JP2016014352A - Cylinder head - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はエキゾーストマニホールドを一体化したシリンダーヘッドに関するものである。 The present invention relates to a cylinder head integrated with an exhaust manifold.
特許文献1には各気筒の排気ポートをシリンダーヘッド内で集合させ、エキゾーストマニホールドを一体化したシリンダーヘッドが開示されている。なお、このシリンダーヘッドでは、排気通路を挟むように排気通路の上側と下側にウォータージャケットが設けられている。また、特許文献1には、シリンダーヘッド内に設けられた排気通路の出口部を湾曲させて下方に向けた構成も開示されている。こうした構成を採用すれば、ターボチャージャーをシリンダーブロックに近づけて配設することができるようになり、内燃機関を小型化することができる。 Patent Document 1 discloses a cylinder head in which exhaust ports of respective cylinders are assembled in a cylinder head and an exhaust manifold is integrated. In this cylinder head, water jackets are provided above and below the exhaust passage so as to sandwich the exhaust passage. Patent Document 1 also discloses a configuration in which an outlet portion of an exhaust passage provided in the cylinder head is curved and directed downward. If such a configuration is adopted, the turbocharger can be disposed close to the cylinder block, and the internal combustion engine can be downsized.
ところで、上記のように排気通路の出口部を下方に向かって湾曲させた構成を採用する場合、この出口部を冷却するために、ウォータージャケットを排気通路の出口部に沿わせて下方に向かって延長することが望ましい。 By the way, when adopting a configuration in which the outlet portion of the exhaust passage is curved downward as described above, the water jacket is directed downward along the outlet portion of the exhaust passage in order to cool the outlet portion. It is desirable to extend.
しかしながら、ウォータージャケットの一部を出口部に沿って延長し、出口部を冷却する出口冷却部を設けた場合には、この出口冷却部が袋小路になり、冷却水が滞留しやすくなってしまう。その結果、シリンダーヘッド内の排気通路の中でも特に高温になりやすい出口部を十分に冷却することができなくなるおそれがある。 However, when a part of the water jacket is extended along the outlet part and an outlet cooling part for cooling the outlet part is provided, the outlet cooling part becomes a bag path and the cooling water tends to stay. As a result, there is a possibility that the outlet portion, which is particularly likely to become hot, in the exhaust passage in the cylinder head cannot be sufficiently cooled.
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウォータージャケットの出口冷却部における冷却水の滞留を抑制することのできるシリンダーヘッドを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a cylinder head capable of suppressing the retention of cooling water in the outlet cooling portion of the water jacket.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのシリンダーヘッドは、各気筒に接続される複数の排気ポートと、各排気ポートが集合した集合部と、前記集合部から湾曲して延びる出口部と、を有する排気通路を備えている。また、このシリンダーヘッドは、前記排気ポート及び前記集合部に沿って設けられたウォータージャケットを備えており、このウォータージャケットは、前記出口部に沿って延びる出口冷却部を有している。そして、このシリンダーヘッドでは、前記ウォータージャケットの外に、前記出口冷却部に接続された冷却水通路が設けられている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
A cylinder head for solving the above problems includes an exhaust passage having a plurality of exhaust ports connected to each cylinder, an aggregate portion in which the exhaust ports are aggregated, and an outlet portion that is curved and extends from the aggregate portion. I have. The cylinder head further includes a water jacket provided along the exhaust port and the collecting portion, and the water jacket includes an outlet cooling portion extending along the outlet portion. In this cylinder head, a cooling water passage connected to the outlet cooling section is provided outside the water jacket.
上記構成によれば、出口冷却部に接続された冷却水通路を通じた出口冷却部への冷却水の流入や、出口冷却部に接続された冷却水通路を通じた出口冷却部からの冷却水の流出により、出口冷却部内の冷却水に圧力差が生じるため、出口冷却部内の冷却水に流れが生じやすくなる。したがって、ウォータージャケットの出口冷却部における冷却水の滞留を抑制することができるようになる。ひいては、出口部の冷却を促進することができる。 According to the above configuration, the cooling water flows into the outlet cooling section through the cooling water passage connected to the outlet cooling section, and the cooling water outflow from the outlet cooling section through the cooling water passage connected to the outlet cooling section. As a result, a pressure difference is generated in the cooling water in the outlet cooling section, so that a flow easily occurs in the cooling water in the outlet cooling section. Therefore, the retention of the cooling water at the outlet cooling portion of the water jacket can be suppressed. As a result, cooling of an exit part can be accelerated | stimulated.
また、上記シリンダーヘッドの一例では、前記冷却水通路は、前記出口冷却部に冷却水を導入する導入通路である。
上記構成によれば、導入通路から出口冷却部に冷却水が導入されることにより、出口冷却部内の冷却水に圧力差が生じるため、出口冷却部内の冷却水が、排気ポートや排気通路の集合部に沿って設けられた部分に流れ込み、その部分を流れる冷却水とともにウォータージャケットから排出されるようになる。
In one example of the cylinder head, the cooling water passage is an introduction passage for introducing cooling water into the outlet cooling section.
According to the above configuration, since the cooling water is introduced from the introduction passage to the outlet cooling portion, a pressure difference is generated in the cooling water in the outlet cooling portion, so that the cooling water in the outlet cooling portion is a collection of exhaust ports and exhaust passages. It flows into the part provided along the part and is discharged from the water jacket together with the cooling water flowing through the part.
したがって、出口冷却部における冷却水の循環を促進させ、冷却水の滞留を抑制することができる。
そして、上記のように出口冷却部に導入通路が接続されているシリンダーヘッドでは、前記導入通路は、冷却水循環経路における前記ウォータージャケットよりも上流側の部分から分岐して前記出口冷却部に冷却水を導入するものであることが望ましい。
Therefore, the circulation of the cooling water in the outlet cooling unit can be promoted and the retention of the cooling water can be suppressed.
In the cylinder head in which the introduction passage is connected to the outlet cooling section as described above, the introduction passage branches from a portion upstream of the water jacket in the cooling water circulation path, and the cooling water is supplied to the outlet cooling section. It is desirable to introduce.
