(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吸気ポートと、
前記複数の吸気ポートのそれぞれに独立して設けられ、前記複数の吸気ポートのそれぞれの壁面の少なくとも一部を覆う複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットと、
前記複数の吸気ポートの中心軌道を含む中心軌道面に対して前記シリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面の側と反対側に設けられ、前記シリンダヘッドの長手方向に延びる冷却水供給用主流路と、
前記冷却水供給用主流路と前記複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットのそれぞれとを接続する複数の冷却水供給用支流路と、
を備え、
前記吸気ポートは、共通の燃焼室につながる第１分岐ポートと第２分岐ポートとを含み、
前記吸気ポート冷却用ウォータジャケットは、前記中心軌道に垂直な断面のうち少なくとも１つの断面において、前記第１分岐ポートの壁面のうち前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側となる壁面を覆う第１ウォータジャケットと、前記第２分岐ポートの壁面のうち前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側と反対側となる壁面を覆う第２ウォータジャケットと、を含み、
前記第１ウォータジャケットと前記第２ウォータジャケットとは、前記第１分岐ポートと前記第２分岐ポートとの間の領域で一体的につながっていることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
前記冷却水供給用支流路は、前記第１ウォータジャケットの、前記第１分岐ポートの前記第２分岐ポートとは反対側の側面を覆う部分に接続され、
前記第２ウォータジャケットの、前記第２分岐ポートの前記第１分岐ポートとは反対側の側面を覆う部分に、冷却水排出用流路が接続さ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】
前記第１ウォータジャケットの鉛直方向頂部と前記冷却水供給用主流路とを接続する補助流路をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
前記第２ウォータジャケットの鉛直方向頂部と前記冷却水供給用主流路とを接続する補助流路をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記補助流路は、前記冷却水供給用支流路よりも流路断面積が小さい流路であることを特徴とする請求項３又は４に記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
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吸気ポートと、
前記複数の吸気ポートのそれぞれに独立して設けられ、前記複数の吸気ポートのそれぞれの壁面の少なくとも一部を覆う複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットと、
前記複数の吸気ポートの中心軌道を含む中心軌道面に対して前記シリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面の側と反対側に設けられ、前記シリンダヘッドの長手方向に延びる冷却水供給用主流路と、
前記冷却水供給用主流路と前記複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットのそれぞれとを接続する複数の冷却水供給用支流路と、を備え、
前記吸気ポート冷却用ウォータジャケットは、前記中心軌道に垂直な断面のうち少なくとも１つの断面において、
前記吸気ポートの壁面のうち前記中心軌道面と交わる一方の第１位置を覆う第１側面ウォータジャケットと、
前記第１側面ウォータジャケットとは別体として構成され、前記吸気ポートの壁面のうち前記中心軌道面と交わる他方の第２位置を覆う第２側面ウォータジャケットと、
を含むことを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項７】
前記冷却水供給用支流路は、前記第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケットの、前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側とは反対側にそれぞれ接続され、
前記第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケットの、前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側には、冷却水排出用流路がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項６に記載のシリンダヘッド。
【請求項８】
前記第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケットのそれぞれの鉛直方向頂部と、前記冷却水供給用主流路とをそれぞれ接続する補助流路をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のシリンダヘッド。
【請求項９】
前記補助流路は、前記冷却水供給用支流路よりも流路断面積が小さい流路であることを特徴とする請求項８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】
内燃機関では、吸気受熱を効果的に抑制するために、より低温の冷却水を用いて吸気ポートの壁面を広い範囲で冷却することが求められる。また、多気筒内燃機関では、気筒間で吸気の受熱量にバラつきが生じると、燃焼バラつきによるエミッションの悪化やドライバビリティの悪化を招くおそれがある。このため、吸気ポート内の空気を冷却する構造は、冷却効果の気筒間バラつきが生じない構成であることが望ましい。
【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は冷却水導入部から吸気ポートの下側に広がっている。このため、冷却水が吸気ポートの上側へと流れる前に、高温となる燃焼室上面からの受熱によって水温が上昇してしまい、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る可能性がある。
【０００７】
また、特許文献１に開示された吸気ポート冷却水通路は、複数気筒の吸気ポートの周囲を一体的に覆う冷却水通路として構成されている。このため、冷却水導入部から導入された冷却水は、シリンダヘッドの長手方向の端部の冷却水導出部に向かって、受熱を行いながら気筒間の隔たりなく流通する。このような構成では、吸気ポートの周囲を流通する冷却水の温度に気筒間のバラつきが生じるため、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る気筒が発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、各気筒の吸気ポートを流れる空気を、気筒間差を生じさせることなく効率的に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】
【０００９】
第１の発明は、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吸気ポートと、
前記複数の吸気ポートのそれぞれに独立して設けられ、前記複数の吸気ポートのそれぞれの壁面の少なくとも一部を覆う複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットと、
前記複数の吸気ポートの中心軌道を含む中心軌道面に対して前記シリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面の側と反対側に設けられ、前記シリンダヘッドの長手方向に延びる冷却水供給用主流路と、
前記冷却水供給用主流路と前記複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットのそれぞれとを接続する複数の冷却水供給用支流路と、
を備え、
前記吸気ポートは、共通の燃焼室につながる第１分岐ポートと第２分岐ポートとを含み、
前記吸気ポート冷却用ウォータジャケットは、前記中心軌道に垂直な断面のうち少なくとも１つの断面において、前記第１分岐ポートの壁面のうち前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側となる壁面を覆う第１ウォータジャケットと、前記第２分岐ポートの壁面のうち前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側と反対側となる壁面を覆う第２ウォータジャケットと、を含み、
前記第１ウォータジャケットと前記第２ウォータジャケットとは、前記第１分岐ポートと前記第２分岐ポートとの間の領域で一体的につながっていることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記冷却水供給用支流路は、前記第１ウォータジャケットの、前記第１分岐ポートの前記第２分岐ポートとは反対側の側面を覆う部分に接続され、
前記第２ウォータジャケットの、前記第２分岐ポートの前記第１分岐ポートとは反対側の側面を覆う部分に、冷却水排出用流路が接続されていることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記第１ウォータジャケットの鉛直方向頂部と前記冷却水供給用主流路とを接続する補助流路をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記第２ウォータジャケットの鉛直方向頂部と前記冷却水供給用主流路とを接続する補助流路をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第３又は第４の発明において、
前記補助流路は、前記冷却水供給用支流路よりも流路断面積が小さい流路であることを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、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吸気ポートと、
前記複数の吸気ポートのそれぞれに独立して設けられ、前記複数の吸気ポートのそれぞれの壁面の少なくとも一部を覆う複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットと、
前記複数の吸気ポートの中心軌道を含む中心軌道面に対して前記シリンダヘッドのシリンダブロック合わせ面の側と反対側に設けられ、前記シリンダヘッドの長手方向に延びる冷却水供給用主流路と、
前記冷却水供給用主流路と前記複数の吸気ポート冷却用ウォータジャケットのそれぞれとを接続する複数の冷却水供給用支流路と、を備え、
前記吸気ポート冷却用ウォータジャケットは、前記中心軌道に垂直な断面のうち少なくとも１つの断面において、
前記吸気ポートの壁面のうち前記中心軌道面と交わる一方の第１位置を覆う第１側面ウォータジャケットと、
前記第１側面ウォータジャケットとは別体として構成され、前記吸気ポートの壁面のうち前記中心軌道面と交わる他方の第２位置を覆う第２側面ウォータジャケットと、
を含むことを特徴とする。
【００１９】
第７の発明は、第６の発明において、
前記冷却水供給用支流路は、前記第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケットの、前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側とは反対側にそれぞれ接続され、
前記第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケットの、前記中心軌道面に対して前記シリンダブロック合わせ面の側には、冷却水排出用流路がそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００２０】
第８の発明は、第７の発明において、
前記第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケットのそれぞれの鉛直方向頂部と、前記冷却水供給用主流路とをそれぞれ接続する補助流路をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
第９の発明は、第８の発明において、
前記補助流路は、前記冷却水供給用支流路よりも流路断面積が小さい流路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
第１又は第６の発明によれば、吸気ポート冷却用のウォータジャケットが複数の吸気ポートのそれぞれに独立して設けられる。各ウォータジャケットは、それぞれの吸気ポートの壁面の少なくとも一部を覆うように設けられる。また、冷却水供給用の主流路はシリンダヘッドの長手方向に延びるように設けられ、各吸気ポートのウォータジャケットと主流路とはそれぞれ冷却水供給用の支流路を介してつながれている。このため、本発明によれば、主流路から各吸気ポートのウォータジャケットへ冷却水を並列に導入することができるので、各気筒の吸気ポートを流れる空気を、気筒間差を生じさせることなく冷却することができる。また、本発明によれば、冷却水供給用の主流路が中心軌道面に対してシリンダヘッドのシリンダブロックとの合わせ面の側と反対側に設けられている。このため、高温となる燃焼室上面からの受熱によって主流路内を流れる冷却水の水温上昇を抑制することができるので、各気筒の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。
【００２６】
特に、第１の発明によれば、第１分岐ポートと第２分岐ポートの間を含む広い範囲の壁面をウォータジャケットにより一体的に覆うことができるので、各気筒の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。
【００２７】
第２の発明によれば、冷却水供給用主流路を流れる冷却水が第１ウォータジャケットの第２ウォータジャケットの側とは反対側の側面から導入される。第１ウォータジャケットに導入された冷却水は第２ウォータジャケットへと流通し、第２ウォータジャケットの第１ウォータジャケットの側とは反対側の側面から排出される。このため、本発明によれば、冷却水がウォータジャケットの内部で淀むことを抑制することができるので、ウォータジャケットによって覆われた吸気ポートの壁面の範囲を効率的に冷却することができる。
