JPS6044507B2 - ４サイクルデイ−ゼル機関用の液体で冷却するシリンダヘッド - Google Patents

４サイクルデイ−ゼル機関用の液体で冷却するシリンダヘッド

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JPS6044507B2
JPS6044507B2 JP53150616A JP15061678A JPS6044507B2 JP S6044507 B2 JPS6044507 B2 JP S6044507B2 JP 53150616 A JP53150616 A JP 53150616A JP 15061678 A JP15061678 A JP 15061678A JP S6044507 B2 JPS6044507 B2 JP S6044507B2
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cooling
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hole
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、４サイクルディーゼル機関用の液体で冷却す
るシリンダヘッドに関する。
シリンダヘッドはディーゼル機関において特に強い応力
の生じる部分である。
すなわちシリンダヘッドは一方においては燃焼室内にお
いて作用する大きなガスカを受け、他方においては燃焼
室内に生じる熱応力を受ける。この時生じる困難は点火
圧力が大なるに連れ、かつ機関シリンダ内径が大なるに
連れて増大する。この困難は冷却に関しても起り、この
場合機関シリンダの出力が大となれば大となるほど問題
は重大となる。比較的出力の小さなディーゼル機関にお
いては、シリンダヘッドを二重壁に形成し、かつこれら
二つの壁の間に冷却媒体に対する冷却室を形成すること
は周知である。
しかしながらガス温度が高いために燃焼室の方に向いた
壁の大きな温度勾配の生じるおそれがある。さらにこの
壁の撓みが大となれば弁の密封性が失われるようになる
。したがつてガスは排出弁を通つて漏出し燃焼を起す。
４サイクルディーゼル機関に対する冷却孔の配置として
は相互に直角に交差する冷却孔が周知であり、この場合
は隣接する弁に対する凹所の間に、半径方向に延びる冷
却孔が形成される。このような配置は出力の非常に大き
なシリンダの場合は使用し得ない。その理由はシリンダ
ヘッド底部の半径方向外方に位置する区域が充分に冷却
されないからである。本発明の目的は、先行技術のシリ
ンダヘッドを改良し、出力が非常に大きい４サイクルデ
ィーゼル機関に使用しても、比較的構造が簡単で工作の
容易な冷却孔を有することにより、特にシリンダヘッド
底部の半径方向外方の区域を十分に冷却することができ
るシリンダヘッドを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明のシリンダヘッドは
、シリンダヘッドの一部でありシリンダヘッド底部冷却
孔を設けてあるシリンダヘッド底部冷却区域が複数個あ
つて、該区域のそれぞれに前記底部冷却孔の１つの群が
配設されており、前記各シリンダヘッド底部冷却区域は
前記シリンダの軸線と、隣接する２つの弁凹所の軸線と
を含み、かつ該シリンダの軸線に垂直なシリンダの横断
面に垂直に延びる２つの平面によつて部定されており、
シリンダヘッド底部冷却孔の各群には、半径方向に延ひ
る１つの内方孔と、この内方孔に．向かつて内方の収れ
んして該内方孔に連通する複数個の外方孔とがあり、こ
の外方孔はこの外方孔が所属するシリンダヘッド底部冷
却孔の群を設けてあるシリンダヘッド底部冷却区域の半
径方向外方の部分に分布するように構成されている。
本発明の第１実施例においては前記各群はシリンダヘッ
ド底部冷却孔として、関連する半径方向内方孔に収れん
する三つの外方孔を有している。さらに前記入口および
（または）排気管路の下方近くにガス管路冷却孔を有し
、この冷却孔はシリンダヘッド底部冷却孔の面と平行な
、上方面内に位置している。このようなシリンダヘッド
はねずみ鋳鉄または球状グラファイト鋳鉄によつて一体
部材として形成することができる。前記冷却孔はすべて
溢流管路と連通し、該管路には冷却媒体供給源から冷却
媒体が供給され、かつこの管路はシリンダライナと該シ
リンダライナを囲繞する案内ジャケットとによつて形成
される。前記案内ジヤ”ゲットは鋳鋼によつて形成し、
かつ前記シリンダライナに対する帯金として働くように
なすことが望ましい。本発明の第２実施例においては、
前記シリンダヘッドは入口および排出弁を備えた上方部
分と、弁座冷却孔およびシリンダヘッド底部冷却孔を備
えた下方部分とに分割され、この場合は特別のガス管路
