JPH0712667Y2

JPH0712667Y2 - 冷却装置付きエンジン構造

Info

Publication number: JPH0712667Y2
Application number: JP1988104542U
Authority: JP
Inventors: 英男河村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2003-08-09
Also published as: JPH0226725U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、冷却装置付きエンジン構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、断熱エンジンの冷却装置は、例えば、実開昭60-1
5921号公報に開示されている。該断熱エンジンの冷却装
置を第３図を参照して説明する。

該断熱エンジンの冷却装置については、シリンダライナ
下方部外周のシリンダブロック41の縦方向に少なくとも
上下二段に形成された冷却室42,43と、各冷却室42,43に
設置された冷媒の温度を検出する温度センサー44,45
と、該温度センサー44,45の検出信号に対応する冷媒の
流速制御信号を冷媒駆動手段47に伝達するコントローラ
46とを有し、該コントローラ46により各冷却室42,43中
の冷媒の流速を制御するものである。

断熱エンジンについては、シリンダライナの上方部分52
を一体に形成したシリンダヘッド50の内側に、シリンダ
ヘッド内壁部49とシリンダライナ上方部51を一体に形成
したライナヘッド55を嵌合している。シリンダヘッド50
の近傍には冷却室53が形成されている。シリンダブロッ
ク41及びシリンダヘッド50は、鋳物で製作されている。
ライナヘッド55、シリンダライナ48及びピストンヘッド
54は、セラミックスで製作されている。図中、符号A,B
は冷却水の流れ方向を示す。

〔考案が解決しようとする課題〕

一般に、往復動型エンジンでは、往復運動するピストン
の外周に位置するシリンダヘッド及びシリンダライナを
水又は空気によって冷却することによって円滑な往復運
動が継続できる。

ところで、冷却系をエンジンの全体にわたって設ける考
え方は徐々に変化している。往復動型エンジンの作動の
最も重要な熱発生部については、ピストンの上死点（TD
C）後、クランクアングルで約70°位まではシリンダ内
の圧力及び温度が高く、放熱量が多いが、それ以後は急
速に低下し、熱伝導量は全体の約30％位になる。

そこで、往復動型エンジンの熱伝達量が作動ガス圧力及
び温度が高い時には増加するが、低い時には余り多くの
熱伝達量でないことに着眼し、シリンダライナ上部とシ
リンダヘッドの一部に水ジャケットを設けてシリンダヘ
ッド下面部からピストンの上死点付近までの高温部の放
熱を効率的に行い、ピストンヘッドを断熱構造に構成す
れば、ピストンから熱伝導量が遮断され、シリンダライ
ナを嵌合したシリンダボディには冷却水による冷却を不
要として水ジャケットを排除することができる。

そこで、上記のように、シリンダライナ上部とシリンダ
ヘッドの一部に水ジャケットを設け、且つシリンダライ
ナの下部及びピストンヘッドを断熱構造に構成してシリ
ンダボディから水ジャケットを排除した場合に、エンジ
ンの冷却を必要最小限にしてエンジンそのものを小型化
に構成し且つ加工性を向上させると共に、重量の低減及
び大幅なコストダウンを図り、しかも冷却の必要部位を
冷却水をスムースに流すことによって極めて有効に且つ
迅速に冷却し、水ポンプを小型化することができるが、
オイルクーラを如何にエンジンに対して配置するかの課
題があった。

この考案の目的は、上記の課題を解決することであり、
シリンダヘッド下面部と各シリンダライナ上部とを一体
構造に構成し、前記各シリンダライナ上部側の外周部と
シリンダヘッド下面部のみに水ジャケットを設け、シリ
ンダを形成するシリンダボディから水ジャケットを排除
すると共に、シリンダライナ下部及びピストンヘッドを
断熱構造に構成し、オイルクーラ本体を前記水ジャケッ
トに設けた冷却装置付きエンジン構造を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上記の目的を達成するため、次のように構
成されている。即ち、この考案は、各ピストンのピスト
ンヘッド及び各シリンダ下部を断熱構造に構成すると共
に、シリンダヘッドと各シリンダライナ上部を一体構造
に形成し、前記シリンダヘッドと前記各シリンダライナ
上部の外周部のみを冷却するため、前記シリンダヘッド
と前記各シリンダライナ上部の外周部のみに冷却水通路
が形成され、前記冷却水通路にオイルクーラ本体が配設
されていることを特徴とする冷却装置付きエンジン構造
に関する。

