JP3426918B2 - シリンダヘッド形成方法 - Google Patents

シリンダヘッド形成方法

Info

Publication number
JP3426918B2
JP3426918B2 JP16971997A JP16971997A JP3426918B2 JP 3426918 B2 JP3426918 B2 JP 3426918B2 JP 16971997 A JP16971997 A JP 16971997A JP 16971997 A JP16971997 A JP 16971997A JP 3426918 B2 JP3426918 B2 JP 3426918B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
passage
head
cooling
cylinder head
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP16971997A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10148157A (ja
Inventor
ロジャー・ディー・スィートランド
ティモシー・ピー・ウェブスター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cummins Inc
Original Assignee
Cummins Engine Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24691304&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3426918(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Cummins Engine Co Inc filed Critical Cummins Engine Co Inc
Publication of JPH10148157A publication Critical patent/JPH10148157A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3426918B2 publication Critical patent/JP3426918B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/243Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/40Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/10Diamond configuration of valves in cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/34Lateral camshaft position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/247Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/4927Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4998Combined manufacture including applying or shaping of fluent material
    • Y10T29/49988Metal casting
    • Y10T29/49989Followed by cutting or removing material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

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製造に関
し、より詳細にはシリンダヘッド用の冷却構造の成形に
関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関においてオーバーヘッドバルブ
の使用は一般的な方法となっている。ある形態において
は、該機関即ちエンジンの効率及び性能を改良するため
に複数のインテークバルブ及びエグゾーストバルブが使
用されている。このようなシリンダヘッドは通常複数の
バルブ構造を収容するため通路及び室の複雑な迷路を有
するように金属によって鋳造される。米国特許第522
2464号(Oyaizu)及び同第2710602号
が種々のタイプのシリンダヘッドの複雑な内部構造の例
として引用されるであろう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しばしばシリンダヘッ
ドの複雑な構造は、鋳造に多数の中子の使用を要求する
であろう。更にこの種の構造の最適な実行には通常比較
的小さい通路を有する異なる中子(コア)によって形成
された冷却ジャケット室間を相互に流体連結することが
要求される。このような小さい相互連結を適当に鋳造す
