JP7182364B2

JP7182364B2 - engine

Info

Publication number: JP7182364B2
Application number: JP2018024977A
Authority: JP
Inventors: 直人瀬戸
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2022-12-02
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JP2019138283A

Description

本発明は、シリンダヘッドを備えるエンジンに関する。 The present invention relates to an engine with a cylinder head.

エンジンのシリンダヘッドには、燃焼室に吸入空気を案内する吸気ポートが形成され、燃焼室から排出ガスを案内する排気ポートが形成される。また、燃焼室や排気ポートの近傍には、冷却液の流路であるウォータジャケットが形成される（特許文献１参照）。このウォータジャケットに冷却液を流すことにより、燃焼室や排気ポートを適切な温度範囲に冷却することができる。 A cylinder head of an engine is formed with an intake port that guides intake air into a combustion chamber and an exhaust port that guides exhaust gas from the combustion chamber. In addition, a water jacket, which is a coolant flow path, is formed in the vicinity of the combustion chamber and the exhaust port (see Patent Document 1). By flowing coolant through this water jacket, the combustion chamber and the exhaust port can be cooled to an appropriate temperature range.

特開２００７－１６２５１９号公報JP 2007-162519 A

ところで、エンジン始動直後においては、冷却損失を低減して燃費性能を高める観点から、燃焼室の温度を早期に上昇させることが求められている。しかしながら、エンジン始動後に燃焼室を所定温度まで上昇させるためには、冷却系を循環する冷却液全体の温度上昇を待つ必要があるため、エンジンの燃焼室を早期に暖めることは困難であった。 By the way, immediately after the engine is started, from the viewpoint of reducing cooling loss and improving fuel efficiency, it is required to quickly raise the temperature of the combustion chamber. However, in order to raise the temperature of the combustion chamber to a predetermined temperature after starting the engine, it is necessary to wait for the temperature of the entire cooling liquid circulating in the cooling system to rise, so it is difficult to warm the combustion chamber of the engine early.

本発明の目的は、エンジンの燃焼室を早期に暖めることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to warm up the combustion chamber of an engine early.

本発明のエンジンは、シリンダヘッドを備えるエンジンであって、前記シリンダヘッドに形成され、燃焼室の近傍に冷却液を案内する燃焼室冷却部と、前記燃焼室冷却部の一部に重ねて前記シリンダヘッドに形成され、排気ポートの近傍に冷却液を案内する排気系冷却部と、前記燃焼室冷却部と前記排気系冷却部とが重なる前記シリンダヘッドの部位に形成される切削穴からなり、前記燃焼室冷却部と前記排気系冷却部とを互いに連通させる連通流路部と、を有し、前記燃焼室冷却部と前記排気系冷却部とは、シリンダボアの軸線方向において互いに重ねられており、前記排気系冷却部に導入された冷却液は、前記排気系冷却部から前記連通流路部を介して前記燃焼室冷却部に供給される。 An engine according to the present invention includes a cylinder head, a combustion chamber cooling section formed in the cylinder head for guiding coolant to the vicinity of the combustion chamber, and It consists of an exhaust system cooling portion formed in the cylinder head and guiding coolant to the vicinity of the exhaust port, and a cut hole formed in a portion of the cylinder head where the combustion chamber cooling portion and the exhaust system cooling portion overlap, a communication flow path portion that allows the combustion chamber cooling portion and the exhaust system cooling portion to communicate with each other, and the combustion chamber cooling portion and the exhaust system cooling portion are overlapped with each other in the axial direction of the cylinder bore. , The coolant introduced into the exhaust system cooling portion is supplied from the exhaust system cooling portion to the combustion chamber cooling portion through the communication passage portion.

本発明によれば、排気系冷却部に導入された冷却液は、排気系冷却部から連通流路部を介して燃焼室冷却部に供給される。これにより、エンジンの燃焼室を早期に暖めることができる。 According to the present invention, the coolant introduced into the exhaust system cooling section is supplied from the exhaust system cooling section to the combustion chamber cooling section through the communication passage section. Thereby, the combustion chamber of the engine can be warmed up early.

本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an engine that is an embodiment of the invention; FIG. エンジンの冷却系の一部を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing part of an engine cooling system; FIG. 図２の矢印Ａ方向から燃焼室、排気ポートおよびウォータジャケットの位置を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing positions of a combustion chamber, an exhaust port, and a water jacket from the direction of arrow A in FIG. 2; シリンダヘッドを鋳造する際に用いられる中子を示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view showing a core used when casting a cylinder head; 鋳造型に対する中子の組み付け状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing how the core is attached to the casting mold; （ａ）～（ｃ）は、ウォータジャケットの一例を示す図である。(a) to (c) are diagrams showing an example of a water jacket. （ａ）および（ｂ）は、ウォータジャケットの一例を示す図である。(a) and (b) are diagrams showing an example of a water jacket. （ａ）および（ｂ）は、シリンダヘッドの製造工程を示した部分断面図である。(a) and (b) are partial cross-sectional views showing the manufacturing process of the cylinder head. （ａ）および（ｂ）は、シリンダヘッドの製造工程を示した部分断面図である。(a) and (b) are partial cross-sectional views showing the manufacturing process of the cylinder head. 内部流路を流れる冷却液の経路を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a route of cooling liquid flowing through an internal channel; 冷却系を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a cooling system; FIG. 排気ポートおよびウォータジャケットの位置を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the location of the exhaust port and water jacket; （ａ）～（ｃ）は、シリンダヘッドの製造工程を簡単に示した部分断面図である。(a) to (c) are partial cross-sectional views simply showing the manufacturing process of the cylinder head. （ａ）～（ｃ）は、シリンダヘッドの製造工程を簡単に示した部分断面図である。(a) to (c) are partial cross-sectional views simply showing the manufacturing process of the cylinder head. （ａ）は椀型プラグを示す正面図であり、（ｂ）は椀型プラグを示す底面図である。(a) is a front view showing a bowl-shaped plug, and (b) is a bottom view showing the bowl-shaped plug.

