JP3903953B2 - Cylinder head casting mold for direct injection diesel engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、4弁式の直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドの鋳造に用いられる鋳造型に関し、特に、シリンダヘッドにおける冷却水通路の形成技術等に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリンダヘッドに、各気筒毎夫々2つの吸気弁及び2つの排気弁を備え、かつシリンダヘッドに前記4つの弁(2つ吸気弁及び2つの排気弁)により開閉される吸気と排気の4つのポートを夫々有し、該シリンダヘッドの4つのポートの略中央部に対応する部位に燃料噴射ノズルを備えるようにした4弁式の直噴式ディーゼルエンジンが知られている。
【0003】
かかる4弁式の直噴式ディーゼルエンジンにおいて、シリンダヘッドの燃料噴射ノズルのノズルホール周りに冷却水通路を形成する等のために有利な構成として、従来、図8や図9に示すようなものを採用している。
即ち、シリンダヘッド1は、鋳鉄製であり、シリンダヘッド1の吸気ポート2,3、排気ポート4,5の略中央部に対応する部位に設けられる燃料噴射ノズルの取付ボス6は、シリンダヘッド1とは別体のパイプを該シリンダヘッド1に圧入することによって形成している。
【0004】
又、4つの弁の配置は、所謂ダイヤ型と称されるものであり、バルブセンタがシリンダボアの中心軸に対して捻じられた位置に4つの弁が配置される。
即ち、クランクシャフトの軸方向と直交する方向とは所定角度をもって傾斜した方向に吸気弁と排気弁とが並んでいる配置となっている。
このような4弁式の直噴式ディーゼルエンジンは、燃料噴射ノズルの取付ボス6を、シリンダヘッド1にパイプを圧入して形成した構成であるため、燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路の形成が容易である利点と、鋳鉄製のシリンダヘッド1であるため、材料強度が高く、前記パイプ圧入代を大きくとれることから圧入部の面圧を大きくとれて冷却水やガスのシール性に優れる利点と、4つの弁2〜5の配置がダイヤ型であるため、燃料噴射ノズルの取付ボス6と排気ポート4,5との間に冷却水通路を形成するのが容易であり、かつ鋳鉄製のシリンダヘッド1であるため、肉厚を薄くできることにより冷却水通路の確保が十分に可能である利点とを有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、DOHC形式のアルミニウム鋳造製シリンダヘッドを有する直噴式ディーゼルエンジンの製作において、上述のような従来の4弁式の直噴式ディーゼルエンジンの構成を採用した場合には、次のような問題点がある。
即ち、燃料噴射ノズルの取付用ボスを、シリンダヘッドにパイプを圧入して形成する構成を採用した場合には、アルミニウムの材料強度の面から、パイプの圧入代を大きくとれないことから圧入部の面圧を大きくとれず、冷却水やガスのシール性の確保が困難である。
【0006】
加えて、別体のパイプ圧入方式では、材料、加工コストの面でも不利である。
更に、4つの弁の配置がダイヤ型である場合には、DOHC形式の動弁系配置を採用することが難しく、ロッカーアーム式のSOHC形式或いはOHV形式を採用することとなるが、このような形式では、エンジンの高速域での出力の確保が困難となる。
【0007】
以上のような実情を考慮すると、DOHC形式のアルミニウム鋳造製シリンダヘッドを有する直噴式ディーゼルエンジンにあっては、各気筒毎の2つの吸気弁同士並びに2つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形する構成とする必要がある。
【0008】
しかし、このような構成では、燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路の形成が困難であると共に、燃料噴射ノズルの取付用ボスと排気ポートとの間に冷却水通路を形成するのが困難であるという問題点が生起してしまう。
本発明は、以上のような従来の課題を解決するためなされたものであり、各気筒毎の2つの吸気弁同士並びに2つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形した構成の直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドにおいて、冷却水通路の形成を容易化すること等を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に係る発明では、
直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドであって、各気筒毎夫々2つの吸気弁及び2つの排気弁を備え、かつ各気筒毎前記4つの弁により開閉される吸気と排気の4つのポートを夫々有し、各気筒毎の2つの吸気弁同士並びに2つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置してなるシリンダヘッドの鋳造型において、
燃料噴射ノズルのノズルホール周りにおける冷却水通路の形成のため、シリンダヘッドの鋳造時に使用する排気ポート形成用中子の冷却水ジャケット形成用中子に対する挿入軌跡が、該排気ポート形成用中子が吸気ポート形成用中子の配置空間を経由して、前記燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回するように湾曲させて設定され、
