(57)【要約】【課題】冷却水の温度を場所によって変化させることにより、シリンダに対する冷却効果を適正化す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に別系統の２つの冷却水流路を設ける。第１の冷却水流路には相対的に低い温度の冷却水が流れるようにし、第２の冷却水流路には相対的に高い温度の冷却水が流れるようにする。第１の冷却水流路は、シリンダブロック１の長手方向に並んで設けられた複数のシリンダ２に対して排気側に位置し、長手方向に複数のシリンダ２に沿って設けられた排気側ウォータジャケット３０を含む。第２の冷却水流路は、複数のシリンダ２に対して吸気側に位置し、長手方向に複数のシリンダ２に沿って設けられた吸気側ウォータジャケット２０を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジン用のシリンダブロックであって、
前記シリンダブロックの長手方向に並んで設けられた複数のシリンダと、
前記複数のシリンダに対して排気側に位置し、長手方向に前記複数のシリンダに沿って設けられた排気側ウォータジャケット、を含む第１の冷却水流路と、
前記複数のシリンダに対して吸気側に位置し、長手方向に前記複数のシリンダに沿って設けられた吸気側ウォータジャケット、を含む第２の冷却水流路と、を備え、
前記第１の冷却水流路には、前記第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れるように構成されていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
前記排気側ウォータジャケットは、前記シリンダの軸方向に垂直な方向における幅が、前記吸気側ウォータジャケットの幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロック。
【請求項３】
前記排気側ウォータジャケットは、シリンダヘッド合わせ面からの前記シリンダの軸方向における深さが、前記吸気側ウォータジャケットの深さよりも浅いことを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダブロック。
【請求項４】
前記排気側ウォータジャケットは、前記シリンダの軸方向において、吸気バルブの最大リフト時におけるピストン上面の位置から前記シリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面までの領域に位置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のシリンダブロック。
【請求項５】
前記第２の冷却水流路は、前記複数のシリンダに対して排気側に位置し、長手方向に前記複数のシリンダに沿って設けられ、且つ、前記吸気側ウォータジャケットと連通する第２の排気側ウォータジャケットを含み、
前記第２の排気側ウォータジャケットは、前記シリンダの軸方向において、前記排気側ウォータジャケットの下方に位置することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のシリンダブロック。
【請求項６】
前記排気側ウォータジャケットは、前記シリンダの軸方向に垂直な方向における幅が、前記第２の排気側ウォータジャケットの幅よりも狭いことを特徴とする請求項５に記載のシリンダブロック。
【請求項７】
前記第１の冷却水流路は、隣接する２つのシリンダの間に前記シリンダブロックの幅方向に設けられ、且つ、前記排気側ウォータジャケットに接続されたシリンダ間流路を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のシリンダブロック。
【請求項８】
前記シリンダ間流路は、流路断面積が前記排気側ウォータジャケットの流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載のシリンダブロック。
【請求項９】
前記シリンダ間流路は、少なくとも一部が前記シリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に開口していることを特徴とする請求項７又は８に記載のシリンダブロック。
【請求項１０】
前記第１の冷却水流路は、前記シリンダブロックの長手方向の少なくとも一つの端面とその端面に最も近いシリンダとの間に、前記シリンダブロックの幅方向に設けられ、且つ、前記排気側ウォータジャケットに接続された端部流路を含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のシリンダブロック。
【請求項１１】
前記端部流路は、流路断面積が前記排気側ウォータジャケットの流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載のシリンダブロック。
【請求項１２】
前記端部流路は、少なくとも一部が前記シリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に開口していることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のシリンダブロック。
【請求項１３】
