JP2002310000A - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッドの大型化および重量増を招来
することなく排気装置が取り付けられる取付面での剛性
を確保したうえで、排気ポートの受熱側での伝熱量を増
加させることができる内燃機関のシリンダヘッドを提供
する。 【解決手段】 内燃機関のシリンダヘッド２には、燃焼
室30に開口して排気弁33により開閉される排気弁口32a
と排気マニホルドが取り付けられる取付面2bに開口する
出口32bとを有する排気ポート32と、排気ポート32を囲
む冷却水ジャケット５とが形成される。排気ポート32を
形成するポート壁42の内面42aには、ポート壁42を隔て
て冷却水ジャケット５に対面する部位に、出口32bの開
口面積よりも大きい通路面積を有する拡大部44を形成す
る凹部43が設けられ、凹部43により、ポート壁42の肉厚
が排気ポート52内の排気ガスの流れ方向に沿って小さく
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式内燃機関に
おいて、排気ポートと該排気ポートを囲む冷却水ジャケ
ットとが形成されるシリンダヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドとして、実公平２−１６０４５号公報に開示さ
れた内燃機関のシリンダヘッド構造が知られている。こ
のシリンダヘッド構造では、排気ポートのシリンダブロ
ック側の壁面に沿って延びる排気ポート冷却水通路の壁
面に、通路面積を狭めるリブが設けられ、該リブによ
り、排気ポート冷却水通路が排気弁側部分と排気マニホ
ルド側部分とに分けられることで、両部分にそれぞれ流
入する冷却水を衝突させることなく流すことが可能とな
って、排気ポートの周辺部分を均一に冷却し、冷却効果
を向上させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術は、排気ポートを形成するポート壁と冷却水と間での
伝熱量、すなわち放熱側での伝熱量を増加させて冷却効
果を向上させるものであり、排気ガスとポート壁との間
の伝熱量、すなわち受熱側での伝熱量については考慮さ
れていない。そこで、さらに冷却効果を向上させるため
に、受熱側での伝熱量を増加させる手段として排気ポー
トの通路面積を大きくして受熱面積を大きくすることが
考えられる。しかしながら、排気ポートの通路面積を大
きくすると、排気マニホルドが取り付けられる取付面に
形成される排気ポートの出口での開口面積も大きくなっ
て、該取付面での剛性が低下する。そこで、該取付面で
の剛性を高めて所要の剛性を確保しようとすると、シリ
ンダヘッドが大型化して、重量も増加する。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、請求項１ないし請求項４記載の発明は、
シリンダヘッドの大型化および重量増を招来することな
く排気装置が取り付けられる取付面での剛性を確保した
うえで、排気ポートの受熱側での伝熱量を増加させるこ
とができる内燃機関のシリンダヘッドを提供することを
目的とする。そして、請求項２および請求項３記載の発
明は、さらに、排気ポートの放熱側での伝熱量を増加さ
せることを目的とし、請求項４記載の発明は、さらに、
凹部が形成される排気ポートのポート壁の所要の剛性を
確保することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、１つの燃焼室に開口して排気弁により
開閉される１つの排気弁口と排気装置が取り付けられる
取付面に開口する出口とを有する排気ポートと、該排気
ポートを囲む冷却水ジャケットとが形成される内燃機関
のシリンダヘッドにおいて、前記排気ポートには、排気
ポートを形成するポート壁を隔てて前記冷却水ジャケッ
トに対向する部位に、前記出口の開口面積よりも大きい
通路面積を有する拡大部が形成される内燃機関のシリン
ダヘッドである。

【０００６】この請求項１記載の発明によれば、次の効
果が奏される。すなわち、排気ポートには、出口の開口
面積よりも大きい通路面積を有する拡大部が、ポート壁
を隔てて冷却水ジャケットに対向する部位に形成される
ので、拡大部がないものに比べて排気ガスとポート壁と
の接触面積が増加することから、排気ガスからポート壁
への受熱側の伝熱量が増加する。その結果、排気ガスに
対する冷却効果が向上すると共に、冷却水の早期の温度
上昇がなされて暖機性が向上する。しかも、拡大部が形
成されるにも拘わらず、排気ポートの出口の通路面積が
拡大部に合わせて大きくなることはないので、シリンダ
ヘッドの大型化および重量増を招来することなく、シリ
ンダヘッドの、排気装置のための取付面での剛性が確保
される。

【０００７】請求項２記載の発明は、１つの燃焼室に開
口して排気弁により開閉される１つの排気弁口と排気装
置が取り付けられる取付面に開口する出口とを有する排
気ポートと、該排気ポートを囲む冷却水ジャケットとが
形成される内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記排
気ポートを形成するポート壁の内面には、該ポート壁を
隔てて前記冷却水ジャケットに対面する部位に、前記出
口の開口面積よりも大きい通路面積を有する拡大部を形
成する凹部が設けられ、該凹部により、前記ポート壁の
肉厚が前記排気ポートの排気ガスの流れ方向に沿って小
さくされる内燃機関のシリンダヘッドである。

