(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダが一体に形成されたシリンダブロックの上部に配設され、ウォータポンプからの冷却水が内部に形成された水室の長手方向一端側から他端側に向けて流動するように構成されたシリンダヘッドであって、該シリンダヘッドの下部壁から前記水室内に突設されたリブ部材を備えてなるシリンダヘッドの冷却構造において、前記下部壁に形成されて前記水室と前記シリンダブロックの水室とを連通する水穴を前記リブ部材の前記冷却水流動方向上流側に設けてなり、さらに前記シリンダヘッド内部の水室が、吸気ポート周り又は排気ポート周りを冷却するためのポート周り水室と、該ポート周り水室よりも冷却水量が多く該ポート周り水室とシリンダ間中心部位において連通される主水室とを有し、前記リブ部材が前記シリンダ間中心部位の前記ポート周り水室側に前記長手方向と略直角な方向に突設されてなることを特徴とするシリンダヘッドの冷却構造。
【請求項２】
前記リブ部材に前記水室の上流側に向けて開口する溝部を形成し前記水穴の端部を前記溝部に連通させてなることを特徴とする請求項１記載のシリンダヘッドの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用内燃機関等に適用され、複数のシリンダが一体に形成されたシリンダブロックの上部に配設されるシリンダヘッドであって、冷却水が内部に形成された水室の長手方向一端側から他端側に向けて流動するように構成された水冷式シリンダヘッドの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用内燃機関等の比較的小型の内燃機関用シリンダヘッドは、複数のシリンダが一体に形成されたシリンダブロックの上部に配設されている。かかるシリンダヘッドは、重量低減及び内部に形成される水室の容積拡大のために薄肉構造となっており、剛性が小さいという問題点を有している。かかる問題点を解決するために、補強用リブを形成したシリンダヘッドが従来より提供されている。かかるシリンダヘッドにおいては、例えば燃焼室に近接して高い爆発圧力を受ける下部壁に水室側に向かって複数のリブを突設して剛性の補強をしている。
このためかかるシリンダヘッドにあっては、前記リブが水室の長手方向一端側から他端側に向けて流動する冷却水の流れを阻害し易く、殊に通路面積が小さい吸気ポート下部の水室近傍において冷却水の流れが悪くなる傾向にある。
【０００３】
かかる問題点を解決する手段の１つとして、実開平５−９４５号公報の考案が提供されている。この考案においては、シリンダヘッドの下部壁から前記水室内に突設されたリブを水室内のシリンダ間中心部位に長手方向と略直角な方向に突設するとともに、シリンダヘッドの下面から該リブ中心に向けて水穴を穿孔して該水穴の先端部位を該リブの長手方向両壁面から水室内に開口し、ウォータポンプからシリンダブロックの水室を経て導入される冷却水を該水穴からリブの長手方向両壁面を貫流して水室に流入せしめることにより、リブ周辺から吸気ポート下部の水室に向かう冷却水の流れを形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記実開平５−９４５号公報の考案にあっては、ウォータポンプからの冷却水をシリンダブロックの水室を経てシリンダヘッドの水室に導入するようにした冷却水供給方式であって、シリンダヘッドの下面から該リブに向けて穿孔した水穴を通してシリンダブロックの水室からの冷却水をシリンダヘッドの水室に導入しているが、かかる構成をウォータポンプからの冷却水をシリンダヘッドの水室を経てシリンダブロックの水室に導入するようにした冷却水供給方式に適用する場合には、リブの中心部に穿孔した水穴を通して、シリンダヘッド内部の水室内の冷却水が下方にあるシリンダブロックの水室側に落下することとなる。
【０００５】
このため、かかる従来技術にあっては、前記のようなリブの中心部に穿孔した水穴を通してのシリンダヘッド水室内の冷却水の落下によって冷却水の通路面積が狭い吸気ポート下部の水室への冷却水の流動量が低減され、冷却水による吸気ポート近傍の冷却効果が弱まり、吸気ポート近傍の壁面温度が上昇して機関出力の低下やシリンダヘッドの熱応力過大による亀裂の発生を招く恐れがある。
