JP2017180304A - ヘッドガスケット及び、シリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド側ウォータジャケット内の冷却水の流速バランスの均一化を図る。【解決手段】複数の気筒＃１〜６が直列に配置されたエンジン１０のシリンダブロック１１とシリンダヘッド３０との間に介装されるヘッドガスケット２０であって、ヘッドガスケット２０は、シリンダブロック１１側からシリンダヘッド３０側に冷却水を流通させる複数の流通孔２３Ａ〜Ｆを含み、シリンダヘッド３０内には、流通孔２３Ａ〜Ｆを通過した冷却水を気筒配列方向に流通させる縦方向流路３４が形成され、複数の流通孔２３Ａ〜Ｆのうち、縦方向流路３４の下流側に対応する流通孔２３Ａを縦方向流路３４の上流側に対応する流通孔２３Ｆよりも小径に形成した。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドガスケット及び、シリンダヘッドに関する。

一般的に、エンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間には、これらの隙間をシールするヘッドガスケットが介装されている。このようなヘッドガスケットには、シリンダブロックの各気筒に対応する複数の燃焼室孔や、ブロック側ウォータジャケットとヘッド側ウォータジャケットとを連通させて冷却水を流通させる複数の冷却水流通孔等が貫通形成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、シリンダヘッドのヘッド側ウォータジャケットとして、冷却水をエンジンの長手方向（以下、縦方向という）に流通させる縦方向流路を備えるものがある（例えば、特許文献２参照）。このような縦方向流路には、ヘッドガスケットの各冷却水流通孔を通過した冷却水がシリンダヘッド内に形成された複数の排気ポート間流路や気筒間流路等を介して導入されるように構成されている。

特開平０６−２２１１５１号公報 特開平１１−０１３５３４号公報

ところで、ヘッド側ウォータジャケットの縦方向流路内では、冷却水は下流側（出口側）に行くほどその流速が速くなるため、各排気ポート間流路内や各気筒間流路内の冷却水の流速バランスが不均一になる課題がある。このため、各流路内で冷却水量が不足する領域では、冷却効率の低下を招き、シリンダヘッドに局部的な熱変形を生じさせる場合がある。

本開示の技術は、ヘッド側ウォータジャケット内の冷却水の流速バランスの均一化を図ることを目的とする。

本開示の技術は、複数の気筒が直列に配置されたエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるヘッドガスケットであって、前記ヘッドガスケットは、前記シリンダブロック側から前記シリンダヘッド側に冷却水を流通させる複数の流通孔を含み、前記シリンダヘッド内には、前記流通孔を通過した冷却水を前記気筒の配列方向に流通させる縦方向流路が形成され、前記複数の流通孔のうち、前記縦方向流路の下流側に対応する流通孔を前記縦方向流路の上流側に対応する流通孔よりも小径に形成したことを特徴とする。

また、前記シリンダヘッドの排気側には、前記複数の気筒の各排気ポートをそれぞれ冷却して前記縦方向流路に合流する複数の排気ポート流路が形成され、前記複数の流通孔が前記複数の排気ポート流路に対応して設けられてもよい。

また、本開示の技術は、複数の気筒が直列に配置されたエンジンのシリンダヘッドであって、前記シリンダヘッド内には、冷却水を前記気筒の配列方向に流通させる縦方向流路及び、前記複数の気筒の各排気ポートをそれぞれ冷却して前記縦方向流路に合流する複数の排気ポート流路が形成され、当該複数の排気ポート流路のうち、前記縦方向流路の下流側に対応する排気ポート流路の流路径を前記縦方向流路の上流側に対応する排気ポート流路の流路径よりも小さく形成したことを特徴とする。

