JP2020067045A - シリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】ウォータジャケットにスペーサを取り付けることなく冷却水の流速を調整することのできるシリンダブロックを提供する。【解決手段】シリンダブロック１１には、シリンダボア１２を取り囲むように配置されているウォータジャケット１５が形成されている。ウォータジャケット１５のうちクランクケース３４側の部分であるジャケット下部には、同ジャケット下部内を横切り且つ延びる方向の異なる架橋を複数有するメッシュ構造部５１が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関する。

特許文献１には、ウォータジャケットにスペーサを取り付けたシリンダブロックの冷却構造が開示されている。具体的には、ウォータジャケットにスペーサを取り付けることによって、ウォータジャケットのうちシリンダブロックのデッキ面側である上部の流路断面積を、ウォータジャケットのうちクランクケース側である下部の流路断面積よりも小さくしている。このようにスペーサを取り付けたウォータジャケットによって、ウォータジャケットにおける上部の流速を増加させて、冷却効率を増大させている。

特開２００５‐３１５１１８号公報

特許文献１に開示されているようなシリンダブロックの冷却構造は、その製造工程においてシリンダブロックとは別体のスペーサをウォータジャケット内に取り付ける工程が必要だった。

上記課題を解決するためのシリンダブロックは、複数のシリンダボアと、前記複数のシリンダボアを取り囲むように配置されているウォータジャケットと、を備え、前記ウォータジャケットのうちクランクケース側の部分であるジャケット下部に、同ジャケット下部内を横切り且つ延びる方向の異なる棒状の架橋を複数有するメッシュ構造部が設けられていることをその要旨とする。

上記構成では、ウォータジャケットにおけるジャケット下部がメッシュ構造部を有している。そのため、ジャケット下部では、メッシュ構造部を有していない場合と比較して、冷却水が流れる際の抵抗が大きくなっている。これによって、ウォータジャケット自体の構造によってジャケット下部における冷却水の流れを抑制してウォータジャケットのうちシリンダブロックのデッキ面側であるジャケット上部に冷却水の流れを集中させることができる。

このように上記構成によれば、ジャケット下部における冷却水の流れを抑制して、ジャケット上部に冷却水の流れを集中させることができる。すなわち、ウォータジャケットにスペーサを取り付ける場合と同様の効果を、ウォータジャケットにスペーサを取り付けることなく実現できる。

シリンダブロックの一実施形態を備える内燃機関を示す模式図。 同実施形態にかかるシリンダブロックを示す正面図。 同実施形態にかかるシリンダブロックにおける一部の拡大図。

以下、シリンダブロックの一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１には、シリンダブロック１１を備える内燃機関１０を示している。内燃機関１０は、三つの気筒を有する多気筒の内燃機関である。内燃機関１０は、クランクシャフトが収容されているクランクケース３４と、クランクシャフトの回転と連動して往復動可能なピストン１３が収容されているシリンダブロック１１と、シリンダヘッド２１と、を備えている。シリンダブロック１１には、気筒を形成するシリンダボア１２が形成されている。シリンダブロック１１は、アルミニウム合金を材料として成形されている。ピストン１３は、シリンダボア１２に収容されている。シリンダブロック１１とシリンダヘッド２１との間には、ガスケット３１が配置されている。内燃機関１０は、シリンダボア１２とピストン１３とシリンダヘッド２１とによって区画されている燃焼室１４を備えている。

シリンダヘッド２１には、燃焼室１４に吸気を導入する吸気ポート２２が形成されている。シリンダヘッド２１には、燃焼室１４において燃焼された混合気を排気として排出する排気ポート２３が形成されている。シリンダヘッド２１には、吸気ポート２２と燃焼室１４との連通を開閉する吸気バルブ２４が設けられている。シリンダヘッド２１には、燃焼室１４と排気ポート２３との連通を開閉する排気バルブ２５が設けられている。シリンダヘッド２１には、燃焼室１４に電極を露出させた点火プラグ２８が設けられている。また、シリンダヘッド２１には、冷却水が循環する通路としてヘッド側ジャケット２７が形成されている。

図１及び図２に示すように、シリンダブロック１１には、三つのシリンダボア１２を取り囲むように配置されているウォータジャケット１５が形成されている。ウォータジャケット１５は、冷却水が循環する流路を形成している。ウォータジャケット１５は、シリンダブロック１１におけるシリンダヘッド２１側の面であるデッキ面１１Ａに開口している。なお、シリンダブロック１１とシリンダヘッド２１との間に介在しているガスケット３１には、ウォータジャケット１５とヘッド側ジャケット２７とを部分的に連通させる連通孔が形成されている。

図１に示すように、ウォータジャケット１５のうちクランクケース３４側の部分であるジャケット下部には、メッシュ構造部５１が設けられている。なお、ピストン１３の移動方向におけるウォータジャケット１５の寸法をウォータジャケット１５の深さとすると、シリンダブロック１１では、ウォータジャケット１５における深さの中間位置よりもクランクケース３４側の部分がジャケット下部である。そして、ウォータジャケット１５における深さの中間位置よりもデッキ面１１Ａ側の部分がジャケット上部である。

