JP4067210B2 - 内燃機関のシリンダヘッド冷却構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関のシリンダヘッドにおいては、燃焼室の中央部に相当する部分が特に加熱されやすく、この部分が高温部となる。このため、シリンダヘッドの冷却構造としては、この高温部を効率的に冷却する必要がある。
【0003】
通常、このような高温部には、吸気ポートや排気ポートを構成する壁部あるいは点火プラグのホール壁や燃料噴射弁のホール壁等が集中していて、冷却水経路としては大きな制約を受け、非常に狭いものとなる。このため、単に冷却水をウォータジャケットの一方の端から反対側に流動させても、冷却水は流路抵抗の少ない部分に集中して流動するため、高温部における流量は極めて少ないものとなり、高温部の効率的な冷却は困難となる。
【0004】
冷却水をできるだけ多く高温部に流すために、シリンダヘッドのウォータジャケット内を燃焼室毎に仕切り壁で区画して、その仕切り壁の中央部から燃焼室の中央部に向けて冷却水の流動方向を誘導する突出壁を形成した技術が提案されている(特開平5−86969号公報)。
【0005】
このようなシリンダヘッドにおいては、ウォータジャケット内に供給された冷却水は各燃焼室毎に仕切り壁に沿って流れると共に、突出壁にぶつかると冷却水の流れは高温部へ向けられる。このことにより、吸気ポートや排気ポートの壁部あるいは点火プラグのホール壁や燃料噴射弁のホール壁等が集中している高温部においても多量の冷却水の流れ生じて、効率的な冷却が可能となるというものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来技術ではウォータジャケット内の冷却水の流動方向を単に高温部方向に向けるだけのものである。そして突出壁に挟まれた流路の流路断面積も十分に小さいとは言えず、高温部での冷却水の流速が高いものとならないし、また排気ポートの壁部からホール壁に至る冷却水の流れが流路抵抗によっては確実とは言えず、冷却水は突出壁から仕切り壁側に戻されることにもなる。したがって未だ十分に高温部に冷却水を流せず、効率的に冷却できているとは言えない。
【0007】
本発明は、高温部を効率的に冷却することができる内燃機関のシリンダヘッド冷却構造の提供を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成され、前記排気ポート壁部は、すべての排気ポートに対して一体的に形成され、該排気ポート間にはドリルドパッセージが形成されて、該ドリルドパッセージからも前記中央壁部へ向けて冷却水が流入されることを特徴とする。
【0009】
シリンダヘッドにおける燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、シリンダヘッド内の高温部に、冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。
【0010】
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
また、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
更に、排気ポートが1燃焼室に2つ以上設けられており、高温部冷却経路を配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
そして、このように排気ポート壁部すべてが一体的に形成されていることにより、高温部冷却経路は配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる確実な経路として形成されることになる。更に、ドリルドパッセージは中央壁部へ向けて冷却水を流入させるので、高温部冷却経路は一層十分な流量を得ることができ、しかも中央壁部表面では流速の高い冷却水が大量に流れることになる。したがって、ドリルドパッセージからの冷却水により、高温部、特に中央壁部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項2記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項1記載の構成に対して、前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする。
このように冷却水経路がシリンダヘッド内で複数層に分かれている場合は、その最下層の冷却水経路に前述した請求項1記載の構成を適用することにより、請求項1の作用効果に加えて、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
請求項3記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
また、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路にこの高温部冷却経路を有する冷却水経路を適用することにより、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【0011】
請求項4記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項3記載の構成に対して、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成されていることを特徴とする。
【0012】
排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、請求項3の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【0015】
請求項5記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項4記載の構成に対して、前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする。
【0016】
排気ポートが1燃焼室に2つ以上設けられている場合は、高温部冷却経路を配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項4の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【0019】
請求項6記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項5記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする。
【0020】
このように排気ポート壁部が各排気ポート毎に独立していることにより、請求項5の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【0021】
請求項7記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項1,2及び4〜6のいずれか記載の構成に対して、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられていることを特徴とする。
【0022】
このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設けることにより、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、請求項1,2及び4〜6のいずれかの作用効果に加えて、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。
