JP4297618B2 - 内燃機関のシリンダブロック冷却構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックの冷却構造に関し、特にサイアミーズ構造により小型化を図ったシリンダブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のうちの特にディーゼル機関では、燃焼圧が高くなるため、シリンダブロックの剛性を高めるために上部に壁を設ける（クローズ形式にする）必要があった。通常、クローズ形式のシリンダブロックでは、上端部分には壁があるため上端部分の冷却効果が低下する。
【０００３】
しかし、ライナの途中に中間棚を設けることにより、上端の壁は省略することができるので、剛性上の問題を解決することができる。中間棚に孔を設け、この孔を介して下の水室から上の水室へ冷却水が流れ、ライナ上端部分を冷却することができる。
【０００４】
図５は、従来のサイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロック９０の断面略図である。また、図６は図５のVI−VI断面略図である。図５及び図６に示すように、従来のシリンダブロック９０は、本体９０ａとライナ９１〜９３の間に設けた中間棚９４が水室を下部水室９６と上部水室９７に仕切っている。この中間棚９４には孔９５が設けてあり、孔９５を介して下部水室９６から上部水室９７へ冷却水が流れるようになっている。
【０００５】
従来のシリンダブロック９０では、ライナ９１と９２，９２と９３のライナ同士の連結部９８，９９の肉厚ｔ１がライナ９１〜９３の円周上の他の部分の肉厚ｔ２よりも厚くなっており、剛性が不均一になっている。また、ライナ上部は特に高温になるため、熱変形の度合にも差が生じ、ライナと図示しないピストン間の潤滑油消費量が増加したり、シリンダライナ９０と図示しないシリンダヘッドとの間に設けるパッキン材の耐久性が悪化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、ライナを円周上ほぼ均一に冷却することができる内燃機関のシリンダブロック冷却構造を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、サイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記シリンダブロック内の水室を上部水室と下部水室の２つの水室に分離する中間棚をライナ部の環状側壁とシリンダブロックの間に形成し、ライナの長手方向と平行な方向の前記中間棚の幅がライナ側からシリンダブロック側へと小さくなるように前記中間棚の幅を設定し、前記中間棚に上部水室と下部水室とを連通させる孔を設け、ライナ同士の接続部に前記水室と連通する貫通孔又は穴を設けた。この貫通孔又は穴は、中間棚よりも上方の比較的高温となる部分に設けるのが好ましい。
請求項２の発明では、サイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記シリンダブロック内の水室を上部水室と下部水室の２つの水室に分離する中間棚をライナ部の環状側壁とシリンダブロックの間に形成し、前記中間棚に上部水室と下部水室とを連通させる孔を設け、前記中間棚に設けた孔を下部水室側から上部水室側へ通過した冷却水が、ライナ上端及び又はその近傍の環状側壁に向かって進むように中間棚に傾斜させて設け、ライナ同士の接続部に前記水室と連通する貫通孔又は穴を設けた。この貫通孔又は穴は、中間棚よりも上方の比較的高温となる部分に設けるのが好ましい。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において複数のライナのうちの両端のライナに関し、前記両端のライナの各々隣接するライナとは反対側の環状側壁とシリンダブロックとの間でかつ中間棚より上の部分に上部水室と連通する空間を設けた。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記中間棚に設けた孔を下部水室側から上部水室側へ通過した冷却水がライナの環状側壁の円周方向に沿って進むように前記孔を中間棚に傾斜させて設けた。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による内燃機関のシリンダブロック１の斜視図である。シリンダブロック１では、機関をできるだけ軽量化しかつ小型化を図るためにサイアミーズ構造を採用している。
【００１３】
図２は、シリンダブロック１の平面図である。図２に示すようにシリンダブロック１は本体１ａと３つのライナ２〜４とを備えており、ライナ２と３の間，及び３と４の間にはそれぞれライナ接続部１０ａ，１０ｂが形成されている。
【００１４】
