JP3139078B2 - Aluminum alloy cylinder head - Google Patents

Aluminum alloy cylinder head

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JP3139078B2
JP3139078B2 JP03256574A JP25657491A JP3139078B2 JP 3139078 B2 JP3139078 B2 JP 3139078B2 JP 03256574 A JP03256574 A JP 03256574A JP 25657491 A JP25657491 A JP 25657491A JP 3139078 B2 JP3139078 B2 JP 3139078B2
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cylinder head
aluminum alloy
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corrosion
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正規 石島
正彦 熊野
孝 金沢
次男 野呂
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/247Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷却水ジャケットを有
するアルミ合金製シリンダヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy cylinder head having a cooling water jacket.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリンダヘッド下面は熱的に厳しい環境
にあり、特に吸気ポートと排気ポートとの間の隔壁は、
シリンダヘッドの他の部分よりも薄肉に形成されている
ため、局部的な加熱を受けると高い熱応力が発生して熱
亀裂が生じやすい。このため従来にあっては、この隔壁
内に冷却水を流通させるための冷却水通路を形成し、隔
壁を冷却して熱害から保護するようにしている。
2. Description of the Related Art The lower surface of a cylinder head is in a thermally severe environment, and in particular, a partition wall between an intake port and an exhaust port is
Since it is formed to be thinner than the other parts of the cylinder head, a high thermal stress is generated when it is locally heated, and a thermal crack is easily generated. For this reason, conventionally, a cooling water passage for flowing cooling water is formed in the partition wall, and the partition wall is cooled to protect it from heat damage.

【0003】図8乃至図10に示すように、従来この種
のシリンダヘッドは、吸気ポート1及び排気ポート2の
周囲ないし、ポート1,2からシリンダヘッド上面に開
通した弁棒挿入孔3,4の周囲に冷却水ジャケット5が
形成されており、冷却水通路6は、シリンダヘッドの側
壁面から吸・排気ポート1,2の間、すなわち弁間部7
に向けて予燃焼室(噴口)8まで伸び、その近傍の冷却
水ジャケット5に連通されている。冷却水通路6の入口
9はシリンダヘッドの裏面に開口され、シリンダブロッ
ク(図示せず)の冷却水ジャケットからの冷却水が、こ
の入口9を通って冷却水通路6へ送られるようになって
いる。
As shown in FIGS. 8 to 10, a conventional cylinder head of this type is provided with valve stem insertion holes 3 and 4 formed around the intake port 1 and the exhaust port 2 or from the ports 1 and 2 to the upper surface of the cylinder head. A cooling water jacket 5 is formed around the cylinder head.
To the pre-combustion chamber (injection port) 8 and communicates with the cooling water jacket 5 in the vicinity thereof. An inlet 9 of the cooling water passage 6 is opened at the back surface of the cylinder head, and cooling water from a cooling water jacket of a cylinder block (not shown) is sent to the cooling water passage 6 through the inlet 9. I have.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この冷却水
通路6を防錆処理を施さない状態で使用すると、冷却水
通路6の内周表面に腐蝕スケールや錆が発生して熱伝導
が阻害され、隔壁の有効な冷却が不能となり、エンジン
高出力化の大きな障害となってしまう。このため従来
は、冷却水通路6の内周表面に耐蝕性金属被膜を形成し
て腐蝕スケールや発錆等を防止し、熱伝導性を維持させ
るようにしていた(実開昭55−4328号公報)。
When the cooling water passage 6 is used without being subjected to a rust-preventive treatment, corrosion scale and rust are generated on the inner peripheral surface of the cooling water passage 6 to hinder heat conduction. As a result, effective cooling of the partition walls becomes impossible, which is a major obstacle to increasing the engine output. For this reason, conventionally, a corrosion-resistant metal film is formed on the inner peripheral surface of the cooling water passage 6 to prevent corrosion scale, rust, etc., and to maintain thermal conductivity (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 55-4328). Gazette).

