JP2008095645A

JP2008095645A - 水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケット

Info

Publication number: JP2008095645A
Application number: JP2006280896A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Higuchi; 和哉樋口; Takeo Kobayashi; 武夫小林; Yasuhiro Okura; 康裕大倉; Kazumasa Ito; 和真伊藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】シリンダヘッドの熱伝達率を向上し且つ温度分布の均一化を実現することのできる水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケットを提供する。
【解決手段】複数の気筒を直列に列設してなる気筒列の一側方における一端側から冷却水を流入させることにより、一側方に一端から他端へ向けての冷却水の流れが形成され、且つ他側方に他端から一端へ向けての冷却水の流れが形成されるようにしたウォータジャケットを有するシリンダブロックのシリンダヘッドとの接合面に挟設され、且つシリンダヘッドのウォータジャケットに冷却水を流入させる通路孔が設けられた水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケットにおいて、前記通路孔を、互いに隣り合う気筒同士間或いは各気筒の側方に設け、その開口面積を、一端側を他端側よりも大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水冷式直列多気筒エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟設されるヘッドガスケットに関するものである。

水冷式直列多気筒エンジンのシリンダブロック並びにシリンダヘッドには、冷却水を流通させるウォータジャケットが画成されている。またシリンダブロックとシリンダヘッドとの間には、両者間に画成された燃焼室の吹き抜けを防止するためにヘッドガスケットが挟設されており、シリンダブロックのウォータジャケットを流れる冷却水の一部をシリンダヘッドのウォータジャケットに流入させるための通路孔が、ヘッドガスケットに設けられることが一般的である（特許文献１を参照されたい）。
実開昭６１−４０９０４号公報

しかるに、水冷式直列多気筒エンジンの場合、シリンダブロックのウォータジャケットを気筒列方向に冷却水が流れるように計画されることが通例であり、ヘッドガスケットの通路孔を介してシリンダヘッドのウォータジャケットに冷却水を流し込むため、通路孔が圧力損失を生じさせ、シリンダヘッド側ウォータジャケットの各燃焼室周りについて淀みなく冷却水を流すことが困難であった。シリンダヘッド側ウォータジャケット内の冷却水が円滑に流動しないことは、シリンダヘッドの熱伝達率が不均一になって燃焼室の冷却効率を低下させ、ノッキングなどの異常燃焼を発生させる要因となるので好ましくない。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、シリンダヘッドの熱伝達率を向上し且つ温度分布の均一化を実現することのできる水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケットを提供することにある。

このような課題を解決するために本発明は、複数の気筒４ａ〜４ｄを直列に列設してなる気筒列の一側方（例えば吸気側の側壁３in）における一端側（第１気筒４ａ）から冷却水を流入させることにより、一側方に一端から他端（第４気筒４ｄ）へ向けての冷却水の流れが形成され、且つ他側方（例えば排気側の側壁３ex）に他端から一端へ向けての冷却水の流れが形成されるようにしたウォータジャケット５を有するシリンダブロック２のシリンダヘッドとの接合面に挟設され、且つシリンダヘッドのウォータジャケットに冷却水を流入させる通路孔が設けられた水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケット１において、前記通路孔は、互いに隣り合う気筒同士間或いは各気筒の側方に設けられ、その開口面積は、他端側のものが一端側のものよりも小さくされることを特徴とするものとした（請求項１）。
特に、前記一側方を吸気通路側とし、前記他側方を排気通路側とし、前記通路孔を、吸気通路側および排気通路側における互いに隣り合う気筒同士間あるいは各気筒の側方に設け、排気通路側の通路孔の開口面積を、吸気通路側のそれよりも大きくすると良い（請求項２）。

