JPH0627815Y2 - 多気筒内燃機関のシリンダヘッドの冷却水通路構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、多気筒内燃機関のシリンダヘッドの冷却水通
路構造に係り、特に自動車等の車輌に用いられる火花点
火方式の多気筒内燃機関のシリンダヘッドに設けられる
冷却水通路構造に係る。

従来の技術 自動車等の車輌に用いられる内燃機関は、一般に、その
燃焼室を郭定するシリンダブロックとシリンダヘッドに
燃焼室を取り囲んで延在する冷却水通路を有しており、
火花点火式内燃機関に於ては、燃焼室頭部を郭定するシ
リンダヘッドの燃焼室頭部壁がシリンダヘッド内冷却水
通路を流れる冷却水により如何に冷却されるかによりノ
ッキングの発生度合を示すメカニカルオクタン価が大き
く変化し、この燃焼室頭部壁の冷却は火花点火式内燃機
関にとって特に重要なことである。

多気筒型の火花点火式内燃機関に於ては、メカニカルオ
クタン価の向上のために各気筒の燃焼室頭部が各々高い
熱伝達率をもって良好に冷却されることに加えて各気筒
の燃焼室頭部が互いに均一に冷却されることが好まし
く、さもないと部分的にメカニカルオクタン価が低い気
筒が生じてこれが内燃機関全体のアンチノッキング性能
を低下することになり、またシリンダヘッドに熱歪みを
来し、種々の障害を生じる原因となる。

各気筒の燃焼室頭部がシリンダヘッド内冷却水通路を流
れる冷却水により良好に冷却されるようそのシリンダヘ
ッド内冷却水通路を構成されたシリンダヘッドは、例え
ば特公昭５３−４１６８号、特開昭５６−１３８４４４
号の各公報に示されている。

各気筒の燃焼室頭部が互いに均一に冷却されるべく冷却
水が各気筒に対し並列に流れるよう構成されたシリンダ
ヘッド内冷却水通路を有する、所謂冷却水ギャラリを備
えた冷却水気筒間分配式の冷却水通路構造を有するシリ
ンダヘッドは本願出願人と同一の出願人による特願昭６
０−１１１７７６号（特開昭６１−２６８８４９号公報
参照）の明細書及び図面に示されている。

考案が解決しようとする問題点 冷却水気筒間分配式の冷却水通路構造を有するシリンダ
ヘッドにあっては、各気筒の燃焼室頭部に対し冷却水が
互いに並列に流れることにより各気筒に対し供給される
冷却水の温度に差がなくなり、各気筒の燃焼室頭部が互
いに均一に冷却されるようになるが、気筒配列方向に沿
って延在する冷却水ギャラリを必要とし、この冷却水ギ
ャラリはシリンダヘッドの外容積の増大を招き、内燃機
関の小型化設計を阻害する。また冷却水ギャラリがシリ
ンダヘッドの一方の側に設けられると、この冷却水ギャ
ラリを流れる冷却水によりシリンダヘッドの温度分布に
偏りが生じ、シリンダヘッドに熱歪みが生じ、シリンダ
ヘッドの耐久性が損われ、またシリンダヘッドとシリン
ダブロックとのシーリングが良好に行われなくなる虞れ
がある。

更に、冷却水ギャラリがシリンダヘッド内にて燃焼室頭
部、吸気ポート、及び排気ポートに隣接して設けられる
場合、冷却水ギャラリ内の冷却水はこれらの壁面に沿っ
て流れるので冷却効率は高い反面、冷却水ギャラリ内の
冷却水が例えば後部気筒から前部気筒へ流れるとすれ
ば、後部気筒にて良好に冷却が行われても、それ故、前
部気筒に於ては冷却水温度が上昇しており、後部気筒に
比べて十分に冷却を行うことができず、均一な冷却がな
されないという問題を生ずる。

