JP6347479B2 - 内燃機関及びそのシリンダヘッド - Google Patents

Description

本願発明は、内燃機関及びそのシリンダヘッドに関し、冷却構造に特徴を有する。

内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとは冷却水で冷却されており、そこで、シリンダブロックに気筒列を囲うように冷却水通路（ブロックジャケット）が形成されて、シリンダヘッドには面的な広がりを持つ冷却水通路（ヘッドジャケット）が形成されている。シリンダブロックの冷却水通路とシリンダヘッドの冷却水通路とは多数の連通穴を介して連通していることが多い（例えば特許文献１）。

シリンダヘッドの冷却水通路とシリンダブロックの冷却水通路とを連通させた１系統方式では、ウォータポンプで圧送された冷却水は、シリンダブロックの冷却水通路からシリンダヘッドの冷却水通路に流れるか、又は、シリンダヘッドの冷却水通路からシリンダブロックの冷却水通路に流れるようになっており、機関で受熱した冷却水はラジェータに向かい、ラジェータで冷却された冷却水はサーモ弁装置に戻ってウォータポンプに吸引され、再びシリンダブロック又はシリンダヘッドの冷却水通路に圧送されている。

また、コールドスタート時における暖機運転時のように機関温度が低いときには冷却水をシリンダヘッドのみに流して、機関温度が所定の温度に昇温してからシリンダブロックにも通水させる２系統冷却システムも知られている。

特開平１０−２１２９４６号公報

さて、シリンダブロック及びシリンダヘッドにおいてクランク軸線方向に向いた両端面のうち一端面には、動弁機構駆動用タイミングチェーンを覆うフロントカバー（チェーンカバー、チェーンケース）がボルトで固定されている。タイミングチェーンにはオイルが供給されているので、シリンダヘッド及びシリンダブロックの一端面及びフロントカバーの内面もオイルで濡れているが、機関を長期に亙って使用していると、シリンダヘッドとシリンダブロックとフロントカバーとの合わせ面の箇所からオイルが滲み出る現象が見られた。

この点について本願出願人が研究したところ、シリンダヘッドとフロントカバー及びシリンダブロックとの熱膨張の違いに起因したものであることが判明した。この点を図１０に基づいて説明する。

図１０（Ａ）はシリンダヘッド１０１とフロントカバー１０２との模式的な平断面図であり、シリンダヘッド１０１には、当該シリンダヘッド１０１をシリンダブロックに固定するためのヘッドボルト１０３が貫通していると共に、一端面１０１ａにはフロントカバー３２がボルト１０４で固定されており、シリンダヘッド１０１とフロントカバー１０２とで囲われた空間１０５をタイミングチェーンが周回する。

シリンダヘッド１０１には冷却水通路１０６が形成されており、冷却水通路１０６は、
フロントカバー１０２の側では端部のヘッドボルト１０３よりも内側（フロントカバー１０２と反対側）に設けている。シリンダヘッド１０１の冷却水通路１０６を端部のヘッドボルト１０３よりも内側に形成しているのは、冷却水通路１０６は各燃焼室１０７を同じ程度の面積で覆うように形成すればよく、端部のシリンダボア１０７だけ広い面積で覆う必要はないという認識に基づいている。なお、図１０（Ａ）では冷却水通路１０６を全面に広がった状態に描いているが、これは冷却水通路のエリアを表示したものであり、実際には、冷却水通路は複雑な形状になっている。

シリンダヘッド１０１は機関の運転により、体積が拡大するように熱膨張する。すなわち、シリンダヘッド１０１は、クランク軸線１０８の方向に熱膨張するだけでなく、クランク軸線１０８と直交した短手方向１０９にも熱膨張する。そして、フロントカバー１０２はシリンダヘッド１０１に比べて温度は遥かに低く、かつ、シリンダブロックもシリンダヘッド１０１より温度が低いため、シリンダヘッド１０１が熱膨張すると、シリンダヘッド１０１とフロントカバー１０２及びシリンダブロックとの間に、クランク軸線１０８と直交した短手方向１０９の滑りが生じ、このときに、図１０（Ｂ）に示すように、三者の重合箇所で、空間１０５の内面に付着していたオイル１１０がごく僅かながら引き込まれる現象が生じる。

