JP5468476B2 - Thermal insulation structure for cylinder bore wall and internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のシリンダブロックのシリンダボア壁の溝状冷却水流路側の壁面に接触させて配置される保温構造体及びそれを備える内燃機関に関する。 The present invention relates to a heat retaining structure disposed in contact with a wall surface of a cylinder bore wall of a cylinder block of an internal combustion engine on the groove-like cooling water flow path side, and an internal combustion engine including the same.
内燃機関では、ボア内のピストンの上死点で燃料の爆発が起こり、その爆発によりピストンが押し下げられるという構造上、シリンダボア壁の上側は温度が高くなり、下側は温度が低くなる。そのため、シリンダボア壁の上側と下側では、熱変形量に違いが生じ、上側は大きく膨張し、一方、下側の膨張が小さくなる。 In the internal combustion engine, fuel explosion occurs at the top dead center of the piston in the bore, and the piston is pushed down by the explosion, so that the temperature is high on the upper side of the cylinder bore wall and the temperature is lower on the lower side. Therefore, there is a difference in the amount of thermal deformation between the upper side and the lower side of the cylinder bore wall, and the upper side expands greatly, while the lower side expansion decreases.
その結果、ピストンのシリンダボア壁との摩擦抵抗が大きくなり、これが、燃費を下げる要因となっているので、シリンダボア壁の上側と下側とで熱変形量の違いを少なくすることが求められている。 As a result, the frictional resistance with the cylinder bore wall of the piston increases, and this is a factor that lowers fuel consumption. Therefore, it is required to reduce the difference in thermal deformation between the upper side and the lower side of the cylinder bore wall. .
そこで、従来より、シリンダボア壁の壁温を均一にするために、溝状冷却水流路内にスペーサーを設置し、溝状冷却水流路内の冷却水の水流を調節して、冷却水によるシリンダボア壁の上側の冷却効率と及び下側の冷却効率を制御することが試みられてきた。例えば、特許文献1には、内燃機関のシリンダブロックに形成された溝状冷却用熱媒体流路内に配置されることで該溝状冷却用熱媒体流路内を複数の流路に区画する流路区画部材であって、前記溝状冷却用熱媒体流路の深さに満たない高さに形成され、前記溝状冷却用熱媒体流路内をボア側流路と反ボア側流路とに分割する壁部となる流路分割部材と、前記流路分割部材から前記溝状冷却用熱媒体流路の開口部方向に向けて形成され、かつ先端縁部が前記溝状冷却用熱媒体流路の一方の内面を越えた形に可撓性材料で形成されていることにより、前記溝状冷却用熱媒体流路内への挿入完了後は自身の撓み復元力により前記先端縁部が前記内面に対して前記溝状冷却用熱媒体流路の深さ方向の中間位置にて接触することで前記ボア側流路と前記反ボア側流路とを分離する可撓性リップ部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関冷却用熱媒体流路区画部材が開示されている。
Therefore, conventionally, in order to make the wall temperature of the cylinder bore wall uniform, a spacer is installed in the grooved cooling water flow path, and the flow of the cooling water in the grooved cooling water flow path is adjusted so that the cylinder bore wall caused by the cooling water Attempts have been made to control the cooling efficiency on the upper side and the cooling efficiency on the lower side. For example, in
ところが、引用文献1の内燃機関冷却用熱媒体流路区画部材によれば、ある程度のシリンダボア壁の壁温の均一化が図れるので、シリンダボア壁の上側と下側との熱変形量の違いを少なくすることができるものの、近年、更に、シリンダボア壁の上側と下側とで熱変形量の違いを少なくすることが求められている。
However, according to the heat medium flow path partition member for cooling the internal combustion engine of the cited
従って、本発明の課題は、シリンダボア壁の壁温の均一性が高い保温構造体及びこれを備える内燃機関を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat retaining structure having high uniformity in wall temperature of a cylinder bore wall and an internal combustion engine including the same.
本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、窓枠形状の接触面を有すると共に、該接触面で囲まれるくり抜き状の空間部を備えたシリンダボア壁の保温構造体を、溝状冷却水流路側のシリンダボア壁に該接触面が接触するように設置して、該空間部に冷却水を封じ込めば、冷却水が温水となり、温水と接触する部分のシリンダボア壁が保温され、シリンダボア壁の壁温の均一化が図れることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above-described problems in the prior art, the present inventors have developed a cylinder bore wall having a window frame-shaped contact surface and a hollow space surrounded by the contact surface. If the thermal insulation structure is installed so that the contact surface is in contact with the cylinder bore wall on the groove-like cooling water flow path side and the cooling water is sealed in the space, the cooling water becomes warm water, and the cylinder bore wall in the part that contacts the warm water The present invention has been completed by discovering that the temperature of the cylinder bore can be maintained and the wall temperature of the cylinder bore wall can be made uniform.
