JP2003056343A - 内燃機関のシリンダヘッド冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッドの中央の部分を効率よく冷却
でき、さらに、シリンダヘッド全体として冷却水流量を
適正配分して冷却効率を高める内燃機関のシリンダヘッ
ド冷却構造を提供する。 【解決手段】 冷却水経路５は、吸気ポート壁部とシリ
ンダヘッド周壁部４との間で形成される吸気側冷却路６
と、排気ポート壁部とシリンダヘッド周壁部４との間で
形成される排気側冷却路８と、前記吸気ポート壁部と前
記排気ポート壁部との間に形成される中央冷却路７と、
を備えるものであり、中央冷却路７と、吸気側冷却路６
または排気側冷却路８の少なくとも一方とを連通する連
通路３４が形成され、連通路３４を介して、中央冷却路
７に、大流量部と、小流量部とが形成されるとともに、
前記中央冷却路の中央部分３７にて前記大流量部が占め
る割合が、中央冷却路７の中央部分３７以外の端部分に
て前記大流量部が占める割合に比べて高くなるように形
成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダヘッド内に形成される冷却水経路に、流入部から流出
部へと冷却水を流すことにより燃焼室から加熱されるシ
リンダヘッドを冷却するシリンダヘッド冷却構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のシリンダヘッドには、燃焼室
からの加熱に対する冷却のための冷却水経路が設けられ
る。この冷却水経路は、通常、吸気ポートと排気ポート
を形成する壁部の周囲を冷却水が流動可能なように形成
される。しかし、吸気ポートや排気ポート、燃料噴射弁
挿入口等の配置により制約を受けるため、吸気ポートと
排気ポートの間に十分な空間を有した冷却水経路を形成
することは難しく、また、吸気ポートと排気ポートの間
のポート間は、とくに高温になりやすい。このため、シ
リンダヘッドの一端に設けられる流入部から他端側に設
けられる流出部に向かって冷却水を流しても、吸気ポー
トと排気ポートとの間の流動抵抗の大きい部分には十分
な冷却水が流れず、前述したように高温となりやすいポ
ート間を効率よく冷却することが難しい。

【０００３】そこで、冷却水をできるだけ多く吸気ポー
トと排気ポートの間に流し、高温となりやすいポート間
を冷却するため、例えば、特開平５−８６９６９号公報
においては、燃焼室毎に仕切り壁で区画して、その仕切
り壁の途中からポート間に向けて冷却水の流動方向を誘
導する突出壁を形成したものが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記で
は、燃焼室ごとに冷却水経路を細分化して、高温となり
やすいポート間に冷却水を誘導するものであり、全体と
しては、過大な圧損を生ぜしめる構造となりやすく、複
雑であり、結果として十分な冷却水をかかるポート間に
供給することが損なわれる可能性が高くなるという問題
を有している。

【０００５】また、複数気筒配列された内燃機関におい
ては、気筒配列方向の端部付近は拘束が少ないため、端
部以外の部分に位置する気筒のポート間に比べると熱応
力が生じにくく、必ずしも冷却水を多く流す必要性はな
いことも本発明完成に至るまでに知見された。この観点
からも、シリンダヘッド全体として、適切に冷却水流量
を配分し、大きな熱応力が発生しやすいシリンダヘッド
の中央の部分を更に効率よく冷却することができること
が、本発明完成に至る過程で示唆された。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑みることにより、
シリンダヘッドの中央の部分を効率よく冷却でき、さら
に、シリンダヘッド全体として冷却水流量を適正に配分
することで冷却効率を高めることができる内燃機関のシ
リンダヘッド冷却構造を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、吸
気弁と排気弁がそれぞれ複数配設されるポート列を備え
た内燃機関のシリンダヘッド内に形成される冷却液経路
に、流入部から流出部へと冷却液を流すことにより燃焼
室から加熱される前記シリンダヘッドを冷却するシリン
ダヘッド冷却構造であって、前記冷却液経路は、吸気ポ
ート列を形成する吸気ポート壁部とシリンダヘッド周壁
部との間で形成される吸気側冷却路と、排気ポート列を
形成する排気ポート壁部とシリンダヘッド周壁部との間
で形成される排気側冷却路と、前記吸気ポート壁部と前
記排気ポート壁部との間に形成される中央冷却路と、を
備えるものであり、前記中央冷却路と、前記吸気側冷却
路または前記排気側冷却路の少なくとも一方とを連通す
る連通路が形成され、前記連通路を介して、前記中央冷
却路に、大流量部と、小流量部とが形成されるととも
に、前記中央冷却路の中央部分にて前記大流量部が占め
る割合が、前記中央冷却路の前記中央部分以外の端部分
にて前記大流量部が占める割合に比べて高くなるように
形成されることを特徴とする。

【０００８】ここで、吸気弁と排気弁がそれぞれ複数配
設されるポート列を備えた内燃機関とは、単気筒または
多気筒のいずれからなる内燃機関をも含み、また、各気
筒に吸気弁と排気弁とが１つずつである２弁形式や、２
つずつある４弁形式などの複数ずつあるものをも含むも
のである。また、ここでいう連通路は、１つのみ設けら
れるものでも、複数設けられるものでもいずれでもよい
ことを意図するものである。そして、前記大流量部及び
前記小流量部は、前記中央冷却路において、連通路が１
つの場合は連通路の上流側と下流側の部分に対応して定
められ、連通路が複数ある場合は、隣り合う連通路に挟
まれた部分と、連通路のうち最も上流側の連通路と上流
端との間の部分、および、連通路のうち最も下流側の連
通路と下流端との間の部分毎に対応して定められるもの
である。連通路が複数の場合、隣り合う連通路に挟まれ
た部分の上流側の連通路、あるいは連通路のうち最も下
流側の連通路より中央冷却路に冷却液が流れ込む場合に
は、冷却液が流れ込んだその隣り合う連通路に挟まれた
部分、あるいは連通路のうち最も下流側の連通路と下流
端との間の部分を大流量部とし、隣り合う連通路に挟ま
れた部分の上流側の連通路、あるいは連通路のうち最も
下流側の連通路より中央冷却路に冷却液が流れ込まない
場合には、冷却液が流れ込まないその隣り合う連通路に
挟まれた部分、あるいは連通路のうち最も下流側の連通
路と下流端との間の部分を小流量部とする。なお、中央
冷却路の上流端と隣り合う連通路との間の部分について
は、上流端と隣り合う連通路より中央冷却路に冷却液が
流入してくれば、その上流端と連通路との間の部分は小
流量部とし、当該連通路から中央冷却路に冷却液が流入
しなければ、その上流端と連通路との間の部分は大流量
部とする。

