(57)【要約】【課題】オイルの冷却効率と締結ボルト孔周辺の保護性とをともに向上させる。【解決手段】シリンダヘッドの内部に形成された排気集合部２３ｂ及びウォータジャケット３０と、複数の締結ボルト孔１５と、動弁室の底部を貫通して形成されたオイル孔１８とを備える。ウォータジャケット３０は、気筒の上方に設けられるメインルート３１と、排気集合部２３ｂの上方及び下方の少なくとも一方に設けられるポートルート３２と、他側においてメインルート３１とポートルート３２とが合流する合流部３０ｃの冷却水下流側に設けられた湾曲部３４とを有する。また、オイル孔１８は、合流部３０ｃの最も近くに位置する締結ボルト孔１５ｒに隣接して締結ボルト孔１５ｒよりもポートルート３２の冷却水上流側に設けられる。湾曲部３４は、合流部３０ｃの冷却水下流側から締結ボルト孔１５ｒの周囲を湾曲してオイル孔１８に向かって延設される。【選択図】図３
2015121116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒に接続される複数の排気ポートを一体に集合する排気集合部と、
シリンダヘッドの内部に形成され、前記複数の気筒の列設方向の一側から他側に向かって冷却水を流通させるウォータジャケットと、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記シリンダヘッドとシリンダブロックとを結合する複数の締結ボルトが挿通される複数の締結ボルト孔と、
前記シリンダヘッドの上面に凹設された動弁室の底部を貫通して形成され、前記動弁室のオイルを落下させるオイル孔と、を備え、
前記ウォータジャケットは、前記複数の気筒の上方に設けられるメインルートと、前記排気集合部の上方及び下方の少なくとも一方に設けられるポートルートと、前記他側において前記メインルートと前記ポートルートとが合流する合流部の冷却水下流側に設けられた湾曲部と、を有し、
前記オイル孔は、前記合流部の最も近くに位置する前記締結ボルト孔に隣接して前記締結ボルト孔よりも前記ポートルートの冷却水上流側に設けられ、
前記湾曲部は、前記合流部の冷却水下流側から前記締結ボルト孔の周囲を湾曲して前記オイル孔に向かって延設される
ことを特徴とする、シリンダヘッド構造。
【請求項２】
前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記オイル孔に向かって下降傾斜した第一傾斜面を備える
ことを特徴とする、請求項１記載のシリンダヘッド構造。
【請求項３】
前記湾曲部は、前記ポートルートとともに前記オイル孔を挟むように延設される
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のシリンダヘッド構造。
【請求項４】
前記シリンダヘッドの前記一側の壁部における排気側に貫通して形成され、前記動弁室のオイルを前記一側の壁部に最も近い前記締結ボルトの挿通孔に沿うように前記一側の壁部を落下させる第二のオイル孔を備える
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のシリンダヘッド構造。
【請求項５】
前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記第二のオイル孔に向かって下降傾斜した第二傾斜面を備える
ことを特徴とする、請求項４記載のシリンダヘッド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドの内部に集合排気ポートが形成された多気筒エンジンのシリンダヘッド構造に関し、特にシリンダヘッド内のオイルをシリンダブロック側へ落下させる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリンダヘッドの内部に、複数の燃焼室からの排気を集合させる集合排気ポートを形成し、シリンダヘッドの排気側側壁に単一の排気管を接続した多気筒エンジンが開発されている。このように集合排気ポートがシリンダヘッド内に形成されている場合、排気マニホールドをシリンダヘッドの側壁に接続する従来の構造と比較して、エンジン全体を小型化することができるほか、排気の放熱量が抑制されるので触媒を早期に活性化させることができるなどの利点がある。
【０００３】
このような集合排気ポートを有するシリンダヘッド構造の場合は、エンジンオイル（以下、単にオイルという）をオイルパンへ戻すための通路を、集合排気ポートと干渉しない位置に形成する必要がある。例えば特許文献１には、集合排気ポートと干渉しないように、オイル通路を集合排気ポートの隣接する燃焼室の間を仕切る壁部に形成したシリンダヘッド構造が開示されている。この構造では、オイル通路を一対の排気ポートと排気の集合する排気集合部とによって囲むように形成することで、オイル通路を流れるオイルの早期昇温が可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６０５５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１の構造では、オイル通路に排気熱が伝わりやすいように構成されているため、オイルの温度が上昇した場合に効率的にオイルを冷却することが困難であるという課題があり、オイルの冷却性を高めた構造が望まれる。
また、集合排気ポートを有するシリンダヘッドは、排気マニホールドが別設されたものと比較して、排気熱を受けて高温になりやすいという難点がある。そこで、集合排気ポートの周囲にウォータジャケットを設けて冷却水を流通させることによって、冷却性を向上させることが提案されている。
【０００６】
具体的には、集合排気ポートの周面をウォータージャケットで囲んだ形状にすることや、冷却水の流れが蛇行するようにウォータージャケットの形状を形成するなど、従来の燃焼室の上方や吸排気ポートの周辺を冷却するルートに加え、集合排気ポートを冷却するルートを有するウォータジャケットが提案されている。このようなウォータジャケットの場合、入口から供給された冷却水は、二つのルートに分岐してシリンダヘッド内を流通し、各部を冷却したのち再び合流して出口から排出される。