このような本発明によれば、シリンダブロックのウォータジャケットからシリンダヘッドのウォータジャケットへ流れ込む冷却水の流量が、シリンダブロックのウォータジャケットへの冷却水流入口が設けられた気筒列方向一端側（例えば第１気筒４ａ側）が最も多くなり、他端側（第４気筒４ｄ側）へ行くに従って徐々に少なくなり、且つ流速が高く（圧力は低く）なる。従って、気筒列方向の一端から他端へ向かって流れるシリンダヘッドのウォータジャケットにおいて、気筒列方向についての冷却水の流れが円滑となるので、より多くの冷却水が各気筒に対応する燃焼室の周囲を通過することとなる。また、排気通路側の通路孔の開口面積をより大きくすれば、熱応力のより大きくなる排気通路側の方が冷却水の流入量が多くなり、熱伝達率が高まって冷却効率が向上する。これらにより、シリンダヘッド全体の熱伝達率の向上と温度分布の均一化に大きな効果がもたらされ、ノッキングが抑制され、高負荷運転時に有利となる。しかも通路孔の開口面積を変化させるだけなので、製造コストを増大させる要因となる事項が皆無であり、コスト面でも有利である。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された水冷式直列４気筒エンジンにおけるヘッドガスケット１を接合した状態のシリンダブロック２の燃焼室側の端面図である。このシリンダブロック２には、ウォータジャケット５が画成されている。このウォータジャケット５は、図２に併せて示すように、直列に列設された気筒４ａ〜４ｄのそれぞれを概ね均一の隙間で外囲するように、全体として長円の環状をなしている。そしてこのウォータジャケット５の互いに隣り合う気筒同士間に対応する部分は、気筒同士間の隔壁にその一部を食い込ませた態様の括れた形状をなしている。

ウォータジャケット５への冷却水入口５ａが、気筒列の一端側に位置する第１気筒４ａの一側方である吸気側の側壁３inに突設されている。

シリンダブロック２における第１気筒４ａ側の気筒列方向端壁の一部がウォータジャケット５内に食い込んでおり、これにより、冷却水入口５ａからウォータジャケット５内に流入した冷却水が、気筒列の他側方である排気側の側壁３ex側へ短絡的に流れ込む（図２中の矢印Ｂ）ことを制限するセパレータ５ｃを形成している。

冷却水入口５ａからウォータジャケット５に流入した冷却水の大部分は、シリンダブロック２における吸気側の側壁３in内に延在する部分を、図２の矢印Ａに示されるように第１気筒４ａから第４気筒４ｄ（気筒列の他端）へ向けて流れた後、第４気筒４ｄの外周部分を回り込み、シリンダブロック２における排気側の側壁３ex内に延在する部分を第４気筒４ｄから第１気筒４ａに向かって流れる。

シリンダブロック２のウォータジャケット５と、図示されていないシリンダヘッドのウォータジャケットとは、シリンダブロック５とシリンダヘッドとの間に挟設されるヘッドガスケット１に設けられた通路孔を介して互いに連通している。

通路孔は、互いに隣り合う気筒同士間の括れた部分の突入端に対応する位置と、排気側の第１〜第３気筒４ａ〜４ｃの側方に対応する位置と、気筒列の一端とに設けられており、これらの通路孔を介して、シリンダブロック２のウォータジャケット５内の冷却水が、シリンダブロック２の端面に密接されたシリンダヘッドのウォータジャケット（図示せず）に流れ込むようになっている。

これらの通路孔は、シリンダブロック２のウォータジャケット５の終端部である第１気筒４ａの手前側に設けられた２つの通路孔８１ａ・８１ｂが最も大きくされており、ここからシリンダヘッドのウォータジャケットに多くの冷却水が流れ込み、シリンダヘッドの第４気筒４ｄ側に設けられた冷却水出口（図示せず）から流出する。つまりシリンダブロック２のウォータジャケット５内の冷却水が図１における左回りに気筒列の周囲を巡るのに対し、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水は、基本的に第１気筒４ａから第４気筒４ｄへ向けて流れることとなる。

吸気側の各気筒間にある通路孔の開口面積は、例えば、第２、第３気筒４ｂ・４ｃ間にある通路孔６２inを、第１、第２気筒４ａ・４ｂ間の通路孔６１inの３０%〜４０%縮小させ、第３、第４気筒４ｃ・４ｄ間の通路孔６３inを、第２、第３気筒４ｂ・４ｃ間の通路孔６２inの３０%〜４０%縮小させると良い。

排気側の各気筒間にある通路孔の開口面積は、例えば、第２、第３気筒４ｂ・４ｃ間にある通路孔６２exを、第１、第２気筒４ａ・４ｂ間の通路孔６１exの１５%〜２５%縮小させ、第３、第４気筒４ｃ・４ｄ間の通路孔６３exを、第２、第３気筒４ｂ・４ｃ間の通路孔６２exの１５%〜２５%縮小させると良い。

また、排気側の通路孔６１ex〜６３exの開口面積の総和は、吸気側の通路孔６１in〜６３inの開口面積の総和に比して平均して５０〜６０パーセント拡大させると良い。

排気側の第１〜第３気筒の各側方には、それぞれ３つの通路孔が同一円周上に開けられており、これらの開口面積の総和は、例えば、第２気筒４ｂの３つの通路孔７２ａ〜７２ｃの開口面積の総和を第１気筒４ａの３つの通路孔７１ａ〜７１ｃの開口面積の総和に対して１０%〜２０%縮小させ、第３気筒４ｃの３つの通路孔７３ａ〜７３ｃの開口面積の総和を第２気筒４ｂの３つの通路孔７２ａ〜７２ｃの開口面積の総和に対して１０%〜２０%縮小させると良い。なお、本実施例においては、３つの側方通路孔のうち、中央に位置するもののみの開口面積を変え、その他は全て同一とした。