本考案は、上述の如き不具合に鑑み、シリンダヘッドの
外容積を増大することなく、しかもシリンダヘッドの温
度分布に偏りが生じることなく各気筒の燃焼室頭部を互
いに均一に冷却することができ、また各気筒の燃焼室頭
部を高い熱伝達率をもって良好に冷却することができる
改良された冷却水気筒間分配方式の冷却水通路構造を提
供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本考案によれば、多気筒内燃機関の
各燃焼室の頭部壁に沿って各燃焼室に対し個別に形成さ
れたシリンダヘッド内下部冷却水通路と、 各気筒に対する吸気弁と排気弁の間にある空間を通り複
数の気筒に亙って共通に延在するシリンダヘッド内上部
冷却水通路と、 各気筒に対する点火プラグを囲む筒状壁の周りに位置す
る連通孔を残して前記シリンダヘッド内下部冷却水通路
と前記シリンダヘッド内上部冷却水通路とを隔てる中間
隔壁と を有し、シリンダブロックの冷却水通路を経て前記シリ
ンダヘッド内下部冷却水通路の各々へ流入した冷却水が
該各シリンダヘッド内下部冷却水通路内を個別に流れ、
前記連通孔より前記シリンダヘッド内上部冷却水通路を
経て合流して該シリンダヘッド内上部冷却水通路外へ排
出されるよう構成されている多気筒内燃機関のシリンダ
ヘッドの冷却水通路構造によって達成される。

前記中間隔壁に設けられる連通孔は各気筒の燃焼室頭部
の中央部に設けられている点火プラグホールの筒状部の
外周囲を取り囲んで設けられていてよい。

また中間隔壁のシリンダヘッド内下部冷却水通路側の面
は前記シリンダヘッド内下部冷却水通路面を構成する前
記燃焼室頭部壁に対し実質的に平行に延在していてよ
い。

考案の作用及び効果 上述の如き構成によれば、冷却水ギャラリとしてのシリ
ンダヘッド内上部冷却水通路は吸気弁支持部と排気弁支
持部との間の従来は動弁室の一部であったデッドスペー
スに設けられたことになり、デッドスペースの有効利用
が図られ、冷却水ギャラリの設置によってシリンダヘッ
ドの外容積がむやみに増大されることがなく、また前記
シリンダヘッド内上部冷却水通路は気筒の中央部を気筒
配列方向に沿って延在することになり、このシリンダヘ
ッド内上部冷却水通路を流れる冷却水によってシリンダ
ヘッドの特に気筒配列方向に対し直交する方向に於ける
温度分布に偏りが生じることがなくなり、これに応じて
シリンダヘッドに熱歪みが生じることが回避される。ま
たシリンダヘッド内下部冷却水通路を流れる冷却水によ
って燃焼室頭部及び吸気ポート及び排気ポートが冷却さ
れることに加えてシリンダヘッド内上部冷却水通路を流
れる冷却水により吸気弁及び排気弁の支持部及び動弁装
置が良好に冷却されるようになり、これらの耐久性の向
上が図られる。

更に、シリンダヘッド内上部冷却水通路は直接に燃焼室
頭部壁面に接しておらず、間にシリンダヘッド内下部冷
却水通路を介しており、燃焼室頭部は先ずシリンダヘッ
ド内下部冷却水通路にてシリンダブロック内の冷却水通
路より供給される比較的に低温の冷却水により均一に冷
却されるので後部気筒と前部気筒とで冷却効率に差が生
じることがなく、全気筒を均一に冷却することが可能で
ある。

