JP3264208B2 - シリンダヘッドの冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガソリンエンジン、
ディーゼルエンジン等に代表される内燃機関のシリンダ
ブロックの上部に固定されるシリンダヘッドの冷却構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば特開
昭６２−３２２６４号公報に記載されたものが知られて
いる。このシリンダヘッド冷却構造では、図５に示すよ
うに、シリンダヘッド３１の略中央部に配列される燃焼
室３２に沿って吸排気ポート間ジャケット３３が設けら
れ、またその両側には、同ジャケット３３と平行に延び
る一対の排気ポート下部ジャケット３４及び吸気ポート
下部ジャケット３５が設けられている。排気ポート下部
ジャケット３４は、排気ポート６の下部に設けられてお
り、一方、吸気ポート下部ジャケット３５は、吸気ポー
ト４の下部に設けられている。シリンダヘッド３１の下
部には、これらジャケット３３，３４，３５にそれぞれ
に開口して、シリンダブロックのウォータジャケットか
らの冷却水を同ジャケット３３，３４，３５へ導入する
ための供給通路３６，３７，３８及び補助供給通路３
９，４０がそれぞれ形成されている。そして、これら供
給通路３６，３７，３８及び補助供給通路３９，４０を
経て上記ジャケット３３，３４，３５に供給された冷却
水は、同ジャケット３３，３４，３５内を循環すること
により、シリンダヘッド３１の吸気ポート４、排気ポー
ト６及びその周辺を冷却する。そしてその後、ラジエー
タに導かれ、再度循環に供されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
シリンダヘッドの冷却構造にあっては、図５にＡで示さ
れる排気ポート６の両開口端６ａの間及びＢで示される
各対向する吸気ポート４の開口端４ａと排気ポート６の
開口端６ａとの間は内燃機関の作動に伴い、温度が上昇
しがちな部分となっている。また、この従来の冷却構造
においては、冷却水は供給通路３６，３７及び補助供給
通路３９を経てジャケット３３，３４に供給されるた
め、同ジャケット３３，３４の下流側ほど多量の冷却水
が流入することになり、シリンダヘッド３１は下流側に
比べて上流側の温度が高くなるという傾向があった。そ
してこのようなシリンダヘッド３１内に生じる温度むら
は、同シリンダヘッド３１の変形による燃焼室３２のシ
ール性の悪化や、シリンダヘッド３１自身の亀裂の発生
の原因ともなっていた。

【０００４】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、内燃機関のシリンダヘッドを効
果的に冷却し、且つ、該シリンダヘッド内の温度むらを
好適に抑制することのできるシリンダヘッドの冷却構造
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、複数の気筒が直列に配設さ
れる内燃機関のシリンダヘッド内に設けられて前記各気
筒の配列方向に冷却液を流通せしめる冷却液の流通方向
が同一方向に設定された複数の液体通路と、前記各液体
通路に対してそれぞれその上流側から冷却液の流通方向
に沿って設けられ冷却液を供給する複数の液体供給通路
と、前記各液体通路によるシリンダヘッド冷却特性を補
うべくそれら液体通路間を連通する複数の連通路とを備
え、前記複数の連通路は更に、前記シリンダヘッドの温
度分布に応じてその通路断面積が前記液体通路の上流側
に位置するものほど大きくなるように形成されることを
その要旨とするものである。

【０００６】上記請求項１記載の発明によれば、各液体
通路のみでは補いきれない上流、下流等における冷却特
性の違いも、上記連通路の配設によってある程度補われ
るようになる。しかも、それら連通路がシリンダヘッド
の温度分布に応じてその通路断面積が前記液体通路の上
流側に位置するものほど大きくなるように形成されるこ
とで、同シリンダヘッドの温度分布を均一とし得るより
緻密な冷却特性の調整が可能となり、ひいては同シリン
ダヘッド内の温度むらを好適に抑制することができるよ
うになる。そしてこのため、シリンダヘッドの変形によ
る燃焼室のシール性の悪化や、シリンダヘッドの亀裂の
発生等も好適に防止されるようになる。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のシ
リンダヘッドの冷却構造において、前記連通路の少なく
とも一つは、冷却液の流入対象となる液体通路に対して
その下流側に傾斜する所定の角度を有して形成されるこ
とをその要旨とするものである。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、上記連通路
を通じての冷却液の流入（連通）がより円滑に行われる
ようになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を内燃機関としての
ディーゼルエンジンのシリンダヘッドの冷却構造に具体
化した一実施の形態を図１〜図３に基づいて詳細に説明
する。

