JP5615887B2 - Cylinder head water jacket structure - Google Patents
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Description
本発明は、シリンダヘッドのウォータージャケット構造に関し、特に、複数の排気ポートを集合させる排気集合部を一体形成したシリンダヘッドのウォータージャケット構造に関する。 The present invention relates to a water jacket structure for a cylinder head, and more particularly to a water jacket structure for a cylinder head in which an exhaust collecting portion for collecting a plurality of exhaust ports is integrally formed.
シリンダヘッドとして、複数の燃焼室から延びる複数の排気ポートを集合させる排気集合部を一体形成したものが知られている。このようなシリンダヘッドでは、高温になり易い排気集合部を十分に冷却するため、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータージャケットの他に、排気ポート及び排気集合部を冷却する排気用ウォータージャケットが設けられている。 2. Description of the Related Art As a cylinder head, one in which an exhaust collecting portion that collects a plurality of exhaust ports extending from a plurality of combustion chambers is integrally formed is known. In such a cylinder head, an exhaust water jacket for cooling the exhaust port and the exhaust collecting portion is provided in addition to the combustion chamber water jacket for cooling the combustion chamber in order to sufficiently cool the exhaust collecting portion that is likely to become high temperature. It has been.
例えば、特許文献1には、排気集合部の上側と下側にそれぞれ排気用ウォータージャケットを設け、排気集合部の排気開口部が設けられたシリンダヘッドの側面と当該排気集合部との間に、上側と下側の排気用ウォータージャケットを連通する連通部を設けたシリンダヘッドのウォータージャケット構造が開示されている。
For example, in
ところで、シリンダヘッドの製造方法としては、中子を用いた鋳造成形で製造する方法が一般的である。このような鋳造方法では、金型のキャビティ内に注湯される溶湯の熱により、中子を形成している樹脂製バインダが焼けてガスが発生し、このガスが溶湯に巻き込まれて鋳造品に含まれてしまうと、鋳造欠陥を招くことが知られている。また、注湯前のキャビティ内に存在するエアが溶湯に巻き込まれて鋳造品に含まれてしまうと、鋳造欠陥を招くことが知られている。そのため、出来る限り金型外にガス及びエアを排出することが望ましい。 By the way, as a manufacturing method of a cylinder head, a method of manufacturing by casting using a core is common. In such a casting method, the resin binder forming the core is burned by the heat of the molten metal poured into the mold cavity, and gas is generated. It is known that casting defects will be caused if it is contained in the steel. Further, it is known that if air existing in a cavity before pouring is caught in a molten metal and contained in a cast product, a casting defect is caused. Therefore, it is desirable to discharge gas and air out of the mold as much as possible.
しかし、特許文献1に記載された構造では、排気集合部の上側と下側の排気用ウォータージャケットを連通する連通部を有しているため、シリンダヘッドの鋳造時に、上側と下側の排気用ウォータージャケットに対応する中子と連通部に対応する中子とに囲まれた領域内に、ガス及びエアが滞留しやすくなるという弊害が生じる。
However, since the structure described in
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、排気集合部の冷却効率の向上を図りながら鋳造時のガス及びエアの滞留を抑制可能なシリンダヘッドのウォータージャケット構造を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a water jacket structure for a cylinder head capable of suppressing gas and air stagnation during casting while improving the cooling efficiency of the exhaust collecting portion. This is the issue.
本発明に係るシリンダヘッドのウォータージャケット構造は、シリンダヘッドの底面に形成された複数の燃焼室頂部と、前記複数の燃焼室頂部のそれぞれに連通する複数の排気ポートと、前記シリンダヘッドの内部で前記複数の排気ポートを集合させ、前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿う一側面に開口する排気開口部を有する排気集合部と、前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の上側に配置され、前記排気集合部を冷却する上側排気用ウォータージャケットと、前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の下側に配置され、前記排気集合部を冷却する下側排気用ウォータージャケットと、を備え、前記上側排気用ウォータージャケットと前記下側排気用ウォータージャケットとは、前記シリンダヘッドの内部で互いに独立した流路を形成しており、前記上側排気用ウォータージャケットは、前記下側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された上側突出部を有しており、前記下側排気用ウォータージャケットは、前記上側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された下側突出部を有しており、前記上側突出部及び前記下側突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられており、前記上側突出部の突出量は、前記下側突出部の突出量よりも小さく、前記下側突出部は、前記排気開口部を間に挟んで両側に設けられ、前記下側突出部の突出端は、前記排気開口部から前記排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜していることを特徴とする。
また、本発明に係るシリンダヘッドのウォータージャケット構造は、シリンダヘッドの底面に形成された複数の燃焼室頂部と、前記複数の燃焼室頂部のそれぞれに連通する複数の排気ポートと、前記シリンダヘッドの内部で前記複数の排気ポートを集合させ、前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿う一側面に開口する排気開口部を有する排気集合部と、前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の上側に配置され、前記排気集合部を冷却する上側排気用ウォータージャケットと、前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の下側に配置され、前記排気集合部を冷却する下側排気用ウォータージャケットと、を備え、前記上側排気用ウォータージャケットと前記下側排気用ウォータージャケットとは、前記シリンダヘッドの内部で互いに独立した流路を形成しており、前記上側排気用ウォータージャケットは、前記下側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された上側突出部を有しており、前記下側排気用ウォータージャケットは、前記上側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された下側突出部を有しており、前記上側突出部及び前記下側突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられており、前記上側突出部の突出量は、前記下側突出部の突出量よりも小さく、前記上側突出部は、前記排気開口部を間に挟んで両側に設けられ、前記上側突出部の突出端は、前記排気開口部から前記排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の下側に位置するように傾斜した後、シリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜していることを特徴とする。
なお、「シリンダ軸線方向の上下」とは、シリンダ軸線に直交する平面であるシリンダ直交平面に対して、上方となる側を上側とし、下方となる側を下側とする。
A water jacket structure of a cylinder head according to the present invention includes a plurality of combustion chamber top portions formed on a bottom surface of the cylinder head, a plurality of exhaust ports communicating with each of the plurality of combustion chamber top portions, and an inside of the cylinder head. The exhaust ports that collect the plurality of exhaust ports and have an exhaust opening that opens on one side surface along the cylinder row direction of the cylinder head, and are disposed on the upper side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust assembly, An upper exhaust water jacket that cools the exhaust collecting portion; and a lower exhaust water jacket that is disposed on the lower side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion. The exhaust water jacket and the lower exhaust water jacket are independent from each other inside the cylinder head. The upper exhaust water jacket has an upper protrusion that protrudes toward the lower exhaust water jacket and is arranged to face the downstream side of the exhaust assembly. The lower exhaust water jacket has a lower protrusion that is disposed so as to protrude toward the upper exhaust water jacket and to face the downstream side of the exhaust assembly; the upper projection and the lower protruding portion is provided apart from each other a predetermined distance in the cylinder axis direction, the projecting amount of the upper protrusion, rather smaller than the projection amount of the lower protruding portion, wherein The lower projecting portions are provided on both sides of the exhaust opening, and the projecting ends of the lower projecting portions are separated from the exhaust opening along the downstream side portion of the exhaust collecting portion. Sirin And it is inclined so as to be positioned on the upper side in the axial direction.
Further, the water jacket structure of the cylinder head according to the present invention includes a plurality of combustion chamber tops formed on a bottom surface of the cylinder head, a plurality of exhaust ports communicating with each of the plurality of combustion chamber tops, and the cylinder head A plurality of exhaust ports are gathered inside, an exhaust gathering portion having an exhaust opening that opens on one side surface along the cylinder row direction of the cylinder head, and an exhaust gathering portion disposed above the exhaust gathering portion in the cylinder axial direction. An upper exhaust water jacket that cools the exhaust collecting portion, and a lower exhaust water jacket that is disposed below the exhaust collecting portion in the cylinder axial direction and cools the exhaust collecting portion, The upper exhaust water jacket and the lower exhaust water jacket are independent from each other inside the cylinder head. The upper exhaust water jacket has an upper protrusion disposed so as to protrude toward the lower exhaust water jacket and to face the downstream side of the exhaust assembly. The lower exhaust water jacket has a lower projecting portion that protrudes toward the upper exhaust water jacket and is arranged to face the downstream side portion of the exhaust assembly portion. The upper protrusion and the lower protrusion are provided at a predetermined distance from each other in the cylinder axis direction, and the protrusion amount of the upper protrusion is smaller than the protrusion amount of the lower protrusion, The upper protrusion is provided on both sides of the exhaust opening, and the protruding end of the upper protrusion is separated from the exhaust opening along the downstream side of the exhaust assembly. After inclined so as to be positioned below the cylinder axis direction, and being inclined so as to be positioned above the cylinder axis direction.