［エンジン］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジン１０を示す概略図である。図１に示すように、エンジン１０は、一方のシリンダバンクに設けられるシリンダブロック１１と、他方のシリンダバンクに設けられるシリンダブロック１２と、一対のシリンダブロック１１，１２に支持されるクランク軸１３と、を有している。各シリンダブロック１１，１２に形成されるシリンダボア１４にはピストン１５が収容されており、このピストン１５にはコネクティングロッド１６を介してクランク軸１３が連結されている。 [engine]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine 10 according to one embodiment of the invention. As shown in FIG. 1, an engine 10 includes a cylinder block 11 provided in one cylinder bank, a cylinder block 12 provided in the other cylinder bank, and a crankshaft 13 supported by the pair of cylinder blocks 11 and 12. ,have. A cylinder bore 14 formed in each of the cylinder blocks 11 and 12 accommodates a piston 15 , and a crankshaft 13 is connected to the piston 15 via a connecting rod 16 .

各シリンダブロック１１，１２には、動弁機構２０を備えたシリンダヘッド２１，２２が組み付けられている。また、各シリンダヘッド２１，２２には、燃焼室２３に連通する吸気ポート２４が形成されており、この吸気ポート２４を開閉する吸気バルブ２５が組み付けられている。さらに、各シリンダヘッド２１，２２には、燃焼室２３に連通する排気ポート２６が形成されており、この排気ポート２６を開閉する排気バルブ２７が組み付けられている。なお、吸気ポート２４には、図示しない吸気マニホールドが接続されており、排気ポート２６には、図示しない排気マニホールドが接続されている。 Cylinder heads 21 and 22 having a valve mechanism 20 are assembled to the cylinder blocks 11 and 12, respectively. An intake port 24 communicating with the combustion chamber 23 is formed in each of the cylinder heads 21 and 22, and an intake valve 25 for opening and closing the intake port 24 is assembled. Further, each cylinder head 21, 22 is formed with an exhaust port 26 that communicates with the combustion chamber 23, and an exhaust valve 27 that opens and closes the exhaust port 26 is assembled. An intake manifold (not shown) is connected to the intake port 24 , and an exhaust manifold (not shown) is connected to the exhaust port 26 .

［冷却系］
以下の説明では、一方のシリンダヘッド２１の冷却構造について説明するが、他方のシリンダヘッド２２についても同様の冷却構造を有することから、その説明を省略する。 [Cooling system]
In the following explanation, the cooling structure of one cylinder head 21 will be explained, but since the other cylinder head 22 has the same cooling structure, the explanation thereof will be omitted.

図２はエンジン１０の冷却系３０の一部を示す概略図である。図２に示すように、エンジン１０の冷却系３０には、吸入流路３１、吐出流路３２および戻し流路３３からなる循環流路３４が設けられている。この循環流路３４には、冷却液を圧送するウォータポンプ（冷却液ポンプ）３５が設けられており、熱交換器であるラジエータ３６が設けられている。また、循環流路３４には、シリンダブロック１１に形成されるウォータジャケット４０が設けられており、シリンダヘッド２１に形成されるウォータジャケット４１，４２が設けられている。ウォータジャケット４０には内部流路４０ａが設けられており、ウォータジャケット４１，４２には内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂが設けられている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing part of the cooling system 30 of the engine 10. As shown in FIG. As shown in FIG. 2 , the cooling system 30 of the engine 10 is provided with a circulation flow path 34 consisting of an intake flow path 31 , a discharge flow path 32 and a return flow path 33 . The circulation flow path 34 is provided with a water pump (coolant pump) 35 for pumping the cooling liquid, and a radiator 36 as a heat exchanger. A water jacket 40 formed in the cylinder block 11 is provided in the circulation flow path 34, and water jackets 41 and 42 formed in the cylinder head 21 are provided. The water jacket 40 is provided with an internal flow path 40a, and the water jackets 41 and 42 are provided with internal flow paths 41a, 42a and 42b.

