JP4112391B2 - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水冷式多気筒内燃機関のシリンダヘッドに関し、特に冷却水の流れ、及びその生産性に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用レシプロエンジン等の内燃機関は冷却性能が高い水冷式が採用されることが多い。このような内燃機関のシリンダヘッドの中には、シリンダ列方向に沿って形成される二つの冷却水通路に渡って冷却水の流れを積極的に作り出すようにしたり（例えば、特許文献１，２参照。）、シリンダ列方向略中央に冷却水出口を設けると共にシリンダ列方向へ延びてウォータジャケット内部を前記出口側と主水路側とに区画する壁を設け、ウォータジャケットを流れる冷却水が前記主水路のシリンダ列方向両側から出口側に流入して冷却水出口に向かうようにしたり（例えば、特許文献３参照。）している。このように冷却水の流れの均一化を図ることは、シリンダヘッドのシリンダ列方向での温度勾配の発生を抑えるために有効である。
【０００３】
【特許文献１】
特公平１−４０２１８号公報
【特許文献２】
実公平２−５０８１号公報
【特許文献３】
特開２０００−８７７９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリンダヘッドは一般的に鋳造品であり、多数の動弁系を保持するための複雑な構造を有していることから、冷却水の流れの均一化を図ると共に、生産性を向上させ、かつ軽量化を可能とする新たな構造が要望されている。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のシリンダヘッドにおいて、冷却水の流れを良好に保ちつつ生産性を向上させ、かつ軽量化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、一方向に並ぶ複数の気筒を有し、該各気筒が、気筒配列方向端部に配置される端部気筒と該端部気筒間に配置される中間気筒とからなる内燃機関のシリンダヘッドにおいて、ヘッド本体（例えば、実施の形態におけるヘッド本体４１）のウォータジャケット（例えば実施の形態におけるヘッド側ウォータジャケット６０）内にプラグホール（例えば、実施の形態におけるプラグホール９０）を形成する複数のプラグホール壁（例えば、実施の形態におけるプラグホール壁９１）を設けると共に、該プラグホール壁間に前記ウォータジャケットの内部を隔てる隔壁（例えば、実施の形態における隔壁１００）を設け、前記ヘッド本体には、気筒配列方向中央部の排気側にシリンダブロックからの冷却水入口を設けると共に気筒配列方向中央部の吸気側に冷却水出口を設けて冷却水路を形成し、前記隔壁は、シリンダ軸方向視にて前記中間気筒と端部気筒との間で排気側に凸状をなして前記冷却水路の絞り部を形成し、該絞り部にて前記隔壁の一部を砂抜き孔（例えば、実施の形態における砂抜き孔１１０）により切除し、該砂抜き孔に装着される砂抜きプラグ（例えば、実施の形態におけるプラグ１１１）と前記隔壁との間に間隙を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、一方向に並ぶ複数の気筒を有し、該各気筒が、気筒配列方向端部に配置される端部気筒と該端部気筒間に配置される中間気筒とからなり、かつ気筒配列方向視で排気側に傾斜する内燃機関のシリンダヘッドにおいて、ヘッド本体（例えば、実施の形態におけるヘッド本体４１）のウォータジャケット（例えば、実施の形態におけるヘッド側ウォータジャケット６０）内にプラグホール（例えば、実施の形態におけるプラグホール９０）を形成する複数のプラグホール壁（例えば、実施の形態におけるプラグホール壁９１）を設けると共に、該プラグホール壁間に前記ウォータジャケットの内部を隔てる隔壁（例えば、実施の形態における隔壁１００）を設け、前記ヘッド本体には、気筒配列方向中央部の排気側にシリンダブロックからの冷却水入口を設けると共に気筒配列方向中央部の吸気側に冷却水出口を設けて冷却水路を形成し、前記隔壁は、シリンダ軸方向視にて前記中間気筒と端部気筒との間で排気側に凸状をなして前記冷却水路の絞り部を形成し、気筒配列方向両側の絞り部間にて前記隔壁の一部を砂抜き孔（例えば、実施の形態における砂抜き孔１１０）により切除し、該砂抜き孔に装着される砂抜きプラグ（例えば、実施の形態におけるプラグ１１１）と前記隔壁との間に間隙を設けたことを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記砂抜きプラグの先端部を円錐状とし、該砂抜きプラグの先端部と前記隔壁との間にＶ字状の前記間隙を形成したことを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記冷却水路は、前記冷却水入口から気筒配列方向外側に向かい、前記端部気筒の気筒配列方向外側にて排気側から吸気側に移行した後、気筒配列方向内側に向かって前記冷却水出口に至ることを特徴とする。
【０００８】
上記内燃機関のシリンダヘッドによれば、各プラグホール壁間に設けた隔壁により隔てられたウォータジャケットの上流側を流れる冷却水をシリンダ列方向両側から下流側に向かわせることが可能となる。
また、各プラグホール壁を隔壁で接続することとなり、シリンダヘッド鋳造時には、隔壁部分がプラグホール壁周りへの溶湯経路となって、吸気経路及び排気経路等が密集するプラグホール壁周りの湯流れを良好にすることができる。
さらに、シリンダヘッドにおける各シリンダ間のシリンダブロックとの合わせ面が、その上方のウォータジャケット内に配設される隔壁により補強されるため、シリンダヘッドの前記合わせ面周辺の薄肉化が可能となる。
そして、隔壁の一部を切除する砂抜き孔を設けることで、鋳造後には隔壁で隔てられたウォータジャケットの両水路から同時に砂抜きでき、かつ、砂抜きプラグと隔壁との間に間隙を設けることで、各プラグホール壁間での冷却水のエア溜りやよどみを抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、自動二輪車１の前輪２を軸支するフロントフォーク３はステアリングステム４を介して車体フレーム５の前端部に設けられたヘッドパイプ６に操舵可能に枢支され、後輪７を軸支するリアフォーク８は車体フレーム５の中間部に設けられたピボット部９及びエンジン本体１５に揺動可能に枢支される。リアフォーク８のピボット軸近傍には、後輪７及びリアフォーク８を介して車体に衝撃が加わらないよう衝撃を吸収するリアクッション１０の上端が取り付けられ、リアクッションユニット１０の下端がエンジン本体１５の下部にリンク機構１１を介して取り付けられる。
ヘッドパイプ６の上部からは車体フレーム５のメインフレーム１２が左右に分かれて後方下側に延び、その後端部が下方に屈曲してピポット部９に連なる。メインフレーム１２の後方には車体フレーム５のシートフレーム１３が連結される。メインフレーム１２の上方には燃料タンク１４が配設され、メインフレーム１２の下方には、この発明に係る水冷式並列四気筒型エンジン（内燃機関）のエンジン本体１５が配設される。
【００１０】
燃料タンク１４の後方には運転者用のシート１６及び後部搭乗者用のピリオンシート１７が各々シートフレーム１３に支持される。また、メインフレーム１２のピボット部９の後部には運転者用のステップ１８が取り付けられ、シートフレーム１３の下部には後部搭乗者用のステップ１９が取り付けられる。さらに、フロントフォーク３の上端部には左右一対のハンドル２０が取り付けられる。
フロントフォーク３の下端部にはブレーキキャリパ２１が取り付けられ、前輪２にはブレーキキャリパ２１に対応するブレーキロータ２２が取り付けられてフロントブレーキ装置２３が構成される。なお、後輪７の右側には、前輪２のフロントブレーキ装置２３と同様の構成を有するリアブレーキ装置（図示略）が設けられる。
