JP4438643B2 - エンジンのシリンダヘッド構造 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンのシリンダヘッド構造に関し、特に、冷却性能向上を図るエンジンのシリンダヘッド構造に関する。

近年、エンジンの動弁機構では、吸排気効率の高い吸気二弁、排気二弁の動弁機構が多用されている。

そして、こうしたエンジンでは、エンジン本体のコンパクト化とともに高出力化が望まれる。そこで、高出力化に伴うエンジンの熱負荷への対応が求められる。

特に、燃焼室周辺や排気ポート周辺の冷却性能を高めることは、重要であり、この周辺の冷却性能を高める技術が様々提案されている。

下記特許文献１では、燃焼室上部の冷却性能を高めるために、シリンダヘッドのプラグタワー部（円筒状の点火プラグ孔壁）の横断面積を、燃焼室側からアッパーデッキ側（下側から上側）に向って滑らかに大きくすることで、ウォータジャケットの燃焼室側での冷却水の流速を、アッパーデッキ側に比べて増加させて、冷却性能を高めるものが提案されている。
特開２００３−３１４３５７号公報

ところで、エンジンの冷却水の総流量は、ウォータポンプ等の性能によって決定されることから、冷却性能を効率的に高めるために、どのように冷却水を流動させるかが問題となる。

また、一般にエンジンでは、吸気側に比して排気側の冷却要求が高いが、前述の特許文献１によると、ウォータジャケット全体に亘って燃焼室側の流速を高めることを対策しているだけであることから、吸気側と排気側の冷却要求の違いに応じた冷却性能を得ることはできない。

さらに、点火プラグ周りの温度も低下させる必要があるが、特許文献１では、点火プラグ孔壁自体の冷却性について何ら考慮されていない。

加えて、二つの排気ポートの間の冷却性を向上するため、排気ポートの間にシリンダブロック側から冷却水を導く冷却通路をキリ孔で形成することがあるが、この部分の冷却性を高めることも、特許文献１には何ら開示されていない。

そこで、本発明は、エンジンのシリンダヘッド構造において、限られた冷却水を効率的に流動させることにより、点火プラグ孔壁の冷却性を向上させつつも、ウォータジャケットの排気側の冷却性能を吸気側に比して効率的に向上することができるエンジンのシリンダヘッド構造を提供することを目的とする。

この発明のエンジンのシリンダヘッド構造は、吸気二弁、排気二弁で動弁機構を構成し、略中央に点火プラグを配置した気筒を、列方向に複数配置し、該気筒の点火プラグ孔壁の周辺を気筒列方向に冷却水が流れる主ウォータジャケットを備えると共に、排気ポート壁の周辺を気筒列方向に冷却水が流れる排気側副ウォータジャケットを備え、該主ウォータジャケットと該排気側副ウォータジャケットが気筒間で連通するように構成したエンジンのシリンダヘッド構造であって、
前記主ウォータジャケットにおける点火プラグ孔壁から排気ポート壁側の最小通路断面積と点火プラグ孔壁から吸気ポート壁側の最小通路断面積とを、点火プラグ孔壁の排気ポート壁と対面する部位に突出して形成した第一縦ビード部と点火プラグ孔壁の吸気ポート壁と対面する部位に突出して形成した第二縦ビード部とにより、排気側が大きくなるように設定し、前記一対の排気ポートの間に、シリンダヘッド下面に一端が開口するとともに他端が点火プラグ孔壁に対向して開口し、シリンダヘッドの下面側からの冷却水を点火プラグ孔壁に指向して流す冷却通路を形成し、前記第一縦ビード部を、点火プラグ孔壁における、主ウォータジャケットの冷却水流れ方向の上流側に位置する排気ポート壁に対面する位置に該排気ポート壁に指向して形成して、上記最小通路断面積の部位とし、前記第二縦ビード部を、点火プラグ孔壁における、主ウォータジャケットの冷却水流れ方向の下流側に位置する吸気ポート壁に対面する位置に該吸気ポート壁に指向して形成して、上記最小通路断面積の部位としたものである。