【０００７】
ところで、シリンダヘッドは、吸気側及び排気側に一定の間隔で配置された複数の締結ボルトによりシリンダブロックに対して結合されるものである。これら複数の締結ボルトのうち、上記の集合排気ポート側を流れた冷却水が燃焼室の上方周辺等を流れる冷却水に合流する合流部に最も近い締結ボルトは、集合排気ポート側を冷却水がダイレクトに当たる位置に配置されることが多い。
【０００８】
そのため、この締結ボルトは合流部に向かう冷却水の影響を受けて冷却されやすく、特に冷態始動時のように集合排気ポート側を流れる冷却水が低温であるほど温度が低くなる。冷態始動では、冷却水の温度は緩やかに上昇する一方、シリンダヘッドの温度は急上昇するため、合流部に最も近い締結ボルトとシリンダヘッドとの温度差は大きくなりやすく、締結ボルト孔周辺のシリンダヘッドに割れなどの不具合が発生するおそれがある。
【０００９】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、多気筒エンジンのシリンダヘッド構造に関し、オイルの冷却効率と締結ボルト孔周辺の保護性とをともに向上させることである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）ここで開示するシリンダヘッド構造は、複数の気筒に接続される複数の排気ポートを一体に集合する排気集合部と、シリンダヘッドの内部に形成され、前記複数の気筒の列設方向の一側から他側に向かって冷却水を流通させるウォータジャケットとを備える。さらに、前記シリンダヘッドに設けられ、前記シリンダヘッドとシリンダブロックとを結合する複数の締結ボルトが挿通される複数の締結ボルト孔と、前記シリンダヘッドの上面に凹設された動弁室の底部を貫通して形成され、前記動弁室のオイルを落下させるオイル孔と、を備える。
【００１１】
前記ウォータジャケットは、前記複数の気筒の上方に設けられるメインルートと、前記排気集合部の上方及び下方の少なくとも一方に設けられるポートルートと、前記他側において前記メインルートと前記ポートルートとが合流する合流部の冷却水下流側に設けられた湾曲部と、を有する。また、前記オイル孔は、前記合流部の最も近くに位置する前記締結ボルト孔に隣接して前記締結ボルト孔よりも前記ポートルートの冷却水上流側に設けられる。さらに、前記湾曲部は、前記合流部の冷却水下流側から前記締結ボルト孔の周囲を湾曲して（前記締結ボルト孔を迂回して）前記オイル孔に向かって延設される。
【００１２】
（２）前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記オイル孔に向かって下降傾斜した第一傾斜面を備えることが好ましい。
（３）前記湾曲部は、前記ポートルートとともに前記オイル孔を挟むように延設されることが好ましい。例えば、前記エンジンの内部をその上面側から透視したときに、前記ポートルートと前記湾曲部との間に前記オイル孔が配置されることが好ましい。
【００１３】
（４）前記シリンダヘッドの前記一側の壁部における排気側に貫通して形成され、前記動弁室のオイルを前記一側の壁部に最も近い前記締結ボルトの挿通孔に沿うように前記一側の壁部を落下させる第二のオイル孔を備えることが好ましい。前記第二のオイル孔は、前記一側の壁部を前記列設方向に貫通して、前記動弁室の外にオイルを流出させるものであることが好ましい。
（５）前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記第二のオイル孔に向かって下降傾斜した第二傾斜面を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
開示のシリンダヘッド構造によれば、オイル孔が合流部に最も近い締結ボルト孔に隣接してこの締結ボルト孔よりもポートルートの冷却水上流側に設けられるため、この締結ボルト孔に挿通される締結ボルトに対してポートルートを流れる冷却水が直接的に当たることを防ぐことができる。言い換えると、締結ボルトに向かう冷却水の流れをオイル孔によって妨げることができ、さらにオイル孔を通るオイルによって締結ボルトを温めることができる。これらによって、シリンダヘッドと締結ボルトとの温度差を小さくすることができ、締結ボルト孔周辺のシリンダヘッドの保護性を高めることができる。
【００１５】
また、ウォータジャケットが、合流部の冷却水下流側から締結ボルト孔の周囲を湾曲してオイル孔に向かって延設された湾曲部を有する。このため、オイル孔を通るオイルをウォータジャケットにより水冷することができ、オイルの冷却効率を高めることができる。なお、締結ボルト孔の周囲にウォータジャケットが形成されることになるが、オイル孔による余熱効果で締結ボルトとシリンダヘッドとの温度差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態にかかるシリンダヘッド構造の吸気ポート及び集合排気ポート部分の横断面図（図２，図４及び図５のＢ−Ｂ矢視断面図）である。
【図２】図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図３】一実施形態にかかるシリンダヘッド構造の内部に中空部として形成される集合排気ポート及びウォータジャケットを重ねて示した上面図である。
【図４】一実施形態にかかるシリンダヘッド構造のフロント側の壁部の正面図（図１及び図５のＤ方向矢視図）である。
【図５】一実施形態にかかるシリンダヘッド構造のシリンダ列方向に沿った縦断面図（図１のＡ−Ａ矢視断面図）である。
【図６】一実施形態にかかるシリンダヘッド構造が用いられたエンジンを分割して示す模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
［１．構造］
［１−１．全体構造］
