JP5064470B2 - Internal combustion engine cooling structure - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のシリンダ列線上に並置された複数のシリンダブロックのシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウオータジャケットの内部にスペーサを装着し、前記スペーサで前記ウオータジャケット内の冷却水の流れを規制して前記シリンダボアの冷却状態を調整する内燃機関の冷却構造に関する。 According to the present invention, a spacer is mounted inside a water jacket formed so as to surround the cylinder bores of a plurality of cylinder blocks juxtaposed on a cylinder row line of an internal combustion engine, and cooling water in the water jacket is formed by the spacer. The present invention relates to a cooling structure for an internal combustion engine that regulates a cooling state of the cylinder bore by regulating a flow.
かかる内燃機関の冷却構造において、スペーサの内周面に芯材および膨潤材よりなる調整部(固定部材)を固定し、冷却水に接触して膨潤した膨潤材をウオータジャケットの内側壁面に押し付けることで、スペーサをウオータジャケットの内部の所定位置に固定するものが、下記特許文献1により公知である。
In such a cooling structure for an internal combustion engine, an adjustment portion (fixing member) made of a core material and a swelling material is fixed to the inner peripheral surface of the spacer, and the swelling material swollen in contact with the cooling water is pressed against the inner wall surface of the water jacket. A device for fixing the spacer at a predetermined position inside the water jacket is known from
ところで、かかるスペーサのシリンダ列線に沿う吸気側および排気側の側面は剛性が低いために径方向に変形し易く、シリンダ列線方向の両端部は剛性が高いために径方向に変形し難いが、上記従来のものは径方向の剛性が低いシリンダ列線に沿う吸気側および排気側の側面に調整部が設けられているため、スペーサをウオータジャケットの内部に強固に固定することが難しいという問題があった。 By the way, the side surfaces on the intake side and the exhaust side along the cylinder row of the spacer are low in rigidity, so that they are easily deformed in the radial direction. Both end portions in the cylinder row direction are high in rigidity, and are difficult to deform in the radial direction. In the above-mentioned conventional one, since the adjustment portions are provided on the side surfaces on the intake side and the exhaust side along the cylinder row line having low radial rigidity, it is difficult to firmly fix the spacer inside the water jacket. was there.
またウオータジャケットのシリンダ列線方向両端部の冷却水の流路よりも、ウオータジャケットのシリンダ列線に沿う冷却水の流路の方が遥かに長いため、後者の流路の冷却水の流れが阻害されるとシリンダボアの冷却効果が著しく低下する可能性がある。しかしながら上記従来のものは、前記後者の流路に調整部が設けられているため、ウオータジャケット内の冷却水の流れが大きく変化して冷却効果に悪影響を与える可能性があった。 Also, since the flow path of the cooling water along the cylinder row line of the water jacket is much longer than the flow path of the cooling water at both ends of the water jacket in the cylinder row line direction, If hindered, the cooling effect of the cylinder bore may be significantly reduced. However, in the above conventional one, since the adjusting portion is provided in the latter flow path, there is a possibility that the flow of the cooling water in the water jacket is greatly changed to adversely affect the cooling effect.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ウオータジャケットの冷却水の流れに与える影響を最小限に抑えながら、スペーサをウオータジャケットの内部に強固に固定できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable a spacer to be firmly fixed inside a water jacket while minimizing the influence of the water jacket on the flow of cooling water. .
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、内燃機関のシリンダ列線上に並置された複数のシリンダブロックのシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウオータジャケットの内部にスペーサを装着し、前記スペーサで前記ウオータジャケット内の冷却水の流れを規制して前記シリンダボアの冷却状態を調整する内燃機関の冷却構造であって、前記スペーサのシリンダ列線方向両端部に、該スペーサをウオータジャケットの内部に固定する固定部材をそれぞれ設けたものにおいて、前記スペーサは、該スペーサの吸気側の半周部と排気側の半周部とが一体に形成され、前記固定部材は、該固定部材が前記ウオータジャケットの内側壁面から受ける反力で前記スペーサがシリンダ列線方向外側に引き延ばされるように、前記ウオータジャケットの内側壁面に圧接されることを特徴とする内燃機関の冷却構造が提案される。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a water jacket formed so as to surround the cylinder bores of a plurality of cylinder blocks juxtaposed on a cylinder row line of an internal combustion engine is provided. wearing the spacer, a cooling structure for an internal combustion engine cooling water flow to regulate the adjusted cooling condition of the cylinder bore in the water jacket by the spacer, the cylinder row line direction both end portions of the spacer, in that respectively the fixing member for fixing the spacer inside the water jacket, the spacer includes an intake side of the half portion of the spacer and the half portion on the exhaust side are integrally formed, the fixing member, said as the spacer reaction force is stretched outside the cylinder row line direction on which the fixed member receives from the inner wall surface of the water jacket, Cooling structure for an internal combustion engine, characterized in that it is pressed against the inner wall of the serial water jacket is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記固定部材は弾性体で構成されることを特徴とする内燃機関の冷却構造が提案される。
According to the invention described in claim 2 , in addition to the structure of
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1又は2の構成に加えて、前記固定部材はシリンダ列線方向両端部に対称に配置されることを特徴とする内燃機関の冷却構造が提案される。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect , the fixing member is disposed symmetrically at both ends in the cylinder row line direction. Is proposed.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記スペーサは前記ウオータジャケットを上部冷却水通路および下部冷却水通路に分離するスペーサ本体部を備え、前記スペーサ本体部に前記固定部材が設けられることを特徴とする内燃機関の冷却構造が提案される。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to third aspects, the spacer separates the water jacket into an upper cooling water passage and a lower cooling water passage. A cooling structure for an internal combustion engine is proposed, comprising a spacer main body, wherein the spacer main body is provided with the fixing member.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記スペーサは前記固定部材の下方に延びて前記ウオータジャケットの底部に接触する下部支持脚を備えることを特徴とする内燃機関の冷却構造が提案される。 According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to fourth aspects, the spacer extends below the fixing member and contacts the bottom of the water jacket. A cooling structure for an internal combustion engine characterized by comprising lower support legs is proposed.
