(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも先端部側に放熱部を有し、その基端部側を、内燃機関のシリンダヘッドのプラグタワー基部周辺の壁部に埋め込み、前記放熱部を、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水に臨ませて設けられる放熱部材を備え、
前記放熱部材は、上方に伸びるに連れて前記プラグタワーから離れながら傾斜する芯部材と、該芯部材の外周面に取り付けられて前記プラグタワーの周囲の一部を取り囲むように配置される放熱部としての放熱フィンと、を含んで構成されることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッドの冷却構造。
【請求項２】
少なくとも先端部側に放熱部を有し、その基端部側を、内燃機関のシリンダヘッドの２つの排気ポート間の壁部に埋め込み、前記放熱部を、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水に臨ませて設けられる第２の放熱部材を備え、
前記第２の放熱部材は、上方に伸びるに連れて内側に傾斜する芯部材と、該芯部材の外周面に取り付けられて前記２つの排気ポート間の壁部と平行となるよう配置される放熱部としての放熱フィンと、を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッドの冷却構造。
【請求項３】
少なくとも先端部側に放熱部を有し、その基端部側を、内燃機関のシリンダヘッドの２つの吸気ポート間の壁部に埋め込み、前記放熱部を、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水に臨ませて設けられる第３の放熱部材を備え、
前記第３の放熱部材は、上方に伸びるに連れて内側に傾斜する芯部材と、該芯部材の外周面に取り付けられて前記２つの吸気ポート間の壁部と平行となるよう配置される放熱部としての放熱フィンと、を含んで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッドの冷却構造。
【請求項４】
前記放熱部材は、シリンダヘッド形成金属材料よりも熱伝導率の高い金属材料からなることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の内燃機関のシリンダヘッドの冷却構造。
【請求項５】
前記放熱部材は、その基端部がシリンダヘッドに一体に鋳込まれることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の内燃機関のシリンダヘッドの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関し、特に、シリンダヘッドの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、その熱負荷に対応した冷却を行うことにより、シリンダヘッドの冷却の最適化を図り、冷却損失を少なくする共に、ノッキング現象の防止、ヒートクラック等の防止による耐久性の向上等を図る必要がある。
このため、従来、シリンダヘッドの冷却構造として、次のような技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭６３−８５２１３号公報には、シリンダヘッドの冷却水通路に、機関の運転状態に応じて作動するバイメタル或いは形状記憶合金製の変換子を設置し、変換子により、冷却水が低温のときには、冷却水の流れを通常状態とし、高温のときには、積極的に冷却水が燃焼室壁面に当たるようにして、機関負荷に対応して冷却を行う技術が開示されている。
【０００４】
又、実開昭６２−１３８８１７号公報には、冷却水通路内に設けた伸縮堰部材を、燃焼室壁温度に応じて変形する感温変形部材によって、燃焼室壁温度が所定値以下のときには収縮させ、所定値以上のときには、伸長させることにより、冷却水通路断面積を変化させるようにした技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の技術にあっては、冷却水流れを変化させてシリンダヘッドの冷却効果を高めるようにしているものの、冷却水の流れを変化させるだけでは、例えば、シリンダヘッドのウォータジャケット内におけるプラグタワー基部周辺等の隅肉部分や、排気ポート間、吸気ポート間等の熱負荷が高い部分の局所的な冷却効果は期待できず、耐ノッキング性並びに耐久性等の向上を十分に図ることができない。