JP2011196181A - 内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気集合部がシリンダヘッドの内部に形成された内燃機関において、最も高温になる燃焼室上方に設けられた主冷却水通路を少ない冷却水で効果的に冷却する。
【解決手段】主冷却水通路３１が複数の燃焼室１１の上方を通過し且つシリンダヘッドの長手方向に延在するように主通路画成部４１で画成し、主通路画成部４１における燃焼室１１と反対側の上壁面には、シリンダヘッド４の長手方向に延在して冷却水の流速を調整する突条４１ａを形成する。排気側連通路３４が主冷却水通路３１と上下の排気側冷却水通路３２，３３とを連通するように排気側連通路画成部４４で画成し、排気側連通路画成部４４における燃焼室１１と反対側の上壁面には、シリンダヘッド４の長手方向と直交する方向に延在して通路断面積を縮小する排気側絞り部４４ａを、突条４１ａと連続するように形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造に係り、シリンダヘッドを効率的に冷却する技術に関する。

多気筒エンジンにおいては、シリンダヘッドの内部に複数の吸気ポートおよび排気ポートを形成し、シリンダヘッドの吸気側側面および排気側側面に対し、吸気を分配する吸気マニホールドおよび排気を集合させる排気マニホールドをそれぞれ接合する形態が一般的であるが、シリンダヘッド内に排気を集合させる排気集合部をも形成し、シリンダヘッドの排気側側面には単一の排気管を接合する形態のものが知られている。排気集合部がシリンダヘッド内に形成された多気筒エンジンは、排気マニホールドを別体で設ける必要がないため、エンジン全体を小型化できるほか、排ガスの放熱量を抑制できるため、暖機時に触媒温度を早期に活性化することができる。一方、過度な温度上昇による触媒の熱劣化を防止するために、排ガスを適正に冷却する必要もある。

ところが、排気集合部が内部に形成されたシリンダヘッドにおいて、排気集合部の周囲に大きな冷却水通路を形成すると、シリンダヘッドをシリンダブロックにボルト締結するためのボルトボス部周辺が冷却水通路によって囲まれることになるため、ボルトボス部の剛性が低下してしまう。このような問題を解決するために、ボルトボス部から燃焼室の配列方向に沿って冷却水通路内に突出させるとともにボルトの締結方向に沿って延設させた補強部をシリンダヘッドの冷却水通路内に形成した発明が提案されている（特許文献１参照）。

一方、複数の燃焼室に沿うようにシリンダヘッド内に冷却水通路を形成し、冷却水通路を画成する上側の肉壁部分すなわち燃焼室と反対側の壁部分に冷却水流を転向させるためのデフレクタを設けることで、冷却水通路を画成する下側すなわち燃焼室側の壁面に沿って冷却水を流通させてシリンダヘッドの冷却効果を高める思想が以前より知られている（特許文献２，３参照）。

特開２００９−２２１９８８号公報 実公昭４７−２４５３３号公報 特公昭５６−１４８６４７号公報

しかしながら、特許文献２，３のように、冷却水流を転向させるように冷却水通路の上面にデフレクタを設けると、冷却水流の主流が上下に蛇行することとなり、流路抵抗が増大して冷却水流量が減少してしまうため、逆にシリンダヘッドの冷却効果が低下することがある。

また、近年の燃費向上およびＣＯ２削減の観点から、或いはエンジンのコンパクト化および軽量化に対する要求から、引用文献１のように排気集合管をシリンダヘッド内に形成する形態のシリンダヘッドの場合、排気側冷却水通路の流路面積が比較的大きくなるため、冷却水が排気側冷却水通路に多く流れ易く、燃焼室の上部に形成される主冷却水通路の流量が不足しがちとなる。そこで、特許文献１の発明では、主冷却水通路の流量維持の観点から、シリンダヘッドをシリンダブロックにボルト締結するためのボルトボス部を補強し、絞り部としても機能する補強部を設けたものと認められる。しかし、この構造では、燃焼室に沿って形成された主冷却水通路から排気側冷却水通路へ流れる冷却水量を低減することはできるが、排気側冷却水通路自体は従来と変わらず流路抵抗が低く、冷却水が流れ易い構造であるため、燃焼室側の冷却効率を維持するためには多量の冷却水が必要となる。

