JP7255543B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

この発明は、水冷式の内燃機関に関する。

内燃機関のシリンダブロックには、ブロック内ウォータジャケットが複数のシリンダの周囲に形成される。このようなブロック内ウォータジャケット内の冷却水の流し方の１つとして、シリンダ列方向に沿って冷却水を流す縦流し方式がある。

特許文献１には、冷却水（冷却水）の縦流し方式を採用する内燃機関の一例が開示されている。特許文献１には、縦流し方式に関し、次のような課題が記載されている。すなわち、シリンダ列方向におけるシリンダブロックの一端に設けられた冷却水入口からその他端に設けられた冷却水出口に向かうに従い、シリンダボア内壁からの熱伝達により、ブロック内ウォータジャケット内の冷却水温度が上昇していく。そのため、シリンダボア内壁から冷却水への熱伝達は、シリンダブロックの前部（冷却水入口側）から後部（冷却水出口側）へと向かうに従って減少していく。それは、シリンダボア内壁の温度と冷却水温度との温度差が、シリンダブロックの前部から後部へと向かうに従って減っていくためである。その結果、シリンダボア外壁の温度が、シリンダブロックの前部から後部へと向かうに従って上がっていく（つまり、シリンダブロックの温度バランスが悪くなる）。

上記の課題に鑑み、特許文献１に記載の内燃機関では、ブロック内ウォータジャケットは、その断面積が冷却水入口から冷却水出口に向かうに従って小さくなるように構成されている。また、特許文献１には、「冷却水の体積流量が冷却水入口から冷却水出口までほぼ一定であれば、ウォータジャケットの断面積が冷却水出口側に向かうほど小さくなると、冷却水の平均速度が冷却水出口に向かうほど高くなる」という旨の記載がある。そして、特許文献１には、このように冷却水の平均速度が冷却水出口に向かうほど高くなることによって、上記温度差の減少を補うことができ、これにより、シリンダブロックの温度バランスを良好にすることができると記載されている。

また、特許文献２には、シリンダヘッドとシリンダブロックとに連ねて設けられた冷却水通路に対応して冷却水通過用の通水孔を備えるとともに、当該通水孔の近傍に、通水孔を通過する冷却水の通過方向を変換するためのガイド部を備えるヘッドガスケットが開示されている。また、特許文献３には、シリンダブロック内のウォータジャケットの深さに関し、シリンダ列方向の一端側から他端側までの吸気側及び排気側の一方においては上流側よりも下流側の方が浅く、かつ、他端側から一端側までの吸気側及び排気側の他方においては上流側よりも下流側の方が深くなるように形成されたウォータジャケットが開示されている。さらに、特許文献４には、シリンダボア孔軸と直交する方向でのボア壁温の高低とボア壁周囲を通過する冷却水温の高低の少なくとも１つに基づきウォータジャケットの性状を設定したシリンダブロックの冷却構造が開示されている。

特開２０１３－０２４０８１号公報 特開平１１－１６６４５０号公報 特開２０１９－１９０３７３号公報 特開２００２－０３０９８９号公報

ところで、特許文献１に記載の内燃機関のように冷却水の縦流し方式を採用している場合、ブロック内ウォータジャケットからシリンダヘッド内のウォータジャケット（ヘッド内ウォータジャケット）へと向かう冷却水の流量のシリンダ間ばらつきに関する次のような課題がある。すなわち、ブロック内ウォータジャケットからヘッド内ウォータジャケットへと向かう冷却水の流量は、ブロック内ウォータジャケット内の冷却水の流れ方向においてより下流側に位置するシリンダの方が少なくなる（つまり、シリンダ間での当該流量のばらつきが生じる）。その理由は、ブロック内ウォータジャケット内の上流側の部位から少しずつヘッド内ウォータジャケットへと冷却水が上がっていくことにより、下流に向かうほどブロック内ウォータジャケットを流れる冷却水の流量が減少するためである。縦流し方式を採用する場合には、このようなシリンダ間での冷却水の流量ばらつきを抑制できることが望まれる。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、ブロック内ウォータジャケットからヘッド内ウォータジャケットへの冷却水の移送に関し、簡便な手法を利用してシリンダ間での冷却水の流量ばらつきを抑制できるようにした内燃機関を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る内燃機関は、
シリンダ列方向に沿って直列に配置された複数のシリンダと、複数のシリンダの周囲に形成され冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットと、を有するシリンダブロックと、
冷却水が流れるヘッド内ウォータジャケットを有するシリンダヘッドと、
シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在するヘッドガスケットと、
を備える。
ブロック内ウォータジャケットは、複数のシリンダのそれぞれの吸気側及び排気側の双方に位置する複数のシリンダ外周部を含む。
ヘッドガスケットは、複数のシリンダ外周部のそれぞれと、ヘッド内ウォータジャケットとを連通させる複数の冷却水開口部を含む。
内燃機関は、ブロック内ウォータジャケット内において、冷却水がシリンダ列方向に沿って複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されている。
ヘッドガスケットは、ブロック内ウォータジャケット内の冷却水の流れ方向であるブロック内冷却水流れ方向における少なくとも最下流に位置するシリンダ外周部に対応する冷却水開口部の下流側の位置に冷却水の流れを遮るように設けられた１又は複数の堰部を含む。
内燃機関は、ブロック内ウォータジャケットにおける吸気側及び排気側の双方において、シリンダ列方向の一端から他端に向けて冷却水がシリンダ列方向に沿って複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されている。
１又は複数の堰部は、吸気側及び排気側の少なくとも一方に配置された複数の堰部を含む。
複数の堰部は、ブロック内冷却水流れ方向のより下流に位置する堰部の面積が、ブロック内冷却水流れ方向のより上流に位置する堰部の面積よりも大きくなるように形成されている。

