(57)【要約】【課題】  ウォータジャケットにスペーサを配置してシリンダボア壁温（ウォータジャケット内壁温）を上下方向に均一化する場合、シリンダボア壁上部の冷却不足も、シリンダボア壁下部の冷却し過ぎも、生じさせないシリンダブロックの冷却構造の提供。【解決手段】（１）シリンダブロックのウォータジャケット１０内にスペーサ２０を配置したシリンダブロックの冷却構造であって、スペーサ２０の形状を、冷却水循環方向の垂直断面において、上部の冷却通路の幅（ＨＵ）に対して下部の冷却通路の幅（ＨＬ）を小さくする形状としたシリンダブロックの冷却構造１。（２）ウォータジャケット１０をピストンストロークとほぼ同じ深さに設定した。【選択図】        図１
2005113759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックのウォータジャケット内にスペーサを配置したシリンダブロックの冷却構造であって、スペーサの形状を、冷却水循環方向の垂直断面において、上部の冷却通路の幅（ＨＵ）に対して下部の冷却通路の幅（ＨＬ）を小さくする形状としたシリンダブロックの冷却構造。
【請求項２】
前記上部の冷却通路の幅（ＨＵ）を、ウォータジャケットの上端の幅（ＬＵ１）とスペーサの上端からウォータジャケットの上端までの高さ（ＬＵ２）のうち小さい方とし、前記下部の冷却通路の幅（ＨＬ）を、スペーサ下部の内面とウォータジャケットの内壁の外面との間の間隔（ＬＬ１）とスペーサの高さ（ＬＬ２）のうち小さい方とした請求項１記載のシリンダブロックの冷却構造。
【請求項３】
前記下部の冷却通路の幅（ＨＬ）を０．２〜２ｍｍに設定した請求項１または請求項２記載のシリンダブロックの冷却構造。
【請求項４】
前記ウォータジャケットをピストンストロークとほぼ同じ深さに設定した請求項１〜請求項３の何れか一項記載のシリンダブロックの冷却構造。
【請求項５】
前記スペーサの下部に、スペーサ下部の内面とウォータジャケットの内壁の外面との間の間隔（ＬＬ１）を埋める流れ抑制部材を設けた請求項１〜請求項４の何れか一項記載のシリンダブロックの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダブロックの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００２−３０９８９号公報は、シリンダブロックと別体で形成したスペーサ（「インサート」と言ってもよい）をウォータジャケット内に配置してシリンダボア壁（ウォータジャケット内壁）の温度分布を均一化するシリンダブロックの冷却構造を開示している。
上記公報に開示のシリンダブロックの冷却構造では、縦方向の温度分布を改善するため、（ｉ）スペーサの熱伝達率を上部で大とし下部で小とする、
（ii）スペーサ上部にスペーサ上部とシリンダボア壁外周面との間を絞る絞りを形成しスペーサ上部の流速を下部より上げる、
の何れか少なくとも一つの構造をとっている。
【０００３】
しかし、上記の冷却構造には、なおつぎの解決すべき課題が残る。
（ｉ）スペーサの熱伝達率を上部で大とし下部で小とする構造では、固体であるスペーサの熱伝達率の差で上下方向の壁温を均一化しようとしているが、固体の熱伝達率は流速を持たせた冷却水の熱伝達率より、かなり小さいため、燃焼室上部の冷却が不足する。
（ii）ウォータジャケット上部をスペーサで絞って上部の流速を上げる構造では、スペーサでジャケットの上部通路を絞ることで、上部通路の流速を上げようとしているが、通路を絞ると上部通路を通過する冷却水が下部通路を流れてしまうため、上部を冷やすために必要な冷却水流量（熱容量）が不足するか、逆に、下部が冷え過ぎてしまう。
【特許文献１】特開２００２−３０９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、ウォータジャケットにスペーサを配置して燃焼室まわりのシリンダボア壁温（ウォータジャケット内壁温）を上下方向に均一化する場合、従来の冷却構造では、シリンダボア壁上部の冷却が不足するか、シリンダボア壁下部が冷え過ぎるという問題である。
【０００５】
本発明の目的は、ウォータジャケットにスペーサを配置してシリンダボア壁温（ウォータジャケット内壁温）を上下方向に均一化する場合、シリンダボア壁上部の冷却不足も、シリンダボア壁下部の冷却し過ぎも、生じさせないシリンダブロック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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  シリンダブロックのウォータジャケット内にスペーサを配置したシリンダブロックの冷却構造であって、スペーサの形状を、冷却水循環方向の垂直断面において、上部の冷却通路の幅（ＨＵ）に対して下部の冷却通路の幅（ＨＬ）を小さくする形状としたシリンダブロックの冷却構造。
