JP3903953B2

JP3903953B2 - Cylinder head casting mold for direct injection diesel engine

Info

Publication number: JP3903953B2
Application number: JP2003133405A
Authority: JP
Inventors: 純一川島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JP2003293851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４弁式の直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドの鋳造に用いられる鋳造型に関し、特に、シリンダヘッドにおける冷却水通路の形成技術等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリンダヘッドに、各気筒毎夫々２つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつシリンダヘッドに前記４つの弁（２つ吸気弁及び２つの排気弁）により開閉される吸気と排気の４つのポートを夫々有し、該シリンダヘッドの４つのポートの略中央部に対応する部位に燃料噴射ノズルを備えるようにした４弁式の直噴式ディーゼルエンジンが知られている。
【０００３】
かかる４弁式の直噴式ディーゼルエンジンにおいて、シリンダヘッドの燃料噴射ノズルのノズルホール周りに冷却水通路を形成する等のために有利な構成として、従来、図８や図９に示すようなものを採用している。
即ち、シリンダヘッド１は、鋳鉄製であり、シリンダヘッド１の吸気ポート２，３、排気ポート４，５の略中央部に対応する部位に設けられる燃料噴射ノズルの取付ボス６は、シリンダヘッド１とは別体のパイプを該シリンダヘッド１に圧入することによって形成している。
【０００４】
又、４つの弁の配置は、所謂ダイヤ型と称されるものであり、バルブセンタがシリンダボアの中心軸に対して捻じられた位置に４つの弁が配置される。
即ち、クランクシャフトの軸方向と直交する方向とは所定角度をもって傾斜した方向に吸気弁と排気弁とが並んでいる配置となっている。
このような４弁式の直噴式ディーゼルエンジンは、燃料噴射ノズルの取付ボス６を、シリンダヘッド１にパイプを圧入して形成した構成であるため、燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路の形成が容易である利点と、鋳鉄製のシリンダヘッド１であるため、材料強度が高く、前記パイプ圧入代を大きくとれることから圧入部の面圧を大きくとれて冷却水やガスのシール性に優れる利点と、４つの弁２〜５の配置がダイヤ型であるため、燃料噴射ノズルの取付ボス６と排気ポート４，５との間に冷却水通路を形成するのが容易であり、かつ鋳鉄製のシリンダヘッド１であるため、肉厚を薄くできることにより冷却水通路の確保が十分に可能である利点とを有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＤＯＨＣ形式のアルミニウム鋳造製シリンダヘッドを有する直噴式ディーゼルエンジンの製作において、上述のような従来の４弁式の直噴式ディーゼルエンジンの構成を採用した場合には、次のような問題点がある。
即ち、燃料噴射ノズルの取付用ボスを、シリンダヘッドにパイプを圧入して形成する構成を採用した場合には、アルミニウムの材料強度の面から、パイプの圧入代を大きくとれないことから圧入部の面圧を大きくとれず、冷却水やガスのシール性の確保が困難である。
【０００６】
加えて、別体のパイプ圧入方式では、材料、加工コストの面でも不利である。
更に、４つの弁の配置がダイヤ型である場合には、ＤＯＨＣ形式の動弁系配置を採用することが難しく、ロッカーアーム式のＳＯＨＣ形式或いはＯＨＶ形式を採用することとなるが、このような形式では、エンジンの高速域での出力の確保が困難となる。
【０００７】
以上のような実情を考慮すると、ＤＯＨＣ形式のアルミニウム鋳造製シリンダヘッドを有する直噴式ディーゼルエンジンにあっては、各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形する構成とする必要がある。
【０００８】
しかし、このような構成では、燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路の形成が困難であると共に、燃料噴射ノズルの取付用ボスと排気ポートとの間に冷却水通路を形成するのが困難であるという問題点が生起してしまう。
本発明は、以上のような従来の課題を解決するためなされたものであり、各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置し、燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形した構成の直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドにおいて、冷却水通路の形成を容易化すること等を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、
直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドであって、各気筒毎夫々２つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつ各気筒毎前記４つの弁により開閉される吸気と排気の４つのポートを夫々有し、各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置してなるシリンダヘッドの鋳造型において、
燃料噴射ノズルのノズルホール周りにおける冷却水通路の形成のため、シリンダヘッドの鋳造時に使用する排気ポート形成用中子の冷却水ジャケット形成用中子に対する挿入軌跡が、該排気ポート形成用中子が吸気ポート形成用中子の配置空間を経由して、前記燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回するように湾曲させて設定され、
前記シリンダヘッドは、前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを有するものであって、前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により前記上部と下部の冷却水ジャケットが連通され、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さＴ３が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法Ｔ１、排気ポートの上部壁肉厚Ｔ２、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さＴ４及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定した。
Ｔ３＞Ｔ１＋Ｔ４−Ｔ２−Δ
【００１０】
かかる請求項１に係る発明において、シリンダヘッドの鋳造時の排気ポート形成用中子を、冷却水ジャケット形成用中子に対して、シリンダ長手方向に対して直角に挿入する方法では、排気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成するのが困難である。
そこで、排気ポート形成用中子の冷却水ジャケット形成用中子に対する挿入軌跡を、排気ポート形成用中子が吸気ポート形成用中子の配置空間を経由して、燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回するように湾曲させることとすれば、このノズルホール周りの冷却水通路を形成するのが容易となる。
