特開 2022-121228 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022121228

(43)【公開日】2022-08-19

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02F 1/10 20060101AFI20220812BHJP

   F01P 3/02 20060101ALI20220812BHJP

【ＦＩ】

F02F1/10 B

F02F1/10 E

F01P3/02 B

F01P3/02 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021018471

(22)【出願日】2021-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099966

【弁理士】

【氏名又は名称】西 博幸

(74)【代理人】

【識別番号】100134751

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆一

(72)【発明者】

【氏名】岡林 大輔

(72)【発明者】

【氏名】卯内 雄太

【テーマコード（参考）】

3G024

【Ｆターム（参考）】

3G024AA06

3G024AA28

3G024AA36

3G024CA03

3G024CA05

3G024DA18

3G024FA03

3G024GA10

(57)【要約】

【課題】ボア間部を的確に冷却できる技術を提供する。
【解決手段】シリンダブロック１のボア間部８に、その上面に開口したスリット１７が形成されている。シリンダヘッド３の下部に、シリンダヘッド３の下部ウォータジャケット１１から冷却水をスリット１７に向けて噴出する上吐出通路１８が形成されている。下部ウォータジャケット１１から圧力が高い冷却水がスリット１７に向かって噴出するため、ボア間部８を的確に冷却できる。その結果、ノッキングを抑制できると共に、シリンダボア５の真円度を確保してメカロスの低減やブローバイガス低減に貢献できる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダブロックとその上面に固定されたシリンダヘッドとを備えており、
前記シリンダブロックには、ボア間部を介して複数のシリンダボアがクランク軸線方向に並べて形成されていると共に、前記シリンダボアの群を囲うようにウォータジャケットが形成されており、前記ボア間部には、当該ボア間部をクランク軸線方向に二分するように上向き開口のスリットが形成されている構成であって、
前記シリンダヘッドに、当該シリンダヘッドに形成されたウォータジャケットから冷却水を前記ボア間部のスリットに向けて噴出させる吐出通路が形成されている、
内燃機関。

【請求項2】

前記吐出通路は、前記ボア間部を挟んで吸気側と排気側との両方に設けており、前記両吐出通路は、前記スリットの底面でかつ互いに離れた箇所に向くようにクランク軸線方向から見て逆ハ字の姿勢に設定されている、
請求項１に記載した内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は内燃機関に関するものであり、特に、シリンダブロックのボア間部の冷却性を向上させる点に特徴を有している。

【背景技術】

【0002】

内燃機関はシリンダブロックとその上面に固定されたシリンダヘッドとを備えており、シリンダブロックには、冷却のためのウォータジャケットがシリンダボアの群を囲うように形成されている。ここで問題は、気筒の昇温の程度は場所によって相違しており、このため、シリンダブロックのウォータジャケットに単純に冷却水を流しただけでは、シリンダブロックに冷却不足や過冷却が生じてしまうことである。

【0003】

特に、シリンダブロックのうちボア間部は、２つのシリンダボアに挟まれて受熱量が大きいため、冷却不足になりやすい。そこで、ボア間部の冷却性能を高めるための工夫が多々提案されている。

【0004】

その一例として特許文献１には、ボア間部に、シリンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッドのウォータジャケットとに連通したボア間冷却孔（ドリルパス）を設けるにおいて、シリンダヘッドに形成された上下のウォータジャケットのうち低圧となる上段のウォータジャケットにボア間冷却孔を連通させることにより、圧力差を利用して冷却水の流れを良くすることが開示されている。従って、特許文献１では、冷却水は、シリンダブロックのウォータジャケットからシリンダヘッドの上段ウォータジャケットに流れる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２－１６８１４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１は、いわゆるドリルパスの改良技術であるが、流速を速くしてもドリルパスのみではボア間部の全体を均等に冷却することが難しい問題がある。また、特許文献１では、冷却水はシリンダブロックのウォータジャケットからシリンダヘッドのウォータジャケットに向けて送られるが、近年の内燃機関では、シリンダブロックのウォータジャケットへの送水は抑制気味であるため、ボア間冷却穴に強い水流を流せない場合も想定される。

【0007】

本願発明はこのような現状を改善すべく成されたものであり、ボア間部を的確に冷却できる技術を提供せんとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明は、
「シリンダブロックとその上面に固定されたシリンダヘッドとを備えており、
前記シリンダブロックには、ボア間部を介して複数のシリンダボアがクランク軸線方向に並べて形成されていると共に、前記シリンダボアの群を囲うようにウォータジャケットが形成されており、前記ボア間部には、当該ボア間部をクランク軸線方向に二分するように上向き開口のスリットが形成されている」
という基本構成である。

【0009】

そして、請求項１発明は、上記基本構成において、
「前記シリンダヘッドに、当該シリンダヘッドに形成されたウォータジャケットから冷却水を前記ボア間部のスリットに向けて噴出させる吐出通路が形成されている」
という特徴を備えている。

