内燃機関の冷却構造
【課題】スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接および離隔するように移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供すること。
【解決手段】ウォータジャケット６内にシリンダライナ３ａ〜３ｃを取り囲むようにして収納され、ウォータジャケット６内をシリンダライナ３ａ〜３ｃ側に位置する内周通路１２と外周通路１３とに区画するウォータジャケットスペーサ１０を備え、シリンダボア４ａ〜４ｃが隣接するシリンダボア４ａ〜４ｃのボア間領域１４にくびれ部１５ａ〜１５ｄを有するエンジンの冷却構造１において、ウォータジャケットスペーサ１０に、内周通路１２を流通する冷却水をくびれ部１５ａに案内する突出片１９を設け、突出片１９の冷却水の流通方向下流側に、外周通路１３と内周通路１２とを連通する切欠き部１９ａを形成する。
【解決手段】ウォータジャケット６内にシリンダライナ３ａ〜３ｃを取り囲むようにして収納され、ウォータジャケット６内をシリンダライナ３ａ〜３ｃ側に位置する内周通路１２と外周通路１３とに区画するウォータジャケットスペーサ１０を備え、シリンダボア４ａ〜４ｃが隣接するシリンダボア４ａ〜４ｃのボア間領域１４にくびれ部１５ａ〜１５ｄを有するエンジンの冷却構造１において、ウォータジャケットスペーサ１０に、内周通路１２を流通する冷却水をくびれ部１５ａに案内する突出片１９を設け、突出片１９の冷却水の流通方向下流側に、外周通路１３と内周通路１２とを連通する切欠き部１９ａを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却構造に関し、特に、内部がスペーサで区画されるウォータジャケットを用いてシリンダライナの冷却を行う内燃機関の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等の車両に搭載される内燃機関のシリンダブロックは、内部にピストンを摺動自在に収納するシリンダボアが形成されたシリンダライナと、このシリンダライナの外周を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを備えており、ウォータジャケット内に冷却水を循環させることによって、シリンダライナの冷却を行うようにしている。
【０００３】
ところで、シリンダライナは、ピストンの往復動でもたらされる燃焼サイクルにより、燃焼室に近いピストン上死点側は、燃焼行程の燃焼熱を直接的に受けるために温度が上昇し易い反面、燃焼室から離れるピストン下死点側は、温度が上昇し難い。このため、シリンダライナの高さ方向において温度勾配が生じる。
【０００４】
そこで、従来から、ウォータジャケットの形状を適宜変更する等により、シリンダライナの各部位の温度勾配の是正を図るようにしている。例えば、ウォータジャケットの下部側に、ウォータジャケットの流路幅を狭くするためのウォータジャケットスペーサを配設するようにした内燃機関の冷却構造では、ウォータジャケットの下部側で冷却水の流量が制限されるようになる。すなわち、シリンダライナの上部と比較して低温となるシリンダの下部の冷却が抑制されるようになるため、シリンダライナの各部位の温度勾配を均一にすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、シリンダライナは、シリンダボアが隣接するシリンダボアの境界近傍に位置するボア間領域を有しており、シリンダボアはこのボア間領域に切込み（くびれ）が形成されているため、このボア間領域が充分に冷却されないことがある。
【０００６】
その理由として、冷却水は流れの慣性を有するため、ボア間領域の切込みの深い部分には充分な流量が供給されず、ボア間領域で冷却水の澱みが生じるためと考えられる。また、ボア間領域では冷却水通路の断面積が大きいため、流速が低下し、充分な冷却が行われないことが考えられる。すなわち、ボア間領域では、充分な流量の冷却水が供給されないため、冷却不足となることがある。
【０００７】
このような不具合を解消するものとして、シリンダライナのボア間領域とウォータジャケットスペーサとの隙間の断面積を、ボア間領域以外でのシリンダボアの外周部とウォータジャケットスペーサとの隙間の断面積よりも小さくすることにより、ボア間領域においてウォータジャケットスペーサとシリンダボアとの間で流速を大きくして、熱が溜まり易いボア間領域を充分に冷却することができるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、特許文献２では、ウォータジャケットスペーサにボア間領域に冷却水を導くフィンを設け、熱の溜まり易いボア間領域に、フィンにより積極的に冷却水を導入することによって、ボア間領域を充分に冷却することができるようにしたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２６２１５５号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１００５号公報
【特許文献３】特開２００２−２６６６９５号公報
【特許文献４】特開２００７−７１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の内燃機関の冷却構造にあっては、ウォータジャケットに対するウォータジャケットスペーサの組み付け性の向上を図ることや、ウォータジャケットスペーサとウォータジャケットの寸法のバラツキを吸収するため等の理由によって、ウォータジャケットとウォータジャケットスペーサとの間にウォータジャケットの全周に亘って隙間を確保する必要がある。
【００１０】
しかしながら、このようにウォータジャケットとウォータジャケットスペーサとの間にウォータジャケットの全周に亘って隙間を形成すると、ウォータジャケット内に流通する冷却水の流量の変化等によって、ウォータジャケット内においてウォータジャケットスペーサがシリンダライナに近接する位置と離隔する位置との間で移動してしまう。
【００１１】
そして、ウォータジャケットスペーサがシリンダボアから離隔する方向に移動した場合に、ウォータジャケットスペーサとシリンダボアとの隙間、すなわち、内周通路の断面積が大きくなって内周通路を流通する冷却水の流速が低下してしまい、熱が溜まり易いボア間領域に充分な量の冷却水を供給することが困難となってしまった。
このため、ボア間領域を充分に冷却することができず、シリンダライナの冷却性能が低下してしまうことになる。
【００１２】
このような不具合を解消するためには、ウォータジャケットスペーサが移動しないようにするために、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内で固定するようにすればよい。
このようにウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に固定するものとしては、シリンダブロックの外方からシリンダブロックおよびウォータジャケットにボルトを挿通し、このボルトをウォータジャケットスペーサに螺合させることにより、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に固定するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、ウォータジャケットスペーサに冷却水によって膨潤される膨潤部材を設け、膨潤部材をシリンダライナとウォータジャケットスペーサの隙間を埋めるように膨潤させることにより、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケットに固定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００１３】
しかしながら、特許文献３に記載されたものは、ボルトによってウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に固定するようにしているため、ウォータジャケットスペーサの取付け作業が面倒であるという問題が発生してしまう。
【００１４】
また、特許文献４に記載されたものは、ウォータジャケットスペーサに膨潤部材を設ける必要があるため、ウォータジャケットスペーサの製造コストが増大してしまうという問題が発生してしまう。
【００１５】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接および離隔するように移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる内燃機関の冷却構造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】
【００１６】
