JP2019167876A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine.
従来、例えば特開2015−225774号公報に開示されているように、点火プラグ装着穴の燃焼室側先端までネジ山を切って、点火プラグを装着した内燃機関が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-225774, there is known an internal combustion engine in which a spark plug is mounted by cutting a thread to the tip of a spark plug mounting hole on the combustion chamber side.
点火プラグを装着する部品装着穴は、シリンダヘッドの燃焼室天井面に連通している。上記の従来の技術では、部品装着穴の燃焼室側先端までネジ山があるので、このネジ山が燃焼室に露出する。燃焼室に露出したネジ山は、高温になりやすい。高温環境によって燃焼室側先端のネジ山に応力集中が起き、シリンダヘッドの応力集中が発生してしまうという問題がある。 The component mounting hole for mounting the spark plug communicates with the combustion chamber ceiling surface of the cylinder head. In the conventional technique described above, since there is a screw thread up to the combustion chamber side tip of the component mounting hole, this screw thread is exposed to the combustion chamber. The threads exposed in the combustion chamber are likely to be hot. There is a problem that stress concentration occurs in the thread at the tip of the combustion chamber due to a high temperature environment, and stress concentration in the cylinder head occurs.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、シリンダヘッドの応力集中を抑制することができる内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can suppress stress concentration in a cylinder head.
本発明にかかる内燃機関は、
燃焼室を構成する燃焼室天井面と、前記燃焼室天井面に達するように伸び内周面に装着穴ネジ山を持つ部品装着穴と、を有するシリンダヘッドと、
前記部品装着穴に組み付けられ、前記装着穴ネジ山と噛み合わされたプラグネジ山を持つ点火プラグと、
を備え、
前記部品装着穴に設けた前記装着穴ネジ山のうち前記燃焼室天井面に近い側の先端の第一先端ネジ山片と、前記点火プラグの前記プラグネジ山のうち前記点火プラグの先端にある第二先端ネジ山片とが噛み合わされ、
前記燃焼室天井面は、前記部品装着穴を囲む周縁面を含み、
前記周縁面は、前記部品装着穴の中心軸に対して垂直な平面であり、
前記周縁面における前記部品装着穴の縁が面取りされている。
An internal combustion engine according to the present invention is
A cylinder head having a combustion chamber ceiling surface constituting a combustion chamber, and a component mounting hole extending to reach the combustion chamber ceiling surface and having a mounting hole thread on an inner peripheral surface;
A spark plug having a plug thread assembled to the component mounting hole and meshed with the mounting hole thread;
With
Among the mounting hole threads provided in the component mounting hole, a first tip thread piece at a tip closer to the combustion chamber ceiling surface and a first thread piece at the tip of the spark plug among the plug threads of the spark plug. The two-end thread piece is engaged,
The combustion chamber ceiling surface includes a peripheral surface surrounding the component mounting hole,
The peripheral surface is a plane perpendicular to the central axis of the component mounting hole,
The edge of the component mounting hole on the peripheral surface is chamfered.
本発明によれば、装着穴ネジ山の第一先端ネジ山片とプラグネジ山の第二先端ネジ山片とが噛み合わされることで、余分なネジ山が燃焼室に露出しない。周縁面が部品装着穴の中心軸に対して垂直なので、周縁面がくぼんでいない。従って、内燃機関作動中における周縁面付近の応力を緩和することができる。さらに部品装着穴の縁を面取りすることにより応力集中箇所を減らすことができる。 According to the present invention, the first tip thread piece of the mounting hole thread and the second tip thread piece of the plug thread are engaged with each other, so that no excess thread is exposed to the combustion chamber. Since the peripheral surface is perpendicular to the central axis of the component mounting hole, the peripheral surface is not recessed. Therefore, the stress near the peripheral surface during operation of the internal combustion engine can be relaxed. Furthermore, stress concentration points can be reduced by chamfering the edge of the component mounting hole.
