(57)【要約】【課題】ウォータジャケットの下流に設けられる合流部での気泡の発生を抑制可能にした内燃機関のシリンダヘッドを提供する。【解決手段】シリンダヘッド１００は、燃焼室用ウォータジャケット１１０から流出する冷却水と排気ポート用ウォータジャケット１３０から流出する冷却水と吸気ポート用ウォータジャケット１２０から流出する冷却水とが合流する合流部１４０と、合流部１４０の上部に開口しており合流部１４０に流入した冷却水を排出する冷却水排出孔１１３とを備えている。冷却水排出孔１１３よりも下方の合流部１４０内に、冷却水排出孔１１３の開口面１１３Ａに対して交差する方向に延びるリブ１４１を設ける。【選択図】図１
2019173603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に並んだ複数の燃焼室と、
前記燃焼室の並び方向に対して交差する方向にそれぞれ設けられており前記燃焼室に繋がる吸気ポート及び排気ポートと、
前記燃焼室の並び方向に沿って延びており前記燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットと、
前記燃焼室の並び方向に沿って延びており前記排気ポートを冷却する排気ポート用ウォータジャケットと、
前記燃焼室の並び方向に沿って延びており前記吸気ポートを冷却する吸気ポート用ウォータジャケットと、
前記燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水と前記排気ポート用ウォータジャケットから流出した冷却水と前記吸気ポート用ウォータジャケットから流出した冷却水とが合流する合流部と、
前記合流部の上部に開口しており前記合流部に流入した冷却水を排出する冷却水排出孔と、を備えており、
前記冷却水排出孔よりも下方の前記合流部内には、前記冷却水排出孔の開口面に対して交差する方向に延びるリブが設けられている
内燃機関のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッドには、複数の燃焼室や排気ポートなどが設けられている。こうした燃焼室や排気ポートを冷却するために、例えば特許文献１に記載のシリンダヘッドは、燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットや、排気ポートを冷却する排気ポート用ウォータジャケットや、燃焼室用ウォータジャケットから流出する冷却水や排気ポート用ウォータジャケットから流出する冷却水が合流する合流部を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７８８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃焼室用ウォータジャケットや排気ポート用ウォータジャケットを流れる冷却水は、受熱によって下流へ向かうほど温度が上昇するため、各ウォータジャケットから流出した冷却水が合流する合流部の冷却水は沸騰しやすく、当該合流部には気泡が生じやすい。
【０００５】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ウォータジャケットの下流に設けられる合流部での気泡の発生を抑制可能にした内燃機関のシリンダヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する内燃機関のシリンダヘッドは、直線状に並んだ複数の燃焼室と、前記燃焼室の並び方向に対して交差する方向にそれぞれ設けられており前記燃焼室に繋がる吸気ポート及び排気ポートと、前記燃焼室の並び方向に沿って延びており前記燃焼室を冷却する燃焼室用ウォータジャケットと、前記燃焼室の並び方向に沿って延びており前記排気ポートを冷却する排気ポート用ウォータジャケットと、前記燃焼室の並び方向に沿って延びており前記吸気ポートを冷却する吸気ポート用ウォータジャケットと、前記燃焼室用ウォータジャケットから流出した冷却水と前記排気ポート用ウォータジャケットから流出した冷却水と前記吸気ポート用ウォータジャケットから流出した冷却水とが合流する合流部と、前記合流部の上部において前記燃焼室の並び方向に向かって開口しており前記合流部に流入した冷却水を排出する冷却水排出孔とを備えている。そして、前記冷却水排出孔よりも下方の前記合流部内には、前記冷却水排出孔の開口面に対して交差する方向に延びるリブが設けられている。