【0027】
請求項8記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項7記載の構成に対して、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を2経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする。
【0028】
冷却水経路の上流経路は2つの経路に分かれているが、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量が流れ、請求項7の作用効果を生じる。
【0029】
更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項9記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を2経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。そして、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
また、このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設け、更に冷却水経路の上流経路は2つの経路に分かれ、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量が流れる。すなわち、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項10記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項9記載の構成に対して、前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする。
排気ポートが1燃焼室に2つ以上設けられている場合は、高温部冷却経路を配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項9の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項11記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項10記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする。
このように排気ポート壁部が各排気ポート毎に独立していることにより、請求項10の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【0030】
請求項12記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項8〜11のいずれか記載の構成に対して、前記上流経路における2経路間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されていることを特徴とする。
【0031】
このように、請求項8〜11のいずれかの作用効果に加えて、流路断面積の違いにより容易に2経路間の流路抵抗の差を設けることができ、シリンダヘッドの製造コストを抑制することができる。
【0032】
請求項13記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項12記載の構成に対して、シリンダヘッドのボルトボスに形成したリブを前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めるとともにシリンダヘッドの補強を兼ねたことを特徴とする。
【0033】
このようにシリンダヘッドの補強を兼ねたリブを経路内に突出させて経路の流路抵抗を高めているので、請求項12の作用効果に加えて、シリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
【0034】
請求項14記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項12記載の構成に対して、前記冷却水経路に冷却水を導入するためのドリルドパッセージの周壁を前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めたことを特徴とする。
【0035】
このようにドリルドパッセージの周壁を流路抵抗を高めるために利用してもよく、請求項12の作用効果に加えて、ドリルドパッセージの周壁を兼用しているためシリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
請求項15記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項7〜14のいずれか記載の構成に対して、前記吸気ポート壁部から前記冷却水流入部近傍に延びる誘導壁部により、前記冷却水流入部から前記冷却水経路へ流入する冷却水の主な量または全量を前記高温部冷却経路に導入することを特徴とする。
このように誘導壁部が、吸気ポート壁部から冷却水流入部近傍に延びていることにより、冷却水の主な量または全量を高温部冷却経路に導入できるように冷却水経路を形成することができ、請求項7〜14のいずれかの作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項16記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項15記載の構成に対して、前記吸気ポート壁部と前記中央壁部とは一体化されていることを特徴とする。
このように吸気ポート壁部と前記中央壁部とを一体化することにより、請求項15で述べた誘導壁部により、冷却水は特に排気ポート壁部と中央壁部との間に集中して流れることになる。したがって、請求項15の作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項17記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項1,2及び4〜16のいずれか記載の構成に対して、前記中央壁部は、燃料噴射弁のホール壁部、副燃焼室の壁部または点火プラグのホール壁部であることを特徴とする。
中央壁部としては、ディーゼルエンジンの場合には燃料噴射弁のホール壁部あるいは副燃焼室の壁部が挙げられ、ガソリンエンジンの場合は点火プラグのホール壁部が挙げられる。
このような中央壁部と排気ポート壁部との間に高温部冷却経路を設けることにより、請求項1,2及び4〜16の作用効果を奏することができる。
【0036】
請求項18記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項1〜17のいずれか記載の構成に対して、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路が設けられ、該冷却水集合路に前記冷却水経路の冷却水流出部が接続されていることを特徴とする。
【0037】
このように冷却水流出部から出た冷却水が、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路を流れることにより、更にシリンダヘッドの冷却を行うことから、請求項1〜17のいずれかの作用効果に加えて、更にシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【0038】
