(57)【要約】【課題】シリンダヘッドの内部に排気集合部が形成された内燃機関において、排気集合部周辺を冷却する冷却水通路の流量増大を抑制しつつ、効果的に排気管締結用のボルトボス部を冷却する。【解決手段】シリンダヘッド内冷却水通路３０は、排気集合部１４を互いで挟み合うようにシリンダヘッド４の長手方向に延在する上排気側冷却水通路３２および下排気側冷却水通路３３と、下排気側冷却水通路３３に形成され、排気管８をシリンダヘッドの排気側側面４ｅに締結するための排気管締結ボルト５０を冷却する分流路４０とを備える。分流路４０は、断面視において下排気側冷却水通路３３の下面側縁を膨出させて通路断面積を大きくすることで、下排気側冷却水通路３３の水流に沿うように形成する。【選択図】図６
2011196182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一列に配置された複数の燃焼室から排出される排ガスを集合させる排気集合部がシリンダヘッドの内部に形成され、該排気集合部が前記シリンダヘッドの排気側側面に排気開口を形成するとともに、該排気開口の直下流に排気浄化装置を配置するための排気管が締結部材によって前記シリンダヘッドの排気側側面に締結された内燃機関のシリンダヘッド内冷却水構造であって、
前記排気集合部を互いで挟み合う位置に配置され、それぞれ前記シリンダヘッドの長手方向に延在する第１排気側冷却水通路および第２排気側冷却水通路と、
前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方に形成され、前記締結部材を冷却する分流路と
を備え、
前記分流路は、断面視において前記第１排気側冷却水通路または前記第２排気側冷却水通路の一部を膨出させて通路断面積を大きくしたことにより、前記第１排気側冷却水通路または前記第２排気側冷却水通路の水流に沿うように形成されたことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
【請求項２】
前記シリンダヘッドには、長手方向の一端側に位置する冷却水流入口と、長手方向の他端側に位置する冷却水流出口とが形成され、
前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路は、冷却水を前記シリンダヘッドの長手方向に流通させるものであり、
前記分流路は、前記第１排気側冷却水通路または前記第２排気側冷却水通路における前記排気側側面寄りの側縁部に沿って形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
【請求項３】
前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方には、前記締結部材の締結に供される締結ボス部が突出し、
前記分流路は、迂回して前記締結ボス部を覆うように形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
【請求項４】
前記分流路は、前記締結ボス部を迂回する第１分流路と、前記締結ボス部と前記排気集合部との間に形成された第２分流路とからなることを特徴とする、請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造に係り、シリンダヘッドを効率的に冷却する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒エンジンにおいては、シリンダヘッドの内部に複数の吸気ポートおよび排気ポートを形成し、シリンダヘッドの吸気側側面および排気側側面に対し、吸気を分配する吸気マニホールドおよび排気を集合させる排気マニホールドをそれぞれ接合する形態が一般的であるが、シリンダヘッド内に排気を集合させる排気集合部をも形成し、シリンダヘッドの排気側側面には単一の排気管を接合する形態のものが知られている。排気集合部がシリンダヘッド内に形成された多気筒エンジンは、排気マニホールドを別体で設ける必要がないため、エンジン全体を小型化できるほか、排ガスの放熱量を抑制できるため、暖機時に触媒温度を早期に活性化することができる。一方、過度な温度上昇による触媒の熱劣化を防止するために、排ガスを効率的に冷却する必要があるほか、排気集合部の直下流に連結される排気管用の締結ボルトを熱害から守る対策も必要である。
【０００３】
