(57)【要約】【課題】シリンダの周方向の温度ムラを抑制することが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】このエンジン１００（内燃機関）は、シリンダ３と、シリンダ３の外周を囲むように形成されたウォータジャケット４と、ウォータジャケット４内に配置され、冷却水をシリンダ３の外周に沿って１周以上流れるように案内する冷却水案内部６とを備える。【選択図】図１
2016014338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダの外周を囲むように形成されたウォータジャケットと、
前記ウォータジャケット内に配置され、冷却水を前記シリンダの外周に沿って１周以上流れるように案内する冷却水案内部とを備える、内燃機関。
【請求項２】
前記冷却水案内部は、前記シリンダの外周に沿って１周以上に渡って延びる冷却水案内フィンを含み、
前記冷却水案内フィンは、前記シリンダの上死点側と下死点側との間で傾斜しながら前記シリンダの外周に沿って延びるように形成されている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記冷却水案内フィンは、前記シリンダの軸方向における前記冷却水案内フィン間の間隔が前記上死点側から前記下死点側に向かうにしたがって徐々に大きくなるように構成されている、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記ウォータジャケットは、前記シリンダの上死点側に設けられた冷却水の供給口と、前記シリンダの下死点側に設けられた排出口とを有し、
前記冷却水案内フィンは、前記供給口から供給された冷却水を前記シリンダの外周に沿って１周以上流しながら前記排出口に案内するように構成されている、請求項２または３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記ウォータジャケットは、単一の前記シリンダの外周を全周にわたって取り囲むように設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に、シリンダとウォータジャケットとを備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダとウォータジャケットとを備えた内燃機関が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、直列に配列された３つシリンダと、３つのシリンダの外周に沿うよう形成されたウォータジャケットとを有する内燃機関が開示されている。ウォータジャケットは、連続的に形成された３つシリンダの周囲を取り囲むように形成されている。ウォータジャケット内には、３つシリンダの配列方向の一方端側の供給口から他方端側の排出口に向けて冷却水が供給される。この特許文献１に記載の内燃機関では、ウォータジャケット内の中間位置から底部までの中下部を埋める充填部材が設けられている。ウォータジャケットに供給される冷却水は、シリンダのうち、相対的に高温となる上部側を流通し、相対的に低温となる中下部では流通しない。これにより、上記特許文献１では、シリンダの上部と下部との温度分布の均一化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０２２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された内燃機関では、シリンダの上部と下部との温度分布の均一化を図ることが可能な一方、各シリンダの周方向の温度分布については考慮されていない。そのため、個々のシリンダの周方向の温度ムラを小さくすることができないという問題点がある。シリンダに周方向の温度ムラが発生すると、周方向の熱膨張に差が生じてシリンダの真円度が悪化する結果、ピストンリングの追従性が低下し、オイル消費量が増大しやすくなってしまう。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、シリンダの周方向の温度ムラを抑制することが可能な内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における内燃機関は、シリンダと、シリンダの外周を囲むように形成されたウォータジャケットと、ウォータジャケット内に配置され、冷却水をシリンダの外周に沿って１周以上流れるように案内する冷却水案内部とを備える。
【０００８】
この発明の一の局面による内燃機関では、上記のように、シリンダの外周を囲むように形成されたウォータジャケットと、ウォータジャケット内に配置され、冷却水をシリンダの外周に沿って１周以上流れるように案内する冷却水案内部とを設ける。これにより、ウォータジャケット内部に供給された冷却水を、シリンダの周方向に１周以上流通させることができるので、シリンダの全周にわたって、均一にシリンダの冷却を行うことができる。したがって、シリンダの周方向の均一な冷却によって、シリンダの周方向の温度ムラを抑制することができる。この結果、シリンダの周方向の熱膨張が均一化されて真円度の悪化が起こりにくくなることから、オイル消費量の抑制を図ることができる。
【０００９】
