JP4126946B2 - 内燃機関のシリンダヘッド構造 - Google Patents
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド構造に関し、特に、冷却性向上を図った技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のシリンダヘッド構造として、点火栓が嵌挿して装着される筒状のプラグタワー部の上部におけるウォータジャケット通路を塞ぐように隔壁を設けることにより、熱負荷の高いプラグタワー部下部（燃焼室側）に冷却水を集中的に流通させて冷却性を向上させるようにしたものがある（特開平９−３２６３２号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のシリンダヘッド構造では、冷却水の流通抵抗の大幅な増加を招き、シリンダジャケット形状が複雑となり製造が困難となるなどの問題がある。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、製造性を損なうことのないシンプルな形状で、かつ、冷却水流通抵抗の増加を抑制しつつ冷却性を向上した内燃機関のシリンダヘッド構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
シリンダヘッドの点火栓が装着される筒状のプラグタワー部を備え、該プラグタワー部の中心軸と垂直な方向から該プラグタワー部に向かって冷却水が流れるように構成された内燃機関のシリンダヘッド構造において、
前記プラグタワー部を、その中心軸に垂直な断面でのプラグタワー部外周面で囲まれる断面積が、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大し、かつ、前記断面積の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことを特徴とする。
【０００５】
請求項１に係る発明によると、
プラグタワー部周辺のウォータジャケットの通路断面積が、冷却の必要性が薄くなる燃焼室から遠ざかるアッパーデッキ側に向かうほど縮小されることにより、冷却水の流速を増大させつつ、冷却の必要性が高い燃焼室に近い側は通路断面積が確保されるので、冷却水への熱伝達率が大きくなり、冷却性が向上する。
【０００６】
また、隔壁やリブのように、冷却水の流れを直角に対面して遮るようなことがなく、冷却水流通抵抗の増加を抑制してウォータポンプの駆動力増加を抑制でき、隔壁、リブ裏側での淀みの発生も生じない。
また、冷却水が上流から流れてきて、プラグタワー部に当たる際も、アッパーデッキ側に当たった冷却水が燃焼室側に断面積が縮小するように形成されたプラグタワー部外壁に沿って滑らかに燃焼室側に導かれるので、流通抵抗が減少して更に流速が速められ、冷却性が向上する。
【０００７】
また、プラグタワー部内周面で囲まれる断面積は、外周面で囲まれる断面積と同様に、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大させ易くなって、プラグタワー部の内部空間もアッパーデッキ側に向かって拡大することができるようになるため、点火栓の組み付け座面加工行程の簡素化、点火栓脱着性が改善される。
【０００８】
また、前記プラグタワー部外周面で囲まれる断面積の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことにより、ウォータジャケット通路断面積を、アッパーデッキ側でより大きく縮小させることができるので、燃焼室側の冷却水流速をより増大させて、冷却性を高めることができると共に、プラグタワー部がアッパーデッキと滑らかに繋がるので、冷却水の流れを滑らかに燃焼室側に向かわせて流通抵抗をより小さくすることができる。
【０００９】
同時に、前記断面積の冷却水流れ方向上流側部分が下流側部分より大きくなるように形成されることにもなるから、プラグタワー部のアッパーデッキ側から燃焼室側方向への冷却水の指向が更に促進され、燃焼室外壁の冷却が促進される。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、
前記プラグタワー部の肉厚が、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大するように形成したことを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、ウォータジャケット通路断面積を、アッパーデッキ側でより大きく縮小させることができ、燃焼室側の冷却水流速をより増大させて、冷却性を高めることができる。また、熱負荷の高い燃焼室側の肉厚を小さくすることで、放熱性も高めることができる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、
前記プラグタワー部の肉厚の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことを特徴とする。
請求項４に係る発明によると、上記請求項３で説明した効果がより促進される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る直列４気筒機関におけるシリンダヘッドの♯３、♯４気筒近傍の横断面を示し、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面、図４は、図１のＣ−Ｃ線に沿う縦断面をそれぞれ示す。
【００１３】
図２に示すように、シリンダヘッド１内に燃焼室の外壁２、吸気ポートの外壁３、排気ポートの外壁４、図示しない点火栓を内部空間に取り付けるプラグタワー部５の外壁５ａ、シリンダヘッドアッパーデッキ６により囲まれるウォータジャケット７が形成される。
そして、図２〜図４に示すように、プラグタワー部５は、中心軸に垂直な断面でのプラグタワー部外周面で囲まれる略円形な断面積がアッパーデッキ側から燃焼室側に向かって滑らかに減少するように形成される。
【００１４】