自動二輪車１の車体前部はフロントカウル２４により覆われ、シートフレーム１３周辺はリアカウル２５により覆われる。後輪７の左側にはリアスプロケット２６が取り付けられ、このリアスプロケット２６とエンジン本体１５の後部左側に配設されるドライブスプロケット２７とにドライブチェーン２８が掛け回されてエンジンの駆動力を後輪７に伝達可能である。車体フレーム５の左側下部には格納可能なサイドスタンド２９が配設され、自動二輪車１をその車体が左側に傾斜した起立状態で支持可能である。
【００１１】
エンジン本体１５のシリンダ本体３０はクランクケース３１上にやや前傾した状態で配設される。シリンダ本体３０の後部には各気筒に対応するスロットルボディ３２が接続され、各スロットルボディ３２はメインフレーム１２と燃料タンク１４との間に配置されたエアクリーナケース３３に接続される。また、シリンダ本体３０の前部には各気筒に対応する排気管３４が接続される。排気管３４はシリンダ本体３０の前壁から下方に向かって湾曲し、クランクケース３１下方を通過した後にピボット部９後方で上方に向かって屈曲してシートフレーム１３に支持されたサイレンサ３５に接続される。
【００１２】
排気管３４の前方にはラジエタ３６がシリンダ本体３０と同様やや前傾した姿勢で配設される。ラジエタ３６はその前面側が凹状に湾曲したラウンド型であると共に、図３に示すように、ラジエタコア３６ａの右側に冷却水の流入側タンク３７が、左側に流出側タンク３８が設けられたクロスフロー型であり、上下方向でシリンダ本体３０の上部からクランクケース３１の下部に渡るように設けられる。ラジエタコア３６ａの上部背面側には左右一対のラジエタファン３９が取り付けられる。
【００１３】
図２を併せて参照し、エンジン本体１５は、そのシリンダ本体３０の主要部品であるシリンダヘッド４０及びシリンダブロック４３とクランクケース３１とを備えている。シリンダヘッド４０はヘッド本体４１とヘッドカバー４２とに分割構成され、クランクケース３１はアッパーケース４４とロアケース４５とに分割構成される。アッパーケース４４とシリンダブロック４３とは一体成形され、ロアケース４５の下にはオイルパン４６が取り付けられる。ここで、ヘッド本体４１はアルミ合金製の鋳造品である。
【００１４】
クランクケース３１内には車体幅方向に平行な軸線Ｃを有するクランクシャフト４７が配設される。また、クランクケース３１の後部には変速機ケース４８が連なり、この変速機ケース４８内に変速機及びクラッチ機構（何れも図示略）が各々配設される。シリンダブロック４３には四つのシリンダ５０が車体幅方向に並んで形成され、これらシリンダ５０内にピストン５１が摺動可能に嵌装される。各ピストン５１にはピストンピン５２を介してコンロッド５３が回転自在に連結されると共に、コンロッド５３の大端部がクランクシャフト４７のクランクピン５４に回転自在に連結され、ピストン５１の往復運動が軸線Ｃを中心とした回転運動に変換される。
【００１５】
図３を併せて参照し、ロアケース４５の左側には、クランクシャフト４７の回転に伴い作動するウォータポンプ５５が配設される。このウォータポンプ５５にはラジエタ３６の流出側タンク３８に通じる流出側ラジエタホース５６と、シリンダブロック４３のシリンダ側ウォータジャケット５７に通じる冷却水導入ホース５８とが接続される。シリンダ側ウォータジャケット５７への冷却水入口（図示略）はシリンダブロック４３の左側下部に設けられ、この冷却水入口から流入した冷却水が、シリンダ側ウォータジャケット５７を通過した後にシリンダヘッド４０のヘッド側ウォータジャケット６０に流入する。
【００１６】
シリンダヘッド４０の後部にはヘッド側ウォータジャケット６０からの冷却水出口６１が設けられ、この冷却水出口６１にサーモスタット６２が直接取り付けられる。このサーモスタット６２の冷却水出口にはラジエタ３６の流入側タンク３７に通じる流入側ラジエタホース６３が接続されると共に、サーモスタット６２とウォータポンプ５５との間にはバイパスホース６４が配される。
【００１７】
そして、クランクシャフト４７の回転に伴いウォータポンプ５５が作動すると、流出側ラジエタホース５６を通じてラジエタ３６の流出側タンク３８から導出された冷却水が冷却水導入ホース５８を経てシリンダ側ウォータジャケット５７内に導入される。シリンダ側ウォータジャケット５７を通過した冷却水はヘッド側ウォータジャケット６０に導入され、これを通過した後に冷却水出口６１からサーモスタット６２及び流入側ラジエタホース６３を経てラジエタ３６の流入側タンク３７に導入される。この冷却水がラジエタコア３６ａを通過して放熱すると共に流入側タンク３７に戻り、前述の経路を繰り返し循環する。
【００１８】
上記循環において、サーモスタット６２を通過する冷却水が一定温度以下であれば、冷却水がサーモスタット６２からバイパスホース６４を通じてウォータポンプ５５に送られラジエタ３６を介さずに循環する。また、サーモスタット６２を通過する冷却水が一定温度以上になるとラジエタファン３９が作動して冷却水を強制冷却する。
【００１９】
また、ロアケース４５の前部には、エンジン各部を潤滑するエンジンオイルを冷却する水冷式のオイルクーラ６５が取り付けられている。このオイルクーラ６５には冷却水導入ホース５８の途中に設けられた分岐管６６及び導入ホース６７から冷却水が導入されると共に、オイルクーラ６５から導出された冷却水は流出側ラジエタホース５６の途中に設けられた分岐管６８及び導出ホース６９を経てウォータポンプ５５に戻される。
【００２０】
図４を併せて参照し、シリンダヘッド４０のヘッド本体４１には、各燃焼室内に臨ませるように点火プラグ７０が螺着され、かつ各燃焼室と外部とを連通する吸気ポート７１及び排気ポート７２が各々形成される。各吸気ポート７１の外部側の開口にはスロットルボディ３２が接続され、各排気ポート７２の外部側の開口には排気管３４が接続される。また、各吸気ポート７１及び排気ポート７２の燃焼室側の開口には各々バルブシート７３，７４が装着され、かつ、これら開口が吸気バルブ７５及び排気バルブ７６の作動により各々開閉可能である。
【００２１】
吸気バルブ７５は、吸気ポート７１の開口を実際に開閉する傘状の弁体を有するバルブステム７７と、バルブステム７７を上方に付勢し弁体のフェース面をバルブシート７３に押し付けて開口を閉状態とするバルブスプリング７８と、バルブステム７７の上端に装着された筒上のバルブリフタ７９等から構成され、バルブステム７７はヘッド本体４１に装着されたバルブガイド８０に摺動可能に挿入される。また、排気バルブ７６も吸気バルブ７５と同様の構成を有する。すなわち、バルブステム８１、バルブスプリング８２、バルブリフタ８３等から構成される。
【００２２】
各吸気バルブ７５及び排気バルブ７６の上方には、これらを作動させる吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６が、クランクシャフト４７の軸線Ｃと平行に配設される。これら吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６の周面には、各吸気バルブ７５及び排気バルブ７６に対応する吸気側カム及び排気側カムが設けられる。そして、これらカムシャフト８５，８６がヘッド本体４１の軸受け８７と不図示のベアリングキャップとにより回転自在に支持される。
【００２３】
各カムシャフト８５，８６は中空とされ、その中空部がエンジンオイルの通路となって所定の油孔から各摺動面にエンジンオイルが供給される。また、各カムシャフト８５，８６の右端には不図示のカムスプロケットがそれぞれ設けられ、このカムスプロケットに巻回されるカムチェーンを介して各カムシャフト８５，８６がクランクシャフト４７と連係されている。そして、クランクシャフト４７の回転に伴い、各カムシャフト８５，８６が回転して吸気バルブ７５及び排気バルブ７６を作動させる。
【００２４】
図５を併せて参照し、ヘッド本体４１には、車体幅方向に並ぶ四つのシリンダ５０に対応するプラグホール９０が各々設けられ、点火プラグ７０を燃焼室天上部の中心付近に螺着可能としている。
