JP4457239B2 - Cylinder head cooling structure machining method - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドの特に吸排気孔近傍の冷却構造の加工方法に関する。 The present invention relates to a method for processing a cooling structure in the vicinity of an intake / exhaust hole of a cylinder head of an internal combustion engine.
輸送効率の向上を狙いとして、自動車のエンジン出力が増加傾向にある中、エンジンを高負荷で運転維持させる上で、シリンダヘッドの冷却を如何にして効果的に行うかが課題となっている。 With the aim of improving transportation efficiency, while the engine output of automobiles is increasing, it is a challenge how to effectively cool the cylinder head in order to keep the engine operating at a high load.
シリンダヘッドには、吸排気ポートがシリンダの燃焼室に隣り合って形成されており、特に排気ポートはエンジン稼動中には常時高熱に晒されている。
一方、吸気ポートはシリンダに新気を吸入しており、その新気は充填効率(吸込んだ新気の単位体積当りの酸素の割合は充填効率に比例する)を考慮すると吸気ポート周辺は温めたくない。
ところが、吸気ポートは排気ポートに隣接しており、シリンダ内に供給する新気(吸気)を排気ポート近傍の熱によって高めてしまっている。そこで、シリンダヘッドにはエンジン冷却水が流れる水路(ウォータギャラリー)を有するウォータジャケットが形成されており、ウォータジャケットの前記水路(ウォータギャラリー)を流れる冷却水で特に排気ポート近傍を重点的に冷却している。
An intake / exhaust port is formed in the cylinder head adjacent to the combustion chamber of the cylinder, and the exhaust port is always exposed to high heat during engine operation.
On the other hand, the intake port draws fresh air into the cylinder, and the fresh air wants to warm around the intake port considering the charging efficiency (the ratio of oxygen per unit volume of the sucked fresh air is proportional to the charging efficiency) Absent.
However, the intake port is adjacent to the exhaust port, and fresh air (intake) supplied into the cylinder is increased by the heat in the vicinity of the exhaust port. Therefore, a water jacket having a water passage (water gallery) through which engine cooling water flows is formed in the cylinder head, and cooling in the water jacket (water gallery) of the water jacket is particularly focused on the vicinity of the exhaust port. ing.
図6は1シリンダ当り4バルブのシリンダヘッド110を裏返しして、図示しないシリンダの燃焼室側から吸気ポート101,排気ポートが102を見た図である。また、図7は図6のX−X断面矢視図で、図7の下方が燃焼室側を表している。
FIG. 6 is a diagram in which the
図7において、排気ポート102と排気ポート102との間の領域には冷却水用の水路(ウォータギャラリー)105が形成されている。ここで、該水路105の内壁面からポートの中心線に向う方向における厚みT1,T2と、水路Cの内壁からシリンダヘッド110の端面110eまでの厚みT3と、を比較すると、明らかにT3がT1、T2に対して厚く形成されている。
In FIG. 7, a cooling water channel (water gallery) 105 is formed in a region between the
この厚みの比が大きい場合は、部分的に熱溜まり(過熱箇所)が出来、弁の開閉運動上好ましくない。或いは、熱応力が発生して強度上好ましくない。 When this ratio of thickness is large, a heat accumulation (overheated part) is partially made, which is not preferable in terms of valve opening / closing motion. Alternatively, thermal stress is generated, which is not preferable in terms of strength.
そのような不具合を是正するために、図8及び図9に示す様に、シリンダヘッド110のポート102,102間の領域を先端が球状の加工工具(例えばドリル103やエンドミル)で切削することで当該領域の厚みを減ずることが行われている。(特許文献1参照)
図9は、先端が球状のドリル103をドリルの軸を移動することなく厚み方向(矢印Y方向)送り、切削している状態を示している。
図8は、図9の方法で切削の完了した状態を立体的に示した斜視図である。
図8において、符号122及び112はポート間の領域に形成された加工痕を示している。
In order to correct such a problem, as shown in FIGS. 8 and 9, the region between the
FIG. 9 shows a state in which a
FIG. 8 is a perspective view three-dimensionally showing a state in which cutting has been completed by the method of FIG.
