JPH0960555A - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

内燃機関のシリンダヘッド

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JPH0960555A
JPH0960555A JP21216695A JP21216695A JPH0960555A JP H0960555 A JPH0960555 A JP H0960555A JP 21216695 A JP21216695 A JP 21216695A JP 21216695 A JP21216695 A JP 21216695A JP H0960555 A JPH0960555 A JP H0960555A
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JP
Japan
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cylinder
cylinder head
ceiling
head
internal combustion
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JP21216695A
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English (en)
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Yoshiyuki Abe
義幸 阿部
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却水の流れを妨げることなく、シリンダ天
井部の冷却性能と剛性とを向上とを高めた内燃機関のシ
リンダヘッドを提供すること。 【解決手段】 シリンダヘッド1にシリンダ天井部2を
形成し、シリンダヘッド1内に、シリンダ天井部2を冷
却する水ジャケット11を形成し、このシリンダ天井部
2の中心部側に薄肉部2aを形成し、その外側に、シリ
ンダボア軸心12から外側に向かって徐々に厚肉に形成
する厚肉部2bを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダヘッドに関し、更に詳細には、内燃機関の燃焼室の天
井部壁面の剛性を保ちながら冷却効率を向上させ、しか
もシリンダヘッド内を流れる冷却水の流動を容易にした
内燃機関のシリンダヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関のシリンダ天井部は、シリンダ
ヘッドの下面に形成され、このシリンダ天井部壁面に吸
気口、排気口、燃料噴射口などの開口部が形成されてい
る。またシリンダヘッド内部には吸気ポート、排気ポー
ト、バルブガイドボス、ヘッドボルトボスなどが形成さ
れ、その周囲空洞部を水ジャケットとしている。したが
って、シリンダ天井部の上方は空洞状となっている。
【0003】したがって、前記シリンダ天井部が燃料の
燃焼圧力に耐え、且つシリンダヘッドガスケットのシー
ル性を保つために、シリンダヘッドは剛性を高くするこ
とと、シリンダ天井部の肉厚を可及的に薄くし、冷却効
率を高くするという、相反する要求を満たす必要があ
る。したがって、従来から各種の工夫がなされている。
例えば、実開昭60−188845号公報には、シリン
ダボディからシリンダヘッドに冷却水を送る通水路をシ
リンダヘッド下面のボルトボス中間部分に開口させ、こ
の開口部分からシリンダボア中心に向かって屋根状にシ
リンダ底壁を膨出させてシリンダの剛性を向上させたシ
リンダヘッドが開示されている。
【0004】また実開平6−76640号公報には、ヘ
ッドボルトボス及びバルブガイドボスを結ぶシリンダ天
井部を、剛性を増強させるのに有効な部分に限って厚肉
に形成し、大幅な重量増加を回避しながら、シリンダ天
井部の剛性を高めたシリンダヘッドが開示されている。
しかしながら、前記各公報に記載された手段は、いずれ
もシリンダ天井部の中央部分を肉厚に形成する部分に及
ぶものであるが、この部分は、最も熱負荷が大きくなる
部分であり、より薄肉にして冷却効率を向上させること
が求められる部分であり、更に改善する必要が認められ
る。
【0005】また別の従来例として、水ジャケットを貫
通して形成されるヘッドボルトボスの間にリブ(ボルト
ボスリブ)を形成し剛性を高めたもの、ヘッドボルトボ
スからシリンダ軸に向かってリブを形成し剛性を高めた
ものなどがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記リブに