また、かかる請求項１に係る発明においては、排気ポートの上部及び下部並びに吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを形成し、これらの冷却水ジャケットをノズルホール周りの冷却水通路により連通させたことで、吸気ポート形成用中子を、冷却水ジャケット形成用中子の上部からセットすることが可能となる。これにより、吸気ポート形成用中子のセット性が向上するが、排気ポートの上下に冷却水ジャケットを形成しようとすると、排気ポート形成用中子は、冷却水ジャケット形成用中子における排気ポート形成用中子の配置空間に対して水平方向に挿入する必要がある。
そこで、請求項１所定の関係を成立させることとすれば、排気ポート全高を低くして、排気ポート形成用中子のセット性を向上させ、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保することができる。かかる請求項１に係る発明において、排気ポート形成用中子は、排気ポート上部の壁となる冷却水ジャケット形成用中子内の空間を使用して持ち上げながら挿入し、その配置空間となる挿入部に収めることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、
前記２つの吸気ポートを、夫々ヘリカルポートとタンジェンシャルポートとして、シリンダヘッドの一方の側壁面に開口させるとともに、前記２つの排気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の排気ポートとして、シリンダヘッドの他方の側壁面に開口させた。
【００１２】
請求項３に係る発明では、
シリンダヘッドをアルミニウム鋳造製とした。
請求項４に係る発明では、
前記ディーゼルエンジンをＤＯＨＣ形式のエンジンとした。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
請求項５に係る発明では、
直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドであって、各気筒毎夫々２つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつ各気筒毎前記４つの弁により開閉される吸気と排気の４つのポートを夫々有し、各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置してなるシリンダヘッドの鋳造型において、
隣接する気筒のシリンダヘッド側壁における吸気ポート開口位置を基準として奥側に延びる吸気ポートの外壁と該吸気ポートと隣り合う排気ポートの外壁とを、その最近接点で連接させた共用の外壁を形成する第１の部分と、シリンダヘッドの気筒列方向の一方の終端壁側に設けられ、その位置に形成される排気ポートの外壁を他の部分の外壁と比較して肉厚に形成する第２の部分と、各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して設けられる燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形する第３の部分と、各気筒の２つの排気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成する第４の部分と、前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを形成する第５の部分とを設け、
前記上部と下部の冷却水ジャケットが前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により連通されるように、第４の部分と第５の部分とを接続し、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さＴ３が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法Ｔ１、排気ポートの上部壁肉厚Ｔ２、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さＴ４及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定した。
Ｔ３＞Ｔ１＋Ｔ４−Ｔ２−Δ
かかる請求項５に係る発明によれば、排気ポートの外壁と隣接する気筒の吸気ポートの外壁とを一部で共用させることとしたので、吸気ポート形成用中子の配置空間を利用して排気ポート形成用中子の挿入空間を確保することができ、排気ポート形成用中子を、燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回させるように挿入することができる。このため、排気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルのノズルホールとの間の冷却水通路の形成が容易となる。一方、シリンダヘッドの終端壁側にある排気ポートは、隣接する吸気ポートが存在しないが、その外壁の一部を肉厚に形成することにより、排気ポート形成用中子の挿入空間が確保されるので、他の排気ポート形成用中子と同様に燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回させるように挿入することができる。
また、請求項５に係る発明によれば、排気ポート形成用中子のセット性を向上させ、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保することができる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１及び５に係る発明によれば、例えば、請求項３及び４に係る発明のように、出力性能に優れたＤＯＨＣ４弁直噴式ディーゼルエンジンにおいて、軽量なアルミニウム鋳造製シリンダヘッドを用いつつ、生産コストが有利で、ガス、水漏れ等の問題が生じ難い、シリンダヘッド一体成形式の燃料噴射ノズルの取付用ボスとした場合において、燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路を容易に確保でき、冷却性能の向上並びに耐久性の向上を図ることができる。また、吸気ポート形成用中子のセット性を向上でき、生産性を高めることができるとともに、排気ポート形成用中子のセット性を向上でき、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保することができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によると、吸気によりシリンダの横方向への強い旋回流（スワール流）を形成して、燃焼性能向上を図れる吸気ポート形状並びに排気ポート形状とすることができる。
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１及び図２において、直噴式ディーゼルエンジンのアルミニウム鋳造製のシリンダヘッド１１には、夫々直動式の２つの吸気弁及び２つの排気弁（図示せず）が備えられ、かつ前記シリンダヘッド１１に前記４つの弁により開閉される４つのポート（吸気ポート１２，１３及び排気ポート１４Ａ，１４Ｂ）が形成されている。
【００２１】
各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士は、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置される。
又、２つの吸気ポート１２，１３は、夫々ヘリカルポートとタンジェンシャルポートとして、シリンダヘッド１１の一方の側面に開口して図示しない吸気マニホールドと連通される。
【００２２】
更に、２つの排気ポート１４Ａ，１４Ｂは、各ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部からの流れが途中で合流する単一の排気ポート１４とされ、シリンダヘッド１１の他方の側面に開口して図示しない排気マニホールドと連通される。
一方、シリンダヘッド１１の各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して図示しない燃料噴射ノズルが設けられており、該燃料噴射ノズルの取付用ボス１５は、シリンダヘッド１１の鋳造時にシリンダヘッド１１と一体成形される（鋳造型の「第３の部分」による。）。
【００２３】