前記排気側ウォータジャケットは、少なくとも一部が前記シリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に開口していることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関し、詳しくは、冷却水が流れる流路を２系統備えるシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シリンダの吸気側と排気側のそれぞれに、シリンダの並び方向に延びる複数の冷却水流路を設けた構成が開示されている。複数の冷却水流路のそれぞれは、シリンダの軸線方向に沿って互いに区分された状態で設けられている。この構成では、例えば、冷却水流路に冷却水を導入する導入孔の内径を冷却水流路間で差別化する等の方法により、シリンダの外周を流れる冷却水の流量をシリンダの軸線方向に関して変化させることができる。その一例として、特許文献１には、排気側でかつピストンの上死点に最も近い冷却水通路の流量を、他の冷却水通路の流量よりも大きく設定することが開示されている。ピストンの上死点付近でかつ排気側の領域は、燃焼ガスの影響で筒内温度が最も高くなりやすいので、この領域に最も近い冷却水通路の流量を最大に設定することにより、シリンダに対する冷却効果を適正化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０１４０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、冷却水によるシリンダの冷却効果は、冷却水の流量と温度とに依存する。特許文献１に開示された技術は、そのうちの流量に着目した技術である。しかし、特許文献１に開示された技術では、冷却水の温度については考慮されていない。流量に代えて或いは流量とともに冷却水の温度を場所によって変化させることができれば、シリンダに対する冷却効果をより適正化することができると考えられる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、冷却水の温度を場所によって変化させることにより、シリンダに対する冷却効果を適正化することのできるシリンダブロックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るシリンダブロックは、多気筒エンジン用のシリンダブロックであって、長手方向に並んで設けられた複数のシリンダ（以下、シリンダ群）を備える。本出願においては、シリンダブロックの長手方向とは、シリンダが並ぶ方向、つまり、クランクシャフトの軸方向と定義される。また、本出願においては、長手方向に直交し、且つ、シリンダの軸方向に直交する方向をシリンダブロックの幅方向と称する。
【０００７】
本発明に係るシリンダブロックは、冷却水が流れるシリンダブロック内の流路として、第１の冷却水流路と第２の冷却水流路とを備える。第１の冷却水流路は、シリンダ群に対して排気側に位置し、長手方向にシリンダ群に沿って設けられた排気側ウォータジャケットを含む。第２の冷却水流路は、シリンダ群に対して吸気側に位置し、長手方向にシリンダ群に沿って設けられた吸気側ウォータジャケットを含む。本発明に係るシリンダブロックは、第１の冷却水流路には、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れるように構成されている。
【０００８】
吸気ポートからシリンダ内に吸入された空気は、シリンダの排気側の壁面にあたってシリンダ内を旋回する。上記のシリンダブロックの構成によれば、シリンダヘッドに対して排気側には、吸気側ウォータジャケットよりも低温の冷却水が流れる排気側ウォータジャケットが設けられているので、シリンダ内に吸入された空気のシリンダ壁面からの受熱を抑えることができる。
【０００９】
なお、単に上記の効果を得ることが目的であるならば、排気側ウォータジャケットだけでなく吸気側ウォータジャケットも含めたシリンダブロックの全体において冷却水の温度を一様に低下させればよい。しかし、そのようにした場合、摺動部分のフリクションの増大や冷却損失の増大を招き、また、ラジエータの体格の拡大が必要となる。上記のシリンダブロックの構成によれば、冷却水の温度を場所によって変化させることにより、このような問題が生じることがない。つまり、上記のシリンダブロックの構成によれば、シリンダに対する冷却効果を適正化することができる。
【００１０】
排気側ウォータジャケットは、シリンダの軸方向に垂直な方向における幅（厚さと言い換えることもできる）をできるだけ狭く構成されることが好ましい。排気側ウォータジャケットの幅（厚さ）を狭くすることで、排気側ウォータジャケットを流れる冷却水の流速を確保し、冷却を必要とするシリンダの排気側壁面は確実に冷却しつつ、冷却水の流量を抑えることができる。好ましくは、排気側ウォータジャケットは、その幅が吸気側ウォータジャケットの幅よりも狭くなるように構成される。
【００１１】
排気側ウォータジャケットは、シリンダヘッド合わせ面からのシリンダの軸方向における深さを深くしすぎないことが好ましい。つまり、排気側ウォータジャケットは、その深さを浅く構成されることが好ましい。排気側ウォータジャケットの深さを浅くすることで、排気側ウォータジャケットを流れる冷却水の流速を確保し、冷却を必要とするシリンダの排気側壁面は確実に冷却しつつ、冷却水の流量を抑えることができる。好ましくは、排気側ウォータジャケットは、その深さが吸気側ウォータジャケットの深さよりも浅くなるように構成される。
【００１２】
排気側ウォータジャケットは、好ましくは、シリンダの軸方向において、吸気バルブの最大リフト時におけるピストン上面の位置からシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面までの領域に位置するように構成される。この構成によれば、低温の冷却水によって冷却する領域を不必要に広げることなく、吸気ポートからシリンダ内に吸入された空気があたる領域を確実に冷却することができる。
