シリンダヘッドガスケット
【課題】オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロック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において、エンジン燃焼室近傍の冷却性能を高めることを可能にし、シリンダヘッドガスケットの外周にコーティングされている膜の剥離を防止する。
【解決手段】シリンダヘッドガスケット３を複数枚のプレート３１，３２，３３の積層構造とし、シリンダヘッド側シールプレート３２の、すくなくともシリンダボア１１に対応する貫通孔の周囲領域１００の上面に核沸騰促進部３８を設ける。
【解決手段】シリンダヘッドガスケット３を複数枚のプレート３１，３２，３３の積層構造とし、シリンダヘッド側シールプレート３２の、すくなくともシリンダボア１１に対応する貫通孔の周囲領域１００の上面に核沸騰促進部３８を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間には、シリンダヘッドガスケットが挟み付けられている。このシリンダヘッドガスケットは、エンジンの燃焼室内での燃料の燃焼により発生する高温高圧の燃焼ガスが漏洩しないようにシールするものである。
【０００３】
例えば、シリンダヘッドガスケットは、シリンダボアに対応する貫通孔を有するシリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの間にシムプレートを挟んだ３層積層構造とされている。
【０００４】
このシリンダヘッドガスケットには、シール性、耐熱性ならびに耐久性を高めるために、前記２つのシールプレートを鋼板として、シムプレートをアルミニウム合金などとしたタイプがある。なお、前記シリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの外周には、それらの接触相手（シリンダブロックやシリンダヘッド）との密着性およびシール性を高めるために、ゴム材などの膜がコーティングされている。
【０００５】
例えば特許文献１には、積層される上下すべてのシールプレートに、波打ったような凹凸状係合部を設けたものがある。この凹凸状係合部は、特許文献１の要約書および明細書の段落００１２に記載されているように、複数のシールプレート相互の相対的なずれを抑制するとともに、シリンダヘッドとシリンダブロックを強固に連結するために設けられている。
【０００６】
また、特許文献２には、シリンダシリンダブロック側ウォータージャケットのシリンダ側壁面に凹凸表面構造を設けることによって、核沸騰を助長させることにより、積極的な冷却を行うようにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６５８０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９６５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１，２に係る従来例では、エンジンの暖機中など、ウォーターポンプを停止させて冷却水を循環させないようにして、冷却水温度を上昇させることがあるが、その際、シリンダブロックのウォータージャケット内の冷却水が沸騰するようなことがあると、この沸騰によって発生する高温の気泡がシリンダヘッドガスケットのシールプレートのコーティング材を攻撃することによって、当該コーティング材が剥離してしまう可能性が高くなる。このような剥離が発生すると、シリンダヘッドガスケットのシール性が低下することになりかねない。
【０００９】
このような事情に鑑み、本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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において、エンジン燃焼室近傍の冷却性能を高めることを可能にし、例えばシリンダヘッドガスケットの外周に膜がコーティングされている場合にはこの膜の剥離を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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であって、その上面に核沸騰促進部が設けられている、ことを特徴としている。
【００１１】
例えば前記両ウォータジャケットにおいてエンジンの燃焼室近傍で熱負荷が高くなるような場合には、そこの冷却水が沸騰しやすくなる。そのような場合には、シリンダヘッドガスケットの上面に設けている核沸騰促進部が発泡核として蒸気泡を優先的に発生するようになる。
【００１２】
このような核沸騰（サブクール沸騰）が発生すると、気化潜熱でもってシリンダヘッドガスケットおよびその周辺が積極的に冷却されることになる。これに伴い、シリンダブロックおよびシリンダヘッドにおける燃焼室近傍が効率良く冷却されるようになる。
【００１３】
しかも、核沸騰促進部をシリンダヘッドガスケットにおいてシリンダヘッド側ウォータージャケットに露呈する領域に設けている場合には、前記核沸騰によって発生する高温の気泡はシリンダヘッド側ウォータージャケット内で速やかに上昇することになるので、シリンダヘッドガスケットの上面近傍に前記高温の気泡が残留せずに済むようになる。そのために、例えばシリンダヘッドガスケットの外周に密着性およびシール性を高めるための膜をコーティングしている場合には、この膜が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜が剥離しにくくなる。
【００１４】
好ましくは、前記核沸騰促進部は、少なくともシリンダボアに対応する貫通孔の周囲領域に設けられている。
【００１５】
ここでは、核沸騰促進部を設ける領域について熱負荷の高い領域に特定している。この特定によってシリンダボアの冷却性能が向上するようになる。
【００１６】
好ましくは、前記核沸騰促進部は、凹みあるいは凹凸とされている。ここでは、核沸騰促進部について凹みの内面の表面積を大きくするような形状に特定している。この特定によれば核沸騰の発生起点を明確にできるようになる。
【００１７】
好ましくは、傾斜姿勢とされる前記シリンダブロックのウォータージャケットのシリンダヘッド側開口において鉛直方向最上領域に対応する領域には、気泡逃がし用の貫通孔が設けられている。
【００１８】