In FIG. 8,
このような方法で、シリンダヘッド110の不均一な厚みを均一な厚みに近づけようとした場合、切削した部分でポートとの境界部に突起Eが形成されてしまう。係る突起Eは依然として過熱箇所となり、且つ鋭利に尖っているため、応力が集中してしまい、強度上悪影響を及ぼすこととなる。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、エンジンのシリンダヘッドにおいて、過熱箇所を無くし、冷却水による冷却が効果的に発揮できるシリンダヘッドの冷却構造の加工方法の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art. In the cylinder head of an engine, there is provided a machining method for a cooling structure of a cylinder head that can eliminate overheating and effectively exhibit cooling by cooling water. The purpose is to provide.
本発明によれば、1シリンダ当たり4バルブを有する内燃機関のシリンダヘッド(10)の排気ポート(2、2)間および吸・排気ポート(1、2)間それぞれの領域に部分円弧(R1)を含み、そして燃焼室側に凹状に湾曲している切削面(22、12)を形成するためのシリンダヘッド(10)の冷却構造の加工方法において、加工するシリンダヘッド(10)面に垂直な軸まわりに回転し円筒状の先端コーナー部がR処理されたエンドミル(3)を用い、それぞれ2つのポート(2、2および1、2)の中心間を結ぶ仮想線(L、L1)に沿ってそのエンドミル(3)を送って切削面(22、2)を加工し、その切削面(22、12)の前記仮想線(L、L1)方向の端面の尖った状態の箇所をグラインダー(4)によってR処理部(R2)を加工し、その切削面(22、12)の前記仮想線(L、L1)と直角方向の端面の尖った箇所をグラインダーで別のR処理部(R3)を加工する。 According to the present invention, partial arcs (R1) are formed in the respective regions between the exhaust ports (2, 2) and between the intake and exhaust ports (1, 2) of the cylinder head (10) of the internal combustion engine having four valves per cylinder. And a cooling structure of a cylinder head (10) for forming a concavely curved cutting surface (22, 12) on the combustion chamber side, and perpendicular to the cylinder head (10) surface to be processed Using an end mill (3) that rotates around an axis and has a cylindrical tip corner portion subjected to R processing, respectively, along virtual lines (L, L1) connecting the centers of two ports (2, 2, and 1, 2). Then, the end mill (3) is sent to process the cutting surfaces (22, 2), and the sharpened portions of the cutting surfaces (22, 12) in the imaginary line (L, L1) direction are sharpened (4 ) R processing unit ( 2) processed, processing the different R processing unit (R3) a pointed portion of the imaginary line (L, L1) and the end face of the right angle of the cutting face (22, 12) with a grinder.
係る構成を具備した本発明のシリンダヘッドの冷却構造は、内燃機関のシリンダヘッド(10)の吸排気ポート(1,2)何れかのポート間の領域の燃焼室側を切削方向が隣り合うポート間を結ぶ方向で且つ切削後の切削面(12,22)が部分円弧(R1)を含む様に燃焼室側に対して凹状に湾曲形成し、シリンダヘッド(10)の吸排気ポート(1,2)何れかのポート間の厚みを減じることによってシリンダヘッド(10)における肉厚の均一化を測り、熱の分散が図られ、冷却水による冷却効果が向上する。 The cooling structure for a cylinder head according to the present invention having such a configuration is a port whose cutting direction is adjacent to the combustion chamber side in the region between any of the intake and exhaust ports (1, 2) of the cylinder head (10) of the internal combustion engine. And the cut surfaces (12, 22) after cutting are concavely curved with respect to the combustion chamber side so as to include the partial arc (R1), and the intake and exhaust ports (1, 1, 2) By reducing the thickness between any of the ports, the thickness of the cylinder head (10) is made uniform, heat is dispersed, and the cooling effect by the cooling water is improved.
