(57)【要約】【課題】アッパーデッキを流動する潤滑油の排気熱に起因する温度上昇を効率よく抑制することのできる内燃機関のシリンダヘッドを提供する。【解決手段】内燃機関の潤滑油が流動するアッパーデッキ２１の排気側オイル流通面２１ｂと排気ポート２２ｂとの間に、排気ポート２２ｂの投影面の少なくとも一部を遮蔽する態様で断熱材３０を設ける。具体的には、アッパーデッキ２１の排気ポート２２ｂ直上の領域である排気側領域に吸気側オイル流通面２１ａよりも鉛直方向下方に形成された段差面に板状の断熱材３０を敷設して、この断熱材３０の上面が排気側オイル流通面２１ｂとなるようにする。そして、断熱材３０の外縁には、アッパーデッキ２１との界面を封止する環状のパッキン３１を設けるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の潤滑油が流動するアッパーデッキの排気側オイル流通面と排気ポートとの間に、排気ポートの投影面の少なくとも一部を遮蔽する態様で断熱材が設けられてなる内燃機関のシリンダヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記アッパーデッキの排気側領域に前記断熱材が敷設されてなり、該敷設された断熱材の上面が排気側オイル流通面となる
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記断熱材の外縁には、前記アッパーデッキとの界面を封止する環状のパッキンが設けられてなる
請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記アッパーデッキの排気側オイル流通面の下方内部に前記断熱材が埋設されてなる
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記断熱材は、前記アッパーデッキの排気側オイル流通面の全面に対応して設けられてなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
【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、特にそのアッパーデッキ上を流通する潤滑油を回収する上で有益なシリンダヘッド構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関のシリンダヘッドとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このシリンダヘッドでは、排気ポート壁の表面を遮熱カバーで覆うことによって排気ポート壁の表面と遮熱カバーとの間に空気層を設け、排気ポート近傍のオイル回収孔内を流れ落ちる潤滑油が遮熱カバーの表面を流れ落ちるようにしている。これにより、空気層の断熱作用によって排気ポート壁の表面から遮熱カバーへの排気熱の伝達が抑制され、遮熱カバーの表面温度は排気ポート壁の表面温度に比べて低くなる。すなわち、遮熱カバーの表面に接触した潤滑油の熱劣化が抑制されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−００４４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなシリンダヘッド構造によれば、空気層が設けられている排気ポート壁周囲にあっては、確かに排気熱に起因する潤滑油の温度上昇が抑制されるようにはなる。しかし、シリンダヘッドにあって、オイル回収孔は排気側に設けられることが多いものの、潤滑油が流通する面、すなわちオイル流通面となると多岐にわたり、上記遮熱カバーによる空気層の配設のみでは、排気熱による潤滑油の温度上昇を十分に抑制できるとは限らない。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アッパーデッキを流動する潤滑油の排気熱に起因する温度上昇を効率よく抑制することのできる内燃機関のシリンダヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の潤滑油が流動するアッパーデッキの排気側オイル流通面と排気ポートとの間に、排気ポートの投影面の少なくとも一部を遮蔽する態様で断熱材が設けられていることを要旨とする。
【０００７】
このようにすることにより、アッパーデッキの排気側オイル流通面への排気熱の伝熱が断熱材によって制限され、ひいてはアッパーデッキを流動する潤滑油の温度上昇が効率よく抑制されるようになる。それゆえに、潤滑油の熱劣化を抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記アッパーデッキの排気側領域に前記断熱材が敷設されており、該敷設された断熱材の上面が排気側オイル流通面となることを要旨とする。
