(57)【要約】【課題】排気ガス冷却性能と暖機性能を両立した排気ポートを有するシリンダヘッドを提供する。【解決手段】排気ガスを冷却するためのフィン６が内壁面に突出して設けられた排気ポート２を有するシリンダヘッド１０において、前記フィン６は、前記排気ポート２内を流れる排気ガスによるフィン６の熱膨張変位を利用して、当該フィン６を変位させることにより、当該フィン６の先端部６ａと前記排気ポート２の内壁面との接触または非接触を切替可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを冷却するためのフィンが内壁面に突出して設けられた排気ポートを有するシリンダヘッドにおいて、
前記フィンは、当該フィンを変位させることにより、当該フィンの先端部と前記排気ポートの内壁面との接触または非接触を切替可能であることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
前記フィンは、当該フィンの熱膨張変位により、当該フィンの先端部と前記排気ポートの内壁面との接触または非接触を切替可能であ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】
前記フィンは、前記排気ポートの内壁面に出入可能に設けられるとともに、当該フィンの出入方向の変位により、当該フィンの先端部と前記排気ポートの内壁面との接触または非接触を切替可能であることを特徴とする請求項１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する。特に、シリンダヘッドが有する排気ポート構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のシリンダヘッドが有する排気ポート内にフィン等の突起物を設け、排気ガスとの接触表面積を増すことで、排気ガスからウォータジャケット内の冷却水への熱移動を促進して排気ガスを冷却する技術が知られている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１には、排気ポートの内壁の周方向に沿って、所定の角度ごとに複数形成されたフィンが記載されている。このように形成されたフィンによって排気ガスの熱を受ける受熱面積は、排気ポート内壁の表面積にフィンの表面積を加えた大きさとなる。したがって、排気ガスが排気ポート内を流れる際に、排気ガスからウォータジャケット内の冷却水への熱伝達が促進され、より多くの熱量が冷却水に回収される。
【０００４】
特許文献２には、排気通路の内壁全体に複数個形成された突起が記載されている。このように形成された突起は上記特許文献１のフィンと同様の機能を有し、排気ガスが排気通路内を通過する間に、排気ガスの熱は突起を介してウォータジャケット内の冷却水に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２５３０８号公報
【特許文献２】特公平１−３５１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、２に開示されているような、排気ポートの内壁面に設けた突起やフィンを用いて排気ガスを冷却する排気ポート構造では、排気ポートの内壁面に突起やフィンを有しない排気ポート構造と比較して、エンジン始動直後に触媒が活性化（触媒が温度上昇）するまでに時間が大幅にかかる（触媒暖機性悪化）。
【０００７】
具体的には、突起やフィンによる放熱特性が内燃機関の初期暖機時と高負荷時で一定であるため、内燃機関の初期暖機時においては、排気ガスを冷却しすぎてしまう。すなわち、排気ポートの内壁面に突起やフィンを単に設けただけでは、排気ガス冷却性能は上がるが、暖機性能が低下することになる。つまり、特許文献１、２に開示されているような、突起やフィンを有する従来の排気ポートでは、主に高負荷時の排気ガス冷却性能が重視され、暖機性能まで十分に考慮されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、排気ガス冷却性能と暖機性能を両立した排気ポートを有す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】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、
