JP7069740B2

JP7069740B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP7069740B2
Application number: JP2018007409A
Authority: JP
Inventors: 篤史駒田; 邦彦坂田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2038-01-19
Also published as: JP2019124211A

Description

本発明は、シリンダブロックの内部を流通した冷却水がシリンダブロックの内部に流入するように冷却水の流通経路が構成されている内燃機関に関する。

特許文献１に記載されている内燃機関では、シリンダブロック内に設けられている冷却水通路であるブロック側通路と、シリンダヘッド内に設けられている冷却水通路であるヘッド側通路とを連通させる連通部が、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在するガスケットに設けられている。この特許文献１の内燃機関にあっては、ブロック側通路における幅方向における中央に連通部が配置されている。

なお、このような内燃機関にあっては、ブロック側通路を流れる冷却水の一部が連通部を介してヘッド側通路に流入することとなる。

特開２０１２－８２８５１号公報

近年では、内燃機関の高出力化や高タンブル化が進められている。そのため、シリンダヘッド内における燃焼室の近くにヘッド側通路を設け、ブロック側冷却水通路を流れる冷却水の一部を連通部を介してヘッド側通路に流入させるような内燃機関にあっては、ヘッド側通路内での冷却水の流れを工夫することによって、燃焼室内の冷却効率の更なる向上が求められている。

上記課題を解決するための内燃機関は、シリンダブロックの内部には気筒を囲むようにブロック側通路が設けられ、同ブロック側通路を流れる冷却水がガスケットの連通部を介してシリンダヘッド内のヘッド側通路に流入するようになっている。また、前記連通部における前記気筒を中心とする径方向の外側の縁は、前記ブロック側通路における前記径方向の外側の縁よりも前記径方向の内側に位置している。また、前記ヘッド側通路は、前記連通部が接続される上流側部分と、前記上流側部分に接続されているとともに、前記径方向の内側に延伸する下流側部分と、を有している。そして、前記上流側部分と前記下流側部分との接続部位の周面のうち、前記ヘッド側通路の中心軸よりも前記気筒に近い部分を気筒側周面とした場合、前記気筒の中心軸の延伸方向に沿った前記気筒側周面の断面が円弧状をなすように同気筒側周面が構成されている。

上記構成では、連通部における上記径方向の外側の縁が、ブロック側通路における上記径方向の外側の縁よりも上記径方向の内側に位置している。そのため、ブロック側通路内での冷却水の流れを、気筒に近い側に引き寄せることができる。すなわち、ブロック側通路の周壁のうちの燃焼室に近い側の周壁近傍を流れる冷却水の量を増やすことができる。これにより、ブロック側通路を流れる冷却水による燃焼室内の冷却効率を高くすることができる。

また、上記構成では、上記気筒側周面を気筒の中心軸の延伸方向に沿って切断した場合の断面が円弧状をなすように、気筒側周面が構成されている。そのため、ヘッド側通路の下流側部分のうち、同ヘッド側通路の中心軸よりも燃焼室に近い側の領域を流れる冷却水の量の低下を抑制できる。その結果、ヘッド側通路を流れる冷却水による燃焼室内の冷却効率を高くすることができる。

したがって、上記構成によれば、燃焼室内の冷却効率を高くすることができるようになる。

実施形態の内燃機関のシリンダブロック内に形成されているブロック側通路と、シリンダヘッドの内部に形成されている冷却水通路との位置関係を示す構成図。同内燃機関の断面図。シリンダヘッドの内部に形成されている冷却水通路を示す図。同内燃機関の断面図。シリンダブロック内からシリンダヘッド内に向けて冷却水が流れる様子を説明する作用図。

以下、内燃機関の一実施形態を図１～図５に従って説明する。
図１には、内燃機関１０を構成するシリンダブロック２０の一部が図示されている。図１に示すように、シリンダブロック２０内では、複数の気筒２１が一列に並んでいる。シリンダブロック２０内で気筒２１が並ぶ方向のことを「気筒配列方向Ｘ」という。シリンダブロック２０の内部には、冷却水通路であるブロック側通路２２が各気筒２１を囲むようなかたちで形成されている。ブロック側通路２２内では、図１に示す矢印方向に沿って冷却水が流れるようになっている。

