KR20200029984A

KR20200029984A - 내연 기관 본체

Info

Publication number: KR20200029984A
Application number: KR1020190081993A
Authority: KR
Inventors: 야스히코 스기우라
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2039-07-08
Also published as: JP2020041487A; EP3623596B1; US20200080465A1; US11181033B2; CN110886645B; JP7087862B2; CN110886645A; EP3623596A1; KR102216237B1

Abstract

복수의 실린더 (21) 와, 제 1 워터 재킷 (41) 및 제 2 워터 재킷 (42) 을 갖는 실린더 블록 (20) 과, 헤드 내 워터 재킷 (51) 을 갖는 실린더 헤드 (30) 를 구비한다.
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 은, 흡기측 유로 (52) 를 구비하고,
상기 실린더 블록 (20) 및 상기 실린더 헤드 (30) 는, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 에 유입된 냉각수 중 상기 흡기측 유로 (52) 로 직접 유입되는 냉각수의 유량이, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 에 유입된 냉각수 중 상기 흡기측 유로 (52) 이외로 직접 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성되는, 내연 기관 본체 (10).

Description

내연 기관 본체{INTERNAL COMBUSTION ENGINE BODY}

본 발명은, 실린더 블록 및 실린더 헤드를 구비하는 내연 기관 본체에 관한 것이다.

종래부터, 내연 기관 본체의 실린더 블록 및 실린더 헤드에 워터 재킷을 형성하고, 이 워터 재킷에 냉각수를 순환시킴으로써, 실린더 블록이나 실린더 헤드를 냉각시키는 냉각 시스템이 알려져 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2016-094872호).

특히, 일본 공개특허공보 2016-094872호에 기재된 냉각 시스템은, 2 개의 독립된 순환 시스템을 구비하고 있다. 제 1 순환 시스템은, 실린더 헤드에 형성된 제 1 워터 재킷을 구비한다. 제 2 순환 시스템은, 실린더 헤드에 형성된 제 2 워터 재킷과, 실린더 블록에 형성된 제 3 워터 재킷을 구비한다. 이와 같이 구성된 냉각 시스템에서는, 제 1 순환 시스템과 제 2 순환 시스템에서 냉각수의 온도를 각각 제어할 수 있다. 이 때문에, 내연 기관의 운전 상태에 따라, 실린더 헤드의 온도 및 실린더 블록의 온도를 독립적으로 각각 제어할 수 있다.

일본 공개특허공보 2016-094872호에 기재된 냉각 시스템은, 2 개의 독립된 순환 시스템을 구비하고 있고, 각 순환 시스템은 각각 라디에이터 및 워터 펌프를 갖는다. 이 때문에, 일본 공개특허공보 2016-094872호에 기재된 냉각 시스템은, 그 구성이 복잡함과 함께, 제조 비용이 높다.

본 발명은, 실린더 헤드 및 실린더 블록을 적절히 냉각시키면서 냉각 시스템의 구조가 간단해지는 내연 기관 본체를 제공한다.

본 발명의 제 1 양태에 관련된 내연 기관 본체는 복수의 실린더 주위에 형성된 제 1 워터 재킷 및 제 2 워터 재킷을 갖는 실린더 블록과, 헤드 내 워터 재킷을 갖는 실린더 헤드를 구비한다. 상기 헤드 내 워터 재킷은, 상기 제 1 워터 재킷 및 상기 제 2 워터 재킷에 각각 연통됨과 함께, 흡기 포트 주위에 형성된 흡기측 유로를 구비하고, 상기 제 1 워터 재킷의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더의 흡기측에 형성되고, 상기 제 2 워터 재킷의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더의 배기측에 형성되고, 상기 제 1 워터 재킷은 당해 내연 기관 본체의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구를 갖고, 상기 실린더 블록 및 상기 실린더 헤드는, 상기 제 1 워터 재킷에 유입된 냉각수 중 상기 흡기측 유로로 직접 유입되는 냉각수의 유량이, 상기 제 1 워터 재킷에 유입된 냉각수 중 상기 흡기측 유로 이외로 직접 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성된다.

또, 상기 흡기측은 복수의 실린더의 축선을 포함하는 평면에 대해 수직인 방향에 있어서 그 평면에 대해 흡기 포트가 형성되어 있는 측이고, 상기 배기측은 그 평면에 대해 배기 포트가 형성되어 있는 측이다.

본 발명의 제 2 양태에 관련된 기관 본체는 복수의 실린더 주위에 형성된 제 1 워터 재킷 및 제 2 워터 재킷을 갖는 실린더 블록과, 헤드 내 워터 재킷을 갖는 실린더 헤드를 구비하는 내연 기관 본체로서, 상기 헤드 내 워터 재킷은, 상기 제 1 워터 재킷 및 상기 제 2 워터 재킷에 각각 연통됨과 함께, 흡기 포트 주위에 형성된 흡기측 유로를 구비하고, 상기 제 1 워터 재킷의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더의 흡기측에 형성되고, 상기 제 2 워터 재킷의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더의 배기측에 형성되고, 상기 제 1 워터 재킷은 당해 내연 기관 본체의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구를 갖고, 상기 실린더 블록 및 상기 실린더 헤드는, 상기 제 1 워터 재킷으로부터 상기 흡기측 유로로 냉각수가 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적이, 상기 제 1 워터 재킷으로부터 상기 흡기측 유로 이외로 냉각수가 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적보다 커지도록 형성된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 제 1 워터 재킷과 상기 제 2 워터 재킷은 서로에 대해 직접 연통되지 않도록 형성되어도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 실린더 블록은, 이웃하는 상기 실린더 사이의 최소 두께보다 작은 최대 직경을 갖는 소직경 유로를 구비하고, 상기 소직경 유로는, 상기 제 1 워터 재킷과 상기 제 2 워터 재킷 또는 상기 헤드 내 워터 재킷의 상기 흡기측 유로 이외의 부분에 연통되고, 상기 실린더 블록은, 상기 제 1 워터 재킷으로부터 상기 흡기측 유로 및 상기 소직경 유로로만 냉각수가 유출되도록 형성되어도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 소직경 유로는 복수 형성되어도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 흡기측 유로는, 1 개의 실린더에 연통되는 복수의 흡기 포트의 사이를 가로질러 연장되는 흡기 포트 간 유로를 구비해도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 흡기측 유로는, 이웃하는 실린더에 연통되는 이웃하는 2 개의 흡기 포트의 사이를 가로질러 연장되는 흡기 실린더 간 유로를 구비해도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 헤드 내 워터 재킷은, 1 개의 실린더에 연통되는 복수의 배기 포트의 사이를 가로질러 연장되는 배기 포트 간 유로를 구비해도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 헤드 내 워터 재킷에는, 이웃하는 실린더에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트의 사이를 가로질러 연장되는 유로가 형성되지 않아도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 헤드 내 워터 재킷은, 배기 포트의 실린더 블록측에 위치하는 부분을 갖는 제 1 배기측 유로와, 상기 배기 포트의 실린더 블록 반대측에 위치하는 부분을 갖는 제 2 배기측 유로를 구비하고, 상기 실린더 헤드는, 상기 제 1 배기측 유로 및 상기 제 2 배기측 유로가 모두 상기 흡기측 유로에 연통됨과 함께, 상기 흡기측 유로로부터 상기 제 1 배기측 유로로 유입되는 냉각수의 유량이 상기 흡기측 유로로부터 상기 제 2 배기측 유로로 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성되어도 된다.

상기 제 1 및 제 2 양태의 각각에 있어서, 상기 제 2 워터 재킷에는 당해 내연 기관 본체의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구는 형성되지 않아도 된다.

본 발명에 의하면, 실린더 헤드 및 실린더 블록을 적절히 냉각시키면서 냉각 시스템의 구조가 간단해지는 내연 기관 본체가 제공된다.