前記シリンダヘッドは、前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを有するものであって、前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により前記上部と下部の冷却水ジャケットが連通され、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さT3が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法T1、排気ポートの上部壁肉厚T2、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さT4及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定した。
T3>T1+T4−T2−Δ
【0010】
かかる請求項1に係る発明において、シリンダヘッドの鋳造時の排気ポート形成用中子を、冷却水ジャケット形成用中子に対して、シリンダ長手方向に対して直角に挿入する方法では、排気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成するのが困難である。
そこで、排気ポート形成用中子の冷却水ジャケット形成用中子に対する挿入軌跡を、排気ポート形成用中子が吸気ポート形成用中子の配置空間を経由して、燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回するように湾曲させることとすれば、このノズルホール周りの冷却水通路を形成するのが容易となる。
また、かかる請求項1に係る発明においては、排気ポートの上部及び下部並びに吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを形成し、これらの冷却水ジャケットをノズルホール周りの冷却水通路により連通させたことで、吸気ポート形成用中子を、冷却水ジャケット形成用中子の上部からセットすることが可能となる。これにより、吸気ポート形成用中子のセット性が向上するが、排気ポートの上下に冷却水ジャケットを形成しようとすると、排気ポート形成用中子は、冷却水ジャケット形成用中子における排気ポート形成用中子の配置空間に対して水平方向に挿入する必要がある。
そこで、請求項1所定の関係を成立させることとすれば、排気ポート全高を低くして、排気ポート形成用中子のセット性を向上させ、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保することができる。かかる請求項1に係る発明において、排気ポート形成用中子は、排気ポート上部の壁となる冷却水ジャケット形成用中子内の空間を使用して持ち上げながら挿入し、その配置空間となる挿入部に収めることができる。
【0011】
請求項2に係る発明では、
前記2つの吸気ポートを、夫々ヘリカルポートとタンジェンシャルポートとして、シリンダヘッドの一方の側壁面に開口させるとともに、前記2つの排気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の排気ポートとして、シリンダヘッドの他方の側壁面に開口させた。
【0012】
請求項3に係る発明では、
シリンダヘッドをアルミニウム鋳造製とした。
請求項4に係る発明では、
前記ディーゼルエンジンをDOHC形式のエンジンとした。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
請求項5に係る発明では、
直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドであって、各気筒毎夫々2つの吸気弁及び2つの排気弁を備え、かつ各気筒毎前記4つの弁により開閉される吸気と排気の4つのポートを夫々有し、各気筒毎の2つの吸気弁同士並びに2つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置してなるシリンダヘッドの鋳造型において、
隣接する気筒のシリンダヘッド側壁における吸気ポート開口位置を基準として奥側に延びる吸気ポートの外壁と該吸気ポートと隣り合う排気ポートの外壁とを、その最近接点で連接させた共用の外壁を形成する第1の部分と、シリンダヘッドの気筒列方向の一方の終端壁側に設けられ、その位置に形成される排気ポートの外壁を他の部分の外壁と比較して肉厚に形成する第2の部分と、各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して設けられる燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形する第3の部分と、各気筒の2つの排気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成する第4の部分と、前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを形成する第5の部分とを設け、
前記上部と下部の冷却水ジャケットが前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により連通されるように、第4の部分と第5の部分とを接続し、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さT3が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法T1、排気ポートの上部壁肉厚T2、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さT4及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定した。
T3>T1+T4−T2−Δ
かかる請求項5に係る発明によれば、排気ポートの外壁と隣接する気筒の吸気ポートの外壁とを一部で共用させることとしたので、吸気ポート形成用中子の配置空間を利用して排気ポート形成用中子の挿入空間を確保することができ、排気ポート形成用中子を、燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回させるように挿入することができる。このため、排気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルのノズルホールとの間の冷却水通路の形成が容易となる。一方、シリンダヘッドの終端壁側にある排気ポートは、隣接する吸気ポートが存在しないが、その外壁の一部を肉厚に形成することにより、排気ポート形成用中子の挿入空間が確保されるので、他の排気ポート形成用中子と同様に燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回させるように挿入することができる。
