(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のシリンダボアを囲むようにウォータージャケットが設けられ、このウォータージャケットにおいてシリンダボア配列方向の一端側に設けられる幅広部の底に冷却液の導入路が連接される多気筒型内燃機関のシリンダブロックであって、
前記ウォータージャケットに対する前記導入路の連接部分には、前記導入路から導入される冷却液を前記ウォータージャケットにおいてシリンダボア側の内壁面の下側領域から遠ざけて上側領域に導くための冷却液案内手段が設けられており、
前記導入路の幅は、前記幅広部の底幅より小さく設定され、
前記導入路は、前記ウォータージャケットの幅広部の底に対して反シリンダボア側に片寄った状態で連接されることによって、前記導入路においてシリンダボア側の内壁面が前記ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面より外側にオフセット配置され、
前記導入路のシリンダボア側内壁面と前記ウォータージャケットの底壁面とが交差する部分の角部を上向きに突出する凸形状とすることによって、前記冷却液案内手段が構成される、ことを特徴とする多気筒型内燃機関のシリンダブロック。
【請求項２】
請求項１に記載の多気筒型内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記ウォータージャケット内には、インサート部材が、シリンダボア側内壁面において燃焼室寄り領域を除く領域を覆うように当該内壁面に寄せられた状態で挿入される、ことを特徴とする多気筒型内燃機関のシリンダブロック。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多気筒型内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記導入路におけるシリンダボア配列方向の奥に位置する奥側内壁面と前記ウォータージャケットの底壁面とが交差する部分の角部が、丸い形状とされ、この丸みの曲率半径が、前記オフセット寸法より小さく設定される、ことを特徴とする多気筒型内燃機関のシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒型内燃機関のシリンダブロックに関する。特に、シリンダブロックに設けられるウォータージャケットの冷却液導入部分での冷却液の流れ方を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示すように、多気筒型内燃機関のシリンダブロックには、燃焼室からの熱により加熱されたシリンダボアを冷却するために、ウォータージャケットが設けられる。このウォータージャケットは、シリンダボアを作る壁部（シリンダバレル）を囲むように設けられる。このウォータージャケットには、内燃機関に設置されるウォーターポンプにより圧送される冷却液が導入される。なお、冷却液は、一般的に公知のように、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）と呼ばれる不凍液等とされる。
【０００３】
一般的に、内燃機関では燃焼室が最も高温となる関係より、シリンダボアにおいて燃焼室に近い領域が最も高温となる。そこで、シリンダボアの上側領域つまり燃焼室に近い領域を積極的に冷却するために、ウォータージャケット内に導入される冷却液を斜め上向きに流すように、冷却液の流れが設定される。なお、ウォータージャケット内で冷却液は、シリンダボアを横切る方向、つまりシリンダボアの中心軸線方向に対し直交する方向へ向けて流されるようになっている。
【０００４】
ところで、冷却液の導入路は、例えばウォータージャケットにおいて内燃機関の前端下側に連接されることがある。これは、冷却液を送り出すためのウォーターポンプの設置場所に関係している。一般的に、ウォーターポンプは、内燃機関の前端下側に取り付けられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許２００２−２７６３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来例のようなウォータージャケットに対する冷却液の導入路の連接場所では、導入路からウォータージャケット内に冷却液が導入されると、この冷却液が、ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面（シリンダバレルの外壁面とも言う）の下側領域に衝突して、拡散されつつ斜め上向きに流れる状態になりやすい。
【０００７】
そのような場合、多数のシリンダボアのうち、導入路寄りに位置するシリンダボアに関して、下側領域が過剰に冷却される傾向になる。そのため、シリンダボアの上下領域での温度ばらつきが発生することになり、シリンダボアの上下領域とピストンとの間のクリアランスのばらつきが大きくなる。このようなことから、シリンダボアやピストンの偏摩耗が発生したり、フリクションロスが増大して内燃機関の燃費が低下したり、することが懸念される。