ウォータージャケットよりも狭い通路を通じてウォータージャケットに導入された冷却水は、通路よりも広いウォータージャケットに流入すると圧力が低下する。これに対して、上記構成によれば、ウォータージャケットに流入して圧力が低下する前の冷却水を出口冷却部に導入することができるため、出口冷却部の冷却水の滞留をより効果的に抑制することができる。 When cooling water introduced into the water jacket through a passage narrower than the water jacket flows into the water jacket wider than the passage, the pressure decreases. On the other hand, according to the above configuration, the cooling water before flowing into the water jacket and dropping in pressure can be introduced into the outlet cooling unit, so that the cooling water stays in the outlet cooling unit more effectively. Can be suppressed.
また、上記シリンダーヘッドの一例では、前記冷却水通路は、前記出口冷却部から冷却水を排出する排出通路である。
上記構成によれば、出口冷却部内の冷却水が排出通路を通じて排出されることにより、出口冷却部内の冷却水に圧力差が生じる。そのため、冷却水が排気ポートや排気通路の集合部に沿って設けられた部分から出口冷却部に流れ込むようになり、流れ込んだ冷却水が出口冷却部から排出通路を通じて排出される流れが生じるようになる。
In one example of the cylinder head, the cooling water passage is a discharge passage for discharging cooling water from the outlet cooling section.
According to the said structure, a pressure difference arises in the cooling water in an exit cooling part because the cooling water in an exit cooling part is discharged | emitted through a discharge channel. Therefore, the cooling water flows into the outlet cooling section from the portion provided along the exhaust port and the collection section of the exhaust passage, so that the flowing cooling water is discharged from the outlet cooling section through the discharge passage. Become.
したがって、出口冷却部における冷却水の循環を促進し、冷却水の滞留を抑制することができる。 Therefore, the circulation of the cooling water in the outlet cooling unit can be promoted and the retention of the cooling water can be suppressed.
(第1の実施形態)
以下、シリンダーヘッドの第1の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
図1に示すように、シリンダーヘッド100は、シリンダーブロック200に組み付けられて内燃機関の一部を構成する。このシリンダーヘッド100を備える内燃機関の冷却水循環経路には、ウォーターポンプ10と、シリンダーブロック200内に設けられたブロック内ウォータージャケット11と、シリンダーヘッド100内に設けられたヘッド内ウォータージャケット12と、ラジエーター13とが配設されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a cylinder head will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the cylinder head 100 is assembled to a cylinder block 200 and constitutes a part of the internal combustion engine. The cooling water circulation path of the internal combustion engine including the cylinder head 100 includes a water pump 10, an in-block water jacket 11 provided in the cylinder block 200, an in-head water jacket 12 provided in the cylinder head 100, A radiator 13 is provided.
図1に示すように、ウォーターポンプ10の吐出口は、冷却水通路14によってブロック内ウォータージャケット11に接続されており、ウォーターポンプ10から吐出された冷却水は冷却水通路14を介してブロック内ウォータージャケット11に導入される。 As shown in FIG. 1, the discharge port of the water pump 10 is connected to the water jacket 11 in the block by a cooling water passage 14, and the cooling water discharged from the water pump 10 passes through the cooling water passage 14 in the block. Introduced into the water jacket 11.
ブロック内ウォータージャケット11と、ヘッド内ウォータージャケット12とは、冷却水通路15によって接続されており、ブロック内ウォータージャケット11を通過した冷却水は冷却水通路15を介してヘッド内ウォータージャケット12に導入される。 The water jacket 11 in the block and the water jacket 12 in the head are connected by a cooling water passage 15, and the cooling water that has passed through the water jacket 11 in the block is introduced into the water jacket 12 in the head through the cooling water passage 15. Is done.
ヘッド内ウォータージャケット12は、冷却水通路16によってラジエーター13に接続されており、ヘッド内ウォータージャケット12を通過した冷却水は冷却水通路16を介してラジエーター13に導入される。 The in-head water jacket 12 is connected to the radiator 13 by the cooling water passage 16, and the cooling water that has passed through the in-head water jacket 12 is introduced into the radiator 13 through the cooling water passage 16.
ラジエーター13は、冷却水通路17によってウォーターポンプ10の吸入口に接続されており、ラジエーター13を通過した冷却水は冷却水通路17を通じてウォーターポンプ10に吸入される。 The radiator 13 is connected to the suction port of the water pump 10 by a cooling water passage 17, and the cooling water that has passed through the radiator 13 is sucked into the water pump 10 through the cooling water passage 17.
図2に示すように、シリンダーヘッド100には、シリンダーブロック200の気筒210から排出される排気の通路である排気通路110が設けられている。
排気通路110は、図2に示すように気筒210に接続される排気ポート111を有している。なお、図2には排気ポート111及び気筒210がそれぞれ一つずつしか図示されていないが、この内燃機関は四つの気筒210を有する直列4気筒の内燃機関であり、排気ポート111は内燃機関の各気筒210に対してそれぞれ二つずつ設けられている。
As shown in FIG. 2, the cylinder head 100 is provided with an exhaust passage 110 that is an exhaust passage exhausted from the cylinder 210 of the cylinder block 200.
The exhaust passage 110 has an exhaust port 111 connected to the cylinder 210 as shown in FIG. Although only one exhaust port 111 and one cylinder 210 are shown in FIG. 2, this internal combustion engine is an in-line four-cylinder internal combustion engine having four cylinders 210. Two are provided for each cylinder 210.
排気通路110は、出口部113において図2における下方に向かって湾曲しており、排気通路110の出口部113はシリンダーヘッド100の下面に開口している。そして、シリンダーヘッド100におけるこの出口部113が開口している部分には、ターボチャージャーなど下流側の排気通路を構成する部品が接続される。 The exhaust passage 110 is curved downward in FIG. 2 at the outlet portion 113, and the outlet portion 113 of the exhaust passage 110 is opened on the lower surface of the cylinder head 100. And the part which comprises an exhaust passage of the downstream side, such as a turbocharger, is connected to the part in which this exit part 113 in the cylinder head 100 is opening.