【００２８】
第３の発明によれば、第１ウォータジャケットの鉛直方向頂部と冷却水供給用主流路とが補助流路によってつながっているため、第１ウォータジャケット内に混入した空気を冷却水供給用主流路へと流すことができる。このため、本発明によれば、第１ウォータジャケット内に空気溜まりが発生することを抑制することができるので、冷却効率の低下を抑制することができる。
【００２９】
第４の発明によれば、第２ウォータジャケットの鉛直方向頂部と冷却水供給用主流路とが補助流路によってつながっているため、第２ウォータジャケット内に混入した空気を冷却水供給用主流路へと流すことができる。このため、本発明によれば、第２ウォータジャケット内に空気溜まりが発生することを抑制することができるので、冷却効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
第５の発明によれば、補助流路は冷却水供給用支流路よりも流路断面積が小さい流路として構成されている。このため、本発明によれば、冷却水供給用主流路から補助流路を介してウォータジャケットへと流通する冷却水の流れを制限することができるので、ウォータジャケット内の水流が乱れて冷却水が淀むことを有効に抑制することができる。
【００３１】
第６の発明によれば、中心軌道に垂直な断面のうち少なくとも一つの断面において、吸気ポートの壁面のうち中心軌道面と交わる位置を含む広い範囲の壁面をウォータジャケットにより覆うことができるので、各気筒の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。
【００３５】
第７の発明によれば、主流路から第１側面ウォータジャケットと第２側面ウォータジャケットへそれぞれ独立して冷却水を導入することができるので、各気筒の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。
【００３６】
第８の発明によれば、第１側面ウォータジャケット及び側面ウォータジャケットのそれぞれの鉛直方向頂部が、補助流路によってそれぞれ冷却水供給用主流路につながっている。このため、本発明によれば、第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケットに混入した空気を冷却水供給用主流路へと流すことができる。これにより、第１側面ウォータジャケット及び第２側面ウォータジャケット内に空気溜まりが発生することを抑制することができるので、冷却効率の低下を抑制することができる。
【００３７】
第９の発明によれば、補助流路は冷却水供給用支流路よりも流路断面積が小さい流路として構成されている。このため、本発明によれば、冷却水供給用主流路から補助流路を介してウォータジャケットへと流通する冷却水の流れを制限することができるので、ウォータジャケット内の水流が乱れて冷却水が淀むことを有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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２】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であって、図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１のシリンダヘッドの燃焼室の中心軸を含み長手方向に垂直な断面であって、図１のＢ−Ｂ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あって、図１のＣ−Ｃ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吸気ポート及び冷却水流路を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。
【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冷却水流路を軌道中心線に沿った方向から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のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を排気側上方から透視して描いた斜視図である。
【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冷却水流路を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。
【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吸気ポート中心軌道面を示す斜視図である。
【図１０】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１１】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１２】吸気ポートの変形例及びその吸気ポート中心軌道面を示す斜視図である。
【図１３】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１４】吸気ポートを、吸気ポートの中心軌道に垂直な面で切断した断面図である。
【図１５】変形例としての吸気ポートを、吸気ポートの中心軌道に垂直な面で切断した断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態２のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態３のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を排気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態３のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態４のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。
【図２３】本発明の実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図２４】本発明の実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。
【図２５】本発明の実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を排気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。
【図２７】本発明の実施の形態６のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図２８】本発明の実施の形態６のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。
【図２９】本発明の実施の形態６のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を排気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図３０】本発明の実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図３１】本発明の実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。
【図３２】本発明の実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を排気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図３３】本発明の実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。
【図３４】本発明の実施の形態８のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図３５】本発明の実施の形態８のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。
【図３６】本発明の実施の形態８のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を排気側上方から透視して描いた斜視図である。
【図３７】本発明の実施の形態９のシリンダヘッドの吸気ポート及び冷却水流路を排気側下方から透視して描いた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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。
【００４３】
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３気筒エンジンであるとする。また、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、シリンダブロックと、シリンダブロック上にガスケットを介して取り付けられるシリンダヘッドとを備える。冷却水の供給は、シリンダブロックとシリンダヘッドの両方に対して行われる。循環システムは独立した閉ループであり、ラジエータとウォータポンプとを備える。これらの前提は後述する実施の形態２−１０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、多気筒エンジンであれば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。また、循環システムの構成は、独立した閉ループを複数備える多系統の循環システムとして構成されていてもよい。
【００４４】
＜実施の形態１のシリンダヘッドの基本構成＞
以下、図１乃至図４を参照して、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。シリンダヘッド１０１には、３気筒分の３つの吸気ポート２が形成されている。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の構成のうち、冷却水流路の構成についてはその説明を詳細に後述する。
【００４５】
《平面図でみるシリンダヘッドの基本構成》
図１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１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、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。
【００４６】
実施の形態１のシリンダヘッド１０１は、火花点火式の直列３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、３気筒分の３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。
【００４７】
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、シリンダヘッド１０１の長手方向に並んで配置された２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒを含んでいる。分岐ポート２Ｌ，２Ｒは各燃焼室から延びていて、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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４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、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との間にヘッドボルト挿入孔１３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、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との間にヘッドボルト挿入孔１４が形成されている。
【００５０】
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１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１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１のＣ−Ｃ断面）である。
【００５１】
《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２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１のＡ−Ａ断面）を示す断面図である。図２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。
【００５２】
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、図示しない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。上述したように、吸気ポート２は、長手方向に並んで配置された２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒを含み、各分岐ポートが燃焼室４に形成された吸気口にそれぞれつながっている。図２には、長手方向においてエンジン後端側の分岐ポート２Ｒ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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、図示しない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６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。
【００５５】
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。
【００５６】
