JPWO2020129825A1 - シリンダヘッド - Google Patents

Abstract

多気筒エンジンのシリンダヘッドの冷却水通路は、集合排気ポートに設けられる第１のポート通路部を有する。第１のポート通路部には、冷却水の流れ方向の上流側から順に配され、第１のポート通路部の一部を遮る第１の柱状部及び第２の柱状部が設けられる。第１の柱状部及び第２の柱状部は、複数の気筒のうち第１のポート通路部に冷却水が流入する第１の流入口に最も近い気筒に配置されて、その気筒に対応する２つの排気バルブ孔のそれぞれに並んで配置されている。

Description

本開示は、多気筒エンジンのシリンダヘッドに関し、特に、シリンダヘッドの内部に設けられる冷却水通路（ウォータジャケット）の構造に関する。

従来、多気筒エンジンのシリンダヘッドには、各気筒に対応する複数の排気ポートが形成されていた。シリンダヘッドには、各排気ポートに接続される複数の排気通路を備えた排気マニホールドが接続され、排気マニホールド内で排気通路を合流させていた。

また、シリンダヘッド内に、各気筒に対応する複数の排気ポートを集合させる排気集合部を形成することで、シリンダヘッドに単一の排気管が接続されるように構成される多気筒エンジンが開発されている。

このようなシリンダヘッドは、内部を通過する排気の影響により高温となる。このため、シリンダヘッドには、冷却水を循環させる冷却水通路（ウォータジャケット）が形成されている。特に、上記のように内部に排気集合部が形成されたシリンダヘッドは、排気が内部で集合するため、高温になりやすい。このため、排気集合部を備えるシリンダヘッドでは、冷却水通路（ウォータジャケット）による冷却性能の向上が図られている。

例えば、複数の排気導管を合流することによって形成される集合排気導管を一体的に設けたシリンダヘッドにおいて、排気導管の下方に配置される下側冷却ジャケットと、排気導管の上方に配置される上側冷却液ジャケットと、これら下側冷却ジャケットと上側ジャケットとを連通し冷却液の通路として機能する連通部とを備えるようにしたものがある（例えば、日本国特開２００８−３０９１５８号公報を参照）。

日本国特開２００８−３０９１５８号公報の構成によれば、従来のシリンダヘッドに比べると冷却性能を向上することはできる。
しかしながら、日本国特開２００８−３０９１５８号公報に記載の構造でもシリンダヘッドの冷却性能は必ずしも十分とは言えず、さらなる向上が望まれている。

近年では、シリンダヘッドが、冷却水通路（冷却液通路）として、排気ポートの上方に設けられる上部通路と、この上部通路とは独立して排気ポートの下方に設けられる下部通路と、を備える構造も提案されている。このような構造のシリンダヘッドでは、上部通路と下部通路とに、別々に冷却水を供給することができるため、上部通路と下部通路とが一体的に形成された従来のシリンダヘッドに比べて冷却性能を高めることができる。

また、このように上部通路と下部通路とを独立させた構造であっても、シリンダヘッドの冷却性能はまだ十分ではなく、さらなる向上が望まれている。

本開示は、冷却水通路に冷却水を流通させるシリンダヘッドにおいて、冷却性能のさらなる向上を図ったシリンダヘッドを提供する。

本発明の一つの態様によれば、シリンダヘッドは、複数の前記気筒にそれぞれ接続される複数の排気ポートと、複数の前記排気ポートが集合するように構成される排気集合部と、を含む集合排気ポートと、複数の前記気筒のそれぞれが並んで配置される列方向に冷却水を流すように構成される冷却水通路と、を備える。前記冷却水通路は、前記集合排気ポートに設けられる第１のポート通路部を有する。前記第１のポート通路部には、前記冷却水の流れ方向の上流側から順に配置され、前記第１のポート通路部の一部を遮るように構成された第１の柱状部及び第２の柱状部が設けられる。前記第１の柱状部及び前記第２の柱状部は、複数の前記気筒のうち前記第１のポート通路部に冷却水が流入する第１の流入口に最も近い気筒に配置されている２つの排気バルブ孔のそれぞれに並んで配置されている。

本発明の他の態様によれば、前記冷却水通路は、前記第１のポート通路部と、並んで配置される複数の前記気筒に対応して設けられる気筒通路部とを有し、前記集合排気ポートの上部又は下部に設けられる第１の通路と、前記集合排気ポートに設けられて、前記第１のポート通路部に対向する第２のポート通路部を有する第２の通路と、を含む。前記第１の柱状部及び前記第２の柱状部が、前記第１の通路及び前記第２の通路にそれぞれ設けられている。

本発明の他の態様によれば、前記第２の通路に設けられる前記第１の柱状部及び前記第２の柱状部は、該第１の柱状部及び該第２の柱状部の横断面が長軸と短軸とを有する形状を含む。該第２の通路に設けられる前記第１の柱状部は、前記長軸が前記排気集合部に向けられるように配置されている。

