JPH0216320A - ４サイクルエンジンのシリンダヘッド冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動二輪車用水冷式４サイクルエンジ
ンに採用されるシリンダヘッドの冷却構造に関し、特に
吸気弁を３本、排気弁を２本設けた５パルプエンジンの
場合に、シリンダヘッド全体を均一に冷却できるように
した吸気通路、排気通路、及びウォータジャケットの配
置構造の改善に関する。

〔従来の技術〕

一般に４サイクルエンジンの燃焼系統は、燃焼室の吸気
弁用開口を吸気通路でシリンダヘッド外側に導出し、該
外側開口に気化器等の燃料供給装置を接続するとともに
、排気弁用開口を排気通路で外側に導出し、該外側開口
に排気管を接続し、上記吸気通路を介して低温の混合気
を吸入し、排気通路を介して高温の排気を排出するよう
に構成されている。従って、上記吸気通路、及び排気通
路が形成されたシリンダヘッドの燃焼室付近は、温度分
布に大きな偏差が生し易い。この温度偏差があまり大き
くなると、熱歪等により各種のトラブルが生しる恐れが
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記温度偏差は、吸気弁、排気弁の本数が多（
なるほど増大する傾向があるので、弁を多数本、例えば
吸気弁３本、排気弁２本備えた５バルブエンジンの場合
は、シリンダヘッドの１度分布を均一化できるように、
吸気通路、排気通路ウォータジャケット等の配置を考慮
した冷却構造が要請される。しかしながら従来の５バル
ブエンジンにおいては、２バルブエンジンの場合と同様
の冷却構造が採用されており、十分な温度分布の均一化
は実現されていないのが実情である。

そこで本発明は、吸気弁を３本、排気弁を２木偵えた５
バルブエンジンにおいて、シリンダヘッドの温度分布を
均一化できるシリンダへ、ド冷却構造を提供することを
目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、３本の吸気弁及び２本の吸気弁を燃焼室周壁
に沿うように配置した４サイクルエンジンのシリンダヘ
ッド冷却構造において、上記シリンダヘッドに形成され
た吸気通路を、燃料供給装置接続開口に連通ずる１つの
共用吸気通路と、該共用吸気通路から分岐されて上記各
吸気弁用開口に連通ずる３つの分岐吸気通路とで構成し
、上記排気通路を、上記各排気弁用開口を排気管接続開
口に別個に導出する２つの独立排気通路で構成し、上記
シリンダヘッドの、上記２つの独立排気通路間部分に液
冷ジャケットを形成したことを特徴としている。

ここで本発明は、水冷エンジン以外に、油等の液体で冷
却するエンジンにも適用できる。

〔作用〕

本発明に係るシリンダヘッド冷却構造によれば、３つの
分岐吸気通路をシリンダヘッド内で１つの共用吸気通路
にまとめたので、シリンダヘッドの、吸気通路外表面を
構成する壁面の面積が、各分岐通路をそのまま外方に導
出する場合に比較して狭くなり、従ってシリンダヘッド
から低温の吸気（混合気）側に伝達される熱量が少なく
なり、それだけシリンダヘッドの吸気通路側部分の温度
低下が軽減される。またこの場合、中央の分岐吸気通路
は、両側の分岐吸気１ｆｆｉ路によって挾まれているの
で、シリンダヘッドから該中央の分岐吸気通路側への熱
伝達量はさらに少なくなり、従ってこの点からもシリン
ダヘッドの吸気通路側部分の温度低下が軽減される。

一方、排気通路を、２つの独立排気通路で構成し、間に
液冷ジャケットを形成したので、高温の排気はこれに比
べて低温の冷却液によって冷却され、排気からシリンダ
ヘッド側に伝達される熱量が少なくなり、従ってシリン
ダヘッドの排気通路側部分の温度上昇が軽減される。

このようにシリンダヘッドの、吸気通路側部分の温度低
下が軽減され、かつ排気通路側部分の温度上昇が軽減さ
れるので、結果的にシリンダヘッドの温度分布が全体的
に均一となる。

またエンジンのカム軸方向の寸法（幅寸法）について見
れば、吸気側部分と排気側部分とで上記幅寸法のバラン
スが良好になる。即ち、一般には弁を３本設けた吸気側
が弁を２本設けた排気側より幅寸法が大きくなるが、本
発明では、排気通路を独立させて設けるとともに、該両
独立排気通路間に液冷ジャケットを配設したので、それ
だけ排気側の幅寸法が大きくなり、吸気側との差が小さ
くなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例による４サイ
クルエンジンの動弁装置を説明するための図である。

