JP4640245B2 - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関するものである。

従来より、エンジンを冷却するための冷却装置として、シリンダブロック及びシリンダヘッドの内部にそれぞれウォータージャケットと呼ばれる冷却水の流通路を形成し、シリンダブロック内のウォータージャケット（以下、シリンダブロックウォータージャケット）からシリンダヘッド内のウォータージャケット（以下、シリンダヘッドウォータージャケット）へ冷却水を流すことで、該シリンダブロック及びシリンダヘッドを内部から冷却するものが知られている。この場合、冷却水は、シリンダヘッド及びシリンダブロックのウォータジャケット内を流通することで、熱交換によりシリンダヘッド及びシリンダブロックから熱量を受け取って、ラジエータや車室内を暖めるためのキャビンヒータと熱交換して冷却水の熱量を放出するようにしている。

ここで、一般的に、上記シリンダブロックではシリンダボア間の熱負荷が高くなっているが、それ以上に、上記シリンダヘッドの排気ポート周辺、特に４バルブエンジンの場合には２つの排気バルブ孔の間に位置するバルブブリッジ部の熱負荷が高くなっている。そのため、この排気側のバルブブリッジ部を冷却すべく、例えば特許文献１に開示されるように、シリンダブロックからシリンダヘッドへ冷却水を流すとともに、該シリンダヘッド内に、バルブブリッジ部へ冷却水を流すような流路が形成されたものが知られている。これにより、バルブブリッジ部を直接冷却することができ、シリンダヘッドの熱負荷を軽減できるようになっている。

なお、上記シリンダブロック及びシリンダヘッドのウォータージャケットに供給される冷却水は、一般的に、エンジン回転によって動作するウォーターポンプから送出されるようになっている。
特開２００５−６９０９５号公報

ところで、上述のように、上記シリンダブロック及びシリンダヘッド内のウォータージャケットに冷却水を送出するウォーターポンプは、エンジン回転によって動作するため、エンジンの負荷になって燃費に大きな影響を及ぼすことになる。そのため、上記ウォーターポンプの容量を小さくしたり電動式ポンプにしたりする等、エンジンの負荷を軽減することによって燃費の改善を図ることが考えられている。

しかしながら、このように、シリンダブロック及びシリンダヘッドのウォータージャケットへ冷却水を供給するためのウォーターポンプの容量を小さくしたり、機械式ポンプよりも相対的に吐出量の小さい電動ポンプに変更したりすると、該シリンダブロックやシリンダヘッドの熱負荷の高い部分に冷却水が十分に供給されずに、当該部分の温度が高くなって、信頼性の低下を招くおそれがある。特に、上記シリンダヘッドの排気側のバルブブリッジ部は、最も熱負荷の高い部分なので、エンジンの信頼性確保の観点からこの部分は確実に冷却する必要がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリンダブロック及びシリンダヘッド内のウォータージャケットの構成に工夫を凝らして、少ない冷却水量でもエンジンの熱負荷を効率良く低減することにより、燃費の向上を図りつつ、エンジンの冷却性能及び信頼性を確保することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの冷却装置では、シリンダブロックからシリンダヘッドへ冷却水を流すシリンダ排気側の第２連通路を、シリンダブロックウォータージャケットに対してシリンダ列方向のシリンダ中央部で開口させるとともに、シリンダヘッドのバルブブリッジ部に設けることにより、少ない冷却水量でもバルブブリッジ部が効率良く冷却されるようにした。

具体的には、請求項１の発明は、複数のシリンダを形成するシリンダヘッド及びシリンダブロックの内部にそれぞれ設けられたウォータージャケットのうち、該シリンダブロックのシリンダライナ周りを冷却するためのシリンダブロックウォータージャケットを、上部及び下部からなる分割構造としたエンジンの冷却装置を対象とする。

そして、上記シリンダブロック及びシリンダヘッドには、ウォーターポンプから吐出された冷却水を上記シリンダブロックウォータージャケットの下部から、上部を介してシリンダヘッドウォータージャケットへ流すための流通路が形成されていて、上記流通路は、上記各シリンダのシリンダ列方向端部で上記シリンダブロックウォータージャケットの下部から上部へ冷却水を流すように、上記シリンダブロックに設けられた第１連通路と、上記第１連通路から流入した冷却水を、上記各シリンダの吸気側及び排気側でそれぞれ上記シリンダブロックウォータージャケットの上部から上記シリンダヘッドウォータージャケットへ流すように、上記シリンダヘッドに設けられた第２連通路と、を有しているものとする。

