JPH08284659A - サイアミーズシリンダの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続肉壁部のヘッド寄り部を強力に冷却し得
るサイアミーズシリンダの冷却装置を提供し、多気筒エ
ンジンの相対的小型軽量化とエンジンの大出力化を図
る。 【構成】 サイアミーズシリンダ２の連続肉壁部４に鋳
込まれる水路形成部材１０は、連続肉壁部４を冷却する
断面視縦長の縦長冷却水通路１２を有する。この縦長冷
却水通路１２の両端部の冷却水出入口１３ａ・１３ｂを
左右のシリンダジャケット８・８に向けて突出させ、冷
却水出入口１３ａ・１３ｂの上下方向の間口は、縦長冷
却水通路１２の上下方向の幅よりも小さく、冷却水出入
口１３ａ・１３ｂの前後方向の間口は、冷却水通路１２
の前後方向の幅よりも大きく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多気筒エンジンのサイ
アミーズシリンダの冷却装置に関し、当該シリンダの連
続肉壁部のヘッド寄り部を強力に冷却し、多気筒エンジ
ンの相対的小型軽量化と出力アップを図る事ができるも
のを提供する。

【０００２】

【従来の技術】近年、多気筒エンジンを小型・軽量化す
る必要からシリンダボアの間隔を狭くし、あるいは排気
量を多くしてエンジンの大出力化を図る必要から、シリ
ンダボア径を大きくしてシリンダの連続肉壁部を可能な
限り薄くしたサイアミーズシリンダが採用されるように
なった。この種の従来技術としては、例えば、本出願人
が提案した実開平３−３７２４９号公報に開示されたも
の（以下、従来例１という）、実開平１−９３３４５号
公報に開示されたもの（以下、従来例２という）、ある
いは、実開昭６２−１７３５３４号公報に開示されたも
の（以下、従来例３という）が知られている。

【０００３】図８は従来例１を示し、同図(Ａ)はサイア
ミーズシリンダの連続肉壁部の縦断面図、同図(Ｂ)は上
記サイアミーズシリンダを形成したシリンダブロックの
部分平面図である。この従来例１は、シリンダブロック
１に複数のシリンダ３を前後に並設し、隣接するシリン
ダ３・３を連続肉壁部４で連続させてサイアミーズシリ
ンダ２を構成し、このサイアミーズシリンダ２を囲むよ
うにシリンダジャケット８を形成し、上記連続肉壁部４
のヘッド寄り部４ａの左右両側部に一対のシリンダヘッ
ド締結用ボス部５・５を連続させて形成するとともに、
上記連続肉壁部４に水路形成部材１０を鋳込んである。

【０００４】上記水路形成部材１０は、図８(Ａ)(Ｂ)に
示すように、上記連続肉壁部４のヘッド寄り部４ａを冷
却する上向き凸状で断面視縦長の冷却水通路１２を備
え、当該冷却水通路１２の両端部の冷却水出入口１３ａ
・３ｂは左右のシリンダジャケット８・８に向けて突設
されている。この出入口１３ａ・１３ｂは上記シリンダ
ヘッド締結用ボス部５・５の下側に開口されており、上
記冷却水通路１２を介して一方のシリンダジャケット８
から他方のシリンダジャケット８ヘ冷却水を流通させる
ように構成されている。

【０００５】図７は従来例２を示し、同図(Ａ)はサイア
ミーズシリンダの連続肉壁部の縦断面図、同図(Ｂ)は同
図(Ａ)中のＢ−Ｂ線矢視横断平面図、同図(Ｃ)は連続肉
壁部４のヘッド寄り部４ａに鋳込まれる水路形成部材の
縦断面図である。図７(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)に示すように、この
水路形成部材１０も連続肉壁部４のヘッド寄り部４ａを
冷却する縦長の冷却水通路１２を有している。左右一対
のシリンダジャケット８・８は、上記連続肉壁部４のヘ
ッド寄り部４ａにせまっており、当該ヘッド寄り部４ａ
の左右に位置するシリンダヘッド締結用ボス部５・５
は、左右のシリンダジャケット８・８の外側に位置して
いる。なお、符号１４は補強壁である。