【００１０】図１は、本実施の形態にかかるシリンダヘ
ッド１を上面から見た断面図、図２は図１の２−２線に
沿った断面図、図３は図１の３−３線に沿った断面図で
ある。なお、図１は図３の１−１線に沿った断面図に相
当する。

【００１１】これらの図に示されるシリンダヘッド１
は、複数（本実施の形態においては４つ）の燃焼室２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられているシリンダブロッ
ク（図１においては図示略）の上側に接合固定されてい
る。またこのシリンダヘッド１において、上記各燃焼室
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのほぼ中心軸線上に対応する位
置には、燃料噴射ノズル取付孔３が穿設され、同取付孔
３には燃料噴射ノズル５がそれぞれ取付けられている。

【００１２】一方、同シリンダヘッド１において、その
各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各図中右側には吸気
ポート４が設けられている。吸気ポート４は、それら各
燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとに２つの開口端４ａ
をもって開口している。これら開口端４ａは、吸気バル
ブ７（図３参照）によって選択的に開閉されるようにな
っている。

【００１３】さらに、同シリンダヘッド１において、そ
の各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各図中左側には排
気ポート６が設けられている。排気ポート６も、それら
各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとに２つの開口端６
ａをもって開口している。これら開口端６ａは、排気バ
ルブ８（図３参照）によって選択的に開閉されるように
なっている。

【００１４】次に、こうしたシリンダヘッド１の冷却構
造について説明する。図１に示すように、シリンダヘッ
ド１には、主に上記各排気ポート６に対応して燃焼室２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配列方向（図１の上下方向）に
延在する液体通路の１つとしてメインジャケット１１が
設けられている。なお、図１においては便宜上、このメ
インジャケット１１を１本の通路として図示している
が、実際には図２及び図３に示すように、排気ポート６
の上下部及び噴射ノズル取付孔３の周辺において、排気
ポート上部ジャケット１１ａ、排気ポート下部ジャケッ
ト１１ｂ及び吸排気ポート間ジャケット１１ｃに分岐さ
れている。そして、これらジャケット１１ａ，１１ｂ，
１１ｃは、排気ポート６、噴射ノズル取付孔３等の存在
により、複雑で入り組んだ形状をなしながら、相互に連
絡するように設けられている。

【００１５】また、このメインジャケット１１には、シ
リンダブロックのウォータジャケットからの冷却水を導
入するための複数（本実施の形態においては１０個）の
メイン供給通路１３が図１に示される態様で形成されて
いる。そして、それらメイン供給通路１３を経てメイン
ジャケット１１に供給された冷却水は、同メインジャケ
ット１１内を流通して排出口２０に導かれ、同排出口２
０から図示しないラジエータに戻される。

【００１６】一方、シリンダヘッド１には、上記各吸気
ポート４の下部側において燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄの配列方向（図１の上下方向）に延在するもう１つの
液体通路としてサブジャケット１２が設けられている。
そして、シリンダヘッド１の下部には、このサブジャケ
ット１２に開口して、シリンダブロックのウォータジャ
ケットからの冷却水を同サブジャケット１２へ導入する
ための複数（本実施の形態においては４個）のサブ供給
通路１４が形成されている。これらサブ供給通路１４を
経てサブジャケット１２に供給された冷却水も、同サブ
ジャケット１２内を流通して排出口２０に導かれ、同排
出口２０から図示しないラジエータに戻される。

【００１７】なお、サブジャケット１２により形成され
る空間は全体的にメインジャケット１１のそれよりも狭
く形成されている。このため、サブジャケット１２内の
冷却水は、メインジャケット１１内の冷却水に比べて幾
分高圧となっているとともに、その流速は速くなってい
る。

【００１８】また、メインジャケット１１及びサブジャ
ケット１２内を流通してラジエータに導かれた冷却水
は、同ラジエータにおいて冷却された後、再度、シリン
ダブロックのウォータジャケットに供給されるようにな
っている。