よるシリンダ天井部の剛性を向上させる手段は、リブを
設ける部分以外を薄肉に形成することができる利点があ
る反面、次のような欠点がある。 1.リブが水ジャケット内に突出するために冷却水の流
動が阻害され、シリンダヘッド下面の冷却効率が低下す
る。
【0007】2.シリンダヘッドを鋳造する際に、水ジ
ャケットなどシリンダヘッド内部の構造部分の鋳型は中
子により形成するが、その際中子は割り型とする必要が
ある。したがって深い溝状となるリブ形成部分は、中子
の剛性が低下し、鋳型組み立て作業中に中子が破損し易
く、また鋳込みにより中子砂に焼き付きが発生し易いと
いう問題がある。
【0008】本発明は、以上の問題点に着目してなされ
たものであり、冷却水の流れを妨げることなく、シリン
ダ天井部の冷却性能と剛性とを共に向上させた内燃機関
のシリンダヘッドを提供することを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】以上の解決課題を解決す
るための本発明の内燃機関のシリンダヘッドの手段は、
シリンダ天井部を冷却する水ジャケットをシリンダヘッ
ド内に形成し、シリンダ側と前記水ジャケットとを隔て
るシリンダ天井部隔壁をシリンダヘッド下面に形成し、
このシリンダ天井部隔壁の中央側を除く外側に、外周に
向かって隔壁の肉厚を徐々に増加させたリング状の厚肉
部を形成し、前記中央側を、厚肉部より薄い肉厚の薄肉
部としたものである。
【0010】前記シリンダ天井部中心側(シリンダボア
の中心側)から外側に向かって徐々に肉厚を厚くする手
段には特に限定はなく、断面が直線状、曲線状など、実
際に則し適宜設定すればよい。前記薄肉部を形成する範
囲は、特に限定はないが、一般的に、前記シリンダ天井
部中心側に形成する薄肉部の範囲を、シリンダボア中心
からシリンダボアピッチの60%から70%の範囲とす
ることが好ましい。なお、シリンダボアピッチは、通常
となり合うシリンダボア中心間の距離を指すが、ヘッド
ボルト孔間の距離も同様の間隔で並んでいるため、以
下、ヘッドボルト孔間の距離もこのように呼ぶことにす
る。
【0011】一般に、シリンダボアピッチに対するシリ
ンダピッチの比率は通常80〜90%程度であり、シリ
ンダボア径の70〜80%の部分より内側は高温とな
る。したがって、この部分を肉厚にすると冷却効率が低
下する。即ち、薄肉部をシリンダボアピッチのほぼ60
%以下とすると冷却特性が低下し、薄肉部をシリンダボ
アピッチのほぼ70%以上とすると、シリンダ天井部の
剛性が向上しない。
【0012】また前記厚肉部の最大肉厚と最小肉厚との
比には特に限定はないが、一般的には、最大肉厚を最小
肉厚の1.3〜1.6倍程度とすることが好ましい。薄
肉部の厚さを冷却性能上から決定し、厚肉部厚さと薄肉
部厚さとの比が、1.3より小さくなるとシリンダ天井
部の剛性が低下し、1.6以上とすると重量が増加し好
ましくない。
【0013】本発明は、高熱に曝されるシリンダ天井部
中央側のシリンダ天井部、特に熱負荷が高くなる吸気口
及び排気口の中間部の厚さを可及的に薄くし、冷却特性
を向上させ、その熱的影響が相対的に少ない外側の肉厚
を、外側に向かってリング状に徐々に厚くすることによ
り、シリンダ天井部の冷却効率を低下させることなく剛
性を向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照し、本発明
の実施の形態を説明する。図1〜2に示す本実施例のシ
リンダヘッド1は4バルブ式ディーゼルエンジン用であ
り、シリンダ底壁を形成するシリンダ天井部2の周囲に
は、中央部に噴射弁取付け孔3、吸気口4、排気口5な
どが形成され、周囲にヘッドボルト孔6(8個)を穿設
したヘッドボルトボス7が配置されている。
【0015】またシリンダヘッド上面8(図2)には、
燃料噴射弁(図示せず)装着用のノズルスリーブ孔9、
動弁装置(図示せず)取り付け用のブリッジガイド孔10
などが形成されている。そして、前記シリンダ天井部2
とシリンダヘッド上面8との間の空洞部は水ジャケット
11である。前記シリンダ天井部2は、薄肉部2aと厚肉
部2bとからなっており、図1には厚肉部2bを横線ハ
ッチで示した。前記薄肉部2aは、シリンダボア軸心12
(図2)を中心とする円形部分であり、厚肉部2bを、
薄肉部2aの外側のリング状部分を、薄肉部2aから外
側に徐々に厚肉となるように形成し、隣合うヘッドボル
トボス7を結ぶ部分で最大厚肉になるように形成した。
【0016】そして、薄肉部2aの直径Dは、シリンダ
ボアピッチPの約60〜70%の値とし、薄肉部2aの
肉厚tに対し、厚肉部2bの最大肉厚Tを1.3〜1.
