JP2008075507A - Water cooled multi-cylinder engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の気筒の排ガスを一つの合流部に導く構造の排気ポートと、この排気ポートを囲む冷却水通路とがシリンダヘッドに形成された水冷式多気筒エンジンに関するものである。 The present invention relates to a water-cooled multi-cylinder engine in which an exhaust port having a structure for guiding exhaust gases from a plurality of cylinders to one merging portion and a cooling water passage surrounding the exhaust port are formed in a cylinder head.
従来のこの種の水冷式多気筒エンジンとしては、例えば特許文献1で開示されたものがある。この特許文献1に示された水冷式多気筒エンジンは、吸気弁と排気弁とを1気筒当たり2本ずつ備えている。これらの吸・排気弁が開閉する吸気ポートおよび排気ポートは、クランク軸の軸線方向から見てシリンダヘッドの一側部と他側部とに形成されている。
A conventional water-cooled multi-cylinder engine of this type is disclosed in
前記排気ポートは、気筒毎の上流部と、これらの上流部どうしを接続する合流部とによって構成されている。上流部は、燃焼室の天井壁からシリンダヘッドの一側部に向けて延びるように形成され、この一側部に形成された合流部に接続されている。合流部は、前記一側部においてクランク軸の軸線方向に延びるように形成されており、前記軸線方向の中央部においてシリンダヘッドの外側面に開口している。 The exhaust port includes an upstream portion for each cylinder and a merging portion that connects these upstream portions. The upstream portion is formed so as to extend from the ceiling wall of the combustion chamber toward one side portion of the cylinder head, and is connected to a joining portion formed on this one side portion. The merge portion is formed so as to extend in the axial direction of the crankshaft at the one side portion, and is open to the outer surface of the cylinder head at the central portion in the axial direction.
このシリンダヘッド内には、燃焼室の天井壁に沿うようにクランク軸の軸線方向に延びる主冷却水通路と、前記排気ポート側において前記主冷却水通路に接続された副冷却水通路とが形成されている。この副冷却水通路は、排気ポートを形成する壁の上側と下側とに前記合流部に沿って延びるように形成されており、主冷却水通路との間で冷却水が流入、流出するように構成されている。 In the cylinder head, a main cooling water passage extending in the axial direction of the crankshaft along the ceiling wall of the combustion chamber and a sub cooling water passage connected to the main cooling water passage on the exhaust port side are formed. Has been. The sub cooling water passage is formed so as to extend along the joining portion on the upper side and the lower side of the wall forming the exhaust port so that the cooling water flows in and out of the main cooling water passage. It is configured.
主冷却水通路は、燃焼室の天井壁を含む底壁と、この底壁を挟んで燃焼室とは反対側に位置する上壁と、両側壁および前・後壁などにより囲まれた空間によって形成されている。この主冷却水通路の主冷却水入口は、シリンダヘッドにおけるクランク軸の軸線方向の一端部に形成され、冷却水出口は他端部に形成されている。前記主冷却水入口は、前記底壁に形成されてシリンダブロック内の冷却水通路に接続されており、この冷却水通路から冷却水が供給される。 The main cooling water passage is defined by a space surrounded by a bottom wall including the ceiling wall of the combustion chamber, an upper wall located on the opposite side of the combustion chamber across the bottom wall, and both side walls and front and rear walls. Is formed. The main cooling water inlet of the main cooling water passage is formed at one end of the cylinder head in the axial direction of the crankshaft, and the cooling water outlet is formed at the other end. The main cooling water inlet is formed in the bottom wall and connected to a cooling water passage in the cylinder block, and cooling water is supplied from the cooling water passage.
前記副冷却水通路と排気ポートとは、シリンダヘッドの鋳造時にそれぞれ中子を用いて形成されている。排気ポートと副冷却水通路とを有するシリンダヘッドの一側部の鋳造は、金型内に排気ポート形成用の第1の中子を保持させとともに、この中子の下方と上方とに副冷却水通路形成用の第2、第3の中子をそれぞれ配置した状態で行われる。これらの第1〜第3の中子は、金型内に外側方から挿入され、金型に支持されている。 The sub-cooling water passage and the exhaust port are each formed using a core when the cylinder head is cast. The casting of one side of the cylinder head having the exhaust port and the sub-cooling water passage holds the first core for forming the exhaust port in the mold, and the sub-cooling is performed below and above the core. This is performed in a state where the second and third cores for forming the water passage are arranged. These first to third cores are inserted into the mold from the outside and supported by the mold.