排気ガスを冷却するためのフィンが内壁面に突出して設けられた排気ポートを有するシリンダヘッドにおいて、
前記フィンは、当該フィンを変位させることにより、当該フィンの先端部と前記排気ポートの内壁面との接触または非接触を切替可能であるものである。
【００１１】
請求項２においては、
前記フィンは、当該フィンの熱膨張変位により、当該フィンの先端部と前記排気ポートの内壁面との接触または非接触を切替可能であるものである。
【００１２】
請求項３においては、
前記フィンは、前記排気ポートの内壁面に出入可能に設けられるとともに、当該フィンの出入方向の変位により、当該フィンの先端部と前記排気ポートの内壁面との接触または非接触を切替可能であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排気ガス冷却性能と暖機性能を両立した排気ポートを有するシリンダヘッドを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシリンダヘッドが有する排気ポートを示す断面図。
【図２】フィン低温時を示す図であり、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】フィン高温時（過熱時）を示す図であり、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るシリンダヘッドが有する排気ポートを示す断面図。
【図５】内燃機関の冷間時を示す図であり、図４におけるＢ−Ｂ矢視断面図。
【図６】内燃機関の連続駆動時（高負荷時）を示す図であり、図４におけるＢ−Ｂ矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
以下、本発明の第１実施形態に係るシリンダヘッド１０の構成について、図を用いて説明する。
【００１６】
シリンダヘッド１０は、シリンダブロック（図示せず）の上部に載置固定され、当該シリンダブロックに形成されるシリンダ（図示せず）に対して吸排気経路を形成するとともに、当該吸排気経路の開閉状態を切り換えるための吸気バルブ（図示せず）及び排気バルブ１を支持するための金属部材（本実施形態では、アルミ製）である。シリンダヘッド１０の内部には、図１に示すように、排気ポート２と、吸気ポート（図示せず）と、燃焼室３と、排気ポート２内壁面から所定距離離間して排気ポート２の上下に配置される冷却水通路であるウォータージャケット４、５と、が主に形成されている。また、シリンダブロックには、シリンダブロック内に設けられたピストン（図示せず）を備える。また、燃焼室３は、シリンダブロック、シリンダヘッド１０及びピストンにより形成される。
【００１７】
排気ポート２は、図１に示すように、燃焼室３で発生した排気ガス（図１中の点線矢印）を燃焼室３からエキゾーストマニホールド（排気マニホールド）７ヘ排気するための流路であり、シリンダヘッド１０の底部に形成される燃焼室３と、シリンダヘッド１０の一端に接続されるエキゾーストマニホールド７とを連通する流路としてシリンダヘッド１０に形成される。排気ポート２は、燃焼室３から斜め上方に屈曲して延出される。また、排気ポート２は、その上面視において、二又に分岐した排気ポート２一端が排気ポート２中途部にて繋がり、ひとつの排気ポート２他端に集合するように形成されており、燃焼室３で発生した排気ガスが燃焼室３から二又の排気ポート２一端の各入口より導入され、当該導入された排気ガスの流れが図１に示すように略直角に曲がるように方向を変えてひとつの排気ポート２他端へと誘導することが可能となっており、排気ポート２他端に接続されたエキゾーストマニホールド７に排気ガスを導入可能である。こうして、排気ガスは、燃焼室３に開口する排気ポート２入口から導入されると排気ポート２上方へと流れていき、シリンダヘッド１０外部に開口する排気ポート２出口を介してエキゾーストマニホールド７に誘導される。具体的には、燃焼室３において発生した排気ガスは、排気バルブ１を「開」状態とすることによって、排気ポート２を通じて、該排気ポート２に接続されるエキゾーストマニホールド７に向けて排気される。