ウォータポンプ３５の吐出ポート３５ｏから吐出された冷却液は、吐出流路３２を介してウォータジャケット４０～４２に供給され、シリンダブロック１１やシリンダヘッド２１を冷却する。そして、ウォータジャケット４０～４２を通過して暖められた冷却液は、戻し流路３３からラジエータ３６を通過して冷却された後に、吸入流路３１からウォータポンプ３５の吸入ポート３５ｉに吸い込まれる。このように、循環流路３４に対して冷却液を流すことにより、シリンダブロック１１やシリンダヘッド２１を適切な温度範囲に冷却することができる。 The coolant discharged from the discharge port 35 o of the water pump 35 is supplied to the water jackets 40 to 42 through the discharge flow path 32 to cool the cylinder block 11 and the cylinder head 21 . The coolant heated through the water jackets 40 to 42 passes through the return passage 33 and the radiator 36 to be cooled, and then sucked into the suction port 35 i of the water pump 35 through the suction passage 31 . By flowing the coolant through the circulation flow path 34 in this manner, the cylinder block 11 and the cylinder head 21 can be cooled to an appropriate temperature range.

また、ラジエータ３６とウォータポンプ３５とを接続する吸入流路３１には、冷却液の温度によって開閉されるサーモスタット３７が設けられている。さらに、ラジエータ３６およびサーモスタット３７を迂回するように、戻し流路３３と吸入流路３１とはバイパス流路３８を介して接続されている。冷却液の温度が低い場合には、サーモスタット３７が閉じられて冷却液はバイパス流路３８に案内される。一方、冷却液の温度が高い場合には、サーモスタット３７が開かれて冷却液はラジエータ３６に案内される。なお、ラジエータ３６を迂回するバイパス流路３８に、開閉バルブや流量制御バルブ等を設置しても良い。 A thermostat 37 that opens and closes depending on the temperature of the cooling liquid is provided in the intake passage 31 that connects the radiator 36 and the water pump 35 . Furthermore, the return flow path 33 and the intake flow path 31 are connected via a bypass flow path 38 so as to bypass the radiator 36 and the thermostat 37 . When the temperature of the coolant is low, the thermostat 37 is closed and the coolant is guided to the bypass channel 38 . On the other hand, when the coolant temperature is high, the thermostat 37 is opened and the coolant is guided to the radiator 36 . An on-off valve, a flow control valve, or the like may be installed in the bypass flow path 38 that bypasses the radiator 36 .

［ウォータジャケット］
鋳造品のシリンダヘッド２１に形成されるウォータジャケット４１，４２について説明する。図３は図２の矢印Ａ方向から燃焼室２３、排気ポート２６およびウォータジャケット４１，４２の位置を示した図である。図４はシリンダヘッド２１を鋳造する際に用いられる中子５１ａ，５２ａ，５２ｂを示す分解斜視図であり、図５は鋳造型に対する中子５１ａ，５２ａ，５２ｂの組み付け状態を示す斜視図である。また、図６および図７はウォータジャケット４１，４２の一例を示す図である。図６（ａ）はウォータジャケット４１，４２の平面図であり、図６（ｂ）はウォータジャケット４１，４２の左側面図であり、図６（ｃ）はウォータジャケット４１，４２の底面図である。また、図７（ａ）はウォータジャケット４１，４２の右側面図であり、図７（ｂ）はウォータジャケット４１，４２の背面図である。 [water jacket]
The water jackets 41 and 42 formed in the cast cylinder head 21 will be described. FIG. 3 is a view showing the positions of the combustion chamber 23, the exhaust port 26 and the water jackets 41 and 42 from the direction of arrow A in FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the cores 51a, 52a, 52b used when casting the cylinder head 21, and FIG. 5 is a perspective view showing how the cores 51a, 52a, 52b are assembled to the casting mold. . 6 and 7 are diagrams showing examples of the water jackets 41 and 42. FIG. 6(a) is a plan view of the water jackets 41 and 42, FIG. 6(b) is a left side view of the water jackets 41 and 42, and FIG. 6(c) is a bottom view of the water jackets 41 and 42. be. 7(a) is a right side view of the water jackets 41 and 42, and FIG. 7(b) is a rear view of the water jackets 41 and 42. FIG.

図２および図３に示すように、燃焼室用のウォータジャケット（燃焼室冷却部）４１は、燃焼室２３の近傍に形成される内部流路４１ａを備えている。また、排気ポート用のウォータジャケット（排気系冷却部）４２は、排気ポート２６の近傍に形成される内部流路４２ａ，４２ｂを備えている。図３に示すように、シリンダヘッド２１に形成される排気ポート２６は、燃焼室２３に接続される複数のブランチ部６０と、これらのブランチ部６０が集合するコレクタ部６１と、を有している。そして、排気ポート用のウォータジャケット４２は、ブランチ部６０からコレクタ部６１にかけて排気ポート２６を覆うように形成されている。このように、排気ポート用のウォータジャケット４２は、ブランチ部６０とコレクタ部６１とを接続する接続部６２、つまり排出ガスが集中して温度上昇を招き易い接続部６２を覆っている。また、排気ポート用のウォータジャケット４２は、燃焼室用のウォータジャケット４１の縁部に重なっている。 As shown in FIGS. 2 and 3 , a combustion chamber water jacket (combustion chamber cooling portion) 41 has an internal flow path 41 a formed in the vicinity of the combustion chamber 23 . A water jacket (exhaust system cooling portion) 42 for the exhaust port has internal flow passages 42 a and 42 b formed in the vicinity of the exhaust port 26 . As shown in FIG. 3, the exhaust port 26 formed in the cylinder head 21 has a plurality of branch portions 60 connected to the combustion chamber 23 and a collector portion 61 where these branch portions 60 gather. there is The exhaust port water jacket 42 is formed to cover the exhaust port 26 from the branch portion 60 to the collector portion 61 . In this manner, the exhaust port water jacket 42 covers the connection portion 62 that connects the branch portion 60 and the collector portion 61, that is, the connection portion 62 where exhaust gas concentrates and the temperature is likely to rise. Further, the exhaust port water jacket 42 overlaps the edge of the combustion chamber water jacket 41 .

