JP2000328942A - ディーゼルエンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１及び第２吸気ポート１１，１２が気筒円
周方向に指向して各気筒２内にに開口するダブルタンジ
ェンシャルポートとされ、吸気及び排気弁１３，１８が
エンジン前後方向（気筒列方向）に交互にかつ千鳥配置
された直列４気筒ディーゼルエンジン１において、グロ
ープラグ孔３２の周囲等の気筒まわりの冷却性を高め
て、信頼性の向上を図る。 【解決手段】 各気筒２毎に排気ポート１７がエンジン
前側に、吸気ポート１１，１２がエンジン後側に位置す
る場合に、シリンダヘッド４のウォータジャケットＷ
を、冷却水が吸気側側壁部４ａに近い側をエンジン前側
から後側に流れ、エンジン後端部で折り返して、排気側
側壁部４ｂに近い側をエンジン後側から前側に流れて、
冷却水出口３４から排出されるように構成する。吸気側
側壁部４ａに近い方の２つのポート開口部１２ａ、１７
ａの間に、グロープラグ孔３３を開口させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの冷却装置に関し、特に、４弁式エンジンにおけるシ
リンダヘッドのウォータジャケット構造の技術分野に属
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のディーゼルエンジン
の冷却装置として、例えば特開平８−２７１４９８号公
報や特開平８−２７０５０１号公報にそれぞれ開示され
るように、各気筒毎の２つの吸気ポートを共に気筒円周
方向を指向させながら気筒内に開口させたダブルタンジ
ェンシャルポートとして、吸気充填効率の向上とスワー
ル強化との両立を図るようにしたものが知られている。
このものでは、例えば図７に示すように、２つの吸気ポ
ートのうちの一方ａが、気筒外周に沿って大きく回り込
むように長く形成され、エンジンの排気側（図の手前
側）に近いところで、気筒円周方向を向いて気筒ｂ内に
直線的に開口する一方、もう一つの吸気ポートｃは相対
的に短く形成され、エンジンの吸気側に近いところで同
様に気筒ｂ内に直線的に開口しており、図示しないが、
各気筒毎の２つずつの吸気弁及び排気弁は気筒列方向に
交互に配置されるとともに、平面視で、気筒列方向に全
体としてジグザグに並んだいわゆる千鳥配置とされてい
る。尚、この明細書中で「平面視で」というときには、
気筒軸心に沿って見た状態をいうものとする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、シ
リンダヘッドの最大熱応力はロアデッキ部の弁座間（ブ
リッジ部）に発生するので、この部分の幅が狭い４弁式
エンジンにあっては、塑性疲労による破損を防止するた
めに気筒まわりの冷却性を高める必要性が特に大きい。

【０００４】しかしながら、前記従来例のような吸気ポ
ートレイアウトのものでは、吸気及び排気ポートのうち
の少なくとも１つが気筒まわりを囲むように形成される
ため、ウォータジャケット内から見ると、そのポートの
周壁部により冷却水の流れが妨げられることになり、冷
却性が低下しやすいという不具合がある。

【０００５】しかも、例えば直噴式ディーゼルエンジン
の場合、気筒軸心を取り囲む４つのポート開口部の中心
に燃料噴射ノズルのボス部が配置されるので、このボス
部の周囲の熱負荷が大きくなりやすい。

【０００６】さらに、自動車用ディーゼルエンジンの場
合、通常、冷間始動性の向上のために気筒毎にグロープ
ラグを配設しており、そのグロープラグを収容するグロ
ープラグ孔が前記ボス部の近傍で気筒内に開口している
ので、この開口部の周辺における信頼性低下が懸念され
る。

【０００７】本発明は斯かる諸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、４弁式ディーゼルエ
ンジンのシリンダヘッドにおいて、ウォータジャケット
内の冷却水流れの設定に工夫を凝らし、グロープラグ孔
の周囲等の気筒まわりの冷却性を高めて、信頼性の向上
を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成すべ
く、本発明では、ウォータジャケット内のポート周壁部
を冷却水のガイド部材として機能させ、気筒列方向に流
れる冷却水をグロープラグ孔や気筒軸心に向けるように
した。

【０００９】具体的に、請求項１の発明では、エンジン
のシリンダヘッドに複数の気筒毎の吸気及び排気ポート
が気筒列方向に交互に配設され、該各吸気ポートの下流
端が気筒列方向から見て気筒軸心の左右両側の２カ所で
それぞれ気筒内に開口される一方、上流端がシリンダヘ
ッドにおける左右いずれか一方の吸気側側壁部に開口さ
れ、前記各排気ポートの上流端が気筒列方向から見て気
筒軸心の左右両側の２カ所でそれぞれ気筒内に開口され
る一方、下流端がシリンダヘッドにおける前記吸気側側
壁部とは反対側の排気側側壁部に開口されており、前記
シリンダヘッドには前記吸気及び排気ポートを囲むよう
にウォータジャケットが形成されているディーゼルエン
ジンの冷却装置を前提とする。そして、前記複数の気筒
の各々の排気ポートが気筒列方向いずれか一側である前
側に位置する一方、吸気ポートは反対側の気筒列方向後
側に位置するものとし、前記各気筒毎の吸気ポートの２
つの下流端開口部のうちの一方と該下流端開口部に隣接
する排気ポートの上流端開口部との間に、グロープラグ
を収容するグロープラグ孔を開口させるとともに、前記
ウォータジャケット内の冷却水を、気筒列方向から見て
前記吸気側側壁部に近い側で気筒列方向前側から後側に
向かって流れる一方、排気側側壁部に近い側では気筒列
方向後側から前側に向かって流れるように構成する。