本発明の他の態様によれば、前記第２の通路に設けられる前記第２の柱状部は、前記長軸が前記排気集合部よりも前記集合排気ポートの外側に向けられるように配置されている。

本発明の他の態様によれば、前記第１のポート通路部は、前記集合排気ポートに対向する横溝通路部と、該横溝通路部から連続して設けられ前記集合排気ポートの側方に対向する縦溝通路部と、を有する。前記第１の柱状部は、前記横溝通路部と前記縦溝通路部との間に設けられている。

本発明の他の態様によれば、シリンダヘッドは、複数の前記気筒にそれぞれ接続される複数の排気ポートと、複数の前記排気ポートが集合するように構成される排気集合部と、を含む集合排気ポートと、複数の前記気筒のそれぞれが並んで配置される列方向に冷却水を流すように構成される冷却水通路と、を備える。前記冷却水通路は、並んで配置される複数の前記気筒に対応して設けられる気筒通路部と、前記集合排気ポートに設けられる第１のポート通路部とを有し、前記集合排気ポートの上部又は下部に設けられる第１の通路と、前記集合排気ポートに設けられる第２のポート通路部を有し、前記集合排気ポートの前記第１の通路とは反対側に前記第１の通路とは独立して設けられる第２の通路と、を含む。前記第１の通路の前記第１のポート通路部の上流側に、前記第１の通路の一部を遮るように構成された柱状部が設けられている。

本発明の態様によれば、冷却水通路に冷却水を流通させることによる冷却性能の向上を図ることができる。すなわち、冷却水通路内に第１の柱状部及び第２の柱状部が設けられていることで、冷却水通路内のより広い範囲で冷却水を流通させることができる。言い換えれば、冷却水通路内の所定部位での冷却水の滞留を抑制することができる。したがって、冷却水通路内を流通する冷却水によって、各気筒（燃焼室）の周囲や集合排気ポートの周囲を良好に冷却することができる。

本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドの上面図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドの側面図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドの断面図である。 本発明の一実施形態に係るウォータジャケットを模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るアッパジャケットを説明する図である。 本発明の一実施形態に係るロアジャケットを説明する図である。 本発明の一実施形態に係るアッパジャケットの拡大図である。 本発明の一実施形態に係るロアジャケットの拡大図である。 本発明の一実施形態に係るアッパジャケットの断面を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態が図面を参照して詳細に説明される。
図１Ａは、シリンダヘッドの上面（シリンダブロックへの取付け面とは反対側の面）を示す図であり、図１Ｂは、シリンダヘッドのフロント側の側面を示す図である。図２は、シリンダヘッドのＡ−Ａ′線断面図である。また図３は、ウォータジャケットの形状を、砂中子の形状として示した斜視図である。図４は、ウォータジャケットの形状を示す上面図であり、図５は、ウォータジャケットの形状を示す底面図である。また図６は、アッパジャケットの拡大図であり、第１の遮り部の構成及び冷却水の流れを説明する図である。図７は、ロアジャケットの拡大図であり、第２の遮り部の構成及び冷却水の流れを説明する図である。図８は、アッパジャケットのＢ−Ｂ′線に相当する断面を模式的に示す図であり、冷却水の流れを説明する図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示す本実施形態に係るシリンダヘッド１０は、フロント側（車両前方側）から直列（一列）に配置された４つの気筒（シリンダ）を有する空冷式の直列４気筒エンジンを構成する。シリンダヘッド１０の下面１０ａには、第１〜第４の気筒１１（１１ａ〜１１ｄ）が形成されたシリンダブロック（図示なし）が取付けられる。

一方、シリンダヘッド１０の上面１０ｂには動弁室１２が形成されている。図示は省略するが、この動弁室１２内には吸気弁や排気弁を駆動する動弁機構が収容され、シリンダヘッド１０の上面には、この動弁室１２を覆うリンダカバーが取付けられる。

本開示は、このような水冷式の多気筒エンジンを構成するシリンダヘッド１０の内部構造、特に、シリンダヘッド１０が備えるウォータジャケット（冷却水通路）の構造に特徴がある。以下では、シリンダヘッド１０の内部構造が詳細に説明される。

図１Ａ及び図１Ｂ及び図２に示すように、シリンダヘッド１０には、各気筒１１に対応する２つの吸気バルブ孔１３（１３ａ，１３ｂ）と、２つの排気バルブ孔１４（１４ａ，１４ｂ）とが設けられている。つまりシリンダヘッド１０には、合計８つの吸気バルブ孔１３及び排気バルブ孔１４が設けられている。