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、シリンダヘッドのウォータジャケット内壁部における隅肉部分或いは熱負荷が高い部分等における放熱性を高めることによって、これらの局所的な冷却効果を高めて、耐ノッキング性並びに耐久性等の向上を十分に図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、少なくとも先端部側に放熱部を有し、その基端部側を、内燃機関のシリンダヘッドのプラグタワー基部周辺の壁部に埋め込み、前記放熱部を、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水に臨ませて設けられる放熱部材を備え、前記放熱部材は、上方に伸びるに連れて前記プラグタワーから離れながら傾斜する芯部材と、該芯部材の外周面に取り付けられて前記プラグタワーの周囲の一部を取り囲むように配置される放熱部としての放熱フィンと、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、少なくとも先端部側に放熱部を有し、その基端部側を、内燃機関のシリンダヘッドの２つの排気ポート間の壁部に埋め込み、前記放熱部を、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水に臨ませて設けられる第２の放熱部材を備え、前記第２の放熱部材は、上方に伸びるに連れて内側に傾斜する芯部材と、該芯部材の外周面に取り付けられて前記２つの排気ポート間の壁部と平行となるよう配置される放熱部としての放熱フィンと、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、少なくとも先端部側に放熱部を有し、その基端部側を、内燃機関のシリンダヘッドの２つの吸気ポート間の壁部に埋め込み、前記放熱部を、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水に臨ませて設けられる第３の放熱部材を備え、前記第３の放熱部材は、上方に伸びるに連れて内側に傾斜する芯部材と、該芯部材の外周面に取り付けられて前記２つの吸気ポート間の壁部と平行となるよう配置される放熱部としての放熱フィンと、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記放熱部材は、シリンダヘッド形成金属材料よりも熱伝導率の高い金属材料からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、前記放熱部材は、その基端部がシリンダヘッドに一体に鋳込まれることを特徴とする。
かかる本発明の作用について説明する。
従来技術のように冷却水流れを変化させてシリンダヘッドの冷却効果を高めるだけでは、例えば、シリンダヘッドのウォータジャケット内におけるプラグタワー基部周辺等の隅肉部分や、排気ポート間、吸気ポート間等の熱負荷が高い部分の局所的な冷却効果は期待できない。
【００１２】
請求項１〜３に係る発明においては、内燃機関のシリンダヘッドのウォータジャケット内壁部の所定部位、すなわち、隅肉部があるプラグタワー基部周辺の壁部、熱負荷の高い２つの排気ポート間の壁部及び２つの吸気ポート間の壁部に放熱部材を装着したことにより、これらの壁部の熱の放熱効果を向上することができ、これらの壁部温度を効果的に低下させることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明において、放熱部材は、シリンダヘッド形成金属材料よりも熱伝導率の高い金属材料からなり、高い放熱効果を発揮する。
請求項５に係る発明において、放熱部材は、その基端部がシリンダヘッドに一体に鋳込まれることによって、ウォータジャケット内壁部の所定部位に埋め込まれる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１〜３に係る発明によれば、隅肉部があるプラグタワー基部周辺の壁部、熱負荷の高い２つの排気ポート間の壁部及び２つの吸気ポート間の壁部等の局所的な冷却効果が期待でき、耐ノッキング性並びに耐久性等の向上を十分に図ることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、放熱部材を、シリンダヘッド形成金属材料よりも熱伝導率の高い金属材料から構成することにより、より高い放熱効果を期待できる。
【００１６】
請求項５に係る発明によれば、放熱部材をシリンダヘッドの鋳造時に一体的に設けることができ、放熱部材を容易に設けることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
本発明は、先端部に放熱部を有する放熱部材を設け、該放熱部材を、その基端部を、内燃機関のシリンダヘッドのウォータジャケット内壁部の所定部位に埋め込み、先端部の放熱部を、ウォータジャケットの冷却水通路に臨ませてなることを特徴としており、次に説明する実施形態は、シリンダヘッドのウォータジャケット内壁部の所定部位としての、プラグタワー周辺部の壁部、２つの排気ポート間の壁部及び２つの吸気ポート間の壁部に本発明を適用した例を示している。
【００１８】
即ち、図１〜図４は、シリンダヘッド１のプラグタワー２基部周辺の壁部、２つの排気ポート３間の壁部及び２つの吸気ポート４間の壁部に放熱部材５，６，７及び８を装着した状態を示す図である。
これらの図において、プラグタワー２基部周辺に適用された放熱部材５，６は、夫々板状の芯部材９と該芯部材９の外周面に取り付けられた放熱部としての放熱フィン１０とから構成される。
【００１９】
