JP2004218481A

JP2004218481A - Cylinder head inside cooling structure for multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004218481A
Application number: JP2003004657A
Authority: JP
Inventors: Masanori Tanimura; 昌紀谷村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP4158528B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylinder head reconciling strength of a lower surface of a cylinder head and cooling performance. <P>SOLUTION: Head bolt bosses 7, 8 between cylinder bores, ports 3, 4 and ports 5, 6 of adjacent cylinders near the head bolt bosses 7, 8 are connected by thick parts 10, 11. A cylinder head lower surface water hole 15 and a thick part inside cooling water passage 16 passing through each port and part between head bolt bosses and leading cooling water led from the lower surface water hole 15 to a head inside cooling water passage 20 are formed. Strength around the port is increased and deformation of a lower surface deck supported by the port is controlled. Cooling performance in thick part periphery becomes good and good cooling performance over whole cylinder head is secured. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のシリンダヘッドでは、図７に示すように、少なくとも一つの冷却水通路を有しており、例えば上面デッキと下面デッキ１ｂとを設け、これら上面デッキと下面デッキ１ｂとの間に冷却水通路２０が設けられている（例えば特許文献１〜４）。シリンダヘッド１の下面温度は、耐久寿命を支配する主要な特性値の一つであり、前記冷却水通路を流れる冷却水によってシリンダヘッドを効果的に冷却することは耐久品質を確保する上で重要である。
【０００３】
また、シリンダヘッドの下面デッキ１ｂは、筒内圧による荷重を受けることにより、上面側に押され変位する。この変位により、下面デッキを支えているポート３〜６やインジェクターボス２にひずみが発生し亀裂にいたる場合がある。これに対し、インジェクターボス２やポート３〜６の肉厚を増し、この変位を押え込み、亀裂を防止している。また、下面デッキ厚さを、冷却性を確保した上で、できるだけ厚くし、下面デッキの変形を抑制している。しかし、シートインサート回り（例えば図７の領域Ａ）、特に排気シートインサート回りなど熱負荷の高い部分は、冷却性を確保しなければならず、下面デッキ厚さ等の、ウォータージャケットとの肉厚が薄くなっている。なお、図中７、８は、ヘッドボルトボスである。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５６−１６３７３１号公報（第１図、第４図）
【特許文献２】
実用新案登録第２５２６０３８号公報（第１図）
【特許文献３】
実開平１−１７３４３９号公報（第１図）
【特許文献４】
実開昭６３−１４６１４７号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシリンダヘッドは、前述のように強度面や冷却面に配慮した構造となっているが、エンジンの高出力化にともない、筒内圧と熱負荷が上がってくると、従来の構造では、強度と冷却性の両立が困難になってくる。シートインサート回り、特に排気シートインサート回りは冷却上、ウオータジャケットの肉厚をさらに厚くして強度アップを図ることが困難であり、エンジンの高出力化に伴って上昇する筒内圧に対しては強度が十分でないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、強度と冷却性が両立され、高出力のエンジンにおいても変形が効果的に防止されるとともに優れた冷却性が得られる多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造のうち請求項１記載の発明は、ヘッド内冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造において、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒のポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた厚肉部により連結され、該厚肉部の内部に、シリンダヘッド下面から冷却水を導入するシリンダヘッド下面水穴と、前記各ポートと上記ヘッドボルトボス間を貫通して前記下面水穴から導入された冷却水を上記厚肉部外のヘッド内冷却通路に導く厚肉部内冷却水通路とが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項１記載の発明において、上記多気筒内燃機関は、排気、吸気弁をそれぞれ２弁ずつ有しており、シリンダ中心を挟み、シリンダヘッド側面方向（長手方向と直交する方向）に排気弁、吸気弁各々が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記厚肉部内冷却水通路は、連結された各ポートのバルブシートインサートに沿うように形成され、かつ排気ポート下部に出口が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記厚肉部は、シリンダ間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にある気筒の排気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する排気ポート側厚肉部と、前記ヘッドボルトボスの両隣にある気筒の吸気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する吸気ボート側厚肉部に別れていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記厚肉部は、シリンダ間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にある気筒の排気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する排気ポート側厚肉部と、前記ヘッドボルトボスの両隣にある気筒の吸気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する吸気ボート側厚肉部とにより構成され、各厚肉部が連結され一体的に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項５記載の発明において、上記厚肉部内に設けられる下面水穴は、排気ポートが配列されたシリンダヘッドの側面側の厚肉部内に設けられ、上記下面水穴に連通する厚肉部内冷却水通路を、排気ポート側バルブインサートに沿うように設けるとともに吸気ポートが配列された他方の側面部側のヘッド内冷却通路に連通することを特徴とする。
【００１３】
すなわち本発明によれば、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒のポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた厚肉部により連結されている。各ポートは下面デッキを支持する強度部材でもあり、そのポートとヘッドボルトボスの結合剛性が上記厚肉部で増すことにより、ポートの変形が軽減され、ポートにより支持されている下面デッキの変形を抑制することができる。また、上記厚肉部の内部に下面水穴と厚肉部内冷却水通路とを設け、下面水穴から導入された冷却水を厚肉部内冷却水通路を通して上記厚肉部外のヘッド内冷却通路に導くようにしたので、厚肉部周辺での冷却性も良好になり、シリンダヘッド全体としての良好な冷却性が確保される。したがって高出力のエンジンにおいても強度と冷却性の両立が可能になる。
【００１４】
なお、上記厚肉部は、排気ポート側と吸気ポート側に連なるように設けてもよく、また排気ポート側と吸気ポート側とにそれぞれ独立して設けてもよい。排気ポート側と吸気ポート側に連なるように設ければ、上記のように両ポート側に独立して設ける場合よりも強度上有利となる。一方、排気ポート側と吸気ポート側とにそれぞれ独立して設ければ、両ポート側に連なるように設ける場合よりもシリンダ周囲での冷却水の流れは効率が良い。また肉厚部は、同一の厚さを有する他、位置によって厚さが異なるようにしてもよく、特に強度面を重視する部分での厚さを大きくすることができる。
【００１５】
また、上記厚肉部に設ける厚肉部内冷却水通路は、下面水穴とヘッド内冷却水通路とを連通させるように設けるが、その配置は冷却性等を考慮して設定することができる。特に排気ポートバルブインサート周辺は熱負荷が高いため、少なくとも該インサートに沿って冷却水が流れるように厚肉部内冷却水通路を形成するのが望ましい。なお、排気ポート側と吸気ポート側にそれぞれ独立して厚肉部を形成する場合には、両厚肉部内に厚肉部内冷却水通路を設けてもよく、またいずれか一方にのみ厚肉部内冷却水通路を設けるものであってもよい。一方にのみ形成する場合には、上記のように冷却性を考慮して排気ポート側に厚肉部内冷却水通路を設けるのが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１、２に基づいて説明する。なお、従来のシリンダと同一の構造に関しては同一の符号を付して説明する。
シリンダヘッド１は、上面デッキ１ａと下面デッキ１ｂとを有しており、両者間にヘッド内冷却水通路２０が形成されている。また、図示しない各シリンダの位置に対応して、それぞれ吸気ポート３、４と排気ポート５、６とを備えており、これらポートのほぼ中央部にインジェクターボス２が設けられている。すなわち、シリンダ中心を挟んでシリンダヘッド１の一側面方向（シリンダヘッドの長手方向と直交する方向）に吸気ポート３、４が配置され、他側面方向に排気ポート５、６が配置されている。これら吸気ポート３、４には図示しない吸気弁が配置され、排気ポート５、６には図示しない排気弁が配置される。