【0005】しかしながら、近来の小形・軽量化の要請
からシリンダヘッドをアルミニウム(アルミ合金)で形
成する場合は、耐蝕性金属被膜の材質によってはアルミ
ニウムと耐蝕性金属被膜との間で接触腐蝕が発生し、隔
壁の強度が損なわれてしまうという問題がある。この対
策として、図8乃至図10に示したように、冷却水通路
6の内周面に電位的に卑な金属材料から成るパイプ10
を挿入し、このパイプ10の溶解によってスケールを押
し流すようにした構成(実開昭57−31544号公
報)が提案されている。
However, when the cylinder head is made of aluminum (aluminum alloy) due to recent demands for small size and light weight, contact corrosion occurs between the aluminum and the corrosion-resistant metal film depending on the material of the corrosion-resistant metal film. However, there is a problem that the strength of the partition wall is impaired. As a countermeasure, as shown in FIGS. 8 to 10, a pipe 10 made of a potential-low metallic material is provided on the inner peripheral surface of the cooling water passage 6.
(Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-31544) has been proposed in which a scale is inserted to displace the scale.

【0006】ただしこの構成では、その機能を維持する
ためには挿入したパイプが消耗する度に新規のパイプに
交換するという手間が必要であると共に、比較的燃焼面
に近い冷却水通路6の出口11の鋳肌面における腐蝕ス
ケール及び錆の発生を防止できないこととなって、熱伝
導性の維持が不充分になるという問題があった。
However, in this configuration, in order to maintain the function, it is necessary to replace the inserted pipe with a new one every time the pipe is worn out, and the outlet of the cooling water passage 6 relatively close to the combustion surface is required. As a result, it was not possible to prevent the generation of corrosion scale and rust on the casting surface No. 11 and there was a problem that the maintenance of thermal conductivity was insufficient.

【0007】そこで本発明は、上記事情に鑑み、部品交
換などが不要であると共に熱伝導性の維持がより広範に
できるアルミ合金製シリンダヘッドを提供すべく創案さ
れたものである。
In view of the above circumstances, the present invention has been devised in order to provide an aluminum alloy cylinder head which does not require replacement of parts and can maintain heat conductivity more widely.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、弁間部を通っ
て冷却水ジャケットに接続する冷却水通路を形成し、こ
の冷却水通路にアルミ合金よりも耐蝕性に優れた材質の
パイプを嵌入すると共に、冷却水通路の出口部に、鋳肌
箇所を適宜覆う上記材質製の耐蝕部材を設けたものであ
る。
According to the present invention, there is provided a cooling water passage connected to a cooling water jacket through an inter-valve portion, and a pipe made of a material having higher corrosion resistance than aluminum alloy is formed in the cooling water passage. At the same time, a corrosion-resistant member made of the above material is provided at the outlet of the cooling water passage so as to appropriately cover the casting surface.

【0009】[0009]

【作用】上記構成によって、パイプは冷却水通路の腐蝕
スケール及び錆の発生を防止し、耐蝕部材は出口部の腐
蝕スケール及び錆の発生を防止する。
With the above construction, the pipe prevents corrosion scale and rust from being generated in the cooling water passage, and the corrosion-resistant member prevents corrosion scale and rust from being generated at the outlet.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0011】図1及び図2は、本発明に係わるアルミ合
金製シリンダヘッドの第一の実施例を示したものであ
る。このアルミ合金(JIS AC2B)製シリンダヘッドは、
吸気ポート21及び排気ポート22の間の弁間部23を
通ってホットプラグ24近傍まで延長されて冷却水ジャ
ケット25に接続する冷却水通路26が形成されてお
り、冷却水通路26にアルミ合金よりも耐蝕性に優れた
材質であるステンレス(JIS 304 又はJIS 308 )製パイ
プ27が嵌入されていると共に、そのパイプ27の先端
部28が斜めに切り欠かれて耐蝕部材として形成されて
いる。即ちその先端部28は冷却水通路26の出口部2
9に突き当てられるように圧入されており、冷却水ジャ
ケット25に通じる側が切欠部30として開放され、燃
焼面31側及び冷却水ジャケット25と反対側となる鋳
肌箇所が覆われるようになっている。またパイプ27の
全長は、先端部28が鋳肌面に突き当てられた状態で、
冷却水通路26のうちの少なくとも吸気・排気ポート2
1,22間のセンタ位置32を越えて延長されるように
形成されている。
FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of an aluminum alloy cylinder head according to the present invention. This aluminum alloy (JIS AC2B) cylinder head
A cooling water passage 26 is formed extending through the valve portion 23 between the intake port 21 and the exhaust port 22 to the vicinity of the hot plug 24 and connected to the cooling water jacket 25. The cooling water passage 26 is made of aluminum alloy. Also, a pipe 27 made of stainless steel (JIS 304 or JIS 308), which is a material having excellent corrosion resistance, is fitted therein, and the tip 28 of the pipe 27 is cut off at an angle to form a corrosion resistant member. That is, the tip 28 is connected to the outlet 2 of the cooling water passage 26.
9, the side communicating with the cooling water jacket 25 is opened as a notch 30, and the casting surface portion on the combustion surface 31 side and the side opposite to the cooling water jacket 25 is covered. I have. In addition, the total length of the pipe 27 is such that the tip 28 is abutted against the casting surface.
At least the intake / exhaust port 2 of the cooling water passage 26
It is formed so as to extend beyond the center position 32 between 1 and 22.