本発明は、このような従来技術に課せられた問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、排気集合部がシリンダヘッドの内部に形成された内燃機関においても、最も高温になる燃焼室近傍に設けられた主冷却水通路を少ない冷却水で効果的に冷却できるシリンダヘッド内冷却水通路構造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、一列に配列された複数の燃焼室（１１）から排出される排ガスを集合させる排気集合部（１４）がシリンダヘッド（４）の内部に形成され、シリンダヘッドの長手方向の一端側に形成された冷却水流入口（３７）からシリンダヘッドの長手方向の他端側に形成された冷却水流出口（３８）へ至る冷却水通路（３０）を有する内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造であって、冷却水通路（３０）は、複数の燃焼室の上方を通過するようにシリンダヘッドの長手方向に延在する主冷却水通路（３１）と、排気集合部を互いで挟み合う位置に配置され、それぞれシリンダヘッドの長手方向に延在する第１排気側冷却水通路（３２）および第２排気側冷却水通路（３３）と、主冷却水通路と第１排気側冷却水通路および第２排気側冷却水通路とを連通する排気側連通路（３４）とを有し、主冷却水通路を画成する主通路画成部（４１）における燃焼室と反対側の壁面には、シリンダヘッドの長手方向に延在して冷却水の流速を調整する突条（４１ａ）が形成され、排気側連通路を画成する排気側連通路画成部（４４）における燃焼室と反対側の壁面には、シリンダヘッドの長手方向と直交する方向に延在して通路断面積を縮小する排気側絞り部（４４ａ）が形成され、突条（４１ａ）と排気側絞り部（４４ａ）とが連続するように構成されたことを特徴とする。

本発明の第１の側面によれば、主冷却水通路画成部における燃焼室と反対側の壁面部分に突条が形成されたことにより、主冷却水通路を流通する冷却水の主流が燃焼室側に寄って燃焼室側の壁面付近を流れる冷却水の流速が高まるため、燃焼室近傍の冷却効果を向上させることができる。また、主冷却水通路を流通する冷却水の主流が上下方向に蛇行せず直線的になるため、流路抵抗の増加も抑制できる。他方、排気側連通路画成部における燃焼室と反対側の壁面に排気側絞り部が形成されたことにより、排気側連通路の断面積を縮小して主冷却水通路の冷却水流量を維持することができる。

また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、排気側連通路画成部（４４）には、シリンダヘッド（４）をシリンダブロック（３）に締結するためのシリンダヘッド締結ボス部（２９）が突出しており、排気側絞り部（４４ａ）とシリンダヘッド締結ボス部（２９）とが連続するように構成されるとよい。

本発明の第２の側面によれば、排気側絞り部が締結ボス部と連続するように構成されたことにより、主冷却水通路から僅かに流出する冷却水によってシリンダヘッド締結ボス部が形成される排気ポート周辺を僅かな水量で効率良く冷却することができる。

また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、冷却水通路（３０）は、吸気ポート（１２）側に配置され、シリンダヘッドの長手方向に延在する吸気側冷却水通路（３５）と、主冷却水通路（３１）と吸気側冷却水通路とを連通する吸気側連通路（３６）とを更に有し、吸気側連通路を画成する吸気側連通路画成部（４６）には、通路断面積を縮小する吸気側絞り部（４６ａ）が形成されるとよい。

本発明の第３の側面によれば、吸気側連通路画成部に吸気側絞り部が形成されたことにより、主冷却水通路から吸気側冷却水通路に流入する冷却水流量が減少するため、シリンダヘッド全体を効率よく冷却しつつ主冷却水通路の冷却水流量を確実に維持し、燃焼室近傍を効果的に冷却することができる。