そして、機関を運転停止すると、シリンダヘッド１０１は降温により熱収縮して元の状態に戻るが、このとき、シリンダヘッド１０１とフロントカバー１０２及びシリンダブロックとの間に引き込まれたオイル１１０は、図１０（Ｃ）に示すようにそのまま残ってしまう。

このため、図１０（Ｄ）に示すように、機関の運転と停止とを長期（例えば数年）にわたって繰り返していると、オイル１１０の引き込みが少しずつ蓄積されていき、やがて、シリンダヘッド１０１とフロントカバー１０２及びシリンダブロックとの合わせ面の外側に滲み出るのであった。

また、シリンダヘッド１０１とフロントカバー１０２及びシリンダブロックとの合わせ面の外側にオイルが滲み出る現象は、シリンダヘッドがクランク軸線方向に熱膨張することにも起因している。この点を図１１に基づいて説明する。

図１１に模式的に示すように、シリンダヘッド１０１はヘッドボルト１０３でシリンダブロック１１１に固定されており、シリンダヘッド１０１が昇温すると、（Ｂ）に矢印で示すようにクランク軸線方向に熱膨張しようとするが、シリンダヘッド１０１はヘッドボルト１０３でシリンダブロック１１１に固定されているため、下側はクランク軸線方向に膨張し難い状態になっており、上側がクランク軸線方向に大きく熱膨張する傾向を呈する。

この場合、フロントカバー１０２の変形がシリンダブロック１１１及びシリンダヘッド１０１の熱変形に追従したら合わせ面に隙間は発生しないが、シリンダヘッド１０１のうち端に位置したヘッドボルト１０３よりも外側の部分は規制がなくて自由に熱膨張できることから、フロントカバー１０２の変形がシリンダヘッド１０１の熱膨張に追従できずに、（Ｂ）に円で示した三者の合せ面の箇所に運転のたび毎に微細な隙間が発生し、この隙間にオイルが少しずつ溜まっていって、やがて外側に滲み出るのであった。従って、オイルは、シリンダヘッド１０１とフロントカバー１０２との合わせ面に縦筋となって現れる場合もあり得る。

本願発明はこのような研究と知見とに基づいて成されたものであり、シリンダヘッドとフロントカバーとの合わせ面にオイルが滲み出ることを防止することを目的とするもので
ある。

本願発明は多くの構成を含んでおり、その典型を各請求項で特定している。このうち請求項１の発明は、
「内部に冷却水が流れるブロックジャケットを気筒列を囲うように形成しているシリンダブロックと、内部に冷却水が流れるヘッドジャケットを有していて前記シリンダブロックの上面に重なったシリンダヘッドと、前記シリンダブロック及びシリンダヘッドの一端面に重なったフロントカバーとを備えており、
冷却水が前記ブロックジャケットを経由せずに前記ヘッドジャケットに流れる状態と、冷却水が前記ブロックジャケットを経由して前記ヘッドジャケットに流れる状態に切り換え可能」
になっている、という基本に構成において、
「前記シリンダブロックのうち前記フロントカバーに近い部位に、冷却水を前記ブロックジャケットに送るブロック行き送水口と、冷却水を前記ヘッドジャケットに送るヘッド行き送水口とが、ヘッド行き送水口がブロック行き送水口よりも前記フロントカバーの側に寄るようにして形成されていて、前記ヘッド行き送水口は、前記シリンダブロックの上面に開口している一方、
前記シリンダヘッドのうち前記フロントカバーに近接した部位に、前記ヘッドジャケットの冷却水入口が、前記シリンダブロックのヘッド行き送水口と連通するように下向きに開口している」
という構成が付加されている。

請求項２の発明はシリンダヘッドに係るもので、この発明は、
下面がシリンダブロックに重なって一端面にはフロントカバーが重ね固定されており、かつ、内部には冷却水が流れるヘッドジャケットを設けている構成であって、
前記ヘッドジャケットは、前記フロントカバーに近接した状態でクランク軸線と直交した方向に長く延びる先行ジャケットと、前記先行ジャケットに連通したメインジャケットとを有しており、前記先行ジャケットに冷却水入口を設けて、冷却水が前記先行ジャケットからメインジャケットに流れるように設定されている。

