JP2022010432A - Cylinder head of internal combustion engine and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド及び内燃機関のシリンダヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine and a method of manufacturing a cylinder head of an internal combustion engine.
水冷式の内燃機関において、シリンダブロックからシリンダヘッドへと冷却水を流す構造が従来から知られている。 In a water-cooled internal combustion engine, a structure in which cooling water flows from a cylinder block to a cylinder head has been conventionally known.
例えば、特許文献1、2には、シリンダブロック内の冷却水が、シリンダ軸線に沿ってシリンダブロック側からシリンダヘッド側へと流入する構成が開示されている。
For example,
特許文献1、2において、シリンダヘッド側の冷却水通路は、シリンダブロックからの冷却水が導入される導入部のシリンダ軸線を含む平面に沿った断面形状が略L字形状(クランク形状)に形成されている。
In
しかしながら、特許文献1、2においては、シリンダヘッドに導入された冷却水の流れが上記導入部のL字形状の壁面によって遮られることになる。
However, in
つまり、特許文献1、2においては、シリンダヘッド側冷却水通路の上記導入部で冷却水が略L字形状となった部分の壁面に勢いよく衝突することになる。そのため、特許文献1、2においては、当該導入部において冷却水の流れが乱れ、通水抵抗が増加する虞がある。
That is, in
本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドは、ウォータジャケットが内部に形成されたものであって、上記ウォータジャケットの上記冷却水導入通路は、所定の曲率で湾曲してシリンダヘッドのロアデッキに開口する湾曲部を有することを特徴としている。 The cylinder head of the internal combustion engine according to the present invention has a water jacket formed inside, and the cooling water introduction passage of the water jacket is curved with a predetermined curvature and opens to the lower deck of the cylinder head. It is characterized by having a part.
本発明のシリンダヘッドは、湾曲部により冷却水導入通路における通路抵抗を低減することができる。 In the cylinder head of the present invention, the passage resistance in the cooling water introduction passage can be reduced by the curved portion.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る内燃機関のシリンダヘッド1の要部断面図であって、図3のA-A線に沿った位置に相当するシリンダヘッド1の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a cylinder head 1 of an internal combustion engine according to the present invention, and is a cross-sectional view of the cylinder head 1 corresponding to a position along the line AA of FIG.
図1に示すように、内燃機関のシリンダヘッド1は、断面略矩形であり、排気部品(図示せず)が取り付けられる一側面2と、吸気部品(図示せず)が取り付けられる他側面3と、上面となる平面状のアッパデッキ4と、下面となる平面状のロアデッキ5と、を有している。
As shown in FIG. 1, the cylinder head 1 of an internal combustion engine has a substantially rectangular cross section, and has one
シリンダヘッド1は、例えばアルミ合金からなっている。シリンダヘッド1は、各気筒からの排気を内部で合流させ、合流した排気が上記排気部品を流れるように構成されている。つまり、シリンダヘッド1は、各気筒の排気を集合させた排気集合部(図示せず)が内部に形成されたものである。上記排気部品は、例えば、排気ターボやマニホールド触媒等である。上記吸気部品は、例えば、吸気マニホールドである。なお、シリンダヘッド1は、例えば、各気筒からの排気を内部で合流させず、一側面2に排気部品として排気マニホールドが取り付けられるものであってもよい。
The cylinder head 1 is made of, for example, an aluminum alloy. The cylinder head 1 is configured to internally combine the exhaust gas from each cylinder so that the combined exhaust gas flows through the exhaust components. That is, the cylinder head 1 is formed inside with an exhaust collecting portion (not shown) that collects the exhaust gas of each cylinder. The exhaust parts are, for example, an exhaust turbo, a manifold catalyst, and the like. The intake component is, for example, an intake manifold. The cylinder head 1 may be, for example, one in which the exhaust from each cylinder is not merged internally and an exhaust manifold is attached to one
シリンダヘッド1のアッパデッキ4には、カムシャフト(図示せず)をカムブラケット(図示せず)とともに回転可能に支持するカムシャフト支持部6が形成されている。
The
シリンダヘッド1のロアデッキ5には、燃焼室の上部を構成するキャビティ7が形成されている。ロアデッキ5は、シリンダブロック(図示せず)の上面に取り付けられる。
The