【００１０】前記の構成により、シリンダヘッドの吸気
側側壁部に近い側のウォータジャケット内では、全体と
して冷却水が気筒列方向前側の端部から後側に向かって
流れるとともに、各気筒まわりでは吸気ポート周壁部に
よって気筒中心に向かうように指向される。一方、排気
側側壁部に近い側では、冷却水は全体として気筒列方向
後側の端部から前側に流れるとともに、前記と同様、各
気筒毎に排気ポート周壁部により気筒中心に向かうよう
に指向される。つまり、各気筒毎の吸気及び排気ポート
周壁部が、それぞれ冷却水を気筒中心に指向させる冷却
水ガイドとして機能するようになり、これにより、気筒
まわりの冷却性が大幅に高められるとともに、グロープ
ラグ孔の開口部周囲も効果的に冷却され、よって、シリ
ンダヘッドの信頼性向上が図られる。

【００１１】請求項２の発明では、シリンダヘッドの気
筒列方向前側の端部における吸気側側壁部に近い側に、
ウォータジャケット内への冷却水取入口を開口させる一
方、排気側側壁部に近い側に冷却水出口を開口させ、そ
の冷却水取入口と冷却水出口との間に、シリンダヘッド
の端壁部と該端壁部に最も近い気筒の排気ポート周壁部
とを繋ぐように隔壁部を設ける。一方、シリンダヘッド
の気筒列方向後側の端壁部と該端壁部に最も近い気筒の
吸気ポート周壁部との間には、冷却水を流通させる流通
部を設ける構成とする。

【００１２】この構成では、シリンダヘッドの気筒列方
向前側の端壁部と隣接する排気ポート周壁部とが隔壁部
により繋がれているので、冷却水取入口を通ってウォー
タジャケットの気筒列方向前側の端部に取入れられた冷
却水は、そこから排気側側壁部の方に向かうことはな
く、吸気側側壁部に近い側を気筒列方向後側に向かって
流れるようになる。そして、冷却水は気筒列方向後側の
端部において、シリンダヘッドの端壁部と隣接する吸気
ポート周壁部との間の流通部を通って排気側側壁部に近
い側に流れ、ここから気筒列方向前側に向かって流れて
冷却水出口から排出される。つまり、冷却水を吸気側側
壁部に近い側で気筒列方向前側の端部から後側に向かっ
て流れるようにする一方、排気側側壁部に近い側では反
対に気筒列方向後側の端部から前側に向かって流れるよ
うにすることができる。

【００１３】請求項３の発明では、シリンダヘッドの気
筒列方向後側の端部における排気側側壁部に近い側に、
ウォータジャケット内への冷却水取入口を開口させる一
方、吸気側側壁部に近い側に冷却水出口を開口させ、そ
の冷却水取入口と冷却水出口との間に、シリンダヘッド
の端壁部と該端壁部に最も近い気筒の吸気ポート周壁部
とを繋ぐように隔壁部を設ける。一方、シリンダヘッド
の気筒列方向前側の端壁部と、該端壁部に最も近い気筒
の排気ポート周壁部との間には、冷却水を流通させる流
通部を設ける構成とする。

【００１４】この構成によれば、請求項２の発明と同様
の作用により、冷却水取入口を通ってウォータジャケッ
トの気筒列方向後側の端部に取入れられた冷却水が、そ
こから排気側側壁部に近い側を気筒列方向前側に向かっ
て流れ、気筒列方向前側の端部で折り返して、吸気側側
壁部に近い側を気筒列方向後側に向かって流れた後に、
冷却水出口から排出される。

【００１５】請求項４の発明では、請求項２又は３のい
ずれかの発明において、隣り合う気筒の互いに隣接する
吸気及び排気ポートの周壁部同士を繋ぐ連結壁部を設け
る構成とする。

【００１６】この構成では、ウォータジャケットが連結
壁部によって吸気側側壁部に近い側と排気側側壁部に近
い側とに区画され、その各々における冷却水の流れの独
立性が高まるので、請求項２又は３の発明による作用効
果を十分に得ることができる。その際、前記連結壁部を
ロアデッキ部上面とミドルデッキ部下面との間に部分的
に設けるようにすれば、シリンダヘッド全体の変形は適
度に許容されるようになり、拘束緩和が図られる。

【００１７】請求項５の発明では、請求項２の発明にお
けるグロープラグ孔を、気筒列方向から見て吸気側側壁
部に近い側に設けるものとし、また、請求項６の発明で
は、請求項３の発明におけるグロープラグ孔を、気筒列
方向から見て排気側側壁部に近い側に設けるものとす
る。こうすれば、ウォータジャケット内を気筒列方向に
往復する冷却水流れにおいて、上流側にグロープラグ孔
が配置されるので、そのグロープラグ孔周辺の冷却性を
さらに高めることができる。

