JP4239405B2 - 内燃機関の冷却系及びシリンダブロック - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載される内燃機関の冷却系、及び同冷却系が適用される内燃機関のシリンダブロックに関し、特に、シリンダブロック内での冷却水の流し方に工夫をした内燃機関の冷却系及びシリンダブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の内燃機関の冷却系とシリンダブロックを示している。エンジン７１のシリンダブロック７２は、ブロック本体７３とシリンダヘッド７４とからなる。ブロック本体７３には、複数のシリンダボア（図示省略）の周囲にウォータジャケット７５が形成され、シリンダヘッド７４には各気筒の燃焼室を冷却するウォータジャケット７６が形成されている。ウォータジャケット７５の出口側水路７７はウォータジャケット７６の入口側水路７８と連通している。また、ブロック本体７３の複数のシリンダボア間には、両ウォータジャケット７５，７６を連通させるボア間水路７９、８０，８１がそれぞれ設けられている。
【０００３】
そして、同図に示す内燃機関の冷却系８２では、ウォータポンプ８３により送られる冷却水の全量が、ブロック本体７３のウォータジャケット７５に流入する。同ジャケット７５に流入した冷却水は、ボア間水路７９、８０，８１をそれぞれ通ってウォータジャケット７６に流入するとともに、出口側水路７７と入口側水路７８を通ってウォータジャケット７６に流入する。こうして２つの経路を通ってウォータジャケット７６に流入した冷却水は、同ジャケット７６内を流れた後、シリンダヘッド７４外へ流出する。この流出した冷却水は、配管８４を通ってラジエータ８５へ送られ、外気との熱交換により冷却される。この冷却された冷却水は、ラジエータ８５から配管８６を通ってウォータポンプ８３によりウォータジャケット７５に送られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、以下の問題点がある。
（１）ウォータポンプ８３により送られる冷却水の全量が、ブロック本体７３のウォータジャケット７５に流入して同ジャケット７５内を流れ、この後、上記２つの経路を通ってウォータジャケット７６に流入するようになっている。こうした構成により、ラジエータ８５で冷却された冷却水は、まず、ブロック本体７３のウォータジャケット７５内を流れて各シリンダボアの周囲を冷却するので、各シリンダボア周囲の壁温の温度上昇に時間がかかり、暖機時間が長くなってしまう。
【０００５】
（２）暖機時間が長くなるために、機関始動時等にエンジンオイルの粘度が低下し、各シリンダボアとピストンリングの間でのフリクションが低下するのに時間がかかり、燃費が悪化してしまう。
【０００６】
（３）各シリンダボア周囲の壁温の温度分布（各シリンダボア周囲の壁部の温度分布）について、図９を参照して考察してみる。同図で、符号９０はブロック本体７３のシリンダボアの１つを示し、符号９１は、シリンダボア９０周囲の壁温の温度分布を示している。この温度分布では、シリンダボア９０の中心を原点（０℃）とする横軸Ｘと縦軸Ｙでそれぞれ温度（℃）を表している。また、同図において符号Ａ，Ｂは、ボア壁部のボア間部位をそれぞれ示している。例えば、横置き多気筒エンジンの場合、部位Ａがボア壁部のスラスト側のボア間部位であれば、部位Ｂはボア間壁部の反スラスト側のボア間部位である。また、同図の符号Ｃ，Ｄは、それぞれボア壁部のフロント側部位，リア側部位である。上記従来技術では、図９の破線で示す温度分布９１から明らかなように、ボア壁部の前記部位Ｃ，Ｄには前記部位Ａ，Ｂよりも多くの流量の冷却水が流れるので、部位Ｃ，Ｄの温度は部位Ａ，Ｂよりも低くなる。このように、上記従来技術では、各シリンダボア周囲の壁温の温度分布、すなわち各シリンダボア９０の周方向の温度分布が均一ではない。そのため、実働時に、真円である各シリンダボア９０に変形が生じ、各シリンダボア９０とピストンリングの間でのフリクションが増大してしまう。これによっても、機関始動時等での燃費が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は暖機時間の短縮、各シリンダボアとピストンリングの間でのフリクションの低減、及び燃費の向上を図った内燃機関の冷却系及びシリンダブロックを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に係る発明は、ラジエータから内燃機関のシリンダブロックへウォータポンプにより送られる冷却水を、前記シリンダブロックを構成するブロック本体及びシリンダヘッドの各ウォータジャケットに流して前記シリンダブロックの各部を冷却し、この冷却後の冷却水が前記シリンダブロックから前記ラジエータへ戻される内燃機関の冷却系において、 前記ウォータポンプにより前記シリンダブロックへ送られる冷却水の全量を、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに流すとともに、同ウォータジャケット内を流れる冷却水の一部を、前記ブロック本体のシリンダボア間に設けたボア間水路にのみ流し、同ボア間水路のみを通って前記ブロック本体のウォータジャケットに流入させるように構成したことを特徴とする内燃機関の冷却系である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、複数のシリンダボアの周囲に形成されたウォータジャケットを有するブロック本体と、内部にウォータジャケットを有し、前記ブロック本体に締結されたシリンダヘッドとを備え、前記シリンダボア間に、前記両ウォータジャケットを連通させるとともに前記シリンダボアの上部に軸方向に伸びるボア間水路を有し、ウォータポンプから送られる冷却水が前記両ウォータジャケット内を流れる内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記ウォータポンプにより送られる冷却水の全量が、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに流入して同ウォータジャケット内を流れるとともに、同ウォータジャケットに流入した冷却水の一部が、前記ボア間水路のみを通って前記ブロック本体のウォータジャケットに流入するように構成したことを特徴とする内燃機関のシリンダブロックである。
【００１０】
請求項１及び２に係る発明によれば、ウォータポンプにより送られる冷却水の全量がシリンダヘッドのウォータジャケットに流入し、この流入した冷却水の一部が各シリンダボア間のボア間水路を通ってブロック本体のウォータジャケットに流入する。こうして、冷却水はシリンダヘッドのウォータジャケット内を流れる間に受熱して温まり、この温まった冷却水がボア間水路を通ってブロック本体のウォータジャケットに流入する。このため、各シリンダボア周囲の壁部の温度上昇が促進されるので、暖機時間を短縮することができる。
【００１１】
また、シリンダヘッドのウォータジャケットに流入した冷却水の一部は、各シリンダボア間のボア間水路を通ってブロック本体のウォータジャケットに流入する。このため、各シリンダボア周囲の壁部のうち、最も高温になる各シリンダボア間にのみ冷却水が流れる。一方、各シリンダボア周囲の壁部のうち、各シリンダボア間以外の部位の周囲にあるウォータジャケットでは、冷却水の流れはほとんど無く、冷却水は澱んだ状態になっている。
【００１２】
