水冷式エンジンの冷却構造
【課題】 分割型のシリンダブロックについてヘッドガスケットでのシール性が損なわれず、しかも、ウォータジャケットのシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することのできる水冷式エンジンの冷却構造を提供する。
【解決手段】 エンジン１１は、シリンダボア２０を画定するシリンダライナ部２５とシリンダ外壁部３１とを備えている。シリンダライナ部２５の外周面とシリンダ外壁部３１の内周面との間にはウォータジャケット２４が形成され、それら外周面と内周面との間において、シリンダライナ部２５の上下方向各端部には、それぞれシール部材４１、４２が介装されている。シリンダ外壁部３１にはその外部とウォータジャケット２４とを連通するように冷却水孔３９が設けられ、冷却水孔３９は、シリンダライナ部２５の軸方向の略中央に対応するように形成されている。
【解決手段】 エンジン１１は、シリンダボア２０を画定するシリンダライナ部２５とシリンダ外壁部３１とを備えている。シリンダライナ部２５の外周面とシリンダ外壁部３１の内周面との間にはウォータジャケット２４が形成され、それら外周面と内周面との間において、シリンダライナ部２５の上下方向各端部には、それぞれシール部材４１、４２が介装されている。シリンダ外壁部３１にはその外部とウォータジャケット２４とを連通するように冷却水孔３９が設けられ、冷却水孔３９は、シリンダライナ部２５の軸方向の略中央に対応するように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式エンジンの冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水冷式エンジンでは、シリンダボアの周囲に冷却水を循環させるためのウォータジャケットが形成されている。このような水冷式エンジンでは、ウォータポンプが駆動されウォータジャケット内の冷却水を循環させることによって、混合気の燃焼に伴い高温となるシリンダボアの周囲から熱を奪い、同エンジンを適正な温度に保つようにしている。
【０００３】
近時、水冷式エンジンの主要部をなすシリンダブロックを、ウォータジャケットを形成する領域を境に、シリンダボアを画定するシリンダライナ部と、シリンダ外壁部を含むシリンダブロック本体とに分割して形成するものがある。このような分割式のシリンダブロックについてその一例を図７に示す。
【０００４】
図７に示されるシリンダブロック１００では、シリンダボア１０１を画定するシリンダライナ部１１０と、シリンダ外壁部１２１及びクランクケース１２２を備えたシリンダブロック本体１２０とが各別の構造体として形成されている。このシリンダブロック１００は、シリンダライナ部１１０が、シリンダブロック本体１２０の内側に上方から挿入された状態で、同シリンダブロック本体１２０に対して一体に組み付けられている。この場合、シリンダライナ部１１０は、その上端部に設けられた平板状のアッパデッキ１１１がシリンダ外壁部１２１の上部受け面１２３に当接される位置まで挿入され、同シリンダライナ部１１０の外周面１１０ａの下端部に設けられた突起１１３がシリンダ外壁部１２１の内周面１２１ａに当接されている。こうして構成されたシリンダブロック１００においては、シリンダライナ部１１０の外周面１１０ａと、シリンダ外壁部１２１の内周面１２１ａとの間にウォータジャケット１２５が形成されている。また、シリンダ外壁部１２１には冷却水孔１２６が形成され、該冷却水孔１２６からウォータジャケット１２５内に冷却水が供給されるようになっている。
【特許文献１】特開平９−６８０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンジンでは、シリンダライナ部１１０に設けられたアッパデッキ１１１の上部に、ヘッドガスケット１５０を介してシリンダヘッド１６０が組み付けられている。こうしたエンジンでは、シリンダヘッド１６０が載置されるシリンダライナ部１１０の上端部付近、即ち、燃焼室１７０が形成されるシリンダライナ部１１０の上端部付近が混合気の燃焼に伴って最も高温になる。そのため、シリンダライナ部１１０はその上端部付近が、それ以外の部位（中央部や下端部等）に比して熱膨張による寸法変化が大きくなり、その分、冷却されたときの熱収縮による寸法変化も大きくなる傾向にある。このような理由から、シリンダライナ部１１０が冷却されたときの熱収縮に起因して、上記ヘッドガスケット１５０に作用する面圧が不均一になり易く、そうした結果、ヘッドガスケット１５０でのシール性が損なわれるおそれがある。
【０００６】
また、このシリンダブロック１００では、シリンダライナ部１１０の外周面１１０ａ及びシリンダ外壁部１２１の内周面１２１ａの間において、シリンダヘッド１６０側の端部および反対側の端部にそれぞれシール部材１３１，１３２が介装されている。しかしながら、シリンダ外壁部１２１にはシール部材１３１の近傍に冷却水孔１２６が形成されているため、シール部材１３１の部分は冷却水による圧力の影響を受け易く、その部分のシール性が低下するおそれがある。
【０００７】
