JP2009257107A - Cylinder block cooling structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車エンジン等の内燃機関を構成するシリンダブロックの冷却構造に関し、詳しくは、シリンダブロックに形成されるウォータジャケットによる冷却技術に関する。 The present invention relates to a cooling structure for a cylinder block constituting an internal combustion engine such as an automobile engine, and more particularly to a cooling technique using a water jacket formed in the cylinder block.
例えば自動車エンジン等の内燃機関を構成するシリンダブロックにおいては、その一般的な構成として、ピストンを摺動可能に内装する円柱状の孔部であるシリンダボアと、このシリンダボアが開口する面であってシリンダヘッドが組み付けられるシリンダヘッド取付面(以下単に「ヘッド取付面」という。)とが備えられる。そして、ヘッド取付面に対するシリンダヘッドの組付けに際しては、ボルト等の締結具(ヘッドボルト)が用いられる。つまり、ヘッドボルトが、シリンダヘッドを貫通するとともにシリンダブロックに設けられる雌ねじ部分となるヘッドボルト穴に螺挿されることにより、シリンダヘッドがシリンダブロックに対して締結固定される。 For example, in a cylinder block that constitutes an internal combustion engine such as an automobile engine, as a general configuration, a cylinder bore that is a cylindrical hole portion in which a piston is slidably housed, and a surface on which the cylinder bore opens and a cylinder And a cylinder head mounting surface (hereinafter simply referred to as “head mounting surface”) on which the head is assembled. When the cylinder head is assembled to the head mounting surface, a fastener (head bolt) such as a bolt is used. That is, the cylinder head is fastened and fixed to the cylinder block by screwing the head bolt into the head bolt hole that penetrates the cylinder head and becomes an internal thread portion provided in the cylinder block.
このシリンダヘッドのシリンダブロックに対する固定に際してヘッドボルトが螺挿されるヘッドボルト穴は、ヘッド取付面においてシリンダボアの周囲に設けられる。具体的には、シリンダボアの周囲において略等間隔で4個設けられる構成がある。つまりこの場合、例えば、自動車等に搭載される直列4気筒エンジンにおいては、一列に並んだ状態となる4個のシリンダボアに対し、隣り合うシリンダボア間において2個のヘッドボルト穴が共用されることにより、計10個のヘッドボルト穴が設けられることとなる(図1参照)。 A head bolt hole into which the head bolt is screwed when the cylinder head is fixed to the cylinder block is provided around the cylinder bore on the head mounting surface. Specifically, there is a configuration in which four are provided at substantially equal intervals around the cylinder bore. That is, in this case, for example, in an in-line four-cylinder engine mounted on an automobile or the like, two head bolt holes are shared between adjacent cylinder bores for four cylinder bores arranged in a line. A total of 10 head bolt holes will be provided (see FIG. 1).
このような構成においては、シリンダブロックに対するシリンダヘッドの組付け時、およびシリンダブロックが用いられて構成されるエンジンの実働時に、シリンダボアの変形(ボア変形)が生じ、シリンダボアの真円度が悪化することが問題となっている。
これらのボア変形について、図11を用いて具体的に説明する。図11はシリンダボアに対するボルト締結部の配置、及び、従来のヘッドボルト穴の雌ねじ深さ付近のボア変形を示す模式図であり、(a)は単品状態(非組付状態)を示す図、(b)は組付け時のボア変形を示す図、(c)はエンジン実働時のボア変形を示す図である。
In such a configuration, deformation of the cylinder bore (bore deformation) occurs when the cylinder head is assembled to the cylinder block and when the engine configured by using the cylinder block is operated, and the roundness of the cylinder bore is deteriorated. Is a problem.
These bore deformations will be specifically described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing the arrangement of the bolt fastening portion with respect to the cylinder bore and the bore deformation in the vicinity of the female thread depth of the conventional head bolt hole, and (a) is a diagram showing a single product state (non-assembled state). b) is a diagram showing bore deformation during assembly, and (c) is a diagram showing bore deformation during engine operation.
