JP3057418B2 - サイアミーズシリンダの冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、多気筒エンジンのサイア
ミーズシリンダの冷却装置に関し、シリンダの連続肉壁
部の強度アップを図り、当該ヘッド寄り部を強力に冷却
し、多気筒エンジンの相対的小型軽量化と出力アップを
図る事ができるものを提供する。

【０００２】

【従来の技術】近年、多気筒エンジンを小型・軽量化す
る必要からシリンダボアの間隔を狭くし、あるいは、排
気量を多くしてエンジンの大出力化を図る必要からシリ
ンダボアを大きくしてシリンダの連続肉壁部を可能な限
り薄くしたサイアミーズシリンダが採用されるようにな
った。この種の従来技術としては、例えば、実開昭５９
−６８１５５号公報に開示されたものが知られている。

【０００３】図６は上記従来例を示し、同図（Ａ）はサ
イアミーズシリンダの要部の縦断面図、同図（Ｂ）は同
図（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視横断平面図、同図（Ｃ）はサ
イアミーズシリンダの連続肉壁部４のヘッド寄り部４ａ
に鋳込まれる水路形成部材の斜視図である。この従来例
は、シリンダブロック１に複数のシリンダ３を前後に並
設し、隣接するシリンダ３・３を連続肉壁部４で連続さ
せてサイアミーズシリンダ２を構成し、このサイアミー
ズシリンダ２を囲うようにシリンダジャケット８を形成
し、上記連続肉壁部４に水路形成部材１０を鋳込んであ
る。

【０００４】上記水路形成部材１０は、図６(Ａ)(Ｂ)
(Ｃ)に示すように、連続肉壁部４の左右のシリンダジャ
ケット８・８を連通する冷却水路１５と、この冷却水路
１５の左右両端部に位置し、当該冷却水路１５と連通す
る左右一対のジャケット連通路１２・１２と、各ジャケ
ット連通路１２・１２の下側に位置し、各シリンダジャ
ケット８・８に向けて開口した左右一対の冷却水導入部
１３・１３とを備えて成り、冷却水導入部１３・１３よ
り流入した冷却水は、上記冷却水路１５を流通するとと
もに、ジャケット連通路１２・１２を介して上記ヘッド
寄り部４ａの上側に位置するヘッドジャケット（図示せ
ず）に流出し、その間に連続肉壁部４のヘッド寄り部４
ａを冷却するように構成されている。

【０００５】上記従来例では、冷却水路１５が偏平であ
ることから、シリンダボア３ａの加工において、当該冷
却水路１５の対応部分で強度不足を生じ、ひいてはシリ
ンダボア３ａの局部的な歪みを生じるおそれがある。こ
れを回避するには、当該連続肉壁部４の肉厚をある程度
厚くする必要がある。つまり、この従来例では上記連続
肉壁部４の肉厚を十分に薄くすることができないため、
シリンダボア３ａの間隔を狭くし、あるいは、排気量を
多くしてエンジンの大出力化を図るうえで難点がある。

【０００６】また、各ジャケット連通路１２の下部を切
り欠いて冷却水導入部１３を形成しているが、当該冷却
水導入部１３は間口が小さいため、多量の冷却水を冷却
水路１５内に円滑に導入することができない。このた
め、冷却水路１５内での流速を速めることができず、上
記連続肉壁部４のヘッド寄り部４ａを強力に冷却できな
いという難点がある。このように、連続肉壁部４のヘッ
ド寄り部４ａを強力に冷却できず放熱能力が低いと、エ
ンジンの出力アップを図ることができない。

【０００７】即ち、図外のピストンリングはシリンダ壁
を介して冷却されるが、上記ヘッド寄り部４ａの放熱能
力が低いと、ピストンリングの焼き付き等を防止する観
点より、特にトップリングをピストン頂面から一定距離
だけ離間して装着せざるを得ない。このことはピストン
頂部の外周に燃焼に寄与しないリング状のデッドスペー
スが生じることを意味する。このため空気利用率の向上
を図ることができず、ひいてはエンジンの出力アップを
図ることができないことにもなる。特に近年では、さら
に小型軽量化を促進し、エンジンの大出力化を図ること
が要請されているが、従来例は上記難点を有するため、
これらの要請に十分に応えることができない。

