JP2006083770A - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ノックの発生を抑制す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。
【解決手段】複数の燃焼室２と、各燃焼室２とそれぞれ連通する複数の排気ポート４ａ（排気連通通路部）および複数の排気ポート４ａが集合する排気集合ポート４ｂ（排気集合部）を有する排気通路４とを備える内燃機関のシリンダヘッド１−１において、各燃焼室２を冷却する冷媒が通過する各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃと、排気通路４を冷却する冷媒が通過する排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７とが形成され、直列に連通する排気通路用第１冷却通路６、燃料室用冷却通路８ａ〜８ｃ、燃焼室用冷却通路７の順番で冷媒が通過する。つまり、シリンダヘッド１−１に流入した冷媒は、このすべての冷却通路を通過してこのシリンダヘッド１−１から流出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関し、さらに詳しくは、ノックの発生を抑制することができる内燃機関のシリンダヘッドに関するものである。

従来の内燃機関のシリンダヘッドには、シリンダブロックに形成されたシリンダ列を構成する各シリンダにそれぞれ対応する燃焼室およびこの各燃焼室から排気される排気ガスがそれぞれ通過する排気ポートから構成される排気通路が形成されている。また、シリンダヘッドには、このシリンダヘッドの各燃焼室周りおよび排気通路周りを冷却するための冷媒が通過する燃焼室用冷却通路および排気通路用冷却通路がそれぞれ形成されている。燃焼室用冷却通路および排気通路用冷却通路を通過する冷媒は、図示しないウォーターポンプにより循環される。具体的には、燃焼室用冷却通路および排気通路用冷却通路を通過する際に、燃焼室周りや排気通路周りの熱を受熱することで加熱された冷媒は、図示しないラジエターを通過する際に、外気にこの受熱された熱を放熱することで冷却され再び燃焼室用冷却通路および排気通路用冷却通路を通過する。

ここで、従来の内燃機関では、燃焼室用冷却通路と排気通路用冷却通路とが並列に接続され、冷媒の大部分が燃焼室用冷却通路を通過し、この燃焼室冷却通路を通過する冷媒以外の冷媒が排気通路用冷却通路を通過するように構成されている。これは、燃焼室用冷却通路を流れる冷媒の量を多くすることで、排気通路周りの温度よりも、高温となる各燃焼室周りの冷却効率の低下を抑制し、内燃機関のノックの発生を抑制するためである。

ところで、近年、例えば特許文献１に示すように、シリンダヘッドの各排気ポートと連結するエキゾーストマニホールドがシリンダブロックに形成された内燃機関が提案されている。特許文献１に示す従来の内燃機関では、シリンダブロックにエキゾーストマニホールドが一体に形成されている。この従来の内燃機関では、シリンダヘッドの各排気ポートおよびシリンダブロックのエキゾーストマニホールドとから構成される排気通路周りを冷却した後、各燃焼室周りおよびシリンダブロックの各シリンダ周りを冷却するように冷媒が循環する。具体的には、各排気ポートおよびエキゾーストマニホールド近傍に形成された排気通路用冷却通路と、燃焼室用冷却通路および各シリンダを冷却するシリンダ用冷却通路とを直列に接続している。冷媒は、まず排気通路用冷却通路を通過し、その後燃焼室用冷却通路およびシリンダ用冷却通路を並列に通過する。これは、まず冷媒が排気通路用冷却通路を通過させることで、シリンダブロックに形成されるエキゾーストマニホールドを通過する排気ガスの熱によりシリンダが変形することを抑制するものである。