請求項３の発明は請求項２を好適に具体化したもので、この発明は、前記先行ジャケットの冷却水入口を、シリンダヘッドのうち吸気ポートが開口している一側面の側の端部に設けて、前記メインジャケットへの連通部は、排気ポートが開口した他側面の側に寄せて設けている。

請求項１の発明によると、冷却水はフロントカバーの側から冷却水通路に入るため、シリンダヘッドのうちフロントカバーに近接した部位を冷却水で集中的に冷却できる。このため、シリンダヘッドのうちフロントカバーに重なった部分の熱膨張を抑制して、シリンダヘッドとフロントカバーとの熱膨張差に起因したオイルの滲み出現象を抑制できる。

更に述べると、冷却水は冷却水通路を巡る過程で受熱して昇温するが、冷却水は冷却水通路に入る段階では温度は低いため、シリンダヘッドのうちフロントカバーに近接した部分を効率よく冷却できるのであり、このこめ、シリンダヘッドのうちフロントカバーに重なっている一端部がクランク軸線方向及びこれと直交した方向に熱膨張することを大きく抑制して、オイルの引き込み現象を著しく抑制できるのであり、その結果、長期に亙って機関を使用し続けても、シリンダヘッドとフロントカバー（及びシリンダブロック）との合わせ面にオイルが滲み出ることを防止又は著しく抑制できるのである。

請求項２の発明では、冷却水通路を先行通路とメイン通路とに分けたことで、シリンダヘッドのうちフロントカバーに重なっている一端部の冷却性能を一層向上できる。その結果、シリンダヘッドの一端部がクランク軸線方向及びこれと直交した方向に熱膨張することを一層抑制して、オイルが滲み出ることをより的確に防止又は抑制できる。

シリンダヘッドの外周面のうちクランク軸線と平行な２つの側面は、吸気ポートが開口した吸気側面と排気ポートが開口した排気側面とに分かれており、機関の運転中は、排気側面の側が高音になる。従って、シリンダヘッドのうちフロントカバーに重なっている一端部も、排気側側面の箇所が高温になる。

そして、請求項３の構成を採用すると、冷却水は、最も高音になる排気側の箇所でメイ
ンジャケットに流入するため、シリンダヘッドは、最も温度が高い排気側の部分をまんべんなく冷却できる。その結果、シリンダヘッドの一端部がクランク軸線方向に熱膨張することを、より一層抑制できる。従って、オイルが滲み出る現象の防止に一層効果的である。

請求項１の発明に戻って述べると、請求項１では、シリンダブロックに設けたヘッド行き送水口はブロックジャケットの外側に位置しているため、シリンダヘッドに向かう冷却水がシリンダブロックの熱で昇温することを著しく抑制できる。このため、温度が低い冷却水をヘッドジャケットに供給することができて、シリンダヘッドの熱膨張抑制によるオイルの滲み出現象をより効果的に抑制できる。

実施形態に係る冷却系統を示す模式的な概略側面図である。 要部の模式的な平断面図である。 ヘッドジャケットとブロックジャケットと送水系統とを上から見た斜視図である。 ヘッドジャケットとブロックジャケットと送水系統とを下から見た斜視図である。 シリンダヘッド及びフロントカバーを一点鎖線で示してヘッドジャケットと送水系統とを実線で示した平面図である。 シリンダヘッド及びフロントカバー並びにシリンダブロックを一点鎖線で示してヘッドジャケット及びブロックジャケット並びに通水系統を実線で示した側面図である。 シリンダヘッド及びシリンダブロックを一点鎖線で示してヘッドジャケット及びブロックジャケット並びに送水系統を実線で示した正面図である。 メインジャケット下層部を示す平断面図である。 メインジャケット上層部を示す平断面図である。 従来技術の問題点の説明図である。 従来技術との対比図である。

(1).内燃機関の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両用内燃機関に適用している。まず、内燃機関の概要を図１の模式図に基づいて説明する。なお、図５と図９とは高さを変えて表示しているため、少し違いがある。

