JPH09506405A - 単気筒ディーゼル・エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 単一部材のダイカスト鋳物として製造されるシリンダ・ヘッド（１）を備える単気筒ディーゼル・エンジンであり、燃焼空気用の吸気管（４）がねじれ管（１２）からなり、これが吸気バルブ（１３）の裏側に形成されたねじれ室（１１）に流入する。

Description

【発明の詳細な説明】 単気筒ディーゼル・エンジン この発明は新式のシリンダ・ヘッドを有する単気筒ディーゼル・エンジン並び にそのシリンダ・ヘッドを製造するための鋳型に関する。 この種のシリンダ・ヘッドにおいて、排気口の形状は鋳造技術的にそれ程困難 ではないが、燃焼空気の吸気口はねじれ管として形成される部位があるため特殊 な鋳造技術を要する。 この種のねじれ管は、渦巻き状の複雑な空間形状により、吸気行程において吸 気される空気の渦巻き数を高めて燃焼室内での混合度を高めるという点で優れて いる。したがって、従来はディーゼル・エンジンのシリンダ・ヘッドは重力鋳造 または砂型鋳造によって製造されており、ねじれ管の形成には砂中子が使用され 、これは除去の際に破壊される。 この種のねじれ管を有するシリンダ・ヘッドを低コストなダイカスト法によっ て製造し鋳造後に中子を引き抜くことは、特にねじれ菅の形成が複雑であること から、従来は専門家によって不可能であると判断されていた。 本発明が提案する方法により、初めて、燃焼空気の吸気管がねじれ管からなり 、これが吸気バルブの裏側に形成されたねじれ室に接合される単気筒ディーゼル ・エンジンのシリンダ・ヘッドを単一部材として製造することが可能となる。 この種のシリンダ・ヘッドの形成に際して、本発明によれば、燃焼空気の吸気 管がねじれ管からなり、このねじれ管がシリンダ軸方向に見て外側両方向に向か って基準線に沿ってその両側が次第に大きく広がり、この基準線は、ねじれ管に よって包囲されかつ吸気バルブのバルブ・シャフトを含むシリンダ・ヘッドの核 部材にかかる正接からなり、この正接は、ねじれ管の外郭とバルブ座内径に接続 するねじれ室の基盤円との交点を通って伸びており、前記基盤円にねじれ管が流 入する。この様な本発明に係るねじれ管の構造が、ある程度、シリンダ・ヘッド の製造にダイカスト鋳型を使用するための要件となり得る。本発明に係るねじれ 管の形状は、その外郭が、前述と同様にシリンダ軸の方向に見て、従来の形式と 比べて幾分伸長されている。これによって限定される多少低い渦巻き数は、ダイ カスト法を使用することによる製造コストの削減を考慮すれば許容できるもので ある。ここで論点になるのは、単にコストの改善だけでなく、シリンダ・ヘッド をより高い精度をもってアルミニウム合金からなる単一鋳物として製造できるこ とによる重量の改善であり、これによって燃焼室内の燃焼行程ならびに燃費の点 での要件が有効に満たされる。 本発明において、燃焼空気の吸気口と排気ガスの排気口とを有する単気筒ディ ーゼル・エンジンのシリンダ・ヘッドを単一部材として製造するための鋳型の特 徴としては、 − ダイカスト鋳型が使用され、 − 吸気口を形成するために二つの押し部材からなる中子を備え、 − 第一の押し部材はその側方引き出し方向が外側に伸びるねじれ管部分に実 質的に相応し、 − 第二の押し部材はそのシリンダ軸に平行に走る引き出し方向が吸気バルブ の裏側に形成されたねじれ室と、さらにねじれ室に流入するねじれ管の内側部分 に実質的に相応する。 両方の押し部材の形成に関しては、これらの押し部材は実質的にシリンダ軸に 平行な共通の仕切り面を介して接合している。