JPH0921348A - 水冷式内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

水冷式内燃機関のシリンダヘッド

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JPH0921348A
JPH0921348A JP17096395A JP17096395A JPH0921348A JP H0921348 A JPH0921348 A JP H0921348A JP 17096395 A JP17096395 A JP 17096395A JP 17096395 A JP17096395 A JP 17096395A JP H0921348 A JPH0921348 A JP H0921348A
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JP
Japan
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cylinder
outlet
combustion chamber
water
cooling water
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JP17096395A
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Yoshihisa Jingu
宣久 神宮
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水冷式内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
燃焼室壁の中央部の冷却性を高める。 【構成】 ウォータジャケット15から冷却水を流出さ
せる出口19を隣り合う気筒間に位置して開口させ、隣
り合う気筒の吸・排気ポート壁2,3の間に上流間隙2
3のうち気筒列中心線Aを挟んで出口19に対向する上
流間隙を閉塞する閉塞壁部25を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室壁の中央部
に冷却水を導くようにした水冷式内燃機関のシリンダヘ
ッドの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から例えば特開昭51−12163
6号公報に開示されているように、複数の燃焼室壁が直
列に並ぶシリンダヘッドにおいて、燃焼室壁のまわりに
開口してウォータジャケットに冷却水を流入させる入口
を備えるとともに、隣り合う気筒間に開口してウォータ
ジャケットから冷却水を流出させる出口を備えて、冷却
水を気筒列中心線と直交する横方向に流すようにしたも
のがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシリンダヘッドにあっては、ウォータジャケ
ットに面する燃焼室壁から吸・排気ポート壁等が突出し
ているため、冷却水の流れが制約され、吸・排気ポート
壁に囲まれた燃焼室壁の中央部に導かれる冷却水量が不
足する可能性があり、熱負荷の高い点火栓ボスの近傍等
で燃焼室壁の冷却性を確保することが難しい。
【0004】本発明は上記の問題点に着目し、水冷式内
燃機関のシリンダヘッドにおいて、燃焼室壁の中央部の
冷却性を高めることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の水冷式
内燃機関のシリンダヘッドは、直列に並ぶ複数の燃焼室
壁に沿って冷却水を循環させるウォータジャケットと、
燃焼室壁のまわりに開口してウォータジャケットに冷却
水を流入させる入口と、隣り合う気筒間に位置して開口
してウォータジャケットから冷却水を流出させる出口
と、気筒列中心線を挟んで出口と反対側に位置して隣り
合う気筒の吸・排気ポート壁の間に画成される上流間隙
と、を備える水冷式内燃機関のシリンダヘッドにおい
て、前記隣り合う気筒間で気筒列中心線を挟んで出口に
対向する上流間隙を閉塞する。
【0006】請求項2に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、直列に並ぶ複数の燃焼室壁に沿って冷却水
を循環させるウォータジャケットと、燃焼室壁のまわり
に開口してウォータジャケットに冷却水を流入させる入
口と、隣り合う気筒間に位置して開口してウォータジャ
