JP5212287B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、複数の気筒を有した内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine having a plurality of cylinders.
内燃機関はシリンダブロックとその高さ方向の一端に重ねられたシリンダヘッドとを互いに締結することによりエンジン本体を形成し、その内部にシリンダ配列方向に沿って発熱源となる複数のシリンダを収容する。それら複数のシリンダの左右側部はシリンダブロック側の冷媒通路で冷却され、複数のシリンダの燃焼室天井部はシリンダヘッド側の冷媒通路で冷却されるように構成される。 An internal combustion engine forms an engine body by fastening a cylinder block and a cylinder head stacked on one end in the height direction thereof, and houses a plurality of cylinders serving as heat sources along the cylinder arrangement direction. . The left and right sides of the plurality of cylinders are cooled by a refrigerant passage on the cylinder block side, and the combustion chamber ceilings of the plurality of cylinders are cooled by a refrigerant passage on the cylinder head side.
ところで、多気筒の内燃機関、たとえば、既存の3気筒エンジンの主要部をそのまま利用して、複数気筒のうちの1つを回転バランスの適正化を図るバランサ気筒として機能させるようにした2気筒エンジンを形成し、エンジン本体の主要部を共用化することが可能である。
たとえば、3気筒エンジンの3つの気筒のうち、2つの気筒を燃焼行程で回転出力を発する燃焼気筒とし、他の1つの気筒の燃料供給系を排除し圧縮と膨張を繰り返すことで回転バランスの適正化を図るバランサ気筒とした内燃機関の一例が、特許文献1(特開平11−229889号公報)に開示される。
By the way, a multi-cylinder internal combustion engine, for example, a two-cylinder engine in which a main part of an existing three-cylinder engine is used as it is so that one of a plurality of cylinders functions as a balancer cylinder that optimizes rotation balance. It is possible to share the main part of the engine body.
For example, of the three cylinders of a three-cylinder engine, two cylinders are combustion cylinders that generate rotational output in the combustion stroke, and the rotation balance is appropriate by eliminating the fuel supply system of the other cylinder and repeating compression and expansion. An example of an internal combustion engine using a balancer cylinder that achieves the above is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-229889.
ここでは吸排バルブの開閉タイミングを4サイクルあるいは2サイクル相当の開閉タイミングに設定することで、バランサ気筒の圧縮と膨張の時期をクランク軸の2回転に1回あるいは2回行うようにして、出力トルクのばらつきを抑制し、静寂性を確保するようにした技術を開示している。 Here, by setting the opening / closing timing of the intake / exhaust valve to an opening / closing timing equivalent to 4 cycles or 2 cycles, the timing of compression and expansion of the balancer cylinder is performed once or twice for two rotations of the crankshaft, and the output torque Disclosed is a technology that suppresses the variation of the image quality and ensures quietness.
ところで、特許文献1の内燃機関のように、3気筒エンジンの3つの気筒のうち、2つの気筒を燃焼気筒とし、他の1つをバランサ気筒として形成した場合、エンジン本体側は既存の3気筒エンジンの主要部の構造をそのまま利用するため、次のような問題が生じる。
即ち、既存の3気筒エンジンの主要部をそのまま利用して、バランサ気筒を備えた2気筒エンジンを形成した場合、3つの気筒のうち、2つの燃焼気筒は発熱源を成すのに対し、他の1つのバランサ気筒は発熱源ではない。にもかかわらずバランサ気筒は他の2つの燃焼気筒と同様にシリンダブロック側とシリンダヘッド側の各冷媒通路で冷却されている。
By the way, when the two cylinders of the three cylinders of the three-cylinder engine are combustion cylinders and the other one is a balancer cylinder as in the internal combustion engine of
That is, when a two-cylinder engine having a balancer cylinder is formed by using the main part of an existing three-cylinder engine as it is, two combustion cylinders of the three cylinders form a heat source, while other One balancer cylinder is not a heat source. Nevertheless, the balancer cylinder is cooled by the refrigerant passages on the cylinder block side and the cylinder head side in the same manner as the other two combustion cylinders.
このように、発熱源が2気筒と比較的少ないにもかかわらず、バランサ気筒と対向する部位を覆う各冷媒通路を流動する冷却水が無駄な冷却を継続することとなり、これに起因して、バランサ気筒を有する2気筒エンジンのウォームアップ性が悪化することとなる。
しかも、3気筒分の比較的多量の冷却水により、発熱源を成す2気筒を常時冷却するため、冷却損失の増大を招くという問題もある。
Thus, although the heat source is relatively few as two cylinders, the cooling water flowing through the refrigerant passages covering the portion facing the balancer cylinder continues to be wasted, resulting in this, The warm-up performance of a two-cylinder engine having a balancer cylinder will deteriorate.