吸気ポート７１は、一つの燃焼室に対し、外部に開口する主吸気経路９２から二つに分岐して分岐通路９３が形成されたもので、各分岐通路９３がそれぞれ燃焼室に開口し、これら二つの開口がプラグホール９０の後方に配置されると共に各開口にバルブシート７３が装着される。また、排気ポート７２の燃焼室への開口も一つの燃焼室に対して二つ形成され、これら二つの開口がプラグホール９０の前方に配置されると共に各開口にバルブシート７４が装着される。つまり、排気ポート７２の二つの分岐通路９４が燃焼室に通じており、これら二つの分岐通路９４が集合して主排気通路９５となる。
【００２５】
ヘッド本体４１におけるシリンダブロック４３との合わせ面４１ａには、シリンダ側ウォータジャケット５７とヘッド側ウォータジャケット６０とを連通可能な連通口９６が複数形成される。具体的には、合わせ面４１ａにおける各排気ポート７２開口の前方には前部連通口９６ａが各々設けられ、これら各前部連通口９６ａがヘッド本体４１の前面に沿う略方形に形成される。同様に、各吸気ポート７１開口の後方には後部連通口９６ｂが各々設けられ、これら各後部連通口９６ｂがヘッド本体４１の後面に沿う略方形に形成される。
【００２６】
また、各シリンダ５０を左から順に一番シリンダ、二番シリンダ・・・とすると、合わせ面４１ａにおいて、一番シリンダ及び四番シリンダの排気ポート７２開口及び吸気ポート７１開口のシリンダ列方向外側には、ヘッド本体４１の側面に沿う略長円状とされる側部連通口９６ｃが各々設けられる。さらに、各シリンダ５０間には、略三角形状とされる前後一対の中間連通口９６ｄが各々設けられる。
【００２７】
ヘッド側ウォータジャケット６０への冷却水の流入は、ヘッド本体とシリンダブロック４３との間に介装されるヘッドガスケットに形成される貫通孔によって制御される。つまり、ヘッドガスケットに形成される貫通孔の形状、位置、及び面積を調整し、各連通口９６への冷却水の流入を任意に停止又は絞ることで、ヘッド本体４１内で比較的複雑に配されるヘッド側ウォータジャケット６０における冷却水の流量バランス等を制御している。そして、この実施の形態では、各連通口９６の内、二番シリンダ及び三番シリンダの間であって前側（排気ポート７２側）の中間連通口９６ｄと、その両側に位置する前部連通口９６ａとを主にヘッド側ウォータジャケット６０内に冷却水が流入する。
【００２８】
ヘッド本体４１には、プラグホール９０を形成する円筒状のプラグホール壁９１、吸気ポート７１及び排気ポート７２を形成する分岐管状の吸気ポート壁１０１及び排気ポート壁１０２、ヘッド本体４１とシリンダブロック４３とを結合するためのボス１０３等が形成される。吸気ポート壁１０１及び排気ポート壁１０２におけるバルブシート７３，７４近傍の部位はプラグホール壁９１の周囲で密集しており、これら各壁の近接部分が融合するように一体成形される。ヘッド側ウォータジャケット６０は、これらプラグホール壁９１、吸気ポート壁１０１、排気ポート壁１０２、及びボス１０３等を避けつつヘッド本体４１内に配設される。つまり、各壁の一部はヘッド側ウォータジャケット６０内に設けられていることとなる。
【００２９】
ここで、ヘッド側ウォータジャケット６０内であって隣接するプラグホール壁９１間には、これらを互いに接続するように掛け渡される隔壁（接続壁）１００が各々設けられる。これら各隔壁１００は、ヘッド側ウォータジャケット６０の上下に渡ってシリンダ軸と略平行に立設されるもので、ヘッド本体４１と一体成形される。これら隔壁１００によって、ヘッド側ウォータジャケット６０の水路が、一番シリンダ用のプラグホール壁９１と四番シリンダ用のプラグホール壁９１との間で、吸気ポート側水路６０ａと排気ポート側水路６０ｂとに隔てられる（図６参照）。
【００３０】
さらに図６を参照し、前記中間連通口９６ｄ及びその左右の前側連通口９６ａからヘッド側ウォータジャケット６０内に流入した冷却水は、各シリンダ５０の排気ポート壁１０２の上方及び下方を通過しつつ、プラグホール９０前方及び排気ポート７２のバルブシート７４周辺を冷却しながらシリンダ列方向外側に向かって流れる（図中矢印Ｄ）。一番シリンダ及び四番シリンダの外側に達した冷却水は、排気ポート側水路６０ｂから吸気ポート側水路６０ａに移行し、各シリンダ５０の吸気ポート壁１０１の上方及び下方を通過しつつ、プラグホール９０後方及び吸気ポート７１のバルブシート７３周辺を冷却しながらシリンダ列方向内側に向かって流れる（図中矢印Ｅ）。そして、二番シリンダ及び三番シリンダ間後方に設けられた冷却水出口６１より、冷却水がヘッド側ウォータジャケット６０外部に流出し（図中矢印Ｆ）、この冷却水出口６１に直に取り付けられたサーモスタット６２に送られる。
【００３１】
二番シリンダ及び三番シリンダ間に設けられる隔壁１００ａは、冷却水のフローパターンの関係上、若干吸気ポート７１側に凸の弧状に形成される。また、一番シリンダ及び二番シリンダ間と、三番シリンダ及び四番シリンダ間とに設けられる隔壁１００ｂは、排気ポート７２側に凸のくの字型に形成され、ヘッド側ウォータジャケット６０の上流側であり比較的流速が速い排気ポート側水路６０ｂでの冷却水の渦等が発生することを防止している（図５参照）。なお、隔壁１００ｂの両端部には、ヘッドカバー４２上方に設けられるブリーザ室１０４（図２参照）固定ボルト用のボス１０５が設けられる。
【００３２】
さらに、各隔壁１００には、その上部に空気溜り防止用のエア抜き孔（図示略）が設けられており、プラグホール壁９１周辺に対して大きく流径が変化する隔壁１００周辺でのエア溜りを抑えると共に、エア抜き孔から冷却水の一部が排気ポート側水路６０ｂから吸気ポート側水路６０ａへ流れることで、隔壁１００周辺での冷却水のよどみの発生も効果的に防止できる。なお、エア抜き孔から吸気ポート側水路６０ａへ流れる冷却水の流量は、一番シリンダ及び四番シリンダの外側から吸気ポート側水路６０ａへ流入する冷却水の流量に対して十分少量であり、ヘッド側ウォータジャケット６０内の冷却水の流れは図６に示した流れに保たれる。
【００３３】
上記第一の実施の形態によれば、ヘッド側ウォータジャケット６０内にプラグホール壁９１を互いに接続する隔壁１００を設けたことで、ヘッド側ウォータジャケット６０が吸気ポート側水路６０ａと排気ポート側水路６０ｂとに隔てられ、ヘッド側ウォータジャケット６０内に流入した冷却水が排気ポート側水路６０ｂを通過した後に一番シリンダ及び四番シリンダのシリンダ列方向外側で折り返して吸気ポート側水路６０ａを通過し、シリンダ列方向略中央に設けられる冷却水出口６１で一箇所に集合してヘッド側ウォータジャケット６０外部に流出する。
【００３４】
これにより、冷却水がヘッド側ウォータジャケット６０内をシリンダ列方向両外側まで均一に流れることとなり、シリンダ列方向での温度勾配の発生を抑え、シリンダヘッド４０を均等に冷却することができる。
また、ヘッド側ウォータジャケット６０内を流れる冷却水を、シリンダ列方向略中央に設けられる冷却水出口６１で一箇所に集合させて外部に導出することができるため、シリンダヘッド４０外部の冷却水用配管を簡潔にできる。
さらに、各隔壁１００にエア抜き孔を設けることで、隔壁１００周辺でのエア溜りやよどみの発生を効果的に防止でき、シリンダヘッド４０の冷却性能を良好な状態に維持できる。
【００３５】
しかも、各プラグホール壁９１が隔壁１００で接続されるため、ヘッド本体４１鋳造時には、隔壁１００部分がプラグホール壁９１周りへの溶湯経路となる。ヘッド本体４１のプラグホール壁９１の周囲には吸気ポート壁１０１及び排気ポート壁１０２等が密集した状態となっているが、この部位に溶湯経路が追加されることで溶湯の湯流れを良好にして鋳造品質を向上させると共に歩留りを良くすることができる。