【０００９】
このようにすれば、断熱材の上面を潤滑油が流通するために、すなわち断熱材によって排気熱の伝熱が制限される領域を潤滑油が流通するために、アッパーデッキを流通する潤滑油の温度上昇が抑制されるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記断熱材の外縁には、前記アッパーデッキとの界面を封止する環状のパッキンが設けられていることを要旨とする。
【００１１】
このようにパッキンを設けることにより、断熱材の下方への潤滑油の流入が規制される。すなわち、断熱材による段熱効果の発揮されない領域への潤滑油の流入が規制される。その結果、潤滑油が排気熱に曝されることがなくなる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記アッパーデッキの排気側オイル流通面の下方内部に前記断熱材が埋設されていることを要旨とする。
【００１３】
このようにシリンダヘッド内に断熱材が内蔵されていれば、排気熱によるアッパーデッキ自体の温度上昇を抑制することができ、ひいてはそのようなアッパーデッキの排気側オイル流通面を流通する潤滑油の温度上昇を抑制することができるようにもなる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記断熱材は、前記アッパーデッキの排気側オイル流通面の全面に対応して設けられていることを要旨とする。
【００１５】
このようにすれば、アッパーデッキ上の潤滑油に至る排気熱の伝熱経路を漏れなく遮断することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる内燃機関のシリンダヘッドの第１の実施の形態について、その全体の縦断面構造を示す断面図。
【図２】図１のα−α線におけるシリンダヘッドの平面構造を示す平面図。
【図３】断熱材を設けたことにより潤滑油の温度上昇が抑制されることを示すグラフ。
【図４】本発明にかかる内燃機関のシリンダヘッドの第２の実施の形態について、その全体の縦断面構造を示す断面図。
【図５】本発明にかかる内燃機関のシリンダヘッドの変形例について、その縦断面構造を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関のシリンダヘッドの第１の実施の形態について、図１，図２を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、この内燃機関では、シリンダブロック１の上にシリンダヘッド２が配設され、このシリンダヘッド２の上に筒状のカムジャーナル３が配設されており、このカムジャーナル３の上にヘッドカバー４が配設されている。そして、カムジャーナル３で、吸気弁Ｖａ及び排気弁Ｖｂの動弁機構である吸気カム軸ＣＳａ及び排気カム軸ＣＳｂが、互いに平行に軸支されている。なお、シリンダヘッド２の内部には、ウォータージャケットＷＪの他に、吸気弁Ｖａによって開閉される吸気ポート２２ａや、排気弁Ｖｂによって開閉される排気ポート２２ｂ等が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド２の上面、すなわちアッパーデッキ２１には、図示しない給油部から吸気カム軸ＣＳａ及び排気カム軸ＣＳｂに供給された潤滑油（エンジンオイル）が滴下する。このようなアッパーデッキ２１の吸気ポート２２ａ直上の領域である吸気側領域には、上記滴下した潤滑油を流通させる吸気側オイル流通面２１ａが設けられている。なお、アッパーデッキ２１の排気ポート２２ｂ直上の領域である排気側領域には、上記吸気側オイル流通面２１ａよりも鉛直方向下方に段差面が形成されており、この段差面には、板状の断熱材３０が敷設されているとともに、ねじ３２によって固定され、該断熱材３０の上面が排気側オイル流通面２１ｂとなっている。そして、上記断熱材３０の外縁には、アッパーデッキ２１、すなわち上記段差面との界面を封止するパッキン３１が設けられている。
【００２０】
また、上記段差面には、潤滑油を回収するオイル回収口２３が上記断熱材３０によって囲繞される態様で開口しており、シリンダヘッド２の内部には、このオイル回収口２３から鉛直方向下方に向けてオイル回収路２３Ｐが形成されている。ちなみに、シリンダブロック１の内部には、前記オイル回収路２３Ｐと連通し、かつシリンダブロック１の鉛直方向下方に設けられているオイルパン（図示略）に至るようにオイル回収路１３Ｐが形成されている。また、吸気側オイル流通面２１ａと排気側オイル流通面２１ｂとの境界からアッパーデッキ２１の上方に突出する態様で筒状のプラグ挿入部２４がシリンダヘッド２に配設されており、このプラグ挿入部２４の筒内には点火プラグＰＧが挿設されている。
