JPH0718337B2 - 液冷併用空冷エンジンのシリンダヘッド冷却装置 - Google Patents

液冷併用空冷エンジンのシリンダヘッド冷却装置

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JPH0718337B2
JPH0718337B2 JP63260293A JP26029388A JPH0718337B2 JP H0718337 B2 JPH0718337 B2 JP H0718337B2 JP 63260293 A JP63260293 A JP 63260293A JP 26029388 A JP26029388 A JP 26029388A JP H0718337 B2 JPH0718337 B2 JP H0718337B2
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cooling
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cylinder
cooled
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善道 高松
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Kubota Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/02Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は直列多気筒エンジンにおけるシリンダヘッド部
の冷却装置に関する。
《従来技術》 従来の多気筒エンジンのシリンダヘッドの冷却方式に
は、全水冷式、全空冷式のいずれかが採用されている。
全水冷式のものでは、ヘッドブロックの全域にわたって
冷却水用ジャケットが形成され、副室や弁口間部分等の
蓄熱部と蓄熱部以外の部分とを区別することなく一律に
水冷がなされている。全空冷式のものでは、蓄熱部と蓄
熱部以外の部分とを区別することなく一律に空冷がなさ
れている。また、全水冷式、全空冷式のいずれの場合に
も、弁口間部分の冷却は、対向する弁口ポート壁の隙間
を通過する冷媒のみで行われている。また、全水冷式の
場合、各蓄熱部の周辺にはぞれぞれ異なる経路を経て冷
却水が導入されているうえ、各蓄熱部の周辺ジャケット
部分はその間を横断するポート壁により前後方向の連通
が邪魔されている。また、全空冷式の場合、冷却風は前
側の気筒の蓄熱部周辺を通過し、その放熱を受けた後、
後側の気筒の蓄熱部周辺を通過するようになっている。
《解決しようとする課題》 全水冷式のものや全空冷式のものでは、次の問題(i)
〜(iv)がある。
(i)全水冷式のものでは、ヘッドブロックの副室や弁
口間部分等の蓄熱部も蓄熱部以外の部分も一律に水冷さ
れる。このため、冷却水への放熱量が多く、大量の冷却
水を使用する必要があり、その分だけエンジンが高重量
となる。また、冷却水の放熱を行うラジエータ等の放熱
器も大型になり、その分だけエンジンが大型化する。
(ii)全水冷式の場合、比較的過熱されにくい蓄熱部以
外の部分が水冷で過冷却される。このため、主燃焼室か
らこの過冷却部分に不要な大量の放熱がなされ、熱損失
が大きい。一方、全空冷式の場合、比較的過熱されやす
い蓄熱部が空冷で緩やかにしか冷却されない。このた
め、蓄熱部の過熱による熱損傷を抑制する必要上、燃焼
温度をあまり高く設定することができない。このように
全水冷式では熱損失により、また全空冷式では燃焼温度
の制約により、いずれも高出力が得られない。
(iii)全水冷式、全空冷式のいずれの場合にも、弁口
間部分の冷却は、対向する弁口ポート壁の隙間を通過す
る冷媒のみで行われている。このため、この隙間が狭く
なってここを通過する冷媒の流量が少なくなると、両弁
口周肉部のうち、弁口間部分のみが他の部分に比べて著
しく高温になり、大きな熱落差によって両弁口周肉部に
熱歪みが起こり、両弁口から燃焼ガスが漏れる。このた
め、上記隙間を広く確保する必要上、両弁口の口径を大
きくすることができず、吸排気効率を高めることができ
ない。
(iv)全水冷式の場合、各気筒の蓄熱部の周辺ジャケッ
