JP3607964B2

JP3607964B2 - Cylinder head cooling structure

Info

Publication number: JP3607964B2
Application number: JP10931297A
Authority: JP
Inventors: 良重尾関
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: JPH10299570A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等に代表される内燃機関のシリンダブロックの上部に固定されるシリンダヘッドの冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシリンダヘッドの冷却構造としては、例えば図３に例示するものが知られている。
【０００３】
すなわち、シリンダヘッド３１は、４つの燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられているシリンダブロック（図３においては図示略）の上側に接合固定されている。またこのシリンダヘッド３１において、上記各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのほぼ中心軸線上に対応する位置には、それぞれ点火プラグ取付孔３が穿設され、同取付孔３には点火プラグ５が取付けられている。さらに、シリンダヘッド３１の上面には、これら各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配列方向に各々それら燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挟む態様で合計５つの凹部３９が設けられている。これら凹部３９は、同シリンダヘッド３１のプラグ穴（砂抜き穴）となっている。
【０００４】
一方、上記シリンダヘッド３１において、その各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの図中各右側には吸気ポート４が設けられている。吸気ポート４は、それら各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとに２つの開口端４ａをもって開口している。これら開口端４ａは、吸気バルブ（図示略）によって選択的に開閉されるようになっている。
【０００５】
さらに、同シリンダヘッド３１において、その各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの図中各左側には排気ポート６が設けられている。排気ポート６も、それら各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとに２つの開口端６ａをもって開口している。これら開口端６ａは、排気バルブ（図示略）によって選択的に開閉されるようになっている。
【０００６】
次に、シリンダヘッド３１の冷却構造について説明する。
シリンダヘッド３１の略中央部には、燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに沿って吸排気ポート間ジャケット３３が設けられ、またその両側には、同ジャケット３３と平行に延びる一対の排気ポートジャケット３４及び吸気ポートジャケット３５が設けられている。排気ポートジャケット３４は、排気ポート６の下部に設けられており、一方、吸気ポートジャケット３５は、吸気ポート４の下部に設けられている。シリンダヘッド３１の下部には、これらジャケット３３，３４，３５にそれぞれ開口して、シリンダブロックのウォータジャケットからの冷却水を同ジャケット３３，３４，３５へ導入するための供給通路３６，３７，３８がそれぞれ上流側（図３の上側）に１つずつ形成されている。そして、これら供給通路３６，３７，３８を経て上記ジャケット３３，３４，３５に供給された冷却水は、同ジャケット３３，３４，３５内を流通することにより、シリンダヘッド３１の吸気ポート４、排気ポート６及びその周辺を冷却する。そして下流側で合流した後、排出口４０から排出されてラジエータ（図示略）に導かれ、再度循環に供されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなシリンダヘッドの冷却構造にあっては前述のように、凹部３９が各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配列方向に各々それら燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挟む態様で、すなわち気筒と気筒との間に設けられているため、吸排気ポート間ジャケット３３内を流れる冷却液も、この凹部３９の設けられた各気筒間にあっては、下方に流れてシリンダブロック３０側の冷却に供されるようになる。このことを図４を併せ参照して更に説明する。なお、図４は図３の４−４線に沿った断面図であり、図３は図４の３−３線に沿った断面図に相当している。
【０００８】
同図４に示すように、凹部３９は前記吸排気ポート間ジャケット３３に断面略縦コの字状（略有底円筒状）に突設する態様で設けられている。したがって、前記供給通路３６から吸排気ポート間ジャケット３３に流入する冷却液は、同ジャケット３３内の形状に沿って、すなわち凹部３９の下部３９ａにおいてはシリンダブロック３０上面を冷却する態様で同ジャケット３３内を流通するようになる。
【０００９】
一方、内燃機関の運転に伴い最も温度が上昇して冷却が必要とされる部分は燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に対応する位置付近である。しかし、上記従来の冷却構造において、冷却液は、各気筒間ではシリンダヘッド３１内を下方に流れるものの、それら各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ付近では、同燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから離れた上部を流れるため、同部分を効果的に冷却することができなかった。
【００１０】
また、燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上部付近を流れる冷却液は、凹部３９の内壁３９ｂに衝突することでその一部が乱流となり、あるいはよどみを発生する。すなわち、上記凹部３９の存在は冷却効果の低下を招く原因ともなっている。
【００１１】
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、内燃機関のシリンダヘッドをより効率よく冷却することのできるシリンダヘッドの冷却構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数の気筒が直列に配設される内燃機関のシリンダヘッド内に設けられて前記内燃機関の排気ポートと吸気ポートとの間のみにおいて前記各気筒の配列方向に冷却液を流通せしめる液体通路と、前記シリンダヘッドの少なくとも一つの気筒上に当該気筒の点火プラグ取付孔と同心円状に形成されて、前記液体通路を流通する冷却液の流通方向を当該気筒側に指向せしめる凹部とを備えることをその要旨とするものである。
【００１３】
上記請求項１記載の発明によれば、上記凹部により前記液体通路を流れる冷却液は内燃機関の運転において最も温度が高くなりがちな前記気筒（燃焼室）側に指向されるため、より効率的に冷却をすることができる。