すなわち、本発明は、内燃機関のシリンダブロックのシリンダボア壁の溝状冷却水流路内に設置されるものであって、板状体である凹状の背面部材と、該背面部材の周縁部に形成され溝状冷却水流路側の壁面に接するためのゴム材質からなる窓枠状の接触面を有する桟部材と、該桟部材と該背面部材で囲まれ且つ所定の奥行きを有する空間部とを備えることを特徴とするシリンダボア壁の保温構造体を提供するものである。 That is, the present invention is installed in a groove-like cooling water flow path of a cylinder bore wall of a cylinder block of an internal combustion engine, and is formed on a concave back member that is a plate-like body and a peripheral portion of the back member. A crosspiece member having a window frame-like contact surface made of a rubber material for contacting a wall surface on the groove-like cooling water flow path side , and a space portion surrounded by the crosspiece member and the back member and having a predetermined depth. A cylinder bore wall heat insulating structure is provided.
また、本発明は、前記シリンダボア壁の保温構造体を、該溝状冷却水流路側のシリンダボア壁の壁面と該接触面が接するようにして、設置されることを特徴とする内燃機関を提供するものである。 Further, the present invention provides an internal combustion engine characterized in that the heat insulation structure of the cylinder bore wall is installed so that the wall surface of the cylinder bore wall on the grooved cooling water flow path side is in contact with the contact surface. It is.
本発明によれば、内燃機関のシリンダボア壁の壁温の均一性を高くすることができる。そのため、本発明によれば、シリンダボア壁の上側と下側とで熱変形量の違いを少なくすることができる。 According to the present invention, the uniformity of the wall temperature of the cylinder bore wall of the internal combustion engine can be increased. Therefore, according to the present invention, the difference in the amount of thermal deformation between the upper side and the lower side of the cylinder bore wall can be reduced.
本発明の第1の実施の形態におけるシリンダボア壁の保温構造体(以下、単に「保温構造体」とも言う。)及び本発明の内燃機関について、図1〜図7を参照して説明する。図1は、本例の保温構造体がシリンダブロックに設置されている状態を示す模式的な平面図であり、図2は、図1のx−x線断面図であり、図3は、図1に示す中のシリンダブロックの斜視図であり、図4は、図1に示すシリンダボア壁の保温構造体の模式的な平面図であり、図5は、図1のx−x線で切った保温構造体の断面図であり、図6は、図4の保温構造体を接触面側から見た正面図であり、図7は、図4の保温構造体を接触面とは反対側から見た裏面図である。なお、図1に示すシリンダブロックには、実際には複数の保温構造体が設置されるが、図1では、そのうちの1つを記載し、他の記載を省略した。また、図2では、二点鎖線より下側部分については、記載を省略した。なお、図2において、保温構造体は溝状冷却水流路の高さ方向のほぼ全体に亘って配置されているが、実際には、溝状冷却水流路の高さ方向の下方2/3に設置される。 A cylinder bore wall heat retaining structure (hereinafter also simply referred to as “heat retaining structure”) and an internal combustion engine of the present invention in a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view showing a state in which the heat insulation structure of this example is installed in a cylinder block, FIG. 2 is a sectional view taken along line xx in FIG. 1, and FIG. 1 is a perspective view of the inside cylinder block shown in FIG. 1, FIG. 4 is a schematic plan view of a heat retaining structure of the cylinder bore wall shown in FIG. 1, and FIG. 5 is cut along line xx in FIG. 6 is a cross-sectional view of the heat insulation structure, FIG. 6 is a front view of the heat insulation structure of FIG. 4 as viewed from the contact surface side, and FIG. 7 is a view of the heat insulation structure of FIG. FIG. In the cylinder block shown in FIG. 1, a plurality of heat retaining structures are actually installed, but in FIG. 1, one of them is shown and the other description is omitted. Moreover, in FIG. 2, description was abbreviate | omitted about the lower part from the dashed-two dotted line. In FIG. 2, the heat retaining structure is arranged over almost the entire height direction of the grooved cooling water flow path, but actually, in the lower 2/3 of the grooved cooling water flow path in the height direction. Installed.