【００１８】
排気ガスは高温であり、シリンダヘッド１０の下流に接続して配置されるエキゾーストマニホールド７や触媒等の過熱を避けるため、排気ポート２内を排気ガスが通過する際に当該排気ガスの冷却を行うことが必要である。このため、排気ポート２の内壁面の裏側にあたる部位等に、具体的には排気ポート２における上部内壁面２ａ、下部内壁面２ｂのそれぞれの裏側にあたる部位にウォータージャケット４、５が形成されている（図１参照）。ウォータージャケット４、５は、シリンダヘッド１０の幅方向（図１の紙面垂直方向）に沿って延設されている。
【００１９】
また、ウォータージャケット４、５には、ラジエータ（図示せず）等により適宜冷却された冷却水が冷却水ポンプ（図示せず）等により導入され、当該冷却水がウォータージャケット４、５内を循環する。そして、排気ポート２内を通過する排気ガスと、ウォータージャケット４、５内を循環する冷却水とを排気ポート２内壁面を介して熱交換させることによって、ウォータージャケット４、５が、排気ガスやシリンダヘッド１０自体の温度を低下させる構成としている。
【００２０】
冷却水ポンプは、ウォータージャケット４、５への冷却水の圧送および循環に用いられる、機械式ウォータポンプである。冷却水ポンプは内燃機関の出力で駆動し、その流量（吐出量）が内燃機関の回転数に依存する。ウォータージャケット４、５は、内燃機関の回転数に応じてウォータージャケット４、５内を流れる水量が冷却水ポンプにより調整されるものであり、内燃機関が高回転数（高負荷時）になるに従って冷却水の水圧が上昇するように制御される。
【００２１】
排気ポート２には、当該排気ポート２内壁面の出口側において、排気ポート２内部を左右にほぼ仕切るように配置され、排気ガスを冷却するための平板形状のフィン６が排気ポート２の内壁面に突出して設けられている。フィン６は、排気ポート２内を流れる排気ガスからウォータージャケット４、５内を循環する冷却水への熱伝達を活発化するためのものである。
【００２２】
フィン６は、図２に示すように、当該フィン６の先端部６ａが前記排気ポート２の下部内壁面２ｂに近接して配置される。
【００２３】
具体的には、フィン６は、当該フィン６の上下方向の一端（本実施形態においては、上端）が排気ポート２上部内壁面２ａと一体的に形成されるとともに、フィン６の上下方向の他端であるフィン６の先端部６ａを下方に突出するように形成されている。すなわち、フィン６は、排気ポート２内出口側の幅方向略中央（図２においては、排気ポート２内左右方向略中央）に、排気ポート２内出口側の軸方向（図２においては、排気ポート２の中心軸方向）と平行に形成されるとともに、フィン６の先端部６ａが丸みを帯びた形状である。また、フィン６の先端部６ａと排気ポート２の下部内壁面２ｂとの間には、所定間隔の隙間８が設けられている。図２に示す隙間８を有する状態は、内燃機関の冷間時の状態のものである。すなわち、内燃機関の冷間時においては、フィン６の先端部６ａと排気ポート２の下部内壁面２ｂとは、非接触状態となっている。こうして、フィン６は、排気ポート２出口近傍を左右に略仕切るように排気ポート２の上部内壁面２ａから延設されているため、燃焼室３から排出された排気ガスは、排気ポート２内部の出口側においてフィン６により左右に分割して流れるとともに、隙間８を通過することができる。この際に、排気ガスは、排気ガス通路となる排気ポート２の内壁面及びフィン６の表面に接しながら通過してエキゾーストマニホールド７に流れる。