【００１４】
また、シリンダヘッドの上面に設けられる上記凹部により、シリンダヘッド上面の剛性を併せ向上することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のシリンダヘッドの冷却構造において、前記凹部はすり鉢状の形状を有してなることをその要旨とするものである。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、前記液体通路を流れる冷却液の上記凹部下面との衝突は緩和され、乱流やよどみの発生を好適に防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を内燃機関としてのガソリンエンジンのシリンダヘッドの冷却構造に具体化した一実施の形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態にかかるシリンダヘッド１を上面から見た断面図である。
この図１に示されるシリンダヘッド１は、複数（本実施の形態においては４つ）の燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられているシリンダブロック（図１においては図示略）の上側に接合固定されている。またこのシリンダヘッド１において、上記各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのほぼ中心軸線上に対応する位置には、それぞれ点火プラグ取付孔３が穿設され、各取付孔３には点火プラグ５が取付けられている。さらに、シリンダヘッド１のこれら各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に対応する位置には前記各点火プラグ取付孔３と同心円状に形成された４つの凹部１９が設けられている。
【００２０】
一方、上記シリンダヘッド１において、その各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの図中各右側には吸気ポート４が設けられている。吸気ポート４は、それら各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとに２つの開口端４ａをもって開口している。これら開口端４ａは、吸気バルブ（図示略）によって選択的に開閉されるようになっている。
【００２１】
さらに、同シリンダヘッド１において、その各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの図中各左側には排気ポート６が設けられている。排気ポート６も、それら各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄごとに２つの開口端６ａをもって開口している。これら開口端６ａは、排気バルブ（図示略）によって選択的に開閉されるようになっている。
【００２２】
次に、こうしたシリンダヘッド１の冷却構造について説明する。
図１に示すように、シリンダヘッド１には、主に上記各排気ポート６に対応して燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配列方向（図１の上下方向）に延在する液体通路の１つとして排気ポートジャケット１１が設けられている。なお、図１においては便宜上、この排気ポートジャケット１１を１本の通路として図示しているが、実際には排気ポート６の周辺において分岐され、複雑で入り組んだ形状をなしながら、相互に連絡するように設けられている。
【００２３】
また同様に、シリンダヘッド１には、主に上記各排気ポート６と上記各吸気ポート４との間に対応して燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配列方向（図１の上下方向）に延在するもう１つの液体通路として吸排気ポート間ジャケット１２が設けられている。なお、この吸排気ポート間ジャケット１２についても図１においては便宜上、これを１本の通路として図示しているが、実際には点火プラグ取付孔３の周辺において分岐され、複雑で入り組んだ形状をなしながら、相互に連絡するように設けられている。
【００２４】
さらに、シリンダヘッド１には、前記各吸気ポート４の下部側において燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの配列方向（図１の上下方向）に延在するさらにもう１つの液体通路として吸気ポートジャケット１３が設けられている。
【００２５】
一方、シリンダヘッド１の上流側（図１の上側）下部には、上記各ジャケット１１，１２，１３にそれぞれ開口して、シリンダブロックのウォータジャケットからの冷却水を同各ジャケット１１，１２，１３へ導入するための供給通路１４１５，１６が１つずつ形成されている。これら各供給通路１４，１５，１６を経て排気ポートジャケット１１、吸排気ポート間ジャケット１２、吸気ポートジャケット１３に供給された冷却水は、同各ジャケット１１，１２，１３内を流通する。そしてその後、合流して排出口２０に導かれ、同排出口２０から図示しないラジエータに戻される。
【００２６】
なお、上記各ジャケット１１，１２，１３内を流通してラジエータに導かれた冷却水は、同ラジエータにおいて冷却された後、再度、シリンダブロックのウォータジャケットに供給されるようになっている。
【００２７】
次に、前記凹部１９について、図２を併せ参照して詳述する。なお、図２は図１の２−２線に沿った断面図である。
前述のように、各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に対応する位置（図１）には凹部１９が設けられている。この凹部１９は、図２に示すようにシリンダヘッド１上面側から前記吸排気ポート間ジャケット１２側に断面略Ｕ字状（すり鉢状）に突設する態様で設けられている。そして、前記供給通路１５から吸排気ポート間ジャケット１２に流入する冷却液は、同吸排気ポート間ジャケット１２内を同ジャケット１２の形状に沿って、すなわち各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に対応する位置に設けられている上記凹部１９下部においてはそれら燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上部にその流通方向が指向するように波状に流通した後、前記排出口２０から排出される。
【００２８】
またさらに、本実施の形態にかかるシリンダヘッド１にあっては、図１及び図２に示すように、各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの間に流線形状をなす３つの支柱２１が前記吸排気ポート間ジャケット１２内を流れる冷却水を整流する態様で設けられている。このため、冷却水が支柱２１によって整流される際、同冷却水は各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上にその流れが円滑に指向するようになる。また、支柱２１は図２に示すように、吸排気ポート間ジャケット１２の上面１２ａと下面１２ｂとの支持を併せ行っている。
【００２９】
次に、上記のように構成されたシリンダヘッドの冷却構造の作用について説明する。