また、図１に示すようにシリンダブロック１内には、ライナ２（ライナ３，４も同様）の途中に中間棚５が設けてある。中間棚５は、各ライナ２〜４の環状側壁とシリンダブロック１とを一体に連結している。中間棚５は、シリンダ１内の水室を下部水室６と上部水室７とに仕切っている。
【００１５】
図示していないがシリンダブロック１の下部水室６には外部から冷却水が供給されている。図２に示すように、この中間棚５には複数の孔９が設けてある。この孔９を介して下部水室６（図１）から上部水室７へ冷却水が流れるようになっている。
【００１６】
図３は図２のIII−III断面図である。図３に示すように、ライナ２と３の間に形成されたライナ接続部１０ａには貫通孔１１が設けてある。また、図２に示すようにライナ３と４の間に形成されたライナ接続部１０ｂには、穴１２と１３が設けてある。穴１２と１３とは仕切１４（図３）で仕切られている。これら貫通孔１１，穴１２，１３は、上部水室７と連通している。したがって上部水室７内の冷却水は、これら貫通孔１１，穴１２，１３の中に入ることができるようになっている。
【００１７】
図３では、ライナ接続部１０ａに貫通孔１１を設け、ライナ接続部１０ｂに底のある穴１２，１３を設けた例を示したが、穴１２，１３の代わりに貫通孔１１のような貫通孔をライナ接続部１０ｂに設けてもよい。また、ライナ接続部１０ａには貫通孔１１の代わりに穴１２，１３のような穴を設けてもよい。
図４は、図２のIV−IV断面図である。図４に示すように中間棚５の肉厚は、シリンダブロック１の本体１ａ側が薄く、ライナ２の環状側壁２ａ側が厚くなっている。中間棚５を、例えば本体１ａと環状側壁２ａの間の上部水室７の幅ｔを半径とする曲面となるように形成することによりこの肉厚差を形成する。
また、図４に示すように中間棚５の肉厚が徐々に変化するように中間棚５を形成することにより、ライナ２の高さ方向（ライナ２の長手方向）の剛性分布が均一に近づき、ライナ２の円筒度を良好に保つことができる。
【００１８】
（第２実施形態）
図１に示すシリンダブロック１には、ライナ２とシリンダブロック１の本体１ａとは中間棚５より上方で端部連結部８により連結されている。
【００１９】
この端部連結部８（図１）により高めていた剛性は、中間棚５により代替することができるので、図３に示すように図１の端部連結部８部分には上部水室７の一部を形成する空間２５を設けた。
【００２０】
したがって空間２５に冷却水が入り込むのでシリンダブロック１の端部の冷却効果が高まり、ライナ２と４の円周上の冷却の度合の差が小さくなるので、熱変形が生じにくくなる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
（第３実施形態）
中間棚５に設けた上述した孔９を図４に示すように傾斜孔９ａとする。傾斜孔９ａの下部水室６側の開口１６がライナ２の外周側に位置しており、上部水室７側の開口１７が内周側に位置している。したがって冷却水２０は、下部水室６から上部水室７へ流れる際にライナ２の上端部付近に向かって上部水室７内を進み、ライナ２の環状側壁２ａの上部を冷却する。
【００２４】
（第４実施形態）
上部水室７に流入した冷却水２０が、ライナ２の円周方向に流れるように傾斜孔９ａを傾斜させて中間棚５に設けるようにする。このようにすると、冷却水２０はライナ２の周囲を旋回しながらシリンダブロック１の上方へ流れるので、ライナ２の円周上をほぼ均一に冷却することができる。
【００２５】
さらにこの傾斜孔９ａを請求項４の発明の実施例に記載したように冷却水２０が環状側壁２ａに向かって進むように設けると、冷却水がライナ２の上端部付近に向かいながら旋回して流れるので、さらにライナ２の冷却効果を高めることができる。
【００２６】
以上の実施形態では、すべて３気筒の場合について記載したが、請求項１〜４の発明は、２気筒及び４気筒以上の複数気筒にも同様に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１、２の発明では、隣接するライナ２と３及び３と４の間に形成されたライナ接続部１０ａ，１０ｂに孔１１又は穴１２，１３を設けたので、上部水室７から冷却水が孔１１又は穴１２，１３内に流入することができ、ライナ接続部１０ａ，１０ｂを効果的に冷却することができる。したがって、ライナ２〜４の円周上の温度差が小さくなり、内燃機関は安定した性能を発揮することができる。
さらに請求項１の発明では、中間棚５の肉厚がシリンダブロック１の本体１ａ側からライナ側へと薄くなるように中間棚５を形成したので、ライナ２〜４の高さ方向（長手方向）の剛性分布が均一に近づき、機関運転時に高温となっても円筒状のライナ２〜４の真円度を良好に保つことができる。
さらに請求項２の発明では、下部水室６から上部水室７へ流れる冷却水２０がライナ２〜４の上端部又はその近傍に向かって進むように中間棚５に傾斜孔９ａを設けたので、比較的低温な下部水室６内の冷却水が上部水室７に流入してから最短距離で高温となるライナ２〜４の上端部に到達するので、ライナ２〜４の冷却効果を向上させることができる。