等の問題点を有している。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、シリンダヘッド内の水室から水穴を通してシリンダブロックの水室に冷却水を送るようにしたシリンダヘッドにおいて、シリンダヘッド内の水室内における冷却水の流動、殊に通路面積が狭い吸気ポート又は排気ポート下部における冷却水の流動を良化して、該吸気ポート又は排気ポート近傍の壁面温度を低下せしめることにより、機関出力の低下やシリンダヘッドの熱応力による亀裂の発生を防止し得るシリンダヘッドの冷却構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、複数のシリンダが一体に形成されたシリンダブロックの上部に配設され、ウォータポンプからの冷却水が内部に形成された水室の長手方向一端側から他端側に向けて流動するように構成されたシリンダヘッドであって、該シリンダヘッドの下部壁から前記水室内に突設されたリブ部材を備えてなるシリンダヘッドの冷却構造において、前記下部壁に形成されて前記水室と前記シリンダブロックの水室とを連通する水穴を前記リブ部材の前記冷却水流動方向上流側に設けてなり、さらに前記シリンダヘッド内部の水室が、吸気ポート周り又は排気ポート周りを冷却するためのポート周り水室と、該ポート周り水室よりも冷却水量が多く該ポート周り水室とシリンダ間中心部位において連通される主水室とを有し、前記リブ部材が前記シリンダ間中心部位の前記ポート周り水室側に前記長手方向と略直角な方向に突設されてなることを特徴とするシリンダヘッドの冷却構造を提案する。
【０００８】
請求項１において好ましくは請求項２記載のように、前記リブ部材に前記水室の上流側に向けて開口する溝部を形成し前記水穴の端部を前記溝部に連通させてなることを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
かかる発明によれば、ウォータポンプからの冷却水がシリンダヘッドの水室を長手方向に流動し、シリンダヘッドの下部壁から水室内に突設されたリブ部材の冷却水上流側壁面に当たるように案内され、該リブ部材の上流側に設けられた水穴を通ってシリンダブロックの水室に流出するので、シリンダヘッドの水室内に突設されたリブ部材の上流側近傍に至る水室内の冷却水は、前記水穴に吸引される形で該水穴を通ってシリンダブロックの水室に流出せしめられる。
【００１１】
これにより、水室内における冷却水の流動は、通路面積が狭い各シリンダの吸気ポート又は排気ポート下部における冷却水の流動が良好となって、吸気ポート又は排気ポート近傍の冷却効果が向上し、該吸気ポート又は排気ポート近傍の壁面温度の上昇が回避され、該壁面温度の上昇による機関出力の低下やシリンダヘッドの熱応力破壊の発生を防止することができる。
【００１２】
また請求項２のように構成すれば、リブ部材の上流側にある冷却水は該リブ部材の上流側に向けて開口する溝部に案内されて水穴に流入することとなるので、該水穴への冷却水の吸引作用が高まり、該水穴周辺から吸気ポート近傍に至る水室の冷却の効果がさらに向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１４】
図１は本発明の第１実施例に係る内燃機関用シリンダヘッドの水室および吸気ポート、排気ポートの平面方向断面図、図２は図１のＡ―Ａ線断面図である。図３は第２実施例を示し、（Ａ）は水穴近傍の要部平面方向断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。図４は本発明が適用される内燃機関の冷却系統図である。
【００１５】
本発明が適用される内燃機関の冷却系統を示す図４において、１はシリンダヘッド、２０はシリンダブロック、２５はウォータポンプ、２７はラジエータ、２６はサーモスタット、２８はヒータであり、ウォータポンプ２５から吐出された冷却水は冷却水管２２ａを通ってシリンダヘッド１に入り、該シリンダヘッド１の水室（冷却水路）２２内を長手方向に流れて該シリンダヘッド１を冷却するとともに、一部の冷却水はシリンダヘッド１の水室２２とシリンダブロック２０内の水室２３とを連通する連通路２４を通ってシリンダブロック２０の水室（冷却水路）２３に流入する。
【００１６】
該シリンダブロック２０内の水室２３を流れてシリンダライナを冷却した冷却水は流量制御装置２９、水通路３０ａを通ってサーモスタット２６および、水通路３０ｂを通ってラジエータ２７に送られる。
この流量制御装置２９は、シリンダブロック２０から流出される冷却水の流量を調整するためものである。例えば、冷態始動時には、この流量制御装置２９によってシリンダブロック２０から流出される冷却水の流量を制限することにより、シリンダヘッド１の水室２２内の冷却水が連通路２４を介してシリンダブロック２０の水室２３に流入されない。この場合に、ウォータポンプ２５から吐出される冷却水はシリンダヘッド１の水室２２のみを流動することとなり、シリンダヘッド１は冷却水によって効果的に冷却されるとともに、シリンダブロック２０は冷却水が水室２３内を流動せずに滞留することにより暖機が促進される。また、エンジン温度が高い状態での通常走行時には、流量制御装置２９によってシリンダブロック２０から冷却水を流出させることにより、ウォータポンプ２５から吐出された冷却水がシリンダヘッド１の水室２２のみならず連通路２４及びシリンダブロック２０の水室２３をも流動することとなり、シリンダヘッド１及びシリンダブロック２０を冷却水によって良好に冷却することが出来る。
