(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、
前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、
前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、
前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成され、
前記排気ポート壁部は、すべての排気ポートに対して一体的に形成され、該排気ポート間にはドリルドパッセージが形成されて、該ドリルドパッセージからも前記中央壁部へ向けて冷却水が流入されることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項２】
前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項３】
内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、
前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項４】
前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成されていることを特徴とする請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項５】
前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする請求項４記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項６】
前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする請求項５記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項７】
前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられていることを特徴とする請求項１，２及び４〜６のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項８】
前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を２経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする請求項７記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項９】
内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、
前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、
前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、
前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられ、
前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を２経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１０】
前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする請求項９記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１１】
前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする請求項１０記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１２】
前記上流経路における２経路間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１３】
シリンダヘッドのボルトボスに形成したリブを前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めるとともにシリンダヘッドの補強を兼ねたことを特徴とする請求項１２記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１４】
前記冷却水経路に冷却水を導入するためのドリルドパッセージの周壁を前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めたことを特徴とする請求項１２記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１５】
前記吸気ポート壁部から前記冷却水流入部近傍に延びる誘導壁部により、前記冷却水流入部から前記冷却水経路へ流入する冷却水の主な量または全量を前記高温部冷却経路に導入することを特徴とする請求項７〜１４のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１６】
前記吸気ポート壁部と前記中央壁部とは一体化されていることを特徴とする請求項１５記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１７】
前記中央壁部は、燃料噴射弁のホール壁部、副燃焼室の壁部または点火プラグのホール壁部であることを特徴とする請求項１，２及び４〜１６のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１８】
シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路が設けられ、該冷却水集合路に前記冷却水経路の冷却水流出部が接続されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項１９】
前記冷却水集合路は、吸気ポートを形成する吸気ポート壁部の外側を通過するよう配置されていることを特徴とする請求項１８記載の内燃機関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、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関のシリンダヘッドにおいては、燃焼室の中央部に相当する部分が特に加熱されやすく、この部分が高温部となる。このため、シリンダヘッドの冷却構造としては、この高温部を効率的に冷却する必要がある。
【０００３】
通常、このような高温部には、吸気ポートや排気ポートを構成する壁部あるいは点火プラグのホール壁や燃料噴射弁のホール壁等が集中していて、冷却水経路としては大きな制約を受け、非常に狭いものとなる。このため、単に冷却水をウォータジャケットの一方の端から反対側に流動させても、冷却水は流路抵抗の少ない部分に集中して流動するため、高温部における流量は極めて少ないものとなり、高温部の効率的な冷却は困難となる。
【０００４】
冷却水をできるだけ多く高温部に流すために、シリンダヘッドのウォータジャケット内を燃焼室毎に仕切り壁で区画して、その仕切り壁の中央部から燃焼室の中央部に向けて冷却水の流動方向を誘導する突出壁を形成した技術が提案されている（特開平５−８６９６９号公報）。
【０００５】