本発明に係る内燃機関の冷却構造は、上記目的を達成するため、（１）隣接して設けられ、それぞれの内部にシリンダボアが形成される複数のシリンダライナと、前記シリンダライナの周囲を取り囲むように形成され、冷却水が流通するウォータジャケットと、前記ウォータジャケット内に前記シリンダライナを取り囲むようにして収納され、前記ウォータジャケット内を前記シリンダライナ側に位置する内周通路と前記内周通路の外方に位置する外周通路とに区画するスペーサとを備え、前記シリンダボアが、隣接する前記シリンダボアの境界近傍に位置するボア間領域を有する内燃機関の冷却構造において、前記スペーサは、前記内周通路を流通する冷却水を前記ボア間領域に案内する案内部を有し、少なくとも１つ以上の前記案内部の冷却水の流通方向下流側に、前記外周通路と前記内周通路とを連通する切欠き部が形成されるものから構成されている。
【００１７】
この構成により、スペーサが、内周通路を流通する冷却水をボア間領域に案内する案内部を有するので、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに近接する位置に移動した場合には、スペーサとシリンダボアとの間の隙間、すなわち、内周通路の断面積が小さくなるため、内周通路を流通する冷却水の流速を増大させて案内部によってシリンダボアのボア間領域に供給することができる。
【００１８】
このため、ボア領域の冷却速度（単位時間当たりの熱移動量）を増大させることができ、熱の溜まり易いボア間領域を充分に冷却することができる。
【００１９】
また、スペーサが、案内部の冷却水の流通方向下流側に、外周通路と内周通路とを連通する切欠き部を有するので、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアから離隔する位置に移動した場合には、スペーサとシリンダボアとの間の隙間、すなわち、内周通路の断面積が大きくなるため、内周通路を流通する冷却水の流速が減少し、ボア領域の冷却速度が低下するが、このときに外周通路の断面積が減少するため、外周通路を流通する冷却水の流速が増大する。この外周通路を流通する冷却水は、切欠き部を通して内周通路に供給されるため、ボア領域の冷却速度を増大させることができ、ボア間領域を充分に冷却することができる。
【００２０】
このようにスペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接する位置とシリンダボアから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる。
【００２１】
また、スペーサを従来のようにボルトや膨潤部材を用いてウォータジャケット内に固定することなく、ボア間領域を充分に冷却することができるため、スペーサの取付け作業の作業性を向上させることができるとともに、スペーサの製造コストが増大するのを防止することができる。
【００２２】
上記（１）に記載の内燃機関の冷却構造において、（２）前記案内部が、前記スペーサの上部に設けられるものから構成されている。
【００２３】
この構成により、案内部がスペーサの上部に設けられるので、燃焼室に近いピストン上死点側のピストンライナのボア間領域に、案内部によって冷却水を導入することができる。このため、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接する位置とシリンダボアから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、燃焼室に近い高温のボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる。
【００２４】
上記（２）に記載の内燃機関の冷却構造において、（３）前記案内部が、前記スペーサの上端から前記ウォータジャケットの上端近傍に突出する突出片から構成され、冷却水の流通方向下流側に前記切欠き部が形成されるものから構成されている。
【００２５】
この構成により、案内部を、スペーサの上端からウォータジャケットの上端近傍に突出する突出片から構成し、冷却水の流通方向下流側に切欠き部を形成したので、燃焼室に近いピストン上死点側のピストンライナのボア間領域に、案内部によって冷却水を導入することができる。このため、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接する位置とシリンダボアから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、燃焼室に近い高温のボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる。
【００２６】
また、ボア間領域に対向するスペーサの上部に案内部を設けて燃焼室に近いボア間領域に優先的に冷却水を供給するようにしたので、ボア間領域以外の燃焼室に近い領域に案内部を設けないようにすれば、高温の燃焼室に近いシリンダライナの上部に供給される冷却水の流量を多くして高温のシリンダライナの上部を冷却して、燃焼室から離れたシリンダライナの下部とシリンダライナの上部との温度勾配が大きくなるのを抑制することができ、シリンダライナの冷却性能をより一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接および離隔するように移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の冷却構造を備えたシリンダブロックの上面図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサの斜視図である。
【図３】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、切欠き部を有する突出片側から見たウォータジャケットスペーサの要部斜視図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサとウォータジャケットの位置関係を示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、図４のウォータジャケットスペーサのＤ方向矢視側面図である。
【図６】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、図４のウォータジャケットスペーサのＥ方向矢視側面図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、切欠き部を有する突出板部分のウォータジャケットスペーサの構成図である。
【図８】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、図１のＡ−Ａ方向矢視断面図である。
【図９】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は、図１のＢ−Ｂ方向矢視断面図、（ｂ）は、図１のＣ−Ｃ方向矢視断面図である。
【図１０】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサがくびれ部側に位置したときの冷却水の流れを示す図である。
【図１１】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサがくびれ部から離隔した位置にあるときの冷却水の流れを示す図である。
【図１２】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、他の構造の内燃機関の冷却構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る内燃機関の冷却構造の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図１２は、本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジンの冷却構造１は、シリンダブロック２を冷却媒体としての冷却水により冷却するものであり、エンジンとしては、水冷のレシプロ式多気筒エンジン、例えば直列３気筒のレシプロエンジンから構成され、このレシプロエンジンがシリンダブロック２を有している。
【００３０】
シリンダブロック２には、例えば、３つのシリンダライナ３ａ〜３ｃが隣接するようにして連続して並べて構成されており、このシリンダライナ３ａ〜３ｃの内部にシリンダボア４ａ〜４ｃが形成されている。したがって、シリンダボア４ａ〜４ｃは、直列に並べられるようになっている。
【００３１】
なお、シリンダブロック２は、アルミニウム合金から構成されており、ダイキャスト等によって成形されている。また、シリンダライナ３ａ〜３ｃは、鋳鉄と鋳鉄を取り囲むアルミニウム合金等から構成されている。また、シリンダブロック２およびシリンダライナ３ａ〜３ｃを鋳鉄から構成してもよい。
【００３２】
