JPH0260862B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジン冷却水を利用して吸気加熱を
行うようにしてなるエンジンの冷却装置に関する
ものである。

（従来技術） シリンダブロツクとシリンダヘツドと該シリン
ダブロツク内に嵌挿されたピストンとによつて燃
焼室が画成された往復動型エンジンにあつては、
この燃焼室に対して、シリンダヘツドに形成され
たヘツド内吸気通路を介して吸気が供給される。

このようなエンジンにあつては、そのシリンダ
ヘツド内に、実開昭58―35645号公報に示すよう
に、冷却水通路を形成して、この冷却水通路を流
れるエンジン冷却水によつて、各部分を冷却する
ようにしている。

エンジン冷却水部分にエアが滞留することはな
く、また、吸気加熱用冷却水通路の末端部すなわ
ち上端部分にくるエアは、吸気マニホルドの温水
ライザと吸気加熱用冷却水通路との連通によつて
生じるエンジン冷却水の流通作用によつて、エン
ジン冷却水の流れと共に流れ去り、吸気加熱用冷
却水通路のエンジン冷却水によつて吸気通路内の
吸気を加熱するに際し、エアの滞留に基づいて伝
熱効果が著しく低下することが防止できることに
なる。

しかし、上記装置においては、吸気加熱用冷却
水通路が、吸気マニホルドとシリンダヘツドとの
重合面を介して該両者に跨るように形成されてい
ることから、該重合面において吸気に対する気密
性とエンジン冷却水に対する液密性とが要求さ
れ、該重合面の加工が面倒になり勝ちになつてい
る。

これに対して、その問題を解決する手段とし
て、同じく特開昭57―119142号公報に示すよう
に、前記吸気加熱用冷却水通路の形成をシリンダ
ヘツドにとどめる一方、新たに、シリンダブロツ
クに冷却水通路を形成し、その冷却水通路を介し
て前記吸気加熱用冷却水通路と前記温水ライザと
を連通させたものが提案されている。

このものによれば、エンジン冷却水が、シリン
ダヘツドと吸気マニホルドとの重合面を通つて導
かれないため、該重合面は、吸気に対する気密性
だけを有すれば足り、その加工が比較的容易とな
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記装置においては、温水ライザと吸
気加熱用冷却水通路をつなぐ冷却水通路は、前記
重合面を大きく迂回させて、吸気加熱用冷却水通
路から排出系までの距離を長くしなければならな
いばかりか、途中、複数個所で大きい曲率をもつ
て屈曲しなければならず、吸気加熱用冷却水通路
から排出系までの間において、エンジン冷却水の
圧力損失は増大せざるを得ない。このため、エン
ジン冷却水による流通作用は十分に得ることがで
きなくなり、そのエンジン冷却水の流量に基づい
ては、エンジン冷却水が十分な供給熱量（単位時
間当りの熱量）を保有することができないために
十分な熱量を吸気通路の吸気に対して供給するこ
とができず、また、そのエンジン冷却水の流速に
基づいては、吸気加熱用冷却水通路からエアを確
実かつ速やかに排出することが難しくなつてエン
ジン冷却水から吸気への伝熱効果が大きく低下せ
ざるを得ない。このことは、上記装置において
は、吸気加熱用冷却水通路内におけるエンジン冷
却水による吸気加熱範囲がシリンダヘツドに限ら
れることになることから、シリンダヘツドでの吸
気加熱に対して大きく影響を与える。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、シリンダヘツドでの吸気加熱におい
て、吸気加熱を効果的に行なうために、吸気加熱
用冷却水通路におけるエンジン冷却水の流通作用
を、一層向上させるエンジンの冷却装置を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段、作用） かかる目的を達成するために本発明にあつて
は、シリンダブロツクとシリンダヘツドと該シリ
ンダブロツク内に嵌挿されたピストンとによつて
燃焼室が画成され、前記シリンダヘツドに形成さ
れたヘツド内吸気通路が前記燃焼室に開口され、
前記ヘツド内吸気通路が、少なくともエンジン設
置時に、上流に向かうにつれて上方へ向かうよう
に傾斜して形成され、前記シリンダヘツド内に、
該シリンダヘツド内の冷却水通路より上方へ向け
て延設されて前記ヘツド内吸気通路に沿つて伸び
る吸気加熱用冷却水通路がそれぞれ形成されてい
るエンジンの冷却装置において、 前記シリンダヘツド内に、前記各吸気加熱用冷
却水通路の最上部同士を連通する連通部が気筒配
列方向に向かつて形成され、 前記連通部は気筒配列方向端部において排出系
に連通されている、ような構成としてある。

