JP2010203350A

JP2010203350A - Cylinder head

Info

Publication number: JP2010203350A
Application number: JP2009050654A
Authority: JP
Inventors: Koji Kasahara; 幸治笠原; Osamu Maeda; 治前田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily form a cooling water passage, and to properly perform the control of a temperature of each part, in a cylinder head of an engine. SOLUTION: A cylinder head 1 is formed with a cooling water passage by casting and enclosing first, second and third pipe members 8, 9 and 10. By this, a conventional water jacket core becomes unnecessary, and a process for manufacturing the cylinder head can be simplified, and casting failures caused by the breakage of a sand core can be reduced. According to the temperature state in each cooled part of the cylinder head 1, shapes and diameters of the first, second and third pipe members 8, 9 and 10, a piping route and a flow rate of the cooling water can be properly set, and proper cooling is performed to improve the performance of the engine. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内部に冷却水通路を有するエンジンのシリンダヘッドに関するものである。 The present invention relates to a cylinder head of an engine having a cooling water passage inside.

一般的に、自動車等に搭載される水冷式エンジンのシリンダヘッドには、冷却水通路が設けられており、この冷却水通路に、シリンダブロックのウォータジャケットから冷却水を供給して循環させることにより、燃焼室壁を冷却するようにしている。冷却水通路は、一般的にはシリンダヘッドの鋳造時にウォータジャケット中子によって形成されるが、例えば特許文献１に示すように、シリンダヘッドの鋳造時にパイプ状部材を鋳包み、そのパイプ状部材をウォータジャケットに連通させることによって冷却水通路の一部を構成するようにしたものもある。 In general, a cooling water passage is provided in a cylinder head of a water-cooled engine mounted on an automobile or the like, and cooling water is supplied to the cooling water passage from a water jacket of a cylinder block and circulated. The combustion chamber wall is cooled. The cooling water passage is generally formed by a water jacket core when the cylinder head is cast. For example, as shown in Patent Document 1, a pipe-shaped member is cast when the cylinder head is cast, and the pipe-shaped member is Some of the cooling water passages are configured by communicating with a water jacket.

実開昭６２−５７７５４号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-57754

シリンダヘッドには、燃焼室、吸排気ポート、点火プラグ、吸排気バルブ等が設けられているため、冷却水通路は、非常に複雑な形状となっている。このため、シリンダヘッドを鋳造した後、機械加工によって冷却水通路を形成することは、非常に困難である。そこで、一般的には、冷却水通路は、シリンダヘッドを鋳造する際、崩壊性の砂中子を用いて形成し、鋳造後、中子を崩壊させて取除くようにしている。このため、砂中子を造型する工程及び鋳造後、砂を除去する工程が必要となり、シリンダヘッドの鋳造工程が煩雑なものとなっている。また、近年、エンジンの性能向上のめ、気筒あたり複数の吸排気ポートが設けられる場合が多く、冷却水通路の形状は、より複雑化してきている。このため、中子は、形状が複雑化して破損し易くなっており、鋳造圧力によって中子が破損するという鋳造不具合を発生する虞がある。 Since the cylinder head is provided with a combustion chamber, an intake / exhaust port, an ignition plug, an intake / exhaust valve, and the like, the cooling water passage has a very complicated shape. For this reason, it is very difficult to form the cooling water passage by machining after casting the cylinder head. Therefore, generally, the cooling water passage is formed by using a collapsible sand core when casting the cylinder head, and the core is collapsed and removed after casting. For this reason, a step of molding the sand core and a step of removing the sand after casting are required, and the casting process of the cylinder head is complicated. In recent years, in order to improve engine performance, a plurality of intake / exhaust ports are often provided per cylinder, and the shape of the cooling water passage has become more complicated. For this reason, the core is complicated in shape and easily damaged, and there is a possibility of causing a casting defect that the core is damaged by casting pressure.

一方、エンジンの性能向上のため、シリンダヘッドの各部は、より精密な温度管理が要求されている On the other hand, more precise temperature control is required for each part of the cylinder head in order to improve engine performance.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、冷却水通路を容易に形成することができ、かつ、各部の温度管理を適切に行うことができるシリンダヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a cylinder head capable of easily forming a cooling water passage and appropriately performing temperature control of each part. To do.

上記の課題を解決するために、本発明は、シリンダヘッドの内部に複数のパイプ部材を鋳包んで冷却水通路を形成し、前記複数のパイプ部材によって冷却部位毎に冷却を行なうことを特徴とするシリンダヘッド。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that a cooling water passage is formed by casting a plurality of pipe members inside a cylinder head, and cooling is performed for each cooling region by the plurality of pipe members. Cylinder head.