また、上記シリンダブロックウォータージャケットの上部に対して、上記吸気側の第２連通路は、上記第１連通路とは各シリンダのシリンダ列方向反対側に開口している一方、上記排気側の第２連通路は、シリンダ列方向のシリンダ中央部に開口しており、上記排気側の第２連通路は、上記シリンダヘッドに形成された排気バルブ孔間のバルブブリッジ部内を上記シリンダピストンウォータージャケットに向かって延びているものとする。

この構成により、シリンダブロックウォータージャケットは上部及び下部に分割されて、該上部と下部とは第１連通路で連通されるとともに、該シリンダブロックウォータージャケットの上部とシリンダヘッドウォータージャケットとはシリンダの吸気側及び排気側にそれぞれ設けられた第２連通路によって連通されるため、冷却水はシリンダブロックウォータージャケットからシリンダヘッドウォータージャケットへ流れて、該シリンダブロック及びシリンダヘッドを内部から冷却することができる。

そして、上記第１連通路は、各シリンダのシリンダ列方向の端部に設けられており、吸気側の上記第２連通路は、上記シリンダブロックウォータージャケットの上部に対して、上記第１連通路とは各シリンダのシリンダ列方向反対側で開口しているため、シリンダブロック吸気側の各シリンダ周りは十分に冷却されることになる。

一方、排気側の上記第２連通路は、上記シリンダブロックウォータージャケットの上部に対して、シリンダ列方向のシリンダボア中央部で開口しているため、冷却水は吸気側よりも早めにシリンダヘッド内に流れて、最も熱負荷の高いシリンダヘッドのバルブブリッジ部に供給されることになる。このように、熱負荷の高い排気側では、吸気側よりも早めにシリンダヘッドのバルブブリッジ部に冷却水を供給することで、たとえ冷却水の水量が少ない状態であっても、該シリンダヘッドのバルブブリッジ部を確実に冷却することができる。

また、上記第１連通路は、各シリンダのシリンダ列方向の端部、すなわちシリンダブロックに形成されたシリンダボア同士の間に位置するため、該第１連通路を通過する冷却水によってシリンダブロックで最も熱負荷の高いシリンダボア間を冷却することができる。

したがって、上述のような構成にすることで、エンジン全体の冷却性能を大きく悪化させることなく、冷却水の水量を低下させることが可能になるため、ウォーターポンプの容量を小さくして燃費の向上を図れる。また、このことにより、上記ウォーターポンプをエンジン回転により駆動する機械式ポンプではなく、比較的吐出量の少ない電動ポンプにすることも可能になるため、さらなる燃費の向上も図れる。

上述の構成において、上記シリンダブロックウォータージャケットの下部は、上部よりも幅が広いのが好ましい（請求項２の発明）。これにより、シリンダブロックウォータージャケットの下部における冷却水の流動抵抗を低減できるため、冷却水の流通路全体の抵抗を低減することができ、ウォーターポンプのさらなる小型化等が可能になり、さらに燃費を向上をすることができる。しかも、シリンダブロックウォータージャケットの上部の幅が下部よりも狭くなるため、該上部内を流れる冷却水の流速を速めることができ、これにより、シリンダブロック上部、特に上記第１連通孔の位置するシリンダボア間を効果的に冷却することができる。

また、上記シリンダブロックウォータージャケットの上部には、上記シリンダの吸気側及び排気側で冷却水が各シリンダに対応してシリンダ毎に独立して流れるように、上記シリンダブロックに形成されたシリンダボア同士の間に仕切壁が設けられているものとする（請求項３の発明）。このように、シリンダボア間に仕切壁を設けることで、シリンダブロック側ウォータージャケットの下部から第１連通路を介して上部へ流れ込んだ冷却水は、各シリンダの周辺を流れて第２連通路へと向かい、他のシリンダの吸気側若しくは排気側を流れる冷却水と合流することがないため、合流によって冷却水の流速が低下して澱んでしまうのを確実に防止することができる。これにより、冷却水の水量が少ない場合でも、シリンダブロックのシリンダ周りを確実に冷却することができる。

さらに、上記シリンダブロックウォータージャケットの下部は、ウォーターポンプに近い部分のほうが遠い部分よりも幅が大きいのが好ましい（請求項４の発明）。これにより、ウォーターポンプから冷却水を送出する場合のシリンダブロックウォータージャケット内の流動抵抗を低減することができるから、吐出量の少ないポンプであっても、シリンダヘッド及びシリンダブロックのウォータージャケット内に効率良く冷却水を流すことができ、該シリンダヘッド及びシリンダブロックを冷却することができる。