【００１９】またさらに、本実施の形態にかかるシリン
ダヘッド１にあって、上記冷却水の上流側にある２つの
燃焼室２ａ，２ｂに対応する部分には、上記メインジャ
ケット１１及びサブジャケット１２間を連通する連通路
である第１連通路１５及び第２連通路１６が設けられて
いる。これら両連通路１５，１６は図１に示されるよう
に、燃焼室２ａ，２ｂ上に各々設けられる噴射ノズル取
付孔３に対し、冷却水の各上流側においてそれら両ジャ
ケット１１，１２間を連通するように配設されている。
なお、第１連通路１５の内径（通路断面積）は、第２連
通路の内径（通路断面積）よりも大きく形成されてい
る。

【００２０】次に、上記のように構成されたシリンダヘ
ッド１の冷却構造の作用について説明する。まず、冷却
水の一部は、シリンダブロックに形成されたウォータジ
ャケットからメイン供給通路１３経てメインジャケット
１１内に供給される。そして、メインジャケット１１内
を図１に矢印で示す方向に流通する冷却水により、シリ
ンダヘッド１の主として排気ポート６の上下部及び吸気
ポート４と排気ポート６との間が冷却される。

【００２１】また、冷却水の一部は、シリンダブロック
に形成されたウォータジャケットからサブ供給通路１４
を経てサブジャケット１２内に供給される。そして、サ
ブジャケット１２を同図１に矢印で示す方向に流通する
冷却水により、主として吸気ポート４の下部が冷却され
る。

【００２２】前述のように、サブジャケット１２内の冷
却水は、メインジャケット１１内の冷却水に比べて幾分
高圧となっているとともに、その流速は速くなってい
る。したがって、冷却水がメインジャケット１１内及び
サブジャケット１２内をそれぞれ流れる際、高圧・高流
速であるサブジャケット１２内の冷却水は、第１連通路
１５及び第２連通路１６を介して噴流となってメインジ
ャケット１１内に流入することとなる。また、この第１
連通路１５及び第２連通路１６を介した冷却水のメイン
ジャケット１１への流入は噴射ノズル取付孔３の各々冷
却水上流側付近においてなされるため、シリンダヘッド
１において温度が高くなりがちであるそれら噴射ノズル
３周辺を効果的に冷却することとなる。

【００２３】また一般に、メインジャケット１１内を流
れる冷却水はその流通方向に配列された上記複数のメイ
ン供給通路１３を経てメインジャケット１１に供給され
るため、同ジャケット１１の下流側ほど多量の冷却水が
流入されることになり、シリンダヘッド１は下流側に比
べて上流側の温度が高くなる傾向にある。しかし本実施
の形態にあっては、第１連通路１５が第２連通路１６に
比べ大径に形成されているため、シリンダヘッド１の上
流側がより効果的に冷却されることとなり、ひいては同
シリンダヘッド１内の温度むらが抑制されるようにもな
る。

【００２４】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 ・シリンダヘッド１において温度が高くなりがちである
噴射ノズル取付孔３の周辺を効果的に冷却することがで
きる。

【００２５】・シリンダヘッド１内の温度むらを抑制す
ることができる。 ・シリンダヘッド１内の温度むらを抑制することによ
り、シリンダヘッド１の変形による燃焼室２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄのシール性の悪化や、シリンダヘッド１の亀
裂の発生も好適に防止することができる。

【００２６】なお、本実施の形態は上記に限定されるも
のではなく、次のように変更してもよい。 ・上記実施の形態においては、第１及び第２連通路１
５，１６はメインジャケット１１に対しほぼ直角に設け
られた。これに対し、図４に示す態様で角度θだけ傾け
てそれら連通路１５，１６を設けてもよい。この場合、
同連通路１５，１６を直角に設ける場合に比べ、より円
滑且つ効果的にサブジャケット１２内の冷却水をメイン
ジャケット１１内に流入させることができる。

【００２７】・上記実施の形態においては、上流側の２
つの燃焼室２ａ，２ｂ上に第１及び第２連通路１５、１
６を設けた。これに対し、上流側の３つ以上の燃焼室上
に対し、同様の連通路を設けてもよい。この場合におい
ても、連通路の内径を冷却水の上流側ほど大径とするこ
とにより、シリンダヘッド１内の温度むらを抑制するこ
とができる。

