(57)【要約】【課題】内燃機関の冷却対象部位を十分に冷却しつつ、圧力損失を低減することができる内燃機関の冷却装置を提供する。【解決手段】シリンダヘッド４と一体に形成された排気マニホールド７を備えた内燃機関１に適用され、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４に冷却水を流通させるための第１冷却水通路１０と、シリンダヘッド４における排気マニホールド７が位置する排気側に冷却水を流通させるための第２冷却水通路１１とを設ける。第１冷却水通路１０は、シリンダブロック３の内部にて縦方向に延びたブロック側冷却水通路１２と、シリンダヘッド４の内部にて排気側から吸気側に向かって延びたヘッド側冷却水通路１３とを有している。第２冷却水通路１１は、排気マニホールド７と隣接し、かつ縦方向に延びたマニホールド部冷却水通路１８を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に並ぶ複数の気筒が形成されたシリンダブロックと、気筒毎の吸気ポートが前記複数の気筒の並び方向と交差する方向の一方の側に、気筒毎の排気ポートが前記交差する方向の他方の側にそれぞれ形成されたシリンダヘッドとを備えた内燃機関に適用され、
冷却水を前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドに流通させるための冷却水通路が設けられた内燃機関の冷却装置であって、
前記冷却水通路は、前記シリンダブロックの内部にて前記並び方向に延びたブロック側冷却水通路と、前記シリンダヘッドの内部にて前記吸気ポート及び前記排気ポートのそれぞれに沿うように延びたヘッド側冷却水通路とを備えていることを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記冷却水通路は、前記シリンダブロックに設けられ、前記ブロック側冷却水通路に冷却水を流入させるブロック側冷却水入口部と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記ブロック側冷却水入口部よりも上流側の冷却水を前記ヘッド側冷却水通路に流入させるヘッド側冷却水入口部とをさらに備えている請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
各気筒から前記排気ポートに導かれた排気を集合させる排気マニホールドが前記シリンダヘッドと一体に形成され、
前記冷却水通路は、前記シリンダヘッドの内部にて前記排気マニホールドと隣接し、かつ前記並び方向に延びたマニホールド部冷却水通路をさらに備えている請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却水通路は、前記シリンダブロックに設けられ、前記ブロック側冷却水通路に冷却水を流入させるブロック側冷却水入口部と、前記ブロック側冷却水通路と前記ヘッド側冷却水通路とを連通する連通路と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記ブロック側冷却水入口部よりも上流側の冷却水を前記マニホールド部冷却水通路に流入させるヘッド側冷却水入口部とを備えている請求項３に記載の内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向に複数の気筒が形成された内燃機関に適用される冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の冷却装置として、シリンダブロックの内部に形成されたブロック側冷却水通路とシリンダヘッドの内部に形成されたヘッド側冷却水通路とを独立して設け、それら冷却水通路に冷却水を流通させてシリンダブロック及びシリンダヘッドを冷却するものが知られている（特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２４４５９号公報
【特許文献２】特開２００７−５１６０１号公報
【特許文献３】特開２００４−２１１６４５号公報
【特許文献４】実用新案登録第２５２６０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１の装置を一方向に複数の気筒が形成された内燃機関に適用した場合、冷却水通路の配置によって冷却水通路の圧力損失や内燃機関の冷却効率が変化する。例えば、各冷却水通路を気筒の並び方向に延びるように設けた場合には、冷却水通路の長さが相対的に長くなるので冷却水通路全体の圧力損失が大きくなる。また、各冷却水通路を気筒の並び方向と直交する方向に延びるように設けた場合には、冷却水通路の流路断面積が相対的に大きくなるので冷却対象部位の冷却が不足するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関の冷却対象部位を十分に冷却しつつ、圧力損失を低減することができる内燃機関の冷却装置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】