さらにまた、上記シリンダブロックのシリンダ吸気側及び排気側には、それぞれ、上記シリンダブロックウォータージャケットが設けられていて、上記シリンダブロックに形成されたシリンダボア同士の間には、上記吸気側のウォータージャケットの下部を排気側のウォータージャケットの上部に連通させる連通路が設けられていてもよい（請求項５の発明）。

これにより、排気側のウオータージャケットの上部には、その下部からのみだけでなく、シリンダボア吸気側のウォータージャケットの下部からも連通路を介して冷却水が流入するため、冷却水量が少ない場合でも、比較的熱負荷の高い排気側により多くの冷却水を流すことができ、シリンダブロック及びシリンダヘッドの排気側を効率良く冷却することができる。

しかも、上記連通路は、シリンダブロックのシリンダボア間に設けられるため、該連通路内を流れる冷却水によってシリンダブロックで最も熱負荷の高いシリンダボア間を効果的に冷却することができる。

本発明によれば、シリンダブロック内のウォータージャケットを上下に分割して、それらを第１連通路によって互いに連通させるとともに、該シリンダブロックウォータージャケットの上部とシリンダヘッドウォータージャケットとを、シリンダ排気側におけるシリンダ列方向のシリンダ中央部に開口し且つ上記シリンダヘッドのバルブブリッジ部内をシリンダヘッドウォータージャケットに延びる第２連通路によって連通させたため、最も熱負荷の高い排気側のバルブブリッジ部に優先して冷却水を供給して、該バルブブリッジ部を効果的に冷却することができる。すなわち、少ない冷却水量でも効率良く冷却できるため、燃費の向上とエンジンの冷却性能との両立を図ることができる。

特に、上記シリンダブロックウォータージャケットの上部に、シリンダの吸気側及び排気側でシリンダ毎に独立して冷却水が流れるようにシリンダボア間に仕切壁を設けたため、第１連通路を介してシリンダブロックウォータージャケットの下部から上部へ流れ込んだ冷却水が合流して流速が低下するのを防止することができる。したがって、少ない冷却水量でもシリンダブロック及びシリンダヘッドを確実に冷却することができる。

また、上記シリンダブロックウォータージャケットの下部の幅を上部よりも広くしたり、ウォーターポンプに近い下部の幅を遠い部分よりも広くしたりすることで、流通路全体の流動抵抗を低減することができ、ポンプの小型化若しくは電動化によって燃費をさらに向上することができる。

さらに、上記シリンダブロックのシリンダボア間に、シリンダ吸気側のウォータージャケットの下部と排気側のウォータージャケットの上部とを連通する連通路を設けることで、該排気側のウォータージャケットの上部により多くの冷却水を流すことができ、シリンダブロック及びシリンダヘッドの排気側をより効率良く冷却できるとともに、シリンダブロックのシリンダボア間も効果的に冷却することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るエンジンＥ全体の概略斜視図を示し、図２はシリンダブロック１の上面図を示し、図３ａ、図３ｂ及び図４は、それぞれ、エンジンＥを図２におけるIIIa−IIIa線、IIIb−IIIb線及びIV−IV線で切断した場合の断面図を示す。

この実施形態において、エンジンＥは、４つの気筒１１，１１，…がクランク軸（図示省略）の軸方向（図１において紙面左右方向）に沿って直列に並ぶように設けられた直列４気筒エンジンである。また、このエンジンＥは、アルミニウム合金製のシリンダブロック１と該シリンダブロック１の上側に組み付けられる同じくアルミニウム合金製のシリンダヘッド２とにより構成されており、該シリンダブロック１とシリンダヘッド２とにより形成される上記気筒１１，１１，…内でピストン（図示省略）が上下動するように構成されている。なお、図１において、上記シリンダヘッド２の上側には、シリンダヘッドカバー３０が取り付けられている。

上記エンジンＥは、車両前部に設けられたエンジンルーム内に、クランク軸が車幅方向に向かって延びるように横置き搭載されるもので、図１に示すように、エンジンＥの左側（図１において紙面手前側）には、各気筒１１内に吸気を導入するための吸気マニホールド４０が配設されている。この吸気マニホールド４０は、４本の分岐管を有していて、各分岐管が上記エンジンＥ内の各気筒１１にそれぞれ連通している。一方、上記エンジンＥの右側（図１において紙面奥側）には、排気系（排気マニホールド等、図示省略）が設けられている。

また、上記エンジンＥの左前側（図１において紙面手前左側）には、後述するように、上記シリンダブロック１及びシリンダヘッド２に形成されたウォータージャケット１５，２１内に冷却水を送出するためのウォーターポンプ７が配設されている。なお、このウォーターポンプ７は、シリンダブロック１のエンジン前側に設けられたクランクプーリ５０を介してクランク軸（図示省略）により駆動される。

