JP6575578B2 - 多気筒エンジンの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、多気筒エンジンの冷却構造に関する技術分野に属する。

従来より、多気筒エンジンの冷却構造として、シリンダブロックに複数のシリンダボア（複数のシリンダボア壁）の周囲を囲むようにウォータジャケットを形成し、このウォータジャケットにウォータポンプから圧送された冷却液を導入してエンジンを冷却する構造が知られている。

また、例えば特許文献１に開示されるように、シリンダブロック（シリンダボア壁）の隣り合うシリンダボア間の部分に、ウォータジャケットの冷却液をシリンダヘッドへ流すボア間流路を設けて、高温となり易い上記シリンダボア間の部分を冷却するようにすることが知られている。この特許文献１では、ボア間流路に十分な量の冷却液を流すようにするために、シリンダブロックのウォータジャケット内に収容されるウォータジャケットスペーサに、冷却液をボア間流路の入口に導くガイド部を形成するようにしている。

特開２０１７−８９５６３号公報

ところで、ディーゼルエンジンを初めとする圧縮着火式エンジンでは、安定して燃料を圧縮着火させるための環境を確保するため、つまり、エンジンの燃焼室の温度を圧縮着火可能な温度に維持するために、燃焼室を保温する必要がある。一方、エンジンの、特に高負荷運転時には、燃焼室の冷却が必要となる。

特許文献１のウォータジャケットスペーサは、ウォータジャケットの内側の側壁面（シリンダボア壁の外側側面）に重なっており、ウォータジャケットスペーサとウォータジャケットの内側の側壁面との間に隙間は殆ど設けられない。また、ウォータジャケットスペーサのシリンダヘッド側の部分は、ガイド部があるだけで、シリンダボア壁を覆っていない。このため、特許文献１の構成では、エンジンの燃焼室の冷却性能は確保できるものの、燃焼室の保温性能の確保は困難である。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼室の冷却性能の確保と保温性能の確保との両立を図ることが可能な、多気筒エンジンの冷却構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、複数のシリンダボアと該複数のシリンダボアの周囲を囲むウォータジャケットとが設けられ、シリンダボア軸方向の一側の面にシリンダヘッドが取り付けられる、サイアミーズ型のシリンダブロックと、該シリンダブロックのウォータジャケット内に収容され、上記複数のシリンダボアに対応して形成された周壁部を有するウォータジャケットスペーサとを備えた多気筒エンジンの冷却構造を対象として、上記ウォータジャケットスペーサの周壁部のシリンダボア軸方向の長さが、上記ウォータジャケットのシリンダボア軸方向の長さと略同じであり、上記ウォータジャケットスペーサは、上記周壁部によって、上記ウォータジャケット内に、該周壁部の内側に位置する内側流路と、該周壁部の外側に位置する外側流路とが形成されるように構成され、上記内側流路のシリンダボア径方向の幅が、上記外側流路のシリンダボア径方向の幅よりも小さくされ、上記周壁部には、隣り合うシリンダボア間に対応する位置に、上記内側流路と上記外側流路とを連通する連通孔が形成されており、上記シリンダブロックのシリンダボア壁の壁内部における隣り合うシリンダボア間の部分に、上記外側流路から上記連通孔を通って上記内側流路に流入した冷却液の一部が流入するボア間流路が設けられ、上記ボア間流路の入口は、上記シリンダボア壁の隣り合うシリンダボア間におけるシリンダボア径方向外側の側面に開口しており、上記連通孔の内周面における周方向の少なくとも一部が、上記ボア間流路の入口を指向して傾斜している、という構成とした。

上記の構成により、ウォータジャケットスペーサの周壁部のシリンダボア軸方向の長さが、ウォータジャケットのシリンダボア軸方向の長さと略同じであるので、内側流路と外側流路とは、周壁部によって隔てられていて、基本的に、連通孔の箇所でしか、互いに連通していない。そして、シリンダブロックの外側からウォータジャケットに冷却液を流入させる場合、通常、冷却液を周壁部の外側に位置する外側流路に流入させることになる。外側流路及び内側流路の両方に冷却液を流入させてもよいが、内側流路のシリンダボア径方向の幅が、外側流路のシリンダボア径方向の幅よりも小さくされているので、内側流路内では冷却液が流れ難い。したがって、内側流路内においては、新鮮な冷却液が流れ難く、冷却液が淀んだ状態となっている。この結果、その淀んだ状態の冷却液によって、多気筒エンジンの燃焼室の保温性能を確保することができるようになる。

一方、外側流路においては、冷却液を勢いよく流すことができ、その冷却液の一部は、連通孔を通って内側流路に流入し、その流入した冷却液の一部がボア間流路に流入する。特に連通孔の内周面における周方向の少なくとも一部が、ボア間流路の入口を指向して傾斜しているので、外側流路から連通孔を通って内側流路に流入した冷却液のうちの多くの量の冷却液をボア間流路に流入させることができるようになる。これにより、多気筒エンジンの燃焼室の冷却性能を確保することができるとともに、内側流路内の大部分の冷却液は淀んだ状態に維持することができる。