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、冷却水案内部は、シリンダの外周に沿って１周以上に渡って延びる冷却水案内フィンを含み、冷却水案内フィンは、シリンダの上死点側と下死点側との間で傾斜しながらシリンダの外周に沿って延びるように形成されている。このように構成すれば、冷却水をシリンダの全周にわたって周方向に流通させるのに加えて、上死点と下死点との間をシリンダ外周に沿って螺旋状に流通させることができる。この結果、シリンダの周方向の温度ムラを抑制するのに加えて、シリンダの軸方向の温度ムラを抑制する（温度分布を均一化する）ことができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、冷却水案内フィンは、シリンダの軸方向における冷却水案内フィン間の間隔が上死点側から下死点側に向かうにしたがって徐々に大きくなるように構成されている。このように構成すれば、冷却水の流量を一定とすれば、上死点側ではフィン間の間隔を狭くすることによって流速を相対的に大きくし、下死点側に向けて徐々に流速を小さくすることができる。すなわち、相対的に高温となるシリンダの上死点側での熱伝達を相対的に高くし、徐々に低温となる下死点側へ向かうにしたがって熱伝達を徐々に低くしていくことができる。この結果、シリンダの軸方向の温度分布をより均一化することができる。
【００１１】
上記シリンダの上死点側と下死点側との間で傾斜しながらシリンダの外周に沿って旋回する冷却水案内フィンを設ける構成において、好ましくは、ウォータジャケットは、シリンダの上死点側に設けられた冷却水の供給口と、シリンダの下死点側に設けられた排出口とを有し、冷却水案内フィンは、供給口から供給された冷却水をシリンダの外周に沿って１周以上流しながら排出口に案内するように構成されている。このように構成すれば、相対的に高温となる上死点側を、より低温の冷却水によって先行して冷却し、相対的に低温となる下死点側には、上死点側を流れることにより温度上昇した冷却水を流通させることができる。これにより、シリンダの軸方向の温度分布をより一層均一化することができる。また、冷却水案内フィンによって冷却水を供給口から排出口まで旋回させながら案内させることができるので、供給口および排出口をそれぞれ上死点側と下死点側とに配置するだけでシリンダを周方向に均一に冷却することができる。この結果、供給口および排出口の周方向の位置を自由に設定することができるようになるので、設計上の自由度が向上し、冷却系の構造（レイアウト）を簡素化させることができる。
【００１２】
上記一の局面による内燃機関において、好ましくは、ウォータジャケットは、単一のシリンダの外周を全周にわたって取り囲むように設けられている。このように構成すれば、ウォータジャケット自体が単一のシリンダの外周を取り囲むので、冷却水案内部をウォータジャケット内に設けるだけで、容易に冷却水をシリンダの周囲に１周以上流通させることができる。また、ウォータジャケットが複数のシリンダをまとめて取り囲むように設けられる場合と異なり、多気筒の内燃機関でも個々のシリンダを個別に冷却することができる。その結果、個々のシリンダ毎に、より均一な冷却を行うことが可能となる。
【００１３】
なお、本出願では、上記一の局面による内燃機関とは別に、以下のような他の構成も考えられる。
【００１４】
（付記項）
すなわち、本出願の他の構成による内燃機関では、冷却水案内部は、ウォータジャケット内に配置されるウォータジャケットスペーサに一体的に形成されている。また、他の構成による内燃機関では、シリンダの下死点側の所定箇所に配置され、シリンダの外周面とウォータジャケットスペーサとの間の空間を埋めるように設けられた冷却水遮蔽部をさらに備える。また、他の構成による内燃機関では、冷却水案内部は、シリンダとは別体で設けられているとともに、シリンダの外周面に密着するように設けられている。また、他の構成による内燃機関では、冷却水案内部は、シリンダの外周面から突出するように、シリンダと一体的に設けられている。また、他の構成による内燃機関では、シリンダおよび冷却水案内部を含むシリンダブロックと、シリンダヘッドとが一体的に形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一の局面による構成によれば、上記のように、シリンダの周方向の温度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンにおけるシリンダブロック周辺の縦断面構造を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるスペーサの構造を説明するための模式的な斜視図である。
【図３】ウォータジャケットにおける冷却水の流れを説明するための模式的な斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるエンジンにおけるシリンダブロックの横断面構造を示した模式図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った模式的な断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるエンジンの第１変形例を示した模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるエンジンの第２変形例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態によるエンジン１００の構成について説明する。なお、エンジン１００は、本発明の「内燃機関」の一例である。