【０００８】この請求項２記載の発明によれば、次の効
果が奏される。すなわち、排気ポートには、出口の開口
面積よりも大きい通路面積を有する拡大部が、ポート壁
の内面での、ポート壁を隔てて冷却水ジャケットに対面
する部位に、凹部を設けることにより形成されるので、
拡大部がないものに比べて排気ガスとポート壁との接触
面積が増加すること、および凹部が形成されることによ
りポート壁の肉厚が流れ方向の所定範囲で小さくなっ
て、該範囲ではポート壁の内面と外面とでの温度差が小
さくなることから、排気ガスからポート壁への受熱側の
伝熱量、さらにはポート壁から冷却水への放熱側の伝熱
量が増加する。その結果、排気ガスに対する冷却効果が
一層向上すると共に、冷却水の早期の温度上昇がなされ
て暖機性が向上する。しかも、拡大部が形成されるにも
拘わらず、排気ポートの出口の通路面積が拡大部に合わ
せて大きくなることはないので、シリンダヘッドの大型
化および重量増を招来することなく、シリンダヘッド
の、排気装置のための取付面での剛性が確保される。

【０００９】請求項３記載の発明は、１つの燃焼室に開
口して排気弁により開閉される排気弁口をそれぞれ有す
る複数の分岐ポート部および排気装置が取り付けられる
取付面に開口する出口を有する１つの集合ポート部から
なる排気ポートと、該排気ポートを囲む冷却水ジャケッ
トとが形成される内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記集合ポート部を形成するポート壁の内面には、該ポ
ート壁を隔てて前記冷却水ジャケットに対面する部位
に、前記出口の開口面積よりも大きく、かつ前記排気ポ
ートにおいて最大通路面積を有する拡大部を形成する凹
部が設けられ、該凹部により前記ポート壁の肉厚が前記
排気ポートの排気ガスの流れ方向に沿って小さくされる
内燃機関のシリンダヘッドである。

【００１０】この請求項３記載の発明によれば、次の効
果が奏される。すなわち、集合ポート部および複数の分
岐ポート部とからなる排気ポートの集合ポート部には、
排気ポートの最大通路面積を形成する拡大部が、集合ポ
ート部を形成するポート壁の内面での、ポート壁を隔て
て冷却水ジャケットに対面する部位に、凹部を設けるこ
とにより形成されるので、拡大部がないものに比べて排
気ガスとポート壁との接触面積が増加すること、および
凹部が形成されることによりポート壁の肉厚が、流れ方
向の所定範囲で小さくなって、該範囲ではポート壁の内
面と外面とでの温度差が小さくなることから、集合ポー
ト部での排気ガスからポート壁への受熱側の伝熱量、さ
らにはポート壁から冷却水への放熱側の伝熱量が増加す
る。その結果、排気ガスに対する冷却効果が一層向上す
ると共に、冷却水の早期の温度上昇がなされて暖機性が
向上する。しかも、拡大部の通路面積が排気ポートにお
ける最大通路面積となるにも拘わらず、排気ポートの出
口の開口面積が拡大部に合わせて大きくなることはない
ため、シリンダヘッドの大型化および重量増を招来する
ことなく、シリンダヘッドの、排気装置のための取付面
での剛性が確保される。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項２または請
求項３項記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前
記ポート壁の外面には、前記凹部に対面する部位に、放
熱リブが前記冷却水ジャケット内に延びて設けられ、該
放熱リブは、前記ポート壁と前記シリンダヘッドの壁と
を連結するものである。

【００１２】この請求項４記載の発明によれば、引用さ
れた請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏さ
れる。すなわち、ポート壁の外面には、凹部に対面する
部位に、冷却水ジャケット内を延びてポート壁とシリン
ダヘッドの壁とを連結する放熱リブが設けられるので、
ポート壁から冷却水への伝熱量が増加する結果、排気ガ
スに対する冷却効果が一層向上して、冷却水の温度上昇
および暖機性が促進される。また、凹部が形成されるこ
とでポート壁の肉厚が小さくなるにも拘わらず、ポート
壁とシリンダヘッドの壁とを連結する放熱リブにより、
ポート壁の剛性の低下が抑制され、所要の剛性が確保さ
れる。

【００１３】なお、この明細書において、排気ポートに
おける排気ガスの流れ方向とは、排気ポートのポート壁
の内面から内方に離れた排気ポートの中央部分を流れる
排気ガスの流れる方向、すなわち排気ガスの主流の方向
を意味し、排気ポートの通路面積とは、排気ポートの前
記流れ方向と直交する断面での排気ポートの面積を意味
する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
９を参照して説明する。この発明に係るシリンダヘッド
が適用される内燃機関Ｅは、車両に搭載される水冷式４
気筒４サイクル内燃機関であり、先ず図１を参照して、
該内燃機関Ｅの冷却系統の概略を冷却水の流れを中心に
説明する。

【００１５】内燃機関Ｅは、シリンダ３が直列に配列さ
れたシリンダブロック１とその上端に結合されるシリン
ダヘッド２とを備える。冷却水ジャケット４が形成され
るシリンダブロック１には冷却水ポンプ６が取り付けら
れ、冷却水ジャケット５が形成されるシリンダヘッド２
にはサーモスタット７が取り付けられ、両冷却水ジャケ
ット４，５は、シリンダヘッド２に形成された多数の連
通路８を介して連通される。そして、シリンダヘッド２
に形成される流出通路９とサーモスタット７とは、ラジ
エータホース10，11を介してそれぞれラジエータ12と接
続され、シリンダヘッド２に形成される流出口13および
流入口14が、それぞれホース15，16を介して空調用のヒ
ータコア17と接続される。