図において、１は本実施例装置が適用された４サイクル
エンジンを搭載した自動二輪車であり、これの車体フレ
ーム２の前端には、下端で前輪３を軸支する前フオーク
４が軸支され、中央下端には、後端で後輪５を軸支する
後アーム６が上下に揺動自在に枢支されており、さらに
後部には大型の燃料タンク７が、その上側にはシート８
がそれぞれ搭載されている。なお、６２〜６４．５８は
それぞれオイルタンク、ラジェータ、エアクリーナ、気
化器である。

そして上記車体フレーム２の前部には水冷式４サイクル
単気筒のエンジンユニット９が搭載されている。このエ
ンジンユニット９は、シリンダ１０、シリンダヘッド１
１．及びヘッドカバー１２をクランクケース１４上に積
層した構成となっている。また、ヘッドカバー１２の上
面中央部はブラケット６１を介して車体フレーム２のテ
ンションパイプ２ａに懸架されており、クランクケース
１４の前側中央部は、ヘッドパイプ２ｂから下方に延び
るダウンチューブ２Ｃで懸架されている。

上記シリンダ１０は水冷ジャケット１０ａが形成された
シリンダ本体１０ｂ内に円筒状のシリンダライナ１０ｃ
を圧入して構成されており、該）シリンダライナ１０ｃ
内にはピストン１４が摺動自在に挿入されている。

また、上記シリンダヘッド１１の台面の略中央には上記
ピストン１４の上面とで燃焼室Ａを形成する燃焼室凹部
１６が凹設されている。この燃焼室凹部１６の周縁に沿
う略円周上に、３つの吸気弁開口１７〜１９及び２つの
排気弁開口２０，２１が形成されている。

上記３つの吸気弁開口１７〜１９はシリンダヘッド１】
に車両後方に延びるよう、かつ相互に平行に形成された
３つの分岐吸気通路３１ａ〜３１ｂによって後方に導出
され、かつ該シリンダヘッド１１内で１つの共用吸気通
路３１に合流した後、シリンダヘッド後壁に導出されて
いる。この共用吸気通路３１の外側開口３１ｄにはキャ
ブジヨイント５７を介して２つの気化器５８．５９が接
続されている。このキャブジヨイント５７は隔壁５７ａ
によって２つのジヨイント通路５７ｂ、５７Ｃに画成さ
れている。

ここで本実施例では、全吸気量のうち５０％が中央の分
岐吸気通路３１ｂを流れ、残２５％、２５％がそれぞれ
左、右の分岐吸気通路３１ａ、３１ｃを流れるように設
定されている。これは、後述のように、中央の吸気流量
を多くすることによって、シリンダヘッド１１からの伝
熱量を可能な限り低減させるためである。

また、上記２つの排気弁開口２０．２１は、このシリン
ダへフド１１に車両前方に、かつ斜め外方に延びるよう
別個に形成された２つの独立排気通路３２．３２によっ
てエンジン前壁に導出されている。この各独立排気通路
３２の外側開口３２ａには排気管３３が接続されており
、該各排気管３３は上述のダウンチューブ２Ｃの外側を
通って下方に折り曲げられ、エンジン底部から車両後端
まで延びている。

上記吸気弁開口１７〜１９、排気弁開口２０２１には、
各開口を開閉する吸気弁２３〜２５、排気弁２６．２７
の弁板部が配置されている。この各吸、排気弁２３〜２
７の弁軸部は分岐吸気通路３１ａ〜３１Ｃ１独立排気通
路３２．３２の天井壁部を貫通してこのシリンダヘッド
１１の上端開口内に突出している。この突出部の上端に
取り付けられたリテーナ３４とシリンダヘッド１１に装
着されたばね座ｔｔａとの間には付勢ばね３５が配設さ
れており、これにより答弁２３〜２７は各弁開口１７〜
２１を閉じるように付勢されている。

そして上記燃焼室Ａの中央上方にはカム軸３６がこれを
横切るように配設されている。このカム軸３６の左、右
両端及び中央はそれぞれ左、右軸受部及び中実軸受部で
支持されており、この左。

右軸受部及び中実軸受部は、シリンダへ／ド１１側に形
成された下半部とヘッドカバー１２側に形成された上半
部とからなる２分割構造になっている。また、このカム
軸３６の一端はチェン室ｌＩｂ内に突出しており、該突
出部に固着されたスブロケント、チェンを介してクラン
ク軸に連結されている。