又、排気ポート１４Ａ，１４Ｂの各スロート部と燃料噴射ノズルの取付用ボス１５との間には、冷却水通路１６が形成されている（鋳造型の「第４の部分」による。）。
ここで、吸気弁を２つ備えた直噴式ディーゼルエンジンでは、燃焼性能向上のため、吸気によりシリンダの横方向への強い旋回流（スワール流）を形成するべく、シリンダに対して非対称配置となる吸気ポート形状（ヘリカル、タンジェンシャル）とする必要がある。
【００２４】
これに伴い、排気ポートも非対称配置となる。
このような構成では、ポートのシリンダヘッド１１側壁端面に対して奥まったスロート部に向かうポートは、シリンダ中心から先に進んだ位置までの長さとなる。
このため、シリンダヘッド１１の鋳造時の排気ポート形成用中子を、冷却水ジャケット形成用中子２０（図２参照）に対して、シリンダ長手方向に対して直角に挿入する方法では、排気ポートのスロート部と燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成するのが困難である（排気ポート形成用中子のうち奥まったポートスロート部を形成する中子部分の挿入軌跡により、冷却水通路を形成したい部分は全て駄肉となる。）。
【００２５】
そこで、本構成では、排気ポート形成用中子２６（図２参照）の挿入軌跡を、図１のＡに示すように、奥まったポートスロート部を形成する中子部分が燃料噴射ノズルのノズルホール１５Ａを迂回するように湾曲させることで、ノズルホール１５Ａ周りに冷却水通路１６が形成できるようにする。
この場合に、かかる排気ポート形成用中子２６の挿入空間を確保するため、排気ポート１４Ａの外壁と隣り合う気筒の吸気ポート１２の外壁とを一部共用化する（図１，図３及び図４の共通外壁１７：鋳造型の「第１の部分」による。）。
【００２６】
これによって、排気ポート形成用中子２６は、冷却水ジャケット形成用中子２０に対して、吸気ポート形成用中子２７（図２参照）の配置空間の一部を利用して前記ノズルホール１５Ａを迂回させて挿入することができる。
又、図５に示すように、シリンダヘッド１１の終端部にある排気ポート１４Ａにおいては、隣接する吸気ポート１２，１３が存在しないため、排気ポート形成用中子２６の挿入空間を確保するため、外壁の一部を厚肉に形成する（厚肉部１１Ａ：鋳造型の「第２の部分」による。）。
【００２７】
従って、ポート形成用中子の挿入順序は、排気ポート形成用中子２６、吸気ポート形成用中子２７，２８の順となる。
又、吸気ポート１２，１３は、排気ポート１４Ａ，１４Ｂと比較して熱負荷が少ないため、その上部に冷却水ジャケットを必要としない。
従って、排気ポート１４Ａ，１４Ｂの上部及び下部並びに吸気ポート１２，１３の下部に夫々冷却水ジャケットを設け（鋳造型の「第５の部分」による。）、燃料噴射ノズルのノズルホール１５Ａ周りの冷却水通路１６により前記上部と下部の冷却水ジャケットを連通させる構成とする。
【００２８】
これにより、吸気ポート形成用中子２７，２８を、図２に示すように、冷却水ジャケット形成用中子２０の上部からセットすることが可能となり、セット性を向上でき、生産性を高めることができるようになる。
一方、排気ポート１４Ａ，１４Ｂは、シリンダヘッド１１を横断する形状であるため、その全長が長い。
【００２９】
従って、排気ポート１４Ａ，１４Ｂの上下に冷却水通路を設けようとすると、排気ポート形成用中子２６は、冷却水ジャケット形成用中子２０における配置空間に対して水平方向に挿入する必要がある。
そこで、本構成においては、排気ポート形成用中子２６は、中子２６とシリンダヘッド下型２９との見切り線３０の高さＴ３（排気ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部における排気ポート形成用中子２６とシリンダヘッド下型２９との割面）を高くした形状として、排気ポート１４Ａ，１４Ｂ全高を低くするようにし、排気ポート形成用中子２６のセット性を向上させ、かつ上下の冷却水通路幅を最大限に確保するようにしている。
【００３０】
この場合に、図６に示すように、前記Ｔ３と、排気ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部間の冷却水通路１０Ｂの上面高さ若しくは排気ポート１４Ａ，１４Ｂ下部の冷却水ジャケット１０Ａの上部高さのうち高い方の寸法Ｔ１と、排気ポート１４Ａ，１４Ｂの上部壁肉厚Ｔ２と、シリンダヘッド下型２９のポート位置決め用ほぞ２９Ａの高さＴ４と、余裕代Δとの関係が、次式であるように、各種寸法を設定する。
【００３１】
Ｔ３＞Ｔ１＋Ｔ４−Ｔ２−Δ
かかる構成において、排気ポート形成用中子２６は、排気ポート１４Ａ，１４Ｂ上部の壁となる冷却水ジャケット形成用中子２０内の空間を使用して持ち上げながら冷却水ジャケット形成用中子２０における配置空間となる挿入部１９（図４参照）に挿入される。
【００３２】
これによって、排気ポート形成用中子２６は、冷却水ジャケット形成用中子２０の下部の冷却水ジャケット部分に当たる部分２２（図７参照）と、シリンダヘッド下型２９のスロート部分上面に設けられた位置決め用ほぞ２９Ａとをクリアして所定位置にセットされる。
尚、前記余裕代Δは、中子の寸法バラツキやセット時の位置バランスを考慮したものである。
【００３３】
排気ポート１４Ａ，１４Ｂのスロート部は、略円筒形に形成され、シリンダヘッド下型２９から高く略円筒状に伸びて形成された中子部分２９Ｂによって形成され、スロートカッタ等による機械加工でその形状が仕上げられる。
尚、図４及び図７において、１８Ａ，１８Ｂは、冷却水ジャケット形成用中子２０における吸気ポート形成用中子２７，２８の挿入部、２３は、吸気ポート下部冷却水ジャケット形成部、２５は、排気ポート上部冷却水ジャケット形成部である。また、２４は、上下冷却水ジャケット連絡通路形成部であり、形成部２３及び２５と接続している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドの一実施形態の横断面図
【図２】同上のシリンダヘッドの冷却水ジャケット形成用中子に対するポート形成用中子のセット方法を示す斜視図
【図３】同上のシリンダヘッドの排気ポート形成部の縦断面図
【図４】同上のシリンダヘッドの冷却水ジャケット形成用中子の斜視図
【図５】同上のシリンダヘッドの横断面図
【図６】同上のシリンダヘッドの縦断面図
【図７】同上のシリンダヘッドの冷却水ジャケット形成用中子の下方からの斜視図
【図８】従来のシリンダヘッドの横断面図
【図９】従来のシリンダヘッドの横断面図
【符号の説明】
１１シリンダヘッド
１１Ａ厚肉部
１２，１３吸気ポート
１４，１４Ａ，１４Ｂ排気ポート
１５燃料噴射ノズルの取付用ボス
１６冷却水通路
１７共通外壁
２０冷却水ジャケット形成用中子
２６排気ポート形成用中子
２７，２８吸気ポート形成用中子
３０見切り線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a casting mold used for casting a cylinder head of a four-valve direct injection diesel engine, and more particularly to a technique for forming a cooling water passage in the cylinder head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the cylinder head, intake and exhaust provided with each cylinder for each respective two intake valves and two exhaust valves, and are opened and closed by the cylinder head 4 valves (two intake valves and two exhaust valves) 4 There is known a four-valve direct injection diesel engine having two ports, each having a fuel injection nozzle at a portion corresponding to substantially the center of the four ports of the cylinder head .