また、請求項5に係る発明によれば、排気ポート形成用中子のセット性を向上させ、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保することができる。
【0017】
【発明の効果】
請求項1及び5に係る発明によれば、例えば、請求項3及び4に係る発明のように、出力性能に優れたDOHC4弁直噴式ディーゼルエンジンにおいて、軽量なアルミニウム鋳造製シリンダヘッドを用いつつ、生産コストが有利で、ガス、水漏れ等の問題が生じ難い、シリンダヘッド一体成形式の燃料噴射ノズルの取付用ボスとした場合において、燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路を容易に確保でき、冷却性能の向上並びに耐久性の向上を図ることができる。また、吸気ポート形成用中子のセット性を向上でき、生産性を高めることができるとともに、排気ポート形成用中子のセット性を向上でき、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保することができる。
【0018】
請求項2に係る発明によると、吸気によりシリンダの横方向への強い旋回流(スワール流)を形成して、燃焼性能向上を図れる吸気ポート形状並びに排気ポート形状とすることができる。
【0019】
【0020】
【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において、直噴式ディーゼルエンジンのアルミニウム鋳造製のシリンダヘッド11には、夫々直動式の2つの吸気弁及び2つの排気弁(図示せず)が備えられ、かつ前記シリンダヘッド11に前記4つの弁により開閉される4つのポート(吸気ポート12,13及び排気ポート14A,14B)が形成されている。
【0021】
各気筒毎の2つの吸気弁同士並びに2つの排気弁同士は、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置される。
又、2つの吸気ポート12,13は、夫々ヘリカルポートとタンジェンシャルポートとして、シリンダヘッド11の一方の側面に開口して図示しない吸気マニホールドと連通される。
【0022】
更に、2つの排気ポート14A,14Bは、各ポート14A,14Bのスロート部からの流れが途中で合流する単一の排気ポート14とされ、シリンダヘッド11の他方の側面に開口して図示しない排気マニホールドと連通される。
一方、シリンダヘッド11の各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して図示しない燃料噴射ノズルが設けられており、該燃料噴射ノズルの取付用ボス15は、シリンダヘッド11の鋳造時にシリンダヘッド11と一体成形される(鋳造型の「第3の部分」による。)。
【0023】
又、排気ポート14A,14Bの各スロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボス15との間には、冷却水通路16が形成されている(鋳造型の「第4の部分」による。)。
ここで、吸気弁を2つ備えた直噴式ディーゼルエンジンでは、燃焼性能向上のため、吸気によりシリンダの横方向への強い旋回流(スワール流)を形成するべく、シリンダに対して非対称配置となる吸気ポート形状(ヘリカル、タンジェンシャル)とする必要がある。
【0024】
これに伴い、排気ポートも非対称配置となる。
このような構成では、ポートのシリンダヘッド11側壁端面に対して奥まったスロート部に向かうポートは、シリンダ中心から先に進んだ位置までの長さとなる。
このため、シリンダヘッド11の鋳造時の排気ポート形成用中子を、冷却水ジャケット形成用中子20(図2参照)に対して、シリンダ長手方向に対して直角に挿入する方法では、排気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成するのが困難である(排気ポート形成用中子のうち奥まったポートスロート部を形成する中子部分の挿入軌跡により、冷却水通路を形成したい部分は全て駄肉となる。)。
【0025】
そこで、本構成では、排気ポート形成用中子26(図2参照)の挿入軌跡を、図1のAに示すように、奥まったポートスロート部を形成する中子部分が燃料噴射ノズルのノズルホール15Aを迂回するように湾曲させることで、ノズルホール15A周りに冷却水通路16が形成できるようにする。
この場合に、かかる排気ポート形成用中子26の挿入空間を確保するため、排気ポート14Aの外壁と隣り合う気筒の吸気ポート12の外壁とを一部共用化する(図1,図3及び図4の共通外壁17:鋳造型の「第1の部分」による。)。
【0026】
これによって、排気ポート形成用中子26は、冷却水ジャケット形成用中子20に対して、吸気ポート形成用中子27(図2参照)の配置空間の一部を利用して前記ノズルホール15Aを迂回させて挿入することができる。
又、図5に示すように、シリンダヘッド11の終端部にある排気ポート14Aにおいては、隣接する吸気ポート12,13が存在しないため、排気ポート形成用中子26の挿入空間を確保するため、外壁の一部を厚肉に形成する(厚肉部11A:鋳造型の「第2の部分」による。)。
【0027】
従って、ポート形成用中子の挿入順序は、排気ポート形成用中子26、吸気ポート形成用中子27,28の順となる。
又、吸気ポート12,13は、排気ポート14A,14Bと比較して熱負荷が少ないため、その上部に冷却水ジャケットを必要としない。
従って、排気ポート14A,14Bの上部及び下部並びに吸気ポート12,13の下部に夫々冷却水ジャケットを設け(鋳造型の「第5の部分」による。)、燃料噴射ノズルのノズルホール15A周りの冷却水通路16により前記上部と下部の冷却水ジャケットを連通させる構成とする。
【0028】
