(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジン用のシリンダヘッドであって、
前記シリンダヘッドの長手方向に並んで設けられた複数の燃焼室と、
長手方向に並んで設けられ、前記複数の燃焼室のそれぞれとつながる複数の吸気ポートと、
長手方向に吸気ポートの上面に沿って延び、長手方向に垂直な断面のうち吸気ポートが含まれる全ての断面において、前記複数の燃焼室の中心軸を含み長手方向に平行な平面と、前記複数の吸気ポートの中心軌道を含む中心軌道面との間に位置する第１の冷却水流路と、
前記シリンダヘッドをシリンダブロックに対して鉛直方向上側に位置させた場合において前記複数の吸気ポートの下側に少なくとも一部分が位置し、かつ、長手方向に垂直な断面のうち少なくとも１つの断面において、前記シリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面と前記中心軌道面との間に少なくとも一部分が位置し、かつ、排気ポートの周囲を覆うウォータジャケットを含む第２の冷却水流路と、を備え、
前記第１の冷却水流路には、前記第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温
度の冷却水が流れるように構成されていることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
前記シリンダヘッドは、吸気バルブ挿入孔を備え、
前記第１の冷却水流路は、前記吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、前記吸気バルブ挿入孔と前記吸気ポートとで挟まれた領域を通るように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記シリンダヘッドは、吸気バルブ挿入孔を備え、
前記第１の冷却水流路は、前記吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、前記吸気バルブ挿入孔に関し、前記吸気バルブ挿入孔と前記吸気ポートとで挟まれた領域とは反対の側の領域を通るように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
前記シリンダヘッドは、吸気バルブ挿入孔を備え、
前記第１の冷却水流路は、前記吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、前記吸気バルブ挿入孔の中心軸の両側を通るように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記第１の冷却水流路は、前記吸気バルブ挿入孔の周囲を囲む環状路と、隣接する２つの環状路を連結する連結路とを含むことを特徴とする請求項４に記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
前記連結路は、
前記燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を通る第１の連結路と、
隣接する２つの燃焼室の間の長手方向に垂直な断面を通る第２の連結路と、を含み、
前記吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に平行な平面に関し、前記第１の連結路は同平面の一方の側に配置され、前記第２の連結路は同平面の他方の側に配置され、
前記第１の連結路と前記第２の連結路は、前記環状路を挟んで長手方向に互い違いに配置されていることを特徴とする請求項５に記載のシリンダヘッド。
【請求項７】
前記シリンダヘッドは、隣接する２つの燃焼室につながる２つの吸気ポートの間を通り前記シリンダブロック合わせ面に対して垂直なヘッドボルト挿入孔を備え、
前記第１の冷却水流路は、前記ヘッドボルト挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、前記ヘッドボルト挿入孔よりも前記シリンダヘッドの中央に近い領域を通るように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項８】
前記第１の冷却水流路と前記第２の冷却水流路とは前記シリンダヘッド内において独立であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項９】
前記第１の冷却水流路は、前記シリンダヘッドの長手方向の一方の端面に開口した第１の穴と、前記シリンダヘッドの長手方向の他方の端面に開口した第２の穴とに連通していることを特徴とする請求項８に記載のシリンダヘッド。
【請求項１０】
前記第１の冷却水流路は、前記シリンダヘッドの長手方向の端面に開口した第１の穴と、前記シリンダヘッドの幅方向の端面に開口した第２の穴とに連通していることを特徴とする請求項８に記載のシリンダヘッド。
【請求項１１】
前記第１の冷却水流路は、前記シリンダヘッドの長手方向の端面に開口した第１の穴と、前記シリンダブロック合わせ面に開口した第２の穴とに連通していることを特徴とする請求項８に記載のシリンダヘッド。
【請求項１２】
前記第１の冷却水流路は、隣接する２つの燃焼室につながる２つの吸気ポートの間に設けられた連絡路によって、前記第２の穴に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のシリンダヘッド。
【請求項１３】
前記第１の冷却水流路は、前記シリンダヘッドの長手方向の少なくとも一方の端面とその端面に最も近い吸気ポートとの間に設けられた連絡路によって、前記第２の穴に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のシリンダヘッド。
【請求項１４】
前記第１の冷却水流路は、前記シリンダヘッドを長手方向に貫通し、前記シリンダヘッドの長手方向の一方の端面に開口した穴は前記第１の穴となり、前記シリンダヘッドの長手方向の他方の端面に開口した穴は封止されていることを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項１５】
前記第１の冷却水流路は、前記第２の冷却水流路と前記シリンダヘッド内において連通し、前記第１の冷却水流路を通過した冷却水が前記第２の冷却水流路に流れるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項１６】
前記第２の冷却水流路の前記シリンダブロック合わせ面と前記中心軌道面との間に位置する部分は、前記シリンダブロック合わせ面に開口していることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項１７】
前記シリンダヘッドは、前記複数の燃焼室のそれぞれとつながる複数の排気ポートを備え、
前記第２の冷却水流路は、前記複数の排気ポートの周囲まで広がっていることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載のシリンダヘッド。
【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に関し、詳しくは、冷却水が流れる流路を内部に備える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、冷却水が流れる流路が形成されている。特許文献１には、吸気ポート内の空気を十分に冷却するために、シリンダヘッド内の吸気ポート周辺を冷却する冷却水が循環する第１冷却水回路を、シリンダブロック及びシリンダヘッド内の排気ポート周辺を冷却する冷却水が循環する第２冷却水回路とは独立して設けることが開示されている。
【０００３】
第１冷却水回路は、シリンダヘッド内に形成された吸気ポート冷却水通路を含む。吸気ポート冷却水通路は、シリンダヘッドの幅方向の端面に設けられた冷却水導入部に接続されている。吸気ポート冷却水通路は、冷却水導入部から吸気ポートの下側に広がり、吸気ポートの側面を通って吸気ポートの上側に延び、吸気ポートの上側を通ってシリンダヘッドの長手方向の端面に設けられた冷却水導出部に接続されている。なお、ここでいう吸気ポートの下側とは、シリンダヘッドをシリンダブロックに対して鉛直方向上側に位置させた場合の鉛直方向下側を意味し、吸気ポートの上側とは、シリンダヘッドを同様に位置させた場合の鉛直方向上側を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３３７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今の内燃機関では、安定した燃焼の実現のために、筒内にタンブル流を生成することのできる形状を有する吸気ポート（タンブル流生成ポート）が採用されている。吸気ポートがタンブル流生成ポートである場合、空気は吸気ポートの上面側に張り付くように流れる。よって、吸気ポート内の空気を冷却するためには、吸気ポートの上面側の壁温を低減するほうが効果的である。
【０００６】
ところが、特許文献１に開示されたシリンダヘッドの構造によれば、吸気ポート冷却水通路に導入された冷却水は、まず、吸気ポートの下面側を冷やし、次に、吸気ポートの上面側を冷やすようにシリンダヘッド内を流れるようになっている。冷却水が吸気ポートの下側を流れる際、シリンダブロックの取付け面からの受熱によって冷却水の温度は上昇する。このため、冷却水が吸気ポートの上側を流れるときには、既に冷却水の温度は高くなっており、吸気ポート内の空気に対する十分な冷却効果を得られなくなっている可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、吸気ポートを流れる空気を効率よく冷却することのできるシリンダヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るシリンダヘッドは、多気筒エンジン用のシリンダヘッドであって、シリンダヘッドの長手方向に並んで設けられた複数の燃焼室を備える。本出願において、シリンダヘッドの燃焼室とは、混合気が燃焼する閉空間を構成するシリンダヘッド側の部位を指す。よって、本出願において、燃焼室は、必ずしもシリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面から凹んだ形状ではなく、シリンダブロック合わせ面と同一面になっている場合もありうる。一般的には、火花点火式エンジンのシリンダヘッドには、シリンダブロック合わせ面に対して凹形状の燃焼室が設けられ、圧縮自着火式エンジンのシリンダヘッドには、シリンダブロック合わせ面に対して同一面の燃焼室が設けられる。
【０００９】
本出願においては、シリンダヘッドの長手方向とは、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けてエンジンを構成した場合の気筒列の方向、つまり、クランクシャフトの軸方向と定義される。また、本出願においては、長手方向に直交し、且つ、シリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面に平行な方向をシリンダヘッドの幅方向と称し、長手方向に直交し、且つ、シリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面に垂直な方向をシリンダヘッドの高さ方向と称するものとする。
【００１０】
本発明に係るシリンダヘッドは、シリンダヘッドの長手方向に並んで設けられ、複数の燃焼室のそれぞれとつながる複数の吸気ポートを備える。吸気ポートは燃焼室ごとに設けられている。なお、気筒ごとの吸気バルブ数が２つ以上の場合、各燃焼室には吸気バルブ数に応じた吸気口が形成される。この場合、１つの空気導入口と吸気口数に応じた数の空気導出口とを有する１つの吸気ポートが燃焼室ごとに設けられてもよいし、或いは、吸気口数に応じた数の複数の吸気ポートが燃焼室ごとに設けられてもよい。吸気ポートは、好ましくは、タンブル流生成ポートである。
【００１１】
本発明に係るシリンダヘッドは、冷却水が流れるシリンダヘッド内の流路として、第１の冷却水流路と第２の冷却水流路とを備える。第１の冷却水流路には、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れるように構成されている。
【００１２】
第１の冷却水流路は、シリンダヘッドの長手方向に延びている。また、第１の冷却水流路は、長手方向に垂直な断面のうち少なくとも１つの断面において、各燃焼室の中心軸を含み長手方向に平行な平面（以下、シリンダヘッド長手方向中心平面）と、各吸気ポートの中心軌道を含む中心軌道面との間に位置する。好ましくは、第１の冷却水流路は、長手方向に垂直な断面のうち吸気ポートが含まれる断面において、シリンダヘッド長手方向中心平面と中心軌道面との間に位置するように設けられる。長手方向に延びるとは、第１の冷却水流路が長手方向のごく一部に設けられているものではなく、また、離散的に設けられているものでもなく、長手方向に並んだ吸気ポートに沿って長手方向に連続的に設けられていることを意味する。また、長手方向に延びるとは、第１の冷却水流路が長手方向に真っ直ぐであるという限定的な意味ではない。第１の冷却水流路は、全体として長手方向に広がっていれば、シリンダヘッドの幅方向に或いは高さ方向に一様な形状でなくてもよい。長手方向に並んだ吸気ポートのシリンダヘッド長手方向中心平面側の形状に合わせて、蛇行した形状になっていてもよい。
【００１３】
第２の冷却水流路は、長手方向に垂直な断面のうち少なくとも１つの断面において、シリンダブロック合わせ面と中心軌道面との間に少なくとも一部分が位置する。第２の冷却水流路は、シリンダブロック合わせ面と中心軌道面との間において、長手方向のごく一部に設けられていてもよいし、離散的に設けられていてもよいし、長手方向に並んだ吸気ポートに沿って長手方向に連続的に設けられていてもよい。好ましくは、第２の冷却水流路は、長手方向に垂直な断面のうち吸気ポートが含まれる断面において、シリンダブロック合わせ面と中心軌道面との間に位置するように設けられる。第２の冷却水流路のシリンダブロック合わせ面と中心軌道面との間に位置する部分は、シリンダブロック合わせ面に開口していてもよい。シリンダブロック合わせ面と中心軌道面との間に存在する部分は、シリンダヘッド内に空間的に広がる第２の冷却水流路の一部でもよいし、第２の冷却水流路の全部でもよい。第２の冷却水流路は、排気ポートの周囲まで広がっていてもよい。
【００１４】
上記のシリンダヘッドの構成によれば、シリンダブロック合わせ面から吸気ポートへの受熱を第２の冷却水流路によって抑えつつ、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れる第１の冷却水流路によって、吸気ポートの上面側を冷やすことができるので、吸気ポートを流れる空気を効率よく冷却することができる。なお、本出願では、吸気ポートを中心軌道面で２つに分けた場合のシリンダ中心平面側の面を吸気ポートの上面と呼び、シリンダブロック合わせ面側の面を吸気ポートの下面と呼ぶ場合がある。
【００１５】
シリンダヘッドが吸気バルブ挿入孔を備える場合、吸気バルブ挿入孔との間の位置関係に関し、第１の冷却水流路は次の形態を含む。
【００１６】
第１の冷却水流路の１つの形態では、第１の冷却水流路は、吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、吸気バルブ挿入孔と吸気ポートとで挟まれた領域を通るように設けられる。この形態によれば、第１の冷却水流路を吸気ポートの上面に近づけて配置することができる。
【００１７】
第１の冷却水流路の別の形態では、第１の冷却水流路は、吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、吸気バルブ挿入孔に関し、吸気バルブ挿入孔と吸気ポートとで挟まれた領域とは反対の側の領域を通るように設けられる。この形態によれば、高い自由度で第１の冷却水流路を配置することができる。例えば、吸気ポートの吸気バルブ挿入孔よりも下流の部位、つまり、吸気ポートの壁温が最も高くなる燃焼室との接続部分に近づけて第１の冷却水流路を配置することができる。
【００１８】
第１の冷却水流路のさらに別の形態では、第１の冷却水流路は、吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、吸気バルブ挿入孔の中心軸の両側を通るように設けられる。この形態によれば、第１の冷却水流路によって冷却する領域を広くとることができる。この形態では、好ましくは、第１の冷却水流路は、吸気バルブ挿入孔の周囲を囲む環状路と、隣接する２つの環状路を連結する連結路とを含んで構成される。ただしし、環状路は、その形状が円形或いは楕円形であることを意味するものではない。環状路は、吸気バルブ挿入孔の中心軸の一方の側を通る流路と他方の側を通る流路とが、上流と下流の両方でつながっている構成であればよい。この構成によれば、第1の冷却水流路を吸気ポートの上面および燃焼室との接続部分の両方に近づけて配置することができる。
【００１９】
シリンダヘッドが燃焼室ごとに２つの吸気バルブ挿入孔を備える場合、隣接する２つの環状路を連結する連結路は、好ましくは、燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を通る第１の連結路と、隣接する２つの燃焼室の間の長手方向に垂直な断面を通る第２の連結路とを含む。吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に平行な平面に関し、第１の連結路は同平面の一方の側に配置され、第２の連結路は同平面の他方の側に配置される。つまり、第１の連結路と第２の連結路は、環状路を挟んで長手方向に互い違いに配置される。この構成によれば、環状路内に冷却水の滞留を生じさせることがない。
【００２０】
シリンダヘッドは、隣接する２つの燃焼室につながる２つの吸気ポートの間を通り、シリンダブロック合わせ面に対して垂直なヘッドボルト挿入孔を備えてもよい。この場合、第１の冷却水流路は、好ましくは、ヘッドボルト挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面において、ヘッドボルト挿入孔よりもシリンダヘッド長手方向中心平面に近い領域を通るように設けられる。この構成によれば、第１の冷却水流路がシリンダヘッドの高さ方向の高い位置を通らずに済み、第１の冷却水流路内に空気が溜まる部分を生じさせることがない。
【００２１】
第１の冷却水流路と第２の冷却水流路とはシリンダヘッド内において独立であることが好ましい。シリンダヘッド内において独立とは、少なくともシリンダヘッド内では第１の冷却水流路と第２の冷却水流路とはつながっていないことを意味する。この構成によれば、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度に対し、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度を明確に低くすることができる。好ましくは、第１の冷却水流路を含む冷却水の循環系と、第２の冷却水流路を含む冷却水の循環系とを別系統にする。
【００２２】