Note that “up and down in the cylinder axis direction” means that the upper side is the upper side and the lower side is the lower side with respect to the cylinder orthogonal plane that is a plane orthogonal to the cylinder axis.
本発明によれば、上側突出部及び下側突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられていると共に、上側突出部の突出量は、下側突出部の突出量よりも小さいので、このような構造のシリンダヘッドの鋳造時に、ガス及びエアが上側突出部に対応する中子の部位で滞留することなく、上側突出部に対応する中子の部位及び下側突出部に対応する中子の部位の間に形成される間隙を通って、上下の排気用ウォータージャケットに対応する中子に囲まれた領域外へ排出される。そのため、鋳造時のガス及びエアの滞留を抑制することができる。 According to the present invention, the upper protrusion and the lower protrusion are provided to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the cylinder axis direction, and the protrusion amount of the upper protrusion is smaller than the protrusion amount of the lower protrusion. Therefore, when casting a cylinder head having such a structure, gas and air do not stay in the core portion corresponding to the upper protruding portion, and correspond to the core portion and lower protruding portion corresponding to the upper protruding portion. Then, the gas is discharged out of the region surrounded by the cores corresponding to the upper and lower exhaust water jackets through a gap formed between the core portions. Therefore, gas and air stagnation during casting can be suppressed.
また、本発明によれば、排気集合部の下流側側部を上側突出部及び下側突出部で被覆して排気集合管全体を上下の排気用ウォータージャケットで覆うことができるので、排気集合部の冷却効率を向上させることができる。
更に、本発明によれば、下側突出部の突出量が上側突出部の突出量よりも大きいので、例えば、内燃機関を傾けて車両に搭載した場合や坂道等で内燃機関が傾いた場合であっても、下側排気用ウォータージャケットがエア抜き通路として機能することができる。これにより、下側排気用ウォータージャケットにおけるエア溜まりの発生を抑制することが可能となり、排気集合部の冷却効率を向上させることができる。
Further, according to the present invention, since the downstream side portion of the exhaust collecting portion can be covered with the upper protruding portion and the lower protruding portion and the entire exhaust collecting pipe can be covered with the upper and lower exhaust water jackets, the exhaust collecting portion The cooling efficiency can be improved.
Furthermore, according to the present invention, since the protruding amount of the lower protruding portion is larger than the protruding amount of the upper protruding portion, for example, when the internal combustion engine is tilted and mounted on a vehicle, or when the internal combustion engine is inclined on a slope or the like. Even in this case, the lower exhaust water jacket can function as an air vent passage. Thereby, it becomes possible to suppress the occurrence of air accumulation in the lower exhaust water jacket, and the cooling efficiency of the exhaust collecting portion can be improved.
また、前記下側突出部は、前記排気開口部を間に挟んで両側に設けられ、前記下側突出部の突出端は、前記排気開口部から前記排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜している構成とするのが好ましい。 The lower protrusion is provided on both sides of the exhaust opening, and the protruding end of the lower protrusion extends along the downstream side of the exhaust assembly from the exhaust opening. It is preferable that the structure is inclined so as to be positioned on the upper side in the cylinder axial direction as the distance increases.
このような構成によれば、下側突出部の突出端は、排気開口部から排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜しているので、下側排気用ウォータージャケット内の冷却液に含有されるエアが下側突出部を通過する際に、下側突出部の傾斜面に沿って案内されて淀みなく流れやすくなる。これにより、下側突出部におけるエア溜まりの発生を抑制することが可能となり、排気集合部の冷却効率を向上させることができる。 According to such a configuration, the protruding end of the lower protruding portion is inclined so as to be positioned on the upper side in the cylinder axial direction as it is separated from the exhaust opening along the downstream side portion of the exhaust collecting portion. When the air contained in the coolant in the lower exhaust water jacket passes through the lower protrusion, it is guided along the inclined surface of the lower protrusion and flows easily without stagnation. As a result, it is possible to suppress the occurrence of air accumulation in the lower protruding portion, and the cooling efficiency of the exhaust collecting portion can be improved.
また、前記上側突出部は、前記排気開口部を間に挟んで両側に設けられ、前記上側突出部の突出端は、前記排気開口部から前記排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の下側に位置するように傾斜した後、シリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜している構成とするのが好ましい。 The upper protrusion is provided on both sides of the exhaust opening, and the protruding end of the upper protrusion is separated from the exhaust opening along the downstream side of the exhaust assembly. Accordingly, it is preferable to incline so as to be located on the lower side in the cylinder axial direction and then to be inclined so as to be located on the upper side in the cylinder axial direction.
このような構成によれば、上側突出部の突出端は、排気開口部から排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の下側に位置するように傾斜した後、シリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜しているので、このような構造のシリンダヘッドの鋳造時に、突出量が抑えられた傾斜面に対応する中子の部位から間隙へガス及びエアを導くことが可能となり、ガスやエアの滞留を抑制できる。特に、ガス及びエアは、上側突出部の最も突出量が大きい部位(傾斜方向が変化する部位)に対応する中子の部位を迂回して、傾斜面に対応する中子の部位から間隙へ導かれやすくなる。 According to such a configuration, the protruding end of the upper protruding portion is inclined so as to be positioned on the lower side in the cylinder axial direction as being separated from the exhaust opening along the downstream side portion of the exhaust collecting portion, and then the cylinder. Since the cylinder head is inclined so as to be located on the upper side in the axial direction, gas and air are guided to the gap from the core portion corresponding to the inclined surface in which the protruding amount is suppressed when casting the cylinder head having such a structure. This makes it possible to suppress the retention of gas and air. In particular, gas and air bypass the core portion corresponding to the portion with the largest protrusion amount of the upper protrusion (the portion where the inclination direction changes), and are guided to the gap from the core portion corresponding to the inclined surface. It becomes easy to be.
本発明に係るシリンダヘッドのウォータージャケット構造は、シリンダヘッドの底面に形成された複数の燃焼室頂部と、前記複数の燃焼室頂部のそれぞれに連通する複数の排気ポートと、前記シリンダヘッドの内部で前記複数の排気ポートを集合させ、前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿う一側面に開口する排気開口部を有する排気集合部と、前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の上側に配置され、前記排気集合部を冷却する上側排気用ウォータージャケットと、前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の下側に配置され、前記排気集合部を冷却する下側排気用ウォータージャケットと、を備え、前記上側排気用ウォータージャケットと前記下側排気用ウォータージャケットとは、前記シリンダヘッドの内部で互いに独立した流路を形成しており、前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された突出部が前記下側排気用ウォータージャケットのみに設けられており、前記突出部は、前記上側排気用ウォータージャケットに向かって突出しており、前記上側排気用ウォータージャケット及び前記突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられていることを特徴とする。 A water jacket structure of a cylinder head according to the present invention includes a plurality of combustion chamber top portions formed on a bottom surface of the cylinder head, a plurality of exhaust ports communicating with each of the plurality of combustion chamber top portions, and an inside of the cylinder head. The exhaust ports that collect the plurality of exhaust ports and have an exhaust opening that opens on one side surface along the cylinder row direction of the cylinder head, and are disposed on the upper side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust assembly, An upper exhaust water jacket that cools the exhaust collecting portion; and a lower exhaust water jacket that is disposed on the lower side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion. The exhaust water jacket and the lower exhaust water jacket are independent from each other inside the cylinder head. And a projecting portion disposed so as to oppose the downstream side portion of the exhaust collecting portion is provided only in the lower exhaust water jacket, and the projecting portion is disposed on the upper exhaust side. It protrudes toward the water jacket, and the upper exhaust water jacket and the protruding portion are provided at a predetermined distance from each other in the cylinder axis direction.