Moreover, since the two cylinders that form the heat generation source are constantly cooled by a relatively large amount of cooling water for three cylinders, there is a problem in that the cooling loss increases.
本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、バランサ気筒を有する多気筒エンジンにおいて、シリンダヘッド側の冷媒通路のうちで、バランサ気筒に対向する部位の冷却機能を低減することで、冷却損失を抑制し、ウォームアップ性を向上できるようにした内燃機関を提供することにある。 The present invention has been made based on the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cooling function for a portion of the refrigerant passage on the cylinder head side facing the balancer cylinder in a multi-cylinder engine having a balancer cylinder. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that is capable of suppressing cooling loss and improving warm-up performance.
ここで、本願請求項1の発明は、シリンダ配列方向に沿って配設された複数気筒を有するシリンダブロックと、前記複数気筒からの動力を受けて回転するクランク軸と、前記シリンダブロックに締結されシリンダ配列方向に冷媒を流す冷媒通路が形成されたシリンダヘッドを備えた内燃機関において、前記複数気筒は燃焼行程を含むサイクル運転を行う燃焼気筒と、燃焼行程を含まないサイクル運転を行うバランサ気筒とを有し、前記シリンダヘッドの冷媒通路は前記バランサ気筒に対向する部位の流路断面積が前記燃焼気筒に対向する部位の流路断面積より小さく形成され、前記複数気筒はピストンとシリンダ及びシリンダヘッドにより構成される容積室を備え、前記シリンダヘッドにおける前記バランサ気筒の容積室の天井壁が前記燃焼気筒の容積室の天井壁より前記冷媒通路内へ突き出すように形成された、ことを特徴とする。
The invention of
ここで、本願請求項2の発明は、シリンダ配列方向に沿って配設された複数気筒を有するシリンダブロックと、前記複数気筒からの動力を受けて回転するクランク軸と、前記シリンダブロックに締結されシリンダ配列方向に冷媒を流す冷媒通路が形成されたシリンダヘッドを備えた内燃機関において、前記複数気筒は燃焼行程を含むサイクル運転を行う燃焼気筒と、燃焼行程を含まないサイクル運転を行うバランサ気筒とを有し、前記シリンダヘッドの冷媒通路は前記バランサ気筒に対向する部位の流路断面積が前記燃焼気筒に対向する部位の流路断面積より小さく形成され、前記シリンダヘッドにおける前記バランサ気筒の容積室の天井壁と前記冷媒通路を挟んで該容積室の天井壁と対向するカム室の壁面部位とを連通する筒状壁部を前記冷媒通路内に配設した、ことを特徴とする。
Here, the invention of
ここで、本願請求項3の発明は、請求項1記載の内燃機関において、前記シリンダヘッドにおける前記バランサ気筒の容積室の天井壁と前記冷媒通路を挟んで該容積室の天井壁と対向するカム室の壁面部位とを連通する筒状壁部を前記冷媒通路内に配設した、ことを特徴とする。
The invention according to claim 3 of the present application is the internal combustion engine according to
ここで、本願請求項4の発明は、請求項1、2または3記載の内燃機関において、前記複数気筒はシリンダ配列方向に沿って3つ配備され、シリンダ配列方向1番目と3番目の気筒が燃焼気筒に2番目の気筒がバランサ気筒に形成された、ことを特徴とする。
Here, in the invention of
請求項1の発明は、発熱源がなく冷却を必要としないバランサ気筒に対向する部位における冷媒通路の流路断面積が比較的小さく形成され、無駄な冷却を抑制し、シリンダヘッドの冷媒通路容量を低減するので、冷却損失の低減を図れ、ウォームアップ性の向上及びエンジン軽量化を図れる。特に、バランサ気筒の容積室の天井壁が冷媒通路内へ比較的大きく突き出すように形成され、容積室の拡大を図れるので、バランサピストンの重量増によるバランサウェイトの最適化が容易となる。 According to the first aspect of the present invention, the flow passage cross-sectional area of the refrigerant passage in the portion facing the balancer cylinder that does not require cooling is not formed and the refrigerant passage capacity of the cylinder head is suppressed. Therefore, the cooling loss can be reduced, the warm-up performance can be improved, and the engine weight can be reduced. In particular, the ceiling wall of the volume chamber of the balancer cylinder is formed so as to protrude relatively large into the refrigerant passage, and the volume chamber can be enlarged. Therefore, the balancer weight can be easily optimized by increasing the weight of the balancer piston.