【０００７】
同構成によれば、燃焼室用ウォータジャケットや排気ポート用ウォータジャケットから流出した高温の冷却水が合流部に流れ込むとともに、吸気ポートを冷却する吸気ポート用ウォータジャケットから流出した冷却水も合流部に流れ込む。ここで、通常、吸気ポート用ウォータジャケットから流出する冷却水の温度は、燃焼室用ウォータジャケットや排気ポート用ウォータジャケットから流出する冷却水の温度よりも低くなっている。従って、合流部にはそうした低温の冷却水が流れ込むことによって、当該合流部の冷却水温度は低下し、冷却水の沸騰が抑えられるため、合流部での気泡の発生が抑制されるようになる。
【０００８】
また、吸気ポート用ウォータジャケットから流出した低温の冷却水は、合流部内に設けられた上記リブによってその流れ方向が上方に向かうように変更される。そのため、燃焼室用ウォータジャケットや排気ポート用ウォータジャケットから合流部に流入した高温の冷却水と上記低温の冷却水とは、合流部の上部において混合が促進される。そのため、合流部での冷却水温度の低下が促され、これにより合流部での気泡の発生がより一層抑制されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関のシリンダヘッドの一実施形態についてその構造を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った拡大図。
【図４】同実施形態の変形例におけるリブの形状を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関のシリンダヘッドを具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
なお、以下では、シリンダヘッドにおいてヘッドカバーが組み付けられる方向を「上方向」とし、シリンダヘッドにおいてシリンダブロックが組み付けられる方向を「下方向」とし、これら「上下方向」をシリンダヘッドの「高さ方向」として各図において矢印Ｈにて示す。また、シリンダヘッドの長手方向及び上下方向に直交する方向をシリンダヘッドの「幅方向」とし、各図において矢印Ｗにて示す。
【００１１】
図１に、シリンダヘッド１００の長手方向における断面図を示す。
この図１に示すように、シリンダヘッド１００の下面（シリンダブロックが組み付けられる面）には、シリンダヘッド１００の長手方向（図１に示す矢印Ｌ方向）に向かって直線状に並ぶ複数の燃焼室１０が形成されている。
【００１２】
また、シリンダヘッド１００には、燃焼室１０の並び方向に対して交差する方向にそれぞれ設けられており燃焼室１０に繋がる吸気ポート２０及び排気ポート３０が形成されている。吸気ポート２０や排気ポート３０は各燃焼室１０に２つずつ形成されている。
【００１３】
吸気ポート２０と排気ポート３０との間には、点火プラグを取り付けるプラグ孔４１の形成されたプラグ取り付け部４０が燃焼室１０毎に設けられている。
シリンダヘッド１００の吸気ポート２０と排気ポート３０との間には、内燃機関の冷却水で各燃焼室１０を冷却する燃焼室用ウォータジャケット１１０が、上述した複数の燃焼室１０に跨がって同燃焼室１０の並び方向（シリンダヘッド１００の長手方向）に延びるように形成されている。
【００１４】
吸気ポート２０の下方には、内燃機関の冷却水で各吸気ポート２０を冷却する吸気ポート用ウォータジャケット１２０が形成されている。この吸気ポート用ウォータジャケット１２０は、燃焼室用ウォータジャケット１１０よりも吸気ポート２０側に設けられており、燃焼室１０の並び方向（シリンダヘッド１００の長手方向）に延びるように形成されている。
【００１５】
排気ポート３０の周囲には、内燃機関の冷却水で各排気ポート３０を冷却する排気ポート用ウォータジャケット１３０が形成されている。この排気ポート用ウォータジャケット１３０は、燃焼室用ウォータジャケット１１０よりも排気ポート３０側に設けられており、燃焼室１０の並び方向（シリンダヘッド１００の長手方向）に延びるように形成されている。本実施形態の排気ポート用ウォータジャケット１３０は、排気ポート３０の下方に形成された第１排気ポート用ウォータジャケット１３０Ａと、排気ポート３０の上方に形成された第２排気ポート用ウォータジャケット１３０Ｂ（図３を参照）とで構成されている。
