JP6812866B2 - シリンダヘッド構造 - Google Patents

Description

本発明は、ウォータジャケットを備えたシリンダヘッド構造に関する。

例えば４バルブの水冷式エンジンにおいて、シリンダの上方に設けられるシリンダヘッドは、２つの吸気ポート、２つの排気ポート、プラグホールおよびウォータジャケットを備えている。ウォータジャケットは、冷却水を流通させる冷却水通路の集まりであり、燃料の燃焼により発生する熱によって高温となるシリンダヘッドを冷却水により冷却する。

一般的なシリンダヘッドにおいて、ウォータジャケットを構成する主たる冷却水通路は燃焼室の周囲に設けられている。具体的には、燃焼室の上方には、点火プラグが収容されるプラグホールが配置されているので、主たる冷却水通路はプラグホールを囲むように設けられている。

通常、点火プラグはその軸線がシリンダの軸線と一致するように配置される。それゆえ、プラグホールも、燃焼室の上方において、その軸線がシリンダの軸線と一致するように配置されている。したがって、シリンダヘッドにおいて、プラグホールと吸気ポートとの間の領域の大きさと、プラグホールと排気ポートとの間の領域の大きさとは概ね等しい。このような構造上、プラグホールを囲む主たる冷却水通路において、プラグホールと吸気ポートとの間を通る部分の流路面積と、プラグホールと排気ポートとの間を通る部分の流路面積とはほぼ等しい。

さらに、シリンダヘッドにおいて、２つの排気ポートの間が高温となり易く、熱が移動し難い箇所であることから、近時のシリンダヘッドの中には、ウォータジャケットを構成する冷却水通路が排気ポート間の領域にも設けられているものがある。

下記の特許文献１には、ウォータジャケットを備えたシリンダヘッドが記載されている。このシリンダヘッドにおいて、プラグホールは、その軸線がシリンダの軸線と一致するように配置されている。また、ウォータジャケットは、プラグホールを囲むように設けられた中央流路を備えている。そして、この中央流路において、プラグホールと吸気ポートとの間を通る部分の流路面積と、プラグホールと排気ポートとの間を通る部分の流路面積とはほぼ等しい。さらに、ウォータジャケットは、排気ポート間を通るポート間流路を備えている。

特開２０１５−１０５９８号公報

ところで、シリンダヘッドにおいて排気ポート間の領域は小さい。このため、排気ポート間の領域に冷却水通路を設ける場合、その冷却水通路は、流路面積が小さく、それに比して流路長が長くなり、それゆえ圧力損失が大きくなる。

このため、シリンダの軸線と軸線が一致するように配置されたプラグホールと、当該プラグホールを囲むように設けられた冷却水通路とを備えた一般的なシリンダヘッドにおいて、その排気ポート間の領域に単に冷却水通路を追加しただけでは、当該追加した冷却水通路には少量の冷却水しか流通しない。それゆえ、冷却水により排気ポート間の領域を冷却する効果は低いと考えられる。

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、排気ポート間の領域に設けられた冷却水通路を流通する冷却水の流量を増やし、当該領域を冷却水により冷却する効果を高めることができるシリンダヘッド構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のシリンダヘッド構造は、シリンダの上方に設けられるシリンダヘッド本体と、前記シリンダヘッド本体に設けられ、燃焼室に吸気を導入するための吸気ポートと、前記シリンダヘッド本体に設けられ、前記燃焼室から排気を排出するための複数の排気ポートと、前記シリンダヘッド本体において前記吸気ポートと前記複数の排気ポートとの間に設けられ、一端側が前記燃焼室と連通し、点火プラグを収容するためのプラグホールと、前記シリンダヘッド本体内に冷却水を流通させるウォータジャケットとを備え、前記プラグホールは、当該プラグホールの他端側が前記吸気ポートに接近するように前記シリンダの軸線に対して傾斜し、前記ウォータジャケットは、前記シリンダヘッド本体において前記プラグホールと前記複数の排気ポートとの間の領域に設けられた第１の冷却水通路と、前記シリンダヘッド本体において前記排気ポート間の領域に設けられた第２の冷却水通路とを備え、前記第１の冷却水通路は、前記シリンダの周壁部に設けられたシリンダ側冷却水通路を流通する冷却水を当該第１の冷却水通路に流入させる第１の流入口を備え、前記第２の冷却水通路は、前記シリンダ側冷却水通路を流通する冷却水を当該第２の冷却水通路に流入させる第２の流入口を備え、前記第１の流入口は前記第２の流入口よりも前記シリンダ側冷却水通路における冷却水の主要な流通方向における下流側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、シリンダヘッドにおける排気ポート間の領域に設けられた冷却水通路を流通する冷却水の流量を増やし、当該領域を冷却水により冷却する効果を高めることができる。