シリンダボア４ａ〜４ｃ内には、それぞれピストン２３（図８参照）が上下方向に往復動自在に収納されており、シリンダボア４ａ〜４ｃの上方にはそれぞれ燃焼室５が形成されている（図８参照）。
【００３３】
また、シリンダブロック２の上部には吸気・排気ポート、吸気・排気側の動弁機構、点火プラグ、インジェクタ（何れも図示せず）等が設けられた図示しないシリンダヘッドが搭載されている。そして、往復動するピストン２３により、図示しないクランクシャフトから軸出力が変速機側に出力されるようにしている。
【００３４】
また、シリンダブロック２にはウォータジャケット６が形成されており、このウォータジャケット６は、シリンダライナ３ａ〜３ｃを取り囲む所定幅の溝部から形成されている。すなわち、ウォータジャケット６は、シリンダライナ３ａ〜３ｃの外周面とシリンダブロック２の内周面との間に形成された溝部から構成されている。
【００３５】
また、シリンダブロック２の側面にはウォータポンプ７が設けられており、このウォータポンプ７は、図示しないラジエータから配管を通して冷却水をシリンダブロック２に形成された供給通路８を通してウォータジャケット６に導入するようになっている。このウォータジャケット６に導入された冷却水は、ウォータジャケット６を流通しながらシリンダライナ３ａ〜３ｃを冷却するようになっている。
【００３６】
また、シリンダブロック２とシリンダヘッドの間にはウォータジャケット６の上部開口端を閉塞するようにガスケット９が設けられており（図８、図９参照）、ウォータジャケット６を流通してシリンダライナ３ａ〜３ｃから熱を奪った冷却水は、ガスケット９に設けられたガスケット孔９ａを通して（図１にガスケット孔９ａを仮想線で示す）、シリンダヘッドに導入されるようになっている。
【００３７】
また、シリンダヘッドには冷却水の排出通路が設けられており、シリンダヘッドに導入された冷却水は、シリンダヘッドを冷却した後、排出口から排出され、図示しない配管を通してラジエータに送出されるようになっている。
【００３８】
ウォータジャケット６の内部には、シリンダライナ３ａ〜３ｃを取り囲むようにスペーサとしてのウォータジャケットスペーサ１０が収納されており、このウォータジャケットスペーサ１０は、図１に示すように、ウォータジャケット６の厚み方向中間部を占める外形を有する合成樹脂製の枠形部品から構成されている。
【００３９】
具体的にはウォータジャケットスペーサ１０は、図２、図４に示すように、シリンダライナ３ａ〜３ｃの外径形状に沿った円筒部１１ａ〜１１ｃが隣接するように連続的に形成されており、この円筒部１１ａ〜１１ｃは、ウォータジャケット６の高さの２／３程度の高さに形成されベース部１７（図２、図８参照）を有している。
【００４０】
図２、図８、図９に示すように、このベース部１７は、ウォータジャケット６内において、シリンダライナ３ａ〜３ｃの外周面とウォータジャケットスペーサ１０の内周面との間に内周通路１２を形成し、内周通路１２の外方のウォータジャケットスペーサ１０の外周面とウォータジャケット６の外側の壁面との間に外周通路１３を形成している。
【００４１】
したがって、ウォータジャケットスペーサ１０は、ベース部１７がウォータジャケット６の下方に位置することで、温度の上昇し難い燃焼室５から離れたピストン２３の下死点側の冷却水の流量を少なくし、ウォータジャケット６の上方側が解放されることで、温度の上昇し易い燃焼室５に近いピストン２３の上死点側の冷却水の流量を大きくするようにウォータジャケット６内の冷却水を整流するようになっている。
また、シリンダライナ３ａ〜３ｃは、ボア間領域１４を有しており、このボア間領域１４は、複数のシリンダボア４ａ〜４ｃの境界近傍から構成されている。
【００４２】
このボア間領域１４は、シリンダライナ３ａ〜３ｃの連結部がシリンダボア４ａ〜４ｃの延在方向中心線に向かってくびれたくびれ部１５ａ〜１５ｄを構成している。本実施の形態では、くびれ部１５ａ〜１５ｄがボア間領域１４に対応しており、このくびれ部１５ａ〜１５ｄは、内周通路１２の断面積が大きく熱が溜まり易くなっている。
【００４３】
また、図２、図３、図５に示すように、ウォータジャケットスペーサ１０の円筒部１１ａには入口切欠き部１６が形成されており、この入口切欠き部１６は、供給通路８に対向する部位に形成されている。この入口切欠き部１６は、ウォータポンプ７から供給通路８を介してウォータジャケット６に導入された冷却水を内周通路１２に導入し易くする機能を有している。
【００４４】
また、図２、図３に示すように、ウォータジャケットスペーサ１０のベース部１７には凸部１８ａ〜１８ｄが形成されており、この凸部１８ａ〜１８ｄは、くびれ部１５ａ〜１５ｄに対向する円筒部１１ａ〜１１ｃの接続部に形成されている。この凸部１８ａ、１８ｂは、くびれ部１５ａ〜１５ｄ側に突出しており、この凸部１８ａ〜１８ｄによってくびれ部１５ａ〜１５ｄと凸部１８ａ〜１８ｄとの間の内周通路１２の断面積が小さく絞られている。
【００４５】
また、図１、図２、図４〜図６に示すように、ベース部１７の上端１７ａには案内部としての突出片１９〜２２が形成されており、この突出片１９〜２２は、凸部１８ａ〜１８ｄの上方に連続するようにして凸部１８ａ〜１８ｄから上方に突出している。
すなわち、本実施の形態では、ベース部１７の上端１７ａと凸部１８ａ〜１８ｄの上端は同一面上に位置している。突出片１９〜２２の上端は、ウォータジャケット６の開口端近傍に位置している（図９（ａ）は、突出片１９のみを示す）。なお、突出片１９〜２２の上端は、ウォータジャケット６の開口端に位置してしてもよい。
【００４６】
このように本実施の形態のウォータジャケットスペーサ１０は、くびれ部１５ａ〜１５ｂに対向する位置に凸部１８ａ〜１８ｄおよび突出片１９〜２２を有しているため、内周通路１２を流通する冷却水は、凸部１８ａ〜１８ｄおよび突出片１９〜２２によってくびれ部１５ａ〜１５ｄに案内される。
【００４７】
また、本実施の形態では、入口切欠き部１６からウォータジャケット６に導入された冷却水は、円筒部１１ａの一側面側、円筒部１１ｂの一側面側および円筒部１１ｃの一側面側の順に流通するため、突出片１９とくびれ部１５ａの間の隙間に対して、突出片２０とくびれ部１５ｂの間の隙間が小さくなっている。
【００４８】
これは、冷却水の上流側の突出片１９とくびれ部１５ａの間の隙間が小さいと冷却水の圧力損失が大きくなって、下流側に冷却水が効率よく流通しないため、冷却水の上流側の突出片１９とくびれ部１５ａの間の隙間を大きくして冷却水の圧力損失を小さくして下流側に冷却水が効率よく流通させるためである。
【００４９】
一方、図１、図３、図４、図７、図９（ｂ）に示すように、突出片１９には切欠き部１９ａが形成されており、この切欠き部１９ａは、冷却水の流通方向下流側に形成されている。このため、突出片１９の下流側において、切欠き部１９ａによって外周通路１３と内周通路１２とが連通される。
【００５０】
このように構成されたエンジンの冷却構造１にあっては、ウォータポンプ７から供給通路８を通してウォータジャケット６に導入された冷却水の一部は、外周通路１３に流入されるとともに、残りの冷却水は、入口切欠き部１６およびウォータジャケットスペーサ１０の下方から内周通路１２に流入される。
【００５１】
そして、燃焼室５に近いピストン２３の上死点側では、ウォータジャケットスペーサ１０の存在しないウォータジャケット６内を流量の大きな冷却水が流通し、燃焼室５から離れたピストン２３の下死点側では、内周通路１２内を少ない流量の冷却水が流通する。
【００５２】
この冷却水は、図１に矢印Ｗで示すように、円筒部１１ａ、円筒部１１ｂおよび円筒部１１ｃの一側面側から円筒部１１ｃ、円筒部１１ｂおよび円筒部１１ｃの他側面側を流通してシリンダライナ３ａ〜３ｃを冷却しながらガスケット孔９ａを通してシリンダヘッドに導入される。
【００５３】
このため、ピストン２３の上死点側では、冷却水が、冷却に必要な流量、流速で流れ、シリンダライナ３ａ〜３ｃのピストン２３の上死点側を適切に冷却する。また、ピストン２３の下死点側では、内周通路１２によって少ない流量で流速が増大する冷却水によってシリンダライナ３ａ〜３ｃの下部が冷却される。このため、シリンダライナ３ａ〜３ｃの下部は、過冷却されることなく、最適な温度に冷却されるため、ピストン２３のフリクションを低減させることができ、燃費を向上させることができる。
【００５４】
一方、凸部１８ａ〜１８ｄおよび突出片１９〜２２によって内周通路１２を流通する冷却水がくびれ部１５ａ〜１５ｄに案内されるため、熱の溜まり易いくびれ部１５ａ〜１５ｄが冷却される。
【００５５】
特に、ベース部１７から上方に突出片１９〜２２を設け、この突出片１９〜２２の上端をウォータジャケット６の開口端近傍まで突出させているため、燃焼室５に近いピストン２３の上死点側の高温のくびれ部１５ａ〜１５ｄを冷却することができる。
【００５６】