본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은, 1 개의 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 실린더 블록 및 실린더 헤드를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷만을 나타내는, 도 2 와 동일한 사시도이다.
도 4 는, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷을 전방 좌상으로부터 본 사시도이다.
도 5 는, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷을 전방 우상으로부터 본 사시도이다.
도 6 은, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷을 상방으로부터 본 상면도이다.
도 7 은, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷을 하방으로부터 본 바닥면도이다.
도 8 은, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷을, 도 6 및 도 7 의 선 VIII-VIII 로부터 본 단면도이다.
도 9 는, 도 6 및 도 7 의 선 IX-IX 로부터 본 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다.
도 10 은, 도 6 및 도 7 의 선 X-X 으로부터 본 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다.
도 11 은, 도 6 및 도 7 의 선 XI-XI 로부터 본 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다.
도 12 는, 도 6 및 도 7 의 선 XII-XII 로부터 본 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다.
도 13 은, 도 6 및 도 7 의 선 XIII-XIII 으로부터 본 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다.
도 14 는, 도 6 및 도 7 의 선 IXV-IXV 로부터 본 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다.
도 15 는, 실린더 블록 및 실린더 헤드를 개략적으로 나타내는, 도 2 와 동일한 사시도이다.
도 16 은, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷의, 도 8 과 동일한 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 붙인다.

도 1 을 참조하여, 하나의 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 시스템의 구성에 대해 설명한다. 도 1 은, 본 실시형태에 관련된 내연 기관의 냉각 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 기관 본체 (내연 기관 본체) (10) 는, 실린더 블록 (20) 과, 실린더 헤드 (30) 를 구비한다. 실린더 블록 (20) 에는 복수의 실린더가 형성되고, 이들 실린더 내에서는 피스톤이 왕복 운동한다. 복수의 실린더 내에서는 연료와 공기의 혼합기가 연소되고, 이로써 동력이 취출된다.

또, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 내연 기관의 냉각 시스템 (1) 은, 순환 통로 (2) 와, 라디에이터 (3) 와, 워터 펌프 (4) 와, 서모스탯 (5) 을 구비한다. 순환 통로 (2) 는, 워터 펌프 (4) 로부터 토출되어 기관 본체 (10) 에 유입되는 냉각수가 지나는 냉각수 도입 통로 (2a) 와, 기관 본체 (10) 로부터 배출되어 워터 펌프 (4) 에 유입되는 냉각수가 유통되는 2 개의 냉각수 배출 통로 (2b, 2c) 를 구비한다.

냉각수 도입 통로 (2a) 는, 그 일방의 단 (端) 이 워터 펌프 (4) 의 출구에 연통됨과 함께 타방의 단이 기관 본체 (10) 의 유입구에 연통된다. 냉각수 배출 통로 (2b, 2c) 는, 그 일방의 단이 기관 본체 (10) 의 유출구에 연통됨과 함께 타방의 단이 워터 펌프 (4) 의 입구에 연통된다. 도 1 에 나타낸 예에서는, 제 1 냉각수 배출 통로 (2b) 는, 실린더 헤드 (30) 로부터 히터 코어 (7) 나 EGR 쿨러 (8) 등의 다른 구성 요소를 개재하여 워터 펌프 (4) 에 연통된다.

또한, 히터 코어 (7) 는, 내연 기관을 탑재한 차량의 차실 내를 난방하기 위해 사용된다. 기관 본체 (10) 를 지나 따뜻해진 냉각수를 히터 코어 (7) 에 흘림으로써, 열 교환에 의해 차실 내를 난방할 수 있다. 한편, EGR 쿨러 (8) 는, 내연 기관의 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 흡기 통로에 공급하기 위한 EGR 통로에 형성되고, EGR 통로 내를 지나 흐르는 EGR 가스를 냉각시키기 위해 사용된다. EGR 쿨러에 냉각수를 흘림으로써, 내연 기관으로부터 배출된 고온의 EGR 가스를 냉각시킬 수 있다.

제 2 냉각수 배출 통로 (2c) 는, 실린더 헤드 (30) 로부터 라디에이터 (3) 를 개재하여 워터 펌프 (4) 에 연통된다. 제 2 냉각수 배출 통로 (2c) 에는, 라디에이터 (3) 가 형성됨과 함께, 라디에이터 (3) 보다 하류측에 서모스탯 (5) 이 형성된다.

라디에이터 (3) 는, 내연 기관을 탑재한 차량의 주행풍에 의해, 또는 라디에이터 (3) 에 인접하여 형성된 팬 (도시 생략) 에 의해 생성된 바람에 의해, 라디에이터 (3) 내를 흐르는 냉각수를 냉각시킨다. 워터 펌프 (4) 는, 냉각수가 순환 통로 (2) 내를 순환하도록 냉각수를 압송한다.

서모스탯 (5) 은, 분기 통로 (제 2 냉각수 배출 통로) (2c) 의 합류 지점에 있어서 냉각수 배출 통로 (2b) 내를 흐르는 냉각수의 온도에 따라 자동적으로 개폐되는 밸브이다. 특히, 본 실시형태에서는, 서모스탯 (5) 은, 냉각수 배출 통로 (2b) 내를 흐르는 냉각수의 온도가 소정 온도 이상이 되면 밸브 개방되고, 소정 온도 미만이 되면 밸브 폐쇄되도록 구성된다. 서모스탯 (5) 이 밸브 개방되면 라디에이터 (3) 를 지나 냉각된 냉각수가 워터 펌프 (4) 에 유입된다. 한편, 서모스탯 (5) 이 밸브 폐쇄되면, 워터 펌프 (4) 에는 실린더 헤드 (30) 로부터 냉각수 배출 통로 (2b) 를 지나 흘러온 냉각수가 유입되고, 라디에이터 (3) 를 지나 냉각된 냉각수는 유입되지 않게 된다.

상기 서술한 바와 같이 구성된 냉각 시스템에서는, 워터 펌프 (4) 에 의해 압송된 냉각수는, 냉각수 도입 통로 (2a) 를 지나 기관 본체 (10) 에 유입되어 기관 본체 (10) 를 냉각시킨다. 기관 본체 (10) 를 냉각시킴으로써 따뜻해진 냉각수는, 냉각수 배출 통로 (2b) 를 지나 워터 펌프 (4) 로 되돌려진다. 이 때, 기관 본체 (10) 로부터 유출된 냉각수의 일부는, 히터 코어 (7) 나 EGR 쿨러 (8) 등의 다른 구성 요소를 지나 워터 펌프 (4) 로 되돌려진다. 또한, 워터 펌프 (4) 로 되돌려지는 냉각수의 온도가 소정 온도 이상이면 서모스탯 (5) 이 개방되기 때문에, 일부의 냉각수는 라디에이터 (3) 를 지나 냉각되고 나서 워터 펌프 (4) 에 유입된다. 이와 같이 하여 워터 펌프 (4) 로 되돌아간 냉각수는 다시 기관 본체 (10) 로 공급된다. 이와 같이 하여 냉각수는, 냉각 시스템 내를 순환한다.

본 실시형태에 관련된 냉각 시스템에서는, 1 개의 라디에이터 및 1 개의 워터 펌프를 갖는 1 개의 순환 시스템만을 구비한다. 따라서, 2 개의 독립된 순환 시스템을 구비하는 냉각 시스템에 대해, 냉각 시스템의 구성을 비교적 간단한 것으로 할 수 있다. 이로써 제조 비용을 낮게 억제할 수 있다.

다음으로, 도 2 ∼ 도 8 을 참조하여, 기관 본체 (10) 의 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 의 구성에 대해 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 내연 기관은 직렬 4 기통인, 즉, 실린더 블록 (20) 에는, 1 번 실린더 (21＃1) 부터 4 번 실린더 (21＃4) 까지의 4 개의 실린더 (21) 가 일렬로 형성되어 있다.

또한, 본 명세서에서는, 가로 놓인 내연 기관이 탑재된 차량의 전방측으로부터 기관 본체 (10) 를 본 경우의 방향에 기초하여, 기관 본체 (10) 에 있어서의 방향을 정의하고 있다. 따라서, 본 명세서에서는, 내연 기관의 실린더 (21) 의 축선 방향에 있어서, 실린더 블록 (20) 으로부터 실린더 헤드 (30) 를 향하는 방향을 상방향 (상측), 실린더 헤드 (30) 로부터 실린더 블록 (20) 을 향하는 방향을 하방향 (하측) 으로 칭한다. 그러나, 기관 본체 (10) 는 반드시 실린더 (21) 의 축선이 연직 방향으로 연장되도록 배치될 필요는 없고, 예를 들어 실린더 (21) 의 축선이 수평 방향으로 연장되도록 배치되어도 된다.