なお、冷却水の流れを調整する技術として、ウォータジャケットを形成するシリンダ内壁の外周面において冷却水孔に対応する位置に突起を設けることにより、冷却水孔から供給された冷却水の流れを同外周面に沿ってシリンダの軸方向に変向させる構成が特許文献１に記載されている。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、分割型のシリンダブロックについてヘッドガスケットでのシール性が損なわれず、しかも、ウォータジャケットのシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することのできる水冷式エンジンの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、シリンダボアを画定するシリンダライナ部とシリンダ外壁部とを備え、前記シリンダライナ部にヘッドガスケットを介してシリンダヘッドを組み付け、前記シリンダライナ部の外周面と前記シリンダ外壁部の内周面との間にウォータジャケットを形成するとともに、それら外周面及び内周面の間においてシリンダヘッド側の端部および反対側の端部にそれぞれシール部材を介装してなる水冷式エンジンの冷却構造であって、前記シリンダ外壁部の外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を供給するための冷却水孔を前記シリンダライナ部の軸方向の略中央に対応させて形成したことを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、シリンダ外壁部の外部からウォータジャケット内に冷却水を供給するための冷却水孔をシリンダライナ部の軸方向の略中央に対応させて形成しているため、エンジンの燃焼に伴い高温となるシリンダヘッド側の端部から冷却水孔が離間することとなる。これにより、シリンダライナ部のシリンダボア上端部付近にあっては、冷却水孔から供給される冷却水による過冷却が抑制されるため、熱収縮に伴う寸法変化の大きさを極力小さく抑えることができる。そのため、上記熱収縮による寸法変化に起因してヘッドガスケットに作用する面圧が不均一になるのを抑止でき、同ヘッドガスケットでのシール性が損なわれないようにすることができる。また、それぞれシール部材が介装されたシリンダヘッド側の端部および反対側の端部からも冷却水孔が離間することとなる。これにより、それらシール部材に対して、冷却水孔から供給される冷却水の圧力の影響が極力及ばないようにすることもできる。そのため、ウォータジャケットのシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を車載用ガソリンエンジン（以下、エンジンと称す）の冷却構造に具体化した一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示されるように、エンジン１１は、シリンダブロック１２と、その上部にヘッドガスケット１５を介して組み付けられるシリンダヘッド１６とを備えている。シリンダヘッド１６の上方にはヘッドカバー（図示略）が、また、シリンダブロック１２の下方にはオイルパン（図示略）がそれぞれ取付けられるようになっている。
【００１２】
次に、シリンダブロック１２の構成について図２〜図４を参照して説明する。
図２に示されるように、シリンダブロック１２において、その上部には４つのシリンダボア２０が設けられ、下部にはクランクケース部２１が設けられている。クランクケース部２１は、その下方に取付けられるオイルパンとともにクランクケースを形成する。また、シリンダブロック１２の頂部には、図１に示されるシリンダヘッド１６が載置される平板状のアッパデッキ２２が設けられている。
【００１３】
図３に示されるように、シリンダブロック１２は、各シリンダボア２０の周囲にウォータジャケット２４を備えている。ウォータジャケット２４は、隣接するシリンダボア２０間の連結部位を避けつつ、各シリンダボア２０の外周を包囲するよう略環状に形成されている。シリンダブロック１２は、このウォータジャケット２４を形成する領域を境に以下に示される２つの構造体に分割されている。
【００１４】
図４に示されるように、シリンダブロック１２は、シリンダボア２０を画定するシリンダライナ部２５と、ウォータジャケット２４の外側壁を構成するシリンダブロック本体３０とに分割形成されている。シリンダライナ部２５は、４つのシリンダライナ２６ａが一体に連結されたシリンダ連結体２６と、その上部に設けられた上記アッパデッキ２２とを備えている。シリンダ連結体２６は、各気筒となる円筒状のシリンダライナ２６ａを直線状に配列し、それらの外周面同士を繋げるようにして一体に形成されている。
【００１５】
シリンダ連結体２６の上端部には、シリンダブロック１２の頂部を構成するアッパデッキ２２が一体形成されている。アッパデッキ２２は平板状をなし、その上面にヘッドガスケット１５を介してシリンダヘッド１６が載置される（図１参照）。アッパデッキ２２には、シリンダライナ部２５とシリンダブロック本体３０との締結に用いられる締結孔２７や、ウォータジャケット２４に連通される冷却水通路２８が所定の位置にそれぞれ複数個ずつ形成されている。また、シリンダ連結体２６の下端部には、各シリンダライナ２６ａの外周面に沿って支持突部２９が周設されている。
【００１６】
一方、シリンダブロック本体３０は、クランクケース部２１と、シリンダ連結体２６の外周を囲むシリンダ外壁部３１とを備えている。シリンダブロック本体３０は、クランクケース部２１の上部にシリンダ外壁部３１を突出させた形状をなし、その外周には、複数の補強リブ３３が縦横に延伸されるように形成されている。
【００１７】
シリンダ外壁部３１は、その内側にシリンダ連結体２６の外周面と対向して配置される対向面を有してなり、全体として略四角枠状に形成されている。シリンダ外壁部３１の上端部にはフランジ部３５が設けられ、同フランジ部３５の上面がシリンダライナ部２５のアッパデッキ２２の下面を当接支持する上部受け面３５ａとなっている。上部受け面３５ａにおいて、アッパデッキ２２の締結孔２７と同位置には、シリンダライナ部２５とシリンダブロック本体３０との締結に用いられる締結穴３７が開口されている。
【００１８】