ところが、排気集合部が内部に形成されたシリンダヘッドにおいて、排気集合部の周囲に大きな冷却水通路を形成すると、排気集合部の直下流に設けられる排気管締結用のボルトボス部が冷却水通路に突出することになる。そのため、冷却水通路内では、ボルトボス部の下流側に渦が発生して冷却水の流れが停滞するため、冷却水通路による冷却効果が低下することになる。このような問題を解決するために、渦発生領域に指向させてシリンダブロック内の冷却水をシリンダヘッド内冷却水通路に流入させる補助冷却水通路を形成するようにした発明が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１５０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、エミッション規制の強化により、排ガス浄化触媒の早期活性化が求められており、排気集合部の直下流に排ガス浄化触媒を配置して触媒の早期昇温活性を図るものが多くなってきている。このように排気集合部の直下流に排ガス浄化触媒を配置すると、触媒再生時に触媒（排気管）結合部も高温となるため、触媒（排気管）を締結するための締結ボルトの熱膨張による変形や熱劣化を防止する必要がある。しかしながら、排気集合部周辺の冷却水流量を増大させると、排気温度が低くなってしまい、冷間時やエンジン始動時の触媒昇温性能を低下させることになる。
【０００６】
一方、特許文献１の発明では、ボルトボス部の下流側における渦の発生により流路抵抗が大きくなるだけでなく、渦発生領域に指向させて補助冷却水通路に冷却水を流通させることによっても流路抵抗が大きくなるため、燃焼室周辺を十分に冷却しつつボルトボス部周辺をも効果的に冷却するためには、冷却水流量を増大せざるを得ず、排気温度の低下や触媒昇温性能の低下は避けられない。また、補助冷却水通路を別途形成しなければならないため、製造工程も増えてしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、シリンダヘッドの内部に排気集合部が形成された内燃機関において、排気集合部周辺を冷却する冷却水通路の流量増大を抑制しつつ、効果的に排気管締結用のボルトボス部を冷却し得るシリンダヘッド内冷却水通路構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明は、一列に配置された複数の燃焼室（１１）から排出される排ガスを集合させる排気集合部（１４）がシリンダヘッド（４）の内部に形成され、該排気集合部がシリンダヘッドの排気側側面（４ｅ）に排気開口（４ｏ）を形成するとともに、当該開口の直下流に排気浄化装置（７）を配置するための排気管（８）が締結部材（排気管締結ボルト５０）によってシリンダヘッドの排気側側面に締結された内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水構造であって、排気集合部（１４）を互いで挟み合う位置に配置され、それぞれシリンダヘッドの長手方向に延在する第１排気側冷却水通路（３２）および第２排気側冷却水通路（３３）と、第１排気側冷却水通路および第２排気側冷却水通路の少なくとも一方に形成され、締結部材（５０）を冷却する分流路（４０）とを備え、分流路（４０）は、断面視において第１排気側冷却水通路（３２）または第２排気側冷却水通路（３３）の一部を膨出させて通路断面積を大きくしたことにより、第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路の水流に沿うように形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第１の側面によれば、分流路が第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路の一部を膨出させることで形成されるため、製造工程を増やすことなく分流路を形成することができる。また、分流路が水流に沿って形成されるため、流路抵抗が大きくなることもない。そして、膨出させた分流路は、第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路の他の部分よりも流路抵抗が小さくなるため、第１排気側冷却水通路および第２排気側冷却水通路冷却水通路の流量増大を抑制しつつも、冷却水流量を確保して効果的に締結部材を冷却することができる。
【００１０】
また、発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、シリンダヘッド（４）には、長手方向の一端側に位置する冷却水流入口（３７）と、長手方向の他端側に位置する冷却水流出口（３８）とが形成され、第１排気側冷却水通路（３２）および第２排気側冷却水通路（３３）は、冷却水をシリンダヘッドの長手方向に流通させるものであり、分流路（４０）は、第１排気側冷却水通路（３２）または第２排気側冷却水通路（３３）における排気側側面（４ｅ）寄りの側縁部に沿って形成されるとよい。
【００１１】
本発明の第２の側面によれば、分流路が、第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路における排気側側面寄りの側縁部に沿って形成されるため、第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路の流路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
【００１２】
また、発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、第１排気側冷却水通路（３２）および第２排気側冷却水通路（３３）の少なくとも一方には、締結部材（５０）の締結に供される締結ボス部（排気管締結ボス部２８）が突出し、分流路（４０）は、迂回して締結ボス部（２８）を覆うように形成されるとよい。
