JP3637637B2

JP3637637B2 - Engine cylinder head structure

Info

Publication number: JP3637637B2
Application number: JP14496695A
Authority: JP
Inventors: 浩明安田; 隆迫野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: JPH08338300A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッド構造の改良に関し、特にシリンダヘッド内のウォータジャケット上壁及び下壁を連続するヘッドボルトボス部周りの剛性を高める対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンのシリンダヘッドには、該シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けるヘッドボルトの挿通されるためのボルトボス部が、シリンダヘッド内のウォータジャケット上壁及び下壁を上下に連続しかつボア中心線を挟んで両側にシリンダ列方向に複数の対をなすようにして設けられており、例えば特開平４−８１５５３号公報に記載されているように、各シリンダボア周りに６つのボルトボス部が配置されたようなレイアウトのものも知られている。
【０００３】
上記のものは、３弁式のディーゼルエンジンであって、図２に例示するように、２つの吸気ポート７，７、１つの排気ポート８及び１つの副燃焼室９を各シリンダ毎に備えている。そして、各シリンダボア６，６間に対をなして配置されたボルトボス部１３ａ，１３ａ，…についてみると、各シリンダのボア中心を通ってシリンダ列方向に延びるボア中心線Ｌを挟んだ一側（同図の下側）にあるボルトボス部１３ａ，１３ａ，…では、各々、そのシリンダ列方向の両側に吸気ポート７の壁部が連続されて該ボルトボス部１３ａの剛性を高めるようになされており、シリンダヘッド１ｂをシリンダブロックに締結する際にボルトボス部１３ａのボルト座面が沈み込み難くて十分な軸力を得られるようになされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のシリンダヘッド構造では、ボア中心線Ｌを挟んで他側（図２の上側）のボルトボス部１３ａ，１３ａ，…については、隣りのシリンダボア６の排気ポート８の壁部が片側（同図の右側）に連続されているだけであって、その反対側（同図の左側）には吸気ポート７及び排気ポート８の何れの壁部も非連続であるために、このボルトボス部１３ａについては、先に述べた一側のボルトボス部１３ａに比べて剛性が低く、ボルト締結時にボルト座面が沈み込んで十分な軸力が得られ難いという難点がある。特に、このボルトボス部１３ａには、吸気ポート７の側よりも熱的に厳しい排気ポート８の側に位置していることと相俟って、応力集中が生じ易い。
【０００５】
上記の対策として考えられるのは、ウォータジャケット上壁の肉厚を厚くして、上記ボルトボス部の剛性を高めるようにすることである。しかしながら、シリンダヘッドは鋳造品であることから、ウォータジャケット上壁の肉厚を厚くしようとすると、上壁に巣が発生し易くなる。
【０００６】
そこで、巣が発生しないように上壁の肉厚を部分的にのみ厚くするようにしてもよいが、そうすると、上記上壁の下面に隆起部が形成されることとなり、その隆起部に冷却水中のエアーが溜り易くなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、出力軸が傾斜するように搭載されるエンジンにおいて、シリンダヘッド内のウォータジャケット上壁の下面形状に工夫を加えることで、ウォータジャケット内におけるエアー溜りの発生を回避しつつボルトボス部の剛性を高められるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、エンジンが傾斜状態で搭載されることを利用し、ウォータジャケットの上壁下面を段差状に形成することとした。すなわち、段部によってボルトボス部軸線方向での肉厚を厚くできるので、その段部をボルトボス部に連続させて該ボルトボス部の剛性を高めることができる。また、エンジンが傾斜しているので、その傾斜に沿って冷却水中のエアーを傾斜上方側に流動させるようにすることで段部におけるエアー溜りは回避できる。
【０００９】
具体的には、本発明では、シリンダヘッド内のウォータジャケット上壁及び下壁を連続するヘッドボルト挿通用のボルトボス部が、各シリンダのボア中心を通るボア中心線を挟んで両側にシリンダ列方向に複数の対をなして設けられ、かつ出力軸が水平方向に対し所定角度だけ傾斜するように搭載されるエンジンのシリンダヘッド構造が前提である。
【００１０】
そして、上記各ボルトボス部の近傍に、該ボルトボス部に対し上記出力軸方向の傾斜上方側にあるウォータジャケット上壁下面が傾斜下方側のウォータジャケット上壁下面よりもボルトボス部の軸線方向に段差状に高くなるような段部を設ける。
【００１１】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、ウォータジャケット上壁の上面が略平面である場合に、各段部においてボルトボス部に対し傾斜下方側にあるウォータジャケット上壁の肉厚を、傾斜上方側のウォータジャケット上壁の肉厚よりも厚くする。
【００１２】
請求項３の発明では、上記請求項２の発明において、各シリンダボア間でボア中心線の両側にボルトボス部が配置されており、上記ボア中心線を挟んだ一側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部に、該ボルトボス部間のシリンダに連通する２つのポートの壁部がそれぞれ連続されている一方、上記ボア中心線の他側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部のうち、各シリンダボア毎における傾斜下方側のボルトボス部に、上記シリンダに連通する少なくとも１つのポートの壁部が連続されている場合に、上記ボア中心線の他側で各シリンダボア毎における傾斜上方側にあるボルトボス部近傍の傾斜下方側にあるウォータジャケット上壁下面を、傾斜上方側にあるウォータジャケット上壁下面よりもボルトボス部の軸線方向に段差状に低く設定する。
【００１３】
請求項４の発明では、上記請求項１〜３の発明において、シリンダヘッド下面に対する各ボルトボス部近傍の傾斜下方側のウォータジャケット上壁下面の傾斜角度を、略エンジン出力軸の傾斜角度に一致させる。
【００１４】
請求項５の発明では、上記請求項１〜４の発明において、シリンダヘッドのウォータジャケット内の冷却水を、傾斜下方側から傾斜上方側に向かって流すように構成する。
【００１５】
請求項６の発明では、シリンダヘッド内のウォータジャケット上壁及び下壁を連続するヘッドボルト用のボルトボス部が、各シリンダのボア中心を通るボア中心線を挟んで両側にシリンダ列方向に複数の対をなして設けられたエンジンのシリンダヘッド構造を前提としている。
【００１６】
そして、上記シリンダのボア間で上記ボア中心線の両側にボルトボス部が配置されており、上記ボア中心線を挟んだ一側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部に、該ボルトボス間のシリンダに連通する２つのポートの壁部がそれぞれ連続されている一方、上記ボア中心線の他側で各シリンダボア毎におけるシリンダ列方向に隣接するボルトボス部の一方が、上記シリンダに連通する少なくとも１つのポートの壁部の連続されたポート連続ボス部とされている場合に、上記ボア中心線の他側にあるボルトボス部の他方のボルトボス部近傍でかつ上記ポート連続ボス部側のウォータジャケット上壁の肉厚を、該ポート連続ボス部側と反対側のウォータジャケット上壁の肉厚よりも厚くする。
【００１７】
請求項７の発明では、上記請求項６の発明において、シリンダヘッド内のウォータジャケットの各シリンダボア周りの下壁上面に、ボア中心線の他側にあるボルトボス部のポート連続ボス部側からボア中心側に向かって延びる帯状の厚肉部を設ける。
【００１８】
請求項８の発明では、上記請求項６の発明において、エンジンが２つの吸気ポートと、１つの排気ポートと、１つの副燃焼室とをシリンダ毎に有してなるものであり、上記各吸気ポートの上流端がシリンダヘッドの一側面に開口されている一方、下流端がシリンダヘッド下面にシリンダ列方向に並ぶように開口されており、上記排気ポートの下流端がシリンダヘッドの他側面に開口されている一方、上流端がシリンダヘッド下面に、上記副燃焼室とシリンダ列方向と直交する方向に並ぶように配設されて開口されている場合に、上記排気ポートの上流端開口と該排気ポートに隣接する両吸気ポートの下流端開口との間のウォータジャケット下壁内に、各々、一端がシリンダブロック内のウォータジャケットに連通する一方、他端がシリンダヘッド内のウォータジャケットに連通する１対の冷却水通路を、上記排気ポート下流端開口側のシリンダヘッド側面からシリンダボア中心部分で交差するようにクロスドリル加工によりシリンダ列方向に並ぶように設ける。その上で、上記各吸気ポートの下流端開口の排気ポートの上流端開口との間の距離を、副燃焼室との間よりも短くする。
【００１９】
請求項９の発明では、上記請求項３又は６の発明において、各シリンダボア毎における少なくとも１つのポートのシリンダボア開口部から、ボア中心線を挟んだ他側の少なくとも各ボルトボス部を結ぶ線上の部位までの区間において、ウォータジャケット上壁と上記少なくとも１つのポートの壁部上部との間に、ウォータジャケット用空間を形成する。
【００２０】
請求項１０の発明では、上記請求項９の発明において、各シリンダボア毎における少なくとも１つのポートが排気ポートである一方、２つのポートが吸気ポートである場合に、上記各ポートのシリンダボア開口部から、該各ポートの他方の開口部が接続するウォータジャケットの側壁までの区間において、上記吸気ポート側では該吸気ポートの壁部上部とウォータジャケット上壁とを連続させる一方、上記排気ポート側では該排気ポートの壁部上部とウォータジャケット上壁とを非連続とする。
