JP4486477B2 - エンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造に関する。

オートバイや自動車等の内燃機関、いわゆるエンジンを動力源とする車両は、外界から導入する新鮮な空気（気体）と燃料オイルと混合した混合ガスをエンジンに導入して燃焼爆発させて、ピストンを往復運動させ、クランク機構及びベルト変速機構等の変速機構を介して車輪を回転させて車両の進行が行われるように構成されている。

エンジンは、放熱方式により、空冷式及び水冷式のエンジンが存在している。従来の周知の水冷式のエンジン１は、図７に示されるように、シリンダー本体（エンジン本体と呼ばれることがあるが、本発明では、シリンダー本体としている。）１１、シリンダーヘッド（エンジンヘッドと呼ばれることもあるが、本発明では、シリンダーヘッドとしている。）１２、ピストン１３及びバルブ機構１４などの要素から構成されている。

シリンダーの本体１１の上方には、シリンダーヘッド１２が設けられ、そのシリンダーヘッド１２の中には、吸気孔１２１、排気パス１２２が設けられている。また、シリンダー本体１１には、冷却水通路１１１が設けられ、上記シリンダーヘッド１２には、冷却水出口１２３が設けられている。さらに、上記シリンダーヘッド１２には、燃焼室１５が設けられていて、そこで燃料オイルと気体とからなる混合ガスが圧縮工程で瞬間的に燃焼されるように構成されている。バルブ機構１４には、吸気バルブ１４１、排気バルブ１４２が設けられ、通常、吸気バルブ１４１の直径は排気バルブ１４２より少し大きく形成されている。

混合ガスが燃焼室１５に入ったあとで、イグナイター、つまりプラグで点火して、その混合ガスが燃焼暴発すると、膨張でピストン１３が上下往復運動される。ピストン１３が降下するときには、吸気バルブ１４１が開かれて混合ガスが燃焼室１５に導かれて燃焼される。燃焼したあとの排ガスは、排気バルブ１４２から速やかに排出されると同時に、クランクが図示しない変速機構を介して車輪（後輪）を駆動させ、車両を走行させるように作用する。

車両の走行によりエンジン１が継続して運転されると、エンジンは高温となる。エンジンの高温によりエンジンのコンポーネントが損壊されるのを避けるために、冷却が行われている。従来の周知の水冷式のエンジン１は、エンジン１の運転中、冷却水がエンジン本体であるシリンダー本体１１の冷却水通路１１１からそのエンジン本体の頭部に設けられているエンジンヘッドに当るシリンダーヘッド１２に入るように構成されている。

シリンダーヘッド１２には、冷却水通路Ａが設けられている。この冷却水通路Ａは、バルブ機構１４の周囲に設けられる（図７の矢印参照）。冷却水がシリンダー本体１１の冷却水通路１１１の両側から、シリンダーヘッド１２の冷却水通路Ａに入るときに、冷却水は冷却水通路から上へ向かって流れる。冷却水は吸気バルブ１４１と排気バルブ１４２の間における冷却水通路Ａまで流れたあとで、シリンダーヘッド１２の冷却水出口１２３から流出する。こうすることにより、冷却水は、シリンダーヘッド１２の冷却循環を行い、エンジンの運転に伴う高熱を吸収することができ、温度を降下する効果が得られる。
特になし。

しかしながら、上記従来の水冷式のエンジンは、エンジンの運転中、エンジン全体が同一の温度ではない。すなわち、吸気バルブ１４１は絶えずに新しい混合ガスにより冷却されるが、排気バルブ１４２は高温の排ガスに連続的に襲われる。その結果、吸，排気バルブ１４１，１４２の温度は一様ではない。また、従来の周知の水冷式のエンジンの冷却水通路Ａは、シリンダーヘッド１２の両側から同時にバルブ機構１４の周りに入り、冷却水が冷却水通路から上へ向かって流出するときに、吸気パス１２１側の冷却水通路Ａと排気パス１２２側の冷却水通路Ａを比べると、それぞれ冷却水の吸熱効果が不均一なので、吸，排気バルブ１４１，１４２の温度差が大きくなる。このように、冷却程度が不均一になるために、従来のエンジンのコンポーネントは、変形を受けるおそれがあった。

そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンのコンポーネントを均一に冷却することのできるエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造を提供することにある。

本発明に係るエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造は、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造であって、前記エンジンは、シリンダー本体、そのシリンダー本体に設けられたシリンダーヘッド及びそのシリンダー本体とシリンダーヘッドとの間に設けられたガスケットを含んで構成され、前記シリンダーヘッドは、吸気通路、排気通路、燃焼室及び冷却水通路を有し、前記ガスケットは、前記排気通路側に前記シリンダー本体側からの冷却水が前記シリンダーヘッド側に入るための冷却水流入口を有し、前記冷却水通路には、前記冷却水流入口から前記シリンダーヘッドに入った冷却水の流れを、先ず排気通路側に通過させ、次いで、吸気通路側へ通過させた後に、そのシリンダーヘッドの冷却水出口から流出させるための止めユニットが設けられた、エンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、前記止めユニットは、中空のパイプからなり、その一端にノッチが設けられ、そのノッチに対応する箇所に制限部が形成されていることを特徴としている。
本発明の請求項２に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造は、前記止めユニットは、シリンダーヘッドの鋳造により直接設けられるものであることを特徴としている。
本発明の請求項３に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造は、前記止めユニットは、シリンダーヘッドを鋳造したあとに冷却水出口に取付けられるものであることを特徴としている。
本発明の請求項４に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造は、冷却水の流れる方向は、先ず排気通路側の排気バルブ台座を通過し、続いて、吸気通路側の吸気バルブ台座へ流れるものであることを特徴としている。