（２）  前記上部の冷却通路の幅（ＨＵ）を、ウォータジャケットの上端の幅（ＬＵ１）とスペーサの上端からウォータジャケットの上端までの高さ（ＬＵ２）のうち小さい方とし、前記下部の冷却通路の幅（ＨＬ）を、スペーサ下部の内面とウォータジャケットの内壁の外面との間の間隔（ＬＬ１）とスペーサの高さ（ＬＬ２）のうち小さい方とした（１）記載のシリンダブロックの冷却構造。
（３）  前記下部の冷却通路の幅（ＨＬ）を０．２〜２ｍｍに設定した（１）または（２）記載のシリンダブロックの冷却構造。
（４）  前記ウォータジャケットをピストンストロークとほぼ同じ深さに設定した（１）〜（３）の何れかに記載のシリンダブロックの冷却構造。
（５）  前記スペーサの下部に、スペーサ下部の内面とウォータジャケットの内壁の外面との間の間隔（ＬＬ１）を埋める流れ抑制部材を設けた（１）〜（４）の何れかに記載のシリンダブロックの冷却構造。
【発明の効果】
【０００７】
上記（１）〜（５）の何れかによれば、ウォータジャケットの下部の通水抵抗が上がり、冷却水がウォータジャケットの上部を流れやすくなる。このため、ウォータジャケットの上部は、冷却水の流速が高くなり、かつ、水量が大のため熱容量が大となって、熱伝達率が上がり、冷却性能が確保され、ウォータジャケットの下部は、その逆になって熱伝達率が低下し、冷却性能が落ちる。その結果、シリンダボア壁上部の冷却不足も、シリンダボア壁下部の冷却し過ぎも起こらなくなり、シリンダボア壁の上部と下部の壁温が均一化される。
たとえば、エンジン軽負荷時で、スペーサ無しの場合に、シリンダボア壁（ウォータジャケット内壁）の上部と下部の壁温に６℃の温度差がある場合、特開２００２−３０９８９号公報の技術では４℃の温度差に抑制され、本発明では２℃の温度差に抑制され、壁温が、上下方向に、より一層均一化される。そのため、ピストンの摺動抵抗が低減し、オイルリングによるオイルかきおとしも良好になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明実施例のシリンダブロックの冷却構造を、図１〜図３を参照して、説明する。
本発明のシリンダブロックの冷却構造１は、内燃機関のシリンダブロック２に形成されたウォータジャケット１０内にスペーサ２０（挿入物という意味で、「インサート」といってもよい）を配置したシリンダブロックの冷却構造である。
ウォータジャケット１０にエンジン冷却水が流れ、シリンダボア壁４（ウォータジャケット内壁）を適正温度に冷却する。スペーサ２０は、ウォータジャケット１０に挿入されて、ウォータジャケット１０内のエンジン冷却水の流量分布を変え、シリンダボア壁４（ウォータジャケット内壁）の温度を各シリンダボア３の上下方向および気筒間で均一化させる。
【０００９】
内燃機関は、シリンダブロック２に１以上のシリンダボア３を有する。シリンダボア３まわりにウォータジャケット１０が形成される。図示例では、シリンダボア３が、複数、互いに並列に設けられている。複数のシリンダボア３の軸芯は、シリンダブロック長手方向に延びる直線上に位置している。図示例は、複数のシリンダボア３がシリンダブロック２に形成されている場合を示している。シリンダボア３の軸芯は、上下方向に延び、左右のバンクがＶ字状をなすＶ型エンジンでは、斜め上下方向に延びる。
【００１０】
シリンダボアの軸芯と直交する面内方向には、ウォータジャケット１０は、シリンダボア３まわりに、複数のシリンダボア３を外側から囲むように形成される。
シリンダボアの軸芯と直交する面内方向には、ウォータジャケット１０は、シリンダボア列の左右両側でシリンダブロック長手方向に延びる流路１４、１５と、シリンダブロック長手方向両端部で流路１４、１５が合流する合流部１６、１７している。ウォータジャケット１０は、シリンダブロック長手方向一端部１６にエンジン冷却水の入口を有し、シリンダブロック長手方向他端部１７にエンジン冷却水の出口を有する。
シリンダボアの軸芯と平行な方向には、ウォータジャケット１０は、ピストンの上面のストローク範囲の側方に形成され、ピストンの上面のストローク範囲とほぼ同じ深さ（高さ）を有する。
【００１１】