【０００８】
ところで、シリンダボアの上側領域（燃焼室寄り領域）を積極的に冷却させるために、例えばウォータージャケット内にスペーサと呼ばれるインサート部材を挿入することがある。このような場合には、前記導入路から導入される冷却液が、ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面の下側領域とインサート部材との対向間に流入することがあって、前記同様、シリンダボアの下側領域が過剰に冷却される傾向になる。
【０００９】
このような事情に鑑み、本発明は、多数のシリンダボアを囲むようにウォータージャケットが設けられ、このウォータージャケットにおいてシリンダボア配列方向の一端側に設けられる幅広部の底に冷却液の導入路が連接される多気筒型内燃機関のシリンダブロックにおいて、シリンダボアの下側領域の過冷却を抑制または防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、多数のシリンダボアを囲むようにウォータージャケットが設けられ、このウォータージャケットにおいてシリンダボア配列方向の一端側に設けられる幅広部の底に冷却液の導入路が連接される多気筒型内燃機関のシリンダブロックであって、前記ウォータージャケットに対する前記導入路の連接部分には、前記導入路から導入される冷却液を前記ウォータージャケットにおいてシリンダボア側の内壁面の下側領域から遠ざけて上側領域に導くための冷却液案内手段が設けられており、前記導入路の幅は、前記幅広部の底幅より小さく設定され、前記導入路は、前記ウォータージャケットの幅広部の底に対して反シリンダボア側に片寄った状態で連接されることによって、前記導入路においてシリンダボア側の内壁面が前記ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面より外側にオフセット配置され、前記導入路のシリンダボア側内壁面と前記ウォータージャケットの底壁面とが交差する部分の角部を上向きに突出する凸形状とすることによって、前記冷却液案内手段が構成される、ことを特徴としている。
【００１１】
この構成では、導入路からウォータージャケットに冷却液が導入されると、この冷却液がウォータージャケットの幅広部におけるシリンダボア側内壁面（シリンダバレルの外壁面とも言う）の下側領域に衝突しにくくなって、ウォータージャケット内を斜め上向きに流されるようになる。
【００１２】
これにより、多数のシリンダボアのうち、特に導入路寄りのシリンダボアに関して、ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面において、比較的昇温しにくい下側領域（クランクシャフト寄り領域）が過剰に冷却されにくくなって、最も昇温しやすい上側領域（燃焼室寄り領域）が効率良く冷却されるようになる。
【００１３】
このように、前記構成によれば、ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面において下側領域の過冷却を抑制または防止しながら上側領域を効率良く冷却することが可能になる。
【００１４】
これにより、シリンダボアの上下領域での温度ばらつきを低減することが可能になるから、シリンダボアの上下領域とピストンとの間のクリアランスのばらつきを低減することが可能になる。その結果、シリンダボアやピストンの偏摩耗を抑制または防止することが可能になる他、フリクションロスを軽減することが可能になって内燃機関の燃費を向上するうえで有利になる。
【００１７】
特に、前記導入路の幅については、前記幅広部の底幅より小さく設定し、前記導入路については、前記ウォータージャケットの幅広部の底に対して反シリンダボア側に片寄った状態で連接されることによって、前記導入路においてシリンダボア側の内壁面が前記ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面より外側にオフセット配置し、前記導入路のシリンダボア側内壁面と前記ウォータージャケットの底壁面とが交差する部分の角部を上向きに突出する凸形状とすることによって、前記冷却液案内手段を構成するように特定している。
【００１８】
このように、ウォータージャケットに対する導入路の連接部分や、冷却液案内手段の構成を特定していれば、導入路からウォータージャケットに冷却液を導入して直ぐに、冷却液がウォータージャケットの幅広部におけるシリンダボア側内壁面の下側領域に衝突しにくくなって、ウォータージャケット内を斜め上向きに流される形態になることが明らかになる。
【００１９】
好ましくは、前記ウォータージャケット内には、インサート部材が、シリンダボア側内壁面において燃焼室寄り領域を除く領域を覆うように当該内壁面に寄せられた状態で挿入される。
【００２０】