尚、本発明において、『ウオータジャケットの内側壁面』とは、複数のシリンダボアの周囲を取り囲むウオータジャケットのシリンダボア側の内壁面をいう。In the present invention, the “inner wall surface of the water jacket” refers to the inner wall surface on the cylinder bore side of the water jacket that surrounds the periphery of the plurality of cylinder bores.
本発明によれば、内燃機関のシリンダブロックのシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウオータジャケットの内部にスペーサを装着したので、スペーサでウオータジャケット内の冷却水の流れを規制してシリンダボアを保温することで、シリンダボアを熱膨張させてピストンとの間のフリクションを低減することができる。またスペーサは、該スペーサの吸気側の半周部と排気側の半周部とが一体に形成され、スペーサの剛性が高い部分であるシリンダ列線方向端部に固定部材を設け、この固定部材でスペーサをウオータジャケットの内部に固定するので、固定部材がシリンダ列線方向の冷却水の流れの妨げになり難いだけでなく、スペーサを高い強度でウオータジャケットに固定することができる。 According to the present invention , since the spacer is mounted inside the water jacket formed so as to surround the cylinder bore of the cylinder block of the internal combustion engine, the flow of the cooling water in the water jacket is regulated by the spacer to keep the cylinder bore warm. By doing so, the cylinder bore can be thermally expanded to reduce the friction with the piston. In addition, the spacer has a semicircular portion on the intake side and a semicircular portion on the exhaust side of the spacer which are integrally formed, and a fixing member is provided at the end in the cylinder row line direction which is a portion where the rigidity of the spacer is high. Is fixed to the inside of the water jacket, so that the fixing member is not likely to obstruct the flow of the cooling water in the cylinder row direction, and the spacer can be fixed to the water jacket with high strength.
また特にスペーサのシリンダ列線方向両端部に設けられた前記固定部材がウオータジャケットの内側壁面(即ちシリンダボア側の内壁面)に圧接されていて、その圧接により固定部材がウオータジャケットの内側壁面から受ける反力でスペーサがシリンダ列線方向外側に引き伸ばされ、その引き延ばしによりスペーサの吸気側の半周部と排気側の各半周部の内周面がウオータジャケットの内側壁面にそれぞれ接近するように変形するので、ウオータジャケットの内側壁面に冷却水が接触し難くしてシリンダボアの保温効果を高めることができるだけでなく、ピストンの打音がスペーサを介してシリンダブロックに伝搬し難くすることができる。 In particular, the fixing members provided at both ends of the spacer in the cylinder row direction are in pressure contact with the inner wall surface of the water jacket (that is , the inner wall surface on the cylinder bore side), and the fixing member is received from the inner wall surface of the water jacket by the pressure contact. spacer reaction force stretched outside the cylinder row line direction, since the inner peripheral surface of each half portion of the exhaust side air intake side of the half portion of the spacer by the stretching is deformed so as to approach each inner wall surface of the water jacket Further, not only can the cooling water hardly contact the inner wall surface of the water jacket to increase the heat retaining effect of the cylinder bore, but also the striking sound of the piston can be made difficult to propagate to the cylinder block via the spacer.
また請求項2の構成によれば、固定部材を弾性体で構成したので、ウオータジャケットの内側壁面に圧接された固定部材の弾発力でスペーサをシリンダ列線方向外側に引き伸ばす荷重を発生させることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the fixing member is made of an elastic body, a load for extending the spacer outward in the cylinder row line direction is generated by the elastic force of the fixing member pressed against the inner wall surface of the water jacket. Can do.
また請求項3の構成によれば、固定部材をシリンダ列線上の両端部に対称に配置したので、固定部材の荷重はスペーサを正確かつ効率的にシリンダ列線方向に引き伸ばすように作用し、スペーサの吸気側および排気側の側面を対称に変形させてシリンダボアの全周を均等に冷却することができる。 According to the configuration of claim 3 , since the fixing members are arranged symmetrically at both ends on the cylinder row line, the load of the fixing member acts to extend the spacer in the direction of the cylinder row line accurately and efficiently. It is possible to uniformly cool the entire circumference of the cylinder bore by deforming the side surfaces of the intake side and the exhaust side symmetrically.
また請求項4の構成によれば、スペーサはウオータジャケットを上部冷却水通路および下部冷却水通路に分離するスペーサ本体部を備えており、このスペーサ本体部に固定部材が設けたので、固定部材を設けたことにより上部冷却水通路および下部冷却水通路の流路断面積が減少するのを防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the spacer includes the spacer main body portion that separates the water jacket into the upper cooling water passage and the lower cooling water passage, and the fixing member is provided on the spacer main body portion. By providing, it can prevent that the flow-path cross-sectional area of an upper cooling water channel and a lower cooling water channel decreases.