上記構成によれば、点火プラグ孔壁の排気ポート壁と対面する部位に形成した第一縦ビード部と、吸気ポート壁に対面する部位に形成した第二縦ビード部により、主ウォータジャケットの最小通路断面積が排気側の方が大きく設定されるため、主ウォータジャケットの総流量を抑えつつも、排気側の冷却水の流量を、吸気側の流量よりも多くすることができる。

また、この第一縦ビード部、第二縦ビード部が、流動する冷却水に接することで、点火プラグ孔壁の冷却性も高まる。

そして、この第一縦ビード部が、冷却通路の上流に位置する排気ポート壁に対面する点火プラグ孔壁に形成されることで、冷却通路の点火プラグ孔壁側の開口の上流の冷却水が絞られることになり、この冷却通路の開口付近での冷却水の流速が早まり、ベンチュリ効果によって冷却通路の冷却水の吸い出しが生じることになり、排気側の冷却性能を高めることができる。

さらに、上記構成によれば、第二縦ビード部が下流側に位置する吸気ポート壁に対面する部位に形成されることになる。

このため、第二縦ビード部は、吸気ポート間のいわゆる冷却水の流れ込み領域に対して、何ら影響を与えることはない。

よって、吸気ポート間の流れ込み領域では、一部流速が速まることによる「よどみ」が生じることはなく、冷却水は、整流状態で流れるため、吸気側での適切な冷却性能を得ることができる。

すなわち、吸気ポート間の流れ込み領域では、排気ポート間のように冷却通路を形成していないため、一部で流速が早まると、「渦」が発生し、冷却水が「よどんだ状態」となるが、下流側の吸気ポート壁に対面する点火プラグ孔壁に第二縦ビード部を形成することで、こうした「よどみ」の発生を抑えることができるのである。

ここで、第一縦ビード部と第二縦ビード部の形状については、特に限定しないが、冷却水の流速を高めるためには、できるだけ緩やかに隆起する方が望ましいため、なだらかな曲率断面形状で構成するのが好ましい。

また、第二縦ビード部の形成部位は、吸気ポート壁に対面する位置で主ウォータジャケットの流量を絞ることができれば、吸気二弁のうち何れの吸気ポート壁側に形成してもよい。

この発明の一実施態様においては、前記第一縦ビード部で制限された排気側通路部と、前記第二縦ビード部で制限された吸気側通路部とのうち、前記排気側通路部の方を、上下方向に高く形成し、前記第一縦ビード部を、前記第二縦ビード部より上下方向に長く形成したものである。

上記構成によれば、排気側通路部の方を吸気側通路部より上下方向に高く形成し、第一縦ビード部を第二縦ビード部より長く形成することにより、排気側通路部によって絞られて冷却水の流速が高まる範囲を、上下方向に低い位置から高い位置まで広い範囲にすることができる。

このため、シリンダブロック側から排気ポート間に（下方から斜め上方に）冷却水を導く冷却通路の吸出しを、ベンチュリ効果の及ぶ範囲を広げることで、より促進することができる。

よって、排気ポート間の冷却通路による冷却性能をより高めることができ、冷却性能をより効果的に高めることができる。

この発明の一実施態様においては、前記排気側通路部の横方向幅を、上下方向全域に亘り略一致する幅に設定したものである。

上記構成によれば、排気側通路部の水平方向幅が上下方向全域で略一致する幅を有するため、第一縦ビード部による冷却水の流速向上が、排気側通路部の全域でほぼ均等に生じることになる。

このため、燃焼室側（下側）部分でも、適切に冷却水が流動し、燃焼室側の冷却性能が向上する。

よって、排気側の冷却性能を高めつつも、熱負荷の最も厳しい燃焼室側の冷却性能も向上させることができる。

この発明の一実施態様においては、前記吸気ポートの下方に、各気筒方向に連通するとともに、前記主ウォータジャケットと気筒間で連通する吸気側副ウォータジャケットを備え、前記一対の吸気ポート間で且つ該吸気ポート下方には、燃焼室に先端が臨む燃焼噴射弁を装着する燃料噴射弁孔壁を形成し、該燃料噴射弁孔壁を、前記吸気側副ウォータジャケットに接するように設定したものである。