このようなシリンダヘッドにおいては、ウォータジャケット内に供給された冷却水は各燃焼室毎に仕切り壁に沿って流れると共に、突出壁にぶつかると冷却水の流れは高温部へ向けられる。このことにより、吸気ポートや排気ポートの壁部あるいは点火プラグのホール壁や燃料噴射弁のホール壁等が集中している高温部においても多量の冷却水の流れ生じて、効率的な冷却が可能となるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来技術ではウォータジャケット内の冷却水の流動方向を単に高温部方向に向けるだけのものである。そして突出壁に挟まれた流路の流路断面積も十分に小さいとは言えず、高温部での冷却水の流速が高いものとならないし、また排気ポートの壁部からホール壁に至る冷却水の流れが流路抵抗によっては確実とは言えず、冷却水は突出壁から仕切り壁側に戻されることにもなる。したがって未だ十分に高温部に冷却水を流せず、効率的に冷却できているとは言えない。
【０００７】
本発明は、高温部を効率的に冷却することができる内燃機関のシリンダヘッド冷却構造の提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成され、前記排気ポート壁部は、すべての排気ポートに対して一体的に形成され、該排気ポート間にはドリルドパッセージが形成されて、該ドリルドパッセージからも前記中央壁部へ向けて冷却水が流入されることを特徴とする。
【０００９】
シリンダヘッドにおける燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、シリンダヘッド内の高温部に、冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。
【００１０】
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
また、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
更に、排気ポートが１燃焼室に２つ以上設けられており、高温部冷却経路を配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
そして、このように排気ポート壁部すべてが一体的に形成されていることにより、高温部冷却経路は配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる確実な経路として形成されることになる。更に、ドリルドパッセージは中央壁部へ向けて冷却水を流入させるので、高温部冷却経路は一層十分な流量を得ることができ、しかも中央壁部表面では流速の高い冷却水が大量に流れることになる。したがって、ドリルドパッセージからの冷却水により、高温部、特に中央壁部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１記載の構成に対して、前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする。
このように冷却水経路がシリンダヘッド内で複数層に分かれている場合は、その最下層の冷却水経路に前述した請求項１記載の構成を適用することにより、請求項１の作用効果に加えて、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路であることを特徴とする。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
また、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路にこの高温部冷却経路を有する冷却水経路を適用することにより、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【００１１】
請求項４記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項３記載の構成に対して、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、請求項３の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【００１５】
請求項５記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項４記載の構成に対して、前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする。
【００１６】
排気ポートが１燃焼室に２つ以上設けられている場合は、高温部冷却経路を配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項４の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【００１９】
請求項６記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項５記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
このように排気ポート壁部が各排気ポート毎に独立していることにより、請求項５の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【００２１】
請求項７記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１，２及び４〜６のいずれか記載の構成に対して、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設けることにより、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、請求項１，２及び４〜６のいずれかの作用効果に加えて、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。
【００２７】
請求項８記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項７記載の構成に対して、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を２経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする。
【００２８】
冷却水経路の上流経路は２つの経路に分かれているが、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量が流れ、請求項７の作用効果を生じる。
【００２９】
更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項９記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、内燃機関のシリンダヘッド内に燃焼室毎に形成された冷却水経路に、冷却水流入部から冷却水流出部へ向けて冷却水を流すことにより、燃焼室から加熱されるシリンダヘッド内を冷却する内燃機関のシリンダヘッド冷却構造であって、前記冷却水経路は、前記シリンダヘッド内の高温部に、前記冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流す高温部冷却経路を有し、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を２経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされていることを特徴とする。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。そして、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