図11に示すように、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するボルト締結部の、シリンダボアに対する配置例として、一つのシリンダボア104に対し、ボルト締結部110がシリンダボア104の周囲において略等間隔で4箇所設けられる構成がある。各ボルト締結部110においては、シリンダブロックに形成されるヘッドボルト穴112にヘッドボルト111が螺挿される状態となる。
As shown in FIG. 11, as an example of arrangement of the bolt fastening portion for fixing the cylinder head to the cylinder block with respect to the cylinder bore, four bolt fastening
図11(a)に示す単品状態は、ヘッドボルト穴112に螺挿されるヘッドボルト111の締付けによる、シリンダヘッドの固定が未だ行われていない状態である。即ち、ヘッドボルト111による締付け力(締結力)がシリンダブロックに対して加わっていないため、その締付け力が作用することによるシリンダブロックの変形が生じることはなく、シリンダボア104は変形をともなわない真円状態となる。
The single product state shown in FIG. 11A is a state where the cylinder head is not yet fixed by tightening the
図11(b)に示す組付け時においては、ヘッドボルト111が締め付けられることによりシリンダヘッドがシリンダブロックに対して締結固定される。この際、ヘッドボルト111による締付け力(図11(b)における矢印F)がシリンダブロックに作用し、この締付け力Fがシリンダブロックに変形を生じさせ、ボア変形が生じる。このシリンダヘッドの組付け時に発生するボア変形(以下「組付け変形」という)は、ヘッドボルト111の締付けによってボア上面(ヘッド取付面におけるシリンダボア104の周縁部)が強く押し付けられることにより生じる。
At the time of assembly shown in FIG. 11B, the cylinder head is fastened and fixed to the cylinder block by tightening the
したがって、特に強く押し付けられることとなるボルト周りで変形が大きくなり、本例のようにボルト締結部110がシリンダボア104の周囲において略等間隔で4箇所設けられる構成においては、シリンダボア104において、ボルト締結部110に対応する位相(以下「ボルト位相」という)の部分が内側に窄むような変形が、換言すれば、相対的に内側に膨出するような変形が生じる。結果として、組付け変形は、図11(b)に示すように、平面視において円形であったシリンダボア104が、ヘッドボルト穴112の雌ねじ深さ付近において特に顕著に十字形となるような変形(いわゆる4次変形)となる。
Therefore, the deformation is increased around the bolt that is particularly strongly pressed, and in the configuration in which the bolt fastening
また、前記の如くヘッドボルト111によってシリンダヘッドが組み付けられたシリンダブロックが用いられて構成されるエンジンの実働時においては、前述のような組付け変形に加え、エンジンの熱膨張や熱歪み等の熱負荷(熱応力)によって生じるボア変形(以下「熱変形」という。)がある。
Further, in the actual operation of the engine configured by using the cylinder block in which the cylinder head is assembled by the
図11(c)に示すように、エンジンの実働時においては、シリンダブロックは温度上昇し、シリンダボアは図11(c)の点線で示す組付け時の形状よりも周方向に膨張する。図11(c)においては、ボルト位相における変形は矢印P0で、ボルト位相以外における変形は矢印Q0で示している。 As shown in FIG. 11C, when the engine is actually operating, the temperature of the cylinder block rises, and the cylinder bore expands in the circumferential direction as compared with the assembled shape shown by the dotted line in FIG. In FIG. 11C, the deformation at the bolt phase is indicated by an arrow P0, and the deformation at other than the bolt phase is indicated by an arrow Q0.
上記のようなボア変形は、シリンダボアの真円度を悪化させることとなる。そして、組付け変形を含むエンジン実働時の熱変形によるシリンダボアの真円度の悪化は、シリンダボアにおけるピストンの摺動にともなうフリクション(摺動抵抗)の増大を招く。フリクションの増大は、内燃機関の出力の制限や燃費の悪化等の原因となる。 The bore deformation as described above deteriorates the roundness of the cylinder bore. Deterioration of the roundness of the cylinder bore due to thermal deformation during engine operation including assembly deformation causes an increase in friction (sliding resistance) due to sliding of the piston in the cylinder bore. The increase in friction causes the output of the internal combustion engine to be limited and the fuel consumption to deteriorate.
つまり、ピストンにはシリンダボアに対して摺接するピストンリングが装着されるところ、シリンダボアの真円度が悪化すると、シリンダボアにおいて真円から大径に変形する部分(拡径する部分)ではピストンリングによるシール性が低下し、浸出によるエンジンオイル消費やブローバイガスが増大する。こうした状況は、ピストンリングの張力(拡がろうとする力)を大きくし(高張力化し)、シリンダボアの大径に変化する部分でもピストンリングによる最低限の押付け力を確保することで避けることができる。しかし、ピストンリングの高張力化は、シリンダボアにおける全体的なフリクションの増大を招く。 In other words, when a piston ring that slides against the cylinder bore is attached to the piston, when the roundness of the cylinder bore deteriorates, the portion that deforms from a perfect circle to a large diameter (expanded portion) in the cylinder bore is sealed by the piston ring. The engine oil consumption and blow-by gas increase due to leaching. Such a situation can be avoided by increasing the tension of the piston ring (the force to spread) (increasing the tension) and ensuring a minimum pressing force by the piston ring even at the part where the cylinder bore changes to a large diameter. . However, increasing the tension of the piston ring causes an increase in overall friction in the cylinder bore.
そこで、前述のような問題を引き起こす原因となる、ボア変形を抑制するための技術として、例えば特許文献1に記載されている技術がある。
本文献には、シリンダブロックのヘッドボルトねじ穴近傍の肉厚を、他の部分よりも薄肉にする方法が開示されている。つまり、ヘッドボルトねじ穴近傍を薄肉とすることで、ヘッドボルト締結時にシリンダボアがヘッドボルトの位相に変形しやすくなり、他の部分の変形による真円度の悪化を防ぐという効果が得られる。
Therefore, as a technique for suppressing the bore deformation that causes the above-described problems, there is a technique described in Patent Document 1, for example.
This document discloses a method of making the thickness of the cylinder block near the head bolt screw hole thinner than other portions. That is, by thinning the vicinity of the head bolt screw hole, the cylinder bore is easily deformed to the phase of the head bolt when the head bolt is fastened, and the effect of preventing the roundness from being deteriorated due to deformation of other portions can be obtained.
また、シリンダボアの温度を均一に調節するための技術として、例えば特許文献2に記載されている技術がある。
本文献には、シリンダブロックに形成されたウォータジャケット内の底部にスペーサを配設し、冷却水の流れ方を調節する方法が開示されている。つまり、ウォータジャケットの底部のように、上部と比較して温度が上がりにくい部分にスペーサを配設することにより、温度が上がりやすい上部との温度差を少なくする効果が得られる。
Further, as a technique for uniformly adjusting the temperature of the cylinder bore, there is a technique described in
This document discloses a method in which a spacer is disposed at the bottom of a water jacket formed in a cylinder block to adjust the flow of cooling water. That is, an effect of reducing the temperature difference from the upper portion where the temperature is likely to rise can be obtained by arranging the spacer in a portion where the temperature is difficult to rise compared to the upper portion, such as the bottom portion of the water jacket.