ケットから冷却水を流出させる出口と、気筒列中心線を
挟んで出口と反対側に位置して隣り合う気筒の吸・排気
ポート壁の間に画成される上流間隙と、を備える水冷式
内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記隣り合う気筒
間で気筒列中心線を挟んで出口に対向する上流間隙の開
口面積を出口に対向しない上流間隙の開口面積より小さ
く形成する。
【0007】請求項3に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、請求項1または2に記載の発明において、
前記入口を気筒列中心線を挟んで出口と反対側に配置す
るとともに、出口を挟んで隣り合う2つの気筒中心線の
間に配置する。
【0008】請求項4に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、請求項3に記載の発明において、前記入口
を気筒中心線よりも気筒間中心線に近接させて配
る。
【0009】請求項5に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、請求項1から4のいずれか一つに記載の発
明において、前記出口を隣り合う吸気ポート壁の間に画
成する。
【0010】
【作用】請求項1に記載の水冷式内燃機関のシリンダヘ
ッドにおいて、ウォータジャケットを循環する冷却水
は、燃焼室壁の熱を吸収しつつ、入口から出口へと横方
向に流れようとする。
【0011】気筒列中心線を挟んで出口に対向する上流
間隙を閉塞することにより、入口から流入した冷却水の
大部分は、上流間隙を迂回して燃焼室壁の中央部へと導
かれる。これにより、熱負荷の高い燃焼室壁の中央部を
流れる冷却水の流速を高めて、燃焼室壁の温度分布を均
一化することができる。
【0012】請求項2に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドにおいて、ウォータジャケットを循環する冷却
水は、燃焼室壁の熱を吸収しつつ、入口から出口へと横
方向に流れようとする。
【0013】気筒列中心線を挟んで出口に対向する上流
間隙を絞ることにより、入口から流入した冷却水の大部
分は、上流間隙を迂回して燃焼室壁の中央部へと導かれ
る。これにより、熱負荷の高い燃焼室壁の中央部を流れ
る冷却水の流速を高めて、燃焼室壁の温度分布を均一化
することができる。
【0014】出口に対向して開口面積が小さい上流間隙
が開口しているため、出口に対向する吸・排気ポート壁
の間に冷却水の流速が低下する淀みが生じることを防止
し、シリンダヘッドを均一に冷却することができる。
【0015】請求項3に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドにおいて、入口を気筒列中心線を挟んで出口と
反対側に配置するとともに、出口を挟んで隣り合う2つ
の気筒中心線の間に配置することにより、入口からウォ
ータジャケットに流入した冷却水が、上流間隙を迂回し
て燃焼室壁の外周部に沿って流れる距離が大きくなる。
これにより、燃焼室壁の外周部によって画成される燃焼
室のエンドガスゾーンの冷却性を十分に確保し、ノッキ
ングが発生することを防止できる。
【0016】請求項4に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドにおいて、入口を気筒中心線よりも気筒間中心
線に近接させて配置することにより、入口からウォータ
ジャケットに流入した冷却水が、上流間隙を迂回して燃
焼室壁の外周部に沿って流れる距離が大きくなる。これ
により、燃焼室壁の外周部によって画成される燃焼室の
エンドガスゾーンの冷却性を十分に確保し、ノッキング
が発生することを防止できる。
【0017】請求項5に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドにおいて、出口を隣り合う吸気ポート壁の間に
画成することにより、上下方向の開口幅が吸気ポート壁
によって制約されることなく、十分な開口面積を確保す
ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0019】図1、図2、図3に示すように、4気筒エ
ンジンに備えられるシリンダヘッド1は、燃焼室壁5を
有するロアデッキ6と、動弁室10を画成するアッパー
デッキ7と、ロアデッキ6とアッパーデッキ7を結ぶ左
右の側壁部8,9、前後壁部21,22等を備える。
