(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの排気ポートの周囲をそれぞれ囲む２つの周囲冷却水通路を相互に連通させるパイプを、シリンダヘッドの燃焼面の両排気ポートと燃焼面周縁との間の部分である排気ポート間部に面するシリンダヘッド内部のポート間冷却水通路を貫通させて、１本以上設け、パイプに設けた１個以上の孔から、排気ポート間部に面するポート間冷却水通路の底面に向けて冷却水を噴射するようにしたことを特徴とするシリンダヘッド冷却構造。
【請求項２】
パイプを、ポート間冷却水通路の、排気ポート間部の略中心部に面する部分を貫通させて設け、パイプの孔から、ポート間冷却水通路の、排気ポート間部の略中心部に面する底面に向けて、冷却水を噴射するようにした請求項１記載のシリンダヘッド冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドの燃焼面の冷却効率を向上できるシリンダヘッド冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
シリンダヘッドの燃焼面が過熱すると、エンジンの停止や損傷といった問題の生じる恐れがあるため、エンジンの信頼性を維持できない。そこで、シリンダヘッドの内部に形成した多数の冷却水通路に冷却水を流すことによって、シリンダヘッドの燃焼面の冷却を行っている。一方、エンジンに要求される出力は増大してきており、それに伴って燃焼面の温度は上昇傾向にある。従って、燃焼面の冷却効率が高い新たなシリンダヘッド冷却構造が要求されてきている。
【０００３】
本発明は、シリンダヘッドの燃焼面の冷却効率を向上できるシリンダヘッド冷却構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、シリンダヘッドの冷却構造を鋭意研究する中で、次のような知見を得た。即ち、(1)燃焼面は、その全面が一様に高温となるのではなく、高温となりやすい部分とそうでない部分とを有している。(2)高温となりやすい部分を集中的に冷却すれば、燃焼面の冷却効率を向上できる。
【０００５】
図１はシリンダヘッドの燃焼面を示す図である。図３に示すようなバルブシート３０１を設けて排気弁３０の周囲を強制的に冷却している構造のシリンダヘッド１の燃焼面２においては、最も高温となりやすい部分は一点鎖線で囲んだ部分２０であり、該部分（以下、ホットスポットと称する）２０は、２つの排気ポート３１，３２と燃焼面２の周縁２１との間の部分である排気ポート間部２２（一点鎖線で示す）の略中心部に該当する。なお、４１，４２は吸気ポートである。
【０００６】
請求項１記載の発明は、２つの排気ポートの周囲をそれぞれ囲む２つの周囲冷却水通路を相互に連通させるパイプを、シリンダヘッドの燃焼面の両排気ポートと燃焼面周縁との間の部分である排気ポート間部に面するシリンダヘッド内部のポート間冷却水通路を貫通させて、１本以上設け、パイプに設けた１個以上の孔から、排気ポート間部に面するポート間冷却水通路の底面に向けて冷却水を噴射するようにしたことを特徴とするシリンダヘッド冷却構造である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、パイプを、ポート間冷却水通路の、排気ポート間部の略中心部に面する部分を貫通させて設け、パイプの孔から、ポート間冷却水通路の、排気ポート間部の略中心部に面する底面に向けて、冷却水を噴射するようにしたものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図２は本実施形態におけるシリンダヘッドの底面図、図３は排気ポートに排気弁が取り付けられた状態の縦断面図であり、図２のIII−III断面に相当する図である。図４は図２のIV−IV断面図である。なお、図４は一部拡大図も含んでいる。シリンダヘッド１の燃焼面２には、それぞれ２個の排気ポート３１，３２及び吸気ポート４１，４２がある。そして、排気ポート３１，３２と燃焼面２の周縁２１との間の部分である排気ポート間部２２の略中心部は、燃焼面２において最も高温となりやすいホットスポット２０である。一方、シリンダヘッド１の内部には、多数の冷却水通路が形成されており、排気ポート間部２２に面しては排気ポート間冷却水通路５１が形成されている。更に、排気ポート３１，３２の周囲には、排気ポート３１，３２をそれぞれ囲む周囲冷却水通路６１，６２が形成されている。周囲冷却水通路６１，６２は、シリンダヘッド１を縦に貫通する縦貫冷却水通路７１，７２，７３，７４の内の近接している縦貫冷却水通路７１，７２からそれぞれ延びている。なお、排気弁３０は、図３に示すように、排気ポート３１，３２に対して燃焼面２側から嵌め込み式となっており、周囲冷却水通路６１，６２は、排気弁３０を嵌め込むことによって構成されている。
