(57)【要約】【課題】シリンダーヘッドが熱的に過負荷となることなく、シリンダーヘッドの外壁領域内で冷却の均一性が確保可能な、シリンダーヘッドを提供する。【解決手段】複数の排気導管を合流することによって形成される集合排気導管６を、一体的に設けたシリンダーヘッドにおいて、排気導管の下方に配置される下側冷却液ジャケット２ａと、排気導管の上方に配置される上側冷却液ジャケット２ｂとを、シリンダーヘッドに一体的に形成し、下側冷却液ジャケット２ａと上側冷却液ジャケット２ｂとを連通する連通部７を、集合排気導管６が出てくるシリンダーヘッド外壁に設けて、連通部７は冷却液の通路として機能させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーブロックと連結される組立て端面と、
シリンダーヘッドに少なくとも部分的に一体化されて形成される冷却液ジャケットと、
少なくとも二つのシリンダーの各々に対応して設けられ、上記シリンダーから排気ガスを排出する少なくとも二つの排気口と、
上記排気口に接続する少なくとも二つの排気導管と、
上記少なくとも二つの排気導管が上記シリンダーヘッド内で合流することによって形成される集合排気導管と、を備える内燃機関用のシリンダーヘッドであって、
上記冷却液ジャケットは、上記排気導管と上記組立て端面との間に配置される下側冷却液ジャケットと、該下側冷却液ジャケットとは反対側に位置する上記排気導管側に配置される上側冷却液ジャケットとを有し、
上記排気導管から離間して、上記下側冷却液ジャケットと上記上側冷却液ジャケットとの間を連通する少なくとも一つの連通部が、上記集合排気導管が出てくる上記シリンダーヘッドの外壁に設けられ、該連通部は冷却液の通路として機能することを特徴とするシリンダーヘッド。
【請求項２】
上記少なくとも一つの連通部は、上記排気導管が上記集合排気導管を形成すべく合流する領域に近接して配置される、請求項１に記載のシリンダーヘッド。
【請求項３】
上記少なくとも一つの連通部と上記集合排気導管との間隔は、上記シリンダーの直径の半分よりも小さい、請求項１又は２に記載のシリンダーヘッド。
【請求項４】
上記集合排気導管の両側に配置される少なくとも二つの連通部が設けられる、請求項１乃至３のいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【請求項５】
上記各々のシリンダーが、該各シリンダーから排気ガスを排出するための、少なくとも二つの排気口を有する、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【請求項６】
少なくとも一つのシリンダーからの複数の上記排気導管の間に上記排気導管から或る距離離間して設けられる第二の連通部を更に有する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【請求項７】
上記各々のシリンダーの上記少なくとも二つの排気口に接続される上記排気導管が合流して上記シリンダーに連通する一部集合排気導管を形成し、
少なくとも二つのシリンダーの上記一部集合排気導管が合流して、上記集合排気導管を形成する、請求項５に記載のシリンダーヘッド。
【請求項８】
少なくとも二つの隣接するシリンダーからの複数の上記一部集合排気導管の間に、該一部集合排気導管から或る距離離間して設けられる第二の連通部を更に有する、請求項７に記載のシリンダーヘッド。
【請求項９】
上記各々のシリンダーが、該各シリンダーから排気ガスを排出するための一つの排気口を有する、請求項１乃至４のいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【請求項１０】
上記少なくとも二つの隣接するシリンダーからの複数の上記排気導管の間に、該排気導管から或る距離離間して設けられる第二の連通部を更に有する、請求項１乃至９の少なくともいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【請求項１１】