この構成では、例えばシリンダブロック側ウォータージャケット内に露呈しているシリンダヘッドガスケットの下面から核沸騰によって高温の気泡が発生するような場合に、この高温の気泡がシリンダブロック側ウォータージャケット内において鉛直方向最上領域に集まるようになるが、この高温の気泡は前記最上領域に対応してシリンダヘッドガスケットに設けられている気泡逃がし用の貫通孔を通ってシリンダヘッド側ウォータージャケットに速やかに抜け出るようになる。
【００１９】
これにより、シリンダブロック側ウォータージャケット内に発生した高温の気泡がシリンダヘッドガスケットの下面近傍に残留しなくなる。そのために、例えばシリンダヘッドガスケットの外周に密着性およびシール性を高めるための膜をコーティングしている場合には、この膜が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜が剥離しにくくなる。
【００２０】
好ましくは、本発明のシリンダヘッドガスケットは、複数枚のプレートの積層構造とされ、そのうちのシリンダヘッド側シールプレートの上面に前記核沸騰促進部が設けられている。
【００２１】
ここでは、シリンダヘッドガスケットの構成を積層構造に特定し、シリンダヘッドガスケットを構成する複数枚のシールプレートのうち、シリンダヘッド側ウォータージャケット内に露呈するシリンダヘッド側シールプレートを、核沸騰促進部の形成対象部材に特定している。
【００２２】
好ましくは、前記シリンダヘッドガスケットは、シリンダボアに対応する貫通孔を有するシリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの間にシムプレートを挟んだ３層積層構造とされ、前記両シールプレートの外周には接触相手との密着性およびシール性を高めるための膜がコーティングされている。
【００２３】
ここでは、シリンダヘッドガスケットの構成を３層積層構造にさらに特定し、２つのシールプレートの外周に膜をコーティングすることを特定している。この特定によれば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの結合面の密着性ならびにシール性が高められるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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において、エンジンの燃焼室近傍の冷却性能を高めることが可能になる。ひいてはシリンダヘッドガスケットの外周に膜がコーティングされている場合にはこの膜が剥離することを防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るシリンダヘッドガスケットの適用対象となる水冷式エンジンの一実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のシリンダヘッドガスケットおよびその周辺部分を拡大して示す図である。
【図３】図２の二点鎖線で囲む領域を拡大して示す図である。
【図４】図１のシリンダブロックおよびシリンダヘッドガスケットを分離した状態を示す上面図である。
【図５】図１から図４のシリンダヘッドガスケットにおいて核沸騰促進部の形成領域の一例を説明するための上面図である。
【図６】図１のシリンダブロック側ウォータージャケットとシリンダヘッドガスケットの気泡逃がし用貫通孔との相対的な位置関係を説明するための斜視図である。
【図７】図１から図４のシリンダヘッドガスケットにおいて核沸騰促進部の形成領域の他例を説明するための上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１から図６に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、直列４気筒型の水冷式エンジンを例に挙げている。図中、１はシリンダブロック１はシリンダヘッド、３はシリンダヘッドガスケットを示している。
【００２８】
シリンダブロック１には、複数（この実施形態では４つ）のシリンダボア１１・・・が設けられている。このシリンダブロック１において各シリンダボア１１を囲むようにウォータジャケット１２が設けられている。
【００２９】
このシリンダブロック側ウォータジャケット１２は、例えばサイアミーズ形式とされて４つのシリンダボア１１の周囲を囲むような形状とされており、シリンダブロック１において一般に熱負荷が高くなる上側に設けられている。そして、シリンダブロック側ウォータジャケット１２はシリンダブロック１の上面で開口されている。このようなシリンダブロック１が、いわゆるオープンデッキ構造と呼ばれる。
【００３０】
シリンダヘッド２には、複数（この実施形態では４つ）の燃焼室を作るための凹部２１・・・が設けられているとともに、吸気ポート２２および排気ポート２３が設けられている。このシリンダヘッド２には、ウォータジャケット２４が設けられている。このシリンダヘッド側ウォータジャケット２４は、基本的に燃焼室を作るための凹部２１と排気ポート２３の周辺に設けられており、下側つまりシリンダブロック１側へ向けて開口されている。
【００３１】
シリンダヘッドガスケット３は、シリンダブロック１とシリンダヘッド２との間に介装されている。このシリンダヘッドガスケット３は、シリンダブロック側シールプレート３１およびシリンダヘッド側シールプレート３２の間にシムプレート３３を挟んだ３層積層構造とされている。
【００３２】
前記２つのシールプレート３１，３２は鋼板とされ、シムプレート３３はアルミニウム合金などとされることによって、シール性、耐熱性ならびに耐久性が高められている。また、両シールプレート３１，３２の外周には、それらの接触相手（シリンダブロック１やシリンダヘッド２）との密着性およびシール性を高めるために、膜３４が被覆形成されている。この膜３４の素材としては、例えばフッ素系ゴム、ニトリル系ゴムあるいはエラストマーなどとすることができる。
【００３３】
そして、シリンダヘッドガスケット３は、その外縁形状がシリンダブロック１の上面の外縁形状に近似するように形成されており、このシリンダヘッドガスケット３には、４つのシリンダボア１１・・・に対応する貫通孔３５・・・と、シリンダブロック側ウォータジャケット１２とシリンダヘッド側ウォータジャケット２４との間で冷却水の流通を可能とするための通水孔３６・・・と、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とを連結するためのボルト（図示省略）が挿通されるボルト孔３７・・・が設けられている。なお、通水孔３６は、吸気ポート２２側よりも排気ポート２３側に多く設けられている。
【００３４】