本願では、図面に関して正面視（正面図）・側面視（側面図）の文言を使用するが、正面視はクランク軸線方向から見た状態であり、側面視は、クランク軸線方向及び気筒軸線と直交した方向から見た状態である。前後方向はクランク軸線方向（シリンダヘッドの長手方向）であり、左右方向は、クランク軸線及び気筒軸線と直交した方向（シリンダヘッドの短手方向）である。上下に関しては、シリンダブロックからシリンダヘッドを向いた方向を上として定義している（従って、スラント型内燃機関の場合は、上下方向が必ずしも鉛直方向でない場合がある。）。

内燃機関は、機関本体の中核としてシリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２とを備えており、シリンダヘッド１の上面にはシリンダヘッドカバー３が固定されて、シリンダブロック１の下面にはオイルパン４が固定されている。シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の一端面１ａ，２ａには、タイミングチェーン（図示せず）を覆うフロントカバー（チェーンカバー、チェーンケース）５がボルトで固定されている。なお、タイミングチェーンは動力伝達手段と同義であり、タイミングギアやタイミングベ
ルトも含んでいる。

シリンダブロック１には、冷却水が流れるブロックジャケット６が、シリンダヘッド２に向けて上向き開口している一方、シリンダヘッド２の内部にも、冷却水が流れるヘッドジャケット７が形成されている。本実施形態の特徴として、ヘッドジャケット７は、フロントカバー５に近接して設けた先行ジャケット８と、概ねブロックジャケット６の上に位置したメインジャケット９とに分離構成されており、更に、メインジャケット９は、メインジャケット下層部１０とメインジャケット上層部１１とに分離されている。

先行ジャケット８は、メインジャケット下層部１０と１つの第１通路１２で連通しており、メインジャケット下層部１０とメインジャケット上層部１１とは複数の第２通路１３で連通しており、メインジャケット下層部１０とブロックジャケット６とは複数の第３通路１４で連通している。

そして、シリンダブロック１のうち一端面１ａ寄りの部位には、先行ジャケット８に連通した上下長手のヘッド行き送水口１６が、上向きに開口するように形成されている。従って、先行ジャケット８の冷却水入口８ａは、シリンダブロック１に向けて下向きに開口している。また、ヘッド行き送水口１６を挟んでフロントカバー５と反対側の部位には、ブロックジャケット６に連通したブロック行き送水口１７が形成されている。

ヘッド行き送水口１６及びブロック行き送水口１７には、ウォータポンプ１９から冷却水が圧送される。ウォータポンプ１９は、ハウジングの内部にインペラーを設けた構成であり、クランク軸２０に設けたクランクプーリ２１でベルト２２を介して駆動される。ヘッド行き送水口１６には第１制御弁２３を設け、ブロック行き送水口１７とウォータポンプ１９との間には第２制御弁２４を設けている。

両制御弁２３，２４の制御態様としては、通水と非通水状態とを単純に切り換えるだけでもよいし、水温に応じて通水量を調節してもよい。いずれか一方の制御弁は流量制御方式として、他方の制御弁は単純な開閉方式とすることも可能である。

シリンダヘッド２の周囲のうち、例えばフロントカバー５と反対側の他端面２ｂの近くの箇所に、サーモ弁を備えた分配装置２５が配置されている（分配装置２５は、シリンダヘッド２に一体化（内蔵）してもよい。）。メインジャケット上層部１１の終端に出口管２６が接続されており、出口管２６から、ヒータ行き管２７とラジェータ行き管２８とポンプ戻り管２９が分岐している。

ヒータ行き管２７は、ＥＧＲクーラ３０を経由して車内暖房用ヒータコア３１に接続されており、ヒータコア３１の出口ポートに接続されたヒータ戻り管３２は、オイルクーラ３３を経由して分配装置２５に接続されている。他方、ラジェータ行き管２８はラジェータ３４に接続されており、ラジェータ３４の出口ポートに接続されたラジェータ戻り管３５は分配装置２５に接続されている。更に、ポンプ戻り管２９は、ＥＧＲバルブ３６を経由して分配装置２５に接続され、更に、ポンプ戻り管２９は分配装置２５を経由してウォータポンプ１９の吸水口に接続されている。