【0012】図3に示すように、パイプ27の表面には
圧入時の位置決めのため、及び圧入後の位置ズレの防止
のために、回り止め用の突起33が形成されている。ま
た図4に示すように、冷却効率の向上のために、パイプ
内壁にフィン34を設けるようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, a rotation preventing projection 33 is formed on the surface of the pipe 27 for positioning during press-fitting and for preventing displacement after press-fitting. Further, as shown in FIG. 4, fins 34 may be provided on the inner wall of the pipe in order to improve the cooling efficiency.

【0013】また本実施例にあっては、図1及び図2に
示したように、出口部29においてパイプ27の先端部
28に覆われる凹部(図中交差斜線にて示す)35を省
略し、その分を肉厚にして、熱強度の増加をはかるよう
になっている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a recess 35 (shown by oblique lines in the figure) that is covered by the tip 28 of the pipe 27 at the outlet 29 is omitted. The thickness is increased to increase the thermal strength.

【0014】このように構成したことで、冷却水通路2
6の相当区間だけでなく、熱的に厳しい冷却水通路26
の出口部29の耐蝕性が向上され、熱伝導性を広範囲に
亘って維持できる。すなわち肉薄な弁間部23における
適切な冷却が達成される。またパイプの消耗はないの
で、交換等の手間がない。
With this configuration, the cooling water passage 2
6, the cooling water passage 26 which is thermally severe
The corrosion resistance of the outlet portion 29 is improved, and the thermal conductivity can be maintained over a wide range. That is, appropriate cooling in the thin valve portion 23 is achieved. Also, since there is no consumption of the pipe, there is no need for replacement or the like.

【0015】次に図5及び図6によって本発明の第二の
本実施例を説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0016】この実施例では、冷却水通路26にステン
レス製パイプ41が圧入されていると共に、出口部29
の鋳肌面42の燃焼面31側に、耐触部材となる厚さ0.
3 〜1.0mm 程度のステンレス板43が鋳ぐるみによって
設けられている。またステンレス板43の下面には、位
置ずれ防止のための三角柱状のアンカー部44が形成さ
れている。
In this embodiment, a stainless steel pipe 41 is press-fitted into the cooling water passage 26 and an outlet 29
On the combustion surface 31 side of the casting skin surface 42, a thickness of 0.
A stainless plate 43 of about 3 to 1.0 mm is provided by casting. On the lower surface of the stainless steel plate 43, a triangular prism-shaped anchor portion 44 for preventing displacement is formed.

【0017】この鋳ぐるみの方法としては、図7に示す
ように、シリンダヘッドの鋳造の際に、冷却水ジャケッ
ト25をかたどる中子45に鋼線46或いは接着剤など
によってステンレス板43を固定させればよい。ステン
レス板43の形状は、出口部29に相応するものであれ
ばどのようなものでもよい。
As shown in FIG. 7, a stainless steel plate 43 is fixed to a core 45 that forms a cooling water jacket 25 by a steel wire 46 or an adhesive during casting of a cylinder head, as shown in FIG. Just do it. The stainless plate 43 may have any shape as long as it corresponds to the outlet portion 29.

