JP4791305B2 - 水冷式多気筒エンジン - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッド内にクランク軸の軸線方向に冷却水を流す冷却水通路が形成された水冷式多気筒エンジンに関するものである。

従来のこの種の水冷式多気筒エンジンとしては、例えば特許文献１で開示されたものがある。この特許文献１に示された水冷式多気筒エンジンは、吸気弁と排気弁とを１気筒当たり２本ずつ備えている。これらの吸・排気弁が開閉する吸気ポートおよび排気ポートは、クランク軸の軸線方向から見てシリンダヘッドの一側部と他側部とに形成されている。

前記排気ポートは、気筒毎の上流部と、これらの上流部どうしを接続する合流部とによって構成されている。上流部は、燃焼室の天井壁からシリンダヘッドの一側部に向けて延びるように形成され、この一側部に形成された合流部に接続されている。合流部は、前記一側部においてクランク軸の軸線方向に延びるように形成されており、前記軸線方向の中央部においてシリンダヘッドの外側面に開口している。

また、この水冷式多気筒エンジンは、シリンダの軸線方向から見て燃焼室の中央近傍に点火プラグを装備している。この点火プラグは、シリンダヘッド内の冷却水通路中に設けられた筒状壁の内部に挿入され、燃焼室の天井壁に螺着されている。

前記冷却水通路は、前記吸気ポートを形成する壁と、排気ポートを形成する壁と、前記筒状壁とをそれぞれ囲むようにシリンダヘッド内に形成されている。この冷却水通路は、燃焼室の天井壁に沿ってクランク軸の軸線方向に延びるように形成された主冷却水通路と、前記排気ポート側において前記主冷却水通路と並ぶように形成された副冷却水通路とから構成されている。この副冷却水通路は、排気ポートを形成する壁の上側と下側とに前記合流部に沿って延びるように形成されており、主冷却水通路との間で冷却水が流入、流出するように構成されている。

主冷却水通路は、燃焼室の天井壁を含む底壁と、この底壁を挟んで燃焼室とは反対側に位置する上壁と、両側壁および前・後壁などにより囲まれた空間によって形成されている。この主冷却水通路の主冷却水入口は、シリンダヘッドにおけるクランク軸の軸線方向の一端部に形成され、冷却水出口は他端部に形成されている。前記主冷却水入口は、前記底壁に形成されてシリンダブロック内の冷却水通路に接続されており、この冷却水通路から冷却水が供給される。

また、主冷却水通路は、主冷却水入口と冷却水出口との間において、調整された流量をもってシリンダブロック側から冷却水が流入するように構成されている。すなわち、シリンダヘッドの冷却水通路内への冷却水は、主に前記主冷却水入口から流入し、他の入口から流入した冷却水と合流しながら、冷却水出口に向けてシリンダヘッドを縦断するように流れる。

前記底壁と上壁とは、クランク軸の軸線方向の一端側に位置するシリンダヘッドの前端部から前記軸線方向の他端側に位置する後端部に延びるように形成されている。
前記両側壁のうちクランク軸の軸線方向から見て一側方に位置する第１の側壁は、吸気ポートを形成する壁を含み、シリンダヘッドの一側部において前記底壁から前記上壁に延びている。
前記両側壁のうち他側方に位置する第２の側壁は、排気ポートを形成する壁を含み、クランク軸の軸線方向から見てシリンダヘッドの他側部において前記底壁から前記上壁に延びている。

前記前壁は、前記第１の側壁と第２の側壁の前端部どうしを接続するようにシリンダヘッドの前端部においてクランク軸の軸線方向とは交差する方向に延びている。前記後壁は、前記第１の側壁と第２の側壁の後端部どうしを接続するようにシリンダヘッドの後端部においてクランク軸の軸線方向とは交差する方向に延びている。

従来のこの種の水冷式多気筒エンジンにおいては、燃焼室の天井壁が相対的に高温になるために、この天井壁を冷却水によって冷却することが重要である。
特開２０００−１６１１３１号公報