図1及び図3に示すように、保温構造体1aが設置される車両搭載用内燃機関のオープンデッキ型のシリンダブロック11には、ピストンが上下するためのボア12、及び冷却水を流すための溝状冷却水流路14が形成されている。そして、該ボア12と該溝状冷却水流路14とを区切る壁が、シリンダボア壁13である。また、該シリンダブロック11には、該溝状冷却水流路11へ冷却水を供給するための冷却水供給口15及び冷却水を該溝状冷却水流路11から排出するための冷却水排出口16が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, an open deck
図4〜図7に示すように、保温構造体1aは、シリンダボア壁13に接するゴム材質からなる窓枠状の接触面5aと、接触面5aで囲まれ且つ所定の奥行きを有する空間部6aとを備える。該窓枠状の接触面5aは、該シリンダボア壁13の壁面に接することができるように、該シリンダボア壁13の壁面に沿った形状となっている。
As shown in FIGS. 4 to 7, the
窓枠状とは、本例では、図6に例示されるように、上桟部51aと、下桟部53aと、右桟部54aと、左桟部52aで枠状に形成されたものを言う。枠形状は、四角形(図6)に限定されず、例えば円形、楕円形、多角形などであってもよい。枠形状が四角形の場合、それぞれの桟部の幅寸法は、保温構造体1aの材質、接触面圧等により適宜決定されるが、窓枠状の接触面と溝状冷却水流路14の壁面17との接触により冷却水が内部6aに侵入し難いシール性を付与できるものとする。また、枠形状が四角形の場合、内周の角55をアール形状とすれば、窓枠状の接触面と溝状冷却水流路14の壁面17との接触面積を減らして、シール性を高めることができる。
In this example, the window frame shape is a frame formed by an
窓枠状の接触面5aと溝状冷却水流路14の壁面17との接触は、ゴム材質が適宜の接触面圧により、壁面17に当接するものであるため、冷却水の浸入を完全に阻止するようなシール性はなく、僅かな冷却水の浸入を許容する。このような接触により、保温構造体1aを溝状冷却水流路14内に設置し、その後、エンジンを駆動させ、冷却水が流れると、水圧と水流により、冷却水が空間部6aに除々に流入することになる。
The contact between the window-frame-
空間部6aは、接触面5aで囲まれ且つ所定の奥行きwを有するものである。すなわち、窓枠状の接触面5aで囲まれる窓部61aは、非貫通である。保温構造体1aは、窓枠状の桟部材51a〜54aと背面部材56が貼り合わされて、窓部61aの凹部(空間部6a)を形成する。所定の奥行きwは、本例では桟部材51a〜54aの厚み寸法となる。窓部61aの凹部は、溝状冷却水流路14の壁面17と接触しないため、保温構造体1aが溝状冷却水流路14内に装着された場合、溝状冷却水流路14の壁面17と窓枠状の桟部51a〜54aと背面部56とで、空間部6aが形成されることになる。このような空間部6aには、エンジン駆動後、除々に冷却水が流れ込み、満杯となって冷却水が封じ込まれ、その後は冷却水の出入りが実質的に無いため、温水が封じ込まれた状態となり、保温を促進する効果が高まる。また、本発明の保温構造体は、冷却水が該溝状冷却水流路側のシリンダボア壁の壁面に直接接触することを防ぐことができる。内部空間5aの容積は、一概に決定できず、エンジンの機種、耐久条件及びエンジンの燃焼域等を考慮して適宜決定される。
The
本発明の保温構造体では、該溝状冷却水流路側のシリンダボア壁の壁面に接する面である該窓枠状の接触面の表面形状は、該溝状冷却水流路側のシリンダボア壁の壁面の形状と合致するように、シリンダブロックの形態例毎に、適宜調節される。 In the heat retaining structure of the present invention, the surface shape of the window frame-shaped contact surface, which is a surface in contact with the wall surface of the cylinder bore wall on the grooved cooling water flow path side, is the shape of the wall surface of the cylinder bore wall on the grooved cooling water flow path side. It adjusts suitably for every form example of a cylinder block so that it may correspond.
本発明の保温構造体の材質は、ゴムである。ゴムとしては、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)が挙げられ、この中、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)が耐ロングライフクーラント性(以下、「耐LLC性」と言う。)及び耐熱性という点で好ましい。 The material of the heat retaining structure of the present invention is rubber. Examples of the rubber include ethylene propylene diene rubber (EPDM) and nitrile butadiene rubber (NBR). Among them, ethylene propylene diene rubber (EPDM) has long life coolant resistance (hereinafter referred to as “LLC resistance”). And preferable in terms of heat resistance.
