JPH02149751A

JPH02149751A - 接線流シリンダヘッド

Info

Publication number: JPH02149751A
Application number: JP1269251A
Authority: JP
Inventors: Stephen Smith; ステヘン　スミス
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1990-06-08
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: US4860700A; KR930001771B1; CA2000265C; CA2000265A1; JPH076449B2; AU602824B2; AU4272889A; KR900006659A; EP0365148A2; EP0365148A3

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】挟逝分π 本発明は内燃機関に係わり、特に内燃機関用シリンダ！
？４造に関し、具体的態様によると、圧縮着火形ノオー
バーヘッドバルブ（頭弁式）・単一ａ帰気・燃料噴射エ
ンジンに関する。

産量本発明は具体的態様によると請求項１の前文に記載され
た、例えば米田特許第３．３７７、９９６号（発明者Ｋ
ｏｔｌｉｎ等）に開示された種類のシリンダヘッドに関
する。

北灰Ω皿熱本発明による内燃機関用シリンダヘッドは請求項１の特
徴事項に記載された事項を特徴とするものである。

本発明による冷却ジャケット構造の改良は、弁座付近の
排気通路壁と冷却液ジャケット外周部との間に冷却液滞
留凹部を作らない又はできるたけ少なくすることによっ
てエンジン弁座の著しい熱負荷領域での冷却効率を向上
されるものである。

このような改良点は、シリンダヘッドの下部水ジャケッ
トを次のように変更することによって部分的に達成され
る。即ち、排気通路壁と外周境界壁との間の仕切ウェブ
は、下部冷却液ジャケットの出口部分に隣接する側面が
排気通路壁に必ず接するように定められる。好ましくは
、上記ウェブは下部冷却液ジャケットの入口部分に隣接
する１１１１１面が下部冷却液ジャゲラ１〜内に延在し
たスタッドボスに対しても接するように定められる。こ
のような構成によって、弁座と外周境界壁との間での冷
却能力を向上することかできた。

上述の諸変更については後に更に詳細に説明するが、こ
の変更によってシリンダヘッドは、エンジンの高出力化
に伴う作動温度の上昇に耐え得ると共に弁座の熱的歪を
防止することができた。

その他の目的や利点は添付の図面を参照した本発明の好
適実施例に関する以下の説明から明らかになるであろう
。

図において、数字１０は米国特許第３．３７７、９９６
号（発明者Ｋｏｔｌｉｎ等）に示された一般的なシリン
ダヘッドの全体を示している。このシリンダヘッドは後
に詳述するように冷却水ジャケット構造が上述の特許の
シリンダヘッドに比べて大きく異なっている０図示の実
施例のシリンダヘッドは、不図示の普通の弁機構と共に
組立てられた時には、燃料噴射・圧縮着火方式の単流（
ユニフロー）掃気の、２サイクルエンジンに通常使用さ
れ、ジャケット付きの液冷式シリンダヘッドの上端に端
部シール係合状態で固定され、かつエンジンフレーム部
材のシリンタ収付孔内に取付けられる。この取付状態で
は、シリンダヘッド１０は、ライナ内に往復動可能に取
付けられたピストンと協働して、両者間に膨張可能な燃
焼室を形成する。

シリンダヘッド１０は下部燃焼室形成デツキ壁１２を具
備し、この下部燃焼室形成デツキ壁１２は関連するジャ
ケット付きライナの上端に係合可能である。上部デツキ
壁１４は、上記下部デツキ１２に対し離間し平行に延在
し、また外周側壁１６によって上記下部デツキ１２に接
続されている。フランジ１８は、上部壁１４及び側壁１
６と同一方向に広がり、それらの上方かつ外方に延在し
て、環状の肩部２０を形成している。シリンダアッセン
ブリを取付ける際には、シリンダヘッドの上記フランジ
によって形成された肩部は、エンジンフレームの対応肩
部に係合可能である。

側壁１６とフランジ１８は、複数のボス２２゜２３．２
４．２５．２６．２７．２８．２９　（拡大した第５図
参照）によって構造上補強されている。これらのボス２
２〜２９は、互いに離間し鉛直方向に延在し、複数のス
タッド用孔３０を形成する。これらの孔３０には貫通用
スタッドが挿通され、これによってシリンダヘッドをジ
ャケット付きシリンダライナに固定する。上部デツキ及
び下部デツキはヘッド中央でスリーブ形成壁部３２によ
って相互に接続されている。このスリーブ形成壁部３２
はシリンダヘッドを貫通する中央開口３３を形成し、こ
の中央開口３３は、段差の付いた直径部とテーパーの付
いた直径部とを有し、適当な燃焼噴射装置がここに取付
けられる。

