(57)【要約】【課題】シリンダヘッドボルトボスを有効に活用したエンジン冷却装置を提供する。【解決手段】エンジン冷却装置において、外周縦壁３９の後対向部３９ｂ、一端側対向部３９ｒと、吸気ポート形成壁４５及びヘッドボルトボス４６とで囲まれる導入室４４ａからの冷却水がヘッドボルトボス４６の両側を流れるよう内側通路４７と外側通路４８とが形成された。【選択図】図１
2005188370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドにウォーターポンプからの冷却水が供給される導入孔が形成されたエンジン冷却装置において、
上記シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するヘッドボルトが嵌挿されたヘッドボルトボスと、
上記ヘッドボルトボスの近傍に位置する吸気ポートと、
上記ヘッドボルトボスと上記吸気ポートに隣接するよう、該ヘッドボルトボスの外壁と該吸気ポートの外壁と上記シリンダヘッドの内壁とで区画され上記導入孔からの冷却水が導入される導入室と、
上記ヘッドボルトボスと上記吸気ポートとの間に形成され上記導入室に導入された冷却水を該吸気ポートの外壁に沿って流す第１流路と、
上記ヘッドボルトボスと上記シリンダヘッドの内壁との間に形成され、上記導入室に導入された冷却水を該シリンダヘッドの内壁に沿って流す第２流路と、
を備えたことを特徴とするエンジン冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン冷却装置において、上記第２流路の断面積は上記第１流路の断面積より大きく設定されていることを特徴とするエンジン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式エンジンで用いられる冷却装置、特に、シリンダヘッド内のウォータージャケットにウォーターポンプの吐出する冷却水を直接供給するようにしたエンジン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷式のエンジン冷却装置は、エンジン本体をなすシリンダブロック及びシリンダヘッドの各ウォータージャケットにウォータホンプが吐出する冷却水を供給し、ウォータージャケットの各部を循環した後の冷却水の温度が低い間は短絡路を開き、短絡路からの冷却水を直接ウォーターポンプの吸入路に戻して暖機促進を図り、冷却水温が高まるとラジエータを配備した主循環路を開いて、冷却水を流して冷却を行ない、冷却後の冷却水をウォーターポンプの吸入路に戻すという冷却水循環系を備える。
【０００３】
このような冷却水循環系では、冷却水循環系のウォーターポンプ、サーモスタット、ラジエータ等の補機類の相違に加え、特に、シリンダブロック及びシリンダヘッドの各冷却特性を考慮して冷却水の循環方式が決定されている。即ち、シリンダヘッドはシリンダブロック側と対向する重合壁が燃焼室や排気ポートと対向して高温化し易いことより十分に冷却することが望ましく、一方、シリンダブロックはその内部の各シリンダとその内部で往復動するピストンとを適正クリアランスに保持し、しかも潤滑油を適正温度に保持する必要があり、適温を確保する必要がある。
【０００４】
そこで、シリンダブロック内ウォータージャケットを通過後の冷却水をシリンダブロック上壁全域に分散して設けた各開口からシリンダヘッド内ウォータージャケットに流入させ、その冷却水をウォーターポンプに戻す基本循環方式のエンジン冷却装置があり、この場合、冷却水の流れが概略エンジン本体の下方より上方に向かうスムーズな流れとなるが、シリンダヘッドの冷却効率が比較的低くなる。
【０００５】
逆に、ウォーターポンプ冷却水をシリンダヘッド内ウォータージャケットに流し、そこを通過後の冷却水をシリンダブロック内ウォータージャケットに流し、その冷却水をウォーターポンプに戻すシリンダヘッド先行冷却方式のエンジン冷却装置では、シリンダヘッドの冷却効率が比較的高くなるが、シリンダヘッド通過後にシリンダブロック側に流入する冷却水温度が運転域に応じて変動するためシリンダブロック側を適温に保持する制御が不安定化する。
