(57)【要約】【課題】  燃焼室近傍を効果的に冷却してシリンダブロック内壁温度の均一化を図ることのできるシリンダブロックの冷却構造を提供すること。【解決手段】  ウォータジャケット３０上方の上壁を構成するアッパデッキ７は、その厚みをシリンダブロック内壁８側（厚みｄ３）よりもシリンダ外壁１２側（厚みｄ４）が大とすることで、その外周側の部位ほど下方、即ちウォータジャケット３０側に位置するように形成される。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの周囲に形成されたウォータジャケットの冷却水により同シリンダを冷却するエンジンの冷却構造において、
前記ウォータジャケットはその外周側より内周側の流路断面積が大きく設定されてなる
ことを特徴とするエンジンの冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの冷却構造において、
前記ウォータジャケットはこれを区画形成する上壁がその外周側の部位ほど同ウォータジャケット側に位置してなる
ことを特徴とするエンジンの冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの冷却構造において、
前記上壁は前記ウォータジャケット側の面がその外周側ほど下方に傾斜してなる
ことを特徴とするエンジンの冷却構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの冷却構造において、
前記上壁はシリンダヘッドの底部である
ことを特徴とするエンジンの冷却構造。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの冷却構造において、
前記上壁はシリンダライナと一体形成されて前記ウォータジャケットの上方を閉塞するアッパデッキである
ことを特徴とするエンジンの冷却構造。
【請求項６】
請求項１〜５に記載のエンジンの冷却構造において、
前記シリンダを形成するシリンダブロック内壁を上方から下方に向かって厚肉として前記ウォータジャケットの流路断面積を下方側部分ほど小さくなるようにした
ことを特徴とするエンジンの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ周囲に形成されるウォータジャケットの冷却水により同シリンダを冷却するエンジンの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダ周囲にはウォータジャケットが形成されており、そのウォータジャケット内を流れる冷却水によりシリンダブロックやシリンダヘッド或いはシリンダ内のピストン等々が冷却され、それらが適正な温度に維持される。
【０００３】
ところで、シリンダを形成するシリンダブロック内壁の温度は、燃焼行程時にピストンより上方に位置する部分が高温の燃焼ガスによって高温になりやすく、その位置による温度差が生じやすい。そして、こうした温度差は、シリンダの変形要因となり、ひいてはオイル消費量の増加、或いはフリクションの増大を招くことになる。そのため、シリンダブロック内壁の温度は各位置において極力均一であることが望ましい。
【０００４】
従来、こうしたシリンダブロック内壁における上下方向の温度差を低減すべく、その熱容量を上方よりも下方の方が大となるようにしたものがある。例えば、特許文献１に記載のシリンダブロックでは、シリンダブロック内壁に鋳込まれるシリンダライナを上方から下方に向かって厚肉とすることにより、同シリンダブロック内壁の熱容量を上方ほど小さくするようにしている。
【特許文献１】特開２０００−６４９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、シリンダブロック内壁の熱容量を上方ほど小さくすることにより、確かにその冷却効果を高めてシリンダブロック内壁の上下方向においてより高温になりやすい部位の温度上昇を効果的に抑制することはできる。
【０００６】
ところが、ウォータジャケットにおいて、その内周側、即ちシリンダブロック内壁に近接した部分を流れる冷却水はその冷却効果が大きい一方、外周側を流れる冷却水についてはシリンダ冷却効果に対する寄与が低い。しかし、上記従来の技術ではこの点において何ら考慮されておらず、ウォータジャケットの冷却性能の向上、即ちシリンダブロック内壁温度の均一化については、自ずと限界のあるものとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、燃焼室近傍を効果的に冷却してシリンダブロック内壁温度の均一化を図ることのできるエンジンの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、シリンダの周囲に形成されたウォータジャケットの冷却水により同シリンダを冷却するエンジンの冷却構造において、前記ウォータジャケットはその外周側より内周側の流路断面積が大きく設定されてなることを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、シリンダを形成するシリンダブロック内壁側に流れる冷却水の流量を増加させることができる。