第１の冷却水流路は、シリンダヘッドの長手方向の一方の端面に開口した第１の穴と、シリンダヘッドの長手方向の他方の端面に開口した第２の穴とに連通した構成としてもよい。長手方向の端面とは、長手方向の端を構成する面であり、平面や凹凸面を含む。第１の冷却水流路を砂中子によって形成する場合、長手方向の両端面には砂中子を支える中子支えによって穴（砂を抜く穴）が形成される。第１の穴及び第２の穴は、この中子支えによって形成される穴とすることができる。第１の穴と第２の穴のうち一方を冷却水の入口として用い、他方を冷却水の出口として利用することができる。
【００２３】
第１の冷却水流路は、シリンダヘッドの長手方向の端面に開口した第１の穴と、シリンダヘッドの幅方向の端面に開口した第２の穴とに連通した構成としてもよい。幅方向の端面とは、幅方向の端を構成する面であり、平面や凹凸面を含む。第１の冷却水流路を砂中子によって形成する場合、長手方向の両端面には砂中子を支える中子支えによって穴が形成される。この両端面の穴のうちの一方を残して第１の穴とし、他方の穴は封止すればよい。第１の穴と第２の穴のうち一方を冷却水の入口として用い、他方を冷却水の出口として利用することができる。
【００２４】
第１の冷却水流路は、シリンダヘッドの長手方向の端面に開口した第１の穴と、シリンダブロック合わせ面に開口した第２の穴とに連通した構成としてもよい。長手方向の両端面には砂中子を支える中子支えによって穴が形成される。この両端面の穴のうちの一方を残して第１の穴とし、他方の穴は封止すればよい。第１の冷却水流路は、隣接する２つの燃焼室につながる２つの吸気ポートの間に設けられた連絡路によって、第２の穴に接続されてよい。また、第１の冷却水流路は、シリンダヘッドの長手方向の少なくとも一方の端面とその端面に最も近い吸気ポートとの間に設けられた連絡路によって、第２の穴に接続されてもよい。第１の穴と第２の穴のうち一方を冷却水の入口として用い、他方を冷却水の出口として利用することができる。
【００２５】
第１の冷却水流路は、第２の冷却水流路とシリンダヘッド内において連通していてもよい。ただし、この場合、第１の冷却水流路を通過した冷却水が第２の冷却水流路に流れるように構成される。つまり、受熱によって温度が上昇する前の低温の冷却水を第１の冷却水流路に流すように構成される。この構成によれば、１つの循環系統によって第１の冷却水流路と第２の冷却水流路とに冷却水を流すことができる。
【発明の効果】
【００２６】
上記発明によれば、シリンダブロック合わせ面と吸気ポート中心軌道面との間に位置する第２の冷却水流路によって、シリンダブロック合わせ面から吸気ポートへの受熱を抑えつつ、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れる第１の冷却水流路によって、吸気ポートの上面側を効果的に冷やすことができる。これにより、吸気ポートを流れる空気を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１のエンジンの冷却システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート及び第１の冷却水流路を透視して描いた斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドにおける吸気ポートとヘッドボルトと第１の冷却水流路との位置関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート及び吸気ポート中心軌道面を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート及びその中心軌道を示す側面図である。
【図１０】吸気ポートの変形例及び吸気ポート中心軌道面を示す斜視図である。
【図１１】吸気ポートの変形例及びその中心軌道を示す側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポートと吸気バルブ挿入孔及び吸気バルブ挿入孔中心軸面を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポートと吸気バルブ挿入孔及びその中心軸を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１のエンジンの冷却システムの過給エンジンシステムへの適用例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１のエンジンの冷却システムのハイブリッドシステムへの適用例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２のシリンダヘッドの燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２のシリンダヘッドの内部の吸気ポート及び第１の冷却水流路を透視して描いた斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態３のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３のシリンダヘッドの燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態３のシリンダヘッドの隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態３のシリンダヘッドの内部の吸気ポート及び第１の冷却水流路を透視して描いた斜視図である。
【図２４】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドの燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドの隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＣ−Ｃ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドの内部の吸気ポート及び第１の冷却水流路を透視して描いた斜視図である。
【図２８】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドにおける吸気ポートとヘッドボルトと第１の冷却水流路との位置関係を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態５のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ断面に相当する断面を示す断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態６のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【図３１】本発明の実施の形態６のシリンダヘッドの燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。
【図３２】本発明の実施の形態７のエンジンの冷却システムの構成を示す図である。
【図３３】本発明の実施の形態７のエンジンの冷却システムにおける中間連絡路の構成を示す斜視図である。
【図３４】図３３に示す中間連絡路とヘッドボルトとの位置関係を示す図である。
【図３５】本発明の実施の形態７のエンジンの冷却システムの中間連絡路の変形例を示す図である。
【図３６】本発明の実施の形態７のエンジンの冷却システムの第１の循環システムの変形例を示す図である。
【図３７】本発明の実施の形態８のエンジンの冷却システムの構成を示す図である。
【図３８】本発明の実施の形態８のエンジンの冷却システムにおけるシリンダヘッドの吸気ポート及び第１の冷却水流路を透視して描いた斜視図である。
【図３９】本発明の実施の形態９のエンジンの冷却システムの構成を示す図である。
【図４０】本発明の実施の形態１０のエンジンの冷却システムの構成を示す図である。
【図４１】本発明の実施の形態１１のエンジンの冷却システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、特に明示する場合を除き、構成部品の構造や配置、処理の順序などを下記のものに限定する意図はない。本発明は以下に示す実施の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。
【００２９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。実施の形態１の前提として、エンジンは火花点火式の水冷式直列４気筒エンジンであるとする。この前提は後述する実施の形態２−５にも適用される。ただし、本発明をエンジンに適用するにあたっては、エンジンの気筒数や気筒配置、また、エンジンの着火方式に限定はない。
【００３０】
＜実施の形態１のエンジン冷却システムの説明＞
図１を参照して、本発明の実施の形態１のエンジンの冷却システムの構成について説明する。エンジンを冷却するための冷却水は、エンジンとラジエータとの間を循環システムによって循環させられる。エンジンは、シリンダブロック１５１と、シリンダブロック１５１上に図示しないガスケットを介して取り付けられるシリンダヘッド１０１とを備える。冷却水の供給は、シリンダブロック１５１とシリンダヘッド１０１の両方に対して行われる。
【００３１】
実施の形態１のエンジン冷却システムは、２系統の循環システム１２０，１６０を備える。第１の循環システム１２０と第２の循環システム１６０はともに独立した閉ループであり、それぞれにラジエータ１２４，１６４とウォータポンプ１２３，１６３とを備える。また、図示しない水温センサや水温調整のためのサーモスタットが備えられる場合がある。
【００３２】
第１の循環システム１２０は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第１の冷却水流路３０を含む。シリンダヘッド１０１には第１の冷却水流路３０に連通する冷却水入口と冷却水出口とが形成されている。シリンダヘッド１０１の冷却水入口は冷却水導入管１２１によってラジエータ１２４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド１０１の冷却水出口は冷却水排出管１２２によってラジエータ１２４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１２１にはウォータポンプ１２３が設けられている。
【００３３】
第２の循環システム１６０は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第２の冷却水流路２０と、シリンダブロック１５１の内部に形成された第３の冷却水流路１５２とを含む。シリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２は各シリンダの周囲を覆うウォータジャケットを含む。シリンダヘッド１０１の第２の冷却水流路２０とシリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面に形成された開口部を介して接続されている。また、シリンダブロック１５１には第３の冷却水流路１５２につながる冷却水入口が形成され、シリンダヘッド１０１には第２の冷却水流路２０に連通する冷却水出口が形成されている。シリンダブロック１５１の冷却水入口は冷却水導入管１６１によってラジエータ１６４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド１０１の冷却水出口は冷却水排出管１６２によってラジエータ１６４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１６１にはウォータポンプ１６３が設けられている。
【００３４】
シリンダヘッド１０１には、４気筒分の４つの吸気ポート２が形成されている。シリンダヘッド１０１をシリンダブロック１５１に対して鉛直方向上側に位置させた場合において、第１の冷却水流路３０は、各吸気ポート２の上側に位置するように設けられている。第２の冷却水流路２０は、少なくともその一部が各吸気ポート２の下側に位置するように設けられている。
【００３５】
なお、本明細書においては、これ以降、特に断りのない限り、シリンダヘッド１０１をシリンダブロック１５１に対して鉛直方向上側に位置させたものと仮定して、各要素間の位置関係について説明する。この仮定は単に説明を分かりやすくすることを目的としたものであって、この仮定によって本発明に係るシリンダヘッドの構成に関して何らかの限定的意味が加わることはない。シリンダヘッド１０１の構成、特に、第１の冷却水流路３０及び第２の冷却水流路２０の構成については後述する。
【００３６】
図１に示す構成によれば、２つの循環システム１２０，１６０で独立して水温調整を行うことができる。詳しくは、冷間からの始動時は、第１の冷却水流路３０を流れる冷却水の水温と、第２の冷却水流路２０を流れる冷却水の水温は同じになっているが、エンジンの暖機が進むと、第１の冷却水流路３０を流れる冷却水の水温が、第２の冷却水流路２０を流れる冷却水の水温よりも低くなるように設定される。ただし、第２の冷却水流路２０を通る冷却水は、シリンダブロック１５１の中を通ってきた冷却水であるので、その水温はシリンダブロック１５１の冷却水入口における温度よりも上昇している。よって、図１に示す構成によれば、ラジエータ１２４，１６４から出たときの冷却水の水温が同じであったとしても、冷却水がシリンダヘッド１０１に到達したときには、第２の冷却水流路２０を流れる冷却水のほうが、第１の冷却水流路３０を流れる冷却水の水温よりも高くなる。言い換えれば、第１の冷却水流路３０を流れる冷却水は、第２の冷却水流路２０を流れる冷却水よりも低い水温に保たれる。
【００３７】
次に、実施の形態１のシリンダヘッド１０１の基本構成について説明する。説明は、シリンダヘッド１０１の平面図と断面図とを用いて行う。なお、ここでいう基本構成とは、本発明の１つの特徴である第１の冷却水流路３０及び第２の冷却水流路２０の構成以外の構成である。第１の冷却水流路３０及び第２の冷却水流路２０の構成については、基本構成を明らかにした後に詳細に説明する。
【００３８】
＜実施の形態１のシリンダヘッドの基本構成＞
《平面図でみるシリンダヘッドの基本構成》
図２は、実施の形態１のシリンダヘッド１０１の平面図である。詳しくは、シリンダヘッド１０１をヘッドカバーが取り付けられるヘッドカバー取付け面１ｂの側から見た平面図である。よって、図２では、裏面となるシリンダブロック合わせ面は見えない。なお、本明細書では、前述のとおり、クランクシャフトの軸方向をシリンダヘッド１０１の長手方向と定義し、長手方向に直交し、且つ、シリンダヘッド１０１のシリンダブロック合わせ面に平行な方向をシリンダヘッド１０１の幅方向と定義する。また、長手方向の端面１ｃ，１ｄのうちクランク軸の出力端の側の端面１ｄを後端面と称し、その反対側の端面１ｃを前端面と称する。
【００３９】
実施の形態１のシリンダヘッド１０１は、火花点火式の直列４気筒エンジンのシリンダヘッドである。シリンダヘッド１０１の下面（シリンダブロックとの合わせ面）には、図１には表れていないが、４気筒分の４つの燃焼室が長手方向に直列に等間隔で並んで形成されている。シリンダヘッド１０１には、各燃焼室に点火プラグ挿入孔１２が形成されている。
【００４０】
シリンダヘッド１０１の側面には、吸気ポート２と排気ポート３が開口している。詳しくは、前端面１ｃの側から見てシリンダヘッド１０１の右側面に吸気ポート２が開口し、左側面に排気ポート３が開口している。これ以降、本明細書では、シリンダヘッド１０１を前端面１ｃの側からみたときに右側に位置する側面をシリンダヘッド１０１の右側面と称し、左側に位置する側面をシリンダヘッド１０１の左側面と称する。吸気ポート２は各燃焼室から延びていて、各吸気ポート２はシリンダヘッド１０１の右側面に独立して開口している。排気ポート３はシリンダヘッド１０１の内部で１つに集合し、この集合した１つの排気ポート３がシリンダヘッド１０１の左側面に開口している。よって、本明細書では、シリンダヘッド１０１を前端面１ｃの側からみたときの右側を吸気側と呼び、左側を排気側と呼ぶ場合がある。
【００４１】
実施の形態１のシリンダヘッド１０１は、吸気バルブと排気バルブが１気筒あたりそれぞれ２つずつ設けられた４バルブエンジンのシリンダヘッドである。シリンダヘッド１０１の上面には、１つの点火プラグ挿入孔１２を囲むように２つの吸気バルブ挿入孔７と２つの排気バルブ挿入孔８とが形成されている。吸気バルブ挿入孔７はシリンダヘッド１０１の内部で吸気ポート２につながり、排気バルブ挿入孔８はシリンダヘッド１０１の内部で排気ポート３につながっている。
【００４２】
ヘッドカバー取付け面１ｂの内側には、シリンダヘッド１０１をシリンダブロックに組み付けるためのヘッドボルトを通すヘッドボルト挿入孔１３，１４，１５，１６が形成されている。ヘッドボルトは、燃焼室の列に対して左右両側に５本ずつ設けられる。吸気側では、隣接する２つの吸気ポート２の間にヘッドボルト挿入孔１３が形成され、また、前端面１ｃとそれに最も近い吸気ポート２との間、及び、後端面１ｄとそれに最も近い吸気ポート２との間にもヘッドボルト挿入孔１５が形成されている。排気側では、燃焼室ごとに分岐している排気ポート３の股の間にヘッドボルト挿入孔１４が形成され、また、前端面１ｃと排気ポート３との間、及び、後端面１ｄと排気ポート３との間にもヘッドボルト挿入孔１６が形成されている。
【００４３】
次に、実施の形態１のシリンダヘッド１０１の内部の構成について断面図を参照して説明する。着目するシリンダヘッド１０１の断面は、シリンダヘッド１０１の吸気バルブ挿入孔７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面（図２のＡ−Ａ断面）、シリンダヘッド１０１の燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面（図２のＢ−Ｂ断面）、及び、シリンダヘッド１０１の隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面（図２のＣ−Ｃ断面）である。
【００４４】
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図３は、シリンダヘッド１０１の吸気バルブ挿入孔７の中心軸を含み長手方向に垂直な断面（図２のＡ−Ａ断面）を示す断面図である。ただし、図３には、吸気バルブ１１をシリンダヘッド１０１に装着した状態が描かれている。図３に示すように、シリンダヘッド１０１の下面にあたるシリンダブロック合わせ面１ａには、ペントルーフ形状を有する燃焼室４が形成されている。燃焼室４は、シリンダヘッド１０１がシリンダブロックに組み付けられたときに、シリンダを上方から閉塞して閉空間を構成する。なお、シリンダヘッド１０１とピストンとで挟まれた閉空間を燃焼室と定義する場合には、この燃焼室４は燃焼室天井面と呼ぶことができる。
【００４５】