上記構成によれば、吸気ポートの下側に吸気側副ウォータジャケットを備え、この吸気側副ウォータジャケットに燃料噴射弁孔壁を接しさせることで、燃料噴射弁が吸気側副ウォータジャケットで冷却されることになる。
このため、燃料噴射弁の冷却も行うことができ、燃料噴射弁の熱害を防止できる。

特に、前述のように、主ウォータジャケットの流量を第一縦ビード部と第二縦ビード部とにより絞り、吸気側副ウォータジャケットへの流量を増加させているため、より確実に燃料噴射弁の冷却性能を高めることができる。

よって、燃料噴射弁の冷却性能をも向上することができ、限られた冷却水の流量によってシリンダヘッド内の効率的な冷却を行うことができる。

この発明によれば、主ウォータジャケットの流量を抑えつつも、排気側の冷却水の流量を吸気側の流量よりも多くすることができる。また、点火プラグ孔壁の冷却性も高めることができる。さらに、第一縦ビード部が、冷却通路の上流に位置する排気ポート壁に対面する点火プラグ孔壁に形成されることで、第一縦ビード部で冷却通路の上流の冷却水は絞られることになり、冷却通路の開口付近で冷却水の流速が早まり、冷却通路の冷却水が効果的に吸い出されることになる。

したがって、エンジンのシリンダヘッド構造において、限られた冷却水を効率的に流動させることにより、点火プラグ孔壁の冷却性を向上させつつも、ウォータジャケットの排気側の冷却性能を吸気側に比して効率的に向上することができる。

さらに、第二縦ビード部が下流側に位置する吸気ポート壁に対面する部位に形成されることになるため、第二縦ビード部は、吸気ポート間のいわゆる冷却水の流れ込み領域に対して、何ら影響を与えることはない。よって、吸気ポート間の流れ込み領域では、一部流速が速まることによる「よどみ」が生じることはなく、冷却水は、整流状態で流れるため、吸気側での適切な冷却性能を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明のシリンダヘッド構造を採用したエンジンＥの冷却経路Ｘの模式図である。

図１に示すように、エンジンＥの冷却経路Ｘは、加熱された冷却水を冷却するラジエータ１と、その下流に設置して冷却水の流量を適切に制御するサーモスタット２と、その下流に設置して冷却水を流動させるウォータポンプ３と、その下流に設置して冷却水で冷却されるエンジンのシリンダブロック４と、同様に冷却水で冷却されるシリンダヘッド５とで構成される循環経路であり、この経路に冷却水を循環させることでエンジンＥを冷却する。なお、６はラジエータ１を冷却するクーリングファンである。

この冷却経路Ｘに流れる冷却水の流量は、ウォータポンプ３の性能等により、所定値に制限されるため、この冷却水をどのように配分して流動させるかで、エンジンＥの冷却性能が変化する。

本実施形態では、エンジンＥのシリンダヘッド５の構造を工夫することで冷却水を効率的に流動させ、エンジンＥの冷却性能を高めている。

図２はシリンダヘッド５の一部切欠き平面、図３は図２のＡ−Ａ線矢視断面図（ポート間断面図）、図４は図２のＢ−Ｂ線矢視断面図（ポート断面図）、図５は図２のＣ−Ｃ線矢視断面図（気筒間断面図）、図６はシリンダヘッド５の底面図、図７（ａ）はシリンダブロック４の平面図、（ｂ）はガスケット７の平面図である。

本実施形態のシリンダヘッド５は、四つの気筒を直列に並設した直列４気筒エンジンＥのシリンダヘッド５である。このシリンダヘッド５は、シリンダブロック４の上面に対してガスケット７を介装して取り付けられる。

なお、この実施形態では、シリンダヘッド５の長手方向、すなわち、気筒列方向をエンジン前後方向とし、クランク軸の出力端側（図２の上側）をエンジン後側と呼ぶ、一方、その反対側（図２の下側）をエンジン前側と呼ぶ、また、エンジンの後側から前側を見て右側（図２の右側）をエンジン吸気側と呼び、その反対側（図２の左側）をエンジン排気側と呼ぶものとする。その他、図６、図７についても、前側、後側、吸気側、排気側を記してエンジンＥにおける方向を特定する。