従って、燃焼行程時に燃焼ガスが直接接触して高温となるシリンダの上方を構成する部分、即ちシリンダブロック内壁の上方部分についてもこれを効果的に冷却することができ、シリンダブロック内壁温度の更なる均一化を図ることができるようになる。尚、冷却水の流速を高め、更なる冷却効率の向上を図るうえでは、その流束に乱れが生じないように、ウォータジャケットの内周側から外周側に向かって段階的、或いは徐々に流路断面積を変化させるようにするのが望ましい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンの冷却構造において、前記ウォータジャケットはこれを区画形成する上壁がその外周側の部位ほど同ウォータジャケット側に位置してなることをその要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、ウォータジャケット上部において、その外周側ほどその流路断面積を狭めて、内周側に流れる冷却水分配を増加させることができる。その結果、シリンダブロック内壁の上方部分をより効果的に冷却することができ、同シリンダブロック内壁温度を更に均一化することができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエンジンの冷却構造において、前記上壁は前記ウォータジャケット側の面がその外周側ほど下方に傾斜してなることを要旨とする。
上記構成によれば、ウォータジャケット上部を流れる冷却水の流束に乱れが生じるのを抑え、これに起因する流速の低下を抑制することができる。その結果、より効果的にシリンダブロック内壁の上方部分を冷却することができるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの冷却構造において、前記上壁はシリンダヘッドの底部であることを要旨とする。
上記構成によれば、シリンダヘッド底部の形状変更にとどめ、シリンダブロックについては、ウォータジャケットの上方が開口された通常のクローズドデッキ式のものを流用することができ、その汎用性を高めることができるようになる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの冷却構造において、前記上壁はシリンダライナと一体形成されて前記ウォータジャケットの上方を閉塞するアッパデッキであることを要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、アッパデッキの厚みがシリンダの内周側から外周側に向かって厚くなるため、その外周側部分の剛性を高めることができる。その結果、ヘッドボルトによる締結時にアッパデッキが変形し、該アッパデッキに押圧されたシリンダブロックがその内側に倒れ込むといった、シリンダの変形を抑制して、同シリンダとガスケットとの間のシール性を向上させることができるようになる。特に、シリンダブロックにおいて、そのシリンダライナ及びアッパデッキが他の部分と別体に形成される構造を採用した場合、シリンダブロック内壁の剛性はアッパデッキの剛性に大きく依存するため、その効果はより顕著なものとなる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載のエンジンの冷却構造において、前記シリンダを形成するシリンダブロック内壁を上方から下方に向かって厚肉として前記ウォータジャケットの流路断面積を下方側部分ほど小さくなるようにしたことを要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、シリンダブロック内壁の熱容量は上方側よりも下方側が大となるため、その上下方向の温度差が低減される。また、その厚みによってウォータジャケット下方側ほどその流路断面積が狭められることで、ウォータジャケット上部の冷却水分配を増加させることができ、その結果、シリンダブロック内壁の上方部分を更に効果的に冷却することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を直列４気筒水冷式のエンジンに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態にかかるエンジン１の本体部分の斜視図である。同図に示すように、エンジン１は、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備えてなり、シリンダヘッド２は、ガスケット４を介してシリンダブロック３に固定されている。尚、シリンダヘッド２の上方にはヘッドカバーが、シリンダブロック３の下方にはオイルパンがそれぞれ取付けられるようになっている。
