JP3707415B2

JP3707415B2 - 内燃機関の冷却水通路構造

Info

Publication number: JP3707415B2
Application number: JP2001312809A
Authority: JP
Inventors: 博多田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP2003120289A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に冷却水を流通させる内燃機関の冷却水通路構造に関し、特に、シリンダブロックにおける隣り合うシリンダ間の隔壁部に冷却水通路を形成した内燃機関の冷却水通路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、このようにシリンダ間の隔壁部となるシリンダボア間に、冷却水通路を形成した内燃機関の冷却水通路構造が知られている、例えば特開昭６１−５３４４５号には、吸気通路が設けられている側のブロック内ウォータージャケットから、排気通路が設けられている側のブロック内ウォータージャケットに、斜め上方に向かって抜ける水通路を形成した冷却水通路構造が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、一端を吸気通路側のブロック内ウォータージャケットに開口させ、他端を排気通路側のブロック内ウォータージャケットに開口させて、シリンダボア間に水通路を形成した場合には、この水通路内の冷却水は、対向するウォータージャケット間の水圧差によって流されることになる。
【０００４】
しかし、この対向するウォータージャケット間には、さほど大きな水圧差が生じないために、この水通路内を流れる冷却水は大きな流量が得られず、シリンダボア間に充分な冷却性が得られなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、シリンダボア間の冷却性を高めることができる内燃機関の冷却水通路構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１にかかる内燃機関の冷却水通路構造は、シリンダブロックとシリンダヘッドに冷却水を流通させる内燃機関の冷却水通路構造であって、シリンダブロック側に形成されたブロック内ウォータージャケットと、シリンダヘッド側に形成されたヘッド内ウォータージャケットと、シリンダヘッド側に形成され、ブロック内ウォータージャケットから流入する冷却水を、燃焼室上方を経由させてヘッド内ウォータージャケットに流出させる冷却水接続通路と、シリンダブロックにおける隣り合うシリンダ間の隔壁部に形成され、一端がブロック内ウォータージャケットに接続され、他端が冷却水接続通路に接続されるボア間冷却水通路とを備えて構成する。
【０００７】
冷却水接続通路をシリンダの燃焼室上を経由させるように形成しているため、ブロック内ウォータージャケットとヘッド内ウォータージャケットとを、単に垂直方向に接続する場合に比べて、冷却水接続通路の形成距離が長くなり、冷却水接続通路の上流側と下流側との間でも水圧差を生じ易くなる。従って、ボア間冷却水通路が形成されるブロック内ウォータージャケットと冷却水接続通路との間の水圧は、従来例で示したような、対向するブロック内ウォータージャケット間に比べて、より大きな水圧差を生じる。また、冷却水接続通路のより下流側に対して、ボア間冷却水通路の他端を接続することで、ボア間冷却水通路の両端の水圧差はより大きくなる。
【０００８】
また、請求項２にかかる内燃機関の冷却水通路構造は、請求項１における内燃機関の冷却水通路構造において、冷却水接続通路は鋳造時の中子跡によって形成された中子跡開口部を、シリンダヘッドにおけるシリンダブロック側端面に備えており、ボア間冷却水通路の他端となる開口部を、シリンダブロックにおけるシリンダヘッド側端面であって、中子跡開口部と相対する位置に備えることを特徴とする。
【０００９】
このように鋳造時の中子跡によって形成された中子跡開口部を利用して、ボア間冷却水通路の他端と冷却水接続通路とを接続するので、シリンダヘッド側に、新たに冷却水の接続用通路を加工することが不要となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかる内燃機関の冷却水通路構造について、添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１及び図２に、シリンダブロック１００とシリンダヘッド２００との接合部付近を示す。なお図１では、シリンダブロック１００上に固定されているシリンダヘッド２００の外観を、図示の便宜上省略して示す。
【００１２】
シリンダブロック１００は、図３に模式的に示すように、シリンダブロック１００に配列形成した一連のシリンダ１１０の外側を囲むように、冷却水が流通するブロック内ウォータージャケット１２０を備えている。また、シリンダブロック１００には、さらに、隣り合うシリンダ１１０のボア間となる隔壁部１３０にも、図１、図５で示すように、細経のボア間冷却水通路１４０を形成している。このボア間冷却水通路１４０は、吸気ポート３１０側のブロック内ウォータージャケット１２０内に開口部を形成し、この開口部を、冷却水が流入する入口開口１４２としている。そして、この入口開口１４２から斜め上方に向かって延び、シリンダブロック１００の頂面（シリンダヘッド２００側の端面）に出口開口１４４を形成している。