ることは困難である。しばしば“キャステイングフィン
(casting fins)”即ち「鋳ばり」が相互
連結通路内に発生し、これが所望の冷却剤流れを阻止し
又は妨げる。冷却ジャケットの形態はしばしば鋳ばりの
発見及び除去を困難なものとしている。
【0004】このため、望ましくない鋳ばりの発生を減
じることによりシリンダヘッドの生産性を改善する必要
がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため本件発明は、マルチバルブ内燃エンジン用の液体
冷却されたシリンダヘッドであって、外表面を有しさら
に第1の冷却キャビテー及び第2の冷却キャビテーを含
んでいる当該シリンダヘッドを形成する方法を提供す
る。この方法は、(a)該ヘッド内にて第1冷却キャビ
テーと第2冷却キャビテーとを連結する何らの一体的流
体冷却剤通路を持たないヘッドを鋳造すること、(b)
該ヘッド内にて第1冷却キャビテーと第2冷却キャビテ
ーとの間に液体冷却剤連通を提供するよう該第1冷却キ
ャビテーと第2冷却キャビテーとを交差する第1の通路
を形成するためヘッドの外表面を介して第1開口を機械
加工すること、(c)ヘッドの外表面に前記機械加工に
よって形成した前記第1開口を閉鎖すること、の諸工程
から成る。
【0006】本件発明の1つの特徴は、マルチバルブ内
燃エンジン用の液体冷却されたシリンダヘッドを成形す
る方法にある。このヘッドは外表面を有しており、この
外表面は第1冷却キャビテーと第2冷却キャビテーとを
含んでいる。この方法はヘッド内に第1冷却キャビテー
と第2冷却キャビテーとを連結している一体的な液体冷
却剤通路を有することなくヘッドを鋳造することを含
む。ヘッド内にて第1冷却キャビテーと第2冷却キャビ
テーとの間に液体冷却剤連通を提供するよう該第1冷却
キャビテーと第2冷却キャビテーとを交差する通路を形
成するためヘッドの外表面を介して開口が機械加工され
る。ヘッドの外表面に機械加工によって形成された前記
開口はその後閉鎖される。
【0007】本件発明の別の特徴によれば、内燃エンジ
ン用の液体冷却されたシリンダヘッドの形成が、複数の
エグゾースト開口と、複数のインテーク開口と、を有す
るヘッドを鋳造することを含む。下方冷却ジャケット及
び上方冷却ジャケットもまたヘッド内に鋳造成形され
る。上方冷却ジャケットと下方冷却ジャケットとの間に
冷却剤の流れを提供するよう該上方冷却ジャケットと下
方冷却ジャケットとを相互に連結している第1の通路を
形成するため、前記鋳造の後、前記ヘッドの外表面を介
して第1開口が機械加工される。更に冷却剤が導入され
た時空気を排出するため該上方冷却ジャケットと下方冷
却ジャケットとを相互に連結している第2の通路を形成
するため、前記鋳造の後、該ヘッドの前記外表面を介し
て第2開口が機械加工される。その後、第1の開口と第
2の開口とが閉鎖される。第1の通路はより大きい喉面
積を有しており、第2の通路を有する第2の通路は第1
の通路のほぼ上方に位置付けられている。
【0008】これらの特徴としての利点のうち、鋳ばり
を形成しがちな小さい相互連結通路は通常第1の冷却キ
ャビテーと第2の冷却キャビテーとの間に鋳造される必
要はない。その代わりにこれらの通路はヘッドの外表面
を介して機械加工される。一般に、このようなアプロー
チはシリンダヘッドの生産性を改善する。
【0009】従って、本件発明の1つの目的は手直し作
業が必要となる冷却ジャケット通路を鋳造する必要を無
くすシリンダヘッドの製造方法を提供することである。
これらの通路は所望の相互連結を提供するためヘッドの
外表面を介して機械加工される。
【0010】本件発明の別の目的はシリンダヘッド冷却
ジャケットを相互連結している通路内に鋳ばりの発生を
減少することにより内燃エンジン用のシリンダヘッドの
生産性を改良することである。
【0011】本件発明のその他の目的、特徴及び利点等
は下記の詳細な記載及び図面から明確となろう。
【0012】
【発明の実施の形態】本件発明の原理についての理解を
増進する目的で、図面に示した実施例を参照しながらこ
れについて説明する。それにもかかわらずこの実施例は
本件発明の範囲を制限する意図のないことは理解される
べきである。ここに記載した装置の変形及び改良更には
ここに記述した本件発明の原理の更なる適用は本件発明
に関する当業者にとって通常なし得るようなものと思わ
れる。
【0013】図1は本件発明のマルチバルブ内燃機関即
ちエンジン10の部分断面図を示している。このエンジ
ン10は、シリンダーブロック12を有している。この
シリンダーブロック12は長手方向軸線15を有するシ
リンダーボア即ちシリンダー孔14を画定している。こ
のシリンダーブロック12はまたクーリングチャンバー
即ち冷却室18a,18bを画定している。シリンダー
孔14内にはピストン16が位置付けてあり、このピス
トン16は公知のように長手方向軸線15に沿って往復
運動するように配置されている。シリンダー孔14はピ
ストン16とヘッド組立体20との間に位置付けられた
燃焼室17aを含んでいる。好ましくはこのエンジン1
0は公知の4サイクル作動をする多くのシリンダ/ピス
トン組立体(図示なし)を含んでいる。
【0014】ヘッド組立体20はヘッド30aを画定し
