JP2870463B2 - 多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造 - Google Patents
多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造Info
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多気筒内燃機関のシ
リンダヘッド構造に関する。
リンダヘッド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７を参照して従来のシリンダヘッド構
造について説明する。図７は多気筒内燃機関のシリンダ
ヘッド１０を下側から見た底面図である。シリンダヘッ
ド１０は、シリンダヘッド下壁面１４に内燃機関の燃焼
室（図示せず）の上方空間を画成する凹部１２を備え
る。また凹部１２内にはシリンダヘッド長手軸線に対し
て向かい合うように、即ち両側に吸気弁用孔１６と排気
弁用孔１８とを備える。シリンダヘッド１０はボルト穴
２０においてボルト等により機関本体（図示せず）へ締
結される。多気筒内燃機関では、機関運転中、シリンダ
ヘッドの凹部１２を画成する凹部周囲壁は外方へ膨張し
ようとする。このときシリンダヘッド横断方向では、各
凹部周囲壁の横断方向への膨張を妨げる大きな要因はな
く、従って凹部周囲壁に発生するシリンダヘッド横断方
向への熱応力は比較的小さい。一方、シリンダヘッド長
手方向では、各凹部周囲壁がシリンダヘッド長手方向へ
整列し、隣り合っているため各凹部周囲壁はシリンダヘ
ッド長手方向へは膨張しずらく、従って凹部周囲壁には
比較的大きなシリンダヘッド長手方向への熱応力が発生
する。また機関停止時にはシリンダヘッド温度が下がる
ため、凹部周囲壁に発生した熱応力は解放される。この
ようなシリンダヘッドの温度の上下により凹部周囲壁に
は熱疲労が生じ、亀裂が生じる原因となる。従ってシリ
ンダヘッド長手方向への熱応力が凹部周辺壁に発生しな
いようにする必要がある。例えば実開昭５８−８２４５
３では、図７の線Ｂ−Ｂに沿った断面を示した図８およ
び図９に示したように、凹部１２間のシリンダヘッド下
R>壁面１４にスリット２５を設け、またはシリンダヘッ
ド下壁内に空洞２５’を設け、シリンダヘッド長手方向
への熱応力が凹部周囲壁２２に発生しないようにしてい
る。
造について説明する。図７は多気筒内燃機関のシリンダ
ヘッド１０を下側から見た底面図である。シリンダヘッ
ド１０は、シリンダヘッド下壁面１４に内燃機関の燃焼
室（図示せず）の上方空間を画成する凹部１２を備え
る。また凹部１２内にはシリンダヘッド長手軸線に対し
て向かい合うように、即ち両側に吸気弁用孔１６と排気
弁用孔１８とを備える。シリンダヘッド１０はボルト穴
２０においてボルト等により機関本体（図示せず）へ締
結される。多気筒内燃機関では、機関運転中、シリンダ
ヘッドの凹部１２を画成する凹部周囲壁は外方へ膨張し
ようとする。このときシリンダヘッド横断方向では、各
凹部周囲壁の横断方向への膨張を妨げる大きな要因はな
く、従って凹部周囲壁に発生するシリンダヘッド横断方
向への熱応力は比較的小さい。一方、シリンダヘッド長
手方向では、各凹部周囲壁がシリンダヘッド長手方向へ
整列し、隣り合っているため各凹部周囲壁はシリンダヘ
ッド長手方向へは膨張しずらく、従って凹部周囲壁には
比較的大きなシリンダヘッド長手方向への熱応力が発生
する。また機関停止時にはシリンダヘッド温度が下がる
ため、凹部周囲壁に発生した熱応力は解放される。この
ようなシリンダヘッドの温度の上下により凹部周囲壁に
は熱疲労が生じ、亀裂が生じる原因となる。従ってシリ
ンダヘッド長手方向への熱応力が凹部周辺壁に発生しな
いようにする必要がある。例えば実開昭５８−８２４５
３では、図７の線Ｂ−Ｂに沿った断面を示した図８およ
び図９に示したように、凹部１２間のシリンダヘッド下
R>壁面１４にスリット２５を設け、またはシリンダヘッ
ド下壁内に空洞２５’を設け、シリンダヘッド長手方向
への熱応力が凹部周囲壁２２に発生しないようにしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらシリンダ
ヘッド下壁面に設けられたスリット２５、またはシリン
ダヘッド下壁内に設けられた空洞２５’により、凹部１
２間付近の凹部周囲壁２２は膨張し、シリンダヘッド長
手方向への熱応力の発生は防止されるが、この熱応力の
発生の要因、度合いを検討してみると、空洞２５’より
上方に空間を設けるよりも下方に空間を設ける方がシリ
ンダ断面形状によって凹部周囲壁２２の熱膨張を吸収し
にくい。よって上記従来技術ではシリンダ長手方向への
熱膨張を十分吸収できずに凹部周囲壁２２に熱応力が発
生する。また排気弁用孔１８の周辺の凹部周囲壁の温度
上昇は、吸気弁用孔１６の周辺の凹部周囲壁の温度上昇