本発明の第２の態様に係る内燃機関は、
シリンダ列方向に沿って直列に配置された複数のシリンダと、複数のシリンダの周囲に形成され冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットと、を有するシリンダブロックと、
冷却水が流れるヘッド内ウォータジャケットを有するシリンダヘッドと、
シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在するヘッドガスケットと、
を備える。
ブロック内ウォータジャケットは、複数のシリンダのそれぞれの吸気側及び排気側の双方に位置する複数のシリンダ外周部を含む。
ヘッドガスケットは、複数のシリンダ外周部のそれぞれと、ヘッド内ウォータジャケットとを連通させる複数の冷却水開口部を含む。
内燃機関は、ブロック内ウォータジャケット内において、冷却水がシリンダ列方向に沿って複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されている。
ヘッドガスケットは、ブロック内ウォータジャケット内の冷却水の流れ方向であるブロック内冷却水流れ方向における少なくとも最下流に位置するシリンダ外周部に対応する冷却水開口部の下流側の位置に冷却水の流れを遮るように設けられた１又は複数の堰部を含む。
内燃機関は、ブロック内ウォータジャケットにおける吸気側及び排気側の一方においてシリンダ列方向の一端から他端に向けて冷却水がシリンダ列方向に沿って複数のシリンダ外周部の一部を順に流れ、その後、吸気側及び排気側の他方においてシリンダ列方向の他端から一端に向けて冷却水がシリンダ列方向に沿って複数のシリンダ外周部の残りを順に流れるように構成されている。
１又は複数の堰部は、吸気側及び排気側の少なくとも一方に配置された複数の堰部を含む。
複数の堰部は、ブロック内冷却水流れ方向のより下流に位置する堰部の面積が、ブロック内冷却水流れ方向のより上流に位置する堰部の面積よりも大きくなるように形成されている。

本発明の第３の態様に係る内燃機関は、
シリンダ列方向に沿って直列に配置された複数のシリンダと、複数のシリンダの周囲に形成され冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットと、を有するシリンダブロックと、
冷却水が流れるヘッド内ウォータジャケットを有するシリンダヘッドと、
シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在するヘッドガスケットと、
を備える。
ブロック内ウォータジャケットは、複数のシリンダのそれぞれの吸気側及び排気側の双方に位置する複数のシリンダ外周部を含む。
ヘッドガスケットは、複数のシリンダ外周部のそれぞれと、ヘッド内ウォータジャケットとを連通させる複数の冷却水開口部を含む。
内燃機関は、ブロック内ウォータジャケット内において、冷却水がシリンダ列方向に沿って複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されている。
ヘッドガスケットは、ブロック内ウォータジャケット内の冷却水の流れ方向であるブロック内冷却水流れ方向における少なくとも最下流に位置するシリンダ外周部に対応する冷却水開口部の下流側の位置に冷却水の流れを遮るように設けられた１又は複数の堰部を含む。
１又は複数の堰部は、吸気側及び排気側の少なくとも一方に配置された複数の堰部を含む。
複数の堰部の面積は同じである。
複数の堰部は、ブロック内冷却水流れ方向の最上流に位置するシリンダ外周部を除く複数のシリンダ外周部に対応する複数の冷却水開口部の下流側に配置されている。

上記第１～第３の態様の何れかにおいて、シリンダブロックは、ブロック内ウォータジャケットの外周側に形成され、ヘッドガスケットを介してシリンダヘッドをシリンダブロックに固定する複数のヘッドボルトがそれぞれ挿入される複数のヘッドボルトボス部を含んでもよい。そして、１又は複数の堰部のそれぞれは、複数のヘッドボルトボス部と複数のシリンダのボア壁とによって挟まれたブロック内ウォータジャケットの部位であるボルト周囲部に配置されていてもよい。
また、上記第１～第３の態様の何れかにおいて、ヘッドガスケットは、多層構造のメタルヘッドガスケットであってもよい。そして、１又は複数の堰部は、メタルヘッドガスケットにおけるシリンダブロックの側の一層の一部を折り曲げることによって形成されていてもよい。

本発明に係る内燃機関によれば、ヘッドガスケットが備える１又は複数の堰部の上流（直上流）における冷却水の流路の一部が１又は複数の堰部によって堰き止められるので、１又は複数の堰部の上流側の冷却水の圧力が高められる。その結果、１又は複数の堰部の上流（直上流）にある冷却水開口部の近傍を流れる冷却水の流量を回復させることができる。このため、本発明によれば、ブロック内ウォータジャケットからヘッド内ウォータジャケットへの冷却水の移送に関し、簡便な手法を利用してシリンダ間での冷却水の流量ばらつきを抑制できるようになる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関が備えるウォータジャケットの基本構成の一例を表した模式図である。 図１に示すヘッドガスケットをシリンダヘッドの側から見た図である。 図２中の矢視Ａの方向から堰部を見た図である。 実施の形態１の構成との対比のために参照される比較例の課題を説明するための図（Ａ）と、実施の形態１の構成の効果を説明するための図（Ｂ）である。 実施の形態１の第１変形例Ａに係るヘッドガスケットの構造を表した図である。 実施の形態１の第２変形例Ｂに係るヘッドガスケットの構造を表した図である。 実施の形態１の第３変形例Ｃに係るヘッドガスケットの構造を表した図である。 実施の形態１の第４変形例Ｄに係るヘッドガスケットの構造を表した図である。 実施の形態１の第５変形例Ｅに係るヘッドガスケットの構造を表した図である。 本発明の実施の形態２に係るヘッドガスケット及びその下方側に位置するシリンダブロックをシリンダヘッドの側から見た図である。

以下に説明される各実施の形態において、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。また、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．実施の形態１
図１～図９を参照して、本発明の実施の形態及びその変形例について説明する。

１－１．ウォータジャケットの基本構成
図１は、実施の形態１に係る内燃機関１が備えるウォータジャケット１４、２２の基本構成の一例を表した模式図である。

図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド２０と、ヘッドガスケット３０とを備えている。ヘッドガスケット３０は、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間に介在している。より詳細には、シリンダヘッド２０は、シリンダブロック１０との間にヘッドガスケット３０を介在した状態で、ヘッドボルト（図示省略）によってシリンダブロック１０に固定される。