本実施形態にかかるシリンダヘッド構造について、図１〜図６を用いて説明する。本実施形態にかかるシリンダヘッド１０はアルミにより成形され、図６に示すエンジン１（内燃機関）のシリンダブロック２に締結固定される。図６は、エンジン１が組み付けられる前の状態を示した分解斜視図である。以下の説明では、シリンダヘッド１０に対してシリンダブロック２が固定される側を下方とし、その逆側を上方とする。シリンダヘッド１０の下面及びシリンダブロック２の上面はともに平面状に形成され、これらの接合面にシール性を確保するためのガスケットが介装された状態で、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とが結合される。
【００１９】
シリンダヘッド１０の上面にはヘッドカバー５０が取り付けられ、シリンダブロック２の下面にはオイルパン６０が取り付けられる。また、エンジン１のフロント側（図６中の左下方向）には、エンジン１の補機類や動力伝達用の伝達部材５（クランクプーリ，タイミングプーリ，スプロケット，タイミングチェーン等）が設けられる。シリンダヘッド１０及びシリンダブロック２のフロント側にはチェーンカバー６が取り付けられる。このチェーンカバー６とシリンダヘッド１０及びシリンダブロック２との間の空間（以下、収納室８という）に、伝達部材５が収納される。なお、エンジン１のリア側（図６中の右上方向）にはドライブプレート，フライホイールが設けられ、パワートレーンの下流側の各種装置（例えば、変速機，回転電機等）に接続される。
【００２０】
このエンジン１は、水冷式の多気筒ガソリンエンジンである。エンジン１の内部には、中空円筒状に穿孔された複数のシリンダボア３（気筒，以下単にシリンダ３と呼ぶ）が列をなして配置される。図６に示すエンジン１は、四つのシリンダ３が直列に配置された四気筒のエンジン１である。シリンダ３の番号は、エンジン１のフロント側から順に、第一気筒（＃１），第二気筒（＃２），第三気筒（＃３），第四気筒（＃４）とする。各シリンダ３内を摺動するピストンの下端は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト４（クランク軸）に接続される。以下、シリンダ３が列状に並べられた方向（列設方向）をシリンダ列方向Ｌという。
【００２１】
シリンダヘッド１０の上部には、動弁室１１が形成され、この動弁室１１を覆うようにヘッドカバー５０が取り付けられる。動弁室１１の内部には、吸気弁及び排気弁を駆動する動弁機構９が収納される。本実施形態の動弁機構９は、マルチバルブに対応するＤＯＨＣ型の可変動弁機構９であり、一つのシリンダ３に対して二個ずつ設けられる吸気弁及び排気弁の動作を自在に制御する。
【００２２】
この可変動弁機構９は、個々の吸気弁，排気弁のバルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機能を持つ。可変動弁機構９には、これらを変更するための機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。これらの具体的な構造は任意であり、公知の可変動弁機構を本実施形態の動弁機構として適用することができる。
【００２３】
図１は、シリンダヘッド１０の吸気ポート１３及び集合排気ポート２３部分の横断面図（後述の図４及び図５のＢ−Ｂ矢視断面図）である。なお、図１には、シリンダ３を二点鎖線で図示する。シリンダヘッド１０の下面１０BO（図５参照）には、シリンダ列方向Ｌに沿ってピストンの頂面に対向する位置に四つのペントルーフ型の燃焼室１９（図５参照）が形成される。図１に示すように、燃焼室１９の三角屋根状の一方（吸気側）の斜面には二つの吸気バルブ孔１２が形成され、他方（排気側）の斜面には二つの排気バルブ孔２１が形成される。シリンダヘッド１０には、二つの吸気バルブ孔１２から吸気側側壁１０INへ向かって湾曲形成された吸気ポート１３と、各排気バルブ孔２１から排気側側壁１０EXへ向かって湾曲形成された排気ポート２３ａとが設けられる。
【００２４】
吸気ポート１３は、一つのシリンダ３に対して一つずつ設けられ、上面視でＹ字状に形成されており、相互に集合することなく独立して吸気側側壁１０INに開口している。つまり、シリンダヘッド１０には四つの吸気ポート１３が形成され、吸気側側壁１０INには四つの開口（吸気口）が設けられる。
【００２５】
一方、排気ポート２３ａは、一つの排気バルブ孔２１に対して一つずつ設けられており、八つの排気ポート２３ａは、シリンダヘッド１０の内部で一体に集合される。この集合部分を排気集合部２３ｂと呼ぶ。複数の排気ポート２３ａの列設方向（すなわち、排気側側壁１０EXのシリンダ列方向Ｌ）の中央には、排気集合部２３ｂで集合された排気が流出する一つの開口（シリンダヘッド出口，以下排気口２４という）が設けられる。八つの排気ポート２３ａと排気集合部２３ｂとは、シリンダヘッド１０の内部に形成された中空部であり、これらによって集合排気ポート２３が形成される。
【００２６】
シリンダヘッド１０の内部には、排気熱による燃焼室１９や集合排気ポート２３の過熱を抑制するために、冷却水を流通させる冷却水路としてのウォータジャケット３０が形成される。ウォータジャケット３０は、吸気ポート１３及び排気ポート２３ａの周辺や、集合排気ポート２３の上方及び下方に設けられ、シリンダヘッド１０のフロント側からリア側に向かってシリンダ列方向Ｌに冷却水を流通させる。
図２は、図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。図１及び図２に示すように、ウォータジャケット３０は、四つの燃焼室１９の上方周辺を通過するようにシリンダ列方向Ｌに延在するメインウォータジャケット３１と、排気集合部２３ｂを上下で挟み合う位置でそれぞれシリンダ列方向Ｌに延在するアッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３と、冷却水下流側に設けられた湾曲部３４とを有する。アッパウォータジャケット３２，ロアウォータジャケット３３及び湾曲部３４は、メインウォータジャケット３１と連通している。
【００２７】
