JP2008231934A - 頭上四弁式多気筒内燃機関におけるシリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッド５のうち各シリンダ２ごとに四つのポート９を設けた頭上四弁式多気筒内燃機関において，前記シリンダヘッド５のうち各ポート間の部分における冷却性能の向上を図る。
【解決手段】前記シリンダヘッドの冷却液ジャケットを，シリンダブロック側において各シリンダごとに独立する個別第１冷却液ジャケット１５と，各シリンダの相互間で連通する第２冷却液ジャケット１２とで構成し，前記各個別第１冷却液ジャケット内に，前記各ポートに対してクランク軸線３と直角方向の外側に位置する冷却液の流入通孔１６から各ポート間を通って各ポートに対してクランク軸線方向の外側に位置する流出通孔１７に至る内側通路１８と，前記流入通孔１６から各ポートの外側を通って流出通孔１７に至る外側通路１９を形成し，外側通路の流れ抵抗を内側通路よりも大きくする。
【選択図】図２

Description

本発明は，複数の各シリンダにおける頭上（頂部）に四つの弁を設けて成る頭上四弁式多気筒内燃機関において，そのシリンダヘッドの構造に関するものである。

最近の二サイクルの多気筒内燃機関においては，複数個の各シリンダにおける頭上に四つの排気弁を設けることが，また，四サイクルの多気筒内燃機関においては，複数個の各シリンダにおける頭上に二つの吸気弁と二つの排気弁を設けることによって，出力の向上を図るように構成している。

そして，このような頭上四弁式多気筒内燃機関においては，従来から良く知られているように，複数個のシリンダをクランク軸線方向に並べて設けて成るシリンダブロックと，このシリンダブロックの上面に各シリンダの頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドとで構成し，前記シリンダヘッドのうち前記各シリンダの箇所に，前記四つの弁に対する四つのポートを，シリンダの軸線方向から見て四辺形の配列にして設けるという構成にしている。

この構成のために，前記シリンダヘッドに対する熱負荷は，当該シリンダヘッドのうちシリンダブロックに隣接する部分で且つ前記四つのポート間の部分において，特に大きくなる。

そこで，先行技術としての特許文献１は，前記シリンダヘッドにおける冷却液ジャケットを，シリンダブロック側においてこれに隣接する第１冷却液ジャケットと，シリンダブロックより遠い側の第２冷却液ジャケットとの上下二室に区画し，前記シリンダブロックにおける冷却液ジャケットから流出して来る冷却液を，先ず，前記四つのポートに対してクランク軸線と直角方向の外側に設けた流入通孔を介して前記第１冷却液ジャケット内に導入し，次いで，前記第１冷却液ジャケット内における冷却液を，前記クランク軸線上における各シリンダ間の部分に設けた流出通孔を介して前記第２冷却液ジャケットに流出するように構成することにより，前記シリンダヘッドのうち熱負荷が大きい部分を積極的に冷却することを提案している。
特開２００３−１８４６４４号公報

この先行技術は，シリンダブロックからの冷却液を，先ず，流入通孔を介して前記シリンダブロック側の第１冷却液ジャケット内に導入し，この第１冷却液ジャケット内のうち各ポート間の部分を流出通孔に向かって流し，次いで，流出通孔を介して第２冷却液ジャケットに流出するように構成することによって，熱負荷が大きい部分の積極的な冷却を図ることを趣旨としている。

しかし，前記先行技術は，前記第１冷却液ジャケットを，各シリンダの相互間について連通する構成にしていることに加えて，前記流入通孔から四つのポートにおける四辺形配列の外側部分を巡って各シリンダ間の流出通孔に至る経路の断面積を，前記流入通孔から四つのポート間の部分を通って流出通孔に至る経路の断面積よりも大きく又は略同じにするという構成にしている。

このために，各シリンダごとにおける流入通孔から第１冷却液ジャケット内に流入した冷却液は，この第１冷却液ジャケット内をクランク軸線方向に隣接するシリンダの方向にも流れることになり，この分だけ，各シリンダごとにおいて四つのポート間の部分を流れる冷却液の流量が減少することになるから，熱負荷が大きい部分における冷却が未だ十分に達成できないという問題があった。