【００２１】
【作用】
上記の構成により、請求項１の発明では、例えばウォータジャケット上壁自体の肉厚が一定であっても、各ボルトボス部近傍の段部ではウォータジャケット上壁が裾曲ないし屈曲していることでその部分のボルトボス部軸線方向における肉厚は厚くなっており、その分だけ上記ボルトボス部の剛性は高まる。また、厚肉であるのは上記段部のみであってウォータジャケット上壁全体の厚肉化は不要であるので、シリンダブロック鋳造時における巣の発生は回避できる。一方、エンジンの傾斜搭載に伴い、上記ウォータジャケットの上壁下面が傾斜するので、冷却水中のエアーはその傾斜沿いに上記各段部を潜り抜けて上方側に流れるようになる。したがって、上記段部でのエアー溜りは回避される。
【００２２】
請求項２の発明では、上記ウォータジャケット上壁の上面が略平面であることから、段部における傾斜下方側の上壁肉厚が、傾斜上方側の上壁肉厚よりも厚くなる。したがって、この場合には、ボルトボス部近傍における傾斜下方側の上壁部分により該ボルトボス部の剛性が高められる。
【００２３】
請求項３の発明では、各シリンダボア周りの４つのボルトボス部についてみると、ボア中心線を挟んだ一側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部では、該ボルトボス部間のシリンダにおける２つのポートの壁部が連続される。これに、両隣りのシリンダの各ポートの壁部を加え、上記各ボルトボス部には、その傾斜下方側及び傾斜上方側の両側に２つのポート（例えば吸気ポート）の壁部がそれぞれ連続されているので十分な剛性が得られる。一方、他側のボルトボス部では、傾斜下方側にあるボルトボス部の傾斜上流側にポート（例えば排気ポート）の壁部が連続されているので、そのポート連続側（傾斜上流側）では十分な剛性が得られる。そして、上記他側の傾斜上方側にあるボルトボス部の傾斜下方側では、ポート壁部の連続されていないポート非連続側となっているが、そのポート非連続側のウォータジャケット上壁の肉厚が厚いことから、十分な剛性が得られる。よって、上記ボルトボス部の傾斜上方側にのみポートの壁部が連続されていてその傾斜下方側にはポートの壁部は連続されていない場合でも、該ボルトボス部の剛性は高められる。
【００２４】
請求項４の発明では、上記エンジンが車両に搭載された状態において、ウォータジャケット上壁の段部以外の下面は略水平になる。よって、エア溜りの発生が具体的に回避される。
【００２５】
請求項５の発明では、上記ウォータジャケット内の冷却水は、傾斜下方側から傾斜上方側に向かって流れる。その際に、冷却水中のエアーは該冷却水の流れにより傾斜上方側に向けて押し流される。よって、段部におけるエア溜りの発生は効果的に回避される。
【００２６】
請求項６の発明では、各シリンダボア周りの４つのボルトボス部についてみると、ボア中心線を挟んだ一側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部では、該ボルトボス部間のシリンダにおける２つのポートの壁部が連続される。これに、両隣りのシリンダの各ポートの壁部を加え、上記各ボルトボス部には、そのシリンダ列方向の両側に２つのポート（例えば吸気ポート）の壁部がそれぞれ連続されているので十分な剛性が得られる。一方、他側のボルトボス部では、シリンダ列方向の一方のポート連続ボス部のシリンダ列方向片側には１つのポート（例えば排気ポート）の壁部が連続されているので、そのポート連続側では十分な剛性が得られる。そして、上記他側でのシリンダ列方向の他方のボルトボス部近傍における上記ポート連続ボス部側では、ポート壁部の連続されていないポート非連続側となっているが、その部分（ポート非連続側）のウォータジャケット上壁の肉厚が該ポート連続ボス部側と反対側（ポート連続側）のウォータジャケット上壁の肉厚よりも厚いことから、十分な剛性が得られるようになる。よって、上記ボルトボス部のシリンダ列方向の片側にのみポートの壁部が連続されていてその反対側にはポートの壁部は連続されていない場合でも、該ボルトボス部の剛性は高められる。
【００２７】
請求項７の発明では、上記ボア中心線を挟んで他側にあるボルトボス部の剛性は、該ボルトボス部のポート非連続側にあるウォータジャケットの下壁上面の厚肉部によっても高められる。
【００２８】
請求項８の発明では、上記シリンダヘッドの下面において、吸気ポートの下流端開口の排気ポートの上流端開口との間の距離が副燃焼室との間よりも短い分だけ、上記吸気ポートの下流端開口をシリンダボアの中心に近付けて該開口を大きくとることができるようになる。その際に、冷却水通路内を流れる冷却水により、上記排気ポートから吸気ポートへの高熱の伝達は抑えられる。よって、上記吸気ポートによるシリンダ内への吸気充填効率は高くなる。
【００２９】
請求項９の発明では、上記各シリンダボア毎において、少なくとも１つのポートのシリンダボア開口部から、ボア中心線を挟んだ他側の少なくとも各ボルトボス部を結ぶ線上の部位までの区間において、ウォータジャケット上壁と上記少なくとも１つのポートの壁部上部との間にウォータジャケット用空間が形成されているので、上記ボア中心線を挟んで他側にあるボルトボス部の近傍において、該ボルトボス部の傾斜下方側にあるウォータジャケット上壁下面を傾斜上方側（少なくとも１つのポートの壁部の連続されている側）にあるウォータジャケット上壁下面よりも低くすること、又は該ボルトボス部のポート連続ボス部側のウォータジャケット上壁の肉厚を該ポート連続ボス部側と反対側（少なくとも１つのポートの壁部の連続されている側）のウォータジャケット上壁の肉厚よりも厚くすることは容易に行われる。
【００３０】
請求項１０の発明では、上記各ポートのシリンダボア開口部から、該各ポートの他方の開口部が接続するウォータジャケットの側壁までの区間において、上記吸気ポート側では該吸気ポートの壁部上部とウォータジャケット上壁とは連続されており、このことで該吸気ポート側の各ボルトボス部の剛性が高められている。一方、上記排気ポート側では該排気ポートの壁部上部とウォータジャケット上壁とは非連続であって、この両者間に上記ウォータジャケット用空間が形成されている。よって、排気ポート側の各ボルトボス部近傍における該ボルトボス部の剛性アップ対策が具体的に行える。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係るエンジンのシリンダヘッド構造を図面に基づいて説明する。上記エンジンは車両に縦置きに搭載される直列４気筒のディーゼルエンジンであり、図１に概略的に示すように、エンジン１、トランスミッション２、プロペラシャフト３が水平方向に対し所定角度θ（例えばθ＝５°）だけ下方に傾斜するように搭載される。尚、同図において、４は車両の前輪、５は車両の後輪であって、それぞれ１つずつ図示している。また、上記エンジン１は、シリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａの上側に接合されたシリンダヘッド１ｂと、上記シリンダブロック１ａの下側に接合されたオイルパン１ｃとを備えている。
【００３２】
上記シリンダヘッド１ｂ内には、図２に示すように。各シリンダボア６毎に２つの吸気ポート７，７と、１つの排気ポート８と、１つの副燃焼室９とがそれぞれ設けられており、該シリンダヘッド１ｂの下面には、図３に示すように、上記各吸気ポート７の下流端開口７ａがシリンダ列方向に並ぶように設けられている一方、該シリンダ列方向と直交する方向に排気ポート８の上流端開口８ａ及び副燃焼室９の開口９ａが各シリンダボア６毎に設けられている。そして、各シリンダボア６毎にみると、上記各吸気ポート７は、下流端開口７ａの位置から副燃焼室９の側に向かって延びるように配置されていて、シリンダヘッド１ｂの一側面（図２の下側面）に上流端開口７ｂが設けられている。一方、上記排気ポート８は、上流端開口８ａの位置から上記副燃焼室９と反対側に向かって延びるように配置されていて、シリンダヘッド１ｂの他側面（図２の上側面）に下流端開口８ｂが設けられている。
【００３３】
また、上記シリンダヘッド１ｂ内には、図２及び図３に示すように、ウォータジャケット１０が形成されており、その上壁１１及び下壁１２を連続するヘッドボルト挿通用のボルトボス部１３ａ，１３ｂ，１３ｃが、各シリンダのボア中心を通るボア中心線Ｌを挟んでシリンダ列方向に９つの対をなして設けられている。すなわち、各シリンダボア６，６間に配置された３対のボルトボス部１３ａ，１３ａ，…、シリンダ列方向の両端に配置された２対のボルトボス部１３ｂ，１３ｂ，…、及び各シリンダボア６の中心を挟む位置に配置された４対のボルトボス部１３ｃ，１３ｃ，…である。尚、図２及び図３は、エンジン１が傾斜搭載された状態でその傾斜下方側となる部分を示している。
【００３４】
上記各シリンダボア６，６間に配置された３対のボルトボス部１３ａ，１３ａ…のうち、ボア中心線Ｌを挟んで一側（図２の下側）、つまり吸気ポート７側のボルトボス部１３ａ，１３ａ，…にはその傾斜下方側（同図の左側）及び傾斜上方側（同図の右側）の両側に各吸気ポート７の壁部がそれぞれ連続されている。一方、上記ボア中心線Ｌの他側（同図の上側）である排気ポート８側のボルトボス部１３ａ，１３ａ，…には、傾斜上方側にのみ排気ポート８の壁部が連続されている。
【００３５】
その際に、図示は省略するが、上記各吸気ポート７の下流端開口７ａ及び上流端開口７ｂ間の区間において、該各吸気ポート７の壁部上部とウォータジャケット上壁１１とは連続されている。一方、上記各排気ポート８の上流端開口８ａ及び下流端開口８ｂ間の区間において、該各排気ポート８の壁部上部とウォータジャケット上壁１１とは非連続になされていて、これら両者間にはウォータジャケット用の空間が形成確保されている。
【００３６】
また、上記ウォータジャケット１０の下壁１２には多数の冷却水導入口１５，１５，…が設けられており、これら冷却水導入口１５，１５，…を経由してシリンダヘッド１ｂ側のウォータジャケット１０内に導入された冷却水は、傾斜下方側から傾斜上方側に向かって流れるようになされている。
【００３７】
そして、本発明の特徴として、上記各シリンダボア９，９間にそれぞれ対をなして配置されているボルトボス部１３ａ，１３，…のうち、排気ポート８側にある各ボルトボス部１３ａの近傍に、該ボルトボス部１３ａに対し傾斜上方側にあるウォータジャケット上壁１１下面を傾斜下方側のウォータジャケット上壁１１下面よりもボルトボス部１３ａの軸線方向（図４に一点鎖線で示す方向）に段差状に高くした段部１４が設けられている。
【００３８】
具体的には、図４に示すように、ウォータジャケット上壁１１の上面は略平面とされていて、各段部１４においてボルトボス部１３ａに対し傾斜下方側にあるウォータジャケット上壁１１の肉厚ｔ１は、上記ウォータジャケット用空間の上方に位置する傾斜上方側のウォータジャケット上壁１１の肉厚ｔ２よりも厚く（ｔ１＞ｔ２）されている。換言すると、各シリンダボア６毎にみた場合に、排気ポート８側においてシリンダ列方向に隣接するボルトボス部１３ａ，１３ａのうち、傾斜下方側のボルトボス部１３ａは、上記シリンダに連通する排気ポート８の壁部が連続されたポート連続ボス部とされていて、このポート連続ボス部の傾斜上方側にあるボルトボス部１３ａの近傍でかつ上記ポート連続ボス部側（傾斜下方側）のウォータジャケット上壁１１の肉厚ｔ１が、該ポート連続ボス部と反対側（傾斜上方側）のウォータジャケット上壁１１の肉厚ｔ２よりも厚くされている。その際に、上記シリンダヘッド１ｂ下面に対するウォータジャケット上壁１１下面の段部１４以外における傾斜角度αは、略エンジン出力軸の傾斜角度θに一致（α＝θ）している。
【００３９】
また、上記ウォータジャケット１０の各シリンダボア６周りの下壁１１上面には、排気ポート８側にあるボルトボス部１３ａ近傍の傾斜下方側（ポート連続ボス部側）からボア中心側に向かって延びる帯状の厚肉部１６が設けられている
具体的には、上記ボルトボス部１３ａからボア中心側に亘り、後述するクロスドリル加工による断面円形状の冷却水通路１５が設けられていて、この冷却水通路１５の上半部を覆う状態に上記厚肉部１６は形成されている。
【００４０】
さらに、各シリンダにおける上記排気ポート８の上流端開口８ａと該排気ポート８に隣接する各吸気ポート７の下流端開口７ａとの間のウォータジャケット下壁１２内に、各々、一端がシリンダブロック１ａ内のウォータジャケットに連通する一方、他端がシリンダヘッド１ｂ内のウォータジャケット１０に連通する１対の冷却水通路１７，１７が、上記排気ポート下流端開口８ｂ側のシリンダヘッド１ｂ側面からシリンダボア中心部分で略直角に交差するようにクロスドリル加工により設けられており、上記各吸気ポート７の下流端開口７ａの排気ポート８の上流端開口８ａ間の距離は、副燃焼室９の開口９ａとの間よりも短くされている。
【００４１】
具体的には、上記１対の冷却水通路１７，１７は、各シリンダボア６毎に、シリンダヘッド１ｂの排気ポート８側の壁面から隣接するシリンダボア６との間に位置する２箇所のボルトボス部１３ａ，１３ａを通って下壁１２内をボア中心側に向かって１対のドリルで穿設することにより形成されている。そして、各冷却水通路１７の先端は、ボア中心部分に位置する１つの開口１６において交差しかつウォータジャケット１０内に連通している。
【００４２】
また、上記各冷却水通路１７には、上記ボルトボス部１３ａから少しだけボア中心側に寄った位置で、シリンダヘッド１ｂ下面から該冷却水通路１７に向かって斜め上方に穿設されてなる冷却水導入路１９が連通しており、これら冷却水導入路１９及び冷却水通路１７によってもシリンダブロック１ａ側のウォータジャケットからシリンダヘッド１ｂ側のウォータジャケット１０内に冷却水が導入されるようになっている。尚、上記クロスドリルのシリンダヘッド１ｂ壁面における開口は図外のプラグにて密栓されており、また上記ボルトボス部１３ａのボルト孔も水密処理が行われている。
【００４３】
したがって、本実施例によれば、シリンダヘッド１ｂ内のウォータジャケット１０上壁１１の各ボルトボス部１３ａ近傍において、段部１４における傾斜下方側の上壁肉厚ｔ１を、傾斜上方側の上壁肉厚ｔ２よりも厚くしているので、上記傾斜下方側の上壁１１部分により該ボルトボス部１３ａの剛性を高めることができる。その際に、厚肉であるのは段部１４の傾斜下方側の上壁１１の部分のみであって全体の厚肉化は不要であるので、シリンダブロック鋳造時における巣の発生は回避することができる。
【００４４】
また、上記エンジンの傾斜搭載に伴い、上記ウォータジャケット上壁１１の下面が傾斜するので、冷却水中のエアーをその傾斜沿いに上記各段部１４を潜り抜けさせて上方側に流すことができ、よって、上記段部１４でのエアー溜りを回避することができる。
【００４５】
さらに、上記ウォータジャケット１０の下壁１２の上面に設けた肉厚部１６により、上記ボルトボス部１３ａの傾斜下方側の剛性をウォータジャケット下壁１２においても高めることができる。
【００４６】
また、上記シリンダヘッド１ｂの下面において、各吸気ポート７の下流端開口７ａの排気ポート８の上流端開口８ａ間の距離を副燃焼室９の開口９ａ間よりも短くしている分だけ、上記各吸気ポート７び下流端開口７ａをシリンダボア６の中心に近付けて該開口７ａを大きくとることができるようにし、その際に、各冷却水通路１７内を流れる冷却水により、上記排気ポート８から吸気ポート７への高熱の伝達を抑えることができるようにしているので、上記吸気ポート７によるシリンダ内への吸気充填効率を高めることができる。
【００４７】
尚、上記実施例では、ウォータジャケット１０の上壁１１の上面を平面としているが、図６に誇張して示すように、下面と同じ段付状としてもよい。その場合には、段部１４が裾曲ないし屈曲している分だけその部分の上壁肉厚が厚くなってボルトボス部１３ａの剛性を高めることができる。また、この場合においても、厚肉であるのは段部１４のみであって全体の厚肉化は不要であるので、シリンダブロック鋳造時における巣の発生は回避することができる。
【００４８】
また、上記実施例では、各シリンダ毎に排気ポート８が１つの場合について説明したが、ボルトボス部１３ａの剛性を高めるためには、図７に示すように、各シリンダ毎に２つの排気ポート８，８を有する場合にも適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、シリンダヘッド内のウォータジャケット上壁及び下壁を連続するヘッドボルト部が、ボア中心線を挟んで両側にシリンダ列方向に複数の対をなして設けられ、かつ出力軸が水平方向に対し所定角度だけ傾斜するように搭載されるエンジンのシリンダヘッド構造において、上記各ボルトボス部の近傍に、傾斜上方側のウォータジャケット上壁下面が傾斜下方側のウォータジャケット上壁下面よりもボルトボス部の軸線方向に段差状に高くなる段部を設け、その段部においてボルトボス部軸線方向の上壁肉厚を厚くできるようにしたので、厚肉にした分だけ上記ボルトボス部の剛性を高めることができる一方、該段部以外の上壁部分の厚肉化は不要であることからシリンダブロック鋳造時の巣の発生を回避することができる。また、エンジンの傾斜搭載に伴ってウォータジャケットの上壁下面が傾斜することから、冷却水中のエアーをその傾斜沿いに各段部を潜り抜けさせて傾斜上方側に流動させることができるので、上記段部でのエアー溜りを回避することができる。
【００５０】
請求項２の発明によれば、上記ウォータジャケット上壁の上面が略平面である場合に、上記各段部の傾斜下方側のウォータジャケット上壁の肉厚を、傾斜上方側のウォータジャケット上壁の肉厚よりも厚くしたので、その傾斜下方側のウォータジャケット上壁部分によりボルトボス部の剛性を高めることができる。
【００５１】
請求項３の発明によれば、上記シリンダヘッドのシリンダボア間にボルトボス部が対をなして配置されており、各シリンダボア周りにおいて、ボア中心線を挟んだ一側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部に２つのポートの壁部がそれぞれ連続されている一方、上記ボア中心線の他側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部のうち、傾斜下方側のボルトボス部に１つのポートの壁部が連続されている場合に、上記ボア中心線の他側で傾斜上方側にあるボルトボス部近傍に段部を設けるようにしたので、上記傾斜上方側にのみポートの壁部が連続されていてその傾斜下方側にはポートの壁部の連続されていないボルトボス部に対し、その剛性を傾斜下方側において高めることができる。
【００５２】
請求項４の発明によれば、上記シリンダヘッド下面に対するウォータジャケット上壁下面の段部以外における傾斜角度を、略エンジン出力軸の傾斜角度に一致させたので、上記段部におけるエアー溜りの発生を具体的に回避することができる。
【００５３】
請求項５の発明によれば、上記ウォータジャケット内の冷却水を、傾斜下方側から傾斜上方側に向けて流すようにしたので、この冷却水の流れによってエアーを傾斜上方側に向けて押し流すことができ、よって、段部におけるエア溜りの発生を効果的に回避することができる。
【００５４】
請求項６の発明によれば、シリンダヘッド内のウォータジャケット上壁及び下壁を連続するヘッドボルトボス部が、ボア中心線を挟んで両側にシリンダ列方向に複数の対をなして設けられたエンジンのシリンダヘッド構造において、上記シリンダヘッドのシリンダボア間にボルトボス部が対をなして配置されており、各シリンダボア周りにおいて、ボア中心線を挟んだ一側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部に２つのポートの壁部がそれぞれ連続されている一方、上記ボア中心線の他側でシリンダ列方向に隣接するボルトボス部の一方が１つのポートの壁部の連続されたポート連続ボス部となっている場合に、上記ボア中心線の他側にある他方のボルトボス部近傍において、上記ポート連続ボス部側のウォータジャケット上壁の肉厚をその反対側のウォータジャケット上壁の肉厚よりも厚くしたので、上記シリンダ列方向の片側にのみポートの壁部が連続されていてその反対側にはポートの壁部の連続されていないボルトボス部の剛性を、ポート連続ボス部側と反対側のポート非連続側において高めることができる。
【００５５】
請求項７の発明によれば、上記ウォータジャケットの各シリンダボア周りの下壁上面に、ボア中心線の他側にあるボルトボス部のポート連続ボス部側からボア中心側に向かって延びる帯状の厚肉部を設けるようにしたので、上記ボルトボス部の剛性をポート連続ボス部側のウォータジャケット下壁においても高めることができる。
【００５６】
請求項８の発明によれば、上記シリンダヘッドの下面に２つの吸気ポートの下流端開口がシリンダ列方向に並ぶように、また１つの排気ポートの上流端開口と副燃焼室とがシリンダ列方向と直交する方向に並ぶようにそれぞれ各シリンダ毎に設けられてなるエンジンにおいて、各シリンダ毎に、上記各吸気ポートの下流端開口の排気ポートの上流端開口との間の距離を副燃焼室との間よりも短くすることで、吸気ポートの下流端開口をボア中心側に近付けて該開口を大きくできるようにし、その際に、上記排気ポートの上流端開口と両吸気ポートの下流端開口との間のウォータジャケット下壁内に、クロスドリル加工により、各々、一端がシリンダブロック内のウォータジャケットに連通する一方、他端がシリンダボア中心で交差してシリンダヘッド内のウォータジャケットに連通する１対の冷却水通路を設け、各冷却水通路内の冷却水により、上記排気ポートから各吸気ポートへの高熱の伝達を抑えることができるようにしたので、上記吸気ポートによるシリンダへの吸気充填効率を効果的に高めることができる。
【００５７】
請求項９の発明によれば、上記少なくとも１つのポートのシリンダボア開口部から、ボア中心線を挟んだ他側の少なくとも各ボルトボス部を結ぶ線上の部位までの区間において、ウォータジャケット上壁と上記少なくとも１つのポートの壁部上部との間にウォータジャケット用空間を形成するようにしたので、ボルトボス部の傾斜下方側にあるウォータジャケット上壁下面を傾斜上方側にあるウォータジャケット上壁下面よりも低くすることや、該ボルトボス部のポート連続ボス部側のウォータジャケット上壁の肉厚を該ポート連続ボス部側と反対側のウォータジャケット上壁の肉厚よりも厚くすることを容易に行うことができる。
【００５８】
請求項１０の発明によれば、上記各シリンダボア毎における少なくとも１つのポートが排気ポートである一方、２つのポートが吸気ポートである場合に、上記各ポートのシリンダボア開口部から、該各ポートの他方の開口部が接続するウォータジャケットの側壁までの区間において、上記吸気ポート側では該吸気ポートの壁部上部とウォータジャケット上壁とを連続させる一方、上記排気ポート側では該排気ポートの壁部上部とウォータジャケット上壁とを非連続としたので、排気ポート側の各ボルトボス部について、上記請求項３及び６の発明による該ボルトボス部の剛性アップ効果を具体的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造を搭載状態と併せて示す概略図である。
【図２】シリンダヘッドを示す平断面図である。
【図３】シリンダヘッドを示す底面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係るディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造の要部のみを模式的に示す縱断面図である。
【図７】本発明のその他の実施例に係るディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造の要部を示す図２相当図である。
【符号の説明】
１ディーゼルエンジン（エンジン）
４シリンダヘッド
６シリンダボア
７吸気ポート（ポート）
７ａ下流端開口（シリンダボア開口部）
７ｂ上流端開口（他方開口部）
８排気ポート（ポート）
８ａ上流端開口
７ｂ下流端開口（他方開口部）
９副燃焼室
９ａ開口
１０ウォータジャケット
１１上壁
１２下壁
１３ａボルトボス部
１４段部
１６厚肉部
１７冷却水通路
Ｌボア中心線[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an improvement in a cylinder head structure of an engine, and more particularly, to a measure for increasing rigidity around a head bolt boss portion that continues through an upper wall and a lower wall of a water jacket in the cylinder head.
[0002]
[Prior art]
In general, a cylinder head of an engine has a bolt boss for inserting a head bolt for assembling the cylinder head into a cylinder block. The upper and lower walls of a water jacket in the cylinder head are continuous vertically and have a bore center line. A plurality of pairs are formed on both sides of the cylinder in the direction of the cylinder row. For example, as described in JP-A-4-81553, six bolt boss portions are arranged around each cylinder bore. Also known for its layout.
[0003]
The above is a three-valve type diesel engine, and as shown in FIG. 2, two intake ports 7, 7, one exhaust port 8 and one auxiliary combustion chamber 9 are provided for each cylinder. Yes. When the bolt bosses 13a, 13a,... Arranged in pairs between the cylinder bores 6 and 6 are viewed, one side sandwiching a bore center line L extending in the cylinder row direction through the bore center of each cylinder ( In the bolt boss portions 13a, 13a,... On the lower side of the figure, the wall portion of the intake port 7 is continuous on both sides in the cylinder row direction to increase the rigidity of the bolt boss portion 13a. When the cylinder head 1b is fastened to the cylinder block, the bolt seat surface of the bolt boss portion 13a is unlikely to sink and a sufficient axial force can be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the cylinder head structure described above, with respect to the bolt boss portions 13a, 13a,... On the other side (upper side in FIG. 2) across the bore center line L, the wall portion of the exhaust port 8 of the adjacent cylinder bore 6 is on one side (same as above). It is only continuous to the right side of the figure, and on the opposite side (left side of the figure), neither wall of the intake port 7 nor the exhaust port 8 is discontinuous. Is less rigid than the one-side bolt boss portion 13a described above, and the bolt seat surface sinks when the bolt is tightened, and it is difficult to obtain a sufficient axial force. In particular, stress concentration is likely to occur in the bolt boss portion 13a, coupled with the fact that the bolt boss portion 13a is positioned on the exhaust port 8 side, which is more thermally stricter than the intake port 7 side.