したがって、多気筒エンジンの燃焼室の冷却性能を確保することができるとともに、内側流路の冷却液により燃焼室の保温性能を確保することができる。

上記多気筒エンジンの冷却構造において、上記連通孔の内周面におけるシリンダヘッド側の部分が、上記ボア間流路の入口を指向して傾斜し、上記連通孔の内周面における反シリンダヘッド側の部分が、上記ボア間流路の入口よりも下側を指向して傾斜している、ことが好ましい。

このことで、外側流路から連通孔を通って内側流路に流入した冷却液のうちの多くの量の冷却液をボア間流路に流入させるこができるとともに、上記連通孔を通って内側流路に流入した冷却液の一部を、シリンダボア壁の外側側面におけるボア間流路の入口の下側部分に当てることができる。この結果、シリンダボア壁を外側側面からも冷却することができる。

上記多気筒エンジンの冷却構造の一実施形態では、上記シリンダブロックには、上記外側流路に連通する、該外側流路への冷却液入口が設けられている。

このことにより、内側流路内において冷却液をより一層淀んだ状態にすることができる。また、冷却液を連通孔を介して外側流路から内側流路に勢いよく流すことができて、多くの量の冷却液を連通孔を介してボア間流路に流入させることができるようになる。

上記一実施形態において、上記多気筒エンジンは、直列多気筒エンジンであり、上記冷却液入口は、上記外側流路における気筒列方向の一側の部分に連通し、上記冷却液入口より上記外側流路に流入して該外側流路を流れる冷却液の経路は、該外側流路における気筒列方向の上記一側の部分から排気側の部分及び気筒列方向の他側の部分を順に通って吸気側の部分に流れるような経路とされており、上記周壁部の内側流路側の面における気筒列方向の上記一側の部分には、上記内側流路における気筒列方向の上記一側の部分において冷却液が周方向に流れるのを阻害するリブが形成されている、ことが好ましい。

こうすることで、外側流路の排気側の部分から連通孔を通って内側流路に流入した冷却液のうちボア間流路に流入しなかった冷却液が、内側流路において、リブが形成されている側には流れず、外側流路の排気側の部分を流れる冷却液と同様に、気筒列方向の上記他側に向かって流れるようにすることができる。これにより、シリンダボア壁における特に熱くなる排気側の部分を周方向の広い範囲に亘って冷却することができ、多気筒エンジンの燃焼室の冷却性能をより一層確保することができる。一方、上記のように内側流路のシリンダボア径方向の幅が小さいので、上記ボア間流路に流入しなかった冷却液は、内側流路のシリンダボア軸方向には広がり難く、基本的に、シリンダボア軸方向において連通孔と略同じ位置で気筒列方向の上記他側に向かって流れる。したがって、内側流路内の大部分の冷却液は、淀んだ状態に維持することができて、多気筒エンジンの燃焼室の保温性能を確保することができる。

以上説明したように、本発明の多気筒エンジンの冷却構造によると、ウォータジャケットスペーサの周壁部のシリンダボア軸方向の長さが、シリンダブロックのウォータジャケットのシリンダボア軸方向の長さと略同じであり、上記ウォータジャケットスペーサは、上記周壁部によって、上記ウォータジャケット内に、該周壁部の内側に位置する内側流路と、該周壁部の外側に位置する外側流路とが形成されるように構成され、上記内側流路のシリンダボア径方向の幅が、上記外側流路のシリンダボア径方向の幅よりも小さくされ、上記周壁部には、隣り合うシリンダボア間に対応する位置に、上記内側流路と上記外側流路とを連通する連通孔が形成されており、上記シリンダブロックにおける隣り合うシリンダボア間の部分に、上記外側流路から上記連通孔を通って上記内側流路に流入した冷却液の一部が流入するボア間流路が設けられ、上記ボア間流路の入口が、上記シリンダボア壁の隣り合うシリンダボア間におけるシリンダボア径方向外側の側面に開口しており、上記連通孔の内周面における周方向の少なくとも一部が、上記ボア間流路の入口を指向して傾斜していることにより、多気筒エンジンの燃焼室の冷却性能の確保と保温性能の確保との両立を図ることができるようになる。

