(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の四隅に相当する位置にヘッドボルト通し孔を有し、当該燃焼室の上部に相当する位置に点火プラグ取付け孔を備えたシリンダヘッドの冷却水通路構造において、
前記点火プラグ取付け孔の周囲に冷却水を流すことができる冷却水通路と、
前記冷却水通路の上部壁と下部壁とを結合する柱状部とを備え、
前記柱状部は、隣り合う２つの前記ヘッドボルト通し孔を含む平面と前記点火プラグ取付け孔との間に、前記点火プラグ取付け孔と距離を置いて配置されること、
前記点火プラグ取付け孔は、前記シリンダヘッドの長手方向に複数配置され、
前記柱状部は、前記シリンダヘッドの長手方向の両端にのみ配置されること、
を特徴とするシリンダヘッドの冷却水通路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のシリンダヘッドの冷却水通路構造に係り、特に、車両に搭載されるウォータジャケットの構造に好適なシリンダヘッドの冷却水通路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関のシリンダヘッドの上部壁と下部壁との間に冷却水通路を設けることが知られている。また、特許文献１には、ヘッドボルト通し孔の間に、冷却水通路の上部壁と下部壁とを結合する柱状部を配置したシリンダヘッドの冷却水通路構造が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８４６４２号公報
【特許文献２】実公平６−３９０７８号公報
【特許文献３】特開２００４−２３９１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の冷却水通路構造によれば、ヘッドボルトに加えられる力の一部を柱状部に分散しヘッドボルト部の応力を緩和することができる。しかし、ヘッドボルトから離れた場所に位置する点火プラグ周辺の冷却水通路部に加わる応力の緩和は必ずしも十分ではない。上記従来の冷却水通路構造において、この点火プラグ周りの応力は、点火プラグ周りの冷却水通路部の内壁を厚くすることで緩和しうる。しかしながら、冷却水通路部の内壁を厚くすれば、点火プラグ周りと冷却水通路部との距離が離れてしまい、冷却性能が低下することになる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点火プラグ周りの応力を緩和しつつ点火プラグ周りの冷却性能を確保できるシリンダヘッドの冷却水通路構造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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダヘッドの冷却水通路構造であって、燃焼室の四隅に相当する位置にヘッドボルト通し孔を有し、当該燃焼室の上部に相当する位置に点火プラグ取付け孔を備えたシリンダヘッドの冷却水通路構造において、
前記点火プラグ取付け孔の周囲に冷却水を流すことができる冷却水通路と、
前記冷却水通路の上部壁と下部壁とを結合する柱状部とを備え、
前記柱状部は、隣り合う２つの前記ヘッドボルト通し孔を含む平面と前記点火プラグ取付け孔との間に、前記点火プラグ取付け孔と距離を置いて配置されることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記点火プラグ取付け孔は、前記シリンダヘッドの長手方向に複数配置され、
前記柱状部は、前記シリンダヘッドの長手方向の両端にのみ配置されること、
を特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、
前記シリンダヘッドは、燃焼室の上部に相当する位置に複数の排気ポートを備え、
前記冷却水通路は、前記柱状部から燃焼室の外縁に相当する部分に冷却水を流すことができる燃焼室外縁部冷却水通路を有し、