【０００６】
あるいは、ウォーターポンプの吐出する冷却水を分岐し、シリンダブロックとシリンダヘッドに分岐流をそれぞれ流してから合流させてウォーターポンプに戻す冷却水分岐方式のエンジン冷却装置では、シリンダヘッド、シリンダブロックを適温に冷却保持できる。
なお、シリンダヘッドとシリンダブロックとに冷却水を分割して流す冷却システムが特開２００３−１７２１４０（特許文献１）に開示される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７２１４０号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、冷却水分岐方式のエンジン冷却装置ではシリンダヘッド、シリンダブロックを適温に冷却保持できるが、これを行うにはウォーターポンプの冷却水をシリンダブロックのウォータジャケットに廻さず、シリンダヘッドのエンジン長手方向の一端側近傍に導入孔を１箇所形成し、導入孔へ冷却水を直接導入し、流入した冷却水を他端側に設けた冷却水流出口に向け流動させることとなる。
【０００９】
このような場合、特許文献１ではエンジン本体内部でウォーターポンプの吐出路を二分割してシリンダヘッド側とシリンダブロック側とに分流している。
【００１０】
エンジンコンパクト化を考えた場合、シリンダヘッドの導入孔はシリンダヘッドのシリンダブロックとの重合壁の一端部側に設け、できるだけシリンダヘッド内側に寄せて形成することが好ましい。
【００１１】
しかし、ウォータージャケット内の一端部側の導入孔の回りには、燃焼室対向壁、吸排ポート、ヘッドボルト嵌挿のヘッドボルトボス部、オイル流動パイプ等が接近して集中配設された状態にあり、冷却水通路を形成することが難しい。  
本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、シリンダヘッドボルトボスを有効に活用したエンジン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】
【００１２】
この発明の請求項１に係るエンジン冷却装置は、シリンダヘッドにウォーターポンプからの冷却水が供給される導入孔が形成されたエンジン冷却装置において、上記シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するヘッドボルトが嵌挿されたヘッドボルトボスと、上記ヘッドボルトボスの近傍に位置する吸気ポートと、上記ヘッドボルトボスと上記吸気ポートに隣接するよう、該ヘッドボルトボスの外壁と該吸気ポートの外壁と上記シリンダヘッドの内壁とで区画され上記導入孔からの冷却水が導入される導入室と、上記ヘッドボルトボスと上記吸気ポートとの間に形成され上記導入室に導入された冷却水を該吸気ポートの外壁に沿って流す第１流路と、上記ヘッドボルトボスと上記シリンダヘッドの内壁との間に形成され、上記導入室に導入された冷却水を該シリンダヘッドの内壁に沿って流す第２流路と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項２に係るエンジン冷却装置は、請求項１記載のエンジン冷却装置において、上記第２流路の断面積は上記第１流路の断面積より大きく設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の請求項１によれば、導入室をシリンダヘッドの内側に寄せて形成し、シリンダヘッドボスの影響を受けることなく適正な冷却水通路を確保することができる。  
この発明の請求項２によれば、第２流路の断面積を第１流路の断面積より大きくすることで、導入室内の冷却水のよどみを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１にはこの発明の一実施形態としてのエンジン冷却装置を示す。この冷却装置は４バルブタイプの吸排気系を備える４サイクルガソリンエンジン（以後単にエンジン１と記す）に搭載されており、エンジン内外に装備された冷却水循環系Ｒに沿って循環する冷却水によってエンジンの水冷を行う。
