JP2011247165A - シリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、吸排気ポート間の温度差を小さくすることができるシリンダヘッドを提供する。
【解決手段】シリンダヘッド３０の冷媒通路５０は、前・後側排気ポート３７，３８間を通る直線のドリルパス５３と、ドリルパス５３に連通する二又流路部５４とを備える。
ドリルパス５３は、後側排気ポート３８から前側排気ポート３７に接近するように形成される。二又流路部５４は、前側流路部５７と、後側流路部５８とを備える。前側流路部５７と後側流路部５８とを分ける分岐部６０は、前側排気ポート３７側に偏位した位置に形成される。
【選択図】図４

Description

この発明は、例えば自動車のエンジンに用いられるシリンダヘッドに関する。

ディーゼルエンジンでは、１つのシリンダに対して、一対の排気バルブと、一対の吸気バルブとが設けられるシリンダヘッドを備える構造が提案されている。これら、排気バルブと吸気バルブとは、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタの周囲に配置されている。具体的には、排気側に一対の排気バルブが並んで配置され、吸気側に一対の吸気バルブが並んでいる。このため、シリンダヘッド内部には、一対の吸気ポートと、一対の排気ポートとが形成されている。

一方、シリンダヘッドの内部には、冷却構造の一例として、冷媒通路が形成されている。冷媒通路内を冷媒が流れることによって、シリンダヘッドを冷却する。冷媒通路の一部として、排気ポート間を通るドリルパスが形成されている。ドリルパスは、シリンダヘッドにおいて排気ポートが開口する側面からドリル加工によって形成されており、直線である。

排気ポートと吸気ポートとが配置される範囲の中心にインジェクタが配置される場合、ドリルパスは、インジェクタの前まで延びている。ドリルパスは、冷媒通路においてインジェクタの両側を流れる二股形状の流路部に連通している。

ドリルパスは、排気ポートの開口と干渉しないように、シリンダヘッドの幅方向（ここで言う幅方向は、排気バルブが並ぶ方向に直交する方向である）に対して、傾斜している（例えば、特許文献１参照）。

特許第４０６７２１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示される冷媒通路であると、ドリルパスがシリンダヘッドの幅方向に対して傾斜しているため、吸気ポートの周囲に形成される二股形状の流路部においてドリルパスの延長側に位置する方に多くの冷媒が流入し、反対側の流路部に流入する冷媒が少なくなる傾向にある。

冷媒の流量に差が生じることによって、吸排気ポート間の温度に差が生じる。温度差に起因する耐久性の低下を防止するために、シリンダヘッドの肉厚を厚くすることが必要になる場合がある。しかしながら、シリンダヘッドの肉厚が厚くなることによって、シリンダヘッドを冷却しにくくなるとともにシリンダヘッドの製造コストが高くなる傾向にある。

本発明は、吸排気ポート間の温度差を小さくすることができるシリンダヘッドを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明のシリンダヘッドは、少なくとも１つのシリンダに対して、排気側に配置される複数の排気ポートと該排気側に対向する吸気側に配置される少なくとも１つの吸気ポートと、前記シリンダの周囲に前記排気側から前記吸気側に亘って形成される冷媒通路とを備える。前記冷媒通路は、前記排気ポート間を通るとともに前記吸気側に進むに従って一方の排気ポート側から他方の排気ポート側に接近するように形成された直線流路部と、前記直線流路部に連通するとともに該直線流路部よりも前記吸気側に形成される第１の流路部と第２の流路部とに分岐する二又流路部とを有する。前記第１，２の流路部を分ける分岐部は、前記他方の排気ポート側に偏位した位置に形成される。

請求項２に記載の発明のシリンダヘッドでは、請求項１の記載のシリンダヘッドにおいて、前記分岐部は、前記第１，２の流路部に流入する前記冷媒の流量を同じとする位置に設けられる。

請求項３に記載の発明のシリンダヘッドでは、請求項１または２に記載のシリンダヘッドにおいて、前記分岐部は、前記排気側に突出する。

請求項４に記載の発明のシリンダヘッドは、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のシリンダヘッドにおいて、前記吸気ポートとして、少なくとも、前記分岐部を挟んで隣り合うとともに互いに非対称な形状の一対が設けられる。前記第１の流路部は、前記吸気ポートと前記排気ポートとを隔てる第１の壁部内の下面の近傍に形成される。前記第２の流路部は、前記吸気ポートと前記排気ポートとを隔てる第２の壁部内の下面の近傍に形成される。前記第１の壁部の前記シリンダヘッドの下面近傍の壁厚は、前記第２の壁部の前記シリンダヘッドの下面近傍の壁厚よりも大きい。前記第１の流路部の流路幅は、前記第２の流路部の流路幅よりも大きい。