上述の通路孔の開口面積の減少率は、シリンダヘッドのウォータジャケットの容積やシリンダブロックのウォータジャケットの流量などに応じて適宜に設定すれば良い。因みに本実施例においては、第４気筒４ｄの側方には、シリンダヘッドへの通路孔は設けられていない。なお、冷却水入口近傍に設けられた通路孔９は、エア抜き用通路である。

本発明の一実施例である上述の構成においては、シリンダブロック２のウォータジャケット５を流れる冷却水がシリンダヘッドのウォータジャケットに分流する流れにおいて、第１気筒４ａから第４気筒４ｄへ向けて通路孔の開口面積が漸減している。従って、シリンダヘッドのウォータジャケットの出口を第４気筒４ｄ側に設けた場合、シリンダブロック２のウォータジャケット５からシリンダヘッドのウォータジャケットに流れ込む冷却水の流速は、シリンダブロック２のウォータジャケット５への冷却水入口５ａから遠くなるほど高くなり（４ａ＜４ｂ＜４ｃ＜４ｄ）、シリンダヘッドのウォータジャケット内の圧力は、第１気筒４ａから第４気筒４ｄへ向けて次第に降下する（４ａ＞４ｂ＞４ｃ＞４ｄ）。従って、入口から出口へ向けての圧力傾斜が適正となり、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水の流れが円滑となる。また、シリンダヘッドのウォータジャケットに流れ込む冷却水の流量も、第１気筒４ａが最も多くなるので、第１気筒４ａから第４気筒４ｄへ向けて流れるシリンダヘッドのウォータジャケットにおいて、より多くの冷却水が各気筒に対応する燃焼室の周囲を通過することとなる。しかも本発明においては、上述した通り、排気側の通路孔の開口面積をより大きくしている。従って、熱応力のより大きくなる排気通路側の方が冷却水の流入量がより多くなり、熱伝達率が高まって冷却効率が向上する。そのため、シリンダヘッド全体の熱伝達係数が向上し、且つ温度分布が均一になるので、ノッキングが抑制され、高負荷運転時に有利となる。

また、本発明によれば、単にヘッドガスケット１に設ける孔の面積を変化させるだけで所期の目的を達成できるので、コストを増大させる要因とならず、高いコスト／パフォーマンスを得ることができる。

本発明による水冷直列４気筒エンジンにおけるヘッドガスケットを接合した状態のシリンダブロックの燃焼室側の端面図である。シリンダブロック側ウォータジャケットの輪郭を概念的に表す斜視図である。

符号の説明

１ヘッドガスケット
２シリンダブロック
４ａ〜４ｄ気筒
５ウォータジャケット
６１in・６２in・６３in 吸気側気筒間通路孔
６１ex・６２ex・６３ex 排気側気筒間通路孔
７１ａ〜ｃ・７２ａ〜ｃ・７３ａ〜ｃ排気側気筒側方通路孔
８１ａ・８１ｂシリンダブロックのウォータジャケットの終端部からシリンダヘッドのウォータジャケットへの通路孔

Claims

複数の気筒を直列に列設してなる気筒列の一側方における一端側から冷却水を流入させることにより、一側方に一端から他端へ向けての冷却水の流れが形成され、且つ他側方に他端から一端へ向けての冷却水の流れが形成されるようにしたウォータジャケットを有するシリンダブロックのシリンダヘッドとの接合面に挟設され、且つシリンダヘッドのウォータジャケットに冷却水を流入させる通路孔が設けられた水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケットであって、
前記通路孔は、互いに隣り合う気筒同士間あるいは各気筒の側方に設けられ、その開口面積は、前記他端側のものが前記一端側のものよりも小さくされることを特徴とする水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケット。
前記一側方は吸気通路側であり、前記他側方は排気通路側であり、前記通路孔は、前記吸気通路側および前記排気通路側における互いに隣り合う気筒同士間あるいは各気筒の側方に設けられ、前記通路孔の開口面積は、前記排気通路側のものが前記吸気通路側のものよりも大きくされることを特徴とする請求項1に記載の水冷式直列多気筒エンジンのヘッドガスケット。