JP7092817B2 - cylinder head - Google Patents
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Description
本願発明は、自動車用等のエンジンを構成するシリンダヘッドに関するものである。 The present invention relates to a cylinder head constituting an engine for automobiles and the like.
ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンは、機関本体の主要構成要素としてシリンダヘッドを備えている。燃焼室の構造は様々であるが、ガソリンエンジンの場合は、燃焼室の一部としてシリンダヘッドに上窄まりのペントルーフ型の凹所を形成し、凹所の傾斜面に、一対ずつの吸気ポートの出口及び排気ポートの入り口を開口させていることが一般的である。 A gasoline engine or a diesel engine includes a cylinder head as a main component of the engine body. The structure of the combustion chamber varies, but in the case of a gasoline engine, a pent-roof type recess with a constriction is formed in the cylinder head as part of the combustion chamber, and a pair of intake ports are formed on the inclined surface of the recess. It is common to open the outlet and the entrance of the exhaust port.
そして、吸気ポート及び排気ポートにはバルブシートが装着されているが、バルブシートの装着部(装着穴)は切削加工によって高い寸法精度に形成されており(例えば特許文献1)、バルブシートとバルブガイドとを同心に形成することにより、シール性と耐久性とを確保している。従って、シリンダヘッドを鋳造するに当たっては、吸気ポート及び排気ポートの周囲には削り代を設けている。 A valve seat is mounted on the intake port and the exhaust port, but the mounting portion (mounting hole) of the valve seat is formed with high dimensional accuracy by cutting (for example, Patent Document 1), and the valve seat and the valve. By forming the guide concentrically, sealing performance and durability are ensured. Therefore, when casting the cylinder head, a cutting allowance is provided around the intake port and the exhaust port.
さて、エンジンにおいて吸気効率及び排気効率を高めるには吸気ポート及び排気ポートの内径をできるだけ大きくするのが好ましいが、吸気ポート及び排気ポートの内径を大きくすると、それに連れてバルブの外径及びバルブシートの外径も大きくなる。 By the way, in order to improve the intake efficiency and the exhaust efficiency in the engine, it is preferable to make the inner diameters of the intake port and the exhaust port as large as possible. The outer diameter of is also large.
そして、吸気ポートの周囲と排気ポートの周囲には、バルブを逃がすためのテーパ面(バルブリセス)を切削加工によって形成しており、このバルブ逃がしテーパ面に囲われた状態でバルブシートを配置しているが、吸気ポート及び排気ポートを大径化すると、吸気ポートと排気ポートとの間隔が狭まることにより、吸気ポートのバルブ逃がしテーパ面と排気ポートのバルブ逃がしテーパ面とが接して、吸気ポートと排気ポートとの間の部位に山形部が形成されてしまう。 A tapered surface (valve recess) for allowing the valve to escape is formed around the intake port and around the exhaust port by cutting, and the valve seat is placed in a state surrounded by this valve escape tapered surface. However, if the diameters of the intake port and the exhaust port are increased, the distance between the intake port and the exhaust port becomes narrower, so that the valve relief tapered surface of the intake port and the valve relief taper surface of the exhaust port come into contact with the intake port. A chevron is formed in the part between the exhaust port and the exhaust port.
そして、吸気ポートと排気ポートとの間に山形部ができると、吸気行程及び圧縮行程において吸気が山形部に当たってタンブル流の生成を阻害する問題や、山形部に形成されたエッジ部(稜線)が過剰昇温し、ヒートポイントになってノッキングを誘発しやすくなる問題、或いは、エッジ部が溶損によって脱落してエンジンを損傷させる問題などが懸念される。 When a chevron is formed between the intake port and the exhaust port, there is a problem that the intake air hits the chevron in the intake stroke and the compression stroke to hinder the generation of the tumble flow, and the edge portion (ridge line) formed in the chevron becomes present. There is a concern that the temperature may rise excessively and become a heat point to easily induce knocking, or that the edge portion may fall off due to melting damage and damage the engine.
本願発明は、このような問題を招来することなく吸気ポート及び排気ポートを大径化しようとするものである。 The present invention is intended to increase the diameter of the intake port and the exhaust port without causing such a problem.