上記シリンダブロック１は、図２に示すように、概略直方体形状のブロック材の上面に、エンジンＥの複数の気筒１１，１１，…の一部を構成するシリンダボア１ａ，１ａ，…が直列に並んで開口するように形成されたもので、各気筒１１の内周面上（シリンダボア１ａの内周面上）に配設されるシリンダライナ１２の周辺を冷却するように、該シリンダボア１ａ，１ａ，…の吸気側及び排気側に冷却水の流通路としての空洞部１５，１５（シリンダブロックウォータージャケット、以下、ウォータージャケットとも呼ぶ）が形成されている（図３〜図６参照）。

また、上記シリンダブロック１において、気筒列方向（シリンダ列方向）の両端部及びシリンダボア間のそれぞれ吸気側及び排気側には、シリンダヘッド２とボルト締結するためのボルトが螺合されるボルト穴１ｂ，１ｂ，…が形成されている。さらに、該ボルト穴１ｂ，１ｂ，…よりもシリンダブロック１の吸気側外方及び排気側外方には、それぞれ、エンジンＥの圧縮・燃焼行程で燃焼室からクランク室に漏れ出たガスを吸気系に戻すためのブローバイ通路１ｃ，１ｃ，…が設けられている。

上記ウォータージャケット１５，１５は、図２〜図４に示すように、シリンダボア１ａ，１ａ，…の側面に沿って、シリンダブロック内部の吸気側及び排気側に冷却水を流すための流通路であり、上記シリンダブロック１のブロック上面で上方に向かって開口する溝状に形成されている。そして、上記各ウォータージャケット１５には、該ウォータージャケット１５を上下２つの空間に区画するための仕切壁１６が設けられている（図３ａ、図３ｂ参照）。すなわち、この仕切壁１６は、上記各ウォータージャケット１５内部を気筒列方向に延びるように設けられていて、これにより、該ウォータージャケット１５は上部１５ａと下部１５ｂとに分けられている。

上記ウォータージャケット１５の上部１５ａと下部１５ｂとは、図２及び図４に示すように、上記シリンダブロック１において各シリンダボア１ａの気筒列方向（シリンダ列方向）の一方の端部側（エンジン後側）に設けられたブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…によって互いに連通されていて、図５及び図６に示すように、エンジン前側に設けられた上記ウォーターポンプ７からエンジン後方側へ吐出される冷却水は、シリンダブロックのエンジン前側で吸気側と排気側とに分かれて上記下部１５ｂ内に流れ込んだ後、上記ブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…を介して上部１５ａ内へ流れるようになっている（図４〜図６中の矢印参照）。つまり、上記上部１５ａ内には、図２にも示すように、シリンダボア間に位置するブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…を介して下部１５ｂから冷却水が各気筒の周囲に並列に流れることになるため、該ブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…を通過する際の冷却水の流速を均一化することができ、シリンダブロック１において最も熱負荷の高いシリンダボア間を効率良く冷却することができる。

ここで、上記ウォータージャケット１５は、図３ａ、図３ｂ及び図４に示すように、仕切壁１６によって下部１５ｂのほうが上部１５ａよりも高さ寸法が大きくなるように区画されているとともに、該下部１５ｂの幅寸法は上部１５ａよりも大きくなるように形成されている。このように、ウォータージャケット１５の下部１５ｂよりも上部１５ａの幅を狭くすることで、該下部１５ｂの冷却水の流動抵抗は低減しつつ、上部１５ａ内を流れる冷却水の流速を下部１５ｂ内の冷却水の流速よりも速めることができる。

したがって、上述の構成により、冷却水の流路全体の流動抵抗を低減しつつ、後述するように上部１５ａに連通しているシリンダヘッド２のウォータージャケット２１にも流速の速い冷却水を供給できるようになるため、冷却水を吐出するウォーターポンプ７をより小型のものにできるとともに、冷却水の水量が少なくてもシリンダブロック１の上部及びシリンダヘッド２を内部から効率良く冷却することができる。

