JPH0481553A

JPH0481553A - 内燃機関の冷却装置

Info

Publication number: JPH0481553A
Application number: JP19261790A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kuramochi; 倉持　隆之
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1992-03-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、内燃機関の冷却装置、特にシリンダブロック
側に比してシリンダヘッド側を積極的に冷却するように
した水冷式冷却装置の改良に関する。

従来の技術一般に、例えば自動車用内燃機関にあっては、ノッキン
グ等の異常燃焼を防止するために、シリンダヘッド側の
温度を比較的低く保ち、かつ潤滑油の粘性によるフリク
ションの低減やＨＣの低減を図るために、シリンダブロ
ック側の温度を比較的高く保つことが望ましい。

このため、従来からシリンダヘッド側とシリンダブロッ
ク側とを均一に冷却するのではなく、両者に積極的に温
度差を与えるようにした冷却装置が種々提供されている
。

その−例としては、冷却水のウォータポンプによる強制
循環を主としてシリンダヘッド側ウォータジャケット内
のみを通して行ない、シリンダブロック側ウォータジャ
ケットとシリンダヘッド側ウォータジャケットとの間で
は、両者の温度差による自然対流を行なわせるように構
成した冷却装置も提案されている（特開昭５６−５２５
１９号公報等参照）。

しかし、斯かるシリンダブロック側ウォータジャケット
とシリンダヘッド側ウォータシャケ、ｙ　ｔ−との冷却
水間の温度差による自然対流のみとすることによってシ
リンダブロック側の冷却を抑制してシリンダ壁温を高く
保つように構成した場合は、各シリンダ壁のとりわけ燃
焼室に近い上端部の冷却性が悪化し易く、過大な熱歪や
ピストンリングの焼付等を生じる虞がある。

そこで、第９図Ａ、Ｂに示すような冷却装置も提案され
ている。これはウォータポンプにより強制圧送された冷
却水を、シリンダヘッド１の一端部及び他端部に夫々形
成された冷却水導入口４及び冷却水導出口５を介してシ
リンダヘッド側ウォータジャケット３内を通流させるこ
とにより、燃焼室付近を積極的に冷却するようになって
いる。

一方、シリンダブロック２側では、−旦シリンダヘッド
側ウォータジャケット３内に流入した冷却水の一部を、
シリンダヘッド１とシリンダブロック２の接続部及び該
接続部間のガスケット６の一端部に垂直方向に穿設され
た冷却水流入ロアからその流力によりシリンダブロック
側ジャッケット８内に流入させ、ここから各気筒＃１．
＃２．＃３、＃４の各シリンダ壁９〜１２の回りを通流
させて冷却した後、前記接続部及びガスケット６の他端
部に有する冷却水流出口１３を通過させて冷却水導出口
５から排出するようになっている。

発明が解決しようとする課題然し乍ら、前述のようにシリンダヘッド側ウォータジャ
ケット３内の冷却水を、冷却水流入ロアを介してシリン
ダブロック側ウォータジャケット８内に流入させる従来
例にあっては、冷却水流入ロアが単に垂直方向に開口し
ているだけであるから、該冷却水流入ロアからシリンダ
ブロック側ウォータジャケット８内に流入した冷却水は
、矢印で示すように垂直に落下して、第１気筒＃１のシ
リンダ壁９付近でそのまま上下方向へ旋回すると共に、
シリンダ壁９の外周面に沿ってリターンする流れとなっ
てしまう。したがって、第１気筒＃１のシリンダ壁９付
近で淀みが発生すると共に、第１気筒＃１側から第４気
筒＃４側へ沿って立上り傾斜状の流れが生成されてしま
う。この結果、各気筒間での冷却作用が不均一となり、
各気筒毎に燃焼状態が変化して排気性能を低下を招く。

また、特に第１気筒＃１側ではシリンダ壁９の下端側ま
で冷却されてしまうので、ピストンとのフリクションが
増加し燃費の悪化を招来する一方、第２、第３気筒（＃
２．　＃３）では燃焼室近傍の冷却性が十分に改善され
ず前述のような高温によるピストンリングの焼付き等を
生じる虞がある。

課題を解決するための手段本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもので
、とりわけシリンダヘッドとシリンダブロックの接続部
の一端部に有する冷却水流入口に、該冷却水流入口から
流入した冷却水を、シリンダブロック側ウォータジャケ
ット内の少な（とも上端部の略水平長手方向へ案内する
案内通路を設けたことを特徴としている。