これにより、吸気ポート形成用中子27,28を、図2に示すように、冷却水ジャケット形成用中子20の上部からセットすることが可能となり、セット性を向上でき、生産性を高めることができるようになる。
一方、排気ポート14A,14Bは、シリンダヘッド11を横断する形状であるため、その全長が長い。
【0029】
従って、排気ポート14A,14Bの上下に冷却水通路を設けようとすると、排気ポート形成用中子26は、冷却水ジャケット形成用中子20における配置空間に対して水平方向に挿入する必要がある。
そこで、本構成においては、排気ポート形成用中子26は、中子26とシリンダヘッド下型29との見切り線30の高さT3(排気ポート14A,14Bのスロート部における排気ポート形成用中子26とシリンダヘッド下型29との割面)を高くした形状として、排気ポート14A,14B全高を低くするようにし、排気ポート形成用中子26のセット性を向上させ、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保するようにしている。
【0030】
この場合に、図6に示すように、前記T3と、排気ポート14A,14Bのスロート部間の冷却水通路10Bの上面高さ若しくは排気ポート14A,14B下部の冷却水ジャケット10Aの上部高さのうち高い方の寸法T1と、排気ポート14A,14Bの上部壁肉厚T2と、シリンダヘッド下型29のポート位置決め用ほぞ29Aの高さT4と、余裕代Δとの関係が、次式であるように、各種寸法を設定する。
【0031】
T3>T1+T4−T2−Δ
かかる構成において、排気ポート形成用中子26は、排気ポート14A,14B上部の壁となる冷却水ジャケット形成用中子20内の空間を使用して持ち上げながら冷却水ジャケット形成用中子20における配置空間となる挿入部19(図4参照)に挿入される。
【0032】
これによって、排気ポート形成用中子26は、冷却水ジャケット形成用中子20の下部の冷却水ジャケット部分に当たる部分22(図7参照)と、シリンダヘッド下型29のスロート部分上面に設けられた位置決め用ほぞ29Aとをクリアして所定位置にセットされる。
尚、前記余裕代Δは、中子の寸法バラツキやセット時の位置バランスを考慮したものである。
【0033】
排気ポート14A,14Bのスロート部は、略円筒形に形成され、シリンダヘッド下型29から高く略円筒状に伸びて形成された中子部分29Bによって形成され、スロートカッタ等による機械加工でその形状が仕上げられる。
尚、図4及び図7において、18A,18Bは、冷却水ジャケット形成用中子20における吸気ポート形成用中子27,28の挿入部、23は、吸気ポート下部冷却水ジャケット形成部、25は、排気ポート上部冷却水ジャケット形成部である。また、24は、上下冷却水ジャケット連絡通路形成部であり、形成部23及び25と接続している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドの一実施形態の横断面図
【図2】 同上のシリンダヘッドの冷却水ジャケット形成用中子に対するポート形成用中子のセット方法を示す斜視図
【図3】同上のシリンダヘッドの排気ポート形成部の縦断面図
【図4】同上のシリンダヘッドの冷却水ジャケット形成用中子の斜視図
【図5】同上のシリンダヘッドの横断面図
【図6】同上のシリンダヘッドの縦断面図
【図7】同上のシリンダヘッドの冷却水ジャケット形成用中子の下方からの斜視図
【図8】従来のシリンダヘッドの横断面図
【図9】従来のシリンダヘッドの横断面図
【符号の説明】
11 シリンダヘッド
11A 厚肉部
12,13 吸気ポート
14,14A,14B 排気ポート
15 燃料噴射ノズルの取付用ボス
16 冷却水通路
17 共通外壁
20 冷却水ジャケット形成用中子
26 排気ポート形成用中子
27,28 吸気ポート形成用中子
30 見切り線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a casting mold used for casting a cylinder head of a four-valve direct injection diesel engine, and more particularly to a technique for forming a cooling water passage in the cylinder head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the cylinder head, intake and exhaust provided with each cylinder for each respective two intake valves and two exhaust valves, and are opened and closed by the
[0003]
In such a four-valve type direct injection diesel engine, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, an advantageous configuration for forming a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle of the cylinder head has been proposed. Adopted.
That is, the cylinder head 1 is made of cast iron, the
[0004]
The arrangement of the four valves is a so-called diamond type, and the four valves are arranged at a position where the valve center is twisted with respect to the central axis of the cylinder bore.