【００１６】
エンジン１はシリンダブロック２の上側にシリンダヘッド３及びヘッドカバー４を順次一体結合し、シリンダブロック２の下側のスカート部２ｓにはその下方を閉鎖するオイルパン５を一体結合し、シリンダブロック２の下部にクランク室を形成している。オイルパン５を、それらの一端側にチェーンケース６を配備し、相互に一体結合してエンジン本体を形成する。図１、２に示すように、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３内には複数のシリンダＳが配備され、しかも、その内部の燃焼室Ｃ（図４参照）に吸排される吸気及び排気ガスを制御する不図示の吸排気系及び動弁系の各構成部材と、燃焼室Ｃで不図示のピストンが受けた出力エネルギを受けて回転するクランク軸７とを備える。なお、図２には吸排気系の吸気ポート８及び排気ポート９のみを示した。
【００１７】
このようなエンジン本体にある冷却装置はサーモスタット１２、ウォーターポンプ１３を備え、その近傍にはラジエータ１１が配備される。ラジエータ１１はシリンダブロック２の他端側（図１では右側）近傍に上下パイプ１４、１５を用いて接続配置され、サーモスタット１２及びウォーターポンプ１３がシリンダブロック２（図１では手前側、図２では下側）の各々外壁１６ｂ及び１６ｇに装着される。
【００１８】
シリンダブロック２はそのエンジン長手方向Ｘに所定間隔で複数の縦向き（上下方向Ｚ）のシリンダＳを配備し、その複数シリンダＳの回りを連続してブロック側ウォータージャケット１７で覆い、更にその外側を前後左右の縦向きの外壁１６（１６ｂを含む）で連続して覆い、更に４つのシリンダＳと前後左右の縦向きの外壁１６の各上下端を重合壁部１８と結合壁１９で連結し、それらによってブロック側ウォータージャケット１７を閉鎖空間状に形成している。
【００１９】
ブロック側ウォータージャケット１７その一端側上部の外壁１６の内側部分に後述の開口ｍが形成され、後述の延出路３７からの冷却水を流入される。更に、  ブロック側ウォータージャケット１７はその他端側上部に重なる重合壁部３８に連絡路５４が形成され、連絡路５４によってブロック側ウォータージャケット１７の循環流Ｆｂをヘッド側ウォータージャケット４２を経て流出口５２に流出させるよう形成される。
【００２０】
シリンダブロック２の一端側（図３で下側）は端部内壁１６ｆとして形成され、端部内壁１６ｆの左右端より延出部１６ｇが突出し形成され、その延出端のフランジ部がチェーンケース６側の接続フランジ６０１に重なり、相互に不図示のボルトで締結接合されている。  
このような端部内壁１６ｆとシリンダブロック２の後外壁１６ｂとが重なる部位（図３で右下側）には冷却水循環系Ｒのウォーターポンプ１３とサーモスタット１２が相互に接近して配備される。
【００２１】
図３に示すように、サーモスタット１２は後外壁１６ｂよりサーモスタット１２を覆う筒状基部２１を突出し形成し、その環状先端部に一体的に蓋状ジョイント部２２を接合して外殻部を形成し、その外殻内に第１、第２流入室２３、２４とその間の流出室２５とを区画形成している。しかも、第１、第２流入室２３、２４を連動して開閉し、感温部２６を挟んで互いに一体結合される第１第２弁体２７、２８を備える。この感温部２６は冷却水温度を感知することで第１、第２流入室２３、２４の冷却水を選択的に流出室２５に導くように切換え移動できる。
【００２２】
図１、３に示すように、第１流入室２３はシリンダヘッド３の流出管２９の分岐管部２９１に短絡路３１を介し連結される。第２流入室２４は同じく流出管２９の突出し端に上パイプ１４、ラジエータ１１、下パイプ１５を備えた冷却路３２を介し連結される。  
図３に示すように、流出室２５は後外壁１６ｂの一端部側より突出する突出し壁部３３を貫通し後述のポンプ室１３１に連通する吸入路３４に連通する。  