또, 본 명세서에서는, 복수의 실린더 (21) 의 축선을 포함하는 평면에 대해 수직인 방향에 있어서, 이 평면에 대해 흡기 포트가 형성되어 있는 측을 전측 (흡기측), 이 평면에 대해 배기 포트가 형성되어 있는 측을 후측 (배기측) 으로 칭한다. 또한, 실린더 (21) 의 정렬 방향에 있어서, 1 번 실린더 (21＃1) 가 형성되어 있는 측을 좌측 (1 번 실린더측), 4 번 실린더 (21＃4) 가 형성되어 있는 측을 우측 (4 번 실린더측) 으로 칭한다. 그러나, 기관 본체 (10) 는, 상기 방향과는 상이한 다양한 방향으로 차량에 배치되어도 된다. 따라서, 기관 본체 (10) 는, 예를 들어, 차량에 대해 전후 방향이나 좌우 방향이 상기 방향과는 역방향으로 배치되어도 되고, 기관 본체 (10) 의 상기 전후 방향이 차량의 좌우 방향에 상당하며 또한 기관 본체 (10) 의 상기 좌우 방향이 차량의 전후 방향에 상당하도록 세로 놓기로 배치되어도 된다.

또한, 본 명세서에서는, 냉각수의 주류가 흐르는 방향에 대해 수직인 단면에 있어서의 냉각수의 유로의 단면을 유로 단면으로 칭하고, 그 단면적을 유로 단면적으로 칭한다.

도 2 는, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도면 중, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 의 외형은, 얇은 선으로 나타내어져 있다. 한편, 도면 중에 있어서, 상이한 농도로 그레이로 칠해져 있는 지점은, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 내에 형성된 워터 재킷 (즉, 냉각수가 흐르는 공간) 을 나타내고 있다.

도 3 은, 도 2 의 사시도로부터, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 에 형성된 워터 재킷만을 발출하여 나타낸 사시도이다. 도 3 에서는, 실린더 블록 (20) 에 형성된 워터 재킷과, 실린더 헤드 (30) 에 형성된 워터 재킷이 이간된 상태로 나타내어져 있다.

도 4 및 도 5 는, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 에 형성된 워터 재킷의 사시도이다. 도 4 는, 워터 재킷을 전방 좌상으로부터 본 사시도이고, 도 5 는, 워터 재킷을 전방 우상으로부터 본 사시도이다.

도 6 은, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 에 형성된 워터 재킷을 상방으로부터 본 상면도이다. 또, 도 7 은, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 에 형성된 워터 재킷을 하방으로부터 본 바닥면도이다.

도 8 은, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 에 형성된 워터 재킷을, 도 6 및 도 7 의 선 VIII-VIII 로부터 본 단면도이다. 도면 중, 워터 재킷 내의 공간은 X 로 나타내어져 있다.

도 2 에 나타낸 바와 같이, 기관 본체 (10) 는, 실린더 블록 (20) 과, 헤드 개스킷 (15) 과, 실린더 헤드 (30) 를 구비한다. 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 는, 주철 또는 알루미늄 등, 공지된 재료로 형성된다. 헤드 개스킷 (15) 은, 적층된 금속 등, 공지된 재료로 형성된다. 헤드 개스킷 (15) 은, 실린더 블록 (20) 과 실린더 헤드 (30) 사이에 배치된다.

도 2 ∼ 도 5, 도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 실린더 블록 (20) 은, 제 1 워터 재킷 (41) 과, 제 2 워터 재킷 (42) 과, 복수의 소직경 유로 (43) 를 구비한다.

제 1 워터 재킷 (41) 은, 복수의 실린더 (21) 의 전측 (흡기측) 에 형성된다. 제 1 워터 재킷 (41) 은, 흡기측 연장 유로 (41a) 와, 유입구 (41b) 를 구비한다. 흡기측 연장 유로 (41a) 는, 각 실린더 (21) 에 대해 수직인 단면에 있어서, 각 실린더 (21) 의 흡기측에서, 각 실린더 (21) 의 외주를 부분적으로 따라 둘레 방향으로 연장된다. 이웃하는 실린더 (21) 의 흡기측에 형성된 흡기측 연장 유로 (41a) 끼리는 서로 연통된다. 따라서, 흡기측 연장 유로 (41a) 는, 1 번 실린더 (21＃1) 의 흡기측으로부터 4 번 실린더 (21＃4) 의 흡기측까지 연장된다.

또, 흡기측 연장 유로 (41a) 는, 실린더 블록 (20) 의 상면 (실린더 헤드 (30) 와 대향하는 표면) 또는 상면 근방으로부터 실린더 (21) 의 축선 방향에 있어서 하방으로 연장되도록 실린더 블록 (20) 에 형성된다. 본 실시형태에서는, 각 실린더 (21) 의 전측에 있어서, 제 1 워터 재킷 (41) 의 흡기측 연장 유로 (41a) 의 상방의 일부 (도 3 의 개구 (41x)) 가 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된다. 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된 흡기측 연장 유로 (41a) 는, 개스킷 (15) 에 형성된 개구에 연통된다. 예를 들어, 흡기측 연장 유로 (41a) 는, 실린더 블록 (20) 의 상면 (실린더 헤드 (30) 와 대향하는 표면) 또는 상면 근방으로부터 실린더 (21) 의 축선 방향의 길이의 1/3 정도에 걸쳐 하방을 향해 연장된다. 또한, 본 실시형태에서는, 1 번 실린더 (21＃1) 의 배기측에 위치하는 흡기측 연장 유로 (41a) 의 실린더 (21) 의 축선 방향의 길이는, 다른 실린더 (21) 의 배기측에 위치하는 흡기측 연장 유로 (41a) 의 실린더 (21) 의 축선 방향의 길이보다 길다. 따라서, 1 번 실린더 (21＃1) 의 배기측에 위치하는 흡기측 연장 유로 (41a) 는, 다른 실린더 (21) 의 배기측에 위치하는 흡기측 연장 유로 (41a) 보다 하방까지 연장되어 있다.

유입구 (41b) 는, 그 일방의 단부가 흡기측 연장 유로 (41a) 에 연통됨과 함께, 그 타방의 단부가 실린더 블록 (20) 의 외부에 연통되도록 형성된다. 따라서, 유입구 (41b) 는, 실린더 블록 (20) 의 측면에 노출된다. 본 실시형태에서는, 유입구 (41b) 는, 1 번 실린더 (21＃1) 의 흡기측에 있어서 흡기측 연장 유로 (41a) 에 연통되도록 형성된다. 또, 유입구 (41b) 는, 냉각수 도입 통로 (2a) 에 연통된다. 따라서, 유입구 (41b) 에는 워터 펌프 (4) 로부터 토출된 냉각수가 기관 본체 (10) 의 외부로부터 유입된다.

한편, 제 2 워터 재킷 (42) 은, 복수의 실린더 (21) 의 배기측에 형성된다. 제 2 워터 재킷 (42) 은, 배기측 연장 유로 (42a) 와, 측방 연장 유로 (42c) 와, 배출부 (42d) 를 구비한다 (특히, 도 3, 도 4 및 도 7 참조). 또한, 제 2 워터 재킷 (42) 에는, 기관 본체 (10) 의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구는 형성되지 않는다.

배기측 연장 유로 (42a) 는, 각 실린더 (21) 에 대해 수직인 단면에 있어서, 각 실린더 (21) 의 배기측에서, 각 실린더 (21) 의 외주를 부분적으로 따라 둘레 방향으로 연장된다. 이웃하는 실린더 (21) 의 배기측에 형성된 배기측 연장 유로 (42a) 끼리는 서로 연통된다. 따라서, 배기측 연장 유로 (42a) 는, 1 번 실린더 (21＃1) 의 배기측으로부터 4 번 실린더 (21＃4) 의 배기측까지 연장된다.