【０００９】この構成によると、前記中央部分へと冷却
液が誘導される連通路が形成されており、この連通路を
介して、前記中央部分の冷却液流量を前記端部分に対し
て増加させるものであるため、吸気ポートと排気ポート
の間で流動抵抗が高く、さらに熱応力が発生しやすいシ
リンダヘッドの中央の部分を効率よく冷却することがで
きる。また、この構成によると、必ずしも冷却液を多く
流す必要がない前記端部分に対しては、前記連通路を通
じて前記吸気側冷却路または前記排気側冷却路へと迂回
させることができる。これにより、流動抵抗の高い中央
冷却路については、熱応力が生じやすい前記中央部分を
重点的に冷却することが可能になる。すなわち、前記中
央部分を効率よく冷却するとともに、流動抵抗は高い
が、必ずしも多くの冷却液を必要としない前記端部分を
迂回させ、冷却液経路全体としては、圧損を低くし、流
量を多くとることができる。したがって、シリンダヘッ
ド全体として冷却液流量を適正に配分することで冷却効
率を高めることができる内燃機関のシリンダヘッド冷却
構造を提供することができる。

【００１０】請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド冷却構造は、請求項１において、前記連通路のうち少
なくとも一つの連通路に関し、該連通路によって前記中
央冷却路と連通した前記吸気側冷却路あるいは前記排気
側冷却路の、該連通路より下流側に流量規制部を設ける
ことで、該連通路を介して、前記中央部分に冷却液を流
入させ、前記中央部分の前記連通路より下流側に前記大
流量部を形成したことを特徴とする。

【００１１】この構成によると、流量規制部を前記中央
冷却路と連通した前記吸気側冷却路または前記排気側冷
却路の途中に設けるという簡易な構成で、請求項１に記
載した発明と同様の効果を得ることができる。なお、こ
こで流量規制部とは、とくに形状が限定されるものでな
く、ポート壁部もしくはシリンダヘッド周壁部の一部が
突出するように形成されるものや、冷却路の途中に壁部
から独立して流路を狭めるように設けられるもの等、冷
却路を狭めるため、あるいは冷却路を遮断するために設
けられた種々のものを意図するものである。

【００１２】請求項３に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド冷却構造は、請求項１または２において、前記吸気側
冷却路あるいは前記排気側冷却路のうち少なくとも一方
に、流量規制部を設けることで前記中央部分に大流量部
を形成すると共に、該流量規制部より下流側に、前記連
通路を設けることで、前記中央部分の冷却液を該連通路
に流入させ、前記中央冷却路の該連通路より下流側に小
流量部を形成したことを特徴とする。

【００１３】この構成によると、熱応力が生じやすい前
記中央部分に確実に冷却液を流し、流動抵抗は高いが、
必ずしも多くの冷却液を必要としない前記端部分を迂回
させることを簡易に実現できる。したがって、シリンダ
ヘッドの中央の部分を効率よく冷却でき、さらに、シリ
ンダヘッド全体として冷却液流量を適正に配分すること
で冷却効率を高めることができる内燃機関のシリンダヘ
ッド冷却構造を提供することができる。

【００１４】請求項４に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド冷却構造は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
中央部分を前記大流量部が占めると共に、前記端部分を
前記小流量部が占めることを特徴とする。

【００１５】この構成によると、熱応力が生じやすい前
記中央部分を効率よく冷却でき、さらにシリンダヘッド
全体として冷却液流量を適正に配分して冷却効率を高め
ることができる内燃機関のシリンダヘッド冷却構造を提
供することができる。

【００１６】請求項５に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド冷却構造は、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記
流入部は複数有り、その少なくとも一つの流入部は、前
記流量規制部の上流側に設けられ、前記連通路を通じて
前記中央部分へと冷却液が流れる流路を形成する中間流
入部であることを特徴とする。

【００１７】この構成によると、前記流量規制部の上流
側に中間流入部を設けることで、前記連通路を通じて前
記中央部分へと冷却液が流れることを更に効果的に助勢
することができる。したがって、請求項２〜４に比し
て、より効率よくシリンダヘッドの中央の部分を冷却す
ることができる。

【００１８】請求項６に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド冷却構造は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記
シリンダヘッドは、各燃焼室にそれぞれ２つの吸気ポー
トと排気ポートとを備え、３気筒以上配列される内燃機
関に対して用いられるものであることを特徴とする。

【００１９】この構成によると、４弁形式で３気筒以上
からなる内燃機関のように多数の吸気ポートと排気ポー
トが設けられるシリンダヘッドの場合であっても、シリ
ンダヘッドの中央の部分を効率よく冷却でき、さらに、
シリンダヘッド全体として冷却液流量を適正に配分する
ことで冷却効率を高めることができる内燃機関のシリン
ダヘッド冷却構造を提供することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。まず、実施例１について説明す
る。

