JP6977088B2 - Water jacket - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のシリンダライナを冷却するウォータジャケットに関する。 The present invention relates to a water jacket that cools a cylinder liner of an internal combustion engine.

従来、シリンダライナ上部に対応する位置に複数の凹部を設けて冷却能力を増加させたウォータジャケットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、複数のシリンダライナを冷却するウォータジャケット内にスペーサを配置し、複数のシリンダライナを均一に冷却するウォータジャケットも知られている（例えば、特許文献２参照）。 Conventionally, there is known a water jacket in which a plurality of recesses are provided at positions corresponding to the upper portion of a cylinder liner to increase the cooling capacity (see, for example, Patent Document 1).
Further, there is also known a water jacket in which a spacer is arranged in a water jacket for cooling a plurality of cylinder liners to uniformly cool the plurality of cylinder liners (see, for example, Patent Document 2).

実開平５−３０４４３号公報Jikkenhei 5-30443 Gazette 特開２００２−３０９８９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-30989

本発明は、さらなる冷却性能の向上を図るとともに過度な冷却液の供給を抑制することができるウォータジャケットを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a water jacket capable of further improving the cooling performance and suppressing the supply of an excessive cooling liquid.

［１］上記目的を達成するため、本発明のウォータジャケットは、
内燃機関のシリンダブロックに一体形成されるシリンダライナを覆うシリンダブロック内壁と、シリンダブロック内壁に対向する外壁との間に画定され、冷却液が流れる冷却通路と、
前記冷却通路内に前記シリンダライナ内を移動するピストンの上死点側に間隔を存して配置されることにより前記冷却通路内に第１空間を画定するスペーサと、
前記シリンダブロック内壁に、前記第１空間に位置させて設けられ、且つシリンダライナの中心軸線方向に沿って延びる複数の突条部と、
を備えることを特徴とする。 [1] In order to achieve the above object, the water jacket of the present invention is used.
A cooling passage defined between the inner wall of the cylinder block covering the cylinder liner integrally formed with the cylinder block of the internal combustion engine and the outer wall facing the inner wall of the cylinder block and through which the coolant flows.
A spacer that defines a first space in the cooling passage by being arranged in the cooling passage with a space on the top dead center side of the piston that moves in the cylinder liner.
A plurality of ridges provided on the inner wall of the cylinder block so as to be located in the first space and extend along the central axis direction of the cylinder liner.
It is characterized by having.

本発明によれば、シリンダライナの上方部分に冷却液が集中的に流れ、且つ突条部に冷却液が衝突することによる熱伝達効率を向上させることができる。これにより、温度が上昇し易いシリンダライナの上死点側の壁面温度を下げることができ、ノッキングの抑制を効果的に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to improve the heat transfer efficiency due to the concentrated flow of the coolant in the upper portion of the cylinder liner and the collision of the coolant with the ridge portion. As a result, the wall surface temperature on the top dead center side of the cylinder liner, whose temperature tends to rise, can be lowered, and knocking can be effectively suppressed.

また、スペーサによって、シリンダライナの中央部分を流れようとする冷却液の流れを阻止又は抑制することができ、シリンダライナ中央部分の不必要な冷却を抑えることができて、過剰な冷却液の供給による冷却損出を抑制又は防止し、シリンダライナの不必要な温度変化による機械的損出の改善を図ることができる。 Further, the spacer can prevent or suppress the flow of the coolant that tends to flow through the central portion of the cylinder liner, suppress unnecessary cooling of the central portion of the cylinder liner, and supply an excessive amount of coolant. It is possible to suppress or prevent the cooling loss due to the cylinder liner and improve the mechanical loss due to the unnecessary temperature change of the cylinder liner.

［２］また、本発明においては、
前記突条部の隣接する前記突条部との間隔は、前記突条部の幅よりも大きくなるように設定されていることが好ましい。 [2] Further, in the present invention,
It is preferable that the distance between the ridges and the adjacent ridges is set to be larger than the width of the ridges.

本発明によれば、突条部同士の間の間隔を突条部の幅よりも大きく設定することにより、突条部同士の間の凹部に冷却液が留まることを防止し、冷却液の適度な流速を維持させることができる。 According to the present invention, by setting the distance between the ridges to be larger than the width of the ridges, it is possible to prevent the coolant from staying in the recesses between the ridges, and to moderate the coolant. It is possible to maintain a high flow velocity.

［３］また、本発明においては、前記スペーサを、冷却液が前記第１空間よりも少ない流量で流れることができる空隙保有体で構成することができる。 [3] Further, in the present invention, the spacer can be composed of a void holding body through which the coolant can flow at a flow rate smaller than that of the first space.