또, 배기측 연장 유로 (42a) 는, 실린더 블록 (20) 의 상면 또는 상면 근방으로부터 실린더 (21) 의 축선 방향에 있어서 하방으로 연장되도록 실린더 블록 (20) 에 형성된다. 본 실시형태에서는, 제 2 워터 재킷 (42) 의 배기측 연장 유로 (42a) 는, 그 좌측 단부에 있어서, 그 상방의 일부 (도 3 의 개구 (42x)) 가 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된다. 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된 배기측 연장 유로 (42a) 는, 개스킷 (15) 에 형성된 개구에 연통된다. 예를 들어, 배기측 연장 유로 (42a) 는, 실린더 블록 (20) 의 상면 또는 상면 근방으로부터 실린더 (21) 의 축선 방향의 길이의 1/3 정도에 걸쳐 하방을 향해 연장된다.

측방 연장 유로 (42c) 는, 그 배기측의 단에 있어서 배기측 연장 유로 (42a) 의 우측의 단에 연통됨과 함께, 4 번 실린더 (21＃4) 의 우측에 형성된다. 측방 연장 유로 (42c) 는, 각 실린더 (21) 에 대해 수직인 단면에 있어서, 4 번 실린더 (21＃4) 의 우측에서, 4 번 실린더 (21＃4) 의 외주를 따라 부분적으로 연장된다.

측방 연장 유로 (42c) 의 배기측 연장 유로 (42a) 측의 단과는 반대측의 단 (흡기측의 단) 에는, 배출부 (42d) 가 연통된다. 배출부 (42d) 는, 실린더 블록 (20) 의 상면으로부터 실린더 (21) 의 축선 방향에 있어서 하방으로 연장되도록 실린더 블록 (20) 에 형성된다. 따라서, 배출부 (42d) 는, 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된다. 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된 배출부 (42d) 는, 개스킷 (15) 에 형성된 개구에 연통된다.

제 1 워터 재킷 (41) 과 제 2 워터 재킷 (42) 은 서로에 대해 직접 연통되지 않도록 형성된다. 따라서, 제 1 워터 재킷 (41) 의 흡기측 연장 유로 (41a) 의 좌단부와, 제 2 워터 재킷 (42) 의 배기측 연장 유로 (42a) 의 좌단부는 직접 연통되지 않는다. 마찬가지로, 제 1 워터 재킷 (41) 의 흡기측 연장 유로 (41a) 의 우단부와, 제 2 워터 재킷 (42) 의 측방 연장 유로 (42c) 는 직접 연통되지 않는다.

소직경 유로 (43) 는, 이웃하는 2 개의 실린더 (21) 의 사이에 있어서, 및 가장 좌측에 위치하는 1 번 실린더 (21＃1) 의 좌측에 있어서, 전후 방향으로 연장되도록 형성된다. 본 실시형태에서는, 각 소직경 유로 (43) 의 일방의 단은 제 1 워터 재킷 (41) 의 하방에 있어서 제 1 워터 재킷 (41) 에 연통되고, 타방의 단은 실린더 블록 (20) 의 상면에 위치한다. 따라서, 소직경 유로 (43) 는, 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된다. 실린더 블록 (20) 의 상면에 노출된 소직경 유로 (43) 는, 개스킷 (15) 에 형성된 개구에 연통된다. 소직경 유로 (43) 는, 실린더 헤드 (30) 가 실린더 블록 (20) 에 장착되었을 때에, 실린더 헤드 (30) 에 형성되는 헤드 내 워터 재킷 (51) 의 제 1 배기측 유로 (53) 와 연통되도록 형성된다 (도 8 참조).

본 실시형태에서는, 소직경 유로 (43) 가 복수 형성되어 있지만, 소직경 유로 (43) 의 수는 한정되지 않는다. 적어도 1 개의 소직경 유로 (43) 가 형성되어 있으면 된다.

각 소직경 유로 (43) 는, 이웃하는 실린더 (21) 사이의 실린더 블록 (20) 의 최소 두께보다 작은 최대 직경을 갖는다. 본 실시형태에서는, 각 소직경 유로 (43) 는 직선적으로 형성되고, 예를 들어, 실린더 블록 (20) 을 주조에 의해 성형한 후에, 드릴에 의해 구멍을 뚫음으로써 형성된다.

또한, 본 실시형태에서는, 소직경 유로 (43) 는, 그 타방의 단이 실린더 블록 (20) 의 상면에 위치하여 헤드 내 워터 재킷 (51) 에 연통되도록 형성된다. 그러나, 소직경 유로 (43) 는, 그 타방의 단부가 제 2 워터 재킷 (42) 에 연통되도록 형성되어도 된다.

또, 제 2 워터 재킷 (42) 은 측방 연장 유로 (42c) 를 구비하고 있지 않아도 된다. 또, 제 1 워터 재킷 (41) 이, 흡기측 연장 유로 (41a) 에 연통되며 또한 1 번 실린더 (21＃1) 의 좌측 또는 4 번 실린더 (21＃4) 의 우측에 형성되는 측방 연장 유로를 구비해도 된다. 어쨌든, 제 1 워터 재킷 (41) 의 적어도 일부는 복수의 실린더 (21) 의 흡기측에 형성되고, 제 2 워터 재킷 (42) 의 적어도 일부는 복수의 실린더 (21) 의 배기측에 형성되게 된다. 단, 제 1 워터 재킷 (41) 과 제 2 워터 재킷 (42) 은, 서로에 대해 직접 연통되지 않도록 형성되어도 된다.

다음으로, 도 2 ∼ 도 8 에 더하여, 도 9 ∼ 도 14 를 참조하여, 실린더 헤드 (30) 에 형성된 헤드 내 워터 재킷 (51) 에 대해 설명한다.

여기서, 도 9 ∼ 도 11 은, 각각 도 6 및 도 7 의 선 IX-IX, 선 X-X 및 선XI-XI 로부터 본 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 의 단면도이다. 또, 도 12 ∼ 도 14 는, 각각 도 6 및 도 7 의 선 XII-XII, 선 XIII-XIII 및 선 IXV-IXV 로부터 본 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 의 단면도이다. 또한, 도 6 및 도 7 은 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 내에 형성된 워터 재킷을 나타내고 있고, 도 9 ∼ 도 14 는 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 자체의 단면을 나타내고 있다.

도 2 ∼ 도 8 에 나타낸 바와 같이, 실린더 헤드 (30) 는, 헤드 내 워터 재킷 (51) 을 구비한다. 헤드 내 워터 재킷 (51) 은, 주로, 흡기측 유로 (52), 제 1 배기측 유로 (53), 제 2 배기측 유로 (54) 및 유출 유로 (55) 를 구비한다. 도 2 ∼ 도 14 에 있어서, 흡기측 유로 (52) 와 제 1 배기측 유로 (53) 는 동일한 농도의 그레이로 나타내어져 있고, 제 2 배기측 유로 (54) 및 유출 유로 (55) 는 흡기측 유로 (52) 와 제 1 배기측 유로 (53) 보다 진한 그레이로 나타내어져 있다.