本発明によれば、上側排気用ウォータージャケット及び突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられていると共に、排気集合部の下流側側部に対向するように配置された突出部が下側排気用ウォータージャケットのみに設けられているので、このような構造のシリンダヘッドの鋳造時に、ガス及びエアが上側排気用ウォータージャケットに対応する中子で滞留することなく、上側排気用ウォータージャケットに対応する中子及び突出部に対応する中子の部位の間に形成される間隙を通って、上下の排気用ウォータージャケットに対応する中子に囲まれた領域外へ排出される。そのため、鋳造時のガス及びエアの滞留を抑制することができる。 According to the present invention, the upper exhaust water jacket and the projecting portion are provided to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the cylinder axial direction, and are disposed to face the downstream side portion of the exhaust assembly portion. Is provided only in the lower exhaust water jacket, so that when the cylinder head having such a structure is cast, gas and air do not stay in the core corresponding to the upper exhaust water jacket, and the upper exhaust water jacket The gas passes through a gap formed between the core corresponding to the jacket and the core corresponding to the protruding portion, and is discharged out of the region surrounded by the cores corresponding to the upper and lower exhaust water jackets. Therefore, gas and air stagnation during casting can be suppressed.
また、本発明によれば、排気集合部の下流側側部を突出部で被覆して排気集合管全体を上下の排気用ウォータージャケットで覆うことができるので、排気集合部の冷却効率を向上させることができる。
更に、本発明によれば、下側排気用ウォータージャケットのみに突出部が設けられ、突出部の突出量を大きく確保できるので、例えば、内燃機関を傾けて車両に搭載した場合や坂道等で内燃機関が傾いた場合であっても、下側排気用ウォータージャケットがエア抜き通路として機能することができる。これにより、下側排気用ウォータージャケットにおけるエア溜まりの発生を抑制することが可能となり、排気集合部の冷却効率を向上させることができる。
Further, according to the present invention, the downstream side portion of the exhaust collecting portion can be covered with the protruding portion, and the entire exhaust collecting pipe can be covered with the upper and lower exhaust water jackets, so that the cooling efficiency of the exhaust collecting portion is improved. be able to.
Further, according to the present invention, since the protrusion is provided only on the lower exhaust water jacket, and the protrusion amount of the protrusion can be secured large, for example, when the internal combustion engine is tilted and mounted on a vehicle, or on a slope or the like, Even when the engine is inclined, the lower exhaust water jacket can function as an air vent passage. Thereby, it becomes possible to suppress the occurrence of air accumulation in the lower exhaust water jacket, and the cooling efficiency of the exhaust collecting portion can be improved.
本発明によれば、排気集合部の冷却効率の向上を図りながら鋳造時のガス及びエアの滞留を抑制可能なシリンダヘッドのウォータージャケット構造を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water jacket structure of the cylinder head which can suppress the stay of the gas and air at the time of casting can be provided, aiming at the improvement of the cooling efficiency of an exhaust_gas | exhaustion assembly part.
本発明の実施形態について、図1乃至図14を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。また、方向を説明する場合は、各図に示すように、内燃機関Eが車両に設置された状態における前後左右上下に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the direction will be described based on the front, rear, left, right, top and bottom in a state where the internal combustion engine E is installed in the vehicle, as shown in each drawing.
図1は、本実施形態に係るシリンダヘッドのウォータージャケット構造を有する内燃機関の断面図である。
図1に示すように、本発明が適用された内燃機関Eは、4つのシリンダ1a(図1では1つのみ図示)が直列に配列されて一体に設けられたシリンダブロック1と、シリンダブロック1の上側端部に結合されるシリンダヘッド2と、シリンダブロック1とシリンダヘッド2の間に設置されるガスケット3と、シリンダヘッド2の上側端部に結合されるヘッドカバー(図示省略)とから構成される機関本体を備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an internal combustion engine having a water jacket structure for a cylinder head according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine E to which the present invention is applied includes a
内燃機関Eは、4つのシリンダ1aと、各シリンダ1aに往復運動可能に嵌合するピストン4と、各ピストン4にコンロッド5を介して連結されるクランク軸6とを備える多気筒内燃機関であり、搭載対象としての車両に、クランク軸6の回転中心線が左右方向に指向する横置き配置で搭載される。また、内燃機関Eは、吸気側を車両後方に向けて配置されるとともに排気側を車両前方に向けて配置されている。
シリンダ1a毎に、該シリンダ1aのシリンダ軸線Lcに平行な方向であるシリンダ軸線方向でピストン4とシリンダヘッド2との間には、シリンダ1aとピストン4とシリンダヘッド2とにより燃焼室7が形成される。
なお、本実施形態では、シリンダ軸線Lcと鉛直軸方向(すなわち上下方向)とが一致するように内燃機関Eが設置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばシリンダ軸線Lcが鉛直軸方向に対して傾斜するように内燃機関Eを設置してもよい。
The internal combustion engine E is a multi-cylinder internal combustion engine that includes four
For each
In the present embodiment, the internal combustion engine E is installed so that the cylinder axis Lc and the vertical axis direction (that is, the vertical direction) coincide with each other. However, the present invention is not limited to this, and for example, the cylinder axis The internal combustion engine E may be installed such that Lc is inclined with respect to the vertical axis direction.
シリンダブロック1は、前記したシリンダ1aやクランクケース(図示省略)の他、シリンダ1aを冷却する冷却液の流路となるブロック側ウォータージャケット10を有している。ブロック側ウォータージャケット10は、4つのシリンダ1aの全体を連続的に囲う凹溝状の空間であり、シリンダブロック1の上面に開口している(図9、図10参照)。ブロック側ウォータージャケット10の一端側には、図示しないラジエータで冷却された冷却液が供給されている。また、ブロック側ウォータージャケット10は、ガスケット3の貫通孔32,35等を介して、後記する吸気用ウォータージャケット50及び下側排気用ウォータージャケット90に連通しており、両者に冷却液を供給している。ブロック側ウォータージャケット10及びガスケット3については後に詳しく説明する。