【００１８】請求項７の発明では、請求項５の発明にお
いて、ウォータジャケット内にシリンダブロック側から
冷却水を導入する導入孔を、気筒列方向から見て吸気側
側壁部に近い側でかつ各気筒間のロアデッキ部に開口さ
せる構成とする。こうすれば、各導入孔からウォータジ
ャケット内に導入された冷却水により、各気筒毎のグロ
ープラグ孔の周辺を効果的に冷却することができる。

【００１９】請求項８の発明では、請求項６の発明にお
いて、ウォータジャケット内にシリンダブロック側から
冷却水を導入する導入孔を、気筒列方向から見て排気側
側壁部に近い側でかつ各気筒間のロアデッキ部に開口さ
せる構成とする。こうすれば、請求項７の発明と同様の
作用効果が得られる。

【００２０】請求項９の発明では、請求項７又は８のい
ずれかの発明における導入孔がロアデッキ部を直線的に
貫通しており、グロープラグ孔は気筒列方向から見て前
記導入孔の延長線上に位置するものとする。こうするこ
とで、グロープラグ孔の周辺は導入孔からの冷却水によ
って直接的に冷やされるようになり、請求項７又は８の
発明の作用効果がさらに高められる。

【００２１】請求項１０の発明では、請求項２又は３の
いずれかの発明において、冷却水出口から排出された冷
却水を車両のラジエータに流通させる排出通路が設けら
れていて、この排出通路の途中にサーモスタットを配設
するものとする。

【００２２】すなわち、一般に、車載エンジンの冷却装
置においては、車両のラジエータからエンジン側への冷
却水の経路にサーモスタットを配設して、冷却水温を目
標値に維持するようにしている。しかし、このようにエ
ンジンへの入り口側にサーモスタットを配設すると、サ
ーモスタットは冷却水経路においてウォータポンプの吸
い込み側に位置することになるので、この吸い込み側の
水圧の低下に伴い高水温時にキャビテーションが発生し
て、冷却水流量が著しく低下する虞れがある。そこで、
本発明では、サーモスタットをシリンダヘッドからラジ
エータへ向かう冷却水の排出通路に配設し、前記の冷却
水流量の急減に起因するシリンダヘッドの過熱を未然に
防止することで、信頼性のさらなる向上を図ることがで
きる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２４】（エンジン全体構成）図２は本発明の実施
形態に係る４気筒直噴式ディーゼルエンジン１を示し、
このエンジン１は４つの気筒２，２，…（図１参照）を
有する鋳鉄製シリンダブロック３と、その上に組み付け
られたアルミ合金製シリンダヘッド４と、該シリンダヘ
ッド４上面に組み付けられたシリンダヘッドカバー５
と、シリンダブロック３の下面に組み付けられたオイル
パン６とを有するものである。各気筒２内には、燃焼室
を区画しかつクランク軸７に連結されるピストン８が往
復動可能に嵌挿され、この気筒２内の燃焼室に燃料噴射
ノズル９から燃料がダイレクトに噴射供給されるように
なっている。

【００２５】前記シリンダヘッド４の吸気側（図の右
側）側壁部４ａには吸気マニホルド１０が取り付けられ
ていて、吸気はこの吸気マニホルド１０からシリンダヘ
ッド４の吸気ポート１２を流通し、吸気弁１３，１３
（図３参照）を経て各気筒２内の燃焼室へ供給される。
また、吸気マニホルド１０の隣りには燃料噴射ポンプ１
４が配設され、図示しないタイミングベルトを介してク
ランク軸７により駆動されて、各気筒２に対応する燃料
噴射ノズル９に対し燃料供給管１５を介して高圧燃料を
圧送供給するようになっている。

【００２６】一方、シリンダヘッド４の排気側（図の左
側）側壁部４ｂには排気マニホルド１６が取り付けら
れ、この排気マニホルド１６が排気ポート１７により排
気弁１８，１８を介して各気筒２内の燃焼室に連通され
ていて、該燃焼室から燃焼ガスを排出するようになって
いる。また、この排気マニホルド１６にはターボ過給機
１９が取り付けられていて、このターボ過給機１９によ
り圧縮した吸気を図示しないインタークーラを介して前
記吸気マニホルド１０へ圧送するようになっている。さ
らに、前記シリンダヘッドカバー５の上面から燃料噴射
ポンプ１４の上方に亘る範囲には、その範囲を覆って騒
音や振動を減衰させる樹脂製の遮音カバー２０が配設さ
れている。

【００２７】尚、この明細書中では、説明の便宜のため
に前記シリンダブロック３の長手方向、即ち４つの気筒
２，２，…が一列に並ぶ気筒列方向をエンジン前後方向
と定義し、クランク軸７の出力端が位置する側をエンジ
ン１の後側と呼び、反対側（図の手前側）をエンジン１
の前側と呼ぶことにする。従って、この実施形態では、
特許請求の範囲に記載の「気筒列方向前側」がエンジン
前側に対応する一方、「気筒列方向後側」がエンジン後
側に対応することになるが、これに限るものではない。