この構成では、インサート部材が、導入路からウォータージャケット内に導入される冷却液をシリンダボア側内壁面における上側領域に衝突させやすくして、シリンダボア側内壁面における中間領域から下側領域に衝突させにくくしている。これにより、シリンダボアにおいて最も昇温しやすい上側領域を効率良く冷却することが可能になって、シリンダボアの比較的昇温しにくい下側領域を過剰に冷却させにくくすることが可能になる。
【００２１】
好ましくは、前記導入路におけるシリンダボア配列方向の奥に位置する奥側内壁面と前記ウォータージャケットの底壁面とが交差する部分の角部が、丸い形状とされ、この丸みの曲率半径が、前記オフセット寸法より小さく設定される。
【００２２】
この構成では、導入路からウォータージャケット内に導入される冷却液が斜め上向きに流れるときの上昇角度が可及的に大きくなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、多数のシリンダボアを囲むようにウォータージャケットが設けられ、このウォータージャケットにおいてシリンダボア配列方向の一端側に設けられる幅広部の底に冷却液の導入路が連接される多気筒型内燃機関のシリンダブロックにおいて、ウォータージャケットの冷却液導入部分での冷却液の流れ方を工夫しているから、シリンダボアの下側領域が過冷却されることを抑制または防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る多気筒型内燃機関のシリンダブロックの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のシリンダブロックのウォーターポンプとウォータージャケットとの配置関係を模式的に示す側面図である。
【図３】図１のシリンダブロックの上面図である。
【図４】図３の（４）−（４）線断面の矢視図である。
【図５】図１から図４に示すウォータージャケットのみの斜視図である。
【図６】図５において導入路を矢印（６）方向から見た図である。
【図７】図５において導入路を矢印（７）方向から見た図である。
【図８】本発明に係る多気筒型内燃機関のシリンダブロックの他実施形態で、図４に対応する図である。
【図９】本発明に係る多気筒型内燃機関のシリンダブロックの他実施形態で、図４に対応する図である。
【図１０】本発明に係る多気筒型内燃機関のシリンダブロックの他実施形態で、図８に対応する図である。
【図１１】本発明の比較例で、図４に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付している図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１から図７に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、水冷式の直列４気筒型の内燃機関（エンジン）を例に挙げている。図に示すシリンダブロック１は、シリンダライナレスにした構造である。
【００２７】
この実施形態で示すシリンダブロック１には、その長手方向に４つのシリンダボア２・・・が一列に並んで設けられている。各シリンダボア２には、図示していないが、ピストンがそれぞれ挿入される。各シリンダボア２を作る円筒形の壁部は、シリンダバレル３と呼ばれる。このシリンダバレル３は、サイアミーズタイプとされている。このサイアミーズタイプのシリンダバレル３とは、各シリンダボア２を作る円筒形の壁部それぞれを直列に連ねた形状になっている。
【００２８】
そして、シリンダブロック１には、ウォータージャケット４が設けられている。このウォータージャケット４は、シリンダバレル３を囲むように設けられている。これにより、シリンダバレル３の外壁面は、ウォータージャケット４においてシリンダボア２側の内壁面４ｂと同じものとなる。
【００２９】
次に、ウォータージャケット４を詳細に説明する。ウォータージャケット４は、図１および図３に示すように、デッキ面つまりシリンダヘッド（図示省略）が組み付けられる面に向けて開放されている。このようなウォータージャケット４を備えるシリンダブロック１は、いわゆるオープンデッキタイプと呼ばれる。
【００３０】
ウォータージャケット４の幅つまりシリンダボア２の径方向に沿う幅は、この実施形態において図４に示すように、シリンダボア２の下側から上側へ向けて徐々に大きくされている。この幅の広がりは、シリンダブロック１を鋳造するときに用いる成形型の抜き勾配とされる。
【００３１】
このウォータージャケット４の底壁面４ｃにおいてシリンダボア配列方向の一端側（シリンダブロック１の前端側）には、図２および図３に示すように、シリンダボア２の径方向に沿う幅が大きくされた幅広部４ａが設けられ、この幅広部４ａの底に対して冷却液の導入路６が連接されている。
【００３２】
この導入路６には、内燃機関の冷却液を循環させるためのウォーターポンプ５から送り出される冷却液が導入される。この導入路６は、この実施形態において、シリンダブロック１において排気系設置側に設けられている。
【００３３】
