JPS608449A - エンジンの耐熱応力構造 - Google Patents

エンジンの耐熱応力構造

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JPS608449A
JPS608449A JP59119728A JP11972884A JPS608449A JP S608449 A JPS608449 A JP S608449A JP 59119728 A JP59119728 A JP 59119728A JP 11972884 A JP11972884 A JP 11972884A JP S608449 A JPS608449 A JP S608449A
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deck surface
cylinder head
combustion chamber
intake
cylinder
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JP59119728A
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ロバ−ト・ウイリアム・ヒユ−リツト
ジエ−ムズ・ハワ−ド・ラツフ
オ−ブレイ・イ−・ハイト
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Deere and Co
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    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、シリンダヘッドのデツキ領域での熱疲労クラ
ックの発生を減少する内燃エンジンの耐熱応力構造に関
する。
技術的背景 直接噴射ディーゼルエンジンは、シリンダヘッド内に、
燃焼噴射ノズルを受−け入れるためのノズル孔を有して
いる。このノズル孔は、シリンダヘッド内に形成された
吸気口及び排気口の間に設定されるのが普通である。シ
リンダヘッドのこの領域は、燃焼室内でガスが燃焼され
ろときに、高熱を受けろ。この高熱は、吸気口と排気口
との間の領域に存在するシリンダヘッドの材料が少いこ
とて関係して、その材料が受けろ高熱によるクラックの
発生及び伝播を生じる。クラック発生を減少するために
行われたこれまでの試みには、熱疲労に強い合金鋼を使
用したり、ノズル孔のまわりを機械加工して面取りを行
うという方法が含まれている。それらの試みは一定の範
囲において成功したが欠点も有している。合金鋼を用い
る方法はコストが高く、面取りを行う方法は、ある種の
エンジン製造の要件を十分に満足させるまでに熱応力に
耐え得るものとはなっていない。
発明の摘要 本発明は以上の点に鑑み、エンジンベッドに生じろ熱応
力を支持し、ノズル孔と吸・排気口との間に発生するク
ラックを防止または減少するためのエンジンの耐熱応力
構造を提供することを目的とする。
すなわち、本発明に係る耐熱応力構造の基本的構成は、
シリンダを含むエンジンブロックと、エンジンブロック
に取り付けられ、シリンダの一端を閉止するデツキ面を
有するシリンダヘッドと；シリンダ内に往復動可能に取
り付けられ、上記デツキ面とともに燃焼室を形成するピ
ストンと、シリンダヘッド内に形成され、それぞれデツ
キ面内に隣接して設けられて燃焼室に連通している吸気
口及び排気口を有している吸気孔及び排気孔と；吸気口
及び排気口の間に形成され、最大長さが吸気口及び排気
口の大きい方の口の直径の２倍より小さいものとされた
ブリッジ部で少くとも該ブリッジ部内に形成され燃焼室
に連通ずる、上記吸気口及び排気口のいずれの直径より
も小さい直径を有する燃料噴射ノズル孔が設けられてい
るブリッジ部と；上記ノズル孔内に圧力ばめされた中空
スリーブで、上記デツキ面とほぼ同一面で終る第１端部
な有し、上記ブリッジ部における熱疲労クラックの発生
を減少する応力支持部材として作用する中空スリーブと
；からなる。
従って、本発明に係るエンジンの耐熱応力構造において
は、中空スリーブがシリンダヘッドにかかろ応力を減少
し、それによりシリンダヘッドの熱応力による疲労クラ
ックを減少でき所期の目的を達成することができる。