本発明の実施例のシリンダヘッド構造を備えたエンジンを右方から見た外観図である。 図１中のエンジンを前方から見た外観図である。 図２中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見たシリンダおよびシリンダヘッドを示す断面図である。 図２中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向から見たシリンダおよびシリンダヘッドを示す断面図である。 図１中のエンジンにおけるシリンダヘッドに設けられた動弁機構等を示す斜視図である。 シリンダ側ウォータジャケットおよび本発明の実施例のシリンダヘッド構造におけるウォータジャケット（ヘッド側ウォータジャケット）を示す説明図である。 シリンダ側ウォータジャケットを示す説明図である。 本発明の実施例のシリンダヘッド構造におけるウォータジャケット（ヘッド側ウォータジャケット）を示す説明図である。 本発明の実施例のシリンダヘッド構造におけるガスケットを示す説明図である。 シリンダ側ウォータジャケットおよび本発明の実施例のシリンダヘッド構造のウォータジャケット（ヘッド側ウォータジャケット）における冷却水の流れを前方から見た説明図である。 シリンダ側ウォータジャケットおよび本発明の実施例のシリンダヘッド構造のウォータジャケット（ヘッド側ウォータジャケット）における冷却水の流れを上方から見た説明図である。 比較例のシリンダ側ウォータジャケットおよびヘッド側ウォータジャケットを示す説明図である。

本発明の実施形態によるシリンダヘッド構造は、シリンダの上方に設けられるシリンダヘッド本体と、シリンダヘッド本体に設けられ、燃焼室に吸気を導入するための吸気ポートと、シリンダヘッド本体に設けられ、燃焼室から排気を排出するための複数の排気ポートと、シリンダヘッド本体において吸気ポートと複数の排気ポートとの間に設けられ、一端側が燃焼室と連通し、点火プラグを収容するためのプラグホールと、シリンダヘッド本体内に冷却水を流通させるウォータジャケットとを備えている。

プラグホールは、当該プラグホールの他端側が吸気ポートに接近するようにシリンダの軸線に対して傾斜している。

また、ウォータジャケットは、シリンダヘッド本体においてプラグホールと複数の排気ポートとの間の領域に設けられた第１の冷却水通路と、シリンダヘッド本体において排気ポート間の領域に設けられた第２の冷却水通路とを備えている。

プラグホールを、当該プラグホールの他端側が吸気ポートに接近するように傾斜させることにより、プラグホールと複数の排気ポートとの間の領域を大きくすることができる。したがって、プラグホールと複数の排気ポートとの間の領域に設ける第１の冷却水通路の流路面積を大きくすることができる。これにより、シリンダヘッド本体のうち複数の排気ポートが設けられている側の領域における冷却水の流量を増やすことができ、排気ポート間の領域に設けられた第２の冷却水通路を流通する冷却水の流量を増やすことができる。よって、排気ポート間の領域を冷却水により冷却する効果を高めることができる。

＜エンジンの構成＞
図１は本発明の実施例のシリンダヘッド構造８が設けられたエンジン１を右方から見た図であり、図２はこのエンジン１を前方から見た図である。図３は、図２中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見たシリンダ７およびシリンダヘッド９の断面を示している。図４は、図２中の矢示ＩＶ−ＩＶ方向から見たシリンダ７およびシリンダヘッド９の断面を示している。図５はシリンダヘッド９に設けられた動弁機構３５等を示している。なお、各図の右下部に、前（Ｆ）、後（Ｂ）、左（Ｌ）、右（Ｒ）、上（Ｕ）、下（Ｄ）の方向を指す矢印を示した。これらの方向は、エンジン１が搭載された鞍乗型車両を運転する運転者を基準としている。以下の実施例において方向について説明するときには、これらの矢印に従う。

図１において、エンジン１は、水冷式エンジンであり、例えば単気筒のＳＯＨＣ４バルブエンジンである。エンジン１は例えば鞍乗型車両に搭載される。エンジン１はクランクケース２、シリンダ７、シリンダヘッド９およびシリンダヘッドカバー１１を備えている。

クランクケース２は、図２に示すように、左側ケース３と右側ケース４とを互いに合わせることにより形成されている。クランクケース２内にはクランクシャフトが設けられている。また、クランクケース２内において、クランクシャフトの後方にはクラッチおよびトランスミッションが設けられ、クランクシャフトの左端側にはマグネトが設けられている。また、クランクケース２の右側にはクラッチカバー５が取り付けられ、クランクケース２の左側にはマグネトカバー６が取り付けられている。

シリンダ７はクランクケース２上に設けられている。シリンダ７内にはピストンが設けられ、ピストンはコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続されている。なお、図３および図４においてピストンおよびコネクティングロッドの図示を省略している。また、図３に示すように、シリンダ７は、後述のシリンダ側ウォータジャケット４６を備えている。

シリンダヘッド９は、例えば金属製のガスケット１０を介してシリンダ７上に設けられている。シリンダヘッドカバー１１はシリンダヘッド９の上部を覆っている。

＜シリンダヘッド構造＞
図３または図４に示すように、シリンダヘッド９は、シリンダヘッド本体２１、燃焼室を形成する凹部２２、２つの吸気ポート２３、２つの排気ポート２４、プラグホール２５、２つの吸気バルブ支持孔２７、および２つの排気バルブ支持孔２８を備えている。さらに、シリンダヘッド９は、後述のヘッド側ウォータジャケット５１を構成する中間通路５２、ポート間通路５３、吸気側通路５４、排気側通路５５およびヘッド側流出口６３を備えている（図６参照）。

シリンダヘッド本体２１は例えばアルミニウム合金により形成されている。凹部２２、２つの吸気ポート２３、２つの排気ポート２４、プラグホール２５、２つの吸気バルブ支持孔２７、２つの排気バルブ支持孔２８、中間通路５２、吸気側通路５４、排気側通路５５およびヘッド側流出口６３はシリンダヘッド本体２１に鋳造によって形成されている。また、ポート間通路５３はシリンダヘッド本体２１に例えばドリルで穴を開けることにより形成されている。

