(57)【要約】【課題】更なる構造工夫により、エンジン長の大型化を招くことなく十分なボア間冷却が行えるようにして、エンジン長の小型化と冷却性能との両立が図れる水冷エンジンの冷却構造を提供する。【解決手段】シリンダブロック１に配列された複数のシリンダ２と、複数のシリンダ２の周囲に形成されたウォータジャケットＷとを備え、ウォータジャケットＷは、隣り合うシリンダ２，２どうしの間に形成されているボア間流路９，１０を有し、シリンダブロック１におけるボア間流路９，１０を形成するバレル部４の外周壁４Ａに、多数の凹みｄが分散状態で配置形成されている水冷エンジンの冷却構造。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに配列された複数のシリンダと、前記複数のシリンダの周囲に形成されたウォータジャケットとを備え、
前記ウォータジャケットは、隣り合うシリンダどうしの間に形成されているボア間流路を有し、
前記シリンダブロックにおける前記ボア間流路を形成するバレル部の外周壁に、多数の凹みが分散状態で配置形成されている水冷エンジンの冷却構造。
【請求項２】
前記凹みは、冷却水の流れ方向の下流側から上流側に向かうほど大きくなるように構成されている請求項１に記載の水冷エンジンの冷却構造。
【請求項３】
前記シリンダブロックには、前記ボア間流路からシリンダ天井壁を貫いて開口するボア間出口路が形成され、
前記凹みは、前記ボア間出口路に近い箇所から遠ざかるに連れて大きくなるように構成されている請求項２に記載の水冷エンジンの冷却構造。
【請求項４】
前記凹みは、前記バレル部の外周壁を球面状に凹入させた形状に設定されている請求項１〜３の何れか一項に記載の水冷エンジンの冷却構造。
【請求項５】
前記ボア間流路は、前記シリンダの外周部位における少なくともシリンダヘッド側となる部分の前記シリンダブロックに形成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の水冷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、産業用ディーゼルエンジンなどに適用される冷却構造に係り、詳しくは、シリンダブロックに配列された複数のシリンダと、複数のシリンダの周囲に形成されたウォータジャケットとを備える水冷エンジンの冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水冷エンジンにおける冷却構造としては、発熱箇所であるシリンダやシリンダヘッドの周りにウォータジャケットを設け、冷却水を循環させる構成が一般的である。直列４気筒エンジンなどの２気筒以上の多気筒エンジンの場合、隣り合うシリンダ間の冷却、即ちボア間冷却も必要になることが多い。
【０００３】
シリンダが２つ以上ある場合、エンジン長をコンパクトにするには、隣り合うシリンダどうしをなるべく近付けて配置するのが好ましい。しかしながら、熱の発生源でもあるシリンダどうしの間、即ちボア間部分は、最も熱的負荷が厳しい。そこで、従来では、特許文献１において開示されるように、後加工によりシリンダのボア間部分にキリ穴をあけて水路とする手段が採られていた。
【０００４】
キリ穴の付設により、冷却水がボア間に通されて冷却性能は向上したが、高圧縮エンジンや大排気量エンジンなど、より熱的負荷の大きい場合には、ボア間冷却の強化が望まれる。そこで従来では、中子ケレンを用いるなどして、隣り合うシリンダを明確に分離させてボア間にも明確なウォータジャケットを設け、冷却性をさらに向上させる手段も採られている。
【０００５】
後者の従来技術では冷却性能は高められるが、その分ボア間距離が必要になり、結果的にエンジン長が大型化し易い問題がある。前者の従来技術では、エンジン長の点では好都合であるが、冷却性の点では後者の従来技術に劣る。このように、従来の水冷エンジンの冷却構造では、エンジン長の大型化の抑制の点と冷却性能向上の点とにおいて一長一短を有するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０２３８２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９３８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、更なる構造工夫により、エンジン長の大型化を招くことなく十分なボア間冷却が行えるようにして、エンジン長の小型化と冷却性能との両立が図れる水冷エンジンの冷却構造を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、水冷エンジンの冷却構造において、