実施例 第１図には、本発明に係る内燃エンジンの耐熱応力構造
１０が示されている。エンジンをま少くとも１つのシリ
ンダ１４を有するエンジンブロック１２を備えている。
シリンダヘッド１６（１複数のポル）１８１Ｃよってブ
ロック１２に取り付けられており、少くとも１つの冷却
チャンノ（１９及びシリンタノ一端を閉じるブラー＋面
（ｄｅｃｋ　５ｕｒｆａｃｅ）２ｏを有している。ピス
トン２２はシリンダ１４内に往復可能に取り付けられ、
デツキ面とともに燃焼室を形成している。
シリンダヘッド１６内には、それぞれ吸気口３０及び排
気口３２（第５図）で終り燃焼室２４と連通している吸
気孔２６及び排気孔２８力ニ股番すられている。吸気口
３０及び排気口３２の外倶口周囲の間にはブリッジ部３
４があり、その最大長さしは吸気口３０及び排気口３２
の太き（・方の直径の２倍よりは小さい。シリンダヘッ
ド１６（ま燃料噴射ノズルの孔３６を有しており、該孔
は燃焼室２４と連通し、また少くとも部分的に〕゛リッ
ジ部３４内に位置している。ノズル孔３６の直径（ま吸
気口３０及び排気口３２のいずれの直径よりも小さく、
好ましくは第１図に示すように少くとも１個の段部３７
を有する形状とされる。
ノズル孔３６内には中空スリーブ３８が圧力ばめされて
おり、該スリーブは第１端部４０と第２端部４２とを有
している。第１及び第２端部４０゜４２間には第１部分
４４と第２部分４６がある。
第１部分４４はスリーブ３８の全長の約７０乃至９０パ
ーセントで、第２部分４６は残りの１０乃至３０パーセ
ントで、第２部分４６は残りの１０乃至３０パーセント
の長さとされろ。第２部分４６は第１部分４４よりわず
かに径が太き（・（第３図参照）。スリーブ３８は、そ
の第１端部分４０が第１図に示すようにデツキ面２０と
同一面となるか、または第４図に示すようにデツキ面２
０を越えて燃焼室２４へ伸びるように設定される。スリ
ーブ３８の外周面と孔３６の最小内径部との間には干渉
ばめが生じ、スリーブがわずかに変形されろ。更に、ス
リーブ３８の第２部分４６はよりきつく嵌め込まれ、該
スリーブが燃焼室２４に向けて渭り動くのを阻止する。
もしそのような動きが許容されると、スリーブ３８の第
１端部がピストン２２の頂部と接触し、エンジンの作動
に支障を来たす可能性がある。
スリーブ３８は、シリンダヘッド１６が作られる材料よ
りも高い熱膨張係数を有する材料で作られる。また、ス
リーブ３８はシリンダヘッドが作られる材料よりも大き
な剛性をもつ材料で作られ、それにより該スリーブ３８
がシリンダヘッド上にかかる圧縮力を減少し、シリンダ
ヘッドが降伏する傾向を減少する。
インゼクタ４８がノズル孔３６内に設定され。
スリーブ３８を貫通して伸びており、燃焼室２４内に位
置するノズルチップ５０を有している。ワッシャ５２は
スリーブ３８の第２端部に設定され、燃焼室２４から燃
焼ガスが外方へ洩れるのを防ぐ。
このワッシャ５２はスリーブ３８とインゼクダ４８との
間のシールとして作用する。
第５図から判るように、口３０．３２の外周とノズル孔
３６の外周との間にはほとんどシリンダヘッド形成材料
が存在しない。従ってそれらの間の２つの狭い領域の材
料はエンジン作動の間のクラック発生に非常にセンシテ
ィブとなる。実験室の試験では、燃焼室の温度が約１９
００℃て達すると、シリンダヘッド１６のデツキ面２０
の温度は約４２０℃となることが示された。シリンダヘ
ッド１６は冷却されろようになっているので、材料は張
力に耐えられず、ノズル孔３６の周囲から始まるクラッ
クが生じる。このクラックはエンジンの低い周期での熱
負荷（応力）によるもので、それは吸気口３０及び排気
口３２の周囲に向けて、または、冷却チャンバ１９に向
けて伝播する。そのようなりラックは燃焼ガスが冷却チ
ャンバ１９へ入り、また、冷却剤が燃焼室２４へ入るよ
うにする。それらが起ると、エンジンの作動効率は低下
する。
シリンダヘッド１６に低コストのスリーブ３８を挿入設
定することにより、例えば鋳鉄シリンダヘッド１６の中
に設定した場合、そのような熱応力によるクラックの形
成が約４０パーセント減少または遅延されることが判っ
た。熱応力の大部分はスリーブ３８の第１部４４、特に
デツキ面２０に隣接する下方部分によって支持される。
この領域での負荷を少くすゐことにより、ブリッジ部３
４内でのクラックの伝播を防ぎ、少くとも遅らせること