The
図2は、シリンダヘッドの斜視図である。図3は、シリンダヘッドの内部の排気集合部及びヘッド側ウォータージャケットを透視して描いた斜視図である。なお、図3では、シリンダヘッド2の外形を仮想線(二点鎖線)で描いている。
FIG. 2 is a perspective view of the cylinder head. FIG. 3 is a perspective view illustrating the exhaust collecting part and the head-side water jacket inside the cylinder head. In addition, in FIG. 3, the external shape of the
シリンダヘッド2は、中子を用いた鋳造成形で製造される金属製部材である。シリンダヘッド2は、図1乃至図3(主に図1)に示すように、燃焼室7の頂部を構成する4つの燃焼室頂部21(図1では1つのみ図示)と、各燃焼室7にエアを導入する吸気ポート22と、各燃焼室7から燃焼ガスを排出する排気ポート23と、シリンダヘッド2の内部において複数の排気ポート23を集合させる排気集合部24と、これらを冷却するためのヘッド側ウォータージャケット40と、を主に有している。また、シリンダヘッド2は、その上部に動弁機構の一部(図示省略)を収容する動弁室25を有している。
The
燃焼室頂部21は、シリンダヘッド2の底面2aに設けられた略円錐形状の凹部である。吸気ポート22は、各燃焼室頂部21とシリンダヘッド2の後面2bとを連通している。排気ポート23は、各燃焼室頂部21と排気集合部24とを連通している。吸気ポート22及び排気ポート23は、1つの燃焼室頂部21に対して2つずつ設けられている。なお、吸気ポート22及び排気ポート23には、図示しない吸気バルブ及び排気バルブが設置されている。
The combustion chamber top 21 is a substantially conical recess provided on the
図2に示すように、排気集合部24は、シリンダヘッド2の前面2cの左右方向の略中央部に開口する1つの開口部24aを有している。排気集合部24は、シリンダヘッド2の内部であってシリンダブロック1よりも前方に張り出した部位に設けられている(図1参照)。動弁室25は、シリンダヘッド2の上面2dに形成された凹状の空間である。動弁室25には、図示しないカムシャフトやロッカアームやバルブ等の動弁機構の一部が収容される。また、シリンダヘッド2の左側面2eには、後記するヘッド側ウォータージャケット40の冷却液の出口となる出口開口部63,83,93が形成されている。シリンダヘッド2の左側面2eには、出口開口部63,83,93から排出される冷却液をヒータやラジエータに分配するウォーターアウトレット(図示省略)が取り付けられる。
As shown in FIG. 2, the
なお、シリンダヘッド2の前面2cには、鋳造成形時にキャビティ240(図14参照)内に設置される中子100(図14参照)と金型に支持される巾木とを連結する連結部によって形成される2つの支持孔2fが存在するが、この支持孔2fは後付けのキャップ等で閉塞される。
In addition, the
図1及び図3に示すように、ヘッド側ウォータージャケット40は、冷却液の流路となる空間であり、吸気ポート22を冷却するための吸気用ウォータージャケット50と、燃焼室頂部21を冷却するための燃焼室用ウォータージャケット60と、排気ポート23及び排気集合部24を冷却するための排気用ウォータージャケット70と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the head-
図1に示すように、吸気用ウォータージャケット50は、吸気ポート22の下方に設けられている。燃焼室用ウォータージャケット60は、燃焼室頂部21の直上であって吸気ポート22と排気ポート23の間に設けられている。排気用ウォータージャケット70は、排気ポート23及び排気集合部24の上側に配置された上側排気用ウォータージャケット80と、排気ポート23及び排気集合部24の下側に配置された下側排気用ウォータージャケット90と、を有している。
As shown in FIG. 1, the
吸気用ウォータージャケット50は、ブロック側ウォータージャケット10に連通すると共に、燃焼室用ウォータージャケット60に連通している(図1の破線を参照)。燃焼室用ウォータージャケット60は、ブロック側ウォータージャケット10に連通すると共に、上側排気用ウォータージャケット80に連通している。下側排気用ウォータージャケット90は、ブロック側ウォータージャケット10に連通している。そして、下側排気用ウォータージャケット90は、吸気用ウォータージャケット50、燃焼室用ウォータージャケット60及び上側排気用ウォータージャケット80に連通していない。すなわち、上側排気用ウォータージャケット80と下側排気用ウォータージャケット90とは、シリンダヘッド2の内部において互いに独立した流路を形成している。
The
次に、排気集合部24及びヘッド側ウォータージャケット40(すなわち、吸気用ウォータージャケット50、燃焼室用ウォータージャケット60、上側排気用ウォータージャケット80及び下側排気用ウォータージャケット90)の詳細な構造について、図4乃至図7を参照して説明する。
Next, regarding the detailed structure of the
図4は、ヘッド側ウォータージャケットと排気集合部とを上下に分解して示した斜視図である。図5は、吸気用ウォータージャケット、燃焼室用ウォータージャケット及び上側排気用ウォータージャケットの底面図である。図6は、下側排気用ウォータージャケットの底面図である。図7は、ヘッド側ウォータージャケットと排気集合部を前方からみた正面図である。
ここで、図4乃至図7では、説明の便宜のため、空間である排気集合部24及びヘッド側ウォータージャケット40を実体があるもの(すなわちこれらに対応する中子)のように描いている。
FIG. 4 is a perspective view showing the head-side water jacket and the exhaust collecting part in an exploded manner. FIG. 5 is a bottom view of an intake water jacket, a combustion chamber water jacket, and an upper exhaust water jacket. FIG. 6 is a bottom view of the lower exhaust water jacket. FIG. 7 is a front view of the head side water jacket and the exhaust collecting portion as viewed from the front.
Here, in FIG. 4 to FIG. 7, for convenience of explanation, the
図4に示すように、排気集合部24は、各燃焼室7に連通する2本の排気ポート23を1本に集合させる第1集合部24bと、4本の第1集合部24bを開口部24aの直前で1か所に集合させる第2集合部24cと、を有している。第2集合部24c及び開口部24aは、シリンダヘッド2の左右方向の略中央部に設けられている。4本の第1集合部24bのうち、右側及び左側の第1集合部24bは、両者の中間の2つの第1集合部24bよりも長い。この右側及び左側の第1集合部24bの前側の側面が、後記する上側排気用ウォータージャケット80の突出部81及び下側排気用ウォータージャケット90の突出部91(図1,図4乃至図6参照)による冷却対象となる排気集合部24の下流側側部24dを構成している。下流側側部24dは、平面視で、左右両端の排気ポート23から中央の開口部24aに近づくほど前側に位置するように傾斜している。
As shown in FIG. 4, the
図4、図5(主に図5)に示すように、吸気用ウォータージャケット50は、吸気ポート22(図1参照)を冷却する部位であり、各吸気ポート22の下側を左右方向に横断するように蛇行しながら延設されている。吸気用ウォータージャケット50は、各吸気ポート22の下方に、シリンダヘッド2の底面2a(図2参照)に開口する8つの吸気側流入部51を有している。また、吸気用ウォータージャケット50は、隣り合うシリンダ1a同士の間(以下、「シリンダ軸間」という場合がある。)及び左右のシリンダ1aの外側に対応する位置に、燃焼室用ウォータージャケット60と連通する連通部52を有している。3つのシリンダ軸間の連通部52の下方には、シリンダヘッド2の底面2aに開口する軸間流入部53がそれぞれ設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5 (mainly FIG. 5), the
燃焼室用ウォータージャケット60は、燃焼室頂部21(図1参照)を冷却する部位であり、各燃焼室頂部21の上方を左右方向に横断するように延設されている。燃焼室用ウォータージャケット60は、吸気用ウォータージャケット50よりも前後方向に幅広に形成されており、図示しない点火プラグの周囲を囲っている。燃焼室用ウォータージャケット60は、右側の端部に、シリンダヘッド2の底面2aに開口する2つの燃焼室側流入部61を有している(図7参照)。また、燃焼室用ウォータージャケット60は、排気ポート23(図1参照)同士の間に対応する位置に、上側排気用ウォータージャケット80と連通する連通部62を有している。さらに、燃焼室用ウォータージャケット60は、左側の端部に、シリンダヘッド2の左側面2eに開口して冷却液の出口となる出口開口部63を有している(図2参照)。出口開口部63は、燃焼室用ウォータージャケット60よりも前後方向に幅広に形成されており、前側に延設されている。
The combustion
図4、図5、図7(主に図5)に示すように、上側排気用ウォータージャケット80は、各排気ポート23及び排気集合部24の上側を被覆するように設けられている。上側排気用ウォータージャケット80は、吸気用ウォータージャケット50及び燃焼室用ウォータージャケット60に比較して、前後方向の幅寸法が広く、かつ、上下方向の厚さ寸法が薄く形成されている(図1参照)。上側排気用ウォータージャケット80は、前側の端部から下向きに突出する突出部81を有している(図1参照)。突出部81は、排気集合部24の下流側側部24dに対向するように配置されている。なお、上側排気用ウォータージャケット80の前側の端部のうち排気集合部24の開口部24aに対応する部分82には突出部81が設けられていない。上側排気用ウォータージャケット80は、左側の端部に、シリンダヘッド2の左側面2eに開口して冷却液の出口となる出口開口部83を有している(図2参照)。
