JP6711513B2 - シリンダブロックの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに設けられた冷却水流路（ウォータジャケット）に配置されて用いられるシリンダブロックの冷却構造に関する。

前記内燃機関のウォータジャケットには、流通する冷却水の流れ（流量、流速等）を規制するためのスペーサが開口部から挿入されて配置される。スペーサを開口部よりウォータジャケット内に挿入する際、挿入荷重をなくして組付け性を向上することが望まれる。特許文献１には、７０℃以上の冷却水と接触すると膨潤してウォータジャケットの壁面に接する接触面を有する過冷却防止部材と樹脂成形支持体とからなる過冷却防止部材構造体（スペーサ）が開示されている。この過冷却防止部材構造体は、ウォータジャケット内に装着する際は過冷却防止部材が非膨潤状態で挿入をし易くし、冷却水の流通後は膨潤して接触面がシリンダボア壁に接し、これによりシリンダボア壁の過冷却を防止する機能を発揮するように構成されている。この例のスペーサの場合、接触面が厚み方向（ウォータジャケットの溝幅方向）に膨潤して、冷却水のシリンダボア壁に対する接触量を減らすことによりシリンダボア壁の過冷却を防止するものである。しかし、スペーサの深さ方向上端部及び下端部は、ウォータジャケットの上壁（シリンダヘッド下面）及び底壁との間に隙間が存在しているため、スペーサの位置は、深さ方向において不安定になる。

特許文献２には、エンジン高負荷時にウォータジャケットの下部を流れる冷却水の量を増大させるためのバルブ機構を、スペーサに設けた例が記載されている（同文献の図５及びその説明参照）。また、特許文献３には、スペーサに、ウォータジャケットの冷却水導入口の深さ方向下部に位置するようにポケット形状の整流手段を設けて、冷却水導入口から導入された冷却水が、スペーサの下端部からシリンダボア壁側に回り込むことを抑制することが記載されている。

特開２０１４−１９４２１９号公報 特開２００２−２１６３２号公報 特開２０１５−１４０６５７号公報

ところで、特許文献２に開示されたスペーサには、前記バルブ機構におけるバルブ本体の開度を増大させるばねなどの伸縮機構を有した部材が組み込まれている。しかし、このような伸縮機構を組込んだスペーサは構造的に複雑である。また、特許文献３に開示されたスペーサにおいては、スペーサとウォータジャケットの底壁及び上壁との間に隙間が存在するため、冷却水の流通時にウォータジャケットの深さ方向においてスペーサが変位し易い。その結果、ウォータジャケットの深さ方向において、スペーサの位置は不安定になり、スペーサが冷却水の流れを制御する機能を安定して発揮することができない懸念がある。

本発明は、前記に鑑みなされたもので、内燃機関の組付け性を阻害する要因とならず、かつ、冷却水流路に配置された後は、冷却水流路内の冷却水の流れを制御する機能を安定して発揮することができるシリンダブロックの冷却構造を提供することを目的としている。

第一の発明に係るシリンダブロックの冷却構造は、内燃機関のシリンダブロックに設けられた冷却水流路に冷却水の流れを規制するスペーサが配置されたシリンダブロックの冷却構造において、前記冷却水流路に配置可能な形状に形成された剛性を有するスペーサ本体と、 圧縮された状態で前記スペーサ本体と一体に設けられ前記冷却水流路の深さ方向において前記スペーサ本体と重なる位置に設けられ、前記冷却水流路内で所定の外的要因が付加されたことを契機として前記冷却水流路の深さ方向に膨張可能な発泡体と、を有するスペーサと、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとで保持されて前記冷却水流路を塞ぐシリンダヘッドガスケットとを備え、前記スペーサは、前記冷却水流路に組み付ける前の前記スペーサの高さが前記冷却水流路の深さより小さく設定され、前記発泡体は、前記スペーサの前記深さ方向における一方の端部が前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に当接するとともに、前記スペーサの前記深さ方向における他方の端部が前記冷却水流路の底部に達し当接するまで前記膨張がなされるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係るシリンダブロックの冷却構造によれば、発泡体を圧縮状態にした当該スペーサを冷却水流路に配置した際、冷却水流路内で深さ方向の上端或いは下端に隙間が存在する状態とされる。したがって、例えば、シリンダブロックにシリンダヘッドを組付ける過程では、シリンダヘッドにスペーサの荷重がかからず、そのため、シリンダヘッドをシリンダブロックにボルト締めする際の締付けトルクに影響を与えることがない。これによって、シリンダブロックに対するシリンダヘッドの組付け性が低下する懸念が少なくなる。そして、当該スペーサが冷却水流路内に配置された状態で発泡体に所定の外的要因が付加されると、これを契機として圧縮状態から膨張し、スペーサは冷却水流路の深さ方向に拡大する。したがって、冷却水流路の深さ方向に存在する隙間を減少させることができ、冷却水流路の深さ方向においてスペーサが変位することを抑制できる。その結果、スペーサは冷却水流路内の冷却水の流れを制御する機能を安定して発揮することができる。

また、発泡体が膨張した際には、冷却水流路の深さ方向における隙間をより減少させることができるため、冷却水流路の深さ方向においてスペーサの位置がずれることをより的確に抑制することができる。

本発明に係るシリンダブロックの冷却構造において、前記発泡体は、前記冷却水流路の深さ方向における前記スペーサ本体の下端部に設けられているものとしても良い。
これによれば、簡単に発泡体をスペーサ本体に一体に設けることができる。

本発明に係るシリンダブロックの冷却構造において、前記発泡体は、前記冷却水流路の深さ方向における前記スペーサ本体の上端部に設けられているものとしても良い。
これによれば、簡単に発泡体をスペーサ本体に一体に設けることができる。