上述の構成により、連通部を気筒配列方向端部
において排出系に連通させる一方、シリンダヘツ
ド内における各吸気加熱用冷却水通路の最上部同
士を気筒配列方向に向かう連通部を介して連通す
ることから、各吸気加熱用冷却水通路から排出系
までが連通部によつて最短距離をもつて結ばれる
ことになり、その間におけるエンジン冷却水の圧
力損失が著しく低減されることになる。このた
め、各吸気加熱用冷却水通路から排出系に向け
て、エンジン冷却水の流量、流速は増大され、そ
のエンジン冷却水の流通作用は十分なものとな
り、吸気に対する十分な熱量の供給と、吸気加熱
用冷却水通路におけるエアの確実かつ速やかな排
出に基づく伝熱効果の向上とを図ることができる
ことになる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて
説明する。

第１図において、シリンダブロツク１上にガス
ケツト２を介してシリンダヘツド３が載置固定さ
れ、このシリンダブロツク１とシリンダヘツド３
とシリンダブロツク１内に摺動自在に嵌挿された
ピストン４とによつて、燃焼室５が画成されてい
る。

前記燃焼室５に対しては、第２図に示すよう
に、それぞれシリンダヘツド３に形成された２つ
の吸気ポート６，７と１つの排気ポート８が開口
され、吸気ポート６，７は吸気弁６Ａあるいは７
Ａにより、また排気ポート８は排気弁８Ａによ
り、カムシヤフト９によつて周知のタイミングで
開閉されるようになつている。そして、２つの吸
気ポート６，７はクランク軸方向（第２図上下方
向）に隣り合つて形成され、また排気ポート８は
一方の吸気ポート６に対してエンジン幅方向（第
２図左右方向）に隣合つて形成され、さらに他方
の吸気ポート７に対して、エンジン幅方向に隣り
合つて点火プラグ取付孔１０が形成されている。

上述のようなエンジンの吸気通路Ａは、シリン
ダヘツド３内においては、その上流部分が共通吸
気通路１１とされる一方、その下流端部分が、吸
気ポート６あるいは７に連なる左右一対の分岐吸
気通路１１Ａ，１１Ｂとされている。この両分岐
吸気通路１１Ａと１１Ｂすなわち両吸気ポート
６，７は、シリンダヘツド３に一体成形された隔
壁部３ａによつて画成されている。また、シリン
ダヘツド３に接続された吸気管１２の下流端部内
にはシヤツタ弁１３が配設され、このシヤツタ弁
１３は、低負荷時に閉すなわち低負荷時に全閉も
しくは微少開度に閉じられ、高負荷時に開とされ
るようになつている。

前記シヤツタ弁１３をバイパスする低負荷用吸
気通路１４が、前記共通および分岐の各吸気通路
１１，１１Ａ，１１Ｂ下方に位置させて、吸気管
１２管壁内およびシリンダヘツド３内に形成され
ている。この低負荷用吸気通路１４は、吸気流速
を速めるためその有効開口面積が小さくされて、
その上流端が、流入口１４ａとして、シヤツタ弁
１３直上流において吸気管１２の底壁に開口され
ている。また、低負荷用吸気通路１４の下流端
が、流出口１４ｂとして、一方の吸気ポート７
（一方の吸気弁７Ａ）直上流に開口されている。
そして、この低負荷用吸気通路１４は、燃焼室５
に対しては、吸気のスワールを生成し得るように
当該燃焼室５のほぼ接線方向に指向されている。

上述のような吸気通路構成によつて、低負荷時
には、シヤツタ弁１３が閉とされるため、吸気の
全量あるいはほぼ全量が、有効開口面積の小さな
低負荷用吸気通路１４を経て、一方の吸気ポート
７から燃焼室５へ供給される。これにより、吸気
流速の向上、スワール生成によつて、特に低負荷
時での安定した燃焼が確保される。また高負荷時
には、シヤツタ弁１３が開かれるため、吸気管１
２から共通吸気通路１１へ導入された吸気は、隔
壁部３ａによつて分配されて、分岐吸気通路１１
Ａを通つて吸気ポート６から燃焼室５へ導入され
る一方、分岐吸気通路１１Ｂを通つて吸気ポート
７から燃焼室５へ導入されることになる。これに
より、高負荷時の充填効率が向上されて、十分な
出力が確保される。

一方、燃料は、シリンダヘツド３と上記吸気管
１２との接続部分に設けられた燃料噴射弁Ｉから
供給されるようになつている。この燃料噴射弁Ｉ
（の噴射口）は、隔壁部３ａ（の上流側端面）に向
けて指向され、これにより、燃料噴射弁Ｉから噴
射された燃料は、その拡散作用によつて、両吸気
ポート６，７（両分岐吸気通路１１Ａ，１１Ｂ）
に分配、供給されることになる。