シリンダヘッド５の底面であるボトムデッキ５ａには、図３、図４に示すようにシリンダブロック４に形成された気筒１０（図７参照）を、上方から閉塞する燃焼室天井部１１を形成している。

各燃焼室天井部１１は、図３に示すように、いわゆるペントルーフ形状をしており、気筒中心部に対応する位置には、該シリンダヘッド５の上方から点火プラグ（図示せず）を気筒の軸線に沿って鉛直下向きに配設するためのプラグ孔１２を形成している。

また、各燃焼室天井部１１の傾斜面には、図２に示すように、このプラグ孔１２を囲んで、エンジン吸気側に吸気ポート１３が、エンジン排気側に排気ポート１４がそれぞれ開口している。その各ポート１３，１４の開口端には吸気弁及び排気弁１５ａ，１５ｂ（図４の二点鎖線）をそれぞれ二つずつ配置している。

前記二つの吸気ポート１３，１３は、図４に示すように、それぞれ燃焼室から斜め上方に向って略直線状に延びていて、シリンダヘッド５のエンジン吸気側側面に互いに独立して開口している一方、前記二つの排気ポート１４，１４は、途中で一つに合流して略水平に延び、シリンダヘッド５のエンジン排気側側面に開口している。

そして、ボトムデッキ５ａのエンジン吸気側には、図３に示すように燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射ノズル（図示せず）を装着するノズル孔１６を形成している。

また、図６に示すように、各気筒１０…（図７参照）の間隔は非常に狭く、前記ボトムデッキ５ａの気筒間部分１７…は気筒列方向に薄い形状となっている。

そして、図３に示すように、シリンダヘッド５には、上下方向の略中央部付近にミドルデッキ５ｂを形成しており、このミドルデッキ５ｂの上方には、吸気カム軸及び排気カム軸（図示せず）などを配置する一方、該ミドルデッキ５ｂの下方には、該ミドルデッキ５ｂ、前記ボトムデッキ５ａ及びジャケット側壁１８等によって区画されるヘッド側ウォータジャケット２０を形成している。

また、このミドルデッキ５ｂには、前記各プラグ孔１２を挟んで吸気側及び排気側にそれぞれ吸気弁１５ａ及び排気弁１５ｂを配設するための配設孔１９ａ，１９ｂを、２つずつ設けると共に、このシリンダヘッド５をシリンダブロック４に取り付けるためのヘッドボルト（図示せず）を挿通するヘッドボルト貫通孔２１及びボルトボス部２２を、各気筒を取り囲むように形成している。

そして、ミドルデッキ５ｂの上方には、吸気弁１５ａ及び排気弁１５ｂをそれぞれ開閉作動させる吸気側カム軸と排気側カム軸（図示せず）とを、前記配設孔１９ａ，１９ｂの上方に対応する位置においてエンジンＥの前後方向に延びるように互いに平行に配置している。

シリンダヘッド５には、各気筒ごとにプラグ孔１２を挟む左右両側にそれぞれ軸受部２３，２４を形成し、これら吸気側及び排気側の軸受部２３，２４によって、吸気側カム軸及び排気側カム軸を軸支するようにしている。

前記ヘッド側ウォータジャケット２０は、図４等に示すように、エンジン幅方向中央側においてボトムデッキ５ａ及び吸気ポート１３並びに排気ポート１４の上方に形成して、エンジン最前部の第一燃焼室天井部１１から最後部の第四燃焼室天井部１１に亘って気筒列方向に延びる主ウォータジャケット３１と、前記各吸気ポート１３…とボトムデッキ５ａとの間で気筒列方向に延びる吸気側副ウォータジャケット３２と、前記各排気ポート１４…とボトムデッキ５ａとの間で気筒列方向に延びる排気側副ウォータジャケット３３とを備える。そして、これらウォータジャケット３１，３２，３３は、各気筒間に設けた分岐通路３４…で連通している。

前記主ウォータジャケット３１は、図４に示すように、その上方を前記ミドルデッキ５ｂによって区画される一方、その下方をボトムデッキ５ａによって区画されている。また、その両側方部は、前記各吸気ポート１３…を画成する吸気ポート壁２５、前記各排気ポート１４…を画成する排気ポート壁２６、各ボルトボス２１等によって区画されている。さらに、主ウォータジャケット３１のエンジン幅方向中央位置には、上下方向に立設するプラグ孔１２を画成するプラグ孔壁２７を形成している。