本発明に係るシリンダブロックの冷却構造において、前記スペーサ本体は、前記シリンダブロックに設けられるシリンダボアの外形状に沿うよう形成された円弧部を備え、前記発泡体は、前記円弧部に沿うような形状に形成されているものとしても良い。
冷却水流路におけるシリンダボアの外形状に沿う円弧状部分のシリンダボア壁は、シリンダボア壁とは反対側を流れる冷却水がシリンダボア壁側に回り込むことで過冷却され易い。しかし、スペーサ本体がシリンダボアの外形状に沿う形状の円弧部を備え、発泡体は、この円弧部に沿うような形状に形成されているから、円弧部の上側又は下側の隙間を通過してシリンダボア壁側へ回り込む冷却水の量を減少させることができ、当該シリンダボア壁を適正に冷却することができる。

本発明に係るシリンダブロックの冷却構造において、前記発泡体は、水分に接したことを契機として、圧縮された状態から復元可能なセルロース系スポンジからなるものとしても良い。
セルロース系スポンジは、圧縮した状態で乾燥させるとセルロース分子間が水素結合して圧縮状態に維持される一方、この状態から水分に晒されると水分子がセルロース分子間の水素結合を解離して圧縮状態から復元する特性を有する。したがって、発泡体として、このような特性を有するセルロース系スポンジを用いることにより、バインダー溶液やエマルジョン等を使用せずに発泡体を圧縮状態に保つことができ、発泡体を圧縮状態にするための工程を簡素化することができる。また、冷却水や環境に対する悪影響も生じる懸念が小さい。

第二の発明に係るシリンダブロックの冷却構造は、内燃機関のシリンダブロックに設けられた冷却水流路に冷却水の流れを規制するスペーサが配置されたシリンダブロックの冷却構造において、圧縮された状態で前記冷却水流路の深さ方向において前記スペーサと重なる位置に設けられ、前記冷却水流路内で所定の外的要因が付加されたことを契機として、前記冷却水流路の深さ方向に膨張可能な発泡体と、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとで保持されて前記冷却水流路を塞ぐシリンダヘッドガスケットとを備え、前記スペーサは、前記スペーサの高さが前記冷却水流路の深さより小さく設定され、前記発泡体は、前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に設けられ、且つ前記発泡体の下面が前記スペーサの前記深さ方向における上端部に当接し、前記スペーサの前記深さ方向における下端部が前記冷却水流路の底部に達するまで前記膨張がなされ、前記膨張により前記スペーサを前記底部に向けて当接するように押し下げるように構成されていることを特徴とする。
第三の発明に係るシリンダブロックの冷却構造は、内燃機関のシリンダブロックに設けられた冷却水流路に冷却水の流れを規制するスペーサが配置されたシリンダブロックの冷却構造において、圧縮された状態で前記冷却水流路の深さ方向において前記スペーサと重なる位置に設けられ、前記冷却水流路内で所定の外的要因が付加されたことを契機として、前記冷却水流路の深さ方向に膨張可能な発泡体と、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとで保持されて前記冷却水流路を塞ぐシリンダヘッドガスケットとを備え、前記スペーサは、前記スペーサの高さが前記冷却水流路の深さより小さく設定され、前記発泡体は、前記冷却水流路の底部側に設けられ、且つ前記発泡体の下面が前記底部に当接するとともに、前記発泡体の上面が前記スペーサの前記深さ方向における下端部に当接するまで前記膨張がなされ、前記膨張により前記スペーサを前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に向けて当接するように押し上げるように構成されていることを特徴とする。

第二及び第三の発明に係るシリンダブロックの冷却構造によれば、冷却水流路の深さ方向においてスペーサと重なる位置に発泡体を設けているので、シリンダブロックにシリンダヘッドを組付ける過程では、シリンダヘッドがスペーサから荷重を受ける懸念が少ない。このため、シリンダブロックに対するシリンダヘッドの組付け性が低下する懸念が少ない。そして、スペーサが冷却水流路内に配置された状態で発泡体に所定の外的要因が付加されると、これを契機として圧縮状態から膨張し、冷却水流路の深さ方向に存在する隙間は減少する。これによって、スペーサが冷却水流路の深さ方向において変位することが抑制される。その結果、スペーサは冷却水流路内の冷却水の流れを制御する機能を安定して発揮でき、シリンダブロックは適正に冷却されるようになる。

また第二の発明に係るシリンダブロックの冷却構造によれば、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとで保持されて前記冷却水流路を塞ぐシリンダヘッドガスケットを備え、前記発泡体は、前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に設けられていることを特徴とする。
これによれば、シリンダヘッドガスケットに発泡体が設けられているから、シリンダヘッドガスケットをシリンダブロックに組付けると、発泡体は冷却水流路に対面する。そして、発泡体は所定の外的要因が付加されたことを契機として膨張する。したがって、冷却水流路内に配置されているスペーサの上端部との隙間を減少させることができる。その結果、スペーサが冷却水流路の深さ方向において変位することは抑制され、スペーサは冷却水流路内の冷却水の流れを制御する機能を安定して発揮でき、シリンダブロックは適正に冷却されるようになる。

本発明に係るスペーサ及びシリンダブロックの冷却構造によれば、スペーサが内燃機関の組付け性を阻害する要因とならず、かつ、冷却水流路に配置された後は、冷却水流路内の冷却水の流れを制御する機能を安定して発揮することができる。