[0005]
A possible countermeasure is to increase the thickness of the upper wall of the water jacket to increase the rigidity of the bolt boss. However, since the cylinder head is a cast product, if the thickness of the upper wall of the water jacket is increased, a nest is likely to occur on the upper wall.
[0006]
Therefore, the thickness of the upper wall may be increased only partially so as not to generate a nest, but if this is done, a raised portion is formed on the lower surface of the upper wall, and the raised portion is cooled in the cooling water. This causes a problem that the air easily accumulates.
[0007]
The present invention has been made in view of such various points, and its main object is to devise the shape of the lower surface of the upper wall of the water jacket in the cylinder head in an engine mounted so that the output shaft is inclined. Thus, the rigidity of the bolt boss portion can be increased while avoiding the occurrence of air accumulation in the water jacket.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the lower surface of the upper wall of the water jacket is formed in a step shape by utilizing the fact that the engine is mounted in an inclined state. That is, since the thickness in the axial direction of the bolt boss portion can be increased by the step portion, the step portion can be continued to the bolt boss portion to increase the rigidity of the bolt boss portion. Further, since the engine is inclined, air accumulation in the step portion can be avoided by causing the air in the cooling water to flow upward along the inclination.
[0009]
Specifically, in the present invention, the bolt boss portion for inserting the head bolt that continues the upper wall and the lower wall of the water jacket in the cylinder head has cylinder bore directions on both sides across the bore center line passing through the bore center of each cylinder. It is premised on a cylinder head structure of an engine that is provided in a plurality of pairs and mounted so that the output shaft is inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal direction.
[0010]
Further, in the vicinity of each bolt boss portion, the lower surface of the upper wall of the water jacket on the upper side of the inclination in the output shaft direction with respect to the bolt boss portion is stepped in the axial direction of the bolt boss portion than the lower surface of the upper wall of the water jacket on the lower side of the inclination. Steps are provided so as to be higher.
[0011]
In the invention of claim 2, in the invention of claim 1 above, when the upper surface of the water jacket upper wall is substantially flat, the thickness of the water jacket upper wall on the inclined lower side with respect to the bolt boss portion in each step portion is increased. The wall thickness of the upper wall of the water jacket on the upper side of the slope is made thicker.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the bolt bosses are disposed on both sides of the bore center line between the cylinder bores, and the bolt bosses adjacent in the cylinder row direction on one side across the bore center line. The wall portion of the two ports communicating with the cylinder between the bolt boss portions is continuous with the portion, while the bolt boss portion adjacent to the other side of the bore center line in the cylinder row direction is inclined for each cylinder bore. When the wall portion of at least one port communicating with the cylinder is connected to the bolt boss portion on the lower side, the lower side of the bolt boss portion in the vicinity of the bolt boss portion on the upper side of each cylinder bore on the other side of the bore center line The lower surface of the upper wall of the water jacket on the side is lower than the lower surface of the upper wall of the water jacket on the inclined side in a stepped manner in the axial direction of the bolt boss. Set to.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the inclination angle of the lower surface of the water jacket upper wall on the lower side in the vicinity of each bolt boss portion relative to the lower surface of the cylinder head is substantially matched with the inclination angle of the engine output shaft. .
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the cooling water in the water jacket of the cylinder head is configured to flow from the inclined lower side toward the inclined upper side.
[0015]
In the invention of claim 6, the bolt boss portion for the head bolt that continues the upper wall and the lower wall of the water jacket in the cylinder head has a plurality of bolt bosses on both sides in the cylinder row direction across the bore center line passing through the bore center of each cylinder. The engine cylinder head structure provided in pairs is assumed.
[0016]
Bolt bosses are arranged on both sides of the bore center line between the bores of the cylinder, and communicated with the cylinder between the bolt bosses on the bolt boss portion adjacent to the cylinder row on one side across the bore center line. Wall portions of the two ports are connected to each other, and at least one port wall where one of the bolt boss portions adjacent to each other in the cylinder row direction for each cylinder bore communicates with the cylinder on the other side of the bore center line. When the port continuous boss part is continuous, the thickness of the upper wall of the water jacket near the other bolt boss part of the bolt boss part on the other side of the bore center line and on the port continuous boss part side is increased. The wall thickness of the upper wall of the water jacket on the side opposite to the port continuous boss portion side is made thicker.
[0017]
In the invention of claim 7, in the invention of claim 6 above, the center of the bore from the port continuous boss portion side of the bolt boss portion on the other side of the bore center line is formed on the upper surface of the lower wall around each cylinder bore of the water jacket in the cylinder head. A strip-shaped thick part extending toward the side is provided.
[0018]
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the engine includes two intake ports, one exhaust port, and one auxiliary combustion chamber for each cylinder. The upstream end of the port is opened on one side of the cylinder head, while the downstream end is opened on the cylinder head bottom surface so as to be aligned in the cylinder row direction, and the downstream end of the exhaust port is opened on the other side of the cylinder head On the other hand, when the upstream end is disposed and opened on the lower surface of the cylinder head so as to be aligned in a direction perpendicular to the sub-combustion chamber and the cylinder row direction, the upstream end opening of the exhaust port and the exhaust In the water jacket lower wall between the downstream end openings of both intake ports adjacent to the port, one end communicates with the water jacket in the cylinder block, while the other end is connected to the cylinder. A pair cooling water passages communicating with the water jacket in the de provided so as to be aligned in the direction of the row of cylinders by a cross drilling to intersect with the cylinder bore center of the cylinder head side of the exhaust port downstream end opening side. Then, the distance between the downstream end opening of each intake port and the upstream end opening of the exhaust port is made shorter than that between the auxiliary combustion chamber.
[0019]
According to the invention of claim 9, in the invention of claim 3 or 6, from a cylinder bore opening of at least one port for each cylinder bore to a portion on a line connecting at least each bolt boss on the other side across the bore center line In this section, a water jacket space is formed between the upper wall of the water jacket and the upper portion of the wall of the at least one port.
[0020]
In the invention of claim 10, in the invention of claim 9, when at least one port for each cylinder bore is an exhaust port, while two ports are intake ports, from the cylinder bore opening of each port, In the section to the side wall of the water jacket to which the other opening of each port is connected, the upper part of the wall of the intake port and the upper wall of the water jacket are connected on the intake port side, while the exhaust port side The upper wall portion of the port and the upper wall of the water jacket are discontinuous.
[0021]
[Action]
With the above configuration, in the invention of claim 1, for example, even if the thickness of the water jacket upper wall itself is constant, the water jacket upper wall is bent or bent at the step near each bolt boss. The thickness of the bolt boss portion in the axial direction of the portion is thick, and the rigidity of the bolt boss portion is increased accordingly. Further, since only the above-mentioned stepped portion is thick, and it is not necessary to increase the thickness of the entire upper wall of the water jacket, it is possible to avoid the formation of a nest during cylinder block casting. On the other hand, since the lower surface of the upper wall of the water jacket is inclined as the engine is inclined, the air in the cooling water passes through the steps along the inclination and flows upward. Therefore, air accumulation at the stepped portion is avoided.
[0022]
In the invention of claim 2, since the upper surface of the upper wall of the water jacket is substantially flat, the thickness of the upper wall on the inclined lower side in the stepped portion is larger than the thickness of the upper wall on the inclined upper side. Therefore, in this case, the rigidity of the bolt boss portion is enhanced by the upper wall portion on the inclined lower side in the vicinity of the bolt boss portion.
[0023]
In the invention of claim 3, when the four bolt boss portions around each cylinder bore are viewed, in the bolt boss portion adjacent to the cylinder row direction on one side across the bore center line, the wall of the two ports in the cylinder between the bolt boss portions Part is continued. In addition to this, the wall portions of the ports of both adjacent cylinders are added, and the wall portions of the two ports (for example, intake ports) are connected to the bolt boss portions on both sides of the inclined lower side and the inclined upper side, respectively. Therefore, sufficient rigidity can be obtained. On the other hand, in the bolt boss portion on the other side, the wall portion of the port (for example, the exhaust port) is continuous on the inclined upstream side of the bolt boss portion on the inclined lower side, so that sufficient rigidity is provided on the port continuous side (inclined upstream side). Is obtained. And on the inclined lower side of the bolt boss portion on the other inclined upper side, the port wall portion is a non-continuous port discontinuous side, but the wall thickness of the water jacket upper wall on the port discontinuous side is Since the thickness is thick, sufficient rigidity can be obtained. Therefore, even when the wall portion of the port is continuous only on the inclined upper side of the bolt boss portion and the wall portion of the port is not continuous on the inclined lower side, the rigidity of the bolt boss portion is enhanced.
