JP6891798B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックの内部を流通した冷却水がシリンダブロックの内部に流入するように冷却水の流通経路が構成されている内燃機関に関する。

特許文献１には、一対の吸気ポートと一対の排気ポートとが気筒毎に設けられている内燃機関のシリンダヘッドの一例が記載されている。このシリンダヘッドのうち、対となる両排気ポートの間には、シリンダブロックの内部を流通した冷却水が流入するポート間冷却水通路が設けられている。このポート間冷却水通路は、気筒の中心軸を中心とする径方向における外側から内側に向けて冷却水が流れるように構成されている。すなわち、ポート間冷却水通路における上記径方向外側の端部が、シリンダブロック内から同ポート間冷却水通路に冷却水を流入させる流入部となっている。このようなポート間冷却水通路をシリンダヘッドに設けることにより、内燃機関の燃焼室内の冷却効率の向上を図っている。

特開２００２−２５６９６６号公報

上記のポート間冷却水通路を流れる冷却水の量を多くすることにより、燃焼室内の冷却効率を高めることができる。しかしながら、ポート間冷却水通路は対となる両排気ポートの間に配置されているため、ポート間冷却水通路の配置の制約上、ポート間冷却水通路の通路断面積を広くすることが困難である。したがって、燃焼室内の冷却効率をより高くするために、ポート間冷却水通路における冷却水の流速を大きくすることが望ましい。

上記課題を解決するための内燃機関において、一対の吸気ポートと一対の排気ポートとが気筒毎に設けられているシリンダヘッドの内部には、シリンダブロックの内部に設けられている冷却水通路であるブロック側通路を流れた冷却水が流入するようになっている。吸気ポート及び排気ポートのうちの一方のポートを規定ポートとした場合、シリンダヘッドの内部のうち、対となる両規定ポートの間には、気筒の中心軸を中心とする径方向の内側に向かって冷却水が流れるポート間冷却水通路が設けられている。このポート間冷却水通路は、連通部を介してブロック側通路と連通している。そして、連通部は、ポート間冷却水通路の通路断面において、ブロック側通路のうちの連通部に連通している部分における冷却水の流動方向の下流側に偏心している。

ブロック側通路とポート間冷却水通路とを繋ぐ連通部の中心軸が、ポート間冷却水通路の中心軸に対してずれていない場合、ポート間冷却水通路における連通部との接続部分で冷却水の流れに乱れが生じやすい。このようにポート間冷却水通路で冷却水の流れに乱れが生じると、ポート間冷却水通路に冷却水を流入させる際の圧力損失が大きくなる。その結果、ブロック側通路から連通部を介してポート間冷却水通路に流入した冷却水の流れが遅くなり、ポート間冷却水通路を流れる冷却水の流速が小さくなってしまう。

この点、上記構成では、連通部は、ポート間冷却水通路の通路断面において、ブロック側通路のうちの連通部に連通する部分における冷却水の流動方向の下流側に偏心している。そのため、連通部を介してポート間冷却水通路に冷却水を流入させた際に、ポート間冷却水通路における連通部との接続部分では、その周壁に沿った冷却水の旋回流を発生させやすくなる。すなわち、ポート間冷却水通路の中心軸に対して連通部の中心軸がずれていない場合と比較し、ポート間冷却水通路における連通部との接続部分で冷却水の流れに乱れが生じにくく、ポート間冷却水通路に冷却水を流入させる際の圧力損失を小さくすることができる。したがって、ポート間冷却水通路を流れる冷却水の流速を大きくすることができ、ひいては内燃機関の燃焼室内の冷却効率を高めることが可能となる。

また、シリンダヘッドの内部には、連通部よりも上記径方向の内側に位置し、且つ、気筒の中心軸の周りに形成されている周囲冷却通路が設けられていることがある。この場合、ポート間冷却水通路は、連通部に接続される部分である上流側部分と、連通部よりも上記径方向の内側に位置するとともに、上流側部分に接続されており、且つ、上流側部分との接続部位から上記径方向の内側に延伸する中間部分と、中間部分と周囲冷却通路とを繋ぐ下流側部分と、を有している。そのため、連通部からポート間冷却水通路に流入した冷却水は、上流側部分、中間部分、下流側部分を流れて周囲冷却通路に流入することとなる。そして、上流側部分に、中間部分との接続部位に向かうにつれてシリンダブロックから離れるように気筒の中心軸に対して傾斜している傾斜部を設け、同傾斜部に中間部分を接続させることが好ましい。さらに、気筒の中心軸と中間部分の中心軸とのなす角を、気筒の中心軸と傾斜部の中心軸とのなす角よりも大きくすることが好ましい。