さらに、シリンダヘッドガスケット３のシリンダブロック側シールプレート３１およびシリンダヘッド側シールプレート３２とには、それぞれ相手側へ向けて突出するビード３１ａ，３２ａが設けられている。このビード３１ａ，３２ａは、例えばプレス加工によって形成されるが、シリンダブロック１とシリンダヘッド２との連結に伴う圧接力によって弾性変形させられることによってシール性を高めるために設けられている。
【００３５】
この実施形態では、図２から図５に示すように、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面において貫通孔３５の周囲領域に、多数の微細な核沸騰促進部３８が設けられている。詳しくは、核沸騰促進部３８は、図５のクロスハッチングで示すように、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面においてシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に露呈する領域１００に設けられている。
【００３６】
この核沸騰促進部３８は、断面略Ｖ字形またはＵ字形の凹みとされており、その開口幅は例えばμｍ単位あるいはｎｍ単位に設定される。なお、この核沸騰促進部３８は、凹みとせずに、凹みと凸部とが混在したものとすることが可能である。
【００３７】
この凹みからなる核沸騰促進部３８は、例えばシリンダヘッド側シールプレート３２に膜３４を被覆形成した後で適宜の工具を用いて、線状に引っ掻いたり、あるいはドット状に凹ませたりすることにより作ることが可能であり、その他には、例えばプレス加工等による型の転写で作ることが可能である。さらに、核沸騰促進部３８を凹凸とする場合には、例えばシリンダヘッド側シールプレート３２の上面および膜３４を腐食させることにより、多数の微細な凹凸を作ることが可能である。
【００３８】
このような核沸騰促進部３８を設けている場合には、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面における局部の表面積が拡大されるから、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４内の冷却水の温度上昇に伴いシリンダヘッド側シールプレート３２の全体が昇温すると、核沸騰促進部３８の存在領域が発泡核として蒸気泡を発生するようになる。つまり、核沸騰促進部３８で優先的に核沸騰（サブクール沸騰）が発生することになって高温の気泡が発生するようになる。この核沸騰が発生すると、気化潜熱でもってシリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２およびその周辺が積極的に冷却されることになる。
【００３９】
さらに、図２および図６に示すように、傾斜姿勢とされるシリンダブロック１のウォータージャケット１２のシリンダヘッド側開口において鉛直方向最上領域（図６の２００，２０１）に対応する領域には、気泡逃がし用貫通孔３９が設けられている。
【００４０】
このような気泡逃がし用貫通孔３９を設けている場合には、次のような点で有利になる。仮にシリンダブロック側ウォータージャケット１２内に露呈しているシリンダヘッドガスケット３のシリンダブロック側シールプレート３１の下面から核沸騰によって高温の気泡が発生するような場合に、この高温の気泡がシリンダブロック側ウォータージャケット１２の上側開口において鉛直方向最上領域（図６の２００，２０１）に上昇して集まるようになる。そのため、この最上領域（図６の２００，２０１）に集まった高温の気泡が、シリンダヘッドガスケット３の貫通孔３９を通ってシリンダヘッド側ウォータージャケット２４へ抜け出るようになる。
【００４１】
ところで、図示していないが、水冷式エンジンには例えば電動式ウォータポンプが設置されており、このウォーターポンプを作動させると、冷却水がシリンダブロック側ウォータジャケット１２に導入されてからシリンダヘッドガスケット３の通水孔３６を通じてシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に流れるようになる。この冷却水の循環によりシリンダブロック１のシリンダボア１１における燃焼室寄り領域が冷却されるとともに、シリンダヘッド２において燃焼室（凹み２１）の周囲や排気ポート２３の周囲が冷却されるようになる。
【００４２】
エンジンの暖機運転中は、前記ウォーターポンプを非作動とすることにより冷却水を循環させないようにして、シリンダブロック側ウォータジャケット１２やシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内の冷却水の昇温を促進させるようにする。
【００４３】
このような暖機運転中、あるいはエンジンが高負荷になっている状況では、両ウォータージャケット１２，２４の燃焼室近傍の熱負荷が高くなり、その領域で冷却水が沸騰しやすくなる。そのような場合には、シリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２の上面に設けている核沸騰促進部３８が発泡核として蒸気泡を発生するようになる。このような核沸騰が発生すると、気化潜熱でもってシリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２およびその周辺が積極的に冷却されることになる。これにより、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２における燃焼室近傍が効率良く冷却されるようになる。
【００４４】
しかも、核沸騰促進部３８がシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内に露呈しているから、前記核沸騰によって発生する高温の気泡はシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内で速やかに上昇することになるので、シリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２の近傍に高温の気泡が残留せずに済むようになる。そのために、このシリンダヘッド側シールプレート３２の外周にコーティングされている膜３４が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜３４が剥離しにくくなる。
【００４５】