シリンダブロック１０は、複数（一例として、４つ）のシリンダ１２と、ブロック内ウォータジャケット１４とを備えている。４つのシリンダ１２は、シリンダ列方向Ｄ１に沿って直列に配置されている。以下の説明では、個々のシリンダ１２を特定するときは、シリンダ列方向Ｄ１の一端に近いシリンダから順に、第１シリンダ１２＃１、第２シリンダ１２＃２、第３シリンダ１２＃３及び第４シリンダ１２＃４とも称する。

ブロック内ウォータジャケット１４は、シリンダブロック１０の内部において、これらのシリンダ１２の周囲に形成されている。より詳細には、４つのシリンダ１２は、隣り合うシリンダ１２間にウォータジャケットを有さないサイアミーズ型のシリンダである。シリンダ１２の冷却のために、冷却水がブロック内ウォータジャケット１４を流れる。ブロック内ウォータジャケット１４の上面（シリンダヘッド２０側の表面）は開放されている。すなわち、シリンダブロック１０は、いわゆるオープンデッキタイプである。

また、シリンダ列方向Ｄ１におけるシリンダブロック１０の一端（第１シリンダ１２＃１側の端）には、冷却水入口１６が設けられている。冷却水は、冷却水入口１６からブロック内ウォータジャケット１４に導入される。より詳細には、図示省略するウォータポンプによって圧送された冷却水が、冷却水入口１６からブロック内ウォータジャケット１４に導入される。

ブロック内ウォータジャケット１４は、図１に示すように、４つのシリンダ１２のそれぞれの吸気側に位置する合計４つのシリンダ外周部１４ａと、４つのシリンダ１２のそれぞれの排気側に位置する合計４つのシリンダ外周部１４ｂとを有する。一方、シリンダヘッド２０の内部には、当該冷却水が流れるヘッド内ウォータジャケット２２が形成されている。図１には、ヘッド内ウォータジャケット２２の各入口２２ａと、ヘッド内ウォータジャケット２２内の冷却水の流れ方向を示す矢印とが表されている。

ヘッドガスケット３０は、合計８つのシリンダ外周部１４ａ、１４ｂのそれぞれと、ヘッド内ウォータジャケット２２（各入口２２ａ）とを連通させる合計８か所の冷却水開口部３２を有する。これらの冷却水開口部３２は、ブロック内ウォータジャケット１４とヘッド内ウォータジャケット２２との間で冷却水の流通を可能とするために形成されている。また、ヘッドガスケット３０には、各シリンダ１２に関してシリンダヘッド２０とシリンダブロック１０とを連通させるためのシリンダ開口部３４が形成されている。

内燃機関１は、ブロック内ウォータジャケット１４内において、冷却水がシリンダ列方向Ｄ１に沿って各シリンダ外周部１４ａ、１４ｂを順に流れるように構成されている。すなわち、内燃機関１では、ブロック内ウォータジャケット１４内の冷却水の流し方として、いわゆる縦流し方式が採用されている。より具体的には、内燃機関１は、図１に示すように、ブロック内ウォータジャケット１４における吸気側及び排気側の双方において、シリンダ列方向Ｄ１の一端から他端に向けて冷却水がシリンダ列方向Ｄ１に沿って複数のシリンダ外周部１４ａ及び１４ｂを順に流れるように構成されている。

図１に示す構成例では、冷却水入口１６からブロック内ウォータジャケット１４内に導入された冷却水は、吸気側と排気側の双方に分かれて進む。より具体的には、吸気側に進んだ冷却水は、シリンダ列方向Ｄ１の一端（冷却水入口１６）に最も近い第１シリンダ１２＃１のシリンダ外周部１４ａから、第２シリンダ１２＃２のシリンダ外周部１４ａ、第３シリンダ１２＃３のシリンダ外周部１４ａ及び第４シリンダ１２＃４のシリンダ外周部１４ａの順に流れる。同様に、排気側に進んだ冷却水は、第１シリンダ１２＃１のシリンダ外周部１４ｂ、第２シリンダ１２＃２のシリンダ外周部１４ｂ、第３シリンダ１２＃３のシリンダ外周部１４ｂ及び第４シリンダ１２＃４のシリンダ外周部１４ｂの順に流れる。

そして、冷却水は、上述のように各シリンダ外周部１４ａ、１４ｂを流れていく過程で、ヘッドガスケット３０の各冷却水開口部３２を介してヘッド内ウォータジャケット２２に移送される。ヘッド内ウォータジャケット２２に導入された冷却水は、一例としてシリンダ列方向Ｄ１におけるシリンダヘッド２０の一端に設けられた冷却水出口２４においてヘッド内ウォータジャケット２２から排出される。

１－２．ヘッドガスケットの構造
図２は、図１に示すヘッドガスケット３０をシリンダヘッド２０の側から見た図である。図３は、図２中の矢視Ａの方向から堰部３８＃３を見た図である。

シリンダブロック１０の上部には、ヘッドボルトが挿入される複数のヘッドボルトボス部１８が形成されている。ヘッドガスケット３０には、複数のヘッドボルトボス部１８に対応する位置に、複数のボルトボス開口部３６がそれぞれ形成されている。図２に示す直列４気筒の例では、ヘッドボルトボス部１８及びそれらに対応するボルトボス開口部３６は、吸気側の５か所と排気側の５か所の合計１０か所に設けられている。

より詳細には、図２に示すように、ヘッドボルトボス部１８及びボルトボス開口部３６は、一例として、吸気側及び排気側の双方において、隣り合うシリンダ１２間の３か所の部位及びシリンダ１２＃１、１２＃４周辺のシリンダブロック１０の両端の２か所の部位に等ピッチで配置されている。そして、各ヘッドボルトボス部１８は、ブロック内ウォータジャケット１４の外周側において、当該ブロック内ウォータジャケット１４と近接して設けられている。その結果、ブロック内ウォータジャケット１４のシリンダ径方向の幅は、各ヘッドボルトボス部１８と各シリンダ１２のボア壁とによって挟まれた部位（換言すると、各ヘッドボルトボス部１８と対向する部位）であるボルト周囲部１４ｃにおいて、図２に示すように相対的に狭くなっている。