そして上記シリンダへフド１１の、上記燃焼室凹部１６
を構成する天井壁部１６ａと、カム軸３６等が収容され
たカム室との境界壁１６ｂと、周壁とで囲まれた空間は
、ヘッド側水冷ジャケット１５になっている。上記境界
壁１６ｂの略中央にには上記燃焼室への中央に連通ずる
プラグ孔２２が形成されており、このプラグ孔２２はプ
ラグ挿入孔２９によってエンジン外方に導出されている
。

このプラグ挿入孔２９はシリンダヘッド１１．ヘツドカ
バー１２に直線状に形成された筒部２９ａ９２９ｂで構
成された筒状のもので、上記排気弁２５．２６と略平行
に、該ヘッド側水冷ジャケット１５を貫通して斜め上方
に延びている。また上記プラグ孔２２には点火プラグ３
０が装着されている。

そして上記ヘッド側水冷ジャケット１５の前部１５ａは
、上記両独室排気通路３２．３２間まで前方に延びてい
る。そしこのヘッド側水冷ジャケット１５は、上記前部
１５ａに形成された中央流入口５３ａ、及び該両道路３
２．３２の左、右外側に形成された左、右流入口５３ｂ
、５３Ｃによって上記シリンダ側水冷ジャケット１０ａ
に連通している。またこの各流入口５３２〜５３Ｃは上
記各分岐吸気通路３１２〜３１Ｃと対向している。

また、上記共用吸気通路３１の左、右両側位置には、該
ヘッド側水冷ジャケット１５を外方に連通させる左、右
流出口５４ａ、５４ｂが貫通形成されており、またこの
流出口５４ａ、５４ｂの外側に締結ポル１−６０が位置
している。また上記両流出口５４ａ、５４ｂの外部開口
部は、それぞれに装着された接続ジョイン）５５ａ、５
５ｂを介してジヨイントパイプ５６ａで連結されている
。

このジヨイントパイプ５６ａは上記キャブジヨイント５
７の上側に、つまりシリンダヘッド１１と気化器５８．
５９との間に配索されており、さらに該ジヨイントパイ
プ５６ａは冷却水リターンパイプ５６ｂによって該シリ
ンダヘッド１１の左側を通ってラジェータに接続されて
いる。

次に本実施例の作用効果について説明する。

先ず、冷却水はシリンダ１０のシリンダ側水冷ジャケッ
ト１０ａの下部に供給され、該ジャケット１０ａから、
排気側の流入口５３２〜５３ｃを通ってヘッド側水冷ジ
ャケット１５の、上記両独室排気通路３２．３２間の前
部１５ａ及びその百姓側部分に供給される。そしてこの
冷却水は、このヘッド側水冷ジャケッ）１５内を、プラ
グ挿入孔２９の両側を通って（第１図、第３図参照）、
かつカム軸３６の中実軸受部３９の下方を通って一様に
分岐吸気通路３１’ａ〜３１Ｃ側に流れ、該通路の壁面
に沿って左、右に別れ、左、右の流出孔５４ａ、５４ｂ
から流出し、ジヨイントパイプ５６ａ、リターンパイプ
５６ｂを通ってラジェータに導かれる。

次に、外気は気化器５８．５９で混合気となってキャブ
ジヨイント５７から共用吸気通路３１を通り、分岐吸気
通路３１２〜３１ｅで分岐した後燃焼室Ａ内に吸引され
、ここで爆発燃焼し、排気は各独立排気通路３２を通っ
て各排気管３３から車両後方に排出される。

ここでシリンダヘッド１１の温度分布を均一にするには
、上述のように、シリンダヘッド１１の吸気側部分の、
低温の混合気による温度低下、及び排気側部分の、高温
の排気による温度上昇をできるだけ抑制することが必要
である。

本実施例では、吸気側については、３つの分岐吸気通路
３１２〜３１Ｃを１つの共用吸気通路３１に合流させて
から外方に導出しているので、この吸気通路の外周壁（
シリンダヘッド１１自体との境界壁であり、伝熱面とな
る）の面積が、３つの通路をそのまま外方に導出した場
合に比較して狭くなり、従ってシリンダヘッド１１から
上記低温の混合気側に伝達される熱量がそれだけ減少す
る。