しかし、特許文献1に開示されている内容の技術では、シリンダブロックにおけるシリンダボアについて所定の真円度を得るための加工に際し、シリンダブロックの肉厚を薄くする工程が別途必要となる。加工工程が増加することはコスト増につながり、量産性の向上を図るうえで好ましくない。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 requires an additional step of reducing the thickness of the cylinder block when processing the cylinder bore in the cylinder block to obtain a predetermined roundness. An increase in the number of processing steps leads to an increase in cost, which is not preferable for improving mass productivity.
また、特許文献2に開示されている内容の技術では、シリンダボアの周方向の温度差を低減させる方法が詳細に記載されておらず、特にボア変形が大きくなるウォータジャケット底部でシリンダボアの真円度を得るための具体的な技術は開示されていない。
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、シリンダブロックの加工に際して工程の増加をともなうことなく、エンジン実働時に生じるボア変形を抑制することができ、エンジン実働時におけるシリンダボア下部の真円度の悪化を防止することができるシリンダブロックの冷却構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the problem to be solved is that the bore deformation that occurs during engine operation is not accompanied by an increase in the number of processes when machining the cylinder block. An object of the present invention is to provide a cooling structure for a cylinder block that can be suppressed and can prevent deterioration of the roundness of the lower part of the cylinder bore during actual operation of the engine.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.
即ち、請求項1においては、締結部材によってシリンダヘッドが固定されるシリンダヘッド取付面と、該シリンダヘッド取付面に円柱状に開口されるシリンダボアと、該シリンダボアの周囲に溝状に形成されるウォータジャケットと、を備えるシリンダブロックの冷却構造であって、前記ウォータジャケットの底部において、前記締結部材による締結部に対応する位相におけるシリンダボアの冷却量を、前記締結部材による締結部以外に対応する位相におけるシリンダボア冷却量よりも、相対的に小さくする部材を、前記ウォータジャケット内に設けたものである。 That is, in claim 1, a cylinder head mounting surface to which the cylinder head is fixed by a fastening member, a cylinder bore opened in a cylindrical shape on the cylinder head mounting surface, and a water formed in a groove shape around the cylinder bore A cooling structure of a cylinder block comprising a jacket, wherein a cooling amount of the cylinder bore in a phase corresponding to a fastening portion by the fastening member is in a phase corresponding to a portion other than the fastening portion by the fastening member at a bottom portion of the water jacket. A member that is relatively smaller than the cylinder bore cooling amount is provided in the water jacket.
請求項2においては、前記部材は、前記ウォータジャケット内の底部における少なくとも内側で、前記締結部材による締結部に対応する位相に配設されるスペーサであり、該スペーサは、前記締結部材による締結部に対応する位相の、ウォータジャケット内の底部における少なくとも内側で、冷却水の流れを阻止するように形成されるものである。
In
請求項3においては、前記部材は、前記ウォータジャケット内の底部の外側で、前記締結部材による締結部以外に対応する位相に配設されるスペーサであり、該スペーサは、前記締結部材による締結部以外に対応する位相の、ウォータジャケット内の底部における冷却水の流速を、前記締結部材による締結部に対応する位相の、ウォータジャケット内の底部における冷却水の流速よりも上げるように形成されるものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明によれば、シリンダブロックの加工に際して工程の増加をともなうことなく、エンジン実働時に生じるボア変形を抑制することができるとともに、エンジン実働時におけるシリンダボア下部の真円度の悪化を防止することにより、内燃機関の出力の制限や燃費の悪化を防ぐことができる。
As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
That is, according to the present invention, it is possible to suppress the deformation of the bore that occurs during engine operation without increasing the number of processes when processing the cylinder block, and to prevent the roundness of the lower portion of the cylinder bore from deteriorating during engine operation. Thus, it is possible to prevent the output of the internal combustion engine from being limited and the fuel consumption from being deteriorated.
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1はシリンダブロック全体の平面図である。
図2は本発明の実施例1に係るシリンダブロックの、ウォータジャケット底部における水平断面図である。
図3(a)は図2におけるA1−A1線断面図、(b)は図2におけるB1−B1線断面図である。
図4は本発明の実施例1に係るボア変形を示す模式図である。
図5は本発明の実施例2に係るシリンダブロックの、ウォータジャケット底部における水平断面図である。
図6(a)は図5におけるA2−A2線断面図、(b)は図5におけるB2−B2線断面図である。
図7は本発明の実施例2に係るボア変形を示す模式図である。
図8は本発明の実施例3に係るシリンダブロックの、ウォータジャケット底部における水平断面図である。
図9(a)は図8におけるA3−A3線断面図、(b)は図8におけるB3−B3線断面図である。
図10は本発明の実施例3に係るボア変形を示す模式図である。
図11はシリンダボアに対するボルト締結部の配置および従来のボア変形を示す模式図である。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a plan view of the entire cylinder block.
FIG. 2 is a horizontal sectional view of the bottom of the water jacket of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention.
3A is a cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line B1-B1 in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram showing bore deformation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a horizontal sectional view of the bottom of the water jacket of the cylinder block according to the second embodiment of the present invention.
6A is a cross-sectional view taken along line A2-A2 in FIG. 5, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line B2-B2 in FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram showing bore deformation according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a horizontal sectional view of the bottom of the water jacket of the cylinder block according to the third embodiment of the present invention.