シリンダ外壁部３１には、その外側と内側とを連通するように冷却水孔３９が形成されている（図６参照）。この冷却水孔３９は、冷却水配管等を通じて、エンジン１１の外側部に取付けられるウォータポンプ（図示せず）に接続されている。エンジン１１は、水冷式エンジンであって、クランクシャフト１０の回転力を得てウォータポンプが駆動されることによって、同ウォータポンプから吐出された冷却水が冷却水孔３９からウォータジャケット２４に供給されるようになっている。
【００１９】
次に、シリンダヘッド１６及びヘッドガスケット１５の構成について説明する。
図５及び図６に示されるように、シリンダヘッド１６には、シリンダボア２０の上端部に形成される燃焼室６０と連通する吸・排気通路６１、６２や、シリンダブロック１２との締結に用いられる締結孔６７等が形成されている。また、シリンダヘッド１６には、これら吸・排気通路６１、６２や締結孔６７等を避けるようにしてウォータジャケット６４が形成されるとともに、このウォータジャケット６４に連通する冷却水通路６８がシリンダヘッド１６の下面に開口されている。
【００２０】
シリンダヘッド１６と、シリンダブロック１２を構成するシリンダライナ部２５との接合面には、それらの間を気密に、かつ液密に閉塞するシール部材としてのヘッドガスケット１５が介装されている。このヘッドガスケット１５には、シリンダヘッド１６とシリンダブロック１２との締結に用いられる孔部５７や、シリンダヘッド１６の冷却水通路６８とシリンダブロック１２の冷却水通路２８とを連通させる孔部５８が透設されている。
【００２１】
上記のように構成されたシリンダブロック１２、シリンダヘッド１６及びヘッドガスケット１５は図５に示される締結構造によって組み付けられている。
同図に示されるように、シリンダヘッド１６の締結孔６７、ヘッドガスケット１５の孔部５７、アッパデッキ２２の締結孔２７及びシリンダブロック本体３０の締結穴３７がそれぞれ同軸上に配置されている。そして、シリンダヘッド１６の締結孔６７の上方から挿入されるヘッドボルト７７が、ヘッドガスケット１５の孔部５７、アッパデッキ２２の締結孔２７を挿通し、シリンダブロック本体３０の締結穴３７に締結されている。こうしたヘッドボルト７７による締結を通じて、シリンダライナ部２５がシリンダブロック本体３０に組み付けられ、シリンダブロック１２の頂部、即ち、アッパデッキ２２の上部にヘッドガスケット１５及びシリンダヘッド１６が組み付けられている。
【００２２】
このように、シリンダライナ部２５がシリンダブロック本体３０に組み付けられた状態では、シリンダ連結体２６がシリンダ外壁部３１の内側に挿入されている。また、シリンダライナ部２５の上端部において、アッパデッキ２２の下面がシリンダ外壁部３１の上部受け面３５ａに当接され、下端部において支持突部２９の先端面がシリンダ外壁部３１の内周面に当接支持されている。そして、シリンダ外壁部３１の内周面とシリンダライナ部２５のシリンダ連結体２６の外周面とが対向して配置されるとともに、それらシリンダ外壁部３１の内周面とシリンダ連結体２６の外周面との間には上記ウォータジャケット２４が形成されている。
【００２３】
また、アッパデッキ２２の下面とシリンダ外壁部３１の上部受け面３５ａとの間、及びシリンダ連結体２６の支持突部２９の先端面とシリンダ外壁部３１の内周面との間には、それぞれシール部材４１、４２が介装されている。これらシール部材４１，４２によって、ウォータジャケット２４のシリンダヘッド１６側の端部とその反対側に位置するクランクケース部２１側の端部とにおいてシール性が確保されている。
【００２４】
また、上記のような組み付け状態では、シリンダヘッド１６の冷却水通路６８と、ヘッドガスケット１５の孔部５８と、シリンダブロック１２の冷却水通路２８とが連通されている。これにより、冷却水孔３９を通じて冷却水が供給されると、その冷却水は、シリンダブロック１２のウォータジャケット２４に導入されるとともに、アッパデッキ２２の冷却水通路２８、ヘッドガスケット１５の孔部５８を通過した後、冷却水通路６８を通じて、シリンダヘッド１６のウォータジャケット６４にも導入されるようになる。こうして、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１６の両方に冷却水が循環されることによって、エンジン１１の駆動により高温となる各部位が冷却されるようになっている。
【００２５】
また、ヘッドボルト７７による締結を通じて、ヘッドガスケット１５の両面に作用する面圧が高められているため、シリンダヘッド１６とシリンダライナ部２５との間が一層気密に、かつ液密に閉塞されることによって、ヘッドガスケット１５によるシール性が好適に維持されるようになっている。しかしながら、特にエンジン１１の駆動時には、図６に示される燃焼室６０付近、即ちシリンダライナ部２５の上端部付近がそれ以外の部位に比して高温となることから、シリンダヘッド１６及びシリンダライナ部２５はそれらの境界部付近において熱膨張による寸法変化が大きくなる。その分、冷却水により冷却されたときの熱収縮による寸法変化も大きくなり易い傾向にあるため、ヘッドガスケット１５に作用する高い面圧を均一に保つことが困難になり、ヘッドガスケット１５でのシール性が損なわれるおそれがある。
【００２６】
こうしたことから、本実施形態においては、ウォータジャケット２４に冷却水を供給する冷却水孔３９の孔位置が、シリンダライナ部２５の軸方向の略中央に対応する位置に設定されている。詳しくは、冷却水孔３９は、その中心位置がシリンダライナ部２５の軸方向の中央位置と対応するように形成されている。なお、この場合、冷却水孔３９は、シリンダ外壁部３１の軸方向の略中央に形成されている。
【００２７】