さらにまた、ヘッド本体４１における各シリンダ５０間の部位が、その上方のヘッド側ウォータジャケット６０内に設けた隔壁１００により補強されることとなる。ヘッド本体４１における各シリンダ５０間の部位は燃焼室をシールするために所定の強度剛性を必要とするが、この部位が隔壁１００により補強されることでヘッド本体４１の薄肉化が可能となり軽量化を図ることができる。
【００３６】
次いで、この発明の第二の実施の形態を、図１から図６を援用し図７、図８に基づいて説明する。
この実施の形態は、第一の実施の形態に対し、前記各隔壁１００に設けたエア抜き孔にかわり、各隔壁１００の上方に鋳造時に要する砂抜き孔１１０を閉塞するための砂抜き孔用のプラグ（砂抜きプラグ）１１１を設け、かつ、各隔壁１００の上縁とプラグ１１１の先端との間に間隙Ｓを設けた点で異なる。なお、第一の実施の形態と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図７に示すように、各シリンダ５０に対応する四つのプラグホール壁９１の前後には、吸気バルブ７５及び排気バルブ７６のバルブリフタ７９，８３を摺動自在に支持するガイド壁１１２，１１３が各々一対設けられる。各一対のガイド壁１１２，１１３間、及び最右側の各ガイド壁１１２，１１３とカムチェーンケース１１４との間には、吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６のジャーナル部を回転自在に支持する軸受け８７が各々設けられる。最右側の各ガイド壁１１２，１１３とカムチェーンケース１１４との間に設けられる軸受け８７の摺動面には油溝８８及びこの油溝８８内に開口するオイル経路８９が形成され、オイル経路８９から供給されたエンジンオイルが油溝８８及び各カムシャフト８５，８６の中空部を通じて各摺動面に供給される。各軸受け８７の前後にはベアリングキャップを固定するためのボルト孔８７ａが各々形成される。
【００３８】
図８を併せて参照し、各燃焼室の天上部を形成するヘッド本体４１の底壁１１５には、プラグホール９０に挿入された点火プラグ７０を螺着させるネジ孔１１６が形成される。また、底壁１１５の上方には上部隔壁１１７が設けられ、この上部隔壁１１７と底壁１１５とで挟まれ閉塞された空間がヘッド側ウォータジャケット６０となる。各隔壁１００は底壁１１５上面から上部隔壁１１７下面に渡って立設され、隣接するプラグホール壁９１間でヘッド側ウォータジャケット６０を隔てている。
【００３９】
ここで、鋳造品であるヘッド本体４１において、ヘッド側ウォータジャケット６０は、成形型内に専用砂を固めた中子をセットし、鋳造後に中子を砕き砂として外部に抜き出すことで形成されるが、このために適宜必要な砂抜き孔１１０が、各隔壁１００上方の上部隔壁１１７に各々設けられる。これら各砂抜き孔１１０により隔壁１００の上縁部が一部切除され、ヘッド側ウォータジャケット６０が外部に開口して砂抜きが可能となる。そして、砂抜き後には、各砂抜き孔にプラグ１１１を螺着しこれらを閉塞することで、ヘッド側ウォータジャケット６０内に冷却水を流入可能となる。
【００４０】
各プラグ１１１の先端部には、隔壁１００の厚さを越える径を有するパイロット部１１８が設けられる。このパイロット部１１８の先端は扁平の円錐状とされ、この円錐部１１９に対応するすり鉢状の整合部１２０が、各隔壁１００の切除部に形成される。そして、プラグ１１１を砂抜き孔１１０に螺着した状態で、円錐部１１９と整合部１２０との間には間隙Ｓが生じるように設定されており、排気ポート側水路６０ｂ内の冷却水の一部を間隙Ｓから吸気ポート側水路６０ａへ流入可能となっている。この間隙Ｓが第一の実施の形態におけるエア抜き孔と同様に機能し、隔壁１００周辺でのエア溜りの発生が抑えられると共に冷却水のよどみの発生も効果的に防止できる。
【００４１】
上記第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様、シリンダヘッド４０を均等に冷却し、シリンダヘッド４０の外部の冷却水用配管を簡潔にし、ヘッド本体４１の生産性を良好にすると共に軽量化を図ることができる。そして、隔壁１００の一部を切除する砂抜き孔１１０を設けることで、ヘッド本体４１鋳造後にはヘッド側ウォータジャケット６０の吸気ポート側水路６０ａ及び排気ポート側水路６０ｂから同時に砂抜きでき、かつ、この砂抜き孔用のプラグ１１１と隔壁１００との間に間隙Ｓを設けることで、冷却水の流径が大きく変化する隔壁１００周辺でのエア溜りや局所ボイリング等を確実に防止して冷却性能を良好な状態に維持できる。
【００４２】
なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、複数の気筒を有するエンジンであれば並列四気筒型でなくてもよい。また、この発明は自動二輪車に限らず、三輪及び四輪の車両はもちろん、多気筒水冷式の内燃機関全般に適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明は以下の作用効果を奏する。
【００４４】
本発明によれば、プラグホール壁間に設けられた隔壁により冷却水をシリンダ列方向両側から下流側に向かわせることが可能となるため、シリンダ列方向で冷却水の流れを均一化することが容易となり、均等な冷却を行うことができる。
また、各プラグホール壁を隔壁で接続することとなり、吸気経路及び排気経路等が密集するプラグホール壁周りの湯流れを良好にできるため、鋳造不良の発生を抑えて歩留りを向上させることができる。
さらに、シリンダヘッドにおける各シリンダ間のシリンダブロックとの合わせ面が隔壁により補強されるため、前記合わせ面周辺の薄肉化が可能となり軽量化を図ることができる。
そして、砂抜きプラグと隔壁との間に間隙を設けることで、各プラグホール壁間での冷却水のエア溜りやよどみを抑え、局所ボイリング等の発生を防止して冷却性能を良好な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態における自動二輪車の側面図である。
【図２】 エンジン周辺の側面図である。
【図３】 冷却水の循環経路の斜視説明図である。
【図４】 ヘッド本体の側面説明図である。
【図５】 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】 図４におけるヘッド側ウォータジャケットの説明図である。
【図７】 この発明の第二の実施の形態におけるヘッド本体の上面図である。
【図８】 図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
４１ ヘッド本体
６０ ヘッド側ウォータジャケット（ウォータジャケット）
９０ プラグホール
９１ プラグホール壁
１００ 隔壁
１１０ 砂抜き孔
１１１ プラグ（砂抜きプラグ）
【発明の属する技術分野】
この発明は、水冷式多気筒内燃機関のシリンダヘッドに関し、特に冷却水の流れ、及びその生産性に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用レシプロエンジン等の内燃機関は冷却性能が高い水冷式が採用されることが多い。このような内燃機関のシリンダヘッドの中には、シリンダ列方向に沿って形成される二つの冷却水通路に渡って冷却水の流れを積極的に作り出すようにしたり（例えば、特許文献１，２参照。）、シリンダ列方向略中央に冷却水出口を設けると共にシリンダ列方向へ延びてウォータジャケット内部を前記出口側と主水路側とに区画する壁を設け、ウォータジャケットを流れる冷却水が前記主水路のシリンダ列方向両側から出口側に流入して冷却水出口に向かうようにしたり（例えば、特許文献３参照。）している。このように冷却水の流れの均一化を図ることは、シリンダヘッドのシリンダ列方向での温度勾配の発生を抑えるために有効である。
【０００３】
【特許文献１】
特公平１−４０２１８号公報
【特許文献２】
実公平２−５０８１号公報
【特許文献３】