9A is a cross-sectional view taken along line A3-A3 in FIG. 8, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line B3-B3 in FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram showing bore deformation according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the arrangement of bolt fastening portions with respect to the cylinder bore and conventional bore deformation.
It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the following examples, but broadly covers the entire scope of the technical idea that the present invention truly intends, as will be apparent from the matters described in the present specification and drawings. It extends.
[シリンダブロック1の構成]
まず、図1〜図3を用いて、本発明のシリンダブロック冷却構造が適用されるシリンダブロック1の全体的な構成について説明する。
シリンダブロック1は、その本体がアルミニウムを材料として構成され、締結部材としてのヘッドボルト11によってシリンダヘッド2が固定されるシリンダヘッド取付面(以下「ヘッド取付面」という。)3と、該ヘッド取付面3に円柱状に開口されるシリンダボア4と、このシリンダボア4を囲む壁状部分であるシリンダ部5を介してシリンダボア4の周囲に溝状に形成されるウォータジャケット6と、を有する。
[Configuration of cylinder block 1]
First, the overall configuration of the cylinder block 1 to which the cylinder block cooling structure of the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
The cylinder block 1 is made of aluminum as a material, and a cylinder head mounting surface (hereinafter referred to as “head mounting surface”) 3 to which the
前記シリンダブロック1は、例えば図1に示す直列4気筒エンジン等のような多気筒エンジンを構成するものであり、シリンダボア4を複数(4気筒の場合は4個)備え、これらは中心軸方向が平行となるように隣り合う状態で一列に配設される。なお、本実施例において前記シリンダボア4は直列に4箇所配設されているが、その数は3箇所以下又は5箇所以上でもよく、本実施例に限定されるものではない。
The cylinder block 1 constitutes a multi-cylinder engine such as an in-line four-cylinder engine shown in FIG. 1, for example, and includes a plurality of cylinder bores 4 (four in the case of four cylinders), which have a central axis direction. They are arranged in a row so as to be parallel to each other. In the present embodiment, four
ヘッド取付面3は、シリンダブロック1の一側において平面として形成されるシール面であり、このヘッド取付面3に、ガスケットを介する等してシリンダヘッド2が組み付けられる。図2に示すように、ヘッド取付面3に対するシリンダヘッド2の組付けに際しては、前記のとおり締結部材としてヘッドボルト11が用いられる。つまり、ヘッドボルト11が、シリンダヘッド2を貫通するとともにシリンダブロック1に設けられる雌ねじ部分となるヘッドボルト穴12に螺挿されることにより、シリンダヘッド2がシリンダブロック1に対して締結固定される。
The
また、シリンダブロック1におけるヘッド取付面3と反対側には、図示せぬオイルパンが取り付けられる。以下、シリンダブロック1において、シリンダヘッド2が組み付けられる側を「上」とし、その反対側を「下」とする。そして、図1に示すように、シリンダボア4が並ぶ長手方向の一方(図1に示す上側)を前方向とし、反対方向の一方(図1に示す下側)を後方向とする。さらに、本実施例においては前方向に向かって左側方をスラスト方向、右側方を反スラスト方向とするが、該スラスト・反スラスト方向については、本実施例と逆に設定されるものでも良い。
An oil pan (not shown) is attached to the cylinder block 1 on the side opposite to the
前記シリンダヘッド2をシリンダブロック1に対して固定するための締結部としてのボルト締結部10、つまりヘッドボルト11が螺挿されるヘッドボルト穴12は、ヘッド取付面3においてシリンダボア4の周囲に設けられる。本実施例では、図1及び図2に示すように、シリンダボア4の周囲において略等間隔で4個設けられる。また、隣り合うシリンダボア4間においては2個のヘッドボルト穴12が共用される。つまりこの場合、例えば、直列4気筒エンジンを構成するシリンダブロックにおいては、一列に並んだ状態となる4個のシリンダボア4に対し、計10個のヘッドボルト穴12が設けられることとなる。
A
図3(a)、(b)に示すように、シリンダボア4は、その中心軸方向を上下方向とし、前記のとおり複数配設される。シリンダボア4に内装されるピストン7には、ピストンリング8が装着される。ピストン7は、ピストンリング8を介してシリンダボア4内を上下方向に往復摺動する。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a plurality of cylinder bores 4 are arranged as described above with the central axis direction as the vertical direction. A
各シリンダボア4におけるピストン7よりも上側の空間は、燃料および空気の混合気を燃焼するための燃焼室の一部を構成する。シリンダボア4は、前記混合気や燃焼によって生じたガスの機密を保つため、ホーニング加工等の仕上げ加工により、所定の真円度を有する円筒面に形成される。即ち、シリンダブロック1が用いられて製造されるエンジンの実動時には、前記燃焼室における混合気の爆発・燃焼によりピストン7が往復摺動し、これにより、ピストン7とコンロッド(連接棒)を介して連結されるクランク軸(出力軸)が回転する。 The space above the piston 7 in each cylinder bore 4 constitutes a part of a combustion chamber for burning a fuel / air mixture. The cylinder bore 4 is formed on a cylindrical surface having a predetermined roundness by a finishing process such as a honing process in order to keep the air-fuel mixture and gas generated by combustion confidential. That is, during the actual operation of the engine manufactured using the cylinder block 1, the piston 7 reciprocates and slides due to the explosion / combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber, whereby the piston 7 and the connecting rod (connecting rod) are interposed. The connected crankshaft (output shaft) rotates.