しかしながら、上述した従来の水冷式多気筒エンジンにおいては、前記天井壁の温度が過度に高くなるおそれがあった。これは、排気ポートを形成する壁を冷却したことにより温度が上昇した冷却水が副冷却水通路から主冷却水通路に流入することが原因であると考えられる。すなわち、主冷却水通路内にシリンダボディ側から流入した相対的に温度が低い冷却水は、主冷却水通路内を下流側に向けて流れている間に副冷却水通路から主冷却水通路内に流入した相対的に温度が高い冷却水と混ざり合い、温度が高くなるからである。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、主冷却水通路内を流れる冷却水の温度を低下させ、燃焼室の天井壁を効率よく冷却できる水冷式多気筒エンジンを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る水冷式多気筒エンジンは、各気筒の排ガスを一箇所に集合させる構造の排気ポートが形成されたシリンダヘッドを備え、このシリンダヘッド内に冷却水をクランク軸の軸線方向へ流す冷却水通路が形成された水冷式多気筒エンジンにおいて、前記冷却水通路は、燃焼室の天井壁を通路底壁の一部としてクランク軸の軸線方向に延びる主冷却水通路と、前記排気ポート側において前記主冷却水通路と並ぶように形成された副冷却水通路とから構成され、前記シリンダヘッドには、主冷却水通路と副冷却水通路との上流側端部どうしを連通する上流側連通口と、主冷却水通路と副冷却水通路との下流側端部どうしを連通する下流側連通口と、前記通路底壁に立設され前記上流側連通口と下流側連通口との間で主冷却水通路と副冷却水通路とを仕切るようにクランク軸の軸線方向に延びる仕切壁とが形成され、前記シリンダヘッドには、さらに前記通路底壁を挟んで燃焼室とは反対側に位置する通路上壁が設けられ、この通路上壁における前記主冷却水通路と前記副冷却水通路との境界部分には、前記通路底壁に向けて突出するとともにクランク軸の軸線方向に延びる突条が設けられ、前記副冷却水通路は、排気ポートと隔壁とによって下部通路と上部通路とに分けられ、前記仕切壁は、前記上流側連通口と前記下流側連通口との間で前記副冷却水通路の前記下部通路と前記主冷却水通路とを仕切るものであり、前記上部通路における前記仕切壁と対応する部分は前記主冷却水通路と連通し、この連通部を通して主冷却水通路から冷却水の一部を前記上部通路に導く板を前記通路上壁に設けたものである。

請求項２に記載した発明に係る水冷式多気筒エンジンは、請求項１に記載した水冷式多気筒エンジンにおいて、排気ポートは、気筒毎の上流部と、これらの上流部どうしを接続する合流部とによって構成され、前記合流部は、クランク軸の軸線方向に延びるように形成され、かつ前記軸線方向の一端部においてシリンダヘッドの側面に開口し、副冷却水通路は、前記合流部を形成する壁に一体に形成されて前記軸線方向に延びる外側壁と主冷却水通路との間に形成されているものである。

本発明によれば、主冷却水通路と副冷却水通路とは、上流側連通口と下流側連通口との間において仕切壁によって仕切られるようになり、主冷却水通路の中間部において副冷却水通路内から冷却水が流入するのを仕切壁によって防ぐことができる。したがって、本発明によれば、主冷却水通路内の全域にわたって相対的に温度が低い冷却水を流すことができ、燃焼室の天井壁を効率よく冷却可能な水冷式多気筒エンジンを提供することができる。

また、本発明によれば、上述したように主冷却水通路と副冷却水通路との間で冷却水が混ざり難くなるから、主冷却水通路内を流れる冷却水の量と、副冷却水通路内を流れる冷却水の量とをシリンダヘッドの設計時に任意に設定することができる。このため、本発明に係る水冷式多気筒エンジンにおいては、シリンダヘッド内の温度の分布が燃焼室側と排気ポート側とにおいてそれぞれ最適な温度になるように構成することができる。

また、本発明によれば、主冷却水通路と副冷却水通路とは通路上壁の近傍において突条によって仕切られるから、副冷却水通路内から主冷却水通路内に流入する冷却水の量を可及的少なく抑えることができる。
このため、この発明によれば、燃焼室の天井壁をより一層効率よく冷却することができる。

請求項２記載の発明によれば、副冷却水通路内の冷却水は、排気ポートの合流部と、この合流部を形成する壁に一体に形成された外側壁とに沿うようにして下流側へ流れる。このため、この発明によれば、副冷却水通路内の冷却水が前記合流部の壁に当たることにより流れる方向が変えられ、主冷却水通路内に流れ込むようなことはないから、主冷却水通路内の冷却水の温度を低く保つことができるばかりか、副冷却水通路内で冷却水が円滑に流れて排気ポートを形成する壁を効率よく冷却することができる。

以下、本発明に係る水冷式多気筒エンジンの一実施の形態を図１ないし図１３によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る水冷式多気筒エンジンの正面図、図２はシリンダヘッドの底面図、図３はシリンダヘッドの背面図、図４はシリンダヘッドとシリンダブロックの一部を示す断面図である。図４の破断位置を図２中にIV−IV線によって示す。
図５は図４における要部のV−V線断面図、図６および図７はシリンダヘッドとシリンダブロックの一部を示す断面図である。図６の破断位置を図２中にVI−VI線によって示し、図７の破断位置を図２中にVII−VII線によって示す。

図８は図７におけるシリンダヘッドのVIII−VIII線断面図、図９は図７におけるシリンダヘッドのIX−IX線断面図、図１０は図７におけるシリンダヘッドのX−X線断面図である。図１０中においては、図６の破断位置をVI−VI線によって示し、図７の破断位置をVII−VII線によって示す。図１１はヘッドガスケットの底面図、図１２は冷却系の構成を示すブロック図、図１３は副冷却水通路の構成を説明するための斜視図である。

これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態による水冷式多気筒エンジンを示す。このエンジン１は、自動車に搭載する水冷式４サイクルＶ型６気筒エンジンで、図１において左側に位置する第１の気筒列２と、同図において右側に位置する第２の気筒列３とを備えている。この明細書においては、図１に示すように、このエンジン１をクランク軸４の軸線方向から見た状態で、両気筒列２，３において左右方向の両側のうち、他方の気筒列に近接する一側部をＶバンク内側といい、他側部をＶバンク外側という。

また、この明細書においては、図１に示すように、クランク軸４に吸・排気カム軸５，６を接続する伝動手段７が位置する一端部を前端部といい、反対側（図１の紙面の裏側）を後端部という。この水冷式多気筒エンジン１の前端部には、図示してはいないが伝動手段７をを覆うためのフロントカバーが取付けられている。
上述した２つの気筒列２，３は、互いに同等の構成が採られているから、以下においては第１の気筒列２について詳細に説明し、第２の気筒列３の各部材の説明は同一符号を付して省略する。

第１の気筒列２と第２の気筒列３とは、図１に示すように、シリンダブロック８に気筒列２，３毎に突設されたシリンダ部８ａと、このシリンダ部８ａの上に取付けられたシリンダヘッド９と、このシリンダヘッド９の上部に設けられたカムハウジング９ａおよびヘッドカバー１０などによって構成されている。
前記シリンダブロック８の各シリンダ部８ａには、３気筒分のシリンダ孔１１がクランク軸４の軸線方向に並ぶように形成されている。図１において、１２はシリンダ孔１１に嵌挿されたピストンを示し、Ｓは燃焼室を示す。

前記シリンダヘッド９は、図７に示すように、後述する吸気ポート２１および排気ポート２２と、冷却水通路２３とが形成されており、シリンダブロック８の上にヘッドガスケット２４を介して載せられ、図示していないヘッドボルトによって取付けられている。このヘッドボルトを挿通するためのボルト孔を図２および図４中に符号２５で示す。吸気ポート２１は、シリンダヘッド９のＶバンク内側に設けられ、排気ポート２２は、シリンダヘッド９のＶバンク外側に設けられている。

前記吸気ポート２１は、下流側の端部に一対の分岐ポート２１ａ，２１ａ（図８参照）を有する二股状であって、いわゆるサイアミーズポートとして形成されており、１気筒当たり２本の吸気弁２６によって開閉される。これらの吸気弁２６，２６は、図１に示すように、シリンダヘッド９に設けられた動弁装置２７によって駆動する。この動弁装置２７は、吸気カム軸５からロッカーアーム２８を介して吸気弁２６に駆動力を伝達する構造のものである。
シリンダヘッド９における吸気ポート２１の上流側端部の近傍には、前記一対の分岐ポート２１ａ，２１ａ内に向けて燃料を噴射するインジェクタ２９が取付られている。

前記排気ポート２２は、各気筒の排ガスを集合させて排気管（図示せず）に導く構成が採られている。詳述すると、排気ポート２２は、図９，１０に示すように、気筒毎に設けられた第１〜第３の上流部３１〜３３と、これらの上流部３１〜３３どうしを接続する合流部３４とから構成されている。この排気ポート２２は、その全域において、シリンダヘッド９の吸気ポート２１や燃焼室Ｓの天井壁３５（図７参照）などとともに鋳造によって成形されている。この排気ポート２２の前記第１〜第３の上流部３１〜３３を形成する壁を図１３において３６〜３８で示し、合流部３４を形成する壁を３９で示す。

第１〜第３の上流部３１〜３３のうち、第１の上流部３１は、図９に示すように、シリンダヘッド９の前端部９Ａ（水冷式多気筒エンジン１の前記前端部に対応する一端部）に位置し、第３の上流部３３は、シリンダヘッド９の後端部に位置し、第２の上流部３２は、第１の上流部３１と第３の上流部３３との間に位置している。

これらの第１〜第３の上流部３１〜３３は、図７に示すように、燃焼室Ｓからシリンダヘッド９のＶバンク外側であって上側に延びるように形成されている。また、これらの上流部は、図９に示すように、上流側の端部に一対の分岐ポート３１ａ，３１ａ，３２ａ，３２ａ，３３ａ，３３ａを有する二股状であって、いわゆるサイアミーズポートとして形成されている。これらの分岐ポートは、それぞれ排気弁４１によって開閉される。これらの排気弁４１は、図１に示すように、排気カム軸６とロッカーアーム４２とを有する前記動弁装置２７によって駆動する。

前記合流部３４は、図９，１０および図１３に示すように、シリンダヘッド９の前端部９Ａに上流端が位置し、この上流端からシリンダヘッド９の後端部９Ｂに延びるように形成されている。この合流部３４の上流端は、第１の上流部３１の下流端に段差などが形成されることがないように接続されている。一方、合流部３４の下流側の端部は、第３の上流部３３の下流端をＶバンク外側に延長したような形状に形成されている。

合流部３４の下流端は、図１０に示すように、シリンダヘッド９のＶバンク外側の側面４３に開口している。この側面４３は、図示していない排気管を取付けるための取付座を構成している。この排気管の中間部には過給器が設けられている。前記側面４３が形成されているシリンダヘッド９のＶバンク外側の側部４４には、図７および図９，１０に示すように、側方に向けて解放する凹陥部４５が形成されている。排気ポート２２の合流部３４を形成する壁３９の一部は、この凹陥部４５の底の一部を構成しており、エンジン１の外側に露出している。