そして、この主ウォータジャケット３１は、前記各吸気ポート壁２５、各排気ポート壁２６、各プラグ孔壁２７に沿って、エンジン前側から後側へ気筒列方向に冷却水が流動するように構成している。

前記吸気側副ウォータジャケット３２は、図３に示すように、前記吸気ポート壁２５と前記ノズル孔１６を画成するノズル孔壁２８との間に形成しており且つ、気筒列方向に延びてエンジンＥ前後端まで延設している。そして、主ウォータジャケット３１同様、各吸気ポート壁２５…、ノズル孔壁２８に沿って、エンジン前側から後側へ気筒列方向に冷却水が流動するように構成している。

前記排気側副ウォータジャケット３３は、図４に示すように、前記排気ポート壁２６とボトムデッキ５ａとの間に形成しており且つ、気筒列方向に延びてエンジン前後端まで延設している。そして、他のウォータジャケット同様、各排気ポート壁２６に沿って、エンジン前側から後側へ気筒列方向に冷却水が流動するように構成している。

また、図３に示すように、各気筒の一対の排気ポート１４，１４間には、シリンダブロック４側のウォータジャケットとヘッド側ウォータジャケット２０を連通してシリンダブロック４側から排気ポート１４，１４間に冷却水を導くキリ孔で形成した冷却通路３５を設けている。

この冷却通路３５でシリンダブロック４側から冷却水を一対の排気ポート１４，１４間に積極的に導入することにより、燃焼直後の高温の既燃ガスを排出する通路である排気ポート１４の冷却性能を高めている。

シリンダブロック４には、図７（ａ）に示すように、四つの気筒１０…を気筒列方向に連設しており、各気筒の周囲には、複数の周縁ウォータジャケット４１…を形成して各気筒１０…の冷却を行っている。また、エンジンの前端側には、シリンダブロック４からシリンダヘッド５側に冷却水を導入する導入ウォータジャケットを吸気側４２及び排気側４３にそれぞれ形成している。

なお、シリンダブロック４の各気筒１０…間のエンジン吸気側とエンジン排気側には、それぞれシリンダヘッド５の固定の際に締結固定されるボルト孔４４と固定位置を規定する位置決めピン４５を形成している。

一方、ガスケット７には、図７（ｂ）に示すように、各気筒に対応した気筒開口７１を四つ形成し、またヘッドボルト等を挿通する挿通開口７２をそれぞれに対応して形成している。

また、エンジン前側には、前述の導入ウォータジャケット４２，４３に対応するウォータジャケット開口７３，７４を形成している。

このウォータジャケット開口７３，７４は、図７（ｂ）の図から見ても明らかなように、排気側７４の方を大きな開口面積で形成している。このように排気側７４を大きく開口させることにより、排気側の流量を増加させることができる。

その他、前述の周縁ウォータジャケット４１…に対応して連通開口７５…を形成している。この連通開口７５の開口面積は、前述のウォータジャケット開口７３，７４に比べて極めて小さい。このため、シリンダブロック４側からシリンダヘッド５側への冷却水は、ほとんどウォータジャケット開口７３，７４を通じて導入されることになる。

また、連通開口７５…のエンジン吸気側とエンジン排気側を比較すると、排気側の連通開口７５…の方を大きく形成している。これは排気側では、前述のように冷却通路３５から排気ポート間に冷却水を導入する必要があるためである。

このように、本実施形態では、ガスケット７の各開口７３，７４，７５の開口面積を調整することで、シリンダブロック４側からシリンダヘッド５側に流れる冷却水の流動位置及び流量を決定している。

一方、ガスケット７の各開口７３，７４，７５から冷却水を受けるシリンダヘッド５側のウォータジャケットは、図６に示すように、エンジン前端に形成した吸気側と排気側の受入れウォータジャケット５１，５２と、各気筒周縁に形成した複数の周縁ウォータジャケット５３…とを備えている。