【００１７】
また、シリンダ間であって吸気ポート４と吸気ポート３との間には、やや外側位置にヘッドボルトボス７が形成され、排気ポート６と排気ポート５との間のやや外側位置にヘッドボルトボス８が形成されている。
また、下面デッキ１ｂの上面側であってヘッド内冷却水通路２０の下面には、ヘッドボルトボス７と、該ヘッドボルトボス７の両隣にあって隣り合う気筒のポート４、３とを連結するように、厚肉部として肉盛部１０が形成されている。また、同様にヘッド内冷却水通路２０の下面には、ヘッドボルトボス８と、該ヘッドボルトボス８の両隣にあって隣り合う気筒のポート６、５とを連結するように、厚肉部として肉盛部１１が形成されている。これら肉盛部１０、１１は、ヘッドボルトボス７、８側の厚さが厚く、ヘッドボルトボス７、８間の内側側に向けて徐々に厚さが小さくなるように上面がテーパ面となっており、互いに連結されることなく独立して形成されている。このように肉盛部１０、１１が独立していることにより肉盛部の形成面積が小さくなるので、強度向上の効果は小さくなるものの肉盛部形成による冷却性の低下を小さくすることができる。
【００１８】
また肉盛部１０、１１のうち肉盛部１１には、横方向のほぼ中央位置にシリンダヘッド下面水穴１５が形成されており、該シリンダヘッド下面水穴１５は、下面デッキ１ｂを下方に貫通して図示しないウォータージャケットに連通している。また、上記肉盛部１１には横方向、ヘッドボルトボス８と排気ポート６の間およびヘッドボルトボス８と排気ポートの間に沿って厚肉部内冷却水通路１６が形成されている。該厚肉部内冷却水通路１６は、上記配置によって排気ポート５、６のバルブシートインサート（図示しない）に沿っている。さらに、該冷却水通路１６のほぼ中央部は上記シリンダヘッド下面水穴１５に連通し、冷却水通路１６の両端は排気ポート６、５の下方位置において肉盛部１１の外面に開口してヘッド内冷却水通路２０と連通している。上記構成によりシリンダヘッド１の内部冷却構造が得られている。
【００１９】
上記シリンダヘッド１では、ヘッド内冷却水通路２０内を長尺方向に沿って冷却水が流れ、シリンダヘッド１の冷却がなされる。また、該シリンダヘッド１の下面側では、図示しないシリンダから筒内圧による荷重を受けているが、上記肉盛部１０、１１によって、特に損傷を受けやすいポート周辺の強度を増して筒内圧による問題を回避している。
また、シリンダヘッド１の下面側からは、上記シリンダヘッド下面水穴１５を通して冷却水が上方へと供給されている。該冷却水は、シリンダヘッド下面水穴１５から厚肉部内冷却水通路１６へと流れ、排気ポート５、６とヘッドボルトボス８との間を通ってヘッド内冷却水通路２０へと流出しており、ヘッド内冷却水通路２０を流れる冷却水と合流している。上記厚肉部内冷却水通路１６に沿って冷却水が流れることで、ボア間下面温度低減をはかれ、特に熱負荷の高い排気シートインサート周り等を効果的に冷却することができる。なお、吸気ポート３、４周辺では、排気ポート側に比べて熱負荷が高くないため、この実施形態では、肉盛部１０内部には冷却水通路は設けていない。ただし、本発明としては、肉盛部１０の内部にも上記と同様に冷却水通路やシリンダヘッド下面水穴を設けても良い。
【００２０】
（実施形態２）
また、上記実施形態では、厚肉部として肉盛部１０、１１をそれぞれ独立して設けたが、図３に示すように排気ポート側と吸気ポート側に連なるように厚肉部を形成することもできる。以下に、このような厚肉部１２を有する実施形態を説明する。なお、この実施形態２において、前記実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００２１】
この実施形態においても、下面デッキ１ｂの上面側であってヘッド内冷却水通路２０の下面には、ヘッドボルトボス７と、該ヘッドボルトボス７の両隣にあって隣り合う気筒の吸気ポート４、３とを連結し、さらに、ヘッドボルトボス８と、該ヘッドボルトボス８の両隣にあって隣り合う気筒の排気ポート６、５とを連結するように、厚肉部として一体の肉盛部１２が形成されている。該肉盛部１２は、図４に示すように、吸気ポート４、排気ポート６側と、吸気ポート３、排気ポート５側の間に沿って最も高さが高く、シリンダヘッド１の長手方向両側に向けて徐々に高さが低くなるテーパ面を有している。
【００２２】
また該肉盛部１２においても前記肉盛部１１と同様に、排気ポート６と排気ポート５のほぼ中間位置に、シリンダヘッド下面水穴１５が形成されており、該シリンダヘッド下面水穴１５は、下面デッキ１ｂを下方に貫通して図示しないウォータージャケットに連通している。また、上記肉盛部１２にはヘッドボルトボス８と排気ポート６の間およびヘッドボルトボス８と排気ポート５の間に沿って厚肉部内冷却水通路１６が形成されている。該厚肉部内冷却水通路１６は、上記配置によって排気ポート５、６のバルブシートインサート（図示しない）に沿っている。さらに、該冷却水通路１６のほぼ中央部は上記シリンダヘッド下面水穴１５に連通し、冷却水通路１６の両端は肉盛部１１の外面に開口してヘッド内冷却水通路２０と連通している。
【００２３】
