(57)【要約】【課題】燃焼室近傍の熱を積極的にシリンダブロック下部へ導き、シリンダヘッド周辺、シリンダブロック上部を冷却すると共に、シリンダブロック下部を温めることができるエンジンの伝熱装置を提供することを課題とする。【解決手段】伝熱装置（１）は、ＳＵＳ製の基板を有するシリンダガスケット（２）の下側に、シリンダブロックの下方に向かって延びる中空容器（３）を備えている。この中空容器（３）には、カーボンナノチューブ（５）が封入されている。シリンダヘッドガスケット（２）の表面には、銅板からなる集熱板（４）が配置されている。この集熱板４は、燃焼室周辺の熱を集熱し、この熱を中空容器（３）を通じてシリンダブロック下部へ伝える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットと、
シリンダブロックの下方に向かって延びる伝熱手段と、を備え、
当該伝熱手段は、前記シリンダヘッドガスケットと一体としたことを特徴とするエンジンの伝熱装置。
【請求項２】
シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットと、
シリンダブロックの下方に向かって延びる伝熱手段と、を備え、
当該伝熱手段は、前記シリンダヘッドガスケットに当接した状態で配置されることを特徴とするエンジンの伝熱装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンジンの伝熱装置において、
前記シリンダヘッドガスケットに集熱手段を設けたことを特徴とするエンジンの伝熱装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のエンジンの伝熱装置において、
前記シリンダヘッドガスケットに銅板からなる集熱手段を設けたことを特徴とするエンジンの伝熱装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載のエンジンの伝熱装置において、
前記伝熱手段は、シリンダボア壁の周囲に形成されたウォータジャケット内に収容されることを特徴としたエンジンの伝熱装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載のエンジンの伝熱装置において、
前記伝熱手段は、内部に良伝熱性素材を封入した中空容器であることを特徴としたエンジンの伝熱装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載のエンジンの伝熱装置において、
前記伝熱手段は、内部にカーボンナノチューブを封入した中空容器であることを特徴としたエンジンの伝熱装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載のエンジンの伝熱装置を搭載したことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおける熱分布を調節することができるエンジンの伝熱装置及びこれを搭載したエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なエンジンは、シリンダブロックの上面にシリンダヘッドガスケットを配置し、さらにその上側にシリンダヘットが組み付けられる。ここで、シリンダブロック上部近傍に燃焼室が形成されている。このためエンジン運転時には、シリンダブロック上部が高温となる。このようにシリンダブロックの上部が高温となり、シリンダブロックの高さ方向の温度差が生じると、これに起因してシリンダブロックの不均一な変形、歪みが生じる。この結果、ピストンとシリンダライナとの摺動抵抗が大きくなる。これは、エンジンの効率的な運転の妨げとなる。このようなシリンダブロックの高さ方向の温度を均一化することを目的とした内燃機関用シリンダブロックの提案が特許文献１になされている。具体的には、シリンダブロックの内部又はシリンダライナ中に密閉空隙を設け、この密閉空隙中に、低融点金属を封入した構成が提案されている。
【０００３】
また、シリンダブロック上部（シリンダライナ上部）の温度を低下させる内燃機関の冷却装置が特許文献２に開示されている。特許文献２には、シリンダヘッドとシリンダブロックとをガスケットを介して結合している内燃機関において、シリンダライナ上部と該シリンダライナ上部よりも低温の部位、例えば、シリンダヘッド、シリンダライナ下部、ウォータジャケットの少なくとも１つとの間にシリンダブロックよりも熱伝導率の高い材質でなる伝熱部材を配置して構成される内燃機関の冷却装置が記載されている。この内燃機関の冷却装置は、従来のエンジンでは冷却効率の高いシリンダヘッドと、シリンダブロックとがガスケットにより断熱されてしまい、シリンダブロック（シリンダライナ壁面）上部の冷却効率が低下してしまうことを考慮し、これを回避するためになされている。
【０００４】