本発明のシリンダヘッドによれば、パイプ部材によって中子を用いることなく容易に冷却水通路を形成することができ、また、複数のパイプ部材によって冷却部位毎に冷却を行なうことにより、冷却部位毎の温度管理が可能になる。 According to the cylinder head of the present invention, the cooling water passage can be easily formed without using the core by the pipe member, and cooling is performed for each cooling region by using the plurality of pipe members. Temperature management becomes possible.

本発明の第１実施形態に係るシリンダヘッドの内部に鋳包まれたパイプ部材の配置を示す要部の透視図である。It is a perspective view of the principal part which shows arrangement | positioning of the pipe member cast-in by the inside of the cylinder head which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るシリンダヘッドの内部に鋳包まれたパイプ部材の配置を示す要部の透視図である。It is a perspective view of the principal part which shows arrangement | positioning of the pipe member cast-in by the inside of the cylinder head which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図２に示すシリンダヘッドの側面側から見た要部を拡大して示す透視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a main part viewed from the side surface side of the cylinder head shown in FIG. 2. 本発明の第３実施形態に係るシリンダヘッドの内部に鋳包まれたパイプ部材の配置を示す要部の透視図である。It is a perspective view of the principal part which shows arrangement | positioning of the pipe member cast-in by the inside of the cylinder head which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図４に示すシリンダヘッドにおいて、低負荷時の冷却水の流れを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the flow of cooling water at the time of low load in the cylinder head shown in FIG. 4. 図４に示すシリンダヘッドにおいて、高負荷時の冷却水の流れを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the flow of cooling water at the time of high load in the cylinder head shown in FIG. 4. 本発明の第４実施形態に係るシリンダヘッドの内部に鋳包まれたパイプ部材の配置を示す要部の透視図である。It is a perspective view of the principal part which shows arrangement | positioning of the pipe member cast-in by the inside of the cylinder head which concerns on 4th Embodiment of this invention. 図４に示すシリンダヘッドの開閉弁の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the on-off valve of the cylinder head shown in FIG. 図７に示すシリンダヘッドの開閉弁及び流量制御弁の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the on-off valve and flow control valve of a cylinder head shown in FIG. 図４に示すシリンダヘッドの各部の温度分布を示すグラフ図である。It is a graph which shows the temperature distribution of each part of the cylinder head shown in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るエンジンのシリンダヘッド１を上方、すなわち、燃焼室の反対側から見た要部の透視図である。図１を参照して、当該エンジンは、水冷式の多気筒エンジンであって、シリンダヘッド１には、シリンダブロック（図示せず）のシリンダボアに対向して燃焼室が形成され、各燃焼室には、吸気ポート２及び排気ポート３が連通しており、また、点火プラグを取付けるための点火プラグ穴４が設けられている。本実施形態では、シリンダブロック（Ｖ型エンジンの片バンクを含む）に直列に配置された４つのシリンダボアに対応して、シリンダヘッド１には、４つの燃焼室が形成され、それぞれの燃焼室に吸排気ポート２、３及び点火プラグ穴４が設けられている。なお、４つの燃焼室について、それぞれに連通する４つの吸気ポート２に、Ｎｏ．１からＮｏ．４の符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a main part of the cylinder head 1 of the engine according to the present embodiment as viewed from above, that is, from the opposite side of the combustion chamber. Referring to FIG. 1, the engine is a water-cooled multi-cylinder engine. A cylinder head 1 is formed with combustion chambers facing cylinder bores of a cylinder block (not shown). , The intake port 2 and the exhaust port 3 communicate with each other, and a spark plug hole 4 for attaching a spark plug is provided. In the present embodiment, four combustion chambers are formed in the cylinder head 1 corresponding to four cylinder bores arranged in series in a cylinder block (including one bank of a V-type engine). Intake and exhaust ports 2 and 3 and a spark plug hole 4 are provided. For the four combustion chambers, no. 1 to No. Reference numeral 4 is attached.