この実施形態２においても、上記シリンダヘッド１では、ヘッド内冷却水通路２０内を長尺方向に沿って冷却水が流れ、シリンダヘッド１の冷却がなされる。また、上記肉盛部１２によって、ポート周辺の強度が増して筒内圧による損傷等の問題を回避している。また、上記シリンダヘッド下面水穴１５から厚肉部内冷却水通路１６へと冷却水が流れ、特に熱負荷の高い排気シートインサート周り等を効果的に冷却する。
この実施形態２においては、排気ポート側から吸気ポート側に亘って一体に肉盛部が形成されており、ポート周辺の強度を効果的に向上させる。すなわち、吸気ポートと排気ポートの間の下面デッキから、ヘッドボルトボスにかけて、連続的に肉盛されているため、ヘッドボルトの軸力が下面デッキに効率的に伝わり、下面デッキの変形を抑制することが可能である。ただし、肉盛部の形成面積が増加することによって、実施形態１よりは冷却性は小さくなっている。
【００２４】
（実施形態３）
この実施形態３は、実施形態２の冷却構造に加えて、吸気ポート側に延伸する厚肉部内冷却水通路１７を形成したものであり、図５、６に基づいて説明する。なお、この実施形態においても前記実施形態１、２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
この実施形態３では、前記実施形態２と同様に厚肉部として肉盛部１２が形成されており、該肉盛部１２内には、シリンダヘッド下面水穴１５と厚肉部内冷却水通路１６とが形成されている。
【００２５】
さらに、この実施形態３では、上記シリンダヘッド下面水穴１５と厚肉部内冷却水通路１６との連通部分に、厚肉部内冷却水通路１７の一端が連通している。該厚肉部冷却水通路１７の他端側は、吸気ポート側のヘッドボルトボス７側に伸張し、該ヘッドボルトボス７と吸気ポート３との間（ヘッドボルトボス７側）でヘッド内冷却水通路２０に連通している。この実施形態では、排気ポート側だけでなく、吸気ポート側も肉盛部１２内に形成された冷却水通路を流れる冷却水で冷却されており、冷却性を向上させている。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造によれば、ヘッド内冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造において、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒のポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた厚肉部により連結され、該厚肉部の内部に、シリンダヘッド下面から冷却水を導入するシリンダヘッド下面水穴と、前記各ポートと上記ヘッドボルトボス間を貫通して前記下面水穴から導入された冷却水を上記厚肉部外のヘッド内冷却通路に導く厚肉部内冷却水通路とが形成されているので、上記厚肉部によりポート周辺の強度が向上し、ポートの変形が軽減されて、ポートにより支持されている下面デッキの変形を抑制する。また、厚肉部周辺での冷却性も良好になり、シリンダヘッド全体としての良好な冷却性が確保され、強度と冷却性が両立する高出力エンジンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における平面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態における平面断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態における平面断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】従来のシリンダヘッドを示す平面断面図である。
【符号の説明】
１シリンダヘッド
１ａ上面デッキ
１ｂ下面デッキ
２インジェクターボス
３吸気ポート
４吸気ポート
５排気ポート
６排気ポート
７ヘッドボルトボス
８ヘッドボルトボス
１０肉盛部
１１肉盛部
１２肉盛部
１５シリンダヘッド下面水穴
１６厚肉部内冷却水通路
１７厚肉部内冷却水通路
２０ヘッド内冷却水通路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine having a cooling water passage therein.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 7, a cylinder head of an internal combustion engine has at least one cooling water passage, for example, an upper deck and a lower deck 1b are provided, and between the upper deck and the lower deck 1b. A cooling water passage 20 is provided (for example, Patent Documents 1 to 4). The lower surface temperature of the cylinder head 1 is one of the main characteristic values that govern the durability life, and it is important to effectively cool the cylinder head by the cooling water flowing through the cooling water passage to ensure the durability quality. It is.