４個の弁座形成排気ポート３４は噴射器取付開口３３の
まわりに等間隔にヘッドの燃焼室壁１２を貫通している
。これらの排気ポート３４は短い支通路３５，３６，３
７．３８を介して上方の共通排気通路室３９に連通して
いる。これらの支通路３５〜３８はＵ部４１，４２，４
３．４４によって形成され、これらの壁部４１，４２．
４３゜４４は燃焼室壁１２と水平仕切壁４５との間を上
方に延在している。この仕切壁は、燃焼室壁１２に対し
てその上方位置において平行となるように側壁」６から
内方に延在し、この仕切壁１２の内方先端はスリーブ形
成壁部３２に交わっている。

４個の仕切ウェブ４６は下部壁１２と仕切壁４５との間
で鉛直方向に延在し、かつ各通路形成壁４１．４２．４
３．４４とそれに隣接するボス２３．２４，２７．２８
との間で横方向に延在している。尚、これらのボス２３
，２４，２７゜２８は夫々側壁１６に接続されている。

本発明による上述の仕切ウェブ４６については後に詳述
する。

排気通路３９は仕切壁４５と上部通路形成壁４７との間
に形成され、この上部通路形成壁４７は４個の管状壁部
４８によって上部ヘッド壁１４にＭ４造上接続されてい
る。これらの管状壁部４８は夫々の弁座形成ポート３４
に軸方向に位置的に一致するように上部通路形成壁４７
と上部ヘッド壁１４との間に延在し、かつ孔４９を形成
する。

これらの孔４９内には適当な複数の弁案内ブツシュが挿
入される。

第６図に明示するように、排気通路３９は、スリーブ形
成壁部３２を間隔をもって部分的に取り囲みかつ弁制御
可能な支排気通路３５〜３８に交わるようにヘッドから
弧状に延在し、ヘッドの側壁１６を貫通する排気出口ポ
ート５０に横方向外方において連通する。この出口ポー
ト５０は例えばエンジンフレームに設置される適当な支
通路を介して排気マニホールドに接続可能である。出口
ポート５０の開口には２本の支柱（ストラット）５１．
５２が貫通している。これらの支柱５１゜５２は夫々ス
タッド孔形成ボス２２．２９と同一位置を占めており、
貫通通路５４を有している。冷却流体は排気ガス露出支
柱５１．５２の通路５４を通って循環される。

仕切及び排気通路形成壁はヘッドの外側壁と協働して冷
却液収容区画室を形成する。この区画室は水平仕切壁４
５によって下部ジャケット室５５と上部ジャケット室５
６とに分割されている。この下部室５５はウニ１４６に
よって４部分５８゜５９．６０．６）に分割され、これ
らの部分５８゜５９．６０．６１は狭い通路６２によっ
て互いに連結され、交互に出口部分及び入口部分として
構成されている。尚、これらの狭い通路６２は排気通路
形成壁部４１．４２，４３．４４とスリーブ形成壁部３
２との間に形成されている。

上部及び下部ジャケット室５５．５６は、側壁１６の内
周面に隣接した仕切壁４５に穿孔された多数の開口を介
して互いに連通されている。この連通の主たる通路は一
対の比較的大きな通路６４であり、これらの通路６４は
下部室の出口部分５８．６０から上方に上部排気通路壁
４７を通って上部室まで延在している。これらの室５５
゜５６はまた、４個の小間口６５と支柱５１．５２の通
路５４とを介して互いに連通されている。上記小間口６
５は入口部分５９に連通され、上記通路５４は下部室の
入口部分６）に連通されている。

冷却流体は、側壁１６付近の下部ヘッド壁１２に対して
離間配置された１２個の貫通ポート６６゜６８を介して
シリンダヘッド内に強制供給、又は吸引される。これら
のうちの８個のポートは比較的大きいポート６６であり
下部室の入［１部分５９６）に開口し、他方残りの４個
のポートは、比教的小さなポート６８で下部室の出口部
分５８゜６０に開［！シている。これらのボー）６６．
６８は、冷却液循環ポンプの放出部に公知の方法で接続
されるジャケット付きのシリンダライナに設けられた対
応ポートにがん合される。第１図に示したように、上部
フランジ部１８は出口通路６９を有し、この出口部Ｒ６
９は内方端で上部室５６に開口し、外方端でフランジ機
械加工面７０に開口している。出口通路６つは冷却水出
口マニホールドを介して適当な継手によって冷却液循環
ポンプの入口に公知の方法によって接続可能であり、こ
れによって冷却液かシリンダヘッドを通って強制循環さ
れる。