【００１６】冷却水ポンプ６から吐出された冷却水は、
シリンダブロック１に形成される吐出通路18を経て、シ
リンダヘッド２に形成される流入口19から冷却水ジャケ
ット５に流入する。内燃機関Ｅの冷間時には、サーモス
タット７がラジエータホース11とサーモスタット７が収
納される収納室20との連通を遮断するため、図中破線で
示されるように、連通路８を通って冷却水ジャケット４
に流入する冷却水は殆どなく、冷却水ジャケット５の冷
却水は、シリンダヘッド２に形成されるバイパス通路21
を通って、収納室20に流入する一方で、その一部は、流
出口13およびホース15を通ってヒータコア17に供給さ
れ、車室内の暖房をするための空気と熱交換し、熱交換
後の冷却水がホース16および流入口14を経て収納室20に
戻る。そして、収納室20の冷却水は、シリンダヘッド２
に形成されて収納室20に開口する流出口22に接続される
パイプ23を経て冷却水ポンプ６に吸引されるため、冷間
時には、冷却水が、ラジエータ12を流れることなく、冷
却水ジャケット５を循環する。

【００１７】また、内燃機関Ｅの熱間時には、サーモス
タット７が、ラジエータホース11と収納室20とを連通さ
せると同時にバイパス通路21を閉じるため、冷却水はバ
イパス通路21を通って収納室20に流入することなく、図
中実線で示されるように、冷却水ジャケット５の冷却水
は、連通路８を通って冷却水ジャケット４に流入し、さ
らに、シリンダブロック１に形成された流出通路24を経
て冷却水ジャケット４から流出して冷却水ジャケット５
に流入し、流出通路９およびラジエータホース10を通っ
てラジエータ12に流入し、ラジエータ12で放熱して低温
となった後、ラジエータホース11を通って収納室20に流
入する。このとき、冷却水ジャケット５の冷却水の一部
は、冷間時と同様に、ホース15を通ってヒータコア17に
供給され、熱交換後の冷却水がホース16を通って収納室
20に戻る。そして、収納室20の冷却水は、流出口22およ
びパイプ23を経て冷却水ポンプ６に吸引されて、熱間時
には、ラジエータ12を通った冷却水が両冷却水ジャケッ
ト４，５を循環する。

【００１８】次に、図２〜図５を参照して、シリンダヘ
ッド２の構造についてさらに説明する。シリンダヘッド
２には、シリンダブロック１の４つのシリンダ３（図１
参照）にそれぞれ対応して燃焼室30（図１，図４参照）
が形成され、燃焼室30毎に、該燃焼室30に連通する１つ
の吸気ポート31および１つの排気ポート32が形成され
る。各吸気ポート31は、燃焼室30に開口して吸気弁（図
示されず）により開閉される吸気弁口31aと、各シリン
ダ３の中心軸線Ｌを含む仮想平面に対して吸気側にある
シリンダヘッド２の側面に設けられる取付面2aに開口す
る入口31bとを有する。そして、該取付面2aには、吸気
通路を有する吸気装置である吸気マニホルド（図示され
ず）が結合されて、吸気ポート31と前記吸気通路とが連
通される。一方、各排気ポート32は、燃焼室30に開口し
て排気弁33（図４参照）により開閉される排気弁口32a
と、前記仮想平面に対して排気側にあるシリンダヘッド
２の側面に設けられる取付面2bに開口する出口32bとを
有し、該取付面2bには排気通路を有する排気装置である
排気マニホルド（図示されず）が結合されて、排気ポー
ト32と前記排気通路とが連通される。

【００１９】さらに、シリンダヘッド２には、各燃焼室
30に臨む２つの点火栓（図示されず）がそれぞれ挿入さ
れる挿入孔34a，35aをそれぞれ有する２つ装着部34，35
が、吸気ポート31および排気ポート32にそれぞれ隣接し
て形成される。そして、図２に示されるように、燃焼室
30毎に、前記仮想平面に対して吸気側で、シリンダ３の
配列方向でのシリンダヘッド２の一端部（図２において
は左端部であり、以下、便宜上、「左端部」という）か
ら、装着部34および吸気ポート31がこの順で配置され、
前記仮想平面に対して排気側で、シリンダヘッド２の左
端部から、排気ポート32および装着部35がこの順で配置
される。

【００２０】図４に示されるように、冷却水ジャケット
５は、中心軸線方向Ａで、シリンダヘッド２の、シリン
ダブロック１側の壁である底壁2cと、シリンダヘッド２
の、前記吸気弁および排気弁33を駆動する動弁機構（図
示されず）が収納される動弁室側の壁である上壁2dとの
間に形成される。そして、図２も併せて参照すると、冷
却水ジャケット５は、各燃焼室30よりも吸気ポート31の
入口31b寄りで前記配列方向に沿って延びる吸気側ジャ
ケット部5aと、各燃焼室30よりも排気ポート32の出口32
b寄りで前記配列方向に延びる排気側ジャケット部5b
と、各燃焼室30の真上で前記配列方向に延びる中央ジャ
ケット部5cとを備え、中央ジャケット部5cと、吸気側お
よび排気側ジャケット部5a，5bとは、各燃焼室30の、前
記配列方向での側方で相互に連通され、さらにシリンダ
ヘッド２の左端部では、連絡部5dを介して吸気側ジャケ
ット部5aと、排気側および中央ジャケット部5b，5cとが
相互に連通される。