また、前記案内通路のガイド孔を、シリンダブロック側
ウォータジャケット内のシリンダ壁の接線方向に沿って
形成したことを特徴としている。

作用前記第１項の構成では、例えばシリンダヘッド側ウォー
タジャケット内を通流する冷却水の一部が、冷却水流入
口からシリンダブロック側ウォータジャケット内へ垂直
方向に流入すると同時に、案内通路のガイド孔によって
該ウォータジャケットの上端部の水平方向へ強制的に屈
曲されるとともに長平方向へ案内される。したがって、
シリンダブロックの上端部付近が略均−に冷却されるこ
とになる。

また、第２項の構成によれば、案内通路内を通流してガ
イド孔から吐出した冷却水は、シリンダ壁への直接的な
衝突を避けて該シリンダ壁の接線方向に沿って流動する
ため、シリンダ壁の局部的な過冷却を防止できる。

実施例以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

この実施例は、前記図示した従来例と同様に直列４気筒
内燃機関に適用されている。まず、第８図に基づいて冷
却系全体の構成を説明すれば、図中Ａはラジェータ、Ｂ
はウォータポンプを示しており、ラジェータＡで熱交換
された低温冷却水は、通路Ｃ及びサーモスタット弁りを
介してウォータポンプＢに吸入され、かつここから通路
Ｅを介してシリンダヘッド１後端部に圧送される。そし
て、主としてシリンダへラド１を前後方向に流れ、前端
部から通路Ｆを介してラジェータＡへ循環する。

尚、Ｇは低温時に冷却水が循環するバイパス通路である
。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示し、前記シ
リンダブロック２は、長手方向に４個のシリンダボアが
貫通形成されており、このシリンダボアのシリンダ壁９
〜１２を囲むようにシリンダブロック側ウォータジャケ
ット８が形成されている。また、このシリンダブロック
２は、シリンダ壁９〜１２が部分的に連続した所謂サイ
アミーズ形式となっている。更に、前記シリンダブロッ
ク側ウォータジャケット８は、アッパデツキ２ａによっ
て上端が閉塞されたクローズドデツキ形式となっている
。更にまた、前記アッパデツキ２ａには、シリンダブロ
ック側ウォータジャケット８前端部に位置して冷却水流
入ロアの一部を構成する流入口要素７ａが垂直方向に沿
って穿設されている一方、後端部には冷却水排出口１３
の一部を構成する排出口要素１３ａが垂直方向に沿って
穿設されている。また、アッパデツキ２ａには、シリン
ダブロック側ウォータジャケット８を鋳造する際の中子
を支える為の開口１４が設けられている。

一方、シリンダヘッド１は、シリンダブロック２のアッ
パデッキ２ａ上面にガスケット６を介して載置固定され
ている。このシリンダヘッド１は、ロアデツキ１ａの下
面長手方向に４つの燃焼室１５・・・が形成・されてい
ると共に、該燃焼室１５の中心部に向かって点火栓取付
部１６・・・が設けられており、かつこれらの周囲を囲
むようにシリンダヘッド側ウォータジャケット３が形成
されている。

シリンダヘッド１の前端部に、ウォータポンプＢから吐
出された冷却水が流入する冷却水導入口４が開口形成さ
れ、一方後端部に冷却水導出口５が開口形成されている
。したがって、冷却水の主流は、シリンダヘッド側ウォ
ータジャケット３内を前端側から後端側に向かって流れ
ることになる。

更に、ロアデツキ１ａは、冷却水導入口４付近の前記シ
リンダブロック側の流入口要素７ａと対応した位置に、
冷却水流入ロアの一部を構成する流入口要素７ｂが垂直
方向に穿設されている一方、冷却水導出口５付近のシリ
ンダブロック側の排出口要素１３ａに対応した位置に、
冷却水排出口１３の一部を構成する排出口要素１３ｂが
垂直方向に穿設されている。