本発明の実施形態に係る冷却構造が適用された多気筒エンジンのシリンダブロックを、ブロックウォータジャケットにウォータジャケットスペーサを収容した状態で示す斜視図である。 図１の、ブロックウォータジャケットにウォータジャケットスペーサが収容されたシリンダブロックの平面図である。 図２のIII−III線に沿って切断した断面斜視図である。 ウォータジャケットスペーサを示す斜視図である。 ウォータジャケットスペーサを反変速機側から見た図である。 ウォータジャケットスペーサを排気側から見た図である。 ウォータジャケットスペーサを変速機側から見た図である。 ウォータジャケットスペーサを吸気側から見た図である。 シリンダボア壁のくびれ部及びブロックウォータジャケットの内側湾曲部を拡大して示す拡大平面図である。 図２のＸ−Ｘ線断面図である。 図１０のXI部分を拡大して示す拡大断面図である。 ウォータジャケットスペーサの周壁部の縦リブが見えるような方向から見た斜視図である。 図１２のXIII−XIII線断面図である。 ウォータジャケットスペーサの反変速機側の部分を示す平面図である。 外側流路から連通孔を通って内側流路に流入した冷却液の流れの様子をシミュレーションした結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る冷却構造が適用された多気筒エンジン（以下、単にエンジンという）のシリンダブロック１を示す。本実施形態では、上記エンジンは、直列４気筒のディーゼルエンジンであり、シリンダブロック１には、一列に並ぶ４つのシリンダボア２と、各シリンダボア２の周囲を囲む筒状のシリンダボア壁２ａとが設けられている。任意の隣り合うシリンダボア壁２ａ同士は一体的に連結されていて、シリンダブロック１は、サイアミーズ型のシリンダブロックと呼ばれる。シリンダボア壁２ａにおける隣り合うシリンダボア２間の部分は、くびれている。

本実施形態では、上記エンジンは、車両前部のエンジンルーム内に、気筒列方向が車幅方向となりかつシリンダボア軸方向が上下方向となるように搭載される。図１の手前側及び図２の下側が、エンジンに対して吸気が導入される吸気側であり、図１の奥側及び図２の上側が、エンジンから排気が排出される排気側である。また、シリンダブロック１の車両左側（図２の右側）の端面には、変速機（図示せず）が取り付けられる。以下の説明では、上記エンジンが上記車両に搭載された状態にあるものとする。

本実施形態では、シリンダブロック１の吸気側の面における変速機側の部分に、寒冷地で使用されるブロックヒータ（図示せず）が乗員によって差し込まれるヒータ差し込み孔３が設けられている。

シリンダブロック１の上面（シリンダブロック１におけるシリンダボア軸方向の一側の面）には、ガスケット３６を介してシリンダヘッド３５が取り付けられる（図１０参照）。シリンダブロック１の上面には、シリンダヘッド３５をシリンダブロック１に取付固定するためのボルト（図示せず）が螺号する８つのねじ穴４が形成されている。

シリンダブロック１には、４つのシリンダボア２（４つのシリンダボア壁２ａ）の周囲を囲むブロックウォータジャケット７が設けられている。このブロックウォータジャケット７は、シリンダブロック１の上面に開口するように溝状に形成されている。この開口は、シリンダブロック１の上面にシリンダヘッド３５がガスケット３６を介して取り付けられたときに、該ガスケット３６により閉塞される。

ブロックウォータジャケット７の内側の側壁は、シリンダボア壁２ａで構成される。ブロックウォータジャケット７の内側の側壁面は、シリンダボア壁２ａの外側側面となる。ブロックウォータジャケット７は、シリンダボア壁２ａにおける隣り合うシリンダボア２間の吸気側及び排気側の部分に対応して、４つのシリンダボア２の中心線を全て含む仮想の中央平面に近づくように内側に湾曲している。以下、シリンダボア壁２ａにおける隣り合うシリンダボア２間の吸気側及び排気側の部分それぞれを、くびれ部２ｂという。本実施形態では、シリンダボア壁２ａに６つのくびれ部２ｂが設けられていることになる。

ブロックウォータジャケット７には、吸気側かつ反変速機側の部分に、該ブロックウォータジャケット７内に冷却液を導入するための冷却液導入部７ａが設けられている。

シリンダブロック１の吸気側の側面における反変速機側の部分には、ブロックウォータジャケット７に冷却液（エンジン冷却水）を流入させるための冷却液入口８が設けられている。この冷却液入口８は、シリンダブロック１の吸気側の側壁部に設けられた断面矩形状の連通路９（図３参照）を介して、冷却液導入部７ａと連通している。これにより、冷却液入口８は、ブロックウォータジャケット７（詳細には、後述の外側流路７ｃ）に連通していることになる。冷却液入口８は、不図示のウォータポンプの吐出口と接続される。これにより、ウォータポンプの吐出口から吐出された冷却液が、冷却液入口８及び連通路９を介して冷却液導入部７ａに導入され、冷却液導入部７ａからブロックウォータジャケット７（詳細には、後述の外側流路７ｃ）に流入する。

図３に示すように、連通路９は、ブロックウォータジャケット７の外側の側壁面（詳細には、冷却液導入部７ａの側壁面）に開口している。この開口の下面は、冷却液導入部７ａの底面よりも高い高さ位置にあり、該開口の下面と冷却液導入部７ａの底面との間に段差が生じている。この段差は、シリンダブロック１を鋳造する際の連通路９用の型（冷却液入口８側に型抜きされる）とブロックウォータジャケット７用の型（上側に型抜きされる）との型抜きの関係で生じるものである。