本発明によれば、内部に隙間を有する空隙保有体の適用による高い断熱機能を得ることができる。また、空隙保有体の材質を選択することにより、冷却液の流量を調整することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a high heat insulating function by applying a void holding body having a gap inside. Further, the flow rate of the coolant can be adjusted by selecting the material of the void holding body.

［４］また、本発明においては、前記スペーサを、前記シリンダブロック内壁側に配置される前記空隙保有体と、前記シリンダブロック外壁側に配置され、且つ前記空隙保有体を支持する樹脂製の支持体とで構成することができる。 [4] Further, in the present invention, the spacer is provided on the void holding body arranged on the inner wall side of the cylinder block and the resin support arranged on the outer wall side of the cylinder block and supporting the void holding body. It can be composed of the body.

本発明によれば、空隙保有体を確実に保持することができ、冷却通路への装着も容易で、スペーサの組付け性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to reliably hold the void holding body, it is easy to attach it to the cooling passage, and it is possible to improve the assembling property of the spacer.

［５］また、本発明においては、前記スペーサは、前記冷却通路内において、前記シリンダライナ内を進退運動するピストンの上死点に対応する位置に前記第１空間を有し、前記ピストンの下死点に対応する位置に第２空間を有するように配置され、前記第２空間にも冷却液が流されることが好ましい。 [5] Further, in the present invention, the spacer has the first space in the cooling passage at a position corresponding to the top dead center of the piston moving back and forth in the cylinder liner, and is below the piston. It is preferable that the second space is arranged so as to have a second space at a position corresponding to the dead center, and the cooling liquid is also flowed to the second space.

本発明によれば、ピストンの移動速度が遅くなる上死点と下死点でのピストンの積極的な冷却を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to positively cool the piston at the top dead center and the bottom dead center where the moving speed of the piston becomes slow.

発明の実施形態のウォータジャケットが設けられたシリンダブロックを示す説明図。An explanatory view showing a cylinder block provided with a water jacket according to an embodiment of the invention. 本実施形態のウォータジャケットのスペーサを断面で示す説明図。Explanatory drawing which shows the spacer of the water jacket of this embodiment in a cross section. 本実施形態のウォータジャケットの突条部を拡大して示す説明図。Explanatory drawing which enlargedly shows the ridge portion of the water jacket of this embodiment. 発明の他の実施形態のウォータジャケットを断面で示す説明図。Explanatory drawing which shows the water jacket of another embodiment of the invention in a cross section.

図を参照して、発明の実施形態のウォータジャケットが設けられた内燃機関のシリンダブロックを説明する。 A cylinder block of an internal combustion engine provided with a water jacket according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.

［シリンダブロックの構成］
図１を参照して、本実施形態の内燃機関のシリンダブロック１は、４つのシリンダライナ２と、シリンダライナ２を保持するシリンダブロック本体３と、シリンダライナ２の側面を覆うようにシリンダブロック本体３に設けられたウォータジャケット４と、を備える。 [Cylinder block configuration]
With reference to FIG. 1, the cylinder block 1 of the internal combustion engine of the present embodiment has four cylinder liners 2, a cylinder block main body 3 for holding the cylinder liner 2, and a cylinder block main body so as to cover the side surfaces of the cylinder liner 2. The water jacket 4 provided in 3 is provided.

図２を参照して、シリンダライナ２の中には、ピストンピン５ａを介して接続されコネクティングロッド６によって一点鎖線で示す上死点から二点鎖線で示す下死点までの間を摺動させられるピストン５が配置されている。シリンダライナ２とピストン５とで燃焼室が画定される。 With reference to FIG. 2, the cylinder liner 2 is connected via a piston pin 5a and is slid by a connecting rod 6 from the top dead center indicated by the alternate long and short dash line to the bottom dead center indicated by the alternate long and short dash line. The piston 5 to be mounted is arranged. A combustion chamber is defined by the cylinder liner 2 and the piston 5.

