JP7065901B2 - Cylinder head of multi-cylinder engine - Google Patents

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Description

本開示は、内部に排気集合部が形成された多気筒エンジンのシリンダヘッドに関する。 The present disclosure relates to a cylinder head of a multi-cylinder engine in which an exhaust collecting portion is formed inside.

シリンダヘッド内に排気マニホールドが一体に形成された排気マニホールド一体型シリンダヘッドが公知である(例えば、特許文献1)。排気マニホールド一体型シリンダヘッドでは、燃焼室周り及び排気マニホールド周りをそれぞれ好適に冷却する必要がある。特許文献1記載のシリンダヘッドでは、気筒列方向に燃焼室周りを通って気筒列方向他端側へ至る第1ウォータージャケットと、気筒列方向に排気マニホールド周りを通る第2ウォータージャケットとが、互いに独立しており、途中で連通しない構造となっている。これにより、各ウォータージャケットの冷却水流量及び流速を確保することが容易となっている。 An exhaust manifold integrated cylinder head in which an exhaust manifold is integrally formed in the cylinder head is known (for example, Patent Document 1). In the exhaust manifold integrated cylinder head, it is necessary to appropriately cool the area around the combustion chamber and the area around the exhaust manifold. In the cylinder head described in Patent Document 1, a first water jacket that passes around the combustion chamber in the cylinder row direction and reaches the other end side in the cylinder row direction and a second water jacket that passes around the exhaust manifold in the cylinder row direction are mutually present. It is independent and has a structure that does not communicate on the way. This makes it easy to secure the cooling water flow rate and flow velocity of each water jacket.

また、排気マニホールド一体型シリンダヘッドの排気ポート(排気通路部)の出口部を効果的に冷却するために、シリンダヘッドとシリンダブロックとの接合面に、排気ポート集合部の下方を気筒列方向に延びる凹部が設けられ、この凹部にオイル又は水を流通させるようにしたものが公知である(特許文献2)。このシリンダヘッドでは、排気ポート集合部の気筒列方向の両側に排気ポート集合部を挟むように形成された1対の第1オイル通路が凹部に接続され、アッパーデッキから第1オイル通路を通ってオイルパンに戻るオイルが凹部を通過して排気ポート出口部を冷却する。或いは、オイルポンプからオイルが冷却オイルとして供給され、凹部を通ってアッパーデッキ上に供給される。 Further, in order to effectively cool the outlet portion of the exhaust port (exhaust passage portion) of the cylinder head integrated with the exhaust manifold, the lower part of the exhaust port assembly portion is placed in the cylinder row direction on the joint surface between the cylinder head and the cylinder block. It is known that an extending recess is provided so that oil or water can flow through the recess (Patent Document 2). In this cylinder head, a pair of first oil passages formed so as to sandwich the exhaust port assembly on both sides of the exhaust port assembly in the cylinder row direction are connected to the recess, and pass through the first oil passage from the upper deck. Oil returning to the oil pan passes through the recess and cools the exhaust port outlet. Alternatively, oil is supplied as cooling oil from the oil pump and supplied onto the upper deck through the recess.

特開2007-278065号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-278065 特開2008-267184号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-267184

排気集合部一体型のシリンダヘッドでは、燃焼室に連通する排気ポート(排気通路の上流端)周りや、全てのシリンダからの排気が流れる排気集合部の出口周りの温度が高温になりやすい。特許文献1に記載のシリンダヘッドでは、ウォータージャケットが燃焼室周り用の第1ウォータージャケットと排気マニホールド周り用の第2ウォータージャケットとに分割されることにより、排気ポート周りと排気集合部の出口周りとを効果的に冷却することができる。一方、内燃機関では一般に、エンジン始動時(暖機時)に潤滑オイルの温度が冷却水の温度よりも高くなりにくく、オイル温度が上がって摩擦が小さくなるまでに時間がかかる。 In the cylinder head integrated with the exhaust collecting portion, the temperature around the exhaust port (upstream end of the exhaust passage) communicating with the combustion chamber and around the outlet of the exhaust collecting portion through which the exhaust from all the cylinders flows tends to be high. In the cylinder head described in Patent Document 1, the water jacket is divided into a first water jacket around the combustion chamber and a second water jacket around the exhaust manifold, so that the water jacket is around the exhaust port and around the outlet of the exhaust collecting portion. And can be cooled effectively. On the other hand, in an internal combustion engine, it is generally difficult for the temperature of the lubricating oil to be higher than the temperature of the cooling water when the engine is started (during warm-up), and it takes time for the oil temperature to rise and the friction to be reduced.

特許文献2に記載のシリンダヘッドでは、凹部による通路とこれに接続する1対の第1オイル通路とにオイルが流通することにより、暖機時に排気熱によってオイル温度を早期に上昇させることができる。しかしながら、潤滑油は一般に、暖機後に冷却水よりも高温になるため、このシリンダヘッドでは暖機後に排気集合部の出口周りを効果的に冷却することができない。また、オイルが過熱する虞がある。ここで、凹部を設けずに、オイルを1対の第1オイル通路だけに流通させることが考えられるが、このような構成にすると、オイルによる排気集合部の出口周りの冷却効果や暖機時のオイル昇温効果が薄くなる。 In the cylinder head described in Patent Document 2, oil flows through a passage provided by a recess and a pair of first oil passages connected to the passage, so that the oil temperature can be raised at an early stage by exhaust heat during warm-up. .. However, since the lubricating oil generally has a higher temperature than the cooling water after warming up, this cylinder head cannot effectively cool around the outlet of the exhaust collecting portion after warming up. In addition, the oil may overheat. Here, it is conceivable that the oil is circulated only in the pair of first oil passages without providing the recesses, but with such a configuration, the cooling effect around the outlet of the exhaust collecting portion by the oil and the warm-up time are considered. The effect of raising the temperature of the oil is reduced.

本発明は、このような背景に鑑み、暖機時にオイルを早期に昇温させることができ、且つ暖機後に排気集合部の高温になりやすい部分を効果的に冷却すると共にオイルの過熱を防止できるシリンダヘッドを提供することを目的とする。 In view of such a background, the present invention can raise the temperature of the oil at an early stage during warm-up, effectively cool the portion of the exhaust assembly portion where the temperature tends to be high after warm-up, and prevent the oil from overheating. It is an object of the present invention to provide a capable cylinder head.

このような目的を達成するために、本発明のある実施形態は、複数のシリンダ(1)が一列に形成されたシリンダブロック(2)の上部に締結され、前記シリンダ内を摺動するピストンの頂面との間に燃焼室(6)を形成する多気筒エンジン(E)のシリンダヘッド(3)であって、前記シリンダごとに設けられ、対応する前記燃焼室からシリンダ列方向に交差する方向へ延びる排気通路(24)と、複数の前記排気通路に共通に接続された排気集合部(25)と、前記排気通路に隣接して形成されたオイルジャケット(40)と、前記燃焼室及び前記排気集合部に隣接して、前記オイルジャケットを囲むように形成されたウォータージャケット(30)とを有する。 In order to achieve such an object, one embodiment of the present invention is a piston in which a plurality of cylinders (1) are fastened to an upper portion of a cylinder block (2) formed in a row and slides in the cylinder. A cylinder head (3) of a multi-cylinder engine (E) that forms a combustion chamber (6) between the top surface and the cylinder head (3), which is provided for each cylinder and intersects the corresponding combustion chamber in the cylinder row direction. An exhaust passage (24) extending to, an exhaust collecting portion (25) commonly connected to the plurality of the exhaust passages, an oil jacket (40) formed adjacent to the exhaust passages, the combustion chamber and the said. It has a water jacket (30) formed so as to surround the oil jacket adjacent to the exhaust collecting portion.