そのため、各シリンダボア周囲のうち、最も高温になる各シリンダボア間が冷却水により十分に冷却されるのに対して、各シリンダボア間部位以外の部位は各シリンダボア間ほどには冷却されない。したがって、各シリンダボア周囲の壁部の温度分布が均一になり、実働時での各シリンダボアの真円度が向上する。これとともに、各シリンダボア周囲の壁部全体の温度が従来よりも高くなるので、エンジンオイルの粘度が早期に低下する。こうして実働時の各シリンダボアの真円度が向上するとともに、エンジンオイルの粘度が早期に低下するので、ピストンリングの張力が低減されるとともに、各シリンダボアとピストンリングの間でのフリクションが低減され、燃費を向上することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、ブロック本体側から外部へ流出させるように構成したことを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、ブロック本体側から外部へ流出させるようにしたので、同ブロック本体の水出口にサブ流路（配管）を接続するだけでよい。このため、両ウォータジャケットを、その水出口側で接続するための水路を内部に設ける必要がなく、その分ブロック本体及びシリンダヘッドの構成が簡単になり、コストを低減できる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに戻してシリンダヘッド側から外部へ流出させるように構成したことを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、ブロック本体のウォータジャケットを流れた冷却水を、シリンダヘッドのウォータジャケットに戻してシリンダヘッド側から外部へ流出させるので、シリンダブロック側に１つの水出口を設ければよい。このため、その水出口に１つの流路（配管）を接続するだけでよく、コストをより一層低減できる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記複数のシリンダボアはシリンダライナでそれぞれ構成され、各シリンダライナの下部がブロック本体の各シリンダにそれぞれ圧入され、各シリンダライナの上部外周面と前記ブロック本体の外壁の内壁面との間でウォータジャケットを形成して各シリンダライナの上部をウエット構造にしたことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、シリンダライナは締め代を持った圧入方式であるため、ウォータジャケット部での水漏れがない。シリンダライナは圧入方式のため、ライナ肉厚が均一になるとともに、鋳ぐるみライナと比べて残留応力が小さく、ボア変形（シリンダライナの変形）が小さい。これにより、前記張力及びフリクションがより一層低減され、燃費をより一層向上することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記各シリンダライナのシリンダボア間の部位に、直線状の合わせ面がそれぞれ形成されており、前記各シリンダライナの前記合わせ面同士を突き合わせてその上方が接合され、この接合部の下方に、その下方のライナ壁部を窪ませてボア間水路が形成されていることを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、各シリンダライナの剛性を向上させることができるとともに、ボア間寸法が小さい場合にも、各シリンダライナのシリンダボア間にボア間水路を作ることができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記各シリンダライナの前記接合部に、前記ブロック本体に締結されるシリンダヘッド側のウォータジャケットと前記ボア間水路を連通させる少なくとも１つのボア間連通孔が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、ボア間連通孔を設けたことにより、各シリンダライナのボア間部を冷却する冷却水の流量及び流速を十分に確保できるので、各シリンダボア周囲の壁部の温度分布がより均一になる。このため、各シリンダボアの変形（各シリンダライナの変形）がより小さくなり、燃費がより一層低減される。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項５〜７のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記各シリンダライナの上部外周面と前記ブロック本体の外壁の内壁面との間で形成された前記ウォータジャケットが、その下部の幅がその上部の幅よりも小さいＶ字形状の縦断面に形成されていることを特徴としている。
【００２４】
この構成によれば、各シリンダライナの下部よりも高温になるその上部の冷却性を向上することができるとともに、その下部の冷え過ぎを防止できる。このため、実動時における各シリンダライナの上下方向の温度分布が均一になり、実動時のシリンダボアの真直度が向上し、前記張力及びフリクションがより一層低減される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した内燃機関の冷却系及びシリンダブロックの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、本発明を自動車等の車両に搭載される多気筒エンジン、例えば４気筒エンジンに適用した例を示している。
【００２６】
図１に示すように、内燃機関の冷却系１１は、ラジエータ１２からエンジン１３のシリンダブロック１４へ冷却水をウォータポンプ１５により送ってシリンダブロック１４の各部を冷却する。この冷却後の冷却水は、ラジエータ１２へ戻され、外気との熱交換により冷却される。
【００２７】
シリンダブロック１４は、ウォータジャケット１６を有するブロック本体１７と、同ブロック本体１７に締結され、内部にウォータジャケット１８を有するシリンダヘッド１９とを備える。ブロック本体１７のウォータジャケット１６は、４つのシリンダボア３０（図２参照）の周囲に形成されている。
【００２８】
また、この冷却系１１は、ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量が、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入して同ジャケット１８内を流れるようになっている。そのために、ラジエータ１２の水出口１２ａとシリンダヘッド１９の水入口１９ａとが、流路（配管）２０を介して接続されている。シリンダヘッド１９の水入口１９ａは、ウォータジャケット１８の水入口（図示略）と連通している。ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、ブロック本体１７のシリンダボア間（図２に示すボア間部３１〜３３）に設けたボア間水路２１〜２３を通ってウォータジャケット１６に流入するようになっている。
【００２９】
また、ウォータジャケット１８内を流れた冷却水は、同ジャケット１８の水出口と連通したシリンダヘッド１９の水出口１９ｂから外部へ流出する。この冷却水は、その水出口１９ｂとラジエータ１２の水入口１２ｂとを接続するメイン流路（配管）２４を通ってラジエータ１２に戻される。一方、ウォータジャケット１６内を流れた冷却水は、同ジャケット１６の水出口と連通したブロック本体１７の水出口１７ａから外部へ流出する。この冷却水は、その水出口１７ａとメイン流路２４とを接続するサブ流路（配管）２５、及びメイン流路２４を通ってラジエータ１２の水入口１２ｂに戻されるようになっている。
【００３０】
次に、上記内燃機関の冷却系１１が適用される内燃機関のシリンダブロック１４を、図２〜図５に基づいて説明する。
シリンダブロック１４は、図２〜図４に示すように、前記ブロック本体１７と、前記シリンダヘッド１９とを備える。隣接する２つのシリンダボア３０，３０間の部位である各ボア間部３１〜３３には、前記両ウォータジャケット１６、１８を連通させるボア間水路２１〜２３が形成されている。
【００３１】
また、シリンダブロック１４は、上述したように、ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量が、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入して同ジャケット１８内を流れるようになっている。これとともに、ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、ボア間水路２１〜２３をそれぞれ通ってブロック本体１７のウォータジャケット１６に流入して同ジャケット１６内を流れるようになっている。
【００３２】
また、ブロック本体１７のウォータジャケット１６は、ブロック本体１７の水出口１７ａと連通し、ウォータジャケット１６内を流れた冷却水が外部へ流出する水出口１７ａを有する。この水出口１７ａには、前記サブ流路２５の一端部が接続されている。
【００３３】
ブロック本体１７の４つのシリンダボア３０は、図２及び図３に示すように、４つのシリンダライナ４１〜４４の内周面でそれぞれ構成されている。各シリンダライナ４１〜４４は、例えば、遠心鋳造等によりそれぞれ円筒状に形成された鋳鉄製ライナである。また、シリンダライナ４１と４４は同じ形状のものであり、シリンダライナ４２と４３は同じ形状のものである。
【００３４】
各シリンダライナ４１〜４４の下部４５は、図３に示すように、ブロック本体１７の外壁５０の下部に形成された４つの細径孔５０ａにそれぞれ圧入されている。外壁５０の上部４６は、ブロック本体１７の上面（ヘッド面）から下方へ向かうにつれて次第に内径が小さくなる傾斜面（内壁面）５０ｂになっている。また、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６と外壁５０の傾斜面５０ｂとの間でウォータジャケット１６が形成され、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６をウエット構造にしてある。