付け加えると、図２中に破線で示されるように、上述のシリンダ外周部１４ａ、１４ｂは、シリンダ１２と同じ向き曲率で湾曲して各シリンダ１２の周囲に形成された部位である。そして、各ボルトボス開口部３６の周囲におけるブロック内ウォータジャケット１４の部位は、シリンダ外周部１４ａ、１４ｂと連続した部位であって、これらと逆向きの曲率で湾曲して形成されたボルト周囲部１４ｃとして形成されている。

なお、図２に示すヘッドガスケット３０では、各冷却水開口部３２は、一例として３つの開口３２ａ、３２ｂ及び３２ｃからなる。したがって、冷却水は、３つの開口３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを介してブロック内ウォータジャケット１４からヘッド内ウォータジャケット２２に導入される。

１－２－１．堰部の具体的な構成
本実施形態のヘッドガスケット３０は、２か所に堰部（バッフル部）３８を備えている。具体的には、堰部３８は、吸気側に堰部３８＃３及び３８＃４として設けられている。堰部３８＃３は、第３シリンダ１２＃３と第４シリンダ１２＃４との間に位置するボルト周囲部１４ｃと対応する位置に設けられている。堰部３８＃４は、第４シリンダ１２＃４側のシリンダブロック１０の端部に位置するボルト周囲部１４ｃと対応する位置に設けられている。

ここで、ブロック内ウォータジャケット１４の冷却水の流れ方向を「ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２」と称する。堰部３８＃３及び３８＃４は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２における下流側の２つのシリンダ外周部１４ａ＃３及び１４ａ＃４に対応する冷却水開口部３２の下流側の位置（より詳細には、冷却水開口部３２の直下の位置）であるボルト周囲部１４ｃに、冷却水の流れを遮るように設けられている。このように、堰部３８は、冷却水開口部３２内ではなく、その下流側の位置（より詳細には、直下）に設けられている。

より詳細には、堰部３８は、図３に示されるように、冷却水流れと略直交方向（シリンダ軸線方向Ｄ３（さらに換言すると、ブロック内ウォータジャケット１４の上下方向））に沿って延びるように形成されている。なお、図３には、堰部３８＃３が例示されているが、堰部３８＃４の基本形状は、次に説明する面積（より詳細には、冷却水を堰き止める面の面積）の設定を除き、堰部３８＃３と同様である。

本実施形態では、２つの堰部３８＃３及び３８＃４は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２のより下流に位置する堰部３８＃４の面積がブロック内冷却水流れ方向Ｄ２のより上流に位置する堰部３８＃３の面積よりも大きくなるように形成されている。より具体的には、このような面積の大小の関係は、一例として、下流側の堰部３８＃４の高さ（シリンダ軸線方向Ｄ３の幅）を上流側の堰部３８＃３の高さよりも大きくすることによって実現されている。なお、このような面積の大小の関係は、堰部の高さの設定に代え、或いはそれとともに、堰部の幅（シリンダ径方向の幅）の設定を利用して実現されてもよい。

また、本実施形態のヘッドガスケット３０は、一例として、多層構造のメタルヘッドガスケットである。図３に例示されるように、堰部３８（３８＃３及び３８＃４）は、メタルヘッドガスケット３０におけるシリンダブロック１０の側の一層３０ａの一部を折り曲げることによって形成されている。なお、堰部の形成手法は、このような手法に限られない。具体的には、例えば、堰部に相当する別ピースを溶接又はカシメ等の接合手法を用いてヘッドガスケット本体と一体化することにより、堰部を備えるヘッドガスケットが構成されてもよい。

１－３．効果
図４（Ａ）は、実施の形態１の構成との対比のために参照される比較例の課題を説明するための図である。図４（Ｂ）は、実施の形態１の構成の効果を説明するための図である。図４（Ａ）に示す比較例の構成は、堰部３８を備えていない点を除き、実施の形態１の内燃機関１の構成と同様である。

ブロック内ウォータジャケット内の冷却水の流し方として上述の縦流し方式が用いられると、冷却水は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２に沿って各シリンダ外周部を流れていく過程で、上流側から少しずつ冷却水開口部を介してヘッド内ウォータジャケットへと上がっていく。その結果、下流に向かうほどブロック内ウォータジャケットを流れる冷却水の流量が減少する。このため、比較例のように堰部が設けられていないと、図４（Ａ）に示すように、ブロック内ウォータジャケットからヘッド内ウォータジャケットへと向かう冷却水の流量は、下流側に位置するシリンダ外周部の方が少なくなる（すなわち、下流に向かうほど減少する）。その結果、当該流量のシリンダ間ばらつきが生じる。

これに対し、本実施形態の内燃機関１では、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２の下流側のシリンダ外周部１４ａ＃３及び１４ａ＃４の下流側の位置（直下）に堰部３８＃３及び３８＃４がそれぞれ設けられている。これにより、図４（Ｂ）に示すように、各堰部３８の上流（直上流）における冷却水の流路の一部が堰部３８によって堰き止められるので、堰部３８の上流側の冷却水の圧力が高められる。その結果、各堰部３８の上流（直上流）にある冷却水開口部３２の近傍を流れる冷却水の流量を回復させることができる。このため、当該冷却水開口部３２を通過してヘッド内ウォータジャケット２２に向かう冷却水の流量の低下を抑制できる。

以上のように、本実施の形態の内燃機関１によれば、ブロック内ウォータジャケット１４からヘッド内ウォータジャケット２２への冷却水の移送に関し、ヘッドガスケット３０の形状変更という簡便な手法を利用して、シリンダ１２間での冷却水の流量ばらつきを抑制できるようになる。