シリンダ軸の方向に見て、この仕 切り面はバルブ座内径に接しているねじれ室の基盤円の内部に配置されている。 好適には、仕切り面は側方引き出し方向にほぼ平行な仕切り平面を有し、この 仕切り平面は、さらなる構成形態として、シリンダ軸の方向に見て、ねじれ管の 内郭から僅かな間隔をもって伸びるよう形成し、さらにこれに仕切り平面に垂直 に伸びる横断平面を介して接合するよう構成することができる。後から記述した 形態により、第二の押し部材の側面のねじれ管の内郭領域に微細な鋭角縁部を形 成する必要性が排除される。 同様にして、排気管を形成するためにも二つの押し部材からなる中子が使用さ れ、 − これは第三の押し部材を備え、その側方引き出し方向が直線的な流れ軸を 有し外側方向に流出している管部分に実質的に適合し、 − さらに第四の押し部材を備え、そのシリンダ軸に平行な引き出し方向が排 気バルブの裏側に形成された排気室に実質的に適合し、この排気室から前記管部 分が流出している。 さらに排気管の形状において、前記管部分の内側端部が排気バルブのバルブ・ シャフトを備えたシリンダ・ヘッドの核部分を半円形に包囲している。 さらに、シリンダ・ヘッドを単一部材として製造する際には、冷却空気を均等 に配分するために、リブによって分離された冷却空気のための複数の中空スペー スがシリンダ・ヘッドの領域で互いに連通しなければならないという問題がある 。 このことを確立するために、本発明においては、さらに、シリンダ軸に平行し てシリンダ・ヘッドの天板部を通じて引き抜くことができる棒状の型中子（モー ルデッド・コア）を設け、これによって隣り合う冷却空気流路を互いに分離する リブ内に割れ目を形成する。この種の特に円筒状の型中子を使用することにより 、リブ取付け部の領域に割れ目を形成することが可能となり、これがシリンダ・ ヘッドの周囲の効果的な空気流と、個々の冷却空気通路からの冷却空気の合流を 可能にする。棒状の型中子を引き抜くためにシリンダ・ヘッドの天板に設けられ た穴は、ネジ栓部材によって、または栓部材を押し込むことによって気密性を保 って有効に遮閉することができる。 吸気管においても、また排気管においても、両方の中子間の分離面の領域には 、管の壁部材領域内に弱い角部が形成され、これは少なくとも排気管内において は問題でないが、吸気管内においては必要に応じてこの種の角を後処理によって 除去することが有効である。 本発明は低コストな小型ディーゼル・エンジンの製造において進歩を示し、こ の種のエンジンは、例えば出力３ｋｗ以内の建設機械等の産業利用において特に 需要がある。 以下に、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明する。ここで、 図１は、単気筒ディーゼル・エンジンのシリンダ・ヘッドの領域を図２中の線 Ｉ−Ｉに沿ってシリンダ軸に平行に切断した断面図、 図２は、図１中の線II−IIに沿った断面図、 図３は、図２中の線III−IIIに沿った断面図である。 図１ないし３はそれぞれ単気筒ディーゼル・エンジンシリンダ・ヘッド１の切 断面図であり、ここでシリンダ・ヘッド１はダイカスト法によって製造され得る ように形成される。図１において、シリンダ・ヘッド１の下方に、シリンダ２の 上端と、両方の部材の間に形成されたシリンダ・ヘッド・パッキング３とが図示 されている。さらに、吸気管４側に燃焼空気用の接続管５が、排気管６側に排気 ベンド７がそれぞれ略図として示されている。接続管５および排気ベンド７はそ れぞれ適宜な環状パッキング８を用いてシリンダ・ヘッド１の対応する側壁部分 に気密に接合されている。 シリンダ軸に平行な貫通穴部９の中にバルブ・ガイドスリーブ９ａが挿入され ており、この貫通穴部９がシリンダ・ヘッド１の上端１０をねじれ室１１と結合 しており、このねじれ室１１内に吸気用のねじれ管１２が流入している。