【００１６】
なお、燃焼室用ウォータジャケット１１０や、吸気ポート用ウォータジャケット１２０や、排気ポート用ウォータジャケット１３０は周知な構成であるため、それら各ウォータジャケットの構造に関する詳細な説明は省略する。
【００１７】
シリンダヘッド１００において燃焼室１０の並び方向に対して直交する両側面のうちの一方の側面近傍には、シリンダブロックから供給される冷却水を燃焼室用ウォータジャケット１１０及び排気ポート用ウォータジャケット１３０の双方に導入する冷却水導入孔１１１が形成されている。
【００１８】
また、シリンダヘッド１００において燃焼室１０の並び方向に対して直交する両側面のうちの他方の側面近傍には、燃焼室用ウォータジャケット１１０から流出した冷却水と排気ポート用ウォータジャケット１３０から流出した冷却水と吸気ポート用ウォータジャケット１２０から流出した冷却水とが合流する合流部１４０が形成されている。
【００１９】
また、吸気ポート用ウォータジャケット１２０の壁面には、シリンダブロックから供給される冷却水を当該吸気ポート用ウォータジャケット１２０に導入するための冷却水導入孔１１２が、吸気ポート用ウォータジャケット１２０の延設方向に沿って複数形成されている。
【００２０】
燃焼室用ウォータジャケット１１０の最上流部及び排気ポート用ウォータジャケット１３０の最上流部は、冷却水導入孔１１１に繋がっている。燃焼室用ウォータジャケット１１０の最下流部及び吸気ポート用ウォータジャケット１２０の最下流部及び排気ポート用ウォータジャケット１３０の最下流部は合流部１４０に繋がっている。
【００２１】
図１や図２に示すように、合流部１４０の上部には、燃焼室１０の並び方向に沿って開口しており当該合流部１４０に流入した冷却水を排出する冷却水排出孔１１３が設けられている。
【００２２】
そして、冷却水排出孔１１３よりも下方の合流部１４０内には、冷却水排出孔１１３の開口面１１３Ａに対して交差する方向（本実施形態では直交する方向）に延びるリブ１４１が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、幅方向Ｗに沿う方向から見たリブ１４１の側面形状は略三角形状となっている。
図１や図２に示すように、このリブ１４１は、冷却水排出孔１１３よりも下方の合流部１４０の内壁１４２から燃焼室用ウォータジャケット１１０に向かって突出している。また、図３等に示すように、リブ１４１は、合流部１４０の底面１４３から上方に向かって突出している。
【００２４】
図２に示すように、略三角形状となっているリブ１４１の底辺（図２において下方に位置するリブ１４１の辺）の長さＭ１は、内壁１４２に最も近い燃焼室１０の外縁１０Ｇから内壁１４２までの最短距離をＧとしたときに、この最短距離Ｇを最大値としてできるだけ長くなるように設定されている。
【００２５】
また、底面１４３からのリブ１４１の高さＨＲは、内壁１４２から離れるほど低くなるようになっている。そして、この高さＨＲの最大値、つまりリブ１４１において内壁１４２に繋がっている部分の長さをリブ１４１の最大高さＭ２とし、冷却水排出孔１１３の外縁１１３Ｂから底面１４３までの最短距離をＫとしたときに、最大高さＭ２は、最短距離Ｋを最大値としてできるだけ長くなるように設定されている。
【００２６】
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
（１）図３に示すように、燃焼室用ウォータジャケット１１０及び第１排気ポート用ウォータジャケット１３０Ａ及び第２排気ポート用ウォータジャケット１３０Ｂからそれぞれ流出した高温の冷却水は合流部１４０に流れ込む。また、吸気ポート２０を冷却する吸気ポート用ウォータジャケット１２０から流出した冷却水も合流部１４０に流れ込む。
【００２７】