本実施形態の冷却系統は、シリンダヘッド２のみの冷却とシリンダヘッド２及びシリンダブロック１の冷却とを切り換えできる２系統冷却方式であり、コールドスタート時のように冷却水の温度が所定以上に昇温していない状態では、第１制御弁２３が開いて第２制御弁２４が閉じていることにより、冷却水はブロックジャケット６には流れずに、ヘッド行き送水口１６からヘッドジャケット７の先行ジャケット８に流れる。

図２に示すように、冷却水が先行ジャケット８に流入している状態では、冷却水は、先
行ジャケット８から第１連路１２を経由してメインジャケット下層部１０に至り、メインジャケット下層部１０をまんべんなく流れてから出口管２６に至る。従って、冷却水が先行ジャケット８に流れている状態では、冷却水はメインジャケット上層部１１には殆ど流れずに、専らメインジャケット下層部１０に流れる。

従って、暖機運転中は、冷却水がシリンダヘッド２の最も昇温した部分を素早く循環する。これにより、できるだけ昇温した冷却水をヒータコア３１に送水できると共に、機関の過冷却を防止して早期昇温を実現できる。なお、敢えて述べるまでもないが、低温状態では冷却水はラジェータ３２にも流れず、ヒータコア３１等を経由してポンプ戻り管２９よりウォータポンプ１９にリターンする。

冷却水の温度が所定温度以上に昇温すると、第１制御弁２３は閉じて第２制御弁２４が開く。従って、冷却水はブロックジャケット６を流れてから、第３連通路１４を経由してヘッドジャケット７のメインジャケット下層部１０に流入し、メインジャケット下層部１０をまんべんなく巡りつつ、第２連通路１３を経由してメインジャケット上層部１１に至り、メインジャケット上層部１１を巡ってから出口管２６に排出される。

従って、暖機運転終了後のように機関温度が高い状態では、冷却水は先行ジャケット８には流れず、ブロックジャケット６を経由してヘッドジャケット７のメインジャケット９に流れて出口管１６に排出される。敢えて述べるまでもないが、冷却水がブロックジャケット６に流れている状態では、冷却水はラジェータ１６にも流れている。

なお、暖機運転終了後も冷却水を先行ジャケット８に流すことは可能である。水温に応じて、先行ジャケット８への通水とブロックジャケット６への通水を同時に行うことも可能である。

(2).冷却系統の具体的な構造
次に、冷却系統（特にヘッドジャケット７）の具体的な構造を、図３以下の図面も参照して説明する。本実施形態の内燃機関は３気筒であり、そこで、図４から理解できるように、ブロックジャケット６は３つの気筒を囲う形態になっており、シリンダブロック１の一端面１ａの側に位置した１つの気筒の外側の部位に、ブロック行き送水口１７を設けている。図３のとおり、ブロック行き送水口１７は上下に長い形態になっており、図１に示した第２制御弁２４は、例えばブロック行き送水口１７の始端に設けている。

例えば図４に示すように（図５，８も参照）、ブロックジャケット６のうち、ヘッド行き送水口１６及びブロック行き送水口１７と反対側の部位に、５つの第３連通路１４を設けている。図３及び図５とから理解できるように、ヘッド行き送水口１６は、シリンダブロック１のうち、ブロック行き送水口１７よりもフロントカバー５に寄った位置に設けており、上下長手の形態を成している。図１に示した第１制御弁２３は、シリンダブロック１に埋め込むことが可能である。

図３から理解できるように、ヘッド行き送水口１６はブロックジャケット６の外側に位置しており、シリンダブロック１のコーナー寄りに配置している（従って、気筒列の端に位置したシリンダボアから遠のいた位置に設けている。）。