請求項５に記載の発明のシリンダヘッドでは、請求項４に記載のシリンダヘッドにおいて、前記第１の流路部の流路幅は、前記シリンダヘッドの下面近傍のみ幅を大きくする。

本発明によれば、吸排気ポート間の温度差を小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドがシリンダブロックに取り付けられた状態を示す斜視図。 図１に示されるシリンダヘッドとシリンダブロックとを、図１中に矢印Ｆ２で示す方向に沿って見た状態を示す側面図。 図２に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示すシリンダヘッドの断面図。 図３中に示される、シリンダに対向する範囲の周囲を拡大して示す断面図。 図４に示されるＦ５−Ｆ５線に沿って示すシリンダヘッドの断面図。 図４に示されるＦ６−Ｆ６線に沿って示すシリンダヘッドの断面図。 図１に示されるシリンダヘッドが備える冷媒通路において、シリンダに対向する範囲内と該範囲の近傍の部分とを、下方から上下方向に見た状態を示す下面図。 図７に示された冷媒通路において、シリンダに対向する範囲内と該範囲の近傍の部分とを、上方から上下方向に対して傾斜した方向から見た斜視図。 図４に示されるＦ９−Ｆ９線に沿うシリンダヘッドの下端部の断面図。 図４に示されるＦ１０−Ｆ１０線に沿うシリンダヘッドの下端部の断面図。

本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドを、図１〜１０を用いて説明する。図１は、シリンダヘッド３０を示す斜視図である。シリンダヘッド３０は、シリンダヘッドガスケット(図示せず)を介してシリンダブロック２０に着脱可能に取り付けられる。図１は、シリンダヘッド３０がシリンダブロック２０に取り付けられた状態を示している。図１中、シリンダブロック２０は、一部示されている。シリンダヘッド３０とシリンダブロック２０となどが互いに組み合わさることによってエンジン１０が構成される。エンジン１０は、一例として、直列４気筒式のディーゼルエンジンである。

図２は、図１に示されるシリンダヘッド３０とシリンダブロック２０とを、図１中に矢印Ｆ２で示す方向に沿って見た状態を示す側面図である。シリンダブロック２０には、４つのシリンダ２１が形成されている。なお、図２中では、シリンダブロック２０を一部切り欠いて１つのシリンダ２１を代表して示している。

シリンダ２１内には、ピストン２２が収容されている。ピストン２２は、シリンダ２１内を往復動する。シリンダブロック２０内には、クランクシャフト２３が設けられている。各シリンダ２１内に収容されるピストン２２は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２３に連結されている。各ピストン２２の往復動がクランクシャフト２３の回転に変換される。図中、クランクシャフト２３の回転軸２５を、１点線で示す。

ついで、シリンダヘッド３０を説明する。シリンダヘッド３０を説明する際に、シリンダヘッド３０がシリンダブロック２０に固定された状態に基づいて説明する。図２に示すように、シリンダヘッド３０は、取付面３１がシリンダブロック２０に対向した状態で、シリンダブロック２０に取り付けられる。取付面３１は、平面である。

ここで、シリンダヘッド３０の前後方向Ａと、幅方向Ｂと、上下方向Ｃとを定義する。シリンダヘッド３０がシリンダブロック２０に取り付けられた状態において、クランクシャフト２３の回転軸２５の延びる方向に沿う方向（回転軸２５の延びる方向に平行な方向）を、前後方向Ａとする。シリンダヘッド３０の前端３２には、クランクシャフト２３の回転をシリンダヘッド３０に設けられるカムシャフト（図示せず）に伝達するＶベルト（図示せず）などが設けられる。シリンダヘッド３０において前端３２と反対端を後端３３とする。ピストン２２の往復動方向を上下方向Ｃとし、取付面３１を下端とする。取付面３１と反対側が上端である。取付面３１は、上下方向Ｃに垂直である。幅方向Ｂは、前後方向Ａおよび上下方向Ｃと直交する方向である。

図３は、図２に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示すシリンダヘッド３０の断面図である。図３は、上下方向Ｃに垂直な方向にそってシリンダヘッド３０の下端部１００を切断した場合のシリンダヘッド３０を、上端側から見た図である。下端部１００は、シリンダヘッド３０において取付面３１の近傍となる端部である。図３中に、シリンダヘッド３０がシリンダブロック２０に組みつけられた状態においてシリンダ２１に対向する範囲３４を２点鎖線で示している。

図３に示すように、シリンダヘッド３０は、１つのシリンダ２１につき、前・後側吸気ポート（１対の吸気ポート）３５，３６と、前・後側排気ポート（１対の排気ポート）３７，３８と、図示しない燃料噴射用インジェクタの取付ボス部３９とを備えている。各シリンダ２１に対応して設けられる前・後側吸気ポート３５，３６と前・後側排気ポート３７，３８と取付ボス部３９との構造は、各シリンダで同じである。

