JP3885259B2

JP3885259B2 - Engine cooling system

Info

Publication number: JP3885259B2
Application number: JP29991396A
Authority: JP
Inventors: 光隆山谷; 茂樹中谷
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10103054A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダブロックのシリンダヘッド連結側の端部を、ウォータジャケットが開放されたオープンデッキ構造としたものは従来から知られている。オープンデッキ構造のシリンダブロックは、シリンダボア壁面が上端までウォータジャケットに囲まれた構造であるため、シリンダボア壁面が上端で周囲と連結されてウォータジャケットの天井を形成したクローズドデッキと比較して、シリンダボア上端部の昇温を抑制でき、かつ、ボア周縁部のシリンダヘッドガスケットとの接触面積が小さい分だけヘッドボルト締付けによる面圧が高くなって、シール性が高くなり、さらには、クローズドデッキに比較して、ピストンリングが追従しにくい３次以上の高次のいびつなシリンダボア変形が抑制されて、その分、ピストンリングの張力を小さくできるため、機械抵抗を小さくできて、燃費あるいは出力の向上を図ることが可能となる。また、シリンダボア上端部はノックゾーンであり、この部分の昇温を抑制できること、および、シール性を高めることができることは、高圧縮比化による出力，燃費等の向上に結び付く。
【０００３】
また、それとは別に、特開平４−１３４１６９号公報に記載されているように、エンジンのシリンダブロックの側壁上部に冷却用のウォータジャケットを形成し、そのウォータジャケットの下方を空間容積部としたものが知られている。
【０００４】
また、特開平７−２５９５５５号公報に記載されているように、シリンダボアの周りのウォータジャケットを往路冷却水通路と復路冷却水通路とに区画するとともに、これら往路冷却水通路と復路冷却水通路とをシリンダボア間で連通する連通路を設けてボア間の冷却性を高めシリンダボアの変形を防止するようにしたものも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンは、車両に対して、クランク軸が車両前後方向に向く縦置きか、クランク軸が車幅方向に向く横置きで搭載されるが、縦置きの場合と横置きの場合とでエンジンを共通化すると、シリンダヘッドとかシリンダブロックに対する冷却水の入口，出口の位置は変わらなくて、エンジンとラジエータの位置関係が縦置きの場合とエンジン横置きの場合とで異なってくる。そのため、縦置きと横置きとでラジエータの入口あるいは出口に接続する冷却水循環通路の取り回しを変える必要が生じ、例えば、横置きエンジンとして造ったものを縦置きエンジンに転用しようとしたときに、横置きでは冷却水循環通路をコンパクトに配管できていたものが、縦置きとなると配管が長くなったり、配管できなくなるといった問題が生ずる。
【０００６】
例えばオープンデッキ構造を採用してシリンダボア上端部の昇温を抑制し、機械抵抗を低減するとともにノッキング限界を高めて、燃費あるいは出力の向上を図るとともに、所定の冷却水循環通路を確保して冷却効果を高めようとした場合に、上述のようにエンジン縦置きの場合と横置きの場合とで冷却水循環通路の取り回しが大きく変わるのでは、エンジンの共通化自体が困難になる。
【０００７】
したがって、オープンデッキ構造によるシリンダボア上端部の昇温を抑制し、機械抵抗を低減するとともにノッキング限界を高めて、燃費あるいは出力の向上を図りつつ、エンジン縦置き，横置きのいずれの場合でも冷却水循環通路の取り回しを簡素なものとできるようにすることが課題である。本発明はそのような課題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、シリンダボアの周りを気筒列方向に連通して延びる吸気側ウォータジャケットと気筒列方向に連通して延びる排気側ウォータジャケットが区画形成されたシリンダブロックを備え、これらウォータジャケットの一方に先に冷却水を流通させるよう冷却水循環通路が構成されたエンジンにおいて、シリンダブロックのシリンダヘッド連結側の端部を吸気側および排気側の両ウォータジャケットが開放されたオープンデッキ構造とし、シリンダブロックの吸気側のウォータジャケットの下方に気筒列方向に延びる空間を形成して、該空間を気筒列方向の一端側から他端側へ冷却水を導く冷却水循環通路として利用するとともに、シリンダブロックの排気側のウォータジャケットの下方にブローバイチャンバを形成することによって解決することができる。
【０００９】
このようにウォータジャケットの下方に空間を設けるためには、ウォータジャケットを上端から所定の高さまでとして、中間に壁を設けることになるが、ウォータジャケットは元々シリンダボアの全長にわたって設ける必要はないので、冷却効果に問題が生じることはなく、また、オープンデッキ構造のシリンダブロックは、クローズドデッキに比べてライナ部の剛性を確保しにくいため、中間に壁を設けることは、それにより剛性を高めることができて好都合である。そして、そのウォータジャケット下方の空間を冷却水循環通路として利用すると、冷却水循環通路の取り回しが簡素となり、縦置きと横置きのエンジンも共通化が容易となる。
【００１０】
上記構成のとおり、冷却水循環通路として利用する空間とは逆の側のウォータジャケットの下方にはブローバイチャンバを形成することができる。そして、その場合、冷却水循環通路として利用する空間は、ブロック温度の低い吸気側に配置し、ブローバイチャンバはブロック温度の高い排気側に配置するのがよい。
【００１１】
また、このように冷却水循環通路として利用する空間を吸気側に配置し、ブローバイチャンバを排気側に配置する場合に、シリンダブロックのブローバイチャンバに隣接する気筒列方向一端側に、吸気側ウォータジャケットの出口と上方の排気側ウォータジャケットの入口を連通する循環用ジャケットを形成して、該ジャケットの出口にウォータポンプを配置し、ウォータポンプの吐出側を排気側ウォータジャケットに連通する通路を設け、吸気側ウォータジャケットを流通した冷却水を循環用ジャケットを介してウォータポンプに導き、ウォータポンプから上方の前記側排気側ウォータジャケットに流通させるようにすることができ、そうすることにより冷却水循環系をコンパクトに構成できる。
【００１２】
また、ウォータジャケット下方の上記空間は、特に、ラジエータの出口に連通させる冷却水循環通路として利用するのが好都合である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１２によって本発明の実施の形態の一例を説明する。
【００１４】