このうち、主としてシリンダブロック４側から冷却水を受け入れるのは、受入れウォータジャケット５１，５２であり、この部分から受け入れた冷却水が前述の主ウォータジャケット３１、排気側副ウォータジャケット３３及び吸気側副ウォータジャケット３２に流れ込むことになる。その他の複数の周縁ウォータジャケット５３…からも、前述のガスケット７の連通開口７５…を通じて僅かに流れ込むが、ほとんど流れ込まないため、シリンダヘッド５内の冷却水の流動は、確実にエンジン前側から後側へ生じる。

本実施形態のシリンダヘッド５では、主ウォータジャケット３１における冷却水の流量及び流速を調整する構造を採用している。この構造を図８〜図１１で説明する。図８は図２のＤ−Ｄ線矢視断面図でプラグ孔壁２７周りの断面図、図９はプラグ孔壁２７周りの主ウォータジャケット３１を示した平面図、図１０は排気側からみたプラグ孔壁２７周りの斜視図、図１１は吸気側からみたプラグ孔壁２７周りの斜視図である。なお、各図に示す矢印は、冷却水の流動方向である。

図９等に示すようにプラグ孔壁２７の側面には、一対の排気ポート壁２６，２６のうちエンジン前側（冷却水の流動方向上流側）に位置する排気ポート壁２６に対面する部位２７ａに、排気ポート壁２６側に突出する第一流動制限縦ビード８１を形成し、一対の吸気ポート壁２５のうちエンジン後側（冷却水の流動方向下流側）に位置する吸気ポート壁２５に対面する部位２７ｂに、吸気ポート壁２５側に突出する第二流動制限縦ビード８２（図１１参照）を形成している。

前述の第一流動制限縦ビード８１は、図８に示すように、プラグ孔壁２７の低い位置から高い位置にまで比較的長く上下方向に延びるように形成され、その横方向断面形状は、図９に示すように、排気ポート壁２６の円形状に対応して緩やかに冷却水通路３１ａを絞るようになだらかな曲率の円弧断面形状として構成している。

一方、前述の第二流動制限縦ビード８２は、図８に示すように、第一流動制限縦ビード８１よりは低い位置までしか延びず比較的短く形成されている。その横方向断面形状は、第一流動制限縦ビード８１と同様に、吸気ポート壁２５の円形状に対応して冷却水通路３１ｂを緩やかに絞るようになだらかな曲率の円弧断面形状として構成している。

この第一流動制限縦ビード８１と第二流動制限縦ビード８２を形成することで、主ウォータジャケット３１の総流量は、制限されることになるため、分岐する分岐通路３４（図３参照）から排気側副ウォータジャケット３３や吸気側副ウォータジャケット３２へ流れ出る冷却水の流量を多くすることができる。また、第一流動制限縦ビード８１と第二流動制限縦ビード８２をプラグ孔壁２７に形成したことで、プラグ孔壁２７の冷却性も向上させることができる。

さらに、図８から分かるように、第一流動制限縦ビード８１と第二流動制限縦ビード８２を形成しても主ウォータジャケット３１の排気側冷却水通路３１ａの最小通路断面積Ｓ１を吸気側冷却水通路３１ｂの最小通路断面積Ｓ２よりも大きくしている。

このため、排気側冷却水通路３１ａの流量を多くすることができ、主ウォータジャケット３１の総流量を制限しつつも、排気側の方の冷却性能を高めることができる。

特に、第一流動制限縦ビード８１を、この部位に設けたことにより、次の理由により排気側の冷却性能をさらに高めることができる。

すなわち、図９に示すように、この部位に第一流動制限縦ビード８１を設けることにより、冷却水の流動が絞られ、この部位で流速が速まることになる。排気ポート１４，１４間の流れ込み領域３１ｃには前述のように冷却通路３５が開口しているため、この部位で流速が速まることでベンチュリ効果によって冷却通路３５から冷却水の吸い出しが生じることになり、排気側の冷却性能が高まるのである。

また、この第一流動制限縦ビード８１は、前述のように上下方向に広い範囲に形成していることから、上下の広い範囲でベンチュリ効果を発生させることができ、斜め下方のシリンダブロック４側から冷却水を吸い上げる冷却通路+の機能を、さらに向上させることができる。