第一の発明に係るスペーサの一実施形態を示し、内燃機関におけるシリンダブロックのウォータジャケットに配置した状態を示す概略的平面図である。 図１におけるＸ−Ｘ線矢視部を模式的に示す拡大縦断面図である。 同実施形態のスペーサを内燃機関のウォータジャケットに組付ける過程を模式的に示す図であり、（ａ）は当該スペーサをウォータジャケットに挿入した状態を示し、（ｂ）はウォータジャケット内に冷却水が流通した時の当該スペーサの状態を示す図である。 （ａ）（ｂ）は第一の発明に係るスペーサの第二の実施形態を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）は第一の発明に係るスペーサの第三の実施形態を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）は第一の発明に係るスペーサの第四の実施形態を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）は同実施形態の変形例を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）は第一の発明に係るスペーサの第五の実施形態を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）は同実施形態の変形例を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）は第二の発明に係るシリンダブロックの冷却構造の一実施形態を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。 （ａ）（ｂ）は第二の発明に係るシリンダブロックの冷却構造の他の実施形態を示す図３（ａ）（ｂ）と同様図である。

以下に本発明の実施の形態について、図１〜図１１を参照して説明する。図１〜図３は、第一の発明に係るスペーサの一実施形態を示し、図１は、同実施形態のスペーサを内燃機関におけるシリンダブロックのウォータジャケットに配置した状態を示している。図１に示すシリンダブロック２は、３気筒の自動車用エンジン（内燃機関）１を構成するものであり、３個のシリンダボア（気筒）３…が隣接状態で直列に連なるように設けられている。２ａ…は、シリンダヘッド５（図２及び図３（ｂ）参照）をシリンダブロック２に合体締結させるためのボルト（不図示）用挿通孔である。３個のシリンダボア３…の周囲には、オープンデッキタイプの溝形状のウォータジャケット（冷却水流路）４が一連に形成されている。シリンダブロック２には、このウォータジャケット４に通じる冷却水（不凍液も含む）導入口２ｂと冷却水排出口２ｃとが設けられている。冷却水排出口２ｃは、不図示のラジエータに配管接続され、ラジエータのアウトレット側は、ウォータポンプ（不図示）を介して冷却水導入口２ｂに配管接続される。これによって、ウォータジャケット４とラジエータとの間で冷却水が循環するように構成される。なお、シリンダヘッド５にもウォータジャケット（不図示）が設けられる場合は、シリンダブロック２のウォータジャケット４と、シリンダヘッド５のウォータジャケットとが連通するよう構成される。この場合は、シリンダブロック２には、前記冷却水排出口２ｃがなくても良く、シリンダヘッド５に冷却水排出口が設けられ、これにラジエータに通じる配管が接続される。

ウォータジャケット４における隣接するシリンダボア３，３間の部分には、互いに接近して対をなすくびれ部４ａ…が形成されている。くびれ部４ａ…の溝幅は、ウォータジャケット４の他の円弧部４ｂの溝幅より大とされている。そして、ウォータジャケット４の両内壁面は、シリンダボア３側の内壁面４ｃと、シリンダボア３とは反対側の内壁面４ｄとにより構成される。本実施形態のスペーサ６は、図１に示すように、ウォータジャケット４内に、その開口部４０から挿入されて配置可能な筒状の形状とされたスペーサ本体７と、スペーサ本体７におけるウォータジャケット４の深さ方向ａの下端部７ａ（図２、図３参照）に固着によって一体に設けられた発泡体８とを備えている。スペーサ本体７は、シリンダボア３の外形状に沿うよう形成された円弧部７０と、ウォータジャケット４のくびれ部４ａに対応する位置であるとともに円弧部７０に連続するくびれ形状部７１とを有している。スペーサ本体７は、剛性を有し、図例では、硬質合成樹脂の成型体からなる。また、本実施形態の発泡体８は、冷却水と接触することによって圧縮された状態から復元可能なセルロース系スポンジによって構成されている。セルロース系スポンジとは、パルプ由来のセルロースと、補強繊維として加えられた天然繊維（例えば、綿等）とからなる天然素材である。なお、セルロースは、親水基（ＯＨ）を有しており、化学的に水分になじみ易い性質を有する。また、セルロース系スポンジは、多孔質の素材である。セルロース系スポンジは、加圧した状態で乾燥させるとセルロース分子間が水素結合して圧縮状態に維持される一方、この状態から冷却水に晒されると水分子がセルロース分子間の水素結合を解離して圧縮状態から復元する特性を有する。

本実施形態のスペーサ６は、スペーサ本体７の下端部７ａに一体に固着された平面視円弧形状の発泡体８を備えている。発泡体８は、スペーサ本体７とウォータジャケット４の深さ方向ａにおいて重なる位置に設けられている。発泡体８は、ウォータジャケット４の溝幅方向における幅寸法が、スペーサ本体７の厚みとほぼ同じになるように設けられている。なお、発泡体８はスペーサ本体７のくびれ形状部７１の下端部にも一体とされていても良い。このようなスペーサ６は、以下の要領で製造される。即ち、市場で入手可能な発泡状態のセルロース系スポンジのマット状原材を厚み方向に圧縮して乾燥し、シート状体となす。具体例としては、セルロース系スポンジの原材をプレスローラにて加圧及び加熱することで、シート状となす。そして、セルロース系スポンジのシート状体を所定形状に裁断する一方、スペーサ本体７は、射出成型によって別個に作製する。その後、接着剤によって発泡体８の上面８ｂをスペーサ本体７の所定位置（本実施形態ではスペーサ本体７の下端部７ａ）に固着させるか、スペーサ本体７の対応箇所を熱溶融させ、この部位に発泡体８を熱溶着によって固着させるようにしても良い。或いは、スペーサ本体７と圧縮されたシート状のセルロース系スポンジとをインサート成型によって一体に作製することも可能である。なお、スペーサ本体７とセルロース系スポンジとがインサート成型によって一体に作製された場合は、スペーサ本体７の樹脂の一部がセルロース系スポンジに含浸することで、発泡体８はスペーサ本体７に固着している。このスペーサ本体７に対する発泡体８の固着は、発泡体８の圧縮方向がウォータジャケット４の深さ方向ａに沿うようになされる。