図１はエンジン冷却系のシステム図であり、図２はエンジンを縦置きで搭載する場合と横置きで搭載する場合の冷却水循環通路の取り回しを模式で説明する平面図（ａ）および側面図（ｂ）、図３は高負荷時の冷却水の流れを示す分解斜視図（ａ）および模式説明図（ｂ）、図４は低負荷時の冷却水の流れを示す分解斜視図（ａ）および模式説明図（ｂ）、図５は冷間時の冷却水の流れを示す分解斜視図（ａ）および模式説明図（ｂ）である。また、図６はシリンダヘッドを気筒列方向に直交する面で切って前方側から見た縦断面図、図７は図６のＡ−Ａ断面図、図８はシリンダブロックを前方より向かって右側から見た図、図９はシリンダブロックの平面図、図１０は図８のＢ−Ｂ断面図、図１１は図８のＣ−Ｃ断面図、図１２は図９のＤ−Ｄ断面図である。
【００１５】
図１において、１はエンジンのシリンダヘッドであり、２はシリンダブロックである。シリンダヘッド１はシリンダブロック２の上端に載置されボルトで連結される。
【００１６】
シリンダヘッド１は、平面視にて各気筒のシリンダボア３の中央部分に点火プラグホール４が設けられ、また、気筒毎に、点火プラグホール４を挟んで気筒列方向（図１の上下方向）に直交する方向の一側に吸気ポート５が二つ設けられ、他側に排気ポート６が二つ設けられている。なお、図１では一気筒のみ図示しているが、このエンジンは直列４気筒で、他の気筒についても同様の構成である。
【００１７】
そして、シリンダヘッド１の内部には、点火プラグホール４，吸気ポート５および排気ポート６の周りを囲むよう燃焼室壁に沿って空間が形成され、その空間が、吸気ポート５のポート壁の位置に設定された仕切壁７によって、気筒列方向に連通して延びる吸気側ウォータジャケット８と排気側ウォータジャケット９とに仕切られている。また、各気筒の二つの吸気ポート５，５間には、排気側ウォータジャケット９の点火プラグホール４付け根部位と吸気側ウォータジャケット８とを連通する連通路１０が設けられている。
【００１８】
また、シリンダブロック２は、各気筒のシリンダボア３の周りに、気筒列方向に連通して延びる吸気側ウォータジャケット１１と排気側ウォータジャケット１２が区画形成され、かつ、オープンデッキ構造で、それらウォータジャケット１１，１２は、シリンダヘッド１が連結される上端が開放されている。また、シリンダブロック２のシリンダボア３間の上部に連通路１３が設けられている。
【００１９】
そして、これらシリンダヘッド１側およびシリンダブロック２側のウォータジャケット８，９，１１，１２に冷却水を流通させるための冷却水循環通路として、ラジエータ１４の出口とシリンダヘッド１の吸気側ウォータジャケット８の入口との間をつなぐ冷却水通路１５が設けられ、シリンダヘッド１の吸気側ウォータジャケット８の出口とシリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１の入口との間をつなぐ冷却水通路１６が設けられ、シリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１の出口とシリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２の入口との間をつなぐ冷却水通路１７が設けられ、シリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２の出口とシリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９の入口との間をつなぐ冷却水通路１８が設けられ、シリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９の出口とラジエータ１４の入口との間をつなぐ冷却水通路１９が設けられている。
【００２０】
そして、シリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１の出口とシリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２の入口との間をつなぐ冷却水通路１７の途中にウォータポンプ２０が設けられている。また、シリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１の出口とシリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２の入口との間をつなぐ冷却水通路１７のウォータポンプ２０入口側には、流路切換用のサーモスタット弁２１が配置され、シリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９の出口とラジエータ１４の入口との間をつなぐ冷却水通路１９の途中とサーモスタット弁２１の一方の入口との間に、ボトムバイパス通路２２が配設されている。サーモスタット弁２１は、水温が所定温度（８０゜Ｃ〜９０゜Ｃ）に達するまではボトムバイパス通路２２を開いて、ラジエータ１４を通らないバイパス経路を形成し、水温が所定温度（８０゜Ｃ〜９０゜Ｃ）に達すると、ボトムバイパス通路２２を閉じて、ラジエータ１４を流れる循環経路を形成する。
【００２１】
また、シリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２の出口とシリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９の入口との間をつなぐ冷却水通路１８と、シリンダヘッド１の吸気側ウォータジャケット８の出口とシリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１の入口との間をつなぐ冷却水通路１６との間に、ラジエータバイパス通路２３が配設され、このラジエータバイパス通路２３の途中に、該通路２３を開閉するバイパス制御弁２４が設けられている。また、ラジエータ１４の出口とシリンダヘッド１の吸気側ウォータジャケット８の入口との間をつなぐ冷却水通路１５の途中には、該通路１５を流れる冷却水の流量を制御する流量制御弁２５が設けられている。これらバイパス制御弁２４と流量制御弁２５は、アクセルに連動し、アクセル開度が大きくなると流量制御弁２５が開いてバイパス制御弁２４が閉じ、アクセル開度が小さくなると流量制御弁２５のが閉じ、あるいは開度が小さくなって、バイパス制御弁２４が開くよう構成されたものである。
【００２２】
ラジエータ１４の出口とシリンダヘッド１の吸気側ウォータジャケット８の入口との間をつなぐ冷却水通路１５は、図２に示すように、エンジンＥが縦置きで搭載される場合に、後述のシリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１の下方に形成された空間４６を通路として使用したものとされる。
【００２３】