冷却水孔３９は、これと対向して配置されるシリンダライナ２６ａの上端部付近、即ち、エンジン１１の駆動時に高温となる燃焼室６０付近から離間して配置されている。これにより、シリンダライナ２６ａにあっては、熱膨張による寸法変化の最も大きい上端部近傍に、冷却水孔３９からウォータジャケット２４に供給される冷却水が直接当たることを回避することができる。このため、シリンダライナ２６ａの上端部付近では、冷却水孔３９からの冷却水による過冷却が抑制されるようになり、熱収縮に伴う寸法変化の大きさを極力小さく抑えることができるようになる。そのため、上記熱収縮による寸法変化に起因してヘッドガスケット１５に作用する面圧が局部的に低下するのを抑止でき、同ヘッドガスケット１５によるシール性が好適に維持されるようになる。
【００２８】
また、この場合、冷却水孔３９は、シール部材４１、４２が介装されたシリンダライナ部２５の上下方向各端部、換言すれば、ウォータジャケット２４のシリンダヘッド１６側の端部とその反対側に位置するクランクケース部２１側の端部からも離間して配置されている。これにより、シール部材４１、４２が介装されたシリンダライナ部２５の上下方向各端部においても、冷却水孔３９から供給される冷却水が直接当たることを回避することができる。このため、それらシール部材４１，４２に対して、冷却水孔３９から供給される冷却水の圧力の影響が極力及ばないようにすることもできる。そのため、ウォータジャケット２４のシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することができるようになる。
【００２９】
上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）シリンダ外壁部３１の外部からウォータジャケット２４に冷却水を供給するための冷却水孔３９をシリンダライナ部２５の軸方向の略中央に対応させて形成しているため、エンジン１１の駆動時に混合気が燃焼するのに伴い高温となるシリンダヘッド１６側の端部から冷却水孔３９が離間することとなる。これにより、シリンダライナ部２５のシリンダボア２０上端部付近にあっては、冷却水孔３９から供給される冷却水による過冷却が抑制されるため、熱収縮に伴う寸法変化の大きさを極力小さく抑えることができる。そのため、上記熱収縮による寸法変化に起因してヘッドガスケット１５に作用する面圧が不均一になるのを抑止でき、同ヘッドガスケット１５でのシール性が損なわれないようにすることができる。また、それぞれシール部材４１、４２が介装されたシリンダライナ部２５の上下方向各端部からも冷却水孔３９が離間することとなる。これにより、それらシール部材４１、４２に対して、冷却水孔３９から供給される冷却水の圧力の影響が極力及ばないようにすることができる。そのため、ウォータジャケット２４のシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することができるようになる。
【００３０】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態において、冷却水孔３９は、その中心位置がシリンダライナ部２５の軸方向の中央位置と対応するように形成されていたが、これに限定されることはなく、シリンダライナ部２５の軸方向の略中央であれば、前記中央位置から上方或いは下方にずらした位置に冷却水孔３９の中心位置を変更してもよい。例えば、ウォータジャケット２４がシリンダライナ部２５の上端部側に形成されたエンジン１１では、冷却水孔３９の孔位置を、前記中央位置よりも上方に設定するのがより望ましい。なお、この場合、冷却水孔３９は、シリンダ外壁部３１の軸方向の略中央よりも上方の位置に設定される。
【００３１】
・本実施形態において、シリンダ外壁部３１には冷却水孔３９が１個形成されていたが、同冷却水孔３９の個数を２個以上に変更してもよい。
・本実施形態において、冷却水孔３９は、シリンダライナ部２５を構成する４つのシリンダライナ２６ａのうち端部に配設されたものに対応して形成されていたが、前記各シリンダボア２０のうち中央寄りに配設されたものに対応して形成するように変更してもよい。
【００３２】
・本実施形態において、冷却水孔３９は、それと対応して配設されたシリンダライナ２６ａについてクランクシャフト１０の延設方向の略中央に形成されていたが、その孔位置を、同シリンダライナ２６ａの周方向について隣接するシリンダライナ２６ａとの連結部位を除く任意の位置に変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態における水冷式エンジンの全体構成を示す斜視図。
【図２】同じく水冷式エンジンの主要部をなすシリンダブロックの斜視図。
【図３】同じくシリンダブロックの平面図。
【図４】同じくシリンダブロックの分割構造を示す分解斜視図。
【図５】図１のＡ−Ａ断面図。
【図６】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図７】従来の水冷式エンジンの概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１５…ヘッドガスケット、１６…シリンダヘッド、２０…シリンダボア、２４…ウォータジャケット、２５…シリンダライナ部、３１…シリンダ外壁部、３９…冷却水孔、４１，４２…シール部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式エンジンの冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水冷式エンジンでは、シリンダボアの周囲に冷却水を循環させるためのウォータジャケットが形成されている。このような水冷式エンジンでは、ウォータポンプが駆動されウォータジャケット内の冷却水を循環させることによって、混合気の燃焼に伴い高温となるシリンダボアの周囲から熱を奪い、同エンジンを適正な温度に保つようにしている。