シリンダヘッド１０１の前端の側から見て、燃焼室４の右側の傾斜面には、吸気ポート２が開口している。吸気ポート２と燃焼室４との接続部分、つまり、吸気ポート２の燃焼室側の開口端は、吸気バルブ１１によって開閉される吸気口となっている。吸気バルブ１１は気筒ごとに２つ設けられているため、燃焼室４には吸気ポート２の２つの吸気口が形成される。吸気ポート２の入口は、シリンダヘッド１０１の右側面に開口している。吸気ポート２は、この入口の開口部から左斜め下方に向かって延び、途中で２つに分岐し、各分岐ポートが燃焼室４に形成された吸気口につながっている。図３には、長手方向においてエンジン前端側の分岐ポート２Ｌが描かれている。なお、吸気ポート２は、筒内にタンブル流を生成することのできるタンブル流生成ポートである。
【００４６】
シリンダヘッド１０１には、吸気バルブ１１のステムを通すための吸気バルブ挿入孔７が形成されている。シリンダヘッド１０１の上面であって、ヘッドカバー取り付け面１ｂの内側には、吸気バルブ１１を動作させる動弁機構を収容する吸気側動弁機構室５が設けられている。吸気バルブ挿入孔７は、燃焼室４の近傍の吸気ポート２の上面から吸気側動弁機構室５まで右斜め上方に真っ直ぐ延びている。吸気バルブ挿入孔７には、吸気バルブ１１のステムを支持するバルブガイド９が圧入によって嵌めこまれている。吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３は、図３に示す断面、つまり、長手方向に対して垂直な平面に含まれている。
【００４７】
シリンダヘッド１０１の前端の側から見て、燃焼室４の左側の傾斜面には、排気ポート３が開口している。排気ポート３と燃焼室４との接続部分、つまり、排気ポート３の燃焼室側の開口端は、排気バルブ（図３には、排気バルブは描かれていない）によって開閉される排気口となっている。排気バルブは気筒ごとに２つ設けられているため、燃焼室４には排気ポート３の２つの排気口が形成される。排気ポート３は、各燃焼室４の排気バルブごとに設けられた８つの入口（排気口）と、シリンダヘッド１０１の左側面に開口する１つの出口とを有するマニホールド形状を有している。排気ポート３の出口は図３に示す断面には位置していない。
【００４８】
シリンダヘッド１０１には、排気バルブのステムを通すための排気バルブ挿入孔８が形成されている。シリンダヘッド１０１の上面であって、ヘッドカバー取り付け面１ｂの内側には、排気バルブを動作させる動弁機構を収容する排気側動弁機構室６が設けられている。排気バルブ挿入孔８は、燃焼室４の近傍の排気ポート３の上面から排気側動弁機構室６まで左斜め上方に真っ直ぐ延びている。排気バルブ挿入孔８には、排気バルブのステムを支持するバルブガイド１０が圧入によって嵌めこまれている。
【００４９】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図４は、シリンダヘッド１０１の燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な断面（図２のＢ−Ｂ断面）を示す断面図である。シリンダヘッド１０１には、点火プラグを取り付けるための点火プラグ挿入孔１２が形成されている。点火プラグ挿入孔１２は、ペントルーフ形状を有する燃焼室４の頂部に開口している。燃焼室４の中心軸Ｌ１は、シリンダヘッド１０１をシリンダブロックに組み付けた場合にシリンダの中心軸と一致する。
【００５０】
図４において描かれている吸気ポート２は、分岐部よりも上流の部分である。分岐部よりも下流の２つの分岐ポートは、燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な平面の両側に位置するため、図４に示す断面には含まれていない。また、図４に示す断面には、マニホールド形状を有する排気ポート３の一部が表れている。
【００５１】
シリンダヘッド１０１の側面であって、吸気ポート２よりも上側には、ポートインジェクタを取り付けるためのポートインジェクタ挿入孔１７が形成されている。ポートインジェクタ挿入孔１７の中心軸は、燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な平面上に位置している。ポートインジェクタ挿入孔１７は、吸気ポート２に対して鋭角に交わり、吸気ポート２の分岐部の上面に上に凸に形成されたポートインジェクタ取付部２ｃに開口している。ポートインジェクタ挿入孔１７に挿入されたポートインジェクタ（図示しない）は、ポートインジェクタ取付部２ｃからノズル先端を出し、吸気ポート２内に燃料を噴射する。
【００５２】
シリンダヘッド１０１の側面であって、吸気ポート２よりも下側には、筒内直噴インジェクタを取り付けるための筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されている。筒内直噴インジェクタ挿入孔１８の中心軸は、燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な平面上に位置している。筒内直噴インジェクタ挿入孔１８は、燃焼室４に開口している。筒内直噴インジェクタ挿入孔１８に挿入された筒内直噴インジェクタ（図示しない）からは、直接、筒内に燃料が噴射される。
【００５３】
《隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図５は、シリンダヘッド１０１の隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面（図２のＣ−Ｃ断面）を示す断面図である。シリンダヘッド１０１には、吸気側動弁機構室５から鉛直下方に向けて吸気側のヘッドボルト挿入孔１３が形成されている。また、排気側動弁機構室６から鉛直下方に向けて排気側のヘッドボルト挿入孔１４が形成されている。ヘッドボルト挿入孔１３，１４はシリンダブロック合わせ面１ａに対して垂直で、シリンダブロック合わせ面１ａに開口している。図５に示す断面は、ヘッドボルト挿入孔１３，１４の中心軸を含み長手方向に垂直な断面である。
【００５４】
図５に示す断面には、マニホールド形状を有する排気ポート３の集合部分が表れている。排気ポート３の集合部分は、シリンダヘッド１０１の左側面に開口している。排気ポート３は、ヘッドボルト挿入孔１４を避けるようにしてシリンダヘッド１０１の内部で１つに集合している。
【００５５】
次に、実施の形態１のシリンダヘッド１０１の冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッド１０１の断面図と、シリンダヘッド１０１の内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図とを用いて行う。
【００５６】
＜実施の形態１のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《基準面の定義》
まず、シリンダヘッド冷却水流路の構成の説明に先立ち、その説明で使用するシリンダヘッドの基準面についてここで定義する。本明細書においては４つの基準面を定義する。ここで定義された基準面は後述する実施の形態２−５にも適用される。
【００５７】
１．シリンダブロック合わせ面（第１の基準面）
図３、図４、及び図５に示すシリンダブロック合わせ面１ａが第１の基準面である。シリンダブロック合わせ面１ａは、シリンダヘッド１０１をシリンダブロックに組み付けた場合、シリンダブロックの各シリンダの中心軸に垂直な平面となる。
【００５８】
２．シリンダヘッド長手方向中心平面（第２の基準面）
図４には、燃焼室４の中心軸Ｌ１が描かれている。第２の基準面は、各燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に平行な仮想の平面である。この平面をシリンダヘッド長手方向中心平面と称す。図３及び図５には、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１が仮想線で示されている。図４に示す断面では、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１は燃焼室４の中心軸Ｌ１と重なっている。シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１は、シリンダヘッド１０１をシリンダブロックに組み付けた場合、シリンダブロックの各シリンダの中心軸を含む平面となる。
【００５９】
３．吸気ポート中心軌道面（第３の基準面）
図３、図４、及び図５には、符号Ｓ２を付した仮想線が描かれている。この仮想線は、第３の基準面である吸気ポート中心軌道面を表わしている。吸気ポート中心軌道面は、各吸気ポート２の中心軌道を含む面と定義される仮想の面である。以下、図８乃至図１１を参照して、吸気ポート２の中心軌道と吸気ポート中心軌道面について詳細に説明する。
【００６０】
図９は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及びその中心軌道Ｌ２を示す側面図である。シリンダヘッドの前端側からシリンダヘッドの内部を透明にして見たときの吸気ポート２の形状が図９に表されている。中心軌道Ｌ２は、吸気ポート２をその流路方向に垂直に切断したときの断面の中心を通る線として定義される。よって、図９において、吸気ポート２の上面２ａから中心軌道Ｌ２までの距離と吸気ポート２の下面２ｂから中心軌道Ｌ２までの距離とは等距離である。実施の形態１では、吸気ポート２は、その入口から吸気口までほぼ真っ直ぐに延びているので、投影面（シリンダヘッドの長手方向に垂直な平面）の上では中心軌道Ｌ２も直線で表される。なお、吸気ポート２の上面２ａには、ポートインジェクタを取り付けるためのポートインジェクタ取付部２ｃと、吸気バルブのステムが挿入される吸気バルブ挿入部２ｄとが上に凸に形成されている。中心軌道Ｌ２の位置の計算においては、これらの凸部分については考慮しなくてよい。
【００６１】
図８は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及び吸気ポート中心軌道面Ｓ２を示す斜視図である。シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの吸気ポート２の形状と、各吸気ポート２と吸気ポート中心軌道面Ｓ２との位置関係とが図８に表されている。図８からは、吸気ポート２が途中で２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒに分岐していることがわかる。図示はしていないが、中心軌道Ｌ２も吸気ポート２の内部において２つに分岐し、分岐した２つの中心軌道はそれぞれに分岐ポート２Ｌ，２Ｒの断面の中心を通っている。各中心軌道Ｌ２は、シリンダヘッドの長手方向に垂直な平面上に投影した時には直線になる。よって、それらを含む吸気ポート中心軌道面Ｓ２は、シリンダヘッドの長手方向に垂直な平面に対して直行する平面で表される。なお、吸気ポート２を構成する壁面のうち、吸気ポート中心軌道面Ｓ２に対してシリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１の側となる面を上面、シリンダブロック合わせ面１ａの側となる面を下面と称す。
【００６２】
図１１は、吸気ポート２の変形例及びその中心軌道Ｌ２を示す側面図である。変形例の各部位には実施の形態１のものと同じ符号を付している。この変形例では、吸気ポート２は、その入口から途中まで真っ直ぐに延び、途中からは吸気口に向けて鉛直方向下向きに次第に曲がっていく形状を有している。よって、投影面（シリンダヘッドの長手方向に垂直な平面）の上では、中心軌道Ｌ２は、吸気ポート２の入口から途中までは直線で表され、途中からは吸気口に向けて鉛直方向下向きに次第に曲がる曲線で表される。
【００６３】
図１０は、吸気ポート２の変形例及びその吸気ポート中心軌道面Ｓ２を示す斜視図である。図１０からは、吸気ポート２は、途中で２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒに分岐するまではストレートな形状を有し、各分岐ポート２Ｌ，２Ｒにおいて湾曲していることがわかる。この変形例における吸気ポート中心軌道面Ｓ２は、吸気ポート２の形状に対応して平面と曲面とで表される。このように、吸気ポート中心軌道面Ｓ２は必ずしも平面ではなく、吸気ポート２の形状により、平面と曲面とが組み合わせられた面で表される場合や、曲率の異なる複数の曲面で表される場合がある。
【００６４】
４．吸気バルブ挿入孔中心軸面（第４の基準面）
図３には、吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３が描かれている。吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３は吸気バルブ１１の中心軸でもある。第４の基準面は、各吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３を含み長手方向に平行な仮想の平面である。この平面を吸気バルブ挿入孔中心軸面と称す。図４及び図５には、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３が仮想線で示されている。図３に示す断面では、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３は吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３と重なっている。
【００６５】
図１３は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２と吸気バルブ挿入孔７及びその中心軸Ｌ３を示す側面図である。シリンダヘッドの前端側からシリンダヘッドの内部を透明にして見たときの吸気ポート２及び吸気バルブ挿入孔７の形状が図１３に表されている。吸気ポート２の吸気口には、リング状のバルブシート２ｆが圧入により嵌めこまれている。吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３は、このバルブシート２ｆの中心軸と一致する。
【００６６】
図１２は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２と吸気バルブ挿入孔７及び吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３を示す斜視図である。シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの吸気ポート２の先端部の形状と、各吸気バルブ挿入孔７と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との位置関係とが図１２に表されている。吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３は、各吸気ポート２の吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３が平行に並ぶ平面である。
【００６７】
《透視図でみる第１の冷却水流路の形状》
実施の形態１のシリンダヘッドが有する２系統の冷却水流路のうち、低温の冷却水が流れる第１の冷却水流路の形状について図６及び図７を用いて説明する。図６は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及び第１の冷却水流路３０を透視して描いた斜視図である。シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの第１の冷却水流路３０の形状と、第１の冷却水流路３０と吸気ポート２及びバルブガイド９との位置関係とが図６に表されている。
【００６８】
第１の冷却水流路３０は、シリンダヘッド内において吸気ポート２の列の上側に設けられている。第１の冷却水流路３０は、各吸気ポート２の上面２ａに沿って、吸気ポート２の列の方向に、つまり、シリンダヘッドの長手方向に延びている。
【００６９】
第１の冷却水流路３０は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図６において、点線で囲まれた部分の構造が第１の冷却水流路３０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の左右のバルブガイド９（より正確には、吸気バルブ挿入孔）のそれぞれの周囲に配された一対の環状路を含む。環状路は、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの長手方向中心平面側に位置する内側流路３１と、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの側面側に位置する外側流路３２とからなる。内側流路３１と外側流路３２は、ともに弧状に湾曲した流路であって、バルブガイド９に関して軸対称となっている。また、内側流路３１と外側流路３２は、ほぼ等しい流路断面積を有している。
【００７０】
単位構造は、内側流路３１と外側流路３２とからなる左右の環状路を連結する第１の連結路３４を含む。第１の連結路３４は、吸気ポート２の左右の分岐ポートの間の空間の上方であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの中央側に位置している。第１の連結路３４は、長手方向に延びる流路であって、左右の内側流路３１と連続的につながっている。連続的につながるとは、内側流路３１と第１の連結路３４との接続位置において、内側流路３１の流れの方向と第１の連結路３４の流れの方向とが一致することを意味する。外側流路３２は、内側流路３１と第１の連結路３４との接続位置につながっている。
【００７１】
第１の冷却水流路３０は、隣り合う２つの単位構造を連結する第２の連結路３３を含む。第２の連結路３３は、隣り合う２つの吸気ポート２の間の空間の上方であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの側面側に位置している。第２の連結路３３は、長手方向に延びる流路であって、隣り合う２つの単位構造の外側流路３２と連続的につながっている。内側流路３１は、外側流路３２と第２の連結路３３との接続位置につながっている。第１の冷却水流路３０では、内側流路３１と外側流路３２とからなる環状路を挟み、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの中央側に位置する第１の連結路３４と、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの側面側に位置する第２の連結路３３とが長手方向に互い違いに配置されている。
【００７２】
第１の冷却水流路３０の長手方向の両端部には、入口流路３５と出口流路３６とが設けられている。入口流路３５は、シリンダヘッドの後端に最も近い環状路からシリンダヘッドの後端面まで長手方向に真っ直ぐに延び、後端面に開口した第１の穴３７に連通している。第１の穴３７は、シリンダヘッドに形成された冷却水入口であって、前述の第１の循環システムの冷却水導入管が接続される。出口流路３６は、シリンダヘッドの前端に最も近い環状路からシリンダヘッドの前端面まで長手方向に真っ直ぐに延び、前端面に開口した第２の穴３８に連通している。第２の穴３８は、シリンダヘッドに形成された冷却水出口であって、前述の第１の循環システムの冷却水排出管が接続される。なお、第２の穴３８を冷却水入口として利用し、第１の穴３７を冷却水出口として利用することにより、シリンダヘッドの前端側から冷却水を導入し、後端側から冷却水を排出するように構成することもできる。