《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３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１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。
【００５７】
吸気ポート２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３に示す断面には含まれていない。また、図３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。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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
《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４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１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４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。
【００６１】
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。
【００６２】
＜実施の形態１のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《基準面および基準点の定義》
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および基準点についてここで定義する。なお、ここで定義された基準面及び基準点は後述する実施の形態２−１０にも適用される。
【００６３】
１．シリンダブロック合わせ面（第１の基準面）
図２、図３、及び図４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。
【００６４】
２．吸気ポート中心軌道面（第２の基準面）
図２、図３、及び図４には、符号Ｓ１を付した仮想線が描かれている。この仮想線は、第２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９乃至図１３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。
【００６５】
図１０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１０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。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。
【００６６】
図９は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及び吸気ポート中心軌道面Ｓ１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Ｓ１との位置関係とが図９に表されている。図９からは、吸気ポート２が２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒによって構成されていることがわかる。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Ｓ１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Ｓ１に対してシリンダブロック合わせ面１ａの側となる壁面２ｂを吸気ポート２の下面と称し、吸気ポート中心軌道面Ｓ１に対してシリンダブロック合わせ面１ａと反対の側となる壁面２ａを吸気ポート２の上面と称する。
【００６７】
図１１は、吸気ポート２の変形例及び吸気ポート中心軌道面Ｓ１を示す斜視図である。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が途中で２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒに分岐した形状を有している。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Ｓ１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。
【００６８】
図１３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。
【００６９】
図１２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Ｓ１を示す斜視図である。図１２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Ｓ１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Ｓ１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。このことは、シリンダヘッド１０１の右側面の開口に独立して開口した２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒを含む吸気ポート２の場合にも適用される。
【００７０】
３．吸気ポートの基準点
図１０及び図１３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、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面を表わしている。図１４は、吸気ポート２を、吸気ポート２の中心軌道に垂直な面Ｓ２で切断した断面図である。この図に示す吸気ポート２は、図９に示すように分岐ポート２Ｒ，２Ｌを含んでいる。分岐ポート２Ｒの壁面と中心軌道面Ｓ１とが交わる点のうち、シリンダヘッド１０１の後端側に位置する一方の点が基準点Ｐ１と表され、シリンダヘッド１０１の前端側に位置する他方の点が基準点Ｐ２と表される。また、分岐ポート２Ｌの壁面と中心軌道面Ｓ１とが交わる点のうち、シリンダヘッド１０１の後端側に位置する点が基準点Ｐ１と表され、シリンダヘッド１０１の前端側に位置する点が基準点Ｐ２と表される。
【００７１】
図１５は、変形例としての吸気ポート２を、吸気ポート２の中心軌道に垂直な面Ｓ２で切断した断面図である。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。この変形例の吸気ポート２は、図１１又は図１２に示すように吸気ポート２が途中で２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒに分岐した形状を有している。吸気ポート２の壁面と中心軌道面Ｓ１とが交わる点のうち、シリンダヘッド１０１の後端側に位置する一方の点が基準点Ｐ１と表され、シリンダヘッド１０１の前端側に位置する他方の点が基準点Ｐ２と表される。
【００７２】
《透視図でみる冷却水流路の形状》
実施の形態１のシリンダヘッドが有する冷却水流路の形状について図５乃至図８を用いて説明する。図５は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路２０を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。図６は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路２０を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。図７は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路２０を排気側上方から透視して描いた斜視図である。さらに、図８は、実施の形態１のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路２０を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。図５乃至図８には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路２０の形状と、冷却水流路２０と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【００７３】
冷却水流路２０は、シリンダヘッド内において吸気ポート２の周囲に設けられている。吸気ポート２は、シリンダヘッド１０１の右側面の開口に独立して開口した２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒを含むものである。冷却水流路２０の主流路２１は、吸気ポート２の列の上部に、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。
【００７４】
冷却水流路２０は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図５において、点線で囲まれた部分の構造が冷却水流路２０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２を構成する一対の分岐ポート２Ｌ，２Ｒの周囲に配されたウォータジャケットを含む。ウォータジャケットは、主として分岐ポート２Ｒの入口近傍（シリンダヘッド側面側）の壁面を覆う第１ウォータジャケット２２と、主として分岐ポート２Ｌの入口近傍（シリンダヘッド側面側）の壁面を覆う第２ウォータジャケット２３とからなる。
【００７５】
第１ウォータジャケット２２は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、分岐ポート２Ｒの壁面のうち上面２ａの長手方向中央部近傍から基準点Ｐ１を通り基準点Ｐ２までの範囲を一体的に覆うように構成されている。また、第２ウォータジャケット２３は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、分岐ポート２Ｌの壁面のうち基準点Ｐ１から上面２ａ及び基準点Ｐ２を通り下面２ｂの長手方向中央部近傍までの範囲を一体的に覆うように構成されている。第１ウォータジャケット２２と第２ウォータジャケット２３は、分岐ポート２Ｌと分岐ポート２Ｒの間であってポートインジェクタ取付部２ｃよりもシリンダヘッド側面側となる位置において一体につながっている。
【００７６】
なお、シリンダヘッド１０１における吸気ポート２の周囲には、ポートインジェクタ取付部２ｃ、吸気バルブ挿入部２ｄ、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８等の空間が形成されている。このため、ウォータジャケットは、吸気ポート２の入口近傍の領域において上記の範囲を完全に覆うことはできない。そこで、ウォータジャケットは、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を可能な限り広く覆う形状とされる。このように構成されたウォータジャケットによれば、吸気ポート２内を流れる空気を効率よく冷却することが可能となる。なお、冷却水流路とポートインジェクタ取付部２ｃ、吸気バルブ挿入部２ｄ、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８等の空間との位置関係については、図２乃至図５を用いて詳細を後述する。
【００７７】
各分岐ポート２Ｒの上面２ａを覆う第１ウォータジャケット２２の領域のうち、上側且つシリンダヘッド中央側の端部近傍の領域は、支流路２４を介して主流路２１につながっている。また、各分岐ポート２Ｌの下面２ｂを覆う第２ウォータジャケット２３の領域のうち、下側且つシリンダヘッド中央側の端部近傍の領域は、連結路２５（図５乃至図８には図示せず）を介してシリンダブロック合わせ面１ａに開口している。主流路２１の一端はシリンダヘッドの後端面１ｄに開口し、また他端はシリンダヘッドの内部で閉塞している。主流路２１の開口部には、循環システムの冷却水導入側の流路が接続され、シリンダブロック合わせ面１ａに設けられた連結路２５の開口はシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に設けられた冷却水流路入口に連通している。
【００７８】
このような構成によれば、主流路２１にはラジエータで冷却された冷却水が導入される。主流路２１内に導入された冷却水は、支流路２４を介して各吸気ポート２のウォータジャケットへとそれぞれ並列に導かれる。各吸気ポート２のウォータジャケットでは、第１ウォータジャケット２２の上側から導かれた冷却水が、第１ウォータジャケット２２及び第２ウォータジャケット２３の内部を順に流通し、第２ウォータジャケット２３の下側の端部からシリンダブロックの冷却水流路へと流通する。
【００７９】
ウォータジャケットには、主流路２１へと連通する補助流路２６が設けられている。補助流路２６は空気抜きとしての用途を兼ねた流路であり、第１ウォータジャケット２２および第２ウォータジャケット２３の鉛直方向頂部から主流路２１へ向かってそれぞれ設けられている。なお、補助流路２６は、支流路２４よりも流路断面積が小さい流路として構成されている。
【００８０】
図５乃至図８に示す上記の構成によれば、各吸気ポート２のウォータジャケットが独立して構成されているため、各吸気ポート２の周囲を流通して受熱した冷却水が他の吸気ポート２の周囲に流通することがない。このため、各吸気ポート２の周囲を等しく冷却することができるので、吸気ポート間での吸気温のバラつきを抑えることが可能となる。
【００８１】
次に、シリンダヘッドの冷却水流路の構成、特に、冷却水流路と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。
【００８２】
《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２には、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における冷却水流路の断面形状が描かれている。また、図２には、冷却水流路とシリンダヘッド１０１の構成要素との位置関係が示されている。
【００８３】