凹部２２は、ピストンが上死点に位置するときに、ピストンの上面と共に燃焼室を形成する部分である。凹部２２は、シリンダヘッド本体２１の下面中央に形成されている。

各吸気ポート２３は燃焼室に吸気を導入するためのポートである。各吸気ポート２３は、図４に示すように、シリンダヘッド本体２１においてシリンダ７の軸線（シリンダ軸線）Ｓよりも後方の部分に形成されている。また、２つの吸気ポート２３において、吸気の流出端側はそれぞれ燃焼室内に開口しているが、流入端側は結合して１つの通路となり、シリンダヘッド本体２１の後部において開口している。

各排気ポート２４は燃焼室から排気を排出するためのポートである。各排気ポート２４は、シリンダヘッド本体２１においてシリンダ軸線Ｓよりも前方の部分に形成されている。また、２つの排気ポート２４において、排気の流入端側はそれぞれ燃焼室内に開口しているが、流出端側は結合して１つの管路となり、シリンダヘッド本体２１の前部右側において開口している。

プラグホール２５は点火プラグ３１を収容する孔である。プラグホール２５は、図３に示すように、シリンダヘッド本体２１において、２つの吸気ポート２３と２つの排気ポート２４との間に設けられている。また、プラグホール２５の一端側は燃焼室と連通している。また、プラグホール２５は、その他端側がそれぞれの吸気ポート２３に接近するようにシリンダ軸線Ｓに対して傾斜している。すなわち、プラグホール２５の一端部はシリンダヘッド本体２１のほぼ中央に位置しており、プラグホール２５の一端部の位置はシリンダ軸線Ｓが貫く位置とほぼ一致している。一方、プラグホール２５の他端部は、シリンダヘッド本体２１の中央から後方に外れており、シリンダ軸線Ｓが貫く位置よりも後方に位置している。プラグホール２５のシリンダ軸線Ｓに対する傾斜角度αは例えばおよそ５度〜１５度である。プラグホール２５がこのように傾斜している結果、シリンダヘッド本体２１において、プラグホール２５と２つの排気ポート２４との間の領域Ａが、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域Ｂよりも大きくなっている。

また、プラグホール２５には、図５に示すように、プラグホールガイド２６が取り付けられる。プラグホールガイド２６は、点火プラグ３１のターミナルおよびプラグコード等を保護するための筒状の部材である。なお、図３および図４ではプラグホールガイド２６の図示を省略している。

各吸気バルブ支持孔２７は、図４に示すように、吸気バルブ３２を支持する孔である。各吸気バルブ支持孔２７の一端側は吸気ポート２３と連通している。また、各吸気バルブ支持孔２７は、その一端部よりも他端部が後方に位置するようにシリンダ軸線Ｓに対して傾斜している。本実施例において、プラグホール２５のシリンダ軸線Ｓに対する傾斜角度αは、吸気バルブ支持孔２７のシリンダ軸線Ｓに対する傾斜角度と等しい。

各排気バルブ支持孔２８は、排気バルブ３３を支持する孔である。各排気バルブ支持孔２８の一端側は排気ポート２４と連通している。また、各排気バルブ支持孔２８は、その一端部よりも他端部が前方に位置するようにシリンダ軸線Ｓに対して傾斜している。

また、図３に示すように、プラグホール２５には、燃料室内の混合気に点火する点火プラグ３１が収容されている。点火プラグ３１はプラグホール２５と同様にシリンダ軸線Ｓに対して傾斜している。また、図４に示すように、各吸気バルブ支持孔２７には、吸気ポート２３を開閉する吸気バルブ３２が支持されている。各吸気バルブ３２は吸気バルブ支持孔２７と同様にシリンダ軸線Ｓに対して傾斜している。点火プラグ３１のシリンダ軸線Ｓに対する傾斜角度は吸気バルブ３２のシリンダ軸線Ｓに対する傾斜角度と等しい。それゆえ、点火プラグ３１は吸気バルブ３２と平行に配置されている。また、各排気バルブ支持孔２８には、排気ポート２４を開閉する排気バルブ３３が支持されている。排気バルブ３３は排気バルブ支持孔２８と同様にシリンダ軸線Ｓに対して傾斜している。

また、図５に示すように、シリンダヘッド本体２１の上部には動弁機構３５が設けられている。動弁機構３５は、各吸気バルブ３２および各排気バルブ３３の開閉を制御する機構である。動弁機構３５は、図３または図４に示すように、カムシャフト３６、吸気バブル用のカム３７、排気バルブ用のカム３８、吸気バルブ用のロッカーアーム３９、排気バルブ用のロッカーアーム４０、およびクランクシャフトの回転をカムシャフト３６に伝達するカムチェーン（図示を省略）が掛けられるカムチェーンスプロケット４１を備えている。カムシャフト３６は２つの排気バルブ３３の上方に配置されている。

なお、シリンダヘッド９と、２つの吸気バルブ３２と、２つの排気バルブ３３と、点火プラグ３１と、動弁機構３５と、ヘッド側ウォータジャケット５１における後述のメイン流入口５６およびポート間流入口５７が形成されたガスケット１０（図９参照）とを備えたシリンダヘッド構造８が本発明のシリンダヘッド構造の実施例に当たる。