中間部分のうち、同中間部分の中心軸よりも燃焼室に近い側を流れる冷却水の量を多くすることにより、燃焼室内の冷却効率を高くすることができる。この点、上記構成では、気筒の中心軸と中間部分の中心軸とのなす角が気筒の中心軸と傾斜部の中心軸とのなす角よりも大きくなるように、上流側部分の傾斜部が中間部分に対して傾斜している。これにより、傾斜部の周壁のうち、傾斜部の中心軸よりも燃焼室から離れている部分によって、傾斜部を流れる冷却水を、中間部分のうち、同中間部分の中心軸よりも燃焼室に近い領域に導くことができる。その結果、中間部分のうち、同中間部分の中心軸よりも燃焼室に近い領域を流れる冷却水の量が増え、ひいては燃焼室内の冷却効率をより高くすることが可能となる。

また、シリンダヘッドの内部のうち、気筒配列方向において規定ポートを挟んでポート間冷却水通路の反対側には、ブロック側通路を流れた冷却水が流入するポート外側通路が設けられていることがある。気筒配列方向とは、シリンダブロック内における気筒の並ぶ方向のことである。この場合、シリンダヘッドに、ポート間冷却水通路の上流側部分とポート外側通路とを区画し、且つ、上流側部分に流入した冷却水のポート外側通路側への流出を規制する規制部を設けることが好ましい。

上記構成によれば、規制部によって、連通部を介してポート間冷却水通路の上流側部分に流入した冷却水がポート外側通路側に流出してしまうことを規制できる。その結果、ポート間冷却水通路を流通する冷却水の量の低下を抑制することができ、ひいては燃焼室内の冷却効率の低下を抑制することが可能となる。

また、ポート間冷却水通路の上流側部分の周壁は、気筒配列方向で互いに対向する２つの側面と、同両側面のシリンダブロックから離れている側の端同士を繋ぐ連結側面と、を有していることがある。この場合、上記２つの側面のうちの下流側側面を、シリンダブロックから離れるにつれて上流側部分の中心軸に近づくように形成することが好ましい。なお、下流側側面とは、気筒配列方向で互いに対向する２つの側面のうち、ブロック側通路のうちの連通部に連通する部分における冷却水の流動方向の下流側に位置する側面のことである。

連通部を介してポート間冷却水通路の上流側部分に流入する冷却水は、下流側側面に沿って流れ、連結側面に沿って流れる。このように上流側部分の周壁に沿って冷却水が流れることにより、上流側部分では、冷却水の旋回流が発生する。上記構成によれば、下流側側面を上記のように傾斜させたことにより、下流側側面に沿って流れる冷却水の流動方向を連結側面に沿った方向に変更する際における圧力損失を低減することができる。その結果、上流側部分で生じる冷却水の旋回流の流速を大きくすることが可能となる。

例えば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在しているガスケットに連通部を設けることが好ましい。
また、規定ポートは、排気ポートであることが好ましい。

実施形態の内燃機関のシリンダブロック内に形成されているブロック側通路と、シリンダヘッドの内部に形成されている冷却水通路との位置関係を示す構成図。 同内燃機関の断面図。 シリンダヘッドの内部に形成されている冷却水通路を示す図。 図３における４−４線で内燃機関を切断した場合の断面図。 図３における５−５線で内燃機関を切断した場合の断面図。 図３における６−６線で内燃機関を切断した場合の断面図。 図３における７−７線で内燃機関を切断した場合の断面図。

以下、内燃機関の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１には、内燃機関１０を構成するシリンダブロック２０の一部が図示されている。図１に示すように、シリンダブロック２０内では、複数の気筒２１が一列に並んでいる。シリンダブロック２０内で気筒２１が並ぶ方向のことを「気筒配列方向Ｘ」という。シリンダブロック２０の内部には、冷却水通路であるブロック側通路２２が各気筒２１を囲むようなかたちで形成されている。ブロック側通路２２内では、図１に示す矢印方向に沿って冷却水が流れるようになっている。

図２に示すように、シリンダブロック２０には、シリンダヘッド３０が取り付けられている。このシリンダヘッド３０とシリンダブロック２０との間にはガスケット４０が介在している。シリンダヘッド３０には、図１に一点鎖線で示すように、一対の吸気ポート３１及び一対の排気ポート３２が気筒２１毎に設けられている。すなわち、気筒２１の数を「Ｎ個」とした場合、シリンダヘッド３０には、Ｎ対の吸気ポート３１とＮ対の排気ポート３２が設けられている。そして、図２に示すように、シリンダブロック２０の気筒２１とシリンダヘッド３０とピストン１１とにより燃焼室１２が区画されている。燃焼室１２には、対となる両吸気ポート３１から吸入空気が導入される。そして、燃焼室１２で生成された排気は、対となる両排気ポート３２に排出されるようになっている。

