JP2013072364A - シリンダヘッド冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気ポートの形状の最適化と強度保持が図れるようにする。
【解決手段】複数の吸気ポート２ａ，２ｂを取り囲む吸気通路壁６ａ，６ｂと複数の排気ポート３ａ，３ｂを取り囲む排気通路壁７ａ，７ｂとの間にウォータジャケット４が形成されたシリンダヘッド冷却構造であって、複数の吸気ポート２ａ，２ｂの相互間に中実部１１を有して複数の吸気ポート２ａ，２ｂを一体に取り囲む吸気ポート包囲壁１２を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明はシリンダヘッド冷却構造に関するものである。

ディーゼルエンジンのシリンダブロックに締結されて燃焼室の一部を構成するシリンダヘッドは、給排気系、動弁系、及び燃料噴射系などが付帯する複雑な形状の部品である。
前記シリンダヘッドの内部には、冷却水が流通する空隙からなるウォータジャケットが形成してあり、シリンダからの熱によって加熱される高温部位を冷却するようになっている（例えば、特許文献１、２参照）。

図２は従来のシリンダヘッドの一例を示す切断側面図、図３は図２をＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見たウォータジャケットの平面図であり、図中、１はシリンダヘッド、２（２ａ，２ｂ）は吸気ポート、３（３ａ，３ｂ）は排気ポート、４は冷却構造を構成するウォータジャケット、５は燃焼室、６ａ，６ｂは吸気通路壁、７ａ，７ｂは排気通路壁、８ａは吸気ポート２ａ，２ｂ及び排気ポート３ａ，３ｂの中心部に設けられるインジェクタ開口８を取り囲むインジェクタ周囲壁を表わしている。

図３のシリンダヘッド冷却構造が適用されるディーゼルエンジンは、１気筒あたりの弁配置が吸気２弁・排気２弁の４弁式となっている。そして、前記吸気通路壁６ａ，６ｂは、吸気ポート２ａ，２ｂ及び吸気弁（図示せず）の弁体部分を周方向に取り囲んでおり、又、排気通路壁７ａ，７ｂは、前記排気ポート３ａ，３ｂ及び排気弁（図示せず）の弁体部分を周方向に取り囲んでいる。

シリンダヘッド１の一方の所定位置には、シリンダブロックからの冷却水Ｗをウォータジャケット４へ送給するための冷却水入口９，１０が穿設されており、該冷却水入口９，１０からの冷却水Ｗは、通路壁６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂの相互間及びインジェクタ周囲壁８ａ周りの空隙へ向けて流れるようになっている。前記ウォータジャケット４は、複数設けられている燃焼室５（複数気筒）の夫々に対応して形成されている。

図３に示すシリンダヘッド冷却構造においては、冷却水入口９，１０からの冷却水Ｗはウォータジャケット４の空隙に流入し、矢印で示すように空隙を流動する間にシリンダヘッド１を全般的に冷却すると共に、燃焼面や排気通路などの高温部位を集中的に冷却する。

特開２００５−０６９０９５号公報 特開２００９−１１５０３１号公報

従来のシリンダヘッド冷却構造では、図３に示す如く、前記吸気ポート２ａ，２ｂ及び排気ポート３ａ，３ｂを独立して取り囲む吸気通路壁６ａ，６ｂ及び排気通路壁７ａ，７ｂを設けているため、吸気通路壁６ａ，６ｂ、排気通路壁７ａ，７ｂ及びインジェクタ周囲壁８ａの相互間の空隙が狭く、特に吸気通路壁６ａとインジェクタ周囲壁８ａとの間は狭い空隙Ｘとなっている。尚、図３においては、前記吸気通路壁６ｂとインジェクタ周囲壁８ａとは一体に形成した場合を示している。

更に、前記吸気通路壁６ａとインジェクタ周囲壁８ａとの間に前記したような狭い空隙Ｘを設けるために、前記吸気ポート２ａは一部が凹んだ歪んだ形状となっている。

しかし、前記したように、吸気通路壁６ａとインジェクタ周囲壁８ａとの間に狭い空隙Ｘを設けるために、吸気ポート２ａの一部を凹ませた歪んだ形状としているので、吸気抵抗が増加して吸気効率が低下するという問題がある。近年の高Ｐｍａｘ（筒内最高圧力）に対応したコンパクトなエンジンとするために、吸気圧力を高めることが要求されているが、前記吸気ポート２ａの形状では吸気圧力を高めた場合に吸気効率の低下が著しくなる可能性がある。

更に、吸気圧力を高めることに伴って、シリンダヘッド１における吸気ポート２ａ周りの強度を高める必要があるが、前記したように、狭い空隙Ｘを確保するために吸気ポート２ａを取り囲む吸気通路壁６ａの厚さが薄くなってしまい、そのために十分な吸気ポート２ａ周りの強度が保持できないという問題がある。

又、前記したように、吸気通路壁６ａ，６ｂ及び排気通路壁７ａ，７ｂを独立して設けているために、吸気通路壁６ａ，６ｂ及び排気通路壁７ａ，７ｂの間に形成される空隙の全体容積が大きくなり、そのために、シリンダヘッド１の鋳造後に内部に残る鋳砂量が増加し、鋳砂の除去作業が大変になる問題がある。

更に、前記吸気通路壁６ａとインジェクタ周囲壁８ａとの間の狭い空隙Ｘに残った鋳砂の除去作業は非常に困難となる問題がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、吸気ポートの形状の最適化と強度保持が図れるようにしたシリンダヘッド冷却構造を提供しようとするものである。