ここで、エンジンの冷却構造１にあっては、ウォータジャケット６に対するウォータジャケットスペーサ１０の組み付け性の向上を図ることや、ウォータジャケットスペーサ１０とウォータジャケット６の寸法のバラツキを吸収するため等の理由によって、ウォータジャケット６とウォータジャケットスペーサ１０との間にウォータジャケット６の全周に亘って隙間を確保する必要がある。
【００５７】
このようにウォータジャケット６とウォータジャケットスペーサ１０との間にウォータジャケット６の全周に亘って隙間を形成すると、ウォータジャケット６内に流通する冷却水の流量の変化等によって、ウォータジャケット６内においてウォータジャケットスペーサ１０がシリンダライナ３ａ〜３ｃに近接する位置と離隔する位置との間で移動してしまう。
【００５８】
特に、ウォータポンプ７は、エンジンのクランクシャフトに連結されていることから、回転数が上昇してウォータポンプ７からウォータジャケット６に導入される冷却水の流量が増大するため、エンジン回転数（ウォータポンプ７の回転数）が増大する程、ウォータジャケットスペーサ１０が移動し易くなり、本実施の形態では、突出片１９とくびれ部１５ａとの隙間がくびれ部１５ｂと突出片２０との隙間よりも大きいため、突出片１９がくびれ部１５ａに対して近接および離隔する量が大きくなる。
【００５９】
本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でくびれ部１５ａに近接する位置に移動した場合には、図１０に示すように、ウォータジャケットスペーサ１０とくびれ部１５ａの隙間、すなわち、内周通路１２の断面積が小さくなるため、内周通路１２を流通する冷却水Ｗ２の流速を増大させて突出片１９によってくびれ部１５ａに供給することができる。
【００６０】
このため、くびれ部１５ａの冷却速度（単位時間当たりの熱移動量）を増大させることができ、熱の溜まり易いくびれ部１５ａを充分に冷却することができる。
【００６１】
一方、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でくびれ部１５ａから離隔する位置に移動した場合には、ウォータジャケットスペーサ１０とくびれ部１５ａの間の隙間、すなわち、内周通路１２の断面積が大きくなるため、内周通路１２を流通する冷却水の流速が減少し、くびれ部１５ａの冷却速度が低下するが、このときに外周通路１３の断面積が減少するため、外周通路１３を流通する冷却水の流速が増大する。
【００６２】
本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０に、内周通路１２を流通する冷却水をくびれ部１５ａに案内する突出片１９を設け、突出片１９の冷却水の流通方向下流側に、外周通路１３と内周通路１２とを連通する切欠き部１９ａを形成したので、図１１に示すように、外周通路１３を流通する冷却水Ｗ３を、切欠き部１９ａを通して内周通路１２に供給することができる。このため、くびれ部１５ａの冷却速度を増大させることができ、くびれ部１５ａを充分に冷却することができる。
【００６３】
このように本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でシリンダボア４ａ〜４ｃに対して近接する位置とシリンダボア４ａ〜４ｃから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、くびれ部１５ａを充分に冷却することができ、シリンダボア４ａ〜４ｃの冷却性能を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０を従来のようにボルトや膨潤部材を用いてウォータジャケット６内に固定することなく、くびれ部１５ａを充分に冷却することができるため、ウォータジャケットスペーサ１０の取付け作業の作業性を向上させることができるとともに、ウォータジャケットスペーサ１０の製造コストが増大するのを防止することができる。
【００６５】
なお、くびれ部１５ｂ〜１５ｄと突出片２０〜２２との隙間は、予め小さく形成されているため、ウォータジャケット６内においてウォータジャケットスペーサ１０がシリンダライナ３ａ〜３ｃから離隔する位置に移動した場合に、くびれ部１５ｂ〜１５ｄと突出片２０〜２２との隙間がくびれ部１５ａと突出片１９との隙間に比べて大きくならないため、突出片２０〜２２によってくびれ部１５ｂ〜１５ｄに冷却水を案内させるだけで充分な冷却性能を確保することができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、突出片１９を、ベース部１７の上端からウォータジャケット６の開口端近傍に突出させ、突出片１９の冷却水の流通方向下流側に切欠き部１９ａを形成した、すなわち、突出片１９および切欠き部１９ａをウォータジャケットスペーサ１０の上部に設けたので、燃焼室５に近いピストン２３の上死点側のくびれ部１５ａに、突出片１９によって冷却水を導入することができる。このため、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でシリンダボア４ａ〜４ｃに対して近接する位置とシリンダボア４ａ〜４ｃから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、燃焼室５に近い高温のくびれ部１５ａを充分に冷却することができ、シリンダボア４ａ〜４ｃの冷却性能を向上させることができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、くびれ部１５ａ〜１５ｄに対向するベース部１７の上部に突出片１９〜２２を設けて燃焼室５に近いくびれ部１５ａ〜１５ｄに優先的に冷却水を供給するようにしたので、くびれ部１５ａ〜１５ｄ以外の燃焼室５に近い領域に突出片１９〜２２を設けないようにすれば、高温の燃焼室５に近いシリンダライナ３ａ〜３ｃの上部に供給される冷却水の流量を多くして高温のシリンダライナ３ａ〜３ｃの上部を冷却して、燃焼室５から離れたシリンダライナ３ａ〜３ｃの下部とシリンダライナ３ａ〜３ｃの上部との温度勾配が大きくなるのを抑制することができ、シリンダライナ３ａ〜３ｃの冷却性能をより一層向上させることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、エンジンの冷却構造１を直列３気筒エンジンに適用しているが、直列４気筒以上のエンジンに適用してもよい。また、直列エンジンに限らず、図１２に示すように、Ｖ型エンジン３１の右バンク３２および左バンク３３に形成されたシリンダライナ３４ａ〜３４ｃ、３５ａ〜３５ｃの周囲を取り囲むウォータジャケット３６、３７に上述したウォータジャケットスペーサ１０を収納してもよい。
【００６９】
また、切欠き部１９ａを突出片１９のみに形成しているが、突出片２０〜２２に形成してもよい。要は、この切欠き部は、ウォータジャケット６内を流通する冷却水の流速や流量等の冷却水の流れに応じてくびれ部１５ａ〜１５ｄを効率よく冷却できるように、突出板に冷却水の流通方向下流側に形成されればよい。
【００７０】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００７１】
以上のように、本発明に係る内燃機関の冷却構造は、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接および離隔するように移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができるという効果を有し、内部がスペーサで区画されるウォータジャケットを用いてシリンダライナの冷却を行う内燃機関の冷却構造等として有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１ エンジンの冷却構造
３ シリンダライナ
３ａ〜３ｃ シリンダライナ
４ａ〜４ｃ シリンダボア
６ ウォータジャケット
１０ ウォータジャケットスペーサ（スペーサ）
１２ 内周通路
１３ 外周通路
１４ ボア間領域
１５ａ〜１５ｄ くびれ部
１９〜２２ 突出片（案内部）
１９ａ 切欠き部
３４ａ〜３４ｃ シリンダライナ
３６、３７ ウォータジャケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の冷却構造に関し、特に、内部がスペーサで区画されるウォータジャケットを用いてシリンダライナの冷却を行う内燃機関の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車等の車両に搭載される内燃機関のシリンダブロックは、内部にピストンを摺動自在に収納するシリンダボアが形成されたシリンダライナと、このシリンダライナの外周を取り囲むように形成されたウォータジャケットとを備えており、ウォータジャケット内に冷却水を循環させることによって、シリンダライナの冷却を行うようにしている。
【０００３】