As shown in FIGS. 4, 5, and 7 (mainly FIG. 5), the upper
ちなみに、図5を参照して説明すると、吸気用ウォータージャケット50と燃焼室用ウォータージャケット60の間の部位55には、吸気ポート22が設置される。また、燃焼室用ウォータージャケット60のうちシリンダ1aの中心位置に対応する部位65には、点火プラグ(図示省略)が設置される。また、燃焼室用ウォータージャケット60と上側排気用ウォータージャケット80の間の部位67には、排気弁(図示省略)が設置される。
Incidentally, with reference to FIG. 5, the
図4、図6、図7(主に図6)に示すように、下側排気用ウォータージャケット90は、各排気ポート23及び排気集合部24の下側を被覆するように設けられている。下側排気用ウォータージャケット90は、上側排気用ウォータージャケット80と厚さ寸法が同程度となるように扁平に形成されている(図1参照)。下側排気用ウォータージャケット90は、前側の端部から上向きに突出する突出部91を有している(図1参照)。突出部91は、排気集合部24の下流側側部24dに対向するように配置されている。なお、下側排気用ウォータージャケット90の前側の端部のうち排気集合部24の開口部24aに対応する部分92には突出部91が設けられていない。下側排気用ウォータージャケット90は、左側の端部に、シリンダヘッド2の左側面2eに開口して冷却液の出口となる出口開口部93を有している(図2参照)。下側排気用ウォータージャケット90は、後側の端部であって各排気ポート23の下方に対応する位置に、シリンダヘッド2の底面2aに開口する8つの排気側流入部94を有している。このように、排気ポート23の直下に排気側流入部94が設けられているので、排気ポート23を効率よく冷却することができる。なお、出口開口部93から最も遠い側(すなわち上流側)の2つの排気側流入部94の間には、追加流入部95が設けられている。
As shown in FIGS. 4, 6, and 7 (mainly FIG. 6), the lower
ここで、上側排気用ウォータージャケット80の突出部81及び下側排気用ウォータージャケット90の突出部91について、図7及び図8を参照して詳細に説明する。図8は、図1の部分拡大断面図である。
図8に示すように、突出部(上側突出部)81及び突出部(下側突出部)91は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられている。突出部81の突出量L1は、突出部91の突出量L2よりも小さく形成されている。換言すると、突出部81の突出端と突出部91の突出端のシリンダ軸線方向中心を通るシリンダ軸線方向に直交する方向に沿う中心線C1は、排気集合部24のシリンダ軸線方向中心を通るシリンダ軸線方向に直交する中心線C2よりも上方に位置するように設定されている。突出部81,91は、図7に示すように、開口部(排気開口部)24aを間に挟んで左右両側に設けられている。
Here, the
As shown in FIG. 8, the protruding portion (upper protruding portion) 81 and the protruding portion (lower protruding portion) 91 are provided at a predetermined distance from each other in the cylinder axis direction. The protruding amount L1 of the protruding
突出部81の突出端には、第1傾斜面81a及び第2傾斜面81bが形成されている。第1傾斜面81aは、開口部24aから排気集合部24の下流側側部24dに沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の下側に位置するように傾斜している。第2傾斜面81bは、第1傾斜面81aに連続して開口部24aから排気集合部24の下流側側部24dに沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜している。一方、突出部91の突出端には、第3傾斜面91a及び第4傾斜面91bが形成されている。第3傾斜面91aは、開口部24aから排気集合部24の下流側側部24dに沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜している。第4傾斜面91bは、第3傾斜面91aに連続して開口部24aから排気集合部24の下流側側部24dに沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜している。第4傾斜面91bは、第3傾斜面91aよりも緩やかに傾斜している。突出部81は、第3傾斜面91a及び第4傾斜面91bのシリンダ軸線方向の上側に設けられている。ちなみに、冷却液に含有されるエアは、突出部91の最も高い部位に滞留しやすいが、本実施形態では、突出部91の突出端が排気集合部24に向かって徐々に低くなるように傾斜しているので、エアが第3傾斜面91a及び第4傾斜面91bに沿って案内されて淀みなく流れやすくなる。
A first
図9は、ブロック側ウォータージャケットから吸気用ウォータージャケットへの冷却液の流れを説明するための分解斜視図である。図10は、ブロック側ウォータージャケットから下側排気用ウォータージャケットへの冷却液の流れを説明するための分解斜視図である。図11は、ガスケットの底面図にヘッド側ウォータージャケットとブロック側ウォータージャケットとを重ねて描いた底面図である。
なお、図9、図10では、説明の便宜のため、ヘッド側ウォータージャケット40のうち、流入部以外の部分を仮想線(二点鎖線)で描いている。また、図11では、ガスケット3にドットのハッチングを付すと共にブロック側ウォータージャケット10の開口部を仮想線(太破線)で描き込んでいる。
FIG. 9 is an exploded perspective view for explaining the flow of the coolant from the block-side water jacket to the intake water jacket. FIG. 10 is an exploded perspective view for explaining the flow of the coolant from the block-side water jacket to the lower exhaust water jacket. FIG. 11 is a bottom view in which a head side water jacket and a block side water jacket are overlapped with a bottom view of the gasket.
In FIGS. 9 and 10, for convenience of explanation, portions of the head-
図9、図10、図11に示すように、ブロック側ウォータージャケット10は、4つのシリンダ1aの周囲を全体的に囲むように形成されている。ブロック側ウォータージャケット10は、最も右側のシリンダ1aの前側に、他の部位よりも幅広となる冷却液の導入部11を有している。導入部11には、仕切部材11aが挿入されており、冷却液の流れる方向を規制している。本実施形態では、導入部11の仕切部材11aよりも左側に冷却液配管Pが接続されている。また、ブロック側ウォータージャケット10は、シリンダ1a同士の間(シリンダ軸間)に対応する部位にくびれ部12を有している。また、シリンダ軸間には、前側と後側のくびれ部12同士を連通する凹溝状の軸間スリット13が形成されている。
As shown in FIGS. 9, 10, and 11, the block-
図9、図10、図11(主に図11)に示すように、ガスケット3は、シリンダブロック1とシリンダヘッド2の結合部をシールする金属製の板状部材である。ガスケット3は、シリンダブロック1の4つのシリンダ1aに対応する4つのシリンダ開口部31を有している。また、ガスケット3は、吸気用ウォータージャケット50の吸気側流入部51及び軸間流入部53に対応する位置に形成された吸気側貫通孔32及び軸間貫通孔33と、燃焼室用ウォータージャケット60の燃焼室側流入部61に対応する位置に形成された燃焼室側貫通孔34と、下側排気用ウォータージャケット90の排気側流入部94及び追加流入部95に対応する位置に形成された排気側貫通孔35及び追加貫通孔36と、を有している。これらの吸気側貫通孔32、軸間貫通孔33、燃焼室側貫通孔34、排気側貫通孔35及び追加貫通孔36は、すべてブロック側ウォータージャケット10の開口部に対応する位置に形成されている。吸気側貫通孔32及び排気側貫通孔35は、一部に例外はあるが、右側に位置する孔の方(出口開口部63,83,93から遠い孔の方)が概ね大径に形成されている。特に、燃焼室側貫通孔34は、他の貫通孔32,33,35,36よりも大きな径に形成されている。これにより、後記する縦流れが形成され易くなる。
As shown in FIGS. 9, 10, and 11 (mainly FIG. 11), the
次に、ブロック側ウォータージャケット10及びヘッド側ウォータージャケット40における冷却液の流れについて、図9乃至図13を参照して説明する。
図12は、吸気用ウォータージャケット、燃焼室用ウォータージャケット及び上側排気用ウォータージャケットの冷却液の流れを説明するための底面図である。図13は、下側排気用ウォータージャケットの冷却液の流れを説明するための底面図である。
Next, the flow of the coolant in the block-
FIG. 12 is a bottom view for explaining the flow of the coolant in the intake water jacket, the combustion chamber water jacket, and the upper exhaust water jacket. FIG. 13 is a bottom view for explaining the flow of the coolant in the lower exhaust water jacket.