ト部分にはそれぞれ異なるシリンダバレルの周辺ジャケ
ット部分を経て冷却水が導入されているうえ、各蓄熱部
周辺はその間を横断するポート壁により前後方向の連通
が邪魔されている。このため、各経路からそれぞれ導入
される冷却水の温度に差異が生じている場合、各蓄熱部
の周辺ジャケット部分の冷却水は合流することもなく、
温度が相違したまま維持され、各蓄熱部の冷却条件に大
きな差異が生じる。また、全空冷式の場合、冷却風は前
側気筒の蓄熱部周辺を通過し、その放熱を受けた後、後
側気筒の蓄熱部周辺を通過するようになっているため、
各蓄熱部の冷却条件に大きな差異が生じる。このよう
に、全水冷式、全空冷式のいずれの場合にも、各気筒の
蓄熱部の冷却条件に大きな差異が生じ、これが各気筒の
燃焼状態に大きな差異を生じさせ、各気筒の出力のアン
バランスによって、異常振動が発生しやすい。
本発明の課題は、上記問題を解決できる液冷併用空冷エ
ンジンのシリンダヘッド冷却装置の提供にある。
《課題を解決するための手段》 本発明は、次の特徴を備える。
複数のシリンダ(12)を前後に並設し、各シリンダ(1
2)の吸気ポート(8)と排気ポート(9)の各弁口(1
0)(11)をヘッドブロック(3)に前後に並べて配置
し、各気筒の弁口間部分(21)の左右方向横一側に副室
(13)を形成し、各副室(13)をヘッドブロック(3)
の横片側部分で前後に並べ、 隣合う一対のシリンダ(12)(12)の一対の副室(13)
(13)を一つの冷却液チャンバー(14)で取り囲み、こ
の一対のシリンダ(12)(12)の一対の排気弁口(11)
(11)を一対の吸気弁口(10)(10)の間に配置し、冷
却液チャンバー(14)の前後で、一対の吸気ポート
(8)(8)をその弁口(10)(10)から横向きに導出
するとともに、一対の排気ポート(9)(9)をその弁
口(11)(11)から冷却液チャンバー(14)とは左右方
向反対側またはヘッドブロック上壁に向けて導出して、
冷却液チャンバー(14)を前後方向に連続させ、 隣合う一対のシリンダ(12)(12)の一対の弁口間部分
(21)(21)の肉部内をそれぞれ通過する一対の冷却液
供給路(15)(15)を一対の副室(13)(13)に向けて
冷却液チャンバー(14)に導入し、ヘッドブロック
(3)のうち、一対の副室(13)(13)を冷却液チャン
バー(14)を通過する冷却液で部分的に液冷するととも
に、一対の弁口間部分(21)(21)を一対の冷却液供給
路(15)(15)を通過する冷却液で部分的に液冷し、 ヘッドブロック(3)内の冷却風通路(20)に冷却ファ
ン(6)から冷却風を供給し、ヘッドブロック(3)を
冷却風通路(20)を通過する冷却風で空冷できるように
構成したことを特徴とする。
《作用》 本発明によれば、ヘッドブロック(3)の蓄熱部たる副
室(13)や弁口間部分(21)が部分的に液冷され、ヘッ
ドブロック(3)の蓄熱部以外の部分が空冷される。特
に、冷却液供給路(15)を通過する冷却液で弁口間部分
(21)はその肉部の内側から強力に冷却される。各冷却
液供給路(15)を通過してきた各冷却液は、冷却液チャ
ンバー(14)の前後部分にそれぞれ流入し、冷却液チャ
ンバー(14)内で速やかに合流する。
《実施例》 図面は本発明の実施例を示し、第1図は2気筒デイーゼ
ルエンジンのシリンダヘッドの横断平面図、第2図は2
気筒デイーゼルエンジンの縦断側面図、第3図は第2図
のIII-III線断面図である。
このエンジンは、クランクケース(1)とシリンダブロ
ック(2)とを一体に形成し、シリンダブロック(2)
の上側にヘッドブロック(3)を固定してエンジン本体
(E)を形成し、クランクケース(1)の前壁(4)か
ら突出しているクランク軸(5)の前端に冷却ファン
(6)を固定し、冷却ファン(6)を導風ケース(7)
で取り囲み、冷却ファン(6)で起風した冷却風をシリ
ンダブロック(2)部及びヘッドブロック(3)部に送
給することにより、エンジンを冷却するようにしてあ
る。
ヘッドブロック(3)には、各気筒に対応して吸気ポー
ト(8)と排気ポート(9)が配置してある。この吸気
ポート(8)と排気ポート(9)は第1図に示すよう
に、それぞれの燃焼室側開口部、即ち各弁口(10)(1
1)がほぼシリンダ(12)の軸芯を結ぶ線上でクランク