本発明では、ウォータジャケット１０はオープンデッキのウォータジャケットで、上方に開口している。スペーサ２０は、通常、上部の開口からウォータジャケット１０内に挿入され、固定される。
ウォータジャケット１０は、シリンダボア壁４を兼ねるウォータジャケット内壁４と、ウォータジャケット外壁５との間に形成された空間で、底壁６有りで上方がシリンダヘッドガスケットを介してシリンダヘッドで覆われた空間である。ウォータジャケット１０にはエンジン冷却水が流れ、シリンダボア３まわりを冷却し、燃焼室を外部から冷却する。
【００１２】
シリンダブロック１とシリンダヘッドとによって挟まれるシリンダヘッドガスケットには、ウォータジャケット１０の上方に、ところどころに、シリンダブロック内のウォータジャケット１０からシリンダヘッド内のウォータジャケットに水を流通させる水孔、および／または、エア抜き孔（エンジン冷却水交換時などにおいて、水中に混入するエアを上方へと抜く孔）が設けられている。エンジン冷却水がエンジン冷却水の入口からエンジン冷却水の出口へと流れていく間に、一部がシリンダブロック内のウォータジャケット１０から水孔を通ってシリンダヘッド内ウォータジャケットへ出ていく。
【００１３】
スペーサ２０は、たとえば、樹脂製である。スペーサ２０は、ウォータジャケット１０に挿入可能な形状と大きさを有する。スペーサ２０の形状は、シリンダボアの軸芯と直交する面内方向には、ウォータジャケット１０と同様に、シリンダボア３まわりに延びる形状を有し、シリンダボアの軸芯と平行な方向には、ウォータジャケット１０の深さより低い高さを有する。スペーサ２０は、ウォータジャケット１０に挿入可能なように、ウォータジャケット１０の幅より小さい厚さを有する。スペーサ２０をウォータジャケット１０に挿入した状態では、スペーサ２０の内面とウォータジャケット内壁４の外面との間、およびスペーサ２０の外面とウォータジャケット外壁５の内面との間には、通常、挿入を可能とするためのクリアランスが残っている。ただし、何れか一方のクリアランスは０でもよい。
【００１４】
シリンダボア壁、すなわち、ウォータジャケット内壁４は、上部がエンジンの爆発、燃焼行程の熱を受けるため、上部を下部よりも強く冷却する必要がある。このため、ウォータジャケット１０内では、エンジン冷却水を、ウォータジャケット上部１１に多く流し、ウォータジャケット下部１２、ウォータジャケット中間部１３（高さ方向中間部）にはウォータジャケット上部１１より少なく流す必要がある。このため、スペーサ２０は、ウォータジャケット下部１２、ウォータジャケット中間部１３の空間を占めるように、挿入される。これによって、シリンダボア壁４の温度が上下方向に均一化される。
【００１５】
シリンダボア壁４の温度を上下方向に均一化する場合、シリンダボア壁４の上部の冷却不足も、シリンダボア壁４の下部の冷却し過ぎも、生じさせない冷却構造とする必要がある。
【００１６】
そのために、本発明では、シリンダブロック２のウォータジャケット１０内にスペーサ２０を配置したシリンダブロックの冷却構造１にあって、スペーサ２０の形状を、冷却水循環方向の垂直断面において、上部の冷却通路１８の幅（ＨＵ）に対して下部の冷却通路１９の幅（ＨＬ）を小さくする形状としてある。
【００１７】
ここで、上部の冷却通路１８の幅（ＨＵ）は、ウォータジャケット１０の上端の幅（ＬＵ１）と、スペーサ２０の上端からウォータジャケット１０の上端までの高さ（ＬＵ２）のうち小さい方とする。また、下部の冷却通路１９の幅（ＨＬ）は、スペーサ２０下部２２の内面とウォータジャケット内壁４の外面との間の間隔（ＬＬ１）と、スペーサ２０の高さ（ＬＬ２）のうち小さい方とする。
一例では、ＬＵ１は６ｍｍ、ＬＵ２は２０ｍｍ、ＬＬ１は１ｍｍ、ＬＬ２は３０〜５０ｍｍである。
【００１８】
また、下部の冷却通路１９の幅（ＨＬ）は０．２〜２ｍｍに設定されることが望ましい。０．２ｍｍはスペーサ２０のウォータジャケット１０への挿入性を良くするための下限値であり、２ｍｍはそれを越えると下部の冷し過ぎ、上部の冷却不足を生じるため、それを抑制するための限界値である。
また、前述のように、ウォータジャケット１０は、ピストンストロークとほぼ同じ深さに設定されている。
【００１９】
また、ウォータジャケット１０への挿入性を良くするために、下部の冷却通路１９の幅（ＨＬ）の下限値を０．２ｍｍとしたが、その場合にエンジン冷却水がウォータジャケット１０の下部に流れ過ぎてシリンダボア壁４の下部の冷し過ぎが生じるおそれがある場合は、スペーサ２０の下部に、スペーサ下部の内面とウォータジャケットの内壁の外面との間の間隔（ＬＬ１）を埋める流れ抑制部材３０を設けてもよい。