よりも大きいため、これら凹部周囲壁に発生する熱応力
には差ができる。この熱応力差により特に排気弁用孔１
８と吸気弁用孔１６との間の凹部周囲壁に近い排気弁用
孔１８壁に亀裂が生じ易い。従って本発明の目的は、シ
リンダヘッドの温度上昇に伴ってシリンダヘッド長手方
向への熱応力が凹部周囲壁に発生しないようにし且つ強
度を保ったままでシリンダヘッド構造を提供することで
ある。
ヘッド下壁面に設けられたスリット２５、またはシリン
ダヘッド下壁内に設けられた空洞２５’により、凹部１
２間付近の凹部周囲壁２２は膨張し、シリンダヘッド長
手方向への熱応力の発生は防止されるが、この熱応力の
発生の要因、度合いを検討してみると、空洞２５’より
上方に空間を設けるよりも下方に空間を設ける方がシリ
ンダ断面形状によって凹部周囲壁２２の熱膨張を吸収し
にくい。よって上記従来技術ではシリンダ長手方向への
熱膨張を十分吸収できずに凹部周囲壁２２に熱応力が発
生する。また排気弁用孔１８の周辺の凹部周囲壁の温度
上昇は、吸気弁用孔１６の周辺の凹部周囲壁の温度上昇
よりも大きいため、これら凹部周囲壁に発生する熱応力
には差ができる。この熱応力差により特に排気弁用孔１
８と吸気弁用孔１６との間の凹部周囲壁に近い排気弁用
孔１８壁に亀裂が生じ易い。従って本発明の目的は、シ
リンダヘッドの温度上昇に伴ってシリンダヘッド長手方
向への熱応力が凹部周囲壁に発生しないようにし且つ強
度を保ったままでシリンダヘッド構造を提供することで
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の多気
筒内燃機関のシリンダヘッド構造は、シリンダヘッド下
壁面に燃焼室の上方空間を画成する凹部を形成し、該凹
部壁面を冷却するウォータージャケットをシリンダヘッ
ド内に形成した多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造に
おいて、燃焼室毎に対応して形成された複数のシリンダ
ヘッド下壁面凹部を分離する方向にスリットをウォータ
ージャケットの底壁面上に形成した。本発明の請求項２
の多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造は、請求項１に
記載のシリンダヘッド構造において、シリンダヘッド長
手方向軸線に対して向かい合うように吸気弁と排気弁と
を配置し、吸気弁側よりも排気弁側の方のスリット深さ
を深くした。本発明の請求項３の多気筒内燃機関のシリ
ンダヘッド構造は、請求項１に記載ののシリンダヘッド
構造において、スリットの断面形状を上方に向けて拡開
する台形状に形成した。本発明の請求項４の多気筒内燃
機関のシリンダヘッド構造は、請求項１に記載のシリン
ダヘッド構造において、シリンダヘッド長手方向軸線に
対して向かい合うように吸気弁と排気弁とを配置し、吸
気弁側よりも排気弁側の方のスリット幅を広くした。
筒内燃機関のシリンダヘッド構造は、シリンダヘッド下
壁面に燃焼室の上方空間を画成する凹部を形成し、該凹
部壁面を冷却するウォータージャケットをシリンダヘッ
ド内に形成した多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造に
おいて、燃焼室毎に対応して形成された複数のシリンダ
ヘッド下壁面凹部を分離する方向にスリットをウォータ
ージャケットの底壁面上に形成した。本発明の請求項２
の多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造は、請求項１に
記載のシリンダヘッド構造において、シリンダヘッド長
手方向軸線に対して向かい合うように吸気弁と排気弁と
を配置し、吸気弁側よりも排気弁側の方のスリット深さ
を深くした。本発明の請求項３の多気筒内燃機関のシリ
ンダヘッド構造は、請求項１に記載ののシリンダヘッド
構造において、スリットの断面形状を上方に向けて拡開
する台形状に形成した。本発明の請求項４の多気筒内燃
機関のシリンダヘッド構造は、請求項１に記載のシリン
ダヘッド構造において、シリンダヘッド長手方向軸線に
対して向かい合うように吸気弁と排気弁とを配置し、吸
気弁側よりも排気弁側の方のスリット幅を広くした。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。本発明のシリンダヘッドは、スリッ
トの構造を除いて図７に示した従来のシリンダヘッド１
０と概ね同様な構造をしている。図７にあるように多気
筒内燃機関のシリンダヘッド１０は、シリンダヘッド下
壁面１４に内燃機関の燃焼室（図示せず）の上方空間を
画成する凹部１２を備える。また凹部１２内にはシリン
ダヘッド長手軸線に対して向かい合うように、即ち両側
に吸気弁用孔１６と排気弁用孔１８とを備える。シリン
ダヘッド１０はボルト穴２０においてボルト等により機
関本体（図示せず）へ締結される。