[0003]
In such a four-valve type direct injection diesel engine, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, an advantageous configuration for forming a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle of the cylinder head has been proposed. Adopted.
That is, the cylinder head 1 is made of cast iron, the intake ports 2 and 3 of the cylinder head 1, Tsukebo scan 6 preparative fuel injection nozzle provided in the portion corresponding to the substantially central portion of the exhaust port 4 and 5, the cylinder the head 1 is formed by press-fitting the separate pipe to the cylinder head 1.
[0004]
The arrangement of the four valves is a so-called diamond type, and the four valves are arranged at a position where the valve center is twisted with respect to the central axis of the cylinder bore.
That is, a place and the direction perpendicular to the axial direction of the crankshaft in a row and the intake and exhaust valves in a direction inclined at a predetermined angle.
Such 4-valve direct injection diesel engine, the Tsukebo scan 6 preparative fuel injection nozzle, since a structure formed by press-fitting the pipe in the cylinder head 1, cooling water around the nozzle hole of the fuel injection nozzle The advantage of easy passage formation and the cylinder head 1 made of cast iron is high in material strength, and the pipe press-fitting allowance can be increased, so that the surface pressure of the press-fitted portion can be increased and the sealing performance of cooling water and gas can be obtained. and advantages of excellent, 4 for the arrangement of the valves 2-5 are diamond-shaped, it is easy to form a cooling water passage between the Tsukebo scan 6 preparative fuel injection nozzles and exhaust ports 4 and 5 and because it is a cylinder head 1 made of cast iron, ensuring by Rihiya却水passage to be thinner wall thickness and a benefit is sufficiently possible.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However , in the production of a direct injection type diesel engine having a cylinder head made of cast aluminum of DOHC type, when the configuration of the conventional four-valve type direct injection type diesel engine as described above is adopted, there are the following problems. is there.
That is, the mounting boss of a fuel injection nozzle, in the case where the configuration formed by press-fitting the pipe in the cylinder head, the press-fitting portion since the surface of the material strength of aluminum, no greater bets are press-fit interference of the pipe surface pressure greatly bets are not in, it is difficult to ensure the sealing of the cooling water and gas.
[0006]
In addition, the separate pipe press-fitting method is disadvantageous in terms of material and processing cost.
Further, if the placement of the four valves are diamond-shaped, it is difficult to employ a valve system disposed in the DOHC type, but the adoption of the SOHC type or OHV form of rocker arm type, as this In such a format, it is difficult to secure output in the high speed region of the engine.
[0007]
Considering the above circumstances, in the direct-injection diesel engine with an aluminum cast cylinder head of DOHC type, two intake valves each other and two exhaust valves each other, the center of each crankshaft for each cylinder axially arranged to be parallel in a direction substantially orthogonal, certain mounting boss of the fuel injection nozzle needs to be configured integrally molded with the cylinder head.
