(57)【要約】【課題】隣り合うシリンダ間の共有壁を十分に冷却することが可能なサイアミーズ型のシリンダブロックを提供する。【解決手段】共有壁２０には、冷却水通路２２ａ〜２２ｊが形成されている。冷却水通路２２ａ〜２２ｊのシリンダ軸方向の通路幅は、均一に形成されている。但し、隣り合う冷却水通路間に形成されるシリンダ壁幅は、冷却水通路２２ａ側が最も狭く、冷却水通路２２ｊに向かうほど広く形成されている。このような冷却水通路２２ａ〜２２ｊの配置によれば、内燃機関の構造上、高温になる共有壁２０のトップデッキ側に多くの冷却水を流し、トップデッキから離れるほど少ない冷却水を流すことが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の隣り合うシリンダ間でシリンダ壁を共有するサイアミーズ型のシリンダブロックにおいて、
前記シリンダ間で共有するシリンダ壁の内部に、少なくとも一端が前記シリンダブロックの長手方向の一方の側面に位置するウォータジャケットと連通する少なくとも３本の冷却水通路が形成され、
前記長手方向に直交する断面における前記冷却水通路の断面積のシリンダ軸方向における積算値が、トップデッキ側において最も大きく、前記トップデッキから離れるほど小さくなることを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリンダブロックに関し、より詳細には、内部に冷却水通路が形成される内燃機関のシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平０９−３１７５５１号公報には、多気筒内燃機関のシリンダ壁を隣り合うシリンダで共有するサイアミーズ型のシリンダブロックが開示されている。このシリンダブロックは、シリンダ間の共有壁の内部に２本の冷却水通路を備えている。これらの冷却水通路の両端は、共有壁の両側に位置するウォータジャケットに接続されている。これらの冷却水通路の断面積は何れも、冷却水通路の中央部から両端部に向かうほど次第に拡大している。そのため、このような冷却水通路を備えるシリンダブロックによれば、共有壁の肉厚が最も薄くなる部分の剛性が冷却水通路の形成に伴って低下するのを抑え、尚且つ、冷却水通路を流れる冷却水によってこの共有壁を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３１７５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の構造上、共有壁のシリンダ軸方向における温度分布は、トップデッキに近づくほど高くなり、当該トップデッキから離れるほど低くなる。従って、この温度分布が考慮されていない上記のシリンダブロックは、共有壁の冷却が十分でない可能性があり、更なる改良の余地があるといえる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。即ち、隣り合うシリンダ間の共有壁を十分に冷却することが可能なサイアミーズ型のシリンダブロックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、多気筒内燃機関の隣り合うシリンダ間でシリンダ壁を共有するサイアミーズ型のシリンダブロックにおいて、
前記シリンダ間で共有するシリンダ壁の内部に、少なくとも一端が前記シリンダブロックの長手方向の一方の側面に位置するウォータジャケットと連通する少なくとも３本の冷却水通路が形成され、
前記長手方向に直交する断面における前記冷却水通路の断面積のシリンダ軸方向における積算値が、トップデッキ側において最も大きく、前記トップデッキから離れるほど小さくなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シリンダブロックの長手方向に直交する断面における冷却水通路の断面積のシリンダ軸方向における積算値が、トップデッキ側において最も大きく、当該トップデッキから離れるほど小さくされる。そのため、隣り合うシリンダ間で共有するシリンダ壁のトップデッキ側に冷却水を多く流し、トップデッキから離れるほど冷却水を少なく流すことができる。よって、このシリンダ壁を十分に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るシリンダブロックの構成例を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るシリンダブロックの構成例を示した図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線でのシリンダブロック１０の局部断面を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るシリンダブロックの比較例としての金型鋳造法によって製造されるシリンダブロックの構成例を示した図である。