図３，４，６では、ポンプ戻り管２９に接続されてヘッド行き送水口１６及びブロック行き送水口１７に連通した流路３８を表示しているが、この流路３８はウォータポンプ１９の内部に形成されている。従って、流路３８はウォータポンプ１９の一部を成すものである。そして、流路３８は、クランク軸線３９の方向に長い上水平部３８ａを有しており、上水平部３８ａに設けた２つの吐出穴が、それぞれヘッド行き送水口１６とブロック行き送水口１７とに連通している。従って、ヘッド行き送水口１６とブロック行き送水口１７とは、シリンダブロック１の一側面と上面とに開口している。

ウォータポンプ１９に１本の吐出口を設けて、３方弁の２つの出口ポートにヘッド行き送水口１６とブロック行き送水口１７とを接続してもよい。この場合は、制御弁は１つになるので構造が簡単になる。

図３や図５等に明示するように、ヘッドジャケット７を構成する先行ジャケット８は、フロントカバー５に近接した部位に位置して、クランク軸線３９と直交した短手方向４０に細長い形態になっており、先行ジャケット８のうち、シリンダヘッド２の長手一側面２ｃの側の冷却水入口８ａに、ヘッド行き送水口１６を連通させている。

図９に示すように、シリンダヘッド２の長手一側面２ｂには、１つの気筒に対応して２つずつの吸気ポート４１が開口していると共に、吸気マニホールド３６（図８参照）が固定されている（図８の符号３６′はサージタンクである。）。更に、シリンダヘッド２には、吸気ポート４１の開口端を開閉する吸気弁の弁軸４２が摺動自在に装着されている。また、シリンダヘッド２には、排気ポートの開口端を開閉する吸気弁の弁軸４３が摺動自在に装着されている。なお、図９では、便宜的に吸気ポート４１がメインジャケット上層部１１と連通するように描いているが、実際には両者は壁で仕切られている。

本実施形態の吸気ポート４１は、吸気を弁軸４２の軸心回りに旋回させて燃焼室にスワール流を発生させるヘリカルポートになっている。そこで、吸気ポート４１の終端部は巻き構造になっていると共に、平断面視で、クランク軸線３９と直交した線に対して傾斜させている。

また、本実施形態では、図８に模式的に線のみで示すように、排気ポート４４はシリンダヘッド２の内部において１つの排気集合通路４５に集合しており、従って、シリンダヘッド２の長手他側面２ｃには１つの排気穴が空いているだけである。また、内部に集合通路４５を設けているため、シリンダヘッド２は長手他側面２ｃの側が厚くなっている。

図９に示すように、メインジャケット上層部１１の箇所には、吸気弁の弁軸４２が嵌まっている第１アイランド部４６と、排気弁の弁軸４３が嵌まっている第２アイランド部４７とが、メインジャケット９を上下に貫通した状態に形成されている。なお、実際には弁軸４２，４３はガイド筒にスライド自在に嵌まっているが、ガイド筒は省略している。

更に、メインジャケット上層部１１には、シリンダヘッド２には、燃料噴射弁（又は点火プラク）４８を取り付けるためのセンターアイランド部４９がメインジャケット７を上下に貫通する状態（柱状の状態）で形成されており、一対の第１アイランド部４６のうち出口５６の側の第１アイランド部４６とセンターアイランド４９とは、一体に繋がっている。他方、第２アイランド部４５はそれぞれ独立している。

シリンダヘッド２は、気筒列を挟んだ両側において、左右４本ずつのヘッドボルト５０でシリンダブロック１に締結されている。８本のヘッドボルト５０のうち吸気側の４本は、シリンダヘッド２の長手一側面２ｂを構成する長手一側肉部５１に貫通しており、排気側の４本のヘッドボルト５０は、先行ジャケット８と反対側の端の１本を除いて、ヘッドジャケット７を貫通した第３アイランド部５２に貫通している。

図８に示すように、メインジャケット下層部１０と先行ジャケット８とは、端に位置した第３アイランド部５２と長手一側肉部５１とを繋いで短手方向４０に延びる壁部５３で
仕切られており、先行ジャケット８の終端とメインジャケット下層部１０のコーナー部とが第１連通路１２で繋がっている。また、先行ジャケット８から離れた２つの第３アイランド部５２の間には、第１補助アイランド部５４が形成されている。