ねじれ 室１１の内側においてバルブ座環部材１５の下側にバルブ座１４を伴った吸気バ ルブ１３が設けられ、ここで、吸気バルブ１３およびバルブ座環部材１５はいず れも点線で示されている。バルブ座環部材１５はバルブ座穴部１６内に挿入され ており、これにねじれ室１１の基盤円１７が接続されている。ねじれ室１１およ びバルブ座穴部１６の内部はシリンダ軸に平行な陰影線表示で示されている。貫 通穴部９の内部には、バルブ・ガイドスリーブ９ａおよび吸気バルブのバルブ・ シャフト１８が同様に点線で示されている。 さらに、シリンダ軸に平行な別の貫通穴部１９がシリンダ・ヘッド１の上端１ ０を排気ガス室２０と結合し、この排気ガス室２０の基盤円２１が排気バルブ２ ３のバルブ座穴部２２の上端に接合している。排気バルブ２３のバルブ座２４は 、図示されている排気バルブ２３の閉鎖状態において、バルブ座穴部２２内に挿 入されたバルブ座環部材２５に下側から接している。バルブ座環部材２５、排気 バルブ２３、バルブ・ガイドスリーブ９ａ、ならびに排気バルブ２３のバルブ・ シャフト２６は、いずれも点線で示されている。排気管６の管部分２７の内側端 部が排気ガス室２０内に流入している。 図２により明解に示されるように、シリンダ・ヘッド１は中央空気流路２８を 備えており、これがシリンダ・ヘッド１の一方の前面部２９から反対側の前面部 ３０へ通じている。空気通路２８の両方の側にリブ間に形成され別の空気流路が 接続しており、すなわち、左方向にはリブ３１、空気流路３２、別のリブ３３お よび中空角部３４が形成され、右方向にはリブ３５、空気流路３６、別のリブ３ ７、別の空気流路３８、さらに別のリブ３９および中空角部４０が形成されてい る。同様な構成部品がシリンダ・ヘッド１の反対側の前面２９にも存在し、これ らは寸法的に多少異なっているものの同じ参照符号で示されている。シリンダ・ ヘッド１の両方の前面２９，３０の間にある空気流路３２，２８，３６，３８が 場合によっては強く絞り込まれた断面を有するにもかかわらず、良好な空気冷却 を達成すべき点から、リブ３１，３７のそれぞれの内側端部に割れ目４１を形成 することによりシリンダ１の高温の各部材の回りに空気対流を付加することが好 適である。このことは、図３に示されるように、鋳造後に引き抜かれる棒状の中 子４２を設け、これによってリブ３１，３７の領域に割れ目４１を形成すること によって鋳造技術的に達成される。この棒状の中子は図２中にやはり点線の円で で示されている。中子４２はシリンダ・ヘッド１の天板４３を通して引き抜かれ 、その後天板４３に残った穴は（図示されていない）栓部材を挿入することによ って気密に閉鎖することができる。さらに、図３には、ネジ蓋４５およびノズル ・ホルダ４６を備えた噴射ノズル４４がリブ３５の一部分４７の内部に点線で示 されている。これに応じて、シリンダ・ヘッド１の底部材４８内には、後からフ ライス作業によって形成された、噴射ノズル４４のネジ蓋４５のための台座４９ と、これを底部材４８に通すためのケース穴部５０が示されている。 さらに、図１および図２には、それぞれ二つの押し部材からなる、吸気管４お よび排気管６用の中子が示されている。吸気管４は右斜め上あがりの陰影線で示 された第一の押し部材５１を備え、これが実質的にねじれ管１２を形成しており 、さらに第二の押し部材５２を備え、これは実質的にねじれ室１１に相当する。 両方の押し部材５１，５２は、それぞれその陰影線に平行する方向、つまり矢印 Ｓ１およびＳ２の方向に引き抜かれる。