特開平９―２４０５９０号公報

ところで、内燃機関においては、上記エキゾーストマニホールドが各排気ポートともに一体にシリンダヘッド（以下、「一体型シリンダヘッド」と称する）に形成されたものがある。この一体型シリンダヘッドでは、各排気ポートおよびエキゾーストマニホールドにより構成される排気通路が、通常のシリンダヘッドに形成される排気通路よりも長くなるため、この排気通路を通過する排気ガスからシリンダヘッドの排気通路周りに伝熱される熱が増加することとなる。つまり、一体型シリンダヘッドでは、燃焼室周りおよび排気通路周りの２つの高温部分が存在することとなる。従って、冷媒が並列に接続された燃焼室用冷却通路と排気通路用冷却通路とを通過する上記従来の内燃機関では、燃焼室用冷却通路に大部分の冷媒が通過し、排気通路用冷却通路を通過する冷媒の流量が少ないため、排気通路周りの冷却効率が低下する。つまり、この排気通路周りの冷却が不十分となり、排気通路周りの熱が各燃焼室に伝熱されることで、内燃機関のノックの発生を抑制することができないという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃焼室周りおよび排気通路周りの冷却効率の低下を抑制することで、ノックの発生を抑制す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ものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、シリンダブロックに形成される複数のシリンダのそれぞれに対応する複数の燃焼室と、当該各燃焼室とそれぞれ連通する複数の排気連通通路部および当該複数の排気連通通路部が集合する排気集合部を有する排気通路とを備える内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記複数の燃焼室を冷却する冷媒が通過する燃焼室用冷却通路と、前記排気通路を冷却する冷媒が通過する排気通路用第１冷却通路および排気通路用第２冷却通路とが形成され、前記排気通路用第１冷却通路と、前記排気通路用第２冷却通路と、前記燃焼室用冷却通路とが直列に連通していることを特徴とする。

また、この発明では、上記内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記排気通路用第１冷却通路および前記排気通路用第２冷却通路は、前記排気通路を挟んで対向するように形成されていることを特徴とする。

また、この発明では、上記内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記燃焼室用冷却通路は、前記排気通路用第１冷却通路および前記排気通路用第２冷却通路にそれぞれ連通していることを特徴とする。

この発明によれば、排気集合部を有する排気通路周りと同様に高温となる燃焼室周りが燃焼室用冷却通路を通過する冷媒により冷却される。ここで、燃焼室用冷却通路は、排気通路用第１冷却通路と排気通路用第２冷却通路との間に直列に接続されているので、排気通路用第１冷却通路を通過した冷媒が燃焼室用冷却通路を通過する。つまり、燃焼室用冷却通路を通過する冷媒の流量が排気通路用第１冷却通路を通過する冷媒の流量に対して減少することはない。従って、シリンダヘッドに流入した冷却水が燃焼室用冷却通路を通過せずにこのシリンダヘッドから流出することがないので、燃焼室周りの冷却効率の低下を抑制することができる。

また、排気集合部を有し燃焼室周りと同様に高温となる排気通路周りが排気通路用第１冷却通路および排気通路用第２冷却通路を通過する冷媒により冷却される。ここで、排気通路用第１冷却通路、排気通路第２冷却通路、燃焼室用冷却通路は、直列に接続されているので、排気通路用第１冷却通路を通過した冷媒が、排気通路用第２冷却通路を通過する。つまり、排気通路用第１冷却通路あるいは排気通路用第２冷却通路のいずれか一方を通過する冷媒の流量がいずれか他方を通過する冷媒の流量に対して減少することはない。従って、シリンダヘッドに流入した冷却水が、排気通路用第１冷却通路および排気通路用第２冷却通路を通過せずにこのシリンダヘッドから流出することがなく、かつ２回冷却するので、排気通路周りの冷却効率の低下を抑制することができる。

また、この発明では、上記内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記燃焼室用冷却通路は、前記複数の燃焼室を燃焼室軸線方向において覆うように形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、排気通路用第１冷却通路あるいは排気通路用第２冷却通路を通過した冷媒がシリンダヘッドに形成された複数の燃焼室のすべての燃焼室周りを通過できるように１つの燃焼室用冷媒通路を形成する。従って、燃焼室用冷却通路の各燃焼室周りに対応する部分を通過する冷媒の流量は、他の各燃焼室周りに対応する部分を通過する冷媒の流量に対して減少することはない。これにより、各燃焼室周りは、燃焼室用冷却通路を通過する冷媒により確実に冷却されるため、この各燃焼室周りの冷却効率の低下を確実に抑制することができる。

また、この発明では、上記内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記燃焼室用冷却通路は、前記各燃焼室を燃焼室軸線方向においてそれぞれ覆うように複数形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、排気通路用第１冷却通路あるいは排気通路用第２冷却通路を通過した冷媒は、シリンダヘッドに形成された複数の燃焼室の燃焼室周りごとに形成された燃焼室用冷媒通路を通過する。従って、各燃焼室用冷媒通路を通過する冷媒による各燃焼室周りの冷却効率を一定し、この各燃焼室周りの温度差を小さくすることができる。これにより、各燃焼室周りの冷却効率を一定に維持することができるので、燃焼室ごとに発生するノックのばらつきを抑制することができる。