図1は、実施の形態にかかる内燃機関10の断面図である。図2は、実施の形態にかかる内燃機関10の拡大断面図であり、燃焼室天井面22を拡大したものである。図3は、実施の形態にかかる内燃機関10の燃焼室天井面22を図示した斜視図である。図2は図3のA−A線に沿って内燃機関10を切断したときの断面を表している。図4は、実施の形態にかかる内燃機関10の拡大断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
図1に示すように、内燃機関10は、シリンダヘッド20と、点火プラグ30と、直噴インジェクタ40と、を備えている。図2に示すように、シリンダヘッド20は、燃焼室を構成する燃焼室天井面22と、燃焼室天井面22に達するように伸びる部品装着穴22dおよびインジェクタ装着穴22eと、を有する。
As shown in FIG. 1, the
図4に示すように、部品装着穴22dの内周面には、装着穴ネジ山22d1が設けられている。点火プラグ30は、部品装着穴22dに組み付けられている。点火プラグ30は、装着穴ネジ山22d1と噛み合わされたプラグネジ山32cを持つ。装着穴ネジ山22d1のうち最も燃焼室天井面22に近い先端ネジ山片と、プラグネジ山32cのうち点火プラグ30のもっとも先端寄りにある先端ネジ山片とが噛み合わされている。直噴インジェクタ40は、インジェクタ装着穴22eに挿入されている。直噴インジェクタ40のノズル先端部と点火プラグ30のプラグ先端部は、燃焼室天井面22の中央で互いに近接している。
As shown in FIG. 4, a mounting hole thread 22d1 is provided on the inner peripheral surface of the
図2および図3に示すように、燃焼室天井面22は、部品装着穴22dを囲む周縁面22aを含んでいる。なお、燃焼室天井面22には、二つの吸気ポート23と二つの排気ポート24とが連通している。二つの吸気ポート23と二つの排気ポート24は、部品装着穴22dおよびインジェクタ装着穴22eを囲むように並んでいる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the combustion
図4に示すように、部品装着穴22dは中心軸Ahを持っている。図4にはこの中心軸Ahと垂直に交わる仮想平面Spが図示されている。図4に示すように、周縁面22aは、部品装着穴22dの中心軸Ahに対して垂直な平面を有する。周縁面22aは、仮想平面Spと平行な部分を持つ。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、周縁面22aにおける部品装着穴22dの縁が面取りされることで、面取部22gが設けられている。また、点火プラグ30の燃焼室側口元をザグリ加工した加工部32bが設けられている。加工部32bはプラグネジ山32cが設けられていないので、応力を緩和することができる。点火プラグ30の雄ネジがかかっていない部分のみを加工することが好ましい。寸法D1で表したように、点火プラグ30の雄ネジ部分まで、ネジ山が削り落とされている。
As shown in FIG. 4, the edge of the
図4に示すように、シリンダヘッド20の部品装着穴22dの燃焼室側端部も、装着穴ネジ山22d1が切り落とされている。シリンダヘッド20の雌ネジの谷の径にあわせて、燃焼室側から追加工することで装着穴ネジ山22d1の一部が切り落とされている。この追加工により、部品装着穴22dにおける燃焼室天井面22の先端部には凹凸の無い面が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
図5は、実施の形態に対する比較例にかかる内燃機関10の拡大断面図である。図5の比較例では、装着穴ネジ山22d1およびプラグネジ山32cの両方が、部品装着穴22dの燃焼室側先端まで設けられている。センタ噴射配置により部品間の距離が近づけられると、点火プラグ30の周りのシリンダヘッド20の肉が薄くなりやすい。燃焼室側は温度が高く、燃焼圧による荷重も大きい。仮にネジ山が燃焼室天井面22へと露出してしまうと、ネジの山谷形状による応力集中により信頼性の低下が心配される。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an
この点、実施の形態によれば、次のような利点がある。まず、装着穴ネジ山22d1の先端ネジ山片とプラグネジ山32cの先端ネジ山片とが噛み合わされることで余分なネジ山が燃焼室に露出しない。また、燃焼室天井面22における周縁面22aが、部品装着穴22dの中心軸Ahに対して垂直である。つまり周縁面22aがくぼんでいない。部品装着穴22dの周辺が凹んでいると応力集中が起きやすいのに対し、実施の形態では部品装着穴22dに対して垂直となるように周縁面22aを設けているので内燃機関10の作動中における周縁面22a付近の応力を緩和することができる。
In this respect, the embodiment has the following advantages. First, the tip thread piece of the mounting hole thread 22d1 and the tip thread piece of the
さらに、実施の形態によれば、部品装着穴22dの縁に面取部22gを設けることにより、シリンダヘッド20の応力集中箇所をなくすことができる。シリンダヘッド20のうち肉厚が薄く強度が比較的弱い部分において、ネジ山露出による応力集中が発生しないので、製品強度が向上する効果がある。燃費、排気、出力性能を維持したままで、信頼性を向上できる効果がある。
Furthermore, according to the embodiment, by providing the chamfered