請求項19記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項18記載の構成に対して、前記冷却水集合路は、吸気ポートを形成する吸気ポート壁部の外側を通過するよう配置されていることを特徴とする。
【0039】
このように冷却水集合路は吸気ポート壁部の外側を通過しているため、請求項18の作用効果に加えて、吸気ポート壁部の外側における燃焼室からの熱を効率的に吸収して、シリンダヘッド全体の冷却効率を向上させることができる。
【0042】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、上述した発明が適用されたディーゼルエンジンにおけるシリンダヘッド2の縦断面図(図2におけるB−B線での断面)である。図2はシリンダヘッド2の水平断面図(図1におけるA−A線での断面)である。
【0043】
本シリンダヘッド2はアルミニウム合金の鋳物として一体に形成されている。また、本ディーゼルエンジンは4つのシリンダを備えた構造であるが、基本的には各シリンダについてほとんど同一の構成であるので、主として1つのシリンダに対応するシリンダヘッド2の部分構成を示す。
【0044】
シリンダヘッド2内には、中心部に燃料噴射弁(図示していない)を収納するための燃料噴射弁収納穴4が垂直方向に形成されている。この燃料噴射弁収納穴4の周囲には、ウォータジャケットを構成する冷却水経路5,7,8,9,10が形成されている。この内、冷却水経路10が高温部冷却経路に相当する。
【0045】
本シリンダヘッド2は2層式のウォータジャケットを備えており、前記冷却水経路5,7は上層に該当し、前記冷却水経路8,9,10は下層に該当する。なお、図1の断面図では、上層の冷却水経路7が下層の冷却水経路8の位置まで突出している部分7aを示しているが、ほとんどの領域では境界壁部11の高さにて、下層の冷却水経路8〜10と上層の冷却水経路5,7とは隔てられている。なお、図2は下層の冷却水経路8〜10の構成を示すものである。
【0046】
これらの下層の冷却水経路8〜10には、図示していないシリンダブロックから直接、あるいはドリルドパッセージ12を介して、冷却水が給水されている。下層の冷却水経路8〜10の高さ位置では、燃料噴射弁収納穴4の先端のノズル穴4aを形成している燃料噴射弁ホール壁4b(中央壁部に相当する)は、図2に示したごとく、2つ吸気ポート16を形成している吸気ポート壁部16aとは一体に形成されている。また、これらの壁部4b,16a内にはグロープラグ収納穴14の先端穴14aが形成されている。
【0047】
上述した壁部4b,16aとは独立して、2つの排気ポート18を設けるための排気ポート壁部18aが一体に形成されている。この排気ポート壁部18a内には、2つの排気ポート18の間を貫通してドリルドパッセージ12が延び、冷却水経路10に対する開口部12aを形成している。この開口部12aは燃料噴射弁ホール壁4bに向けられていると共に、冷却水経路10の下流方向(図2の上方)に少し斜めに傾けられている。
【0048】
上述した壁部4b,16a,18aを囲むようにして、燃焼室領域の外側に4つのボルトボス20,21,22,23が設けられている。この内、排気ポート18側の一方のボルトボス22に対して、吸気ポート壁部16aから誘導壁部26が延びて接続している。また、排気ポート18側の他方のボルトボス20に対しては、隣接する気筒の(図2では上方に隣接している)燃焼室領域に属する吸気ポート17を形成する吸気ポート壁部17aから誘導壁部27が延びて接続している。この誘導壁部26,27により、図示中央の燃焼室領域の構成は、隣接する気筒の他の燃焼室領域における同一の構成に対して、一部の経路を除いて相互に隔てられている。
【0049】
誘導壁部26が延びて接続しているボルトボス22の近傍であって、隣接する気筒の(図2では下方に隣接している)燃焼室領域外には冷却水流入部32が形成され、この冷却水流入部32にシリンダブロック側から冷却水が供給される。図示中央に示している燃焼室領域外にも、同様な位置に冷却水流入部33が存在するが、自身の燃焼室領域に主に冷却水を供給するのは、隣接する気筒の燃焼室領域外に存在する冷却水流入部32からである。
【0050】
なお、冷却水流出部36は、誘導壁部26が接続していない側(図2では上側)の吸気ポート壁部16aと、隣接する気筒の燃焼室領域の吸気ポート壁部17aとの間に設定されている。
【0051】
冷却水流入部32から冷却水流出部36までの冷却水経路は次のごとくである。すなわち、冷却水流入部32からシリンダヘッド2内に流入した冷却水は、排気ポート18側のボルトボス22と排気ポート18側のシリンダヘッド周壁部38との間の第1冷却水経路40を流れて、隣接する燃焼室領域に入る。
【0052】
なお、ここで、冷却水流入部33(冷却水流入部32も同じである)は同じ気筒の燃焼室領域の冷却水経路に冷却水をほとんど供給していない。これは、冷却水流入部33よりも燃焼室領域側のクロスハッチングで示す箇所においては、排気ポート壁部18aで上部を押さえられ、しかも流路断面積の小さい冷却水経路9,46に囲まれることで流路抵抗部33a(冷却水流入部32では流路抵抗部32a)となり、同じ気筒の燃焼室領域に冷却水が流れ込むには流路抵抗が高いためである(他のクロスハッチングも同様に流路抵抗部である)。こうして、隣接する気筒の燃焼室領域に連通する第1冷却水経路40の方が、流路抵抗部32aよりも流路抵抗がわずかである。このため、同一の燃焼室領域よりも隣接する気筒の燃焼室領域にほとんどの冷却水が流れ込むのである。
【0053】
第1冷却水経路40から流れ込んだ冷却水は、流路抵抗部33aの存在により第2冷却水経路9には冷却水が流れ込みにくいので、第1冷却水経路40からのほとんどの冷却水は排気ポート壁部18aと誘導壁部26との間の第3冷却水経路42に流れ込む。更に引き続き、第3冷却水経路42に連続する第4冷却水経路10に流れ込む。
【0054】
そして流路抵抗部33aの存在により、吸気ポート壁部16aと、隣接する燃焼室領域の吸気ポート壁部17aから延びている誘導壁部27との間の第5冷却水経路44に流れ込む。なお、第5冷却水経路44には排気ポート壁部18aとボルトボス20および誘導壁部27との間の第6冷却水経路46を介してわずかに冷却水流入部33から冷却水が流れ込む。
【0055】
そして第5冷却水経路44からは冷却水流出部36を介して、吸気ポート16側のシリンダヘッド周壁部48と吸気ポート壁部16aとの間に形成されている冷却水集合路8に流れ込む。この冷却水集合路8はシリンダヘッド2内を縦貫してシリンダヘッド2の一端部に設けられた図示していない排出口に冷却水を導く。
【0056】
このようにして、冷却水流入部32から流れ込んだ冷却水は、そのほとんどが排気ポート壁部18aと、この排気ポート壁部18aよりも燃焼室中央部に存在する燃料噴射弁ホール壁4bとの間に形成されている第4冷却水経路10を流れる。更に、第4冷却水経路10にはその中心部分においてドリルドパッセージ12からも冷却水が流れ込む。しかも、ドリルドパッセージ12の開口部12aは第4冷却水経路10の下流側に傾いているため、第4冷却水経路10内の冷却水の流れを一層強力な流れとする。このため大量の冷却水が第4冷却水経路10に流れることになる。
【0057】
なお、この第4冷却水経路10が形成されている排気ポート壁部18aと燃料噴射弁ホール壁4bとの間の部分は、燃焼室から加熱されて特に高温となる高温部のほぼ中心に相当する。
【0058】