＜エンジン冷却システム＞
エンジン１は、ウォータポンプ４３およびウォータジャケット４５を備えている。ウォータポンプ４３は、図１に示すように、例えばクランクケース２の右部に取り付けられている。ウォータジャケット４５は、図３に示すように、シリンダ７およびシリンダヘッド９等に設けられている。これらウォータポンプ４３およびウォータジャケット４５は、鞍乗型車両において例えばエンジン１の前方に設けられたラジエータと共に、エンジン１を冷却水により冷却するシステムを構成する。

ウォータポンプ４３の吐出側とウォータジャケット４５の流入側との間は、クランクケース２内に形成された通路により接続されている。また、ウォータジャケット４５の流出側とラジエータの流入側との間はラジエータインレットホースにより接続されている。また、ラジエータの流出側とウォータポンプの吸込側との間はラジエータアウトレットホースにより接続されている。冷却水は、ウォータポンプ４３からウォータジャケット４５へ供給され、ウォータジャケット４５内を流通した後、ラジエータへ送られ、ラジエータにより冷却された後、ウォータポンプ４３へ戻る。

＜ウォータジャケット＞
図６はウォータジャケット４５を示している。ウォータジャケット４５は、シリンダ７およびシリンダヘッド９等に形成された通路の集まりである。図６はそれら通路の集まりの外形を描いたものである。図７はシリンダ側ウォータジャケット４６を示している。図８はヘッド側ウォータジャケット５１を示している。図９はシリンダ７とシリンダヘッド９との間に設けられたガスケット１０を示している。

ウォータジャケット４５は、図６に示すように、シリンダ側ウォータジャケット４６およびヘッド側ウォータジャケット５１を備えている。シリンダ側ウォータジャケット４６はシリンダ７側に設けられ、ヘッド側ウォータジャケット５１はシリンダヘッド９側に設けられている。シリンダ側ウォータジャケット４６とヘッド側ウォータジャケット５１とは、後述するメイン流入口５６、ポート間流入口５７および複数の小孔５８を介して互いに連通している部分を除き、ガスケット１０によって、両者間を冷却水が流通できないように遮断されている。

シリンダ側ウォータジャケット４６は、図７に示すように、シリンダ側冷却水通路４７およびシリンダ側流入口４８を備えている。シリンダ側冷却水通路４７は、シリンダ７の周壁の内部にシリンダ７の全周に亘って環状に形成されている。シリンダ側流入口４８は、シリンダ７の右前部外周側に形成されており、シリンダ軸線Ｓよりも前側かつ右側に位置している。シリンダ側流入口４８には、クランクケース２内に形成された通路が接続されている。ウォータポンプ４３から吐出された冷却水は、クランクケース２内に形成された通路を通り、シリンダ側流入口４８からシリンダ側冷却水通路４７に流入する。

ヘッド側ウォータジャケット５１は、図８に示すように、中間通路５２、ポート間通路５３、吸気側通路５４、排気側通路５５、メイン流入口５６、ポート間流入口５７、およびヘッド側流出口６３を備えている。

中間通路５２は、シリンダヘッド本体２１においてプラグホール２５と２つの排気ポート２４との間の領域Ａに形成されている（図３参照）。中間通路５２は、シリンダヘッド本体２１において、その外周部の左部から、プラグホール２５と２つの排気ポート２４との間の領域Ａを通り、外周部の右部に至る。また、中間通路５２は、シリンダヘッド本体２１の外周部の左部からシリンダヘッド本体２１の外周部の右部に至るまでの間において、子細に見ると緩やかに湾曲している部分を有するものの、全体的に見て概ね直線状に伸長している。また、中間通路５２は、シリンダヘッド本体２１の外周部の左部からシリンダヘッド本体２１の外周部の右部に至るまでの間において、冷却水が分流する部分が存在しない。

ポート間通路５３は、シリンダヘッド本体２１において、隣接する２つの排気ポート２４間の領域に形成されている。ポート間通路５３は、シリンダヘッド本体２１において、その外周部の前部から、排気ポート２４間の領域を通り、プラグホール２５と２つの排気ポート２４との間の領域Ａの左右方向中間部に至る。また、ポート間通路５３は直線状に伸長している。また、ポート間通路５３の流入側は排気側通路５５の下方に位置している。なお、図６に示すように、ポート間通路５３の流入側は排気側通路５５とは連通していない。また、ポート間通路５３の流出側は中間通路５２と連通している。また、ポート間通路５３は細長い形状を有しており、中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５のそれぞれと比較して流路面積が小さい。

吸気側通路５４は、シリンダヘッド本体２１において、２つの吸気ポート２３よりも径方向外側の領域に形成されている。吸気側通路５４は、シリンダヘッド本体２１において、その外周部の左部から、外周部の後部を通り、外周部の右部へ至る。また、吸気側通路５４は、シリンダヘッド本体２１の外周部の湾曲に沿うように緩やかに湾曲しつつ伸長している。

排気側通路５５は、シリンダヘッド本体２１において、２つの排気ポート２４よりも径方向外側の領域に形成されている。排気側通路５５は、シリンダヘッド本体２１において、その外周部の左部から、外周部の前部を通り、外周部の右部へ至る。また、吸気側通路５４は、シリンダヘッド本体２１の外周部の湾曲に沿うように緩やかに湾曲しつつ伸長している。