【００２１】
一方、上記断熱材３０は、その平面構造を図２に示すように、シート状であって、アッパーデッキ２１の上記排気側領域の全面を覆う態様で敷設されている。ちなみに、アッパーデッキ２１には、吸気側オイル流通面２１ａと排気側オイル流通面２１ｂとをほぼ等分する態様で上記プラグ挿入部２４（ここでは４本）が順に設けられているとともに、排気側オイル流通面２１ｂの排気側寄りの外縁に沿って、上記オイル回収口２３（ここでは３つ）が順に設けられている。
【００２２】
次に、こうした構造を有するシリンダヘッドの作用について説明する。
図１，図２に示したように、オイル回収口２３は排気側オイル流通面２１ｂによって囲繞される態様で開口しているため、すべての潤滑油は必然的に排気側オイル流通面２１ｂを経てから、すなわち排気ポート２２ｂの投影面のすべてを含む排気側領域の全面を覆う態様で敷設された断熱材３０の上面を経てから回収されるようになる。これにより、排気熱の伝熱が断熱材３０によって制限されるため、排気側オイル流通面２１ｂを流通する過程での排気熱による潤滑油の加熱が抑制され、ひいてはオイル回収口２３から回収される潤滑油の温度上昇が抑制されるようになる。加えて、断熱材３０の下方、すなわち排気熱からの伝熱が断熱材３０によって制限されない領域への潤滑油の流入がパッキン３１によって規制されるため、オイル回収口２３から回収される潤滑油の温度上昇がさらに抑制されるようになる。
【００２３】
このように、断熱材３０を敷設したことによる潤滑油の温度上昇抑制効果を図３に基づき説明する。図３は、断熱材３０のない状態で内燃機関を常温で運転した場合の潤滑油の温度変化（太線で図示）と、断熱材３０を敷設した状態で内燃機関を常温で運転した場合の潤滑油の温度変化（細線で図示）とを併せて示したグラフである。ちなみに、領域Ａは吸気側オイル流通面２１ａの吸気ポート２２ａ寄りの外縁部であり、領域Ｂは吸気側オイル流通面２１ａと排気側オイル流通面２１ｂとの境界部であり、領域Ｃは排気側オイル流通面２１ｂの排気ポート２２ｂ寄りの外縁部、すなわちオイル回収口２３周りの領域である（いずれも図２参照）。
【００２４】
吸気ポート２２ａの直上である上記領域Ａから領域Ｂへ潤滑油が流通する過程、すなわち排気熱の影響を受けない吸気側オイル流通面２１ａを流通する過程では、ウォータージャケットＷＪ内を流通する機関冷却水との熱交換等により潤滑油は冷却されるため、図３に示すように、断熱材３０の有無によらず潤滑油の温度は線形に下降する。そして、排気ポート２２ｂの直上である上記領域Ｂから領域Ｃへ潤滑油が流動する過程では、断熱材３０のない状態では排気熱によって潤滑油が加熱されるために、潤滑油の温度は線形に上昇するものの、断熱材３０が敷設された状態であれば排気熱の伝熱が制限されるために、潤滑油の温度はほぼ一定に保たれる。ちなみに領域Ｃでの潤滑油の温度は、図３に示したように、断熱材３０を敷設した状態が断熱材３０のない状態よりも低くなっている（この例では−５℃）。
【００２５】
以上説明したように、第１の実施の形態にかかる内燃機関のシリンダヘッドによれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）アッパーデッキ２１の排気ポート２２ｂ直上の領域である排気側領域の全面を覆う態様で断熱材３０を敷設するようにした。これにより排気熱の伝熱が制限された断熱材３０の上面が排気側オイル流通面２１ｂとなるため、該排気側オイル流通面２１ｂを流動する過程での潤滑油の加熱が制限されるようになる。そのため、潤滑油の熱劣化を抑制することができる。
【００２６】
（２）断熱材３０の外縁にアッパーデッキ２１との界面を封止するパッキン３１を設けるようにした。これにより、断熱材３０の下方への潤滑油の流入が規制される。すなわち、断熱材３０による断熱効果の発揮されない領域への潤滑油の流入がパッキン３１によって規制されるため、オイル回収口２３から回収される潤滑油の温度上昇がさらに抑制されるようになる。
（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関のシリンダヘッドの第２の実施の形態について、図４を参照して詳細に説明する。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、断熱材３０がアッパーデッキ２１の内部に埋設されている。その他の基本的な構造は第１の実施の形態と同じであるため、以下ではその変更点について主に説明する。
【００２７】
