WO2014065057A1 - シリンダヘッドの冷却構造 - Google Patents

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WO2014065057A1
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cooling
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努 脇屋
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トヨタ自動車 株式会社
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    • F02F1/4264—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of exhaust channels
    • F02F2001/4278—Exhaust collectors

Definitions

  • This disclosure relates to a cooling structure for cooling a cylinder head in which an exhaust manifold is formed.
  • the cylinder head described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-275915 is provided with an upper water jacket and a lower water jacket that cover the exhaust manifold above and below the exhaust manifold, and the exhaust manifold is cooled by cooling water flowing through each water jacket. .
  • the temperature of the exhaust manifold is not uniform. If such an exhaust manifold is uniformly cooled by the water jacket, the cooling water is excessively supplied to the part that becomes low temperature, and therefore, there is a possibility that the cooling becomes insufficient in the part that becomes high temperature.
  • An object of the present disclosure is to provide a cylinder head cooling structure capable of effectively cooling a portion of the exhaust manifold that is at a high temperature in a cylinder head in which the exhaust manifold is formed.
  • a cooling structure for a cylinder head and a plurality of branch portions respectively connected to the combustion chambers of the respective cylinders and a collecting portion in which the branch portions are gathered are provided in the cylinder head.
  • An exhaust manifold having a first water jacket located above the exhaust manifold and including at least the collecting portion and covering the exhaust manifold; and located at a lower position of the exhaust manifold and including at least the collecting portion.
  • the cooling structure of the head is such that the cooling water of each of the water jackets is arranged in the direction of arrangement of the cylinders
  • Each of the plurality of communication paths is located upstream of the collecting portion in the flow direction of the cooling water and closest to the collecting portion.
  • a second communication passage located at a downstream end of each water jacket, and the flow passage cross-sectional area of the second communication passage has a flow path of the first communication passage. It is set smaller than the road cross-sectional area.
  • the collective portion of the exhaust manifold is likely to become hot due to the heat of the exhaust.
  • the exhaust manifold is curved so that the downstream portion thereof is positioned below the upstream portion, so that the exhaust flowing into the exhaust manifold from the combustion chamber tends to come into contact with the upper portion of the inner wall. Therefore, the upper part of the exhaust manifold is likely to be hotter than the lower part. That is, in the exhaust manifold, the gathering portion, particularly the upper portion thereof, is likely to become hot.
  • the cooling water flowing into the lower water jacket as the second water jacket flows in the cylinder arrangement direction, and a part of the cooling water is provided at the downstream end of the second water jacket. It flows into the communication path. Then, the cooling water flows into the upper water jacket as the first water jacket through the second communication passage, and is led out from the cooling water outlet provided in the first water jacket.
  • the flow passage cross-sectional area of the second communication passage is set to be smaller than the flow passage cross-sectional area of the first communication passage.
  • the upper part of the exhaust manifold tends to be hotter than the lower part.
  • the first water jacket is set so that the area where the exhaust manifold is covered by the first water jacket is larger than the area where the exhaust manifold is covered by the second water jacket.
  • the plurality of communication passages include a third communication passage located downstream of the collecting portion in the flow direction of the cooling water, and the third communication passage, the first communication passage, The gathering part is sandwiched between the two.
  • the cooling water is supplied to the portions covering the both side portions of the collecting portion through the first communication passage and the third communication passage, not only the upper portion of the collecting portion but also the side portions thereof are effective. Can be cooled to.
  • the second communication path has a downstream opening that opens to the first water jacket, and the flow path direction of the downstream opening is directed to the cooling water outlet side.
  • the second communication path is configured.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of a cylinder head cooling structure.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the lower water jacket of the embodiment of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the upper water jacket of the embodiment of FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG.
  • a cylinder head 20 is provided above the cylinder block 10 of the internal combustion engine.
  • An exhaust manifold 21 communicating with the combustion chamber 30 is formed in the cylinder head 20.
  • the exhaust manifold 21 has a curved shape such that the exhaust downstream portion is positioned below the exhaust upstream portion on the combustion chamber 30 side.
  • an upper water jacket 22 as a first water jacket is provided above the exhaust manifold 21, and a lower water jacket 23 as a second water jacket is provided below the exhaust manifold 21.
  • a cooling water passage 11 formed in the cylinder block 10 communicates with the lower water jacket 23.