また、この冷却装置付きエンジン構造において、前記オ
イルクーラ本体が吸気マニホルド側冷却水通路に配設さ
れているものである。

〔作用〕

この考案による冷却装置付きエンジン構造は、上記のよ
うに構成されており、次のように作用する。即ち、この
冷却装置付きエンジン構造は、シリンダヘッド及び各シ
リンダライナ上部の外周にのみ冷却水通路内にオイルク
ーラ本体を配設したので、オイルクーラ本体を水ジャケ
ットに有効に配置でき、エンジン自体をコンパクトに構
成することができる。

更に、前記オイルクーラ本体を吸気マニホルド側冷却水
通路に配設するか、又は片側排気方式の所謂サイヤミー
ズ型エンジンでは、前記オイルクーラ本体をポートの逆
側に配設できるので、水ジャケット内の冷却水は排気マ
ニホルドの熱影響を余り受けていないため、オイルの冷
却を有効に達成できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この考案による冷却装置付きエ
ンジン構造の実施例を詳述する。

第１図及び第２図において、この考案による冷却装置付
きエンジン構造の一実施例が示されている。第１図はこ
の考案による断熱エンジンの冷却装置の一実施例を示す
断面図、及び第２図は第１図の線II-IIにおける拡大断
面図である。

この冷却装置付きエンジン構造は、ピストンヘッド及び
シリンダライナ下部を断熱構造に構成した部分断熱構造
のエンジンであり、主として、水ジャケット２を設けた
シリンダヘッド１、各シリンダを形成するシリンダブロ
ック８、該シリンダブロック８の各シリンダに嵌合され
たセラミック材料で構成した各シリンダライナ下部３、
並びにセラミック材料から構成したピストンヘッド４を
断熱層９を介してピストン本体10に取付けたピストン
５、並びにシリンダヘッド１に取付けたオイルクーラ本
体15から構成されている。

各シリンダライナ上部６は各シリンダライナ下部３の上
方部に位置している。また、各シリンダライナ上部６、
各シリンダライナ下部３、シリンダヘッド下面部７及び
各ピストンヘッド４によって各燃焼室11が形成され、該
各燃焼室11側のシリンダヘッド下面部７は、シリンダヘ
ッド１と一体構造に形成され、更に、各シリンダライナ
上部６とシリンダヘッド下面部７とは一体構造に製作さ
れている。

シリンダヘッド下面部７には、吸排気バルブの各バルブ
を配設した吸気ポート13及び排気ポート12の吸排気口が
形成され、これらの吸排気口には各バルブシート19が形
成されている。

シリンダヘッド１とシリンダライナ上部６は、金属、例
えば、鋳鉄で構成されているが、各シリンダライナ上部
６の外周部及びシリンダヘッド１の一部には、シリンダ
ヘッド１とシリンダライナ上部６に渡って冷却水通路で
ある水ジャケット２が形成されている。言い換えれば、
シリンダヘッド１に形成された水ジャケット２はシリン
ダヘッド下面部７及び各シリンダライナ上部６の外周に
伸びている。

また、シリンダブロック８からは水ジャケットが排除さ
れている。従って、水ジャケット２は、各燃焼室11に面
する部分、特に、シリンダヘッド下面部７からピストン
５のトップデットセンター付近までの高温部を冷却する
ように構成されており、この高温部を水冷却することに
よって熱に対する問題は何ら生じない。

