(57)【要約】【課題】エンジンの暖機完了後には燃焼室近傍のシリンダボア壁を効果的に冷却しつつも、エンジンの暖機中には燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることのできるシリンダブロックを提供する。【解決手段】シリンダブロック１はエンジンのシリンダボア壁の周囲に形成されて冷却水が流通されるウォータジャケット３と、過冷却状態からの相変化に伴い潜熱を放出する潜熱型の蓄熱材６とを備え、エンジンの始動時に蓄熱材６に潜熱を放出させることによりシリンダボア壁を加熱する。シリンダブロック１はウォータジャケット３内に配設されて蓄熱材６を収容する容器６０と、エンジンの温度が８０℃未満のときにはウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置に容器６０を保持し、エンジンの温度が８０℃以上のときにはウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置よりも燃焼室から離間した位置に容器６０を保持する伸縮部材６２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダボア壁の周囲に形成されて冷却水が流通されるウォータジャケットと、過冷却状態からの相変化に伴い潜熱を放出する潜熱型の蓄熱材とを備え、前記エンジンの始動時に同蓄熱材に潜熱を放出させることにより前記シリンダボア壁を加熱するシリンダブロックにおいて、
前記ウォータジャケット内に配設されて前記蓄熱材を収容する容器と、
前記エンジンの温度が所定温度未満のときには前記ウォータジャケット内において燃焼室近傍の位置に前記容器を保持するとともに、前記エンジンの温度が前記所定温度以上のときには前記ウォータジャケット内において前記燃焼室近傍の位置よりも燃焼室から離間した位置に前記容器を保持する手段と、
を備えることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダブロックにおいて、
前記手段は、前記エンジンの温度が前記所定温度以上のときには前記燃焼室近傍の位置よりもシリンダ軸方向に関して燃焼室から離間した位置に前記容器を保持する
ことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシリンダブロックにおいて、
前記所定温度は前記エンジンの暖機完了温度である
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】
本発明は、シリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷式のエンジンでは、シリンダブロックの内部に冷却水を流通させるためのウォータジャケットが形成されている。こうしたシリンダブロックでは、冷間始動時においてエンジンの暖機を促進させるために、シリンダブロックの内部に潜熱型の蓄熱材が充填されているものがある（例えば特許文献１参照。）。具体的には、図４に示されるように、シリンダブロック１０１の内部において、シリンダボア壁１１０の上端部の周囲には、ウォータジャケット１０３が形成されている。また、同ウォータジャケット１０３の下方においてシリンダボア壁１１０の周囲には、潜熱型の蓄熱材６を収容するための収容室１６０がウォータジャケット１０３と独立して形成されており、その内部には、例えば酢酸ナトリウム・３水和物（CH3COONa・3H2O）からなる潜熱型の蓄熱材６が充填されている。ここで、酢酸ナトリウム・３水和物は、融点（５８℃）よりも高い温度から融点以下の温度に冷却した場合であってもその状態が液相から固相へと変化しない、いわゆる過冷却状態となり、およそマイナス３０℃まではその状態が維持される特性を有している。また、蓄熱材が過冷却状態にあるときに蓄熱材に電圧を印加するなどして衝撃を与えると、その衝撃によって蓄熱材の液相から固相への相変化が促されることとなり、この相変化の際に蓄熱材６の潜熱が外部に放出されることとなる。
【０００３】
こうした構成によれば、冷間始動時に蓄熱材に電圧を印加することにより、蓄熱材６の放出する潜熱によってシリンダブロック１０１を加熱してエンジンの暖機を促進させることができる。