【０００８】そこで、上記難点を解消するため、本出願
人は先に図５に示すような水路形成部材を提案した（特
願平７−６０８１８号：以下、先提案例という）。この
水路形成部材１０は、上半部に位置する左右一対のジャ
ケット連通路１２・１２と、上記ジャケット連通路１２
・１２の下側に位置し、各シリンダジャケット８・８に
向けて開口する左右一対の冷却水導入部１３・１３と、
左右のジャケット連通路１２・１２の間及び左右の冷却
水導入部１３・１３の間に、それぞれ上下多段で交互に
形成された非空洞部１１と冷却水路１５を構成する空洞
部とを備えている。

【０００９】この先提案例によれば、上記非空洞部１１
が連続肉壁部４を機械的に補強するリブとして機能する
ので、上記非空洞部１１と交互に上下多段に形成された
冷却水路１５は、従来例の偏平で縦長の冷却水路１５と
比較して、格段に機械的強度が増大し、シリンダボア３
ａの孔加工において、部分的な歪みが生じるおそれはな
くなる。また、左右一対の冷却水導入部１３・１３の間
口が大きいので、冷却水を多量に導入して冷却効果を高
め、上記ヘッド寄り部４ａを強力に冷却し、シリンダ壁
を介してピストンリングを強力に冷却する。これによ
り、トップリングをピストン頂面に可及的に近づけ、ピ
ストン頂部外周の燃焼に寄与しないリング状のデッドス
ペースを極力小さくして空気利用率の向上を図ることが
できる。

【００１０】また、この先提案例によれば、トップリン
グをピストン頂面に可及的に近づけることに伴って、ピ
ストンピンの位置をピストン頂面に可及的に近づけ、そ
の分だけクランク軸の振り回しの寸法を長くすることが
でき、コンロッドやエンジンの体格（背丈）を変えない
で、ピストンストローク、ひいては排気量アップを図る
ことができる。つまり、多気筒エンジンの相対的小型化
とエンジンの大出力化を図ることができる。逆にピスト
ンストロークを変えない場合には、ピストンピンの位置
をピストン頂面に近づけた分だけコンロッドを長く設定
できるので、ピストン側圧力を低減でき、結果として摩
擦損失の低減が図れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
提案例によれば以下のような問題点がある。即ち、連続
肉壁部４のヘッド寄り部４ａに水路形成部材１０を鋳込
む場合、これに先立って、水路形成部材１０のジャケッ
ト連通路１２や冷却水路１５にあらかじめ鋳砂を詰め込
む必要がある。そして吹込式造型機等により鋳砂を高圧
エアーで圧入して詰め込む場合においては問題ないが、
手動式造型機により多段に形成した冷却水路１５内に鋳
砂を詰め込む場合には、左右のジャケット連通路１２・
１２間に位置する冷却水路１５内の鋳砂を突き固めるこ
とができない。本発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、当該ジャケット連通路間に位置する冷却水路
内の鋳砂を詰め込む場合に、当該鋳砂を容易に突き固め
ることができるようにすることを技術的課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のように構成される。即ち、本発明に
係るサイアミーズシリンダの冷却装置の基本構成は、サ
イアミーズシリンダ２の連続肉壁部４のヘッド寄り部４
ａに水路形成部材１０を鋳込み、シリンダジャケット８
・８内の冷却水を、上記水路形成部材１０を介して連続
肉壁部４の上方に位置するヘッドジャケット２２に流出
させるように構成する。

【００１３】請求項１に記載の発明では、上記基本構成
を有するサイアミーズシリンダの冷却装置において、上
記水路形成部材１０は、上半部に位置する左右一対のジ
ャケット連通路１２・１２と、上記ジャケット連通路１
２・１２の下側に位置し、各シリンダジャケット８・８
に向けて開口する左右一対の冷却水導入部１３・１３
と、左右のジャケット連通路１２・１２の間及び左右の
冷却水導入部１３・１３の間に、それぞれ上下多段で交
互に形成された非空洞部１１と冷却水路１５を形成する
空洞部とを備えて成り、上記ジャケット連通路１２・１
２の左右外側面の少なくとも一方の外側面に鋳砂詰用孔
１２ａをあけ、この鋳砂詰用孔１２ａは、上記多段に形
成した各冷却水路１５に対向させて開口したことを特徴
としている。

【００１４】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載したサイアミーズシリンダの冷却装置において、上記
各冷却水路１５は、平面視クサビ状に形成した先端部が
中央へ向くように左右対称に構成するとともに、そのク
サビ状先端部を微小隙間Ｓを介して相互に連通したこと
を特徴としている。