【００２１】そして、吸気側ジャケット部5aは、各吸気
ポート31の底壁2c側に形成されて、上壁2d側には形成さ
れないのに対して、排気側ジャケット部5bは、図４，図
５に示されるように、各排気ポート32の底壁2c側、上壁
2d側および前記気筒配列方向での側方で、排気ポート32
の周囲を囲むように、排気ポート32を形成するポート壁
42の外方に形成される。

【００２２】そして、図２に示されるように、シリンダ
ヘッド２の左端部において、底壁2cには、シリンダブロ
ック１との結合面にて吐出通路18（図１参照）と連通す
る流入口19が、吸気側ジャケット部5aに開口する。ま
た、シリンダヘッド２の他端部（図２においては右端部
であり、以下、便宜上、「右端部」という）において、
サーモスタット７の収納室20が、バイパス通路21を介し
て吸気側ジャケット部5aに開口し、ホース15が接続され
る流出口13が、排気側ジャケット部5bに開口し、さらに
流出通路24にシリンダブロック１との結合面にて連通し
てラジエータホース10が接続される流出通路９が形成さ
れる。そして、シリンダヘッド２の右端部において、取
付面2aには、冷却水ポンプ６に連通するパイプ23が接続
される流出口22が開口し、図３に示されるように、取付
面2bには、ヒータコア17に接続されるホース16が接続さ
れる流入口14が収納室20に開口する。なお、36，37は、
センサの取付孔である。

【００２３】さらに、底壁2cには、シリンダブロック１
との結合面にて冷却水ジャケット４に連通して、冷却水
ジャケット５の冷却水を冷却水ジャケット４へ供給する
ための多数の連通路８が、各燃焼室30の周囲に周方向の
間隔をおいて設けられる。

【００２４】図４，図５を参照すると、各排気ポート32
は、ポート壁42の内面42aから内方に離れた排気ポート3
2の中央部分を流れる排気ガスの主流の方向、すなわち
排気ガスの流れ方向と直交する断面で、後述する凹部43
が形成される部分および排気弁33の弁ガイドが突出する
部分を除いて、ほぼ円形の断面形状を有する。

【００２５】そして、各排気ポート32の、排気弁口32a
と出口32bとの間にあるポート壁42の内面42aにおいて、
ポート壁42を隔てて排気側ジャケット部5bに対面する部
位である、ポート壁42の内面42aの底壁2c側部分に、凹
部43が前記流れ方向に沿って延びて形成されて、この凹
部43により排気ポート32に拡大部44が形成される。

【００２６】前記断面での形状が弧状を呈し、かつ前記
流れ方向に延びる湾曲面を有する凹部43は、前記流れ方
向での形成範囲が、排気側ジャケット部5bの底壁2c側部
分の前記流れ方向での形成範囲にほぼ一致するように形
成される。そのため、この凹部43により、ポート壁42の
周方向および前記流れ方向での形成範囲で、従来、ポー
ト壁42のうち厚肉となっていたポート壁42の底壁2c側部
分の肉厚が小さくなり、しかもポート壁42の肉厚が、排
気側ジャケット部5bに対応する所定範囲で前記流れ方向
に沿ってほぼ均一にされて、凹部43がないもの（図４，
図５には、凹部43がないときの内面が二点鎖線で示され
ている。）に比べてこの部分が薄肉となる。

【００２７】凹部43により形成される拡大部44での最大
の通路面積は、出口32bの開口面積よりも大きく設定さ
れて、排気ポート32での最大通路面積となる。それゆ
え、拡大部44では、排気ガスとポート壁42との接触面積
が、凹部43が形成されない排気ポートに比べて大きくな
る一方で、出口32bの開口面積は、凹部43がない排気ポ
ートのそれと同一である。なお、排気ポート32の出口32
bの開口面積とは、取付面2bでの排気ポート32の開口の
面積であり、取付面2bが前記断面上にある場合は、出口
32bでの通路面積と一致する。

【００２８】さらに、図２を併せて参照すると、各排気
ポート32のポート壁42の外面42bの底壁2c側には、凹部4
3に対面する部位に、前記配列方向に沿って扁平な形状
を有する放熱リブ45が、排気側ジャケット部5b内で前記
配列方向に沿って延びて設けられる。そして、各放熱リ
ブ45は、ポート壁42の外面42bから排気側ジャケット部5
b内を底壁2cに向かって設けられ、ポート壁42と底壁2c
とを連結する。しかも、各放熱リブ45は、連通路８より
も中心軸線Ｌから離れた位置であって、凹部43および排
気側ジャケット部5bの、前記流れ方向でのほぼ中央に位
置すると共に、前記配列方向と平行な一直線上に位置す
る（図２参照）。

