KR20040071642A - 내연기관의 실린더 헤드 - Google Patents

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KR20040071642A
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 내연기관의 실린더 헤드에 있어서, 냉각수의 흐름을 양호히 유지하면서 생산성을 향상시키고, 또한 경량화를 도모한다.
이를 위해 헤드 본체(41)의 헤드측 워터 재킷(60) 내에 플러그 홀(90)을 형성하는 다수의 플러그 홀 벽(91)을 설치하는 동시에, 이 플러그 홀 벽(91)을 서로 접속하는 격벽(100)을 상기 헤드측 워터 재킷(60) 내에 설치하였다.

Description

내연기관의 실린더 헤드{CYLINDER HEAD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 수냉식 다기통 내연기관의 실린더 헤드에 관한 것으로, 특히 냉각수의 흐름, 및 그 생산성에 관한 것이다.
차량용 왕복기관 등의 내연기관은 냉각 성능이 높은 수냉식이 채용되는 일이 많다. 이러한 내연기관의 실린더 헤드의 내에는, 실린더 열방향을 따라 형성되는 두 개의 냉각수 통로에 걸쳐 냉각수의 흐름을 적극적으로 만들어 내도록 하거나(예컨대, 특허문헌 1, 2 참조. ), 실린더 열방향 대략 중앙에 냉각수 출구를 설치하는 동시에 실린더 열방향으로 연장되어 워터 재킷 내부를 상기 출구측과 주 수로측으로 구획하는 벽을 설치하여, 워터 재킷을 흐르는 냉각수가 상기 주 수로의 실린더 열방향 양측에서 출구측으로 유입하여 냉각수 출구를 향하도록 하거나(예컨대, 특허문헌 3 참조.) 하고 있다. 이와 같이 냉각수의 흐름의 균일화를 도모하는 일은, 실린더 헤드의 실린더 열방향에서의 온도 구배의 발생을 억제하기 위해서 유효하다.
[특허문헌1]
일본국 특공평1-40218호 공보
[특허문헌2]
일본국 실공평2-5081호 공보
[특허문헌3]
일본국 특개2000-87798호 공보
그런데, 실린더 헤드는 일반적으로 주조품이고, 다수의 이동밸브계를 유지하기 위한 복잡한 구조를 갖고 있기 때문에, 냉각수의 흐름의 균일화를 도모하는 동시에, 생산성을 향상시키고, 또한 경량화를 가능하게 하는 새로운 구조가 요망되고 있다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 내연기관의 실린더 헤드에 있어서, 냉각수의 흐름을 양호하게 유지하면서 생산성을 향상시키고, 또한 경량화를 도모하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 청구항 1에 기재한 발명은, 내연기관의 실린더 헤드에 있어서, 헤드 본체(예컨대, 실시 형태에 있어서의 헤드 본체(41))의 워터 재킷(예컨대 실시 형태에 있어서의 헤드측 워터 재킷(60)) 내에 플러그 홀(예컨대, 실시 형태에 있어서의 플러그 홀(90))을 형성하는 다수의 플러그 홀 벽(예컨대, 실시 형태에 있어서의 플러그 홀 벽(91))을 설치하는 동시에, 이 플러그 홀 벽을 서로 접속하는 접속벽(예컨대, 실시 형태에 있어서의 격벽(100))을 상기 워터 재킷 내에 설치한 것을 특징으로 한다.
상기 내연기관의 실린더 헤드에 의하면, 플러그 홀 벽 사이에 형성된 접속벽이 워터 재킷의 격벽으로서 기능하여, 접속벽에 의해 가로막히는 워터 재킷의 상류측을 흐르는 냉각수를 실린더 열방향 양측에서 하류측을 향하게 하는 것이 가능하게 된다.
또, 각 플러그 홀 벽을 접속벽에서 접속하는 것으로, 실린더 헤드 주조시에는, 접속벽 부분이 플러그 홀 벽 주위로 용탕 경로가 되어, 흡기경로 및 배기경로 등이 밀집하는 플러그 홀 벽 주위의 탕(湯) 흐름을 양호하게 할 수 있다.
또한, 실린더 헤드에 있어서 각 실린더 사이의 실린더 블록과의 이음매 면이, 그 위쪽의 워터 재킷 내에 배치되는 접속벽에 의해 보강되기 때문에, 상기 이음매 면 주변의 얇은 두께가 가능하게 된다.
청구항 2에 기재한 발명은, 내연기관의 실린더 헤드에 있어서, 헤드 본체(예컨대, 실시 형태에 있어서의 헤드 본체(41))의 워터 재킷(예컨대, 실시 형태에 있어서의 헤드측 워터 재킷(60)) 내에 플러그 홀(예컨대, 실시 형태에 있어서의 플러그 홀(90))을 형성하는 다수의 플러그 홀 벽(예컨대, 실시 형태에 있어서의 플러그 홀 벽(91))을 설치하는 동시에, 이 플러그 홀 벽 사이에 상기 워터 재킷의 내부를 가로막는 격벽(예컨대, 실시 형태에 있어서의 격벽(100))을 설치하고, 이 격벽의 일부를 모래뽑기 구멍(예컨대, 실시 형태에 있어서의 모래뽑기 구멍(110))에 의해 절제하여, 이 모래뽑기 구멍에 장착되는 모래뽑기 플러그(예컨대, 실시 형태에 있어서의 플러그(111))와 상기 격벽 사이에 간극을 설치한 것을 특징으로 한다.