上述した吸気ポート２１や排気ポート２２などと一体に形成された前記天井壁３５には、図２，６，７に示すように、その下面を上方に凹ませるようにして凹部４６が形成されている。前記吸気ポート２１の下流端および排気ポート２２の上流端は、この凹部４６に開口している。
また、この天井壁３５におけるクランク軸４の軸線方向から見てシリンダの軸線Ｃと交差する部位には、図６に示すように、点火プラグ４７が取付けられている。この点火プラグ４７は、シリンダの軸線方向から見て燃焼室Ｓの略中央部に設けられている。

この点火プラグ４７は、シリンダヘッド９の後述する冷却水通路２３内に設けられた筒状壁５１（図８〜図１０参照）の内部に挿入され、図６に示すように、前記天井壁３５に穿設されたプラグ孔５２に螺着している。前記筒状壁５１は、図６に示すように、前記天井壁３５から後述する冷却水通路２３内を上方へ延びるように形成されている。

この筒状壁５１の上端部は、冷却水通路２３の上壁５３に接続されている。この実施の形態による点火プラグ４７および筒状壁５１は、図６に示すように、クランク軸４の軸線方向から見て上方に向かうにしたがって次第にＶバンク外側に位置するように傾斜している。

シリンダヘッド９内に形成されている冷却水通路２３は、図８および図１２に示すように、シリンダヘッド９の前端部９Ａから後端部９Ｂに向けて延びるように形成されている。この冷却水通路２３は、図２に示すように、シリンダヘッド９の前端部９Ａ（図２においては上端部）に形成された主入口５４と、気筒毎に燃焼室Ｓ（凹部４６）を囲むような位置に設けられた副入口５５と、点火プラグ４７と対応する位置に設けられた貫通孔５６と、ヘッドガスケット２４における前記主、副入口５４，５５および貫通孔５６と対向する位置に穿設された孔５７〜５９（図１１参照）とを介してシリンダブロック８内の冷却水通路６０（図６，７および図１２参照）に接続されている。

前記主入口５４と、副入口５５および貫通孔５６とにそれぞれ流入する冷却水の量は、ヘッドガスケット２４に穿設された孔５７〜５９の開口面積の大きさによって決められる。この実施の形態においては、主入口５４に最も多く冷却水が流入するように、これらの孔５７〜５９の開口面積が設定されている。

シリンダヘッド９の下面に開口する孔のうち、図２に示すように、副入口５５と同様に燃焼室Ｓ（凹部４６）を囲むような位置に設けられている孔６１は、ヘッドガスケット２４によって閉塞されることになるために冷却水が通ることはない。この孔６１は、例えば冷却水通路形成用の中子（図示せず）の脚部によって形成されたものである。また、シリンダヘッド９の下面における凹部４６どうしの間に形成されている孔６２は、図４に示すように、栓部材６３が圧入されており、この栓部材６３によって閉塞されている。なお、ヘッドガスケット２４には、上述した冷却水を通すための孔５７〜５９の他に、ヘッドボルトを通すための孔６４と、オイルを通すための孔６５などが穿設されている。

シリンダブロック８内の冷却水通路６０は、図１２に示すように、冷却水供給通路７１によって冷却水ポンプ７２の吐出口に接続されている。冷却水ポンプ７２の吸込口は、従来からよく知られているサーモスタット７３を介してラジエータ７４の冷却水出口７４ａまたはラジエータバイパス通路７５の下流側端部に接続されている。ラジエータ７４の冷却水入口７４ｂは、冷却水戻り通路７６によってシリンダヘッド９の冷却水出口７８に接続されている。前記ラジエータバイパス通路７５の上流側端部は、この冷却水戻り通路７６の中間部に接続されている。

シリンダヘッド９の冷却水出口７８は、図３および図１０に示すように、シリンダヘッド９の後端部９ＢであってＶバンク内側（図３においては左側）に形成されており、シリンダヘッド９の後面に開口している。シリンダヘッド９は、図１に示すように、Ｖバンク内側が相対的に高くなるように傾斜した状態でシリンダブロック８に取付けられる。すなわち、冷却水出口７８は、シリンダヘッド９をシリンダブロック８に取付けた状態では冷却水通路２３の相対的に高い位置に位置することになる。

このため、シリンダヘッド９の冷却水通路２３内に混入した空気は、冷却水通路２３内に残留することがなく冷却水出口７８から排出される。このようにシリンダヘッド９の後端部９Ｂに冷却水出口７８が形成されるとともに、シリンダヘッド９の前端部９Ａに主入口５４が形成されているために、シリンダヘッド９の冷却水通路２３内の冷却水は、図８および図１２中に矢印によって示すように、シリンダヘッド９の前端部９Ａ側から後端部９Ｂ側へ流れる。