また、シリンダーヘッド100には、ヘッド内ウォータージャケット12として、排気通路110を上下から挟むように、上ウォータージャケット120と下ウォータージャケット130とが設けられている。 Further, the cylinder head 100 is provided with an upper water jacket 120 and a lower water jacket 130 as the in-head water jacket 12 so as to sandwich the exhaust passage 110 from above and below.
下ウォータージャケット130は、図2に示すようにシリンダーヘッド100内における排気通路110よりも下側の部分に、排気通路110に沿うように形成されており、排気に曝される排気通路110の下側の壁面を、内部を流れる冷却水との熱交換により冷却する。 As shown in FIG. 2, the lower water jacket 130 is formed in the cylinder head 100 at a lower portion than the exhaust passage 110 so as to be along the exhaust passage 110, and below the exhaust passage 110 exposed to the exhaust. The side wall surface is cooled by heat exchange with the cooling water flowing inside.
一方、上ウォータージャケット120は、図2に示すようにシリンダーヘッド100内における排気通路110よりも上側の部分に、排気通路110に沿うように形成されており、排気に曝される排気通路110の上側の壁面を、内部を流れる冷却水との熱交換により冷却する。 On the other hand, the upper water jacket 120 is formed on the upper side of the exhaust passage 110 in the cylinder head 100 as shown in FIG. 2 so as to extend along the exhaust passage 110, and the upper water jacket 120 is exposed to the exhaust. The upper wall surface is cooled by heat exchange with the cooling water flowing inside.
次に、図3をあわせて参照しながら排気通路110及び上ウォータージャケット120の形状について詳しく説明する。
なお、図3は、シリンダーヘッド100を、図2に白抜き矢印で示した方向から見た場合の排気通路110及び上ウォータージャケット120の形状と、これらの位置関係を示している。なお、図3では、排気通路110を覆うように排気通路110の上方に設けられている上ウォータージャケット120を実線で示し、排気通路110を破線で示している。因みに、図2の断面図は、図3における2‐2線に沿ったシリンダーヘッド100の断面の構造を示している。
Next, the shapes of the exhaust passage 110 and the upper water jacket 120 will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 3 shows the shapes of the exhaust passage 110 and the upper water jacket 120 when the cylinder head 100 is viewed from the direction indicated by the white arrow in FIG. 2, and the positional relationship between them. In FIG. 3, the upper water jacket 120 provided above the exhaust passage 110 so as to cover the exhaust passage 110 is indicated by a solid line, and the exhaust passage 110 is indicated by a broken line. Incidentally, the cross-sectional view of FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the cylinder head 100 taken along line 2-2 in FIG.
図3に破線で示すように、排気通路110には、入口である排気ポート111が複数設けられている一方で、出口である出口部113が一つしか設けられていない。そのため、排気通路110は、各排気ポート111が集合部112において集合しており、出口部113では一本の通路になっている。 As shown by a broken line in FIG. 3, the exhaust passage 110 is provided with a plurality of exhaust ports 111 that are inlets, but only one outlet portion 113 that is an outlet. Therefore, in the exhaust passage 110, the exhaust ports 111 are gathered at the gathering portion 112, and the exit portion 113 is a single passage.
こうした形状の排気通路110の上側の壁面を冷却する上ウォータージャケット120は、図3に実線で示すように各排気ポート111及び集合部112が形成されている部分を上方から覆うように、シリンダーヘッド100の長手方向に長く延びた形状をなしている。 The upper water jacket 120 for cooling the upper wall surface of the exhaust passage 110 having such a shape is a cylinder head so as to cover the portion where the exhaust ports 111 and the collecting portion 112 are formed from above as shown by the solid line in FIG. 100 has a shape extending long in the longitudinal direction.
このようにシリンダーヘッド100の長手方向に沿って延びた形状をなしている上ウォータージャケット120には、図3における右側の端部に流入口123が設けられ、図3における左側の端部に排出口124が設けられている。そして、流入口123に冷却水通路15が接続されており、排出口124に冷却水通路16が接続されている。これにより、内燃機関の冷却水循環経路を流れる冷却水の一部が流入口123を通じて上ウォータージャケット120内に導入され、排気通路110の壁面を冷却して温められた冷却水が排出口124を通じて排出される。 Thus, the upper water jacket 120 having a shape extending along the longitudinal direction of the cylinder head 100 is provided with an inflow port 123 at the right end in FIG. 3 and discharged at the left end in FIG. An outlet 124 is provided. The cooling water passage 15 is connected to the inflow port 123, and the cooling water passage 16 is connected to the discharge port 124. As a result, part of the cooling water flowing through the cooling water circulation path of the internal combustion engine is introduced into the upper water jacket 120 through the inlet 123, and the cooling water heated by cooling the wall surface of the exhaust passage 110 is discharged through the outlet 124. Is done.
ところで、出口部113は、集合部112を経て集まった排気が集中して流れる部分であるため排気通路110の中でも高温になりやすい部分である。その上、上述したように、このシリンダーヘッド100では、排気通路110の出口部113がシリンダーヘッド100の下面に向かって湾曲して延びている。このように出口部113が湾曲していると、上流側から流れてきた排気が図2において一点鎖線で囲んだ部分の壁面にぶつかることになるため、この部分が一層高温になりやすい。 By the way, the outlet portion 113 is a portion in which exhaust gas collected through the collecting portion 112 flows in a concentrated manner, and thus is a portion that tends to be hot in the exhaust passage 110. In addition, as described above, in the cylinder head 100, the outlet portion 113 of the exhaust passage 110 extends in a curved manner toward the lower surface of the cylinder head 100. When the outlet 113 is curved in this way, the exhaust gas flowing from the upstream side collides with the wall surface of the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG.