なお、本実施形態においては、フィン６は排気ポート２と一体的に形成しているが、特に限定するものではなく、フィン６を別体として排気ポート２の上部内壁面２ａに取り付ける構成とすることも可能である。また、排気ポート２は、複数の板状のフィンを排気ポート２の軸方向に沿って平行に設ける構成としてもかまわない。
また、本実施形態の如く、フィン６を一体的に有する排気ポート２の形状は、上下２分割の中子型を用いて成形可能である。
【００２４】
このように構成されたシリンダヘッド１０の排気ポート２に、内燃機関の始動時や暖機運転時の比較的低温の排気ガスが流れた場合、当該排気ガスに接触するフィン６の温度は低いため、フィン６の熱膨張変化は生じず、図２に示すように隙間８を保持した状態、すなわち、フィン６の先端部６ａは排気ポート２内壁面に近接したままで、フィン６の先端部６ａと排気ポート２の下部内壁面２ｂとは非接触の状態となる。そのため、内燃機関の始動時や暖機運転時においては、フィン６は、排気ポート２の上部内壁面２ａから下方に突出した冷却用のフィンとして機能し、排気ポート２の上部内壁面２ａと一体的に形成されたフィン６の基端側（図２においてはフィン６の上端側）ではフィン６の排気ガスからの受熱が排気ポート２の外側方向（図２に示す白抜き矢印方向）へと放熱される。一方、フィン６の先端部６ａでは排気ポート２の下部内壁面２ｂとの間に隙間８を有する非接触の状態のままであるため、当該隙間８を排気ガスが通過可能であり、フィン６の先端部６ａから排気ポート２内壁面への熱移動はなく、放熱は行われない。
【００２５】
つまり、内燃機関始動直後（内燃機関冷間時）においては、図２に示すように、フィン６と排気ポート２の内壁面とは非接触状態であって、フィン６の片側のみ（図２ではフィン６の基端側のみ）でつながっていることにより、フィン６が排気ガスから受けた熱はフィン６基端側のみを介して伝熱されて放熱されるため、フィン６による排気ガス冷却性は抑えられ、排気ガス温度の低下代は小さい。したがって、フィン６による排気ガスの放熱が抑えられるため、排気ガスの温度低下は抑えられて、エンジン始動直後の暖機性が確保される。
【００２６】
また、内燃機関の連続駆動時や高負荷時には、高温の排気ガスが排気ポート２に流れた際に、排気ポート２内壁面が加熱されて昇温するので、排気ポート２の径方向外側への熱膨張量が大きくなる。また、フィン６は排気ポート２内に配置されているため、排気ポート２内壁面よりも、より高温に昇温されるので、フィン６の上下方向の熱膨張量が排気ポート２上下方向の熱膨張量よりも大きくなる。一方、シリンダヘッド１０には冷却水通路であるウォータージャケット４、５が形成され、当該ウォータージャケット４、５に冷却水を流すことによりシリンダヘッド１０は冷却されるので、連続駆動時や高負荷時におけるシリンダヘッド１０の温度はフィン６の温度と比較して低温であるため、シリンダヘッド１０の排気ポート２付近の熱膨張量は少ない。そのため、フィン６の熱膨張が、フィン６の上下方向に進んでいくと、隙間８は縮小していくとともに、フィン６の熱膨張がさらに進むことでフィン６の先端部６ａが排気ポート２の下部内壁面２ｂに接触する。このようにフィン６が排気ポート２の下部内壁面２ｂに接触した状態においては、フィン６の基端側のみならずフィン６の先端部６ａを介して、高温となっているフィン６から排気ポート２の内壁面への熱移動を促進するので、フィン６と排気ポート２内壁面との間の伝熱性が増し、内燃機関の連続駆動時や高負荷時において、排気ガスの温度低下が促進される。
【００２７】