本発明で言う吸気ポートとは、シリンダヘッド内に形成されて吸気が流れる通路であって、側面などの外面に開口して当該開口より吸気が内部に流入し、シリンダに対向する面に開口して当該開口から吸気をシリンダに流出する。本発明で言う排気ポートとは、シリンダヘッド内に形成されて排ガスが流れる通路であって、シリンダに対向する面に開口してシリンダで燃焼された後の排ガスが内部に流入し、側面などの外面の開口から排ガスを流出する。

前・後側吸気ポート３５，３６の各々には、図示しない吸気バルブが設けられる。前・後側排気ポート３７，３８には、図示しない吸気バルブが設けられる。また、シリンダヘッド３０は、内部を冷媒Ｌが流動する冷媒通路５０を備えている。

図１に示すように、シリンダヘッド３０の幅方向Ｂの一端の側面４０ａには、燃焼後の排ガスを排出する開口４１が形成されている。側面４０ａに図示しない排気マニホールドが取り付けられると、開口４１が排気マニホールドに連通し、開口４１を通して排出された排ガスが、下流側に流れる。幅方向他端の側面４０ｂには、シリンダ２１に吸気を導くための開口（図示せず）が形成されている。側面４０ｂに図示しない吸気マニホールドが取り付けられると、開口が吸気マニホールドに連通し、吸気マニホールドを通して前・後側吸気ポート３５，３６に吸気が流入する。

図３に示すように、前・後側吸気ポート３５，３６は、側面４０ｂ側に配置されており、前・後側排気ポート３７，３８は、側面４０ｂ側に配置されている。前・後側吸気ポート３５，３６が配置される側を吸気側４２とし、前・後側排気ポート３７，３８が配置される側を排気側４３とする。吸気側４２と排気側４３とは、幅方向Ｂに対向している。

図４は、図３中に示される１つの範囲３４の周囲を拡大して示す断面図である。図４に示すように、前・後側吸気ポート３５，３６は、前後方向Ａに並んでおり、一端は、シリンダ２１に開口している。前・後側吸気ポート３５，３６の他端は、側面４０ｂに形成される開口に連通している。前側吸気ポート３５は、前側に配置されており、後側吸気ポート３６は、後ろ側に配置されている。

前側吸気ポート３５は、シリンダ２１内に導かれる吸気がスワールを生じるよう考慮された形状である（ヘリカルポート）。後側吸気ポート３６の形状は、シリンダ２１に導かれる吸気がスワールを生じるようには、考慮されていない。このため、前・後側吸気ポート３５，３６は、吸気ポート３５，３６間に設定される前後方向Ａに垂直な基準面に対して互いに非対称な形状である。

前・後側排気ポート３７，３８は、前後方向Ａに並んでおり、一端は、シリンダ２１に開口している。前・後側排気ポート３７，３８の他端は、開口４１に連通している。前側排気ポート３７は、前側に配置されており、後側排気ポート３８は、後側に配置されている。前・後側排気ポート３７，３８は、前・後側排気ポート３７，３８の間に設定されて前後方向Ａに垂直な基準面に対して対称な形状である。

前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７とは、幅方向Ｂに並んでいる。後側吸気ポート３６と後側排気ポート３８とは、幅方向Ｂに並んでいる。

図５は、図４中に示されるＦ５−Ｆ５線に沿ってシリンダヘッド３０の下端部１００を切断した状態を示す断面図である。図５は、シリンダヘッド３０の下端部１００を、幅方向Ｂに後側吸気ポート３６と後側排気ポート３８とが互いに最も接近する位置で前後方向Ａに垂直な面で切断した状態を示している。図６は、図４中に示されるＦ６−Ｆ６線に沿ってシリンダヘッド３０の下端部１００を切断した状態を示す断面図である。図６は、シリンダヘッド３０の下端部１００を、幅方向Ｂに前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７とが互いに最も接近する位置で前後方向Ａに垂直な面で切断した状態を示している。

図５に示すように、下端部１００では、後側吸気ポート３６と後側排気ポート３８とにおいて、シリンダ側に開口する開口３６ａ，３８ａには、バルブシート１０１，１０２が設けられている。具体的には、開口３６ａ，３８ａには、バルブシート１０１，１０２が嵌って固定される固定用孔１０３，１０４が形成されている。後側吸気ポート３６と後側排気ポート３８とを隔てる後側壁部４６間の幅方向Ｂに沿う幅を第１の幅ｔ１とする。第１の幅ｔ１は、後側吸気ポート３６と後側排気ポート３８との間の幅でもある。

図６に示すように、下端部１００では、前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７とにおいて、シリンダ側に開口する開口３５ａ，３７ａには、バルブシート１０５，１０６が設けられている。具体的には、開口３５ａ，３７ａには、バルブシート１０５，１０６が嵌って固定される固定用孔１０７，１０８が形成されている。前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７とを隔てる前側壁部４４間の幅方向Ｂに沿う幅を第２の幅ｔ２とする。第２の幅ｔ２は、前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７との間の幅でもある。