【０００３】
近時、水冷式エンジンの主要部をなすシリンダブロックを、ウォータジャケットを形成する領域を境に、シリンダボアを画定するシリンダライナ部と、シリンダ外壁部を含むシリンダブロック本体とに分割して形成するものがある。このような分割式のシリンダブロックについてその一例を図７に示す。
【０００４】
図７に示されるシリンダブロック１００では、シリンダボア１０１を画定するシリンダライナ部１１０と、シリンダ外壁部１２１及びクランクケース１２２を備えたシリンダブロック本体１２０とが各別の構造体として形成されている。このシリンダブロック１００は、シリンダライナ部１１０が、シリンダブロック本体１２０の内側に上方から挿入された状態で、同シリンダブロック本体１２０に対して一体に組み付けられている。この場合、シリンダライナ部１１０は、その上端部に設けられた平板状のアッパデッキ１１１がシリンダ外壁部１２１の上部受け面１２３に当接される位置まで挿入され、同シリンダライナ部１１０の外周面１１０ａの下端部に設けられた突起１１３がシリンダ外壁部１２１の内周面１２１ａに当接されている。こうして構成されたシリンダブロック１００においては、シリンダライナ部１１０の外周面１１０ａと、シリンダ外壁部１２１の内周面１２１ａとの間にウォータジャケット１２５が形成されている。また、シリンダ外壁部１２１には冷却水孔１２６が形成され、該冷却水孔１２６からウォータジャケット１２５内に冷却水が供給されるようになっている。
【特許文献１】特開平９−６８０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンジンでは、シリンダライナ部１１０に設けられたアッパデッキ１１１の上部に、ヘッドガスケット１５０を介してシリンダヘッド１６０が組み付けられている。こうしたエンジンでは、シリンダヘッド１６０が載置されるシリンダライナ部１１０の上端部付近、即ち、燃焼室１７０が形成されるシリンダライナ部１１０の上端部付近が混合気の燃焼に伴って最も高温になる。そのため、シリンダライナ部１１０はその上端部付近が、それ以外の部位（中央部や下端部等）に比して熱膨張による寸法変化が大きくなり、その分、冷却されたときの熱収縮による寸法変化も大きくなる傾向にある。このような理由から、シリンダライナ部１１０が冷却されたときの熱収縮に起因して、上記ヘッドガスケット１５０に作用する面圧が不均一になり易く、そうした結果、ヘッドガスケット１５０でのシール性が損なわれるおそれがある。
【０００６】
また、このシリンダブロック１００では、シリンダライナ部１１０の外周面１１０ａ及びシリンダ外壁部１２１の内周面１２１ａの間において、シリンダヘッド１６０側の端部および反対側の端部にそれぞれシール部材１３１，１３２が介装されている。しかしながら、シリンダ外壁部１２１にはシール部材１３１の近傍に冷却水孔１２６が形成されているため、シール部材１３１の部分は冷却水による圧力の影響を受け易く、その部分のシール性が低下するおそれがある。
【０００７】
なお、冷却水の流れを調整する技術として、ウォータジャケットを形成するシリンダ内壁の外周面において冷却水孔に対応する位置に突起を設けることにより、冷却水孔から供給された冷却水の流れを同外周面に沿ってシリンダの軸方向に変向させる構成が特許文献１に記載されている。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、分割型のシリンダブロックについてヘッドガスケットでのシール性が損なわれず、しかも、ウォータジャケットのシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することのできる水冷式エンジンの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、シリンダボアを画定するシリンダライナ部とシリンダ外壁部とを備え、前記シリンダライナ部にヘッドガスケットを介してシリンダヘッドを組み付け、前記シリンダライナ部の外周面と前記シリンダ外壁部の内周面との間にウォータジャケットを形成するとともに、それら外周面及び内周面の間においてシリンダヘッド側の端部および反対側の端部にそれぞれシール部材を介装してなる水冷式エンジンの冷却構造であって、前記シリンダ外壁部の外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を供給するための冷却水孔を前記シリンダライナ部の軸方向の略中央に対応させて形成したことを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、シリンダ外壁部の外部からウォータジャケット内に冷却水を供給するための冷却水孔をシリンダライナ部の軸方向の略中央に対応させて形成しているため、エンジンの燃焼に伴い高温となるシリンダヘッド側の端部から冷却水孔が離間することとなる。これにより、シリンダライナ部のシリンダボア上端部付近にあっては、冷却水孔から供給される冷却水による過冷却が抑制されるため、熱収縮に伴う寸法変化の大きさを極力小さく抑えることができる。そのため、上記熱収縮による寸法変化に起因してヘッドガスケットに作用する面圧が不均一になるのを抑止でき、同ヘッドガスケットでのシール性が損なわれないようにすることができる。また、それぞれシール部材が介装されたシリンダヘッド側の端部および反対側の端部からも冷却水孔が離間することとなる。これにより、それらシール部材に対して、冷却水孔から供給される冷却水の圧力の影響が極力及ばないようにすることもできる。そのため、ウォータジャケットのシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を車載用ガソリンエンジン（以下、エンジンと称す）の冷却構造に具体化した一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示されるように、エンジン１１は、シリンダブロック１２と、その上部にヘッドガスケット１５を介して組み付けられるシリンダヘッド１６とを備えている。シリンダヘッド１６の上方にはヘッドカバー（図示略）が、また、シリンダブロック１２の下方にはオイルパン（図示略）がそれぞれ取付けられるようになっている。