6(T/t)とした。このように形成することで、シリ
ンダ天井部の冷却特性と剛性とをバランスさせ、またシ
リンダヘッド全体の剛性を高めた。したがって、バルブ
(図示せず)、吸気ポート壁13、排気ポート壁14などの
熱変形が小さくなり、磨耗を抑制することができた。
【0017】前記のとおり、ヘッドボルトボス7を結ぶ
部分で、シリンダ天井部2の最大肉厚部とした。この部
分にヘッドボルトボス7からボルトボスリブ15,16(図
4,5)を形成し、隣合うヘッドボルトボス7の中間部
に、ヘッドボルト(図示せず)の締め付け力がより均等
に伝達するようにした。このようすると、シリンダヘッ
ドガスケット(図示せず)の締め付け力をより均等にす
ることができる。
【0018】前記厚肉部2bを形成したために、前記ボ
ルトボスリブ15、16 をヘッドボルトボス7の近くにのみ
設けることが可能となり、次の効果を得ることができ
た。 i)薄肉部2aの吸気口4、排気口5の間(図1にa,
b,c,dで示した部分)は、特に熱負荷が大きくなる
ので、この部分の鋳造品質確認が重要となる。本実施例
では、ヘッドボルトボス7間を結ぶ高いリブをなくし、
リブによる剛性向上を厚肉部2bによって確保したため
に、シリンダヘッド1の長手方向前後端部に形成したシ
ーリングカップ穴17(片方のみ図示)によって、粗材状
態でシリンダヘッド内部を容易に検査することが確認で
きるようになった。
【0019】ii) 従来のような高いリブを設ける必要が
なくなったので、水ジャケットの中子剛性を高めること
ができた。その理由は、水ジャケット中子は割り型にす
る必要があり、またリブの部分は溝状となるため、この
部分の中子が薄肉になるため剛性が不足し、中子組作業
中に破損し易くなる。本実施例では、ボルトボスリブ1
5,15 を、ヘッドボルトボス7の根本部分に小さく形成
するだけであるので、中子の剛性を低下させる部分をな
くし、生産性を向上させることができた。
【0020】なお、各図に示した符号4aは吸気ポート
であり、5aは排気ポートであり、18はウオータージェ
ットボスであり、19は水穴であり、20はバルブガイドボ
スであり、21はプッシュロッド孔であり、22はシーリン
グカップ穴である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関の
シリンダヘッドは、シリンダ天井部のシリンダボアの外
周側に、外周に向かって徐々に肉厚にするリング状の厚
肉部を形成し、中央部側を薄肉に形成するようにしたた
め、次の効果を得ることができる。
【0022】1)熱負荷が特に高くなるバルブまわりの
シリンダ天井部を薄く形成し冷却特性を向上させ、しか
もシリンダ天井部の剛性を高めることができた。前記冷
却特性が向上し、温度分布の均一化が達成され、バルブ
及びバルブシートの熱変形が小さくなり、磨耗を抑制す
ることができた。 2)高いリブを設けてシリンダ天井部の剛性を保つ必要
がないので、水ジャケット内部をシリーリングカップ穴
から見通すことが可能となり、吸・排気口の間など、特
に鋳造品質が問題となる部分の品質管理を確実に行うこ
とが可能となった。
【0023】3)シリンダ天井部を形成するシリンダ天
井部の剛性を高め、燃料の爆発によるシリンダ天井部の
変位を押さえ、シリンダヘッド全体の剛性を向上させる
ことと、シリンダっどガスケット締め付ける際の変位が
抑制でき、シリンダヘッド各部の発生応力を低減するこ
となどが達成された。 4)本発明は、シリンダヘッド鋳造の際にシリンダ天井
部を形成する中子の剛性を低下させる部分が生じない。
したがって、製造工程を合理化と内燃機関の信頼性を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による内燃機関のシリンダヘッ
ドの部分横断面図である。
【図2】図1の図II−II線矢視縦断面図である。
【図3】図1の III−III 線矢視断面図である。
【図4】図1のIV−IV線矢視立体図である。
【図5】図1のV−V線矢視立体図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 シリンダ天
井部 2a 薄肉部 2b 厚肉部 4 吸気口 5 排気口 6 ヘッドボルト孔 7 ヘッドボル
トボス 8 シリンダヘッド上面 9 ノズルスリ
ーブ穴 10 ブリッジガイド孔 11 水ジャケッ
ト 12 シリンダボア軸心 13 吸気ポート
壁 14 排気ポート壁 15 ボルトボス
リブ 16 ボルトボスリブ 17 シーリング
カップ穴 18 ウオータージェットボス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ天井部を冷却する水ジャケット
    をシリンダヘッド内に形成し、シリンダ側と前記水ジャ
    ケットとを隔てるシリンダ天井部隔壁をシリンダヘッド
    下面に形成し、このシリンダ天井部隔壁の中央側を除く
    外側に、外周に向かって隔壁の肉厚を徐々に増加させた
    リング状の厚肉部を形成し、前記中央側を、厚肉部より
    薄い肉厚の薄肉部とした内燃機関のシリンダヘッド。
  2. 【請求項2】 シリンダ天井部中心側に形成する前記薄
    肉部を、シリンダボア中心からシリンダボアピッチの6
    0%から70%の範囲に形成した請求項1記載内燃機関
    のシリンダヘッド。
  3. 【請求項3】 前記厚肉部の最大肉厚を、最小肉厚の
    1.3〜1.6倍の値とした請求項1又は2記載内燃機
    関のシリンダヘッド。
JP21216695A 1995-08-21 1995-08-21 内燃機関のシリンダヘッド Pending JPH0960555A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040810