【図５】図４に示すＢ−Ｂ線でのシリンダブロック３０の局部断面を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るシリンダブロックの比較例としての金型鋳造法によって製造されるシリンダブロックの構成例を示した図である。
【図７】図６に示すＣ−Ｃ線でのシリンダブロック４０の局部断面を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るシリンダブロックの構成例を示した図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るシリンダブロックにおける冷却水の流れを説明する図である。
【図１０】図９に示すＤ−Ｄ線でのシリンダブロック６０の局部断面を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るシリンダブロックの構成例を示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係るシリンダブロックの要部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
先ず、図１乃至図７を参照して本発明の実施の形態１に係るシリンダブロックの説明をする。
【００１１】
図１乃至図２は、本発明の実施の形態１に係るシリンダブロックの構成例を示した図である。図１乃至図２に示すシリンダブロック１０は、直列４気筒型の内燃機関に適用されるサイアミーズ型のシリンダブロックである。但し、シリンダブロック１０の気筒数は２または３でもよく、５以上でもよい。シリンダブロック１０は、サイアミーズ型のシリンダブロックであり、ピストン（図示省略）が挿入されるシリンダ壁１２と、ウォータジャケット１４を介してシリンダ壁１２を囲む外壁１６と、を備えている。外壁１６には、シリンダブロック１０をシリンダヘッド（図示省略）と締結するためのボルトが挿入されるボルト孔１８が形成されている。
【００１２】
図３は、図２に示すＡ−Ａ線でのシリンダブロック１０の局部断面を示す図であり、シリンダブロック１０の長手方向に直交する断面に相当する。図３に示すように、共有壁２０には、合計１０本の冷却水通路２２ａ〜２２ｊが形成されている。但し、冷却水通路の本数は１０本に限られず、３本〜９本でもよく、１１本以上でもよい。冷却水通路２２ａ〜２２ｊは何れも、シリンダ軸に対して直交している。冷却水通路２２ａ〜２２ｊの両端は、ウォータジャケット１４と繋がっている。そのため、ウォータジャケット１４を流れる冷却水の一部が、冷却水通路２２ａ〜２２ｊに流れることになる。冷却水通路２２ａ〜２２ｊのシリンダ軸方向の通路幅は、均一に形成されている。但し、隣り合う冷却水通路間に形成されるシリンダ壁幅は、冷却水通路２２ａ側が最も狭く、冷却水通路２２ｊに向かうほど広く形成されている。
【００１３】
図１乃至図３に示したシリンダブロック１０は、積層造形法によって製造される。積層造形法によれば、金型鋳造法では製造が極めて困難な構造のシリンダブロックを得ることができる。図４乃至図５に示すシリンダブロック３０や、図６乃至図７に示すシリンダブロック４０は、金型鋳造法によって製造されるシリンダブロックの例である。シリンダブロック３０は、トップデッキ３０ａから共有壁２０の内部に向かって形成された合計２本の冷却水通路３２ａ，３２ｂを備えている。冷却水通路３２ａ，３２ｂは、シリンダブロック素材の鋳造後に、トップデッキ３０ａからのドリル加工によって形成されたものである。シリンダブロック４０は、トップデッキ４０ａから共有壁２０に沿って形成された冷却水通路４２を備えている。冷却水通路４２は、シリンダブロック素材の鋳造後に、トップデッキ４０ａからのスリット加工によって形成されたものである。
【００１４】