【特許文献１】特開平１１−１８２３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記シリンダブロック１０１にあっては、エンジンの暖機完了後には、燃焼室にて燃料が燃焼する際に発生する熱によって高温となるシリンダボア壁上端部１１０Ａを冷却する必要がある。このため、シリンダボア壁上端部１１０Ａの周囲には冷却水の流路抵抗となる蓄熱材６を配置することができない。その結果、エンジンの暖機中には、シリンダボア壁上端部１１０Ａの熱がウォータジャケット１０３を流通する冷却水に吸収されることとなり、燃焼室の暖機を十分に促進することができず、この点において改善の余地を残している。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの暖機完了後には燃焼室近傍のシリンダボア壁を効果的に冷却しつつも、エンジンの暖機中には燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることのできるシリンダブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、エンジンのシリンダボア壁の周囲に形成されて冷却水が流通されるウォータジャケットと、過冷却状態からの相変化に伴い潜熱を放出する潜熱型の蓄熱材とを備え、前記エンジンの始動時に同蓄熱材に潜熱を放出させることにより前記シリンダボア壁を加熱するシリンダブロックにおいて、前記ウォータジャケット内に配設されて前記蓄熱材を収容する容器と、前記エンジンの温度が所定温度未満のときには前記ウォータジャケット内において燃焼室近傍の位置に前記容器を保持するとともに、前記エンジンの温度が前記所定温度以上のときには前記ウォータジャケット内において前記燃焼室近傍の位置よりも燃焼室から離間した位置に前記容器を保持する手段と、を備えることをその要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、エンジンの温度が所定温度未満のときには、ウォータジャケット内において燃焼室近傍の位置に蓄熱材を収容する容器が保持されるため、燃焼室近傍の位置を冷却水が流通することを抑制することができる。そして、エンジンの始動時に蓄熱材に潜熱を放出させることにより、燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることができる。また、エンジンの温度が所定温度以上のときには、ウォータジャケット内において上記燃焼室近傍の位置よりも燃焼室から離間した位置に蓄熱材を収容する容器が保持されるため、燃焼室近傍の位置を冷却水が流通することを促進することができる。その結果、エンジンの温度が所定温度以上のときには、燃焼室近傍のシリンダボア壁を効果的に冷却することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシリンダブロックにおいて、前記手段は、前記エンジンの温度が前記所定温度以上のときには前記燃焼室近傍の位置よりもシリンダ軸方向に関して燃焼室から離間した位置に前記容器を保持することをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、エンジンの温度が所定温度以上のときには燃焼室近傍の位置よりもシリンダ軸方向に関して燃焼室から離間した位置に容器が保持されるため、暖機完了後にはシリンダボア壁の冷却の必要性が小さい部分に容器を移動させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のシリンダブロックにおいて、前記所定温度は前記エンジンの暖機完了温度であることをその要旨とする。
上記構成によれば、エンジンの暖機完了まで燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることができるとともに、エンジンの暖機完了後には燃焼室近傍のシリンダボア壁を効果的に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明にかかるシリンダブロックの一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態のシリンダブロックが組み付けられるエンジンとしては、４つの気筒が直列に配置された直列４気筒式のエンジンが採用されている。
【００１２】
図１は本実施形態のシリンダブロックの部分断面図である。図１（ａ）は、冷却水温ＴＨＷが０℃のときにおけるシリンダブロックの断面構造を示したものであり、図１（ｂ）は冷却水温ＴＨＷが８５℃のときにおけるシリンダブロックの断面構造を示したものである。なお、本実施形態ではエンジンの温度の代表値として冷却水温ＴＨＷが採用されている。
【００１３】
図１に示されるように、シリンダブロック１は、シリンダボア壁をなすブロック内周部１０、ブロック内周部１０の周囲に配設されるブロック外周部１２、及び図１の下方に配設されてブロック内周部１０とブロック外周部１２とを接続するブロック底部１４を備えて構成されている。なお、本実施形態のシリンダブロック１はアルミニウム合金により鋳造されている。
【００１４】
ブロック内周部１０の内側には円筒状のシリンダボアが形成されており、シリンダボアにはピストン２がシリンダ軸方向Ｃにおいて往復動自在に配設されている。図１においてピストン２の上側には、ブロック内周部１０、ピストン２、及び図示しないシリンダヘッドによって燃焼室が形成されており、燃焼室では図示しない燃料噴射弁を通じて噴射された燃料が燃焼される。