図２に示すように、シリンダブロック２０には、シリンダヘッド３０が取り付けられている。このシリンダヘッド３０とシリンダブロック２０との間にはガスケット４０が介在している。シリンダヘッド３０には、図１に一点鎖線で示すように、一対の吸気ポート３１及び一対の排気ポート３２が気筒２１毎に設けられている。すなわち、気筒２１の数を「Ｎ個」とした場合、シリンダヘッド３０には、Ｎ対の吸気ポート３１とＮ対の排気ポート３２が設けられている。そして、図２に示すように、シリンダブロック２０の気筒２１とシリンダヘッド３０とピストン１１とにより燃焼室１２が区画されている。燃焼室１２には、点火プラグ１３によって、対となる２つの吸気ポート３１から導入された吸入空気と燃料とを含む混合気が燃焼される。そして、混合気の燃焼によって燃焼室１２で生成された排気は、対となる２つの排気ポート３２に排出されるようになっている。

図１には、シリンダヘッド３０の内部に設けられている冷却水通路の一部が二点鎖線で図示されている。すなわち、図１及び図２に示すように、シリンダヘッド３０の内部には、気筒２１の中心軸２１ａの周り、具体的には点火プラグ１３を囲むように形成されている環状の周囲冷却通路５０が設けられている。また、シリンダヘッド３０の内部には、対をなす２つの排気ポート３２の間に位置する排気ポート間冷却水通路５１が設けられている。排気ポート間冷却水通路５１は、図３に実線矢印で示すように、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする径方向において外側から内側に向かって冷却水が流れるように構成されている。そして、排気ポート間冷却水通路５１の下流端が周囲冷却通路５０に接続されている。また、図２に示すように、排気ポート間冷却水通路５１は、ガスケット４０に形成されている排気用連通部４１を介してブロック側通路２２と連通している。すなわち、本実施形態では、この排気用連通部４１が「連通部」の一例に相当し、排気ポート間冷却水通路５１が「ヘッド側通路」の一例に相当する。

次に、図２及び図４を参照し、排気ポート間冷却水通路５１について説明する。
排気ポート間冷却水通路５１は、排気用連通部４１が接続される上流側部分５２と、上流側部分５２の下流端に接続されている下流側部分５３とを有している。図２に示すように、下流側部分５３は、上流側部分５２との接続部位から上記径方向の内側に延伸している。そして、気筒２１の中心軸２１ａと下流側部分５３の中心軸５３ａとのなす角α２は、気筒２１の中心軸２１ａと上流側部分５２の中心軸５２ａとのなす角α１よりも大きい。また、図４に示すように、上流側部分５２と下流側部分５３との接続部位の周面のうち、排気ポート間冷却水通路５１の中心軸よりも気筒２１に近い部分を気筒側周面５４とした場合、気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿った気筒側周面５４の断面が円弧状をなすように気筒側周面５４が構成されている。

次に、図２及び図３を参照し、排気用連通部４１について説明する。
図３に示すように、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする周方向において、排気用連通部４１の一方側の縁４１１は、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の縁５１１よりも排気ポート間冷却水通路５１の中心から離れている。また、同周方向において、排気用連通部４１の他方側の縁４１２は、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の縁５１２よりも排気ポート間冷却水通路５１の中心から離れている。

また、図２及び図３に示すように、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする径方向において、排気用連通部４１の外側の縁４１３は、ブロック側通路２２の外側の縁、及び、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の外側の縁の双方よりも内側に位置している。また、同径方向において、排気用連通部４１の内側の縁４１４は、ブロック側通路２２の内側の縁、及び、排気ポート間冷却水通路５１の上流端の内側の縁の双方よりも内側に位置している。