図８に示すように、メインジャケット下層部１０では、一対の吸気弁軸４２に対応した２つの第１アイランド部４６とセンターアイランド部４９とが集合アイランド部５５に一体化している。また、メインジャケット下層部１０では、前後中央部の第３アイランド部５２と出口５６の側に位置した１つの第３アイランド部５２とに、吸気側に向けて延びる横向き延長部５２ａと、先行ジャケット８の側に延びる縦向き延長部５２ｂとを一体に設けている。このため、メインジャケット下層部１０では、２つの第３アイランド部５２は略Ｌ形になっている。

図８では、第２連通路１３は網かけ表示で位置を明示している。他方、第３連通路１４はドット表示で位置を明示している。この図８に示すように、第３連通路１４は排気側に寄せて、第２連通路１３は吸気側に寄せている。従って、ブロックジャケット６からメインジャケット下層部１０に上がってきた冷却水は、基本的には第２連通路１３に向かう横向きの流れになっている。先行ジャケット８と反対側に位置した２つの第３連通路１４の間には、第２補助アイランド部５７を設けている。

メインジャケット下層部１０では、排気側は障害物がない縦長の大きな空洞になっている。これは、シリンダヘッド２に排気集合通路４５を設けたことで排気側の部分が非常な高温になることから、冷却性を高めるための措置である。他方、メインジャケット下層部１０のうち吸気側には、集合アイランド部５４に対応したバッファ部５８を設けている。これは、冷却水の流れを良くするためのものである。

図９においても、第２連通路１３は網かけ表示している。そして、第２連通路１３は吸気側に寄っているので、メインジャケット上層部１１に上がった冷却水は、基本的には排気側に向けて横向きに流れ、それから縦向きに流れを変えて出口５６に向かうことになる。

そして、メインジャケット上層部１１では、第１アイランド部４６とセンターアイランド部４８とからなるアイランド部と長手一側肉部５１とにより、長手一側面２ｂの側に入り込んだ湾状部５９が形成されている。このため、冷却水の一部は、いったん湾状部５９に入り込んでからリターンして排気側に向かう。図５及び図８に示すように、先行ジャケット８は、フロントカバー５の側に位置した２本のヘッドボルト５０よりも外側（フロントカバー５の側）に位置している。

(3).まとめ
図５に示すように、フロントカバー５はボルト５ａでシリンダヘッド２及びシリンダブロック１の一端面２ａ，１ａ（図１参照）に固定されており、頭記したように、シリンダヘッド２が最も大きく熱膨張するため、運転及び運転停止により、シリンダヘッド２とフロントカバー５及びシリンダブロック１との間にごく僅かながら滑りが発生することは阻止できないと云える。

しかし、本実施形態では、シリンダヘッド２のうちフロントカバー５に近接した一端部２ａ′に先行ジャケット８を設けたことにより、シリンダヘッド２の一端部２ａ′は集中的に冷却されるため、シリンダヘッド２の一端部２ａ′が短手方向４０に熱膨張することを著しく抑制できる。その結果、図１０で示したオイルの移動現象を抑制して、オイルが外側に滲み出ることを防止又は著しく抑制できる。

特に、実施形態では、ヘッド行き送水口１６を吸気側に設けたことや、第１連通路１２を排気側にずらして設けたこと、或いは、ヘッド行き送水口１６をブロックジャケット６の外側に配置したことにより、シリンダヘッド２の一端部２ａ′の冷却性を格段に向上できるため、熱膨張によるオイル滲み出防止の機能を向上できる利点がある。

また、本実施形態では、先行ジャケット８は、シリンダヘッド２の一端面２ａの側に位置した端のヘッドボルト５０の更に外側（フロントカバー５の側）に位置しているため、上記のとおり、シリンダヘッド２のうちヘッドボルト５０の外側の一端部２ａ′の熱膨張が抑制されるが、すると、シリンダヘッド２の上端部でフロントカバー５を押す現象が著しく低下するため、図１１（Ｃ）に示すように、メインジャケット下層部１０とシリンダヘッド２とシリンダブロック２との合わせ面に隙間が発生することを、より的確に抑制できる。この面からも、オイルが滲み出る現象を抑制できる。