【００１３】
本発明の第３の側面によれば、締結ボス部が第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路に突出するように形成されることにより、シリンダヘッドの薄型化が可能になり、締結ボス部が冷却水通路に突出しても、分流路が迂回して締結ボス部を覆うように形成されたことにより、分流路の冷却水流量を維持しつつ効果的に締結ボス部を冷却することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、前記分流路（４０）を、前記締結ボス部を迂回する第１分流路（４０ａ）と、前記締結ボス部と前記排気集合部間を流れる第２分流路（４０ｂ）とから構成するとよい。
【００１５】
本発明の第４の側面によれば、締結ボス部を迂回する第１分流路により締結ボス部の長手方向全体を充分に冷却できるだけでなく、第２分流路により排気集合部間も充分に冷却できるため、締結ボス部周辺の熱害を抑制できる。加えて２方向の流路とすることで締結ボス部周辺での冷却水のよどみを軽減できる。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、排気集合部周辺を冷却する冷却水通路の流量増大を抑制しつつ、効果的に排気管締結用のボルトボス部を冷却し得るシリンダヘッド内冷却水通路構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る多気筒エンジンの分解斜視図である。
【図２】実施形態に係る内燃機関の要部断面図である。
【図３】図２中のIII−III断面図である。
【図４】図２中のIV−IV断面図である。
【図５】実施形態に係る冷却水通路を上方から見た斜視図である。
【図６】実施形態に係る冷却水通路を下方から見た斜視図である。
【図７】図５中のVII−VII断面に沿って見た冷却水通路の要部断面図である。
【図８】図５中のVIII部の拡大図である。
【図９】図８中のIX−IX断面図である。
【図１０】図８中のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】実施形態に係る冷却水通路の排気側を示す下面図である。
【図１２】図５中のXII−XII断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面に示された一実施形態を参照して本発明に係るシリンダヘッド内冷却水通路構造について詳細に説明する。説明にあたっては、エンジン１が自動車などに搭載された状態を基準にして上下の方向を定める。
【００１９】
図１に示すように、エンジン１は、直列４気筒の自動車用ガソリンエンジンであり、直列配置された複数（ここでは４つの）の気筒２を画成するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に締結され、カムシャフト５を回転自在に支持するシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４における気筒配列方向に沿う一側面に締結される吸気マニホールド６と、シリンダヘッド４における吸気マニホールド６と反対側の側面に排気管締結ボルト５０によって一端が締結され、他端が排気浄化装置７のフランジ部に締結される排気管８と、シリンダヘッド４の上面に締結され、カムシャフト５や図示外のロッカアーム等から構成される動弁機構９を覆うシリンダヘッドカバー１０とを備えている。エンジン１は、各気筒２に対して２本の吸気バルブおよび２本の排気バルブを備えた４バルブ式であり、これら吸排気バルブがクランクシャフト２０によって動弁機構９を介して開閉駆動される。
【００２０】
図２に併せて示すように、シリンダブロック３により画成された気筒２には、ピストン１５が摺動可能に内嵌しており、ピストン１５の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室１１が形成される。また、シリンダブロック３の内部には、気筒２を取り囲むようにシリンダブロック内冷却水通路１６が形成されている。なお、エンジン１は、シリンダヘッド４の排気側側面４ｅが上方を向く方向にシリンダ軸線２Ｘが傾斜した状態でエンジンルームに搭載される。
【００２１】
シリンダヘッド４は、シリンダブロック３と接合する下面の一部が凹んで気筒２ごとに合計４つの燃焼室１１を画成している。図３に併せて示すように、燃焼室１１は、気筒２と同様にシリンダヘッド４の長手方向に沿って一列に配置される。また、シリンダヘッド４は、各気筒２あたり２つ、合計８つの吸気ポート１２をその内部に画成する。吸気ポート１２は、シリンダヘッド４の長手方向に沿う側面（以下、吸気側側面４ｉと記す。）にそれぞれ開口する。また、シリンダヘッド４は、各気筒２あたり２つ、合計８つの排気ポート１３をその内部に画成するとともに、４つの気筒２から８つの排気ポート１３に排出された排ガスを集合させる排気集合部１４をもその内部に画成する。つまり、シリンダヘッド４の排気側側面４ｅには、単一の排気開口４ｏが形成される。そして、排気管８が上下各２本の排気管締結ボルト５０によってシリンダヘッド４の排気側側面４ｅに締結され、排気開口４ｏの直下流に排気浄化装置７が配置される。