施形態を説明する。本発明のシリンダヘッドは、スリッ
トの構造を除いて図７に示した従来のシリンダヘッド１
０と概ね同様な構造をしている。図７にあるように多気
筒内燃機関のシリンダヘッド１０は、シリンダヘッド下
壁面１４に内燃機関の燃焼室（図示せず）の上方空間を
画成する凹部１２を備える。また凹部１２内にはシリン
ダヘッド長手軸線に対して向かい合うように、即ち両側
に吸気弁用孔１６と排気弁用孔１８とを備える。シリン
ダヘッド１０はボルト穴２０においてボルト等により機
関本体（図示せず）へ締結される。
【０００６】図７の線Ａ−Ａに沿った断面図である図１
と、図７の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である図２とを参照
する。図１および図２は本発明の第一実施形態のスリッ
トを示している。凹部１２を画成する凹部周囲壁２２を
冷却する冷却水を流通させるウォータージャケット２４
がシリンダヘッド１０内には形成されている。また、燃
焼室毎に対応して形成された複数のシリンダヘッド下壁
面凹部を分離する方向にスリット２６を上記ウォーター
ジャケット底壁面２８上に設けた。このようにスリット
を設けることにより、強度を保ちつつ機関運転中にシリ
ンダヘッド長手方向への熱応力が凹部周囲壁に発生する
ことが防止される。
と、図７の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である図２とを参照
する。図１および図２は本発明の第一実施形態のスリッ
トを示している。凹部１２を画成する凹部周囲壁２２を
冷却する冷却水を流通させるウォータージャケット２４
がシリンダヘッド１０内には形成されている。また、燃
焼室毎に対応して形成された複数のシリンダヘッド下壁
面凹部を分離する方向にスリット２６を上記ウォーター
ジャケット底壁面２８上に設けた。このようにスリット
を設けることにより、強度を保ちつつ機関運転中にシリ
ンダヘッド長手方向への熱応力が凹部周囲壁に発生する
ことが防止される。
【０００７】構造強度の観点から凹部間壁部分に形成す
るスリットの大きさは制限される。従って凹部周囲壁に
発生する熱応力の大きさや、凹部周囲壁の膨張度合いな
どを考慮してスリット形状を決定することも重要であ
る。図３は本発明のスリットの第二実施形態の断面図を
示している。第二実施形態においては、吸気弁用孔１６
側よりも排気弁用孔１８側の方のスリット深さを深くし
ている。例えばスリット２６の上端部（最もウォーター
ジャケット底壁面に近い部分）３０で考えると、スリッ
ト上端部３０は、スリット上端部３０からスリット下端
部３２までの距離が長いほど、シリンダヘッド長手方向
スリット内方へ膨張度合いが大きくなる。上記したよう
に凹部周囲壁２２の膨張度合いは、吸気弁用孔１６側よ
りも排気弁用孔１８側の方が大きい。従って膨張度合い
と構造強度とを考慮してスリットを上記のような形状に
している。図４は本発明のスリットの第三実施形態の断
面図を示している。第三実施形態においては、上記第二
実施形態と同様の理由で、スリット２６の断面形状を上
方に向けて拡開する台形状に形成している。図５は本発
明のスリットの第四実施形態を示している。第四実施形
態においては、上記第二実施形態と同様の理由で、吸気
弁用孔１６側よりも排気弁用孔１８側の方のスリット幅
を広くしている。
るスリットの大きさは制限される。従って凹部周囲壁に
発生する熱応力の大きさや、凹部周囲壁の膨張度合いな
どを考慮してスリット形状を決定することも重要であ
る。図３は本発明のスリットの第二実施形態の断面図を
示している。第二実施形態においては、吸気弁用孔１６
側よりも排気弁用孔１８側の方のスリット深さを深くし
ている。例えばスリット２６の上端部（最もウォーター
ジャケット底壁面に近い部分）３０で考えると、スリッ
ト上端部３０は、スリット上端部３０からスリット下端
部３２までの距離が長いほど、シリンダヘッド長手方向
スリット内方へ膨張度合いが大きくなる。上記したよう
に凹部周囲壁２２の膨張度合いは、吸気弁用孔１６側よ
りも排気弁用孔１８側の方が大きい。従って膨張度合い
と構造強度とを考慮してスリットを上記のような形状に
している。図４は本発明のスリットの第三実施形態の断
面図を示している。第三実施形態においては、上記第二
実施形態と同様の理由で、スリット２６の断面形状を上
方に向けて拡開する台形状に形成している。図５は本発
明のスリットの第四実施形態を示している。第四実施形
態においては、上記第二実施形態と同様の理由で、吸気
弁用孔１６側よりも排気弁用孔１８側の方のスリット幅
を広くしている。
【０００８】図６は、強度確保のためにウォータージャ
ケット２４内にリブ２８を備えたシリンダヘッドに本発
明を適用した場合のシリンダヘッドの断面図である。こ
の場合においてもリブ２８に沿って凹部間壁部分２２付
近までスリット２６を形成することにより、熱膨張吸収