図３には、メッシュ構造部５１の一部を拡大して示している。図１及び図３に示すように、ウォータジャケット１５には、ウォータジャケット１５内を横切る棒状の架橋５１Ｂが複数設けられている。メッシュ構造部５１では、延びる方向の異なる架橋５１Ｂが交差して正方形の網目５１Ａが形成されている。すなわち、メッシュ構造部５１では、ウォータジャケット１５内に複数の架橋５１Ｂが張り巡らされ、ウォータジャケット１５内が架橋５１Ｂによって無数の網目５１Ａに区切られている。メッシュ構造部５１は、シリンダブロック１１と一体に成形されている。

ウォータジャケット１５にメッシュ構造部５１が設けられているシリンダブロック１１は、付加製造技術によって造形することができる。付加製造技術としては、例えば、金属粉末にレーザを照射することによって金属粉末を溶融して積層することで三次元の構造体を造形する方法がある。一例としてアルミニウム合金の粉末を用いた付加製造によれば、アルミニウム合金を材料としたシリンダブロックを製造できる。こうした付加製造技術によれば、メッシュ構造部５１が一体成型されたシリンダブロック１１を製造することができる。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
シリンダブロック１１は、ウォータジャケット１５におけるジャケット下部にメッシュ構造部５１が設けられている。このため、ジャケット下部では、メッシュ構造部５１を有していない場合と比較して、冷却水が流れる際の抵抗が大きくなっている。これによって、ウォータジャケット１５自体の構造によってジャケット下部における冷却水の流れを抑制してウォータジャケット１５のうちシリンダブロック１１のデッキ面１１Ａ側であるジャケット上部に冷却水の流れを集中させることができる。このように冷却水の流速をウォータジャケット１５内において調整してウォータジャケット１５における冷却効率をジャケット上部とジャケット下部とで異ならせている。これによって、温度が高い燃焼熱に晒される燃焼室１４における上死点付近を積極的に冷却するとともに燃焼室１４の下死点付近においては冷却を抑制し、冷間時のオイルの温度上昇を促進してオイル粘度を低下させることができる。

以上のようにシリンダブロック１１によれば、ジャケット下部における冷却水の流れを抑制して、ジャケット上部に冷却水の流れを集中させることができる。すなわち、ウォータジャケットにスペーサを取り付ける場合と同様の効果を、ウォータジャケットにスペーサを取り付けることなく実現することができる。

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、アルミニウム合金を材料としたシリンダブロック１１を例示しているが、シリンダブロック１１は他の材料によって成形されていてもよい。例えば、シリンダブロック１１は他の金属材料によって成形されていてもよいし、樹脂材料によって成形されていてもよい。

・上記実施形態では、ウォータジャケット１５における深さの中間位置よりもクランクケース３４側の部分、すなわちジャケット下部にメッシュ構造部５１を設けている。メッシュ構造部５１をジャケット下部に設ければ、ジャケット上部に冷却水の流れを集中させることができる。そのため、メッシュ構造部５１を設ける位置や範囲はジャケット下部内であれば適宜変更が可能である。

・上記実施形態では、メッシュ構造部５１として正方形の網目５１Ａを有する構造を例示している。メッシュ構造部５１としては、網目の形状が正方形に限定されるものではない。また、網目５１Ａの大きさや架橋５１Ｂの太さも適宜変更することができる。ウォータジャケット１５内に、ウォータジャケット１５を流れる冷却水の抵抗となる複数の架橋５１Ｂを備えたメッシュ構造部５１が設けられているのであれば、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。そのため、複数の架橋５１Ｂは必ずしも規則的に並んでいなくてもよく複数の架橋５１Ｂが不規則に配置されていてもよい。また、架橋５１Ｂが交差していることも必須の要件ではない。

・上記実施形態では、三気筒の内燃機関１０を構成するシリンダブロックとして三つのシリンダボア１２が形成されているシリンダブロック１１を例示している。三気筒に限らず多気筒の内燃機関を構成するシリンダブロックに上記メッシュ構造部５１を備えるウォータジャケット１５を適用することもできる。

１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１１Ａ…デッキ面、１２…シリンダボア、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…ウォータジャケット、２１…シリンダヘッド、２２…吸気ポート、２３…排気ポート、２４…吸気バルブ、２５…排気バルブ、２７…ヘッド側ジャケット、２８…点火プラグ、３１…ガスケット、３４…クランクケース、５１…メッシュ構造部、５１Ａ…網目、５１Ｂ…架橋。

Claims (1)

1. 複数のシリンダボアと、
   前記複数のシリンダボアを取り囲むように配置されているウォータジャケットと、を備え、
   前記ウォータジャケットのうちクランクケース側の部分であるジャケット下部に、同ジャケット下部内を横切り且つ延びる方向の異なる棒状の架橋を複数有するメッシュ構造部が設けられている
   シリンダブロック。