保温構造体の材質が上記のゴムであれば、冷却水流路内において、−10℃〜150℃、特に−40℃〜200℃の温度で、且つ10年以上の長期間の環境において、十分な安定性を維持しつつ本願発明の作用効果を奏し、また、LLCによる腐食の問題も生じない。 If the material of the heat retaining structure is the above rubber, it is sufficient in a cooling water flow path at a temperature of −10 ° C. to 150 ° C., particularly −40 ° C. to 200 ° C., and in a long-term environment of 10 years or more. The effects of the present invention can be achieved while maintaining stability, and the problem of corrosion due to LLC does not occur.
また、本発明の保温構造体は、形状を保持するために、保温構造体の内部又は該接触面とは反対の裏面に、補強材を有してもよい。 Moreover, in order to maintain the shape, the heat retaining structure of the present invention may have a reinforcing material inside the heat retaining structure or on the back surface opposite to the contact surface.
本発明の保温構造体は、該固定部材により、該接触面が該シリンダボア壁に接するように固定される。図1、図2、図4〜図7に示す形態例では、窓枠状の接触面5aが、該シリンダボア壁13の該溝状冷却水流路14側の壁面17に接するように、該保温構造体1a及び該固定部材2aが、該溝状冷却水流路14内に設置されている。
The heat retaining structure of the present invention is fixed by the fixing member so that the contact surface is in contact with the cylinder bore wall. In the embodiment shown in FIGS. 1, 2, and 4 to 7, the heat retaining structure is configured such that the window frame-
該固定部材2aは、該連結部3a及び該対壁接触部4aからなる。該対壁接触部4aは、該シリンダボア壁13とは反対側の該溝状冷却水流路14の壁面18に接するので、該対壁接触部4aの接触面の表面形状は、該壁面18の形状である。該連結部3aは、該保温構造体1aと該対壁接触部とを連結するものである。そして、該連結部3aは、図7に示すように、冷却水が流れる方向21に上り傾斜の形状であることが、冷却水が流れた時に、冷却水の水流で、該保温構造体1a及び該対壁接触部4aに、該溝状冷却水流路14の下方に向かって押し付けられる力が加えられるので、該保温構造体1aが、該シリンダボア壁13に押し付けられ固定され易くなる点で好ましい。なお、図7では、該連結部3aの輪郭を点線で示した。
The fixing
本発明の保温構造体において、該固定部材としては、図1、図2、図4〜図7に示す形態例に限定されるものではなく、例えば、図8〜図12に示すようなものであってもよい。図8〜図12において、図1、図2、図4〜図7と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、保温構造体1bにおいて、保温構造体1aと異なる点は、固定部材及び保温構造体の固定方法である。
In the heat retaining structure of the present invention, the fixing member is not limited to the embodiment shown in FIGS. 1, 2, and 4 to 7, for example, as shown in FIGS. 8 to 12. There may be. 8 to 12, the same components as those in FIGS. 1, 2, and 4 to 7 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are mainly described. That is, the
保温構造体1bは、保温構造体1aと同様に、シリンダボア壁の溝状冷却水流路側の壁面形状に沿った内側がくり抜かれた凹状の窓枠状のものであるが、シリンダボア壁と非接触の凹部の底面はSUS板等耐LLC性と耐熱性にすぐれた金属基板40aである。すなわち、保温構造体1bは、金属基板40aに固定されている。保温構造体1bと金属基板40aを固定するには、先ず保温構造体1bである表面部材と、中心部材である金属基板40aと、表面部材と同じ材質の裏面部材11bの都合3パーツを準備する。3パーツはいずれもシリンダボア壁の溝状冷却水流路側の壁面形状に沿った凹状である。金属基板40aは、平面視での形状が保温構造体1bの大きさ(図10中、破線401で示される四角形)より小さく、窓部(凹部)の大きさ(破線402で示される四角形)より大きい凹状の板状体である。また、金属基板40aは、周縁部に、接着用の貫通穴46を多数有し、左右方向の中央には上下に2つの位置決め用の貫通穴45を有している。
Similar to the
金属基板40aに保温構造体1bを固定するには、裏面部材11bを作業台の上に載せ、裏面部材11bの上に金属基板40aを載置する。この際、位置決め用の貫通穴45を裏面部材11bの左右方向の中心位置にくるようにセットする。次いで、表面部材である保温構造体1bを上から載置する。すなわち、金属基板40aを保温構造体1bと裏面部材11bで挟みこむようにして固定する。これにより、保温構造体1bと金属基板40aは一体化すると共に、溝状冷却水流路に設置された後は、冷却水を封じ込む空間部6aを形成する。