鋳造品であるシリンダヘッド２１に対し、燃焼室用や排気ポート用のウォータジャケット４１，４２を形成するため、鋳造型には複数の中子５１ａ，５２ａ，５２ｂが組み付けられる。図４および図５に示すように、燃焼室用のウォータジャケット４１を形成するため、１つの中子５１ａが用いられている。また、排気ポート用のウォータジャケット４２を形成するため、２つの中子５２ａ，５２ｂが用いられている。さらに、排気ポート用のウォータジャケット４２を形成する中子５２ａ，５２ｂは、燃焼室用のウォータジャケット４１を形成する中子５１ａの縁部を挟んで設置されている。また、中子５１ａ，５２ａ，５２ｂには複数の巾木５３が形成されており、これらの巾木５３を図示しない鋳造型の凹部に組み付けることにより、鋳造型内の所定位置に中子５１ａ，５２ａ，５２ｂが組み付けられる。なお、鋳造型に組み込まれる中子５１ａ，５２ａ，５２ｂは、例えばレジンを配合した砂を用いて造型される。 A plurality of cores 51a, 52a, 52b are assembled to the casting mold to form the water jackets 41, 42 for combustion chambers and exhaust ports in the cylinder head 21, which is a casting. As shown in Figures 4 and 5, one core 51a is used to form the water jacket 41 for the combustion chamber. Also, two cores 52a, 52b are used to form the water jacket 42 for the exhaust port. Furthermore, the cores 52a and 52b forming the water jacket 42 for the exhaust port are installed so as to sandwich the edge of the core 51a forming the water jacket 41 for the combustion chamber. The cores 51a, 52a, and 52b are formed with a plurality of baseboards 53. By assembling these baseboards 53 into recesses of the casting mold (not shown), the cores 51a, 52a, and 52b are held at predetermined positions in the casting mold. 52a and 52b are assembled. Note that the cores 51a, 52a, 52b incorporated in the casting mold are molded using, for example, resin-blended sand.

続いて、中子５１ａ，５２ａ，５２ｂによって形成される内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂについて説明する。図６および図７に示すように、ウォータジャケット４１，４２が備える内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂの開口部４３、つまり中子５１ａ，５２ａ，５２ｂの巾木５３に相当する部位には、開口部４３を密閉する椀型プラグ４４が組み付けられる。これにより、後述する入力ポートや出力ポートを除いて内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂを密閉することができ、ウォータジャケット４１，４２を適切に機能させることができる。また、内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂの開口部４３に対して椀型プラグ４４を組み付ける際には、開口部４３およびその近傍を切削してから椀型プラグ４４が圧入される。このように、開口部４３およびその近傍を切削することにより、内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂが互いに接近する部位においては、内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂを互いに連通させることができる。図示する例では、符号αで示した部位において内部流路４２ａ，４２ｂが互いに連通しており、符号βで示した部位において内部流路４１ａ，４２ａが互いに連通している。 Next, the internal flow paths 41a, 42a, 42b formed by the cores 51a, 52a, 52b will be described. As shown in FIGS. 6 and 7, the openings 43 of the internal flow paths 41a, 42a, 42b provided in the water jackets 41, 42, that is, the portions corresponding to the baseboards 53 of the cores 51a, 52a, 52b are provided with openings. A bowl-shaped plug 44 that seals the portion 43 is assembled. As a result, the internal flow paths 41a, 42a, 42b can be sealed except for an input port and an output port, which will be described later, and the water jackets 41, 42 can function properly. When the bowl-shaped plug 44 is assembled to the openings 43 of the internal flow paths 41a, 42a, and 42b, the openings 43 and the vicinity thereof are cut before the bowl-shaped plug 44 is press-fitted. By cutting the opening 43 and its vicinity in this manner, the internal flow paths 41a, 42a, 42b can be communicated with each other at the portions where the internal flow paths 41a, 42a, 42b approach each other. In the illustrated example, the internal flow paths 42a and 42b communicate with each other at the portion indicated by the symbol α, and the internal flow paths 41a and 42a communicate with each other at the portion indicated by the symbol β.

