JPH04140457A - エンジンのシリンダブロック構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷却水通路を有するエンジンのシリンダブロ
ック構造に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば特開昭６０−１９０６４６号公報に記載されてい
る多気筒エンジンのシリンダブロックにおいては、一連
に列設されたシリンダボアの列設方向に沿う冷却水分配
通路がシリンダブロック外壁に設けられ、各シリンダボ
アを囲う形状でシリンダブロック内に設けているウォー
タジャケット部に、上記冷却水分配通路から各シリンダ
ボア毎に対応させて冷却水の流入が生じるように構成さ
れている。ウォータジャケット部内に流入した冷却水は
、各シリンダボア間の通路を通して、冷却水分配通路側
から各シリンダボアを挟んで反対側へと流れるようにな
っている。

しかしながら、上記においては、冷却水の通路を各シリ
ンダボア間に有する構成とするために、各シリンダボア
間を厚さ寸法の大きな隔壁構造とする必要があり、この
ため、シリンダブロックの寸法が大きくなり、これによ
り、エンジン全体の形状が太き（なる。そこで、例えば
、シリンダ４アの列設方向に沿って冷却水を流す構造も
採用されており、このような構造の一例について、本哨
明の説明図である第２図及び第４図を参照して註明する
。第２図に示すように、シリンダブロック２には、例え
ば４個のシリンダボアト・・が形成されており、このシ
リンダブロック２の左側から右側へと、図中矢印で示す
ように上記シリンダボアト・・の列設方向に沿って冷却
水を流すためのウォータジャケット部８が設けられてい
る。このウォータジャケット部８からは、シリンダブロ
ック２の上部に取付けられるシリンダヘッド３内の返洟
通路９を通して、ウォータポンプ２２へと冷却水を返流
するようになっている。

この場合にはシリンダボアト１間をより薄い隔壁構造と
し得るため、エンジンの全体形状をよりコンパクトにす
ることができる。なお、このような構造のエンジンにお
いては、第４図に示すように、シリンダボア１を内部に
有する円筒状のシリンダライナー１３・・・が各気筒毎
に設けられ、隣合うシリンダライナー１３・１３を相互
に接触させてシリンダブコンク２内に嵌着固定すること
により構成されている。そして、冷却水通路は、相互に
連なるシリンダライナ１３・１３の外周面を中心側壁面
Ｉ４とし、この中心側壁面１４と所定の間隔でほぼこれ
に沿う形状の外側壁面１５がシリンダブロック２に形成
されることで、これら中心側壁面１４と外側壁面１５と
の間に形成されている。このようにシリンダライナー１
３・・・の外周面を連ねて冷却水通路の一方の壁面１４
が形成される構成においては、各シリンダライナー１３
・・・に沿って湾曲した冷却水通路内に、相互に隣接す
るシリンダライナー１３・１３間において、中心側に尖
頭形状で凹入する流路領域Ａが形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような冷却水通路の形状において
は、従来、シリンダライナー各部における熱伝達のばら
つきが大きく、このため、例えばシリンダライナーに熱
変形等を生じ易いという問題がある。つまり、シリンダ
ライナー間における前記尖頭形状の流路領域Ａは、シリ
ンダライナーの列設方向に沿って流れる冷却水の主流か
らは外れているために、この流路領域Ａで澱みを生し、
このため、この流路領域Ａに面するシリンダライナーの
壁面（第４図において交差斜線を施している壁面Ｂの領
域）では低い熱伝達率しか得られない。一方、第４図に
おいて下流側（図において右側）のシリンダライナーに
おける交差斜線を施している壁面Ｃの領域は、上流側か
らの冷却水が、直交方向に近い角度で衝撃的に流入する
領域となり、流速も速いので、熱伝達率の高い状態で冷
却が行われる。このように、シリンダライナーには、第
５図に示すように、円周方向で熱伝達率が大きく変動し
、特に、上記のように相互に隣接するシリンダライナー
間の隣接領域近傍における冷却水の澱みを生じる領域で
の熱伝達率が大幅に低下する結果、シリンダライナー壁
温の周方向のばらつきが大きく、これによって、シリン
ダライナーの異常な熱変形、或いは、シリンダライナー
同士の隣接部位での熱応力によるクラックの発生等が生
じるものとなっている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のエンジンのシリンダブロック構造は、上記課題
を解決するために、一連に列設された複数のシリンダボ
アに沿って列設方向に冷却水を流通させた後、この冷却
水を、上部に取付けられるシリンダヘッドの冷却水返流
通路へと流出させる冷却水通路が設けられているエンジ
ンのシリンダブロック構造において、上記冷却水通路が
上下に区画されて二系統設けられると共に、上部側の冷
却水通路における列設方向に流れる冷却水の主流から外
れる領域に臨ませて、下部側の冷却水通路から上部側へ
と冷却水を噴出させるための噴口が上記の冷却水通路の
区画面に穿設されていることを特徴としている。