흡기측 유로 (52) 는, 흡기 포트 (31) (예를 들어, 도 10 및 도 12 참조) 주위에 형성된다. 제 1 배기측 유로 (53) 및 제 2 배기측 유로 (54) 는 모두 배기 포트 (32) (예를 들어, 도 10, 도 13 및 도 14 참조) 주위에 형성된다. 특히, 제 1 배기측 유로 (53) 는, 배기 포트 (32) 의 하방 (즉, 실린더 블록측) 에 위치하는 부분을 갖고, 제 2 배기측 유로 (54) 는, 배기 포트 (32) 의 상방 (즉, 실린더 블록 반대측) 에 위치하는 부분을 갖는다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 흡기측 유로 (52) 는, 흡기 실린더 간 유로 (52a), 단부 유로 (52b), 흡기 포트 간 유로 (52c), 헤드 입구 유로 (52d) 및 실린더 상방 유로 (52e) 를 구비한다. 흡기 실린더 간 유로 (52a) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 흡기 포트 (31) 의 사이를 가로질러 연장되도록 (흡기 실린더 간 유로 (52a) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 흡기 포트 (31) 의 사이를 전후 방향으로 연장되도록) 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 단부 유로 (52b) 는, 좌단의 실린더 (21) (21＃1) 에 연통되는 흡기 포트 (31) 의 좌측 및 우단의 실린더 (21) (21＃4) 에 연통되는 흡기 포트의 우측에 형성된다. 또, 흡기 포트 간 유로 (52c) 는, 1 개의 실린더에 연통되는 복수의 흡기 포트 (31) 의 사이를 가로질러 연장되도록 (흡기 포트 간 유로 (52c) 는, 1 개의 실린더에 연통되는 복수의 흡기 포트 (31) 의 사이를 전후 방향으로 연장되도록) 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 본 실시형태에서는, 각 흡기 포트 간 유로 (52c) 는, 그 최소 유로 단면적이, 각 흡기 실린더 간 유로 (52a) 의 최소 유로 단면적 및 각 단부 유로 (52b) 의 최소 유로 단면적보다 작아지도록 형성된다.

헤드 입구 유로 (52d) 는, 실린더 헤드 (30) 의 하면 (실린더 블록 (20) 과 대향하는 표면) 으로부터 실린더 (21) 의 축선 방향에 있어서 상방으로 연장되도록 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 따라서, 헤드 입구 유로 (52d) 는, 실린더 헤드 (30) 의 하면에 노출된다. 또, 헤드 입구 유로 (52d) 는, 흡기 실린더 간 유로 (52a), 단부 유로 (52b) 및 흡기 포트 간 유로 (52c) 에 연통된다. 특히, 본 실시형태에서는, 각 실린더 (21) 마다 1 개 또는 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 의 헤드 입구 유로 (52d) 가 형성되고, 각 헤드 입구 유로 (52d) 에는 1 개의 흡기 실린더 간 유로 (52a) 또는 단부 유로 (52b) 와, 1 개의 흡기 포트 간 유로 (52c) 가 연통된다. 또, 실린더 헤드 (30) 가 실린더 블록 (20) 에 장착되었을 때에, 헤드 입구 유로 (52d) 는, 제 1 워터 재킷 (41) 의 흡기측 연장 유로 (41a) 의 개구 (41x) 에, 개스킷 (15) 에 형성된 개구를 통해, 연통되도록 형성된다.

실린더 상방 유로 (52e) 는, 각 실린더 (21) 의 중앙 상방에 있어서 좌우 방향 (실린더 (21) 의 정렬 방향) 으로 연장되도록 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 또, 실린더 상방 유로 (52e) 는, 흡기 실린더 간 유로 (52a), 단부 유로 (52b) 및 흡기 포트 간 유로 (52c) 전부에 연통된다. 실린더 상방 유로 (52e) 는, 흡기 실린더 간 유로 (52a) 의 헤드 입구 유로 (52d) 와 연통되는 단과는 반대측의 단에 있어서 흡기 실린더 간 유로 (52a) 에 연통된다. 마찬가지로, 실린더 상방 유로 (52e) 는, 단부 유로 (52b) 의 헤드 입구 유로 (52d) 와 연통되는 단과는 반대측의 단에 있어서 단부 유로 (52b) 에 연통되고, 흡기 포트 간 유로 (52c) 의 헤드 입구 유로 (52d) 와 연통되는 단과는 반대측의 단에 있어서 흡기 포트 간 유로 (52c) 에 연통된다.

또한, 흡기측 유로 (52) 는, 반드시 흡기 포트 간 유로 (52c) 의 일부 또는 전부를 구비하고 있지 않아도 된다. 마찬가지로, 흡기측 유로 (52) 는, 반드시 흡기 실린더 간 유로 (52a) 및 단부 유로 (52b) 의 일부 또는 전부를 구비하고 있지 않아도 된다.

도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이, 제 1 배기측 유로 (53) 는, 배기 포트 간 유로 (53a) 및 포트 하방 유로 (53b) 를 구비한다. 각 배기 포트 간 유로 (53a) 는, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되도록 (각 배기 포트 간 유로 (53a) 는, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 배기 포트 (32) 의 사이를 전후 방향으로 연장되도록) 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 배기 포트 간 유로 (53a) 는, 모든 실린더 (21) 에 대해 배기 포트 (32) 사이에 형성된다. 각 배기 포트 간 유로 (53a) 는, 그 일방의 단부에 있어서, 흡기측 유로 (52) 의 실린더 상방 유로 (52e) 에 연통되도록 형성된다.

포트 하방 유로 (53b) 는, 모든 배기 포트 (32) 의 하방에 있어서, 좌우 방향 (실린더 (21) 의 정렬 방향) 이면서 또한 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 배기측을 향해 연장되도록 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 또, 포트 하방 유로 (53b) 는, 모든 배기 포트 간 유로 (53a) 에 연통된다. 또한, 포트 하방 유로 (53b) 는, 실린더 헤드 (30) 의 하면에 노출되도록 실린더 헤드 (30) 내에 형성된다. 실린더 헤드 (30) 가 실린더 블록 (20) 에 장착되었을 때에, 포트 하방 유로 (53b) 는, 제 2 워터 재킷 (42) 의 배기측 연장 유로 (42a) 의 개구 (42x) 와 연통되도록 형성된다.

또, 본 실시형태에서는, 도 7, 도 9 및 도 10 에 나타낸 바와 같이, 제 1 배기측 유로 (53) 에는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 유로는 형성되어 있지 않다 (제 1 배기측 유로 (53) 에는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 전후 방향으로 연장되는 유로는 형성되어 있지 않다). 따라서, 흡기측 유로 (52) 의 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 제 1 배기측 유로 (53) 의 포트 하방 유로 (53b) 로 흐르는 냉각수는 모두, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 배기 포트 간 유로 (53a) 를 지나 흐른다 (1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 배기 포트 (32) 의 사이를 전후 방향으로 연장되는 배기 포트 간 유로 (53a) 를 지나 흐른다).

또한, 제 1 배기측 유로 (53) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 배기 실린더 간 유로를 가져도 된다 (제 1 배기측 유로 (53) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 전후 방향으로 연장되는 배기 실린더 간 유로를 가져도 된다). 단, 이 경우, 배기 실린더 간 유로의 총 유로 단면적은, 배기 포트 간 유로 (53a) 의 총 유로 단면적보다 작아지도록 형성된다. 바꾸어 말하면, 배기 실린더 간 유로는, 각 배기 실린더 간 유로를 지나 흐르는 냉각수의 유량이 각 배기 포트 간 유로 (53a) 를 지나 흐르는 냉각수의 유량보다 적어지도록 형성된다.

제 2 배기측 유로 (54) 는, 통상 (筒狀) 연통 유로 (54a) 및 포트 상방 유로 (54b) 를 구비한다. 통상 연통 유로 (54a) 는, 실린더 상방 유로 (52e) 에 연통됨과 함께, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 상방을 향해 연장된다. 본 실시형태에서는, 각 통상 연통 유로 (54a) 는, 이웃하는 실린더 (21) 의 사이의 상방에 있어서 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 각 통상 연통 유로 (54a) 는 중실 (中實) 원통 샤프트 형상의 유량 조정부 (56) 가 형성된다 (도 9, 도 11 참조). 통상 연통 유로 (54a) 내에 유량 조정부 (56) 가 형성됨으로써, 통상 연통 유로 (54a) 내의 최소 유로 단면적이 작아진다.

포트 상방 유로 (54b) 는, 모든 배기 포트 (32) 의 상방에 있어서, 좌우 방향 (실린더 (21) 의 정렬 방향) 이면서 또한 통상 연통 유로 (54a) 로부터 배기측을 향해 연장되도록 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 포트 상방 유로 (54b) 는, 그 흡기측 단부에 있어서, 통상 연통 유로 (54a) 에 연통된다.