ウォータジャケット４は、シリンダライナ２を覆うシリンダブロック内壁４ａと、シリンダブロック内壁４ａに間隔を存して対向するようにシリンダライナ２の径方向外側に形成されたシリンダブロック外壁４ｂとで画定される冷却通路４ｃを備えている。ウォータジャケット４には、上死点側に第１空間７を画定し、下死点側に第２空間８を画定するように上死点側と下死点側とに隙間が夫々形成されるようにスペーサ９が挿入されている。ウォータジャケット４内では、シリンダライナ２の配列方向に沿うようにして冷却液（冷却水）が流れている。 The water jacket 4 is defined by a cylinder block inner wall 4a that covers the cylinder liner 2 and a cylinder block outer wall 4b formed on the radial outer side of the cylinder liner 2 so as to face the cylinder block inner wall 4a at intervals. It is provided with a cooling passage 4c. In the water jacket 4, a gap is formed between the top dead center side and the bottom dead center side so as to define the first space 7 on the top dead center side and the second space 8 on the bottom dead center side. The spacer 9 is inserted as described above. In the water jacket 4, the coolant (cooling water) flows along the arrangement direction of the cylinder liners 2.

スペーサ９は、シリンダブロック内壁４ａ側に配置される空隙保有体９ａと、シリンダブロック外壁４ｂ側に配置され、且つ空隙保有体９ａを支持する樹脂製の支持体９ｂとで構成されている。空隙保有体９ａは、内部の空隙を介して冷却液を少しだけ流すことができる材料であればよく、多孔質体材料や繊維集合体などで構成することができる。 The spacer 9 is composed of a void holding body 9a arranged on the cylinder block inner wall 4a side and a resin support 9b arranged on the cylinder block outer wall 4b side and supporting the void holding body 9a. The void holding body 9a may be any material as long as it can allow a small amount of coolant to flow through the internal voids, and may be made of a porous body material, a fiber aggregate, or the like.

図２及び図３を参照して、ウォータジャケット４には、第１空間７のシリンダブロック内壁４ａに位置させて複数の突条部１０がシリンダライナ２の中心軸線方向に沿って延びるように設けられている。図３を参照して、隣接する突条部１０同士の間の間隔は突条部１０の幅よりも大きくなるように設定されている。本実施形態においては、突条部１０を、突出する高さ０．２５ｍｍ、幅０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、間隔２．５ｍｍ〜７．５ｍｍに設定した。なお、本発明の突条部は、この数値に限定されるものではなく、内燃機関の種類、ウォータジャケットの形状などに応じて適宜設定することが好ましい。 With reference to FIGS. 2 and 3, the water jacket 4 is provided with a plurality of protrusions 10 located on the inner wall 4a of the cylinder block of the first space 7 so as to extend along the central axis direction of the cylinder liner 2. Has been done. With reference to FIG. 3, the distance between adjacent ridges 10 is set to be larger than the width of the ridges 10. In the present embodiment, the ridge portion 10 is set to have a protruding height of 0.25 mm, a width of 0.5 mm to 2.0 mm, and an interval of 2.5 mm to 7.5 mm. The ridge portion of the present invention is not limited to this numerical value, and it is preferable to appropriately set it according to the type of the internal combustion engine, the shape of the water jacket, and the like.

［ウォータジャケットの効果］
本実施形態のウォータジャケット４によれば、本実施形態のウォータジャケット４によれば、シリンダライナ２の上方部分に冷却液が集中的に流れ、且つ突条部１０に冷却液が衝突することによる熱伝達効率を向上させることができる。これにより、温度が上昇し易いシリンダライナ２の上死点側の壁面温度を下げることができ、ノッキングの抑制を効果的に行うことができる。 [Effect of water jacket]
According to the water jacket 4 of the present embodiment, according to the water jacket 4 of the present embodiment, the coolant flows intensively in the upper portion of the cylinder liner 2, and the coolant collides with the ridge portion 10. The heat transfer efficiency can be improved. As a result, the wall surface temperature on the top dead center side of the cylinder liner 2 whose temperature tends to rise can be lowered, and knocking can be effectively suppressed.

また、スペーサ９によって、シリンダライナ２の中央部分を流れようとする冷却液の流れを阻止又は抑制することができ、シリンダライナ２の中央部分の不必要な冷却を抑えることができて、過剰な冷却液の供給による冷却損出を抑制又は防止し、シリンダライナ２の不必要な温度変化による機械的損出の改善を図ることができる。 Further, the spacer 9 can prevent or suppress the flow of the coolant that tends to flow through the central portion of the cylinder liner 2, and can suppress unnecessary cooling of the central portion of the cylinder liner 2, resulting in excessive cooling. It is possible to suppress or prevent the cooling loss due to the supply of the coolant, and to improve the mechanical loss due to the unnecessary temperature change of the cylinder liner 2.

また、本実施形態においては、隣接する突条部１０同士の間の間隔を突条部１０の幅よりも大きく設定することにより、突条部１０同士の間の凹部に冷却液が留まることを防止し、冷却液の適度な流速を維持させることができる。 Further, in the present embodiment, by setting the distance between the adjacent ridges 10 to be larger than the width of the ridges 10, the coolant stays in the recess between the ridges 10. It can be prevented and an appropriate flow rate of the coolant can be maintained.