また、図２及び図４に示すように、上記シリンダブロック１には、吸気側及び排気側のウォータージャケット１５，１５において、吸気側のウォータージャケット１５の下部１５ｂが排気側のウォータージャケット１５の上部１５ａに連通するようなクロスドリルと呼ばれる連通路１７がシリンダボア間に設けられている。この連通路１７を設けることにより、排気側のウォータージャケット１５の上部１５ａには、その下部１５ｂからだけでなく、吸気側のウォータージャケット１５の下部１５ｂからも冷却水が供給されることになる。これにより、より多くの冷却水が排気側のウォータージャケット１５の上部１５ａ内に流れることになるため、後述するように熱負荷の高い排気側のシリンダヘッド２をより効果的に冷却できるとともに、シリンダブロック１において最も温度の高いシリンダボア間も上記連通路１７によって冷却することができ、効率良くエンジンＥ全体を冷却することができる。

上記ウォータージャケット１５の下部１５ｂは、図５及び図６に示すように、シリンダブロック１の気筒列方向に延びて、シリンダボア１ａ，１ａ，…の排気側及び吸気側にそれぞれ一つの大きな空間を形成している一方、上部１５ａは、図２に示すように、各シリンダボア１ａに対応して区画されている。すなわち、上記ウォータージャケット１５の上部１５ａは、シリンダボア１ａ，１ａ，…毎に排気側及び吸気側の流路１５ｄ，１５ｅ，…がそれぞれ独立して形成されるように、シリンダブロック１のシリンダボア間に設けられた仕切壁１ｄ，１ｄ，…によって仕切られている。

なお、図１に示すように、本実施形態では、上記ウォータージャケット１５の上部１５ａの気筒列方向両端部は、排気側及び吸気側が一つの流路によって構成されているが、この限りではなく、この気筒列方向両端部でも上部１５ａの排気側及び吸気側を上記仕切壁１ｄによって区画するようにしてもよい。

以上より、上記シリンダブロック１におけるウォータージャケット１５の上部１５ａには、シリンダボア１ａ毎に吸気側流通路１５ｄ，１５ｄ，…及び排気側流通路１５ｅ，１５ｅ，…が形成されることになる。そして、各吸気側流通路１５ｄ及び排気側流通路１５ｅには、それぞれ、上記ウォータージャケット１５の上部１５ａと下部１５ｂとを連通させるための上記ブロック連通孔１５ｃが形成されている（気筒列方向両端部のうちエンジン後側の端部では、吸気側流通路１５ｄと排気側流通路１５ｅとが繋がって一つの流路になっているため、ブロック連通孔１５ｃは一つ）ため、各流路１５ｄ，１５ｅ，…に流れ込む冷却水が合流することはなく、合流によって冷却水の流速が低下して澱むこともないため、シリンダブロック１の上部及びシリンダヘッド２を効率良く冷却することができる。

ここで、上述のように上下２つの空間に区画されたウォータージャケット１５を有するシリンダブロック１を製造する方法としては、低圧鋳造若しくはダイカストの２つの鋳造方法が考えられる。前者の低圧鋳造では、低圧で鋳型内に注湯されるため、中子の使用が可能であり、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５のうち、上部１５ａをシリンダブロック１形成用の上型によって形成する一方、下部１５ｂを中子によって形成する。そして、この低圧鋳造の場合には、上記中子を支持するために、シリンダブロック１の側方（エンジン側方）及び前後（エンジン前側、後側）位置に幅木を設ける。これにより、上下２つの空間に区画されたウォータージャケット１５を有するシリンダブロック１を容易に一体で製作することができる。

一方、上記後者のダイカストは、精密な金型に溶融金属を高圧で圧入する方法であり、上述の低圧鋳造のように中子を用いてウォータージャケット１５の下部１５ｂを形成できないため、図８に示すように、シリンダブロック１のエンジン左側及び右側の側面（図８における紙面左右側）に、それぞれ、気筒列方向（エンジン前後方向）に延びる溝部１ｅ，１ｅを設けて、これらの溝部１ｅ，１ｅをシリンダブロック１側面にボルト締めされるカバー１３，１３によって覆うことで、上記下部１５ｂを形成するようにしている。このようにダイカストによって鋳造した場合には、金型によりシリンダブロック１を大量に生産可能なため、シリンダブロック１の生産性を向上することができる。

上記シリンダヘッド２は、シリンダブロック１の上側に取り付けられるアルミニウム合金製の部材で、下面には燃焼室３の一部を構成する空間が、内部には、該燃焼室３と吸気管及び排気管（図示省略）とを連通させる吸気ポート４及び排気ポート５（図５及び図６参照）や、燃焼室３内のガスに点火するための点火プラグ６（図３ａ、図３ｂ参照）の配置スペースなどが、設けられている。