次に、図５を参照し、本実施形態の作用及び効果について説明する。
排気用連通部４１における上記径方向の外側の縁４１３が、ブロック側通路２２における上記径方向の外側の縁よりも内側に位置している。そのため、ブロック側通路２２内での冷却水の流れを、気筒２１に近い側に引き寄せることができる。すなわち、ブロック側通路２２の周壁のうちの燃焼室１２に近い側の周壁近傍を流れる冷却水の量を増やすことができる。このように燃焼室１２を区画する壁に沿って流れる冷却水の流量を増やすことにより、ブロック側通路２２を流れる冷却水による燃焼室１２内の冷却効率を高くすることができる。

また、図５に示すように、排気用連通部４１は、排気ポート間冷却水通路５１の上流端よりも幅広になっている。そのため、ブロック側通路２２の冷却水を排気用連通部４１を介して排気ポート間冷却水通路５１に流入させるに際し、排気用連通部４１の縁（特に、ブロック側通路２２内における冷却水の流れ方向上流側の縁４１１）によって、排気ポート間冷却水通路５１への冷却水の流入が妨げられにくい。その結果、排気ポート間冷却水通路５１に流入する冷却水の量を増大させることができる。

さらに、本実施形態では、排気ポート間冷却水通路５１における上流側部分５２と下流側部分との接続部位の気筒側周面５４を気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿って切断した場合の断面が円弧状をなすように、気筒側周面５４が構成されている。

ここで、気筒側周面５４を気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿って切断した場合の断面がピン角状である場合を比較例として説明する。比較例では、排気ポート間冷却水通路５１内において、上流側部分５２から下流側部分５３に冷却水が流入するに際し、気筒側周面５４に沿って流れる冷却水の剥離が生じるおそれがある。この場合、排気ポート間冷却水通路５１の下流側部分５３のうち、中心軸よりも燃焼室１２に近い側の部分を流れる冷却水の量が少なくなるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、気筒側周面５４を気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に沿って切断した場合の断面が円弧状をなしているため、上流側部分５２から下流側部分５３に冷却水が流入するに際し、気筒側周面５４に沿って流れる冷却水の剥離が生じにくい。その結果、排気ポート間冷却水通路５１の下流側部分５３のうち、中心軸よりも燃焼室１２に近い側の部分を流れる冷却水の量の減少を抑制することができる。したがって、排気ポート間冷却水通路５１を流れる冷却水による燃焼室１２内の冷却効率を高くすることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ヘッド側通路を排気ポート間冷却水通路５１に具体化して説明している。しかし、シリンダヘッド３０内に設けられている冷却水通路のうち、上記径方向の外側から内側に冷却水が流れる通路であれば、排気ポート間冷却水通路５１以外の他の通路をヘッド側通路としてもよい。例えば、対をなす２つの吸気ポート３１の間に冷却水通路が設けられている場合、この冷却水通路をヘッド側通路としてもよい。

・内燃機関１０は、ディーゼル式のものであってもよい。

１０…内燃機関、２０…シリンダブロック、２１…気筒、２１ａ…気筒の中心軸、２２…ブロック側通路、３０…シリンダヘッド、５１…排気ポート間冷却水通路、５２…上流側部分、５３…下流側部分、５４…気筒側周面、４０…ガスケット、４１…排気用連通部。

Claims

シリンダブロックの内部には気筒を囲むようにブロック側通路が設けられ、同ブロック側通路を流れる冷却水がガスケットの連通部を介してシリンダヘッド内のヘッド側通路に流入するようになっており、
前記連通部における前記気筒を中心とする径方向の外側の縁は、前記ブロック側通路における前記径方向の外側の縁よりも前記径方向の内側に位置しており、
前記ヘッド側通路は、前記連通部が接続される上流側部分と、前記上流側部分に接続されているとともに、前記径方向の内側に延伸する下流側部分と、を有しており、
前記上流側部分と前記下流側部分との接続部位の周面のうち、前記ヘッド側通路の中心軸よりも前記気筒に近い部分を気筒側周面とした場合、前記気筒の中心軸の延伸方向に沿った前記気筒側周面の断面が円弧状をなすように同気筒側周面が構成されており、
前記連通部は、前記気筒を中心とする周方向において前記ブロック側通路の範囲内に位置しているとともに、前記周方向において前記上流側部分の上流端よりも幅広になっており、
前記上流端は、前記周方向において前記連通部の範囲内に位置している
内燃機関。