特許 6052134 エンジンの冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6052134

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】エンジンの冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F01P 3/02 20060101AFI20161219BHJP

   F02F 1/10 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   F01P3/02 S

   F02F1/10 E

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-222082(P2013-222082)

(22)【出願日】2013年10月25日

(65)【公開番号】特開2015-83790(P2015-83790A)

(43)【公開日】2015年4月30日

【審査請求日】2016年2月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089004

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】中島 純

【審査官】 北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０９０１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４３４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８５１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３１９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−００２５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６４６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２１４９５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｐ ３／０２

Ｆ０２Ｆ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダブロックに設けられた複数のシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウォータジャケットと、このウォータジャケット内に配置されたスペーサとを備えたエンジンの冷却装置において、
前記シリンダブロックの外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を導入する冷却水導入口と、
前記スペーサの前記冷却水導入口に対応した部分の上部と下部のうちの一方から前記冷却水の導入方向上流側に延びる整流部であって、導入された冷却水が前記スペーサに沿って流れることで生じる水平軸回りの旋回流を発生させないように整流する整流部とを備え、
前記上部に設けられた整流部が、直方体状に形成され且つ上下方向に連通した連通孔を備えることを特徴とするエンジンの冷却装置。

【請求項2】

シリンダブロックに設けられた複数のシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウォータジャケットと、このウォータジャケット内に配置されたスペーサとを備えたエンジンの冷却装置において、
前記シリンダブロックの外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を導入する冷却水導入口であって気筒配列方向の一端側に形成された冷却水導入口と、
前記スペーサの前記冷却水導入口に対応した部分の上部と下部のうちの一方から前記冷却水の導入方向上流側に延びる整流部であって、導入された冷却水が前記スペーサに沿って流れることで生じる水平軸回りの旋回流を発生させないように整流する整流部とを備え、
前記冷却水導入口から前記整流部に導入される冷却水の導入方向がスペーサと交差すると共に、前記導入方向とスペーサとの交差角度に応じて吸気側と排気側への冷却水の分流比率を前記整流部を介して設定可能に構成されていることを特徴とするエンジンの冷却装置。

【請求項3】

前記下部に設けられた整流部が、前記下部から前記冷却水の導入方向上流側に延びる板状のガイド部からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの冷却装置。

【請求項4】

前記ウォータジャケットは、平面視にて隣り合うシリンダボアの間のサイアミーズ部に対応したくびれ部を備え、
前記スペーサが、前記スペーサの上端近傍部に沿って全周に亙って延び且つシリンダボアと反対側へ張り出す上側フランジ部と、前記スペーサの下部に沿って全周に亙って延び且つシリンダボアと反対側へ張り出す下側フランジ部と、前記上側フランジ部と下側フランジ部との間に形成され且つスペーサの外周を流れる冷却水を前記くびれ部に流通させる流通部とを備え、
前記上側フランジ部と下側フランジ部とで前記スペーサの外周を流れる冷却水の流路面積を制限することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの冷却装置。

【請求項5】

前記ウォータジャケットに連通されたシリンダヘッド側ウォータジャケットと、このシリンダヘッド側ウォータジャケットから外部に冷却水を導出する冷却水導出口と、この冷却水導出口の下流側に設けられた冷却水温検出手段とを備え、
前記冷却水温検出手段によって検出された冷却水温に応じて前記ウォータジャケット内に導入する冷却水量を切換えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの冷却装置に関し、特にシリンダブロックのウォータジャケット内にスペーサを備えたエンジンの冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、車両に搭載されるエンジンのシリンダブロックは、ピストンを摺動自在に内部に収容するシリンダライナと、このシリンダライナによって形成されたシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウォータジャケットとを備え、この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ボア回りの冷却を行っている。
燃焼室に近いピストン上死点側は、燃焼サイクルによって燃焼熱を直接的に受けるため、温度が上昇し易く、燃焼室から離れたピストン下死点側は、温度が上昇し難い。
アルミニウム合金製のシリンダブロックの場合、２００℃を超える部分では材料強度が劣化する虞があり、周囲との温度差が原因で熱歪が生じる虞もある。
そこで、ウォータジャケット内にシリンダボアを囲繞するスペーサを設け、シリンダボアの冷却性が求められているピストン上死点側の冷却水の流量と流速を確保し、シリンダボアの保温効果が求められているピストン下死点側の冷却水の流量と流速を低下することが行われている。