ところで、シリンダブロック側ウォータージャケット１２内に露呈しているシリンダブロック側シールプレート３１の下面から核沸騰によって高温の気泡が発生した場合には、この高温の気泡がシリンダブロック側ウォータージャケット１２内において鉛直方向最上領域（図６の符号２００，２０１参照）に集まるようになるが、この高温の気泡は前記最上領域に対応してシリンダヘッドガスケット３に設けられている気泡逃がし用の貫通孔３９を通ってシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に速やかに抜け出るようになる。
【００４６】
これにより、シリンダブロック側ウォータージャケット１２内に発生した高温の気泡が、シリンダヘッドガスケット３のシリンダブロック側シールプレート３１の下面近傍に残留しなくなる。そのために、このシリンダブロック側シールプレート３１の外周にコーティングされている膜３４が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜３４が剥離することも防止されるようになる。
【００４７】
そして、前記のようにシリンダヘッド側ウォータジャケット２４内で上昇した気泡は、図示していないエンジン外部の冷却水循環路に移動し、当該循環路内に存在する比較的低温の冷却水により消失されることになる。
【００４８】
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、シリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２の上面に核沸騰促進部３８を設けることによって、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とにおける燃焼室近傍を効率良く冷却することが可能になる。
【００４９】
しかも、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４内に露呈している核沸騰促進部３８を起点として発生する高温の気泡がシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内を速やかに上昇するようになるから、前記高温の気泡がシリンダヘッド側シールプレート３２の上面近傍に残留しにくくなり、当該シリンダヘッド側シールプレート３２の外周にコーティングされる膜３４が剥離しにくくなる。したがって、本発明によれば、シリンダヘッドガスケット３によるシール性を長期にわたって確保することが可能になる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００５１】
（１）上記実施形態では、本発明のシリンダヘッドガスケット３の適用対象として直列４気筒型エンジンを例に挙げているが、本発明の適用対象となるエンジンの型式や気筒数は特に限定されるものではない。
【００５２】
（２）上記実施形態では、核沸騰促進部３８をシリンダヘッド側シールプレート３２の上面のみに設けるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばシリンダブロック側シールプレート３１の下面にも核沸騰促進部３８を設けるようにしてもよい。
【００５３】
（３）上記実施形態では、核沸騰促進部３８をシリンダヘッド側シールプレート３２の上面においてシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に対応する領域（図５の符号１００）に設けるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、核沸騰促進部３８の形成領域としては、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面において図７のクロスハッチングで示す領域１０１とすることが可能である。詳しくは、前記領域１０１は、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面において、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４の内側内壁面（凹部２１寄り内壁面）を中心として、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４内にはみ出す位置から前記内側内壁面にはみ出す位置までの領域とすることができる。
【００５４】
（４）上記実施形態では、気泡逃がし用の貫通孔３９を設けるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前記貫通孔３９を設けていない形態とすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ シリンダブロック
１１ シリンダボア
１２ シリンダブロック側ウォータージャケット
２ シリンダヘッド
２１ 燃焼室形成用の凹部
２３ 排気ポート
２４ シリンダヘッド側ウォータージャケット
３ シリンダヘッドガスケット
３１ シリンダブロック側シールプレート
３２ シリンダヘッド側シールプレート
３３ シムプレート
３４ 膜
３５ シリンダボアに対応する貫通孔
３６ 通水孔
３８ 核沸騰促進部
３９ 気泡逃がし用の貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間には、シリンダヘッドガスケットが挟み付けられている。このシリンダヘッドガスケットは、エンジンの燃焼室内での燃料の燃焼により発生する高温高圧の燃焼ガスが漏洩しないようにシールするものである。
【０００３】
例えば、シリンダヘッドガスケットは、シリンダボアに対応する貫通孔を有するシリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの間にシムプレートを挟んだ３層積層構造とされている。
【０００４】
このシリンダヘッドガスケットには、シール性、耐熱性ならびに耐久性を高めるために、前記２つのシールプレートを鋼板として、シムプレートをアルミニウム合金などとしたタイプがある。なお、前記シリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの外周には、それらの接触相手（シリンダブロックやシリンダヘッド）との密着性およびシール性を高めるために、ゴム材などの膜がコーティングされている。
【０００５】
例えば特許文献１には、積層される上下すべてのシールプレートに、波打ったような凹凸状係合部を設けたものがある。この凹凸状係合部は、特許文献１の要約書および明細書の段落００１２に記載されているように、複数のシールプレート相互の相対的なずれを抑制するとともに、シリンダヘッドとシリンダブロックを強固に連結するために設けられている。