また、本実施形態に係る堰部３８は、ヘッドボルトボス部１８とこれに隣接するシリンダ１２のボア壁とによって挟まれたブロック内ウォータジャケット１４の部位であるボルト周囲部１４ｃと対応する位置に設けられている。上述のように、ボルト周囲部１４ｃでは、ブロック内ウォータジャケット１４の幅が相対的に狭くなっている。このように狭いボルト周囲部１４ｃに堰部３８を配置することにより、冷却水を効率良く堰き止めることができる。ただし、堰部３８の配置場所は、広く言えば、堰部の配置によって流量の回復を必要とする冷却水開口部３２の下流側の位置であれば、必ずしもボルト周囲部１４ｃに限られず、シリンダ外周部１４ａであってもよい。より詳細には、堰部の配置によって流量の回復を必要とする冷却水開口部Ａの下流側に他の冷却水開口部Ｂが存在する場合には、堰部３８は、冷却水開口部Ａと冷却水開口部Ｂとの間に位置するシリンダ外壁部１４ａに設けられてもよい。

さらに、本実施形態に係る堰部３８は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２のより下流に位置する堰部３８＃４の面積（高さ）は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２のより上流に位置する堰部３８＃３の面積（高さ）よりも大きくなるように形成されている。このような構成によれば、ブロック内ウォータジャケットからヘッド内ウォータジャケットへと向かう冷却水の流量が、堰部なしでは下流に向かうほど減少してしまうという課題に対し、当該流量のシリンダ間ばらつきをより効果的に抑制できるようになる。

また、本実施形態に係る堰部３８は、メタルヘッドガスケットであるヘッドガスケット３０におけるシリンダブロック１０の側の一層３０ａの一部を折り曲げることによって形成されている。これにより、上述した機能を有する堰部３８を備えるヘッドガスケット３０を簡便に構成できる。

（補足）
付け加えると、特許文献１に記載の内燃機関のように、ブロック内ウォータジャケットの断面積が冷却水入口から冷却水出口に向かうに従って小さくなる構成（すなわち、ブロック内ウォータジャケットの流路全体を絞る構成）では、冷却水の圧損が過大となってしまう。これに対し、本実施形態によれば、流量の回復を必要とする部位を対象として堰部３８が適宜設けられる。これにより、特許文献１に記載の内燃機関と比べて圧損を低減させつつ、流量の回復を必要とする部位の冷却水の圧力を高めることができ、ヘッド内ウォータジャケット２２へと上がる冷却水の流量調整が可能となる。より詳細には、堰部３８によれば、冷却水をヘッド内ウォータジャケット２２に流すための冷却水開口部３２の近傍でのみ、冷却水の流れを堰き止めることができ、冷却水を効率良くヘッド内ウォータジャケット２２へと上げることができる。

また、堰部３８がヘッドガスケット３０と一体化されている。このため、堰部３８を有しないヘッドガスケットから堰部３８を有するヘッドガスケット３０に交換することによって、堰部３８を有する仕様に容易に変更することができる。また、ヘッドガスケットと別体のウォータジャケットスペーサを利用して流量のシリンダ間ばらつきを改善する手法も考えられる。しかしながら、本実施形態によれば、このような手法と比べ、ウォータジャケットスペーサの追加による構造の複雑化、及び、ウォータジャケットスペーサの支持部の存在によるブロック内ウォータジャケット内の流路抵抗の増大を回避しつつ流量のシリンダ間ばらつきを改善できる。

さらに、堰部３８による対策は、冷却水開口部３２の個々の開口３２ａ～３２ｃ毎の対策ではなく、流量の回復が必要とされるシリンダ外周部１４ａの冷却水開口部３２の全体を通過する冷却水の流量を高めるためのものである。したがって、個々の開口３２ａ～３２ｃ毎の対策を行う場合と比べて、堰部３８の数を少なくでき、この点においても簡便である。

１－４．変形例
上述した実施の形態１においては、直列４気筒、かつブロック内ウォータジャケット１４における吸気側及び排気側の双方において冷却水がシリンダ列方向Ｄ１の一端から他端に向けてシリンダ列方向Ｄ１に沿って複数のシリンダ外周部１４ａ、１４ｂを順に流れるように構成された内燃機関１を例に挙げて、堰部３８の配置の一例が説明された。しかしながら、本発明に係る「堰部」は、例えば、以下の図５～図９に例示される手法で内燃機関１に配置されてもよい。

図５は、実施の形態１の第１変形例Ａに係るヘッドガスケット３０Ａの構造を表した図である。図５に示す第１変形例Ａでは、ヘッドガスケット３０Ａは、吸気側の３か所に堰部３８Ａを備えている。具体的には、堰部３８Ａには、堰部３８＃３及び３８＃４に加え、堰部３８＃２が該当する。堰部３８＃２は、第２シリンダ１２＃２と第３シリンダ１２＃３との間に位置するボルト周囲部１４ｃと対応する位置に設けられている。各堰部３８Ａの面積（高さ）は、最下流に位置する堰部３８＃４が最も高く、堰部３８＃３及び３８＃２の順でこれに続く。

図６は、実施の形態１の第２変形例Ｂに係るヘッドガスケット３０Ｂの構造を表した図である。図６に示す第２変形例Ｂでは、ヘッドガスケット３０Ｂは、吸気側の４か所に（すなわち、すべてのシリンダ外周部１４ａを対象として）堰部３８Ｂを備えている。具体的には、堰部３８Ｂには、堰部３８＃２、３８＃３及び３８＃４に加え、堰部３８＃１が該当する。堰部３８＃１は、第１シリンダ１２＃１と第２シリンダ１２＃２との間に位置するボルト周囲部１４ｃと対応する位置に設けられている。各堰部３８Ｂの面積（高さ）は、最下流に位置する堰部３８＃４が最も高く、堰部３８＃３、３８＃２及び３８＃１の順でこれに続く。

図７は、実施の形態１の第３変形例Ｃに係るヘッドガスケット３０Ｃの構造を表した図である。図７に示す第３変形例Ｃでは、ヘッドガスケット３０Ｃは、吸気側の１か所に堰部３８Ｃを備えている。具体的には、堰部３８Ｃには、堰部３８＃４のみが該当する。すなわち、この第３変形例Ｃでは、堰部３８Ｃは、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ２における最下流に位置するシリンダ外周部１４ａに対応する冷却水開口部３２の下流側の位置（直下）にのみ配置されている。