【０００６】図６は従来例３を示し、同図(Ａ)はサイア
ミーズシリンダの連続肉壁部の縦断面図、同図(Ｂ)は同
図(Ａ)中のＢ−Ｂ線矢視横断平面図、同図(Ｃ)は水路形
成部材の縦断面図である。図６(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)に示すよう
に、この水路形成部材１０も連続肉壁部４のヘッド寄り
部４ａを冷却する縦長の冷却水通路１２を有している
が、冷却水通路１２の出入口１３ａ・１３ｂを形成する
冷却水案内板１３は、サイアミーズシリンダ２の外壁２
ａに沿って拡開している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来例１(図８)は、水
路形成部材１０の冷却水通路１２の冷却水入口１３ａ及
び冷却水出口１３ｂの間口が小さいため、冷却水を十分
に冷却水通路１２内に流通させることができない。その
ため、冷却水通路１２内の頂部に過熱による水蒸気が発
生し易い。また、この水蒸気を即座に排出することがで
きないため、連続肉壁部４のヘッド寄り部４ａを強力に
冷却することができないおそれがある。

【０００８】従来例２(図７)は、シリンダジャケット８
・８内に突設されている冷却水出入口１３ａ・１３ｂの
上下方向の間口が、当該冷却水通路１２の上下方向の幅
と同じ幅で大きく設定されているため、シリンダジャケ
ット８・８内を前後方向へ流れる冷却水の流路抵抗が大
きくなる。例えば、前方から後向へ流れる冷却水は、下
流になるほど流れにくくなり、複数のシリンダ同士間の
前後方向での温度落差が大きくなる。つまり、冷却水の
下流に位置するシリンダでは、燃焼性能が低下すること
となる。

【０００９】そこで図５は、従来例２(図７)の上記難点
を改良する意図でなされた先発明例である。この先発明
例は、水路形成部材１０が複数の円筒で形成されている
点で、従来例２よりも戦後方向の流路抵抗が小さくなる
が、冷却水通路が縦長でないため、連続肉壁部４を薄く
することができない。また、放熱能力も低く、ヘッド寄
り部４ａを強力に冷却することができないという難点が
ある。

【００１０】従来例３（図６）は、冷却水通路１２の両
端部の冷却水案内板１３がサイアミーズシリンダ２の外
壁２ａに沿って拡開し、冷却水はその外壁２ａに沿って
円滑に流れるので、従来例２のような弊害は無い。しか
し、冷却水はサイアミーズシリンダ２の外壁２ａに近い
ほど暖かいので、加熱された冷却水が当該冷却水案内板
１３に案内されて冷却水通路１２内を流通することとな
り、連続肉壁部４を強力に冷却することができない。

【００１１】つまり、従来例１〜従来例３及び先発明例
は、いずれも燃焼室に近いヘッド寄り部４ａを強力に冷
却できず放熱能力が低いため、空気利用率の向上を図る
ことができず、ひいてはエンジンの出力アップを図るこ
とができない。即ち、ピストンリングはシリンダ壁を介
して冷却されるが、上記ヘッド寄り部４ａの放熱能力が
低いと、ピストンリングの焼き付き等を防止する観点よ
り、特にトップリングをピストン頂面から一定距離だけ
離間して装着せざるを得ない。このことはピストン頂部
の外周に燃焼に寄与しないリング状のデッドスペースが
生じることを意味する。このため空気利用率の向上を図
ることができず、ひいてはエンジンの出力アップを図る
ことができないことにもなる。