【０００６】
また、特許文献２には、シリンダシリンダブロック側ウォータージャケットのシリンダ側壁面に凹凸表面構造を設けることによって、核沸騰を助長させることにより、積極的な冷却を行うようにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６５８０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９６５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１，２に係る従来例では、エンジンの暖機中など、ウォーターポンプを停止させて冷却水を循環させないようにして、冷却水温度を上昇させることがあるが、その際、シリンダブロックのウォータージャケット内の冷却水が沸騰するようなことがあると、この沸騰によって発生する高温の気泡がシリンダヘッドガスケットのシールプレートのコーティング材を攻撃することによって、当該コーティング材が剥離してしまう可能性が高くなる。このような剥離が発生すると、シリンダヘッドガスケットのシール性が低下することになりかねない。
【０００９】
このような事情に鑑み、本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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において、エンジン燃焼室近傍の冷却性能を高めることを可能にし、例えばシリンダヘッドガスケットの外周に膜がコーティングされている場合にはこの膜の剥離を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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であって、その上面に核沸騰促進部が設けられている、ことを特徴としている。
【００１１】
例えば前記両ウォータジャケットにおいてエンジンの燃焼室近傍で熱負荷が高くなるような場合には、そこの冷却水が沸騰しやすくなる。そのような場合には、シリンダヘッドガスケットの上面に設けている核沸騰促進部が発泡核として蒸気泡を優先的に発生するようになる。
【００１２】
このような核沸騰（サブクール沸騰）が発生すると、気化潜熱でもってシリンダヘッドガスケットおよびその周辺が積極的に冷却されることになる。これに伴い、シリンダブロックおよびシリンダヘッドにおける燃焼室近傍が効率良く冷却されるようになる。
【００１３】
しかも、核沸騰促進部をシリンダヘッドガスケットにおいてシリンダヘッド側ウォータージャケットに露呈する領域に設けている場合には、前記核沸騰によって発生する高温の気泡はシリンダヘッド側ウォータージャケット内で速やかに上昇することになるので、シリンダヘッドガスケットの上面近傍に前記高温の気泡が残留せずに済むようになる。そのために、例えばシリンダヘッドガスケットの外周に密着性およびシール性を高めるための膜をコーティングしている場合には、この膜が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜が剥離しにくくなる。
【００１４】
好ましくは、前記核沸騰促進部は、少なくともシリンダボアに対応する貫通孔の周囲領域に設けられている。
【００１５】
ここでは、核沸騰促進部を設ける領域について熱負荷の高い領域に特定している。この特定によってシリンダボアの冷却性能が向上するようになる。
【００１６】
好ましくは、前記核沸騰促進部は、凹みあるいは凹凸とされている。ここでは、核沸騰促進部について凹みの内面の表面積を大きくするような形状に特定している。この特定によれば核沸騰の発生起点を明確にできるようになる。
【００１７】
好ましくは、傾斜姿勢とされる前記シリンダブロックのウォータージャケットのシリンダヘッド側開口において鉛直方向最上領域に対応する領域には、気泡逃がし用の貫通孔が設けられている。
【００１８】
この構成では、例えばシリンダブロック側ウォータージャケット内に露呈しているシリンダヘッドガスケットの下面から核沸騰によって高温の気泡が発生するような場合に、この高温の気泡がシリンダブロック側ウォータージャケット内において鉛直方向最上領域に集まるようになるが、この高温の気泡は前記最上領域に対応してシリンダヘッドガスケットに設けられている気泡逃がし用の貫通孔を通ってシリンダヘッド側ウォータージャケットに速やかに抜け出るようになる。
【００１９】
これにより、シリンダブロック側ウォータージャケット内に発生した高温の気泡がシリンダヘッドガスケットの下面近傍に残留しなくなる。そのために、例えばシリンダヘッドガスケットの外周に密着性およびシール性を高めるための膜をコーティングしている場合には、この膜が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜が剥離しにくくなる。
【００２０】
好ましくは、本発明のシリンダヘッドガスケットは、複数枚のプレートの積層構造とされ、そのうちのシリンダヘッド側シールプレートの上面に前記核沸騰促進部が設けられている。
【００２１】
ここでは、シリンダヘッドガスケットの構成を積層構造に特定し、シリンダヘッドガスケットを構成する複数枚のシールプレートのうち、シリンダヘッド側ウォータージャケット内に露呈するシリンダヘッド側シールプレートを、核沸騰促進部の形成対象部材に特定している。
【００２２】
好ましくは、前記シリンダヘッドガスケットは、シリンダボアに対応する貫通孔を有するシリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの間にシムプレートを挟んだ３層積層構造とされ、前記両シールプレートの外周には接触相手との密着性およびシール性を高めるための膜がコーティングされている。
【００２３】
ここでは、シリンダヘッドガスケットの構成を３層積層構造にさらに特定し、２つのシールプレートの外周に膜をコーティングすることを特定している。この特定によれば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの結合面の密着性ならびにシール性が高められるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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において、エンジンの燃焼室近傍の冷却性能を高めることが可能になる。ひいてはシリンダヘッドガスケットの外周に膜がコーティングされている場合にはこの膜が剥離することを防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るシリンダヘッドガスケットの適用対象となる水冷式エンジンの一実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のシリンダヘッドガスケットおよびその周辺部分を拡大して示す図である。