【００２１】（実施例１）図１は、実施例１に係る内燃
機関のシリンダヘッド１の水平断面図であって、図示し
ないシリンダブロックとは反対側、すなわち上側から見
たものである。かかるシリンダヘッド１は、４弁形式の
直列４気筒の内燃機関の場合について示したものであ
る。なお、このシリンダヘッド１は、アルミニウム合金
の鋳物として一体に形成されているものである。

【００２２】シリンダヘッド１は、気筒毎にそれぞれ、
図示しない吸気弁と排気弁が配設される、２つの吸気ポ
ート１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂ、１３ａと１３
ｂ、１４ａと１４ｂ、及び２つの排気ポート２１ａと２
１ｂ、２２ａと２２ｂ、２３ａと２３ｂ、２４ａと２４
ｂとを備えている。そして、全ての吸気ポート及び排気
ポートは、それぞれ一列に並び、吸気ポート列１０及び
排気ポート列２０を構成している。これらの吸気ポート
列１０と排気ポート列２０とは、近接して対向している
ものである。なお、以下、吸気ポート列１０について
は、吸気ポート全てを総称して吸気ポート１０とも記
し、排気ポート列２０については、排気ポート全てを総
称して排気ポート２０とも記す。

【００２３】吸気ポート１０については、気筒毎にポー
ト２つずつ一体に形成される吸気ポート壁部１１ｃ、１
２ｃ、１３ｃ、１４ｃによって形成されており、排気ポ
ート２０については、全ての排気ポート２１ａ〜２４ｂ
が一体に形成される排気ポート壁部２０ｃによって形成
されている。このように形成される吸気ポート１０及び
排気ポート２０は、図示しない燃焼室が位置する下面側
に開口している。これらの各ポートは、鋳造等によって
シリンダヘッド１が成形される際に、中子を用いて鋳抜
かれることにより形成される。

【００２４】また、各吸気ポート壁部１１ｃ、１２ｃ、
１３ｃ、１４ｃには、２つの吸気ポートの間で排気ポー
ト列２０に面する側に、それぞれ燃料噴射弁挿入口１１
ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄが形成されている。これら
の燃料噴射弁挿入口１１ｄ〜１４ｄは、各気筒の図示し
ないシリンダの中心部に開口するように機械加工により
設けられるものである。

【００２５】そして、吸気ポート１０と排気ポート２０
を取り囲みシリンダヘッド１の外形を構成するシリンダ
ヘッド周壁部４と、吸気ポート壁部１１ｃ〜１４ｃおよ
び排気ポート壁部２０ｃの周囲との間で、図示しない燃
焼室から加熱されるシリンダヘッド１を冷却するための
冷却液経路として冷却水経路５が形成される。なお、冷
却水経路５は、鋳造等によりシリンダヘッド１が成形さ
れる際に、中子を用いて鋳抜かれることにより形成さ
れ、このとき、吸気ポート壁部または排気ポート壁部の
一部がシリンダヘッド周壁部４と接続するように形成さ
れる。図１に示すシリンダヘッド１では、排気ポート壁
部２０ｃが接続している例が図示されている。

【００２６】冷却水経路５は、吸気ポート壁部１１ｃ〜
１４ｃとシリンダヘッド周壁部４との間で形成される吸
気側冷却路６と、排気ポート壁部２０ｃとシリンダヘッ
ド周壁部４との間で形成される排気側冷却路８と、吸気
ポート壁部１１ｃ〜１４ｃと排気ポート壁部２０ｃとの
間に形成される中央冷却路７と、を備えてなるものであ
る。

【００２７】以上からなる冷却水経路５に、冷却液とし
て、流入部から流出部へと冷却水が流されることによ
り、シリンダヘッド１が冷却される。流入部は、複数設
けられており、吸気側冷却路６または中央冷却路７の最
上流側となる吸気ポート１１ａ近傍に設けられる吸気側
流入部３０ａおよび３０ｂ、同じく排気側冷却路８の最
上流側となる排気ポート２１ａの近傍に設けられる排気
側流入部３１、それから、後述するが、吸気側冷却路６
の途中から冷却水を流入させるものである中間流出部３
２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが設けられている。これ
らの流入部は、図示しないシリンダブロックに形成され
た冷却通路と連通する穴として形成される。また、流出
部３３については、ほぼ吸気側冷却路６の最下流側とな
る位置に、シリンダヘッド周壁部４の一部に外部との連
通口を構成するように形成される。なお、冷却液として
は、例えば冷却用の油等、冷却水以外の冷却用の液体を
使用してもよい。

【００２８】そして、中央冷却路７と吸気側冷却路６と
の間には、各吸気ポート壁部で挟まれるように形成さ
れ、中央冷却路７と吸気側冷却路６とを連通する複数の
連通路が形成される。すなわち、吸気ポート壁部１１ｃ
と１２ｃの間に連通路３４ａが、壁部１２ｃと１３ｃの
間に連通路３４ｂが、壁部１３ｃと１４ｃの間に連通路
３４ｃが形成されている。

【００２９】また、中央冷却路７と連通した吸気側冷却
路６の途中には、複数の流量規制部が設けられている。
この流量規制部は、吸気側冷却路６への冷却水の流れ込
みを抑制するものであり、シリンダヘッド周壁部４から
吸気ポート壁部に向かって突出するように形成されてい
る。すなわち、図１に示すシリンダヘッド１では、吸気
ポート壁部１２ｃおよび１３ｃにおける一体に形成され
る２つの吸気ポート間に向かって、それぞれシリンダヘ
ッド周壁部４から一部突出するように流量規制部３５ａ
および３５ｂが形成されている。