【００１２】特に近年では、エンジンの小型軽量化を促
進し、エンジンの大出力化を図ることが要請されている
が、従来例１〜従来例３及び先発明例は前記難点を有す
るため、これらの要請に十分に応えることができない。
本発明は上記難点を解消するためになされたもので、上
記連続肉壁部のヘッド寄り部をさらに強力に冷却してト
ップリングをより上方に位置させることにより空気利用
率の向上を図るとともに、多気筒エンジンの一層の小型
軽量化とエンジンの出力向上を図ることを技術的課題と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の基本構成は、以
下のように構成される。シリンダブロック１に複数のシ
リンダ３を前後に並設し、隣接するシリンダ３・３を連
続肉壁部４で連続させてサイアミーズシリンダ２を構成
するとともに、このサイアミーズシリンダ２を囲むよう
にシリンダジャケット８を形成し、上記連続肉壁部４に
水路形成部材１０を鋳込む。この水路形成部材１０は、
連続肉壁部４を冷却する断面視縦長の縦長冷却水通路１
２を有し、当該縦長冷却水通路１２の両端部の冷却水出
入口１３ａ・１３ｂを左右のシリンダジャケット８・８
に向けて突出して構成する。

【００１４】本発明は、以下の特徴構成を備える。即
ち、請求項１に記載の発明では、上記水路形成部材１０
の冷却水出入口１３ａ・１３ｂの上下方向の間口を上記
縦長冷却水通路１２の上下方向の幅よりも小さく設定す
るとともに、前後方向の間口を上記縦長冷却水通路１２
の前後方向の幅よりも大きく設定する。

【００１５】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のサイアミーズシリンダの冷却装置において、上記縦
長冷却水通路１２を、上記冷却水出入口１３ａ・１３ｂ
に対して上下に出張る形に形成する。請求項３に記載の
発明では、請求項１又は請求項２に記載のサイアミーズ
シリンダの冷却装置において、上記冷却水出入口１３ａ
・１３ｂの開口面積を、上記縦長冷却水通路１２の断面
積よりも大きく設定する。

【００１６】

【発明の作用】 請求項１の発明では、冷却水出入口１３ａ・１３ｂ
の上下方向の間口を縦長冷却水通路１２の上下方向の幅
よりも小さく設定するとともに、前後方向の間口を縦長
冷却水通路１２の前後方向の幅よりも大きく設定したこ
とことから、冷却水出入口１３ａ・１３ｂでの通路断面
積に対する通路抵抗は、従来例１や従来例２に比較して
格段に小さくなる。これにより、縦長冷却水通路１２の
断面積が同一でも、単位時間内に流通する冷却水量が多
くなり、冷却性能が向上する。

【００１７】 また、請求項１の発明では、冷却水出
入口１３ａ・１３ｂの上下方向の間口を縦長冷却水通路
１２の上下方向の幅よりも小さく設定したことことか
ら、シリンダジャケット８・８内を前後方向へ流れる冷
却水の流路抵抗が小さくなる。従って、流路抵抗が小さ
くなった分だけ冷却水は円滑に流れ、複数のシリンダ同
士間の前後方向での温度落差が小さくなる。つまり、冷
却水の下流に位置するシリンダでの、燃焼性能の低下を
防止することができる。

【００１８】 請求項２の発明では、縦長冷却水通路
１２を、冷却水出入口１３ａ・１３ｂに対して上下に出
張る形に形成したので、従来例１に比較して熱交換効率
が高くなり、冷却性能が向上する。 また、請求項３の発明では、冷却水出入口１３ａ・
１３ｂの開口面積を、縦長冷却水通路１２の断面積より
も大きく設定したので、縦長冷却水通路１２の断面積が
同一でも、単位時間内に流通する冷却水量が多くなり、
冷却性能が向上する。

【００１９】

【発明の効果】上記のように、連続肉壁部４のヘッド寄
り部４ａを強力に冷却することができるので、下記のよ
うにエンジンの出力向上と一層の小型化を図ることがで
きる。 連続肉壁部のヘッド寄り部を介してピストンリング
を強力に冷却できるので、トップリングをピストン頂面
に可及的に近づけ、ピストン頂部外周の燃焼に寄与しな
いリング状のデッドスペースを極力小さくして空気利用
率の向上を図ることができる。また、これに伴って燃料
の未燃部分及び潤滑油の炭化によるトップリングの膠着
を解消することができる。