また、上記シリンダヘッド２の内部には、図３ａ、図３ｂ、図５及び図６に示すように、吸気ポート４及び排気ポート５の周辺を冷却するための冷却水の流路としての空洞部２１（シリンダヘッドウォータージャケット、以下、ウォータージャケットとも呼ぶ）が形成されている。さらに、このシリンダヘッド２には、上記ウォータージャケット２１を上記シリンダブロック１に形成されたウォータージャケット１５の上部１５ａに連通させるように、複数の連通孔２１ａ，２１ａ，…が形成されている。

具体的には、これらの連通孔２１ａ，２１ａ，…は、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の上部１５ａに対して、図２に示すように、上面視で、各シリンダボア１ａの吸気側では、上記ブロック連通孔１５ｃとはシリンダボア１ａの気筒列方向反対側の端部に形成される一方、各シリンダボア１ａの排気側では、気筒列方向のシリンダボア中央付近に形成されている。なお、図２に示すように、上記連通孔２１ａは、上述以外にも、気筒列方向の他方の端部側（エンジン前側）にも設けられていて、エンジン前側に位置するシリンダボア１ａの吸気側及び排気側を流れた冷却水のうち、該吸気側及び排気側の連通孔２１ａ，２１ａ，…からシリンダヘッド２側へ流れなかった残りの冷却水を該シリンダヘッド２側へ確実に流すように構成されている。

これにより、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の上部１５ａ内を流れる冷却水は、各シリンダボア１ａの吸気側では、該各シリンダボア１ａの吸気側部分に沿って周方向全体に流れる一方、各シリンダボア１ａの排気側では、該各シリンダボア１ａの排気側部分に沿って周方向に当該部分の約半分の範囲を流れて、上記シリンダヘッド２のウォータージャケット２１内へ流れることになる。

したがって、上述のような構成にすることで、シリンダブロック１の吸気側は冷却水によって十分に冷却されるため、燃焼室内において火炎伝播の遅い吸気側で異常燃焼が生じるのを防止することができ、ノッキングの発生を抑制することができる。

また、上述の構成により、シリンダブロック１の排気側は吸気側よりも冷却水が上部１５ａを流れる距離が短く、吸気側よりも早くシリンダヘッド２側に冷却水を供給することになるため、該シリンダヘッド２を内部から効果的に冷却することができる。

ここで、上記エンジンＥは、一つの気筒の吸気ポート４及び排気ポート５に対して、吸気バルブ及び排気バルブ（図示省略）が２つずつ設けられた４バルブエンジンであり、図７に示すように、上記シリンダヘッド２には、１つの気筒に対してその吸気側及び排気側にそれぞれバルブ孔２ａ，２ａ，２ｂ，２ｂが２つずつ形成されている。

そのため、上記シリンダヘッド２の吸気側及び排気側には、上記バルブ孔２ａ，２ａ，２ｂ，２ｂの間の部分、すなわちバルブブリッジ部２ｃ，２ｄが形成されている。これらのバルブブリッジ部２ｃ，２ｄは、上記ポート４，５の熱によって高温になりやすく、特に、高温のガスが流れる排気側では、バルブブリッジ部２ｄの熱負荷が最も高くなるため、冷却水によって該バルブブリッジ部２ｄを十分に冷却する必要がある。

そこで、上記ウォータージャケット２１の連通孔２１ａ，２１ａ，…のうち、各気筒の排気側に位置する連通孔２１ａを、上記バルブブリッジ部２ｄに設けることで、最も熱負荷の高い該バルブブリッジ部２ｄに冷却水が直接、供給されるようにした。すなわち、上記シリンダヘッド２におけるバルブブリッジ部２ｄの内部には、上述のように、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の上部１５ａにおいて各気筒の排気側の周方向約半分の位置まで流れた冷却水を流すための連通孔２１ａが形成されており、これにより、該バルブブリッジ部２ｄを優先的に冷却することができ、効率良くエンジンを冷却することができる。なお、上記図７において、符号２ｅは、点火プラグ６の配置されるプラグボス部である。

ここで、図３ａ、図３ｂ及び図４に示すように、上記シリンダブロック１と上記シリンダヘッド２との間には、金属製のガスケット８が挟持されている。当然のことながら、このガスケット８にも、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の上部１５ａに上記シリンダヘッド２のウォータージャケット２１を連通させるための連通孔２１ａ，２１ａ，…やボルト穴１ｂ，１ｂ，…、ブローバイ通路１ｃ，１ｃ，…等に対応して、貫通孔が形成されている。