前述のように、供給通路１５から吸排気ポート間ジャケット１２に流入する冷却液は、同吸排気ポート間ジャケット１２内を、同ジャケット１２の形状に沿って、すなわち各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に対応する位置に設けられている上記凹部１９下部においてはそれら燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上部にその流通方向が指向するように波状に流通する。したがって、温度の高くなりがちな各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上部が効率的に冷却される。
【００３０】
また、冷却水が凹部１９の位置において下方に指向される際、同冷却水は前記吸排気ポート間ジャケット１２の上面１２ａに衝突するが、本実施の形態においてはこの上面１２ａはすり鉢状に形成されているため、こうした衝突は緩和され、それに伴う乱流やよどみの発生も防止される。したがって、冷却水は円滑に流通する。さらに、シリンダヘッド１にすり鉢状の凹部１９を設けたことにより、シリンダヘッド１上面の剛性は向上されている。
【００３１】
一方、吸排気ポート間ジャケット１２を流れる冷却水は、各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの間の各支柱２１によって整流される。そしてこの整流によって、同冷却水の各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上における流れが下方に指向されることが助長される。また、上記支柱２１は吸排気ポート間ジャケット１２の上面１２ａと下面１２ｂとの間を支持する態様で設けられているため、シリンダヘッド１としてその全体の剛性も向上されている。
【００３２】
以上詳述したように、本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
・シリンダヘッド１において温度の高くなりがちな各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上において冷却水の流れを下方に指向させることにより、シリンダヘッド１を効率的に冷却することができる。
【００３３】
・冷却水と吸排気ポート間ジャケット１２の上面１２ａとの衝突を緩和し、冷却水の流通を円滑化することができる。
・支柱２１により、冷却水の各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上の流れが下方に指向されることを助長することができる。
【００３４】
・凹部１９及び支柱２１により、シリンダヘッド１の剛性を向上させることができる。
なお、本実施の形態は上記に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
【００３５】
・上記実施の形態においては、各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対応して４つの凹部１９を設けたが、これは上記各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの任意の３つ以下の燃焼室上に設けてもよい。
【００３６】
・上記実施の形態においては、支柱２１は流線形状に設けられていたが、これに適宜のガイドを設けて冷却水の流れが下方に指向されることを更に促進してもよい。
【００３７】
・上記実施の形態においては、支柱２１は各燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの中間にあたる位置に３つ設けられていたが、この位置は任意に変更することができる。また、その数は４つ以上でも、２つ以下でもよい。
【００３８】
・上記実施の形態においては、各ジャケット１１，１２，１３における冷却水の流通方向を同一方向に設定した。これに対し、それら冷却水の流通方向をそれぞれ任意にしてもよい。
【００３９】
・上記実施の形態においては、各ジャケット１１，１２，１３による３本の液体通路による構成としたが、これは何本の液体通路による構成としてもよい。
・上記実施の形態においては、各ジャケット１１，１２，１３に対してそれぞれ１本のみ供給通路１４，１５，１６を設ける構成とした。これに対して、同ジャケット１１，１２，１３に対してそれぞれその冷却水の流通方向に沿って複数の供給通路を設けてもよい。
【００４０】
・上記実施の形態においては、１気筒当たりそれぞれ２個の吸気バルブ（吸気ポート４の開口端４ａ）及び排気バルブ（排気ポート６の開口端６ａ）を備えたシリンダヘッド１に具体化したが、各バルブ（各ポートの開口端）は１個ずつ以上であれば何本備えられている構成であってもよい。
【００４１】
・上記実施の形態においては、直列４気筒のガソリンエンジンのシリンダヘッド１に本発明にかかる冷却構造を具体化したが、これを例えばＶ型エンジンの少なくとも一方の側のシリンダヘッドの冷却構造に具体化してもよい。
【００４２】
・上記実施の形態においては、ガソリンエンジンのシリンダヘッド１に本発明にかかる冷却構造を具体化したが、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに同冷却構造を具体化してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、上記凹部により前記液体通路を流れる冷却液は内燃機関の運転において最も温度が高くなりがちな前記気筒（燃焼室）側に指向されるため、より効率的に冷却をすることができる。
【００４４】
また、シリンダヘッドの上面に設けられる上記凹部により、シリンダヘッド上面の剛性を併せ向上することができる。
請求項２記載の発明によれば、前記液体通路を流れる冷却液の上記凹部下面との衝突は緩和され、乱流やよどみの発生を好適に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のシリンダヘッドの冷却構造の一実施の形態を示す断面図。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図。
【図３】従来のシリンダヘッドの冷却構造例を示す断面図。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、４…吸気ポート、６…排気ポート、１１…排気ポートジャケット、１２…吸排気ポート間ジャケット、１２ａ…上面、１２ｂ…下面、１３…吸気ポートジャケット、１４，１５，１６…供給通路、１９…凹部、２１…支柱。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling structure for a cylinder head fixed to an upper part of a cylinder block of an internal combustion engine represented by a gasoline engine, a diesel engine or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a cooling structure of this type of cylinder head, for example, the one illustrated in FIG. 3 is known.
[0003]