前記シリンダヘツド３内には、エンジンの冷却
水通路１５，１６，１７が形成されている。この
冷却水通路１５，１６，１７のうち、冷却水通路
１５と１６とはシリンダヘツド３の周縁部分でか
つシリンダヘツド３の底部（シリンダブロツク３
側）においてクランク軸方向に伸びるように形成
されて、冷却水通路１５は共通吸気通路１１より
隔壁部３ａの下方に位置し、また冷却水通路１６
は排気ポート８に連なる排気通路１８下方に位置
されている。また、残る冷却水通路１７は、シリ
ンダヘツド３の中央部でかつ高い位置にクランク
軸方向に伸びるように形成されて、上記冷却水通
路１５とは隔壁部３ａを狭むような配置関係とさ
れている。そして、冷却水通路１５，１６は、そ
れぞれシリンダヘツド３の下面に開口された連通
口１９あるいは２０を介してシリンダブロツク１
内の冷却水通路２１と連通される一方、冷却水通
路１７に対してはそのクランク軸方向側端におい
て連通されている。

上述したように、中央上部にある冷却水通路１
７と、隔壁部３ａ下方にある冷却水通路１５と
が、第３図に示すように、隔壁部３ａに形成され
た貫通孔２２によつて連通されている（第４図参
照）。すなわち、貫通孔２２は直線状とされて、
その一端が冷却水通路１５に、また他端が冷却水
通路１７に開口したものとなつている。このよう
な貫通孔２２は、実施例ではシリンダヘツド３の
シリンダブロツク１に対する合せ面側より、矢印
Ｘで示すように、冷却水通路１５、隔壁部３ａを
通つて冷却水通路１７へ至るようにキリ加工する
ことにより（上記合せ面より、燃焼室５の中心に
向かうように斜め上方に向けてキリ加工すること
により）形成され、このキリ加工により形成され
た不用なシリンダヘツド３下面側開口２３は、こ
のシリンダヘツド３をシリンダブロツク１に対し
て組付けたときに、ガスケツト２を介して当該シ
リンダブロツク１により閉塞されることになる。

ここで、エンジン設置時（例えば車両への塔載
時）における水平ラインを第１図符号ｌで示して
あり、この水平ラインｌから明らかなように、シ
リンダヘツド３内の吸気通路１１（１１Ａ，１１
Ｂ），１４は、上流に向かうにつれて上方へ向か
うように傾斜されている。このような傾斜関係と
するには、Ｖ型エンジンであればＶバンク角の関
係によつてそのまま得ることができ、また直列型
エンジンであれば、エンジン全体を若干傾斜する
ことにより得られる。

上述のように、シリンダヘツド３内の吸気通路
１１（１１Ａ，１１Ｂ），１４が所定の傾斜関係
とされているが、特に燃料の気化、霧化が問題と
なる低負荷時の吸気加熱をより積極的に行うた
め、前述した冷却水通路１５の他に、当該冷却水
通路１５からは、低負荷用吸気通路１４に沿つて
伸びる吸気加熱用冷却水通路としての延設部２４
が連設されている。この吸気加熱用の延設部２４
は、第５図に示すように、低負荷用吸気通路１４
の底壁に沿うと共に、上流端付近を除いてその側
壁部分を包被するように（第５図破線部分参照）
形成されている。このような吸気加熱用の延設部
２４は、各気筒毎すなわち各気筒に対する低負荷
用吸気通路１４毎に設けられているが、各吸気加
熱用の延設部２４同士は、それぞれその最上部に
おいて、第３図、第５図に示すように、シリンダ
ヘツド３内に形成された連通部２５によつて連通
されている。そして、この連通部２５の気筒配列
方向端部は、シリンダヘツド３の外部に開口する
接続口２６とされて、ラジエタ（図示略）に対し
て接続されている。なお、この接続口２６は、冷
却水通路１７とも連通され、シリンダヘツド３内
のウオータジヤケツトの最上部となる位置で外部
に開口している。