【００７３】
第１の冷却水流路３０は、シリンダヘッドの鋳込みの際、砂中子を用いてシリンダヘッドの内部に形成される。第１の冷却水流路３０を形づくる砂中子は、第２の冷却水流路を形づくる砂中子とは別個のものである。入口流路３５及び出口流路３６はこの砂中子を両側から支える中子支えによってできた流路であり、第１の穴３７及び第２の穴３８は中子支えを抜いてできた砂抜き穴である。つまり、実施の形態１のシリンダヘッドでは、第１の冷却水流路３０を砂中子によって形作る際にできた砂抜き穴が、冷却水入口及び冷却水出口として利用される。
【００７４】
冷却水は、冷却水入口としての第１の穴３７から第１の冷却水流路３０内に入り、第１の冷却水流路３０内を通ってから、冷却水出口としての第２の穴３８から出ていく。途中、冷却水はバルブガイド９（より正確には、吸気バルブ挿入孔）を囲む環状路を流れる。環状路を構成する内側流路３１と外側流路３２の流路断面積はほぼ等しく、第１の連結路３４（或いは第２の連結路３３）から第２の連結路３３（或いは第１の連結路３４）に至るまでの流路長さは、内側流路３１を通る場合と外側流路３２を通る場合とでほぼ等しい。これにより、環状路では内側流路３１と外側流路３２の両方に均等に冷却水が流れるので、第１の冷却水流路３０の中で冷却水の滞留が生じることはない。
【００７５】
図７は、実施の形態１のシリンダヘッドにおける吸気ポート２とヘッドボルト１９と第１の冷却水流路３０との位置関係を示す図である。シリンダヘッドの前端側からシリンダヘッドの内部を透明にして見たときのバルブガイド９の周りの第１の冷却水流路３０の形状と、吸気ポート２と第１の冷却水流路３０とヘッドボルト１９との位置関係とが図７に表されている。図７に示すヘッドボルト１９は、シリンダヘッドの前端面とそれに最も近い吸気ポートとの間に配置されるヘッドボルトである。第１の冷却水流路３０は、ヘッドボルト１９に対してシリンダヘッドの中央側を通っている。
【００７６】
同様のことは、隣接する２つの吸気ポート２の間に配置されるヘッドボルトと第１の冷却水流路３０との位置関係においても言える。第１の冷却水流路３０は、各ヘッドボルトよりもシリンダヘッドの中央に近い領域を通るように配置されている。仮に、ヘッドボルトに対してシリンダヘッドの側面側に第１の冷却水流路３０を通す場合、吸気ポート２がシリンダヘッドの側面に向けて斜め上に延びているため、第１の冷却水流路３０はシリンダヘッドの高さ方向の高い位置に通さざるをえない。このような構成では、第１の冷却水流路３０内に空気溜まりができてしまい、冷却水の流通を阻害してしまう。この点、ヘッドボルトよりもシリンダヘッドの中央に近い領域では、吸気ポート２の上面２ａの高さが低くなっているので、局所的に高い位置を通る部分を作ることなく、第１の冷却水流路３０を長手方向にほぼ真っ直ぐ通すことができる。
【００７７】
次に、第１の冷却水流路を含むシリンダヘッドの冷却水流路の構成、特に、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッドの他の構成要素との位置関係について断面図を参照して説明する。
【００７８】
《シリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図３には、シリンダヘッド１０１の吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３を含み長手方向に垂直な断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図３には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０１の構成要素との位置関係が示されている。図３に示す断面において、符号２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅが付された領域は、第２の冷却水流路の一部分の断面である。以降、例えば、符号２０ａが付された領域について言及する場合は、第２の冷却水流路の部分２０ａ、或いは、第２の冷却水流路２０ａと記載するものとする。第２の冷却水流路の各部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅは、図３に示す断面では分離しているが、シリンダヘッド１０１の内部では１つにつながっている。
【００７９】
図３に示す断面において、燃焼室４のペントルーフの頂部の近くであって、排気ポート３の排気口付近の上面３ａと吸気ポート２の吸気口付近の上面２ａとで挟まれた領域には、第２の冷却水流路の部分２０ａが配置されている。排気ポート３の下面３ｂとシリンダブロック合わせ面１ａとの間には、第２の冷却水流路の部分２０ｂが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｂは、シリンダブロック合わせ面１ａに開口し、シリンダブロックの側の冷却水流路に連通している。排気バルブ挿入孔８の中心軸の両側には、第２の冷却水流路の部分２０ｄと部分２０ｅが配置されている。第２の冷却水流路のこれらの各部分２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅは、排気ポート３の周囲を覆うウォータジャケットを構成し、排気ポート３及び排気バルブを冷却する。また、第２の冷却水流路の部分２０ａは、高温になる燃焼室４の周辺を冷却する。
【００８０】
図３に示す断面において、吸気ポート中心軌道面Ｓ２とシリンダブロック合わせ面１ａとの間、より詳しくは、吸気ポート２の下面２ｂとシリンダブロック合わせ面１ａとの間には、第２の冷却水流路の部分２０ｃが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｃは、吸気ポート２の分岐点付近であって、吸気ポート２を挟んで第１の冷却水流路の外側流路３２のほぼ向かいに位置している。第２の冷却水流路の部分２０ｃは、シリンダブロック合わせ面１ａに開口している。その開口部は、シリンダブロックの側の冷却水流路に連通している。第２の冷却水流路の部分２０ｃには、シリンダブロック合わせ面１ａの開口部を介してシリンダブロックの中を流れた冷却水が導入される。
【００８１】
図３に示す断面において、第１の冷却水流路の内側流路３１と外側流路３２は、吸気ポート中心軌道面Ｓ２とシリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１との間に位置している。より詳しくは、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３に対してシリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１の側に第１の冷却水流路の内側流路３１が位置し、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３に対して吸気ポート中心軌道面Ｓ２の側に第１の冷却水流路の外側流路３２が位置している。また、内側流路３１は、第２の冷却水流路の部分２０ａを挟んで、燃焼室４のペントルーフの頂部の反対の側に位置している。内側流路３１は、吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３の方向に細長く延びる断面形状を有し、吸気バルブ挿入孔７の壁面に近接して配置されている。外側流路３２は、吸気バルブ挿入孔７よりも上流の吸気ポート２の分岐点付近に位置している。外側流路３２は、吸気ポート２の上面２ａに平行な辺と吸気バルブ挿入孔７の壁面に平行な辺とを有する三角形に近い断面形状を有し、吸気バルブ挿入孔７の壁面と吸気ポート２の上面２ａの両方に近接して配置されている。
【００８２】
図３に示す上記の構成によれば、排気ポート３を冷却している第２の冷却水流路を流れる冷却水よりも低温の冷却水が流れる第１の冷却水流路の外側流路３２及び内側流路３１によって、吸気ポート２の上面２ａ、特に、吸気バルブ挿入孔７よりも上流の上面２ａを効果的に冷やすことができる。タンブル流生成ポートである吸気ポート２では、空気は吸気ポート２の上面２ａの側に張り付きくように流れるので、低温の冷却水によって吸気ポート２の上面２ａを冷やすことで、吸気ポート２を流れる空気を効率よく冷却することができる。
【００８３】
燃焼室４のペントルーフの頂部と第１の冷却水流路の内側流路３１との間には、第２の冷却水流路の部分２０ａが位置している。燃焼室４から発せられる熱は、第２の冷却水流路の部分２０ａによって吸収されるため、燃焼室４から内側流路３１に熱が直接に伝わることは抑えられる。よって、燃焼室４から発せられる熱によって内側流路３１の冷却水が加温され、それにより吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【００８４】
シリンダブロック合わせ面１ａから吸気ポートの下面２ｂへの受熱は、第２の冷却水流路の部分２０ｃによって抑えることができる。また、吸気ポート２の下面２ｂの側を冷却する冷却水の温度は、上面ａの側を冷却する冷却水の温度よりも高いので、ポートインジェクタから噴射された燃料の付着が多い吸気ポート２の下面２ｂの温度を過度に低下させることがない。つまり、第２の冷却水流路の部分２０ｃにより、燃料の蒸発を妨げない程度に吸気ポート２の下面２ｂを適度に冷却することができる。
【００８５】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図４には、シリンダヘッド１０１の燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図４には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０１の構成要素との位置関係が示されている。図４に示す断面において、符号２０ｆ，２０ｇ，２０ｈが付された領域は、第２の冷却水流路の一部分の断面である。第２の冷却水流路の各部分２０ｆ，２０ｇ，２０ｈは、図４に示す断面では分離しているが、シリンダヘッド１０１の内部では図３に示す各部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅと１つにつながっている。
【００８６】
図４に示す断面において、点火プラグ挿入孔１２の開口端１２ａの近傍であって、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１に対して吸気側には、第２の冷却水流路の部分２０ｇが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｇは、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間であって、点火プラグ挿入孔１２の先端部の吸気側壁面に近接して配置されている。点火プラグ挿入孔１２の開口端１２ａの近傍であって、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１に対して排気側には、第２の冷却水流路の部分２０ｆが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｆは、点火プラグ挿入孔１２の先端部の排気側壁面と燃焼室４の排気側壁面の両方に沿うように配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｆの上方には、第２の冷却水流路の部分２０ｈが配置されている。第２の冷却水流路の各部分２０ｆ，２０ｈは、図３に示す各部分２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅとともに、排気ポート３の周囲を覆うウォータジャケットを構成する。また、第２の冷却水流路の部分２０ｇは、高温になる燃焼室４の周辺、特に、点火プラグの周辺を冷却する。
【００８７】
図４に示す断面において、第１の冷却水流路の第１の連結路３４は、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間に位置している。第１の連結路３４は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とほぼ平行な細長い角丸長方形の断面形状を有し、その流路断面積は図３に示す外側流路３２及び内側流路３１の各流路断面積の合計にほぼ等しい。第１の連結路３４は、第２の冷却水流路の部分２０ｇを挟んで、燃焼室４の頂部の反対の側、より詳しくは、点火プラグ挿入孔１２の開口端１２ａの反対の側に位置している。
【００８８】
図４に示す上記の構成によれば、燃焼室４から発せられる熱は、第１の冷却水流路の第１の連結路３４と燃焼室４の頂部との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｇによって吸収される。このため、燃焼室４から第１の連結路３４に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【００８９】
《隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図５には、シリンダヘッド１０１の隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図５には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０１の構成要素との位置関係が示されている。図５に示す断面において、符号２０ｉ，２０ｊ，２０ｐが付された領域は、第２の冷却水流路の一部分の断面である。第２の冷却水流路の各部分２０ｉ，２０ｊ，２０ｐは、図５に示す断面では分離しているが、シリンダヘッド１０１の内部では図３に示す各部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ、及び図４に示す各部分２０ｆ，２０ｈと１つにつながっている。
【００９０】
図５に示す断面において、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と排気側のヘッドボルト挿入孔１４との間には、第２の冷却水流路の部分２０ｉが配置されている。シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気側のヘッドボルト挿入孔１４との間には、第２の冷却水流路の部分２０ｊが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｉと部分２０ｊは、ともにシリンダブロック合わせ面１ａに開口している。また、第２の冷却水流路の部分２０ｉと部分２０ｊは、シリンダヘッド１０１の中央において連通している。排気側のヘッドボルト挿入孔１４と排気ポート３との間には、第２の冷却水流路の部分２０ｐが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｐは、シリンダブロック合わせ面１ａに開口している。第２の冷却水流路の各部分２０ｉ，２０ｐは、図３に示す各部分２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅ、及び図３に示す各部分２０ｆ，２０ｈとともに、排気ポート３の周囲を覆うウォータジャケットを構成する。また、第２の冷却水流路の部分２０ｊは、隣接する２つの吸気ポートの先端部の間を冷却する。
【００９１】
図５に示す断面において、第１の冷却水流路の第２の連結路３３は、吸気ポート中心軌道面Ｓ２と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間に位置している。第２の連結路３３は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とほぼ平行な細長い角丸長方形の断面形状を有し、その流路断面積は図３に示す外側流路３２及び内側流路３１の各流路断面積の合計にほぼ等しい。第２の連結路３３は、第２の冷却水流路の部分２０ｊを挟んで、シリンダブロック合わせ面１ａの反対の側に位置している。
【００９２】
図５に示す上記の構成によれば、シリンダブロック合わせ面１ａから伝わる熱は、シリンダブロック合わせ面１ａと第１の冷却水流路の第２の連結路３３との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｊによって吸収される。このため、シリンダブロック合わせ面１ａから第２の連結路３３に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【００９３】
また、図５に示す断面において、第１の冷却水流路の第２の連結路３３は、吸気側のヘッドボルト挿入孔１３よりもシリンダヘッドの１０１の中央に近い領域に位置している。仮に、ヘッドボルト挿入孔１３に対してシリンダヘッドの側面側に第２の連結路３３を位置させるならば、第２の連結路３３のシリンダヘッドの高さ方向の位置は高くならざるをえない。このような構成では、第２の連結路３３内に溜まった空気が抜けず、冷却水の流通を阻害してしまうおそれがある。この点、図５に示す位置関係によれば、第１の冷却水流路を長手方向にほぼ真っ直ぐ通すことができるので、第１の冷却水流路の内部に空気が溜まることを防ぐことができる。
【００９４】
次に、以上のように構成される実施の形態１のシリンダヘッド１０１を備えたエンジン冷却システムの具体的な適用例について説明する。
【００９５】
＜実施の形態１のエンジン冷却システムの適用例＞
《適用例１》
図１４は、実施の形態１のエンジン冷却システムを過給エンジンシステムに適用した例を示している。エンジン冷却システムそのものの構成は、図１に示すエンジン冷却システムの基本的な構成と共通である。よって、図１４において、図１に示すエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【００９６】
過給エンジンシステムでは、シリンダヘッド１０１につながる吸気通路１３０にターボコンプレッサ１３１が取り付けられ、ターボコンプレッサ１３１の下流に水冷式のインタークーラ１３２が取り付けられる。図１４に示す適用例では、第１の循環システム１２０にインタークーラ１３２が組み込まれ、第１の循環システム１２０を流れる低温の冷却水がインタークーラ１３２において空気との熱交換に用いられる。より詳しくは、インタークーラ１３２は冷却水導入管１２１に配置され、インタークーラ１３２において熱交換に用いられた冷却水がシリンダヘッド１０１に設けられた第１の冷却水流路３０に導入される。図１４に示す適用例では、冷却水排出管１２２に水温センサ１２５が配置され、第１の冷却水流路３０を通過した冷却水の水温が水温センサ１２５によって計測される。計測された水温は、ウォータポンプ１２３の回転速度の制御のための情報として用いられる。
【００９７】
《適用例２》