【００１５】
ブロック内周部１０とブロック外周部１２との間には、ウォータジャケット３が形成されており、同ウォータジャケット３内には図示しないウォータポンプによって圧送された冷却水が流通される。
【００１６】
ウォータジャケット３内には、冷却水温ＴＨＷを検出するための水温センサ４が配設されており、水温センサ４によって検出された冷却水温ＴＨＷの信号は電子制御装置５に出力される。
【００１７】
ウォータジャケット３内には、潜熱型の蓄熱材６を収容するための容器６０が配設されている。容器６０はウォータジャケット３の形状に対応して形成されており、ウォータジャケット３内においてブロック内周部１０及びブロック外周部１２と容器６０との間には、容器がシリンダ軸方向に移動できるように僅かな隙間が存在している。容器６０は熱伝導率が高く耐腐食性の金属材料によって形成されている。なお、本実施形態では潜熱型の蓄熱材６として、上述した酢酸ナトリウム・３水和物（CH3COONa・3H2O ）が採用されているが、酢酸ナトリウム・３水和物の特性については上述したとおりであるため、ここでは説明を省略する。
【００１８】
図１における容器６０の下面とブロック底部１４の上面との間には、感温式の伸縮部材６２が介設されており、伸縮部材６２はエンジンの温度に応じて異なる所定位置に容器６０を保持する。伸縮部材６２は、冷却水温ＴＨＷが８０℃未満のとき、すなわちエンジンの温度が暖機完了温度未満のときには、図１（ａ）に示されるように、ウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置に容器６０を保持する。また、冷却水温ＴＨＷが８０℃以上のとき、すなわちエンジンの温度が暖機完了温度以上のときには、図１（ｂ）に示されるように、ウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置よりも燃焼室から離間した位置、具体的には、燃焼室近傍の位置よりもシリンダ軸方向に関して燃焼室から下方に離間した位置に容器６０を保持する。なお、伸縮部材６２はエンジンの温度に応じて自身が変形するバイメタル製のばねにより構成されている。
【００１９】
図２は、蓄熱材６に電圧を印加して潜熱を放出させるか否かを制御する電子制御装置５及びその周辺装置の電気的構成を示すブロック図である。
図２に示されるように、蓄熱材６に電圧を印加するための装置は、蓄熱材６に配設される一対の電極６４、バッテリ７、リレー８、水温センサ４及び電子制御装置５によって構成されている。
【００２０】
リレー８は電極６４とバッテリ７との間に配設されており、後述する電子制御装置５からの指令信号に基づいてバッテリ７から電極６４に電力を供給するか否かを切り替える。
電子制御装置５には水温判定部５２が備えられており、水温判定部５２はエンジンの始動時に水温センサ４により検出された冷却水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷ１以下であるか否かを判定する。ここで、判定温度ＴＨＷ１は、蓄熱材６の成分である酢酸ナトリウム・３水和物の融点（５８℃）よりも低い温度（例えば５０℃）に設定されている。そして、水温判定部５２により冷却水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷ１以下であると判定された場合には、電子制御装置５はリレー８に指令信号を出力することによりリレー８をオン状態にして電極６４に電力を供給する。
【００２１】
バッテリ７から電極６４に電力が供給されると、電極６４を通じて蓄熱材６に電圧が印加されることとなる。そして、その衝撃によって蓄熱材６の液相から固相への相変化が促されることとなり、この相変化の際に蓄熱材の潜熱が外部に放出されることとなることは上述したとおりである。
【００２２】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）冷却水温ＴＨＷが８０℃未満のとき、すなわちエンジンの温度が暖機完了温度未満のときには、ウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置に蓄熱材６を収容する容器６０が保持されるため、燃焼室近傍の位置を冷却水が流通することを抑制することができる。そして、エンジンの始動時に蓄熱材６に潜熱を放出させることにより、燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることができる。また、冷却水温ＴＨＷが８０℃以上のとき、すなわちエンジンの温度が暖機完了温度以上のときには、ウォータジャケット３内において上記燃焼室近傍の位置よりも燃焼室から離間した位置に蓄熱材６を収容する容器６０が保持されるため、燃焼室近傍の位置を冷却水が流通することを促進することができる。したがって、冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度である８０℃以上のときには、燃焼室近傍のシリンダボア壁を効果的に冷却することができる。その結果、エンジンの暖機完了まで燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることができるとともに、エンジンの暖機完了後には燃焼室近傍のシリンダボア壁を効果的に冷却することができる。