【0003】

特許文献１のエンジンの冷却装置は、ウォータジャケット内にシリンダボアを囲繞するスペーサを設け、このスペーサが、下流側程ピストン上死点に近づく傾斜部とウォータジャケット内を上流側と下流側とに仕切る仕切り部とを有する整流部を備えている。
これにより、ウォータジャケット内のピストン上死点側部分に冷却水を多く流してシリンダボアの軸心方向の均一冷却を図り、冷却水をシリンダライナ回りに所望の一方向（以下、特定配列方向という）に流してシリンダボアの配列方向の均一冷却を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２４３４１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のエンジンの冷却装置は、冷却水導入口からウォータジャケット内に導入された冷却水がスペーサの整流部で整流されてウォータジャケット内を特定配列方向に流れるため、冷却水がウォータジャケット内の流れに伴って温度上昇しても、シリンダライナをシリンダボアの配列方向において均一に冷却することができる。
しかし、特許文献１のエンジンの冷却装置では、スペーサに沿ってシリンダボアの配列方向に流れる冷却水のみに着目し、冷却水導入口からウォータジャケット内に導入された冷却水がスペーサから跳ね返った後の挙動について一切考慮されていないため、ウォータポンプの大容量化等に伴うエンジンの大型化を招く虞がある。

【0006】

通常、冷却水導入口からウォータジャケット内に導入された冷却水は、スペーサに衝突して跳ね返った後、特定配列方向へ進行する冷却水と、特定配列方向とは反対方向である反特定配列方向へ進行する冷却水と、特定配列方向及び反特定配列方向（シリンダボアの配列方向）以外の方向に進行する冷却水とに分流される。
特許文献１のエンジンの冷却装置では、特定配列方向と反対方向に進行する冷却水の流れを仕切体を用いて強制的に遮断することにより、特定配列方向に進行する冷却水のみを許容しているため、冷却水導入口からウォータジャケット内に導入された冷却水に圧力損失が生じる虞がある。

【0007】

また、スペーサに衝突して跳ね返った冷却水は、シリンダボアの配列方向以外にシリンダボアの軸心方向にも進行するため、シリンダボアの軸心方向に進行した冷却水の流れに起因して特定配列方向に流れる冷却水に対して圧力損失の発生が懸念される。
そこで、本発明者は、冷却水導入口からウォータジャケット内に導入された冷却水について、スペーサから跳ね返った冷却水の流れ分布の流体解析を行った。
解析の前提条件として、冷却水がスペーサの壁面に衝突して特定配列方向へ進行する冷却水と反特定配列方向へ進行する冷却水とが生じるように、冷却水導入口をスペーサの冷却水導入口に対応した部分における接線方向と冷却水の導入方向とが交差する位置に配設した。

【0008】

スペーサから跳ね返った冷却水の流れ分布の流体解析結果を図１５に示す。
図１５は、スペーサの冷却水導入口に対応した部分の縦断面図を示し、矢印は冷却水の進行方向を示している。
スペーサＡから跳ね返った冷却水Ｗは、シリンダボアの軸心方向において上下方向夫々に分流する。その結果、スペーサの冷却水導入口に対応した部分の上部と下部とに分流した冷却水Ｗによって流体剥離に伴う渦流が夫々発生し、水平軸回りの上側旋回流Ｆ１と下側旋回流Ｆ２との２つの旋回流が夫々形成されていることが判明した。
この解析結果によって、これら上側旋回流Ｆ１と下側旋回流Ｆ２が、特定配列方向へ進行する冷却水Ｗの進行を阻害する乱れを発生させるため、特定配列方向へ進行する冷却水Ｗに対して圧力損失の要因になることを知見した。即ち、特許文献１のエンジンの冷却装置では、スペーサの冷却水導入口に対応した部分の上部と下部とに分流した冷却水によって水平軸回りの上側旋回流と下側旋回流とが発生する虞があり、特定配列方向へ進行する冷却水について圧力損失が生じる虞がある。

【0009】

本発明の目的は、ウォータジャケット内に導入された冷却水の圧力損失を抑制することができるエンジンの冷却装置等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

請求項１のエンジンの冷却装置は、シリンダブロックに設けられた複数のシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウォータジャケットと、このウォータジャケット内に配置されたスペーサとを備えたエンジンの冷却装置において、前記シリンダブロックの外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を導入する冷却水導入口と、前記スペーサの前記冷却水導入口に対応した部分の上部と下部のうちの一方から前記冷却水の導入方向上流側に延びる整流部であって、導入された冷却水が前記スペーサに沿って流れることで生じる水平軸回りの旋回流を発生させないように整流する整流部とを備え、前記上部に設けられた整流部が、直方体状に形成され且つ上下方向に連通した連通孔を備えることを特徴としている。

【0011】

このエンジンの冷却装置では、冷却水導入口からウォータジャケット内に導入され且つスペーサから跳ね返った冷却水について、スペーサの冷却水導入口に対応した部分の上部と下部のうちの一方に生じる水平軸回りの旋回流の発生を簡単な構造で防止することができる。