【００３０】この流量規制部３５ａおよび３５ｂの近傍
には、前述した中間流入部３２ｂ〜ｄがそれぞれ設けら
れ、さらに、吸気ポート１１ｂの近傍にも中間流入部３
２ａが設けられている。すなわち、中間流入部３２ａ
は、連通路３４ａの上流側から冷却水を湧き出させる位
置に設けられており、中間流入部３２ｂは、流量規制部
３５ａよりも少し上流側で吸気ポート１２ａの近傍に、
中間流入部３２ｃは、流量規制部３５ａの下流側で連通
路３４ｂの上流側に、中間流入部３２ｄは、流量規制部
３５ｂの上流側で吸気ポート１３ａの近傍に、それぞれ
設けられている。これらは、いずれも吸気側冷却路６の
途中から冷却水を湧き出させるように流入させるもので
ある。

【００３１】以上が、シリンダヘッド１の冷却構造であ
る。次に、このシリンダヘッド１における冷却水の流動
状態とともに冷却作用を説明する。

【００３２】まず、シリンダヘッド１にそれぞれの流入
部から冷却水が流入する。流入部は、先述したように複
数箇所に設けられているが、中間流入部３２ａ〜ｄより
も、上流側に設けられた吸気側流入部３０ａ、３０ｂ、
および排気側流入部３１から主として流入する。もっと
も中間流入部３２ａ〜ｄからも冷却水は流入する。

【００３３】吸気側流入部３０ａから流入した冷却水
は、主に吸気側冷却路６に沿って流れる。この流動方向
が矢印Ａ２で示される。また、吸気側流入部３０ｂから
流入した冷却水は、一部矢印Ａ１に沿って、中央冷却路
７へと向かって流れる。しかし、中央冷却路７は、流路
空間が狭く、流動抵抗が大きいため、吸気側冷却路６に
比して流れ込みにくい。吸気側流入部３０ｂから流入し
た冷却水の一部は、吸気側流入部３０ａから流入した冷
却水と合流して吸気側冷却路６へも流れ込む。ちなみ
に、吸気側流入部３０ａだけでなく、３０ｂも設けられ
ていることで、中央冷却路７への流入が促される効果が
ある。なお、図１においては、各冷却路の構造等を理解
しやすくするために実際の寸法形状比とは多少異なって
示されている。

【００３４】吸気側流入部３０ａから流入した冷却水
は、矢印Ａ２に沿って流れ、途中、中間流入部３２ａか
ら流入する冷却水と合流して、さらに下流側へと流れ
る。このとき、吸気側冷却路６の下流側には、流量規制
部３５ａが設けられており、この流量規制部３５ａと吸
気ポート壁部１２ｃとの間に形成される流路である流動
抵抗部６ｂの圧損が大きいため、吸気ポート１２ａに隣
接する吸気側冷却路６となる流路６ａには、上流側から
の冷却水の流入が抑制される。

【００３５】そして、流量規制部３５ａの上流側に位置
する中間流入部３２ｂからも冷却水が流入するため、さ
らに流路６ａへの上流側からの冷却水の流入が抑制され
る。この中間流入部３２ｂから流入した冷却水の一部
は、下流側の流動抵抗部６ｂと反対側の流動抵抗が少な
い方向、すなわち、矢印Ａ６に向かって流動する。

【００３６】こうして、流路６ａへの流入が抑制されて
上流側から流動してきた冷却水と、中間流入部３２ａか
ら流入した冷却水とは、合流し、連通路３４ａへと流れ
込むことになる。連通路３４ａへと流れ込んだ冷却水
は、連通路３４ａを通過した後、矢印Ａ５で示すように
中央冷却路７へと流入する。このとき、中央冷却路７の
上流側から矢印Ａ３に沿って流れてきた冷却水と合流す
る。したがって、Ａ３およびＡ５に沿って流入して合流
した冷却水は、吸気ポート壁部１２ｃと排気ポート壁部
２０ｃとで形成される中央冷却路７である流路７ａへと
流れ込むことになる。

【００３７】この流路７ａは、後述する流路７ｂととも
に、中央冷却路７において、ポート列の中央に位置する
部分（以下、「中央部分３７」という）であり、過大な
熱応力が生じやすい部分である。したがって、前述のよ
うに、流路７ａへの冷却水の流れを促す構造を実現でき
ることにより、流路７ａすなわち中央部分３７に冷却水
の流れが多い大流量部が形成され、この中央部分３７を
効率よく冷却し、過大な熱応力が発生することを抑制す
ることができる。なお、後述するが、この大流量部は、
流路７ａと７ｂからなる中央部分３７に形成される。

【００３８】矢印Ａ３及びＡ５方向から流路７ａへと流
入した冷却水は、流路７ａを通過して矢印Ａ７方向へと
流動する。そして、連通路３４ｂから流入してきた冷却
水と合流する。連通路３４ｂへ流れ込む冷却水は、中間
流入部３２ｃ及び３２ｄより吸気側冷却路６へと流入し
てくるものである。すなわち、中間流入部３２ｃから流
入した冷却水は、下流側に流量規制部３５ｂが設けられ
ていることで、一部が矢印Ａ８方向へと流れ、中間流入
部３２ｄから流入した冷却水は、下流側に流量規制部３
５ｂが設けられていることで、一部が上流側の矢印Ａ１
０方向へと流れることとなる。こうして、矢印Ａ８及び
Ａ１０方向からの冷却水が合流して連通路３４ｂへと流
れ込み、連通路３４ｂを通過した後、矢印Ａ９方向へと
流れ込んで、矢印Ａ７方向からの冷却水と合流する。