また請求項5の構成によれば、スペーサは固定部材の下方に延びてウオータジャケットの底部に接触する下部支持脚を備えるので、スペーサをウオータジャケットの底部に向けて押し込み、下部支持脚の下端がウオータジャケットの底部に当接して反力を受けたとき、スペーサが捩じれるように変形するのを防止することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the spacer includes the lower support leg that extends below the fixing member and contacts the bottom of the water jacket, the spacer is pushed toward the bottom of the water jacket, and the lower end of the lower support leg is It is possible to prevent the spacer from being deformed so as to be twisted when a reaction force is applied to the bottom of the water jacket.
以下、図1〜図12に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、直列4気筒内燃機関のシリンダブロック11にはシリンダ列線L1に沿って4個のシリンダスリーブ12…が埋設されており、それらのシリンダスリーブ12…の外周面を囲むようにウオータジャケット13が形成される。本実施の形態のシリンダブロック11はサイアミーズ型であって隣接するシリンダスリーブ12…間にはウオータジャケット13が形成されておらず、これにより内燃機関のシリンダ列線L1方向の寸法の短縮が図られる。シリンダブロック11のデッキ面11aに開口するウオータジャケット13は、そこからクランクケース側に向けて一定の深さで下向きに延びており、そのウオータジャケット13の内側壁面13aおよび外側壁面13b間にシリンダブロック11のデッキ面11aの開口側から挿入された合成樹脂製のスペーサ14が配置される。
As shown in FIG. 1, four
尚、本明細書において「上下方向」とは、シリンダ軸線L2方向のシリンダヘッド側が「上」と定義され、シリンダ軸線L2方向のクランクケース側が「下」と定義される。 In the present specification, the “vertical direction” is defined as “upper” on the cylinder head side in the cylinder axis L2 direction and “lower” on the crankcase side in the cylinder axis L2 direction.
図1〜図5から明らかなように、スペーサ14はスペーサ本体部14a、冷却水入口部14bおよび冷却水出口部14cを備えており、それらによってシリンダブロック11の4個のシリンダボア12a…の周囲を全周に亙って取り囲んでいる。冷却水入口部14bはシリンダ列線L1方向一端側(タイミングトレーン側)に位置する1個のシリンダボア12aの吸気側を囲んでおり、冷却水出口部14cは前記シリンダボア12aのシリンダ列線L1方向一端側および排気側を囲んでいる。スペーサ14のシリンダ列線L1方向一端側から吸気側に僅かにずれた位置であって冷却水入口部14bおよび冷却水出口部14cに挟まれた位置に、スペーサ本体部14aよりも厚く形成され、かつ冷却水入口部14bおよび冷却水出口部14cの上縁および下縁から上下に突出する仕切壁14dが一体に設けられる。
As apparent from FIGS. 1 to 5, the
ウオータジャケット13の内部には、スペーサ本体部14aの上縁とシリンダヘッド15の下面との間に、4個のシリンダボア12a…の周囲を取り囲む上部冷却水通路13cが形成されるとともに、スペーサ本体部14aの下縁とウオータジャケット13の底部との間に、4個のシリンダボア12a…の周囲を取り囲む下部冷却水通路13dが形成される。
In the
シリンダ列線L1が一端側において冷却水出口部14cと交差する位置から、上部支持脚14eおよび下部支持脚14fがそれぞれ上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13d内に突出するとともに、シリンダ列線L1が他端側(トランスミッション側)においてスペーサ本体部14aと交差する位置から、上部支持脚14gおよび下部支持脚14hがそれぞれ上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13d内に突出する。従って、スペーサ14をウオータジャケット13の内部に装着すると、スペーサ14のシリンダ列線L1方向の両端部において、一対の下部支持脚14f,14hの下端がウオータジャケット13の底部に接触し、一対の上部支持脚14e,14gの上端がシリンダヘッド15との間に挟持されたガスケット16の下面に接触することで、スペーサ14が上下方向に位置決めされる。
The
各シリンダボア12aにはクランクシャフトにクランクピン17を介して連結されたピストン18が摺動自在に嵌合しており、ピストン18の頂部18a側にはトップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21が装着される。
A
以下、スペーサ14の細部の構造を順次説明する。
Hereinafter, the detailed structure of the
図4から明らかなように、スペーサ14のスペーサ本体部14a、冷却水入口部14bおよび冷却水出口部14cのシリンダ軸線L2方向の高さは、その全周に亙って一定のHである。図2および図3から明らかなように、スペーサ本体部14aの厚さT1は基本的に一定であるが、冷却水入口部14bの厚さT2はスペーサ本体部14aの厚さT1よりも薄く、冷却水出口部14cの厚さT3はスペーサ本体部14aの厚さT1よりも薄くなっており、また仕切壁14dの厚さT4はスペーサ本体部14aの厚さT1よりも厚くなっている。冷却水入口部14bの内周面はスペーサ本体部14aの内周面と面一であり、冷却水入口部14bの外周面はスペーサ本体部14aの外周面に対して段差を介して径方向内側に偏倚している。また冷却水出口部14cの外周面はスペーサ本体部14aの外周面と面一であり、冷却水出口部14cの内周面はスペーサ本体部14aの内周面に対して段差を介して径方向外側に偏倚している。
As is apparent from FIG. 4, the height of the spacer