【００１３】
第２の冷却水流路は、好ましくは、シリンダ群に対して排気側に位置し、長手方向にシリンダ群に沿って設けられ、且つ、吸気側ウォータジャケットと連通する第２の排気側ウォータジャケットを含むように構成される。この第２の排気側ウォータジャケットは、シリンダの軸方向において、排気側ウォータジャケットの下方に位置するように構成される。なお、シリンダの軸方向において上方とは、シリンダヘッドが位置する方向を指し、下方とはクランク軸が位置する方向を指す。この構成によれば、シリンダの排気側壁面の上側の領域、つまり、吸気ポートからシリンダ内に吸入された空気があたる領域は、低温の冷却水によって効率よく冷却しつつ、シリンダの排気側壁面の下側の領域は、吸気側ウォータジャケットを流れる冷却水と同じ相対的に温度の高い冷却水によって適度に冷却することができる。
【００１４】
排気側ウォータジャケットと第２の排気側ウォータジャケットとの比較において、排気側ウォータジャケットは、シリンダの軸方向に垂直な方向における幅が、第２の排気側ウォータジャケットの幅よりも狭くなるように構成されることが好ましい。
【００１５】
第１の冷却水流路は、好ましくは、隣接する２つのシリンダの間にシリンダブロックの幅方向に設けられ、且つ、排気側ウォータジャケットに接続されたシリンダ間流路を含むように構成される。この構成によれば、排気側ウォータジャケットを流れる冷却水と同じ相対的に温度の低い冷却水によって、隣接する２つのシリンダで挟まれた領域を冷却することができる。
【００１６】
シリンダ間流路は、その流路断面積を排気側ウォータジャケットの流路断面積よりも小さく構成されることが好ましい。この構成によれば、シリンダ間流路を流れる冷却水の流速を確保しつつ、冷却水の流量を抑えることができる。
【００１７】
また、シリンダ間流路は、少なくともその一部がシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に開口していることが好ましい。シリンダ間流路の開口部は、シリンダブロックに冷却水を導入する冷却水入口、或いはシリンダブロックから冷却水を排出する冷却水出口として利用することができる。
【００１８】
第１の冷却水流路は、好ましくは、シリンダブロックの長手方向の少なくとも一つの端面とその端面に最も近いシリンダとの間に、シリンダブロックの幅方向に設けられ、且つ、排気側ウォータジャケットに接続された端部流路を含むように構成される。この構成によれば、排気側ウォータジャケットを流れる冷却水と同じ相対的に温度の低い冷却水によって、シリンダブロックの端面とシリンダとで挟まれた領域を冷却することができる。
【００１９】
端部流路は、その流路断面積を排気側ウォータジャケットの流路断面積よりも小さく構成されることが好ましい。この構成によれば、端部流路を流れる冷却水の流速を確保しつつ、冷却水の流量を抑えることができる。
【００２０】
また、端部流路は、少なくともその一部がシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に開口していることが好ましい。端部流路の開口部は、シリンダブロックに冷却水を導入する冷却水入口、或いはシリンダブロックから冷却水を排出する冷却水出口として利用することができる。
【００２１】
排気側ウォータジャケットは、少なくともその一部がシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に開口していることが好ましい。排気側ウォータジャケットの開口部は、シリンダブロックに冷却水を導入する冷却水入口、或いはシリンダブロックから冷却水を排出する冷却水出口として利用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
上記発明によれば、シリンダ群に対して排気側に設けられた排気側ウォータジャケットと、シリンダ群に対して吸気側に設けられた吸気側ウォータジャケットとをそれぞれ別系統の冷却水流路の一部として構成し、排気側ウォータジャケットには吸気側ウォータジャケットを流れる冷却水よりも相対的に低温の冷却水を流すことにより、摺動部分のフリクションの増大や冷却損失の増大を生じさせることなく、シリンダ内に吸入された空気のシリンダ壁面からの受熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態のエンジンの冷却システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のシリンダブロックの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態のシリンダブロックの吸気ポートを通る長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態のシリンダブロックのシリンダの中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態のシリンダブロックの隣接する２つのシリンダ間を通る長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態のシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に平行な断面を示す断面図であって、図３のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