図７（ｂ）に示すように、ウォータジャケット４１には、内部流路４１ａに連通する入力ポート８０および出力ポート８２が形成されている。後述するように、ウォータジャケット４１の入力ポート８０には吐出流路３２が接続されており、ウォータジャケット４１の出力ポート８２には戻し流路３３が接続されている。また、ウォータジャケット４２には、内部流路４２ｂに連通する入力ポート８３が形成されている。後述するように、ウォータジャケット４２の入力ポート８３には吐出流路３２が接続されている。 As shown in FIG. 7B, the water jacket 41 is formed with an input port 80 and an output port 82 communicating with the internal flow path 41a. As will be described later, the input port 80 of the water jacket 41 is connected to the discharge channel 32 , and the output port 82 of the water jacket 41 is connected to the return channel 33 . Further, the water jacket 42 is formed with an input port 83 that communicates with the internal flow path 42b. As will be described later, the discharge passage 32 is connected to the input port 83 of the water jacket 42 .

［製造工程］
シリンダヘッド２１の製造工程について説明する。図８および図９はシリンダヘッド２１の製造工程を示した部分断面図である。図８および図９には図６（ａ）のＡ－Ａ線に沿う部分断面図が示されている。以下の説明では、内部流路４１ａ，４２ａの連通箇所について説明するが、内部流路４２ａ，４２ｂの連通箇所についても同様の工程によって製造されることから、その説明を省略する。 [Manufacturing process]
A manufacturing process of the cylinder head 21 will be described. 8 and 9 are partial cross-sectional views showing the manufacturing process of the cylinder head 21. FIG. 8 and 9 show partial cross-sectional views taken along line AA in FIG. 6(a). In the following description, communication points between the internal flow paths 41a and 42a will be described, but since the communication points between the internal flow paths 42a and 42b are also manufactured by the same process, the description thereof will be omitted.

図８（ａ）に示すように、シリンダヘッド２１の鋳造型７０に対し、内部流路４１ａ，４２ａを形成するための中子５１ａ，５２ａが組み付けられ、図８（ｂ）に示すように、鋳造型７０にアルミニウム合金等の溶湯Ｍが注ぎ込まれる。その後、図９（ａ）に示すように、鋳造型７０を外した後に中子５１ａ，５２ａが除去され、破線Ｘで示すように、開口部４３およびその近傍がリーマ等によって切削される。これにより、図９（ｂ）に示すように、内部流路４１ａ，４２ａを隔てていた隔壁７１が除去されて連通流路部７２になり、内部流路４１ａと内部流路４２ａとは連通流路部７２を介して互いに連通する。 As shown in FIG. 8(a), cores 51a and 52a for forming internal flow paths 41a and 42a are assembled to the casting mold 70 of the cylinder head 21, and as shown in FIG. 8(b), A molten metal M such as an aluminum alloy is poured into the casting mold 70 . After that, as shown in FIG. 9A, the casting mold 70 is removed, the cores 51a and 52a are removed, and the opening 43 and its vicinity are cut by a reamer or the like as indicated by the broken line X. As a result, as shown in FIG. 9B, the partition wall 71 separating the internal flow paths 41a and 42a is removed to form a communication flow path section 72, and the internal flow paths 41a and 42a communicate with each other. They communicate with each other via the path portion 72 .

［冷却液経路］
図１０は内部流路４１ａ，４２ａ，４２ｂを流れる冷却液の経路を示す図である。図１０に矢印ＦＬ１で示すように、入力ポート８０から内部流路４１ａに流入した冷却液は、内部流路４１ａを通過しながら燃焼室２３を冷却した後に出力ポート８２から流れ出る。また、図１０に矢印ＦＬ２で示すように、入力ポート８３から内部流路４２ｂに流入した冷却液は、矢印αで示す連通箇所から内部流路４２ａに流入する。そして、内部流路４２ａ，４２ｂを通過しながら排気ポート２６を冷却した冷却液は、矢印βで示す連通箇所つまり連通流路部７２から内部流路４１ａに流入し、内部流路４１ａを通過して出力ポート８２から流れ出る。このように、燃焼室用のウォータジャケット４１には、２つの経路ＦＬ１，ＦＬ２に沿って冷却液が流れている。 [Coolant path]
FIG. 10 is a diagram showing paths of cooling liquid flowing through the internal flow paths 41a, 42a, and 42b. As indicated by an arrow FL1 in FIG. 10, the coolant flowing from the input port 80 into the internal flow path 41a flows out from the output port 82 after cooling the combustion chamber 23 while passing through the internal flow path 41a. Further, as indicated by an arrow FL2 in FIG. 10, the cooling liquid that has flowed into the internal flow path 42b from the input port 83 flows into the internal flow path 42a through a communication portion indicated by an arrow α. Then, the coolant that has cooled the exhaust port 26 while passing through the internal flow paths 42a and 42b flows into the internal flow path 41a from the communicating portion indicated by the arrow β, that is, the communicating flow path portion 72, and passes through the internal flow path 41a. flow out of the output port 82 . In this way, the coolant flows through the water jacket 41 for the combustion chamber along two paths FL1 and FL2.