図４乃至図５に示した冷却水通路３２ａ，３２ｂは、その一端がウォータジャケット１４と繋がっている。そのため、ウォータジャケット１４を流れる冷却水の一部が、冷却水通路３２ａ，３２ｂに流れることになる。また、図６乃至図７に示した冷却水通路４２の両端は、ウォータジャケット１４と繋がっている。そのため、ウォータジャケット１４を流れる冷却水の一部が、冷却水通路４２に流れることになる。従って、シリンダブロック３０，４０の何れにおいても、共有壁２０を冷却することができる。しかし、冷却水通路３２ａ，３２ｂのみでは、共有壁２０の冷却が不十分である。この点、冷却水通路４２はシリンダ軸方向の通路幅が十分であり、一度に多くの冷却水を流すことができる。しかし、この通路幅が広過ぎるが故に、冷却水通路４２によって隔てられた共有壁２０の剛性が十分でなく変形し易くなる。この問題は、本出願人によるオーバーオール分析の結果から裏付けられており、通路幅が広くなるほど（スリット幅が深くなるほど）シリンダ壁の真円度が悪化してしまう。
【００１５】
図４乃至図５に示した冷却水通路３２ａ，３２ｂの本数を増やすこともできる。しかし、共有壁２０のトップデッキ側の側面の面積に限界がある。この点、トップデッキからではなく、シリンダヘッドの長手方向の一方の側面から他方の側面に向けてであれば、共有壁２０の側面の面積を比較的多く確保できる。この場合は、一方の側面からドリルを挿入して当該側面に近いボルト孔とウォータジャケットを貫通し、他方の側面に近いウォータジャケットまでドリルを到達させる。これにより、シリンダ軸に対して垂直な方向に複数本の冷却水通路を形成できる。しかし、ウォータジャケットとボルト孔の間に形成した貫通孔や、ボルト孔から側面の間に形成した貫通孔に目蔵（ボール）を打たなければ、ウォータジャケットからの冷却水の漏出が起きてしまう。従って、この手法は量産に適さないだけでなく、新たな問題の発生を伴うことから現実的ではない。
【００１６】
これに対し、積層造形法によれば、図１乃至図３に示した多数の冷却水通路２２ａ〜２２ｊを所望の通路幅で形成でき、これらの通路間に形成されるシリンダ壁幅も所望の幅で形成できる。そして、図１乃至図３に示した冷却水通路２２ａ〜２２ｊの配置によれば、内燃機関の構造上、高温になる共有壁２０のトップデッキ側に多くの冷却水を流し、トップデッキから離れるほど少ない冷却水を流すことが可能となる。従って、共有壁２０のシリンダ軸方向における温度分布を限りなく均一にすることが可能となる。
【００１７】
なお、内燃機関の仕様に応じて冷却水通路２２ａ〜２２ｊの通路幅と、これらの通路間に形成されるシリンダ壁幅を調整することで、共有壁２０の剛性を確保することも可能となる。以上のことから、本実施の形態に係るシリンダブロックによれば、共有壁２０のシリンダ軸方向の温度分布の均一化と、共有壁２０の剛性の確保を両立することができる。
【００１８】
実施の形態２．
次に、図８を参照して本発明の実施の形態２に係るシリンダブロックの説明をする。
【００１９】
図８は、本発明の実施の形態２に係るシリンダブロックの構成例を示した図であり、図２に示したＡ−Ａ線に相当する断面による局部断面を示した図でもある。なお、図８に示すシリンダブロック５０の基本的な構成は、図１に示したシリンダブロック１０と同じである。図８に示すシリンダブロック５０は、図１乃至図３に示したシリンダブロック１０同様、積層造形法によって製造されたシリンダブロックである。
【００２０】
図８に示すように、共有壁２０には、合計１０本の冷却水通路５２ａ〜５２ｊが形成されている。但し、冷却水通路の本数は１０本に限られず、３本〜９本でもよく、１１本以上でもよい。冷却水通路５２ａ〜５２ｊは何れも、シリンダ軸に対して直交している。冷却水通路５２ａ〜５２ｊの両端は、ウォータジャケット１４と繋がっている。そのため、ウォータジャケット１４を流れる冷却水の一部が、冷却水通路５２ａ〜５２ｊに流れることになる。図３に示した冷却水通路２２ａ〜２２ｊと異なり、冷却水通路５２ａ〜５２ｊのシリンダ軸方向の通路幅は、冷却水通路５２ａが最も広く、冷却水通路５２ｊに向かうほど通路幅が狭く形成されている。また、冷却水通路５２ａ〜５２ｊの隣り合う冷却水通路間に形成されるシリンダ壁幅は、均一に形成されている。
【００２１】
図３に示した冷却水通路２２ａ〜２２ｊとは通路幅やシリンダ壁幅において異なるものの、図８に示した冷却水通路５２ａ〜５２ｊの配置によれば、内燃機関の構造上、高温になる共有壁２０のトップデッキ側に多くの冷却水を流し、トップデッキから離れるほど少ない冷却水を流すことが可能となる。従って、共有壁２０のシリンダ軸方向における温度分布を限りなく均一にすることが可能となる。なお、内燃機関の仕様に応じて冷却水通路２２ａ〜２２ｊの通路幅と、これらの通路間に形成されるシリンダ壁幅を調整することは、上記実施の形態１と同様である。