またシリンダヘッド１０には、各気筒１１に対応する４つの吸気ポート１５が設けられている。各吸気ポート１５の一端側は、各気筒１１に対応する２つの吸気バルブ孔１３に接続されている。これらの吸気ポート１５は、互い集合することなく独立して設けられ、シリンダヘッド１０の一方の側面１０ｃにそれぞれ開口している。つまりシリンダヘッド１０の側面１０ｃには、各気筒１１にそれぞれに繋がる４つの吸気口１６が形成されている（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。

またシリンダヘッド１０には、各気筒１１に接続される集合排気ポート１７が設けられている。集合排気ポート１７は、各気筒１１に接続される４つの排気ポート１８（１８ａ〜１８ｄ）と、これらの排気ポート１８（１８ａ〜１８ｄ）が集合する排気集合部１９と、を含むように構成されている。

各排気ポート１８の一端側は、各気筒１１に対応する２つの排気バルブ孔１４ａ，１４ｂに接続され、各排気ポート１８の他端側は、排気集合部１９で集合している。この排気集合部１９は、気筒１１の列設方向（シリンダヘッド１０の前後方向、気筒１１が並んで配置される方向）の中央部に位置し、シリンダヘッド１０の吸気口１６が開口する側面１０ｃとは反対側の側面１０ｄに開口している。つまりシリンダヘッド１０の側面１０ｄには、排気集合部１９にて集合された排気が流出する１つの排気口２０が、気筒の列設方向（シリンダヘッド１０の前後方向）の中央部に形成されている。

また各排気ポート１８は、仕切壁２１（２１ａ〜２１ｃ）によって隣接する排気ポート１８の間で仕切られている。これらの仕切壁２１は排気集合部１９に向かって所定の長さで設けられている。これらの仕切壁２１の長さは、適宜決定されればよい。また、少なくとも隣接する排気ポート１８間での排気干渉が抑制されうるように、これら仕切壁２１の長さが設定されていることが好ましい。

例えば、シリンダヘッド１０の中央部に位置する（列設方向において４つの気筒のうち、内側に位置する）第２の気筒１１ｂに対応する排気ポート１８ｂと、第３の気筒１１ｃに対応する排気ポート１８ｃとの間を仕切る仕切壁２１ｂは、排気口２０の付近まで延設されていることが好ましい。これにより、仕切壁２１ｂによって、隣接する排気ポート１８ｂと排気ポート１８ｃとの間での排気干渉を抑制できると共に、第１の気筒１１ａに対応する排気ポート１８ａと第４の気筒１１ｄに対応する排気ポート１８ｄとの間での排気干渉を抑制することもできる。

また、このような構造のシリンダヘッド１０には、気筒１１の列設方向に冷却水を流通させるウォータジャケット（冷却水通路）３０が一体的に形成されている。本実施形態では、ウォータジャケット３０に、シリンダヘッド１０のフロント側からリア側に向かって冷却水を流通させることで、排気熱による各気筒（燃焼室）１１付近や集合排気ポート１７付近の温度上昇を抑制している。

本実施形態に係るウォータジャケット３０は、図３に示すように、集合排気ポート１７の上方に設けられるアッパジャケット（第１の通路）３１と、集合排気ポート１７の下方に設けられるロアジャケット（第２の通路）３２と、を備えている。

アッパジャケット（第１の通路）３１は、図３及び図４に示すように、各気筒１１の上方に設けられる気筒通路部３３と、集合排気ポート１７の上方に集合排気ポート１７の上部を覆うように設けられる第１のポート通路部３４と、を有する。すなわちアッパジャケット３１には、冷却水の主な流れとして、気筒通路部３３及び第１のポート通路部３４を流れる２つ流れが形成される。

なおこれら気筒通路部３３と第１のポート通路部３４とは、第１の気筒１１ａに対応する排気バルブ孔１４ａの外側及び第４の気筒１１ｄに対応する排気バルブ孔１４ｂの外側と、隣接する排気バルブ孔１４の間でそれぞれ連通している。

一方、ロアジャケット（第２の通路）３２は、図３及び図５に示すように、各気筒１１に対応する部分には設けられておらず、集合排気ポート１７の下方に、集合排気ポート１７の下部を覆うように設けられる第２のポート通路部３５によって構成されている。

ここで、アッパジャケット３１とロアジャケット３２とは独立して設けられている。すなわちアッパジャケット３１及びロアジャケット３２には、別々の経路から冷却水が供給されるように形成されている。

アッパジャケット３１は、シリンダヘッド１０のフロント側に、冷却水が供給される１つのアッパ入口通路部３６を有し、シリンダヘッド１０のリア側にアッパ出口通路部３７を有する。すなわちアッパジャケット３１内には、アッパ入口通路部３６から冷却水が供給され、供給された冷却水は、気筒通路部３３及び第１のポート通路部３４を通過した後に、アッパ出口通路部３７から外部に排出されるようになっている。なおアッパ出口通路部３７は必ずしも一つでなくてもよく、複数設けられていてもよい。

