(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面にシリンダヘッドが固定されるシリンダブロックに、直列に並んで上下に開口したシリンダボアの群と、前記シリンダボアの群を囲って上向きに開口したウォータジャケットとが形成されて、前記ウォータジャケットには、当該ウォータジャケットと相似状の整流用ジャケットスペーサが挿入されており、
前記ジャケットスペーサのうち一端のシリンダボアの近傍部に、前記ウォータジャケットに冷却水の入り口部と出口部とを形成するための仕切り部を設けており、前記入り口部に入った冷却水が前記ウォータジャケットを略一周して前記出口部から前記シリンダヘッドに排出されるようになっている構成であって、
前記ウォータジャケットのうち前記仕切り部及び出口部よりも上流側でかつ前記仕切り部及び出口部の近くの底面に上向き突部を形成している一方、前記ジャケットスペーサには、前記上向き突部に嵌合する下向き開口の凹部を形成しており、
更に、前記ジャケットスペーサのうち前記凹部を形成している部位は、当該部位と前記シリンダヘッドとの間に流路が形成されるように前記出口部の上端よりも低い高さになっている、
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、多気筒内燃機関に関するもので、より正確には、シリンダブロックのウォータジャケットにジャケットスペーサを挿入しているタイプの内燃機関を対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックには、気筒を冷却するためにウォータジャケットが形成されているが、単にウォータジャケットに冷却水を流しただけでは、気筒の下部が過冷却される等の問題が発生することがある。そこで、ウォータジャケットに整流用のジャケットスペーサ（ウォータジャケットスペーサ）を挿入して、ジャケットスペーサによって冷却水の流れを制御することが行われている。
【０００３】
ウォータジャケットとジャケットスペーサとに関しては様々な面から改良が成されており、その例として特許文献１には、ジャケットスペーサが誤った姿勢でウォータジャケットに組み付けられることを防止するため、ウォータジャケットとジャケットスペーサとに、所定の姿勢でのみ嵌まり合う異形部を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３６００号公報（特に図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、ジャケットスペーサとウォータジャケットとの平面視形状を所定の姿勢でのみ嵌合する形態にすることにより、ジャケットスペーサの誤挿入を防止せんとしているが、ウォータジャケットには、外周の外側に突出した異形部を形成することになるため、冷却水の流れが異形部によって阻害されるおそれが生じたり、気筒の熱変形が不均一になってシリンダボアの真円度が低下したりすることが懸念される。
【０００６】
さて、ウォータジャケットに冷却水が流入する入り口部は、クランク軸線を向いて前後両端部のうち一端部に設けており、一端部から排気側と吸気側とに分岐して流れ、他端部において合流するタイプもあるが、多いのは、冷却水が排気側を流れてからＵターンして吸気側に流れ、ウォータジャケットをほぼ一周してからシリンダヘッドに向けて排出されるタイプである。
【０００７】
そして、冷却水がウォータジャケットをほぼ一周して出口部からシリンダヘッドに向かうタイプの場合、ジャケットスペーサに、入り口部と出口部とを分ける仕切りを設けており、冷却水は出口部の近くで上向きに方向変換するが、ウォータジャケットの底部を流れてきた冷却水は徐々に向きを上向きに変えて出口部に向かう性質があるため、仕切りの近くにおいて冷却水が滞留して高温部となり、冷却性が不均一になるおそれがあった。
【０００８】