前記ガスケット６は、前記各流入口要素７ａ。

７ｂと排出口要素１３ａ、１３ｂに対応した位置に、夫
々流入口要素７Ｃと排出口要素１３ｃが穿設されている
一方、開口１４をおおって閉じている。

そして、前記シリンダブロック２の流入口要素７ａの内
部には、案内通路たるガイド部材２１が圧入固定されて
いる。即ち、このガイド部材２１は、第２図Ａ、Ｂ、Ｃ
にも示すように上端が開口２２ａされた有底円筒状の金
属製本体２２と、該本体２２の上端開口２２ａから内部
軸方向（垂直方向）に沿って形成された円柱状のガイド
通路部２３と、底部２４付近の周壁に半径方向（水平方
向）に穿設されて前記ガイド通路部２３内の冷却水をシ
リンダブロック側ウォータジャケット８の長手方向に屈
曲案内する一対のガイド孔２５，２５とを備えている。

前記本体２２は、その長さが第１図にも示すように第１
気筒＃１のシリンダ壁９上端部付近まで延びていると共
に、上端部２２ｂが前記流入口要素７ａの内周面に圧入
固定するために大径状に形成されている。前記各ガイド
孔２５．２５は、本体２２のシリンダブロック側ウォー
タジャケット８の長平方向の中心線Ｘから一定の等角度
をもって凸字形に拡開方向へ指向している。つまり、こ
の各ガイド孔２５．２５の傾斜角度は、最も近接する第
１気筒＃１のシリンダ壁９の略接線方向に沿って形成さ
れて、該各ガイド孔２５．２５から吐出された冷却水が
シリンダ壁９に直接衝突しないようになっている。

したがって、前記構成によれば、冷却水導入口４からシ
リンダヘッド側ウォータジャケット３内に流入した冷却
水は、その主流がそのまま冷却水導出口５側へ通流する
が、一部が第３図Ａ、Ｈの矢印に示すように冷却水流入
ロアから垂直に流入してガイド部材２１のガイド通路部
２３に至る。

そして、ここから底部２４上面に突き当たって各ガイド
孔２５．２５により水平方向へ強制的に屈曲されつつシ
リンダブロック側ウォータジャケット８内を各シリンダ
壁９〜１２の上端部周囲に沿って長手方向に案内され、
冷却水排出口１３に向かう。このため、熱負荷の高い各
シリンダ壁９〜１２及び隔壁１８の上端部を均一かつ効
果的に冷却することができる。

また、各ガイド孔２５．２５から吐出した冷却水は、第
１気筒＃１のシリンダ壁９の外周面に直接衝突すること
なく、該外周面に沿って滑らかに流動するため、シリン
ダ壁９は局部的に冷却されずに均一に冷却され、これに
よって燃焼の不安定等を防止できる。

尚、第１図Ｂの１７は、シリンダブロック２のシリンダ
ボア間の各隔壁部１８上端に円弧形をなすスリット状に
形成された冷却水通路であって、この冷却水通路１７は
、両端部に円形状孔の入口部１９と出口部２０とを有し
、シリンダヘッド１に入口部１９及び出口部２０に対応
して設けられた図外の金属バイブを介してシリンダヘッ
ド側ウォータジャケット３内の冷却水を内部に通流させ
るようになっている。これによって、各隔壁部１８・・
・上端部を更に効率よく冷却することができる。

第４図は、本発明の第２実施例を示し、この実施例では
冷却水流入ロアが、第１実施例の形成位置の他に、第１
気筒＃１の機関左右方向の直径方向線上の対向位置に２
つ形成され、該３つの冷却水流入ロアの各シリンダブロ
ック側流入口要素７ａに案内通路たるガイド部材３１．
４１が夫々圧入固定されている。そして、第１気筒＃１
の機関長手方向の中心線上に有するガイド部材２１は、
第１実施例と同様に構成されているが、機関左右方向に
対向配置された２つのガイド部材３１，４１には、夫々
機関長手方向つまりシリンダ壁９〜１２の各両端接線方
向に沿って形成された１つのガイド孔３５．４５が形成
されている。　したがって、この実施例では、冷却水流
入ロアの増加分だけシリンダブロック側ウォータジャケ
ット８内への冷却水の供給量が増加すると共に、各ガイ
ド部材２１．３１．４１による冷却水の水平長手方向の
指向性が強くなるため、各シリンダ壁９〜１２上端部を
一層均一かつ効果的に冷却することができる。

