック2では、冷却水の流れの最上流と最下流に夫々1つの可動部材14が配置され、これらの間の中間部に分割プレート16が配置されるものとして説明したが、最上流と最下流に配置される可動部材14は、バルブの役割を奏するのであれば、実施の形態1と同様に複数個が連続して配置されていても良い。実施の形態3のシリンダブロック3についても同様である。
また、夫々の実施の形態において、ウォータジャケット13の上部13bから、下部13aに冷却水の漏れ出しが発生する場合であっても、実施することができる。
1,2,3 シリンダブロック
11 外側プレート
12 内側プレート
13 ウォータジャケット
13a 下部
13b 上部
13c 段付部
13d 面
14 可動部材
14a 下板
14b 上板
14c 可動プレート
14d バネ
15 冷却水入口
16 分割プレート
11 外側プレート
12 内側プレート
13 ウォータジャケット
13a 下部
13b 上部
13c 段付部
13d 面
14 可動部材
14a 下板
14b 上板
14c 可動プレート
14d バネ
15 冷却水入口
16 分割プレート
Claims (1)
- シリンダブロック内部に形成されたブロック側ウォータジャケットと、
シリンダヘッド内部に形成されたヘッド側ウォータジャケットと、を有し、
前記ブロック側ウォータジャケットに供給された冷却水が、ブロック上部を介して前記ヘッド側ウォータジャケットに流出する冷却構造であって、
前記ブロック側ウォータジャケットには、
前記ブロック側ウォータジャケットの上部の幅が広く、下部の幅が狭くなるように設けられた段付部と、
前記段付部に配置され、前記ブロック側ウォータジャケットの上下間の開閉状態を変化させる可動部材と、を備え、
前記可動部材は、
冷間時には前記ブロック側ウォータジャケットの上下方向の冷却水の流れを制限し、熱間時には前記ブロック側ウォータジャケットの上下方向の冷却水の流れを許容するように動作する、
エンジンの冷却構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018073973A JP2019183719A (ja) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | エンジンの冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018073973A JP2019183719A (ja) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | エンジンの冷却構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019183719A true JP2019183719A (ja) | 2019-10-24 |
Family
ID=68340277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018073973A Pending JP2019183719A (ja) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | エンジンの冷却構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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2018
- 2018-04-06 JP JP2018073973A patent/JP2019183719A/ja active Pending
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