この構成によれば、暖機時には排気通路に隣接して形成されたオイルジャケットによってオイルを早期に昇温させることができる。また、ウォータージャケットがオイルジャケットを取り囲むように形成されるため、暖機後にはウォータージャケットによって排気集合部の排気出口周りなどの高温になり易い部分を効果的に冷却することができる。更に、オイルジャケットがウォータージャケットにより囲まれることから、暖機後のオイルの過熱を抑制することができる。 According to this configuration, the oil can be heated at an early stage by the oil jacket formed adjacent to the exhaust passage during warm-up. Further, since the water jacket is formed so as to surround the oil jacket, it is possible to effectively cool the portion where the temperature tends to be high, such as around the exhaust outlet of the exhaust collecting portion, by the water jacket after warming up. Further, since the oil jacket is surrounded by the water jacket, overheating of the oil after warming up can be suppressed.

好ましくは、前記ウォータージャケットが、前記燃焼室に隣接して前記シリンダ列方向に延びる主ウォータージャケット(31)と、前記排気通路に対して前記オイルジャケットと同じ側にて前記排気集合部に隣接して前記シリンダ列方向に延び、前記主ウォータージャケットの前記シリンダ列方向の一端及び他端に接続する第1排気側ウォータージャケット(32)とを含み、前記オイルジャケットが前記主ウォータージャケットと前記第1排気側ウォータージャケットとにより囲まれているとよい。 Preferably, the water jacket is adjacent to the main water jacket (31) adjacent to the combustion chamber and extending in the cylinder row direction, and to the exhaust collecting portion on the same side as the oil jacket with respect to the exhaust passage. Includes a first exhaust side water jacket (32) that extends in the cylinder row direction and connects to one end and the other end of the main water jacket in the cylinder row direction, the oil jacket being the main water jacket and the first. It should be surrounded by a water jacket on the exhaust side.

この構成によれば、主ウォータージャケットによってシリンダヘッドの高温になりやすい、排気通路の上流端をなす排気ポート周りを冷却し、第1排気側ウォータージャケットによってシリンダヘッドの高温になりやすい排気集合部の排気出口周りを冷却することができる。 According to this configuration, the main water jacket cools the area around the exhaust port forming the upstream end of the exhaust passage, which tends to cause the cylinder head to become hot, and the first exhaust side water jacket tends to cause the cylinder head to become hot. The area around the exhaust outlet can be cooled.

好ましくは、前記第1排気側ウォータージャケットにおける流速が前記主ウォータージャケットにおける流速よりも高いとよい。 Preferably, the flow velocity in the first exhaust side water jacket is higher than the flow velocity in the main water jacket.

この構成によれば、燃焼室周りに比べて局所的に高温になりやすい排気ポート周りを高い流速の冷却水によって効果的に冷却することができる。 According to this configuration, the area around the exhaust port, which tends to be locally hotter than the area around the combustion chamber, can be effectively cooled by the cooling water having a high flow velocity.

好ましくは、前記ウォータージャケットが、前記排気通路に対して前記オイルジャケットと相反する側にて前記排気集合部に隣接して前記シリンダ列方向に延びる第2排気側ウォータージャケット(33)を含み、互いに隣接する前記排気通路の互いに近接する部分によって挟まれる前記シリンダヘッドの股部(8c)を覆うように前記第2排気側ウォータージャケットが設けられているとよい。 Preferably, the water jacket includes a second exhaust side water jacket (33) extending in the cylinder row direction adjacent to the exhaust collecting portion on the side opposite to the oil jacket with respect to the exhaust passage, and mutually. It is preferable that the second exhaust side water jacket is provided so as to cover the crotch portion (8c) of the cylinder head sandwiched between the adjacent portions of the exhaust passages close to each other.

この構成によれば、排気ポート周りや排気出口周りの次に高温になりやすいシリンダヘッドの股部周りを第2排気側ウォータージャケットによって冷却することができる。 According to this configuration, the area around the crotch portion of the cylinder head, which tends to be hot next to the area around the exhaust port and the area around the exhaust outlet, can be cooled by the second exhaust side water jacket.

好ましくは、前記股部を覆うように前記オイルジャケットが設けられているとよい。 Preferably, the oil jacket is provided so as to cover the crotch portion.

この構成によれば、排気集合部の中で排気出口の次に高温になりやすい股部周りの熱によって暖機時にオイルを早期に昇温させることができる。暖機後はオイルが冷却水に比べて高温になりやすいが、股部周りは第2排気側ウォータージャケットによって冷却されるため、オイルの過熱が抑制される。 According to this configuration, it is possible to raise the temperature of the oil at an early stage during warming up by the heat around the crotch portion, which tends to have a high temperature next to the exhaust outlet in the exhaust collecting portion. After warming up, the temperature of the oil tends to be higher than that of the cooling water, but since the area around the crotch is cooled by the second exhaust side water jacket, overheating of the oil is suppressed.

好ましくは、前記第1排気側ウォータージャケット及び前記オイルジャケットが前記排気集合部に対して上側に設けられ、前記第2排気側ウォータージャケットが前記排気集合部に対して下側に設けられているとよい。 Preferably, the first exhaust side water jacket and the oil jacket are provided on the upper side with respect to the exhaust collecting portion, and the second exhaust side water jacket is provided on the lower side with respect to the exhaust collecting portion. good.

この構成によれば、オイルジャケットを、排気集合部に対して下側に設ける場合に比べて大きく形成することができ、暖機時にオイルをより早期に昇温させることができる。また、シリンダブロックのウォータージャケットから第2排気側ウォータージャケットに冷却水を流入させることも可能である。 According to this configuration, the oil jacket can be formed larger than the case where the oil jacket is provided on the lower side with respect to the exhaust collecting portion, and the temperature of the oil can be raised earlier at the time of warming up. It is also possible to allow cooling water to flow from the water jacket of the cylinder block to the water jacket on the second exhaust side.

好ましくは、前記オイルジャケットが、前記シリンダ列方向の一端に設けられたオイル入口(42)と、前記シリンダ列方向の他端に設けられたオイル出口(43)とを有するとよい。 Preferably, the oil jacket has an oil inlet (42) provided at one end in the cylinder row direction and an oil outlet (43) provided at the other end in the cylinder row direction.

この構成によれば、オイルジャケットにオイルをシリンダ列方向に流通させることで、オイルジャケットの流路長を長くすることができる。これにより、オイルと排気との間の熱交換効率を向上させることができる。 According to this configuration, the flow path length of the oil jacket can be lengthened by circulating the oil in the cylinder row direction through the oil jacket. This makes it possible to improve the heat exchange efficiency between the oil and the exhaust gas.

好ましくは、前記オイル入口にはオイルポンプからオイルが供給され、前記オイル出口から動弁機構に向けてオイルが送り出されるとよい。 Preferably, the oil is supplied from the oil pump to the oil inlet, and the oil is sent out from the oil outlet toward the valve mechanism.

この構成によれば、重力でオイルパンに戻るオイルをオイルジャケットに流通させる場合に比べ、高い流速でオイルをオイルジャケットに流通させることができる。これにより、オイルと排気との間の熱交換効率を向上させることができる。また、オイルジャケットに流通させたオイルが動弁機構の潤滑に利用されるため、潤滑に必要なオイルの流量を増やす必要がない。 According to this configuration, the oil can be circulated to the oil jacket at a higher flow velocity than in the case where the oil returning to the oil pan by gravity is circulated to the oil jacket. This makes it possible to improve the heat exchange efficiency between the oil and the exhaust gas. Further, since the oil distributed in the oil jacket is used for lubrication of the valve mechanism, it is not necessary to increase the flow rate of the oil required for lubrication.