すなわち、内燃機関の連続駆動時や高負荷運転時においては、フィン６が高温の排気ガスに長い時間晒された結果、フィン６が過熱され、フィン６の熱膨張量が増えて、内燃機関冷間時において排気ポート２とフィン６の先端部６ａとの間に設定されていた隙間８以上に下方にフィン６が伸長し（図３参照）、フィン６の先端部６ａが排気ポート２内壁面（下部内壁面２ｂ）に接触する。その結果、フィン６の熱は、フィン６と排気ポート２とが一体的につながっている部分（図３ではフィン６の基端部）だけでなく、フィン６の先端部６ａが接触する排気ポート２の下部内壁面２ｂを介して伝熱されて放熱されるため、フィン６による排気ガス冷却性は高くなり、過熱されたフィン６の温度が効率的に低下するので排気ガス温度の低下代は大きい。したがって、フィン６による排気ガスの放熱が促されるため、排気ガスの温度上昇は抑えられて、内燃機関高負荷運転時の排気ガス冷却性が確保される。
【００２８】
以上のように、フィン６は、排気ポート２を通過する排気ガスの熱を利用して、当該フィン６を熱膨張変位させることにより、当該フィン６の先端部６ａと前記排気ポート２の内壁面との接触または非接触を排気ガスの温度に応じて、切替可能である。すなわち、内燃機関の連続駆動時や高負荷運転時等の高温の排気ガスが排気ポート２内を流れる際は、フィン６の先端部６ａが排気ポート２内壁面（下部内壁面２ｂ）に接触し、内燃機関の始動時や暖機運転時等の低温の排気ガスが排気ポート２内を流れる際には、フィン６の先端部６ａが排気ポート２内壁面（下部内壁面２ｂ）から離間し、非接触状態となる。これにより、排気ガス冷却性能と暖機性能を両立した排気ポートを有するシリンダヘッド１０を提供することが可能となる。
【００２９】
本実施形態のシリンダヘッド１０は、排気ポート２内に設けた冷却用のフィン６で排気ガスを効率的に冷却するシリンダヘッドであって、フィン６の先端部６ａと排気ポート２下部内壁面２ｂとの間に所定間隔の隙間８を設けたものである。本実施形態のシリンダヘッド１０では、排気ポート２を通過する排気ガスの温度に応じて冷却用フィン６の熱膨張が生じ、当該熱膨張によりフィン６の長さ方向（本実施形態では、上下方向）のサイズを変化させるものである。すなわち、排気ポート２内に低温の排気ガスが流れている場合は、フィン６の先端部６ａが排気ポート２の下部内壁面２ｂと離間した状態（非接触状態）となり、排気ポート２内に高温の排気ガスが流れている場合は、フィン６の先端部６ａが排気ポート２の下部内壁面２ｂと接触した状態となって、フィン６と排気ポート２内壁面との熱移動量を制御し、内燃機関始動直後の暖機性と高負荷運転時の排気ガス冷却性を両立することを可能としたものである。
【００３０】
また、フィン６の形状や排気ポート形状に対するフィン６の長さや隙間８の寸法等においては、本実施形態や図１、２に示したものに限定するものではなく、図２に示すように、内燃機関冷間時にフィン６の先端部６ａと排気ポート２内壁面に所定間隔の隙間８を形成し、かつ高温の排気ガスによるフィン６過熱時にはフィン６の熱膨張により、図３に示すように隙間８が無くなるように構成できればよい。本実施形態や図１、２に示したフィン６の長さに対する隙間８の大きさは、説明に供するため分かり易くかつ模式的に記載したものであり、実際の比率を示したものでない。つまり、フィン６の長さに対する隙間８の大きさは、必ずしも一義的に決定されるものではなく、排気ポート２及びフィン６の形状・材質等、当該材質の熱膨張係数、内燃機関の暖機運転時や高負荷運転時に排気ポートを流れる排気ガス温度によってフィン６や排気ポート２周辺で想定される上昇温度等の種々の条件に基づいてシミュレーション計算等を実行することにより適宜決定すればよい。
【００３１】
また、内燃機関が始動後、フィン６を排気ポート２の下部内壁面２ｂに接触させる時期としては、触媒が過熱劣化する排気ガス温度を考慮し、排気ガス温度が８００℃以上となる時期が好適である。つまり、内燃機関の稼動状態として、排気ポート２に８００℃以上の排気ガスが流れる状態になった際に、フィン６が熱膨張して、フィン６の先端部６ａが排気ポート２の下部内壁面２ｂに接触するように、所定の計算等に基づいて排気ポート２及びフィン６の形状や寸法、特にフィン６の縦方向の長さに対する隙間８の比率を決定すればよい。
なお、上記排気ガス温度は、例えば、排気ポート２内におけるフィン６の上流側を流れる排気ガス温度を用いることが可能である。また、排気ポート２内を流れる排気ガス温度を実際に検出する際には、例えば、排気ポート２内におけるフィン６の上流側に温度検出手段を設ける構成とすればよい。
【００３２】
以上の如く、本実施形態のシリンダヘッド１０は、内燃機関冷間時（内燃機関始動直後で触媒を暖めたい場合）には、フィン６からの熱移動を少なくして、排気ガス冷却性を低減し、触媒早期暖機性を確保することができる。さらに、内燃機関の高負荷時（触媒温度が上昇し冷却が必要な場合）にはフィン６からの熱移動を多くして、排気ガス冷却性を増して、内燃機関の過熱を抑制することができる。
【００３３】
本発明の第１実施形態は、シリンダヘッド１０の排気ポート２内を流れる排気ガスを冷却するために排気ポート２内に排気ガス冷却用のフィン６を設け、当該フィン６の形状を排気ガスの熱を利用して熱膨張変化させることでフィン６の放熱特性を制御し、効率的な排気ガス冷却性を確保しつつ、排気ガス冷却性と背反するエンジン始動時の暖機性をも確保して、排気ガス冷却性とエンジン始動時の暖機性とを両立したものである。
本発明の第１実施形態では、フィン６の放熱特性を制御するに際し、フィン６自体の熱膨張を利用しているため、フィン６による放熱特性の制御に機械的な機構を必要とせず、特別なメンテナンスも不要である。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態に係るシリンダヘッド２０の構成について、図４を用いて説明する。なお、当該第２実施形態においては、第１実施形態のフィン６と同様の機能を有するが構成が異なるフィン１６について具体的に説明する。また、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３５】
排気ポート２には、当該排気ポート２内壁面の出口側において、排気ポート２内部を左右にほぼ仕切るように配置され、排気ガスを冷却するための平板形状のフィン１６が排気ポート２の内壁面に出入可能に設けられている（図４参照）。フィン１６は、排気ポート２内を流れる排気ガスからウォータージャケット４、５内を循環する冷却水への熱伝達を活発化するためのものである。
【００３６】
フィン１６は、図５に示すように、当該フィン１６の先端部１６ａが前記排気ポート２の下部内壁面２ｂに近接して配置される。
【００３７】
具体的には、フィン１６は、当該フィン１６の上下方向の一端であるフィン１６の後端部１６ｂ（本実施形態においては、フィン１６の上端部）が排気ポート２上部内壁面２ａに設けられた嵌合孔１７に出入可能に嵌め込まれるとともに、フィン１６の上下方向の他端であるフィン１６の先端部１６ａを下方に突出するように配置されている。すなわち、フィン１６は、排気ポート２内出口側の幅方向略中央（図５においては、排気ポート２内左右方向略中央）に、排気ポート２内出口側の軸方向（図５においては、排気ポート２の中心軸方向）と平行に配置されるとともに、フィン１６の先端部１６ａが丸みを帯びた形状である。
【００３８】
また、フィン１６は、当該フィン１６の後端部１６ｂが嵌合孔１７に出入りする出入方向（本実施形態においては、上下方向）に当該フィン１６を駆動するための駆動手段であるフィン駆動部１８を備える。フィン駆動部１８は、前記嵌合孔１７に嵌めこまれたフィン１６の後端部１６ｂと嵌合孔１７の底部との間に介装される弾性支持部１９と、ウォータージャケット４から嵌合孔１７の底部に連通し、ウォータージャケット４に流れる冷却水を嵌合孔１７とフィン１６の後端部１６ｂとによって形成される空間２１に導入可能である連通孔２２と、から構成される。また、嵌合孔１７とフィン１６の後端部１６ｂとの接触部分は、防水用のシールが施されており、空間２１を満たす冷却水が排気ポート２内に侵入しないようになっている。
【００３９】
弾性支持部１９は、金属製の２つのバネであり、各バネの一端がフィン１６の後端部１６ｂの上面両端部に接続されるとともに、各バネの他端が嵌合孔１７の底部の両端部に接続されている。すなわち、弾性支持部１９は、２つのバネにより、フィン１６の後端部１６ｂが嵌合孔１７に嵌めこまれた状態でフィン１６を出入方向に沿って揺動可能に支持するものである。