また、本実施形態においては、スペーサ９の一部が冷却液を少量だけ流すことができる多孔質体などの空隙保有体９ａで構成されているため、冷却液が第１空間７及び第２空間８よりも少ない流量で流れることができる。このようにスペーサ９に空隙保有体９ａを用いることにより、内部に隙間を有することによる高い断熱機能を得ることができる。また、空隙保有体９ａの材質や構造などを適宜選択することにより、冷却液の流量を調整することができる。 Further, in the present embodiment, since a part of the spacer 9 is composed of a void holding body 9a such as a porous body through which a small amount of the cooling liquid can flow, the cooling liquid is in the first space 7 and the second space. It can flow at a flow rate less than 8. By using the void holding body 9a for the spacer 9 in this way, it is possible to obtain a high heat insulating function by having a gap inside. Further, the flow rate of the coolant can be adjusted by appropriately selecting the material and structure of the void holding body 9a.

また、本実施形態においては、スペーサ９を、シリンダブロック内壁４ａ側に配置される空隙保有体９ａと、シリンダブロック外壁４ｂ側に配置され、且つ空隙保有体９ａを支持する樹脂製の支持体９ｂとで構成しているため、空隙保有体９ａとしてスポンジのような形状の維持が比較的困難な材質を選択したとしても、支持体９ｂで空隙保有体９ａを確実に保持することができ、冷却通路４ｃへの装着も容易で、スペーサ９の組付け性を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the spacer 9 is arranged on the void holding body 9a arranged on the inner wall 4a side of the cylinder block and the resin support 9b arranged on the outer wall 4b side of the cylinder block and supporting the void holding body 9a. Therefore, even if a material such as a sponge whose shape is relatively difficult to maintain is selected as the void holding body 9a, the void holding body 9a can be reliably held by the support 9b and cooled. It is easy to attach to the passage 4c, and the assembling property of the spacer 9 can be improved.

また、本実施形態においては、スペーサ９は、冷却通路４ｃ内において、シリンダライナ２内を進退運動するピストン５の上死点に対応する位置に第１空間７を有し、ピストン５の下死点に対応する位置に第２空間８を有するように配置され、第２空間８にも冷却液が流される。これにより、ピストン５の移動速度が遅くなる上死点と下死点での冷却液によるピストン５の積極的な冷却を行うことができる。 Further, in the present embodiment, the spacer 9 has a first space 7 at a position corresponding to the top dead center of the piston 5 moving back and forth in the cylinder liner 2 in the cooling passage 4c, and the bottom death of the piston 5. It is arranged so as to have the second space 8 at the position corresponding to the point, and the coolant is also flowed to the second space 8. As a result, the piston 5 can be positively cooled by the coolant at the top dead center and the bottom dead center where the moving speed of the piston 5 becomes slow.

［他の実施形態］
なお、本実施形態においては、スペーサ９が下死点に対応する位置においても冷却通路４ｃ内において隙間を存するように配置して第２空間８を形成するものを説明したが、本発明のウォータジャケットは、これに限らず、例えば、図４に示す他の実施形態のように、スペーサ９を下死点側において隙間なく冷却通路４ｃ内に配置して、第２空間を省略してもよい。 [Other embodiments]
In the present embodiment, the spacer 9 is arranged so as to have a gap in the cooling passage 4c even at the position corresponding to the bottom dead center to form the second space 8, but the water of the present invention has been described. The jacket is not limited to this, and for example, as in another embodiment shown in FIG. 4, the spacer 9 may be arranged in the cooling passage 4c without a gap on the bottom dead center side, and the second space may be omitted. ..

これによっても、シリンダライナ２の上方部分を流れる冷却液の流速を上げ、突条部１０に冷却液が衝突することによる熱伝達効率を向上させることができ、温度が上昇し易いシリンダライナ２の上死点側の壁面温度を下げることができ、ノッキングの抑制を効果的に行うことができるという本発明の作用効果を得ることができる。 This also increases the flow velocity of the coolant flowing in the upper portion of the cylinder liner 2, and can improve the heat transfer efficiency due to the coolant colliding with the ridge portion 10, and the temperature of the cylinder liner 2 tends to rise. It is possible to obtain the effect of the present invention that the wall surface temperature on the top dead center side can be lowered and knocking can be effectively suppressed.