下部ヘッド壁の臨界燃焼表面領域（ＣｒｉｔｌＣａｃｏ
ｍｂｕｓｔｉｏｎ　５ｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａｓ　）の
冷却効率を向上させる為に、下部壁の内表面に複数の冷
却用突起７１が突設され、これらの冷却用突起７１は、
排気貫通路３５〜３８の間に位置する表面領域上の下部
室の４部分５８〜６）に分布しており、放射状外方に延
在分布している９下部室には、下部壁４５を支持する複
数のウェブ部材か設けられ、これらのウェブ部材は、部
分５８．６０に配設された一対の半径方向部材７２と、
部分６）に配設された半径方向部材７４とから構成され
、この半径方向部材７４は！１６に交差すると共に冷却
液を均一に流す為の開ロア５を有している。半径方向部
材７６が傾斜ボス７８から延在し、このボス７８は部分
５９内に配置されると共にシリンダテスト・通路７９を
取囲んでいる。

以上の説明は、上述した米国特許筒３．３７７、９９６
号の構成に類似した好適実施例のいくつかの特長をかな
り詳細に述べた６本発明はいくつかの構造上の変更を加
えて、冷却性やその他の点について改良を施したもので
ある。

第５図を上述の米国特許筒３．３７７、９９６号の第６
図と対比すると分るように、仕切ウェブ４６に変更が加
えられている。即ち、この変更は、ウェブ４６の内方端
と排気通路形成壁４１〜４４との接続点に施されており
、ウェブ４６は、この接続点において下部ジャケット室
５５の出［１部分５８６０に面した壁４１〜４４の側面
に対して接するように位置決めされている。

また、ウェブ４６の外方端は、図示のように下部ジャケ
ット室の入口部分５９．６）に面したスタッドボス２３
，２４，２７．２８の側面に対して接するように、ボス
２３，２４，２７．２８に夫々接続されることが好まし
い。これらの変更によって、ウェブ４６は上述の米国特
許筒３．３７７゜９９６号の公知構成のほぼ平行な向き
に比べて、完全にではないがほぼ半径方向に向いている
。

上述した冷却液ジャケットを具備するシリンダヘッドの
エンジンが運転された時の冷却液の流れ方やその方向は
、米国特許筒３，３７７．９９６号に記載のものと本質
的に同等である。冷却液のうちの大部分か下部室の入口
部分５９．６１のポート開口６６を介してシリンダヘッ
ド内に流入する。この流入した冷却液は、壁１２からわ
ずかにしか離れていない仕切壁４５によって向きを変え
られ、内方、即ちヘッドの中心方向に流れ、排気通路壁
部４１〜４４の周囲を通過して出［１部分５８．６０に
流入し、この下部室５５から通１／８６４を通ってＬ部
室５６に流入する。

排気貫通路壁４１〜４４相互間の通路、及びスリーブ形
成壁部３２と貫通ＩＩ！４４１〜４４との間は夫々狭め
られているので、冷却液は加速される。

この冷却液は更に貫通路壁４１〜４４の間に配置された
冷却用突起７）によって加速され、これにより乱流度が
増大し、周囲の壁面との直接接触作用、即ちスクラビン
グ作用（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇａｃｔｉｏｎ）及び冷却効
率を高める。部分５８．６０に設けられた小さな入口開
口６８は、わずかの量の冷却液をヘッド内に流入して、
シリンダライナの過熱箇所（ホットスポット）の発生を
防止する。

冷却液は、通路６４を通って上部室５６内に流入する際
に、排気通路形成壁４７と、スリーブ形成壁部３２及び
弁案内壁部４８の外周とを通過し、その後、出口通路６
９から上部室の外に流出する。

また冷却液のうちの成る限られた量が室５９から仕切壁
４５の小開口６５を介して上部室内に直接に流入する。

エンジン冷却系の排水時には、これらの開口６５を利用
して冷却液をヘッド付近部分から排出することができる
。同様に、小量の冷却液が下部室の部分６１から通路５
４の細い開口８０を通って流れ、支柱５１．．５２を冷
却すると同時に上部室での冷却液の滞留を防止する。

上述のように、仕切ウェブ４６を接線方向に位置決めし
たので、冷却液の滞留する凹部の形成を防止でき、特に
、排気通路壁４１〜４４と外周側壁１６との間において
出口部分５８．６０側のウェブ４６の側面に上記冷却液
滞留凹部が形成されるのを防止できる。こうして通路６
２から出口部分５８．６０に流入した冷却液流は、ウェ
ブ４６の表面に直接沿って流れ、上記スクラビング作用
によって金属表面を冷却すると共に、冷却液がジャケッ
トの四部を通過してしまった場合の滞留に起因する過熱
箇所の発生を防止する。