  • the exhaust manifold 21 includes a plurality of branch portions 211 connected to the combustion chamber 30 and a collective portion 212 where the branch portions 211 gather.
  • the lower water jacket 23 is formed so as to cover the collective portion 212 of the exhaust manifold 21 from below, and extends in the cylinder arrangement direction (left-right direction in the drawing).
  • the area where the lower water jacket 23 covers the exhaust manifold 21 is set to be 40% or less of the surface area in the lower part of the exhaust manifold 21.
  • the end (plurality) of the exhaust manifold 21 is positioned below the lower water jacket 23 (located on the cylinder block 10 side).
  • a first inflow portion 24 to which cooling water is supplied from the cylinder block 10 is formed at a first end portion in the cylinder arrangement direction (left and right direction in FIG. 2).
  • a second communication path 25 that communicates with the upper water jacket 22 is provided in the section. Therefore, the cooling water flowing into the lower water jacket 23 from the first inflow portion 24 flows in the cylinder arrangement direction and is supplied to the upper water jacket 22 through the second communication passage 25.
  • the upper water jacket 22 extends in the cylinder arrangement direction (the left-right direction in FIG. 3) and is formed so as to cover substantially the entire portion including the collecting portion 212 of the exhaust manifold 21 from above.
  • the area where the upper water jacket 22 covers the exhaust manifold 21 is set to be 70% or more of the surface area of the upper portion of the exhaust manifold 21. Therefore, the upper water jacket 22 is set to have a larger area covering the exhaust manifold 21 than the lower water jacket 23.
  • the upper water jacket 22 is formed with a second inflow portion 26 to which cooling water is supplied from the cooling water passage 11 of the cylinder block 10 at the first end portion in the cylinder arrangement direction, and at the second end portion.
  • a second communication path 25 for supplying cooling water from the lower water jacket 23 is connected.
  • the second end portion is further provided with a cooling water outlet 27 that allows the upper water jacket 22 to communicate with the outside. Therefore, the cooling water supplied from the second inflow portion 26 and the second communication passage 25 to the upper water jacket 22 flows toward the cooling water outlet 27, a radiator provided outside from the cooling water outlet 27, etc.
  • the 1st edge part in which the 1st inflow part 24 or the 2nd inflow part 26 was provided is an upstream edge part in the flow direction of cooling water
  • the 2nd The second end provided with the communication passage 25 is a downstream end in the flow direction of the cooling water.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG.
  • the second inflow portion 26 of the upper water jacket 22 communicates with the first inflow portion 24 of the lower water jacket 23, and the first inflow portion 24 is used for cooling the cylinder block 10. It communicates with the water passage 11. Therefore, the cooling water in the cooling water passage 11 is supplied to the water jackets 22 and 23 through the inflow portions 24 and 26.
  • the water jackets 22, 23 are connected to the second water passage 25, in addition to the second water passage 25, as a communication passage for supplying cooling water from the lower water jacket 23 to the upper water jacket 22.
  • One communication path 28 and a third communication path 29 are provided.
  • the first communication path 28 is provided on the upstream side of the collecting portion 212 in the flow direction of the cooling water and at a position closest to the collecting portion 212.
  • the third communication passage 29 is downstream of the collecting portion 212 in the flow direction of the cooling water, and the distance from the third communication passage 29 to the collecting portion 212 is from the first communication passage 28 to the collecting portion 212. It is provided at a position substantially equal to the distance.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG.
  • the first communication passage 28 allows the water jackets 22 and 23 to communicate with each other at a portion upstream of the collecting portion 212
  • the third communication passage 29 is downstream of the collecting portion 212.
  • the water jackets 22 and 23 are communicated with each other at the side portion. That is, the collective portion 212 is sandwiched between the first communication path 28 and the third communication path 29. Therefore, the upper water jacket 22, the first communication path 28, and the third communication path 29 are provided so as to surround the upper portion and both side portions of the collective portion 212.
  • the second communication path 25 will be described with reference to FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG.
  • the second communication passage 25 has an upstream opening 251 that opens to the lower water jacket 23 and a downstream opening 252 that opens to the upper water jacket 22.
  • the second connection with respect to the vertical direction is such that the downstream side opening part 252 is located closer to the cooling water outlet 27 than the upstream opening 251.
  • the whole passage 25 is inclined. That is, the flow direction of the cooling water in the downstream opening 252 is directed to the cooling water outlet 27 side.