図9、図10に示すように、冷却液配管Pから導入部11に流入した冷却液(矢印Y1)は、ブロック側ウォータージャケット10に沿ってシリンダ1aの前側を左方向に流れ(矢印Y2)、左端部でUターンしたのち(矢印Y3)、ブロック側ウォータージャケット10に沿ってシリンダ1aの後側を右方向に流れ(矢印Y4)、右端部に到達する(矢印Y5)。また、冷却液は、軸間スリット13を通って、前側のくびれ部12から後側のくびれ部12に向かって流れる(矢印Y6)。
As shown in FIGS. 9 and 10, the coolant (arrow Y1) that has flowed into the
図10に示すように、ブロック側ウォータージャケット10に沿ってシリンダ1aの前側を左方向に流れる冷却液(矢印Y2)の一部は、ガスケット3に形成された排気側貫通孔35及び追加貫通孔36を通って、排気側流入部94及び追加流入部95から下側排気用ウォータージャケット90の内部に流入する(矢印Y7)。すなわち、本実施形態における冷却液の流れは、吸気用ウォータージャケット50に先行して下側排気用ウォータージャケット90に冷却液が流入するいわゆる排気先行型の流れになっている。これにより、排気ポート23及び排気集合部24を効率的に冷却することができる。
As shown in FIG. 10, a part of the coolant (arrow Y <b> 2) that flows in the left direction along the block-
また、図9に示すように、ブロック側ウォータージャケット10に沿ってシリンダ1aの後側を右方向に流れる冷却液(矢印Y4)の一部は、ガスケット3に形成された吸気側貫通孔32を通って、吸気側流入部51から吸気用ウォータージャケット50の内部に流入する(矢印Y8a)。また、軸間スリット13を通る冷却液(矢印Y6)は、後側のくびれ部12に合流したところで、ガスケット3に形成された軸間貫通孔33を通って、軸間流入部53から吸気用ウォータージャケット50の内部に流入する(矢印Y8b)。また、ブロック側ウォータージャケット10の右端部に到達した冷却液(矢印Y5)は、ガスケット3に形成された燃焼室側貫通孔34を通って、燃焼室側流入部61から燃焼室用ウォータージャケット60の右端部に流入する(矢印Y9)。
Further, as shown in FIG. 9, a part of the coolant (arrow Y <b> 4) flowing in the right direction on the rear side of the
図12に示すように、燃焼室側流入部61から燃焼室用ウォータージャケット60の右端部に流入した冷却液は、左端部の出口開口部63に向かって右から左に流れる(矢印Y10)。この流れ(矢印Y10)が、燃焼室用ウォータージャケット60においてシリンダ1a(すなわち燃焼室頂部21)の配列方向Lb(図9、図10参照)に沿う流れ(いわゆる縦流れ)を形成する。また、吸気側流入部51及び軸間流入部53から吸気用ウォータージャケット50の内部に流入した冷却液は、連通部52を通って燃焼室用ウォータージャケット60に流入し(矢印Y11)、前記した縦流れに合流する。燃焼室用ウォータージャケット60の内部を右から左へ流れた冷却液(矢印Y10)は、出口開口部63からシリンダヘッド2の外部へ流出する。
As shown in FIG. 12, the coolant that has flowed from the combustion chamber
燃焼室用ウォータージャケット60を流れる冷却液の一部は、連通部62を通って上側排気用ウォータージャケット80に流入する。各連通部62から流入した流れ(矢印Y12)は、上側排気用ウォータージャケット80の前端側で合流し、シリンダ1a(すなわち燃焼室頂部21)の配列方向Lb(図9、図10参照)に沿う流れ(いわゆる縦流れ)を形成する(矢印Y13)。なお、上側排気用ウォータージャケット80の右前部80aは、出口開口部83に近づくほど前側に位置するように傾斜しているので、右側の連通部62から前方に向かって流入した冷却液は、上側排気用ウォータージャケット80の右前部80aに案内されて出口開口部83へ向かうように流れ易くなっている。上側排気用ウォータージャケット80の内部を右から左へ流れた冷却液は、出口開口部83からシリンダヘッド2の外部へ流出する。
A part of the coolant flowing through the combustion
図13に示すように、排気側流入部94から下側排気用ウォータージャケット90に流入した冷却液(矢印Y14)は、前方に向かって流れて下側排気用ウォータージャケット90の前端側で合流し、シリンダ1a(すなわち燃焼室頂部21)の配列方向Lb(図9、図10参照)に沿う流れ(いわゆる縦流れ)を形成する(矢印Y15)。なお、下側排気用ウォータージャケット90の右前部90aは、出口開口部93に近づくほど前側に位置するように傾斜しているので、右側の排気側流入部94及び追加流入部95から前方に向かって流入した冷却液は、下側排気用ウォータージャケット90の右前部90aに案内されて出口開口部93へ向かうように流れ易くなっている。下側排気用ウォータージャケット90の内部を右から左へ流れた冷却液(矢印Y15)は、出口開口部93からシリンダヘッド2の外部へ流出する。
As shown in FIG. 13, the coolant (arrow Y <b> 14) that has flowed into the lower
次に、鋳造金型装置200及び中子100について、図4及び図14を参照して説明する。
図14は、図8に対応する部位における鋳造金型装置の部分拡大断面図であり、(a)は、キャビティ内に溶湯を充填する前の状態、(b)は、キャビティ内に溶湯が充填される途中の状態、(c)は、キャビティ内全体に溶湯が充填された状態を示している。
Next, the casting
FIG. 14 is a partially enlarged cross-sectional view of the casting mold apparatus at a portion corresponding to FIG. 8, (a) is a state before the molten metal is filled in the cavity, and (b) is a molten metal filled in the cavity. The state (c) in the middle of being carried out shows a state where the molten metal is filled in the entire cavity.
図14に示すように、鋳造金型装置200は、シリンダヘッド2を鋳造するための装置であり、上下方向に沿って移動可能に設けられた上型210と、固定型である下型220と、水平方向に沿って移動可能に設けられた4つの側方型230(図14では1つのみ図示)と、から構成されている。これらの複数の金型を型締めすることでキャビティ240が形成されている。
As shown in FIG. 14, the casting
下型220には、キャビティ240内に溶湯を下方から充填するための図示しない湯口が設けられている。上型210や側方型230には、金型内外を連通する図示しない排出孔が設けられている。排出孔は、中子100と溶湯が接触して発生したガスや注湯前にキャビティ240内に存在するエアを、金型外へ排出する機能を有している。なお、排気孔は、中子100の上方位置に設けられる。
The
中子100は、排気集合部24及びヘッド側ウォータージャケット40を形成するための砂型である。中子100は、鋳物砂を主原料とし、これに樹脂を主成分とするバインダを混入させて形成されている。中子100は、図4及び図14に示すように、第2ウォータージャケット用中子120と、排気用中子130と、第1ウォータージャケット用中子110と、から構成され、鋳造金型装置200のキャビティ240に下からこの順序で設置されている。つまり、3つの中子100を下から順に積み重ねるように配置するだけで中子100の設置が完了するので、中子100の設置作業の煩雑化が抑制される。
The
第1ウォータージャケット用中子110は、図4に示すように、吸気用ウォータージャケット50、燃焼室用ウォータージャケット60、及び、上側排気用ウォータージャケット80を形成するためのものである。第1ウォータージャケット用中子110の端部には、図14に示すように、突出部81を形成するための突出部用中子部位110aが一体形成されている。
As shown in FIG. 4, the first
第2ウォータージャケット用中子120は、図4に示すように、下側排気用ウォータージャケット90を形成するためのものである。第2ウォータージャケット用中子120の端部には、図14に示すように、突出部91を形成するための突出部用中子部位120aが一体形成されている。突出部用中子部位110aと突出部用中子部位120aの間には、所定の間隙Gが設けられている。突出部用中子部位110aの突出量は、突出部用中子部位120aの突出量よりも小さく形成されている。
排気用中子130は、図4に示すように、排気集合部24を形成するためのものである。
The second
As shown in FIG. 4, the
次に、鋳造金型装置200及び中子100の作用効果について、図14を参照して説明する。
Next, effects of the casting
図14(a)乃至(c)に示すように、下型220の図示しない湯口から注湯された溶湯は、キャビティ240内に下方から充填される。この場合、溶湯がキャビティ240内に配置された中子100を回り込んで進入し中子100と接触することにより、樹脂製バインダが焼けてガスが発生する。このガスは、キャビティ240内のエアと共に溶湯の湯先によって上型210や側方型230の内壁側へ追いやられる。
As shown in FIGS. 14A to 14C, the molten metal poured from a not shown gate of the
このとき、本実施形態では、図14(b)に示すように、突出部用中子部位110aと突出部用中子部位120aの間には、所定の間隙Gが設けられていると共に、突出部用中子部位110aの突出量は、突出部用中子部位120aの突出量よりも小さいので、ガス及びエアが突出部用中子部位110aで滞留することなく、間隙Gを通って第1ウォータージャケット用中子110及び第2ウォータージャケット用中子120に囲まれた領域外へ排出される(図14(b)の矢印参照)。
At this time, in this embodiment, as shown in FIG. 14 (b), a predetermined gap G is provided between the protruding
続いて、前記領域外へ排出されたガス及びエアは、図示しない排気孔を通って金型外へ排出される。そして、溶湯が冷えて固化した後、鋳造金型装置200を型開きして、中子100を除去(崩壊)することによって、シリンダヘッド2が成形される。