[0003]
Further, the lower surface deck 1b of the cylinder head is pushed to the upper surface side and displaced by receiving a load due to the in-cylinder pressure. Due to this displacement, strain may occur in the ports 3 to 6 and the injector boss 2 supporting the lower deck, leading to a crack. On the other hand, the thickness of the injector boss 2 and the ports 3 to 6 is increased to suppress this displacement and prevent cracks. In addition, the thickness of the lower deck is made as large as possible while ensuring cooling performance, thereby suppressing deformation of the lower deck. However, a portion having a high thermal load such as around the sheet insert (for example, the area A in FIG. 7), particularly around the exhaust sheet insert, must secure cooling performance, and the thickness of the water jacket, such as the thickness of the lower deck, is required. Is thinner. In the drawings, 7 and 8 are head bolt bosses.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-56-163731 (FIGS. 1 and 4)
[Patent Document 2]
Japanese Utility Model Registration No. 2526038 (FIG. 1)
[Patent Document 3]
Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 1-173439 (FIG. 1)
[Patent Document 4]
JP-A-63-146147 (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional cylinder head has a structure that considers the strength and cooling surfaces as described above.However, as the engine output increases and the in-cylinder pressure and heat load increase, the conventional structure reduces the strength. It becomes difficult to achieve both cooling and cooling. Around the seat insert, especially around the exhaust seat insert, it is difficult to increase the strength by increasing the wall thickness of the water jacket for cooling and it is difficult to increase the in-cylinder pressure that increases with the increase in engine output. Is not enough.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made of a multi-cylinder internal combustion engine in which strength and cooling are compatible, and deformation is effectively prevented even in a high-power engine and excellent cooling is obtained. An object of the present invention is to provide a cylinder head internal cooling structure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the cylinder head internal cooling structure of the multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention provides a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine having a head internal cooling water passage. The head bolt boss between the head bolt boss and the ports of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss are connected by a thick portion provided on the lower surface of the cooling passage in the head. And a thickness that guides cooling water introduced from the lower surface water hole through the space between each port and the head bolt boss to a cooling passage in the head outside the thick portion. A cooling water passage in the meat portion is formed.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to the first aspect, wherein the multi-cylinder internal combustion engine has two exhaust valves and two intake valves, respectively. , The exhaust valve and the intake valve are arranged in the cylinder head side surface direction (the direction orthogonal to the longitudinal direction).
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the cooling water passage in the thick portion extends along a valve seat insert of each connected port. And an outlet is provided below the exhaust port.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein the thick portion includes a head bolt boss between cylinders and a head bolt boss. An exhaust port side thick portion connecting the exhaust ports of the cylinders on both sides of the boss through a cooling passage in the head, and an intake boat side connecting the intake ports of the cylinders on both sides of the head bolt boss through a cooling passage in the head. It is characterized by being separated into thick parts.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein the thick portion includes a head bolt boss between the cylinders and the head bolt. An exhaust port side thick portion connecting the exhaust ports of the cylinders on both sides of the boss through a cooling passage in the head, and an intake boat side connecting the intake ports of the cylinders on both sides of the head bolt boss through a cooling passage in the head. And a thick portion, wherein the thick portions are connected and provided integrally.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention, wherein the lower surface water hole provided in the thick portion has a side surface side of the cylinder head in which exhaust ports are arranged. And a cooling water passage in the thick portion, which is provided in the thick portion and communicates with the lower surface water hole, is provided along the exhaust port side valve insert, and the cooling passage in the head on the other side surface portion on which the intake port is arranged. It is characterized by communicating with
[0013]
That is, according to the present invention, the head bolt boss between the cylinder bores and the ports of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss are connected by the thick portion provided on the lower surface of the in-head cooling passage. Each port is also a strength member supporting the lower deck, and the coupling rigidity between the port and the head bolt boss is increased by the thick portion, thereby reducing the deformation of the port and reducing the deformation of the lower deck supported by the port. Can be suppressed. Further, a lower surface water hole and a cooling water passage in the thick portion are provided inside the thick portion, and the cooling water introduced from the lower surface water hole passes through the cooling water passage in the thick portion and the cooling passage in the head outside the thick portion. Therefore, the cooling performance around the thick portion is also improved, and the good cooling performance of the entire cylinder head is ensured. Accordingly, both high strength and cooling performance can be achieved even in a high-output engine.
[0014]
The thick portion may be provided so as to be continuous with the exhaust port side and the intake port side, or may be provided independently on the exhaust port side and the intake port side. If provided so as to be connected to the exhaust port side and the intake port side, it is more advantageous in strength than the case where it is provided independently on both port sides as described above. On the other hand, if the exhaust port side and the intake port side are provided independently of each other, the flow of the cooling water around the cylinder is more efficient than when the ports are provided so as to be connected to both port sides. In addition, the thick portion may have the same thickness, or may have a different thickness depending on the position. In particular, it is possible to increase the thickness in a portion where importance is placed on the strength surface.
[0015]
Further, the cooling water passage in the thick portion provided in the thick portion is provided so that the lower surface water hole communicates with the cooling water passage in the head, but the arrangement can be set in consideration of cooling performance and the like. In particular, since the heat load is high around the exhaust port valve insert, it is desirable to form the cooling water passage in the thick portion so that the cooling water flows at least along the insert. In the case where the thick portions are formed independently on the exhaust port side and the intake port side, a cooling water passage in the thick portion may be provided in both the thick portions, or the thick portion may be provided only in one of the thick portions. A cooling water passage may be provided. When only one is formed, it is desirable to provide a cooling water passage inside the thick portion on the exhaust port side in consideration of cooling performance as described above.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same structure as that of the conventional cylinder will be described with the same reference numerals.