【0012】

請求項２の発明は、シリンダブロックに設けられた複数のシリンダボアの周囲を囲むように形成されたウォータジャケットと、このウォータジャケット内に配置されたスペーサとを備えたエンジンの冷却装置において、前記シリンダブロックの外部から前記ウォータジャケット内に冷却水を導入する冷却水導入口であって気筒配列方向の一端側に形成された冷却水導入口と、前記スペーサの前記冷却水導入口に対応した部分の上部と下部のうちの一方から前記冷却水の導入方向上流側に延びる整流部であって、導入された冷却水が前記スペーサに沿って流れることで生じる水平軸回りの旋回流を発生させないように整流する整流部とを備え、前記冷却水導入口から前記整流部に導入される冷却水の導入方向がスペーサと交差すると共に、前記導入方向とスペーサとの交差角度に応じて吸気側と排気側への冷却水の分流比率を前記整流部を介して設定可能に構成されていることを特徴としている。

【0013】

【0014】

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記下部に設けられた整流部が、前記下部から前記冷却水の導入方向上流側に延びる板状のガイド部からなることを特徴としている。

【0015】

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記ウォータジャケットは、平面視にて隣り合うシリンダボアの間のサイアミーズ部に対応したくびれ部を備え、
前記スペーサが、前記スペーサの上端近傍部に沿って全周に亙って延び且つシリンダボアと反対側へ張り出す上側フランジ部と、前記スペーサの下部に沿って全周に亙って延び且つシリンダボアと反対側へ張り出す下側フランジ部と、前記上側フランジ部と下側フランジ部との間に形成され且つ前記スペーサの外周を流れる冷却水をシリンダボア間に流通させる流通部とを備え、前記上側フランジ部と下側フランジ部とで前記スペーサの外周を流れる冷却水の流路面積を制限することを特徴としている。

【0016】

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記ウォータジャケットに連通されたシリンダヘッド側ウォータジャケットと、このシリンダヘッド側ウォータジャケットから外部に冷却水を導出する冷却水導出口と、この冷却水導出口の下流側に設けられた冷却水温検出手段とを備え、前記冷却水温検出手段によって検出された冷却水温に応じて前記ウォータジャケット内に導入する冷却水量を切換えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0017】

請求項１の発明によれば、スペーサの冷却水導入口に対応した部分の上部と下部のうちの一方に生じる水平軸回りの旋回流の発生を簡単な構造で防止できるため、シリンダボアの配列方向に進行する冷却水の流れに生じる乱れを抑制して冷却水の流れを安定化し、ウォータジャケット内に導入された冷却水の圧力損失を抑制することができる。
冷却水の水平軸回りの上側旋回流を所定の容積を用いて確実に堰き止めるため、冷却水の流れに生じる上側の乱れを抑制することができ、冷却水の上側の流れを安定化することができる。また、スペーサの上端部からシリンダボア側へ回り込む冷却水を防止することができる。

【0018】

請求項２の発明によれば、冷却水をシリンダボアの特定配列方向とこのシリンダボアの特定配列方向に対して反対方向に分流して流す場合であっても、両方向に進行する冷却水の流れに生じる乱れを抑制して冷却水の流れを安定化し、ウォータジャケット内に導入された冷却水の圧力損失を抑制することができる。
そして、冷却水導入方向とスペーサとの交差角度に応じて吸気側と排気側への冷却水の分流比率を整流部を介して設定することができる。

【0019】

【0020】

請求項３の発明によれば、ガイド部によって材冷却水の水平軸回りの下側旋回流を効率的に堰き止めるため、冷却水の流れに生じる下側の乱れを抑制することができ、冷却水の下側の流れを安定化することができる。また、スペーサの下端部からシリンダボア側へ回り込む冷却水を防止することができる。

【0021】

請求項４の発明によれば、シリンダボアの昇温促進とシリンダボア間のくびれ部に導入する冷却水量確保とを図ることができる。

【0022】

請求項５の発明によれば、温度によって冷却水量を制御するため、暖機促進と冷却促進とを効率的に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施例１に係るエンジンの冷却装置の縦断面図である。

【図2】図１の分解斜視図である。

【図3】冷却水経路の概略構成図である。

【図4】ガスケットの平面図である。

【図5】図４の要部拡大図である。

【図6】スペーサを斜め前方から視た図である。

【図7】スペーサを斜め後方から視た図である。

【図8】図６の左側要部拡大図である。

【図9】図６の右側要部拡大図である。

【図10】スペーサの正面図である。

【図11】スペーサの背面図である。

【図12】スペーサの左側面図である。

【図13】スペーサの右側面図である。

【図14】実施例１に係るスペーサの冷却水導入口に対応した部分における冷却水の流れ分布の流体解析結果を示す縦断面図である。

【図15】従来のスペーサの冷却水導入口に対応した部分における冷却水の流れ分布の流体解析結果を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。尚、本実施例では、シリンダヘッド側を上方とし、クランクケース側を下方とし、矢印Ｆ方向を前方とし、矢印Ｌ方向を左方として説明する。