以上のような構成において、冷却水は、シリン
ダブロツク１内の冷却水通路２１よりシリンダヘ
ツド３内の冷却水通路１５，１６へと上昇した
後、冷却水通路１７を通つて、最終的に図示を略
すラジエタへ戻され、このラジエタで冷却された
後上述のような循環を繰り返すことになる。また
同時に、冷却水通路１５からは、吸気加熱用の延
設部２４へと流れることになるが、この延設部２
４そのものは、吸気通路１４に延う傾斜関係から
して、他の延設部２４に対する連通部分となる最
上部までの途中部分でエアがたまることがない。
また、連通部２５をラジエタに連通させる一方、
各延設部２４の最上部同士が気筒配列方向に向か
う連通部２５を介して連通されることから、各延
設部２４からラジエタまでが連通部２５によつて
最短距離をもつて結ばれることになり、その間に
おけるエンジン冷却水の圧力損失は著しく低減さ
れることになる。このため、各延設部２４からラ
ジエタに向けてエンジン冷却水の流通作用（循
環）が生じるが、そのエンジン冷却水の流量、流
速は増大され、そのエンジン冷却水の流通作用は
十分なものとなる。この結果、エンジン冷却水の
流量に基づき、十分な供給熱量が運ばれ、低負荷
用吸気通路１４内の吸気に対して十分な熱量が供
給されると共に、エンジン冷却水の流速に基づ
き、延設部２４の途中部分に存在するエア、延設
部２４の最上部に集まろうとするエアは、延設部
２４から確実かつ速やかに排出され、延設部２４
にエアがたまることはない。これにより、吸気加
熱用延設部２４内の冷却水によつて、低負荷用吸
気通路１４内を流れる吸気が十分に暖熱化され
て、燃料の気化、霧化促進上好ましいものとな
る。

なお、実施例では、貫通孔２２を循環して流れ
るエンジン冷却水によつて隔壁部３ａも十分に暖
熱化され、これによりより一層燃料の気化、霧化
が行えることなる。また、接続口２６よりラジエ
タへの流れを形成しているため、上記エアの滞留
防止上より一層好ましいものとなる。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、前
記実施例と同一構成要素には同一符号を付してそ
の説明は省略する。本実施例では、低負荷用吸気
通路１４を無くしたもので、これに伴つて、シヤ
ツタ弁１３も存在しないものとなつている。勿
論、吸気加熱用の延設部２４は、共通および分岐
吸気通路１１（１１Ａ，１１Ｂ）に沿うように形
成されている。

以上実施例では、吸気ポートが２つあるものに
ついて説明したが、エンジンとして最も一般的な
吸気ポートが１つのものに対して同様にして適用
し得ることは勿論のことである。また、燃料供給
装置としては気化器を用いてもよく、この場合
は、延設部２４によつて加熱される吸気通路には
燃料が必ず流れるので、その気化、霧化促進の上
でより有利となる。

（発明の効果） 本発明は以上述べたように、シリンダヘツドで
の吸気加熱において、吸気加熱を効果的に行うた
めに、吸気加熱用冷却水通路におけるエンジン冷
却水の流通作用を、一層向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側面断面図。
第２図は第１図の吸気通路および排気通路に沿う
方向での平面断面図。第３図は第２図よりも低い
位置での平面断面図。第４図は貫通孔に沿う要部
断面図。第５図は第１図―線断面図。第６図
は本発明の他の実施例を示すもので、第１図に対
応した側面断面図。 Ａ：吸気通路、ｌ：水平ライン、Ｉ：燃料噴射
弁、１：シリンダブロツク、３：シリンダヘツ
ド、４：ピストン、５：燃焼室、６，７：吸気ポ
ート、８：排気ポート、１１：共通吸気通路、１
１Ａ，１１Ｂ：分岐吸気通路、１２：吸気管、１
３：シヤツタ弁、１４：低負荷用吸気通路、１４
ａ：流入口、１４ｂ：流出口、１５，１６，１
７，２１：冷却水通路、１９，２０：連通口、２
４：吸気加熱用延設部、２５：連通部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダブロツクとシリンダヘツドと該シリ
   ンダブロツク内に嵌挿されたピストンとによつて
   燃焼室が画成され、前記シリンダヘツドに形成さ
   れたヘツド内吸気通路が前記燃焼室に開口され、
   前記ヘツド内吸気通路が、少なくともエンジン設
   置時に、上流に向かうにつれて上方へ向かうよう
   に傾斜して形成され、前記シリンダヘツド内に、
   該シリンダヘツド内の冷却水通路より上方へ向け
   て延設されて前記ヘツド内吸気通路に沿つて伸び
   る吸気加熱用冷却水通路がそれぞれ形成されてい
   るエンジンの冷却装置において、 前記シリンダヘツド内に、前記各吸気加熱用冷
   却水通路の最上部同士を連通する連通部が気筒配
   列方向に向かつて形成され、 前記連通部は気筒配列方向端部において排出系
   に連通されている、 ことを特徴とするエンジンの冷却装置。