この発明にかかる内燃機関のシリンダヘッドは、各燃焼室周りおよび排気通路周りの冷却効率の低下を抑制することができるので、ノックの発生を抑制することができるという効果を奏する。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下の実施例における内燃機関とは、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、水素エンジン、天然ガスエンジンなどが含まれるものである。また、以下の実施例においては、内燃機関を直列３気筒エンジンとして説明するがこれに限定されるものではなく、シリンダブロックに２以上のシリンダが形成されている内燃機関に適用することができるものである。

図１は、実施例１にかかる内燃機関のシリンダヘッドのシリンダ列方向断面図である。また、図２は、実施例１にかかる内燃機関の冷却水の通過経路を示す概略図である。なお、図２は、シリンダヘッドにおける燃焼室周りおよび排気経路周りと、シリンダブロックにおけるシリンダ周りを燃焼室軸線方向断面視において展開したものである。図１および図２に示すように、実施例１にかかる内燃機関のシリンダヘッド１−１は、複数の燃焼室２と、吸気通路３と、排気通路４と、動弁室５と、排気通路用第１冷却通路６と、排気通路用第２冷却通路７と、複数の燃焼室用冷却通路８ａ，８ｂ，８ｃとにより構成されている。なお、１０は、このシリンダヘッド１−１に対応するシリンダブロックである。また、２０は、その内部に冷媒である冷却水を通過させ、この冷却水の熱を外気に放熱するラジエターである。さらに、３０は、内燃機関の図示しないクランクシャフトの回転力により作動し、冷媒である冷却水をシリンダヘッド１−１およびシリンダブロック１０などに循環させるウォーターポンプである。

燃焼室２は、図２に示すシリンダブロック１０に直列に成形される３つのシリンダ１１のそれぞれに対応してシリンダヘッド１−１の下面１ａに形成されている（図２では、二点鎖線）。ここで、シリンダブロック１０に形成される複数のシリンダ１１によりシリンダ列が構成され、このシリンダ列の方向をシリンダ列方向という。また、このシリンダ列と直交する方向を直交方向という。

吸気通路３は、図示しない吸気経路と燃焼室２とを連通するものであり、具体的にはこの燃焼室２からシリンダヘッド１の直交方向における一方の側面１ｂまで連通するものである。この吸気通路３は、各燃焼室２に対応した吸気ポート３ａにより構成されている。従って、図示しない吸気経路から吸気通路３に導入された空気は、各燃焼室２に対応する吸気ポート３ａに流入して、燃焼室２に流入する。

排気通路４は、図示しない排気経路と燃焼室２とを連通するものであり、この燃焼室２からシリンダヘッド１の直交方向における他方の側面１ｃよりもシリンダヘッド１の直交方向に張り出している図示しない張出部に形成されたフランジ部まで連通するものである。この排気通路４の燃焼室２側には、各燃焼室２とそれぞれ連通する複数の排気連通通路部である排気ポート４ａが形成されている。一方、この排気通路４の張出部のフランジ部側には、この複数の排気連通路部である排気ポート４１が集合する排気集合部である排気集合ポート４ｂが形成されている。従って、各燃焼室２から排気通路４に排気される排気ガスは、各燃焼室２に対応した排気ポート４ａに流出し、この排気ポート４ａから排気集合ポート４ｂに流出して、図示しないフランジ部で連結された排気経路に流出する。

動弁室５は、シリンダヘッド１−１の上部に形成されており、吸気バルブ９ａおよび排気バルブ９ｂ、図示しないインテークカムシャフトおよびエキゾーストカムシャフトなどが配置されるものである。なお、この動弁室５には、吸気バルブ９ａとインテークカムシャフトの摺動面、排気バルブ９ｂとエキゾーストカムシャフトの摺動面、インテークカムシャフトおよびエキゾーストカムシャフトの軸受面などに供給されたオイルが流出する。この動弁室５には、複数の吸気ポート３ａのそれぞれに対応する吸気バルブ９ａおよび複数の排気ポート４ａのそれぞれに対応する排気バルブ９ｂを各燃焼室２に配置するためのバルブ孔５ａ，５ｂが形成されている。また、動弁室５には、各燃焼室２に配置される点火プラグを固定する図示しない点火プラグ固定穴が形成されている。