なお、本実施形態の内燃機関１０にあっては、点火プラグ１３及び燃料噴射弁１４がシリンダヘッド３０に取り付けられている。具体的には、対となる吸気ポート３１と対となる排気ポート３２との間に点火プラグ１３及び燃料噴射弁１４が配置されている。すなわち、内燃機関１０は、いわゆる中央噴射の内燃機関である。

図１には、シリンダヘッド３０の内部に設けられている冷却水通路の一部が二点鎖線で図示されている。すなわち、図１、図２及び図３に示すように、シリンダヘッド３０の内部には、気筒２１の中心軸２１ａの周り、具体的には点火プラグ１３及び燃料噴射弁１４を囲むように形成されている環状の周囲冷却通路５０が設けられている。また、シリンダヘッド３０の内部には、対をなす両排気ポート３２の間に位置する排気ポート間冷却水通路５１と、対をなす両吸気ポート３１の間に位置する吸気ポート間冷却水通路６１とが設けられている。排気ポート間冷却水通路５１及び吸気ポート間冷却水通路６１は、図３に実線矢印で示すように、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする径方向において外側から内側に向かって冷却水が流れるようにそれぞれ構成されている。そして、排気ポート間冷却水通路５１の下流端及び吸気ポート間冷却水通路６１の下流端が周囲冷却通路５０にそれぞれ接続されている。また、図２に示すように、排気ポート間冷却水通路５１は、ガスケット４０に形成されている排気用連通部４１を介してブロック側通路２２と連通している。同様に、吸気ポート間冷却水通路６１は、ガスケット４０に形成されている吸気用連通部４２を介してブロック側通路２２と連通している。

すなわち、排気ポート３２を「規定ポート」とした場合、排気用連通部４１が「連通部」の一例に相当するとともに、排気ポート間冷却水通路５１が「ポート間冷却水通路」の一例に相当する。また、吸気ポート３１を「規定ポート」とした場合、吸気用連通部４２が「連通部」の一例に相当するとともに、吸気ポート間冷却水通路６１が「ポート間冷却水通路」の一例に相当する。

また、図１及び図３に示すように、シリンダヘッド３０の内部には、ブロック側通路２２と連通する通路として、排気ポート外側通路５６及び吸気ポート外側通路６６が設けられている。排気ポート外側通路５６は、気筒配列方向Ｘにおいて排気ポート３２を挟んで排気ポート間冷却水通路５１の反対側に配置されている。そして、ブロック側通路２２から排気ポート外側通路５６に流入した冷却水は、図３に破線矢印で示すように流れるようになっている。また、吸気ポート外側通路６６は、気筒配列方向Ｘにおいて吸気ポート３１を挟んで吸気ポート間冷却水通路６１の反対側に配置されている。そして、ブロック側通路２２から吸気ポート外側通路６６に流入した冷却水は、図３に破線矢印で示すように流れるようになっている。

次に、排気ポート間冷却水通路５１について詳述する。
図２及び図５に示すように、排気ポート間冷却水通路５１は、排気用連通部４１に接続される上流側部分５２と、上流側部分５２の下流端に接続されている中間部分５３と、中間部分５３の下流端に接続されている下流側部分５４とを有している。図２に示すように、上流側部分５２は、気筒２１の中心軸２１ａを中心とする径方向において燃焼室１２よりも外側に配置されている。また、上流側部分５２には、気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に延びる鉛直部５２１と、鉛直部５２１の下流端（図中上端）に接続されている傾斜部５２２とが設けられている。傾斜部５２２は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上記径方向の内側に位置するように、気筒２１の中心軸２１ａに対して傾斜している。

また、図４に示すように、上流側部分５２の通路断面形状は、略四角形をなしている。なお、ブロック側通路２２での冷却水の流れる方向のことを、ブロック内流動方向Ｙとした場合、図４においてはブロック内流動方向Ｙが気筒配列方向Ｘと概ね一致している。そして、上流側部分５２の周壁５２Ａにおいて気筒配列方向Ｘで互いに対向する２つの側面５２Ａ１，５２Ａ２のうち、ブロック内流動方向Ｙの下流側に位置する側面を下流側側面５２Ａ１といい、ブロック内流動方向Ｙの上流側に位置する側面を上流側側面５２Ａ２という。この場合、下流側側面５２Ａ１は、シリンダブロック２０から離れるにつれて、すなわち図中上方に向かうにつれて上流側部分５２の中心軸に近づくように形成されている。同様に、上流側側面５２Ａ２は、シリンダブロック２０から離れるにつれて、すなわち図中上方に向かうにつれて上流側部分５２の中心軸に近づくように形成されている。