冷却孔は設けられない。
前記上方部分はねずみ鋳鉄または球状グラファイト鋳鉄
によつて形成し、かつ前記下方部分は鋼または鋳鋼によ
つて形成することが望ましい。冷却媒体に対する溢流管
路を含む案内ジャケットはねずみ鋳鉄または（シリンダ
ライナに対する帯金として働く場合）鋳鋼によつて形成
することができる。次に添付図面によつて本発明の実施
例を説明する。
第１図および第２図に示される如く一体構造のシリンダ
ヘッド１は、ピストン２を案内するシリンダライナ３に
対し複数のねじ４によつて固定されている。
第２図には前記ねじ４の二つが示されている。シリンダ
ヘッド１は二つの入口弁および二つの排出弁に対する四
つの軸線方向に延びる凹所を有している。前記各凹所５
の中には弁座リング６が圧入され、シリンダ３の燃焼室
３５の方に向いたその端部には対応する入口弁または排
出弁の可動閉鎖部材３１に対する弁座８が形成されてい
る。第１図に示される如く前記閉鎖部材３１はブッシュ
３３によつて案内され、かつその閉鎖位置においては前
記弁座リング６の弁座８に触座するようになつている。
前記弁座リング６の周囲には、該リングと前記凹所５の
内壁との間に環状空間９が設けられ、該空間は弁座冷却
孔１０と連通している。シリンダヘッド１はさらにシリ
ンダ３の軸線２６と共軸の孔１１を有し、この孔の中に
は燃料弁（図示せず）を受入れるためのブッシュ１２が
密封的に配置されている。前記ブッシュ１２はその周囲
に軸線方向の溝１４を有し、該溝は前記弁座リング６の
環状空間９を通つて弁座冷却孔１０と連通しかつ入口お
よび排気管路３０に対する冷却室１５と連通している。
前記管路３０に近接してその下方に管路冷却孔２８が設
けられ、この孔は複数のものとなすことができる。案内
ジャケット１６はシリンダライナ３の上端およびシリン
ダヘッド１の円筒形突出部材３６を囲繞し、かつ冷却水
の損失が生じないように密封されている。前記案内ジャ
ケットはその周囲に隔置された軸線方向溢流管路２３を
有し、該管路はシリンダライナ３内に形成された冷却水
供給管路１９と連通し、かつシリンダヘッド突出部分３
６内に設けられた弁座冷却孔１０、管路冷却孔２８およ
びシリンダヘッド冷却孔１８と連通している。供給管路
１９はシリンダライナ３の凹所内に形成された環状管路
１７内に開口している。シリンダヘッド底部冷却孔１８
は燃焼室３５の方に向いたシリンダヘッド１の底面２２
に近い面の中に配置され、かつ第２図に示される如く、
この面の中に配分されている。
前記面は弁座冷却孔１０および管路冷却孔２８の位置す
る面の下方に位置している。シリンダヘッド底部冷却部
分は四つの冷却区域に分配され、これら各区域はシリン
ダ軸線上において交差する二つの直径面によつて画界さ
れ、この直径面はさらにそれぞれ二つの隣接する凹所５
の軸線上において該凹所を通つて延びている。このよう
にして形成された冷却区域には１群の冷却孔１８が配置
されている。これら各群は半径方向内方に配置された内
方孔２０と、この内方孔に収れんしかつ該孔と連通する
外方孔２１とよりなり、この外方孔は前記群と関連する
冷却区域の半径方向外方に位置する部分に配分されてい
る。同じ群の三つの外方孔２１は三つの溢流管路２３と
連通し、これに反し二つの隣接する群の二つの隣接する
外方孔２１は同じ溢流管路２３から供給を受ける。冷却
水はポンプ（図示せず）により供給管路１９を通して溢
流管路２３に導かれる。
これら管路２３はこの水をさらに弁座冷却孔１０、シリ
ンダヘッド底部冷却孔１８および管路冷却孔２８に導く
。この場合各弁座８は関連弁座冷却孔１０を通して環状
空間９に流入した水によつて冷却され、この水はさらに
ブッシュ１２の溝１４を通つて冷却水室１５に流入し、
この時該ブッシュ１２内に位置する燃料弁を冷却する。
シリンダヘッド底部冷却孔１８を通る水はシリンダヘッ
ド底部２２を冷却し、かつブッシュ１２の溝１４を通つ
て冷却水室１５に流入し、この時燃料弁をさらに冷却す
る。管路冷却孔２８を通る水は管路３０の対応する壁を
冷却し、かつブッシュ１２の溝１４を通つて冷却室１５
に流入する。前記の如きシリンダヘッド底部冷却装置に
よつてシリンダヘッド底面全体を強く冷却することがで
きる。
前記外方孔２１の数は３個に制限されるものではなく、
予想される温度および経過する冷却面にしたがつて選択
することができる。したがつて高い出力と大きなシリン
ダ内径とに関連して生じるシリンダヘッド底部冷却の問
題を解決することができる。前述したごとく、シリンダ
ヘッド底部冷却孔１８と、弁座冷却孔１０とは別々に設
けられており、供給管路１９からこれら冷却孔１８，１
０に別々に冷却水が供給されるから、冷却孔１８と１０
にはそれぞれ水の異なる流れが与えられる。
このようにする理由は次の通りである。即ち、シリンダ