突出し壁部３３はその基端側が後外壁１６ｂ及び一方の延出部１６ｇに重なりシリンダ横幅方向Ｙに突出し、特に、一端側（図３で下方）と対向する一端対向面Ｆは左右の延出部１６ｇと連続する面を形成し、この一端対向面Ｆにチェーンケース６のケース接合面ｆｃが密に当接可能に形成されている。
【００２３】
チェーンケース６は概略上下に連続する接続フランジ６０１、前壁６０２を有し、平面視で凹状断面をなし、一端対向面Ｆへの接合時にチェーン収容室３０を形成する。しかも、突出し壁部３３との対向部分には肉厚膨出部３６が一体的に連続形成され、この部位にウォーターポンプ１３が配設される。  
ウォーターポンプ１３は肉厚膨出部３６のケース接合面ｆｃに凹設され、吸入路３４に連通するポンプ室１３１と、同室１３１に収容する不図示のインペラと、同インペラの回転軸が連結され肉厚膨出部３６の外壁側に配設される不図示のポンプ駆動部と、ポンプ室１３１の上端側より延出するケース側吐出路１３２とを備える。ウォータポンプ１３は不図示の駆動部により駆出力を受け冷却水循環系Ｒに冷却水を循環供給する。
【００２４】
ケース側吐出路１３２の先端は突出し壁部３３側に形成される延出路３７に連通するように形成されている。  
図１、図３に示すように、延出路３７は突出し壁部３３の基端部内に形成される横向き部３７１とこれに続き後外壁１６ｂの肉厚部分内にブロック側ウォータージャケット１７とは分離して形成される縦向き部３７２とを備える。縦向き部３７２の上端は後外壁１６ｂの上壁である重合壁部１８に開口する連絡口３７２ｍとして形成される。
【００２５】
特に、開口部分はヘッド側ウォータージャケット４２側に向けて凹設され、同部はシリンダヘッド３の重合壁部（低壁）３８と重なることで分岐路ｒを形成し、その端部はブロック側ウォータージャケット１７に対向する開口ｍとして形成されている。  
このように、後外壁１６ｂの肉厚部分内に形成され上向きに冷却水を流す縦向き部３７２は連絡口３７２ｍを介しヘッド側ウォータージャケット４２に達する流路とブロック側ウォータージャケット１７に達する開口ｍとに冷却水を分流させる。
【００２６】
シリンダヘッド３の低壁である重合壁部３８は不図示のガスケットを介してシリンダブロック２の重合壁部１８（上壁）に重ねられる。シリンダヘッド３はその重合壁部３８の外端縁から縦向きに延出する環状の外周縦壁３９が連続形成され、その外周縦壁３９の内側壁部に不規則に一体接合される中間壁４１（図４参照）を備え、中間壁４１と重合壁部３８の上下間にヘッド側ウォータージャケット４２を形成する。なお、図２中の符号ｅは、鋳造時に外周縦壁３９に形成された鋳型着脱穴の密閉キャップを示す。
【００２７】
ヘッド側ウォータージャケット４２は不図示の動弁系、点火系の部材と干渉しない空間部位に形成される。図４に示すように、シリンダヘッド３の重合壁部３８は各シリンダＳとの対向部に燃焼室対向壁３８１を形成され、燃焼室対向壁３８１には吸排気弁（不図示）のポートｐ１や点火プラグ４３の取付孔ｐ２が形成される。  
ヘッド側ウォータージャケット４２はエンジン長手方向Ｘに連続する冷却水通路を形成するもので、その重合壁部３８の一端側に集中導入孔４４（図１、２参照）が形成され、他端側の外周縦壁３９に流出口５２を備えた流出口ボス５２１が形成され、同流出口ボス５２１に流出管２９が一体結合される。  
集中導入孔４４はシリンダブロック２側の重合壁部１８との重合時に連絡口３７２ｍに連通し、ウォーターポンプ１３の吐出する冷却水を延出路３７を介して導入する。
【００２８】
図２、図５に示すように、集中導入孔４４を通過した冷却水は、導入室４４Ａに流入し、導入室４４Ａはその上方空間の高さｈ（図４、５参照）が中間壁４１により規制され、周囲が外周縦壁３９の後対向部３９ｂ及び一端側対向部３９ｒと、吸気ポートｐ１の吸気ポート形成壁４５と、不図示のヘッドボルトを嵌着するヘッドボルトボス４６とで囲まれる。ヘッドボルトボス４６は分流部材をなし、吸気ポート形成壁４５間に内側流ｓ１を流す内側通路４７（第１流路）を、ヘッドボルトボス４６と一端側対向部３９ｒ間に外側流ｓ２を流す外側通路４８（第２流路）を形成する。なお、導入室４４Ａは冷却水を内側流ｓ１と外側流ｓ２と吸気ポート形成壁４５の下部に直接流入する吸気ポート下方流ｆ３とに分流する。