また上記中央の分岐通路３１ｂは、その左、右側が左、
右の分岐通路３１ａ、３１Ｃで挟まれているので、この
点からもシリンダヘッド１１からの伝達熱量を軽減でき
る。即ち、本実施例では、中央の分岐通路３１ｂを全吸
気量の５０％が流れるように設定してあり、流量の点か
ら見れば該中央分岐通路３１ｂによるシリンダへフド１
１の温度低下への影響力は左、右の各分岐通路による影
響力よりも大きい。しかし上述のように中央分岐通路３
１ｂは左、右分岐通路３１ａ、３１ｃで挾まれているの
で、吸気流量が多いにも関わらず、シリンダへソド１１
からの伝熱を抑制できる。

また、排気側については、２つの独立排気通路３２を斜
め外側に拡げながら外方に導出するとともに、ヘッド側
水冷ジャケット１５の前部１５ａを上記両独室排気通路
３２．３２間に延長したので、この両独室排気通路３２
．３２は周囲が水冷ジャケットによって囲まれることと
なり、高温の排気は水冷ジャケット内の冷却水によって
冷却されて温度が低下し、それだけ排気からシリンダヘ
ッド１１の排気側部分への伝達熱量が減少する。

このように本実施例ではシリンダヘッド１１の吸気側部
分の吸気による温度低下が抑制され、かつ排気側部分の
排気による温度上昇が抑制され、その結果シリンダへソ
ド１１の温度が均一化される。

また、本実施例では、吸気側、排気側部分のカム軸方向
に見た寸法（幅寸法）のバランスが良好である。即ち、
吸気弁３本、排気弁２本の５バルブエンジンでは、この
弁数に応じて吸気側が排気側より幅寸法が大きくなり、
両°者のバランスが悪くなる恐れがあるが、本実施例で
は排気通路を間隔の開いた２つの独立排気通路３２．３
２で構成し、これを斜め外方に拡げながら前方に導出し
たので、幅寸法は吸気側、排気側とも略等しくなってい
る。そして上記両独立排気通路３２間に上述のヘッド側
水冷ジャケット１５の前部１５ａを設けたので、空きス
ペースの有効利用が図られており、また独立排気通路３
２を斜め外方に導出したので、排気管３３をエンジンユ
ニットの前側中央に位置するダウンチューブ２Ｃに干渉
することなく接続できる。

また本実施例の冷却構造では、冷却水は排気側の３箇所
から流入し、吸気側の左、右２箇所から流出するので、
各部に冷却水が淀むことがなく、シリンダヘッド１１の
燃焼室Ａ近辺及び排気通路３２．３３廻りを均一に冷却
できる。

さらにまた、左、右流出口５４ａ、５４ｂを連結するジ
ヨイントパイプ５６ａを、気化器５８゜５９とシリンダ
ヘッド１１との間の隙間に配置したので、デッドスペー
スを有効利用でき、必要な配管スペースを確保できる。

なお上記第１実施例では、水冷ジャケット１５の中央に
１つのプラグ挿入孔２９が形成されていたが、このプラ
グ挿入孔を２つ設けた場合にも勿論本発明を適用できる
。

第５図及び第６図は、点火プラグを左、右側部に２本配
置した本発明の第２実施例であり、第５図は水冷ジャケ
ット部分の断面底面図である。

図において第１図と同一符号は同−又は相当部分を示し
、２９ｄ、２９ｅはヘッド側水冷ジャケット１５の左、
右両側に配設されたプラグ挿入孔である。また、該ヘッ
ド側水冷ジャケット１５の前部１５ａは独立排気通路３
２，３２間に延びている。

本実施例の冷却構造では、冷却水が、独立排気通路３２
間、及びその両側に形成された冷却水流入口５３ａ〜５
３ｃから、ヘッド側水冷ジャケット１５に上記前部１５
ａ、及び左、右側部を通って流入し、独立排気通路３２
部分を冷却しながら、カム軸３６の中実軸受部、左、右
の点火プラグ３Ｑａ、３０ｂを均等に冷却した後、左、
右の流出口５４ａ、５４ｂから外方に流出することとな
る。

また本第２実施例においても、上記第１実施例と同様に
、シリンダヘッド１１の温度分布を均一化できる効果が
あり、また幅寸法のバランスが良好になる効果がある。

また、上記第１．第２実施例では、１本のカム軸で吸気
弁、排気弁の両方を駆動する５ｏｕｃエンジンについて
説明したが、本発明は別個のカム軸で吸、排気弁を駆動
するＤ　ＯＨＣエンジンについても勿論通用できる。

第７図、第８図は直動式１）ＯＨＣエンジンに通用した
第３実施例を示し、図中、第１図ないし第６図と同一符
合は同−又は相当部分を示す。

図において、シリンダヘッド１１は下部ヘッド１１ｂと
上部ヘッドＩｌｃとから構成されており、吸気弁２３〜
２５はリフタ３４ａを介して吸気カム軸３６ａで駆動さ
れ、排気弁２６．２７はりフタ３４ａを介して排気カム
軸３６ｂで駆動されるように構成されている。