一方、ロアジャケット３２は、シリンダヘッド１０のフロント側に、アッパ入口通路部３６とは独立するロア入口通路部３８を有しており、ロアジャケット３２内には、このロア入口通路部３８から冷却水が供給されるようになっている。またロアジャケット３２は、シリンダヘッド１０のリア側（冷却水の流れ方向の下流側）で、アッパジャケット３１に接続されている。すなわちロアジャケット３２内に供給された冷却水は、第２のポート通路部３５を通過した後に、アッパジャケット３１のアッパ出口通路部３７を介して外部に排出されるようになっている。

具体的には、ロアジャケット３２は、第２のポート通路部３５の下流側の端部近傍から気筒１１の列設方向に沿って延在するサブ通路部３９を備えている。一方、アッパジャケット３１は、アッパ出口通路部３７から分岐してサブ通路部３９に向かって延設される分岐通路部４０を有している。そして、ロアジャケット３２のサブ通路部３９は、この分岐通路部４０に接続されている。本実施形態では、サブ通路部３９は、第２のポート通路部３５との接続部分の直径よりも大径の大径部３９ａを有しており、この大径部３９ａにおいてアッパジャケット３１の分岐通路部４０に接続されている。

つまり本実施形態に係るシリンダヘッド１０においては、ロアジャケット３２内に供給された冷却水は、第２のポート通路部３５及びサブ通路部３９を通過した後、アッパジャケット３１の分岐通路部４０を介してアッパ出口通路部３７から外部に排出されるようになっている。

なお、ロアジャケット３２が備えるサブ通路部３９は、シリンダヘッド１０を鋳造する際に、第２のポート通路部３５を形成するための中子を支持する幅木によって形成される空間である。このため、サブ通路部３９の先端部（下流側端部）は開口しているが、このサブ通路部３９の開口は、図示しない封止部材（エキスパンションプラグ）によって封止されている。

このようにロアジャケット３２を構成する第２のポート通路部３５が、第２のポート通路部３５の下流側の端部近傍から延在するサブ通路部３９を介してアッパジャケット３１の分岐通路部４０に連通されていることで、ロアジャケット３２内の第２のポート通路部３５の冷却水の流れを阻害することなく、ロアジャケット３２内に冷却水を良好に流通させることができる。

またサブ通路部３９が、アッパジャケット３１の気筒通路部３３及び第１のポート通路部３４よりも下流側の分岐通路部４０に接続されているため、アッパジャケット３１の気筒通路部３３及び第１のポート通路部３４の流れが阻害されることもなく、アッパジャケット３１内にも冷却水を良好に流通させることができる。

つまり、アッパジャケット３１とロアジャケット３２のそれぞれに冷却水を良好に流通させることができるため、シリンダヘッド１０の冷却性能を向上することができる。

さらにアッパジャケット３１とロアジャケット３２とは独立して設けられているため、アッパジャケット３１とロアジャケット３２とを接続するには、シリンダヘッド１０を鋳造後に加工する必要がある。すなわち鋳造時には、サブ通路部３９と分岐通路部４０とは分離されているため、その後にシリンダヘッド１０を加工して、サブ通路部３９と分岐通路部４０とを連通させる必要がある。

本実施形態では、ロアジャケット３２のサブ通路部３９が、中子を支持する幅木によって形成された空間であり、その先端部は開口した状態であるため、サブ通路部３９と分岐通路部４０とを連通させるための加工を比較的容易に行うことができる。

ところで、アッパジャケット（第１の通路）３１には、図６に示すように、第１のポート通路部３４の上流部（排気口２０の中心部よりも上流側）に、アッパジャケット３１（第１のポート通路部３４）の一部を遮る第１の遮り部５０が設けられている。また、ロアジャケット（第２の通路）３２には、図７に示すように、第２のポート通路部３５の上流部に、ロアジャケット３２（第２のポート通路部３５）の一部を遮る第２の遮り部６０が設けられている。これら第１の遮り部５０及び第２の遮り部６０は、冷却水の通路の絞り（流路の縮小）として機能をする。

第１の遮り部５０は、本実施形態では、冷却水の流れ方向の上流側から順に第１の柱状部５１Ａ、第２の柱状部５１Ｂ及び第３の柱状部５１Ｃが配置されるように構成されている。これらの柱状部５１（５１Ａ〜５１Ｃ）が、アッパジャケット３１の第１のポート通路部３４の上流部に適宜配置されている。

また第２の遮り部６０は、冷却水の流れ方向の上流側から順に第１の柱状部６１Ａ及び第２の柱状部６１Ｂが配置されるように構成されている。これらの柱状部６１（６１Ａ，６１Ｂ）が、ロアジャケット３２の第２のポート通路部３５の上流部に適宜配置されている。

