JP6696125B2 - シリンダヘッドの冷却構造 - Google Patents
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Description
本発明は、シリンダヘッドの冷却構造に関する。
従来、この種のシリンダヘッドの冷却構造として、シリンダヘッドの吸気側及び排気側にエンジンの長手方向（以下、縦方向ともいう）に延設された縦方向流路を備えたものが知られている。また、この種の冷却構造として、シリンダヘッドの各気筒間にエンジンの短手方向（以下、横方向ともいう）に延設された複数本の横方向流路を備えたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、縦方向流路では、冷却水が下流側に行くほどその流量は増加されるため、各気筒間や吸排気ポート間の流速バランスを取り難く、また、圧力損失も大きくなる課題がある。また、下流側に行くほど冷却水の温度が上昇するため、下流側の気筒の冷却効率が低下する課題もある。
一方、横方向流路では、冷却性能を向上するために、ウォータジャケットを気筒毎に分けたり、上下二段にする等の工夫が必要となり、製造コストの上昇を招く課題がある。また、流速を確保するために流路面積を絞る必要があり、鋳造性が悪化する課題もある。
開示の冷却構造は、ウォータジャケットの中子の数を増やすことなく、気筒間や吸排気ポート間の流速バランスを効果的に維持しつつ、圧力損失の増大を抑制することを目的とする。
開示の冷却構造は、エンジンの長手方向に複数の気筒が直列に配置され、前記気筒に一対の排気ポート及び一対の吸気ポートが対向配置され、前記排気ポートに臨む前記吸気ポート間にインジェクタが設置されたシリンダヘッドの冷却構造であって、前記シリンダヘッドの吸気側を前記エンジンの長手方向に沿って延びる吸気側冷却流路と、各気筒間を前記エンジンの短手方向に延びると共に、その下流端を前記吸気側冷却流路に合流させた複数の気筒間冷却流路と、一の気筒間冷却流路から分岐して前記排気ポートと前記吸気ポートとの間を前記エンジンの長手方向に延びると共に、その下流端を他の気筒間冷却流路に合流させた複数のポート間冷却流路と、その上流端を前記エンジンのシリンダブロック内に設けられた冷却水供給路に接続されると共に、その下流端を前記気筒間冷却流路の上流端に合流させた複数の第１冷却水供給流路と、前記気筒間冷却流路内を上流側の気筒の排気ポートから下流側の気筒の吸気ポートに向かって斜めに延設されて、当該気筒間冷却流路を分断する遮断壁と、を備えるものである。
前記一対の排気ポート間を前記エンジンの短手方向に延びると共に、その上流端を前記シリンダブロックの冷却水供給路に接続されて、その下流端を前記インジェクタ近傍の前記ポート間冷却流路に合流させた複数の第２冷却水供給流路をさらに備えてもよい。
前記シリンダヘッドの排気側における前記排気ポートの上方を前記エンジンの長手方向に沿って延びる排気側冷却流路と、前記ポート間冷却流路と前記第２冷却水供給流路との合流部から分岐して前記排気冷却流路に合流する第３冷却水供給流路と、をさらに備えてもよい。
前記第１冷却水供給流路の上流端が、前記シリンダブロックに設けられて気筒を冷却するブロック側冷却水循環流路に接続され、前記第２冷却水供給流路の上流端が、前記シリンダブロックに設けられると共に前記冷却水循環流路を介さずにラジエータで冷却された冷却水を直接供給するブロック側冷却水供流路に接続されてもよい。
開示の冷却構造によれば、ウォータジャケットの中子の数を増やすことなく、気筒間や吸排気ポート間の流速バランスを効果的に維持しつつ、圧力損失の増大を抑制することができる。
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドの冷却構造を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドの冷却構造の一部を上方から視た模式的な平面図である。本実施形態の冷却構造は、複数の気筒がエンジンの長手方向（クランク軸方向）に直列に配置された多気筒直列エンジンに適用される。
図１に示すように、シリンダヘッド１の各気筒１１Ａ〜Ｄには、図示しない二本の排気バルブをそれぞれ収容した一対の排気ポート１２Ａ，Ｂ及び、図示しない二本の吸気バルブをそれぞれ収容した一対の吸気ポート１３Ａ，Ｂが間隔を隔てて対向配置されている。また、各排気ポート１２Ａ，Ｂ間に臨む吸気ポート１３Ａ，Ｂ間には、図示しないインジェクタを設置するインジェクタ設置部１４が設けられている。また、シリンダヘッド１の吸気側及び排気側の各気筒１１Ａ〜Ｄ間には、図示しないヘッドボルトを挿入、若しくは、何れも図示しないオイル落とし穴やブローバイ通路を形成するためのボス部１５，１６が設けられている。