図４に示すように、シリンダヘッド２の上面、すなわちアッパーデッキ２１には、図示しない給油部から吸気カム軸ＣＳａ及び排気カム軸ＣＳｂに供給されて滴下する潤滑油（エンジンオイル）を受け止めて流通させるオイル流通面が設けられている。このオイル流通面は、吸気ポート２２ａ直上の吸気側オイル流通面２１ａと排気ポート２２ｂ直上の排気側オイル流通面２１ｂとにより互いに同一面となる態様で構成されている。このような排気側オイル流通面２１ｂの下方であって排気ポート２２ｂよりも上方のアッパーデッキ２１の内部には、板状の断熱材３０が埋設されている。そして、このような断熱材３０もまたシート状の部材であって、アッパーデッキ２１の排気側オイル流通面２１ｂの全面を覆うように、すなわち排気ポート２２ｂの投影面をすべて含む態様で埋設されている（図示略）。
【００２８】
次に、こうした構造を有するシリンダヘッドの作用について説明する。
図４に示したように、この例でもオイル回収口２３は排気側オイル流通面２１ｂに囲繞される態様で開口しているため、すべての潤滑油は必然的に排気ポート２２ｂの直上の領域、すなわち排気側オイル流通面２１ｂを経てから回収される。ここで本実施の形態でも、図４に示したように、排気ポート２２ｂの投影面のすべてを含む排気側領域の全面を覆う態様で断熱材３０をシリンダヘッド２内に埋設したため、すなわちシリンダヘッド２内で排気熱の伝熱が断熱材３０によって制限されるため、排気側オイル流通面２１ｂの表面温度の温度上昇が抑制される。その結果、排気側オイル流通面２１ｂを流通する過程での潤滑油の加熱が抑制され、ひいてはオイル回収口２３から回収される潤滑油の温度上昇が抑制されるようになる。それゆえに、本実施の形態でも、図３に示した潤滑油の温度上昇抑制効果と同等の効果を得ることができるようになる。
【００２９】
以上説明したように、第２の実施の形態にかかる内燃機関のシリンダヘッドによれば、以下のような効果が得られるようになる。
（３）アッパーデッキ２１の排気側オイル流通面２１ｂの下方で排気ポート２２ｂの投影面のすべてを含む排気側領域の全面を遮蔽する態様でシリンダヘッド２の内部に断熱材３０を埋設するようにした。これにより、排気熱に起因する排気側オイル流通面２１ｂの表面温度の温度上昇を抑制することができ、ひいては排気側オイル流通面２１ｂを流通する潤滑油の温度上昇を抑制することができるようにもなる。
（変形例）
なお、上記各実施の形態は、以下のような態様をもって実施することもできる。
【００３０】
・上記各実施の形態においては、シート状の断熱材３０を排気側オイル流通面２１ｂの全面に対応して敷設，埋設するようにしたが、これに限らない。例えば、排気ポート２２ｂの投影面もしくはその一部のみを遮蔽し、排気ポートが配設されていない部分の投影面は遮蔽しないように、例えばブロック状あるいは短冊状の断熱材３０を敷設，埋設するようにしてもよい。このようにしても、排気熱の伝熱を制限することができる。
【００３１】
・上記第１の実施の形態においては、断熱材３０の外縁に、アッパーデッキ２１との界面を封止する環状のパッキン３１を設けるとしたが、これに限らない。パッキン３１がなくてもよい。このようにしても、大部分の潤滑油は断熱材３０の上面を流通するため、排気熱による潤滑油の温度上昇を抑制することができる。
【００３２】
・上記各実施の形態においては、排気ポート２２ｂの投影面の少なくとも一部、例えば、排気側オイル流通面２１ｂの直下にウォータージャケットＷＪがない領域に断熱材３０を設けるようにしてもよい。
【００３３】
・図５に示すように、断熱材３０を排気ポート２２ｂの鉛直方向上側の内側面に沿って配設するとしてもよい。要は、断熱材３０によって排気ポート２２ｂよりも鉛直方向上方への排気熱の伝達が制限されるのであればよい。
【００３４】
・上記第１の実施の形態においては、吸気側オイル流通面２１ａよりも鉛直方向下方の段差面に断熱材３０を敷設するとしたが、これに限らない。段差面を設けることなく、アッパーデッキ２１の排気側領域にそのまま断熱材３０を敷設してもよい。なお、この場合であっても、パッキン３１を設けるようにすれば、前記（２）に順ずる効果も併せて得られるようになる。
【００３５】
・断熱材３０の形状はシート状に限らず任意であって、例えば膜状でもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…カムジャーナル、４…ヘッドカバー、２１…アッパーデッキ、２１ａ…吸気側オイル流通面、２１ｂ…排気側オイル流通面、２２ａ…吸気ポート、２２ｂ…排気ポート、２３…オイル回収口、１３Ｐ，２３Ｐ…オイル回収路、２４…プラグ挿入部、３０…断熱材、３１…パッキン、３２…ねじ、ＣＳａ…吸気カム軸、ＣＳｂ…排気カム軸、ＰＧ…点火プラグ、Ｖａ…吸気弁、Ｖｂ…排気弁、ＷＪ…ウォータージャケット。
【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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