軸(5)と平行をなす状態で形成してあり、吸気弁口
(10)と排気弁口(11)は、排気弁口(11)同士が近接
して位置するとともに、吸気弁口(10)同士が離れ合う
ように配置してある。
各気筒での吸気弁口(10)と排気弁口(11)との間で吸
気ポート(8)の導出方向には、球状の副室(13)が形
成してあり、この副室(13)の外側に二つの副室(13)
を内部に取り込む状態で冷却液チャンバー(14)が形成
してある。冷却液チャンバー(14)に冷却液を供給する
冷却液供給路(15)は、ヘッドブロック(3)の底壁部
分に透設してあり、この冷却液供給路(15)は各気筒に
おける吸気弁口(10)と排気弁口(11)の弁口間部分
(21)を通るように形成してある。
この冷却液チャンバー(14)には、潤滑油ポンプ(図示
略)で圧送されたエンジン潤滑油の一部が供給されるよ
うになっており、エンジン潤滑油の一部を冷却液として
作用させるように構成してある。なお、冷却液チャンバ
ー(14)で加熱された潤滑油は、冷却液チャンバー(1
4)の上壁に連通接続した冷却液導出管(16)でオイル
クーラ(17)に案内され、冷却ファン(6)で起風され
た冷却風をオイルクーラ(17)に作用させることによ
り、冷却風との間で熱交換した後、ヘッドブロック
(3)に形成した潤滑油戻り路(18)からオイルパン
(19)に戻すようになっている。オイルクーラ(17)は
導風ケース(7)の上部に、その下部を突入させた状態
で配置してある。
また、ヘッドブロック(3)内には冷却風通路(20)が
形成してあり、冷却ファン(6)で起風された冷却風が
ヘッドブロック(3)内の冷却風通路(20)内を流れる
ことによりヘッドブロック(3)を空冷するようにして
ある。
なお、上記実施例では、吸気ポート(8)と排気ポート
(9)を対向する壁面にそれぞれ開口するように形成し
ているが、両排気ポート(9)を合流してヘッドブロッ
ク(3)の上壁に開口するようにしてもよい。このよう
なポート配置により、ポート壁に邪魔されることなく、
冷却液チャンバー(14)を前後方向に連続させる。
さらに、上記実施例は2気筒エンジンについて説明した
が、3気筒以上の複数気筒エンジンに本発明を適用する
こともできる。その場合、奇数気筒エンジンの場合に
は、2気筒づつを組にして冷却液チャンバー(14)を形
成し、前後いずれか端部に位置するシリンダ(12)のみ
を独立して冷却液チャンバー(14)に収容することにな
る。一方偶数気筒エンジンでは、2気筒づつ組にして冷
却液チャンバー(12)に収容することになる。
また、上記実施例では燃焼室周りに供給する冷却液とし
てエンジンの潤滑油を利用したが、専用の冷却液(例え
ば冷却水)を用いるようにしてもよい。
《効果》 本発明は、次の効果〜を奏する。
ヘッドブロックの蓄熱部たる副室や弁口間部分が部分
的に液冷され、ヘッドブロックの蓄熱部以外の部分が空
冷される。このため、ヘッドブロックの蓄熱部と蓄熱部
以外の部分とを区別することなく一律に水冷する全水冷
式のものに比べ、冷却液への放熱量が少なく、使用する
冷却液が少量で済み、その分だけエンジンを軽量化でき
る。また、冷却液の放熱を行うオイルクーラやラジエー
タ等の放熱器も小型のもので済み、その分だけエンジン
を小型化できる。
比較的過熱されにくい蓄熱部以外の部分は空冷で緩や
かに冷却され、この部分の過冷却が抑制される。このた
め、蓄熱部以外の部分が水冷で過冷却される全水冷式の
ものに比べ、主燃焼室からの不要な放熱を抑制でき、熱
損失が低減される。一方、比較的過熱されやすい蓄熱部
が液冷で強力に冷却される。このため、蓄熱部が緩やか
にしか冷却されない全空冷式のものに比べ、蓄熱部の熱
損傷をおそれることなく燃焼温度を高く設定することが
できる。このように、熱損失を低減できると同時に燃焼
温度を高く設定できるので、全水冷式や全空冷式のもの
に比べ、高出力が得られる。
冷却液供給路を通過する冷却液で弁口間部分がその肉
部の内側から強力に冷却される。このため、対向する弁
口ポート壁の隙間が狭くなってここを通過する冷却風が
減少し、或いは無くなっても、両弁口周肉部のうち、弁
口間部分のみが他の部分に比べて著しく高温になること
もなく、両弁口周肉部の熱歪みが起こりにくい。このた
め、弁口間部分の冷却が対向する弁口ポート壁の隙間を