本発明の内燃機関の冷却装置は、一方向に並ぶ複数の気筒が形成されたシリンダブロックと、気筒毎の吸気ポートが前記複数の気筒の並び方向と交差する方向の一方の側に、気筒毎の排気ポートが前記交差する方向の他方の側にそれぞれ形成されたシリンダヘッドとを備えた内燃機関に適用され、冷却水を前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドに流通させるための冷却水通路が設けられた内燃機関の冷却装置であって、前記冷却水通路は、前記シリンダブロックの内部にて前記並び方向に延びたブロック側冷却水通路と、前記シリンダヘッドの内部にて前記吸気ポート及び前記排気ポートのそれぞれに沿うように延びたヘッド側冷却水通路とを備えることにより上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の冷却装置によれば、ヘッド側冷却水通路がシリンダヘッドの内部にて吸気ポート及び排気ポートのそれぞれに沿うように延びているので、その通路を気筒の並び方向に延びるように設けた場合と比べて冷却水通路全体の圧力損失を低減することができる。また、ブロック側冷却水通路がシリンダブロックの内部にて気筒の並び方向に延びているので、その通路を気筒の並び方向と直交する方向に延びるように設けた場合と比べて流路断面積が小さくなって、ブロック側冷却水通路内の冷却水の流速が上昇する。よって、シリンダブロックを十分に冷却することができる。
【０００８】
本発明の一形態において、前記冷却水通路は、前記シリンダブロックに設けられ、前記ブロック側冷却水通路に冷却水を流入させるブロック側冷却水入口部と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記ブロック側冷却水入口部よりも上流側の冷却水を前記ヘッド側冷却水通路に流入させるヘッド側冷却水入口部とをさらに備えてもよい（請求項２）。本形態によれば、ブロック側冷却水通路を経由させずに冷却水をヘッド側冷却水通路に導くことができる。つまり、ブロック側冷却水通路とヘッド側冷却水通路とのそれぞれに対して内燃機関で昇温する前の冷却水が流入するので、シリンダブロック及びシリンダヘッドをバランスよく冷却することができる。
【０００９】
本発明の一形態において、各気筒から前記排気ポートに導かれた排気を集合させる排気マニホールドが前記シリンダヘッドと一体に形成され、前記冷却水通路は、前記シリンダヘッドの内部にて前記排気マニホールドと隣接し、かつ前記並び方向に延びたマニホールド部冷却水通路をさらに備えてもよい（請求項３）。この形態によれば、排気が集合することによりシリンダヘッドの中でも温度が比較的高くなる排気マニホールドと隣接するようにマニホールド部冷却水通路を設けているので、排気マニホールドを優先的に冷却することができる。また、マニホールド部冷却水通路が気筒の並び方向に延びているので、その通路を気筒の並び方向と直交する方向に延びるように設けた場合よりも排気マニホールドの冷却効率を向上させることができる。
【００１０】
上記の形態において、前記冷却水通路は、前記シリンダブロックに設けられ、前記ブロック側冷却水通路に冷却水を流入させるブロック側冷却水入口部と、前記ブロック側冷却水通路と前記ヘッド側冷却水通路とを連通する連通路と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記ブロック側冷却水入口部よりも上流側の冷却水を前記マニホールド部冷却水通路に流入させるヘッド側冷却水入口部とを備えてもよい（請求項４）。この形態によれば、マニホールド部冷却水通路に対して内燃機関で昇温する前の冷却水が流入するので、排気マニホールドの冷却効率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、本発明の冷却装置によれば、ヘッド側冷却水通路がシリンダヘッドの内部にて吸気ポート及び排気ポートのそれぞれに沿うように延びているので、その通路を気筒の並び方向に延びるように設けた場合と比べて冷却水通路全体の圧力損失を低減することができる。また、ブロック側冷却水通路がシリンダブロックの内部にて気筒の並び方向に延びているので、その通路を気筒の並び方向と直交する方向に延びるように設けた場合と比べて流路断面積が小さくなって、ブロック側冷却水通路内の冷却水の流速が上昇する。よって、シリンダブロックを十分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】
【００１２】