That is, a place and the direction perpendicular to the axial direction of the crankshaft in a row and the intake and exhaust valves in a direction inclined at a predetermined angle.
Such 4-valve direct injection diesel engine, the Tsukebo scan 6 preparative fuel injection nozzle, since a structure formed by press-fitting the pipe in the cylinder head 1, cooling water around the nozzle hole of the fuel injection nozzle The advantage of easy passage formation and the cylinder head 1 made of cast iron is high in material strength, and the pipe press-fitting allowance can be increased, so that the surface pressure of the press-fitted portion can be increased and the sealing performance of cooling water and gas can be obtained. and advantages of excellent, 4 for the arrangement of the valves 2-5 are diamond-shaped, it is easy to form a cooling water passage between the Tsukebo
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However , in the production of a direct injection type diesel engine having a cylinder head made of cast aluminum of DOHC type, when the configuration of the conventional four-valve type direct injection type diesel engine as described above is adopted, there are the following problems. is there.
That is, the mounting boss of a fuel injection nozzle, in the case where the configuration formed by press-fitting the pipe in the cylinder head, the press-fitting portion since the surface of the material strength of aluminum, no greater bets are press-fit interference of the pipe surface pressure greatly bets are not in, it is difficult to ensure the sealing of the cooling water and gas.
[0006]
In addition, the separate pipe press-fitting method is disadvantageous in terms of material and processing cost.
Further, if the placement of the four valves are diamond-shaped, it is difficult to employ a valve system disposed in the DOHC type, but the adoption of the SOHC type or OHV form of rocker arm type, as this In such a format, it is difficult to secure output in the high speed region of the engine.
[0007]
Considering the above circumstances, in the direct-injection diesel engine with an aluminum cast cylinder head of DOHC type, two intake valves each other and two exhaust valves each other, the center of each crankshaft for each cylinder axially arranged to be parallel in a direction substantially orthogonal, certain mounting boss of the fuel injection nozzle needs to be configured integrally molded with the cylinder head.
[0008]
However, in such a configuration, to form with the formation of the cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle is difficult, the cooling water passage between the attachment boss of the fuel injection nozzle and the exhaust port This causes the problem that it is difficult.