【００２９】
内側通路４７は導入室４４Ａから冷却水流の一部を一端側（図４で左端側）に位置するシリンダＳの燃焼室Ｃとの対向部である燃焼室対向壁３８１（図４参照）、に接近して流動する内側流ｓ１を生成する。外側通路４８は導入室４４Ａから冷却水流の他の一部を一端側（図２で左端側）の外周壁である一端側対向部３９ｒに沿って排気ポートｐ１の排気ポート形成壁５３に向け流動させる外側流ｓ２を生成する。このように、ヘッドボルトボス４６はその周壁の一側と、他側とが冷却水流を内側流ｓ１と外側流ｓ２に分流する分流部材として機能する。  
ヘッドボルトボス４６はその外壁と外周縦壁３９及び吸気ポート形成壁４５とで所定幅の通路（内側通路４７、外側通路４８）を形成しているので、内側流ｓ１と外側流ｓ２とを整流する整流部材としても機能する。
【００３０】
ここでの内側流ｓ１の内側通路４７（第１流路）及び外側流ｓ２の外側通路４８（第２流路）はそれぞれの流路面積をできる範囲で増加させるよう、ヘッドボルトボス４６の長手方向（図５で上下方向）の寸法を比較的大きく確保するように形成され、これによって流路面積を比較的容易に拡大し、流量増を確保している。また、外側通路４８の流路面積は内側通路４７の流路面積より大きく設定すれば、導入室４４Ａ内の冷却水のよどみを防止できる。  
なお、ヘッドボルトボス４６はその周壁が円筒外周面として形成されているが、図２中に２点鎖線で示すように流線状曲面の周壁ａとして形成してもよく、この場合、流動規制効果がより向上する。
【００３１】
ヘッド側ウォータージャケット４２は同ウォータージャケット４２内の各気筒の燃焼室対向壁３８１と順次対向する中央域に沿って冷却水をエンジン長手方向Ｘに流動する中央流路Ｆ１と、各気筒の吸排気ポート形成壁４５、５３の各下部域を迂回する端部迂回路Ｆ２、Ｆ３とを形成する。
【００３２】
このような構成のエンジン冷却装置の作動を説明する。  
不図示のウォーターポンプ駆動部がウォーターポンプ１３を駆動することで、吸入路３４から吸入した冷却水はケース側吐出路１３２、延出路３７を経てから分岐され、開口ｍを通してブロック側ウォータージャケット１７に、連絡口３７２ｍ、集中導入孔４４を経てヘッド側ウォータージャケット４２に流入し、各ウォータージャケット通過後の冷却水は流出管２９に達し、ウォーターポンプ１３に戻される。この場合、冷却水温度が比較的低い暖機時等にあると、サーモスタット１２が短絡路３１を開き冷却路３２を閉じることより、流出管２９からの冷却水は放熱されることなくウォーターポンプ１３に戻される。冷却水温度が比較的高い暖機済み時等にあると、サーモスタット１２が短絡路３１を閉じ、冷却路３２を開くことより、流出管２９からの冷却水はラジエータ１１で放熱されてからウォーターポンプ１３に戻される。
【００３３】
このようなエンジン冷却装置では、ヘッド側ウォータージャケット４２に集中導入孔４４より流入する冷却水の内、ヘッドボルトボス４６に分流された内側流ｓ１と外側流ｓ２の一部が主に中央流路Ｆ１に流れ込み、各燃焼室Ｃの近傍の吸排気ポート形成壁４５、５３や燃焼室対向壁３８１上で点火系の触火面対向部近傍を順次冷却し流出管２９に向かう。
【００３４】
更に、ヘッドボルトボス４６に分流された外側流ｓ２の一部が端部迂回路Ｆ３に向け流れ込み、各燃焼室Ｃの近傍の排気ポート形成壁５３を順次冷却し、流出口５２より流出管２９に向かう。同様に、集中導入孔４４からの吸気ポート下方流ｆ３が端部迂回路Ｆ２に向け流れ込み、各燃焼室Ｃの近傍の吸気ポート形成壁４５を順次冷却し、流出口５２より流出管２９に向かう。
【００３５】