シリンダブロック１に配列された複数のシリンダ２と、前記複数のシリンダ２の周囲に形成されたウォータジャケットＷとを備え、
前記ウォータジャケットＷは、隣り合うシリンダ２，２どうしの間に形成されているボア間流路９，１０を有し、
前記シリンダブロック１における前記ボア間流路９，１０を形成するバレル部４の外周壁４Ａに、多数の凹みｄが分散状態で配置形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の水冷エンジンの冷却構造において、
前記凹みｄは、冷却水の流れ方向の下流側から上流側に向かうほど大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の水冷エンジンの冷却構造において、
前記シリンダブロック１には、前記ボア間流路９，１０からシリンダ天井壁３を貫いて開口するボア間出口路３ｃが形成され、
前記凹みｄは、前記ボア間出口路３ｃに近い箇所から遠ざかるに連れて大きくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の水冷エンジンの冷却構造において、
前記凹みｄは、前記バレル部４の外周壁４Ａを球面状に凹入させた形状に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の水冷エンジンの冷却構造において、
前記ボア間流路９，１０は、前記シリンダ２の外周部位における少なくともシリンダヘッド側となる部分の前記シリンダブロック１に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ボア間流路に臨むバレル部の外周壁に多数の凹みが分散配置されているから、狭窄流路であるボア間流路では冷却水が乱流の流れになり、効率よく吸熱作用できるようになる。また、多数の凹みによって外周壁の表面積が増大させることが可能になるので、この点からも冷却水による吸熱作用が促進されるようになる。
その結果、更なる構造工夫により、エンジン長の大型化を招くことなく十分なボア間冷却が行えるようにして、エンジン長の小型化と冷却性能との両立が図れる水冷エンジンの冷却構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】シリンダブロックを示すシリンダ部の平面図
【図２】図１に示すシリンダブロックのａ−ａ線断面図
【図３】図１に示すシリンダブロックのｂ−ｂ線断面図
【図４】図２に示すシリンダブロックのｃ−ｃ線断面図
【図５】ウォータジャケットでの冷却水の流れを示し、（ａ）は互に逆方向のガイド壁を持つ場合、（ｂ）は互に同方向のガイド壁を持つ場合
【図６】ボア間流路の構造を示す要部の拡大正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に寄る水冷エンジンの冷却構造の実施の形態を、縦形の直列３気筒水冷ディーゼルエンジンに適用されたものとして、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１及び図４に示すように、このエンジンは、シリンダブロック１に複数（３個）のシリンダ２が直列に配列され、複数のシリンダ２の周囲に形成されたウォータジャケット（シリンダジャケット）Ｗを備えた水冷エンジンに構成されている。ウォータジャケットＷは、シリンダブロック１における各シリンダ２を形成する略筒状に起立形成されているバレル部（シリンダ壁）４，４，４と、シリンダブロック１におけるシリンダ外枠部５と、シリンダ天井壁３との間に形成されている冷却水循環用の内部空間である。なお、シリンダブロック１の前側で左側に張出した部分は燃料噴射ケース部２６である。
【００１７】
図１、図４において、シリンダブロック１の吸気側を左、排気側を右、ウォータジャケットＷへの冷却水入口６のある側を前、その反対側を後とする。
ウォータジャケットＷは、シリンダ２（バレル部４）の外側でシリンダ配列方向に延びる状態で形成されている一対の主流路である吸気側主流路７及び排気側主流路８と、一対の主流路７，８どうしを繋ぐ状態で隣り合うシリンダ２（バレル部４）どうしの間に形成されている第１及び第２ボア間流路９，１０、と主流路７，８の始端及び終端どうしを繋ぐ前及び後の端流路ｗｆ，ｗｒを有して構成されている。
【００１８】