The present invention, as described above has been made for solving the conventional problems, the direction in which the two between the intake valves and two exhaust valves each other for each cylinder, substantially perpendicular to the central axis of the respective crankshaft arranged to parallel to, the cylinder head of a direct injection diesel engine the mounting boss of a fuel injection nozzle structure molded integrally with the cylinder head, an object or the like to facilitate the formation of the cooling water passage.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the invention according to claim 1,
A cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. In the casting mold of the cylinder head, the two intake valves and the two exhaust valves for each cylinder are arranged so as to be parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft.
In order to form the cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle, the insertion locus of the exhaust port forming core used for casting the cylinder head with respect to the cooling water jacket forming core indicates that the exhaust port forming core It is set to be curved so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle via the arrangement space of the intake port forming core ,
The cylinder head has cooling water jackets at an upper part and a lower part of the exhaust port and a lower part of the intake port, respectively, and the upper and lower cooling waters are provided by a cooling water passage around a nozzle hole of the fuel injection nozzle. The jacket is connected,
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port, the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the margin Δ are set so as to have the following relationship. .
T3> T1 + T4-T2-Δ
[0010]
In the invention according to claim 1, in the method of inserting the exhaust port forming core at the time of casting of the cylinder head perpendicularly to the longitudinal direction of the cylinder with respect to the cooling water jacket forming core, It is difficult to form a cooling water passage between the throat portion and the nozzle hole of the fuel injection nozzle.
Therefore, the insertion path of the exhaust port forming core into the cooling water jacket forming core bypasses the nozzle hole of the fuel injection nozzle through the space where the exhaust port forming core is disposed. If it is so curved, it becomes easy to form a cooling water passage around the nozzle hole.
In the invention according to claim 1, cooling water jackets are formed at the upper and lower portions of the exhaust port and the lower portion of the intake port, respectively, and these cooling water jackets are communicated with each other by a cooling water passage around the nozzle hole. Thus, the intake port forming core can be set from above the cooling water jacket forming core. This improves the setability of the intake port forming core, but if an attempt is made to form a cooling water jacket above and below the exhaust port, the exhaust port forming core will form an exhaust port in the cooling water jacket forming core . It is necessary to insert in the horizontal direction with respect to the arrangement space of the core.
Therefore, if the predetermined relationship is established, the exhaust port overall height is lowered, the setability of the exhaust port forming core is improved, and the upper and lower cooling water passage widths are secured to the maximum. be able to. In the invention according to claim 1, the exhaust port forming core is inserted while being lifted using the space in the cooling water jacket forming core serving as the wall above the exhaust port, and the insertion portion serving as the arrangement space thereof Can fit in.
[0011]
In the invention according to
The two intake ports, respectively as a helical port and a tangential port, with is open to one side wall surface of the cylinder head, a single of the two exhaust ports, the flow from the throat portion of the respective ports merge midway An exhaust port was opened in the other side wall surface of the cylinder head.
[0012]
In the invention according to
The cylinder head was made of aluminum casting.
In the invention according to
The diesel engine was a DOHC engine.
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
In the invention according to
A cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. In the casting mold of the cylinder head, the two intake valves and the two exhaust valves for each cylinder are arranged so as to be parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft.
A common outer wall is formed by connecting the outer wall of the intake port extending to the back side with respect to the position of the intake port opening in the cylinder head side wall of the adjacent cylinder and the outer wall of the exhaust port adjacent to the intake port at the closest point. A second portion is provided on the side of one end wall of the cylinder head in the cylinder row direction of the cylinder head, and the outer wall of the exhaust port formed at that position is thicker than the outer wall of the other portion. A portion, a third portion in which a fuel injection nozzle mounting boss provided upright on a substantially central axis of a cylinder bore of each cylinder is integrally formed with the cylinder head, each throat portion of two exhaust ports of each cylinder, A cooling water jacket is formed in each of a fourth portion that forms a cooling water passage between the nozzle hole of the fuel injection nozzle, an upper portion and a lower portion of the exhaust port, and a lower portion of the intake port. 5 and a portion disposed of,
Connecting the fourth part and the fifth part so that the upper and lower cooling water jackets communicate with each other through a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle;
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port, the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the margin Δ are set so as to have the following relationship. .