図１及び図２に示すように、排気側側壁１０EXは、集合排気ポート２３の排気集合部２３ｂに臨む部分において、中央が外側に向かって曲面状に凸に形成されたアーチ状の張出部２５を有する。張出部２５は、上面部２５ａ及び下面部２５ｂがそれぞれ平面状の弓形に形成され、側面部２５ｃが曲面状に形成される。張出部２５の側面部２５ｃのシリンダ列方向Ｌの中央には、排気口２４の周囲に形成されたフランジ部２６が設けられる。フランジ部２６は、張出部２５の側面部２５ｃよりも外方へ突設され、図示しない排気管が接続される。
【００２８】
シリンダヘッド１０には、図１に示すように、各シリンダ３の中央にボス部１４ｂが形成され、このボス部１４ｂには図示しない点火プラグを挿入して燃焼室に臨ませるための点火プラグ挿入孔１４ｈが形成される。また、シリンダヘッド１０には、シリンダヘッド１０をシリンダブロック２に結合するための複数の締結ボルト４０（図５参照）が挿通される複数の締結ボルト孔１５が、吸気側及び排気側の隣接するシリンダ３の間と両端のシリンダ３の外側とにそれぞれ形成される。複数の締結ボルト孔１５は、例えば図１中で各シリンダ３の中心を結んだ線について線対称となるように、吸気側及び排気側のそれぞれにおいて列をなして配置される。図１中では、シリンダ列方向Ｌ及びこれに垂直な方向について隣接する締結ボルト孔１５同士の距離が略等分とされている。
【００２９】
なお、複数の締結ボルト孔１５のうち、特に、排気側の最もフロント側に位置する締結ボルト孔１５をフロント締結ボルト孔１５ｆ（挿通孔），排気側の最もリア側に位置する締結ボルト孔１５をリア締結ボルト孔１５ｒとも呼ぶ。フロント締結ボルト孔１５ｆは、シリンダヘッド１０のフロント側の壁部１０FR（隔壁，以下フロント壁部１０FRという）のすぐリア側（内側）に配置され、フロント壁部１０FRとウォータジャケット３０とに挟まれて配置される。言い換えると、フロント締結ボルト孔１５ｆは、ウォータジャケット３０で周囲を囲まれているのではなく、周囲の一部にウォータジャケット３０が設けられている。
【００３０】
一方、リア締結ボルト孔１５ｒ及び隣接するシリンダ３間に配置される締結ボルト孔１５は、図３に示すように、略全周をウォータジャケット３０により囲まれた位置に設けられている。そのため、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０は、他の締結ボルト孔１５に挿通される締結ボルト４０に比べて、ウォータジャケット３０によって得られる冷却効果が小さい。
【００３１】
このフロント締結ボルト孔１５ｆには、図４及び図５に破線で示すように締結ボルト４０が挿通される。図５に、締結ボルト４０の頭部４０ａ周辺の拡大図を併せて示す。締結ボルト４０は鉄製であり、頭部４０ａの下方にワッシャー４０ｂが設けられ、ワッシャー４０ｂに軸部４０ｃが挿通される。以下、ワッシャー４０ｂを含めて締結ボルト４０といい、シリンダヘッド１０の動弁室１１の底部１１ｂにおける、締結ボルト４０との接触面を座面１１ｃという。なお、リア締結ボルト孔１５ｒは、第四気筒に接続される排気ポート２３ａのすぐリア側（外側）に配置され、締結ボルト４０が挿通される。また、シリンダヘッド１０の排気側には、複数のブリージング孔１６が形成される。
【００３２】
［１−２．ウォータジャケットの構造］
図３は、シリンダヘッド１０を上方から透視して、実際にはシリンダヘッド１０に形成された中空部であるシリンダヘッド１０内のウォータジャケット３０を集合排気ポート２３と重ねて示したものである。図３では、ウォータジャケット３０のうち、集合排気ポート２３よりも上方に位置するメインウォータジャケット３１及びアッパウォータジャケット３２の外形を破線で示し、冷却水が流通する空間をドットで表現している。なお、ロアウォータジャケット３３は、集合排気ポート２３の下方に設けられ、その構成はアッパウォータジャケット３２と略同様であるため、重複する説明は省略する。
【００３３】
図１及び図３に示すように、ウォータジャケット３０は、フロント側におけるウォータジャケット３０の下面（シリンダブロック２との境界部分）に入口３０ａを有し、リア側に三つの出口３０ｂを有する。冷却水は、入口３０ａからシリンダヘッド１０内のウォータジャケット３０に流入し、ウォータジャケット３０内を流通して各部を冷却したのち、出口３０ｂから流出する。
【００３４】
メインウォータジャケット３１は、図３中に矢印３１Ａで示すように、入口３０ａから流入した冷却水がリア側へ略直進するルート（メインルート）であり、四つの燃焼室１９の上方周辺を通過し、燃焼室１９の上方や吸気ポート１３，排気ポート２３ａの周辺を主に冷却する。メインウォータジャケット３１は、点火プラグ挿入孔１４ｈ用のボス部１４ｂや排気バルブ孔２１等を避けた形状に形成される。メインウォータジャケット３１は、図２に示すように、アッパウォータジャケット３２とロアウォータジャケット３３とを連通する部分でもあり、流路断面積は他の部分と比較して大きい。
【００３５】
アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３は、入口３０ａから流入した冷却水が入口３０ａの直下流でメインウォータジャケット３１から張出部２５側へ分岐して流れるルート（ポートルート）であり、シリンダヘッド１０の張出部２５の内部に張出部２５の形状に沿って形成される。アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３はメインウォータジャケット３１から分岐したのち集合排気ポート２３の上下をそれぞれ流れ、第四気筒に接続される排気ポート２３ａの外側（リア側）でメインウォータジャケット３１に合流する。以下、この合流部分（図３中の星印）を合流部３０ｃという。合流部３０ｃの直下流には出口３０ｂが設けられる。
【００３６】
合流部３０ｃには、メインウォータジャケット３１を流通した冷却水と、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３を流通した冷却水とが流れ込むため、流量が増大して流速が上昇する。そのため、合流部３０ｃに最も近いリア締結ボルト孔１５ｒは、他の締結ボルト孔１５に比べて冷却されやすく、温度が低くなりやすい。さらに、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３を流通した冷却水は、リア締結ボルト孔１５ｒの側壁に向かって流れ、後述のオイル孔１８がなければ、この側壁に直接的に当たることになる。言い換えると、後述のオイル孔１８を設けることで、リア締結ボルト孔１５ｒへの冷却水の直接的な接触が防止される。