【００３５】
また、各シリンダライナ４１〜４４のボア間部には、図２及び図５に示すように、直線状の合わせ面４１ａ〜４４ａがそれぞれ形成されている。すなわち、シリンダライナ４１及び４４には、片側にあるボア間部に１つの合わせ面４１ａ及び４４ａがそれぞれ設けられている。一方、シリンダライナ４２及び４３には、両側にある２つのボア間部に合わせ面４２ａ及び４３ａをそれぞれ設けられている。そして、各シリンダライナ４１〜４４の合わせ面４１ａ〜４４ａの上方には、溶接のための開先が形成されている（図５に示す開先４１ｂ，４２ｂを参照）。
【００３６】
また、各シリンダライナ４１〜４４の各合わせ面４１ａ〜４４ａの上方には、溶接のための開先（図５に示す開先４１ｂ，４２ｂ参照）が形成されている。各シリンダライナ４１〜４４の合わせ面（４１ａ，４４ａ）同士を突き合わせて同合わせ面の上方の開先（４１ｂ，４２ｂ）を溶接等により接合することにより、４つのシリンダライナ４１〜４４が一体化されている。本例では、シリンダライナ４１，４２の合わせ面４１ａ，４２ａ、シリンダライナ４２，４３の合わせ面、及びシリンダライナ４３，４４の合わせ面をそれぞれ突き合わせて、フィラー供給レーザ溶接等により接合してある。この溶接部（接合部）を図９の符号４７で示してある。こうした溶接により各シリンダライナ４１〜４４のシリンダボア間の部位同士が接合されることにより、図２に示す前記ボア間部３１〜３３が形成されている。
【００３７】
また、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の肉厚は、合わせ面４１ａ〜４４ａの下方の部分（ライナ壁部）を除いた全周にわたり、「ボア間寸法」の半分より大きい寸法になっている（図２参照）。
【００３８】
また、各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部（接合部）４７の下方に、前記ボア間水路２１〜２３が形成されている。各ボア間水路２１〜２３を形成するために、各シリンダライナ４１〜４４の合わせ面４１ａ〜４４ａの下方のライナ壁部（図９に示すライナ壁部４１ｃ，４２ｃ）を窪ませてある。すなわち、シリンダライナ４１の合わせ面４１ａ下方のライナ壁部４１ｃを窪ませてその肉厚を薄くしてある。同様に、シリンダライナ４２の合わせ面４２ａ下方のライナ壁部４２ｃ、及びシリンダライナ４３，４４の各合わせ面下方のライナ壁部も、窪ませてその肉厚を薄くしてある。こうした構成により、隣接する２つのシリンダライナ、例えばシリンダライナ４１，４２の各ライナ壁部４１ｃ、４２ｃ間に空間ができ、この空間が前記ボア間水路２１になっている。他のボア間水路２２，２３も同様である。これらのボア間水路２１〜２３は、前記ウォータジャケット１６にそれぞれ臨んでいる。
【００３９】
また、図４及び図５に示すように、各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部（接合部）４７の下方には、その下方のライナ壁部（図５に示すライナ壁部４１ｃ，４２ｃ）を窪ませてある。この窪みによりできる隣接するシリンダライナ間の隙間により、ウォータジャケット１６に臨むボア間水路２１〜２３がそれぞれ形成されている。
【００４０】
また、図２及び図４に示すように、各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部４７（図５参照）には、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８とボア間水路２１〜２３をそれぞれ連通させる２つのボア間連通孔５１，５２それぞれが設けられている。各ボア間連通孔５１，５２は、ブロック本体１７の上面から各ボア間水路２１〜２３の中央部へ向けたドリルパス加工により形成される。図２では、３個所のボア間部３１〜３３にそれぞれ形成されたボア間連通孔５１，５２の水入口がそれぞれ示されている。そして、各ボア間連通孔の水入口は、シリンダヘッド１９に設けた縦孔５３，５４を介してウォータジャケット１８にそれぞれ連通している（図４参照）。こうして、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、 縦孔５３，５４、ボア間連通孔５１，５２、及びボア間水路２１〜２３をそれぞれ通ってブロック本体１７側のウォータジャケット１６に流入するようになっている。
【００４１】
そして、図３に示すように、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の外周面と外壁５０の内壁面との間で形成されたウォータジャケット１６は、その下部の幅がその上部の幅よりも小さいＶ字形状の縦断面に形成されている。例えば、ウォータジャケット１６の下部の幅は、その上部の幅の１／３以下になっている。
【００４２】
このように構成された一実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。
（１）ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量がシリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入し、この流入した冷却水の一部が各シリンダボア３０間のボア間水路を通ってブロック本体１７のウォータジャケット１６に流入する。すなわち、ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、 縦孔５３，５４、ボア間連通孔５１，５２、及びボア間水路２１〜２３をそれぞれ通ってウォータジャケット１６に流入する。こうして、冷却水はシリンダヘッド１９のウォータジャケット１８内を流れる間に受熱して温まり、この温まった冷却水がブロック本体１７のウォータジャケット１６に流入する。このため、各シリンダボア３０周囲の壁部（各シリンダライナ４１〜４４の壁部）の温度上昇が促進される。したがって、暖機時間を短縮することができる。
【００４３】
（２）ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部は、各シリンダボア３０間のボア間水路（ボア間連通孔５１，５２及びボア間水路２１〜２３）を通ってウォータジャケット１６に流入する。このため、各シリンダライナ４１〜４４の壁部（各シリンダボア３０周囲の壁部）のうち、最も高温になるボア間部３１〜３３（各シリンダボア３０間の部位）にのみ冷却水が流れる。一方、各シリンダライナ４１〜４４の壁部のうち、ボア間部３１〜３３以外の部位の周囲にあるウォータジャケット１６では、冷却水の流れはほとんど無く、冷却水は澱んだ状態になっている。このため、各シリンダライナ４１〜４４の壁部のうち、最も高温になるボア間部３１〜３３が冷却水により十分に冷却される。これに対して、各シリンダボア３０周囲のうち、ボア間部３１〜３３以外の部位はそのボア間部ほどには冷却されない。
【００４４】
このことを、図６に示す各シリンダボア周囲の温度分布（各シリンダライナ壁温）を参照して説明する。同図で、符号３０はブロック本体１７のシリンダボアの１つを示し、符号７０は、シリンダボア３０周囲の壁部であるシリンダライナ４１〜４４の壁温を示している。この温度分布では、シリンダボア３０の中心を原点（０℃）とする横軸Ｘと縦軸Ｙでそれぞれ温度（℃）を表している。また、同図において符号Ａ，Ｂは、各シリンダライナ４１〜４４の壁部のボア間部をそれぞれ示している。例えば、横置き多気筒エンジンの場合、部位Ａが前記壁部のスラスト側のボア間部であれば、部位Ｂは同壁部の反スラスト側のボア間部である。また、同図の符号Ｃ，Ｄは、それぞれ前記壁部のフロント側部位，リア側部位である。
【００４５】
図６の破線で示すシリンダライナの壁温９１から明らかなように、シリンダライナ４１〜４４の壁部の前記部位Ａ，Ｂにのみ冷却水が流れるので、部位Ａ，Ｂの温度は部位Ｃ，Ｄよりも低くなる。これにより、各シリンダボア３０周囲の壁部であるシリンダライナ４１〜４４の壁温、すなわち各シリンダボア３０の周方向の温度分布が均一になる。こうして、各シリンダボア３０周囲のうち、最も高温になるボア間部３１〜３３が冷却水により冷却されるので、各シリンダボア３０周囲の温度分布が均一になり、実働時での各シリンダボアの真円度が向上する。これとともに、各シリンダボア３０周囲の壁部全体の温度が従来よりも高くなるので、エンジンオイルの粘度が早期に低下する。こうして実働時の各シリンダボア３０の真円度が向上するとともに、エンジンオイルの粘度が早期に低下するので、ピストンリングの張力が低減されるとともに、各シリンダボア３０とピストンリングの間でのフリクションが低減され、燃費を向上することができる。