このように本発明によれば、暖機時にオイルを早期に昇温させることができ、且つ暖機後に排気集合部の高温になりやすい部分を効果的に冷却すると共にオイルの過熱を防止できるシリンダヘッドを提供することができる。 As described above, according to the present invention, the cylinder can raise the temperature of the oil at an early stage during warm-up, effectively cool the portion of the exhaust collecting portion where the temperature tends to be high after warm-up, and prevent the oil from overheating. Heads can be provided.

実施形態に係るエンジンの要部のシリンダ列方向に直交する方向の断面図Sectional drawing of the main part of the engine which concerns on embodiment in the direction orthogonal to the cylinder row direction シリンダヘッドを下方から見た斜視図Perspective view of the cylinder head from below 図1中のIII-III線に沿って示すシリンダヘッドの断面図Sectional drawing of the cylinder head shown along the line III-III in FIG. シリンダヘッドの中子の平面図Plan view of the core of the cylinder head シリンダヘッドの中子の正面図Front view of the core of the cylinder head シリンダヘッドの中子の側面図Side view of the core of the cylinder head 冷却液通路の中子の分解斜視図An exploded perspective view of the core of the coolant passage 図4中のVIII-VIII断面図VIII-VIII sectional view in FIG. 図4中のIX-IX断面図IX-IX sectional view in FIG. 図4中のX-X断面図XX sectional view in FIG. オイルの排気からの受熱量を示すタイムチャートTime chart showing the amount of heat received from the exhaust of oil

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、発明が自動車用内燃機関(以下、単にエンジンEと記す。)に適用されている。以下では、エンジンEが自動車に搭載された状態を基準として図1に示す上下の方向に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the invention is applied to an internal combustion engine for automobiles (hereinafter, simply referred to as engine E). Hereinafter, the description will be given according to the vertical direction shown in FIG. 1 with reference to the state in which the engine E is mounted on the automobile.

図1及び図2に示すように、エンジンEは、SOHC4バルブ式の直列4気筒ガソリンエンジンである。図1に示すように、エンジンEは、ピストンが収容される4つのシリンダ1が一列に形成されたシリンダブロック2と、シリンダブロック2の上部に締結された箱形のシリンダヘッド3と、シリンダヘッド3の上部に締結されたヘッドカバー4とを備えている。エンジンEはシリンダヘッド3を鉛直方向の上側に配置した姿勢で自動車に搭載される。シリンダブロック2及びシリンダヘッド3はアルミニウム合金で鋳造される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the engine E is a SOHC 4-valve in-line 4-cylinder gasoline engine. As shown in FIG. 1, the engine E includes a cylinder block 2 in which four cylinders 1 in which pistons are housed are formed in a row, a box-shaped cylinder head 3 fastened to the upper portion of the cylinder block 2, and a cylinder head. It is provided with a head cover 4 fastened to the upper part of the cylinder 3. The engine E is mounted on the automobile in a posture in which the cylinder head 3 is arranged on the upper side in the vertical direction. The cylinder block 2 and the cylinder head 3 are cast from an aluminum alloy.

シリンダ1は、それぞれ略上下方向に延在し、互いに平行にシリンダブロック2に形成されている。以下、列設された複数のシリンダ1の配列方向をシリンダ列方向という。各シリンダ1は、上端がシリンダブロック2の上端面2aに開口し、下端がシリンダブロック2の下部に形成されたクランク室(図示しない)に開口している。シリンダブロック2のシリンダ1の側部には、各シリンダ1の側周部を一体に囲むようにブロック内ウォータージャケット5(ブロック内冷却水通路)が形成されている。ブロック内ウォータージャケット5は、各シリンダ1の側周部に沿うように湾曲しており、ブロック内ウォータージャケット5の上端はシリンダブロック2の上端面2aに開口している。ブロック内ウォータージャケット5は、冷却水(クーラント)を流通させるべく、シリンダブロック2の成型時に砂型などによって空洞として形成される。 Each of the cylinders 1 extends substantially in the vertical direction and is formed in the cylinder block 2 in parallel with each other. Hereinafter, the arrangement direction of the plurality of cylinders 1 arranged in a row is referred to as a cylinder row direction. The upper end of each cylinder 1 is open to the upper end surface 2a of the cylinder block 2, and the lower end is open to a crank chamber (not shown) formed in the lower portion of the cylinder block 2. An in-block water jacket 5 (in-block cooling water passage) is formed on the side portion of the cylinder 1 of the cylinder block 2 so as to integrally surround the side peripheral portion of each cylinder 1. The water jacket 5 in the block is curved along the side peripheral portion of each cylinder 1, and the upper end of the water jacket 5 in the block is open to the upper end surface 2a of the cylinder block 2. The water jacket 5 in the block is formed as a cavity by a sand mold or the like when the cylinder block 2 is molded so that cooling water (coolant) can flow.

シリンダヘッド3のシリンダブロック2との接合面(以下、対ブロック接合面3aと称する)における各シリンダ1に対向する部分には、曲面状の窪みである燃焼室凹部3bが形成されている。各燃焼室凹部3bは、各シリンダ1のピストンよりも上方の部分と共に燃焼室6を画定する。つまり、シリンダヘッド3が燃焼室6の上縁を画定している。 A combustion chamber recess 3b, which is a curved recess, is formed in a portion of the joint surface of the cylinder head 3 with the cylinder block 2 (hereinafter, referred to as a pair block joint surface 3a) facing each cylinder 1. Each combustion chamber recess 3b defines the combustion chamber 6 together with a portion above the piston of each cylinder 1. That is, the cylinder head 3 defines the upper edge of the combustion chamber 6.

シリンダヘッド3の内部には4つの吸気通路7が形成されている。各吸気通路7の上流端は、シリンダヘッド3のシリンダ列方向に沿う一側面(図1の左側の側面)に吸気入口7aを開口させている。各吸気通路7の下流端は、燃焼室凹部3bの壁面に2つの吸気ポート7bを開口させるべく二股に分岐している。8つの吸気ポート7bはシリンダ列方向に整列して配置されている。またシリンダヘッド3の内部には1つの排気集合通路8が形成されている。排気集合通路8の上流端は、各燃焼室凹部3bの壁面に排気ポート8aを2つずつ開口させている。排気集合通路8の下流端は、シリンダヘッド3のシリンダ列方向に沿う他側面(図1の右側の側面)に単一の排気出口8bを開口させている。8つの排気ポート8aはシリンダ列方向に整列して配置されている。以下、燃焼室凹部3bを基準として、吸気通路7が設けられた側を吸気側といい、排気集合通路8が設けられた側を排気側という。 Four intake passages 7 are formed inside the cylinder head 3. The upstream end of each intake passage 7 has an intake inlet 7a opened on one side surface (the left side surface in FIG. 1) of the cylinder head 3 along the cylinder row direction. The downstream end of each intake passage 7 is bifurcated so as to open two intake ports 7b on the wall surface of the combustion chamber recess 3b. The eight intake ports 7b are arranged so as to be aligned in the cylinder row direction. Further, one exhaust collecting passage 8 is formed inside the cylinder head 3. At the upstream end of the exhaust collecting passage 8, two exhaust ports 8a are opened on the wall surface of each combustion chamber recess 3b. The downstream end of the exhaust collecting passage 8 has a single exhaust outlet 8b opened on the other side surface (the right side surface in FIG. 1) along the cylinder row direction of the cylinder head 3. The eight exhaust ports 8a are arranged so as to be aligned in the cylinder row direction. Hereinafter, the side provided with the intake passage 7 is referred to as an intake side, and the side provided with the exhaust collecting passage 8 is referred to as an exhaust side with reference to the combustion chamber recess 3b.