請求項2の発明は、発熱源がなく冷却を必要としないバランサ気筒に対向する部位における冷媒通路の流路断面積が比較的小さく形成され、無駄な冷却を抑制し、シリンダヘッドの冷媒通路容量を低減するので、冷却損失の低減を図れ、ウォームアップ性の向上及びエンジン軽量化を図れる。特に、バランサ気筒の容積室とシリンダヘッド内のカム室とを連通する筒状壁部を配設することで、バランサ気筒の圧縮又は膨張行程におけるエネルギー損失の抑制が図れる。また、冷媒通路内に配設した筒状壁部の外形を比較的大きくすることでシリンダヘッドの冷媒通路の容量を低減させることができ、冷却損失の低減を図れ、ウォームアップ性の向上及びエンジン軽量化を図れる。
In the invention of
請求項3の発明は、容積室の拡大を図れるので、バランサピストンの重量増によるバランサウェイトの最適化が容易となる。更に、バランサ気筒の容積室とシリンダヘッド内のカム室とを連通する筒状壁部を配設することで、バランサ気筒の圧縮又は膨張行程におけるエネルギー損失の抑制が図れる。また、冷媒通路内に配設した筒状壁部の外形を比較的大きくすることでシリンダヘッドの冷媒通路の容量を低減させることができ、冷却損失の低減を図れ、ウォームアップ性の向上及びエンジン軽量化を図れる。 According to the third aspect of the present invention, since the volume chamber can be expanded, the balancer weight can be easily optimized by increasing the weight of the balancer piston. Further, by disposing a cylindrical wall portion that communicates the volume chamber of the balancer cylinder and the cam chamber in the cylinder head, energy loss during the compression or expansion stroke of the balancer cylinder can be suppressed. Further, the capacity of the refrigerant passage of the cylinder head can be reduced by relatively increasing the outer shape of the cylindrical wall portion disposed in the refrigerant passage, so that the cooling loss can be reduced, the warm-up performance is improved, and the engine Weight reduction can be achieved.
請求項4の発明は、バランサ気筒がシリンダ配列方向1番目と3番目の燃焼気筒の間に配備されるので、クランク軸に発生するねじりトルクの最大値を比較的低く抑えることができ、耐久性を向上できる。
In the invention of
図1、2には本発明の一実施形態としての内燃機関(以後、単にエンジンA1と記す)を示した。 1 and 2 show an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as engine A1) as an embodiment of the present invention.
エンジンA1は、4サイクルガソリンエンジンである。このエンジンA1のエンジン本体1は直列3気筒のシリンダレイアウトが採用されており、直列3気筒の通常エンジンとほぼ同一のエンジン本体1を用いている。このエンジン本体1では、シリンダ配列方向において1番目と3番目の気筒が燃焼気筒P1、P2に2番目の気筒がバランサ気筒Pbに設定されている。
3つの気筒のうち、前後両端の2つの気筒を燃焼行程で回転出力を発する燃焼気筒P1、P2とし、中間の1つの気筒をバランサ気筒Pbとし、実質2気筒で動力を出力するエンジン1に形成されている。
Engine A1 is a 4-cycle gasoline engine. The engine
Of the three cylinders, two cylinders at the front and rear ends are set as combustion cylinders P1 and P2 that generate rotational output in the combustion stroke, and one intermediate cylinder is set as a balancer cylinder Pb, and is formed in the
ここで、エンジン本体1の要部を成すシリンダブロック2は直列3気筒の通常エンジンの場合とほぼ同一の構成を採り、シリンダ配列方向に沿って3つのシリンダCを直列に整列配備する。これら3つのシリンダCの前後左右の周りには冷媒通路としてウォータジャケットwjが配備される。これらウォータジャケット(冷媒通路)wjの上端の複数箇所には後述のシリンダヘッド8側のウォータジャケット(冷媒通路)wjと連通する連絡路が形成される。
シリンダブロック2のウォータジャケットwjはその左右側部に沿ってシリンダ配列方向に冷却水を流動させ、これにより、発熱源となる前後の燃焼気筒P1、P2と中間のバランサ気筒Pbとの冷却を図っている。
Here, the