図１、図４に示されるように、ガスケット（図外）を介してシリンダヘッド（図外）がその上面３Ａに連結されるシリンダ天井壁３には、ボルト挿通孔３ａ、連通孔３ｂ、キリ孔３ｃが形成されている。ボルト挿通孔３ａは、シリンダブロック１とシリンダヘッド（図外）などを連結するためのボルトを通す孔であり、各シリンダ２の周囲に複数個所（１４箇所）に開けられている。連通孔３ｂは、冷却水をウォータジャケットＷからシリンダヘッドのウォータジャケット（シリンダヘッドジャケット：図外）へ流すための比較的大き目の通路であり、何れかの主流路７，８に連通する状態で複数（１２箇所）に形成されている。
【００１９】
キリ孔３ｃは、シリンダ天井壁３の前後端において、ウォータジャケットＷの前端流路ｗｆ、後端流路ｗｒそれぞれの前後に連通する状態で計４箇所に形成されている。また、シリンダ天井壁３の隣り合うシリンダ２，２間には、第１ボア間流路９及び第２ボア間流路１０それぞれに連通する状態で、左上から右下に架けての斜め孔として、各１箇所ずつに形成されている。
【００２０】
なお、図３，４において、前端流路ｗｆに臨むようにシリンダブロック１の前端に設けられた孔は、サーモスタット（図外）や冷却水温度を測定するセンサ（図外）などの補機を装備するための装着孔２５であっても良い。
【００２１】
さて、ウォータポンプ（図外）により冷却水入口６からウォータジャケットＷに送られてきた冷却水は、まず前端流路ｗｆから左右に分離されて吸気側主流路７及び排気側主流路８を後方に向けて流れ、途中で第１及び第２ボア間流路９，１０にも流れる。そして、冷却水はウォータジャケットＷを後方に流れながらも上方にも流れ、複数個所の連通孔３ｂ及び複数個所のキリ孔３ｃを通って、シリンダヘッドジャケット（図外）に流入され、シリンダヘッドの冷却水出口（図外）に向かって流れていく。
【００２２】
図４、図５（ａ）に示されるように、シリンダブロック１に、主流路７，８を流れる冷却水をボア間流路９，１０に導き可能なガイド壁ｈ（１１〜１４）が４箇所に形成されている。詳しくは、前後中間の第２バレル部４の前側部分から吸気側主流路７に突き出た第１ガイド壁１１、前側の第１バレル部４の後側部分から排気側主流路８に突き出た第２ガイド壁１２、前後中間の第２バレル部４の後側部分から吸気側主流路７に突き出た第３ガイド壁１３、後側の第３バレル部４の前側部分から排気側主流路８に突き出た第４ガイド壁１４により、それぞれガイド壁ｈが構成されている。
【００２３】
上下方向視で前側の第１シリンダ２の周方向に沿った円弧状を呈する第１ガイド壁１１により、第１シリンダ２の傍の吸気側主流路７にて前から後に向けて流れる冷却水を、右に向けて第１ボア間流路９に導くガイド作用が発揮される。上下方向視で前後中間の第２シリンダ２の周方向に沿った円弧状を呈する第２ガイド壁１２により、第１ボア間流路９にて左から右に（吸気側から排気側に）流れる冷却水を、右斜め後方に導きながら排気側主流路８に合流させるガイド作用が発揮される。
【００２４】
上下方向視で第２シリンダ２の周方向に沿った円弧状を呈する第４ガイド壁１４により、第２シリンダ２の傍の排気側主流路８にて前から後に向けて流れる冷却水を、左に向けて第２ボア間流路１０に導くガイド作用が発揮される。上下方向視で後側の第３シリンダ２の周方向に沿った円弧状を呈する第３ガイド壁１３により、第２ボア間流路１０にて右から左に（排気側から吸気側に）流れる冷却水を、左斜め後方に導きながら吸気側主流路７に合流させるガイド作用が発揮される。
【００２５】
このように、シリンダ配列方向で隣り合うボア間流路９，１０に対応した第１ガイド壁１１と第３ガイド壁１３どうしは、冷却水をボア間流路９，１０に導く向きが互いに逆方向となる状態に形成されている。そして、排気側主流路８を流れる冷却水の第１ボア間流路９への入り込みを規制する第２ガイド壁１２と、排気側主流路８を流れる冷却水の第２ボア間流路１０への入り込みを促進させる第４ガイド壁１４とも、互に逆方向にガイド作用する状態に形成されている。
【００２６】
その結果、ウォータジャケットＷでは冷却水は、図５（ａ）に示されるように、第１〜第４ガイド壁１１〜１４のガイド作用により、一対の主流路７，８を前から後に流れる流れと、第１ボア間流路９を左から右に流れる流れと、第２ボア間流路１０を右から左に流れる流れとが生じるように案内される。この円滑な冷却水の流れにより、第１及び第２ボア間流路９，１０には十分な流量（冷却水の単位時間当たりの流量も）が確保され、冷やし難い箇所であるボア間を、シリンダ２，２の配列間隔を広げなくても効率よく冷却できる構成が実現できている。
【００２７】
つまり、第１ボア間流路９には、第１ガイド壁１１による冷却水の取り込み（取水）促進作用と、第２ガイド壁１２による排水促進作用とが発揮されるので、ボア間幅を広めることなく十分な流量を通して効率の良い水冷効果を得ることが可能である。同様に、第２ボア間流路１０には、第３ガイド壁１３による冷却水の取り込み（取水）促進作用と、第４ガイド壁１４による排水促進作用とが発揮されるので、ボア間幅を広めることなく十分な流量を通して効率の良い水冷効果を得ることが可能である。