前記排気ポート間において、前記燃焼室外縁部冷却水通路と、前記点火プラグ取付け孔の周囲の冷却水通路とを接続する排気ポート間冷却水通路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、点火プラグ取付け孔の近くに柱状部を配置することで、燃焼室上部の変形を抑え、点火プラグ周りに集中する応力を緩和することができる。点火プラグ周りの応力を緩和することで、冷却水通路を点火プラグの近くに配置することができる。そのため、点火プラグの近くに冷却水を流すことができ、十分な冷却性能を確保することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、柱状部をシリンダヘッド長手方向の両端に位置する気筒の点火プラグ取付け孔の近くに配置することで、シリンダヘッドの端部に集中する応力を緩和することができる。また、他の気筒間には配置しないことで、シリンダヘッドの重量増加を抑えることができる。
【００１１】
第３の発明によれば、冷却水通路に設けられた柱状部によって冷却水を分流させることができる。分流された冷却水によって、柱状部から燃焼室の外縁部に流れる流量が増加する。燃焼室外縁部に流れる流量が増加することで、排気ポート間に設けられた冷却水通路を流通する流量を増加させることができる。このため、本発明によれば、分流された冷却水により排気ポート間の冷却性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
［実施の形態１における基本構成］
以下、図１〜図７を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関のシリンダヘッドの構造を示す図である。図２は、図１のＢ−Ｂ線に沿ったシリンダヘッドの縦断面図である。図２に示すシリンダヘッド１０の下面には燃焼室の上壁部１２が形成されている。燃焼室の上壁部１２には、点火プラグ取付け孔１４が設けられている。シリンダヘッド１０の内部には、シリンダヘッド１０の各部を冷却するための冷却水通路１８が形成されている。冷却水通路１８には、ウォータポンプ（図示略）が接続されておりウォータポンプから冷却水が流入される。
【００１３】
図３は図１のＡ−Ａ線に沿ったシリンダヘッドの横断面図である。図２で示した燃焼室の上壁部１２には、２つの吸気ポート２０と２つの排気ポート２２とが設けられている。また、燃焼室の上壁部１２の四隅には、シリンダヘッド１０の外壁部を貫通するヘッドボルト通し孔２４が設けられている。シリンダヘッド１０はシリンダブロック（図示略）の上側に配置され、ヘッドボルト通し孔２４に挿通するボルトによりシリンダブロックに締結することができる。
【００１４】
［実施の形態１における特徴的構成］
次に、本実施形態のシリンダヘッドの特徴的構成について説明する。
図４は、図１のＡ−Ａ線に沿ったシリンダヘッドの横断面の特徴図である。図４に示すように、本実施の形態においては、シリンダヘッド１０の長手方向の両端部に追加柱５０が設けられている。詳細には、追加柱５０は、隣り合う２つのヘッドボルト通し孔２４を含む平面と点火プラグ取付け孔１４との間に配置されている。点火プラグ取付け孔１４と追加柱５０の間は冷却水通路１８と接続されており冷却水が流通する。
【００１５】
図５は、図２左側に配置された点火プラグ取付け孔１４の周辺図である。追加柱５０は、冷却水通路１８の上部壁２６ａと下部壁２６ｂに結合されている。追加柱５０の形状は、例えば円錐台を逆さにした形状である。
【００１６】
図６は、図４左側に配置された点火プラグ取付け孔１４の周辺図である。冷却水通路１８は、柱状部５０から燃焼室の外縁に相当する部分に冷却水を流すことができる燃焼室外縁部冷却水通路５２を有している。また、上述した２つの排気ポート２２の間には隔壁が設けられている。排気ポート２２下流の排気弁近傍に位置する隔壁には、燃焼室外縁部冷却水通路５２と点火プラグ取付け孔１４の周囲の冷却水通路１８とを接続するＥＸ−ＥＸ間ドリルパス５４が設けられている。なお、本図において冷却水は右手方向に流される。
【００１７】
［実施の形態１の効果］
以上のような構成によれば、点火プラグ取付け孔１４の近くに追加柱５０が配置されたことにより、点火プラグ取付け孔１４近傍の下部壁２６ｂに加わる燃焼圧による力の一部を追加柱５０に分散させることができる。力の分散により下部壁２６ｂの変形を抑えることができ、点火プラグ周りの応力集中を緩和することができる。また、点火プラグ周りの応力集中を緩和することで、十分な強度を確保しつつ燃焼室上部と点火プラグの近くに冷却水通路１８を配置することができる。燃焼室と点火プラグの近くに冷却水を流すことで冷却性能を高めることができる。