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).冷却水流入部32から流入した冷却水は、対応する燃焼室の冷却水経路の内の第4冷却水経路10にほとんどの量が流れる。このようにして、ほとんどの冷却水が、第4冷却水経路10の存在により確実に排気ポート壁部18aと燃料噴射弁ホール壁4bとの間を流れることになる。このことにより、確実に高温部のほぼ中心を十分な流量の冷却水により冷却することができ、シリンダヘッド2の高温部の効率的な冷却が可能となる。
【0059】
(ロ).本実施の形態1のシリンダヘッド2は4弁式(吸気弁が2つ、排気弁が2つ)のディーゼルエンジンのシリンダヘッドであり、排気ポート壁部18aが2つ配列して設けられている。第4冷却水経路10は、この配列した排気ポート壁部18aの一端側の排気ポート壁部18aから他端側の排気ポート壁部18aへと一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。このため、排気ポート壁部18aと燃料噴射弁ホール壁4bとの間に確実に冷却水を流すことができ、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【0060】
(ハ).更に、本実施の形態1では、2つの排気ポート壁部18aは一体的に形成され、更に排気ポート18間にはドリルドパッセージ12が形成され、このドリルドパッセージ12からも燃料噴射弁ホール壁4bへ向けて冷却水が流入されている。このように複数の排気ポート壁部18aのすべてが一体的に形成されていることにより、第4冷却水経路10は配列した排気ポート壁部18aの一端側から他端側へと一方向に冷却水が流れる確実な経路として形成されることになる。更に、ドリルドパッセージ12は燃料噴射弁ホール壁4bへ向けて冷却水を流入させるので、第4冷却水経路10は一層十分な流量を得ることができるとともに、燃料噴射弁ホール壁4bの表面も流速の高い冷却水が大量に流れることになる。したがって、ドリルドパッセージ12からの冷却水により、高温部の一層効率的な冷却が可能となるとともに、燃料噴射弁ホール壁4bを一層効率的に冷却することができる。
【0061】
(ニ).冷却水流入部33は排気ポート壁部18aの一端側に設けられ、冷却水流出部36は燃料噴射弁ホール壁4bを中心とした対角線上の吸気ポート壁部16aの一端側に設けられている。このことにより、第4冷却水経路10に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部18a側から吸気ポート壁部16a側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、排気ポート壁部18aおよび吸気ポート壁部16aも効率的に冷却することができる。
【0062】
(ホ).誘導壁部26が、吸気ポート壁部16aから冷却水流入部32近傍のボルトボス22まで形成されている。このように誘導壁部26により冷却水を漏らすことなくほとんどの冷却水を確実に第4冷却水経路10に導入させることができ、一層効率的に高温部を冷却することができる。
【0063】
(ヘ).吸気ポート壁部16aと燃料噴射弁ホール壁4bとは一体化して形成されている。このようにすると前記誘導壁部26により、冷却水は特に排気ポート壁部18aと燃料噴射弁ホール壁4bとの間に集中して流れることになる。したがって、一層効率的に高温部を冷却することができる。
【0064】
(ト).なお、排気ポート壁部18aの周りの冷却水経路としては第3冷却水経路42および第4冷却水経路10からなる経路以外に、第2冷却水経路9および第6冷却水経路46からなる経路が存在する。この内、第2冷却水経路9および第6冷却水経路46からなる経路は流路抵抗部33aの存在により、第3冷却水経路42および第4冷却水経路10からなる経路に比較して流路抵抗が高くされている。このため、第3冷却水経路42および第4冷却水経路10には冷却水の主な量が流れるが、第2冷却水経路9および第6冷却水経路46からなる経路によっても少量の冷却水の流れにより排気ポート壁部18aのほぼ半分が冷却される。したがって、高温になり易い排気ポート壁部18aを一層効率的に冷却することができる。
【0065】
(チ).また、第3冷却水経路42および第4冷却水経路10からなる経路と、第2冷却水経路9および第6冷却水経路46からなる経路との間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されている。このような流路断面積の調整は、シリンダヘッド2を鋳造する際の中子の厚さや径の調整により容易に実現することができる。したがってシリンダヘッド2の製造コストを抑制することができる。
【0066】
(リ).また、流路断面積を調整している流路抵抗部33aには、その下をドリルドパッセージ12が通過している。すなわち、流路抵抗部33aはドリルドパッセージ12の周壁を利用している。このため流路抵抗部33aを設けたとしても、ドリルドパッセージ12の周壁を兼用したものであるのでシリンダヘッド2の無駄な重量増加を抑制することができる。
【0067】
(ヌ).冷却水流出部36から出た冷却水は、シリンダヘッド2内を全燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路8にて他の燃焼室領域の冷却水と共に下流に運ばれる。この冷却水集合路8によってもシリンダヘッド2の冷却を行うことから、更にシリンダヘッド2全体の冷却効率が向上する。
【0068】
(ル).また冷却水集合路8は、吸気ポート壁部16aの外側を通過するよう配置されていることから、吸気ポート壁部16aの外側における燃焼室からの熱を効率的に吸収して、シリンダヘッド2全体の冷却効率を向上させることができる。
【0069】
(ヲ).上述のごとく第4冷却水経路10にて効率的に高温部が冷却できる構成は、シリンダヘッド2内に複数層(ここでは2層)で形成された冷却水経路の内、最下層の冷却水経路の構成として実現されている。このため、一層高温部やシリンダヘッド2全体の冷却効率が向上する。
【0070】
[実施の形態2]
本実施の形態2が前記実施の形態1と異なるのは、2つの排気ポート118は図3に示すごとく、下層の冷却水経路の高さ位置ではそれぞれ独立した排気ポート壁部118aにて形成されている点であり、これに関連して排気ポート118の間にはドリルドパッセージが設けられていない点である。なお、特に説明のない限り、本実施の形態2内において実施の形態1と同一の機能を有する構成については、該当する実施の形態1の構成に付した符号に「100」を加えた符号で示している。
【0071】
このような構成により、冷却水流入部132から流入した冷却水は、実施の形態1の場合と同様に、第1冷却水経路140、第3冷却水経路142、第4冷却水経路110(高温部冷却経路に相当する)、第5冷却水経路144および冷却水流出部136を経て、冷却水集合路108へ至る冷却水経路が存在する。そして、第1冷却水経路140から第2冷却水経路109および第6冷却水経路146を経て第5冷却水経路144へ合流する冷却水経路が存在する。
【0072】
更に、本実施の形態2では、2つの排気ポート壁部118aの間隙として、第2冷却水経路109から第4冷却水経路110へ連通する第7冷却水経路150が存在する。
【0073】
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態1に記載の(イ)、(ロ)、(ニ)〜(チ)、(ヌ)〜(ヲ)の効果を生じる。
【0074】