【0018】なお以上実施例では、耐蝕性の優れた材質
としてステンレスを示したが、純アルミニウム(JIS 10
00番系)を使用してもよい。
In the above embodiment, stainless steel is shown as a material having excellent corrosion resistance, but pure aluminum (JIS 10
00 system) may be used.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0020】冷却水通路にアルミ合金よりも耐蝕性に優
れた材質のパイプを嵌入すると共に、冷却水通路の出口
部に鋳肌箇所を覆う耐蝕部材を設けたので、部品交換な
どが不要であると共に冷却水通路及びその出口部におけ
る腐蝕スケール及び錆の発生が防止でき、冷却機能の維
持が達成される。
Since a pipe made of a material having better corrosion resistance than the aluminum alloy is inserted into the cooling water passage and a corrosion-resistant member for covering the casting surface is provided at the outlet of the cooling water passage, there is no need to replace parts. At the same time, the generation of corrosion scale and rust in the cooling water passage and the outlet thereof can be prevented, and the cooling function can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるアルミ合金製シリンダヘッドの
第一の実施例を示した側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of a cylinder head made of an aluminum alloy according to the present invention.

【図2】図1のA−A線矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】図1の要部斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part of FIG. 1;

【図4】図3の他の実施例を示した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of FIG. 3;

【図5】本発明の第二の実施例を示した平面断面図であ
る。
FIG. 5 is a plan sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図6】図5のB−B線矢視断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of FIG. 5;

【図7】図6の製造方法を説明するための中子の斜視図
である。
FIG. 7 is a perspective view of a core for describing the manufacturing method of FIG. 6;

【図8】従来のアルミ合金製シリンダヘッドを示した下
面図である。
FIG. 8 is a bottom view showing a conventional aluminum alloy cylinder head.

【図9】図8のC−C線矢視断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line CC of FIG. 8;

【図10】図8のD−D線矢視断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line DD in FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

23 弁間部 25 冷却水ジャケット 26 冷却水通路 27 ステンレス製パイプ(アルミ合金より耐蝕性に優
れた材質のパイプ) 28 先端部(耐蝕部材) 29 出口部
23 Inter-valve portion 25 Cooling water jacket 26 Cooling water passage 27 Stainless steel pipe (Pipe made of a material with better corrosion resistance than aluminum alloy)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金沢 孝 神奈川県川崎市川崎区殿町3丁目25番1 号 いすゞ自動車株式会社 川崎工場内 (72)発明者 野呂 次男 神奈川県川崎市川崎区殿町3丁目25番1 号 いすゞ自動車株式会社 川崎工場内 (56)参考文献 特開 平4−166648(JP,A) 実開 昭59−170652(JP,U) 実開 昭55−4330(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 1/00 - 1/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Takashi Kanazawa, Inventor 3-25-1, Tonomachi, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Isuzu Motor Co., Ltd. Kawasaki Factory (72) Inventor Tsugio Noro 3-chome Tonomachi, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi No. 25 No. 1 Isuzu Motors, Ltd. Kawasaki Plant (56) References JP-A-4-166648 (JP, A) JP-A-59-170652 (JP, U) JP-A-55-4330 (JP, U) ( 58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02F 1/00-1/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 弁間部を通って冷却水ジャケットに接続
する冷却水通路を形成し、該冷却水通路にアルミ合金よ
りも耐蝕性に優れた材質のパイプを嵌入すると共に、上
記冷却水通路の出口部に、鋳肌箇所を適宜覆う上記材質
製の耐蝕部材を設けたことを特徴とするアルミ合金製シ
リンダヘッド。
A cooling water passage connected to a cooling water jacket through an inter-valve portion; a pipe made of a material having higher corrosion resistance than an aluminum alloy is inserted into the cooling water passage; An aluminum alloy cylinder head characterized in that a corrosion-resistant member made of the above material is provided at an outlet portion of the cylinder head to appropriately cover a casting surface.
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