The water jacket wj of the
なお、シリンダブロック2のウォータジャケットwjのバランサ気筒Pbとの対向部は単に冷却水の流路としての機能を発揮するのみであり、冷却機能を必要とせず、流路断面積を低減することが望ましい。しかし、コスト低減のため、ここでは直列3気筒の1000ccの通常エンジンのエンジン本体1をそのまま共用しているが、場合により、ウォータジャケットwjのバランサ気筒Pbとの対向部内に冷却水容量を低減させる目的で、図5に示すように中空の膨出体M1を後付けで取付け、これによって絞り形成された流路断面積Ss1を形成して、冷却水容量を低減させ、エンジンウオームアップ性の向上を図ってもよい。
Note that the portion of the water jacket wj of the
シリンダブロック2の下部にはシリンダ配列方向Xに向けてクランク軸9が枢着され、同クランク軸9と各シリンダCのピストン11とがクランク機構によりそれぞれ連結される。ここで前後の燃焼気筒P1、P2のピストン11からは燃焼行程で発生した押圧力がクランク機構で回転力に変換されてクランク軸9に伝えられ、バランサ気筒Pbのピストン11mにはクランク軸9からの回転力がクランク機構を介して上下変位に変換されて伝わり、バランサ気筒Pbの可変容積室(容積室)12の容積を増減変化させるように構成されている。
A
ここでは、シリンダ配列方向1番目と3番目の気筒が燃焼行程を含むサイクル運転を行う燃焼気筒P1、P2に2番目の気筒が燃焼行程を含まないサイクル運転を行うバランサ気筒Pbに形成された。このように、バランサ気筒Pbがシリンダ配列方向1番目と3番目の燃焼気筒P1、P2の間に配備されるので、クランク軸9に発生するねじりトルクの最大値を比較的低く抑えることができ、耐久性を向上できる
ここでは特に、バランサ気筒Pbのピストン11mの重量が前後の燃焼気筒P1、P2の各ピストン11の重量より大きく形成される。例えば、バランサ気筒Pbのピストン11mの頂壁(図1中に厚さt1として示した)が比較的大きく形成される。この際、可変容積室12と対向する後述のシリンダヘッド8側の底壁16は前後の燃焼気筒P1、P2側の底壁16よりウォータジャケットwj側に突出し形成され(図1で上方に突き出す)、即ち、可変容積室12の容積を拡大して形成されている。このため、比較的容易にピストン11の頂壁111の厚さt1を増大化でき、重量増を容易に図ることができる。
しかも、ピストンピン15は前後の燃焼気筒P1、P2のピストンピン15のように中空では無く、無垢のピンとして形成される。これらの重量増対策によってバランサ気筒Pbのピストン11mの重量が前後の燃焼気筒P1、P2の両ピストン11の合計重量と同等の値となるように形成される。これにより、バランサ気筒Pbのピストン11が往復バランサとしての機能を発揮できる。
Here, the first and third cylinders in the cylinder arrangement direction are formed as combustion cylinders P1 that perform cycle operation including a combustion stroke, and the second cylinder is formed as a balancer cylinder Pb that performs cycle operation that does not include a combustion stroke. Thus, since the balancer cylinder Pb is arranged between the first and third combustion cylinders P1 and P2 in the cylinder arrangement direction, the maximum value of the torsion torque generated in the
Moreover, the
このようなバランサ気筒Pbでは、ピストン11mがクランク軸9から回転力を受けて上方移動することにより、可変容積室12の容積を減変化させて圧縮行程を行い、逆に、可変容積室12の容積を増変化させてピストン11が下方移動して膨張行程を行うことでクランク軸9に回転力を加えるよう作動する。これらの圧縮、膨張の各行程を繰り返す場合において、可変容積室12の空気の外部への吸排はなく、クランク軸9の1回転(360°)毎の回転力の出入りはゼロとなる。
In such a balancer cylinder Pb, the
ここでバランサ気筒Pbは他の2つの燃焼気筒P1、P2とクランク角度で180°反対側の回転位置に配備される(図1参照)。更に、図6、7に示すように、2つの燃焼気筒P1、P2の一方が爆発膨張行程、他方が吸入行程にあるとその回転力を受けてバランサ気筒Pbが圧縮行程を行う。逆に、2つの燃焼気筒P1、P2側の一方が排気行程、他方が圧縮行程にあるとバランサ気筒Pbが膨張行程を行うことでクランク軸9に回転力を戻し、2つの燃焼気筒P1、P2側の圧縮、排気行程での回転力の消費に使用することができる。