また、特許文献３には、シリンダブロックにおける熱を冷却効率のよいシリンダヘッド側へ積極的に逃がしてシリンダライナ上部の温度低減を図る提案がされている。具体的には、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットのガスケット本体に開口された気筒孔の相互間に切欠部を設け、該切欠部に熱伝導率の高い材質から成る熱伝導ピースを嵌合し、該熱伝導ピースがシリンダブロックの上面とシリンダヘッドの下面とに圧接し得るような構成のシリンダヘッドガスケットの提案がされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５６９６４号公報
【特許文献２】実開平６−４３２４１号公報
【特許文献３】特開平１１−２９４５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、エンジンを構成するシリンダヘッド及びシリンダブロックに求められる望ましい温度分布は、以下の如くである。すなわち、Ｎｏｘ（窒素酸化物）の軽減、エミッションの改善等の要請から燃焼室近傍となるシリンダヘッド側はできるだけ温度が低いことが望ましい。一方、シリンダブロックは、燃費向上のために、上部から下部に亘ってできるだけ均一に高めの温度が維持されることが望ましい。すなわち、シリンダブロックの温度が高くなれば、潤滑油の粘度の低下、ひいてはフリクションの低下に繋がり、燃費を向上させることができる。
【０００７】
以上のような温度分布を実現するとの観点から特許文献１の内燃機関用シリンダブロックをみてみると、この内燃機関用シリンダブロックは、シリンダブロックの高さ方向の温度を均一化することができるものであるが、低融点金属が封入された密閉空隙が配置されているのはシリンダボア周囲のみであり、シリンダヘッドとは、関わりを有しておらず、シリンダヘッドを積極的に冷却する構成とはなっていない。
【０００８】
また、特許文献２記載の内燃機関の冷却装置についてみてみると、シリンダブロック上部の熱をシリンダヘッド側へ伝える構成となっている。
【０００９】
さらに、特許文献３に開示されたシリンダヘッドガスケットでは、シリンダブロックにおける熱を冷却効率のよいシリンダヘッド側へ積極的に逃がすため、シリンダライナ上部の温度低減を図ることができるが、積極的にシリンダブロック下部を温め、潤滑油の粘度を低下させることのできる構成とはなっていない。
【００１０】
そこで、本発明は、燃焼室近傍の熱を積極的にシリンダブロック下部へ導き、シリンダヘッド周辺、シリンダブロック上部を冷却すると共に、シリンダブロック下部を温めることができるエンジンの伝熱装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決するための、本発明のエンジンの伝熱装置は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットと、シリンダブロックの下方に向かって延びる伝熱手段と、を備え、当該伝熱手段は、前記シリンダヘッドガスケットと一体としたことを特徴とする（請求項１）。また、伝熱手段は、前記シリンダヘッドガスケットに当接した状態で配置するようにしてもよい（請求項２）。シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットは、燃焼室近傍に配置されることとなるから多量の熱を収集し易い。そこで、シリンダヘッドガスケットによって集熱し、この熱を、伝熱手段を介してシリンダブロック下部へ移動させる構成である。このような構成とすれば、熱源となる燃焼室近傍のシリンダヘッド、シリンダブロック上部から熱が奪われ、これらの箇所の冷却を行うことができる。また、熱の移動先であるシリンダブロック下部側を温めることができる。
【００１２】
このような伝熱装置では、シリンダヘッドガスケットによる熱回収（集熱）の効率を向上させるべく、前記シリンダヘッドガスケットに集熱手段を設けた構成とすることができる（請求項３）。このような集熱手段は、熱伝導率の高い銅板で形成することができる（請求項４）。このような集熱手段は、燃焼室の近傍に配置することが望ましい。また、この集熱手段を設けた位置と前記伝熱手段の位置とを一致させれば、効率のよい伝熱が可能となる。
【００１３】
このような伝熱装置では、前記伝熱手段は、シリンダボア壁の周囲に形成されたウォータジャケット内に収容される構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすれば、シリンダブロック下部側に効率よく伝熱することができる。また、伝熱手段の設置スペースも問題となることがない。
【００１４】
また、このような伝熱装置では、前記伝熱手段は、内部に良伝熱性素材を封入した中空容器とすることができる（請求項６）。良伝熱性素材としては、カーボンナノチューブを採用することができる（請求項７）。ここで、中空容器は、銅等の熱伝導率の高い材質で構成することができる。
【００１５】
