JP2015190352A - 多気筒内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】多気筒内燃機関の鋳物製シリンダヘッドにおいて、鋳造の生産性向上、シリンダヘッドの強度確保・冷却性能のアップも図る。【解決手段】ヘッドジャケット９は、ともに縦長の排気側流路６０及び吸気側流路６１を備えており、これら排気側流路６０と吸気側流路６１は、各気筒に対応したエリアの外側に位置した横向き流路で繋がっている。冷却水は、第３連通路１４から流入し、横向き流路を経由して吸気側流路６１に至り、第２通路１３から排出される。各気筒に対応したエリアは個室化されずにオープン状態になっているため、鋳造用の中子は壊れにくい構造となっている。このため鋳造の生産性が高い。冷却水の混合性・流通性に優れていて冷却性が高い。また、横向き流路はアイランド部５２ａ，５２ｂで形成されているため、シリンダヘッドの強度にも優れている。【選択図】図８

Description

本願発明は、多気筒内燃機関のシリンダヘッドに関するものである。

内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとは冷却水で冷却されており、そこで、シリンダブロックに気筒列を囲うように冷却水通路（ブロックジャケット）が形成されて、シリンダヘッドには面的な広がりを持つ冷却水通路（ヘッドジャケット）が形成されている。シリンダブロックの冷却水通路とシリンダヘッドの冷却水通路とは多数の連通穴を介して連通していることが多く、この場合は、冷却水はブロックジャケットからヘッドジャケットに流れている。

シリンダヘッド２には、吸気弁や排気弁の弁軸、或いは点火プラグや燃料噴射ノズルが取り付けられている。これら弁軸や点火プラグ、燃料噴射ノズルはシリンダヘッドの肉部に取り付けられている。従って、多気筒内燃機関では、シリンダヘッドには、弁軸や点火プラグ、燃料噴射ノズルを取り付けるためのアイランド部（肉部）が各気筒ごとに配置されている。冷却水はこれらアイランド部も冷却しながら流れる。また、アイランド部はシリンダヘッドの強度メンバーとしても機能している。

そして、ヘッドジャケットの一例として、本願出願人の出願である特許文献１には、ヘッドジャケットを各気筒に対応した部位ごとに壁で仕切って気筒に対応した複数の個室を形成し、各個室には、吸気側に向いた出口を設けると共に、排気側の奥部をブロックジャケットと連通路で繋ぎ、更に、吸気側に、各個室から排出されれた冷却水を集める縦長通路を設けることが開示されている。

特開２００１−５０１０６号公報

特許文献１において、気筒ごとに個室を形成するための壁はヘッドジャケットの床と天井とを繋ぐ強度メンバーとしても機能するため、特許文献１はシリンダヘッドを頑丈な構造にできる利点がある。しかし、本願発明者が検討したところ、まだ改良の余地が見られた。

例えば、空洞になる部分の中子型（砂型）を使用して鋳型の空洞に金属湯（一般に溶融アルミ）を充填することで製造されるが、特許文献１のように各気筒の箇所ごとに壁で囲って個室化すると、製品の空洞になる中子型は壁の部分が幅狭の空洞になってこれが長く連続するため、中子型の強度は弱くなり、従って、中子の取り扱い（鋳型の組み込み）に慎重を要して生産性が悪化するおそれがある。

また、特許文献１のように各気筒の箇所ごとに個室化すると、各個室ごとに冷却性能が相違して、シリンダヘッドに熱ひずみを招くおそれや、冷却水の流れが悪くなって例えばポートの部分の冷却が不十分になるおそれも懸念される。更に、各個室に冷却水が淀む箇所が発生して、均等な冷却が阻害される可能性もあると思われる。

本願発明はかかる現状に鑑みなされたものであり、中子やシリンダヘッドの強度低下を招来することなく、シリンダヘッドを均等かつ効率よく冷却できるようにすること等を目的とするものである。

本願発明は、長手一側面を吸気側として長手他側面を排気側としたシリンダヘッドの内部に設けたヘッドジャケットに、当該ヘッドジャケットを上下に分断するアイランド部が複数の気筒ごとに形成されている構成の内燃機関を対象にしている。