【００２８】
図２、図３に示されるように、各ガイド壁１１〜１４の下端はジャケット底１５から起立する状態に一体形成されている。第１及び第３ガイド壁１１，１３は、それらの上端がボア間流路９，１０の上下中間に位置して、ウォータジャケットＷの上下幅（深さ）の２／３〜３／４の高さとなるように高さ設定されている。第２及び第４ガイド壁１２，１４は、それらの上端がボア間流路９，１０の上下中間で第１，３ガイド壁１１，１３よりも少し低くて、ウォータジャケットＷの上下幅（深さ）の１／２〜２／３の高さとなるように高さ設定されている。
【００２９】
図５（ａ）に示される構成のガイド壁ｈを備える冷却構造においては、シリンダ配列方向で隣り合うボア間流路９，１０に対応したガイド壁１１（ｈ），１３（ｈ）どうしは、冷却水をボア間流路９，１０に導く向きが互いに逆方向となる状態に形成されている。従って、２箇所のボア間流路９，１０を流れる冷却水の移動経路を長くすることができ、冷却水による吸熱作用を効率良く発揮させることが可能になる。
また、ガイド壁ｈを、冷却水を送る対象であるボア間流路９，１０のシリンダボアと同心又は略同心の円弧状のものとしてあるので、より円滑に冷却水をボア間流路９，１０に送り込むことができるようになる。
【００３０】
ウォータジャケットＷは、図２や図３に示されるように、ジャケット底１５を備えてバレル部４のほぼ上下長さに匹敵する深さ（上下幅）を有している。それに対して、図２に示されるように、ボア間においては、隣り合うバレル部４，４どうしの下半部を一体化する堰き止め壁１６がジャケット底１５から競り上がるように形成されている。そして、ボア間でのシリンダ天井壁３の上下の厚さは、左右中央部で最も小さく、そこから左右に行くに従って大きくなっており、ボア間流路９，１０の上部は、鉢伏せ状の湾曲天井面２０に形成されている。
【００３１】
左右に長く前後に短い形状の堰き止め壁１６は、図２に示されるように、左右の傾斜側面１８，１９を備えて上窄まり形状の台形とされている。なお、傾斜側面１８，１９が垂直な側面に形成されて前後方向視で矩形の堰き止め壁１６でも良い。ボア間流路９，１０に流れ込もうとする冷却水は、傾斜側面１８，１９によりガイドされ、ボア間流路９，１０においては、横斜め上方に向かう流れの成分が促進されるようになる。そして、ボア間流路９，１０の上面が鉢伏せ状の湾曲天井面２０に形成されていることもあり、ボア間流路９，１０においては、比較的上部における流れが促進されるように構成されている。
【００３２】
従って、ボア間流路９，１０は、下半分に堰き止め壁１６があり、主流路７，８の深さの約半分となる断面積でシリンダ２の上部に位置する状態の狭窄流路に形成されている。シリンダ２では、爆発の起こる上部が熱的に厳しくなるので、ボア間流路９，１０がシリンダ2に対する少なくとも上半分に位置していれば、冷却水のながれによって十分に冷却作用できる点で好都合である。
【００３３】
また、ボア間流路９，１０の上部左右中間においてシリンダ天井壁３を貫通するキリ孔でなるボア間出口路３ｃが、下から左斜め上方に向かう傾斜孔として形成されている。ボア間出口路３ｃの存在により、ボア間流路９，１０を左右に流れるだけでなく、斜め上方にも移動して、ボア間流路９，１０の頂部からシリンダヘッドジャケット（図外）へも冷却水が流れ、流速アップや冷却面積の増大が可能に構成されている。
【００３４】
図２及び図６に示されるように、シリンダブロック１におけるボア間流路９，１０を形成するバレル部４の外周壁４Ａに、多数の凹みｄが分散状態で配置形成されている。凹みｄは、大きさが互いに異なる複数種（例：６種類）を有していて大きいものから第１〜第６凹み３１〜３６として、冷却水の流れ方向の下流側から上流側に向かうほど大きくなるように配置構成されている。
【００３５】
第１ボア間流路９では、図２に示されるように、その吸気側（左側）又は下部が上流側に相当し、排気側（右側）又はボア間出口路３ｃの下開口部（符記省略）が下流側に相当している。図５（ａ）に示される流れの場合、第２ボア間流路１０では、第１ボア還流９の場合と左右が逆になり、第２ボア間流路１０の排気側又は下部が上流側に、そして、吸気側又は上部側が下流側にそれぞれ相当する。
【００３６】
即ち、ボア間流路９，１０におけるバレル部４の外周壁４Ａの下（上流側）から上（下流側）に行くに従って、最も大きい第１凹み３１から最も小さい第６凹み３６まで次第に小さくなるように分散して凹みｄが配列されている。各凹み３１〜３６は、外周壁４Ａを球面状に凹入させた形状（ゴルフボールのディンプルのような形状）に設定されている。