に関して上記スリットと同様な効果が得られると共に、
シリンダヘッドの強度を確保できる。
ケット２４内にリブ２８を備えたシリンダヘッドに本発
明を適用した場合のシリンダヘッドの断面図である。こ
の場合においてもリブ２８に沿って凹部間壁部分２２付
近までスリット２６を形成することにより、熱膨張吸収
に関して上記スリットと同様な効果が得られると共に、
シリンダヘッドの強度を確保できる。
【０００９】また構造強度やウォータージャケット内の
冷却水に関する液密性を十分考慮すれば、ウォータージ
ャケットの底壁面からシリンダヘッド下壁面へ貫通する
スリットを設けてもよい。
冷却水に関する液密性を十分考慮すれば、ウォータージ
ャケットの底壁面からシリンダヘッド下壁面へ貫通する
スリットを設けてもよい。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、ウォータージャケット
底壁面上にスリットを設けたことにより、シリンダヘッ
ド長手方向への熱応力が凹部周囲壁に発生することが防
止され、シリンダヘッドに亀裂が生じるのを防止するこ
とが可能である。また本発明によれば、凹部周囲壁の各
部分における膨張度合いに応じてスリット深さ、スリッ
ト幅、またはスリット断面形状を形成することで、必要
以上に凹部周囲壁を薄くせずに、シリンダヘッド長手方
向への熱応力が凹部周囲壁に発生することが防止される
ため、シリンダヘッドに亀裂が生じることを防止するこ
とが可能であると共に、シリンダヘッドの強度を十分確
保することができる。
底壁面上にスリットを設けたことにより、シリンダヘッ
ド長手方向への熱応力が凹部周囲壁に発生することが防
止され、シリンダヘッドに亀裂が生じるのを防止するこ
とが可能である。また本発明によれば、凹部周囲壁の各
部分における膨張度合いに応じてスリット深さ、スリッ
ト幅、またはスリット断面形状を形成することで、必要
以上に凹部周囲壁を薄くせずに、シリンダヘッド長手方
向への熱応力が凹部周囲壁に発生することが防止される
ため、シリンダヘッドに亀裂が生じることを防止するこ
とが可能であると共に、シリンダヘッドの強度を十分確
保することができる。
【図１】図７の線Ａ−Ａに沿った本発明のシリンダヘッ
ドの第一実施形態のスリットを示した断面図である。
ドの第一実施形態のスリットを示した断面図である。
【図２】図７の線Ｂ−Ｂに沿った本発明のシリンダヘッ
ドの第一実施形態のスリットを示した断面図である。
ドの第一実施形態のスリットを示した断面図である。
【図３】図７の線Ａ−Ａに沿った本発明のシリンダヘッ
ドの第二実施形態のスリットを示した断面図である。
ドの第二実施形態のスリットを示した断面図である。
【図４】図７の線Ｂ−Ｂに沿った本発明のシリンダヘッ
ドの第三実施形態のスリットを示した断面図である。
ドの第三実施形態のスリットを示した断面図である。
【図５】本発明のシリンダヘッドにおいてウォータージ
ャケットの底壁面上に形成された第四実施形態のスリッ
トを示した平面図である。
ャケットの底壁面上に形成された第四実施形態のスリッ
トを示した平面図である。
【図６】ウォータージャケット底壁面上にリブを有する
シリンダヘッドに本発明のスリットを適用した場合のシ
リンダヘッドの断面図である。
シリンダヘッドに本発明のスリットを適用した場合のシ
リンダヘッドの断面図である。
【図７】従来および本発明においてスリットおよび空洞
を省略したシリンダヘッドの底面図である。
を省略したシリンダヘッドの底面図である。
【図８】図７の線Ｂ−Ｂに沿った従来のシリンダヘッド
においてスリットを示した断面図である。
においてスリットを示した断面図である。
【図９】図７の線Ｂ−Ｂに沿った従来のシリンダヘッド
において空洞を示した断面図である。
において空洞を示した断面図である。
１０…シリンダヘッド １２…凹部 ２４…ウォータージャケット ２６…スリット ２８…ウォータージャケット底壁面
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−81553（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−152043（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−159850（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−9135（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−123305（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−82453（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02F 1/24 F01P 3/02 F02F 1/36 F02F 1/38