図１は本発明の一形態に係る冷却装置が適用された内燃機関の要部を示している。図２は図１の上面図を示している。図１及び図２に示すように、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、一方向に並んだ複数（図２では４つ）の気筒２が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に配置されたシリンダヘッド４とを備えている。シリンダブロック３及びシリンダヘッド４は、複数の気筒２の並び方向の長さが並び方向と直交する方向の長さよりも大きく形成されている。以下、複数の気筒２の並び方向を縦方向と、複数の気筒２の並び方向と直交する方向を横方向と呼ぶことがある。
【００１３】
図２に示すように、シリンダヘッド４には、横方向の一方の側（図２の上側）に気筒２毎に設けられた吸気ポート５と、横方向の他方の側に気筒２毎に設けられた排気ポート６とがそれぞれ形成されている。但し、吸気ポート５及び排気ポート６は、縦方向と交差する方向に位置していれば、縦方向と直交する方向でなくてもよい。シリンダヘッド４には、排気ポート６が位置する排気側に一体に形成された排気マニホールド７が設けられている。排気マニホールド７は各排気ポート６に接続されて、各気筒２からの排気を集合させる集合部８を有している。このように構成されたエンジン１に対して冷却装置９が組み合わされている。
【００１４】
次に、図１及び図２を参照して冷却装置９について説明する。冷却装置９には、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４に冷却水を流通させるための第１冷却水通路１０と、シリンダヘッド４の排気側に冷却水を流通させるための第２冷却水通路１１とが設けられている。各図において、実線の矢印は第１冷却水通路１０とその冷却水の流れを、破線の矢印は第２冷却水通路１１とその冷却水の流れをそれぞれ示している。但し、図２はシリンダヘッド４内の冷却水の流れのみを矢印で示している。第１冷却水通路１０は、シリンダブロック３の内部にて縦方向（長手方向）に延びたブロック側冷却水通路１２と、シリンダヘッド４の内部にて吸気ポート５及び排気ポート６のそれぞれに沿うように延びた複数（図１及び図２では４つ）のヘッド側冷却水通路１３と、ブロック側冷却水通路１２とヘッド側冷却水通路１３とを連通する第１連通路１４と、シリンダヘッド４の吸気ポート５が位置する吸気側にて縦方向に延びた排出路１５とを備えている。ヘッド側冷却水通路１３は排出路１５と接続されている。第１連通路１４は、シリンダブロック３の排気側にてブロック側冷却水通路１２と接続され、シリンダヘッド４の排気側にてヘッド側冷却水通路１３と接続されている。
【００１５】
図１に示すように、第１冷却水通路１０は、シリンダブロック３の排気側の壁面に設けられたブロック側冷却水入口部１６と、シリンダヘッド４の吸気側の壁面に設けられた冷却水出口部１７とを有している。ブロック側冷却水入口部１６は、ブロック側冷却水通路１２と連通するようにして縦方向の一方の側（図１の右側）の端部に位置している。冷却水出口部１７は、排出路１５と連通するようにして縦方向の他方の側の端部に位置している。
【００１６】
図２に示すように、第２冷却水通路１１は、シリンダヘッド４の排気マニホールド７と隣接し、かつ並び方向に延びたマニホールド部冷却水通路１８と、マニホールド部冷却水通路１８と連通するようにしてシリンダヘッド４の縦方向の一方の側の端面に設けられたヘッド側冷却水入口部１９とをさらに備えている。マニホールド部冷却水通路１８は、排気マニホールド７の集合部８よりも幾らか長くなるように形成され、ヘッド側冷却水入口部１９の反対側の端部にて排気側に折れ曲がり、排出路１５に接続している。また、マニホールド部冷却水通路１８と第１連通路１４とは、第２連通路２０によって結ばれている。
【００１７】
次に、図１及び図２を参照して、第１冷却水通路１０を流通する冷却水の流れを説明する。不図示のポンプからブロック側冷却水入口部１６に送り出された冷却水は、ブロック側冷却水通路１２内を縦方向（図１の左側）に流れながら各第１連通路１４に導かれる。第１連通路１４に導かれた冷却水は、第１連通路１４内をシリンダヘッド４に向かう方向に流れてヘッド側冷却水通路１３に導かれる。ヘッド側冷却水通路１3に導かれた冷却水は、ヘッド側冷却水通路１３内をシリンダヘッド４の排気側から吸気側に向かう方向に流れ、排出路１５に流入する。排出路１５に導かれた冷却水は、各ヘッド側冷却水通路１３から流入する冷却水と合流しながら縦方向（図１の左側）に導かれ、冷却水出口部１７からシリンダヘッド４の外部に排出される。
【００１８】