態のエンジンの冷却システムの過給エンジンシステムへの適用例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態のエンジンの冷却システムのハイブリッドシステムへの適用例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の変形例１のシリンダブロックの断面を示す断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態の変形例２のシリンダブロックの断面を示す断面図であって、図３のＤ−Ｄ断面に相当する断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、特に明示する場合を除き、構成部品の構造や配置、処理の順序などを下記のものに限定する意図はない。本発明は以下に示す実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２５】
＜本実施の形態のエンジン冷却システムの構成＞
図１を参照して、本実施の形態のエンジンの冷却システムの構成について説明する。エンジンを冷却するための冷却水は、エンジンとラジエータとの間を循環システムによって循環させられる。エンジンは、シリンダブロック１と、シリンダブロック１上に図示しないガスケットを介して取り付けられるシリンダヘッド５１とを備える。冷却水の供給は、シリンダブロック１とシリンダヘッド５１の両方に対して行われる。
【００２６】
本実施の形態のエンジンの冷却システムは、２系統の循環システム４０，６０を備える。第１の循環システム４０と第２の循環システム６０はともに独立した閉ループであり、それぞれにラジエータ４４，６４とウォータポンプ４３，６３とを備える。また、図示しない水温センサや水温調整のためのサーモスタットが備えられる場合がある。
【００２７】
第１の循環システム４０は、シリンダブロック１の内部に形成された第１の冷却水流路４５を含む。第１の冷却水流路４５は、後述する排気側ウォータジャケットを含む。第１の冷却水流路４５は、シリンダヘッド５１とシリンダブロック１との合わせ面に形成された開口を通ってシリンダヘッド５１の内部までのび、シリンダヘッド５１に形成された冷却水入口と冷却水出口とに連通している。シリンダヘッド５１の冷却水入口は冷却水導入管４１によってラジエータ４４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド５１の冷却水出口は冷却水排出管４２によってラジエータ４４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管４１にはウォータポンプ４３が設けられている。
【００２８】
第２の循環システム６０は、シリンダブロック１の内部に形成された第２の冷却水流路６５と、シリンダヘッド５１の内部に形成された第３の冷却水流路６６とを含む。第２の冷却水流路６５は、後述する吸気側ウォータジャケット及び第２の排気側ウォータジャケットを含む。第２の冷却水流路６５と第３の冷却水流路６６とは、シリンダヘッド５１とシリンダブロック１との合わせ面に形成された開口を介して接続されている。また、シリンダブロック１には第２の冷却水流路６５に連通する冷却水入口が形成され、シリンダヘッド５１には第３の冷却水流路６６に連通する冷却水出口が形成されている。シリンダブロック１の冷却水入口は冷却水導入管６１によってラジエータ６４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド５１の冷却水出口は冷却水排出管６２によってラジエータ６４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管６１にはウォータポンプ６３が設けられている。
【００２９】
図１に示す構成によれば、２つの循環システム４０，６０で独立して水温調整を行うことができる。詳しくは、冷間からの始動時は、第１の冷却水流路４５を流れる冷却水の水温と、第２の冷却水流路６５を流れる冷却水の水温は同じになっているが、エンジンの暖機が進むと、第１の冷却水流路４５を流れる冷却水の水温が、第２の冷却水流路６５を流れる冷却水の水温よりも低くなるように設定される。
【００３０】
次に、本実施の形態のシリンダブロック１の構成について説明する。説明は、シリンダブロック１の平面図と断面図とを用いて行う。
【００３１】
＜本実施の形態のシリンダブロックの構成＞
《平面図でみるシリンダブロックの構成》
図２は、本実施の形態のシリンダブロック１の平面図である。詳しくは、シリンダブロック１をシリンダヘッドが取り付けられるシリンダヘッド合わせ面１０の側から見た平面図である。なお、本明細書では、前述のとおり、シリンダ２が並ぶ方向をシリンダブロック１の長手方向と定義する。そして、長手方向と直交し、且つ、シリンダ２の軸方向に直交する方向をシリンダブロック１の幅方向と定義する。また、長手方向の端面１ａ，１ｂのうちクランク軸の出力端の側の端面１ｂを後端面と称し、その反対側の端面１ａを前端面と称する。そして、シリンダブロック１にシリンダヘッドを取り付けて前端面１ａの側から見たとき、右側には吸気ポートが位置し、左側には排気ポートが位置することから、本明細書では、シリンダブロック１を前端面１ａの側から見たときの右側を吸気側と称し、左側を排気側と称する。
【００３２】