またシリンダヘッド内下部冷却水通路よりシリンダヘッ
ド内上部冷却水通路へ冷却水を導く連通孔が各気筒の点
火プラグホールの筒状部の外周囲を取り囲んで設けられ
ていることによりシリンダブロックの冷却水通路よりの
冷却水は燃焼室頭部壁をその外周側から中心部へ向けて
その筒状壁面を嘗めるようにして流れ、これにより燃焼
室頭部壁はホットスポットを生じることなく前記シリン
ダヘッド内下部冷却水通路を流れる冷却水により良好に
冷却されるようになる。また前記中間隔壁のシリンダヘ
ッド内下部冷却水通路面が前記燃焼室頭部壁のシリンダ
ヘッド内下部冷却水通路面に対し実質的に平行に延在し
ていることにより前記シリンダヘッド内下部冷却水通路
は前記中間隔壁と前記燃焼室頭部壁との間に於てはその
通路断面積が実質的に均一となり、これによりその冷却
水通路を流れる冷却水の流速が一定となり、これにより
冷却水の流れに澱みが生じることがなくなり、前記燃焼
室頭部壁がその全体に亙って良好に冷却されるようにな
る。

実施例 以下に添付の図を参照して本考案を実施例について詳細
に説明する。

第１図乃至第４図は本考案による冷却水通路構造を備え
た多気筒内燃機関の一つの実施例を示している。これら
の図に於て、１はシリンダブロックを、２はシリンダヘ
ッドを各々示しており、シリンダブロック１とシリンダ
ヘッド２とは複数個のシリンダボア３内に各々設けられ
たピストン４と共働して複数個の燃焼室５を郭定してい
る。

シリンダヘッド２の一方の側には二つの吸気ポート６及
び７が設けられており、またシリンダヘッド２の他方の
側には二つの排気ポート８及び９が設けられている。吸
気ポート６と７は各々個別の吸気弁１０と１１によって
その燃焼室５に対する開口端を開閉されるようになって
おり、また排気ポート８と９は各々個別の排気弁１２と
１３により燃焼室５に対する開口端を開閉されるように
なっている。

吸気弁１０と１１は、各々その弁ステム１０ａ、１１ａ
をシリンダヘッド２に取り付けられた円筒状のステムガ
イド１４、１５により軸線方向に移動可能に支持され、
各々個別の圧縮コイルばね１６、１７により閉弁方向へ
付勢されている。吸気弁１０と１１は、各々その弁ステ
ム１０ａ、１１ａの先端部に取り付けられたバルブリフ
タ１８、１９によって吸気弁用のカム軸２０に係合し、
このカム軸２０の回転によって開閉されるようになって
いる。カム軸２０はシリンダヘッド２の吸気ポート側の
上端部にキャップ部材２１によって回転可能に取り付け
られている。

排気弁１２と１３は、各々その弁ステム１２ａ、１３ａ
をシリンダヘッド２の吸気ポート側に取り付けられた円
筒状のステムガイド２２、２３により軸線方向に移動可
能に支持され、各々個別の圧縮コイルばね２４、２５に
より閉弁方向に付勢されている。排気弁１２と１３は、
各々その弁ステム１２ａ、１３ａの先端部に取り付けら
れたバルブリフタ２６、２７により排気弁用のカム軸２
８と係合し、このカム軸２８の回転により開閉されるよ
うになっている。カム軸２８はシリンダヘッド２の排気
ポート側の上部にキャップ部材２９によって回転可能に
取り付けられている。

上述の如き吸気弁１０、１１の動弁装置と排気弁１２、
１３の動弁装置とは、第２図によく示されている如く、
気筒の中心軸線の両側に互いにほぼ対称に設けられてい
る。

シリンダヘッド２には燃焼室５の各々の中央部へ向けて
開口した点火プラグ取り付け用ねじ孔３０が設けられて
おり、この点火プラグ取り付け用ねじ孔３０には各々点
火プラグ３１が取り付けられている。シリンダヘッド２
はその中央最上部壁３２より点火プラグ３１を点火プラ
グ取り付けねじ孔３０へ導くための点火プラグホール３
３及び該点火プラグホールを郭定する筒状壁３４を有し
ており、筒状壁３４は燃焼室５の頭部壁３５と中央最上
部壁３２との間に連続して延在している。シリンダヘッ
ド２の上部には吸気弁及び排気弁の動弁装置を被覆すべ
くシリンダヘッドカバー３６が取り付けられており、該
シリンダヘッドカバーには点火プラグホール３３に連通
する点火プラグ着脱作業ホール３７が設けられている。