【実施例1】

【0025】

以下、本発明の実施例１について図１〜図１４に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、本実施例に係る多気筒エンジン（以下、エンジンという）Ｅは、４つのシリンダがクランク軸方向に直列状に配設され、吸気系と排気系とが気筒配列方向に対して互いに向かい合うように配設された直列４気筒エンジンである。このエンジンＥ１は、車両前部のエンジンルーム（図示略）内に、気筒配列方向が車幅方向と平行になるように配置され、吸気系が車体前方に面し、各気筒のシリンダ軸が上下方向に向くように搭載されている。尚、以下の説明では、左側から順に第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４として説明する。

【0026】

エンジンＥは、シリンダボア１３の周囲を囲むウォータジャケット１１が形成されたシリンダブロック１と、吸気ポート２２や排気ポート２３等の周囲を囲むウォータジャケット２１（ヘッド側ウォータジャケット）が形成されたシリンダヘッド２と、シリンダブロック１とシリンダヘッド２との間に介装された金属製のガスケット３と、ウォータジャケット１１内に配置されたスペーサ４等を備えている。

【0027】

まず、シリンダブロック１について説明する。
図１〜図３に示すように、シリンダブロック１は、アルミニウム合金製オープンデッキ型シリンダブロックで構成され、ピストン（図示略）を摺動自在に夫々収容する４つのシリンダライナ１２が左右方向（気筒配列方向）に直線状に隣接したサイアミーズ型シリンダライナと、各シリンダライナ１２によって夫々形成された４つのシリンダボア１３を備えている。サイアミーズ型シリンダライナは、鋳鉄により一体形成され、環状のウォータジャケット１１によって囲繞されている。ウォータジャケット１１は、平面視にて隣り合うシリンダボア１３の間、所謂サイアミーズ部に対応した３ヶ所にくびれを備えた略長円形状を形成している。

【0028】

シリンダブロック１には、冷却水をウォータジャケット１１内の第１気筒Ｃ１の中段部相当位置に導入するための冷却水導入口１４が設けられている。冷却水は、ウォータポンプ８１によってシリンダブロック１の外部からウォータジャケット１１内に導入される。
冷却水導入口１４は、スペーサ４の冷却水導入口１４に対応した部分における接線方向と冷却水の導入方向とが交差する位置、具体的には、第１気筒Ｃ１の中段部相当位置に対応したスペーサ４の壁部に対して左斜め前側から冷却水を導入可能な位置に設けられている。

【0029】

それ故、冷却水導入口１４から後述する整流部５１を通ってウォータジャケット１１内に導入された冷却水は、第１気筒Ｃ１に対応したスペーサ４の壁部に衝突して跳ね返った後、所望の進行方向である右方へ流れる大半（例えば約７０％）の冷却水と、その反対の左方へ流れる一部（例えば約３０％）の冷却水との２方向へ分流される。
尚、スペーサ４の冷却水導入口１４に対応した部分における接線方向と冷却水の導入方向との交差角度は、エンジンＥの仕様に基づく吸気側と排気側への冷却水の分流比率に応じて適宜設定可能である。つまり、冷却水導入口１４から整流部５１に導入される冷却水の導入方向がスペーサ４と交差する交差角度に応じて整流部５１を介して上記の分流比率を設定可能である。

【0030】

次に、シリンダヘッド２について説明する。
図１〜図３に示すように、シリンダヘッド２は、アルミニウム合金で形成され、各気筒Ｃ１〜Ｃ４毎に吸排気ポート２２，２３、プラグポート２６、動弁機構及びインジェクタ（何れも図示略）等を備えている。
ウォータジャケット２１は、各気筒Ｃ１〜Ｃ４の吸排気ポート２２，２３やプラグポート２６等の周囲を覆うように左端部分から右端部分に亙って気筒配列方向全体に形成されている。シリンダヘッド２には、左端部にシリンダブロック１のウォータジャケット１１からシリンダヘッド２のウォータジャケット２１内へ冷却水を導入するための冷却水導入口２４が設けられ、右端部にウォータジャケット２１からシリンダヘッド２の外部へ冷却水を導出するための冷却水導出口２５が設けられている。