前側吸気ポート３５は、ヘリカルポートであるので、バルブシート１０１，１０２，１０５，１０６より上方においては、後側吸気ポート３６よりも排気側４３に位置している。このため、第１の幅ｔ１と、第２の幅ｔ２とは、バルブシート１０１，１０２，１０５，１０６とよりも上方では、取付面３１から上下方向Ｃにそって同じ高さの位置で第１の幅ｔ１＞第２の幅ｔ２となる。ここで言う同じ高さの位置とは、上下方向Ｃに垂直な共通する断面内ということである。さらに、吸・排気ポート３５，３７と、吸・排気ポート３６，３８とは、面４０ａ，４０ｂに向かって延びているので、互いに離れる形状となる。このため、本実施形態では、前・後側壁部４４，４６において、上下方向Ｃにそってバルブシート１０１，１０２，１０５，１０６から上方において、常に、第１の幅ｔ１＞第２の幅ｔ２となる。後側壁部４６は、本発明で言う第１の壁部の一例である。前側壁部４４は、本発明で言う第２の壁部の一例である。

図４に示すように、取付ボス部３９は、範囲３４の中心に設けられている。取付ボス部３９は、シリンダヘッド３０の上下方向Ｃに延びている。取付ボス部３９内に形成される挿入孔４７には、燃料噴射用のインジェクタ（図示せず）が挿入されて固定される。

ついで、冷媒通路５０について説明する。図４に示すように、冷媒通路５０は、シリンダヘッド３０範囲３４を挟んで幅方向両側に主流路５１が形成されており、これら主流路５１が前後方向Ａに隣り合う範囲３４間で、連結流路５２によって連結されて、互いに連通している。

冷媒通路５０は、１つのシリンダ２１に対向する各範囲３４内に、ドリルパス５３と、二又流路部５４とを備えている。ドリルパス５３と二又流路部５４との形状は、各範囲３４で同じである。このため、図４に示される１つの範囲３４内のドリルパス５３と二又流路部５４を代表して説明する。図４中、ドリルパス５３は、点線で示されている。図３に示すように、ドリルパス５３は、開口４１が形成される側面４０ａから前・後側排気ポート３７，３８間に向かって形成されている。ドリルパス５３は、ドリル加工によって形成されており、直線である。ドリルパス５３は、本発明で言う直線流路部の一例である。

図２に示すように、ドリルパス５３の開口５５は、排気ポート用の開口４１と干渉することを避けるために、開口４１に対して上下方向Ｃに重ならないように前後方向Ａにずれた位置に配置されている。具体的には、ドリルパス５３の開口５５は、開口４１の後ろ側に配置されている。図４に示すように、ドリルパス５３の先端は、前・後側排気ポート３７，３８の間まで延びている。

二又流路部５４は、ドリルパス５３に連通している。二又流路部５４は、前・後側排気ポート３７，３８間に配置される基部５６と、吸気側４２と排気側４３との間に配置される前・後側流路部５７，５８とを備えている。

基部５６は、ドリルパス５３に連通している。前・後側流路部５７，５８は、基部５６から二又に分岐している。前側流路部５７は、取付ボス部３９の周囲と前側壁部４４内とを通っており、連結流路５２に連通している。後側流路部５８は、取付ボス部３９の周囲と後側壁部４６内を通っており、連結流路５２に連通している。ドリルパス５３内を流れた冷媒Ｌが、二又流路部５４に流入する。

ついで、取付面３１に垂直な方向（上下方向Ｃ）に見た場合の、ドリルパス５３の形状と二又流路部５４の形状とを具体的に説明する。なお、図３，４は、取付面３１に垂直な方向に見た断面を示している。

基準線Ｓを設定する。基準線Ｓは、前側排気ポート３７と後側排気ポート３８との間の中心を通る線である。具体的には、基準線Ｓは、上下方向Ｃに垂直な断面において、前側排気ポート３７の中心Ｐ１と後側排気ポート３８の中心Ｐ２とから等距離となる点の集合であって、直線である。図中、基準線Ｓを２点鎖線で示す。ドリルパス５３は、基準線Ｓに対して、傾斜している。

基部５６は、幅方向Ｂに延びている。二又流路部５４は、取付ボス部３９よりも排気側４３で二又に分岐している。前・後側流路部５７，５８を分ける分岐部６０は、取付ボス部３９の壁面に形成されるリブである。分岐部６０は、前・後側流路部５７，５８の吸気側４２の内面において、幅方向Ｂに沿って排気側４３に最も突出している部位である。分岐部６０は、取付ボス部３９の上端から下端の範囲にわたって形成されている。本実施形態では、二又部分では、分岐部６０よりも前側が前側流路部５７であり、分岐部６０よりも後ろ側が後側流路部５８となる。