図４〜図１１に示すように、ブロックウォータジャケット７内には、４つのシリンダボア２（４つのシリンダボア壁２ａ）に対応して形成された周壁部１２を有するウォータジャケットスペーサ１１が収容されている。このウォータジャケットスペーサ１１は、樹脂製のものである。周壁部１２の高さ（シリンダボア軸方向の長さ）は、ブロックウォータジャケット７の溝深さ（シリンダボア軸方向の長さ）と略同じにされている。本実施形態では、ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２は、４つのシリンダボア２（４つのシリンダボア壁２ａ）を囲むように筒状をなしている。尚、周壁部１２の周方向の一部が切り離されていてもよい。

ウォータジャケットスペーサ１１は、該ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２によって、ブロックウォータジャケット７内に、周壁部１２の内側（シリンダボア壁２ａの側）に位置する内側流路７ｂと、周壁部１２の外側（シリンダボア壁２ａとは反対側）に位置する外側流路７ｃとが形成されるように構成されている（特に図１０参照）。内側流路７ｂの幅（周壁部１２の内側の面とブロックウォータジャケット７の内側の側壁面との間の距離）は、外側流路７ｃの幅（周壁部１２の外側の面とブロックウォータジャケット７の外側の側壁面との間の距離）よりも小さくされている。ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２は、シリンダボア壁２ａの６つのくびれ部２ｂにそれぞれ対応して、ブロックウォータジャケット７と同様に、上記中央平面に近づくように内側に湾曲した６つの内側湾曲部１３を有している。

ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２の下端部における冷却液導入部７ａに対応する部分には、冷却液導入部７ａの底面の上側を覆うように延びる延設部１４が設けられている。この延設部１４の上面は、連通路９の上記開口の下面と同じ高さ位置にあり、この延設部１４により上記段差をなくすようにしている。仮に上記段差を残したままにしておくと、該段差によって、連通路９から冷却液導入部７ａに導入された冷却液の流れが乱れることになるが、延設部１４により上記段差をなくすことで、冷却液の流れが乱れるのを抑制することができる。

冷却液導入部７ａは、平面視で、変速機側に向かって排気側に傾斜して延びている。この冷却液導入部７ａの下流端が、外側流路７ｃにおける反変速機側の部分に接続されている。このことで、冷却液入口８は、外側流路７ｃへの冷却液入口であって、外側流路７ｃにおける反変速機側の部分（気筒列方向の一側の部分）に連通することになる。冷却液導入部７ａの上記傾斜により、図４及び図５に示すように、冷却液導入部７ａから外側流路７ｃに流入した冷却液の大部分は、ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２の反変速機側の部分における外側の面に沿って排気側に向かって流れる。残りの冷却液は、周壁部１２における吸気側の部分における外側の面に沿って変速機側に向かって流れる（図４及び図５の矢印参照）。

図示は省略するが、シリンダヘッド３５及びガスケット３６における反変速機側の端部には、外側流路７ｃの反変速機側の部分を流れる冷却液を、シリンダヘッド３５のヘッドウォータジャケット３５ａ（図１０参照）に流入させるための流入孔が形成されている。シリンダヘッド３５及びガスケット３６の流入孔は、外側流路７ｃの反変速機側の部分の上側に位置していて、互いに上下方向に連通した状態で、外側流路７ｃをヘッドウォータジャケット３５ａに連通させる。

冷却液導入部７ａから外側流路７ｃに流入した直後の冷却液であって排気側に向かって流れようとする冷却液は、上記ウォータポンプの吐出口から吐出されたばかりの冷却液であるため、その流れが強く、上側にも勢いよく流れようとする。これにより、排気側に向かって流れようとする冷却液の一部は、上記流入孔を通って、気筒列方向に延びるヘッドウォータジャケット３５ａの反変速機側の端部に流入することになる。上記流入孔に流入しなかった冷却液は、外側流路７ｃを略一周するように、外側流路７ｃにおいて、反変速機側の部分、排気側の部分、変速機側の部分、及び、吸気側の部分を順に流れる（図６〜図８の矢印参照）。すなわち、冷却液入口８より外側流路７ｃに流入して該外側流路７ｃを流れる冷却液の経路は、基本的に、該外側流路７ｃにおける反変速機側の部分（気筒列方向の上記一側の部分）から排気側の部分及び変速機側の部分（気筒列方向の他側の部分）を順に通って吸気側の部分に流れるような経路とされており、外側流路７ｃを流れる冷却水は、平面視で、略Ｕ字状に流れることになる。

ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２の外側の面（外側流路７ｃ側の面）には、外側流路７ｃの下流側ほど冷却液を上側に持ち上げるための冷却液案内スロープ１５が突出形成されている。この冷却液案内スロープ１５は、周壁部１２の反変速機側の部分では、図５に示すように、上記延設部１４の基端部から排気側に延びてその途中から排気側に向かって上側に傾斜し、周壁部１２の排気側の部分では、図６に示すように、周壁部１２の反変速機側の部分における冷却液案内スロープ１５に連続するように、変速機側に向かって上側に傾斜し、周壁部１２の変速機側の部分では、図７に示すように、周壁部１２の排気側の部分における冷却液案内スロープ１５に連続するように、吸気側に向かって上側に傾斜し、周壁部１２の排気側の部分では、図８に示すように、周壁部１２の変速機側の部分における冷却液案内スロープ１５に連続するように、反変速機側に向かって上側に傾斜している。尚、周壁部１２の排気側の部分における冷却液案内スロープ１５は、反変速機側から２番目のシリンダボア２に対応する位置から反変速機側では、反変速機側に向かって下側に傾斜している。これは、冷却液導入部７ａから外側流路７ｃに流入した、変速機側に向かって流れる冷却液を上側に持ち上げるためである（図８の右側に向かう矢印参照）。

外側流路７ｃを略一周した冷却液及び冷却液導入部７ａから外側流路７ｃに流入しかつ変速機側に向かって流れた冷却液は、シリンダブロック１の吸気側の側壁面に設けられた冷却液出口５（図１参照）から不図示のオイルクーラへと流れるようになっている。

外側流路７ｃを流れる冷却液の一部は、後に詳細に説明するように、後述の６つの連通孔１９を介して内側流路７ｂへと流れて、この内側流路７ｂから後述の６つのボア間流路３１を通ってヘッドウォータジャケット３５ａに流入するようになっている。

上記流入孔からヘッドウォータジャケット３５ａに流入した冷却液は、ヘッドウォータジャケット３５ａ内を反変速機側から変速機側へと流れ、その途中で、ボア間流路３１を通ってヘッドウォータジャケット３５ａに流入した冷却液と合流する。こうして合流した冷却液は、シリンダヘッド３５の変速機側の端面に設けられた流出口からシリンダヘッド３５の外側へ流出する。この流出口から流出した冷却液、及び、上記オイルクーラを通過した冷却液は、ラジエータを通過した後、上記ウォータポンプの吸込み口に吸い込まれる。

ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２の外側の面における上端部には、周壁部１２の外側に突出する（つまり外側流路７ｃに突出する）上側フランジ１６が形成されている。この上側フランジ１６は、周壁部１２の周方向において、反変速機側の部分（上記流入孔に対応する部分）を除いた略全体に形成されている。この上側フランジ１６により、外側流路７ｃを流れる冷却液が周壁部１２の上端を超えて内側流路７ｂに流れ込むのを抑制している。

また、図５及び図６に示すように、周壁部１２の外側の面における周方向の一部には、上側フランジ１６に対して下側に所定間隔をあけて、上側フランジ１６と略平行に周壁部１２の周方向に延びる下側フランジ１７が形成されている。この下側フランジ１７は、周壁部１２の周方向において、上記流入孔に対応する部分を除いて、外側流路７ｃの上流側に対応する部分に形成されている。すなわち、外側流路７ｃの上流側の部分では、上記のように、冷却液が上側にも勢いよく流れようとしているので、上側フランジ１６と下側フランジ１７との二重フランジにより、冷却液が周壁部１２の上端を超えて内側流路７ｂに流れ込むのを抑制するようにしている。尚、下側フランジ１７において後述の連通孔１９の真下側となる部分には、冷却液が該連通孔１９に流れるように、切込み１７ａが形成されている。

図４及び図８に示すように、周壁部１２の吸気側の部分における変速機側かつ下側の部分には、ヒータ差し込み孔３に差し込まれた上記ブロックヒータとの干渉を避けるための切欠き部１８が形成されている。

図４、図６、図８〜図１１に示すように、ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２には、シリンダボア壁２ａのくびれ部２ｂに対応する位置（つまり、内側湾曲部１３）に、内側流路７ｂと外側流路７ｃとを連通する連通孔１９（本実施形態では、全部で６つの連通孔１９）が形成されている。これらの連通孔１９は、周壁部１２における上端近傍（シリンダヘッド３５側の端部近傍）に形成されている。これらの連通孔１９を介して、外側流路７ｃを流れる冷却液の一部が内側流路７ｂへと流れることになる。

各連通孔１９は、縦長の断面矩形状に形成されている。すなわち、各連通孔１９の上下方向の長さが、当該連通孔１９の横幅（気筒列方向の長さ）よりも大きくされている。

図１０及び図１１に示すように、シリンダボア壁２ａの各くびれ部２ｂには、ボア間流路３１が設けられている。

各くびれ部２ｂのボア間流路３１は、上流側流路３１ａと下流側流路３１ｂとで構成され、上流側流路３１ａの下流端に下流側流路３１ｂの上流端が接続されている。上流側流路３１ａの上流端は、該上流側流路３１ａの他の部分よりも拡径されていて、ブロックウォータジャケット７の内側の側壁面に開口している。この上流側流路３１ａにおける上記内側の側壁面の開口は、ボア間流路３１の入口３１ｃに相当する。下流側流路３１ｂの下流端は、シリンダボア壁２ａの上面に開口している。この下流側流路３１ｂにおけるシリンダブロック１上面の開口は、ボア間流路３１の出口３１ｄに相当する。