図８は、実施の形態１の第４変形例Ｄに係るヘッドガスケット３０Ｄの構造を表した図である。図８に示す第４変形例Ｄでは、ヘッドガスケット３０Ｄは、実施の形態１（図２参照）と同様に、吸気側の２か所に（すなわち、第３シリンダ１２＃３及び第４シリンダ１２＃４のシリンダ外周部１４ａを対象として）堰部３８Ｄを備えている。ただし、この第４変形例Ｄでは、堰部３８Ｄに該当する堰部３８＃３’及び３８＃４’は、実施の形態１とは異なり、同じ面積（高さ）を有するように形成されている。

なお、本発明に係る「堰部」は、既述したように、ヘッド内ウォータジャケットに向かう冷却水の流量のシリンダ間ばらつきを抑制するために備えられるものである。このため、図８に示す第４変形例Ｄのように同じ面積（高さ）を有する複数の堰部を吸気側に備える場合、複数の堰部は、ブロック内冷却水流れ方向の最上流に位置するシリンダ外周部を除くことを条件として、任意の複数のシリンダ外周部に対応する冷却水開口部の下流側に配置されてもよい。

図９は、実施の形態１の第５変形例Ｅに係るヘッドガスケット３０Ｅの構造を表した図である。図９に示す第５変形例Ｅでは、ヘッドガスケット３０Ｅは、実施の形態１（図２参照）と同様の吸気側の２か所とともに、排気側の２か所に堰部３８Ｅを備えている。具体的には、堰部３８Ｅには、堰部３８＃３ＩＮ及び３８＃４ＩＮに加え、堰部３８＃３ＥＸ及び３８＃４ＥＸが該当する。堰部３８＃３ＥＸは、排気側において第２シリンダ１２＃２と第３シリンダ１２＃３との間に位置するボルト周囲部１４ｃと対応する位置に設けられている。堰部３８＃４ＥＸは、排気側において第３シリンダ１２＃３と第４シリンダ１２＃４との間に位置するボルト周囲部１４ｃと対応する位置に設けられている。吸気側と同様に、排気側の堰部３８＃３ＥＸ及び３８＃４ＥＸの面積（高さ）は、下流側に位置する堰部３８＃４ＥＸの方が堰部３８＃３ＥＸよりも高い。

また、排気側に設けられる堰部の数は、図５～図７に示す例と同様に変更されてもよい。さらに、排気側に設けられる複数の堰部の面積（高さ）は、図８に示す例に関する説明と同様の考え方で決定されてもよい。また、本発明に係る堰部は、上述した各例とは異なり、シリンダブロックの吸気側には設けられず、排気側にのみ設けられてもよい。

２．実施の形態２
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態の内燃機関は、以下に説明する点を除き、実施の形態１の内燃機関１と同様に構成されている。

図１０は、実施の形態２に係るヘッドガスケット５０及びその下方側に位置するシリンダブロック４０をシリンダヘッド２０の側から見た図である。実施の形態２の内燃機関は、実施の形態１と同様のヘッド内ウォータジャケット２２を有するシリンダヘッド２０とともに、シリンダブロック４０及びヘッドガスケット５０を備えている。シリンダブロック４０は、内燃機関１と同様の４つのシリンダ１２（１２＃１～１２＃４）とともに、これらの周囲に形成されたブロック内ウォータジャケット４４を備えている。

２－１．ウォータジャケットの基本構成
ブロック内ウォータジャケット４４は、図１０に示すように、４つのシリンダ１２のそれぞれの吸気側に位置する合計４つのシリンダ外周部４４ａと、４つのシリンダ１２のそれぞれの排気側の双方に位置する合計４つのシリンダ外周部４４ｂ（４４ｂ＃１～４４ｂ＃４）とを有する。実施の形態２の内燃機関においても、ブロック内ウォータジャケット４４内において、冷却水がシリンダ列方向Ｄ１に沿って複数のシリンダ外周部４４ａ、４４ｂを順に流れるように構成されている。ただし、ブロック内ウォータジャケット４４は、冷却水の具体的な流し方において実施の形態１のブロック内ウォータジャケット１４と相違している。

具体的には、シリンダブロック４０への冷却水入口４２は、シリンダ列方向Ｄ１におけるシリンダブロック４０の吸気側の一端（第１シリンダ１２＃１側の端）においてシリンダブロック４０に設けられている。そして、図１０に示すように、実施の形態２の内燃機関は、まず、ブロック内ウォータジャケット４４における吸気側においてシリンダ列方向Ｄ１の一端から他端に向けて冷却水がシリンダ列方向Ｄ１に沿って４つのシリンダ外周部４４ａの一部を順に流れ、その後、排気側においてシリンダ列方向Ｄ１の上記他端から上記一端に向けて冷却水がシリンダ列方向Ｄ１に沿って４つのシリンダ外周部４４ｂの残りを順に流れるように構成されている。より詳細には、吸気側に進んだ冷却水は、シリンダ列方向Ｄ１の一端（冷却水入口４２）に最も近い第１シリンダ１２＃１のシリンダ外周部４４ａから、第２シリンダ１２＃２のシリンダ外周部４４ａ、第３シリンダ１２＃３のシリンダ外周部４４ａ及び第４シリンダ１２＃４のシリンダ外周部４４ａの順に流れる。冷却水は、その後にＵターンし、排気側において第４シリンダ１２＃４のシリンダ外周部４４ｂ、第３シリンダ１２＃３のシリンダ外周部４４ｂ、第２シリンダ１２＃３のシリンダ外周部４４ｂ及び第１シリンダ１２＃４のシリンダ外周部４４ｂの順に流れる。

そして、冷却水は、上述のように各シリンダ外周部４４ａ、４４ｂを流れていく過程で、内燃機関１と同様に、ヘッドガスケット５０の各冷却水開口部３２を介してヘッド内ウォータジャケット２２に移送される。