さらに、この第一流動制限縦ビード８１を上下方向に長く設けることで、排気側冷却水通路３１ａの横方向幅ｗ１を上下方向全域に亘って略一致する幅にしていることから、燃焼室側（下側）での冷却水の流動も生じさせることができる。
よって、燃焼室側の流動も確実に生じさせ、燃料側の冷却性能を確保できる。

一方、第二流動制限縦ビード８２は、前述のように、エンジン後側（冷却水の流動方向下流側）の排気ポート壁２６に対面する部位２７ｂに形成している。この部位に第二流動制限縦ビード８２を設けたことにより、次の理由により吸気側における冷却性能を向上することができる。

例えば、仮に、第二流動制限縦ビード８２をエンジン前側の排気ポート壁２６に対面する部位に形成した場合には、一対の吸気ポート１３，１３間の流れ込み領域３１ｄで一部流速が速まることになる。しかし、この吸気ポート１３，１３間には排気ポート１４，１４間のような冷却通路３５を設けていないため、一部流速を速めることで、かえって冷却が十分に行えない可能性が生じる。

すなわち、図９で、破線で示すように、一部流速が速まることにより、流れ込み領域３１ｄで「渦」が発生し、冷却水がこの流れ込み領域３１ｄで「よどんだ状態」となり、燃焼室の上方で留まるおそれが生じて、冷却水が適切に流動しないおそれがある。

そこで、本実施形態では、エンジン後側の吸気ポート壁２５に対面する部位に第二流動制限縦ビード８２を形成することで、流れ込み領域３１ｄの流速を変化させず、整流状態で流動させることで、適切に冷却水の流動を生じさせ、冷却性能を確保しているのである。

また、図８に示すように、この第二流動制限縦ビード８２を形成することで吸気側冷却水通路３１ｂの横方向幅ｗ２を上下方向全域で略一致する幅に設定している。これにより、排気側冷却水通路３１ａ同様に、燃焼室側（下側）の流動も確実に生じることになるため、燃焼室側の冷却性能も高めることができる。

さらに、このように第一流動制限縦ビード８１と第二流量制限縦ビード８２によって、主ウォータジャケット３１の冷却水の流量を絞ることにより、吸気側副ウォータジャケット３２の冷却水の流量を増加させることができ、吸気側副ウォータジャケット３２に接して設けたノズル孔壁２８における冷却性能を高めることができる。

すなわち、図１２に図３のＦ−Ｆ線矢視断面図を示すが、この図に示すように、吸気側副ウォータジャケット３２を、燃料噴射ノズルを装着するノズル孔壁２８を取り囲むように形成しているため、この吸気側副ウォータジャケット３２への冷却水の流量を増やすことにより、燃料噴射ノズルの冷却を行うことができるのである。

このように、本実施形態では、第一流動制限縦ビード８１と第二流動制限縦ビード８２をプラグ孔壁２７に設け、これらビード８１，８２を適切な部位に形成したため、限られた冷却水を適切に流動させてシリンダヘッド５の冷却性能を適切に且つ効率的に向上することができる。

特に、第一流動制限縦ビード８１をエンジン前側（冷却水の流動方向上流側）に位置する排気ポート壁２６に対面する部位に形成したため、冷却通路３５の冷却水を吸い出す機能を得ることができ、排気側の冷却性能を向上することができる。

以上、一つの実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第二流動制限縦ビード８２については、エンジン前側（冷却水の流動方向上流側）の吸気ポート壁２５側に形成してもよい。この場合には、流れ込み領域３１ｄで「よどみ」が発生するおそれがあるが、冷却水の流量が多ければ、こうした「よどみ」の発生のおそれ自体が少なくなるため、このような位置に形成しても冷却性能は悪化しない。

また、第一流動制限縦ビード８１と第二流動制限縦ビード８２の形状及び長さ等についても、適宜、冷却水の流量等に応じて変更してもよく、この実施形態の形状に限定されるものではない。