以上説明したような伝熱装置を種々のエンジンに組み込めば本発明のエンジンとすることができる（請求項８）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装されるシリンダヘッドガスケットにより燃焼室回りの熱を集め、この熱をシリンダブロックの下方へ伝えるようにしたので、シリンダヘッド、シリンダブロック上部から熱を奪い、これらの箇所の冷却を行うことができる。また、熱の移動先であるシリンダブロック下部側を温めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の伝熱装置１の平面図である。また、図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。伝熱装置１は、ＳＵＳ製の基板を有するシリンダガスケット２の下側に、シリンダブロックの下方に向かって延びる中空容器３を備えている。シリンダヘッドガスケット２の表面には、銅板からなる集熱板４が配置されている。この集熱板４は、本発明における集熱手段に相当する。集熱板４は、シリンダヘッドガスケット２の表面に溶着されている。集熱板４は、燃焼室周辺の熱を効率よく集熱すべく、図３に示したような形状を有している。
【００１９】
中空容器３は、図２（ａ）において参照符号Ｃで示した領域を拡大した図４に示したように、熱伝導性のよい銅板から形成されており、内部には、本発明における良伝熱性素材に相当するカーボンナノチューブ５が封入されている。この中空容器３の外形形状は、エンジン２０のシリンダボア壁２２の周囲に形成されたウォータジャケット２１（図５参照）の形状に対応したものとなっている。このような中空容器３は、シリンダヘッドガスケット２の集熱板４を溶着した部分に対応する箇所に当接させてシリンダヘッドガスケット２と一体の構造とされている。
【００２０】
以上のように構成される伝熱装置１は、図５に示したように中空容器３がエンジン２０のシリンダボア壁２２の周囲に形成されたウォータジャケット２１内に収容されるようにエンジン２０に組み付けられる。エンジン２０に組み付けられた伝熱装置１は、シリンダヘッドガスケット２、特に集熱板４が、燃焼室近傍のシリンダヘッド、シリンダブロック上部の熱を集熱する。この熱は、中空容器３、その内部のカーボンナノチューブ５を伝わり、シリンダブロック下部、すなわち、シリンダボア壁２２の下部へ移動する。これにより、燃焼室近傍のシリンダヘッド、シリンダブロック上部の冷却を行うことができると共にシリンダブロック下部を温めることができる。また、このとき、シリンダボア壁２２の上下方向の温度分を均一化することができる。
【００２１】
図６は、冷間始動時におけるシリンダボア壁下部の温度の上昇を、伝熱装置１を搭載したエンジン２０と、通常のシリンダヘッドガスケットを装着したエンジンとで比較したグラフである。このグラフに示すように伝熱装置１を搭載したエンジン２０の方が温度の上昇が早い。シリンダボア壁２２の温度が上昇すれば、シリンダボア壁２２に供給されるオイルの温度を早期に上昇させることができる。図７は、オイルの温度とオイルの粘度との関係を示したグラフであるが、オイルの温度が高ければオイルの粘度が低下することが明らかである。オイルの粘度の低下はシリンダとピストンとのフリクションを低下させるので、燃費の向上を図ることができる。また、上記のように、シリンダボア壁２２の上下方向の温度分を均一化することができることも、シリンダボア壁の熱による歪みを均一化することに繋がり、これも、ピストンの摺動抵抗を減らすことになるので燃費の向上に資することとなる。
【００２２】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、上記実施例における伝熱手段は、中空容器３内にカーボンナノチューブ５を封入した構成としているが、銅等の熱伝導率の高い金属の板体のみからなる簡易な構成とすることもできる。また、他の良伝熱性素材を封入する構成とすることもできる。さらに、上記実施例ではシリンダヘッドガスケット２と中空容器３とを一体の構造としているが、エンジン２０に組み付けられた状態でシリンダヘッドガスケット２と中空容器３とが当接した状態を維持し、熱伝導が行えるようになっていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】伝熱装置の平面図である。
【図２】（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】集熱板の平面図である。
【図４】図２（ａ）において参照符号Ｃを付して示した領域の拡大図である。
【図５】伝熱装置を装着したエンジンの一部断面図である。
【図６】時間とシリンダボア壁下部温度との関係を示したグラフである。
【図７】オイルの温度とオイルの粘度との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  伝熱装置
２  シリンダヘッドガスケット
３  中空容器
４  集熱板
５  カーボンナノチューブ
２０  エンジン
２１  ウォータジャケット
２２  シリンダボア壁
【図１】
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【図２】
2007239547.tif 000004
【図３】
2007239547.tif 000005
【図４】
2007239547.tif 000006
【図５】
2007239547.tif 000007
【図６】
2007239547.tif 000008
【図７】
2007239547.tif 000009