【００３７】
アッパウォータジャケット３２は、両端の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する外側ルート（図３中の矢印３２Ｅ）と、中間の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する内側ルート（図３中の矢印３２Ｎ）との二系統に流れが分割されている。冷却水は、排気熱を奪いつつ、エンジン１の外部へ放熱する。
【００３８】
外側ルートは、張出部２５の内部における側面寄り（シリンダヘッド１０の外表面側）に位置する冷却水路であり、第一気筒及び第四気筒からの排気を流通させる排気ポート２３ａに沿って、その上面側に配置される。外側ルートの配置形状は、エンジン１の上面視で半円弧状とされる。つまり、外側ルートは、両端の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａに沿って配置される。冷却水の流通方向は、図３中に矢印３２Ｅで示すように、第一気筒側が上流であり、第四気筒側が下流である。
【００３９】
内側ルートは、外側ルートよりも張出部２５の内側に配置された冷却水路であり、第二気筒及び第三気筒からの排気を流通させる排気ポート２３ａに沿って、その上面側に配置される。内側ルートの配置形状は、エンジン１の上面視で外側ルートよりも小さい半円弧状とされる。つまり、内側ルートは、中間の二つのシリンダ３に接続された排気ポート２３ａに沿って配置される。冷却水の流通方向は、図３中に矢印３２Ｎで示すように、第二気筒側が上流であり、第三気筒側が下流である。なお、エンジン１の外部への放熱量は、外側ルートの方が内側ルートよりも多い。したがって、外側ルートを流れる冷却水は、内側ルートよりも低温の場合がある。
【００４０】
これら内側ルート及び外側ルートは、三つの連通部３２ａ，３２ｂ，３２ｃで連通される。フロント側の連通部３２ａ及びリア側の連通部３２ｃは、集合排気ポート２３のフロント側，リア側の各々二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａの最初の合流点である各股部の上方に設けられ、これにより股部周辺が水冷される。また、中央の連通部３２ｂは、両側の連通部３２ａ，３２ｃよりも幅広に形成され、中間の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａの間を仕切る仕切壁２０の上面を覆うように設けられる。
【００４１】
なお、ロアウォータジャケット３３も、上記のアッパウォータジャケット３２と同様に、中間の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する内側ルートと、両端の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する外側ルートとの二系統に流れが分割されている。さらに、仕切壁２０の下面を覆うように設けられる中央の連通部と、集合排気ポート２３の二つの股部の下方に設けられるフロント側の連通部及びリア側の連通部とを有する。
【００４２】
また、湾曲部３４は、合流部３０ｃの冷却水下流側に設けられ、合流部３０ｃの直下流に設けられた出口３０ｂの冷却水上流側から排気口２４側へ延設される。湾曲部３４は、リア締結ボルト孔１５ｒのリア側を迂回するように排気口２４側へ湾曲形成され、後述のリアオイル孔１８のリア側まで延設される。湾曲部３４は、リア締結ボルト孔１５ｒを迂回するため、リア締結ボルト孔１５ｒのリア側に流路断面積の小さい部位（狭く絞られた部位）を有する。また、湾曲部３４のリア側の端部には出口３０ｂが設けられ、合流部３０ｃから湾曲部３４へと流れた冷却水は、最も排気側の出口３０ｂから流出する。なお、残りの出口３０ｂは吸気寄りに設けられる。
【００４３】
［１−３．オイル排出構造］
次に、動弁室１１内に溜まったオイル（動弁室１１のオイル）を排出する構造について説明する。図４はシリンダヘッド１０のフロント壁部１０FRの正面図（図１及び図５のＤ方向矢視図）であり、図５は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、フロント壁部１０FRは、動弁室１１と収納室８とを隔てる隔壁として機能する壁である。
【００４４】
図１，図４及び図５に示すように、シリンダヘッド１０には、動弁室１１に溜まったオイルを排出するためのオイル孔７，１８がフロント側とリア側とに一つずつ設けられる。フロント側のオイル孔７（以下、フロントオイル孔７という）は、シリンダヘッド１０のフロント壁部１０FRをシリンダ列方向Ｌに貫通して形成される。リア側のオイル孔１８（以下、リアオイル孔１８という）は、シリンダヘッド１０の動弁室１１の底部１１ｂを上下方向に貫通して形成される。
【００４５】
まず、リア側のオイル排出構造について説明する。図１，図３及び図５に示すように、リアオイル孔１８は、シリンダヘッド１０の第四気筒に接続される排気ポート２３ａのリア側（外側）であって、リア締結ボルト孔１５ｒに隣接して設けられる。リアオイル孔１８は、リア締結ボルト孔１５ｒよりもアッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３の冷却水上流側に設けられる。言い換えると、リアオイル孔１８は、ポートルートに対してリア締結ボルト孔１５ｒよりも上流側に配置される。したがって、リアオイル孔１８は、フロント側にはアッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３が設けられ、リア側には湾曲部３４が設けられて、シリンダ列方向をウォータジャケット３０によって挟まれる。
【００４６】