すなわち、このシリンダヘッドによれば、前記第1〜第3の中子をそれぞれ同じ方向から金型内に装填することができるから、これらの中子の金型への装填作業を容易に行うことができる。しかし、このシリンダヘッドは、このように中子の装填を容易に行える反面、排気ポートの合流部の外側方には冷却水通路を形成することができない。このため、このシリンダヘッドにおいては、排気ポートの合流部を形成する壁の一部はシリンダヘッドの外側部に露出している。
上述した従来の水冷式多気筒エンジンにおいては、排気ポートの合流部を形成する壁のうち、シリンダヘッドの外側部に露出している部位は冷却水による冷却を行うことができない。このため、このエンジンは、前記露出部分の温度が過度に高くなるために、この部分が熱疲労を起こし易くなるという問題があった。また、従来の水冷式多気筒エンジンを例えば自動車に搭載するに当たっては、上述した露出部分と対向する車体側の部品が輻射熱によって加熱されてしまうという問題もあった。 In the conventional water-cooled multi-cylinder engine described above, the portion of the wall forming the merging portion of the exhaust port that is exposed to the outer side of the cylinder head cannot be cooled by the cooling water. For this reason, this engine has a problem that the temperature of the exposed portion becomes excessively high, and this portion is liable to cause thermal fatigue. Further, when a conventional water-cooled multi-cylinder engine is mounted on, for example, an automobile, there is a problem in that the parts on the vehicle body facing the exposed portion are heated by radiant heat.
このような問題点を解消するためには、副冷却水通路を前記露出部分の外側にも延在させ、この露出部分を冷却水によって冷却する構成を採ることが考えられる。しかし、この構成を採るためには、排気ポートの合流部を外側方から覆うような形状の第4の中子を使用しなければならず、中子の数がさらに増えてしまう。中子の数が増えると、金型に中子を装填するための作業時間が長くなり、シリンダヘッドの生産性が低下することになる。 In order to solve such a problem, it is conceivable to adopt a configuration in which the auxiliary cooling water passage extends to the outside of the exposed portion and the exposed portion is cooled by the cooling water. However, in order to adopt this configuration, it is necessary to use a fourth core shaped so as to cover the merging portion of the exhaust port from the outside, which further increases the number of cores. As the number of cores increases, the work time for loading the cores into the mold becomes longer, and the productivity of the cylinder head decreases.
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、シリンダヘッドの生産性を高く保ちながら、排気ポートの合流部の全域を冷却水によって冷却することができる水冷式多気筒エンジンを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and is a water-cooled multi-cylinder engine that can cool the entire area of the merging portion of the exhaust port with cooling water while maintaining high productivity of the cylinder head. The purpose is to provide.
この目的を達成するために、本発明に係る水冷式多気筒エンジンは、複数の気筒の排ガスを一つの合流部に導く構造の排気ポートと、この排気ポートを囲む冷却水通路とがシリンダヘッドに形成された水冷式多気筒エンジンにおいて、前記シリンダヘッドにおける排気ポートが位置する一側部に、外側方へ向けて開口する凹陥部を形成し、この凹陥部の底壁を、前記合流部を形成する壁を含むように形成するとともに、この凹陥部の開口部を蓋体によって閉塞し、この凹陥部内を、冷却水入口通路と冷却水出口通路とによって前記冷却水通路に連通したものである。 In order to achieve this object, a water-cooled multi-cylinder engine according to the present invention includes an exhaust port having a structure for guiding exhaust gases from a plurality of cylinders to one merging portion, and a cooling water passage surrounding the exhaust port in the cylinder head. In the formed water-cooled multi-cylinder engine, a concave portion that opens outward is formed on one side of the cylinder head where the exhaust port is located, and the bottom wall of the concave portion is formed with the merging portion. In addition, the opening of the recessed portion is closed with a lid, and the inside of the recessed portion is communicated with the cooling water passage by a cooling water inlet passage and a cooling water outlet passage.
請求項2に記載した発明に係る水冷式多気筒エンジンは、請求項1に記載した水冷式多気筒エンジンにおいて、冷却水入口通路を冷却水通路の上流部と凹陥部内とを連通するように形成し、冷却水出口通路を冷却水通路の下流部と凹陥部内とを連通するように形成したものである。 A water-cooled multi-cylinder engine according to a second aspect of the present invention is the water-cooled multi-cylinder engine according to the first aspect, wherein the cooling water inlet passage is formed so as to communicate the upstream portion of the cooling water passage with the inside of the recessed portion. The cooling water outlet passage is formed so as to communicate the downstream portion of the cooling water passage with the inside of the recessed portion.
請求項3に記載した発明に係る水冷式多気筒エンジンは、請求項1に記載した水冷式多気筒エンジンにおいて、シリンダヘッドにおける凹陥部用蓋体が取付けられる取付面に排気ポートの下流端を開口させ、蓋体に排気管を設けたものである。 A water-cooled multi-cylinder engine according to a third aspect of the present invention is the water-cooled multi-cylinder engine according to the first aspect, wherein the downstream end of the exhaust port is opened on the mounting surface to which the cover for the recessed portion in the cylinder head is attached. And an exhaust pipe is provided on the lid.
本発明によれば、シリンダヘッドの外側部に形成された凹陥部と、この凹陥部の開口部を閉塞する蓋体とによって、排気ポートの合流部を形成する壁を冷却するための冷却水通路が形成される。前記凹陥部は、シリンダヘッドを成形するための金型によって形成することができる。したがって、本発明によれば、中子を使用することなく前記冷却水通路をシリンダヘッドに形成することができるから、シリンダヘッドの生産性を高く保ちながら、前記合流部を形成する壁を冷却水によって冷却することができる。 According to the present invention, the cooling water passage for cooling the wall forming the merging portion of the exhaust port by the recessed portion formed in the outer portion of the cylinder head and the lid that closes the opening of the recessed portion. Is formed. The recessed portion can be formed by a mold for forming a cylinder head. Therefore, according to the present invention, since the cooling water passage can be formed in the cylinder head without using a core, the wall that forms the merging portion is provided with cooling water while keeping the productivity of the cylinder head high. Can be cooled by.