本願発明のシリンダヘッドは、
「シリンダブロックと反対側に向けて窄まった傾斜面を備えたペントルーフ型の凹所が形成されて、前記凹所の傾斜面に、一対ずつの吸気ポートと排気ポートとが、シリンダボア軸線方向から見てクランク軸心と反対側に位置するようにして形成されており、
前記吸気ポートと前記排気ポートとにバルブシート装着穴が形成されている」
という基本構成になっている。
The cylinder head of the present invention is
"A pent-roof type recess having a sloping surface constricted toward the opposite side of the cylinder block is formed, and a pair of intake ports and exhaust ports are provided on the sloping surface of the recess from the cylinder bore axis direction. It is formed so that it is located on the opposite side of the crank axis when viewed.
Valve seat mounting holes are formed in the intake port and the exhaust port. "
It has a basic structure.
そして、上記基本構成において、
「前記両吸気ポートの外側と前記両排気ポートの外側には、それぞれ前記バルブシート装着穴に向けて縮径するバルブ逃がしテーパ面が形成されて、前記吸気ポートと前記排気ポートとの間の部位に、前記吸気ポートのバルブ逃がしテーパ面と前記排気ポートのバルブ逃がしテーパ面とで挟まれた仮想の山形部が、前記吸気ポートのバルブシート装着穴と前記排気ポートのバルブシート装着穴との間の部位から突出した状態で位置するようになっており、
前記仮想の山形部が前記吸気ポートにおけるバルブシート装着穴の開口縁と前記排気ポートにおけるバルブシート装着穴の開口縁と同じ高さに切除された状態で、前記吸気ポートと前記排気ポートとの間の部位に、クランク軸心方向を前後方向として、前後対称形状でかつ前後両端縁は底面視で円弧状になっている平坦面が形成されている」
という特徴を備えている。
And in the above basic configuration
"On the outside of both intake ports and the outside of both exhaust ports, valve relief tapered surfaces that are reduced in diameter toward the valve seat mounting holes are formed, respectively, and a portion between the intake port and the exhaust port. In addition, a virtual chevron portion sandwiched between the valve relief tapered surface of the intake port and the valve relief tapered surface of the exhaust port is located between the valve seat mounting hole of the intake port and the valve seat mounting hole of the exhaust port. It is designed to be positioned so as to protrude from the part of
Between the intake port and the exhaust port in a state where the virtual chevron portion is cut at the same height as the opening edge of the valve seat mounting hole in the intake port and the opening edge of the valve seat mounting hole in the exhaust port. A flat surface is formed in this part, with the crank axis direction as the anteroposterior direction, and the anteroposterior symmetrical shape and the anterior-posterior end edges are arcuate in the bottom view. "
It has the feature.
本願発明において、シリンダヘッドを鋳造した段階では、バルブシート装着穴やバルブ逃がしテーパ面を切削加工で形成するために削り代が設けられており、バルブ逃がしテーパ面を形成した段階では、吸気ポートと排気ポートとの間に山形部が形成される。しかし、本願発明では、山形部はエンドミル等の切削工具で切除されて、吸気ポートと排気ポートとの間の部位は平坦面になっている。 In the present invention, at the stage of casting the cylinder head, a cutting allowance is provided to form the valve seat mounting hole and the valve relief tapered surface by cutting, and at the stage of forming the valve relief tapered surface, the intake port and the intake port are provided. A chevron is formed between the exhaust port and the exhaust port. However, in the present invention, the chevron portion is cut off by a cutting tool such as an end mill, and the portion between the intake port and the exhaust port is a flat surface.
従って、吸気ポートから噴出した吸気は、乱れを生じることなく排気ポートに向けてスムースに流れていく。これにより、吸気行程及び圧縮行程でのタンブル流の生成機能を向上できる。また、山形部及びエッジは存在しないため、過剰昇温によるヒートポイント現象も生じない。従って、ノッキングの誘発や溶損による欠落といった問題も解消できる。 Therefore, the intake air ejected from the intake port smoothly flows toward the exhaust port without causing turbulence. This makes it possible to improve the function of generating the tumble flow in the intake stroke and the compression stroke. Further, since the chevron portion and the edge do not exist, the heat point phenomenon due to the excessive temperature rise does not occur. Therefore, problems such as induction of knocking and chipping due to melting damage can be solved.