本発明の請求項１に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造は、エンジンは、シリンダー本体、そのシリンダー本体に設けられたシリンダーヘッド及びそのシリンダー本体とシリンダーヘッドとの間に設けられたガスケットを含んで構成され、前記シリンダーヘッドは、吸気通路、排気通路、燃焼室及び冷却水通路を有し、前記ガスケットには、前記排気通路側に前記シリンダー本体側からの冷却水が前記シリンダーヘッド側に入るための冷却水流入口を有し、前記冷却水通路には、前記冷却水流入口から前記シリンダーヘッドに入った冷却水の流れを、先ず排気通路側に通過させ、次いで、吸気通路側へ通過させた後に、そのシリンダーヘッドの冷却水出口から流出させるための止めユニットが設けられたので、シリンダーヘッドを均一に冷却することができ、放熱温度の不均一からくる変形を防止することができる。
本発明の請求項２に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、止めユニットは、中空のパイプからなり、その一端にノッチが設けられ、そのノッチに対応する箇所に制限部が形成されているので、止めユニットを簡単に得ることができる。
本発明の請求項３に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、止めユニットは、シリンダーヘッドの鋳造により直接設けられるので、止めユニットを鋳造により容易に作ることができる。
本発明の請求項４に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、止めユニットは、シリンダーヘッドを鋳造したあとに冷却水出口に取付けられるので、止めユニットを簡単に取付けることができる。
本発明の請求項５に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、冷却水の流れる方向は、先ず排気通路側の排気バルブ台座を通過し、続いて、吸気通路側の吸気バルブ台座へ流れるので、シリンダーヘッドを均一に冷却することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る水冷式のエンジン２のシリンダー本体２１の上面図、図２はその断面図である。このシリンダー本体２１には、冷却水を導入するための冷却水入口２１１及び冷却水循環の通路２１２が設けられている。

エンジン２は、上述のシリンダー本体２１の他に、このシリンダー本体２１の上方にシリンダーヘッド２２が設けられている。このシリンダーヘッド２２は、吸気通路２２１、排ガスを排出する排気通路２２２、燃料オイルと空気（気体）との混合ガスを燃焼させる燃焼室２３及びシリンダー本体２１の中で往復動するピストン２４の動きに対応して動作するバルブを収容するバルブ機構台座２５などの要素から構成されている。

エンジン２は、シリンダー本体２１とシリンダーヘッド２２との間に、ガスケット２６を有し、後述の図６に示されるように、シリンダーヘッド２２には、冷却水を排出する冷却水出口２２３が設けられている。また、バルブ機構台座２５には、吸気バルブ台座（吸気バルブ弁座）２５１及び排気バルブ台座（排気バルブ弁座）２５２が設けられ、さらに、ガスケット２６には、排気通路２２２側に、冷却水がシリンダー本体２１側から流入してくるための冷却水流入口２６１が設けられている。なお、この冷却水流入口２６１は、シリンダー本体２１側から見たときは、冷却水が流出する冷却水流出口となる。

図３は、シリンダーヘッド２２の内部に形成される冷却水通路Ｂの空間形態を示す説明図である。この冷却水通路Ｂには、ガスケット２６の冷却水流入口２６１に対応する位置から冷却水が流入し、シリンダーヘッド２２の冷却水出口２２３に対応する位置から冷却水が流出し、その冷却水出口２２３の位置には、止めユニット２２４が設けられるように構成されている。この止めユニット２２４は、冷却水出口２２３に対応した中空パイプからなり、その一端には、ノッチａが設けられているとともに、そのノッチａに対応する箇所には、制限部ｂが形成されている。

図１及び図２に示されるように、エンジン２の運転中、冷却水は、シリンダー本体２１の冷却水入口２１１からそのシリンダー本体２１の通路２１２に入り、その冷却水が通路２１２に入るときに、冷却水は、通路２１２の上へ向かって流れる。そして、冷却水がシリンダー本体２１とシリンダーヘッド２２との間に設けられ、これらを緊密、かつ、圧迫状態にするガスケット２６に至るときには、そのガスケット２６の排気通路２２２側に設けられている冷却水流入口２６１からシリンダーヘッド２２に入るように構成される。

図５に示されるように、シリンダーヘッド２２の冷却水出口２２３には、止めユニット２２４が設けられているので、冷却水が冷却水流入口２６１からシリンダーヘッド２２に入るときに、冷却水が止めユニット２２４の制限部ｂに阻止され、冷却水は、最初に高温の排気通路側（排気バルブ台座側）Ｃを通過し、次に、低温の吸気通路側（吸気バルブ台座側）Ｄへ流れ、最後に冷却水出口２２３から流出するように構成されている。