【００２９】また、図４〜図６を参照すると、各排気ポ
ート32のポート壁42の外面42bの上壁2d側には、前記配
列方向に沿って扁平な形状を有する放熱リブ46が、排気
側ジャケット部5b内で前記配列方向に沿って延びて設け
られる。さらに、各放熱リブ46は、ポート壁42の外面42
bから排気側ジャケット部5b内を上壁2dに向かって延び
て設けられ、ポート壁42と上壁2dとを連結する。しか
も、各放熱リブ46は、排気側ジャケット部5bの、前記流
れ方向での中央付近に位置すると共に、放熱リブ45と同
様に、前記配列方向と平行な一直線上に位置する。

【００３０】図２，図５を参照すると、シリンダヘッド
２の左端部に最も近い排気ポート32には、内燃機関Ｅの
吸気系に排気ガスを還流する排気ガス還流装置の排気取
出通路47が開口し、該排気取出通路47は、冷却水ジャケ
ット５の連絡部5dに沿ってかつ流入口19の上方を通って
前記仮想平面と直交する方向に延びて、取付面2aに開口
し、さらに前記吸気通路への還流量を制御する還流制御
弁（図示されず）に連通する。

【００３１】また、４つの燃焼室30のうち、流入口19か
ら前記配列方向で最も離れた右端の燃焼室30を除いて、
流入口19から冷却水の下流に向かって順に位置する３つ
の燃焼室30にそれぞれ連通する吸気ポート31を形成する
ポート壁41において、排気弁口32a寄りで、かつ冷却水
の下流側で隣接する燃焼室30寄りの部分には、下流側で
隣接する燃焼室30の排気ポート32のポート壁42の排気弁
口32a寄りの部分に向かって延びて前記仮想平面にほぼ
達すると共に、底壁2cから突出して中央ジャケット部5c
の中心軸線方向Ａでの中央位置よりもやや低い高さの板
状のガイド片48が形成され、各ガイド片48により、吸気
側ジャケット部5aおよび中央ジャケット部5cの冷却水の
一部が、下流側に隣接する燃焼室30のポート壁42に向か
って流れるようにされる。

【００３２】さらに、シリンダヘッド２の左端部の流入
口19に最も近い燃焼室30に連通する排気ポート32のポー
ト壁42の、連絡部5d寄りの部分には、装着部34に向かっ
て前記仮想平面に直交する方向に延びて、前記仮想平面
に達すると共に、中心軸線方向Ａでの高さがガイド片48
とほぼ等しいガイド片49が形成される。これにより、流
入口19から中央ジャケット部5cに向かって流れる冷却水
の一部が、ガイド片49により偏向されて排気側ジャケッ
ト部5bに向かって流れる。

【００３３】したがって、流入口19から流入した冷却水
は、吸気側ジャケット部5aを流れる一方、連絡部5dを流
れて中央ジャケット部5cおよび排気側ジャケット部5bに
向かう。そのうち、中央ジャケット部5cに向かう冷却水
の一部は、ガイド片49により偏向されて排気側ジャケッ
ト部5bに向かうので、より多くの冷却水が排気側ジャケ
ット部5bに向かう。そして、冷却水は、各ジャケット部
5a，5b，5cにおいてシリンダヘッド２の右端部に向かっ
て流れると共に、熱間時には、その一部が、連通路８か
らシリンダブロック１の冷却水ジャケット４に流入す
る。

【００３４】そして、吸気側ジャケット部5aの左側から
流入する冷却水の一部は、各ガイド片48に案内されて、
下流側で隣接する燃焼室30のポート壁42の排気弁口32a
付近の部分に向けて偏向され、中央ジャケット部5cの冷
却水に合流する。また、中央ジャケット部5cの左側から
流入する冷却水の一部は、各ガイド片48に案内されて、
下流側で隣接する燃焼室30のポート壁42に向けて偏向さ
れ、排気側ジャケット部5bの冷却水に合流する。さら
に、排気側ジャケット部5bでは、冷却水が、各排気ポー
ト32に対して底壁2c側および上壁2d側に分流して、両放
熱リブ45，46により整流されつつシリンダヘッド２の右
端部に向かって流れる。

【００３５】次に、前述のように構成された実施例の作
用および効果について説明する。各排気ポート32には、
出口32bの開口面積よりも大きい通路面積を有する拡大
部44が、ポート壁42の内面42aでの、ポート壁42を隔て
て排気側ジャケット部5bに対面する部位に、凹部43を設
けることにより形成されるので、排気ガスのスムーズな
流れを極力確保したうえで、拡大部44がないものに比べ
て排気ガスとポート壁42との接触面積が増加することか
ら、排気ガスからポート壁42への受熱側の伝熱量が増加
する。このとき、さらに、凹部43が形成されることによ
り、ポート壁42の肉厚が、ポート壁42の周方向および前
記流れ方向での形成範囲で小さくされることにより、ポ
ート壁42の肉厚が流れ方向に沿うその形成範囲でほぼ均
一に小さくなって、該範囲ではポート壁42の内面42aと
外面42bとでの温度差が小さくなる、この点でも冷却水
への伝熱量が増加して、さらにはポート壁42から冷却水
への放熱側の伝熱量が増加する。

【００３６】その結果、排気ガスに対する冷却効果が向
上すると共に、冷却水の早期の温度上昇がなされて暖機
性が向上する。それにより、ヒータコア17での交換熱量
が増加するので、ヒータ性能が向上する。