排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７は、後述する冷媒である冷却水が通過することで排気通路４を冷却するものである。この排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７は、シリンダ方向断面視において排気通路４を挟み込むように、すなわちこの排気通路４を挟んで対向するようにシリンダヘッド１−１に形成されている。また、排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７は、燃焼室軸線Ｘ方向における投影視において排気通路４、すなわち各排気ポート４ａおよび排気集合ポート４ｂの大部分を覆うようにシリンダヘッド１−１に形成されている。

排気通路用第１冷却通路６には、シリンダヘッド１−１に冷媒である冷却水が流入する冷却水流入口６ａが形成されており、後述する各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃにそれぞれ連通する連通通路６ｂが形成されている。また、排気通路用第２冷却通路７には、シリンダヘッド１−１から冷媒である冷却水が流出する冷却水流出口７ａが形成されており、後述する各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃにそれぞれ連通する連通通路７ｂが形成されている。なお、排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７は、燃焼室軸線Ｘ方向における投影視において排気通路４の全部を覆うようにシリンダヘッド１−１に形成されても良い。

燃焼室用冷却通路８ａ，８ｂ，８ｃは、後述する冷媒である冷却水が通過することでシリンダヘッド１−１に形成されている各燃焼室２の各燃焼室２周りを冷却するものである。各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃは、シリンダ方向断面視において各燃焼室２と動弁室５との間となるようにシリンダヘッド１−１に形成されている。また、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃは、燃焼室軸線Ｘ方向における投影視において、それぞれ各燃焼室２の大部分を覆うようにシリンダヘッド１−１に形成されている。なお、８ｅは、各燃焼室２内に配置される図示しない点火プラグを挿入、固定する点火プラグ固定穴である。ここで、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃは、燃焼室軸線Ｘ方向における投影視において各燃焼室２の全部をそれぞれ覆うようにシリンダヘッド１−１に形成されても良い。

この燃焼室用冷却通路８ａ，８ｂ，８ｃは、排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７に連通通路６ｂ，７ｂを介してそれぞれ連通している。つまり、燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃは、冷却水の通過経路において、排気通路用第１冷却通路６と排気通路用第２冷却通路７との間に配置されることとなる。従って、排気通路用第１冷却通路６と、排気通路用第２冷却通路７と、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃとは、直列に連通している。

シリンダブロック１０には、上記シリンダヘッド１−１の各燃焼室２にそれぞれ対応するシリンダ１１が形成されている。また、この複数のシリンダ１１のシリンダ軸線方向における周囲には、この複数のシリンダ１１を囲うようにほぼ１周するシリンダ用冷却通路が形成されている。このシリンダ用冷却通路１２は、その一方の端部に冷却水流入口１２ａが他方の端部に冷却水流出口１２ｂが形成されている。

次に、実施例１にかかる内燃機関の冷却水の通過経路について説明する。図２に示すように、図示しないクランクシャフトの回転力により作動するウォーターポンプ３０から吐出された冷媒である冷却水は、図示しない冷却水配管を介して、シリンダヘッド１−１に流入する。つまり、ウォーターポンプ３０から吐出された冷却水は、まず排気通路用第１冷却通路６内に冷却水流入口６ａから流入する。なお、ウォーターポンプ３０から吐出された冷却水の一部は、シリンダブロック１０に形成されたシリンダ用冷却通路１２内に冷却水流入口１２ａから流入する。このシリンダ用冷却通路１２内に流入した冷却水は、シリンダ用冷却通路１２を通過する際に、シリンダ周りの熱を受熱する。これにより、シリンダブロック１０のシリンダ周りが冷却される。なお、このシリンダ周りの熱を受熱した冷却水は、シリンダヘッド１−１、すなわち排気通路用第１冷却通路６内に流入する。従って、排気通路用第１冷却通路６内へ流入する冷却水の流量は、ウォーターポンプ３０から吐出された冷却水がシリンダ用冷却通路１２内を通過しても減少しないこととなる。

次に、排気通路用第１冷却通路６に流入した冷却水は、排気通路４周り、すなわち各排気ポート４ａ周りおよび排気集合ポート４ｂ周りの熱を受熱する。これにより、シリンダヘッド１−１の排気通路４周りが冷却される。この排気通路４周りの熱を受熱した冷却水は、連通通路６ｂを介して、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃにそれぞれに流入する。