また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、第１排気側冷却水通路（３２）および第２排気側冷却水通路（３３）を画成する排気側通路画成部（４２，４３）には、冷却水流入口から冷却水流出口に向かう冷却水流を横断する方向に延在し、且つ第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方に突出する横断突出部（４３ａ）が少なくとも１つ形成されるとよい。

本発明の第４の側面によれば、排気集合部を両面から冷却する比較的通路断面積の大きな排気側冷却水通路に、横断突出部が突出することにより、排気側冷却水通路の流路抵抗が大きくなり、冷却水が主冷却水通路を流れ易い構造となるため、高温となる燃焼室近傍を少ない冷却水でも確実に冷却することができる。

また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、横断突出部（４３ａ）は、シリンダヘッド締結ボス部（２９）、排気ポート（１３）を画成する排気ポート画成部（２３）、および点火プラグ用の挿入孔（１７）を画成する挿入孔画成部（２７）のうち、少なくとも１つと連続するように構成されるとよい。

本発明の第５の側面によれば、横断突出部をシリンダヘッドに既存のシリンダヘッド締結ボス部などと一体成形することができるため、製造が容易である。

また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、排気側連通路画成部（４４）における上側壁面には、冷却水通路（３０）内に流入したエアを主冷却水通路から排気集合部の上方に配置された排気側冷却水通路（３２）へ移動させるために、上方に凹み、且つ排気側連通路に沿って延在する第１凹条（４４ｂ）が形成されるとよい。

本発明の第６の側面によれば、排気側連通路画成部に排気側絞り部が形成されているために、主冷却水通路内にエアが溜まり易くなるが、排気側連通路画成部の上壁面に第１凹条が形成されたことにより、主冷却水通路に流入したエアが排気側冷却水通路へ移動可能となるため、エア溜まりによって主冷却水通路による燃焼室近傍の冷却効果が低下することを防止できる。

また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、内燃機関（１）は、シリンダヘッドの排気側側面（４ｅ）が上を向く方向にシリンダ軸線（２Ｘ）が傾斜して設置されるものであり、排気側通路画成部（４２）における上側壁面の排気側側面寄りの端部には、冷却水通路（３０）内に流入したエアを冷却水流出口へ移動させるために、上方に凹み、且つシリンダヘッドの長手方向に延在する第２凹条（４２ｂ）が形成されるとよい。

本発明の第７の側面によれば、冷却水通路内に流入したエアは、冷却水との比重差により排気側冷却水通路の排気側側面寄りの端縁に溜まり易くなるが、この部分に第２凹条が形成されたことにより、排気側冷却水通路に流入したエアが冷却水流出口へ移動可能となるため、エア溜まりによって冷却水通路によるシリンダヘッドの冷却効果が低下することを防止できる。

このように、本発明によれば、排気集合部がシリンダヘッドの内部に形成された内燃機関においても、主冷却水通路を少ない冷却水で効果的に冷却することができる。

実施形態に係る多気筒エンジンの分解斜視図である。 実施形態に係る内燃機関の要部断面図である。 図２中のIII−III断面図である。 図２中のIV−IV断面図である。 実施形態に係る冷却水通路を上方から見た斜視図である。 実施形態に係る冷却水通路を下方から見た斜視図である。 図５中のVII−VII断面に沿って見た冷却水通路の要部断面図である。 図５中のVIII部の拡大図である。 図８中のIX−IX断面図である。 図８中のＸ−Ｘ断面図である。 実施形態に係る冷却水通路の排気側を示す下面図である。 図５中のXII−XII断面図である。

以下、添付の図面に示された一実施形態を参照して本発明に係るシリンダヘッド内冷却水通路構造について詳細に説明する。説明にあたっては、エンジン１が自動車などに搭載された状態を基準にして上下の方向を定める。