図２に示す断面において、吸気ポート２の入口近傍の領域には、吸気ポート２の上面２ａ及び下面２ｂに沿って第１ウォータジャケット２２が配置されている。また、吸気側動弁機構室５に隣接しシリンダヘッド側面側近傍となる領域には、冷却水流路２０の主流路２１が配置されている。また、支流路２４は、主流路２１から吸気側動弁機構室５に沿って第１ウォータジャケット２２へとつながるように配置されている。さらに、補助流路２６は、支流路２４よりも流路断面が小さい流路として構成され、第１ウォータジャケット２２の鉛直方向頂部から主流路２１へとつながるように配置されている。
【００８４】
図２に示す上記の構成によれば、主流路２１は、吸気ポート２の列の上部に配置されているため、シリンダブロック合わせ面１ａから主流路２１内の冷却水への受熱が抑制される。このため、主流路２１から各吸気ポート２のウォータジャケットへ低温の冷却水を導入することができる。
【００８５】
また、図２に示す上記の構成によれば、支流路２４は、冷却水が第１ウォータジャケット２２へ導入される際の流路抵抗を減らすために、第１ウォータジャケット２２に対して鋭角でつながるように構成されている。このため、第１ウォータジャケット２２の支流路２４への連通部よりも鉛直上方の領域には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おそれがある。この点、補助流路２６は、第１ウォータジャケット２２の鉛直方向頂部に連通しているため、補助流路２６を介して第１ウォータジャケット２２内の空気を主流路２１へと逃がすことができる。また、図５乃至図８に示す第２ウォータジャケット２３に設けられた補助流路２６についても同様に、補助流路２６を介して第２ウォータジャケット２３内の空気を主流路２１へと逃がすことができる。
【００８６】
なお、補助流路２６の流路断面積が支流路２４と同等とされると、複数の位置からウォータジャケットへ冷却水が導入されることにより、冷却水がウォータジャケット内を効率よく流通せずに滞留するおそれがある。この点、補助流路２６は支流路２４よりも流路断面が小さい流路として構成されているため、補助流路２６からの冷却水の導入を抑制してウォータジャケット内に冷却水を効率よく流通させることができる。
【００８７】
《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３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冷却水流路の断面形状が描かれている。また、図３には、冷却水流路とシリンダヘッド１０１の構成要素との位置関係が示されている。
【００８８】
図３に示す断面において、吸気ポート２の入口近傍には、第１ウォータジャケット２２及び第２ウォータジャケット２３が一体的に配置されている。第１ウォータジャケット２２は、中心軌道面Ｓ１の下側に向かって、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８に対して所定の肉厚を残した位置まで拡がっている。また、第２ウォータジャケット２３は、中心軌道面Ｓ１の上側に向かって、ポートインジェクタ取付部２ｃ及びポートインジェクタ挿入孔１７に対して所定の肉厚を残した位置まで拡がっている。また、吸気側動弁機構室５に隣接しシリンダヘッド側面側近傍となる領域には、冷却水流路２０の主流路２１が配置されている。
【００８９】
図３に示す上記の構成によれば、第１ウォータジャケット２２及び第２ウォータジャケット２３は、ポートインジェクタ取付部２ｃ、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８を避けつつ広い範囲で吸気ポート２の壁面を覆うことができる。また、図３に示す上記の構成によれば、第１ウォータジャケット２２から分岐ポート２Ｒと分岐ポート２Ｌの間を通して第２ウォータジャケット２３へつなげることができるので、分岐ポート２Ｒと分岐ポート２Ｌの周囲を効率よく覆うことが可能となる。
【００９０】
《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４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冷却水流路の断面形状が描かれている。また、図４には、冷却水流路とシリンダヘッド１０１の構成要素との位置関係が示されている。
【００９１】
図４に示す断面において、シリンダヘッド合わせ面１ａに面し、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は、ウォータジャケットとシリンダブロックの冷却水流路とを接続する冷却水流路の連結路２５の一部が位置している。また、吸気側動弁機構室５に隣接しシリンダヘッド側面側近傍となる領域には、冷却水流路２０の主流路２１が配置されている。図４に示す上記の構成によれば、ウォータジャケットを流通した冷却水を効率よくシリンダブロックの冷却水流路へと導くことができる。
【００９２】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態１の冷却水流路によれば、ポートインジェクタ及び筒内直噴インジェクタを備えるエンジンであっても、各吸気ポート２の壁面を広い範囲で冷却することができる。また、主流路２１から各吸気ポート２のウォータジャケットへ冷却水を並列に導入することができるので、吸気ポート間の吸気温のバラつきを抑制することができる。
【００９３】
ところで、上述した本発明の実施の形態１のシリンダヘッドでは、第１ウォータジャケット２２が、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、分岐ポート２Ｒの壁面のうち上面２ａの長手方向中央部近傍から基準点Ｐ１を通り基準点Ｐ２までの範囲を一体的に覆うように構成されることとした。しかしながら、第１ウォータジャケット２２によって覆われる分岐ポート２Ｒの壁面の範囲は上面２ａの長手方向中央部近傍までの範囲に限られず、少なくとも下面２ｂの範囲が覆われていればよい。同様に、第２ウォータジャケット２３よって覆われる分岐ポート２Ｌの範囲は下面２ｂの長手方向中央部近傍までの範囲に限られず、少なくとも上面２ａの範囲が覆われていればよい。
【００９４】
また、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、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形状に限定はない。すなわち、吸気ポート２は、当該吸気ポート２を構成する分岐ポート２Ｒ，２Ｌが入口側にそれぞれ独立して開口しているものであれば、その断面形状は真円でもよいし、また長円や楕円でもよい。
【００９５】
また、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、吸気ポート２の周囲に、ポートインジェクタ取付部２ｃ、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されている場合に好適な冷却水流路の構成について説明したが、これらの空間が形成されていないシリンダヘッドにおいて、実施の形態１の冷却水流路２０の構成を適用してもよい。
【００９６】
また、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、各分岐ポート２Ｒの上面２ａを覆う第１ウォータジャケット２２の領域のうち、上側且つシリンダヘッド中央側の端部に支流路２４をつなげる構成としたが、各分岐ポート２Ｒの上面２ａを覆う第１ウォータジャケット２２の領域であれば端部でなくてもよい。また、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、各分岐ポート２Ｌの下面２ｂを覆う第２ウォータジャケット２３の領域のうち、下側且つシリンダヘッド中央側の端部に連結路２５をつなげる構成としたが、各分岐ポート２Ｌの下面２ｂを覆う第２ウォータジャケット２３の領域であれば端部でなくてもよい。
【００９７】
なお、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、ウォータジャケットが第１の発明における「吸気ポート冷却用ウォータジャケット」に相当し、第２の基準面Ｓ１が第１の発明における「中心軌道面」に相当し、主流路２１が第１の発明における「冷却水供給用主流路」に相当し、支流路２４が第１の発明における「冷却水供給用支流路」に相当している。また、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、分岐ポート２Ｒが第１の発明における「第１分岐ポート」に相当し、分岐ポート２Ｌが第１の発明における「第２分岐ポート」に相当している。また、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、連結路２５が第２の発明における「冷却水排出用流路」に相当している。さらに、上述した実施の形態１のシリンダヘッドでは、補助流路２６が第３又は第４の発明における「補助流路」に相当している。
【００９８】
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、吸気ポートの形状を除き、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。実施の形態２の吸気ポート２は、例えば図１１又は図１２に示すように、単一の開口を有する吸気ポートが途中で２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒに分岐する構成のものである。吸気ポート２は、２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒへと分岐する位置よりもシリンダヘッド側面側において、中心軌道に垂直に切断したときの断面形状がシリンダヘッドの長手方向に沿って延びた長丸形状に構成されているものとする。但し、吸気ポート２の当該断面形状はこれに限らず、真円や楕円等の他の形状に構成されていてもよい。
【００９９】
実施の形態２のシリンダヘッドの他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。以下、実施の形態２のシリンダヘッドの冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。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。
【０１００】
＜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冷却水流路の形状について図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は、実施の形態２のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路３０を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。図１７は、実施の形態２のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路３０を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。図１６及び図１７には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路３０の形状と、冷却水流路３０と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１０１】
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の周囲に設けられている。冷却水流路３０の主流路３１は、吸気ポート２の列の上部に、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。
【０１０２】
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１６において、点線で囲まれた部分の構造が冷却水流路３０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の周囲に配されたウォータジャケットを含む。ウォータジャケットは、吸気ポート２が分岐ポート２Ｒ，２Ｌに分岐する位置よりもシリンダヘッド側面側の壁面のうち、主として長手方向後端側の壁面を覆う第１ウォータジャケット３２と、主として長手方向前端側の壁面を覆う第２ウォータジャケット３３とからなる。第１ウォータジャケット３２は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された側面を一体的に覆うように構成されている。また、第２ウォータジャケット３３は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ２を含み主として曲面で構成された側面を一体的に覆うように構成されている。
【０１０３】
なお、各吸気ポート２の第１ウォータジャケット３２と第２ウォータジャケット３３は、ポートインジェクタ取付部２ｃ、吸気バルブ挿入部２ｄ、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８等の空間からの逃げ分の肉厚を考慮した上で、それぞれ独立して構成されている。つまり、実施の形態２のウォータジャケットは、吸気ポートの上面２ａの長手方向中央部の領域及び下面２ｂの長手方向中央部の領域において分断された形状となっている。このように構成されたウォータジャケットによれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲に、ポートインジェクタ取付部２ｃ、吸気バルブ挿入部２ｄ、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８等の空間が形成されている場合であっても、実施の形態２の冷却水流路３０のウォータジャケットは、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。
【０１０４】
