JPS6115263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ブロツクおよびブロツクの上側に
固定されたヘツドを含む往復ピストン内燃機関に
関する。

一般に良く知られたタイプの内燃機関たとえば
デイーゼルエンジンは、ブロツク内に形成された
少なくとも１列のシリンダーを含む。ヘツドがブ
ロツクの上側に固定され、各シリンダーに対し複
数の弁および１つの噴射器を支持する。また、こ
のような従来のエンジンは普通、循環ポンプ、お
よびヘツド内およびブロツク内に形成された通路
を含む液体冷却システムを有する。冷媒はポンプ
を出てブロツク上の冷媒供給マニホルドへ入り、
ブロツクを通り抜けてヘツド内の通路へ流入し、
ヘツドを通りヘツドの一側にとりつけられた冷媒
集収マニホルドへ入り、次いでラジエータかまた
はポンプに通じる戻り線への何れかに流れる。

上記の従来構成の欠点は、別個の集収マニホル
ドをヘツドの一部とするか、またはヘツドの側部
へとりつけなければならないことである。したが
つて、冷媒集収マニホルドはエンジン上で比較的
高く、適性な排気のためサーモスタツトおよびポ
ンプ吸入口がヘツドの流出通路と少なくとも同じ
高さになければならず、これが欠点である。さら
に従来構成の欠点は、従来のエンジンでは冷媒が
ヘツド内の共通の通路を流れるので、各シリンダ
ーに関連する冷媒の流量を緊密に制御することが
できないことである。

本発明の総括的な目的は、上記の欠点を避け
る、ブロツクおよび冷媒システムを有する多シリ
ンダー内燃機関用ヘツドを提供することである。
該ブロツクは複数のシリンダーおよび該シリンダ
ーの周囲に冷媒流通路を有する。

本発明によるヘツドはシリンダー上方のブロツ
クの上側に取付可能な一つの表面を有し、該表面
に冷媒入口および冷媒出口が形成され、ヘツド内
の冷媒が流れる下室が各シリンダー上方を該入口
および出口間でヘツドを横切り、該入口および出
口はブロツクの該流通路と流通してヘツドの該下
室に冷媒を導くことができ、ヘツド内の冷媒が流
れる上室を該下室の全てに連結し、該上下室の上
方に出口を与える通気穴をヘツドに形成して該上
室の最上部に接続し、該上下室に出口を与えるた
め該上下室より高い位置にある冷媒システムの別
ダクトに該通気穴を接続することができる。

本発明の上記その他の利点および特徴は、添付
図面を参照してなされた下記の詳細な記載より明
らかになる。

図面は並列６シリンダーデイーゼルエンジンに
応用された本発明を示すが、本発明の原理は他種
のエンジン、たとえば並列４または８シリンダー
エンジン、またはＶ型エンジンにも応用しうるこ
とを理解されたい。

第１および第３図を参照すると、エンジンはブ
ロツク２０、クランクケースおよびパン２１、ヘ
ツド２２、およびロツカー（rocker）ハウジング
およびカバー２４を含む。ブロツク２０内に６つ
の並列シリンダーが形成され、その第１シリンダ
ー２３が第１図から第３図に断面図で示される。
各シリンダーはライナ（liner）２５、および接
続ロツド３２の上端に結合されたピストン３１を
含み、ピストン３１は各ライナ内を往復する。６
つの接続ロツド３２がクランクシヤフト３３へ回
転可能に結合され、クランクシヤフト３３は軸受
によりエンジンのブロツク２０上に回転可能に支
持される。クランクケースおよびパン２１はブロ
ツク２０の下側に固定されてエンジンの種々の作
動部品を包囲し、エンジンの潤滑油槽を形成す
る。

エンジンのヘツド２２は複数のボルトまたはス
タツド３４によりブロツク２０の上側へ固定され
（第１図）、ヘツドはまた各シリンダーにつき燃料
噴射器３７、一対の吸入弁および一対の排出弁を
支持する。１つの吸入弁３５および１つの排出弁
３６が第２図に示され、弁の形状は詳しく後述さ
れる。各シリンダーの噴射器３７および４つの弁
は、クランクシヤフトと噛み合い一連のカム３９
（第２図）を有するカムシヤフト３８によりエン
ジンの他の作動部品に同期して作動する。各シリ
ンダーにつき、１つのカムが噴射器３７を作動
し、別のカムが２つの吸入弁を作動し、別のカム
が２つの排出弁を作動する。これらのカム駆動機
構の各々につき、カム従動子が夫々のカム３９の
外面を追従し、揺動軸４４にピポツト式に支持さ
れた揺動腕４３の一端とカム従動子４１とが押し
ロツド４２により接続される。揺動腕４３の他端
は噴射器および弁を作動させる。エンジンの作動
中、ピストン３１の各圧縮行程の終点近くで、噴
射器のカムが押しロツド４２を押し上げることに
より、噴射器のプランジヤーを押し下げて燃料を
シリンダー２３の上端へ噴入する。弁は同様に作
動する。すなわち、吸入弁はピストン３１の空気
吸入行程中に開かれ、排出弁はピストン３１の排
出行程中に開かれる。第１および第２図に示され
るように、カムシヤフト３８はブロツク２０の上
端近くに回転可能に設けられ、カム従動子はヘツ
ド２２内に夫々のシリンダーの近くに形成された
開口４７内に位置する。