ている鋳造部材22を含んでいる。この鋳造部材22は
好ましくはマルチコア技術を使用して金属から一体的に
鋳造されている。シリンダーヘッドへ適用される種々の
コアリング技術の一例としてはコジアラ(Koziar
a)の米国特許第3558808号がある。鋳造部材2
2は一般に互いに対抗しかつ外表面26を画定している
外方壁24a,24bを含んでいる。更に、この鋳造部
材22はヘッド30a内に種々の室を画定している多く
の内方壁28、29を含んでいる。
【0015】更に図2及び図4を参照しながら鋳造部材
22の構造に関して詳細に述べる。図2及び図4はヘッ
ド30aのみならずヘッド30b,30cをも含んでい
るエンジン10の部分について図示している。図2及び
図4に示すエンジン10の部分図ではヘッド30a,3
0b,30c(集合的にヘッド30で指称する)が互い
に直線状に一体的に接続されて示してある。好ましくは
このエンジン10は対応するシリンダ/ピストン組立体
(図示なし)を有する6個の直線シリンダヘッドを有し
ている。別の実施例においては異なる数のシリンダヘッ
ド又は異なるシリンダヘッドの配置が、当業者に理解さ
れるように、使用され得る。
【0016】シリンダヘッド30は多数のボルト孔32
を画定している。これらのボルト孔32の各々は対応す
るヘッドボルト34を受け入れるような形状を有してお
り、該ヘッドボルト34は鋳造部材22をシリンダーブ
ロック12へ固着している。図1は、ブロック12と部
材22とを標準的なボルト孔32を介して伸びているヘ
ッドボルト34でもって相互に接続している事例を示し
ている。図2は、明確化のために対応するヘッドボルト
34を省略した多数のボルト孔32を示している。
【0017】更に各ヘッド30は、燃料インジェクター
38を受け入れるように構成されたインジェクター通路
36を画定している。各インジェクター38はこれまで
のように対応する燃焼室17a,17b,17c(集合
的に燃焼室17で指称する)内に燃料を噴射するような
形状となっている。図2及び図4では破線によって燃焼
室17を示している。
【0018】また、図1、図2及び図4はインテーク室
41を画定しているインテークマニホールド40を示し
ている。シリンダヘッド30aはインテーク室41と流
体連通している2つのインテーク開口42a,44aを
有している。同様に、シリンダヘッド30b,30cは
インテーク開口41とそれぞれ流体連通しているインテ
ーク開口42b,44b、42c及び44cを有してい
る。インテーク通路46aは、図4に破線で部分的に示
すように、インテーク開口42aをインテーク室41へ
接続している。図4は、また、インテーク開口44a,
42bをインテーク室41へ接続しているインテーク通
路46bと、インテーク開口44b,42cをインテー
ク室41へ接続しているインテーク通路46cと、イン
テーク開口44cをインテーク室41へ接続しているイ
ンテーク通路46dと、を破線で示している。
【0019】更に図3を参照すると、各シリンダヘッド
30はそれぞれエグゾースト出口50a,50b,50
c(集合的にエグゾースト出口50で指称する)を画定
している。図4に破線で示すように、エグゾースト出口
50aはエグゾースト通路56aを介してシリンダヘッ
ド30aのエグゾースト開口54a,52aへ接続され
ており、エグゾースト出口50bはエグゾースト通路5
6bを介してシリンダヘッド30bのエグゾースト開口
52b,54bへ接続されており、エグゾースト出口5
0cはエグゾースト通路56cを介してシリンダヘッド
30cのエグゾースト開口52c,54cへ接続されて
いる。
【0020】特に図1及び図2を参照すると、多くのバ
ルブ組立体60が示されている。各インテーク開口42
a,42b,42c,44a,44b,44cがバルブ
組立体60を有しており、このバルブ組立体60がイン
テークマニホールド40から対応する燃焼室17への空
気の流れを制御している。同様に各エグゾースト開口5
2a,52b,52c,54a,54b,54cがバル
ブ組立体60を有しており、このバルブ組立体60が対
応する燃焼室17からの燃焼生成物のエグゾーストを制
御している。
【0021】図1はインテーク開口42aに対応するバ
ルブ組立体60を詳細に示している。バルブ組立体60
はバルブヘッド64を受けているバルブシート即ち弁座
62を有している。バルブステム66がバルブヘッド6
4へ一体的に接続されておりかつヘッド30aを介して
伸びている。バルブヘッド64の反対側にはバルブステ
ム66のターミナル部分67がばね68を介して伸びて
いる。このばね68はバルブシート62を含んでいる下
方部分の反対側のヘッド30aの上部にあるばね受け6
9内に位置付けてある。ばね68とバルブステム66と
はバルブヘッド64をバルブシート62内へ偏倚するよ
うに形成されており、空気がインテーク開口42aを介
して流れるのを防止している。バルブ組立体60は押棒
(図示なし)を介するロッカーロード(rocker
load:揺動負荷)組立体70又はその他の、エンジ
ン10の燃焼サイクルに同期している、適当な調時手段
によって開閉される。各ヘッド30のために、対応する