【００４６】
（３）前記ボア間水路（ボア間連通孔５１，５２及びボア間水路２１〜２３）以外に、前記両ウォータジャケット１６，１８を連通させる水路を設ける必要がないので、ブロック本体１７及びシリンダヘッド１９の構成が簡単になり、コストを低減できる。
【００４７】
（４）ブロック本体１７のウォータジャケット１６内を流れた冷却水を、ブロック本体１７の水出口１７ａから外部へ流出させるようにしたので、同水出口１７ａにサブ流路２５を接続するだけでよい。このため、両ウォータジャケット１６，１８を、その水出口側で接続するための水路が不要になり、その分ブロック本体１７及びシリンダヘッド１９の構成が簡単になり、コストを低減できる。
【００４８】
（５）各シリンダライナ４１〜４４の下部４５は、ブロック本体１７の外壁５０下部の細径孔５０ａにそれぞれ圧入されている。また、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の外周面と外壁５０の傾斜面５０ｂとの間でウォータジャケット１６が形成され、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６をウエットにしてある。
【００４９】
このように、各シリンダライナ４１〜４４は、締め代を持った圧入方式であるため、ウォータジャケット１６での水漏れがない。また、各シリンダライナ４１〜４４は圧入方式のため、ライナ肉厚が均一になるとともに、鋳ぐるみライナと比べて残留応力が小さく、ボア変形（シリンダライナの変形）が小さい。これにより、前記張力及びフリクションがより一層低減され、燃費をより一層向上することができる。
【００５０】
（６）各シリンダライナ４１〜４４のシリンダボア間の部位に、直線状の合わせ面４１ａ〜４４ａがそれぞれ形成され、各シリンダライナの合わせ面同士を突き合わせてその上方が溶接等で接合されている。また、その溶接部４７の下方に、その下方のライナ壁部をボア間水路２１〜２３が形成されている。このため、各シリンダライナ４１〜４４の剛性が向上するとともに、ボア間寸法が小さい場合にも、各シリンダライナのシリンダボア間にボア間水路２１〜２３を作ることができる。
【００５１】
（７）各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部４７に、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８とボア間水路２１〜２３を連通させるボア間連通孔５１，５２が設けられている。このようなボア間連通孔を設けたことにより、各シリンダライナ４１〜４４のボア間部３１〜３３を冷却する冷却水の流量及び流速を十分に確保できる。このため、各シリンダライナ４１〜４４の壁部の温度分布がより均一になる。したがって、各シリンダボアの変形がより小さくなり、燃費がより一層低減される。
【００５２】
（８）各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の外周面と外壁５０の傾斜面（内壁面）５０ｂとの間で形成されたウォータジャケット１６は、その下部の幅がその上部の幅よりも小さいＶ字形状の縦断面に形成されている。これにより、各シリンダライナの下部４５よりも高温になるその上部４６の冷却性を向上することができるとともに、その下部４５の冷え過ぎを防止できる。このため、実動時における各シリンダライナ４１〜４４の上下方向の温度分布が均一になり、実動時の各シリンダボア３０の真直度が向上し、前記張力及びフリクションがより一層低減される。
【００５３】
[変形例]
以上本発明の一実施形態について説明したが、上記一実施形態は以下に示すようにその構成を変更して実施することもできる。
【００５４】
・上記一実施形態では、本発明に係る内燃機関の冷却系及びシリンダブロックを４気筒エンジンのシリンダブロックに適用したが、４気筒以外の多気筒エンジンにも本発明は適用可能である。すなわち、直列３，４，５気筒、Ｖ型６，８，１２気筒、水平対向４，５気筒等全てのエンジンに適用可能である。
【００５５】
・上記一実施形態を、図７に示すように変形したものにも本発明は適用可能である。すなわち、この変形例では、ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量が、ブロック本体１７の水入口１７ｂから流入し、水路６０，６１を通ってウォータジャケット１８に流入する。
【００５６】
・上記一実施形態において、ブロック本体１７のウォータジャケット１６内を流れた冷却水を、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に戻して外部へ流出させるように構成してもよい。この場合、ウォータジャケット１６の水出口側から流出する冷却水を、図１の鎖線で示す水路６２を介してウォータジャケット１８に導くようにする。
【００５７】
・上記冷却系１１に、冷却水の水温に応じて開閉し、開時にのみエンジン１３から流出した冷却水がラジエータ１２に送られるようにしたものにも、本発明は適用可能である。
【００５８】
・上記一実施形態では、シリンダライナ４１〜４４が圧入式のものに本発明を適用してあるが、両ウォータジャケット１６，１８を連通するボア間水路を有する全ての冷却系及びシリンダブロックに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る内燃機関の冷却系及びシリンダブロックを示す概略構成図。
【図２】 図１に示すシリンダブロックのブロック本体を示す平面図。
【図３】 図２に示すブロック本体のボア間以外の個所を示す縦断面図。
【図４】 図１に示すシリンダブロックのシリンダボア間を示す縦断面図。
【図５】 隣接する２つのシリンダライナの接合部を示す断面図。
【図６】 一実施形態でのシリンダボア周囲の温度分布を示す説明図。
【図７】 一実施形態の変形例を示す概略構成図。
【図８】 従来例を示す概略構成図。
【図９】 従来例でのシリンダボア周囲の温度分布を示す説明図。
【符号の説明】
１１…冷却系、１２…ラジエータ、１２ａ…水出口、１３…エンジン（内燃機関）、１４…シリンダブロック、１５…ウォータポンプ、１６，１８…ウォータジャケット、１７…ブロック本体，１７ａ…水出口、１７ｂ…水入口、１９…シリンダヘッド、１９ａ…水入口、１９ｂ…水出口、２０…流路（配管）、２１〜２３…ボア間水路、２４…メイン流路（配管）、２５…サブ流路（配管）、３０…シリンダボア、３１〜３３…ボア間部、４１〜４４…シリンダライナ、４１ａ〜４４ａ…直線状の合わせ面、４１ｂ、４２ｂ…開先、４１ｃ、４２ｃ…ライナ壁部、４５…シリンダライナの下部、４６…シリンダライナの上部、４７…溶接部（接合部）、５０…外壁、５０ａ…細径孔、５０ｂ…傾斜面、５１，５２…ボア間連通孔、５１ａ，５２ａ…水入口、５３，５４…縦孔、６０，６１…水路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載される内燃機関の冷却系、及び同冷却系が適用される内燃機関のシリンダブロックに関し、特に、シリンダブロック内での冷却水の流し方に工夫をした内燃機関の冷却系及びシリンダブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の内燃機関の冷却系とシリンダブロックを示している。エンジン７１のシリンダブロック７２は、ブロック本体７３とシリンダヘッド７４とからなる。ブロック本体７３には、複数のシリンダボア（図示省略）の周囲にウォータジャケット７５が形成され、シリンダヘッド７４には各気筒の燃焼室を冷却するウォータジャケット７６が形成されている。ウォータジャケット７５の出口側水路７７はウォータジャケット７６の入口側水路７８と連通している。また、ブロック本体７３の複数のシリンダボア間には、両ウォータジャケット７５，７６を連通させるボア間水路７９、８０，８１がそれぞれ設けられている。
【０００３】
そして、同図に示す内燃機関の冷却系８２では、ウォータポンプ８３により送られる冷却水の全量が、ブロック本体７３のウォータジャケット７５に流入する。同ジャケット７５に流入した冷却水は、ボア間水路７９、８０，８１をそれぞれ通ってウォータジャケット７６に流入するとともに、出口側水路７７と入口側水路７８を通ってウォータジャケット７６に流入する。こうして２つの経路を通ってウォータジャケット７６に流入した冷却水は、同ジャケット７６内を流れた後、シリンダヘッド７４外へ流出する。この流出した冷却水は、配管８４を通ってラジエータ８５へ送られ、外気との熱交換により冷却される。この冷却された冷却水は、ラジエータ８５から配管８６を通ってウォータポンプ８３によりウォータジャケット７５に送られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、以下の問題点がある。