シリンダヘッド９内の冷却水通路２３は、図８に示すように、燃焼室の天井壁３５に沿ってシリンダヘッド９の前端部９Ａから後端部９Ｂに延びる主冷却水通路８１と、シリンダヘッド９の前端部９ＡからＶバンク外側を通って後端部９Ｂに延びる副冷却水通路８２とから構成されている。この副冷却水通路８２の両端部（上流側端部と下流側端部）は主冷却水通路８１の両端部に接続されている。前記主、副入口５４，５５や後述する貫通孔５６は主冷却水通路８１内に位置している。

主冷却水通路８１は、図４，６，７および図８〜図１０に示すように、燃焼室Ｓの天井壁３５を含むシリンダヘッド９の底壁８３（シリンダブロック８に取付けられる壁）と、この底壁８３を挟んで燃焼室Ｓとは反対側に位置する前記上壁５３と、シリンダヘッド９のＶバンク内側に位置する内側壁８４と、シリンダヘッド９の前端部９Ａに位置する前壁８５と、シリンダヘッド９の後端部９Ｂに位置する後壁８６とによって囲まれた空間によって形成されている。前記底壁８３によって、本発明でいう通路底壁が構成され、前記上壁５３によって、本発明でいう通路上壁が構成されている。

前記底壁８３には、図８に示すように、主冷却水通路８１と副冷却水通路８２とを底壁８３の近傍において仕切るための仕切壁８７が上方へ突出する状態で一体に形成されている。この仕切壁８７は、図６に示すように、排気ポート２２の第２の上流部３２と底壁８３とによって挟まれた部位に形成されている。また、この仕切壁８７は、図１３に示すように、主冷却水通路８１内に立設された２つのヘッドボルト挿通用の筒状壁８８，８８どうしの間に架け渡されている。なお、図１３では、排気ポート２２の周辺に形成された冷却水通路の構成を示しており、プラグ挿入用の筒状壁５１や栓部材６３などの部材は省略して描いてある。前記ヘッドボルト挿通用筒状壁８８，８８には、ボルト孔２５の他に、シリンダヘッド９の上方に位置する動弁カム室８９（図１参照）からオイルを下方に流下させるためのオイル孔９０が穿設されている。

前記上壁５３には、図６，９，１０および図１３に示すように、主冷却水通路８１内を流れる冷却水を副冷却水通路８２側に導くための板９１と、主冷却水通路８１と副冷却水通路８２とを上壁５３の近傍において仕切るための突条９２とがそれぞれ下方に突出する状態で一体に形成されている。

前記板９１は、図９および図１０に示すように、シリンダの軸線方向から見て（平面視において）プラグ挿入用の筒状壁５１の上流側近傍に設けられている。この実施の形態では、この水冷式多気筒エンジン１の各気筒列２，３に３つずつ設けられている気筒のうち、前端部側の気筒と中央部の気筒との間と、中央部の気筒と後端部側の気筒との間とに対応する２箇所にそれぞれ設けられている。

これらの板９１は、図４に示すように、前記上壁５３に底壁８３方向へ延びるように形成されている。板９１と底壁８３との間には空間Ｄ１が形成されている。また、板９１は、同図に示すように、冷却水通路の上流側から見て（クランク軸の軸線方向から見て）主冷却水通路８１内を横切るように形成されている。この実施の形態においては、板９１は、前記内側壁８４とヘッドボルト挿通用の筒状壁８８との間に設けられている。前記内側壁８４と板９１との間には空間Ｄ２が形成され、筒状壁８８と板９１との間には空間Ｄ３が形成されている。

筒状壁８８は、図８に示すように、主冷却水通路８１と副冷却水通路８２との間に位置している。すなわち、筒状壁８８は、排気ポート２２を形成する壁３６〜３８の上流側端部（天井壁３５に接続する端部）と協働して前記内側壁８４と対向する主冷却水通路８１の側壁として機能している。

板９１における底壁８３と対向する底面９１ａは、図４に示すように、内側壁８４に近接する一端部９１ｂから筒状壁８８に近接する他端部９１ｃに向かうにしたがって漸次上壁５３に接近するように傾斜している。このように底面９１ａが底壁８３に対して傾斜していることにより、板９１の前記他端部９１ｃにおける底壁８３と対向する底部は、前記他端部９１ｃに位置する底部に較べて上壁５３に近接することになる。言い換えれば、板９１の他端部９１ｃと底壁８３との間隔Ｌ１は、板９１の一端部９１ｂと底壁８３との間隔Ｌ２より広くなるように形成されている。

また、板９１は、図５に示すように、シリンダの軸線方向から見て前記一端部９１ｂから他端部９１ｃに向かうにしたがって漸次主冷却水通路８１の下流側に位置するように傾斜している。この実施の形態による板９１は、前記筒状壁８８と、排気ポート２２を形成する壁３７，３８の上流側端部との間を指向するように傾斜している。