上記少なくとも一つの連通部は、上記シリンダーヘッドの外壁の一部領域のみに設けられる、請求項１乃至１０のいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【請求項１２】
上記少なくとも一つの連通部は、上記シリンダーヘッドの外壁において、上記排気導管が上記集合排気導管を形成すべく合流する領域とは近接しない部位には設けられない、請求項１乃至１１のいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【請求項１３】
上記少なくとも一つの連通部は、上記シリンダーヘッドの鋳造後に砂中子を除去するためのアクセス用開口と一体的に形成される、請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のシリンダーヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のシリンダーヘッドに関連し、より具体的には、少なくとも二つの排気導管を合流することによって形成される集合排気導管を、そのシリンダーヘッド内にて一体的に設けるシリンダーヘッドに関連する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、個々のシリンダー、すなわち燃焼室を形成するために互いに連結されるシリンダーブロックとシリンダーヘッドを有しており、それらを連結するためにシリンダーヘッド内及びシリンダーブロック内に各々ボルト穴が形成されている。シリンダーブロック及びシリンダーヘッドは、その組立中に、互いの組立て端面を位置決めすることによって、ボルト穴が互いに一致するように配置される。その後、シリンダーヘッド及びシリンダーブロックのボルト穴に挿入されるネジ付きボルトによって、シリンダーヘッド及びシリンダーブロックの連結が行なわれる。
【０００３】
ピストン又はシリンダーチューブ(cylinder tube)を保持するために、シリンダーブロックは対応する数のシリンダーボアを有する。ピストンは、シリンダーチューブ内にて軸方向に移動可能に案内され、そして、シリンダーチューブ及びシリンダーヘッドと共に、内燃機関の燃焼室を形成する。従って燃焼室は、いずれの場合でも、ピストン、シリンダーチューブ、及びシリンダーヘッドによってその範囲が定められ、構成される。一般的に、ガスケットが、燃焼室を密封するために、シリンダーブロックとシリンダーヘッドの間に設けられる。
【０００４】
シリンダーヘッドは、一般的に、バルブドライブ(valve drive)を保持する役割を果たす。給気交換(charge exchange)を制御するために、内燃機関は、制御要素、及び、制御要素を駆動するための駆動装置を必要とする。給気交換の間には、排気口を介して燃焼ガスの排出が行なわれ、そして、吸気口を介して、燃焼室への給気、すなわち新しいガス混合気及び新気の吸入が行なわれる。４行程エンジンにおける給気交換を制御するために、内燃機関の運転中に周期的なリフト運動を行なうことにより吸気口及び排気口を開閉する制御要素としてのバルブをリフトすることが、ほぼ例外なく行われる。バルブ自身の運動に必要とされるバルブ駆動機構が、バルブドライブと呼ばれる。
【０００５】
バルブ駆動装置は、複数のカムシャフトが配置されたクランク軸を備える。カムシャフトは、基本的にロアカムシャフトとオーバーヘッドカムシャフトとに分類される。ここで、基準点は、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの分割面である。そのカムシャフトは、カムシャフトが分割面よりも上方に位置する場合にはオーバーヘッドカムシャフトであり、そうでなければロアカムシャフトである。
【０００６】
オーバーヘッドカムシャフトは、該オーバーヘッドカムシャフトを備えたバルブドライブが、更なるバルブドライブ部品として、揺動レバー、ロッカーアーム又はタペットを有した状態で、シリンダーヘッドに取付けられる。
【０００７】