本実施の形態のシリンダブロック１は、火花点火式の直列３気筒エンジンのシリンダブロックである。ただし、本発明は、火花点火式エンジンだけでなく圧縮自着火式エンジンのシリンダブロックにも適用可能であるし、４気筒や６気筒などの３気筒以外の気筒数を有するシリンダブロックにも適用可能であるし、Ｖ型や水平対向などの直列以外の気筒配置を有するシリンダブロックにも適用可能である。
【００３３】
シリンダブロック１には３つのシリンダ２が等間隔に並んで形成されている。隣接する２つのシリンダ２の間には、２つのシリンダ２を隔てる隔壁１１が設けられている。シリンダヘッド合わせ面１０には、シリンダブロック１にシリンダヘッドを組み付けるためのヘッドボルトを通すヘッドボルト挿入孔１８が形成されている。ヘッドボルト挿入孔１８は、シリンダ２の列に対して排気側と吸気側に４箇所ずつ、シリンダ２を囲むようにほぼ等間隔で配置されている。
【００３４】
シリンダヘッド合わせ面１０には、ウォータジャケット３０，２０が開口している。シリンダ２の列に対して排気側であってヘッドボルト挿入孔１８よりもシリンダブロック１の中央に近い領域には、一列に並ぶシリンダ２の排気側の壁面に沿って長手方向に延びる排気側ウォータジャケット３０が形成されている。排気側ウォータジャケット３０の長手方向の前端は、シリンダブロック１の前端面１ａの近くまで達し、長手方向の後端は、シリンダブロック１の後端面１ｂと後端面１ｂに最も近いシリンダ２との間まで回りこんでいる。排気側ウォータジャケット３０は、シリンダブロック１に形成された第１の冷却水流路の一部を構成する。
【００３５】
シリンダヘッド合わせ面１０に開口する排気側ウォータジャケット３０の開口部３０ａは、シリンダブロック１にシリンダヘッドを組み付ける際にガスケットによって塞がれる。ただし、排気側ウォータジャケット３０の長手方向の後端部３６には、シリンダヘッドに形成された出口流路と連通する連絡穴が設けられる。排気側ウォータジャケット３０は、シリンダブロック１の鋳込みの際、砂中子或いは金型を用いて形成される。
【００３６】
シリンダ２の列に対して吸気側であってヘッドボルト挿入孔１８よりもシリンダブロック１の中央に近い領域には、一列に並ぶシリンダ２の吸気側の壁面に沿って長手方向に延びる吸気側ウォータジャケット２０が形成されている。吸気側ウォータジャケット２０の長手方向の前端は、シリンダブロック１の前端面１ａの近くまで達し、長手方向の後端は、シリンダブロック１の後端面１ｂと後端面１ｂに最も近いシリンダ２との間まで回りこんでいる。吸気側ウォータジャケット２０は、シリンダブロック１に形成された第２の冷却水流路の一部を構成する。
【００３７】
シリンダヘッド合わせ面１０に開口する吸気側ウォータジャケット２０の開口部２０ａは、シリンダブロック１にシリンダヘッドを組み付ける際にガスケットによって塞がれる。吸気側ウォータジャケット２０は、シリンダブロック１の鋳込みの際、排気側ウォータジャケット３０とは別個の砂中子或いは金型を用いて形成される。
【００３８】
シリンダヘッド合わせ面１０には、シリンダブロック１の内部で排気側ウォータジャケット３０に連通する３つの穴３１がドリル加工によって開けられている。穴３１は、隔壁１１の吸気側の端部、つまり、隣接する２つのシリンダ２と吸気側ウォータジャケット２０とで囲まれた領域に開けられるとともに、シリンダブロック１の前端面１ａとそれに最も近いシリンダ２との間の領域であって、吸気側ウォータジャケット２０の前端付近にも開けられている。シリンダヘッド合わせ面１０に開いた穴３１の開口部は、第１の冷却水流路に導入される冷却水の入口となる。シリンダブロック１にガスケットを挟んでシリンダヘッドを組み付けたとき、これらの穴３１は、シリンダヘッドに形成された入口流路と連通する。
【００３９】
また、シリンダヘッド合わせ面１０には、シリンダブロック１の内部で吸気側ウォータジャケット２０に連通する連絡路２４が開口している。連絡路２４は、排気側ウォータジャケット３０とシリンダブロック１の排気側面との間の領域に設けられている。連絡路２４は、吸気側ウォータジャケット２０とともに第２の冷却水流路を構成する。そして、シリンダヘッド合わせ面１０に開いた連絡路２４の開口部は、第２の冷却水流路を流れた冷却水の出口となる。シリンダブロック１にガスケットを挟んでシリンダヘッドを組み付けたとき、連絡路２４は、シリンダヘッドに形成された第３の冷却水流路と連通する。なお、連絡路２４は、吸気側ウォータジャケット２０を作成するのと同じ砂中子或いは金型によって形成される。
【００４０】
次に、本実施の形態のシリンダブロック１の内部の構成について断面図を参照して説明する。着目するシリンダブロック１の断面は、吸気ポートを通る長手方向に垂直な断面（図２のＡ−Ａ断面）、シリンダの中心軸を含む長手方向に垂直な断面（図２のＢ−Ｂ断面）、隣接する２つのシリンダ間を通る長手方向に垂直な断面（図２のＣ−Ｃ断面）、及び、シリンダヘッド合わせ面に平行な断面である。
【００４１】
《吸気ポートを通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダブロックの内部構成》
図３は、図２のＡ−Ａ断面、つまり、シリンダブロック１の前端の側から見た長手方向に垂直な断面のうち、シリンダブロック１にシリンダヘッド５１を組み付けたときに吸気ポート５４が含まれることになる断面を示す断面図である。図３には、二点鎖線でシリンダヘッド５１とピストン５６が描かれている。シリンダヘッド５１はペントルーフ形状の燃焼室５３を備え、燃焼室５３には吸気ポート５４及び排気ポート５５がつながっている。吸気ポート５４は、燃焼室５３に向かってほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートであって、タンブル流を生成することのできるタンブル流生成ポートとして構成されている。図３には、タンブル流５７のイメージが矢印線で描かれている。