【００２３】
（２）冷却水温ＴＨＷが暖機完了温度である８０℃以上のときには燃焼室近傍の位置よりもシリンダ軸方向Ｃに関して燃焼室から下方に離間した位置に容器６０が保持されるため、暖機完了後にはシリンダボア壁の冷却の必要性が小さい部分に容器６０を移動させることができる。
【００２４】
（３）伸縮部材６２は温度に応じて自身が変形するバイメタル製のばねによって構成されている。これにより、伸縮部材６２はエンジンの温度に応じて自身が変形することにより容器６０を温度に応じて設定された所定位置に保持することができるため、伸縮部材６２を作用させるための出力を特別に設ける必要がない。
【００２５】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、伸縮部材６２をバイメタル製のばねによって構成しているが、伸縮部材６２はこれに限られるものではなく、エンジンの温度に応じて変形する形状記憶合金製のものであってもよい。
【００２６】
・上記実施形態では、容器を保持するためにエンジンの温度に応じて自身が変形するばねを採用しているが、エンジンの温度に基づいて容器６０を保持する位置を変更する手段としてはこれに限られるものではなく、冷却水による水流や機械式のアームといった外部の力を利用するものであってもよい。
【００２７】
・上記実施形態では、エンジンの温度が暖機完了温度未満であるか否かによって容器６０の保持位置を変更しているが、容器６０の保持位置を変更する基準の温度としては暖機完了温度に限られるものではなく、例えば蓄熱材６の融点であってもよい。この場合、蓄熱材６の融点まで燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることができるとともに、蓄熱材６の融解熱として燃焼室近傍の熱が吸収されることを抑制することができる。
【００２８】
・上記実施形態では、酢酸ナトリウム・３水和物（CH3COONa・3H2O ）からなる潜熱型の蓄熱材が採用されているが、潜熱型の蓄熱材はこれに限られるものではなく、要するに過冷却状態からの相変化に伴い潜熱を放出するものであればよい。
【００２９】
・上記実施形態では、エンジンの温度が暖機完了温度以上のときにはウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置よりもシリンダ軸方向に関して燃焼室から下方に離間した位置に容器６０を保持するようにしているが、容器６０を離間させる方向はこれに限られるものではない。例えば図３に示されるように、感温式の伸縮部材６２Ａを備えて、エンジンの温度が暖機完了温度以上のときにはウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置よりもシリンダ径方向に関して燃焼室から外側に離間する位置に容器６０Ａを保持する構成であってもよい。この場合であっても、エンジンの暖機完了後には燃焼室近傍のシリンダボア壁を効果的に冷却しつつも、エンジンの暖機中には燃焼室近傍のシリンダボア壁の温度上昇を促進させることはできる。要するに、エンジンの温度が所定温度以上のときに、ウォータジャケット３内において燃焼室近傍の位置よりも燃焼室から離間した位置に容器を保持するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態にかかるシリンダブロックの部分断面図。
【図２】上記実施形態の電子制御装置及びその周辺装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】本発明のシリンダブロックの変更例を示す部分断面図。
【図４】従来のシリンダブロックの部分断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１，１０１…シリンダブロック、１０…ブロック内周部、１２…ブロック外周部、１４…ブロック底部、２…ピストン、３，１０３…ウォータジャケット、４…水温センサ、５…電子制御装置、５２…水温判定部、６…蓄熱材、６０，６０Ａ，１６０…容器、６２，６２Ａ…伸縮部材、６４…電極、７…バッテリ、８…リレー、１１０…シリンダボア壁、１１０Ａ…シリンダボア壁上端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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