【００１５】

【発明の作用・効果】 請求項１に記載の発明では、先提案例に係る発明と
同様の作用・効果を奏するほか、ジャケット連通路１２
・１２の左右外側面の少なくとも一方の外側面に鋳砂詰
用孔１２ａをあけ、この鋳砂詰用孔１２ａは上記多段に
形成した各冷却水路１５に対向させて開口したことか
ら、当該ジャケット連通路１２・１２間に位置する冷却
水路１５内の鋳砂を詰め込む場合に、当該鋳砂を容易に
突き固めることができる。

【００１６】 請求項２に記載の発明では、上記各冷
却水路１５は、平面視クサビ状に形成した先端部が中央
へ向くように左右対称に構成したことから、連続肉壁部
４の肉厚が最も薄い中央部で水路形成部材１０を一層薄
くでき、ひいては上記連続肉壁部４を極限まで薄くでき
る。これにより、当該連続肉壁部４の肉厚を一層薄く形
成して、シリンダボア間のピッチを小さくすることがで
きる。 また、各冷却水路１５のクサビ状先端部を微小隙間
Ｓを介して相互に連通したことから、各冷却水路１５内
に鋳砂を詰め込む場合に、左右の片側より鋳砂を容易に
突き固めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係
る水路形成部材を示し、図１（Ａ）は水路形成部材の斜
視図、図１（Ｂ）はその水路形成部材の右半分を破断し
た平面図、図１（Ｃ）はその水路形成部材の側面図であ
る。また、図２は本発明に係るサイアミーズシリンダの
冷却装置を具備する縦型多気筒エンジンの要部を示し、
図２（Ａ）は部分縦断面図、図２（Ｂ）はそのシリンダ
ブロックの部分平面図である。さらに、図３は本発明に
係るサイアミーズシリンダの冷却装置を具備する縦型多
気筒エンジンの要部の縦断面図である。

【００１８】この縦型多気筒エンジンＥは、図３に示す
ように、クランクケースを一体に形成したシリンダブロ
ック１の上にシリンダヘッド２０をヘッドボルト６で固
定し、シリンダブロック１に形成したシリンダジャケッ
ト８とシリンダヘッド２０に形成したヘッドジャケット
２２とを、連続肉壁部４以外の部分に形成した多数のジ
ャケット連通孔２４で連通し、シリンダブロック１を冷
却した冷却水でシリンダヘッド２０を冷却するように構
成されている。

【００１９】本発明に係るサイアミーズシリンダの冷却
装置は、先提案例と同様の構成を備えている。即ち、図
２及び図３に示すように、シリンダブロック１に複数の
シリンダ３を前後に並設し、隣接するシリンダ３・３を
連続肉壁部４で連続させてサイアミーズシリンダ２を構
成するとともに、上記サイアミーズシリンダ２を囲うよ
うにシリンダジャケット８が形成されている。上記連続
肉壁部４には後述する水路形成部材１０が鋳込まれてい
る。

【００２０】上記水路形成部材１０は、図１及び図２に
示すように、プレス成型により対称に形成した２枚の金
属製板状体１０ａ・１０ａを相互に対向して重ね合わ
せ、左右のジャケット連通路１２・１２の外縁に外縦向
きに突設して形成した外縁接合部１７・１７同士、及び
非空洞部１１同士をアークスポット溶接して一体に構成
されている。これにより、同一形状に成型した２枚の金
属製板状体１０ａを相互に固着するだけで簡便で安価に
製造できる。なお、後述する第２の実施形態のシーム溶
接と上記アークスポット溶接とを置換しても差し支えな
い。

【００２１】上記水路形成部材１０は、上半部に位置す
る左右一対のジャケット連通路１２・１２と、上記ジャ
ケット連通路１２・１２の下側に位置し、各シリンダジ
ャケット８・８に向けて開口する左右一対の冷却水導入
部１３・１３と、左右のジャケット連通路１２・１２の
間及び左右の冷却水導入部１３・１３の間に、それぞれ
交互に形成された非空洞部１１ａと冷却水路１５を形成
する空洞部とを備えて成り、シリンダジャケット８・８
内の冷却水を、左右一対の冷却水導入部１３・１３と冷
却水路１５・１５とジャケット連通路１２・１２とを順
に介して上記連続肉壁部４の上方に位置するヘッドジャ
ケット２２に流出させるように構成されている。

【００２２】上下多段に形成した非空洞部１１ａは、連
続肉壁部４を機械的に補強するリブとして機能し、この
非空洞部１１ａと交互に上下多段に形成された冷却水路
１５は、従来例の偏平で縦長の冷却水路１５と比較し
て、格段に機械的強度が増大する。これにより、シリン
ダボア３ａの孔加工において、部分的な歪みが生じるお
それはなくなる。