吸気ポート２及び排気ポート３は、互いに対向するようにクロスフロー配置とされている。そして、吸気ポート２は、先端側が二股に分岐して２つのポート２Ａ、２Ｂが燃焼室に連通し、それぞれのポート２Ａ、２Ｂには、吸気バルブのバルブガイドが圧入されるバルブガイド取付穴５Ａ、５Ｂが形成されている。さらに、吸気ポート２の分岐部の上流部には、燃料噴射弁を取付けるためのボス部６が形成されている。また、排気ポート４も先端側が二股に分岐して２つのポート３Ａ、３Ｂが燃焼室に連通し、それぞれのポート３Ａ、３Ｂに排気バルブのバルブガイドを圧入するためのバルブガイド取付穴７Ａ、７Ｂが形成されている。そして、燃焼室の中央部、すなわち、二股に分岐した吸気ポート２及び排気ポート３の４つのポート２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ間の中央部に点火プラグ穴４が配置されている。 The intake port 2 and the exhaust port 3 have a cross flow arrangement so as to face each other. The intake port 2 has a bifurcated front end, and the two ports 2A and 2B communicate with the combustion chamber. The valve guide mounting hole 5A into which the valve guide of the intake valve is press-fitted into each port 2A and 2B. 5B are formed. Furthermore, a boss portion 6 for attaching a fuel injection valve is formed in the upstream portion of the branch portion of the intake port 2. Further, the exhaust port 4 also has a bifurcated front end, and the two ports 3A and 3B communicate with the combustion chamber, and valve guide mounting holes 7A and 7B for press-fitting the exhaust valve guide into the respective ports 3A and 3B. Is formed. An ignition plug hole 4 is disposed in the center of the combustion chamber, that is, in the center between the four ports 2A, 2B, 3A, and 3B of the intake port 2 and the exhaust port 3 that are bifurcated.

シリンダヘッド１は、アルミニウム合金鋳物であり、燃焼室の上部付近に、冷却水通路として、第１パイプ部材８、第２パイプ部材９及び第３パイプ部材１０の３つのパイプ状部材が鋳包まれている。第１、第２及び第３パイプ部材８、９、１０（パイプ部材）は、所定の形状に成形されたパイプ状部材を鋳造型のキャビティ内の所定位置にセットし、キャビティ内に溶湯を充填することにより、シリンダヘッド１の内部に鋳包まれて一体化される。 The cylinder head 1 is an aluminum alloy casting, and three pipe-like members, a first pipe member 8, a second pipe member 9, and a third pipe member 10, are cast in the vicinity of the upper portion of the combustion chamber as a cooling water passage. ing. The first, second and third pipe members 8, 9, 10 (pipe members) are set in predetermined positions in the casting mold cavity and filled with molten metal in the cavity of the casting mold. By doing so, the cylinder head 1 is cast and integrated.

第１パイプ部材８は、シリンダヘッド１の冷却水流路の上流側となるＮｏ．１燃焼室側の端部の中央部から点火プラグ穴４の近傍を通り、吸気ポート２の２つのポート２Ａ、２Ｂ間に挿入され、さらに、ポート２Ｂの下側を通り、隣接するＮｏ．２燃焼室のポート２Ａの下側へ延びている。そして、そのポート２Ａ、２Ｂ間に挿入され、Ｎｏ．２燃焼室の中央部の点火プラグ穴４の近傍を通り、隣接するＮｏ．３燃焼室の中央へ向かって延びている。さらに、これと同様の経路でＮｏ．３燃焼室からＮｏ．４燃焼室を通って、シリンダヘッド１の冷却水流路の下流側の端部へ延びている。 The first pipe member 8 is a No. 1 pipe located upstream of the coolant flow path of the cylinder head 1. No. 1 is inserted between the two ports 2A and 2B of the intake port 2 from the center of the end portion on the combustion chamber side, passes through the vicinity of the spark plug hole 4, and further passes through the lower side of the port 2B. 2 extends below the port 2A of the combustion chamber. And it is inserted between the ports 2A and 2B. No. 2 passes through the vicinity of the spark plug hole 4 in the center of the combustion chamber and is adjacent to 3 extends toward the center of the combustion chamber. Further, in the same route, no. No. 3 from the combustion chamber 4 passes through the combustion chamber and extends to the downstream end of the cooling water flow path of the cylinder head 1.