そして、請求項１の発明では、前記ヘッドジャケットは、前記アイランド部の群を挟んで前記長手一側面の側で気筒列方向に延びる吸気側流路と、前記アイランド部の群を挟んで前記長手他側面の側で気筒列方向に延びる排気側流路と、前記各気筒ごとのアイランド部を挟んだ前後両側において前記吸気側流路と排気側流路とを繋ぐ横向き流路とを備えており、冷却水は前記排気側流路に流入して横向き流路を経由して吸気側流路に流れるようになっている。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ヘッドジャケットは下層部と上層部との２層構造になっており、前記下層部が請求項１に記載した構成であり、前記下層部と上層部とは、前記吸気側流路と横向き流路とが交叉する部位に設けた連通路によって繋がっている。

横向き流路を形成することは、アイランド部のうち排気側流路に位置した部分に気筒列方向に長い縦長延長部を設けることで簡単に実現できる。そして、本願発明では、冷却水は排気側流路から横向き流路のみに流す必要はなく、冷却水の一部をアイランド部に導くことも可能である。この場合も、アイランド部を経由した冷却水は吸気側流路に集合していく。

シリンダヘッドを鋳造するにおいて、中子の部分は製品であるシリンダヘッドのジャケットとして現れる。そして、本願発明では、排気側流路と吸気側流路と横向き流路の部分は中子の肉になっているので、中子はいわばハシゴのような構造になっており、高い強度を確保できる。従って、中子の取り扱いが容易になって鋳型の組み込みも能率よく行えるのであり、その結果、シリンダヘッドを鋳造するにおいてその生産性を向上できる。また、鋳造の精度も向上できる。

また、冷却水が横向き流路を経由して排気側流路から吸気側流路に流れることでシリンダヘッドの冷却が行われるが、冷却水が各アイランド部を挟んだ両側を流れるため、ヘッドジャケットの内部での冷却水の攪拌性が格段に高くなって、冷却水の温度分布の偏りを抑制できる。また、冷却水は、シリンダヘッドの各部位をまんべんなく流れる。

このように、冷却水の温度の偏りも抑制できることと、各部位をできるだけ均等に冷却できることとにより、熱ひずみの発生を抑制しつつ高い冷却性能を発揮できる。また、横向き流路を形成することでガイドになる肉部が必要になるため、シリンダヘッドの強度も確保することができる。

また、シリンダヘッドは排気側において高温になっているが、本願発明では、冷却水は最初に排気側流路に流入するため、高温になる排気側の部分を効率良く冷却できる。しかも、排気側で受熱して昇温した冷却水が横向き流路を経由して吸気側流路に流れるため、排気側と吸気側との温度差をできるだけ小さくできる。この点からも、熱ひずみの発生を抑制できる。排気集合部をシリンダヘッドに内蔵していると、シリンダヘッドのうち排気側の部分は非常に高温になるため、本願発明を適用すると特に好適である。

請求項２のように、ヘッドジャケットを下層部と上層部との二層構造にすると、下層部で冷却水が均等に昇温して上層部に至るため、シリンダヘッドの冷却の均等化を一層促進できる。

そして、下層部と上層部を直接に連通させるものであるため、構造は簡単でコンパクト化できる。しかも、吸気側流路と横向き流路との交叉位置で連通させるものであるため、連通路は弁軸や燃料噴射弁などには全く影響せず、強度面での心配も無用になる。

実施形態に係る冷却系統を示す模式的な概略側面図である。 要部の模式的な平断面図である。 ヘッドジャケットとブロックジャケットと送水系統とを上から見た斜視図である。 ヘッドジャケットとブロックジャケットと送水系統とを下から見た斜視図である。 シリンダヘッド及びフロントカバーを一点鎖線で示してヘッドジャケットと送水系統とを実線で示した平面図である。 シリンダヘッド及びフロントカバー並びにシリンダブロックを一点鎖線で示してヘッドジャケット及びブロックジャケット並びに通水系統を実線で示した側面図である。 シリンダヘッド及びシリンダブロックを一点鎖線で示してヘッドジャケット及びブロックジャケット並びに送水系統を実線で示した正面図である。 メインジャケット下層部を示す平断面図である。 メインジャケット上層部を示す平断面図である。

(1).内燃機関の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両用内燃機関（例えばディーゼル機関）に適用している。まず、内燃機関の概要を図１の模式図に基づいて説明する。