【００２２】
実施の形態３．
次に、図９乃至図１０を参照して本発明の実施の形態３に係るシリンダブロックの説明をする。
【００２３】
図９は、本発明の実施の形態３に係るシリンダブロックにおける冷却水の流れを説明する図である。なお、図９に示すシリンダブロック６０の基本的な構成は、図１に示したシリンダブロック１０と同じである。また、図９に示すシリンダブロック６０は、図１乃至図３に示したシリンダブロック１０同様、積層造形法によって製造されたシリンダブロックである。
【００２４】
図９に矢印で示すように、ウォータジャケット１４において、冷却水は、シリンダブロック６０の長手方向の側面６０ａから、反対側の側面６０ｂに向かって流れる。共有壁２０においても同様で、冷却水は、高圧側の側面６０ａから低圧側の側面６０ｂに向かって流れる。
【００２５】
図１０は、図９に示すＤ−Ｄ線でのシリンダブロック６０の局部断面を示す図である。図１０に示すように、共有壁２０には、合計７本の冷却水通路６２ａ〜６２ｇが形成されている。但し、冷却水通路の本数は７本に限られず、３本〜６本でもよく、８本以上でもよい。冷却水通路６２ａ〜６２ｇの両端は、ウォータジャケット１４と繋がっている。そのため、ウォータジャケット１４を流れる冷却水の一部が、冷却水通路６２ａ〜６２ｇに流れることになる。図３に示した冷却水通路２２ａ〜２２ｊと異なり、冷却水通路６２ａ〜６２ｇはシリンダ軸に対して傾斜している。具体的に述べると、冷却水通路６２ａ〜６２ｇの側面６０ａに近い一端の中心は、側面６０ｂに近い一端の中心に対してシリンダ軸方向に逸れている。また、冷却水通路６２ａ〜６２ｇのシリンダ軸方向の通路幅は均一ではない。具体的に述べると、冷却水通路６２ａ〜６２ｇのシリンダ軸方向における通路断面積は、側面６０ａに近い一端において最も広く、側面６０ｂに近い一端に向かうほど狭く形成されている。
【００２６】
図３に示した冷却水通路２２ａ〜２２ｊとは通路の形成方向や通路幅において異なるものの、図１０に示した冷却水通路６２ａ〜６２ｇの配置によれば、内燃機関の構造上、高温になる共有壁２０のトップデッキ側に多くの冷却水を流し、トップデッキから離れるほど少ない冷却水を流すことが可能となる。従って、共有壁２０のシリンダ軸方向における温度分布を限りなく均一にすることが可能となる。
【００２７】
また、図１０に示した冷却水通路６２ａ〜６２ｇの配置によれば、図９に示した矢印の方向に流れる冷却水の温度を考慮して共有壁２０を冷却することができる。すなわち、低圧側の側面６０ｂに近いウォータジャケット１４には、高圧側の側面６０ａに近いウォータジャケット１４を流れた後の冷却水が流れる。そのため、冷却水通路６２ａ〜６２ｇが形成されていない場合、共有壁２０のシリンダ軸に直交する方向の温度分布は、側面６０ｂに近い部分の方が高くなる。この点、冷却水通路６２ａ〜６２ｇの配置によれば、側面６０ｂに近い共有壁２０のトップデッキ側に、側面６０ａ側の低温の冷却水を多く流すことが可能となる。また、冷却水通路６２ａ〜６２ｇのシリンダ軸方向の通路断面積によれば、側面６０ａ側の低温の冷却水を冷却水通路６２ａ〜６２ｇに流入し易くでき、更には、側面６０ｂ側での冷却水の流速を高めることができる。従って、共有壁２０のシリンダ軸に直交する方向における温度分布を限りなく均一にすることも可能となる。
【００２８】
実施の形態４．
次に、図１１を参照して本発明の実施の形態４に係るシリンダブロックの説明をする。
【００２９】
図１１は、本発明の実施の形態４に係るシリンダブロックの構成例を示した図であり、図２に示したＡ−Ａ線に相当する断面による局部断面を示した図でもある。なお、図１１に示すシリンダブロック７０の基本的な構成は、図１に示したシリンダブロック１０と同じである。また、図１１に示すシリンダブロック７０は、図１乃至図３に示したシリンダブロック１０同様、積層造形法によって製造されたシリンダブロックである。また、図１１に示すシリンダブロック７０のウォータジャケット１４における冷却水の流れ方向は、図９に示したシリンダブロック６０同様、高圧側の側面７０ａから低圧側の側面７０ｂに向かって流れる。
【００３０】