[0008]
However, in such a configuration, to form with the formation of the cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle is difficult, the cooling water passage between the attachment boss of the fuel injection nozzle and the exhaust port This causes the problem that it is difficult.
The present invention, as described above has been made for solving the conventional problems, the direction in which the two between the intake valves and two exhaust valves each other for each cylinder, substantially perpendicular to the central axis of the respective crankshaft arranged to parallel to, the cylinder head of a direct injection diesel engine the mounting boss of a fuel injection nozzle structure molded integrally with the cylinder head, an object or the like to facilitate the formation of the cooling water passage.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the invention according to claim 1,
A cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. In the casting mold of the cylinder head, the two intake valves and the two exhaust valves for each cylinder are arranged so as to be parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft.
In order to form the cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle, the insertion locus of the exhaust port forming core used for casting the cylinder head with respect to the cooling water jacket forming core indicates that the exhaust port forming core It is set to be curved so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle via the arrangement space of the intake port forming core ,
The cylinder head has cooling water jackets at an upper part and a lower part of the exhaust port and a lower part of the intake port, respectively, and the upper and lower cooling waters are provided by a cooling water passage around a nozzle hole of the fuel injection nozzle. The jacket is connected,
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port, the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the margin Δ are set so as to have the following relationship. .
T3> T1 + T4-T2-Δ
[0010]
In the invention according to claim 1, in the method of inserting the exhaust port forming core at the time of casting of the cylinder head perpendicularly to the longitudinal direction of the cylinder with respect to the cooling water jacket forming core, It is difficult to form a cooling water passage between the throat portion and the nozzle hole of the fuel injection nozzle.
Therefore, the insertion path of the exhaust port forming core into the cooling water jacket forming core bypasses the nozzle hole of the fuel injection nozzle through the space where the exhaust port forming core is disposed. If it is so curved, it becomes easy to form a cooling water passage around the nozzle hole.
In the invention according to claim 1, cooling water jackets are formed at the upper and lower portions of the exhaust port and the lower portion of the intake port, respectively, and these cooling water jackets are communicated with each other by a cooling water passage around the nozzle hole. Thus, the intake port forming core can be set from above the cooling water jacket forming core. This improves the setability of the intake port forming core, but if an attempt is made to form a cooling water jacket above and below the exhaust port, the exhaust port forming core will form an exhaust port in the cooling water jacket forming core . It is necessary to insert in the horizontal direction with respect to the arrangement space of the core.
Therefore, if the predetermined relationship is established, the exhaust port overall height is lowered, the setability of the exhaust port forming core is improved, and the upper and lower cooling water passage widths are secured to the maximum. be able to. In the invention according to claim 1, the exhaust port forming core is inserted while being lifted using the space in the cooling water jacket forming core serving as the wall above the exhaust port, and the insertion portion serving as the arrangement space thereof Can fit in.
[0011]
In the invention according to claim 2,
The two intake ports, respectively as a helical port and a tangential port, with is open to one side wall surface of the cylinder head, a single of the two exhaust ports, the flow from the throat portion of the respective ports merge midway An exhaust port was opened in the other side wall surface of the cylinder head.
[0012]
In the invention according to claim 3,
The cylinder head was made of aluminum casting.
In the invention according to claim 4,
The diesel engine was a DOHC engine.
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
In the invention according to claim 5,
A cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. In the casting mold of the cylinder head, the two intake valves and the two exhaust valves for each cylinder are arranged so as to be parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft.
A common outer wall is formed by connecting the outer wall of the intake port extending to the back side with respect to the position of the intake port opening in the cylinder head side wall of the adjacent cylinder and the outer wall of the exhaust port adjacent to the intake port at the closest point. A second portion is provided on the side of one end wall of the cylinder head in the cylinder row direction of the cylinder head, and the outer wall of the exhaust port formed at that position is thicker than the outer wall of the other portion. A portion, a third portion in which a fuel injection nozzle mounting boss provided upright on a substantially central axis of a cylinder bore of each cylinder is integrally formed with the cylinder head, each throat portion of two exhaust ports of each cylinder, A cooling water jacket is formed in each of a fourth portion that forms a cooling water passage between the nozzle hole of the fuel injection nozzle, an upper portion and a lower portion of the exhaust port, and a lower portion of the intake port. 5 and a portion disposed of,
Connecting the fourth part and the fifth part so that the upper and lower cooling water jackets communicate with each other through a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle;
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port, the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the margin Δ are set so as to have the following relationship. .
T3> T1 + T4-T2-Δ
According to the fifth aspect of the present invention, since the outer wall of the exhaust port and the outer wall of the intake port of the adjacent cylinder are shared in part, the exhaust space can be exhausted using the arrangement space of the intake port forming core. An insertion space for the port forming core can be secured, and the exhaust port forming core can be inserted so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle. For this reason, it becomes easy to form the cooling water passage between the throat portion of the exhaust port and the nozzle hole of the fuel injection nozzle. On the other hand, the exhaust port on the terminal wall side of the cylinder head does not have an adjacent intake port, but by forming a part of its outer wall thick, an insertion space for the exhaust port forming core is secured. Therefore, it can be inserted so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle in the same manner as other exhaust port forming cores.