本実施例において、中間通路５２、吸気側通路５４、排気側通路５５は、シリンダヘッド本体２１の鋳造時に中子を用いて形成されている。一方、ポート間通路５３は、シリンダヘッド本体２１の鋳造後にドリル加工により形成されている。

メイン流入口５６は、中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５の流入口である。また、ポート間流入口５７はポート間通路５３の流入口である。メイン流入口５６は、シリンダ側冷却水通路４７と、中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５との間を連通させている。また、ポート間流入口５７は、シリンダ側冷却水通路４７とポート間通路５３との間を連通させている。シリンダ側冷却水通路４７を流通する冷却水は、メイン流入口５６から中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５にそれぞれ流入し、ポート間流入口５７からポート間通路５３に流入する。

図９に示すように、メイン流入口５６およびポート間流入口５７はそれぞれ、ガスケット１０に形成された孔である。このような孔が形成されたガスケット１０をシリンダ７とシリンダヘッド９との間に設けることにより、メイン流入口５６およびポート間流入口５７が形成される。

図８に示すように、メイン流入口５６およびポート間流入口５７はいずれも、シリンダ軸線Ｓよりも２つの排気ポート２４が設けられている側、すなわち、シリンダ軸線Ｓよりも前側に配置されている。具体的には、メイン流入口５６は、シリンダ軸線Ｓよりも前側かつ左側に配置され、より具体的には、シリンダヘッド本体２１の外周部における左部から左前部にかけての領域の下側に配置されている。また、ポート間流入口５７は、シリンダヘッド本体２１の外周部の前部の下側に配置されている。

また、メイン流入口５６はポート間流入口５７よりもシリンダ側冷却水通路４７における冷却水の主要な流通方向における下流側に配置されている。すなわち、後述するように、冷却水は、シリンダ側ウォータジャケット４６のシリンダ側流入口４８からシリンダ側冷却水通路４７に流入する。シリンダ側冷却水通路４７に流入した冷却水は、シリンダ側冷却水通路４７を、シリンダ７を上方から見た場合に左回り方向（図６中の矢示Ｃ方向）および右回り方向（矢示Ｅ方向）にそれぞれ分かれて流通する。しかしながら、シリンダ側流入口４８、メイン流入口５６およびポート間流入口５７のそれぞれの配置から、シリンダ側冷却水通路４７において、シリンダ側流入口４８から左方向に進んでポート間流入口５７またはメイン流入口５６に至る左回り方向の経路の方が、シリンダ側流入口４８から右方向に進んでメイン流入口５６またはポート間流入口５７に至る右回り方向の経路よりも短い。したがって、左回り方向に流通する冷却水の方が、右回り方向に流通する冷却水よりも量が多くなる。最も多くの冷却水が流通する方向が冷却水の主要な流通方向である。したがって、シリンダ側冷却水通路４７における冷却水の主要な流通方向は左回り方向である。メイン流入口５６は、シリンダ側冷却水通路４７の左回り方向の経路において、シリンダ側流入口４８から、ポート間流入口５７よりも離れた位置に配置されている。

また、メイン流入口５６は、ヘッド側ウォータジャケット５１の複数の流入口のうち、最大の面積を有する流入口である。すなわち、ガスケット１０には、図９に示すように、シリンダ側ウォータジャケット４６とヘッド側ウォータジャケット５１との間を連通させる孔として、メイン流入口５６、ポート間流入口５７および複数の小孔５８が形成されている。メイン流入口５６は、ポート間流入口５７および複数の小孔５８のいずれよりも大きい面積を有している。また、メイン流入口５６は、シリンダヘッド本体２１の外周部の湾曲した形状に沿うように周方向に拡がった長孔である。一方、ポート間流入口５７は、ポート間通路５３の流路面積と同等の面積を有する円形の孔である。なお、各小孔５８は主としてウォータジャケット４５内の空気を逃がすためのものである。各小孔５８の面積は、ポート間流入口５７の面積よりも大幅に小さい。また、ガスケット１０には、シリンダボアに対応する孔５９や、カムチェーンを通す孔６０等が形成されている。

図８に示すように、ヘッド側流出口６３はヘッド側ウォータジャケット５１の流出口である。ヘッド側流出口６３は、ポート間通路５３から見てメイン流入口５６の反対側に配置されている。また、ヘッド側流出口６３は、シリンダ軸線Ｓよりも２つの吸気ポート２３が設けられている側に配置されている。具体的には、ヘッド側流出口６３は、シリンダ軸線Ｓよりも後ろ側かつ右側に配置され、より具体的には、シリンダヘッド本体２１の外周部における右部のやや後部寄りの位置に配置されている。中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５のそれぞれの流出側はヘッド側流出口６３に接続されている。また、ヘッド側流出口６３は、図６に示すように、上方に湾曲している。

また、図１または図５に示すように、ヘッド側流出口６３には、出口パイプ６４が接続されている。出口パイプ６４は、その軸線がシリンダ軸線Ｓと平行になるように配置されている。さらに、図示を省略しているが、出口パイプ６４にはラジエータインレットホースが接続されている。中間通路５２、ポート間通路５３、吸気側通路５４または排気側通路５５を流通した冷却水は、ヘッド側流出口６３からシリンダヘッド本体２１外へ流出し、出口パイプ６４およびラジエータインレットホースを介してラジエータへ送られる。