前記突条９２は、図１０に示すように、前記前壁８５から後壁８６の近傍まで延びるように形成されている。詳述すると、突条９２は、主冷却水通路８１と副冷却水通路８２との境界となるような部位、換言すれば前記２つのヘッドボルト挿通用の筒状壁８８，８８が位置している部位）をクランク軸の軸線方向に延びるように形成されている。

この突条９２におけるシリンダヘッド９の後端部９Ｂに近接する後端部は、図１０および図１３に示すように、排気ポート２２の第３の上流部３３を形成する壁３８に突設された凸部３８ａに接続されている。この凸部３８ａ、排気弁４１の弁軸を支持するためのものである。このため、突条９２は、前記凸部３８ａと後壁８６との間には形成されていない。凸部３８ａと後壁８６との間に形成された空間Ｄ４によって、後述する副冷却水通路８２の上部の出口が構成されている。

突条９２における上壁５３から冷却水通路２３内に突出する長さ（高さ）は、図６に示すように、前記板９１より短く（低く）なるように形成されている。このため、前記板９１によって流れる方向が変えられた主冷却水通路８１内の冷却水は、突条９２によって妨げられることなく副冷却水通路８２内に流れ込むようになる。

また、突条９２が排気ポートを形成する壁３６〜３８とは離間していることにより、これらの壁３６〜３８の熱が突条９２を伝って上壁５３に伝達されることがない。上壁５３は、図４に示すように、動弁カム室８９の底壁を構成している。このため、この実施の形態を採ることにより、上記熱の伝達により動弁カム室８９内のオイルの温度が過度に上昇し、オイルが劣化することを防ぐことができる。

前記内側壁８４は、図７に示すように、吸気ポート２１を形成する壁９３を含むように形成されている。吸気ポート２１を形成する壁９３には、吸気弁２６の弁軸を支持するための凸部９３ａが形成されている。

この凸部９３ａと前記上壁５３とによって形成された角部分には、図７，９，１０に示すように、主冷却水通路８１内を流れる冷却水を点火プラグ挿入用の筒状壁５１に導くための突起９４が設けられている。この突起９４は、図９および図１０に示すように、このシリンダヘッド９に６箇所設けられている前記凸部９３の全てに同様に設けられている。
この突起９４は、前記凸部９３ａにおける筒状壁５１に近接する先端部に筒状壁５１側へ突出するように形成されている。

この突起９４は、クランク軸の軸線方向とは交差する方向に延びる板状を呈するように形成されている。この板状の突起９４の厚みは、基端部から先端部に向かうにしたがって漸次薄くなるように形成されている。また、突起９４は、図７に示すように、シリンダヘッド９の前端部側から見て前記凸部９３ａの先端縁と、上壁５３の下縁とによって形成された角部分に、ここへの冷却水の流れを規制するように三角形状に形成されている。

このように前記角部分に突起９４を設けたことにより、この角部分を冷却水が真っ直ぐ通過してしまうのを防ぐことができ、突起９４に当たった冷却水を筒状壁５１に導くことができる。１気筒当たり２つ設けられている突起９４のうち、シリンダヘッド９の前側（冷却水通路２３の上流側）に位置する突起９４に当たった冷却水は、この突起９４により筒状壁５１におけるシリンダヘッド前側の半部に導かれここを冷却する。

前記２つの突起のうち後側に位置する突起９４に当たった冷却水は、この突起９４により筒状壁５１におけるシリンダヘッド後側の半部に導かれここを冷却する。前記後側に位置する突起９４に当たった冷却水のうち、筒状壁５１に当たらなかった残りの冷却水は、後述する副冷却水通路８２側（排気ポート２２側）へ流れる。

前記底壁８３に設けられた貫通孔５６は、シリンダブロック８の冷却水通路６０内の冷却水を点火プラグ用筒状壁５１の基部５１ａ（図６参照）に直接当てるためのもので、前記基部５１ａを指向するように底壁８３に斜めに穿設されている。

前記副冷却水通路８２は、図６〜８および図１３に示すように、排気ポート２２の周囲に冷却水が流れるように形成されている。詳述すると、副冷却水通路８２は、前記底壁８３からＶバンク外側に突出する下壁１０１と、前記上壁５３における主冷却水通路８１からＶバンク外側に延在する上壁延在部１０２と、シリンダヘッド９のＶバンク外側に位置する外側壁１０３と、前記前壁８５における主冷却水通路８１からＶバンク外側に延在する前壁延在部１０４と、前記後壁８６における主冷却水通路８１からＶバンク外側に延在する後壁延在部１０５とによって囲まれた空間により形成されている。

前記外側壁１０３は、シリンダヘッド９のＶバンク外側に形成された前記凹陥部４５の底を形成している。すなわち、排気ポート２２の合流部３４を形成する壁３９は、前記外側壁１０３の一部を構成している。また、副冷却水通路８２は、図４，６，７および図１３に示すように、排気ポート２２と、前記下壁１０１と平行に延びる隔壁１０６とによって下部通路１０７と上部通路１０８とに分けられている。