Here, the balancer cylinder Pb is arranged at a rotational position opposite to the other two combustion cylinders P1, P2 by 180 ° in crank angle (see FIG. 1). Further, as shown in FIGS. 6 and 7, when one of the two combustion cylinders P1 and P2 is in the explosion / expansion stroke and the other is in the suction stroke, the balancer cylinder Pb receives the rotational force and performs the compression stroke. Conversely, when one of the two combustion cylinders P1, P2 is in the exhaust stroke and the other is in the compression stroke, the balancer cylinder Pb performs the expansion stroke, thereby returning the rotational force to the
このため、爆発膨張行程で2つの燃焼気筒P1、P2で発生するクランク軸9に加わる回転力の方向と、バランサ気筒Pbが膨張行程で発するクランク軸9に加わる回転力とは、常に、逆方向となる。このようにバランサ気筒Pbを設けることで、クランク軸9に加わる増減する回転力のばらつきを平滑化でき、エンジンの静寂性を確保できるよう構成されている。しかも、バランサ気筒Pbがシリンダ配列方向1番目と3番目の燃焼気筒P1、P2の間に配備されるので、即ち、クランク軸9の長手方向の中央にバランサ気筒Pbが、その両側に燃焼気筒P1、P2が配備される。このため、バランサ気筒Pbと前後の燃焼気筒P1、P2との相対間隔が共に比較的短くなり、互いに逆のねじり変位を行うバランサ気筒Pbと各燃焼気筒P1、P2のねじり変位を比較的小さく抑えられ、この点で耐久性の向上を図れる。
Therefore, the direction of the rotational force applied to the
図1、2に示すように、シリンダブロック2の上部に締結されたシリンダヘッド8は、シリンダ配列方向Xに長く形成され、シリンダブロック2の上端に重ねられる底壁16とその上にシリンダ配列方向Xに長く形成されるウォータジャケットwjと、その上の中間壁23とその上のカム室19とで形成され、これらの外周は外周縦壁24で覆われている。カム室19の上部は外周縦壁24に周縁が重なるよう形成されたヘッドカバー25で覆われ、互いに締結処理されている。なお、カム室19内に枢支されたカム軸35はクランク軸9とベルト式回転伝達系36を介して連結される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
シリンダヘッド8の底壁16はシリンダ配列方向Xに沿って第1の燃焼気筒P1の燃焼室18との対向壁(天井壁)、バランサ気筒Pbの可変容積室12との対向壁(天井壁)、第2の燃焼気筒P2の燃焼室18との対向壁(天井壁)、とをこの順にシリンダ配列方向Xに沿って連続形成した形状を成す。
第1、第2の燃焼気筒P1、P2の各燃焼室18との対向壁はその中央に点火プラグ(不図示)の取付穴31が形成されるとともに取付穴31より上方に向けてプラグ収用筒32が延出形成され、上端はウォータジャケット(冷媒通路)wjを貫通してカム室19に達して、ヘッドカバー25と対向している。
The
A wall of the first and second combustion cylinders P1 and P2 facing the
更に、図2に示すように、第1、第2の燃焼気筒P1、P2の各燃焼室18との対向壁(天井壁)からは、その左右一側より一対の吸気ポート33が、他側より一対の排気ポート34がそれぞれウォータジャケットwj内に突き出す状態で延出形成される。即ち、各ポートの筒状壁部はそれぞれウォータジャケットwj内に突き出す(図5参照)と共に、各燃焼室18の対向壁と外周縦壁24の左右の側壁部との間に連続して湾曲形成される。 一方、バランサ気筒Pbの可変容積室12との対向壁、即ち、バランサ気筒の天井壁からは点火プラグの取付穴31や各ポート33、34の開口が排除され(図2参照)、これに関連して各ポートの筒状壁部やプラグ収用筒が排除されている。
Further, as shown in FIG. 2, a pair of
図2に示すように、このようなシリンダヘッド8の底壁16の上側のウォータジャケットwjは、発熱源となる第1、第2の燃焼気筒P1、P2と対向する部位において冷却効率を高めるようウォータジャケットwjの流路断面積が比較的大きく流路幅B1も大きく形成される。これに対し、バランサ気筒Pbと対向する部位においては冷却機能は必要なく、図2、3、4に示すように、冷却水をシリンダ配列方向Xにスムーズに流す流路としての機能を保持するだけでよく、中央流路rcは絞られ、前後の流路より削減域Eを大きく形成される。このため、中央流路rcの流路幅B2は比較的小さく形成され、これにより無駄な冷却に要する冷却水を排除するようにしている。なお、図3,4にはシリンダヘッド8のウォータジャケットwjを抜き出した形状、即ち、ウォータジャケットwj形成用の中子の外形に相当する平面図と側面図を示した。
ここで、図2に示すように、シリンダヘッド8のウォータジャケットwjはその可変容積室12と対向する中央流路rcの流路断面積が、シリンダヘッド8のウォータジャケットwjの前後の流入口4や流出口5の流路断面積とほぼ同等の大きさに形成される。これによって、中央流路rcを狭めて形成したことに起因して、冷却水循環系の全体としての流動抵抗が増加することを防止している。