また、本発明の実施例におけるシリンダヘッド本体２１では、図３に示すように、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域Ｂには、冷却水通路が全く設けられていない。すなわち、図８に示すように、ヘッド側ウォータジャケット５１は、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間を通る冷却水通路を備えていない。プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域Ｂには、当該領域Ｂを冷却水が流通することを阻止する壁部が形成されている。

図１０および図１１はウォータジャケット４５における冷却水の流れを示している。ウォータポンプ４３から吐出され、クランクケース２内に形成された通路を通って供給された冷却水は、図１０または図１１に示すように、シリンダ側ウォータジャケット４６のシリンダ側流入口４８からシリンダ側冷却水通路４７に流入する。シリンダ側冷却水通路４７に流入した冷却水は、シリンダ側冷却水通路４７を左回り方向および右回り方向に分かれて流通するが、左回り方向に流通する冷却水の方が右回り方向に流通する冷却水よりも量が多い。そして、シリンダ側冷却水通路４７を流通する冷却水は、ヘッド側ウォータジャケット５１のメイン流入口５６から中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５に流入し、かつ、ポート間流入口５７からポート間通路５３に流入する。

メイン流入口５６は、ヘッド側ウォータジャケット５１の複数の流入口のうち最大の面積を有している。また、中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５はそれぞれ流路面積が大きく、圧力損失が小さい。これに対し、ポート間流入口５７は、メイン流入口５６よりも面積が小さい。または、ポート間通路５３は中間通路５２よりも流路面積が小さく、圧力損失が大きい。したがって、メイン流入口５６に流入する冷却水の量がポート間流入口５７に流入する冷却水の量よりも多くなる。この結果、シリンダ側冷却水通路４７からメイン流入口５６へ流入する冷却水の流れが、シリンダ側ウォータジャケット４６からヘッド側ウォータジャケット５１へ移動する冷却水の本流となる。しかし、メイン流入口５６はポート間流入口５７よりもシリンダ側冷却水通路４７における冷却水の主要な流通方向（左回り方向）における下流側に配置されているので、シリンダ側冷却水通路４７からメイン流入口５６へ向かう冷却水の一部は確実にポート間流入口５７に流入する。

メイン流入口５６から中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５に流入した冷却水は、中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５をヘッド側流出口６３に向かってそれぞれ流通する。中間通路５２は、上述したように全体的に見て直線状に伸長しており、途中、冷却水が分流する部分が存在しない。したがって、冷却水は中間通路５２をほぼ滞留することなく円滑に流れる。

また、ポート間流入口５７からポート間通路５３に流入した冷却水は、直線状に伸長したポート間通路５３を円滑に流れ、中間通路５２を流通する冷却水と合流する。

中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５を流通した冷却水はヘッド側流出口６３の手前で合流し、ヘッド側流出口６３から出口パイプ６４を通り、さらにラジエータインレットホースを通ってラジエータへ向かう。