【0031】

次に、ガスケット３について説明する。
図２に示すように、板金製のガスケット３は、シリンダブロック１のウォータジャケット１１にスペーサ４が挿入された状態でシリンダブロック１の上端部分に重ね合わせられ、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とを締結ボルト（図示略）により締結することで固定される。

【0032】

図４，図５に示すように、ガスケット３は、４つのシリンダボア１３に対応した４つのボア開口部３１と、複数のボルト用穴３２と、シリンダヘッド２の冷却水導入口２４に対応して形成された前後１対の冷却水開口部３３と、各シリンダボア１３の間のサイアミーズ部に対応した３組の前後１対の第１連通部３４と、各気筒Ｃ１〜Ｃ４のボア開口部３１の後側に形成された円形の複数の第２連通部３５と、ガスケット３の外縁部分を全周に亙ってシールするための第１ビード部３６と、各ボルト用穴３２回りをシールするための複数の第２ビード部３７とを備えている。

【0033】

複数の第２連通部３５は、第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４のボア開口部３１の気筒配列直交方向後側部分に設けられている。第２，第３気筒Ｃ２，Ｃ３のボア開口部３１の後側部分には、気筒配列直交方向後側部分の第２連通部３５に加えてその左側近傍部にも第２連通部３５が設けられている。第４気筒Ｃ４のボア開口部３１の後側部分には、気筒配列直交方向後側部分の第２連通部３５に加えてその左右方向両側近傍部にも第２連通部３５が設けられている。冷却水開口部３３は、第１連通部３４や第２連通部３５よりも開口面積が大きく、前後１対の冷却水開口部３３が形成する総面積は、第１連通部３４と第２連通部３５が形成する総面積よりも大きくなるように設定されている。
これにより、前後１対の冷却水開口部３３と３組の前後１対の第１連通部３４と複数の第２連通部３５とを介してウォータジャケット１１の冷却水をウォータジャケット２１へ流すため、シリンダヘッド２の冷却性能を維持することができる。また、前後１対の冷却水開口部３３から第１連通部３４や第２連通部３５よりも大量の冷却水を流すため、ウォータジャケット１１内の冷却水を所望の進行方向である右方へ誘導することができる。

【0034】

次に、スペーサ４について説明する。
図１に示すように、スペーサ４は、シリンダボア１３の外周を囲繞してウォータジャケット１１の外側壁との間に冷却水を流すための流路Ｓ（隙間）を形成している。
スペーサ４は、高温に耐え得る耐熱性と、冷却水の水圧によって変形や破損が生じない剛性を備えた合成樹脂、例えばポリアミド系熱可塑性樹脂（ＰＡ６６，ＰＰＡ等）、オレフィン系熱可塑性樹脂（ＰＰ）等の樹脂を１つ又は複数種類組み合わせて射出成形可能であり、必要に応じてガラス繊維を配合しても良い。

【0035】

図２，図６〜図１３に示すように、スペーサ４は、サイアミーズ部に対応した３ヶ所にくびれを備えた略長円形状の本体壁部４１と、本体壁部４１からシリンダボア１３に対して反対側へ張り出す上側フランジ部４２と、この上側フランジ部４２よりも下方において本体壁部４１からシリンダボア１３に対して反対側へ張り出す下側フランジ部４３と、この下側フランジ部４３よりも下方に形成された段付壁部４４等を備えている。

【0036】

図６〜図１３に示すように、本体壁部４１には、冷却水導入口１４に対応した部分の上部から冷却水の導入方向上流側に向かって左斜め前方に延びる整流部５１と、冷却水導入口１４に対応した部分の下部から冷却水の導入方向上流側に向かって左斜め前方に延びるガイド部５２と、各シリンダボア１３の間のサイアミーズ部に対応した３ヶ所のくびれ部分に夫々形成された６つの導入部５３等が設けられている。

【0037】

整流部５１は、本体壁部４１の上端近傍部に設けられ、冷却水導入口１４から導入された冷却水が本体壁部４１から跳ね返ることで生じる水平軸回りの上側旋回流の発生を防止している。整流部５１は、冷却水の導入方向に対向する上下方向に延びる壁部５１ａを備え、所定の容積を占めるように直方体状に構成されている。整流部５１は、上方に開放した桶状に形成され、整流部５１の底壁には、上下方向に連通した連通孔５１ｂが設けられている。これにより、上下方向の旋回流を所定の容積を用いて確実に堰き止めることができるため、右方へ流れる冷却水に乱れを発生させることなく、また、上下方向の旋回流の堰き止めに伴う圧力損失の発生を最小限に抑えることができる。