図１に示すように、エンジン１は、直列４気筒の自動車用ガソリンエンジンであり、直列配置された複数（ここでは４つの）の気筒２を画成するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に締結され、カムシャフト５を回転自在に支持するシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４における気筒配列方向に沿う一側面に締結される吸気マニホールド６と、シリンダヘッド４における吸気マニホールド６と反対側の側面に排気管締結ボルト５０によって一端が締結され、他端が排気浄化装置７のフランジ部に締結される排気管８と、シリンダヘッド４の上面に締結され、カムシャフト５や図示外のロッカアーム等から構成される動弁機構９を覆うシリンダヘッドカバー１０とを備えている。エンジン１は、各気筒２に対して２本の吸気バルブおよび２本の排気バルブを備えた４バルブ式であり、これら吸排気バルブがクランクシャフト２０によって動弁機構９を介して開閉駆動される。

図２に併せて示すように、シリンダブロック３により画成された気筒２には、ピストン１５が摺動可能に内嵌しており、ピストン１５の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室１１が形成される。また、シリンダブロック３の内部には、気筒２を取り囲むようにシリンダブロック内冷却水通路１６が形成されている。なお、エンジン１は、シリンダヘッド４の排気側側面４ｅが上方を向く方向にシリンダ軸線２Ｘが傾斜した状態でエンジンルームに搭載される。

シリンダヘッド４は、シリンダブロック３と接合する下面の一部が凹んで気筒２ごとに合計４つの燃焼室１１を画成している。図３に併せて示すように、燃焼室１１は、気筒２と同様にシリンダヘッド４の長手方向に沿って一列に配置される。また、シリンダヘッド４は、各気筒２あたり２つ、合計８つの吸気ポート１２をその内部に画成する。吸気ポート１２は、シリンダヘッド４の長手方向に沿う側面（以下、吸気側側面４ｉと記す。）にそれぞれ開口する。また、シリンダヘッド４は、各気筒２あたり２つ、合計８つの排気ポート１３をその内部に画成するとともに、４つの気筒２から８つの排気ポート１３に排出された排ガスを集合させる排気集合部１４をもその内部に画成する。つまり、シリンダヘッド４の排気側側面４ｅには、単一の排気開口４ｏが形成される。そして、排気管８が上下各２本の排気管締結ボルト５０によってシリンダヘッド４の排気側側面４ｅに締結され、排気開口４ｏの直下流に排気浄化装置７が配置される。

なお、燃焼室１１を画成するシリンダヘッド４の壁部分を燃焼室画成部２１と称し、吸気ポート１２を画成するシリンダヘッド４の壁部分を吸気ポート画成部２２と称し、排気ポート１３を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気ポート画成部２３と称し、排気集合部１４を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気集合部画成部２４と称することとする。

また、シリンダヘッド４は、図示しない点火プラグを挿入して燃焼室１１に臨ませるための点火プラグ挿入孔１７、排気管８を排気管締結ボルト５０によって締結するためのボルト孔１８、および、気筒列の両端と各気筒２間に配置され、シリンダヘッド４をシリンダブロック３に締結するためのボルト孔１９を有している。

なお、点火プラグ挿入孔１７を画成するシリンダヘッド４の壁部分を挿入孔画成部２７と称し、ボルト孔１８を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気管締結ボス部２８と称し、ボルト孔１９を画成するシリンダヘッド４の壁部分をシリンダヘッド締結ボス部２９と称することとする。

図２〜図４に示すように、シリンダヘッド４の内部には、燃焼室１１および排気ポート１３において排ガスからの熱伝搬による過熱を防止するために、燃焼室１１や排気ポート１３、排気集合部１４の周辺にシリンダヘッド内冷却水通路３０が形成されている。シリンダヘッド内冷却水通路３０は、４つの燃焼室１１の上方近傍を通過するようにシリンダヘッド４の長手方向に延在する主冷却水通路３１、排気集合部１４を上下から互いで挟み合う位置に配置され、それぞれシリンダヘッド４の長手方向に延在する上排気側冷却水通路３２および下排気側冷却水通路３３、主冷却水通路３１と上排気側冷却水通路３２および下排気側冷却水通路３３とを連通する排気側連通路３４、吸気ポート１２側に配置され、シリンダヘッド４の長手方向に延在する吸気側冷却水通路３５、および、主冷却水通路３１と吸気側冷却水通路３５とを連通する吸気側連通路３６とを主要部として備える。