ウォータジャケット6は、冷却水6aの通路であり、シリンダブロック1の鋳造に際して複数のシリンダボア4を取り囲むように形成される。ウォータジャケット6は、シリンダボア4に対してシリンダ部5を介して設けられる。
シリンダ部5は、シリンダボア4を取り囲むように形成される円筒状の壁状部分であり、図1に示すように、隣り合うシリンダボア4に対しては円筒状の部分が繋がった状態となる。
The
The
即ち、ウォータジャケット6は、シリンダ部5の外周面と、これに対向するように形成される外周壁面とにより、ヘッド取付面3側に開口するように形成される。つまり、本実施例のシリンダブロック1は、ウォータジャケット6がヘッド取付面3側に開放されているオープンデッキ型の構造となっている。このウォータジャケット6により、シリンダ部5を介してシリンダボア4等が冷却される。
That is, the
[シリンダブロック冷却構造の実施例1]
次に、図2〜図4を用いて、実施例1に係るシリンダブロック冷却構造について説明する。
本実施例のシリンダブロック1においては、前記ウォータジャケット6内の底部における内側で、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10に対応する位相にスペーサ17が配設され、該スペーサ17は、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10に対応する位相の、ウォータジャケット6内の底部における内側で、冷却水6aの流れを阻止するように形成される。
[Example 1 of Cylinder Block Cooling Structure]
Next, the cylinder block cooling structure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
In the cylinder block 1 of the present embodiment, a
ここで、シリンダボア4の円周形状に対する「位相」とは、次のとおりである。即ち、円柱状の孔部であるシリンダボア4は、その中心軸方向視で円周形状となる。このシリンダボア4の円周形状に対しては、中心軸の位置を中心とした円周上における角度が定まる。この角度(角度範囲)が、シリンダボア4の円周形状に対する「位相」となる。
Here, the “phase” with respect to the circumferential shape of the cylinder bore 4 is as follows. That is, the cylinder bore 4, which is a cylindrical hole, has a circumferential shape when viewed in the central axis direction. With respect to the circumferential shape of the cylinder bore 4, an angle on the circumference around the position of the central axis is determined. This angle (angle range) is a “phase” with respect to the circumferential shape of the
したがって、シリンダボア4の円周形状に対してヘッドボルト11によるボルト締結部10に対応する位相とは、図2に示すように、シリンダボア4が円周形状となるその中心軸方向視において、中心軸の位置Cを中心とする円周上における角度について、中心(位置C)からボルト締結部10およびその近傍部分を含む方向の所定の角度範囲α1となる。
そして、シリンダボア4の円周形状に対してヘッドボルト11によるボルト締結部10以外に対応する位相とは、同じく図2に示すように、中心(位置C)からボルト締結部10およびその近傍部分を含まない方向の所定の角度範囲β1となるのである。換言すれば、シリンダボア4に対して前後方向、及びスラスト・反スラスト方向の所定の角度範囲となるのである。
Accordingly, the phase corresponding to the
The phase other than the
本実施例のように、ボルト締結部10がシリンダボア4の周囲において略等間隔で4個設けられる構成においては、前記のようなボルト締結部10に対応する位相(角度範囲α1)が、各シリンダボア4のそれぞれについて4箇所存在することとなる。また、ボルト締結部10以外に対応する位相(角度範囲β1)も、理論上は同じく4箇所存在するが、図2に示すように、隣接するシリンダボア4の間においてはウォータジャケット6が介在しない。このため、実質的には、隣に他のシリンダボア4が存在しない部分の数だけ、即ちシリンダブロック1の前後端に位置するシリンダボア4であれば3箇所、前後を他のシリンダボア4に挟まれたシリンダボア4であればスラスト方向及び反スラスト方向に2箇所存在することとなる。
以下では、シリンダボア4の円周形状に対してヘッドボルト11によるボルト締結部10に対応する位相(角度範囲α1)を「ボルト位相」とし、ボルト締結部10以外に対応する位相(角度範囲β1)を「非ボルト位相」とする。
In the configuration in which four
Hereinafter, the phase (angle range α1) corresponding to the
スペーサ17は、ウォータジャケット6内のスペースを部分的に埋め、シリンダ部5に冷却水6aが当たる面積や強さを調整して、シリンダ部5の壁の温度を均一化するように働く。たとえば、上下方向には、シリンダ部5の上部の方が燃焼室からの熱で温度が上がるので、スペーサ17でシリンダ部5の下部を覆って冷却水6aがシリンダ部5の上部を選択的に強く冷却するようにするのである。
The
スペーサ17はシリンダブロック1と別体に形成されて、ウォータジャケット6内に配置されることが望ましい。その理由は、別体形成にすることにより、シリンダブロック1の鋳造における型構造の自由度が上がり、また生産性が上がり、またシリンダヘッド2締結時のシリンダブロック1外壁の変形がシリンダボア4に悪影響を及ぼさなくなる、等である。ただし、スペーサ17はシリンダブロック1と一体に形成されてもよい。
The
また、スペーサ17の材質は、金属、樹脂、ゴム、スポンジ等、任意であるが、燃焼室からの熱を利用するという観点からは、断熱性の高い素材であることが望ましい。そして、シリンダヘッド2とのボルト締結時にシリンダブロック1の外壁の変形がシリンダボア4に影響しないようにする観点からは、外力が加わった時に自身が変形して吸収できるものであることが望ましい。さらに、ウォータジャケット6内への配置の簡便性という観点からは、各スペーサ17相互については連続的・一体的に形成されることが望ましい。
The material of the
本実施例においては、図2及び図3(a)、(b)に示すように、ウォータジャケット6内の底部における内側で、前記ボルト位相の部分に前記スペーサ17が設けられる。
即ち、ウォータジャケット6の底部の内側において、前記ボルト位相(角度範囲α1)の部分にはスペーサ17が配設されて冷却水6aの流れが低減するのに対して、前記非ボルト位相(角度範囲β1)にはスペーサ17が配設されないため冷却水6aが円滑に流れることにより、前記ボルト位相のシリンダ部5の冷却が抑制され、前記非ボルト位相のシリンダ部5の冷却が促進されるようにしているのである。
In this embodiment, as shown in FIGS. 2, 3 (a), and 3 (b), the
That is, on the inner side of the bottom of the
このように構成することにより、前記ウォータジャケット6の底部において、前記ボルト位相のシリンダ部5が前記非ボルト位相のシリンダ部5に対して相対的に高温となり、前記ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量が、前記非ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量よりも大きくなる。
具体的には、前記ボルト位相のシリンダ部5の冷却が抑制され、非ボルト位相のシリンダ部5に対して相対的に高温になることにより、図4に示すように、非ボルト位相におけるボア変形Q1に対し、ボルト位相におけるボア変形P1が大きくなり、組付け変形時のボルト位相における変形を相殺することができる。即ち、エンジン実働時におけるシリンダボア4の真円度の悪化を防止することができるのである。
With this configuration, at the bottom of the
Specifically, the cooling of the