この結果、本発明によれば、排気ポートの合流部を形成する壁が熱疲労を起こすことを確実に防ぐことができるとともに、前記合流部と対向するようにエンジンと隣接する部品が輻射熱によって加熱されることを防ぐこともできる。このため、この発明に係る水冷式多気筒エンジンを例えば車両に搭載する場合は、エンジンと前記部品との間のクリアランスを狭くすることができるから、車体をコンパクトに形成することができる。 As a result, according to the present invention, it is possible to reliably prevent the wall forming the confluence portion of the exhaust port from causing thermal fatigue, and the components adjacent to the engine are heated by radiant heat so as to face the confluence portion. It can also be prevented. For this reason, when the water-cooled multi-cylinder engine according to the present invention is mounted on a vehicle, for example, the clearance between the engine and the parts can be reduced, so that the vehicle body can be made compact.
請求項2記載の発明によれば、シリンダヘッド内の冷却水通路から冷却水が冷却水入口通路を通って凹陥部内に流入する。また、凹陥部内の冷却水は、冷却水出口通路を通ってシリンダヘッド内の冷却水通路に流出する。このため、この発明によれば、シリンダヘッド内の冷却水通路を流れる冷却水の一部が凹陥部内を通るから、専ら凹陥部内に冷却水を通すためのポンプは不要で、コストダウンを図りながら凹陥部内に冷却水を通すことができる。
According to invention of
請求項3記載の発明によれば、凹陥部を閉塞するための蓋体が排気管の取付用フランジを兼ねるようになるから、これらの部材を別体に形成する場合に較べて部品数を低減することができ、コストダウンを図ることができる。 According to the invention described in claim 3, since the lid for closing the recessed portion also serves as the flange for mounting the exhaust pipe, the number of parts is reduced as compared with the case where these members are formed separately. Cost reduction.
以下、本発明に係る水冷式多気筒エンジンの一実施の形態を図1ないし図13によって詳細に説明する。
図1は本発明に係る水冷式多気筒エンジンの正面図、図2はシリンダヘッドの平面図、図3はシリンダヘッドの底面図、図4はシリンダヘッドの背面図、図5はプレートの正面図、図6はシリンダヘッドとシリンダブロックの一部を示す断面図である。図6の破断位置を図2中にIV−IV線によって示す。
図7および図8はシリンダヘッドとシリンダブロックの一部を示す断面図である。図7の破断位置を図2および図3中にVII−VII線によって示し、図8の破断位置を図2および図3中にVIII−VIII線によって示す。
Hereinafter, an embodiment of a water-cooled multi-cylinder engine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
1 is a front view of a water-cooled multi-cylinder engine according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the cylinder head, FIG. 3 is a bottom view of the cylinder head, FIG. 4 is a rear view of the cylinder head, and FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a part of the cylinder head and the cylinder block. The broken position of FIG. 6 is shown by the IV-IV line in FIG.
7 and 8 are sectional views showing a part of the cylinder head and the cylinder block. The broken position of FIG. 7 is shown by the VII-VII line in FIG. 2 and FIG. 3, and the broken position of FIG. 8 is shown by the VIII-VIII line in FIG.
図9は図7および図8におけるシリンダヘッドのIX−IX線断面図、図10は図7および図8におけるシリンダヘッドのX−X線断面図、図11は図7および図8におけるシリンダヘッドのXI−XI線断面図である。図12はヘッドガスケットの底面図、図13は冷却系の構成を示すブロック図、図14は副冷却水通路の構成を説明するための斜視図である。 9 is a sectional view taken along line IX-IX of the cylinder head in FIGS. 7 and 8, FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of the cylinder head in FIGS. 7 and 8, and FIG. 11 is a sectional view of the cylinder head in FIGS. It is XI-XI sectional view taken on the line. 12 is a bottom view of the head gasket, FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the cooling system, and FIG. 14 is a perspective view for explaining the configuration of the auxiliary cooling water passage.