【００３９】こうして、矢印Ａ７及びＡ９方向からの冷
却水は、吸気ポート壁部１３ｃと排気ポート壁部２０ｃ
とで挟まれて形成される流路７ｂ、すなわち中央部分３
７の後半部分へと流入する。これにより、中央部分３７
の後半部分にも冷却水の流れが多い大流量部が流路７ａ
に引き続き形成され、流路７ａと同様、流路７ｂも効率
よく冷却が行われることになり、中央部分３７が過度に
高温となることを防止し、過大な熱応力が発生すること
を抑制できる。

【００４０】流路７ｂを通過した冷却水は、一部は、狭
い中央冷却路７に沿って下流へと流動するが（矢印Ａ１
３方向）、残りの部分は、連通路３４ｃへと流れ込み
（矢印Ａ１１方向）、連通路３４ｃを通過して吸気側冷
却路６へと流れ込む（矢印Ａ１２方向）。これにより、
冷却水の流れが少ない小流量部が、連通路３４ｃの下流
側で、吸気ポート壁部１４ｃと排気ポート壁部２０ｃと
で挟まれてなる流路７ｃに形成される。流路７ｃを経て
中央冷却路７を下流まで流れた冷却水は、矢印Ａ１４方
向へと流れ出て、吸気側冷却路６を下流へと流れた冷却
水は、矢印Ａ１５方向へと流出し、後述するように排気
側冷却路８から流動してきた冷却水と合流して流出部３
３からシリンダヘッド１の外部へと流出する。

【００４１】また、排気側冷却路８を流れる冷却水につ
いては、まず排気側冷却路８の最上流側に位置した流入
部３１から流入した冷却水が、矢印Ｂ１方向へと流れ込
み、そのまま排気側冷却路８、すなわち排気ポート壁部
２０ｃとシリンダヘッド周壁部４との間を下流まで流動
する。そして、排気側冷却路８から矢印Ｂ２方向へと流
れ出て、矢印Ａ１４およびＡ１５からの冷却水と合流
し、流出部３３から外部へと流出する。外部へと流出し
た冷却水は、図示しないラジエータなどを循環して再び
シリンダヘッド１の冷却に用いられる。

【００４２】以上説明したように、実施例１の内燃機関
のシリンダヘッド冷却構造によると、中央部分３７へと
冷却水が誘導される連通路３４ａ等が形成されており、
さらに、流量規制部３５ａ等によって、吸気側冷却路６
への冷却水の流入が抑制されるため、連通路３４ａ等を
通じて中央部分３７へと冷却水の流入が促されることに
なる。これによって、吸気ポート１０と排気ポート２０
の間で流動抵抗が高く、さらに大きな熱応力が発生しや
すい箇所である中央部分３７に大流量部が形成され、こ
の中央部分３７を効率よく冷却することができる。

【００４３】また、このシリンダヘッド１によると、必
ずしも冷却水を多く流す必要がない中央冷却路７の中央
部分３７以外の端部分における下流側の一方である流路
７ｃに対しては、連通路３４ｃを通じて吸気側冷却路６
へと迂回させることができる。これにより、流動抵抗の
高い中央冷却路７については、大きな熱応力が発生しや
すい中央部分３７を重点的に冷却することが可能にな
る。すなわち、中央部分３７を効率よく冷却するととも
に、流動抵抗は高いが、必ずしも多くの冷却水を必要と
しない中央冷却路７の端部分を迂回させ、この部分に小
流量部を形成し、冷却水経路５全体としては、圧損を低
くし、流量を多くとることができる。したがって、シリ
ンダヘッド全体として冷却水流量を適正に配分すること
で冷却効率を高めることができる内燃機関のシリンダヘ
ッド冷却構造を提供することができる。なお、このシリ
ンダヘッド１においては、前記端部分のうち中央部分３
７の下流側の流路７ｃだけでなく、もう一方の端部分で
ある中央冷部分３７の上流側、すなわち、吸気ポート壁
部１１ｃと排気ポート壁部２０ｃとで挟まれてなる中央
冷却路７である流路７ｄにも小流量部が形成されてい
る。

【００４４】なお、シリンダヘッド１においては、吸気
側冷却路６が連通路３４ａ等によって中央冷却路７と連
通する構造となっているが、必ずしもこのとおりでなく
てもよく、例えば、図１のシリンダヘッド１において、
左右を反転させたように構成されるもの等であってもよ
い。すなわち、吸気ポート壁部が全ての吸気ポートを一
体に形成する吸気ポート壁部として構成されて、その上
流側の一端でシリンダヘッド周壁部と接続しており、排
気側冷却路８が中央冷却路７と連通される構造等であっ
てもよい。また、吸気側冷却路６及び排気側冷却路８と
もに中央冷却路７と連通する構造であってもよい。

【００４５】（実施例２）次に、本実施形態の実施例２
に係る内燃機関のシリンダヘッド冷却構造について説明
する。図２は、実施例２に係る内燃機関のシリンダヘッ
ド２の水平断面図を模式的に示したものであって、図示
しないシリンダブロックとは反対側、すなわち上側から
見たものである。かかるシリンダヘッド２は、２弁形式
の直列３気筒の内燃機関の場合について、本発明を適用
した例を示したものである。なお、実施例の説明におい
ては、シリンダヘッド１の場合と同様の構造及び機能を
有する要素については、同様の番号を付して説明し、説
明が重複する部分については、適宜割愛するものとす
る。