以上の構成より、シリンダブロック１内に形成されるウォータージャケット１５は、仕切壁１６によって上下２つの空間に区画されて、両者は気筒列方向のシリンダボア端部に位置するブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…によって連通し、該ウォータージャケット１５の上部１５ａとシリンダヘッド２内のウォータージャケット２１とは連通孔２１ａによって連通するように構成されているため、ウォーターポンプ７から送出された冷却水は、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の下部１５ｂから上部１５ａを介して上記シリンダヘッド２のウォータージャケット２１内に供給され、該シリンダブロック１及びシリンダヘッド２を内部から冷却することができる。しかも、上記ブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…は、上部１５ａにおいて比較的高温になるシリンダボア間に設けられているため、該シリンダボア間を冷却水によって冷却することができる。

また、上記ウォータージャケット１５が上下２つの空間に区画されていて、シリンダボア１ａ毎に上記ブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…を介して該ボア１ａ周辺に下部１５ｂから上部１５ａへ冷却水が流れるように構成されているため、該ブロック連通孔１５ｃ，１５ｃ，…を通過する際の冷却水の流速を均一化でき、上記シリンダボア間を確実に冷却することができる。

そして、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の上部１５ａと上記シリンダヘッド２のウォータージャケット２１とを連通する上記連通孔２１ａは、該上部１５ａにおいて、シリンダボア１ａの吸気側では、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の上部１５ａと下部１５ｂとを連通する上記連通孔１５ｃに対してシリンダボア１ａのシリンダ列方向反対側に設けられている一方、シリンダボア１ａの排気側では、シリンダ列方向のシリンダボア中央付近に設けられているため、吸気側ではシリンダブロック１の各シリンダボア１ａまわり全体に冷却水が流れ、シリンダヘッド２のバルブブリッジ部２ｃなど比較的温度の高い排気側では、該シリンダヘッド２に対して吸気側よりも早めに冷却水を供給することができる。これにより、各シリンダボア１ａの吸気側ではシリンダブロック１を十分に冷却して、ノッキングの発生を抑えることができる一方、排気側では、上記シリンダヘッド２を効果的に冷却することができる。ここで、上記シリンダヘッド２には、排気側の貫通孔２１ａが、排気側バルブブリッジ部２ｃに開口するように形成されているため、冷却水を最も熱負荷の高いバルブブリッジ部２ｃに直接供給することができ、エンジンＥの熱負荷をより効果的に軽減できる。

したがって、冷却水の水量が少ない場合でも、上記シリンダヘッド２の排気側バルブブリッジ部２ｃに優先的に冷却水を供給できるため、ウォーターポンプ７の容量小型化若しくは電動化による燃費の向上と、エンジンＥの冷却性能の悪化防止による信頼性の確保との両立を図れる。

また、上記シリンダブロック１のウォータージャケット１５の下部１５ｂは、上部１５ａよりも幅が広くなるように形成されているため、該下部１５ｂ内の冷却水の流動抵抗を低減することができるとともに、上記上部１５ａ内の冷却水の流速を増大させることができ、該上部１５ａに連通するシリンダヘッド２内部を効果的に冷却することができる。さらに、上記下部１５ｂにおいて、ウォーターポンプ７に近い側（フロント側気筒の近傍）の幅Ｗｆ（図３ａ参照）を、遠い側（リア側気筒の近傍）の幅Ｗｒ（図３ｂ参照）よりも広くなるように形成することによっても、該下部１５ｂ内の冷却水の流動抵抗を低減することができる。このように、ウォータージャケット１５内の冷却水の流動抵抗を低減することで、冷却水の流路全体の流動抵抗を低減することができ、これにより、上記ウォーターポンプ７の容量をさらに小さくしてエンジンの負荷を軽減することができる。したがって、さらなる燃費の向上を図れる。

さらに、上記シリンダブロック１のシリンダボア間において、シリンダボア１ａの吸気側に位置する上記ウォータージャケット１５の下部１５ｂと、該シリンダボア１ａの排気側に位置する上記ウォータージャケット１５の上部１５ａとが互いに連通するようなクロスドリルと呼ばれる連通路１７を設けたため、該排気側の上部１５ａには、その下部１５ｂからだけでなく、上記吸気側の下部１５ｂからも冷却水が流れんで、上記シリンダヘッド２の排気側により多くの冷却水が供給されることになる。これにより、冷却水の水量が少なくても、シリンダヘッド２の排気側のバルブブリッジ部２ｃを効率良く冷却することができ、エンジンＥの信頼性を確保できる。

（その他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、シリンダブロック１のシリンダボア間に、吸気側のシリンダブロックウォータージャケット１５の下部１５ｂと排気側のシリンダブロックウォータージャケット１５の上部１５ｂとを連通する連通路１７を設けるようにしているが、この限りではなく、該連通路１７を設けないようにしてもよい。