【００２８】
請求項３の発明では、ライナ２，４とシリンダブロック１の本体１ａの間の端部連結部８を削除し、その部分に上部水室７に連通する空間２５を形成することにより請求項１の発明よりもさらにライナ２〜４の円周上の温度差が小さくなり、ライナ２〜４の変形を防止することができる。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
請求項４の発明では、下部水室６から上部水室７に流入した冷却水２０がライナ２〜４の周囲を旋回するように中間棚５に傾斜孔９ａを設けたので、ライナ２〜４の円周上をほぼ均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関のシリンダブロックの斜視図である。
【図２】シリンダブロックの平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【図５】従来のシリンダブロックの断面略図である。
【図６】図５のVI−VI断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
２〜４ ライナ
５ 中間棚
６ 下部水室
７ 上部水室
８ 端部連結部
９ 孔
９ａ 傾斜孔
１０ａ，１０ｂ ライナ接続部
１１ 孔
１２，１３ 穴
１４ 仕切
１６，１７ 開口
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックの冷却構造に関し、特にサイアミーズ構造により小型化を図ったシリンダブロックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のうちの特にディーゼル機関では、燃焼圧が高くなるため、シリンダブロックの剛性を高めるために上部に壁を設ける（クローズ形式にする）必要があった。通常、クローズ形式のシリンダブロックでは、上端部分には壁があるため上端部分の冷却効果が低下する。
【０００３】
しかし、ライナの途中に中間棚を設けることにより、上端の壁は省略することができるので、剛性上の問題を解決することができる。中間棚に孔を設け、この孔を介して下の水室から上の水室へ冷却水が流れ、ライナ上端部分を冷却することができる。
【０００４】
図５は、従来のサイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロック９０の断面略図である。また、図６は図５のVI−VI断面略図である。図５及び図６に示すように、従来のシリンダブロック９０は、本体９０ａとライナ９１〜９３の間に設けた中間棚９４が水室を下部水室９６と上部水室９７に仕切っている。この中間棚９４には孔９５が設けてあり、孔９５を介して下部水室９６から上部水室９７へ冷却水が流れるようになっている。
【０００５】
従来のシリンダブロック９０では、ライナ９１と９２，９２と９３のライナ同士の連結部９８，９９の肉厚ｔ１がライナ９１〜９３の円周上の他の部分の肉厚ｔ２よりも厚くなっており、剛性が不均一になっている。また、ライナ上部は特に高温になるため、熱変形の度合にも差が生じ、ライナと図示しないピストン間の潤滑油消費量が増加したり、シリンダライナ９０と図示しないシリンダヘッドとの間に設けるパッキン材の耐久性が悪化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、ライナを円周上ほぼ均一に冷却することができる内燃機関のシリンダブロック冷却構造を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、サイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記シリンダブロック内の水室を上部水室と下部水室の２つの水室に分離する中間棚をライナ部の環状側壁とシリンダブロックの間に形成し、ライナの長手方向と平行な方向の前記中間棚の幅がライナ側からシリンダブロック側へと小さくなるように前記中間棚の幅を設定し、前記中間棚に上部水室と下部水室とを連通させる孔を設け、ライナ同士の接続部に前記水室と連通する貫通孔又は穴を設けた。この貫通孔又は穴は、中間棚よりも上方の比較的高温となる部分に設けるのが好ましい。