バルブドライブは、正確なタイミングにて燃焼室の吸気口及び排気口を開閉することを目的とし、そこでは、流入又は排出するガス流におけるスロットル損失を低く抑えるために、そして、新しいガス混合気の燃焼室への最良な充填や、排気ガスの効果的な(すなわち完全な)排出を確実に行なうために、可能な限り大きな流路断面積を迅速に開放することが要求される。先行技術によれば、このことゆえに燃焼室に二つ又はそれ以上の吸気バルブ又は排気バルブが装備されることが多く、その傾向は大きくなっている。
【０００８】
先行技術によれば、吸気口に通じる吸気ダクト、及び、排気口に接続する排気ダクト又は排気導管が、シリンダーヘッドに少なくとも部分的に一体化される。ここで、個々のシリンダーの排気口に接続される排気導管は、通常は(シリンダーヘッド内で)合流されて、そのシリンダーに連通する一部集合排気導管を形成すると共に、その一部集合排気導管はその後、いわゆる(排気)マニフォールドによってシリンダーの外側にて合流されて、単一の集合排気導管を形成することが多い。
【０００９】
適切な場合、排気ガスはその後、排気マニフォールドの下流において、排気ターボチャージャーのタービン、及び/又は、一つ又は複数の排気処理システムに供給される。
【００１０】
ここで、高温の排気ガスの排気エンタルピーを最適に利用可能とするために、及び、ターボチャージャーの迅速な応答挙動を確かなものにするためには、排気ターボチャージャーを内燃機関の排気口に可能な限り近接して配置することが必要とされる。その一方で、排気ガスに冷却時間を与えないようするために、そして、排気処理システムが、特に内燃機関の冷間始動後に可能な限り迅速に、その運転温度又はライトオフ温度に到達するためには、種々の排気処理システムへの高温の排気ガスの通路が可能な限り短くなるべきである。
【００１１】
それ故、この構成においては、排気導管のシリンダーの排気口と排気処理システムの間の部分、或いは、排気導管のシリンダーの排気口と排気ターボチャージャーとの間の部分の熱慣性を最小化することが基本的に必要とされ、それは、その排気導管部分の質量と長さを低減することによって可能となる。
【００１２】
上述の目的を達成するために、先行技術による解決策の一つに従えば、排気マニフォールドがシリンダーヘッドに一体化される。その中において各々の排気口が排気導管によって接続され、且つ、シリンダーの排気導管がシリンダーヘッド内で合流されて集合排気導管を形成する、上述の形式のシリンダーヘッドは、本発明の主題でもある。
【００１３】
しかしながら、上述の構成のシリンダーヘッドは、外付けの排気マニフォールドが取付けられる従来のシリンダーヘッドよりも、熱的に更に高負荷であり、それ故、冷却要求が増大する。
【００１４】
発熱を伴う燃料の化学変換による燃焼の間に放出される熱の一部は、燃焼室の範囲を定める壁を介して、シリンダーヘッド及びシリンダーブロックに放散され、そして、他の一部は排気ガスを介して接続部品及び大気へと放散される。
【００１５】
シリンダーヘッドの熱的負荷を所定の限度内に保つために、シリンダーヘッドに導かれる高温の排気ガスの一部は、シリンダーヘッドから再び取り出されるべきである。放熱及び熱伝導によって、内燃機関の表面から大気に放散される熱量は、効果的な冷却にとっては不十分であり、それゆえシリンダーヘッドの冷却は強制対流によって行なわれるのが一般的である。
【００１６】
冷却を空冷式又は水冷式にて構成することが、基本的に可能である。空冷式の場合、内燃機関はファンを備えて設けられ、熱の放散はシリンダーヘッドの表面上に案内される空気流を用いて行なわれる。
【００１７】
その一方で、水冷式では、内燃機関又はシリンダーヘッドに、冷却液をシリンダーヘッドを通って導く冷却液ジャケット、すなわち冷却液ダクトが備えられる必要があり、それは、シリンダーヘッド製造を複雑化する構造をもたらす。ここで、機械的及び熱的に高負荷のシリンダーヘッドは、冷却液ダクトが形成されることによって、強度が弱くなるという一面が有る。その一方で、空冷式の場合のように、熱を放散させるために、熱をシリンダーヘッドの表面に最初に導く必要はない。熱は、シリンダーヘッド内部において、冷却液、一般的には添加剤が配合された水の中に既に放熱されているからである。ここで、冷却液は、冷却液が冷却液ジャケット内を循環するように、冷却循環路内に配置されるポンプを用いて供給される。冷却液に放散された熱は、このようにして、シリンダーヘッド内部から排出され、熱交換器において冷却液から再び取り出される。