상기 내연기관의 실린더 헤드에 의하면, 각 플러그 홀 벽 사이에 설치한 격벽에 의해 가로막혀진 워터 재킷의 상류측을 흐르는 냉각수를 실린더 열방향 양측에서 하류측을 향하게 하는 것이 가능하게 된다.
또, 각 플러그 홀 벽을 격벽에서 접속하는 것이 되어, 실린더 헤드 주조시에는, 격벽 부분이 플러그 홀 벽 주위로의 용탕 경로가 되어, 흡기경로 및 배기경로 등이 밀집하는 플러그 홀 벽 주위의 탕 흐름을 양호하게 할 수 있다.
또한, 실린더 헤드에 있어서의 각 실린더 사이의 실린더 블록과의 이음매 면이, 그 위쪽의 워터 재킷 내에 설치되는 격벽에 의해 보강되기 때문에, 실린더 헤드의 상기 이음매 면 주변의 얇은 두께가 가능하게 된다.
그리고, 격벽의 일부를 절제하는 모래뽑기 구멍을 설치하는 것으로, 주조후에는 격벽으로 가로막혀진 워터 재킷의 양 수로로부터 동시에 모래뽑기가 가능하고, 또한, 모래뽑기 플러그와 격벽 사이에 간극을 설치하는 것으로, 각 플러그 홀 벽 사이에서의 냉각수의 공기 체류나 정체를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동이륜차의 측면도이다.
도 2는 엔진 주변의 측면도이다.
도 3은 냉각수의 순환 경로의 사시 설명도이다.
도 4는 헤드 본체의 측면 설명도이다.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4에 있어서의 헤드측 워터 재킷의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 헤드 본체의 상면도이다.
도 8은 도 7의 B-B 선에 따른 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
41 : 헤드 본체 60 : 헤드측 워터 재킷(워터 재킷)
90 : 플러그 홀 91 : 플러그 홀 벽
100 : 격벽 110 : 모래뽑기 구멍
111 : 플러그(모래뽑기 플러그)
이하, 본 발명의 제1의 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 자동이륜차(1)의 전륜(2)을 축지지하는 프론트 포크(3)는 스티어링 스템(4)을 통해 차체 프레임(5)의 앞단부에 형성된 헤드 파이프(6)에 조타가능하게 피봇 지지되고, 후륜(7)을 축지지하는 리어 포크(8)는 차체 프레임(5)의 중간부에 형성된 피봇부(9) 및 엔진 본체(15)에 요동가능하게 피봇 지지된다. 리어 포크(8)의 피봇축 근방에는, 후륜(7) 및 리어 포크(8)를 통해 차체에 충격이 가해지지 않도록 충격을 흡수하는 리어 쿠션(10)의 상단이 부착되고, 리어 쿠션 유닛(10)의 하단이 엔진 본체(15)의 하부에 링크기구(11)를 통해 부착된다.
헤드 파이프(6)의 상부로부터는 차체 프레임(5)의 메인프레임(12)이 좌우로 분리되어 후방 아래쪽으로 연장되고, 그 후단부가 아래쪽으로 굴곡하여 피봇부(9)에 연속해 있다. 메인프레임(12)의 후방에는 차체 프레임(5)의 시트 프레임(13)이 연결된다. 메인프레임(12)의 윗쪽에는 연료탱크(14)가 배치되고, 메인프레임(12)의 아래쪽에는, 본 발명에 따른 수냉식 병렬 4기통형 엔진(내연기관)의 엔진 본체(15)가 배치된다.
연료탱크(14)의 후방에는 운전자용의 시트(16) 및 후부 탑승자용의 필리온 시트(17)가 각각 시트 프레임(13)에 지지된다. 또한, 메인프레임(12)의 피봇부(9)의 후부에는 운전자용의 스텝부(18)가 부착되고, 시트 프레임(13)의 하부에는 후부 탑승자용의 스텝부(19)가 부착된다. 또한, 프론트 포크(3)의 상단부에는 좌우 1쌍의 핸들(20)이 부착된다.
프론트 포크(3)의 하단부에는 브레이크 캘리퍼(21)가 부착되고, 전륜(2)에는 브레이크 캘리퍼(21)에 대응하는 브레이크 로우터(22)가 부착되어 프론트 브레이크 장치(23)가 구성된다. 또, 후륜(7)의 오른쪽에는, 전륜(2)의 프론트 브레이크 장치(23)와 같은 구성을 갖는 리어 브레이크 장치(도시 생략)가 설치된다.