分岐部６０は、基準線Ｓに対して、ドリルパス５３が吸気側に進むにしたがって接近する排気ポート側に配置されている。本実施形態では、図４に示すように、ドリルパス５３は、側面４０ａから内部に向かうにつれて後方から前方に向かうように傾斜している。言い換えると、後側排気ポート３８から前側排気ポート３７に接近するように形成されている。

このため、本実施形態では、分岐部６０は、基準線Ｓに対して前側に位置する。なお、分岐部６０は、上下方向Ｃのどの位置においても、基準線Ｓよりも前側に位置している。後側排気ポート３８は、本発明で言う一方の排気ポートの一例である。前側排気ポート３７は、本発明で言う他方の排気ポートの一例である。

分岐部６０のより具体的な位置を説明する。ドリルパス５３が基準線Ｓに対して傾斜しているため、二又流路部５４内では、ドリルパス５３を延長した場合に当該延長部分が位置する壁面側の冷媒Ｌの流速が最も早くなる。本実施形態では、二又流路部５４において前側流路部５７側の流速が早くなる。

分岐部６０が排気側４３に突出するとともに基準線Ｓに対して前側流路部５７側に位置することによって、冷媒Ｌは前側流路部５７に流れ込みにくくなる。この結果、前・後側流路部５７，５８に流れ込む冷媒Ｌの流量の差が小さくなる。さらに、分岐部６０は、前・後側流路部５７，５８に流れ込む冷媒Ｌの流量が等しくなる位置に配置されている。前・後側流路部５７，５８に流れ込む冷媒Ｌの流量が同じとなる位置は、実験によって得られる。

図７は、冷媒通路５０において、範囲３４内と範囲３４の近傍の部分とを、下方から上下方向Ｃに沿って見た状態を示す下面図である。図８は、冷媒通路５０において範囲３４内と範囲３４の近傍の部分とを、上方から上下方向Ｃに対して傾斜した方向から見た斜視図である。

図４，７，８に示すように、下端部１００では、取付面３１から上下方向Ｃにそって同じ高さにおいて、後側流路部５８の後側壁部４６内に形成される部分（後側流路部５８の下端部２００）の幅方向Ｂに沿う幅ｔ３は、前側流路部５７の前側壁部４４内に形成される部分（前側流路部５７の下端部２０１）の幅方向Ｂに沿う幅ｔ４よりも、大きい（ｔ４＜ｔ３）。本実施形態では、下端部１００においてのみ、下端部２００の幅ｔ３は、下端部２０１の幅ｔ４よりも大きい。下端部１００以外では、例えば、ｔ３＝ｔ４であってもよい。ここで言う同じ高さとは、上下方向Ｃに垂直な共通する断面内おいてということである。つまり、下端部１００では、取付面３１からどの高さにおいても、上下方向Ｃに垂直な共通する断面内において、ｔ４＜ｔ３となる。

幅ｔ４＜幅ｔ３とする理由を説明する。後側壁部４６の第１の幅ｔ１は、前側壁部４４の第２の幅ｔ２よりも大きい（ｔ２＜ｔ１）。範囲３４の下端面６１は、シリンダ２１内に面しており、燃料の燃焼の際の爆発にさらされる触火面となる。下端面６１は、本実施形態では取付面３１の一部である。

後側壁部４６の第１の幅ｔ１が大きいことによって、後側壁部４６の温度は、高くなる傾向にある。このため、後側流路部５８において後側壁部４６内の幅を大きくすることによって、後側壁部４６を冷却するようにする。特に、後側壁部４６内の下端面６１の近傍の幅を大きくすることにより、燃焼により高温となり易い触火面(シリンダヘッドの下面)を効果的に冷却することができ、また後側壁部４６内の流路全体の幅を大きくする必要が無いため後側壁部４６の剛性低下も回避できる。

前・後側流路部５７，５８において前・後側壁部４４，４６内に設けられる部分の幅方向Ｂに沿う幅ｔ３，ｔ４は、エンジン１０の運転中で、前・後側壁部４４，４６が充分に冷却されるとともに、前・後側壁部４４，４６の温度が同じとなるように設定されている。後側壁部４６は、本発明で言う第１の壁部の一例である。前側壁部４４は、本発明で言う第２の壁部の一例である。

図９は、図４に示されるＦ９−Ｆ９線に沿うシリンダヘッド３０の断面図である。図９は、下端部１００において、後側流路部５８の取付ボス部３９と後側排気ポート３８との間に位置する部分を、上下方向Ｃに平行な面で切断し状態を示している。図４，９に示すように、後側排気ポート３８の下端部は、取付ボス部３９から離れる方向に凹む凹部３００となっている。凹部３００によって、後側排気ポート３８と取付ボス部３９との間に充分な幅を設けることができるので、後側流路部５８を下端面６１側に深く掘り下げることができる。言い換えると、下端面６１から後側流路部５８までの厚みを小さくすることができる。