第２パイプ部材９は、上述の第１パイプ部材８に対して、点火プラグ穴４を挟んで、ほぼ対称に配置されている。すなわち、Ｎｏ．１燃焼室側の端部の中央部から、点火プラグ穴４の近傍を通り、排気ポート３の２つのポート３Ａ、３Ｂ間に挿入され、ポート３Ｂの下側を通って隣接するＮｏ．２燃焼室のポート３Ａの下側へ延びている。そして、そのポート３Ａ、３Ｂ間に挿入され、Ｎｏ．２燃焼室の中央部の点火プラグ穴４の近傍を通り、隣接するＮｏ．３燃焼室中央へ向かって延びる。さらに、これと同様の経路でＮｏ．３燃焼室からＮｏ．４燃焼室を通って、シリンダヘッド１の冷却水流路の下流側の端部へ延びている。 The second pipe member 9 is disposed substantially symmetrically with respect to the first pipe member 8 with the spark plug hole 4 interposed therebetween. That is, no. No. 1 is inserted between the two ports 3A, 3B of the exhaust port 3 through the vicinity of the spark plug hole 4 from the center of the end portion on the combustion chamber side, and is adjacent to the lower side of the port 3B. 2 extends below the port 3A of the combustion chamber. And it is inserted between the ports 3A and 3B. No. 2 passes through the vicinity of the spark plug hole 4 in the center of the combustion chamber and is adjacent to 3 Extends toward the center of the combustion chamber. Further, in the same route, no. No. 3 from the combustion chamber 4 passes through the combustion chamber and extends to the downstream end of the cooling water flow path of the cylinder head 1.

また、第３パイプ部材１０は、上述の第２パイプ部材９に対して、排気ポート３のポート３Ａ、３Ｂを挟んで、ほぼ対称に配置されている。すなわち、Ｎｏ．１燃焼室側の端部の排気ポート３のポート３Ａの下側から、そのポート３Ａ、３Ｂ間に挿入され、プラグ穴４の近傍を通り、隣接するＮｏ．２燃焼室中央へ向かって延びている。そして、その点火プラグ穴４の近傍を通り、排気ポート３のポート３Ａ、３Ｂ間に挿入され、ポート３Ｂの下側を通って、隣接するＮｏ．３燃焼室の排気ポート３のポート３Ａの下側へ延びている。さらに、これと同様の経路でＮｏ．３燃焼室からＮｏ．４燃焼室を通って、シリンダヘッド１の冷却水流路の下流側の端部へ延びている。このとき、第２パイプ部材９と第３パイプ部材１０とは、排気ポート３のポート３Ａ、３Ｂ間で交差している。 The third pipe member 10 is disposed substantially symmetrically with respect to the above-described second pipe member 9 with the ports 3A and 3B of the exhaust port 3 interposed therebetween. That is, no. No. 1 is inserted between the ports 3A and 3B from the lower side of the port 3A of the exhaust port 3 at the end on the combustion chamber side, passes through the vicinity of the plug hole 4, and is adjacent to the No. 1 port. 2 Extends toward the center of the combustion chamber. Then, it passes through the vicinity of the spark plug hole 4, is inserted between the ports 3A and 3B of the exhaust port 3, passes through the lower side of the port 3B, and is adjacent to the No. 1 port. 3 extends to the lower side of the port 3A of the exhaust port 3 of the combustion chamber. Further, in the same route, no. No. 3 from the combustion chamber 4 extends through the combustion chamber to the downstream end of the cooling water flow path of the cylinder head 1. At this time, the second pipe member 9 and the third pipe member 10 intersect between the ports 3 A and 3 B of the exhaust port 3.

そして、第１、第２及び第３パイプ部材８、９、１０の上流側は、シリンダブロックのウォータジャケット等を介してウォータポンプ等の冷却水供給源の吐出側に接続され、また、下流側は、ヒータユニット、ラジエータ等を介して冷却水供給源の吸込み側に接続される。 The upstream side of the first, second and third pipe members 8, 9, 10 is connected to the discharge side of a cooling water supply source such as a water pump via the water jacket of the cylinder block, etc. Is connected to the suction side of the cooling water supply source via a heater unit, a radiator and the like.

このように、シリンダヘッド１に第１、第２及び第３パイプ部材８、９、１０を鋳包んで、これらによって冷却水通路を形成するので、従来のウォータジャケット中子が不要となり、シリンダヘッドの製造工程の簡素化及び砂中子の破損による鋳造不具合を低減することができる。 In this way, the first, second and third pipe members 8, 9, 10 are cast into the cylinder head 1 to form the cooling water passage, thereby eliminating the need for a conventional water jacket core. The casting process due to simplification of the manufacturing process and breakage of the sand core can be reduced.

また、シリンダヘッド１の冷却部位毎にその温度条件に応じて、第１、第２及び第３パイプ部材８、９、１０の形状、径、配管経路及び冷却水の流量を適宜設定することにより、適切な冷却を行なってエンジンの性能を向上させることができる。図１に示す例では、燃焼室の比較的低温となる吸気ポート２側を単一の第１パイプ部材８によって冷却し、高温となる排気ポート３側を２つの第２及び第３パイプ部材９、１０によって冷却している。 In addition, by appropriately setting the shape, diameter, piping path, and cooling water flow rate of the first, second, and third pipe members 8, 9, and 10 according to the temperature condition for each cooling part of the cylinder head 1. Appropriate cooling can be performed to improve engine performance. In the example shown in FIG. 1, the intake port 2 side at a relatively low temperature in the combustion chamber is cooled by a single first pipe member 8, and the exhaust port 3 side at a high temperature is provided with two second and third pipe members 9. 10 is cooling.