ができる。
第６図には他の実施例が示されており、この実ｔｉｆｈ
例では、シリンダヘッドの一対の吸気口５４゜５６と、
一対の排気口５８．６０が設けられている。このような
配置は、燃焼室への空気流及び同室からの排気ガス流の
流量をより多くすることによりエンジンの効率を向上さ
せる必要のある場合に用いられる。この場合には、これ
ら口５４〜６０は正方形状に配置され、対角線上に配置
された各対の口開にはそれぞれブリッジ部６２．６４が
形成されている。各ブリッジ部６２．６４は対角線上に
配置された吸気口５４．５６及び排気口６０゜５８の大
きい方の直径の３倍以下の直径とされろ。
ブリッジ部６２．６４の重なり部分Ａにはノズル孔６６
が少くとも部分的に設けられる。ノズル孔６６の直径は
口５４〜６０のいずれの直径よりもｌ」＼さい。上述の
如く、スリーブ３８はノズル孔６６の中に圧力ばめされ
、熱応力支持部材として作用し、ブリッジ部６２，６４
の重り部分Ａ内にクラックが生ずるのを減少する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ノズル孔の中に圧力ばめされたスリーブを備
えるシリンダヘッドの一部を示す断面図；第２図は、第
１図のスリーブの斜視図；第３図は、第１図のスリーブ
の一端を拡大して示した図； 第４図は、スリーブ及びインゼクタの他の取り付は状態
を示す断面図； 第５図は、シリンダヘッドの底面を示す図；第６図は、
他の構成とされたシリンダヘッドの底面を示す図；であ
る。 １２・・・エンジンブロック； １６・・・シリンダヘッド、２２・・・ピストン；２４
・・・燃焼室：　３０・・・吸気口；３２・・排気口；
　３４・・・ブリッジ部；３６・・・ノズル孔；　３８
・・・中空スリーブ。 特許出願人　ディー７・アンド・カンパニー（外５名）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　シリンダを含むエンジンブロックと；エンジン
    ブロックに取り付けられ、シリンダの一端を閉止するデ
    ツキ面を有するシリンダヘッドと１ シリンダ内に往復動可能に取り付けられ、上記デツキ面
    とともに燃焼室を形成するピストンと； シリンダヘッド内に形成され、それぞれデツキ面内に隣
    接して設けられて燃焼室に連通している吸気口及び排気
    口を有している吸気孔及び排気孔と。 吸気口及び排気口の間に形成され、最大長さが吸気口及
    び排気口の大きい方の口の直径の２倍より小さいものと
    されたブリッジ部で、少くとも部分的に該ブリッジ部内
    に形成され燃焼室に連通する、上記吸気口及び排気口の
    いずれの直径よりも小さい直径を有する燃料噴射ノズル
    孔が設けられているブリッジ部と； 上記ノズル孔内に圧力ばめされた中空スリーブで、上記
    デツキ面とほぼ同一面で終る第１端部を有し、上記ブリ
    ッジ部における熱疲労クラックの発生を減少する応力支
    持部材として作用する中空スリーブと： を有する内燃エンジンの耐熱応力構造。
  2. （２）中空スリーブが、シリンダヘッドを作る材料より
    高い熱膨張係数を有する材料で作られている特許請求の
    範囲第１項に記載の耐熱応力構造０
  3. （３）中空スリーブが第１及び第２部分を有し、第１部
    分が第１端部から第２端部て向けて当該中空スリーブの
    全長の約７０乃至９ｏパーセ７トの長さの部分とされ、
    また、第２部分は第１の部分より大きい直径とされて上
    記ノズル孔内でよりきつく嵌められている特許請求の範
    囲第１項に記載の耐熱応力構造。
  4. （４）中空スリーブが、シリンダヘッドを作る材料より
    高い剛性の材料で作られている特許請求の範囲第１項に
    記載の耐熱応力構造。
  5. （５）中空スリーブの第１端部がデツキ面より燃焼室内
    に突出している特許請求の範囲第１項に記載の耐熱応力
    構造。
  6. （６）中空スリーブの外周面が段付きにされている特許
    請求の範囲第１項に記載の耐熱応力構造。
  7. （７）シリンダを含むエンジンブロックと；エンジンブ
    ロックに取り付けられ、シリンダの一端を閉止するデツ
    キ面を有するシリンダヘッドとニ ジリンダ内に往復動可能に取り付けられ、上記デツキ面