また、このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設け、更に冷却水経路の上流経路は２つの経路に分かれ、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量が流れる。すなわち、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項１０記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項９記載の構成に対して、前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されていることを特徴とする。
排気ポートが１燃焼室に２つ以上設けられている場合は、高温部冷却経路を配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項９の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項１１記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１０記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されていることを特徴とする。
このように排気ポート壁部が各排気ポート毎に独立していることにより、請求項１０の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【００３０】
請求項１２記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項８〜１１のいずれか記載の構成に対して、前記上流経路における２経路間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されていることを特徴とする。
【００３１】
このように、請求項８〜１１のいずれかの作用効果に加えて、流路断面積の違いにより容易に２経路間の流路抵抗の差を設けることができ、シリンダヘッドの製造コストを抑制することができる。
【００３２】
請求項１３記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１２記載の構成に対して、シリンダヘッドのボルトボスに形成したリブを前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めるとともにシリンダヘッドの補強を兼ねたことを特徴とする。
【００３３】
このようにシリンダヘッドの補強を兼ねたリブを経路内に突出させて経路の流路抵抗を高めているので、請求項１２の作用効果に加えて、シリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
【００３４】
請求項１４記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１２記載の構成に対して、前記冷却水経路に冷却水を導入するためのドリルドパッセージの周壁を前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めたことを特徴とする。
【００３５】
このようにドリルドパッセージの周壁を流路抵抗を高めるために利用してもよく、請求項１２の作用効果に加えて、ドリルドパッセージの周壁を兼用しているためシリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
請求項１５記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項７〜１４のいずれか記載の構成に対して、前記吸気ポート壁部から前記冷却水流入部近傍に延びる誘導壁部により、前記冷却水流入部から前記冷却水経路へ流入する冷却水の主な量または全量を前記高温部冷却経路に導入することを特徴とする。
このように誘導壁部が、吸気ポート壁部から冷却水流入部近傍に延びていることにより、冷却水の主な量または全量を高温部冷却経路に導入できるように冷却水経路を形成することができ、請求項７〜１４のいずれかの作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項１６記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１５記載の構成に対して、前記吸気ポート壁部と前記中央壁部とは一体化されていることを特徴とする。
このように吸気ポート壁部と前記中央壁部とを一体化することにより、請求項１５で述べた誘導壁部により、冷却水は特に排気ポート壁部と中央壁部との間に集中して流れることになる。したがって、請求項１５の作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項１７記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１，２及び４〜１６のいずれか記載の構成に対して、前記中央壁部は、燃料噴射弁のホール壁部、副燃焼室の壁部または点火プラグのホール壁部であることを特徴とする。
中央壁部としては、ディーゼルエンジンの場合には燃料噴射弁のホール壁部あるいは副燃焼室の壁部が挙げられ、ガソリンエンジンの場合は点火プラグのホール壁部が挙げられる。
このような中央壁部と排気ポート壁部との間に高温部冷却経路を設けることにより、請求項１，２及び４〜１６の作用効果を奏することができる。
【００３６】
請求項１８記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１〜１７のいずれか記載の構成に対して、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路が設けられ、該冷却水集合路に前記冷却水経路の冷却水流出部が接続されていることを特徴とする。
【００３７】
このように冷却水流出部から出た冷却水が、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路を流れることにより、更にシリンダヘッドの冷却を行うことから、請求項１〜１７のいずれかの作用効果に加えて、更にシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【００３８】
請求項１９記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造は、請求項１８記載の構成に対して、前記冷却水集合路は、吸気ポートを形成する吸気ポート壁部の外側を通過するよう配置されていることを特徴とする。
【００３９】
このように冷却水集合路は吸気ポート壁部の外側を通過しているため、請求項１８の作用効果に加えて、吸気ポート壁部の外側における燃焼室からの熱を効率的に吸収して、シリンダヘッド全体の冷却効率を向上させることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用されたディーゼルエンジンにおけるシリンダヘッド２の縦断面図（図２におけるＢ−Ｂ線での断面）である。図２はシリンダヘッド２の水平断面図（図１におけるＡ−Ａ線での断面）である。
【００４３】
本シリンダヘッド２はアルミニウム合金の鋳物として一体に形成されている。また、本ディーゼルエンジンは４つのシリンダを備えた構造であるが、基本的には各シリンダについてほとんど同一の構成であるので、主として１つのシリンダに対応するシリンダヘッド２の部分構成を示す。
【００４４】
シリンダヘッド２内には、中心部に燃料噴射弁（図示していない）を収納するための燃料噴射弁収納穴４が垂直方向に形成されている。この燃料噴射弁収納穴４の周囲には、ウォータジャケットを構成する冷却水経路５，７，８，９，１０が形成されている。この内、冷却水経路１０が高温部冷却経路に相当する。