特開２０００−８７７９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリンダヘッドは一般的に鋳造品であり、多数の動弁系を保持するための複雑な構造を有していることから、冷却水の流れの均一化を図ると共に、生産性を向上させ、かつ軽量化を可能とする新たな構造が要望されている。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のシリンダヘッドにおいて、冷却水の流れを良好に保ちつつ生産性を向上させ、かつ軽量化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、一方向に並ぶ複数の気筒を有し、該各気筒が、気筒配列方向端部に配置される端部気筒と該端部気筒間に配置される中間気筒とからなる内燃機関のシリンダヘッドにおいて、ヘッド本体（例えば、実施の形態におけるヘッド本体４１）のウォータジャケット（例えば実施の形態におけるヘッド側ウォータジャケット６０）内にプラグホール（例えば、実施の形態におけるプラグホール９０）を形成する複数のプラグホール壁（例えば、実施の形態におけるプラグホール壁９１）を設けると共に、該プラグホール壁間に前記ウォータジャケットの内部を隔てる隔壁（例えば、実施の形態における隔壁１００）を設け、前記ヘッド本体には、気筒配列方向中央部の排気側にシリンダブロックからの冷却水入口を設けると共に気筒配列方向中央部の吸気側に冷却水出口を設けて冷却水路を形成し、前記隔壁は、シリンダ軸方向視にて前記中間気筒と端部気筒との間で排気側に凸状をなして前記冷却水路の絞り部を形成し、該絞り部にて前記隔壁の一部を砂抜き孔（例えば、実施の形態における砂抜き孔１１０）により切除し、該砂抜き孔に装着される砂抜きプラグ（例えば、実施の形態におけるプラグ１１１）と前記隔壁との間に間隙を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、一方向に並ぶ複数の気筒を有し、該各気筒が、気筒配列方向端部に配置される端部気筒と該端部気筒間に配置される中間気筒とからなり、かつ気筒配列方向視で排気側に傾斜する内燃機関のシリンダヘッドにおいて、ヘッド本体（例えば、実施の形態におけるヘッド本体４１）のウォータジャケット（例えば、実施の形態におけるヘッド側ウォータジャケット６０）内にプラグホール（例えば、実施の形態におけるプラグホール９０）を形成する複数のプラグホール壁（例えば、実施の形態におけるプラグホール壁９１）を設けると共に、該プラグホール壁間に前記ウォータジャケットの内部を隔てる隔壁（例えば、実施の形態における隔壁１００）を設け、前記ヘッド本体には、気筒配列方向中央部の排気側にシリンダブロックからの冷却水入口を設けると共に気筒配列方向中央部の吸気側に冷却水出口を設けて冷却水路を形成し、前記隔壁は、シリンダ軸方向視にて前記中間気筒と端部気筒との間で排気側に凸状をなして前記冷却水路の絞り部を形成し、気筒配列方向両側の絞り部間にて前記隔壁の一部を砂抜き孔（例えば、実施の形態における砂抜き孔１１０）により切除し、該砂抜き孔に装着される砂抜きプラグ（例えば、実施の形態におけるプラグ１１１）と前記隔壁との間に間隙を設けたことを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記砂抜きプラグの先端部を円錐状とし、該砂抜きプラグの先端部と前記隔壁との間にＶ字状の前記間隙を形成したことを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記冷却水路は、前記冷却水入口から気筒配列方向外側に向かい、前記端部気筒の気筒配列方向外側にて排気側から吸気側に移行した後、気筒配列方向内側に向かって前記冷却水出口に至ることを特徴とする。
【０００８】
上記内燃機関のシリンダヘッドによれば、各プラグホール壁間に設けた隔壁により隔てられたウォータジャケットの上流側を流れる冷却水をシリンダ列方向両側から下流側に向かわせることが可能となる。
また、各プラグホール壁を隔壁で接続することとなり、シリンダヘッド鋳造時には、隔壁部分がプラグホール壁周りへの溶湯経路となって、吸気経路及び排気経路等が密集するプラグホール壁周りの湯流れを良好にすることができる。
さらに、シリンダヘッドにおける各シリンダ間のシリンダブロックとの合わせ面が、その上方のウォータジャケット内に配設される隔壁により補強されるため、シリンダヘッドの前記合わせ面周辺の薄肉化が可能となる。
そして、隔壁の一部を切除する砂抜き孔を設けることで、鋳造後には隔壁で隔てられたウォータジャケットの両水路から同時に砂抜きでき、かつ、砂抜きプラグと隔壁との間に間隙を設けることで、各プラグホール壁間での冷却水のエア溜りやよどみを抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、自動二輪車１の前輪２を軸支するフロントフォーク３はステアリングステム４を介して車体フレーム５の前端部に設けられたヘッドパイプ６に操舵可能に枢支され、後輪７を軸支するリアフォーク８は車体フレーム５の中間部に設けられたピボット部９及びエンジン本体１５に揺動可能に枢支される。リアフォーク８のピボット軸近傍には、後輪７及びリアフォーク８を介して車体に衝撃が加わらないよう衝撃を吸収するリアクッション１０の上端が取り付けられ、リアクッションユニット１０の下端がエンジン本体１５の下部にリンク機構１１を介して取り付けられる。
ヘッドパイプ６の上部からは車体フレーム５のメインフレーム１２が左右に分かれて後方下側に延び、その後端部が下方に屈曲してピポット部９に連なる。メインフレーム１２の後方には車体フレーム５のシートフレーム１３が連結される。メインフレーム１２の上方には燃料タンク１４が配設され、メインフレーム１２の下方には、この発明に係る水冷式並列四気筒型エンジン（内燃機関）のエンジン本体１５が配設される。
【００１０】
燃料タンク１４の後方には運転者用のシート１６及び後部搭乗者用のピリオンシート１７が各々シートフレーム１３に支持される。また、メインフレーム１２のピボット部９の後部には運転者用のステップ１８が取り付けられ、シートフレーム１３の下部には後部搭乗者用のステップ１９が取り付けられる。さらに、フロントフォーク３の上端部には左右一対のハンドル２０が取り付けられる。
フロントフォーク３の下端部にはブレーキキャリパ２１が取り付けられ、前輪２にはブレーキキャリパ２１に対応するブレーキロータ２２が取り付けられてフロントブレーキ装置２３が構成される。なお、後輪７の右側には、前輪２のフロントブレーキ装置２３と同様の構成を有するリアブレーキ装置（図示略）が設けられる。
自動二輪車１の車体前部はフロントカウル２４により覆われ、シートフレーム１３周辺はリアカウル２５により覆われる。後輪７の左側にはリアスプロケット２６が取り付けられ、このリアスプロケット２６とエンジン本体１５の後部左側に配設されるドライブスプロケット２７とにドライブチェーン２８が掛け回されてエンジンの駆動力を後輪７に伝達可能である。車体フレーム５の左側下部には格納可能なサイドスタンド２９が配設され、自動二輪車１をその車体が左側に傾斜した起立状態で支持可能である。
【００１１】
エンジン本体１５のシリンダ本体３０はクランクケース３１上にやや前傾した状態で配設される。シリンダ本体３０の後部には各気筒に対応するスロットルボディ３２が接続され、各スロットルボディ３２はメインフレーム１２と燃料タンク１４との間に配置されたエアクリーナケース３３に接続される。また、シリンダ本体３０の前部には各気筒に対応する排気管３４が接続される。排気管３４はシリンダ本体３０の前壁から下方に向かって湾曲し、クランクケース３１下方を通過した後にピボット部９後方で上方に向かって屈曲してシートフレーム１３に支持されたサイレンサ３５に接続される。
【００１２】
排気管３４の前方にはラジエタ３６がシリンダ本体３０と同様やや前傾した姿勢で配設される。ラジエタ３６はその前面側が凹状に湾曲したラウンド型であると共に、図３に示すように、ラジエタコア３６ａの右側に冷却水の流入側タンク３７が、左側に流出側タンク３８が設けられたクロスフロー型であり、上下方向でシリンダ本体３０の上部からクランクケース３１の下部に渡るように設けられる。ラジエタコア３６ａの上部背面側には左右一対のラジエタファン３９が取り付けられる。