【0020】各気筒の燃焼室壁5には、吸気ポート壁2
と排気ポート壁3と点火栓ボス4が接続される。
【0021】吸・排気ポート壁2,3によって画成され
る吸・排気ポート12,13は、それぞれの一端が右左
側壁部8,9に開口し、それぞれの途中で2つの吸・排
気ポート12,13に分岐して、燃焼室壁5に接続して
いる。吸・排気ポート12,13は図示しない吸・排気
バルブによりエンジン回転に同期して開閉駆動され、図
示しないピストンが下降する吸入行程で吸気が各吸気ポ
ート12,13から気筒内に吸入され、ピストンが上昇
する排気行程で排気ガスが各排気ポート12,13から
排出される。
【0022】点火栓ボス4は燃焼室壁5の中央部に接続
される。点火栓ボス4を挿通する図示しない点火栓が燃
焼室壁5の中央部に臨む。点火栓は気筒に吸入された混
合気に圧縮上死点付近で点火し、燃焼させる。
【0023】シリンダヘッド1には複数のヘッドボルト
ボス14が各気筒間および気筒端に形成される。図示し
ないヘッドボルトがヘッドボルトボス14を挿通してシ
リンダブロックに螺合することにより、シリンダヘッド
1が図示しないガスケットを介してシリンダブロックに
締結される。
【0024】各ヘッドボルトボス14は、隣り合う吸・
排気ポート壁2,3の間に配置されるとともに、吸・排
気ポート壁2,3と前後壁部21,22の間に配置され
る。
【0025】シリンダヘッド1の内部には、冷却水を循
環させるウォータジャケット15が設けられる。ウォー
タジャケット15はロアデッキ6とアッパーデッキ7お
よび左右側壁部8,9の間に画成される。ウォータジャ
ケット15は、吸・排気ポート壁2,3と点火栓ボス4
およびヘッドボルトボス14等のまわり設けられる。
【0026】ロアデッキ6には複数のウォータジャケッ
ト入口16が開口される。各入口16は図示しないシリ
ンダブロックのウォータジャケットとシリンダヘッド1
のウォータジャケット15を連通する。図示しないウォ
ータポンプから吐出する冷却水がシリンダ壁まわりのウ
ォータジャケットを循環した後、各入口16を通ってウ
ォータジャケット15に流入するようになっている。
【0027】図において線分Aは、各気筒の中心線を結
ぶ気筒列中心線である。各気筒毎に2対の入口16が気
筒列中心線Aについて対称的に形成される。シリンダヘ
ッド1の気筒列中心線Aより右側に開口した各入口16
は、ガスケットを介して閉塞される。シリンダヘッド1
の気筒列中心線Aより排気ポート壁3側(左側)に開口
した各入口16はガスケットに開口した穴を介して開通
している。
【0028】右側壁部9には2つのウォータジャケット
出口19が開口される。各出口19から流出する冷却水
は図示しない配管を通り、ラジエータ等を介してウォー
タポンプに吸入される。
【0029】図において線分Bは、気筒列中心線Aに直
交して各気筒を二等分する気筒中心線である。各出口1
9は、隣り合う気筒中心線Bの間に位置して形成され
る。一方の出口19は第1気筒と第2気筒の間に設けら
れ、他方の出口19は第3気筒と第4気筒の間に設けら
れる。
【0030】本実施の形態において、各出口19は、隣
り合う吸気ポート壁2の間に位置して形成される。隣り
合う吸気ポート壁2の間に開口した出口19は、上下方
向の開口幅が吸気ポート壁2によって制約されることな
く、十分な開口面積を確保することができる。
【0031】隣り合う排気ポート壁3の間には、ヘッド
ボルトボス14を介して上流間隙23が形成される。各
入口16からウォータジャケット15に流入した冷却水
は、上流間隙23を通ってウォータジャケット15の中
央部領域へと流れる。
【0032】隣り合う吸気ポート壁2の間には、ヘッド
ボルトボス14を介して下流間隙24が形成される。ウ
ォータジャケット15の中央部を循環した冷却水は、下
流間隙24を通って出口19へと流れる。
【0033】そして本発明の要旨とするところである
が、冷却水を燃焼室壁5の中央部に導くために、出口1
9が開口した気筒間(第1気筒と第2気筒の間、または
第3気筒と第4気筒の間)に位置する上流間隙を閉塞す
る一対の閉塞壁部25が形成される。各閉塞壁部25は
ヘッドボルトボス14と各排気ポート壁3に連接してシ
リンダヘッド1に一体形成される。
【0034】出口19が開口した気筒間の近傍に位置す
る入口16a,16bは、隣り合う2つの気筒中心線B
の間に挟まれるように配置される。
【0035】図において線分Cは、気筒列中心線Aに直