この冷却装置付きエンジン構造は、上記のような構成に
おいて、オイルクーラをシリンダヘッド１に取り付けた
点に特徴を有している。即ち、シリンダヘッド１の一部
及び各シリンダライナ上部６の外周部のみに形成された
冷却水通路即ち水ジャケット２には、シリンダヘッド１
を貫通したオイルクーラ本体15が配設されている。オイ
ルクーラ本体15は、吸気マニホルドが設けられた側、即
ち吸気ポート13側に配設されている。

又は、図示していないが、サイヤミーズ型エンジンで
は、オイルクーラ本体はポートの逆側に配設されてい
る。シリンダヘッド１の水ジャケット２内に配置された
オイルクーラ本体15は、例えば、オイルクーラ本体15に
おけるオイル通路17を凹凸状熱交換板16を互いに重ねて
適宜に固着して形成し、第２図の矢印Ｃで示すように、
該オイル通路17を多段に設けて水流方向Ｄに沿って配置
されている。オイルクーラ本体15にオイルを循環させる
ため、シリンダヘッド１の一端にオイルポンプ18が設け
られている。

このように、オイルクーラ本体15をシリンダヘッド１に
設けることによって、潤滑等に供するオイルとエンジン
の冷却用の水との間に、効果的な熱交換を行わせ、オイ
ルを冷却水によって好ましい状態に冷却することができ
る。しかも、オイルクーラ本体15の配置を排気ガスの熱
影響が大きい排気ポート12側には設けていないので、冷
却水が排気ポート12の熱影響を受ける前にオイルとの熱
交換が達成されることとなる。また、オイルクーラ本体
15のオイル通路17は多段に構成されているので、冷却水
とオイルとの熱交換効率が極めて良好になる。

更に、上記のように、シリンダヘッド１の一部とシリン
ダライナ上部６のみに対して水ジャケット２を設けるよ
うに構成したので、水ジャケット２自体の形状を極めて
簡潔な構造に形成でき、冷却水の流れ抵抗を小さくする
ことができる。

それ故に、冷却水を循環させる冷却水用ポンプの容量も
小さく構成することができる。更に、シリンダブロック
８のシリンダには、シリンダボアとなるシリンダライナ
３が密着状態に嵌合している。

即ち、シリンダライナ下部３は、鋳物から作られたシリ
ンダブロック８に鋳込み、圧入、焼嵌め等によって嵌合
されており、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素等のセラ
ミック材料で製作されている。これらのシリンダライナ
下部３内にはピストン５が往復動するように構成されて
いるが、これらのシリンダライナ下部３は余り高温高圧
にならないので、該シリンダライナ下部３を窒化珪素、
炭化珪素等のセラミック材料で構成し、耐焼付性を向上
させるように構成すれば、該シリンダライナ下部３の外
周に位置するシリンダブロック８については、水ジャケ
ットを設ける必要はなく、また空冷のフィン等も設ける
必要もない。

従って、シリンダブロックの鋳造に当たって水ジャケッ
ト用の中子を廃止でき、極めて加工性が容易になり、重
量の低減、大幅なコストダウンを図ることができる。

また、ピストン５については、例えば、燃焼室11側を平
らな面即ちフラットな面に形成したセラミック材料を有
するピストンヘッド４は、セラミック製ピストンリング
14を嵌合したピストン本体10に断熱層９を介在させてメ
タルフロー等で固定されている。ピストンヘッド４のセ
ラミック材料部分は、窒化珪素、炭化珪素等のセラミッ
ク材料で薄肉に製作し、その部分の熱容量が小さくなる
ように構成することもできる。ピストンヘッド部の断熱
層９については、空気層、或いはチタン酸カリウム、チ
タン酸カリウムウイスカー、ジルコニアファイバ、アル
ミナファイバ等の断熱材料から製作できる。