As shown in FIG. 2, such a water jacket wj on the upper side of the
Here, as shown in FIG. 2, the water jacket wj of the
なお、図1、2及び図4に示すように、シリンダヘッド8のウォータジャケットwjとシリンダブロック2の上端とは互いに複数の縦向きの連絡路rにより連通され、これら連絡路rは前後の第1、第2の燃焼気筒P1、P2と対向する部位に分散して複数形成され、バランサ気筒Pbと対向する部位からは排除されている。これら連絡路rの一部によってシリンダヘッド8側のウォータジャケットwjの冷却水がシリンダブロック2のウォータジャケットwj内に流入でき、同時に連絡路rの他の一部を通してシリンダブロック2側の冷却水がシリンダヘッド8側のウォータジャケットwjに戻るように形成されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the water jacket wj of the
このような、エンジンA1の作動時において、冷却水循環系Rwが流動させる冷却水はエンジン本体1の流入口4に達すると、シリンダヘッド8のウォータジャケットwjに流入し、比較的流路を広げて第1燃焼気筒P1の燃焼室18との対向壁や吸排ポート6、7(図2参照)を冷却した上で流路を絞られてバランサ気筒Pbと対向する中央流路rcに流入して流下し、下流側で再度流路を拡大し、第2燃焼気筒P2の燃焼室18との対向壁や吸排ポート6、7を冷却し、その上で流路を絞られて流出口5に達し、不図示の排出パイプに流出されている。
During the operation of the engine A1, the cooling water that the cooling water circulation system Rw flows reaches the
これに平行して、図4に示すように、シリンダヘッド8の流入口4より分岐した冷却水がシリンダヘッド8のウォータジャケットwj側より縦向きの連絡路rを通過してシリンダブロック2のウォータジャケットwjに流入する。このシリンダブロック2のウォータジャケットwjに達した冷却水は第1燃焼気筒P1の外周側よりバランサ気筒Pbの外周側を経て第2燃焼気筒P2の外周を流動した上で、シリンダブロック2のウォータジャケットwjより縦向きの連絡路rを通過してシリンダヘッド8のウォータジャケットwj側に戻り、流出口5を経て不図示の排出パイプに流出されている。
In parallel with this, as shown in FIG. 4, the cooling water branched from the
このように、図1のエンジンA1では、シリンダブロック2側及びシリンダヘッド8側の各ウォータジャケットwjを流動する冷却水が第1、第2燃焼気筒P1、P2の燃焼室18の側方及び上方の各外周部分を通過することで適確に冷却作動できる。この場合、発熱源でないバランサ気筒Pbの可変容積部12の側方は他の部位と同様に、上方は冷却機能を確実に低減して冷却水の流路としての機能のみを許容する。
このように、発熱源がなく、冷却を必要としないバランサ気筒Pbとの対向部におけるシリンダヘッド8のウォータジャケットwjの流路断面積が中央流路rcのように比較的小さく形成されるので、無駄な冷却作動を抑制でき、冷却損失の低減を図れる。
As described above, in the engine A1 of FIG. 1, the cooling water flowing through the water jackets wj on the
As described above, the flow passage cross-sectional area of the water jacket wj of the
更に、シリンダヘッド8側のウォータジャケットwjのバランサ気筒Pbとの対向部の容積を狭めて、冷却水容量を比較的低減させるので、ウォームアップ性の向上及びエンジン軽量化を図れる。
更に、本実施例ではシリンダヘッド8のウォータジャケットwjの流路断面積を狭めることのみで冷却水容量の低減を図っており、シリンダブロック側は従来の3気筒共燃焼気筒のエンジンのシリンダブロックを使用するので、共用化が容易で、低コストで実施できる。
Furthermore, the volume of the water jacket wj on the
Further, in this embodiment, the cooling water capacity is reduced only by narrowing the flow passage cross-sectional area of the water jacket wj of the
図8には本発明の他の実施形態を示した。
ここでのエンジンA2は図1のエンジンA1と比較して、バランサ気筒Pbと対向するシリンダヘッド8aの底壁16aの構造に相違する点があり、その他の部位の構成は同様であり、ここでは重複部分の説明を略す。
図8のエンジンA2のエンジン本体1aはシリンダ配列方向Xに第1燃焼気筒P1、バランサ気筒Pb、第2燃焼気筒P2を順次直列に配備する。エンジンA2のシリンダヘッド8aの底壁16aはシリンダ配列方向Xに沿って第1の燃焼気筒P1の燃焼室18との対向壁と、バランサ気筒Pbの可変容積室12aとの対向壁と、第2の燃焼気筒P2の燃焼室18との対向壁と、をこの順にシリンダ配列方向Xに沿って連続形成している。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention.