특히 도 3 에 나타낸 바와 같이, 유출 유로 (55) 는, 집합 유로 (55a), 출구 유로 (55b), 제 1 유출구 (55c), 제 2 유출구 (55d), 제 3 유출구 (55e) 를 구비한다. 집합 유로 (55a) 는, 제 1 배기측 유로 (53) 의 포트 하방 유로 (53b) 및 제 2 배기측 유로 (54) 의 포트 상방 유로 (54b) 에 연통된다. 특히, 집합 유로 (55a) 는, 포트 하방 유로 (53b) 의 후단에 있어서 포트 하방 유로 (53b) 에 연통되고, 포트 상방 유로 (54b) 의 후단에 있어서 포트 상방 유로 (54b) 에 연통된다. 집합 유로 (55a) 는, 1 번 실린더 (21＃1) 에 대응하는 영역으로부터 4 번 실린더 (21＃4) 에 대응하는 영역까지 걸쳐 좌우 방향 (실린더 (21) 의 정렬 방향) 으로 연장되도록 실린더 헤드 (30) 에 형성된다.

출구 유로 (55b) 는, 집합 유로 (55a) 의 우단측에 있어서 전후로 연장되도록 실린더 헤드 (30) 에 형성된다. 출구 유로 (55b) 는, 집합 유로 (55a) 의 우단에 연통되도록 형성된다. 또, 출구 유로 (55b) 는, 실린더 헤드 (30) 가 실린더 블록 (20) 에 장착되었을 때에, 제 2 워터 재킷 (42) 의 배출부 (42d) 와 연통되도록 형성된다.

제 1 유출구 (55c), 제 2 유출구 (55d) 및 제 3 유출구 (55e) 는, 그 일방의 단부가 출구 유로 (55b) 에 연통됨과 함께, 그 타방의 단부가 실린더 헤드 (30) 의 외부에 연통되도록 형성된다. 특히, 본 실시형태에서는, 제 1 유출구 (55c) 는, 출구 유로 (55b) 의 후단으로부터 우방향으로 연장되도록 형성된다. 제 2 유출구 (55d) 는, 출구 유로 (55b) 의 전단부로부터 우방향으로 연장되도록 형성된다. 제 3 유출구 (55e) 는, 출구 유로 (55b) 의 전단으로부터 전방으로 연장되도록 형성된다. 또, 제 3 유출구 (55e) 는, 그 유로 단면적이, 제 1 유출구 (55c), 제 2 유출구 (55d) 의 유로 단면적보다 커지도록 형성된다. 이들 제 1 유출구 (55c), 제 2 유출구 (55d) 및 제 3 유출구 (55e) 는, 냉각수 배출 통로 (2b) 에 연통된다. 따라서, 기관 본체 (10) 로부터 제 1 유출구 (55c), 제 2 유출구 (55d) 및 제 3 유출구 (55e) 를 통해 냉각수가 유출된다.

다음으로, 도 15 및 도 16 을 참조하여, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 의 워터 재킷 내에 있어서의 냉각수의 흐름에 대해 설명한다. 도 15 는, 실린더 블록 및 실린더 헤드를 개략적으로 나타내는, 도 2 와 동일한 사시도이다. 도 16 은, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 형성된 워터 재킷의, 도 8 과 동일한 단면도이다. 도 15 및 도 16 에 있어서의 화살표는, 워터 재킷 내에 있어서 냉각수가 흐르는 방향을 나타내고 있다.

본 실시형태에서는, 실린더 블록 (20) 에 형성된 제 1 워터 재킷 (41) 의 유입구 (41b) 만이 냉각수 도입 통로 (2a) 에 연통된다. 따라서, 모든 냉각수는, 실린더 블록 (20) 에 형성된 제 1 워터 재킷 (41) 의 유입구 (41b) 로부터 유입된다 (도 15 중의 화살표 F1).

유입구 (41b) 로 유입된 냉각수는, 그 후, 제 1 워터 재킷 (41) 의 흡기측 연장 유로 (41a) 로 유입되어, 흡기측 연장 유로 (41a) 내에 확산된다. 구체적으로는, 제 1 워터 재킷 (41) 의 흡기측 연장 유로 (41a) 로 유입된 냉각수는, 우방향 (유입구 (41b) 로부터 멀어지는 방향) 으로 흐른다 (도 15 중의 화살표 F2).

흡기측 연장 유로 (41a) 내에 확산된 냉각수의 상당수는, 상방을 향해 흘러, 제 1 워터 재킷 (41) 의 개구 (41x) 를 통해, 실린더 헤드 (30) 의 헤드 내 워터 재킷 (51) 의 흡기측 유로 (52) 로 유입된다. 보다 상세하게는, 이러한 냉각수는, 흡기측 유로 (52) 의 헤드 입구 유로 (52d) 로 유입된다 (도 15 및 도 16 중의 화살표 F3).

한편, 흡기측 연장 유로 (41a) 내에 확산된 냉각수의 일부는, 소직경 유로 (43) 로 유입된다. 소직경 유로 (43) 로 유입된 냉각수는, 흡기측 연장 유로 (41a) 측으로부터 헤드 내 워터 재킷 (51) 의 제 1 배기측 유로 (53) 를 향해 소직경 유로 (43) 내를 흐른다 (도 15 및 도 16 의 화살표 F4). 이로써, 이웃하는 실린더 (21) 사이에 형성된 벽이 냉각된다.

실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 는, 제 1 워터 재킷 (41) 에 유입된 냉각수 중 흡기측 유로 (52) 로 직접 유입되는 냉각수 (화살표 F3 의 방향으로 흐르는 냉각수) 의 유량이, 흡기측 유로 (52) 이외로 직접 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성된다. 본 실시형태에서는, 실린더 블록 (20) 은, 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터는 흡기측 유로 (52) 및 소직경 유로 (43) 로만 냉각수가 유출되도록 형성된다. 따라서, 상기 서술한 흡기측 유로 (52) 이외로 직접 유입되는 냉각수는, 소직경 유로 (43) 로 유입되는 (화살표 F4 의 방향으로 흐르는) 냉각수를 의미한다.

특히, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 는, 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 흡기측 유로 (52) 로 직접 유입되는 냉각수의 유량이, 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 유출되는 모든 냉각수의 총 유량의 80 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하고, 90 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 보다 바람직하다.

구체적으로는, 본 실시형태에서는, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 는, 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 흡기측 유로 (52) 로 냉각수가 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적이, 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 흡기측 유로 (52) 이외 (본 실시형태에서는, 소직경 유로 (43)) 로 냉각수가 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적보다 커지도록 형성된다.

특히, 실린더 블록 (20) 및 실린더 헤드 (30) 는, 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 흡기측 유로 (52) 로 냉각수가 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적이, 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 냉각수가 유출될 때에 지나는 모든 유로의 총 유로 단면적의 80 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하고, 90 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 보다 바람직하다.

제 1 워터 재킷 (41) 의 흡기측 연장 유로 (41a) 로부터 흡기측 유로 (52) 의 헤드 입구 유로 (52d) 로 유입된 냉각수는, 그 후, 흡기 실린더 간 유로 (52a), 단부 유로 (52b) 및 흡기 포트 간 유로 (52c) 를 지나 실린더 상방 유로 (52e) 로 유입된다 (도 15 및 도 16 의 화살표 F5). 본 실시형태에서는, 각 흡기 포트 간 유로 (52c) 의 최소 유로 단면적이 각 흡기 실린더 간 유로 (52a) 의 최소 유로 단면적 및 각 단부 유로 (52b) 의 최소 유로 단면적보다 작기 때문에, 흡기 실린더 간 유로 (52a) 및 단부 유로 (52b) 쪽이 흡기 포트 간 유로 (52c) 에 비해 많은 냉각수가 흐른다. 또한, 각 흡기 포트 간 유로 (52c) 의 최소 유로 단면적은 각 흡기 실린더 간 유로 (52a) 의 최소 유로 단면적 및 각 단부 유로 (52b) 의 최소 유로 단면적보다 커도 되고, 이 경우에는 흡기 포트 간 유로 (52c) 쪽이 흡기 실린더 간 유로 (52a) 및 단부 유로 (52b) 에 비해 많은 냉각수가 흐른다.