高負荷時（フルロード）の冷却水の基本的は流れは図３の（ａ）および（ｂ）に示すとおりである。高負荷時には、流量制御弁２５は開き、バイパス制御弁２４は閉じる。また、サーモスタット弁２１はラジエータ循環側に開いている。このとき、ラジエータ１４で冷された冷却水は、後端部からシリンダヘッド１の吸気側ウォータジャケット８に入り、この吸気側ウォータジャケット８内を気筒列方向に前方へ流れて、途中、複数箇所（図の例では３箇所）から流出し、各冷却水通路１６を通ってシリンダブロック２側の吸気側ウォータジャケット１１に入る。そして、シリンダブロック２前端部に形成された冷却水通路１７を通り、サーモスタット弁２１を経てウォータポンプ２０に入る。そして、ウォータポンプ２０で加圧されて、前端側からシリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２に入り、この排気側ウォータジャケット１２内を気筒例方向に後方へ流れて、途中、複数箇所から出て、各冷却水通路１８を通ってシリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９に入る。そして、シリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９内を前方へ流れ、前端側の出口から出て冷却水通路１９を通り、ラジエータ１４へ流れる。高負荷時は、このようにラジエータ１４を通る冷却水の循環経路が形成され、シリンダヘッド１側からの吸気先行冷却が行われる。
【００２４】
また、低負荷時（パーシャルロード）で暖機状態のときの冷却水の基本的は流れは図４の（ａ）および（ｂ）に示すとおりである。低負荷時には、流量制御弁２５は閉じ、あるいは、開度が絞られ、バイパス制御弁２４は開く。また、水温が所定温度（８０゜Ｃ〜９０゜Ｃ）以上の暖機状態では、サーモスタット弁２１はラジエータ循環側に開いている。このとき、ウォータポンプ２０により加圧された冷却水はラジエータバイパス通路２３へ流れ、ラジエータ１４を迂回してシリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１と排気側ウォータジャケット１２を繰り返し流れる。また、流量制御弁２５が全閉でないときは、冷却水の一部が排気側ウォータジャケット１２から冷却水通路１８を通ってシリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９に入り、前端側の出口から出て、冷却水通路１９を通りラジエータ１４へ流れる。そして、ラジエータ１４からシリンダヘッド１の吸気側ウォータジャケット８に入り、吸気側ウォータジャケット８内を気筒列方向に前方へ流れて、途中、複数箇所から流出し、各冷却水通路１６を通ってシリンダブロック２側の吸気側ウォータジャケット１１に流れる。いずれにしても、低負荷時は、ラジエータバイパス通路２３を流れてシリンダブロック２側だけを循環する冷却水の流れが主流である。
【００２５】
また、冷間時（暖機前）の冷却水の流れは図５の（ａ）および（ｂ）に示すとおりである。冷間時には、バイパス制御弁２４と流量制御弁２５は共に強制的に閉じられる。また、サーモスタット弁２１はボトムバイパス通路２２側に開く。このとき、ウォータポンプ２０により加圧された冷却水はシリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２から冷却水通路１８を通ってシリンダヘッド１の排気側ウォータジャケット９へ流れ、ラジエータ１４側への冷却水通路１９の途中からボトムバイパス通路２３へ流れて、サーモスタット弁２１を通ってウォータポンプ２０に返る。冷間時に、冷却水がこのようにラジエータ１４をバイパスして排気側のみ循環することにより、暖機が促進される。
【００２６】
つぎに、エンジン本体を構成するシリンダヘッド１およびシリンダブロック２の具体的構造を説明する。
【００２７】
シリンダヘッド１は、図６および図７に示すとおりであって、四つの点火プラグホール４が気筒列方向（図６の上下方向）に並び、点火プラグホール４を挟んで一側に配置された吸気ポート５は、４気筒分の全８個が気筒列方向に並び、他側に配置された排気ポート６は、４気筒分の全８個がやはり気筒列方向に並んでいる。そして、各吸気ポート５の開口部に対応して、吸気側に８個のバルブガイド穴３１が設けられ、排気側に８個のバルブガイド穴３２が設けられ、それぞれ気筒列方向に並んでいる。
【００２８】
また、シリンダヘッド１には、シリンダブロック２へのボルト連結のため、各シリンダボア間に対応する部位と気筒列方向両端部に、吸気側と排気側で対をなす５対の貫通ボルト穴３３が設けられ、それら貫通ボルト穴３３が吸気側と排気側でそれぞれ気筒列方向に並んでいる。
【００２９】
シリンダヘッド１の下面には各気筒のシリンダボア３に対応する位置に燃焼室凹部３４が形成されている。点火プラグホール４，吸気ポート５および排気ポート６は、気筒毎のこれら燃焼室凹部３４に開口する。また、これら燃焼室凹部３４の壁（燃焼室壁）３５とロアデッキ３６との間に閉じた空間が形成されている。そして、各吸気ポート５のポート壁５ａが連結部３７により貫通ボルト穴３３のボルトボス部３３ａに連結されて、これらポート壁５ａとボルトボス部３３ａと連結部３７により気筒列方向に延びる仕切壁（図１の仕切壁７ａ）が構成され、それによって、上記空間が吸気ポート５下方の吸気側ウォータジャケット（吸気ポート下方側ウォータジャケット）８と点火プラグホール４の周りまで拡大された排気側ウォータジャケット（点火プラグホール側ウォータジャケット）９とに仕切られている。
【００３０】
各気筒の二つの吸気ポート５，５間で排気側ウォータジャケット９と吸気側ウォータジャケット８とを連通する連通路１０は、シリンダヘッド１下面側からのドリルによってバルブシート取付部３５ａの近接部位に形成されたものである。
【００３１】
また、シリンダヘッド１には、吸気側ウォータジャケット８の下面に、シリンダブロック２側へ冷却水を抜く出口穴３８が複数箇所に設けられ、また、排気側ウォータジャケット９の下面に、シリンダブロック２側から冷却水を導入する入口穴３９，４０が複数箇所に設けられている。また、図に現れていないが、シリンダヘッド１の後端に、吸気側ウォータジャケット８の入口と、排気側ウォータジャケット９の出口が形成されている。
【００３２】
シリンダブロック２は、図８〜図１２に示すとおりであって、各気筒のシリンダボア３を構成するライナ部４１が連結部４２によってサイアミーズ型につながっている。そして、そのサイアミーズ型のライナ部４１に沿って気筒列方向に吸気側ウォータジャケット１１と排気側ウォータジャケット１２が延びている。また、シリンダブロック２の気筒列方向両端部には、ライナ部４１を上記連結部４２と並ぶ中心位置でブロック端壁２ａ，２ｂと連結する連結部４３，４４が設けられている。このようにライナ部４１が連結部４２によってサイアミーズ型に連結され、さらに、両端が連結部４３，４４によってブロック端壁２ａ，２ｂに連結されたことにより、これらライナ部４１と連結部４２，４３，４４とで仕切壁（図１の仕切壁７ｂ）が構成され、吸気側ウォータジャケット１１と排気側ウォータジャケット１２とが完全に仕切られたものとなっている。ただし、ライナ部４１を連結する上記連結部４２の上部には、排気側上方からのドリルにより連通路１３が形成されている。
【００３３】
シリンダブロック２は、オープンデッキ構造であって、吸気側ウォータジャケット１１と排気側ウォータジャケット１２は上端が完全に開放されている。また、吸気側および排気側のブロック側壁２ｃ，２ｄには、シリンダヘッド１の上記貫通ボルト穴３３に対応する位置に、締結ねじ穴４５が形成されている。
【００３４】
シリンダブロック２の吸気側ウォータジャケット１１は、シリンダ軸方向にボア高さの略中央部までの深さに形成され、吸気側ウォータジャケット１１のジャケット底壁１１ｃの下方は、吸気側のブロック側壁２ｃとの間が、気筒列方向に延びる空間４６となっている。