That is, the cylinder head 31 is bonded and fixed to the upper side of a cylinder block (not shown in FIG. 3) in which four combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d are provided. In the cylinder head 31, spark plug mounting holes 3 are formed in positions corresponding to substantially the center axis of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d, respectively. Is installed. Further, a total of five recesses 39 are provided on the upper surface of the cylinder head 31 so as to sandwich the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d in the direction in which the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d are arranged. . These recesses 39 are plug holes (sand removal holes) of the cylinder head 31.
[0004]
On the other hand, in the cylinder head 31, an intake port 4 is provided on the right side of each combustion chamber 2a, 2b, 2c, 2d in the drawing. The intake port 4 is opened with two open ends 4a for each of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. These open ends 4a are selectively opened and closed by an intake valve (not shown).
[0005]
Further, in the cylinder head 31, an exhaust port 6 is provided on each left side of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d in the drawing. The exhaust port 6 is also opened with two open ends 6a for each of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. These open ends 6a are selectively opened and closed by an exhaust valve (not shown).
[0006]
Next, the cooling structure of the cylinder head 31 will be described.
An intake / exhaust port jacket 33 is provided along the combustion chambers 2 a, 2 b, 2 c, 2 d at a substantially central portion of the cylinder head 31, and a pair of exhaust port jackets extending in parallel with the jacket 33 on both sides thereof. 34 and an intake port jacket 35 are provided. The exhaust port jacket 34 is provided below the exhaust port 6, while the intake port jacket 35 is provided below the intake port 4. Supply passages 36, 37, 38 for opening cooling water from the water jacket of the cylinder block to the jackets 33, 34, 35 open to the jackets 33, 34, 35, respectively, below the cylinder head 31. Are formed one by one on the upstream side (the upper side in FIG. 3). Then, the cooling water supplied to the jackets 33, 34, and 35 through the supply passages 36, 37, and 38 flows through the jackets 33, 34, and 35, so that the intake port 4 of the cylinder head 31, the exhaust gas is exhausted. Cool the port 6 and its surroundings. Then, after merging on the downstream side, it is discharged from the discharge port 40 and guided to a radiator (not shown), and is again used for circulation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a cooling structure of the cylinder head, as described above, the recess 39 sandwiches the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d in the arrangement direction of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d, respectively. In other words, since it is provided between the cylinders, the coolant flowing in the jacket 33 between the intake and exhaust ports also flows downward between the cylinders provided with the recesses 39 to the cylinder block 30 side. It will be used for cooling. This will be further described with reference to FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 in FIG. 3, and FIG. 3 corresponds to a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG.