シリンダヘッド3には、吸気ポート7bを開閉する吸気バルブ9及び排気ポート8aを開閉する排気バルブ10が、それぞれシリンダ列方向に整列して摺動自在に設けられている。シリンダヘッド3とヘッドカバー4との間には、両者によって動弁室11が画定され、動弁室11には、吸気バルブ9及び排気バルブ10を開弁駆動する動弁機構12が収容されている。動弁機構12は、シリンダヘッド3に回転可能に取り付けられるカムシャフト13、カムシャフト13の上方に配置されるロッカシャフト14、ロッカシャフト14により揺動可能に支持される吸気ロッカアーム15及び排気ロッカアーム16等により構成される。カムシャフト13には、シリンダ1毎に一対の吸気バルブ9及び排気バルブ10を駆動する4つの動弁カム13aが形成されている。 The cylinder head 3 is provided with an intake valve 9 for opening and closing the intake port 7b and an exhaust valve 10 for opening and closing the exhaust port 8a, respectively, aligned in the cylinder row direction and slidably provided. A valve operating chamber 11 is defined between the cylinder head 3 and the head cover 4, and the valve operating chamber 11 accommodates a valve operating mechanism 12 for opening and driving the intake valve 9 and the exhaust valve 10. .. The valve mechanism 12 includes a camshaft 13 rotatably attached to the cylinder head 3, a rocker shaft 14 arranged above the camshaft 13, an intake rocker arm 15 rotatably supported by the rocker shaft 14, and an exhaust rocker arm 16. Etc. The camshaft 13 is formed with four valve drive cams 13a for driving a pair of intake valves 9 and an exhaust valve 10 for each cylinder 1.

図2に示すように、排気出口8bは、シリンダヘッド3の排気側側面3cにおける長手方向の中間位置に形成されている。また、燃焼室凹部3bの壁面における4つの吸気通路7及び排気集合通路8の中央には、点火プラグ(図示しない)を挿入するための点火プラグ挿入孔17がシリンダヘッド3の上面に貫通するように形成されている。 As shown in FIG. 2, the exhaust outlet 8b is formed at an intermediate position in the longitudinal direction on the exhaust side side surface 3c of the cylinder head 3. Further, in the center of the four intake passages 7 and the exhaust collecting passage 8 on the wall surface of the combustion chamber recess 3b, a spark plug insertion hole 17 for inserting an ignition plug (not shown) penetrates the upper surface of the cylinder head 3. Is formed in.

図1及び図2に示すように、排気集合通路8は、シリンダヘッド3の対ブロック接合面3aよりも排気側へ延出するように形成されている。より具体的には、排気出口8bがシリンダヘッド3の排気側側面3cにおいて突出する管状の排気出口管状部18により画定され、シリンダヘッド3の排気出口管状部18及びその近傍が、シリンダブロック2に対して側方に膨出する膨出部19をなしている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust collecting passage 8 is formed so as to extend toward the exhaust side from the joint surface with the block 3a of the cylinder head 3. More specifically, the exhaust outlet 8b is defined by a tubular exhaust outlet tubular portion 18 projecting on the exhaust side side surface 3c of the cylinder head 3, and the exhaust outlet tubular portion 18 of the cylinder head 3 and its vicinity are connected to the cylinder block 2. On the other hand, it forms a bulging portion 19 that bulges sideways.

排気出口管状部18の先端面は、図示しない過給機(ターボチャージャ)のタービンや排気浄化装置などの下流側排気通路部材20の接続面18aをなす。そして、排気出口管状部18の先端には、下流側排気通路部材20をボルトで締結するための締結ボス21が排気出口8bを囲むように複数(図示例では4つ)形成されている。一方、膨出部19の下面には、対ブロック接合面3aの周縁からそれぞれ締結ボス21に至るように2本のリブ22が形成されている。これらのリブ22は、シリンダ列に対して近接離反する方向である前後方向に延在しており、締結ボス21から対ブロック接合面3aに向けて開くハ字形をなしている。 The tip surface of the exhaust outlet tubular portion 18 forms a connecting surface 18a of a downstream exhaust passage member 20 such as a turbine of a supercharger (turbocharger) or an exhaust purification device (not shown). At the tip of the exhaust outlet tubular portion 18, a plurality of fastening bosses 21 for fastening the downstream exhaust passage member 20 with bolts are formed so as to surround the exhaust outlet 8b (four in the illustrated example). On the other hand, on the lower surface of the bulging portion 19, two ribs 22 are formed so as to reach the fastening boss 21 from the peripheral edge of the anti-block joint surface 3a. These ribs 22 extend in the front-rear direction, which is a direction in which they are close to each other and separate from the cylinder row, and have a C-shape that opens from the fastening boss 21 toward the joint surface with the block 3a.

前述したようにシリンダブロック2及びシリンダヘッド3の前方には過給機や排気浄化装置などの下流側排気通路部材20が配置され、エンジンEの始動後にはこれらが高温になる。そのため、シリンダブロック2に対して側方に膨出するシリンダヘッド3の膨出部19は、過給機や排気浄化装置から熱伝導、放射及び対流によって熱が伝達しやすく、特に下面が高温になりやすい。そして膨出部19の下面が高温になると、熱膨張に伴う変形によってシリンダヘッド3と下流側排気通路部材20とのシール性が低下しがちである。本実施形態では、膨出部19の下面にシリンダ列に対して近接離反する方向に延在するリブ22が形成されることにより、膨出部19の変形が抑制されている。 As described above, downstream exhaust passage members 20 such as a supercharger and an exhaust purification device are arranged in front of the cylinder block 2 and the cylinder head 3, and these become high temperatures after the engine E is started. Therefore, the bulging portion 19 of the cylinder head 3 that bulges sideways with respect to the cylinder block 2 tends to transfer heat from the turbocharger or the exhaust purification device by heat conduction, radiation, and convection, and the lower surface thereof becomes particularly high temperature. Prone. When the lower surface of the bulging portion 19 becomes hot, the sealing property between the cylinder head 3 and the downstream exhaust passage member 20 tends to deteriorate due to deformation due to thermal expansion. In the present embodiment, the deformation of the bulging portion 19 is suppressed by forming the rib 22 extending in the direction away from the cylinder row on the lower surface of the bulging portion 19.

図1及び図3に示すように、排気集合通路8は、シリンダ1ごとに設けられた4つの排気通路24と、4つの排気通路24に共通に接続され、これらに流れる排気を合流させる排気集合部25とを有している。各排気通路24は、対応する燃焼室6に連通する2本の排気通路上流部26と、2本の排気通路上流部26に共通に接続された排気通路中流部27とを有している。排気集合部25は、4本の排気通路中流部27に共通に接続された排気通路下流部をなし、シリンダヘッド3の他側面(図1の接続面18a)に単一の排気出口8bを形成している。全ての排気通路上流部26は概ね同じ断面積を有している。全ての排気通路中流部27は排気通路上流部26の約2倍の断面積を有している。排気集合部25は、排気通路中流部27と同等の高さと、排気通路中流部27よりも大きな幅及び断面積とを有しており、下流に向けて幅及び断面積を漸減させている。 As shown in FIGS. 1 and 3, the exhaust collecting passage 8 is commonly connected to the four exhaust passages 24 provided for each cylinder 1 and the four exhaust passages 24, and the exhaust collecting passages 8 are combined with each other. It has a portion 25. Each exhaust passage 24 has two exhaust passage upstream portions 26 communicating with the corresponding combustion chamber 6 and an exhaust passage middle flow portion 27 commonly connected to the two exhaust passage upstream portions 26. The exhaust collecting portion 25 forms a downstream portion of the exhaust passage that is commonly connected to the middle flow portion 27 of the four exhaust passages, and forms a single exhaust outlet 8b on the other side surface (connection surface 18a in FIG. 1) of the cylinder head 3. are doing. All the exhaust passage upstream portions 26 have substantially the same cross-sectional area. All the exhaust passage middle flow portions 27 have a cross-sectional area about twice that of the exhaust passage upstream portion 26. The exhaust collecting portion 25 has a height equivalent to that of the exhaust passage midstream portion 27 and a width and a cross-sectional area larger than that of the exhaust passage midstream portion 27, and the width and the cross-sectional area are gradually reduced toward the downstream side.