また、プラグ挿入孔２９は、ヘッドカバー１２゜上部ヘ
ッド１１Ｃ１下部ヘッドｌｌｂにそれぞれ一体形成され
た挿入筒部２９ａ〜２９ｃによって筒状に形成されてお
り、上記排気弁２６．２７と平行になるよう傾斜してい
る。

さらにまた、ヘッド側水冷ジャケット１５の前部１５ａ
は両独室排気通路３２．３２間に延びており、冷却水流
入口５３ａによってシリンダ側水冷ジャケットｌＯａに
連通している。

本実施例においても、上記各実施例と同様に、シリンダ
へノド１１の温度分布を均一化できるとともに、吸気側
、排気側の幅寸法バランスが良好になり、かつ独立排気
通路３２間の空きスペースを存効利用できる。

さらに本実施例では、プラグ挿入孔２９を排気弁側に傾
斜させたので、吸気弁２３〜２５を垂直側に起こして配
置でき、それだけ燃焼室Ａの容積を小さくでき、圧縮比
を高くして出力を増大できる効果もある。

第９図は上記第３実施例の変形例であり、これはスイン
グアーム式ＤＯＩＩＣエンジンの例を示す。

図において、第１図ないし第８図と同一符合は同−又は
相当部分を示す、３４ｂはスングアームであり、答弁は
各カム軸の回転により、このスイングアーム３４ｂを介
して駆動される。そしてプラグ挿入孔２９は左、右の排
気弁２６．２７間にその一部が位置するように１頃斜し
ており、またヘッド側水冷ジャケット１５の前部１５ａ
は左、右の独立排気通路３２．３２間に延びている。

本実施例においても上記第１ないし第３実施例と同様の
効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る４サイクルエンジンのシリン
ダヘッド冷却構造によれば、吸気通路を、１つの共用吸
気通路と３つの分岐吸気通路とで構成するとともに、排
気通路を、２つの独立排気通路で構成し、咳両独立排気
通路間にヘッド側液冷ジャケットを形成したので、シリ
ンダヘッドの吸気通路側部分の温度低下が軽減されると
ともに、排気通路側部分の温度上昇が軽減され、その結
果、シリンダヘッドの温度分布を全体的に均一にできる
効果があり、かつ吸気側、排気側の幅寸法のバランスを
良好にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例によるシリン
ダヘッド冷却構造を説明するための図であり、第１図は
ヘッド側水冷ジャケット部分の断面平面図、第２図は断
面側面図、第３図は第２図のｍ−ｍ線断面図、第４図は
本実施例装置が適用された自動二輪車の左側面図、第５
図、第６図は本発明の第２実施例を説明するための図で
、第５図は第６図のＶ−Ｖ線断面図、第６図は断面側面
図、第７図、第８図は本発明の第３実施例を説明するた
めの図であり、第７図はその断面側面図、第８図は第７
図の■−■線断面図、第９図は上記第３実施例の変形例
を説明するため断面側面図である。 図において、１１はシリンダヘッド、１５ａはヘッド側
水冷ジャケットの前部（液冷ジャケット）、１７〜１９
は吸気弁開口、２０．２１は排気弁開口、２３〜２５は
吸気弁、２６．２７は排気弁、３１は共用吸気通路、３
１ａ〜３１ｃは分岐吸気通路、３１ｄは接続開口、３２
は独立排気通路、５８．５９は気化器（燃料供給装置）
、Ａは燃焼室である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）３本の吸気弁、２本の排気弁をそれぞれ燃焼室の
   一側、他側にまとめて、かつ燃焼室周壁に沿うように配
   置した４サイクルエンジンのシリンダヘッド冷却構造に
   おいて、上記シリンダヘッドに形成された吸気通路を、
   燃料供給装置接続開口に連通する１つの共用吸気通路と
   、該共用吸気通路から分岐されて上記各吸気弁用開口に
   連通する３つの分岐吸気通路とで構成し、シリンダヘッ
   ドに形成された排気通路を、上記各排気弁用開口を各排
   気管接続開口に別個に導出する２つの独立排気通路で構
   成し、上記シリンダヘッドの、上記２つの独立排気通路
   間部分に液冷ジャケットを形成したことを特徴とする４
   サイクルエンジンのシリンダヘッド冷却構造。