【００１２】
そして、本実施形態のシリンダヘッド冷却構造では、周囲冷却水通路６１，６２を相互に連通させるパイプ９０が、排気ポート間部２２に面する排気ポート間冷却水通路５１の底部を直線的に貫通して設けられている。そして、パイプ９０には、排気ポート間部２２に面する排気ポート間冷却水通路５１の底面５１１に向けて開口した１個の孔９０１が形成されている。なお、パイプ９０は、銅又はＳＵＳでできている。
【００１３】
上記冷却構造においては、周囲冷却水通路６１，６２の冷却水が、パイプ９０へ流入し、孔９０１から底面５１１に向けて噴射されるので、排気ポート間部２２に接触する単位時間当たりの冷却水量が増大し、排気ポート間部２２ひいてはホットスポット２０の冷却効率が向上する。従って、シリンダヘッド１の燃焼面２の冷却効率が向上する。
【００１４】
（実施形態２）
図５は本実施形態におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。本実施形態では、パイプ９０を、ホットスポット２０に面する排気ポート間冷却水通路５１の底部を貫通して設け、孔９０１を、ホットスポット２０に面する排気ポート間冷却水通路５１の底面５１１に向けて開口させ、その他は実施形態１と同じとしている。なお、ここでは、パイプ９０は曲線状となっている。
【００１５】
上記冷却構造においては、ホットスポット２０に接触する単位時間当たりの冷却水量が増大し、ホットスポット２０の冷却効率が向上する。従って、燃焼面２の冷却効率は、実施形態１に比して、より向上する。
【００１６】
（実施形態３）
図６は本実施形態におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図であり、図３の拡大図に相当するものである。本実施形態では、パイプ９０の孔９０１を３個形成し、その他は実施形態１と同じとしている。
【００１７】
上記冷却構造においては、排気ポート間部２２に接触する単位時間当たりの冷却水量が、実施形態１の場合に比して、より増大することとなるので、排気ポート間部２２の冷却効率はより向上し、従って、燃焼面２の冷却効率はより向上する。
【００１８】
なお、孔９０１の数は、複数個であれば、３個に限らない。また、上記冷却構造は、実施形態２にも適用できる。その場合においても、ホットスポット２０に接触する単位時間当たりの冷却水量が、実施形態２の場合に比して、より増大することとなるので、ホットスポット２０の冷却効率はより向上し、従って、燃焼面２の冷却効率はより向上する。
【００１９】
（実施形態４）
図７は本実施形態におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。本実施形態では、パイプ９０を２本設けており、各パイプ９０は、それぞれ実施形態１及び実施形態２における各パイプ９０と同じに設けられており、その他は実施形態１と同じとしている。
【００２０】
上記冷却構造においては、ホットスポット２０も含んだ排気ポート間部２２の冷却効率がより向上するので、燃焼面２の冷却効率はより向上する。
【００２１】
なお、パイプ９０は３本以上設けてもよい。また、実施形態３における孔９０１を複数個形成するという冷却構造を、本実施形態に適用してもよい。
【００２２】
（参考形態１）
図８は本参考形態におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図であり、図４の拡大図に相当するものである。図９は図８のIX矢視図である。本参考形態では、実施形態１におけるパイプ９０の代わりに、パイプ９１を設け、その他は実施形態１と同じとしている。パイプ９１は、一端が周囲冷却水通路６１に連通し、他端が排気ポート間部２２に面する排気ポート間冷却水通路５１の底部に位置するよう、設けられている。そして、パイプ９１の他端の開口９１１は底面５１１に向いている。なお、パイプ９１は、銅又はＳＵＳでできている。
【００２３】