このように、エンジン冷却装置はシリンダヘッド３の重合壁部３８に集中導入孔４４を形成しておき、ウォータホンプ１３のケース側吐出路１３２からの冷却水をシリンダブロック２の後対向部３９ｂ内に形成された延出路３７を通し、ブロック側ウォータージャケット１７に分岐して供給した上で集中導入孔４４に導き、ヘッド側ウォータージャケット４２に供給する。このため、エンジン本体の外部近傍域に冷却水導入管を配備することがなく、外部冷却水導入管配備のためのスペース確保が不要となり、本発明のエンジン冷却装置は装着容易性を確保できる。
【００３６】
更に、ヘッドボルトボス４６が分流部材として、集中導入孔４４から流動直後の冷却水流を導入室４４Ａから内側流ｓ１と外側流ｓ２とに分流させ、これらを中央流路Ｆ１と端部迂回路Ｆ２、Ｆ３に流し込む。このため、内側流ｓ１が流れ込む中央流路Ｆ１がヘッド側ウォータージャケット４２の中央域に確実に流動し、シリンダヘッドの他端側の流出口５２に流動させることができる。しかも、外側流ｓ２が流れ込む端部迂回路Ｆ３の冷却水が排気ポート形成壁５３を順次冷却し流出口５２に流動させることができ、発熱量の比較的大きい部位の冷却効率を良好に確保できる。  
更に、別途に流動規制部材を設けることなく内側流ｓ１と外側流ｓ２との流路形状（例えば周壁ａ）を調整でき、コスト増を抑えた上で冷却効率を改善できる。
【００３７】
しかも、中央流路Ｆ１及び端部迂回路Ｆ３に流し込む冷却水を内側流ｓ１と外側流ｓ２とに分流させるので、外側流ｓ２を流す外側通路４８の流路面積を比較的小さくでき、シリンダヘッドの外周壁である一端側対向部３９ｒの外側であるチェーン収容室３０側への突出しを排除、あるいは抑制でき、チェーン収納室３０のスペースユーティリティーが向上する。  
上述のところにおいて、図１のエンジンは４バルブタイプの吸排気系を供えていたが、２バルブタイプのエンジンに本発明を同様に適用でき、この場合も図１のエンジン冷却装置とほぼ同様の作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
上述のところにおいて、本発明のエンジン冷却装置はガソリンエンジンに適用の場合を示したが、ディーゼルエンジン他の機関等にも本発明を同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態としてのエンジン冷却装置の適用されたエンジンの概略側面図である。
【図２】図１のエンジンのシリンダヘッドの拡大平断面図である。
【図３】図１のエンジンのシリンダブロックの要部切欠平面図である。
【図４】図１のエンジンのシリンダヘッドの拡大側断面図である。
【図５】図１のエンジンのシリンダヘッドにおけるヘッドボルトボスの近傍の拡大切欠断面図である。
【図６】図１のエンジンのシリンダブロック及びシリンダヘッドの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    エンジン
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
１３    ウォータホンプ
１３３    吐出路
１６    外壁
１６ｂ    後外壁
１７    ブロック側ウォータージャケット
１８    重合壁部
３０    チェーン収容室
３３    突出し壁部
３７２ｍ    連絡口
３８    重合壁部
３７    延出路
４２    ヘッド側ウォータージャケット
４４    集中導入孔（導入孔）
４４Ａ    導入室
４６    ヘッドボルトボス
４７    内側通路（第１流路）
４８    外側通路（第２流路）
ｓ１    内側流
ｓ２    外側流
Ｒ    冷却水循環系
Ｘ    エンジン長手方向
Ｙ    エンジン横幅方向
【図１】
2005188370.tif 000003
【図２】
2005188370.tif 000004
【図３】
2005188370.tif 000005
【図４】
2005188370.tif 000006
【図５】
2005188370.tif 000007
【図６】
2005188370.tif 000008