JP5062860B2 - シリンダハウジングの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の冷却に関するものである。特に、本発明は、エンジンに冷却液を循環させるクランクケースの上半分の構造に関している。

クランクケースの上半分は、エンジンの燃焼室を備え、ウォーターギャラリーとも呼ばれる、冷却液が流れる空洞を有している。冷却剤の循環系、特にウォーターギャラリーの構造は、エンジンにホットスポットができるのを防止して、各燃焼室間に温度がうまく分散するように設計されている。

仏国特許出願公開第２８５８３５７号は、冷却液がシリンダの軸と平行に流れるエンジン冷却構造を提案している。クランクケースの上半分の供給路は、シリンダ群の一方の側の第一のウォーターギャラリーに液を送る。次いで冷却液は、シリンダヘッドのウォーターギャラリーを通り、最終的にシリンダの他方の側の第二のウォーターギャラリーに流入する。冷却剤は、通路の穴の直径を然るべく決定することにより、供給路を介して各燃焼シートに分配される。しかし、このような構造は、シリンダの軸と平行な循環を保証するものではなく、依然として複雑で実現に費用がかかる。

本発明の目的は、デザインが単純で、各シリンダに平行に、バランス良く冷却液の流れを分配することが可能な、クランクケースの上半分の改良構造を提案することである。

これらのために、本発明は、内燃機関のクランクケースの上半分の構造を提案するものであり、本構造では、クランクケースの上半分の第一のウォーターギャラリーが、クランクケースの上半分の上部に向かい各シリンダに沿って冷却剤を循環させるための上部と、クランクケースの上半分の下部に冷却剤を縦方向に循環させるための下部とから構成されており、前記二つの部分がメインポートによって互いに接続されていることにより、冷却剤が下部から上部に分配される。

本発明の他の特徴によれば、メインポートは、各シリンダに冷却液が分配されるように、各シリンダバレルのレベルに配置することができる。

メインポートの断面は、これらのポートを供給路から隔てる距離に応じて変化させることができる。特に、メインポートの断面は、供給路からポートまでの距離が大きくなるに連れて減少させることができる。

クランクケースの上半分の第一のウォーターギャラリーは、第一のウォーターギャラリーの上部と下部とを接続する二次ポートを具備することができ、前記二次ポートは、上部内でメインポートからの冷却剤の流れを直線状にする。この二次ポートは、シリンダバレル間のウェブの各々と同じレベルに配置することができる。

第一のウォーターギャラリーの下部は、ボルトの締め付け力をクランクケースの上半分の下部構造に伝達するために、シリンダヘッドボルトの軸に沿って、バレル間のウェブと同じレベルに配置された材料仕切部を有することができる。

クランクケースの上半分の第二のウォーターギャラリーは、第一のウォーターギャラリーと同様に、各シリンダバレルと同じレベルに位置するポートによって互いに接合された上部と下部とから構成することができ、その断面は出口通路からポートまでの距離に応じて変化させることができる。

第二のウォーターギャラリーの下部は、ボルト締め付け力をクランクケースの上半分の下部構造に伝達するために、シリンダヘッドボルトの軸に沿って、バレル間のウェブと同じレベルに配置された材料仕切部を有することができる。

以下の添付図面を参照する実施例により、本発明を更に説明する。
本発明の第一の実施形態による、クランクケースの上半分の斜視図である。 図１のクランクケースの上半分の平面図である。 図１のクランクケースの上半分の、メインポートのレベルにおける水平断面図である。 図１のクランクケースの上半分のディストリビューターの、材料仕切部のレベルにおける水平断面図である。 図１のクランクケースの上半分のディストリビューターの、材料仕切部のレベルにおける、シリンダ列に直角な垂直断面図である。 本発明の第二の実施形態による、クランクケースの上半分の斜視図である。 図６のクランクケースの上半分の、二次ポートのレベルにおける水平断面図である。 図６のクランクケースの上半分のディストリビューターの、材料仕切部のレベルにおける、シリンダ列に直角な垂直断面図である。 本発明のまた別の実施形態による、クランクケースの上半分の斜視図である。

本発明の第一の実施形態を示す図１〜５では、内燃機関は、クランクケースの上半分１０と、クランクケースの上半分１０に固定されたシリンダヘッド（図示せず）とを具備している。クランクケースの上半分１０とシリンダヘッドとは、一般的に、鋼、鋳鉄、又はアルミニウム製の鋳造物である。

クランクケースの上半分１０は、クランクケースの上半分１０の長さに沿って一列に配置された、四つのシリンダバレル１４を有する。これらのシリンダバレル１４は、中にピストンが配置されたエンジンの燃焼室を形成する。

クランクケースの上半分１０は、供給路１６、ウォーターギャラリー２４、３２、及び出口通路１８も具備しており、それらは全てエンジンに冷却液を循環させるためのものである。

供給路１６は、クランクケースの上半分１０の一端に位置している。本実施例では、供給路１６は、クランクケースの上半分１０の前面２の横幅方向に走っている。この供給路１６の入口は、ポンプに接続している。