T3> T1 + T4-T2-Δ
According to the fifth aspect of the present invention, since the outer wall of the exhaust port and the outer wall of the intake port of the adjacent cylinder are shared in part, the exhaust space can be exhausted using the arrangement space of the intake port forming core. An insertion space for the port forming core can be secured, and the exhaust port forming core can be inserted so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle. For this reason, it becomes easy to form the cooling water passage between the throat portion of the exhaust port and the nozzle hole of the fuel injection nozzle. On the other hand, the exhaust port on the terminal wall side of the cylinder head does not have an adjacent intake port, but by forming a part of its outer wall thick, an insertion space for the exhaust port forming core is secured. Therefore, it can be inserted so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle in the same manner as other exhaust port forming cores.
According to the fifth aspect of the present invention, the setability of the exhaust port forming core can be improved, and the upper and lower cooling water passage widths can be ensured to the maximum.
[0017]
【The invention's effect】
According to the first and fifth aspects of the invention, for example, in the DOHC four-valve direct injection diesel engine having excellent output performance as in the third and fourth aspects, while using a lightweight aluminum cast cylinder head, The production cost is advantageous, and problems such as gas and water leakage are unlikely to occur. In the case of a boss for mounting a fuel injection nozzle with an integrated cylinder head, a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle is easily secured. It is possible to improve cooling performance and durability. In addition, the setability of the intake port forming core can be improved, productivity can be improved, the setability of the exhaust port forming core can be improved, and the upper and lower cooling water passage widths can be secured to the maximum. be able to.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to form a strong swirling flow (swirl flow) in the lateral direction of the cylinder by the intake air, so that the intake port shape and the exhaust port shape can improve the combustion performance.
[0019]
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2, the aluminum cast cylinder head 11 of the direct injection diesel engine, respectively direct drive type two intake valves and two exhaust valves (not shown) is provided, and the cylinder head 11 four ports (
[0021]
Two between the intake valve together and two exhaust valves for each cylinder is arranged to parallel in a direction substantially perpendicular to the central axis of the respective crankshaft.
The two
[0022]
Further, the two
On the other hand, a fuel injection nozzle (not shown) is provided upright in a substantially central axis of the cylinder bore of each cylinder of the cylinder head 11, the mounting
[0023]
A cooling
Here, in the direct injection type diesel engine having two intake valves, in order to improve the combustion performance, the cylinder is asymmetrically arranged with respect to the cylinder so as to form a strong swirling flow (swirl flow) in the lateral direction of the cylinder by the intake air. It is necessary to make it an intake port shape (helical, tangential).
[0024]
Accordingly, the exhaust ports are also asymmetrically arranged.
In such a configuration, port toward the throat portion recessed with respect to sheet cylinder head 1 1 side wall end face of the port is the length of the cylinder center position to the advanced earlier.
For this reason, the exhaust port forming core at the time of casting of the cylinder head 11 is inserted into the cooling water jacket forming core 20 (see FIG. 2) at a right angle to the cylinder longitudinal direction. It is difficult to form a cooling water passage between the throat portion of the fuel injection nozzle and the nozzle hole of the fuel injection nozzle (due to the insertion locus of the core portion that forms the recessed port throat portion of the exhaust port forming core , Any part that wants to form a cooling water passage becomes waste . )
[0025]
Therefore, in the present configuration, as shown in FIG. 1A, the insertion locus of the exhaust port forming core 26 (see FIG. 2) is the nozzle portion of the fuel injection nozzle that forms the recessed port throat portion. The cooling
In this case, in order to ensure the insertion space of such an exhaust port-forming
[0026]
Thereby, the exhaust
Further, as shown in FIG. 5, in the
[0027]
Therefore, the insertion order of the port forming cores is the exhaust
Further, since the
Therefore, the lower respectively provided with a cooling water jacket of the
[0028]
Thus, the intake
On the other hand, the
[0029]
Therefore, if the cooling water passages are provided above and below the
Therefore, in the present configuration, the exhaust
[0030]
In this case , as shown in FIG. 6, the upper surface height of the cooling water passage 10B between the T3 and the throat portions of the
[0031]
T3> T1 + T4-T2-Δ
In such a configuration, the exhaust port-forming
[0032]
What I thereto, an exhaust port-forming
The margin [Delta] takes into account the dimensional variation of the core and the position balance during setting.
