JP2016125465A - シリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダに対して２つ設けられた排気通路に対して十分な量の冷却水を、均等に流通させ、確実に冷却させることができるシリンダヘッドを提供すること。
【解決手段】シリンダヘッドの水室を、シリンダブロックの水室に連結し、２つの排気通路から等距離の位置に開口した第１連通路９０と、排気通路の間を通る第１水路９４と、第１水路から分岐して吸気通路の外側を通過する第２水路９８と、シリンダブロックの水室に連結し、排気通路の外方側に開口した第２連通路１０２と、第２連通路から排気通路の外側を通る第３水路１０４と、第３水路を規制する柱部と、シリンダブロックの水室に連結し、第２水路と第３水路が合流した第４水路１１６に連結した第３連通路１１８と、を備えている。更に、第１水路に突出部９６が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに関する。

水冷式のエンジンのシリンダヘッドは、内部に水室を備え、水室内を通した冷却水で冷却している。シリンダヘッドは、比較的高温になり易い、燃焼ガスを排出する排気通路を備えている。シリンダヘッドの水室へは、シリンダブロックの水室に連通した連通路を介して、シリンダブロックの水室から冷却水が流入される。連通路は、例えば、シリンダヘッドの排気通路の近傍にドリルで穴をあけて形成していた。

特開２００９−６２８３６号公報

シリンダヘッドには、排気通路や、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するためのボルト用の孔等が設けられている。そのため、排気通路が１つのシリンダに対して２つ設けられているシリンダヘッドの場合、２つの排気通路の双方に対して均等に、且つ十分な量の冷却水を流すことができる連通路を、シリンダヘッドの内部に形成することは困難であった。

本発明は、排気通路が１つのシリンダに対して２つ設けられているシリンダヘッドにおいて、２つの排気通路に対して十分な量の冷却水を、均等に流通させ、確実に冷却させ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。

本発明は、上記の課題を解決するため、シリンダヘッドを次のように構成した。シリンダヘッドは、複数の気筒を備え、各気筒毎に２つの吸気通路と２つの排気通路を備えたエンジンのシリンダヘッドである。シリンダヘッドの内部に形成された水室が、複数の気筒のうちの１つの気筒に対して、シリンダブロックに形成された排気側の水室に一端が連結し、シリンダブロックの水室に連結した位置から上方に延び、２つの排気通路から等距離の位置に開口した第１連通路と、第１連通路に連通し、２つの排気通路の間を通り、吸気通路側に延びる第１水路と、２つの吸気通路の排気側の位置で、第１水路から分岐し、２つの吸気通路の外側を通過する第２水路と、シリンダブロックに形成された排気側の水室に一端が連結し、他端が、２つの排気通路の外方側のそれぞれの位置に開口した２つの第２連通路と、２つの第２連通路にそれぞれ連通し、第２連通路から排気通路の外側を通る第３水路と、１の気筒に隣接する気筒との間に設けられ、１の気筒の第３水路の進行方向を２つの第２水路のそれぞれの一方に合流するよう規制する柱部と、シリンダブロックに形成された吸気側の水室に一端が連結し、他端が、第２水路と第３水路が合流した第４水路に連結した第３連通路と、を備えている。

更に、第１水路には、第１水路の上方に、第１水路の底部より第１水路の中心側に突出した突出部が設けられている。

本発明によれば、排気通路が１つのシリンダに対して２つ設けられているシリンダヘッドにおいて、２つの排気通路に対して十分な量の冷却水を、均等に流通させ、確実に冷却させることができるシリンダヘッドを提供できる。

本発明にかかる一実施形態のシリンダヘッドを用いたエンジンの斜視図。 同シリンダヘッドを示す分解斜視図。 同シリンダヘッドを示す平面図。 同シリンダヘッドを示す側面図。 同シリンダヘッドを示す断面図。 同シリンダヘッドを示す部分断面図。 冷却水の流れを示す斜視図。 シリンダブロックを示す斜視図。 同シリンダヘッドを示す断面図。

本発明にかかる一実施形態のシリンダヘッドについて説明する。図１に、本実施形態のシリンダヘッドを備えたエンジン１０を示す。エンジン１０は、オイルパン１２とシリンダブロック１４とシリンダヘッド１６とヘッドカバー１８とフロントカバー２０とクランクプーリ２２とを備えている。以下、エンジン１０のクランクプーリ２２側をエンジン１０の前方とし、その逆側を後方とし、それを基準にエンジン１０の左右を定める。又、シリンダ（気筒）の中心を鉛直に配置した状態で、重力の方向をエンジン１０の下方、その逆を上方として説明する。