本願では、図面に関して正面視（正面図）・側面視（側面図）の文言を使用するが、正面視はクランク軸線方向から見た状態であり、側面視は、クランク軸線方向及び気筒軸線と直交した方向から見た状態である。前後方向はクランク軸線方向（シリンダヘッドの長手方向）であり、左右方向は、クランク軸線及び気筒軸線と直交した方向（シリンダヘッドの短手方向）である。上下に関しては、シリンダブロックからシリンダヘッドを向いた方向を上として定義している（従って、スラント型内燃機関の場合は、上下方向が必ずしも鉛直方向でない場合がある。）。

内燃機関は、機関本体の中核としてシリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２とを備えており、シリンダヘッド１の上面にはシリンダヘッドカバー３が固定されて、シリンダブロック１の下面にはオイルパン４が固定されている。シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の一端面１ａ，２ａには、タイミングチェーン（図示せず）を覆うフロントカバー（チェーンカバー、チェーンケース）５がボルトで固定されている。なお、タイミングチェーンは動力伝達手段と同義であり、タイミングギアやタイミングベルトも含んでいる。

シリンダブロック１には、シリンダヘッド２に向けて上向き開口したとブロックジャケット６が形成されており、シリンダヘッド２の内部にもヘッドジャケット７が形成されている。本実施形態の特徴として、ヘッドジャケット７は、フロントカバー５に近接して設けた先行ジャケット８と、概ねブロックジャケット６の上に位置したメインジャケット９とに分離構成されており、更に、メインジャケット９は、メインジャケット下層部１０とメインジャケット上層部１１とに分離されている。

先行ジャケット８は、メインジャケット下層部１０と１つの第１連通路１２で連通しており、メインジャケット下層部１０とメインジャケット上層部１１とは複数の第２連通路１３で連通しており、メインジャケット下層部１０とブロックジャケット６とは複数の第３連通路１４で連通している。

そして、シリンダブロック１のうち一端面１ａ寄りの部位には、先行ジャケット８に連通した上下長手のヘッド行き送水路１６が上向きに開口するように形成されている。また、ヘッド行き送水路１６を挟んでフロントカバー５と反対側の部位には、ブロックジャケット６に連通したブロック行き送水口１７が形成されている。

ヘッド行き送水路１６及びブロック行き送水口１７には、ウォータポンプ１９から冷却水が圧送される。ウォータポンプ１９は、ハウジングの内部にインペラーを設けた構成であり、クランク軸２０に設けたクランクプーリ２１でベルト２２を介して駆動される。ヘッド行き送水路１６には第１制御弁２３を設け、ブロック行き送水口１７とウォータポンプ１９との間には第１制御弁２４を設けている。

シリンダヘッド２の周囲のうち、例えばフロントカバー５と反対側の他端面２ｂの近くの箇所に、サーモ弁を備えた分配装置２５が配置されている（分配装置２５は、シリンダヘッド２に一体化（内蔵）してもよい。）。メインジャケット上層部１１の終端に出口管２６が接続されており、出口管２６から、ヒータ行き管２７とラジェータ行き管２８とポンプ戻り管２９が分岐している。

ヒータ行き管２７は、ＥＧＲクーラ３０を経由して車内暖房用ヒータコア３１に接続されており、ヒータコア３１の出口ポートに接続されたヒータ戻り管３２は、オイルクーラ３３を経由して分配装置２５に接続されている。他方、ラジェータ行き管２８はラジェータ３４に接続されており、ラジェータ３４の出口ポートに接続されたラジェータ戻り管３５は分配装置２５に接続されている。更に、ポンプ戻り管２９は、ＥＧＲバルブ３６を経由して分配装置２５に接続され、更に、ポンプ戻り管２９は分配装置２５を経由してウォータポンプ１９の吸水口に接続されている。

本実施形態において、コールドスタート時のように冷却水の温度が所定以上に昇温していない状態では、第１制御弁２３が開いて第２制御弁２４が閉じていることにより、冷却水はブロックジャケット６には流れずに、ヘッドジャケット７の先行ジャケット８に流れる。