【００１８】
気体より液体の方が著しく高い熱容量を有するため、空冷式によって放散可能な熱量よりも、著しく高い熱量が水冷式によって放散可能となる。
【００１９】
上述の理由によって、先行技術によれば、当形式（排気マニフォールドがシリンダーヘッドに一体化される形式）のシリンダーヘッドの場合、冷却液ジャケットはシリンダーヘッドに一体化されており、そしてその冷却液ジャケットは、排気導管とシリンダーヘッドの組立て端面との間に配置される下側冷却液ジャケット、及び、下側冷却液ジャケットとは反対側に位置する排気導管側に配置される上側冷却液ジャケットを備える。
【００２０】
一般的な形式のシリンダーヘッドが特許文献１に開示されている。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１７２２０９０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献１は、可能な限り高効率な冷却効果を有するシリンダーヘッドを提供するものではなく、可能な限り小型のシリンダーヘッドを提供するという目的に基づくものである。
【００２２】
従って、特許文献１に記載のシリンダーヘッドの冷却は、実際のところは、不十分であることが理解される。とりわけ集合排気導管を形成すべく排気導管が合流する領域において、熱的な過負荷が予測され、それは例えば材質の溶解という形で現れる場合がある。
【００２３】
この問題を未然に防止するために、上述の形式のシリンダーヘッドが設けられた内燃機関では、排気ガスの高温化が予測されるときには、混合気のリッチ化（λ＜１）が常に実行される。
【００２４】
ここでは、供給された空気量によって実際に燃焼されるよりも多くの燃料が噴射され、余分な燃料も同様に加熱及び蒸発させられ、そして燃焼ガスの温度は低減され得る。しかしながら、この取組みは、エネルギー面から、とりわけ内燃機関の燃料消費に関して、及び、汚染物質の排出に関して、不利と見なされる。具体的には、混合気のリッチ化は、設けられた排気処理システムに必要とされる方法で内燃機関を運転することを必ずしも許容するわけではない。
【００２５】
小型の高圧過給エンジンを目指して開発が行なわれていて、更に今後も継続して行なわれることを考慮するならば、高圧過給エンジンにおける熱的負荷は通常の内燃機関における熱的負荷よりも著しく大きいため、実施において効率的な水冷式がより適切となることが明白である。
【００２６】
上述の背景に鑑みて、本発明の目的は、先行技術によって知られる不利点が克服され、シリンダーヘッドが熱的に過負荷となることなく、シリンダーヘッドの最良な冷却を確かなものとする、冷却液ジャケットが設けられた一般的な形式のシリンダー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】
【００２７】
上述の目的は、シリンダーブロックと連結される組立て端面と、シリンダーヘッドに少なくとも部分的に一体化されて形成される冷却液ジャケットと、少なくとも二つのシリンダーの各々に対応して設けられ、シリンダーから排気ガスを排出する少なくとも二つの排気口と、排気口に接続する少なくとも二つの排気導管と、及び、少なくとも二つの排気導管がシリンダーヘッド内で合流することによって形成される集合排気導管とを備える内燃機関用のシリンダーヘッドであって、冷却液ジャケットが、排気導管とシリンダーヘッドの組立て端面との間に配置される冷却液ジャケット、及び、下側冷却液ジャケットとは反対側に位置する排気導管側に配置される上側冷却液ジャケットを有し、排気導管から離間して、下側冷却液ジャケットと上側冷却液ジャケットとの間を連通する少なくとも一つの連通部が、集合排気導管が出てくるシリンダーヘッドの外壁に設けられ、その連通部は冷却液の通路として機能する、ことを特徴とするシリンダーヘッドによって達成される。