尚、前記冷却水排出口１３も、冷却水の流量や流れのバ
ランスに応じて複数設けることも可能である。

第５図Ａ、　Ｂは、第３実施例を示し、前記第１実施例
の構成を前提として、シリンダヘッド１側の流入口要素
７ｂと排出口要素１３ｂとに夫々金属製の流入、排出側
バイブ２６，２７が圧入されている。各金属バイブ２６
．２７は、上端部がシリンダヘッド側ウォータジャケッ
ト３内に突出しており、その先端が４５°程度の角度で
斜めに切断されている。特に、流入側バイブ２６は、そ
の先端間口２６ａが冷却水導入口４に対向するようにシ
リンダへラド１後端へ向けて斜めに切断されている。逆
に、排出側バイブ２７は、先端開口２７ａが冷却水導出
口５に対向するようにシリンダへラド１の前端へ向けて
斜めに切断されている。

したがって、この実施例では冷却水導入口４から流入し
た冷却水の一部を、流入側バイブ２６の先端開口２６ａ
で受１すてそのままガイド部材２１内へ積極的に流入さ
せることができる。このためシリンダブロック側ウォー
タジャケット８内への冷却水供給量が増加すると共に、
ガイド部材２１による冷却水の水平長手方向の指向性が
向上し、シリンダ壁９〜１２上端部を均一かつ効果的に
冷却することができる。更に、排出側バイブ２７の上端
部では、主流に伴ってその前後間に圧力差が生じ、シリ
ンダブロック側ウォータジャケット８内の冷却水が先端
開口２７ａから強制的に吸い出されて排出されるため、
前記流入側バイブ２６の作用と相俟ってシリンダブロッ
ク側ウォータジャケット８内の冷却水の循環性が良好に
なり、冷却効果を高めることができる。

また、ガイド部材２１は、シリンダブロック２側に、各
流入、排出側パイプ２６．２７は、シリンダヘッド１側
に夫々打ち込みにより取り付けられるようになっている
ため、夫々の取付作業が容易である。

第６図Ａ、Ｂは第４実施例を示し、この実施例では、案
内通路たるガイド部材５１の長さが、シリンダ壁９の下
端近傍まで延長され、その先端部５１ａがシリンダブロ
ック２の支持孔２ｂ内に圧入固定されている。また、ガ
イド部材５１の上下方向の略間隔３個所位置に、各一対
のガイド孔５５ａ、５５ｂ、５５Ｇが穿設されており、
この各ガイド孔５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、その内径が
下段から上段に亘って漸次大きくなるように設定されて
いる。尚、各一対のガイド孔５５ａ、５５ｂ、５５ｃは
、夫々第１気筒のシリンダ壁９接線方向に一定角度をも
って開いていることは第１実施例と同様である。

したがって、ガイド部材５１内のガイド通路部５３内に
垂直に流入した冷却水は、矢印で示すように開口面積の
最大の上段ガイド孔５５ａから水平方向に沿って多量に
吐出され、中段、下段のガイド孔５５ｂ、５５ｃからは
漸次少ない流量が吐出される。このため、シリンダ壁９
〜１２の上端部が最も冷却され、下端部に行くにしたが
ってその冷却効果は小さくなるが、各シリンダ壁９〜１
２全体を熱負荷の大きさに応じて均一に冷却することが
できる。

第７図は案内通路たるガイド部材６１を、ガスケット６
に直接取り付けた構造を示すもので、ガスケット６は、
金属板状の芯材６ａと、カーボン等の弾性シール部材６
ｂとを備え、シリンダポアの内周付近では、芯材６ａが
折り返し状に折曲されて、該折曲内部に金属製ワイヤー
２８と前記弾性シール部材６ｂが挾持されていると共に
、シリンダヘッド１及びシリンダブロック２の各流入口
要素７ａ、７ｂに対応して位置に弾性シール部材固定用
のパンチ孔６Ｃが形成されている。一方、前記ガイド部
材６１は、有底円筒状の本体６２と、該本体６２の内部
軸方向に形成されたガイド通路６３と、底部６４付近の
周壁に半径方向に穿設された一対のガイド孔６５とを有
し、前記本体６２はその外径が前記パンチ孔６Ｃの内径
より若干小さく設定されていると共に、上端部にはパン
チ孔６ｃの上部孔縁に係止するフランジ部６６が設けら
れている。

そして、ガイド部材６１の本体６２をパンチ孔６ｃの上
方から挿通してフランジ部６６が孔縁に突き当たるまで
押し込み、続いて該フランジ部６６とパンチ孔６ｃ孔縁
を銀ロー付は等によって固着すれば、ガイド部材６１を
ガスケット６に簡単に取り付けることができる。しかも
、ガイド部材６１をガスケット６に予め一体に連結する
ことによって、該ガイド部材６１の保守管理が容易にな
る。