〔作　用〕 上記の構成によれば、上部側の冷却水通路において主流
から外れる領域、すなわち、前記のようにシリンダライ
ナーを相互に隣接させた構造等における前記尖頭形状の
流路領域に、下部側の冷却水通路から冷却水が噴出する
。これにより、従来は澱みを生じていた上記尖頭形状の
流路領域等における冷却水の撹拌が行われ、これにより
、この流路領域に面しているシリンダブロックの壁面と
の間の熱伝達率が向上する。この結果、シリンダボアを
囲う壁面の温度分布がより均一となるので、従来体じて
いた熱変形等の不具合の発生が抑制される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第３図に示しているように、シリンダボアｌが形成され
ているシリンダブロック２には、その上部にシリンダヘ
ッド３が取付けられてエンジン本体が構成される。上記
シリンダボア１にはピストン４が摺動自在に配設される
一方、上記シリンダヘッド３には、シリンダボア１の上
端に連なる凹部形状の燃焼室５が形成されると共に、こ
の燃焼室５に外部より連なる吸気通路及び排気通路（吸
気通路６のみ図示する）がさらに形成されており、これ
ら両道路と上記燃焼室５との各連通箇所には、それぞれ
吸気弁・排気弁（吸気弁７のみ図示する）が配設されて
いる。

さらに上記エンジン本体には、上記のような吸気通路か
ら排気通路６へと至る給排気ガスの流通経路とは別に、
上記のエンジン本体を冷却するための冷却水流通経路が
設けられている。すなわち、上記のシリンダブロック２
には、シリンダボア１の外周に沿って冷却水を流通させ
るためのウォータジャケット部８がさらに設けられると
共に、シリンダヘッド３に、冷却水の返流通路９が形成
されている。これらウォータジャケット部８と返流通路
９とは、車両前面側のラジェータグリルに配設されるラ
ジェータ１１に、ラジェータホース１２・１２によって
接続され、上記ラジェータ１工において外気により冷却
された冷却水が、図中実線矢印で示すように、シリンダ
ブロック２のウォータジャケット部８からシリンダヘッ
ド３の返流通路９を通して上記ラジェータ１１に返流さ
れるような冷却水循環経路が構成されている。

上記シリンダブロック２内には、第２図に示すように、
複数、本実施例の場合には、４個のシリンダボアト・・
が、図において左右方向に列設されている。この場合、
第４図に示すように、円筒状のシリンダライナー１３・
・・を相互に隣接させて、これらシリンダライナー１３
・・・の各上下端側をそれぞれシリンダブロック２に嵌
着固定することによって、各シリンダボアト・・が形成
されている。