[0024]
In the invention of claim 4, in the state where the engine is mounted on the vehicle, the lower surface of the upper wall of the water jacket other than the stepped portion is substantially horizontal. Therefore, the occurrence of air accumulation is specifically avoided.
[0025]
In the invention according to claim 5, the cooling water in the water jacket flows from the inclined lower side toward the inclined upper side. At that time, the air in the cooling water is pushed away upward by the flow of the cooling water. Therefore, the occurrence of air accumulation in the step portion is effectively avoided.
[0026]
According to the invention of claim 6, when the four bolt boss portions around each cylinder bore are seen, in the bolt boss portion adjacent to the cylinder row direction on one side across the bore center line, the wall of the two ports in the cylinder between the bolt boss portions Part is continued. In addition to this, the wall portions of the ports of both adjacent cylinders are added, and the wall portions of two ports (for example, intake ports) are connected to the respective bolt boss portions on both sides in the cylinder row direction. Stiffness is obtained. On the other hand, in the bolt boss portion on the other side, the wall portion of one port (for example, exhaust port) is continuous on one side in the cylinder row direction of one port continuous boss portion in the cylinder row direction. Rigidity is obtained. The port continuous boss portion side in the vicinity of the other bolt boss portion in the cylinder row direction on the other side is a non-continuous port non-continuous side of the port wall portion. ) Is thicker than the thickness of the water jacket upper wall on the side opposite to the port continuous boss portion (port continuous side). Thus, sufficient rigidity can be obtained. Therefore, even when the port wall portion is continuous only on one side of the bolt boss portion in the cylinder row direction and the port wall portion is not continuous on the opposite side, the rigidity of the bolt boss portion is enhanced.
[0027]
In the invention of claim 7, the rigidity of the bolt boss portion on the other side across the bore center line is enhanced by the thick wall portion on the upper surface of the lower wall of the water jacket on the non-port continuous side of the bolt boss portion.
[0028]
In the invention according to claim 8, on the lower surface of the cylinder head, the distance between the downstream end opening of the intake port and the upstream end opening of the exhaust port is shorter than that between the auxiliary combustion chamber and the downstream side of the intake port. The end opening can be brought closer to the center of the cylinder bore and the opening can be made larger. At that time, transmission of high heat from the exhaust port to the intake port is suppressed by the cooling water flowing in the cooling water passage. Therefore, the intake charging efficiency into the cylinder by the intake port is increased.
[0029]
In the invention of claim 9, in each cylinder bore, in the section from the cylinder bore opening of at least one port to the portion on the line connecting at least each bolt boss on the other side across the bore center line, the upper wall of the water jacket And a space for the water jacket between the at least one port wall and an upper portion of the wall portion of the at least one port, and in the vicinity of the bolt boss portion on the other side across the bore center line, on the inclined lower side of the bolt boss portion. The lower surface of the upper wall of a certain water jacket is made lower than the lower surface of the upper wall of the water jacket on the inclined upper side (the side where the wall portion of at least one port is continuous), or the water on the port continuous boss portion side of the bolt boss portion The wall thickness of the jacket upper wall is opposite to the port continuous boss portion side (the wall portion of at least one port is connected continuously). It is thicker than the thickness of the water jacket on the wall of the side) which are are easily performed.
[0030]
In the invention of claim 10, in the section from the cylinder bore opening of each port to the side wall of the water jacket to which the other opening of each port is connected, on the intake port side, the upper wall portion of the intake port and the water The upper wall of the jacket is continuous, which increases the rigidity of each bolt boss portion on the intake port side. On the other hand, on the exhaust port side, the upper wall portion of the exhaust port and the upper wall of the water jacket are discontinuous, and the water jacket space is formed between the two. Therefore, it is possible to specifically take measures to increase the rigidity of the bolt boss portion in the vicinity of each bolt boss portion on the exhaust port side.
[0031]
【Example】
Hereinafter, a cylinder head structure of an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The engine is an in-line four-cylinder diesel engine mounted vertically in a vehicle. As schematically shown in FIG. 1, the engine 1, the transmission 2, and the propeller shaft 3 are at a predetermined angle θ (for example, θ = 5 °) so as to be inclined downward. In the figure, 4 is a front wheel of the vehicle, 5 is a rear wheel of the vehicle, and each one is shown. The engine 1 includes a cylinder block 1a, a cylinder head 1b joined to the upper side of the cylinder block 1a, and an oil pan 1c joined to the lower side of the cylinder block 1a.
[0032]
In the cylinder head 1b, as shown in FIG. Two intake ports 7 and 7, one exhaust port 8, and one auxiliary combustion chamber 9 are provided for each cylinder bore 6. As shown in FIG. The downstream end openings 7a of the intake ports 7 are provided so as to be aligned in the cylinder row direction, while the upstream end opening 8a of the exhaust port 8 and the opening 9a of the auxiliary combustion chamber 9 are perpendicular to the cylinder row direction. Is provided for each cylinder bore 6. When viewed from each cylinder bore 6, each intake port 7 is disposed so as to extend from the position of the downstream end opening 7 a toward the sub-combustion chamber 9, and is provided on one side of the cylinder head 1 b (FIG. 2). (Upper side surface) is provided with an upstream end opening 7b. On the other hand, the exhaust port 8 is disposed so as to extend from the position of the upstream end opening 8a toward the side opposite to the sub-combustion chamber 9, and is connected to the other side surface (upper side surface in FIG. 2) of the cylinder head 1b. An opening 8b is provided.
[0033]
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a water jacket 10 is formed in the cylinder head 1b, and bolt bosses 13a and 13b for inserting head bolts that continue through the upper wall 11 and the lower wall 12 are formed. , 13c are provided in nine pairs in the cylinder row direction with a bore center line L passing through the bore center of each cylinder. That is, the three pairs of bolt boss portions 13a, 13a,... Disposed between the cylinder bores 6, 6, the two pairs of bolt boss portions 13b, 13b,. These are four pairs of bolt boss portions 13c, 13c,. 2 and 3 show a portion on the lower side of the inclination of the engine 1 in a state where the engine 1 is inclined.
[0034]
Among the three pairs of bolt boss portions 13a, 13a... Disposed between the cylinder bores 6, 6, one side (lower side in FIG. 2) across the bore center line L, that is, the bolt boss portion 13a on the intake port 7 side, 13a,... Are continuously connected to the walls of each intake port 7 on both sides of the lower side of the slope (left side of the figure) and the upper side of the slope (right side of the figure). On the other hand, the wall portion of the exhaust port 8 is continuous only on the inclined upper side with the bolt boss portions 13a, 13a,... On the exhaust port 8 side, which is the other side of the bore center line L (the upper side in the figure).
[0035]
At that time, although not shown, in the section between the downstream end opening 7a and the upstream end opening 7b of each intake port 7, the upper wall portion of each intake port 7 and the water jacket upper wall 11 are connected. Yes. On the other hand, in the section between the upstream end opening 8a and the downstream end opening 8b of each exhaust port 8, the upper wall portion of each exhaust port 8 and the upper wall 11 of the water jacket are discontinuous. The space for the water jacket is secured.
[0036]
Further, a plurality of cooling water inlets 15, 15,... Are provided in the lower wall 12 of the water jacket 10, and the water jacket on the cylinder head 1b side passes through these cooling water inlets 15, 15,. The cooling water introduced into 10 flows from the lower slope side toward the upper slope side.
[0037]
As a feature of the present invention, among the bolt boss portions 13a, 13,... Arranged in pairs between the cylinder bores 9, 9, in the vicinity of each bolt boss portion 13a on the exhaust port 8 side, The lower surface of the water jacket upper wall 11 that is inclined upward with respect to the bolt boss portion 13a is higher in a step shape in the axial direction of the bolt boss portion 13a (the direction indicated by the one-dot chain line in FIG. 4) than the lower surface of the water jacket upper wall 11 that is inclined downward. Step 14 is provided.
[0038]
Specifically, as shown in FIG. 4, the upper surface of the water jacket upper wall 11 is substantially flat, and the thickness of the water jacket upper wall 11 on the lower side of each step 14 is inclined with respect to the bolt boss 13 a. t1 is made thicker (t1> t2) than the wall thickness t2 of the water jacket upper wall 11 on the upper side of the slope located above the water jacket space. In other words, when viewed for each cylinder bore 6, the bolt boss portion 13a on the inclined lower side of the bolt boss portions 13a, 13a adjacent in the cylinder row direction on the exhaust port 8 side is the wall of the exhaust port 8 communicating with the cylinder. The port continuous boss portion is a continuous portion of the water jacket upper wall 11 in the vicinity of the bolt boss portion 13a on the inclined upper side of the port continuous boss portion and on the side of the port continuous boss portion (inclined downward side). The wall thickness t1 is made thicker than the wall thickness t2 of the water jacket upper wall 11 on the opposite side (inclined upper side) from the port continuous boss portion. At that time, the inclination angle α of the lower surface of the water jacket upper wall 11 other than the lower surface of the cylinder head 1b with respect to the lower surface of the cylinder head 1b substantially coincides with the inclination angle θ of the engine output shaft (α = θ).