また、図３に示すように、ウォータジャケット７の燃焼室側７ａの断面積は確保されたまま、アッパーデッキ側７ｂの断面積が縮小するため、より冷却が必要とされる燃焼室側７ａの冷却水の流速が増大し、燃焼室外壁２の冷却が促進される。
図４に示すように、本実施形態では、エンジン前方から後方に向かい冷却水が流れる構造であるが、エンジン前方からプラグタワー部５外壁のアッパーデッキ側５ｂに衝突した冷却水は、プラグタワー部５の形状に沿ってプラグタワー部５の燃焼室側５ｃ方向を指向して流れるため、該燃焼室側５ｃの冷却水の流速が更に増大し、燃焼室外壁２の冷却が促進される。
【００１５】
また、本実施形態以外に、冷却水の流れの向きがエンジン吸気側−排気側方向の場合や、エンジン前後方向に対して斜め方向の流れとなる場合でも、ウォータジャケットの断面積が燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに縮小するので、同様の効果が得られることは明らかである。
また、図２〜図４に示すように、点火栓の取り付け空間であるプラグタワー部５の内部空間５ｄがアッパーデッキ側に向かって拡大するため、点火栓の組み付け座面５ｇ加工行程の簡素化、点火栓脱着性が改善される。
【００１６】
さらに、本実施形態では、前記プラグタワー部５の断面積の変化率がアッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにし、かつ、肉厚についてもアッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたため（図３参照）、ウォータジャケット７の通路断面積を、アッパーデッキ側７ｂでより大きく縮小させることができる。
【００１７】
これにより、燃焼室側７ａの冷却水流速をより増大させて、冷却性を高めることができ、さらに、プラグタワー部５がアッパーデッキ６と滑らかに繋がるので、冷却水の流れを滑らかに燃焼室側７ａに向かわせて流通抵抗をより小さくすることができる。
また、熱負荷の高い燃焼室側の肉厚を小さくすることで、放熱性も高めることができる。
【００１８】
図５〜図７は、参考例を示し、図５は、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面、図６は、図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面、図７は、図１のＣ−Ｃ線に沿う縦断面をそれぞれ示す。図示のように、プラグタワー部５は、略円錐形状であるが、第１の実施形態と基本的な効果が同様に得られ、断面形状がシンプルなので製造が容易である。
【００１９】
図８は、別の参考例を示し、図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面を示す。図示のように、プラグタワー部５の冷却水の流れ向き上流側５ｅと、その他の側５ｆとでプラグタワー部５断面積のアッパーデッキ６側への拡大比率が異なる。すなわち、上流側５ｅの拡大比率をその他の側５ｆより大きくしてあり、これにより、プラグタワー部５のアッパーデッキ側５ｂから燃焼室側５ｃ方向への冷却水の指向が更に促進され、燃焼室外壁２の冷却が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通したシリンダヘッドの♯３，♯４気筒近傍の横断面図。
【図２】第１の実施形態における図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図。
【図３】第１の実施形態における図１のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図。
【図４】第１の実施形態における図１のＣ−Ｃ線に沿った縦断面図。
【図５】参考例における図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図。
【図６】参考例における図１のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図。
【図７】参考例における図１のＣ−Ｃ線に沿った縦断面図。
【図８】別の参考例における図１のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図。
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
２ 燃焼室の外壁
３ 吸気ポートの外壁
４ 排気ポートの外壁
５ プラグタワー部
５ａ プラグタワー部の外壁
５ｂ プラグタワー部のアッパーデッキ側
５ｃ プラグタワー部の燃焼室側
５ｅ プラグタワー部の流れ向き上流側
６ アッパーデッキ
７ ウォータジャケット
７ａ ウォータジャケットの燃焼室側
７ｂ ウォータジャケットのアッパーデッキ側
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド構造に関し、特に、冷却性向上を図った技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のシリンダヘッド構造として、点火栓が嵌挿して装着される筒状のプラグタワー部の上部におけるウォータジャケット通路を塞ぐように隔壁を設けることにより、熱負荷の高いプラグタワー部下部（燃焼室側）に冷却水を集中的に流通させて冷却性を向上させるようにしたものがある（特開平９−３２６３２号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のシリンダヘッド構造では、冷却水の流通抵抗の大幅な増加を招き、シリンダジャケット形状が複雑となり製造が困難となるなどの問題がある。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、製造性を損なうことのないシンプルな形状で、かつ、冷却水流通抵抗の増加を抑制しつつ冷却性を向上した内燃機関のシリンダヘッド構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
シリンダヘッドの点火栓が装着される筒状のプラグタワー部を備え、該プラグタワー部の中心軸と垂直な方向から該プラグタワー部に向かって冷却水が流れるように構成された内燃機関のシリンダヘッド構造において、