According to the fifth aspect of the present invention, the setability of the exhaust port forming core can be improved, and the upper and lower cooling water passage widths can be ensured to the maximum.
[0017]
【The invention's effect】
According to the first and fifth aspects of the invention, for example, in the DOHC four-valve direct injection diesel engine having excellent output performance as in the third and fourth aspects, while using a lightweight aluminum cast cylinder head, The production cost is advantageous, and problems such as gas and water leakage are unlikely to occur. In the case of a boss for mounting a fuel injection nozzle with an integrated cylinder head, a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle is easily secured. It is possible to improve cooling performance and durability. In addition, the setability of the intake port forming core can be improved, productivity can be improved, the setability of the exhaust port forming core can be improved, and the upper and lower cooling water passage widths can be secured to the maximum. be able to.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to form a strong swirling flow (swirl flow) in the lateral direction of the cylinder by the intake air, so that the intake port shape and the exhaust port shape can improve the combustion performance.
[0019]
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2, the aluminum cast cylinder head 11 of the direct injection diesel engine, respectively direct drive type two intake valves and two exhaust valves (not shown) is provided, and the cylinder head 11 four ports (intake ports 12, 13 and an exhaust port 14A, 14B) which is opened and closed is formed by the four valves.
[0021]
Two between the intake valve together and two exhaust valves for each cylinder is arranged to parallel in a direction substantially perpendicular to the central axis of the respective crankshaft.
The two intake ports 12 and 13 are opened as one side surface of the cylinder head 11 as a helical port and a tangential port, respectively, and communicated with an intake manifold (not shown).
[0022]
Further, the two exhaust ports 14A and 14B are formed as a single exhaust port 14 in which the flows from the throat portions of the ports 14A and 14B join in the middle, and are opened on the other side surface of the cylinder head 11 and are not shown. Communicates with the manifold.
On the other hand, a fuel injection nozzle (not shown) is provided upright in a substantially central axis of the cylinder bore of each cylinder of the cylinder head 11, the mounting boss 15 of the fuel injection nozzle includes a cylinder head 11 at the time of casting the cylinder head 11 It is integrally formed (by the “third part” of the casting mold).
[0023]
A cooling water passage 16 is formed between the throat portions of the exhaust ports 14A and 14B and the fuel injection nozzle mounting boss 15 (depending on the “fourth portion” of the casting mold).
Here, in the direct injection type diesel engine having two intake valves, in order to improve the combustion performance, the cylinder is asymmetrically arranged with respect to the cylinder so as to form a strong swirling flow (swirl flow) in the lateral direction of the cylinder by the intake air. It is necessary to make it an intake port shape (helical, tangential).
[0024]
Accordingly, the exhaust ports are also asymmetrically arranged.
In such a configuration, port toward the throat portion recessed with respect to sheet cylinder head 1 1 side wall end face of the port is the length of the cylinder center position to the advanced earlier.
For this reason, the exhaust port forming core at the time of casting of the cylinder head 11 is inserted into the cooling water jacket forming core 20 (see FIG. 2) at a right angle to the cylinder longitudinal direction. It is difficult to form a cooling water passage between the throat portion of the fuel injection nozzle and the nozzle hole of the fuel injection nozzle (due to the insertion locus of the core portion that forms the recessed port throat portion of the exhaust port forming core , Any part that wants to form a cooling water passage becomes waste . )
[0025]
Therefore, in the present configuration, as shown in FIG. 1A, the insertion locus of the exhaust port forming core 26 (see FIG. 2) is the nozzle portion of the fuel injection nozzle that forms the recessed port throat portion. The cooling water passage 16 can be formed around the nozzle hole 15A by curving so as to bypass 15A.
In this case, in order to ensure the insertion space of such an exhaust port-forming core 26, you of a part co and an outer wall of the intake port 12 of the cylinder adjacent to the outer wall of the exhaust port 14A (FIG. 1, FIG. 3 And the common outer wall 17 in FIG. 4: according to the “first part” of the casting mold).
[0026]
Thereby, the exhaust port forming core 26 uses the part of the arrangement space of the intake port forming core 27 (see FIG. 2) with respect to the cooling water jacket forming core 20 to make the nozzle hole 15A. Can be inserted by detouring.
Further, as shown in FIG. 5, in the exhaust port 14A at the end portion of the cylinder head 11, since there are no adjacent intake ports 12 and 13, in order to secure an insertion space for the exhaust port forming core 26, A part of the outer wall is formed to be thick (thick part 11A: according to the “second part” of the casting mold).
[0027]
Therefore, the insertion order of the port forming cores is the exhaust port forming core 26 and the intake port forming cores 27 and 28 in this order.
Further, since the intake ports 12 and 13 have a smaller thermal load than the exhaust ports 14A and 14B, a cooling water jacket is not required on the upper portion thereof.
Therefore, the lower respectively provided with a cooling water jacket of the exhaust ports 14A, 14B of the upper and lower Bunami beauty to the intake port 12 and 13 (according to the "fifth portion of the" casting type.), The nozzle hole of the fuel injection nozzle 15 A the cooling water passage 16 around a structure in which Ru is communicating cooling water jacket of the upper and lower.
[0028]
Thus, the intake port forming core 27, as shown in FIG. 2, it is possible to set from the upper part of the cooling water jacket-forming core 20, it can be improved setting properties, enhance productivity Will be able to .