バルブ組立体60の開閉は好ましくは従来方法における
ロッカーロード組立体70によって達成される。同様
に、インジェクター38は、また、燃料を適切に燃焼室
17内へ射出するため調時されている。ヘッド組立体2
0は中間のオリフィス付きのヘッドガスケット74を有
する鋳造部材22へ接続されているバルブカバー72を
有している。
【0022】好ましくは、直線状のシリンダヘッド30
のこの4つのオーバーヘッドバルブ、燃料射出の配置は
公知の圧縮点火を備えたデイゼル燃料供給用に構成され
ている。別の実施例においては、より多くの又はより少
ないバルブが使用されかつ燃料はインジェクションを除
き別の技術によって導入される。更に、その他のタイプ
の燃料又はエンジン点火設計が、当業者にとってなし得
るように使用され得る。
【0023】特に図1及び図4を参照すると、ここには
各シリンダヘッド30のための冷却空間が示されてい
る。鋳造部材22は1つのシリンダヘッドから次のシリ
ンダヘッドまで相互に接続された冷却室又は凹みとして
示されている下方冷却ジャケット80を画定している。
この下方冷却ジャケット80は特に図1及び図4に示さ
れており、この下方冷却ジャケット80は一般的に外方
壁24aと内方壁28との間に配置されている。上方冷
却ジャケット90は一般的に下方冷却ジャケット80の
上方で外方壁24aと内方壁29との間に配置されてい
る部分90aを有している。この上方冷却ジャケット9
0はまた一般的に下方冷却ジャケット80に対向して外
方壁24bと内方壁29との間に位置付けられた部分9
0bを有している。
【0024】この下方冷却ジャケット80は、通路88
を介してシリンダブロック12の冷却室18aと流体連
通している。同様に、上方冷却ジャケット90は通路9
8を介してシリンダブロック12の冷却室18bと流体
連通している。通路88、89はそれぞれオリフィス付
きヘッドガスケット74を介してシリンダブロック12
の冷却室18a,18bを相互に連結している。
【0025】初めに、鋳造部材22はマルチコアキャス
テングプロセス(multi−core castin
g process)によって形成され、下方冷却ジャ
ケット80及び上方冷却ジャケット90は別のコアによ
って形成される。鋳物として、これらの下方冷却ジャケ
ット80及び上方冷却ジャケット90はシリンダヘッド
30内において下方冷却ジャケット80と上方冷却ジャ
ケット90との間のいくつかの相互に連結している通路
を欠いている。その結果、液体冷却剤はシリンダヘッド
30内において下方冷却ジャケット80と上方冷却ジャ
ケット90との間において相互の交換が出来ない。それ
にもかかわらず下方冷却ジャケット80と上方冷却ジャ
ケット90との間に相互連結を提供することは望ましい
ことである。ある好ましい実施例においては、この相互
連結はそれぞれ各シリンダヘッド30a,30b,30
cに下方通路82a,82b,82c(集合的に下方通
路82で指称する)を機械加工することにより提供され
る。各下方通路82は下方冷却ジャケット80と上方冷
却ジャケット90とを対応する長手方向軸線86a,8
6b,86c(集合的に長手方向軸線86で指称する)
に沿って相互連結している。下方通路82の長手方向軸
線86は一般に水平で、長手方向軸線15に対してほぼ
垂直である。各下方通路82は上方冷却ジャケット部分
90cと交差している。この部分90cは一般的に各ヘ
ッド30のインジェクター通路36の付近でエグゾース
ト開口52とエグゾースト開口54との間に位置付けら
れている。また、この上方冷却ジャケット部分90cは
一般的に各ヘッド30の内方壁28と内方壁29との間
に位置付けられている。好ましくは、下方通路82は鋳
造部材22の外表面26を介して開口84a,84b,
84c(集合的に開口84で指称する)を機械加工する
ことにより形成される。ある1つの実施例においては、
この機械加工は鋳造部材22を介して一般的に水平孔を
穿孔することにより形成される。別の実施例において
は、当業者に取って考えられるような別の異なる機械加
工方法が期待される。
【0026】下方冷却ジャケット80と上方冷却ジャケ
ット90とが相互に連結された後、プラグ89が開口8
4内に固着され、下方冷却ジャケット80及び上方冷却
ジャケット90からの冷却剤の損失を防止するシールを
提供する。プラグ89は、溶接、ロー付け、接着剤、ね
じ込み、又はその他の当業者に取って考えられるような
別の手段によって鋳造部材22へ接合される。
【0027】下方通路82による相互連結は、図1に示
すように、冷却室18aから下方冷却ジャケット80を
介して上方冷却ジャケット90内へ通路P80に沿って
冷却剤が流れることを容易にしている。同様に、図1は
該通路P80に沿って上方冷却ジャケット90内に受け
入れられた冷却剤と結合するため上方冷却ジャケット9
0内へ冷却室18bから流れる冷却剤に対応する通路P
90を示している。次いでこの結合された冷却剤はヘッ
ドを介して前方へ流れ、そこから流れ出る(図示なし)
のである。この流れ出た冷却剤はサーモスタットへ入り
込み、ラジエーターのような熱交換機を通って処理さ
れ、次いでシリンダブロック12へ戻される。
【0028】図1は更に下方冷却ジャケット80と上方