  • the second communication passage 25 is set so that the flow passage cross-sectional area S2 thereof is smaller than the flow passage cross-sectional area S1 (FIG. 5) of the first communication passage 28.
  • the cooling water supplied from the cylinder block 10 to the lower water jacket 23 through the first inflow portion 24 flows in the middle of flowing toward the second communication path 25. , A part of which is supplied to the upper water jacket 22 from the first communication path 28 and the third communication path 29.
  • the flow passage cross-sectional area S2 of the second communication passage 25 is set smaller than the flow passage cross-sectional area S1 of the first communication passage 28. Therefore, more cooling water is supplied to the upper water jacket 22 through the first communication passage 28 as compared with the case where it is not set as such. Therefore, the flow rate of the cooling water in the portion of the upper water jacket 22 that covers the upper portion of the collecting portion 212 increases.
  • the upper part of the exhaust manifold 21 is likely to be hotter than the lower part.
  • the area where the upper water jacket 22 covers the exhaust manifold 21 is larger than the area where the lower water jacket 23 covers the exhaust manifold 21. Therefore, the amount of cooling water flowing to the upper part of the exhaust manifold 21 increases as compared with the amount of cooling water flowing to the lower water jacket 23.
  • the cylinder head 20 is configured such that the collecting portion 212 of the exhaust manifold 21 is sandwiched between the first communication path 28 and the third communication path 29, the cooling water is supplied to the first communication path 28 and the third communication path 28. Through the communication passage 29, it is supplied to a portion covering both side portions of the collecting portion 212.
  • the flow direction of the downstream side opening 252 that opens to the upper water jacket 22 is directed to the cooling water outlet 27 side, and therefore flows into the upper water jacket 22 from the second communication path 25.
  • the cooled water flows toward the cooling water outlet 27.
  • the flow of the cooling water toward the cooling water outlet 27 is generated inside the upper water jacket 22, and more cooling water is led out from the cooling water outlet 27 to the outside. Therefore, the amount of cooling water flowing through each water jacket 22 and 23 increases.
  • the cooling water is supplied to the portions covering both sides of the collecting portion 212 through the first communicating passage 28 and the third communicating passage 29, so that not only the upper portion of the collecting portion 212, The side can also be cooled effectively.
  • the amount of cooling water flowing through the water jackets 22 and 23 can be increased, and the exhaust manifold 21 can be effectively cooled.
  • the above-described embodiment can be carried out in the following forms in which this is appropriately changed.
  • the area where the lower water jacket 23 covers the exhaust manifold 21 is set to be 40% or less of the surface area in the lower part of the exhaust manifold 21.
  • the area where the upper water jacket 22 covers the exhaust manifold 21 was set to be 70% or more of the surface area in the upper part of the exhaust manifold 21.
  • these setting conditions may be appropriately changed according to various conditions such as the degree of overheating of the exhaust manifold 21.
  • the third communication passage 29 is downstream of the collection portion 212 in the coolant flow direction, and the distance from the third communication passage 29 to the collection portion 212 is the first communication passage. It was provided at a position substantially equal to the distance from the passage 28 to the collecting portion 212. However, the distance from the third communication path 29 to the collecting portion 212 may be appropriately changed as long as the side portion of the collecting portion 212 can be cooled.
  • the second communication path 25 is so positioned that the downstream opening 252 is located on the cooling water outlet 27 side as compared to the upstream opening 251 of the second communication path 25 when viewed from the vertical direction.
  • the whole was provided so as to be inclined with respect to the vertical direction.
  • the flow path direction may be directed toward the cooling water outlet 27 by inclining only the downstream opening 252 or attaching another member inside the downstream opening 252.
  • the flow path direction of the downstream side opening 252 that opens to the upper water jacket 22 only needs to be directed to the cooling water outlet 27 side.
  • At least one of the first communication path 28, the third communication path 29, and the second inflow portion 26 has a cooling channel direction that is a portion that opens to the upper water jacket 22. It may be directed to the water outlet 27 side.
  • the flow path direction of the downstream opening 252 that opens to the upper water jacket 22 in the second communication path 25 is set so as to be directed to the cooling water outlet 27 side.
  • Such a configuration may be omitted. Even when omitted in this way, the effects described in (1) to (3) above can be achieved.
  • the third communication path 29 may be omitted.
  • the 3rd communicating path 29 was abbreviate
  • omitted there can exist the effect as described in (1), (2), (4) mentioned above.