【００２０】 トップリングをピストン頂面に可及的
に近づけることに伴って、ピストンピンの位置をピスト
ン頂面に可及的に近づけ、その分だけクランク軸の振り
回しの寸法を長くすることができ、コンロッドやエンジ
ンの体格（高さ）を変えないで、ピストンストローク、
ひいては排気量アップを図ることができる。つまり、多
気筒エンジンの相対的小型化とエンジンの大出力化を図
ることができる。 逆にピストンストロークを変えない場合には、ピス
トンピンの位置をピストン頂面に近づけた分だけコンロ
ッドを長く設定できるので、ピストン側圧力を低減で
き、結果として摩擦損失の低減が図れる。 また、当該ヘッド寄り部を強力に冷却できるので、
シリンダボアの直径を大きくすることにより排気量アッ
プ、ひいては出力アップを図ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係るサイアミーズシリンダの冷却
装置を具備する縦型多気筒エンジンの要部を示し、同図
(Ａ)は連続肉壁部の要部縦断面図、同図(Ｂ)はそのシリ
ンダブロックの部分平面図である。図２は本発明に係る
サイアミーズシリンダの冷却装置を具備する縦型多気筒
エンジンの要部の縦断面図である。さらに、図３は本発
明の第１の実施例に係る水路形成部材を示し、同図(Ａ)
はその水路形成部材の斜視図、同図(Ｂ)はその水路形成
部材のＢ−Ｂ線矢視縦断面図である。また、図４は第２
の実施例に係る水路形成部材を示す図３相当図である。

【００２２】この縦型多気筒エンジンＥは、図２に示す
ように、クランクケースを一体に形成したシリンダブロ
ック１の上にシリンダヘッド２０をヘッドボルト６で固
定し、シリンダブロック１に形成したシリンダジャケッ
ト８とシリンダヘッド２０に形成したヘッドジャケット
２２とを、連続肉壁部４以外の部分に形成した多数のジ
ャケット連通孔２４で連通し、シリンダブロック１を冷
却した冷却水でシリンダヘッド２０を冷却するように構
成されている。

【００２３】本発明に係るサイアミーズシリンダの冷却
装置は、従来例１と同様の基本構成を備えている。即
ち、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１に
複数のシリンダ３を前後に並設し、隣接するシリンダ３
・３を連続肉壁部４で連続させてサイアミーズシリンダ
２を構成する。そして上記サイアミーズシリンダ２を囲
むようにシリンダジャケット８を形成し、上記連続肉壁
部４のヘッド寄り部４ａの左右両側部に一対のシリンダ
ヘッド締結用ボス部５・５を連続させて形成するととも
に、上記連続肉壁部４に複数（実施例では２個）の水路
形成部材１０・１０を上下に配列して鋳込んである。

【００２４】以下、本実施例装置の特徴構成について説
明する。第１の実施例に係る水路形成部材１０は、図３
に示すように、円筒鋼管をプレス成型して構成されてい
る。即ち、この水路形成部材１０は、円筒鋼管の中央部
に連続肉壁部４を冷却する断面視縦長の縦長冷却水通路
１２を有し、当該縦長冷却水通路１２の両端部の冷却水
出入口１３ａ・１３ｂを左右のシリンダジャケット８・
８に向けて突出して構成する。縦長冷却水通路１２とそ
の両端部の冷却水出入口１３ａ・１３ｂとは連通部１２
ａ・１２ｂを介して相互に滑らかに連通している。

【００２５】上記冷却水出入口１３ａ・１３ｂの上下方
向の間口は、縦長冷却水通路１２の上下方向の幅よりも
小さく、前後方向の間口は縦長冷却水通路１２の前後方
向の幅よりも大きく設定されている。このように構成す
ることにより、冷却水出入口１３ａ・１３ｂでの通路断
面積に対する通路抵抗は、従来例１や従来例２に比較し
て格段に小さくなる。従って、縦長冷却水通路１２の断
面積が従来例１や従来例２のものと同一でも、単位時間
内に流通する冷却水量が多くなり、冷却性能が格段に向
上する。