【００２３】以下、本発明の特徴構成について説明す
る。上記ジャケット連通路１２・１２の一方の外側面に
は鋳砂詰用孔１２ａがあけられている。この鋳砂詰用孔
１２ａは上記多段に形成した各冷却水路１５に対向させ
て開口されており、当該ジャケット連通路１２・１２間
に位置する冷却水路１５内の鋳砂を詰め込む場合に、当
該鋳砂を容易に突き固めることができる。

【００２４】左右一対の冷却水導入部１３・１３は、左
右に突設した前後各一対の冷却水案内板１４・１４を、
それぞれ前後に隣接するシリンダ３・３の各外周面３ｂ
・３ｂに沿って拡開させて構成されている。これによ
り、冷却水導入部１３・１３の間口が大きく形成され
る。従って、冷却水の多くはシリンダジャケット８・８
に向けて拡開された冷却水導入部１３・１３より冷却水
路１５及びジャケット連通路１２に多量に流入し、上記
ジャケット連通路１２・１２を通って連続肉壁部４の上
側に位置するヘッドジャケット２２へ抜ける。

【００２５】即ち、ヘッド寄り部４ａを強力に冷却する
ことで、シリンダ壁を介してピストンリングを強力に冷
却できるので、トップリングをピストン頂面に可及的に
近づけ、ピストン頂部外周の燃焼に寄与しないリング状
のデッドスペースを極力小さくして空気利用率の向上を
図ることができる。また、これに伴って燃料の未燃部分
の炭化によるトップリングの膠着を解消することができ
る。

【００２６】しかも、トップリングをピストン頂面に可
及的に近づけることに伴って、ピストンピンの位置をピ
ストン頂面に可及的に近づけ、その分だけクランク軸の
振り回しの寸法を長くすることができ、コンロッドエン
ジンの背丈を変えないで相対的小型化を図り、ピストン
ストロークを大きくして、排気量アップを図ることがで
きる。また、当該ヘッド寄り部４ａを強力に冷却できる
ので、シリンダボア３ａの直径を大きくすることにより
排気量アップを図ることもできる。さらに、ターボチャ
ージャを搭載した多気筒エンジン等においても本発明を
適用することにより、相対的小型化とエンジンの大出力
化を図ることができる。逆にピストンストロークを変え
ない場合には、ピストンピンの位置をピストン頂面に近
づけた分だけコンロッドを長く設定できるので、ピスト
ン側圧力を低減でき、結果として摩擦損失の低減が図れ
る。

【００２７】図４は本発明の第２実施形態に係る水路形
成部材を示し、図４（Ａ）は水路形成部材の斜視図、図
４（Ｂ）はその水路形成部材の右半分を破断した平面
図、図４（Ｃ）はその水路形成部材の側面図である。こ
の実施形態では、図４に示すように、左右のジャケット
連通路１２・１２の外縁に外縦向きに突設して形成した
外縁接合部１７・１７同士と下端部の非空洞部１１同士
とをシーム溶接して一体に固着してある。また、ジャケ
ット連通路１２・１２の一方の外側面には、第１実施形
態に係る水路形成部材と同様の鋳砂詰用孔１２ａがあけ
られている。以下、第１実施形態に係る水路形成部材と
異なる点について説明する。

【００２８】図４（Ａ）に示すように、多段に形成した
非空洞部１１ａは、長孔に形成した前後肉壁連結孔１６
を有する。これにより、シリンダボアの加工時やエンジ
ン運転時に連続肉壁部４に作用する加圧力に対して、上
記連続肉壁部４が一層強力に対抗できるという利点があ
る。また、各冷却水路１５は、図４(Ａ)(Ｂ)に示すよう
に、平面視クサビ状に形成され、その先端が中央へ向く
ように左右対称に構成してある。

【００２９】即ち、連続肉壁部４の肉厚は、中央部で最
も薄く、左右両端部で最も厚くなっているが、この連続
肉壁部４の肉厚に対応させて冷却水路１５を平面視クサ
ビ状に形成し、その先端が中央へ向くように左右対称に
構成することにより、水路形成部材１０を従来例よりも
薄くでき、ひいては上記連続肉壁部４を一層薄くでき
る。これにより、シリンダボア間のピッチを小さくする
ことができる。あるいはシリンダボアの直径を大きくす
ることにより排気量アップ、ひいては出力アップを図る
ことができる。