なお、仮に面取部22gが設けられないと、せっかくネジの山谷部を加工してもピン角形状が出来てしまうので、応力集中が起きてしまうおそれがある。この点、実施の形態では、面取部22gによって応力集中を確実に抑制することができる。
If the chamfered
点火プラグ30でなく、燃焼圧センサあるいはプラズマ発生器が取り付けられてもよい。雄ネジがかからない部分は、最初からネジのタップを切らないようにしてもよい。
A combustion pressure sensor or a plasma generator may be attached instead of the
図6は、実施の形態の変形例にかかる内燃機関10の拡大断面図である。図1〜図4に示した実施の形態では部品装着穴22dにネジのタップを切った後に、燃焼室側から装着穴ネジ山22d1を削るようにしている。これに対し、図6に示す変形例では、部品装着穴22dのネジのタップを上部から途中まで加工して、貫通しないように途中で止めている。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the
図6において、点火プラグ30の雄ねじ部D2よりもその下方部分D3まで装着穴ネジ山22d1を切っておくことが好ましい。さもないと点火プラグ30が部品装着穴22dの雌ネジの不完全なネジ部に乗り上げる恐れがあるからである。ただし、図6の変形例ではネジの山谷部が残ることになり、応力集中部位が残存することになるので、図1〜図4の実施の形態のほうがより高い信頼性を得ることができる。
In FIG. 6, it is preferable to cut the mounting hole thread 22d1 from the male screw part D2 of the
図7は、実施の形態にかかる内燃機関10のウォータージャケット50を模式的に図示した斜視図である。実施の形態では、燃焼室を積極的に冷却するために、上段ウォータージャケット52と下段ウォータージャケット54を含む二段ウォータージャケットを採用している。これにより点火プラグ30のネジ部からシリンダヘッド20への熱伝達性能を向上し、点火プラグ30の温度を下げてプレイグニッションの発生を抑制することができる。ネジの山谷部を加工することで、シリンダヘッド20が受熱する面積を低減することができ、シリンダヘッド20の壁温を低下させることができる。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing the water jacket 50 of the
10 内燃機関
20 シリンダヘッド
22 燃焼室天井面
22a 周縁面
22d 部品装着穴
22d1 装着穴ネジ山
22e インジェクタ装着穴
22g 面取部
23 吸気ポート
24 排気ポート
30 点火プラグ
32b 加工部
32c プラグネジ山
40 直噴インジェクタ
50 ウォータージャケット
52 上段ウォータージャケット
54 下段ウォータージャケット
Ah 中心軸
Sp 仮想平面
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記部品装着穴に組み付けられ、前記装着穴ネジ山と噛み合わされたプラグネジ山を持つ点火プラグと、
を備え、
前記部品装着穴に設けた前記装着穴ネジ山のうち前記燃焼室天井面に近い側の先端の第一先端ネジ山片と、前記点火プラグの前記プラグネジ山のうち前記点火プラグの先端にある第二先端ネジ山片とが噛み合わされ、
前記燃焼室天井面は、前記部品装着穴を囲む周縁面を含み、
前記周縁面は、前記部品装着穴の中心軸に対して垂直な平面であり、
前記周縁面における前記部品装着穴の縁が面取りされている内燃機関。 A cylinder head having a combustion chamber ceiling surface constituting a combustion chamber, and a component mounting hole extending to reach the combustion chamber ceiling surface and having a mounting hole thread on an inner peripheral surface;
A spark plug having a plug thread assembled to the component mounting hole and meshed with the mounting hole thread;
With
Among the mounting hole threads provided in the component mounting hole, a first tip thread piece at a tip closer to the combustion chamber ceiling surface and a first thread piece at the tip of the spark plug among the plug threads of the spark plug. The two-end thread piece is engaged,
The combustion chamber ceiling surface includes a peripheral surface surrounding the component mounting hole,
The peripheral surface is a plane perpendicular to the central axis of the component mounting hole,
An internal combustion engine in which an edge of the component mounting hole on the peripheral surface is chamfered.
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