請求項２の発明では、サイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロックにおいて、前記シリンダブロック内の水室を上部水室と下部水室の２つの水室に分離する中間棚をライナ部の環状側壁とシリンダブロックの間に形成し、前記中間棚に上部水室と下部水室とを連通させる孔を設け、前記中間棚に設けた孔を下部水室側から上部水室側へ通過した冷却水が、ライナ上端及び又はその近傍の環状側壁に向かって進むように中間棚に傾斜させて設け、ライナ同士の接続部に前記水室と連通する貫通孔又は穴を設けた。この貫通孔又は穴は、中間棚よりも上方の比較的高温となる部分に設けるのが好ましい。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において複数のライナのうちの両端のライナに関し、前記両端のライナの各々隣接するライナとは反対側の環状側壁とシリンダブロックとの間でかつ中間棚より上の部分に上部水室と連通する空間を設けた。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記中間棚に設けた孔を下部水室側から上部水室側へ通過した冷却水がライナの環状側壁の円周方向に沿って進むように前記孔を中間棚に傾斜させて設けた。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による内燃機関のシリンダブロック１の斜視図である。シリンダブロック１では、機関をできるだけ軽量化しかつ小型化を図るためにサイアミーズ構造を採用している。
【００１３】
図２は、シリンダブロック１の平面図である。図２に示すようにシリンダブロック１は本体１ａと３つのライナ２〜４とを備えており、ライナ２と３の間，及び３と４の間にはそれぞれライナ接続部１０ａ，１０ｂが形成されている。
【００１４】
また、図１に示すようにシリンダブロック１内には、ライナ２（ライナ３，４も同様）の途中に中間棚５が設けてある。中間棚５は、各ライナ２〜４の環状側壁とシリンダブロック１とを一体に連結している。中間棚５は、シリンダ１内の水室を下部水室６と上部水室７とに仕切っている。
【００１５】
図示していないがシリンダブロック１の下部水室６には外部から冷却水が供給されている。図２に示すように、この中間棚５には複数の孔９が設けてある。この孔９を介して下部水室６（図１）から上部水室７へ冷却水が流れるようになっている。
【００１６】
図３は図２のIII−III断面図である。図３に示すように、ライナ２と３の間に形成されたライナ接続部１０ａには貫通孔１１が設けてある。また、図２に示すようにライナ３と４の間に形成されたライナ接続部１０ｂには、穴１２と１３が設けてある。穴１２と１３とは仕切１４（図３）で仕切られている。これら貫通孔１１，穴１２，１３は、上部水室７と連通している。したがって上部水室７内の冷却水は、これら貫通孔１１，穴１２，１３の中に入ることができるようになっている。
【００１７】
図３では、ライナ接続部１０ａに貫通孔１１を設け、ライナ接続部１０ｂに底のある穴１２，１３を設けた例を示したが、穴１２，１３の代わりに貫通孔１１のような貫通孔をライナ接続部１０ｂに設けてもよい。また、ライナ接続部１０ａには貫通孔１１の代わりに穴１２，１３のような穴を設けてもよい。
図４は、図２のIV−IV断面図である。図４に示すように中間棚５の肉厚は、シリンダブロック１の本体１ａ側が薄く、ライナ２の環状側壁２ａ側が厚くなっている。中間棚５を、例えば本体１ａと環状側壁２ａの間の上部水室７の幅ｔを半径とする曲面となるように形成することによりこの肉厚差を形成する。
また、図４に示すように中間棚５の肉厚が徐々に変化するように中間棚５を形成することにより、ライナ２の高さ方向（ライナ２の長手方向）の剛性分布が均一に近づき、ライナ２の円筒度を良好に保つことができる。
【００１８】
（第２実施形態）
図１に示すシリンダブロック１には、ライナ２とシリンダブロック１の本体１ａとは中間棚５より上方で端部連結部８により連結されている。
【００１９】
この端部連結部８（図１）により高めていた剛性は、中間棚５により代替することができるので、図３に示すように図１の端部連結部８部分には上部水室７の一部を形成する空間２５を設けた。
【００２０】
したがって空間２５に冷却水が入り込むのでシリンダブロック１の端部の冷却効果が高まり、ライナ２と４の円周上の冷却の度合の差が小さくなるので、熱変形が生じにくくなる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
（第３実施形態）
中間棚５に設けた上述した孔９を図４に示すように傾斜孔９ａとする。傾斜孔９ａの下部水室６側の開口１６がライナ２の外周側に位置しており、上部水室７側の開口１７が内周側に位置している。したがって冷却水２０は、下部水室６から上部水室７へ流れる際にライナ２の上端部付近に向かって上部水室７内を進み、ライナ２の環状側壁２ａの上部を冷却する。
【００２４】
（第４実施形態）
上部水室７に流入した冷却水２０が、ライナ２の円周方向に流れるように傾斜孔９ａを傾斜させて中間棚５に設けるようにする。このようにすると、冷却水２０はライナ２の周囲を旋回しながらシリンダブロック１の上方へ流れるので、ライナ２の円周上をほぼ均一に冷却することができる。
【００２５】
さらにこの傾斜孔９ａを請求項４の発明の実施例に記載したように冷却水２０が環状側壁２ａに向かって進むように設けると、冷却水がライナ２の上端部付近に向かいながら旋回して流れるので、さらにライナ２の冷却効果を高めることができる。