このようにして得られたスペーサ６は、ウォータジャケット４に配置可能な形状に形成された剛性を有するスペーサ本体７と、圧縮された状態でスペーサ本体７と一体に設けられて、ウォータジャケット４内で所定の外的要因が付加されたことを契機としてウォータジャケット４の深さ方向ａに膨張可能な発泡体８とを備える。この場合、発泡体８を構成するセルロース系スポンジは、未だ圧縮前の状態に復元していない状態で、スペーサ本体７の下端部７ａに固着されている。発泡体８が圧縮された状態におけるスペーサ６は、そのウォータジャケット４の深さ方向ａに沿った最大高さが、ウォータジャケット４の深さより小さい。そして、スペーサ６は、ウォータジャケット４の開口部４０から挿入されてウォータジャケット４内に配置される。後記する冷却水ｗがウォータジャケット４に冷却水導入口２ｂから導入されてウォータジャケット４内を流通すると、発泡体８のセルロース系スポンジが冷却水ｗに晒され、水分子がセルロース分子間の水素結合を解離して発泡体８は圧縮状態から復元する。発泡体８が復元することによって、発泡体８の下面８ａ（スペーサ６の深さ方向ａにおける他方の端部）が、ウォータジャケット４内の底部４ｅに達して当接する。図２における発泡体８は、セルロース系スポンジが復元した状態を示す。発泡体８の復元によりスペーサ本体７は押し上げられ、スペーサ本体７の上端部７ｂ（スペーサ６の深さ方向ａにおける一方の端部）がウォータジャケット４の開口部４０に達し、後記するようにシリンダヘッドガスケット９の下面９ａに当接する。シリンダヘッドガスケット９がシリンダブロック２とシリンダヘッド５との間に保持されることによって、ウォータジャケット４の開口部４０からの冷却水の漏出が防止される。

図２は、スペーサ６がシリンダブロック２のウォータジャケット４内に配置された状態を示している。図２は、シリンダブロック２の上面にシリンダヘッド５が一体に締結され、シリンダブロック２の下面にオイルパン１０が一体に締結された状態を示している。さらに、図２は、シリンダボア３とオイルパン１０間にピストン１１が組み込まれた状態を示している。シリンダヘッド５は、シリンダヘッドガスケット９を介してウォータジャケット４の開口部４０が塞がれるようにシリンダブロック２に一体に締結される。この締結状態では、シリンダボア３の上側開口部上に燃焼室５ａが位置付けられる。シリンダボア３内には、複数（図例では、３個）のピストンリング１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有するピストン１１が、シリンダボア壁２ｄの内面を摺接してその軸方向に沿って往復動可能に設けられる。このピストン１１の往復動は、コンロッド１１ｄ及びクランクピン１１ｅを介してクランクシャフト１１ｆの軸回転運動（１点鎖線）に変換される。図２は、ピストン１１が上死点にある状態を示している。シリンダヘッドガスケット９がシリンダブロック２とシリンダヘッド５との間に保持されることによって、ウォータジャケット４の開口部４０からの冷却水の漏出が防止される。

前記のように構成されるエンジン（内燃機関）が作動すると、燃焼室５ａによる熱によってシリンダボア壁２ｄが加熱される。シリンダボア壁２ｄの温度が高くなり過ぎると、ピストンリング１１ａ，ｂ，ｃに付着するオイルの粘性が下がり、これによってオイルが流出して、ピストン１１の前記シリンダボア２内での前記往復摺接運動が円滑になされなくなる。然るに、ウォータジャケット４内には、前記冷却水が流通しているから、シリンダボア壁２ｄの過熱が抑制され、前記オイルの流出を抑えて、ピストン１１の円滑な往復動が維持される。そして、ウォータジャケット４内には、発泡体８を備えたスペーサ６が配置されているから、ウォータジャケット４内を流通する冷却水の流れ（流量、流速等）を規制し、シリンダボア壁２ｄの温度が適正にコントロールされる。

図３（ａ）（ｂ）は、本実施形態のスペーサ６をウォータジャケット４に組付ける過程を模式的に示している。図３（ａ）は、前記のように作製されたスペーサ６を、ウォータジャケット４内にその開口部４０から挿入して配置した状態を示している。この配置状態では、ウォータジャケット４内で深さ方向ａの上端或いは下端に隙間が存在する。したがって、シリンダブロック２にシリンダヘッド５を組付ける過程では、シリンダヘッド５にスペーサ６の荷重がかからず、そのため、シリンダヘッド５をシリンダブロック２にボルト締めする際の締付けトルクに影響を与えることがない。これによって、シリンダブロック２に対するシリンダヘッド５の組付け性が低下する懸念が少なくなる。

そして、図３（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされ、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり発泡体８を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張する。換言すると、スペーサ６の深さ方向ａに沿った高さが拡大する。発泡体８の下面８ａ（スペーサ６の深さ方向ａにおける他方の端部）がウォータジャケット４の底部４ｅに達して当接する。一方、スペーサ本体７の上端部７ｂ（スペーサ６の深さ方向ａにおける一方の端部）がウォータジャケット４の開口部４０に達し、シリンダヘッドガスケット９の下面（ウォータジャケット４に向く面）９ａに当接する。このような状態では、エンジン１の振動や水流によっても、スペーサ６の変位が抑制されウォータジャケット４内の所定位置にスペーサ６が安定的に固定される。また、発泡体８が膨張すると、ウォータジャケット４の深さ方向ａに存在していた隙間を減少させることができ、隙間を通過してシリンダボア３側に回り込む冷却水の流通量を減少させることができるため、シリンダボア壁２ｄに対する過冷却を抑制することができる。さらに、水流や振動によるウォータジャケット４の深さ方向ａにおけるスペーサ６の変位が抑制されるため、スペーサ６とウォータジャケット４の内壁面４ｃ、４ｄとの摩擦によるスペーサ６の摩耗を抑制でき、ウォータジャケット４内における異物の発生量を減らすことができる。加えて、スペーサ６の変位による、スペーサ６とシリンダヘッドガスケット９のようなシリンダブロック２の構成部分との干渉を抑制することができる。