なお、主冷却水通路３１を画成するシリンダヘッド４の壁部分を主通路画成部４１と称し、上排気側冷却水通路３２を画成するシリンダヘッド４の壁部分を上排気側通路画成部４２と称し、下排気側冷却水通路３３を画成するシリンダヘッド４の壁部分を下排気側通路画成部４３と称し、排気側連通路３４を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気側連通路画成部４４と称し、吸気側冷却水通路３５を画成するシリンダヘッド４の壁部分を吸気側通路画成部４５と称し、吸気側連通路３６を画成するシリンダヘッド４の壁部分を吸気側連通路画成部４６と称することとする。

次に、図２〜図１２を参照しながらシリンダヘッド内冷却水通路３０の詳細について説明する。なお、図５〜８、図１１においては、シリンダヘッド４を透視して、実際にはシリンダヘッド４に形成された中空部であるシリンダヘッド内冷却水通路３０を、中子を示す如く実体的に示している。一方、これら各図においては、シリンダヘッド４を透視しているため、各通路３１〜３６を画成する各画成部４１〜４６や各ボス部２８〜３０が図中に現れないが、肉壁部に対応する空間状に示された部分を下線付きの符号で示している。

図４，６に示すように、主冷却水通路３１の一端側には、図示しないウォーターポンプから送給された冷却水をシリンダヘッド内冷却水通路３０へ流入させるための冷却水流入口３７が形成され、主冷却水通路３１の他端側には、シリンダヘッド内冷却水通路３０から冷却水を流出させるための冷却水流出口３８が形成されている。また、シリンダヘッド４の下面には、シリンダヘッド内冷却水通路３０とシリンダブロック内冷却水通路１６とを連通させる連通部３９が適所に開口している。

図２，５に示すように、主通路画成部４１における燃焼室１１と反対側の壁面すなわち上壁面には、シリンダヘッド４の長手方向に延在して冷却水の流速を調整する突条４１ａが形成されている。これにより、図７に示すように、主冷却水通路３１を流通する冷却水の主流Ｐ、すなわち冷却水の流速が最も高い領域が燃焼室１１側に寄ることとなり、燃焼室１１側の壁面付近を流れる冷却水の流速が高まるため、燃焼室１１近傍の冷却効果が向上している。また、主冷却水通路３１を流通する冷却水の主流Ｐが上下方向に蛇行せず直線的になっているため、蛇行により流路抵抗が増加することもない。

図８，９に示すように、排気側連通路画成部４４における燃焼室１１と反対側の壁面すなわち上壁面には、シリンダヘッド４の長手方向と直交する方向に延在して排気側連通路３４の通路断面積を縮小する排気側絞り部４４ａが形成されている。排気側絞り部４４ａは、主冷却水通路３１に突出する突条４１ａと連続するように構成されている。このように、排気側絞り部４４ａが形成されたことにより、排気側連通路３４の断面積が縮小されて主冷却水通路３１の冷却水流量が維持される。

また、排気側連通路画成部４４における上側壁面には、シリンダヘッド内冷却水通路３０内に流入したエアを主冷却水通路３１から排気集合部１４の上方に配置された上排気側冷却水通路３２へ移動させるために、上方に凹み、且つ排気側連通路３４に沿って延在する凹条４４ｂが形成されている。排気側連通路画成部４４に排気側絞り部４４ａが形成されているために、主冷却水通路３１内にエアが溜まり易くなるが、このように凹条４４ｂが形成されたことにより、主冷却水通路３１に流入したエアが上排気側冷却水通路３２へ移動可能となるため、エア溜まりによって主冷却水通路３１による燃焼室１１近傍の冷却効果が低下することが防止される。