図２に示すように、冷却水が先行ジャケット８に流入している状態では、冷却水は、先行ジャケット８から第１連路１２を経由してメインジャケット下層部１０に至り、メインジャケット下層部１０をまんべんなく流れてからメインジャケット上層部１１に流入する。従って、暖機運転中は冷却水がヘッドジャケット７を素早く循環する。これにより、冷却水を早期昇温させてヒータコア３１に送水できると共に、機関の過冷却を防止して早期暖機を実現できる。

冷却水の温度が所定温度（例えば、ラジェータ３４を循環するほどの温度）以上に昇温すると、第１制御弁２３は閉じて第２制御弁２４が開く。従って、冷却水はブロックジャケット６を流れてから、第３連通路１４を経由してヘッドジャケット７のメインジャケット下層部１０に流入し、メインジャケット下層部１０をまんべんなく巡ってから、第２連通路１３を経由してメインジャケット上層部１１に至り、メインジャケット上層部１１を巡ってから出口管２６に排出される。

従って、暖機運転終了後のように機関温度が高い状態では、冷却水は先行ジャケット８には流れず、ブロックジャケット６から、ヘッドジャケット７のメインジャケット９に流れて出口管１６に排出される。敢えて述べるまでもないが、冷却水がブロックジャケット６に流れている状態では、冷却水はラジェータ３４にも流れている。

(2).冷却系統の具体的な構造
次に、冷却系統（特にヘッドジャケット７）の具体的な構造を、図３以下の図面も参照して説明する。本実施形態の内燃機関は３気筒であり、そこで、図４から理解できるように、ブロックジャケット６は３つの気筒を囲う形態になっており、シリンダブロック１の一端面１ａの側において隣り合った２つの吸気ポートの間の部位に、ブロック行き送水口１７を設けている。図３のとおり、ブロック行き送水口１７は上下に長い形態になっており、図１に示した第２制御弁２４は、例えばブロック行き送水口１７の始端に設けている。

例えば図４に示すように（図５，８も参照）、ブロックジャケット６のうち、ヘッド行き送水路１６及びブロック行き送水口１７と反対側の部位に、５つの第３連通路１４を設けている。図３及び図５とから理解できるように、ヘッド行き送水路１６は、シリンダブロック１のうち、ブロック行き送水口１７よりもフロントカバー５に寄った位置に設けており、上下長手の形態を成している。図１に示した第１制御弁２３は、シリンダブロック１に埋め込むことが可能である。

図３から理解できるように、ヘッド行き送水路１６はブロックジャケット６の外側に位置しており、シリンダブロック１のコーナー寄りに配置している（従って、端のシリンダボアから遠のいた位置に設けている。）。

図３，４，６では、ポンプ戻り管２９に接続されてヘッド行き送水路１６及びブロック行き送水口１７に連通した流路３８を表示しているが、この流路３８はウォータポンプ１９の内部に形成されている。従って、流路３８はウォータポンプ１９の一部を成すものである。そして、流路３８は、クランク軸線３９の方向に長い上水平部３８ａを有しており、上水平部３８ａに設けた２つの吐出穴が、それぞれヘッド行き送水路１６とブロック行き送水口１７とに連通している。従って、ヘッド行き送水路１６とブロック行き送水口１７とは、シリンダブロック１の一側面と上面とに開口している。

ウォータポンプ１９に１本の吐出口を設けて、３方弁の２つの出口ポートに、ヘッド行き送水路１６とブロック行き送水口１７とを接続してもよい。この場合は、制御弁は１つになるので構造が簡単になる。

図３や図５等に明示するように、ヘッドジャケット７を構成する先行ジャケット８は、フロントカバー５に近接した部位に位置して、クランク軸線３９と直交した短手方向４０に細長い形態になっており、先行ジャケット８のうち、シリンダヘッド２の長手一側面２ｂの側の冷却水入口８ａに、ヘッド行き送水路１６を連通させている。

図９に示すように、シリンダヘッド２の長手一側面２ｂには、１つの気筒に対応して２つずつの吸気ポート４１が開口していると共に、吸気マニホールド３６（図８参照）が固定されている（図８の符号３６′はサージタンクである。）。更に、シリンダヘッド２には、吸気ポート４１の開口端を開閉する吸気弁の弁軸４２が摺動自在に装着されている。また、シリンダヘッド２には、排気ポートの開口端を開閉する吸気弁の弁軸４３が摺動自在に装着されている。なお、図９では、吸気ポート４１とメインジャケット上層部１１とを連通した状態に描いているが、これは両者の重なり関係を表示するための便宜的な措置であり、実際には、両者は壁で区切られている。