【００３５】
一方、シリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２は、吸気側ウォータジャケット１１よりシリンダ軸方向に浅く、吸気側ウォータジャケット１１に対して容積も小さくされている。また、排気側ウォータジャケット１２のジャケット底壁１２ｃの下方は、排気側のブロック側壁２ｄとの間が空間で、その空間は、気筒列方向前端側が冷却水循環用のジャケット４７とされ、残りの部分はブローバイチャンバ４８とされている。そして、シリンダブロック２の気筒列方向前端部には、吸気側ウォータジャケット１１とジャケット４７を連通する冷却水通路１７が設けられている。
【００３６】
シリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２の下方前端側に形成された上記ジャケット４７には、ブロック側壁２ｄの穴４９に一方の入口を連通させるようサーモスタット弁２１が取り付けられている。また、シリンダブロック２には、サーモスタット弁２１の前方にウォータポンプ２０が取り付けられている。そして、サーモスタット弁２１の出口とウォータポンプ２０の入口とが連通管１７ａによって連通され、ウォータポンプ２０の出口とシリンダブロック２の排気側ウォータジャケット１２の入口１２ａとが連通管１７ｂによって連通されている。これら連通管１７ａ，１７ｂは、サーモスタット弁２１の他方の入口に接続されたボトムバイパス管２２ａと共にウォータポンプ２０の本体ケーシング２０ａと一体に形成されたものである。ウォータポンプ２０は、本体ケーシング２０ａと蓋体２０ｂからなるポンプ室の内部をインペラ２０ｃが回転するよう構成されたものである。
【００３７】
図において、５１はブローバイ通路であり、５２は潤滑用オイルのメインギャラリであり、５３はシリンダヘッド１側へのオイル通路、５４はクランクジャーナルへのオイル通路、５５はクランク軸である。また、５６は吸気側ウォータジャケット１１下方の空間４６の入口である。また、５７，５８，５９は、穴４９と同様のブロック側壁２ｄの穴である。これらの穴４９，５８，５９は、ブロック製造時の中子用巾木穴である。サーモスタット弁２１はその内の一つを利用して取り付けている。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、オープンデッキ構造によるシリンダボア上端部の昇温を抑制し、機械抵抗を低減するとともにノッキング限界を高めて、燃費あるいは出力の向上を図りつつ、エンジン縦置き，横置きのいずれの場合でも冷却水循環通路の取り回しを簡素なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の一例のエンジン冷却系のシステム図である。
【図２】エンジンを縦置きで搭載する場合と横置きで搭載する場合の冷却水循環通路の取り回しを模式で説明する平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図３】図１の例の高負荷時の冷却水の流れを示す分解斜視図（ａ）および模式説明図（ｂ）である。
【図４】図１の例の低負荷時の冷却水の流れを示す分解斜視図（ａ）および模式説明図（ｂ）である。
【図５】図１の例の冷間時の冷却水の流れを示す分解斜視図（ａ）および模式説明図（ｂ）である。
【図６】図１の例のシリンダヘッドを気筒列方向に直交する面で切って前方側から見た縦断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図１の例のシリンダブロックを前方より向かって右側から見た図である。
【図９】図７のシリンダブロックの平面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】図９のＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
２シリンダブロック
３シリンダボア
１１吸気側ウォータジャケット
１２排気側ウォータジャケット
１４ラジエータ
１５，１６，１７，１８，１９冷却水循環通路
２０ウォータポンプ
２２ボトムバイパス通路
２３ラジエータバイパス通路
４６空間
４８ブローバイチャンバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine cooling apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a cylinder block having an open deck structure in which a water jacket is opened at an end of a cylinder block on a cylinder head connecting side is known. The cylinder block with an open deck structure has a cylinder bore wall surface surrounded by a water jacket up to the upper end. Therefore, the cylinder bore wall surface is connected to the periphery at the upper end to form the ceiling of the water jacket. The surface pressure due to head bolt tightening is increased by the amount of contact area with the cylinder head gasket at the peripheral edge of the bore, and the sealing performance is improved. As a result, the third and higher order irregular cylinder bore deformation, which is difficult for the piston ring to follow, is suppressed, and the piston ring tension can be reduced accordingly, so that the mechanical resistance can be reduced and fuel efficiency or output can be improved. It becomes possible. Further, the upper end of the cylinder bore is a knock zone, and the ability to suppress the temperature rise in this part and the enhancement of the sealing performance lead to improvements in output, fuel consumption, etc. due to a higher compression ratio.