(ロ).排気ポート壁部118aは排気ポート118毎に独立しているために、排気ポート壁部118aの間隙として第7冷却水経路150が形成されて、冷却水が流動できる。このことにより、排気ポート壁部118aの冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部118aを冷却することができる。
【0075】
[実施の形態3]
本実施の形態3が前記実施の形態1と異なるのは、図4に示すごとく、誘導壁部226は、実施の形態1の場合とは反対側(図4では上側)の吸気ポート壁部216aからボルトボス220に延びている点である。更に、ボルトボス220,222は排気ポート218側のシリンダヘッド周壁部238と一体化されて、ボルトボス220,222とシリンダヘッド周壁部238との間には冷却水経路が存在しない点である。なお、特に説明のない限り、本実施の形態3内において実施の形態1と同一の機能を有する構成については、該当する実施の形態1の構成に付した符号に「200」を加えた符号で示している。
【0076】
このことにより、図示上側のボルトボス220に近い方の冷却水流入部233から冷却水を同じ気筒の燃焼室領域の冷却水経路に導入している。そして冷却水流入部233からのほとんどの冷却水は、第1冷却水経路246、第2冷却水経路210(高温部冷却経路に相当する)、第3冷却水経路244および冷却水流出部236を経て、冷却水集合路208に至る。また流路抵抗部233aのために、少量の冷却水が、冷却水流入部233から第4冷却水経路209および第5冷却水経路242を経て、第3冷却水経路244に合流する。
【0077】
なお、実施の形態1と同じく、ドリルドパッセージ212からは第2冷却水経路210へ冷却水が合流している。
以上説明した本実施の形態3によれば、以下の効果が得られる。
【0078】
(イ).前記実施の形態1に記載の(イ)〜(ヲ)の効果を生じる。
(ロ).冷却水流入部233から流入し冷却水流出部236から流出する冷却水は各燃焼室領域毎に独立した経路を経るので、それぞれの高温部を確実に、かつ燃焼室領域間にて差を生じることなく均一に冷却することができる。このため、シリンダヘッド全体の冷却効率を一層向上することができる。
【0079】
[実施の形態4]
本実施の形態4が前記実施の形態3と異なるのは、図5および図6に示すごとく、2つの排気ポート壁部318aが独立しており、2つの排気ポート壁部318aの間隙として第6冷却水経路350が形成されている点である。
【0080】
更に、第4冷却水経路309の内、冷却水流入部333とは離れた方(図5,6では下側)の排気ポート壁部318a側において、ボルトボス352から略三角形状のリブ354が突出している。このリブ354は、第4冷却水経路309の底面と接続した状態でボルトボス352の付け根に形成されている。このことにより第4冷却水経路309はわずかな流路を残して大きく塞がれている点が、実施の形態3と異なる。
【0081】
ここで、図5は前述した各実施の形態の図2〜4と同じ高さ位置で切断した断面図であるが、図6はそれよりも少し上で切断した断面図である。なお、特に説明のない限り、本実施の形態4内において実施の形態3と同一の機能を有する構成については、該当する実施の形態3の構成に付した符号に「100」を加えた符号で示している。
【0082】
このような構成により、冷却水流入部333から流入した冷却水は、実施の形態3の場合と同様に、第1冷却水経路346、第2冷却水経路310、第3冷却水経路344および冷却水流出部336から冷却水集合路308に流れる。そして、冷却水流入部333から第4冷却水経路309、第5冷却水経路342から第3冷却水経路344に合流する冷却水経路が存在する。
【0083】
更に、本実施の形態4では、2つの排気ポート壁部318aの間隙として、第4冷却水経路309から第2冷却水経路310へ連通する第6冷却水経路350が存在する。
【0084】
このことにより、図示上側のボルトボス320に近い方の冷却水流入部333から冷却水を同じ気筒の燃焼室領域の冷却水経路に導入している。そして冷却水流入部333からは、ほとんどの冷却水は、第1冷却水経路346、第2冷却水経路310、第3冷却水経路344および冷却水流出部336を経て、冷却水集合路308に至る。また流路抵抗部333aおよびリブ354のために、第5冷却水経路342からは少量の冷却水が、第3冷却水経路344に合流する。更に、リブ354に誘導されて第5冷却水経路342を介するよりも多い量の冷却水が、第6冷却水経路350を介して第4冷却水経路309側から第2冷却水経路310へ流れる。
【0085】
以上説明した本実施の形態4によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態2に記載の(イ)および(ロ)の効果を生じる。
(ロ).前記実施の形態3の(ロ)の効果を生じる。
【0086】
(ハ).シリンダヘッドの補強を兼ねたリブ354を第4冷却水経路309内に突出させることで、第4冷却水経路309の一部において流路断面積を小さくして流路抵抗を高めている。このためシリンダヘッドの下面の剛性向上を、シリンダヘッドの重量を大きく増加させることなく達成できる。
【0087】
[その他の実施の形態]
・前記各実施の形態においては、ディーゼルエンジンの例を挙げたが、ガソリンエンジンに適用してもよい。ガソリンエンジンに適用した場合には、燃料噴射弁収納穴の位置には点火プラグホールが形成され、グロープラグ収納穴は存在しない。
【0088】
・また、ディーゼルエンジンである場合において、燃料噴射弁収納穴の代わりに副燃焼室が設けられる構造でもよい。
・前記実施の形態1では、隣接する気筒の燃焼室領域に存在する冷却水流入部から冷却水を取り入れていたが、冷却水流入部周りの流路抵抗部の流路抵抗の分布を変えることにより、同じ気筒の燃焼室領域に存在する冷却水流入部から冷却水を取り入れるようにしてもよい。
【0089】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項の実施形態を有するものであることを付記しておく。
【0090】
(1)前記冷却水流入部と前記冷却水流出部とは、それぞれ各燃焼室において前記高温部を挟んで対極の位置に存在することを特徴とする請求項1〜19のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【0091】
(2)前記冷却水流出部は、吸気ポートの配列方向における中心線上にほぼ存在することを特徴とする請求項1,2,5,6,10及び11のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【0092】
(3)前記中央壁部を一部とする包囲壁が、冷却水経路を間にして前記排気ポート壁部の周囲に形成され、前記包囲壁には冷却水を包囲壁内に流入させる1つの入口と包囲壁外へ流出させる1つの出口とを備え、前記入口と出口との位置により2本に区切られる前記冷却水経路の内で前記高温部冷却経路を含まない方の冷却水経路部分の流路抵抗が、前記高温部冷却経路を含む方の冷却水経路部分の流路抵抗よりも大きくされていることを特徴とする請求項1,2及び4〜17のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【0093】
ここで、実施の形態3の例を挙げると、燃料噴射弁ホール壁204b、吸気ポート壁部216a、ボルトボス220,222、誘導壁部226,227およびシリンダヘッド周壁部238が(3)における包囲壁に相当する。また、実施の形態4では、燃料噴射弁ホール壁304b、吸気ポート壁部316a、ボルトボス320,322、誘導壁部326,327およびシリンダヘッド周壁部338が(3)における包囲壁に相当する。
【0094】