更に、吸気ポートと排気ポートとの間に山形部が残っていると、その大きさにバラツキがあって凹所の容積にもバラツキがでるおそれがあるが、本願発明は山形部を無くすものであるため、容積のバラツキを無くして品質(圧縮比)を安定化できる。更に、山形部が存在するとエッジ部にバリが残ることがあり、このバリの除去に手間がかかるという問題があるが、本願発明では、バリが発生していても山形部自体を切除するものであるため、バリ取りの手間を無くすことができる利点もある。 Further, if a chevron remains between the intake port and the exhaust port, the size of the chevron portion may vary and the volume of the recess may also vary. However, the present invention eliminates the chevron portion. Therefore, it is possible to stabilize the quality (compression ratio) by eliminating the variation in volume. Further, if a chevron is present, burrs may remain on the edge, and there is a problem that it takes time to remove the burrs. However, in the present invention, even if burrs are generated, the chevron itself is cut off. Therefore, there is an advantage that the trouble of deburring can be eliminated.
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。シリンダヘッド1の基本構造は従来と同じであり、その下面に、上向きに縮径した傾斜面2を有する凹所3が、シリンダボア(図示せず)と同心に形成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The basic structure of the
凹所3の傾斜面2には、吸気ポート4(の出口)と排気ポート5(の入り口)とが、シリンダボア軸心方向から見てクランク軸線を挟んだ反対側に一対ずつ開口している。一対の排気ポート5は下流側で1つに集合しているが、一対の吸気ポート4は、分離したままの場合と、上流側で1つに集合している場合とがある。
On the
吸気ポート4及び排気ポート5にはそれぞれバルブシート6が装着されている。従って、吸気ポート4及び排気ポート5には、バルブシート装着穴7が形成されている。また、バルブシート6の下方(外側)には、バルブ8,9の傘部8a,9aを逃がすための下広がりのバルブ逃がしテーパ面(バルブリセス)10が形成されている。
A
バルブシート6の内面には、広がり角度が相違する2つの傾斜面11a,11bが形成されており、バルブ8,9の傘部8a,9aは、2つの傾斜面11a,11bの連接部に当たってシールされるようになっている。凹所3の中央部には、点火プラグを装着するイグニッションホール12が開口している。また、シリンダヘッド1には、冷却水ジャケット13が形成されている。
Two
なお、図1(A)では吸気ポート4や排気ポート5、バルブシート6を真円に表示しているが、これらは傾斜面2に形成されているため実際には楕円になる。真円の表示は、作図を容易化するための便宜的なものである。
In FIG. 1A, the
さて、シリンダヘッド1はアルミを材料にした鋳造品であり、鋳造した段階の中間品では、凹所3には、図2(A)に示すように、バルブシート装着穴7やバルブ逃がしテーパ面10を切削するための削り代14が形成されている。そして、図2(B)に示すように、まず、エンドミルやフライスカッター等の切削工具(図示せず)によって、バルブシート装着穴7やバルブ逃がしテーパ面10が切削加工される。
By the way, the
そして、吸気ポート4及び排気ポート5を大径化すると、それら吸気ポート4と排気ポート5との間隔が狭まって、バルブ逃がしテーパ面10を切削加工した段階で、図2(B)に示すように、吸気ポート4と排気ポート5との間の領域に、稜線15aを有する山形部15がバルブシート装着穴7の開口縁から突出した状態に形成されてしまう。そこで、図2(B)に示すようなエンドミル16を使用して山形部15を切除することにより、図1のように、吸気ポート4におけるバルブシート装着穴7と排気ポート5におけるバルブシート装着穴7との間のエリアを平坦面17に形成している。平坦面17は、吸気ポート4と排気ポート5との間隔が最も狭まった箇所が最も幅狭であり、クランク軸線方向から見て前後左右に対称状に広がっている。また、エンドミル16による加工であるため、前後両端縁は底面視で円弧形状になっている。
Then, when the diameters of the
そして、山形部15が残ったままであると、図2(B)に点線で示すように吸気が吸気ポート4から排気ポート5に向けて流れるにおいて、吸気が山形部15に衝突することによって流れに乱れが発生し、タンブル流の生成を阻害する等の問題が懸念されるが、本実施形態のように山形部15を切除して平坦面17を形成すると、吸気の流れは阻害されないため、吸気行程及び圧縮行程でのタンブル流の生成を促進できると共に、ヒートポイント化によってノッキングを誘発したり溶損・脱落したりする事態を解消できる。
Then, if the