本願発明はこのような現状を改善すべく成されたものであり、冷却水がウォータジャケットを略一周するタイプにおいて、出口部の近くでの冷却水の滞留を抑制すると共に、ウォータジャケットの平面視形状は変えることなく異種ジャケットスペーサの誤挿入を防止せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の内燃機関は、
「上面にシリンダヘッドが固定されるシリンダブロックに、直列に並んで上下に開口したシリンダボアの群と、前記シリンダボアの群を囲って上向きに開口したウォータジャケットとが形成されて、前記ウォータジャケットには、当該ウォータジャケットと相似状の整流用ジャケットスペーサが挿入されており、
前記ジャケットスペーサのうち一端のシリンダボアの近傍部に、前記ウォータジャケットに冷却水の入り口部と出口部とを形成するための仕切り部を設けており、前記入り口部に入った冷却水が前記ウォータジャケットを略一周して前記出口部から前記シリンダヘッドに排出されるようになっている」
という基本構成である。
【００１０】
そして、上記基本構成において、
「前記ウォータジャケットのうち前記仕切り部及び出口部よりも上流側でかつ前記仕切り部及び出口部の近くの底面に上向き突部を形成している一方、前記ジャケットスペーサには、前記上向き突部に嵌合する下向き開口の凹部を形成しており、
更に、前記ジャケットスペーサのうち前記凹部を形成している部位は、当該部位と前記シリンダヘッドとの間に流路が形成されるように前記出口部の上端よりも低い高さになっている」
という構成が付加されている。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明では、ウォータジャケットの底部を周方向に流れてきた冷却水は、出口部の近くに至ると、上向き突部によって上向きに向かうように流れがガイドされる。これにより、出口部の近くの底部に冷却水が滞留することを防止して、シリンダブロックの熱膨張の均一化に貢献できる。
【００１２】
更に述べると、ウォータジャケットに上向き突部を設けても、上向き突部を設けた部位は元々高温になる部分ではないため、上向き突部を設けたことによって冷却性が大きく変化することはなく、逆に、上記のように、冷却水の滞留を防止して冷却の均等化に貢献できるのである。
【００１３】
また、複数の機種の内燃機関を製造する場合、ウォータジャケットの平面視形状は共通させつつ、ジャケットスペーサは部分的に異ならせて機能を変えることがあるが、異種のジャケットスペーサを、凹部があるタイプと無いタイプとに製造しておく一方、シリンダブロックは、ウォータジャケットに上向き突部が有るタイプと無いタイプとを製造しておくと、まず、凹部の有無を視認することによって作業者にタイプの違いを区別せしめることができ、次に、凹部がないジャケットスペーサは上向き突部を有するウォータジャケットには奥まで挿入できないことにより、誤った組み付けを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）はシリンダブロックの平面図、（Ｂ）はガスケットを重ねた状態でのシリンダブロックの部分的な平面図である。
【図２】（Ａ）はジャケットスペーサの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視図（正面図）である。
【図３】（Ａ）はジャケットスペーサの平面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図４】ジャケットスペーサを組み込んだ状態でのシリンダブロックの平面図である。
【図５】図１（Ａ）の V-V視断面図（周方向に切断した断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
(1).シリンダブロック
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１を参照してシリンダブロック１の基本構成を説明する。図１に示すように、シリンダブロック１には、上下に開口したシリンダボア２が、クランク軸線方向に並んで３つ形成されており、更に、シリンダブロック１には、シリンダボア２の群を囲う上向き開口のウォータジャケット３が形成されている。