そして、各シリンダボアト・・における上下の嵌着固定
領域間には、これらシリンダボアト・・をほぼ囲う形状
で前記のウォータジャケット部８が形成されている。こ
のウォータジャケット部８は、図のように、各シリンダ
ライナー１３・・・の各中心点を結ぶ直線（以下、列設
方向中心線という）を挟んで両側で、それぞれ、シリン
ダライナー１３・・・の外周面に沿う形状で形成されて
いる。すなわち、シリンダライナー１３・・・の外周面
の連なり面を中心側壁面１４とする一方、この中心側壁
面１４から所定の寸法離間させて各シリンダライナー１
３・・・の外周面にほぼ沿う形状の外側壁面１５をシリ
ンダブロック２に形成することによって、両壁面１４・
１５間の空間が冷却水通路として構成されている。

なお、上記のように中心側壁面１４がシリンダライナー
１３・・・の外周面の連なり面にて構成されることによ
って、相互に隣接するシリンダライナー１３・１３間に
は、列設方向中心線に向かって尖頭形状をなしてこれら
隣接するシリンダライナ１３・１３間に入り込む流路領
域Ａが形成される。

一方、上記のようにシリンダボアト・・の列設方向に連
なるウォータジャケット部８は１．第２図に示すように
、各シリンダボアト・・の上下方向の中途位置で列設方
向に延びる仕切板（区画面）２１によって上下二系統の
冷却水通路８ａ・８ｂに区画された構成となっている。

上記仕切板２１は、その前端縁が、シリンダブロック２
の前面側壁面に取付けられているウォータポンプ２２に
近接する位置まで延びる形状で設けられ、これにより、
上記ウォータポンプ２２がら吐出され加圧された冷却水
が、上記仕切板２１より上側の上部冷却力通路８ａと、
仕切板２１より下側の下部冷却水１路８ｂとに分流して
供給される。

なお、第１図に示すように、各シリンダボアト・・を囲
う適当箇所で、シリンダブロック２の上品面を通して上
部冷却水通路８ａを前記シリンダーラド３の返流通路９
に連通さセる返流穴２３・・・力投けられ、これにより
、上部冷却水通路８ａを這して下流側（図において右側
）へと向かう冷却庫は、各シリンダボアト・・に沿って
流れることで、これらシリンダボアト・・を順次冷却す
ると同時に、上層側の冷却水は、漸次、上記の返流穴２
３・・・を通してシリンダヘッド３の返流通路９へと流
圧し、前記ラジェータホース１２からラジェータ１１を
通してウォータポンプ２２へと返流される。

一方、上部冷却水通路８ａと下部冷却水通路８ｂとの間
の仕切板２１には、前記第４図において示した各シリン
ダライナー１３・１３の隣接８１１における尖頭形状の
流路領域Ａに対応する位置に、貫通穴、すなわち噴口２
４・・・がそれぞれ穿設されている。この場合、第１図
のように、上部冷却水通路８ａと下部冷却水通路８ｂと
の各列設方向に向かう主流内では、その流れ方向に沿っ
て圧力の低下が生じると共に、これら主流間では、下部
冷却水通路８ｂ側が上部冷却水通路８ａよりも充分に圧
力の高い状態で保持されるように、上部冷却水通路８ａ
をシリンダヘッド３に連通させる返流穴２３・・・より
も少ない数に限定された上記の噴口２４・・・のみにて
、下部冷却水通路８ｂと上部冷却水通路８ａとの連通流
路が与えられている９この結果、各噴口２４・・・を通
して下部冷却水通路８ｂから上部冷却水通路８ａへは噴
流状態で冷却水の流入が生じ、この噴流は、その慣性力
によって、上部冷却水通路８ａを流れる主流に交差して
、下側から上部側へと流れ、さらに、その流れ方向上方
に位置する前記返流穴２３・・・を通して直接的にシリ
ンダヘッド３の返流通路９へとシリンダブロック２から
流出する。

なお、ウォータジャケット部８の断面形状をエンジン本
体の排気側と吸気側とで比較した場合、第３図に示すよ
うに、オイルギヤラリ３Ｉの図示されている吸気側（図
において右側）の下部冷却水通路８ｂよりも、排気側（
図において左側）の下部冷却水通路８ｂの方が、断面積
の大きな形状で形成されている。