尚、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではな
く、例えば各実施例の組み合わせ、つまり第３実施例の
流入側、排出側バイブ２６，２７を第２実施例や第４実
施例に適用することなども可能である。

また、ラジェータから供給された低温冷却水の一部を、
シリンダブロック２の一端部に形成された冷却水導入口
から直接シリンダブロック側ウォータジャケット８内に
導入するものにも適用できる。更に、シリンダブロック
２の構造として、上端が開放されたオーブンデツキ形式
にも適用可能である。

更に、案内通路を、ガイド部材ではなく、例えばシリン
ダブロックの鋳造時に該シリンダブロツりと一体に形成
することも可能である。

発明の効果以上の説明で明らかなように、本発明に係る内燃機関の
冷却装置によれば、シリンダブロックとシリンダヘッド
との接続部に有する冷却水流入口に、案内通路を設けて
、シリンダブロック側ウォータジャケット内に流入した
冷却水を該シリンダブロック側ウォータジャケットの上
端部の水平長手方向に案内するようにしたので、冷却水
の淀みが防止され、とりわけシリンダブロックの熱負荷
の高い上端部を均一かつ効果的に冷却することができる
。この結果、各気筒間で変化のない燃焼状態が得られ、
排気性能の向上が図れると共に、ピストンリングの焼き
付き等が防止される。

しかも、ガイド孔をシリンダ壁の接線方向に沿って形成
したため、冷却水のシリンダ壁への衝突が回避されて局
部的な過冷却による燃焼状態の不安定化が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の第１実施例を示す機関の部分断面図
、同図Ｂは本実施例のシリンダブロックの平面図、第２
図Ａは本実施例のガイド部材を示す正面図、同図Ｂは同
ガイド部材の平面図、同図Ｃは同図Ｂの■−■線断面図
、第３図Ａは本実施例における冷却水の流れを示す概略
図、同図Ｂは同図Ａの■−■線断面図、第４図は本発明
の第２実施例を示すシリンダブロックの平断面図、第５
図Ａは本発明の第３実施例を示す機関の断面図、同図Ｂ
は本実施例のシリンダブロックの平面図、第６図Ａは本
発明の第４実施例を示す機関の断面図、同図Ｂは本実施
例のシリンダブロックの平面図、第７図はガイド部材の
異なる取付構造を示す断面図、第８図は各実施例の冷却
系全体を示す構成説明図、第９図Ａは従来の装置におけ
る冷却水の流れを示す概略図、同図Ｂは同図ＡのＩＶ−
ＴＶ線断面図である。１・・・シリンダヘッド、２・・・シリンダブロック、
３・−・シリンダヘッド側ウォータジャケット、４・・
・冷却水導入口、５・・・冷却水導出口、７・・・冷却
水流入口、８・・・シリンダブロック側ウォータジャケ
ット、１３・・・冷却水排出口、２１・３１・４１・５
１・６１・・・ガイド部材（案内通路）、２５・３５・
４５・５５ａ・５５ｂ・５５ｃ・６５・・・ガイド孔。＾第図（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダヘッド及びシリンダブロックの内部に、
夫々シリンダヘッド側ウォータジャケット及びシリンダ
ブロック側ウォータジャケットを有し、かつ前記シリン
ダヘッドの一端部に冷却水導入口を形成する一方、前記
シリンダヘッドの他端部に冷却水導出口を形成し、更に
前記シリンダヘッドとシリンダブロックとの接続部の一
端側及び他端側に、前記冷却水導入口を通流する冷却水
の一部をシリンダブロック側ウォータジャケット内に導
く冷却水流入口と、シリンダブロック側ウォータジャケ
ット内の冷却水を前記冷却水導出口に導く冷却水排出口
を形成してなる内燃機関の冷却装置において、前記冷却
水流入口に、該冷却水流入口に流入した冷却水をシリン
ダブロック側ウォータジャケット内の少なくとも上端部
の略水平長手方向へ案内する案内通路を設けたことを特
徴とする内燃機関の冷却装置。
（２）前記案内通路のガイド孔をシリンダブロック側ウ
ォータジャケット内のシリンダ壁の接線方向に沿って形
成したことを特徴とする前記第１項記載の内燃機関の冷
却装置。