図5から明らかなように、クランクシャフト17の回転に伴ってピストン18がシリンダボア12a内を上下動するとき、ピストン18およびシリンダボア12a間に作用するサイドスラストは周期的に変化し、実線で示す膨張行程におけるピストン18の位置(例えば、圧縮上死点後のクランクアングル15°の位置)でサイドスラストが最大になる。このサイドスラストが最大になる位置で、ピストン18のトップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21がスペーサ14の上縁よりも上方に位置し、かつピストン18のスカート部18bがスペーサ14の上縁よりも下方に位置するように、ウオータジャケット13の内部におけるスペーサ14の上下位置が設定される。また鎖線で示すピストン18の下死点位置において、ピストン18のトップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21がスペーサ14の下縁よりも下方に位置するように、ウオータジャケット13の内部におけるスペーサ14の上下位置が設定される。
As is apparent from FIG. 5, when the
図6から明らかなように、スペーサ本体部14aの厚さT1は、それが嵌合するウオータジャケット13の幅Wよりも若干小さく設定される。その理由は、鋳放しのウオータジャケット13の内側壁面13aおよび外側壁面13bの寸法精度は高くないため、スペーサ14がウオータジャケット13の内側壁面13aおよび外側壁面13bに擦れて組付性が低下するのを防止するためである。よって、スペーサ14をウオータジャケット13の内部に組み付けたとき、スペーサ本体部14aの内周面とウオータジャケット13の内側壁面13aとの間に隙間αが形成され、スペーサ本体部14aの外周面とウオータジャケット13の外側壁面13bとの間に隙間βが形成されるが、隙間αは隙間βよりも小さくなるように、つまりスペーサ本体部14aはウオータジャケット13の外側壁面13bよりも内側壁面13aに接近するように配置される。
As can be seen from FIG. 6, the thickness T1 of the
図3および図7から明らかなように、二つのシリンダスリーブ12,12が接近する位置であるシリンダブロック11のボア間では、各々のシリンダスリーブ12,12の周囲を囲むウオータジャケット13が相互に鋭角で交差するため、シリンダ列線L1に直交する方向のウオータジャケット13の幅W′はその他の部分のウオータジャケット13の幅Wよりも広くなっている。一方、ボア間におけるスペーサ本体部14aの厚さは、その他の部分のスペーサ本体部14aの厚さと同じT1であるため、ボア間におけるスペーサ本体部14aの内周面とウオータジャケット13の内側壁面13aとの間の隙間α′は、その他の部分における隙間αよりも例外的に大きくなっている。
As apparent from FIGS. 3 and 7, between the bores of the
但し、二つのシリンダスリーブ12,12が接近するボア間では、スペーサ本体部14aの上端に径方向内向きの凸部14i…が形成されており、これらの凸部14i…の先端部分では、ウオータジャケット13の内側壁面13aとの間の隙間α″が前記隙間αよりも小さくなるように設定される。
However, between the bores where the two
図1〜図3、図8および図9から明らかなように、シリンダブロック11のタイミングトレーン側の端面からトランスミッション側に向けて冷却水供給通路11bが延びており、この冷却水供給通路11bの下流端に連なる冷却水供給チャンバ11cがウオータジャケット13に収納されたスペーサ14の冷却水入口部14bに臨んでいる。
As is apparent from FIGS. 1 to 3, 8, and 9, the cooling
図1〜図3および図9から明らかなように、シリンダヘッド15に形成されたウオータジャケット(図示せず)の下面に開口する4個の連通孔15a…が、ウオータジャケット13に収納されたスペーサ14の冷却水出口部14cの上方に臨んでいる。冷却水出口部14cの位置は、スペーサ本体部14aを冷却水出口部14cの位置へと延長した場合に、その延長したスペーサ本体部14aに概ね重なっている。
As is apparent from FIGS. 1 to 3 and FIG. 9, four
図1〜図3および図10から明らかなように、スペーサ14の冷却水入口部14bおよび冷却水出口部14cに挟まれた仕切壁14dは、ウオータジャケット13の内側壁面13aおよび外側壁面13bとの間に、スペーサ14の組み付けを可能にする最小限の微小な隙間γ(図10参照)を有する。仕切壁14dの下端部とウオータジャケット13の外側壁面13bとの間には、冷却水が通過可能な微小な隙間δが形成される。仕切壁14dの上端部および下端部は、前記上部支持脚14e,14gおよび前記下部支持脚14f,14hと同様に、ウオータジャケット13の内部でスペーサ14を上下方向に位置決めする機能を有する。
As apparent from FIGS. 1 to 3 and 10, the
図2および図11から明らかなように、スペーサ14のタイミングトレーン側の端部(冷却水出口部14cの部分)における上部支持脚14eおよび下部支持脚14fに挟まれた部分は、スペーサ本体部14aと同じ厚さの厚肉部14mになっている。下部支持脚14fの下端から厚肉部14mの上端にかけて上下方向に延びるスリット14nが形成されており、このスリット14nに水平断面がH形のゴムよりなる固定部材22のスリット22aが嵌合して装着される。固定部材22はスペーサ本体部14aの上下方向高さの範囲内に装着されており、その外周面はスペーサ14の外周面に露出しないが、その内周面がスペーサ14の内周面に露出してウオータジャケット13の内側壁面13aに弾発的に当接する。スリット14nのうちの下部支持脚14fに露出する一部は、固定部材22の圧入抵抗を減少させて組付性を高めるためのものである。
As is apparent from FIGS. 2 and 11, the portion sandwiched between the
図2および図12から明らかなように、スペーサ本体部14aのトランスミッション側の端部において、下部支持脚14hの下端から上部支持脚14gの下端までの間に上下方向に延びるスリット14oが形成されており、このスリット14oに水平断面がH形のゴムよりなる固定部材22が装着される。固定部材22はスペーサ本体部14aの上下方向高さの範囲内に装着されており、その外周面はスペーサ14の外周面に露出しないが、その内周面がスペーサ14の内周面に露出してウオータジャケット13の内側壁面13aに弾発的に当接する。スリット14oのうちの下部支持脚14hに露出する一部は、固定部材22の圧入抵抗を減少させて組付性を高めるためのものである。