エンジン１０は、直列４気筒のターボチャージドディーゼルエンジンである。エンジン１０は、右側に排気管２４を、左側にインテークマニホールド４２（図２参照）を備えている。シリンダヘッド１６は、シリンダブロック１４の上に設けられ、シリンダヘッド１６の上にヘッドカバー１８が取り付けられている。図２に、シリンダブロック１４の一部とシリンダヘッド１６とヘッドカバー１８とを示す。

シリンダヘッド１６は、１つのシリンダにつき２つの排気弁と、２つの吸気弁と、排気弁を駆動する排気側カムシャフトと、吸気弁を駆動する吸気側カムシャフトと、ロッカーアーム等を備えている。

シリンダヘッド１６には、図３に示すように、排気弁を取り付ける取付孔３０と、吸気弁を取り付ける取付孔３２と、排気側カムシャフトを取り付ける軸受部３４と、吸気側カムシャフトを取り付ける軸受部３６と、シリンダヘッド１６をシリンダブロック１４に固定するボルトを通すボルト孔３８と、燃料噴射弁を取り付ける噴射弁取付孔４０とが形成されている。

シリンダヘッド１６の右側には、インテークマニホールド４２が一体に形成されている。インテークマニホールド４２は、吸気通路５６（図５参照）に連通している。シリンダヘッド１６の左側には、図４に示すように、エキマニフランジ４４が形成されている。エキマニフランジ４４には、エキゾーストマニホールドが取り付けられる。

図５に、シリンダヘッド１６の断面図を示す。図５は、図４及び図９のＦ５−Ｆ５線を含むシリンダヘッド１６の下面ａと平行な平面でシリンダヘッド１６を破断した状態を示す断面図である。図５に示すように、シリンダヘッド１６の内部には、水室（以下「ヘッド側水室」という）５０が形成されている。ヘッド側水室５０は、図８に示すように、シリンダブロック１４に形成された水室（以下「ブロック側水室」という）６０に連通している。

シリンダブロック１４には、図２、図８に示すように、右側面に、ラジエータで冷却された冷却水が流入する流入口６２と、冷却水が流出する流出口６４とが設けられている。ブロック側水室６０は、図８に示すように、シリンダライナ６６の周囲に形成されている。ブロック側水室６０には、仕切壁７０、及び仕切壁７２が前後に設けてあり、仕切壁７０、７２により、ブロック側水室６０は、排気側の水室（以下「排気側水室」という）７６と吸気側の水室（以下「吸気側水室」という）７８とに区画されている。流入口６２は、排気側水室７６に連通している。流出口６４は、吸気側水室７８に連通している。

ラジエータからの冷却水は、図７に示すように、流入口６２からシリンダブロック１４の内部に流入すると、排気側水室７６に導入される。冷却水は、排気側水室７６から連通路を通ってシリンダヘッド１６のヘッド側水室５０に流入し、ヘッド側水室５０を通過してシリンダブロック１４の吸気側水室７８に流入する。その後、冷却水は、吸気側水室７８から流出口６４を通ってラジエータに送出される。

シリンダヘッド１６は、鋳造で形成されている。図５のハッチングで示す部分は、金属部分である。シリンダヘッド１６には、排気通路５４と吸気通路５６が、１つのシリンダにつき各２本ずつ設けられている。又、シリンダヘッド１６のシリンダの天井壁の中央には、燃料噴射弁を取り付ける噴射弁取付孔４０が設けられている。

排気通路５４は、シリンダヘッド１６の右側壁のエキマニフランジ４４に開口している。排気通路５４は、排気管２４に連通している。吸気通路５６は、シリンダヘッド１６の左側壁に開口し、インテークマニホールド４２に連通している。シリンダヘッド１６の左右両側には、シリンダヘッド１６をシリンダブロック１４に固定するためのボルトを通すボルト孔３８が設けられている。

シリンダヘッド１６のヘッド側水室５０は、図５に示すように、周囲が外壁５２に囲まれるとともに、シリンダヘッド１６の底壁８０と天井壁８２（図９参照）とにより、上下方向にも囲まれている。