これらの図において、符号1で示すものは、この実施の形態による水冷式多気筒エンジンを示す。このエンジン1は、自動車に搭載する水冷式4サイクルV型6気筒エンジンで、図1において左側に位置する第1の気筒列2と、同図において右側に位置する第2の気筒列3とを備えている。この明細書においては、図1に示すように、このエンジン1をクランク軸4の軸線方向から見た状態で、両気筒列2,3において左右方向の両側のうち、他方の気筒列に近接する一側部をVバンク内側といい、他側部をVバンク外側という。
In these drawings,
また、この明細書においては、図1に示すように、クランク軸4に吸・排気カム軸5,6を接続する伝動手段7が位置する一端部を前端部といい、反対側(図1の紙面の裏側)を後端部という。この水冷式多気筒エンジン1の前端部には、図示してはいないが伝動手段7をを覆うためのフロントカバーが取付けられている。
上述した2つの気筒列2,3は、互いに同等の構成が採られているから、以下においては第1の気筒列2について詳細に説明し、第2の気筒列3の各部材の説明は同一符号を付して省略する。
Further, in this specification, as shown in FIG. 1, one end where the transmission means 7 for connecting the intake /
Since the two
第1の気筒列2と第2の気筒列3とは、図1に示すように、シリンダブロック8に気筒列2,3毎に突設されたシリンダ部8aと、このシリンダ部8aの上に取付けられたシリンダヘッド9と、このシリンダヘッド9の上部に設けられたカムハウジング9aおよびヘッドカバー10などによって構成されている。
前記シリンダブロック8の各シリンダ部8aには、3気筒分のシリンダ孔11がクランク軸4の軸線方向に並ぶように形成されている。図1において、12はシリンダ孔11に嵌挿されたピストンを示し、Sは燃焼室を示す。
As shown in FIG. 1, the
Cylinder holes 11 for three cylinders are formed in each
前記シリンダヘッド9は、図8に示すように、後述する吸気ポート21および排気ポート22と、冷却水通路23とが形成されており、シリンダブロック8の上にヘッドガスケット24を介して載せられ、図示していないヘッドボルトによって取付けられている。このヘッドボルトを挿通するためのボルト孔を図2〜図4中に符号25で示す。吸気ポート21は、シリンダヘッド9のVバンク内側に設けられ、排気ポート22は、シリンダヘッド9におけるVバンク外側に設けられている。
As shown in FIG. 8, the
前記吸気ポート21は、下流側の端部に一対の分岐ポート21a,21a(図8および図9参照)を有する二股状であって、いわゆるサイアミーズポートとして形成されており、1気筒当たり2本の吸気弁26によって開閉される。これらの吸気弁26,26は、図1に示すように、シリンダヘッド9に設けられた動弁装置27によって駆動する。この動弁装置27は、吸気カム軸5からロッカーアーム28を介して吸気弁26に駆動力を伝達する構造のものである。
シリンダヘッド9における吸気ポート21の上流側端部の近傍には、前記一対の分岐ポート21a,21a内に向けて燃料を噴射するインジェクタ29が取付られている。
The
An
前記排気ポート22は、各気筒の排ガスを集合させて後述する排気管30に導く構成が採られている。詳述すると、排気ポート22は、図10,11に示すように、気筒毎に設けられた第1〜第3の上流部31〜33と、これらの上流部31〜33どうしを接続する合流部34とから構成されている。
The
前記排気ポート22は、その全域において、シリンダヘッド9の吸気ポート21や燃焼室Sの天井壁35(図8参照)などとともに鋳造によって成形されている。鋳造によって排気ホ゜ート22を形成するためには、前記第1〜第3の上流部31〜33を合流部34に接続した形状の中子を使用する。
この排気ポート22の前記第1〜第3の上流部31〜33を形成する壁を図14において36〜38で示し、合流部34を形成する壁を39で示す。
The
In FIG. 14, the walls forming the first to third
第1〜第3の上流部31〜33のうち、第1の上流部31は、図10に示すように、シリンダヘッド9の前端部9A(水冷式多気筒エンジン1の前記前端部に対応する一端部)に位置し、第3の上流部33は、シリンダヘッド9の後端部に位置し、第2の上流部32は、第1の上流部31と第3の上流部33との間に位置している。
Of the first to third
これらの第1〜第3の上流部31〜33は、図8に示すように、燃焼室Sからシリンダヘッド9のVバンク外側であって上側に延びるように形成されている。また、これらの上流部は、図10に示すように、上流側の端部に一対の分岐ポート31a,31a,32a,32a,33a,33aを有する二股状であって、いわゆるサイアミーズポートとして形成されている。これらの分岐ポートは、それぞれ排気弁41によって開閉される。これらの排気弁41は、図1に示すように、排気カム軸6とロッカーアーム42とを有する前記動弁装置27によって駆動する。
As shown in FIG. 8, these first to third
前記合流部34は、図10,11および図14に示すように、シリンダヘッド9の前端部9Aに上流端が位置し、この上流端からシリンダヘッド9の後端部9Bに延びるように形成されている。この合流部34の上流端は、第1の上流部31の下流端に段差などが形成されることがないように接続されている。一方、合流部34の下流側の端部は、第3の上流部33の下流端をVバンク外側に延長したような形状に形成されている。
As shown in FIGS. 10, 11, and 14, the merging
合流部34の下流端34aは、図2および図11に示すように、シリンダヘッド9のVバンク外側の側部43に開口している。この側部43には、平坦面からなる側面44と、この側面44に開口しかつシリンダヘッド内側に延びる凹陥部45とが形成されている。前記側面44と凹陥部45とは、シリンダヘッド9の前側から後側に延びるように形成されている。前記合流部34の下流端34aは、このようにシリンダヘッド9の前後方向に延びる前記側面44の後側端部であって、凹陥部34とはシリンダヘッド9の後側に離間した位置に開口している。