排気通路上流部26の上流端は燃焼室6に連通する排気ポート8aをなしている。排気集合通路8においては、燃焼室6に近い排気ポート8a周り、各シリンダ1からの排気が集まる排気集合部25の下流端の排気出口8b周りが、排気からの熱を受けて過熱しやすい。またこれらの部分の次に、互いに隣接する2本の排気通路24の合流部手前の、互いに近接する部分によって挟まれる股部8c(排気集合部25の手前の接続部)が排気からの熱を受けて過熱しやすい。 The upstream end of the exhaust passage upstream portion 26 forms an exhaust port 8a communicating with the combustion chamber 6. In the exhaust collecting passage 8, the area around the exhaust port 8a near the combustion chamber 6 and the area around the exhaust outlet 8b at the downstream end of the exhaust collecting portion 25 where the exhaust from each cylinder 1 collects are likely to receive heat from the exhaust and overheat. Next to these parts, the crotch part 8c (the connection part in front of the exhaust collecting part 25) sandwiched by the parts adjacent to each other in front of the confluence of the two exhaust passages 24 adjacent to each other dissipates heat from the exhaust. It is easy to receive and overheat.

図4~図7に示すように、シリンダヘッド3の内部には、燃焼室6内や排気集合通路8内の燃焼ガスからの熱伝搬による温度上昇を抑制するために、ヘッド内冷却液通路29が形成されている。ヘッド内冷却液通路29も、シリンダヘッド3の成型時に砂型などによって空洞として形成される。一方、ヘッド内冷却液通路29は、ブロック内ウォータージャケット5と共通の冷却水(クーラント)を流通させるウォータージャケット30(31~36)と、冷却オイルを流通させるオイルジャケット40とを含んでいる。図4~図7では、シリンダヘッド3を透視したように、空間部分であるヘッド内冷却液通路29を実体的に示している。また、締結ボス21の必要な肉部をシリンダヘッド3から抜き出したかたちで示している。 As shown in FIGS. 4 to 7, inside the cylinder head 3, in order to suppress a temperature rise due to heat propagation from the combustion gas in the combustion chamber 6 and the exhaust collecting passage 8, the in-head coolant passage 29 Is formed. The coolant passage 29 in the head is also formed as a cavity by a sand mold or the like when the cylinder head 3 is molded. On the other hand, the coolant passage 29 in the head includes a water jacket 30 (31 to 36) for circulating cooling water (coolant) common to the water jacket 5 in the block, and an oil jacket 40 for circulating cooling oil. In FIGS. 4 to 7, the in-head coolant passage 29, which is a space portion, is substantially shown as seen through the cylinder head 3. Further, the required meat portion of the fastening boss 21 is shown in the form of being extracted from the cylinder head 3.

ウォータージャケット30は、主ウォータージャケット31、上排気側ウォータージャケット32、下排気側ウォータージャケット33等を主要素として有している。主ウォータージャケット31は、複数の燃焼室凹部3bの上方に燃焼室凹部3bに隣接して配置され、シリンダヘッド3のシリンダ列方向(長手方向)に延在している。上排気側ウォータージャケット32及び下排気側ウォータージャケット33は、排気集合通路8を上下から挟むように排気集合通路8に隣接して配置され、それぞれシリンダヘッド3の長手方向に延在している。 The water jacket 30 has a main water jacket 31, an upper exhaust side water jacket 32, a lower exhaust side water jacket 33, and the like as main elements. The main water jacket 31 is arranged above the plurality of combustion chamber recesses 3b adjacent to the combustion chamber recesses 3b, and extends in the cylinder row direction (longitudinal direction) of the cylinder head 3. The upper exhaust side water jacket 32 and the lower exhaust side water jacket 33 are arranged adjacent to the exhaust collecting passage 8 so as to sandwich the exhaust collecting passage 8 from above and below, and extend in the longitudinal direction of the cylinder head 3, respectively.

図4及び図7によく示されるように、上排気側ウォータージャケット32は、下排気側ウォータージャケット33に比べて細く、膨出部19に沿って湾曲しており、長手方向の両端において主ウォータージャケット31の長手方向の一端及び他端に連結している。下排気側ウォータージャケット33は、排気集合通路8の平面形状に適合する略楕円の半分の形状をしており、長手方向の全体にわたって主ウォータージャケット31に連結している。 As is well shown in FIGS. 4 and 7, the upper exhaust side water jacket 32 is thinner than the lower exhaust side water jacket 33, is curved along the bulging portion 19, and is the main water at both ends in the longitudinal direction. It is connected to one end and the other end of the jacket 31 in the longitudinal direction. The lower exhaust side water jacket 33 has a substantially elliptical half shape that fits the planar shape of the exhaust collecting passage 8, and is connected to the main water jacket 31 over the entire longitudinal direction.

ウォータージャケット30では、各流路の断面積の設定によって各流路を流れる冷却水の流速が設定されている。すなわち、ウォータージャケット30を所定の流量の冷却水が流れるときに、各流路の冷却水の流速が互いに異なるように流路断面積が設定されている。具体的には、上排気側ウォータージャケット32、下排気側ウォータージャケット33、主ウォータージャケット31の順に冷却水の流速が高くなるように各流路の流路断面積が設定されている。 In the water jacket 30, the flow velocity of the cooling water flowing through each flow path is set by setting the cross-sectional area of each flow path. That is, when the cooling water of a predetermined flow rate flows through the water jacket 30, the flow path cross-sectional area is set so that the flow rates of the cooling water in each flow path are different from each other. Specifically, the flow path cross-sectional area of each flow path is set so that the flow velocity of the cooling water increases in the order of the upper exhaust side water jacket 32, the lower exhaust side water jacket 33, and the main water jacket 31.

図5及び図6によく示されるように、上排気側ウォータージャケット32は上側の2つの締結ボス21の輪郭に沿うように、上側の締結ボス21と排気集合部25との間に形成される。下排気側ウォータージャケット33は下側の2つの締結ボス21の輪郭に沿うように、下側の締結ボス21と排気集合部25との間に形成される。 As is well shown in FIGS. 5 and 6, the upper exhaust side water jacket 32 is formed between the upper fastening boss 21 and the exhaust collecting portion 25 so as to follow the contours of the upper two fastening bosses 21. .. The lower exhaust side water jacket 33 is formed between the lower fastening boss 21 and the exhaust collecting portion 25 so as to follow the contours of the two lower fastening bosses 21.

図2中の破線は、シリンダブロック2とシリンダヘッド3とが締結された際に、ブロック内ウォータージャケット5の上端が接する部分を示している。ブロック内ウォータージャケット5では、白抜き矢印に示すように冷却水が流通する。シリンダ列方向の一端でブロック内ウォータージャケット5の上端が対ブロック接合面3aに接する部分には、対ブロック接合面3aからシリンダヘッド3内を上方へと延びてウォータージャケット30に連通する冷却水流入通路34が2つ形成されている。冷却水流入通路34は、主ウォータージャケット31のシリンダ列方向の一端側にそれぞれ連通しており、ブロック内ウォータージャケット5から冷却水を流入させる。 The broken line in FIG. 2 indicates a portion where the upper end of the water jacket 5 in the block contacts when the cylinder block 2 and the cylinder head 3 are fastened. In the water jacket 5 in the block, cooling water flows as shown by the white arrow. At one end in the cylinder row direction, the upper end of the water jacket 5 in the block contacts the joint surface with the block 3a, and the cooling water flows upward from the joint surface 3a with the block in the cylinder head 3 and communicates with the water jacket 30. Two passages 34 are formed. The cooling water inflow passage 34 communicates with one end side of the main water jacket 31 in the cylinder row direction, and the cooling water flows in from the water jacket 5 in the block.