[0008]
As shown in FIG. 4, the recess 39 is provided on the jacket 33 between the intake and exhaust ports so as to project in a substantially U-shaped cross section (substantially bottomed cylindrical shape). Therefore, the coolant flowing into the intake / exhaust port jacket 33 from the supply passage 36 follows the shape in the jacket 33, that is, in the lower portion 39a of the recess 39, cools the upper surface of the cylinder block 30 in the same manner. It comes to circulate inside.
[0009]
On the other hand, the portion where the temperature rises most and the cooling is required with the operation of the internal combustion engine is in the vicinity of the position corresponding to the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. However, in the conventional cooling structure, the coolant flows downward in the cylinder head 31 between the cylinders, but in the vicinity of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d, the combustion chambers 2a, 2b, 2c, Since it flows in the upper part away from 2d, the part could not be cooled effectively.
[0010]
Further, the coolant flowing near the upper portions of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d collides with the inner wall 39b of the recess 39, so that a part of the coolant becomes turbulent or stagnation occurs. In other words, the presence of the recess 39 is a cause of a decrease in cooling effect.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a cooling structure of a cylinder head that can cool the cylinder head of an internal combustion engine more efficiently.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a first aspect of the present invention, only during a plurality of cylinders provided in the cylinder head of an internal combustion engine which is arranged in series between the exhaust port and the intake and exhaust ports of the internal combustion engine A liquid passage through which the coolant flows in the arrangement direction of the cylinders, and a coolant that is formed concentrically with the ignition plug mounting hole of the cylinder on at least one cylinder of the cylinder head and flows through the liquid passage And a concave portion that directs the flow direction of the cylinder toward the cylinder.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, since the coolant flowing through the liquid passage is directed to the cylinder (combustion chamber) side where the temperature tends to be highest during the operation of the internal combustion engine, it is more efficient. Can be cooled.
[0014]
Moreover, the said recessed part provided in the upper surface of a cylinder head can improve the rigidity of a cylinder head upper surface collectively.
The invention according to claim 2 is the cylinder head cooling structure according to claim 1, characterized in that the concave portion has a mortar shape.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, the collision of the coolant flowing through the liquid passage with the lower surface of the concave portion is mitigated, and generation of turbulence and stagnation can be suitably prevented .
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a cooling structure for a cylinder head of a gasoline engine as an internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylinder head 1 according to the present embodiment as viewed from above.
A cylinder head 1 shown in FIG. 1 is provided above a cylinder block (not shown in FIG. 1) provided with a plurality of (four in the present embodiment) combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d. Bonded and fixed. In the cylinder head 1, spark plug mounting holes 3 are formed at positions corresponding substantially to the central axis of the combustion chambers 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, and spark plugs 5 are formed in the mounting holes 3. Is installed. Further, four concave portions 19 formed concentrically with the respective spark plug mounting holes 3 are provided at positions corresponding to the combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d of the cylinder head 1.
[0020]
On the other hand, in the cylinder head 1, an intake port 4 is provided on the right side of each combustion chamber 2a, 2b, 2c, 2d in the drawing. The intake port 4 is opened with two open ends 4a for each of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. These open ends 4a are selectively opened and closed by an intake valve (not shown).
[0021]
Further, in the cylinder head 1, an exhaust port 6 is provided on the left side of each combustion chamber 2a, 2b, 2c, 2d in the drawing. The exhaust port 6 is also opened with two open ends 6a for each of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. These open ends 6a are selectively opened and closed by an exhaust valve (not shown).
