JPS6140905Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、ガスケツトの通水穴の大きさ、位
置、流量配分等を従来のそれと変えることによつ
て、シリンダヘツドの冷却効果の向上をはかつた
内燃機関のシリンダヘツドガスケツトに関するも
のである。 内燃機関の燃費の向上をはかるために高圧縮比
化が効果的であることはよく知られているが、高
圧縮比とした場合、高負荷時に、とくに低、中速
域における高負荷時にノツキングが発生し、この
点から高圧縮比化が制限されているのが現状であ
る。 ノツキングは、点火栓から離れた位置で、燃焼
室壁の高温部等が点火源となつて、未燃ガスが火
炎到着前に自発火することにより生ずるが、この
ノツキングを抑制するには、燃焼室壁の高温部の
温度を下げることが効果的である。 燃焼室壁のうちとくに高温部となるのは、シリ
ンダヘツド下面の壁面であり、とくにエキゾスト
ポート近傍の壁面である。ところで、シリンダヘ
ツドの冷却はシリンダヘツドの内部に形成された
ウオータジヤケツトに冷却水を流すことにより行
なわれる。シリンダヘツドは、インテークポー
ト、エキゾストポート、点火栓、動弁系などが形
成または装着されるため、非常に複雑な形状とな
つており、必然的にウオータジヤケツトも複雑な
形状に形成されていて、そこを流れる冷却水が、
最も高温となる部分を最も冷却するように、最適
にしてかつ十分な冷却が確保されているか否かは
確認されていないというのが現状である。したが
つて、冷却水の流れが解明されて、よりよい冷却
水の流れを確保することが要望されている。 また、冷却水を循還させるためのウオータポン
プは、クランクシヤフトの回転に機械的に連動さ
れて駆動されているため、回転数の落ちる、かつ
ノツキング発生上も問題となる。低、中速域で十
分な冷却水の循還量がとれなくなるという問題も
ある。 本考案は、これらのシリンダヘツドに流される
冷却水によるシリンダヘツドの冷却効果に解明を
加え、限られた循環冷却水量で効率よいシリンダ
ヘツドの冷却をはかることを目的とするものであ
り、とくに冷却水を冷却のあまり必要でない部位
には少量流すようにし、高温の冷却必要部位には
多量の冷却水を確実に流すようにして、冷却性能
の実質的な向上をはかり、究極的に燃焼室壁面高
温部の温度を低下させて、ノツキングの抑制をは
かることを目的とするものである。 この目的を達成するために、本考案の内燃機関
のシリンダヘツドガスケツトにおいては、シリン
ダヘツドガスケツトの通水穴の断面積の和を冷却
水循環用ウオータポンプの吐出口断面積の和より
小とし、すなわち冷却水の循環流れをシリンダヘ
ツドガスケツト部で絞り、かつボア間に設従来位
置していた通水穴を廃止して絞り効果を上げ、こ
れによつてガスケツト部で流速を速めて流れに十
分な勢いと指向性を与え、従来流れが行き渡り難
かつた部分に積極的に十分な量の冷却水を流すよ
うにするとともに、排気側に位置する通水穴の断
面積の和をプラグ側に位置する通水穴の断面積の
和より大とすることにより、高温部であるエキゾ
ストポート側に多量の水が流れるようにし、効率
のよい冷却を行なうことができるようになつてい
る。 以下に、本考案の内燃機関のシリンダヘツドガ
スケツトの望ましい実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。 第１図は、本考案のシリンダヘツドガスケツト
を装着した内燃機関の縦断面を示している。図
中、１はシリンダヘツド、２はシリンダブロツ
ク、３は両者の間に介装されたシリンダヘツドガ
スケツトである。シリンダヘツド１にはウオータ
ジヤケツト４が、シリンダブロツク２にはウオー
タジヤケツト５がそれぞれ形成されており、両ウ
オータジヤケツト４，５はシリンダヘツドガスケ
ツト３に穿設された通水穴６を介して互に連通さ
れている。 第２図は、これらの装置における冷却水の循環
系の構造の概略を示している。シリンダヘツド１
から冷却水はラジエータ７に導かれ、ラジエータ