Subsequently, the gas and air discharged out of the area are discharged out of the mold through an exhaust hole (not shown). Then, after the molten metal has cooled and solidified, the casting
以上のように、本実施形態に係るシリンダヘッドのウォータージャケット構造によれば、上側排気用ウォータージャケット80の突出部81及び下側排気用ウォータージャケット90の突出部91は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられていると共に、突出部81の突出量L1は、突出部91の突出量L2よりも小さいので、このような構造のシリンダヘッド2の鋳造時に、ガス及びエアが突出部81に対応する突出部用中子部位110aで滞留することなく、突出部用中子部位110aと突出部91に対応する突出部用中子部位120aの間に形成される間隙Gを通って、上下の排気用ウォータージャケット80,90に対応する第1ウォータージャケット用中子110及び第2ウォータージャケット用中子120に囲まれた領域外へ排出される。そのため、鋳造時のガス及びエアの滞留を抑制することができる。
As described above, according to the water jacket structure of the cylinder head according to the present embodiment, the
また、上側排気用ウォータージャケット80及び下側排気用ウォータージャケット90は、互いに他方側に向かって突出して排気集合部24の下流側側部24dに対向するように配置された突出部81,91を有するので、上側排気用ウォータージャケット80と下側排気用ウォータージャケット90とを互いに独立した流路としながら、排気集合部24の下流側側部24dを突出部81,91で被覆することができるので、排気集合部24の全体を排気用ウォータージャケット70で覆い冷却効率を向上させることができる。
Further, the upper
また、突出部91の突出量L2が突出部81の突出量L1よりも大きいので、例えば、内燃機関Eを傾けて車両に搭載した場合や坂道等で内燃機関Eが傾いた場合であっても、下側排気用ウォータージャケット90がエア抜き通路として機能することができる。これにより、下側排気用ウォータージャケット90におけるエア溜まりの発生を抑制することが可能となり、排気集合部24の冷却効率を向上させることができる。
In addition, since the protrusion amount L2 of the
また、突出部91の突出端には、開口部24aから排気集合部24の下流側側部24dに沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜する第3傾斜面91a及び第4傾斜面91bが形成されているので、下側排気用ウォータージャケット90内の冷却液に含有されるエアが突出部91を通過する際に、第3傾斜面91a及び第4傾斜面91bに沿って案内されて淀みなく流れやすくなる。これにより、突出部91におけるエア溜まりの発生を抑制することが可能となり、排気集合部24の冷却効率を向上させることができる。
一方、第3傾斜面91a及び第4傾斜面91bを突出部91の突出端に形成すると、排気集合部24を被覆する面積が減少するが、本実施形態では、突出部91の第3傾斜面91a及び第4傾斜面91bのシリンダ軸線方向の上側に上側排気用ウォータージャケット80の突出部81を設けたので、突出部81によって排気集合部24の被覆面積(冷却面積)の減少を軽減することができる。
また、上側排気用ウォータージャケット80に突出部81を設けると、シリンダヘッド2の鋳造時に、突出部81に対応する突出部用中子部位110aにガスやエアが滞留しやすくなるが、本実施形態では、突出部81の突出量L1を突出部91の突出量L2よりも小さくして、更には、突出部81の突出端には、開口部24aから排気集合部24の下流側側部24dに沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の下側に位置するように傾斜する第1傾斜面81a及びシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜する第2傾斜面81bが形成されているので、突出量が抑えられた第1傾斜面81a及び第2傾斜面81bに対応する第1ウォータージャケット用中子110の部位から間隙Gへガス及びエアを導くことが可能となり、ガスやエアの滞留を抑制できる。
特に、ガス及びエアは、突出部81の最も突出量が大きい部位(傾斜方向が変化する部位)に対応する第1ウォータージャケット用中子110の部位を迂回して、第1傾斜面81a及び第2傾斜面81bに対応する第1ウォータージャケット用中子110の部位から間隙Gへ導かれやすくなる。
Further, the projecting end of the projecting
On the other hand, when the third
Further, when the
In particular, the gas and the air bypass the first
以上、本実施形態に係るシリンダヘッドのウォータージャケット構造について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。 The water jacket structure of the cylinder head according to the present embodiment has been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and does not depart from the spirit of the present invention. Needless to say, it can be changed as appropriate.
例えば、本実施形態では、燃焼室用ウォータージャケット60を、上側排気用ウォータージャケット80に連通するように構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上側排気用ウォータージャケット80と下側排気用ウォータージャケット90とが互いに独立した流路に成りさえすれば、燃焼室用ウォータージャケット60を、下側排気用ウォータージャケット90に連通するように構成してもよい。ちなみに、燃焼室用ウォータージャケット60を、上側排気用ウォータージャケット80に連通するように構成した方が、連通部62の上下方向の幅寸法を大きくすることができるので、図4に示す第1ウォータージャケット用中子110の剛性を大きくすることができる。
For example, in the present embodiment, the combustion
また、本実施形態では、上側排気用ウォータージャケット80と下側排気用ウォータージャケット90の両方に、突出部81,91を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、下側排気用ウォータージャケット90のみに突出部91を設け、上側排気用ウォータージャケット80に突出部81を設けないようにしてもよい。このような構成でも、シリンダヘッド2の鋳造時に、ガス及びエアが上側排気用ウォータージャケット80に対応する第1ウォータージャケット用中子110で滞留することなく、第1ウォータージャケット用中子110と突出部91に対応する突出部用中子部位120aの間に形成される間隙Gを通って、上下の排気用ウォータージャケット80,90に対応する第1ウォータージャケット用中子110及び第2ウォータージャケット用中子120に囲まれた領域外へ排出される。そのため、鋳造時のガス及びエアの滞留を抑制することができる。また、上側排気用ウォータージャケット80と下側排気用ウォータージャケット90とを分離しながら、排気集合部24の下流側側部24dを冷却することができる。更に、下側排気用ウォータージャケット90のみに突出部91が設けられ、突出部91の突出量L2を大きく確保できるので、例えば、内燃機関Eを傾けて車両に搭載した場合や坂道等で内燃機関Eが傾いた場合であっても、下側排気用ウォータージャケット90がエア抜き通路として機能することができる。これにより、下側排気用ウォータージャケット90におけるエア溜まりの発生を抑制することが可能となり、排気集合部24の冷却効率を向上させることができる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、排気集合部24の開口部24aを、シリンダヘッド2の左右方向の略中央となる位置に形成したが、左右のいずれかに片寄った位置に排気集合部24の開口部24aを形成してもよい。
In the present embodiment, the
また、本発明は直列4気筒形式の内燃機関Eを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2気筒、3気筒等の他の気筒数の内燃機関Eにも適用可能であり、また、V型形式の内燃機関E等にも適用可能である。また、本発明は、自動車の内燃機関Eに限定されるものではなく、船舶や汎用機械などの他の内燃機関Eにも適用可能であることはいうまでもない。 Further, the present invention has been described taking the in-line four-cylinder internal combustion engine E as an example, but the present invention is not limited to this, and is applicable to the internal combustion engine E having other cylinder numbers such as two cylinders and three cylinders. It is also possible to apply to a V-type internal combustion engine E or the like. Further, the present invention is not limited to the internal combustion engine E of an automobile, and it is needless to say that the present invention can be applied to other internal combustion engines E such as ships and general-purpose machines.