また、本実施形態では、発泡体８は、スペーサ本体の円弧部７０に沿うような形状に形成されている。ウォータジャケット４におけるシリンダボア３の外形状に沿う円弧状部分のシリンダボア壁２ｄは、シリンダボア壁２ｄとは反対側を流れる冷却水がシリンダボア壁２ｄ側に回り込むことで過冷却され易い。しかし、本実施形態では発泡体８がスペーサ本体７の円弧部７０に沿うような形状に形成されているから、円弧部７０の上側及び下側の隙間を通過して円弧部７０におけるシリンダボア壁側へ回り込む冷却水の量を減少させることができる。その結果、スペーサ６により、当該シリンダボア壁２ｄを適正に冷却することができる。
なお、以下の実施形態においても、発泡体８がスペーサ本体７の円弧部７０に沿うような形状に形成されているものとする。

さらに、本実施形態では、発泡体としてセルロース系スポンジを用いているから、化学薬品等を使用せずに発泡体８を圧縮状態に保つことができ、発泡体８の加工工程を簡素化することができる。また、冷却水ｗや環境に対する悪影響も生じる懸念がなく、しかも、セルロース系スポンジは、天然素材からなるから、安価に入手することができる上に、自然環境に悪影響を及ぼすこともなく、廃棄処理等も焼却等によって容易に行うことができる。さらに、スペーサ本体７と発泡体８とは面同士で結合されており、スペーサ本体７に対する発泡体８の位置を安定させることができる。因みに、発泡体８としてバインダーを用いて発泡ゴムを圧縮状態に固定する場合は、発泡ゴムの表面がバインダーで被覆されることになり、バインダーがスペーサ本体と発泡ゴムとの界面に存在する。このようなスペーサが冷却水に晒されると、スペーサ本体と発泡ゴムとの界面に介在するバインダーも冷却水に晒されて冷却水に溶け出し、スペーサ本体と発泡ゴムとの接着強度が低下する懸念がある。これに対して、セルロース系スポンジを用いる場合は、このような懸念が生じない。

図４（ａ）（ｂ）〜図９（ａ）（ｂ）は、第一の発明に係るスペーサの他の実施形態を示す。以下、順次説明する。
図４（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６においては、スペーサ本体７の上端部７ｂに発泡体８の下面８ａが固着されている。この場合のスペーサ６も、図４（ａ）に示すように、ウォータジャケット４内に配置される。この配置状態で図４（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされる。ここで、シリンダブロック２にシリンダヘッド５を組付ける過程では、シリンダヘッド５にスペーサ６の荷重がかからず、そのため、シリンダヘッド５をシリンダブロック２にボルト締めする際の締付けトルクに影響を与えることがない。これによって、シリンダブロック２に対するシリンダヘッド５の組付け性が低下する懸念が少なくなる。そして、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり発泡体８を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張し、発泡体８の上面８ｂ（スペーサ６の深さ方向ａにおける一方の端部）がウォータジャケット４の開口部４０に達し、シリンダヘッドガスケット９の下面９ａに当接する。また、スペーサ本体７の下端部７ａ（スペーサ６の深さ方向ａにおける他方の端部）がウォータジャケット４の底部４ｅに達して当接する。

また、本実施形態の場合、発泡体８は、冷却水の流れを規制する機能を有するが、完全に冷却水の通過を遮断するものではない。そして発泡体８が復元すると、スペーサ本体７の下端部７ａがウォータジャケット４の底部４ｅに当接することになるから、発泡体８をスペーサ本体７の下端部７ａに設ける場合に比べて、スペーサ本体７の下端部７ａ側からの冷却水の回り込みを抑制し、シリンダボア壁２ｄの下側部分の過冷却を防止する効果が大きくなる。さらに、シリンダブロック２とシリンダヘッド５との間に介在されるシリンダヘッドガスケット９に発泡体８が干渉しても、発泡体８はスペーサ本体７より剛性が少ないから、シリンダヘッドガスケット９を傷つける恐れが少ない。
本実施形態のスペーサ６のその他の作用・効果も前記実施形態と同様に奏し、また、その他の構成も前記実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、これらの説明は割愛する。

図５（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６においては、スペーサ本体７の下端部７ａ及び上端部７ｂに、それぞれ発泡体８，８が固着されている。スペーサ本体７の下端部７ａには、下側に位置する発泡体８の上面８ｂが固着される一方、スペーサ本体７の上端部７ｂには、上側に位置する発泡体８の下面８ａが固着されている。この場合のスペーサ６も、図５（ａ）に示すように、ウォータジャケット４内に配置される。この配置状態で図５（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされる。ここで、シリンダブロック２にシリンダヘッド５を組付ける過程では、シリンダヘッド５にスペーサ６の荷重がかからず、そのため、シリンダヘッド５をシリンダブロック２にボルト締めする際の締付けトルクに影響を与えることがない。これによって、シリンダブロック２に対するシリンダヘッド５の組付け性が低下する懸念が少なくなる。そして、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり上下の両発泡体８，８を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張し、上側の発泡体８の上面８ｂ（スペーサ６の深さ方向ａにおける一方の端部）は、ウォータジャケット４の開口部４０に達し、シリンダヘッドガスケット９の下面９ａに当接する。また、下側の発泡体８の下面８ａ（スペーサ６の深さ方向ａにおける他方の端部）がウォータジャケット４の底部４ｅに達して当接する。

本実施形態のスペーサ６は、実質的に、前記第一の実施形態及び第二の実施形態のスペーサ６を複合したものであり、したがって、前記両実施形態のスペーサ６のそれぞれの作用・効果を併せ持つことになる。また、その他の構成も前記実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、これらの説明は割愛する。