In order to fix the
保温構造体1bの固定部材2bは、金属基板40aと、窓枠状の樹脂成形支持体2cと、帯状の留め金31a、31b、32からなる。窓枠状の樹脂成形支持体2cは、保温構造体1bよりやや大きいシリンダボア壁の溝状冷却水流路側の壁面形状に沿った凹状体であり、中央には貫通穴50cを、上部には3つの帯状の留め金31a、31b、32の上部先端が係合するスリット50aを、下部には3つの帯状の留め金31a、31b、32の下部先端が係合するスリット50bをそれぞれ有している。
The fixing
帯状の留め金32は、金属基板40aを窓枠状の樹脂成形支持体2cに固定する機能を付与するものであり、中央部で金属基板40aと溶着し、上下両側部には左右方向における中央部のスリット50a、50bに係合する湾曲部を有している。帯状の留め金31a、31bは、保温構造体1bを固定する窓枠状の樹脂成形支持体2cを、溝状冷却水流路14内に安定して固定するものであり、中央部で金属基板40aと溶着し、上下両側は大きく湾曲してバネ構造を呈し、その先端は左右のスリット50a、50bに係合するフック状となっている。
The band-shaped
そして、2つの帯状の留め金31a、31bの上部先端のフック及び帯状の留め金32の上部先端の湾曲部をスリット50aに係止させ、2つの帯状の留め金31a、31bの下部先端のフック及び帯状の留め金32の下部先端の湾曲部をスリット50bに係止させることで、窓枠状の樹脂成形支持体2cに、保温構造体1bを固定させ、更には、保温構造体1bを固定する窓枠状の樹脂成形支持体2cを、溝状冷却水流路14内に安定に固定させている。これにより、ボアの径方向及び冷却水の流れ方向の動きを規制でき、設置安定性が高まる。
Then, the hooks at the upper ends of the two band-shaped
保温構造体1bを、溝状冷却水流路14に挿入する際、帯状の留め金31a、31bの両端のフック部が、対壁に接しつつ狭い溝状冷却水流路14の形状に抗して挿入される。この際、保温構造体1bの窓枠状の接触面5bは、シリンダボア壁の溝状冷却水流路14側の壁面に当接している。帯状の留め金31a、31bのバネ力により、保温構造体1bの窓枠状の接触面が、当該壁面により強く押されるため、シール性が向上し、当該壁面と、保温構造体1bの4つの縁部と、金属基板40aとで囲まれた内部空間に冷却水が侵入することを防止する。また、当該内部空間には、冷却水が封じ込まれ、冷却水の出入りが実質的に無いため、冷却水が温められ、温水が封じ込まれた状態となり、保温を促進する効果が高まる。このように、保温構造体1bが設置されている内燃機関においても、保温構造体1aと同様に、冷却水がシリンダボア壁に直接接触することを防止するので、保温促進するシリンダボア壁の下側部分の温度が、上側部分と同程度まで保温することができる。
When the
なお、これらの固定部材は、あくまでも形態例であり、該保温構造体の接触面が該シリンダボア壁の壁面に接するように、該保温構造体を該シリンダボア壁に固定できるものであればよい。 Note that these fixing members are merely examples, and any member can be used as long as the heat retaining structure can be fixed to the cylinder bore wall so that the contact surface of the heat retaining structure is in contact with the wall surface of the cylinder bore wall.
なお、本発明の保温構造体の全体形状及び該固体部材の形状は、該溝状冷却水流路に冷却水が流れるのを妨げる形状でなければ、特に制限されない。 The overall shape of the heat retaining structure of the present invention and the shape of the solid member are not particularly limited as long as the shape does not hinder cooling water from flowing through the groove-shaped cooling water flow path.
本発明の内燃機関は、内燃機関のシリンダブロックのシリンダボア壁の溝状冷却水流路側の壁面に接するためのゴム材質からなる窓枠状の接触面と、該接触面で囲まれ且つ所定の奥行きを有する空間部とを備える保温構造体が、該溝状冷却水流路側のシリンダボア壁の壁面に該接触面で接するようにして、設置されているものである。 An internal combustion engine of the present invention includes a window frame-like contact surface made of a rubber material for contacting a wall surface of a cylinder bore wall of a cylinder block of an internal combustion engine on the side of a grooved cooling water flow path, and is surrounded by the contact surface and has a predetermined depth. A heat insulating structure including a space portion is provided so as to be in contact with the wall surface of the cylinder bore wall on the groove-like cooling water flow path side at the contact surface.