本実施形態の吸気ポート４１は、吸気を弁軸４２の軸心回りに旋回させて燃焼室にスワール流を発生させるヘリカルポートになっている。そこで、吸気ポート４１の終端部は巻き構造になっていると共に、平断面視で、クランク軸線３９と直交した線に対して傾斜させている。

また、本実施形態では、図８に模式的に線のみで示すように、排気ポート４４はシリンダヘッド２の内部において１つの排気集合通路４５に集合しており、従って、シリンダヘッド２の長手他側面２ｃには１つの排気穴が空いているだけである。また、内部に集合通路４５を設けているため、シリンダヘッド２は長手他側面２ｃの側が厚くなっている。

図９に示すように、メインジャケット上層部１１の箇所には、吸気弁の弁軸４２が嵌まっている第１アイランド部４６と、排気弁の弁軸４３が嵌まっている第２アイランド部４７とが、メインジャケット９を上下に貫通した状態に形成されている。なお、実際には弁軸４２，４３はガイド筒にスライド自在に嵌まっているが、ガイド筒は省略している。

更に、シリンダヘッド２には、燃料噴射弁（又は点火プラク）４８を取り付けるためのセンターアイランド部４９がメインジャケット７を上下に貫通する状態（柱状の状態）で形成されており、一対の第１アイランド部４６のうち出口５６の側の第１アイランド部４６とセンターアイランド４９とは、一体に繋がっている。他方、第２アイランド部４５はそれぞれ独立している。

シリンダヘッド２は、気筒列を挟んだ両側において、左右４本ずつのヘッドボルト５０でシリンダブロック１に締結されている。８本のヘッドボルト５０のうち吸気側の４本は、シリンダヘッド２の長手一側面２ｂを構成する長手一側肉部５１に貫通しており、排気側の４本のヘッドボルト５０は、ヘッドジャケット７を貫通した第３アイランド部５２に設けている。

図８に示すように、メインジャケット下層部１０と先行ジャケット８とは、端に位置した第３アイランド部５２と長手一側肉部５１とを繋ぐ壁部５３で仕切られている。また、先行ジャケット８から離れた２つの第３アイランド部５２の間には、第１補助アイランド部５４が形成されている。

図８に示すように、メインジャケット下層部１０では、一対の吸気弁軸４２に対応した２つの第１アイランド部４６とセンターアイランド部４９とが集合アイランド部５５に一体化している。また、メインジャケット下層部１０では、前後中央部の第３アイランド部５２と出口５６の側に位置した１つの第３アイランド部５２とに、吸気側に向けて延びる横向き延長部５２ａと、先行ジャケット８の側に延びる縦向き延長部５２ｂとを一体に設けている。このため、メインジャケット下層部１０では、２つの第３アイランド部５２が略Ｌ形を成している。

図８では、第２連通路１３は網かけ表示で位置を明示している。他方、第３連通路１４はドット表示で位置を明示している。この図８に示すように、第３連通路１４は排気側に寄せて、第２連通路１３は吸気側に寄せている。従って、ブロックジャケット６からメインジャケット下層部１０に上がってきた冷却水は、基本的には第２連通路１３に向かう横向きの流れになっている。出口５６に近い２つの第３連通路１４の間には、第２補助アイランド部５７を設けている。

メインジャケット下層部１０のうち長手他側面２ｃの側の部分は、クランク軸線３９方向（気筒列方向）に長い排気側流路６０になっている。従って、シリンダヘッド２に排気集合通路４５を設けたことでシリンダヘッド２が排気側で非常な高温になっても、的確に冷却できる。排気側流路６０は出口５６に連通している。

また、第１連通路１２は排気側流路６０の側に寄っているため、先行ジャケット８から流れてきた冷却水はまず排気側流路６０に集中的に流れ、それから、横向き流路６２を経由して吸気側流路６１に向かうため、最も温度が高い排気側の箇所を適切に冷却できると共に、冷却水の早期昇温にも貢献できる。更に、昇温した冷却水が吸気側に流れるため、シリンダヘッドの排気側と吸気側との温度差を小さくできる利点もある。