【００１６】
ウォータジャケット３は閉ループ形状であり、ボア間部４の個所では、各シリンダボア２の軸心を結ぶボア列中心線５の側に入り込んだくびれ部６になっている。くびれ部６の内周面は、ボア列中心線５に向かう山形形状であり、くびれ部６の外周面は、ヘッドボルト用タップ穴７を囲う円弧状になっている。従って、くびれ部６は、平面視においてボア列中心線５と直交してボア間部４の中間点を通るボア間中心線８の個所において、最も深くなっている。なお、ボア列中心線５は、クランク軸線とほぼ同じである。
【００１７】
ウォータジャケット３のうち、シリンダブロック１の４つのコーナー部に位置した部位は、ヘッドボルト用タップ穴７の取り付け部が迫り出して隘路９になっており、隣り合ったくびれ部６の間の部位と、隣り合ったくびれ部６と隘路９との間の部位、及び、隣り合った隘路９の間の各部位は、大まかには、シリンダボア２群のうち、一端部のシリンダボア２の個所の１つを除いて、シリンダボア２の外周回りに緩く湾曲した弧状通路１０，１０ａになっている。手前の弧状通路はフロント弧状通路と呼んで、符号１０ａを付している。
【００１８】
各弧状通路１０は、シリンダボア２の軸心を横切るように延びる横長ボア中心線１１又はボア列中心線５を挟んで対称形状になっており、かつ、弧状通路１０の内周面はシリンダボア２と同心の円弧形状であるが、外周面は、内周面よりも大きい曲率半径の円弧面になっている。このため、各弧状通路１０は、横長ボア中心線１１又はボア列中心線５から遠ざかるほど、溝幅が徐々に大きくなっている。
【００１９】
ウォータジャケット３のうち、一端部の１つのシリンダボア２を挟んで片側の部分は、ボア列中心線５から大きく張り出した広幅の冷却水入り口（入り口部）１２になっており、冷却水入り口１２には、シリンダブロック１の長手一側面に開口した送水穴１３が連通している。送水穴１３に、ウォータポンプから冷却水が圧送される。シリンダブロック１の長手側面は、シリンダヘッドの排気側面と同じ側の排気側と、シリンダヘッドの吸気側面と同じ側の吸気側とに分かれているが、冷却水入り口１２及び送水穴１３は排気側に設けている。
【００２０】
内燃機関では、一般に、クランク軸線方向を前後方向として定義しており、タイミングチェーンが配置される側を前として、変速機が配置される側を後ろとしている。そこで、実施形態でもこの一般的な呼び方を踏襲しており、この呼び方に従うと、冷却水入り口１２と送水穴１３とは、シリンダブロック１の前部に設けている。
【００２１】
図１（Ｂ）に部分的に示すように、シリンダブロック１の上面にはガスケット１４が重なっており、シリンダヘッドは、ガスケットを介してシリンダブロック１に固定されている。そして、冷却水入り口１２に入った冷却水は、ウォータジャケット３のうち排気側の部分を後ろ向きに流れてから、後端のシリンダボア２の弧状通路１０の個所でＵターンして吸気側では前向きに流れを変えており、ウォータジャケット３の前端部からシリンダヘッドに排出される。そこで、ガスケット１４のうち、ウォータジャケット３の冷却水入り口１２の前端部と重なる個所に連通穴１５を空けている。
【００２２】
(2).ジャケットスペーサ
図２以下に示すように、ウォータジャケット３には、冷却水の流れを制御するため（整流するため）のジャケットスペーサ１８が挿入されている。ジャケットスペーサ１８は、その機能からして、ウォータジャケット３と概ね相似した閉ループ形状であり、従って、ウォータジャケット３のくびれ部６に嵌まるくびれ部１９と、ウォータジャケット３の弧状通路１０に嵌まる弧状部２０〜２３とを有している。
【００２３】
ジャケットスペーサ１８は、ウォータジャケット３の冷却水入り口１２に嵌まる部分も弧状部を有しており、便宜的に、この弧状部を入り口側弧状部と呼んで符号２０を付している。また、ジャケットスペーサ１８のうち、入り口側弧状部２０に連続した前端部の弧状部は、フロント弧状部と呼んで符号２１を付し、ジャケットスペーサ１８のうち後端に位置した弧状部はリア弧状部と呼んで符号２２を付しており、更に、残りの弧状部はサイド弧状部と呼んで、符号２３を付している。