上記冷却構造においては、周囲冷却水通路６１の冷却水が、パイプ９１を経て開口９１１から底面５１１に向けて噴射されるので、排気ポート間部２２に接触する単位時間当たりの冷却水量が増大し、排気ポート間部２２ひいてはホットスポット２０の冷却効率が向上する。従って、燃焼面２の冷却効率が向上する。
【００２４】
なお、パイプ９１は、その一端が周囲冷却水通路６２に連通していてもよい。
【００２５】
（参考形態２）
図１０は本参考形態におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。本参考形態では、パイプ９１を、他端がホットスポット２０に面する排気ポート間冷却水通路５１の底部に位置するよう設けるとともに、パイプ９１の他端の開口９１１をホットスポット２０に面する排気ポート間冷却水通路５１の底面５１１に向け、その他は参考形態１と同じとしている。
【００２６】
上記冷却構造においては、ホットスポット２０に接触する単位時間当たりの冷却水量が増大し、ホットスポット２０の冷却効率が向上する。従って、燃焼面２の冷却効率は、参考形態１に比して、より向上する。
【００２７】
なお、パイプ９１は、その一端が周囲冷却水通路６２に連通していてもよい。
【００２８】
（参考形態３）
図１１は本参考形態におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。本参考形態では、パイプ９１を２本設けており、各パイプ９１は、それぞれ参考形態１及び参考形態２における各パイプ９１と同じに設けられており、その他は参考形態１と同じとしている。なお、２本のパイプ９１の一方は周囲冷却水通路６１に、他方は周囲冷却水通路６２に、それぞれ連通している。
【００２９】
上記冷却構造においては、ホットスポット２０も含んだ排気ポート間部２２の冷却効率がより向上するので、燃焼面２の冷却効率はより向上する。
【００３０】
なお、パイプ９１は３本以上設けてもよい。
【００３１】
（実施形態５）
図１２は本実施形態におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図であり、図４の拡大図に相当するものである。本実施形態では、排気ポート間冷却水通路５１の底面５１１の位置が高いため、パイプ９０をブリッジ形に設けており、その他は実施形態１と同じとしている。
【００３２】
上記冷却構造においても、実施形態１と同様に、排気ポート間部２２ひいてはホットスポット２０の冷却効率が向上し、従って、燃焼面２の冷却効率が向上する。
【００３３】
なお、パイプ９０をブリッジ形とする上記冷却構造は、実施形態２〜４にも適用できる。
【００３４】
（参考形態４）
図１３は本参考形態におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図であり、図４の拡大図に相当するものである。本参考形態では、排気ポート間冷却水通路５１の底面５１１の位置が高いため、パイプ９１を斜め上方に延ばして設けており、その他は参考形態１と同じとしている。
【００３５】
上記冷却構造においても、参考形態１と同様に、排気ポート間部２２ひいてはホットスポット２０の冷却効率が向上し、従って、燃焼面２の冷却効率が向上する。
【００３６】
なお、パイプ９１を斜め上方に延ばして設けるという上記冷却構造は、参考形態２，３にも適用できる。
【００３７】
（参考形態５）
図１４は本参考形態におけるシリンダヘッドの縦断面部分図である。シリンダヘッド１の燃焼面２には、２個の排気ポート３１，３２が開口している。一方、シリンダヘッド１の内部には、多数の冷却水通路が形成されており、両排気ポート３１，３２の間には、排気ポート間部２２に面する排気ポート間冷却水通路５１が形成されている。更に、排気ポート３１，３２の周囲には、排気ポート３１，３２をそれぞれ囲む周囲冷却水通路６１，６２が形成されている。周囲冷却水通路６１，６２は、シリンダヘッド１を縦に貫通する縦貫冷却水通路からそれぞれ延びている。
【００３８】
そして、本参考形態のシリンダヘッド冷却構造では、周囲冷却水通路６１の排気ポート３２側の部分に、排気ポート３２の排気ポート３１側の外壁３２１に向けて矢印Ａに示すように冷却水を噴射するよう、孔６１２が形成されており、また、周囲冷却水通路６２の排気ポート３１とは反対側の部分に、排気ポート３２の外壁３２１とは反対側の外壁３２２に向けて矢印Ｂに示すように冷却水を噴射するよう、孔６２２が形成されている。