上記構成においては、エンジンの運転に伴って、第２図
に示すウォータポンプ２２と、前記ラジェータ１１に対
向する位置に配設されているクーリングファン３２とが
作動され、これにより、ウォータポンプ２２から吐出さ
れる冷却水は、前記のようにウォータジャケット部８の
上部冷却水通路８ａと下部冷却水通路８ｂとに分流して
供給される。上部冷却水通路８ａに流入した冷却水は、
第１図及び第２図に示すように、下流側に向かって列設
方向に流れると共に、一部がシリンダヘッド３との間の
返流穴２３・・・を通してシリンダへンド３の返流通路
９へと流出する。すなわち、各シリンダボアト・・に沿
って流れる冷却水のうち、前記燃焼室５側近くの高温壁
面に沿って流れる上層の冷却水は、列設方向下流側へと
達するのをまっことなく、各シリンダボアト・・毎にす
ぐにシリンダヘッド３の返流通路９へと流出する。これ
により、下流側のシリンダボアト・・には、上部冷却水
通路８ａ内の下層側の低温状態の冷却水が供給され、し
たがって、下流側のシリンダボアト・・においてもより
効率のよい冷却が行われる。

上記のように各返流穴２３・・・を通してシリンダヘッ
ド３の返流通路９に流入した冷却水は、上部側のラジェ
ータホース１２を通してラジェータ１１へと送られ、こ
こで外気との熱交換により冷却された後、下部側のラジ
ェータホース１２を通してウォータポンプ２２の吸込側
に返流され、この結果、ウォータジャケット部８とラジ
ェータ１１との間を循環する。

一方、上記ウォータポンプ２２からウォータジャケット
部８における下部冷却水通路８ｂへと供給された冷却水
は、前記噴口２４・・・を通して上部冷却水通路８ａへ
と噴出する。この噴出流れによって、上部冷却水通路８
ａにおける前記シリンダライナー１３・１３間の尖頭形
状の流路領域Ａにおける冷却水の撹拌が行われ、さらに
、上記噴出流の慣性力によって、上部冷却水通路８ａに
おける列設方向への主流に交差して、下側から上側へと
上記尖頭形状流路領域Ａを継断する冷却水の流れを生じ
る。

このように冷却水の主流から外れた流Ｂ６Ｉ域Ａにおい
ては、従来、冷却水の澱みを生じ、これにより、この領
域における冷却作用が低下して、例えばシリンダライナ
ー１３に温度のばらつきを生じて熱変形を生じる等の不
具合を生じていたが、上記実施例においては、従来の澱
み部に相当する領域に、さらに下側から噴流が供給され
る。これによって、澱み状態が解消され、したがって、
この領域においても充分な冷却作用が確保されるので、
シリンダライナーエ３の全周にわたって温度分布のばら
つきが低下し、この結果、従来生じていた熱変形やクラ
ックの発生が防止される。

また、上記実施例においては、さらに各噴口２４・・・
の上部に対応する位置にそれぞれシリンダヘッド３の返
流通路９に通ずる返流穴２３川が位置しているので、各
シリンダライナー１３・１３間の澱み領域に下部冷却水
通路８ｂから噴出した冷却水は、そのままその上部の返
流穴２３・・・を通して返流通路９へと流出する。この
結果、シリンダライナー１３の上部側、すなわち、燃焼
室５近くの高温壁面との熱交換によって温度上昇を生じ
た冷却水は、下流側のシリンダライナー１３側へと流れ
ることなく、シリンダヘッド３へと流出していくので、
下流側のシリンダライナー１３には一旦高温となった冷
却水は供給されず、下側に沿って流れてきた低温の冷却
水による冷却が上流側のシリンダライナー１３とほぼ同
様に行われるので、列設された各シリンダライナー１３
間においても、より均一な冷却作用が与えられる。