更に、本実施形態は２系統冷却方式であるが、この方式では、暖機運転時に冷却水の全量が先行ジャケット８を先に通るため、シリンダヘッド２の一端部２ａ′の冷却性をより一層向上できる利点がある。特に、上下２層のうちの下層部１０に先行ジャケット８を連通させると、最も昇温した部分に集中的に通水することで冷却水の早期昇温を図ることができる。また、シリンダヘッド２の一端部２ａ′はその下部が早く昇温するため、下部に先行ジャケット８を設けることで、シリンダヘッド２の一端部２ａ′の冷却も的確に行える。

なお、実施形態では、ブロックジャケット６に冷却水が流れている状態では先行ジャケット８には冷却水は流れないが、ブロックジャケット６に冷却水が流れている状態ではシリンダブロック１もある程度は熱膨張しているため、先行ジャケット８に通水しなくてもさほどの影響はない。つまり、始動してからの機関全体が温まるまでの間におけるシリンダヘッドとシリンダブロックとの熱膨張の差が問題なのであり、機関全体が熱膨張したら、特段の問題はないのである。

本願発明は、上記の他にも様々に具体化できる。例えば先行ジャケットやメインジャケットの形態は様々に具体化できる。３気筒のみならず、２気筒又は４気筒以上の内燃機関にも適用できることはいうまでもない。

本願発明は、内燃機関のシリンダヘッドに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
１ａ 一端面
２ シリンダヘッド
２ａ 一端面
２ａ′ 一端部
２ｂ 長手一側面
２ｃ 長手他側面
５ フロントカバー
６ ブロックジャケット
７ ヘッドジャケット
８ 先行ジャケット
８ａ 先行ジャケットの冷却水入口
９ メインジャケット
１０ メインジャケット下層部
１１ メインジャケット上層部
１２ 第１連通路
１３ 第２連通路
１４ 第３連通路
１６ ヘッド行き送水口
１７ ブロック行き送水口
１９ ウォータポンプ
１１ クランク軸線
１６ ラジェータ
３９ クランク軸線
４０ 短手方向
５０ ヘッドボルト

Claims (3)

1. 内部に冷却水が流れるブロックジャケットを気筒列を囲うように形成しているシリンダブロックと、内部に冷却水が流れるヘッドジャケットを有していて前記シリンダブロックの上面に重なったシリンダヘッドと、前記シリンダブロック及びシリンダヘッドの一端面に重なったフロントカバーとを備えており、
   冷却水が前記ブロックジャケットを経由せずに前記ヘッドジャケットに流れる状態と、冷却水が前記ブロックジャケットを経由して前記ヘッドジャケットに流れる状態に切り換え可能な構成であって、
   前記シリンダブロックのうち前記フロントカバーに近い部位に、冷却水を前記ブロックジャケットに送るブロック行き送水口と、冷却水を前記ヘッドジャケットに送るヘッド行き送水口とが、ヘッド行き送水口がブロック行き送水口よりも前記フロントカバーの側に寄るようにして形成されていて、前記ヘッド行き送水口は、前記シリンダブロックの上面に開口している一方、
   前記シリンダヘッドのうち前記フロントカバーに近接した部位に、前記ヘッドジャケットの冷却水入口が、前記シリンダブロックのヘッド行き送水口と連通するように下向きに開口している、
   内燃機関。
2. 下面がシリンダブロックに重なって一端面にはフロントカバーが重ね固定されており、かつ、内部には冷却水が流れるヘッドジャケットを設けている構成であって、
   前記ヘッドジャケットは、前記フロントカバーに近接した状態でクランク軸線と直交した方向に長く延びる先行ジャケットと、前記先行ジャケットに連通したメインジャケットとを有しており、前記先行ジャケットに冷却水入口を設けて、冷却水が前記先行ジャケットからメインジャケットに流れるように設定されている、
   内燃機関のシリンダヘッド。
3. 前記先行ジャケットの冷却水入口を、シリンダヘッドのうち吸気ポートが開口している一側面の側の端部に設けて、前記メインジャケットへの連通部は、排気ポートが開口した他側面の側に寄せて設けている、
   請求項２に記載した内燃機関のシリンダヘッド。

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