【0038】

図６，図８，図１０，図１２に示すように、ガイド部５２は、本体壁部４１の下部に設けられ、冷却水導入口１４から導入された冷却水が本体壁部４１から跳ね返ることで生じる水平軸回りの下側旋回流の発生を防止している。
ガイド部５２は、板状に形成されている。これにより、上下方向の旋回流を簡単な構造で堰き止めることができるため、右方へ流れる冷却水の乱れの発生を抑えることができる。

【0039】

各導入部５３は、本体壁部４１の上端近傍部に設けられ、燃焼室に近いピストン上死点側のサイアミーズ部に右方へ流れる冷却水を積極的に誘導することによって、シリンダブロック１の冷却能率を増加している。これらの導入部５３は、本体壁部４１からシリンダボア１３側へ断面略楔状に凹入するように夫々形成されている。
図６〜図１１に示すように、導入部５３のシリンダボア１３側端部には、スペーサ４の外周を流れる冷却水を隣り合うシリンダボア１３の間のくびれ部に向けて流通させるための流通部５３ａが設けられている。流通部５３ａは、ガスケット３に形成された第１連通部３４の直下方位置において導入部５３のシリンダボア１３側端部の上端部分を一部切り欠いて形成している。これにより、スペーサ４の外周側から流通部５３ａを通過した冷却水はシリンダボア１３間のサイアミーズ部（くびれ部）へ水平状に流れ、その後、第１連通部３４を介してサイアミーズ部を冷却した冷却水はシリンダヘッド２へ流れるように案内される。

【0040】

上側フランジ部４２は、整流部５１の上端部に連なると共に本体壁部４１の上端部に沿って全周に亙って略水平状に延び、冷却水を流すための流路Ｓの上壁及び導入部５３の上壁を形成している。上側フランジ部４２の上端には、上方へ延びる縦フランジ部６１が形成されている。この縦フランジ部６１は、第１気筒Ｃ１の左側部分と前側部分、第２，第３気筒Ｃ２，Ｃ３の前側部分、第４気筒Ｃ４の前側部分の一部及びシリンダボア１３間のサイアミーズ部に夫々設けられている。

【0041】

図６〜図８，図１０〜図１２に示すように、第１気筒Ｃ１の左側部分の縦フランジ部６１には、左方へ張り出した張出し部６２が形成されている。張出し部６２には、ガスケット３に形成された前後１対の冷却水開口部３３に対応して前後１対の開口部６２ａが設けられている。前後１対の開口部６２ａは、上下方向に貫通された大小２つの連通用開口で夫々構成されている。これにより、各気筒Ｃ１〜Ｃ４のシリンダボア１３の外周を右回りに流れて張出し部６２の下方に到達した冷却水と第１気筒Ｃ１のシリンダボア１３の外周を左回りに流れて張出し部６２の下方に到達した冷却水は、１対の開口部６２ａと１対の冷却水開口部３３とを夫々流通し、冷却水導入口２４からシリンダヘッド２のウォータジャケット２１内に導入される。

【0042】

図５に示すように、縦フランジ部６１の一部は、ガスケット３に形成された第２連通部３５に対応するように設けられ、縦フランジ部６１の一部の上端部が、第２連通部３５の中心に対してシリンダボア１３側に位置するように配設されている。
これにより、スペーサ４の外周側の冷却水の流れをスペーサ４の内周側の冷却水の流れよりも促進できるため、スペーサ４の外周側を流れる冷却水の流速を確保し、スペーサ４の外周側の下端からスペーサ４の内周側へ回り込む冷却水を抑制することができる。

【0043】

図６〜図１３に示すように、下側フランジ部４３は、ガイド部５２の上端部に連なると共に本体壁部４１の下部に沿って全周に亙って延び、冷却水を流すための流路Ｓの下壁を形成している。下側フランジ部４３は、第１気筒Ｃ１に対応した第１下側フランジ部４３ａと、第２〜第４気筒Ｃ２〜Ｃ４に対応した第２下側フランジ部４３ｂと、第１下側フランジ部４３ａと第２下側フランジ部４３ｂとを連結する前側傾斜部４３ｃ及び後側傾斜部４３ｄとを備えている。

【0044】

第１下側フランジ部４３ａは、第１気筒Ｃ１と第２気筒Ｃ２との間の前側サイアミーズ部近傍から後側サイアミーズ部近傍まで第１気筒Ｃ１を囲繞するように略水平状に延び、第２下側フランジ部４３ｂは、第１下側フランジ部４３ａよりも上方位置において第１気筒Ｃ１と第２気筒Ｃ２との間の前側サイアミーズ部近傍から後側サイアミーズ部近傍まで第２〜第４気筒Ｃ２〜Ｃ４を囲繞するように略水平状に延びている。