[0022]
Next, the cooling structure of the cylinder head 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the cylinder head 1 has a liquid passage extending in the arrangement direction (vertical direction in FIG. 1) of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d mainly corresponding to the exhaust ports 6. As one, an exhaust port jacket 11 is provided. In FIG. 1, for convenience, the exhaust port jacket 11 is illustrated as a single passage. However, the exhaust port jacket 11 is actually branched around the exhaust port 6 and communicates with each other while forming a complicated and intricate shape. It is provided as follows.
[0023]
Similarly, in the cylinder head 1, the combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d are arranged in the arrangement direction (vertical direction in FIG. 1) mainly corresponding to the space between the exhaust ports 6 and the intake ports 4. An intake / exhaust port jacket 12 is provided as another extending liquid passage. In FIG. 1, the intake / exhaust port jacket 12 is also shown as a single passage for the sake of convenience, but in reality, it is branched around the spark plug mounting hole 3 and has a complicated and intricate shape. However, it is provided to communicate with each other.
[0024]
Further, the cylinder head 1 has an intake port jacket as another liquid passage extending in the arrangement direction (vertical direction in FIG. 1) of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d on the lower side of each intake port 4. 13 is provided.
[0025]
On the other hand, on the upstream side (upper side in FIG. 1) of the cylinder head 1, the jackets 11, 12, and 13 are opened to the cooling water from the water jacket of the cylinder block. Supply passages 1415 and 16 for introduction into each are formed. The cooling water supplied to the exhaust port jacket 11, the intake / exhaust port jacket 12, and the intake port jacket 13 through the supply passages 14, 15, 16 circulates in the jackets 11, 12, 13. After that, it joins and is guided to the discharge port 20, and is returned from the discharge port 20 to a radiator (not shown).
[0026]
In addition, the cooling water which distribute | circulated in each said jacket 11,12,13 and was guide | induced to the radiator is cooled in the same radiator, Then, it is supplied to the water jacket of a cylinder block again.
[0027]
Next, the recess 19 will be described in detail with reference to FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
As described above, the recesses 19 are provided at positions corresponding to the combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d (FIG. 1). As shown in FIG. 2, the concave portion 19 is provided in such a manner that it protrudes from the upper surface side of the cylinder head 1 toward the jacket 12 between the intake and exhaust ports in a substantially U-shaped cross section (conical shape). The coolant flowing into the intake / exhaust port jacket 12 from the supply passage 15 follows the shape of the jacket 12 in the intake / exhaust port jacket 12, that is, on the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. In the lower part of the concave portion 19 provided at a position corresponding to the above, after flowing in a wave shape so that the flow direction is directed to the upper part of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d, it is discharged from the discharge port 20 .
[0028]
Furthermore, in the cylinder head 1 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, there are three support columns 21 that form a streamline between the combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d. The cooling water flowing in the intake / exhaust port jacket 12 is rectified. For this reason, when the cooling water is rectified by the support column 21, the flow of the cooling water is smoothly directed onto the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. As shown in FIG. 2, the support column 21 also supports the upper surface 12a and the lower surface 12b of the jacket 12 between the intake and exhaust ports.
[0029]
Next, the operation of the cooling structure of the cylinder head configured as described above will be described.
As described above, the coolant flowing into the intake / exhaust port jacket 12 from the supply passage 15 passes through the intake / exhaust port jacket 12 along the shape of the jacket 12, that is, the combustion chambers 2a, 2b, 2c. In the lower part of the concave portion 19 provided at a position corresponding to the upper part of 2d, it circulates in a wave-like manner so that the direction of circulation is directed to the upper part of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. Therefore, the upper part of each combustion chamber 2a, 2b, 2c, 2d which tends to become high temperature is cooled efficiently.
[0030]
Further, when the cooling water is directed downward at the position of the concave portion 19, the cooling water collides with the upper surface 12a of the jacket 12 between the intake and exhaust ports. In the present embodiment, the upper surface 12a is formed in a mortar shape. As a result, these collisions are mitigated and the associated turbulence and stagnation are prevented. Therefore, the cooling water flows smoothly. Furthermore, by providing the cylinder head 1 with the mortar-shaped recess 19, the rigidity of the upper surface of the cylinder head 1 is improved.