자동이륜차(1)의 차체 앞부분은 프론트 카울(24)에 의해 덮혀지고, 시트 프레임(13) 주변은 리어 카울(25)에 의해 덮혀진다. 후륜(7)의 좌측에는 리어 스프로켓(26)이 부착되고, 이 리어 스프로켓(26)과 엔진 본체(15)의 후부 좌측에 배치되는 구동스프로켓(27)에 구동체인(28)이 걸려 회전되어 엔진의 구동력을 후륜(7)으로 전달가능하다. 차체 프레임(5)의 좌측 하부에는 격납가능한 사이드 스탠드(29)가 설치되어, 자동이륜차(1)를 그 차체가 좌측으로 경사한 기립상태로 지지가능하다.
엔진 본체(15)의 실린더 본체(30)는 크랭크 케이스(31) 상에 약간 앞으로 경사한 상태로 배치된다. 실린더 본체(30)의 후부에는 각 기통에 대응하는 스로틀 보디(32)가 접속되고, 각 스로틀 보디(32)는 메인프레임(12)과 연료탱크(14) 사이에 배치된 에어클리너 케이스(33)에 접속된다. 또한, 실린더 본체(30)의 앞부분에는각 기통에 대응하는 배기관(34)이 접속된다. 배기관(34)은 실린더 본체(30)의 앞벽에서 아래쪽을 향해서 만곡하여, 크랭크 케이스(31) 아래쪽을 통과한 후에 피봇부(9) 후방에서 윗쪽을 향하서 굴곡하여 시트 프레임(13)에 지지된 사일런서(35)에 접속된다.
배기관(34)의 전방에는 라디에이터(36)가 실린더 본체(30)와 동일하게 약간 앞으로 경사한 자세로 배치된다. 라디에이터(36)는 그 전면측이 오목형상으로 만곡한 라운드형인 동시에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 라디에이터 코어(36a)의 오른쪽에 냉각수의 유입측 탱크(37)가, 좌측에 유출측 탱크(38)가 설치된 크로스 플로형이고, 상하방향에서 실린더 본체(30)의 상부로부터 크랭크 케이스(31)의 하부에 걸치도록 설치된다. 라디에이터 코어(36a)의 상부 배면측에는 좌우 한 쌍의 라디에이터 팬(39)이 부착된다.
도 2를 더불어 참조하면, 엔진 본체(15)는, 그 실린더 본체(30)의 주요 부품인 실린더 헤드(40) 및 실린더 블록(43)과 크랭크 케이스(31)를 구비하고 있다. 실린더 헤드(40)는 헤드 본체(41)와 헤드 커버(42)로 분할 구성되고, 크랭크 케이스(31)는 상부 케이스(44)와 하부 케이스(45)로 분할 구성된다. 상부 케이스(44)와 실린더 블록(43)은 일체 성형되고, 하부 케이스(45)의 아래에는 오일 팬(46)이 부착된다. 여기서, 헤드 본체(41)는 알루미늄 합금제의 주조품이다.
크랭크 케이스(31) 내에는 차체 폭방향에 평행한 축선(C)을 갖는 크랭크 샤프트(47)가 배치된다. 또한, 크랭크 케이스(31)의 후부에는 변속기 케이스(48)가 연속해 있고, 이 변속기 케이스(48) 내에 변속기 및 클러치기구(모두 도시 생략)가각각 배치된다. 실린더 블록(43)에는 네 개의 실린더(50)가 차체 폭방향으로 나란하게 형성되어, 이들 실린더(50) 내에 피스톤(51)이 슬라이드 가능하게 끼워진다. 각 피스톤(51)에는 피스톤 핀(52)을 통해 커넥팅 로드(53)가 회전자유롭게 연결되는 동시에, 커넥팅 로드(53)의 대단부가 크랭크샤프트(47)의 크랭크 핀(54)에 회전자유롭게 연결되어, 피스톤(51)의 왕복운동이 축선(C)을 중심으로 한 회전운동으로 변환된다.
도 3을 더불어 참조하면, 하부 케이스(45)의 좌측에는, 크랭크샤프트(47)의 회전에 따라 작동하는 워터 펌프(55)가 배치된다. 이 워터 펌프(55)에는 라디에이터(36)의 유출측 탱크(38)에 통하는 유출측 라디에이타 호스(56)와, 실린더 블록(43)의 실린더측 워터 재킷(57)에 통하는 냉각수 도입 호스(58)가 접속된다. 실린더측 워터 재킷(57)으로의 냉각수 입구(도시생략)는 실린더 블록(43)의 좌측 하부에 설치되고, 이 냉각수 입구에서 유입한 냉각수가, 실린더측 워터 재킷(57)을 통과한 후에 실린더 헤드(40)의 헤드측 워터 재킷(60)으로 유입한다.
실린더 헤드(40)의 후부에는 헤드측 워터 재킷(60)으로부터의 냉각수 출구(61)가 설치되고, 이 냉각수 출구(61)에 서모스탯(62)이 직접 부착된다. 이 서모스탯(62)의 냉각수 출구에는 라디에이터(36)의 유입측 탱크(37)에 통하는 유입측 라디에이터 호스(63)가 접속되는 동시에, 서모스탯(62)과 워터펌프(55) 사이에는 바이패스 호스(64)가 배치된다.