図１５は、実施の形態１のエンジン冷却システムをハイブリッドシステムに適用した例を示している。エンジン冷却システムそのものの構成は、図１に示すエンジン冷却システムの基本的な構成と共通である。よって、図１５において、図１に示すエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【００９８】
エンジンとモータとが組み合わせられたハイブリッドシステムは、インバータ１３５を備える。図１５に示す適用例では、第１の循環システム１２０にインバータ１３５が組み込まれ、第１の循環システム１２０を流れる低温の冷却水がインバータ１３５の冷却に用いられる。より詳しくは、インバータ１３５は冷却水導入管１２１に配置され、インバータ１３５の冷却に用いられた冷却水がシリンダヘッド１０１に設けられた第１の冷却水流路３０に導入される。図１５に示す適用例でも、冷却水排出管１２２には水温センサ１２５が配置されている。
【００９９】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を用いて説明する。実施の形態２のシリンダヘッドは、その基本構成に関しては実施の形態１のシリンダヘッドと同一である。よって、実施の形態２のシリンダヘッドの基本構成については、実施の形態１のシリンダヘッドの基本構成の説明をそのまま引用するものとし、ここでは重ねての説明は行わない。
【０１００】
実施の形態２のシリンダヘッドは、独立した別個の循環システムに接続される２系統の冷却水流路を備える。冷間からの始動時は、第１の冷却水流路を流れる冷却水の水温と、第２の冷却水流路を流れる冷却水の水温は同じになっているが、エンジンの暖機が進むにつれて、第１の冷却水流路には、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れるようになる。実施の形態２のシリンダヘッドは、第１の冷却水流路の構成において実施の形態１のシリンダヘッドと異なっている。以下、実施の形態２のシリンダヘッドの第１の冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの断面図と、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図とを用いて行う。また、各図において、実施の形態１のものと共通する要素には、同一の符号を付している。なお、第２の冷却水流路の構成に関しては実施の形態１のシリンダヘッドと同一である。よって、実施の形態２のシリンダヘッドの第２の冷却水流路の構成については、実施の形態１のシリンダヘッドの第２の冷却水流路の構成の説明をそのまま引用するものとし、ここでは重ねての説明は行わない。
【０１０１】
＜実施の形態２のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる第１の冷却水流路の形状》
実施の形態２のシリンダヘッドが有する２系統の冷却水流路のうち、低温の冷却水が流れる第１の冷却水流路の形状について図１９を用いて説明する。図１９は、実施の形態２のシリンダヘッドの吸気ポート２及び第１の冷却水流路４０を透視して描いた斜視図である。シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの第１の冷却水流路４０の形状と、第１の冷却水流路４０と吸気ポート２及びバルブガイド９との位置関係とが図１９に表されている。
【０１０２】
第１の冷却水流路４０は、シリンダヘッド内において吸気ポート２の列の上側に設けられている。第１の冷却水流路４０は、各吸気ポート２の上面２ａに沿って、吸気ポート２の列の方向に、つまり、シリンダヘッドの長手方向に延びている。
【０１０３】
第１の冷却水流路４０は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図１９において、点線で囲まれた部分の構造が第１の冷却水流路４０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の左右のバルブガイド９（より正確には、吸気バルブ挿入孔）の周囲に配された一対の弧状流路４１を含む。弧状流路４１は、バルブガイド９の周囲に沿うように弧状に湾曲した流路であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの側面側からシリンダヘッドの中央側まで、左右のバルブガイド９の間を通って延びている。左右の弧状流路４１は、吸気ポート２を左右に分断する平面（燃焼室の中心軸を含みシリンダヘッドの長手方向に垂直な平面）に関して面対称となっている。
【０１０４】
単位構造は、左右の弧状流路４１を連結する第１の連結路４３を含む。第１の連結路４３は、吸気ポート２の左右の分岐ポートの間の空間の上方であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの中央側に位置している。第１の連結路４３は、シリンダヘッドの中央側に凸に湾曲した流路であって、左右の弧状流路４１と連続的につながっている。
【０１０５】
第１の冷却水流路４０は、隣り合う２つの単位構造を連結する第２の連結路４２を含む。第２の連結路４２は、隣り合う２つの吸気ポート２の間の空間の上方であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの側面側に位置している。第２の連結路４２は、シリンダヘッドの長手方向に延びる流路であって、隣り合う２つの単位構造の弧状流路４１と連続的につながっている。
【０１０６】
第１の冷却水流路４０の長手方向の両端部には、入口流路４４と出口流路４５とが設けられている。入口流路４４は、シリンダヘッドの後端面に開口した第１の穴４６まで長手方向に真っ直ぐに延びている。出口流路４５は、シリンダヘッドの前端面に開口した第２の穴４７まで長手方向に真っ直ぐに延びている。入口流路４４及び出口流路４５は、第１の冷却水流路４０を形づくる砂中子を両側から支える中子支えによってできた流路であり、第１の穴４６及び第２の穴４７は中子支えを抜いてできた砂抜き穴である。第１の穴４６は冷却水入口として利用され、第２の穴４７は冷却水出口として利用される。なお、第２の穴４７を冷却水入口として利用し、第１の穴４６を冷却水出口として利用することもできる。
【０１０７】
次に、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッドの他の構成要素との位置関係について断面図を参照して説明する。
【０１０８】
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図１６は、実施の形態２のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図１６には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図１６には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０２の構成要素との位置関係が示されている。
【０１０９】
図１６に示す断面において、第１の冷却水流路の弧状流路４１は、吸気ポート中心軌道面Ｓ２とシリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１との間であって、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３に対して吸気ポート中心軌道面Ｓ２の側に位置している。また、弧状流路４１は、吸気バルブ挿入孔７よりも上流の吸気ポート２の分岐点付近に位置している。弧状流路４１は、吸気ポート２の上面２ａに平行な辺と吸気バルブ挿入孔７の壁面に平行な辺とを有する三角形に近い断面形状を有し、吸気バルブ挿入孔７の壁面と吸気ポート２の上面２ａの両方に近接して配置されている。
【０１１０】
図１６に示す上記の構成によれば、排気ポート３を冷却している第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低温の冷却水が流れる第１の冷却水流路の弧状流路４１によって、吸気ポート２の上面２ａ、特に、吸気バルブ挿入孔７よりも上流の上面２ａを効果的に冷やし、吸気ポート２を流れる空気を効率よく冷却することができる。
【０１１１】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図１７は、実施の形態２のシリンダヘッドの燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図１７には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図１７には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０１の構成要素との位置関係が示されている。
【０１１２】
図１７に示す断面において、第１の冷却水流路の第１の連結路４３は、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間に位置している。第１の連結路４３は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とほぼ平行な細長い角丸長方形の断面形状を有している。第１の連結路４３は、第２の冷却水流路の部分２０ｇを挟んで、燃焼室４の頂部の反対の側、より詳しくは、点火プラグ挿入孔１２の開口端１２ａの反対の側に位置している。
【０１１３】
図１７に示す上記の構成によれば、燃焼室４から発せられる熱は、第１の冷却水流路の第１の連結路４３と燃焼室４の頂部との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｇによって吸収される。このため、燃焼室４から第１の連結路４３に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１１４】
《隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図１８は、実施の形態２のシリンダヘッドの隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面、詳しくは、ヘッドボルト挿入孔１３，１４の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図１８には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図１８には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０２の構成要素との位置関係が示されている。
【０１１５】
図１８に示す断面において、第１の冷却水流路の第２の連結路４２は、吸気ポート中心軌道面Ｓ２と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間であって、吸気側のヘッドボルト挿入孔１３よりもシリンダヘッド１０２の中央に近い領域に位置している。第２の連結路４２は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とほぼ平行な細長い角丸長方形の断面形状を有している。第２の連結路４２は、第２の冷却水流路の部分２０ｊを挟んで、シリンダブロック合わせ面１ａの反対の側に位置している。
【０１１６】
図１８に示す上記の構成によれば、シリンダブロック合わせ面１ａから伝わる熱は、シリンダブロック合わせ面１ａと第１の冷却水流路の第２の連結路４２との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｊによって吸収される。このため、シリンダブロック合わせ面１ａから第２の連結路４２に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１１７】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図を用いて説明する。実施の形態３のシリンダヘッドは、その基本構成に関しては実施の形態１のシリンダヘッドと同一である。よって、実施の形態２のシリンダヘッドの基本構成については、実施の形態１のシリンダヘッドの基本構成の説明をそのまま引用するものとし、ここでは重ねての説明は行わない。
【０１１８】
実施の形態３のシリンダヘッドは、独立した別個の循環システムに接続される２系統の冷却水流路を備える。冷間からの始動時は、第１の冷却水流路を流れる冷却水の水温と、第２の冷却水流路を流れる冷却水の水温は同じになっているが、エンジンの暖機が進むにつれて、第１の冷却水流路には、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れるようになる。実施の形態３のシリンダヘッドは、第１の冷却水流路の構成において実施の形態１のシリンダヘッドと異なっている。以下、実施の形態３のシリンダヘッドの第１の冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの断面図と、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図とを用いて行う。また、各図において、実施の形態１のものと共通する要素には、同一の符号を付している。なお、第２の冷却水流路の構成に関しては実施の形態１のシリンダヘッドと同一である。よって、実施の形態３のシリンダヘッドの第２の冷却水流路の構成については、実施の形態１のシリンダヘッドの第２の冷却水流路の構成の説明をそのまま引用するものとし、ここでは重ねての説明は行わない。
【０１１９】
＜実施の形態３のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる第１の冷却水流路の形状》
実施の形態３のシリンダヘッドが有する２系統の冷却水流路のうち、低温の冷却水が流れる第１の冷却水流路の形状について図２３を用いて説明する。図２３は、実施の形態３のシリンダヘッドの吸気ポート２及び第１の冷却水流路５０を透視して描いた斜視図である。シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの第１の冷却水流路５０の形状と、第１の冷却水流路５０と吸気ポート２及びバルブガイド９との位置関係とが図２３に表されている。
【０１２０】
第１の冷却水流路５０は、シリンダヘッド内において吸気ポート２の列の上側に設けられている。第１の冷却水流路５０は、各吸気ポート２の上面２ａに沿って、吸気ポート２の列の方向に、つまり、シリンダヘッドの長手方向に延びている。
【０１２１】
第１の冷却水流路５０は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図２３において、点線で囲まれた部分の構造が第１の冷却水流路５０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の左右のバルブガイド９（より正確には、吸気バルブ挿入孔）の周囲に配された一対の弧状流路５１を含む。弧状流路５１は、バルブガイド９の周囲に沿うように弧状に湾曲した流路であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの側面側からシリンダヘッドの中央側まで、左右のバルブガイド９の外側を通って延びている。左右の弧状流路５１は、吸気ポート２を左右に分断する平面（燃焼室の中心軸を含みシリンダヘッドの長手方向に垂直な平面）に関して面対称となっている。
【０１２２】
単位構造は、左右の弧状流路５１を連結する第１の連結路５３を含む。第１の連結路５３は、吸気ポート２の左右の分岐ポートの間の空間の上方であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの中央側に位置している。第１の連結路５３は、シリンダヘッドの長手方向に延びる流路であって、左右の弧状流路５１と連続的につながっている。
【０１２３】
第１の冷却水流路５０は、隣り合う２つの単位構造を連結する第２の連結路５２を含む。第２の連結路５２は、隣り合う２つの吸気ポート２の間の空間の上方であって、バルブガイド９に対してシリンダヘッドの側面側に位置している。第２の連結路５２は、シリンダヘッドの側面側に凸に湾曲した流路であって、隣り合う２つの単位構造の弧状流路５１と連続的につながっている。
【０１２４】
第１の冷却水流路５０の長手方向の両端部には、入口流路５４と出口流路５５とが設けられている。入口流路５４は、シリンダヘッドの後端面に開口した第１の穴５６まで長手方向に真っ直ぐに延び、出口流路５５は、シリンダヘッドの前端面に開口した第２の穴５７まで長手方向に真っ直ぐに延びている。入口流路５４及び出口流路５５は、第１の冷却水流路５０を形づくる砂中子を両側から支える中子支えによってできた流路であり、第１の穴５６及び第２の穴５７は中子支えを抜いてできた砂抜き穴である。第１の穴５６は冷却水入口として利用され、第２の穴５７は冷却水出口として利用される。なお、第２の穴５７を冷却水入口として利用し、第１の穴５６を冷却水出口として利用することもできる。
【０１２５】
次に、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッドの他の構成要素との位置関係について断面図を参照して説明する。
【０１２６】
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２０は、実施の形態３のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２０には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図２０には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０３の構成要素との位置関係が示されている。
【０１２７】
図２０に示す断面において、第１の冷却水流路の弧状流路５１は、吸気ポート中心軌道面Ｓ２とシリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１との間であって、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３に対してシリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１の側に位置している。また、弧状流路５１は、第２の冷却水流路の部分２０ａを挟んで、燃焼室４のペントルーフの頂部の反対の側に位置している。弧状流路５１は、吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３の方向に細長く延びる断面形状を有し、吸気バルブ挿入孔７の壁面に近接して配置されている。
【０１２８】
図２０に示す上記の構成によれば、第１の冷却水流路の弧状流路５１によって、吸気ポート２の上面２ａに加えてバルブガイド９も冷やすことができる。バルブガイド９を冷却することにより吸気バルブ１１の温度を下げることができる。第１の冷却水流路を流れる低温の冷却水によって吸気ポート２の上面２ａと吸気バルブ１１を冷やすことで、吸気ポート２を流れる空気を効率よく冷却することができる。