次に、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃに流入した冷却水は、各燃焼室２周りの熱を受熱する。つまり、排気通路用第１冷却通路６を通過した冷却水は、シリンダヘッド１−１に形成された複数の燃焼室２の燃焼室２周りごとに形成された燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃを通過する。これにより、シリンダヘッド１−１の各燃焼室２周りが冷却される。この各燃焼室２周りの熱を受熱した冷却水は、連通通路７ｂを介して、排気通路用第２冷却通路７に流入する。

ここで、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃに流入する冷却水の流量は、同じであるため各燃焼室２周りの冷却効率を一定とすることができ、各燃焼室２周りの温度差を小さくすることができる。これにより、各燃焼室２周りの冷却効率を一定に維持することができるので、燃焼室ごとに発生するノックのばらつきを抑制することができる。

また、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃに流入する冷却水の流量の総和は、排気通路用第１冷却通路６を通過する冷却水の流量に対して減少することはない。しかしながら、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃに流入する冷却水の流量は、排気通路用第１冷却通路６を通過する冷却水の流量に対して減少するので、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃに流入する冷却水の流速を増加する流速増加手段を設けることが好ましい。例えば、連通通路６ａの断面形状を絞り形状、あるいは各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃの冷却水が流入する冷却水流入口の断面形状を絞り形状とする。これにより、各燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃに流入する冷却水の流速を増加することができ、各燃焼室２周りの冷却効率をさらに向上することができる。

次に、排気通路用第２冷却通路７に流入した冷却水は、排気通路４周り、すなわち各排気ポート４ａ周りおよび排気集合ポート４ｂ周りの熱をさらに受熱する。ここで、排気通路用第２冷却通路７を通過する冷却水の流量が排気通路用第１冷却通路６を通過する冷却水の流量に対して減少することはない。これにより、シリンダヘッド１−１の排気通路４周りがさらに冷却される。つまり、シリンダヘッド１−１に流入した冷却水は、排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７を通過することで、排気通路４周りを２回冷却することができる。なお、排気通路４周りの熱を受熱した冷却水は、冷却水流出口７ａから流出、すなわちシリンダヘッド１−１から流出する。

シリンダヘッド１−１から流出、すなわち排気通路用第２冷却通路７を流出した冷却水は、図示しない冷却水配管を介して、ラジエター２０に流入する。このラジエター２０は、この冷却水が通過する配管と、この配管周りに形成される複数のフィンとにより構成されている。従って、各燃焼室２周りおよび排気通路４周りの熱を受熱して加温された状態で、このラジエター２０に流入した冷却水は、ラジエター２０の配管を通過する際に、フィンを介して外気にこの受熱した熱を放熱する。つまり、ラジエター２０を通過する冷却水は、外気と熱交換を行い冷却される。

ラジエター２０により冷却された冷却水は、図示しない冷却水配管を介して、ウォーターポンプ３０に吸引される。この吸引された冷却水は、再びシリンダヘッド１−１およびシリンダブロック１０に流入する。以上により、冷媒である冷却水は、シリンダヘッド１−１およびシリンダブロック１０を循環する。

以上のように、シリンダヘッド１−１に流入した冷却水は、直列に連通する排気通路用第１冷却通路６、燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃ、排気通路用第２冷却通路７の順番で通過し、シリンダヘッド１−１に流入した冷却水がこのすべての冷却通路を通過してこのシリンダヘッド１−１から流出する。ここで、シリンダヘッド１−１に流入した冷却水の通過経路は、このシリンダヘッド１−１のシリンダ列方向投影視において、Ｕ字形状となる。従って、シリンダヘッド１−１に流入した冷却水が燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃを通過せずにこのシリンダヘッド１−１から流出することがなく、燃焼室２周りの冷却効率の低下を抑制することができる。また、シリンダヘッド１−１に流入した冷却水が、排気通路用第１冷却通路６および排気通路用第２冷却通路７を通過せずにこのシリンダヘッド１−１から流出することがなく、かつ２回冷却を行うので、排気通路４周りの冷却効率の低下を抑制することができる。