冷却ジャケット90との間の第2相互連結を形成するた
め外表面26を介して機械加工することにより形成され
た垂直通路92を示している。この垂直方向の位置決め
は一般に冷却流体がジャケット80、90内へ導入され
る際の空気の抜き出しを助ける。プラグ99がジャケッ
ト80、90をシールするため開口94へしっかり保持
されるように形成されており、かつ開口84内にプラグ
89を固着するため使用された技術を使用して開口94
内に固着されている。垂直通路92の垂直長手方向軸線
96は一般に軸線15に対して平行でありかつ軸線86
に対してほぼ垂直である。
【0029】明白なことには、ジャケット80と90と
の間での冷却剤の交換は一般に相互連結通路の喉面積に
よって制御される。ここで使用される“喉面積”とは通
路の長手方向軸線に対し垂直な通路の最小平坦横断面を
意味している。例えば、図1において、通路82aの喉
面積は通路82aの横断面及び軸線83を含む面に対応
しており、ここでこの面は軸線86aに対して垂直をな
している。同様に、通路92の喉面積は軸線93を含む
軸線96に対して垂直な横断平面に対応している。
【0030】好ましくは、下方通路82の最小喉面積
は、通路92の喉面積よりもかなり大きい。一つの好ま
しい実施例においては、下方通路82の喉面積は少なく
とも通路92の最小喉面積の少なくとも2倍である。よ
り好ましい実施例においては、下方通路82の最小喉面
積は少なくとも通路92の喉面積の少なくとも8倍であ
る。最も好ましい実施例においては、下方通路82の最
小喉面積は通路92の喉面積のそれぞれ少なくとも12
倍である。
【0031】通路82、92の機械加工によって、エン
ジン効率を最適状態にするために要求される迷路のよう
な冷却ジャケット内に適切に冷却剤を連通する上での鋳
造フィンを発見しかつ除去する困難性を含み、下方冷却
ジャケット80と上方冷却ジャケット90との間を相互
に連結している鋳物に付随する問題は回避される。別の
実施例においては、冷却スペース間に適切な流体連通を
提供するために、より多くの又はより少ない外部より機
械加工した相互連結が使用される。さらに、別の実施例
においては、シリンダーヘッドの製造において所望の空
間同士を適切に流体連通するために、外部より機械加工
する技術が一体的に鋳造された相互連通した通路又はそ
の他の技術と組合わされるであろう。
【0032】
【0033】本件発明は図面及び上記記述によって詳細
に図示されかつ述べられたが、これは単なる図示のため
のものと考慮され何ら限定のためのものではなく、ここ
には単に好ましい実施例のみが示され記述され、本件発
明の精神に属する全ての変形改良等は本件発明により保
護されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本件発明の実施例により構成された内燃エンジ
ンの部分断面図である。
【図2】図1の実施例に示すエンジンの部分の上面図で
あり図1はこの図の線1−1に沿って見た断面図として
示されている。
【図3】図2に示すエンジン部分の側面図である。
【図4】図3の線4−4に沿って見た断面図である。
【符号の説明】
10:マルチバルブ内燃機関 12:シリンダブ
ロック 14:シリンダ孔 15:長手方向軸
線 16:ピストン 17,17a,1
7、17:燃焼室 18a,18b:冷却室 20:ヘッド組立
体 22:鋳造部材 24a,24b:
外方壁 26:外表面 28,29:内方
壁 30,30a,30b,30c:シリンダヘッド 3
2:ボルト孔 34:ヘッドボルト 36:インジェク
タ通路 38:燃料インジェクタ 40:インテーク
マニホルド 41:インテーク室 42a〜42c,44a〜44
c:インテーク開口 46a,46b,46c:インテーク通路 50a,50b,50c:エグゾースト出口 52a,52b,52c,54a,54b,54c:エ
グゾースト開口 56a,56b,56c:エグゾースト通路 60:バルブ組立体 62:バルブシー
ト 64:バルブヘッド 66:バルブステ
ム 67:ターミナル部分 68:ばね 69:ばね受け 70:ロッカーロ
ード 72:バルブカバー 74:ヘッドガス
ケット 80:下方冷却ジャケット 82,82a,82b,
82c:下方通路 83:軸線 84,84a,84b,
84c:開口 86,86a,86b,86c:長手方向軸線
88:通路 89:プラグ 90:上方冷却ジ
ャケット 90a,90b,90c:部分 92:垂直通路 94:開口 96:軸線 98:通路 99:プラグ P80,P90:通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモシー・ピー・ウェブスター アメリカ合衆国インディアナ州47201, コロンブス,ツェンティフィフス 3519 (56)参考文献 特開 平5−60009(JP,A) 特開 平4−219449(JP,A) 特開 平6−330811(JP,A) 特開 平9−119344(JP,A) 実開 平4−121447(JP,U) 実開 昭63−40524(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 1/00 - 1/42 F01P 3/02