本開示の技術によれば、ヘッド側ウォータジャケット内の冷却水の流速バランスの均一化を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係るシリンダブロック、ヘッドガスケット及び、シリンダヘッドを示す模式的な斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るヘッドガスケットの各排気側流通孔を示す模式的な断面図である。 本発明の第二実施形態に係るシリンダブロック、ヘッドガスケット及び、シリンダヘッドを示す模式的な斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るヘッドガスケットの吸気側流通孔を示す模式的な断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の各実施形態に係るヘッドガスケット及び、シリンダヘッドを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［第一実施形態］
図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０のシリンダブロック１１には、各気筒＃１〜６を冷却するブロック側ウォータジャケット１２が形成されている。ブロック側ウォータジャケット１２は、シリンダブロック１１の排気側に形成された排気側ブロック流路１２Ａと、シリンダブロック１１の吸気側に形成された吸気側ブロック流路１２Ｂとを備えている。また、シリンダブロック１１には、シリンダヘッド３０を固定する図示しないヘッドボルトと螺合する複数のネジ穴１３が設けられている。

ヘッドガスケット２０は、複数枚（例えば、３枚）のメタルプレートを互いにスポット溶接、あるいはカシメ結合等によって接合した積層型メタルガスケットであって、その全体形状はシリンダブロック１１の上面及びシリンダヘッド３０の下面と略同一の形状を呈している。

また、ヘッドガスケット２０には、シリンダブロック１１の各気筒＃１〜６と対応する位置に貫通形成された複数の燃焼室孔２１Ａ〜Ｆと、シリンダブロック１１の各ネジ穴１３と対応する位置に貫通形成された複数のボルト挿通孔２２と、シリンダブロック１１の排気側ブロック流路１２Ａと対応する位置に貫通形成された複数の排気側流通孔２３Ａ〜Ｆと、シリンダブロック１１の吸気側ブロック流路１２Ｂと対応する位置に貫通形成された複数の排気側流通孔２４Ａ〜Ｆとを備えている。

燃焼室孔２１Ａ〜Ｆは、その内径を各気筒＃１〜６のボア径と略同径に形成されている。各燃焼室孔２１Ａ〜Ｆの開口内周縁には、最上層あるいは最下層のプレートを折り返して形成した図示しないグロメットが設けられている。ボルト挿通孔２２は、その内径を各ネジ穴１３の内径と略同径に形成されている。各ボルト挿通孔２２の開口外周側には、ボルト挿通孔２２を囲う環状のビード（不図示）が形成されている。

各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆ及び、各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆは、各気筒＃１〜６に対応して設けられており、その開口外周側には環状のビード（排気側流通孔２３Ａ〜Ｆのビード２５Ａ〜Ｆのみ図２に示す）が形成されている。各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆは、シリンダブロック１１の排気側ブロック流路１２Ａからシリンダヘッド３０の排気側に供給される冷却水を流通させる。各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆは、シリンダブロック１１の吸気側ブロック流路１２Ｂからシリンダヘッド３０の吸気側に供給される冷却水を流通させる。各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆの内径については後述する。

シリンダヘッド３０の排気側には、シリンダブロック１１の各気筒＃１〜６に対応する複数の排気ポート３１Ａ〜Ｆが設けられている。また、シリンダヘッド３０の吸気側には、シリンダブロック１１の各気筒＃１〜６に対応する複数の吸気ポート３２Ａ〜Ｆが設けられている。本実施形態において、エンジン１０は、いわゆる１気筒４バルブエンジンであって、各排気ポート３１Ａ〜Ｆには、図示しない二本の排気バルブがそれぞれ収容され、各吸気ポート３２Ａ〜Ｆには、図示しない二本の吸気バルブがそれぞれ収容されている。

また、シリンダヘッド３０には、各排気ポート３１Ａ〜Ｆ、各吸気ポート３２Ａ〜Ｆ及び、図示しないインジェクタボス部等を冷却するヘッド側ウォータジャケット３３が形成さている。ヘッド側ウォータジャケット３３は、シリンダヘッド３０内に冷却水をエンジン１０の縦方向に流通させる縦方向流路３４と、シリンダヘッド３０の排気側に形成された排気ポート間流路３５Ａ〜Ｆと、シリンダヘッド３０の吸気側に形成された吸気ポート間流路３６Ａ〜Ｆとを備えている。縦方向流路３４には、気筒＃６側に冷却水出口部３４Ａが形成されており、冷却水が縦方向流路３４内を気筒＃１側から気筒＃６に向かって図中矢印Ａ方向に流されるようになっている。なお、図１中において、各排気ポート３１Ａ〜Ｆの周囲や各気筒間に形成された他のジャケットについては図示を省略している。