[0003]
Separately, as described in JP-A-4-134169, a cooling water jacket is formed on the upper side wall of the cylinder block of the engine, and the space below the water jacket is a space volume portion. It has been known.
[0004]
Further, as described in JP-A-7-259555, the water jacket around the cylinder bore is divided into an outward cooling water passage and a return cooling water passage, and the outward cooling water passage and the return cooling water passage are It is also known to provide a communication passage that communicates between the cylinder bores to improve the cooling performance between the bores and to prevent deformation of the cylinder bores.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The engine is mounted either vertically with the crankshaft facing in the longitudinal direction of the vehicle or horizontally with the crankshaft facing in the vehicle width direction. The engine is common to both the vertical and horizontal positions. In this case, the position of the inlet and outlet of the cooling water with respect to the cylinder head or the cylinder block does not change, and the positional relationship between the engine and the radiator differs depending on whether the engine is installed vertically or the engine is installed horizontally. For this reason, it is necessary to change the routing of the cooling water circulation passage connected to the inlet or outlet of the radiator between vertical installation and horizontal installation.For example, when a horizontal engine is used for a vertical engine, In the case where the cooling water circulation passage is compactly piped, the vertical installation causes problems that the pipe becomes long or cannot be piped.
[0006]
For example, an open deck structure is used to suppress the temperature rise at the upper end of the cylinder bore, reduce mechanical resistance, increase the knocking limit, improve fuel efficiency or output, and secure a predetermined cooling water circulation path for cooling effect when trying to increase the, maneuverability than changes greatly in the cooling water circulation passage in the case of horizontally as in the case of longitudinally arranged engine as described above, common itself of the engine becomes difficult.
[0007]
Therefore, the temperature rise at the upper end of the cylinder bore due to the open deck structure is suppressed, the mechanical resistance is reduced and the knocking limit is increased to improve fuel efficiency or output, while cooling water circulation in both cases of vertical installation and horizontal installation It is an issue to be able to simplify the handling of the passage. The present invention aims to solve such problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a cylinder block in which an intake side water jacket that extends around a cylinder bore in a cylinder row direction and an exhaust side water jacket that extends in a cylinder row direction are partitioned. in the engine cooling water circulation passage configured for circulating the cooling water, and an open deck structure in which the cylinder head connecting side both water jacket on the intake side and exhaust side end portion of the cylinder block is open, the cylinder block to form a space extending in the cylinder row direction below the water jacket on the intake side, as well as use of the space as a cooling water circulation passage for guiding the cooling water from one end of the cylinder row direction to the other end side, the exhaust side of the cylinder block solution by forming a blow chamber below the water jacket of the It can be.
[0009]
In order to provide a space below the water jacket in this way, the water jacket is provided from the upper end to a predetermined height, and a wall is provided in the middle, but the water jacket does not need to be originally provided over the entire length of the cylinder bore, There is no problem with the cooling effect, and the cylinder block with the open deck structure is harder to secure the rigidity of the liner part than the closed deck. Therefore, providing a wall in the middle can increase the rigidity. Convenient and convenient. When the space below the water jacket is used as the cooling water circulation passage, the cooling water circulation passage can be easily routed, and the vertical and horizontal engines can be easily used in common.
[0010]
As the above-mentioned structure, it is possible to lower the water jacket of the opposite side forming a blow chamber and the space used as a cooling water circulation passage. In this case, the space used as the cooling water circulation passage is preferably arranged on the intake side where the block temperature is low, and the blow-by chamber is preferably arranged on the exhaust side where the block temperature is high.
[0011]
Further, when the space used as the cooling water circulation passage is arranged on the intake side and the blow-by chamber is arranged on the exhaust side in this way, the intake side water jacket of the intake side water jacket is disposed at one end in the cylinder row direction adjacent to the blow-by chamber of the cylinder block. A circulation jacket that communicates the outlet and the inlet of the upper exhaust-side water jacket is formed, a water pump is disposed at the outlet of the jacket, a passage that communicates the discharge side of the water pump to the exhaust-side water jacket is provided, The cooling water that has circulated through the side water jacket can be guided to the water pump via the circulation jacket, and can be circulated from the water pump to the upper side exhaust side water jacket, thereby making the cooling water circulation system compact. Can be configured.
[0012]
The space below the water jacket is particularly convenient to use as a cooling water circulation passage communicating with the outlet of the radiator.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
FIG. 1 is a system diagram of the engine cooling system, and FIG. 2 is a plan view (a) and a side view schematically illustrating the routing of the cooling water circulation passage when the engine is mounted vertically and horizontally. b), FIG. 3 is an exploded perspective view (a) and a schematic explanatory view (b) showing a flow of cooling water at a high load, and FIG. 4 is an exploded perspective view (a) showing a flow of cooling water at a low load. A schematic explanatory view (b) and FIG. 5 are an exploded perspective view (a) and a schematic explanatory view (b) showing the flow of cooling water during cold. 6 is a longitudinal sectional view of the cylinder head cut from a plane orthogonal to the cylinder row direction and viewed from the front side, FIG. 7 is a sectional view taken along line AA in FIG. 6, and FIG. FIG. 9 is a plan view of the cylinder block, FIG. 10 is a sectional view taken along line BB in FIG. 8, FIG. 11 is a sectional view taken along line CC in FIG. 8, and FIG. is there.