本発明は，これらの問題を解消し，熱負荷が大きい部分における冷却を確実に達成できるようにしたシリンダヘッドを提供することを技術的課題とする。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「シリンダを複数個設けたシリンダブロックと，その上面におけるシリンダヘッドとを備え，前記シリンダヘッドのうち前記各シリンダの箇所に，四つの弁に対する四つのポートを，シリンダの軸線方向から見て四辺形の配列にして設ける一方，前記シリンダヘッドにおける冷却液ジャケット内を，シリンダブロック側の第１冷却液ジャケットと，シリンダブロックより遠い側の第２冷却液ジャケットとの上下二室に区画し，前記第１冷却液ジャケットに，前記シリンダブロック側からの冷却液の流入通孔と，前記第２冷却液ジャケットへの冷却液の流出通孔とを設けて成る頭上四弁式多気筒内燃機関において，
前記シリンダヘッドにおける前記第１冷却液ジャケットのうち各シリンダ間の部分に，当該第１冷却液ジャケットを各シリンダごとの個別第１冷却液ジャケットに区画する仕切り壁を設け，前記各個別第１冷却液ジャケットの各々に，前記四つのポートに対してクランク軸線と直角方向の外側に前記流入通孔を，前記四つのポートに対してクランク軸線方向の外側に前記流出通孔を設けるとともに，冷却液が前記流入通孔から前記四つのポート間の部分を通って前記流出通孔に至る内側通路と，冷却液が前記流入通孔から前記四つのポートの外側を通って前記流出通孔に至る外側通路を形成し，更に，前記外側通路を，当該外側通路の流れ抵抗を前記内側通路の流れ抵抗よりも大きくなるように構成した。」
ことを特徴としている。

また，請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記外側通路における流れ抵抗を大きくする手段が，前記シリンダブロックに設けるか又はシリンダブロックとシリンダヘッドとの間のシール用ガスケットに設けた流れ抵抗体を，前記流入通孔内のうち前記流出通孔側の部分に，前記個別第１冷却液ジャケット内に突出するように挿入する構成である。」
ことを特徴としている。

前記請求項１に記載の構成によると，シリンダブロックからの冷却液は，各シリンダごとの各個別第１冷却液ジャケット内に，その各々における流入通孔から入り，隣接の個別第１冷却液ジャケットとの相互間において混じり合うことなく，専ら，当該各個別第１冷却液ジャケット内を，外側通路及び内側通路の両方を通って流出通孔に至るように流れることになる。

この場合，前記各個別第１冷却液ジャケットのうち外側通路と，その流れ抵抗が内側通路における流れ抵抗よりも大きくなるように構成されていることにより，前記各個別第１冷却液ジャケット内に流入通孔から入る冷却液は，前記外側通路よりも内側通路の方に多く流れることになるから，シリンダヘッドのうち特に熱負荷が大きい四つのポート間の部分に対する冷却性能を大幅に向上できる。

特に，請求項２に記載の構成によると，前記外側通路における流れ抵抗を大きくすることを，当該外側通路における断面積の縮小，ひいては，中子型のうち前記外側通路を形成する部分の弱体化を招来することなく，簡単な構成で達成できる利点がある。

以下，本発明の実施の形態を，二サイクルのディーゼル機関に適用した場合の図面について説明する。

図１〜図４において，符号１は，複数個のシリンダ２をクランク軸線３の方向に並べて設けて成るシリンダブロックを示し，このシリンダブロック１には，冷却液ジャケット４が，前記各シリンダ２の周囲を囲うように形成されている。

符号５は，前記シリンダブロック１における各シリンダ２の頂部を塞ぐシリンダヘッドを示し，このシリンダヘッド５は，前記シリンダブロック１の上面に，その間にシール用のヘッドガスケット２２を挟んで複数本のヘッドボルトにて締結されている。