【００２８】エンジン１は、図３及び図４に示すよう
に、各気筒毎に吸気及び排気弁１３，１８がそれぞれ２
つずつ配設された４弁式のもので、この吸気及び排気弁
１３，１８を１本のカムシャフト２１により駆動するＳ
ＯＨＣレイアウトの動弁系を有している。このカムシャ
フト２１は、シリンダヘッド４の上部において排気側
（図３の左側、図４の上側）に偏位しかつエンジン前後
方向（図４の左右方向）に延びるように配置されてい
て、所定間隔を空けて配置された６つの軸受部２２，２
２，…により回転自在に支持されている。

【００２９】また、前記カムシャフト２１の斜め上方に
は、該カムシャフト２１に平行にロッカーシャフト２３
（図３にのみ示す）が配設されている。このロッカーシ
ャフト２３には、互いに長さの異なる吸気側及び排気側
ロッカーアーム２４，２５，…が揺動自在に支持されて
おり、クランク軸７の回転に同期してカムシャフト２１
が回転すると、各気筒２毎の所定のタイミングで該ロッ
カーアーム２４，２５，…が揺動されて、それぞれロッ
カーブリッジ２６を介して吸気及び排気弁１３，１８を
押し下げるようになっている。

【００３０】すなわち、前記図３に示すように、２つの
吸気弁１３，１３の弁軸端に掛け渡されたロッカーブリ
ッジ２６は、両吸気弁１３，１３の間に配設された心棒
に沿って上下に往復動するように配置される一方、両吸
気弁１３，１３の軸心間の中央位置で吸気側ロッカーア
ーム２４と摺動可能に当接しており、この吸気側ロッカ
ーアーム２４により押し下げられて、前記２つの吸気弁
１３，１３を同時に押し開くようになっている。同様
に、２つの排気弁１８，１８も、排気側ロッカーアーム
２５により同時に開作動される。

【００３１】また、前記吸気弁及び排気弁１３，１８，
…は、前記図４に示すように気筒列方向に交互に、かつ
平面視で全体としてジグザグに並んだいわゆる千鳥配置
とされていて、吸気側ロッカーアーム２４のロッカーブ
リッジ２６との当接位置が、排気側ロッカーアーム２５
のロッカーブリッジ２６との当接位置よりもカムシャフ
ト２１から遠くなっており、このことで、吸気弁１３，
１３のリフト量が自ずと排気弁１８、１８よりも大きく
なる。

【００３２】また、図１にも示すように、シリンダヘッ
ド４には、平面視で４つの気筒２，２，…のそれぞれを
円周方向に等間隔に４カ所で取り囲むように、合計１０
個のヘッドボルト孔２９，２９，…が形成されており、
このヘッドボルト孔２９，２９，…にそれぞれヘッドボ
ルト３０（図６参照）が挿通されて、シリンダブロック
３のボルト穴に螺合締結されることにより、シリンダブ
ロック３とシリンダヘッド４とが強固に結合されるよう
になっている。尚、排気側の３つのヘッドボルト孔２
９，２９，…の近傍には、それぞれ、クランクケース内
のブローバイガスを排出するための貫通孔２８、２８，
…が設けられており、この貫通孔２８，２８，…はシリ
ンダヘッドカバー５内に溜まったエンジンオイルをオイ
ルパン６内に落とすオイル落とし穴の機能も有してい
る。

【００３３】さらに、燃料噴射ノズル９を収容して保持
するノズルホール３１が気筒軸心ｘに沿って形成され、
平面視で前記吸気及び排気ポートの４つの開口部１１
ａ，１２ａ，１７ａ，１７ｂに囲まれてそれらの中央に
開口しているとともに、エンジン１の冷間時に燃料の着
火を助勢する図示しないグロープラグの収容孔３２（グ
ロープラグ孔）が、吸気側側壁部４ａに近い方の２つの
ポート開口部１２ａ，１７ａ間で気筒２内に開口するよ
うに設けられている。

【００３４】前記図１に吸気及び排気弁１３，１８を省
略して示すように、各気筒２毎に２つの吸気ポート１
１，１２と１つの排気ポート１７とが設けられている。
このうち、第１吸気ポート１１は、吸気側側壁部４ａか
ら排気側に向かって延びながら気筒外周に沿って大きく
回り込むように形成され、気筒軸心ｘよりも排気側寄り
の位置で気筒円周方向を向いて気筒２内に開口してい
る。一方、第２吸気ポート１２は前記第１吸気ポート１
１よりも短く形成され、気筒軸心ｘよりも吸気側寄りの
位置で気筒円周方向を向いて気筒２内に開口している。

【００３５】つまり、前記２つの吸気ポート１１，１２
は、各気筒２の上方で円周方向にねじれて、それぞれ気
筒円周方向を指向するように開口するタンジェンシャル
ポートとされており、その各開口部１１ａ，１２ａは、
一般的な４弁式エンジンに比べて、平面視で円周方向に
約７５°くらい回転変位したところに配置されている。
このように２つの吸気ポート１１，１２を両方共にタン
ジェンシャルポートとすることで、ターボ過給機１９の
過給効率を高めつつ、吸気スワールを強化して吸気と燃
料噴霧との混合を促進することができ、吸気充填効率の
向上と燃焼状態の改善とによってエンジンの高出力化が
図られる。