以上、この発明の構成と、前述の実施形態との対応において、
この発明の第一縦ビード部は、実施形態の第一流動制限縦ビード８１に対応し、
以下、同様に
第二縦ビード部は、第二流動制限縦ビード８２に対応し、
点火プラグ孔壁は、プラグ孔壁２７に対応し、
排気側通路部は、排気側冷却水通路３１ａに対応し、
吸気側通路部は、吸気側冷却水通路３１ｂに対応し、
燃料噴射弁孔壁は、ノズル孔壁２８に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆるエンジンのシリンダヘッド構造に適用する実施形態を含むものである。

本発明のシリンダヘッド構造を採用したエンジンの冷却経路の模式図。 シリンダヘッドの一部切欠き平面図。 図２のＡ−Ａ線矢視断面図。 図２のＢ−Ｂ線矢視断面図 図２のＣ−Ｃ線矢視断面図。 シリンダヘッドの底面図。 （ａ）シリンダブロックの平面図、（ｂ）ガスケットの平面図。 図２のＤ−Ｄ線矢視断面図。 プラグ孔壁周りの主ウォータジャケットを示した平面図。 排気側からみたプラグ孔壁周りの斜視図。 吸気側からみたプラグ孔壁周りの斜視図。 図３のＦ−Ｆ線矢視断面図。

Ｅ…エンジン
５…シリンダヘッド
２５…吸気ポート壁
２６…排気ポート壁
２７…プラグ孔壁（点火プラグ孔壁）
３１…主ウォータジャケット
３２…排気側副ウォータジャケット
３３…吸気側副ウォータジャケット
３５…冷却通路
８１…第一流動制限縦ビード（第一縦ビード部）
８２…第二流動制限縦ビード（第二縦ビード部）

Claims (4)

1. 吸気二弁、排気二弁で動弁機構を構成し、略中央に点火プラグを配置した気筒を、列方向に複数配置し、該気筒の点火プラグ孔壁の周辺を気筒列方向に冷却水が流れる主ウォータジャケットを備えると共に、排気ポート壁の周辺を気筒列方向に冷却水が流れる排気側副ウォータジャケットを備え、該主ウォータジャケットと該排気側副ウォータジャケットが気筒間で連通するように構成したエンジンのシリンダヘッド構造であって、
   前記主ウォータジャケットにおける点火プラグ孔壁から排気ポート壁側の最小通路断面積と点火プラグ孔壁から吸気ポート壁側の最小通路断面積とを、点火プラグ孔壁の排気ポート壁と対面する部位に突出して形成した第一縦ビード部と点火プラグ孔壁の吸気ポート壁と対面する部位に突出して形成した第二縦ビード部とにより、排気側が大きくなるように設定し、
   前記一対の排気ポートの間に、シリンダヘッド下面に一端が開口するとともに他端が点火プラグ孔壁に対向して開口し、シリンダヘッドの下面側からの冷却水を点火プラグ孔壁に指向して流す冷却通路を形成し、
   前記第一縦ビード部を、点火プラグ孔壁における、主ウォータジャケットの冷却水流れ方向の上流側に位置する排気ポート壁に対面する位置に該排気ポート壁に指向して形成して、上記最小通路断面積の部位とし、
   前記第二縦ビード部を、点火プラグ孔壁における、主ウォータジャケットの冷却水流れ方向の下流側に位置する吸気ポート壁に対面する位置に該吸気ポート壁に指向して形成して、上記最小通路断面積の部位とした
   エンジンのシリンダヘッド構造。
2. 前記第一縦ビード部で制限された排気側通路部と、前記第二縦ビード部で制限された吸気側通路部とのうち、前記排気側通路部の方を、上下方向に高く形成し、
   前記第一縦ビード部を、前記第二縦ビード部より上下方向に長く形成した
   請求項１記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
3. 前記排気側通路部の横方向幅を、上下方向全域に亘り略一致する幅に設定した
   請求項２記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
4. 前記吸気ポートの下方に、各気筒方向に連通するとともに、前記主ウォータジャケットと気筒間で連通する吸気側副ウォータジャケットを備え、
   前記一対の吸気ポートの間で且つ吸気ポートの下方には、燃焼室に先端が臨む燃焼噴射弁を装着する燃料噴射弁孔壁を形成し、
   該燃料噴射弁孔壁を、前記吸気側副ウォータジャケットに接するように設定した
   請求項１〜３記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
   

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