(57)【要約】【課題】本発明は、スペーサでウォータジャケット内部が区画された構造において、入口部寄りのシリンダライナにおける冷やし過ぎ現象の改善が図れる内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】本発明は、スペーサ１０でウォータジャケット７の内部が区画された構造において、規制構造１４，２１ａ，２１ｂを用いて、ウォータジャケット７の一端側にある入口部８から流出する冷却水が、スペーサ１０の上部端又は下部端から、スペーサ１０とシリンダライナ２ａとの間へ流れ込むのを抑えるようにした。【選択図】      図３
2006090193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを構成し、並設された複数のシリンダライナと、
これらシリンダライナを取り囲むように形成されたウォータジャケットと、
前記ウォータジャケット内に前記シリンダライナを取り囲むように収められ、前記ウォータジャケット内を内側通路と外側通路とに区画するスペーサと、
前記ウォータジャケットの一端側に形成され、冷却水をウォータジャケット内に流入させる入口部とを有した内燃機関の冷却装置において、
前記入口部からの冷却水が、前記スペーサの上側又は下側の端部から前記内側通路へ流れ込むのを抑える規制手段を有する
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記規制手段は、前記入口部と向き合うスペーサ部分の外周面に、前記入口部の開口を、両側に隙間を残して塞ぐ閉塞部を形成し、前記入口部からの冷却水を当該隙間から両側へ分散させながら前記外側通路へ流出される構成としたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記規制手段は、前記入口部と向き合うスペーサ部分に、前記入口部からの冷却水を両側に分散させながら一部冷却水を前記内側通路へ導く連通路を形成して構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記両側へ分散される冷却水は、内燃機関の吸気側より排気側へ多く流れるように配分されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部がスペーサで区画されるウォータジャケットを用いて内燃機関の冷却を行なう内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷のレシプロ式多気筒内燃機関の多くは、シリンダライナ（シリンダボアを形成するもの）が組み込まれたシリンダブロックに、シリンダライナを取り囲むようにウォータジャケットを形成しておき、このウォータジャケットの一端側に形成された冷却水入口部から冷却水をウォータジャケットへ流通させる冷却構造が用いられている。
【０００３】
こうしたウォータジャケットの一端側から冷却水を流出させる構造は、冷却水入口部に最も近いシリンダライナに対して、冷却水入口部から流出する水流が、直接、突き当るために、冷却水入口部寄りのシリンダライナだけが他のシリンダライナよりも冷やされやすい。そのため、冷却水入口部寄りのシリンダライナは、それより下流側のシリンダライナより冷え過ぎてしまうという現象が発生しやすく、複数のシリンダライナの温度を均一に保つのが難しい。
【０００４】
そこで、内燃機関の冷却構造では、近時、ウォータジャケット内に、シリンダライナを取り囲むように枠形のスペーサを収めて、スペーサを障壁として、冷却水入口部の水流が、シリンダライナと衝突するのを回避させることが行われている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−２６２１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうしたスペーサの採用により、冷却水入口部寄りのシリンダライナが、冷え過ぎから解放されると思われた。
【０００６】
ところが、このようなスペーサを用いても、最も冷却水入口部寄りのシリンダライナの冷え過ぎ現象は十分には改善されなかった。
【０００７】