【００４０】
また、フィン１６の先端部１６ａと排気ポート２の下部内壁面２ｂとの間には、所定間隔の隙間８が設けられている。図５に示す隙間８を有する状態は、内燃機関の冷間時の状態のものである。すなわち、内燃機関の冷間時においては、フィン１６の先端部１６ａと排気ポート２の下部内壁面２ｂとは、非接触状態となっている。こうして、フィン１６は、排気ポート２出口近傍を左右に略仕切るように排気ポート２の上部内壁面２ａから延設されているため、燃焼室３から排出された排気ガスは、排気ポート２内部の出口側においてフィン１６により左右に分割して流れるとともに、隙間８を通過することができる。この際に、排気ガスは、排気ガス通路となる排気ポート２の内壁面及びフィン１６の表面に接しながら通過してエキゾーストマニホールド７に流れる。
なお、本実施形態においては、一組のフィン１６及び当該フィン１６を出入方向に駆動するフィン駆動部１８を設ける構成としているが、特に限定するものではなく、排気ポート２の内壁面に複数のフィン１６及び当該フィン１６のフィン駆動部１８を排気ポート２の軸方向に沿って平行に設ける構成としてもかまわない。
【００４１】
このように構成されたシリンダヘッド２０の排気ポート２に、内燃機関の始動時や暖機運転時の比較的低温の排気ガスが流れる場合、すなわち、内燃機関の回転数が低回転領域である場合、冷却水ポンプからウォータージャケット４に圧送される冷却水の水圧は低く、連通孔２２を介してウォータージャケット４と連通する空間２１に流入する冷却水の水圧も同様に低いため、弾性支持部１９であるバネに抗ってフィン１６の後端部１６ｂを押し下げるまでに至らない（フィン１６の移動変位は生じない）。その結果、図５に示すように隙間８を保持した状態、すなわち、フィン１６の先端部１６ａは排気ポート２内壁面に近接したままで、フィン１６の先端部１６ａと排気ポート２の下部内壁面２ｂとは非接触の状態となる。このように、内燃機関の始動時や暖機運転時の比較的低温の排気ガスが流れる場合には、弾性支持部１９は自然状態（フィン１６の出入方向に釣り合った状態）にてフィン１６を支持しており、フィン１６の先端部１６ａと排気ポート２の下部内壁面２ｂとは非接触の状態を保持している。
そのため、内燃機関の始動時や暖機運転時においては、フィン１６は、排気ポート２の上部内壁面２ａから下方に突出した冷却用のフィンとして機能し、排気ポート２の嵌合孔１７に嵌めこまれたフィン１６の後端部１６ｂ側ではフィン１６の排気ガスからの受熱が、嵌合孔１７内の空間２１に導入された冷却水に直接移動するとともにフィン１６の後端部１６ｂが嵌合孔１７と接触する部分を介して排気ポート２の外側方向（図５に白抜き示す矢印方向）へと放熱される。一方、フィン１６の先端部１６ａでは排気ポート２の下部内壁面２ｂとの間に隙間８を有する非接触の状態のままであるため、当該隙間８を排気ガスが通過可能であり、フィン１６の先端部１６ａから排気ポート２内壁面への熱移動はなく、放熱は行われない。
【００４２】
つまり、内燃機関始動直後（内燃機関冷間時）においては、図５に示すように、フィン１６と排気ポート２の内壁面とは、非接触状態であって、フィン１６の片側のみ（図５ではフィン１６の後端部１６ｂ側のみ）でつながっていることにより、フィン１６が排気ガスから受けた熱はフィン１６の後端部１６ｂ側のみを介して伝熱されて放熱されるため、フィン１６による排気ガス冷却性は抑えられ、排気ガス温度の低下代は小さい。したがって、フィン１６による排気ガスの放熱が抑えられるため、排気ガスの温度低下は抑えられて、エンジン始動直後の暖機性が確保される。
【００４３】