【0045】

前側傾斜部４３ｃは、第１下側フランジ部４３ａの前側端部と第２下側フランジ部４３ｂの前側端部とを略傾斜状に連結している。後側傾斜部４３ｄは、第１下側フランジ部４３ａの後側端部と第２下側フランジ部４３ｂの後側端部とを略傾斜状に連結している。
これにより、ウォータジャケット１１に導入された冷却水は、本体壁部４１とウォータジャケット１１の外壁部と上側フランジ部４２と下側フランジ部４３とによって形成された流路Ｓを流れる。また、右方に流れる大半の冷却水は、流路面積が前側傾斜部４３ｃによって可及的に絞られるため、冷却水の流速が増加され、これにより流通部５３ａに誘導される冷却水量が増加されている。

【0046】

段付壁部４４は、本体壁部４１とウォータジャケット１１の外壁部との隙間を狭くすることで、流路Ｓを流れる冷却水の流速低下を防止している。
この段付壁部４４は、本体壁部４１の下端部からウォータジャケット１１の外壁部に接近するようにシリンダボア１３に対して反対方向へ延びて本体壁部４１とウォータジャケット１１の外壁部との隙間を狭くするように形成されている。
段付壁部４４は、前側部分に、複数の縦リブ７１と、貫通孔７２とを備えている。

【0047】

図６〜図１０に示すように、複数の縦リブ７１は、段付壁部４４の上端部から下側フランジ部４３の下端部まで両者を連結するように上下方向に延びている。これら複数の縦リブ７１は、第２気筒Ｃ２に対応した縦リブ７１数（例えば３本）が第３気筒Ｃ３に対応した縦リブ７１数（例えば２本）よりも多く、第３気筒Ｃ３に対応した縦リブ７１数が第４気筒Ｃ４に対応した縦リブ７１数（例えば１本）よりも多くなるように設定している。
貫通孔７２は、寒冷地用エンジンヒータ（図示略）を挿入するための開口である。この貫通孔７２は、第４気筒Ｃ４の前側下部に対応した位置に形成されている。

【0048】

次に、エンジンＥの冷却装置の冷却水経路について説明する。
この冷却水経路は、シリンダヘッド２の冷却水導出口２５とシリンダブロック１の冷却水導入口１４へ冷却水を供給するウォータポンプ８１とを接続する経路Ｌ１と、経路Ｌ１の途中部に接続されたバルブユニット８２と、バルブユニット８２よりも下流側の経路Ｌ１に配設された温度センサ８４ａと、バルブユニット８２とラジエータ８３の導入部とを接続する経路Ｌ２と、ラジエータ８３の導出部と温度センサ８４ａよりも下流側の経路Ｌ１とを接続する経路Ｌ３と、経路Ｌ３に配設された温度センサ８４ｂと、バルブユニット８２と温度センサ８４ｂよりも下流側の経路Ｌ３とを接続する経路Ｌ４と、経路Ｌ４の途中部に配設されたＡＴＦウォーマ８５と、経路Ｌ４の途中部にＡＴＦウォーマ８５と並列状に配設された補助ウォータポンプ８６及び空調用ヒータユニット８７等を備えている。ＡＴＦウォーマ８５は、冷却水と自動変速機用オイル（ＡＴＦ）との熱交換機構である。

【0049】

バルブユニット８２は、経路Ｌ１に夫々並列接続された第１流量制御弁８８と、第２流量制御弁８９と、サーモスタット弁９０とを備えている。
第１，第２流量制御弁８８，８９は、制御装置（図示略）によって制御され、温度センサ８４ａの検出値に基づいて流通する冷却水量を制御している。
サーモスタット弁９０は、冷却水温度が高温となったとき開作動するように設定され、バルブユニット８２の第１，第２流量制御弁８８，８９が全閉状態で故障したときのフェルセーフ機構を構成している。第１流量制御弁８８の導出部とサーモスタット弁９０の導出部とは、経路Ｌ２に接続され、第２流量制御弁８９の導出部は、経路Ｌ４に接続されている。

【0050】

暖機モードでは、第１，第２流量制御弁８８，８９及びサーモスタット弁９０を閉作動してエンジンの早期暖機を促進している。このモードでは、経路Ｌ１を循環する冷却水量が抑えられている。
半暖機モードでは、第１流量制御弁８８及びサーモスタット弁９０を閉作動し、第２流量制御弁８９を開作動して冷却水の早期昇温を促進している。
完全暖機モードでは、第１，第２流量制御弁８８，８９及びサーモスタット弁９０を開作動して冷却水温度の安定維持を図っている。