【００２６】また、冷却水出入口１３ａ・１３ｂの上下
方向の間口は、縦長冷却水通路１２の上下方向の幅より
も小さく設定されているので、シリンダジャケット８・
８内を前後方向へ流れる冷却水の流路抵抗が小さくな
る。従って、流路抵抗が小さくなった分だけ冷却水は円
滑に流れ、複数のシリンダ同士間の前後方向での温度落
差が小さくなる。つまり、冷却水の下流に位置するシリ
ンダでの、燃焼性能の低下を防止することができる。さ
らに、上記縦長冷却水通路１２は、冷却水出入口１３ａ
・１３ｂに対して上下に出張る形に形成されている。こ
れにより従来例１に比較して熱交換効率が高くなり、冷
却性能が向上する。

【００２７】第２の実施例に係る水路形成部材１０は、
図４に示すように、型取りした一方の平板に縦長冷却水
通路１２とその両端部の冷却水出入口１３ａ・１３ｂと
を一体にプレス成型した他方の板金をシーム溶接して構
成する。この水路形成部材１０も第１の実施例と同様
に、中央部に連続肉壁部４を冷却する縦長冷却水通路１
２を有し、冷却水出入口１３ａ・１３ｂの上下方向の間
口は、縦長冷却水通路１２の上下方向の幅よりも小さ
く、前後方向の間口は縦長冷却水通路１２の前後方向の
幅よりも大きく設定されている。また、冷却水出入口１
３ａ・１３ｂの開口面積は縦長冷却水通路１２の断面積
よりも大きく設定されている。これにより縦長冷却水通
路１２の断面積が従来例１や従来例２のものと同一で
も、単位時間内に流通する冷却水量が多くなり、冷却性
能が向上する。

【００２８】他方の板金の縦長冷却水通路１２を形成し
た部分には、一定の間隔で左右に配列した複数（この実
施例では２個）の接当部１４が内側に向けて突設されて
いる。これらの接当部１４は、縦長冷却水通路１２の奥
行きを規定するとともに、シリンダボアの加工時やエン
ジン運転時に連続肉壁部４に作用する加圧力に対して強
力に対抗するという利点がある。これにより連続肉壁部
４の肉厚を一層薄くすることが可能になり、ひいてはエ
ンジンの一層の小型化を図ることができる。

【００２９】上記のように、冷却水通路１２の出入口の
間口をに大きくして、冷却水の出入口１３ａ・１３ｂよ
り多量の冷却水を流入・流出させ、十分に冷却水通路１
２内に流通させることで、冷却水通路１２内の頂部に過
熱による水蒸気が発生するのを未然に防止し、連続肉壁
部４のヘッド寄り部４ａを強力に冷却する。これにより
エンジンの排気量アップ、ひいては出力アップを図るこ
とができる。

【００３０】即ち、ヘッド寄り部４ａを強力に冷却する
ことで、連続肉壁部４のヘッド寄り部４ａを介してピス
トンリングを強力に冷却できるので、トップリングをピ
ストン頂面に可及的に近づけ、ピストン頂部外周の燃焼
に寄与しないリング状のデッドスペースを極力小さくし
て空気利用率の向上を図ることができる。また、これに
伴って燃料の未燃部分の炭化によるトップリングの膠着
を解消することができる。

【００３１】しかも、トップリングをピストン頂面に可
及的に近づけることに伴って、ピストンピンの位置をピ
ストン頂面に可及的に近づけ、その分だけクランク軸の
振り回しの寸法を長くすることができ、コンロッドやエ
ンジンの体格を変えないで相対的小型化を図り、ピスト
ンストロークを大きくして、排気量アップを図ることが
できる。また、当該ヘッド寄り部４ａを強力に冷却でき
るので、シリンダボアの直径を大きくすることにより排
気量アップを図ることもできる。さらに、ターボチャー
ジャを搭載した多気筒エンジン等においても本発明を適
用することにより、相対的小型化とエンジンの大出力化
を図ることができる。