図３は、実施例２にかかる内燃機関の冷却水の通過経路を示す概略図である。なお、図３は、図２と同様に、シリンダヘッドにおける燃焼室周りおよび排気経路周りと、シリンダブロックにおけるシリンダ周りを燃焼室軸線方向断面視において展開したものである。図３に示す実施例２にかかる内燃機関のシリンダヘッド１−２が、図２に示す実施例１にかかる内燃機関のシリンダヘッド１−１と異なる点は、複数の燃焼室２にそれぞれ燃焼室用冷却通路８ａ〜８ｃを形成せず、１つの燃焼室用冷却通路８ｄを形成した点である。なお、図３に示す実施例２にかかる内燃機関のシリンダヘッド１−２の基本的構成は、図２に示す実施例１にかかる内燃機関のシリンダヘッド１−１の基本的構成と略同様であるので、その説明は省略する。

燃焼室用冷却通路８ｄは、後述する冷媒である冷却水が通過することですべての燃焼室２周りを冷却するものである。燃焼室用冷却通路８ｄは、シリンダ方向断面視において各燃焼室２と動弁室５との間となるようにシリンダヘッド１−２に形成されている。また、燃焼室用冷却通路８ｄは、燃焼室軸線Ｘ方向における投影視において、すべての燃焼室２の大部分を覆うようにシリンダヘッド１−２に形成されている。この燃焼室用冷却通路８ｄは、仕切りのない空間となっており、シリンダ列の方向の一方の端部に冷却水流入口８ｆが形成されており、シリンダ列の方向の他方の端部に冷却水流出口８ｇが形成されている。ここで、燃焼室用冷却通路８ｄは、燃焼室軸線Ｘ方向における投影視においてすべての燃焼室２の全部を覆うようにシリンダヘッド１−２に形成されても良い。

この燃焼室用冷却通路８ｄは、排気通路用第１冷却通路および排気通路用第２冷却通路に、連通通路６ｃ，７ｃを介してそれぞれ連通している。つまり、燃焼室用冷却通路８ｄは、冷却水の通過経路において、排気通路用第１冷却通路６と排気通路用第２冷却通路７との間に配置されることとなる。従って、排気通路用第１冷却通路６と、排気通路用第２冷却通路７と、燃焼室用冷却通路８ｄとは、直列に連通している。

次に、実施例２にかかる内燃機関の冷却水の通過経路について説明する。なお、図２に示す実施例１にかかる内燃機関の冷却水の通過経路と同一部分は簡略化して説明する。図３に示すように、ウォーターポンプ３０から吐出された冷媒である冷却水は、図示しない冷却水配管を介して、シリンダヘッド１−２に流入、すなわち排気通路用第１冷却通路６内に冷却水流入口６ａから流入する。なお、ウォーターポンプ３０から吐出された冷却水の一部は、シリンダ用冷却通路１２を通過してから、シリンダヘッド１−２、すなわち排気通路用第１冷却通路６内に流入する。

次に、排気通路用第１冷却通路６に流入した冷却水は、排気通路４周りの熱を受熱し、排気通路４周りを冷却する。この排気通路４周りの熱を受熱した冷却水は、連通通路６ｃを介して、冷却水流入口８ｆから燃焼室用冷却通路８ｄに流入する。

次に、燃焼室用冷却通路８ｄに流入した冷却水は、この燃焼室用冷却通路８ｄをシリンダ方向の一方から他方まで通過する際に、すべての燃焼室２周りの熱を受熱する。つまり、排気通路用第１冷却通路６を通過した冷却水は、シリンダヘッド１−１に形成された複数の燃焼室２のすべての燃焼室２周りを通過できる１つ燃焼室用冷却通路８ｄを通過する。また、燃焼室用冷却通路８ｄに流入する冷却水の流量は、排気通路用第１冷却通路６を通過する冷却水の流量に対して減少することはない。これにより、シリンダヘッド１−１のすべての燃焼室２周りが冷却される。このすべての燃焼室２周りの熱を受熱した冷却水は、冷却水流出口８ｇから流出し、連通通路７ｃを介して、排気通路用第２冷却通路７に流入する。

次に、排気通路用第２冷却通路７に流入した冷却水は、排気通路用第２冷却通路７を通過する際の流量が排気通路用第１冷却通路６を通過する際の流量に対して減少することはなく、排気通路４周りの熱をさらに受熱し、排気通路４周りをさらに冷却する。排気通路４周りの熱を受熱した冷却水は、冷却水流出口７ａから流出、すなわちシリンダヘッド１−１から流出し、図示しない冷却水配管を介して、ラジエター２０に流入する。このラジエター２０に流入した冷却水は、外気と熱交換を行い冷却され、図示しない冷却水配管を介して、ウォーターポンプ３０に吸引され、再びシリンダヘッド１−１およびシリンダブロック１０に流入する。以上により、冷媒である冷却水は、シリンダヘッド１−１およびシリンダブロック１０を循環する。

