JP4153389B2 - シリンダブロックの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックの冷却構造に関し、とくにシリンダブロック内ウォータジャケットにスペーサ（挿入物、インサート等と呼んでもよい）をシリンダブロックに固定せずに配置したシリンダブロックの冷却構造に関する。

内燃機関において、シリンダボア壁上部の温度は、シリンダボア壁下部の温度よりも高くなる傾向にある。このため、シリンダブロック内ウォータジャケットに一様に冷却水を流してシリンダボア壁上部の温度が高くなることを防止すると、シリンダボア壁下部が過冷却となり、ピストンとの摺動部に発生する摩擦損失が大きくなるといった不具合を招く。特開２００２−３０９８９号公報では、こうしたシリンダボア壁の温度分布を改善するために、シリンダブロック内ウォータジャケットにスペーサを設けることが提案されている。

スペーサの組付け性等のため、シリンダブロック内ウォータジャケット内にスペーサをシリンダブロックに固定せずに設けた場合、シリンダブロック内ウォータジャケットを流れる冷却水の圧力変動やエンジンの振動により、スペーサが動いてシリンダヘッドガスケットと当たる。その当たりによる衝撃がシリンダヘッドガスケットのシリンダボア周りの燃焼ガスのシール部に伝わり、シール部に疲労亀裂が生じるおそれがあった。
特開２００２−３０９８９号公報

本発明が解決しようとする問題点は、スペーサがシリンダブロック内ウォータジャケット内で動くことによりシリンダヘッドガスケットに当たり、この当たりによる衝撃がシリンダヘッドガスケットのシリンダボア周りのシール部に伝わってシリンダボア周りのシール部に亀裂を発生させることである。

本発明の目的は、スペーサがシリンダブロック内ウォータジャケット内で動いてシリンダヘッドガスケットに当たりその衝撃がシリンダヘッドガスケットのシリンダボア周りのシール部に伝わってシール部に亀裂を生じることを防止できるシリンダブロックの冷却構造を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） シリンダブロックおよびシリンダヘッドと、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内ウォータジャケットと、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドとで保持され前記シリンダブロック内ウォータジャケットに接するシリンダヘッドガスケットと、前記シリンダブロック内ウォータジャケット内に前記シリンダブロックに固定せずに設けられたスペーサと、を備えたシリンダブロックの冷却構造であって、前記シリンダヘッドガスケットに貫通孔を設け、前記スペーサの上面を前記貫通孔を通して前記シリンダヘッドにより受けたシリンダブロックの冷却構造。
（２） シリンダブロックおよびシリンダヘッドと、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内ウォータジャケットと、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドとで保持され前記シリンダブロック内ウォータジャケットに接するシリンダヘッドガスケットと、前記シリンダブロック内ウォータジャケット内に前記シリンダブロックに固定せずに設けられたスペーサと、を備えたシリンダブロックの冷却構造であって、前記スペーサの上部を前記シリンダヘッドガスケットに接触させ、前記シリンダヘッドガスケットに、該シリンダヘッドガスケットのシリンダボア周りのシール部と前記スペーサが接触する接触部との間にスリットを設けたシリンダブロックの冷却構造。

上記（１）のシリンダブロックの冷却構造によれば、シリンダヘッドガスケットに貫通孔を設けスペーサの上面を貫通孔を通してシリンダヘッドにより受けるようにしたので、スペーサとシリンダヘッドガスケットとの接触を避けることができ、シリンダヘッドガスケットのシール部に亀裂が生じることを防止することができる。
上記（２）のシリンダブロックの冷却構造によれば、シリンダヘッドガスケットの、シリンダボア周りのシール部とスペーサが接触する接触部との間に、スリットを設けたので、スペーサとシリンダヘッドガスケットとの接触による衝撃がシリンダヘッドガスケットのシール部に伝わることを防止することができ、シリンダヘッドガスケットのシール部に亀裂が生じることを防止することができる。