各吸気ポート２の上面２ａを覆う第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の領域のうち、上側且つシリンダヘッド中央側の端部は、それぞれ支流路３４を介して主流路３１につながっている。また、各吸気ポート２の下面２ｂを覆う第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の領域のうち、下側且つシリンダヘッド中央側の端部は、連結路３５を介してシリンダブロック合わせ面１ａに開口している。主流路３１の一端はシリンダヘッドの後端面１ｄに開口し、また他端はシリンダヘッドの内部で閉塞している。主流路３１の開口部には、循環システムの冷却水導入側の流路が接続され、シリンダブロック合わせ面１ａに開口する連結路３５はシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に設けられた冷却水流路入口に連通している。このような構成によれば、主流路３１にはラジエータで冷却された冷却水が導入される。主流路３１内に導入された冷却水は、支流路３４を介して各吸気ポート２のウォータジャケットへとそれぞれ並列に導かれる。各吸気ポート２のウォータジャケットでは、別々の支流路３４を介して第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３のそれぞれに冷却水が導かれる。導入された冷却水は、第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の内部をそれぞれ流通し、第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の下側のそれぞれの端部から別々の連結路３５を介してシリンダブロックの冷却水流路へと流通する。
【０１０５】
ウォータジャケットには、主流路３１へと連通する補助流路３６が設けられている。補助流路３６は空気抜きとしての用途を兼ねた流路であり、第１ウォータジャケット３２および第２ウォータジャケット３３の鉛直方向頂部から主流路３１へ向かってそれぞれ設けられている。なお、補助流路３６は、支流路３４よりも流路断面積が小さい流路として構成されている。
【０１０６】
図１６及び図１７に示す上記の構成によれば、各吸気ポート２のウォータジャケットが独立して構成されているため、各吸気ポート２の周囲を流通して受熱した冷却水が他の吸気ポート２の周囲に流通することがない。このため、各吸気ポート２の周囲を等しく冷却することができるので、吸気ポート間での吸気温のバラつきを抑えることが可能となる。特に、冷却水流路３０におけるウォータジャケットは、主流路３１を流れる冷却水が各吸気ポート２の第１ウォータジャケット３２と第２ウォータジャケット３３のそれぞれにつながる支流路３４を介して並列に導入されるので、第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３のそれぞれに等しい温度の冷却水を導入して冷却効果のバラつきを抑制することができる。また、主流路３１は、吸気ポート２の列の上部に配置されているため、シリンダブロック合わせ面１ａから主流路３１内の冷却水への受熱が抑制される。このため、主流路３１から各吸気ポート２のウォータジャケットへ低温の冷却水を導入することができる。
【０１０７】
また、図１６及び図１７に示す上記の構成によれば、補助流路３６は、第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の鉛直方向頂部に連通しているため、補助流路３６を介して第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３内の空気を主流路３１へと逃がすことができる。また、補助流路３６は支流路３４よりも流路断面が小さい流路として構成されているため、補助流路３６からの冷却水の導入を抑制してウォータジャケット内に冷却水を効率よく流通させることができる。
【０１０８】
ところで、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、第１ウォータジャケット３２が、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された側面を一体的に覆うように構成されることとした。しかしながら、第１ウォータジャケット３２によって覆われる吸気ポート２の壁面の範囲は上記範囲に限られず、少なくとも基準点Ｐ１を含む壁面の範囲であればよい。同様に、第２ウォータジャケット３３によって覆われる吸気ポート２の壁面の範囲は、少なくとも基準点Ｐ２を含む壁面の範囲であればよい。
【０１０９】
また、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、吸気ポート２の周囲に、ポートインジェクタ取付部２ｃ、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されている場合に好適な冷却水流路の構成について説明したが、これらの空間が形成されていないシリンダヘッドにおいて、実施の形態２の冷却水流路３０の構成を適用してもよい。
【０１１０】
また、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、各吸気ポート２の上面２ａを覆う第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の領域のうち、上側且つシリンダヘッド中央側の端部に支流路３４をつなげる構成としたが、各吸気ポート２の上面２ａを覆う第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の領域であれば端部でなくてもよい。また、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、各吸気ポート２の下面２ｂを覆う第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の領域のうち、下側且つシリンダヘッド中央側の端部に連結路３５をつなげる構成としたが、各吸気ポート２の下面２ｂを覆う第１ウォータジャケット３２及び第２ウォータジャケット３３の領域であれば端部でなくてもよい。
【０１１１】
なお、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、ウォータジャケットが第６の発明における「吸気ポート冷却用ウォータジャケット」に相当し、第２の基準面Ｓ１が第６の発明における「中心軌道面」に相当し、主流路３１が第６の発明における「冷却水供給用主流路」に相当し、支流路３４が第６の発明における「冷却水供給用支流路」に相当している。また、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、基準点Ｐ１が第６の発明における「第１位置」に相当し、基準点Ｐ２が第６の発明における「第２位置」に相当し、第１ウォータジャケット３２が第６の発明における「第１側面ウォータジャケット」に相当し、第２ウォータジャケット３３が第６の発明における「第２側面ウォータジャケット」に相当している。また、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、連結路３５が第７の発明における「冷却水排出用流路」に相当している。さらに、上述した実施の形態２のシリンダヘッドでは、補助流路３６が第８の発明における「補助流路」に相当している。
【０１１２】
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、吸気ポートの形状と、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されていない点とを除き、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。実施の形態３の吸気ポート２は、例えば図１１又は図１２に示すように、単一の開口を有する吸気ポートが途中で２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒに分岐する構成のものである。吸気ポート２は、２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒへと分岐する位置よりもシリンダヘッド側面側において、中心軌道に垂直に切断したときの断面形状がシリンダヘッドの長手方向に沿って延びた長丸形状に構成されているものとする。但し、吸気ポート２の当該断面形状はこれに限らず、真円や楕円等の他の形状に構成されていてもよい。
【０１１３】
実施の形態３のシリンダヘッドの他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。以下、実施の形態３のシリンダヘッドの冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。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。
【０１１４】
＜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冷却水流路の形状について図１８及び図１９を用いて説明する。図１８は、実施の形態３のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路４０を排気側上方から透視して描いた斜視図である。図１９は、実施の形態３のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路４０を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。図１８及び図１９には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路４０の形状と、冷却水流路４０と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１１５】
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の周囲に設けられている。冷却水流路４０の主流路４１は、吸気ポート２の列の上部に、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。
【０１１６】
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１８において、点線で囲まれた部分の構造が冷却水流路４０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の周囲に配されたウォータジャケット４２を含む。ウォータジャケット４２は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された側面、基準点Ｐ２を含み主として曲面で構成された側面、及び吸気ポート２の下面２ｂを含む範囲を一体的に覆うように構成されている。なお、各吸気ポート２のウォータジャケット４２は、ポートインジェクタ取付部２ｃ、吸気バルブ挿入部２ｄ、及びポートインジェクタ挿入孔１７等の空間からの逃げ分の肉厚を確保するために、吸気ポートの上面２ａの長手方向中央部の領域において分断された形状となっている。
【０１１７】
このように構成されたウォータジャケット４２によれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲に、ポートインジェクタ取付部２ｃ、吸気バルブ挿入部２ｄ、及びポートインジェクタ挿入孔１７等の空間が形成されている場合であっても、実施の形態３の冷却水流路４０のウォータジャケット４２は、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。また、ウォータジャケット４２は、吸気ポート２の下面２ｂ側を覆う構造であるため、高温となる燃焼室上面から吸気ポート２内を流れる空気への受熱を広い範囲で効果的に抑制することができる。
【０１１８】
各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット４２の２つの領域において、上側且つシリンダヘッド中央側に位置するそれぞれの端部は、支流路４４を介して主流路４１につながっている。また、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット４２の領域において、シリンダヘッドの前端側且つ中央側の位置は、連結路４５を介してシリンダブロック合わせ面１ａに開口している。主流路４１の一端はシリンダヘッドの後端面１ｄに開口し、また他端はシリンダヘッドの内部で閉塞している。主流路４１の開口部には、循環システムの冷却水導入側の流路が接続され、シリンダブロック合わせ面１ａに開口する連結路４５はシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に設けられた冷却水流路入口に連通している。このような構成によれば、主流路４１にはラジエータで冷却された冷却水が導入される。主流路４１内に導入された冷却水は、支流路４４を介して各吸気ポート２のウォータジャケット４２へとそれぞれ並列に導かれる。各吸気ポート２のウォータジャケット４２では、２つの支流路４４を介してウォータジャケット４２の上側の両側に冷却水が導かれる。導入された冷却水は、ウォータジャケット４２の内部を流通し、ウォータジャケット４２の下側から連結路４５を介してシリンダブロックの冷却水流路へと流通する。
【０１１９】
ウォータジャケット４２には、主流路４１へと連通する２本の補助流路４６が設けられている。補助流路４６は空気抜きとしての用途を兼ねた流路であり、ウォータジャケット４２の上側の鉛直方向頂部から主流路４１へ向かってそれぞれ設けられている。なお、補助流路４６は、支流路４４よりも流路断面積が小さい流路として構成されている。
【０１２０】
図１８及び図１９に示す上記の構成によれば、各吸気ポート２のウォータジャケット４２が独立して構成されているため、各吸気ポート２の周囲を流通して受熱した冷却水が他の吸気ポート２の周囲に流通することがない。このため、各吸気ポート２の周囲を等しく冷却することができるので、吸気ポート間での吸気温のバラつきを抑えることが可能となる。特に、冷却水流路４０におけるウォータジャケット４２は、主流路４１を流れる冷却水が各吸気ポート２のウォータジャケット４２の上側の両端につながるそれぞれの支流路４４を介して導入されるので、ウォータジャケット４２の両側から等しい温度の冷却水を導入して冷却効果のバラつきを抑制することができる。また、主流路４１は、吸気ポート２の列の上部に配置されているため、シリンダブロック合わせ面１ａから主流路４１内の冷却水への受熱が抑制される。このため、主流路４１から各吸気ポート２のウォータジャケットへ低温の冷却水を導入することができる。
【０１２１】
また、図１８及び図１９に示す上記の構成によれば、補助流路４６は、ウォータジャケット４２の上側の両端において鉛直方向頂部にそれぞれ連通しているため、補助流路４６を介してウォータジャケット４２内の空気を主流路４１へと逃がすことができる。また、補助流路４６は支流路４４よりも流路断面が小さい流路として構成されているため、補助流路４６からの冷却水の導入を抑制してウォータジャケット４２内に冷却水を効率よく流通させることができる。