【００４５】
本シリンダヘッド２は２層式のウォータジャケットを備えており、前記冷却水経路５，７は上層に該当し、前記冷却水経路８，９，１０は下層に該当する。なお、図１の断面図では、上層の冷却水経路７が下層の冷却水経路８の位置まで突出している部分７ａを示しているが、ほとんどの領域では境界壁部１１の高さにて、下層の冷却水経路８〜１０と上層の冷却水経路５，７とは隔てられている。なお、図２は下層の冷却水経路８〜１０の構成を示すものである。
【００４６】
これらの下層の冷却水経路８〜１０には、図示していないシリンダブロックから直接、あるいはドリルドパッセージ１２を介して、冷却水が給水されている。下層の冷却水経路８〜１０の高さ位置では、燃料噴射弁収納穴４の先端のノズル穴４ａを形成している燃料噴射弁ホール壁４ｂ（中央壁部に相当する）は、図２に示したごとく、２つ吸気ポート１６を形成している吸気ポート壁部１６ａとは一体に形成されている。また、これらの壁部４ｂ，１６ａ内にはグロープラグ収納穴１４の先端穴１４ａが形成されている。
【００４７】
上述した壁部４ｂ，１６ａとは独立して、２つの排気ポート１８を設けるための排気ポート壁部１８ａが一体に形成されている。この排気ポート壁部１８ａ内には、２つの排気ポート１８の間を貫通してドリルドパッセージ１２が延び、冷却水経路１０に対する開口部１２ａを形成している。この開口部１２ａは燃料噴射弁ホール壁４ｂに向けられていると共に、冷却水経路１０の下流方向（図２の上方）に少し斜めに傾けられている。
【００４８】
上述した壁部４ｂ，１６ａ，１８ａを囲むようにして、燃焼室領域の外側に４つのボルトボス２０，２１，２２，２３が設けられている。この内、排気ポート１８側の一方のボルトボス２２に対して、吸気ポート壁部１６ａから誘導壁部２６が延びて接続している。また、排気ポート１８側の他方のボルトボス２０に対しては、隣接する気筒の（図２では上方に隣接している）燃焼室領域に属する吸気ポート１７を形成する吸気ポート壁部１７ａから誘導壁部２７が延びて接続している。この誘導壁部２６，２７により、図示中央の燃焼室領域の構成は、隣接する気筒の他の燃焼室領域における同一の構成に対して、一部の経路を除いて相互に隔てられている。
【００４９】
誘導壁部２６が延びて接続しているボルトボス２２の近傍であって、隣接する気筒の（図２では下方に隣接している）燃焼室領域外には冷却水流入部３２が形成され、この冷却水流入部３２にシリンダブロック側から冷却水が供給される。図示中央に示している燃焼室領域外にも、同様な位置に冷却水流入部３３が存在するが、自身の燃焼室領域に主に冷却水を供給するのは、隣接する気筒の燃焼室領域外に存在する冷却水流入部３２からである。
【００５０】
なお、冷却水流出部３６は、誘導壁部２６が接続していない側（図２では上側）の吸気ポート壁部１６ａと、隣接する気筒の燃焼室領域の吸気ポート壁部１７ａとの間に設定されている。
【００５１】
冷却水流入部３２から冷却水流出部３６までの冷却水経路は次のごとくである。すなわち、冷却水流入部３２からシリンダヘッド２内に流入した冷却水は、排気ポート１８側のボルトボス２２と排気ポート１８側のシリンダヘッド周壁部３８との間の第１冷却水経路４０を流れて、隣接する燃焼室領域に入る。
【００５２】
なお、ここで、冷却水流入部３３（冷却水流入部３２も同じである）は同じ気筒の燃焼室領域の冷却水経路に冷却水をほとんど供給していない。これは、冷却水流入部３３よりも燃焼室領域側のクロスハッチングで示す箇所においては、排気ポート壁部１８ａで上部を押さえられ、しかも流路断面積の小さい冷却水経路９，４６に囲まれることで流路抵抗部３３ａ（冷却水流入部３２では流路抵抗部３２ａ）となり、同じ気筒の燃焼室領域に冷却水が流れ込むには流路抵抗が高いためである（他のクロスハッチングも同様に流路抵抗部である）。こうして、隣接する気筒の燃焼室領域に連通する第１冷却水経路４０の方が、流路抵抗部３２ａよりも流路抵抗がわずかである。このため、同一の燃焼室領域よりも隣接する気筒の燃焼室領域にほとんどの冷却水が流れ込むのである。
【００５３】
第１冷却水経路４０から流れ込んだ冷却水は、流路抵抗部３３ａの存在により第２冷却水経路９には冷却水が流れ込みにくいので、第１冷却水経路４０からのほとんどの冷却水は排気ポート壁部１８ａと誘導壁部２６との間の第３冷却水経路４２に流れ込む。更に引き続き、第３冷却水経路４２に連続する第４冷却水経路１０に流れ込む。
【００５４】
そして流路抵抗部３３ａの存在により、吸気ポート壁部１６ａと、隣接する燃焼室領域の吸気ポート壁部１７ａから延びている誘導壁部２７との間の第５冷却水経路４４に流れ込む。なお、第５冷却水経路４４には排気ポート壁部１８ａとボルトボス２０および誘導壁部２７との間の第６冷却水経路４６を介してわずかに冷却水流入部３３から冷却水が流れ込む。
【００５５】
そして第５冷却水経路４４からは冷却水流出部３６を介して、吸気ポート１６側のシリンダヘッド周壁部４８と吸気ポート壁部１６ａとの間に形成されている冷却水集合路８に流れ込む。この冷却水集合路８はシリンダヘッド２内を縦貫してシリンダヘッド２の一端部に設けられた図示していない排出口に冷却水を導く。
【００５６】
このようにして、冷却水流入部３２から流れ込んだ冷却水は、そのほとんどが排気ポート壁部１８ａと、この排気ポート壁部１８ａよりも燃焼室中央部に存在する燃料噴射弁ホール壁４ｂとの間に形成されている第４冷却水経路１０を流れる。更に、第４冷却水経路１０にはその中心部分においてドリルドパッセージ１２からも冷却水が流れ込む。しかも、ドリルドパッセージ１２の開口部１２ａは第４冷却水経路１０の下流側に傾いているため、第４冷却水経路１０内の冷却水の流れを一層強力な流れとする。このため大量の冷却水が第４冷却水経路１０に流れることになる。
【００５７】
なお、この第４冷却水経路１０が形成されている排気ポート壁部１８ａと燃料噴射弁ホール壁４ｂとの間の部分は、燃焼室から加熱されて特に高温となる高温部のほぼ中心に相当する。
【００５８】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．冷却水流入部３２から流入した冷却水は、対応する燃焼室の冷却水経路の内の第４冷却水経路１０にほとんどの量が流れる。このようにして、ほとんどの冷却水が、第４冷却水経路１０の存在により確実に排気ポート壁部１８ａと燃料噴射弁ホール壁４ｂとの間を流れることになる。このことにより、確実に高温部のほぼ中心を十分な流量の冷却水により冷却することができ、シリンダヘッド２の高温部の効率的な冷却が可能となる。
【００５９】
（ロ）．本実施の形態１のシリンダヘッド２は４弁式（吸気弁が２つ、排気弁が２つ）のディーゼルエンジンのシリンダヘッドであり、排気ポート壁部１８ａが２つ配列して設けられている。第４冷却水経路１０は、この配列した排気ポート壁部１８ａの一端側の排気ポート壁部１８ａから他端側の排気ポート壁部１８ａへと一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。このため、排気ポート壁部１８ａと燃料噴射弁ホール壁４ｂとの間に確実に冷却水を流すことができ、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【００６０】
（ハ）．更に、本実施の形態１では、２つの排気ポート壁部１８ａは一体的に形成され、更に排気ポート１８間にはドリルドパッセージ１２が形成され、このドリルドパッセージ１２からも燃料噴射弁ホール壁４ｂへ向けて冷却水が流入されている。このように複数の排気ポート壁部１８ａのすべてが一体的に形成されていることにより、第４冷却水経路１０は配列した排気ポート壁部１８ａの一端側から他端側へと一方向に冷却水が流れる確実な経路として形成されることになる。更に、ドリルドパッセージ１２は燃料噴射弁ホール壁４ｂへ向けて冷却水を流入させるので、第４冷却水経路１０は一層十分な流量を得ることができるとともに、燃料噴射弁ホール壁４ｂの表面も流速の高い冷却水が大量に流れることになる。したがって、ドリルドパッセージ１２からの冷却水により、高温部の一層効率的な冷却が可能となるとともに、燃料噴射弁ホール壁４ｂを一層効率的に冷却することができる。
