JPH1047154A - シリンダヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッド本体下面に燃焼火炎が直接作用しない
ようにしてシリンダヘッド全体の耐久性を向上する。 【解決手段】 内燃機関のシリンダヘッドにおいて、ヘ
ッド本体３下面のシリンダボア４対応部位に、吸気用及
び排気用のバルブシート部６と副燃焼室用のチャンバ部
８を有するとともに、シリンダボア４の平面広さに相当
する大きさのシート部材５を圧入した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダヘッドに係り、詳しくはヘッド本体下面にヘッド本体
の材質と異なる材質からなるバルブシートが設けられて
いるシリンダヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の内燃機関、例えば副燃焼室
を備えた副室式ディーゼルエンジンにおけるシリンダヘ
ッドの下面を示す模式図である。一般に、シリンダヘッ
ドのヘッド本体２１は放熱性に優れかつ比較的軽量なア
ルミ合金から形成されることが多い。そのため、吸気用
及び排気用のバルブシート２２や副燃焼室用のチャンバ
形成部材２３等の高い剛性を必要とする部品について
は、アルミ合金よりも耐熱性、強度、耐摩耗性等に優れ
る焼結金属や繊維強化金属等から形成し、それをヘッド
本体２１の下面に圧入することが行われている。なお、
図中点線はシリンダブロックに設けられるシリンダボア
を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のシリンダヘッドにおいては、ヘッド本体２１にバル
ブシート２２やチャンバ形成部材２３を圧入した場合、
ヘッド本体２１に内部応力が発生する。また、機関の運
転時において、燃焼火炎に晒されるためにヘッド本体２
１に熱歪みを生じ、これも内部応力となる。また、高温
の燃焼火炎の影響を受けてヘッド本体２１の強度も低下
する。そして、このようなことに起因してヘッド本体２
１に亀裂が発生し易くなるという問題がある。

【０００４】なお、上記のような問題に鑑みて、吸気用
と排気用のバルブシートを一体に形成し、これをヘッド
本体下面に圧入したもの（例えば実開昭６１−１６４２
号公報）が提案されているが、これによると吸気用のバ
ルブシートと排気用のバルブシートとで挟まれるシート
狭間部についての亀裂防止効果が得られるに止まり、ヘ
ッド全体の耐久性を向上できるものではなかった。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、ヘッド本体下面
に燃焼火炎が直接作用しないようにしてシリンダヘッド
全体の耐久性を向上することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のように構成したものである。即ち、請
求項１の発明は、内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
ヘッド本体下面のシリンダボア対応部位に、シリンダボ
アの平面広さに相当する大きさのシート部材を圧入した
ことを特徴とする。このような構成を採用したことによ
り、機関の運転時において、ヘッド本体下面が燃焼火炎
に晒されることをシート部材によって回避することがで
き、このことにより、ヘッド本体の熱歪みを軽減して耐
久性を向上することが可能となる。なお、シート部材に
ついては、例えば焼結金属や繊維強化金属等のような耐
熱性、強度に優れる材料から形成することによって熱歪
みに対応する耐久性を得ることが可能である。

【０００７】内燃機関が副燃焼室を備えた副室式ディー
ゼルエンジンの場合には、請求項２記載の発明のよう
に、前記シート部材には、吸気用及び排気用のバルブシ
ート部のほか副燃焼室用のチャンバ部を設けることが望
ましい。このような構成としたときは、ヘッド本体の熱
歪みを軽減してその耐久性を向上することが可能となる
ことに加え、部品点数を減少できるため、製造コスト、
組付コストを低減することができる。

【０００８】内燃機関の各気筒毎にシート部材を設けた
場合、ヘッド本体下面には隣接のシート部材相互によっ
て挟まれる狭間部が生じ、その狭間部にシート部材の圧
入による内部応力が発生することになる。そのため、狭
間部にシート部材の圧入による内部応力が発生すること
を回避すべく、請求項３記載の発明のように、気筒数分
のシート部材を一体に形成することが望ましい。このよ
うな構成としたときは、ヘッド本体の耐久性をより向上
することが可能となるとともに、部品点数がさらに減少
されることになり、製造コスト、組付コストをより一層
低減することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は第１の実施の形態
に係るシリンダヘッドを下面側から示す模式図、図２は
図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図で
ある。この実施の形態はシリンダヘッドに副燃焼室４を
備えた副室式ディーゼルエンジンを対象としたものであ
り、図において、１はシリンダブロック、２はシリンダ
ヘッドである。

【００１０】シリンダヘッド２はアルミ合金からなり、
そのヘッド本体３の下面には、シリンダブロック１に形
成される複数のシリンダボア４（図では４気筒の場合を
示している）と対応する部位にそれぞれボア径と略同径
の圧入凹部３ａが形成されており、その圧入凹部３ａに
は、吸気弁９用のバルブシート部６と、排気弁１０用の
バルブシート部７と、副燃焼室１１形成用のチャンバ部
８を備えた一体型のシート部材５が圧入されている。

【００１１】即ち、圧入凹部３ａに圧入されるシート部
材５はシリンダボア４の平面広さと相当する大きさの円
板状に形成されている。そして、シート部材５は例えば
焼結金属や繊維強化金属等のような耐熱性、強度、耐摩
耗性等に優れる材質から形成される。