次に、本発明の第２実施形態について、図２及び図３を参照して説明する。なお、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, with respect to the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same part, and only a different part is demonstrated in detail.

図２に示すように、本実施形態に係るシリンダヘッド１Ａでは、第１パイプ部材８は、図２中に破線矢印で示すように、上流側がＮｏ．１及びＮｏ．２燃焼室の吸気ポート２のポート２Ａ、２Ｂの下側を通っており、また、第２パイプ部材９は、図２中に実線矢印で示すように、下流側がＮｏ．３及びＮｏ．４燃焼室の吸気ポート２のポート２Ａ、２Ｂの下側を通って延びている。 As shown in FIG. 2, in the cylinder head 1 A according to the present embodiment, the upstream side of the first pipe member 8 is No. 1 as indicated by a broken line arrow in FIG. 2. 1 and no. 2 passes through the lower side of the ports 2A and 2B of the intake port 2 of the combustion chamber, and the second pipe member 9 has a downstream side of No. 2 as indicated by a solid arrow in FIG. 3 and no. 4 extends below the ports 2A, 2B of the intake port 2 of the combustion chamber.

これにより、第１パイプ部材８は、その上流側がＮｏ．１及びＮｏ．２燃焼室の吸気ポート２側を通り、下流側がＮｏ．３及び４燃焼室の排気側を通るように配索されているので、第１パイプ部材８を流れる冷却水は、より高温のＮｏ．３及びＮｏ．４燃焼室を主に冷却することになる。一方、第２パイプ９は、その上流側がＮｏ．１及びＮｏ．２燃焼室の排気ポート３側をとおり、下流側がＮｏ．３及びＮｏ．４燃焼室の吸気ポート２側を通るように配索されているので、第２パイプ部材８を流れる冷却水は、より高温のＮｏ．１及びＮｏ．２燃焼室を主に冷却することになる。これにより、第１パイプ部材８と第２パイプ部材９とによってＮｏ．１及びＮｏ．２燃焼室とＮｏ．３及びＮｏ．４燃焼室とをそれぞれ冷却して、その温度を調整することが可能になるので、気筒間の燃焼室の温度差を調整してエンジン性能を向上させることができる。 Thereby, as for the 1st pipe member 8, the upstream is No. 1 and no. 2 Passes the intake port 2 side of the combustion chamber and the downstream side is No.2. Since it is routed so as to pass through the exhaust side of the combustion chambers 3 and 4, the cooling water flowing through the first pipe member 8 is heated at a higher temperature. 3 and no. The four combustion chambers are mainly cooled. On the other hand, as for the 2nd pipe 9, the upstream is No. 1 and no. 2 Pass through the exhaust port 3 side of the combustion chamber and the downstream side is No. 3 and no. 4 is arranged so as to pass through the intake port 2 side of the combustion chamber 4, the cooling water flowing through the second pipe member 8 has a higher temperature of No. 4. 1 and no. 2 The combustion chamber is mainly cooled. As a result, the first pipe member 8 and the second pipe member 9 make the No. 1 and no. 2 combustion chamber and No. 2 3 and no. Since it is possible to cool the four combustion chambers and adjust their temperatures, it is possible to improve the engine performance by adjusting the temperature difference of the combustion chambers between the cylinders.

このとき、図３に示すように、第１、第２及び第３パイプ部材８、９、１０のそれぞれの直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を適当に設定して、冷却水の流量を調整することにより、気筒間の燃焼室の温度を均一に調整することができる。 At this time, as shown in FIG. 3, by appropriately setting the diameters D1, D2, and D3 of the first, second, and third pipe members 8, 9, and 10, and adjusting the flow rate of the cooling water, The temperature of the combustion chamber between the cylinders can be adjusted uniformly.

次に本発明の第３実施形態について、図４乃至図６、図８及び図１０を参照して説明する。なお、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6, 8 and 10. FIG. In addition, with respect to the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same part, and only a different part is demonstrated in detail.