７で放熱冷却された冷却水は、ウオータポンプ８
により送られてシリンダブロツク２に戻され、シ
リンダヘツドガスケツト３の通水穴６を通過して
シリンダヘツド１へと循環されるようになつてい
る。 シリンダヘツドガスケツト３の通水穴６の一例
を第３図に示す。同図において、実線で囲んで斜
線を施した通水穴６が本考案に係るもので、破線
の穴は参考のために示した従来例の通水穴であ
り、二点鎖線はシリンダヘツドガスケツト３に接
するシリンダヘツド１に設けられている通水穴で
あり、同じく参考のために併せ示したものであ
る。したがつて、破線の穴と二点鎖線の穴は、本
考案のシリンダヘツドガスケツト３自体には穿設
されているものではない。 第３図から明らかなように、従来のガスケツト
においてはボア９間に設けられていた通水穴Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、本考案のシリンダガスケ
ツトにおいては廃止されている。また、第３図に
おいて右端に設けられていた大きな通水穴Ｇ，Ｈ
は、その大きさを極端に小さく絞られている。 また、ボア９の中央部に設けられている通水穴
６のうち排気側に位置する通水穴６ｂ，６ｄ，６
ｆ，６ｈは、従来の通水穴に比べエキゾストポー
ト10側に約10mm程度寄せられている。これによつ
て、ボア間の通水穴を廃止して通水穴断面積を絞
つたにも拘らず、エキゾストポート１０近傍に多
量の冷却水を流すことができるように配慮されて
いる。 本考案のシリンダヘツドガスケツト３の通水穴
６の断面積の総和は、ウオータポンプ８の吐出口
断面積とより小となつている。通水穴６の断面積
の一例の内訳けは次表に示す通りである。

【表】 上表から明らかな如く、No.１ボア近傍の通水穴
６の断面積の和は52mm²で、従来の通水穴断面積和
152mm²を100％とした場合その34％になつている。
同様にNo.２ボア部で88％、No.３ボア部で24％、No.
４ボア部で31％となつており、全体で451mm²で従
来の32％となつている。これを等価円断面積で表
わせば、451mm²は24mm直径の穴の断面積に相当
し、従来の1391mm²は42mm直径の穴の断面積に相当
する。ウオータポンプ８の吐出口断面は直径26mm
の円から成つているので、本考案のシリンダヘツ
ドガスケツト３の通水穴６の断面積の和は、ウオ
ータポンプ８の吐出口断面積より小である。 さらに、本考案のガスケツト３では、排気側に
位置する通水穴６ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｈの断面積
の和を、プラグ側に位置する通水穴６ａ，６ｃ，
６ｅ，６ｇ，６ｉの断面積の和より大としてあ
る。これによつて、高温側がより効率よく冷却さ
れる。たとえば通水穴６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，
６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉ，６ｊ，６ｋの直
径をそれぞれ順に約４mm，５mm，５mm，７mm，６
mm，９mm，６mm，10mm，６mm，10mm，10mmとする
が如くである。このように円形穴６の大きさを定
めた場合は、排気側に位置する通水穴６ｂ，６
ｄ，６ｆ，６ｈ，６ｊの断面積の和と、プラグ側
に位置する通水穴６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇ，６
ｉ，６ｋの断面積の和との比は、約６：４とな
る。 上表はあくまでも一例を示したものであり、通
水穴６の断面積を種々変えて行なつた試験より、
後述する冷却効果の向上は、上表より断面積を変
化させても得られ、大体通水穴６断面積の和がウ
オータポンプ８吐出口断面積より小なる範囲にお
いて良好なる冷却性能の向上が見られる。 上記のように構成された内燃機関の冷却系にお
いては、冷却水はシリンダヘツドガスケツト部３
で絞られ、その流速を速められ、勢いをつけら
れ、指向性も強められる。このため、冷却水は、