1 シリンダブロック
1a シリンダ
2 シリンダヘッド
21 燃焼室頂部
22 吸気ポート
23 排気ポート
24 排気集合部
24a 開口部(排気開口部)
24d 下流側側部
3 ガスケット
10 ブロック側ウォータージャケット
40 ヘッド側ウォータージャケット
50 吸気用ウォータージャケット
60 燃焼室用ウォータージャケット
70 排気用ウォータージャケット
80 上側排気用ウォータージャケット
81 突出部(上側突出部)
81a 第1傾斜面
81b 第2傾斜面
90 下側排気用ウォータージャケット
91 突出部(下側突出部)
91a 第3傾斜面
91b 第4傾斜面
L1,L2 突出量
E 内燃機関
Lc シリンダ軸線
DESCRIPTION OF
24d
81a 1st inclined
91a Third
Claims (3)
前記複数の燃焼室頂部のそれぞれに連通する複数の排気ポートと、
前記シリンダヘッドの内部で前記複数の排気ポートを集合させ、前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿う一側面に開口する排気開口部を有する排気集合部と、
前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の上側に配置され、前記排気集合部を冷却する上側排気用ウォータージャケットと、
前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の下側に配置され、前記排気集合部を冷却する下側排気用ウォータージャケットと、を備え、
前記上側排気用ウォータージャケットと前記下側排気用ウォータージャケットとは、前記シリンダヘッドの内部で互いに独立した流路を形成しており、
前記上側排気用ウォータージャケットは、前記下側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された上側突出部を有しており、
前記下側排気用ウォータージャケットは、前記上側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された下側突出部を有しており、
前記上側突出部及び前記下側突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられており、
前記上側突出部の突出量は、前記下側突出部の突出量よりも小さく、
前記下側突出部は、前記排気開口部を間に挟んで両側に設けられ、
前記下側突出部の突出端は、前記排気開口部から前記排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜していることを特徴とするシリンダヘッドのウォータージャケット構造。 A plurality of combustion chamber tops formed on the bottom surface of the cylinder head;
A plurality of exhaust ports communicating with each of the plurality of combustion chamber tops;
An exhaust collecting part having an exhaust opening that gathers the plurality of exhaust ports inside the cylinder head and opens on one side surface along a cylinder row direction of the cylinder head;
An upper exhaust water jacket that is disposed on the upper side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion;
A lower exhaust water jacket that is disposed on the lower side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion,
The upper exhaust water jacket and the lower exhaust water jacket form mutually independent flow paths inside the cylinder head,
The upper exhaust water jacket has an upper protrusion that is arranged to protrude toward the lower exhaust water jacket and to face the downstream side of the exhaust assembly,
The lower exhaust water jacket has a lower projecting portion disposed so as to project toward the upper exhaust water jacket and to face the downstream side portion of the exhaust assembly portion.
The upper projecting portion and the lower projecting portion are provided at a predetermined distance from each other in the cylinder axial direction,
The amount of projection of the upper protrusion, rather smaller than the projection amount of the lower protruding portion,
The lower protrusions are provided on both sides of the exhaust opening,
The projecting end of the lower projecting portion is inclined so as to be positioned on the upper side in the cylinder axial direction as it is separated from the exhaust opening along the downstream side portion of the exhaust collecting portion. Head water jacket structure.
前記複数の燃焼室頂部のそれぞれに連通する複数の排気ポートと、
前記シリンダヘッドの内部で前記複数の排気ポートを集合させ、前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿う一側面に開口する排気開口部を有する排気集合部と、
前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の上側に配置され、前記排気集合部を冷却する上側排気用ウォータージャケットと、
前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の下側に配置され、前記排気集合部を冷却する下側排気用ウォータージャケットと、を備え、
前記上側排気用ウォータージャケットと前記下側排気用ウォータージャケットとは、前記シリンダヘッドの内部で互いに独立した流路を形成しており、
前記上側排気用ウォータージャケットは、前記下側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された上側突出部を有しており、
前記下側排気用ウォータージャケットは、前記上側排気用ウォータージャケットに向かって突出して前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された下側突出部を有しており、
前記上側突出部及び前記下側突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられており、
前記上側突出部の突出量は、前記下側突出部の突出量よりも小さく、
前記上側突出部は、前記排気開口部を間に挟んで両側に設けられ、
前記上側突出部の突出端は、前記排気開口部から前記排気集合部の下流側側部に沿って離間するにつれてシリンダ軸線方向の下側に位置するように傾斜した後、シリンダ軸線方向の上側に位置するように傾斜していることを特徴とするシリンダヘッドのウォータージャケット構造。 A plurality of combustion chamber tops formed on the bottom surface of the cylinder head;
A plurality of exhaust ports communicating with each of the plurality of combustion chamber tops;
An exhaust collecting part having an exhaust opening that gathers the plurality of exhaust ports inside the cylinder head and opens on one side surface along a cylinder row direction of the cylinder head;
An upper exhaust water jacket that is disposed on the upper side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion;
A lower exhaust water jacket that is disposed on the lower side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion,
The upper exhaust water jacket and the lower exhaust water jacket form mutually independent flow paths inside the cylinder head,
The upper exhaust water jacket has an upper protrusion that is arranged to protrude toward the lower exhaust water jacket and to face the downstream side of the exhaust assembly,
The lower exhaust water jacket has a lower projecting portion disposed so as to project toward the upper exhaust water jacket and to face the downstream side portion of the exhaust assembly portion.
The upper projecting portion and the lower projecting portion are provided at a predetermined distance from each other in the cylinder axial direction,
The protruding amount of the upper protruding portion is smaller than the protruding amount of the lower protruding portion,
The upper protrusions are provided on both sides with the exhaust opening interposed therebetween,
The protruding end of the upper protruding portion is inclined so as to be positioned on the lower side in the cylinder axial direction as being separated from the exhaust opening along the downstream side portion of the exhaust collecting portion, and then on the upper side in the cylinder axial direction. water jacket structure characteristics and be Resid Linda head that is inclined to be positioned.
前記複数の燃焼室頂部のそれぞれに連通する複数の排気ポートと、
前記シリンダヘッドの内部で前記複数の排気ポートを集合させ、前記シリンダヘッドのシリンダ列方向に沿う一側面に開口する排気開口部を有する排気集合部と、
前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の上側に配置され、前記排気集合部を冷却する上側排気用ウォータージャケットと、
前記排気集合部に対してシリンダ軸線方向の下側に配置され、前記排気集合部を冷却する下側排気用ウォータージャケットと、を備え、
前記上側排気用ウォータージャケットと前記下側排気用ウォータージャケットとは、前記シリンダヘッドの内部で互いに独立した流路を形成しており、
前記排気集合部の下流側側部に対向するように配置された突出部が前記下側排気用ウォータージャケットのみに設けられており、
前記突出部は、前記上側排気用ウォータージャケットに向かって突出しており、
前記上側排気用ウォータージャケット及び前記突出部は、シリンダ軸線方向に互いに所定間隔離間して設けられていることを特徴とするシリンダヘッドのウォータージャケット構造。 A plurality of combustion chamber tops formed on the bottom surface of the cylinder head;
A plurality of exhaust ports communicating with each of the plurality of combustion chamber tops;
An exhaust collecting part having an exhaust opening that gathers the plurality of exhaust ports inside the cylinder head and opens on one side surface along a cylinder row direction of the cylinder head;
An upper exhaust water jacket that is disposed on the upper side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion;
A lower exhaust water jacket that is disposed on the lower side in the cylinder axial direction with respect to the exhaust collecting portion and cools the exhaust collecting portion,
The upper exhaust water jacket and the lower exhaust water jacket form mutually independent flow paths inside the cylinder head,
A protrusion disposed so as to face the downstream side portion of the exhaust collecting portion is provided only in the lower exhaust water jacket,
The protruding portion protrudes toward the upper exhaust water jacket,
The water jacket structure for a cylinder head, wherein the upper exhaust water jacket and the projecting portion are spaced apart from each other in a cylinder axial direction.
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