【００４６】シリンダヘッド２は、シリンダヘッド周壁
部４と、各吸気ポート１１、１２、１３からなる吸気ポ
ート列１０と、各排気ポート２１、２２、２３からなる
排気ポート列２０と、上流側に設けられた流入部３０
ａ、３０ｂ、３１と、下流側に設けられた流出部３３と
を備えている。吸気ポート１１、１２、１３は、吸気ポ
ート壁部１１ｃ、１２ｃ、１３ｃによってそれぞれ形成
され、排気ポート２１〜２３は、排気ポート壁部２０ｃ
によって一体に形成され、排気ポート壁部２０ｃの上流
側一端はシリンダヘッド周壁部４に接続している。そし
て、シリンダヘッド周壁部４と排気ポート壁部２０ｃと
の間に排気側冷却路８が、シリンダヘッド周壁部４と吸
気側ポート壁部１１ｃ〜１３ｃとの間に吸気側冷却路６
が形成され、排気ポート壁部２０ｃと吸気ポート壁部１
１ｃ〜１３ｃとの間に中央冷却路７が形成される。ま
た、各吸気ポート壁部間には、中央冷却路７と吸気側冷
却路６とを連通する連通路が設けられている。すなわ
ち、吸気ポート壁部１１ｃと１２ｃとの間に連通路３４
ａが、吸気ポート壁部１２ｃと１３ｃとの間に連通路３
４ｂが設けられている。さらに、吸気側冷却路６の途
中、吸気ポート壁部１２ｃに対応する位置には、シリン
ダヘッド周壁部４から突出して吸気側冷却路６を狭める
ように流量規制部３５が設けられている。

【００４７】かかるシリンダヘッド２における冷却水の
主な流動方向を矢印Ａ１〜Ａ８、Ｂ１、Ｂ２に示す。流
入部３０ａ、３０ｂから流入した冷却水は、それぞれ矢
印Ａ２およびＡ１方向に流入する。しかし、流路が広
く、流動抵抗の少ない矢印Ａ２方向に多くの冷却水が流
れる。矢印Ａ２方向へ流れた冷却水は、その下流側に位
置する流量規制部３５によって、吸気側冷却路６の下流
側への流入が抑制され、連通路３４ａへと一部が流れ込
む。そして、矢印Ａ３方向に連通路３４ａを流れた後、
矢印Ａ１方向からの冷却水と合流し、矢印Ａ４方向へ流
れる。この矢印Ａ４方向の流れが形成される部分、すな
わち吸気ポート壁部１２ｃと排気ポート壁部２０ｃとで
挟まれる中央冷却路７の部分（以下、「中央部分３７」
という）は、シリンダヘッド２において、大きな熱応力
が発生しやすい部分であるが、このように矢印Ａ４方向
の流れが促されることにより、この中央部分３７に冷却
水の流れが多い大流量部が形成され、この中央部分３７
が効率よく冷却されることになる。

【００４８】中央部分３７を通過した冷却水は、一部
は、中央冷却路７の下流へと流れ（矢印Ａ６方向を通じ
て矢印Ａ８方向へと流れる）、残りは、連通路３４ｂを
流動して（矢印Ａ５方向）、吸気側冷却路６を下流へと
流れる（矢印Ａ７方向）。これにより、中央冷却路７の
中央部分３７以外の端部分のうち下流側に位置する部分
に小流量部が形成される。そして、矢印Ａ８方向と矢印
Ａ７方向からの冷却水は、合流して流出部３３から外部
へと流出する。

【００４９】また、流入部３１から流入した冷却水は、
矢印Ｂ１方向へと流動して排気側冷却路８を下流側へと
流動し（矢印Ｂ２方向）、矢印Ａ６方向及びＡ７方向か
らの冷却水と合流して流出部３３から外部へと流出す
る。

【００５０】以上のように、２弁形式３気筒からなる内
燃機関のシリンダヘッド２においても、シリンダヘッド
の中央の部分を効率よく冷却でき、さらに、シリンダヘ
ッド全体として冷却水流量を適正に配分することで冷却
効率を高めることができる内燃機関のシリンダヘッド冷
却構造を提供することができる。

【００５１】（実施例３）最後に、本実施形態の実施例
３係る内燃機関のシリンダヘッド冷却構造について説明
する。図３は、実施例３に係る内燃機関のシリンダヘッ
ド３の水平断面図を模式的に示したものであって、図示
しないシリンダブロックとは反対側、すなわち上側から
見たものである。かかるシリンダヘッド３は、４弁形式
の２気筒の内燃機関の場合について、本発明を適用した
例を示したものである。なお、実施例の説明において
は、シリンダヘッド１または２の場合と同様の構造及び
機能を有する要素については、同様の番号を付して説明
し、説明が重複する部分については、適宜割愛するもの
とする。

【００５２】シリンダヘッド３は、シリンダヘッド周壁
部４と、各吸気ポート１１、１２、１３、１４からなる
吸気ポート列１０と、各排気ポート２１、２２、２３、
２４からなる排気ポート列２０と、冷却水経路５の上流
側に設けられた流入部３０ａ、３０ｂ、３１と、下流側
に設けられた流出部３３とを備えている。吸気ポート１
１〜１４は、吸気ポート壁部１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、
１４ｃによってそれぞれ形成され、排気ポート２１〜２
３は、排気ポート壁部２０ｃによって一体に形成され、
排気ポート壁部２０ｃの上流側の一端はシリンダヘッド
周壁部４に接続している。なお、吸気ポート１１、１
２、排気ポート２１、２２が１気筒に、吸気ポート１
３、１４、排気ポート２３、２４が１気筒に該当するも
のである。

【００５３】そして、シリンダヘッド周壁部４と排気ポ
ート壁部２０ｃとの間に排気側冷却路８が、シリンダヘ
ッド周壁部４と吸気側ポート壁部１１ｃ〜１４ｃとの間
に吸気側冷却路６が形成され、排気ポート壁部２０ｃと
吸気ポート壁部１１ｃ〜１４ｃとの間に中央冷却路７が
形成される。また、各吸気ポート壁部間には、中央冷却
路７と吸気側冷却路６とを連通する連通路が設けられて
いる。すなわち、吸気ポート壁部１１ｃと１２ｃとの間
に連通路３４ａが、吸気ポート壁部１２ｃと１３ｃとの
間に連通路３４ｂが、吸気ポート壁部１３ｃと１４ｃと
の間に連通路３４ｃが設けられている。さらに、吸気側
冷却路６の途中、吸気ポート壁部１２ｃおよび１３ｃに
対応する位置には、それぞれシリンダヘッド周壁部４か
ら突出して吸気側冷却路６を狭めるように流量規制部３
５ａおよび３５ｂが設けられている。