As shown in FIGS. 2 and 11, the
前記凹陥部45は、図示してはいないが、シリンダヘッド鋳造用の金型に突設された凸部によって形成される。この凸部は、鋳造時には、金型内に装填された排気ポート形成用の中子とは所定の間隔をおいて離間させられる。この状態でシリンダヘッド9を鋳造により形成することによって、図8および図10に示すように、前記合流部34を形成する壁39の一部が凹陥部45の底に露出する。言い換えれば、凹陥部45の底は、前記壁39の一部によって構成されている。
Although not shown in the drawing, the
この凹陥部45の開口部は、図7および図8に示すように、プレート46によって閉塞されている。この実施の形態においては、このプレート46によって、本発明でいう蓋体が構成され、前記側面44によって、本発明でいう凹陥部用蓋体が取付けられる取付面が構成されている。前記プレート46は、図5に示すように、前記側面44と同じ形状に形成されており、前記側面44に複数の取付用ボルト47(図6参照)によって取付けられている。この取付用ボルト47は、図2に示すように、前記側部43に形成されたねじ孔47aに螺着されている。また、前記プレート46と前記側面44との間にはシール部材48が介装されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the opening of the recessed
この実施の形態によるプレート46には、図5に示すように、排気管30の上流側の端部が設けられている。排気管30は、プレート46の一端部(シリンダヘッド9の後側の端部)であって前記合流部34の下流端34aと対向する部位に溶接されている。すなわち、排気管30の上流側端部は、前記プレート46によってシリンダヘッド9の側部43に取付けられている。なお、この排気管30の中間部には過給器(図示せず)が設けられている。
The
上述した吸気ポート21や排気ポート22などと一体に形成された前記天井壁35には、図3,7,8に示すように、その下面を上方に凹ませるようにして凹部49が形成されている。前記吸気ポート21の下流端および排気ポート22の上流端は、この凹部49に開口している。
また、この天井壁35におけるクランク軸4の軸線方向から見てシリンダの軸線Cと交差する部位には、図7に示すように、点火プラグ50が取付けられている。この点火プラグ50は、シリンダの軸線方向から見て燃焼室Sの略中央部に設けられている。
The
Further, as shown in FIG. 7, a
この点火プラグ50は、シリンダヘッド9の後述する冷却水通路23内に設けられた筒状壁51(図9〜図11参照)の内部に挿入され、図7に示すように、前記天井壁35に穿設されたプラグ孔52に螺着している。前記筒状壁51は、図7に示すように、前記天井壁35から後述する冷却水通路23内を上方へ延びるように形成されている。
The
この筒状壁51の上端部は、冷却水通路23の上壁53に接続されている。この実施の形態による点火プラグ50および筒状壁51は、図7に示すように、クランク軸4の軸線方向から見て上方に向かうにしたがって次第にVバンク外側に位置するように傾斜している。
The upper end portion of the
シリンダヘッド9内に形成されている冷却水通路23は、図9および図13に示すように、シリンダヘッド9の前端部9Aから後端部9Bに向けて延びるように形成されている。この冷却水通路23は、図3に示すように、シリンダヘッド9の前端部9A(図3においては上端部)に形成された主入口54と、気筒毎に燃焼室S(凹部49)を囲むような位置に設けられた副入口55と、点火プラグ50と対応する位置に設けられた貫通孔56と、ヘッドガスケット24における前記主、副入口54,55および貫通孔56と対向する位置に穿設された孔57〜59(図12参照)とを介してシリンダブロック8内の冷却水通路60(図7,8および図13参照)に接続されている。
As shown in FIGS. 9 and 13, the cooling
前記主入口54と、副入口55および貫通孔56とにそれぞれ流入する冷却水の量は、ヘッドガスケット24に穿設された孔57〜59の開口面積の大きさによって決められる。この実施の形態においては、主入口54に最も多く冷却水が流入するように、これらの孔57〜59の開口面積が設定されている。
The amount of cooling water flowing into the
シリンダヘッド9の下面に開口する孔のうち、図3に示すように、副入口55と同様に燃焼室S(凹部49)を囲むような位置に設けられている孔61は、ヘッドガスケット24によって閉塞されることになるために冷却水が通ることはない。この孔61は、例えば冷却水通路形成用の中子(図示せず)の脚部によって形成されたものである。また、シリンダヘッド9の下面における凹部49どうしの間に形成されている孔62は、図6に示すように、栓部材63が圧入されており、この栓部材63によって閉塞されている。なお、ヘッドガスケット24には、上述した冷却水を通すための孔57〜59の他に、ヘッドボルトを通すための孔64と、オイルを通すための孔65などが穿設されている。
Of the holes opened in the lower surface of the
シリンダブロック8内の冷却水通路60は、図13に示すように、冷却水供給通路71によって冷却水ポンプ72の吐出口に接続されている。冷却水ポンプ72の吸込口は、従来からよく知られているサーモスタット73を介してラジエータ74の冷却水出口74aまたはラジエータバイパス通路75の下流側端部に接続されている。ラジエータ74の冷却水入口74bは、冷却水戻り通路76によってシリンダヘッド9の冷却水出口78に接続されている。前記ラジエータバイパス通路75の上流側端部は、この冷却水戻り通路76の中間部に接続されている。
As shown in FIG. 13, the cooling
シリンダヘッド9の冷却水出口78は、図4および図11に示すように、シリンダヘッド9の後端部9BであってVバンク内側(図4においては左側)に形成されており、シリンダヘッド9の後面に開口している。シリンダヘッド9は、図1に示すように、Vバンク内側が相対的に高くなるように傾斜した状態でシリンダブロック8に取付けられる。すなわち、冷却水出口78は、シリンダヘッド9をシリンダブロック8に取付けた状態では冷却水通路23の相対的に高い位置に位置することになる。