上流側流路３１ａ及び下流側流路３１ｂは共に、上記中央平面に向かって下側に傾斜するように延びている。上流側流路３１ａの水平に対する鋭角側の傾斜角が、下流側流路３１ｂの水平に対する鋭角側の傾斜角よりも小さくされている。上流側流路３１ａ及び下流側流路３１ｂは共に、ドリルによって形成されたものである。

下流側流路３１ｂの下流端（シリンダブロック１上面の開口）は、ガスケット３６に設けられた接続孔３６ａ及びシリンダヘッド３５に設けられた接続流路３５ｂを介して、シリンダヘッド３５のヘッドウォータジャケット３５ａに接続されている。

各連通孔１９は、気筒列方向において、対応するくびれ部２ｂのボア間流路３１の入口３１ｃと同じ位置に位置している。そして、各ボア間流路３１には、対応する連通孔１９を通って外側流路７ｃから内側流路７ｂに流入した冷却液の一部が流入するようになっている。

すなわち、各連通孔１９の内周面における周方向の一部が、対応するボア間流路３１の入口３１ｃを指向して傾斜している。具体的には、図１１に示すように、各連通孔１９の内周面における上側（シリンダヘッド側）の部分が、対応するボア間流路３１の入口３１ｃを指向して傾斜する上側傾斜面１９ｂとされている。この上側傾斜面１９ｂは、内側流路７ｂ側ほど下側に位置するように傾斜している。これにより、各連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入した冷却液の一部が、対応するボア間流路３１の入口３１ｃにスムーズに流入する。尚、上側フランジ１６の下面における各連通孔１９の上側に位置する部分には、上側傾斜面１９ｂと同一面となるように傾斜した傾斜面１６ａが形成されている。

本実施形態では、各連通孔１９の内周面における下側（反シリンダヘッド側）の部分は、ボア間流路３１の入口３１ｃよりも下側を指向して傾斜する下側傾斜面１９ａとされている。この下側傾斜面１９ａは、内側流路７ｂ側ほど上側に位置するように傾斜している。これにより、連通孔１９を通って外側流路７ｃから内側流路７ｂに流入した冷却液の一部を、シリンダボア壁２ａの外側側面におけるボア間流路３１の入口３１ｃの下側部分に当てて、シリンダボア壁２ａを外側側面から冷却する。しかも、本実施形態では、各連通孔１９の上下方向の長さが、当該連通孔１９の横幅よりも大きくされていることで、シリンダボア壁２ａのくびれ部２ｂの縦方向の出来る限り広い範囲を冷却する。また、各連通孔１９の横幅を小さくすることで、冷却液の流速を出来る限り高めて、冷却液を勢いよくシリンダボア壁２ａのくびれ部２ｂに当てるとともに、上側傾斜面１９ｂによって、冷却液をボア間流路３１の入口３１ｃにより一層スムーズに流入させるようにする。

ボア間流路３１の入口３１ｃに流入した冷却液は、シリンダヘッド３５側に吸い込まれるように、上流側流路３１ａ及び下流側流路３１ｂを順に流れる。これにより、シリンダボア壁２ａのくびれ部２ｂを壁内部から更に冷却する。その後、冷却液は、ボア間流路３１の出口３１ｄから出て、ガスケット３６の接続孔３６ａ及びシリンダヘッド３５の接続流路３５ｂを介してヘッドウォータジャケット３５ａに流入する。

本実施形態では、図１２〜図１４に示すように、ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２の内側（内側流路７ｂ側）の面における反変速機側の部分（気筒列方向の上記一側の部分）に、内側流路７ｂにおける反変速機側の部分（気筒列方向の上記一側の部分）において冷却液が周方向に流れるのを阻害する複数の縦リブ２３が周方向に間隔をあけて形成されている。これら縦リブ２３は、周壁部１２の高さ方向全体に亘って形成されている。縦リブ２３が形成されている部分における内側流路７ｂの幅（縦リブ２３とブロックウォータジャケット７の内側の側壁面との間の距離）は、縦リブ２３が形成されていない部分における内側流路７ｂの幅よりも小さくされている。

隣り合う縦リブ２３同士は、周壁部１２の内側の面の上側部分に設けられた横リブ２４によって連結されている。図１３に示すように、隣り合う縦リブ２３（横リブ２４よりも下側の部分）の間隔は、下側にいくほど広くされている（縦リブ２３自体の幅が下側にいくほど小さくされている）。これは、ウォータジャケットスペーサ１１を射出成形により成形する際の、縦リブ２３（横リブ２４よりも下側の部分）を成形するための型を下側に抜き易くするためである。