シリンダヘッド１の吸気側には、各気筒１１Ａ〜Ｄの近傍をエンジンの長手方向（縦方向）に沿って延びる吸気側冷却水流路２０が設けられている。この吸気側冷却水流路２０の下流端には、ラジエータ（不図示）に冷却水を戻すための冷却水出口部（不図示）が設けられている。
シリンダヘッド１の排気側には、排気ポート１２Ａ，Ｂの上方をエンジンの長手方向に沿って延びる排気側冷却水流路２１が設けられている。この排気側冷却水流路２１の下流側は、上述した冷却水出口部（不図示）に接続されている。
シリンダヘッド１の各気筒１１Ａ〜Ｄ間には、エンジンの短手方向（横方向）に沿って延びると共に、その下流端を吸気側冷却水流路２０に合流させた複数の気筒間冷却水流路２３が設けられている。この気筒間冷却水流路２３には、詳細を後述する遮断壁３０が設けられている。
シリンダヘッド１の排気ポート１２Ａ，Ｂと吸気ポート１３Ａ，Ｂとの間には、エンジンの長手方向に延びるポート間冷却水流路２４が設けられている。このポート間冷却水流路２４は、気筒に対して縦方向上流側（図中左側）に位置する気筒間冷却水流路（上流側の気筒間流路）２３から分岐して排気ポート１２Ａ，Ｂと吸気ポート１３Ａ，Ｂとの間を延びると共に、当該気筒に対して縦方向下流側（図中右側）に位置する気筒間冷却流路（下流側の気筒間流路）２３に合流するように形成されている。
気筒間冷却水流路２３よりも横方向上流側のシリンダヘッド１には、シリンダヘッド１の底部から上方に向かって延びると共に、気筒間冷却水流路２３の上流端でそれぞれ合流する三つの第１冷却水供給流路２５Ａ〜Ｃが設けられている。これら三つの第一冷却水供給流路２５Ａ〜Ｃの上流端は、図２に示すようにシリンダブロック２に形成されて図示しない燃焼室を冷却するシリンダブロック第１冷却水供給流路５０に接続されている。
シリンダヘッド１の各排気ポート１２Ａ，Ｂ間には、シリンダヘッド１の底部から上方に向かって延びると共に、その下流端をインジェクタ設置部１４と隣接するポート間冷却水流路２４に合流させた第２冷却水供給流路２６が設けられている。この第２冷却水供給流路２６の上流端は、図２に示すようにシリンダブロック２に形成されると共に、図示しないラジエータで冷却された冷却水をシリンダヘッド１側に直接的に導入するシリンダブロック第２冷却水供給流路５１に接続されている。すなわち、ラジエータからシリンダブロック２内の燃焼室を冷却することなく導入される低温の冷却水が、第２冷却水供給流路２６を介して高温のインジェクタ設置部１４近傍に直接的に供給されるようになっている。
気筒間冷却水流路２３には、気筒間冷却水流路２３内を二つの領域に区画して分断する遮断壁３０が設けられている。この遮断壁３０は、気筒間冷却水流路２３内を、当該気筒間冷却水流路２３に対して縦方向上流側（図中左側）に位置する排気ポート１２Ｂから、当該気筒間冷却水流路２３に対して縦方向下流側（図中右側）に位置する吸気ポート１３Ａに向かって斜めに延設されている。すなわち、第１冷却水供給流路２５Ａ〜Ｃから気筒間冷却水流路２３の上流部で合流した冷却水を横方向に直進させることなくポート間冷却水流路２４に導くことで、冷却水がシリンダヘッド１内を斜めに流されるように構成されている。
シリンダヘッド１のポート間冷却水流路２４と第２冷却水供給流路２６との合流部には、当該合流部から分岐して上方に向かって延びると共に、その下流端を排気側冷却水流路２１に合流させた排気側供給流路（第３冷却水供給流路）２７が設けられている。すなわち、排気側供給流路２７によって排気側冷却水流路２１と第２冷却水供給流路２６とを接続し、排気側供給流路２７と第１冷却水供給流路２５Ａ〜Ｃとを直接的に接続しない分断構造にしたことで、高温の吸排気ポート１２，１３間に導く冷却水流量を効果的に確保できるようになっている。
以上詳述したように、本実施形態のシリンダヘッドの冷却構造によれば、気筒間冷却水流路２３を遮断壁３０によって斜めに分断したことで、第１冷却水供給流路２５Ａ〜Ｃから気筒間冷却水流路２３の上流部で合流した冷却水が横方向に直進することなくポート間冷却水流路２４に導かれて、シリンダヘッド１内を斜めに流されるように構成されている。これにより、各気筒１１Ａ〜Ｄ間や吸排気ポート１２，１３間の流速バランスを効果的に維持することが可能となり、圧力損失の増大を抑制することができる。また、ポート間冷却水流路２４を流れた冷却水が他の気筒の冷却に用いられることなく吸気側冷却水流路２０に導かれるようになり、冷却水温の上昇を効果的に抑止することができる。また、シリンダヘッド１に一段のウォータジャケットを設けるのみで、エンジンの冷却効率を効果的に向上することが可能となり、製造コストの上昇も効果的に抑制することができる。