【００４２】
なお、本明細書においては、シリンダヘッド５１をシリンダブロック１に対して鉛直方向上側に位置させたものと仮定して、各要素間の位置関係について説明する。この仮定は単に説明を分かりやすくすることを目的としたものであって、この仮定によって本発明に係るシリンダブロックの構成に関して何らかの限定的意味が加わることはない。
【００４３】
図３に示す断面において、シリンダヘッド２に対して吸気側には、吸気側ウォータジャケット２０が形成されている。吸気側ウォータジャケット２０は、シリンダヘッド２の吸気側の壁面４ａを覆うように設けられている。吸気側ウォータジャケット２０の上端は、シリンダヘッド合わせ面１０に開口する開口部２０ａとなっている。この開口部２０ａは、シリンダブロック１にシリンダヘッド５１を組み付ける際、ガスケットによって塞がれる。
【００４４】
シリンダヘッド２に対して排気側には、排気側ウォータジャケット３０が形成されている。排気側ウォータジャケット３０は、シリンダヘッド２の排気側の上部の壁面４ｂを覆うように設けられている。排気側ウォータジャケット３０の上端は、シリンダヘッド合わせ面１０に開口する開口部３０ａとなっている。この開口部３０ａは、シリンダブロック１にシリンダヘッド５１を組み付ける際、一部（図２に示す端部３６）を除いてガスケットによって塞がれる。
【００４５】
排気側ウォータジャケット３０は、シリンダヘッド合わせ面１０からのシリンダ２の軸方向における深さが、吸気側ウォータジャケット２０の深さよりも浅い。具体的には、排気側ウォータジャケット３０は、シリンダ２の軸方向において、吸気バルブの最大リフト時におけるピストン５６の上面の位置からシリンダブロック１のシリンダヘッド合わせ面１０までの領域に位置する。吸気バルブが最大リフトまで開いたときに、吸気ポート５４からシリンダ２に吸入される空気の流量は最大になる。空気は、吸気ポート５４の上面に張り付くように流れながらシリンダ２に入り、シリンダ２の排気側の壁面４ｂにあたって縦に旋回し、タンブル流５７を形成する。排気側ウォータジャケット３０は、このタンブル流があたる壁面４ｂを冷やすように設けられている。
【００４６】
排気側ウォータジャケット３０と吸気側ウォータジャケット２０とは、それぞれ別系統の冷却水流路の一部として構成され、排気側ウォータジャケット３０には吸気側ウォータジャケット２０を流れる冷却水よりも相対的に低温の冷却水が流される。このため、上記の構成によれば、吸気ポート５４から吸入された空気のシリンダ２の壁面４ｂからの受熱を効率よく抑えることができる。また、低温の冷却水が流れる部位は排気側ウォータジャケット３０を含む第１の冷却水流路に限定されているので、過剰な冷却によってエンジンの摺動部分のフリクションの増大や冷却損失の増大を生じさせることがない。
【００４７】
シリンダヘッド２に対して排気側には、さらに、第２の排気側ウォータジャケット２２が形成されている。第２の排気側ウォータジャケット２２は、排気側ウォータジャケット３０の下方に、シリンダヘッド２の排気側の下部の壁面４ｃを覆うように設けられている。図には表れていないが、第２の排気側ウォータジャケット２２をシリンダヘッド合わせ面１０の側からシリンダ２の軸方向に見たときの形状は、排気側ウォータジャケット３０の形状とほぼ同じ形状になっている。つまり、第２の排気側ウォータジャケット２２は、一列に並ぶシリンダ２の排気側の壁面に沿って長手方向に延び、その長手方向の前端は、シリンダブロック１の前端面の近くまで達し、その長手方向の後端は、シリンダブロック１の後端面と後端面に最も近いシリンダ２との間まで回りこんで吸気側ウォータジャケット２０につながっている。シリンダヘッド合わせ面１０に対する第２の排気側ウォータジャケット２２の下端（底部）の位置は、シリンダヘッド合わせ面１０に対する吸気側ウォータジャケット２０の下端の位置にほぼ等しい。
【００４８】
第２の排気側ウォータジャケット２２は、シリンダブロック１の内部で図１の平面図に示す連絡路２４につながっている。第２の排気側ウォータジャケット２２は、吸気側ウォータジャケット２０と図１の平面図に示す連絡路２４とともにシリンダブロック１に形成された第２の冷却水流路を構成する。第２の排気側ウォータジャケット２２は、吸気側ウォータジャケット２０と同じ砂中子によって形成される。
【００４９】
本発明の実施において、第２の排気側ウォータジャケット２２を設けることは必ずしも必須ではない。排気側ウォータジャケット３０をシリンダ２の軸方向により深く形成することも可能である。しかし、排気側の壁面４ｂ，４ｃのうちタンブル流５７があたる壁面４ｃに対しては、相対的に温度の低い冷却水が流れる排気側ウォータジャケット３０を配し、タンブル流５７があたらない壁面４ｃに対しては、相対的に温度の高い冷却水が流れる第２の排気側ウォータジャケット２２を配することにより、シリンダ２に対する冷却効果をより適正化することができる。
【００５０】
《シリンダの中心軸を含む長手方向に垂直な断面でみるシリンダブロックの内部構成》
図４は、図２のＢ−Ｂ断面、つまり、シリンダブロック１の前端の側から見た長手方向に垂直な断面のうち、シリンダ２の中心軸Ｌ１が含まれる断面を示す断面図である。図４には、シリンダ２のボアとともに、吸気側ウォータジャケット２０、排気側ウォータジャケット３０、及び第２の排気側ウォータジャケット２２のそれぞれのシリンダ２の軸方向に垂直な方向における幅（厚み）が表れている。
【００５１】