例えば、図７（点火プラグ取付け孔１４の周りの冷却水通路１８の拡大図）に示すように、追加柱５０を設けない場合には、点火プラグ周りの強度を確保するために冷却水通路１８を水路位置１００まで上げる必要が生じる。しかしながら、本発明で示される追加柱５０を設けた場合には、点火プラグ周りの応力を十分に緩和できるため、冷却水通路１８を水路位置１１０にすることができる。そのため、冷却水通路１８を燃焼室の近くに配置することができ冷却性能を向上させることができる。
【００１８】
また、本実施形態の冷却水通路構造によれば、シリンダヘッド１０の長手方向の両端にのみ追加柱５０を配置する。シリンダヘッド１０に加わる応力は気筒間よりも端部に集中するため、応力が集中するシリンダヘッド１０の長手方向の両端に追加柱５０を配置することで効果的にシリンダヘッド１０の応力を緩和することができる。また、本実施形態の冷却水通路構造では、シリンダヘッド１０の他の気筒間には追加柱５０を配置しない。追加柱５０を必要以上に設けないことでシリンダヘッド１０の重量増加を抑えることができる。このため、本実施の形態によれば、追加柱５０に効果的に応力を分散させつつ、重量増加を抑えることができる。
【００１９】
また、本実施形態の冷却水通路構造によれば、冷却水通路１８の上流に設けられた追加柱５０により冷却水の流れが妨げられる。これにより、シリンダヘッド１０の中央を流れる水量は減少し、燃焼室外縁部冷却水通路５２を流れる水量が増加する。そのため、燃焼室外縁部冷却水通路５２からＥＸ−ＥＸ間ドリルパス５４に流れ込む冷却水の水量を増加させることができる。ＥＸ−ＥＸ間ドリルパス５４の冷却水の流量を増加させることで、高温の排気ガスが流れ出る排気口近傍の温度を効果的に下げることができる。そのため内燃機関の信頼性を向上させることができる。
【００２０】
ところで、上述した実施の形態１においては、追加柱５０を、シリンダヘッド１０の長手方向の両端部であって、隣り合う２つのヘッドボルト通し孔２４を含む平面よりも点火プラグ取付け孔１４の近くに配置しているが、この追加柱５０の配置はこれに限定されるものではない。例えば、シリンダヘッド１０の長手方向の両端部であれば、隣り合う２つのヘッドボルト通し孔２４の間や、当該ヘッドボルト通し孔２４の間よりもさらに端部に配置してもよい。
【００２１】
また、上述した実施の形態１においては、追加柱５０の形状を、円錐台を逆さにした形状としているが、この追加柱５０の形状はこれに限定されるものではない。例えば、円柱や楕円柱であってもよい。
【００２２】
尚、上述した実施の形態１においては、冷却水通路１８が前記第１の発明における「冷却水通路」に、追加柱５０が前記第１及び第２の発明における「柱状部」に、燃焼室外縁部冷却水通路５２が前記第３の発明における「燃焼室外縁部冷却水通路」に、ＥＸ−ＥＸ間ドリルパス５４が前記第３の発明における「排気ポート間冷却水通路」に、それぞれ相当している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関のシリンダヘッドの構造を示す図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿ったシリンダヘッドの縦断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿ったシリンダヘッドの横断面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿ったシリンダヘッドの横断面の特徴図である。
【図５】図２左側に配置された点火プラグ取付け孔１４の周辺図である。
【図６】図４左側に配置された点火プラグ取付け孔１４の周辺図である。
【図７】点火プラグ取付け孔１４の周りの冷却水通路１８の拡大図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  シリンダヘッド
１２  燃焼室の上壁部
１４  点火プラグ取付け孔
１８  冷却水通路
２０  吸気ポート
２２  排気ポート
２４  ヘッドボルト通し孔
２６ａ  上部壁
２６ｂ  下部壁
５０  追加柱
５２  燃焼室外縁部冷却水通路
５４  ＥＸ−ＥＸドリルパス
【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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【図７】
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