リアオイル孔１８は、シリンダヘッド１０がシリンダブロック２に結合された状態で、シリンダブロック２に形成された図示しないオイル孔に連通する。動弁室１１に溜まったオイルは、シリンダヘッド１０のリア側において、リアオイル孔１８から排出され、シリンダブロック２のオイル孔を通ってオイルパンへと落下する。なお、リアオイル孔１８はウォータジャケット３０に挟まれているため、リアオイル孔１８を通るオイルは効率よく冷却される。
【００４７】
さらに、本シリンダヘッド１０には、図５に示すように、動弁室１１の底部１１ｂのうちリア側の部分に、リアオイル孔１８に向かって下降傾斜する傾斜面１１ｓｒ（第一傾斜面，以下、リア傾斜面１１ｓｒという）が設けられる。リア傾斜面１１ｓｒは、底部１１ｂが第二気筒と第三気筒との間からリア側に行くほど低くなるように斜めに形成された面であり、これにより、動弁室１１に溜まったオイルがリアオイル孔１８へ導かれる。
【００４８】
次に、フロント側のオイル排出構造について説明する。図４及び図５に示すように、シリンダヘッド１０のフロント壁部１０FRには、フロントオイル孔７がフロント壁部１０FRを貫通して形成される。ここでは、フロントオイル孔７は、二つの孔部２７，２８として設けられるとともに、排気側の孔部２７にはさらに拡張孔（第二のオイル孔）１７が形成される。二つの孔部２７，２８は、従来のシリンダヘッドにも形成されていたものであり、従来はこれらの孔部２７，２８からオイルが排出されていた。排気側の孔部２７及び吸気側の孔部２８は、シリンダヘッド１０をフロント壁部１０FR側から見て、シリンダ３を上方へ延長させたときの延長線上付近に配置される。
【００４９】
なお、排気側の孔部２７は、シリンダ列方向Ｌに直交する方向（シリンダヘッド１０の短手方向）でフロント締結ボルト孔１５ｆよりも吸気寄り（シリンダ３の中心側）に設けられる。そのため従来は、フロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側に溜まったオイルは、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の頭部を乗り越えて吸気側に流れたものだけが孔部２７から排出され、フロント締結ボルト孔１５ｆの排気側にオイルが留まることがあった。
【００５０】
本シリンダヘッド１０は、拡張孔１７が排気側の孔部２７における排気側の下縁部に連続して形成される。言い換えると、拡張孔１７は、孔部２７の排気側の下縁部が一部切り欠かれ、元々あった孔部２７に対して追加されたものである。拡張孔１７は、シリンダヘッド１０の短手方向では、孔部２７の排気側の下縁部からフロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側まで切り欠かれて形成される。つまり、シリンダヘッド１０の短手方向では、フロント壁部１０FRにおいて、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の吸気側（右側）から排気側（左側）にかけて（左右側方に）空間が形成される。
【００５１】
また、拡張孔１７は、上下方向では、動弁室１１の底部１１ｂからフロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の頭部よりも上方まで切り欠かれて形成される。つまり、シリンダヘッド１０の上下方向では、フロント壁部１０FRにおいて、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の頭部の上方に空間が形成される。まとめると、拡張孔１７は、図４に示すようにフロント壁部１０FR側からシリンダヘッド１０を見たときに、図４中に破線で示す締結ボルト４０の頭部が外部に完全に露出するように設けられる。
【００５２】
また、フロント壁部１０FRにおける拡張孔１７よりも下方には、外方へ膨出された凸部４１が締結ボルト４０に沿って上下方向に延設され、この凸部４１の排気側に隣接して内側に向かって凸状に形成された凹部１７ｃが上下方向に延設される（図１参照）。また、吸気側の孔部２８の下面部２８ｂは、外側に行くほど下方に傾斜して設けられる。これは、エンジン１は車両に対してやや傾いて搭載されるため、搭載された状態で吸気側の孔部２８の下面部２８ｂが水平となるようにするためである。言い換えると、エンジン１の車両への搭載状態では、フロントオイル孔７のうち拡張孔１７が最も低くなる。
【００５３】
このような構成により、動弁室１１に溜まったオイルは、シリンダヘッド１０のフロント側において、拡張孔１７，排気側の孔部２７及び吸気側の孔部２８から排出され、シリンダヘッド１０のフロント壁部１０FRの外側を通ってシリンダブロック２の下方に結合されるオイルパン（図示略）へと落下する。このとき、拡張孔１７から排出されたオイルは、凹部１７ｃを伝ってフロント締結ボルト孔１５ｆに沿ってフロント壁部１０FRを落下する。また、フロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側に溜まったオイルも拡張孔１７から排出されるため、フロント締結ボルト孔１５ｆの排気側にオイルが留まることがない。さらに、エンジン１の搭載状態で拡張孔１７が最も低い位置にされることで、拡張孔１７からのオイルの排出が促進される。
【００５４】
加えて、本シリンダヘッド１０には、図５に示すように、動弁室１１の底部１１ｂのうちフロント側の部分に、フロントオイル孔７に向かって下降傾斜する傾斜面１１ｓｆ（第二傾斜面，以下、フロント傾斜面１１ｓｆという）が設けられる。フロント傾斜面１１ｓｆは、底部１１ｂが第二気筒と第三気筒との間からフロント側に行くほど低くなるように斜めに形成された面であり、これにより、動弁室１１のオイルがフロントオイル孔７へ導かれる。なお、拡張孔１７の下面部１７ｂは、フロント傾斜面１１ｓｆに連続して形成され、フロント傾斜面１１ｓｆを伝って流れてきたオイルが拡張孔１７からスムーズに排出されるようになっている。
【００５５】
［２．効果］