【００３６】一方、排気ポート１７は、各気筒２の上方
から排気側側壁部４ｂに向かって延びるように形成され
ており、前記のような吸気ポート開口部１１ａ，１２ａ
の配置に伴い、排気ポート１７の２つの開口部１７ａ，
１７ｂも同様に円周方向に回転変位して、第１開口部１
７ａが気筒軸心ｘよりも吸気側寄りに、また、第２開口
部１７ｂが気筒軸心ｘよりも排気側寄りに配置されてい
る。言い換えると、このエンジン１の吸気及び排気ポー
ト１１，１２，１７は、それぞれ気筒列方向から見て気
筒軸心ｘの左右両側の２カ所で気筒２内に開口してい
る。

【００３７】また、シリンダヘッド４のエンジン前端か
ら後端に亘って、ウォータジャケットＷが吸気及び排気
ポート１１，１２，１７を取り囲むように形成されてい
る。このウォータジャケットＷは、シリンダヘッド４の
ロアデッキ部４ｃを貫通する多数の水穴（導入孔）３
３，３３，…によりシリンダブロック３のウォータジャ
ケット（図示せず）に連通されていて、該シリンダブロ
ック３側から導入される冷却水は、図に矢印で示すよう
に、吸気側側壁部４ａに近い側でエンジン後側に向かっ
て流れる一方、排気側側壁部４ｂに近い側ではエンジン
前側に向かって流れて、この前側の端部で排気側側壁部
４ｂに形成された冷却水出口３４から排出されるように
なっている。

【００３８】すなわち、エンジン１の冷却系は概略、図
５に示すように構成されていて、シリンダヘッド４の排
気側側壁部には前記冷却水出口３４に連通するように第
１高温側冷却水パイプ３７の上流端が接続され、この第
１高温側冷却水パイプ３７の下流端に、サーモスタット
３８を介して第２高温側パイプ３９の上流端が接続され
ている。そして、この第２高温側パイプ３９の下流端が
ラジエータ４０のアッパータンク４０ａに接続されてい
て、ウォータジャケットＷから排出された高温の冷却水
は、図に矢印で示すように、前記第１高温側冷却水パイ
プ３７から第２高温側冷却水パイプ３９を経て、ラジエ
ータ４０に送られるようになっている。

【００３９】また、前記ラジエータ４０のロアタンク４
０ｂには低温側冷却水パイプ４１の上流端が接続され、
この低温側冷却水パイプ４１の下流端がエンジン１側に
接続されていて、ラジエータ４０により冷却された低温
の冷却水がエンジン１側に戻されるようになっている。
この低温の冷却水は、図示しないウォータポンプにより
圧送されて、シリンダブロック３のウォータジャケット
からシリンダヘッド４のウォータジャケットＷへと循環
する。尚、同図の４０ｄはラジエータの冷却ファンであ
り、４２，４２は、サーモスタット３８が閉じていると
きに、冷却水をウォータポンプに戻すためのバイパス通
路である。

【００４０】ここで、前記図１に示すシリンダヘッド４
のウォータジャケットＷ内では、各気筒２の上方におい
て、第１及び第２吸気ポート１１，１２の周壁部がロア
デッキ部４ｃの上面から気筒外周に沿って立ち上がり、
斜め上方の吸気側側壁部４ａまで延びている一方、排気
ポート１７の周壁部も同様にロアデッキ部４ｃの上面か
ら立ち上がって排気側側壁部４ｂまで延びている（図７
参照）。言い換えると、第１吸気ポート１１及び排気ポ
ート１７の周壁部はそれぞれ各気筒２のエンジン前側及
び後側を囲むように配置されているので、冷却水をエン
ジン前側から後側に向かって流れるようにしても、反対
にエンジン後側から前側に向かって流れるようにして
も、その冷却水の流れは吸気又は排気ポート１１，１
２，１７の周壁部に邪魔されることが考えられる。

【００４１】そこで、この実施形態に係るシリンダヘッ
ド４では、本発明の特徴部分として、冷却水を吸気側側
壁部４ａに近い側ではエンジン前側から後側に流れるよ
うにし、また、排気側側壁部４ｂに低い側では反対にエ
ンジン後側から前側に向かって流れるようにしている。
詳しくは、まず、シリンダヘッド４のエンジン前端の端
壁部４ｄと、この端壁部４ｄに最も近い気筒２の排気ポ
ート１７の周壁部とを繋ぐように、隔壁部４４が設けら
れている。これにより、エンジン前端部近傍のロアデッ
キ部４ｃに開口する異形の水穴４５（冷却水取入口）か
ら流入した冷却水は、排気側側壁部４ｂの方に向かうこ
となく、ウォータジャケットＷの吸気側側壁部４ａに近
い側をエンジン後側に向かって流れるようになる。