【０１２９】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２１は、実施の形態３のシリンダヘッドの燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２１には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図２１には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０３の構成要素との位置関係が示されている。
【０１３０】
図２１に示す断面において、第１の冷却水流路の第１の連結路５３は、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間に位置している。第１の連結路５３は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とほぼ平行な細長い角丸長方形の断面形状を有している。第１の連結路５３は、第２の冷却水流路の部分２０ｇを挟んで、燃焼室４の頂部の反対の側、より詳しくは、点火プラグ挿入孔１２の開口端１２ａの反対の側に位置している。
【０１３１】
図２１に示す上記の構成によれば、燃焼室４から発せられる熱は、第１の冷却水流路の第１の連結路５３と燃焼室４の頂部との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｇによって吸収される。このため、燃焼室４から第１の連結路５３に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１３２】
《隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２２は、実施の形態３のシリンダヘッドの隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面、詳しくは、ヘッドボルト挿入孔１３，１４の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２２には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図２２には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０３の構成要素との位置関係が示されている。
【０１３３】
図２２に示す断面において、第１の冷却水流路の第２の連結路５２は、吸気ポート中心軌道面Ｓ２と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間であって、吸気側のヘッドボルト挿入孔１３よりもシリンダヘッドの１０３の中央に近い領域に位置している。第２の連結路５２は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とほぼ平行な細長い角丸長方形の断面形状を有している。第２の連結路５２は、第２の冷却水流路の部分２０ｊを挟んで、シリンダブロック合わせ面１ａの反対の側に位置している。
【０１３４】
図２２に示す上記の構成によれば、シリンダブロック合わせ面１ａから伝わる熱は、シリンダブロック合わせ面１ａと第１の冷却水流路の第２の連結路５２との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｊによって吸収される。このため、シリンダブロック合わせ面１ａから第２の連結路５２に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１３５】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について図を用いて説明する。実施の形態４のシリンダヘッドは、その基本構成に関しては実施の形態１のシリンダヘッドと同一である。よって、実施の形態４のシリンダヘッドの基本構成については、実施の形態１のシリンダヘッドの基本構成の説明をそのまま引用するものとし、ここでは重ねての説明は行わない。
【０１３６】
実施の形態４のシリンダヘッドは、独立した別個の循環システムに接続される２系統の冷却水流路を備える。冷間からの始動時は、第１の冷却水流路を流れる冷却水の水温と、第２の冷却水流路を流れる冷却水の水温は同じになっているが、エンジンの暖機が進むにつれて、第１の冷却水流路には、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れるようになる。実施の形態４のシリンダヘッドは、第１の冷却水流路の構成において実施の形態１のシリンダヘッドと異なっている。以下、実施の形態４のシリンダヘッドの第１の冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの断面図と、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図とを用いて行う。また、各図において、実施の形態１のものと共通する要素には、同一の符号を付している。
【０１３７】
＜実施の形態４のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる第１の冷却水流路の形状》
実施の形態４のシリンダヘッドが有する２系統の冷却水流路のうち、低温の冷却水が流れる第１の冷却水流路の形状について図２７を用いて説明する。図２７は、実施の形態４のシリンダヘッドの吸気ポート２及び第１の冷却水流路６０を透視して描いた斜視図である。シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの第１の冷却水流路６０の形状と、第１の冷却水流路６０と吸気ポート２及びバルブガイド９との位置関係とが図２７に表されている。
【０１３８】
第１の冷却水流路６０は、シリンダヘッド内において吸気ポート２の列の上側に設けられている。第１の冷却水流路６０は、各吸気ポート２の分岐ポート２Ｌ，２Ｒの上面２ａに沿って、吸気ポート２の列の方向に、つまり、シリンダヘッドの長手方向に延びている。
【０１３９】
第１の冷却水流路６０は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図２７において、点線で囲まれた部分の構造が第１の冷却水流路６０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の左右の分岐ポート２Ｌ，２Ｒの周囲に配された一対の弧状流路６１を含む。弧状流路６１は、シリンダヘッドの中央側から分岐ポート２Ｌ，２Ｒに巻き掛けられたように弧状に湾曲した流路である。弧状流路６１の両端のうち、シリンダヘッドの中央側から弧状流路６１を見た時に吸気ポート２の中央側に位置する端部は、左右の分岐ポート２Ｌ，２Ｒの間まで延び、吸気ポート２の外側に位置する端部は、バルブガイド９の軸に対してシリンダヘッドの側面側まで延びている。左右の弧状流路６１は、吸気ポート２を左右に分断する平面（燃焼室の中心軸を含みシリンダヘッドの長手方向に垂直な平面）に関して面対称となっている。
【０１４０】
単位構造は、左右の弧状流路６１を連結する第１の連結路６３を含む。第１の連結路６３は、吸気ポート２の左右の分岐ポート２Ｌ，２Ｒの間に位置している。第１の連結路６３は、左右の弧状流路６１を連続的につなげている。
【０１４１】
第１の冷却水流路６０は、隣り合う２つの単位構造を連結する第２の連結路６２を含む。第２の連結路６２は、隣り合う２つの吸気ポート２の間の空間であって、バルブガイド９の軸に対してシリンダヘッドの側面側に位置している。第２の連結路６２は、シリンダヘッドの側面側に凸に湾曲した流路であって、隣り合う２つの単位構造の弧状流路６１と連続的につながっている。
【０１４２】
第１の冷却水流路６０の長手方向の両端部には、入口流路６４と出口流路６５とが設けられている。入口流路６４は、シリンダヘッドの後端面に開口した第１の穴６６まで長手方向に真っ直ぐに延び、出口流路６５は、シリンダヘッドの前端面に開口した第２の穴６７まで長手方向に真っ直ぐに延びている。入口流路６４及び出口流路６５は、第１の冷却水流路６０を形づくる砂中子を両側から支える中子支えによってできた流路であり、第１の穴６６及び第２の穴６７は中子支えを抜いてできた砂抜き穴である。第１の穴６６は冷却水入口として利用され、第２の穴６７は冷却水出口として利用される。なお、第２の穴６７を冷却水入口として利用し、第１の穴６６を冷却水出口として利用することもできる。
【０１４３】
図２８は、実施の形態４のシリンダヘッドにおける吸気ポート２とヘッドボルト１９と第１の冷却水流路６０との位置関係を示す図である。シリンダヘッドの前端側からシリンダヘッドの内部を透明にして見たときのバルブガイド９の周りの第１の冷却水流路６０の形状と、吸気ポート２と第１の冷却水流路６０とヘッドボルト１９との位置関係とが図２８に表されている。第１の冷却水流路６０は、ヘッドボルト１９に対してシリンダヘッドの中央側を通っている。より詳しくは、第１の冷却水流路６０は、吸気ポート２の先端部分に形成された吸気バルブ挿入部２ｄの近くを通っている。
【０１４４】
次に、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッドの他の構成要素との位置関係について断面図を参照して説明する。
【０１４５】
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２４は、実施の形態４のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２４には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図２４には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０４の構成要素との位置関係が示されている。
【０１４６】
図２４に示す断面において、燃焼室４のペントルーフの頂部の近くであって、排気ポート３の排気口付近の上面３ａと吸気ポート２の吸気口付近の上面２ａとで挟まれた領域には、第２の冷却水流路の部分２０ｋが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｋは、他の部分２０ｂ，２０ｄ，２０ｅとともに排気ポート３の周囲を覆うウォータジャケットを構成し、排気ポート３及び排気バルブを冷却する。また、第２の冷却水流路の部分２０ｋは、高温になる燃焼室４の周辺を冷却する。
【０１４７】
図２４に示す断面において、第１の冷却水流路の弧状流路６１は、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とで挟まれた領域に位置している。より詳しくは、弧状流路６１は、第２の冷却水流路の部分２０ｋと吸気バルブ挿入孔７とで挟まれた領域に位置している。弧状流路６１は、吸気バルブ挿入孔７の付け根付近に近接して配置されている。また、弧状流路６１は、第２の冷却水流路の部分２０ｋを挟んで、燃焼室４のペントルーフの頂部の反対の側に位置している。
【０１４８】
図２４に示す上記の構成によれば、第１の冷却水流路の弧状流路６１によって、吸気ポート２の上面２ａ、特に、吸気バルブ挿入孔７よりも下流の上面２ａを効果的に冷やすことができる。第１の冷却水流路を流れる低温の冷却水によって吸気ポート２の上面ａを冷やすことで、吸気ポート２を流れる空気を効率よく冷却することができる。また、燃焼室４から発せられる熱は、弧状流路６１と燃焼室４の頂部との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｋによって吸収される。このため、燃焼室４から弧状流路６１に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１４９】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２５は、実施の形態４のシリンダヘッドの燃焼室４の中心軸Ｌ１を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２５には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図２５には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０４の構成要素との位置関係が示されている。
【０１５０】
図２５に示す断面において、点火プラグ挿入孔１２の開口端１２ａの近傍であって、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１に対して吸気側には、第２の冷却水流路の部分２０ｍが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｍは、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間に配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｍは、高温になる燃焼室４の周辺、特に、点火プラグの周辺を冷却する。
【０１５１】
図２５に示す断面において、第１の冷却水流路の第１の連結路６３は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３と重なる位置に配置されている。第１の連結路６３は、第２の冷却水流路の部分２０ｍを挟んで、燃焼室４の頂部の反対の側、より詳しくは、点火プラグ挿入孔１２の開口端１２ａの反対の側に位置している。
【０１５２】
図２５に示す上記の構成によれば、燃焼室４から発せられる熱は、第１の冷却水流路の第１の連結路６３と燃焼室４の頂部との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｍによって吸収される。このため、燃焼室４から第１の連結路６３に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１５３】
《隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２６は、実施の形態４のシリンダヘッドの隣接する２つの燃焼室間を通る長手方向に垂直な断面、詳しくは、ヘッドボルト挿入孔１３，１４の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２６には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図２６には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０４の構成要素との位置関係が示されている。
【０１５４】
図２６に示す断面において、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気側のヘッドボルト挿入孔１３との間には、第２の冷却水流路の部分２０ｎが配置されている。第２の冷却水流路の部分２０ｎはシリンダブロック合わせ面１ａに開口し、また、シリンダヘッド１０１の中央において第２の冷却水流路の部分２０ｉと連通している。
【０１５５】
図２６に示す断面において、第１の冷却水流路の第２の連結路６２は、吸気ポート中心軌道面Ｓ２と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３との間であって、吸気側のヘッドボルト挿入孔１３よりもシリンダヘッドの１０２の中央に近い領域に位置している。第２の連結路６２は、第２の冷却水流路の部分２０ｎを挟んで、シリンダブロック合わせ面１ａの反対の側に位置している。
【０１５６】
図２６に示す上記の構成によれば、シリンダブロック合わせ面１ａから伝わる熱は、シリンダブロック合わせ面１ａと第１の冷却水流路の第２の連結路６２との間に位置する第２の冷却水流路の部分２０ｎによって吸収される。このため、シリンダブロック合わせ面１ａから第２の連結路６２に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１５７】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について図を用いて説明する。実施の形態５のシリンダヘッドは、実施の形態４のシリンダヘッドの１つの変形である。実施の形態５のシリンダヘッドは、第１の冷却水流路の構成において実施の形態４のシリンダヘッドと異なっている。以下、実施の形態５のシリンダヘッドの第１の冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図を用いて行う。また、図において、実施の形態４のものと共通する要素には、同一の符号を付している。
【０１５８】
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図２９は、実施の形態５のシリンダヘッドの吸気バルブ挿入孔７の中心軸Ｌ３を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図２９には、上記断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図２５には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０５の構成要素との位置関係が示されている。
【０１５９】
図２９に示す断面において、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ３とで挟まれた領域には、第１の冷却水流路の部分７１，７２が位置している。第１の冷却水流路の部分７１は、実施の形態４の第１の冷却水流路の弧状流路に相当し、第１の冷却水流路の部分７２は、実施の形態３の第１の冷却水流路の弧状流路に相当する。第１の冷却水流路の部分７１，７２は、それらが一体化されたものとなっている。
【０１６０】
図２９に示す上記の構成によれば、第１の冷却水流路の部分７１によって、吸気ポート２の上面２ａ、特に、吸気バルブ挿入孔７よりも下流の上面２ａを効果的に冷やすことができる。また、第１の冷却水流路の部分７１によって、吸気ポート２の上面２ａにつながる吸気バルブ挿入孔７の周囲を効果的に冷やすことができる。
【０１６１】
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６について図を用いて説明する。実施の形態６のシリンダヘッドは、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドである。まず、実施の形態６のシリンダヘッドの基本構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの断面図を用いて行う。
【０１６２】
＜実施の形態６のシリンダヘッドの基本構成＞