【００１９】
第１実施形態では、コジェネレーションシステムに用いられる単気筒ガスエンジンに本発明を適用した例について説明する。コジェネレーションシステムでは、エンジン１００は、出力軸が発電機（図示せず）に接続されて、エンジン１００の動力が発電に利用される。また、エンジン１００の稼働に伴う排熱が回収され、回収された排熱が施設内の暖房などの熱利用機器に供給される。
【００２０】
図１に示すように、エンジン１００は、シリンダブロック１と、シリンダブロック１の上部に設けられたシリンダヘッド２とを一体的に備えている。すなわち、エンジン１００は、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とが一体的に形成された単一ブロック構造を有している。シリンダブロック１とシリンダヘッド２とにより構成された構造体１００ａは、軽金属であるアルミニウム合金からなる鋳造品である。
【００２１】
シリンダブロック１には、内部をピストン３１が往復動するシリンダ３と、冷却水通路であるウォータジャケット４とが設けられている。ウォータジャケット４内には、ウォータジャケットスペーサ（以下、「スペーサ」という）５が設けられている。第１実施形態では、ウォータジャケット４内に配置されたスペーサ５には、冷却水案内部６と冷却水遮蔽部７とが一体的に形成されている。以下では、便宜的に、シリンダ３の延びるＸ方向のうち、Ｘ１方向を軸方向上側といい、Ｘ２方向を軸方向下側という。また、シリンダ３のＸ方向の中心軸回りの回転方向を「周方向」という。
【００２２】
シリンダヘッド２は、シリンダブロック１に対して軸方向上側（Ｘ１側）に配置されている。シリンダヘッド２には、吸気および排気用の各ポート２１と、ウォータジャケット４の一部（軸方向上端部分）とが設けられている。
【００２３】
シリンダ３は、シリンダブロック１に１つ形成されている。すなわち、第１実施形態によるエンジン１００は、単気筒エンジンである。シリンダ３は、シリンダブロック１内において概略円筒形状に形成されている。シリンダ３は、軸方向が横向きの水平方向（Ｘ方向）に延びるように配置されている。また、シリンダ３の内側には、ピストン３１と、円筒状に形成されたシリンダライナ３２とが配置されている。シリンダライナ３２は、ボア壁３５を隔ててウォータジャケット４と隣接する乾式ライナである。
【００２４】
ピストン３１の外周面には、複数のピストンリング３３が取り付けられており、ピストン３１は、シリンダ３内における上死点と下死点との間をＸ方向に沿って往復動するように構成されている。また、ピストン３１が往復動されることによって、連接棒（コンロッド）３４を介して図示しないクランクシャフトが連続的に回転されるように構成されている。ピストン３１は、ピストンリング３３をシリンダライナ３２の内周面に対して摺動させながら、Ｘ方向に沿って往復移動する。ピストンリング３３は、燃焼室の気密を保つとともに、シリンダライナ３２の内周面の余剰オイルをかき落として適切な油膜を形成する。また、ピストンリング３３は、ピストン３１の熱をシリンダライナ３２およびボア壁３５を介してウォータジャケット４へと伝達する接触部分としても機能する。
【００２５】
ウォータジャケット４は、シリンダ３の外周を囲むようにシリンダブロック１に一体形成されている。ウォータジャケット４は、単一のシリンダ３の外周を全周にわたって取り囲むように設けられている。したがって、ウォータジャケット４は、円筒状のシリンダ３の周囲を取り囲むように概略円筒形状に形成されている。ウォータジャケット４は、内部を冷却水（クーラント）が流通することによってシリンダ３を含むシリンダブロック１を一定温度に保つ機能を有している。ウォータジャケット４は、シリンダ３の外周面である内周面４１と、外周面（外周壁の内側表面）４２とを含む。Ｘ方向に関して、ウォータジャケット４は、ピストン３１の下死点におけるピストンリング３３の位置ＢＤよりもＸ２側まで延びるとともに、ピストン３１の上死点におけるピストンリング３３の位置ＴＤよりもＸ１側まで延びるように設けられている。
【００２６】
また、ウォータジャケット４は、シリンダ３の上死点側（Ｘ１側）に設けられた冷却水の供給口４３と、シリンダ３の下死点側（Ｘ２側）に設けられた排出口４４とを有する。供給口４３は、シリンダ３の軸方向上端部（Ｘ１側端部）よりもＸ１側に配置されている。また、排出口４４は、ピストン３１の下死点付近の位置に配置されている。なお、供給口４３および排出口４４の周方向の位置は任意である。供給口４３は冷却水ポンプ８ａと接続されており、供給口４３から冷却水がウォータジャケット４内に供給される。排出口４４はたとえば熱交換器８ｂ（凝縮器やラジエータなど）と接続されており、ウォータジャケット４内の冷却水が熱交換器８ｂへと送られる。熱交換器８ｂで放熱した冷却水は、循環流路を介して冷却水ポンプ８ａへ送られる。このようにして、ウォータジャケット４は、冷却水を循環させる流体回路８の一部を構成している。