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多バルブ内燃エンジン10用の液体冷却
    されるシリンダヘッド30であって、外表面26を有し
    かつ第1の冷却キャビテー及び第2の冷却キャビテーを
    含んでいる当該シリンダヘッド30を形成する方法であ
    って、 (a)該ヘッド30内に第1冷却キャビテー80および
    第2冷却キャビテー90をそれぞれ独立に有し、両冷却
    キャビテーは互に連通していないヘッド30を鋳造する
    工程と、 (b)該ヘッド30内にて第1冷却キャビテー80と第
    2冷却キャビテー90との間に冷却液の流通路を提供す
    るよう該第1冷却キャビテー80と第2冷却キャビテー
    90とに交差する第1の通路82を形成するためヘッド
    30の外表面26から該外表面26を貫通する第1開口
    84を機械加工により穿孔する工程と、 (c)ヘッド30の外表面26で前記機械加工によって
    形成した前記第1開口84を閉鎖する工程と、 から成り、前記ヘッド30が、外方壁24aと、前記第
    1冷却キャビテー80を画定するため該外方壁24aか
    ら離れている第1内方壁28と、前記第2冷却キャビテ
    ー90を画定するため該第1内方壁28から離れている
    第2内方壁29と、を有しており、前記第1通路82
    が、前記第1冷却キャビテー80及び第2冷却キャビテ
    ー90を相互に接続するため前記外方壁24a及び第1
    内方壁28を貫通している、シリンダヘッドを形成する
    方法。
  2. 【請求項2】 第1冷却キャビテー80と第2冷却キャ
    ビテー90との間に冷却液の所望の流量を提供するため
    第1通路82の喉面積を選択する工程を更に含む請求項
    1に記載のシリンダヘッドを形成する方法。
  3. 【請求項3】 前記機械加工により穿孔する工程が第1
    開口84を形成するためヘッド内に孔をドリル加工する
    ことを含み、前記閉鎖する工程が第1開口84内にプラ
    グ89を差し込む工程を含む、請求項1に記載のシリン
    ダヘッドを形成する方法。
  4. 【請求項4】 ヘッド30がインジェクタ通路を画定
    し、第2内方壁29が第2冷却キャビテー90と該イン
    ジェクタ通路との間に位置付けられている、請求項1に
    記載のシリンダヘッドを形成する方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載のシリンダヘッドを形成
    する方法が、更に (d)第1冷却キャビテー80と第2冷却キャビテー9
    0とを相互に連結している第2通路92を提供するため
    ヘッド30の外表面26を介して第2開口を穿孔する工
    程と、 (e)前記ヘッド30の外表面26を介する前記穿孔す
    る工程によって形成された第2開口94を閉鎖する工程
    と、 を有している請求項1に記載のシリンダヘッドを形成す
    る方法。
  6. 【請求項6】 第1通路82が第1喉面積を有してお
    り、第2通路92が第1の喉面積よりも小さい第2の喉
    面積を有している請求項5に記載のシリンダヘッドを形
    成する方法。
  7. 【請求項7】 第1通路82が第1の長手方向軸線を有
    しており、第2通路92が第1の長手方向軸線に対して
    ほぼ垂直な第2の長手方向軸線を有している、請求項5
    に記載のシリンダヘッドを形成する方法。
  8. 【請求項8】 請求項7のシリンダヘッドを形成する方
    法であって、 第1通路82が第1の喉面積を有しており、第2通路9
    2が第1の喉面積よりも小さい第2の喉面積を有してお
    り、 前記閉鎖する工程が第1開口84を介してプラグ89を
    差し込むことを含み、 前記機械加工により穿孔する工程が第1開口84を形成
    するためヘッド30内に孔をドリル加工する工程を含
    み、 ヘッド30が少なくとも2つのインテーク通路42a、
    44a、42b、44b、42c、44cと、少なくと
    も2つのエグゾースト通路52a、54a、52b、5
    4b、52c、54cとを画定し、該エグゾースト通路
    54a、54b、54cの少なくとも1つが第1冷却キ
    ャビテー80と第2冷却キャビテー90との間に位置付
    けられている、 請求項7に記載のシリンダヘッドを形成する方法。
  9. 【請求項9】 多バルブ内燃エンジン10用の液体冷却
    されたシリンダヘッド30を形成する方法であって、 (a)外表面26を備えており、複数のエグゾースト開
    口52a、54a、52b、54b、52c、54c
    と、複数のインテーク開口42a、44a、42b、4
    4b、42c、44cと、下方冷却室80と、上方冷却
    室90と、を有して、該下方冷却室80と上方冷却室9
    0とはそれぞれ独立し、互に連通していないヘッド30
    を鋳造する工程と、 (b)上方冷却室80と下方冷却室90との間に冷却液
    の流れを提供するよう該上方冷却室80と下方冷却室9
    0とに交差する第1の通路82であって第1の喉面積を
    有している該第1の通路82を形成するため、前記鋳造
    する工程の後、前記外表面26から該外表面を貫通する
    第1開口84を機械加工により穿孔する工程と、 (c)冷却液が導入された時空気を排出するため該上方
    冷却室80と下方冷却室90とに交差する第2の通路9
    2であって第1の通路82の上方に位置し、かつ第1の
    喉面積より実質的に小さい第2の喉面積を有している該
    第2の通路92を形成するため、前記鋳造する工程の
    後、前記外表面26から該外表面を貫通する第2開口9
    4を機械加工により穿孔する工程と、 (d)前記第1開口84及び第2開口94を閉鎖する工
    程と、 から成り、 前記ヘッド30が、外方壁24aと、前記上方冷却室8
    0を画定するため該外方壁24aから離れている第1内
    方壁28と、前記下方冷却室90を画定するため該第1
    内方壁28から離れている第2内方壁29と、を有して
    おり、第1通路82が、前記上方冷却室80及び下方冷
    却室90を相互に接続するため外方壁24a及び第1内
    方壁28を貫通している、シリンダヘッドを形成する方
    法。
  10. 【請求項10】 ヘッド30がインジェクタ通路を画定
    し、第2内方壁29が第2冷却室90と該インジェクタ
    通路との間に位置付けられている、請求項9に記載のシ
    リンダヘッドを形成する方法。
  11. 【請求項11】 第2通路92が空気の排出を容易にす
    るためほぼ垂直になっている請求項9に記載のシリンダ
    ヘッドを形成する方法。
  12. 【請求項12】 第1通路82がほぼ水平になっている
    請求項11に記載のシリンダヘッドを形成する方法。
  13. 【請求項13】 前記鋳造する工程が下方冷却室80か
    らの冷却水がヘッド30内の上方冷却室90に流れるこ
    とが出来ないように、上方冷却室90を形成する工程を
    含む請求項9に記載のシリンダヘッドを形成する方法。
  14. 【請求項14】 第1通路82が燃料インジェクタ38
    を受け入れるように形成された通路に隣接した一対のエ
    グゾーストポート52a、54a、52b、54b、5
    2c、54c間の上方冷却室90と交差する請求項9に
    記載のシリンダヘッドを形成する方法。
JP16971997A 1996-06-26 1997-06-26 シリンダヘッド形成方法 Expired - Fee Related JP3426918B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/670,657 US5765282A (en) 1996-06-26 1996-06-26 Internal combustion engine cylinder head method of manufacture
US670657 1996-06-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10148157A JPH10148157A (ja) 1998-06-02
JP3426918B2 true JP3426918B2 (ja) 2003-07-14

