JP3498446B2 - 火花点火機関用シリンダヘッド - Google Patents

火花点火機関用シリンダヘッド

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JP3498446B2 JP27923895A JP27923895A JP3498446B2 JP 3498446 B2 JP3498446 B2 JP 3498446B2 JP 27923895 A JP27923895 A JP 27923895A JP 27923895 A JP27923895 A JP 27923895A JP 3498446 B2 JP3498446 B2 JP 3498446B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火機関のシ
リンダヘッドに関し、特に、筒内直接噴射式シリンダヘ
ッドの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、火花点火機関のシリンダヘッドと
して、筒内直接噴射式シリンダヘッドが知られており、
例えば、特開平６−２０７５４２号公報には、このシリ
ンダヘッドの構造が示されている。かかる従来技術に
は、ピストン１０の冠面１０ａ上に凹溝１１を形成し、
機関の低負荷運転時には圧縮行程末期に凹溝１１内に向
けて燃料を噴射することにより、点火栓１２周りの限ら
れた領域内にのみ混合気を形成し、クランキング開始後
機関回転数が予め定められた回転数まで上昇する間は掃
気行程末期と圧縮行程末期の２回に分けて燃料を噴射
し、機関回転数が予め定められた回転数を越えた後は圧
縮行程末期に１回燃料を噴射するようにした点が開示さ
れており、燃料噴射弁１３を、吸気ポート１４とシリン
ダヘッド１５下面の間に横置きに配置し、燃料噴霧を燃
料噴射弁１３のセンターラインより下側に偏向させる構
成が開示されている（図８参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術における筒内直接噴射式シリンダヘッドに
あっては、次のような問題点があった。即ち、図９は一
般的なシリンダヘッドであり、吸気ポート１６ａや排気
ポート１６ｂの周囲に十分な冷却水通路１６ｄが確保さ
れている。
【０００４】これに対して、図２は上記従来技術におけ
る筒内直接噴射式シリンダヘッド１を示しており、吸気
ポート１ａの下方部に筒内直接噴射弁２を組み込むよう
にしている。このような従来の筒内直接噴射式シリンダ
ヘッド１にあっては、上記のように吸気ポート１ａの下
方部に筒内直接噴射弁２を組み込むようにしている結
果、冷却水通路の十分な確保は望めず、後に詳述する図
１１に示すような、シリンダヘッド内冷却水通路を形成
するための砂中子を設けると、鋳造途中の湯の重みや搬
送中の振動等で吸気ポート下方部の冷却水通路形成用の
砂中子の破損が発生し、シリンダヘッドの鋳造品質の大
幅な悪化を来す。
【０００５】上記のような砂中子の破損を防止するた
め、一部の砂中子を削除すると、冷却水通路の容積が削
減され、耐ノッキング性の悪化を来し、機関出力の低下
を招くという問題点が生起する。そこで、本発明は以上
のような従来の問題点に鑑み、筒内直接噴射式シリンダ
ヘッドにおける冷却水通路の構造の改良を図って、シリ
ンダヘッドの鋳造品質の向上を図ると共に、耐ノッキン
グ性の悪化、機関出力の低下を防止することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、鋳造する際に、その冷却水通路の一部を砂中
子を用いて形成するようにした火花点火機関用シリンダ
ヘッドにおいて、１つのシリンダに対して各２つの吸気
バルブと排気バルブとを設けかつシリンダ中央部に点火
プラグを配置すると共に、吸気ポートの下方部に筒内直
接噴射弁を配置する一方、前記砂中子を用いて形成する
冷却水通路の一部を前記吸気ポート下方部を避けて設
け、該吸気ポート下方部には、燃焼室側の鋳造金型に設
けた凸部によって独立した凹部空間を形成し、前記砂中
子を用いて形成する冷却水通路の一部と前記凹部空間と