また、上流側部分５２の周壁５２Ａのうち、下流側側面５２Ａ１のシリンダブロック２０から離れている側の端と上流側側面５２Ａ２のシリンダブロック２０から離れている側の端とを繋ぐ部位のことを、上側側面５２Ａ３という。この上側側面５２Ａ３が、「連結側面」の一例に相当する。上側側面５２Ａ３と下流側側面５２Ａ１との接続部分の断面形状は円弧状をなしている。同様に、上側側面５２Ａ３と上流側側面５２Ａ２との接続部分の断面形状もまた円弧状をなしている。なお、上側側面５２Ａ３は、上流側部分５２の傾斜部５２２の周壁のうち、傾斜部５２２の中心軸よりも燃焼室１２から離れている側の部分に相当する。そのため、図２に示すように、上側側面５２Ａ３は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上記径方向の内側に位置するように、気筒２１の中心軸２１ａに対して傾斜している。

さらに、図４に示すように、上流側部分５２は、排気ポート外側通路５６とは繋がっていない。すなわち、シリンダヘッド３０における上流側部分５２と排気ポート外側通路５６との間の部分が、上流側部分５２と排気ポート外側通路５６とを区画する規制部としての排気側規制部３３として機能する。そのため、排気用連通部４１を介して上流側部分５２に流入した冷却水が排気ポート外側通路５６側に流出することが、排気側規制部３３によって規制されるようになっている。

図２及び図５に示すように、排気ポート間冷却水通路５１の中間部分５３は、上流側部分５２との接続部位（具体的には、傾斜部５２２との接続部位）から上記径方向における内側に延伸している。中間部分５３の延伸方向は、気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に対して概ね直交している。そして、図２に示すように、気筒２１の中心軸２１ａと中間部分５３の中心軸とのなす角θ１１は、気筒２１の中心軸２１ａと傾斜部５２２の中心軸とのなす角θ１２よりも大きい。

排気ポート間冷却水通路５１の下流側部分５４は、周囲冷却通路５０にも接続されている。すなわち、下流側部分５４は、中間部分５３と周囲冷却通路５０とを繋ぐ。そのため、排気用連通部４１を介して排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２に流入した冷却水は、上流側部分５２、中間部分５３、下流側部分５４の順に流れ、周囲冷却通路５０に流入するようになっている。

なお、図４には、排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２と、排気用連通部４１との位置関係が図示されている。ブロック側通路２２のうちの排気用連通部４１に連通する部分の冷却水の流れ方向を、「ブロック内流動方向Ｙ」というものとする。図４に示すように、排気用連通部４１は、排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２の通路断面において、ブロック内流動方向Ｙの下流側に偏心している。ここでいう上流側部分５２の通路断面とは、上流側部分５２の中心軸と直交する面に沿って上流側部分５２を切断した場合の通路断面のことである。すなわち、排気用連通部４１の中心軸が、上流側部分５２の中心軸に対してブロック内流動方向Ｙの下流側にずれている。さらに、排気用連通部４１の通路断面積は、上流側部分５２の上流端の通路断面積よりも狭い。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。具体的には、ブロック側通路２２から排気ポート間冷却水通路５１を経由して周囲冷却通路５０に冷却水が流入する際の作用及び効果を説明する。

図４に示すようにブロック内流動方向Ｙに沿って流れる冷却水が、排気用連通部４１を介して排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２に流入する。排気用連通部４１は、上流側部分５２の通路断面においてブロック内流動方向Ｙの下流側に偏心している。そのため、排気用連通部４１を介して上流側部分５２に冷却水を流入させた際に、排気ポート間冷却水通路５１における排気用連通部４１との接続部分である上流側部分５２では、図４に矢印で示すように、その周壁５２Ａに沿った冷却水の旋回流を発生させやすくなる。

すなわち、排気用連通部４１を介して上流側部分５２に流入した冷却水は、上流側部分５２の周壁５２Ａのうちの下流側側面５２Ａ１に干渉する。そして、冷却水は、シリンダブロック２０から離れるように下流側側面５２Ａ１に沿って流れて上側側面５２Ａ３に干渉する。冷却水が上側側面５２Ａ３に干渉すると、上側側面５２Ａ３に沿ってブロック内流動方向Ｙとは反対方向に冷却水が流れて上流側側面５２Ａ２に干渉する。上流側部分５２に干渉した冷却水が上流側側面５２Ａ２に沿って流れる。このように上流側部分５２内で冷却水が流れることにより、上流側部分５２で冷却水の旋回流が発生する。その結果、排気用連通部４１が上流側部分５２の通路断面において偏心していない場合、すなわち排気用連通部４１の中心軸が上流側部分５２の中心軸とほぼ一致している場合と比較し、上流側部分５２で冷却水の流れが乱れにくくなる。すなわち、排気用連通部４１の位置を工夫することによって上流側部分５２での冷却水の流れを整流させることができ、結果として、上流側部分５２に冷却水を流入させる際の圧力損失を小さくすることができる。そのため、排気ポート間冷却水通路５１を流れる冷却水の流速を大きくすることができる。