これらは、共通の仕切り面５３を有し、 これが仕切り平面５３ａを有し、この仕切り平面５３ａは引き抜き方向Ｓ１に平 行に、かつねじれ管１２によって包囲さているシリンダ・ヘッドの核部材５５に 対して短い距離をおいて伸びている。核部材５５またはねじれ管１２の内郭５６ から仕切り平面５３ａまでの間隔は、仕切り平面５３ａに垂直な狭い横断平面５ ７ によって接続されている。これによって、第二の押し部材５２の内側角部が鋭角 に形成されることを防止できる。押し部材５１は実質的にねじれ管１２の外側部 分５１ａに相応し、ここで、押し部材５１の、図２に示された内側部分５１ｂは 第二の押し部材５２に装着されており、そうでなければ押し部材５１は鋳造品か ら引き抜くことができない。 排気管６については、押し部材の構造はねじれ構造の吸気管の物と比べて単純 なものとなる。第三の押し部材５８が排気管６の管部分を形成するために使用さ れる。第三の押し部材５８は第四の押し部材５９に接しており、この第四の押し 部材が排気ガス室２０の中空室に相応する。後者はシリンダ軸に平行に矢印Ｓ４ に沿って引き抜かれ、第三の押し部材５８はその陰影線方向、すなわち矢印Ｓ３ の方向に向かって横上方に引き抜かれる。 図２の平面図により、ねじれ管１２を形成する第一の押し部材５１の最も内側 の点Ｐは、ねじれ管１２の外郭６０とねじれ室１１の基盤円１７との交点によっ て決定されることが明らかである。この点Ｐが同時に第一の押し部材５１の最も 内側の点を形成する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年９月２１日 【補正内容】 請求の範囲 １．燃焼空気の吸気管（４）がねじれ管（１２）を備え、これが吸気バルブ（１ ３）の裏側に形成されたねじれ室（１１）に流入するシリンダ・ヘッド（１）を 有し、 前記シリンダ・ヘッドが単一部材として製造されることを特徴とする単気筒デ ィーゼル・エンジン。 ２．燃焼空気の吸気管（４）がねじれ管（１２）を備え、これが吸気バルブ（１ ３）の裏側に形成されたねじれ室（１１）に流入する、特に請求項１記載の単気 筒ディーゼル・エンジン用のシリンダ・ヘッドであり、 シリンダ・ヘッドがダイカスト鋳物からなり、 燃焼空気の吸気管（４）がねじれ管（１２）を備えており、このねじれ管（１ ２）がシリンダ軸方向に見て外側両方向に向かって基準線に沿ってその両側が次 第に大きく広がり、この基準線は、ねじれ管（１２）によって包囲されかつ吸気 バルブ（１３）のバルブ・シャフト（１８）を含むシリンダ・ヘッド（１）の核 部材（５５）にかかる正接（５４）からなり、この正接は、ねじれ管（１２）の 外郭（６０）とバルブ座穴部（１６）に接続するねじれ室（１１）の基盤円（１ ７）との交点（Ｐ）を通って伸びており、前記基盤円にねじれ管（１２）が流入 することを特徴とする単一部材シリンダ・ヘッド。 ３．燃焼空気の吸気口（４）と排気ガスの排気口（６）とを有する単気筒ディー ゼル・エンジンのシリンダ・ヘッド（１）であり、特に燃焼空気の吸気管（４） がねじれ管（１２）を備え、これが吸気バルブ（１３）の裏側に形成されたねじ れ室（１１）に流入する請求項２記載のシリンダ・ヘッドを単一部材として製造 するための鋳型であり、 ダイカスト鋳型が使用され、 吸気口（４）を形成するために二つの押し部材からなる中子を備え、 第一の押し部材（５１）の側方引き出し方向（Ｓ１）が外側に伸びるねじれ管 （１２）の断片部分（５１ａ）に実質的に適合し、 第二の押し部材（５２）はそのシリンダ軸に平行に走る引き出し方向（Ｓ２） が吸気バルブ（１３）の裏側に形成されたねじれ室（１１）と、さらにねじれ室 （１１）に流入するねじれ管（１２）の内側部分（５１ｂ）に実質的に適合する ことを特徴とする鋳型。 ４．両方の押し部材（５１，５２）が実質的にシリンダ軸に平行な共通の仕切り 面（５３）を介して接合する請求項３記載の鋳型。 ５．仕切り面（５３）は側方引き出し方向（Ｓ１）にほぼ平行な仕切り平面（５ ３ａ）を有する請求項４記載の鋳型。 ６．仕切り平面（５３ａ）が、シリンダ軸の方向に見てねじれ管（１２）の内郭