従来は余り冷却水量がとれなかつた部位でかつ冷
却が必要であつた高温部位に勢いよく流れる。ウ
オータポンプ８は40〜170／min程度の冷却
水を循環させるが、低速域においても、必要部位
には十分な冷却水量が確保される。 また、エキゾストポート側に、プラグ側よりよ
り多量の冷却水が流れるようにしてあるので、エ
キゾストポート周辺の従来とくに高温となつてい
た部位が、効率よく冷却される。 第４図は、冷却試験の結果における燃焼室壁温
度を示している。なお、同図において括弧で囲ん
で示した数値は、従来例における燃焼室壁温を参
考のために併せて示したものであり、括弧で囲ま
ない数値とその直下に示した括弧で囲んだ数値と
の差が、本考案によつて実際に得られる燃焼室壁
温の低下量である。 第４図は、No.１ボアとNo.４ボアの試験例を示し
たが、No.２ボア、No.３ボアのものもこれらの結果
に似ており、大差はない。同図の結果から明らか
なように、とくに高温となつていたエキゾストポ
ート10周囲において、15℃〜20℃の大巾な燃焼室
壁温の低下が見られるのである。 この大巾な燃焼室壁温の低下により、ノツキン
グの発生は著しく抑えられ、高圧縮比化をはかる
ことができ、燃費の向上がはかられる。また、点
火進角も進めることができ、軸トルクの向上、運
転性能の向上も達成される。第５図は通水穴の大
きさを変えたことによる点火進角の進角程度を示
しており、第６図に、軸トルクの向上の程度を示
している。これらの図より明らかな如く、実際に
よく用いられる1600〜2400rpmの回転域で、２度
〜３度の点火進角が得られ、軸トルクも0.5Kg・
ｍ近く、すなわち従来の５％近くも向上できるの
である。 本考案の内燃機関のシリンダヘツドガスケツト
によるときは、その通水穴の断面積の和をウオー
タポンプの吐出口断面積より小とし、かつ排気側
に位置する通水穴の断面積の和をプラグ側に位置
する通水穴の断面積の和より大にするという極め
て単純でかつ費用のかからない方法を採用するだ
けで効率のよい大巾な燃焼室壁温度の低減をはか
ることができ、その効果は実用的観点から極めて
大きいものである。また、その結果、燃焼室壁温
の低下に伴つてノツキングが抑制され、高圧縮比
化を通じて燃費の改善をはかることができるとと
もに、点火進角を進ませることにより、軸トルク
の向上、運転性の改善をはかることができるとい
う、究明的な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシリンダヘツドガスケツトを
装着した内燃機関の縦断面図、第２図は第１図の
内燃機関の冷却系の概略系統図、第３図は本考案
の内燃機関のシリンダヘツドガスケツトの一例の
平面図、第４図は本考案のシリンダヘツドガスケ
ツトを装着した内燃機関の燃焼室壁温度の分布
図、第５図は点火進角特性図、第６図は軸トルク
特性図である。 ３……シリンダヘツドガスケツト、６……通水
穴、６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇ，６ｉ，６ｋ……プ
ラグ側の通水穴、６ｂ，６ｄ，６ｆ，６ｈ，６ｊ
……排気側の通水穴、８……ウオータポンプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) シリンダヘツドガスケツトに穿設されたシリ
   ンダブロツクからシリンダヘツドに通ずる通水
   穴の断面積の和を冷却水循環用ウオータポンプ
   の吐出断面積より小とし、かつボア間の通水穴
   を廃止、さらに排気側に位置する通水穴の断面
   積の和をプラグ側に位置する通水穴の断面積の
   和より大としたことを特徴とする内燃機関のシ
   リンダヘツドガスケツト。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の内燃
   機関のシリンダヘツドガスケツトにおいて、排
   気側に位置する通水穴の断面積の和とプラグ側
   に位置する通水穴の断面積の和との比を約６：
   ４としたもの。