また、内燃機関の連続駆動時や高負荷時には、高温の排気ガスが排気ポート２に流れる場合に、すなわち、内燃機関の回転数が比較的高回転領域である場合に、冷却水ポンプから圧送される冷却水の水圧が高く、連通孔２２を介してウォータージャケット４と連通する空間２１に流入する冷却水の水圧も同様に高いため、弾性支持部１９であるバネに抗ってフィン１６の後端部１６ｂを押し下げる（フィン１６の移動変位が生じる）。そのため、フィン１６の下方向への変位が進んでいくと、隙間８は縮小していくとともに、フィン１６の変位がさらに下方向へ進むことでフィン１６の先端部１６ａが排気ポート２の下部内壁面２ｂに接触する（図６参照）。このようにフィン１６が排気ポート２の下部内壁面２ｂに接触した状態においては、フィン１６の後端部１６ｂ側のみならずフィン１６の先端部１６ａを介して、高温となっているフィン１６から排気ポート２の内壁面への熱移動を促進するので、フィン１６と排気ポート２内壁面との間の伝熱性が増し、内燃機関の連続駆動時や高負荷時において、排気ガスの温度低下が促進される。
【００４４】
すなわち、内燃機関の連続駆動時や高負荷運転時においては、前述したように内燃機関の回転数と連動する冷却水ポンプから圧送される冷却水の水圧が上昇した結果、フィン１６がバネに抗って下降し（フィン１６がバネに抗って下方へと変位し）、内燃機関冷間時に、排気ポート２とフィン１６の先端部１６ａとの間に設定されていた隙間８以上に下方にフィン１６が移動変位し、図６に示すように、フィン１６の先端部１６ａが排気ポート２内壁面（下部内壁面２ｂ）に接触する。その結果、フィン１６の熱は、フィン１６の後端部１６ｂ側だけでなく、フィン１６の先端部１６ａが接触する排気ポート２の下部内壁面２ｂを介しても伝熱されて放熱されるため、フィン１６による排気ガス冷却性は高くなり、過熱されたフィン１６の温度が効率的に低下するので排気ガス温度の低下代は大きい。したがって、フィン１６による排気ガスの放熱が促されるため、排気ガスの温度上昇は抑えられて、内燃機関高負荷運転時の排気ガス冷却性が確保される。
【００４５】
以上のように、フィン１６は、内燃機関の回転数と連動して変化する、ウォータージャケット４内を流れる冷却水の水圧をフィン１６の出入方向の駆動手段として利用して、当該フィン１６を出入方向に沿って変位するように制御することにより、当該フィン１６の先端部１６ａと前記排気ポート２の内壁面との接触または非接触を内燃機関の回転数に応じて、切替可能である。すなわち、内燃機関の連続駆動時や高負荷運転時等の高温の排気ガスが排気ポート２内を流れる際は、フィン１６の先端部１６ａが排気ポート２内壁面（下部内壁面２ｂ）に接触し、内燃機関の始動時や暖機運転時等の低温の排気ガスが排気ポート２内を流れる際には、フィン１６の先端部１６ａが排気ポート２内壁面（下部内壁面２ｂ）から離間し、非接触状態となる。これにより、排気ガス冷却性能と暖機性能を両立した排気ポートを有するシリンダヘッド２０を提供することが可能となる。
【００４６】
なお、フィン１６を出入方向に駆動するフィン駆動部１８は、本実施形態に限定するものではなく、油圧等を利用したアクチュエータによりフィン１６を出入方向に駆動するフィン駆動手段を設けて、排気ポート２内を流れる排気ガス温度や内燃機関の回転数に応じて、前記フィン１６の出入方向における変位を制御する構成とすることも可能である。
【００４７】
上記第２実施形態においては、フィン１６をフィン駆動部１８により出入方向に駆動し、フィン１６を出入方向の所定の位置に変位させることでフィン１６の先端部１６ｂと前記排気ポート２の内壁面との接触または非接触を切替可能とする構成としているが、この構成において、さらに、第１実施形態にて説明したように、フィン１６本体の熱膨張変位も併せて用いるように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
２    排気ポート
２ａ  上部内壁面
２ｂ  下部内壁面
６    フィン
６ａ  先端部
８    隙間
１０  シリンダヘッド
【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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