[0015]
In FIG. 1, 1 is a cylinder head of the engine, and 2 is a cylinder block. The cylinder head 1 is placed on the upper end of the cylinder block 2 and connected by bolts.
[0016]
The cylinder head 1 is provided with an ignition plug hole 4 at the center of the cylinder bore 3 of each cylinder in plan view, and in each cylinder in the cylinder row direction (vertical direction in FIG. 1) with the ignition plug hole 4 interposed therebetween. Two intake ports 5 are provided on one side in the orthogonal direction, and two exhaust ports 6 are provided on the other side. Although only one cylinder is shown in FIG. 1, this engine has four in-line cylinders, and the other cylinders have the same configuration.
[0017]
In the cylinder head 1, a space is formed along the combustion chamber wall so as to surround the spark plug hole 4, the intake port 5 and the exhaust port 6, and this space is the position of the port wall of the intake port 5. Is divided into an intake water jacket 8 and an exhaust water jacket 9 that extend in communication with each other in the cylinder row direction. Further, a communication passage 10 is provided between the two intake ports 5 and 5 of each cylinder to communicate the root portion of the spark plug hole 4 of the exhaust side water jacket 9 and the intake side water jacket 8.
[0018]
The cylinder block 2 has an intake side water jacket 11 and an exhaust side water jacket 12 that extend in the cylinder row direction around the cylinder bore 3 of each cylinder, and has an open deck structure. 11 and 12 are open at the upper ends to which the cylinder head 1 is connected. A communication path 13 is provided in the upper part between the cylinder bores 3 of the cylinder block 2.
[0019]
The outlet of the radiator 14 and the intake side water jacket 8 of the cylinder head 1 serve as a cooling water circulation passage for circulating the cooling water through the water jackets 8, 9, 11, 12 on the cylinder head 1 side and the cylinder block 2 side. A cooling water passage 15 is provided to connect the inlet to the inlet, and a cooling water passage 16 is provided to connect between the outlet of the intake water jacket 8 of the cylinder head 1 and the inlet of the intake water jacket 11 of the cylinder block 2. A cooling water passage 17 is provided between the outlet of the intake side water jacket 11 of the cylinder block 2 and the inlet of the exhaust side water jacket 12 of the cylinder block 2, and the outlet of the exhaust side water jacket 12 of the cylinder block 2 and the cylinder head. Between the entrance of the exhaust water jacket 9 Provided Nag cooling water passage 18, the cooling water passage 19 is provided connecting between the inlet of the outlet and the radiator 14 of the exhaust side water jacket 9 of the cylinder head 1.
[0020]
A water pump 20 is provided in the middle of the cooling water passage 17 connecting the outlet of the intake water jacket 11 of the cylinder block 2 and the inlet of the exhaust water jacket 12 of the cylinder block 2. A thermostat valve for switching the flow path is provided at the inlet side of the water pump 20 of the cooling water passage 17 connecting the outlet of the intake water jacket 11 of the cylinder block 2 and the inlet of the exhaust water jacket 12 of the cylinder block 2. 21 is arranged, and a bottom bypass passage 22 is provided between the middle of the cooling water passage 19 connecting the outlet of the exhaust water jacket 9 of the cylinder head 1 and the inlet of the radiator 14 and one inlet of the thermostat valve 21. It is arranged. The thermostat valve 21 opens the bottom bypass passage 22 until the water temperature reaches a predetermined temperature (80 ° C. to 90 ° C.) to form a bypass passage that does not pass through the radiator 14, and the water temperature is kept at a predetermined temperature (80 ° C. When the temperature reaches 90 ° C., the bottom bypass passage 22 is closed to form a circulation path through the radiator 14.
[0021]
Further, a cooling water passage 18 connecting the outlet of the exhaust side water jacket 12 of the cylinder block 2 and the inlet of the exhaust side water jacket 9 of the cylinder head 1, the outlet of the intake side water jacket 8 of the cylinder head 1, and the cylinder block. A radiator bypass passage 23 is disposed between the two intake-side water jackets 11 and the cooling water passage 16 connected to the intake water jacket 11. The bypass control valve opens and closes the passage 23 in the middle of the radiator bypass passage 23. 24 is provided. Further, a flow rate control valve 25 for controlling the flow rate of the cooling water flowing through the passage 15 is provided in the middle of the cooling water passage 15 connecting the outlet of the radiator 14 and the inlet of the intake water jacket 8 of the cylinder head 1. It has been. The bypass control valve 24 and the flow control valve 25 are interlocked with the accelerator, and when the accelerator opening increases, the flow control valve 25 opens and the bypass control valve 24 closes. When the accelerator opening decreases, the flow control valve 25 closes. Alternatively, the opening degree is reduced and the bypass control valve 24 is configured to open.
[0022]
As shown in FIG. 2, the cooling water passage 15 connecting the outlet of the radiator 14 and the inlet of the intake side water jacket 8 of the cylinder head 1 is a cylinder block described later when the engine E is mounted vertically. The space 46 formed below the two intake-side water jackets 11 is used as a passage.
[0023]
The basic flow of cooling water at high load (full load) is as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). When the load is high, the flow control valve 25 is opened and the bypass control valve 24 is closed. Further, the thermostat valve 21 is open to the radiator circulation side. At this time, the cooling water cooled by the radiator 14 enters the intake-side water jacket 8 of the cylinder head 1 from the rear end portion, flows forward in the intake-side water jacket 8 in the cylinder row direction, and is disposed at a plurality of locations on the way. (Three locations in the example in the figure) flow out and enter the intake-side water jacket 11 on the cylinder block 2 side through each cooling water passage 16. Then, it passes through the cooling water passage 17 formed at the front end of the cylinder block 2 and enters the water pump 20 through the thermostat valve 21. Then, it is pressurized by the water pump 20 and enters the exhaust side water jacket 12 of the cylinder block 2 from the front end side, flows backward in the exhaust side water jacket 12 in the direction of the cylinder, and exits from a plurality of locations on the way. Then, it passes through each cooling water passage 18 and enters the exhaust-side water jacket 9 of the cylinder head 1. Then, it flows forward in the exhaust side water jacket 9 of the cylinder head 1, exits from the outlet on the front end side, passes through the cooling water passage 19, and flows to the radiator 14. When the load is high, a circulation path of the cooling water passing through the radiator 14 is formed in this way, and intake pre-cooling from the cylinder head 1 side is performed.