また、鋳造のバラツキや切削のバラツキによって山形部15の大きさにもバラ付きが発生することが想定され、従って、山形部15が残ったままであると、凹所3の容積にバラツキが生じるなどして品質が安定しないおそれがあるが、本実施形態では、バラツキの原因である山形部15が切除されるため、凹所3の容積のバラツキを無くして品質を安定化できる。稜線15aにバリが残っても、バリと一緒に山形部15が無くなるため、バリ取りの手間も省くことができる。
Further, it is assumed that the size of the
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、平坦面はフライスカッターによる切削で形成することも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, a flat surface can be formed by cutting with a milling cutter.
本願発明は、エンジンのシリンダヘッドに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The invention of the present application can be embodied in the cylinder head of an engine. Therefore, it can be used industrially.
1 シリンダヘッド
2 傾斜面
3 凹所
4 吸気ポート
5 排気ポート
6 バルブシート
7 バルブシート装着穴
8 吸気バルブ
9 排気バルブ
10 バルブ逃がしテーパ面
14 削り代
15 山形部
16 平坦面を形成するためのエンドミル
17 平坦面(平坦部)
1
Claims (1)
前記吸気ポートと前記排気ポートとにバルブシート装着穴が形成されている構成であって、
前記両吸気ポートの外側と前記両排気ポートの外側には、それぞれ前記バルブシート装着穴に向けて縮径するバルブ逃がしテーパ面が形成されて、前記吸気ポートと前記排気ポートとの間の部位に、前記吸気ポートのバルブ逃がしテーパ面と前記排気ポートのバルブ逃がしテーパ面とで挟まれた仮想の山形部が、前記吸気ポートのバルブシート装着穴と前記排気ポートのバルブシート装着穴との間の部位から突出した状態で位置するようになっており、
前記仮想の山形部が前記吸気ポートにおけるバルブシート装着穴の開口縁と前記排気ポートにおけるバルブシート装着穴の開口縁と同じ高さに切除された状態で、前記吸気ポートと前記排気ポートとの間の部位に、クランク軸心方向を前後方向として、前後対称形状でかつ前後両端縁は底面視で円弧状になっている平坦面が形成されている、
シリンダヘッド。 A pent-roof type recess having a sloping surface constricted toward the opposite side of the cylinder block is formed, and a pair of intake ports and exhaust ports are viewed from the cylinder bore axis direction on the sloping surface of the recess. It is formed so that it is located on the opposite side of the crank axis.
A valve seat mounting hole is formed in the intake port and the exhaust port.
A valve relief tapered surface whose diameter is reduced toward the valve seat mounting hole is formed on the outside of both intake ports and the outside of both exhaust ports, respectively, at a portion between the intake port and the exhaust port. A virtual chevron portion sandwiched between the valve relief tapered surface of the intake port and the valve relief tapered surface of the exhaust port is located between the valve seat mounting hole of the intake port and the valve seat mounting hole of the exhaust port. It is designed to be positioned so that it protrudes from the part ,
Between the intake port and the exhaust port in a state where the virtual chevron portion is cut at the same height as the opening edge of the valve seat mounting hole in the intake port and the opening edge of the valve seat mounting hole in the exhaust port. A flat surface having a front-rear symmetrical shape and an arc-shaped front-rear edge is formed in the front -rear direction with the crank axis direction as the front-rear direction .
cylinder head.
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