(4)前記中央壁部を一部とする包囲壁が、冷却水経路を間にして前記排気ポート壁部の周囲に形成され、前記包囲壁には冷却水を包囲壁内に流入させる複数の入口と包囲壁外へ流出させる1つの出口とを備え、前記入口の内で流路抵抗が最も小さい入口と前記出口との位置により2本に区切られる前記冷却水経路の内で前記高温部冷却経路を含まない方の冷却水経路部分の流路抵抗が、前記高温部冷却経路を含む方の冷却水経路部分の流路抵抗よりも大きくされていることを特徴とする請求項1,2及び4〜17のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【0095】
ここで、例えば、実施の形態1では、燃料噴射弁ホール壁4b、吸気ポート壁部16a、ボルトボス20,22、誘導壁部26,27およびシリンダヘッド周壁部38が(4)における包囲壁に相当する。また、実施の形態2では、燃料噴射弁ホール壁104b、吸気ポート壁部116a、ボルトボス120,122、誘導壁部126,127およびシリンダヘッド周壁部138が(4)における包囲壁に相当する。
【0096】
【発明の効果】
請求項1記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、シリンダヘッド内の高温部に冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。そして、前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。更に、前記排気ポート壁部は、すべての排気ポートに対して一体的に形成され、該排気ポート間にはドリルドパッセージが形成されて、該ドリルドパッセージからも前記中央壁部へ向けて冷却水が流入されることとしている。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。また、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
また、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。そして、排気ポート壁部すべてが一体的に形成されていることにより、高温部冷却経路は、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる確実な経路として形成されることになる。更に、ドリルドパッセージは中央壁部へ向けて冷却水を流入させるので、高温部冷却経路は一層十分な流量を得ることができ、しかも中央壁部表面では流速の高い冷却水が大量に流れることになる。更に、ドリルドパッセージからの冷却水により、高温部、特に中央壁部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項2記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項1記載の構成に対して、前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路である。このように冷却水経路がシリンダヘッド内で複数層に分かれている場合は、その最下層の冷却水経路に前述した請求項1記載の構成を適用することにより、請求項1の作用効果に加えて、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
請求項3記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、シリンダヘッド内の高温部に冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。また、前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路である。このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。また、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路にこの高温部冷却経路を有する冷却水経路を適用することにより、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【0097】
請求項4記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項3記載の構成に対して、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成されている。排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、請求項3の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【0099】
請求項5記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項4記載の構成に対して、前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。このように高温部冷却経路を、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項4の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【0101】
請求項6記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項5記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されている。このことにより、請求項5の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【0102】
請求項7記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項1,2及び4〜6のいずれか記載の構成に対して、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられている。このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設けることにより、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、請求項1,2及び4〜6のいずれかの作用効果に加えて、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。
【0105】
請求項8記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項7記載の構成に対して、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を2経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされている。このように冷却水経路の上流経路は2つの経路に分かれているが、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量が流れ、請求項7の作用効果を生じる。更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項9記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、シリンダヘッド内の高温部に冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。また、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられている。そして、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を2経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされている。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。また、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