続いて、第２冷却水通路１１を流通する冷却水の流れを説明する。上述したポンプは、冷却水をブロック側冷却水入口部１６に送り出すとともにヘッド側冷却水入口部１９にも送り出す。つまり、ヘッド側冷却水入口部１９にはブロック側冷却水入口部１６の上流の冷却水が導かれる。ヘッド側冷却水入口部１９は、その冷却水をマニホールド部冷却水通路１８に流入させる。マニホールド部冷却水通路１８に導かれた冷却水は、第１連通路１４及び第２連通路２０を経由した冷却水と合流しながら縦方向（図２の左側）に流れた後、排出路１５に導かれる。排出路１５に導かれた冷却水は、第１冷却水通路１０を経由した冷却水と合流して冷却水出口部１７からシリンダヘッド４の外部に排出される。
【００１９】
以上の第１冷却水通路１０においては、ヘッド側冷却水通路１３が吸気ポート５及び排気ポート６のそれぞれに沿うように延びているので、ヘッド側冷却水通路１３を縦方向に延びるように設けた場合と比べて第１冷却水通路１０の圧力損失が低減される。よって、ポンプの小型化を図ることができる。また、ブロック側冷却水通路１２が縦方向に延びているので、ブロック側冷却水通路１２を横方向に延びるように設けた場合と比べて、流路断面積が小さくなって、ブロック側冷却水通路１２内の冷却水の流速が上昇する。よって、シリンダブロック３を十分に冷却することができる。
【００２０】
本形態の冷却装置９では、排気マニホールド７と隣接するようにしてマニホールド部冷却水通路１８を設けているので、マニホールド部冷却水通路１８に流通する冷却水により排気マニホールド７を優先的に冷却することができる。また、マニホールド部冷却水通路１８が縦方向に延びているので、マニホールド部冷却水通路１８を横方向に延びるように設けた場合と比べて排気マニホールド７の冷却効率が向上する。加えて、ヘッド側冷却水入口部１９にはブロック側冷却水入口部１６の上流の冷却水が導かれているので、内燃機関１で昇温する前の冷却水がマニホールド部冷却水通路１８に流入する。これによって、排気マニホールド７の冷却効率がさらに向上する。
【００２１】
なお、本形態の第１冷却水通路１０では、ブロック側冷却水通路１２とヘッド側冷却水通路１１とを第１連通路１４にて連通しているが、この第１連通路１４を省略してブロック側冷却水通路１２とヘッド側冷却水通路１３とを内燃機関１の内部で独立して設けてもよい。この場合、ブロック側冷却水通路１２に関しては、シリンダブロック３に対してブロック側冷却水通路１２と連通するようにしてブロック側冷却水出口部（不図示）を追加し、ブロック側冷却水入口部１６→ブロック側冷却水通路１２→ブロック側冷却水出口部の経路で冷却水が流通するように構成すればよい。一方、ヘッド側冷却水通路１３に関しては、ヘッド側冷却水入口部１９→ヘッド側冷却水通路１３→排出路１５→冷却水出口部１７の経路で冷却水が流通するように構成すればよい。これにより、内燃機関１で昇温する前の冷却水がブロック側冷却水通路１２とヘッド側冷却水通路１３とのそれぞれに流入するので、シリンダブロック３とシリンダヘッド４とをバランスよく冷却することができる。
【００２２】
本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。例えば、第１冷却水通路１０は、ヘッド側冷却水通路１３内をシリンダヘッド４の吸気側から排気側に向かう方向に冷却水が流通するように構成してもよい。排気マニホールド７は、シリンダヘッド４に一体に設けた構成に限らず、例えばシリンダブロック３に一体に設けてもよいし、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４と幾らか離して設けてもよい。第２冷却水通路１１は上述した例に限らず、排気マニホールド７を冷却することができる限り、適宜の変更が可能である。例えば、第２冷却水通路２０からマニホールド部冷却水通路１８に流入する冷却水だけでも排気マニホールド７を十分に冷却することができる場合には、ヘッド側冷却水入口部１９を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の冷却装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】図１の上面図。
【符号の説明】
【００２４】
１  内燃機関
２  気筒
３  シリンダブロック
４  シリンダヘッド
５  吸気ポート
６  排気ポート
７  排気マニホールド
９  冷却装置
１０  第１冷却水通路（冷却水通路）
１１  第２冷却水通路（冷却水通路）
１２  ブロック側冷却水通路
１３  ヘッド側冷却水通路
１４  第１連通路（連通路）
１６  ブロック側冷却水入口部
１７  冷却水出口部
１８  マニホールド部冷却水通路
１９  ヘッド側冷却水入口部
２０  第２連通路
【図１】
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【図２】
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