【００１９】
図２（ａ）（ｂ）は、それぞれシリンダブロック３の斜視構造、及び側面構造を示す図である。同図に示すように、シリンダブロック３には、その上部に４つのシリンダ５が形成され、その下部にはクランクケース６が形成されている。クランクケース６には、ベアリング（図示略）によってクランクシャフトが回転可能に支持されている。そして、シリンダブロック３の頂部には、シリンダヘッド２が載置されるアッパデッキ７が設けられている。
【００２０】
図３はシリンダブロック３の分解斜視図である。同図に示すように、本実施形態のシリンダブロック３は、上記アッパデッキ７とクランクケース６との間の中段部において、シリンダ周囲に形成されるウォータジャケットとなる部位を境に分割形成されている。具体的には、ウォータジャケットのシリンダ側の周壁を構成するシリンダブロック内壁８と上記アッパデッキ７とが一体に形成された内周ブロック１０と、ウォータジャケットの外周壁を構成するシリンダ外壁１２と上記クランクケース６とが一体に形成された外周ブロック１５とに分割形成されている。そして、シリンダブロック３は、この内周ブロック１０と外周ブロック１５とが一体に組み付けられることにより形成されている。
【００２１】
図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ内周ブロック１０の斜視構造、及び側面構造を示す図である。同図に示すように、シリンダブロック内壁８は、各気筒のシリンダライナとなる４つの円管体を連続して繋げた形状に形成されており、各円筒体の内周面２３により上記シリンダ５の周壁面が構成されている。そして、内周ブロック１０が外周ブロック１５に組み付けられることにより、各円筒体の外周面２４がウォータジャケットのシリンダ側の壁面を構成する。また、アッパデッキ７は、上記シリンダブロック内壁８の上端部８ａに形成されている。
【００２２】
図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ外周ブロック１５の斜視構造、及び側面構造を示す図である。同図に示すように、クランクケース６の上部には、その上方に突出するようにシリンダ外壁１２が形成されている。シリンダ外壁１２は、外周ブロック１５が上記内周ブロック１０と組み付けられた状態において、その内周面２５が、シリンダブロック内壁８の外周面２４と対向する、即ちウォータジャケットの外周壁となるように略環状に成形されている。そして、シリンダ外壁１２の頂面は、上記内周ブロック１０のアッパデッキ７が当接される受け面１２ａとなっている。
【００２３】
図６は、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とを組み付けた状態（図１参照）でのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったシリンダブロック３の断面図である。同図に示すように、上記内周ブロック１０は、そのシリンダブロック内壁８がシリンダ外壁１２の内側に挿入され（図３参照）、アッパデッキ７の端部がシリンダ外壁１２の受け面１２ａに当接するように上記外周ブロック１５に組み付けられる。そして、内周ブロック１０は、シリンダヘッド２とシリンダ外壁１２とがヘッドボルト２７にて締結され、そのアッパデッキ７がシリンダ外壁１２に固定されることにより外周ブロック１５に固定されるようになっている。
【００２４】
そして、シリンダブロック内壁８の外周面２４、シリンダ外壁１２の内周面２５、及びアッパデッキ７の下面７ａによって、シリンダ周囲にウォータジャケット３０が区画形成されている。即ち、本実施形態では、アッパデッキ７がウォータジャケット３０の上方を区画する上壁となっている。
【００２５】
次に、本実施形態におけるシリンダブロックの冷却構造について説明する。
図７は、ウォータジャケット周辺におけるシリンダブロック断面の模式図である。尚、同図中のシリンダブロック内壁及びアッパデッキの厚みは、その理解を容易なものとするため誇張して記載してある。
【００２６】
同図に示すように、本実施形態では、シリンダブロック内壁８は、上方側よりも下方側が厚肉となる、即ちその上端部８ａの厚みｄ１よりも下端部８ｂの厚みｄ２が大となるように形成されている。詳しくは、その厚みが上方から下方に向かって徐々に大となるように構成されている。
【００２７】