[0039]
Further, the upper surface of the lower wall 11 around each cylinder bore 6 of the water jacket 10 has a belt-like shape extending from the inclined lower side (port continuous boss portion side) near the bolt boss portion 13a on the exhaust port 8 side toward the bore center side. Thick part 16 is provided
Specifically, a cooling water passage 15 having a circular cross section by cross-drilling, which will be described later, is provided from the bolt boss portion 13a to the center of the bore, and the upper half of the cooling water passage 15 is covered with the above. The thick part 16 is formed.
[0040]
Further, in each water cylinder lower wall 12 between the upstream end opening 8a of the exhaust port 8 in each cylinder and the downstream end opening 7a of each intake port 7 adjacent to the exhaust port 8, one end of each cylinder block 1a A pair of cooling water passages 17 and 17 that communicate with the water jacket in the inner side and communicate with the water jacket 10 in the cylinder head 1b at the other end are formed in the center of the cylinder bore from the side surface of the cylinder head 1b on the exhaust port downstream end opening 8b side. The distance between the upstream end opening 8a of the exhaust port 8 and the downstream end opening 7a of each intake port 7 is the same as that of the opening 9a of the auxiliary combustion chamber 9. Is shorter than between.
[0041]
Specifically, the pair of cooling water passages 17, 17 are provided for each cylinder bore 6 at two bolt boss portions 13 a positioned between the wall surface on the exhaust port 8 side of the cylinder head 1 b and the adjacent cylinder bore 6. , 13a and drilled in the lower wall 12 toward the center of the bore with a pair of drills. And the front-end | tip of each cooling water channel | path 17 cross | intersects in the one opening 16 located in a bore | bore center part, and is connected in the water jacket 10. FIG.
[0042]
Further, in each of the cooling water passages 17, the cooling water is drilled obliquely upward from the lower surface of the cylinder head 1 b toward the cooling water passage 17 at a position slightly closer to the bore center side from the bolt boss portion 13 a. The introduction path 19 communicates, and the cooling water is introduced into the water jacket 10 on the cylinder head 1b side from the water jacket on the cylinder block 1a side by the cooling water introduction path 19 and the cooling water path 17 as well. Yes. Incidentally, the opening in the wall surface of the cylinder head 1b of the cross drill is sealed with a plug (not shown), and the bolt hole of the bolt boss portion 13a is also water-tightened.
[0043]
Therefore, according to the present embodiment, in the vicinity of each bolt boss portion 13a of the upper wall 11 of the water jacket 10 in the cylinder head 1b, the upper wall thickness t1 on the inclined lower side in the stepped portion 14 is changed to the upper wall thickness on the inclined upper side. Since it is thicker than the thickness t2, the rigidity of the bolt boss portion 13a can be increased by the upper wall 11 portion on the inclined lower side. At that time, only the portion of the upper wall 11 on the inclined lower side of the step portion 14 is thick, and it is not necessary to increase the thickness of the entire portion. Therefore, the occurrence of a nest during cylinder block casting should be avoided. Can do.
[0044]
In addition, since the lower surface of the water jacket upper wall 11 is inclined with the inclination mounting of the engine, the air in the cooling water can flow through the step portions 14 along the inclination and flow upward. Therefore, air accumulation at the stepped portion 14 can be avoided.
[0045]
In addition, the thick portion 16 provided on the upper surface of the lower wall 12 of the water jacket 10 can increase the rigidity of the bolt boss portion 13a on the inclined lower side of the water jacket lower wall 12 as well.
[0046]
Further, in the lower surface of the cylinder head 1b, the distance between the downstream end opening 7a of each intake port 7 and the upstream end opening 8a of the exhaust port 8 is made shorter than that between the openings 9a of the auxiliary combustion chamber 9. The intake ports 7 and the downstream end openings 7a are brought close to the center of the cylinder bore 6 so that the openings 7a can be made large. At this time, the cooling water flowing in the cooling water passages 17 causes the exhaust ports 8 to Since the transmission of high heat to the intake port 7 can be suppressed, the intake charge efficiency into the cylinder by the intake port 7 can be increased.
[0047]
In the above embodiment, the upper surface of the upper wall 11 of the water jacket 10 is a flat surface. However, as shown exaggeratedly in FIG. In that case, the thickness of the upper wall of the portion 14 is increased by the amount that the step portion 14 is bent or bent, and the rigidity of the bolt boss portion 13a can be increased. Also in this case, since only the step portion 14 is thick and it is not necessary to increase the overall thickness, it is possible to avoid the formation of a nest during cylinder block casting.
[0048]
In the above embodiment, the case where there is one exhaust port 8 for each cylinder has been described. However, in order to increase the rigidity of the bolt boss portion 13a, two exhaust ports 8 are provided for each cylinder as shown in FIG. , 8 can also be applied.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the head bolt portion that continues the upper wall and the lower wall of the water jacket in the cylinder head has a plurality of pairs in the cylinder row direction on both sides across the bore center line. In a cylinder head structure of an engine provided so that the output shaft is inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal direction, the lower surface of the upper wall of the water jacket on the inclined upper side is inclined downward in the vicinity of each bolt boss portion. The upper wall thickness of the bolt boss part in the axial direction of the bolt boss part was provided in a stepped manner in the axial direction of the bolt boss part from the lower surface of the upper wall of the water jacket on the side, so that the thickness of the upper wall in the axial direction of the bolt boss part could be increased. While it is possible to increase the rigidity of the bolt boss part by that amount, it is not necessary to increase the thickness of the upper wall part other than the step part. It can be avoided. In addition, since the lower surface of the upper wall of the water jacket is inclined with the inclination of the engine, the air in the cooling water can flow through the steps along the inclination and flow upward in the inclination. Air accumulation at the stepped portion can be avoided.
[0050]
According to the second aspect of the present invention, when the upper surface of the upper wall of the water jacket is substantially flat, the thickness of the upper wall of the water jacket on the lower side of each step is set to the upper wall of the upper surface of the water jacket. Therefore, the rigidity of the bolt boss portion can be increased by the upper wall portion of the water jacket on the lower side of the inclination.
[0051]
According to a third aspect of the present invention, the bolt boss portions are arranged in pairs between the cylinder bores of the cylinder head, and the bolt boss portions adjacent to each other in the cylinder row direction on one side of the bore center line around each cylinder bore. The wall portions of the two ports are continuously connected to each other, and among the bolt boss portions adjacent to each other in the cylinder row direction on the other side of the bore center line, the wall portion of the one port is continuous to the bolt boss portion on the inclined lower side. In this case, since the step portion is provided in the vicinity of the bolt boss portion on the other side of the bore center line and on the upper side of the inclination, the wall portion of the port is continuous only on the upper side of the inclination and the lower side of the inclination. The rigidity of the bolt boss portion which is not continuous in the wall portion of the port can be increased on the inclined lower side.
[0052]
According to the fourth aspect of the present invention, since the inclination angle other than the step portion of the upper surface of the upper wall of the water jacket with respect to the lower surface of the cylinder head is made substantially coincident with the inclination angle of the engine output shaft, the occurrence of air accumulation in the step portion is prevented. Specifically, it can be avoided.
[0053]
According to the invention of claim 5, since the cooling water in the water jacket is made to flow from the inclined lower side toward the inclined upper side, the air is pushed toward the inclined upper side by the flow of the cooling water. Therefore, the occurrence of air accumulation in the step portion can be effectively avoided.
[0054]
According to the invention of claim 6, the head bolt boss portions that continue the upper wall and the lower wall of the water jacket in the cylinder head are provided in a plurality of pairs in the cylinder row direction on both sides across the bore center line. In the cylinder head structure of an engine, a bolt boss portion is arranged in a pair between cylinder bores of the cylinder head, and around each cylinder bore, two bolt boss portions adjacent to each other in the cylinder row direction on one side across the bore center line are arranged. While the wall portions of the two ports are continuous, one of the bolt boss portions adjacent to the other side of the bore center line in the cylinder row direction is a continuous port boss portion of the wall portion of one port. In the vicinity of the other bolt boss part on the other side of the bore center line, the wall thickness of the water jacket upper wall on the port continuous boss part side is increased. Since the wall thickness of the upper wall of the water jacket on the opposite side is thicker, the port wall portion is continuous only on one side in the cylinder row direction and the port wall portion is not continuous on the opposite side. Can be increased on the port non-continuous side opposite to the port continuous boss portion side.