【００３９】
上記冷却構造においては、周囲冷却水通路６１の冷却水が排気ポート間冷却水通路５１内に噴射されて外壁３２１に吹き付けられ、周囲冷却水通路６２の冷却水が排気ポート間冷却水通路５２内に噴射されて外壁３２２に吹き付けられるので、外壁３２１，３２２に接触する単位時間当たりの冷却水量が増大する。従って、排気ポート３２の冷却効率が向上し、シリンダヘッド１全体の冷却効率が向上する。
【００４０】
なお、図１４において、破線で示すように、周囲冷却水通路６２の排気ポート３１側の部分に、排気ポート３１の排気ポート３２側の外壁３１１に向けて矢印Ｃに示すように冷却水を噴射するよう、孔６２３を形成してもよい。これによれば、排気ポート３１の冷却効率が向上する。また、孔６１２，６２２，６２３の個数はそれぞれ複数でもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、周囲冷却水通路の冷却水をパイプの孔からポート間冷却水通路の底面に向けて噴射することができるので、排気ポート間部に接触する単位時間当たりの冷却水量を増大でき、排気ポート間部ひいてはホットスポットの冷却効率を向上でき、従って、シリンダヘッドの燃焼面の冷却効率を向上できる。
【００４２】
請求項２記載の発明によれば、ホットスポットに接触する単位時間当たりの冷却水量を増大でき、ホットスポットの冷却効率を向上でき、従って、燃焼面の冷却効率をより向上できる。
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  シリンダヘッドの燃焼面を示す図である。
【図２】  実施形態１におけるシリンダヘッドの底面図である。
【図３】  排気ポートに排気弁が取り付けられた状態の縦断面図であり、図２のIII−III断面に相当する図である。
【図４】  図２のIV−IV断面図である。
【図５】  実施形態２におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。
【図６】  実施形態３におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図である。
【図７】  実施形態４におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。
【図８】  参考形態１におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図である。
【図９】  図８のIX矢視図である。
【図１０】  参考形態２におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。
【図１１】  参考形態３におけるシリンダヘッドの燃焼面の拡大部分図である。
【図１２】  実施形態５におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図である。
【図１３】  参考形態４におけるシリンダヘッドの縦断面拡大部分図である。
【図１４】  参考形態５におけるシリンダヘッドの縦断面部分図である。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  燃焼面
２０  ホットスポット
２１  （燃焼面の）周縁
２２  排気ポート間部
３１，３２  排気ポート
３１１，３２１，３２２  外壁
５１  排気ポート間冷却水通路
５１１  底面
６１，６２  周囲冷却水通路
９０１  孔
９１１  開口
【図１】
0003960698.tif 000002
【図２】
0003960698.tif 000003
【図３】
0003960698.tif 000004
【図４】
0003960698.tif 000005
【図５】
0003960698.tif 000006
【図６】
0003960698.tif 000007
【図７】
0003960698.tif 000008
【図８】
0003960698.tif 000009
【図９】
0003960698.tif 000010
【図１０】
0003960698.tif 000011
【図１１】
0003960698.tif 000012
【図１２】
0003960698.tif 000013
【図１３】
0003960698.tif 000014
【図１４】
0003960698.tif 000015