また、ブロック内ウォータージャケット5の上端が対ブロック接合面3aに接する破線部分のうち、冷却水流入通路34よりもシリンダ列方向の他端側には、対ブロック接合面3aからシリンダヘッド3内を上方へ延びてウォータージャケット30に連通するバイパス通路35が適所に形成されている。バイパス通路35は、主ウォータージャケット31に連通している。各バイパス通路35は、冷却水流入通路34よりも流路断面積が小さく形成されている。 Further, in the broken line portion where the upper end of the water jacket 5 in the block is in contact with the joint surface with the block 3a, on the other end side in the cylinder row direction from the cooling water inflow passage 34, the inside of the cylinder head 3 is formed from the joint surface with the block 3a. A bypass passage 35 extending upward and communicating with the water jacket 30 is formed in place. The bypass passage 35 communicates with the main water jacket 31. Each bypass passage 35 is formed to have a smaller cross-sectional area than the cooling water inflow passage 34.

上排気側ウォータージャケット32におけるシリンダ列方向の他端(冷却水流入通路34が設けられた側と異なる端部)には、冷却水をウォータージャケット30から排出するための冷却水流出通路36が形成されている。冷却水流出通路36の外端は、配管やホース等を介してラジエータ(図示しない)へと連通される。主ウォータージャケット31、上排気側ウォータージャケット32及び下排気側ウォータージャケット33では、冷却水流入通路34から冷却水流出通路36に向けて冷却水がシリンダ列方向に流通する。 At the other end of the upper exhaust side water jacket 32 in the cylinder row direction (the end different from the side where the cooling water inflow passage 34 is provided), a cooling water outflow passage 36 for discharging the cooling water from the water jacket 30 is formed. Has been done. The outer end of the cooling water outflow passage 36 communicates with a radiator (not shown) via a pipe, a hose, or the like. In the main water jacket 31, the upper exhaust side water jacket 32, and the lower exhaust side water jacket 33, the cooling water flows from the cooling water inflow passage 34 toward the cooling water outflow passage 36 in the cylinder row direction.

図4及び図7によく示されるように、オイルジャケット40は、主ウォータージャケット31と上排気側ウォータージャケット32との間に、これらに隣接し且つ離間して配置される。オイルジャケット40には、オイル入口をなす冷却オイル流入通路42と、オイル出口をなす冷却オイル排出通路43とが接続される。オイルジャケット40は、下排気側ウォータージャケット33と協働して排気集合通路8を上下から挟むように排気集合通路8に隣接して配置され、シリンダヘッド3の長手方向に延在している。図3を参照して理解されるように、オイルジャケット40は、4本の排気通路24と排気集合部25の上流側部分を上方から覆うように配置される。 As is well shown in FIGS. 4 and 7, the oil jacket 40 is arranged between the main water jacket 31 and the upper exhaust side water jacket 32 adjacent to and separated from the main water jacket 31. A cooling oil inflow passage 42 forming an oil inlet and a cooling oil discharge passage 43 forming an oil outlet are connected to the oil jacket 40. The oil jacket 40 is arranged adjacent to the exhaust collecting passage 8 so as to sandwich the exhaust collecting passage 8 from above and below in cooperation with the lower exhaust side water jacket 33, and extends in the longitudinal direction of the cylinder head 3. As will be understood with reference to FIG. 3, the oil jacket 40 is arranged so as to cover the four exhaust passages 24 and the upstream portion of the exhaust collecting portion 25 from above.

冷却オイル流入通路42は、シリンダブロック2の膨出部19側の外面から斜め下方に向けて穿設され、上排気側ウォータージャケット32の上方を通過してオイルジャケット40の長手方向の一端部に至る第1通路孔42aを含んでいる。第1通路孔42aは、シリンダ列方向に延びてシリンダヘッド3の長手方向の端面に至る第2通路孔42bに接続している。 The cooling oil inflow passage 42 is bored diagonally downward from the outer surface of the cylinder block 2 on the bulging portion 19 side, passes above the upper exhaust side water jacket 32, and reaches one end in the longitudinal direction of the oil jacket 40. It includes a first passage hole 42a leading to it. The first passage hole 42a is connected to the second passage hole 42b extending in the cylinder row direction and reaching the end face in the longitudinal direction of the cylinder head 3.

冷却オイル排出通路43は、オイルジャケット40の長手方向の他端部から上方へ延びてカムホルダに至っている。オイルジャケット40では、動弁機構12を潤滑するための潤滑油が冷却オイルとして流通し、排気により加熱されたシリンダヘッド3を冷却する。冷却オイル流入通路42及び冷却オイル排出通路43は中子により形成されるものではなく、図4、図5及び図7に想像線で示されている。 The cooling oil discharge passage 43 extends upward from the other end of the oil jacket 40 in the longitudinal direction and reaches the cam holder. In the oil jacket 40, lubricating oil for lubricating the valve mechanism 12 flows as cooling oil to cool the cylinder head 3 heated by the exhaust gas. The cooling oil inflow passage 42 and the cooling oil discharge passage 43 are not formed by the core, and are shown by imaginary lines in FIGS. 4, 5 and 7.

図8~図10は、図4中のVIII-VIII線、IX-IX線、X-X線に沿った断面図である。図8及び図10に示す断面においては、オイルジャケット40が、シリンダヘッド3をシリンダブロック2に締結するためのボルト用の挿通孔45によって紙面の左右(シリンダ列に直交する方向)に分割されている。一方、これらの断面においては、シリンダ1の軸線を通る図9に示す断面に比べ、オイルジャケット40がボルト用の挿通孔45を越えてシリンダ1側へ張り出している。2本の排気通路24に挟まれる股部8cを通る図10の断面においては、オイルジャケット40が股部8cを上方からだけでなくシリンダ1側からも覆うべく下方へ延出している。また、下排気側ウォータージャケット33が股部8cを下方からだけでなくシリンダ1側からも覆うべく上方へ延出している。 8 to 10 are cross-sectional views taken along the lines VIII-VIII, IX-IX, and XX in FIG. In the cross section shown in FIGS. 8 and 10, the oil jacket 40 is divided into left and right sides (direction orthogonal to the cylinder row) of the paper surface by a bolt insertion hole 45 for fastening the cylinder head 3 to the cylinder block 2. There is. On the other hand, in these cross sections, the oil jacket 40 extends beyond the bolt insertion hole 45 toward the cylinder 1 side as compared with the cross section shown in FIG. 9 passing through the axis of the cylinder 1. In the cross section of FIG. 10 passing through the crotch portion 8c sandwiched between the two exhaust passages 24, the oil jacket 40 extends downward so as to cover the crotch portion 8c not only from above but also from the cylinder 1 side. Further, the lower exhaust side water jacket 33 extends upward so as to cover the crotch portion 8c not only from below but also from the cylinder 1 side.

シリンダヘッド3は以上のように構成されている。以下、このように構成されたシリンダヘッド3による作用効果を説明する。このシリンダヘッド3では、オイルジャケット40が排気通路24に隣接して形成されているため、暖機時にオイルが排気の熱によって早期に昇温される。 The cylinder head 3 is configured as described above. Hereinafter, the action and effect of the cylinder head 3 configured in this way will be described. In the cylinder head 3, since the oil jacket 40 is formed adjacent to the exhaust passage 24, the oil is heated at an early stage by the heat of the exhaust during warming up.