同様に、ウェブ４６とスタッドボス２３，２４゜２７．
２８とが互いに接するように接続されているので、入口
部分５９．６１側のウェブ４６の側面での四部の発生が
充分に抑えられ、これにより入口部分５９．６１の縁部
付近に位置する冷却液入口ポート６６に隣接した壁領域
に冷却液か充分に接触することができる。こうしてウェ
ブを接するように接続する構成は、ウェブの入口側面及
び出口側面の両方について冷却液流の冷却作用を向上さ
せる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例のシリンダヘッドを示した平
面図である。第２図及び第３図は、夫々第１図の２−２線及び３−３
線での縦断面図である。第４図は第２図の４−４線で示した平面における縦断面
図である。第５図、第６図及び第７図は、第２図の５−５線、６−
６線、７−７線で夫々示した平面図での水平断面図であ
る。［主要部分の符号の説明］１０・・・シリンダヘッド１２・・・燃焼室形成壁１６・・・境界壁３５．３６，３７．３８・・・弁制御可能ポート４１．
４２，４３．４４・・・通路形成壁４５・・・第２壁（
水平仕切壁）４６・・・仕切ウェブ５５・・・冷却液室（下部ジャケツト室）５８．６０・
・・出口部分５９．６１・・・入口部分６２・・・制限通路６４・・・主冷却液出口手段６６・・・主冷却液入口手段／″／Ｃ１，／

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の燃焼室形成壁（１２）と；この第１の燃焼室
形成壁からわずかに離間され、これとの間に冷却液室（
５５）を形成する第２壁（４５）と；上記第１及び第２
壁の縁部付近を接続して上記冷却液室（５５）を取囲む
境界壁（１６）と；上記冷却液室（５５）を貫通するよ
うに上記第１及び第２壁の間を延在し、終端が上記第１
壁（１２）を貫通するポート（３５、３６、３７、３８
）として形成された少なくとも２個の通路形成壁（４１
、４２、４３、４４）と；上記通路形成壁（４１、４２
、４３、４４）の各々に関連し、各通路形成壁を上記境
界壁（１６）に接続してその間での冷却液の流れを遮断
し、かつ上記通路形成壁（４１、４２、４３、４４）の
間の通路（６２）によってのみ相互接続された、上記通
路形成壁（４１、４２、４３、４４）と同数の部分（５
８、５９、６０、６１）に上記冷却液室（５５）を分割
する仕切ウェブ（４６）と；冷却液循環手段に接続可能
であり、上記仕切ウェブ（４６）の各々の両側に位置す
る上記冷却液室（５５）の入口（５９、６１）及び出口
（５８、６０）部分から成る別々の部分に開口した主冷
却液入口（６６）及び出口（６４）手段と；を具備し、
上記入口手段（６６）からの冷却液流のうちのかなりの
量が上記通路形成壁（４１、４２、４３、４４）の各々
の外周を流れて上記出口手段（６４）に向かうように構
成された内燃機関用のシリンダヘッド（１０）において
、各仕切ウェブ（４６）は、上記出口部分（５８、６０
）に面した側面が上記通路形成壁（４１、４２、４３、
４４）にほぼ接するように位置決めされており、これに
よつて、上記通路形成壁（４１、４２、４３、４４）と
上記境界壁（１６）との間において上記出口部分（５８
、６０）に冷却液の滞留凹部が形成されることを防止す
ることを特徴とするシリンダヘッド。２、冷却液受領ジャケット区画室（５５、５６）が設け
られ；燃料噴射器を取付可能に構成された円筒状壁部（
３２）が設けられ、この円筒状壁部（３２）は上記ジャ
ケット区画室（５５、５６）を貫通し上記第１燃焼室形
成壁（１２）に開口しており；上記複数の通路形成壁は
、排気通路形成壁（４１、４２、４３、４４）であり、
上記ジャケット区画室（５５、５６）を貫通しかつ上記
噴射器取付壁部（３２）の一部を間隔を隔てて取り囲み
、上記複数の通路形成壁（４１、４２、４３、４４）の
終端は同数の弁制御可能ポート（３５、３６、３７、３
８）として形成され、これらの弁制御可能ポートは、互
いに等間隔かつ上記噴射器取付開口（３３）に対しても
等間隔となるように上記第１燃焼室形成壁（１２）の表
面に開口しており；上記第２壁は、仕切壁（４５）であ
り上記第１燃焼室形成壁（１２）に対してわずかな間隔
をもって平行となるように上記冷却液ジャケット区画室
（５５、５６）を横方向に貫通延在して、上記ジャケッ
ト区画室（５５、５６）を、流れ制限下部ジャケット室
（５５）とこれに比べて流れを制限しない上部ジャケッ
ト室（５６）とに分割し、上記仕切壁（４５）は上記噴
射器取付壁（３２）と上記通路形成壁（４１、４２、４
３、４４）とに接続し；上記複数の仕切ウェブ（４６）
は上記下部ジャケット室（５５）内に位置し、各仕切ウ
ェブ（４６）は上記通路形成壁（４１、４２、４３、４
４）から外方に延在して上記下部ジャケット室（５５）
を同数の上記部分（５８、５９、６０、６１）に分割し
、これらの部分（５８、５９、６０、６１）は交互配置
の入口（５９、６１）と出口（５８、６０）部分から成
り、上記通路形成壁（４１、４２、４３、４４）と上記
噴射器取付壁部（３２）との間の上記通路（６２）によ
って互いに接続されており；上記主冷却液入口開口（６
６）は上記第１燃焼室形成壁（１２）を貫通しかつ上記
下部ジャケット室（５５）の外周付近の上記入口部分（
５９、６１）に開口し；上記主出口手段は主冷却液通路
（６４）と冷却液出口ポート（６９）とを含み、上記主
冷却液通路（６４）は上記ジャケット区画室の外周付近
に位置して上記上部ジャケット室（５６）を上記下部ジ
ャケット室（５５）の上記出口部分（５８、６０）に接
続し、上記冷却液出口ポート（６９）は上記上部ジャケ
ット室（５６）に開口しかつ上記冷却液循環手段の入口
に接続可能であり、これによって、主冷却液流路は、上
記下部ジャケット室（５５）の上記入口部分（５９、６
１）の外側縁部に入り、上記排気通路形成壁（４１、４
２、４３、４４）の周囲を回り、上記燃料噴射器取付壁
部（３２）を通つて上記下部ジャケット室（５５）の上
記出口部分（５８、６０）に入り、上記出口部分（５８
、６０）の外側縁部付近の上記主冷却液通路（６４）を
上昇し上記上部ジャケット室（５６）に入り、上記冷却
液出口ポート（６９）を通って外部に出ることを特徴と
する請求項１記載のシリンダヘッド。３、小径の副冷却液流通開口（５４、６５）が複数個設
けられ、これらの副冷却液流通開口（５４、６５）は、
上記ジャケット区画室（５５、５６）の外周付近の上記
仕切壁４５）を貫通し、上記上部ジャケット室（５６）
を上記下部ジャケット室（５５）の上記入口部分（５９
、６１）に接続し、上記副冷却液流通開口（５４、６５
）を流れる冷却液の流量は上記主冷却液通路（６４）の
流量よりもかなり少ないことを特徴とする請求項２記載
のシリンダヘッド。４、上記第１燃焼室形成壁（１２）を貫通する流れ制限
形の副冷却液入口ポート（６８）が複数個設けられ、こ
れらの副冷却液入口ポート（６８）は、上記下部ジャケ
ット室（５５）の外周囲付近の上記出口部分（５８、６
０）に開口し、かつ上記冷却液循環手段の出口に接続可
能であり、副冷却液入口ポート（６８）を流れる冷却液
の流量は上記主冷却液通路（６４）よりもかなり少ない
ことを特徴とする請求項３記載のシリンダヘッド。５、複数の締め具用開口形成ボス（２２、２３、２４、
２５、２６、２７、２８、２９）が設けられ、これらの
締め具用開口形成ボスは上記下部ジャケット室（５５）
内に突出した曲面状表面を有し、上記仕切ウェブ（４６
）の各々は上記入口部分（５９、６１）に面した上記ウ
ェブ（４６）の側面が上記ボス（２３、２４、２７、２
８）の曲面状表面に接するように接続され、上記入口部
分（５９、６１）での冷却液滞留凹部の形成をできるだ
け少なくすることを特徴とする請求項２乃至４のいずれ
かに記載のシリンダヘッド。６、上記下部ジャケット室（５５）の表面から上方に突
出した冷却用突起（７１）が複数個設けられ、これらの
冷却用突起（７１）は隣接する通路形成壁（４１、４２
、４３、４４）の間に配置され、そこの冷却効率を向上
させることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記
載のシリンダヘッド。