このように、組付け時の4次変形及び熱膨張によるボア4次変形が顕著に発生するヘッドボルト11の下端より下側であるシリンダボア4の下部、即ちウォータジャケット6の底部において、前記ウォータジャケット6内の底部の内側に配設されるスペーサ17を、前記ボルト位相のシリンダボア4の冷却を妨げるように形成することにより、つまり、前記ボルト位相におけるウォータジャケット6内の底部の内側にスペーサ17を配置することにより、該ボルト位相におけるウォータジャケット6内の底部に冷却水6aが流れにくいように構成している。
As described above, the water jacket is formed at the lower portion of the cylinder bore 4 below the lower end of the head bolt 11 where the quaternary deformation during assembly and the quaternary deformation due to thermal expansion occur, that is, at the bottom of the
これにより、ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部のシリンダボア4の冷却量が、非ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部のシリンダボア4の冷却量よりも小さくなる。即ち、ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部の温度が、非ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部の温度に対して相対的に高くなるため、該ボルト位相における熱膨張によるシリンダボア4の変形量が、前記非ボルト位相における熱膨張によるシリンダボア4の変形量よりも大きくなるのである。
Thereby, the cooling amount of the cylinder bore 4 in the inner bottom portion of the
従って、シリンダブロック1の加工に際して工程の増加をともなうことなく、エンジン実働時に生じるボア変形を抑制することができる。即ち、エンジン実働時の熱変形によるシリンダボア4のウォータジャケット6底部の4次真円度の悪化を防ぎ、シリンダボア4におけるピストン7の摺動にともなうフリクション(摺動抵抗)を低減させることにより、内燃機関の出力の制限や燃費の悪化を防ぐことができるのである。
Accordingly, it is possible to suppress bore deformation that occurs during engine operation without increasing the number of processes when processing the cylinder block 1. That is, the deterioration of the fourth roundness of the bottom of the
なお、本実施例において前記スペーサ17は、ウォータジャケット6内の底部における内側だけでなく、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10に対応する位相の、ウォータジャケット6内の底部に配設する構成にもできる。即ち、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10に対応する位相の冷却水6aの流れを完全に阻止するように構成するのである。
In the present embodiment, the
上記のように構成することにより、ウォータジャケット6の底部の内側において、前記ボルト位相(角度範囲α1)の部分にはスペーサ17が配設されて冷却水6aの流れが阻止されるのに対して、前記非ボルト位相(角度範囲β1)にはスペーサ17が配設されないため冷却水6aが流れることにより、前記ボルト位相のシリンダ部5の冷却が行われず、前記非ボルト位相のシリンダ部5のみの冷却が行われるのである。
By configuring as described above, the
これにより、前記ウォータジャケット6の底部において、前記ボルト位相のシリンダ部5が前記非ボルト位相のシリンダ部5に対して相対的により高温となり、前記ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量が、前記非ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量よりもより大きくすることができるのである。即ち、エンジン実働時におけるシリンダボア4の真円度の悪化をより効果的に防止することができるのである。
Thus, at the bottom of the
[シリンダブロック冷却構造の実施例2]
次に、図5〜図7を用いて、実施例2に係るシリンダブロック冷却構造について説明する。なお、以下に説明するシリンダブロック冷却構造の各実施例に関して、既述の実施例と共通する部分については、同符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施例のシリンダブロック1においては、前記ウォータジャケット6内の底部の外側で、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10以外に対応する位相にスペーサ27が配設され、該スペーサ27は、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10以外に対応する位相の、ウォータジャケット6内の底部における冷却水6aの流速を、前記ボルト締結部10に対応する位相の、ウォータジャケット6内の底部における冷却水6aの流速よりも上げるように形成される。
[Example 2 of Cylinder Block Cooling Structure]
Next, the cylinder block cooling structure according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, regarding each embodiment of the cylinder block cooling structure described below, portions common to the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
In the cylinder block 1 of the present embodiment, a
具体的には、図5及び図6(a)、(b)に示すように、前記非ボルト位相の部分で、前記ウォータジャケット6内の底部の外側のみに、前記スペーサ27が設けられるのである。
即ち、ウォータジャケット6の底部の外側において、前記非ボルト位相(角度範囲β2)の部分にスペーサ27が配設され、前記ボルト位相(角度範囲α2)にはスペーサ27が配設されないことにより、前記非ボルト位相の冷却水6aの経路がボルト位相よりも相対的に狭くなる。これにより、非ボルト位相の冷却水6aの流速をボルト位相より上げることで、該非ボルト位相のシリンダ部5の冷却をボルト位相に比較して促進しているのである。
Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6A and 6B, the
That is, on the outside of the bottom of the
このように構成することにより、前記ウォータジャケット6の底部において、前記ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量が、前記非ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量よりも大きくなる。
具体的には、前記非ボルト位相のシリンダ部5の冷却がボルト位相の冷却に比較して促進されることにより、図7に示すように、ボルト位相におけるボア変形P2に対し、非ボルト位相におけるボア変形Q2が小さくなり、組付け変形時のボルト位相における変形を相殺することができる。即ち、エンジン実働時におけるシリンダボア4の真円度の悪化を防止することができるのである。
With this configuration, the cylinder bore deformation amount due to thermal expansion in the bolt phase at the bottom of the
Specifically, the cooling of the