図６（ａ）（ｂ）及び図７（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６は、スペーサ本体７が前記深さ方向ａに分割されてなる下側分割体７００及び上側分割体７０１を備える。下側分割体７００はスペーサ本体７における下側に位置する一方、上側分割体７０１はスペーサ本体７における上側に位置する。また、スペーサ６は、両分割体７００，７０１間に介在する発泡体８を備える。
図６（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６においては、スペーサ本体７における下側分割体７００の上部にウォータジャケット４の外側内壁面４ｄ側に向く突出部７００Ａが設けられ、この突出７００Ａの上面７００Ａａに発泡体８の下面８ａが固着されている。また、上側分割体７０１の下端部７０１ａには、発泡体８の上面８ｂが固着されている。下側分割体７００と上側分割体７０１とは、それぞれの一部がウォータジャケット４の溝幅方向ｂに重なり、この重なり部分では、互いに摺接可能に構成されている。この場合のスペーサ６も、図６（ａ）に示すように、ウォータジャケット４内に配置される。この配置状態で、図６（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされる。ここで、シリンダブロック２にシリンダヘッド５を組付ける過程では、シリンダヘッド５にスペーサ６の荷重がかからず、そのため、シリンダヘッド５をシリンダブロック２にボルト締めする際の締付けトルクに影響を与えることがない。これによって、シリンダブロック２に対するシリンダヘッド５の組付け性が低下する懸念が少なくなる。そして、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり発泡体８を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張する。これに伴い、スペーサ本体７における上側分割体７０１は上向きに変位し、その上端部７０１ｂ（スペーサ６の深さ方向ａにおける一方の端部）が、ウォータジャケット４の開口部４０に達し、シリンダヘッドガスケット９の下面９ａに当接する。また、スペーサ本体７における下側分割体７００が下向きに変位し、その下端部７００ａ（スペーサ６の深さ方向ａにおける他方の端部）がウォータジャケット４の底部４ｅに達して当接する。
なお、本実施形態において、発泡体８は、スペーサ本体７における分割体７００，７０１の両方に固着されているが、これに限らず少なくともいずれか一方に固着されていても良い。その他の作用・効果及びその他の構成は前記例と同様であるから、これらの説明は割愛する。

図７（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６においては、スペーサ本体７における下側分割体７００の上部に上向きに開口する凹溝部７００Ｂが設けられ、この凹溝部７００Ｂの底面７００Ｂａに発泡体８の下面８ａが固着されている。また、上側分割体７０１の下端部７０１ａには、発泡体８の上面８ｂが固着されている。この場合のスペーサ６も、図７（ａ）に示すように、ウォータジャケット４内に配置される。この配置状態で図７（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされ、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり発泡体８を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張する。これに伴い、スペーサ本体７における上側分割体７０１は上向きに変位し、その上端部７０１ｂ（スペーサ６の深さ方向ａにおける一方の端部）が、ウォータジャケット４の開口部４０に達し、シリンダヘッドガスケット９の下面９ａに当接する。また、スペーサ本体７における下側分割体７００が下向きに変位し、その下端部７００ａ（スペーサ６の深さ方向ａにおける他方の端部）がウォータジャケット４の底部４ｅに達して当接する。したがって、図６に示す例と同様の作用・効果を奏する。
その他の構成は、図６に示す例と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明は割愛する。

図８（ａ）（ｂ）及び図９（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６は、図２及び図３に示す第一の実施形態に加えて、スペーサ本体７におけるシリンダボア壁２ｄ側に向く内側面７ｃに固着された別の発泡体８０をさらに有している。図８（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６においては、発泡体８０がスペーサ本体７の下端部７ａに固着された発泡体８と前記溝幅方向ｂにおいて重ならない位置で、その圧縮方向がウォータジャケット４の前記溝幅方向ｂに向くようにスペーサ本体７の内側面７ｃに固着されている。一方、図９（ａ）（ｂ）に示すスペーサ６においては、発泡体８０が発泡体８と前記溝幅方向ｂに一部が重なる位置で、前記と同様にその圧縮方向が前記溝幅方向ｂに向くようにスペーサ本体７の内側面７ｃに固着されている。発泡体８と発泡体８０との重なり部分は互いに固着されていない。

これらの場合のスペーサ６も、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、ウォータジャケット４内に配置される。この配置状態で、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされ、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり発泡体８を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張する。これに伴い、スペーサ本体７の上端部７ｂ（スペーサ６の深さ方向ａにおける一方の端部）が、ウォータジャケット４の開口部４０に達し、シリンダヘッドガスケット９の下面９ａに当接する。また、下側の発泡体８ａ（スペーサ６の深さ方向における他方の端部）は、ウォータジャケット４の底部４ｅに達して当接する。さらに、発泡体８０が前記溝幅方向ｂに沿って膨張し、発泡体８０のシリンダボア壁２ｄ側に向く面８０ａが、ウォータジャケット４の内側内壁面４ｃに当接する。

図８及び図９に示す実施形態では、スペーサ本体７の下端部７ａに固着された発泡体８によって、図２及び図３に示す例と同様の作用・効果を奏する。加えて、発泡体８０がウォータジャケット４の内側内壁面４ｃに当接することにより、ウォータジャケット４内でのスペーサ６の位置はより安定化される。また、スペーサ本体７の内側面７ｃとウォータジャケット４の内側内壁面４ｃとの間に発泡体８０が介在することにより、この部分を流通する冷却水ｗの流れが規制されて、シリンダボア壁２ｄの冷却が適正になされる。
その他の作用・効果及びその他の構成は前記例と同様であるから、これらの説明は割愛する。