【0010】

本願発明は請求項２の構成も含んでおり、この発明は、請求項１において、
「前記吐出通路は、前記ボア間部を挟んで吸気側と排気側との両方に設けており、前記両吐出通路は、前記スリットの底面でかつ互いに離れた箇所に向くようにクランク軸線方向から見て逆ハ字の姿勢に設定されている」
という構成になっている。

【0011】

特許文献の１ように、シリンダヘッドに上下２段のウォータジャケットを形成することは広く行われているが、本願発明では、吐出通路は圧力が高い下段のウォータジャケットに連通させるのが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本願発明では、ボア間部はスリットで二分されているため、スリットに通水することによってボア間部を均等に冷却できるが、シリンダヘッドのウォータジャケットは冷機時でも高い圧力で流れているため、吐出通路からスリットに向けて強い水流を噴出できる。従って、ボア間部の冷却性を高めることができる。

【0013】

その結果、混合気の過剰昇温を抑制してノッキングの抑制に貢献できる。また、シリンダボアの真円度を高く保持できるため、ピストンのフリクション低減による燃費の向上や、ブローバイガスの低減によるオイル消費の低減に貢献できる。

【0014】

請求項２のように吸気側と排気側との両方に吐出通路を設けると、ボア間部の冷却性を更に向上できる。また、請求項２では、吸気側の吐出通路から噴出した冷却水と、排気側の吐出通路から噴出した冷却水とがスリットの底面で反射して、互いに衝突しながら上向きに方向変換するため、スリットの内部で２つの渦流が生成される。このため、スリットの内面に対する冷却水の接触性が格段に向上して、ボア間部の冷却性能を更に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係るシリンダブロックの平面図である。

【図2】シリンダヘッドの底面図である。

【図3】図１のIII-III 視断面図である。

【図4】吐出通路の別例を表示したシリンダブロックの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用しているが、前後方向はクランク軸線方向、左右方向はクランク軸線及びシリンダボア軸線と直交した方向である。前と後ろについては、タイミングチェーンが配置される側を前、変速機が配置される側を後ろとしている。図１に方向を明示している。

【0017】

(1).基本構造
本実施形態は自動車用ガソリン内燃機関に適用しており、内燃機関は、シリンダブロック１と、その上面にガスケット２を介して固定されたシリンダヘッド３（図２参照）、及び、シリンダブロック１とシリンダヘッド３との側面に重ね固定されたフロントカバー（タイミングチェーンカバー）４を備えている。

【0018】

本実施形態の内燃機関は３気筒であり、そこで、シリンダブロック１には、クランク軸線方向に３つのシリンダボア５が形成されており、かつ、シリンダボア５の群を囲うループ形状のウォータジャケット６が形成されている。従って、シリンダボア５の群とウォータジャケット６とによって３つの気筒７が形成されており、隣り合った気筒７はボア間部８を介して一体化している。

【0019】

シリンダブロック１のうちウォータジャケット６を挟んで吸気側に位置した部位に、クランク軸線方向に長く延びる（気筒７の群に沿って長く延びる）送水通路９が形成されている。送水通路９は上向きに開口した溝の形態になっており、ガスケット２で塞がれて通路になっている。

【0020】

送水通路９の前端部には流入口１０が連通している。流入口１０はシリンダブロック１の上面よりも下方に位置して吸気側面に開口している。流入口１０には、図示しないウォータポンプから冷却水が圧送される。従って、ウォータポンプは、シリンダブロック１の吸気側面に固定されている。なお、ウォータポンプは電動式である。

【0021】

送水通路９からは、シリンダヘッド３に形成された下部ウォータジャケット１１（図３参照）に向けて冷却水が送られる。そこで、図１に網かけして簡略表示しかつ図２に実線で示すように、シリンダヘッド３の下面部に、下部ウォータジャケット１１に冷却水を送る連通路１２が形成されている。連通路１２は、ガスケット２に穴を空けることによって送水通路９に開口しており、各気筒７に対応して前後２箇所ずつ形成されている。

【0022】

図示は省略しているが、シリンダヘッド３には、下部ウォータジャケット１１として、吸気ポートの下方に位置した吸気側下部ジャケットと、概ねシリンダボア５の群の上方に位置してクランク軸線方向に広がる下部センタージャケットと、排気ポートの群の下方に位置した排気側下部ジャケットとが形成されており、更に、下部ウォータジャケット１１の上方に、上部ウォータジャケットが形成されている。

【0023】

シリンダブロックの冷却水は、連通路１２を介して下部ウォータジャケット１１に送られ、下部ウォータジャケット１１を構成する下部センタージャケットから上部ウォータジャケットに送られる。従って、下部ウォータジャケット１１は上部ウォータジャケットよりも高い圧力になっている。