As is apparent from FIGS. 2 and 12, a slit 14o extending in the vertical direction is formed between the lower end of the
二つの固定部材22,22は共にシリンダ列線L1上に配置されており、従って二つの固定部材22,22を結ぶ線(つまりシリンダ列線L1)に関して、スペーサ14の吸気側部分と排気側部分とは基本的に対称な形状となる。
The two fixing
前記スリット14n,14oは下向きに開口しており、そこに固定部材22,22が上向きに嵌合するため、固定部材22,22を取り付けたスペーサ14をウオータジャケット13の内部に挿入するとき、ウオータジャケット13の内側壁面13aとの間に作用する摩擦力で固定部材22,22が上向きに押されても、固定部材22,22がスリット14n,14oから脱落する虞はない。
The
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
シリンダブロック11のデッキ面11aにシリンダヘッド15を組み付ける前の状態では、デッキ面11aに露出する4個のシリンダスリーブ12…のシリンダボア12a…の外周を囲むようにウオータジャケット13が開口しており、その開口からウオータジャケット13の内部にスペーサ14が挿入される。その後に、シリンダブロック11のデッキ面11aにガスケット16を重ね合わせた状態でシリンダヘッド15が締結される。
Before the
このスペーサ14の組付状態において、下部支持脚14f,14hの下端と仕切壁14dの下部突起14kの下端とがウオータジャケット13の底部に接触し、上部支持脚14e,14gの上端と仕切壁14dの上部突起14jの上端とがガスケット16の下面に接触することで、スペーサ14がシリンダ軸線L2方向に位置決めされる。このとき、スペーサ14のスペーサ本体部14aの内周面はウオータジャケット13の内側壁面13aに近接するように配置されるが、鋳放しのウオータジャケット13の内側壁面13aの寸法精度は高くないため、スペーサ14がウオータジャケット13の内側壁面13aに擦れて組付性が低下するのを防止すべく、スペーサ本体部14aの内周面とウオータジャケット13の内側壁面13aとの間には若干の隙間α(図6参照)が形成される。
In the assembled state of the
内燃機関の運転時の振動等によりウオータジャケット13の内部でスペーサ14が上下方向に移動すると、上部支持脚14e,14gや仕切壁14dの上部突起14jの上端がガスケット16の下面を傷付ける虞があるが、シリンダ列線L1方向両端に設けられた2個の固定部材22,22がスペーサ14をウオータジャケット13に対して移動不能に固定することで、スペーサ14の妄動によるガスケット16の損傷を防止することができる。
If the
このとき、固定部材22,22は剛性が高いスペーサ14のシリンダ列線L1方向両端部に設けられているため、スペーサ14をウオータジャケット13の内部に強固に固定することができるだけでなく、シリンダブロック11のシリンダ列線L1方向両端部は吸気側および排気側の側面に比べて温度が低いため、そこに装着されたゴム製の固定部材22,22への熱の影響を最小限に抑えることができる。
At this time, since the fixing
また固定部材22,22はスペーサ14のシリンダ軸線L2方向中間部、つまりスペーサ本体部14aの高さの範囲内に設けられているので、固定部材22,22が上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dの冷却水の流れを阻害するのを防止することができる。しかもスペーサ14のタイミングトレーン側の固定部材22は冷却水出口部14cに設けられているので、その固定部材22が上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dにおける冷却水の流れに影響を及ぼすことがない。またウオータジャケット13のトランスミッション側の端部では冷却水がUターンすることで流速が低下するため、そこにトランスミッション側の固定部材22を設けることで、その固定部材22をウオータジャケット13の吸気側および排気側の側面に設ける場合に比べて、冷却水の流れに及ぼす影響を小さくすることができる。
Further, since the fixing
スペーサ14のタイミングトレーン側の上部支持脚14eおよび下部支持脚14fはスペーサ本体部14aの厚さT1よりも径方向に薄く形成されており、かつ上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dの内部でウオータジャケット13の外側壁面13b側に偏倚して配置される。またスペーサ14のトランスミッション側の上部支持脚14gおよび下部支持脚14hはスペーサ本体部14aの厚さT1よりも径方向に薄く形成されており、かつ上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dの内部でウオータジャケット13の内側壁面13a側に偏倚して配置される。これにより、上部支持脚14e,14gおよび下部支持脚14f,14hが上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dの冷却水の流れに与える影響を最小限に抑えることができ、しかも上部支持脚14e,14gおよび下部支持脚14f,14hはウオータジャケット13の内側壁面13aおよび外側壁面13bの形状に倣うように円弧状に湾曲しているので、冷却水の流れに与える影響を更に小さくすることができる。
The
また4個のシリンダボア12a…のうちシリンダ列線L1方向の最も外側に位置する部分は、他のシリンダボア12a…からの熱を受け難いため、その部分の温度は比較的に低くなる。一方、4個のシリンダボア12a…のうちシリンダ列線L1の吸気側および排気側に位置する部分は、隣接するシリンダボア12a…からの熱を受け易いため、その部分の温度は比較的に高くなる。本実施の形態では、上部支持脚14e,14gおよび下部支持脚14f,14hを、シリンダボア12a…の温度が比較的に低くなるシリンダ列線L1方向の最も外側位置に設けたので.上部支持脚14e,14gおよび下部支持脚14f,14hによってウオータジャケット13の冷却水の流れが多少阻害されても、その影響を最小限に抑えて各シリンダボア12a…の温度を均一化することができる。
Moreover, since the part located in the outermost side of the cylinder row line L1 among the four