以上、説明した通り、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、プラグホール２５を、当該プラグホール２５の他端側がそれぞれの吸気ポート２３に接近するように傾斜させることにより、プラグホール２５と２つの排気ポート２４との間の領域を拡大する構成とした。これにより、ヘッド側ウォータジャケット５１において、プラグホール２５と２つの排気ポート２４との間の領域Ａに設ける中間通路５２の流路面積を大きくすることができる。したがって、シリンダヘッド本体２１のうち２つの排気ポート２４が設けられている側の領域における冷却水の流量を増やすことができ、排気ポート２４間の領域に設けられたポート間通路５３を流通する冷却水の流量を増やすことができる。よって、排気ポート２４間の領域を冷却水により冷却する効果を高めることができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、シリンダヘッド本体２１において、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域Ｂに冷却水通路を設けない構成とした。これにより、ヘッド側ウォータジャケット５１内に流入した冷却水が、シリンダヘッド本体２１のうち２つの吸気ポート２３が設けられている側の領域を流通する量を減らすことができる。この結果、シリンダヘッド本体２１のうち、２つの排気ポート２４が設けられている側の領域における冷却水の流量を増やすことができる。よって、排気ポート２４間の領域に設けられたポート間通路５３を流通する冷却水の流量を増やすことができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８によれば、シリンダヘッド本体２１のうち２つの吸気ポート２３が設けられている側の領域における冷却水の流量を減らすことで、当該領域における冷却水による冷却効果を低減させることができる。したがって、吸気ポート２３の早期暖機による燃焼効率ないし燃費の向上を図ることができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８によれば、冷却水の滞留を抑制することができ、滞留した冷却水の突沸による冷却水の冷却効果の低下を抑えることができる。すなわち、図１２に示す比較例によるウォータジャケット８１のように、プラグホールと２つの吸気ポートとの間の領域とプラグホールと２つの排気ポートとの間の領域とのそれぞれに冷却水通路８２、８３を設けた場合、当該２つの冷却水通路８２、８３の上流側の冷却水通路が当該２つの冷却水通路８２、８３に分岐する部分Ｐ、または当該２つの冷却水通路８２、８３がそれらの下流側で合流する部分Ｑにおいて冷却水が滞留し易くなる。冷却水が滞留すると、滞留した冷却水が突沸し、冷却水による冷却効果が低下することがある。図８に示す本発明の実施例におけるヘッド側ウォータジャケット５１のように、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域に冷却水通路を設けないことにより、冷却水の滞留を抑制することができ、滞留した冷却水の突沸による冷却水の冷却効果の低下を抑えることができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、シリンダ側冷却水通路４７における冷却水の主要な流通方向において、流路面積が比較的大きく圧力損失が比較的小さい中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５のメイン流入口５６を、流路面積が比較的小さく圧力損失が比較的大きいポート間通路５３のポート間流入口５７よりも下流側に配置する構成とした。これにより、シリンダ側冷却水通路４７をメイン流入口５６へ向かって流通する冷却水の一部をポート間通路５３へ確実に分流させることができ、ポート間通路５３における冷却水の流量を増やすことができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、メイン流入口５６およびポート間流入口５７をいずれもシリンダ軸線Ｓよりも２つの排気ポート２４が設けられている側に配置する構成とした。これにより、シリンダ側冷却水通路４７を流通する冷却水が、シリンダヘッド本体２１のうち２つの排気ポート２４が設けられている領域に直接的に供給されるようになる。したがって、シリンダヘッド本体２１の排気側の領域を冷却水により冷却する効果を高めることができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、ヘッド側ウォータジャケット５１への冷却水の流入口をメイン流入口５６およびポート間流入口５７のみとし、かつ、メイン流入口５６の面積をポート間流入口５７の面積よりも大きくし、かつ、このメイン流入口５６に中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５を接続する構成とした。これにより、シリンダヘッド本体２１において冷却水が流通する経路を単純化することができ、シリンダヘッド本体２１内における冷却水の流れを円滑化することができる。具体的には、多量の冷却水を単一のメイン流入口５６から中間通路５２、吸気側通路５４および排気側通路５５に一気に流し込み、冷却水をシリンダヘッド本体２１における広範囲の領域に円滑に行き渡らせることができる。仮にヘッド側ウォータジャケットの流入口が多数ある場合には、それら多数の流入口から流入した冷却水がシリンダヘッド本体内の多数の箇所で合流する複雑な冷却水経路が形成され、それゆえ冷却水の円滑な流れをつくり出すことが難しくなる。本発明の実施例のシリンダヘッド構造８によれば、流入口の個数を絞り込むことで、冷却水の円滑な流れを容易に作り出すことができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、ヘッド側ウォータジャケット５１のヘッド側流出口６３を、ポート間通路５３から見てメイン流入口５６が配置された位置とは反対側の位置に配置した。また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、ヘッド側流出口６３を、シリンダヘッド本体２１において、シリンダ軸線Ｓよりも２つの吸気ポート２３が設けられている側に配置した。このように、ヘッド側流出口６３を、シリンダヘッド本体２１内へ冷却水を流入させる最大の流入口であるメイン流入口５６から離れた位置に配置することにより、シリンダヘッド本体２１内の各所に冷却水を広く行き渡らせることができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、ヘッド側流出口６３に接続された出口パイプ６４をシリンダ軸線Ｓと平行となるように配置した。これにより、出口パイプ６４によって、冷却水をシリンダヘッド本体２１から上方へ流出させることができる。したがって、ラジエータにおいてエンジンよりも高い位置に配置されている流入口に向けて冷却水を円滑に送ることができる。

また、本発明の実施例のシリンダヘッド構造８では、動弁機構３５のカムシャフト３６を２つの排気バルブ３３の上方に配置した。これにより、吸気バルブ３２上に空間を確保することが容易になる。そして、吸気バルブ３２上に確保された空間を利用して、シリンダ軸線Ｓに対する各吸気ポート２３の傾斜角を小さくすることができる。これにより、吸気抵抗を低減することができる。また、点火プラグ３１を吸気バルブ３２と平行に配置することにより、点火プラグ３１の脱着性を良くすることができる。

なお、上述した実施例では、シリンダヘッド本体２１において、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域Ｂに冷却水通路を設けない構成とした。しかしながら、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域Ｂに冷却水通路を設けてもよい。ただし、シリンダヘッド本体２１における排気側の領域を流通する冷却水の流量を増やすために、プラグホール２５と２つの吸気ポート２３との間の領域Ｂに設ける冷却水通路の流路面積は、プラグホール２５と２つの排気ポート２４との間の領域Ａに設ける冷却水通路の流路面積よりも小さくする。また、プラグホール２５の傾斜により領域Ｂは領域Ａよりも小さいので、領域Ｂの大きさに合わせ、領域Ｂに設ける冷却水通路の流路面積は、領域Ａに設ける冷却水通路の流路面積よりも小さくする。

また、上述した実施例では、ヘッド側ウォータジャケット５１のポート間通路５３をドリル加工によりシリンダヘッド本体２１に形成する場合を例にあげたが、ポート間通路５３を中子により形成してもよい。

また、上述した実施例では、本発明のシリンダヘッド構造を４バルブエンジンに適用する場合を例にあげたが、本発明のシリンダヘッド構造は、２つ以上の排気バルブを有するエンジンであれば、３バルブ、または５バルブ、またはそれ以上のバルブ数のエンジンにも適用することができる。また、本発明のシリンダヘッド構造は、単気筒のエンジンに限らず、複数気筒のエンジンにも適用することができる。

また、本発明のシリンダヘッド構造において、動弁機構の構成は上述した実施例の構成に限定されない。例えば、点火プラグの脱着性が損なわれないように配慮しつつ、カムシャフトの配置を変更してもよい。また、ＤＯＨＣの動弁機構を採用することも可能である。