下部通路１０７は、図８に示すように、前壁延在部１０４と第１の上流部３１との間に形成された第１の連通口１１１と、第１の上流部３１と前記仕切壁８７（ヘッドボルト挿通用の筒状壁８８）との間に形成された第２の連通口１１２と、前記仕切壁８７と第３の上流部３３との間に形成された第３の連通口１１３と、第３の上流部３３と後壁延在部１０５との間に形成された第４の連通口１１４とによって主冷却水通路８１に連通されている。下部通路１０７と主冷却水通路８１との上流側端部どうしは、前記第１および第２の連通口１１１，１１２を介して互いに連通している。また、下部通路１０７と主冷却水通路８１との下流側端部どうしは、第３および第４の連通口１１３，１１４を介して互いに連通している。

上部通路１０８は、図１３に示すように、上壁５３に設けられた突条９２と、この突条９２の下方に位置する部材との間に形成された連通口１０８ａ〜１０８ｈを介して主冷却水通路８１に連通している。突条９２の下方に位置する部材とは、排気ポート２２の第１〜第３の上流部３１〜３３を形成する壁３６〜３８と底壁８３とである。

この実施の形態による上部通路１０８は、主冷却水通路８１の上流側端部から連通口１０８ａ〜１０８ｂを通して冷却水が流入する他に、２つのヘッドボルト挿通用の筒状壁８８，８８の下流側近傍に位置する連通孔１０８ｄ，１０８ｇからも主冷却水通路８１内から冷却水が流入する。この冷却水は、前記板９１によって流れる方向が変えられて副冷却水通路８２に導かれたものである。すなわち、この実施の形態による上部通路１０８は、シリンダヘッド９の前端部９Ａ側から２つの板９１が形成されている範囲の全域にわたって主冷却水通路８１から冷却水が流入するようになる。

この実施の形態においては、前記連通孔１０８ａ〜１０８と、下部通路１０７側の前記第１および第２の連通孔１１１，１１２とによって、本発明でいう上流側連通口が構成されている。また、この実施の形態においては、上部通路１０７側の下流側端部に位置する空間Ｄ４と、下部通路１０７側の第３および第４の連通口１１３，１１４とによって、本発明でいう下流側連通口が構成されている。

上述したように構成された水冷式多気筒エンジン１においては、冷却水ポンプ７２の運転により冷却水がシリンダブロック８の冷却水通路６０から主入口５４、副入口５５および通孔５６などを通ってシリンダヘッド９の主冷却水通路８１内に流入する。主冷却水通路８１内に流入した冷却水のうち一部は副冷却水通路８２に流入し、他の冷却水は、主冷却水通路８１内をクランク軸４の軸線方向に流れる。

副冷却水通路８２に流入した冷却水は、排気ポート２２の第１〜第３の上流部３１〜３３を形成する壁３６〜３８と、合流部３４を形成する壁３９とを冷却する。
主冷却水通路８１内を流れる冷却水は、燃焼室Ｓの天井壁３５と、点火プラグ挿入用筒状壁５１と、天井壁３５から延びる前記壁３６〜３８の上流側端部などを冷却する。

この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１においては、主冷却水通路８１と副冷却水通路８２との境界部分に仕切壁８７が設けられている。このため、このエンジン１によれば、主冷却水通路８１と副冷却水通路８２とは、上流側連通口（連通孔１０８ａ〜１０８と、下部通路１０７側の第１および第２の連通孔１１１，１１２）と、下流側連通口（上部通路１０７側の下流側端部に位置する空間Ｄ４と、下部通路１０７側の第３および第４の連通口１１３，１１４）との間において仕切壁８７によって仕切られるようになる。

したがって、この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１においては、主冷却水通路８１の中間部において副冷却水通路８１内から冷却水が流入するのを仕切壁８７によって防ぐことができる。この結果、この水冷式多気筒エンジン１によれば、主冷却水通路８１内の全域にわたってシリンダブロック８内の冷却水通路６０から供給された相対的に温度が低い冷却水を流すことができ、燃焼室Ｓの天井壁３５を効率よく冷却することができる。

また、この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１においては、上述したように仕切壁８７による作用によって主冷却水通路８１と副冷却水通路８２との間で冷却水が混ざり難くなるから、主冷却水通路８１内を流れる冷却水の量と、副冷却水通路８２内を流れる冷却水の量とをシリンダヘッド９の設計時に任意に設定することができる。このため、この水冷式多気筒エンジン１においては、シリンダヘッド９内の温度の分布が燃焼室側と排気ポート側とにおいてそれぞれ最適な温度になるように構成することができる。

この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１においては、主冷却水通路８１と副冷却水通路８２とは上壁５３の近傍において突条９２によって仕切られているから、副冷却水通路８２内から主冷却水通路８１内に流入する冷却水の量を可及的少なく抑えることができる。このため、この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１によれば、燃焼室Ｓの天井壁３５をより一層効率よく冷却することができる。