    とともに燃焼室を形成するピストンと； シリンダヘッド内に形成され、それぞれデツキ面内に隣
    接して設けられて燃焼室に連通している吸気口及び排気
    口を有している吸気孔及び排気孔と； 吸気口及び排気口の間に設けられ、最大長さが吸気口及
    び排気口の大きい方の直径の２倍より小さいものとされ
    たブリッジ部で、少くとも部分的に該ブリッジ部内に形
    成され燃焼室に連通ずる、上記吸気口及び排気口のいず
    れの直径よりも小さい直径の部分を少くとも有している
    段付ノズル孔が設けられているブリッジ部と；第１及び
    第２の端部間に第１部分と該第１部分よりわずかに径の
    大きい第２部分とを有し、第１端部がデツキ面とほぼ同
    一面となり、第２端部が段付ノズル孔の段付部分近くに
    位置するように段付ノズル孔の一部分内に圧力ばめされ
    、ブリッジ部内に生じる熱応力を減少し該ブリッジ部内
    に熱疲労クラックが生じるのを減少する応力支持部材と
    して作用する中空スリーブと；を備える内燃エンジンの
    耐熱応力構造。
  8. （８）中空スリーブの第１端部が、デツキ面を越えて燃
    焼室内に突出している特許請求の範囲第７項に記載の耐
    熱応力構造。
  9. （９）中空スリーブの外周面が段付形状にされている特
    許請求の範囲第７項に記載の耐熱応力構造０
  10. （１０）　シリンダを含むエンジンブロックと；エンジ
    ンブロックに取り付けられ、シリンダの一端を閉止する
    デツキ面を有するシリンダヘッドと； シリンダ、内に往復動可能に取り付けられ、上記デツキ
    面とともに燃焼室を形成するピストンと； シリンダヘッド内に形成され、それぞれデツキ面に設け
    られ燃焼室と連通ずる吸気口を有している一対の吸気孔
    、及び、それぞれデツキ面に設けられ燃焼室と連通ずる
    排気口を有している一対の排気孔で、上記排気口及び吸
    気口が正方形の各角部に配置されてなる一対の吸気孔及
    び一対の排気孔と； −上記正方形の対角線上に配置された吸気口及び排気口
    の間に位置する一対のブリツチ部で、その最大長さが対
    角線上にある吸気口及び排気口の大きい方の直径の３倍
    より短かい長さとされ、相互の重り部分に少くとも部分
    的に、どの吸気口及び排気口よりも小さな直径の燃料噴
    射ノズル孔が形成されてなる一対のブリッジ部分と； 上記ノズル孔内に圧力ばめされた中空スＩＪ−ブで、上
    記デツキ面とほぼ同一面で終る第１端部を有し、上記ブ
    リッジ部における熱疲労クラックの発生を減少する応力
    支持部材として作用する中空スリーブと； ヲ有スる内燃エンジンの耐熱応力構造。
JP59119728A 1983-06-10 1984-06-11 エンジンの耐熱応力構造 Pending JPS608449A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/503,390 US4506645A (en) 1983-06-10 1983-06-10 Load carrying assembly for an internal combustion engine
US503390 1983-06-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS608449A true JPS608449A (ja) 1985-01-17

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ID=24001892

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EP (1) EP0128435B1 (ja)
JP (1) JPS608449A (ja)
AT (1) ATE42606T1 (ja)
AU (1) AU561507B2 (ja)
BR (1) BR8402637A (ja)
CA (1) CA1221592A (ja)
DE (1) DE3477951D1 (ja)
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