ヘッド底部は弁座に対して温度上昇がより大であるから
、前者は後者に対してより強固に冷却する必要がある。
前者と後者とにそれぞれ水の異なる流れを与えるように
構成しておけば、シリンダヘッド底部の冷却と、弁座の
冷却とが互いに独立に最適なものとなすことが可能であ
る。もし、ノシリンダヘツド底部と弁座とに水の同じ流
れを与えて冷却するようにしたとすれば、一方の冷却を
最適なものとすれば、どうしても他方の冷却は最適なも
のではなくなつてしまい、両者を最適に冷却するという
ことは至難のことになつてしまうで７あろう。本発明に
おいて、冷媒の異なる流れを与えて異なる冷却効果をよ
り良好に達成する手段としては、例えばシリンダヘッド
底部冷却孔の径と弁座冷却孔の径とを相違させたり、ま
た弁座冷却孔中に絞り部材を配置したりすることが考え
られフる。かようにすることによつて、シリンダヘッド
底部冷却孔を通る冷媒の流量に対して底部冷却孔を通る
冷媒の流量をより小さなものとするわけである。材料に
関して説明すれば、前記シリンダヘッド１はねずみ鋳鉄
または球状グラファイト鋳鉄によつて形成することがで
きる。
案内ジャケット１６はねずみ鋳鉄によつて形成すること
ができるが、これをシリンダライナ３に対する引張力引
受け帯金として使用すべき場合には鋳鋼によつて形成す
ることができる。第３図に示された実施例が、第１図お
よび第２図に示されたものと異なる点は、シリンダヘッ
ド１″が上方部分２４および下方部分２５に分割されて
いることである。
上方部分２４はガス管路３０を有し、かつねずみ鋳鉄ま
たは球状グラファイト鋳鉄よりなり、これに反し下方部
分２５は弁座冷却孔１０およびシリングヘツド底部冷却
孔１８を有し、かつ銅または鋳鋼によつて形成されてい
る。この実施例においては前記管路冷却孔２８に対応す
る孔は設げられていない。上方部分２４および下方部分
２５の間には前記ブッシュ１２を或間隔を置いて囲繞す
る密閉ブッシュ２７が配置され、このブッシュによつて
溝１４から冷却水室１５に冷却水が自由に流れることが
でき、同時に前記部分２４，２５間の分離面を通る水の
損失が阻止される。弁座冷却孔１０はジリングヘツド底
部冷却孔１８の面に対して鋭角をなすように延び、かつ
前記孔１８と同様に溢流管路２３と連通している。この
場合も案内ジャケットはねずみ鋳鉄によつて形成するこ
とができ、また該ジャケットがシリンダライナ３に対す
る引張力引受け帯金として働らく時は鋳銅によつて形成
することができる。第４図に示された実施例が第３図の
ものと実質．的に異なる点は、案内ジャケット１６が下
方部分２５を備えた一つの部材よりなり、かつ鋼または
鋳鋼によつて形成されていることである。
シリンタライナ３の周囲に配分された供給管路１９は環
状管路１７を通して、前記案内ジャケット１６内ζに軸
線方向孔として形成された溢流管路２３と連通している
。この管路２３には弁座冷却管路１０が連結され、該冷
却管路は前記シリンダヘッド底部冷却孔１８の面と平行
な面の中に配置されている。このシリンダヘッド底部冷
却孔には軸線方向４孔として形成された溢流管路２３″
を通して環状管路１７から冷却水が供給される。鋼また
は鋳鋼よりなる案内ジャケット・１６はシリンダライナ
３に対する引張力引受け帯金として形成される。したが
つてシリンダライナに対する特別の帯金は不要となる。
本発明のシリンダヘッドは、上記のように構成され、前
記のように作用するので、下記の効果を奏する。
（１）シリンダヘッド底部冷却孔の各群にあり、内方孔
２０に向かつて内方に収れんして該内方孔に連通し、シ
リンダヘッド底部冷却区域の半径方向外方の帯域に分布
している複数個の外方孔ノ２１により前記区域の半径方
向外方の帯域を十分に冷却することができる。
機関の出力が増大してシリンダの内径が大きくなつた場
合には、上記外方孔２１の数を増加し、かつこれらの外
方孔をシリンダヘッド底部の半径方向外方の帯域に適当
に分配することにより、該帯域を充分に冷却することが
できる。（２）冷却する液体を導く冷却孔として、孔１
０，２０，２１，２８のようにまつすぐな孔だけを設け
て、円周方向に延びる孔を設けてないので、シリンダヘ
ッドの構造が比較的簡単である。またまつすぐな孔は機
械加工により容易にあけることができるので、シリンダ
ヘッドの構造が簡単であることと相俟つてシリンダヘッ
ドの製作が容易になり、コストが低くなる。また、第３
図及び第４図の実施例の如くシリンダ入ツドを上方部分
２４と下方部分２５とに分割した構成にすれば、下方部
分２５を、燃焼室の圧力及び温度から生じる応力のみを
考慮した寸法、設計にすることができ、一方上方部分２
４を、比較的大きな空間である冷却水室１５及びガス管
路３０の形状のみを考慮して設計できる利点が得られる
。
例えは上方部分２４を鋳鉄より製造し、下方部分２５を