これに対して、このシリンダーヘッド100では、この高温になりやすい出口部113の壁面を冷却すべく、図2及び図3に示すように、上ウォータージャケット120の一部を出口部113に沿ってシリンダーヘッド100の下面近傍まで延ばして出口冷却部122としている。 On the other hand, in this cylinder head 100, as shown in FIGS. 2 and 3, a part of the upper water jacket 120 is disposed along the outlet portion 113 in order to cool the wall surface of the outlet portion 113 that is likely to become high temperature. The outlet cooling unit 122 is extended to the vicinity of the lower surface of the cylinder head 100.
すなわち、このシリンダーヘッド100では、上ウォータージャケット120が、「出口部に沿って延びる出口冷却部を有し、排気ポート及び集合部に沿って設けられたウォータージャケット」に相当する。 In other words, in this cylinder head 100, the upper water jacket 120 corresponds to “a water jacket having an outlet cooling portion extending along the outlet portion and provided along the exhaust port and the collecting portion”.
ところで、単に出口部113に沿って延びる出口冷却部122を設けただけでは、袋小路になっている出口冷却部122において冷却水が滞留し、出口部113の壁面を十分に冷却することができないおそれがある。 By the way, simply providing the outlet cooling part 122 extending along the outlet part 113 may cause the cooling water to stay in the outlet cooling part 122 that is a bag path, and the wall surface of the outlet part 113 may not be sufficiently cooled. There is.
そこで、このシリンダーヘッド100では、図2及び図3において一点鎖線で囲んだ出口冷却部122の袋小路の先端部に冷却水を導入する導入通路125を接続し、この導入通路125を通じて出口冷却部122に冷却水を導入するようにしている。 Therefore, in this cylinder head 100, an introduction passage 125 for introducing cooling water is connected to the front end portion of the bag path of the outlet cooling portion 122 surrounded by a one-dot chain line in FIGS. 2 and 3, and the outlet cooling portion 122 is connected through this introduction passage 125. Cooling water is introduced into the.
具体的には、図2に示すように、シリンダーヘッド100の外側に上ウォータージャケット120の出口冷却部122に繋がる接続部101を設け、この接続部101にホース140を繋いで導入通路125を形成している。なお、ホース140のもう一方の端部、すなわち導入通路125のもう一方の端部は、内燃機関の冷却水循環経路における上ウォータージャケット120よりも上流側の部分、例えば、ウォーターポンプ10から吐出された冷却水をブロック内ウォータージャケット11に導入する冷却水通路14に繋がれている。 Specifically, as shown in FIG. 2, a connection portion 101 connected to the outlet cooling portion 122 of the upper water jacket 120 is provided outside the cylinder head 100, and an introduction passage 125 is formed by connecting a hose 140 to the connection portion 101. doing. The other end of the hose 140, that is, the other end of the introduction passage 125 is discharged from a portion upstream of the upper water jacket 120 in the cooling water circulation path of the internal combustion engine, for example, the water pump 10. The cooling water is connected to a cooling water passage 14 for introducing the cooling water into the water jacket 11 in the block.
すなわち、図1に示すように、導入通路125は内燃機関の冷却水循環経路における上ウォータージャケット120よりも上流側の部分である冷却水通路14から分岐して冷却水通路14内よりも圧力の低い出口冷却部122内に冷却水を導入する冷却水通路になっている。 That is, as shown in FIG. 1, the introduction passage 125 branches off from the cooling water passage 14 that is a portion upstream of the upper water jacket 120 in the cooling water circulation passage of the internal combustion engine and has a lower pressure than the inside of the cooling water passage 14. This is a cooling water passage for introducing cooling water into the outlet cooling section 122.
要するに、このシリンダーヘッド100では、上ウォータージャケット120の外に、出口冷却部122に接続された冷却水通路として導入通路125を設けている。
次に、本実施形態にかかるシリンダーヘッド100の作用について説明する。
In short, in the cylinder head 100, the introduction passage 125 is provided outside the upper water jacket 120 as a cooling water passage connected to the outlet cooling section 122.
Next, the operation of the cylinder head 100 according to the present embodiment will be described.
各気筒210から各排気ポート111を通じて排出された排気は、集合部112を経て集合し、出口部113を通過してターボチャージャーなどの下流側の排気通路に排出される。 Exhaust gas discharged from each cylinder 210 through each exhaust port 111 is collected through the collecting portion 112, passes through the outlet portion 113, and is discharged into a downstream exhaust passage such as a turbocharger.
このとき、排気通路110の壁面は上ウォータージャケット120と下ウォータージャケット130を流れる冷却水によって冷却される。
図3の右側に矢印で示すように、上ウォータージャケット120には、内燃機関の冷却水循環経路を流れる冷却水の一部が流入口123を通じて導入される。そして、図3の左側に矢印で示すように、排気通路110の壁面を冷却して温められた冷却水は排出口124から排出される。
At this time, the wall surface of the exhaust passage 110 is cooled by the cooling water flowing through the upper water jacket 120 and the lower water jacket 130.
As indicated by an arrow on the right side of FIG. 3, a part of the cooling water flowing through the cooling water circulation path of the internal combustion engine is introduced into the upper water jacket 120 through the inlet 123. Then, as indicated by an arrow on the left side of FIG. 3, the cooling water heated by cooling the wall surface of the exhaust passage 110 is discharged from the discharge port 124.
また、図3の下方に矢印で示すように、上ウォータージャケット120の出口冷却部122には、冷却水通路15内と出口冷却部122内との圧力差により、導入通路125を通じて冷却水が導入される。そして、導入通路125から導入された冷却水の流れにより、矢印で示すように出口冷却部122内の冷却水が、排気ポート111や集合部112に沿って設けられた部分に流れ込み、その部分を流れる冷却水とともに上ウォータージャケット120から排出されるようになる。 Further, as indicated by an arrow at the bottom of FIG. 3, cooling water is introduced into the outlet cooling portion 122 of the upper water jacket 120 through the introduction passage 125 due to a pressure difference between the cooling water passage 15 and the outlet cooling portion 122. Is done. Then, due to the flow of the cooling water introduced from the introduction passage 125, the cooling water in the outlet cooling section 122 flows into the portions provided along the exhaust port 111 and the collecting section 112 as shown by arrows, The water is discharged from the upper water jacket 120 together with the flowing cooling water.