【００６１】
（ニ）．冷却水流入部３３は排気ポート壁部１８ａの一端側に設けられ、冷却水流出部３６は燃料噴射弁ホール壁４ｂを中心とした対角線上の吸気ポート壁部１６ａの一端側に設けられている。このことにより、第４冷却水経路１０に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部１８ａ側から吸気ポート壁部１６ａ側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、排気ポート壁部１８ａおよび吸気ポート壁部１６ａも効率的に冷却することができる。
【００６２】
（ホ）．誘導壁部２６が、吸気ポート壁部１６ａから冷却水流入部３２近傍のボルトボス２２まで形成されている。このように誘導壁部２６により冷却水を漏らすことなくほとんどの冷却水を確実に第４冷却水経路１０に導入させることができ、一層効率的に高温部を冷却することができる。
【００６３】
（ヘ）．吸気ポート壁部１６ａと燃料噴射弁ホール壁４ｂとは一体化して形成されている。このようにすると前記誘導壁部２６により、冷却水は特に排気ポート壁部１８ａと燃料噴射弁ホール壁４ｂとの間に集中して流れることになる。したがって、一層効率的に高温部を冷却することができる。
【００６４】
（ト）．なお、排気ポート壁部１８ａの周りの冷却水経路としては第３冷却水経路４２および第４冷却水経路１０からなる経路以外に、第２冷却水経路９および第６冷却水経路４６からなる経路が存在する。この内、第２冷却水経路９および第６冷却水経路４６からなる経路は流路抵抗部３３ａの存在により、第３冷却水経路４２および第４冷却水経路１０からなる経路に比較して流路抵抗が高くされている。このため、第３冷却水経路４２および第４冷却水経路１０には冷却水の主な量が流れるが、第２冷却水経路９および第６冷却水経路４６からなる経路によっても少量の冷却水の流れにより排気ポート壁部１８ａのほぼ半分が冷却される。したがって、高温になり易い排気ポート壁部１８ａを一層効率的に冷却することができる。
【００６５】
（チ）．また、第３冷却水経路４２および第４冷却水経路１０からなる経路と、第２冷却水経路９および第６冷却水経路４６からなる経路との間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されている。このような流路断面積の調整は、シリンダヘッド２を鋳造する際の中子の厚さや径の調整により容易に実現することができる。したがってシリンダヘッド２の製造コストを抑制することができる。
【００６６】
（リ）．また、流路断面積を調整している流路抵抗部３３ａには、その下をドリルドパッセージ１２が通過している。すなわち、流路抵抗部３３ａはドリルドパッセージ１２の周壁を利用している。このため流路抵抗部３３ａを設けたとしても、ドリルドパッセージ１２の周壁を兼用したものであるのでシリンダヘッド２の無駄な重量増加を抑制することができる。
【００６７】
（ヌ）．冷却水流出部３６から出た冷却水は、シリンダヘッド２内を全燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路８にて他の燃焼室領域の冷却水と共に下流に運ばれる。この冷却水集合路８によってもシリンダヘッド２の冷却を行うことから、更にシリンダヘッド２全体の冷却効率が向上する。
【００６８】
（ル）．また冷却水集合路８は、吸気ポート壁部１６ａの外側を通過するよう配置されていることから、吸気ポート壁部１６ａの外側における燃焼室からの熱を効率的に吸収して、シリンダヘッド２全体の冷却効率を向上させることができる。
【００６９】
（ヲ）．上述のごとく第４冷却水経路１０にて効率的に高温部が冷却できる構成は、シリンダヘッド２内に複数層（ここでは２層）で形成された冷却水経路の内、最下層の冷却水経路の構成として実現されている。このため、一層高温部やシリンダヘッド２全体の冷却効率が向上する。
【００７０】
［実施の形態２］
本実施の形態２が前記実施の形態１と異なるのは、２つの排気ポート１１８は図３に示すごとく、下層の冷却水経路の高さ位置ではそれぞれ独立した排気ポート壁部１１８ａにて形成されている点であり、これに関連して排気ポート１１８の間にはドリルドパッセージが設けられていない点である。なお、特に説明のない限り、本実施の形態２内において実施の形態１と同一の機能を有する構成については、該当する実施の形態１の構成に付した符号に「１００」を加えた符号で示している。
【００７１】
このような構成により、冷却水流入部１３２から流入した冷却水は、実施の形態１の場合と同様に、第１冷却水経路１４０、第３冷却水経路１４２、第４冷却水経路１１０（高温部冷却経路に相当する）、第５冷却水経路１４４および冷却水流出部１３６を経て、冷却水集合路１０８へ至る冷却水経路が存在する。そして、第１冷却水経路１４０から第２冷却水経路１０９および第６冷却水経路１４６を経て第５冷却水経路１４４へ合流する冷却水経路が存在する。
【００７２】
更に、本実施の形態２では、２つの排気ポート壁部１１８ａの間隙として、第２冷却水経路１０９から第４冷却水経路１１０へ連通する第７冷却水経路１５０が存在する。
【００７３】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１に記載の（イ）、（ロ）、（ニ）〜（チ）、（ヌ）〜（ヲ）の効果を生じる。
【００７４】
（ロ）．排気ポート壁部１１８ａは排気ポート１１８毎に独立しているために、排気ポート壁部１１８ａの間隙として第７冷却水経路１５０が形成されて、冷却水が流動できる。このことにより、排気ポート壁部１１８ａの冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部１１８ａを冷却することができる。
【００７５】
［実施の形態３］
本実施の形態３が前記実施の形態１と異なるのは、図４に示すごとく、誘導壁部２２６は、実施の形態１の場合とは反対側（図４では上側）の吸気ポート壁部２１６ａからボルトボス２２０に延びている点である。更に、ボルトボス２２０，２２２は排気ポート２１８側のシリンダヘッド周壁部２３８と一体化されて、ボルトボス２２０，２２２とシリンダヘッド周壁部２３８との間には冷却水経路が存在しない点である。なお、特に説明のない限り、本実施の形態３内において実施の形態１と同一の機能を有する構成については、該当する実施の形態１の構成に付した符号に「２００」を加えた符号で示している。
【００７６】
このことにより、図示上側のボルトボス２２０に近い方の冷却水流入部２３３から冷却水を同じ気筒の燃焼室領域の冷却水経路に導入している。そして冷却水流入部２３３からのほとんどの冷却水は、第１冷却水経路２４６、第２冷却水経路２１０（高温部冷却経路に相当する）、第３冷却水経路２４４および冷却水流出部２３６を経て、冷却水集合路２０８に至る。また流路抵抗部２３３ａのために、少量の冷却水が、冷却水流入部２３３から第４冷却水経路２０９および第５冷却水経路２４２を経て、第３冷却水経路２４４に合流する。
【００７７】
なお、実施の形態１と同じく、ドリルドパッセージ２１２からは第２冷却水経路２１０へ冷却水が合流している。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【００７８】
（イ）．前記実施の形態１に記載の（イ）〜（ヲ）の効果を生じる。