なお、本実施形態におけるエンジンの冷却系統にあっては、流量制御装置２９によるシリンダブロック２０からの冷却水の流出量を最大とした場合であっても、シリンダヘッド１からの冷却水の流出量がシリンダブロック２０からの冷却水の流出量よりも大きくなるように構成されている。
該サーモスタット２６は、シリンダヘッド１から流出される冷却水においてラジエータ２７を流れる冷却水と該ラジエータをバイパスする冷却水とを冷却水温度によって調整する。該サーモスタット２６を通った冷却水は前記ウォータポンプ２５によって吸引される。
また、シリンダヘッド１から流出された冷却水は、サーモスタット２６を介さずにヒータへ供給され得るように構成されており、暖房性能の向上が要求される場合には、シリンダヘッド１から流出された冷却水をヒータ２８へ供給して冷却水の放出熱によって暖房性能を向上することが出来るように構成されている。なお、水通路３０ａは、省略してもシステム上、何等問題はない。
【００１７】
次に本発明の第１実施例を示す図１〜２において、シリンダヘッド１は次のように構成されている。
２は各シリンダの吸気ポート、４は該吸気ポート２に連通される吸気弁穴、３は各シリンダの排気ポート、５は該排気ポート３に連通される排気弁穴である。７はシリンダヘッド１の長手方向における略中心線上に配設される主水室、０７及び０５は前記吸気ポート２周り及び排気ポート３周りを夫々冷却するためのポート周り水室であり、該主水室７は該ポート周り水室０７あるいは０５よりも多量の冷却水が流動するとともに該ポート周り水室０７、０５とシリンダ間中心部位（８はシリンダ間中心線、０８はシリンダ中心）において連通されている。このように、シリンダヘッド１の水室２２は、前記主水室７とポート周り水室０７、０５により構成されている。
１２はシリンダヘッド１の下部壁、９は該下部壁１２の下面であるシリンダヘッド下面、１１は該シリンダヘッド１をシリンダブロック２０に締め付けるためのボルト穴である。
【００１８】
６は前記シリンダヘッド１の下部壁１２から前記主水室７内に突設されたリブで、前記主水室７内のポート周り水室０７側でシリンダ間中心線８に沿ってシリンダヘッド１の長手方向と略直角な方向に各シリンダ間毎に設けられている。
１０は前記シリンダヘッド１の下部壁１２に穿孔される水穴であり、前記主水室７と前記シリンダブロック２０の水室とを連通する連通路２４の一部を構成している。前記水穴１０は、前記各シリンダ間に設けられたリブ６の冷却水流動方向Ｗの上流側部位に該リブ６の上流側壁面０６に近接して設けられている。
【００１９】
かかる構成からなる冷却構造を備えたシリンダヘッドにおいて、前記ウォータポンプ２５から送給された冷却水は、シリンダヘッド１内に形成された前記主水室７の長手方向一端側から各シリンダの略中心線上に配設される主水室７及び吸気ポート２の下部に形成されたポート周り水室０７及び排気ポート３の下部に形成されたポート周り水室０５を経て他端側に向けて流動する（Ｗは冷却水流動方向）。
前記主水室７とポート周り水室０７、０５とはシリンダ間において連通しているため、主水室７を流動した冷却水は、隣り合う下流側のシリンダにおける主水室７やポート周り水室０７に流入せしめられる。
そして、吸気ポートのポート周り水室０７を流動した冷却水は各シリンダのシリンダ間中心線８に沿って形成された前記リブ６の上流側壁面０６に当たることにより該上流側壁面０６に案内されて該上流側壁面０６の上流側部位に設けられた前記水穴１０に入り、各水穴１０（連通路２４）を通ってシリンダブロック２０（図４参照）の水室に流出する。
【００２０】
従ってかかる実施例によれば、吸気ポート２下部に形成されたポート周り水室０７から各シリンダ間の主水室７に設けられたリブ６の上流側近傍に至る水室内の冷却水は、前記リブ６の上流側壁面０６の上流側部位に設けられた前記水穴１０に吸引される形で該水穴１０を通ってシリンダブロック２０の水室に流出せしめられる。
これにより、該水室内における冷却水の流動、殊に通路面積が狭い各シリンダの吸気ポート２下部のポート周り水室０７における冷却水の流動が良好となって、吸気ポート２近傍の冷却効果が向上し、該吸気ポート２近傍の壁面温度の上昇が回避される。
即ち、シリンダブロック２０の冷却水路２３の下流に設けられている流量制御装置２９が開状態である場合には、シリンダブロック２０内の水室（冷却水路２３）内の冷却水が流量制御装置２９を介して流出されることに伴い、シリンダブロック２０の水室に連通している水穴１０内の冷却水がシリンダブロック２０の水室に吸引されるとともに、該水穴１０に連通する水室内の冷却水が水穴１０に吸引される。しかも、水穴１０は、主水室７とポート周り水室０７とが連通するシリンダ間中心部位においてポート周り水室０７側に配設されているリブ６の上流側壁面０６の上流側部位に設けられているため、水穴１０に吸引される冷却水はポート周り水室０７を流動した冷却水が大部分となる。よって、ポート周り水室０７における冷却水の流動が良好となり、吸気ポート２近傍の冷却効果を向上できる。