以上説明した第1の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)導入通路125を通じて冷却水が導入されることにより、出口冷却部122内の冷却水に圧力差が生じるため、出口冷却部122内の冷却水に流れが生じやすくなる。したがって、上ウォータージャケット120の出口冷却部122における冷却水の滞留を抑制することができる。ひいては、出口部113の冷却を促進することができる。
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the cooling water is introduced through the introduction passage 125, a pressure difference is generated in the cooling water in the outlet cooling unit 122, so that the cooling water in the outlet cooling unit 122 is likely to flow. Therefore, the retention of the cooling water in the outlet cooling part 122 of the upper water jacket 120 can be suppressed. As a result, cooling of the exit part 113 can be accelerated | stimulated.
(2)導入通路125を出口冷却部122の袋小路の先端部に接続しているため、最も滞留しやすい部分に冷却水の流れが生じるようになり、滞留を効果的に抑制することができる。 (2) Since the introduction passage 125 is connected to the front end portion of the bag path of the outlet cooling unit 122, the flow of cooling water is generated in the portion where it is most likely to stay, and the stay can be effectively suppressed.
(3)上ウォータージャケット120よりも狭い冷却水通路15を通じて上ウォータージャケット120に導入された冷却水は、冷却水通路15よりも広い上ウォータージャケット120に流入すると圧力が低下する。これに対して、上記第1の実施形態のシリンダーヘッド100では、上ウォータージャケット120に流入して圧力が低下する前の冷却水を出口冷却部122に導入することができるため、出口冷却部122の冷却水の滞留を効果的に抑制することができる。 (3) When the cooling water introduced into the upper water jacket 120 through the cooling water passage 15 narrower than the upper water jacket 120 flows into the upper water jacket 120 wider than the cooling water passage 15, the pressure decreases. On the other hand, in the cylinder head 100 of the first embodiment, since the cooling water before flowing into the upper water jacket 120 and dropping in pressure can be introduced into the outlet cooling part 122, the outlet cooling part 122 The retention of the cooling water can be effectively suppressed.
(4)また、出口冷却部122が袋小路になっていると、シリンダーヘッド100の製造過程において、切削加工などによって生じた切り粉を洗浄する際に、出口冷却部122に切り粉が溜まってしまい、切り粉を十分に除去できないおそれがある。これに対して、シリンダーヘッド100の出口冷却部122には導入通路125を構成する接続部101が設けられているため、製造時の切削加工などによって生じた切り粉を洗浄する際にこの接続部101を通じて切り粉が排出されるようになる。したがって、製造過程における切り粉の洗浄が容易に行えるようになる。 (4) Further, when the outlet cooling section 122 is a bag path, chips are collected in the outlet cooling section 122 when cleaning the chips generated by cutting or the like in the manufacturing process of the cylinder head 100. There is a possibility that the chips cannot be removed sufficiently. On the other hand, since the outlet cooling part 122 of the cylinder head 100 is provided with the connecting part 101 that constitutes the introduction passage 125, this connecting part is used when cleaning the chips generated by the cutting process during manufacturing. Chips are discharged through 101. Therefore, the chips can be easily cleaned in the manufacturing process.
なお、上記第1の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上ウォータージャケット120よりも上流側から分岐した導入通路125を出口冷却部122に接続した例を示したが、出口冷却部122に冷却水を導入して出口冷却部122内の冷却水の流れを促進することができるのであれば、導入通路125の分岐位置は変更可能である。例えば、図1に破線で示すように、導入通路125を上ウォータージャケット120から分岐させる構成を採用することもできる。すなわち、上ウォータージャケット120における出口冷却部122よりも流入口123に近い部位など、出口冷却部122内よりも冷却水の圧力が高い部位から導入通路125を分岐させ、出口冷却部122に接続する構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合にも、導入通路125を通じて導入される冷却水によって出口冷却部122における冷却水の流れを促進させることができ、出口冷却部122における冷却水の滞留を抑制することができる。
In addition, the said 1st Embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
-Although the example which connected the introduction passage 125 branched from the upper water jacket 120 to the exit cooling part 122 was shown, the cooling water is introduce | transduced into the exit cooling part 122, and the flow of the cooling water in the exit cooling part 122 Can be promoted, the branch position of the introduction passage 125 can be changed. For example, a configuration in which the introduction passage 125 is branched from the upper water jacket 120 as indicated by a broken line in FIG. That is, the introduction passage 125 is branched from a part where the pressure of the cooling water is higher than that in the outlet cooling part 122, such as a part closer to the inlet 123 than the outlet cooling part 122 in the upper water jacket 120, and is connected to the outlet cooling part 122. A configuration can also be adopted. Even when such a configuration is adopted, the flow of the cooling water in the outlet cooling unit 122 can be promoted by the cooling water introduced through the introduction passage 125, and the retention of the cooling water in the outlet cooling unit 122 can be suppressed. .
(第2の実施形態)
以下、シリンダーヘッドの第2の実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the cylinder head will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
上述した第1の実施形態のシリンダーヘッド100では出口冷却部122に導入通路125を接続させた構成を例示したが、この第2の実施形態にかかるシリンダーヘッド100では導入通路125を接続させる構成に替えて、出口冷却部122に排出通路126を接続させる構成を採用している。その他の構成は第1の実施形態におけるシリンダーヘッド100と同様であるため、ここでは相違点を中心に説明を行い、第1の実施形態におけるシリンダーヘッド100と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を割愛する。 In the cylinder head 100 of the first embodiment described above, the configuration in which the introduction passage 125 is connected to the outlet cooling unit 122 is illustrated, but in the cylinder head 100 according to the second embodiment, the introduction passage 125 is connected. Instead, a configuration in which the discharge passage 126 is connected to the outlet cooling unit 122 is adopted. Since the other configuration is the same as that of the cylinder head 100 in the first embodiment, the difference will be mainly described here, and the same components as those in the cylinder head 100 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. And omit redundant explanations.