ところで、シリンダライナは、ピストンの往復動でもたらされる燃焼サイクルにより、燃焼室に近いピストン上死点側は、燃焼行程の燃焼熱を直接的に受けるために温度が上昇し易い反面、燃焼室から離れるピストン下死点側は、温度が上昇し難い。このため、シリンダライナの高さ方向において温度勾配が生じる。
【０００４】
そこで、従来から、ウォータジャケットの形状を適宜変更する等により、シリンダライナの各部位の温度勾配の是正を図るようにしている。例えば、ウォータジャケットの下部側に、ウォータジャケットの流路幅を狭くするためのウォータジャケットスペーサを配設するようにした内燃機関の冷却構造では、ウォータジャケットの下部側で冷却水の流量が制限されるようになる。すなわち、シリンダライナの上部と比較して低温となるシリンダの下部の冷却が抑制されるようになるため、シリンダライナの各部位の温度勾配を均一にすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、シリンダライナは、シリンダボアが隣接するシリンダボアの境界近傍に位置するボア間領域を有しており、シリンダボアはこのボア間領域に切込み（くびれ）が形成されているため、このボア間領域が充分に冷却されないことがある。
【０００６】
その理由として、冷却水は流れの慣性を有するため、ボア間領域の切込みの深い部分には充分な流量が供給されず、ボア間領域で冷却水の澱みが生じるためと考えられる。また、ボア間領域では冷却水通路の断面積が大きいため、流速が低下し、充分な冷却が行われないことが考えられる。すなわち、ボア間領域では、充分な流量の冷却水が供給されないため、冷却不足となることがある。
【０００７】
このような不具合を解消するものとして、シリンダライナのボア間領域とウォータジャケットスペーサとの隙間の断面積を、ボア間領域以外でのシリンダボアの外周部とウォータジャケットスペーサとの隙間の断面積よりも小さくすることにより、ボア間領域においてウォータジャケットスペーサとシリンダボアとの間で流速を大きくして、熱が溜まり易いボア間領域を充分に冷却することができるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、特許文献２では、ウォータジャケットスペーサにボア間領域に冷却水を導くフィンを設け、熱の溜まり易いボア間領域に、フィンにより積極的に冷却水を導入することによって、ボア間領域を充分に冷却することができるようにしたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２６２１５５号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１００５号公報
【特許文献３】特開２００２−２６６６９５号公報
【特許文献４】特開２００７−７１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の内燃機関の冷却構造にあっては、ウォータジャケットに対するウォータジャケットスペーサの組み付け性の向上を図ることや、ウォータジャケットスペーサとウォータジャケットの寸法のバラツキを吸収するため等の理由によって、ウォータジャケットとウォータジャケットスペーサとの間にウォータジャケットの全周に亘って隙間を確保する必要がある。
【００１０】
しかしながら、このようにウォータジャケットとウォータジャケットスペーサとの間にウォータジャケットの全周に亘って隙間を形成すると、ウォータジャケット内に流通する冷却水の流量の変化等によって、ウォータジャケット内においてウォータジャケットスペーサがシリンダライナに近接する位置と離隔する位置との間で移動してしまう。
【００１１】
そして、ウォータジャケットスペーサがシリンダボアから離隔する方向に移動した場合に、ウォータジャケットスペーサとシリンダボアとの隙間、すなわち、内周通路の断面積が大きくなって内周通路を流通する冷却水の流速が低下してしまい、熱が溜まり易いボア間領域に充分な量の冷却水を供給することが困難となってしまった。
このため、ボア間領域を充分に冷却することができず、シリンダライナの冷却性能が低下してしまうことになる。
【００１２】
このような不具合を解消するためには、ウォータジャケットスペーサが移動しないようにするために、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内で固定するようにすればよい。
このようにウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に固定するものとしては、シリンダブロックの外方からシリンダブロックおよびウォータジャケットにボルトを挿通し、このボルトをウォータジャケットスペーサに螺合させることにより、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に固定するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、ウォータジャケットスペーサに冷却水によって膨潤される膨潤部材を設け、膨潤部材をシリンダライナとウォータジャケットスペーサの隙間を埋めるように膨潤させることにより、ウォータジャケットスペーサをウォータジャケットに固定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００１３】
しかしながら、特許文献３に記載されたものは、ボルトによってウォータジャケットスペーサをウォータジャケット内に固定するようにしているため、ウォータジャケットスペーサの取付け作業が面倒であるという問題が発生してしまう。
【００１４】
また、特許文献４に記載されたものは、ウォータジャケットスペーサに膨潤部材を設ける必要があるため、ウォータジャケットスペーサの製造コストが増大してしまうという問題が発生してしまう。
【００１５】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接および離隔するように移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる内燃機関の冷却構造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】
【００１６】
本発明に係る内燃機関の冷却構造は、上記目的を達成するため、（１）隣接して設けられ、それぞれの内部にシリンダボアが形成される複数のシリンダライナと、前記シリンダライナの周囲を取り囲むように形成され、冷却水が流通するウォータジャケットと、前記ウォータジャケット内に前記シリンダライナを取り囲むようにして収納され、前記ウォータジャケット内を前記シリンダライナ側に位置する内周通路と前記内周通路の外方に位置する外周通路とに区画するスペーサとを備え、前記シリンダボアが、隣接する前記シリンダボアの境界近傍に位置するボア間領域を有する内燃機関の冷却構造において、前記スペーサは、前記内周通路を流通する冷却水を前記ボア間領域に案内する案内部を有し、少なくとも１つ以上の前記案内部の冷却水の流通方向下流側に、前記外周通路と前記内周通路とを連通する切欠き部が形成されるものから構成されている。
【００１７】
この構成により、スペーサが、内周通路を流通する冷却水をボア間領域に案内する案内部を有するので、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに近接する位置に移動した場合には、スペーサとシリンダボアとの間の隙間、すなわち、内周通路の断面積が小さくなるため、内周通路を流通する冷却水の流速を増大させて案内部によってシリンダボアのボア間領域に供給することができる。
【００１８】
このため、ボア領域の冷却速度（単位時間当たりの熱移動量）を増大させることができ、熱の溜まり易いボア間領域を充分に冷却することができる。
【００１９】
また、スペーサが、案内部の冷却水の流通方向下流側に、外周通路と内周通路とを連通する切欠き部を有するので、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアから離隔する位置に移動した場合には、スペーサとシリンダボアとの間の隙間、すなわち、内周通路の断面積が大きくなるため、内周通路を流通する冷却水の流速が減少し、ボア領域の冷却速度が低下するが、このときに外周通路の断面積が減少するため、外周通路を流通する冷却水の流速が増大する。この外周通路を流通する冷却水は、切欠き部を通して内周通路に供給されるため、ボア領域の冷却速度を増大させることができ、ボア間領域を充分に冷却することができる。
【００２０】
このようにスペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接する位置とシリンダボアから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる。
【００２１】
また、スペーサを従来のようにボルトや膨潤部材を用いてウォータジャケット内に固定することなく、ボア間領域を充分に冷却することができるため、スペーサの取付け作業の作業性を向上させることができるとともに、スペーサの製造コストが増大するのを防止することができる。