【００１３】
一方、シリンダヘッド２００側となる、各シリンダ１１０上部の燃焼室２１０には、燃焼室２１０内に吸入空気を導く吸気ポート３１０、シリンダ１１０内の燃焼ガスを流出させる排気ポート３２０がそれぞれ接続されている。また燃焼室２１０の略中央部には、燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタ３３０や着火・燃焼を促進させる始動補助装置としてのグロープラグ３４０などを設けている。
【００１４】
また、燃焼室２１０の上方には、ブロック内ウォータージャケット１２０から流出する冷却水を、この燃焼室２１０上の排気ポート３２０の周辺を経由させて、シリンダヘッド２００に形成したヘッド内ウォータージャケット２２０（図５参照）へ導く、接続通路２３０を配設しており、この接続通路２３０を流れる冷却水によって、燃焼室２１０上の排気ポート３２０周辺を集中的に冷却する構造となっている。
【００１５】
図１、図２或いは図４に模式的に示すように、接続通路２３０は、ブロック内ウォータージャケット１２０から冷却水が流入する流入部を２つ備えており、一方の流入部２３２は吸気ポート３１０付近に配設され、もう一方の流入部２３４は排気ポート３２０の直下に配設され、それぞれブロック内ウォータージャケット１２０に対して下向きに開口するように設けられている。
【００１６】
また、この接続通路２３０の流出部２３６は、隣り合うシリンダ１１０間の中間部における、ブロック内ウォータージャケット１２０の上に配設され、ほぼＬ字形状に曲折した形状を呈しており、上方に位置するヘッド内ウォータージャケット２２０に冷却水を立ち上げて流入させる構造となっている。
【００１７】
この接続通路２３０は、流入部２３２、２３４と流出部２３６との３箇所が、シリンダブロック１００に対する接続通路２３０の支えの足となっており、これらの流入部２３２、２３４及び流出部２３６には、鋳造時の中子跡によって形成された中子跡開口部が、シリンダヘッド２００の下端面に予め形成されており、このような中子跡を利用して、流入部２３２、２３４及び流出部２３６の開口部を形成している。図５に示す参照符号２３６ａは、流出部２３６における中子跡開口部を示している。
【００１８】
そして、前述したボア間冷却水通路１４０の出口開口１４４は、シリンダブロック１００の頂面に形成されているが、この出口開口１４４が、接続通路２３０における中子跡開口部２３６ａ内に位置する状態となっている。従って、ボア間冷却水通路１４０は、一端が入口開口１４２によってブロック内ウォータージャケット１２０と接続され、他端が出口開口１４４によって接続通路２３０に接続された状態となっている。
【００１９】
図５に示すようにシリンダブロック１００とシリンダヘッド２００とは、ヘッドガスケット４００を介して、ヘッドボルト４１０によって接合されている。ヘッドガスケット４００は、接続通路２３０の流入部２３２、２３４に対応する部位にそれぞれ流通開口４０２を形成しており、この流通口４０２を介して、ブロック内ウォータージャケット１２０から接続通路２３０内へ冷却水が流入する。
【００２０】
図５に示したように、接続通路２３０の流出部２３６の直下に、シリンダブロック１００のブロック内ウォータージャケット１２０が形成されているが、ブロック内ウォータージャケット１２０と流出部２３６との間は、ヘッドガスケット４００が介在しており、ブロック内ウォータージャケット１２０と流出部２３６との間における、冷却水の直接の流通が阻止されている。
【００２１】
そして、流出部２３６における中子跡開口部２３６ａの口径が、ブロック内ウォータージャケット１２０の幅よりも大となるように形成されており、このためブロック内ウォータージャケット１２０よりも内側に張り出すような状態で、流出部２３６が形成されている。前述したボア間冷却水通路１４０の出口開口１４４は、このように内側に張り出すように形成された流出部２３６内に位置しており、このボア間冷却水通路１４０の出口開口１４４に対応する位置にも、ヘッドガスケット４００の流通開口４０２が形成されている。
【００２２】
このように冷却水通路構造を構成することで、ウォータポンプによって圧送される冷却水は、シリンダブロック１００のブロック内ウォータージャケット１２０に流入して、ここで流系が２つに別れる。一方は、ブロック内ウォータージャケット１２０の上部に開口する流入部２３２、２３４を介して接続通路２３０に流入し、流出部２３６からヘッド内ウォータージャケット２２０に流れ込む。もう一方は、ブロック内ウォータージャケット１２０の側面に開口した入口開口１４２からボア間冷却水通路１４０内に流入し、出口開口１４４及び接続通路２３０の流出部２３６を介して、ヘッド内ウォータージャケット２２０に流れ込む。
【００２３】
このようにしてヘッド内ウォータージャケット２２０に流れ込んだ冷却水は、シリンダブロック１００及びシリンダヘッド２００の外部に設けられた冷却水管路を経由してラジエータに導かれ、大気へ放熱して冷やされ、再びウォータポンプによって循環される。