  • the area of the upper water jacket 22 covering the exhaust manifold 21 is the same as that of the lower water jacket 23 of the exhaust manifold 21. It may be set to be approximately equal to the area covering. Even with the configuration set in this way, the effects described in (1), (3), and (4) described above can be achieved.

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Abstract

　シリンダヘッドの冷却構造であって、シリンダヘッドの内部には、複数の分岐部（２１１）及びそれら分岐部（２１１）が集合する集合部（２１２）を有する排気マニホールド（２１）と；排気マニホールド（２１）を覆う第１ウォータジャケット（２２）及び第２ウォータジャケット（２３）と；第２ウォータジャケット（２３）の冷却水を第１ウォータジャケット（２２）に供給する複数の連通路（２５，２６，２８，２９）と；第１ウォータジャケット（２２）を外部に連通させる冷却水出口（２７）とが形成され、複数の連通路（２５，２６，２８，２９）は、集合部（２１２）に最も近接する第１の連通路（２８）と；各ウォータジャケット（２２，２３）の下流側端部に位置する第２の連通路（２５）とを含み、第２の連通路（２５）の流路断面積（Ｓ２）は、第１の連通路（２８）の流路断面積（Ｓ１）よりも小さく設定される。

Description

シリンダヘッドの冷却構造
　本開示は、排気マニホールドを内部に形成したシリンダヘッドを冷却する冷却構造に関する。
　近年、排気マニホールドを内部に形成したシリンダヘッドが実用化されている。特開２０１０‐２７５９１５号公報に記載のシリンダヘッドには、排気マニホールドの上下に同排気マニホールドを覆う上部ウォータジャケット及び下部ウォータジャケットが設けられ、各ウォータジャケットを流れる冷却水によって排気マニホールドが冷却される。
特開２０１０‐２７５９１５号公報
　ところで、排気マニホールドの温度は、均一ではない。こうした排気マニホールドをウォータジャケットによって一様に冷却すると、低温となる部位に冷却水が過度に供給されるため、高温となる部位では冷却が不十分となるおそれがある。
　本開示の目的は、排気マニホールドが内部に形成されたシリンダヘッドにおいて、排気マニホールドの高温となる部位を効果的に冷却することが可能なシリンダヘッドの冷却構造を提供することにある。
　本開示の一側面によれば、シリンダヘッドの冷却構造であって、前記シリンダヘッドの内部には、各気筒の燃焼室にそれぞれ接続される複数の分岐部及びそれら分岐部が集合する集合部を有する排気マニホールドと；前記排気マニホールドの上方に位置し少なくとも前記集合部を含んで前記排気マニホールドを覆う第１ウォータジャケットと；前記排気マニホールドの下方に位置し少なくとも前記集合部を含んで前記排気マニホールドを覆う第２ウォータジャケットと；前記第２ウォータジャケットの冷却水を前記第１ウォータジャケットに供給する複数の連通路と；前記第１ウォータジャケットを外部に連通させる冷却水出口とが形成され、前記シリンダヘッドの冷却構造は、前記各ウォータジャケットの冷却水を前記各気筒の配列方向にそれぞれ流動させることによって、前記冷却水出口から外部に導出するように構成され、前記複数の連通路は、冷却水の流動方向において前記集合部よりも上流側に位置し且つ前記集合部に最も近接する第１の連通路と；前記各ウォータジャケットの下流側端部に位置する第２の連通路とを含み、前記第２の連通路の流路断面積は、前記第１の連通路の流路断面積よりも小さく設定される。
　排気マニホールドの集合部には、いずれかの分岐部から常に排気が流れ込むため、排気マニホールドの集合部は、その排気の熱によって高温になりやすい。通常、排気マニホールドはその下流側部分が上流側部分よりも下方に位置するように湾曲しているため、燃焼室から排気マニホールドに流れ込んだ排気は、その内壁のうち上方の部分に接触しやすい。したがって、排気マニホールドの上部は、下部と比較して高温になりやすい。すなわち、排気マニホールドにおいては、集合部が、特にその上部が高温になりやすい。