【００２８】・上記実施の形態においては、第１及び第
２連通路１５，１６は噴射ノズル取付孔３の上流側で連
通するように設けられていたが、この位置は任意に変更
することができる。

【００２９】

【００３０】・上記実施の形態においては、メインジャ
ケット１１及びサブジャケット１２による２本の液体通
路による構成としたが、これに対し、３本以上の液体通
路による構成としてもよい。

【００３１】

【００３２】・上記実施の形態においては、第１及び第
２連通路１５，１６によりシリンダヘッド１内の温度む
らを抑制したが、上記構成に加え、メインジャケット１
１内に冷却水を供給する複数のメイン供給通路１３の内
径を適宜に変更することにより、上記温度むらの更なる
抑制を図る構成としてもよい。

【００３３】・上記実施の形態においては、１気筒当た
りそれぞれ２個の吸気バルブ７（吸気ポート４の開口端
４ａ）及び排気バルブ８（排気ポート６の開口端６ａ）
を備えたシリンダヘッド１に具体化したが、各バルブ
（各ポートの開口端）は１個ずつ以上であれば何本備え
られている構成であってもよい。

【００３４】・上記実施の形態においては、直列４気筒
のディーゼルエンジンのシリンダヘッド１に本発明にか
かる冷却構造を具体化したが、これを例えばＶ型エンジ
ンの少なくとも一方の側のシリンダヘッドの冷却構造に
具体化してもよい。

【００３５】・上記実施の形態においては、ディーゼル
エンジンのシリンダヘッド１に本発明にかかる冷却構造
を具体化したが、ガソリンエンジンのシリンダヘッドに
同冷却構造を具体化してもよい。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、各液体通
路のみでは補いきれない上流、下流等における冷却特性
の違いも、連通路の配設によってある程度補われるよう
になる。しかも、それら連通路がシリンダヘッドの温度
分布に応じてその通路断面積が前記液体通路の上流側に
位置するものほど大きくなるように形成されることで、
同シリンダヘッドの温度分布を均一とし得るより緻密な
冷却特性の調整が可能となり、ひいては同シリンダヘッ
ド内の温度むらを好適に抑制することができるようにな
る。そしてこのため、シリンダヘッドの変形による燃焼
室のシール性の悪化や、シリンダヘッドの亀裂の発生等
も好適に防止されるようになる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、上記連通路
を通じての冷却液の流入（連通）がより円滑に行われる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のシリンダヘッドの冷却構造の一実施
の形態を示す断面図。

【図２】図１の２−２線に沿った断面図。

【図３】図１の３−３線に沿った断面図。

【図４】この発明のシリンダヘッドの冷却構造の他の構
造例を示す断面図。

【図５】従来のシリンダヘッドの冷却構造例を示す断面
図。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド、４…吸気ポート、６…排気ポー
ト、１１…メインジャケット、１１ａ…排気ポート上部
ジャケット、１１ｂ…排気ポート下部ジャケット、１１
ｃ…吸排気ポート間ジャケット、１２…サブジャケッ
ト、１３…メイン供給通路、１４…サブ供給通路、１５
…第１連通路、１６…第２連通路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒が直列に配設される内燃機関
   のシリンダヘッド内に設けられて前記各気筒の配列方向
   に冷却液を流通せしめる冷却液の流通方向が同一方向に
   設定された複数の液体通路と、 前記各液体通路に対してそれぞれその上流側から冷却液
   の流通方向に沿って設けられ冷却液を供給する複数の液
   体供給通路と、 前記各液体通路によるシリンダヘッド冷却特性を補うべ
   くそれら液体通路間を連通する複数の連通路とを備え、 前記複数の連通路は更に、前記シリンダヘッドの温度分
   布に応じてその通路断面積が前記液体通路の上流側に位
   置するものほど大きくなるように形成されることを特徴
   とするシリンダヘッドの冷却構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシリンダヘッドの冷却構
   造において、 前記連通路の少なくとも一つは、冷却液の流入対象とな
   る液体通路に対してその下流側に傾斜する所定の角度を
   有して形成されることを特徴とするシリンダヘッドの冷
   却構造。