また、本発明は鞍乗型車両用のエンジンに限らず、種々の車両や船舶用のエンジンにも適用することができる。

また、上述した実施例における事項と特許請求の範囲の事項との対応関係は次の通りである。なお、両事項間で表現が一致しないものについてのみ記載する。ヘッド側ウォータジャケット５１がウォータジャケットの具体例である。中間通路５２が第１の冷却水通路の具体例である。ポート間通路５３が第２の冷却水通路の具体例である。吸気側通路５４が第３の冷却水通路の具体例である。排気側通路５５が第４の冷却水通路の具体例である。メイン流入口５６が第１の流入口の具体例である。ポート間流入口５７が第２の流入口の具体例である。

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うシリンダヘッド構造もまた本発明の技術思想に含まれる。

１ エンジン
７ シリンダ
８ シリンダヘッド構造
９ シリンダヘッド
１０ ガスケット
２１ シリンダヘッド本体
２２ 凹部
２３ 吸気ポート
２４ 排気ポート
２５ プラグホール
３１ 点火プラグ
３２ 吸気バルブ
３３ 排気バルブ
３５ 動弁機構
３６ カムシャフト
４５ ウォータジャケット
４６ シリンダ側ウォータジャケット
４７ シリンダ側冷却水通路
５１ ヘッド側ウォータジャケット
５２ 中間通路（第１の冷却水通路）
５３ ポート間通路（第２の冷却水通路）
５４ 吸気側通路（第３の冷却水通路）
５５ 排気側通路（第４の冷却水通路）
５６ メイン流入口（第１の流入口）
５７ ポート間流入口（第２の流入口）
６３ ヘッド側流出口（流出口）
６４ 出口パイプ

Claims (8)

1. シリンダの上方に設けられるシリンダヘッド本体と、
   前記シリンダヘッド本体に設けられ、燃焼室に吸気を導入するための吸気ポートと、
   前記シリンダヘッド本体に設けられ、前記燃焼室から排気を排出するための複数の排気ポートと、
   前記シリンダヘッド本体において前記吸気ポートと前記複数の排気ポートとの間に設けられ、一端側が前記燃焼室と連通し、点火プラグを収容するためのプラグホールと、
   前記シリンダヘッド本体内に冷却水を流通させるウォータジャケットとを備え、
   前記プラグホールは、当該プラグホールの他端側が前記吸気ポートに接近するように前記シリンダの軸線に対して傾斜し、
   前記ウォータジャケットは、前記シリンダヘッド本体において前記プラグホールと前記複数の排気ポートとの間の領域に設けられた第１の冷却水通路と、前記シリンダヘッド本体において前記排気ポート間の領域に設けられた第２の冷却水通路とを備え、
   前記第１の冷却水通路は、前記シリンダの周壁部に設けられたシリンダ側冷却水通路を流通する冷却水を当該第１の冷却水通路に流入させる第１の流入口を備え、
   前記第２の冷却水通路は、前記シリンダ側冷却水通路を流通する冷却水を当該第２の冷却水通路に流入させる第２の流入口を備え、
   前記第１の流入口は前記第２の流入口よりも前記シリンダ側冷却水通路における冷却水の主要な流通方向における下流側に配置されていることを特徴とするシリンダヘッド構造。
2. 前記シリンダヘッド本体において前記プラグホールと前記吸気ポートとの間の領域には冷却水通路が設けられていないことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド構造。
3. 前記第１の流入口および前記第２の流入口は、前記シリンダの軸線よりも前記複数の排気ポートが設けられている側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダヘッド構造。
4. 前記ウォータジャケットは、前記シリンダヘッド本体において前記吸気ポートよりも径方向外側の領域に設けられた第３の冷却水通路と、前記シリンダヘッド本体において前記２つの排気ポートよりも径方向外側の領域に設けられた第４の冷却水通路とをさらに備え、
   前記第１の冷却水通路、前記第３の冷却水通路および前記第４の冷却水通路は前記第１の流入口を介して前記シリンダ側冷却水通路とそれぞれ連通し、
   前記第１の流入口は、前記シリンダ側冷却水通路から前記ウォータジャケット内へ冷却水を流入させる複数の流入口のうち最大の面積を有する流入口であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシリンダヘッド構造。
5. 前記シリンダヘッド本体には、前記ウォータジャケット内を流通した冷却水を当該シリンダヘッド本体の外部へ流出させる流出口が設けられ、
   前記流出口は、前記第２の冷却水通路から見て前記第１の流入口が配置された位置とは反対側の位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシリンダヘッド構造。
6. 前記流出口は、前記シリンダの軸線よりも前記吸気ポートが設けられている側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のシリンダヘッド構造。
7. 前記流出口に接続された出口パイプを備え、
   前記出口パイプは、その軸線が前記シリンダの軸線と平行となるように配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載のシリンダヘッド構造。
8. 前記プラグホールに挿入された前記点火プラグと、
   前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、
   前記複数の排気ポートをそれぞれ開閉する複数の排気バルブと、
   前記吸気バルブおよび前記複数の排気バルブの開閉を制御するカムシャフトとをさらに備え、
   前記カムシャフトは前記複数の排気バルブの上方に配置され、前記点火プラグは前記吸気バルブと平行に配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のシリンダヘッド構造。

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