また、本実施形態のシリンダヘッドの冷却構造では、排気側冷却水流路２１と第２冷却水供給流路２６とが排気側供給流路２７によって接続される一方、第１冷却水供給流路２５Ａ〜Ｃと排気側冷却水流路２１とは直接的に接続されない分断構造になっている。これにより、高温の吸排気ポート１２，１３間に導入する冷却水流量を確保することが可能となり、冷却効率を効果的に向上することができる。
また、本実施形態のシリンダヘッドの冷却構造によれば、各排気ポート１２Ａ，Ｂ間を延びてインジェクタ設置部１４と隣接するポート間冷却水流路２４に合流する第２冷却水供給流路２６の下流端は、シリンダブロック２に設けられてラジエータで冷却された冷却水をシリンダヘッド１側に直接導入するシリンダブロック第２冷却水供給流路５１に接続されている。これにより、低温の冷却水が第２冷却水供給流路２６を介して高温のインジェクタ設置部１４に直接的に供給されるようになり、冷却性能を確実に向上することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
１ シリンダヘッド
２ シリンダブロック
１１Ａ〜Ｄ 気筒
１２Ａ，Ｂ 排気ポート
１３Ａ，Ｂ 吸気ポート
１４ インジェクタ設置部
１５，１６ ボス部
２０ 吸気側冷却水流路
２１ 排気側冷却水流路
２３ 筒間冷却水流路
２４ ポート間冷却水流路
２５Ａ〜Ｃ 第１冷却水供給流路
２６ 第２冷却水供給流路
２７ 排気側供給流路
３０ 遮断壁
５０ シリンダブロック第１冷却水供給流路
５１ シリンダブロック第２冷却水供給流路
２ シリンダブロック
１１Ａ〜Ｄ 気筒
１２Ａ，Ｂ 排気ポート
１３Ａ，Ｂ 吸気ポート
１４ インジェクタ設置部
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２０ 吸気側冷却水流路
２１ 排気側冷却水流路
２３ 筒間冷却水流路
２４ ポート間冷却水流路
２５Ａ〜Ｃ 第１冷却水供給流路
２６ 第２冷却水供給流路
２７ 排気側供給流路
３０ 遮断壁
５０ シリンダブロック第１冷却水供給流路
５１ シリンダブロック第２冷却水供給流路
Claims (4)
- エンジンの長手方向に複数の気筒が直列に配置され、前記気筒に一対の排気ポート及び一対の吸気ポートが対向配置され、前記排気ポートに臨む前記吸気ポート間にインジェクタが設置されたシリンダヘッドの冷却構造であって、
前記シリンダヘッドの吸気側を前記エンジンの長手方向に沿って延びる吸気側冷却流路と、
各気筒間を前記エンジンの短手方向に延びると共に、その下流端を前記吸気側冷却流路に合流させた複数の気筒間冷却流路と、
一の気筒間冷却流路から分岐して前記排気ポートと前記吸気ポートとの間を前記エンジンの長手方向に延びると共に、その下流端を他の気筒間冷却流路に合流させた複数のポート間冷却流路と、
その上流端を前記エンジンのシリンダブロック内に設けられた冷却水供給路に接続されると共に、その下流端を前記気筒間冷却流路の上流端に合流させた複数の第１冷却水供給流路と、
前記気筒間冷却流路内を上流側の気筒の排気ポートから下流側の気筒の吸気ポートまで斜めに延設されて、前記気筒間冷却流路内を二つの領域に区画して分断する遮断壁と、を備える
シリンダヘッドの冷却構造。 - 前記一対の排気ポート間を前記エンジンの短手方向に延びると共に、その上流端を前記シリンダブロックの冷却水供給路に接続されて、その下流端を前記インジェクタ近傍の前記ポート間冷却流路に合流させた複数の第２冷却水供給流路をさらに備える
請求項１に記載のシリンダヘッドの冷却構造。 - 前記シリンダヘッドの排気側における前記排気ポートの上方を前記エンジンの長手方向に沿って延びる排気側冷却流路と、
前記ポート間冷却流路と前記第２冷却水供給流路との合流部から分岐して前記排気側冷却流路に合流する第３冷却水供給流路と、をさらに備える
請求項２に記載のシリンダヘッドの冷却構造。 - 前記第１冷却水供給流路の上流端が、前記シリンダブロックに設けられて気筒を冷却するブロック側冷却水循環流路に接続され、
前記第２冷却水供給流路の上流端が、前記シリンダブロックに設けられると共に前記ブロック側冷却水循環流路を介さずにラジエータで冷却された冷却水を直接供給するブロック側冷却水供流路に接続された
請求項２又は３に記載のシリンダヘッドの冷却構造。
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