図４、図５及び図６を用いてさらに説明すると、冷却水は、ガスケット２６の冷却水流入口２６１からシリンダーヘッド２２に入るときに、止めユニット２２４の制限部ｂの阻止力で、冷却水は、先ず高温の排気バルブ台座側Ｃの排気バルブ台座２５２を通過し、次いで、低温の吸気通路側Ｄの吸気バルブ台座２５１へ流れ、最後に、冷却水は、冷却出口２２３の止めユニット２２４のノッチａからパイプ内に流出し、冷却水の冷却循環が完成される。つまり、冷却水は、先ず、高温の排気通路側Ｃを冷却させたあとで、低温の吸気通路側Ｄを冷却させるので、エンジンの運転中、シリンダーヘッド２２から生ずる高熱を均一に吸収して温度を降下させることができる。

本発明に係るシリンダーヘッド２２を鋳造するときには、直接、止めユニット２２４をシリンダーヘッドに鋳ることができる。また、図６に示されるように、シリンダーヘッド２２を鋳造したあとに止めユニット２２４を冷却水出口２２３に取付けるようにしてもよい。

以上のように、エンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造は、シリンダーヘッド２２の冷却水出口２２３に、止めユニット２２４を設置して冷却水の水の流れを延長させるようにしたので、冷却水は、先ず、より高い温度の排気通路側Ｃを冷却させたあとで、より低い温度の吸気通路側Ｄを冷却させることができる。これにより、エンジンの運転中、シリンダーヘッド２２で発生する高熱を均一に吸収し、冷却放熱の降下を向上させることができる。したがって、シリンダーヘッド全体の放熱効果もアップされ、放熱温度の不均一から生じる変形を避けることができ、従来の冷却水の通路構造が均一に温度を低下させることができないという欠点を改善することができる。

本発明に係る水冷式のエンジン本体の平面図である。 本発明に係るエンジンの局部を示す断面図である。 本発明に係るシリンダーヘッド内の冷却水通路の空間形態及び止めユニットの分解説明図である。 本発明に係るシリンダーヘッド内の冷却水通路の空間形態及び止めユニットの組立て説明図である。 本発明に係るシリンダーヘッドの上面図である。 図５のＡ−Ａ線から見た断面図であり、ガスケットとシリンダーヘッド本体との組立てを示す説明図である。 従来の既知の水冷式のエンジンの局部を示す断面図である。

符号の説明

１ 従来の水冷式のエンジン
１１ シリンダー本体
１２ シリンダーヘッド
１３ ピストン
１４ バルブ機構
１２１ 吸気通路
１２２ 排気通路
１１１ 冷却水通路
１２３ 冷却水出口
１５ 燃焼室
１４１ 吸気バルブ
１４２ 排気バルブ
２ エンジン
２１ シリンダー本体
２１１ 冷却水入口
２１２ 水通路
２２ シリンダーヘッド
２４ ピストン
２５ バルブ機構台座
２２１ 吸気通路
２２２ 排気通路
２２４ 止めユニット
２２３ 冷却水出口
２３ 燃焼室
２５１ 吸気バルブ台座
２５２ 排気バルブ台座
２６１ 冷却水流入口
ｂ 制限部
ａ ノッチ
Ｂ シリンダーヘッドの内部における冷却水通路
Ｃ 排気通路側
Ｄ 吸気通路側

Claims (4)

1. エンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造であって、
   前記エンジンは、シリンダー本体、そのシリンダー本体に設けられたシリンダーヘッド及びそのシリンダー本体とシリンダーヘッドとの間に設けられたガスケットを含んで構成され、
   前記シリンダーヘッドは、吸気通路、排気通路、燃焼室及び冷却水通路を有し、
   前記ガスケットは、前記排気通路側に前記シリンダー本体側からの冷却水が前記シリンダーヘッド側に入るための冷却水流入口を有し、
   前記冷却水通路には、前記冷却水流入口から前記シリンダーヘッドに入った冷却水の流れを、先ず排気通路側に通過させ、次いで、吸気通路側へ通過させた後に、そのシリンダーヘッドの冷却水出口から流出させるための止めユニットが設けられた、エンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、前記止めユニットは、中空のパイプからなり、その一端にノッチが設けられ、そのノッチに対応する箇所に制限部が形成されていることを特徴とするエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造。
2. 請求項１に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、前記止めユニットは、シリンダーヘッドの鋳造により直接設けられるものであることを特徴とするエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造。
3. 請求項１に記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、前記止めユニットは、シリンダーヘッドを鋳造したあとに冷却水出口に取付けられるものであることを特徴とするエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造において、冷却水の流れる方向は、先ず排気通路側の排気バルブ台座を通過し、続いて、吸気通路側の吸気バルブ台座へ流れるものであることを特徴とするエンジンのシリンダーヘッドの冷却水通路構造。

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