この場合、芯部材９は、湾曲した方形状の板部材からなり、放熱フィン１０は、板部材の端面の湾曲形状と合致した湾曲形状の板面形状を有する板部材からなる。
尚、各放熱フィン１０の両端部は円弧状に形成されている。
そして、芯部材９の下端部を除く部分の外周部の所定間隔毎の多数位置に放熱フィン１０が夫々固着され、芯部材９の外周部に所定の隙間を介して多数の放熱フィン１０が重合配置された放熱部材５，６が完成する。
【００２０】
以上の放熱部材５，６は、プラグタワー２の基部周辺の隅肉部２Ａの両側の２つずつの吸気ポート４と排気ポート３が位置する方向に対応した相対向する２位置に配設されて、夫々の下端部が埋め込まれ、上端部側の放熱フィン１０がウォータジャケット１１の冷却水通路内に臨まされる。
この場合、各放熱部材５，６の芯部材９は、上方に伸びるに連れてプラグタワー２から離れながら傾斜し、かつその放熱フィン１０が、その湾曲形状でプラグタワー２周囲の一部を取り囲むような方向に配設され、シリンダヘッド１に一体に鋳込まれる。
【００２１】
尚、左右の放熱部材５，６の形状並びに配設方向は、プラグタワー２の基部の隅肉部２Ａの左右の形状が異なり、プラグタワー２周囲のウォータジャケット１１の冷却水通路形状が左右で異なることから、対称形状とはならない。
一方、排気ポート３間及び吸気ポート４間に適用された放熱部材７，８は、夫々板状の芯部材１２と該芯部材１２の外周面に取り付けられた放熱部としての放熱フィン１３とから構成される。
【００２２】
この場合、芯部材１２は、平らな方形状の板部材からなり、放熱フィン１３は、平らな板面形状を有する板部材からなる（図５参照）。
尚、各放熱フィン１３の両端部は円弧状に形成されている。
そして、芯部材１２の下端部を除く部分の外周部の所定間隔毎の多数位置に放熱フィン１３が夫々固着され、芯部材１２の外周部に所定の隙間を介して多数の放熱フィン１３が重合配置された放熱部材７，８が完成する。
【００２３】
以上の放熱部材７，８は、熱負荷の高い２つの排気ポート３間の壁部３Ａ及び２つの吸気ポート４間の壁部４Ａに配設されて、夫々の下端部が埋め込まれ、上端部側の放熱フィン１３がウォータジャケット１１の冷却水通路内に臨まされる。
この場合、各放熱部材７，８の芯部材１２は上方に伸びるに連れて内側に傾斜して伸び、かつその放熱フィン１３が、２つの排気ポート３間の壁部３Ａ及び２つの吸気ポート４間の壁部４Ａと平行となる方向に配設され、シリンダヘッド１に一体に鋳込まれる。
【００２４】
尚、放熱部材７，８の形状並びに配設方向は、排気ポート３と吸気ポート４の形状が異なり、周囲のウォータジャケット１１の冷却水通路形状が左右で異なることから、対称形状とはならない。
かかるプラグタワー２基部周辺の隅肉部２Ａ、２つの排気ポート３間及び２つの吸気ポート４間の壁部３Ａ，４Ａに適用される各放熱部材５，６，７，８は、シリンダヘッド１の形成金属材料、例えばアルミニウムよりも熱伝導率の高い金属材料、例えばＣｕ系合金等から形成される。
【００２５】
かかる構成においては、隅肉部２Ａがあるプラグタワー２周辺部の壁部、熱負荷の高い２つの排気ポート３間の壁部３Ａ及び２つの吸気ポート４間の壁部４Ａに放熱部材５，６，７，８を装着したことにより、これらの壁部の熱の放熱効果を向上することができ、これらの壁部温度を効果的に低下させることができる。
即ち、隅肉部や熱負荷の高い部分の局所的な冷却効果が実現化でき、耐ノッキング性並びに耐久性等の向上を十分に図ることができる。
【００２６】
又、放熱部材５，６，７，８を設けたことによる副次的な効果として、冷却水通路に位置する放熱フィン１０，１３が、冷却水の整流作用を奏し、冷却水流れの改善により冷却効果が向上するという効果がある。
更に、放熱フィン１０，１３を芯部材９，１２の全体に設けるようにしても良く、放熱部材５，６，７，８の基端部の放熱フィン１０，１３の形成部が、シリンダヘッド１に一体に鋳込まれるようにすることで、放熱部材５，６，７，８のシリンダヘッド１への鋳込状態が堅固なる利点がある。
【００２７】
尚、放熱部材の装着位置は、実施形態に限らず、要は、シリンダヘッド１内部壁の隅肉部や熱負荷の高い部分に装着すれば良い。
又、放熱部材の構成も実施形態のものに限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造の一実施形態を示す縦断面図で、図５中Ａ−Ａ矢視断面図
【図２】図１中Ｂ矢視図
【図３】図１中Ｃ−Ｃ矢視断面図
【図４】同上の実施形態におけるシリンダヘッドの平面図
【図５】同上の実施形態における放熱フィンの斜視図
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  プラグタワー
３  排気ポート
４  吸気ポート
５，６  放熱部材
７，８  放熱部材
９  芯部材
１０  放熱フィン
１１  ウォータジャケット
１２  芯部材
１３  放熱フィン
【図１】
0003559887.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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