The engine A2 here is different from the engine A1 in FIG. 1 in the structure of the
The engine body 1a of the engine A2 in FIG. 8 sequentially arranges a first combustion cylinder P1, a balancer cylinder Pb, and a second combustion cylinder P2 in series in the cylinder arrangement direction X. The
この場合、シリンダブロック2は図1のエンジンA1と同様に形成され、その上部のシリンダヘッド8aは底壁16a及び中間壁23aとウォータジャケットwjの構成が異なる点以外は図1のエンジンA1と同様に形成されている。
シリンダヘッド8の底壁16aのうち、第1、第2燃焼気筒P1、P2の燃焼室18との対向壁は図1のエンジンA1と同様に形成される。バランサ気筒Pbの可変容積室12aとの対向壁は、ウォータジャケットwjを介してその反対側(上側)のカム室19と対向する中間壁23aとを筒状壁部28を介して互いに連結される。
In this case, the
Of the
筒状壁部28の一端と連結される可変容積室12aの対向壁及び他端と連結される中間壁23aには共に開口mが形成され、これら開口mおよび筒状壁部28の内室を通して可変容積室12aがカム室19に連通する。即ち、カム室19の容積分だけ可変容積室12aの容積が拡大した形状を成す。
ここで、筒状壁部28の内径は、可変容積室12の直径の約半分を上回る大きさで形成され、これにより、可変容積室12の容積変動時の空気流が流動抵抗を受けないように形成される。
更に、シリンダヘッド8aのウォータジャケットwjは、そのバランサ気筒Pbと対向する部位の流路断面積が筒状壁部28の配設により低減され、即ち、その前後の第1、第2の燃焼気筒P1、P2と対向する部位の流路断面積より縮小される。これによって、発熱源でないバランサ気筒Pbの可変容積室12の無駄な冷却を排除でき、筒状壁部28の容積分の冷却水を排除するようにしている。
Both the opposing wall of the
Here, the inner diameter of the
Further, in the water jacket wj of the cylinder head 8a, the flow passage cross-sectional area of the portion facing the balancer cylinder Pb is reduced by the arrangement of the
このような図8のエンジンA2では、シリンダブロック2側及びシリンダヘッド8側の各ウォータジャケットwjを流動する冷却水が、第1、第2燃焼気筒P1、P2の燃焼室18aの側方及び上方部分を通過することで適確に冷却作動できる。更に、発熱源でないバランサ気筒Pbの可変容積部21の側方は他の部位と同様に冷却され、上方は筒状壁部28の配設により冷却水容量を低減させ、冷却機能を低減させて流動作動する。
このように、発熱源がなく、冷却を必要としないバランサ気筒Pbとの対向部におけるシリンダヘッド8のウォータジャケットwjの流路断面積が比較的小さく形成されるので、無駄な冷却作動を抑制でき、冷却損失の低減を図れる。更に、バランサ気筒Pbとの対向部の容積を筒状壁部28を設けることで狭めて、シリンダヘッド8のウォータジャケットwjとしての冷却水容量を低減できるので、ウォームアップ性の向上及びエンジン軽量化を図ることができる。
更に、この場合、筒状壁部28が中間壁23の剛性アップに寄与でき、しかも筒状壁部28の内径を拡大させることで冷却水容量を容易に低減させることができる。
In the engine A2 shown in FIG. 8, the cooling water flowing through the water jackets wj on the
As described above, since the flow passage cross-sectional area of the water jacket wj of the
Furthermore, in this case, the
1 エンジン本体
2 シリンダブロック
8 シリンダヘッド
9 クランク軸
12 可変容積室
28 筒状壁部
wj ウォータジャケット(冷媒通路)
A1、A2 エンジン(内燃機関)
P1、P2 燃焼気筒
Pb バランサ気筒
X シリンダ配列方向
DESCRIPTION OF
A1, A2 engine (internal combustion engine)
P1, P2 Combustion cylinder Pb Balancer cylinder X Cylinder arrangement direction
Claims (4)
前記複数気筒からの動力を受けて回転するクランク軸と、
前記シリンダブロックに締結されシリンダ配列方向に冷媒を流す冷媒通路が形成されたシリンダヘッドを備えた内燃機関において、
前記複数気筒は燃焼行程を含むサイクル運転を行う燃焼気筒と、燃焼行程を含まないサイクル運転を行うバランサ気筒とを有し、
前記シリンダヘッドの冷媒通路は前記バランサ気筒に対向する部位の流路断面積が前記燃焼気筒に対向する部位の流路断面積より小さく形成され、
前記複数気筒はピストンとシリンダ及びシリンダヘッドにより構成される容積室を備え、
前記シリンダヘッドにおける前記バランサ気筒の容積室の天井壁が前記燃焼気筒の容積室の天井壁より前記冷媒通路内へ突き出すように形成された、ことを特徴とする内燃機関。 A cylinder block having a plurality of cylinders arranged along the cylinder arrangement direction;
A crankshaft that rotates by receiving power from the plurality of cylinders;
In an internal combustion engine comprising a cylinder head fastened to the cylinder block and formed with a refrigerant passage through which refrigerant flows in the cylinder arrangement direction,
The plurality of cylinders include a combustion cylinder that performs cycle operation including a combustion stroke, and a balancer cylinder that performs cycle operation that does not include a combustion stroke,