（１）ウォータポンプ８３により送られる冷却水の全量が、ブロック本体７３のウォータジャケット７５に流入して同ジャケット７５内を流れ、この後、上記２つの経路を通ってウォータジャケット７６に流入するようになっている。こうした構成により、ラジエータ８５で冷却された冷却水は、まず、ブロック本体７３のウォータジャケット７５内を流れて各シリンダボアの周囲を冷却するので、各シリンダボア周囲の壁温の温度上昇に時間がかかり、暖機時間が長くなってしまう。
【０００５】
（２）暖機時間が長くなるために、機関始動時等にエンジンオイルの粘度が低下し、各シリンダボアとピストンリングの間でのフリクションが低下するのに時間がかかり、燃費が悪化してしまう。
【０００６】
（３）各シリンダボア周囲の壁温の温度分布（各シリンダボア周囲の壁部の温度分布）について、図９を参照して考察してみる。同図で、符号９０はブロック本体７３のシリンダボアの１つを示し、符号９１は、シリンダボア９０周囲の壁温の温度分布を示している。この温度分布では、シリンダボア９０の中心を原点（０℃）とする横軸Ｘと縦軸Ｙでそれぞれ温度（℃）を表している。また、同図において符号Ａ，Ｂは、ボア壁部のボア間部位をそれぞれ示している。例えば、横置き多気筒エンジンの場合、部位Ａがボア壁部のスラスト側のボア間部位であれば、部位Ｂはボア間壁部の反スラスト側のボア間部位である。また、同図の符号Ｃ，Ｄは、それぞれボア壁部のフロント側部位，リア側部位である。上記従来技術では、図９の破線で示す温度分布９１から明らかなように、ボア壁部の前記部位Ｃ，Ｄには前記部位Ａ，Ｂよりも多くの流量の冷却水が流れるので、部位Ｃ，Ｄの温度は部位Ａ，Ｂよりも低くなる。このように、上記従来技術では、各シリンダボア周囲の壁温の温度分布、すなわち各シリンダボア９０の周方向の温度分布が均一ではない。そのため、実働時に、真円である各シリンダボア９０に変形が生じ、各シリンダボア９０とピストンリングの間でのフリクションが増大してしまう。これによっても、機関始動時等での燃費が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は暖機時間の短縮、各シリンダボアとピストンリングの間でのフリクションの低減、及び燃費の向上を図った内燃機関の冷却系及びシリンダブロックを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に係る発明は、ラジエータから内燃機関のシリンダブロックへウォータポンプにより送られる冷却水を、前記シリンダブロックを構成するブロック本体及びシリンダヘッドの各ウォータジャケットに流して前記シリンダブロックの各部を冷却し、この冷却後の冷却水が前記シリンダブロックから前記ラジエータへ戻される内燃機関の冷却系において、 前記ウォータポンプにより前記シリンダブロックへ送られる冷却水の全量を、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに流すとともに、同ウォータジャケット内を流れる冷却水の一部を、前記ブロック本体のシリンダボア間に設けたボア間水路にのみ流し、同ボア間水路のみを通って前記ブロック本体のウォータジャケットに流入させるように構成したことを特徴とする内燃機関の冷却系である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、複数のシリンダボアの周囲に形成されたウォータジャケットを有するブロック本体と、内部にウォータジャケットを有し、前記ブロック本体に締結されたシリンダヘッドとを備え、前記シリンダボア間に、前記両ウォータジャケットを連通させるとともに前記シリンダボアの上部に軸方向に伸びるボア間水路を有し、ウォータポンプから送られる冷却水が前記両ウォータジャケット内を流れる内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記ウォータポンプにより送られる冷却水の全量が、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに流入して同ウォータジャケット内を流れるとともに、同ウォータジャケットに流入した冷却水の一部が、前記ボア間水路のみを通って前記ブロック本体のウォータジャケットに流入するように構成したことを特徴とする内燃機関のシリンダブロックである。
【００１０】
請求項１及び２に係る発明によれば、ウォータポンプにより送られる冷却水の全量がシリンダヘッドのウォータジャケットに流入し、この流入した冷却水の一部が各シリンダボア間のボア間水路を通ってブロック本体のウォータジャケットに流入する。こうして、冷却水はシリンダヘッドのウォータジャケット内を流れる間に受熱して温まり、この温まった冷却水がボア間水路を通ってブロック本体のウォータジャケットに流入する。このため、各シリンダボア周囲の壁部の温度上昇が促進されるので、暖機時間を短縮することができる。
【００１１】
また、シリンダヘッドのウォータジャケットに流入した冷却水の一部は、各シリンダボア間のボア間水路を通ってブロック本体のウォータジャケットに流入する。このため、各シリンダボア周囲の壁部のうち、最も高温になる各シリンダボア間にのみ冷却水が流れる。一方、各シリンダボア周囲の壁部のうち、各シリンダボア間以外の部位の周囲にあるウォータジャケットでは、冷却水の流れはほとんど無く、冷却水は澱んだ状態になっている。
【００１２】
そのため、各シリンダボア周囲のうち、最も高温になる各シリンダボア間が冷却水により十分に冷却されるのに対して、各シリンダボア間部位以外の部位は各シリンダボア間ほどには冷却されない。したがって、各シリンダボア周囲の壁部の温度分布が均一になり、実働時での各シリンダボアの真円度が向上する。これとともに、各シリンダボア周囲の壁部全体の温度が従来よりも高くなるので、エンジンオイルの粘度が早期に低下する。こうして実働時の各シリンダボアの真円度が向上するとともに、エンジンオイルの粘度が早期に低下するので、ピストンリングの張力が低減されるとともに、各シリンダボアとピストンリングの間でのフリクションが低減され、燃費を向上することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、ブロック本体側から外部へ流出させるように構成したことを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、ブロック本体側から外部へ流出させるようにしたので、同ブロック本体の水出口にサブ流路（配管）を接続するだけでよい。このため、両ウォータジャケットを、その水出口側で接続するための水路を内部に設ける必要がなく、その分ブロック本体及びシリンダヘッドの構成が簡単になり、コストを低減できる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに戻してシリンダヘッド側から外部へ流出させるように構成したことを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、ブロック本体のウォータジャケットを流れた冷却水を、シリンダヘッドのウォータジャケットに戻してシリンダヘッド側から外部へ流出させるので、シリンダブロック側に１つの水出口を設ければよい。このため、その水出口に１つの流路（配管）を接続するだけでよく、コストをより一層低減できる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記複数のシリンダボアはシリンダライナでそれぞれ構成され、各シリンダライナの下部がブロック本体の各シリンダにそれぞれ圧入され、各シリンダライナの上部外周面と前記ブロック本体の外壁の内壁面との間でウォータジャケットを形成して各シリンダライナの上部をウエット構造にしたことを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、シリンダライナは締め代を持った圧入方式であるため、ウォータジャケット部での水漏れがない。シリンダライナは圧入方式のため、ライナ肉厚が均一になるとともに、鋳ぐるみライナと比べて残留応力が小さく、ボア変形（シリンダライナの変形）が小さい。