また、図４，５に示すように、排気側連通路画成部４４には、シリンダヘッド４をシリンダブロック３に締結するためのシリンダヘッド締結ボス部２９が突出しており、排気側連通路３４がシリンダヘッド締結ボス部２９によって２分されている。そして、図８に示すように、排気側絞り部４４ａが、シリンダヘッド締結ボス部２９と連続するように構成されている。これにより、主冷却水通路３１から僅かに流出する冷却水が上下の排気側冷却水通路３２，３３に流入し、シリンダヘッド締結ボス部２９が形成される排気ポート１３（図３参照）周辺が僅かな冷却水で効率良く冷却される。

図８，１０に示すように、吸気側連通路画成部４６には、吸気側連通路３６の通路断面積を縮小する吸気側絞り部４６ａが形成されている。吸気側絞り部４６ａは、吸気側連通路画成部４６の上面中央部を下方に突出させることにより形成されており、主冷却水通路３１に突出する突条４１ａと連続するように構成されている。このように吸気側絞り部４６ａが形成されたことにより、主冷却水通路３１から吸気側冷却水通路３５に流入する冷却水流量が減少し、主冷却水通路３１の冷却水流量が確実に維持され、燃焼室１１近傍が効果的に冷却される。

図５に示すように、上排気側冷却水通路３２および下排気側冷却水通路３３は、排気集合部１４の全体を覆うようにシリンダヘッド４の長手方向中間部が排気側側面４ｅ側に膨らんだ平面視で略扇形状を呈している。

図２，４，６に示すように、下排気側通路画成部４３におけるシリンダヘッド４の排気側側面４ｅ寄りの下側端縁には、下方に凹み、且つシリンダヘッド４の長手方向に延在する凹溝４３ｂが形成されている。換言すれば、断面視において下排気側冷却水通路３３におけるシリンダヘッド４の排気側側面４ｅ寄りの一部が下方に膨出して通路断面積が大きくなったことにより、下排気側冷却水通路３３の排気側側面４ｅ寄りの側縁部に沿う分流路４０が形成されている。分流路４０は、下排気側冷却水通路３３の水流に沿うように形成されており、下排気側冷却水通路３３の他の部分よりも上下寸法が大きく流路抵抗が小さいため、下排気側冷却水通路３３の流量増大を抑制しつつも、流通する冷却水流量を確保して効果的に排気管締結ボス部２８および排気管締結ボルト５０を冷却する。また、分流路４０は、下排気側冷却水通路３３の側端縁に形成されたことにより、下排気側冷却水通路３３の流路抵抗の増大を最小限に抑えながら排気管締結ボス部２８および排気管締結ボルト５０を冷却している。このように、下排気側冷却水通路３３の一部に分流路４０が形成されたことにより、製造工程を増やすことなく分流路４０を形成することができるため、シリンダヘッド４の製造も容易である。

図２，４，１１に示すように、下排気側通路画成部４３におけるシリンダヘッド４の排気側側面４ｅ寄りの下側端縁には、下排気側冷却水通路３３に突出する態様で排気管締結ボス部２８が一体形成されている。そして、分流路４０が排気管締結ボス部２８を迂回するように円弧状に湾曲している。つまり、分流路４０は、その通路断面積が縮小するのを避けるため、迂回して排気管締結ボス部２８を覆うように形成されている。これにより、流路抵抗の増大を最小限に抑えて分流路４０の冷却水流量を維持しつつ、排気管締結ボス部２８および排気管締結ボルト５０が効果的に冷却されている。