本発明の内燃機関では、本発明の保温構造体により、該シリンダボア壁の周方向の全部が覆われていてもよいが、本発明の保温構造体を設置するときの作業性、熱膨張率による変形、費用対効果、設置部より下流側での水流れ淀みによる保温効果等を考慮して、図13に示すように、該シリンダボア壁の周方向の一部に、本発明の保温構造体に覆われていない部分があってもよい。なお、図13では、黒く塗りつぶした部分が、保温構造体1の設置位置を示す。また、該シリンダボア壁の周方向23とは、図14に示すように、該シリンダボア壁13の外周を囲む方向であり、該シリンダボア壁13を横から見たときの該シリンダボア壁13の左右方向である。図14中、(A)は該シリンダボア壁13のみを示す平面図であり、(B)は該シリンダボア壁13のみを示す正面図である。
In the internal combustion engine of the present invention, the heat insulation structure of the present invention may cover the entire circumferential direction of the cylinder bore wall. However, depending on workability and thermal expansion coefficient when installing the heat insulation structure of the present invention. Considering deformation, cost-effectiveness, heat retention effect due to water flow stagnation downstream from the installation part, etc., as shown in FIG. 13, the heat insulation structure of the present invention is formed on a part of the circumferential direction of the cylinder bore wall. There may be uncovered parts. In FIG. 13, the blackened portion indicates the installation position of the
本発明の内燃機関において、該シリンダボア壁の上下方向において、本発明の保温構造体の空間部の設置位置は、すなわち、温水が当たる部分は、該溝状冷却水流路の下方2/3に相当する領域である。シリンダボア壁においては、上死点では温度が高く、下死点では温度が低いため、温度の低い溝状冷却水流路14の下方2/3に相当する領域を保温すれば、シリンダボア壁の壁温を概ね均一にできる。
In the internal combustion engine of the present invention, in the vertical direction of the cylinder bore wall, the installation position of the space portion of the heat retaining structure of the present invention, that is, the portion where the hot water hits corresponds to the lower 2/3 of the grooved cooling water flow path It is an area to do. In the cylinder bore wall, the temperature is high at the top dead center and the temperature is low at the bottom dead center. Therefore, if the region corresponding to the lower 2/3 of the low-temperature groove-like cooling
本発明の保温構造体は、エンジン組立時、溝状冷却水流路内に挿入される。この時、冷却水は入っていない。次いで、溝状冷却水流路内に冷却水が注入されるが、この程度では保温構造体の空間部に冷却水は浸入しない。次いで、エンジンを駆動すると冷却水は毎分100リットル程度、溝状冷却水流路内に流れ込み、満杯となって空間部に冷却水が封じ込まれ、その後は冷却水の出入りが実質的に無いため、温水が封じ込まれた状態となり、保温を促進する効果が高まる。このため、温水が当たるシリンダボア壁の下側部分は、燃料が爆発する上側部分に比べ、温度がそれほど低くならず、シリンダボア壁の上側部分と下側部分とでは、温度差が大きくならない。 The heat retaining structure of the present invention is inserted into the groove-shaped cooling water flow path when the engine is assembled. At this time, cooling water is not contained. Next, the cooling water is injected into the grooved cooling water flow path, but at this level, the cooling water does not enter the space of the heat retaining structure. Next, when the engine is driven, the cooling water flows into the groove-shaped cooling water flow path at about 100 liters per minute, becomes full and the cooling water is sealed in the space, and thereafter the cooling water does not substantially enter and exit. The hot water is sealed, and the effect of promoting heat retention is enhanced. For this reason, the temperature of the lower part of the cylinder bore wall where the hot water hits is not much lower than that of the upper part where the fuel explodes, and the temperature difference does not increase between the upper part and the lower part of the cylinder bore wall.
従来の内燃機関では、該シリンダボア壁の下側部分は、燃料が爆発する上側部分に比べ、温度が低いため、冷却水により冷却され易い。そのため、該シリンダボア壁の上側部分と下側部分とでは、温度差が大きくなる。 In the conventional internal combustion engine, the lower part of the cylinder bore wall has a lower temperature than the upper part where the fuel explodes, and is thus easily cooled by the cooling water. Therefore, a temperature difference becomes large between the upper part and the lower part of the cylinder bore wall.