【００２４】
このように実施形態で例示した冷却水通路構造では、ボア間冷却水通路１４０の出口開口１４４を、中子跡開口部２３６ａを有する流出部２３６内に開口させることで、シリンダヘッド２００側に専用の水通路を新たに形成することなく、ボア間冷却水通路１４０をシリンダヘッド２００側の水通路（接続通路２３０）と接続することが可能となる。
【００２５】
また、従来技術で開示されたように、冷却水通路を、排気ポート３２０側のブロック内ウォータージャケット１２０と排気ポート３２０側のブロック内ウォータージャケット１２０との間を接続するように設けた場合には、この冷却水通路間の入口側と出口側の水圧差は、ブロック内ウォータージャケット１２０内に生じる水圧差分しか生じ得ない。
【００２６】
これに対し、本実施形態で示したように、ボア間冷却水通路１４０の出口開口１４４を、ブロック内ウォータージャケット１２０よりも下流側の接続通路２３０に接続することにより、ボア間冷却水通路１４０の両端の水圧差をより大きくすることができ、ボア間冷却水通路１４０内を通る冷却水の流通性を向上させることができる。
【００２７】
さらに、ボア間冷却水通路１４０の出口開口１４４を、接続通路２３０のより下流側に設けるほど、ボア間冷却水通路１４０の両端の水圧差がより大となる。実施形態で示した流出部２３６は、接続通路２３０の最も下流側に位置し、冷却水をヘッド内ウォータージャケット２２０内に導く、接続通路２３０の出口付近に構成されているため、ボア間冷却水通路１４０の両端の水圧差を充分に大きくとることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる内燃機関の冷却水通路構造によれば、ブロック内ウォータージャケットとヘッド内ウォータージャケットとの間に、ブロック内ウォータージャケットから流入する冷却水を、燃焼室上方を経由させてヘッド内ウォータージャケットに流出させる冷却水接続通路を設けるとともに、ボア間冷却水通路の一端をブロック内ウォータージャケットに接続し、他端を冷却水接続通路に接続する構成を採用した。これにより、ボア間冷却水通路をブロック内ウォータージャケット間に形成した場合に比べ、ボア間冷却水通路の両端に生じる水圧差を大とすることが可能となるので、ボア間冷却水通路を流通する冷却水量が大となって、シリンダボア間の冷却性を高めることが可能となる。
【００２９】
請求項２にかかる内燃機関の冷却水通路構造によれば、さらに、冷却水接続通路は、鋳造時の中子跡によって形成された中子跡開口部をシリンダヘッドの端面に備えており、ボア間冷却水通路の接続端となる開口部を、中子跡開口部と相対する位置に備える構成を採用した。これにより、シリンダヘッド側に新たに冷却水の接続用通路を加工することなく、鋳造時に形成される中子跡開口部を利用して、ボア間冷却水通路を流れる冷却水をヘッド内ウォータージャケット側に流出させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダブロック及び燃焼室の周辺を示す概略斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】シリンダブロックに形成されたシリンダとブロック内ウォータージャケットを取り出して示す概略斜視図である。
【図４】燃焼室、ブロック内ウォータージャケット、接続通路の位置関係を示す平面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ線で切った部分断面図である。
【符号の説明】
１００…シリンダブロック、１１０…シリンダ
１２０…ブロック内ウォータージャケット、１３０…隔壁部
１４０…ボア間冷却水通路、１４２…入口開口、１４４…出口開口
２００…シリンダヘッド、２１０…燃焼室
２２０…ヘッド内ウォータージャケット、２３０…接続通路（冷却水接続通路）２３２，２３４…流入部、２３６…流出部、２３６ａ…中子跡開口部
３１０…吸気ポート、３２０…排気ポート、３３０…インジェクタ
３４０…グロープラグ、４００…ヘッドガスケット、４０２…流通開口

Claims

シリンダブロックとシリンダヘッドに冷却水を流通させる内燃機関の冷却水通路構造であって、
前記シリンダブロック側に形成されたブロック内ウォータージャケットと、
前記シリンダヘッド側に形成されたヘッド内ウォータージャケットと、
前記シリンダヘッド側に形成され、前記ブロック内ウォータージャケットから流入する冷却水を、燃焼室上方を経由させて前記ヘッド内ウォータージャケットに流出させる冷却水接続通路と、
前記シリンダブロックにおける隣り合うシリンダ間の隔壁部に形成され、一端が前記ブロック内ウォータージャケットに接続され、他端が前記冷却水接続通路に接続されるボア間冷却水通路とを備える内燃機関の冷却水通路構造。
前記冷却水接続通路は、鋳造時の中子跡によって形成された中子跡開口部を、前記シリンダヘッドにおけるシリンダブロック側端面に備えており、
前記ボア間冷却水通路の前記他端となる開口部を、前記シリンダブロックにおけるシリンダヘッド側端面であって、前記中子跡開口部と相対する位置に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の冷却水通路構造。