導入路６の幅は、図４および図５に示すように、ウォータージャケット４の幅広部４ａの底幅より小さく設定されている。この導入路６は、図４および図５に示すように、ウォータージャケット４の幅広部４ａの底壁面４ｃに対して反シリンダボア側（外側）に片寄った状態で連接されることによって、導入路６においてシリンダボア２側の内壁面６ａがウォータージャケット４のシリンダボア側内壁面４ｂより外側にオフセット配置されるようになっている。このオフセット量を図４にＷで示している。さらに、図３に示すように、上から見ると、導入路６は、ウォータージャケット４の２つの長尺な波形通路部分４ｄ，４ｅのうちの上流側波形通路部分４ｄに１直線に連なるように連接されており、これにより、上から見ると、導入路６からウォータージャケット４の長尺な上流側波形通路部分４ｄに冷却液が真っ直ぐに導入されるようになっている。
【００３４】
そして、ウォータージャケット４に対する導入路６の連接部分には、導入路６から導入される冷却液をウォータージャケット４の幅広部４ａにおけるシリンダボア側内壁面４ｂの下側領域から遠ざけて上側領域に導くための冷却液案内手段が設けられている。
【００３５】
この冷却液案内手段は、例えば図４および図７に示すように、導入路６のシリンダボア側内壁面６ａとウォータージャケット４の底壁面４ｃとが交差する部分の横側角部７を丸い形状とするとともに、この丸みの曲率半径Ｒ１をオフセット寸法Ｗより小さく設定することによって、構成されている。
【００３６】
さらに冷却液案内手段は、例えば図６に示すように、導入路６におけるシリンダボア配列方向の奥に位置する奥側内壁面６ｂとウォータージャケット４の底壁面４ｃとが交差する部分の奥側角部８を丸い形状とするとともに、この丸みの曲率半径Ｒ２をオフセット寸法Ｗより小さく設定することによって、構成されている。
【００３７】
次に、この実施形態における導入路６からウォータージャケット４へ導入される冷却液の流れを説明する。
【００３８】
導入路６から冷却液がウォータージャケット４内に導入されると、ウォータージャケット４内において図２および図３の矢印で示すように、各シリンダボア２を順次横切る形態でシリンダバレル３の外周を一方向に流れることになる。
【００３９】
ところで、導入路６からウォータージャケット４に対する冷却液の導入方向は、図３に示すように、上から見ると、導入路６とウォータージャケット４の長尺な上流側波形通路部分４ｄとが１直線に連なっているから、導入路６からウォータージャケット４に導入される冷却液がウォータージャケット４の長尺な上流側波形通路部分４ｄの長手方向一端側へ向けて真っ直ぐに流入するようになり、また、図２に示すように、横から見ると、導入路６からウォータージャケット４に導入される冷却液が、ウォータージャケット４の幅広部４ａつまり長尺な上流側波形通路部分４ｄにおける前端側の下側から斜め上向きに流れるようになる。
【００４０】
しかも、上述しているように、導入路６とウォータージャケット４との連接部分に冷却液案内手段（７，８）を設けるように工夫しているから、導入路６からウォータージャケット４の幅広部４ａへ冷却液が導入された直後には、冷却液がウォータージャケット４のシリンダボア側内壁面４ｂの下側から中間領域にかけて衝突しにくくなって、ウォータージャケット４内を斜め上向きに急上昇する形態で流されるようになる。
【００４１】
これにより、多数のシリンダボア２のうち、特に前端寄りつまり導入路６寄りのシリンダボア２に関して、ウォータージャケット４のシリンダボア側内壁面４ｂの下側領域（クランクシャフト寄り領域）が過剰に冷却されにくくなって、上側領域（燃焼室寄り領域）が効率良く冷却されるようになる。
【００４２】
ちなみに、本願出願人は、本発明の開発過程においてシリンダボア２の上下全域の冷却性能を高めることを目的とし、導入路６からウォータージャケット４に導入された直後に、冷却液をウォータージャケット４のシリンダボア側内壁面４ｂに沿わせて下から上へと流せるようにしようと考えた。
【００４３】
そこで、具体的には、例えば図１１に示すように、導入路６とウォータージャケット４とを可及的に滑らかに連接させるようにしている。より詳しくは、導入路６のシリンダボア側内壁面６ａとウォータージャケット４の底壁面４ｃとが交差する部分の横側角部７を、丸い形状とするとともに、この丸みの曲率半径Ｒ３をオフセット寸法Ｗより大きく設定するようにしている。この構成を、この実施形態の比較例とする。
【００４４】
この比較例によれば、前記したように、導入路６からウォータージャケット４に導入された直後に、冷却液をウォータージャケット４の幅広部４ａにおけるシリンダボア側内壁面４ｂに沿わせて下から上へ流すことが可能になる。しかしながら、この比較例では、ウォータージャケット４の幅広部４ａに導入された冷却液が直ぐにシリンダボア側内壁面４ｂの下側領域に衝突することになるために、シリンダボア２の下側領域が過剰に冷却されることになって、シリンダボア２の上下領域での温度ばらつきが大きくなってしまう。この知見に基づき、上記した実施形態を提案するに至ったのである。
【００４５】