特に、トランスミッション側の上部支持脚14gおよび下部支持脚14hは、トランスミッション側のシリンダボア12aの低温部に臨むウオータジャケット13の内側壁面13aに沿うように配置されるため、上部支持脚14gおよび下部支持脚14hで冷却水がウオータジャケット13の内側壁面13aに接触し難くし、上記比較的に低温のシリンダボア12aを保温することができ、これにより各シリンダボア12a…の温度をより一層均一化することができる。
In particular, the
固定部材22,22はゴムで構成されており、スペーサ14のスリット14n,14oに嵌合して固定されるので、ボルトのような特別の部材を必要とせずにスペーサ14に固定することができる。また固定部材22,22が設けられる位置が下部支持脚14f,14hの直上方であるため、固定部材22,22をウオータジャケット13の内側壁面13aに圧接しながらスペーサ14をウオータジャケット13内に下向きに押し込み、下部支持脚14f,14hの下端がウオータジャケット13の底部に当接して上向きの反力を受けたとき、スペーサ14が捩じれるように変形するのを防止することができる。
Since the fixing
内燃機関の運転時には、シリンダブロック11に設けられた図示せぬウォータポンプから供給された冷却水が、シリンダブロック11のタイミングトレーン側の端部に設けられた冷却水供給通路11bから冷却水供給チャンバ11cを経てウオータジャケット13に流入する。ウオータジャケット13の内部にはスペーサ14が配置されており、冷却水供給チャンバ11cに臨むスペーサ14の冷却水入口部14bの厚さT2はスペーサ本体部14aの厚さT1に比べて薄く、かつ径方向内側に偏倚しているため、冷却水は冷却水入口部14bの径方向外側表面に沿って上下に分流してウオータジャケット13の上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dにスムーズに流入する。
During operation of the internal combustion engine, cooling water supplied from a water pump (not shown) provided in the
ウオータジャケット13の上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dに流入した冷却水は左右方向に分岐しようとするが、冷却水入口部14bの左側に存在する仕切壁14dによって流れを阻止されるため、右側に向きを変えて上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dの略全長を反時計方向に流れ、冷却水入口部14bから見て仕切壁14dの反対側に位置する冷却水出口部14cからシリンダヘッド15の連通孔15a…に排出される。冷却水がウオータジャケット13を流れるとき、上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dはウオータジャケット13の幅Wよりも僅かに薄い厚さT1のスペーサ本体部14aによって上下に仕切られているため、上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dを流れる冷却水は殆ど混合することはない。
Although the cooling water flowing into the upper
ウオータジャケット13を流れる冷却水がシリンダヘッド15の下面に開口する連通孔15a…を介してシリンダヘッド15のウオータジャケット(図示せず)に排出されるとき、下部冷却水通路13dを流れる冷却水はスペーサ14の冷却水出口部14cを下から上に通過して上部冷却水通路13cを流れる冷却水に合流した後、シリンダヘッド15の連通孔15a…に流入する。
When the cooling water flowing through the
このとき、冷却水出口部14cの厚さT3はスペーサ本体部14aの厚さT1よりも小さく、かつ冷却水出口部14cの外周面はスペーサ本体部14aの外周面と面一になってウオータジャケット13の外側壁面13bに沿うように偏倚しているので、冷却水出口部14cを上向きに通過する冷却水の圧損を最小限に抑えることができるだけでなく、冷却水の流速が低下して冷却効果が減少する冷却水出口部14cの近傍であっても、冷却水出口部14cとウオータジャケット13の内側壁面13aとの間にできるだけ多くの冷却水を介在させて冷却効果を確保することができる。
At this time, the thickness T3 of the cooling
また下部冷却水通路13dの下流端を出て上向きに流れの方向を変えた冷却水に、上部冷却水通路13cの下流端を出た冷却水が合流するので、上部冷却水通路13cからの冷却水を下部冷却水通路13dからの冷却水で上方に偏向させ、連通孔15a…にスムーズに流入させることができる。
In addition, since the cooling water that has exited the downstream end of the upper
上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dを流れた冷却水が冷却水出口部14cで上向きに方向を変えて連通孔15a…から排出されるとき、渦が発生してスムーズな方向転換ができなくなる可能性があるが、冷却水入口部14b側の冷却水の一部が仕切壁14dの下端部の隙間δ(図10参照)を通過して冷却水出口部14c側に流入することで、前記渦の発生を防止して冷却水の連通孔15a…へのスムーズな流入を可能にすることができる。
When the cooling water that has flowed through the upper
ウオータジャケット13のシリンダ軸線L2方向の中間部の内側壁面13aにはスペーサ14のスペーサ本体部14aの内周面が近接しているため、その内側壁面13aに冷却水が接触し難くなって冷却が抑制される。その結果、スペーサ本体部14aに対向するシリンダボア12aのシリンダ軸線L2方向の中間部が他の部分よりも高温になり、熱膨張してピストン18との間のクリアランスが増加する。その結果、特に圧縮行程や膨張行程でピストン18に大きなサイドスラストが加わるときに、ピストン18およびシリンダボア12a間のフリクションを低減して内燃機関の燃費向上に寄与することができる。またシリンダボア12aのシリンダ軸線L2方向中間部が他の部分よりも高温になることで、その部分を潤滑するオイルが温度上昇して粘性が低下するため、フリクションの低減効果が更に高められる。
Since the inner peripheral surface of the spacer