図4に示すように、第2の実施形態にかかるシリンダーヘッド100においても、接続部101にホース140が接続されている。しかし、この第2の実施形態のシリンダーヘッド100におけるホース140のもう一方の端部は、内燃機関の冷却水循環経路における上ウォータージャケット120よりも下流側の部分、例えば、冷却水通路16に繋がれている(図1における一点鎖線)。これにより、出口冷却部122内の冷却水が、接続部101及びこのホース140を通じて内燃機関の冷却水循環経路における上ウォータージャケット120よりも下流側の部分に排出されるようになっている。すなわち、出口冷却部122に導入通路125が接続されていた第1の実施形態とは異なり、この第2の実施形態のシリンダーヘッド100では、出口冷却部122に、接続部101とホース140とによって構成された排出通路126が接続されている。 As shown in FIG. 4, also in the cylinder head 100 according to the second embodiment, a hose 140 is connected to the connecting portion 101. However, the other end of the hose 140 in the cylinder head 100 of the second embodiment is connected to a portion downstream of the upper water jacket 120 in the cooling water circulation path of the internal combustion engine, for example, the cooling water passage 16. (The chain line in FIG. 1). As a result, the cooling water in the outlet cooling section 122 is discharged to the downstream side of the upper water jacket 120 in the cooling water circulation path of the internal combustion engine through the connection section 101 and the hose 140. That is, unlike the first embodiment in which the introduction passage 125 is connected to the outlet cooling unit 122, in the cylinder head 100 of the second embodiment, the outlet cooling unit 122 is connected to the connection unit 101 and the hose 140. A configured discharge passage 126 is connected.
要するに、このシリンダーヘッド100では、上ウォータージャケット120の外に、出口冷却部122に接続された冷却水通路として排出通路126を設けている。
次に、この第2の実施形態にかかるシリンダーヘッド100の作用について図5をあわせて参照しながら説明する。
In short, in the cylinder head 100, the discharge passage 126 is provided outside the upper water jacket 120 as a cooling water passage connected to the outlet cooling section 122.
Next, the operation of the cylinder head 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
なお、図5は、シリンダーヘッド100を、図4に白抜き矢印で示した方向から見た場合の排気通路110及び上ウォータージャケット120の形状と、これらの位置関係を示している。なお、図5では、排気通路110を覆うように排気通路110の上方に設けられている上ウォータージャケット120を実線で示し、排気通路110を破線で示している。因みに、図4の断面図は、図5における4‐4線に沿ったシリンダーヘッド100の断面の構造を示している。 FIG. 5 shows the shapes of the exhaust passage 110 and the upper water jacket 120 when the cylinder head 100 is viewed from the direction indicated by the white arrow in FIG. In FIG. 5, the upper water jacket 120 provided above the exhaust passage 110 so as to cover the exhaust passage 110 is indicated by a solid line, and the exhaust passage 110 is indicated by a broken line. Incidentally, the cross-sectional view of FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the cylinder head 100 taken along line 4-4 in FIG.
各気筒210から各排気ポート111を通じて排出された排気は、集合部112を経て集合し、出口部113を通過してターボチャージャーなどの下流側の排気通路に排出される。 Exhaust gas discharged from each cylinder 210 through each exhaust port 111 is collected through the collecting portion 112, passes through the outlet portion 113, and is discharged into a downstream exhaust passage such as a turbocharger.
このとき、排気通路110の壁面は上ウォータージャケット120と下ウォータージャケット130を流れる冷却水によって冷却される。
図5の右側に矢印で示すように、上ウォータージャケット120には、内燃機関の冷却水循環経路を流れる冷却水の一部が流入口123を通じて導入される。そして、図5の左側に矢印で示すように、排気通路110の壁面を冷却して温められた冷却水は排出口124から排出される。
At this time, the wall surface of the exhaust passage 110 is cooled by the cooling water flowing through the upper water jacket 120 and the lower water jacket 130.
As indicated by arrows on the right side of FIG. 5, a part of the cooling water flowing through the cooling water circulation path of the internal combustion engine is introduced into the upper water jacket 120 through the inlet 123. Then, as indicated by an arrow on the left side of FIG. 5, the cooling water heated by cooling the wall surface of the exhaust passage 110 is discharged from the discharge port 124.
また、図5の下方及び図4に矢印で示すように、上ウォータージャケット120の出口冷却部122からは、排出通路126を通じて冷却水通路16に冷却水が排出される。こうして排出通路126から冷却水が排出されることにより、出口冷却部122内の冷却水の圧力が低下して図5に矢印で示すように排気ポート111や集合部112に沿って設けられた部分を流れる冷却水の一部が出口冷却部122に流れ込み、排出通路126を通じて排出されるようになる。 Further, as indicated by an arrow in FIG. 5 and an arrow in FIG. 4, the cooling water is discharged from the outlet cooling portion 122 of the upper water jacket 120 to the cooling water passage 16 through the discharge passage 126. As the cooling water is discharged from the discharge passage 126 in this way, the pressure of the cooling water in the outlet cooling section 122 is lowered, and the portion provided along the exhaust port 111 and the collecting section 112 as indicated by arrows in FIG. A portion of the cooling water flowing through the outlet flows into the outlet cooling section 122 and is discharged through the discharge passage 126.
こうした第2の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)出口冷却部122内の冷却水が排出通路126を通じて排出されることにより、出口冷却部122内の冷却水に圧力差が生じるため、冷却水が排気ポート111や集合部112に沿って設けられた部分から出口冷却部122に流れ込み、流れ込んだ冷却水が出口冷却部122から排出通路126を通じて排出される流れが生じるようになる。これにより、出口冷却部122における冷却水の循環を促進させることができる。したがって、上ウォータージャケット120の出口冷却部122における冷却水の滞留を抑制することができる。ひいては、出口部113の冷却を促進することができる。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the cooling water in the outlet cooling section 122 is discharged through the discharge passage 126, a pressure difference is generated in the cooling water in the outlet cooling section 122, so that the cooling water flows along the exhaust port 111 and the collecting section 112. A flow in which the cooling water that has flowed into the outlet cooling unit 122 from the provided portion is discharged from the outlet cooling unit 122 through the discharge passage 126 is generated. Thereby, circulation of the cooling water in the outlet cooling unit 122 can be promoted. Therefore, the retention of the cooling water in the outlet cooling part 122 of the upper water jacket 120 can be suppressed. As a result, cooling of the exit part 113 can be accelerated | stimulated.