【０１２２】
ところで、上述した本発明の実施の形態３のシリンダヘッドでは、ウォータジャケット４２が、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された側面、基準点Ｐ２を含み主として曲面で構成された側面、及び吸気ポート２の下面２ｂを含む範囲を一体的に覆うように構成されることとした。しかしながら、ウォータジャケット４２によって覆われる吸気ポート２の壁面の範囲は上記範囲に限られず、少なくとも基準点Ｐ１から基準点Ｐ２にかけての下面２ｂの範囲が覆われればよい。
【０１２３】
また、上述した実施の形態３のシリンダヘッドでは、各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット４２の２つの領域において、上側且つシリンダヘッド中央側に位置するそれぞれの端部に支流路４４をつなげる構成としたが、各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット４２の領域であれば端部でなくてもよい。また、上述した実施の形態３のシリンダヘッドでは、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット４２の領域において、シリンダヘッドの前端側且つ中央側の位置に連結路４５をつなげる構成としたが、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット４２の領域であればその配置は特に限定しない。
【０１２５】
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、実施の形態３のシリンダヘッドの１つの変形である。実施の形態４のシリンダヘッドは、冷却水流路の構成、及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８を有している点において実施の形態３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、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。また、図において、実施の形態３のものと共通する要素には、同一の符号を付している。
【０１２６】
＜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冷却水流路の形状について図２０乃至図２２を用いて説明する。図２０は、実施の形態４のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路４７を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。図２１は、実施の形態４のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路４７を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。また、図２２は、実施の形態４のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路４７を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。図２０乃至図２２には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路４７の形状と、冷却水流路４７と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１２７】
冷却水流路４７は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図２０において、点線で囲まれた部分の構造が冷却水流路４７の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の周囲に配されたウォータジャケット４８を含む。ウォータジャケット４８は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された側面、基準点Ｐ２を含み主として曲面で構成された側面、及び吸気ポート２の下面２ｂを含む範囲を一体的に覆うように構成されている。なお、各吸気ポート２のウォータジャケット４８は、ポートインジェクタ取付部２ｃ、吸気バルブ挿入部２ｄ、及びポートインジェクタ挿入孔１７等の空間からの逃げ分の肉厚を確保するために、吸気ポート２の上面２ａの長手方向中央部の領域において分断された形状となっている。また、各吸気ポート２のウォータジャケット４８は、吸気ポート２の下面２ｂを覆う領域に、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８からの逃げ分の肉厚を確保するための切り欠き部４９が形成された形状になっている。切り欠き部４９は、吸気ポート２の下面２ｂの長手方向中央部の領域において、ウォータジャケット４８をシリンダヘッド側面側の端部から中央側に向かって切り欠いた形状になっている。但し、ウォータジャケット４８は、当該切り欠き部４９によって２つのウォータジャケットに分断されてはいない。つまり、ウォータジャケット４８は、吸気ポート２の下面２ｂのシリンダヘッド中央側の領域においてつながっている。
【０１２８】
このように構成されたウォータジャケット４８によれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲に筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されている場合であっても、実施の形態４の冷却水流路４７のウォータジャケット４８は、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。また、各吸気ポート２を覆うウォータジャケット４８は２つに分断されていないので、単一の連結路４５から冷却水を排出することができる。
【０１３０】
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、吸気ポートの形状と、ポートインジェクタ挿入孔１７が形成されていない点とを除き、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。実施の形態５の吸気ポート２は、例えば図１１又は図１２に示すように、単一の開口を有する吸気ポートが途中で２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒに分岐する構成のものである。吸気ポート２は、２つの分岐ポート２Ｌ，２Ｒへと分岐する位置よりもシリンダヘッド側面側において、中心軌道に垂直に切断したときの断面形状がシリンダヘッドの長手方向に沿って延びた長丸形状に構成されている。但し、吸気ポート２の当該断面形状はこれに限らず、真円や楕円等の他の形状に構成されていてもよい。また、実施の形態５の吸気ポート２は、ポートインジェクタ取付部２ｃが形成されていないタイプのものである。
【０１３１】
実施の形態５のシリンダヘッドの他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。以下、実施の形態５のシリンダヘッドの冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。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。
【０１３２】
＜実施の形態５のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる冷却水流路の形状》
実施の形態５のシリンダヘッドが有する冷却水流路の形状について図２３乃至図２６を用いて説明する。図２３は、実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路５０を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。図２４は、実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路５０を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。図２５は、実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路５０を排気側上方から透視して描いた斜視図である。図２６は、実施の形態５のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路５０を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。図２３乃至図２６には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路５０の形状と、冷却水流路５０と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１３３】
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の周囲に設けられている。冷却水流路５０の主流路５１は、吸気ポート２の列の上部に、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。
【０１３４】
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の周囲に配されたウォータジャケット５２を含む。ウォータジャケット５２は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された側面、基準点Ｐ２を含み主として曲面で構成された側面、及び吸気ポート２の上面２ａを含む範囲を一体的に覆うように構成されている。なお、各吸気ポート２のウォータジャケット５２は、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８からの逃げ分の肉厚を確保するために、吸気ポートの下面２ｂのうち主として平面で構成された壁面の領域において分断された形状となっている。
【０１３５】
このように構成されたウォータジャケット５２によれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲に、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されている場合であっても、実施の形態５の冷却水流路５０のウォータジャケット５２は、この空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。また、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。このため、ウォータジャケット５２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。
【０１３６】
各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット５２の領域において、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２を挟んでシリンダヘッドの前端側及び後端側となるそれぞれの領域は、それぞれ支流路５４を介して主流路５１につながっている。より詳しくは、各支流路５４は、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２を挟んでシリンダヘッドの前端側及び後端側に等距離となる位置に配置されている。また、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット５２の２つの領域において、下側且つシリンダヘッド中央側に位置するそれぞれの端部は、連結路５５を介してシリンダブロック合わせ面１ａに開口している。主流路５１の一端はシリンダヘッドの後端面１ｄに開口し、また他端はシリンダヘッドの内部で閉塞している。主流路５１の開口部には、循環システムの冷却水導入側の流路が接続され、シリンダブロック合わせ面１ａに開口する連結路５５はシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に設けられた冷却水流路入口に連通している。このような構成によれば、主流路５１にはラジエータで冷却された冷却水が導入される。主流路５１内に導入された冷却水は、支流路５４を介して各吸気ポート２のウォータジャケット５２へとそれぞれ並列に導かれる。各吸気ポート２のウォータジャケット５２では、２本の支流路５４を介してウォータジャケット５２の上側に冷却水が導かれる。導入された冷却水は、ウォータジャケット５２の内部を流通し、ウォータジャケット５２の下側から２本の連結路５５を介してシリンダブロックの冷却水流路へと流通する。
【０１３７】
各ウォータジャケット５２には、主流路５１へと連通する２本の補助流路５６が設けられている。補助流路５６は空気抜きとしての用途を兼ねた流路であり、ウォータジャケット５２の上側の面の鉛直方向頂部から主流路５１へ向かってそれぞれ設けられている。なお、補助流路５６は、支流路５４よりも流路断面積が小さい流路として構成されている。
【０１３８】
図２３乃至図２６に示す上記の構成によれば、各吸気ポート２のウォータジャケット５２が独立して構成されているため、各吸気ポート２の周囲を流通して受熱した冷却水が他の吸気ポート２の周囲に流通することがない。このため、各吸気ポート２の周囲を等しく冷却することができるので、吸気ポート間での吸気温のバラつきを抑えることが可能となる。特に、冷却水流路５０におけるウォータジャケット５２は、主流路５１を流れる冷却水が各吸気ポート２のウォータジャケット５２の上側につながる２本の支流路５４を介して導入されるので、ウォータジャケット５２の両側から等しい温度の冷却水を導入して冷却効果のバラつきを抑制することができる。また、主流路５１は、吸気ポート２の列の上部に配置されているため、シリンダブロック合わせ面１ａから主流路５１内の冷却水への受熱が抑制される。このため、主流路５１から各吸気ポート２のウォータジャケットへ低温の冷却水を導入することができる。
【０１３９】