【００３７】そのうえ、排気ポート32には拡大部44が形
成されるにも拘わらず、排気ポート32の出口32bの開口
面積が拡大部44に合わせて大きくなることはなく、拡大
部44が形成されない排気ポートと同一であるので、シリ
ンダヘッド２の大型化および重量増を招来することな
く、シリンダヘッド２の、排気マニホルドのための取付
面2bでの剛性が確保される。

【００３８】各排気ポート32のポート壁42の外面42bに
は、排気側ジャケット部5b内を延びてポート壁42と底壁
2cおよび上壁2dとをそれぞれ連結する放熱リブ45，46が
設けられるので、ポート壁42から冷却水への伝熱量が増
加する結果、排気ガスに対する冷却効果が向上して、冷
却水の温度上昇および暖機性が促進される。また、凹部
43が形成されることでポート壁42の肉厚が小さくなるに
も拘わらず、ポート壁42と底壁2cとを連結する放熱リブ
45により、ポート壁42の剛性の低下が抑制され、所要の
剛性が確保される。

【００３９】さらに、各放熱リブ45は、流れ方向での前
記形成範囲に渡ってほぼ均一にされる凹部43の、前記流
れ方向でのほぼ中央に対向する部分に位置するので、１
つの放熱リブ45により、放熱リブ45による排気側ジャケ
ット部5bの通路面積の狭小化が極力抑えられ、十分な通
路面積が確保されたうえで、ポート壁42の所要の剛性が
確保される。

【００４０】また、排気側ジャケット部5b内に設けられ
る扁平形状の放熱リブ45，46は、排気側ジャケット部5b
内で前記配列方向に沿って延びて設けられるため、シリ
ンダヘッド２の右端部に向かう冷却水の流れが整流され
て、冷却水がスムーズに流れることができるので、排気
ガスに対する冷却効果が向上する。さらに、各放熱リブ
45，46は、前記配列方向と平行な一直線上に位置するの
で、排気側ジャケット部5bにおいて、上流端である左端
部から下流端である右端部に至るまで、冷却水のスムー
ズな流れが維持されるので、さらに冷却効果が向上す
る。

【００４１】冷却水ジャケット５において、前記配列方
向で流入口19から冷却水の下流に向かって順に位置する
３つの燃焼室30の吸気ポート31のポート壁41に設けられ
たガイド片48により、吸気側および中央ジャケット部5
a，5cの冷却水の一部は、各ガイド片48に案内されて、
下流側で隣接する燃焼室30のポート壁42に向けて偏向さ
れるので、偏向された冷却水が当たるポート壁42の排気
弁口32a付近の部分の冷却が良好に行われると共に、偏
向された冷却水の一部が排気側ジャケット部5bの冷却水
に合流するので、十分な流量および比較的低温の吸気側
ジャケット部5aからの冷却水により、排気ガスに対する
冷却効果が向上する。そして、排気側ジャケット部5bに
は、吸気側および中央ジャケット部5a，5cからの偏向さ
れた冷却水が流入するものの、各放熱リブ45，46によ
り、排気側ジャケット部5bを流れる冷却水の乱れが抑制
されるので、偏向された冷却水の流入による冷却水のス
ムーズな流れに対する影響を小さくすることができる。

【００４２】次に、図７を参照して、本発明の第２実施
例を説明する。第１実施例とは、排気ポート32での凹部
の形成位置が相違するものである。なお、説明にあたっ
ては、第１実施例と同一の部分についての説明は省略ま
たは簡略にし、異なる点を中心に説明する。また、第１
実施例の部材と同一の部材または対応する部材について
は、同一の符号を使用した。

【００４３】次に、図７を参照して、本発明の第２実施
例を説明する。この第２実施例は、第１実施例とは排気
ポート32での凹部の形成位置のみが相違し、その他は基
本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一
の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点
を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と同一の部
材または対応する部材については、同一の符号を使用し
た。

【００４４】排気ポート32の、排気弁口32aと出口32bと
の間にあるポート壁42の内面42aにおいて、ポート壁42
を隔てて排気側ジャケット部5bに対面する部位である、
ポート壁42の内面42aの上壁2d側部分に、凹部53が前記
流れ方向に沿って延びて形成されて、この凹部53により
排気ポート32に拡大部54が形成される。

【００４５】凹部53は、前記断面での形状が弧状を呈
し、かつ前記流れ方向に延びる湾曲面を有すると共に、
前記流れ方向での形成範囲が、排気側ジャケット部5bの
上壁2d側部分の前記流れ方向での形成範囲内にほぼ含ま
れるように形成される。そのため、この凹部53により、
ポート壁42の周方向および前記流れ方向での形成範囲
で、従来、ポート壁42のうち厚肉となっていたポート壁
42の上壁2d側部分の肉厚が小さくなり、しかもポート壁
42の肉厚が、排気側ジャケット部5bに対応する所定範囲
で前記流れ方向にほぼ均一にされて、凹部53がないもの
（図７には、凹部53がないときの内面が二点鎖線で示さ
れている。）に比べてこの部分が薄肉となる。