前記シリンダヘッド５には，前記各シリンダ２の箇所ごとに，燃料噴射弁用取付け孔６，ブロープラグ用取付け孔７及び各々排気弁８を備えた四つの排気ポート９が設けられており，前記四つの排気ポート９は，前記シリンダ２における軸線方向から見て，前記クランク軸線３を対称軸としてその両側に二つずつ並べた四辺形の配列に設けられている。

前記シリンダヘッド５における冷却液ジャケットは，当該シリンダヘッド５における下面と略平行に延びる仕切り壁１０により，前記シリンダブロック１側の第１冷却液ジャケット１１と，シリンダブロック１より遠い側の第２冷却液ジャケット１２との上下二室に区画されている。

前記第１冷却液ジャケット１１及び第２冷却液ジャケット１２のうち上側の第２冷却液ジャケット１２は，図３に示すように，前記各シリンダ２の相互間で連通し，且つ，ラジエータ等への冷却液出口１３の少なくとも一つを備えている。

一方，下側の第１冷却液ジャケット１１は，図２に示すように，当該第１冷却液ジャケット１１内のうち前記各シリンダ２間の部位に設けた仕切り壁１４により，前記各シリンダ２ごとに独立する個別第１冷却液ジャケット１５に区画されている。

前記シリンダヘッド５には，その各個別第１冷却液ジャケット１５のうち前記シリンダ２の軸線方向から見て前記四つの排気ポート９に対してクランク軸線３と直角方向の両外側の部位に，前記シリンダブロック１における冷却液ジャケット４からの冷却液の二つの流入通孔１６がシリンダ２を囲う円弧状長孔の形状にして設けられているとともに，その各個別第１冷却液ジャケット１５のうち前記シリンダ２の軸線方向から見て前記四つの排気ポート９に対してクランク軸線３の方向の両外側の部位に，前記第２冷却液ジャケット１２への冷却液の流出通孔１７が長孔の形状にして設けられている。

これにより，前記各個別第１冷却液ジャケット１５内に，前記流入通孔１６から流入した冷却液が図２及び図４に実線矢印Ａで示すように前記四つの排気ポート９の間の部分を通って前記流出通孔１７に至る内側通路１８と，前記流入通孔１６から流入した冷却液が図２及び図４に点線矢印Ｂで示すように前記四つの排気ポート９の外側を通って前記流出通孔１７に至る外側通路１９とを形成している。

そして，前記シリンダブロック１側には，板製の流れ抵抗体２０を，当該流れ抵抗体２０がシリンダブロック１の上面から突出するようにしてねじ２１等にて取付け，この流れ抵抗体２０を，前記シリンダブロック１に対して前記シリンダヘッド５を締結するときに，前記流入通孔１６内のうち前記流出通路１７寄り側の部分に前記個別第１冷却液ジャケット１５内に突出するように挿入することにより，前記外側通路１９における冷却液の流れ抵抗を，この流れ抵抗体２０にて，前記内側通路１８における冷却液の流れ抵抗よりも大きくするように構成している。

なお，前記流れ抵抗体２０は，前記シリンダブロック１側に設けることに限らず図５に示すように，前記シリンダブロック１と前記シリンダヘッド５との間に介挿するシール用ヘッドガスケット２２に，冷却液用の通孔２２ａを打ち抜きにて穿設するに際にその抜き片の一部を切り起こすことによって前記流れ抵抗体２０を一体に設けるか，或いは，前記ヘッドガスケット２２に，前記流れ抵抗体２０を取付けるという構成にすることができる。

また，前記外側通路１９における流れ抵抗を大きくする手段としては，前記流れ抵抗体２０を設けることに限らず，当該外側通路１９の途中の一部における断面積を縮小する等のような手段を採用することができる。

この構成において，シリンダブロック１からの冷却液は，各シリンダ２ごとの各個別第１冷却液ジャケット１５内に，その各々における流入通孔１６から入り，隣接の個別第１冷却液ジャケット１５との相互間において混じり合うことなく，専ら，当該各個別第１冷却液ジャケット１５内を，外側通路１９及び内側通路１８の両方を通って流出通孔１７に至るように流れることになる。