さらに、本実施形態では、排気用連通部４１の通路断面積が上流側部分５２の上流端の通路断面積よりも狭い。このように排気用連通部４１の通路断面積を狭くすることにより、排気用連通部４１を介して排気ポート間冷却水通路５１に冷却水を流入させる際における冷却水の流速を大きくすることができる。その結果、排気ポート間冷却水通路５１を流れる冷却水の流速の増大を促進することができる。

したがって、本実施形態によれば、排気ポート間冷却水通路５１を流れる冷却水の流速を大きくすることによって燃焼室１２内の冷却効率を高めることができる。
なお、上流側部分５２の周壁５２Ａのうちの下流側側面５２Ａ１は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上流側部分５２の中心軸に近づくように形成されている。また、下流側側面５２Ａ１と上側側面５２Ａ３との接続部分の断面形状が円弧状をなしている。そのため、下流側側面５２Ａ１に沿って流れる冷却水が上側側面５２Ａ３に干渉し、当該冷却水が上側側面５２Ａ３に沿って流れるようになった際における冷却水の流速の低下を、下流側側面５２Ａ１が傾斜していない場合と比較して抑制することができる。その結果、上流側部分５２で生じる旋回流の流速をより大きくすることができる。

また、上流側側面５２Ａ２は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上流側部分５２の中心軸に近づくように形成されている。また、上側側面５２Ａ３と上流側側面５２Ａ２の接続部分の断面形状が円弧状をなしている。そのため、上側側面５２Ａ３に沿って流れる冷却水が上流側側面５２Ａ２に干渉し、当該冷却水が上流側側面５２Ａ２に沿って流れるようになった際における冷却水の流速の低下を、上流側側面５２Ａ２が傾斜していない場合と比較して抑制することができる。その結果、上流側部分５２で生じる旋回流の流速をより大きくすることができる。

また、図５に示すように、上流側部分５２の傾斜部５２２は、中間部分５３との接続部位に向かうにつれてシリンダブロック２０から離れるように、中間部分５３の延伸方向に対して傾斜している。そのため、上流側部分５２の傾斜部５２２の周壁のうち、傾斜部５２２の中心軸よりも燃焼室１２から離れている側の部分、すなわち上側側面５２Ａ３を、中間部分５３の延伸方向に対して傾斜させることができる。そのため、図５に破線矢印で示すように、排気ポート間冷却水通路５１では、上側側面５２Ａ３によって、上流側部分５２を流れる冷却水を、中間部分５３のうち、中間部分５３の中心軸よりも燃焼室１２に近い領域に導くことができる。その結果、中間部分５３のうち、中間部分５３の中心軸よりも燃焼室１２に近い領域を流れる冷却水の量を増やすことができる。これにより、燃焼室１２内の冷却効率をより高くすることができる。

また、本実施形態では、図４に示すように、上流側部分５２と排気ポート外側通路５６との間に排気側規制部３３を設けているため、排気用連通部４１を介して上流側部分５２に流入した冷却水が排気ポート外側通路５６側に流出することはない。そのため、上流側部分５２内の冷却水が排気ポート外側通路５６側に流出することが許容されている場合と比較し、排気ポート間冷却水通路５１内の冷却水の流量の低下を抑制することができる。したがって、燃焼室１２内の冷却効率の低下を抑制することができる。

次に、吸気ポート間冷却水通路６１について詳述する。
図２及び図７に示すように、吸気ポート間冷却水通路６１は、吸気用連通部４２に接続される上流側部分６２と、上流側部分６２の下流端に接続されている中間部分６３と、中間部分６３の下流端に接続されている下流側部分６４とを有している。図７に示すように、上流側部分６２は、上記径方向において燃焼室１２よりも外側に配置されている。また、上流側部分６２には、気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に延びる鉛直部６２１と、鉛直部６２１の下流端（図中上端）に接続されている傾斜部６２２とが設けられている。傾斜部６２２は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上記径方向の内側に位置するように、気筒２１の中心軸２１ａに対して傾斜している。

また、図６に示すように、上流側部分６２の通路断面形状は、略四角形をなしている。図６においてはブロック内流動方向Ｙが気筒配列方向Ｘと概ね一致している。上流側部分６２の周壁６２Ａにおいて気筒配列方向Ｘで互いに対向する２つの側面６２Ａ１，６２Ａ２のうち、ブロック内流動方向Ｙの下流側に位置する側面を下流側側面６２Ａ１といい、ブロック内流動方向Ｙの上流側に位置する側面を上流側側面６２Ａ２という。この場合、下流側側面６２Ａ１は、シリンダブロック２０から離れるにつれて、すなわち図中上方に向かうにつれて上流側部分６２の中心軸に近づくように形成されている。同様に、上流側側面６２Ａ２は、シリンダブロック２０から離れるにつれて、すなわち図中上方に向かうにつれて上流側部分６２の中心軸に近づくように形成されている。