As shown in FIGS. 4 and 11, the
このため、シリンダヘッド9の冷却水通路23内に混入した空気は、冷却水通路23内に残留することがなく冷却水出口78から排出される。このようにシリンダヘッド9の後端部9Bに冷却水出口78が形成されるとともに、シリンダヘッド9の前端部9Aに主入口54が形成されているために、シリンダヘッド9の冷却水通路23内の冷却水は、図9および図13中に矢印によって示すように、シリンダヘッド9の前端部9A側から後端部9B側へ流れる。
For this reason, the air mixed in the cooling
シリンダヘッド9内の冷却水通路23は、図9に示すように、燃焼室の天井壁35に沿ってシリンダヘッド9の前端部9Aから後端部9Bに延びる主冷却水通路81と、シリンダヘッド9の前端部9AからVバンク外側を通って後端部9Bに延びる副冷却水通路82とから構成されている。この副冷却水通路82の両端部(上流側端部と下流側端部)は主冷却水通路81の両端部に接続されている。前記主、副入口54,55や後述する貫通孔56は主冷却水通路81内に位置している。
As shown in FIG. 9, the cooling
主冷却水通路81は、図7,8および図9〜図11に示すように、燃焼室Sの天井壁35を含むシリンダヘッド9の底壁83(シリンダブロック8に取付けられる壁)と、この底壁83を挟んで燃焼室Sとは反対側に位置する前記上壁53と、シリンダヘッド9のVバンク内側に位置する内側壁84と、シリンダヘッド9の前端部9Aに位置する前壁85と、シリンダヘッド9の後端部9Bに位置する後壁86とによって囲まれた空間によって形成されている。
The main
前記底壁83には、図9に示すように、主冷却水通路81と副冷却水通路82とを底壁83の近傍において仕切るための仕切壁87が上方へ突出する状態で一体に形成されている。この仕切壁87は、排気ポート22の第2の上流部32と底壁83とによって挟まれた部位に形成されている。また、この仕切壁87は、図14に示すように、主冷却水通路81内に立設された2つのヘッドボルト挿通用の筒状壁88,88どうしの間に架け渡されている。なお、図14では、排気ポート22の周辺に形成された冷却水通路の構成を示しており、プラグ挿入用の筒状壁51や栓部材63などの部材は省略して描いてある。前記ヘッドボルト挿通用筒状壁88,88には、ボルト孔25の他に、シリンダヘッド9の上方に位置する動弁カム室89(図1参照)からオイルを下方に流下させるためのオイル孔90が穿設されている。
As shown in FIG. 9, a
前記上壁53には、図7,10,11および図14に示すように、主冷却水通路81内を流れる冷却水を副冷却水通路82側に導くための板91と、主冷却水通路81と副冷却水通路82とを上壁53の近傍において仕切るための突条92とがそれぞれ下方に突出する状態で一体に形成されている。前記板91は、図11に示すように、この水冷式多気筒エンジン1の各気筒列2,3に3つずつ設けられている気筒のうち、前端部側の気筒と中央部の気筒との間と、中央部の気筒と後端部側の気筒との間とに対応する2箇所にそれぞれ設けられている。前記突条92は、図11に示すように、前記前壁85から後壁86の近傍まで延びるように形成されている。
As shown in FIGS. 7, 10, 11 and 14, the
前記内側壁84は、図8に示すように、吸気ポート21を形成する壁93を含むように形成されている。吸気ポート21を形成する壁93には、吸気弁26の弁軸を支持するための凸部93aが形成されている。この凸部93aには、バルブステムガイド26aが挿通されている。
As shown in FIG. 8, the
この凸部93aと前記上壁53とによって形成された角部分には、図8,10,11に示すように、主冷却水通路81内を流れる冷却水を点火プラグ挿入用の筒状壁51に導くための突起94が設けられている。この突起94は、図10および図11に示すように、このシリンダヘッド9に6箇所設けられている前記凸部93の全てに同様に設けられている。この突起94は、前記凸部93aにおける筒状壁51に近接する先端部に筒状壁51側へ突出するように形成されている。
As shown in FIGS. 8, 10, and 11, at the corner portion formed by the
この突起94は、クランク軸の軸線方向とは交差する方向に延びる板状を呈するように形成されている。この板状の突起94の厚みは、基端部から先端部に向かうにしたがって漸次薄くなるように形成されている。また、突起94は、図6および図8に示すように、シリンダヘッド9の前端部側から見て前記凸部93aの先端縁と、上壁53の下縁とによって形成された角部分に、ここへの冷却水の流れを規制するように三角形状に形成されている。このように前記角部分に突起94を設けたことにより、この角部分を冷却水が真っ直ぐ通過してしまうのを防ぐことができ、突起94に当たった冷却水を筒状壁51に導くことができる。
The
前記底壁83に設けられた貫通孔56は、シリンダブロック8の冷却水通路60内の冷却水を点火プラグ用筒状壁51の基部51a(図7参照)に直接当てるためのもので、前記基部51aを指向するように底壁83に斜めに穿設されている。
The through-
前記副冷却水通路82は、図6〜9および図14に示すように、排気ポート22の周囲に冷却水が流れるように形成されている。詳述すると、副冷却水通路82は、前記底壁83からVバンク外側に突出する下壁101と、前記上壁53における主冷却水通路81からVバンク外側に延在する上壁延在部102と、シリンダヘッド9のVバンク外側に位置する外側壁103と、前記前壁85における主冷却水通路81からVバンク外側に延在する前壁延在部104と、前記後壁86における主冷却水通路81からVバンク外側に延在する後壁延在部105とによって囲まれた空間により形成されている。
As shown in FIGS. 6 to 9 and FIG. 14, the auxiliary