また、下排気側通路画成部４３の下面には、下排気側冷却水通路３３に突出する横断突出部４３ａが複数（ここでは３つ）形成されている。各横断突出部４３ａは、冷却水流入口３７から冷却水流出口３８に向かう矢印で示す冷却水流を横断する方向に延在するように形成され、隣接する気筒２間に配置されている。すなわち、３つの横断突出部４３ａが下排気側冷却水通路３３において上流側から下流側に向けて所定の間隔をもって配置されている。排気集合部１４を挟むように形成された上下の排気側冷却水通路３２，３３は、その通路断面積が比較的大きくなりがちであるが、このように横断突出部４３ａが形成されたことにより、下排気側冷却水通路３３の流路抵抗が大きくなり、冷却水が主冷却水通路３１を流れ易い構造となるため、高温となる燃焼室１１近傍が少ない冷却水でも確実に冷却される。

各横断突出部４３ａは、隣接する気筒２間に設けられたシリンダヘッド締結ボス部２９と連続する一方、分流路４０に至らないように構成されている。このように、シリンダヘッド締結ボス部２９と連続するように設けられたことにより、シリンダヘッド４に既存のシリンダヘッド締結ボス部２９と一体に横断突出部４３ａを成形できるため、製造が容易である。また、横断突出部４３ａが分流路４０に至らないように構成されたことにより、分流路４０による排気管締結ボルト５０の効果的な冷却と、主冷却水通路３１による燃焼室１１近傍の効果的な冷却との両立が実現される。

図５，１２に示すように、上排気側通路画成部４２における冷却水流出口３８側の上側壁面の排気側側面４ｅ寄りの端部には、シリンダヘッド内冷却水通路３０内に流入したエアを冷却水流出口３８へ移動させるために、上方に凹み、且つシリンダヘッド４の長手方向に延在する凹条４２ｂが形成されている。

シリンダヘッド４の排気側側面４ｅが上を向く方向にシリンダ軸線２Ｘが傾斜してエンジン１が設置されているため、シリンダヘッド内冷却水通路３０内に流入したエアは、最も高い位置、すなわち上排気側冷却水通路３２の長手方向中間部における排気側側面４ｅ寄りの端縁に溜まり易くなるが、このように凹条４２ｂが形成されたことにより、上排気側冷却水通路３２に流入したエアが冷却水流出口３８へ移動可能となるため、エア溜まりによってシリンダヘッド内冷却水通路３０によるシリンダヘッド４の冷却効果が低下することが防止される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明に係るシリンダヘッド内冷却水通路構造を直列４気筒のガソリンエンジンに適用しているが、Ｖ型や水平対向型エンジン、４気筒以外の多気筒エンジン、ディーゼルエンジン、アルコール燃料エンジン、船舶用エンジン等、異なる種類や目的の内燃機関に適用することができる。

また、上記実施形態では、凹条４２ｂが上排気側通路画成部４２にのみ形成されているが、下排気側通路画成部４３にも同様にエア抜き用の凹条を形成してもよい。また、上記実施形態では、横断突出部４３ａを、気筒２間に配置されてシリンダヘッド締結ボス部２９と連続するように構成しているが、気筒２の中心部に配置される場合には、排気ポート画成部２３或いは挿入孔画成部２７と連続するように構成してもよい。また、上記実施形態では、横断突出部４３ａを、下排気側通路画成部４３の下面から下排気側冷却水通路３３に突出するように設けているが、下排気側通路画成部４３の上面から突出するように設ける形態や、上排気側通路画成部４２の上面または下面から上排気側冷却水通路３２に突出するように設ける形態とすることもできる。

また、上記実施形態では、吸気側絞り部４６ａを吸気側連通路画成部４６の上面中央部を下方に突出させることで形成しているが、吸気側連通路３６の通路断面積を縮小するものであれば、如何なる形態に形成してもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