図１４に示すように、縦リブ２３の形成範囲は、周壁部１２の内側の面における反変速機側の部分において、平面視で、延設部１４の基端部（冷却液導入部７ａの下流端）を含む範囲とされている。縦リブ２３の形成範囲は、平面視で、反変速機側から１番目のシリンダボア２の中心Ｏ回りの角度で、例えば６０°以上１２０°以下とされる。延設部１４が周壁部１２の内側の面における反変速機側の部分において、吸気側に寄っているので、縦リブ２３の形成範囲も、上記中央平面（図１４でＣで表す）に対して吸気側に寄っている。

周壁部１２の外側の面において、周方向の両端にそれぞれ位置する２つの縦リブ２３を除く縦リブ２３の形成範囲に対応する部分には、上側フランジ１６が形成されていない。このため、冷却液導入部７ａからの冷却液が周壁部１２の上端を超えて内側流路７ｂに流れ込む可能性が高い。しかし、本実施形態では、周方向の両端にそれぞれ位置する２つの縦リブ２３により、周壁部１２の上端を超えて内側流路７ｂに流れ込んだ冷却液が変速機側へ流れるのが抑制される。

上記複数の縦リブ２３により、外側流路７ｃの排気側の部分から連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入した冷却液のうちボア間流路３１に流入しなかった冷却液が、縦リブ２３が形成されている側（反変速機側）には流れず、外側流路７ｃの排気側の部分を流れる冷却液と同様に、変速機側に向かって流れるようになる。尚、外側流路７ｃの吸気側の部分から連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入した冷却液のうちボア間流路３１に流入しなかった冷却液は、縦リブ２３が形成されている反変速機側にも流れず、内側流路７ｂを排気側から流れてくる冷却液によって変速機側にも流れず、結局、ボア間流路３１に押し込まれる。

図１５は、外側流路７ｃ（図１５の左側）から連通孔１９を通って内側流路７ｂ（図１５の右側）に流入した冷却液の流れの様子をシミュレーションした結果を示す。ベクトルの大きさ及び濃淡が流速の速さを示し、ベクトルの大きさが大きいほど流速が速く、また、濃度が濃いほど流速が速い。尚、ここでは、濃度は区別できるように３種類にしか分けていない。

このシミュレーションの結果から、外側流路７ｃから連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入した冷却液のうち、連通孔１９の上側部分を通った冷却液は、上側傾斜面１９ｂによって、ボア間流路３１の入口３１ｃ（図１５において内側流路７ｂの右側に記載）に向かって流れて、該入口３１ｃに流入していることが分かる。ボア間流路３１の入口３１ｃに流入した冷却液は、シリンダヘッド３５側に吸い込まれるために、流速が速くなる。また、連通孔１９の下側部分を通った冷却液は、シリンダボア壁２ａの外側側面におけるボア間流路３１の入口３１ｃの下側部分に当たっていることが分かる。さらに、上側フランジ１６の下面における各連通孔１９の上側に位置する部分の傾斜面１６ａ（上側傾斜面１９ｂと同一面）により、外側流路７ｃを上側に向かって流れる冷却液が、連通孔１９の側へスムーズにターンしていることが分かる。

したがって、本実施形態では、ウォータジャケットスペーサ１１の周壁部１２の高さ（シリンダボア軸方向の長さ）が、ブロックウォータジャケット７の溝深さ（シリンダボア軸方向の長さ）と略同じであるので、内側流路７ｂと外側流路７ｃとは、周壁部１２によって隔てられていて、基本的に、連通孔１９の箇所でしか、互いに連通していない。そして、冷却液入口８からは外側流路７ｃに冷却液が流入し、その冷却液は外側流路７ｃを流れる。その冷却液の一部が、連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入し、その流入した冷却液の一部がボア間流路３１の入口３１ｃに流入する。特に連通孔１９の内周面の上側傾斜面１９ｂによって、連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入した冷却液の一部が、対応するボア間流路３１の入口３１ｃにスムーズに流入する。また、外側流路７ｃの排気側の部分から連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入した冷却液のうちボア間流路３１に流入しなかった冷却液は、上記のように、変速機側に向かって流れるようになる。この結果、シリンダボア壁２ａにおける特に熱くなる排気側の部分を、くびれ部２ｂを含めて、周方向の広い範囲に亘って冷却することができる。よって、エンジンの燃焼室の冷却性能を確保することができる。

また、内側流路７ｂの幅が、冷却液入口８が連通する外側流路７ｃの幅よりも小さいので、内側流路内では冷却液が流れ難い。このため、連通孔１９を通って内側流路７ｂに流入しかつボア間流路３１に流入しなかった冷却液は、内側流路７ｂの上下方向（シリンダボア軸方向）には広がり難く、基本的に、連通孔１９と略同じ高さ位置で変速機側に向かって流れる。この結果、内側流路７ｂ内の大部分の冷却液は、新鮮な冷却液と混合されずに、淀んだ状態になっている。よって、その淀んだ状態の冷却液によって、エンジンの燃焼室の保温性能を確保することができるようになる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、連通孔１９の内周面における上側（シリンダヘッド側）の部分が、ボア間流路３１の入口３１ｃを指向して傾斜し、連通孔１９の内周面における下側（反シリンダヘッド側）の部分が、ボア間流路３１の入口３１ｃよりも下側を指向して傾斜しているが、連通孔１９の内周面における上側及び下側の部分が、ボア間流路３１の入口３１ｃを指向して傾斜していてもよい。また、連通孔１９が、内側流路７ｂ側ほど径が小さくなる円錐状であり、連通孔１９の内周面の全周がボア間流路３１の入口３１ｃを指向して傾斜していてもよい。