[0031]
On the other hand, the cooling water flowing through the jacket 12 between the intake and exhaust ports is rectified by the struts 21 between the combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d. This rectification helps to direct the flow of the cooling water on each combustion chamber 2a, 2b, 2c, 2d downward. Further, since the support column 21 is provided so as to support between the upper surface 12a and the lower surface 12b of the jacket 12 between the intake and exhaust ports, the overall rigidity of the cylinder head 1 is also improved.
[0032]
As described in detail above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
The cylinder head 1 can be efficiently cooled by directing the flow of the cooling water downward on the combustion chambers 2a, 2b, 2c, and 2d that tend to be high in the cylinder head 1.
[0033]
-The collision with cooling water and the upper surface 12a of the jacket 12 between intake-exhaust ports can be relieve | moderated, and the distribution | circulation of cooling water can be made smooth.
The support column 21 can help the flow of the cooling water on each combustion chamber 2a, 2b, 2c, 2d to be directed downward.
[0034]
The rigidity of the cylinder head 1 can be improved by the recess 19 and the column 21.
In addition, this Embodiment is not limited above, You may change as follows.
[0035]
In the above embodiment, four recesses 19 are provided corresponding to each combustion chamber 2a, 2b, 2c, 2d, but this is not more than any three of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d. It may be provided on the combustion chamber.
[0036]
In the above embodiment, the support column 21 is provided in a streamline shape, but an appropriate guide may be provided on the support column 21 to further promote that the flow of the cooling water is directed downward.
[0037]
In the above embodiment, three struts 21 are provided at positions in the middle of the combustion chambers 2a, 2b, 2c, 2d, but this position can be arbitrarily changed. Moreover, the number may be four or more, or two or less.
[0038]
-In the said embodiment, the distribution direction of the cooling water in each jacket 11, 12, 13 was set to the same direction. On the other hand, you may make arbitrary the distribution direction of these cooling water, respectively.
[0039]
In the above embodiment, the three liquid passages by the jackets 11, 12, and 13 are used. However, this may be constituted by any number of liquid passages.
In the above embodiment, only one supply passage 14, 15, 16 is provided for each jacket 11, 12, 13. On the other hand, you may provide a some supply path along the distribution direction of the cooling water with respect to the jacket 11,12,13, respectively.
[0040]
In the above embodiment, each cylinder is embodied in the cylinder head 1 having two intake valves (open end 4a of the intake port 4) and exhaust valves (open end 6a of the exhaust port 6). Any number of each valve (open end of each port) may be provided as long as it is one or more.
[0041]
In the above embodiment, the cooling structure according to the present invention is embodied in the cylinder head 1 of the in-line four-cylinder gasoline engine, but this is specifically applied to the cooling structure of the cylinder head on at least one side of the V-type engine, for example. May be used.
[0042]
In the above embodiment, the cooling structure according to the present invention is embodied in the cylinder head 1 of the gasoline engine. However, the cooling structure may be embodied in the cylinder head of the diesel engine.
[0043]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the coolant flowing through the liquid passage is directed to the cylinder (combustion chamber) side where the temperature tends to be highest in the operation of the internal combustion engine, it is more efficient. Cooling can be done.
[0044]
Moreover, the said recessed part provided in the upper surface of a cylinder head can improve the rigidity of a cylinder head upper surface collectively.
According to the second aspect of the present invention, the collision of the coolant flowing through the liquid passage with the lower surface of the concave portion is mitigated, and generation of turbulence and stagnation can be suitably prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a cooling structure for a cylinder head according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing an example of a cooling structure of a conventional cylinder head.
4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder head, 4 ... Intake port, 6 ... Exhaust port, 11 ... Exhaust port jacket, 12 ... Jacket between intake / exhaust ports, 12a ... Upper surface, 12b ... Lower surface, 13 ... Intake port jacket, 14, 15, 16 ... Supply Passage, 19 ... recess, 21 ... post.

Claims

A liquid passage allowed to flow coolant to the array direction of the respective cylinders in only between a plurality of cylinders are provided in the cylinder head of an internal combustion engine which is arranged in series with the internal combustion engine exhaust port and the intake air port ,
A concave portion is formed on at least one cylinder of the cylinder head concentrically with a spark plug mounting hole of the cylinder, and directs the flow direction of the coolant flowing through the liquid passage to the cylinder side. Cylinder head cooling structure.

In the cooling structure of the cylinder head according to claim 1,
The cooling structure for a cylinder head, wherein the recess has a mortar shape.