前記切削面(12,22)において、切削前の吸排気ポート(1,2)何れかのポート間の領域と切削後の切削面との稜線部に面取り或いはアール(R2、R3)を形成することにより、切削加工後である突起部は無くなり、したがって応力集中箇所も無くなる。 In the cutting surface (12, 22), chamfering or rounding (R2, R3) is formed at the ridge line portion between the region between any of the intake / exhaust ports (1, 2) before cutting and the cutting surface after cutting. As a result, there are no protrusions after cutting, and therefore no stress concentration points.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
先ず、図1〜図5を参照して第1実施形態を説明する。 First, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、第1実施形態に係り1シリンダ当り4バルブのシリンダヘッド10を裏返しして、図示しないシリンダの燃焼室側から吸気ポート1,排気ポート2を見た図である。また、図2は、図1のX−X断面矢視図(図1とは上下が逆)に対応し、冷却向上のための減肉(切削)加工を行う直前であり、加工工具を加工スタート位置に用意した状態を示した図である。図3は、図1のX−X断面矢視図(加工の完了した状態)を示した図である。
FIG. 1 is a view of the intake port 1 and the
図1において、シリンダヘッド10の燃焼室側の端面における2箇所の排気ポート2,2の間の領域には、減肉加工(切削)痕22がある。又、シリンダヘッド10の燃焼室側の端面における排気ポート2と吸気ポート1の間の領域(2箇所)には、減肉加工(切削)痕12がある。
In FIG. 1, there is a thinning (cutting)
図4は、図1のY−Y断面矢視の部分拡大図であり、図5は、図3(図1のX−X断面図)のA部拡大図(図3とは上下逆に描いている)である。 4 is a partially enlarged view taken along the line YY in FIG. 1, and FIG. 5 is an enlarged view of a part A in FIG. 3 (XX sectional view in FIG. 1) (upside down from FIG. 3). Is).
図2及び図4に示す様に加工工具3は、例えば、円筒状の先端コーナー部がR処理(面取り)されたエンドミルである。
図1において、加工工具(例えばエンドミル)の加工方向(送り)はB矢印方向、即ち、二つの排気ポート2,2の中心間を結ぶ仮想線Lに沿って往復或いは一方向となる。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
In FIG. 1, the machining direction (feed) of a machining tool (for example, an end mill) is reciprocating or unidirectional along the direction of arrow B, that is, along a virtual line L connecting the centers of two
尚、先端のコーナー部がR処理された加工工具(例えばエンドミル)で切削したままであると、シリンダヘッド10の端面における加工痕は、尖った状態(図4において、R処理でR2が形成される以前の状態)で残り、その尖った状態の箇所は熱溜まりとなり易いので、例えば、エンドミルで加工後に、当該の尖った箇所を、例えば、小型のグラインダー4によってそのエンドミルで切削されたR1とは反対側に凸のR処理(R2)を施すことによって、係る熱溜まり箇所を除去することが出来る。
If the corner portion at the front end is cut with a processing tool (for example, an end mill) subjected to R processing, the processing trace on the end face of the
図5に示す断面(図3の拡大図であって図1のX−X断面)においても排気ポート2と切削痕22で成す相貫線(切削痕と排気ポート内周面との境界線で尖った箇所、実際2は、図5ではR処理されR3が形成されているため、尖った箇所は図示されていない)が形成されるため、上述のように例えば小型グラインダーでR処理(R3)を施すことが望ましい。尚、図5は係るR処理(R3)の施された状態を示している。
In the cross section shown in FIG. 5 (enlarged view of FIG. 3 and the XX cross section of FIG. 1), the interphase line formed by the
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description of the purpose of limiting the technical scope of the present invention.
1・・・吸気ポート
2・・・排気ポート
3・・・加工工具
4・・・グラインダー
5・・・冷却水路(ウォータギャラリー)
10・・・シリンダヘッド
12、22・・・加工痕(切削面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intake
10 ...
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