なお第１の遮り部５０の各柱状部５１の配置は、第１のポート通路部３４の上流部に設けられていればよく、その配置は特に限定されない。同様に、第２の遮り部６０の各柱状部６１の配置は、第２のポート通路部３５の上流部に設けられていればよく、その配置は特に限定されない。本実施形態に係る各柱状部５１，６１の配置は、後述される。

第１の遮り部５０の各柱状部５１（５１Ａ〜５１Ｃ）は、略円形の横断面形状を有し、第１のポート通路部３４の高さ方向に延在して設けられている。一方、第２の遮り部６０の各柱状部６１（６１Ａ，６１Ｂ）は、略楕円形の横断面形状を有し、第２のポート通路部３５の高さ方向に延在して設けられている。

本実施形態では、第１の遮り部５０の柱状部５１と、第２の遮り部６０の柱状部６１とには、それぞれの横断面形状が互いに異なるが、それぞれの断面積は互いに略同程度の大きさを有している。第１の遮り部５０の各柱状部５１と、第２の遮り部６０の各柱状部６１とは、互いに同一の横断面形状に形成されていてもよい。

このような第１の遮り部５０及び第２の遮り部６０が設けられていることで、アッパジャケット３１の第１のポート通路部３４の上流部の流路抵抗は、ロアジャケット３２の第２のポート通路部３５の上流部の流路抵抗よりも大きくなっている。

例えば、本実施形態では、ロアジャケット３２の第２のポート通路部３５には２本の柱状部６１が設けられている構成と比較して、アッパジャケット３１の第１のポート通路部３４には３本の柱状部５１が設けられている。つまりロアジャケット３２とアッパジャケット３１とでは、設けられている柱状部の本数が異なる。その結果、第１のポート通路部３４の上流部の流路抵抗は、第２のポート通路部３５の上流部の流路抵抗よりも大きくなっている。

これにより、シリンダヘッド１０の各部位での冷却性能の均一化を図ることができる。第１の遮り部５０及び第２の遮り部６０が設けられていない場合、第１のポート通路部３４と共に気筒通路部３３を備えるアッパジャケット３１は、第２のポート通路部３５のみを備えるロアジャケット３２に比べて、冷却水の流量が多くなる。またアッパジャケット３１及びロアジャケット３２の何れにおいても、上流部の冷却水の流量が下流部の冷却水の流量よりも多くなる。しかしながら、第１の遮り部５０及び第２の遮り部６０を設け、第１のポート通路部３４の上流部の流路抵抗が、第２のポート通路部３５の上流部の流路抵抗よりも大きくなるという構成によって、ウォータジャケット３０の各部位での流量の差が小さくなる。したがって、シリンダヘッド１０の各部位での冷却性能の均一化を図ることができる。

なお第１のポート通路部３４の上流部の流路抵抗を、第２のポート通路部３５の上流部の流路抵抗よりも大きくするための第１の遮り部５０及び第２の遮り部６０の構成は特に限定されない。

例えば、第１のポート通路部３４の上流部の流路抵抗が第２のポート通路部３５の上流部の流路抵抗よりも大きくなるように、第１の遮り部５０の各柱状部５１と、第２の遮り部６０の各柱状部６１とを、異なる大きさ（断面積）で形成するようにしてもよい。或いは第１の遮り部５０の各柱状部５１と、第２の遮り部６０の各柱状部６１とを異なる断面形状を有するように形成することで、第１のポート通路部３４の上流部の流路抵抗が第２のポート通路部３５の上流部の流路抵抗よりも大きくなるようにしてもよい。

またアッパジャケット３１の第１のポート通路部３４に第１の遮り部５０を設けると共に、ロアジャケット３２の第２のポート通路部３５に第２の遮り部６０を設けることで、ウォータジャケット３０内の冷却水の流れを適切に制御して、ウォータジャケット３０の全体に冷却水を適切に流通させることができる。すなわちウォータジャケット３０内に冷却水が流れ難い部位がある場合でも、その部位での冷却水の滞留を抑制して冷却水を適切に流通させることができる。

第１の遮り部５０を構成する第１の柱状部５１Ａ及び第２の柱状部５１Ｂは、第１のポート通路部３４に冷却水が流入する第１の流入口７０の近傍に設けられている。本実施形態では、アッパジャケット３１は、シリンダヘッドのフロント側にアッパ入口通路部３６が設けられている。第１のポート通路部３４には、主に、第１の気筒１１ａに対応する排気バルブ孔１４ａの外側から冷却水が流入する。つまり本実施形態に係るアッパジャケット３１では、第１の気筒１１ａに対応する排気バルブ孔１４ａの外側部分が第１の流入口７０となる。そして、第１の柱状部５１Ａ及び第２の柱状部５１Ｂは、この第１の流入口７０に最も近い第１の気筒１１ａに繋がる２つの排気バルブ孔１４ａ，１４ｂの近傍にそれぞれ配置されている。