Family

ID=24691304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16971997A Expired - Fee Related JP3426918B2 (ja) 1996-06-26 1997-06-26 シリンダヘッド形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5765282A (ja)
EP (1) EP0816662B1 (ja)
JP (1) JP3426918B2 (ja)
DE (1) DE69716168T2 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6438835B1 (en) 2000-07-19 2002-08-27 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for manufacturing a cylinder head
US20040221830A1 (en) * 2003-05-06 2004-11-11 Cummins Inc. Cylinder head with machined intake port and process for manufacturing
DE112004002081B4 (de) * 2003-11-03 2016-09-15 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine
US7234422B2 (en) * 2005-09-13 2007-06-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Engine cooling method and apparatus
JP4337851B2 (ja) * 2006-08-28 2009-09-30 トヨタ自動車株式会社 シリンダヘッドの冷却水通路構造
EP2003320B1 (de) * 2007-06-13 2017-10-11 Ford Global Technologies, LLC Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
US7784442B2 (en) * 2007-11-19 2010-08-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Turbocharged engine cylinder head internal cooling
US8146544B2 (en) * 2009-03-05 2012-04-03 GM Global Technology Operations LLC Engine cylinder head cooling features and method of forming
JP4742160B2 (ja) * 2009-06-17 2011-08-10 本田技研工業株式会社 水冷式内燃機関のシリンダヘッド構造
CA2780841A1 (en) 2009-11-17 2011-05-26 Bayer Cropscience Ag Active compound combinations
AT507479B1 (de) * 2009-11-19 2011-07-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf für eine brennkraftmaschine
DE102009060179A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Volkswagen AG, 38440 Zylinderkopf
JP5615887B2 (ja) * 2012-10-19 2014-10-29 本田技研工業株式会社 シリンダヘッドのウォータージャケット構造
WO2014085377A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-05 PURCELL, John, Jerl III Engine with cooling system
AT514087B1 (de) * 2013-07-04 2014-10-15 Avl List Gmbh Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
DE112017004072T5 (de) * 2016-09-20 2019-04-25 Cummins Inc. Systeme und verfahren zum vermeiden von strukturversagen infolge langandauernder wärme unter verwendung einer zylinderkopfkühlanordnung
US11519371B2 (en) * 2021-03-22 2022-12-06 Industrial Injection Services, Inc. Injector cup for engines apparatus and methods of use