ヘッド側水室５０は、各シリンダ（気筒）毎にほぼ同じ構成を有している。以下、図５に示す、前方から２つ目の第２シリンダ８６の周辺を例にして、ヘッド側水室５０について説明する。

シリンダヘッド１６の排気側には、第１連通路９０が設けられている。第１連通路９０の下端は、シリンダブロック１４の排気側水室７６に連通している。第１連通路９０は、２つの排気通路５４に対して等距離の位置に開口している。第１連通路９０は、排気側の外壁５２に接するように、ヘッド側水室５０内に開口している。

第１連通路９０は、シリンダヘッド１６の下面ａに対してほぼ垂直に形成されている。第１連通路９０は、所定の冷却水量が流通するに十分な開口面積を有している。第１連通路９０の左右には、第１仕切壁９２が設けられている。第１仕切壁９２は、排気側の外壁５２から排気通路５４まで延びている。２つの第１仕切壁９２の間には、第１水路９４が形成されている。

第１水路９４は、第１連通路９０に連結し、第１連通路９０の開口部から第２シリンダ８６の中心に向かって延びている。第１仕切壁９２は、第１水路９４の上方に、第１水路９４の中心に突出する突出部（リブ）９６を有している。突出部９６は、図６に示すように第１水路９４の排気側と第１水路９４の左右両側に設けられている。図６は、図４及び図９のＦ６−Ｆ６線を含む下面ａと平行な平面でシリンダヘッド１６を破断した状態を示す断面図である。

図９に、排気側の突出部９６の断面を示す。図９に示すように、突出部９６は、第１水路９４の底部９５より第１水路９４の中心側に突出している。これは、第１水路９４の左右両側に形成された突出部９６においても同様である。第１水路９４は、噴射弁取付孔４０の排気側で２つの第２水路９８に分岐している。

図６に示すように、シリンダヘッド１６の第２シリンダ８６のほぼ中央には、噴射弁取付孔４０と２つの吸気通路５６を含む第１柱部１００が形成されている。第１柱部１００は、天井壁８２と底壁８０との間をつないでいる。第２水路９８は、吸気通路５６の外側に向かって、第１柱部１００の外側の縁に沿ってそれぞれ延びている。

又、シリンダヘッド１６の排気側には、第２連通路１０２が設けられている。第２連通路１０２は、２つの第１仕切壁９２のそれぞれ外方に形成されている。第２連通路１０２の一端は、シリンダブロック１４の排気側水室７６に連通し、他端には、第３水路１０４が接続している。第３水路１０４は、第１仕切壁９２の外側の縁に沿って吸気側に延びている。ここの外側とは、第２シリンダ８６の中心から見た外側である。第３水路１０４は、第２シリンダ８６に隣接する第３シリンダ１１０に属する第３水路１０４に合流した後、第２柱部１１４により分岐される。

第２柱部１１４は、隣接するシリンダの間に形成されている。第２柱部１１４は、天井壁８２と底壁８０との間をつないでいる。第２柱部１１４で分岐された第３水路１０４は、第２水路９８に合流し第４水路１１６を形成する。第４水路１１６は、隣接するシリンダに属する第４水路１１６と合流し、シリンダヘッド１６の吸気側に設けられた第３連通路１１８に接続される。第３連通路１１８は、一端がシリンダブロック１４の吸気側水室７８に接続している。吸気側水室７８は、シリンダブロック１４の流出口６４に接続している。

次に、エンジン１０の作用、効果について説明する。ラジエータからの冷却水がシリンダブロック１４の流入口６２から流入すると、冷却水は、シリンダブロック１４の排気側水室７６の内部をエンジン１０の前方から後方に流れ、シリンダブロック１４のシリンダライナ６６の排気側の側面を冷却する。

シリンダブロック１４の排気側水室７６を冷却した冷却水は、シリンダヘッド１６の第１連通路９０及び第２連通路１０２を通り、シリンダヘッド１６のヘッド側水室５０内に流入する。第１連通路９０を通った冷却水は、第１水路９４を流れる。第１水路９４の両側には、第１仕切壁９２が設けられているので、第１仕切壁９２を介して排気通路５４の熱を吸収し、排気通路５４を冷却できる。

更に、第１水路９４の排気側と冷却水の進行方向の左右両側の３方には、リブとしての突出部９６が設けられている。これにより、第１水路９４内の冷却水は、水流に乱れが生じるとともに、流速に緩急がつき、より効率よく第１仕切壁９２を介して排気通路５４を冷却できる。