排気ポート間流路３５Ａ〜Ｆは、ヘッドガスケット２０の各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆに対応して設けられている。より詳しくは、排気ポート間流路３５Ａ〜Ｆは、ヘッドガスケット２０の各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆに臨むシリンダヘッド３０の下面に開口すると共に、各排気ポート３１Ａ〜Ｆのポート間を通過して、その下流端が縦方向流路３４に合流するように形成されている。すなわち、シリンダブロック１１の排気側ブロック流路１２Ａからヘッドガスケット２０の各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆを通過した冷却水が排気ポート間流路３５Ａ〜Ｆ内を流れながら各排気ポート３１Ａ〜Ｆを冷却して縦方向流路３４内へと導入されるように構成されている。

吸気ポート間流路３６Ａ〜Ｆは、ヘッドガスケット２０の各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆに対応して設けられている。より詳しくは、吸気ポート間流路３６Ａ〜Ｆは、ヘッドガスケット２０の各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆに臨むシリンダヘッド３０の下面に開口すると共に、各吸気ポート３２Ａ〜Ｆのポート間を通過して、その下流端が縦方向流路３４に合流するように形成されている。すなわち、シリンダブロック１１の吸気側ブロック流路１２Ｂからヘッドガスケット２０の各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆを通過した冷却水が、吸気ポート間流路３６Ａ〜Ｆ内を流れながら各吸気ポート３２Ａ〜Ｆを冷却して縦方向流路３４へと導入されるように構成されている。

次に、図２に基づいて、本実施形態に係るヘッドガスケット２０の排気側流通孔２３Ａ〜Ｆの詳細構成について説明する。

各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆは、気筒＃１に対応する排気側流通孔２３Ａから気筒＃６に対応する排気側流通孔２３Ｆに向かうに従い、その内径Ｄ１〜６が次第に小さくなるように形成されている（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ４＞Ｄ５＞Ｄ６）。すなわち、縦方向流路３４（図１参照）の上流側に対応する排気側流通孔２３Ａから、縦方向流路３４の下流側（出口側）に対応する排気側流通孔２３Ｆに向かって、各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆの内径Ｄ１〜６を次第に小さくすることで、縦方向流路３４に導入される冷却水量は下流側ほど減少されるように構成されている。このように、冷却水の流速が速くなる縦方向流路３４内の下流側領域に対して冷却水の導入量を減少させることで、各排気ポート間流路３５Ａ〜Ｆや図示しない気筒間流路等の流速バランスの均一化が図られるようになっている。

以上詳述したように、本実施形態のヘッドガスケット２０によれば、ブロック側ウォータジャケット１２から各排気ポート間路３５Ａ〜Ｆに冷却水を流通させる各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆの内径Ｄ１〜６を、縦方向流路３４の上流側から下流側に向かうに従い小さくすることで、縦方向流路３４に導入される冷却水量は下流側ほど減少されるようになる。これにより、縦方向流路３４内の流速の速い下流側領域に導入される冷却水量が効果的に抑制されて、ヘッド側ウォータジャケット３３内の流速バランス及び冷却効率の均一化が図られるようになり、シリンダヘッド３０の局部的な熱変形を防止することができる。

［第二実施形態］
次に、図３に基づいて、第二実施形態に係るシリンダヘッド３０の詳細構成について説明する。第二実施形態のシリンダヘッド３０は、各排気ポート間路３５Ａ〜Ｆの流路径（流路面積）が、縦方向流路３４の上流側に対応する排気ポート間流路３５Ａから、縦方向流路３４の下流側（出口側）に対応する排気ポート間流路３５Ｆに向かうに従い、次第に小さくなるように形成されたものである。

このように、各排気ポート間流路３５Ａ〜Ｆの流路径を縦方向流路３４の上流側から下流側に向かって次第に小さくすることで、縦方向流路３４に導入される冷却水量が下流側領域ほど減少されるようになり、上記第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。第二実施形態において、ヘッドガスケット２０の各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆの内径は、第一実施形態と同様に、縦方向流路３４の上流側から下流側に向かうに従い小さく形成してもよく、あるいは、各排気ポート間流路３５Ａ〜Ｆの流路径よりも大きく形成してもよい。

なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記第一実施形態において、ヘッドガスケット２０の各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆは、上流側から下流側に向かうに従い小さく形成されるものとして説明したが、最下流側の排気側流通孔２３Ｆのみ、あるいは、下流側の所定の排気側流通孔２３Ｅ，Ｆのみを上流側の排気側流通孔２３Ａよりも小径に形成してもよい。同様に、上記第二実施形態においても、最下流側の排気ポート間流路３５Ｆの流路径のみ、あるいは、下流側の所定の排気ポート間流路３５Ｅ，Ｆの流路径のみを上流側の排気ポート間流路３５Ａの流路径よりも小さく形成してもよい。これら何れの場合も上記各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、ヘッドガスケット２０の各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆは同径に形成される必要はなく、上記第一実施形態の各排気側流通孔２３Ａ〜Ｆと同様に、縦方向流路３４の上流側から下流側に向かうに従い小径に形成されてもよい。

また、図４（Ａ）に示すように、各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆは、シリンダヘッド３０の排気側の冷却水流量を確保するために、ヘッドガスケット２０の積層プレートの少なくとも一枚によって完全に閉塞してもよい。あるいは、図４（Ｂ）に示すように、何れか一枚のプレート（図示例では、中間層のプレート）にピン孔２７を設けて構成してもよい。このように、各吸気側流通孔２４Ａ〜Ｆをピン孔２７として構成すれば、ブロック側ウォータジャケット１２内で生じる蒸気泡を取り除くエアー抜き孔として機能させることができる。

また、エンジン１０は図示例の６気筒に限定されず、６気筒以外の直列多気筒エンジンであってもよい。また、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも広く適用することができる。

１０ エンジン
１１ シリンダブロック
１２ ブロック側ウォータジャケット
１２Ａ 排気側ブロック流路
１２Ｂ 吸気側ブロック流路
１３ ネジ穴
２０ ヘッドガスケット
２１Ａ〜Ｆ 燃焼室孔
２２ ボルト挿通孔
２３Ａ〜Ｆ 排気側流通孔
２４Ａ〜Ｆ 吸気側流通孔
３０ シリンダヘッド
３１Ａ〜Ｆ 排気ポート
３２Ａ〜Ｆ 吸気ポート
３３ ヘッド側ウォータジャケット
３４ 縦方向流路
３５Ａ〜Ｆ 排気ポート間流路
３６Ａ〜Ｆ 吸気ポート間流路

Claims (3)

1. 複数の気筒が直列に配置されたエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介装されるヘッドガスケットであって、前記ヘッドガスケットは、前記シリンダブロック側から前記シリンダヘッド側に冷却水を流通させる複数の流通孔を含み、前記シリンダヘッド内には、前記流通孔を通過した冷却水を前記気筒の配列方向に流通させる縦方向流路が形成され、前記複数の流通孔のうち、前記縦方向流路の下流側に対応する流通孔を前記縦方向流路の上流側に対応する流通孔よりも小径に形成した
   ことを特徴とするヘッドガスケット。
2. 前記シリンダヘッドの排気側には、前記複数の気筒の各排気ポートをそれぞれ冷却して前記縦方向流路に合流する複数の排気ポート流路が形成され、前記複数の流通孔が前記複数の排気ポート流路に対応して設けられた
   請求項１に記載のヘッドガスケット。
3. 複数の気筒が直列に配置されたエンジンのシリンダヘッドであって、前記シリンダヘッド内には、冷却水を前記気筒の配列方向に流通させる縦方向流路及び、前記複数の気筒の各排気ポートをそれぞれ冷却して前記縦方向流路に合流する複数の排気ポート流路が形成され、当該複数の排気ポート流路のうち、前記縦方向流路の下流側に対応する排気ポート流路の流路径を前記縦方向流路の上流側に対応する排気ポート流路の流路径よりも小さく形成した
   ことを特徴とするシリンダヘッド。
   
   

Images