このように、組付け時の変形及び熱膨張によるボア変形が顕著に発生するヘッドボルト11の下端より下側であるシリンダボア4の下部、即ちウォータジャケット6の底部において、前記ウォータジャケット6内の底部の外側に配設されるスペーサ27を、前記非ボルト位相のシリンダボア4の冷却を促進するように形成することにより、つまり、前記非ボルト位相におけるウォータジャケット6内の底部にスペーサ27を配置することにより、該非ボルト位相のウォータジャケット6内の底部における冷却水6aの流速をボルト位相より上げるように構成している。
In this way, the bottom of the
これにより、ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部のシリンダボア4の冷却量が、非ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部のシリンダボア4の冷却量よりも小さくなる。即ち、ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部の温度が、非ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部の温度に対して相対的に高くなるため、該ボルト位相における熱膨張によるシリンダボア4の変形量が、前記非ボルト位相における熱膨張によるシリンダボア4の変形量よりも大きくなるのである。
Thereby, the cooling amount of the cylinder bore 4 in the inner bottom portion of the
従って、シリンダブロック1の加工に際して工程の増加をともなうことなく、エンジン実働時に生じるボア変形を抑制することができる。即ち、エンジン実働時の熱変形によるシリンダボア4の真円度の悪化を防ぎ、シリンダボア4におけるピストン7の摺動にともなうフリクション(摺動抵抗)を低減させることにより、内燃機関の出力の制限や燃費の悪化を防ぐことができるのである。 Accordingly, it is possible to suppress bore deformation that occurs during engine operation without increasing the number of processes when processing the cylinder block 1. That is, the deterioration of the roundness of the cylinder bore 4 due to thermal deformation during actual operation of the engine is prevented, and the friction (sliding resistance) due to the sliding of the piston 7 in the cylinder bore 4 is reduced, thereby limiting the output of the internal combustion engine and fuel consumption. It is possible to prevent the deterioration.
[シリンダブロック冷却構造の実施例3]
次に、図8〜図10を用いて、実施例3に係るシリンダブロック冷却構造について説明する。
本実施例のシリンダブロック1においては、前記ウォータジャケット6内の底部に配設されるスペーサ37を備え、該スペーサ37は、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10に対応する位相の、ウォータジャケット6内の底部において冷却水6aの流れを阻止するとともに、前記ヘッドボルト11によるボルト締結部10以外に対応する位相の、ウォータジャケット6内の底部における冷却水6aの流速を、前記ボルト締結部10に対応する位相の、ウォータジャケット6内の底部における冷却水6aの流速よりも相対的に上げるように形成される。
[Example 3 of Cylinder Block Cooling Structure]
Next, the cylinder block cooling structure according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
The cylinder block 1 of this embodiment includes a
具体的には、図8及び図9(a)、(b)に示すように、前記ボルト位相の部分は前記ウォータジャケット6内の底部に、前記非ボルト位相の部分は前記ウォータジャケット6内の底部の外側に配設されるように、前記スペーサ37が形成されるのである。
即ち、ウォータジャケット6の底部において、前記ボルト位相(角度範囲α3)の部分にスペーサ37を配設するとともに、ウォータジャケット6の底部の外側で前記非ボルト位相(角度範囲β3)の部分にスペーサ37を配設して、前記ボルト位相の部分の底部に冷却水6aが流れないように構成するとともに、前記非ボルト位相の部分の底部においては冷却水6aが流れるように構成している。即ち、前記非ボルト位相の部分の底部においては冷却水6aの流速を前記ボルト締結部10に対応する位相よりも相対的に上げるように構成しているのである。
Specifically, as shown in FIGS. 8 and 9A and 9B, the bolt phase portion is in the bottom of the
That is, a
これにより、ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部のシリンダボア4の冷却量が、非ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部のシリンダボア4の冷却量よりも小さくなり、ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部の温度が、非ボルト位相におけるウォータジャケット6内底部の温度に対して相対的に高くなる。
As a result, the cooling amount of the cylinder bore 4 in the inner bottom portion of the
従って、前記ウォータジャケット6の底部において、前記ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量が、前記非ボルト位相における、熱膨張によるシリンダボア変形量よりも大きくなる。
具体的には、前記ボルト位相のシリンダ部5の冷却が行われず、前記非ボルト位相のシリンダ部5の冷却が促進されることにより、図10に示すように、ボルト位相におけるボア変形P3がより大きくなるとともに、非ボルト位相におけるボア変形Q3がより小さくなり、組付け変形時のボルト位相における変形をさらに相殺することができる。即ち、エンジン実働時におけるシリンダボア4の真円度の悪化をより防止することができるのである。
Accordingly, at the bottom of the
Specifically, the cooling of the
このように、組付け時の変形及び熱膨張によるボア変形が顕著に発生するヘッドボルト11の下端より下側であるシリンダボア4の下部、即ちウォータジャケット6の底部において、前記ウォータジャケット6内の底部に配設されるスペーサ37を、ボルト位相のウォータジャケット6内の底部において冷却水6aの流れを阻止するとともに、非ボルト位相のウォータジャケット6内の底部において冷却水6aの流速を上げるように形成して、つまり、前記ボルト位相のシリンダボア4の冷却を妨げるとともに、前記非ボルト位相のシリンダボア4の冷却を促進するように形成することにより、該ボルト位相における熱膨張によるシリンダボア4の変形量が、前記非ボルト位相における熱膨張によるシリンダボア4の変形量よりも大きくなる。
In this way, the bottom of the