The cylinder head 1 has an upper deck 1a and a lower deck 1b, and an in-head cooling water passage 20 is formed between the two. Further, corresponding to the position of each cylinder (not shown), there are provided intake ports 3, 4 and exhaust ports 5, 6, respectively. An injector boss 2 is provided at a substantially central portion of these ports. That is, the intake ports 3 and 4 are arranged in one side direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the cylinder head) of the cylinder head 1 across the center of the cylinder, and the exhaust ports 5 and 6 are arranged in the other side direction. An intake valve (not shown) is arranged in each of the intake ports 3 and 4, and an exhaust valve (not shown) is arranged in each of the exhaust ports 5 and 6.
[0017]
A head bolt boss 7 is formed at a slightly outer position between the cylinders and between the intake port 4 and the intake port 3, and a head bolt boss is formed at a slightly outer position between the exhaust port 6 and the exhaust port 5. 8 are formed.
The head bolt boss 7 and the ports 4 and 3 of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss 7 are connected to the upper surface of the lower deck 1b and the lower surface of the in-head cooling water passage 20. Thus, the built-up portion 10 is formed as a thick portion. Similarly, a thick portion is formed on the lower surface of the in-head cooling water passage 20 so as to connect the head bolt boss 8 and the ports 6 and 5 of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss 8. An overlay portion 11 is formed. The build-up portions 10 and 11 are thicker on the side of the head bolt bosses 7 and 8 and have tapered upper surfaces so that the thickness gradually decreases toward the inner side between the head bolt bosses 7 and 8. And are formed independently without being connected to each other. Since the build-up portions 10 and 11 are independent of each other, the formation area of the build-up portion is reduced, so that the effect of improving strength is reduced, but a decrease in cooling performance due to the formation of the build-up portion can be reduced. .
[0018]
In addition, the cladding portion 11 of the cladding portions 10 and 11 is formed with a cylinder head lower surface water hole 15 at a substantially central position in the lateral direction, and the cylinder head lower surface water hole 15 moves the lower surface deck 1b downward. It penetrates and communicates with a water jacket (not shown). Further, a cooling water passage 16 in the thick portion is formed in the overlay portion 11 in the lateral direction, between the head bolt boss 8 and the exhaust port 6 and between the head bolt boss 8 and the exhaust port. The cooling water passage 16 in the thick portion extends along the valve seat inserts (not shown) of the exhaust ports 5 and 6 by the above arrangement. A substantially central portion of the cooling water passage 16 communicates with the water hole 15 on the lower surface of the cylinder head, and both ends of the cooling water passage 16 open on the outer surface of the cladding portion 11 at positions below the exhaust ports 6 and 5, and It communicates with the internal cooling water passage 20. With the above configuration, the internal cooling structure of the cylinder head 1 is obtained.
[0019]
In the cylinder head 1, the cooling water flows along the longitudinal direction in the cooling water passage 20 in the head, and the cylinder head 1 is cooled. On the lower surface side of the cylinder head 1, a load is applied by a cylinder pressure (not shown) from a cylinder (not shown). Have been around.
Further, cooling water is supplied upward from the lower surface side of the cylinder head 1 through the cylinder head lower surface water holes 15. The cooling water flows from the lower surface water hole 15 of the cylinder head to the cooling water passage 16 in the thick portion, flows between the exhaust ports 5, 6 and the head bolt boss 8, and flows out to the cooling water passage 20 in the head. And merges with the cooling water flowing through the cooling water passage 20 in the head. Since the cooling water flows along the cooling water passage 16 in the thick portion, the temperature of the lower surface between the bores can be reduced, and especially the area around the exhaust seat insert having a high heat load can be effectively cooled. Since the heat load around the intake ports 3 and 4 is not higher than that at the exhaust port side, no cooling water passage is provided inside the overlay 10 in this embodiment. However, in the present invention, a cooling water passage and a water hole on the lower surface of the cylinder head may be provided inside the overlay 10 in the same manner as described above.