図１１は冷却系３０を示す回路図である。なお、図１１において、図２に示す部品や部位と同様の部品や部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１１に示すように、燃料室用のウォータジャケット４１は、吐出流路３２を介してウォータポンプ３５に接続される入力ポート（第１入力ポート）８０と、連通流路部７２に接続される入力ポート（第２入力ポート）８１と、戻し流路３３を介してラジエータ３６に接続される出力ポート（第１出力ポート）８２と、を有している。また、排気ポート用のウォータジャケット４２は、吐出流路３２を介してウォータポンプ３５に接続される入力ポート（第３入力ポート）８３と、連通流路部７２に接続される出力ポート（第２出力ポート）８４と、を有している。この回路構造により、燃焼室用のウォータジャケット４１には、ウォータポンプ３５から入力ポート８０を介して冷却液が導入され、かつウォータポンプ３５から排気ポート用のウォータジャケット４２および入力ポート８３を介して冷却液が導入される。 FIG. 11 is a circuit diagram showing the cooling system 30. As shown in FIG. In FIG. 11, parts and parts similar to those shown in FIG. 2 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. As shown in FIG. 11 , the fuel chamber water jacket 41 is connected to an input port (first input port) 80 connected to the water pump 35 via the discharge flow path 32 and to the communication flow path section 72 . It has an input port (second input port) 81 and an output port (first output port) 82 connected to the radiator 36 via the return channel 33 . The exhaust port water jacket 42 includes an input port (third input port) 83 connected to the water pump 35 via the discharge flow path 32 and an output port (second input port) connected to the communication flow path section 72 . output port) 84 and . With this circuit structure, coolant is introduced from the water pump 35 to the water jacket 41 for combustion chamber through the input port 80, and from the water pump 35 through the water jacket 42 and the input port 83 for the exhaust port. Coolant is introduced.

このように、排気ポート用のウォータジャケット４２を通過した冷却液を、燃焼室用のウォータジャケット４１に導入したので、エンジン始動後において燃焼室２３を早期に暖めることができる。つまり、排気ポート用のウォータジャケット４２は、燃焼室用のウォータジャケット４１よりも温度が上がり易いことから、排気ポート用のウォータジャケット４２によって暖められた冷却液が、燃焼室用のウォータジャケット４１に供給されている。これにより、暖かな冷却液によって燃焼室２３を素早く暖めることができるため、エンジン１０を暖機運転する際の冷却損失を低減することができ、エンジン１０の燃費性能を向上させることができる。 In this manner, the coolant that has passed through the exhaust port water jacket 42 is introduced into the combustion chamber water jacket 41, so that the combustion chamber 23 can be quickly warmed after the engine is started. That is, since the temperature of the exhaust port water jacket 42 rises more easily than the temperature of the combustion chamber water jacket 41, the cooling liquid warmed by the exhaust port water jacket 42 flows into the combustion chamber water jacket 41. supplied. As a result, the combustion chamber 23 can be quickly warmed by the warm coolant, so cooling loss during warm-up operation of the engine 10 can be reduced, and the fuel efficiency of the engine 10 can be improved.

［ウォータジャケットの内部流路構造］
続いて、排気ポート用のウォータジャケット４２が備える内部流路４２ａの構造について説明する。図１２は排気ポート２６およびウォータジャケット４２の位置を示す図である。また、図１３および図１４はシリンダヘッド２１の製造工程を簡単に示した部分断面図である。図１３および図１４には図１２のＡ－Ａ線に沿う部分断面図が示されている。なお、図１３および図１４においては、前述した中子５１ａ，５２ｂを省略して図示している。 [Internal channel structure of water jacket]
Next, the structure of the internal flow path 42a included in the exhaust port water jacket 42 will be described. FIG. 12 shows the positions of the exhaust port 26 and the water jacket 42. As shown in FIG. 13 and 14 are partial cross-sectional views simply showing the manufacturing process of the cylinder head 21. As shown in FIG. 13 and 14 show partial cross-sectional views taken along line A--A of FIG. 13 and 14, the cores 51a and 52b are omitted from illustration.

図１３（ａ）に示すように、シリンダヘッド２１の鋳造型７０に対し、内部流路４２ａを形成するための中子５２ａが組み付けられるとともに、排気ポート２６を形成するための中子９０が組み付けられている。続いて、図１３（ｂ）に示すように、鋳造型７０にアルミニウム合金等の溶湯Ｍが注ぎ込まれ、図１３（ｃ）に示すように、鋳造型７０を外した後に中子５２ａ，９０が除去される。その後、図１４（ａ）に示すように、内部流路４２ａの開口部４３およびその近傍がリーマ等の切削工具９１によって切削され、内部流路４２ａを区画するシリンダヘッド２１の流路壁部９２には貫通穴９３が形成される。つまり、図１４（ｂ）に示すように、シリンダヘッド２１には、ウォータジャケット４２に開口する貫通穴９３を備えた流路壁部９２が形成される。そして、図１４（ｂ）および（ｃ）に示すように、流路壁部９２の貫通穴９３には、前述した椀型プラグ４４の１つとして椀型プラグ９４が圧入等によって取り付けられる。 As shown in FIG. 13(a), a core 52a for forming the internal flow path 42a and a core 90 for forming the exhaust port 26 are assembled to the casting mold 70 of the cylinder head 21. It is Subsequently, as shown in FIG. 13(b), a molten metal M such as an aluminum alloy is poured into the casting mold 70, and as shown in FIG. removed. Thereafter, as shown in FIG. 14A, the opening 43 of the internal flow path 42a and its vicinity are cut by a cutting tool 91 such as a reamer, and the flow path wall 92 of the cylinder head 21 defining the internal flow path 42a is cut. A through hole 93 is formed in the . That is, as shown in FIG. 14B, the cylinder head 21 is formed with a flow path wall portion 92 having a through hole 93 opening to the water jacket 42 . Then, as shown in FIGS. 14B and 14C, a bowl-shaped plug 94 as one of the bowl-shaped plugs 44 described above is attached to the through hole 93 of the channel wall portion 92 by press fitting or the like.