【００２４】
ガスケット１４はウォータジャケット３の上端と同じ高さになるが、サイド弧状部２３とリア弧状部２２とは、ウォータジャケット３の上端よりもある程度の寸法だけ低い基準高さになっている。従って、ウォータジャケット３のうち上側のＨ１の部分が、主たる冷却水通路になっている。
【００２５】
他方、図２に示すように、リア弧状部２３には、ほぼウォータジャケット３の上端に至る薄いリアストッパー２４を外周側に寄せて設けている。従って、ジャケットスペーサ１８は、冷却水の流れを阻害することなく、後端部が上下動不能に保持されている。
【００２６】
また、図２から理解できるように、入り口側弧状部２０と前端側のサイド弧状部２３とに、ウォータジャケット３の上端まで届くフロントストッパー２５，２６，２７を設けており、これにより、ジャケットスペーサ１８は、全体にわたって上下動不能に保持されている。この場合、サイド弧状部２３に設けた第１フロントストッパー２５は、サイド弧状部２３の外周側に寄せて薄く形成されており、このため、冷却水の流れは阻害されていない。
【００２７】
他方、サイド弧状部２３の前端部には、周回した冷却水が冷却水入り口１２に還流することを阻止する仕切り板２８を設けており、仕切り板２８の上部に、フロント弧状部２１から分岐した形態の第２フロントストッパー２６を形成して、第２フロントストッパー２６と入り口側弧状部２０の上端部とを底板２９で繋ぐことにより、平面視で冷却水入り口１２と部分的に重なる上向き開口のポケット部３０を形成している。
【００２８】
このポケット部３０が、ガスケット１４の連通穴１５を介してシリンダヘッドのジャケット３８ａと連通している。従って、ポケット部３０の個所が出口部になっている。第３フロントストッパー２７は入り口側弧状部２０に形成しており、第２フロントストッパー２６と連続している。従って、本実施形態では、仕切り板２８と第２フロントストッパー２６とポケット部３０とによって仕切り部が構成されている。
【００２９】
フロント弧状部２１のうち上流側の半分程度は、その内側に流路が形成される薄肉部２１ａになっているが、下流側の半分程度は、おおまかにはウォータジャケット３のフロント弧状通路１０ａを塞ぐような厚肉部２１ｂになっており（少しは隙間がある）、厚肉部２１ｂには、肉厚を均等化するために凹所３１を形成している。そして、フロント弧状部２１の上端は、各フロントストッパー２５〜２７よりも少し低くなっている。
【００３０】
従って、ウォータジャケット３を流れてきた冷却水のうち大部分は、フロント弧状部２１の上方を流れてからポケット部３０に至る上部流になっており、図５に示すように、上部流は、ガスケット１４の連通穴１５を介してポケット部３０からシリンダヘッド３８のジャケット３８ａに流れていく。また、冷却水の流れには、サイド弧状部２３の内側を周方向に流れる下部流があるが、この下部流は、フロント弧状部２１の厚肉部２１ｂに当たって上方に誘導され、上部流に合流する。
【００３１】
図２から容易に理解できるように、ウォータジャケット３の前端部と冷却水入り口１２とは、仕切り板２８と第２及び第３のスロントストッパー２６，２７とによって仕切られている。このため、冷却水入り口１２から冷却水がポケット部３０に漏洩することは、全く又は殆どない。従って、冷却水入り口１２に流入した冷却水は、ウォータジャケット３のうち排気側に流れていく。
【００３２】
ジャケットスペーサ１８のうち入り口側弧状部２０の個所には、冷却水を上向きにガイドして排気側に流す整流底板３３を設けている。従って、整流底板３３は、下流側に向けて高さが高くなるように傾斜している。また、入り口側弧状部２０に、冷却水をジャケットスペーサ１８の内側に導くために、上向きに開口した切り開き溝３４を形成しており、切り開き溝３４は、手前に位置したくびれ部１９に連続している。
【００３３】
ジャケットスペーサ１８のうち各くびれ部１９の部位には、冷却水をウォータジャケット３のくびれ部６の奥部に誘導するガイド突起３５，３６，３７が形成されている。この場合、排気側で手前に位置したガイド突起３５は他のガイド突起３６，３７よりも高さが低くなっている。ジャケットスペーサ１８の下端には、適宜間隔で多数の足３９を設けている。