[0020]
(Embodiment 2)
Further, in the above-described embodiment, the built-up portions 10 and 11 are provided independently as thick portions. However, as shown in FIG. 3, the thick portions are formed so as to be continuous with the exhaust port side and the intake port side. You can also. Hereinafter, an embodiment having such a thick portion 12 will be described. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
[0021]
Also in this embodiment, on the upper surface side of the lower deck 1b and on the lower surface of the cooling water passage 20 in the head, the head bolt boss 7 and the intake ports 4 of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss 7, 3 and further connect the head bolt boss 8 with the exhaust ports 6 and 5 of the cylinders adjacent to and adjacent to the head bolt boss 8 so as to form an integral overlaid portion 12 as a thick portion. Is formed. As shown in FIG. 4, the build-up portion 12 has the highest height between the intake port 4 and the exhaust port 6 side and the intake port 3 and the exhaust port 5 side, and both sides in the longitudinal direction of the cylinder head 1. Has a tapered surface whose height gradually decreases toward.
[0022]
In addition, in the cladding portion 12, similarly to the cladding portion 11, a cylinder head lower surface water hole 15 is formed at a substantially intermediate position between the exhaust port 6 and the exhaust port 5, and the cylinder head lower surface water hole 15 is formed. , Penetrates downward through the lower deck 1b and communicates with a water jacket (not shown). In addition, a cooling water passage 16 in the thick portion is formed in the overlay portion 12 between the head bolt boss 8 and the exhaust port 6 and between the head bolt boss 8 and the exhaust port 5. The cooling water passage 16 in the thick portion extends along the valve seat inserts (not shown) of the exhaust ports 5 and 6 by the above arrangement. A substantially central portion of the cooling water passage 16 communicates with the water hole 15 on the lower surface of the cylinder head, and both ends of the cooling water passage 16 open to the outer surface of the overlay portion 11 and communicate with the cooling water passage 20 in the head. I have.
[0023]
Also in the second embodiment, in the cylinder head 1, the cooling water flows along the longitudinal direction in the cooling water passage 20 in the head, and the cylinder head 1 is cooled. In addition, the build-up portion 12 increases the strength around the port, thereby avoiding problems such as damage due to in-cylinder pressure. Further, cooling water flows from the water hole 15 on the lower surface of the cylinder head to the cooling water passage 16 in the thick portion, and effectively cools especially around the exhaust seat insert having a high heat load.
In the second embodiment, a built-up portion is integrally formed from the exhaust port side to the intake port side, and the strength around the port is effectively improved. That is, since the lower deck between the intake port and the exhaust port is continuously overlaid from the lower deck to the head bolt boss, the axial force of the head bolt is efficiently transmitted to the lower deck, thereby suppressing deformation of the lower deck. It is possible. However, the cooling performance is lower than in the first embodiment due to the increase in the formation area of the built-up portion.
[0024]
(Embodiment 3)
In the third embodiment, in addition to the cooling structure of the second embodiment, a cooling water passage 17 in the thick portion extending to the intake port side is formed, and will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
In the third embodiment, a build-up portion 12 is formed as a thick portion similarly to the second embodiment, and a water hole 15 for a cylinder head lower surface and a cooling water passage 16 in a thick portion are formed in the build-up portion 12. Are formed.
[0025]
Further, in the third embodiment, one end of the thick portion cooling water passage 17 communicates with the communicating portion between the cylinder head lower surface water hole 15 and the thick portion cooling water passage 16. The other end of the thick portion cooling water passage 17 extends toward the head bolt boss 7 on the intake port side, and cools the head inside between the head bolt boss 7 and the intake port 3 (on the head bolt boss 7 side). It communicates with the water passage 20. In this embodiment, not only the exhaust port side but also the intake port side is cooled by the cooling water flowing through the cooling water passage formed in the build-up portion 12, thereby improving the cooling performance.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the cylinder head internal cooling structure of the multi-cylinder internal combustion engine of the present invention, the head bolt boss between the cylinder bores, Cylinders for connecting cooling water from the lower surface of the cylinder head to the ports of the cylinders adjacent to and adjacent to the head bolt boss by a thick portion provided on the lower surface of the cooling passage in the head. A head lower surface water hole and a thick portion cooling water passage penetrating between each port and the head bolt boss and guiding cooling water introduced from the lower surface water hole to the head cooling passage outside the thick portion. Due to the formation, the thick portion enhances the strength around the port, reduces the deformation of the port, and suppresses the deformation of the lower deck supported by the port. In addition, the cooling performance in the vicinity of the thick portion is also improved, and the good cooling performance of the entire cylinder head is ensured, so that a high-power engine having both strength and cooling performance can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan sectional view according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is a plan sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
FIG. 5 is a plan sectional view of still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5;
FIG. 7 is a plan sectional view showing a conventional cylinder head.