【図３】図２の二点鎖線で囲む領域を拡大して示す図である。
【図４】図１のシリンダブロックおよびシリンダヘッドガスケットを分離した状態を示す上面図である。
【図５】図１から図４のシリンダヘッドガスケットにおいて核沸騰促進部の形成領域の一例を説明するための上面図である。
【図６】図１のシリンダブロック側ウォータージャケットとシリンダヘッドガスケットの気泡逃がし用貫通孔との相対的な位置関係を説明するための斜視図である。
【図７】図１から図４のシリンダヘッドガスケットにおいて核沸騰促進部の形成領域の他例を説明するための上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１から図６に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、直列４気筒型の水冷式エンジンを例に挙げている。図中、１はシリンダブロック１はシリンダヘッド、３はシリンダヘッドガスケットを示している。
【００２８】
シリンダブロック１には、複数（この実施形態では４つ）のシリンダボア１１・・・が設けられている。このシリンダブロック１において各シリンダボア１１を囲むようにウォータジャケット１２が設けられている。
【００２９】
このシリンダブロック側ウォータジャケット１２は、例えばサイアミーズ形式とされて４つのシリンダボア１１の周囲を囲むような形状とされており、シリンダブロック１において一般に熱負荷が高くなる上側に設けられている。そして、シリンダブロック側ウォータジャケット１２はシリンダブロック１の上面で開口されている。このようなシリンダブロック１が、いわゆるオープンデッキ構造と呼ばれる。
【００３０】
シリンダヘッド２には、複数（この実施形態では４つ）の燃焼室を作るための凹部２１・・・が設けられているとともに、吸気ポート２２および排気ポート２３が設けられている。このシリンダヘッド２には、ウォータジャケット２４が設けられている。このシリンダヘッド側ウォータジャケット２４は、基本的に燃焼室を作るための凹部２１と排気ポート２３の周辺に設けられており、下側つまりシリンダブロック１側へ向けて開口されている。
【００３１】
シリンダヘッドガスケット３は、シリンダブロック１とシリンダヘッド２との間に介装されている。このシリンダヘッドガスケット３は、シリンダブロック側シールプレート３１およびシリンダヘッド側シールプレート３２の間にシムプレート３３を挟んだ３層積層構造とされている。
【００３２】
前記２つのシールプレート３１，３２は鋼板とされ、シムプレート３３はアルミニウム合金などとされることによって、シール性、耐熱性ならびに耐久性が高められている。また、両シールプレート３１，３２の外周には、それらの接触相手（シリンダブロック１やシリンダヘッド２）との密着性およびシール性を高めるために、膜３４が被覆形成されている。この膜３４の素材としては、例えばフッ素系ゴム、ニトリル系ゴムあるいはエラストマーなどとすることができる。
【００３３】
そして、シリンダヘッドガスケット３は、その外縁形状がシリンダブロック１の上面の外縁形状に近似するように形成されており、このシリンダヘッドガスケット３には、４つのシリンダボア１１・・・に対応する貫通孔３５・・・と、シリンダブロック側ウォータジャケット１２とシリンダヘッド側ウォータジャケット２４との間で冷却水の流通を可能とするための通水孔３６・・・と、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とを連結するためのボルト（図示省略）が挿通されるボルト孔３７・・・が設けられている。なお、通水孔３６は、吸気ポート２２側よりも排気ポート２３側に多く設けられている。
【００３４】
さらに、シリンダヘッドガスケット３のシリンダブロック側シールプレート３１およびシリンダヘッド側シールプレート３２とには、それぞれ相手側へ向けて突出するビード３１ａ，３２ａが設けられている。このビード３１ａ，３２ａは、例えばプレス加工によって形成されるが、シリンダブロック１とシリンダヘッド２との連結に伴う圧接力によって弾性変形させられることによってシール性を高めるために設けられている。
【００３５】
この実施形態では、図２から図５に示すように、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面において貫通孔３５の周囲領域に、多数の微細な核沸騰促進部３８が設けられている。詳しくは、核沸騰促進部３８は、図５のクロスハッチングで示すように、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面においてシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に露呈する領域１００に設けられている。
【００３６】
この核沸騰促進部３８は、断面略Ｖ字形またはＵ字形の凹みとされており、その開口幅は例えばμｍ単位あるいはｎｍ単位に設定される。なお、この核沸騰促進部３８は、凹みとせずに、凹みと凸部とが混在したものとすることが可能である。
【００３７】
この凹みからなる核沸騰促進部３８は、例えばシリンダヘッド側シールプレート３２に膜３４を被覆形成した後で適宜の工具を用いて、線状に引っ掻いたり、あるいはドット状に凹ませたりすることにより作ることが可能であり、その他には、例えばプレス加工等による型の転写で作ることが可能である。さらに、核沸騰促進部３８を凹凸とする場合には、例えばシリンダヘッド側シールプレート３２の上面および膜３４を腐食させることにより、多数の微細な凹凸を作ることが可能である。
【００３８】
このような核沸騰促進部３８を設けている場合には、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面における局部の表面積が拡大されるから、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４内の冷却水の温度上昇に伴いシリンダヘッド側シールプレート３２の全体が昇温すると、核沸騰促進部３８の存在領域が発泡核として蒸気泡を発生するようになる。つまり、核沸騰促進部３８で優先的に核沸騰（サブクール沸騰）が発生することになって高温の気泡が発生するようになる。この核沸騰が発生すると、気化潜熱でもってシリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２およびその周辺が積極的に冷却されることになる。