このようにポート周り水室０７内の冷却水の流動が良好となると、各シリンダ間において主水室７からポート周り水室０７へ流入する冷却水の流量が増量することとなり、主水室７における冷却水の流動も良好となり、シリンダヘッド全体の冷却効果を向上できる。
なお、リブ６の中心部に水穴を配設していた従来技術において冷却水をシリンダヘッド１から水穴を介してシリンダブロックへ流動させる構成とした場合には、吸気ポート２側のポート周り水室０７を流動した冷却水だけでなく、主水室７を流動して該ポート周り水室０７に流入する冷却水も同程度に水穴に吸引されることとなるため、吸気ポート２側のポート周り水室０７における冷却水の流動を向上させることが出来ない。
しかし、本実施形態では水穴１０をリブ６の上流側壁面の上流側部位に配設した構成としたことにより、主水室７を流動して該ポート周り水室０７に流入する冷却水が水穴１０に吸引されることが制御されて、吸気ポート２側のポート周り水室０７を流動した冷却水が水穴１０により多く吸引されることとなり、吸気ポート２側のポート周り水室０７における冷却水の流動を向上させることが出来る。
【００２１】
図３に示す第２実施例においては、前記各シリンダ間毎の水穴１０を、シリンダヘッド下面９から前記リブ６の内部の上流側壁面０６側に向けて穿孔して、該上流側壁面０６に前記主水室７の上流側に向けて開口するとともに前記水穴１０の先端部を構成する溝部０１０を形成している。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００２２】
かかる第２実施例において、前記リブ６の上流側にある冷却水は該リブ６の上流側に向けて開口する溝部０１０に案内されて水穴１０に流入することとなる。従ってかかる実施例によれば、吸気ポート２側のポート周り水室０７を流動した冷却水の該水穴１０への吸引作用が高まり、吸気ポート２下部のポート周り水室０７近傍に至る水室の冷却効果がさらに向上する。
なお、上述した実施形態においては、水穴１０を、吸気ポート２下部のポート周り水室０７側に配設されるリブ６の上流側壁面０６の上流側部位に設けた構成としたが、これに限定されることなく、水穴１０を、排気ポート３下部のポート周り水室０５側に配設されるリブ６′の上流側壁面の上流側部位にも設けた構成としてもよい。この場合には、上述した実施形態同様に、ポート周り水室０５における冷却水の流動を良好にすることが出来、排気ポート３下部のポート周り水室０５近傍における冷却効率を更に向上することが出来る。
【００２３】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、シリンダヘッド内の水室を流動する冷却水がリブ部材の冷却水上流側壁面に当たることにより該壁面に案内され、該壁面の上流側部位に設けられた水穴を通ってシリンダブロックの水室に流出するので、水室内の冷却水は、前記水穴に吸引される形で該水穴を通ってシリンダブロックの水室に流出せしめられる。
これにより、水室内における冷却水の流動が良好となり、シリンダヘッドの冷却効果を向上できる。さらに、リブ部材をポート周り水室と主水室とが連通されるシリンダ間中心部位のポート周り水室側に長手方向と略直角な方向に突設することにより、通路面積が狭い各シリンダの吸気ポート下部又は排気ポート下部における冷却水の流動が良好となって、吸気ポート又は排気ポート近傍の冷却効果が向上し、該吸気ポート又は排気ポート近傍の壁面温度の上昇が回避され、該壁面温度の上昇による機関出力の低下やシリンダヘッドの熱応力破壊の発生を防止することができる。
【００２４】
また請求項２のように構成すれば、冷却水がリブ部材の上流側に向けて開口する溝部に案内されて水穴に流入することとなるので、該水穴への冷却水の吸引作用が高まり、該水穴周辺から吸気ポート近傍に至る水室の冷却の冷却効果がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係る内燃機関用シリンダヘッドの水室および吸気ポート、排気ポートの平面方向断面図である。
【図２】  図１のＡ―Ａ線断面図である。
【図３】  第２実施例を示し、（Ａ）は水穴近傍の要部平面方向断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。
【図４】  本発明が適用される内燃機関の冷却系統図である。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  吸気ポート
３  排気ポート
６  リブ
０６  上流側壁面
７  主水室
９  シリンダヘッド下面
０５、０７  ポート周り水室
１０  水穴
０１０  溝部
１２  下部壁
２０  シリンダブロック
２５  ウォータポンプ
２６  サーモスタット
２７  ラジエータ
【図１】
0003916043.tif 000002
【図２】
0003916043.tif 000003
【図３】
0003916043.tif 000004
【図４】
0003916043.tif 000005