これにより、前記張力及びフリクションがより一層低減され、燃費をより一層向上することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記各シリンダライナのシリンダボア間の部位に、直線状の合わせ面がそれぞれ形成されており、前記各シリンダライナの前記合わせ面同士を突き合わせてその上方が接合され、この接合部の下方に、その下方のライナ壁部を窪ませてボア間水路が形成されていることを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、各シリンダライナの剛性を向上させることができるとともに、ボア間寸法が小さい場合にも、各シリンダライナのシリンダボア間にボア間水路を作ることができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記各シリンダライナの前記接合部に、前記ブロック本体に締結されるシリンダヘッド側のウォータジャケットと前記ボア間水路を連通させる少なくとも１つのボア間連通孔が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、ボア間連通孔を設けたことにより、各シリンダライナのボア間部を冷却する冷却水の流量及び流速を十分に確保できるので、各シリンダボア周囲の壁部の温度分布がより均一になる。このため、各シリンダボアの変形（各シリンダライナの変形）がより小さくなり、燃費がより一層低減される。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項５〜７のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記各シリンダライナの上部外周面と前記ブロック本体の外壁の内壁面との間で形成された前記ウォータジャケットが、その下部の幅がその上部の幅よりも小さいＶ字形状の縦断面に形成されていることを特徴としている。
【００２４】
この構成によれば、各シリンダライナの下部よりも高温になるその上部の冷却性を向上することができるとともに、その下部の冷え過ぎを防止できる。このため、実動時における各シリンダライナの上下方向の温度分布が均一になり、実動時のシリンダボアの真直度が向上し、前記張力及びフリクションがより一層低減される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した内燃機関の冷却系及びシリンダブロックの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、本発明を自動車等の車両に搭載される多気筒エンジン、例えば４気筒エンジンに適用した例を示している。
【００２６】
図１に示すように、内燃機関の冷却系１１は、ラジエータ１２からエンジン１３のシリンダブロック１４へ冷却水をウォータポンプ１５により送ってシリンダブロック１４の各部を冷却する。この冷却後の冷却水は、ラジエータ１２へ戻され、外気との熱交換により冷却される。
【００２７】
シリンダブロック１４は、ウォータジャケット１６を有するブロック本体１７と、同ブロック本体１７に締結され、内部にウォータジャケット１８を有するシリンダヘッド１９とを備える。ブロック本体１７のウォータジャケット１６は、４つのシリンダボア３０（図２参照）の周囲に形成されている。
【００２８】
また、この冷却系１１は、ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量が、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入して同ジャケット１８内を流れるようになっている。そのために、ラジエータ１２の水出口１２ａとシリンダヘッド１９の水入口１９ａとが、流路（配管）２０を介して接続されている。シリンダヘッド１９の水入口１９ａは、ウォータジャケット１８の水入口（図示略）と連通している。ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、ブロック本体１７のシリンダボア間（図２に示すボア間部３１〜３３）に設けたボア間水路２１〜２３を通ってウォータジャケット１６に流入するようになっている。
【００２９】
また、ウォータジャケット１８内を流れた冷却水は、同ジャケット１８の水出口と連通したシリンダヘッド１９の水出口１９ｂから外部へ流出する。この冷却水は、その水出口１９ｂとラジエータ１２の水入口１２ｂとを接続するメイン流路（配管）２４を通ってラジエータ１２に戻される。一方、ウォータジャケット１６内を流れた冷却水は、同ジャケット１６の水出口と連通したブロック本体１７の水出口１７ａから外部へ流出する。この冷却水は、その水出口１７ａとメイン流路２４とを接続するサブ流路（配管）２５、及びメイン流路２４を通ってラジエータ１２の水入口１２ｂに戻されるようになっている。
【００３０】
次に、上記内燃機関の冷却系１１が適用される内燃機関のシリンダブロック１４を、図２〜図５に基づいて説明する。
シリンダブロック１４は、図２〜図４に示すように、前記ブロック本体１７と、前記シリンダヘッド１９とを備える。隣接する２つのシリンダボア３０，３０間の部位である各ボア間部３１〜３３には、前記両ウォータジャケット１６、１８を連通させるボア間水路２１〜２３が形成されている。
【００３１】
また、シリンダブロック１４は、上述したように、ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量が、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入して同ジャケット１８内を流れるようになっている。これとともに、ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、ボア間水路２１〜２３をそれぞれ通ってブロック本体１７のウォータジャケット１６に流入して同ジャケット１６内を流れるようになっている。
【００３２】
また、ブロック本体１７のウォータジャケット１６は、ブロック本体１７の水出口１７ａと連通し、ウォータジャケット１６内を流れた冷却水が外部へ流出する水出口１７ａを有する。この水出口１７ａには、前記サブ流路２５の一端部が接続されている。
【００３３】
ブロック本体１７の４つのシリンダボア３０は、図２及び図３に示すように、４つのシリンダライナ４１〜４４の内周面でそれぞれ構成されている。各シリンダライナ４１〜４４は、例えば、遠心鋳造等によりそれぞれ円筒状に形成された鋳鉄製ライナである。また、シリンダライナ４１と４４は同じ形状のものであり、シリンダライナ４２と４３は同じ形状のものである。
【００３４】
各シリンダライナ４１〜４４の下部４５は、図３に示すように、ブロック本体１７の外壁５０の下部に形成された４つの細径孔５０ａにそれぞれ圧入されている。外壁５０の上部４６は、ブロック本体１７の上面（ヘッド面）から下方へ向かうにつれて次第に内径が小さくなる傾斜面（内壁面）５０ｂになっている。また、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６と外壁５０の傾斜面５０ｂとの間でウォータジャケット１６が形成され、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６をウエット構造にしてある。
【００３５】
また、各シリンダライナ４１〜４４のボア間部には、図２及び図５に示すように、直線状の合わせ面４１ａ〜４４ａがそれぞれ形成されている。すなわち、シリンダライナ４１及び４４には、片側にあるボア間部に１つの合わせ面４１ａ及び４４ａがそれぞれ設けられている。一方、シリンダライナ４２及び４３には、両側にある２つのボア間部に合わせ面４２ａ及び４３ａをそれぞれ設けられている。そして、各シリンダライナ４１〜４４の合わせ面４１ａ〜４４ａの上方には、溶接のための開先が形成されている（図５に示す開先４１ｂ，４２ｂを参照）。
【００３６】
また、各シリンダライナ４１〜４４の各合わせ面４１ａ〜４４ａの上方には、溶接のための開先（図５に示す開先４１ｂ，４２ｂ参照）が形成されている。各シリンダライナ４１〜４４の合わせ面（４１ａ，４４ａ）同士を突き合わせて同合わせ面の上方の開先（４１ｂ，４２ｂ）を溶接等により接合することにより、４つのシリンダライナ４１〜４４が一体化されている。本例では、シリンダライナ４１，４２の合わせ面４１ａ，４２ａ、シリンダライナ４２，４３の合わせ面、及びシリンダライナ４３，４４の合わせ面をそれぞれ突き合わせて、フィラー供給レーザ溶接等により接合してある。この溶接部（接合部）を図９の符号４７で示してある。こうした溶接により各シリンダライナ４１〜４４のシリンダボア間の部位同士が接合されることにより、図２に示す前記ボア間部３１〜３３が形成されている。
【００３７】
また、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の肉厚は、合わせ面４１ａ〜４４ａの下方の部分（ライナ壁部）を除いた全周にわたり、「ボア間寸法」の半分より大きい寸法になっている（図２参照）。