これら第１の柱状部５１Ａ及び第２の柱状部５１Ｂを設けることで、アッパジャケット３１内の冷却水の流れを適切に制御することができる。例えば、図６中に矢印で示すように、第１の流入口７０から第１のポート通路部３４内に流入した冷却水の流線は、第１の柱状部５１Ａによって第１の方向ｄ１と第２の方向ｄ２とに分割される。

第１の方向ｄ１に流れた冷却水は、第１のポート通路部３４の外側（湾曲した外周側）を流通する。一方、第２の方向ｄ２に分割された冷却水の流線は、さらに第２の柱状部５１Ｂによって第３の方向ｄ３と第４の方向ｄ４とに分割される。そして、第３の方向ｄ３に流れた冷却水は、例えば、第１の気筒１１ａと第２の気筒１１ｂとの間を通過して気筒通路部３３に流入する。一方、第４の方向ｄ４に流れた冷却水は、第１のポート通路部３４の内側（気筒通路部３３側）を流通する。

第１の遮り部５０の第３の柱状部５１Ｃは、この第３の方向ｄ３に流れた冷却水が通過する位置に設けられている。第３の柱状部５１Ｃは、上述のように第１のポート通路部３４の上流部に設けられていればよいが、本実施形態では、第２の気筒１１ｂに対応する位置に設けられている。

このため、第３の方向ｄ３に分割された冷却水の流線は、さらにこの第３の柱状部５１Ｃによって第５の方向ｄ５と第６の方向ｄ６とに分割される。第５の方向ｄ５に流れた冷却水は、第２の気筒１１ｂ付近を通過して気筒通路部３３に流入する。また第６の方向ｄ６に流れた冷却水は、第１の柱状部５１Ａで第１の方向ｄ１に流れた冷却水と合流して第１のポート通路部３４内を流通する。

このようにアッパジャケット３１の第１のポート通路部３４の上流部に、第１の遮り部５０の各柱状部５１を適宜配置することで、特に、第１の柱状部５１Ａと第２の柱状部５１Ｂとを、第１の流入口７０に最も近い第１の気筒１１ａに繋がる２つの排気バルブ孔１４ａ，１４ｂの近傍にそれぞれ配置することで、冷却水の流れを適切に制御してアッパジャケット３１の各部位に冷却水を流通させることができる。

また本実施形態では、図８に模式的に示すように、第１のポート通路部３４は、集合排気ポート１７（１８ａ）の上部を覆うように設けられている。また、第１のポート通路部３４は、集合排気ポート１７（１８ａ）の上面に対向する横溝通路部３４ａと、横溝通路部３４ａから連続して設けられ集合排気ポート１７（１８ａ）の側面に対向する縦溝通路部３４ｂと、を有している。そして、第１の遮り部５０の第１の柱状部５１Ａは、横溝通路部３４ａと縦溝通路部３４ｂとの境界付近に設けられている。

これにより、横溝通路部３４ａ内に冷却水を良好に流通させることができるのはもちろん、縦溝通路部３４ｂにも冷却水を良好に流通させることができる。すなわち、第１の流入口７０から第１のポート通路部３４内に流入した冷却水の流線が、第１の柱状部５１Ａによって第１の方向ｄ１と第２の方向ｄ２とに分割されることで（図６参照）、第１の方向ｄ１に流れる冷却水は、縦溝通路部３４ｂ内に縦方向（図８中下向き）にも流れ込み易くなる。

また、第２の遮り部６０の第１の柱状部６１Ａ及び第２の柱状部６１Ｂが、第１の遮り部５０の第１の柱状部５１Ａ及び第２の柱状部５１Ｂと同様な形で、第２のポート通路部３５に冷却水が流入する第２の流入口８０の近傍に設けられている。

ロアジャケット３２は、上述のようにシリンダヘッド１０のフロント側にロア入口通路部３８が設けられており、第２のポート通路部３５には、主に、第１の気筒１１ａに対応する排気バルブ孔１４ａの外側から冷却水が流入する。つまりロアジャケット３２でも、第１の気筒１１ａに対応する排気バルブ孔１４ａの外側部分が第２の流入口８０となる。そして、第１の柱状部６１Ａ及び第２の柱状部６１Ｂは、この第２の流入口８０に最も近い第１の気筒１１ａに繋がる２つの排気バルブ孔１４ａ，１４ｂの近傍にそれぞれ配置されている。