그리고, 크랭크샤프트(47)의 회전에 따라 워터 펌프(55)가 작동하면, 유출측 라디에이터 호스(56)를 통하여 라디에이터(36)의 유출측 탱크(38)에서 도출된 냉각수가 냉각수 도입 호스(58)를 지나서 실린더측 워터 재킷(57) 내에 도입된다. 실린더측 워터 재킷(57)을 통과한 냉각수는 헤드측 워터 재킷(60)에 도입되어, 이것을 통과한 후에 냉각수 출구(61)로부터 서모스탯(62) 및 유입측 라디에이터 호스(63)를 지나서 라디에이터(36)의 유입측 탱크(37)에 도입된다. 이 냉각수가 라디에이터 코어(36a)를 통과하여 방열하는 동시에 유입측 탱크(37)로 되돌아가, 전술의 경로를 되풀이하여 순환한다.
상기 순환에 있어서, 서모스탯(62)을 통과하는 냉각수가 일정 온도 이하이면, 냉각수가 서모스탯(62)으로부터 바이패스 호스(64)를 통하여 워터펌프(55)로 보내져 라디에이터(36)를 통하지 않고 순환한다. 또한, 서모스탯(62)을 통과하는 냉각수가 일정 온도 이상으로 되면 라디에이터 팬(39)이 작동하여 냉각수를 강제 냉각한다.
또, 하부 케이스(45)의 앞부분에는, 엔진 각부를 윤활하는 엔진 오일을 냉각하는 수냉식의 오일 쿨러(65)가 부착되어 있다. 이 오일 쿨러(65)에는 냉각수 도입 호스(58)의 도중에 형성된 분기관(66) 및 도입 호스(67)로부터 냉각수가 도입되는 동시에, 오일 쿨러(65)로부터 도출된 냉각수는 유출측 라디에이터 호스(56)의 도중에 형성된 분기관(68) 및 도출 호스(69)를 지나서 워터펌프(55)로 되돌려진다.
도 4를 더불어 참조하면, 실린더 헤드(40)의 헤드 본체(41)에는, 각 연소실 내에 임하도록 점화플러그(70)가 나사 결합되고, 또한 각 연소실과 외부를 연통하는 흡기포트(71) 및 배기포트(72)가 각각 형성된다. 각 흡기포트(71)의 외부측의 개구에는 스로틀 보디(32)가 접속되고, 각 배기포트(72)의 외부측의 개구에는 배기관(34)이 접속된다. 또한, 각 흡기포트(71) 및 배기포트(72)의 연소실측의 개구에는 각각 밸브 시트(73, 74)가 장착되고, 또한, 이들 개구가 흡기 밸브(75) 및 배기 밸브(76)의 작동에 의해 각각 개폐가능하다.
흡기 밸브(75)는, 흡기포트(71)의 개구를 실제로 개폐하는 우산 형상의 밸브체를 갖는 밸브 스템(77)과, 밸브 스템(77)을 윗쪽으로 탄성 지지하여 밸브체의 페이스 면을 밸브 시트(73)에 가압하여 개구를 닫힌 상태로 하는 밸브 스프링(78)과, 밸브 스템(77)의 상단에 장착된 통(筒) 위의 밸브 리프터(79) 등으로 구성되어, 밸브 스템(77)은 헤드 본체(41)에 장착된 밸브 가이드(80)에 슬라이드 가능하게 삽입된다. 또한, 배기 밸브(76)도 흡기 밸브(75)와 같은 구성을 갖는다. 즉, 밸브 스템(81), 밸브 스프링(82), 밸브 리프터(83) 등으로 구성된다.
각 흡기 밸브(75) 및 배기 밸브(76)의 윗쪽에는, 이들을 작동시키는 흡기측 캠 샤프트(85) 및 배기측 캠 샤프트(86)가, 크랭크샤프트(47)의 축선(C)과 평행하게 설치된다. 이들 흡기측 캠 샤프트(85) 및 배기측 캠 샤프트(86)의 주위면에는, 각 흡기 밸브(75) 및 배기밸브(76)에 대응하는 흡기측 캠 및 배기측 캠이 설치된다. 그리고, 이들 캠 샤프트(85, 86)가 헤드 본체(41)의 베어링(87)과 미도시의 베어링 캡에 의해 회전자유롭게 지지된다.
각 캠 샤프트(85, 86)는 중공으로 되어, 그 중공부가 엔진 오일의 통로가 되어 소정의 기름구멍으로부터 각 슬라이드면에 엔진 오일이 공급된다. 또한, 각 캠 샤프트(85, 86)의 우단에는 미도시의 캠 스프로켓이 각각 설치되고, 이 캠 스프로켓에 권회되는 캠 체인을 통해 각 캠 샤프트(85, 86)가 크랭크샤프트(47)와 연계되어 있다. 그리고, 크랭크샤프트(47)의 회전에 따라, 각 캠 샤프트(85, 86)가 회전하여 흡기 밸브(75) 및 배기 밸브(76)를 작동시킨다.