【００１２】上記のように構成された第１の実施の形態
に係るシリンダヘッド２によれば、ヘッド本体３下面の
シリンダボア４に対応する部位の全体がシート部材５に
よって覆われる。このため、エンジンの運転時におい
て、ヘッド本体３の下面に燃焼火炎が直接触れることが
回避され、ヘッド本体３の熱歪みによる内部応力の発生
が可及的に抑制されるとともに、ヘッド本体３が高温の
燃焼火炎による影響を受け難くなることで、ヘッド本体
３の強度低下が抑えられることから、ヘッド本体３の亀
裂損傷が防止されてその耐久性が向上する。

【００１３】一方、シート部材５については、ヘッド本
体３よりも耐熱性及び強度に優れる焼結金属や繊維強化
金属等から形成することにより、その材質で高温の燃焼
火炎による熱歪みに十分に対応させることが可能とな
る。このようなことから、シリンダヘッド２の耐久性が
向上される。

【００１４】ところで、図７に示す従来では、ヘッド本
体２１にバルブシート２２やチャンバ形成部材２３を個
々に圧入する関係で、吸気用と排気用のバルブシート２
２によって挟まれる挟間部ａやバルブシート２２とチャ
ンバ形成部材２３によって挟まれる挟間部ｂ，ｃに、そ
れらの圧入による内部応力が発生し、それが亀裂損傷を
誘発する原因となる。しかるに、本実施の形態によれ
ば、上記のような圧入によって狭間部ａ，ｂ，ｃに生ず
る内部応力の問題が解消されるため、ヘッド本体３の耐
久性の向上に大きく役立つこととなる。しかも、一体型
シート部材とすることによって部品点数が削減されるた
め、製造コスト及び組付コストの低減が達成される。

【００１５】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。図４に示す第２の実施の形態は直噴式のディー
ゼルエンジンを対象としたものである。この実施の形態
に係る一体型のシート部材５は、シリンダブロックのシ
リンダボアと略同径の円板状に形成されるとともに、吸
気用の２個のバルブシート部６と、排気用の２個のバル
ブシート部７とを備えた構成とされ、第１の実施の形態
で示したチャンバ部に相当する部分が存在しない構成と
なっている。従って、第２の実施の形態によるときも、
前述の実施の形態と同等の作用効果を得ることができ
る。

【００１６】図５に示す第３の実施の形態は前述の第１
の実施の形態におけるバルブシート部６，７のバルブと
の当接面１２を、シート部材５とは別の材質のもので一
体的に構成したものであり、その他については第１の実
施の形態と同様に構成される。従って、この実施の形態
によるときは、シート部材５については、耐熱性、強度
に優れた材質で形成し、バルブとの当接面１２について
は耐摩耗性に優れる材質で形成するといった構成が可能
なことから、部位毎で好適な特性を付加してシリンダヘ
ッド２の耐久性、信頼性を一層向上することができる。

【００１７】図６に示す第４の実施の形態は、エンジン
の気筒数分のシート部材５を一体に形成したものであ
り、図では副燃焼室を備えた副室式の４気筒ディーゼル
エンジンが示されている。従って、シリンダヘッド２の
ヘッド本体３に設けられるシート部材５には、４気筒分
の吸気弁用及び排気弁用のバルブシート部６，７と副燃
焼室用のチャンバ部８が一体に設けられている。なお、
その他の構成については第１の実施の形態と同様であ
る。

【００１８】従って、この第４の実施の形態によるとき
は、部品点数が一層減少することになり、製造コスト及
び組付コストをさらに低減することができる。また、シ
リンダボア４に対応する部位毎にシート部材を設けた場
合では、隣接のシート部材間に挟まれるシート狭間部に
圧入による内部応力が発生するが、気筒数分のシート部
材を一体化したときは、このような問題が解消される。
このため、ヘッド本体３の耐久性を向上する上でより有
効となる。

【００１９】なお、各実施の形態はディーゼルエンジン
の場合で説明しているが、ガソリンエンジンに適用でき
ることは勿論であり、シリンダヘッド２及びシート部材
５の材質については、ここで述べたものに限られるもの
ではない。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、シリンダヘッド下面をシリンダボアに対応する
部位をシート部材によって全面的に覆うようにしたこと
により、燃焼火炎からヘッド本体を保護できるため、シ
リンダヘッドをアルミ合金等から構成しても、高温の燃
焼火炎に起因する亀裂損傷の発生を抑え、耐久性を向上
できる効果がある。また、請求項２の発明によれば、請
求項１と同様の効果に加え、部品点数の減少に有効とな
り、製造コスト、組付コストを低減することができる。
さらに請求項３の発明によれば、シリンダヘッドの耐久
性をより向上できるとともに、部品点数をより一層減少
することが可能となり、コスト低減がより効果的とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るシリンダヘッド下面を
示す模式図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】第２の実施の形態に係るシート部材を示す底面
図である。

【図５】第３の実施の形態に係るシート部材を示す断面
図である。

【図６】第４の実施の形態に係るシリンダヘッド下面を
示す模式図である。

【図７】従来のシリンダヘッド下面を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１…シリンダブロック ２…シリンダヘッド ３…ヘッド本体 ４…シリンダボア ５…シート部材 ６，７…バルブシート部 ８…チャンバ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダヘッドにおいて、ヘ
   ッド本体下面のシリンダボア対応部位に、シリンダボア
   の平面広さに相当する大きさのシート部材を圧入したシ
   リンダヘッド。
2. 【請求項２】 前記シート部材には、吸気用及び排気用
   のバルブシート部のほか副燃焼室用のチャンバ部を設け
   た請求項１記載のシリンダヘッド。
3. 【請求項３】 気筒数分のシート部材を一体に形成した
   請求項１又は２記載のシリンダヘッド。