この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１においては、副冷却水通路８２内の冷却水は、排気ポート２２の合流部３４を形成する壁３９と、この合流部３４に一体に形成された外側壁１０３とに沿うようにして下流側へ流れる。このため、この水冷式多気筒エンジン１によれば、副冷却水通路８１内の冷却水が前記壁３９に当たることにより流れる方向が変えられ、主冷却水通路８１内に流れ込むようなことはないから、主冷却水通路８１内の冷却水の温度を低く保つことができるばかりか、副冷却水通路８２内で冷却水が円滑に流れて排気ポート２２を形成する壁３９を効率よく冷却することができる。

この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１は、板９１によって主冷却水通路８１内の冷却水の一部を副冷却水通路８２側に導く構成が採られている。このため、このエンジン１によれば、副冷却水通路８２内を流れる相対的に温度が高い冷却水が主冷却水通路８１内に流れ込むのを防ぐことができる。

この実施の形態による仕切壁８７は、副冷却水通路８１の下部通路１０７と主冷却水通路８１とを仕切るように形成されている。しかし、この仕切壁８７は、底壁８３と上壁５３（突条９２でもよい）とを接続するように形成することができる。この場合、仕切壁８７は、下部通路１０７および上部通路１０８の両方と主冷却水通路８１とを仕切ることになる。また、仕切壁８７を形成する範囲は、この実施の形態で示したように冷却水通路２３の中間部に限定されることはなく、冷却水通路２３の上流側端部の近傍と下流側端部の近傍との間に形成することができる。

この実施の形態による水冷式多気筒エンジン１はＶ型エンジンであるが、本発明は、Ｖ型エンジンとは別のエンジン、例えば自動車用の直列多気筒エンジンや、自動二輪車用の単気筒エンジンにも適用することができる。

本発明に係る水冷式多気筒エンジンの正面図である。 シリンダヘッドの底面図である。 シリンダヘッドの背面図である。 シリンダヘッドとシリンダブロックの一部を示す断面図である。 図４における要部のV−V線断面図である。 シリンダヘッドとシリンダブロックの一部を示す断面図である。 シリンダヘッドとシリンダブロックの一部を示す断面図である。 図７におけるシリンダヘッドのVIII−VIII線断面図である。 図７におけるシリンダヘッドのIX−IX線断面図である。 図７におけるシリンダヘッドのX−X線断面図である。 ヘッドガスケットの底面図である。 冷却系の構成を示すブロック図である。 副冷却水通路の構成を説明するための斜視図である。

符号の説明

１…水冷式多気筒エンジン、４…クランク軸、８…シリンダブロック、９…シリンダヘッド、１１…シリンダ孔、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３，６０…冷却水通路、３５…天井壁、３６〜３９…壁、５３…上壁、８１…主冷却水通路、８２…副冷却水通路、８４…内側壁、９２…突条、１０７…下部通路、１０８…上部通路、１０８ａ〜１０ｈ…連通口、１１１〜１１４…第１〜第４の連通口、Ｓ…燃焼室。

Claims (2)

1. 各気筒の排ガスを一箇所に集合させる構造の排気ポートが形成されたシリンダヘッドを備え、このシリンダヘッド内に冷却水をクランク軸の軸線方向へ流す冷却水通路が形成された水冷式多気筒エンジンにおいて、
   前記冷却水通路は、燃焼室の天井壁を通路底壁の一部としてクランク軸の軸線方向に延びる主冷却水通路と、前記排気ポート側において前記主冷却水通路と並ぶように形成された副冷却水通路とから構成され、
   前記シリンダヘッドには、主冷却水通路と副冷却水通路との上流側端部どうしを連通する上流側連通口と、主冷却水通路と副冷却水通路との下流側端部どうしを連通する下流側連通口と、前記通路底壁に立設され前記上流側連通口と下流側連通口との間で主冷却水通路と副冷却水通路とを仕切るようにクランク軸の軸線方向に延びる仕切壁と、が形成され、
   前記シリンダヘッドには、さらに前記通路底壁を挟んで燃焼室とは反対側に位置する通路上壁が設けられ、
   この通路上壁における前記主冷却水通路と前記副冷却水通路との境界部分には、前記通路底壁に向けて突出するとともにクランク軸の軸線方向に延びる突条が設けられ、
   前記副冷却水通路は、排気ポートと隔壁とによって下部通路と上部通路とに分けられ、
   前記仕切壁は、前記上流側連通口と前記下流側連通口との間で前記副冷却水通路の前記下部通路と前記主冷却水通路とを仕切るものであり、
   前記上部通路における前記仕切壁と対応する部分は前記主冷却水通路と連通し、
   この連通部を通して主冷却水通路から冷却水の一部を前記上部通路に導く板を前記通路上壁に設けたことを特徴とする水冷式多気筒エンジン。
2. 請求項１記載の水冷式多気筒エンジンにおいて、
   排気ポートは、気筒毎の上流部と、これらの上流部どうしを接続する合流部とによって構成され、
   前記合流部は、クランク軸の軸線方向に延びるように形成され、かつ前記軸線方向の一端部においてシリンダヘッドの側面に開口し、
   副冷却水通路は、前記合流部を形成する壁に一体に形成されて前記軸線方向に延びる外側壁と主冷却水通路との間に形成されていることを特徴とする水冷式多気筒エンジン。

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