これにより、シリンダブロック内壁８は、下方側の熱容量よりも上方側の熱容量が小となる。加えて、その厚みによりウォータジャケット３０の流路断面積がその下方ほど狭めることで同ウォータジャケット３０の上部側により多くの冷却水が分配されるようになっている。
【００２８】
また、本実施形態のウォータジャケット３０はその外周側より内周側の流路断面積が大きくなるように設定されている。尚、「外周側（図７中左側）」「内周側（図７中右側）」は、シリンダ５の径方向を指している（以下同様）。
【００２９】
具体的には、ウォータジャケット３０上方の上壁を構成するアッパデッキ７は、シリンダブロック内壁８側よりもシリンダ外壁１２側が厚肉となる、即ちシリンダブロック内壁８側の厚みｄ３よりもシリンダ外壁１２側の厚みｄ４が大となるように形成されている。そして、これにより、アッパデッキ７は、その外周側の部位ほど下方、即ちウォータジャケット３０側に位置する。詳しくは、アッパデッキ７の下面７ａがその外周側ほど下方に傾斜するようになっている。
【００３０】
つまり、本実施形態のウォータジャケット３０は、アッパデッキ７の厚みにより、その上部において外周側ほど流路断面積が狭くなるように構成されており、これにより、その内周側、即ちシリンダブロック内壁８側により多くの冷却水が分配されるようになっている。そして、アッパデッキ７の下面７ａをシリンダブロック内壁８の上端部８ａからシリンダ外壁１２側に向かって下方傾斜させることにより、ウォータジャケット３０上部の流束を乱さないようになっている。更に、併せてアッパデッキ７の厚みをその外周側ほど大とすることにより同アッパデッキ７の剛性向上が図られている。
【００３１】
以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ウォータジャケット３０上方の上壁を構成するアッパデッキ７は、その厚みをシリンダブロック内壁８側（厚みｄ３）よりもシリンダ外壁１２側（厚みｄ４）が大とすることで、その外周側の部位ほど下方、即ちウォータジャケット３０側に位置するように形成される。
【００３２】
このような構成とすれば、ウォータジャケット３０外周側の流路断面積を狭めてその内周側、即ちシリンダ５を形成するシリンダブロック内壁８側により多くの冷却水を分配することができるようになる。従って、燃焼行程時に燃焼ガスが直接接触して高温となるシリンダの上方を構成するシリンダブロック内壁８の上方部分についてもこれを効果的に冷却することができ、シリンダブロック内壁８の温度の更なる均一化を図ることができるようになる。
【００３３】
また、アッパデッキ７の厚みを大とすることにより、アッパデッキ７の剛性が向上する。そのため、ヘッドボルト２７による締結時にアッパデッキ７が変形し、該アッパデッキ７に押圧されたシリンダブロック内壁８がその内側に倒れ込むといった、シリンダ５の変形を防止することができ、その結果、同シリンダ５とガスケット４との間のシール性を向上させることができる。特に、本実施形態のシリンダブロック３のようなシリンダブロック内壁８（シリンダライナ）及びアッパデッキ７が他の部分と別体に形成される構造を採用した場合、シリンダブロック内壁８の剛性は、アッパデッキ７の剛性に依存するため、その効果はより顕著なものとなる。
【００３４】
（２）アッパデッキ７は、その下面７ａがその外周側ほど下方に傾斜するように形成される。
このような構成とすれば、ウォータジャケット３０上部を流れる冷却水の流束に乱れが生じるのを抑え、これに起因する流速の低下を抑制することができる。その結果、より効果的にシリンダブロック内壁８の上方部分を冷却することができるようになる。
【００３５】
（３）シリンダブロック内壁８は、その上方側よりも下方側が厚肉となる、即ちその上端部８ａの厚みｄ１よりも下端部８ｂの厚みｄ２が大となるように形成される。
このような構成とすれば、シリンダブロック内壁８の熱容量が上方側よりも下方側の方が大となり、その上下方向の温度差が低減される。また、その厚みによりウォータジャケット３０下部の流路断面積を狭めることで、ウォータジャケット３０上部の冷却水分配を増加させることができる。その結果、シリンダブロック内壁８の上方部分を更に効果的に冷却することができるようになる。
【００３６】
（４）アッパデッキ７は、シリンダブロック内壁８（シリンダライナ）は一体に形成される。このような構成とすれば、切削等の特別な加工を施すことなく、通常の鋳造方法にて、ウォータジャケット上方の上壁となるアッパデッキ７の下面７ａの形状を自在に設定することができるようになる。
【００３７】