（ロ）．冷却水流入部２３３から流入し冷却水流出部２３６から流出する冷却水は各燃焼室領域毎に独立した経路を経るので、それぞれの高温部を確実に、かつ燃焼室領域間にて差を生じることなく均一に冷却することができる。このため、シリンダヘッド全体の冷却効率を一層向上することができる。
【００７９】
［実施の形態４］
本実施の形態４が前記実施の形態３と異なるのは、図５および図６に示すごとく、２つの排気ポート壁部３１８ａが独立しており、２つの排気ポート壁部３１８ａの間隙として第６冷却水経路３５０が形成されている点である。
【００８０】
更に、第４冷却水経路３０９の内、冷却水流入部３３３とは離れた方（図５，６では下側）の排気ポート壁部３１８ａ側において、ボルトボス３５２から略三角形状のリブ３５４が突出している。このリブ３５４は、第４冷却水経路３０９の底面と接続した状態でボルトボス３５２の付け根に形成されている。このことにより第４冷却水経路３０９はわずかな流路を残して大きく塞がれている点が、実施の形態３と異なる。
【００８１】
ここで、図５は前述した各実施の形態の図２〜４と同じ高さ位置で切断した断面図であるが、図６はそれよりも少し上で切断した断面図である。なお、特に説明のない限り、本実施の形態４内において実施の形態３と同一の機能を有する構成については、該当する実施の形態３の構成に付した符号に「１００」を加えた符号で示している。
【００８２】
このような構成により、冷却水流入部３３３から流入した冷却水は、実施の形態３の場合と同様に、第１冷却水経路３４６、第２冷却水経路３１０、第３冷却水経路３４４および冷却水流出部３３６から冷却水集合路３０８に流れる。そして、冷却水流入部３３３から第４冷却水経路３０９、第５冷却水経路３４２から第３冷却水経路３４４に合流する冷却水経路が存在する。
【００８３】
更に、本実施の形態４では、２つの排気ポート壁部３１８ａの間隙として、第４冷却水経路３０９から第２冷却水経路３１０へ連通する第６冷却水経路３５０が存在する。
【００８４】
このことにより、図示上側のボルトボス３２０に近い方の冷却水流入部３３３から冷却水を同じ気筒の燃焼室領域の冷却水経路に導入している。そして冷却水流入部３３３からは、ほとんどの冷却水は、第１冷却水経路３４６、第２冷却水経路３１０、第３冷却水経路３４４および冷却水流出部３３６を経て、冷却水集合路３０８に至る。また流路抵抗部３３３ａおよびリブ３５４のために、第５冷却水経路３４２からは少量の冷却水が、第３冷却水経路３４４に合流する。更に、リブ３５４に誘導されて第５冷却水経路３４２を介するよりも多い量の冷却水が、第６冷却水経路３５０を介して第４冷却水経路３０９側から第２冷却水経路３１０へ流れる。
【００８５】
以上説明した本実施の形態４によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態２に記載の（イ）および（ロ）の効果を生じる。
（ロ）．前記実施の形態３の（ロ）の効果を生じる。
【００８６】
（ハ）．シリンダヘッドの補強を兼ねたリブ３５４を第４冷却水経路３０９内に突出させることで、第４冷却水経路３０９の一部において流路断面積を小さくして流路抵抗を高めている。このためシリンダヘッドの下面の剛性向上を、シリンダヘッドの重量を大きく増加させることなく達成できる。
【００８７】
［その他の実施の形態］
・前記各実施の形態においては、ディーゼルエンジンの例を挙げたが、ガソリンエンジンに適用してもよい。ガソリンエンジンに適用した場合には、燃料噴射弁収納穴の位置には点火プラグホールが形成され、グロープラグ収納穴は存在しない。
【００８８】
・また、ディーゼルエンジンである場合において、燃料噴射弁収納穴の代わりに副燃焼室が設けられる構造でもよい。
・前記実施の形態１では、隣接する気筒の燃焼室領域に存在する冷却水流入部から冷却水を取り入れていたが、冷却水流入部周りの流路抵抗部の流路抵抗の分布を変えることにより、同じ気筒の燃焼室領域に存在する冷却水流入部から冷却水を取り入れるようにしてもよい。
【００８９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項の実施形態を有するものであることを付記しておく。
【００９０】
（１）前記冷却水流入部と前記冷却水流出部とは、それぞれ各燃焼室において前記高温部を挟んで対極の位置に存在することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【００９１】
（２）前記冷却水流出部は、吸気ポートの配列方向における中心線上にほぼ存在することを特徴とする請求項１，２，５，６，１０及び１１のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【００９２】
（３）前記中央壁部を一部とする包囲壁が、冷却水経路を間にして前記排気ポート壁部の周囲に形成され、前記包囲壁には冷却水を包囲壁内に流入させる１つの入口と包囲壁外へ流出させる１つの出口とを備え、前記入口と出口との位置により２本に区切られる前記冷却水経路の内で前記高温部冷却経路を含まない方の冷却水経路部分の流路抵抗が、前記高温部冷却経路を含む方の冷却水経路部分の流路抵抗よりも大きくされていることを特徴とする請求項１，２及び４〜１７のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【００９３】
ここで、実施の形態３の例を挙げると、燃料噴射弁ホール壁２０４ｂ、吸気ポート壁部２１６ａ、ボルトボス２２０，２２２、誘導壁部２２６，２２７およびシリンダヘッド周壁部２３８が（３）における包囲壁に相当する。また、実施の形態４では、燃料噴射弁ホール壁３０４ｂ、吸気ポート壁部３１６ａ、ボルトボス３２０，３２２、誘導壁部３２６，３２７およびシリンダヘッド周壁部３３８が（３）における包囲壁に相当する。
【００９４】
（４）前記中央壁部を一部とする包囲壁が、冷却水経路を間にして前記排気ポート壁部の周囲に形成され、前記包囲壁には冷却水を包囲壁内に流入させる複数の入口と包囲壁外へ流出させる１つの出口とを備え、前記入口の内で流路抵抗が最も小さい入口と前記出口との位置により２本に区切られる前記冷却水経路の内で前記高温部冷却経路を含まない方の冷却水経路部分の流路抵抗が、前記高温部冷却経路を含む方の冷却水経路部分の流路抵抗よりも大きくされていることを特徴とする請求項１，２及び４〜１７のいずれか記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【００９５】
ここで、例えば、実施の形態１では、燃料噴射弁ホール壁４ｂ、吸気ポート壁部１６ａ、ボルトボス２０，２２、誘導壁部２６，２７およびシリンダヘッド周壁部３８が（４）における包囲壁に相当する。また、実施の形態２では、燃料噴射弁ホール壁１０４ｂ、吸気ポート壁部１１６ａ、ボルトボス１２０，１２２、誘導壁部１２６，１２７およびシリンダヘッド周壁部１３８が（４）における包囲壁に相当する。
【００９６】
【発明の効果】
請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、シリンダヘッド内の高温部に冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。そして、前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。更に、前記排気ポート壁部は、すべての排気ポートに対して一体的に形成され、該排気ポート間にはドリルドパッセージが形成されて、該ドリルドパッセージからも前記中央壁部へ向けて冷却水が流入されることとしている。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。また、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