【００２７】
スペーサ５は、ウォータジャケット４の内部で内周面４１および外周面４２にそれぞれ密着するように設けられている。スペーサ５は、ゴムまたは樹脂などからなる概略円筒状の部材であり、図２に示すように縦方向に２分割した第１部材５１および第２部材５２から構成されている。スペーサ５は、シリンダ３の外周を全周に渡って取り囲むように設けられている。なお、図２は、スペーサ５の概略形状（円筒形状）を模式的に図示しているものである。実際には、特にシリンダ３の軸方向上端部近傍には、吸気および排気用の各ポート２１や、図示しない点火プラグなどのための各種の構造が設けられているため、スペーサ５はこれらの構造部分に適合する形状に形成される。
【００２８】
図１に示すように、冷却水案内部６は、ウォータジャケット４内の冷却水の流れを供給口４３から排出口４４まで案内する機能を有する。冷却水案内部６は、スペーサ５の内周面側に一体形成されている。ここで、第１実施形態では、冷却水案内部６は、冷却水をシリンダ３の外周に沿って１周以上流れるように案内するように構成されている。第１実施形態では、図３に示すように、冷却水案内部６は、冷却水をシリンダ３の外周に沿って複数周流すように構成されている。なお、図３では便宜的に、スペーサ５の端面部分にハッチングを付して図示している。
【００２９】
冷却水案内部６は、シリンダ３の外周に沿って延びる案内フィン６１（図２参照）を含んでいる。案内フィン６１は、シリンダ３の外周（すなわち、スペーサ５の内周）に沿って複数周に渡って延びている。一例として、図２に示した模式図では、案内フィン６１は、シリンダ３の周囲を約４周するように形成されている。案内フィン６１は、途切れることなく連続するように形成されている。なお、上記の通りスペーサ５は分割されているので、案内フィン６１も分割されて第１部材５１および第２部材５２にそれぞれ形成されている。なお、案内フィン６１は、本発明の「冷却水案内フィン」の一例であり、冷却水案内フィンを下死点付近ではフィンを途切れさせる、若しくはフィンとシリンダ外周の隙間を徐々に増加させる等して冷却水を淀ませる形状としても良い。
【００３０】
案内フィン６１は、供給口４３から供給された冷却水をシリンダ３の外周に沿って複数周流しながら排出口４４に案内するように構成されている。すなわち、案内フィン６１は、シリンダ３の上死点側（供給口４３側）と下死点側（排出口４４側）との間で傾斜しながらシリンダ３の外周に沿って延びるように形成されている。これにより、案内フィン６１は、図３に示すように、シリンダ３の外周に沿って冷却水を概略で螺旋状に流すように構成されている。なお、本願明細書における「螺旋状」は、回転しながら回転方向と直交する方向に移動する曲線を広く含む意味で用いている。
【００３１】
案内フィン６１は、シリンダ３の上死点側においてシリンダ３の外周を１周以上し、下死点側においてシリンダ３の外周を１周以上することが好ましい。また、案内フィン６１は、図１に示すように、ピストン３１の上死点におけるピストンリング３３の位置ＴＤおよび位置ＴＤよりも軸方向上側（Ｘ１側）において、シリンダ３の外周を１周以上することが好ましい。これにより、上死点付近において冷却水を１周以上流すことができるので、特に高温となる上死点付近におけるシリンダ３の周方向の温度ムラを抑制することが可能となる。
【００３２】
また、案内フィン６１は、スペーサ５の内側面５３から半径方向内側（シリンダ３側）に向けて突出する板状形状を有する。そして、案内フィン６１は、先端部（内側端面）がウォータジャケット４の内周面４１に密着するように構成されている。このため、冷却水案内部６では、Ｘ方向に隣接（たとえば、１周目と２周目とで隣接）する案内フィン６１とスペーサ５の内側面５３と、ウォータジャケット４の内周面４１（シリンダ３の外周面）とによってウォータジャケット４内が区画されることにより、冷却水を案内するための流路６ａが構成されている。なお、図３に示すように、案内フィン６１の突出量（すなわち、スペーサ５の内側面５３とシリンダ３の外周面との間の距離Ｄａ）は、軸方向上端（Ｘ１側端部）から軸方向下端（Ｘ２側端部）にかけて一定となっている。
【００３３】
また、案内フィン６１は、案内フィン６１間の間隔（フィン間隔）Ｄｂが、上死点側（Ｘ１側）よりも下死点側（Ｘ２側）の方が大きくなるように形成されている。特に、第１実施形態では、案内フィン６１は、軸方向Ｘにおける案内フィン６１間の間隔Ｄｂが上死点側から下死点側に向かうにしたがって徐々に連続的に大きくなるように構成されている。具体的には、図３における案内フィン６１の端面位置（ハッチング部分）を基準にして、供給口４３側から半周毎の案内フィン位置を位置Ｐ０〜Ｐ７とする。そして、Ｘ方向に隣接する各案内フィン６１のフィン間隔Ｄｂを、供給口４３側（上死点側）から順に間隔Ｄ１〜Ｄ６とする。案内フィン６１は、これらの間隔がＤ０＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５＜Ｄ６となるように形成されている。この結果、冷却水案内部６によって構成された流路６ａの流路断面積が、上死点側から下死点側に向かうにしたがって徐々に大きくなっている。この結果、供給口４３から供給される冷却水の流速が上死点側では大きく、下死点側に向かうにしたがって徐々に流速が小さくなる。