ここで、図１５（ａ）は椀型プラグ９４を示す正面図であり、図１５（ｂ）は椀型プラグ９４を示す底面図である。図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、椀型プラグ９４は、略円柱形状のプラグ本体９４ａと、このプラグ本体９４ａに設けられる整流板９４ｂと、を有している。この椀型プラグ９４を流路壁部９２の貫通穴９３に取り付けることにより、ウォータジャケット４２の内部流路４２ａに整流板９４ｂを挿入することができる。これにより、整流板９４ｂによって冷却液の流れを整流するとともに、内部流路４２ａの流路断面積を縮小することができるため、冷却液の流速を上げて冷却性能を高めることができる。 Here, FIG. 15(a) is a front view showing the bowl-shaped plug 94, and FIG. 15(b) is a bottom view showing the bowl-shaped plug 94. As shown in FIG. As shown in FIGS. 15(a) and 15(b), the bowl-shaped plug 94 has a substantially cylindrical plug body 94a and a current plate 94b provided on the plug body 94a. By attaching this bowl-shaped plug 94 to the through-hole 93 of the channel wall portion 92 , the current plate 94 b can be inserted into the internal channel 42 a of the water jacket 42 . As a result, the flow of the cooling liquid can be rectified by the rectifying plate 94b, and the cross-sectional area of the internal flow path 42a can be reduced, so that the flow velocity of the cooling liquid can be increased and the cooling performance can be enhanced.

すなわち、鋳造品であるシリンダヘッド２１において、内部流路４２ａに対して整流板を形成したり、内部流路４２ａの流路断面積を縮小したりするためには、内部流路４２ａ用の中子５２ａを複雑に造型することが必要である。しかしながら、複雑な中子５２ａを用いてシリンダヘッド２１を製造することは、シリンダヘッド２１の生産性を低下させる要因であった。そこで、図示するシリンダヘッド２１においては、内部流路４２ａの開口部４３を閉塞する椀型プラグ９４に対し、内部流路４２ａに挿入される整流板９４ｂを設けている。これにより、内部流路４２ａつまり中子５２ａを複雑に形成することなく、内部流路４２ａ内に整流板９４ｂを組み込むことがきるため、シリンダヘッド２１の生産性を確保しつつ、ウォータジャケット４２を複雑に形成することができる。 That is, in the cast cylinder head 21, in order to form a rectifying plate for the internal flow path 42a or to reduce the flow path cross-sectional area of the internal flow path 42a, a medium for the internal flow path 42a is required. It is necessary to mold the child 52a intricately. However, manufacturing the cylinder head 21 using the complicated core 52a is a factor that lowers the productivity of the cylinder head 21 . Therefore, in the illustrated cylinder head 21, a straightening plate 94b inserted into the internal flow path 42a is provided for the bowl-shaped plug 94 that closes the opening 43 of the internal flow path 42a. As a result, the current plate 94b can be incorporated in the internal flow path 42a without forming the internal flow path 42a, that is, the core 52a in a complicated manner. Can be formed intricately.

前述の説明では、椀型プラグ９４の先端に凸部として整流板９４ｂを設けているが、椀型プラグ９４の凸部としては、平板状の整流板９４ｂに限られることはなく、例えば湾曲する整流板や円柱状の突起部であっても良い。また、流路壁部９２の貫通穴９３を閉塞するプラグ部材として、丸みを帯びた椀型プラグ９４を用いているが、これに限られることはなく、他の形状のプラグ部材であっても良い。さらに、貫通穴９３に対して椀型プラグ９４を圧入しているが、これに限られることはなく、貫通穴９３およびプラグ本体９４ａにネジ部を形成し、貫通穴９３に対して椀型プラグ９４をねじ込んでも良い。 In the above description, the rectifying plate 94b is provided as a convex portion at the tip of the bowl-shaped plug 94, but the convex portion of the bowl-shaped plug 94 is not limited to the flat plate-like rectifying plate 94b. A rectifying plate or a columnar protrusion may be used. Also, as the plug member that closes the through hole 93 of the channel wall portion 92, the rounded bowl-shaped plug 94 is used, but the plug member is not limited to this, and a plug member of another shape may be used. good. Furthermore, although the bowl-shaped plug 94 is press-fitted into the through-hole 93, it is not limited to this. 94 may be screwed in.