一方、シリンダボア12aのシリンダ軸線L2方向上部および下部は、スペーサ14の上下の上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dを流れる冷却水によって充分に冷却されるため、シリンダボア12aに摺動自在に嵌合するピストン18の高温になり易い頂部18aおよびスカート部18bの冷却性能を確保して過熱を防止することができる。またシリンダボア12aの上部は、燃焼室の熱を直接受けるだけでなく、移動方向が変化するために上死点付近に留まる時間が長くなる高温のピストン18からトップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21を介して熱が伝達されて高温になり易いが、そのシリンダボア12aの上部にスペーサ14を臨ませないことで冷却性能を確保することができる。更に、ピストン18のスカート部18bはシリンダボア12aに最も強く摺接してフリクションを発生する場所であるが、そのスカート部18bが摺接するシリンダボア12aをスペーサ14で覆って熱膨張により拡径することで、フリクションを低減することができる。
On the other hand, the upper and lower portions of the cylinder bore 12a in the cylinder axis L2 direction are sufficiently cooled by the cooling water flowing through the upper and lower upper
図5に実線で示すように、膨張行程においてピストン18のサイドスラストが最大になるとき、つまりピストン18およびシリンダボア12a間のフリクションが最大になるとき、トップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21がスペーサ本体部14aの上縁よりも上方に位置するようにスペーサ14の上下位置が設定されるので、スペーサ14によってシリンダボア12aの内径を増加させて前記フリクションを減少させながら、高温になるピストン18の頂部18aの熱を伝熱性の高いトップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21からシリンダボア12aを介してウオータジャケット13の上部冷却水通路13cに逃がし、ピストン18の冷却性能を確保することができる。
As shown by the solid line in FIG. 5, when the side thrust of the
このとき、スペーサ14のスペーサ本体部14aはウオータジャケット13の内側壁面13aとの間に最小限の隙間αを介して接近しているので、スペーサ本体部14aとウオータジャケット13の内側壁面13aとの間に介在する冷却水の量を最小限に抑え、シリンダボア12aの上下方向中間部を効果的に保温して拡径することができる。
At this time, the spacer
また図5に鎖線で示す下死点位置ではピストン18の移動速度が低くなるため、ピストン18からトップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21を介してシリンダボア12aに伝わる熱量が大きくなるが、下死点位置においてトップリング19、セカンドリング20およびオイルリング21がスペーサ本体部14aの下縁よりも下方に位置するので、ピストン18の熱をスペーサ14に遮られずにシリンダボア12aに逃がすことが可能になり、ピストン18の冷却性能を確保することができる。
Further, since the moving speed of the
またスペーサ14をウオータジャケット13の内部に組み付けたとき、スペーサ本体部14aの内周面とウオータジャケット13の内側壁面13aとの間の隙間αは、スペーサ本体部14aの外周面とウオータジャケット13の外側壁面13bとの間の隙間βよりも小さく設定されている。従って、スペーサ14が組付誤差や変形によって径方向に偏倚し、スペーサ本体部14aの内周面がウオータジャケット13の内側壁面13aに接触しても、スペーサ本体部14aの外周面はウオータジャケット13の外側壁面13bに接触しないようになっている。
When the
このように、スペーサ本体部14aの外周面とウオータジャケット13の外側壁面13bとの間に必ず隙間を確保することで、以下のような作用効果が発揮される。即ち、仮に本実施の形態とは逆にスペーサ本体部14aの外周面がウオータジャケット13の外側壁面13bに接触する場合には、スペーサ14の下部支持脚14f,14hがウオータジャケット13の底部に接触しているため、ピストン18の打音はシリンダボア12a→ウオータジャケット13の底部→スペーサ14の下部支持脚14f,14h→スペーサ本体部14a→ウオータジャケット13の外側壁面13bの経路で伝播し、騒音の原因となってしまう。一方、本実施の形態によれば、ピストン18の打音はシリンダボア12aからスペーサ本体部14aに伝播するが、スペーサ本体部14aはウオータジャケット13の外側壁面13bに当接することがないため、そこで打音が遮断されて騒音が低減する。
As described above, by ensuring a gap between the outer peripheral surface of the spacer
スペーサ14が冷却水との接触による膨潤や熱膨張で変形すると、その内周面がウオータジャケット13の内側壁面13aに締まり嵌めしてしまう可能性があるが、スペーサ本体部14aの内周面に設けた凸部14i…をウオータジャケット13の内側壁面13aに当接可能に対向させたので、スペーサ本体部14aの内周面とウオータジャケット13の内側壁面13aとが全面に亙って密着してしまうのを防止することができる。尚、凸部14i…がウオータジャケット13の内側壁面13aに当接すると、その凸部14i…を介して打音が伝播する可能性があるが、そもそも打音はシリンダ列線L1から遠く離れたピストン18の吸気側および排気側の外周面で大きく発生するもので、前記凸部14i…が設けられたシリンダ列線L1に近い部分では殆ど発生しないため、凸部14i…を介して打音の伝播は実質的に問題になることはない。
If the
また図2に示すように、スペーサ14のシリンダ列線L1方向両端部に設けられた固定部材22,22はウオータジャケット13の内側壁面13aに弾性的に接触するので、その反力F1,F1によってスペーサ14はシリンダ列線L1方向に引き伸ばされる。その結果、スペーサ本体部14aの吸気側および排気側の側面は相互に接近する方向の荷重F2,F2を受けて変形することで、スペーサ本体部14aの内周面がウオータジャケット13の内側壁面13aに接近し、スペーサ本体部14aの内周面およびウオータジャケット13の内側壁面13a間の隙間αが減少する。これにより、スペーサ本体部14aとウオータジャケット13の内側壁面13aとの間に介在する冷却水の量を更に減少させ、シリンダボア12aの上下方向中間部を一層効果的に保温して拡径することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the fixing