[0033]
Incidentally, in FIG. 4 and FIG. 7, 18A, 18B, the insertion portion of the intake
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a cylinder head of a direct injection diesel engine according to the present invention. FIG. 2 shows a method of setting a port forming core to a cooling water jacket forming core of the cylinder head same as above. perspective view Figure 3 is a longitudinal sectional view of the exhaust port-forming portions of the
11 Cylinder head
Claims (5)
燃料噴射ノズルのノズルホール周りにおける冷却水通路の形成のため、シリンダヘッドの鋳造時に使用する排気ポート形成用中子の冷却水ジャケット形成用中子に対する挿入軌跡が、該排気ポート形成用中子が吸気ポート形成用中子の配置空間を経由して、前記燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回するように湾曲させて設定され、
前記シリンダヘッドは、前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを有するものであって、前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により前記上部と下部の冷却水ジャケットが連通され、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さT3が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法T1、排気ポートの上部壁肉厚T2、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さT4及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定されたことを特徴とするシリンダヘッドの鋳造型。
T3>T1+T4−T2−ΔA cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. A casting mold for a cylinder head in which two intake valves for each cylinder and two exhaust valves are arranged in parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft,
In order to form the cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle, the insertion locus of the exhaust port forming core used for casting the cylinder head with respect to the cooling water jacket forming core indicates that the exhaust port forming core It is set to be curved so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle via the arrangement space of the intake port forming core ,
The cylinder head has cooling water jackets at an upper part and a lower part of the exhaust port and a lower part of the intake port, respectively, and the upper and lower cooling waters are provided by a cooling water passage around a nozzle hole of the fuel injection nozzle. The jacket is connected,
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port, the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the allowance Δ are set to have the following relationship. A cylinder head casting mold characterized by that.
T3> T1 + T4-T2-Δ
隣接する気筒のシリンダヘッド側壁における吸気ポート開口位置を基準として奥側に延びる吸気ポートの外壁と該吸気ポートと隣り合う排気ポートの外壁とを、その最近接点で連接させた共用の外壁を形成する第1の部分と、
シリンダヘッドの気筒列方向の一方の終端壁側に設けられ、その位置に形成される排気ポートの外壁を他の部分の外壁と比較して肉厚に形成する第2の部分と、
各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して設けられる燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形する第3の部分と、
各気筒の2つの排気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成する第4の部分と、
前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを形成する第5の部分と、を含んで構成され、
前記上部と下部の冷却水ジャケットが前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により連通するように、第4の部分と第5の部分とが接続され、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さT3が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法T1、排気ポートの上部壁肉厚T2、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さT4及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定されたことを特徴とするシリンダヘッドの鋳造型。
T3>T1+T4−T2−ΔA cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. In the casting mold of the cylinder head , the two intake valves and the two exhaust valves for each cylinder are arranged so as to be parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft.
An outer wall of the exhaust port adjacent the outer wall of the intake port extending to the rear side of the intake port apertures located in the cylinder head side wall of the adjacent cylinder as a reference and with the intake port, the outer wall of the shares that were connected at its closest point A first part to be formed;
A second portion that is provided on one end wall side in the cylinder row direction of the cylinder head and that forms the outer wall of the exhaust port formed at that position thicker than the outer wall of the other portion;
A third portion that integrally molds a fuel injection nozzle mounting boss, which is provided upright on the substantially central axis of the cylinder bore of each cylinder, with the cylinder head;
A fourth portion which forms a cooling water passage between the two nozzle holes of the fuel injection nozzle and the throat portion of the exhaust port of each cylinder,
Is configured to include a, a fifth portion forming a respective cooling water jackets in the lower portion of the intake port into upper and lower Bunami beauty of the exhaust port,
The fourth part and the fifth part are connected such that the upper and lower cooling water jackets communicate with each other through a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle,
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port , the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the allowance Δ are set to have the following relationship. A cylinder head casting mold characterized by that.
T3> T1 + T4-T2-Δ
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