他方、メインジャケット９のうち長手一側面２ｂの側の部分も、クランク軸線３９方向に長い吸気側流路６１になっており、吸気側流路６１を集合アイランド部５４に箇所で長手一側面２ｂの側に膨らませることでバッファ部５８を設けている。バッファ部５８の存在により、吸気側流路６１における冷却水の流れを良くすることができる。

第３アイランド部５２に縦向き延長部５２ｂを設けたことで、中央部の気筒と先行ジャケット８の側の気筒とに対応した２つのエリアは排気側流路６０に対して大きく遮られた状態になっており、かつ、第３アイランド部５２に横向き延長部５２ａを設けたことで、隣り合った２つの気筒に対応したエリアの間に、排気側流路６０と吸気側流路６１とに連通した横向き流路６２が形成されている。

横向き流路６２は、端に位置した気筒に対応したエリアの外側にも存在している。従って、アイランド部の群は、排気側流路６０と吸気側流路６１と端の横向き流路６３とでぐるりと囲われており、かつ、隣り合ったエリアの間では、は６０と吸気側流路６１とが中間の横向き流路６３で繋がっている。

また、集合アイランド部５５と第２アイランド部４５は、各気筒に対応したエリアにそれぞれ存在しており、これら集合アイランド部５５と第２アイランド部４５の周囲は空洞になっているが、第３アイランド部５２における縦長延長部５２ｂと１つのアイランド部４５との間には通路が空いているため、排気側流路６０の冷却水は、集合アイランド部５５と第２アイランド部４５が存在するエリアにも直接流入する。

出口５６に近い側のエリアでは、冷却水は排気側流路６０から隣り合った第２アイランド部４５の間からも直接流入するようになっている。第２連通路１３は、端に位置した横向き流路６２の箇所と、吸気側流路６１と中間の横向き流路６２とが交叉した箇所との４か所に設けている。

図９においても、第２連通路１３は網かけ表示している。そして、第２連通路１３は吸気側に寄っているので、メインジャケット上層部１１に上がった冷却水は、基本的には排気側に向けて横向きに流れ、それから縦向きに流れを変えて出口５６に向かうことになる。

そして、メインジャケット上層部１１では、第１アイランド部４６とセンターアイランド部４９とからなるアイランド部と長手一側肉部５１とにより、長手一側面２ｂの側に入り込んだ湾状部５９が形成されている。このため、冷却水の一部は、いったん湾状部５９に入り込んでからリターンして排気側に向かう。図５及び図８に示すように、先行ジャケット８は、フロントカバー５の側に位置した最端の２本のヘッドボルト５０よりも外側（フロントカバー５の側）に位置している。

(3).まとめ・その他
シリンダヘッド２は、アルミを素材にして、中子が組み込まれた鋳型を使用して鋳造されるが、本実施形態ではメインジャケット９は上下の層に分かれているので、メインジャケット下層部１０に相当する中子とメインジャケット上層部１１に相当する中子とが使用される。

そして、本実施形態では、図８から容易に理解できるように、メインジャケット下層部１０が縦長の排気側流路６０及び吸気側流路６１を横向き流路６２で繋いだ構造になっていることにより、メインジャケット下層部１０を作るための中子はハシゴのような構造で繋がっている。このため、メインジャケット下層部１０を作る中子は堅牢な構造になっている。従って、取り扱いが容易で鋳造の生産性を向上できと共に、高い精度を確保できる。

また、メインジャケット下層部１０においては、冷却水は排気側流路６０から横向き流路６２等を介して吸気側流路６０に流れるため、メインジャケット下層部１０において冷却水は均等に混ざり合う。その結果、冷却水の温度のムラをなくして、シリンダヘッド２に熱ひずみが発生することを抑制できる。

しかも、横向き流路６２を形成することのために第３アイランド部５２に横向き延長部５２と縦向き延長部５２ｂとを形成したため、メインジャケット下層部１０の床面と天井面とが広い範囲繋がることになる。その結果、シリンダヘッド２に高い剛性を保持させることができる。実施形態のように、各気筒に対応したエリアに、冷却水が横向き流路６２からみのでなくダイレクトにも入る構成を採用すると、燃焼室の上の部分を効率よく冷却できて好適である。