【００３４】
流路６ａの流路断面積は、スペーサ５の内側面５３とシリンダ３の外周面（ウォータジャケット４の内周面４１）との間の距離Ｄａと、案内フィン６１間のフィン間隔Ｄｂ（Ｄ１〜Ｄ６）との積（Ｄａ×Ｄｂ）となる。このため、案内フィン６１の突出量（距離Ｄａ）と、各位置におけるフィン間隔Ｄｂ（Ｄ１〜Ｄ６）とは、冷却水の所望の流速を実現するために必要な流路断面積に応じて決定される。ただし、流路断面積は、冷却水の流体回路８（図１参照）全体における最小の流路断面積以上となるように設定される。また、案内フィン６１の厚みｔ（図２参照）は、少なくとも、案内フィン６１間の最小間隔（Ｄ１）よりも小さい。案内フィン６１は、機械的強度を確保した上で、厚みｔができるだけ小さくなるように形成されている。
【００３５】
冷却水遮蔽部７は、図１に示すように、シリンダ３の下死点側の所定箇所に配置され、シリンダ３の外周面とスペーサ５との間の空間を埋めるように設けられている。具体的には、冷却水遮蔽部７は、軸方向（Ｘ方向）において、ピストン３１の下死点におけるピストンリング３３の位置ＢＤに設けられている。冷却水遮蔽部７は、スペーサ５の厚肉部として形成されており、ウォータジャケット４内の位置ＢＤおよび位置ＢＤよりもＸ２側の空間を埋めるように設けられている。この結果、ウォータジャケット４内の冷却水は、位置ＢＤ以下（位置ＢＤおよび位置ＢＤよりもＸ２側）の領域での流通が冷却水遮蔽部７によって抑制される。なお、冷却水遮蔽部７において冷却水の流通が妨げられることから、冷却水の排出口４４は、冷却水遮蔽部７よりも軸方向上側（Ｘ１側）に配置されている。
【００３６】
次に、図１および図３を参照して、第１実施形態によるエンジン１００の冷却動作を説明する。なお、図３では、冷却水の流れを矢印ＣＷによって示している。図３において、矢印ＣＷの大きさ（太さ）は、冷却水の流速の大きさを表している。
【００３７】
図１に示すように、エンジン１００の稼働に伴って、冷却水ポンプ８ａからの冷却水ＣＷが供給口４３からウォータジャケット４内に供給される。図３に示すように、供給口４３から流入した冷却水ＣＷは、ウォータジャケット４の外周面４２に沿って旋回しながら、スペーサ５の配置された軸方向下側（Ｘ２側）に流れる。なお、この際、冷却水ＣＷの一部はシリンダ３の軸方向上端面（燃焼室）側にも回り込んでウォータジャケット４のＸ１側部分を満たす。
【００３８】
冷却水ＣＷがスペーサ５の軸方向上端部（Ｘ１側端部）に達すると、冷却水ＣＷは冷却水案内部６に流れ込む。その後、冷却水ＣＷは、Ｘ方向に隣接する案内フィン６１とスペーサ５の内側面５３とによって区画された流路６ａ内を流れることにより、シリンダ３の上死点側部分の外周を周回する。周回する冷却水ＣＷによって、シリンダ３の上死点側部分は、周方向に均一に冷却され、周方向の温度分布が均一化される。また、この際、上死点側では案内フィン６１のフィン間隔Ｄｂが相対的に小さいため、相対的に冷却水ＣＷの流速が大きくなり、高温になるシリンダ３の上死点側部分の冷却が効果的に行われる。
【００３９】
螺旋状に流れる冷却水ＣＷが軸方向下側に進むにしたがって、案内フィン６１の間隔が徐々に大きくなる。その結果、冷却水ＣＷの流速も徐々に低くなる。また、冷却水ＣＷが軸方向下側に進むにしたがって、冷却水ＣＷの温度は上昇する。その結果、相対的に低温となるシリンダ３の下死点側では、必要以上に冷却されることが抑制され、シリンダ３の軸方向の温度分布が均一化される。なお、冷却水ＣＷはシリンダ３の下死点側でもシリンダ３の外周を周回するので、上死点側と同様に、周方向の温度分布が均一化される。
【００４０】
その後、冷却水ＣＷがスペーサ５の軸方向下端部の冷却水遮蔽部７まで到達すると、冷却水遮蔽部７によってＸ２方向側への流れは阻害される。そして、冷却水ＣＷは、速やかに排出口４４から排出される。以上の結果、シリンダ３の全周にわたって、周方向の温度分布が均一化される（温度ムラが抑制される）ことになる。また、冷却水ＣＷが供給口４３から排出口４４まで螺旋状に送られることによって、シリンダ３の軸方向の温度分布も均一化される。第１実施形態では、以上のようにして、エンジン１００の冷却動作が行われる。
【００４１】
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００４２】
第１実施形態では、上記のように、シリンダ３の外周を囲むように形成されたウォータジャケット４と、ウォータジャケット４内に配置され、冷却水をシリンダ３の外周に沿って１周以上流れるように案内する冷却水案内部６とを設ける。これにより、冷却水をシリンダ３の周方向に１周以上流通させることができるので、シリンダ３の全周にわたって、均一にシリンダ３の冷却を行うことができる。したがって、シリンダ３の周方向の均一な冷却によって、シリンダ３の周方向の温度ムラを抑制することができる。この結果、シリンダ３の周方向の熱膨張が均一化されて真円度の悪化が起こりにくくなることから、オイル消費量の抑制を図ることができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、上記のように、シリンダ３の外周に沿って１周以上に渡って延びる案内フィン６１を設ける。