を機械加工により貫通形成した連通孔で連通して多気筒
の冷却水通路全体を形成するようにした。
【０００７】かかる請求項１に係る発明においては、十
分な冷却水通路が形成されるため、鋳造途中の湯の重み
や搬送中の振動等で吸気ポート下方部の冷却水通路形成
用の砂中子の破損が発生せず、シリンダヘッドの鋳造品
質が高められ、冷却水通路の容積が削減されることもな
い。また、鋳造金型に設けた凸部により、凹部空間を鋳
造によって形成した結果、加工による製造時間を短縮で
き、コスト上昇も改善することができる。請求項２に係
る発明は、請求項１記載の火花点火機関用シリンダヘッ
ドにおいて、前記点火プラグと筒内直接噴射弁の配設位
置に代えて、シリンダ中央部に筒内直接噴射弁を配置す
ると共に、吸気ポートの下方部に点火プラグを配置する
ようにした。
【０００８】かかる請求項２に係る発明においては、筒
内直接噴射弁の位置や点火プラグの位置が入れ替わって
も、請求項１，３〜６に係る発明の効果を同様にして得
られる。請求項３に係る発明は、前記凹部空間を、機械
加工により形成した。
【０００９】
【００１０】
【００１１】前記凹部空間を、吸気ポート、筒内直接噴
射弁或いは点火プラグ用ボス形状に沿って大きく形成し
た。このため、吸気ポート下方部の凹部空間を十分に確
保でき、冷却水通路の容積の増大を図れるため、より耐
ノック性の改善並びに機関出力の改善を図ることができ
る。
【００１２】請求項４に係る発明は、前記砂中子を用い
て形成する冷却水通路の一部と前記凹部空間の一部をシ
リンダヘッド下面に対して垂直方向に重なるように形成
し、シリンダヘッド下面と垂直な方向に加工方向を設定
した機械加工具で連通孔を加工するようにした。かかる
請求項４に係る発明においては、連通孔がシリンダヘッ
ド下面と垂直に形成されており、同様にシリンダヘッド
下面と垂直に形成するヘッドボルト孔等と同時加工が可
能となり、連通孔を適当な角度で加工する場合と比べ
て、加工テーブルが削減され、コスト低減を図ることが
できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１及び図２は、筒内直接噴射式シ
リンダヘッド１の構造を示しており、吸気ポート１ａ
と、排気ポート１ｂと、燃焼室１ｃとが形成されてい
る。
【００１４】シリンダヘッド１の鋳造時に、図３に示す
砂中子によって形成される冷却水通路の一部１ｄ（以
下、冷却水通路部１ｄと言う）は、吸気ポート１ａと排
気ポート１ｂの周囲を取り囲むように形成されている。
また、前記吸気ポート１ａの下方部には筒内直接噴射弁
２が配置されている。更に、吸気ポート１ａと筒内直接
噴射弁２の下方部には、凹部空間３が形成されている。
【００１５】ここで、図１１に示す従来のシリンダヘッ
ドの冷却水通路形成用の砂中子４では、吸気ポート下方
部冷却通路部分４ａがあり、ヘッドボルト孔４ｂや排気
バルブ孔４ｃや点火プラグ孔４ｄがあるのに対して、図
３に示す本発明に係る実施形態のシリンダヘッドの冷却
水通路形成用の砂中子４では、同様にヘッドボルト孔４
ｂ、排気バルブ孔４ｃや点火プラグ孔４ｄがあるが、図
１１に示した吸気ポート下方部冷却通路部分４ａの形成
が廃止されている。
【００１６】図１は、シリンダヘッド１を燃焼室側から
見た図であり、各吸気ポート１ａ下方部には、凹部空間
３がシリンダヘッド１下面に開放されて設けられてい
る。そして、前記砂中子４によるシリンダヘッド内冷却
水通路部１ｄと各吸気ポート１ａ下方部の凹部空間３と
を、ドリル等の切削工具により切削加工（機械加工）し
て設けた各連通路１ｅで連通して、多気筒の冷却水通路
全体を形成するようにしている。
【００１７】かかる筒内直接噴射式シリンダヘッド１に
よれば、砂中子４により形成される冷却水通路部１ｄを
吸気ポート１ａ下方部を避けて設け、吸気ポート１ａ下
方部には、独立した凹部空間３を形成し、前記砂中子４
により形成される冷却水通路部１ｄと、独立した吸気ポ
ート１ａ部の凹部空間３とをドリル等の切削工具により
切削加工して設けた各連通路１ｅにて連通させて、多気