図１０（ａ）（ｂ）及び図１１（ａ）（ｂ）は、第二の発明に係るシリンダブロックの冷却構造の実施形態を示す。これらの実施形態のシリンダブロックの冷却構造は、ウォータジャケット４内に冷却水ｗの流れを規制するスペーサ６００が配置され、圧縮された状態でウォータジャケット４の深さ方向ａにおいてスペーサ６００と重なる位置に設けられ、ウォータジャケット４内で所定の外的要因が付加されたことを契機として、ウォータジャケット４の深さ方向ａに膨張可能な発泡体８００を備えていることを特徴とする。発泡体８００は、その圧縮方向がウォータジャケット４の深さ方向ａに沿うように位置付けられる。

図１０（ａ）（ｂ）に示すシリンダブロックの冷却構造においては、シリンダヘッドガスケット９の下面９ａに前記と同様のセルロース系スポンジからなる発泡体８００が固着されている。そして、ウォータジャケット４内には、ウォータジャケット４の形状に沿った筒状の樹脂成型体からなるスペーサ６００が、開口部４０から挿入されて配置される。この配置状態で、図１０（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされ、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり発泡体８００を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張する。これに伴い、発泡体８００の下面８００ａがスペーサ６００の上端部６００ａに当接し、発泡体８００がさらに膨張することによりスペーサ６００が前記深さ方向ａに沿って押し下げられ、スペーサ６００の下端部６００ｂがウォータジャケット４の底部４ｅに達して当接する。その結果、スペーサ６００がウォータジャケット４の深さ方向ａにおいて変位することが抑制される。これによって、スペーサ６００はウォータジャケット４内の冷却水ｗの流れを制御する機能を安定して発揮でき、シリンダブロック２は適正に冷却されるようになる。

図１１（ａ）（ｂ）に示すシリンダブロックの冷却構造においては、発泡体８００は、シリンダヘッドガスケット９にもスペーサ６００にも一体とされず、スペーサ６００とは個別にウォータジャケット４内に配置される。図１１（ａ）では、発泡体８００がウォータジャケット４の底部４ｅ側に、スペーサ６００が前記深さ方向ａの上側に位置するように配置された例を示しているが、この逆の配置関係でも良い。つまり、発泡体８００がウォータジャケット４の深さ方向ａの上側に、スペーサ６００がウォータジャケット４の底部４ｅ側に配置されていても良い。図１１（ａ）に示す配置状態で、図１１（ｂ）に示すように、シリンダブロック２にシリンダヘッド５が締結一体とされ、ウォータジャケット４に冷却水ｗ（外的要因）が流通すると、前記のとおり発泡体８００を構成するセルロース系スポンジが圧縮状態から復元して前記深さ方向ａに膨張する。これに伴い、発泡体８００の下面８００ａがウォータジャケット４の底部４ｅに当接すると共に、発泡体８００の上面８００ｂがスペーサ６００の下端部６００ｂに当接する。発泡体８００がさらに膨張することによりスペーサ６００が前記深さ方向ａに沿って押し上げられ、スペーサ６００の上端部６００ａがシリンダヘッドガスケット９の下面９ａに達して当接する。その結果、スペーサ６００がウォータジャケット４の深さ方向ａにおいて変位することが抑制される。これによって、スペーサ６００はウォータジャケット４内の冷却水ｗの流れを制御する機能を安定して発揮でき、シリンダブロック２は適正に冷却されるようになる。
なお、第二の発明に係るシリンダブロックの冷却構造では、発泡体８００がウォータジャケット４の深さ方向ａにおいてスペーサ６００と重なる位置に設けられておれば、その他の態様については特に限定されない。例えば、発泡体８００はウォータジャケット４の底部４ｅに一体に設けられていても良いし、スペーサ６００に一体に設けられていても良い。

なお、前記実施形態では、ウォータジャケット４の溝幅方向における幅寸法がスペーサ本体７の厚みとほぼ同じ発泡体８，８００の例について述べたが、これに限らない。例えば、発泡体８，８００の幅寸法は、スペーサ本体７の厚みより大きくてもよいし、スペーサ本体７の厚みより小さくても良い。発泡体８，８０，８００の平面視形状は、円弧形状に限らない。例えば、発泡体８，８０，８００をスペーサ本体７の平面視形状と同様な平面視筒形状に変更しても良い。発泡体８，８０，８００としてセルロース系スポンジを用いた例について述べたが、これに限らず、水に可溶性或いは熱に溶融性（外的要因）のバインダーで圧縮状態に固定されたゴム発泡体を用いることも可能である。また、セルロース系スポンジとして、種々の種類のものが挙げられるが、特に限定されない。例えば、気泡の大きさが非常に小さい微粒品、気泡の大きさが小程度の小粒品、気泡の大きさが中程度の中粒品のいずれを用いても良い。具体的には、気泡の大きさ（径）が０．１〜５ｍｍ程度のセルロース系スポンジを用いても良い。これらの気泡の大きさはセルロース系スポンジの作製過程で使用される結晶ぼう硝の粒度によって決定される。また、セルロース系スポンジは、セルロースと補強繊維とからなるものに限らず、セルロース単独で構成されるものであっても良い。また、セルロース系スポンジとは、セルロース自体からなるスポンジの他、圧縮状態を保持できる程度にセルロースの水酸基を残したセルロース誘導体、例えば、セルロースエ−テル類、セルロースエステル類等からなるスポンジ、或いは、これらの混合物からなるスポンジのいずれかから選ばれるものであっても良い。