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、ウォータージャケット４の冷却液導入部分での冷却液の流れ方を工夫しているから、多数のシリンダボア２のうち、特に導入路６寄りのシリンダボア２において、比較的昇温しにくい下側領域の過冷却を抑制または防止しながら、最も昇温しやすい上側領域を効率良く冷却することが可能になる。
【００４６】
これにより、シリンダボア２の上下領域での温度ばらつきを低減することが可能になるから、シリンダボア２の上下領域とピストンとの間のクリアランスのばらつきを低減することが可能になる。その結果、シリンダボア２やピストンの偏摩耗を抑制または防止することが可能になる他、フリクションロスを軽減することが可能になって内燃機関の燃費を向上するうえで有利になる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。
【００４８】
（１）本発明の他実施形態を図８に示す。この実施形態では、導入路６からウォータージャケット４へ冷却液を導入するときの冷却液案内手段として、導入路６のシリンダボア側内壁面６ａとウォータージャケット４の底壁面４ｃとが交差する部分の横側角部７を上向きに突出する凸形状とする構成にしており、その他の構成は、上述した実施形態と同様にしている。
【００４９】
この実施形態では、導入路６からウォータージャケット４の幅広部４ａに冷却液が導入されて直ぐに、この冷却液がウォータージャケット４のシリンダボア側内壁面４ｂの下側領域に衝突しにくくなって、ウォータージャケット４内を斜め上向きに急上昇する形態で流されるようになる。これにより、この実施形態でも、上記実施形態と同様の効果が得られることになる。
【００５０】
（２）上記した各実施形態において、ウォータージャケット４内にスペーサと呼ばれるインサート部材９を挿入することが可能である。
【００５１】
例えば図４に示す実施形態のウォータージャケット４にインサート部材９を挿入した状態を、図９に示している。また、図８に示す実施形態のウォータージャケット４内にインサート部材９を挿入した状態を、図１０に示している。ここでのインサート部材９は、ウォータージャケット４の全周に配置されるような輪状のシートとされる。
【００５２】
そして、図９および図１０に示す実施形態では、共に、インサート部材９を、シリンダボア側内壁面４ｂの中間領域から下側領域を覆うように当該内壁面４ｂに寄せられた状態で挿入される。言い換えれば、インサート部材９は、シリンダボア側内壁面４ｂの上側、つまり燃焼室寄り領域を覆わずに露呈するように配置されている。
【００５３】
この構成では、インサート部材９が、ウォータージャケット４のシリンダボア側内壁面４ｂにおける上側領域に冷却液を衝突させやすくして、中間領域から下側領域に衝突させにくくしている。これにより、シリンダボア２において最も昇温しやすい上側領域を効率良く冷却することが可能になって、シリンダボア２の比較的昇温しにくい下側領域を過剰に冷却させにくくすることが可能になる。
【００５４】
（３）上記各実施形態では、奥側角部８を丸い形状とするとともに、この丸みの曲率半径Ｒ２をオフセット寸法Ｗより小さく設定した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばこの奥側角部８の丸みの曲率半径Ｒ２についてはオフセット寸法Ｗより大きく設定してもよく、その場合も本発明に含まれる。
【００５５】
この場合には、導入路６からウォータージャケット４の幅広部４ａに冷却液を導入して直ぐに、冷却液がウォータージャケット４内を斜め上向きに緩やかに上昇するように流れるようになる。このことによっても、前記したように、「シリンダボア２において最も昇温しやすい上側領域を効率良く冷却することが可能になって、シリンダボア２の比較的昇温しにくい下側領域を過剰に冷却させにくくすることが可能になる」という効果が得られることに変わりはない。
【符号の説明】
【００５６】
１      シリンダブロック
２      シリンダボア
３      シリンダバレル
４      ウォータージャケット
４ａ    ウォータージャケットの幅広部
４ｂ    ウォータージャケットのシリンダボア側内壁面
４ｃ    ウォータージャケットの底壁面
５      ウォーターポンプ
６      導入路
６ａ    導入路のシリンダボア側内壁面
６ｂ    導入路の奥側内壁面
７      横側の角部
８      奥側の角部
【図１】
0005623122.tif 000002
【図２】
0005623122.tif 000003
【図３】
0005623122.tif 000004
【図４】
0005623122.tif 000005
【図５】
0005623122.tif 000006
【図６】
0005623122.tif 000007
【図７】
0005623122.tif 000008
【図８】
0005623122.tif 000009
【図９】
0005623122.tif 000010
【図１０】
0005623122.tif 000011
【図１１】
0005623122.tif 000012