【００１２】
次に、シリンダブロック１２の構成について図２〜図４を参照して説明する。
図２に示されるように、シリンダブロック１２において、その上部には４つのシリンダボア２０が設けられ、下部にはクランクケース部２１が設けられている。クランクケース部２１は、その下方に取付けられるオイルパンとともにクランクケースを形成する。また、シリンダブロック１２の頂部には、図１に示されるシリンダヘッド１６が載置される平板状のアッパデッキ２２が設けられている。
【００１３】
図３に示されるように、シリンダブロック１２は、各シリンダボア２０の周囲にウォータジャケット２４を備えている。ウォータジャケット２４は、隣接するシリンダボア２０間の連結部位を避けつつ、各シリンダボア２０の外周を包囲するよう略環状に形成されている。シリンダブロック１２は、このウォータジャケット２４を形成する領域を境に以下に示される２つの構造体に分割されている。
【００１４】
図４に示されるように、シリンダブロック１２は、シリンダボア２０を画定するシリンダライナ部２５と、ウォータジャケット２４の外側壁を構成するシリンダブロック本体３０とに分割形成されている。シリンダライナ部２５は、４つのシリンダライナ２６ａが一体に連結されたシリンダ連結体２６と、その上部に設けられた上記アッパデッキ２２とを備えている。シリンダ連結体２６は、各気筒となる円筒状のシリンダライナ２６ａを直線状に配列し、それらの外周面同士を繋げるようにして一体に形成されている。
【００１５】
シリンダ連結体２６の上端部には、シリンダブロック１２の頂部を構成するアッパデッキ２２が一体形成されている。アッパデッキ２２は平板状をなし、その上面にヘッドガスケット１５を介してシリンダヘッド１６が載置される（図１参照）。アッパデッキ２２には、シリンダライナ部２５とシリンダブロック本体３０との締結に用いられる締結孔２７や、ウォータジャケット２４に連通される冷却水通路２８が所定の位置にそれぞれ複数個ずつ形成されている。また、シリンダ連結体２６の下端部には、各シリンダライナ２６ａの外周面に沿って支持突部２９が周設されている。
【００１６】
一方、シリンダブロック本体３０は、クランクケース部２１と、シリンダ連結体２６の外周を囲むシリンダ外壁部３１とを備えている。シリンダブロック本体３０は、クランクケース部２１の上部にシリンダ外壁部３１を突出させた形状をなし、その外周には、複数の補強リブ３３が縦横に延伸されるように形成されている。
【００１７】
シリンダ外壁部３１は、その内側にシリンダ連結体２６の外周面と対向して配置される対向面を有してなり、全体として略四角枠状に形成されている。シリンダ外壁部３１の上端部にはフランジ部３５が設けられ、同フランジ部３５の上面がシリンダライナ部２５のアッパデッキ２２の下面を当接支持する上部受け面３５ａとなっている。上部受け面３５ａにおいて、アッパデッキ２２の締結孔２７と同位置には、シリンダライナ部２５とシリンダブロック本体３０との締結に用いられる締結穴３７が開口されている。
【００１８】
シリンダ外壁部３１には、その外側と内側とを連通するように冷却水孔３９が形成されている（図６参照）。この冷却水孔３９は、冷却水配管等を通じて、エンジン１１の外側部に取付けられるウォータポンプ（図示せず）に接続されている。エンジン１１は、水冷式エンジンであって、クランクシャフト１０の回転力を得てウォータポンプが駆動されることによって、同ウォータポンプから吐出された冷却水が冷却水孔３９からウォータジャケット２４に供給されるようになっている。
【００１９】
次に、シリンダヘッド１６及びヘッドガスケット１５の構成について説明する。
図５及び図６に示されるように、シリンダヘッド１６には、シリンダボア２０の上端部に形成される燃焼室６０と連通する吸・排気通路６１、６２や、シリンダブロック１２との締結に用いられる締結孔６７等が形成されている。また、シリンダヘッド１６には、これら吸・排気通路６１、６２や締結孔６７等を避けるようにしてウォータジャケット６４が形成されるとともに、このウォータジャケット６４に連通する冷却水通路６８がシリンダヘッド１６の下面に開口されている。
【００２０】
シリンダヘッド１６と、シリンダブロック１２を構成するシリンダライナ部２５との接合面には、それらの間を気密に、かつ液密に閉塞するシール部材としてのヘッドガスケット１５が介装されている。このヘッドガスケット１５には、シリンダヘッド１６とシリンダブロック１２との締結に用いられる孔部５７や、シリンダヘッド１６の冷却水通路６８とシリンダブロック１２の冷却水通路２８とを連通させる孔部５８が透設されている。
【００２１】
上記のように構成されたシリンダブロック１２、シリンダヘッド１６及びヘッドガスケット１５は図５に示される締結構造によって組み付けられている。