【００４２】しかも、４つの気筒２，２，…の間には、
互いに隣接する第１吸気ポート１１及び排気ポート１７
の周壁部同士を繋ぐ連結壁部４６，４６，…が設けられ
ていて、ウォータジャケットＷが吸気側側壁部４ａに近
い側と排気側側壁部４ｂに近い側とに区画されている。
このため、ウォータジャケットＷの吸気側側壁部４ａに
近い側と排気側側壁部４ｂに近い側とで、各々の流れの
独立性が高められ、冷却水は狙い通りに流れるようにな
る。また、前記各連結壁部４６は、ロアデッキ部４ｃの
上面から上方に延びるように形成されていて、上方のミ
ドルデッキ部４ｅ（図４参照）とは繋がっていないの
で、連結壁部４６，４６，…を設けたことによってシリ
ンダヘッド４の剛性が過度に高くなることはなく、その
変形が適度に許容されて、いわゆる拘束緩和が図られて
いる。

【００４３】一方、シリンダヘッド４のエンジン後端の
端壁部４ｆと、この端壁部４ｆに最も近い気筒２の第１
吸気ポート１１の周壁部との間には、冷却水が流れるよ
うに流通空間（流通部）４７が空けられていて、ここま
で吸気側側壁部４ａに近い側を流れてきた冷却水は前記
流通空間４７を通って排気側側壁部４ｂに近い側に流れ
るようになっている。つまり、ウォータジャケットＷの
吸気側側壁部４ａに近い側をエンジン前側からエンジン
後側に向かって流れる冷却水は、エンジン後端部で折り
返して、排気側側壁部４ｂに近い側をエンジン前側に向
かって流れ、最後に冷却水出口３４から排出される。

【００４４】このような冷却水の流れにより、ウォータ
ジャケットＷの吸気側側壁部４ａに近い側では、エンジ
ン前側から後側に向かって流れる冷却水が各気筒２毎
に、第１及び第２吸気ポート１１，１２の周壁部に沿っ
て気筒軸心ｘに向かうように指向される。同様に、排気
側側壁部４ｂに近い側では、エンジン前側に向かって流
れる冷却水が各気筒２毎に、排気ポート１７の周壁部に
沿って気筒軸心ｘに向かうように指向される。

【００４５】ここで、上述の如く、吸気側側壁部４ａに
近い方の２つのポート開口部、即ち第２吸気ポート１２
の下流端開口部１２ａと排気ポート１７の第１開口部１
７ａとの間には、グロープラグ孔３２が開口している
が、このグロープラグ孔３２は、平面視で気筒２間の水
穴３３に対し冷却水の流れの直ぐ下流側に位置してい
る。また、ウォータジャケットＷ内でエンジン前後方向
に沿って見ると、図６に示すように、ロアデッキ部４ｃ
から斜め上側に延びる梁部４９が形成されていて、グロ
ープラグ孔３２は該梁部４９の内部に設けられており、
この梁部４９及びグロープラグ孔３２が水穴３３の延長
線上に位置して、その水穴３３からの冷却水によって直
接的に冷却されるようになっている。このことにより、
グロープラグ孔３２の周辺の冷却性は極めて良好なもの
になる。

【００４６】さらに、シリンダヘッド４のロアデッキ部
４ｃの上面は、同図にその一部分を示すように、気筒軸
心ｘに対応する部分が気筒外周縁に対応する部分よりも
薄くなるように球面状に形成されている。このことで、
燃焼室から作用する燃焼圧力に対し十分に高い剛性を持
ちながら、ウォータジャケットＷ側への放熱性が高めら
れている。

【００４７】したがって、この実施形態に係るディーゼ
ルエンジンの冷却装置によれば、シリンダヘッド４にお
ける吸排気ポート１１，１２，１７の複雑なレイアウト
の結果、気筒まわりの冷却性低下が懸念されるような場
合であっても、エンジン前後方向に流れる冷却水を吸気
側側壁部４ａに近い側とその反対側とで逆向きにして、
それぞれ、前記吸排気ポート１１，１２，１７の周壁部
を冷却水のガイド部材として機能させるようにしたの
で、各気筒２毎に、冷却水の流れを気筒軸心ｘに向かう
ように指向させて、気筒まわりの冷却性を大幅に高める
ことができる。

【００４８】また、そのような冷却水の流れにおいて上
流側になる吸気側側壁部４ａに近い側にグロープラグ孔
３２，３２，…を設けるとともに、各グロープラグ孔３
２の周辺に直接的に冷却水が当たるように、気筒２間の
水穴３３，３３，…を配置しているので、特に剛性低下
が懸念されるグロープラグ孔３２の開口部周周辺を効果
的に冷却することができ、前記の気筒まわりの冷却性の
向上と併せて、シリンダヘッド４の信頼性を十分に高め
ることができる。

【００４９】尚、本発明は前記実施形態に限定されるも
のではなく、その他の種々の実施形態を包含するもので
ある。すなわち、前記実施形態に係るエンジン１では、
冷却水出口３４をウォータジャケットＷのエンジン前端
部において、排気側側壁部４ｂに近い側に開口するよう
に設けているが、これに限らず、冷却水出口は、ウォー
タジャケットＷのエンジン後端部において吸気側側壁部
４ａに近い側に開口するように設けてもよい。