　この点、上述した構成によれば、排気マニホールドのうちで特に高温になりやすい集合部の上部を効果的に冷却することができる。すなわち、上記構成では、第２ウォータジャケットとしての下部ウォータジャケットに流入された冷却水が気筒配列方向に流動し、冷却水の一部第２ウォータジャケットの下流側端部に設けられた第２の連通路に流入する。そして、冷却水は、第２の連通路を通じて第１ウォータジャケットとしての上部ウォータジャケットに流入し、第１ウォータジャケットに設けられた冷却水出口から外部に導出される。ここで、第２の連通路の流路断面積は、第１の連通路の流路断面積よりも小さくなるように、設定されている。そのため、そのように設定されていない場合と比較して、より多くの冷却水が、第１の連通路を通じて第２ウォータジャケットから第１ウォータジャケットに供給される。その結果、第１ウォータジャケットにおいて集合部の上部を覆う部分の冷却水の流量を増大させることができ、集合部の上部を効果的に冷却することができる。
　また上述したように、排気マニホールドの上部は、下部と比較して高温になりやすい。このため一態様としては、前記第１ウォータジャケットは、前記第１ウォータジャケットによって前記排気マニホールドが覆われる面積が前記第２ウォータジャケットによって前記排気マニホールドが覆われる面積よりも大きくなるように、設定される。この態様によれば、高温となりやすい排気マニホールドの上部を効果的に冷却することができる一方、排気マニホールドの下部が過度に冷却されることを抑制することができる。
　一態様としては、前記複数の連通路は、冷却水の流動方向において前記集合部よりも下流側に位置する第３の連通路を含み、前記第３の連通路と前記第１の連通路との間に、前記集合部は挟まれる。
　この態様によれば、第１の連通路及び第３の連通路を通じて集合部の両側部を覆う部分に冷却水が供給されるため、集合部の上部のみならず、その側部についても効果的に冷却することができる。
　一態様としては、前記第２の連通路は、前記第１ウォータジャケットに開口する下流側開口部を有し、前記下流側開口部の流路方向が前記冷却水出口側に指向するように、前記第２の連通路は構成される。
　この態様によれば、第２の連通路から第１ウォータジャケットに流入された冷却水が冷却水出口に向けて流れるため、第１ウォータジャケットの内部に冷却水出口側に向かう冷却水の流れを生じさせることによって、より多くの冷却水を冷却水出口から外部に導出することができる。その結果、各ウォータジャケットを流れる冷却水の量を増大させることができ、排気マニホールドを効果的に冷却することができる。
本開示の他の特徴と利点は、以下の詳細な説明と、本開示の特徴を説明するために付随する図面とによって明らかであろう。
　本開示の新規であると思われる特徴は、特に、添付した請求の範囲において明らかである。目的と利益を伴う本開示は、以下に示す現時点における好ましい実施形態の説明を添付した図面とともに参照することで、理解されるであろう。
図１は、シリンダヘッドの冷却構造の一実施形態の概略構成を示す断面図を示す。 図２は、図１の実施形態の下部ウォータジャケットの構造を示す断面図を示す。 図３は、図１の実施形態の上部ウォータジャケットの構造を示す断面図を示す。 図４は、図３の４―４線における断面図を示す。 図５は、図３の５―５線における断面図を示す。 図６は、図３の６―６線における断面図を示す。
　以下、シリンダヘッドの冷却構造を具体化した一実施形態が、図１～図６を参照して説明される。
　図１に示すように、内燃機関のシリンダブロック１０の上方に、シリンダヘッド２０が設けられている。シリンダヘッド２０には、燃焼室３０に連通する排気マニホールド２１が形成されている。排気マニホールド２１は、燃焼室３０側の排気上流側部分よりも、排気下流側部分が下方に位置するように、湾曲した形状を有している。シリンダヘッド２０において、排気マニホールド２１の上方には第１ウォータジャケットとしての上部ウォータジャケット２２が設けられ、排気マニホールド２１の下方には第２ウォータジャケットとしての下部ウォータジャケット２３が設けられている。下部ウォータジャケット２３には、シリンダブロック１０に形成された冷却水通路１１が連通している。
　次に、図２～図６を参照して、上部ウォータジャケット２２及び下部ウォータジャケット２３の構成が説明される。