通過する冷媒のみで行われている全水冷式や全空冷式の
ものとは異なり、この隙間の確保を考慮することなく、
両弁口の口径を大きくして吸排気効率を高めることがで
きる。
各冷却液供給路を通過してきた各冷却液は、冷却液チ
ャンバー内の前後部分にそれぞれ流入し、冷却液チャン
バー内を流動しながら速やかに合流する。このため、各
冷却液供給路からそれぞれ導入される冷却液の温度に差
異が生じている場合でも、これらの冷却液は合流によっ
てその温度が平均化され、各気筒の副室の冷却条件に差
異が生じにくい。このため、各気筒の蓄熱部の冷却条件
の差異が大きい全水冷式、全空冷式のものに比べ、各気
筒の燃焼状態の差異が小さくなり、各気筒の出力のアン
バランスに起因する異常振動が起こりにくくなる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は2気筒デイーゼ
ルエンジンのシリンダヘッドの横断平面図、第2図は2
気筒デイーゼルエンジンの縦断側面図、第3図は第2図
のIII-III線断面図である。 3……ヘッドブロック、6……冷却ファン、8……吸気
ポート、9……排気ポート、10……吸気弁口、11……排
気弁口、12……シリンダ、13……副室、14……冷却液チ
ャンバー、15……冷却液供給路、20……冷却風通路、21
……弁口間部分。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のシリンダ(12)を前後に並設し、各
    シリンダ(12)の吸気ポート(8)と排気ポート(9)
    の各弁口(10)(11)をヘッドブロック(3)に前後に
    並べて配置し、各気筒の弁口間部分(21)の左右方向横
    一側に副室(13)を形成し、各副室(13)をヘッドブロ
    ック(3)の横片側部分で前後に並べ、 隣合う一対のシリンダ(12)(12)の一対の副室(13)
    (13)を一つの冷却液チャンバー(14)で取り囲み、こ
    の一対のシリンダ(12)(12)の一対の排気弁口(11)
    (11)を一対の吸気弁口(10)(10)の間に配置し、冷
    却液チャンバー(14)の前後で、一対の吸気ポート
    (8)(8)をその弁口(10)(10)から横向きに導出
    するとともに、一対の排気ポート(9)(9)をその弁
    口(11)(11)から冷却液チャンバー(14)とは左右方
    向反対側またはヘッドブロック上壁に向けて導出して、
    冷却液チャンバー(14)を前後方向に連続させ、 隣合う一対のシリンダ(12)(12)の一対の弁口間部分
    (21)(21)の肉部内をそれぞれ通過する一対の冷却液
    供給路(15)(15)を一対の副室(13)(13)に向けて
    冷却液チャンバー(14)に導入し、ヘッドブロック
    (3)のうち、一対の副室(13)(13)を冷却液チャン
    バー(14)を通過する冷却液で部分的に液冷するととも
    に、一対の弁口間部分(21)(21)を一対の冷却液供給
    路(15)(15)を通過する冷却液で部分的に液冷し、 ヘッドブロック(3)内の冷却風通路(20)に冷却ファ
    ン(6)から冷却風を供給し、ヘッドブロック(3)を
    冷却風通路(20)を通過する冷却風で空冷できるように
    構成した、ことを特徴とする液冷併用空冷エンジンのシ
    リンダヘッド冷却装置。
JP63260293A 1988-10-14 1988-10-14 液冷併用空冷エンジンのシリンダヘッド冷却装置 Expired - Lifetime JPH0718337B2 (ja)

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JPH02108812A JPH02108812A (ja) 1990-04-20
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04103821A (ja) * 1990-08-21 1992-04-06 Kubota Corp 直列多気筒空冷エンジンの冷却装置
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