【００３７】
外周壁４Ａの多数のディンプル状凹みｈにより、ボア間流路９，１０を流れる冷却水が乱流に制御され、外周壁４Ａからの吸熱作用が促進される効果が期待できるようになる。ボア間流路９，１０や凹みｄは、製造時には中子（砂型）により造形されることになるので、凹みｄが球面状であれば、中子の砂が抜け易くて生産性に優れる利点もある。
【００３８】
また、多数の凹みｄが外周壁４Ａに形成されたことで、ボア間流路９，１０は、その前後方向で切った断面積が、全体として下（上流側）から上（下流側）に行くに従って狭くなる状態に構成されていることになる。従って、ボア間流路９，１０を流れる冷却水は、流れるに従って次第に流れ速度が速まるようになり、それによってより効率よく吸熱できる利点も得られる。
【００３９】
なお、ガイド壁ｈに関しては、図５（ｂ）に示される構成でも良い。即ち、第３ガイド壁１３は、上下方向視で前後中間の第２シリンダ２の周方向に沿った円弧状を呈して、第３バレル部４から吸気側主流路７に突出するように形成されている。また、第４ガイド壁１４は、上下方向視で後側の第３シリンダ２の周方向に沿った円弧状を呈して、第２バレル部４から排気側主流路８に突出するように形成されている。第１，２ガイド壁１１，１２は実施形態１のものと基本的には同じである。
【００４０】
この構成によるガイド壁１１〜１４によれば、第３ガイド壁１３により、吸気側主流路７を流れる冷却水を第２ボア間流路１０に導く流れを促進するようにガイド作用が発揮される。そして、第４ガイド壁１４により、第２ボア間流路１０を吸気側から排気側に（左から右に）流れる冷却水を、右斜め後方に導きながら排気側主流路８に円滑に合流させるガイド作用が発揮される。
【００４１】
つまり、図５（ｂ）に示されるように、ガイド壁ｈ（１１〜１４）により、いずれのボア間流路９，１０においても、冷却水は左から右へ（吸気側から排気側へ）流れるようにガイドされる。第２ボア間流路１０での流れ方向が異なる以外は、図５（ａ）に示される場合と同じである。図５（ａ）に示される場合とは、流れの方向が異なるものの、ボア間流路９，１０の水冷効果に関しては同様の効果を奏することが可能である。
【００４２】
この場合、図５（ｂ）に示されるように、第３ガイド壁１３よりも冷却水入口６に近い第１ガイド壁１１の吸気側主流路７への突出量を第３ガイド壁１３のものよりも小さくして、第１及び第２ボア間流路９，１０への冷却水の流入量が互に等しくなるようにバランスさせるようにすれば好都合である。また、第３ガイド壁１３のジャケット底１５（図２参照）からの高さを、第１ガイド壁１１のものより高くする手段も有効である。
【００４３】
図５（ｂ）に示される冷却構造においては、シリンダ配列方向で隣り合うボア間流路９，１０に対応したガイド壁１１（ｈ），１３（ｈ）どうしは、冷却水をボア間流路９，１０導く向きが互いに同方向となる状態に形成されている。従って、２箇所のボア間流路９，１０へ冷却水の流れは、双方共に吸気側主流路７から排気側主流路８に向かう流れとなり、この円滑な流れによって効率の良い冷却効果が得られるようになる。
【００４４】
〔別実施例〕
図示は省略するが、凹みｄの配列構成として、例えば、第１ボア間流路９においては、外周壁４Ａの吸気側かつ下端から、排気側及びボア間出口路３ｃ（上方）に向かうに従って、第１凹み３１→第２凹み３２→第３凹み３３→第４凹み３４→第５凹み３５→第６凹み３６と、順番に配置する構成としてもよい。また、排気側（左側）から吸気側（右側）に行くに従って、第１凹み３１〜第６凹み３６と次第に凹みｄの大きさが小さくなるように分散配置してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１          シリンダブロック
２          シリンダ
３          シリンダ天井壁
３ｃ        ボア間出口路
４          バレル部
４Ａ        外周壁
９，１０    ボア間流路
Ｗ          ウォータジャケット
ｄ          凹み
【図１】
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【図２】
2018109359.tif 000004
【図３】
2018109359.tif 000005
【図４】
2018109359.tif 000006
【図５】
2018109359.tif 000007
【図６】
2018109359.tif 000008