２－２．堰部の具体的な構成
本実施形態のヘッドガスケット５０は、一例として４か所に堰部５２を備えている。具体的には、堰部５２は、排気側に堰部５２＃４、５２＃３、５２＃２及び５２＃１として設けられている。堰部５２＃４は、第４シリンダ１２＃４と第３シリンダ１２＃３との間に位置するボルト周囲部４４ｃと対応する位置に設けられている。堰部５２＃３は、第３シリンダ１２＃３と第２シリンダ１２＃２との間に位置するボルト周囲部４４ｃと対応する位置に設けられている。堰部５２＃２は、第２シリンダ１２＃２と第１シリンダ１２＃１との間に位置するボルト周囲部４４ｃと対応する位置に設けられている。そして、堰部５２＃１は、第１シリンダ１２＃１側のシリンダブロック４０の端部に位置するボルト周囲部４４ｃと対応する位置に設けられている。

ここで、ブロック内ウォータジャケット４４の冷却水の流れ方向を「ブロック内冷却水流れ方向Ｄ４」と称する。４つの堰部５２＃１～５２＃４は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ４における下流側の４つのシリンダ外周部４４ｂ＃１～４４ｂ＃４に対応する冷却水開口部３２の下流側の位置（より詳細には、冷却水開口部３２の直下の位置）であるボルト周囲部４４ｃに、冷却水の流れを遮るように設けられている。

また、本実施形態においても、４つの堰部５２＃１～５２＃４は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ４のより下流に位置する堰部５２の面積（高さ）がブロック内冷却水流れ方向Ｄ４のより上流に位置する堰部５２の面積（高さ）よりも大きくなるように形成されている。より具体的には、堰部５２の面積（高さ）は、最下流に位置する堰部５２＃１が最も高く、堰部５２＃２、５２＃３及び５２＃４の順でこれに続く。なお、実施の形態１で説明したように、このような面積の大小の関係は、堰部の高さの設定に代え、或いはそれとともに、堰部の幅（シリンダ径方向の幅）の設定を利用して実現されてもよい。

また、本実施形態のヘッドガスケット５０は、ヘッドガスケット３０と同様に、一例として多層構造のメタルヘッドガスケットであり、シリンダブロック４０の側の一層の一部を折り曲げることによって形成されている。

２－３．効果
図１０に示すブロック内冷却水流れ方向Ｄ４に沿って冷却水が流れる実施の形態２の内燃機関においても、堰部５２の利用により、実施の形態１の内燃機関１と同様の効果を奏する。

２－４．変形例
ブロック内冷却水流れ方向Ｄ４に沿って冷却水が流れる実施の形態２の内燃機関においても、堰部は、実施の形態１とその変形例Ａ～Ｃとの関係と同様に、図１０に示す例以外に次のように配置されてもよい。

すなわち、まず、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ４のより下流に位置する堰部の面積が当該ブロック内冷却水流れ方向Ｄ４のより上流に位置する堰部の面積よりも大きくなるように形成された複数の堰部を備える例では、当該複数の堰部は、排気側の各シリンダ外周部４４ｂに対応する冷却水開口部３２の下流側の位置だけでなく、吸気側の各シリンダ外周部４４ａに対応する冷却水開口部３２の下流側の位置をも対象として任意の数で配置されてもよい。

また、同じ面積（高さ）の複数の堰部を備える例では、当該複数の堰部は、ブロック内冷却水流れ方向Ｄ４の最上流に位置するシリンダ外周部（図１０に示す例では、第１シリンダ１２＃１のシリンダ外周部４４ａ）を除く任意の複数のシリンダ外周部４４ａ、４４ｂに対応する冷却水開口部３２の下流側の位置に設けられてもよい。

また、本発明に係る「１又は複数の堰部」を備える内燃機関は、実施の形態２のブロック内冷却水流れ方向Ｄ４と逆の方向に冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットを備えるものであってもよい。すなわち、内燃機関は、まず、排気側においてシリンダ列方向の一端（第１シリンダ１２＃１側の端）から他端に向けて冷却水が流れ、その後にＵターンして吸気側において上記他端から上記一端に向けて冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットを備えるものであってもよい。そして、このような内燃機関では、複数の堰部は、例えば、図１０に示す例とは逆に、吸気側の４つのシリンダ外周部４４ａに対応する冷却水開口部３２の下流側の位置に設けられてもよい。さらに、このような内燃機関における堰部の配置は、上述した実施の形態２とその変形例との関係と同様に、適宜変更されてもよい。

なお、本発明の対象となる内燃機関は、シリンダ列方向に沿って直列に配置された任意の複数のシリンダを備えるものであれば、直列４気筒エンジンに限られない。また、「複数のシリンダ」は必ずしも内燃機関の全気筒に限られず、例えばＶ型であれば、各バンクを構成する複数のシリンダが上記「複数のシリンダ」に相当する。

以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。

１ 内燃機関
１０、４０ シリンダブロック
１２ シリンダ
１４、４４ ブロック内ウォータジャケット
１４ａ、１４ｂ、４４ａ、４４ｂ ブロック内ウォータジャケットのシリンダ外周部
１４ｃ、４４ｃ ブロック内ウォータジャケットのボルト周囲部
１６、４２ 冷却水入口
１８ ヘッドボルトボス部
２０ シリンダヘッド
２２ ヘッド内ウォータジャケット
２４ 冷却水出口
３０、３０Ａ～３０Ｅ、５０ ヘッドガスケット
３０ａ ヘッドガスケットのシリンダブロック側の一層
３２ ヘッドガスケットの冷却水開口部
３６ ヘッドガスケットのボルトボス開口部
３８、３８Ａ～３８Ｅ、５２ ヘッドガスケットの堰部

Claims (5)