On the other hand, the exhaust ports 14A and 14B have a shape that traverses the cylinder head 11, and thus have a long overall length.
[0029]
Therefore, if the cooling water passages are provided above and below the exhaust ports 14A and 14B, the exhaust port forming core 26 needs to be inserted in the horizontal direction with respect to the arrangement space in the cooling water jacket forming core 20 . .
Therefore, in the present configuration, the exhaust port forming core 26 has the height T3 of the parting line 30 between the core 26 and the cylinder head lower mold 29 (the exhaust port forming core at the throat portion of the exhaust ports 14A and 14B). 26 and the cylinder head lower mold 29) are made higher in height so that the overall height of the exhaust ports 14A and 14B is lowered, the setability of the exhaust port forming core 26 is improved, and the upper and lower cooling water passages The maximum width is ensured.
[0030]
In this case , as shown in FIG. 6, the upper surface height of the cooling water passage 10B between the T3 and the throat portions of the exhaust ports 14A and 14B or the upper height of the cooling water jacket 10A below the exhaust ports 14A and 14B is set. The relationship between the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust ports 14A and 14B , the height T4 of the port positioning tenon 29A of the cylinder head lower mold 29, and the margin allowance Δ is as follows. In this way, various dimensions are set.
[0031]
T3> T1 + T4-T2-Δ
In such a configuration, the exhaust port-forming core 26, disposed in the exhaust port 14A, the cooling water jacket-forming core 20 while lifting using the space within the cooling water jacket-forming core 20 to be 14B upper wall It inserts in the insertion part 19 (refer FIG. 4) used as space.
[0032]
What I thereto, an exhaust port-forming core 26 includes a portion 22 which corresponds to the lower cooling water jacket portion of the cooling water jacket-forming core 20 (see FIG. 7), the throat portion upper surface of the cylinder head lower die 29 It is set at a predetermined position to clear the positioning tenon 29A provided.
The margin [Delta] takes into account the dimensional variation of the core and the position balance during setting.
[0033]
Throat exhaust ports 14A, 14B is formed into a substantially cylindrical shape, it is formed me by the core portion 29B formed extending higher in a substantially cylindrical shape from the cylinder head lower die 29, the machining by the throat cutter etc. The shape is finished with.
Incidentally, in FIG. 4 and FIG. 7, 18A, 18B, the insertion portion of the intake port forming core 27, 28 in the cooling water jacket-forming core 20, 23, the intake ports under section cooling water jacket-shaped formation parts, 25 is an exhaust port top of cooling water jacket-shaped formed part. Reference numeral 24 denotes an upper and lower cooling water jacket communication passage forming portion, which is connected to the forming portions 23 and 25.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a cylinder head of a direct injection diesel engine according to the present invention. FIG. 2 shows a method of setting a port forming core to a cooling water jacket forming core of the cylinder head same as above. perspective view Figure 3 is a longitudinal sectional view of the exhaust port-forming portions of the same cylinder head 4 is a perspective view of the cooling water jacket-forming core of the same cylinder head Figure 5 is a cross-sectional view of the same cylinder head 6 is a longitudinal sectional view of the above cylinder head. FIG. 7 is a perspective view from below of a cooling water jacket forming core of the above cylinder head. FIG. 8 is a transverse sectional view of a conventional cylinder head. Cross-sectional view of a conventional cylinder head 【Explanation of symbols】
11 Cylinder head 11A Thick part 12, 13 Intake port 14, 14A, 14B Exhaust port 15 Boss 16 for attaching fuel injection nozzle Cooling water passage 17 Common outer wall 20 Cooling water jacket forming core 26 Exhaust port forming core 27 , 28 Inlet port forming core 30 Parting line

Claims

直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドであって、各気筒毎夫々２つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつ各気筒毎前記４つの弁により開閉される吸気と排気の４つのポートを夫々有し、各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置してなるシリンダヘッドの鋳造型であって、
燃料噴射ノズルのノズルホール周りにおける冷却水通路の形成のため、シリンダヘッドの鋳造時に使用する排気ポート形成用中子の冷却水ジャケット形成用中子に対する挿入軌跡が、該排気ポート形成用中子が吸気ポート形成用中子の配置空間を経由して、前記燃料噴射ノズルのノズルホールを迂回するように湾曲させて設定され、
前記シリンダヘッドは、前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを有するものであって、前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により前記上部と下部の冷却水ジャケットが連通され、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さＴ３が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法Ｔ１、排気ポートの上部壁肉厚Ｔ２、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さＴ４及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定されたことを特徴とするシリンダヘッドの鋳造型。
Ｔ３＞Ｔ１＋Ｔ４−Ｔ２−ΔA cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. A casting mold for a cylinder head in which two intake valves for each cylinder and two exhaust valves are arranged in parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft,
In order to form the cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle, the insertion locus of the exhaust port forming core used for casting the cylinder head with respect to the cooling water jacket forming core indicates that the exhaust port forming core It is set to be curved so as to bypass the nozzle hole of the fuel injection nozzle via the arrangement space of the intake port forming core ,
The cylinder head has cooling water jackets at an upper part and a lower part of the exhaust port and a lower part of the intake port, respectively, and the upper and lower cooling waters are provided by a cooling water passage around a nozzle hole of the fuel injection nozzle. The jacket is connected,
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port, the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the allowance Δ are set to have the following relationship. A cylinder head casting mold characterized by that.