【００２８】
本発明に従うシリンダーヘッドは、特許文献1に記載されたシリンダーヘッドとは対照的に、少なくとも一つの連通部、すなわちシリンダーヘッドの外壁における少なくとも一つの孔を有し、冷却液は、その連通部又は孔を通って、下側冷却液ジャケットから上側冷却液ジャケットに流れることができ、そして、その逆に、上側冷却液ジャケットから下側冷却液ジャケットに流れることができる。
【００２９】
これは本質的に、小型化を実現するために先行技術によって意図的に無視された、シリンダーヘッドの外壁領域内での冷却の均一性をもたらすという一面がある。一方、従来からある長手方向の冷却液の流れ、すなわちシリンダーヘッドの長手軸の方向の冷却液の流れは、長手方向の冷却液の流れを横切る方向に流れる冷却液の横断流によって、そして好ましくはほぼシリンダーの長手軸の方向に高められる。
【００３０】
本発明に従うシリンダーヘッドは、先行技術によって知られるシリンダーヘッドよりも大きな熱的負荷にさらされることが可能となる。その結果、排気温度の低下を目的とする空燃比のリッチ化を免除することが、実質的に又は完全に可能となり、内燃機関の個々のケースにおいては、それはシリンダーの数、少なくとも一つの連通部の物理的構成、及び、それらの類型に依存する。これは、とりわけ燃料消費量及び内燃機関のエミッション挙動（emission behavior）に関して有利であることが理解される。加えて、これは、排気温度を低下させるため、又は、シリンダーヘッドを熱的な過負荷から保護するために起こりうる空燃比のリッチ化が、エンジン制御に関連してもはや考慮される必要がないことから、内燃機関の制御に更に大きな自由度を与える。
【００３１】
本発明に従うシリンダーヘッドは、比較的高い排気温度の為に、効率的かつ最良の冷却を必要とする、過給機付きの内燃機関に特に適している。
【００３２】
本発明が基礎とする目的、具体的には最良の冷却を有する水冷式シリンダーヘッドを提供するという目的は、上述の構成によって達成される。
【００３３】
下側及び上側の冷却ジャケットがシリンダーヘッドの外壁の全領域に亘って接続されるのではなく、外壁の一部領域のみに延びる少なくとも一つの連通部にて接続される実施形態のシリンダーヘッドが好適である。このようにして、少なくとも一つの連通部における冷却液の流速は増加され、これは対流による熱伝導を増強させ得る。これはまた、シリンダーヘッドの機械的強度に関する利点をもたらす。
【００３４】
また、少なくとも一つの連通部が、排気導管が集合排気導管を形成すべく合流する領域に近接して配置される実施形態のシリンダーヘッドも好適である。
【００３５】
シリンダーヘッドは、排気導管が共通の集合排気導管に展開し、内燃機関の全てのシリンダーの高温の排気ガスが集合する領域にて、熱的に特に高負荷である。これに関して、幾つかの理由が存在する。
【００３６】
第一に、シリンダーの排気口に接続する個々の排気導管は、一つのみのシリンダーからの排気ガス又はその一部にさらされるが、一方、内燃機関からの排気ガスの全てが、排気系統における集合部を通過する。すなわち、熱をシリンダーヘッドに放散する又は放散可能な排気ガスの絶対量は、ここで最大となる。
【００３７】
第二に、シリンダーの個々の排気導管は、(例えば、４行程の内燃機関の場合)各々のシリンダーの給気交換の間にのみ、すなわちクランク軸が２回転するうちに１回のみ、高温の排気ガスが通過する一方で、排気導管の集合排気導管への展開（opening-out）部は、高温の排気ガスに連続的にさらされる。
【００３８】
また、集合排気導管の流入領域、すなわち集合部において、個々の排気導管の排気ガスの流れが、排気ガスを共通の集合排気導管内に合流することを可能とすべく、多かれ少なかれ方向が変えられることも考慮される。そのため、この領域における個々の排気導管における排気ガスの流れは、集合排気導管の壁に垂直な速度成分を(少なくとも部分的に)有し、対流による熱伝導の結果として、シリンダーヘッドの熱的負荷が更に増大される。