また、本実施形態においては、１種類の空隙保有体９ａを用いたスペーサ９を説明したが、本発明のスペーサは、これに限らず、複数種類の空隙保有体を用いて構成してもよい。また、本発明のスペーサは、支持体を有していなくてもよく、または支持体のみで構成してスペーサ内での冷却液の流れを完全に遮断するように構成してもよい。また、シリンダライナ２の数は１つであっても２つ以上であってもよい。 Further, in the present embodiment, the spacer 9 using one type of void holding body 9a has been described, but the spacer of the present invention is not limited to this, and may be configured by using a plurality of types of void holding bodies. .. Further, the spacer of the present invention may not have a support, or may be composed of only the support so as to completely block the flow of the cooling liquid in the spacer. Further, the number of cylinder liners 2 may be one or two or more.

１ シリンダブロック
２ シリンダライナ
３ シリンダブロック本体
４ ウォータジャケット
４ａ シリンダブロック内壁
４ｂ シリンダブロック外壁
４ｃ 冷却通路
５ ピストン
５ａ ピストンピン
６ コネクティングロッド
７ 第１空間
８ 第２空間
９ スペーサ
９ａ 空隙保有体
９ｂ 支持体
１０ 突条部 1 Cylinder block 2 Cylinder liner 3 Cylinder block body 4 Water jacket 4a Cylinder block inner wall 4b Cylinder block outer wall 4c Cooling passage 5 Piston 5a Piston pin 6 Connecting rod 7 1st space 8 2nd space 9 Spacer 9a Void holding body 9b Support 10 Cylinder

Claims (5)

内燃機関のシリンダブロックに一体形成されるシリンダライナを覆うシリンダブロック内壁と、シリンダブロック内壁に対向する外壁との間に画定され、冷却液が流れる冷却通路と、
前記冷却通路内に前記シリンダライナ内を移動するピストンの上死点側に間隔を存して配置されることにより前記冷却通路内に第１空間を画定するスペーサと、
前記シリンダブロック内壁に、前記第１空間に位置させて設けられ、且つシリンダライナの中心軸線方向に沿って延びる複数の突条部と、
を備えることを特徴とするウォータジャケット。 A cooling passage defined between the inner wall of the cylinder block covering the cylinder liner integrally formed with the cylinder block of the internal combustion engine and the outer wall facing the inner wall of the cylinder block and through which the coolant flows.
A spacer that defines a first space in the cooling passage by being arranged in the cooling passage with a space on the top dead center side of the piston that moves in the cylinder liner.
A plurality of ridges provided on the inner wall of the cylinder block so as to be located in the first space and extend along the central axis direction of the cylinder liner.
A water jacket characterized by being equipped with. 請求項１に記載のウォータジャケットであって、
前記突条部の隣接する前記突条部との間隔は、前記突条部の幅よりも大きくなるように設定されていることを特徴とするウォータジャケット。 The water jacket according to claim 1.
A water jacket characterized in that the distance between the ridge portion and the adjacent ridge portion is set to be larger than the width of the ridge portion. 請求項１又は請求項２に記載のウォータジャケットであって、
前記スペーサの少なくとも一部は、冷却液が前記第１空間よりも少ない流量で流れることができる空隙保有体で構成されていることを特徴とするウォータジャケット。 The water jacket according to claim 1 or 2.
A water jacket characterized in that at least a part of the spacer is composed of a void holding body through which a coolant can flow at a flow rate smaller than that of the first space. 請求項３に記載のウォータジャケットにおいて、
前記スペーサは、前記シリンダブロック内壁側に配置される前記空隙保有体と、前記シリンダブロック外壁側に配置され、且つ前記空隙保有体を支持する樹脂製の支持体とで構成されることを特徴とするウォータジャケット。 In the water jacket according to claim 3,
The spacer is characterized by being composed of the void holding body arranged on the inner wall side of the cylinder block and a resin support arranged on the outer wall side of the cylinder block and supporting the void holding body. Water jacket. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載のウォータジャケットであって、
前記スペーサは、前記冷却通路内において、前記シリンダライナ内を進退運動するピストンの上死点に対応する位置に前記第１空間を有し、前記ピストンの下死点に対応する位置に第２空間を有するように配置され、
前記第２空間にも冷却液が流されることを特徴とするウォータジャケット。 The water jacket according to any one of claims 1 to 4.
The spacer has the first space in the cooling passage at a position corresponding to the top dead center of the piston moving back and forth in the cylinder liner, and the second space at a position corresponding to the bottom dead center of the piston. Arranged to have
A water jacket characterized in that a coolant is also flowed in the second space.
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