【００３９】
さらに、図２および図６に示すように、傾斜姿勢とされるシリンダブロック１のウォータージャケット１２のシリンダヘッド側開口において鉛直方向最上領域（図６の２００，２０１）に対応する領域には、気泡逃がし用貫通孔３９が設けられている。
【００４０】
このような気泡逃がし用貫通孔３９を設けている場合には、次のような点で有利になる。仮にシリンダブロック側ウォータージャケット１２内に露呈しているシリンダヘッドガスケット３のシリンダブロック側シールプレート３１の下面から核沸騰によって高温の気泡が発生するような場合に、この高温の気泡がシリンダブロック側ウォータージャケット１２の上側開口において鉛直方向最上領域（図６の２００，２０１）に上昇して集まるようになる。そのため、この最上領域（図６の２００，２０１）に集まった高温の気泡が、シリンダヘッドガスケット３の貫通孔３９を通ってシリンダヘッド側ウォータージャケット２４へ抜け出るようになる。
【００４１】
ところで、図示していないが、水冷式エンジンには例えば電動式ウォータポンプが設置されており、このウォーターポンプを作動させると、冷却水がシリンダブロック側ウォータジャケット１２に導入されてからシリンダヘッドガスケット３の通水孔３６を通じてシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に流れるようになる。この冷却水の循環によりシリンダブロック１のシリンダボア１１における燃焼室寄り領域が冷却されるとともに、シリンダヘッド２において燃焼室（凹み２１）の周囲や排気ポート２３の周囲が冷却されるようになる。
【００４２】
エンジンの暖機運転中は、前記ウォーターポンプを非作動とすることにより冷却水を循環させないようにして、シリンダブロック側ウォータジャケット１２やシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内の冷却水の昇温を促進させるようにする。
【００４３】
このような暖機運転中、あるいはエンジンが高負荷になっている状況では、両ウォータージャケット１２，２４の燃焼室近傍の熱負荷が高くなり、その領域で冷却水が沸騰しやすくなる。そのような場合には、シリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２の上面に設けている核沸騰促進部３８が発泡核として蒸気泡を発生するようになる。このような核沸騰が発生すると、気化潜熱でもってシリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２およびその周辺が積極的に冷却されることになる。これにより、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２における燃焼室近傍が効率良く冷却されるようになる。
【００４４】
しかも、核沸騰促進部３８がシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内に露呈しているから、前記核沸騰によって発生する高温の気泡はシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内で速やかに上昇することになるので、シリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２の近傍に高温の気泡が残留せずに済むようになる。そのために、このシリンダヘッド側シールプレート３２の外周にコーティングされている膜３４が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜３４が剥離しにくくなる。
【００４５】
ところで、シリンダブロック側ウォータージャケット１２内に露呈しているシリンダブロック側シールプレート３１の下面から核沸騰によって高温の気泡が発生した場合には、この高温の気泡がシリンダブロック側ウォータージャケット１２内において鉛直方向最上領域（図６の符号２００，２０１参照）に集まるようになるが、この高温の気泡は前記最上領域に対応してシリンダヘッドガスケット３に設けられている気泡逃がし用の貫通孔３９を通ってシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に速やかに抜け出るようになる。
【００４６】
これにより、シリンダブロック側ウォータージャケット１２内に発生した高温の気泡が、シリンダヘッドガスケット３のシリンダブロック側シールプレート３１の下面近傍に残留しなくなる。そのために、このシリンダブロック側シールプレート３１の外周にコーティングされている膜３４が前記高温の気泡によって攻撃されなくなるので、この膜３４が剥離することも防止されるようになる。
【００４７】
そして、前記のようにシリンダヘッド側ウォータジャケット２４内で上昇した気泡は、図示していないエンジン外部の冷却水循環路に移動し、当該循環路内に存在する比較的低温の冷却水により消失されることになる。
【００４８】
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、シリンダヘッドガスケット３のシリンダヘッド側シールプレート３２の上面に核沸騰促進部３８を設けることによって、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とにおける燃焼室近傍を効率良く冷却することが可能になる。
【００４９】
しかも、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４内に露呈している核沸騰促進部３８を起点として発生する高温の気泡がシリンダヘッド側ウォータージャケット２４内を速やかに上昇するようになるから、前記高温の気泡がシリンダヘッド側シールプレート３２の上面近傍に残留しにくくなり、当該シリンダヘッド側シールプレート３２の外周にコーティングされる膜３４が剥離しにくくなる。したがって、本発明によれば、シリンダヘッドガスケット３によるシール性を長期にわたって確保することが可能になる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００５１】