【００２２】
上記（１）に記載の内燃機関の冷却構造において、（２）前記案内部が、前記スペーサの上部に設けられるものから構成されている。
【００２３】
この構成により、案内部がスペーサの上部に設けられるので、燃焼室に近いピストン上死点側のピストンライナのボア間領域に、案内部によって冷却水を導入することができる。このため、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接する位置とシリンダボアから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、燃焼室に近い高温のボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる。
【００２４】
上記（２）に記載の内燃機関の冷却構造において、（３）前記案内部が、前記スペーサの上端から前記ウォータジャケットの上端近傍に突出する突出片から構成され、冷却水の流通方向下流側に前記切欠き部が形成されるものから構成されている。
【００２５】
この構成により、案内部を、スペーサの上端からウォータジャケットの上端近傍に突出する突出片から構成し、冷却水の流通方向下流側に切欠き部を形成したので、燃焼室に近いピストン上死点側のピストンライナのボア間領域に、案内部によって冷却水を導入することができる。このため、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接する位置とシリンダボアから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、燃焼室に近い高温のボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる。
【００２６】
また、ボア間領域に対向するスペーサの上部に案内部を設けて燃焼室に近いボア間領域に優先的に冷却水を供給するようにしたので、ボア間領域以外の燃焼室に近い領域に案内部を設けないようにすれば、高温の燃焼室に近いシリンダライナの上部に供給される冷却水の流量を多くして高温のシリンダライナの上部を冷却して、燃焼室から離れたシリンダライナの下部とシリンダライナの上部との温度勾配が大きくなるのを抑制することができ、シリンダライナの冷却性能をより一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接および離隔するように移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができる内燃機関の冷却構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の冷却構造を備えたシリンダブロックの上面図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサの斜視図である。
【図３】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、切欠き部を有する突出片側から見たウォータジャケットスペーサの要部斜視図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサとウォータジャケットの位置関係を示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、図４のウォータジャケットスペーサのＤ方向矢視側面図である。
【図６】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、図４のウォータジャケットスペーサのＥ方向矢視側面図である。
【図７】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、切欠き部を有する突出板部分のウォータジャケットスペーサの構成図である。
【図８】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、図１のＡ−Ａ方向矢視断面図である。
【図９】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は、図１のＢ−Ｂ方向矢視断面図、（ｂ）は、図１のＣ−Ｃ方向矢視断面図である。
【図１０】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサがくびれ部側に位置したときの冷却水の流れを示す図である。
【図１１】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、ウォータジャケットスペーサがくびれ部から離隔した位置にあるときの冷却水の流れを示す図である。
【図１２】本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図であり、他の構造の内燃機関の冷却構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る内燃機関の冷却構造の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図１２は、本発明に係る内燃機関の冷却構造の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのエンジンの冷却構造１は、シリンダブロック２を冷却媒体としての冷却水により冷却するものであり、エンジンとしては、水冷のレシプロ式多気筒エンジン、例えば直列３気筒のレシプロエンジンから構成され、このレシプロエンジンがシリンダブロック２を有している。
【００３０】
シリンダブロック２には、例えば、３つのシリンダライナ３ａ〜３ｃが隣接するようにして連続して並べて構成されており、このシリンダライナ３ａ〜３ｃの内部にシリンダボア４ａ〜４ｃが形成されている。したがって、シリンダボア４ａ〜４ｃは、直列に並べられるようになっている。
【００３１】
なお、シリンダブロック２は、アルミニウム合金から構成されており、ダイキャスト等によって成形されている。また、シリンダライナ３ａ〜３ｃは、鋳鉄と鋳鉄を取り囲むアルミニウム合金等から構成されている。また、シリンダブロック２およびシリンダライナ３ａ〜３ｃを鋳鉄から構成してもよい。
【００３２】
シリンダボア４ａ〜４ｃ内には、それぞれピストン２３（図８参照）が上下方向に往復動自在に収納されており、シリンダボア４ａ〜４ｃの上方にはそれぞれ燃焼室５が形成されている（図８参照）。
【００３３】
また、シリンダブロック２の上部には吸気・排気ポート、吸気・排気側の動弁機構、点火プラグ、インジェクタ（何れも図示せず）等が設けられた図示しないシリンダヘッドが搭載されている。そして、往復動するピストン２３により、図示しないクランクシャフトから軸出力が変速機側に出力されるようにしている。
【００３４】
また、シリンダブロック２にはウォータジャケット６が形成されており、このウォータジャケット６は、シリンダライナ３ａ〜３ｃを取り囲む所定幅の溝部から形成されている。すなわち、ウォータジャケット６は、シリンダライナ３ａ〜３ｃの外周面とシリンダブロック２の内周面との間に形成された溝部から構成されている。
【００３５】
また、シリンダブロック２の側面にはウォータポンプ７が設けられており、このウォータポンプ７は、図示しないラジエータから配管を通して冷却水をシリンダブロック２に形成された供給通路８を通してウォータジャケット６に導入するようになっている。このウォータジャケット６に導入された冷却水は、ウォータジャケット６を流通しながらシリンダライナ３ａ〜３ｃを冷却するようになっている。
【００３６】
また、シリンダブロック２とシリンダヘッドの間にはウォータジャケット６の上部開口端を閉塞するようにガスケット９が設けられており（図８、図９参照）、ウォータジャケット６を流通してシリンダライナ３ａ〜３ｃから熱を奪った冷却水は、ガスケット９に設けられたガスケット孔９ａを通して（図１にガスケット孔９ａを仮想線で示す）、シリンダヘッドに導入されるようになっている。
【００３７】
また、シリンダヘッドには冷却水の排出通路が設けられており、シリンダヘッドに導入された冷却水は、シリンダヘッドを冷却した後、排出口から排出され、図示しない配管を通してラジエータに送出されるようになっている。
【００３８】
ウォータジャケット６の内部には、シリンダライナ３ａ〜３ｃを取り囲むようにスペーサとしてのウォータジャケットスペーサ１０が収納されており、このウォータジャケットスペーサ１０は、図１に示すように、ウォータジャケット６の厚み方向中間部を占める外形を有する合成樹脂製の枠形部品から構成されている。
【００３９】