【００５４】かかるシリンダヘッド３における冷却水の
主な流動方向を矢印Ａ１〜Ａ９、Ｂ１、Ｂ２に示す。流
入部３０ａ、３０ｂから流入した冷却水は、それぞれ矢
印Ａ２およびＡ１方向に流入する。しかし、流路が広
く、流動抵抗の少ない矢印Ａ２方向に多くの冷却水が流
れる。矢印Ａ２方向へ流動した冷却水は、その下流側に
位置する流量規制部３５ａによって、吸気側冷却路６の
下流側への流入が抑制され、連通路３４ａへと一部が流
れ込む。そして、その一部は矢印Ａ３方向に連通路３４
ａを流れた後、矢印Ａ１方向からの冷却水と合流し、矢
印Ａ４方向へ流れる。残りの冷却水は、流量規制部３５
ａと吸気ポート壁部１２ｃとの間を通過して吸気側冷却
路６に沿って流れる。

【００５５】また、流量規制部３５ａの下流側には流量
規制部３５ｂも設けられているため、この間における吸
気側冷却路６への冷却水の流入は抑制される。そのた
め、矢印Ａ４方向からの冷却水の大半は、矢印Ａ５方向
へと流動する。これらの、矢印Ａ４方向の流れが形成さ
れる部分と矢印Ａ５方向の流れが形成される部分、すな
わち、吸気ポート壁部１２ｃおよび１３ｃと、排気ポー
ト壁部２０ｃとで挟まれる中央冷却路７の部分（以下、
「中央部分３７」という）は、シリンダヘッド３におい
て、大きな熱応力が発生しやすい部分であるが、このよ
うに冷却水の流れが促されることにより、かかる中央部
分３７に冷却水の流れが多い大流量部が形成され、この
中央部分３７が効率よく冷却されることになる。すなわ
ち、上流側の流量規制部３５ａと下流側の流量規制部３
５ｂとにより、中央部分３７へと十分に冷却水が流れる
ように誘導することが可能になる。

【００５６】中央部分３７を通過した冷却水は、一部
は、中央冷却路７の下流へと流れ（矢印Ａ７方向を通じ
て矢印Ａ８方向へと流れる）、残りは、連通路３４ｃを
流動して（矢印Ａ６方向）、吸気側冷却路６を下流へと
流れる（矢印Ａ９方向）。これにより、中央冷却路７の
中央部分３７以外の端部分のうち下流側に位置する部分
に小流量部が形成される。そして、矢印Ａ８方向と矢印
Ａ９方向からの冷却水は、合流して流出部３３から外部
へと流出する。

【００５７】また、流入部３１から流入した冷却水は、
矢印Ｂ１方向へと流出して排気側冷却路８を下流側へと
流動し（矢印Ｂ２方向）、矢印Ａ７方向及びＡ９方向か
らの冷却水と合流して流出部３３から外部へと流出す
る。

【００５８】以上のように、４弁形式２気筒からなる内
燃機関のシリンダヘッド３においても、シリンダヘッド
の中央の部分を効率よく冷却でき、さらに、シリンダヘ
ッド全体として冷却水流量を適正に配分することで冷却
効率を高めることができる内燃機関のシリンダヘッド冷
却構造を提供することができる。

【００５９】以上が、本実施形態例についての説明であ
る。なお、実施の形態は上記に限定されるものではな
く、例えば、次のように変更してもよい。 （１）本実施形態例においては、４弁形式４気筒、２弁
形式３気筒、４弁形式２気筒の内燃機関に対して本発明
が適用された場合を例示しているが、必ずしもこれらの
実施例に限定されるものではなく、複数の吸気弁と排気
弁とが配設されるポート列を備える内燃機関であれば、
本発明を適用し得るものである。

【００６０】（２）本実施形態例においては、流量規制
部は、いずれもシリンダヘッド周壁部から一部突出した
構造となっているが、必ずしもこの通りでなくてもよ
く、例えば、シリンダヘッド周壁部またはポート壁部に
沿って、中央冷却路の中央部分に対応する程度の長さを
有するように連続的に形成されるものであってもよい。

【００６１】（３）連通路については、必ずしも複数設
けられるものでなくてもよく、例えば、ポート列の弁配
列方向長さが短い場合などは、中央冷却路への流入を誘
導する連通路が、その上流側に１個所のみ設けられるも
のであってもよい。

【００６２】

【発明の効果】請求項１の発明によると、前記中央部分
へと冷却液が誘導される連通路が形成されており、この
連通路を介して、前記中央部分の冷却液流量を前記端部
分に対して増加させるものであるため、吸気ポートと排
気ポートの間で流動抵抗が高く、さらに熱応力が発生し
やすいシリンダヘッドの中央の部分を効率よく冷却する
ことができる。また、この構成によると、必ずしも冷却
液を多く流す必要がない前記端部分に対しては、前記連
通路を通じて前記吸気側冷却路または前記排気側冷却路
へと迂回させることができる。これにより、流動抵抗の
高い中央冷却路については、熱応力が生じやすい前記中
央部分を重点的に冷却することが可能になる。すなわ
ち、前記中央部分を効率よく冷却するとともに、流動抵
抗は高いが、必ずしも多くの冷却液を必要としない前記
端部分を迂回させ、冷却液経路全体としては、圧損を低
くし、流量を多くとることができる。したがって、シリ
ンダヘッド全体として冷却液流量を適正に配分すること
で冷却効率を高めることができる内燃機関のシリンダヘ
ッド冷却構造を提供することができる。