(2)排出通路126を出口冷却部122の袋小路の先端部に接続しているため、最も滞留しやすい部分に冷却水の流れが生じるようになり、滞留を効果的に抑制することができる。 (2) Since the discharge passage 126 is connected to the front end portion of the bag path of the outlet cooling unit 122, the flow of cooling water is generated in the portion where it is most likely to stay, and the stay can be effectively suppressed.
(3)シリンダーヘッド100の出口冷却部122には排出通路126を構成する接続部101が設けられているため、製造時の切削加工などによって生じた切り粉を洗浄する際にこの接続部101を通じて切り粉が排出されるようになる。したがって、製造過程における切り粉の洗浄が容易に行えるようになる。 (3) Since the outlet cooling part 122 of the cylinder head 100 is provided with the connecting part 101 that constitutes the discharge passage 126, when the chips generated by the cutting process at the time of manufacturing are cleaned, the connecting part 101 is passed through the connecting part 101. Chips are discharged. Therefore, the chips can be easily cleaned in the manufacturing process.
なお、上記第2の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第2の実施形態では、下流側の端部が冷却水循環経路における上ウォータージャケット120よりも下流側の部分に接続する排出通路126の上流側の端部を出口冷却部122に接続した例を示した。これに対して、出口冷却部122から冷却水を排出して出口冷却部122内の冷却水の流れを促進することができるのであれば、排出通路126の下流側の端部の接続位置は変更可能である。例えば、排出通路126の下流側の端部を、上ウォータージャケット120に接続させる構成を採用することもできる。すなわち、上ウォータージャケット120における出口冷却部122よりも排出口124に近い部位など、出口冷却部122内よりも圧力が低い部位に排出通路126の下流側の端部を接続させる構成を採用することもできる。こうした構成を採用した場合にも、排出通路126を通じて出口冷却部122から冷却水が排出されることにより、冷却水の流れが促進されるため、出口冷却部122における冷却水の滞留を抑制することができる。
In addition, the said 2nd Embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the second embodiment, the downstream end portion is connected to the outlet cooling portion 122 at the upstream end portion of the discharge passage 126 connected to the downstream portion of the cooling water circulation path with respect to the upper water jacket 120. showed that. On the other hand, if the cooling water can be discharged from the outlet cooling unit 122 and the flow of the cooling water in the outlet cooling unit 122 can be promoted, the connection position of the downstream end of the discharge passage 126 is changed. Is possible. For example, a configuration in which the downstream end of the discharge passage 126 is connected to the upper water jacket 120 may be employed. That is, a configuration is adopted in which the downstream end of the discharge passage 126 is connected to a portion of the upper water jacket 120 where the pressure is lower than that in the outlet cooling portion 122, such as a portion closer to the discharge port 124 than the outlet cooling portion 122. You can also. Even when such a configuration is adopted, since the cooling water is discharged from the outlet cooling unit 122 through the discharge passage 126, the flow of the cooling water is promoted, so that the retention of the cooling water in the outlet cooling unit 122 is suppressed. Can do.
その他、上記各実施形態に共通して変更可能な要素としては次のようなものがある。
・出口冷却部122の袋小路の先端に導入通路125や排出通路126が接続されている例を示したが、出口冷却部122における冷却水の流れを促進することができるのであれば、導入通路125や排出通路126の接続位置は出口冷却部122の袋小路の先端でなくてもよい。例えば、袋小路の先端よりも出口冷却部122の中央に近い部位に導入通路125や排出通路126を接続させる構成を採用してもよい。
In addition, the following elements can be changed in common with each of the above embodiments.
Although the example in which the introduction passage 125 and the discharge passage 126 are connected to the front end of the bag path of the outlet cooling unit 122 has been shown, the introduction passage 125 can be used if the flow of the cooling water in the outlet cooling unit 122 can be promoted. In addition, the connection position of the discharge passage 126 may not be the tip of the bag path of the outlet cooling unit 122. For example, a configuration in which the introduction passage 125 and the discharge passage 126 are connected to a portion closer to the center of the outlet cooling unit 122 than the front end of the bag path may be employed.
・ホース140を接続して導入通路125や排出通路126を形成する構成を例示したが、導入通路125や排出通路126の形成方法は適宜変更することができる。例えば、シリンダーヘッド100内に導入通路125や排出通路126を鋳込んだり、ドリルなどによる切削加工によって導入通路125や排出通路126を形成したりすることもできる。 -Although the structure which connects the hose 140 and forms the introduction passage 125 and the discharge passage 126 was illustrated, the formation method of the introduction passage 125 and the discharge passage 126 can be changed suitably. For example, the introduction passage 125 and the discharge passage 126 can be cast into the cylinder head 100, or the introduction passage 125 and the discharge passage 126 can be formed by cutting with a drill or the like.
・また、導入通路125や排出通路126にポンプを設けて出口冷却部122における冷却水の流れをより一層促進させるようにしてもよい。
・導入通路125や排出通路126は、一つに限らず、複数設けることもできる。
In addition, a pump may be provided in the introduction passage 125 and the discharge passage 126 to further promote the flow of the cooling water in the outlet cooling section 122.
-The introduction passage 125 and the discharge passage 126 are not limited to one, and a plurality of introduction passages 125 and discharge passages 126 may be provided.
・下ウォータージャケット130に同様の構成を適用することもできる。
・シリンダーヘッド100におけるヘッド内ウォータージャケット12の配設位置は、上記各実施形態において例示したものには限定されない。例えば、上ウォータージャケット120及び下ウォータージャケット130のうち、いずれか一方を省略し、排気通路110の上側、下側のいずれか一方のみにウォータージャケットが設けられているシリンダーヘッドにおいても同様の構成を適用することができる。
A similar configuration can be applied to the lower water jacket 130.
