(57)【要約】【課題】上下２段のウォータジャケットを備え、十分にシリンダヘッドの冷却を行うことができるシリンダヘッドおよび内燃機関を提供する。【解決手段】上下２段のウォータジャケットを貫通するようにノズルスリーブを設けたシリンダヘッドであって、前記ノズルスリーブの周囲に設けられた前記上下２段のウォータジャケットの連通穴を、閉塞構造を用いて閉塞した。【選択図】図２
2018165508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下２段のウォータジャケットを貫通するようにノズルスリーブを設けたシリンダヘッドであって、
前記ノズルスリーブの周囲に設けられた前記上下２段のウォータジャケットの連通穴を、閉塞構造を用いて閉塞した、
シリンダヘッド。
【請求項２】
前記閉塞構造は、前記ノズルスリーブの外壁に設けられたＯリングである、
請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記閉塞構造は、前記ノズルスリーブの外壁に設けられたラビリンス構造である、
請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
下段ウォータジャケットにおいて、排気ポートの外壁面の少なくとも一部と、前記ノズルスリーブの外壁面の少なくとも一部と、に接する第１流路と、吸気ポートの外壁面の少なくとも一部と、前記ノズルスリーブの外壁面の少なくとも一部と、に接する第２流路と、が設けられる、
請求項１から３のいずれか一項に記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記上下２段のウォータジャケットの第２の連通穴を、前記第１流路の流出口または前記第２流路の流出口に設けた、
請求項４に記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のシリンダヘッドを有する、
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却構造を有するシリンダヘッドおよび内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダブロックおよびシリンダヘッドにウォータジャケットを設け、これらのウォータジャケットに冷却水を流すことで冷却を行う内燃機関が普及している。特に、特許文献１には、シリンダヘッドのウォータジャケットを上下２段構造とすることで、より効率的に冷却を行うことができる技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、上段ウォータジャケットと下段ウォータジャケットとを仕切る隔壁に連通穴を設け、連通穴を通って下段ウォータジャケットから上段ウォータジャケットに流れる冷却水の量を閉塞部材で制御することにより、下段ウォータジャケットを流れる冷却水の量と上段ウォータジャケットを流れる冷却水の量とを制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６３０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関におけるインジェクタ（燃料噴射ノズル）の取付構造として、ウォータジャケットを貫通するように設けられたノズルスリーブを用いてインジェクタをシリンダヘッドに取り付けることがある。
【０００６】
このような構造のシリンダヘッドにおいて、特許文献１に開示されるような上下２段構造のウォータジャケットを採用した場合、ノズルスリーブは上下２段のウォータジャケットを貫通するように設けられる。このような場合、ノズルスリーブの周囲には上下のウォータジャケットの連通穴が生じ、この連通穴を通って下段ウォータジャケットから上段ウォータジャケットへの冷却水の移動が行われる。
【０００７】
しかしながら、シリンダヘッドの下段ウォータジャケットにおける冷却水の流路によっては、シリンダヘッドを十分に冷却することができない場合がある。
【０００８】
本開示の目的は、上下２段のウォータジャケットを備え、十分にシリンダヘッドの冷却を行うことができるシリンダヘッドおよび内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示のシリンダヘッドは、上下２段のウォータジャケットを貫通するようにノズルスリーブを設けたシリンダヘッドであって、前記ノズルスリーブの周囲に設けられた前記上下２段のウォータジャケットの連通穴を、閉塞構造を用いて閉塞した。