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図３０は、実施の形態６のシリンダヘッド１０６の吸気バルブ挿入孔８８の中心軸Ｌ１３を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図３０に示すように、シリンダヘッド１０６の底面にあたるシリンダブロック合わせ面８１ａには、燃焼室８４が設けられている。燃焼室８４は、シリンダヘッド１０６がシリンダブロックに組み付けられたときに、シリンダを上方から閉塞して閉空間を構成する。ただし、この燃焼室８４と呼ばれる部分はシリンダブロック合わせ面８１ａと同一面であり、火花点火式エンジンの場合のように凹んではいない。“燃焼室”という呼称は本技術分野において慣例的に使われている呼称であるが、シリンダヘッド１０６とピストンとで挟まれた閉空間を燃焼室と定義する場合には、この燃焼室８４は燃焼室天井面と呼ぶことができる。
【０１６３】
シリンダヘッド１０６の前端の側から見て、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１よりも右側の燃焼室８４には、吸気ポート８２が開口している。吸気ポート８２と燃焼室８４との接続部分、つまり、吸気ポート８２の燃焼室側の開口端は、吸気バルブによって開閉される吸気口となっている。吸気バルブは気筒ごとに２つ設けられているため、燃焼室８４には２つの吸気口が形成される。シリンダヘッド１０６は、吸気口ごとに独立した吸気ポート８２を備える。吸気ポート８２の入口は、シリンダヘッド１０６の右側面に開口している。吸気ポート８２は、この入口の開口部から左斜め下方に向かって延び、途中でカーブして燃焼室８４に形成された吸気口につながっている。
【０１６４】
シリンダヘッド１０６には、吸気バルブのステムを通すための吸気バルブ挿入孔８８が形成されている。シリンダヘッド１０６の上面であって、ヘッドカバー取り付け面８１ｂの内側には、吸気バルブを動作させる動弁機構を収容する吸気側動弁機構室８５が設けられている。吸気バルブ挿入孔８８は、燃焼室８４の近傍の吸気ポート８２の上面８２ａから吸気側動弁機構室８５まで、ほぼ真上に真っ直ぐ延びている。吸気バルブ挿入孔８８の中心軸Ｌ１３は、図３０に示す断面、つまり、長手方向に対して垂直な平面に含まれている。
【０１６５】
シリンダヘッド１０６の前端の側から見て、燃焼室８４の左側には、排気ポート８３が開口している。排気ポート８３と燃焼室８４との接続部分、つまり、排気ポート８３の燃焼室側の開口端は、排気バルブによって開閉される排気口となっている。排気バルブは気筒ごとに２つ設けられているため、燃焼室８４には排気ポート８３の２つの排気口が形成される。排気ポート８３は、燃焼室８４に形成された排気口からシリンダヘッド１０６の左側面に開口した出口まで延びている。なお、排気ポート８３は、各燃焼室８４の排気口ごとに独立して設けられているのではなく、複数の排気口に対して１つの排気ポート８３が設けられている。つまり、排気ポート８３は、複数の排気口から延びる支ポートと、それらが集合してなる集合ポートとからなっている。
【０１６６】
シリンダヘッド１０６には、排気バルブのステムを通すための排気バルブ挿入孔８９が形成されている。シリンダヘッド１０６の上面であって、ヘッドカバー取り付け面８１ｂの内側には、排気バルブを動作させる動弁機構を収容する排気側動弁機構室８６が設けられている。排気バルブ挿入孔８９は、燃焼室８４の近傍の排気ポート８３の上面８３ａから排気側動弁機構室８６まで、ほぼ真上に真っ直ぐ延びている。
【０１６７】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの基本構成》
図３１は、シリンダヘッド１０６の燃焼室８４の中心軸Ｌ１１を含み長手方向に垂直な断面を示す断面図である。シリンダヘッド１０６の上面には、筒内に燃料を噴射するインジェクタを取り付けるためのインジェクタ挿入孔８７が形成されている。インジェクタ挿入孔８７は、シリンダヘッド１０６の上方から燃焼室８４の中心軸Ｌ１１に沿って鉛直下向きに形成され、平面状の燃焼室８４の中央に開口している。燃焼室８４の中心軸Ｌ１１は、シリンダヘッド１０６をシリンダブロックに組み付けた場合にシリンダの中心軸と一致する。また、図３１に示す断面には、マニホールド形状を有する排気ポート８３の一部が表れている。
【０１６８】
次に、実施の形態６のシリンダヘッド１０６の冷却水流路の構成について説明する。実施の形態６のシリンダヘッドは、独立した別個の循環システムに接続される２系統の冷却水流路を備える。第１の冷却水流路には、第２の冷却水流路を流れる冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が流れる。
【０１６９】
＜実施の形態６のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《吸気バルブ挿入孔の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図３０には、シリンダヘッド１０６の吸気バルブ挿入孔８８の中心軸Ｌ１３を含み長手方向に垂直な断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図３０には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０６の構成要素との位置関係が示されている。図３０に示す断面において、符号９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄが付された領域は、第２の冷却水流路の一部分の断面である。第２の冷却水流路の各部分９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄは、図３０に示す断面では分離しているが、シリンダヘッド１０６の内部では１つにつながっている。
【０１７０】
図３０に示す断面において、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１上であって、排気ポート８３の排気口付近の上面８３ａと吸気ポート８２の吸気口付近の上面８２ａとで挟まれた領域には、第２の冷却水流路の部分９４ａが配置されている。シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１は、各燃焼室８４の中心軸Ｌ１１を含み長手方向に平行な仮想の平面である。排気ポート８３の下面８３ｂとシリンダブロック合わせ面８１ａとの間には、第２の冷却水流路の部分９４ｂが配置されている。第２の冷却水流路の部分９４ｂは、シリンダブロック合わせ面８１ａに開口し、シリンダブロックの側の冷却水流路に連通している。排気ポート８３の上面８３ａの上方であって排気バルブ挿入孔８９の左側には、第２の冷却水流路の部分９４ｄが配置されている。第２の冷却水流路のこれらの各部分９４ａ，９４ｂ，９４ｄは、排気ポート８３の周囲を覆うウォータジャケットを構成し、排気ポート８３及び排気バルブを冷却する。また、第２の冷却水流路の部分９４ａは、高温になる燃焼室８４の周辺を冷却する。
【０１７１】
図３０に示す断面において、吸気ポート中心軌道面Ｓ１２とシリンダブロック合わせ面８１ａとの間、より詳しくは、吸気ポート８２の下面８２ｂとシリンダブロック合わせ面８１ａとの間には、第２の冷却水流路の部分９４ｃが配置されている。吸気ポート中心軌道面Ｓ１２は、各吸気ポート８２の中心軌道を含む面と定義される仮想の面である。第２の冷却水流路の部分９４ｃは、シリンダブロック合わせ面８１ａに開口している。その開口部は、シリンダブロックの側の冷却水流路に連通している。第２の冷却水流路の部分９４ｃには、シリンダブロック合わせ面８１ａの開口部を介してシリンダブロックの中を流れた冷却水が導入される。
【０１７２】
図３０に示す断面において、第１の冷却水流路９１は、吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ１３とシリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１との間に位置している。吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ１３は、各吸気バルブ挿入孔８８の中心軸Ｌ１３を含み長手方向に平行な仮想の平面である。第１の冷却水流路９１と燃焼室８４との間に、第２の冷却水流路の部分９４ａが位置している。
【０１７３】
図３０に示す上記の構成によれば、排気ポート８３を冷却している冷却水よりも低温の冷却水が流れる第１の冷却水流路９１によって、吸気ポート８２の上面８２ａ、特に、吸気バルブ挿入孔８８よりも下流の上面８２ａを効果的に冷やすことができる。低温の冷却水によって吸気ポート８２の上面８２ａを冷やすことで、吸気ポート８２を流れる空気を効率よく冷却することができる。
【０１７４】
燃焼室８４と第１の冷却水流路９１との間には、第２の冷却水流路の部分９４ａが位置している。燃焼室８４から発せられる熱は、第２の冷却水流路の部分９４ａによって吸収されるため、燃焼室８４から第１の冷却水流路９１に熱が直接に伝わることは抑えられる。よって、燃焼室８４から発せられる熱によって第１の冷却水流路９１の冷却水が加熱され、それにより吸気ポート８２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。また、シリンダブロック合わせ面８１ａから吸気ポート８２の下面８２ｂへの受熱は、第２の冷却水流路の部分９４ｃによって抑えることができる。
【０１７５】
《燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面でみるシリンダヘッドの冷却水流路の構成》
図３１には、シリンダヘッド１０６の燃焼室８４の中心軸Ｌ１１を含み長手方向に垂直な断面における第１の冷却水流路と第２の冷却水流路の各断面形状が描かれている。また、図３１には、第１の冷却水流路と、第２の冷却水流路を含むシリンダヘッド１０６の構成要素との位置関係が示されている。図３１に示す断面において、符号９４ｅ，９４ｆ，９４ｇ，９４ｈ，９４ｉ，９４ｊが付された領域は、第２の冷却水流路の一部分の断面である。第２の冷却水流路の各部分９４ｅ，９４ｆ，９４ｇ，９４ｈ，９４ｉ，９４ｊは、図３１に示す断面では分離しているが、シリンダヘッド１０６の内部では図３０に示す各部分９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄと１つにつながっている。
【０１７６】
図３１に示す断面において、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１に対して吸気側には、第２の冷却水流路の部分９４ｆ，９４ｉ，９４ｊが配置されている。このうち、第２の冷却水流路の部分９４ｆは、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１と吸気バルブ挿入孔中心軸面Ｓ１３との間であって、インジェクタ挿入孔８７の先端部の吸気側壁面に近接して配置されている。
【０１７７】
インジェクタ挿入孔８７の開口端８７ａの近傍であって、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１に対して排気側には、第２の冷却水流路の部分９４ｅが配置されている。第２の冷却水流路の部分９４ｅは、インジェクタ挿入孔８７の先端部の排気側壁面に沿うように配置されている。第２の冷却水流路の部分９４ｅの上方には、第２の冷却水流路の部分９４ｇが配置され、第２の冷却水流路の部分９４ｅの左方には、第２の冷却水流路の部分９４ｈが配置されている。第２の冷却水流路の各部分９４ｅ，９４ｇ，９４ｈは、図３０に示す各部分９４ａ，９４ｂ，９４ｄとともに、排気ポート８３の周囲を覆うウォータジャケットを構成する。
【０１７８】
図３１に示す断面において、第１の冷却水流路９２は、シリンダヘッド長手方向中心平面Ｓ１１とポート中心軌道面Ｓ１２との間に位置している。第１の冷却水流路９２は、第２の冷却水流路の部分９４ｆを挟んで、インジェクタ挿入孔８７の開口端８７ａの反対の側に位置している。
【０１７９】
図３１に示す上記の構成によれば、燃焼室８４から発せられる熱は、第１の冷却水流路９２と燃焼室８４との間に位置する第２の冷却水流路の部分９４ｆによって吸収される。このため、燃焼室８４から第１の冷却水流路９２に熱が直接に伝わることは抑えられるので、第１の冷却水流路９２を流れる冷却水の温度が上昇し、吸気ポート８２を流れる空気の冷却効率が低下してしまうことは避けられる。
【０１８０】
実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７について図を用いて説明する。実施の形態７は、エンジンの冷却システムの構成に特徴がある。実施の形態７のエンジン冷却システムは、実施の形態１−６の何れのシリンダヘッドとも組み合わせることができる。ただし、ここでは、実施の形態１のシリンダヘッドと組み合わせた例について説明する。
【０１８１】
＜実施の形態７のエンジン冷却システムの説明＞
図３２を参照して、本発明の実施の形態７のエンジンの冷却システムの構成について説明する。ただし、図３２において、図１に示す実施の形態１のエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【０１８２】
実施の形態７のエンジン冷却システムは、２系統の循環システム１４０，１６０を備える。第２の循環システム１６０の構成は実施の形態１のものと同一であり、第１の循環システム１４０の構成が実施の形態１のものと異なっている。以下、実施の形態７の第１の循環システム１４０の構成について説明する。
【０１８３】
《第１の循環システムの構成》
第１の循環システム１４０は、第２の循環システム１６０とは独立した閉ループであり、ラジエータ１２４とウォータポンプ１２３とを備える。シリンダヘッド１０１には、第１の循環システム１４０の冷却水導入管１２１が接続される冷却水入口と、冷却水排出管１２２が接続される冷却水出口とが形成されている。シリンダヘッド１０１の冷却水入口は冷却水導入管１２１によってラジエータ１２４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド１０１の冷却水出口は冷却水排出管１２２によってラジエータ１２４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１２１にはウォータポンプ１２３が設けられている。また、第１の循環システム１４０には、図示しない水温センサや水温調整のためのサーモスタットが備えられる場合がある。
【０１８４】
第１の循環システム１４０は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第１の冷却水流路３０と、シリンダブロック１５１の内部に形成された第４の冷却水流路１５３とを含む。第１の冷却水流路３０は、冷却水入口に連通している。第４の冷却水流路１５３は、第３の冷却水流路１５２と同じく、各シリンダの周囲を覆うウォータジャケットを含む。シリンダヘッド１０１の内部には、第１の冷却水流路３０を第４の冷却水流路１５３に連通させる中間連絡路１７２が形成されている。中間連絡路１７２と第４の冷却水流路１５３とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面に形成された開口部を介して接続されている。また、シリンダヘッド１０１の内部には、第４の冷却水流路１５３を冷却水出口に連通させる出口連絡路１７０が形成されている。出口連絡路１７０と第４の冷却水流路１５３とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面に形成された開口部を介して接続されている。
【０１８５】
第１の循環システム１４０を循環する冷却水は、シリンダヘッド１０１に形成された冷却水入口に導入され、シリンダヘッド１０１の第１の冷却水流路３０を流れることにより吸気ポート２を冷却する。吸気ポート２の冷却に用いられた冷却水は、その後、シリンダブロック１５１の第４の冷却水流路１５３を流れることによりシリンダを冷却し、シリンダヘッド１０１に形成された冷却水出口から排出される。
【０１８６】
図３２に示す構成によれば、第１の冷却水流路３０を通過した冷却水をシリンダブロック１５１に流し、これをシリンダの冷却に利用することができる。
【０１８７】
《中間連絡路の構成》
図３３は、実施の形態７のエンジンの冷却システムにおける、シリンダヘッド１０１の吸気ポート２及び第１の冷却水流路３０を透視して描いた斜視図である。ただし、図３３において、図６に示す実施の形態１の第１の冷却水流路と共通する要素には、同一の符号を付している。図３３に示すように、中間連絡路１７２は、第１の冷却水流路３０の出口流路３６と、シリンダブロック合わせ面に開いた出口穴１７３とを接続している。中間連絡路１７２は、シリンダブロックの前端面とそれに最も近い吸気ポート２との間に形成されている。実施の形態７では、出口流路３６の先端（シリンダヘッドの前端面に開口した穴）１７１は封止されている。第１の冷却水流路３０を通過した冷却水は、出口流路３６から中間連絡路１７２を通ってシリンダブロック合わせ面の出口穴１７３へ流れる。なお、出口穴１７３を冷却水入口として利用し、第１の穴３７を冷却水出口として利用することもできる。
【０１８８】
図３４は、シリンダヘッドの前端側からシリンダヘッドの内部を透明にして見たときの中間連絡路１７２とヘッドボルト１９との位置関係を示す図である。中間連絡路１７２は、ヘッドボルト１９に対してシリンダヘッドの中央側の位置に、出口穴１７３から出口流路３６へ向けて形成されている。中間連絡路１７２の形成はドリル加工によって行っても良い。
【０１８９】
《中間連絡路の変形例》
図３５は、中間連絡路の変形例の構成を示す図である。ただし、図３５において、図６に示す実施の形態１の第１の冷却水流路と共通する要素には、同一の符号を付している。この変形例は、出口流路３６から延びる中間連絡路１７４と、第２の連結路３３から延びる中間連絡路１７６とを備える。中間連絡路１７４は、シリンダブロックの前端面とそれに最も近い吸気ポート２との間に形成され、出口流路３６をシリンダブロック合わせ面に開いた出口穴１７５に接続する。中間連絡路１７６は、隣り合う２つの吸気ポート２の間に形成され、第２の連結路３３をシリンダブロック合わせ面に開いた出口穴１７７に接続する。シリンダブロックには、これらの中間連絡路１７４，１７６に対応して冷却水流路が形成されている。なお、出口穴１７５を冷却水入口として利用し、第１の穴３７を冷却水出口として利用することもできる。
【０１９０】
《第１の循環システムの変形例》
図３６は、第１の循環システムの変形例を示す図である。この変形例では、第１の循環システム１４１は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第１の冷却水流路３０と中間連絡路１７２とを含む。シリンダヘッド１０１には、第１の循環システム１４１の冷却水導入管１２１が接続される冷却水入口が形成される。一方、冷却水排出管１２２が接続される冷却水出口は、シリンダブロック１５１に形成される。シリンダブロック１５１の内部には、中間連絡路１７２を冷却水出口に連通させる出口連絡路１５４が形成されている。中間連絡路１７２と出口連絡路１５４とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面に形成された開口部を介して接続されている。