このとき、二つの固定部材22,22は共にシリンダ列線L1上に配置されており、かつスペーサ14の吸気側部分と排気側部分とはシリンダ列線L1に関して基本的に対称な形状であるため、スペーサ本体部14aの吸気側および排気側の側面を相互に接近させる前記荷重F2,F2を等しくし、スペーサ14の吸気側部分および排気側部分の変形量を均一化することができる。
At this time, both the two fixing
しかも固定部材22,22は上部冷却水通路13cおよび下部冷却水通路13dにかからないようにスペーサ本体部14aに取り付けられるので、冷却水の流れを妨げることがなく、しかもスペーサ14の上部支持脚14e,14gおよび下部支持脚14f,14hにかからないようにスペーサ本体部14aに取り付けられるので、固定部材22,22の弾発力でスペーサ本体部14aを効率よく変形させることができる。
Moreover, the fixing
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態では直列4気筒内燃機関を例示したが、本発明は任意の気筒数の任意の形式の内燃機関に対して適用することができる。 For example, although an in-line four-cylinder internal combustion engine is exemplified in the embodiment, the present invention can be applied to an arbitrary type of internal combustion engine having an arbitrary number of cylinders.
また本発明はシリンダ列線L1の一端側から供給した冷却水を吸気側側面および排気側側面に二股に分岐させ、シリンダ列線L1の他端側で集合させて排出する内燃機関に対しても適用することができる。 The present invention also relates to an internal combustion engine that bifurcates the coolant supplied from one end side of the cylinder row line L1 into an intake side surface and an exhaust side surface and collects and discharges the coolant at the other end side of the cylinder row line L1. Can be applied.
また実施の形態ではスペーサ14のシリンダ列線L1方向両端部にそれぞれ固定部材22,22を設けているが、シリンダ列線L1方向一端部に1個の固定部材22だけを設けても良いし、固定部材22,22を設ける位置はシリンダ列線L1上から多少ずれていても良い。
In the embodiment, the fixing
11 シリンダブロック
12a シリンダボア
13 ウオータジャケット
13a 内側壁面
13c 上部冷却水通路
13d 下部冷却水通路
14 スペーサ
14a スペーサ本体部
14f 下部支持脚
14h 下部支持脚
22 固定部材
L1 シリンダ列線
11
Claims (5)
前記スペーサ(14)のシリンダ列線(L1)方向両端部に、該スペーサ(14)をウオータジャケット(13)の内部に固定する固定部材(22)をそれぞれ設けたものにおいて、
前記スペーサ(14)は、該スペーサ(14)の吸気側の半周部と排気側の半周部とが一体に形成され、
前記固定部材(22)は、該固定部材(22)が前記ウオータジャケット(13)の内側壁面(13a)から受ける反力(F1)で前記スペーサ(14)がシリンダ列線(L1)方向外側に引き延ばされるように、前記ウオータジャケット(13)の内側壁面(13a)に圧接されることを特徴とする内燃機関の冷却構造。
A spacer (14) is mounted inside a water jacket (13) formed so as to surround a plurality of cylinder bores (12a) juxtaposed on a cylinder row line (L1) of a cylinder block (11) of the internal combustion engine. A cooling structure for an internal combustion engine that regulates a cooling state of the cylinder bore (12a) by regulating a flow of cooling water in the water jacket (13) by the spacer (14),
The cylinder row line (L1) direction both end portions of the spacer (14), a fixing member for fixing the spacer (14) inside the water jacket (13) and (22) in which are provided, respectively,
The spacer (14) is formed integrally with a half-circumferential portion on the intake side and a half-circular portion on the exhaust side of the spacer (14),
The fixing member (22) is formed by a reaction force (F1) that the fixing member (22) receives from the inner wall surface (13a) of the water jacket (13) so that the spacer (14) is moved outward in the cylinder row line (L1) direction. A cooling structure for an internal combustion engine, wherein the cooling structure is pressed against an inner wall surface (13a) of the water jacket (13) so as to be extended.
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