[0024]
Further, the basic flow of the cooling water at the time of low load (partial load) and in the warm-up state is as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). When the load is low, the flow control valve 25 is closed or the opening degree is reduced, and the bypass control valve 24 is opened. Further, in a warm-up state in which the water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (80 ° C. to 90 ° C.), the thermostat valve 21 is opened to the radiator circulation side. At this time, the cooling water pressurized by the water pump 20 flows into the radiator bypass passage 23, bypasses the radiator 14, and repeatedly flows through the intake side water jacket 11 and the exhaust side water jacket 12 of the cylinder block 2. When the flow control valve 25 is not fully closed, part of the cooling water enters the exhaust water jacket 9 of the cylinder head 1 from the exhaust water jacket 12 through the cooling water passage 18 and exits from the outlet on the front end side. Then, it flows through the cooling water passage 19 to the radiator 14. Then, it enters the intake-side water jacket 8 of the cylinder head 1 from the radiator 14, flows forward in the intake-side water jacket 8 in the cylinder row direction, flows out from a plurality of locations, and passes through each cooling water passage 16 to the cylinder. It flows to the intake side water jacket 11 on the block 2 side. In any case, when the load is low, the flow of cooling water that flows through the radiator bypass passage 23 and circulates only on the cylinder block 2 side is the mainstream.
[0025]
Further, the flow of cooling water during cold (before warm-up) is as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). When cold, both the bypass control valve 24 and the flow control valve 25 are forcibly closed. Further, the thermostat valve 21 opens to the bottom bypass passage 22 side. At this time, the cooling water pressurized by the water pump 20 flows from the exhaust-side water jacket 12 of the cylinder block 2 through the cooling water passage 18 to the exhaust-side water jacket 9 of the cylinder head 1 and is supplied to the radiator 14 side. It flows from the middle of the passage 19 to the bottom bypass passage 23, passes through the thermostat valve 21, and returns to the water pump 20. In the cold state, the cooling water thus bypasses the radiator 14 and circulates only on the exhaust side, whereby warm-up is promoted.
[0026]
Next, specific structures of the cylinder head 1 and the cylinder block 2 constituting the engine body will be described.
[0027]
The cylinder head 1 is as shown in FIGS. 6 and 7, and the four spark plug holes 4 are arranged in the cylinder row direction (vertical direction in FIG. 6), and are arranged on one side with the spark plug hole 4 interposed therebetween. As for the intake ports 5, all eight cylinders for four cylinders are arranged in the cylinder row direction, and for the exhaust ports 6 arranged on the other side, all eight cylinders for four cylinders are also arranged in the cylinder row direction. Corresponding to the openings of the intake ports 5, eight valve guide holes 31 are provided on the intake side, and eight valve guide holes 32 are provided on the exhaust side, which are aligned in the cylinder row direction. .
[0028]
In addition, the cylinder head 1 has five pairs of through-bolt holes 33 that are paired on the intake side and the exhaust side at both ends in the cylinder row direction and the portions corresponding to each cylinder bore for bolt connection to the cylinder block 2. These through bolt holes 33 are arranged in the cylinder row direction on the intake side and the exhaust side, respectively.
[0029]
A combustion chamber recess 34 is formed on the lower surface of the cylinder head 1 at a position corresponding to the cylinder bore 3 of each cylinder. The spark plug hole 4, the intake port 5 and the exhaust port 6 open into these combustion chamber recesses 34 for each cylinder. A closed space is formed between the wall (combustion chamber wall) 35 of the combustion chamber recess 34 and the lower deck 36. Then, the port wall 5a of each intake port 5 is connected to the bolt boss portion 33a of the through bolt hole 33 by the connecting portion 37, and the partition wall (FIG. 5) extends in the cylinder row direction by the port wall 5a, the bolt boss portion 33a and the connecting portion 37. 1 partition wall 7a) is formed, whereby the space is expanded to the intake side water jacket (intake port lower side water jacket) 8 below the intake port 5 and around the spark plug hole 4 (exhaust side water jacket ( The spark plug hole side water jacket) 9 is partitioned.
[0030]
A communication passage 10 that connects the exhaust side water jacket 9 and the intake side water jacket 8 between the two intake ports 5 and 5 of each cylinder is provided in the vicinity of the valve seat mounting portion 35a by a drill from the lower surface side of the cylinder head 1. It is formed.
[0031]
Further, the cylinder head 1 is provided with outlet holes 38 at a plurality of locations on the lower surface of the intake side water jacket 8 to draw cooling water to the cylinder block 2 side, and on the lower surface of the exhaust side water jacket 9. Inlet holes 39 and 40 for introducing cooling water from the side are provided at a plurality of locations. Although not shown in the figure, an inlet of the intake side water jacket 8 and an outlet of the exhaust side water jacket 9 are formed at the rear end of the cylinder head 1.
[0032]
The cylinder block 2 is as shown in FIGS. 8 to 12, and the liner portion 41 constituting the cylinder bore 3 of each cylinder is connected to the siamese type by the connecting portion 42. An intake water jacket 11 and an exhaust water jacket 12 extend in the cylinder row direction along the siamese type liner 41. Further, at both ends of the cylinder block 2 in the cylinder row direction, connecting portions 43 and 44 for connecting the liner portion 41 to the block end walls 2a and 2b at the center position where the liner portion 41 is aligned with the connecting portion 42 are provided. In this way, the liner portion 41 is connected in a siamese shape by the connecting portion 42, and further, both ends are connected to the block end walls 2a and 2b by the connecting portions 43 and 44, so that the liner portion 41 and the connecting portions 42 and 43 are connected. , 44 constitute a partition wall (partition wall 7b in FIG. 1), and the intake water jacket 11 and the exhaust water jacket 12 are completely partitioned. However, the communication path 13 is formed in the upper part of the connecting part 42 that connects the liner part 41 by a drill from above the exhaust side.