〔考案の効果〕

この考案による冷却装置付きエンジン構造は、上記のよ
うに構成されており、次のような効果を有する。即ち、
この冷却装置付きエンジン構造は、各ピストンのピスト
ンヘッド及び各シリンダ下部を断熱構造に構成すると共
に、シリンダヘッドと各シリンダライナ上部を一体構造
に形成し、前記シリンダヘッドと前記各シリンダライナ
上部の外周部のみに冷却水通路が形成され、前記冷却水
通路にオイルクーラ本体が配設されているので、オイル
クーラ本体を水ジャケットに有効に配置でき、エンジン
自体をコンパクトに構成することができる。

また、水ジャケットをシリンダライナ上部の外周及びシ
リンダヘッドの一部にのみ形成することにより、燃焼室
の外周に形成した水ジャケットの通路を放熱に最も適し
た形状即ち冷却水がスムースに流れる単純なダイレクト
な形状で簡単な構造に形成でき、冷却水と低抵抗に速く
且つスムースに循環させることによって燃焼室の高温部
を極めて有効に且つ迅速に冷却し、シリンダヘッド上部
のガス圧及び温度の高温部即ちシリンダヘッド下面部か
らピストンの上死点付近までの部位を放熱することがで
きる。

また、鋳型の簡略化により加工性を向上させると共に、
小型且つ軽量に構成してエンジンそのものの低コスト化
を図ることができ、水ジャケットを小さく水量を少なく
且つ流れ抵抗も小さく構成できるため、冷却水の水ポン
プも小型化に構成できる。

更に、前記オイルクーラ本体が吸気マニホルド側冷却水
通路に配設されているので、水ジャケット内の冷却水は
まだ排気マニホルドの熱影響を受けていないため、オイ
ルの冷却を有効に達成することができる。

また、片側吸排気方式の所謂サイヤミーズ型エンジンで
は前記オイルクーラ本体をポートの逆側に配設すること
ができるので、上記と同様に、水ジャケット内の冷却水
はまだ排気マニホルドの熱影響を受けていないため、オ
イルの冷却を有効に達成することができる。

更に、前記オイルクーラ本体のオイル通路は凹凸状熱交
換板を重ねて形成し、該オイル通路を多段に設けて水流
方向に沿って配置することができるので、冷却水の流れ
抵抗を増大させることがなく、オイルクーラ本体を設け
ることによる水ポンプの容量に大きな悪影響を及ぼすこ
とがなく、また熱交換面積を増大させることができ、冷
却水とオイルとの熱交換を迅速に且つ効率的に達成する
ことができる。

また、上記の構成によりシリンダライナの下部側に熱が
伝導する現象がほとんどなく、シリンダブロックから水
ジャケットを排除できるので、該シリンダブロックの鋳
造に際して、水ジャケット用中子が廃止でき、前記シリ
ンダブロックの加工性を容易にし、エンジンそのものを
小型化して重量を低減し、製造の大幅コストダウンを図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による冷却装置付きエンジン構造の一
実施例を示す断面図、第２図は第１図の線II-IIにおけ
る拡大断面図、及び第３図は従来の断熱エンジンの冷却
装置の一例を示す断面図である。１……シリンダヘッド、２……水ジャケット、３……シ
リンダライナ、４……ピストンヘッド、５……ピスト
ン、６……シリンダライナ上部、７……シリンダヘッド
下面部、８……シリンダブロック、９……断熱層、11…
…燃焼室、12……排気ポート、13……吸気ポート、15…
…オイルクーラ本体、16……熱交換板、17……オイル通
路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】各ピストンのピストンヘッド及び各シリン
ダ下部を断熱構造に構成すると共に、シリンダヘッドと
各シリンダライナ上部を一体構造に形成し、前記シリン
ダヘッドと前記各シリンダライナ上部の外周部のみを冷
却するため、前記シリンダヘッドと前記各シリンダライ
ナ上部の外周部のみに冷却水通路が形成され、前記冷却
水通路にオイルクーラ本体が配設されていることを特徴
とする冷却装置付きエンジン構造。
【請求項２】前記オイルクーラ本体が吸気マニホルド側
冷却水通路に配設されていることを特徴とする請求項１
に記載の冷却装置付きエンジン構造。