交し、かつ隣り合う気筒中心線Bに対して等しい距離を
もった中間に位置する気筒間中心線である。入口16
a,16bは、気筒中心線Bよりも気筒間中心線Cに近
接させて配置される。本実施の形態では、出口19が開
口した気筒間の近傍に位置する入口16a、16bを閉
塞壁部25に近接して形成する。
【0036】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【0037】隣り合う気筒間に位置して出口19に対向
する上流間隙を閉塞する閉塞壁部25を形成したため、
各入口16a,16bからウォータジャケット15に流
入した冷却水は、図1に矢印で示すように、出口19に
対向する閉塞壁部25を迂回して燃焼室壁5の中央部に
導かれる。これにより、燃焼室壁5の中央部を流れる冷
却水の流速を高めて、熱負荷の高い点火栓ボス4の近傍
の燃焼室壁5の冷却性を高めて、燃焼室壁5の温度分布
を均一化することができる。
【0038】これに対して、閉塞壁部25を形成せず、
出口19に対向する上流間隙を他の上流間隙23と同等
に形成した場合、各入口16a,16bからウォータジ
ャケット15に流入した冷却水の大部分は、上流間隙を
通って出口19に向かい、燃焼室壁5の中央部に導かれ
る冷却水量が不足し、熱負荷の高い点火栓ボス4の近傍
で燃焼室壁5の冷却性を確保することが難しい。
【0039】出口19が開口した気筒間の近傍に位置す
る入口16a,16bは、気筒中心線Bより出口19に
近接するように配置されているため、各入口16a,1
6bからウォータジャケット15に流入した冷却水の大
部分は、図1に矢印で示すように、閉塞壁部25を迂回
して燃焼室壁5の外周部に沿って流れる距離が長くな
る。
【0040】入口16a,16bを気筒中心線Bよりも
気筒間中心線Cに近接させて配置することにより、入口
16a,16bからウォータジャケット15に流入した
冷却水が、閉塞壁部25を迂回して燃焼室壁5の外周部
に沿って流れる距離が長くなる。これにより、燃焼室壁
5の外周部によって画成される燃焼室のエンドガスゾー
ンの冷却性を十分に確保し、ノッキングが発生すること
を防止できる。
【0041】次に、図4に示す実施の形態について説明
する。なお、図1等との対応部分には同一符号を用い
る。
【0042】冷却水を燃焼室壁5の中央部に導くため
に、出口19が開口した気筒間(第1気筒と第2気筒の
間、または第3気筒と第4気筒の間)に位置する一対の
上流間隙23aをヘッドボルトボス14との間で画成す
る絞る各絞り壁部26を形成する。各絞り壁部26は排
気ポート壁3に連接してシリンダヘッド1に一体形成さ
れる。
【0043】この場合、各入口16a,16bからウォ
ータジャケット15に流入した冷却水の大部分は、図4
に矢印で示すように、出口19に対向する上流間隙23
aを迂回して燃焼室壁5の中央部に導かれる。これによ
り、燃焼室壁5の中央部を流れる冷却水の流速を高め
て、熱負荷の高い点火栓ボス4の近傍の燃焼室壁5の冷
却性を高めて、燃焼室壁5の温度分布を均一化すること
ができる。
【0044】出口19が開口した気筒間に開口面積が小
さい上流間隙23aが開口しているため、各入口16
a,16bからウォータジャケット15に流入した冷却
水の一部は、上流間隙23aを通って出口19へと流れ
るため、出口19が開口した気筒間に冷却水の流速が低
下する淀みが生じることを防止し、シリンダヘッド1を
均一に冷却することができる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載の水
冷式内燃機関のシリンダヘッドは、気筒列中心線を挟ん
で出口に対向する上流間隙を閉塞しているため、入口か
ら流入した冷却水の大部分が上流間隙を迂回して燃焼室
壁の中央部へと導かれ、熱負荷の高い燃焼室壁の中央部
を流れる冷却水の流速を高めて、燃焼室壁の温度分布を
均一化することができる。
【0046】請求項2に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、出口に対向して開口面積が小さい上流間隙
が開口しているため、熱負荷の高い燃焼室壁の中央部を
流れる冷却水の流速を高めつつ、出口に対向する吸・排
気ポート壁の間に冷却水の流速が低下する淀みが生じる
ことを防止し、シリンダヘッドを均一に冷却することが
できる。
【0047】請求項3に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、入口からウォータジャケットに流入した冷