そして、このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設けることにより、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。また、このように冷却水経路の上流経路は2つの経路に分かれているが、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量を流すことができる。更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項10記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項9記載の構成に対して、前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。このように高温部冷却経路を、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項9の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項11記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項10記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されている。このことにより、請求項10の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【0106】
請求項12記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項8〜11のいずれか記載の構成に対して、前記上流経路における2経路間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されている。このように、請求項8〜11のいずれかの作用効果に加えて、流路断面積の違いにより容易に2経路間の流路抵抗の差を設けることができ、シリンダヘッドの製造コストを抑制することができる。
【0107】
請求項13記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項12記載の構成に対して、シリンダヘッドのボルトボスに形成したリブを前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めるとともにシリンダヘッドの補強を兼ねている。このようにシリンダヘッドの補強を兼ねたリブを経路内に突出させて経路の流路抵抗を高めているので、請求項12の作用効果に加えて、シリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
【0108】
請求項14記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項12記載の構成に対して、前記冷却水経路に冷却水を導入するためのドリルドパッセージの周壁を前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めている。このようにドリルドパッセージの周壁を流路抵抗を高めるために利用してもよく、請求項12の作用効果に加えて、ドリルドパッセージの周壁を兼用しているためシリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
請求項15記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項7〜14のいずれか記載の構成に加えて、誘導壁部が吸気ポート壁部から冷却水流入部近傍に延びて、冷却水の主な量または全量を高温部冷却経路に導入している。このことにより、請求項7〜14のいずれかの作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項16記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項15記載の構成に対して、前記吸気ポート壁部と前記中央壁部とは一体化されている。このことにより、請求項15で述べた誘導壁部により、冷却水は特に排気ポート壁部と中央壁部との間に集中して流れることになる。したがって、請求項15の作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項17記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項1,2及び4〜16のいずれか記載の構成に対して、前記中央壁部は、燃料噴射弁のホール壁部、副燃焼室の壁部または点火プラグのホール壁部であることとしている。このような中央壁部と排気ポート壁部との間に高温部冷却経路を設けることにより、請求項1,2及び4〜16のいずれかの作用効果を奏することができる。
【0109】
請求項18記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項1〜17のいずれか記載の構成に対して、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路が設けられ、該冷却水集合路に前記冷却水経路の冷却水流出部が接続されている。このように冷却水流出部から出た冷却水が、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路を流れることにより、更にシリンダヘッドの冷却を行うことから、請求項1〜17のいずれかの作用効果に加えて、更にシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【0110】
請求項19記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項18記載の構成に対して、前記冷却水集合路は、吸気ポートを形成する吸気ポート壁部の外側を通過するよう配置されている。このように冷却水集合路は吸気ポート壁部の外側を通過しているため、請求項18の作用効果に加えて、吸気ポート壁部の外側における燃焼室からの熱を効率的に吸収して、シリンダヘッド全体の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1としてのディーゼルエンジンのシリンダヘッドの縦断面図。
【図2】 図1に示したシリンダヘッドの水平断面図。
【図3】 実施の形態2としてのシリンダヘッドの水平断面図。
【図4】 実施の形態3としてのシリンダヘッドの水平断面図。
【図5】 実施の形態4としてのシリンダヘッドの水平断面図。
【図6】 実施の形態4としての高さの異なる位置でのシリンダヘッドの水平断面図。
【符号の説明】