【００４６】また、拡大部54の最大通路面積は、出口32
bの開口面積よりも大きく設定されて、排気ポート32で
の最大通路面積となり、排気ガスとポート壁42との接触
面積が、凹部53が形成されない排気ポートに比べて大き
くなる一方で、出口32bの開口面積は、凹部53がない排
気ポートのそれと同一である。

【００４７】さらに、ポート壁42の外面42bの上壁2d側
には、凹部53に対面する部位に、前記第１実施例の放熱
リブ46と同様に前記配列方向に沿って扁平な形状を有す
る放熱リブ56が、第１実施例の放熱リブ46と同様の形態
で設けられる。

【００４８】そして、この第２実施例よれば、排気側ジ
ャケット部5bの上壁2d側部分と排気ポート32との間で、
第１実施例と同様の作用および効果が奏される。

【００４９】次に、図８，図９を参照して、本発明の第
３実施例を説明する。この第３実施例は、第１実施例と
は吸気ポートおよび排気ポートの構造が主として相違す
るものである。説明にあたっては、第１実施例と同一の
部分についての説明は省略または簡略にし、また第１実
施例の部材と同一の部材または対応する部材について
は、同一の符号を使用した。

【００５０】シリンダヘッド２には、燃焼室30毎に、１
つの集合ポート部62と、集合ポート部62の下流側がシリ
ンダヘッド２内で分岐して形成される１対の分岐ポート
部63，64とからなる吸気ポート61と、１つの集合ポート
部66と、集合ポート部66の上流側がシリンダヘッド２内
で分岐して形成される１対の分岐ポート部67，68とから
なる排気ポート65が形成される。そして、両分岐ポート
部67，68の間には、点火栓（図示されず）が挿入される
挿入孔69aを有する装着部69が形成される。

【００５１】吸気ポート61の集合ポート部62は、吸気マ
ニホルドが取り付けられる取付面2aに開口する入口62a
を有し、１対の分岐ポート部63，64は、燃焼室30に開口
して１対の吸気弁（図示されず）によりそれぞれ開閉さ
れる１対の吸気弁口63a，64aを有する。同様に、排気ポ
ート65の集合ポート部66は、排気マニホルドが取り付け
られる取付面2bに開口する出口66aを有し、１対の分岐
ポート部67，68は、燃焼室30に開口して１対の排気弁
（図示されず）によりそれぞれ開閉される１対の排気弁
口67a，68aを有する。

【００５２】そして、各排気ポート65を形成するポート
壁72において、１対の分岐ポート部67a，68aと出口66a
との間にある集合ポート部66を形成するポート壁72の部
分72cの内面72aで、部分72cを隔てて排気側ジャケット
部5bに対面する部位である、部分72cの内面72aの底壁2c
側部分に、凹部73が前記流れ方向に沿って延びて形成さ
れて、この凹部73により排気ポート65の集合ポート部66
に拡大部74が形成される。

【００５３】凹部73は、前記断面での形状が弧状を呈
し、かつ前記流れ方向に延びる湾曲面を有すると共に、
前記流れ方向での形成範囲が、排気側ジャケット部5bの
底壁2c側の部分の前記流れ方向での形成範囲内にほぼ含
まれるように形成される。そのため、この凹部73によ
り、集合ポート部66を形成するポート壁72の部分72cの
周方向および前記流れ方向での形成範囲で、従来、部分
72cのうち厚肉となっていた部分72cの底壁2c側の部分の
肉厚が小さくなり、凹部73がないもの（図９には、凹部
73がないときの内面が二点鎖線で示されている。）に比
べてこの部分が薄肉となる。

【００５４】また、拡大部74の最大通路面積は、出口66
aの開口面積よりも大きく設定されて、排気ポート65で
の最大通路面積となり、排気ガスとポート壁72との接触
面積が、凹部73が形成されない排気ポートに比べて大き
くなる一方で、出口66aの開口面積は、凹部73がない排
気ポートのそれと同一である。

【００５５】さらに、ポート壁72の部分72aの外面72bの
底壁2c側には、凹部73に対面する部位に、前記第１実施
例の放熱リブ45と同様に前記配列方向に沿って扁平な形
状を有する放熱リブ75が、第１実施例の放熱リブ45と同
様の形態で設けられる。

【００５６】また、吸気ポート61を形成するポート壁71
に形成されて、第１実施例のガイド片48に相当するガイ
ド片76は、１対の分岐ポート部63，64のうち冷却水の下
流側に位置する分岐ポート部64を形成するポート壁71の
部分に形成され、また、排気ポート65のポート壁72に形
成されて、第１実施例のガイド片49に相当するガイド片
77は、１対の分岐ポート部67，68のうち冷却水の上流側
に位置する分岐ポート部67を形成するポート壁72の部分
に形成される。

【００５７】そして、この第３実施例によれば、第１実
施例に比べて、放熱リブ75の位置が、排気側ジャケット
部5bの出口側に近いため、整流作用が低下する点を除い
て、排気側ジャケット部5bの底壁2c側の部分と集合ポー
ト部66との間で、第１実施例と同様の作用および効果が
奏される。

【００５８】以下、前述した実施例の一部の構成を変更
した実施例について、変更した構成に関して説明する。
前記実施例では、排気側ジャケット部は、各排気ポート
の周囲を囲むように形成されたが、排気ポートの周囲を
部分的に囲むものであってもよい。また、内燃機関は単
気筒であってもよい。