【００３２】上記実施例では、加工の容易性から円筒鋼
管をプレス成型して水路形成部材を構成したものや、平
板とプレス成型した板金とをシーム溶接して構成したも
のについて例示したが、当該水路形成部材は精密鋳造等
により構成したものでも差し支えない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサイアミーズシリンダの冷却装置
を具備する縦型多気筒エンジンの要部を示し、同図
（Ａ）は連続肉壁部の縦断面図、同図（Ｂ）はそのシリ
ンダブロックの部分平面図である。

【図２】本発明に係るサイアミーズシリンダの冷却装置
を具備する縦型多気筒エンジンの要部の縦断面図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施例に係る水路形成部材を示
し、同図（Ａ）は当該水路形成部材の斜視図、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視縦断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る水路形成部材を示
し、同図（Ａ）は当該水路形成部材の斜視図、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）中のＢ−Ｂ線矢視縦断面図である。

【図５】先発明例を示すサイアミーズシリンダの要部の
縦断面図である。

【図６】従来例３を示し、同図（Ａ）はサイアミーズシ
リンダの要部の縦断面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の
Ｂ−Ｂ線矢視横断平面図、同図（Ｃ）は水路形成部材の
縦断面図である。

【図７】従来例２を示し、同図（Ａ）はサイアミーズシ
リンダの要部の縦断面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）中の
Ｂ−Ｂ線矢視横断平面図、同図（Ｃ）は水路形成部材の
縦断面図である。

【図８】従来例１を示し、同図（Ａ）はサイアミーズシ
リンダの要部の縦断面図、同図（Ｂ）は上記サイアミー
ズシリンダを形成したシリンダブロックの部分平面図で
ある。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、２…サイアミーズシリンダ、３
…シリンダ、４……連続肉壁部、４ａ…連続肉壁部のヘ
ッド寄り部、５…シリンダヘッド締結用ボス部、８…シ
リンダジャケット、１０…水路形成部材、１２…縦長冷
却水通路、１３ａ…冷却水入口、１３ｂ…冷却水出口、
Ｅ…多気筒エンジン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早谷 章 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺 製造所内 (72)発明者 山本 信裕 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺 製造所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロック(１)に複数のシリンダ
   (３)を前後に並設し、隣接するシリンダ(３)(３)を連続
   肉壁部(４)で連続させてサイアミーズシリンダ(２)を構
   成し、このサイアミーズシリンダ(２)を囲むようにシリ
   ンダジャケット(８)を形成し、上記連続肉壁部(４)に水
   路形成部材(１０)を鋳込み、 上記水路形成部材(１０)は、上記連続肉壁部(４)を冷却
   する断面視縦長の縦長冷却水通路(１２)を有して成り、
   当該縦長冷却水通路(１２)の両端部の冷却水出入口(１
   ３ａ)(１３ｂ)を左右のシリンダジャケット(８)(８)に
   向けて突出して構成したサイアミーズシリンダの冷却装
   置において、 上記冷却水出入口(１３ａ)(１３ｂ)の上下方向の間口を
   上記縦長冷却水通路(１２)の上下方向の幅よりも小さく
   設定するとともに、前後方向の間口を上記縦長冷却水通
   路(１２)の前後方向の幅よりも大きく設定した、ことを
   特徴とするサイアミーズシリンダの冷却装置。
2. 【請求項２】 上記縦長冷却水通路(１２)を、上記冷却
   水出入口(１３ａ)(１３ｂ)に対して上下に出張る形に形
   成した請求項１に記載したサイアミーズシリンダの冷却
   装置。
3. 【請求項３】 上記冷却水出入口(１３ａ)(１３ｂ)の開
   口面積を、上記縦長冷却水通路(１２)の断面積よりも大
   きく設定した請求項１又は請求項２に記載したサイアミ
   ーズシリンダの冷却装置。