【００３９】
上述の理由により、少なくとも一つの連通部が集合排気導管への展開部の近傍、すなわち排気導管の集合部の近傍に配置される実施形態のシリンダーヘッドが有利となる。
【００４０】
ここで、少なくとも一つの連通部と集合排気導管との間隔はシリンダーの直径よりも小さく、好ましくはシリンダーの直径の半分よりも小さな実施形態のシリンダーヘッドが好適である。そこにおいて、上記間隔は、集合排気導管の内壁と連通部の内壁との間の最短距離によってもたらされる。
【００４１】
少なくとも二つの連通部が設けられ、それら連通部は集合排気導管の両側に配置される実施形態のシリンダーヘッドが好適である。シリンダーヘッドの外壁領域における少なくとも二つの連通部の対称的な配置は、シリンダーヘッドに一体化される排気系も一般的に対称的な構成であるという事実を考慮したものである。それ故、排気系統(集合排気導管)及び冷却系統の配置（連通部）の対応構造もまた、シリンダーヘッド内の対称的な温度分布を確かなものとする。
【００４２】
各々のシリンダーが、シリンダーから排気ガスを排出するための、少なくとも二つの排気口を有する実施形態のシリンダーヘッドも好適である。上述したように、給気交換における排気ガスの排出中に最優先される目的は、効果的な排気ガスの排出を確かなものにするために、可能な限り大きな流路断面積を可能な限り迅速に開放することであり、そのために二つ以上の排気口を設けることが有利となる。
【００４３】
ここで、少なくとも一つのシリンダーからの複数の排気導管の間に、それら排気導管から或る距離離間して設けられる第二の連通部を更に有する、実施形態のシリンダーヘッドが好適である。
【００４４】
このようにして、冷却が（シリンダーの外壁に設けられた連通部よりも）排気口の近傍にて実現され得て、それは、排気ガスがシリンダーから排出されるときに極めて高い温度を有することを考慮する場合には有利である。
【００４５】
また、各々のシリンダーの少なくとも二つの排気口に接続される排気導管が最初に合流して、シリンダーに連通する一部集合排気導管を形成し、その後、少なくとも二つのシリンダーの一部集合排気導管が合流して、集合排気導管を形成する実施形態のシリンダーヘッドが好適である。
【００４６】
集合された排気系に係る上述の構成は、同様の取組みがなされた従来の排気マニフォールドの構造と類似する。このようにして、全ての排気導管の総経路長が短縮化される。
【００４７】
集合排気導管を形成すべく排気導管を段階的に合流させることは、シリンダーヘッドの更なる小型化、すなわち低容積構造に更に貢献し、それ故、とりわけ重量低減及びエンジンルームにおける効率的なパッケージングに貢献する。
【００４８】
ここで、少なくとも二つの隣接するシリンダーからの複数の一部集合排気導管の間に、それら一部集合排気導管から或る距離離間して設けられる第二の連通部を更に有する。
【００４９】
一部集合排気導管の(概略的にフォーク形状の)合流部位において、一部集合排気導管を互いに分離する壁の肉厚は減少され、その壁は、とりわけ合流が実際に行なわれる領域において熱的に高負荷となる。それ故に、連通部、すなわち熱放散のための冷却ダクトを設けることが有利である。同様の考慮或いは前提を、上述した本実施形態のシリンダーヘッドにも適用する。そこにおいて、下側冷却液ジャケット上側冷却液ジャケットとの間を連通する少なくとも一つの連通部が、少なくとも一つのシリンダーからの複数の排気導管の間に設けられる。
【００５０】
一方で、各々のシリンダーが、シリンダーから排気ガスを排出するための一つの排気口を有する実施形態のシリンダーヘッドもまた、好適である。
【００５１】
ここで、下側冷却液ジャケットと上側冷却液ジャケットとの間を連通する少なくとも一つの連通部が、少なくとも二つの隣接するシリンダーからの複数の排気導管の間に、それらの排気導管から或る距離離間して設けられる第二の連通部である、実施形態のシリンダーヘッドが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