供給路１６は、第一のウォーターギャラリー２４の下部２２に開口しており、当該下部とエルボー形状を形成している。この下部２２は、ディストリビューター２２とも呼ばれている。

ディストリビューター２２は、クランクケースの上半分１０の下部に位置し、クランクケースの上半分１０の長さ全体に亘っており、バレル１４の壁の下部の、シリンダ１４の列の側面を包み込んでいる。

ディストリビューター２２は、シリンダヘッドボルトが取り付けられる穴４６の軸に沿って、及びシリンダ１４の列に直角に、バレル４２間のウェブのレベルを通る平面内に位置する材料仕切部４４を有する。これらの材料仕切部４４は、シリンダヘッドのボルト締め付け力がクランクケースの上半分１０の下部構造に伝達されることを可能にする。有利には、ベアリングキャップをクランクケースの上半分１０の下部に取り付けるための穴４８は、シリンダヘッドボルトを取り付けるための穴４６と材料仕切部４４の軸上に位置している。このように、ベアリングキャップの締め付け力とシリンダヘッドの締め付け力は、クランクケースの上半分１０の内部で互いに対抗している。

第一のウォーターギャラリー２４の上部２６は、バレル１４の壁に沿って、シリンダの軸と平行に冷却液を循環させることを意図している。第一のウォーターギャラリー２４の上部２６は、ウォーターライザーギャラリーとも呼ばれている。このウォーターライザーギャラリー２６は、ディストリビューター２２の上方において、クランクケースの上半分１０の長さ全体に亘り、バレル１４の壁の上部の、シリンダ１４の列の側面を包み込んでいる。

クランクケースの上半分１０の第一のウォーターギャラリー２４の上部２６は、メインポート２８を介してディストリビューター２２と連絡している。メインポート２８は、各バレル１４のレベルに位置している。メインポート２８の断面は、各シリンダ１４に冷却液の流れが均一に分配されるように較正される。第一のウォーターギャラリー２４は、出口ポート３０を介してクランクケースの上半分１０の上面４に開口している。

クランクケースの上半分の第二のウォーターギャラリー３２は、第一のウォーターギャラリーとは反対側で、バレル１４の壁の、シリンダ１４の列の側面を包み込んでいる。この第二のウォーターギャラリー３２は、クランクケースの上半分１０の長さ全体に亘って、及びシリンダバレル１４の高さ全体に亘って延びている。第二のウォーターギャラリー３２は、入口ポート３４を介して、クランクケースの上半分１０の上面４に開口している。ク第二のウォーターギャラリー３２の下部は出口通路１８に接続している。この出口通路１８は、クランクケースの上半分１０の外部の冷却回路に接続できるように、クランクケースの上半分１０の側面６に開口している。

クランクケースの上半分１０の外部の冷却回路は、ラジエータ等の冷却液クーラー、ポンプ及びこの種の回路に用いられる他のあらゆる構成部品から構成することができる。

クランクケースの上半分１０の前面４に位置する第一のウォーターギャラリー２４の出口ポート３２と第二のウォーターギャラリー３２の入口ポート３４は、シリンダヘッドウォーターギャラリーの入口ポートと出口ポートに対応している。

本発明の作動状況を下記に説明する。

エンジンの外部でポンプにより駆動される冷却液は、供給路１６を介してクランクケースの上半分１０の第一のウォーターギャラリー２４に流入する。供給路１６は、第一のウォーターギャラリー２４のディストリビューター２２に供給し、ディストリビューター内で冷却剤はクランクケースの上半分１０の長さ方向に沿って流れる。

ディストリビューター２２は、その長さ全体に亘って第一のウォーターギャラリー２４に冷却液を供給することを可能にする。ウォーターギャラリー２４の上部２６と下部２２との間の区分は、メインポート２８を介して行われ、このメインポートの断面は、第一のウォーターギャラリー２４のウォーターライザーギャラリー２６に冷却液の流れが均一に分配されるように較正されている。冷却剤は、クランクケースの上半分１０の上部に向かって、各シリンダに沿ってウォーターライザーギャラリー２６全体に流れる。メインポート２８は、様々なシリンダ１４間の流れを均一化にする。そのために、メインポートの断面は、水の供給路１６からの距離に応じて較正される。メインポート２８の断面は、水の供給路１６からメインポート２８までの距離が増大するにつれて小さくなる。

クランクケースの上半分１０のウォーターライザーギャラリー２６は、シリンダヘッドウォーターギャラリーに流入する。エンジンの幅方向にシリンダヘッドを通過した冷却液は、ククランクケースの上半分１０の第二のウォーターギャラリー３２に落下して戻り、その後ランクケースの上半分１０の側面６の出口通路１８を介して除去される。

別の実施形態によれば、図６、７、８に示すように、クランクケースの上半分１０の第一のウォーターギャラリー２４の上部２６は、第一の実施形態と同様にメインポート２８を介して、及びバレル間のウェブ４２のレベルに位置する二次ポート４０を介して、ディストリビューター２２と連絡する。二次ポート４０の断面は、バレル間のウェブ４２のレベルに局部的に垂直の流れができるように較正され、よって流れがメインポート２８から分離すると共に、二次ポート４０からの流れの方が高い運動エネルギーを持つことになり、流れが直線状になる。