　図２に示すように、排気マニホールド２１は、燃焼室３０に接続される複数の分岐部２１１と、それら分岐部２１１が集合する集合部２１２とを有する。下部ウォータジャケット２３は、排気マニホールド２１の集合部２１２を下方から覆うように形成され、気筒の配列方向（図の左右方向）に延びている。下部ウォータジャケット２３が排気マニホールド２１を覆う面積は、排気マニホールド２１の下方部分における表面積の４０％以下となるように設定されている。破線のうち排気マニホールド２１の端部（複数）は、下部ウォータジャケット２３よりも下方に位置する（シリンダブロック１０側に位置する）。
　下部ウォータジャケット２３には、気筒の配列方向（図２の左右方向）の第１端部に、シリンダブロック１０から冷却水が供給される第１の流入部２４が形成されており、第２端部に、上部ウォータジャケット２２に連通する第２の連通路２５が設けられている。したがって、第１の流入部２４から下部ウォータジャケット２３に流入された冷却水は、気筒の配列方向に流動し、第２の連通路２５を通じて上部ウォータジャケット２２に供給される。
　次に、図３を参照して、上部ウォータジャケット２２が説明される。
　図３に示すように、上部ウォータジャケット２２は、気筒の配列方向（図３の左右方向）に延び、排気マニホールド２１の集合部２１２を含む略全体を上方から覆うように形成されている。上部ウォータジャケット２２が排気マニホールド２１を覆う面積は、排気マニホールド２１の上方部分における表面積の７０％以上となるように設定されている。したがって、上部ウォータジャケット２２は、下部ウォータジャケット２３よりも排気マニホールド２１を覆う面積が大きいように、設定されている。
　上部ウォータジャケット２２には、気筒の配列方向の第１端部に、シリンダブロック１０の冷却水通路１１から冷却水が供給される第２の流入部２６が形成されており、第２端部に、下部ウォータジャケット２３から冷却水を供給する第２の連通路２５が接続されている。第２端部には更に、上部ウォータジャケット２２を外部に連通させる冷却水出口２７が設けられている。そのため、第２の流入部２６及び第２の連通路２５から上部ウォータジャケット２２に供給された冷却水は、冷却水出口２７に向かって流動し、冷却水出口２７から外部に設けられたラジエータ等に導出される。
　このように、各ウォータジャケット２２，２３において、第１の流入部２４又は第２の流入部２６が設けられた第１端部は、冷却水の流動方向における上流側端部であり、第２の連通路２５が設けられた第２端部は、冷却水の流動方向における下流側端部である。
　図４は、図３の４－４線における断面図である。
　図４に示すように、上部ウォータジャケット２２の第２の流入部２６は、下部ウォータジャケット２３の第１の流入部２４に連通しており、第１の流入部２４は、シリンダブロック１０の冷却水通路１１に連通している。そのため、冷却水通路１１内の冷却水は、各流入部２４，２６を通じて各ウォータジャケット２２，２３に供給される。
　一方、図２及び図３に示すように、ウォータジャケット２２，２３には、下部ウォータジャケット２３の冷却水を上部ウォータジャケット２２に供給する連通路として、第２の連通路２５の他に、第１の連通路２８と第３の連通路２９とが設けられている。第１の連通路２８は、冷却水の流動方向において集合部２１２よりも上流側であって、集合部２１２に最も近接した位置に設けられている。第３の連通路２９は、冷却水の流動方向において集合部２１２よりも下流側であって、第３の連通路２９から集合部２１２までの距離が第１の連通路２８から集合部２１２までの距離とほぼ等しい位置に設けられている。
　図５は、図３の５－５線における断面図である。
　図５に示すように、第１の連通路２８は、集合部２１２よりも上流側の部分において両ウォータジャケット２２，２３を互いに連通させ、第３の連通路２９は、集合部２１２よりも下流側の部分において両ウォータジャケット２２，２３を互いに連通させている。すなわち、第１の連通路２８と第３の連通路２９とによって、集合部２１２が挟まれている。したがって、上部ウォータジャケット２２、第１の連通路２８、及び第３の連通路２９は、集合部２１２の上部と両側部とを囲むように設けられている。
　次に、図６を参照して、第２の連通路２５が説明される。図６は、図３の６－６線における断面図である。
　図６に示すように、第２の連通路２５は、下部ウォータジャケット２３に開口する上流側開口部２５１と、上部ウォータジャケット２２に開口する下流側開口部２５２とを有する。鉛直方向（図の上下方向）から見て上流側開口部２５１よりも下流側開口部２５２が冷却水出口２７側に位置するように、鉛直方向（図の上下方向）に対して第２の連通路２５の全体が傾いた形状となっている。すなわち、下流側開口部２５２の冷却水の流路方向は、冷却水出口２７側に指向している。第２の連通路２５は、その流路断面積Ｓ２が第１の連通路２８の流路断面積Ｓ１（図５）よりも小さくなるように、設定されている。