The refrigerant passage of the cylinder head is formed such that a flow passage cross-sectional area of a portion facing the balancer cylinder is smaller than a flow passage cross-sectional area of a portion facing the combustion cylinder ,
The plurality of cylinders includes a volume chamber composed of a piston, a cylinder, and a cylinder head,
An internal combustion engine characterized in that a ceiling wall of a volume chamber of the balancer cylinder in the cylinder head is formed so as to protrude from the ceiling wall of the volume chamber of the combustion cylinder into the refrigerant passage .
前記複数気筒からの動力を受けて回転するクランク軸と、
前記シリンダブロックに締結されシリンダ配列方向に冷媒を流す冷媒通路が形成されたシリンダヘッドを備えた内燃機関において、
前記複数気筒は燃焼行程を含むサイクル運転を行う燃焼気筒と、燃焼行程を含まないサイクル運転を行うバランサ気筒とを有し、
前記シリンダヘッドの冷媒通路は前記バランサ気筒に対向する部位の流路断面積が前記燃焼気筒に対向する部位の流路断面積より小さく形成され、
前記シリンダヘッドにおける前記バランサ気筒の容積室の天井壁と前記冷媒通路を挟んで該容積室の天井壁と対向するカム室の壁面部位とを連通する筒状壁部を前記冷媒通路内に配設した、ことを特徴とする内燃機関。 A cylinder block having a plurality of cylinders arranged along the cylinder arrangement direction;
A crankshaft that rotates by receiving power from the plurality of cylinders;
In an internal combustion engine comprising a cylinder head fastened to the cylinder block and formed with a refrigerant passage through which refrigerant flows in the cylinder arrangement direction,
The plurality of cylinders include a combustion cylinder that performs cycle operation including a combustion stroke, and a balancer cylinder that performs cycle operation that does not include a combustion stroke,
The refrigerant passage of the cylinder head is formed such that a flow passage cross-sectional area of a portion facing the balancer cylinder is smaller than a flow passage cross-sectional area of a portion facing the combustion cylinder,
A cylindrical wall portion is provided in the refrigerant passage that communicates the ceiling wall of the volume chamber of the balancer cylinder in the cylinder head and the wall surface portion of the cam chamber facing the ceiling wall of the volume chamber across the refrigerant passage. the internal combustion engine, characterized in that.
前記シリンダヘッドにおける前記バランサ気筒の容積室の天井壁と前記冷媒通路を挟んで該容積室の天井壁と対向するカム室の壁面部位とを連通する筒状壁部を前記冷媒通路内に配設した、ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1,
A cylindrical wall portion that communicates between the ceiling wall of the volume chamber of the balancer cylinder in the cylinder head and the wall portion of the cam chamber that faces the ceiling wall of the volume chamber across the refrigerant passage is disposed in the refrigerant passage. An internal combustion engine characterized by that.
前記複数気筒はシリンダ配列方向に沿って3つ配備され、シリンダ配列方向1番目と3番目の気筒が燃焼気筒に2番目の気筒がバランサ気筒に形成された、ことを特徴とする内燃機関。 The internal combustion engine according to claim 1, 2, or 3,
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein three cylinders are arranged along a cylinder arrangement direction, and the first and third cylinders in the cylinder arrangement direction are formed as combustion cylinders and the second cylinder is formed as a balancer cylinder.
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