1. シリンダ列方向に沿って直列に配置された複数のシリンダと、前記複数のシリンダの周囲に形成され冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットと、を有するシリンダブロックと、
   前記冷却水が流れるヘッド内ウォータジャケットを有するシリンダヘッドと、
   前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に介在するヘッドガスケットと、
   を備える内燃機関であって、
   前記ブロック内ウォータジャケットは、前記複数のシリンダのそれぞれの吸気側及び排気側の双方に位置する複数のシリンダ外周部を含み、
   前記ヘッドガスケットは、前記複数のシリンダ外周部のそれぞれと、前記ヘッド内ウォータジャケットとを連通させる複数の冷却水開口部を含み、
   前記内燃機関は、前記ブロック内ウォータジャケット内において、前記冷却水が前記シリンダ列方向に沿って前記複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されており、
   前記ヘッドガスケットは、前記ブロック内ウォータジャケット内の前記冷却水の流れ方向であるブロック内冷却水流れ方向における少なくとも最下流に位置するシリンダ外周部に対応する冷却水開口部の下流側の位置に前記冷却水の流れを遮るように設けられた１又は複数の堰部を含み、
   前記内燃機関は、前記ブロック内ウォータジャケットにおける前記吸気側及び前記排気側の双方において、前記シリンダ列方向の一端から他端に向けて前記冷却水が前記シリンダ列方向に沿って前記複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されており、
   前記１又は複数の堰部は、前記吸気側及び前記排気側の少なくとも一方に配置された複数の堰部を含み、
   前記複数の堰部は、前記ブロック内冷却水流れ方向のより下流に位置する堰部の面積が、前記ブロック内冷却水流れ方向のより上流に位置する堰部の面積よりも大きくなるように形成されている
   ことを特徴とする内燃機関。
2. シリンダ列方向に沿って直列に配置された複数のシリンダと、前記複数のシリンダの周囲に形成され冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットと、を有するシリンダブロックと、
   前記冷却水が流れるヘッド内ウォータジャケットを有するシリンダヘッドと、
   前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に介在するヘッドガスケットと、
   を備える内燃機関であって、
   前記ブロック内ウォータジャケットは、前記複数のシリンダのそれぞれの吸気側及び排気側の双方に位置する複数のシリンダ外周部を含み、
   前記ヘッドガスケットは、前記複数のシリンダ外周部のそれぞれと、前記ヘッド内ウォータジャケットとを連通させる複数の冷却水開口部を含み、
   前記内燃機関は、前記ブロック内ウォータジャケット内において、前記冷却水が前記シリンダ列方向に沿って前記複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されており、
   前記ヘッドガスケットは、前記ブロック内ウォータジャケット内の前記冷却水の流れ方向であるブロック内冷却水流れ方向における少なくとも最下流に位置するシリンダ外周部に対応する冷却水開口部の下流側の位置に前記冷却水の流れを遮るように設けられた１又は複数の堰部を含み、
   前記内燃機関は、前記ブロック内ウォータジャケットにおける前記吸気側及び前記排気側の一方において前記シリンダ列方向の一端から他端に向けて前記冷却水が前記シリンダ列方向に沿って前記複数のシリンダ外周部の一部を順に流れ、その後、前記吸気側及び前記排気側の他方において前記シリンダ列方向の前記他端から前記一端に向けて前記冷却水が前記シリンダ列方向に沿って前記複数のシリンダ外周部の残りを順に流れるように構成されており、
   前記１又は複数の堰部は、前記吸気側及び前記排気側の少なくとも一方に配置された複数の堰部を含み、
   前記複数の堰部は、前記ブロック内冷却水流れ方向のより下流に位置する堰部の面積が、前記ブロック内冷却水流れ方向のより上流に位置する堰部の面積よりも大きくなるように形成されている
   ことを特徴とする内燃機関。
3. シリンダ列方向に沿って直列に配置された複数のシリンダと、前記複数のシリンダの周囲に形成され冷却水が流れるブロック内ウォータジャケットと、を有するシリンダブロックと、
   前記冷却水が流れるヘッド内ウォータジャケットを有するシリンダヘッドと、
   前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に介在するヘッドガスケットと、
   を備える内燃機関であって、
   前記ブロック内ウォータジャケットは、前記複数のシリンダのそれぞれの吸気側及び排気側の双方に位置する複数のシリンダ外周部を含み、
   前記ヘッドガスケットは、前記複数のシリンダ外周部のそれぞれと、前記ヘッド内ウォータジャケットとを連通させる複数の冷却水開口部を含み、
   前記内燃機関は、前記ブロック内ウォータジャケット内において、前記冷却水が前記シリンダ列方向に沿って前記複数のシリンダ外周部を順に流れるように構成されており、
   前記ヘッドガスケットは、前記ブロック内ウォータジャケット内の前記冷却水の流れ方向であるブロック内冷却水流れ方向における少なくとも最下流に位置するシリンダ外周部に対応する冷却水開口部の下流側の位置に前記冷却水の流れを遮るように設けられた１又は複数の堰部を含み、
   前記１又は複数の堰部は、前記吸気側及び前記排気側の少なくとも一方に配置された複数の堰部を含み、
   前記複数の堰部の面積は同じであって、
   前記複数の堰部は、前記ブロック内冷却水流れ方向の最上流に位置するシリンダ外周部を除く複数のシリンダ外周部に対応する前記複数の冷却水開口部の下流側に配置されている
   ことを特徴とする内燃機関。
4. 前記シリンダブロックは、前記ブロック内ウォータジャケットの外周側に形成され、前記ヘッドガスケットを介して前記シリンダヘッドを前記シリンダブロックに固定する複数のヘッドボルトがそれぞれ挿入される複数のヘッドボルトボス部を含み、
   前記１又は複数の堰部のそれぞれは、前記複数のヘッドボルトボス部と前記複数のシリンダのボア壁とによって挟まれた前記ブロック内ウォータジャケットの部位であるボルト周囲部に配置されている
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１つに記載の内燃機関。
5. 前記ヘッドガスケットは、多層構造のメタルヘッドガスケットであり、
   前記１又は複数の堰部は、前記メタルヘッドガスケットにおける前記シリンダブロックの側の一層の一部を折り曲げることによって形成されている
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１つに記載の内燃機関。

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