　次に、こうした構成を備えるシリンダヘッド２０の冷却構造の作用が説明される。
　排気マニホールド２１の集合部２１２には、いずれかの分岐部２１１から常に排気が流れ込むため、集合部２１２は、その排気の熱によって高温になりやすい。排気マニホールド２１は、その下流側部分が上流側部分よりも下方に位置するように湾曲している。そのため、燃焼室３０から排気マニホールド２１に流れ込んだ排気は、その内壁のうち上方の部分に接触しやすい。したがって、排気マニホールド２１の上部は、下部と比較して高温になりやすい。すなわち、排気マニホールド２１においては、集合部２１２が、特にその上部が、高温になりやすい。
　図２の矢印で示すように、本実施形態では、シリンダブロック１０から第１の流入部２４を通じて下部ウォータジャケット２３に供給された冷却水は、第２の連通路２５に向けて流動する途中で、その一部が第１の連通路２８及び第３の連通路２９から上部ウォータジャケット２２に供給される。ここで、第２の連通路２５の流路断面積Ｓ２が第１の連通路２８の流路断面積Ｓ１よりも小さく設定されている。そのため、そのように設定されていない場合と比較して、より多くの冷却水が、第１の連通路２８を通じて上部ウォータジャケット２２に供給される。よって、上部ウォータジャケット２２において集合部２１２の上部を覆う部分の冷却水の流量は、増大する。
　上述したように、排気マニホールド２１の上部は、下部と比較して高温になりやすい。この点、本実施形態では、上部ウォータジャケット２２が排気マニホールド２１を覆う面積は、下部ウォータジャケット２３が排気マニホールド２１を覆う面積よりも大きい。そのため、排気マニホールド２１の上部に流れる冷却水の量は、下部ウォータジャケット２３に流れる冷却水の量に比して増大する。
　排気マニホールド２１の集合部２１２が第１の連通路２８及び第３の連通路２９によって挟まれるようにシリンダヘッド２０が構成されているため、冷却水は、第１の連通路２８及び第３の連通路２９を通じて、集合部２１２の両側部を覆う部分に供給される。
　第２の連通路２５において、上部ウォータジャケット２２に開口する下流側開口部２５２の流路方向が冷却水出口２７側に指向しているため、第２の連通路２５から上部ウォータジャケット２２に流入した冷却水は、冷却水出口２７に向けて流動する。これにより、冷却水出口２７側に向かう冷却水の流れが上部ウォータジャケット２２の内部に生じ、より多くの冷却水が、冷却水出口２７から外部に導出される。そのため、各ウォータジャケット２２，２３を流れる冷却水の量が、増大する。
　以上説明した一実施形態によれば、以下の効果が得られる。
　（１）本実施形態では、上部ウォータジャケット２２において集合部２１２の上部を覆う部分の冷却水の流量を増大させることができ、集合部２１２の上部を効果的に冷却することができる。
　（２）本実施形態では、高温となりやすい排気マニホールド２１の上部を効果的に冷却することができる一方、排気マニホールド２１の下部が過度に冷却されることを抑制することができる。
　（３）本実施形態では、第１の連通路２８及び第３の連通路２９を通じて、集合部２１２の両側部を覆う部分に冷却水が供給されるので、集合部２１２の上部のみならず、その側部も効果的に冷却することができる。
　（４）本実施形態では、各ウォータジャケット２２，２３を流れる冷却水の量を増大させることができ、排気マニホールド２１を効果的に冷却することができる。
　上記一実施形態は、これを適宜変更した以下の形態において実施されうる。
　・上記実施形態では、下部ウォータジャケット２３が排気マニホールド２１を覆う面積は、排気マニホールド２１の下方部分における表面積の４０％以下となるように、設定された。上部ウォータジャケット２２が排気マニホールド２１を覆う面積は、排気マニホールド２１の上方部分における表面積の７０％以上となるように、設定された。しかしながら、これらの設定条件は、排気マニホールド２１の過熱度合い等、種々の条件に応じて適宜変更されてもよい。
　・上記各実施形態では、第３の連通路２９は、冷却水の流動方向において集合部２１２よりも下流側であって、第３の連通路２９から集合部２１２までの距離が第１の連通路２８から集合部２１２までの距離とほぼ等しい位置に設けられた。しかし、集合部２１２の側部を冷却することができるのであれば、第３の連通路２９から集合部２１２までの距離は、適宜変更されてもよい。