【００３８】
また、各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部（接合部）４７の下方に、前記ボア間水路２１〜２３が形成されている。各ボア間水路２１〜２３を形成するために、各シリンダライナ４１〜４４の合わせ面４１ａ〜４４ａの下方のライナ壁部（図９に示すライナ壁部４１ｃ，４２ｃ）を窪ませてある。すなわち、シリンダライナ４１の合わせ面４１ａ下方のライナ壁部４１ｃを窪ませてその肉厚を薄くしてある。同様に、シリンダライナ４２の合わせ面４２ａ下方のライナ壁部４２ｃ、及びシリンダライナ４３，４４の各合わせ面下方のライナ壁部も、窪ませてその肉厚を薄くしてある。こうした構成により、隣接する２つのシリンダライナ、例えばシリンダライナ４１，４２の各ライナ壁部４１ｃ、４２ｃ間に空間ができ、この空間が前記ボア間水路２１になっている。他のボア間水路２２，２３も同様である。これらのボア間水路２１〜２３は、前記ウォータジャケット１６にそれぞれ臨んでいる。
【００３９】
また、図４及び図５に示すように、各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部（接合部）４７の下方には、その下方のライナ壁部（図５に示すライナ壁部４１ｃ，４２ｃ）を窪ませてある。この窪みによりできる隣接するシリンダライナ間の隙間により、ウォータジャケット１６に臨むボア間水路２１〜２３がそれぞれ形成されている。
【００４０】
また、図２及び図４に示すように、各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部４７（図５参照）には、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８とボア間水路２１〜２３をそれぞれ連通させる２つのボア間連通孔５１，５２それぞれが設けられている。各ボア間連通孔５１，５２は、ブロック本体１７の上面から各ボア間水路２１〜２３の中央部へ向けたドリルパス加工により形成される。図２では、３個所のボア間部３１〜３３にそれぞれ形成されたボア間連通孔５１，５２の水入口がそれぞれ示されている。そして、各ボア間連通孔の水入口は、シリンダヘッド１９に設けた縦孔５３，５４を介してウォータジャケット１８にそれぞれ連通している（図４参照）。こうして、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、 縦孔５３，５４、ボア間連通孔５１，５２、及びボア間水路２１〜２３をそれぞれ通ってブロック本体１７側のウォータジャケット１６に流入するようになっている。
【００４１】
そして、図３に示すように、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の外周面と外壁５０の内壁面との間で形成されたウォータジャケット１６は、その下部の幅がその上部の幅よりも小さいＶ字形状の縦断面に形成されている。例えば、ウォータジャケット１６の下部の幅は、その上部の幅の１／３以下になっている。
【００４２】
このように構成された一実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。
（１）ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量がシリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に流入し、この流入した冷却水の一部が各シリンダボア３０間のボア間水路を通ってブロック本体１７のウォータジャケット１６に流入する。すなわち、ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部が、 縦孔５３，５４、ボア間連通孔５１，５２、及びボア間水路２１〜２３をそれぞれ通ってウォータジャケット１６に流入する。こうして、冷却水はシリンダヘッド１９のウォータジャケット１８内を流れる間に受熱して温まり、この温まった冷却水がブロック本体１７のウォータジャケット１６に流入する。このため、各シリンダボア３０周囲の壁部（各シリンダライナ４１〜４４の壁部）の温度上昇が促進される。したがって、暖機時間を短縮することができる。
【００４３】
（２）ウォータジャケット１８に流入した冷却水の一部は、各シリンダボア３０間のボア間水路（ボア間連通孔５１，５２及びボア間水路２１〜２３）を通ってウォータジャケット１６に流入する。このため、各シリンダライナ４１〜４４の壁部（各シリンダボア３０周囲の壁部）のうち、最も高温になるボア間部３１〜３３（各シリンダボア３０間の部位）にのみ冷却水が流れる。一方、各シリンダライナ４１〜４４の壁部のうち、ボア間部３１〜３３以外の部位の周囲にあるウォータジャケット１６では、冷却水の流れはほとんど無く、冷却水は澱んだ状態になっている。このため、各シリンダライナ４１〜４４の壁部のうち、最も高温になるボア間部３１〜３３が冷却水により十分に冷却される。これに対して、各シリンダボア３０周囲のうち、ボア間部３１〜３３以外の部位はそのボア間部ほどには冷却されない。
【００４４】
このことを、図６に示す各シリンダボア周囲の温度分布（各シリンダライナ壁温）を参照して説明する。同図で、符号３０はブロック本体１７のシリンダボアの１つを示し、符号７０は、シリンダボア３０周囲の壁部であるシリンダライナ４１〜４４の壁温を示している。この温度分布では、シリンダボア３０の中心を原点（０℃）とする横軸Ｘと縦軸Ｙでそれぞれ温度（℃）を表している。また、同図において符号Ａ，Ｂは、各シリンダライナ４１〜４４の壁部のボア間部をそれぞれ示している。例えば、横置き多気筒エンジンの場合、部位Ａが前記壁部のスラスト側のボア間部であれば、部位Ｂは同壁部の反スラスト側のボア間部である。また、同図の符号Ｃ，Ｄは、それぞれ前記壁部のフロント側部位，リア側部位である。
【００４５】
図６の破線で示すシリンダライナの壁温９１から明らかなように、シリンダライナ４１〜４４の壁部の前記部位Ａ，Ｂにのみ冷却水が流れるので、部位Ａ，Ｂの温度は部位Ｃ，Ｄよりも低くなる。これにより、各シリンダボア３０周囲の壁部であるシリンダライナ４１〜４４の壁温、すなわち各シリンダボア３０の周方向の温度分布が均一になる。こうして、各シリンダボア３０周囲のうち、最も高温になるボア間部３１〜３３が冷却水により冷却されるので、各シリンダボア３０周囲の温度分布が均一になり、実働時での各シリンダボアの真円度が向上する。これとともに、各シリンダボア３０周囲の壁部全体の温度が従来よりも高くなるので、エンジンオイルの粘度が早期に低下する。こうして実働時の各シリンダボア３０の真円度が向上するとともに、エンジンオイルの粘度が早期に低下するので、ピストンリングの張力が低減されるとともに、各シリンダボア３０とピストンリングの間でのフリクションが低減され、燃費を向上することができる。
【００４６】
（３）前記ボア間水路（ボア間連通孔５１，５２及びボア間水路２１〜２３）以外に、前記両ウォータジャケット１６，１８を連通させる水路を設ける必要がないので、ブロック本体１７及びシリンダヘッド１９の構成が簡単になり、コストを低減できる。
【００４７】
（４）ブロック本体１７のウォータジャケット１６内を流れた冷却水を、ブロック本体１７の水出口１７ａから外部へ流出させるようにしたので、同水出口１７ａにサブ流路２５を接続するだけでよい。このため、両ウォータジャケット１６，１８を、その水出口側で接続するための水路が不要になり、その分ブロック本体１７及びシリンダヘッド１９の構成が簡単になり、コストを低減できる。
【００４８】
（５）各シリンダライナ４１〜４４の下部４５は、ブロック本体１７の外壁５０下部の細径孔５０ａにそれぞれ圧入されている。また、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の外周面と外壁５０の傾斜面５０ｂとの間でウォータジャケット１６が形成され、各シリンダライナ４１〜４４の上部４６をウエットにしてある。
【００４９】
このように、各シリンダライナ４１〜４４は、締め代を持った圧入方式であるため、ウォータジャケット１６での水漏れがない。また、各シリンダライナ４１〜４４は圧入方式のため、ライナ肉厚が均一になるとともに、鋳ぐるみライナと比べて残留応力が小さく、ボア変形（シリンダライナの変形）が小さい。これにより、前記張力及びフリクションがより一層低減され、燃費をより一層向上することができる。
【００５０】