【００５０】また、前記実施形態では、各気筒２毎に排
気ポート１７がエンジン前側に位置する一方、吸気ポー
ト１１，１２がエンジン後側に位置しているが、これに
限らず、各気筒２毎に吸気ポート１１，１２をエンジン
前側に、また、排気ポート１７をエンジン後側に位置せ
しめてもよい。そして、この場合には、ウォータジャケ
ットＷの吸気側側壁部４ａに近い側で、冷却水がエンジ
ン後側から前側に向かって流れるようにし、かつ排気側
側壁部４ｂに近い側では冷却水がエンジン前側から後側
に向かって流れるようにすればよい。さらに、この場合
には、グロープラグ孔３２を排気側側壁部４ｂに近い側
に配置するようにしてもよい。

【００５１】さらに、前記実施形態に係るエンジン１
は、第１及び第２吸気ポート１１，１２を両方共にタン
ジェンシャルポートにしているが、これに限らず、例え
ばいずれか一方がヘリカルポート等であってもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
おけるディーゼルエンジンの冷却装置によると、吸排気
ポートのレイアウトに起因して、シリンダヘッドの各気
筒まわりの冷却性低下が懸念されるような前提構成であ
っても、該シリンダヘッドのウォータジャケット内にお
ける冷却水の流れを、吸気側側壁部に近い側と排気側側
壁部に近い側とで逆向きにして、各気筒毎の吸気及び排
気ポート周壁部を冷却水ガイドとして機能させることに
より、気筒まわりの冷却性を大幅に高めることができ
る。これにより、グロープラグ孔の開口部の周辺も効果
的に冷却することができ、よって、シリンダヘッドの信
頼性を向上できる。

【００５３】請求項２の発明によると、冷却水の流れ
を、吸気側側壁部に近い側で気筒列方向前側の端部から
後側に向かうように、また、排気側側壁部に近い側で反
対に気筒列方向後側の端部から前側に向かうようにする
ことができる。

【００５４】請求項３の発明によると、請求項２の発明
と同様の効果が得られる。

【００５５】請求項４の発明によると、請求項２又は３
の発明による効果を十分に得ることができる。

【００５６】請求項５及び請求項６の発明によると、そ
れぞれ、グロープラグ孔の周辺の冷却性をさらに高める
ことができる。

【００５７】請求項７及び請求項８の発明によると、そ
れぞれ、導入孔からの冷却水によってグロープラグ孔の
周辺を効果的に冷却できる。

【００５８】請求項９の発明によると、請求項７又は８
の発明の効果をさらに高めることができる。

【００５９】請求項１０の発明によると、シリンダヘッ
ドのウォータジャケットからラジエータに向かう冷却水
の排出通路の途中にサーモスタットを配設することで、
高水温時のキャビテーションの発生を抑制し、シリンダ
ヘッドの過熱を未然に防止して、信頼性のさらなる向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの冷却装置に
おいて、吸排気ポートの配置やウォータジャケットの構
成を示すシリンダヘッドの平面断面図である。

【図２】実施形態に係るディーゼルエンジンの全体構成
を示す図である。

【図３】吸排気ポートの配置や動弁系の構成を示すシリ
ンダヘッドの縦断面図である。

【図４】ロッカーシャフト等を省略した状態でシリンダ
ヘッドの構成を示す平面図である。

【図５】エンジンとラジエータの間の冷却水の流れを示
す冷却系の概略構成図である。

【図６】エンジン前後方向から見て、水穴とグロープラ
グ孔との位置関係を示す図１のVI−VI線による部分断面
図である。

【図７】ダブルタンジェンシャルポートのエンジンの吸
排気ポートの配置構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ２ 気筒 ３ シリンダブロック ４ シリンダヘッド ４ａ 吸気側側壁部 ４ｂ 排気側側壁部 ４ｃ ロアデッキ部 ４ｄ エンジン前側の端壁部 ４ｅ ミドルデッキ部 ４ｆ エンジン後側の端壁部 １１，１２ 吸気ポート １１ａ，１１ｂ 吸気ポート開口部 １７ 排気ポート １７ａ，１７ｂ 排気ポート開口部 ３２ グロープラグ孔 ３３ 水穴（導入孔） ３４ 冷却水出口 ３７ 第１高温側冷却水パイプ（排出通路） ３８ サーモスタット ３９ 第２高温側冷却水パイプ（排出通路） ４０ ラジエータ ４４ 隔壁部 ４５ 水穴（冷却水取入口） ４６ 連結壁部 ４７ 流通空間（流通部） Ｘ 気筒軸心 Ｗ シリンダヘッドのウォータジャケット