キャビティ7は、内燃機関の燃焼室の一部(上部)をなすものであり、気筒数と同じ数だけロアデッキ5に形成されている。キャビティ7は、シリンダブロック(図示せず)のシリンダ(図示せず)の上端を覆うものである。
The
また、シリンダヘッド1は、内部に冷却水が流れるウォータジャケット8が形成されている。ウォータジャケット8は、シリンダ軸軸線Cに沿った方向において、アッパデッキ4とロアデッキ5との間に位置している。
Further, the cylinder head 1 is formed with a
ウォータジャケット8は、キャビティ7の周囲等を覆うように形成されたものであって、シリンダブロック側から導入された冷却水が流れるものである。
The
ウォータジャケット8は、シリンダブロック側から供給される冷却水が一端側から流入する冷却水導入通路9を有している。
The
冷却水導入通路9は、所定の曲率で湾曲した湾曲部10を有している。湾曲部10は、冷却水導入通路9の一端部を構成し、シリンダヘッド1のロアデッキ5に開口している。つまり、冷却水導入通路9は、シリンダヘッド1のロアデッキ5に開口している。
The cooling
冷却水導入通路9は、シリンダヘッド1の一側面2とキャビティ7との間に開口している。冷却水導入通路9は、キャビティ7に隣接した位置に開口している。
The cooling
冷却水導入通路9は、シリンダブロック(図示せず)のアッパデッキに開口する冷却水通路に接続されるものであり、シリンダブロック側からウォータジャケット8に流れ込む冷却水の入口である。シリンダヘッド1のロアデッキ5に形成された冷却水導入通路9の開口9aは、シリンダブロック(図示せず)のアッパデッキ(図示せず)に形成された冷却水通路の開口と対向している。
The cooling
冷却水導入通路9は、図1に示すように、キャビティ7の底面7aの形状に沿うように形成されている。詳述すると、冷却水導入通路9は、シリンダヘッド1一側面2側から他側面3側に向かって湾曲している。さらに言えば、冷却水導入通路9は、図1に示すような気筒列と直交する平面上で、所定の曲率を有して湾曲するよう形成されている。
As shown in FIG. 1, the cooling
湾曲部10は、図1に示すように、湾曲部10の外周側(外側)の外周側内壁面10a及び湾曲部10の内周側(内側)の内周側内壁面10bがそれぞれ所定の曲率を有するように形成されている。
As shown in FIG. 1, the
冷却水導入通路9の内壁面11は、図1に示すように、冷却水が流れる方向に沿って角張った部分がなく滑らかに連続するよう形成されている。なお、本願明細所において、内壁面11は、湾曲部10の内壁面10a、10bを含むものとする。
As shown in FIG. 1, the
冷却水導入通路9は、内壁面11の一部がロアデッキ5に対して傾いた状態で開口している。すなわち、冷却水導入通路9は、湾曲部10の外周側内壁面10a及び内周側内壁面10bがロアデッキ5に対して傾いた状態で開口している。
The cooling
湾曲部10は、湾曲した部分の曲率中心がロアデッキ5よりも下方(シリンダブロック側)に位置するよう形成されている。つまり、湾曲部10は、図1に示すように、湾曲した壁面である外周側内壁面10a及び内周側内壁面10bの曲率中心がロアデッキ5よりも下方(シリンダブロック側)に位置するよう形成されている。
The
なお、図1における符号12は、点火プラグが挿入される点火プラグ挿入孔である。また、図1における符号13は、燃料噴射弁が挿入される燃料噴射弁挿入孔である。
図2は、比較例におけるシリンダヘッド21の断面図である。なお、便宜上、上述した本願発明の実施例と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
比較例のシリンダヘッド21は、上述した本願発明の実施例のシリンダヘッド1と略同一構成となっているが、ウォータジャケット8の冷却水導入通路22がクランク状に屈曲している。
The
そのため比較例のシリンダヘッド21においては、シリンダブロック側から流入した冷却水がクランク状に屈曲した部分で冷却水導入通路22の内壁面23に勢い良く衝突することになる。
Therefore, in the
このような比較例のように、冷却水導入通路22にクランク状に折れ曲がった部分が存在すると、この部分で冷却水の流れの流線が乱れ、冷却水の流れが阻害されて通水抵抗(通路抵抗)が増加することになる。
If there is a crank-shaped bent portion in the cooling
一方、上述した実施例のシリンダヘッド1は、冷却水導入通路9の湾曲部10が所定の曲率を有するよう形成され、冷却水の流れに沿うように冷却水導入通路9の壁面の角度を傾けて形成することが可能となる。
On the other hand, in the cylinder head 1 of the above-described embodiment, the
そのため、シリンダヘッド1は、冷却水導入通路9における通路抵抗を低減することができる。
Therefore, the cylinder head 1 can reduce the passage resistance in the cooling
シリンダヘッド1は、冷却水導入通路9における通路抵抗の低減により、ウォータジャケット8に導入される冷却水の流量及び流速を増加させることができる。
The cylinder head 1 can increase the flow rate and the flow velocity of the cooling water introduced into the
また、シリンダヘッド1は、冷却水の流量及び流速の増加に伴い、シリンダヘッド1全体及び内燃機関の燃焼室の冷却を向上(改善)させることができる。 Further, the cylinder head 1 can improve (improve) the cooling of the entire cylinder head 1 and the combustion chamber of the internal combustion engine as the flow rate and flow velocity of the cooling water increase.
冷却水導入通路9は、湾曲部10の外周側内壁面10a及び内周側内壁面10bがロアデッキ5に対して傾いた状態で開口している。
The cooling
これにより、冷却水導入通路9は、通路抵抗を減少させてシリンダブロックからの冷却水をより円滑にシリンダヘッド1に導入することが可能となる。
As a result, the cooling
冷却水導入通路9は、冷却水の流れる方向に沿って全体が滑らかに連続するよう形成された内壁面11を有することによっても、冷却水導入通路9における通路抵抗が低減され、ウォータジャケット8に導入される冷却水の流量及び流速を増加させることができる。
The cooling
図3は、本発明に係る内燃機関のシリンダヘッド1を鋳造する際に用いる中子31を下方からみた下面図である。 FIG. 3 is a bottom view of the core 31 used when casting the cylinder head 1 of the internal combustion engine according to the present invention as viewed from below.