【0024】

なお、図２，３に示す符号１３はヘッドボルト、図２に示す符号１４は、鋳造に際して中子を支持するために設けた足部の名残として形成された下向き穴である。また、図２については、符号２ａは燃焼室（凹所）を、符号２ｂは吸気ポートの終端を、符号２ｃは排気ポートの始端を、符号２ｄは点火プラグが配置されるプラグホールを示している。

【0025】

(2).気筒の冷却手段
シリンダブロック１に送水通路９を形成したことにより、シリンダブロック１には、ウォータジャケット６と送水通路９とで挟まれた壁部１５が形成されている。そして、壁部１５のうち平面視で各気筒７（或いはシリンダボア５）の中心から左右側方に位置した部位に、ウォータジャケット６を横切って冷却水を気筒７に向けて噴出させる下吐出通路１６が形成されている。

【0026】

下吐出通路１６は上向きに開口した半円状や角形等の断面形状の溝状（スリット状）に形成されており、ガスケット２で塞がれてトンネルの形態になっている。ウォータジャケット６は、全長に亙って等しい深さであってもよいし、例えば、気筒７の中心の側方において最も浅くなって、ボア間部８の側方で最も深くなるように深さを滑らかに変化させてもよい。

【0027】

シリンダブロック１において、各下吐出通路１６から噴出して気筒を冷却した冷却水は、ウォータジャケット６を吸気側から排気側に向かって流れ、図示しない連通路を通ってシリンダヘッド３の下部ウォータジャケット１１に排出される。従って、中央の気筒７に向けて噴出した冷却水は、前後両端の気筒７の側方を通って排気側に向かう。

【0028】

ボア間部８には、これをクランク軸線方向に二分するように上向きに開口したスリット１７が形成されている。スリット１７は、フライスカッターを下降させることによって形成されている。このため、スリット１７の底面１７ａは、クランク軸線方向から見て下向きに膨れた（上向きに凹んだ）円弧形状になっている。

【0029】

そして、シリンダヘッド３の下端部のうちスリット１７を挟んで左右両側に位置した部位に、シリンダヘッド３の下部ウォータジャケット１１から冷却水をスリット１７に向けて噴出させる上吐出通路１８が形成されている。上吐出通路１８は請求項に記載した吐出通路であり、スリット１７に向かうように、クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心に対して傾斜している。

【0030】

図３に示すように、左右の上吐出通路１８の延長線１８ａはスリット１７の底面１７ａに至っているが、左右の上吐出通路１８はクランク軸線方向から見て逆ハ字の姿勢を成して、両上吐出通路１８の延長線１８ａはスリット１７の底面１７ａよりも上で交叉せずに、両延長線１８ａと底面１７ａとの交点は、スリット１７の左右中間位置から左右方向にある程度離れている。

【0031】

従って、両上吐出通路１８から噴出した水流は、スリット１７の底面１７ａで反射して互いに衝突しながら上向きに方向変換し、ガスケット２に当たって互いに離反する。その結果、スリット１７に２つの渦流が生成される。このため、スリット１７の内面に対する冷却水の接触性は格段に向上して、スリット１７の内側面から冷却水への熱交換が著しく向上する。

【0032】

そして、送水通路９の冷却水はその大半がシリンダヘッド３の下部ウォータジャケット１１に流れるため、下部ウォータジャケット１１の水圧は既述のように高くなっており、高い圧力の冷却水が上吐出通路１８からスリット１７に噴出する。従って、ボア間部８を的確に冷却できる。

【0033】

実施形態のようにシリンダブロック１に下吐出通路１６を設けると、各気筒７の上端部のうち吸気側の部位がピンポイント的に冷却されため、吸気行程において混合気の過剰昇温を抑制してノッキングを抑制できる利点がある。また、シリンダボア５の真円度の維持にも貢献できる。

【0034】

上記の実施形態では、吸気側の上吐出通路１８と排気側の上吐出通路１８とが平面視で左右方向に一直線状に並んでいたが、図４に示す変形例では、呼気側の上吐出通路１８と排気側の上吐出通路１８との向きを変えて、両上吐出通路１８を、その延長線が交叉するような姿勢に配置している。このように構成すると、一方の上吐出通路１８から噴出した水流がスリット１７で反射して他方の上吐出通路１８に向かう逆流現象を確実に防止できる。

【0035】

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、対象になる内燃機関は３気筒に限らず、３気筒以外の多気筒内燃機関にも適用できる。

【0036】

また、上吐出通路は、吸気側又は排気側のうち片方のみに形成してもよい。両方に形成するにしても片方に形成するにしても、吸気側又は排気側に複数の上吐出通路を形成することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

【符号の説明】

【0038】

１ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
５ シリンダボア
６ ウォータジャケット
７ 気筒
８ ボア間部
９ 送水通路
１１ 下部ウォータジャケット
１２ 連通路
１７ スリット
１８ 上吐出通路（請求項の吐出通路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】