また、図２３乃至図２６に示す上記の構成によれば、補助流路５６は、ウォータジャケット５２の上側の両端において鉛直方向頂部にそれぞれ連通しているため、補助流路５６を介してウォータジャケット５２内の空気を主流路５１へと逃がすことができる。また、補助流路５６は支流路５４よりも流路断面が小さい流路として構成されているため、補助流路５６からの冷却水の導入を抑制してウォータジャケット５２内に冷却水を効率よく流通させることができる。
【０１４０】
ところで、上述した本発明の実施の形態５のシリンダヘッドでは、ウォータジャケット５２が、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された側面、吸気ポート２の上面２ａ、及び基準点Ｐ２を含み主として曲面で構成された側面の範囲を一体的に覆うように構成されることとした。しかしながら、ウォータジャケット５２によって覆われる吸気ポート２の壁面の範囲は上記範囲に限られず、少なくとも基準点Ｐ１から基準点Ｐ２にかけての上面２ａの範囲が覆われればよい。
【０１４１】
また、上述した実施の形態５のシリンダヘッドでは、各支流路５４は、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２を挟んでシリンダヘッドの前端側及び後端側に等距離となる位置に配置することとしたが、各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット５２の領域であれば他の配置でもよい。また、上述した実施の形態５のシリンダヘッドでは、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット５２の２つの領域において、下側且つシリンダヘッド中央側に位置するそれぞれの端部に連結路５５をつなげる構成としたが、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット５２の２つの領域であれば他の配置でもよい。
【０１４３】
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、実施の形態５のシリンダヘッドの１つの変形である。実施の形態６のシリンダヘッドは、冷却水流路の構成、吸気ポート２の構成、及びポートインジェクタ挿入孔１７を有している点において実施の形態５のシリンダヘッドと異なっている。実施の形態６の吸気ポート２は、ポートインジェクタ取付部２ｃが形成されているタイプのものである。以下、実施の形態６のシリンダヘッドの冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。また、図において、実施の形態５のものと共通する要素には、同一の符号を付している。
【０１４４】
＜実施の形態６のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる冷却水流路の形状》
実施の形態６のシリンダヘッドが有する冷却水流路の形状について図２７乃至図２９を用いて説明する。図２７は、実施の形態６のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路５７を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。図２８は、実施の形態６のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路５７を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。また、図２９は、実施の形態６のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路５７を排気側上方から透視して描いた斜視図である。図２７乃至図２９には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路５７の形状と、冷却水流路５７と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１４５】
冷却水流路５７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冷却水流路５７の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の周囲に配されたウォータジャケット５８を含む。ウォータジャケット５８は、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面のうち基準点Ｐ１を含み主として曲面で構成された壁面、基準点Ｐ２を含み主として曲面で構成された壁面、及び吸気ポート２の上面２ａを含む範囲を一体的に覆うように構成されている。なお、各吸気ポート２のウォータジャケット５８は、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８からの逃げ分の肉厚を確保するために、吸気ポートの下面２ｂのうち主として平面で構成された壁面の領域において分断された形状となっている。また、各吸気ポート２のウォータジャケット５８は、吸気ポート２の上面２ａを覆う領域に、ポートインジェクタ取付部２ｃ及びポートインジェクタ挿入孔１７からの逃げ分の肉厚を確保するための切り欠き部５９が形成された形状になっている。切り欠き部５９は、吸気ポート２の上面２ａの長手方向中央部の領域において、ウォータジャケット５８をシリンダヘッド中央側の端部から側面側に向かって切り欠いた形状になっている。但し、ウォータジャケット５８は、当該切り欠き部５９によって２つのウォータジャケットに分断されてはいない。つまり、ウォータジャケット５８は、吸気ポート２の上面２ａのシリンダヘッド中央側の領域においてつながっている。
【０１４６】
各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット５８の領域のうち、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの後端側の領域は、１本の支流路５４を介して主流路５１につながっている。また、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット５８の範囲のうち、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの長手方向前端側の領域は、連結路５５を介してシリンダブロック合わせ面１ａに開口している。主流路５１の一端はシリンダヘッドの後端面１ｄに開口し、また他端はシリンダヘッドの内部で閉塞している。主流路５１の開口部には、循環システムの冷却水導入側の流路が接続され、シリンダブロック合わせ面１ａに開口する連結路５５はシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に設けられた冷却水流路入口に連通している。このような構成によれば、主流路５１にはラジエータで冷却された冷却水が導入される。主流路５１内に導入された冷却水は、支流路５４を介して各吸気ポート２のウォータジャケット５２へとそれぞれ並列に導かれる。各吸気ポート２のウォータジャケット５２では、１本の支流路５４を介してウォータジャケット５２の上側に冷却水が導かれる。導入された冷却水は、ウォータジャケット５２の内部を流通し、ウォータジャケット５２の下側から１本の連結路５５を介してシリンダブロックの冷却水流路へと流通する。
【０１４７】
このように構成されたウォータジャケット５８によれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲にポートインジェクタ取付部２ｃ及びポートインジェクタ挿入孔１７が形成されている場合であっても、実施の形態６の冷却水流路５７のウォータジャケット５８は、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。また、各吸気ポート２を覆うウォータジャケット５８は２つに分断されていないので、単一の連結路５５から冷却水を排出することができる。
【０１４８】
また、実施の形態６のウォータジャケット５８は、冷却水が各吸気ポート２の上面２ａを覆い中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの後端側となる領域から導入され、各吸気ポート２の下面２ｂを覆い中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの前端側となる領域から導出される。このような構成によれば、ウォータジャケット５８内に上側から下側へと流れる水の流れを形成することができるので、冷却水を淀みなく流すことができる。
【０１４９】
なお、実施の形態６の冷却水流路５７では、各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット５２の領域のうち、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの前端側の領域に支流路５４をつなげ、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット５２の範囲のうち、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの後端側の領域に連結路５５をつなげる構成でもよい。
【０１５１】
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のシリンダヘッドは、吸気ポートの形状と、ポートインジェクタ挿入孔１７及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されていない点とを除き、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１０１と同一である。また、吸気ポートの形状に関しては、実施の形態５の吸気ポートと同一である。
【０１５２】
実施の形態７のシリンダヘッドの他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。以下、実施の形態７のシリンダヘッドの冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。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。
【０１５３】
＜実施の形態７のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる冷却水流路の形状》
実施の形態７のシリンダヘッドが有する冷却水流路の形状について図３０乃至図３３を用いて説明する。図３０は、実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路６０を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。図３１は、実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路６０を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。図３２は、実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路６０を排気側上方から透視して描いた斜視図である。図３３は、実施の形態７のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路６０を吸気側下方から透視して描いた斜視図である。図３０乃至図３３には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路６０の形状と、冷却水流路６０と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１５４】
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の周囲に設けられている。冷却水流路６０の主流路６１は、吸気ポート２の列の上部に、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。
【０１５５】
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３０において、点線で囲まれた部分の構造が冷却水流路６０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の周囲に配されたウォータジャケット６２を含む。ウォータジャケット６２は、吸気ポート２の入口近傍から分岐ポート２Ｒ，２Ｌに分岐する手前までの範囲において、吸気ポート２の全周を覆うように構成されている。このように構成されたウォータジャケット６２によれば、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。
【０１５６】
各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット６２の領域において、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２を挟んでシリンダヘッドの後端側となる領域は、支流路６４を介して主流路６１につながっている。また、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット６２の領域において、シリンダヘッドの前端側且つ中央側の位置は、連結路６５を介してシリンダブロック合わせ面１ａに開口している。主流路６１の一端はシリンダヘッドの後端面１ｄに開口し、また他端はシリンダヘッドの内部で閉塞している。主流路６１の開口部には、循環システムの冷却水導入側の流路が接続され、シリンダブロック合わせ面１ａに開口する連結路６５はシリンダブロックのシリンダヘッド合わせ面に設けられた冷却水流路入口に連通している。このような構成によれば、主流路６１にはラジエータで冷却された冷却水が導入される。主流路６１内に導入された冷却水は、支流路６４を介して各吸気ポート２のウォータジャケット６２へとそれぞれ並列に導かれる。各吸気ポート２のウォータジャケット６２では、１本の支流路６４を介してウォータジャケット６２の上側の後端側に冷却水が導かれる。導入された冷却水は、ウォータジャケット６２の内部を流通し、ウォータジャケット６２の下側の前端側から１本の連結路６５を介してシリンダブロックの冷却水流路へと流通する。
【０１５７】
各ウォータジャケット６２には、主流路６１へと連通する２本の補助流路６６が設けられている。補助流路６６は空気抜きとしての用途を兼ねた流路であり、ウォータジャケット６２の上側の面の鉛直方向頂部から主流路６１へ向かってそれぞれ設けられている。なお、補助流路６６は、支流路６４よりも流路断面積が小さい流路として構成されている。