【００２２】
なお、燃焼室１１を画成するシリンダヘッド４の壁部分を燃焼室画成部２１と称し、吸気ポート１２を画成するシリンダヘッド４の壁部分を吸気ポート画成部２２と称し、排気ポート１３を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気ポート画成部２３と称し、排気集合部１４を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気集合部画成部２４と称することとする。
【００２３】
また、シリンダヘッド４は、図示しない点火プラグを挿入して燃焼室１１に臨ませるための点火プラグ挿入孔１７、排気管８を排気管締結ボルト５０によって締結するためのボルト孔１８、および、気筒列の両端と各気筒２間に配置され、シリンダヘッド４をシリンダブロック３に締結するためのボルト孔１９を有している。
【００２４】
なお、点火プラグ挿入孔１７を画成するシリンダヘッド４の壁部分を挿入孔画成部２７と称し、ボルト孔１８を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気管締結ボス部２８と称し、ボルト孔１９を画成するシリンダヘッド４の壁部分をシリンダヘッド締結ボス部２９と称することとする。
【００２５】
図２〜図４に示すように、シリンダヘッド４の内部には、燃焼室１１および排気ポート１３において排ガスからの熱伝搬による過熱を防止するために、燃焼室１１や排気ポート１３、排気集合部１４の周辺にシリンダヘッド内冷却水通路３０が形成されている。シリンダヘッド内冷却水通路３０は、４つの燃焼室１１の上方近傍を通過するようにシリンダヘッド４の長手方向に延在する主冷却水通路３１、排気集合部１４を上下から互いで挟み合う位置に配置され、それぞれシリンダヘッド４の長手方向に延在する上排気側冷却水通路３２および下排気側冷却水通路３３、主冷却水通路３１と上排気側冷却水通路３２および下排気側冷却水通路３３とを連通する排気側連通路３４、吸気ポート１２側に配置され、シリンダヘッド４の長手方向に延在する吸気側冷却水通路３５、および、主冷却水通路３１と吸気側冷却水通路３５とを連通する吸気側連通路３６とを主要部として備える。
【００２６】
なお、主冷却水通路３１を画成するシリンダヘッド４の壁部分を主通路画成部４１と称し、上排気側冷却水通路３２を画成するシリンダヘッド４の壁部分を上排気側通路画成部４２と称し、下排気側冷却水通路３３を画成するシリンダヘッド４の壁部分を下排気側通路画成部４３と称し、排気側連通路３４を画成するシリンダヘッド４の壁部分を排気側連通路画成部４４と称し、吸気側冷却水通路３５を画成するシリンダヘッド４の壁部分を吸気側通路画成部４５と称し、吸気側連通路３６を画成するシリンダヘッド４の壁部分を吸気側連通路画成部４６と称することとする。
【００２７】
次に、図２〜図１２を参照しながらシリンダヘッド内冷却水通路３０の詳細について説明する。なお、図５〜８、図１１においては、シリンダヘッド４を透視して、実際にはシリンダヘッド４に形成された中空部であるシリンダヘッド内冷却水通路３０を、中子を示す如く実体的に示している。一方、これら各図においては、シリンダヘッド４を透視しているため、各通路３１〜３６を画成する各画成部４１〜４６や各ボス部２８〜３０が図中に現れないが、肉壁部に対応する空間状に示された部分を下線付きの符号で示している。
【００２８】
図４，６に示すように、主冷却水通路３１の一端側には、図示しないウォーターポンプから送給された冷却水をシリンダヘッド内冷却水通路３０へ流入させるための冷却水流入口３７が形成され、主冷却水通路３１の他端側には、シリンダヘッド内冷却水通路３０から冷却水を流出させるための冷却水流出口３８が形成されている。また、シリンダヘッド４の下面には、シリンダヘッド内冷却水通路３０とシリンダブロック内冷却水通路１６とを連通させる連通部３９が適所に開口している。
【００２９】
図２，５に示すように、主通路画成部４１における燃焼室１１と反対側の壁面すなわち上壁面には、シリンダヘッド４の長手方向に延在して冷却水の流速を調整する突条４１ａが形成されている。これにより、図７に示すように、主冷却水通路３１を流通する冷却水の主流Ｐ、すなわち冷却水の流速が最も高い領域が燃焼室１１側に寄ることとなり、燃焼室１１側の壁面付近を流れる冷却水の流速が高まるため、燃焼室１１近傍の冷却効果が向上している。また、主冷却水通路３１を流通する冷却水の主流Ｐが上下方向に蛇行せず直線的になっているため、蛇行により流路抵抗が増加することもない。
【００３０】