以下に、本発明のシリンダブロックの冷却構造を図面を参照して説明する。
図面中、図１、図２は本発明のシリンダブロックの冷却構造の実施例１を示し、図３、図４は本発明のシリンダブロックの冷却構造の実施例２を示す。また、図５は本発明の実施例１、２に適用可能なスペーサの一例を示す。
そして、「課題を解決するための手段」の（１）が本発明の実施例１に対応し、「課題を解決するための手段」の（２）が本発明の実施例２に対応する。

本発明の実施例１、２にわたって共通または類似する部分には、本発明の実施例１、２にわたって同じ符合を付してある。
まず、本発明の実施例１、２にわたって共通または類似する部分を、たとえば図１、図２を参照して、説明する。

本発明のシリンダブロックの冷却構造１０は、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１内に形成されたシリンダブロック内ウォータジャケット１３と、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２とで保持されシリンダブロック内ウォータジャケット１３に接するシリンダヘッドガスケット１４と、シリンダブロック内ウォータジャケット１３内にシリンダブロック１１に固定せずに設けられたスペーサ１５と、を備えている。

シリンダブロック内ウォータジャケット１３は上方に開放しており、スペーサ１５を上側からシリンダブロック内ウォータジャケット１３内に挿入でき、スペーサ１５の組付けを容易にしている。シリンダヘッドガスケット１４はシリンダブロック内ウォータジャケット１３に、シリンダブロック内ウォータジャケット１３の上面で、接し、水孔部（シリンダブロック内ウォータジャケットとシリンダヘッド内ウォータジャケットとの連通水孔部）を除き、シリンダブロック内ウォータジャケット１３を上側から覆っている。シリンダブロック内ウォータジャケット１３を流れるエンジン冷却水はシリンダヘッドガスケット１４に接する。

シリンダヘッドガスケット１４は、積層された金属板（たとえば、ステンレス板）を有し、各シリンダボアの周りには、シリンダボアの周方向に連続して延びる、シール部１６を有する。シール部１６は、たとえば、シリンダヘッドガスケットを構成している金属板を屈曲させて凸状に形成したビードであってもよいし、あるいは複数の金属板の屈曲部間にシム板を挟んで凸状に形成したものであってもよい。シール部１６は、シリンダボア内の吸気および燃焼ガスを外気およびエンジン冷却水から遮断し、シールする。このシール部１６のガスケット金属板に亀裂が生じたり、ガスケットのシール部以外の部分に生じた割れや亀裂が伝播すると、シール不全、エンジン運転不全などの不具合が生じるので、シール部１６の亀裂は許されない。

スペーサ１５は、シリンダブロック内ウォータジャケット１３の下部の一部を占め、シリンダブロック内ウォータジャケット１３の下部に多量の冷却水が流れることを抑制し、シリンダボア壁下部が過冷却されるのを防止する。そのため、スペーサ１５のうち、シリンダブロック内ウォータジャケット１３の下部に挿入される部分１５ａは、シリンダブロック内ウォータジャケット１３の上部に挿入される部分１５ｂよりも厚さが大である。スペーサ１５はシリンダブロック１１に固定されていないので、シリンダブロック内ウォータジャケット１３を流れる冷却水の流れや圧力の変動、およびエンジン振動（吸気、圧縮、爆発、排気行程による振動）により動き、スペーサ１５の上端がシリンダヘッドガスケット１４の下面に繰り返し当たる。スペーサ１５の上部は下部に比べて厚さが小のため、シリンダヘッドガスケット１４との接触面積は小さく、接触面積が小さい分当たった際の面圧は大きい。スペーサ１５がシリンダヘッドガスケット１４に当たった際の衝撃がシリンダヘッドガスケット１４のシール部１６に伝わり、それが繰り返されているうちに、シール部１６に亀裂が発生するおそれがあるので、それを防がなければならない。