　・上記各実施形態では、鉛直方向から見て第２の連通路２５の上流側開口部２５１と比べて下流側開口部２５２が冷却水出口２７側に位置するように、第２の連通路２５の全体は、鉛直方向に対して傾くように設けられた。しかし、下流側開口部２５２のみを傾けたり、下流側開口部２５２の内部に別部材を取り付けたりすることによって、流路方向が、冷却水出口２７側に指向させられてもよい。要は、上部ウォータジャケット２２に開口する下流側開口部２５２の流路方向が、冷却水出口２７側に指向されればよい。
　・上記各実施形態において、第１の連通路２８、第３の連通路２９、及び第２の流入部２６のうち少なくとも１つにおいて、上部ウォータジャケット２２に開口する部分の流路方向が、冷却水出口２７側に指向させられてもよい。
　・上記各実施形態では、第２の連通路２５において上部ウォータジャケット２２に開口する下流側開口部２５２の流路方向は、冷却水出口２７側に指向するように設定された。こうした構成は、省略されてもよい。このように省略された場合でも、上述した（１）～（３）に記載の効果を奏することができる。
　・上記各実施形態において、第３の連通路２９は省略されてもよい。このように第３の連通路２９が省略された構成であっても、上述した（１），（２），（４）に記載の効果を奏することができる。
　・上記各実施形態において、排気マニホールド２１の上部の温度が下部の温度と比較してそれほど高くならないのであれば、上部ウォータジャケット２２が排気マニホールド２１を覆う面積は、下部ウォータジャケット２３が排気マニホールド２１を覆う面積にほぼ等しくなるように設定されてもよい。このように設定された構成であっても、上述した（１），（３），（４）に記載の効果を奏することができる。
　１０…シリンダブロック、１１…冷却水通路、２０…シリンダヘッド、２１…排気マニホールド、２２…上部ウォータジャケット、２３…下部ウォータジャケット、２４…第１の流入部、２５…第２の連通路、２６…第２の流入部、２７…冷却水出口、２８…第１の連通路、２９…第３の連通路、３０…燃焼室、２１１…分岐部、２１２…集合部、２５１…上流側開口部、２５２…下流側開口部。

Claims (4)

  1. 　シリンダヘッドの冷却構造であって、
    　前記シリンダヘッドの内部には、
    　各気筒の燃焼室にそれぞれ接続される複数の分岐部及びそれら分岐部が集合する集合部を有する排気マニホールドと；
    　前記排気マニホールドの上方に位置し少なくとも前記集合部を含んで前記排気マニホールドを覆う第１ウォータジャケットと；
    　前記排気マニホールドの下方に位置し少なくとも前記集合部を含んで前記排気マニホールドを覆う第２ウォータジャケットと；
    　前記第２ウォータジャケットの冷却水を前記第１ウォータジャケットに供給する複数の連通路と；
    　前記第１ウォータジャケットを外部に連通させる冷却水出口と
    が形成され、
    　前記シリンダヘッドの冷却構造は、前記各ウォータジャケットの冷却水を前記各気筒の配列方向にそれぞれ流動させることによって、前記冷却水出口から外部に導出するように構成され、
    　前記複数の連通路は、
    　冷却水の流動方向において前記集合部よりも上流側に位置し且つ前記集合部に最も近接する第１の連通路と；
    　前記各ウォータジャケットの下流側端部に位置する第２の連通路と
    を含み、
    　前記第２の連通路の流路断面積は、前記第１の連通路の流路断面積よりも小さく設定される、
    　シリンダヘッドの冷却構造。
  2. 　前記第１ウォータジャケットは、前記第１ウォータジャケットによって前記排気マニホールドが覆われる面積が前記第２ウォータジャケットによって前記排気マニホールドが覆われる面積よりも大きくなるように、設定される、
    　請求項１に記載のシリンダヘッドの冷却構造。
  3. 　前記複数の連通路は、冷却水の流動方向において前記集合部よりも下流側に位置する第３の連通路を含み、
    　前記第３の連通路と前記第１の連通路との間に、前記集合部は挟まれる、
    　請求項１又は請求項２に記載のシリンダヘッドの冷却構造。
  4. 　前記第２の連通路は、前記第１ウォータジャケットに開口する下流側開口部を有し、
    　前記下流側開口部の流路方向が前記冷却水出口側に指向するように、前記第２の連通路は構成される、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載のシリンダヘッドの冷却構造。
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