図８，９に示すように、排気側連通路画成部４４における燃焼室１１と反対側の壁面すなわち上壁面には、シリンダヘッド４の長手方向と直交する方向に延在して排気側連通路３４の通路断面積を縮小する排気側絞り部４４ａが形成されている。排気側絞り部４４ａは、主冷却水通路３１に突出する突条４１ａと連続するように構成されている。このように排気側絞り部４４ａが形成されたことにより、排気側連通路３４の断面積が縮小されて主冷却水通路３１の冷却水流量が維持される。
【００３１】
また、排気側連通路画成部４４における上側壁面には、シリンダヘッド内冷却水通路３０内に流入したエアを主冷却水通路３１から排気集合部１４の上方に配置された上排気側冷却水通路３２へ移動させるために、上方に凹み、且つ排気側連通路３４に沿って延在する凹条４４ｂが形成されている。排気側連通路画成部４４に排気側絞り部４４ａが形成されているために、主冷却水通路３１内にエアが溜まり易くなるが、このように凹条４４ｂが形成されたことにより、主冷却水通路３１に流入したエアが上排気側冷却水通路３２へ移動可能となるため、エア溜まりによって主冷却水通路３１による燃焼室１１近傍の冷却効果が低下することが防止される。
【００３２】
また、図４，５に示すように、排気側連通路画成部４４には、シリンダヘッド４をシリンダブロック３に締結するためのシリンダヘッド締結ボス部２９が突出しており、排気側連通路３４がシリンダヘッド締結ボス部２９によって２分されている。そして、図８に示すように、排気側絞り部４４ａが、シリンダヘッド締結ボス部２９と連続するように構成されている。これにより、主冷却水通路３１から僅かに流出する冷却水が上下の排気側冷却水通路３２，３３に流入し、シリンダヘッド締結ボス部２９が形成される排気ポート１３（図３参照）周辺が僅かな冷却水で効率良く冷却される。
【００３３】
図８，１０に示すように、吸気側連通路画成部４６には、吸気側連通路３６の通路断面積を縮小する吸気側絞り部４６ａが形成されている。吸気側絞り部４６ａは、吸気側連通路画成部４６の上面中央部を下方に突出させることにより形成されており、主冷却水通路３１に突出する突条４１ａと連続するように構成されている。このように吸気側絞り部４６ａが形成されたことにより、主冷却水通路３１から吸気側冷却水通路３５に流入する冷却水流量が減少し、主冷却水通路３１の冷却水流量が確実に維持され、燃焼室１１近傍が効果的に冷却される。
【００３４】
図５に示すように、上排気側冷却水通路３２および下排気側冷却水通路３３は、排気集合部１４の全体を覆うようにシリンダヘッド４の長手方向中間部が排気側側面４ｅ側に膨らんだ平面視で略扇形状を呈している。
【００３５】
図２，４，６に示すように、下排気側通路画成部４３におけるシリンダヘッド４の排気側側面４ｅ寄りの下側端縁には、下方に凹み、且つシリンダヘッド４の長手方向に延在する凹溝４３ｂが形成されている。換言すれば、断面視において下排気側冷却水通路３３におけるシリンダヘッド４の排気側側面４ｅ寄りの一部が下方に膨出して通路断面積が大きくなったことにより、下排気側冷却水通路３３の排気側側面４ｅ寄りの側縁部に沿う分流路４０が形成されている。分流路４０は、下排気側冷却水通路３３の水流に沿うように形成されており、下排気側冷却水通路３３の他の部分よりも上下寸法が大きく流路抵抗が小さいため、下排気側冷却水通路３３の流量増大を抑制しつつも、流通する冷却水流量を確保して効果的に排気管締結ボス部２８および排気管締結ボルト５０を冷却する。また、分流路４０は、下排気側冷却水通路３３の側端縁に形成されたことにより、下排気側冷却水通路３３の流路抵抗の増大を最小限に抑えながら排気管締結ボス部２８および排気管締結ボルト５０を冷却している。このように、下排気側冷却水通路３３の一部に分流路４０が形成されたことにより、製造工程を増やすことなく分流路４０を形成することができるため、シリンダヘッド４の製造も容易である。
【００３６】
図２，４，１１に示すように、下排気側通路画成部４３におけるシリンダヘッド４の排気側側面４ｅ寄りの下側端縁には、下排気側冷却水通路３３に突出する態様で排気管締結ボス部２８が一体形成されている。そして、分流路４０が排気管締結ボス部２８を迂回するように円弧状に湾曲している。つまり、分流路４０は、その通路断面積が縮小するのを避けるため、迂回して排気管締結ボス部２８を覆うように形成されている。これにより、流路抵抗の増大を最小限に抑えて分流路４０の冷却水流量を維持しつつ、排気管締結ボス部２８および排気管締結ボルト５０が効果的に冷却されている。そして、分流路４０は、図２に示すように、迂回して排気管締結ボス部２８を覆うように形成された第１分流路４０ａの他、排気管締結ボス部２８と排気集合部１４（排気集合部画成部２４）との間に形成された第２分流路４０ｂをも備えるように形成されている。分流路４０がこのように形成されたことにより、排気管締結ボス部２８が、第１分流路４０ａによってその側面を長手方向全体にわたって十分に冷却されるだけでなく、排気集合部側の面（上面）をも冷却されるため、排気管締結ボス部２８周辺の熱害が抑制される。また、分流路４０が２方向の流路とされたことで、排気管締結ボス部２８周辺での冷却水のよどみが軽減される。