【００３０】また、左右一対の各冷却水路１５は、図４
(Ｂ)(Ｃ)に示すように、その中央部（クサビ状の先端
部）が微小隙間Ｓを介して相互に連通するように形成さ
れているので、例えば手動式造型機によりクサビ状冷却
水路１５内に鋳砂を詰め込む場合には、左右方向の片側
より突き固めることができるので至便である。上記クサ
ビ状の冷却水路１５の上縁１５ｂは、左右方向外側へ上
り勾配に形成してある。即ち、各クサビ状の冷却水路１
５内で冷却水が沸騰して水蒸気が発生した場合でも、水
蒸気は上り勾配に形成した各冷却水路１５の上縁１５ｂ
に沿って上方へ移動し、ジャケット連通路１２を通って
ヘッドジヤケット２２に逃げるので、冷却性能は高く維
持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る水路形成部材を示
し、図１（Ａ）は水路形成部材の斜視図、図１（Ｂ）は
その水路形成部材の右半分を破断して示す平面図、図１
（Ｃ）は図１（Ａ）及び図１（Ｂ）中のＣ−Ｃ線矢視縦
断面図である。

【図２】本発明に係るサイアミーズシリンダの冷却装置
を具備する縦型多気筒エンジンの要部を示し、図２
（Ａ）はその部分縦断面図、図２（Ｂ）はそのシリンダ
ブロックの部分平面図である。

【図３】本発明に係るサイアミーズシリンダの冷却装置
を具備する縦型多気筒エンジンの要部の縦断面図であ
る。

【図４】本発明の第２実施形態に係る水路形成部材を示
す図１相当図である。

【図５】先提案例に係る水路形成部材を示す図１相当図
である。

【図６】従来例を示し、図６（Ａ）は縦型エンジンのサ
イアミーズシリンダの要部の縦断面図、図６（Ｂ）は図
６（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視横断平面図、図６（Ｃ）は水
路形成部材の斜視図である。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、２…サイアミーズシリンダ、３
…シリンダ、３ａ…シリンダボア、３ｂ…シリンダの外
周面、４……連続肉壁部、４ａ…連続肉壁部のヘッド寄
り部、８…シリンダジャケット、１０…水路形成部材、
１１・１１ａ…非空洞部、１２…ジャケット連通路、１
２ａ…鋳砂詰用孔、１３…冷却水導入部、１５…冷却水
路、２２…ヘッドジャケット、Ｓ…微小隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 保一 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (72)発明者 山本 信裕 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (72)発明者 森岡 和良 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (72)発明者 山本 勉次 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 平６−344112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−253156（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147002（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−57758（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−107946（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−79536（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−68154（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−7242（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−93605（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−117742（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−68155（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01P 3/02 F02F 1/00 - 1/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サイアミーズシリンダ（２）の連続肉壁
   部（４）のヘッド寄り部（４ａ）に水路形成部材（１
   ０）を鋳込み、シリンダジャケット（８）（８）内の冷
   却水を、上記水路形成部材（１０）を介して上記連続肉
   壁部（４）の上方に位置するヘッドジャケット（２２）
   に流出させるように構成したサイアミーズシリンダの冷
   却装置において、 上記水路形成部材（１０）は、上半部に位置する左右一
   対のジャケット連通路（１２）（１２）と、上記ジャケ
   ット連通路（１２）（１２）の下側に位置し、各シリン
   ダジャケット（８）（８）に向けて開口する左右一対の
   冷却水導入部（１３）（１３）と、左右のジャケット連
   通路（１２）（１２）の間及び左右の冷却水導入部（１
   ３）（１３）の間に、それぞれ上下多段で交互に形成さ
   れた非空洞部（１１）と冷却水路（１５）を構成する空
   洞部とを備えて成り、 上記ジャケット連通路（１２）（１２）の左右外側面の
   少なくとも一方の外側面に鋳砂詰用孔（１２ａ）をあ
   け、この鋳砂詰用孔（１２ａ）は、上記多段に形成した
   各冷却水路（１５）に対向させて開口した、ことを特徴
   とするサイアミーズシリンダの冷却装置。
2. 【請求項２】 上記各冷却水路（１５）は、平面視クサ
   ビ状に形成した先端部が中央へ向くように左右対称に構
   成するとともに、そのクサビ状先端部を微小隙間（Ｓ）
   を介して相互に連通した、請求項１に記載のサイアミー
   ズシリンダの冷却装置。