また、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。そして、排気ポート壁部すべてが一体的に形成されていることにより、高温部冷却経路は、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる確実な経路として形成されることになる。更に、ドリルドパッセージは中央壁部へ向けて冷却水を流入させるので、高温部冷却経路は一層十分な流量を得ることができ、しかも中央壁部表面では流速の高い冷却水が大量に流れることになる。更に、ドリルドパッセージからの冷却水により、高温部、特に中央壁部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１記載の構成に対して、前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路である。このように冷却水経路がシリンダヘッド内で複数層に分かれている場合は、その最下層の冷却水経路に前述した請求項１記載の構成を適用することにより、請求項１の作用効果に加えて、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、シリンダヘッド内の高温部に冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。また、前記冷却水経路は、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路である。このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。また、内燃機関のシリンダヘッド内に複数層形成された冷却水経路の内の最下層の冷却水経路にこの高温部冷却経路を有する冷却水経路を適用することにより、更に一層高温部やシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【００９７】
請求項４記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項３記載の構成に対して、前記高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成されている。排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができることから、請求項３の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【００９９】
請求項５記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項４記載の構成に対して、前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。このように高温部冷却経路を、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項４の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
【０１０１】
請求項６記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項５記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されている。このことにより、請求項５の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【０１０２】
請求項７記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１，２及び４〜６のいずれか記載の構成に対して、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられている。このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設けることにより、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、請求項１，２及び４〜６のいずれかの作用効果に加えて、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。
【０１０５】
請求項８記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項７記載の構成に対して、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を２経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされている。このように冷却水経路の上流経路は２つの経路に分かれているが、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量が流れ、請求項７の作用効果を生じる。更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項９記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、燃焼室毎の冷却水経路は高温部冷却経路を有している。この高温部冷却経路は、排気ポートを形成する排気ポート壁部と、該排気ポート壁部よりも燃焼室中央に設けられている中央壁部との間に形成され、シリンダヘッド内の高温部に冷却水流入部から供給される冷却水の主な量または全量を流すものである。また、前記冷却水流入部は前記排気ポート壁部近傍に設けられ、前記冷却水流出部は吸気ポートを形成する吸気ポート壁部近傍に設けられている。そして、前記冷却水経路は、前記排気ポート壁部の両側を２経路に分かれて巡る上流経路と、該上流経路に接続して前記吸気ポート壁部を巡る下流経路とを有し、前記上流経路の内の一方の経路が前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間を通過する高温部冷却経路を含み、前記上流経路の内の他方の経路が前記一方の経路に比較して流路抵抗が高くされている。
このように、冷却水経路を流れる冷却水は、高温部冷却経路の存在により確実に高温部を流れる。しかも冷却水の主な量あるいは全量が高温部冷却経路に流される。このことにより、確実に高温部を十分な流量の冷却水により冷却させることができる。また、排気ポート壁部と中央壁部との間は、高温部の主要な部分であり、この位置を高温部冷却経路を流れる十分な流量の冷却水により冷却させることができる。
そして、このように冷却水経路の冷却水流入部と冷却水流出部とを設けることにより、冷却水経路の内に存在する高温部冷却経路に十分な流量の冷却水を流すことができ、しかも排気ポート壁部側から吸気ポート壁部側へと冷却水が流れて冷却できる。このことにより、排気ポート壁部および吸気ポート壁部全体も効率的に冷却される。また、このように冷却水経路の上流経路は２つの経路に分かれているが、上流経路の内で高温部冷却経路を含んでいない経路は、高温部冷却経路を含んでいる経路に比較して流路抵抗が高くされているため、高温部冷却経路には冷却水の主な量を流すことができる。更に、少量の冷却水が流れる高温部冷却経路を含んでいない経路によっても排気ポート壁部のほぼ半分が冷却されるので、高温になり易い排気ポート壁部を一層効率的に冷却することができる。