図４に示すように、排気側ウォータジャケット３０の幅は、吸気側ウォータジャケット２０の幅よりも狭く、第２の排気側ウォータジャケット２２の幅よりも狭い。幅を狭くすることで流路断面積を小さくし、冷却水の流速を確保しつつ、冷却水の流量は抑えることができる。排気側ウォータジャケット３０の幅を狭くして十分な流速を得られるようにしたことで、特に冷却を必要とするシリンダ２の排気側の壁面４ｂを確実に冷却し、シリンダ２内に吸入された空気の壁面４ｂからの受熱を抑えることができる。そして、排気側ウォータジャケット３０の幅を狭くして冷却水の流量を抑えたことにより、第１の循環システムのラジエータに要求される冷却能力を抑えることができる。
【００５２】
図４に示す断面において、シリンダブロック１の排気側の側面には、排気側ウォータジャケット３０の下端部付近に連通するドレン穴３５が開けられている。このドレン穴３５はメンテナンス用であって、普段は栓によって塞がれている。ドレン穴３５を開放することで、排気側ウォータジャケット３０を含む第１の冷却水流路に溜まった冷却水をシリンダブロック１の外に排出することができる。図４に示す断面には表れていないが、同様のドレン穴は、吸気側ウォータジャケット２０や第２の排気側ウォータジャケット２２を含む第２の冷却水流路に対しても設けられている。
【００５３】
《隣接する２つのシリンダ間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダブロックの内部構成》
図５は、図２のＣ−Ｃ断面、つまり、シリンダブロック１の前端の側から見た長手方向に垂直な断面のうち、２つのシリンダの間を通る断面を示す断面図である。２つのシリンダを隔てる隔壁１１を挟んで、吸気側と排気側のそれぞれにヘッドボルト挿入孔１８が形成されている。図５に示す断面は、ヘッドボルト挿入孔１８の中心軸を含み長手方向に垂直な断面である。
【００５４】
隔壁１１には、排気側ウォータジャケット３０と穴３１とをつなぐシリンダ間ウォータジャケット（シリンダ間流路）３２が形成されている。シリンダ間ウォータジャケット３２の深さは、排気側ウォータジャケット３０の深さとほぼ同じ深さになっている。シリンダ間ウォータジャケット３２は、排気側ウォータジャケット３０と同じ砂中子或いは金型によって形成される。ただし、排気側ウォータジャケット３０の上端はシリンダヘッド合わせ面１０に開口する開口部３０ａとなっているのに対し、シリンダ間ウォータジャケット３２の上端は穴３１を除いてシリンダヘッド合わせ面１０に開口していない。これは、隔壁１１の上面をフラットにすることにより、シリンダブロック１へのシリンダヘッドの組み付け時において、ガスケットのビードを機能させるためである。図５に示す構成によれば、穴３１から入った冷却水は、シリンダ間ウォータジャケット３２を通って排気側ウォータジャケット３０に入る。
【００５５】
《シリンダヘッド合わせ面に平行な断面でみるシリンダブロックの内部構成》
図６は、図３のＤ−Ｄ断面、つまり、シリンダヘッド合わせ面１０に平行な断面のうち、排気側ウォータジャケット３０を分断する断面を示す断面図である。２つのシリンダを隔てる隔壁１１には、シリンダ間ウォータジャケット３２がシリンダブロック１の幅方向に設けられている。また、シリンダブロック１の前端面１ａとそれに最も近いシリンダ２との間には、端部ウォータジャケット（端部流路）３４がシリンダブロック１の幅方向に設けられている。
【００５６】
端部ウォータジャケット３４は、シリンダブロック１の内部において、排気側ウォータジャケット３０と図１に示す穴３１とを接続している。端部ウォータジャケット３４の深さは、シリンダ間ウォータジャケット３２の深さとほぼ同じ深さになっている。ただし、シリンダ間ウォータジャケット３２と同様に、その上端は穴３１を除いてシリンダヘッド合わせ面１０に開口していない。端部ウォータジャケット３４は、シリンダ間ウォータジャケット３２や排気側ウォータジャケット３０と同じ砂中子或いは金型によって形成される。シリンダ間ウォータジャケット３２及び端部ウォータジャケット３４は、排気側ウォータジャケット３０とともに第１の冷却水流路を構成する。
【００５７】
本発明の実施において、シリンダ間ウォータジャケット３２や端部ウォータジャケット３４を設けることは必ずしも必須ではない。また、単に穴３１から排気側ウォータジャケット３０まで冷却水を通すだけの流路であってもよい。しかし、これらのウォータジャケット３２，３４によってシリンダ２の上部を側方から冷やすことにより、シリンダ２内に吸入された空気のシリンダ２の側方の壁面からの受熱を効果的に抑えることができる。
【００５８】
なお、シリンダ間ウォータジャケット３２の流路断面積は、排気側ウォータジャケット３０の流路断面積よりも小さい。また、端部ウォータジャケット３４の流路断面積は、排気側ウォータジャケット３０の流路断面積よりも小さい。２つのシリンダ間ウォータジャケット３２の流路断面積と端部ウォータジャケット３４の流路断面積とを合計した面積は、排気側ウォータジャケット３０の流路断面積を超えないようにするのが好ましい。この構成によれば、シリンダ間ウォータジャケット３２と端部ウォータジャケット３４を流れる冷却水の流速を確保しつつ、冷却水の流量を抑えることができる。
【００５９】
次に、以上のように構成される本実施の形態のシリンダブロックを備えたエンジン冷却システムの具体的な適用例について説明する。
【００６０】
＜本実施の形態のエンジン冷却システムの適用例＞
《適用例１》