また、スペーサ１５は、たとえば繊維（たとえば、ガラス繊維）などを混入して強化した強化樹脂から構成されており、スペーサ１５の上端が、上記の小面積による大きな面圧で、シリンダヘッドガスケット１４の下面に繰り返し当たっているうちに、スペーサ１５の固い繊維がシリンダヘッドガスケット１４のコーティング（ゴムまたは樹脂）および金属板（たとえば、ステンレス板）を削っていき、その結果、当たり部に亀裂や孔を生じる。スペーサ１５には、シリンダブロックやシリンダヘッドの熱収縮により、スペーサ面内方向応力がかかっているので、この応力によって、当たり部に生じた亀裂や孔が拡がったり伝播してシール部１６に達すると、シール部１６に亀裂が発生するおそれがあり、それも防がなければならない。

本発明のシリンダブロックの冷却構造１０では、シリンダヘッドガスケット１４のシール部１６に亀裂が発生することを防止する構造が設けられている。この亀裂発生防止構造は、本発明の実施例１と実施例２とで、構造が異なる。
以下に、本発明の実施例１と実施例２の特有の構造とその作用、効果を説明する。

本発明の実施例１のシリンダブロックの冷却構造では、図１、図２に示すように、シリンダヘッドガスケット１４に貫通孔１７が設けられており、スペーサ１５の上部を、貫通孔１７を通してシリンダヘッド１２により受ける構造としてある。

貫通孔１７は、シリンダヘッドガスケット１４のうち、多気筒エンジンの複数のシリンダボアまわりに連続して延びる単一のスペーサ１５（図５参照）の、延設方向の一部（この一部は複数箇所あり、該複数の箇所は互いに離れている）の上方に位置する部分で、かつ、シリンダヘッド１２の、鋳造時の中子砂抜き孔の無い部分の下方に設けられている。スペーサ１５には、上部に（スペーサ１５の上部の他の部分から）上方に向かって突出する凸部１５ｃが設けられており、この凸部１５ｃの上面が、シリンダヘッドガスケット１４の貫通孔１７を通り抜けてシリンダヘッド１２の、鋳造時の中子砂抜き孔の無い部分の、下面に当たっている。
スペーサ１５の凸部１５ｃの上面がシリンダヘッド１２の下面に当たっている状態では、スペーサ１５の上部の、凸部１５ｃ以外の部分の上面は、シリンダヘッドガスケット１４の下面に当たらないように、スペーサ１５の凸部１５ｃの高さが定められている。

本発明の実施例１のシリンダブロックの冷却構造の作用、効果については、シリンダヘッドガスケット１４に貫通孔１７を設けスペーサ１５の上部（の凸部１５ｃ）を貫通孔１７を通してシリンダヘッド１２により受けるようにしたので、スペーサ１５とシリンダヘッドガスケット１４との当たり、接触を避けることができる。その結果、シリンダヘッドガスケット１４のうち、従来、スペーサ１５の上部が当たっていた部分に、当たりによる亀裂や孔あきが生じることを防止でき、従来は、当たりによるシリンダヘッドガスケット１４の亀裂や孔あきが、シリンダヘッドガスケット１４にかかる引張応力などによってシリンダヘッドガスケット１４のシール部１６に伝わり、最終的にシリンダヘッドガスケット１４のシール部１６に亀裂が生じていたのを、防止することができる。
シリンダヘッドガスケット１４のシール部１６の亀裂を防止するのに、スペーサ１５をシリンダブロック１１に固定する必要がないので、スペーサ１５のウォータジャケット１３への挿入、組付け性は良好なままである。

本発明の実施例２のシリンダブロックの冷却構造では、図３、図４に示すように、スペーサ１５の上部がシリンダヘッドガスケット１４に接触しており、シリンダヘッドガスケット１４に、シリンダヘッドガスケット１４のシリンダボア周りのシール部１６とスペーサ１５が接触する接触部（「当たり部」ともいう）１８との間にスリット（細い切れ目）１９が設けられている。