The arrangement position of the water jacket 12 within the head in the cylinder head 100 is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, a cylinder head in which one of the upper water jacket 120 and the lower water jacket 130 is omitted and the water jacket is provided only on either the upper side or the lower side of the exhaust passage 110 has the same configuration. Can be applied.
また、ヘッド内ウォータージャケット12の配設位置は、排気通路110の上側、下側に限定されない。排気通路110に沿って設けられているヘッド内ウォータージャケット12に出口冷却部が設けられている場合には同様の課題が生じ得る。上記各実施形態と同様に、ヘッド内ウォータージャケット12の外に、出口冷却部に接続した冷却水通路を設ける構成を適用すれば、上記各実施形態と同様に課題を解消することができるようになる。 Further, the arrangement position of the water jacket 12 in the head is not limited to the upper side and the lower side of the exhaust passage 110. A similar problem can occur when the outlet cooling section is provided in the water jacket 12 in the head provided along the exhaust passage 110. As in each of the above embodiments, if a configuration in which a cooling water passage connected to the outlet cooling unit is provided outside the in-head water jacket 12, the problem can be solved as in the above embodiments. Become.
・排気通路110の出口が一つの管になっており、出口部113が一つしか設けられていない構成を例示したが、出口部113が複数設けられていても、排気通路110が途中で集合するエキゾーストマニホールド一体型のシリンダーヘッドであれば同様の課題は生じ得る。出口部113が複数設けられているシリンダーヘッドにおいても、上記各実施形態と同様の構成を適用することができ、出口冷却部における冷却水の滞留を抑制することができる。 Exemplified a configuration in which the outlet of the exhaust passage 110 is a single pipe and only one outlet portion 113 is provided. However, even if a plurality of outlet portions 113 are provided, the exhaust passage 110 gathers in the middle. The same problem can arise with an exhaust manifold integrated cylinder head. Also in the cylinder head provided with a plurality of outlet portions 113, the same configuration as in each of the above embodiments can be applied, and the retention of cooling water in the outlet cooling portion can be suppressed.
・また、上記各実施形態では、直列4気筒の内燃機関におけるシリンダーヘッドを例示したが、排気通路110が途中で集合するエキゾーストマニホールド一体型のシリンダーヘッドであれば同様の課題は生じ得る。直列4気筒に限らず、直列6気筒や、V型6気筒、V型8気筒など、そのほかの気筒配列を有するシリンダーヘッドにおいても、上記各実施形態と同様の構成を適用することができ、出口冷却部における冷却水の滞留を抑制することができる。 In each of the above embodiments, a cylinder head in an in-line four-cylinder internal combustion engine has been exemplified. However, a similar problem may occur if the exhaust manifold 110 is a cylinder head integrated with the exhaust passage 110. The same configuration as in each of the above embodiments can be applied to cylinder heads having other cylinder arrangements such as in-line 6 cylinders, V-type 6 cylinders, V-type 8 cylinders, etc. The retention of the cooling water in the cooling unit can be suppressed.
10…ウォーターポンプ、11…ブロック内ウォータージャケット、12…ヘッド内ウォータージャケット、13…ラジエーター、14,15,16,17…冷却水通路、100…シリンダーヘッド、101…接続部、110…排気通路、111…排気ポート、112…集合部、113…出口部、120…上ウォータージャケット、122…出口冷却部、123…流入口、124…排出口、125…導入通路、126…排出通路、130…下ウォータージャケット、140…ホース、200…シリンダーブロック、210…気筒。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Water pump, 11 ... Water jacket in block, 12 ... Water jacket in head, 13 ... Radiator, 14, 15, 16, 17 ... Cooling water passage, 100 ... Cylinder head, 101 ... Connection part, 110 ... Exhaust passage, DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 ... Exhaust port, 112 ... Collecting part, 113 ... Outlet part, 120 ... Upper water jacket, 122 ... Outlet cooling part, 123 ... Inlet, 124 ... Discharge port, 125 ... Introduction passage, 126 ... Discharge passage, 130 ... Bottom Water jacket, 140 ... hose, 200 ... cylinder block, 210 ... cylinder.
Claims (4)
前記出口部に沿って延びる出口冷却部を有し、前記排気ポート及び前記集合部に沿って設けられたウォータージャケットと、
を備えるシリンダーヘッドであり、
前記ウォータージャケットの外に、前記出口冷却部に接続された冷却水通路が設けられている
ことを特徴とするシリンダーヘッド。 An exhaust passage having a plurality of exhaust ports connected to each cylinder, a collective part in which the exhaust ports are gathered, and an outlet extending in a curved manner from the collective part;
A water jacket provided along the outlet part, having an outlet cooling part extending along the outlet part, and provided along the exhaust port and the collecting part;
A cylinder head comprising:
A cylinder head characterized in that a cooling water passage connected to the outlet cooling section is provided outside the water jacket.
前記冷却水通路は、前記出口冷却部に冷却水を導入する導入通路である
ことを特徴とするシリンダーヘッド。 The cylinder head according to claim 1,
The cylinder head, wherein the cooling water passage is an introduction passage for introducing cooling water into the outlet cooling section.
前記導入通路は、冷却水循環経路における前記ウォータージャケットよりも上流側の部分から分岐して前記出口冷却部に冷却水を導入する
ことを特徴とするシリンダーヘッド。 The cylinder head according to claim 2,
The cylinder head according to claim 1, wherein the introduction passage is branched from a portion upstream of the water jacket in the cooling water circulation path and introduces the cooling water to the outlet cooling section.
前記冷却水通路は、前記出口冷却部から冷却水を排出する排出通路である
ことを特徴とするシリンダーヘッド。 The cylinder head according to claim 1,
The cylinder head according to claim 1, wherein the cooling water passage is a discharge passage for discharging cooling water from the outlet cooling section.
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| JP2018091260A (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 本田技研工業株式会社 | Cooling structure of internal combustion engine |
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2014
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