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ウォータジャケット３０上方の上壁を構成するアッパデッキ７をその外周側の部位ほど下方側に位置するように形成することにより、同ウォータジャケット３０の流路断面積をその外周側より内周側が大きくなるように設定した。しかし、これに限らず、シリンダ外壁１２をその上方側ほどウォータジャケット３０側に位置するよう形成してもよく、ウォータジャケット３０の底壁をその外周側ほど、同ウォータジャケット３０側に位置するように形成してもよい。
【００３８】
・本実施形態では、シリンダブロック内壁８をその上方側よりも下方側が厚肉となるように形成したが、これに限らず、図８に示すように、シリンダブロック内壁部３８の厚みは上下方向に均一としてもよい。
【００３９】
・本実施形態では、シリンダブロック３のアッパデッキ７がウォータジャケット３０の上方を区画する上壁を構成することとしたが、図９に示すように、シリンダヘッド底部４２により同上壁を構成する。そして、このシリンダヘッド底部４２をその外周側ほどウォータジャケット３０側に位置するように形成してもよい。
【００４０】
このような構成とすれば、シリンダヘッド底部４２の形状変更にとどめ、シリンダブロック３については、ウォータジャケット３０の上方が開口された通常のクローズドデッキ式のものを流用することができ、その汎用性を高めることができるようになる。
【００４１】
・本実施形態では、アッパデッキ７の厚みをシリンダブロック内壁８側からシリンダ外壁１２側に向かって徐々に大とし、アッパデッキ７の下面７ａをその外周側ほど下方に傾斜するように形成した。しかし、これに限らず、アッパデッキ７は、その外周側ほどウォータジャケット３０側に位置すればよく、その下面７ａの形状は、例えば、図１０に示すアッパデッキ４７ａのように、シリンダブロック内壁８側とシリンダ外壁１２側とで段差があってもよい。また、図１１に示すアッパデッキ４７ｂのように、シリンダブロック内壁８側からシリンダ外壁１２側に向かう階段状であってもよい。
【００４２】
・本実施形態では、アッパデッキ７の厚みをシリンダブロック内壁８側（厚みｄ３）よりもシリンダ外壁１２側（厚みｄ４）が大とすることで、その外周側の部位ほど下方、即ちウォータジャケット３０側に位置するように形成した。しかし、これに限らず、図１２に示すアッパデッキ５７のように、その基本的な厚みを厚肉（厚みｄ４）とし、その内周側の部位ほど薄肉とすることにより、ウォータジャケット３０の流路断面積をその外周側より内周側が大きくなるように設定してもよい。また、同図に示すように、アッパデッキ５７下面の形状は、その内周側のみに外周側ほど下方に傾斜する斜面を形成し、その外周側は平坦としてもよい。
【００４３】
・本実施形態では、シリンダブロック３をシリンダブロック内壁８と上記アッパデッキ７とが一体に形成された内周ブロック１０と、シリンダ外壁１２を有する外周ブロック１５とに分割した。しかし、これに限らず、アッパデッキ７はシリンダ外壁１２一体且つシリンダブロック内壁８と別体に形成してもよく、シリンダブロック内壁８及びシリンダ外壁１２と別体に形成することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態におけるエンジンの本体部分の斜視図。
【図２】シリンダブロックの（ａ）斜視構造及び（ｂ）側面構造を併せ示す図。
【図３】同シリンダブロックの分解斜視図。
【図４】同シリンダブロックを構成する内周ブロックの（ａ）斜視構造及び（ｂ）側面構造を併せ示す図。
【図５】同シリンダブロックを構成する外周ブロックの（ａ）斜視構造及び（ｂ）側面構造を併せ示す図。
【図６】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。
【図７】ウォータジャケット周辺におけるシリンダブロック断面の模式図。
【図８】別例のウォータジャケット周辺におけるシリンダブロック断面の模式図。
【図９】別例のウォータジャケット周辺におけるシリンダブロック断面の模式図。
【図１０】別例のウォータジャケット周辺におけるシリンダブロック断面の模式図。
【図１１】別例のウォータジャケット周辺におけるシリンダブロック断面の模式図。
【図１２】別例のウォータジャケット周辺におけるシリンダブロック断面の模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、５…シリンダ、７，４７ａ，４７ｂ，５７…アッパデッキ、７ａ…下面、８，３８…シリンダブロック内壁、８ａ…上端部、１２…シリンダブロック外壁、３０…ウォータジャケット、４２…シリンダヘッド底部、ｄ１〜ｄ４…厚み。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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