それに対して、本発明の保温構造体が設置されている内燃機関では、封じ込まれた冷却水が暖められて温水となり、保温を促進すると共に、冷却水が該シリンダボア壁に直接接触することが防がれるので、該シリンダボア壁の下側部分の温度が、上側部分と同程度まで保温することができる。 On the other hand, in the internal combustion engine in which the heat retaining structure of the present invention is installed, the enclosed cooling water is warmed to become warm water, promoting heat retention, and the cooling water may directly contact the cylinder bore wall. Therefore, the temperature of the lower part of the cylinder bore wall can be kept at the same level as the upper part.
なお、本発明の内燃機関は、該シリンダブロック、該保温構造体及び該固定部材の他に、ピストン、シリンダヘッド、ヘッドガスケット等を有する。 The internal combustion engine of the present invention includes a piston, a cylinder head, a head gasket, and the like in addition to the cylinder block, the heat retaining structure, and the fixing member.
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this is only an illustration and does not restrict | limit this invention.
実施例
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
参考例1
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, this is merely an example and does not limit the present invention.
Reference example 1
(壁面との密着性等の確認試験)
図8〜図12に示す形状であって、下記仕様の保温構造体を作成した。この保温構造体を、図2に示す形状であって、下記仕様の試験用3気筒内燃機関の観察窓付きシリンダブロックのシリンダボア壁周りに形成される溝状冷却水流路内に設置し、冷却水を毎分100リットルで流した。冷却水を流した後、保温構造体が冷却水の流れで動くか否か、保温構造体の接触面が溝状冷却水流路側の壁面に密着しているか否かを、保温構造体の空間部に冷却水が満たされたか否かを連続して、観察窓から観察した。その結果、保温構造体は、シリンダボア壁に十分密着し、冷却水の流れの中で動くことはなかった。また、保温構造体の空間部に冷却水が満たされていたことは、試験後、冷却水を排水して取り出したところで、内部が濡れていたこと等により確認した。
(Confirmation test for adhesion to wall surface)
A heat insulating structure having the shape shown in FIGS. 8 to 12 and having the following specifications was prepared. This heat retaining structure is installed in a groove-shaped cooling water flow path formed around the cylinder bore wall of a cylinder block with an observation window of a test three-cylinder internal combustion engine having the following specifications as shown in FIG. Was run at 100 liters per minute. After flowing the cooling water, whether or not the heat retaining structure moves with the flow of the cooling water, and whether the contact surface of the heat retaining structure is in close contact with the wall surface on the grooved cooling water flow path side or not Whether or not the cooling water was filled was continuously observed from the observation window. As a result, the heat retaining structure was in close contact with the cylinder bore wall and did not move in the flow of cooling water. In addition, the fact that the cooling water was filled in the space of the heat retaining structure was confirmed by the fact that the interior was wet after draining and removing the cooling water after the test.
(保温構造体)
・材質;エチレン-プロピレン-ジエン共重合ゴム
・空間部の高さ、幅、奥行き;20mm、40mm、2mm
(Insulation structure)
・ Material: Ethylene-propylene-diene copolymer rubber ・ Height, width, depth of space: 20mm, 40mm, 2mm
(試験用内燃機関)
・溝状冷却水流路の流路幅;8.4mm
・溝状冷却水流路の流路高さ(上下方向の高さ);90mm
・保温構造体の空間部の設置位置;下端が溝状冷却水流路の下方から5mmの位置
・供給冷却水温度;20〜40℃
(Test internal combustion engine)
-Channel width of grooved cooling water channel; 8.4mm
-Channel height (vertical height) of grooved cooling water channel: 90mm
-Installation position of the space part of the heat retaining structure; a position where the lower end is 5 mm from below the grooved cooling water flow path-Supply cooling water temperature: 20-40 ° C
(数値流体力学的解析結果)
冷却水の流れが安定した状態及び保温構造体の空間部は温水ではなく、保温構造体のベタ当たりであることを解析条件として、公知の数値流体力学的(Computational Fluid Dynamics)解析を行った。その結果を図15に示す。図15中、中央の温度分布は3気筒の中、真ん中のシリンダボア壁面のもの、左側及び右側の温度分布はこれに隣接するシリンダボア壁面のものである。また、図15中、参考例1の符号Aは過冷却防止部材が密着している部分である。なお、参考例1の解析では、空間部の温水は考慮されていないが、空間部の容積が小さいため、対流による温水の流れも小さい。また、冷却水はすぐに温度が上がり熱的に飽和状態となる。従って、空間部の温水の影響を考慮した解析結果においては、保温構造体のベタ当たりの場合と概ね同様のものと考えられる。ベタ当たりとは、空間部の無い全面ゴム部材のものをボア壁面に全面接触させたものを言う。なお、図15中、参考例1の符号Aは保温構造体の当たり部分である。