T3> T1 + T4-T2-Δ

前記２つの吸気ポートを、夫々ヘリカルポートとタンジェンシャルポートとして、シリンダヘッドの一方の側壁面に開口させるとともに、前記２つの排気ポートを、各ポートのスロート部からの流れが途中で合流する単一の排気ポートとして、シリンダヘッドの他方の側壁面に開口させる請求項１記載のシリンダヘッドの鋳造型。The two intake ports, respectively as a helical port and a tangential port, with is open to one side wall surface of the cylinder head, a single of the two exhaust ports, the flow from the throat portion of the respective ports merge midway An exhaust port, claim 1 cylinder casting type head according to make openings to the other side wall surface of the cylinder head.

アルミニウム鋳造製のシリンダヘッドに用いられる請求項１又は２記載のシリンダヘッドの鋳造型。Claim used aluminum cast cylinder head 1 or 2 cylinder casting type head according.

前記ディーゼルエンジンがＤＯＨＣ形式のエンジンである請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のシリンダヘッドの鋳造型。 Casting type sheet cylinder head according to any one of claims 1 to 3 wherein the diesel engine is an engine of DOHC type.

直噴式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドであって、各気筒毎夫々２つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつ各気筒毎前記４つの弁により開閉される吸気と排気の４つのポートを夫々有し、各気筒毎の２つの吸気弁同士並びに２つの排気弁同士を、夫々クランク軸の中心軸方向に略直交する方向に並列するように配置してなるシリンダヘッドの鋳造型において、
隣接する気筒のシリンダヘッド側壁における吸気ポート開口位置を基準として奥側に延びる吸気ポートの外壁と該吸気ポートと隣り合う排気ポートの外壁とを、その最近接点で連接させた共用の外壁を形成する第１の部分と、
シリンダヘッドの気筒列方向の一方の終端壁側に設けられ、その位置に形成される排気ポートの外壁を他の部分の外壁と比較して肉厚に形成する第２の部分と、
各気筒のシリンダボアの略中心軸に直立して設けられる燃料噴射ノズルの取付用ボスをシリンダヘッドと一体成形する第３の部分と、
各気筒の２つの排気ポートの各スロート部と前記燃料噴射ノズルのノズルホールとの間に冷却水通路を形成する第４の部分と、
前記排気ポートの上部及び下部並びに前記吸気ポートの下部に夫々冷却水ジャケットを形成する第５の部分と、を含んで構成され、
前記上部と下部の冷却水ジャケットが前記燃料噴射ノズルのノズルホール周りの冷却水通路により連通するように、第４の部分と第５の部分とが接続され、
排気ポートのスロート部における排気ポート形成用中子とシリンダヘッド下型との割面の高さＴ３が、排気ポートのスロート部間の冷却水通路の上面高さ若しくは排気ポート下部の冷却水ジャケットの上部高さのうち高い方の寸法Ｔ１、排気ポートの上部壁肉厚Ｔ２、シリンダヘッド下型のポート位置決め用ほぞの高さＴ４及び余裕代Δに対して次式の関係となるように設定されたことを特徴とするシリンダヘッドの鋳造型。
Ｔ３＞Ｔ１＋Ｔ４−Ｔ２−ΔA cylinder head of a direct-injection diesel engine, which has two intake valves and two exhaust valves for each cylinder, and has four ports for intake and exhaust that are opened and closed by the four valves for each cylinder. In the casting mold of the cylinder head , the two intake valves and the two exhaust valves for each cylinder are arranged so as to be parallel to each other in a direction substantially perpendicular to the central axis direction of the crankshaft.
An outer wall of the exhaust port adjacent the outer wall of the intake port extending to the rear side of the intake port apertures located in the cylinder head side wall of the adjacent cylinder as a reference and with the intake port, the outer wall of the shares that were connected at its closest point A first part to be formed;
A second portion that is provided on one end wall side in the cylinder row direction of the cylinder head and that forms the outer wall of the exhaust port formed at that position thicker than the outer wall of the other portion;
A third portion that integrally molds a fuel injection nozzle mounting boss, which is provided upright on the substantially central axis of the cylinder bore of each cylinder, with the cylinder head;
A fourth portion which forms a cooling water passage between the two nozzle holes of the fuel injection nozzle and the throat portion of the exhaust port of each cylinder,
Is configured to include a, a fifth portion forming a respective cooling water jackets in the lower portion of the intake port into upper and lower Bunami beauty of the exhaust port,
The fourth part and the fifth part are connected such that the upper and lower cooling water jackets communicate with each other through a cooling water passage around the nozzle hole of the fuel injection nozzle,
The height T3 of the split surface between the exhaust port forming core and the cylinder head lower mold at the throat portion of the exhaust port is the upper surface height of the cooling water passage between the throat portions of the exhaust port or the cooling water jacket below the exhaust port. Of the upper height, the higher dimension T1, the upper wall thickness T2 of the exhaust port , the height T4 of the port positioning tenon for the cylinder head lower mold, and the allowance Δ are set to have the following relationship. A cylinder head casting mold characterized by that.
T3> T1 + T4-T2-Δ