そして、案内フィン６１を、シリンダ３の上死点側と下死点側との間で傾斜しながらシリンダ３の外周に沿って延びるように形成する。これにより、冷却水を、上死点側と下死点側との間でシリンダ３の外周に沿って螺旋状に流通させることができる。この結果、シリンダ３の周方向の温度ムラを抑制するのに加えて、シリンダ３の軸方向の温度ムラを抑制することができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、案内フィン６１を、シリンダ３の軸方向における案内フィン６１間のフィン間隔Ｄｂが上死点側から下死点側に向かうにしたがって徐々に大きくなるように構成する。これにより、冷却水の流量を一定とすれば、上死点側ではフィン間隔を狭くすることによって流速を相対的に大きくし、下死点側に向けて徐々に流速を小さくすることができる。この結果、シリンダ３の軸方向の温度をさらに均一化することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、シリンダ３の上死点側に供給口４３を設け、シリンダ３の下死点側に排出口４４を設ける。そして、供給口４３から供給された冷却水をシリンダ３の外周に沿って１周以上流しながら排出口４４に案内するように案内フィン６１を構成する。これにより、相対的に高温となる上死点側を、より低温の冷却水によって先行して冷却し、相対的に低温となる下死点側には、上死点側で温度上昇した冷却水を流通させることができる。この結果、シリンダ３の軸方向の温度をより一層均一化することができる。また、案内フィン６１によって冷却水を供給口４３から排出口４４まで旋回させながら案内させることができるので、供給口４３および排出口４４をそれぞれ上死点側と下死点側とに配置するだけでシリンダ３を周方向に均一に冷却することができる。この結果、供給口４３および排出口４４の周方向の位置を自由に設定することができるようになるので、設計上の自由度が向上し、冷却系の構造（レイアウト）を簡素化させることができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、ウォータジャケット４を、単一のシリンダ３の外周を全周にわたって取り囲むように設ける。これにより、ウォータジャケット４自体がシリンダ３を取り囲むので、冷却水案内部６をウォータジャケット４内に設けるだけで、容易に冷却水をシリンダ３の周囲に１周以上流通させることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、図４および図５を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、コジェネレーションシステムに用いられる単気筒ガスエンジン１００に本発明を適用した上記第１実施形態とは異なり、たとえば自動車用などの多気筒のエンジン２００に本発明を適用した例について説明する。なお、エンジン２００は、本発明の「内燃機関」の一例である。
【００４８】
図４に示すように、第２実施形態によるエンジン２００は、直列４気筒のガソリンエンジンである。エンジン２００のシリンダブロック１０１には、４つのシリンダ１０３がクランクシャフトの延びる方向（Ｙ方向）に直線状に配列されている。
【００４９】
第２実施形態におけるウォータジャケット１０４は、４つのシリンダ１０３の外周をそれぞれ囲むように、シリンダブロック１０１に一体形成されている。すなわち、ウォータジャケット１０４は、単一のシリンダ１０３の外周を全周にわたって取り囲むように設けられている。そのため、各シリンダ１０３の間の壁部１３１には、シリンダ１０３の周方向に壁部１３１を貫通する通路部１３２（図５参照）が形成されている。また、ウォータジャケット１０４は、４つのシリンダ１０３毎に、それぞれ供給口１４３および排出口１４４を有している。
【００５０】
また、第１実施形態と同様に、スペーサ１０５には、冷却水案内部１０６が一体形成されている。図５に示すように、スペーサ１０５は通路部１３２の内部にも配置されており、スペーサ１０５は、個々のシリンダ１０３の外周を全周に渡って取り囲むよう複数（４つ）設けられている。そのため、図４に示すように、スペーサ１０５はたとえば３分割されており、通路部１３２を除くシリンダ１０３の外周を取り囲む第１部材１５１および第２部材１５２と、通路部１３２内に挿入される第３部材１５３とによって構成される。この場合、通路部１３２内に挿入される第３部材１５３は隣接するシリンダ１０３間で共通となり、第１部材１５１および第２部材１５２はシリンダ１０３毎に設けられる。
【００５１】
図５に示すように、冷却水案内部１０６は案内フィン１６１を含み、冷却水をシリンダ３の外周に沿って１周以上流れるように案内する。なお、案内フィン１６１は、本発明の「冷却水案内フィン」の一例である。
【００５２】