具体的にはウォータジャケットスペーサ１０は、図２、図４に示すように、シリンダライナ３ａ〜３ｃの外径形状に沿った円筒部１１ａ〜１１ｃが隣接するように連続的に形成されており、この円筒部１１ａ〜１１ｃは、ウォータジャケット６の高さの２／３程度の高さに形成されベース部１７（図２、図８参照）を有している。
【００４０】
図２、図８、図９に示すように、このベース部１７は、ウォータジャケット６内において、シリンダライナ３ａ〜３ｃの外周面とウォータジャケットスペーサ１０の内周面との間に内周通路１２を形成し、内周通路１２の外方のウォータジャケットスペーサ１０の外周面とウォータジャケット６の外側の壁面との間に外周通路１３を形成している。
【００４１】
したがって、ウォータジャケットスペーサ１０は、ベース部１７がウォータジャケット６の下方に位置することで、温度の上昇し難い燃焼室５から離れたピストン２３の下死点側の冷却水の流量を少なくし、ウォータジャケット６の上方側が解放されることで、温度の上昇し易い燃焼室５に近いピストン２３の上死点側の冷却水の流量を大きくするようにウォータジャケット６内の冷却水を整流するようになっている。
また、シリンダライナ３ａ〜３ｃは、ボア間領域１４を有しており、このボア間領域１４は、複数のシリンダボア４ａ〜４ｃの境界近傍から構成されている。
【００４２】
このボア間領域１４は、シリンダライナ３ａ〜３ｃの連結部がシリンダボア４ａ〜４ｃの延在方向中心線に向かってくびれたくびれ部１５ａ〜１５ｄを構成している。本実施の形態では、くびれ部１５ａ〜１５ｄがボア間領域１４に対応しており、このくびれ部１５ａ〜１５ｄは、内周通路１２の断面積が大きく熱が溜まり易くなっている。
【００４３】
また、図２、図３、図５に示すように、ウォータジャケットスペーサ１０の円筒部１１ａには入口切欠き部１６が形成されており、この入口切欠き部１６は、供給通路８に対向する部位に形成されている。この入口切欠き部１６は、ウォータポンプ７から供給通路８を介してウォータジャケット６に導入された冷却水を内周通路１２に導入し易くする機能を有している。
【００４４】
また、図２、図３に示すように、ウォータジャケットスペーサ１０のベース部１７には凸部１８ａ〜１８ｄが形成されており、この凸部１８ａ〜１８ｄは、くびれ部１５ａ〜１５ｄに対向する円筒部１１ａ〜１１ｃの接続部に形成されている。この凸部１８ａ、１８ｂは、くびれ部１５ａ〜１５ｄ側に突出しており、この凸部１８ａ〜１８ｄによってくびれ部１５ａ〜１５ｄと凸部１８ａ〜１８ｄとの間の内周通路１２の断面積が小さく絞られている。
【００４５】
また、図１、図２、図４〜図６に示すように、ベース部１７の上端１７ａには案内部としての突出片１９〜２２が形成されており、この突出片１９〜２２は、凸部１８ａ〜１８ｄの上方に連続するようにして凸部１８ａ〜１８ｄから上方に突出している。
すなわち、本実施の形態では、ベース部１７の上端１７ａと凸部１８ａ〜１８ｄの上端は同一面上に位置している。突出片１９〜２２の上端は、ウォータジャケット６の開口端近傍に位置している（図９（ａ）は、突出片１９のみを示す）。なお、突出片１９〜２２の上端は、ウォータジャケット６の開口端に位置してしてもよい。
【００４６】
このように本実施の形態のウォータジャケットスペーサ１０は、くびれ部１５ａ〜１５ｂに対向する位置に凸部１８ａ〜１８ｄおよび突出片１９〜２２を有しているため、内周通路１２を流通する冷却水は、凸部１８ａ〜１８ｄおよび突出片１９〜２２によってくびれ部１５ａ〜１５ｄに案内される。
【００４７】
また、本実施の形態では、入口切欠き部１６からウォータジャケット６に導入された冷却水は、円筒部１１ａの一側面側、円筒部１１ｂの一側面側および円筒部１１ｃの一側面側の順に流通するため、突出片１９とくびれ部１５ａの間の隙間に対して、突出片２０とくびれ部１５ｂの間の隙間が小さくなっている。
【００４８】
これは、冷却水の上流側の突出片１９とくびれ部１５ａの間の隙間が小さいと冷却水の圧力損失が大きくなって、下流側に冷却水が効率よく流通しないため、冷却水の上流側の突出片１９とくびれ部１５ａの間の隙間を大きくして冷却水の圧力損失を小さくして下流側に冷却水が効率よく流通させるためである。
【００４９】
一方、図１、図３、図４、図７、図９（ｂ）に示すように、突出片１９には切欠き部１９ａが形成されており、この切欠き部１９ａは、冷却水の流通方向下流側に形成されている。このため、突出片１９の下流側において、切欠き部１９ａによって外周通路１３と内周通路１２とが連通される。
【００５０】
このように構成されたエンジンの冷却構造１にあっては、ウォータポンプ７から供給通路８を通してウォータジャケット６に導入された冷却水の一部は、外周通路１３に流入されるとともに、残りの冷却水は、入口切欠き部１６およびウォータジャケットスペーサ１０の下方から内周通路１２に流入される。
【００５１】
そして、燃焼室５に近いピストン２３の上死点側では、ウォータジャケットスペーサ１０の存在しないウォータジャケット６内を流量の大きな冷却水が流通し、燃焼室５から離れたピストン２３の下死点側では、内周通路１２内を少ない流量の冷却水が流通する。
【００５２】
この冷却水は、図１に矢印Ｗで示すように、円筒部１１ａ、円筒部１１ｂおよび円筒部１１ｃの一側面側から円筒部１１ｃ、円筒部１１ｂおよび円筒部１１ｃの他側面側を流通してシリンダライナ３ａ〜３ｃを冷却しながらガスケット孔９ａを通してシリンダヘッドに導入される。
【００５３】
このため、ピストン２３の上死点側では、冷却水が、冷却に必要な流量、流速で流れ、シリンダライナ３ａ〜３ｃのピストン２３の上死点側を適切に冷却する。また、ピストン２３の下死点側では、内周通路１２によって少ない流量で流速が増大する冷却水によってシリンダライナ３ａ〜３ｃの下部が冷却される。このため、シリンダライナ３ａ〜３ｃの下部は、過冷却されることなく、最適な温度に冷却されるため、ピストン２３のフリクションを低減させることができ、燃費を向上させることができる。
【００５４】
一方、凸部１８ａ〜１８ｄおよび突出片１９〜２２によって内周通路１２を流通する冷却水がくびれ部１５ａ〜１５ｄに案内されるため、熱の溜まり易いくびれ部１５ａ〜１５ｄが冷却される。
【００５５】
特に、ベース部１７から上方に突出片１９〜２２を設け、この突出片１９〜２２の上端をウォータジャケット６の開口端近傍まで突出させているため、燃焼室５に近いピストン２３の上死点側の高温のくびれ部１５ａ〜１５ｄを冷却することができる。
【００５６】
ここで、エンジンの冷却構造１にあっては、ウォータジャケット６に対するウォータジャケットスペーサ１０の組み付け性の向上を図ることや、ウォータジャケットスペーサ１０とウォータジャケット６の寸法のバラツキを吸収するため等の理由によって、ウォータジャケット６とウォータジャケットスペーサ１０との間にウォータジャケット６の全周に亘って隙間を確保する必要がある。
【００５７】
このようにウォータジャケット６とウォータジャケットスペーサ１０との間にウォータジャケット６の全周に亘って隙間を形成すると、ウォータジャケット６内に流通する冷却水の流量の変化等によって、ウォータジャケット６内においてウォータジャケットスペーサ１０がシリンダライナ３ａ〜３ｃに近接する位置と離隔する位置との間で移動してしまう。
【００５８】
特に、ウォータポンプ７は、エンジンのクランクシャフトに連結されていることから、回転数が上昇してウォータポンプ７からウォータジャケット６に導入される冷却水の流量が増大するため、エンジン回転数（ウォータポンプ７の回転数）が増大する程、ウォータジャケットスペーサ１０が移動し易くなり、本実施の形態では、突出片１９とくびれ部１５ａとの隙間がくびれ部１５ｂと突出片２０との隙間よりも大きいため、突出片１９がくびれ部１５ａに対して近接および離隔する量が大きくなる。
【００５９】
本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でくびれ部１５ａに近接する位置に移動した場合には、図１０に示すように、ウォータジャケットスペーサ１０とくびれ部１５ａの隙間、すなわち、内周通路１２の断面積が小さくなるため、内周通路１２を流通する冷却水Ｗ２の流速を増大させて突出片１９によってくびれ部１５ａに供給することができる。
【００６０】
このため、くびれ部１５ａの冷却速度（単位時間当たりの熱移動量）を増大させることができ、熱の溜まり易いくびれ部１５ａを充分に冷却することができる。
【００６１】
一方、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でくびれ部１５ａから離隔する位置に移動した場合には、ウォータジャケットスペーサ１０とくびれ部１５ａの間の隙間、すなわち、内周通路１２の断面積が大きくなるため、内周通路１２を流通する冷却水の流速が減少し、くびれ部１５ａの冷却速度が低下するが、このときに外周通路１３の断面積が減少するため、外周通路１３を流通する冷却水の流速が増大する。
【００６２】