１ エンジン（内燃機関）
２Ｘ シリンダ軸線
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
４ｅ 排気側側面
１１ 燃焼室
１２ 吸気ポート
１３ 排気ポート
１４ 排気集合部
１７ 点火プラグ挿入孔
２３ 排気ポート画成部
２７ 挿入孔画成部
２９ シリンダヘッド締結ボス部
３０ シリンダヘッド内冷却水通路
３１ 主冷却水通路
３２ 上排気側冷却水通路（第１排気側冷却水通路）
３３ 下排気側冷却水通路（第２排気側冷却水通路）
３４ 排気側連通路
３５ 吸気側冷却水通路
３６ 吸気側連通路
３７ 冷却水流入口
３８ 冷却水流出口
４１ 主通路画成部
４１ａ 突条
４２ 上排気側通路画成部
４２ｂ 凹条
４３ 下排気側通路画成部
４３ａ 横断突出部
４４ 排気側連通路画成部
４４ａ 排気側絞り部
４４ｂ 凹条
４６ 吸気側連通路画成部
４６ａ 吸気側絞り部
Ｐ 主流

Claims (7)

1. 一列に配列された複数の燃焼室から排出される排ガスを集合させる排気集合部がシリンダヘッドの内部に形成され、前記シリンダヘッドの長手方向の一端側に形成された冷却水流入口から前記シリンダヘッドの長手方向の他端側に形成された冷却水流出口へ至る冷却水通路を有する内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造であって、
   前記冷却水通路は、
   前記複数の燃焼室の上方を通過するように前記シリンダヘッドの長手方向に延在する主冷却水通路と、
   前記排気集合部を互いで挟み合う位置に配置され、それぞれ前記シリンダヘッドの長手方向に延在する第１排気側冷却水通路および第２排気側冷却水通路と、
   前記主冷却水通路と前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路とを連通する排気側連通路と
   を有し、
   前記主冷却水通路を画成する主通路画成部における前記燃焼室と反対側の壁面には、前記シリンダヘッドの長手方向に延在して冷却水の流速を調整する突条が形成され、
   前記排気側連通路を画成する排気側連通路画成部における前記燃焼室と反対側の壁面には、前記シリンダヘッドの長手方向と直交する方向に延在して通路断面積を縮小する排気側絞り部が形成され、
   前記突条と前記排気側絞り部とが連続するように構成されたことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
2. 前記排気側連通路画成部には、前記シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するためのシリンダヘッド締結ボス部が突出しており、
   前記排気側絞り部と前記シリンダヘッド締結ボス部とが連続するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
3. 前記冷却水通路は、
   吸気ポート側に配置され、前記シリンダヘッドの長手方向に延在する吸気側冷却水通路と、
   前記主冷却水通路と前記吸気側冷却水通路とを連通する吸気側連通路と
   を更に有し、
   前記吸気側連通路を画成する吸気側連通路画成部には、通路断面積を縮小する吸気側絞り部が形成されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
4. 前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路を画成する排気側通路画成部には、前記冷却水流入口から前記冷却水流出口に向かう冷却水流を横断する方向に延在し、且つ前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方に突出する横断突出部が少なくとも１つ形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
5. 前記横断突出部は、前記シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するための締結ボス部、排気ポートを画成する排気ポート画成部、および点火プラグ用の挿入孔を画成する挿入孔画成部のうち、少なくとも１つと連続するように構成されたことを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
6. 前記排気側連通路画成部における上側壁面には、冷却水通路内に流入したエアを前記主冷却水通路から前記排気集合部の上方に配置された排気側冷却水通路へ移動させるために、上方に凹み、且つ前記排気側連通路に沿って延在する第１凹条が形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
7. 前記内燃機関は、前記シリンダヘッドの排気側側面が上を向く方向にシリンダ軸線が傾斜して設置されるものであり、
   前記排気側冷却水通路における上側壁面の前記排気側側面寄りの端部には、冷却水通路内に流入したエアを前記冷却水流出口へ移動させるために、上方に凹み、且つ前記シリンダヘッドの長手方向に延在する第２凹条が形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項６いずれか一項に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。

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