図１１に示すように、共有壁２０には、合計８本の冷却水通路７２ａ〜７２ｈが形成されている。冷却水通路７２ａ〜７２ｇの一端は、ウォータジャケット１４と繋がっている。但し、冷却水通路７２ａ〜７２ｇの他端は、ウォータジャケット１４と繋がっておらず。冷却水通路７２ｈに繋がっている。冷却水通路７２ｈは、シリンダ軸に直交する方向に形成されており、シリンダヘッドのウォータジャケット（図示省略）に繋がっている。そのため、側面７０ａに近いウォータジャケット１４を流れる冷却水の一部が冷却水通路７２ａ〜７２ｇに流入すると、冷却水通路７２ｈを経由してシリンダヘッドに向かうことになる。図１０に示した冷却水通路６２ａ〜６２ｇ同様、冷却水通路７２ａ〜７２ｇはシリンダ軸に対して傾斜している。また、図１０に示した冷却水通路６２ａ〜６２ｇ同様、冷却水通路７２ａ〜７２ｇの通路幅は均一ではない。冷却水通路７２ａ〜７２ｇの詳細な説明については、図１０での冷却水通路６２ａ〜６２ｇの説明を適宜参照されたい。
【００３１】
図３に示した冷却水通路２２ａ〜２２ｊとは通路の形成方向や通路幅において異なるものの、図１１に示した冷却水通路７２ａ〜７２ｇの配置によれば、内燃機関の構造上、高温になる共有壁２０のトップデッキ側に多くの冷却水を流し、トップデッキから離れるほど少ない冷却水を流すことが可能となる。従って、共有壁２０のシリンダ軸方向における温度分布を限りなく均一にすることが可能となる。
【００３２】
また、図１１に示した冷却水通路７２ａ〜７２ｇの配置によれば、図１０で説明した冷却水通路６２ａ〜６２ｇの配置による効果と同じ効果を得ることもできる。従って、共有壁２０のシリンダ軸に直交する方向における温度分布を限りなく均一にすることも可能となる。
【００３３】
実施の形態５．
次に、図１２を参照して本発明の実施の形態５に係るシリンダブロックの説明をする。
なお、本発明の実施の形態５に係るシリンダブロックは、上述した実施の形態１，２で説明した冷却水通路２２ａ〜２２ｊや、冷却水通路５２ａ〜５２ｊの形状に関する変形例として位置付けられるものである。従って、図１２に示すシリンダブロック８０の構成の説明や、冷却水通路８２ａの基本的な構成の説明については、図１乃至図３に示したシリンダブロック１０の説明、または、図８に示したシリンダブロック５０の説明を適宜参照されたい。
【００３４】
図１２は、本発明の実施の形態５に係るシリンダブロックの要部を拡大した図であり、トップデッキに最も近い位置に形成された冷却水通路８２ａの通路中心を通る断面図に相当する。図１２に示すように、冷却水通路８２ａの通路幅は、共有壁２０の肉厚が最も薄くなる中央部において最も狭く、ウォータジャケット１４に向かうほど広く形成されている。なお、シリンダブロック８０の共有壁２０には、冷却水通路８２ａの他に９本の冷却水通路を備えており、これらの冷却水通路の形状も冷却水通路８２ａの形状と同様である。なお、これらの冷却水通路の配置については、図３や図８を適宜参照されたい。
【００３５】
図１２に示した冷却水通路８２ａの形状によれば、共有壁２０のウォータジャケット１４に近い端部における冷却効率を高めることができる。共有壁２０の肉厚が最も薄くなる中央部の剛性が冷却水通路８２ａの形成に伴って低下するのを抑えることもできる。
【００３６】
実施の形態６．
最後に、本発明の実施の形態６に係るシリンダブロックの説明をする。
なお、本実施の形態に係るシリンダブロックは、上述した実施の形態１，２で説明した冷却水通路２２ａ〜２２ｊや、冷却水通路５２ａ〜５２ｊの形状に関する変形例として位置付けられるものである。従って、本実施の形態に係るシリンダブロックの構成の説明や、冷却水通路の基本的な構成の説明については、図１乃至図３に示したシリンダブロック１０の説明、または、図８に示したシリンダブロック５０の説明を適宜参照されたい。
【００３７】
本実施の形態に係るシリンダブロックでは、各冷却水通路が波状に形成されている。そのため、冷却水の共有壁２０との接触面積を増やして共有壁２０の冷却効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０  シリンダブロック
１２  シリンダ壁
１４  ウォータジャケット
１６  外壁
１８  ボルト孔
２０  共有壁
２２ａ〜２２ｊ，３２ａ，３２ｂ，４２，５２ａ〜５２ｊ，６２ａ〜６２ｇ，７２ａ〜７２ｈ，８２ａ  冷却水通路
３０ａ，４０ａ  トップデッキ
【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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