従って、シリンダブロック1の加工に際して工程の増加をともなうことなく、エンジン実働時に生じるボア変形をさらに抑制することができる。即ち、エンジン実働時の熱変形によるシリンダボア4の真円度の悪化を防ぎ、シリンダボア4におけるピストン7の摺動にともなうフリクション(摺動抵抗)をより低減させることにより、内燃機関の出力の制限や燃費の悪化をさらに防ぐことができるのである。 Therefore, it is possible to further suppress the bore deformation that occurs during engine operation without increasing the number of processes when processing the cylinder block 1. That is, the deterioration of the roundness of the cylinder bore 4 due to thermal deformation during engine operation is prevented, and the friction (sliding resistance) associated with the sliding of the piston 7 in the cylinder bore 4 is further reduced, thereby limiting the output of the internal combustion engine. This can further prevent deterioration of fuel consumption.
1 シリンダブロック
2 シリンダヘッド
3 ヘッド取付面(シリンダヘッド取付面)
4 シリンダボア
5 シリンダ部
6 ウォータジャケット
7 ピストン
10 ボルト締結部(締結部)
11 ヘッドボルト(締結部材)
17 スペーサ
1
4 Cylinder bore 5
11 Head bolt (fastening member)
17 Spacer
Claims (3)
該シリンダヘッド取付面に円柱状に開口されるシリンダボアと、
該シリンダボアの周囲に溝状に形成されるウォータジャケットと、
を備えるシリンダブロックの冷却構造であって、
前記ウォータジャケットの底部において、
前記締結部材による締結部に対応する位相におけるシリンダボアの冷却量を、
前記締結部材による締結部以外に対応する位相におけるシリンダボアの冷却量よりも、
相対的に小さくする部材を、
前記ウォータジャケット内に設けた、
ことを特徴とする、シリンダブロック冷却構造。 A cylinder head mounting surface to which the cylinder head is fixed by a fastening member;
A cylinder bore opened in a cylindrical shape on the cylinder head mounting surface;
A water jacket formed in a groove shape around the cylinder bore;
A cooling structure for a cylinder block comprising:
At the bottom of the water jacket,
The amount of cooling of the cylinder bore in the phase corresponding to the fastening portion by the fastening member,
Than the cooling amount of the cylinder bore in the phase corresponding to other than the fastening part by the fastening member,
A relatively small member
Provided in the water jacket,
A cylinder block cooling structure characterized by the above.
前記ウォータジャケット内の底部における少なくとも内側で、前記締結部材による締結部に対応する位相に配設されるスペーサであり、
該スペーサは、前記締結部材による締結部に対応する位相の、ウォータジャケット内の底部における少なくとも内側で、冷却水の流れを阻止するように形成される、
ことを特徴とする、請求項1に記載のシリンダブロック冷却構造。 The member is
A spacer disposed at a phase corresponding to a fastening portion by the fastening member at least inside the bottom portion in the water jacket;
The spacer is formed to block the flow of cooling water at least inside the bottom of the water jacket in a phase corresponding to the fastening portion by the fastening member.
The cylinder block cooling structure according to claim 1, wherein:
前記ウォータジャケット内の底部の外側で、前記締結部材による締結部以外に対応する位相に配設されるスペーサであり、
該スペーサは、前記締結部材による締結部以外に対応する位相の、ウォータジャケット内の底部における冷却水の流速を、前記締結部材による締結部に対応する位相の、ウォータジャケット内の底部における冷却水の流速よりも上げるように形成される、
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のシリンダブロック冷却構造。 The member is
A spacer disposed outside the bottom of the water jacket and in a phase corresponding to a portion other than the fastening portion by the fastening member;
The spacer has a flow rate of cooling water at a bottom portion in the water jacket of a phase corresponding to a portion other than the fastening portion by the fastening member, and a cooling water flow rate at a bottom portion in the water jacket of a phase corresponding to the fastening portion by the fastening member. Formed to be higher than the flow rate,
The cylinder block cooling structure according to claim 1, wherein the cylinder block cooling structure is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008104146A JP2009257107A (en) | 2008-04-11 | 2008-04-11 | Cylinder block cooling structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008104146A JP2009257107A (en) | 2008-04-11 | 2008-04-11 | Cylinder block cooling structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009257107A true JP2009257107A (en) | 2009-11-05 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2009257107A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101963109A (en) * | 2010-10-31 | 2011-02-02 | 无锡开普动力有限公司 | Machine body water channel structure of line water cooled engine |
-
2008
- 2008-04-11 JP JP2008104146A patent/JP2009257107A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101963109A (en) * | 2010-10-31 | 2011-02-02 | 无锡开普动力有限公司 | Machine body water channel structure of line water cooled engine |
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