上述した実施例のシリンダヘッド1は、図3に示すような中子31を用いて鋳造される。中子31は、シリンダヘッド1内にウォータジャケット8を形成するものである。なお、図3に示す中子31は、本発明を直列3気筒の内燃機関に適用した場合のシリンダヘッドを鋳造する際に用いられるものを示している。図3に示す中子31において窪んでいる部分は、シリンダヘッド1においては突出した部分となっている。
The cylinder head 1 of the above-described embodiment is cast using a
中子31は、ウォータジャケット8を形成する本体部32と、冷却水導入通路9を形成する冷却水導入通路形成部33と、冷却水導入通路形成部33と連続し、シリンダヘッド1のロアデッキ5よりも下方(シリンダブロック側)に位置する延長部34と、ウォータジャケット8内の冷却水の出口を形成する出口部35と、を有している。
The
延長部34は、冷却水導入通路形成部33の湾曲の外周側(外側)と連続する部分34aが、冷却水導入通路形成部33の湾曲の外周側の部分よりも湾曲の外周側に突出するよう形成されている。これは、冷却水導入通路形成部33によって形成される冷却水導入通路9が湾曲の途中でシリンダヘッド1のロアデッキ5に開口しているため、冷却水導入通路形成部33の湾曲の外周側(外側)と連続する部分34aが相対的に湾曲の外周側に突出するためである。
In the
シリンダヘッド1は、このような中子31を用いて鋳造することによって、湾曲した冷却水導入通路9を有するウォータジャケット8を形成することができる。
The cylinder head 1 can form a
つまり、中子31は、冷却水導入通路形成部33に対して湾曲の外周側に突出する延長部34を有することで、冷却水導入通路9を形成するための湾曲した湾曲部10を設定することが可能となる。
That is, the
なお、鋳造時に、延長部34によって形成されるシリンダヘッド1のロアデッキ5から突出した部分は、例えば鋳造後に機械加工により除去される。
At the time of casting, the portion of the cylinder head 1 formed by the
1…シリンダヘッド
4…アッパデッキ
5…ロアデッキ
6…カムシャフト支持部
8…ウォータジャケット
9…冷却水導入通路
9a…開口
10…内壁面
10a…外周側内壁面
10b…内周側内壁面
1 ...
Claims (5)
上記ウォータジャケットは、外部から供給される冷却水が一端側から流入する冷却水導入通路を有し、
上記冷却水導入通路は、所定の曲率で湾曲した湾曲部を有し、
上記湾曲部は、上記冷却水導入通路の一端部を構成し、シリンダヘッドのロアデッキに開口することを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 In the cylinder head of an internal combustion engine in which a water jacket is formed inside
The water jacket has a cooling water introduction passage through which cooling water supplied from the outside flows in from one end side.
The cooling water introduction passage has a curved portion curved with a predetermined curvature, and has a curved portion.
The curved portion constitutes one end of the cooling water introduction passage, and is a cylinder head of an internal combustion engine characterized by opening to a lower deck of the cylinder head.
上記ウォータジャケットは、外部から供給される冷却水が一端側から流入する冷却水導入通路を有し、
上記冷却水導入通路は、所定の曲率で湾曲した湾曲部を有し、
上記湾曲部は、上記冷却水導入通路の一端部を構成し、シリンダヘッドのロアデッキに開口し、
上記ウォータジャケットは、鋳造時に中子を用いて形成され、
上記中子は、上記冷却水導入通路を形成する冷却水導入通路形成部と、上記冷却水導入通路形成部と連続し、上記ロアデッキよりも下方に位置する部分を形成する延長部と、を有し、
上記延長部は、上記冷却水導入通路形成部の湾曲の外周側と連続する部分が、上記冷却水導入通路形成部の湾曲の外周側の部分よりも湾曲の外周側に突出していることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッドの製造方法。 In the method of manufacturing a cylinder head of an internal combustion engine in which a water jacket is formed inside,
The water jacket has a cooling water introduction passage through which cooling water supplied from the outside flows in from one end side.
The cooling water introduction passage has a curved portion curved with a predetermined curvature, and has a curved portion.
The curved portion constitutes one end of the cooling water introduction passage and opens to the lower deck of the cylinder head.
The water jacket is formed using a core during casting and is formed.
The core has a cooling water introduction passage forming portion that forms the cooling water introduction passage, and an extension portion that is continuous with the cooling water introduction passage forming portion and forms a portion located below the lower deck. death,
The extension portion is characterized in that a portion continuous with the outer peripheral side of the curve of the cooling water introduction passage forming portion protrudes toward the outer peripheral side of the curve than the portion on the outer peripheral side of the curve of the cooling water introduction passage forming portion. A method for manufacturing a cylinder head of an internal combustion engine.
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