【００１０】
本開示の内燃機関は、上記のシリンダヘッドを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、上下２段のウォータジャケットを備え、十分にシリンダヘッドの冷却を行うことができるシリンダヘッドおよび内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施の形態に係るシリンダヘッドの平面図
【図２】図１に示すシリンダヘッドのＡ−Ａ断面図
【図３Ａ】閉塞構造としてＯリングを採用した場合を例示した図
【図３Ｂ】閉塞構造としてラビリンス構造を採用した場合を例示した図
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図であり、シリンダヘッド内の上段ウォータジャケットの構造を例示した図
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図であり、シリンダヘッド内の下段ウォータジャケットの構造を例示した図
【図６】下段ウォータジャケットにおける冷却水の流路について説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。
【００１４】
なお、以下の説明および参照される図面は、当業者が本開示を理解するために提供されるものであって、本開示の請求の範囲を限定するためのものではない。
【００１５】
図１は、本開示の実施の形態に係るシリンダヘッド１の平面図である。また、図２は、図１に示すシリンダヘッド１のＡ−Ａ断面図である。本実施の形態においては、図１に示すように、一例として、４気筒、４バルブ式のシリンダヘッド１について説明する。
【００１６】
図１に示すように、シリンダヘッド１には、インジェクタ取付口１１、２つの排気口１２，１３、２つの吸気口１４，１５が設けられている。図２に示すように、インジェクタ取付口１１にはノズルスリーブ２が挿入されており、ノズルスリーブ２の内部にはインジェクタ３が挿入されて取り付けられる。
【００１７】
シリンダヘッド１の内部には冷却水を通して各部を冷却するためのウォータジャケットが設けられている。図２に示すように、シリンダヘッド１には、上段ウォータジャケット１６と下段ウォータジャケット１７の上下２段のウォータジャケットが設けられている。なお、本開示において、冷却水とは、真水や、真水に不凍液、防腐剤、防錆剤、消泡剤等の少なくともいずれかを添加した液体を含む。シリンダヘッド１においては、より燃焼室に近い下段ウォータジャケット１７の方が、上段ウォータジャケット１６よりも要求される冷却能力が高くなる。
【００１８】
ノズルスリーブ２の周囲には、上段ウォータジャケット１６と下段ウォータジャケット１７とを連通する連通穴１８が設けられている。そして、この連通穴１８を閉塞するように、ノズルスリーブ２の外壁（後述する図４〜６に示すノズルスリーブ外壁２４）に閉塞構造１９が設けられている。
【００１９】
図３Ａおよび図３Ｂは、閉塞構造１９の具体例を例示した図である。図３Ａは、閉塞構造１９としてＯリング１９１を採用した場合を例示した図である。また、図３Ｂは、閉塞構造１９としてラビリンス構造１９２を採用した場合を例示した図である。
【００２０】
図３Ａに例示したＯリング１９１は、例えばノズルスリーブ２の外壁に設けられた溝に埋め込まれるように設けられて連通穴１８を完全に閉塞しており、下段ウォータジャケット１７から上段ウォータジャケット１６への冷却水の移動を遮断することができる。図３Ｂに例示したラビリンス構造１９２は、入り組んだ流路構造により移動しようとする冷却水の圧力損失を増大させることで、下段ウォータジャケット１７から上段ウォータジャケット１６へ移動する冷却水を減少させることができる。
【００２１】
図４は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、シリンダヘッド１内の上段ウォータジャケット１６の構造を例示した図である。また、図５は、図２のＣ−Ｃ断面図であり、シリンダヘッド１内の下段ウォータジャケット１７の構造を例示した図である。図４および図５では、図１に示す４気筒のうちの１気筒分のウォータジャケットを例示している。また、図４および図５において、矢印は冷却水の流れを例示している。
【００２２】