(Numerical hydrodynamic analysis results)
A known Computational Fluid Dynamics analysis was performed on the condition that the flow of the cooling water was stable and that the space portion of the heat retaining structure was not warm water but a solid surface of the heat retaining structure. The result is shown in FIG. In FIG. 15, the temperature distribution at the center is that of the cylinder bore wall surface in the middle of the three cylinders, and the temperature distribution on the left and right sides is that of the cylinder bore wall surface adjacent thereto. Further, in FIG. 15, reference numeral A in Reference Example 1 is a portion where the overcooling prevention member is in close contact. In the analysis of Reference Example 1, the hot water in the space is not taken into account, but since the volume of the space is small, the flow of hot water due to convection is also small. Further, the temperature of the cooling water immediately rises and becomes thermally saturated. Therefore, in the analysis result in consideration of the influence of the hot water in the space portion, it is considered that it is almost the same as the case where the heat retaining structure is solid. The term “per-solid” refers to a whole rubber member having no space portion that is in full contact with the bore wall surface. In addition, in FIG. 15, the code | symbol A of the reference example 1 is a contact part of a heat retention structure.
比較例1
保温構造体の使用を省略した以外は、参考例1と同様の方法により、数値流体力学的解析を行った。その結果を図15に示す。
Comparative Example 1
A numerical hydrodynamic analysis was performed by the same method as in Reference Example 1 except that the use of the heat retaining structure was omitted. The result is shown in FIG.
比較例2
保温構造体に代えて、特開2008−31939号公報に記載の可撓性リップ部材(スペーサー部材)を使用した以外は、参考例1と同様の方法により、数値流体力学的解析を行った。比較例2は、参考例1の保温構造体を設置した部分において、冷却水量を制限したものである。その結果を図15に示す。
Comparative Example 2
Numerical fluid dynamic analysis was performed by the same method as in Reference Example 1 except that a flexible lip member (spacer member) described in JP-A-2008-31939 was used instead of the heat retaining structure. The comparative example 2 restrict | limits the amount of cooling water in the part in which the heat insulation structure of the reference example 1 was installed. The result is shown in FIG.
図15の結果から明らかなように、保温構造体が接触する壁面において、参考例1は比較例1及び2に比べて、6〜8℃上昇し、当該壁面の保温効果が高いことが判る。また、参考例1では、シリンダボア壁の溝状冷却水流路側の壁面の温度は、上下方向において、5℃の差であり、概ね均一であることが判る。 As is apparent from the results of FIG. 15, it can be seen that the reference example 1 is 6 to 8 ° C. higher than Comparative Examples 1 and 2 on the wall surface with which the heat retaining structure is in contact, and the heat retaining effect of the wall surface is high. Further, in Reference Example 1, it can be seen that the temperature of the wall surface of the cylinder bore wall on the grooved coolant flow channel side is substantially uniform with a difference of 5 ° C. in the vertical direction.
本発明によれば、内燃機関のシリンダボア壁の上側と下側との変形量の違いを少なくすることができるので、ピストンの摩擦を低くすることができるため、省燃費の内燃機関を提供できる。 According to the present invention, since the difference in deformation amount between the upper side and the lower side of the cylinder bore wall of the internal combustion engine can be reduced, the friction of the piston can be reduced, so that a fuel-saving internal combustion engine can be provided.
1a、1b 保温構造体
2a、2b 固定部材
2c 窓枠状の樹脂成形支持体
3a 連結部
4a、31b 対壁接触部
5a、5b 接触面
6a 空間部
11 シリンダブロック
12 ボア
13 シリンダボア壁
14 溝状冷却水流路
15 冷却水供給口
16 冷却水排出口
17 シリンダボア壁13の溝状冷却水流路14側の壁面
18 シリンダボア壁13とは反対側の溝状冷却水流路14の壁面
21 冷却水が流れる方向
22 埋め込み部
23 該シリンダボア壁の周方向
31a、31b、32 帯状の留め金
40a 金属基板
61a 窓部
1a, 1b
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