鋼より製造することによつて、下方部分２５を応力に耐
える剛固な板の形状に形成する一方、上方部分２４を、
異なる流体を通すための空所を備え燃焼室で生じた応力
を受けない中空体として形成することができるようにな
るのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は一体的に形成されたシリンダヘッドと、シリン
ダライナの上方部分との断面図で、第２図の線１−１に
沿つて取られたものである。 第２図はシリンダヘッドと、案内ジャケットの上方部分
との水平断面図であり、第１図の線■−■に沿つて取ら
れたもので、入口弁および排出弁は省略されている。第
３図は分割されたシリンダヘッドの、第１図と同様な断
面図である。第４図は第３図と同様な断面図であるが、
変型シリンダヘッドを示す。図において、１，１″はシ
リンダヘッド、２はピストン、３はシリンダライナ、４
はねじ、５は凹所、６は弁座リング、８は弁座、９は環
状空間、１０は弁座冷却孔、１１は孔、１２はブッシュ
、１４は溝、１５は冷却水室、１６は案内ジャケット、
１７は環状管路、１８はシリンダヘッド冷却孔、１９は
冷却水供給管路、２０は内方孔、２１は外方孔、２２は
底面、２３，２３″は溢流管路、２４は上方部分、２５
は下方部分、２６は軸線、２７は密閉ブッシュ、２８は
管路冷却孔、３０は排気管路、３１は閉鎖部材、３３は
ブッシュ、３５は燃焼室、３６は突出部分てある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ ４サイクルディーゼル機関用の液体で冷却するシリ
    ンダヘッドであつて、シリンダの軸線方向に延びる入口
    弁および排出弁のための弁凹所と、燃焼室に面している
    前記シリンダヘッドの底面に平行な平面内に位置する複
    数個のまつすぐなシリンダヘッド底部冷却孔と、このシ
    リンダヘッド底部冷却孔が位置する平面の上方にあり前
    記入口弁および排出弁の弁座に液体の冷媒を導く複数個
    のまつすぐな弁座冷却孔と、前記シリンダヘッド底部冷
    却孔と前記弁座冷却孔とにそれぞれ冷媒の異なる流れを
    生ぜしめるために該シリンダヘッド底部冷却孔と該弁座
    冷却孔とに液体の冷媒を供給する供給管路とを有し、前
    記供給管路は前記シリンダヘッドの周辺に配置されてい
    て、前記それぞれの冷媒の流れが、前記シリンダヘッド
    の周辺から前記シリンダヘッドの中央に向かつて流れる
    ようにされているシリンダヘッドにおいて、前記シリン
    ダヘッドの一部であり前記シリンダヘッド底部冷却孔１
    ８を設けてあるシリンダヘッド底部冷却区域が複数個あ
    つて、該区域のそれぞれに前記底部冷却孔１８の１つの
    群が配設されており、前記各シリンダヘッド底部冷却区
    域は前記シリンダの軸線と、隣接する２つの弁凹所５の
    軸線とを含み、かつ該シリンダの軸線に垂直なシリンダ
    の横断面に垂直に延びる２つの平面によつて郭定されて
    おり、シリンダヘッド底部冷却孔１８の各群には、半径
    方向に延びる１つの内方孔２０と、この内方孔に向かつ
    て内方に収れんして該内方孔に連通する複数個の外方孔
    ２１とがあり、この外方孔は、この外方孔が所属するシ
    リンダヘッド底部冷却孔の群を設けてあるシリンダヘッ
    ド底部冷却区域の半径方向外方の部分に分布しているシ
    リンダヘッド。
JP53150616A 1977-12-08 1978-12-07 ４サイクルデイ−ゼル機関用の液体で冷却するシリンダヘッド Expired JPS6044507B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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CH1505877A CH626949A5 (ja) 1977-12-08 1977-12-08

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JPS5489137A JPS5489137A (en) 1979-07-14
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DK (1) DK145107C (ja)
FI (1) FI64703C (ja)
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GB (1) GB2009846B (ja)
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