図11は、オイルの排気からの受熱量を示すタイムチャートである。タイムチャートには、オイルジャケット40が設けられない場合を比較例1として、また、オイルジャケット40がボルト用の挿通孔45のように排気通路24間を上下方向に貫通する単純縦孔の形態で設けられた場合を比較例2として併せて示している。図11に示されるように、本発明に係るシリンダヘッド3では、エンジンEの始動後、比較例1や比較例2に比べて早期にオイルが昇温することがわかる。また、オイルジャケット40がウォータージャケット30により囲まれているため、暖機後のオイルの過熱は抑制される。 FIG. 11 is a time chart showing the amount of heat received from the exhaust gas of oil. In the time chart, the case where the oil jacket 40 is not provided is taken as Comparative Example 1, and the oil jacket 40 is in the form of a simple vertical hole that penetrates between the exhaust passages 24 in the vertical direction like an insertion hole 45 for a bolt. The case where it is provided is also shown as Comparative Example 2. As shown in FIG. 11, in the cylinder head 3 according to the present invention, it can be seen that the temperature of the oil in the cylinder head 3 according to the present invention rises earlier than that in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 after the engine E is started. Further, since the oil jacket 40 is surrounded by the water jacket 30, overheating of the oil after warming up is suppressed.

更に、ウォータージャケット30がオイルジャケット40を取り囲むように形成されたことにより、暖機後には排気集合部25の排気出口8b周りなどの高温になり易い部分がウォータージャケット30によって効果的に冷却される。 Further, since the water jacket 30 is formed so as to surround the oil jacket 40, the portion where the temperature tends to be high, such as around the exhaust outlet 8b of the exhaust collecting portion 25, is effectively cooled by the water jacket 30 after warming up. ..

図4及び図7によく示されるように、ウォータージャケット30が燃焼室6に隣接してシリンダ列方向に延びる主ウォータージャケット31を含むため、シリンダヘッド3の高温になりやすい排気ポート8a周りが主ウォータージャケット31により冷却される。また、ウォータージャケット30が排気集合部25に隣接してシリンダ列方向に延びる上排気側ウォータージャケット32を含むため、シリンダヘッド3の高温になりやすい排気出口8b周りが上排気側ウォータージャケット32により冷却される。 As is well shown in FIGS. 4 and 7, since the water jacket 30 includes a main water jacket 31 adjacent to the combustion chamber 6 and extending in the cylinder row direction, it is mainly around the exhaust port 8a of the cylinder head 3 where the temperature tends to be high. It is cooled by the water jacket 31. Further, since the water jacket 30 includes the upper exhaust side water jacket 32 adjacent to the exhaust collecting portion 25 and extending in the cylinder row direction, the area around the exhaust outlet 8b where the temperature of the cylinder head 3 tends to be high is cooled by the upper exhaust side water jacket 32. Will be done.

なお、オイルジャケット40は主ウォータージャケット31と上排気側ウォータージャケット32とにより囲まれており、暖機後はこれらに冷却されることによってオイルの過熱が抑制される。 The oil jacket 40 is surrounded by a main water jacket 31 and an upper exhaust side water jacket 32, and after warming up, the oil jacket 40 is cooled by these to suppress overheating of the oil.

上記のように上排気側ウォータージャケット32における流速は主ウォータージャケット31における流速よりも高く設定されている。これにより、燃焼室6周りに比べて局所的に高温になりやすい排気ポート8a周りが高い流速の冷却水によって効果的に冷却される。 As described above, the flow velocity in the upper exhaust side water jacket 32 is set higher than the flow velocity in the main water jacket 31. As a result, the area around the exhaust port 8a, which tends to be locally hotter than the area around the combustion chamber 6, is effectively cooled by the cooling water having a high flow velocity.

図3及び図4によく示されるように、ウォータージャケット30は、排気集合部25に隣接してシリンダヘッド3の股部8cを覆うようにシリンダ列方向に延びる下排気側ウォータージャケット33を含んでいる。そのため、排気ポート8a周りや排気出口8b周りの次に高温になりやすいシリンダヘッド3の股部8c周りが下排気側ウォータージャケット33によって冷却される。 As is well shown in FIGS. 3 and 4, the water jacket 30 includes a lower exhaust side water jacket 33 extending in the cylinder row direction adjacent to the exhaust collecting portion 25 and covering the crotch portion 8c of the cylinder head 3. There is. Therefore, the area around the crotch portion 8c of the cylinder head 3, which tends to have a high temperature next to the area around the exhaust port 8a and the area around the exhaust outlet 8b, is cooled by the lower exhaust side water jacket 33.

また、オイルジャケット40が股部8cを覆うように設けられるため、暖機時にはオイルが股部8c周りの熱によって早期に昇温される。一方、暖機後は、オイルは冷却水に比べて高温になりやすいが、股部8c周りが下排気側ウォータージャケット33によって冷却されるためオイルの過熱が抑制される。 Further, since the oil jacket 40 is provided so as to cover the crotch portion 8c, the oil is heated at an early stage by the heat around the crotch portion 8c at the time of warming up. On the other hand, after warming up, the oil tends to have a higher temperature than the cooling water, but the crotch portion 8c is cooled by the lower exhaust side water jacket 33, so that overheating of the oil is suppressed.

本実施形態では上排気側ウォータージャケット32及びオイルジャケット40が排気集合部25に対して上側に設けられ、下排気側ウォータージャケット33が排気集合部25に対して下側に設けられている。そのため、より狭い排気集合部25の下側にオイルジャケット40を設ける場合に比べ、オイルジャケット40を大きく形成することができる。これにより、暖機時にオイルをより早期に昇温させることが可能になる。また、ブロック内ウォータージャケット5から下排気側ウォータージャケット33に冷却水を流入させる構成が簡単であり、この構成により排気集合通路8周りが効率的に冷却される。 In the present embodiment, the upper exhaust side water jacket 32 and the oil jacket 40 are provided on the upper side with respect to the exhaust collecting portion 25, and the lower exhaust side water jacket 33 is provided on the lower side with respect to the exhaust collecting portion 25. Therefore, the oil jacket 40 can be formed larger than the case where the oil jacket 40 is provided under the narrower exhaust collecting portion 25. This makes it possible to raise the temperature of the oil earlier during warm-up. Further, the configuration in which the cooling water flows from the water jacket 5 in the block to the water jacket 33 on the lower exhaust side is simple, and this configuration efficiently cools the area around the exhaust collecting passage 8.

図4及び図7によく示されるように、オイルジャケット40はシリンダ列方向の一端及び他端に冷却オイル流入通路42及び冷却オイル排出通路43を有しており、オイルはオイルジャケット40をシリンダ列方向に流通する。これにより、オイルジャケット40の流路長が長くなり、オイルと排気との間の熱交換効率が向上する。 As is well shown in FIGS. 4 and 7, the oil jacket 40 has a cooling oil inflow passage 42 and a cooling oil discharge passage 43 at one end and the other end in the cylinder row direction, and the oil has the oil jacket 40 in the cylinder row. Distribute in the direction. As a result, the flow path length of the oil jacket 40 becomes long, and the heat exchange efficiency between the oil and the exhaust is improved.