【００２０】
流れ制御部材３０が、スポンジなど、弾性部材からなる場合は、流れ制御部材３０がウォータジャケット内壁４と干渉しても、流れ制御部材３０が変形するので、ウォータジャケット１０への挿入性を阻害することなく、スペーサ２０の下部への冷却水の流れ過ぎを抑制することができる。また、流れ制御部材３０を断熱材とすることにより、樹脂製スペーサの、ウォータジャケット内壁４からの熱損傷を防止することができる。
【００２１】
つぎに、本発明のシリンダブロックの冷却構造の作用、効果を説明する。
スペーサ２０の形状を、冷却水循環方向の垂直断面において、上部の冷却通路１８の幅（ＨＵ）に対して下部の冷却通路１９の幅（ＨＬ）を小さくする形状としたので、ウォータジャケット１０の下部１２の通水抵抗が上がり、冷却水がウォータジャケット１０の上部１１を流れやすくなる。このため、ウォータジャケット１０の上部１１は、冷却水の流速が高くなり、かつ、水量が大のため熱容量が大となって、熱伝達率が上がり、冷却性能が確保され、ウォータジャケット１０の下部１２および中間部１３は、その逆になって熱伝達率が低下し、冷却性能が落ちる。その結果、シリンダボア壁４の上部の冷却不足も、シリンダボア壁４の下部の冷却し過ぎも起こらなくなり、シリンダボア壁４の上部と下部の壁温が均一化される。
【００２２】
たとえば、車両の市街地走行時などのエンジン軽負荷時で、スペーサ無しの場合に、シリンダボア壁（ウォータジャケット内壁）の上部と下部の壁温に６℃の温度差がある場合、特開２００２−３０９８９号公報の技術では４℃の温度差に抑制され、本発明では２℃の温度差に抑制され、シリンダボア壁４の壁温が、上下方向に、より一層均一化される。そのため、ピストンの摺動抵抗が低減し、オイルリングによるオイルかきおとしも良好になる。
【００２３】
上記の場合、上部の冷却通路１８の幅（ＨＵ）としては、ウォータジャケットの上端の幅（ＬＵ１）とスペーサの上端からウォータジャケットの上端までの高さ（ＬＵ２）のうち小さい方をとればよく、下部の冷却通路１９の幅（ＨＬ）としては、スペーサ下部の内面とウォータジャケットの内壁の外面との間の間隔（ＬＬ１）とスペーサの高さ（ＬＬ２）のうち小さい方をとればよい。この条件によって、冷却通路の断面の幅としてどの値を選定すればよいかを特定でき、冷却構造とその設計が容易、かつ、明瞭になる。
【００２４】
また、下部の冷却通路１９の幅（ＨＬ）を０．２〜２ｍｍに設定した場合は、０．２ｍｍ以上の条件によって、スペーサ２０のウォータジャケット１０への挿入性を確保でき、２ｍｍ以下の条件によって、下部への流れ過ぎを防止して上部を冷やすために必要な冷却水量の熱容量不足を抑制することができる。
また、ウォータジャケット１０をピストンストロークとほぼ同じ深さに設定したので、シリンダボア壁温の均一化とそれによるピストン摺動抵抗の低減を、最もピストン摺動抵抗が問題となるピストンストローク領域において、確実にはかることができる。
【００２５】
スペーサ２０の下部に、スペーサ下部２２の内面とウォータジャケット内壁４の外面との間の間隔（ＬＬ１）を埋める流れ抑制部材３０を設けた場合は、ウォータジャケット内壁４の下部の冷し過ぎを、一層、抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のシリンダブロックの冷却構造の断面図（図３のＡ−Ａ断面図）である。
【図２】図１でスペーサ下部に流れ抑制部材を追加して設けた場合の、本発明のシリンダブロックの冷却構造の断面図である。
【図３】本発明のシリンダブロックの冷却構造の平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  シリンダブロックの冷却構造
２  シリンダブロック
３  シリンダボア
４  ウォータジャケット内壁（シリンダボア壁）
５  ウォータジャケット外壁
６  ウォータジャケット底壁
１０  ウォータジャケット
１１  （ウォータジャケットの）上部
１２  （ウォータジャケットの）下部
１３  （ウォータジャケットの）中間部
１４、１５  流路
１６、１７  合流部
１８  上部の冷却通路
１９  下部の冷却通路
２０  スペーサ
２２  （スペーサの）下部
２３  （スペーサの）下部の内面
３０  流れ制御部材
【図１】
2005113759.tif 000003
【図２】
2005113759.tif 000004
【図３】
2005113759.tif 000005