【００６３】請求項２の発明によると、流量規制部を前
記中央冷却路と連通した前記吸気側冷却路または前記排
気側冷却路の途中に設けるという簡易な構成で、請求項
１に記載した発明と同様の効果を得ることができる。

【００６４】請求項３の発明によると、熱応力が生じや
すい前記中央部分に確実に冷却液を流し、流動抵抗は高
いが、必ずしも多くの冷却液を必要としない前記端部分
を迂回させることを簡易に実現できる。したがって、シ
リンダヘッドの中央の部分を効率よく冷却でき、さら
に、シリンダヘッド全体として冷却液流量を適正に配分
することで冷却効率を高めることができる内燃機関のシ
リンダヘッド冷却構造を提供することができる。

【００６５】請求項４の発明によると、熱応力が生じや
すい前記中央部分を効率よく冷却でき、さらにシリンダ
ヘッド全体として冷却液流量を適正に配分して冷却効率
を高めることができる内燃機関のシリンダヘッド冷却構
造を提供することができる。

【００６６】請求項５の発明によると、前記流量規制部
の上流側に中間流入部を設けることで、前記連通路を通
じて前記中央部分へと冷却液が流れることを更に効果的
に助勢することができる。したがって、請求項２〜４に
比して、より効率よくシリンダヘッドの中央の部分を冷
却することができる。

【００６７】請求項６の発明によると、４弁形式で３気
筒以上からなる内燃機関のように多数の吸気ポートと排
気ポートが設けられるシリンダヘッドの場合であって
も、シリンダヘッドの中央の部分を効率よく冷却でき、
さらに、シリンダヘッド全体として冷却液流量を適正に
配分することで冷却効率を高めることができる内燃機関
のシリンダヘッド冷却構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の実施例１に係る内燃機関のシリン
ダヘッドの水平断面図である。

【図２】本実施形態の実施例２に係る内燃機関のシリン
ダヘッドの水平断面図である。

【図３】本実施形態の実施例３に係る内燃機関のシリン
ダヘッドの水平断面図である。

【符号の説明】

１〜３ シリンダヘッド ４ シリンダヘッド周壁部 ５ 冷却水経路 ６ 吸気側冷却路 ７ 中央冷却路 ８ 排気側冷却路 １０ 吸気ポート列 １１〜１４ 吸気ポート １１ｃ〜１４ｃ 吸気ポート壁部 ２０ 排気ポート列 ２０ｃ 排気ポート壁部 ２１〜２４ 排気ポート ３０ａ、３０ｂ 吸気側流入部 ３１ 排気側流入部 ３３ 流出部 ３４ａ〜３４ｃ 連通路 ３５ａ、３５ｂ 流量規制部 Ａ１〜１５、Ｂ１、Ｂ２ 流動方向矢印 ３７ 中央部分

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁と排気弁がそれぞれ複数配設され
   るポート列を備えた内燃機関のシリンダヘッド内に形成
   される冷却液経路に、流入部から流出部へと冷却液を流
   すことにより燃焼室から加熱される前記シリンダヘッド
   を冷却するシリンダヘッド冷却構造であって、 前記冷却液経路は、吸気ポート列を形成する吸気ポート
   壁部とシリンダヘッド周壁部との間で形成される吸気側
   冷却路と、排気ポート列を形成する排気ポート壁部とシ
   リンダヘッド周壁部との間で形成される排気側冷却路
   と、前記吸気ポート壁部と前記排気ポート壁部との間に
   形成される中央冷却路と、を備えるものであり、 前記中央冷却路と、前記吸気側冷却路または前記排気側
   冷却路の少なくとも一方とを連通する連通路が形成さ
   れ、前記連通路を介して、前記中央冷却路に、大流量部
   と、小流量部とが形成されるとともに、前記中央冷却路
   の中央部分にて前記大流量部が占める割合が、前記中央
   冷却路の前記中央部分以外の端部分にて前記大流量部が
   占める割合に比べて高くなるように形成されることを特
   徴とする内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
2. 【請求項２】 前記連通路のうち少なくとも一つの連通
   路に関し、該連通路によって前記中央冷却路と連通した
   前記吸気側冷却路あるいは前記排気側冷却路の、該連通
   路より下流側に流量規制部を設けることで、該連通路を
   介して、前記中央部分に冷却液を流入させ、前記中央部
   分の前記連通路より下流側に前記大流量部を形成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘ
   ッド冷却構造。
3. 【請求項３】 前記吸気側冷却路あるいは前記排気側冷
   却路のうち少なくとも一方に、流量規制部を設けること
   で前記中央部分に大流量部を形成すると共に、該流量規
   制部より下流側に、前記連通路を設けることで、前記中
   央部分の冷却液を該連通路に流入させ、前記中央冷却路
   の該連通路より下流側に小流量部を形成したことを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のシリ
   ンダヘッド冷却構造。
4. 【請求項４】 前記中央部分を前記大流量部が占めると
   共に、前記端部分を前記小流量部が占めることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリン
   ダヘッド冷却構造。
5. 【請求項５】 前記流入部は複数有り、その少なくとも
   一つの流入部は、前記流量規制部の上流側に設けられ、
   前記連通路を通じて前記中央部分へと冷却液が流れる流
   路を形成する中間流入部であることを特徴とする請求項
   ２〜４のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドの
   冷却構造。
6. 【請求項６】 前記シリンダヘッドは、各燃焼室にそれ
   ぞれ２つの吸気ポートと排気ポートとを備え、３気筒以
   上配列される内燃機関に対して用いられるものであるこ
   とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機
   関のシリンダヘッド冷却構造。