スペーサ１５の上部は、シリンダヘッドガスケット１４の下面に当たることが許されており、シリンダヘッドガスケット１４の、スペーサ１５が接触する接触部１８には、スペーサ１５の上部が当たった際に、当たりの衝撃が生じる。スリット１９は、当たりの衝撃がシリンダヘッドガスケット１４のシリンダボア周りのシール部１６に伝わるのを防止または抑制するためのものである。スリット１９は、スペーサ１５が接触する接触部１８をシール部１６側から囲むように設けられている。

本発明の実施例２のシリンダブロックの冷却構造の作用、効果については、シリンダヘッドガスケット１４の、シリンダボア周りのシール部１６とスペーサ１５が接触する接触部１８との間に、スリット１９を設けたので、スペーサ１６とシリンダヘッドガスケット１４との接触（当たり）による衝撃がシリンダヘッドガスケット１４のシール部１６に伝わることを防止することができ、シリンダヘッドガスケット１４のシール部１６に亀裂が生じることを防止することができる。また、繰り返しの当たりにより、接触部１８に孔や割れがが生じて、それがシリンダヘッドガスケット１４にかかる熱応力により拡大していっても、スリット１９により、シリンダヘッドガスケット１４のシール部１６に伝わることを防止することができる。衝撃、孔や割れはスリット１９で止まり、そこからシール部１６側に伝わらない。
本発明の実施例２においても、本発明の実施例１と同様に、シリンダヘッドガスケット１４のシール部１６の亀裂を防止するのに、スペーサ１５をシリンダブロック１１に固定する必要がないので、スペーサ１５のウォータジャケット１３への挿入、組付け性は良好なままである。

本発明の実施例１のシリンダブロックの冷却構造の平面図である。 本発明の実施例１のシリンダブロックの冷却構造の断面図である。 本発明の実施例２のシリンダブロックの冷却構造の平面図である。 本発明の実施例２のシリンダブロックの冷却構造の断面図である。 本発明の実施例１と実施例２のシリンダブロックの冷却構造において用いられることができるスペーサの概略斜視図である。

符号の説明

１０ シリンダブロックの冷却構造
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ シリンダブロック内ウォータジャケット
１４ シリンダヘッドガスケット
１５ スペーサ
１５ａ スペーサのうちシリンダブロック内ウォータジャケットの下部に挿入される部分
１５ｂ スペーサのうちシリンダブロック内ウォータジャケットの上部に挿入される部分
１５ｃ 凸部
１６ シール部
１７ 貫通孔
１８ シリンダヘッドガスケットの、スペーサが接触する接触部（当たり部）
１９ スリット

Claims (2)

1. シリンダブロックおよびシリンダヘッドと、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内ウォータジャケットと、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドとで保持され前記シリンダブロック内ウォータジャケットに接するシリンダヘッドガスケットと、前記シリンダブロック内ウォータジャケット内に前記シリンダブロックに固定せずに設けられたスペーサと、を備えたシリンダブロックの冷却構造であって、前記シリンダヘッドガスケットに貫通孔を設け、前記スペーサの上面を前記貫通孔を通して前記シリンダヘッドにより受けたシリンダブロックの冷却構造。
2. シリンダブロックおよびシリンダヘッドと、前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内ウォータジャケットと、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドとで保持され前記シリンダブロック内ウォータジャケットに接するシリンダヘッドガスケットと、前記シリンダブロック内ウォータジャケット内に前記シリンダブロックに固定せずに設けられたスペーサと、を備えたシリンダブロックの冷却構造であって、前記スペーサの上部を前記シリンダヘッドガスケットに接触させ、前記シリンダヘッドガスケットに、該シリンダヘッドガスケットのシリンダボア周りのシール部と前記スペーサが接触する接触部との間にスリットを設けたシリンダブロックの冷却構造。

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