도 5를 더불어 참조하면, 헤드 본체(41)에는, 차체 폭방향으로 나란하게 네 개의 실린더(50)에 대응하는 플러그 홀(90)이 각각 설치되고, 점화 플러그(70)를 연소실 천상부의 중심 부근에 나사 결합가능하게 하고 있다.
흡기 포트(71)는, 하나의 연소실에 대하여, 외부에 개구하는 주 흡기경로(92)로부터 둘로 분기하여 분기통로(93)가 형성된 것으로, 각 분기통로(93)가 각각 연소실에 개구하여, 이들 두 개의 개구가 플러그 홀(90)의 후방에 배치되는 동시에 각 개구에 밸브 시트(73)가 장착된다. 또한, 배기 포트(72)의 연소실으로의 개구도 하나의 연소실에 대하여 두 개 형성되어, 이들 두개의 개구가 플러그 홀(90)의 전방에 배치되는 동시에 각 개구에 밸브 시트(74)가 장착된다. 즉, 배기 포트(72)의 두 개의 분기통로(94)가 연소실에 통하고 있고, 이들 두 개의 분기통로(94)가 집합하여 주 배기통로(95)가 된다.
헤드 본체(41)에 있어서 실린더 블록(43)과의 이음매 면(41a)에는, 실린더측 워터 재킷(57)과 헤드측 워터 재킷(60)을 연통가능한 연통구(96)가 다수 형성된다. 구체적으로는, 이음매 면(41a)에서의 각 배기포트(72) 개구의 전방에는 앞부분 연통구(96a)가 각각 설치되고, 이들 각 앞부분 연통구(96a)가 헤드 본체(41)의 전면을 따라 대략 사각형으로 형성된다. 마찬가지로, 각 흡기포트(71) 개구의 후방에는 후부 연통구(96b)가 각각 설치되고, 이들 각 후부 연통구(96b)가 헤드 본체(41)의 후면을 따라 대략 사각형으로 형성된다.
또, 각 실린더(50)를 좌로부터 순차로 일번 실린더, 이번 실린더…로 하면, 이음매 면(41a)에 있어서, 일번 실린더 및 사번 실린더의 배기포트(72) 개구 및 흡기포트(71) 개구의 실린더 열방향 외측에는, 헤드 본체(41)의 측면을 따르는 대략 타원형상으로 되는 측부 연통구(96c)가 각각 설치된다. 또한, 각 실린더(50) 사이에는, 대략 삼각형상으로 되는 전후 한 쌍의 중간연통구(96d)가 각각 설치된다.
헤드측 워터 재킷(60)으로의 냉각수의 유입은, 헤드 본체와 실린더 블록(43) 사이에 개장되는 헤드 개스킷에 형성되는 관통구멍에 의해서 제어된다. 즉, 헤드 개스킷에 형성되는 관통구멍의 형상, 위치, 및 면적을 조정하여, 각 연통구(96)로의 냉각수의 유입을 임의로 정지 또는 변화하는 것으로, 헤드 본체(41) 내에서 비교적 복잡하게 배치되는 헤드측 워터 재킷(60)에 있어서의 냉각수의 유량 밸런스 등을 제어하고 있다. 그리고, 이 실시 형태에서는, 각 연통구(96)의 내, 이번 실린더 및 삼번 실린더의 사이에서 앞측(배기포트(72)측)의 중간 연통구(96d)와, 그 양측에 위치하는 앞부분 연통구(96a)를 주로 헤드측 워터 재킷(60) 내에 냉각수가 유입한다.
헤드 본체(41)에는, 플러그 홀(90)을 형성하는 원통형상의 플러그 홀 벽(91), 흡기 포트(71) 및 배기 포트(72)를 형성하는 분기관 형상의 흡기 포트 벽(101) 및 배기 포트 벽(102), 헤드 본체(41)와 실린더 블록(43)을 결합하기 위한 보스(103) 등이 형성된다. 흡기 포트 벽(101) 및 배기 포트 벽(102)에 있어서의 밸브 시트(73, 74) 근방의 부위는 플러그 홀 벽(91)의 주위에서 밀집하고 있어, 이들 각 벽의 근접부분이 융합하도록 일체 성형된다. 헤드측 워터 재킷(60)은, 이들플러그 홀 벽(91), 흡기 포트 벽(101), 배기 포트 벽(102), 및 보스(103) 등을 피하면서 헤드 본체(41) 내에 설치된다. 즉, 각 벽의 일부는 헤드측 워터 재킷(60) 내에 설치된다.
여기서, 헤드측 워터 재킷(60) 내에서 인접하는 플러그 홀 벽(91) 사이에는, 이들을 서로 접속하도록 건너지르는 격벽(접속벽)(100)이 각각 설치된다. 이들 각 격벽(100)은, 헤드측 워터 재킷(60)의 상하에 걸쳐 실린더축과 대략 평행하게 설치되는 것으로, 헤드 본체(41)와 일체 성형된다. 이들 격벽(100)에 의해서, 헤드측 워터 재킷(60)의 수로가, 일번 실린더용의 플러그 홀 벽(91)과 사번 실린더용의 플러그 홀 벽(91) 사이에서, 흡기 포트측 수로(60a)와 배기 포트측 수로(60b)에 가로막혀진다(도 6 참조).