（１）上記のシリンダヘッド構造では、リアオイル孔１８が、合流部３０ｃに最も近いリア締結ボルト孔１５ｒに隣接してリア締結ボルト孔１５ｒよりもポートルート（アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３）の冷却水上流側に設けられるため、リア締結ボルト孔１５ｒに挿通される締結ボルト４０に対してポートルートを流れる冷却水が直接的に当たることを防ぐことができる。
【００５６】
エンジン１が作動状態から停止した場合、最初にアルミ製のシリンダヘッド１０が温度低下し始め、次に冷却水の温度が高温状態（１００℃程度）から徐々に低下し始め、さらにその後でオイルの温度が高温状態（１２０℃程度）から徐々に低下し始める。そのため、冷却水が直接的に当たる箇所は、エンジン１の停止時に冷却水の影響でアルミの座面１１ｃが収縮し、締結ボルト４０との熱膨張差によって軸力の低下を招く。特に、リア締結ボルト孔１５ｒの周辺にはウォータジャケット３０の出口３０ｂや湾曲部３４が設けられているため、この冷却水の影響が出やすい。さらに、アイドルストップ機能を備えた車両やハイブリッド車などではエンジン１の停止回数が多くなるため、特に顕著になる。
【００５７】
これに対して、上記のシリンダヘッド構造では、リアオイル孔１８を通って落下するオイルによって、上記の冷却水の影響を低減することができ、ひいては締結ボルト４０の軸力の低下を防ぐことができる。さらに、ポートルートの外側ルートは内側ルートに比べて放熱量が多く、冷却水の温度が低くなりやすいため、このポートルートの冷却水上流側にリアオイル孔１８を設けることで、締結ボルト４０に冷たい冷却水が当たることを効果的に防ぐことができ、ひいては締結ボルト４０の軸力の低下を防止することができる。
【００５８】
すなわち、上記のシリンダヘッド構造では、リアオイル孔１８によって締結ボルト４０に向かう冷却水の流れを妨げることができ、さらにリアオイル孔１８を通るオイルによってリア締結ボルト孔１５ｒに挿通される締結ボルト４０を温めることができる。これによって、シリンダヘッド１０と締結ボルト４０との温度差を小さくすることができ、締結ボルト孔１５ｒ周辺のシリンダヘッド１０の保護性を高めることもできる。
【００５９】
また、ウォータジャケット３０が、合流部３０ｃの冷却水下流側からリア締結ボルト孔１５ｒの周囲を湾曲してリアオイル孔１８に向かって延設された湾曲部３４を有する。このため、リアオイル孔１８を通るオイルをウォータジャケット３０により水冷することができ、オイルの冷却効率を高めることができる。なお、リア締結ボルト孔１５ｒの周囲にウォータジャケット３０が形成されることになるが、オイル孔による余熱効果で締結ボルト４０とシリンダヘッド１０との温度差を小さくすることができる。
【００６０】
（２）上記のシリンダヘッド構造では、シリンダ列方向Ｌに沿いリアオイル孔１８に向かって下降傾斜したリア傾斜面１１ｓｒが設けられるため、動弁室１１の底部１１ｂに落下したオイルをリアオイル孔１８に導くことができる。これにより、リアオイル孔１８から離れた位置に落下したオイルであっても、リアオイル孔１８から積極的に排出することができ、オイルの排出性を高めることができる。
【００６１】
（３）上記のシリンダヘッド構造では、ウォータジャケット３０の湾曲部３４が、ポートルートとともにリアオイル孔１８を挟むように延設されるため、オイルの冷却効率をさらに高めることができる。
【００６２】
（４）また、上記のシリンダヘッド構造では、動弁室１１のオイルが、動弁室１１と収納室８とを隔てる隔壁であるフロント壁部１０FRに設けられたオイル孔としての拡張孔１７から排出され、締結ボルト４０のフロント締結ボルト孔１５ｆに沿ってフロント壁部１０FRを落下する。そのため、シリンダヘッド１０における締結ボルト４０の座面１１ｃを含む締結ボルト４０の周囲をオイルによって冷却することができる。
【００６３】
エンジン１が冷態状態から始動した場合、過渡状態での熱の伝わる順番と熱容量と体積とを考慮すると、燃焼熱を直接受けるシリンダヘッド１０が最初に温度上昇し始め、次に冷却水よりも熱容量の小さいオイルが温度上昇し始める。そして、最後にウォータジャケット３０を流通する冷却水の温度が高まる。ここで、上記したようにシリンダヘッド１０はアルミで成形されるのに対し、締結ボルト４０は鉄製であるため、締結ボルト４０はシリンダヘッド１０に比べて温まりにくい。
【００６４】
そのため、座面１１ｃは高温であるにもかかわらず、締結ボルト４０は低温であるという状態が発生する。この状態では、両者（すなわち座面１１ｃと締結ボルト４０）の熱膨張係数の違い及び両者の温度差から、締結ボルト４０は伸びにくく高い軸力を保持したままの状態であるのに対し、座面１１ｃは軟らかい状態となり、締結ボルト４０の軸力によって座面１１ｃの変形が発生しやすい状況となる。
【００６５】
このような状況に対して、上記のシリンダヘッド構造では、オイルによる冷却効果によって締結ボルト４０の座面１１ｃの温度を締結ボルト４０の温度に近づけ、座面１１ｃと締結ボルト４０との温度差を小さくすることができる。これにより、座面１１ｃの変形を防止することができるため、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とのシール性を高めることができる。
【００６６】
また、拡張孔１７は、シリンダヘッド１０における動弁室１１と収納室８とを隔てるフロント壁部１０FRに設けられるため、動弁室１１のオイルを積極的に収納室８へ排出することができ、オイルをオイルパン６０側へと落としやすくすることができる。したがって、本シリンダヘッド構造によれば、オイルを積極的に排出するとともに、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とのシール性を高めることができる。
【００６７】
（５）上記のシリンダヘッド構造では、シリンダ列方向Ｌに沿い拡張孔１７を含むフロントオイル孔７に向かって下降傾斜したフロント傾斜面１１ｓｆが設けられるため、動弁室１１の底部１１ｂに落下したオイルをフロントオイル孔７に導くことができる。これにより、フロントオイル孔７から離れた位置に落下したオイルであっても、フロントオイル孔７から積極的に排出することができ、オイルの排出性をより高めることができる。