同図に示されるように、シリンダヘッド１６の締結孔６７、ヘッドガスケット１５の孔部５７、アッパデッキ２２の締結孔２７及びシリンダブロック本体３０の締結穴３７がそれぞれ同軸上に配置されている。そして、シリンダヘッド１６の締結孔６７の上方から挿入されるヘッドボルト７７が、ヘッドガスケット１５の孔部５７、アッパデッキ２２の締結孔２７を挿通し、シリンダブロック本体３０の締結穴３７に締結されている。こうしたヘッドボルト７７による締結を通じて、シリンダライナ部２５がシリンダブロック本体３０に組み付けられ、シリンダブロック１２の頂部、即ち、アッパデッキ２２の上部にヘッドガスケット１５及びシリンダヘッド１６が組み付けられている。
【００２２】
このように、シリンダライナ部２５がシリンダブロック本体３０に組み付けられた状態では、シリンダ連結体２６がシリンダ外壁部３１の内側に挿入されている。また、シリンダライナ部２５の上端部において、アッパデッキ２２の下面がシリンダ外壁部３１の上部受け面３５ａに当接され、下端部において支持突部２９の先端面がシリンダ外壁部３１の内周面に当接支持されている。そして、シリンダ外壁部３１の内周面とシリンダライナ部２５のシリンダ連結体２６の外周面とが対向して配置されるとともに、それらシリンダ外壁部３１の内周面とシリンダ連結体２６の外周面との間には上記ウォータジャケット２４が形成されている。
【００２３】
また、アッパデッキ２２の下面とシリンダ外壁部３１の上部受け面３５ａとの間、及びシリンダ連結体２６の支持突部２９の先端面とシリンダ外壁部３１の内周面との間には、それぞれシール部材４１、４２が介装されている。これらシール部材４１，４２によって、ウォータジャケット２４のシリンダヘッド１６側の端部とその反対側に位置するクランクケース部２１側の端部とにおいてシール性が確保されている。
【００２４】
また、上記のような組み付け状態では、シリンダヘッド１６の冷却水通路６８と、ヘッドガスケット１５の孔部５８と、シリンダブロック１２の冷却水通路２８とが連通されている。これにより、冷却水孔３９を通じて冷却水が供給されると、その冷却水は、シリンダブロック１２のウォータジャケット２４に導入されるとともに、アッパデッキ２２の冷却水通路２８、ヘッドガスケット１５の孔部５８を通過した後、冷却水通路６８を通じて、シリンダヘッド１６のウォータジャケット６４にも導入されるようになる。こうして、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１６の両方に冷却水が循環されることによって、エンジン１１の駆動により高温となる各部位が冷却されるようになっている。
【００２５】
また、ヘッドボルト７７による締結を通じて、ヘッドガスケット１５の両面に作用する面圧が高められているため、シリンダヘッド１６とシリンダライナ部２５との間が一層気密に、かつ液密に閉塞されることによって、ヘッドガスケット１５によるシール性が好適に維持されるようになっている。しかしながら、特にエンジン１１の駆動時には、図６に示される燃焼室６０付近、即ちシリンダライナ部２５の上端部付近がそれ以外の部位に比して高温となることから、シリンダヘッド１６及びシリンダライナ部２５はそれらの境界部付近において熱膨張による寸法変化が大きくなる。その分、冷却水により冷却されたときの熱収縮による寸法変化も大きくなり易い傾向にあるため、ヘッドガスケット１５に作用する高い面圧を均一に保つことが困難になり、ヘッドガスケット１５でのシール性が損なわれるおそれがある。
【００２６】
こうしたことから、本実施形態においては、ウォータジャケット２４に冷却水を供給する冷却水孔３９の孔位置が、シリンダライナ部２５の軸方向の略中央に対応する位置に設定されている。詳しくは、冷却水孔３９は、その中心位置がシリンダライナ部２５の軸方向の中央位置と対応するように形成されている。なお、この場合、冷却水孔３９は、シリンダ外壁部３１の軸方向の略中央に形成されている。
【００２７】
冷却水孔３９は、これと対向して配置されるシリンダライナ２６ａの上端部付近、即ち、エンジン１１の駆動時に高温となる燃焼室６０付近から離間して配置されている。これにより、シリンダライナ２６ａにあっては、熱膨張による寸法変化の最も大きい上端部近傍に、冷却水孔３９からウォータジャケット２４に供給される冷却水が直接当たることを回避することができる。このため、シリンダライナ２６ａの上端部付近では、冷却水孔３９からの冷却水による過冷却が抑制されるようになり、熱収縮に伴う寸法変化の大きさを極力小さく抑えることができるようになる。そのため、上記熱収縮による寸法変化に起因してヘッドガスケット１５に作用する面圧が局部的に低下するのを抑止でき、同ヘッドガスケット１５によるシール性が好適に維持されるようになる。
【００２８】
また、この場合、冷却水孔３９は、シール部材４１、４２が介装されたシリンダライナ部２５の上下方向各端部、換言すれば、ウォータジャケット２４のシリンダヘッド１６側の端部とその反対側に位置するクランクケース部２１側の端部からも離間して配置されている。これにより、シール部材４１、４２が介装されたシリンダライナ部２５の上下方向各端部においても、冷却水孔３９から供給される冷却水が直接当たることを回避することができる。このため、それらシール部材４１，４２に対して、冷却水孔３９から供給される冷却水の圧力の影響が極力及ばないようにすることもできる。そのため、ウォータジャケット２４のシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することができるようになる。
【００２９】