また、上記実施形態では、４つの気筒が直列に並んだ直列４気筒のエンジンに適用しているが、この限りではなく、例えば６気筒や８気筒など、４気筒よりも気筒数の多いエンジンに適用してもよい。

以上説明したように、本発明におけるエンジンの冷却装置は、シリンダブロック及びシリンダヘッド内のウォータージャケットを、少ない冷却水量でもシリンダヘッドの吸気側のバルブブリッジ部に優先的に冷却水が供給されるように構成することで、燃費の向上及びエンジンの信頼性の両立を図れるから、例えば低燃費で運転するエンジンに特に有用である。

本発明の実施形態に係るエンジンの概略構成を示す斜視図である。 シリンダブロックの上面図である。 図１におけるIIIa−IIIa線断面図である。 図１におけるIIIb−IIIb線断面図である。 図１におけるIV−IV線断面図である。 図１におけるVａ−Vａ線部分断面図（シリンダブロックのみ、シリンダヘッドはVb−Vb線における断面図）である。 図１におけるVIａ−VIａ線部分断面図（シリンダブロックのみ、シリンダヘッドはVIb−VIb線における断面図）である。 図３ａ（図３ｂ）におけるVII-VII線断面図である。 シリンダブロックをダイカストで製造した場合の図３ａ（図３ｂ）相当図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
１ シリンダブロック
１ａ シリンダボア
１ｄ 仕切壁
２ シリンダヘッド
２ａ 吸気側バルブ孔
２ｂ 排気側バルブ孔（バルブ孔）
２ｃ 吸気側バルブブリッジ部
２ｄ 排気側バルブブリッジ部（バルブブリッジ部）
７ ウォーターポンプ
１１ 気筒（シリンダ）
１２ シリンダライナ
１５ 空洞部（シリンダブロックウォータージャケット）
１５ａ 上部
１５ｂ 下部
１５ｃ ブロック連通孔（第１連通路）
１７ 連通路
２１ 空洞部（シリンダヘッドウォータージャケット）
２１ａ 連通孔（第２連通路）

Claims (5)

1. 複数のシリンダを形成するシリンダヘッド及びシリンダブロックの内部にそれぞれ設けられたウォータージャケットのうち、該シリンダブロックのシリンダライナ周りを冷却するためのシリンダブロックウォータージャケットを、上部及び下部からなる分割構造としたエンジンの冷却装置であって、
   上記シリンダブロック及びシリンダヘッドには、ウォーターポンプから吐出された冷却水を上記シリンダブロックウォータージャケットの下部から、上部を介してシリンダヘッドウォータージャケットへ流すための流通路が形成されていて、
   上記流通路は、
   上記各シリンダのシリンダ列方向端部で上記シリンダブロックウォータージャケットの下部から上部へ冷却水を流すように、上記シリンダブロックに設けられた第１連通路と、
   上記第１連通路から流入した冷却水を、上記各シリンダの吸気側及び排気側でそれぞれ上記シリンダブロックウォータージャケットの上部から上記シリンダヘッドウォータージャケットへ流すように、上記シリンダヘッドに設けられた第２連通路と、を有していて、
   上記シリンダブロックウォータージャケットの上部に対して、上記吸気側の第２連通路は、上記第１連通路とは各シリンダのシリンダ列方向反対側に開口している一方、上記排気側の第２連通路は、シリンダ列方向のシリンダ中央部に開口しており、
   上記排気側の第２連通路は、上記シリンダヘッドに形成された排気バルブ孔間のバルブブリッジ部内を上記シリンダピストンウォータージャケットに向かって延びていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. 請求項１において、
   上記シリンダブロックウォータージャケットの下部は、上部よりも幅が広いことを特徴とするエンジンの冷却装置。
3. 請求項１または２のいずれか一つにおいて、
   上記シリンダブロックウォータージャケットの上部には、上記シリンダの吸気側及び排気側で冷却水が各シリンダに対応してシリンダ毎に独立して流れるように、上記シリンダブロックに形成されたシリンダボア同士の間に仕切壁が設けられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つにおいて、
   上記シリンダブロックウォータージャケットの下部は、上記ウォーターポンプに近い部分の方が遠い部分よりも幅が広いことを特徴とするエンジンの冷却装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つにおいて、
   上記シリンダブロックのシリンダ吸気側及び排気側には、それぞれ、上記シリンダブロックウォータージャケットが設けられていて、
   上記シリンダブロックに形成されたシリンダボア同士の間には、上記吸気側のウォータージャケットの下部を排気側のウォータージャケットの上部に連通させる連通路が設けられていることを特徴とするエンジンの冷却装置。

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