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＵ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．単一部材として製造されるシリンダ・ヘッド（１）を有し、その燃焼空気の 吸気管（４）がねじれ管（１２）を備え、これが吸気バルブ（１３）の裏側に形 成されたねじれ室（１１）に流入する単気筒ディーゼル・エンジン。 ２．ダイカスト鋳物からなり、 燃焼空気の吸気管（４）がねじれ管（１２）を備えており、このねじれ管（１ ２）がシリンダ軸方向に見て外側両方向に向かって基準線に沿ってその両側が次 第に大きく広がり、この基準線は、ねじれ管（１２）によって包囲されかつ吸気 バルブ（１３）のバルブ・シャフト（１８）を含むシリンダ・ヘッド（１）の核 部材（５５）にかかる正接（５４）からなり、この正接は、ねじれ管（１２）の 外郭（６０）とバルブ座穴部（１６）に接続するねじれ室（１１）の基盤円（１ ７）との交点（Ｐ）を通って伸びており、前記基盤円にねじれ管（１２）が流入 する単気筒ディーゼル・エンジン用の単一部材シリンダ・ヘッド（１）。 ３．燃焼空気の吸気口（４）と排気ガスの排気口（６）とを有する単気筒ディー ゼル・エンジンのシリンダ・ヘッド（１）を単一部材として製造するための鋳型 であり、 ダイカスト鋳型が使用され、 吸気口（４）を形成するために二つの押し部材からなる中子を備え、 第一の押し部材（５１）の側方引き出し方向（Ｓ１）が外側に伸びるねじれ管 （１２）の断片部分（５１ａ）に実質的に適合し、 第二の押し部材（５２）はそのシリンダ軸に平行に走る引き出し方向（Ｓ２） が吸気バルブ（１３）の裏側に形成されたねじれ室（１１）と、さらにねじれ室 （１１）に流入するねじれ管（１２）の内側部分（５１ｂ）に実質的に適合する 鋳型。 ４．両方の押し部材（５１，５２）が実質的にシリンダ軸に平行な共通の仕切り 面（５３）を介して接合する請求項３記載の鋳型。 ５．仕切り面（５３）は側方引き出し方向（Ｓ１）にほぼ平行な仕切り平面（５ ３ａ）を有する請求項４記載の鋳型。 ６．仕切り平面（５３ａ）が、シリンダ軸の方向に見てねじれ管（１２）の内郭 （５６）から僅かな間隔をもって伸びており、さらにこの内郭（５６）に仕切り 平面（５３ａ）に対して垂直な横断平面（５７）を介して結合される請求項５記 載の鋳型。 ７．排気管（６）を形成するために二つの押し部材（５８，５９）からなる中子 を備え、 これが第三の押し部材（５８）を備え、その側方引き出し方向（Ｓ３）が直線 的な流れ軸を有し外側方向に流出している管部分（２７）に実質的に適合し、 さらに第四の押し部材（５９）を備え、そのシリンダ軸に平行な引き出し方向 （Ｓ４）が排気バルブ（２３）の裏側に形成された排気ガス室（２０）に実質的 に適合し、この排気ガス室から前記管部分（２７）が流出する請求項３記載の鋳 型。 ８．管部分（２７）の内側端部が排気バルブ（２３）のバルブ・シャフト（２６ ）を含んだシリンダ・ヘッド（１）の核部分（６１）を半円形に包囲する請求項 ７記載の鋳型。 ９．シリンダ軸に平行してシリンダ・ヘッド（１）の天板部（４３）を通して引 き抜くことができる棒状の型中子（４２）を設け、これによって隣り合う冷却空 気流路（２８，３１；３６，３８）を互いに分離するリブ（３１；３７）内に割 れ目（４１）を形成する請求項３記載の鋳型。