本件の発明者らが、実験や解析をした結果、スペーサと突き当った水流の一部には、スペーサの上部端とガスケットとの間の間隙およびスペーサの下部端とウォータジャケット下部との間の間隙を通じ、スペーサの内側へ流れ込んで、シリンダライナと衝突する水流があることがわかった。しかも、このスペーサ内側の通路へ流れ込む水量はかなり多く、同水流が最も冷却水入口部寄りのシリンダライナに衝突する現象で、シリンダライナの冷やし過ぎを招いていることがわかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、スペーサでウォータジャケット内部が区画された構造において、入口部寄りのシリンダライナにおける冷やし過ぎ現象の改善が図れる内燃機関の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、規制手段により、入口部からの冷却水が、スペーサの上側又は下側の端部から、スペーサで区画されたシリンダライナとの間の内側通路へ流れ込むのを抑えるようにした。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、規制手段として、入口部と向き合うスペーサ部分の外周面に、入口部の開口を、両側に隙間を残して塞ぐ閉塞部を形成し、入口部からの冷却水を隙間から両側へ分散させながら流出させる構成を採用した。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、規制手段として、入口部と向き合うスペーサ部分に、入口部からの冷却水を両側へ分散させながら一部冷却水を内側通路へ導く連通路を形成した構成を採用した。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、さらに分散した冷却水で、内燃機関の排気側と吸気側とが均一に冷却されるよう、両側へ分散される冷却水が、内燃機関の吸気側より排気側へ多く流れるように配分されるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、スペーサでウォータジャケット内部が区画される構造において、入口部寄りシリンダライナへ衝突する水流は抑制され、同シリンダライナにおける冷やし過ぎが改善できる。
【００１４】
したがって、入口部寄りシリンダライナは、それより下流側のシリンダライナと共に均一に冷却でき、各シリンダライナの温度が均一化できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、部品点数を抑えた簡単な構造で、スペーサ内側への水流の流れ込み抑えることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、スペーサ内側への水流の流れ込みを必要最小限に規制することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、分散した水流を用いて、内燃機関の吸気側と排気側とが均一の温度分布となるように冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図５に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
【００１９】
図１は、水冷式の多気筒内燃機関、例えば４気筒のレシプロエンジンの一部を示し、図２はそのエンジンの一部を分解した斜視図、図３〜図５は各部の詳細を示していて、同図中１は同エンジンのシリンダブロックを示している。このシリンダブロック１には、例えば４つのシリンダライナ２ａ〜２ｄを連続して並べて構成されるサイヤミーズタイプが用いられている。この各シリンダライナ２ａ〜２ｄにより、シリンダブロック１の頭部に、直列に並ぶシリンダボア３ａ〜３ｄを形成している。これら各シリンダボア３ａ〜３ｄ内には、それぞれピストン（図示しない）が往復動可能に収められる。またシリンダブロック１の上部には、例えばシリンダボア３ａ〜３ｄ毎、燃焼室、吸気・排気ポート、吸気・排気側の動弁機構、点火プラグ、インジェクタ（いずれも図示せず）などが組付いたシリンダヘッド５（図１、図４および図５中の一部に二点鎖線で図示）が搭載され、往復動するピストンにより、クランクシャフト（図示しない）から軸出力が出力されるようにしている。なお、６は、シリンダブロック１の頭部とシリンダヘッド５との間に介在されるガスケットを示す（図４および図５中に二点鎖線で図示）。
【００２０】
図２に示されるようにシリンダブロック１には、エンジンの冷却装置を構成するウォータジャケット７が形成されている。ウォータジャケット７は、各シリンダライナ２ａ〜２ｄを取り囲む所定幅の溝部から形成されている。この溝部は、例えばシリンダライナ２ａ〜２ｄの長さのほぼ中間地点までの深さをもつ。このウォータジャケット７の一端側の最上段の壁面には、例えば角形の切欠き部よりなる冷却水入口部８（本願の入口部に相当）が形成されている。この冷却水入口部８は、シリンダヘッド５の前部で縦方向に延びている冷却水供給通路９と連通している。またこの冷却水供給通路９は、シリンダヘッド５のウォータジャケット５ａ（図５のみに一部図示）の一端側にも連通していて、ウォータポンプ（図示しない）からの冷却水が、冷却水供給通路９を通じて、シリンダブロック１のウォータジャケット７、シリンダヘッド５のウォータジャケット５ａとの双方へ流入される構造にしている。なお、ウォータジャケット７の他端部は、例えばシリンダヘッド５のウォータジャケット５ａの他端部を通じて、同シリンダヘッド５の後部に形成されている冷却水出口部（図示しない）から流出される構造となっている。