[0055]
According to the invention of claim 7, on the upper surface of the lower wall around each cylinder bore of the water jacket, a strip-like thick wall extending from the port continuous boss portion side of the bolt boss portion on the other side of the bore center line toward the bore center side. Since the portion is provided, the rigidity of the bolt boss portion can be increased also in the water jacket lower wall on the port continuous boss portion side.
[0056]
According to the invention of claim 8, the downstream end openings of the two intake ports are arranged in the cylinder row direction on the lower surface of the cylinder head, and the upstream end opening and the auxiliary combustion chamber of one exhaust port are in the cylinder row direction. For each engine, the distance between the downstream end opening of each intake port and the upstream end opening of the exhaust port is set to be equal to that of the auxiliary combustion chamber. The downstream end opening of the intake port is made closer to the bore center side so that the opening can be made larger. In this case, the upstream end opening of the exhaust port and the downstream end openings of both intake ports In the lower wall of the water jacket, one end communicates with the water jacket in the cylinder block by cross drilling, while the other end crosses the cylinder bore center. A pair of cooling water passages communicating with the water jacket in the head are provided, and the cooling water in each cooling water passage can suppress the transfer of high heat from the exhaust port to each intake port. The intake charge efficiency to the cylinder by the intake port can be effectively increased.
[0057]
According to the invention of claim 9, in the section from the cylinder bore opening of the at least one port to the portion on the line connecting at least each bolt boss on the other side across the bore center line, the upper wall of the water jacket and the at least Since the space for the water jacket is formed between the upper wall portion of one port, the lower surface of the upper wall of the water jacket on the lower inclined side of the bolt boss portion is lower than the lower surface of the upper wall of the water jacket on the upper inclined side. And the wall thickness of the water jacket upper wall on the port continuous boss portion side of the bolt boss portion can be easily made larger than the wall thickness of the water jacket upper wall on the side opposite to the port continuous boss portion side. it can.
[0058]
According to the invention of claim 10, when at least one port for each cylinder bore is an exhaust port, and when two ports are intake ports, the other of the ports is In the section up to the side wall of the water jacket to which the opening of the air inlet is connected, the upper portion of the wall of the intake port and the upper wall of the water jacket are connected on the intake port side, while the upper portion of the wall of the exhaust port is connected on the exhaust port side. And the upper wall of the water jacket are discontinuous, so that the effect of increasing the rigidity of the bolt boss portions according to the inventions of the third and sixth aspects can be specifically obtained for each bolt boss portion on the exhaust port side.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a cylinder head structure of a diesel engine according to an embodiment of the present invention together with a mounted state.
FIG. 2 is a plan sectional view showing a cylinder head.
FIG. 3 is a bottom view showing a cylinder head.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing only a main part of a cylinder head structure of a diesel engine according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 2 showing a main part of a cylinder head structure of a diesel engine according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Diesel engine (engine)
4 Cylinder head
6 Cylinder bore
7 Intake port (port)
7a Downstream end opening (cylinder bore opening)
7b upstream end opening (the other opening)
8 Exhaust port (port)
8a Upstream end opening
7b Downstream end opening (the other opening)
9 Sub-combustion chamber
9a opening
10 Water jacket
11 Upper wall
12 Lower wall
13a Bolt boss
14 steps
16 Thick part
17 Cooling water passage
L Bore center line

Claims

Bolt bosses for inserting head bolts that continue through the upper and lower walls of the water jacket in the cylinder head are provided in multiple pairs in the cylinder row direction on both sides across the bore center line passing through the bore center of each cylinder. In the cylinder head structure of the engine mounted so that the output shaft is inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal direction,
In the vicinity of each of the bolt bosses, the lower surface of the upper wall of the water jacket that is on the upper side of the inclination in the output axis direction with respect to the bolt boss is higher than the lower surface of the upper wall of the lower side of the inclined water jacket in a stepped manner. A cylinder head structure for an engine, wherein a stepped portion is provided.

The cylinder head structure of the engine according to claim 1,
The upper surface of the water jacket upper wall is substantially flat,
A cylinder head structure for an engine, characterized in that the thickness of the upper wall of the water jacket on the lower side of the slope with respect to the bolt boss portion is thicker than the thickness of the upper wall of the upper wall of the upper side of the slope.

The engine cylinder head structure according to claim 2,
Bolt bosses are arranged on both sides of the bore center line between each cylinder bore,
While the bolt bosses adjacent in the cylinder row direction on one side across the bore center line are continuous with the wall portions of the two ports communicating with the cylinder between the bolt bosses,
Of the bolt boss portions adjacent to each other in the cylinder row direction on the other side of the bore center line, the wall portion of at least one port communicating with the cylinder is connected to the bolt boss portion on the lower side of each cylinder bore,
The lower surface of the upper wall of the water jacket on the lower side of the bolt boss near the upper side of the cylinder bore on the other side of the bore center line is more axial in the bolt boss portion than the lower surface of the upper wall of the water jacket on the upper side of the inclination. The engine cylinder head structure is characterized in that it is set to a low step shape.

In the cylinder head structure of the engine according to claim 1, 2, or 3,
An engine cylinder head structure characterized in that an inclination angle of a water jacket upper wall lower surface on an inclined lower side near each bolt boss portion with respect to a cylinder head lower surface substantially coincides with an inclination angle of an engine output shaft.

The cylinder head structure of the engine according to claim 1, 2, 3, or 4,
A cylinder head structure for an engine, characterized in that the cooling water in the water jacket of the cylinder head is configured to flow from an inclined lower side toward an inclined upper side.

Bolt bosses for head bolts that continue through the upper and lower walls of the water jacket in the cylinder head are provided in pairs in the cylinder row direction on both sides across the bore center line passing through the bore center of each cylinder. In the engine cylinder head structure,
Bolt bosses are arranged on both sides of the bore center line between the bores of the cylinder,
While the bolt bosses adjacent in the cylinder row direction on one side across the bore center line are continuous with the wall portions of the two ports communicating with the cylinder between the bolt bosses,
One of the bolt boss portions adjacent in the cylinder row direction for each cylinder bore on the other side of the bore center line is a port continuous boss portion in which a wall portion of at least one port communicating with the cylinder is continuous,
The thickness of the water jacket upper wall near the other bolt boss portion on the other side of the bore center line and on the port continuous boss portion side is equal to that of the water jacket upper wall opposite to the port continuous boss portion side. An engine cylinder head structure characterized by being thicker than the wall thickness.

The engine cylinder head structure according to claim 6,
On the upper surface of the lower wall around each cylinder bore of the water jacket in the cylinder head, a belt-like thick portion extending from the port continuous boss portion side of the bolt boss portion on the other side of the bore center line toward the bore center side is provided. An engine cylinder head structure characterized by the above.

The engine cylinder head structure according to claim 6,
The engine is an engine having two intake ports, one exhaust port, and one auxiliary combustion chamber for each cylinder.
The upstream end of each intake port is opened on one side of the cylinder head, while the downstream end is opened on the cylinder head lower surface so as to be aligned in the cylinder row direction,
The downstream end of the exhaust port is opened on the other side of the cylinder head, while the upstream end is disposed and opened on the lower surface of the cylinder head so as to be arranged in a direction perpendicular to the auxiliary combustion chamber and the cylinder row direction. And
In the water jacket lower wall between the upstream end opening of the exhaust port and the downstream end openings of both intake ports adjacent to the exhaust port, one end communicates with the water jacket in the cylinder block, while the other end A pair of cooling water passages communicating with the water jacket in the cylinder head are provided so as to be aligned in the cylinder row direction by cross drilling so as to intersect the cylinder bore center portion from the cylinder head side surface on the exhaust port downstream end opening side. ,
A cylinder head structure for an engine, characterized in that the distance between the downstream end opening of each intake port and the upstream end opening of the exhaust port is shorter than that between the auxiliary combustion chamber.

The cylinder head structure for an engine according to claim 3 or 6,
In a section from a cylinder bore opening of at least one port for each cylinder bore to a portion on a line connecting at least each bolt boss on the other side across the bore center line, the upper wall of the water jacket and the wall of the at least one port A cylinder head structure for an engine, wherein a space for a water jacket is formed between the upper portion and the upper portion.

The engine cylinder head structure according to claim 9,
At least one port for each cylinder bore is an exhaust port, while two ports are intake ports,
In the section from the cylinder bore opening of each port to the side wall of the water jacket to which the other opening of each port is connected,
On the intake port side, the upper part of the wall of the intake port and the upper wall of the water jacket are continuous, whereas on the exhaust port side, the upper part of the wall of the exhaust port and the upper wall of the water jacket are discontinuous. An engine cylinder head structure characterized by the above.