2…シリンダヘッド、4…燃料噴射弁収納穴、4a…ノズル穴、4b…燃料噴射弁ホール壁、5…上層の冷却水経路、7…上層の冷却水経路、7a…冷却水経路7の突出部分、8…冷却水集合路、9…第2冷却水経路、10…第4冷却水経路、11…境界壁部、12…ドリルドパッセージ、12a…開口部、14…グロープラグ収納穴、14a…先端穴、16…吸気ポート、16a…吸気ポート壁部、17…吸気ポート、17a…吸気ポート壁部、18…排気ポート、18a…排気ポート壁部、20,21,22,23…ボルトボス、26,27…誘導壁部、32…冷却水流入部、32a… 流路抵抗部、33…冷却水流入部、33a…流路抵抗部、36…冷却水流出部、38…シリンダヘッド周壁部、40…第1冷却水経路、42…第3冷却水経路、44…第5冷却水経路、46…第6冷却水経路、48…シリンダヘッド周壁部、108…冷却水集合路、109…第2冷却水経路、110…第4冷却水経路、118…排気ポート、118a…排気ポート壁部、132…冷却水流入部、136…冷却水流出部、140…第1冷却水経路、142… 第3冷却水経路、144…第5冷却水経路、146…第6冷却水経路、150…第7冷却水経路、208…冷却水集合路、209…第4冷却水経路、210…第2冷却水経路、218…排気ポート、218a…排気ポート壁部、220…ボルトボス、226…誘導壁部、233…冷却水流入部、233a…流路抵抗部、236…冷却水流出部、238…シリンダヘッド周壁部、242…第5冷却水経路、244…第3冷却水経路、246…第1冷却水経路、308…冷却水集合路、309…第4冷却水経路、310…第2冷却水経路、318a…排気ポート壁部、320…ボルトボス、333…冷却水流入部、333a…流路抵抗部、336…冷却水流出部、342…第5冷却水経路、344…第3冷却水経路、346…第1冷却水経路、350…第6冷却水経路、352…ボルトボス、354…リブ。
Claims (19)
- 内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、
前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、
前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、
前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成され、
前記排気ポート壁部は、すべての排気ポートに対して一体的に形成され、該排気ポート間にはドリルドパッセージが形成されて、該ドリルドパッセージからも前記中央壁部へ向けて冷却水が流入されることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。 - 前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、
前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。 - 前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成されていることを特徴とする請求項3記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする請求項4記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする請求項5記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられていることを特徴とする請求項1,2及び4〜6のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を2経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする請求項7記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、
前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、
前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、
前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポー トを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられ、
前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を2経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。 - 前記排気ポートは1燃焼室に対して2つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする請求項9記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする請求項10記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記上流経路における2経路間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されていることを特徴とする請求項8〜11のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- シリンダヘッドのボルトボスに形成したリブを前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めるとともにシリンダヘッドの補強を兼ねたことを特徴とする請求項12記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記冷却水経路に冷却水を導入するためのドリルドパッセージの周壁を前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めたことを特徴とする請求項12記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記吸気ポート壁部から前記冷却水流入部近傍に延びる誘導壁部により、前記冷却水流入部から前記冷却水経路へ流入する冷却水の主な量または全量を前記高温部冷却経路に導入することを特徴とする請求項7〜14のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記吸気ポート壁部と前記中央壁部とは一体化されていることを特徴とする請求項15記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記中央壁部は、燃料噴射弁のホール壁部、副燃焼室の壁部または点火プラグのホール壁部であることを特徴とする請求項1,2及び4〜16のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路が設けられ、該冷却水集合路に前記冷却水経路の冷却水流出部が接続されていることを特徴とする請求項1〜17のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
- 前記冷却水集合路は、吸気ポートを形成する吸気ポート壁部の外側を通過するよう配置されていることを特徴とする請求項18記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
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