第１連通路９０と第１水路９４は、２つの排気通路５４からほぼ均等の位置に設けられているので、２つの排気通路５４を偏りなく冷却できる。第１連通路９０は、シリンダヘッド１６の製造時に鋳造で形成されるので、開口面積を広くでき、十分な量の冷却水を排気通路５４の近傍に供給することができる。

又、第１連通路９０と第１水路９４とは、鋳造で形成されるので、冷却水が流通しない、いわゆるデッドスペースがシリンダヘッド１６のヘッド側水室５０に形成されない。第１連通路９０を形成するための機械加工が不要となる。シリンダヘッド１６のヘッド側水室５０の内部を冷却水が、排気通路５４側から吸気通路５６側に流れるので、各排気通路５４の冷却を効率よく、確実に行える。

尚、本発明は、上記実施形態に限るものではなく、適宜変更できるものである。例えば、エンジン１０をディーゼルエンジンとして、シリンダ部分の中心に燃料噴射弁を設けたが、ガソリンエンジンとして、点火プラグを設ける形式でもよい。又、シリンダヘッド１６内では、冷却水が排気通路側から吸気通路側に流れるとしたが、これでなくともよい。更に、シリンダブロックの冷却水の流入口と流出口とを、いずれも吸気通路側に設けたが、流入口と流出口とをシリンダブロックの対向する側に設けてもよい。

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに利用できる。

１０…エンジン、１２…オイルパン、１４…シリンダブロック、１６…シリンダヘッド、１８…ヘッドカバー、２０…フロントカバー、２２…クランクプーリ、２４…排気管、３０…取付孔、３２…取付孔、３４…軸受部、３６…軸受部、３８…ボルト孔、４０…噴射弁取付孔、４２…インテークマニホールド、４４…エキマニフランジ、５０…ヘッド側水室、５２…外壁、５４…排気通路、５６…吸気通路、６０…ブロック側水室、６２…流入口、６４…流出口、６６…シリンダライナ、７０…第１仕切壁、７２…第２仕切壁、７６…排気側水室、７８…吸気側水室、８０…底壁、８２…天井壁、８６…第２シリンダ、９０…第１連通路、９２…第１仕切壁、９４…第１水路、９６…突出部、９８…第２水路、１００…第１柱部、１０２…第２連通路、１０４…第３水路、１１０…第３シリンダ、１１４…第２柱部、１１６…第４水路、１１８…第３連通路、ａ…下面。

Claims (3)

1. 複数の気筒を備え、前記各気筒毎に２つの吸気通路と２つの排気通路を備えたエンジンのシリンダヘッドであり、前記シリンダヘッドの内部に形成された水室が、前記複数の気筒のうちの１つの気筒に対して、
   シリンダブロックに形成された排気側の水室に一端が連結し、前記シリンダブロックの水室に連結した位置から上方に延び、前記２つの排気通路から等距離の位置に開口した第１連通路と、
   前記第１連通路に連通し、前記２つの排気通路の間を通り、前記吸気通路側に延びる第１水路と、
   前記２つの吸気通路の排気側の位置で、前記第１水路から分岐し、前記２つの吸気通路の外側を通過する第２水路と、
   前記シリンダブロックに形成された排気側の水室に一端が連結し、他端が、前記２つの排気通路の外方側のそれぞれの位置に開口した２つの第２連通路と、
   前記２つの第２連通路にそれぞれ連通し、前記第２連通路から前記排気通路の外側を通る第３水路と、
   前記１つの気筒に隣接する気筒との間に設けられ、前記１つの気筒の前記第３水路の進行方向を前記２つの第２水路のそれぞれの一方に合流するよう規制する柱部と、
   前記シリンダブロックに形成された吸気側の水室に一端が連結し、他端が、前記第２水路と前記第３水路とが合流して形成された第４水路に連結する第３連通路と、
   を備え、
   更に、前記第１水路には、前記第１水路の上方に、前記第１水路の底部より前記第１水路の中心側に突出した突出部が設けられていることを特徴とするシリンダヘッド。
2. 前記突出部は、前記第１水路の排気側と、前記第１水路の進行方向に対して左右両側に設けられてい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. 前記シリンダヘッドの水室は、前記シリンダヘッドを製造する鋳造作業により形成されてい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。

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