[Explanation of symbols]
1 Cylinder Head 1a Upper Deck 1b Lower Deck 2 Injector Boss 3 Intake Port 4 Intake Port 5 Exhaust Port 6 Exhaust Port 7 Head Bolt Boss 8 Head Bolt Boss 10 Overlay 11 Overlay 12 Overlay 15 Cylinder Head Lower Hole 16 Cooling water passage in thick part 17 Cooling water passage 20 in thick part Cooling water passage in head

Claims

ヘッド内冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造において、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒のポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた厚肉部により連結され、該厚肉部の内部に、シリンダヘッド下面から冷却水を導入するシリンダヘッド下面水穴と、前記各ポートと上記ヘッドボルトボス間を貫通して前記下面水穴から導入された冷却水を上記厚肉部外のヘッド内冷却通路に導く厚肉部内冷却水通路とが形成されていることを特徴とする多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造。In a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine having a cooling water passage in the head, a head bolt boss between cylinder bores and ports of adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss are provided on a lower surface of the cooling passage in the head. A cylinder head lower surface water hole which is connected by a provided thick portion and in which cooling water is introduced from a cylinder head lower surface, and the lower surface water hole penetrating between each port and the head bolt boss. And a cooling water passage inside the thick portion for guiding the cooling water introduced from the outside to the cooling passage inside the head outside the thick portion.

上記多気筒内燃機関は、排気、吸気弁をそれぞれ２弁ずつ有しており、シリンダ中心を挟み、シリンダヘッド側面方向（長手方向と直交する方向）に排気弁、吸気弁各々が配置されていることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造。The multi-cylinder internal combustion engine has two exhaust valves and two intake valves, and the exhaust valve and the intake valve are arranged in the cylinder head side direction (the direction orthogonal to the longitudinal direction) with the cylinder center interposed therebetween. 2. The cooling structure according to claim 1, wherein the internal combustion engine has a cylinder head.

上記厚肉部内冷却水通路は、連結された各ポートのバルブシートインサートに沿うように形成され、かつ排気ポート下部に出口が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造。3. The multi-portion cooling water passage according to claim 1, wherein the cooling water passage in the thick portion is formed along a valve seat insert of each connected port, and an outlet is provided below an exhaust port. 4. Cooling structure inside cylinder head of cylinder internal combustion engine.

上記厚肉部は、シリンダ間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にある気筒の排気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する排気ポート側厚肉部と、前記ヘッドボルトボスの両隣にある気筒の吸気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する吸気ポート側厚肉部に別れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造。The thick portion is a head bolt boss between the cylinders, an exhaust port side thick portion connecting the exhaust ports of the cylinders on both sides of the head bolt boss by a cooling passage in the head, and on both sides of the head bolt boss. The cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein an intake port of a certain cylinder is divided into an intake port-side thick portion connecting the cooling port in the head. .

上記厚肉部は、シリンダ間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にある気筒の排気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する排気ポート側厚肉部と、前記ヘッドボルトボスの両隣にある気筒の吸気ポートをヘッド内冷却通路にて連結する吸気ボート側厚肉部とにより構成され、各厚肉部が連結され一体的に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造。The thick portion is a head bolt boss between the cylinders, an exhaust port side thick portion connecting the exhaust ports of the cylinders on both sides of the head bolt boss by a cooling passage in the head, and on both sides of the head bolt boss. 4. An intake boat-side thick portion that connects an intake port of a certain cylinder through a cooling passage in the head, and the thick portions are connected and provided integrally. The internal cylinder head cooling structure of the multi-cylinder internal combustion engine according to any one of the above.

上記厚肉部内に設けられる下面水穴は、排気ポートが配列されたシリンダヘッドの側面側の厚肉部内に設けられ、上記下面水穴に連通する厚肉部内冷却水通路を、排気ポート側バルブインサートに沿うように設けるとともに吸気ポートが配列された他方の側面部側のヘッド内冷却通路に連通することを特徴とする請求項５記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造。The lower surface water hole provided in the thick portion is provided in the thick portion on the side surface of the cylinder head in which the exhaust port is arranged, and a cooling water passage in the thick portion communicating with the lower surface water hole is provided in the exhaust port side valve. The cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 5, wherein the cooling head is provided along the insert and communicates with a cooling passage in the head on the other side surface on which the intake ports are arranged.