上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）シリンダ外壁部３１の外部からウォータジャケット２４に冷却水を供給するための冷却水孔３９をシリンダライナ部２５の軸方向の略中央に対応させて形成しているため、エンジン１１の駆動時に混合気が燃焼するのに伴い高温となるシリンダヘッド１６側の端部から冷却水孔３９が離間することとなる。これにより、シリンダライナ部２５のシリンダボア２０上端部付近にあっては、冷却水孔３９から供給される冷却水による過冷却が抑制されるため、熱収縮に伴う寸法変化の大きさを極力小さく抑えることができる。そのため、上記熱収縮による寸法変化に起因してヘッドガスケット１５に作用する面圧が不均一になるのを抑止でき、同ヘッドガスケット１５でのシール性が損なわれないようにすることができる。また、それぞれシール部材４１、４２が介装されたシリンダライナ部２５の上下方向各端部からも冷却水孔３９が離間することとなる。これにより、それらシール部材４１、４２に対して、冷却水孔３９から供給される冷却水の圧力の影響が極力及ばないようにすることができる。そのため、ウォータジャケット２４のシール部分でのシール性についても高い信頼性を確保することができるようになる。
【００３０】
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態において、冷却水孔３９は、その中心位置がシリンダライナ部２５の軸方向の中央位置と対応するように形成されていたが、これに限定されることはなく、シリンダライナ部２５の軸方向の略中央であれば、前記中央位置から上方或いは下方にずらした位置に冷却水孔３９の中心位置を変更してもよい。例えば、ウォータジャケット２４がシリンダライナ部２５の上端部側に形成されたエンジン１１では、冷却水孔３９の孔位置を、前記中央位置よりも上方に設定するのがより望ましい。なお、この場合、冷却水孔３９は、シリンダ外壁部３１の軸方向の略中央よりも上方の位置に設定される。
【００３１】
・本実施形態において、シリンダ外壁部３１には冷却水孔３９が１個形成されていたが、同冷却水孔３９の個数を２個以上に変更してもよい。
・本実施形態において、冷却水孔３９は、シリンダライナ部２５を構成する４つのシリンダライナ２６ａのうち端部に配設されたものに対応して形成されていたが、前記各シリンダボア２０のうち中央寄りに配設されたものに対応して形成するように変更してもよい。
【００３２】
・本実施形態において、冷却水孔３９は、それと対応して配設されたシリンダライナ２６ａについてクランクシャフト１０の延設方向の略中央に形成されていたが、その孔位置を、同シリンダライナ２６ａの周方向について隣接するシリンダライナ２６ａとの連結部位を除く任意の位置に変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態における水冷式エンジンの全体構成を示す斜視図。
【図２】同じく水冷式エンジンの主要部をなすシリンダブロックの斜視図。
【図３】同じくシリンダブロックの平面図。
【図４】同じくシリンダブロックの分割構造を示す分解斜視図。
【図５】図１のＡ−Ａ断面図。
【図６】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図７】従来の水冷式エンジンの概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１５…ヘッドガスケット、１６…シリンダヘッド、２０…シリンダボア、２４…ウォータジャケット、２５…シリンダライナ部、３１…シリンダ外壁部、３９…冷却水孔、４１，４２…シール部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを画定するシリンダライナ部とシリンダ外壁部とを備え、前記シリンダライナ部にヘッドガスケットを介してシリンダヘッドを組み付け、前記シリンダライナ部の外周面と前記シリンダ外壁部の内周面との間にウォータジャケットを形成するとともに、それら外周面及び内周面の間においてシリンダヘッド側の端部および反対側の端部にそれぞれシール部材を介装してなる水冷式エンジンの冷却構造であって、
前記シリンダ外壁部の外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を供給するための冷却水孔を前記シリンダライナ部の軸方向の略中央に対応させて形成した
ことを特徴とする水冷式エンジンの冷却構造。
【請求項１】
シリンダボアを画定するシリンダライナ部とシリンダ外壁部とを備え、前記シリンダライナ部にヘッドガスケットを介してシリンダヘッドを組み付け、前記シリンダライナ部の外周面と前記シリンダ外壁部の内周面との間にウォータジャケットを形成するとともに、それら外周面及び内周面の間においてシリンダヘッド側の端部および反対側の端部にそれぞれシール部材を介装してなる水冷式エンジンの冷却構造であって、
前記シリンダ外壁部の外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を供給するための冷却水孔を前記シリンダライナ部の軸方向の略中央に対応させて形成した
ことを特徴とする水冷式エンジンの冷却構造。
【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２００７−９７４３（Ｐ２００７−９７４３Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８８７８６（Ｐ２００５−１８８７８６）
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【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１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【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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