【００１３】
図２を併せて参照し、エンジン本体１５は、そのシリンダ本体３０の主要部品であるシリンダヘッド４０及びシリンダブロック４３とクランクケース３１とを備えている。シリンダヘッド４０はヘッド本体４１とヘッドカバー４２とに分割構成され、クランクケース３１はアッパーケース４４とロアケース４５とに分割構成される。アッパーケース４４とシリンダブロック４３とは一体成形され、ロアケース４５の下にはオイルパン４６が取り付けられる。ここで、ヘッド本体４１はアルミ合金製の鋳造品である。
【００１４】
クランクケース３１内には車体幅方向に平行な軸線Ｃを有するクランクシャフト４７が配設される。また、クランクケース３１の後部には変速機ケース４８が連なり、この変速機ケース４８内に変速機及びクラッチ機構（何れも図示略）が各々配設される。シリンダブロック４３には四つのシリンダ５０が車体幅方向に並んで形成され、これらシリンダ５０内にピストン５１が摺動可能に嵌装される。各ピストン５１にはピストンピン５２を介してコンロッド５３が回転自在に連結されると共に、コンロッド５３の大端部がクランクシャフト４７のクランクピン５４に回転自在に連結され、ピストン５１の往復運動が軸線Ｃを中心とした回転運動に変換される。
【００１５】
図３を併せて参照し、ロアケース４５の左側には、クランクシャフト４７の回転に伴い作動するウォータポンプ５５が配設される。このウォータポンプ５５にはラジエタ３６の流出側タンク３８に通じる流出側ラジエタホース５６と、シリンダブロック４３のシリンダ側ウォータジャケット５７に通じる冷却水導入ホース５８とが接続される。シリンダ側ウォータジャケット５７への冷却水入口（図示略）はシリンダブロック４３の左側下部に設けられ、この冷却水入口から流入した冷却水が、シリンダ側ウォータジャケット５７を通過した後にシリンダヘッド４０のヘッド側ウォータジャケット６０に流入する。
【００１６】
シリンダヘッド４０の後部にはヘッド側ウォータジャケット６０からの冷却水出口６１が設けられ、この冷却水出口６１にサーモスタット６２が直接取り付けられる。このサーモスタット６２の冷却水出口にはラジエタ３６の流入側タンク３７に通じる流入側ラジエタホース６３が接続されると共に、サーモスタット６２とウォータポンプ５５との間にはバイパスホース６４が配される。
【００１７】
そして、クランクシャフト４７の回転に伴いウォータポンプ５５が作動すると、流出側ラジエタホース５６を通じてラジエタ３６の流出側タンク３８から導出された冷却水が冷却水導入ホース５８を経てシリンダ側ウォータジャケット５７内に導入される。シリンダ側ウォータジャケット５７を通過した冷却水はヘッド側ウォータジャケット６０に導入され、これを通過した後に冷却水出口６１からサーモスタット６２及び流入側ラジエタホース６３を経てラジエタ３６の流入側タンク３７に導入される。この冷却水がラジエタコア３６ａを通過して放熱すると共に流入側タンク３７に戻り、前述の経路を繰り返し循環する。
【００１８】
上記循環において、サーモスタット６２を通過する冷却水が一定温度以下であれば、冷却水がサーモスタット６２からバイパスホース６４を通じてウォータポンプ５５に送られラジエタ３６を介さずに循環する。また、サーモスタット６２を通過する冷却水が一定温度以上になるとラジエタファン３９が作動して冷却水を強制冷却する。
【００１９】
また、ロアケース４５の前部には、エンジン各部を潤滑するエンジンオイルを冷却する水冷式のオイルクーラ６５が取り付けられている。このオイルクーラ６５には冷却水導入ホース５８の途中に設けられた分岐管６６及び導入ホース６７から冷却水が導入されると共に、オイルクーラ６５から導出された冷却水は流出側ラジエタホース５６の途中に設けられた分岐管６８及び導出ホース６９を経てウォータポンプ５５に戻される。
【００２０】
図４を併せて参照し、シリンダヘッド４０のヘッド本体４１には、各燃焼室内に臨ませるように点火プラグ７０が螺着され、かつ各燃焼室と外部とを連通する吸気ポート７１及び排気ポート７２が各々形成される。各吸気ポート７１の外部側の開口にはスロットルボディ３２が接続され、各排気ポート７２の外部側の開口には排気管３４が接続される。また、各吸気ポート７１及び排気ポート７２の燃焼室側の開口には各々バルブシート７３，７４が装着され、かつ、これら開口が吸気バルブ７５及び排気バルブ７６の作動により各々開閉可能である。
【００２１】
吸気バルブ７５は、吸気ポート７１の開口を実際に開閉する傘状の弁体を有するバルブステム７７と、バルブステム７７を上方に付勢し弁体のフェース面をバルブシート７３に押し付けて開口を閉状態とするバルブスプリング７８と、バルブステム７７の上端に装着された筒上のバルブリフタ７９等から構成され、バルブステム７７はヘッド本体４１に装着されたバルブガイド８０に摺動可能に挿入される。また、排気バルブ７６も吸気バルブ７５と同様の構成を有する。すなわち、バルブステム８１、バルブスプリング８２、バルブリフタ８３等から構成される。
【００２２】
各吸気バルブ７５及び排気バルブ７６の上方には、これらを作動させる吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６が、クランクシャフト４７の軸線Ｃと平行に配設される。これら吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６の周面には、各吸気バルブ７５及び排気バルブ７６に対応する吸気側カム及び排気側カムが設けられる。そして、これらカムシャフト８５，８６がヘッド本体４１の軸受け８７と不図示のベアリングキャップとにより回転自在に支持される。
【００２３】
各カムシャフト８５，８６は中空とされ、その中空部がエンジンオイルの通路となって所定の油孔から各摺動面にエンジンオイルが供給される。また、各カムシャフト８５，８６の右端には不図示のカムスプロケットがそれぞれ設けられ、このカムスプロケットに巻回されるカムチェーンを介して各カムシャフト８５，８６がクランクシャフト４７と連係されている。そして、クランクシャフト４７の回転に伴い、各カムシャフト８５，８６が回転して吸気バルブ７５及び排気バルブ７６を作動させる。
【００２４】
図５を併せて参照し、ヘッド本体４１には、車体幅方向に並ぶ四つのシリンダ５０に対応するプラグホール９０が各々設けられ、点火プラグ７０を燃焼室天上部の中心付近に螺着可能としている。
吸気ポート７１は、一つの燃焼室に対し、外部に開口する主吸気経路９２から二つに分岐して分岐通路９３が形成されたもので、各分岐通路９３がそれぞれ燃焼室に開口し、これら二つの開口がプラグホール９０の後方に配置されると共に各開口にバルブシート７３が装着される。また、排気ポート７２の燃焼室への開口も一つの燃焼室に対して二つ形成され、これら二つの開口がプラグホール９０の前方に配置されると共に各開口にバルブシート７４が装着される。つまり、排気ポート７２の二つの分岐通路９４が燃焼室に通じており、これら二つの分岐通路９４が集合して主排気通路９５となる。
【００２５】
ヘッド本体４１におけるシリンダブロック４３との合わせ面４１ａには、シリンダ側ウォータジャケット５７とヘッド側ウォータジャケット６０とを連通可能な連通口９６が複数形成される。具体的には、合わせ面４１ａにおける各排気ポート７２開口の前方には前部連通口９６ａが各々設けられ、これら各前部連通口９６ａがヘッド本体４１の前面に沿う略方形に形成される。同様に、各吸気ポート７１開口の後方には後部連通口９６ｂが各々設けられ、これら各後部連通口９６ｂがヘッド本体４１の後面に沿う略方形に形成される。
【００２６】