筒の冷却水通路を形成するようにしたから、図１１に示
すような、シリンダヘッド内冷却水通路を形成するため
の砂中子を設けなくとも、十分な冷却水通路を形成でき
るため、鋳造途中の湯の重みや搬送中の振動等で吸気ポ
ート下方部の冷却水通路形成用の砂中子の破損が発生せ
ず、シリンダヘッドの鋳造品質を高めることができると
共に、一部の砂中子を削除する必要もないから、冷却水
通路の容積が削減されることもなく、耐ノッキング性の
向上を図れ、機関出力の向上を図ることができる。
【００１８】砂中子４により形成される冷却水通路部１
ｄとは独立している吸気ポート１ａ下方部の凹部空間３
は、機械加工により切削加工するようにして、砂中子に
より形成される冷却水通路部１ｄの吸気ポート１ａ下方
部側通路の一部を削除して鋳造したものである。
【００１９】かかる構成によれば、機械加工部分が増
え、量産精度が向上し、鋳造不良も改善される。これに
対し、図４に示す実施形態（請求項１に記載の実施形
態）では、燃焼室側の鋳造金型（シリンダヘッド下面主
型）６に設けた凸部６ａにより、凹部空間３を鋳造によ
って形成し、砂中子４により形成される冷却水通路部１
ｄと燃焼室側の金型６に設けた凸部６ａによる凹部空間
３をドリル等の切削工具による加工にて形成される連通
路１ｅで連通している。このように鋳造金型６に設けた
凸部６ａにより、凹部空間３を鋳造によって形成した結
果、加工による製造時間を短縮でき、また、コスト上昇
も改善することができる。
【００２０】尚、図４には、冷却水通路形成用の砂中子
４、排気ポート形成用の砂中子７及び吸気ポート形成用
の砂中子８を示している。次に、本発明の他の実施形態
（請求項３に係る発明の実施形態）について説明する。
この実施形態は、図５に示すように、吸気ポート１ａ下
方部の凹部空間３を、吸気ポート１ａや筒内直接噴射弁
２（または点火プラグ）用ボス形状に沿ってより大きく
形成したものであり、吸気ポート１ａ下方部の凹部空間
３を十分に確保でき、冷却水通路の容積の増大を図れる
ため、より耐ノック性の改善並びに機関出力の改善を図
ることができる。
【００２１】次に、本発明の他の実施形態（請求項４に
係る発明の実施形態）について説明する。この実施形態
においては、図６に示すように、砂中子により形成され
る冷却水通路部１ｄを吸気ポート１ａ下方部を避けて設
け、吸気ポート下方部に凹部空間３を形成するとき、前
記砂中子により形成される冷却水通路部１ｄの一部と吸
気ポート１ａ下方部の凹部空間３の一部を、図７に示す
ように、シリンダヘッド１下面に対して垂直方向に重な
るように形成し、シリンダヘッド１下面に対して垂直な
方向に加工方向を設定したドリル等の切削工具で連通孔
１ｅを穿孔して形成したものであり、連通孔１ｅがシリ
ンダヘッド１下面に対して垂直に形成されており、同様
にシリンダヘッド１下面と垂直に形成するヘッドボルト
孔等と同時加工が可能となり、連通孔を適当な角度で加
工する場合と比べて、加工テーブルが削減され、コスト
低減を図ることができる。
【００２２】尚、本発明は、上記の各実施形態において
示した筒内直接噴射弁の位置や点火プラグの位置が入れ
替わっても、同様に適用でき、実施形態において述べた
効果を同様にして得られる。例えば、請求項２に係る発
明のように、上述した各実施形態における点火プラグと
筒内直接噴射弁の配設位置に代えて、シリンダ中央部に
筒内直接噴射弁を配置すると共に、吸気ポートの下部に
点火プラグを配置しても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、十分な冷却水通路を形成できるため、鋳造
途中の湯の重みや搬送中の振動等で吸気ポート下方部の
冷却水通路形成用の砂中子の破損が発生せず、シリンダ
ヘッドの鋳造品質を高めることができると共に、一部の
砂中子を削除する必要もないから、冷却水通路の容積が
削減されることもなく、耐ノッキング性の向上を図れ、
機関出力の向上を図ることができる。また、前記凹部空
間を、燃焼室側の鋳造金型に設けた凸部によって形成し
たから、加工による製造時間を短縮でき、また、コスト