また、スペーサ６或いはスペーサ６００が合成樹脂の成型体からなる例について述べたが、金属など、セルロース系スポンジより剛性を有するものであれば、他の材料からなるものであっても良い。また、スペーサ６，６００をウォータジャケット４の全体形状に整合する筒形状としたが、例えば、シリンダボア３の外形状に沿うように形成され、ウォータジャケット４内の適所に部分的に配置されるいわゆる部分スペーサであっても良い。さらにまた、本発明のスペーサが適用される内燃機関として、３気筒のエンジンを例示したが、これに限らず他の気筒数のエンジンにも適用可能である。また、本発明のスペーサは、クローズドデッキタイプのウォータジャケットを備えたエンジンにも適用可能である。また、本発明のスペーサは、直列エンジンに限らず、Ｖ型エンジン、水平対向エンジンにも適用可能である。前記実施形態における上側及び下側とは、重力作用する方向を基準としたのではなく、ウォータジャケット４の深さ方向ａを基準としたものである。前記実施形態における上側及び下側とは、水平対向エンジンに適用される場合、ウォータジャケット４の開口部４０側及び底部４ｅ側と読み替えても良い。加えて、発泡体の膨張によって、スペーサ、スペーサ本体が直接或は発泡体を介して、ウォータジャケットの底部及びシリンダヘッドガスケットの下面に当接する例について述べたが、どちらか一方が近接する状態、或いは両方共が近接する状態となることも除外されるものではない。

１ エンジン（内燃機関）
２ シリンダブロック
３ シリンダボア
４ ウォータジャケット（冷却水流路）
４ｅ 底部
４０ 開口部
５ シリンダヘッド
６，６００ スペーサ
７ スペーサ本体
７ａ 下端部
７ｂ 上端部
７０ 円弧部
８，８０，８００ 発泡体
９ シリンダヘッドガスケット
９ａ 下面（冷却水流路に向く面）
ａ ウォータジャケット（冷却水流路）の深さ方向
ｗ 冷却水（外的要因）

Claims (8)

1. 内燃機関のシリンダブロックに設けられた冷却水流路に冷却水の流れを規制するスペーサが配置されたシリンダブロックの冷却構造において、
   前記冷却水流路に配置可能な形状に形成された剛性を有するスペーサ本体と、 圧縮された状態で前記スペーサ本体と一体に設けられ前記冷却水流路の深さ方向において前記スペーサ本体と重なる位置に設けられ、前記冷却水流路内で所定の外的要因が付加されたことを契機として前記冷却水流路の深さ方向に膨張可能な発泡体と、を有するスペーサと、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとで保持されて前記冷却水流路を塞ぐシリンダヘッドガスケットとを備え、
   前記スペーサは、前記冷却水流路に組み付ける前の前記スペーサの高さが前記冷却水流路の深さより小さく設定され、
   前記発泡体は、前記スペーサの前記深さ方向における一方の端部が前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に当接するとともに、前記スペーサの前記深さ方向における他方の端部が前記冷却水流路の底部に達し当接するまで前記膨張がなされるように構成されていることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。
2. 請求項１に記載のシリンダブロックの冷却構造において、
   前記発泡体は、シート状であるとともにその前記冷却水流路の溝幅方向における幅寸法がスペーサ本体の厚みと同等であることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。
3. 請求項１または請求項２に記載のシリンダブロックの冷却構造において、
   前記発泡体は、前記冷却水流路の深さ方向における前記スペーサ本体の下端部に設けられ、前記膨張により前記スペーサ本体を前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に向けて当接するように押し上げるように構成されていることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のシリンダブロックの冷却構造において、
   前記発泡体は、前記冷却水流路の深さ方向における前記スペーサ本体の上端部に設けられ、前記膨張により前記スペーサ本体を前記冷却水流路の底部に向けて当接するように押し下げるように構成されていることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のシリンダブロックの冷却構造において、
   前記スペーサ本体は、前記シリンダブロックに設けられるシリンダボアの外形状に沿うよう形成された円弧部を備え、
   前記発泡体は、前記円弧部に沿うような形状に形成されていることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のシリンダブロックの冷却構造において、
   前記発泡体は、水分に接したことを契機として、圧縮された状態から復元可能なセルロース系スポンジからなることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。
7. 内燃機関のシリンダブロックに設けられた冷却水流路に冷却水の流れを規制するスペーサが配置されたシリンダブロックの冷却構造において、
   圧縮された状態で前記冷却水流路の深さ方向において前記スペーサと重なる位置に設けられ、前記冷却水流路内で所定の外的要因が付加されたことを契機として、前記冷却水流路の深さ方向に膨張可能な発泡体と、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとで保持されて前記冷却水流路を塞ぐシリンダヘッドガスケットとを備え、
   前記スペーサは、前記スペーサの高さが前記冷却水流路の深さより小さく設定され、
   前記発泡体は、前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に設けられ、且つ前記発泡体の下面が前記スペーサの前記深さ方向における上端部に当接し、前記スペーサの前記深さ方向における下端部が前記冷却水流路の底部に達するまで前記膨張がなされ、前記膨張により前記スペーサを前記底部に向けて当接するように押し下げるように構成されていることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。
8. 内燃機関のシリンダブロックに設けられた冷却水流路に冷却水の流れを規制するスペーサが配置されたシリンダブロックの冷却構造において、
   圧縮された状態で前記冷却水流路の深さ方向において前記スペーサと重なる位置に設けられ、前記冷却水流路内で所定の外的要因が付加されたことを契機として、前記冷却水流路の深さ方向に膨張可能な発泡体と、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとで保持されて前記冷却水流路を塞ぐシリンダヘッドガスケットとを備え、
   前記スペーサは、前記スペーサの高さが前記冷却水流路の深さより小さく設定され、
   前記発泡体は、前記冷却水流路の底部側に設けられ、且つ前記発泡体の下面が前記底部に当接するとともに、前記発泡体の上面が前記スペーサの前記深さ方向における下端部に当接するまで前記膨張がなされ、前記膨張により前記スペーサを前記シリンダヘッドガスケットの前記冷却水流路に向く面に向けて当接するように押し上げるように構成されていることを特徴とするシリンダブロックの冷却構造。

Images