また、各シリンダ５０を左から順に一番シリンダ、二番シリンダ・・・とすると、合わせ面４１ａにおいて、一番シリンダ及び四番シリンダの排気ポート７２開口及び吸気ポート７１開口のシリンダ列方向外側には、ヘッド本体４１の側面に沿う略長円状とされる側部連通口９６ｃが各々設けられる。さらに、各シリンダ５０間には、略三角形状とされる前後一対の中間連通口９６ｄが各々設けられる。
【００２７】
ヘッド側ウォータジャケット６０への冷却水の流入は、ヘッド本体とシリンダブロック４３との間に介装されるヘッドガスケットに形成される貫通孔によって制御される。つまり、ヘッドガスケットに形成される貫通孔の形状、位置、及び面積を調整し、各連通口９６への冷却水の流入を任意に停止又は絞ることで、ヘッド本体４１内で比較的複雑に配されるヘッド側ウォータジャケット６０における冷却水の流量バランス等を制御している。そして、この実施の形態では、各連通口９６の内、二番シリンダ及び三番シリンダの間であって前側（排気ポート７２側）の中間連通口９６ｄと、その両側に位置する前部連通口９６ａとを主にヘッド側ウォータジャケット６０内に冷却水が流入する。
【００２８】
ヘッド本体４１には、プラグホール９０を形成する円筒状のプラグホール壁９１、吸気ポート７１及び排気ポート７２を形成する分岐管状の吸気ポート壁１０１及び排気ポート壁１０２、ヘッド本体４１とシリンダブロック４３とを結合するためのボス１０３等が形成される。吸気ポート壁１０１及び排気ポート壁１０２におけるバルブシート７３，７４近傍の部位はプラグホール壁９１の周囲で密集しており、これら各壁の近接部分が融合するように一体成形される。ヘッド側ウォータジャケット６０は、これらプラグホール壁９１、吸気ポート壁１０１、排気ポート壁１０２、及びボス１０３等を避けつつヘッド本体４１内に配設される。つまり、各壁の一部はヘッド側ウォータジャケット６０内に設けられていることとなる。
【００２９】
ここで、ヘッド側ウォータジャケット６０内であって隣接するプラグホール壁９１間には、これらを互いに接続するように掛け渡される隔壁（接続壁）１００が各々設けられる。これら各隔壁１００は、ヘッド側ウォータジャケット６０の上下に渡ってシリンダ軸と略平行に立設されるもので、ヘッド本体４１と一体成形される。これら隔壁１００によって、ヘッド側ウォータジャケット６０の水路が、一番シリンダ用のプラグホール壁９１と四番シリンダ用のプラグホール壁９１との間で、吸気ポート側水路６０ａと排気ポート側水路６０ｂとに隔てられる（図６参照）。
【００３０】
さらに図６を参照し、前記中間連通口９６ｄ及びその左右の前側連通口９６ａからヘッド側ウォータジャケット６０内に流入した冷却水は、各シリンダ５０の排気ポート壁１０２の上方及び下方を通過しつつ、プラグホール９０前方及び排気ポート７２のバルブシート７４周辺を冷却しながらシリンダ列方向外側に向かって流れる（図中矢印Ｄ）。一番シリンダ及び四番シリンダの外側に達した冷却水は、排気ポート側水路６０ｂから吸気ポート側水路６０ａに移行し、各シリンダ５０の吸気ポート壁１０１の上方及び下方を通過しつつ、プラグホール９０後方及び吸気ポート７１のバルブシート７３周辺を冷却しながらシリンダ列方向内側に向かって流れる（図中矢印Ｅ）。そして、二番シリンダ及び三番シリンダ間後方に設けられた冷却水出口６１より、冷却水がヘッド側ウォータジャケット６０外部に流出し（図中矢印Ｆ）、この冷却水出口６１に直に取り付けられたサーモスタット６２に送られる。
【００３１】
二番シリンダ及び三番シリンダ間に設けられる隔壁１００ａは、冷却水のフローパターンの関係上、若干吸気ポート７１側に凸の弧状に形成される。また、一番シリンダ及び二番シリンダ間と、三番シリンダ及び四番シリンダ間とに設けられる隔壁１００ｂは、排気ポート７２側に凸のくの字型に形成され、ヘッド側ウォータジャケット６０の上流側であり比較的流速が速い排気ポート側水路６０ｂでの冷却水の渦等が発生することを防止している（図５参照）。なお、隔壁１００ｂの両端部には、ヘッドカバー４２上方に設けられるブリーザ室１０４（図２参照）固定ボルト用のボス１０５が設けられる。
【００３２】
さらに、各隔壁１００には、その上部に空気溜り防止用のエア抜き孔（図示略）が設けられており、プラグホール壁９１周辺に対して大きく流径が変化する隔壁１００周辺でのエア溜りを抑えると共に、エア抜き孔から冷却水の一部が排気ポート側水路６０ｂから吸気ポート側水路６０ａへ流れることで、隔壁１００周辺での冷却水のよどみの発生も効果的に防止できる。なお、エア抜き孔から吸気ポート側水路６０ａへ流れる冷却水の流量は、一番シリンダ及び四番シリンダの外側から吸気ポート側水路６０ａへ流入する冷却水の流量に対して十分少量であり、ヘッド側ウォータジャケット６０内の冷却水の流れは図６に示した流れに保たれる。
【００３３】
上記第一の実施の形態によれば、ヘッド側ウォータジャケット６０内にプラグホール壁９１を互いに接続する隔壁１００を設けたことで、ヘッド側ウォータジャケット６０が吸気ポート側水路６０ａと排気ポート側水路６０ｂとに隔てられ、ヘッド側ウォータジャケット６０内に流入した冷却水が排気ポート側水路６０ｂを通過した後に一番シリンダ及び四番シリンダのシリンダ列方向外側で折り返して吸気ポート側水路６０ａを通過し、シリンダ列方向略中央に設けられる冷却水出口６１で一箇所に集合してヘッド側ウォータジャケット６０外部に流出する。
【００３４】
これにより、冷却水がヘッド側ウォータジャケット６０内をシリンダ列方向両外側まで均一に流れることとなり、シリンダ列方向での温度勾配の発生を抑え、シリンダヘッド４０を均等に冷却することができる。
また、ヘッド側ウォータジャケット６０内を流れる冷却水を、シリンダ列方向略中央に設けられる冷却水出口６１で一箇所に集合させて外部に導出することができるため、シリンダヘッド４０外部の冷却水用配管を簡潔にできる。
さらに、各隔壁１００にエア抜き孔を設けることで、隔壁１００周辺でのエア溜りやよどみの発生を効果的に防止でき、シリンダヘッド４０の冷却性能を良好な状態に維持できる。
【００３５】
しかも、各プラグホール壁９１が隔壁１００で接続されるため、ヘッド本体４１鋳造時には、隔壁１００部分がプラグホール壁９１周りへの溶湯経路となる。ヘッド本体４１のプラグホール壁９１の周囲には吸気ポート壁１０１及び排気ポート壁１０２等が密集した状態となっているが、この部位に溶湯経路が追加されることで溶湯の湯流れを良好にして鋳造品質を向上させると共に歩留りを良くすることができる。
さらにまた、ヘッド本体４１における各シリンダ５０間の部位が、その上方のヘッド側ウォータジャケット６０内に設けた隔壁１００により補強されることとなる。ヘッド本体４１における各シリンダ５０間の部位は燃焼室をシールするために所定の強度剛性を必要とするが、この部位が隔壁１００により補強されることでヘッド本体４１の薄肉化が可能となり軽量化を図ることができる。
【００３６】
次いで、この発明の第二の実施の形態を、図１から図６を援用し図７、図８に基づいて説明する。
この実施の形態は、第一の実施の形態に対し、前記各隔壁１００に設けたエア抜き孔にかわり、各隔壁１００の上方に鋳造時に要する砂抜き孔１１０を閉塞するための砂抜き孔用のプラグ（砂抜きプラグ）１１１を設け、かつ、各隔壁１００の上縁とプラグ１１１の先端との間に間隙Ｓを設けた点で異なる。なお、第一の実施の形態と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図７に示すように、各シリンダ５０に対応する四つのプラグホール壁９１の前後には、吸気バルブ７５及び排気バルブ７６のバルブリフタ７９，８３を摺動自在に支持するガイド壁１１２，１１３が各々一対設けられる。各一対のガイド壁１１２，１１３間、及び最右側の各ガイド壁１１２，１１３とカムチェーンケース１１４との間には、吸気側カムシャフト８５及び排気側カムシャフト８６のジャーナル部を回転自在に支持する軸受け８７が各々設けられる。最右側の各ガイド壁１１２，１１３とカムチェーンケース１１４との間に設けられる軸受け８７の摺動面には油溝８８及びこの油溝８８内に開口するオイル経路８９が形成され、オイル経路８９から供給されたエンジンオイルが油溝８８及び各カムシャフト８５，８６の中空部を通じて各摺動面に供給される。各軸受け８７の前後にはベアリングキャップを固定するためのボルト孔８７ａが各々形成される。