【００２１】
このウォータジャケット７の内部には、図１に示されるようにウォータジャケットスペーサ１０（本願のスペーサに相当）が収められている。このウォータジャケットスペーサ１０には、例えば図１に示されるようなウォータジャケット７の溝部の厚み方向中間部を占める外形をもつ合成樹脂製（例えばポリプロピレンなど）の枠形部品が用いられる。具体的にはウォータジャケットスペーサ１０は、例えば図２に示されるようにウォータジャケット７の深さ寸法より若干、短い４つの薄肉の円筒状部を前後に連続的に連結させて、ウォータジャケット７の幅方向中間を占める外形とした筒形部品が用いられる。このウォータジャケット７内での区画（幅方向）により、シリンダライナ２ａ〜２ｄの外周面とウォータジャケットスペーサ１０の内周面との間には内側通路１１が形成され、反対側のウォータジャケットスペーサ１０の外周面とウォータジャケット７の外側の壁面との間には外側通路１２を形成している。
【００２２】
また冷却水入口部８と向き合うウォータジャケット７の一端側の外周面（最上段）には、図１および図２に示されるように例えば角形の突起部１４（本願の閉塞部、規制手段に相当）が突き出ている。
【００２３】
同突起部１４について説明すると、図３〜図５に示されるように突起部１４の正面は、例えば冷却水入口部８の開口より、若干、小さくした角形をなしている。この突起部１４の上部は、ウォータジャケットスペーサ１０の上部端に合致させてある。この突起部１４が、図３〜図５に示されるように冷却水入口部８の開口部分を塞ぐ地点まで前方へ突き出ている。この突起部１４の配置により、冷却水入口部８の開口を、左右方向両側（シリンダライナ２ａ〜２ｄが並ぶ方向）に冷却水流出用の隙間１５ａ、１５ｂを残して塞いでいる。これら隙間１５ａ，１５ｂの出口側は、左右両側へ向うよう、若干、広がっている。これら隙間１５ａ，１５ｂにより、冷却水入口部８からの冷却水が、左右方向両側へ向かいながら外側通路１２へ流出されるようにしている。この隙間１５ａ，１５ｂにより、外側通路１２へ冷却水が流出される流路を確保して、冷え過ぎを招く水流、すなわちウォータジャケットスペーサ１０の上側方向に向う水流の発生を抑えるようにしている。なお、隙間１５ａ，１５ｂの開口面積は、いずれもシリンダライナ２ａ〜２ｄの冷却に必要な水量が確保される大きさを有している。また左右の隙間１５ａ，１５ｃを用いて、吸・排気側の昇温状況に合わせ適正な冷却が行われるようにしている。具体的には、エンジンの排気側（排気ポートや排気側の動弁機構などが配置される側）と、エンジンの吸気側（吸気ポートや吸気側の動弁機構などが配置される側）とが均一な温度分布で冷却されるよう、エンジンの排気側へ冷却水を導く隙間１５ａの隙間量δ１は、エンジンの吸気側へ冷却水を導く隙間１５ｃの隙間量δ２より大きく設定してある。つまり、エンジン吸気側よりもエンジン排気側へ多くの水量が流れるようにしている。
【００２４】
このように構成されたエンジンは、突起部１４により、シリンダブロック１へ冷却水を流入する冷却水入口部８が、左右両側の流路（隙間１５ａ，１５ｂ）を残して塞がれている。
【００２５】
ここで、隙間１５ａ〜１５ｃで形成される流路の通路抵抗は、ウォータジャケットスペーサ１０の上部端とガスケット６との間隙のそれより、かなり小さい。
【００２６】
そのため、冷却水入口部８から流出される冷却水のほとんどは、図３〜図５中の矢印で示されるように突起部１４の左側の隙間１５ａで形成される流路を通じ、左側方向から外側通路１２へ流出したり、右側の隙間１５ｂで形成される流路を通じ、右側方向から外側通路１２へ流出する。この左右両側へ分散された冷却水が、エンジンの排気側や吸気側を流れ、各シリンダライナ２ａ〜２ｄを順に冷却する。
【００２７】
このように分散用の流出経路が確保されると、その分、上側へ向う水流が減少するから、内側通路１１へ流れ込んで冷却効果を高めてしまう水流、すなわちシリンダライナ２ａの外周面との衝突を招く水流は抑制される。これにより、最も冷却水入口部寄りのシリンダライナ２ａが、他のシリンダライナ２ｂ〜２ｄよりも冷やされる現象を防ぐことができる。
【００２８】
それ故、ウォータジャケットスペーサ１０を用いてウォータジャケット７を区画する構造において、冷却水入口部寄りシリンダライナ２ａは、それより下流側のシリンダライナ２ｂ〜２ｄと共に均一に冷却することができ、各シリンダライナ２ａ〜２ｄにおける温度の均一化が図れる。特にウォータジャケットスペーサ上部端から内側通路１１へ流れ込むのを制限する構造は、ウォータジャケットスペーサ１０に冷却水入口部８の開口を塞ぐ突起部１４を設けただけなので、簡単である。しかも、部品点数は少なく、コスト的にも安価である。
【００２９】