【００３４】
(3).上向き突部及び凹部
図１（Ａ）及び図６に示すように、ウォータジャケット３の前端部の底面には、丸みを帯びた山形の上向き突部４０と、上向き突部４０の終端に連続した凹溝４１とを形成している一方、ジャケットスペーサ１８のフロント弧状部２１には、上向き突部４０に嵌合する下向き開口の凹部４２と、凹溝４１に嵌合する下向き突部４３とを形成している。凹溝４１及び下向き突部４３も丸みを帯びている。
【００３５】
上向き突部４６の大部分と、フロント弧状通路１０ａのうち、中間点よりも下流側に寄っており、上向き突部４６の終端部がフロント弧状通路１０ａの中間点よりも少し下流側に入り込んでいる。従って、ジャケットスペーサ１８の凹部４２も、その大部分はフロント弧状部２１の薄肉部２１ａに形成されており、終端部の僅かの部位がフロント弧状部２１の厚肉部２１ｂにかかっている。
【００３６】
上向き突部４０は、その全体がフロント弧状通路１０ａのうち上流側に形成されている。従って、ジャケットスペーサ１８の下向き突部４３は、ジャケットスペーサ１８におけるフロント弧状部２１の厚肉部２１ｂに形成している。なお、下向き突部４３は厚肉でなくてもよい。
【００３７】
既述のとおり、冷却水には、サイド弧状部２３の内側を流れる下部流もあり、この下部流は、フロント弧状部２１における厚肉部２１ｂの手前で上向きに流れを変えて上部流と合流するが、フロント弧状部２１における厚肉部２１ｂの手前に上向き突部４０があるため、下部流が上向きに流れ方向を変えることが、上向き突部４０のガイド作用によって確実ならしめられる。従って、ウォータジャケット３のうちフロント弧状通路１０ａの底部に冷却水が滞留することはなくて、ウォータジャケット３の底部を周方向の各部位において均等に冷却できる。なお、下向き突部４３と凹部４２、凹溝４１と下向き突部４３との間には、若干のクリアランスがあってもよい。
【００３８】
また、実施形態のジャケットスペーサ１８は各くびれ部１９にガイド突起３５〜３７を設けたが、内燃機関の機能によっては、例えば、吸気側のガイド突起３７は不要の場合がある。この場合、同じ平面形状のウォータジャケット３に挿入可能な２種類のジャケットスペーサ１８が存在するが、本実施形態のように凹部４２及び下向き突部４３を有するジャケットスペーサ１８と、凹部４２は持たないが下向き突部４３は有する他種ジャケットスペーサとに設定しておくと、まず、本実施形態のジャケットスペーサ１８は、凹溝４１がない他種ウォータジャケット３には正規にセットできない。
【００３９】
他方、凹部４２がない他種ジャケットスペーサは、上向き突部４０を有する本実施形態のウォータジャケット３には正規にセットできない。すなわち、正規の組み合わせでないと、両ジャケットスペーサ１８はウォータジャケット３の上に露出してしまって組み付け不能になる。従って、ジャケットスペーサの誤装着を防止できる。
【００４０】
本願発明は、上記の他にも様々に具体化できる。例えば、突部及び凹部は、直角三角形状や二等辺三角形状などに形成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  シリンダブロック
２  シリンダボア
３  ウォータジャケット
１０  弧状通路
１０ａ  フロント弧状通路
１２  冷却水入り口（入り口部）
１４  ガスケット
１５  連通穴
１８  ジャケットスペーサ
２１  フロント弧状部
２５  第１フロントストッパー
２６  仕切り部を構成する第２フロントストッパー
２８  仕切り部を構成する仕切り板
３０  仕切り部の一部を構成するポケット部
４０  上向き突部
４１  凹溝
４２  凹部
４３  下向き突部
【図１】
0006713704.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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