冷却水案内部１０６のうち、通路部１３２内に配置される部分では、第３部材１５３の両側に案内フィン１６１が形成されている。すなわち、スペーサ１０５の第３部材１５３は、通路部１３２内において半径方向（Ｙ方向）の中央に配置されており、第３部材１５３には、案内フィン１６１が半径方向の両外側に向けて（隣接する各シリンダ１０３に向けて）突出するように形成されている。第３部材１５３に形成された案内フィン１６１のうち、Ｙ１側のフィン部分１６１ａは、Ｙ１側のシリンダ１０３に設けられた冷却水案内部１０６の一部を構成する。Ｙ２側のフィン部分１６１ｂは、Ｙ２側のシリンダ１０３（隣接するシリンダ）に設けられた冷却水案内部１０６の一部を構成する。なお、案内フィン１６１の形状は、上記第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態でも、上記第１実施形態と同様、案内フィン１６１は、軸方向における案内フィン１６１間のフィン間隔Ｄｂが上死点側（Ｘ１側）から下死点側（Ｘ２側）に向かうにしたがって徐々に大きくなるように構成されている。
【００５３】
このような構成により、第２実施形態によるエンジン２００では、４つのシリンダ１０３のそれぞれに対して、シリンダ１０３の外周を全周に渡って取り囲むウォータジャケット１０４と、冷却水案内部１０６とが設けられている。そして、冷却水は、４つの供給口４３からそれぞれのウォータジャケット１０４内に供給され、冷却水案内部１０６によって各シリンダ１０３の外周に沿って１周以上流れるように案内される。なお、図４に示したように、シリンダ１０３の全周を取り囲むようにウォータジャケット１０４を形成する場合、ウォータジャケット１０４自体は互いにつながっていてもよいし、シリンダ１０３毎に別個に設けられていてもよい。ウォータジャケット１０４が互いにつながる場合、ウォータジャケット１０４の内部に配置されるスペーサ１０５（冷却水案内部１０６）によって流路６ａを個々のシリンダ１０３毎に区画すればよい。
【００５４】
さらに、冷却水案内部１０６により構成される流路６ａが、ウォータジャケット１０４内で、隣接する流路６ａと部分的につながっていてもよい。冷却水案内部１０６では、個々のシリンダ１０３の外周に沿った１周以上の流れが形成されればよく、隣接するシリンダ１０３の冷却水の流れと部分的に合流してもよい。
【００５５】
なお、第２実施形態によるエンジン２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５６】
この第２実施形態のように複数のシリンダ１０３を設ける場合でも、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第２実施形態では、ウォータジャケット１０４の内部に供給された冷却水を、それぞれのシリンダ１０３の周方向に少なくとも１周流通させることができるので、それぞれのシリンダ３の全周にわたって、均一に冷却を行うことができる。したがって、シリンダ１０３の周方向の均一な冷却によって、各シリンダ３の周方向の温度ムラを抑制することができる。この結果、複数のシリンダ１０３のそれぞれについて、周方向の熱膨張が均一化されて真円度の悪化が起こりにくくなることから、オイル消費量の抑制を図ることができる。
【００５７】
また、第２実施形態では、単一のシリンダ１０３の外周を全周にわたって取り囲むようにウォータジャケット１０４を設ける。これにより、ウォータジャケットが複数のシリンダをまとめて取り囲むように設けられる場合と異なり、多気筒のエンジン２００でも個々のシリンダ１０３を個別に冷却することができる。その結果、個々のシリンダ１０３毎に、より均一な冷却を行うことが可能となる。
【００５８】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６０】
たとえば、上記第１実施形態では１つのシリンダ３を有する単気筒エンジン１００を示し、上記第２実施形態では４つのシリンダ１０３を有する多気筒（４気筒）エンジン２００を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、単気筒および４気筒以外の２または３気筒や、５気筒以上のエンジンであってもよい。
【００６１】
また、上記第１実施形態では、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とを構造体１００ａに一体的に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とが別体で設けられていてもよい。その場合、ウォータジャケットは、シリンダブロックの軸方向上端面（シリンダヘッドとの結合面）にウォータジャケットが開口するオープンデッキ構造であってもよいし、開口しないクローズドデッキ構造であってもよい。ただし、シリンダブロックとシリンダヘッドとを別体で設ける場合には、結合面にガスケット（シール部材）を挟み込んでシリンダブロックとシリンダヘッドとを強固に結合する必要がある。このため、通常は、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの結合面の周囲に厚肉のフランジ部を設けて、フランジ部同士を強固に結合させる必要があるため、結合面近傍の冷却性能が低下する。シリンダブロックとシリンダヘッドとを一体で形成する場合には、ガスケットやフランジ部を設ける必要がないので、シリンダブロックとシリンダヘッドとの境界近傍の冷却性能を向上させることが可能である。
【００６２】
また、上記第１および第２実施形態では、ボア壁３５を隔ててウォータジャケット４と隣接する乾式のシリンダライナ３２を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、湿式のシリンダライナを設けてもよい。