この点について、具体的に説明する。後側排気ポート３８と取付ボス部３９との間に充分な隙間が設けられていない場合では、後側流路部５８は、後側排気ポート３８と取付ボス部３９とに干渉すること避けるために、下端面６１側に深い位置に形成することができない。しかしながら、上記のように、後側排気ポート３８が取付ボス部３９から離れる方向に凹むことによって、後側流路部５８は、取付ボス部３９と後側排気ポート３８とに干渉することなく、下端面側に深い位置に形成することができる。

図４に示すように、前側排気ポート３７の下端部は、後側排気ポート３８と同様に取付ボス部３９から離れる方向に凹む凹部３００となっている。前側流路部５７において取付ボス部３９と前側排気ポート３７との間に配置される部分の下端部においても、上記した後側流路部５８と同様に、下端面６１側に深い位置に形成することができる。

図１０は、図４に示されるＦ１０−Ｆ１０線に沿って示すシリンダヘッド３０の下端部１００の断面図である。図１０は、ドリルパス５３の一部と、基部５６の下端５６ａと前側流路部５７の下端５７ａとを通って上下方向Ｃに平行な面に沿って切断した場合を示す断面図である。下端５６ａは、基部５６において、上下方向Ｃに沿って最も下方に位置する部分である。下端５７ａは、前側流路部５７において、上下方向Ｃに沿って最も下方に位置する部分である。本実施形態では、図１０は、基部５６の中心と，前側流路部５７の中心とを通っている。

図１０に示すように、シリンダヘッド３０の範囲３４の下端面６１は、シリンダ２１内に面する触火面である。本実施形態では、下端面６１は、取付面３１と同一平面であり、取付面３１の一部である。下端面６１から基部５６の下端５６ａまでの上下方向Ｃに沿う高さｈ１は、下端面６１から前側流路部５７の下端５７ａまでの上下方向Ｃに沿う高さｈ２よりも低い。

本実施形態では、下端面６１から基部５６の下端５６ａまでの上下方向Ｃに沿う高さｈ１は、基部５６の延びる方向に、略一定である。下端面６１から前側流路部５７の下端５７ａまでの上下方向Ｃに沿う高さｈ２は、前側流路部５７の延びる方向に略一定である。基部５６の下流端の高さは、なだらかに高くなり、前側流路部５７になだらかに連結されている。このことは、基部５６と後側流路部５８との連結部においても同様である。

なお、下端面６１から基部５６の下端５６ａまでの上下方向Ｃに沿う高さは、略一定であることに限定されない。下端面６１から前側流路部５７の下端５７ａまでの上下方向Ｃに沿う高さは、略一定であることに限定されない。下端面６１から基部５６の下端５６ａまでの上下方向にそう高さと、下端面６１から前側流路部５７の下端５７ａまでの上下方向に沿う高さとの関係は、前側流路部５７のいずれの部位においても下端面６１から下端５７ａまでの上下方向Ｃに沿う高さが、基部５６のいずれの部位の下端面６１から下端５６ａまでの上下方向Ｃに沿う高さよりも高ければよい。なお、基部５６の下流端において前・後側流路部５７，５８と連結する部位の高さは、前・後側流路部５６，５７の高さと同じになる。

ドリルパス５３は、基部５６の上下方向中腹部に連通している。なお、図１０中、基部５６と前側流路部５７とが明確になるように、基部５６の範囲と前側流路部５７の範囲とを矢印で示している。また、前側流路部５７において、取付ボス部３９と前側排気ポート３７との間の範囲をＸとし、前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７との間の範囲をＹとして示している。

図示しないが、後側流路部５８のいずれの位置においても、下端面６１から後側流路部５８の下端５８ａまでの上下方向に沿う高さは、前側流路部５７と同様に、基部５６のいずれの位置の下端面６１から基部５６下端５６ａまでの上下方向に沿う高さよりも、大きい。下端５８ａは、後側流路部５８において、上下方向Ｃにそって最も下方に位置する部位である。

前・後側流路部５７，５８の高さと基部５６の高さとが上記のように設定されているため、冷媒通路５０の、前・後側排気ポート３７，３８間の部分の下端までの下端面６１からの上下方向Ｃに沿う高さは、前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７との間の部分の下端までの下端面６１からの上下方向Ｃに沿う高さと、後側吸気ポート３６と後側排気ポート３８との間の部分の下端までの下端面６１からの上下方向Ｃに沿う高さとよりも低い。

つぎに、インジェクタ用の取付ボス部３９の近傍での冷媒Ｌの流れを説明する。図４中、冷媒Ｌの流れる方向を矢印で示す。図４に示すように、ドリルパス５３内を流れる冷媒Ｌは、前・後側排気ポート３７，３８間で二又流路部５４内に流入する。ドリルパス５３が基準線Ｓに対して傾斜しているため、基部５６内では後側排気ポート３８側に対して前側排気ポート３７側の冷媒Ｌの流速の方が早いが、分岐部６０によって前・後側流路部５７，５８内に流入する冷媒Ｌの流量が等しくなる。