【００３８】
図８を併せて参照し、各燃焼室の天上部を形成するヘッド本体４１の底壁１１５には、プラグホール９０に挿入された点火プラグ７０を螺着させるネジ孔１１６が形成される。また、底壁１１５の上方には上部隔壁１１７が設けられ、この上部隔壁１１７と底壁１１５とで挟まれ閉塞された空間がヘッド側ウォータジャケット６０となる。各隔壁１００は底壁１１５上面から上部隔壁１１７下面に渡って立設され、隣接するプラグホール壁９１間でヘッド側ウォータジャケット６０を隔てている。
【００３９】
ここで、鋳造品であるヘッド本体４１において、ヘッド側ウォータジャケット６０は、成形型内に専用砂を固めた中子をセットし、鋳造後に中子を砕き砂として外部に抜き出すことで形成されるが、このために適宜必要な砂抜き孔１１０が、各隔壁１００上方の上部隔壁１１７に各々設けられる。これら各砂抜き孔１１０により隔壁１００の上縁部が一部切除され、ヘッド側ウォータジャケット６０が外部に開口して砂抜きが可能となる。そして、砂抜き後には、各砂抜き孔にプラグ１１１を螺着しこれらを閉塞することで、ヘッド側ウォータジャケット６０内に冷却水を流入可能となる。
【００４０】
各プラグ１１１の先端部には、隔壁１００の厚さを越える径を有するパイロット部１１８が設けられる。このパイロット部１１８の先端は扁平の円錐状とされ、この円錐部１１９に対応するすり鉢状の整合部１２０が、各隔壁１００の切除部に形成される。そして、プラグ１１１を砂抜き孔１１０に螺着した状態で、円錐部１１９と整合部１２０との間には間隙Ｓが生じるように設定されており、排気ポート側水路６０ｂ内の冷却水の一部を間隙Ｓから吸気ポート側水路６０ａへ流入可能となっている。この間隙Ｓが第一の実施の形態におけるエア抜き孔と同様に機能し、隔壁１００周辺でのエア溜りの発生が抑えられると共に冷却水のよどみの発生も効果的に防止できる。
【００４１】
上記第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様、シリンダヘッド４０を均等に冷却し、シリンダヘッド４０の外部の冷却水用配管を簡潔にし、ヘッド本体４１の生産性を良好にすると共に軽量化を図ることができる。そして、隔壁１００の一部を切除する砂抜き孔１１０を設けることで、ヘッド本体４１鋳造後にはヘッド側ウォータジャケット６０の吸気ポート側水路６０ａ及び排気ポート側水路６０ｂから同時に砂抜きでき、かつ、この砂抜き孔用のプラグ１１１と隔壁１００との間に間隙Ｓを設けることで、冷却水の流径が大きく変化する隔壁１００周辺でのエア溜りや局所ボイリング等を確実に防止して冷却性能を良好な状態に維持できる。
【００４２】
なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、複数の気筒を有するエンジンであれば並列四気筒型でなくてもよい。また、この発明は自動二輪車に限らず、三輪及び四輪の車両はもちろん、多気筒水冷式の内燃機関全般に適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明は以下の作用効果を奏する。
【００４４】
本発明によれば、プラグホール壁間に設けられた隔壁により冷却水をシリンダ列方向両側から下流側に向かわせることが可能となるため、シリンダ列方向で冷却水の流れを均一化することが容易となり、均等な冷却を行うことができる。
また、各プラグホール壁を隔壁で接続することとなり、吸気経路及び排気経路等が密集するプラグホール壁周りの湯流れを良好にできるため、鋳造不良の発生を抑えて歩留りを向上させることができる。
さらに、シリンダヘッドにおける各シリンダ間のシリンダブロックとの合わせ面が隔壁により補強されるため、前記合わせ面周辺の薄肉化が可能となり軽量化を図ることができる。
そして、砂抜きプラグと隔壁との間に間隙を設けることで、各プラグホール壁間での冷却水のエア溜りやよどみを抑え、局所ボイリング等の発生を防止して冷却性能を良好な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態における自動二輪車の側面図である。
【図２】 エンジン周辺の側面図である。
【図３】 冷却水の循環経路の斜視説明図である。
【図４】 ヘッド本体の側面説明図である。
【図５】 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】 図４におけるヘッド側ウォータジャケットの説明図である。
【図７】 この発明の第二の実施の形態におけるヘッド本体の上面図である。
【図８】 図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
４１ ヘッド本体
６０ ヘッド側ウォータジャケット（ウォータジャケット）
９０ プラグホール
９１ プラグホール壁
１００ 隔壁
１１０ 砂抜き孔
１１１ プラグ（砂抜きプラグ）
Claims (4)
- 一方向に並ぶ複数の気筒を有し、該各気筒が、気筒配列方向端部に配置される端部気筒と該端部気筒間に配置される中間気筒とからなる内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
ヘッド本体のウォータジャケット内にプラグホールを形成する複数のプラグホール壁を設けると共に、該プラグホール壁間に前記ウォータジャケットの内部を隔てる隔壁を設け、
前記ヘッド本体には、気筒配列方向中央部の排気側にシリンダブロックからの冷却水入口を設けると共に気筒配列方向中央部の吸気側に冷却水出口を設けて冷却水路を形成し、
前記隔壁は、シリンダ軸方向視にて前記中間気筒と端部気筒との間で排気側に凸状をなして前記冷却水路の絞り部を形成し、
該絞り部にて前記隔壁の一部を砂抜き孔により切除し、該砂抜き孔に装着される砂抜きプラグと前記隔壁との間に間隙を設けたことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 一方向に並ぶ複数の気筒を有し、該各気筒が、気筒配列方向端部に配置される端部気筒と該端部気筒間に配置される中間気筒とからなり、かつ気筒配列方向視で排気側に傾斜する内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
ヘッド本体のウォータジャケット内にプラグホールを形成する複数のプラグホール壁を設けると共に、該プラグホール壁間に前記ウォータジャケットの内部を隔てる隔壁を設け、
前記ヘッド本体には、気筒配列方向中央部の排気側にシリンダブロックからの冷却水入口を設けると共に気筒配列方向中央部の吸気側に冷却水出口を設けて冷却水路を形成し、
前記隔壁は、シリンダ軸方向視にて前記中間気筒と端部気筒との間で排気側に凸状をなして前記冷却水路の絞り部を形成し、
気筒配列方向両側の絞り部間にて前記隔壁の一部を砂抜き孔により切除し、該砂抜き孔に装着される砂抜きプラグと前記隔壁との間に間隙を設けたことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 前記砂抜きプラグの先端部を円錐状とし、該砂抜きプラグの先端部と前記隔壁との間にＶ字状の前記間隙を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
- 前記冷却水路は、前記冷却水入口から気筒配列方向外側に向かい、前記端部気筒の気筒配列方向外側にて排気側から吸気側に移行した後、気筒配列方向内側に向かって前記冷却水出口に至ることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関のシリンダヘッド。
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