図４に示すように、上段ウォータジャケット１６は、複数の気筒間で複数の連通口１６ａ〜１６ｆによって互いに繋がっている。冷却水は、連通口１６ａ〜１６ｃを通って上流の隣接する上段ウォータジャケットから流入し、連通口１６ｄ〜１６ｆを通って下流の隣接する上段ウォータジャケットへ流出する。
【００２３】
また、図４に示すように、上段ウォータジャケット１６は、隔壁１６ｇ〜１６ｌと、排気ポート外壁２０，２１と、吸気ポート外壁２２，２３と、ノズルスリーブ外壁２４と、によって構成されている。排気ポート外壁２０，２１は、図１に示す排気口１２，１３と連通する排気ポートの外壁である。また、吸気ポート外壁２２，２３は、図１に示す吸気口１４，１５と連通する吸気ポートの外壁である。
【００２４】
なお、図４では複数の連通口１６ａ〜１６ｆを図示したが、連通口は上流および下流の上段ウォータジャケットに対してそれぞれ１つずつでもよい。また、図４では上流および下流に他の上段ウォータジャケットが存在する場合について例示しているが、上流他の上段ウォータジャケットが存在しない場合、その方向の連通口は設けられず、代わりに隔壁（図示せず）が設けられる。そして、下流に他のウォータジャケットが存在しない場合、その方向の連通口は設けられず、代わりに上段ウォータジャケット１６の総排水孔（図示せず）が設けられる。
【００２５】
また、連通口１６ｂの近傍には、２つの流入口３１，３２が設けられる。この流入口３１，３２は、シリンダヘッド１に接合されるシリンダブロック（図示せず）内に設けられたウォータジャケットの流出口に接続されている。すなわち、流入口３１，３２から冷却水が流入し、図４の矢印に例示したように冷却水が流れることで、排気ポート外壁２０，２１、吸気ポート外壁２２，２３、ノズルスリーブ外壁２４の冷却が行われる。
【００２６】
さらに、下流側の連通口１６ｄの近傍には、下段ウォータジャケット１７と連通した連通穴３３が設けられる。この連通穴３３からは、下段ウォータジャケット１７において冷却を終えた冷却水が上がってくることになる。
【００２７】
図５に示すように、下段ウォータジャケット１７は気筒毎に独立している。下段ウォータジャケット１７は、隔壁１７ａ，１７ｂと、排気ポート外壁２０，２１と、吸気ポート外壁２２，２３と、ノズルスリーブ外壁２４と、によって構成されている。
【００２８】
また、図５に示すように、下段ウォータジャケット１７には、流入口３４〜３７と、流出口３８と、上記した上段ウォータジャケット１６に連通する連通穴３３が設けられる。連通穴３３は、隔壁１７の近傍かつ排気ポート外壁２０の近傍に設けられる。流入口３４，３５は隔壁１７ａの近傍に設けられる。流入口３６は隔壁１７ｂの近傍かつ排気ポート外壁２１の近傍に設けられる。流入口３７は隔壁１７ｂの近傍かつ吸気ポート外壁２３の近傍に設けられる。流出口３８は隔壁１７ｂの近傍かつ吸気ポート外壁２２の近傍に設けられる。流入口３４〜３７は、シリンダヘッド１に接合されるシリンダブロック（図示せず）内に設けられたウォータジャケットの流出口に接続されている。また、下段ウォータジャケット１７を流れた冷却水は、流出口３８から流出する。
【００２９】
図６は、下段ウォータジャケット１７における冷却水の流路について説明するための図である。図６に示すように、流路Ｆ１は、流入口３４，３５から下段ウォータジャケット１７に流入した冷却水が、排気ポート外壁２０および排気ポート外壁２１の一部と、ノズルスリーブ外壁２４の一部と、に接しながら、連通穴３３へ向かって流れる流路である。また、図６に示すように、流路Ｆ２は、流入口３４，３５から下段ウォータジャケット１７に流入した冷却水が、排気ポート外壁２０および排気ポート外壁２１の一部と、ノズルスリーブ外壁２４の一部と、吸気ポート外壁２２の一部と、に接しながら、流出口３８へ向かって流れる流路である。また、図６に示すように、流路Ｆ３は、流入口３４〜３７から下段ウォータジャケット１７に流入した冷却水が、排気ポート外壁２０および排気ポート外壁２１の一部と、ノズルスリーブ外壁２４の一部と、吸気ポート外壁２３の一部と、に接しながら、流出口３８へ向かって流れる流路である。なお、図６に示す流路Ｆ１は、本開示の第１流路に対応しており、流路Ｆ２およびＦ３は、本開示の第２流路に対応している。
【００３０】