図１は、僅かに傾けられた平面図において、第一実施形態のシリンダーヘッドに一体化された排気導管４ａ、４ｂ、５、６の砂中子１３を示す。その一方で図１は、原則として、シリンダーヘッドに一体化された排気導管４ａ、４ｂ、５、６の系統も示し、そのために排気導管４ａ、４ｂ、５、６の参照記号もまたプロットされている。
【００５３】
図１に示される排気系統の砂中子１３は、４行程の内燃機関のシリンダーヘッドの排気導管４ａ、４ｂ、５、６を包む。４つのシリンダーの各々には、二つの排気口３ａ、３ｂと、各排気口３ａ、３ｂに接続する排気導管４ａ、４ｂが備えられる。なお、図１においてはシリンダー毎に二つの排気口３ａ、３ｂを設けているが、シリンダー毎に設けられる排気口の数を一つとすることが可能であり、又は三つ以上の排気口を設けることも可能である。
【００５４】
各々のシリンダーの排気導管４ａ、４ｂは、シリンダーに連通する一部集合排気導管５を形成すべく合流し、その一部集合排気導管５はその後、すなわち下流にて、共通の集合排気導管６を形成すべく同様に合流する。
【００５５】
下側冷却液ジャケットと上側冷却液ジャケットとの間を連通する三つの連通部１５が、隣接する二つのシリンダーの一部集合排気導管５の間に、一部集合排気導管５から或る距離離間して設けられ、（図１において、連通部１５が配置される位置を一点鎖線の円として示す）、それら連通部１５は、冷却液の通路として機能し得る。なお、この連通部１５を設けるか否かは選択可能であり、必要に応じて少なくとも一つの連通部を設定しない場合もある。
【００５６】
連通部１５は、全てのシリンダーからの排気ガスが合流、すなわち集合される、熱的に高負荷となる集合部８の冷却を促進する。内燃機関の排気の全ては、そこにおいて一部集合排気導管５が集合排気導管６内に展開する集合部８、すなわち一部集合排気導管５の展開（opening-out）部を通過する。
【００５７】
連通部７が、集合排気導管６、すなわち排気導管４ａ、４ｂ、５が集合排気導管６を形成すべく合流する集合部８に近接して配置される（図１において、連通部７を配設すべく目標位置を、一点鎖線の楕円として示す）。
【００５８】
図２は、第一実施形態のシリンダーヘッドの冷却液ジャケット２と図１にて示された砂中子１３とを一緒に、斜視図にて示す。
【００５９】
冷却液ジャケット２は、一部集合排気導管５とシリンダーヘッド１（図３参照）の組立て端面（不図示）との間に配置される下側冷却液ジャケット２ａ、及び、下側冷却液ジャケット２ａとは反対側に位置する一部集合排気導管５側に配置される上側冷却液ジャケット２ｂを備える。
【００６０】
下側冷却液ジャケット２ａ及び上側冷却液ジャケット２ｂの間を連通する二つの連通部７，７が、その表面上に集合排気導管６が出てくるシリンダーヘッド外壁１０（図３参照）に集合排気導管６から或る距離離間して設けられ、それら連通部７，７は、冷却液の通路として機能する。ここで、少なくとも二つの連通部７，７は、集合排気導管６の両側に配置され得る（図１において、連通部７が配置される位置を一点鎖線の楕円として示す）。そして、排気導管４ａ、４ｂ、一部集合排気導管５、及び集合排気導管６はほぼ左右対称に構成されると共に、二つの連通部７，７も左右対称に配置され、その大きさも略同一に構成され得る。また、連通部７と集合排気導管６との間隔は、シリンダーの直径よりも小さく設定され、より好ましくはシリンダーの直径の半分よりも小さく設定される場合がある。この場合における連通部７と集合排気導管６との間隔は、連通部７の内壁と集合排気導管６の内壁との間の最短距離によって規定される。
【００６１】
下側及び上側冷却ジャケット２ａ、２ｂは、外壁１０の全領域に亘ってではなく、外壁１０の一部領域のみ、具体的には集合排気導管６に近接する領域に亘って、連通部７，７によって、互いに連通される。例えば、連通部７は、集合排気導管６に近接する外壁１０領域（例えば、集合排気導管６との離間距離がシリンダーの直径又はその半分よりも小さい領域）には設けられるが、集合排気導管６に近接する外壁１０領域（例えば、集合排気導管６との離間距離がシリンダーの直径又はその半分よりも大きい領域）には設けられない場合がある。