（６）各シリンダライナ４１〜４４のシリンダボア間の部位に、直線状の合わせ面４１ａ〜４４ａがそれぞれ形成され、各シリンダライナの合わせ面同士を突き合わせてその上方が溶接等で接合されている。また、その溶接部４７の下方に、その下方のライナ壁部をボア間水路２１〜２３が形成されている。このため、各シリンダライナ４１〜４４の剛性が向上するとともに、ボア間寸法が小さい場合にも、各シリンダライナのシリンダボア間にボア間水路２１〜２３を作ることができる。
【００５１】
（７）各シリンダライナ４１〜４４の前記溶接部４７に、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８とボア間水路２１〜２３を連通させるボア間連通孔５１，５２が設けられている。このようなボア間連通孔を設けたことにより、各シリンダライナ４１〜４４のボア間部３１〜３３を冷却する冷却水の流量及び流速を十分に確保できる。このため、各シリンダライナ４１〜４４の壁部の温度分布がより均一になる。したがって、各シリンダボアの変形がより小さくなり、燃費がより一層低減される。
【００５２】
（８）各シリンダライナ４１〜４４の上部４６の外周面と外壁５０の傾斜面（内壁面）５０ｂとの間で形成されたウォータジャケット１６は、その下部の幅がその上部の幅よりも小さいＶ字形状の縦断面に形成されている。これにより、各シリンダライナの下部４５よりも高温になるその上部４６の冷却性を向上することができるとともに、その下部４５の冷え過ぎを防止できる。このため、実動時における各シリンダライナ４１〜４４の上下方向の温度分布が均一になり、実動時の各シリンダボア３０の真直度が向上し、前記張力及びフリクションがより一層低減される。
【００５３】
[変形例]
以上本発明の一実施形態について説明したが、上記一実施形態は以下に示すようにその構成を変更して実施することもできる。
【００５４】
・上記一実施形態では、本発明に係る内燃機関の冷却系及びシリンダブロックを４気筒エンジンのシリンダブロックに適用したが、４気筒以外の多気筒エンジンにも本発明は適用可能である。すなわち、直列３，４，５気筒、Ｖ型６，８，１２気筒、水平対向４，５気筒等全てのエンジンに適用可能である。
【００５５】
・上記一実施形態を、図７に示すように変形したものにも本発明は適用可能である。すなわち、この変形例では、ウォータポンプ１５により送られる冷却水の全量が、ブロック本体１７の水入口１７ｂから流入し、水路６０，６１を通ってウォータジャケット１８に流入する。
【００５６】
・上記一実施形態において、ブロック本体１７のウォータジャケット１６内を流れた冷却水を、シリンダヘッド１９のウォータジャケット１８に戻して外部へ流出させるように構成してもよい。この場合、ウォータジャケット１６の水出口側から流出する冷却水を、図１の鎖線で示す水路６２を介してウォータジャケット１８に導くようにする。
【００５７】
・上記冷却系１１に、冷却水の水温に応じて開閉し、開時にのみエンジン１３から流出した冷却水がラジエータ１２に送られるようにしたものにも、本発明は適用可能である。
【００５８】
・上記一実施形態では、シリンダライナ４１〜４４が圧入式のものに本発明を適用してあるが、両ウォータジャケット１６，１８を連通するボア間水路を有する全ての冷却系及びシリンダブロックに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る内燃機関の冷却系及びシリンダブロックを示す概略構成図。
【図２】 図１に示すシリンダブロックのブロック本体を示す平面図。
【図３】 図２に示すブロック本体のボア間以外の個所を示す縦断面図。
【図４】 図１に示すシリンダブロックのシリンダボア間を示す縦断面図。
【図５】 隣接する２つのシリンダライナの接合部を示す断面図。
【図６】 一実施形態でのシリンダボア周囲の温度分布を示す説明図。
【図７】 一実施形態の変形例を示す概略構成図。
【図８】 従来例を示す概略構成図。
【図９】 従来例でのシリンダボア周囲の温度分布を示す説明図。
【符号の説明】
１１…冷却系、１２…ラジエータ、１２ａ…水出口、１３…エンジン（内燃機関）、１４…シリンダブロック、１５…ウォータポンプ、１６，１８…ウォータジャケット、１７…ブロック本体，１７ａ…水出口、１７ｂ…水入口、１９…シリンダヘッド、１９ａ…水入口、１９ｂ…水出口、２０…流路（配管）、２１〜２３…ボア間水路、２４…メイン流路（配管）、２５…サブ流路（配管）、３０…シリンダボア、３１〜３３…ボア間部、４１〜４４…シリンダライナ、４１ａ〜４４ａ…直線状の合わせ面、４１ｂ、４２ｂ…開先、４１ｃ、４２ｃ…ライナ壁部、４５…シリンダライナの下部、４６…シリンダライナの上部、４７…溶接部（接合部）、５０…外壁、５０ａ…細径孔、５０ｂ…傾斜面、５１，５２…ボア間連通孔、５１ａ，５２ａ…水入口、５３，５４…縦孔、６０，６１…水路。
Claims (8)
- ラジエータから内燃機関のシリンダブロックへウォータポンプにより送られる冷却水を、前記シリンダブロックを構成するブロック本体及びシリンダヘッドの各ウォータジャケットに流して前記シリンダブロックの各部を冷却し、この冷却後の冷却水が前記シリンダブロックから前記ラジエータへ戻される内燃機関の冷却系において、
前記ウォータポンプにより前記シリンダブロックへ送られる冷却水の全量を、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに流すとともに、同ウォータジャケット内を流れる冷却水の一部を、前記ブロック本体のシリンダボア間に設けたボア間水路にのみ流し、同ボア間水路のみを通って前記ブロック本体のウォータジャケットに流入させるように構成したことを特徴とする内燃機関の冷却系。 - 複数のシリンダボアの周囲に形成されたウォータジャケットを有するブロック本体と、内部にウォータジャケットを有し、前記ブロック本体に締結されたシリンダヘッドとを備え、前記シリンダボア間に、前記両ウォータジャケットを連通させるとともに前記シリンダボアの上部に軸方向に伸びるボア間水路を有し、ウォータポンプから送られる冷却水が前記両ウォータジャケット内を流れる内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記ウォータポンプにより送られる冷却水の全量が、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに流入して同ウォータジャケット内を流れるとともに、同ウォータジャケットに流入した冷却水の一部が、前記ボア間水路のみを通って前記ブロック本体のウォータジャケットに流入するように構成したことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。 - 前記ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、前記ブロック本体側から外部へ流出させるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロック。
- 前記ブロック本体のウォータジャケット内を流れた冷却水を、前記シリンダヘッドのウォータジャケットに戻してシリンダヘッド側から外部へ流出させるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロック。
- 前記複数のシリンダボアはシリンダライナでそれぞれ構成され、各シリンダライナの下部がブロック本体の各シリンダにそれぞれ圧入され、各シリンダライナの上部外周面と前記ブロック本体の外壁の内壁面との間でウォータジャケットを形成して各シリンダライナの上部をウエット構造にしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロック。
- 前記各シリンダライナのシリンダボア間の部位に、直線状の合わせ面がそれぞれ形成されており、前記各シリンダライナの前記合わせ面同士を突き合わせてその上方が接合され、この接合部の下方に、その下方のライナ壁部を窪ませてボア間水路が形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロック。
- 前記各シリンダライナの前記接合部に、前記ブロック本体に締結されるシリンダヘッド側のウォータジャケットと前記ボア間水路を連通させる少なくとも１つのボア間連通孔が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のシリンダブロック。
- 前記各シリンダライナの上部外周面と前記ブロック本体の外壁の内壁面との間で形成された前記ウォータジャケットが、その下部の幅がその上部の幅よりも小さいＶ字形状の縦断面に形成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダブロック。
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