本開示の実施の形態に係るシリンダヘッド１では、図２および図３Ａ，図３Ｂに示すように、ノズルスリーブ外壁２４に設けられた連通穴１８に閉塞構造１９が設けられているため、図４〜図６に示すように、ノズルスリーブ外壁２４近傍において上下のウォータジャケット間の冷却水の移動は生じない。連通穴１８に閉塞構造１９が設けられていない場合、例えば下段ウォータジャケット１７の流入口３４，３５から流入した冷却水が排気ポート外壁２０，２１に十分接する前に当該連通穴１８から上段ウォータジャケット１６に移動してしまい、冷却水による排気ポート外壁２０，２１の冷却が不十分となることがある。
【００３１】
しかしながら、本開示では、ノズルスリーブ外壁２４近傍の連通穴１８を閉塞構造１９によって閉塞したので、図６に示すように、排気ポート外壁２０，２１、吸気ポート外壁２２，２３、およびノズルスリーブ外壁２４の少なくとも一部に接する流路Ｆ１〜Ｆ３に冷却水が流れるので、排気ポート外壁２０，２１やノズルスリーブ２の冷却を好適に行うことができるようになる。特に、流路Ｆ１〜Ｆ３のいずれの流路も、図６に示すように、少なくとも排気ポート外壁２０，２１の周囲と接するように設けられているため、流路Ｆ１〜Ｆ３を流れる冷却水によって、高温となりやすい排気ポートを好適に冷却することができる。
【００３２】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせてられてもよい。
【００３３】
上記した実施の形態では、４気筒、４バルブの内燃機関におけるシリンダヘッド１を例示したが、本開示は気筒の数およびバルブの数については特に限定しない。
【００３４】
また、上記した実施の形態では、図５および図６において、上下のウォータジャケットの連通穴３３を隔壁１７ｂの近傍かつ排気ポート外壁２１の近傍に設けていたが、連通穴３３の位置はこれに限定されない。連通穴３３は、下段ウォータジャケット１７における冷却水がシリンダヘッドの各部、特に排気ポート外壁２０，２１、吸気ポート外壁２２，２３、ノズルスリーブ外壁２４のいずれかに接する流路を流れた後に排出されるような位置に設けられればよい。具体的には、図６に示す位置（流路Ｆ１の排出口に相当する位置）のほか、例えば図６に示す流路Ｆ２の排出口に相当する位置（図６における流出口３８の位置）に設けられるようにしてもよい。また、連通穴３３は、排気ポート外壁２０や吸気ポート外壁２２の近傍ではなく、排気ポート外壁２１の近傍かつ隔壁１７ｂの近傍や、吸気ポート外壁２３の近傍に設けられてもよい。
【００３５】
＜本開示のまとめ＞
本開示のシリンダヘッドは、上下２段のウォータジャケットを貫通するようにノズルスリーブを設けたシリンダヘッドであって、前記ノズルスリーブの周囲に設けられた前記上下２段のウォータジャケットの連通穴を、閉塞構造を用いて閉塞した。
【００３６】
本開示のシリンダヘッドにおいて、前記閉塞構造は、前記ノズルスリーブの外壁に設けられたＯリングである。
【００３７】
本開示のシリンダヘッドにおいて、前記閉塞構造は、前記ノズルスリーブの外壁に設けられたラビリンス構造である。
【００３８】
本開示のシリンダヘッドでは、下段ウォータジャケットにおいて、排気ポートの外壁面の少なくとも一部と、前記ノズルスリーブの外壁面の少なくとも一部と、に接する第１流路と、吸気ポートの外壁面の少なくとも一部と、前記ノズルスリーブの外壁面の少なくとも一部と、に接する第２流路と、が設けられる。
【００３９】
本開示のシリンダヘッドにおいて、前記上下２段のウォータジャケットの第２の連通穴を、前記第１流路の流出口または前記第２流路の流出口に設ける。
【００４０】
本開示の内燃機関は、上記のシリンダヘッドを有する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本開示は、上下２段のウォータジャケットを有するシリンダヘッドに有用である。
【符号の説明】
【００４２】
１  シリンダヘッド
２  ノズルスリーブ
３  インジェクタ
１１  インジェクタ取付口
１２，１３  排気口
１４，１５  吸気口
１６  上段ウォータジャケット
１６ａ〜１６ｆ  連通口
１６ｇ〜１６ｌ  隔壁
１７  下段ウォータジャケット
１７ａ，１７ｂ  隔壁
１８  連通穴
１９  閉塞構造
１９１  Ｏリング
１９２  ラビリンス構造
２０，２１  排気ポート外壁
２２，２３  吸気ポート外壁
２４  ノズルスリーブ外壁
３１，３２  流入口
３３  連通穴
３４〜３７  流入口
３８  流出口
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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