この実施形態の利点の一つは、メインポート２８からの各流れが、二次ポート４０によって形成された流れを用いて直線状にされることにより、シリンダ１４間の冷却液の分配が改善されることである。

本発明は、前記二つの実施形態に限定されない。本発明は、例えば、図９に示すように第二のギャラリーから冷却剤を除去するためのディストリビューターを加える等、他の変形例で適用することもできる。この変形例では、クランクケースの上半分１０の第二のギャラリー３２は、第一のウォーターギャラリー２４と同様に、ポートによって互いに接続された上部と下部とから構成され、このポートの断面は出口通路からポートまでの距離に応じて変化させることができる。

第二のウォーターギャラリーの下部は、ボルトの締め付け力をクランクケースの上半分１０の下部構造に伝達するために、シリンダヘッドボルトの軸に沿って、バレル間のウェブ４２と同じレベルに配置された材料仕切部４４を有する。

また、本発明は、上記実施例に記載した直列４気筒エンジンの場合に限定されない。本発明は、Ｖ−エンジン、Ｗ−エンジン、フラットエンジン又はラジアルエンジン等の、他のあらゆるエンジンレイアウトに、シリンダの数を問わず適用することもでき、シリンダの各バンクを、本発明が適用される直列エンジンの基本的な実施例と同じ様に考慮することができる。

全ての実施形態において、冷却液循環構造全体は、クランクケースの上半分を鋳造する時点で形成される。従って、メインポートの断面の較正に、更なる穿孔作業は不要であり、鋳造インサートのような更なる構成部品の使用も不要である。これらの特長は、本発明に経済的な利点をもたらす。

Claims (8)

1. 冷却液を循環させるための、内燃機関のクランクケースの上半分（１０）の構造であって、当該冷却液は、供給路（１６）と、複数のシリンダバレル（１４）の壁の第一の側を縦方向に包み込む第一のウォーターギャラリー（２４）と、シリンダバレル（１４）の壁の第二の側を縦方向に包み込む第二のウォーターギャラリー（３２）と、出口通路（１８）とを通って流れ、クランクケースの上半分（１０）の第一のウォーターギャラリー（２４）が、各シリンダバレルに沿って、クランクケースの上半分（１０）の上部に向かい冷却液を循環させる上部（２６）と、クランクケースの上半分（１０）の下部に冷却液を縦方向に循環させる下部（２２）とから構成され、これら二つの部分（２２及び２６）が、冷却液を下部（２２）から上部（２６）に分配する複数のメインポート（２８）によって互いに接続されており、供給路（１６）は下部（２２）に接続されており、各メインポート（２８）が、各シリンダバレル（１４）の側面における中心部付近に位置しており、クランクケースの上半分（１０）の上方から見た各メインポート（２８）の断面積が、供給路（１６）からの距離に応じて変化することを特徴とする、構造。
2. 前記断面積が、供給路（１６）からの距離が増大するにつれて小さくなることを特徴とする、請求項１に記載のクランクケースの上半分（１０）の構造。
3. クランクケースの上半分（１０）の第一のウォーターギャラリー（２４）が、第一のウォーターギャラリー（２４）の上部（２６）と下部（２２）を接続する複数の二次ポート（４０）を具備し、前記二次ポート（４０）が、メインポート（２８）の断面積より小さい断面積を有することで、メインポート（２８）内の流れより高い運動エネルギーを持つ流れを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のクランクケースの上半分（１０）の構造。
4. 各二次ポート（４０）が、各シリンダバレル（１４）間の各ウェブ（４２）の付近に位置することを特徴とする、請求項３に記載のクランクケースの上半分（１０）の構造。
5. 第一のウォーターギャラリー（２４）の下部（２２）が、ボルトの締め付け力をクランクケースの上半分（１０）の下部構造に伝達させるために、シリンダヘッドボルトの軸に沿って、シリンダバレル（１４）間のウェブ（４２）付近に配置されている材料仕切部（４４）を有することを特徴とする、請求項１ないし４の何れか一項に記載のクランクケースの上半分（１０）の構造。
6. クランクケースの上半分（１０）の第二のウォーターギャラリー（３２）が、各シリンダバレル（１４）の側面における中心部付近に位置するポートによって互いに接合された上部と下部とを具備することを特徴とする、請求項１ないし５の何れか一項に記載のクランクケースの上半分（１０）の構造。
7. クランクケースの上半分（１０）の上方から見た各第二のウォーターギャラリー（３２）の上部と下部を接続する各ポートの断面積が、出口通路（１８）からポートまでの距離に応じて変化することを特徴とする、請求項６に記載のクランクケースの上半分（１０）の構造。
8. 第二のウォーターギャラリー（３２）の下部が、ボルト締め付け力をクランクケースの上半分（１０）の下部構造に伝達するために、シリンダヘッドボルトの軸に沿って、シリンダバレル（１４）間のウェブ（４２）付近に配置された材料仕切部を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載のクランクケースの上半分（１０）の構造。

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