そのうえ、隙間１５ａ，１５ｂの設定により、エンジン排気側にエンジン吸気側よりも多くの水量が流れるようにしたので、併せてエンジンの吸気側と排気側とを均一の温度分布に冷却することもでき、エンジンの熱変形を抑える点でも優れた効果を発揮する。
【００３０】
［第２の実施形態］
図６および図７は、本発明の第２の実施形態を示す。
【００３１】
本実施形態は、第１の実施形態のような冷却水を外側通路の両側へ分散させるだけではなく、冷却水を内側通路の両側へ分散させながら逃すという挙動で、ウォータジャケット上部端から流れ込む水流を抑制しようとしたものである。
【００３２】
具体的には、同構造には例えば図６および図７に示されるように冷却水入口部８と向き合うウォータジャケットスペーサ１０の外周面部分に、上方側が開放した角形の凹部２０を形成し、同凹部２０の両側のスペーサ部分（肉厚部）にそれぞれ、一端が凹部２０の左右端の壁面に開口し、他端が凹部２０両側のウォータジャケットスペーサ１０内面部分に開口するスリット状の隙間２１ａ，２１ｂ（本願の連通路に相当）を形成したものである。さらに述べれば、隙間２１ａ，２１ｂの開口面積や通路抵抗は、ウォータジャケットスペース上部端の間隙がもたらす通路抵抗よりも小さく、かつ必要最小限の冷却水が内側通路１１へ流出される大きさに設定してある。この設定のために、各隙間２１ａ，２１ｂはラビリンス状に形成してある。さらに隙間２１ａ，２１ｂの出口２２ｂは、左右両側へ向うように広がっていて、隙間２１ａ，２１ｂを通る冷却水が、左右方向両側へ向いながら内側通路１１へ流出される構造にしている。
【００３３】
こうした構造によると、冷却水入口部８から冷却水は、図７中の矢印で示されるように凹部２０の底面となる壁面２０ａに衝突して、両側（左右）に分かれる。そして、分かれた水流の一部が、隙間２１ａ，２１ｂを通じて、凹部２０の左右両側から、内側通路１１へ、シリンダライナ２ａ２ｄが並ぶ方向に沿って流出される。
【００３４】
こうした内側通路１１での分散逃しにより、上側へ向う水流が発生しにくくなるから、第１の実施形態と同様、内側通路１１へ過度の冷却水が流れ込んで冷却効果を高めてしまう水流、すなわちシリンダライナ２ａとの衝突を招く上側方向に向う水流は抑えられる。これにより、第１の実施形態と同様、最も冷却水入口部寄りのシリンダライナ２ａが、他のシリンダライナ２ｂ〜２ｄよりも冷やされる現象の発生を防ぐことができる。
【００３５】
また本実施形態では、この他、凹部２０の底面となる壁面２０ａには、隙間２１ａ，２１ｂへ向う冷却水の配分を規定するための縦方向に延びるリブ２３が突設されている。同リブ２３は、エンジンの排気側へ向う水量が、エンジンの吸気側へ向う水量よりも多くなる配分をなす地点、例えば右側寄りの地点に配置されている。
【００３６】
このリブ２３により、第１の実施形態と同様、エンジン吸気側よりもエンジン排気側へ多くの水量を流して、エンジンの吸気側と排気側とを均一の温度分布に冷却することができる。
【００３７】
但し、図６および図７において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。
【００３８】
また上述した各実施形態では、ウォータジャケットスペーサの上側の水流抑制について説明したが、ウォータジェットスペーサ下側からの流れ込みが発生する場合でも適用できる。
【００３９】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上記した実施形態では、規制手段として、突起部で冷却水入口部を塞ぐ構造を採用したり、冷却水入口部と向き合うスペーサ部分の両側に連通路を設ける構造を採用したが、これに限らず、他の手段でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態の要部となるシリンダブロックを示す斜視図。
【図２】閉塞部が付いたスペーサを、シリンダヘッドから外した状態と共に示す分解斜視図。
【図３】閉塞部で塞がれる入口部を拡大して示す平面図。
【図４】図３中のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態の要部を示す斜視図。
【図７】入口部と対向するスペーサ部分に形成された逃し用通路を示す平面図。
【符号の説明】
【００４１】
１…シリンダブロック、２ａ〜２ｄ…シリンダライナ、３ａ〜３ｄ…シリンダボア、７…ウォータジャケット、８…冷却水入口部（入口部）、１０…ウォータジャケットスペーサ（スペーサ）、１１…内側通路、１４…突起部（閉塞部）、１５ａ，１５ｂ…隙間、２１ａ，２１ｂ…隙間（連通路）、２３…リブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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