前記プラグタワー部を、その中心軸に垂直な断面でのプラグタワー部外周面で囲まれる断面積が、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大し、かつ、前記断面積の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことを特徴とする。
【０００５】
請求項１に係る発明によると、
プラグタワー部周辺のウォータジャケットの通路断面積が、冷却の必要性が薄くなる燃焼室から遠ざかるアッパーデッキ側に向かうほど縮小されることにより、冷却水の流速を増大させつつ、冷却の必要性が高い燃焼室に近い側は通路断面積が確保されるので、冷却水への熱伝達率が大きくなり、冷却性が向上する。
【０００６】
また、隔壁やリブのように、冷却水の流れを直角に対面して遮るようなことがなく、冷却水流通抵抗の増加を抑制してウォータポンプの駆動力増加を抑制でき、隔壁、リブ裏側での淀みの発生も生じない。
また、冷却水が上流から流れてきて、プラグタワー部に当たる際も、アッパーデッキ側に当たった冷却水が燃焼室側に断面積が縮小するように形成されたプラグタワー部外壁に沿って滑らかに燃焼室側に導かれるので、流通抵抗が減少して更に流速が速められ、冷却性が向上する。
【０００７】
また、プラグタワー部内周面で囲まれる断面積は、外周面で囲まれる断面積と同様に、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大させ易くなって、プラグタワー部の内部空間もアッパーデッキ側に向かって拡大することができるようになるため、点火栓の組み付け座面加工行程の簡素化、点火栓脱着性が改善される。
【０００８】
また、前記プラグタワー部外周面で囲まれる断面積の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことにより、ウォータジャケット通路断面積を、アッパーデッキ側でより大きく縮小させることができるので、燃焼室側の冷却水流速をより増大させて、冷却性を高めることができると共に、プラグタワー部がアッパーデッキと滑らかに繋がるので、冷却水の流れを滑らかに燃焼室側に向かわせて流通抵抗をより小さくすることができる。
【０００９】
同時に、前記断面積の冷却水流れ方向上流側部分が下流側部分より大きくなるように形成されることにもなるから、プラグタワー部のアッパーデッキ側から燃焼室側方向への冷却水の指向が更に促進され、燃焼室外壁の冷却が促進される。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、
前記プラグタワー部の肉厚が、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大するように形成したことを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、ウォータジャケット通路断面積を、アッパーデッキ側でより大きく縮小させることができ、燃焼室側の冷却水流速をより増大させて、冷却性を高めることができる。また、熱負荷の高い燃焼室側の肉厚を小さくすることで、放熱性も高めることができる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、
前記プラグタワー部の肉厚の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことを特徴とする。
請求項４に係る発明によると、上記請求項３で説明した効果がより促進される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る直列４気筒機関におけるシリンダヘッドの♯３、♯４気筒近傍の横断面を示し、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面、図４は、図１のＣ−Ｃ線に沿う縦断面をそれぞれ示す。
【００１３】
図２に示すように、シリンダヘッド１内に燃焼室の外壁２、吸気ポートの外壁３、排気ポートの外壁４、図示しない点火栓を内部空間に取り付けるプラグタワー部５の外壁５ａ、シリンダヘッドアッパーデッキ６により囲まれるウォータジャケット７が形成される。
そして、図２〜図４に示すように、プラグタワー部５は、中心軸に垂直な断面でのプラグタワー部外周面で囲まれる略円形な断面積がアッパーデッキ側から燃焼室側に向かって滑らかに減少するように形成される。
【００１４】
また、図３に示すように、ウォータジャケット７の燃焼室側７ａの断面積は確保されたまま、アッパーデッキ側７ｂの断面積が縮小するため、より冷却が必要とされる燃焼室側７ａの冷却水の流速が増大し、燃焼室外壁２の冷却が促進される。
図４に示すように、本実施形態では、エンジン前方から後方に向かい冷却水が流れる構造であるが、エンジン前方からプラグタワー部５外壁のアッパーデッキ側５ｂに衝突した冷却水は、プラグタワー部５の形状に沿ってプラグタワー部５の燃焼室側５ｃ方向を指向して流れるため、該燃焼室側５ｃの冷却水の流速が更に増大し、燃焼室外壁２の冷却が促進される。
【００１５】
また、本実施形態以外に、冷却水の流れの向きがエンジン吸気側−排気側方向の場合や、エンジン前後方向に対して斜め方向の流れとなる場合でも、ウォータジャケットの断面積が燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに縮小するので、同様の効果が得られることは明らかである。
また、図２〜図４に示すように、点火栓の取り付け空間であるプラグタワー部５の内部空間５ｄがアッパーデッキ側に向かって拡大するため、点火栓の組み付け座面５ｇ加工行程の簡素化、点火栓脱着性が改善される。
【００１６】
さらに、本実施形態では、前記プラグタワー部５の断面積の変化率がアッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにし、かつ、肉厚についてもアッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたため（図３参照）、ウォータジャケット７の通路断面積を、アッパーデッキ側７ｂでより大きく縮小させることができる。