シリンダヘッド３０の下端部１００では、後側壁部４６内の幅ｔ３が、前側流路部５７の前側壁部４４内の幅ｔ４よりも大きいことによって、冷媒Ｌは、後側壁部４６内を充分に冷却する。また、幅ｔ３，ｔ４は、前・後側壁部４６，４４の温度が同じとなるように設定されているので、前・後側壁部４４，４６の温度が同じとなる。もしくは、略同じとなる、または、前・後側壁部４４，４６の温度差は小さくなる。

このように構成されるシリンダヘッド３０では、前・後側流路部５７，５８を分ける分岐部６０は、基準線Ｓに対してドリルパス５３の傾斜方向延長側に配置されることによって（本発明で言う他方の排気ポート側に偏位した位置に形成されることによって）、ドリルパス５３の傾斜に起因して前・後側流路部５７，５８に流入する冷媒Ｌの流量のばらつきを抑制することができる。この結果、前側吸気ポート３５と前側排気ポート３７との間の温度と、後側吸気ポート３６と後側排気ポート３８との間の温度との差を小さくすることができるので、吸排気ポート間の温度差を小さくすることができる。

さらに、分岐部６０が、前・後側流路部５７，５８内に流入する冷媒Ｌの流量を等しくする位置に配置されることによって、吸・排気ポート間の温度差をより一層小さくすることができる。

また、分岐部６０を排気側に突出する形状とすることによって、分岐部６０を簡素に形成することができる。

また、シリンダヘッド３０の下端部１００では、後側壁部４６内の後側流路部５８の幅ｔ３を大きくすることによって、厚みが大きい後側壁部４６を充分に冷却することができる。この結果、シリンダヘッド３０の各部位間の温度差を小さくすることができる。さらに、幅ｔ３，ｔ４は、前・後側壁部４６，４４の温度が同じとなるように設定されているので、前・後側壁部４６，４４の温度差を小さくすることができる。

二又流路部５４では、下端面６１から前・後側排気ポート３７，３８間に位置する基部５６の下端５６ａまでの上下方向Ｃに沿う高さを最も低くすることによって、シリンダヘッド３０の耐久性を向上することができる。この点について、具体的に説明する。

シリンダヘッド３０では、温度を下げるために取付ボス部３９回りの冷媒通路５０を下端面６１側に深く形成することが求められる。一方、吸気ポートと排気ポートとの間の部分は、冷たい吸気と熱い排気とによる熱応力の変動が大きく作用する。前・後側排気ポート３７，３８間は、吸気による冷却作用が生じないので、熱応力の変動が作用しない。

このため、本実施形態のように、前・後側排気ポート３７，３８間では冷媒通路５０を深く形成して冷却性能を向上し、前・後側流路部５７，５８では、シリンダヘッド３０の肉厚を大きくして熱応力の変動に対して充分な強度を有するようにすることによって、シリンダヘッド３０の耐久性を向上することができる。

なお、前・後側流路部５７，５８の下端面６１から上下方向Ｃに沿う高さは、吸気ポートと排気ポートとの間に充分な強度、剛性、耐久性が設定されるように決定されている。基部５６の下端面６１からの高さは、前・後側流路部５７，５８の下端面６１からの高さに基づいて、この高さよりも小さくして充分に冷却できるように決定されている。

吸・排気ポート３６，３８間の後側壁部４６の幅方向Ｂに沿う第１の幅ｔ１は、バルブシート１０１，１０２，１０５，１０６より上方においては、全ての位置で、吸・排気ポート３５，３７の間の前側壁部４４の幅方向Ｂに沿う第２の幅ｔ２よりも大きい。しかしながら、この構造に限定されない。シリンダヘッド３０の下端部１００のみにおいて、取付面３１から上下方向Ｃにそって同じ高さで（上下方向Ｃに垂直な共通する断面内で）、第１の幅ｔ１が第２の幅ｔ２よりも大きくなるように、前側壁部４４と後側壁部４６とが形成されてもよい。

そして、取付面３１から上下方向Ｃに同じ高さとなる位置において、第１の幅ｔ１＞第２の幅ｔ２となる上下方向Ｃにわたる範囲に形成される後側流路部５８の幅方向Ｂに沿う幅ｔ３が、前側流路部５７の幅方向Ｂに沿う幅ｔ４よりも大きく形成されてもよい。