前記外側壁103は、シリンダヘッド9のVバンク外側に形成された前記凹陥部45の底を形成している。すなわち、排気ポート22の合流部34を形成する壁39は、前記外側壁103の一部を構成している。また、副冷却水通路82は、図6〜8および図14に示すように、排気ポート22と、前記下壁101と平行に延びる隔壁106とによって下部通路107と上部通路108とに分けられている。
The
これらの下部通路107と上部通路108とは、シリンダヘッド9の鋳造時にそれぞれ中子(図示せず)によって形成されている。下部通路107を形成するための中子は、排気ポート22を形成するための中子の下方に位置付けられ、上部通路108を形成するための中子は、前記排気ポート形成用中子の上方に位置付けられている。
The
下部通路107は、図9に示すように、前壁延在部104と第1の上流部31との間に形成された第1の連通口111と、第1の上流部31と前記仕切壁87(ヘッドボルト挿通用の筒状壁88)との間に形成された第2の連通口112と、前記仕切壁87と第3の上流部33との間に形成された第3の連通口113と、第3の上流部33と後壁延在部105との間に形成された第4の連通口114とによって主冷却水通路81に連通されている。
As shown in FIG. 9, the
また、下部通路107は、図7に示すように、前記外側壁103に形成された冷却水入口通路115によって前記凹陥部45内の空間に接続されている。この冷却水入口通路115は、凹陥部45の底(外側壁103)に穿設された貫通孔からなり、凹陥部45内におけるシリンダヘッド9の前端部9Aの近傍(図2参照)と下部通路107内とを連通している。この冷却水入口通路115は、下部通路107を形成するための中子によって形成する他に、鋳造後に凹陥部45の底に外側から孔開け加工を施すことによって形成することができる。
Further, as shown in FIG. 7, the
上部通路108は、図13に示すように、上壁53に設けられた突条92と、この突条92の下方に位置する部材との間において主冷却水通路81に連通している。突条92の下方に位置する部材とは、排気ポート22の第1〜第3の上流部31〜33を形成する壁36〜38と底壁83とである。
As shown in FIG. 13, the
また、上部通路108は、図8に示すように、前記外側壁103に形成された冷却水出口通路116によって前記凹陥部45内の空間に接続されている。この冷却水出口通路116は、凹陥部45の底(外側壁103)に穿設された貫通孔からなり、凹陥部45内におけるシリンダヘッド9の後端部9Bの近傍(図2参照)と上部通路108内とを連通している。この冷却水出口通路116は、上部通路108を形成するための中子によって形成する他に、鋳造後に凹陥部45の底に外側から孔開け加工を施すことによって形成することができる。
Further, as shown in FIG. 8, the
上述したように構成された水冷式多気筒エンジン1においては、冷却水ポンプ72の運転により冷却水がシリンダブロック8の冷却水通路60から主入口54、副入口55および貫通孔56などを通ってシリンダヘッド9の主冷却水通路81内に流入する。主冷却水通路81内に流入した冷却水のうち一部は副冷却水通路82に流入し、他の冷却水は、主冷却水通路81内をクランク軸4の軸線方向に流れる。
In the water-cooled
副冷却水通路82に流入した冷却水は、排気ポート22の第1〜第3の上流部31〜33を形成する壁36〜38と、合流部34を形成する壁39とを冷却する。詳述すると、副冷却水通路82の下部通路107内を流れる冷却水は、排気ポート22を形成する壁36〜39を下方から冷却し、上部通路108内を流れる冷却水は、前記壁36〜39を上方から冷却する。
The cooling water that has flowed into the
下部通路107内を流れる冷却水の一部は、前記冷却水入口通路115を通って凹陥部45内に流入しここを満たす。また、この凹陥部45内の冷却水は、前記冷却水出口通路116を通って前記上部通路108に流出する。このように凹陥部45内を冷却水が流れる理由は、下部通路107の上流部内の圧力より上部通路108の下流部の圧力の方が低くなるからである。
A part of the cooling water flowing in the
前記凹陥部45は、排気ポート22の合流部34を形成する壁39をエンジン1の外側方から覆うように形成されている。このため、この実施の形態によれば、凹陥部45内に冷却水が流れることにより、合流部34を形成する壁39を外側方から冷却水によって冷却することができる。
The recessed
前記凹陥部は、シリンダヘッドを成形するための金型によって形成されている。このため、この実施の形態によれば、合流部34を形成する壁39をエンジン1の外側方から覆うような形状の中子を使用することなく、壁39の外側方に冷却水通路を形成することができる。この実施の形態によるエンジン1においては、排気ポート22を形成する壁36〜39の周囲全域を冷却水によって冷却することができるから、これらの壁36〜39が熱疲労を起こすことを確実に防ぐことができる。
The recessed portion is formed by a mold for forming a cylinder head. For this reason, according to this embodiment, the cooling water passage is formed on the outer side of the
また、このエンジン1においては、排気ポート22の合流部34を形成する壁がシリンダヘッド9の外面に広く露出することはない。このため、このエンジン1を例えば自動車に搭載した場合などにおいて、シリンダヘッド9の外側方に隣接して設けられる部品が輻射熱によって加熱されることはない。この結果、この実施の形態による水冷式多気筒エンジン1を自動車などの車両に搭載する場合、エンジン1と前記隣接部品との間のクリアランスを狭くすることができるから、車体をコンパクトに形成することができる。
Further, in the