【００２６】
以上の実施形態では、すべて３気筒の場合について記載したが、請求項１〜４の発明は、２気筒及び４気筒以上の複数気筒にも同様に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１、２の発明では、隣接するライナ２と３及び３と４の間に形成されたライナ接続部１０ａ，１０ｂに孔１１又は穴１２，１３を設けたので、上部水室７から冷却水が孔１１又は穴１２，１３内に流入することができ、ライナ接続部１０ａ，１０ｂを効果的に冷却することができる。したがって、ライナ２〜４の円周上の温度差が小さくなり、内燃機関は安定した性能を発揮することができる。
さらに請求項１の発明では、中間棚５の肉厚がシリンダブロック１の本体１ａ側からライナ側へと薄くなるように中間棚５を形成したので、ライナ２〜４の高さ方向（長手方向）の剛性分布が均一に近づき、機関運転時に高温となっても円筒状のライナ２〜４の真円度を良好に保つことができる。
さらに請求項２の発明では、下部水室６から上部水室７へ流れる冷却水２０がライナ２〜４の上端部又はその近傍に向かって進むように中間棚５に傾斜孔９ａを設けたので、比較的低温な下部水室６内の冷却水が上部水室７に流入してから最短距離で高温となるライナ２〜４の上端部に到達するので、ライナ２〜４の冷却効果を向上させることができる。
【００２８】
請求項３の発明では、ライナ２，４とシリンダブロック１の本体１ａの間の端部連結部８を削除し、その部分に上部水室７に連通する空間２５を形成することにより請求項１の発明よりもさらにライナ２〜４の円周上の温度差が小さくなり、ライナ２〜４の変形を防止することができる。
【００２９】
【００３０】
【００３１】
請求項４の発明では、下部水室６から上部水室７に流入した冷却水２０がライナ２〜４の周囲を旋回するように中間棚５に傾斜孔９ａを設けたので、ライナ２〜４の円周上をほぼ均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関のシリンダブロックの斜視図である。
【図２】シリンダブロックの平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【図５】従来のシリンダブロックの断面略図である。
【図６】図５のVI−VI断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
２〜４ ライナ
５ 中間棚
６ 下部水室
７ 上部水室
８ 端部連結部
９ 孔
９ａ 傾斜孔
１０ａ，１０ｂ ライナ接続部
１１ 孔
１２，１３ 穴
１４ 仕切
１６，１７ 開口
Claims (4)
- サイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記シリンダブロック内の水室を上部水室と下部水室の２つの水室に分離する中間棚をライナ部の環状側壁とシリンダブロックの間に形成し、
ライナの長手方向と平行な方向の前記中間棚の幅がライナ側からシリンダブロック側へと小さくなるように前記中間棚の幅を設定し、
前記中間棚に上部水室と下部水室とを連通させる孔を設け、
ライナ同士の接続部に前記水室と連通する貫通孔又は穴を設けたことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック冷却構造。 - サイアミーズ構造を採用した内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記シリンダブロック内の水室を上部水室と下部水室の２つの水室に分離する中間棚をライナ部の環状側壁とシリンダブロックの間に形成し、
前記中間棚に上部水室と下部水室とを連通させる孔を設け、
前記中間棚に設けた孔を下部水室側から上部水室側へ通過した冷却水が、ライナ上端及び又はその近傍の環状側壁に向かって進むように中間棚に傾斜させて設け、
ライナ同士の接続部に前記水室と連通する貫通孔又は穴を設けたことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック冷却構造。 - 複数のライナのうちの両端のライナに関し、前記両端のライナの各々隣接するライナとは反対側の環状側壁とシリンダブロックとの間でかつ中間棚より上の部分に上部水室と連通する空間を設けた請求項１又は２に記載の内燃機関のシリンダブロック冷却構造。
- 前記中間棚に設けた孔を下部水室側から上部水室側へ通過した冷却水がライナの環状側壁の円周方向に沿って進むように前記孔を中間棚に傾斜させて設けた請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック冷却構造。
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