本実施形態に係るシリンダヘッド１Ｂでは、４つの吸気ポート２のポート２Ａ、２Ｂの下側に略直線状の吸気側パイプ部材１１が設けられ、また、４つの排気ポート３のポート３Ａ、３Ｂの下側に略直線状の排気側パイプ部材１２が設けられている。そして、各燃焼室毎（各気筒毎）に、吸気側パイプ部材１１と排気側パイプ部材１２とが二股に分岐した中間パイプ部材１３によって接続されている。中間パイプ部材１３は、集合した基端側が排気ポート３のポート３Ａ、３Ｂ間を通って排気側パイプ部材１２に接続し、先端側が点火プラグ穴４の手前で二股に分岐して吸気ポート２の２つのポート２Ａ、２Ｂの両側部近傍を通って吸気側パイプ部材１１に接続している。 In the cylinder head 1B according to the present embodiment, substantially straight intake side pipe members 11 are provided below the ports 2A, 2B of the four intake ports 2, and the ports 3A, 3B of the four exhaust ports 3 are provided. A substantially straight exhaust-side pipe member 12 is provided on the lower side. And, for each combustion chamber (each cylinder), the intake side pipe member 11 and the exhaust side pipe member 12 are connected by an intermediate pipe member 13 branched into two branches. The intermediate pipe member 13 is connected to the exhaust side pipe member 12 at the gathered proximal end through the ports 3A and 3B of the exhaust port 3, and the distal end side is bifurcated in front of the spark plug hole 4 so that the intake port 2 The two ports 2A and 2B are connected to the intake side pipe member 11 through the vicinity of both side portions.

排気側パイプ部材１２の上流側は、冷却水供給源の吐出側に接続され、下流側の端部は閉じている。また、吸気側パイプ部材１１の上流側は、開閉弁１４を介して冷却水供給源の吐出側に接続され、下流側は、冷却水供給源の吸込み側に接続されている。 The upstream side of the exhaust side pipe member 12 is connected to the discharge side of the cooling water supply source, and the downstream end is closed. Further, the upstream side of the intake side pipe member 11 is connected to the discharge side of the cooling water supply source via the on-off valve 14, and the downstream side is connected to the suction side of the cooling water supply source.

これにより、開閉弁１４を閉じると、図６に示すように、冷却水供給源から供給される冷却水は、排気側パイプ部材１２から各気筒の中間パイプ部材１３を通って吸気側パイプ部材１１へ流れ、吸気側パイプ部材１１から冷却水供給源の吸込み側へ循環する。このとき、冷却水は、排気側パイプ部材１２、中間パイプ部材１３及び吸気側パイプ部材１１を流れ、燃焼室壁全体を冷却することになり、冷却能力が最大となる。 Thereby, when the on-off valve 14 is closed, as shown in FIG. 6, the cooling water supplied from the cooling water supply source passes through the intermediate pipe member 13 of each cylinder from the exhaust side pipe member 12 and the intake side pipe member 11. And circulates from the intake side pipe member 11 to the suction side of the cooling water supply source. At this time, the cooling water flows through the exhaust side pipe member 12, the intermediate pipe member 13, and the intake side pipe member 11, and cools the entire combustion chamber wall, thereby maximizing the cooling capacity.

また、開閉弁１４を開くと、図５に示すように、冷却水供給源から供給される冷却水は、排気側パイプ部材１２及び中間パイプ部材１３をバイパスして、吸気側パイプ部材１１から冷却水供給源の吸込み側へ循環する。このとき、排気側パイプ部材１２及び中間パイプ部材１３では、冷却水が滞留した状態となる。そして、冷却水は、主に燃焼室壁の吸気ポート２側の一部のみを冷却することになり、冷却能力が低下する。このように、開閉弁１４を開閉して、冷却水の流路を切換えることにより、冷却能力を調整することができる。 When the on-off valve 14 is opened, the cooling water supplied from the cooling water supply source is cooled from the intake side pipe member 11 by bypassing the exhaust side pipe member 12 and the intermediate pipe member 13 as shown in FIG. Circulate to the suction side of the water supply. At this time, the exhaust side pipe member 12 and the intermediate pipe member 13 are in a state where the cooling water stays. Then, the cooling water mainly cools only a part of the combustion chamber wall on the intake port 2 side, and the cooling capacity is reduced. Thus, the cooling capacity can be adjusted by opening and closing the on-off valve 14 and switching the flow path of the cooling water.