シリンダヘッド２にはシリンダヘッド内下部冷却水通路
４０とシリンダヘッド内上部冷却水通路４１とが各々設
けられている。シリンダヘッド内下部冷却水通路４０
は、燃焼室５の頭部に対してその頭部壁３５を隔てて延
在し、燃焼室５の外周縁側にて複数個の連通孔３９ａ、
３９ｂ、３９ｃによってシリンダブロック１の冷却水通
路３８に連通し、この冷却水通路３８より冷却水を供給
されるようになっている。

シリンダヘッド２内にはシリンダヘッド内下部冷却水通
路４０とシリンダヘッド内上部冷却水通路４１とを区分
する中間隔壁４２が設けられている。シリンダヘッド内
上部冷却水通路４１はシリンダヘッド内下部冷却水通路
４０に対し中間隔壁４２を隔てて吸気弁１０、１１の支
持部と排気弁１２、１３の支持部との間を気筒配列方向
に沿って延在している。シリンダヘッド内上部冷却水通
路４１は、その内部に点火プラグホール３３の筒状部３
４を含んでおり、該筒状部の部分に於ては該筒状部を取
り巻いて延在している。中間隔壁４２は各気筒の点火プ
ラグホール３３の筒状部３４の周りに位置する部分に連
通孔４３を有しており、この連通孔４３はシリンダヘッ
ド内下部冷却水通路４０とシリンダヘッド内上部冷却水
通路４１とを互いに連通接続している。中間隔壁４２の
シリンダヘッド内下部冷却水通路面は、第４図によく示
されている如く、燃焼室頭部壁３５のシリンダヘッド内
下部冷却水通路面に対し実質的に平行に延在しており、
中間隔壁４２はシリンダヘッド内下部冷却水通路４０と
シリンダヘッド内上部冷却水通路４１との隔離と同時に
シリンダヘッド内下部冷却水通路４０の通路断面積の調
整を行っている。

上述の如き構成によれば、シリンダブロック１の冷却水
通路３８を流れる冷却水は、連通孔３９ａ、３９ｂ、３
９ｃよりシリンダヘッド内上部冷却水通路４０内に流入
し、該シリンダヘッド内上部冷却水通路４０を各気筒の
燃焼室５の外周側より中央部へ向けて流れ、その後に連
通孔４３を通ってシリンダヘッド内上部冷却水通路４１
内に流入し、このシリンダヘッド内上部冷却水通路４１
を流れて流出する。シリンダヘッド内上部冷却水通路４
１は各気筒毎に設けられている連通孔４３より冷却水を
受け入れることにより冷却水ギャラリとして作用し、冷
却水はシリンダヘッド内下部冷却水通路４０に於ては各
気筒に対し並列に流れ、これにより各気筒が互いに均一
に冷却されるようになって、その気筒間に於て温度差が
生じることが回避される。

またシリンダヘッド内下部冷却水通路４０に於ては、冷
却水は燃焼室頭部壁３５をその外周側から中央部へ向け
て嘗めるようにして流れ、しかも中間隔壁４２によって
シリンダヘッド内下部冷却水通路４０を郭定される部分
に於てはその通路断面積が均一になっていることにより
その各部に於て一様な冷却水流速が得られ、これらのこ
とから冷却水の流れに澱みが生じることがなく、燃焼室
頭部壁３５がその全体に亙って一様に良好に冷却される
ようになり、ホットスポットの発生が回避され、各気筒
が互いに均一に冷却されることと相俟って内燃機関のメ
カニカルオクタン価が著しく向上するようになる。