請求項１０記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項９記載の構成に対して、前記排気ポートは１燃焼室に対して２つ以上設けられ、前記高温部冷却経路は、前記排気ポート壁部と前記中央壁部との間において、配列した前記排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成されている。このように高温部冷却経路を、配列した排気ポート壁部の一端側から他端側へ一方向に冷却水が流れる経路として形成すると、排気ポート壁部と中央壁部との間に確実に冷却水を流すことができ、請求項９の作用効果に加えて、高温部の一層効率的な冷却が可能となる。
請求項１１記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１０記載の構成に対して、前記排気ポート壁部は、各排気ポートにおいて独立して形成されることで、各排気ポート壁部間に冷却水が流動できる間隙が形成されている。このことにより、請求項１０の作用効果に加えて、排気ポート壁部の冷却面積が増加して、一層効率的に排気ポート壁部を冷却することができる。
【０１０６】
請求項１２記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項８〜１１のいずれか記載の構成に対して、前記上流経路における２経路間の流路抵抗の差は、経路の流路断面積の違いにより形成されている。このように、請求項８〜１１のいずれかの作用効果に加えて、流路断面積の違いにより容易に２経路間の流路抵抗の差を設けることができ、シリンダヘッドの製造コストを抑制することができる。
【０１０７】
請求項１３記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１２記載の構成に対して、シリンダヘッドのボルトボスに形成したリブを前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めるとともにシリンダヘッドの補強を兼ねている。このようにシリンダヘッドの補強を兼ねたリブを経路内に突出させて経路の流路抵抗を高めているので、請求項１２の作用効果に加えて、シリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
【０１０８】
請求項１４記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１２記載の構成に対して、前記冷却水経路に冷却水を導入するためのドリルドパッセージの周壁を前記上流経路の内の他方の経路内に突出させることにより、該経路の流路抵抗を高めている。このようにドリルドパッセージの周壁を流路抵抗を高めるために利用してもよく、請求項１２の作用効果に加えて、ドリルドパッセージの周壁を兼用しているためシリンダヘッドの無駄な重量増加を抑制することができる。
請求項１５記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項７〜１４のいずれか記載の構成に加えて、誘導壁部が吸気ポート壁部から冷却水流入部近傍に延びて、冷却水の主な量または全量を高温部冷却経路に導入している。このことにより、請求項７〜１４のいずれかの作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項１６記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１５記載の構成に対して、前記吸気ポート壁部と前記中央壁部とは一体化されている。このことにより、請求項１５で述べた誘導壁部により、冷却水は特に排気ポート壁部と中央壁部との間に集中して流れることになる。したがって、請求項１５の作用効果に加えて、一層効率的に高温部を冷却することができる。
請求項１７記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１，２及び４〜１６のいずれか記載の構成に対して、前記中央壁部は、燃料噴射弁のホール壁部、副燃焼室の壁部または点火プラグのホール壁部であることとしている。このような中央壁部と排気ポート壁部との間に高温部冷却経路を設けることにより、請求項１，２及び４〜１６のいずれかの作用効果を奏することができる。
【０１０９】
請求項１８記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１〜１７のいずれか記載の構成に対して、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路が設けられ、該冷却水集合路に前記冷却水経路の冷却水流出部が接続されている。このように冷却水流出部から出た冷却水が、シリンダヘッド内をすべての燃焼室にわたって縦貫する冷却水集合路を流れることにより、更にシリンダヘッドの冷却を行うことから、請求項１〜１７のいずれかの作用効果に加えて、更にシリンダヘッド全体の冷却効率が向上する。
【０１１０】
請求項１９記載の内燃機関のシリンダヘッド冷却構造においては、請求項１８記載の構成に対して、前記冷却水集合路は、吸気ポートを形成する吸気ポート壁部の外側を通過するよう配置されている。このように冷却水集合路は吸気ポート壁部の外側を通過しているため、請求項１８の作用効果に加えて、吸気ポート壁部の外側における燃焼室からの熱を効率的に吸収して、シリンダヘッド全体の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１としてのディーゼルエンジンのシリンダヘッドの縦断面図。
【図２】  図１に示したシリンダヘッドの水平断面図。
【図３】  実施の形態２としてのシリンダヘッドの水平断面図。
【図４】  実施の形態３としてのシリンダヘッドの水平断面図。
【図５】  実施の形態４としてのシリンダヘッドの水平断面図。
【図６】  実施の形態４としての高さの異なる位置でのシリンダヘッドの水平断面図。
【符号の説明】
２…シリンダヘッド、４…燃料噴射弁収納穴、４ａ…ノズル穴、４ｂ…燃料噴射弁ホール壁、５…上層の冷却水経路、７…上層の冷却水経路、７ａ…冷却水経路７の突出部分、８…冷却水集合路、９…第２冷却水経路、１０…第４冷却水経路、１１…境界壁部、１２…ドリルドパッセージ、１２ａ…開口部、１４…グロープラグ収納穴、１４ａ…先端穴、１６…吸気ポート、１６ａ…吸気ポート壁部、１７…吸気ポート、１７ａ…吸気ポート壁部、１８…排気ポート、１８ａ…排気ポート壁部、２０，２１，２２，２３…ボルトボス、２６，２７…誘導壁部、３２…冷却水流入部、３２ａ… 流路抵抗部、３３…冷却水流入部、３３ａ…流路抵抗部、３６…冷却水流出部、３８…シリンダヘッド周壁部、４０…第１冷却水経路、４２…第３冷却水経路、４４…第５冷却水経路、４６…第６冷却水経路、４８…シリンダヘッド周壁部、１０８…冷却水集合路、１０９…第２冷却水経路、１１０…第４冷却水経路、１１８…排気ポート、１１８ａ…排気ポート壁部、１３２…冷却水流入部、１３６…冷却水流出部、１４０…第１冷却水経路、１４２… 第３冷却水経路、１４４…第５冷却水経路、１４６…第６冷却水経路、１５０…第７冷却水経路、２０８…冷却水集合路、２０９…第４冷却水経路、２１０…第２冷却水経路、２１８…排気ポート、２１８ａ…排気ポート壁部、２２０…ボルトボス、２２６…誘導壁部、２３３…冷却水流入部、２３３ａ…流路抵抗部、２３６…冷却水流出部、２３８…シリンダヘッド周壁部、２４２…第５冷却水経路、２４４…第３冷却水経路、２４６…第１冷却水経路、３０８…冷却水集合路、３０９…第４冷却水経路、３１０…第２冷却水経路、３１８ａ…排気ポート壁部、３２０…ボルトボス、３３３…冷却水流入部、３３３ａ…流路抵抗部、３３６…冷却水流出部、３４２…第５冷却水経路、３４４…第３冷却水経路、３４６…第１冷却水経路、３５０…第６冷却水経路、３５２…ボルトボス、３５４…リブ。
【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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