第１の柱状部６１Ａ及び第２の柱状部６１Ｂは、上述のように略楕円形の横断面形状を有し、その長軸方向が所望の向きとなるように配置されている。例えば、第１の柱状部６１Ａは、楕円の長軸方向Ｌ１が集合排気ポート１７の排気集合部１９を向くように配置されている（図５参照）。一方、第２の柱状部６１Ｂは、その長軸方向Ｌ２が、排気集合部１９よりも集合排気ポート１７の外側を向くように配置されている。つまり第２の柱状部６１Ｂは、その長軸方向Ｌ２が冷却水の流れ方向とは交差するように配置されている。この配置では、第１の柱状部６１Ａの長軸方向Ｌ１と第２の柱状部６１Ｂの長軸方向Ｌ２との交差角度θ１は鈍角となる。

ロアジャケット３２（第２のポート通路部３５）内に、これら第１の柱状部６１Ａ及び第２の柱状部６１Ｂが設けられていることで、ロアジャケット３２内の冷却水の流れを制御して、各部位に冷却水を流通させることができる。例えば、図７中に矢印で示すように、第２の流入口８０から第２のポート通路部３５内に流入した冷却水は、第１の柱状部６１Ａによって流れの向きが決定され、主に、第２のポート通路部３５の湾曲した外周面に沿って流通するようになる。

ただし、第２のポート通路部３５内に流入した冷却水の流線は、第１の柱状部６１Ａによって分割されるため、第７の方向ｄ７にも冷却水が流れる。第７の方向ｄ７に流れた冷却水は、さらに第２の柱状部６１Ｂによって流れの方向が決定される。すなわち、第７の方向ｄ７に流れた冷却水は、第２の柱状部６１Ｂによって流れの向きが変えられて、第２のポート通路部３５の外側（湾曲した外周側）に向かう第８の方向ｄ８に流れる。

これにより、第２のポート通路部３５内の冷却水の流れを適切に制御して、ロアジャケット３２（第２のポート通路部３５）内の各部位に冷却水を流通させることができる。

またロアジャケット３２内を流通する冷却水の流量は比較的少なく、例えば、アッパジャケット３１内を流れる冷却水の流量よりも少ないが、第１の柱状部６１Ａ及び第２の柱状部６１Ｂが楕円形の横断面形状を有していることで、ロアジャケット３２（第２のポート通路部３５）内の冷却水の流れをより適切に制御することができる。すなわち、横断面形状が楕円形である第１の柱状部６１Ａ及び第２の柱状部６１Ｂは、冷却水の流線を分割する機能もあるが、冷却水の流れを決定する機能が大きいため、流量が比較的少ないロアジャケット３２内の冷却水の流れを適切に制御することができる。

なお第２のポート通路部３５は、集合排気ポート１７の下部を覆うように設けられており、図示は省略するが、アッパジャケット３１の第１のポート通路部３４と同様に、集合排気ポート１７の下面に対向する横溝通路部と、集合排気ポート１７の側面に対向する縦溝通路部と、を有している。そして、第２の遮り部６０を構成する第１の柱状部６１Ａは、横溝通路部と縦溝通路部との境界付近に設けられている。これにより、ロアジャケット３２の第２のポート通路部３５内の冷却水を、横溝通路部内に良好に流通させることができるのはもちろん、縦溝通路部にも冷却水を良好に流通させることができる。

以上のように本実施形態に係るシリンダヘッド１０の構造によれば、ウォータジャケット３０を構成するアッパジャケット３１及びロアジャケット３２内に冷却水を全体に亘って良好に流通させることができる。すなわちウォータジャケット３０内に冷却水が流れ難い部位がある場合でも、その部位での冷却水の滞留を抑制して冷却水を適切に流通させることができる。したがってシリンダヘッド１０の冷却性能を向上することができる。

上述されるように、本発明の一実施形態が説明されたが、本開示は、上述の実施形態に限定されない。本開示は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、第２の遮り部を構成する各柱状部の横断面形状を略楕円形とした例を説明したが、各柱状部の横断面形状は、これに限定されない。第２の遮り部を構成する各柱状部の横断面形状は任意に決定されればよいが、その横断面が長軸と短軸とを有する形状となっていることが好ましい。具体的には、楕円形状の他、非菱形や、いわゆるオーバル形状（トラック形状）等であってもよい。

また上述の実施形態では、ウォータジャケットを構成するアッパジャケットに第１の遮り部を構成する各柱状部を設けると共に、ロアジャケットに第２の遮り部を構成する各柱状部を設けるようにしたが、アッパジャケット及びロアジャケットの一方に遮り部を設けるようにしてもよい。すなわちアッパジャケット及びロアジャケットのうち気筒通路部及び第１のポート通路部を備える一方のみに遮り部を設けるようにしてもよい。

また上述の実施形態では、ウォータジャケットがアッパジャケットとロアジャケットとを独立して備える構成を例示したが、アッパジャケットとロアジャケットとは一体的に形成されたものであってもよい。またウォータジャケットは、気筒通路部及び第１のポート通路部を備えるアッパジャケット又はロアジャケットの一方のみで構成されていてもよい。