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 1/00 Ｆ０１Ｌ 1/00 Ａ Ｆ０１Ｐ 7/16 ５０２ Ｆ０１Ｐ 7/16 ５０２Ｂ Ｆ０２Ｆ 1/38 Ｆ０２Ｆ 1/38 Ｂ 1/40 1/40 Ａ Ｆ０２Ｐ 19/00 Ｆ０２Ｐ 19/00 Ａ (72)発明者 山形 直之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA07 BA03 BA06 BB12 BB18 CA12 CA16 CA22 CA25 CA28 CA29 CA36 CA39 CA44 CA50 CA58 CA60 EA05 EA08 GA03 GA04 3G024 AA04 AA06 AA09 AA11 BA23 BA24 BA29 CA05 CA08 CA11 CA26 DA02 DA06 DA09 DA18 DA25 EA01 FA00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのシリンダヘッドに複数の気筒
   毎の吸気及び排気ポートが気筒列方向に交互に配設さ
   れ、 前記各吸気ポートの下流端は、気筒列方向から見て気筒
   軸心の左右両側の２カ所でそれぞれ気筒内に開口される
   一方、上流端はシリンダヘッドにおける左右いずれか一
   方の吸気側側壁部に開口され、 前記各排気ポートの上流端は、気筒列方向から見て気筒
   軸心の左右両側の２カ所でそれぞれ気筒内に開口される
   一方、下流端はシリンダヘッドにおける前記吸気側側壁
   部とは反対側の排気側側壁部に開口されており、 前記シリンダヘッドには、前記吸気及び排気ポートを囲
   むようにウォータジャケットが形成されているディーゼ
   ルエンジンの冷却装置において、 前記複数の気筒の各々の排気ポートが、気筒列方向いず
   れか一側である前側に位置する一方、吸気ポートは反対
   側の気筒列方向後側に位置し、 前記各気筒毎の吸気ポートの２つの下流端開口部のうち
   の一方と、該下流端開口部に隣接する排気ポートの上流
   端開口部との間に、グロープラグを収容するグロープラ
   グ孔が開口していて、 前記ウォータジャケット内の冷却水は、気筒列方向から
   見て前記吸気側側壁部に近い側で、気筒列方向前側から
   後側に向かって流れる一方、排気側側壁部に近い側では
   気筒列方向後側から前側に向かって流れるように構成さ
   れていることを特徴とするディーゼルエンジンの冷却装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 シリンダヘッドの気筒列方向前側の端部における吸気側
   側壁部に近い側に、ウォータジャケット内への冷却水取
   入口が開口される一方、排気側側壁部に近い側に冷却水
   出口が開口され、 前記冷却水取入口と冷却水出口との間には、シリンダヘ
   ッドの端壁部と該端壁部に最も近い気筒の排気ポート周
   壁部とを繋ぐ隔壁部が設けられている一方、 シリンダヘッドの気筒列方向後側の端壁部と、該端壁部
   に最も近い気筒の吸気ポート周壁部との間には、冷却水
   を流通させる流通部が設けられていることを特徴とする
   ディーゼルエンジンの冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 シリンダヘッドの気筒列方向後側の端部における排気側
   側壁部に近い側に、ウォータジャケット内への冷却水取
   入口が開口される一方、吸気側側壁部に近い側に冷却水
   出口が開口され、 前記冷却水取入口と冷却水出口との間には、シリンダヘ
   ッドの端壁部と該端壁部に最も近い気筒の吸気ポート周
   壁部とを繋ぐ隔壁部が設けられている一方、 シリンダヘッドの気筒列方向前側の端壁部と、該端壁部
   に最も近い気筒の排気ポート周壁部との間には、冷却水
   を流通させる流通部が設けられていることを特徴とする
   ディーゼルエンジンの冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３のいずれかにおいて、 隣り合う気筒の互いに隣接する吸気及び排気ポートの周
   壁部同士を繋ぐ連結壁部が設けられていることを特徴と
   するディーゼルエンジンの冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項２において、 グロープラグ孔は、気筒列方向から見て吸気側側壁部に
   近い側に設けられていることを特徴とするディーゼルエ
   ンジンの冷却装置。
6. 【請求項６】 請求項３において、 グロープラグ孔は、気筒列方向から見て排気側側壁部に
   近い側に設けられていることを特徴とするディーゼルエ
   ンジンの冷却装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、 ウォータジャケット内にシリンダブロック側から冷却水
   を導入する導入孔が、気筒列方向から見て吸気側側壁部
   に近い側でかつ各気筒間のロアデッキ部に開口されてい
   ることを特徴とするディーゼルエンジンの冷却装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、 ウォータジャケット内にシリンダブロック側から冷却水
   を導入する導入孔が、気筒列方向から見て排気側側壁部
   に近い側でかつ各気筒間のロアデッキ部に開口されてい
   ることを特徴とするディーゼルエンジンの冷却装置。
9. 【請求項９】 請求項７又は８のいずれかにおいて、 導入孔はロアデッキ部を直線的に貫通しており、 グロープラグ孔は、気筒列方向から見て前記導入孔の延
   長線上に位置していることを特徴とするディーゼルエン
   ジンの冷却装置。
10. 【請求項１０】 請求項２又は３のいずれかにおいて、 冷却水出口から排出された冷却水を車両のラジエータに
    流通させる排出通路が設けられ、 前記排出通路の途中にはサーモスタットが配設されてい
    ることを特徴とするディーゼルエンジンの冷却装置。