【０１９１】
第１の循環システム１４１を循環する冷却水は、シリンダヘッド１０１に形成された冷却水入口に導入され、シリンダヘッド１０１の第１の冷却水流路３０を流れることにより吸気ポート２を冷却する。吸気ポート２の冷却に用いられた冷却水は、その後、中間連絡路１７２を通ってシリンダブロック１５１に流れ、シリンダブロック１５１に形成された冷却水出口から排出される。第１の冷却水流路３０を通過した冷却水をシリンダの冷却に利用しない場合には、この変形例のような構成をとることができる。
【０１９２】
実施の形態８．
次に、本発明の実施の形態８について図を用いて説明する。実施の形態８は、エンジンの冷却システムの構成に特徴がある。実施の形態８のエンジン冷却システムは、実施の形態１−６の何れのシリンダヘッドとも組み合わせることができる。ただし、ここでは、実施の形態１のシリンダヘッドと組み合わせた例について説明する。
【０１９３】
＜実施の形態８のエンジン冷却システムの説明＞
図３７を参照して、本発明の実施の形態８のエンジンの冷却システムの構成について説明する。ただし、図３７において、図１に示す実施の形態１のエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【０１９４】
実施の形態８のエンジン冷却システムは、２系統の循環システム１４２，１６０を備える。第２の循環システム１６０の構成は実施の形態１のものと同一であり、第１の循環システム１４２の構成が実施の形態１のものと異なっている。以下、実施の形態８の第１の循環システム１４２の構成について説明する。
【０１９５】
《第１の循環システムの構成》
第１の循環システム１４２は、第２の循環システム１６０とは独立した閉ループであり、ラジエータ１２４とウォータポンプ１２３とを備える。第１の循環システム１４２の冷却水導入管１２１が接続される冷却水入口は、シリンダブロック１５１に形成される。シリンダヘッド１０１には、冷却水排出管１２２が接続される冷却水出口が形成される。シリンダブロック１５１の冷却水入口は冷却水導入管１２１によってラジエータ１２４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド１０１の冷却水出口は冷却水排出管１２２によってラジエータ１２４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１２１にはウォータポンプ１２３が設けられている。また、第１の循環システム１４２には、図示しない水温センサや水温調整のためのサーモスタットが備えられる場合がある。
【０１９６】
第１の循環システム１４２は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第１の冷却水流路３０を含む。第１の冷却水流路３０は、冷却水出口に連通している。シリンダブロック１５１の内部には、冷却水入口をシリンダヘッド１０１に接続するための入口連絡路１５５が形成されている。シリンダヘッド１０１の内部には、第１の冷却水流路３０を入口連絡路１５５に連通させる中間連絡路１８２が形成されている。入口連絡路１５５と中間連絡路１８２とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面に形成された開口部を介して接続されている。
【０１９７】
第１の循環システム１４２を循環する冷却水は、シリンダブロック１５１に形成された冷却水入口から入口連絡路１５５を通ってシリンダヘッド１０１に流れ、中間連絡路１８２を通って第１の冷却水流路３０に導入される。冷却水は、第１の冷却水流路３０を流れることにより吸気ポート２を冷却し、シリンダヘッド１０１に形成された冷却水出口から排出される。
【０１９８】
図３７に示す構成によれば、第１の冷却水流路３０に流す冷却水をシリンダブロック１５１から導入することができる。シリンダヘッド１０１に冷却水入口を形成できない場合に図３７に示す構成は有用である。
【０１９９】
《中間連絡路の構成》
図３８は、実施の形態８のエンジンの冷却システムにおける、シリンダヘッド１０１の吸気ポート２及び第１の冷却水流路３０を透視して描いた斜視図である。ただし、図３８において、図６に示す実施の形態１の第１の冷却水流路と共通する要素には、同一の符号を付している。図３８に示すように、中間連絡路１８２は、第１の冷却水流路３０の入口流路３５と、シリンダブロック合わせ面に開いた入口穴１８３とを接続している。中間連絡路１８２は、シリンダブロックの後端面とそれに最も近い吸気ポート２との間に形成されている。実施の形態８では、入口流路３５の先端（シリンダヘッドの後端面に開口した穴）１８１は封止されている。吸気ポート２を冷却するための冷却水は、シリンダブロック合わせ面の入口穴１８３から中間連絡路１８２を通って第１の冷却水流路３０に導入される。なお、第２の穴３８を冷却水入口として利用し、入口穴１８３を冷却水出口として利用することもできる。
【０２００】
実施の形態９．
次に、本発明の実施の形態９について図を用いて説明する。実施の形態９は、エンジンの冷却システムの構成に特徴がある。実施の形態９のエンジン冷却システムは、実施の形態１−６の何れのシリンダヘッドとも組み合わせることができる。ただし、ここでは、実施の形態１のシリンダヘッドと組み合わせた例について説明する。
【０２０１】
＜実施の形態９のエンジン冷却システムの説明＞
図３９を参照して、本発明の実施の形態９のエンジンの冷却システムの構成について説明する。ただし、図３９において、図１に示す実施の形態１のエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【０２０２】
《循環システムの構成》
実施の形態９のエンジン冷却システムは、１系統の循環システム１４３を備える。循環システム１４３は、ラジエータ１２４とウォータポンプ１２３とを備える。シリンダヘッド１０１には、循環システム１４３の冷却水導入管１２１が接続される冷却水入口と、冷却水排出管１２２が接続される冷却水出口とが形成される。冷却水入口は冷却水導入管１２１によってラジエータ１２４の冷却水出口に接続され、冷却水出口は冷却水排出管１２２によってラジエータ１２４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１２１にはウォータポンプ１２３が設けられている。また、循環システム１４３には、図示しない水温センサや水温調整のためのサーモスタットが備えられる場合がある。
【０２０３】
循環システム１４３は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第１の冷却水流路３０及び第２の冷却水流路２０と、シリンダブロック１５１の内部に形成された第３の冷却水流路１５２とを含む。第１の冷却水流路３０は、冷却水入口に連通している。シリンダヘッド１０１の内部には、第１の冷却水流路３０を第３の冷却水流路１５２に連通させる中間連絡路１７２が形成されている。中間連絡路１７２と第３の冷却水流路１５２とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面に形成された開口部を介して接続されている。シリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２とシリンダヘッド１０１の第２の冷却水流路２０とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面の複数箇所に形成された開口部を介して連通している。第２の冷却水流路２０は、冷却水出口に連通している。
【０２０４】
循環システム１４３を循環する冷却水は、シリンダヘッド１０１に形成された冷却水入口に導入され、シリンダヘッド１０１の第１の冷却水流路３０を流れることにより吸気ポート２をその上面側から冷却する。吸気ポート２の冷却に用いられた冷却水は、その後、シリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２を流れることによりシリンダを冷却する。シリンダの冷却に用いられた冷却水は、再びシリンダヘッド１０１に戻り、シリンダヘッド１０１の第２の冷却水流路２０を流れることにより排気ポートや吸気ポート２の下面を冷却し、シリンダヘッド１０１に形成された冷却水出口から排出される。
【０２０５】
図３９に示す構成によれば、１系統の循環システム１４３によってシリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１の要冷却箇所を冷却しつつ、第１の冷却水流路３０を流れる冷却水の温度を第２の冷却水流路２０を流れる冷却水の温度よりも低くすることを実現することができる。
【０２０６】
実施の形態１０．
次に、本発明の実施の形態１０について図を用いて説明する。実施の形態１０は、エンジンの冷却システムの構成に特徴がある。実施の形態１０のエンジン冷却システムは、実施の形態１−６の何れのシリンダヘッドとも組み合わせることができる。ただし、ここでは、実施の形態１のシリンダヘッドと組み合わせた例について説明する。
【０２０７】
＜実施の形態１０のエンジン冷却システムの説明＞
図４０を参照して、本発明の実施の形態１０のエンジンの冷却システムの構成について説明する。ただし、図４０において、図１に示す実施の形態１のエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【０２０８】
《循環システムの構成》
実施の形態１０のエンジン冷却システムは、１系統の循環システム１４４を備える。循環システム１４４は、ラジエータ１２４とウォータポンプ１２３とを備える。シリンダヘッド１０１には、循環システム１４４の冷却水導入管１２１が接続される冷却水入口が形成される。冷却水排出管１２２が接続される冷却水出口は、シリンダブロック１５１に形成される。冷却水入口は冷却水導入管１２１によってラジエータ１２４の冷却水出口に接続され、冷却水出口は冷却水排出管１２２によってラジエータ１２４の冷却水入口に接続されている。冷却水導入管１２１にはウォータポンプ１２３が設けられている。また、循環システム１４４には、図示しない水温センサや水温調整のためのサーモスタットが備えられる場合がある。
【０２０９】
循環システム１４４は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第１の冷却水流路３０及び第２の冷却水流路２０と、シリンダブロック１５１の内部に形成された第３の冷却水流路１５２とを含む。第１の冷却水流路３０は、冷却水入口に連通している。第１の冷却水流路３０は、シリンダヘッド１０１の内部において第２の冷却水流路２０に連通している。第２の冷却水流路２０とシリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面の複数箇所に形成された開口部を介して連通している。第３の冷却水流路１５２は、冷却水出口に連通している。
【０２１０】
循環システム１４４を循環する冷却水は、シリンダヘッド１０１に形成された冷却水入口に導入され、シリンダヘッド１０１の第１の冷却水流路３０を流れることにより吸気ポート２をその上面側から冷却する。吸気ポート２の冷却に用いられた冷却水は、第１の冷却水流路３０から第２の冷却水流路２０へ移り、第２の冷却水流路２０を流れることにより排気ポートや吸気ポート２の下面を冷却する。シリンダヘッド１０１内を流れた冷却水は、その後、シリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２を流れることによりシリンダを冷却し、シリンダブロック１５１に形成された冷却水出口から排出される。
【０２１１】
図４０に示す構成によれば、１系統の循環システム１４４によってシリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１の要冷却箇所を冷却しつつ、第１の冷却水流路３０を流れる冷却水の温度を第２の冷却水流路２０を流れる冷却水の温度よりも低くすることを実現することができる。
【０２１２】
実施の形態１１．
次に、本発明の実施の形態１１について図を用いて説明する。実施の形態１１は、エンジンの冷却システムの構成に特徴がある。実施の形態１１のエンジン冷却システムは、実施の形態１−６の何れのシリンダヘッドとも組み合わせることができる。ただし、ここでは、実施の形態１のシリンダヘッドと組み合わせた例について説明する。
【０２１３】
＜実施の形態１１のエンジン冷却システムの説明＞
図４１を参照して、本発明の実施の形態１１のエンジンの冷却システムの構成について説明する。ただし、図４１において、図１に示す実施の形態１のエンジン冷却システムと共通する要素には、同一の符号を付している。また、その共通する要素についての重複する説明は省略するか、或いは簡略化する。
【０２１４】
《循環システムの構成》
実施の形態１１のエンジン冷却システムは、２系統の循環システム１４５，１６６を備える。２系統の循環システム１４５，１６６はともに閉ループを構成しているが、それらは完全に独立ではなく、１つのラジエータ１２４を共有している。冷却水を循環させるウォータポンプ１２３，１６３は、２系統の循環システム１４５，１６６のそれぞれに設けられている。ラジエータ１２４で冷却された冷却水は、各循環システム１４５，１６６に分配され、各循環システム１４５，１６６を循環した冷却水は、再びラジエータ１２４に集められて冷却される。
【０２１５】
第１の循環システム１４５は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第１の冷却水流路３０を含む。シリンダヘッド１０１には第１の冷却水流路３０に連通する冷却水入口と冷却水出口とが形成されている。シリンダヘッド１０１の冷却水入口は冷却水導入管１２１によってラジエータ１２４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド１０１の冷却水出口は冷却水排出管１２２によってラジエータ１２４の冷却水入口に接続されている。また、冷却水排出管１２２と冷却水導入管１２１とは、ラジエータ１２４をバイパスするバイパス管１２７によって接続されている。冷却水導入管１２１とバイパス管１２７との合流部分には、サーモスタット１２８が設けられている。ウォータポンプ１２３は、冷却水導入管１２１におけるサーモスタット１２８の下流に設けられている。
【０２１６】
第１の循環システム１４５では、シリンダヘッド１０１を通過して温まった冷却水と、ラジエータ１２４で冷却された冷却水とがサーモスタット１２８で混合される。そして、サーモスタット１２８で調温された冷却水がシリンダヘッド１０１に形成された第１の冷却水流路３０に供給される。
【０２１７】
第２の循環システム１６６は、シリンダヘッド１０１の内部に形成された第２の冷却水流路２０と、シリンダブロック１５１の内部に形成された第３の冷却水流路１５２とを含む。シリンダヘッド１０１の第２の冷却水流路２０とシリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２とは、シリンダヘッド１０１とシリンダブロック１５１との合わせ面に形成された開口部を介して接続されている。シリンダブロック１５１には第３の冷却水流路１５２につながる冷却水入口が形成され、シリンダヘッド１０１には第２の冷却水流路２０に連通する冷却水出口が形成されている。シリンダブロック１５１の冷却水入口は冷却水導入管１６１によってラジエータ１２４の冷却水出口に接続され、シリンダヘッド１０１の冷却水出口は冷却水排出管１６２によってラジエータ１２４の冷却水入口に接続されている。また、冷却水排出管１６２と冷却水導入管１６１とは、ラジエータ１２４をバイパスするバイパス管１６７によって接続されている。冷却水導入管１６１とバイパス管１６７との合流部分には、サーモスタット１６８が設けられている。サーモスタット１６８の設定温度は、第１の循環システム１４５のサーモスタット１２８の設定温度よりも高い温度に設定されている。ウォータポンプ１６３は、冷却水導入管１６１におけるサーモスタット１６８の下流に設けられている。
【０２１８】
第２の循環システム１４５では、シリンダブロック１５１及びシリンダヘッド１０１を通過して温まった冷却水と、ラジエータ１２４で冷却された冷却水とがサーモスタット１６８で混合される。そして、サーモスタット１６８で調温された冷却水がウォータポンプ１６３を経由してシリンダブロック１５１の第３の冷却水流路１５２に供給され、第３の冷却水流路１５２を通過した冷却水がシリンダヘッド１０１に形成された第２の冷却水流路２０に供給される。
【０２１９】
図４１に示す構成によれば、サーモスタット１２８，１６８の温度設定によって、第１の冷却水流路３０を流れる冷却水の温度と第２の冷却水流路２０を流れる冷却水の温度との間に明確な温度差を設けることができる。なお、第１の循環システム１４５のバイパス管１２７及びサーモスタット１２８は必ずしも必要ではない。
【０２２０】
その他実施の形態．
実施の形態１ではシリンダヘッドの前端面と後端面に冷却水入口及び冷却水出口を設けている。しかし、シリンダヘッドの前端面や後端面に冷却水入口を設けることができない場合、シリンダヘッドの側面に冷却水入口を設けてもよい。具体的には、第１の冷却水流路を砂中子によって形作る際にできた砂抜き穴は封止し、第１の冷却水流路に通じる連絡路をシリンダヘッドの側面からドリル加工によって開ければよい。冷却水出口についても同様である。
【符号の説明】
【０２２１】
Ｌ１，Ｌ１１  燃焼室の中心軸
Ｌ２  吸気ポートの中心軌道
Ｌ３，Ｌ１３  吸気バルブ挿入孔の中心軸
Ｓ１，Ｓ１１  シリンダヘッド長手方向中心平面
Ｓ２，Ｓ１２  吸気ポート中心軌道面
Ｓ３，Ｓ１３  吸気バルブ挿入孔中心軸面
１ａ  シリンダブロック合わせ面
２，８２  吸気ポート
２ａ  吸気ポート上面
２ｂ  吸気ポート下面
２Ｌ，２Ｒ  分岐ポート
３，８３  排気ポート
４，８４  燃焼室
７，８８  吸気バルブ挿入孔
９  バルブガイド
１１  吸気バルブ
１２  点火プラグ挿入孔
１３，１４，１５，１６  ヘッドボルト挿入孔
１７  ポートインジェクタ挿入孔
１８  筒内直噴インジェクタ挿入孔
１９  ヘッドボルト
２０  第２の冷却水流路
３０，４０，５０，６０，７１，７２，９１，９２  第１の冷却水流路
３１  内側流路
３２  外側流路
３３  第２の連結路
３４  第１の連結路
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６  シリンダヘッド
１２０，１４０，１４１，１４２，１４５  第１の循環システム
１２３，１６３  ウォータポンプ
１２４，１６４  ラジエータ
１２７，１６７  バイパス管
１２８，１６８  サーモスタット
１３１  ターボコンプレッサ
１３２  インタークーラ
１３５  インバータ
１４３，１４４  循環システム
１５１  シリンダブロック
１５２  第３の冷却水流路
１５３  第４の冷却水流路
１６０，１６６  第２の循環システム
１７２，１８２  中間連絡路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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