【００３７】
また、下排気側通路画成部４３の下面には、下排気側冷却水通路３３に突出する横断突出部４３ａが複数（ここでは３つ）形成されている。各横断突出部４３ａは、冷却水流入口３７から冷却水流出口３８に向かう矢印で示す冷却水流を横断する方向に延在するように形成され、隣接する気筒２間に配置されている。すなわち、３つの横断突出部４３ａが下排気側冷却水通路３３において上流側から下流側に向けて所定の間隔をもって配置されている。排気集合部１４を挟むように形成された上下の排気側冷却水通路３２，３３は、その通路断面積が比較的大きくなりがちであるが、このように横断突出部４３ａが形成されたことにより、下排気側冷却水通路３３の流路抵抗が大きくなり、冷却水が主冷却水通路３１を流れ易い構造となるため、高温となる燃焼室１１近傍が少ない冷却水でも確実に冷却される。
【００３８】
各横断突出部４３ａは、隣接する気筒２間に設けられたシリンダヘッド締結ボス部２９と連続する一方、分流路４０に至らないように構成されている。このように、シリンダヘッド締結ボス部２９と連続するように設けられたことにより、シリンダヘッド４に既存のシリンダヘッド締結ボス部２９と一体に横断突出部４３ａを成形できるため、製造が容易である。また、横断突出部４３ａが分流路４０に至らないように構成されたことにより、分流路４０による排気管締結ボルト５０の効果的な冷却と、主冷却水通路３１による燃焼室１１近傍の効果的な冷却との両立が実現される。
【００３９】
図５，１２に示すように、上排気側通路画成部４２における冷却水流出口３８側の上側壁面の排気側側面４ｅ寄りの端部には、シリンダヘッド内冷却水通路３０内に流入したエアを冷却水流出口３８へ移動させるために、上方に凹み、且つシリンダヘッド４の長手方向に延在する凹条４２ｂが形成されている。
【００４０】
シリンダヘッド４の排気側側面４ｅが上を向く方向にシリンダ軸線２Ｘが傾斜してエンジン１が設置されているため、シリンダヘッド内冷却水通路３０内に流入したエアは、最も高い位置、すなわち上排気側冷却水通路３２の長手方向中間部における排気側側面４ｅ寄りの端縁に溜まり易くなるが、このように凹条４２ｂが形成されたことにより、上排気側冷却水通路３２に流入したエアが冷却水流出口３８へ移動可能となるため、エア溜まりによってシリンダヘッド内冷却水通路３０によるシリンダヘッド４の冷却効果が低下することが防止される。
【００４１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明に係るシリンダヘッド内冷却水通路構造を直列４気筒のガソリンエンジンに適用しているが、Ｖ型や水平対向型エンジン、４気筒以外の多気筒エンジン、ディーゼルエンジン、アルコール燃料エンジン、船舶用エンジン等、異なる種類や目的の内燃機関に適用することができる。また、上記実施形態では、シリンダヘッド４と排気浄化装置７との間に排気管８を設けているが、排気浄化装置７を直接シリンダヘッド４に締結したエンジンであってもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、下排気側冷却水通路３３の下側に排気管締結ボス部２８が設けられているため、下排気側冷却水通路３３の側端縁を下方に膨出させて分流路４０を形成しているが、下排気側冷却水通路３３の上側に排気管締結ボス部２８が設けられている場合には、下排気側冷却水通路３３の側端縁を上方に膨出させて分流路４０を形成してもよい。また、上記実施形態では、下排気側冷却水通路３３にのみ排気管締結ボス部２８が突出するため、下排気側冷却水通路３３のみに分流路４０を形成しているが、上排気側冷却水通路３２にも排気管締結ボス部２８が突出する場合には、上排気側通路画成部４２の一部を排気管締結ボス部２８側に凹ませて、上排気側冷却水通路３２にも分流路４０を形成してもよい。この場合にも、排気管締結ボス部２８を覆うように分流路４０を迂回させるとよい。また、上記実施形態では、シリンダヘッド４の長手方向の一端に冷却水流入口３７が形成され、他端に冷却水流出口３８が形成されているため、冷却水の流れに沿う分流路４０を、下排気側冷却水通路３３の排気側側面４ｅ寄りの側縁部に沿って形成しているが、冷却水流入口３７および冷却水流出口３８の位置に応じて、例えばシリンダヘッド４の短手方向に沿って分流路４０を形成するような形態とすることもできる。この他、各部材や部位の具体的構成や配置など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１      エンジン（内燃機関）
４      シリンダヘッド
４ｅ    排気側側面
７      排気浄化装置
８      排気管
１１    燃焼室
１４    排気集合部
２８    排気管締結ボス部
３０    シリンダヘッド内冷却水通路
３１    主冷却水通路
３２    上排気側冷却水通路（第１排気側冷却水通路）
３３    下排気側冷却水通路（第２排気側冷却水通路）
３７    冷却水流入口
３８    冷却水流出口