또한 도 6을 참조하면, 상기 중간 연통구(96d) 및 그 좌우의 앞측 연통구(96a)에서 헤드측 워터 재킷(60) 내에 유입한 냉각수는, 각 실린더(50)의 배기 포트 벽(102)의 위쪽 및 아래쪽을 통과하면서, 플러그 홀(90) 전방 및 배기 포트(72)의 밸브 시트(74) 주변을 냉각하면서 실린더 열방향 외측을 향해서 흐른다(도면에서 화살표 D). 일번 실린더 및 사번 실린더의 외측에 도달한 냉각수는, 배기 포트측 수로(60b)에서 흡기 포트측 수로(60a)로 이행하여, 각 실린더(50)의 흡기 포트 벽(101)의 위쪽 및 아래쪽을 통과하면서, 플러그 홀(90) 후방 및 흡기 포트(71)의 밸브 시트(73) 주변을 냉각하면서 실린더 열방향 안쪽을 향해서 흐른다(도면에서 화살표 E). 그리고, 이번 실린더 및 삼번 실린더 사이 후방에 형성된 냉각수 출구(61)에서, 냉각수가 헤드측 워터 재킷(60) 외부로 유출하여(도면에서 화살표 F), 이 냉각수 출구(61)에 바로 부착된 서모스탯(62)으로 보내진다.
이번 실린더 및 삼번 실린더 사이에 설치되는 격벽(100a)은, 냉각수의 흐름 패턴의 관계상, 약간 흡기 포트(71)측에 볼록의 아크 형상으로 형성된다. 또한, 일번 실린더 및 이번 실린더 사이와, 삼번 실린더 및 사번 실린더 사이에 설치되는 격벽(100b)은, 배기 포트(72)측으로 볼록의 く 글자형으로 형성되어, 헤드측 워터 재킷(60)의 상류측이고 비교적 유속이 빠른 배기 포트측 수로(60b)에서의 냉각수의 소용돌이 등이 발생하는 것을 방지하고 있다 (도 5 참조). 또, 격벽(100b)의 양 단부에는, 헤드 커버(42) 윗쪽에 설치되는 블리저실(104)(도 2 참조) 고정 볼트용의 보스(105)가 설치된다.
또한, 각 격벽(100)에는, 그 상부에 공기 체류 방지용의 공기빼기 구멍(도시생략)이 설치되어 있고, 플러그 홀 벽(91) 주변에 대하여 크게 흐름직경이 변화하는 격벽(100) 주변에서의 공기 체류를 억제하는 동시에, 공기빼기 구멍으로부터 냉각수의 일부가 배기 포트측 수로(60b)에서 흡기 포트측 수로(60a)로 흐르는 것으로, 격벽(100) 주변에서의 냉각수의 정체의 발생도 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 공기빼기 구멍으로부터 흡기 포트측 수로(60a)로 흐르는 냉각수의 유량은, 일번 실린더 및 사번 실린더의 외측에서 흡기 포트측 수로(60a)로 유입하는 냉각수의 유량에 대하여 충분히 소량이고, 헤드측 워터 재킷(60) 내의 냉각수의 흐름은 도 6에 도시한 흐름으로 유지된다.
상기 제1의 실시 형태에 의하면, 헤드측 워터 재킷(60) 내에 플러그 홀 벽(91)을 서로 접속하는 격벽(100)을 설치한 것으로, 헤드측 워터 재킷(60)이 흡기포트측 수로(60a)와 배기 포트측 수로(60b)로 가로막혀, 헤드측 워터 재킷(60) 내에 유입한 냉각수가 배기 포트측 수로(60b)를 통과한 후에 일번 실린더 및 사번 실린더의 실린더 열방향 외측에서 되돌려 흡기 포트측 수로(60a)를 통과하여, 실린더 열방향 대략 중앙에 설치되는 냉각수 출구(61)에서 1개소에 집합하여 헤드측 워터 재킷(60) 외부에 유출한다.
이것에 의해, 냉각수가 헤드측 워터 재킷(60) 내를 실린더 열방향 양 외측까지 균일하게 흐르는 것이 되어, 실린더 열방향에서의 온도 구배의 발생을 억제하여, 실린더 헤드(40)를 균등하게 냉각할 수가 있다.
또, 헤드측 워터 재킷(60) 내를 흐르는 냉각수를, 실린더 열방향 대략 중앙에 설치되는 냉각수 출구(61)에서 1개소에 집합시켜 외부에 도출할 수가 있기 때문에, 실린더 헤드(40) 외부의 냉각수용 배관을 간결하게 할 수있다.