【００５９】前記実施例では、内燃機関は、冷却水がシ
リンダヘッド２の冷却水ジャケット５を経てシリンダブ
ロックの冷却水ジャケット４に供給されるものであった
が、シリンダブロックの冷却水ジャケットを経てシリン
ダヘッドの冷却水ジャケットに冷却水が供給される型式
の内燃機関であってもよい。

【００６０】放熱リブは、全ての排気ポートに形成する
ことが最適であるが、場合によっては、全ての排気ポー
トのうちの一部の排気ポートに設けられてもよく、その
場合に、少なくとも、流入口19に最も近い位置にある排
気ポートに放熱リブを形成することにより、整流作用は
前記実施例に比べると小さくなるものの、冷却水の流れ
が整流されて、その流れがスムーズになり、下流側に位
置する排気ポートに対する冷却効果が向上する。また、
放熱リブの断面形状は、円形または翼形であってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示し、内燃機関の冷却系
統の模式図である。

【図２】図１のシリンダヘッドの平断面図であり、図３
のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図２のＩＩＩ矢視図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線での断面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線での断面図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線での断面図である。

【図７】本発明の第２実施例を示し、第１実施例の図４
に相当する断面図である。

【図８】本発明の第３実施例を示し、第１実施例の図２
に相当する部分断面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線での断面図である。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、2b…取付
面、2c…底壁、2d…上壁、３…シリンダ、４，５…冷却
水ジャケット、5b…排気側ジャケット部、６…冷却水ポ
ンプ、７…サーモスタット、８…連通路、９…流出通
路、10，11…ラジエータホース、12…ラジエータ、13…
流出口、14…流入口、15，16…ホース、17…ヒータコ
ア、18…吐出通路、19…流入口、20…収納室、21…バイ
パス通路、22…流出口、23…パイプ、24…流出通路、30
…燃焼室、31…吸気ポート、32…排気ポート、32a…排
気弁口、32b…出口、33…排気弁、34，35…装着部、3
6，37…取付孔、41，42…ポート壁、42a…内面、43…凹
部、44…拡大部、45，46…放熱リブ、47…排気取出通
路、48，49…ガイド片、53…凹部、54…拡大部、56…放
熱リブ、61…吸気ポート、62…集合ポート部、63，64…
分岐ポート部、65…排気ポート、66…集合ポート部、66
a…出口、67，68…分岐ポート部、67a，68a…排気弁
口、69…装着部、71，72…ポート壁、72a…内面、73…
凹部、74…拡大部、75，76…ガイド片、Ｅ…内燃機関、
Ｌ…中心軸線、Ａ…中心軸線方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G024 AA11 BA05 CA05 CA11 CA26 DA01 DA03 DA04 DA06 DA08 DA18 FA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの燃焼室に開口して排気弁により開
   閉される１つの排気弁口と排気装置が取り付けられる取
   付面に開口する出口とを有する排気ポートと、該排気ポ
   ートを囲む冷却水ジャケットとが形成される内燃機関の
   シリンダヘッドにおいて、 前記排気ポートには、排気ポートを形成するポート壁を
   隔てて前記冷却水ジャケットに対向する部位に、前記出
   口の開口面積よりも大きい通路面積を有する拡大部が形
   成されることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
2. 【請求項２】 １つの燃焼室に開口して排気弁により開
   閉される１つの排気弁口と排気装置が取り付けられる取
   付面に開口する出口とを有する排気ポートと、該排気ポ
   ートを囲む冷却水ジャケットとが形成される内燃機関の
   シリンダヘッドにおいて、 前記排気ポートを形成するポート壁の内面には、該ポー
   ト壁を隔てて前記冷却水ジャケットに対面する部位に、
   前記出口の開口面積よりも大きい通路面積を有する拡大
   部を形成する凹部が設けられ、該凹部により、前記ポー
   ト壁の肉厚が前記排気ポートの排気ガスの流れ方向に沿
   って小さくされることを特徴とする内燃機関のシリンダ
   ヘッド。
3. 【請求項３】 １つの燃焼室に開口して排気弁により開
   閉される排気弁口をそれぞれ有する複数の分岐ポート部
   および排気装置が取り付けられる取付面に開口する出口
   を有する１つの集合ポート部からなる排気ポートと、該
   排気ポートを囲む冷却水ジャケットとが形成される内燃
   機関のシリンダヘッドにおいて、 前記集合ポート部を形成するポート壁の内面には、該ポ
   ート壁を隔てて前記冷却水ジャケットに対面する部位
   に、前記出口の開口面積よりも大きく、かつ前記排気ポ
   ートにおいて最大通路面積を有する拡大部を形成する凹
   部が設けられ、該凹部により前記ポート壁の肉厚が前記
   排気ポートの排気ガスの流れ方向に沿って小さくされる
   ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
4. 【請求項４】 前記ポート壁の外面には、前記凹部に対
   面する部位に、放熱リブが前記冷却水ジャケット内に延
   びて設けられ、該放熱リブは、前記ポート壁と前記シリ
   ンダヘッドの壁とを連結することを特徴とする請求項２
   または請求項３項記載の内燃機関のシリンダヘッド。