４０    分流路
４０ａ  第１分流路
４０ｂ  第２分流路
５０    排気管締結ボルト（締結部材）
【図１】
2011196182.tif 000003
【図２】
2011196182.tif 000004
【図３】
2011196182.tif 000005
【図４】
2011196182.tif 000006
【図５】
2011196182.tif 000007
【図６】
2011196182.tif 000008
【図７】
2011196182.tif 000009
【図８】
2011196182.tif 000010
【図９】
2011196182.tif 000011
【図１０】
2011196182.tif 000012
【図１１】
2011196182.tif 000013
【図１２】
2011196182.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一列に配置された複数の燃焼室に上流端がそれぞれ連結する複数の排気ポートが集合してなる排気集合部がその内部に形成され、当該排気集合部の下流端が排気側側面に形成された排気開口に連結するとともに、当該排気開口の直下流に排気浄化装置を配置する排気管が締結部材によって前記排気側側面に締結されるシリンダヘッドにおいて、それぞれ燃焼室配列方向に延在して冷却水を燃焼室配列方向に流通させる第１排気側冷却水通路および第２排気側冷却水通路が前記排気集合部を互いに挟み合う位置に配置された内燃機関のシリンダヘッド内冷却水構造であって、
前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方における前記排気側側面寄りの側縁部には、前記締結部材が締結される締結ボス部が突出し、
前記締結ボス部が突出する前記第１排気側冷却水通路または前記第２排気側冷却水通路には、燃焼室配列方向に直交する断面視において前記排気側側面寄りの側縁部を膨出させて前記第１冷却水通路または前記第２冷却水通路の水流方向に沿って延びる分流路が形成され、
燃焼室配列方向に直交する断面視において、前記締結ボス部が突出する位置にて当該締結ボス部を迂回するように前記分流路を膨出させて通路断面積を拡大したことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド内冷却水構造。
【請求項２】
前記シリンダヘッドには、燃焼室配列方向の一端側に冷却水入口が形成され、他端側に冷却水出口が形成されており、
前記分流路は、前記シリンダヘッドの一端側から他端側にかけて形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水構造。
【請求項３】
前記分流路は、前記締結ボス部を締結方向に迂回する第１分流路と、前記締結ボス部と前記排気集合部との間に形成された第２分流路とからなることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
【請求項４】
前記燃焼室の上方近傍を通過するように燃焼室配列方向に延在する主冷却水通路と、
前記主冷却水通路と前記排気側冷却水通路とを連通する排気側連通路とを更に有し、
前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方には、隣接する気筒間に設けられたシリンダヘッド締結ボス部と連続して突出し、燃焼室配列方向に直交する方向に延在する横断突出部が形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダヘッド内冷却水通路構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明は、一列に配置された複数の燃焼室（１１）に上流端がそれぞれ連結する複数の排気ポート（１３）が集合してなる排気集合部（１４）がその内部に形成され、当該排気集合部の下流端が排気側側面（４ｅ）に形成された排気開口（４ｏ）に連結するとともに、当該排気開口の直下流に排気浄化装置（７）を配置する排気管（８）が締結部材（排気管締結ボルト５０）によって前記排気側側面に締結されるシリンダヘッド（４）において、それぞれ燃焼室配列方向に延在して冷却水を燃焼室配列方向に流通させる第１排気側冷却水通路（３２）および第２排気側冷却水通路（３３）が前記排気集合部を互いに挟み合う位置に配置された内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水構造であって、前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方における前記排気側側面寄りの側縁部には、前記締結部材が締結される締結ボス部（排気管締結ボス部２８）が突出し、前記締結ボス部が突出する前記第１排気側冷却水通路または前記第２排気側冷却水通路には、燃焼室配列方向に直交する断面視において前記排気側側面寄りの側縁部を膨出させて前記第１冷却水通路または前記第２冷却水通路の水流方向に沿って延びる分流路（４０）が形成され、燃焼室配列方向に直交する断面視において、前記締結ボス部が突出する位置にて当該締結ボス部を迂回するように前記分流路を膨出させて通路断面積を拡大したことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第１の側面によれば、分流路が第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路の一部を膨出させることで形成されるため、製造工程を増やすことなく分流路を形成することができる。