この場合，前記各個別第１冷却液ジャケット１５のうち外側通路１９は，その流れ抵抗が内側通路１８における流れ抵抗よりも大きくなるように構成されていることにより，前記各個別第１冷却液ジャケット１５内に流入通孔１６から入る冷却液は，前記外側通路１９よりも内側通路１８の方に多く流れることになるから，シリンダヘッド５のうち特に熱負荷が大きい四つの排気ポート９間の部分に対する冷却性能を大幅に向上できる。

なお，前記各個別第１冷却液ジャケット１５からその各々流出通孔１７を介して第２冷却液ジャケット１２に流出した冷却液は，この第２冷却液ジャケット１２における冷却液出口１３からラジエータ等に排出される。

また，前記実施の形態は，各シリンダの頭上（頂部）に，四つの排気弁を備えた頭上四弁式の二サイクルのディーゼル機関に適用した場合であったが，本発明は，これに限らず，各シリンダの頭上（頂部）に，二つの吸気弁及び二つの排気弁を備えて成る頭上四弁式の四サイクル内燃機関について適用できることはいうまでもない。

本発明の実施の形態を示す縦断正面図で図２及び図３のＩ−Ｉ視断面図である。 図１のII−II視平断面図である。 図１のIII −III 視平断面図である。 図１のIV−IV視断面図である。 ヘッドガスケットの一部を示す斜視図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ シリンダ
３ クランク軸線
４ シリンダブロックの冷却液ジャケット
５ シリンダヘッド
８ 排気弁
９ 排気ポート
１０ 仕切り壁
１１ 第１冷却液ジャケット
１２ 第２冷却液ジャケット
１３ 冷却液出口
１４ 仕切り壁
１５ 個別第１冷却液ジャケット
１６ 流入通孔
１７ 流出通孔
１８ 内側通路
１９ 外側通路
２０ 流れ抵抗体

Claims (2)

1. シリンダを複数個設けたシリンダブロックと，その上面におけるシリンダヘッドとを備え，前記シリンダヘッドのうち前記各シリンダの箇所に，四つの弁に対する四つのポートを，シリンダの軸線方向から見て四辺形の配列にして設ける一方，前記シリンダヘッドにおける冷却液ジャケット内を，シリンダブロック側の第１冷却液ジャケットと，シリンダブロックより遠い側の第２冷却液ジャケットとの上下二室に区画し，前記第１冷却液ジャケットに，前記シリンダブロック側からの冷却液の流入通孔と，前記第２冷却液ジャケットへの冷却液の流出通孔とを設けて成る頭上四弁式多気筒内燃機関において，
   前記シリンダヘッドにおける前記第１冷却液ジャケットのうち各シリンダ間の部分に，当該第１冷却液ジャケットを各シリンダごとの個別第１冷却液ジャケットに区画する仕切り壁を設け，前記各個別第１冷却液ジャケットの各々に，前記四つのポートに対してクランク軸線と直角方向の外側に前記流入通孔を，前記四つのポートに対してクランク軸線方向の外側に前記流出通孔を設けるとともに，冷却液が前記流入通孔から前記四つのポート間の部分を通って前記流出通孔に至る内側通路と，冷却液が前記流入通孔から前記四つのポートの外側を通って前記流出通孔に至る外側通路を形成し，更に，前記外側通路を，当該外側通路の流れ抵抗を前記内側通路の流れ抵抗よりも大きくなるように構成したことを特徴とする頭上四弁式多気筒内燃機関におけるシリンダヘッド。
2. 前記請求項１の記載において，前記外側通路における流れ抵抗を大きくする手段が，前記シリンダブロックに設けるか又はシリンダブロックとシリンダヘッドとの間のシール用ガスケットに設けた流れ抵抗体を，前記流入通孔内のうち前記流出通孔側の部分に，前記個別第１冷却液ジャケット内に突出するように挿入する構成であることを特徴とする頭上四弁式多気筒内燃機関におけるシリンダヘッド。

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