흡기 포트 (31) 주위를 지나 연장되는 흡기측 유로 (52) 의 흡기 실린더 간 유로 (52a), 단부 유로 (52b) 및 흡기 포트 간 유로 (52c) 에는, 제 1 워터 재킷 (41) 만을 지나 냉각수가 유입된다. 따라서, 이들 유로 (52a, 52b 및 52c) 에는, 여전히 기관 본체 (10) 에 의해 거의 따뜻해져 있지 않은 저온의 냉각수가 유입된다. 이 때문에, 냉각수에 의해 흡기 포트 (31) 를 지나 실린더 (21) 로 유입되는 흡기 가스를 냉각시킬 수 있다 (혹은, 흡기 포트 (31) 에 있어서 흡기 가스가 가열되는 것이 억제된다). 이 결과, 실린더 (21) 에 흡입되는 흡기 가스의 온도를 낮게 억제할 수 있다. 이로써 노킹을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 실린더 헤드 (30) 의 냉각이 필요한 지점에 저온의 냉각수를 공급할 수 있다. 이로써 실린더 헤드 (30) 를 적절히 냉각시킬 수 있다.

특히, 본 실시형태에서는, 흡기측 유로 (52) 는, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 흡기 포트의 사이를 지나는 흡기 포트 간 유로 (52c) 를 구비한다. 이 때문에, 흡기 포트 (31) 의 벽면을 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 흡기측 유로 (52) 는, 흡기 실린더 간 유로 (52a) 및 단부 유로 (52b) 를 구비함으로써, 각 흡기 포트 (31) 를 덮도록 하여 냉각수의 유로가 형성되게 된다. 이로써, 흡기 포트 (31) 의 벽면을 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 이 결과, 실린더 (21) 에 흡입되는 흡기 가스의 온도를 낮게 억제할 수 있고, 따라서 노킹을 억제할 수 있다.

흡기측 유로 (52) 의 실린더 상방 유로 (52e) 로 유입된 냉각수의 일부는, 그 후, 제 1 배기측 유로 (53) 의 배기 포트 간 유로 (53a) 로 유입되고 (도 16 의 화살표 F6), 나머지는, 그 후, 제 2 배기측 유로 (54) 의 통상 연통 유로 (54a) 로 유입된다 (도 16 의 화살표 F7).

본 실시형태에서는, 실린더 헤드 (30) 는, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 배기 포트 간 유로 (53a) 로 유입되는 냉각수의 유량이, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 통상 연통 유로 (54a) 로 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성된다. 특히, 실린더 헤드 (30) 는, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 배기 포트 간 유로 (53a) 로 유입되는 냉각수의 유량이, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 유출되는 모든 냉각수의 총 유량의 65 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하고, 80 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 보다 바람직하다.

본 실시형태에서는, 통상 연통 유로 (54a) 내에 형성된 원통 샤프트 형상의 유량 조정부 (56) 에 의해, 통상 연통 유로 (54a) 의 최소 유로 단면적이 조정되고 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 실린더 헤드 (30) 는, 냉각수가 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 배기 포트 간 유로 (53a) 로 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적이, 냉각수가 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 통상 연통 유로 (54a) 로 유출될 때에 지나는 유로의 총 단면적보다 커지도록 형성된다. 특히, 실린더 헤드 (30) 는, 냉각수가 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 배기 포트 간 유로 (53a) 로 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적이, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 냉각수가 유출될 때에 지나는 모든 유로의 총 유로 단면적의 65 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하고, 80 ％ 이상이 되도록 형성되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 통상 연통 유로 (54a) 의 최소 유로 단면적은, 유량 조정부 (56) 에 상관없이 통상 연통 유로 (54a) 자체의 단면적을 변경함으로써 조정되어도 된다.

또, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 배기 포트 간 유로 (53a) 로 유입된 냉각수 (도 16 의 화살표 F6) 의 일부는, 그 후, 포트 하방 유로 (53b) 로 유입되고 (도 16 의 화살표 F8), 나머지는, 그 후, 개구 (42x) 를 통해 실린더 블록 (20) 의 제 2 워터 재킷 (42) 에 유입된다 (도 16 의 화살표 F9). 한편, 실린더 상방 유로 (52e) 로부터 통상 연통 유로 (54a) 로 유입된 냉각수 (도 16 의 화살표 F7) 는, 그 후, 포트 상방 유로 (54b) 로 유입된다 (도 16 의 화살표 F10).

이와 같이 냉각수가 제 1 배기측 유로 (53) 의 배기 포트 간 유로 (53a) 를 지나 흐름으로써, 실린더 (21) 에 면하는 실린더 헤드 (30) 의 부분이 냉각된다. 이 결과, 실린더 (21) 내의 가스의 온도가 승온되기 어려워지고, 따라서 실린더 (21) 내에서 노킹이 발생해 버리는 것을 억제할 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 제 1 배기측 유로 (53) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 유로를 구비하고 있지 않기 때문에 (제 1 배기측 유로 (53) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 전후 방향으로 연장되는 유로를 구비하고 있지 않기 때문에), 배기 포트 간 유로 (53a) 를 지나 흐르는 냉각수의 유량은 많다. 이 결과, 실린더 (21) 에 면하는 실린더 헤드 (30) 의 부분을 보다 확실하게 냉각시킬 수 있고, 따라서 실린더 (21) 내에서의 노킹의 발생을 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 포트 하방 유로 (53b) 및 포트 상방 유로 (54b) 에는, 실린더 블록 (20) 의 제 1 워터 재킷 (41) 및 흡기측 유로 (52) 를 지나 흘러 온 냉각수가 유입된다. 따라서, 포트 하방 유로 (53b) 및 포트 상방 유로 (54b) 에는 다소 따뜻해진 냉각수가 유입된다. 이 결과, 내연 기관의 난기 중 등에, 배기 포트 (32) 내를 흐르는 배기 가스는 반드시 지나치게 냉각되어 버리는 경우는 없다. 이 때문에, 배기 포트 (32) 로부터 유출된 배기 가스가 유입되는 촉매 (도시 생략) 의 온도를 활성 온도 이상으로 승온·유지하기 쉬워진다.

포트 하방 유로 (53b) 및 포트 상방 유로 (54b) 로 유입된 냉각수는, 이들 유로를 후방을 향해 흐르고, 그대로 유출 유로 (55) 의 집합 유로 (55a) 로 유입된다. 집합 유로 (55a) 로 유입된 냉각수는, 기본적으로 집합 유로 (55a) 내를 우방향으로 흐르고 (도 15 의 화살표 F11), 그 후, 출구 유로 (55b) 로 유입된다. 출구 유로 (55b) 로 유입된 냉각수는, 기본적으로 출구 유로 (55b) 내를 전방향으로 흐르고 (도 15 의 화살표 F12), 제 3 유출구 (55e) 로부터 냉각수 배출 통로 (2b) 로 유출된다. 또, 집합 유로 (55a) 및 출구 유로 (55b) 를 흐르는 냉각수의 일부는, 제 1 유출구 (55c) 및 제 2 유출구 (55d) 로부터 냉각수 배출 통로 (2b) 로 유출된다.

한편, 배기 포트 간 유로 (53a) 로부터 실린더 블록 (20) 의 제 2 워터 재킷 (42) 에 유입된 (도 16 의 화살표 F9) 냉각수는, 배기측 연장 유로 (42a) 를 우방향으로 흐르고 (도 15 의 F13), 그 후, 측방 연장 유로 (42c) 로 유입된다. 측방 연장 유로 (42c) 로 유입된 냉각수는 전방향으로 배출부 (42d) 까지 흐르고, 배출부 (42d) 로부터 상방으로 흘러 출구 유로 (55b) 로 유입된다 (도 15 의 화살표 F14). 출구 유로 (55b) 로 유입된 냉각수는, 제 3 유출구 (55e) 로부터 냉각수 배출 통로 (2b) 로 유출된다.