また、上流側部分６２の周壁６２Ａのうち、下流側側面６２Ａ１のシリンダブロック２０から離れている側の端と上流側側面６２Ａ２のシリンダブロック２０から離れている側の端とを繋ぐ部位のことを、上側側面６２Ａ３という。この上側側面６２Ａ３が、「連結側面」の一例に相当する。上側側面６２Ａ３と下流側側面６２Ａ１との接続部分の断面形状は円弧状をなしている。同様に、上側側面６２Ａ３と上流側側面６２Ａ２との接続部分の断面形状もまた円弧状をなしている。なお、上側側面６２Ａ３は、上流側部分６２の傾斜部６２２の周壁のうち、傾斜部６２２の中心軸よりも燃焼室１２から離れている側の部分に相当する。そのため、図２に示すように、上側側面６２Ａ３は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上記径方向の内側に位置するように、気筒２１の中心軸２１ａに対して傾斜している。

さらに、図６に示すように、上流側部分６２は、吸気ポート外側通路６６とは繋がっていない。すなわち、シリンダヘッド３０における上流側部分６２と吸気ポート外側通路６６との間の部分が、上流側部分６２と吸気ポート外側通路６６とを区画する規制部としての吸気側規制部３４として機能する。そのため、吸気用連通部４２を介して上流側部分６２に流入した冷却水が吸気ポート外側通路６６側に流出することが、吸気側規制部３４によって規制されるようになっている。

図２及び図７に示すように、吸気ポート間冷却水通路６１の中間部分６３は、上流側部分６２との接続部位（具体的には、傾斜部６２２との接続部位）から上記径方向における内側に延伸している。中間部分６３の延伸方向は、気筒２１の中心軸２１ａの延伸方向に対して概ね直交している。そして、図２に示すように、気筒２１の中心軸２１ａと中間部分６３の中心軸とのなす角θ２１は、気筒２１の中心軸２１ａと傾斜部６２２の中心軸とのなす角θ２２よりも大きい。

吸気ポート間冷却水通路６１の下流側部分６４は、周囲冷却通路５０にも接続されている。すなわち、下流側部分６４は、中間部分６３と周囲冷却通路５０とを繋ぐ。そのため、吸気用連通部４２を介して吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２に流入した冷却水は、上流側部分６２、中間部分６３、下流側部分６４の順に流れ、周囲冷却通路５０に流入するようになっている。

なお、図６には、吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２と、吸気用連通部４２との位置関係が図示されている。ブロック側通路２２のうちの吸気用連通部４２に連通する部分の冷却水の流れ方向を、ブロック内流動方向Ｙというものとする。図６に示すように、吸気用連通部４２は、上流側部分６２の通路断面においてブロック内流動方向Ｙの下流側に偏心している。ここでいう上流側部分６２の通路断面とは、上流側部分６２の中心軸と直交する面に沿って上流側部分６２を切断した場合の通路断面のことである。すなわち、吸気用連通部４２の中心軸が、上流側部分６２の中心軸に対してブロック内流動方向Ｙの下流側にずれている。さらに、吸気用連通部４２の通路断面積は、上流側部分６２の上流端の通路断面積よりも狭い。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。具体的には、ブロック側通路２２から吸気ポート間冷却水通路６１を経由して周囲冷却通路５０に冷却水が流入する際の作用及び効果を説明する。

図６に示すようにブロック内流動方向Ｙに沿って流れる冷却水が、吸気用連通部４２を介して吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２に流入する。吸気用連通部４２は、上流側部分６２の通路断面においてブロック内流動方向Ｙの下流側に偏心している。そのため、吸気用連通部４２を介して上流側部分６２に冷却水を流入させた際に、上流側部分６２では、図６に矢印で示すように、その周壁６２Ａに沿った冷却水の旋回流を発生させやすくなる。

すなわち、吸気用連通部４２を介して上流側部分６２に流入した冷却水は、上流側部分６２の周壁６２Ａのうちの下流側側面６２Ａ１に干渉する。そして、冷却水は、シリンダブロック２０から離れるように下流側側面６２Ａ１に沿って流れて上側側面６２Ａ３に干渉する。冷却水が上側側面６２Ａ３に干渉すると、上側側面６２Ａ３に沿ってブロック内流動方向Ｙとは反対方向に冷却水が流れて上流側側面６２Ａ２に干渉する。冷却水が上流側側面６２Ａ２に干渉すると、冷却水が上流側側面６２Ａ２に沿って流れる。このように上流側部分６２内で冷却水が流れることにより、上流側部分６２で冷却水の旋回流が発生する。その結果、吸気用連通部４２が上流側部分６２の通路断面において偏心していない場合、すなわち吸気用連通部４２の中心軸が上流側部分６２の中心軸とほぼ一致している場合と比較し、上流側部分６２で冷却水の流れが乱れにくくなる。すなわち、吸気用連通部４２の位置を工夫することによって上流側部分６２で冷却水の旋回流を発生させることにより、上流側部分６２に冷却水を流入させる際の圧力損失を小さくすることができる。その結果、吸気ポート間冷却水通路６１を流れる冷却水の流速を大きくすることができる。