また上述の実施形態では、多気筒エンジンとして直列４気筒のエンジンを例示して本発明を説明したが、本発明に係るシリンダヘッドは、直列４気筒のエンジン以外の多気筒エンジンにも適用可能なものである。

本出願は、２０１８年１２月１９日出願の日本特許出願特願２０１８−２３７７２７に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０ シリンダヘッド
１１ 気筒（シリンダ）
１１ａ〜１１ｄ 第１〜第４の気筒
１２ 動弁室
１３（１３ａ，１３ｂ） 吸気バルブ孔
１４（１４ａ，１４ｂ） 排気バルブ孔
１５ 吸気ポート
１６ 吸気口
１７ 集合排気ポート
１８（１８ａ〜１８ｄ） 排気ポート
１９ 排気集合部
２０ 排気口
２１（２１ａ〜２１ｃ） 仕切壁
３０ ウォータジャケット
３１ アッパジャケット
３２ ロアジャケット
３３ 気筒通路部
３４ 第１のポート通路部
３５ 第２のポート通路部
３４ａ 横溝通路部
３４ｂ 縦溝通路部
３６ アッパ入口通路部
３７ アッパ出口通路部
３８ ロア入口通路部
３９ サブ通路部
３９ａ 大径部
４０ 分岐通路部
５０ 第１の遮り部
５１（５１Ａ〜５１Ｃ） 柱状部
６０ 第２の遮り部
６１（６１Ａ〜６１Ｂ） 柱状部
７０ 第１の流入口
８０ 第２の流入口

Claims (6)

1. 複数の気筒にそれぞれ接続される複数の排気ポートと、複数の前記排気ポートが集合するように構成される排気集合部と、を含む集合排気ポートと、
   複数の前記気筒のそれぞれが並んで配置される列方向に冷却水を流すように構成される冷却水通路と、を備え、
   前記冷却水通路は、前記集合排気ポートに設けられる第１のポート通路部を有し、
   前記第１のポート通路部には、前記冷却水の流れ方向の上流側から順に配され、前記第１のポート通路部の一部を遮るように構成された第１の柱状部及び第２の柱状部が設けられ、
   前記第１の柱状部及び前記第２の柱状部は、複数の前記気筒のうち前記第１のポート通路部に冷却水が流入する第１の流入口に最も近い気筒に配置されている２つの排気バルブ孔のそれぞれに並んで配置されている、シリンダヘッド。
2. 前記冷却水通路は、
   前記第１のポート通路部と、並んで配置される複数の前記気筒に対応して設けられる気筒通路部とを有し、前記集合排気ポートの上部又は下部に設けられる第１の通路と、
   前記集合排気ポートに設けられて、前記第１のポート通路部に対向する第２のポート通路部を有する第２の通路と、を含み、
   前記第１の柱状部及び前記第２の柱状部が、前記第１の通路及び前記第２の通路にそれぞれ設けられている、請求項１に記載のシリンダヘッド。
3. 前記第２の通路に設けられる前記第１の柱状部及び前記第２の柱状部は、該第１の柱状部及び該第２の柱状部の横断面が長軸と短軸とを有する形状を含み、
   該第２の通路に設けられる前記第１の柱状部は、前記長軸が前記排気集合部に向けられるように配置されている、請求項２に記載のシリンダヘッド。
4. 前記第２の通路に設けられる前記第２の柱状部は、前記長軸が前記排気集合部よりも前記集合排気ポートの外側に向けられるように配置されている、請求項３に記載のシリンダヘッド。
5. 前記第１のポート通路部は、前記集合排気ポートに対向する横溝通路部と、該横溝通路部から連続して設けられ前記集合排気ポートの側方に対向する縦溝通路部と、を有し、
   前記第１の柱状部は、前記横溝通路部と前記縦溝通路部との間に設けられている、請求項１から４の何れか一項に記載のシリンダヘッド。
6. 複数の気筒にそれぞれ接続される複数の排気ポートと、複数の前記排気ポートが集合するように構成される排気集合部と、を含む集合排気ポートと、
   複数の前記気筒のそれぞれが並んで配置される列方向に冷却水を流すように構成される冷却水通路と、を備え、
   前記冷却水通路は、
   並んで配置される複数の前記気筒に対応して設けられる気筒通路部と、前記集合排気ポートに設けられる第１のポート通路部とを有し、前記集合排気ポートの上部又は下部に設けられる第１の通路と、
   前記集合排気ポートに設けられる第２のポート通路部を有し、前記集合排気ポートの前記第１の通路とは反対側に前記第１の通路とは独立して設けられる第２の通路と、
   を含み、
   前記第１の通路の前記第１のポート通路部の上流側に、前記第１の通路の一部を遮るように構成された柱状部が設けられている、シリンダヘッド。

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