Claims

내연 기관 본체 (10) 로서,
복수의 실린더 (21) 주위에 형성된 제 1 워터 재킷 (41) 및 제 2 워터 재킷 (42) 을 갖는 실린더 블록 (20) ; 및
헤드 내 워터 재킷 (51) 을 갖는 실린더 헤드 (30) 를 구비하고,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 은 상기 제 1 워터 재킷 (41) 및 상기 제 2 워터 재킷 (42) 에 각각 연통됨과 함께, 흡기 포트 (31) 주위에 형성된 흡기측 유로 (52) 를 포함하고,
상기 제 1 워터 재킷 (41) 의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더 (21) 의 흡기측에 형성되고,
상기 제 2 워터 재킷 (42) 의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더 (21) 의 배기측에 형성되고,
상기 제 1 워터 재킷 (41) 은 당해 내연 기관 본체 (10) 의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구 (41b) 를 갖고 있고,
상기 실린더 블록 (20) 및 상기 실린더 헤드 (30) 는, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 에 유입된 냉각수 중 상기 흡기측 유로 (52) 로 직접 유입되는 냉각수의 유량이, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 에 유입된 냉각수 중 상기 흡기측 유로 (52) 이외로 직접 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성되고, 및
상기 흡기측은 복수의 실린더의 축선을 포함하는 평면에 대해 수직인 방향에 있어서 그 평면에 대해 흡기 포트가 형성되어 있는 측이고, 상기 배기측은 그 평면에 대해 배기 포트가 형성되어 있는 측인, 내연 기관 본체 (10).
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 워터 재킷 (41) 과 상기 제 2 워터 재킷 (42) 은 서로에 대해 직접 연통되지 않도록 형성되는, 내연 기관 본체 (10).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 실린더 블록 (20) 은, 이웃하는 상기 실린더 (21) 사이의 최소 두께보다 작은 최대 직경을 갖는 소직경 유로 (43) 를 구비하고, 상기 소직경 유로 (43) 는, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 과 상기 제 2 워터 재킷 (42) 또는 상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 의 상기 흡기측 유로 (52) 이외의 부분에 연통되고, 상기 실린더 블록 (20) 은, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 상기 흡기측 유로 (52) 및 상기 소직경 유로 (43) 로만 냉각수가 유출되도록 형성되는, 내연 기관 본체 (10).
제 3 항에 있어서,
상기 소직경 유로 (43) 는 복수 형성되어 있는, 내연 기관 본체 (10).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡기측 유로 (52) 는, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 흡기 포트 (31) 의 사이를 가로질러 연장되는 흡기 포트 간 유로 (52c) 를 구비하는, 내연 기관 본체 (10).
제 5 항에 있어서,
상기 흡기측 유로 (52) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 흡기 포트 (31) 의 사이를 가로질러 연장되는 흡기 실린더 간 유로 (52a) 를 구비하는, 내연 기관 본체 (10).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 은, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 배기 포트 간 유로 (53a) 를 구비하는, 내연 기관 본체 (10).
제 7 항에 있어서,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 에는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 유로가 형성되지 않는, 내연 기관 본체 (10).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 은 배기 포트 (32) 의 실린더 블록측에 위치하는 부분을 갖는 제 1 배기측 유로 (53) 와, 상기 배기 포트 (32) 의 실린더 블록 반대측에 위치하는 부분을 갖는 제 2 배기측 유로 (54) 를 구비하고,
상기 실린더 헤드 (30) 는, 상기 제 1 배기측 유로 (53) 및 상기 제 2 배기측 유로 (54) 가 모두 상기 흡기측 유로 (52) 에 연통됨과 함께, 상기 흡기측 유로 (52) 로부터 상기 제 1 배기측 유로 (53) 로 유입되는 냉각수의 유량이 상기 흡기측 유로 (52) 로부터 상기 제 2 배기측 유로 (54) 로 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성되는, 내연 기관 본체 (10).
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 워터 재킷 (42) 에는 당해 내연 기관 본체 (10) 의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구는 형성되지 않는, 내연 기관 본체 (10).
내연 기관 본체 (10) 로서,
복수의 실린더 (21) 주위에 형성된 제 1 워터 재킷 (41) 및 제 2 워터 재킷 (42) 을 갖는 실린더 블록 (20) ; 및
헤드 내 워터 재킷 (51) 을 갖는 실린더 헤드 (30) 를 구비하고,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 은 상기 제 1 워터 재킷 (41) 및 상기 제 2 워터 재킷 (42) 에 각각 연통됨과 함께, 흡기 포트 (31) 주위에 형성된 흡기측 유로 (52) 를 포함하고,
상기 제 1 워터 재킷 (41) 의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더 (21) 의 흡기측에 형성되고,
상기 제 2 워터 재킷 (42) 의 적어도 일부는 상기 복수의 실린더 (21) 의 배기측에 형성되고,
상기 제 1 워터 재킷 (41) 은 당해 내연 기관 본체 (10) 의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구 (41b) 를 갖고 있고,
상기 실린더 블록 (20) 및 상기 실린더 헤드 (30) 는, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 상기 흡기측 유로 (52) 로 냉각수가 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적이, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 상기 흡기측 유로 (52) 이외로 냉각수가 유출될 때에 지나는 유로의 총 유로 단면적보다 커지도록 형성되고, 및
상기 흡기측은 복수의 실린더의 축선을 포함하는 평면에 대해 수직인 방향에 있어서 그 평면에 대해 흡기 포트가 형성되어 있는 측이고, 상기 배기측은 그 평면에 대해 배기 포트가 형성되어 있는 측인, 내연 기관 본체 (10).
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 워터 재킷 (41) 과 상기 제 2 워터 재킷 (42) 은 서로에 대해 직접 연통되지 않도록 형성되는, 내연 기관 본체 (10).
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 실린더 블록 (20) 은, 이웃하는 상기 실린더 (21) 사이의 최소 두께보다 작은 최대 직경을 갖는 소직경 유로 (43) 를 구비하고, 상기 소직경 유로 (43) 는, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 과 상기 제 2 워터 재킷 (42) 또는 상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 의 상기 흡기측 유로 (52) 이외의 부분에 연통되고, 상기 실린더 블록 (20) 은, 상기 제 1 워터 재킷 (41) 으로부터 상기 흡기측 유로 (52) 및 상기 소직경 유로 (43) 로만 냉각수가 유출되도록 형성되는, 내연 기관 본체 (10).
제 13 항에 있어서,
상기 소직경 유로 (43) 는 복수 형성되어 있는, 내연 기관 본체 (10).
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡기측 유로 (52) 는, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 흡기 포트 (31) 의 사이를 가로질러 연장되는 흡기 포트 간 유로 (52c) 를 구비하는, 내연 기관 본체 (10).
제 15 항에 있어서,
상기 흡기측 유로 (52) 는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 흡기 포트 (31) 의 사이를 가로질러 연장되는 흡기 실린더 간 유로 (52a) 를 구비하는, 내연 기관 본체 (10).
제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 은, 1 개의 실린더 (21) 에 연통되는 복수의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 배기 포트 간 유로 (53a) 를 구비하는, 내연 기관 본체 (10).
제 17 항에 있어서,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 에는, 이웃하는 실린더 (21) 에 연통되는 이웃하는 2 개의 배기 포트 (32) 의 사이를 가로질러 연장되는 유로가 형성되지 않는, 내연 기관 본체 (10).
제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드 내 워터 재킷 (51) 은 배기 포트 (32) 의 실린더 블록측에 위치하는 부분을 갖는 제 1 배기측 유로 (53) 와, 상기 배기 포트 (32) 의 실린더 블록 반대측에 위치하는 부분을 갖는 제 2 배기측 유로 (54) 를 포함하고,
상기 실린더 헤드 (30) 는, 상기 제 1 배기측 유로 (53) 및 상기 제 2 배기측 유로 (54) 가 모두 상기 흡기측 유로 (52) 에 연통됨과 함께, 상기 흡기측 유로 (52) 로부터 상기 제 1 배기측 유로 (53) 로 유입되는 냉각수의 유량이 상기 흡기측 유로 (52) 로부터 상기 제 2 배기측 유로 (54) 로 유입되는 냉각수의 유량보다 많아지도록 형성되는, 내연 기관 본체 (10).
제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 워터 재킷 (42) 에는 당해 내연 기관 본체 (10) 의 외부로부터 냉각수가 유입되는 유입구는 형성되지 않는, 내연 기관 본체 (10).