本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０に、内周通路１２を流通する冷却水をくびれ部１５ａに案内する突出片１９を設け、突出片１９の冷却水の流通方向下流側に、外周通路１３と内周通路１２とを連通する切欠き部１９ａを形成したので、図１１に示すように、外周通路１３を流通する冷却水Ｗ３を、切欠き部１９ａを通して内周通路１２に供給することができる。このため、くびれ部１５ａの冷却速度を増大させることができ、くびれ部１５ａを充分に冷却することができる。
【００６３】
このように本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でシリンダボア４ａ〜４ｃに対して近接する位置とシリンダボア４ａ〜４ｃから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、くびれ部１５ａを充分に冷却することができ、シリンダボア４ａ〜４ｃの冷却性能を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、ウォータジャケットスペーサ１０を従来のようにボルトや膨潤部材を用いてウォータジャケット６内に固定することなく、くびれ部１５ａを充分に冷却することができるため、ウォータジャケットスペーサ１０の取付け作業の作業性を向上させることができるとともに、ウォータジャケットスペーサ１０の製造コストが増大するのを防止することができる。
【００６５】
なお、くびれ部１５ｂ〜１５ｄと突出片２０〜２２との隙間は、予め小さく形成されているため、ウォータジャケット６内においてウォータジャケットスペーサ１０がシリンダライナ３ａ〜３ｃから離隔する位置に移動した場合に、くびれ部１５ｂ〜１５ｄと突出片２０〜２２との隙間がくびれ部１５ａと突出片１９との隙間に比べて大きくならないため、突出片２０〜２２によってくびれ部１５ｂ〜１５ｄに冷却水を案内させるだけで充分な冷却性能を確保することができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、突出片１９を、ベース部１７の上端からウォータジャケット６の開口端近傍に突出させ、突出片１９の冷却水の流通方向下流側に切欠き部１９ａを形成した、すなわち、突出片１９および切欠き部１９ａをウォータジャケットスペーサ１０の上部に設けたので、燃焼室５に近いピストン２３の上死点側のくびれ部１５ａに、突出片１９によって冷却水を導入することができる。このため、ウォータジャケットスペーサ１０がウォータジャケット６内でシリンダボア４ａ〜４ｃに対して近接する位置とシリンダボア４ａ〜４ｃから離隔する位置の何れに移動した場合であっても、燃焼室５に近い高温のくびれ部１５ａを充分に冷却することができ、シリンダボア４ａ〜４ｃの冷却性能を向上させることができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、くびれ部１５ａ〜１５ｄに対向するベース部１７の上部に突出片１９〜２２を設けて燃焼室５に近いくびれ部１５ａ〜１５ｄに優先的に冷却水を供給するようにしたので、くびれ部１５ａ〜１５ｄ以外の燃焼室５に近い領域に突出片１９〜２２を設けないようにすれば、高温の燃焼室５に近いシリンダライナ３ａ〜３ｃの上部に供給される冷却水の流量を多くして高温のシリンダライナ３ａ〜３ｃの上部を冷却して、燃焼室５から離れたシリンダライナ３ａ〜３ｃの下部とシリンダライナ３ａ〜３ｃの上部との温度勾配が大きくなるのを抑制することができ、シリンダライナ３ａ〜３ｃの冷却性能をより一層向上させることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、エンジンの冷却構造１を直列３気筒エンジンに適用しているが、直列４気筒以上のエンジンに適用してもよい。また、直列エンジンに限らず、図１２に示すように、Ｖ型エンジン３１の右バンク３２および左バンク３３に形成されたシリンダライナ３４ａ〜３４ｃ、３５ａ〜３５ｃの周囲を取り囲むウォータジャケット３６、３７に上述したウォータジャケットスペーサ１０を収納してもよい。
【００６９】
また、切欠き部１９ａを突出片１９のみに形成しているが、突出片２０〜２２に形成してもよい。要は、この切欠き部は、ウォータジャケット６内を流通する冷却水の流速や流量等の冷却水の流れに応じてくびれ部１５ａ〜１５ｄを効率よく冷却できるように、突出板に冷却水の流通方向下流側に形成されればよい。
【００７０】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００７１】
以上のように、本発明に係る内燃機関の冷却構造は、スペーサがウォータジャケット内でシリンダボアに対して近接および離隔するように移動した場合であっても、ボア間領域を充分に冷却することができ、シリンダボアの冷却性能を向上させることができるという効果を有し、内部がスペーサで区画されるウォータジャケットを用いてシリンダライナの冷却を行う内燃機関の冷却構造等として有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１ エンジンの冷却構造
３ シリンダライナ
３ａ〜３ｃ シリンダライナ
４ａ〜４ｃ シリンダボア
６ ウォータジャケット
１０ ウォータジャケットスペーサ（スペーサ）
１２ 内周通路
１３ 外周通路
１４ ボア間領域
１５ａ〜１５ｄ くびれ部
１９〜２２ 突出片（案内部）
１９ａ 切欠き部
３４ａ〜３４ｃ シリンダライナ
３６、３７ ウォータジャケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接して設けられ、それぞれの内部にシリンダボアが形成される複数のシリンダライナと、
前記シリンダライナの周囲を取り囲むように形成され、冷却水が流通するウォータジャケットと、
前記ウォータジャケット内に前記シリンダライナを取り囲むようにして収納され、前記ウォータジャケット内を前記シリンダライナ側に位置する内周通路と前記内周通路の外方に位置する外周通路とに区画するスペーサとを備え、
前記シリンダボアが、隣接する前記シリンダボアの境界近傍に位置するボア間領域を有する内燃機関の冷却構造において、
前記スペーサは、前記内周通路を流通する冷却水を前記ボア間領域に案内する案内部を有し、
少なくとも１つ以上の前記案内部の冷却水の流通方向下流側に、前記外周通路と前記内周通路とを連通する切欠き部が形成されることを特徴とする内燃機関の冷却構造。
【請求項２】
前記案内部が、前記スペーサの上部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項３】
前記案内部が、前記スペーサの上端から前記ウォータジャケットの上端近傍に突出する突出片から構成され、冷却水の流通方向下流側に前記切欠き部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項１】
隣接して設けられ、それぞれの内部にシリンダボアが形成される複数のシリンダライナと、
前記シリンダライナの周囲を取り囲むように形成され、冷却水が流通するウォータジャケットと、
前記ウォータジャケット内に前記シリンダライナを取り囲むようにして収納され、前記ウォータジャケット内を前記シリンダライナ側に位置する内周通路と前記内周通路の外方に位置する外周通路とに区画するスペーサとを備え、
前記シリンダボアが、隣接する前記シリンダボアの境界近傍に位置するボア間領域を有する内燃機関の冷却構造において、
前記スペーサは、前記内周通路を流通する冷却水を前記ボア間領域に案内する案内部を有し、
少なくとも１つ以上の前記案内部の冷却水の流通方向下流側に、前記外周通路と前記内周通路とを連通する切欠き部が形成されることを特徴とする内燃機関の冷却構造。
【請求項２】
前記案内部が、前記スペーサの上部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却構造。
【請求項３】
前記案内部が、前記スペーサの上端から前記ウォータジャケットの上端近傍に突出する突出片から構成され、冷却水の流通方向下流側に前記切欠き部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２１５０８（Ｐ２０１１−２１５０８Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６５７００（Ｐ２００９−１６５７００）
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【出願人】（０００２２５３５９）内山工業株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【出願人】（０００２２５３５９）内山工業株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
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