또한, 각 격벽(100)에 공기빼기 구멍을 설치하는 것으로, 격벽(100) 주변에서의 공기 체류나 정체의 발생을 효과적으로 방지할 수 있어, 실린더 헤드(40)의 냉각 성능을 양호한 상태로 유지할 수 있다.
더구나, 각 플러그 홀 벽(91)이 격벽(100)으로 접속되기 때문에, 헤드 본체(41) 주조시에는, 격벽(100) 부분이 플러그 홀 벽(91) 주위로의 용탕 경로가 된다. 헤드 본체(41)의 플러그 홀 벽(91)의 주위에는 흡기 포트 벽(101) 및 배기 포트 벽(102) 등이 밀집한 상태로 되어 있지만, 이 부위에 용탕 경로가 추가되는 것으로 용탕의 탕 흐름을 양호하게 하여 주조 품질을 향상시키는 동시에 수율을 양호하게 할 수가 있다.
또한, 헤드 본체(41)에 있어서의 각 실린더(50) 사이의 부위가, 그 위쪽의 헤드측 워터 재킷(60) 내에 설치한 격벽(100)에 의해 보강되는 것으로 된다. 헤드 본체(41)에 있어서의 각 실린더(50) 사이의 부위는 연소실을 실링하기 위해서 소정의 강도 강성을 필요로 하지만, 이 부위가 격벽(100)에 의해 보강되는 것으로 헤드 본체(41)의 얇은 두께가 가능해져 경량화를 도모할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태를, 도 1부터 도 6을 원용하여 도 7, 도 8을 기초로 설명한다.
이 실시 형태는, 제1 실시 형태에 대하여, 상기 각 격벽(100)에 설치한 공기빼기 구멍 대신에, 각 격벽(100)의 윗쪽에 주조시에 요하는 모래뽑기 구멍(110)을 폐색하기 위한 모래뽑기 구멍용의 플러그(모래뽑기 플러그)(111)를 설치하고, 또한, 각 격벽(100)의 윗 테두리와 플러그(111)의 선단 사이에 간극(S)을 설치한 점에서 다르다. 또, 제1 실시 형태와 동일부분에 동일부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 각 실린더(50)에 대응하는 네 개의 플러그 홀 벽(91)의 전후에는, 흡기 밸브(75) 및 배기 밸브(76)의 밸브 리프터(79, 83)를 슬라이드 가능하게 지지하는 가이드 벽(112, 113)이 각각 한 쌍 설치된다. 각 한 쌍의 가이드 벽(112, 113) 사이, 및 최우측의 각 가이드 벽(112, 113)과 캠 체인 케이스(114) 사이에는, 흡기측 캠 샤프트(85) 및 배기측 캠 샤프트(86)의 저어널부를 회전자유롭게 지지하는 베어링(87)이 각각 설치된다. 최우측의 각 가이드 벽(112, 113)과 캠 체인 케이스(114) 사이에 설치되는 베어링(87)의 슬라이드면에는 오일홈(88) 및 이 오일 홈(88) 내에 개구하는 오일경로(89)가 형성되어, 오일경로(89)로부터 공급된 엔진 오일이 오일 홈(88) 및 각 캠 샤프트(85, 86)의 중공부를 통하여 각 슬라이드면에 공급된다. 각 베어링(87)의 전후에는 베어링 캡을 고정하기 위한 볼트(87a)가 각각 형성된다.
도 8을 더불어 참조하여, 각 연소실의 천상부를 형성하는 헤드 본체(41)의 바닥벽(115)에는, 플러그 홀(90)에 삽입되는 점화플러그(70)를 나사 결합시키는 나사구멍(116)이 형성된다. 또, 바닥벽(115)의 윗쪽에는 상부 격벽(117)이 설치되고, 이 상부 격벽(117)과 바닥벽(115)에서 끼워지고 폐색된 공간이 헤드측 워터 재킷(60)으로 된다. 각 격벽(100)은 바닥벽(115) 상면으로부터 상부 격벽(117) 하면에 걸쳐 입설되어, 인접하는 플러그 홀 벽(91) 사이에서 헤드측 워터 재킷(60)을 가로막고 있다.
여기서, 주조품인 헤드 본체(41)에 있어서, 헤드측 워터 재킷(60)은, 성형 형(型) 내에 전용사(專用砂)를 굳힌 중자(코어)를 세트하여, 주조후에 중자를 깨뜨린 모래로서 외부로 뽑아 내는 것으로 형성되지만, 이를 위해서 적절한 필요한 모래뽑기 구멍(110)이, 각 격벽(100) 윗쪽의 상부 격벽(117)에 각각 설치된다. 이들 각 모래뽑기 구멍(110)에 의해 격벽(100)의 윗가장자리부가 일부 절제되어, 헤드측 워터 재킷(60)이 외부로 개구하여 모래뽑기가 가능해진다. 그리고, 모래뽑기 후에는, 각 모래뽑기 구멍에 플러그(111)를 나사 결합하여 이들을 폐색하는 것으로, 헤드측 워터 재킷(60) 내에 냉각수를 유입가능하게 된다.