さらに、上記実施例においては、第３図を参照して説明
したように、吸排気ガスの流れ方向に沿っては、排気側
の方の下部冷却水通路８ｂの断面積が吸気側よりも大き
くなっている。つまり、上記の吸排気ガスの流れ方向に
沿うシリンダブロック２の温度分布は、排気側の方がよ
り高温となり易い。そこで、排気側の下部冷却水通路８
ｂの断面積を大きくして流量を吸気側よりも多くするこ
とで、排気側でより大きな冷却を行わせると共に、シリ
ンダボアト・・の列設方向には、上流側のシリンダボア
ト・・に沿って流れる間の温度上昇が少なくなり、これ
により下流側での冷却効果が上流側に近くなるようにす
ることで、さらに温度の均一性が同上するものとなって
いる。

なお、上記実施例においては、ウォータジャケット部８
を仕切板２１によって上下に区画して二系統の冷却水通
路８ａ・８ｂを設けた構成を例に挙げて説明したが、例
えば、シリンダボアの長さにほぼ対応する上下の幅の冷
却水通路を有するウォータジャケット部とは別に、この
ウォータジャケット部の下側に沿ってウォータギヤラリ
を設け、このウォータギヤラリから、上記ウォータジャ
ケット部内へと噴流を噴出させるように構成すること等
も可能である。また、上記においては、ウォータポンプ
２２から吐出される冷却水を上部冷却水通路８ａと下部
冷却水通路８ｂとに分流して供給する構成としたが、例
えば、各冷却水通路８ａ・８ｂ毎にウォータポンプを設
けると共に、下部冷却水通路８ｂの方により高い吐出圧
で冷却水を供給する構成とすること等も可能である。

〔発明の効果〕

本発明のエンジンのシリンダブロック構造は、以上のよ
うに、シリンダボアの列設方向に冷却水を流通させる冷
却水通路が上下に区画されて二系統設けられると共に、
上部側の冷却水通路における列設方向に流れる冷却水の
主流から外れる領域に臨ませて、下部側の冷却水通路か
ら上部側へと冷却水を噴出させるための噴口が上記の冷
却水通路の区画面に穿設されている構成である。

これにより、従来は澱みを生じていた流路領域の冷却水
の撹拌が行われ、この結果、この流路領域に面している
シリンダブロックの壁面との熱伝達率が向上するので、
シリンダボアを囲う壁面の温度分布がより均一となり、
従来生じていた熱変形等の不具合の発生を抑制できると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図はシリンダブロックのウォータジャケット部にお
ける冷却水の流れの説明図である。 第２図は冷却水の循環経路を示すシリンダライナーの列
設方向に平行な断面模式図である。 第３図は冷却水の循環経路を示すシリンダライナーの列
設方向に直交する断面模式図である。 第４図はシリンダライナー及びその周囲の冷却水通路を
示す平断面図である。 第５図は従来例を示すものであって、シリンダライナー
の外周面に沿う熱伝達率の変化を示すグラフである。 １はシリンダボア、２はシリンダブロック、３はシリン
ダヘッド、８ａは上部冷却水通路、８ｂは下部冷却水通
路、９は返流通路、２１は仕切板、２４は噴口である。 特許出願人　　　　　　マツダ　株式会社第 図 第 図 第４ 図 第 ス Ｉ 貞 シリングライナーのｌ方尚イ立ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一連に列設された複数のシリンダボアに沿って列設
   方向に冷却水を流通させた後、この冷却水を、上部に取
   付けられるシリンダヘッドの冷却水返流通路へと流出さ
   せる冷却水通路が設けられているエンジンのシリンダブ
   ロック構造において、上記冷却水通路が上下に区画され
   て二系統設けられると共に、上部側の冷却水通路におけ
   る列設方向に流れる冷却水の主流から外れる領域に臨ま
   せて、下部側の冷却水通路から上部側へと冷却水を噴出
   させるための噴口が上記の冷却水通路の区画面に穿設さ
   れていることを特徴とするエンジンのシリンダブロック
   構造。