Claims (4)
- 【請求項１】 シリンダヘッド下壁面に燃焼室の上方空
間を画成する凹部を形成し、該凹部壁面を冷却するウォ
ータージャケットをシリンダヘッド内に形成した多気筒
内燃機関のシリンダヘッド構造において、燃焼室毎に対
応して形成された複数のシリンダヘッド下壁面凹部を分
離する方向にスリットをウォータージャケットの底壁面
上に形成したことを特徴とするシリンダヘッド構造。 - 【請求項２】 シリンダヘッド長手方向軸線に対して向
かい合うように吸気弁と排気弁とを配置し、吸気弁側よ
りも排気弁側の方のスリット深さを深くしたことを特徴
とする請求項１に記載のシリンダヘッド構造。 - 【請求項３】 スリットの断面形状を上方に向けて拡開
する台形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載
のシリンダヘッド構造。 - 【請求項４】 シリンダヘッド長手方向軸線に対して向
かい合うように吸気弁と排気弁とを配置し、吸気弁側よ
りも排気弁側の方のスリット幅を広くしたことを特徴と
する請求項１に記載のシリンダヘッド構造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8007246A JP2870463B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造 |
| DE69706072T DE69706072T2 (de) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | Zylinderkopf für eine mehrzylindrische Brennkraftmaschine |
| EP97100677A EP0785352B1 (en) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | A cylinder head for a multi-cylinder internal combustion engine |
| US08/785,436 US5775272A (en) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | Cylinder head for a multi-clylinder internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8007246A JP2870463B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09195846A JPH09195846A (ja) | 1997-07-29 |
| JP2870463B2 true JP2870463B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=11660668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8007246A Expired - Fee Related JP2870463B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 多気筒内燃機関のシリンダヘッド構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5775272A (ja) |
| EP (1) | EP0785352B1 (ja) |
| JP (1) | JP2870463B2 (ja) |
| DE (1) | DE69706072T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016204593A1 (ko) * | 2015-06-19 | 2016-12-22 | 두산인프라코어 주식회사 | 엔진의 실린더 헤드 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000161128A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-13 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のシリンダヘッド熱応力緩和構造 |
| DE10328460A1 (de) * | 2003-06-25 | 2005-01-13 | Daimlerchrysler Ag | Zylinderkopf einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine |
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