（１）上記実施形態では、本発明のシリンダヘッドガスケット３の適用対象として直列４気筒型エンジンを例に挙げているが、本発明の適用対象となるエンジンの型式や気筒数は特に限定されるものではない。
【００５２】
（２）上記実施形態では、核沸騰促進部３８をシリンダヘッド側シールプレート３２の上面のみに設けるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばシリンダブロック側シールプレート３１の下面にも核沸騰促進部３８を設けるようにしてもよい。
【００５３】
（３）上記実施形態では、核沸騰促進部３８をシリンダヘッド側シールプレート３２の上面においてシリンダヘッド側ウォータージャケット２４に対応する領域（図５の符号１００）に設けるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、核沸騰促進部３８の形成領域としては、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面において図７のクロスハッチングで示す領域１０１とすることが可能である。詳しくは、前記領域１０１は、シリンダヘッド側シールプレート３２の上面において、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４の内側内壁面（凹部２１寄り内壁面）を中心として、シリンダヘッド側ウォータージャケット２４内にはみ出す位置から前記内側内壁面にはみ出す位置までの領域とすることができる。
【００５４】
（４）上記実施形態では、気泡逃がし用の貫通孔３９を設けるようにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前記貫通孔３９を設けていない形態とすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１ シリンダブロック
１１ シリンダボア
１２ シリンダブロック側ウォータージャケット
２ シリンダヘッド
２１ 燃焼室形成用の凹部
２３ 排気ポート
２４ シリンダヘッド側ウォータージャケット
３ シリンダヘッドガスケット
３１ シリンダブロック側シールプレート
３２ シリンダヘッド側シールプレート
３３ シムプレート
３４ 膜
３５ シリンダボアに対応する貫通孔
３６ 通水孔
３８ 核沸騰促進部
３９ 気泡逃がし用の貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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であって、
その上面に核沸騰促進部が設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
前記核沸騰促進部は、少なくともシリンダボアに対応する貫通孔の周囲領域に設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
前記核沸騰促進部は、凹みあるいは凹凸とされている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
傾斜姿勢とされる前記シリンダブロックのウォータージャケットのシリンダヘッド側開口において鉛直方向最上領域に対応する領域には、気泡逃がし用の貫通孔が設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のシリンダヘッドガスケットは、複数枚のプレートの積層構造とされ、そのうちのシリンダヘッド側シールプレートの上面に前記核沸騰促進部が設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項６】
請求項５に記載のシリンダヘッドガスケットは、
シリンダボアに対応する貫通孔を有するシリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの間にシムプレートを挟んだ３層積層構造とされ、前記両シールプレートの外周には接触相手との密着性およびシール性を高めるための膜がコーティングされている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項１】
オープンデッキタイプのウォータージャケットを有するシリンダブロックと前記ウォータージャケットと通じるウォータージャケットを有する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であって、
その上面に核沸騰促進部が設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
前記核沸騰促進部は、少なくともシリンダボアに対応する貫通孔の周囲領域に設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
前記核沸騰促進部は、凹みあるいは凹凸とされている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダヘッドガスケットにおいて、
傾斜姿勢とされる前記シリンダブロックのウォータージャケットのシリンダヘッド側開口において鉛直方向最上領域に対応する領域には、気泡逃がし用の貫通孔が設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のシリンダヘッドガスケットは、複数枚のプレートの積層構造とされ、そのうちのシリンダヘッド側シールプレートの上面に前記核沸騰促進部が設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【請求項６】
請求項５に記載のシリンダヘッドガスケットは、
シリンダボアに対応する貫通孔を有するシリンダヘッド側シールプレートおよびシリンダブロック側シールプレートの間にシムプレートを挟んだ３層積層構造とされ、前記両シールプレートの外周には接触相手との密着性およびシール性を高めるための膜がコーティングされている、ことを特徴とするシリンダヘッドガスケット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０７５８２（Ｐ２０１２−１０７５８２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５７８０３（Ｐ２０１０−２５７８０３）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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