この実施の形態による水冷式多気筒エンジン1においては、冷却水入口通路115は、副冷却水通路82の上流部と凹陥部45内とを連通するように形成され、冷却水出口通路116は、副冷却水通路82の下流部と凹陥部45内とを連通するように形成されている。このため、このエンジン1においては、シリンダヘッド9内に形成されている副冷却水通路82から冷却水が冷却水入口通路115を通って凹陥部45内に流入する。また、凹陥部45内の冷却水は、冷却水出口通路116を通って副冷却水通路82に流出する。このため、この実施の形態によれば、シリンダヘッド9内の副冷却水通路81内を流れる冷却水の一部が凹陥部45内を通るから、専ら凹陥部45内に冷却水を通すためのポンプは不要である。
In the water-cooled
この実施の形態による水冷式多気筒エンジン1においては、シリンダヘッド9におけるプレート46が取付けられる側面44に排気ポート22の下流端34aが開口し、プレート46に排気管30が設けられている。このため、このエンジン1においては、凹陥部45を閉塞するためのプレート46(蓋体)が排気管30の取付用フランジを兼ねるようになるから、これらの部材を別体に形成する場合に較べて部品数を低減することができる。
In the water-cooled
この実施の形態による水冷式多気筒エンジン1のシリンダヘッド9は、各気筒の排ガスを合流させる構造の排気ポート22が形成されている。しかし、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、排気ポート22が気筒毎に独立するように形成された一般的な水冷式多気筒エンジンに適用することができる。また、本発明は、V型エンジンとは別のエンジン、例えば自動車用の直列多気筒エンジンや、自動二輪車用の単気筒エンジンにも適用することができる。
The
1…水冷式多気筒エンジン、4…クランク軸、8…シリンダブロック、9…シリンダヘッド、11…シリンダ孔、21…吸気ポート、22…排気ポート、23,60…冷却水通路、35…天井壁、36〜39…壁、45…凹陥部、46…プレート、49…点火プラグ、51…筒状壁、74…ラジエータ、81…主冷却水通路、82…副冷却水通路、84…内側壁、115…冷却水入口通路、116…冷却水出口通路、S…燃焼室。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シリンダヘッドにおける排気ポートが位置する一側部に、外側方へ向けて開口する凹陥部を形成し、この凹陥部の底壁を、前記合流部を形成する壁を含むように形成するとともに、この凹陥部の開口部を蓋体によって閉塞し、この凹陥部内を、冷却水入口通路と冷却水出口通路とによって前記冷却水通路に連通したことを特徴とする水冷式多気筒エンジン。 In a water-cooled multi-cylinder engine in which an exhaust port having a structure for guiding exhaust gases from a plurality of cylinders to one merging portion and a cooling water passage surrounding the exhaust port are formed in a cylinder head,
In one side portion where the exhaust port in the cylinder head is located, a concave portion that opens outward is formed, and the bottom wall of the concave portion is formed so as to include the wall that forms the merge portion, A water-cooled multi-cylinder engine in which an opening of the recessed portion is closed by a lid, and the inside of the recessed portion is communicated with the cooling water passage by a cooling water inlet passage and a cooling water outlet passage.
冷却水入口通路を冷却水通路の上流部と凹陥部内とを連通するように形成し、
冷却水出口通路を冷却水通路の下流部と凹陥部内とを連通するように形成したことを特徴とする水冷式多気筒エンジン。 The water-cooled multi-cylinder engine according to claim 1,
The cooling water inlet passage is formed to communicate with the upstream portion of the cooling water passage and the inside of the recessed portion,
A water-cooled multi-cylinder engine, characterized in that the cooling water outlet passage is formed so as to communicate the downstream portion of the cooling water passage with the inside of the recessed portion.
シリンダヘッドにおける凹陥部用蓋体が取付けられる取付面に排気ポートの下流端を開口させ、蓋体に排気管を設けたことを特徴とする水冷式多気筒エンジン。
The water-cooled multi-cylinder engine according to claim 1,
A water-cooled multi-cylinder engine characterized in that a downstream end of an exhaust port is opened on an attachment surface to which a cover for a recessed portion in a cylinder head is attached, and an exhaust pipe is provided on the cover.
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