ここで、通常、吸気ポート用ウォータジャケット１２０から流出する冷却水の温度は、燃焼室用ウォータジャケット１１０や排気ポート用ウォータジャケット１３０（第１排気ポート用ウォータジャケット１３０Ａ及び第２排気ポート用ウォータジャケット１３０Ｂ）から流出する冷却水の温度よりも低くなっている。従って、合流部１４０にはそうした吸気ポート用ウォータジャケット１２０から流出した低温の冷却水が流れ込むことにより、当該合流部１４０の冷却水温度は低下して冷却水の沸騰が抑えられるようになるため、合流部１４０での気泡の発生が抑制されるようになる。
【００２８】
（２）また、図３に示すように、吸気ポート用ウォータジャケット１２０から流出した低温の冷却水は、合流部１４０内に設けられた上記リブ１４１によってその流れ方向が上方に向かうように変更される。そのため、燃焼室用ウォータジャケット１１０や排気ポート用ウォータジャケット１３０から合流部１４０に流入した高温の冷却水と上記低温の冷却水とは、合流部１４０の上部に生じやすい冷却水の淀み部（図２において二点鎖線で示す領域ＡＹ）などにおいて混合が促進される。そのため、合流部１４０での冷却水温度の低下が促され、これにより合流部１４０での気泡の発生がより一層抑制されるようになる。
【００２９】
（３）図２に示したリブ１４１の底辺の長さＭ１が、内壁１４２に最も近い燃焼室１０の外縁１０Ｇから内壁１４２までの最短距離Ｇを超えると、燃焼室１０の上方にまでリブ１４１が到達してしまうため、燃焼室用ウォータジャケット１１０の流路断面積が減少し、燃焼室１０の冷却効率が低下するおそれがある。この点、本実施形態では、リブ１４１の底辺の長さＭ１が上記最短距離Ｇを最大値としてできるだけ長くなるように設定されている。従って、燃焼室１０の上方にまでリブ１４１が到達することはなく、これによりリブ１４１の配設による燃焼室１０の冷却効率低下を抑えることができる。
【００３０】
（４）図２に示したリブ１４１の最大高さＭ２が、冷却水排出孔１１３の外縁１１３Ｂから底面１４３までの最短距離Ｋを超えると、リブ１４１が冷却水排出孔１１３内に突出してしまうため、冷却水排出孔１１３での圧力損失が増大してしまうおそれがある。この点、本実施形態では、リブ１４１の最大高さＭ２が上記最短距離Ｋを最大値としてできるだけ長くなるように設定されている。従って、リブ１４１が冷却水排出孔１１３内に突出することはなく、これによりリブ１４１の配設による上記圧力損失の増大を抑えることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・リブ１４１の側面形状は略三角形状であったが、他の形状でもよい。例えば図４に示すように、側面形状が略四角形状のリブ１４５でもよい。
【００３２】
・吸気ポート用ウォータジャケット１２０には、複数の上記冷却水導入孔１１２から冷却水を供給するようにした。この他、吸気ポート用ウォータジャケット１２０の最上流部を上記冷却水導入孔１１１に繋ぐことにより、同吸気ポート用ウォータジャケット１２０内に冷却水を供給するようにしてもよい。
【００３３】
・第１排気ポート用ウォータジャケット１３０Ａ及び第２排気ポート用ウォータジャケット１３０Ｂのいずれか一方を省略してもよい。
・吸気ポート２０の上方に、上記吸気ポート用ウォータジャケット１２０を形成してもよい。
【００３４】
・１つの燃焼室１０に形成する吸気ポート２０の数や排気ポート３０の数は適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…燃焼室、１０Ｇ…外縁、２０…吸気ポート、３０…排気ポート、４０…プラグ取り付け部、４１…プラグ孔、１００…シリンダヘッド、１１０…燃焼室用ウォータジャケット、１１１…冷却水導入孔、１１２…冷却水導入孔、１１３…冷却水排出孔、１１３Ａ…開口面、１１３Ｂ…外縁、１２０…吸気ポート用ウォータジャケット、１３０…排気ポート用ウォータジャケット、１３０Ａ…第１排気ポート用ウォータジャケット、１３０Ｂ…第２排気ポート用ウォータジャケット、１４０…合流部、１４１…リブ、１４２…内壁、１４３…底面、１４５…リブ。
【図１】
2019173603.tif 000003
【図２】
2019173603.tif 000004
【図３】
2019173603.tif 000005
【図４】
2019173603.tif 000006