また、メインジャケット上層部１１において、第２連通路１３から上がってきた冷却水を排気側に導く構成を採用すると、最も温度が高い排気側の部分が昇温した冷却水でまんべんなく冷却されるため、シリンダヘッド２の左右方向の熱膨張の違いをなだらかにして、シリンダヘッド２の熱ひずみを抑制できる利点がある。

本実施形態は、ヘッドジャケット７も２層式の２系統方式にしており、暖機運転時には冷却水の全量が先行ジャケット８を先に通るため、シリンダヘッド２の一端部２ａ′の冷却性を向上できる。このため、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とフロントカバー５との三者の合わせ面の当たりからオイルが滲み出る現象を抑制できる。

つまり、シリンダヘッド２の一端部２ａ′の熱膨張量がシリンダブロック１及びフロントカバー５よりも大きいことに起因して、シリンダブロック１とシリンダヘッド２とフロントカバー５との三者の合わせ面の当たりにごく僅かながら隙間ができて、長期にわたって機関の運転・停止を繰り返していると、三者の合わせ面の当たりからオイルが滲み出ることがあるが、本実施形態では、シリンダヘッド２の一端部２ａ′を集中的に冷却できることで、当該シリンダヘッド２の一端部２ａ′を抑制できるため、隙間の発生を防止又は著しく抑制して、オイルが滲み出る現象を効果的に抑制できるのである。

また、本実施形態のようにヘッドジャケット７を２層方式にして、第１制御弁２３の切り換えにより、メインジャケット上層部１１のみに冷却水が流れる状態と、メインジャケット９の全体に冷却水が流れている状態とに切り換えると、きめ細かく制御できる利点である。

更に、実施形態のように、第３連通路１４と第２連通路１３とを左右に振り分けて配置すると、メインジャケット下層部１０及びメインジャケット上層部１１で冷却水は基本的に横向きの流れになって、それぞれのジャケットをまんべんなく流れるため、シリンダヘッド２をできるだけ均一に冷却できる利点である。

本願発明は、上記の他にも様々に具体化できる。例えば、先行ジャケットやメインジャケットの形態は様々に具体化できる。３気筒のみならず、２気筒又は４気筒以上の内燃機関にも適用できることはいうまでもない。横向き流路を形成する手段としては、専用の壁を設けてもよい。また、先行ジャケットを備えていないシリンダヘッドや、ヘッドジャケットを単層構造にしたシリンダヘッドにも適用できることはいうまでもない。

本願発明は、内燃機関のシリンダヘッドに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
６ ブロックジャケット
７ ヘッドジャケット
８ 先行ジャケット
９ メインジャケット
１０ 本願発明を適用したメインジャケット下層部
１１ メインジャケット上層部
１２ 第１連通路
１３ 第２連通路
１４ 第３連通路
１９ ウォータポンプ
２３，２４ 制御弁
４２ 吸気弁軸
４３ 排気弁軸
４５，４６，４７，４９，５２，５５ アイランド部
５２ａ，５２ｂ 横向き流路を作るための延長部
４８ 燃料噴射弁
６０ 排気側流路
６１ 吸気側流路
６２ 横向き流路

Claims (2)

1. 長手一側面を吸気側として長手他側面を排気側としてシリンダヘッドの内部に設けたヘッドジャケットに、当該ヘッドジャケットを上下に分断するアイランド部が複数の気筒ごとに形成されている構成であって、
   前記ヘッドジャケットは、前記アイランド部の群を挟んで前記長手一側面の側で気筒列方向に延びる吸気側流路と、前記アイランド部の群を挟んで前記長手他側面の側で気筒列方向に延びる排気側流路と、前記各気筒ごとのアイランド部を挟んだ前後両側において前記吸気側流路と排気側流路とを繋ぐ横向き流路とを備えており、
   冷却水は前記排気側流路に流入して横向き流路を経由して吸気側流路に流れるようになっている、
   多気筒内燃機関のシリンダヘッド。
2. 前記ヘッドジャケットは下層部と上層部との２層構造になっており、前記下層部が請求項１に記載した構成であり、前記下層部と上層部とは、前記吸気側流路と横向き流路とが交叉する部位に設けた連通路によって繋がっている、
   請求項１に記載した多気筒内燃機関のシリンダヘッド。

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