【００６８】
（６）上記のシリンダヘッド構造では、フロント傾斜面１１ｓｆとリア傾斜面１１ｓｒとが、第二気筒と第三気筒との間を境にフロント側とリア側とにそれぞれ設けられているため、動弁室１１のフロント側に溜まったオイルはフロントオイル孔７へと導くことができ、動弁室１１のリア側に溜まったオイルはリアオイル孔１８へと導くことができる。つまり、動弁室１１に溜まったオイルをフロント側とリア側とに分けて、近い方のオイル孔７，１８から排出することができる。これにより、動弁室１１のシリンダ列方向Ｌの中間部にオイル孔を設けなくても、中間部にオイルが留まることなく確実に排出することができる。
【００６９】
（７）上記のシリンダヘッド構造では、拡張孔１７により、フロント壁部１０FRにおいて、フロント側の締結ボルト４０の頭部４０ａの上方と左右側方とに空間が形成されるため、この締結ボルト４０に沿ってオイルを落下させやすくすることができる。さらに、フロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側に溜まったオイルも拡張孔１７から排出することができるため、フロント締結ボルト孔１５ｆの排気側にオイルが留まることを防ぐことができる。なお、上記のシリンダヘッド構造では、拡張孔１７の下面部１７ｂがフロント傾斜面１１ｓｆと連続して形成されているため、フロント傾斜面１１ｓｆを伝って流れてきたオイルを拡張孔１７からスムーズに排出することができる。
【００７０】
（８）上記のシリンダヘッド構造では、湾曲部３４のリア側の端部に出口３０ｂが設けられ、さらに湾曲部３４がリア締結ボルト孔１５ｒのリア側に流路断面積の小さい部位（狭く絞られた部位）を有するため、この部位での流速が上昇し、湾曲部３４における冷却水の流れをスムーズにすることができる。これにより、オイルの冷却効率をより高めることができる。
【００７１】
［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上記実施形態では、フロント傾斜面１１ｓｆとリア傾斜面１１ｓｒとが、第二気筒と第三気筒との間を境にフロント側とリア側とにそれぞれ設けられたシリンダヘッド構造を説明したが、フロント傾斜面１１ｓｆとリア傾斜面１１ｓｒとの境界はこれに限られず、フロント側，リア側にずれて設けられていてもよい。また、フロント傾斜面１１ｓｆ，リア傾斜面１１ｓｒが設けられていなくてもよく、この場合であっても動弁室１１の底部１１ｂを貫通して形成されたリアオイル孔１８からオイルを排出することができる。
【００７２】
また、フロントオイル孔７は必須ではなく、少なくともリアオイル孔１８が形成されていればよい。フロントオイル孔７が設けられていない場合、リア傾斜面１１ｓｒを、シリンダヘッド１０のフロント壁部１０FRからリアオイル孔１８に向かって下降傾斜して形成することが好ましい。これによれば、動弁室１１のオイルをフロント側からリア側へと導くことができ、リアオイル孔１８から排出することができる。なお、フロントオイル孔７を設ける場合でも、その位置や形状は上記実施形態のものに限られず、集合排気ポート２３と干渉しない位置に形成され、オイルを排出できる形状であればよい。また、フロント壁部１０FRは平坦な面であってもよい（すなわち、上記の凸部４１及び凹部１７ｃがなくてもよい）。
【００７３】
また、ウォータジャケット３０の形状は一例であって、上記したものに限られない。例えば、ウォータジャケット３０の入口３０ａ，出口３０ｂの個数や位置は上記したものに限られず、入口３０ａがシリンダヘッド１０の下面以外の部分に設けられていてもよいし、出口３０ｂが一つであってもよい。また、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３が、内側ルートと外側ルートの二系統に分割されない形状であってもよく、あるいは、内側ルートと外側ルートとを連通する連通部が四箇所以上設けられていてもよい。なお、アッパウォータジャケット３２とロアウォータジャケット３３の何れか一方が設けられたウォータジャケット３０であってもよい。
【００７４】
また、本シリンダヘッド構造は、直列４気筒エンジン以外の多気筒エンジン（例えば直列３気筒エンジンやＶ型６気筒エンジンなど）にも適用可能である。また、一つのシリンダ３に吸気バルブ孔１２及び排気バルブ孔２１が一つずつ設けられたエンジンであってもよいし、燃焼室１９の形状も上記したものに限られない。なお、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とを結合する締結ボルト４０の位置や個数も上記したものに限られない。また、動弁室１１の内部に収納される動弁機構９は、可変動弁機構でなくてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  エンジン
２  シリンダブロック
３  シリンダ
７  フロントオイル孔
１０  シリンダヘッド
１０FR  フロント壁部（一側の壁部）
１１  動弁室
１１ｂ  底部
１１ｓｆ  フロント傾斜面（第二傾斜面）
１１ｓｒ  リア傾斜面（第一傾斜面）
１５  締結ボルト孔
１５ｆ  フロント締結ボルト孔
１５ｒ  リア締結ボルト孔
１７  拡張孔（第二のオイル孔）
１８  リアオイル孔（オイル孔）
２３  集合排気ポート
２３ａ  排気ポート
２３ｂ  排気集合部
３０  ウォータジャケット
３１  メインウォータジャケット（メインルート）
３２  アッパウォータジャケット（ポートルート）
３３  ロアウォータジャケット（ポートルート）
３４  湾曲部
４０  締結ボルト
【図１】
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【図２】
2015121116.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015121116.tif 000007
【図６】
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