【００６３】
また、上記第１および第２実施形態では、冷却水案内部６が冷却水をシリンダ３の外周に沿って複数周流れるように案内する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却水案内部は、冷却水をシリンダの外周に沿って１周以上流れるように案内すればよい。つまり、冷却水の周回数は、１周以上の何周でもよい。また、冷却水の周回数は１周半などでもよい。
【００６４】
また、上記第１および第２実施形態では、冷却水案内部６に板状の案内フィン６１を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷却水案内部として、ウォータジャケットスペーサに半径方向内側に向けて半円状に窪む凹状部分を形成し、凹状部分と、シリンダの外周面（ウォータジャケットの内周面）とによって区画される流路を形成してもよい。
【００６５】
また、上記第１実施形態では、フィン間隔Ｄｂが上死点側から下死点側に向かって徐々に大きくなるようにフィン間隔Ｄｂを連続的に変化させた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、フィン間隔Ｄｂを非連続的に段階的に変化させてもよい。
【００６６】
また、上記第１および第２実施形態では、スペーサ５の内側面５３とシリンダ３の外周面との間の距離Ｄａを一定にした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、スペーサ５の内側面５３とシリンダ３の外周面との間の距離Ｄａを軸方向位置に応じて変化させてもよい。
【００６７】
たとえば、図６に示す第１変形例のように、スペーサ２０５の内側面５３とシリンダ３の外周面との間の距離Ｄａを、上死点側（Ｘ１側）から下死点側（Ｘ２側）に向かうにしたがって徐々に大きくなるように構成してもよい。第１変形例の冷却水案内部２０６では、スペーサ２０５の半径方向の肉厚が下死点側に向けて徐々に小さくなることにより、距離Ｄａが上死点側から下死点側に向かうにしたがって徐々に大きくなるように構成されている。この結果、上記第１および第２実施形態で案内フィン６１間のフィン間隔Ｄｂを上死点側から下死点側に向かうにしたがって徐々に大きくしたのと同様の効果を得ることができる。すなわち、流路６ａの流路断面積（Ｄａ×Ｄｂ）が下死点側に向かうにしたがって徐々に大きくなるので、冷却水の流速を下死点側に向かうにしたがって徐々に低くすることができる。
【００６８】
なお、この第１変形例のように距離Ｄａを軸方向位置に応じて変化させる構成と、上記第１および第２実施形態のようにフィン間隔Ｄｂを軸方向位置に応じて変化させる構成との両方を冷却水案内部に適用してもよい。すなわち、スペーサ５の内側面５３とシリンダ３の外周面との間の距離Ｄａを下死点側（Ｘ２側）に向けて徐々に大きくするとともに、案内フィン６１間のフィン間隔Ｄｂを下死点側に向けて徐々に大きくしてもよい。このように構成すれば、上死点側と下死点側との間で、冷却水の流速をより大きく変化させることができる。この結果、シリンダの軸方向位置に応じて冷却水の流速を最適化させるための設計上の自由度を大きくすることができる。
【００６９】
また、上記第１および第２実施形態では、冷却水案内部６をスペーサ５に一体的に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図７に示す第２変形例のように、冷却水案内部３０６をシリンダ３０３と一体的に形成してもよい。第２変形例では、冷却水案内部３０６の案内フィン３６１は、シリンダ３０３の外周面（ボア壁３５）から突出するように、シリンダ３０３と一体的に設けられている。一方、スペーサ３０５には、案内フィンは設けられていない。案内フィン３６１は、先端部がスペーサ３０５の内側面５３に密着するように構成されている。このため、冷却水案内部６では、軸方向上下の案内フィン３６１と、スペーサ３０５の内側面５３と、ウォータジャケット４の内周面４１とによって区画された流路６ａが構成されている。なお、案内フィン３６１は、本発明の「冷却水案内フィン」の一例である。このように構成しても、上記第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることが可能である。この他、本発明では、冷却水案内部をウォータジャケットスペーサとは別体で形成してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
３、１０３、３０３  シリンダ
４、１０４  ウォータジャケット
５、１０５、２０５、３０５  ウォータジャケットスペーサ
６、１０６、２０６、３０６  冷却水案内部
７  冷却水遮蔽部
４３、１４３  供給口
４４、１４４  排出口
６１、１６１、３６１  案内フィン（冷却水案内フィン）
１００、２００  エンジン（内燃機関）
【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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