【００１７】
これにより、燃焼室側７ａの冷却水流速をより増大させて、冷却性を高めることができ、さらに、プラグタワー部５がアッパーデッキ６と滑らかに繋がるので、冷却水の流れを滑らかに燃焼室側７ａに向かわせて流通抵抗をより小さくすることができる。
また、熱負荷の高い燃焼室側の肉厚を小さくすることで、放熱性も高めることができる。
【００１８】
図５〜図７は、参考例を示し、図５は、図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面、図６は、図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面、図７は、図１のＣ−Ｃ線に沿う縦断面をそれぞれ示す。図示のように、プラグタワー部５は、略円錐形状であるが、第１の実施形態と基本的な効果が同様に得られ、断面形状がシンプルなので製造が容易である。
【００１９】
図８は、別の参考例を示し、図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面を示す。図示のように、プラグタワー部５の冷却水の流れ向き上流側５ｅと、その他の側５ｆとでプラグタワー部５断面積のアッパーデッキ６側への拡大比率が異なる。すなわち、上流側５ｅの拡大比率をその他の側５ｆより大きくしてあり、これにより、プラグタワー部５のアッパーデッキ側５ｂから燃焼室側５ｃ方向への冷却水の指向が更に促進され、燃焼室外壁２の冷却が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通したシリンダヘッドの♯３，♯４気筒近傍の横断面図。
【図２】第１の実施形態における図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図。
【図３】第１の実施形態における図１のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図。
【図４】第１の実施形態における図１のＣ−Ｃ線に沿った縦断面図。
【図５】参考例における図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図。
【図６】参考例における図１のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図。
【図７】参考例における図１のＣ−Ｃ線に沿った縦断面図。
【図８】別の参考例における図１のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図。
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
２ 燃焼室の外壁
３ 吸気ポートの外壁
４ 排気ポートの外壁
５ プラグタワー部
５ａ プラグタワー部の外壁
５ｂ プラグタワー部のアッパーデッキ側
５ｃ プラグタワー部の燃焼室側
５ｅ プラグタワー部の流れ向き上流側
６ アッパーデッキ
７ ウォータジャケット
７ａ ウォータジャケットの燃焼室側
７ｂ ウォータジャケットのアッパーデッキ側
Claims (3)
- シリンダヘッドの点火栓が装着される筒状のプラグタワー部を備え、該プラグタワー部の中心軸と垂直な方向から該プラグタワー部に向かって冷却水が流れるように構成された内燃機関のシリンダヘッド構造において、
前記プラグタワー部を、その中心軸に垂直な断面でのプラグタワー部外周面で囲まれる断面積が、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大し、かつ、前記断面積の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド構造。 - 前記プラグタワー部の肉厚が、燃焼室側からアッパーデッキ側に向かって滑らかに増大するように形成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
- 前記プラグタワー部の肉厚の変化率が、アッパーデッキ側で大きく、燃焼室側で小さくなるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
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|---|---|---|---|
| JP2002118423A JP4126946B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 内燃機関のシリンダヘッド構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002118423A JP4126946B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 内燃機関のシリンダヘッド構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003314357A JP2003314357A (ja) | 2003-11-06 |
| JP4126946B2 true JP4126946B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=29535324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002118423A Expired - Fee Related JP4126946B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 内燃機関のシリンダヘッド構造 |
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2002
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