【0051】

次に、実施例１に係るエンジンＥの冷却装置の作用・効果について説明する。
図１４の冷却水の流れ分布の流体解析結果に示すように、このエンジンＥの冷却装置によれば、スペーサ４の冷却水導入口１４に対応した部分の上部と下部に生じる水平軸回りの旋回流の発生を簡単な構造で防止できるため、右方及び左方に進行する冷却水の流れに生じる乱れを抑制して冷却水の流れを安定化し、ウォータジャケット１１内に導入された冷却水の圧力損失を抑制することができる。

【0052】

冷却水導入口１４が、スペーサ４の冷却水導入口１４に対応した部分における接線方向と冷却水の導入方向とが交差する位置に設けられているため、大半の冷却水を右方、一部の冷却水を左方に分流して流す場合であっても、両方向に進行する冷却水の流れに生じる乱れを抑制して冷却水の流れを安定化し、ウォータジャケット１１内に導入された冷却水の圧力損失を抑制することができる。

【0053】

上部に設けられた整流部５１が、直方体状に形成され且つ上下方向に連通した連通孔５１ｂを備えている。これにより、冷却水の水平軸回りの上側旋回流を所定の容積を用いて確実に堰き止めるため、冷却水の流れに生じる上側の乱れを抑制することができ、冷却水の上側の流れを安定化することができる。また、スペーサ４の上端部からシリンダボア１３側へ回り込む冷却水を防止することができる。

【0054】

下部に設けられた整流部が、下部から冷却水の導入方向上流側に延びる板状のガイド部５２からなる。これにより、冷却水の水平軸回りの下側旋回流を効率的に堰き止めるため、冷却水の流れに生じる下側の乱れを抑制することができ、冷却水の下側の流れを安定化することができる。また、スペーサ４の下端部からシリンダボア１３側へ回り込む冷却水を防止することができる。

【0055】

スペーサ４が、スペーサ４の上端近傍部に沿って全周に亙って延び且つシリンダボア１３と反対側へ張り出す上側フランジ部４２と、スペーサ４の下部に沿って全周に亙って延び且つシリンダボア１３と反対側へ張り出す下側フランジ部４３と、上側フランジ部４２と下側フランジ部４３との間に形成され且つスペーサ４の外周を流れる冷却水をシリンダボア１３間に流通させる流通部５３ａとを備え、上側フランジ部４２と下側フランジ部４３とでスペーサ４の外周を流れる冷却水の流路面積を制限して流通部５３ａを通過する冷却水の流速を上昇させている。これにより、シリンダボア１３の昇温促進とシリンダボア１３間に導入する冷却水量確保とを図ることができる。

【0056】

ウォータジャケット１１に連通されたシリンダヘッド２側のウォータジャケット２１と、このウォータジャケット２１から外部に冷却水を導出する冷却水導出口２５と、この冷却水導出口２５の下流側に設けられた温度センサ８４ａとを備え、温度センサ８４ａによって検出された冷却水温に応じてウォータジャケット１１内に導入する冷却水量を切換えている。これにより、冷却水温度によって冷却水量を制御するため、暖機促進と冷却促進とを効率的に実行することができる。

【0057】

次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、スペーサの冷却水導入口に対応した部分の上部に整流部を設けると共に下部に整流部としてのガイド部を設けた例を説明したが、上部と下部のうち冷却水の圧力損失が大きい一方のみに整流部を設けても良い。この場合、整流部を直方体状に形成しても良く、また、板状に形成することも可能である。

【0058】

２〕前記実施例においては、冷却水の約７０％が右回りに流れ、残り約３０％が左回りに流れる例を説明したが、少なくとも、スペーサの冷却水導入口に対応した部分における接線方向と冷却水の導入方向とが平行でなければ良く、左回りに流れる冷却水の分配比率を右回りに流れる冷却水の分配比率よりも大きくしても良い。冷却水の分配比率はエンジンの仕様によって適宜設定可能である。

【0059】

３〕前記実施例においては、直列４気筒エンジンの例を説明したが、少なくとも、気筒配列方向に冷却水を流すウォータジャケットを備えているエンジンであれば適用可能であり、３気筒エンジンやＶ型エンジン等にも適用することができる。

【0060】

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、シリンダブロックのウォータジャケット内に配置されたスペーサを備えたエンジンの冷却装置において、ウォータジャケット内に導入された冷却水の圧力損失を抑制することができる。

【符号の説明】

【0062】

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
４ スペーサ
１１ ウォータジャケット
１３ シリンダボア
１４ 冷却水導入口
２１ （シリンダヘッド側）ウォータジャケット
２５ 冷却水導出口
４２ 上側フランジ部
４３ 下側フランジ部
５１ 整流部
５１ｂ 連通孔
５２ ガイド部
５３ａ 流通部
８４ａ 温度センサ
Ｅ エンジン

【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13】

【図14】

【図15】