각 플러그(111)의 선단부에는, 격벽(100)의 두께를 넘는 직경을 갖는 파일로트부(118)가 설치된다. 이 파일로트부(118)의 선단은 편평의 원추형상으로 되어, 이 원추부(119)에 대응하는 절구형상의 정합부(120)가, 각 격벽(100)의 절제부에 형성된다. 그리고, 플러그(111)를 모래뽑기 구멍(110)에 나사 결합한 상태에서, 원추부(119)와 정합부(120) 사이에는 간극(S)이 발생하도록 설정되어 있고, 배기 포트측 수로(60b) 내의 냉각수의 일부를 간극(S)에서 흡기 포트측 수로(60a)로 유입 가능하게 되어 있다. 이 간극(S)이 제1 실시 형태에 있어서의 공기빼기 구멍과 동일하게 기능하여, 격벽(100) 주변에서의 공기 체류의 발생이 억제되는 동시에 냉각수의 정체의 발생도 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 동일하게 실린더 헤드(40)를 균등하게 냉각하여, 실린더 헤드(40)의 외부의 냉각수용 배관을 간결하게 하여, 헤드 본체(41)의 생산성을 양호하게 하는 동시에 경량화를 도모할 수 있다. 그리고, 격벽(100)의 일부를 절제하는 모래뽑기 구멍(110)을 설치하는 것으로, 헤드 본체(41) 주조후에는 헤드측 워터 재킷(60)의 흡기 포트측 수로(60a) 및 배기 포트측 수로(60b)에서 동시에 모래뽑기 할 수 있고, 또한, 이 모래뽑기 구멍용의 플러그(111)와 격벽(100) 사이에 간극(S)을 설치하는 것으로, 냉각수의 흐름 직경이 크게 변화하는 격벽(100) 주변에서의 공기 체류나 국소 보일링 등을 확실히 방지하고 냉각 성능을 양호한 상태로 유지할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 다수의 기통을 갖는 엔진이면 병렬 4기통형이 아니더라도 좋다. 또한, 본 발명은 자동이륜차에 한하지 않고, 삼륜 및 사륜 차량은 물론, 다기통 수냉식의 내연기관 전반에적용가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 청구항 1에 기재한 발명에 의하면, 플러그 홀 벽 사이에 형성된 접속벽에 의해 냉각수를 실린더 열방향 양측에서 하류측을 향하게 하는 것이 가능해지기 때문에, 실린더 열방향에서 냉각수의 흐름을 균일화하는 것이 용이하게 되어, 균등한 냉각을 할 수 있다.
또, 각 플러그 홀 벽을 접속벽에서 접속하는 것으로, 흡기경로 및 배기경로 등이 밀집하는 플러그 홀 벽 주위의 탕 흐름이 양호하게 되어, 주조 불량의 발생을 억제하여 수율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 실린더 헤드에 있어서 각 실린더 사이의 실린더 블록과의 이음매 면이 접속벽에 의해 보강되기 때문에, 상기 이음매 면 주변의 얇은 두께가 가능해져 경량화를 도모할 수 있다.
청구항 2에 기재한 발명에 의하면, 플러그 홀 벽 사이에 형성된 격벽에 의해 냉각수를 실린더 열방향 양측에서 하류측을 향하는 것이 가능하게 되기 때문에, 실린더 열방향에서 냉각수의 흐름을 균일화하는 것이 용이해져, 균등한 냉각을 행할 수 있다.
또한, 각 플러그 홀 벽을 격벽에서 접속하는 것이 되어, 흡기경로 및 배기경로 등이 밀집하는 플러그 홀 벽 주위의 탕 흐름을 양호하게 할 수 있기 때문에, 주조 불량의 발생을 억제하여 수율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 실린더 헤드에 있어서의 각 실린더 사이의 실린더 블록과의 이음매면이 격벽에 의해 보강되기 때문에, 상기 이음매 면 주변의 얇은 두께가 가능하게 되어 경량화를 도모할 수 있다.
그리고, 모래뽑기 플러그와 격벽 사이에 간극을 설치하는 것으로, 각 플러그 홀 벽 사이에서의 냉각수의 공기 체류나 정체를 억제해, 국소 보일링 등의 발생을 방지하여 냉각 성능을 양호한 상태로 유지할 수가 있다.

Claims (2)

  1. 헤드 본체의 워터 재킷 내에 플러그 홀을 형성하는 다수의 플러그 홀 벽을 설치하는 동시에, 이 플러그 홀 벽을 서로 접속하는 접속벽을 상기 워터 재킷 내에 설치한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 헤드.
  2. 헤드 본체의 워터 재킷 내에 플러그 홀을 형성하는 다수의 플러그 홀 벽을 설치하는 동시에, 이 플러그 홀 벽 사이에 상기 워터 재킷의 내부를 가로막는 격벽을 설치하고, 이 격벽의 일부를 모래뽑기 구멍에 의해 절제하여, 이 모래뽑기 구멍에 장착되는 모래뽑기 플러그와 상기 격벽 사이에 간극을 설치한 것을 특징으로 하는 내연기관의 실린더 헤드.
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