[0033]
The cylinder block 2 has an open deck structure, and the upper end of the intake water jacket 11 and the exhaust water jacket 12 are completely opened. Further, fastening screw holes 45 are formed in the block side walls 2c and 2d on the intake side and the exhaust side at positions corresponding to the through bolt holes 33 of the cylinder head 1.
[0034]
The intake side water jacket 11 of the cylinder block 2 is formed to a depth up to a substantially central portion of the bore height in the cylinder axial direction, and the lower part of the jacket bottom wall 11c of the intake side water jacket 11 is the block side wall 2c on the intake side. A space 46 extending in the cylinder row direction is between the two.
[0035]
On the other hand, the exhaust-side water jacket 12 of the cylinder block 2 is shallower in the cylinder axial direction than the intake-side water jacket 11 and has a smaller volume than the intake-side water jacket 11. The space below the jacket bottom wall 12c of the exhaust-side water jacket 12 is a space between the exhaust-side block side wall 2d, and the space is a cooling water circulation jacket 47 on the front end side in the cylinder row direction. Is a blow-by chamber 48. A cooling water passage 17 that communicates the intake-side water jacket 11 and the jacket 47 is provided at the front end of the cylinder block 2 in the cylinder row direction.
[0036]
A thermostat valve 21 is attached to the jacket 47 formed on the lower front end side of the exhaust-side water jacket 12 of the cylinder block 2 so that one inlet communicates with the hole 49 of the block side wall 2d. Further, a water pump 20 is attached to the cylinder block 2 in front of the thermostat valve 21. The outlet of the thermostat valve 21 and the inlet of the water pump 20 are communicated by a communication pipe 17a, and the outlet of the water pump 20 and the inlet 12a of the exhaust-side water jacket 12 of the cylinder block 2 are communicated by a communication pipe 17b. . These communication pipes 17 a and 17 b are formed integrally with the main casing 20 a of the water pump 20 together with the bottom bypass pipe 22 a connected to the other inlet of the thermostat valve 21. The water pump 20 is configured such that an impeller 20c rotates inside a pump chamber composed of a main body casing 20a and a lid 20b.
[0037]
In the figure, 51 is a blow-by passage, 52 is a main gallery of lubricating oil, 53 is an oil passage to the cylinder head 1, 54 is an oil passage to the crank journal, and 55 is a crankshaft. Reference numeral 56 denotes an inlet of the space 46 below the intake water jacket 11. Reference numerals 57, 58, 59 denote holes in the block side wall 2 d similar to the holes 49. These holes 49, 58, and 59 are core baseboard holes when the block is manufactured. The thermostat valve 21 is attached using one of them.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, the temperature rise at the upper end of the cylinder bore due to the open deck structure is suppressed, the mechanical resistance is reduced, the knocking limit is increased, and fuel efficiency or output is improved. Even in this case, the cooling water circulation passage can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an engine cooling system according to an example of an embodiment;
FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view schematically illustrating the routing of a cooling water circulation passage when the engine is mounted vertically and when it is mounted horizontally.
3 is an exploded perspective view (a) and a schematic explanatory view (b) showing the flow of cooling water at the time of high load in the example of FIG. 1; FIG.
4 is an exploded perspective view (a) and a schematic explanatory view (b) showing a flow of cooling water at the time of low load in the example of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view (a) and a schematic explanatory view (b) showing a flow of cooling water during cold in the example of FIG. 1;
6 is a longitudinal sectional view of the cylinder head of the example of FIG. 1 as viewed from the front side by cutting along a plane perpendicular to the cylinder row direction.
7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 8 is a view of the cylinder block of the example of FIG. 1 as viewed from the right side from the front.
9 is a plan view of the cylinder block of FIG. 7. FIG.
10 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
12 is a sectional view taken along the line DD of FIG.
[Explanation of symbols]
2 Cylinder block 3 Cylinder bore 11 Intake side water jacket 12 Exhaust side water jacket 14 Radiator 15, 16, 17, 18, 19 Cooling water circulation passage 20 Water pump 22 Bottom bypass passage 23 Radiator bypass passage 46 Space 48 Blow-by chamber

Claims

A cylinder block having an intake side water jacket extending around the cylinder bore in the cylinder row direction and an exhaust side water jacket extending in the cylinder row direction is defined. Cooling water is previously applied to one of the water jackets. In an engine having a cooling water circulation passage configured to circulate,
And an open deck structure in which both the water jacket of an end portion of the cylinder head connecting side the intake side and the exhaust side is opened of the cylinder block, extending in the cylinder row direction below the water jacket on the intake side of the cylinder block A space is formed, and the space is used as a cooling water circulation passage for guiding cooling water from one end side to the other end side in the cylinder row direction, and a blow-by chamber is formed below the water jacket on the exhaust side of the cylinder block. Engine cooling device characterized by.

A circulation jacket is formed on one end side in the cylinder row direction adjacent to the blow-by chamber of the cylinder block so as to connect the outlet of the intake side water jacket and the inlet of the upper exhaust side water jacket, and the water outlet is provided at the outlet of the jacket. A pump is provided, and a passage is provided that communicates the discharge side of the water pump with the exhaust-side water jacket, and the cooling water that has circulated through the intake-side water jacket is guided to the water pump through the circulation jacket, The engine cooling device according to claim 1 , wherein the engine cooling device is circulated from a water pump to the exhaust water jacket located above.

The engine cooling device according to claim 1 or 2 , wherein a space extending in a cylinder row direction formed below a water jacket on the intake side of the cylinder block is communicated with an outlet of a radiator using a cooling water circulation passage.