また、分流路が水流に沿って形成されるため、流路抵抗が大きくなることもない。そして、膨出させた分流路は、第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路の他の部分よりも流路抵抗が小さくなるため、第１排気側冷却水通路および第２排気側冷却水通路冷却水通路の流量増大を抑制しつつも、冷却水流量を確保して効果的に締結部材を冷却することができる。
そして、締結ボス部が第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路に突出するように形成されることにより、シリンダヘッドの薄型化が可能になり、締結ボス部が冷却水通路に突出しても、分流路が迂回して締結ボス部を覆うように形成されたことにより、分流路の冷却水流量を維持しつつ効果的に締結ボス部を冷却することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、シリンダヘッド（４）には、燃焼室配列方向の一端側に冷却水流入口（３７）が形成され、他端側に冷却水流出口（３８）が形成されており、分流路（４０）は、前記シリンダヘッドの一端側から他端側にかけて形成されているとよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第２の側面によれば、分流路が、第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路における排気側側面寄りの側縁部に沿ってシリンダヘッドの一端側から他端側にかけて形成されるため、第１排気側冷却水通路または第２排気側冷却水通路の流路抵抗の増大を最小限に抑えることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、前記分流路（４０）を、前記締結ボス部を締結方向に迂回する第１分流路（４０ａ）と、前記締結ボス部と前記排気集合部間に形成された第２分流路（４０ｂ）とから構成するとよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第３の側面によれば、締結ボス部を迂回する第１分流路により締結ボス部の長手方向全体を充分に冷却できるだけでなく、第２分流路により排気集合部間も充分に冷却できるため、締結ボス部周辺の熱害を抑制できる。加えて２方向の流路とすることで締結ボス部周辺での冷却水のよどみを軽減できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明は、上記内燃機関（１）のシリンダヘッド内冷却水通路構造において、前記燃焼室の上方近傍を通過するように燃焼室配列方向に延在する主冷却水通路（３１）と、前記主冷却水通路と前記排気側冷却水通路とを連通する排気側連通路（３４）とを更に有し、前記第１排気側冷却水通路および前記第２排気側冷却水通路の少なくとも一方には、隣接する気筒間に設けられたシリンダヘッド締結ボス部（２９）と連続して突出し、燃焼室配列方向に直交する方向に延在する横断突出部（４３ａ）が形成された構成とするとよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第４の側面によれば、横断突出部が形成されたことにより、排気側冷却水通路の流路抵抗が大きくなり、冷却水が主冷却水通路を流れ易い構造となるため、高温となる燃焼室近傍を少ない冷却水でも確実に冷却できる。また、横断突出部がシリンダヘッド締結ボス部と連続するように設けられたことにより、シリンダヘッドに既存のシリンダヘッド締結ボス部と一体に横断突出部を成形できるため、製造が容易である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
１      エンジン（内燃機関）
４      シリンダヘッド
４ｅ    排気側側面
７      排気浄化装置
８      排気管
１１    燃焼室
１３ 排気ポート
１４    排気集合部
２８    排気管締結ボス部
２９ シリンダヘッド締結ボス部
３０    シリンダヘッド内冷却水通路
３１    主冷却水通路
３２    上排気側冷却水通路（第１排気側冷却水通路）
３３    下排気側冷却水通路（第２排気側冷却水通路）
３４ 排気側連通路
３７    冷却水流入口
３８    冷却水流出口
４０    分流路
４０ａ  第１分流路
４０ｂ  第２分流路
４３ａ 横断突出部
５０    排気管締結ボルト（締結部材）