また、上記実施形態では、エンジンを、シリンダボア軸方向が上下方向となるように車両に搭載したが、これに限るものではなく、例えば、シリンダボア軸方向が水平方向となるように車両に搭載されるエンジンの冷却構造にも、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、多気筒のディーゼルエンジンに本発明を適用したが、多気筒の圧縮着火式エンジンであればどのようなエンジンであっても本発明を好適に適用することができる。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、複数のシリンダボアと該複数のシリンダボアの周囲を囲むウォータジャケットとが設けられ、シリンダボア軸方向の一側の面にシリンダヘッドが取り付けられる、サイアミーズ型のシリンダブロックと、該シリンダブロックのウォータジャケット内に収容され、上記複数のシリンダボアに対応して形成された周壁部を有するウォータジャケットスペーサとを備えた多気筒エンジンの冷却構造に有用であり、特に、該多気筒エンジンがディーゼルエンジン等の圧縮着火式エンジンである場合に有用である。

１ シリンダブロック
２ シリンダボア
７ ブロックウォータジャケット
７ｂ 内側流路
７ｃ 外側流路
８ 冷却液入口
１１ ウォータジャケットスペーサ
１２ 周壁部
１９ 連通孔
１９ａ 下側傾斜面
１９ｂ 上側傾斜面
２３ 縦リブ
３５ シリンダヘッド

Claims (4)

1. 複数のシリンダボアと該複数のシリンダボアの周囲を囲むウォータジャケットとが設けられ、シリンダボア軸方向の一側の面にシリンダヘッドが取り付けられる、サイアミーズ型のシリンダブロックと、該シリンダブロックのウォータジャケット内に収容され、上記複数のシリンダボアに対応して形成された周壁部を有するウォータジャケットスペーサとを備えた多気筒エンジンの冷却構造であって、
   上記ウォータジャケットスペーサの周壁部のシリンダボア軸方向の長さが、上記ウォータジャケットのシリンダボア軸方向の長さと略同じであり、
   上記ウォータジャケットスペーサは、上記周壁部によって、上記ウォータジャケット内に、該周壁部の内側に位置する内側流路と、該周壁部の外側に位置する外側流路とが形成されるように構成され、
   上記内側流路のシリンダボア径方向の幅が、上記外側流路のシリンダボア径方向の幅よりも小さくされ、
   上記周壁部には、隣り合うシリンダボア間に対応する位置に、上記内側流路と上記外側流路とを連通する連通孔が形成されており、
   上記シリンダブロックのシリンダボア壁の壁内部における隣り合うシリンダボア間の部分に、上記外側流路から上記連通孔を通って上記内側流路に流入した冷却液の一部が流入するボア間流路が設けられ、
   上記ボア間流路の入口は、上記シリンダボア壁の隣り合うシリンダボア間におけるシリンダボア径方向外側の側面に開口しており、
   上記連通孔の内周面における周方向の少なくとも一部が、上記ボア間流路の入口を指向して傾斜していることを特徴とする多気筒エンジンの冷却構造。
2. 請求項１記載の多気筒エンジンの冷却構造において、
   上記連通孔の内周面におけるシリンダヘッド側の部分が、上記ボア間流路の入口を指向して傾斜し、
   上記連通孔の内周面における反シリンダヘッド側の部分が、上記ボア間流路の入口よりも下側を指向して傾斜していることを特徴とする多気筒エンジンの冷却構造。
3. 請求項１又は２記載の多気筒エンジンの冷却構造において、
   上記シリンダブロックには、上記外側流路に連通する、該外側流路への冷却液入口が設けられていることを特徴とする多気筒エンジンの冷却構造。
4. 請求項３記載の多気筒エンジンの冷却構造において、
   上記多気筒エンジンは、直列多気筒エンジンであり、
   上記冷却液入口は、上記外側流路における気筒列方向の一側の部分に連通し、
   上記冷却液入口より上記外側流路に流入して該外側流路を流れる冷却液の経路は、該外側流路における気筒列方向の上記一側の部分から排気側の部分及び気筒列方向の他側の部分を順に通って吸気側の部分に流れるような経路とされており、
   上記周壁部の内側流路側の面における気筒列方向の上記一側の部分には、上記内側流路における気筒列方向の上記一側の部分において冷却液が周方向に流れるのを阻害するリブが形成されていることを特徴とする多気筒エンジンの冷却構造。