本発明は、複数の吸気ポートを取り囲む吸気通路壁と複数の排気ポートを取り囲む排気通路壁との間にウォータジャケットが形成されたシリンダヘッド冷却構造であって、複数の吸気ポートの相互間に中実部を有して複数の吸気ポートを一体に取り囲む吸気ポート包囲壁を形成したことを特徴とする。

而して、上記シリンダヘッド冷却構造においては、複数の吸気ポートの相互間に中実部を有して複数の吸気ポートを一体に取り囲む吸気ポート包囲壁を形成したので、ウォータジャケットに供給された冷却水は、前記吸気ポート包囲壁に沿って流れ、吸気ポート包囲壁を介して複数の吸気ポート周りを冷却する。前記吸気ポート包囲壁を設けたことにより、吸気ポートの形状を自由に選定して最適な形状とすることができ、更に、吸気ポート周りの強度を高めることができる。

上記シリンダヘッド冷却構造において、前記吸気ポート包囲壁が、インジェクタ周囲壁を一体に形成していることは好ましい。

本発明のシリンダヘッド冷却構造によれば、吸気ポート包囲壁を設けたことにより、吸気ポートを最適な形状として吸気効率を高めることができ、更に、前記吸気ポート包囲壁によって吸気ポート周りの強度を大幅に高められるという優れた効果を奏し得る。

又、従来に比して、吸気通路壁及び排気通路壁の間に形成される空隙の全体容積を減少することができ、且つ、従来有していた狭い空隙も省略できるため、シリンダヘッドの鋳造後に内部に残った鋳砂を除去するための作業を容易にできる効果がある。

本発明のシリンダヘッド冷却構造の一実施例を示す切断平面図である。 従来のシリンダヘッドの一例を示す切断側面図である。 図２をＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た従来のウォータジャケットの平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１は本発明のシリンダヘッド冷却構造の一例を示す切断平面図である。従来においては図３に示したように、シリンダヘッド１に備えた複数の吸気ポート２ａ，２ｂ及び複数の排気ポート３ａ，３ｂを夫々別個に取り囲む吸気通路壁６ａ，６ｂ及び排気通路壁７ａ，７ｂを設けて、それらの間に形成される狭い空隙Ｘなどの空隙によってウォータジャケット４を形成していたのに対し、本発明では、図１に示す如く、複数の吸気ポート２ａ，２ｂの相互間に中実部１１を備えて複数の吸気ポート２ａ，２ｂを一体に取り囲むようにした吸気ポート包囲壁１２を設けている。

即ち、従来では、シリンダヘッド１では平面方向全体にウォータジャケット４を設けて冷却することが必要と考えられていたが、排気ガスが通る排気ポート２ａ，２ｂ周りの温度に比して吸気ガスが通る吸気ポート３ａ，３ｂ周りの温度は低いため、吸気ポート２ａ，２ｂ周りにはウォータジャケット４を接近して設けなくても問題が生じないことが判明した。このため、本発明では、前記した如く、複数の吸気ポート２ａ，２ｂの相互間に中実部１１を備えて複数の吸気ポート２ａ，２ｂを一体に取り囲む吸気ポート包囲壁１２を設け、吸気ポート２ａ，２ｂ周りを１つの吸気ポート包囲壁１２によって冷却するようにした。

このとき、前記吸気ポート包囲壁１２は、インジェクタ周囲壁８ａを一体に形成することにより、インジェクタ開口８も一緒に冷却することができる。

次に、上記実施例の作動を説明する。

図１に示す如く、複数の吸気ポート２ａ，２ｂの相互間に中実部１１を有して複数の吸気ポート２ａ，２ｂを一体に取り囲む吸気ポート包囲壁１２を形成したので、ウォータジャケット４に供給された冷却水Ｗは、前記吸気ポート包囲壁１２に沿って流れ、この冷却水Ｗにより吸気ポート包囲壁１２を介して吸気ポート２ａ，２ｂ周りが冷却される。又、吸気ポート包囲壁１２がインジェクタ周囲壁８ａを一体に形成している場合には、インジェクタ開口８周りも一緒に冷却される。

前記したように、吸気ポート包囲壁１２を設けたことにより、吸気ポート２ａ，２ｂの形状を自由に設計することができ、よって吸気ポート２ａ，２ｂを最適な形状とすることができる。この結果、吸気効率が向上し、排ガス・燃費の向上を図ることができる。

更に、前記吸気ポート包囲壁１２によってシリンダヘッド１の強度が高められるので、吸気圧力が高められた場合にも、吸気ポート２ａ，２ｂ周りの強度を十分高く保持することができる。

又、従来に比して、吸気通路壁６ａ，６ｂ及び排気通路壁７ａ，７ｂの間に形成される空隙の全体容積を減少することができ、しかも、従来における狭い空隙Ｘも省略できるため、シリンダヘッド１の鋳造後に内部に残った鋳砂を除去するための作業が容易になる。

尚、本発明のシリンダヘッド冷却構造は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ シリンダヘッド
２ 吸気ポート
２ａ，２ｂ 吸気ポート
３ 排気ポート
３ａ，３ｂ 排気ポート
４ ウォータジャケット
６ａ，６ｂ 吸気通路壁
７ａ，７ｂ 排気通路壁
８ａ インジェクタ周囲壁
１１ 中実部
１２ 吸気ポート包囲壁

Claims (2)

1. 複数の吸気ポートを取り囲む吸気通路壁と複数の排気ポートを取り囲む排気通路壁との間にウォータジャケットが形成されたシリンダヘッド冷却構造であって、複数の吸気ポートの相互間に中実部を有して複数の吸気ポートを一体に取り囲む吸気ポート包囲壁を形成したことを特徴とするシリンダヘッド冷却構造。
2. 前記吸気ポート包囲壁が、インジェクタ周囲壁を一体に形成していることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド冷却構造。

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