また、本実施形態では、一例として、後側壁部４６が本発明で言う第１の壁部であり、前側壁部４４が本発明で言う第２の壁部であった。しかしながら、これに限定されない。例えば、下端部１００において、取付面３１から上下方向Ｃにそって同じ高さの位置で、前側壁部４４の幅方向Ｂに沿う第２の幅ｔ２が後側壁部４６の幅方向Ｂに沿う第１の幅ｔ１よりも大きく形成されてもよい。つまり、本実施形態と逆の構造であってもよい。この場合、前側壁部４４内に形成される前側流路部５７の幅方向Ｂに沿う幅ｔ４を、取付面３１から上下方向Ｃにそって同じ高さの位置で、後側壁部４６内に形成される後側流路部５８の幅方向に沿う幅ｔ３よりも大きく形成する。この場合、前側壁部４４が、本発明で言う第１の壁部となり、後側壁部４６が本発明で言う第２の壁部となる。この場合であっても、上記と同様に、第１の幅ｔ１＜第２の幅ｔ２となる関係は、前・後側壁部４４，４６の上端まで保持されることに限定されず、取付面３１の近傍の端部で維持されればよい。

また、本実施形態では、本発明で言う少なくとも１つの吸気ポート、および、非対称な形状の一対の一例として、一対の吸気ポート３５，３６が用いられたが、これに限定されない。

例えば、１つのシリンダに対して、１つの吸気ポートのみ形成される構造に本発明を用いてもよい。この構造の場合には、分岐部の位置を直線流路部の傾斜に基づいて決定する発明と、第１，２の流路部に流入する冷媒の流量を同じとする位置に分岐部の位置を決定する発明とが用いられる。または、１つのシリンダに対して複数の吸気ポートを備える構造の場合は、３つや４つなどの他の複数の吸気ポートが用いられてもよい。

同様に、本発明で言う複数の排気ポートの一例として、一対の排気ポート３７，３８が用いられたが、これに限定されない。例えば、１つのシリンダに対して、３つや４つなどの他の複数の排気ポートが用いられてもよい。

また、本実施形態では、分岐部６０が配置される側と、下端部１００において吸・排気ポート間の幅方向Ｂにそう幅が大きい方が配置される側とが、基準線Ｓを挟んで互いに反対側に配置されている。

しかしながら、他の実施形態として、分岐部６０が配置される側と、下端部１００において吸・排気ポート間の幅方向Ｂにそう幅が大きい方が配置される側とが、基準線Ｓに対して同じ側に配置される構造であってもよい。この構造の一例としては、基準線Ｓに対するドリルパス５３の傾斜は本実施形態と同様（図４と同様）であって、下端部１００において前側壁部４４の幅方向Ｂに沿う幅を、後側壁部４６の幅方向Ｂに沿う幅よりも大きくする。

この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

２１…シリンダ、３０…シリンダヘッド、３５…前側吸気ポート（吸気ポート）、３６…後側吸気ポート（吸気ポート）、３７…前側排気ポート（排気ポート）、３８…後側排気ポート（排気ポート）、４２…吸気側、４３…排気側、４４…前側壁部（第２の壁部）、４６…後側壁部（第１の壁部）、５０…冷媒通路、５３…ドリルパス（直線流路部）、５４…二又流路部、５７…前側流路部（第２の流路部）、５８…後側流路部（第１の流路部）、６０…分岐部、６１…下端面６１（下面）。

Claims (5)

1. 少なくとも１つのシリンダに対して、排気側に配置される複数の排気ポートと該排気側に対向する吸気側に配置される少なくとも１つの吸気ポートと、
   前記シリンダの周囲に前記排気側から前記吸気側に亘って形成される冷媒通路と
   を具備するシリンダヘッドであって、
   前記冷媒通路は、
   前記排気ポート間を通るとともに前記吸気側に進むに従って一方の排気ポート側から他方の排気ポート側に接近するように形成された直線流路部と、
   前記直線流路部に連通するとともに該直線流路部よりも前記吸気側に形成される第１の流路部と第２の流路部とに分岐する二又流路部とを有し、
   前記第１，２の流路部を分ける分岐部は、前記他方の排気ポート側に偏位した位置に形成される
   ことを特徴とするシリンダヘッド。
2. 前記分岐部は、前記第１，２の流路部に流入する前記冷媒の流量を同じとする位置に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
3. 前記分岐部は、前記排気側に突出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダヘッド。
4. 前記吸気ポートとして、少なくとも、前記分岐部を挟んで隣り合うとともに互いに非対称な形状の一対が設けられ、
   前記第１の流路部は、前記吸気ポートと前記排気ポートとを隔てる第１の壁部内の下面の近傍に形成され、
   前記第２の流路部は、前記吸気ポートと前記排気ポートとを隔てる第２の壁部内の下面の近傍に形成され、
   前記第１の壁部の前記シリンダヘッドの下面近傍の壁厚は、前記第２の壁部の前記シリンダヘッドの下面近傍の壁厚よりも大きく、
   前記第１の流路部の流路幅は、前記第２の流路部の流路幅よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
5. 前記第１の流路部の流路幅は、前記シリンダヘッドの下面近傍のみ幅を大きくする
   ことを特徴とする請求項４に記載のシリンダヘッド。

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