図７は、本実施の形態のエンジン冷却システムを過給エンジンシステムに適用した例を示している。エンジン冷却システムそのものの構成は、図１に示すエンジン冷却システムの基本的な構成と共通である。よって、図７において、図１に示すエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【００６１】
過給エンジンシステムでは、シリンダヘッド５１につながる吸気通路７１にターボコンプレッサ７２が取り付けられ、ターボコンプレッサ７２の下流に水冷式のインタークーラ７３が取り付けられる。図７に示す適用例では、第１の循環システム４０にインタークーラ７３が組み込まれ、第１の循環システム４０を流れる低温の冷却水がインタークーラ７３において空気との熱交換に用いられる。より詳しくは、インタークーラ７３は冷却水導入管４１に配置され、インタークーラ７３において熱交換に用いられた冷却水がシリンダブロック１に設けられた第１の冷却水流路４５に導入される。図７に示す適用例では、冷却水排出管４２に水温センサ４８が配置され、第１の冷却水流路３０を通過した冷却水の水温が水温センサ４８によって計測される。計測された水温は、ウォータポンプ４３の回転速度の制御のための情報として用いられる。なお、第１の循環システム４０を流れる低温の冷却水は、ターボコンプレッサ７２の冷却に利用することもできる。
【００６２】
《適用例２》
図８は、本実施の形態のエンジン冷却システムをハイブリッドシステムに適用した例を示している。エンジン冷却システムそのものの構成は、図１に示すエンジン冷却システムの基本的な構成と共通である。よって、図８において、図１に示すエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【００６３】
エンジンとモータとが組み合わせられたハイブリッドシステムは、インバータ７５を備える。図８に示す適用例では、第１の循環システム４０にインバータ７５が組み込まれ、第１の循環システム４０を流れる低温の冷却水がインバータ７５の冷却に用いられる。より詳しくは、インバータ７５は冷却水導入管４１に配置され、インバータ７５の冷却に用いられた冷却水がシリンダブロック１に設けられた第１の冷却水流路４５に導入される。図８に示す適用例でも、冷却水排出管４２には水温センサ４８が配置されている。
【００６４】
最後に、本実施の形態の２つの変形例を説明する。以下の変形例のように、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００６５】
＜実施の形態の変形例１＞
本実施の形態の変形例１について図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態の変形例１のシリンダブロックの断面を示す断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面に相当する断面を示す断面図である。変形例１では、隔壁１１に形成されるシリンダ間流路として、砂中子或いは金型によって形成されるウォータジャケットではなく、ドリル加工によって形成されたドリル穴８１，８２が設けられている。一方のドリル穴８１は、吸気側から排気側に向けて斜め下に掘られ、他方のドリル穴８２は、排気側から吸気側に向けて斜め下に掘られ、両者は隔壁１１の中でつながっている。ドリル穴８２は排気側ウォータジャケット３０につながり、ドリル穴８１の開口部は冷却水の入口となっている。変形例１では、ドリル穴８１，８２は排気側ウォータジャケット３０とともに第１の冷却水流路を構成する。
【００６６】
＜実施の形態の変形例２＞
本実施の形態の変形例２について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態の変形例２のシリンダブロックの断面を示す断面図であって、図３のＤ−Ｄ断面に相当する断面を示す断面図である。変形例２では、シリンダ間流路及び端部流路は設けられていない。シリンダブロック１の前端面１ａに開口する入口流路９１と、シリンダブロック１の後端面１ｂに開口する出口流路９２とが形成され、それらが排気側ウォータジャケット３０に接続されている。また、入口流路９１の開口部には第１の循環システム４０の冷却水導入管４１が接続され、出口流路９２の開口部には冷却水排出管４２が接続されている。この構成によれば、ラジエータ４４で冷却された冷却水はシリンダブロック１に入り、排気側ウォータジャケット３０を通ってシリンダブロック１からラジエータ４４へ戻される。なお、入口流路９１はシリンダブロック１の側面に形成することもできる。出口流路９２についても同様である。
【符号の説明】
【００６７】
Ｌ１  シリンダの中心軸
１  シリンダブロック
１ａ  前端面
１ｂ  後端面
２  シリンダ
１０  シリンダヘッド合わせ面
１１  隔壁
４ａ  シリンダの吸気側の壁面
４ｂ  シリンダの排気側上部の壁面
４ｃ  シリンダの排気側下部の壁面
２０  吸気側ウォータジャケット
２２  第２の排気側ウォータジャケット
３０  排気側ウォータジャケット
３２  シリンダ間ウォータジャケット
３４  端部ウォータジャケット
４０  第１の循環システム
４４  ラジエータ
４５  第１の冷却水流路
５１  シリンダヘッド
５４  吸気ポート
５６  ピストン
５７  タンブル流主流のイメージ
６０  第２の循環システム
６４  ラジエータ
６５  第２の冷却水流路
６６  第３の冷却水流路
８１，８２  ドリル穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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