【００６２】
それゆえ、二つの連通部７，７は、一部集合排気導管５が集合排気導管６を形成すべく合流する領域、すなわちシリンダーヘッド１がとりわけ熱的に高負荷となる領域に近接して配置される。
【００６３】
内燃機関からの排気ガスの全ては集合部８を流れ、その集合部８は高温の排気ガスに連続的にさらされるのに対して、シリンダーヘッド１の一部集合排気導管５には、高温の排気ガスが断続的にしか通過しない。加えて、排気ガスの流れは、集合部８の領域内で方向が変えられる。
【００６４】
二つの連通部７，７は、上側及び下側冷却液ジャケット２ａ、２ｂ内で生成される長手方向（シリンダーヘッド１の長手軸の方向）の冷却液の流れａを横切る方向に流れる二つの冷却液の流れｂを形成し得る。そのため、横切った方向に流れる二つの冷却液の流れｂが、長手方向の流れａと共に、シリンダーヘッド１の外壁１０領域内での冷却の均一性を高めることを可能とする。冷却液の流れは、図２において、二点鎖線の矢印ａ及びｂによって示される。
【００６５】
シリンダーヘッド１の鋳造後に砂中子１３を除去するため、二つのアクセス用開口１２が、集合排気導管６又は連通部７の領域内に設けられ、そのアクセス用開口１２は、砂中子１３の除去後に閉鎖される。本実施形態においては、このアクセス用開口１２が上側及び下側冷却液ジャケット２ａ、２ｂに連通しており、これら上側及び下側冷却液ジャケット２ａ、２ｂ間の連通部分を連通部７として流用している。逆の言い方をすれば、簡易的な構成で砂中子１３を効率的に除去し得るために、連通部７の部分にアクセス用開口１２を設けている。
【００６６】
各々のシリンダーが二つの排気口３ａ、３ｂを有するだけでなく、二つの吸気口１１ａ、１１ｂを有することも図示されている。
【００６７】
図３は、第一実施形態のシリンダーヘッド１を、具体的には下方からの斜視図、すなわち組立て端面９及びシリンダーの吸気口１１ａ、１１ｂを示す斜視図にて示す。
【００６８】
シリンダーヘッド１からの集合排気導管６の排気口が中央に配置された、アーチ状に盛り上がった外壁１０が、フランジ１４とともに示されており、そのフランジ１４は、シリンダーヘッド１からの排気ガスを排出する排気導管に固定される。なお、この図３において、三つの連通部１５，１５，１５が示されている。これら連通部１５，１５，１５は、シリンダーヘッドの鋳造成型後に、ドリルを用いてアーチ上に盛り上がった外壁１０を貫通するように、穴を開けることによって形成され得る。それら連通部１５，１５，１５の外壁１０における開口は、アクセス用開口１２と同様の方法で閉鎖されるように構成される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第一実施形態のシリンダーヘッドに一体化された排気導管の砂中子を示す、僅かに傾けられた平面図である。
【図２】第一実施形態のシリンダーヘッドの冷却液ジャケットと共に図１にて示される砂中子１３を示す斜視図である。
【図３】第一実施形態のシリンダーヘッドの斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１      シリンダーヘッド
２      冷却液ジャケット
２ａ    下側冷却液ジャケット
２ｂ    上側冷却液ジャケット
３ａ    第一排気口
３ｂ    第二排気口
４ａ    第一排気導管
４ｂ    第二排気導管
５      一部集合排気導管
６      集合排気導管
７      連通部
８      集合部
９      組立て面
１０    外壁
１１ａ  第一吸気口
１１ｂ  第二吸気口
１２    アクセス用開口
１３    砂中子
１４    フランジ
１５    連通部（第二の連通部）
【図１】
2008309158.tif 000003
【図２】
2008309158.tif 000004
【図３】
2008309158.tif 000005