さらに、本実施形態では、吸気用連通部４２の通路断面積が上流側部分６２の上流端の通路断面積よりも狭い。このように吸気用連通部４２の通路断面積を狭くすることにより、吸気用連通部４２を介して吸気ポート間冷却水通路６１に冷却水を流入させる際における冷却水の流速を大きくすることができる。その結果、吸気ポート間冷却水通路６１を流れる冷却水の流速の増大を促進することができる。

したがって、本実施形態によれば、吸気ポート間冷却水通路６１を流れる冷却水の流速を大きくすることによって燃焼室１２内の冷却効率を高めることができる。
なお、上流側部分６２の周壁６２Ａのうちの下流側側面６２Ａ１は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上流側部分６２の中心軸に近づくように形成されている。また、下流側側面６２Ａ１と上側側面６２Ａ３との接続部分の断面形状が円弧状をなしている。そのため、上流側部分６２に流入した冷却水が上流側部分６２の周壁６２Ａに沿って流れやすくなる。その結果、上流側部分６２で生じる旋回流の流速をより大きくすることができる。

また、上流側側面６２Ａ２は、シリンダブロック２０から離れるにつれて上流側部分６２の中心軸に近づくように形成されている。また、上側側面６２Ａ３と上流側側面６２Ａ２の接続部分の断面形状が円弧状をなしている。そのため、上側側面６２Ａ３に沿って流れる冷却水が上流側側面６２Ａ２に干渉し、当該冷却水が上流側側面６２Ａ２に沿って流れるようになった際における冷却水の流速の低下を、上流側側面６２Ａ２が傾斜していない場合と比較して抑制することができる。その結果、上流側部分６２で生じる旋回流の流速をより大きくすることができる。

また、図７に示すように、上流側部分６２の傾斜部６２２は、中間部分６３との接続部位に向かうにつれてシリンダブロック２０から離れるように、中間部分６３の延伸方向に対して傾斜している。そのため、上流側部分６２の傾斜部６２２の周壁のうち、傾斜部６２２の中心軸よりも燃焼室１２から離れている側の部分、すなわち上側側面６２Ａ３を、中間部分６３の延伸方向に対して傾斜させることができる。そのため、図７に破線矢印で示すように、吸気ポート間冷却水通路６１では、上側側面６２Ａ３によって、上流側部分６２を流れる冷却水を、中間部分６３のうち、中間部分６３の中心軸よりも燃焼室１２に近い領域に導くことができる。その結果、中間部分６３のうち、中間部分６３の中心軸よりも燃焼室１２に近い領域を流れる冷却水の量を増やすことができる。これにより、燃焼室１２内の冷却効率をより高くすることができる。

また、本実施形態では、図６に示すように、上流側部分６２と吸気ポート外側通路６６との間に吸気側規制部３４を設けているため、吸気用連通部４２を介して上流側部分６２に流入した冷却水が吸気ポート外側通路６６側に流出することはない。そのため、上流側部分６２内の冷却水が吸気ポート外側通路６６側に流出することが許容されている場合と比較し、吸気ポート間冷却水通路６１内の冷却水の流量の低下を抑制することができる。したがって、燃焼室１２内の冷却効率の低下を抑制することができる。

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２の通路断面においてブロック内流動方向Ｙにおける下流側に排気用連通部４１が偏心しているのであれば、吸気用連通部４２を、吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２の通路断面においてブロック内流動方向Ｙにおける下流側に偏心させなくてもよい。すなわち、吸気用連通部４２の中心軸を、上流側部分６２の中心軸とほぼ一致させてもよい。

・吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２の通路断面においてブロック内流動方向Ｙにおける下流側に吸気用連通部４２が偏心しているのであれば、排気用連通部４１を、排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２の通路断面においてブロック内流動方向Ｙにおける下流側に偏心させなくてもよい。すなわち、排気用連通部４１の中心軸を、上流側部分５２の中心軸とほぼ一致させてもよい。

・排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２の周壁５２Ａの下流側側面５２Ａ１を、図４に示したように傾斜した面形状としなくてもよい。
・吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２の周壁６２Ａの下流側側面６２Ａ１を、図６に示したように傾斜した面形状とはしなくてもよい。

・シリンダヘッド３０を、排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２と排気ポート外側通路５６との間での多少の冷却水の流通を許容するように構成してもよい。
・シリンダヘッド３０を、吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２と吸気ポート外側通路６６との間での多少の冷却水の流通を許容するように構成してもよい。