そして、エンジンコントローラによってエンジン負荷に応じて開閉弁１４の開閉を制御し、暖機運転時及びエンジン負荷が小さいとき（部分負荷）、開閉弁１４を開いて冷却能力を低下させて燃焼室壁温度を上昇させ、また、エンジン負荷が大きいとき（全負荷）、開閉弁１４を閉じて冷却能力を高め、燃焼室壁温度を低下させることにより、暖機の促進及び燃焼室壁温度の最適化を行なってエンジン性能を高めることができる。 Then, the opening / closing of the on-off valve 14 is controlled by the engine controller according to the engine load. When the engine is warmed up or when the engine load is small (partial load), the on-off valve 14 is opened to lower the cooling capacity and the combustion chamber wall temperature When the engine load is large (full load), the on-off valve 14 is closed to increase the cooling capacity and reduce the combustion chamber wall temperature, thereby promoting warm-up and optimizing the combustion chamber wall temperature. Can improve the engine performance.

次に、図８を参照して、エンジンコントローラによる開閉弁１４の制御フローについて説明する。図８を参照して、ステップＳ１でエンジンを始動し、ステップＳ２で、開閉弁１４を開き、ステップＳ３で、各種センサ、スイッチ等の出力及び状態に基づき、アクセルペダルの踏込み量、スロットル開度、冷却水温度等の燃焼室壁温度の変化に対応するパラメータを監視する。そして、ステップＳ４で、このパラメータに基づき、燃焼室壁温度を判断し、燃焼室壁温度が目標温度未満の場合、ステップＳ２に戻って開閉弁１４を開き、目標温度以上の場合、開閉弁１４を閉じてステップＳ５で開閉弁１４を閉じてステップＳ３に戻る。 Next, a control flow of the on-off valve 14 by the engine controller will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 8, the engine is started in step S1, the on-off valve 14 is opened in step S2, and the depression amount of the accelerator pedal, the throttle opening degree are determined in step S3 based on the outputs and states of various sensors and switches. Monitoring parameters corresponding to changes in the temperature of the combustion chamber wall such as the cooling water temperature. In step S4, the combustion chamber wall temperature is determined on the basis of this parameter. If the combustion chamber wall temperature is lower than the target temperature, the process returns to step S2 to open the on-off valve 14. Is closed, the on-off valve 14 is closed in step S5, and the process returns to step S3.

これにより、エンジン負荷に応じて開閉弁１４を開閉し、燃焼室壁温度を調整して最適化することができ、エンジン性能を高めることができる。本実施形態を適用したエンジンの燃焼室壁の温度分布を図１０に示す。図１０（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ全負荷時及び部分負荷時の燃焼室壁各部の温度分布を示す。図１０を参照すると、本実施形態のもの（実線）は、従来のもの（破線）に対して、全負荷時（Ａ）においては、燃焼室壁各部の温度がいずれも低く抑えられており、また、部分負荷時（Ｂ）においては、燃焼室壁各部の温度がいずれも適度に高められていることが分かる。 Thereby, the on-off valve 14 can be opened and closed according to the engine load, the combustion chamber wall temperature can be adjusted and optimized, and the engine performance can be enhanced. FIG. 10 shows the temperature distribution of the combustion chamber wall of the engine to which this embodiment is applied. FIGS. 10A and 10B show the temperature distribution of each part of the combustion chamber wall at full load and partial load, respectively. Referring to FIG. 10, in the present embodiment (solid line), the temperature of each part of the combustion chamber wall is suppressed to be lower at full load (A) than the conventional one (broken line). It can also be seen that at the partial load (B), the temperature of each part of the combustion chamber wall is moderately increased.

次に、本発明の第４実施形態について図７及び図９を参照して説明する。なお、上記実施形態３に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part with respect to the said Embodiment 3, and only a different part is demonstrated in detail.

図７に示すように、本実施形態に係るシリンダヘッド１Ｃでは、冷却水供給源から吸気側パイプ部材１１及び排気側パイプ部材１２に冷却水を供給する管路に流量制御弁１５が設けられている。そして、エンジンコントローラにより、エンジンの負荷状態の応じて流量制御弁１５による冷却水の制御流量を調整し、暖機運転時及びエンジン負荷が小さいとき（部分負荷）、流量を絞って冷却能力を低下させて燃焼室壁温度を上昇させ、また、エンジン負荷が大きいとき（全負荷）、流量を増大させて冷却能力を高め、燃焼室壁温度を低下させることにより、暖機の促進及び燃焼室壁温度の最適化を行なってエンジン性能を高めることができる。 As shown in FIG. 7, in the cylinder head 1 C according to the present embodiment, a flow rate control valve 15 is provided in a pipeline that supplies cooling water from the cooling water supply source to the intake side pipe member 11 and the exhaust side pipe member 12. Yes. Then, the engine controller adjusts the control flow rate of the cooling water by the flow rate control valve 15 according to the engine load state, and reduces the cooling capacity by reducing the flow rate during warm-up operation and when the engine load is small (partial load). To increase the combustion chamber wall temperature, and when the engine load is large (full load), increase the flow rate to increase the cooling capacity and decrease the combustion chamber wall temperature, thereby promoting warm-up and combustion chamber wall The engine performance can be improved by optimizing the temperature.