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL78718C (ja) * 1950-09-09
DE1294096B (de) * 1966-12-29 1969-04-30 Daimler Benz Ag Fluessigkeitsgekuehlter Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
US3553808A (en) * 1969-03-21 1971-01-12 Int Harvester Co Casting and machining of an internally ported and passaged cylinder head
US4068645A (en) * 1973-04-16 1978-01-17 Comalco Aluminium (Bell Bay) Limited Aluminum-silicon alloys, cylinder blocks and bores, and method of making same
DE2839199C2 (de) * 1978-09-08 1983-01-05 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Im Druckgießverfahren herstellbarer Zylinderkopf für wassergekühlte Brennkraftmaschinen
JPS56102366A (en) * 1980-01-19 1981-08-15 Mazda Motor Corp Production of cylinder block for internal combustion engine
US4559908A (en) * 1983-06-15 1985-12-24 Outboard Marine Corporation Engine block with unitarily cast exhaust gas passages and water jacket cavity
ES538913A0 (es) * 1984-12-05 1985-10-01 Mediterraneo Ind Perfeccionamientos en el proceso de fabricacion de cilindros inyectados en alta presion en aleacion de aluminio
JPH0737660B2 (ja) * 1985-02-21 1995-04-26 トヨタ自動車株式会社 アルミ合金鋳物製内燃機関用シリンダヘッドの改良処理方法
DE3609762A1 (de) * 1986-03-22 1987-09-24 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine
DE3639691A1 (de) * 1986-11-20 1988-06-01 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Dieselbrennkraftmaschine
DE3802886A1 (de) * 1987-02-04 1988-08-18 Avl Verbrennungskraft Messtech Zylinderkopf fuer wassergekuehlte brennkraftmaschinen
US4969263A (en) * 1989-04-18 1990-11-13 Tecumseh Products Company Method of making a cast engine cylinder having an internal passageway
JPH0378521A (ja) * 1989-08-18 1991-04-03 Kubota Corp 縦乃至傾斜形エンジンの圧送式シリダヘッド油冷装置
US5197532A (en) * 1990-03-07 1993-03-30 Navistar International Transportation Corp. Cylinder head casting apparatus and method
US5228194A (en) * 1990-04-16 1993-07-20 Outboard Marine Corporation Maine propulsion device with closed deck
JP2929500B2 (ja) * 1990-09-04 1999-08-03 ヤマハ発動機株式会社 4サイクルエンジンの冷却構造
DE4222801C2 (de) * 1992-07-10 1995-05-18 Daimler Benz Ag Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
US5419037A (en) * 1994-05-20 1995-05-30 Outboard Marine Corporation Method of inserting, boring, and honing a cylinder bore liner
DE4420130C1 (de) * 1994-06-09 1995-11-16 Mtu Friedrichshafen Gmbh Zylinderkopf für Brennkraftmaschine
US5655854A (en) * 1995-09-08 1997-08-12 Foulk; Richard Arlo Method of machining cylinder bores in engines at operating temperature

Also Published As

Publication number Publication date
EP0816662B1 (en) 2002-10-09
DE69716168T2 (de) 2003-06-26
US5765282A (en) 1998-06-16
JPH10148157A (ja) 1998-06-02
DE69716168D1 (de) 2002-11-14
EP0816662A1 (en) 1998-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3426918B2 (ja) シリンダヘッド形成方法
US20080314339A1 (en) Structure for cooling internal combustion engine
US7069885B2 (en) Cylinder head
US20050205024A1 (en) Cylinder head structure of engine
JP3601077B2 (ja) エンジンのシリンダヘッド
US7520257B2 (en) Engine cylinder head
JPS5840654B2 (ja) 水冷式内燃機関、特にジ−ゼル機関
JPH0224931Y2 (ja)
JP3736339B2 (ja) エンジンの冷却構造
US4579091A (en) Cylinder head for internal combustion engines
JP2941123B2 (ja) 四弁式内燃機関におけるシリンダヘッドの構造
JPS63176648A (ja) 改良シリンダブロック冷却手段を備える内燃機関
JPH0635824B2 (ja) シリンダヘツドの冷却構造
JP4250723B2 (ja) シリンダヘッドの冷却水通路構造及び製造方法
JP4228209B2 (ja) Egrクーラ
JP2866259B2 (ja) 四弁式内燃機関におけるシリンダヘッドの構造
JP3554457B2 (ja) 金型鋳造製シリンダヘッドの冷却構造
JP2882496B2 (ja) 水冷式多気筒エンジンの冷却構造
JP3885260B2 (ja) エンジンの冷却装置
JP2001050106A (ja) 内燃機関におけるシリンダヘッドの構造
US6520126B2 (en) Cylinder head cooling passage structure of overhead cam type engine
JP2007291913A (ja) エンジンの冷却装置
JP3804105B2 (ja) 直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッド
JPH0214541B2 (ja)
JP3040279B2 (ja) シリンダヘッドの冷却水通路形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090509

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090509

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100509

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110509

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110509

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120509

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees