JPH0532728U - 内燃機関のホツトプラグの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホットプラグの膨張や熱変形のためにシリン
ダヘッドの高温部分に亀裂が発生することを防止する。 【構成】 ホットプラグ２の底面の一部が燃焼室８内に
露出し、残部がガスケット13に当接してシールされてお
り、このガスケット13に当接した部分のホットプラグは
め込み穴７に、このホットプラグ２の膨張を許容する間
隙部９を形成しており、この間隙部９はシリンダボア10
と接する位置においてシリンダボア10と連通しないよう
に縮小されている内燃機関のホットプラグの取付構造。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、主としてディーゼル機関等の燃焼室に設けられるホットプラグが無 駄容積を生ずることなく、熱膨張や熱変形を吸収する内燃機関のホットプラグの 取付構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関は、近年ターボチャージャの装着等により増々高出力化傾向にあり、 高出力化を得るかわりに、燃料消費量の増加と、シリンダー内の高圧化とを伴な うことになり、その結果、燃焼温度が高温になってきており、また、コスト面か ら同一シリンダーボディーとシリンダーヘッドを使用し、排気量を変えて機関の バリエーションを増している。

【０００３】 このような状況のもとで、内燃機関にはその耐久性能上きびしい条件での運転 が求められる。 一方、図８に示すようなディーゼル機関のホットプラグ２を挿着するホットプ ラグはめ込み穴７は、シリンダヘッド４の下面部に成形されており、ホットプラ グ２をシリンダヘッド４の下面より挿着して図９に示す燃焼室８を形成するよう な構造になっている。

【０００４】 今日、シリンダヘッド４の材質がアルミや鋳鉄のものが主流になっている関係 で、ホットプラグの支持構造が耐久性能上において大きな問題点となっており、 特にアルミ製のシリンダヘッド４の内燃機関の場合に問題が多く発生している。 すなわち、ホットプラグ２を外した状態を示す図10のように、燃焼室８内で爆発 燃焼したガスがシリンダー内へ噴出するホットプラグ２の噴口穴２Ａが近くのホ ットプラグはめ込み穴７と、シリンダヘッド４に連通する亀裂６が発生すること になり、この亀裂６が進行し、最後にはシリンダーヘッド４のウォータジャケッ トにまで達し、ピストン１が往復動するシリンダホディ５内のシリンダボア内に 冷却水が侵入し、破損するといった内燃機関にとっては甚だ重大な不具合を発生 することになる。

【０００５】 この亀裂６が発生する原因は、ディーゼル機関の高速・高負荷運転時に金属製 のホットプラグ２が燃焼時に発生する高温を受けて膨張するため、ホットプラグ ２を挿着するためのホットプラグはめ込み穴７を強く外側に押している状態にな っている。このような状態の時のシリンダヘッド４自体の材質の状態を考察する と、ホットプラグ２の噴口穴２Ａ近くの図８にＡ部で示した部分が高温になり、 一方このＡ部に比べて、シリンダボアの外周部に位置するＢ部は遙かに低温であ り、しかも高速・高負荷運転の燃焼温度上昇で、Ａ部付近のシリンダヘッド４の 材質が軟らかくなっている。このような事情から、燃焼温度に加熱されて膨張し たホットプラグ２はホットプラグ穴７より軟らかくなったＡ部の方を破壊し、亀 裂６の発生に至ってしまうことになる。

【０００６】 さらに、ディーゼル機関を使用するうえで、高速・高負荷運転や、低速・低負 荷運転・停止等の繰り返しにより、シリンダヘッド４に発生する熱変形応力がこ の亀裂６の成長を加速させてしまうことになる。 なお、図８に示すように、一般的にはシリンダヘッド４に設けられた燃焼室８ を形成するホットプラグ２は、つば部２Ｂがシリンダヘッド４の下面と一体にな るように、シリンダヘッド４内にホットプラグはめ込み穴７を設け、更にシリン ダボアの外周のシリンダヘッド４とシリンダボディ５との間にヘッドガスケット 13を介装してシールしている。

【０００７】 一方、シリンダヘッド内壁面上に渦流室用凹所を形成し、その凹所内に主燃焼 室から渦流室を分離する口金を挿着し、その口金に噴口を形成したディーゼル機 関の常温時におけるその口金の挿着外壁面の外径を、渦流室用凹所の装着用の内 径に対して機関運転時の熱膨張分に相当するだけ小さく形成した渦流室付ディー ゼル機関の渦流室構造に関する特開昭56-104115の発明が提案されいてる。

【０００８】 すなわち、上記公知技術は図８のホットプラグ２周りの全周に図11で示すよう に間隙部20を形成したものであり、図８に示すシリンダヘッド４とシリンダボデ ィ５との間にヘッドガスケット13を設けた方式ではシールできないため、この間 隙部20が無駄容積を形成することになる。 また、ホットプラグ２の底面の一部にヘッドガスケット13が当接することを避 ける意味で図12に示したように燃焼室８内にリング状の間隙部20を露出した形状 を採用せざるを得なくなる。この場合はホットプラグ２をシリンダヘッド４に固 定する手段が難しくなり、また、この形状ではつば部２Ｂの底面と周囲が加熱さ れる関係でホットプラグ２およびその周囲を形成している部分の温度が上昇し、 熱によるシリンダヘッドの変形や亀裂が生じやすく、さらには、多量の間隙部20 が無駄容積となって燃焼が悪くなり、出力面、スモーク面、エミッション面等、 すべてに悪影響を及ぼすことになる。

【０００９】 本考案は、シリンダヘッドに設けたホットプラグの膨張や熱変形のためにシリ ンダヘッドの高温部分に亀裂が発生してその内燃機関に重大は不具合を与えるこ とのないホットプラグの支持構造を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するための本考案に係る内燃機関のホットプラグの取付構造 は、ホットプラグの底面の一部が燃焼室内に露出し、残部がガスケットに当接し てシールされており、このガスケットに当接した部分のホットプラグはめ込み穴 に、このホットプラグの熱膨張を許容する間隙部を形成しており、この間隙部は シリンダボアと接する位置においてシリンダボアと連通しないように縮小されて いることを特徴としている。

【００１１】

【作 用】

燃焼室の高温にさらされたホットプラグは燃焼室より遠ざかる方向に膨張して 高温で軟化したホットプラグはめ込み穴の部分を強く押圧しなくなるので、シリ ンダヘッドに亀裂が発生することを防止できる。

【００１２】

【実 施 例】

以下、図１〜図７を参照して本考案の実施例を説明するが、前記図８の従来例 と同様のシリンダヘッド４の下面に設けられるもので、図８の従来例とそれぞれ 同じ部品は同じ符号で示している。 まず、図１の縦断面図及び図１を下方から見た平面図である図２に示す実施例 １において、シリンダヘッド４に形成されたホットプラグはめ込み穴７の比較的 温度の低いシリンダボア10より離れた外周位置、すなわち、ヘッドガスケット13 が下面に接触する部分に、ホットプラグ２の熱による膨張や熱変形を吸収するた めの間隙部９を、ホットプラグ２の本体がはめ込まれる部分とつば部２Ｂがはめ 込まれる部分の両方に設けている。この間隙部９は図２に示すように三日月形を しており、シリンダボア10より遠い部分が最も広く、近い部分は殆どなく、この 間隙部９内に燃焼ガスが侵入しないか、僅かしか侵入しないように配慮されてい る。

【００１３】 上記のホットプラグ２の周囲の一部にシリンダボア10より遠ざかった位置に三 日月形の間隙部９を設けることにより、その内燃機関が高速・高負荷運転して噴 口穴2A近くが高温になり、ホットプラグ２が熱により膨張したり、熱変形した場 合には、このホットプラグ２は図３の縦断面図及び図４の平面図のように低温側 の間隙部９に向って伸びることになり、膨張分がこの間隙部９によって吸収され ることになる。従って、この間隙部９はホットプラグ２の膨張を吸収するのに都 合の良い断面形状をしていることが必要である。

【００１４】 次に、図５の実施例２は、ホットプラグはめ込み穴７のシリンダボア外周位置 のホットプラグ２のつば部2Bに面する部分にのみ間隙部９を設けたもので、ホッ トプラグ２のうちで最も高温となるつば部2Bの熱膨張をこの間隙部９で吸収する ことができる。なお、この場合でも、ホットプラグ２の本体部分にも僅かな間隙 を形成しておくこともできる。

【００１５】 また、図６の実施例２は、つば部2Bを形成していないホットプラグ２を挿着す るホットプラグはめ込み穴７のシリンダボア外周位置に間隙部９を設けたもので あって、この場合も前記と同様に熱膨張部分を吸収するように作用することにな る。 なお、上記のごとき本考案の各実施例において、ホットプラグ２をシリンダヘ ッド４の下面側から挿着して組付ける時の位置決めは、図２および図７に示すよ うにホットプラグ２のはめ込み穴７の周面とホットプラグ２の表面との間の接点 Ｃ, Ａ, Ｄの各位置で決まることから何んら支障がない。また、必要に応じてシ リンダヘッド４とホットプラグ２との間に固定ピンを介在させてこのホットプラ グ２を位置決めすることができる。

【００１６】

【考案の効果】

本考案の内燃機関のホットプラグの取付構造によれば、ホットプラグの底面の 一部が燃焼室内に露出し、残部がガスケットに当接してシールされており、この ガスケットに当接した部分のホットプラグはめ込み穴に、このホットプラグの熱 膨張を許容する間隙部を形成しており、この間隙部はシリンダボアと接する位置 においてシリンダボアと連通しないように縮小されて構成されている。

【００１７】 従って、機関の高速・高負荷運転時のホットプラグの熱膨張および熱変形した 分はシリンダヘッドの比較的低温側のシリンダボア外周位置に設けた間隙部、即 ちリセス部分に伸びて吸収されるので、シリンダヘッドのホットプラグの噴口穴 近くの材質が最も高温になる部分を破壊して亀裂が発生するという問題は防止で きるという効果があり、その内燃機関に重大な不具合を発生させることがなくな る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１の内燃機関のホットプラグ挿
着部要部の縦断面図である。

【図２】図１の下方から見た平面図である。

【図３】図１のホットプラグが膨張した状態を示す要部
の縦断面図である。

【図４】図３の下方から見た平面図である。

【図５】本考案の実施例２のホットプラグ挿着部要部の
縦断面図である。

【図６】本考案の実施例３のホットプラグ挿着部要部の
下方から見た平面図である。

【図７】本考案の各実施例のホットプラグの組付け時の
位置決め用接点を示す平面図である。

【図８】従来のホットプラグを有する内燃機関の燃焼室
周辺の要部縦断面図である。

【図９】図８の内燃機関のシリンダヘッド要部を下方か
ら見た平面図である。

【図10】図９のシリンダヘッドに亀裂が発生した状態を
示す要部拡大平面図である。

【図11】他の従来例のシリンダヘッド要部を下方から見
た平面図である。

【図12】他の従来例のシリンダヘッド要部の平面図であ
る。

【符号の説明】

２ ホットプラグ 2B はめ込みつば ４ シリンダヘッド ７ ホットプラグはめ込み穴 ９ 間隙部 10 シリンダボア 13 ヘ
ッドガスケット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホットプラグの底面の一部が燃焼室内に
   露出し、残部がガスケットに当接してシールされてお
   り、このガスケットに当接した部分のホットプラグはめ
   込み穴にこのホットプラグの熱膨張を許容する間隙部を
   形成しており、この間隙部はシリンダボアと接する位置
   においてシリンダボアと連通しないように縮小されてい
   る内燃機関のホットプラグの取付構造。