上昇も改善することができる。
【００２４】請求項２に係る発明によれば、筒内直接噴
射弁の位置や点火プラグの位置が入れ替わっても、各請
求項に係る発明の効果を同様にして得られる。
【００２５】請求項３に係る発明によれば、吸気ポート
下方部の凹部空間を十分に確保でき、冷却水通路の容積
の増大を図れるため、より耐ノック性の改善並びに機関
出力の改善を図ることができる。請求項４に係る発明に
よれば、連通孔を、シリンダヘッド下面と垂直に形成す
るヘッドボルト孔等と同時加工することが可能となり、
連通孔を適当な角度で加工する場合と比べて、加工テー
ブルが削減され、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を示すシリンダヘッド下面
図
【図２】 図１中Ｂ−Ｂ矢視断面図
【図３】 同上の実施形態において用いられる砂中子の
斜視図
【図４】 シリンダヘッド鋳造金型の一部構造を示す斜
視図
【図５】 同上実施形態における凹部空間の他の実施形
態を示す平面図
【図６】 他の実施形態を示すシリンダヘッド下面図
【図７】 図６中Ｃ−Ｃ矢視断面図
【図８】 従来技術のシリンダヘッド構造を示す縦断面
図
【図９】 一般的なシリンダヘッドの構造を示す下面図
【図10】 図９中Ａ−Ａ矢視断面図
【図11】 従来の砂中子を示す斜視図
【符号の説明】
１ 筒内直接噴射式シリンダヘッド 1 ａ 吸気ポート 1 ｂ 排気ポート 1 ｃ 燃焼室 １ｄ 冷却水通路部 １ｅ 連通路 ２ 筒内直接噴射弁 ３ 凹部空間 ４ 砂中子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02F 1/00 - 11/00 F02B 23/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】鋳造する際に、その冷却水通路の一部を砂
    中子を用いて形成するようにした火花点火機関用シリン
    ダヘッドにおいて、 １つのシリンダに対して各２つの吸気バルブと排気バル
    ブとを設けかつシリンダ中央部に点火プラグを配置する
    と共に、吸気ポートの下方部に筒内直接噴射弁を配置す
    る一方、 前記砂中子を用いて形成する冷却水通路の一部を前記吸
    気ポート下方部を避けて設け、該吸気ポート下方部に
    は、燃焼室側の鋳造金型に設けた凸部によって独立した
    凹部空間を形成し、 前記砂中子を用いて形成する冷却水通路の一部と前記凹
    部空間とを機械加工により貫通形成した連通孔で連通し
    て多気筒の冷却水通路全体を形成するようにしたことを
    特徴とする火花点火機関用シリンダヘッド。
  2. 【請求項２】請求項１記載の火花点火機関用シリンダヘ
    ッドにおいて、前記点火プラグと筒内直接噴射弁の配設
    位置に代えて、 シリンダ中央部に筒内直接噴射弁を配置すると共に、吸
    気ポートの下方部に点火プラグを配置したことを特徴と
    する火花点火機関用シリンダヘッド。
  3. 【請求項３】前記凹部空間を、吸気ポート、筒内直接噴
    射弁或いは点火プラグ用ボス形状に沿って大きく形成し
    たことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の火
    花点火機関用シリンダヘッド。
  4. 【請求項４】前記砂中子を用いて形成する冷却水通路の
    一部と前記凹部空間の一部をシリンダヘッド下面に対し
    て垂直方向に重なるように形成し、シリンダヘッド下面
    と垂直な方向に加工方向を設定した機械加工具で前記連
    通孔を加工するようにしたことを特徴とする請求項１〜
    ３のうちいずれか１つに記載の火花点火機関用シリンダ
    ヘッド。
JP27923895A 1995-10-26 1995-10-26 火花点火機関用シリンダヘッド Expired - Lifetime JP3498446B2 (ja)

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