また、図１２に示すように、整流板９４ｂを備えた椀型プラグ９４は、排気ポート２６の接続部６２の近傍に対向する位置に取り付けられている。前述したように、排気ポート２６の接続部６２とは、ブランチ部６０とコレクタ部６１とを接続する部位であり、排出ガスが集中して高温になり易い部位である。このように、高温になり易い接続部６２の近傍に整流板９４ｂを取り付けることにより、内部流路４２ａにおける接続部６２の冷却部位において冷却液の流速を高めることができ、排気ポート２６の接続部６２を積極的に冷却することができる。 Also, as shown in FIG. 12, a bowl-shaped plug 94 having a rectifying plate 94b is attached in the vicinity of the connection portion 62 of the exhaust port 26 at a position facing it. As described above, the connection portion 62 of the exhaust port 26 is a portion that connects the branch portion 60 and the collector portion 61, and is a portion where the exhaust gas concentrates and the temperature tends to be high. By attaching the rectifying plate 94b in the vicinity of the connecting portion 62, which tends to become hot, in this way, the flow velocity of the cooling liquid can be increased at the cooling portion of the connecting portion 62 in the internal flow path 42a. 62 can be actively cooled.

図１２に示した例では、整流板９４ｂを備えた椀型プラグ９４を、排気ポート２６の接続部６２の近傍に対向する位置に取り付けているが、これに限られることはない。例えば、図１２に二点鎖線Ｐで示すように、整流板９４ｂを備えた椀型プラグ９４を、排気ポート２６の接続部６２に対向する位置に取り付けても良い。また、図１２に示すように、図示するウォータジャケット４２においては、排気ポート２６の他の接続部６２を積極的に冷却するため、中子５２ａに対してスリットを形成することにより、鋳造された整流壁９５を接続部６２の近傍に形成している。 In the example shown in FIG. 12, the bowl-shaped plug 94 having the rectifying plate 94b is attached in the vicinity of the connecting portion 62 of the exhaust port 26 at a position facing it, but it is not limited to this. For example, as indicated by a chain double-dashed line P in FIG. 12, a bowl-shaped plug 94 having a rectifying plate 94b may be attached at a position facing the connecting portion 62 of the exhaust port 26 . Further, as shown in FIG. 12, in the illustrated water jacket 42, in order to positively cool the other connection portion 62 of the exhaust port 26, a slit is formed in the core 52a, thereby casting a A straightening wall 95 is formed in the vicinity of the connecting portion 62 .

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、水平対向エンジン１０に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、直列エンジンやＶ型エンジン等に本発明を適用しても良い。また、図示する例では、１つの排気ポート２６に対して４本のブランチ部６０を設けているが、これに限られることはなく、１つの排気ポートに対して２本や３本のブランチ部を設けても良く、１つの排気ポートに対して５本以上のブランチ部を設けても良い。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the above description, the invention is applied to the horizontally opposed engine 10, but the invention is not limited to this, and may be applied to an in-line engine, a V-type engine, or the like. In addition, in the illustrated example, four branch portions 60 are provided for one exhaust port 26, but the present invention is not limited to this, and two or three branch portions may be provided for one exhaust port. Alternatively, five or more branch portions may be provided for one exhaust port.

１０エンジン
２１，２２シリンダヘッド
２３燃焼室
２６排気ポート
３５ウォータポンプ（冷却液ポンプ）
３６ラジエータ
４１ウォータジャケット（燃焼室冷却部）
４２ウォータジャケット（排気系冷却部）
６０ブランチ部
６１コレクタ部
７２連通流路部
８０入力ポート（第１入力ポート）
８１入力ポート（第２入力ポート）
８２出力ポート（第１出力ポート）
８３入力ポート（第３入力ポート）
８４出力ポート（第２出力ポート） 10 Engines 21, 22 Cylinder Head 23 Combustion Chamber 26 Exhaust Port 35 Water Pump (Coolant Pump)
36 radiator 41 water jacket (combustion chamber cooling part)
42 Water jacket (exhaust system cooling part)
60 branch portion 61 collector portion 72 communication channel portion 80 input port (first input port)
81 input port (second input port)
82 output port (first output port)
83 input port (third input port)
84 output port (second output port)

Claims

An engine comprising a cylinder head,
a combustion chamber cooling portion formed in the cylinder head and guiding coolant to the vicinity of the combustion chamber;
an exhaust system cooling part formed in the cylinder head overlapping a part of the combustion chamber cooling part and guiding coolant to the vicinity of the exhaust port;
a communication flow path portion which is formed of a cut hole formed in a portion of the cylinder head where the combustion chamber cooling portion and the exhaust system cooling portion overlap, and which allows the combustion chamber cooling portion and the exhaust system cooling portion to communicate with each other;
has
The combustion chamber cooling portion and the exhaust system cooling portion are superimposed on each other in the axial direction of the cylinder bore,
The cooling liquid introduced into the exhaust system cooling section is supplied from the exhaust system cooling section to the combustion chamber cooling section through the communication passage section.
engine.

2. The engine of claim 1, wherein
The combustion chamber cooling unit has a first input port connected to the coolant pump, a second input port connected to the communication channel, and a first output port connected to the radiator,
The exhaust system cooling unit includes a third input port connected to the coolant pump and a second output port connected to the communication flow path,
Coolant is introduced into the combustion chamber cooling portion from the coolant pump through the first input port, and coolant is supplied from the coolant pump through the exhaust system cooling portion and the second input port. be introduced,
engine.

3. The engine according to claim 1 or 2,
The exhaust port includes a plurality of branch portions connected to the combustion chamber, and a collector portion where the plurality of branch portions gather,
engine.