却水が、上流間隙を迂回して燃焼室壁の外周部に沿って
流れる距離が大きくなることにより、燃焼室壁の外周部
によって画成される燃焼室のエンドガスゾーンの冷却性
を十分に確保し、ノッキングが発生することを防止でき
る。
【0048】請求項4に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、入口を気筒中心線よりも気筒間中心線に近
接させて配置することにより、入口からウォータジャケ
ットに流入した冷却水が、上流間隙を迂回して燃焼室壁
の外周部に沿って流れる距離が大きくなることにより、
燃焼室壁の外周部によって画成される燃焼室のエンドガ
スゾーンの冷却性を十分に確保し、ノッキングが発生す
ることを防止できる。
【0049】請求項5に記載の水冷式内燃機関のシリン
ダヘッドは、出口を隣り合う吸気ポート壁の間に画成し
ていため、上下方向の開口幅が吸気ポート壁によって制
約されることなく、十分な開口面積を確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示し、図3のY−Y線に
沿うシリンダヘッドの断面図。
【図2】同じく図3の矢印X方向から見たシリンダヘッ
ドの平面図。
【図3】同じく図2のZ−Z線に沿うシリンダヘッドの
断面図。
【図4】本発明の他の実施の形態を示し、図3のY−Y
線に沿うシリンダヘッドの断面図。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 吸気ポート壁 3 排気ポート壁 4 点火栓ボス 5 燃焼室壁 6 ロアデッキ 7 アッパデッキ 15 ウォータジャケット 16 入口 19 出口 23 上流間隙 25 閉塞壁部 26 絞り壁部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直列に並ぶ複数の燃焼室壁に沿って冷却水
    を循環させるウォータジャケットと、 燃焼室壁のまわりに開口してウォータジャケットに冷却
    水を流入させる入口と、 隣り合う気筒間に位置して開口してウォータジャケット
    から冷却水を流出させる出口と、 気筒列中心線を挟んで出口と反対側に位置して隣り合う
    気筒の吸・排気ポート壁の間に画成される上流間隙と、 を備える水冷式内燃機関のシリンダヘッドにおいて、 前記隣り合う気筒間で気筒列中心線を挟んで出口に対向
    する上流間隙を閉塞したことを特徴とする水冷式内燃機
    関のシリンダヘッド。
  2. 【請求項2】直列に並ぶ複数の燃焼室壁に沿って冷却水
    を循環させるウォータジャケットと、 燃焼室壁のまわりに開口してウォータジャケットに冷却
    水を流入させる入口と、 隣り合う気筒間に位置して開口してウォータジャケット
    から冷却水を流出させる出口と、 気筒列中心線を挟んで出口と反対側に位置して隣り合う
    気筒の吸・排気ポート壁の間に画成される上流間隙と、 を備える水冷式内燃機関のシリンダヘッドにおいて、 前記隣り合う気筒間で気筒列中心線を挟んで出口に対向
    する上流間隙の開口面積を出口に対向しない上流間隙の
    開口面積より小さく形成したことを特徴とする水冷式内
    燃機関のシリンダヘッド。
  3. 【請求項3】前記入口を気筒列中心線を挟んで出口と反
    対側に配置するとともに、出口を挟んで隣り合う2つの
    気筒中心線の間に配置したことを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の水冷式内燃機関のシリンダヘッド。
  4. 【請求項4】前記入口を気筒中心線よりも気筒間中心線
    に近接させて配置したことを特徴とする請求項3に記載
    の水冷式内燃機関のシリンダヘッド。
  5. 【請求項5】前記出口を隣り合う吸気ポート壁の間に画
    成したことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つ
    に記載の水冷式内燃機関のシリンダヘッド。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014025349A (ja) * 2012-07-24 2014-02-06 Suzuki Motor Corp 水冷エンジンのシリンダヘッド
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