以上のように、シリンダヘッド１−２に流入した冷却水は、直列に連通する排気通路用第１冷却通路６、燃焼室用冷却通路８ｄ、排気通路用第２冷却通路７の順番で通過し、シリンダヘッド１−２に流入した冷却水がこのすべての冷却通路を通過してこのシリンダヘッド１−２から流出する。ここで、シリンダヘッド１−２に流入した冷却水の通過経路は、このシリンダヘッド１−２のシリンダ列方向投影視において、Ｕ字形状となる。従って、実施例１と同様に、燃焼室２周りおよび排気通路４周りの冷却効率の低下を抑制することができる。

なお、上記実施例において、ウォーターポンプ３０から吐出された冷却水の一部は、シリンダ用冷却通路１２を循環した後、シリンダヘッド１−１，１−２に流入するが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリンダヘッド１−１，１−２から流出し、かつラジエター２０に流入する前の冷却水がシリンダ用冷却通路１２を循環しても良い。従って、ウォーターポンプ３０から吐出された冷却水の一部がシリンダ用冷却通路１２を通過することによりシリンダ周りの熱を受熱した後にこのシリンダヘッド１−１，１−２に流入しない。これにより、シリンダヘッド１−１，１−２に流入する冷却水の温度をこのシリンダヘッド１−１，１−２に流入する前に上昇することを抑制することができるので、燃焼室２周りおよび排気通路４周りの冷却効率の低下をさらに向上することができる。

以上のように、この発明にかかる内燃機関のシリンダヘッドは、排気通路を構成する排気集合部である排気集合ポートが形成されているシリンダヘッドに有用であり、特に、燃焼室周りおよび排気通路周りの冷却効率の低下を抑制するのに適している。

実施例１にかかる内燃機関のシリンダヘッドのシリンダ列方向断面図である。 実施例１にかかる内燃機関の冷却水の通過経路を示す概略図である。 実施例２にかかる内燃機関の冷却水の通過経路を示す概略図である。

符号の説明

１−１，１−２ シリンダヘッド
１ａ 下面
１ｂ，１ｃ 側面
２ 燃焼室
３ 吸気通路
３ａ 吸気ポート
４ 排気通路
４ａ 排気ポート（排気連通通路部）
４ｂ 排気集合ポート（排気集合部）
５ 動弁室
６ 排気通路用第１冷却通路
６ａ 冷却水流入口
６ｂ，６ｃ 連通通路
７ 排気通路用第２冷却通路
７ａ 冷却水流出口
７ｂ，７ｃ 連通通路
８ａ〜ｄ 燃焼室用冷却通路
９ａ 吸気バルブ
９ｂ 排気バルブ
１０ シリンダブロック
１１ シリンダ
１２ シリンダ用冷却通路
２０ ラジエター
３０ ウォーターポンプ

Claims (5)

1. シリンダブロックに形成される複数のシリンダのそれぞれに対応する複数の燃焼室と、当該各燃焼室とそれぞれ連通する複数の排気連通通路部および当該複数の排気連通通路部が集合する排気集合部を有する排気通路とを備える内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
   前記複数の燃焼室を冷却する冷媒が通過する燃焼室用冷却通路と、前記排気通路を冷却する冷媒が通過する排気通路用第１冷却通路および排気通路用第２冷却通路とが形成され、
   前記排気通路用第１冷却通路と、前記排気通路用第２冷却通路と、前記燃焼室用冷却通路とが直列に連通していることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
2. 前記排気通路用第１冷却通路および前記排気通路用第２冷却通路は、前記排気通路を挟んで対向するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
3. 前記燃焼室用冷却通路は、前記排気通路用第１冷却通路および前記排気通路用第２冷却通路にそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１また２に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
4. 前記燃焼室用冷却通路は、前記複数の燃焼室を燃焼室軸線方向において覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
5. 前記燃焼室用冷却通路は、前記各燃焼室を燃焼室軸線方向においてそれぞれ覆うように複数形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関のシリンダヘッド。

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