そして冷却オイル流入通路42にはオイルポンプからオイルが供給され、オイルが高い流速でオイルジャケット40を流通した後、冷却オイル排出通路43から動弁機構12に向けて送り出される。そのため、重力でオイルパンに戻るオイルをオイルジャケット40に流通させる場合に比べ、高い流速でオイルがオイルジャケット40を流通する。これにより、オイルと排気との間の熱交換効率が向上する。また、オイルジャケット40を流通したオイルが動弁機構12の潤滑に利用されるため、潤滑に必要なオイルの流量を増やす必要がなく、エンジンEの負荷が増大することがない。 Then, oil is supplied from the oil pump to the cooling oil inflow passage 42, the oil flows through the oil jacket 40 at a high flow velocity, and then is sent out from the cooling oil discharge passage 43 toward the valve mechanism 12. Therefore, the oil circulates in the oil jacket 40 at a higher flow velocity than in the case where the oil returning to the oil pan by gravity is circulated in the oil jacket 40. This improves the efficiency of heat exchange between the oil and the exhaust. Further, since the oil flowing through the oil jacket 40 is used for lubrication of the valve operating mechanism 12, it is not necessary to increase the flow rate of the oil required for lubrication, and the load of the engine E does not increase.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、一例として4気筒ガソリンエンジンに本発明が適用されているが、発明の適用対象は多気筒エンジンであればよく、2気筒や3気筒、5気筒以上のエンジンEや、ディーゼルエンジンであってもよい。また、上記実施形態ではオイルジャケット40が排気通路24に対して上側に配置されているが、オイルジャケット40が排気通路24に対して下側に配置されてもよい。この場合、上排気側ウォータージャケット32と同様の構成とされた下排気側ウォータージャケット33と主ウォータージャケット31とによりオイルジャケット40が囲まれるとよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更することができる。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。 Although the description of the specific embodiment is completed above, the present invention can be widely modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a 4-cylinder gasoline engine as an example, but the subject of the invention may be a multi-cylinder engine, such as a 2-cylinder, 3-cylinder, 5-cylinder or more engine E, or It may be a diesel engine. Further, although the oil jacket 40 is arranged on the upper side with respect to the exhaust passage 24 in the above embodiment, the oil jacket 40 may be arranged on the lower side with respect to the exhaust passage 24. In this case, the oil jacket 40 may be surrounded by the lower exhaust side water jacket 33 and the main water jacket 31 having the same configuration as the upper exhaust side water jacket 32. In addition, the specific configuration, arrangement, quantity, angle, and the like of each member and portion can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. On the other hand, not all of the components shown in the above embodiments are indispensable, and they can be appropriately selected.

1 シリンダ
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
6 燃焼室
8 排気集合通路
8a 排気ポート
8b 排気出口
8e 股部
12 動弁機構
24 排気通路
25 排気集合部
29 ヘッド内冷却液通路
30 ウォータージャケット
31 主ウォータージャケット
32 上排気側ウォータージャケット(第1排気側ウォータージャケット)
33 下排気側ウォータージャケット(第2排気側ウォータージャケット)
40 オイルジャケット
42 冷却オイル流入通路(オイル入口)
43 冷却オイル排出通路(オイル出口)
E エンジン
1 Cylinder 2 Cylinder block 3 Cylinder head 6 Combustion chamber 8 Exhaust collecting passage 8a Exhaust port 8b Exhaust outlet 8e Crotch part 12 Valve mechanism 24 Exhaust passage 25 Exhaust collecting part 29 In-head coolant passage 30 Water jacket 31 Main water jacket 32 Top Exhaust side water jacket (1st exhaust side water jacket)
33 Lower exhaust side water jacket (second exhaust side water jacket)
40 Oil jacket 42 Cooling oil inflow passage (oil inlet)
43 Cooling oil discharge passage (oil outlet)
E engine

Claims (6)

複数のシリンダが一列に形成されたシリンダブロックの上部に締結され、前記シリンダ内を摺動するピストンの頂面との間に燃焼室を形成する多気筒エンジンのシリンダヘッドであって、
前記シリンダごとに設けられ、対応する前記燃焼室からシリンダ列方向に交差する方向へ延びる排気通路と、
複数の前記排気通路に共通に接続された排気集合部と、
前記排気通路に隣接して形成されたオイルジャケットと、
前記燃焼室及び前記排気集合部に隣接して、前記オイルジャケットを取り囲むように形成されたウォータージャケットとを有し、
前記ウォータージャケットが、前記燃焼室に隣接して前記シリンダ列方向に延びる主ウォータージャケットと、前記排気通路に対して前記オイルジャケットと同じ側にて前記排気集合部に隣接して前記シリンダ列方向に延び、前記主ウォータージャケットの前記シリンダ列方向の一端及び他端に接続する第1排気側ウォータージャケットとを含み、
前記オイルジャケットが前記主ウォータージャケットと前記第1排気側ウォータージャケットとにより囲まれており、
前記第1排気側ウォータージャケットにおける流速が前記主ウォータージャケットにおける流速よりも高いことを特徴とするシリンダヘッド。
A cylinder head of a multi-cylinder engine in which a plurality of cylinders are fastened to the upper part of a cylinder block formed in a row to form a combustion chamber between the cylinder and the top surface of a piston sliding in the cylinder.
An exhaust passage provided for each cylinder and extending from the corresponding combustion chamber in a direction intersecting the cylinder row direction,
Exhaust collecting parts commonly connected to the plurality of exhaust passages,
An oil jacket formed adjacent to the exhaust passage and
It has a water jacket formed so as to surround the oil jacket adjacent to the combustion chamber and the exhaust collecting portion.
The water jacket is adjacent to the combustion chamber and extends in the cylinder row direction, and is adjacent to the exhaust collecting portion on the same side as the oil jacket with respect to the exhaust passage in the cylinder row direction. Includes a first exhaust side water jacket that extends and connects to one end and the other end of the main water jacket in the cylinder row direction.
The oil jacket is surrounded by the main water jacket and the first exhaust side water jacket.
A cylinder head characterized in that the flow velocity in the first exhaust side water jacket is higher than the flow velocity in the main water jacket .
前記ウォータージャケットが、前記排気通路に対して前記オイルジャケットと相反する側にて前記排気集合部に隣接して前記シリンダ列方向に延びる第2排気側ウォータージャケットを含み、
互いに隣接する前記排気通路の互いに近接する部分によって挟まれる前記シリンダヘッドの股部を覆うように前記第2排気側ウォータージャケットが設けられていることを特徴とする請求項に記載のシリンダヘッド。
The water jacket includes a second exhaust side water jacket extending in the cylinder row direction adjacent to the exhaust collecting portion on the side opposite to the oil jacket with respect to the exhaust passage.
The cylinder head according to claim 1 , wherein the second exhaust side water jacket is provided so as to cover the crotch portion of the cylinder head sandwiched by portions of the exhaust passages adjacent to each other and adjacent to each other.
前記股部を覆うように前記オイルジャケットが設けられていることを特徴とする請求項に記載のシリンダヘッド。 The cylinder head according to claim 2 , wherein the oil jacket is provided so as to cover the crotch portion. 前記第1排気側ウォータージャケット及び前記オイルジャケットが前記排気集合部に対して上側に設けられ、前記第2排気側ウォータージャケットが前記排気集合部に対して下側に設けられていることを特徴とする請求項又は請求項に記載のシリンダヘッド。 The first exhaust side water jacket and the oil jacket are provided on the upper side with respect to the exhaust collecting portion, and the second exhaust side water jacket is provided on the lower side with respect to the exhaust collecting portion. The cylinder head according to claim 2 or 3 . 前記オイルジャケットが、前記シリンダ列方向の一端に設けられたオイル入口と、前記シリンダ列方向の他端に設けられたオイル出口とを有することを特徴とする請求項1~請求項のいずれかに記載のシリンダヘッド。 One of claims 1 to 4 , wherein the oil jacket has an oil inlet provided at one end in the cylinder row direction and an oil outlet provided at the other end in the cylinder row direction. Cylinder head described in. 前記オイル入口にはオイルポンプからオイルが供給され、前記オイル出口から動弁機構に向けて前記オイルが送り出されることを特徴とする請求項に記載のシリンダヘッド。 The cylinder head according to claim 5 , wherein oil is supplied to the oil inlet from an oil pump, and the oil is sent out from the oil outlet toward a valve operating mechanism.
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