また第２図に良く示されている如く、点火プラグホール
３３の筒状壁３２の周りでは中間隔壁４２が燃焼室頭部
側に偏倚しており、これによりこの部分では冷却水は点
火プラグ３１の取り付けねじ孔３０に近い側を流れてシ
リンダヘッド内下部冷却水通路４０よりシリンダヘッド
内上部冷却水通路４１へ流れるようになり、この冷却水
の流れにより点火プラグ３１の電極部周辺を効果的に冷
却することが可能となる。

冷却水ギャラリとして作用するシリンダヘッド内上部冷
却水通路４１は吸気弁１０、１１の支持部と排気弁１
２、１３の支持部との間の気筒中央部を気筒配列方向に
沿って延在していることにより、このシリンダヘッド内
上部冷却水通路４１を流れる冷却水によってシリンダヘ
ッド２の気筒配列方向に対し直交する方向に於ける温度
分布に偏りが生じることがなくなり、これによってシリ
ンダヘッド２に熱歪みが生じることが回避される。

またシリンダヘッド内下部冷却水通路４０とシリンダヘ
ッド内上部冷却水通路４１とを流れる冷却水は、吸気弁
１０、１１及び排気弁１２、１３の各々のシリンダヘッ
ド２よりの支持部及びこれらの動弁装置の冷却を行うよ
うになり、これによりこれらの熱的条件が緩和されるよ
うになる。

以上に於ては、本考案を特定の実施例について詳細に説
明したが、本考案は、これに限定されるものではなく、
本考案の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による冷却水通路構造を備えた多気筒内
燃機関のシリンダヘッドの部分的平断面図、第２図乃至
第４図は各々第１図の線II−II、線III−III及び線IV−
IVに沿う断面図である。 １……シリンダブロック，２……シリンダヘッド，３…
…シリンダボア，４……ピストン，５……燃焼室，６、
７……吸気ポート，８、９……排気ポート，１０、１１
……吸気弁，１２、１３……排気弁，１４、１５……ス
テムガイド，１６、１７……圧縮コイルばね，１８、１
９……バルブリフタ，２０……カム軸，２１……キャッ
プ部材，２２、２３……ステムガイド，２４、２５……
圧縮コイルばね，２６、２７……バルブリフタ，２８…
…カム軸，２９……キャップ部材，３０……点火プラグ
取り付けねじ孔，３１……点火プラグ，３２……中央最
上部壁，３３……点火プラグホール，３４……筒状部，
３５……筒状壁，３６……シリンダヘッドカバー，３７
……点火プラグ着脱作業ホール，３８……冷却水通路，
３９ａ〜３９ｃ……連通孔，４０……シリンダヘッド内
下部冷却水通路，４１……シリンダヘッド内上部冷却水
通路，４２……中間隔壁，４３……連通孔

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−160143（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−49354（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−32440（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−19950（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−26931（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭45−17924（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭39−20402（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭50−2926（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】多気筒内燃機関の各燃焼室の頭部壁（３
   ５）に沿って各燃焼室に対し個別に形成されたシリンダ
   ヘッド内下部冷却水通路（４０）と、 各気筒に対する吸気弁（１０、１１）と排気弁（１２、
   １３）の間にある空間を通り複数の気筒に亙って共通に
   延在するシリンダヘッド内上部冷却水通路（４１）と、 各気筒に対する点火プラグ（３１）を囲む筒状壁（３
   ４）の周りに位置する連通孔（４３）を残して前記シリ
   ンダヘッド内下部冷却水通路と前記シリンダヘッド内上
   部冷却水通路とを隔てる中間隔壁（４２）と を有し、シリンダブロック（１）の冷却水通路（３８）
   を経て前記シリンダヘッド内下部冷却水通路の各々へ流
   入した冷却水が該各シリンダヘッド内下部冷却水通路内
   を個別に流れ、前記連通孔より前記シリンダヘッド内上
   部冷却水通路を経て合流して該シリンダヘッド内上部冷
   却水通路外へ排出されるよう構成されている多気筒内燃
   機関のシリンダヘッドの冷却水通路構造。