次に、図９を参照して、エンジンコントローラによる開閉弁１４及び流量制御弁１５のの制御フローについて説明する。図９を参照して、ステップＳ１でエンジンを始動し、ステップＳ２で流量制御弁１５の流量を絞り、ステップＳ３で開閉弁１４を開き、ステップＳ４で冷却水温度をチェックする。冷却水温度が目標温度未満の場合、ステップＳ２に戻り、目標温度以上の場合、ステップＳ５に進む。 Next, a control flow of the on-off valve 14 and the flow control valve 15 by the engine controller will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 9, the engine is started in step S1, the flow rate of flow control valve 15 is throttled in step S2, opening / closing valve 14 is opened in step S3, and the coolant temperature is checked in step S4. When the cooling water temperature is lower than the target temperature, the process returns to step S2, and when the cooling water temperature is equal to or higher than the target temperature, the process proceeds to step S5.

ステップＳ５で各種センサ、スイッチ等の出力及び状態に基づき、アクセルペダルの踏込み量、スロットル開度、冷却水温度等の燃焼室壁温度の変化に対応するパラメータを監視する。そして、ステップＳ６で、このパラメータに基づき、燃焼室壁温度を判断し、燃焼室壁温度が目標温度未満の場合、ステップＳ６−１で開閉弁１４を開いて、ステップＳ５に戻り、目標温度以上の場合、ステップＳ７で流量制御弁１５の制御流量によって燃焼室壁温度を目標温度に調整し、ステップＳ８で、燃焼室壁温度及び流量制御弁１５の制御流量をチェックする。そして、流量制御弁１５の制御流量が最大流量に達するまでは、流量制御弁１５の流量によって燃焼室壁温度を調整し、流量制御弁１５の制御流量が最大流量に達した後は、ステップＳ９で開閉弁１４を閉じてステップＳ５に戻る。 In step S5, parameters corresponding to changes in the combustion chamber wall temperature such as the accelerator pedal depression amount, throttle opening, and cooling water temperature are monitored based on the outputs and states of various sensors and switches. In step S6, the combustion chamber wall temperature is determined on the basis of this parameter. If the combustion chamber wall temperature is lower than the target temperature, the on-off valve 14 is opened in step S6-1, and the process returns to step S5. In this case, the combustion chamber wall temperature is adjusted to the target temperature by the control flow rate of the flow rate control valve 15 in step S7, and the combustion chamber wall temperature and the control flow rate of the flow rate control valve 15 are checked in step S8. Then, until the control flow rate of the flow rate control valve 15 reaches the maximum flow rate, the combustion chamber wall temperature is adjusted by the flow rate of the flow rate control valve 15, and after the control flow rate of the flow rate control valve 15 reaches the maximum flow rate, step S9. Then the on-off valve 14 is closed and the process returns to step S5.

これにより、開閉弁１４の開閉及び流量制御弁１５の流量制御によって、暖機を促進し、また、燃焼室壁温度を最適化して、エンジン性能を高めることができる。 Thus, the engine performance can be improved by opening / closing the on-off valve 14 and controlling the flow rate of the flow control valve 15 to promote warm-up and optimizing the combustion chamber wall temperature.

１シリンダヘッド、８第１パイプ部材（パイプ部材）、９第２パイプ部材（パイプ部材）、１０第３パイプ部材（パイプ部材） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder head, 8 1st pipe member (pipe member), 9 2nd pipe member (pipe member), 10 3rd pipe member (pipe member)

Claims

シリンダヘッドの内部に複数のパイプ部材を鋳包んで冷却水通路を形成し、前記複数のパイプ部材によって冷却部位毎に冷却を行なうことを特徴とするシリンダヘッド。 A cylinder head, wherein a cooling water passage is formed by casting a plurality of pipe members inside a cylinder head, and cooling is performed for each cooling region by the plurality of pipe members.

弁手段によって前記複数のパイプ部材に供給する冷却水の経路を切換えることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。 2. The cylinder head according to claim 1, wherein a path of cooling water supplied to the plurality of pipe members is switched by a valve means.

流量制御手段によって前記複数のパイプ部材に供給する冷却水の流量を制御することを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッド。 The cylinder head according to claim 2, wherein the flow rate of the cooling water supplied to the plurality of pipe members is controlled by a flow rate control means.