・排気ポート間冷却水通路５１の上流側部分５２に傾斜部５２２を設けなくてもよい。
・吸気ポート間冷却水通路６１の上流側部分６２に傾斜部６２２を設けなくてもよい。
・内燃機関１０は、吸気ポート３１を挟んで点火プラグ１３の反対側に燃料噴射弁が配置される、いわゆるサイド噴射の内燃機関であってもよい。また、内燃機関１０は、燃焼室１２に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を有さない一方で、吸気ポート３１に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えるものであってもよい。また、内燃機関１０は、ディーゼル式のものであってもよい。

１０…内燃機関、２０…シリンダブロック、２１…気筒、２２…ブロック側通路、３０…シリンダヘッド、３１…吸気ポート、３２…排気ポート、３３…排気側規制部、３４…吸気側規制部、４０…ガスケット、４１…排気用連通部、４２…吸気用連通部、５０…周囲冷却通路、５１…排気ポート間冷却水通路、５２…上流側部分、５２２…傾斜部、５２Ａ…周壁、５２Ａ１…下流側側面、５２Ａ２…上流側側面、５２Ａ３…上側側面、５３…中間部分、５４…下流側部分、５６…排気ポート外側通路、６１…吸気ポート間冷却水通路、６２…上流側部分、６２２…傾斜部、６２Ａ…周壁、６２Ａ１…下流側側面、６２Ａ２…上流側側面、６２Ａ３…上側側面、６３…中間部分、６４…下流側部分、６６…吸気ポート外側通路。

Claims (6)

1. 一対の吸気ポートと一対の排気ポートとが気筒毎に設けられているシリンダヘッドの内部には、シリンダブロックの内部に設けられている冷却水通路であるブロック側通路を流れた冷却水が流入するようになっており、
   前記吸気ポート及び前記排気ポートのうちの一方のポートを規定ポートとした場合、
   前記シリンダヘッドの内部のうち、対となる前記両規定ポートの間には、前記気筒の中心軸を中心とする径方向の内側に向かって冷却水が流れるポート間冷却水通路が設けられており、
   前記ポート間冷却水通路は、連通部を介して前記ブロック側通路と連通しており、
   前記連通部は、前記ポート間冷却水通路の通路断面において、前記ブロック側通路のうちの前記連通部に連通している部分における冷却水の流動方向の下流側に偏心している
   内燃機関。
2. 前記シリンダヘッドの内部には、前記連通部よりも前記径方向の内側に位置し、且つ、前記気筒の中心軸の周りに形成されている周囲冷却通路が設けられており、
   前記ポート間冷却水通路は、
   前記連通部に接続される部分である上流側部分と、
   前記連通部よりも前記径方向の内側に位置するとともに、前記上流側部分に接続されており、且つ、同上流側部分との接続部位から前記径方向の内側に延伸する中間部分と、
   前記中間部分と前記周囲冷却通路とを繋ぐ下流側部分と、を有しており、
   前記上流側部分には、前記中間部分との接続部位に向かうにつれて前記シリンダブロックから離れるように前記気筒の中心軸に対して傾斜している傾斜部が設けられており、同傾斜部に前記中間部分が接続されており、
   前記気筒の中心軸と前記中間部分の中心軸とのなす角は、前記気筒の中心軸と前記傾斜部の中心軸とのなす角よりも大きい
   請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記シリンダブロック内における前記気筒の並ぶ方向を気筒配列方向とした場合、
   前記シリンダヘッドの内部のうち、前記気筒配列方向において前記規定ポートを挟んで前記ポート間冷却水通路の反対側には、前記ブロック側通路を流れた冷却水が流入するポート外側通路が設けられており、
   前記ポート間冷却水通路のうちの前記連通部に接続される部分を上流側部分とした場合、前記シリンダヘッドには、前記上流側部分と前記ポート外側通路とを区画し、且つ、前記上流側部分に流入した冷却水の前記ポート外側通路側への流出を規制する規制部が設けられている
   請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記シリンダブロック内における前記気筒の並ぶ方向を気筒配列方向とし、前記ポート間冷却水通路のうちの前記連通部に接続される部分を上流側部分とした場合、
   前記上流側部分の周壁は、前記気筒配列方向で互いに対向する２つの側面と、同両側面の前記シリンダブロックから離れている側の端同士を繋ぐ連結側面と、を有しており、
   前記２つの側面のうち、前記ブロック側通路のうちの前記連通部に連通する部分における冷却水の流動方向の下流側に位置する側面を下流側側面とした場合、前記下流側側面は、前記シリンダブロックから離れるにつれて前記上流側部分の中心軸に近づくように形成されている
   請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の内燃機関。
5. 前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間にはガスケットが介在しており、前記ガスケットに前記連通部が設けられている
   請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の内燃機関。
6. 前記規定ポートは、前記排気ポートである
   請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の内燃機関。

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