【０１５８】
図３０乃至図３３に示す上記の構成によれば、各吸気ポート２のウォータジャケット６２が独立して構成されているため、各吸気ポート２の周囲を流通して受熱した冷却水が他の吸気ポート２の周囲に流通することがない。このため、各吸気ポート２の周囲を等しく冷却することができるので、吸気ポート間での吸気温のバラつきを抑えることが可能となる。
【０１５９】
特に、冷却水流路６０におけるウォータジャケット６２は、冷却水が各吸気ポート２の上面２ａを覆い中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの後端側となる領域から導入され、各吸気ポート２の下面２ｂを覆い中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの前端側となる領域から導出される。このような構成によれば、ウォータジャケット６２内に上側から下側へと向かう水の流れを形成することができるので、冷却水を淀みなく流すことができる。
【０１６０】
また、主流路６１は、吸気ポート２の列の上部に配置されているため、シリンダブロック合わせ面１ａから主流路６１内の冷却水への受熱が抑制される。このため、主流路６１から各吸気ポート２のウォータジャケットへ低温の冷却水を導入することができる。
【０１６１】
また、図３０乃至図３３に示す上記の構成によれば、補助流路６６は、ウォータジャケット６２の上側の両端において鉛直方向頂部にそれぞれ連通しているため、補助流路６６を介してウォータジャケット６２内の空気を主流路６１へと逃がすことができる。また、補助流路６６は支流路６４よりも流路断面が小さい流路として構成されているため、補助流路６６からの冷却水の導入を抑制してウォータジャケット６２内に冷却水を効率よく流通させることができる。
【０１６２】
ところで、上述した本発明の実施の形態７のシリンダヘッドでは、ウォータジャケット６２が、吸気ポート２の入口近傍から分岐ポート２Ｒ，２Ｌに分岐する手前までの範囲において、吸気ポート２の全周を覆うように構成されることとした。しかしながら、ウォータジャケット６２によって覆われる吸気ポート２の壁面の範囲は上記範囲に限られず、吸気ポート２の中心軌道Ｌ２に垂直な面のうち少なくとも何れかの面において、吸気ポート２の壁面の全周が覆われていればよい。
【０１６３】
また、上述した実施の形態７のシリンダヘッドでは、各支流路６４は、各ウォータジャケット６２の上側の後端側につなげる構成としたが、各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット６２の領域であれば他の配置でもよい。また、各連結路６５は、各ウォータジャケット６２の下側の前端側につなげる構成としたが、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット６２の領域であれば他の配置でもよい。例えば、実施の形態７の冷却水流路６０では、各吸気ポート２の上面２ａを覆うウォータジャケット６２の領域のうち、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの前端側の領域に支流路６４をつなげ、各吸気ポート２の下面２ｂを覆うウォータジャケット６２の範囲のうち、吸気ポート２の中心軌道線Ｌ２に対してシリンダヘッドの後端側の領域に連結路６５をつなげる構成でもよい。
【０１６５】
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のシリンダヘッドは、実施の形態７のシリンダヘッドの１つの変形である。実施の形態８のシリンダヘッドは、冷却水流路の構成、吸気ポート２の構成、及びポートインジェクタ挿入孔１７を有している点において実施の形態７のシリンダヘッドと異なっている。実施の形態８の吸気ポート２は、ポートインジェクタ取付部２ｃが形成されているタイプのものである。以下、実施の形態８のシリンダヘッドの冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。また、図において、実施の形態７のものと共通する要素には、同一の符号を付している。
【０１６６】
＜実施の形態８のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる冷却水流路の形状》
実施の形態８のシリンダヘッドが有する冷却水流路の形状について図３４乃至図３６を用いて説明する。図３４は、実施の形態８のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路７０を吸気側上方から透視して描いた斜視図である。図３５は、実施の形態８のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路７０を軌道中心線に沿った方向から透視して描いた斜視図である。また、図３６は、実施の形態８のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路７０を排気側上方から透視して描いた斜視図である。図３４乃至図３６には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路７０の形状と、冷却水流路７０と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１６７】
冷却水流路７０は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図３４において、点線で囲まれた部分の構造が冷却水流路７０の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の周囲に配されたウォータジャケット７２を含む。ウォータジャケット７２は、切り欠き部７３を除き、吸気ポート２の入口近傍から分岐ポート２Ｒ，２Ｌに分岐する手前までの範囲において、吸気ポート２の全周を覆うように構成されている。切り欠き部７３は、ポートインジェクタ取付部２ｃ及びポートインジェクタ挿入孔１７からの逃げ分の肉厚を確保するためのものであって、吸気ポート２の上面２ａの長手方向中央部を覆う領域において、ウォータジャケット７２をシリンダヘッド側面側の端部から中央側に向かって切り欠いた形状になっている。
【０１６８】
このように構成されたウォータジャケット７２によれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲にポートインジェクタ取付部２ｃ及びポートインジェクタ挿入孔１７が形成されている場合であっても、実施の形態８の冷却水流路７０のウォータジャケット７２は、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。また、各吸気ポート２を覆うウォータジャケット７２は２つに分断されていないので、冷却水を淀みなく流すことができる。
【０１７０】
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のシリンダヘッドは、実施の形態７のシリンダヘッドの１つの変形である。実施の形態９のシリンダヘッドは、冷却水流路の構成、及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８を有している点において実施の形態７のシリンダヘッドと異なっている。以下、実施の形態９のシリンダヘッドの冷却水流路の構成について説明する。説明は、シリンダヘッドの内部の冷却水流路を透視して描いた斜視図を用いて行う。また、図において、実施の形態７のものと共通する要素には、同一の符号を付している。
【０１７１】
＜実施の形態９のシリンダヘッドの冷却水流路の構成＞
《透視図でみる冷却水流路の形状》
実施の形態９のシリンダヘッドが有する冷却水流路の形状について図３７を用いて説明する。図３７は、実施の形態９のシリンダヘッドの吸気ポート２及び冷却水流路７５を排気側下方から透視して描いた斜視図である。図３７には、シリンダヘッドの内部を透明にして見たときの冷却水流路７５の形状と、冷却水流路７５と吸気ポート２との位置関係とが表されている。なお、図中の矢印は冷却水の流れ方向を表している。
【０１７２】
冷却水流路７５は、吸気ポート２ごとに単位構造を有している。図３７において、点線で囲まれた部分の構造が冷却水流路７５の単位構造である。単位構造は、吸気ポート２の周囲に配されたウォータジャケット７６を含む。ウォータジャケット７６は、切り欠き部７７を除き、吸気ポート２の入口近傍から分岐ポート２Ｒ，２Ｌに分岐する手前までの範囲において、吸気ポート２の全周を覆うように構成されている。切り欠き部７７は、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８からの逃げ分の肉厚を確保するためのものであって、吸気ポート２の下面２ｂの長手方向中央部を覆う領域において、ウォータジャケット７６をシリンダヘッド側面側の端部から中央側に向かって切り欠いた形状になっている。
【０１７３】
このように構成されたウォータジャケット７６によれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲に筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されている場合であっても、実施の形態９の冷却水流路７５のウォータジャケット７６は、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。また、各吸気ポート２を覆うウォータジャケット７６は２つに分断されていないので、冷却水を淀みなく流すことができる。
【０１７５】
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のシリンダヘッドは、実施の形態７のシリンダヘッドの１つの変形である。実施の形態１０のシリンダヘッドは、冷却水流路の構成、ポートインジェクタ挿入孔１７を有している点、及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８を有している点において実施の形態７のシリンダヘッドと異なっている。より詳しくは、実施の形態１０のシリンダヘッドは、ポートインジェクタ挿入孔１７を有している点、及び吸気ポート２の上面２ａを覆う冷却水流路の構成において実施の形態８のシリンダヘッドと共通し、筒内直噴インジェクタ挿入孔１８を有している点、及び吸気ポート２の下面２ｂを覆う冷却水流路の構成において実施の形態９のシリンダヘッドと共通している。
【０１７６】
このように構成されたウォータジャケットによれば、シリンダヘッドにおける吸気ポート２の周囲にポートインジェクタ取付部２ｃ、ポートインジェクタ挿入孔１７、及び筒内直噴インジェクタ挿入孔１８が形成されている場合であっても、これらの空間からの逃げ等の構造上の制約を満たしつつ、各吸気ポート２の周囲を広く覆うことができる。また、各吸気ポート２を覆うウォータジャケット７２は２つに分断されていないので、冷却水を淀みなく流すことができる。
【符号の説明】
【０１７７】
Ｌ１  燃焼室の中心軸
Ｌ２  吸気ポートの中心軌道
Ｓ１  吸気ポート中心軌道面
Ｓ２  中心軌道に垂直な面
Ｐ１  基準点
Ｐ２  基準点
１ａ  シリンダブロック合わせ面
２  吸気ポート
２ａ  吸気ポート上面
２ｂ  吸気ポート下面
２ｃ  ポートインジェクタ取付部
２ｄ  吸気バルブ挿入部
２Ｌ，２Ｒ  分岐ポート
３  排気ポート
４  燃焼室
５  吸気側動弁機構室
６  排気側動弁機構室
７  吸気バルブ挿入孔
８  排気バルブ挿入孔
１１  吸気バルブ
１２  点火プラグ挿入孔
１３，１４  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
２０，３０，４０，４７，５０，５７，６０，７０，７５  冷却水流路
２１，３１，４１，５１，６１  主流路
２２  第１ウォータジャケット
２３  第２ウォータジャケット
２４，３４，４４，５４，６４  支流路
２５，３５，４５，５５，６５  連結路
２６，３６，４６，５６，６６  補助流路
３２  第１ウォータジャケット
３３  第２ウォータジャケット
４２，４８，５２，５８，６２，７２，７６  ウォータジャケット
５９，７３，７７  切り欠き部
１０１  シリンダヘッド
【図１】
0006341100.tif 000002
【図２】
0006341100.tif 000003
【図３】
0006341100.tif 000004
【図４】
0006341100.tif 000005
【図５】
0006341100.tif 000006
【図６】
0006341100.tif 000007
【図７】
0006341100.tif 000008
【図８】
0006341100.tif 000009
【図９】
0006341100.tif 000010
【図１０】
0006341100.tif 000011
【図１１】
0006341100.tif 000012
【図１２】
0006341100.tif 000013
【図１３】
0006341100.tif 000014
【図１４】
0006341100.tif 000015
【図１５】
0006341100.tif 000016
【図１６】
0006341100.tif 000017
【図１７】
0006341100.tif 000018
【図１８】
0006341100.tif 000019
【図１９】
0006341100.tif 000020
【図２０】
0006341100.tif 000021
【図２１】
0006341100.tif 000022
【図２２】
0006341100.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
0006341100.tif 000025
【図２５】
0006341100.tif 000026
【図２６】
0006341100.tif 000027
【図２７】
0006341100.tif 000028
【図２８】
0006341100.tif 000029
【図２９】
0006341100.tif 000030
【図３０】
0006341100.tif 000031
【図３１】
0006341100.tif 000032
【図３２】
0006341100.tif 000033
【図３３】
0006341100.tif 000034
【図３４】
0006341100.tif 000035
【図３５】
0006341100.tif 000036
【図３６】
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【図３７】
0006341100.tif 000038