後述のように、ヘツド２２およびロツカーハウ
ジング６０内に吸入空気のおよび排出気体の通路
が形成される。ターボ装気ユニツト６１（第１
図）が吸入空気を供給するために設けられ、エン
ジンの排気により駆動される。このターボ装気ユ
ニツトは概して従来通り設計され得、タービンを
含む。このタービンは、それとヘツド２２との間
に接続された複数のダクト６２を通して排気を受
ける。ターボ装気ユニツト６１はさらに、エンジ
ンのシリンダーへ圧力下の吸入空気を供給する圧
縮機を含む。圧縮機の出力側はダクト６３により
ロツカーハウジング６０の近い側に接続される。
最終冷却器がダクト６３とハウジング６０との間
に設けられうる。ターボ装気ユニツト６１はエン
ジンの一側上に設けられ、排出および吸入のダク
ト６２および６３はヘツド２２に、およびエンジ
ンの同じ側でロツカーハウジング６０につなが
る。

第４図から第１１図はヘツド２２の構造をより
詳しく示す。ヘツド２２は普通は鋳造部材であ
り、２つの端壁７１および７２および２つの外側
壁７３および７４を含み、これら４つの壁７２か
ら７４が概して方形の輪郭を形成する。ヘツドは
さらに、上下の壁９１および９２、および２つの
端壁７１および７２間にのびる内壁７６を含む。
外壁７３と内壁７４との空間が、カム従動子４１
用および押しロツド４２用の開口４７を形成す
る。

シリンダー用の吸入口、排出口および噴射器の
配置（構成）が第４図および第１１図に最良に示
される。各シリンダーにつき、夫々の噴射器３７
は、ヘツド２２内でシリンダーの軸方向中心線上
に形成された穴８０中に設けられる。噴射器の下
端は、第２図に示すように、そして当該技術の熟
練者には良く知られているように、シリンダーす
なわち燃焼室中へのびる。また、各シリンダーに
つき、ヘツド２２内に２つの排出口８１および２
つの吸入口８２が設けられ、これら４つの口
（port）８１および８２は噴射器の穴８０および
シリンダーの中心軸すなわち中心線のまわりに90
゜の間隔を置いて配置される。弁３５および３６
は勿論、口８１および８２内に設けられる。各シ
リンダーにつき、口８１の１つおよび口８２の１
つの中心が、側壁７３および７４と平行でシリン
ダー中心軸を通る垂直平面内に位置する。各シリ
ンダーの残りの２つの口８１および８２は、最初
に述べた平面に直角でシリンダー中心軸を通る垂
直平面内に位置する。内壁７６に最も近い各シリ
ンダーの口８２は空気吸入口であり、外側壁７４
に最も近い口８１は排出口である。

図示された６シリンダーエンジンにおいて、第
１および第２のシリンダーが一対を、第３および
第４の２シリンダーが別の一対を、そして第５お
よび第６の２シリンダーがさらに別の一対を形成
し、各対のシリンダーの４つの吸入口８２が共通
の吸入開口を通して吸入空気を受ける。第１およ
び第２のシリンダーの対の最も近接する口は吸入
口８２であり、ヘツド２２の上９１に形成された
吸入開口８６（第６、第７図）の両側にある。同
様に、第３および第４のシリンダーの対の最も近
接する吸入口８２は吸入開口８７の両側にあり、
第５および第６シリンダーの対の最も近接する吸
入口８２は吸入開口８８（第１１図）の両側にあ
る。ヘツド２２内で上下の壁（表面）９１および
９２間に形成された３つの別々の吸入空気の通路
（室）９３（第６，７，９，１１図）が開口８
６，８７および８８を吸入口８２と接続してい
る。ロツカーハウジング６０内に空気流の通路
（図示されない）が形成されて、開口８６，８７
および８８を空気吸入ダクト６３へ接続する。か
くして、吸入空気は圧縮機からダクト６３、ロツ
カーハウジング６０内の通路、開口８６，８７お
よび８８、室９３を通り空気吸入口８２へ流れ
る。

複数対のシリンダーが共通の室９３から吸入空
気を受け、各シリンダーの２つの排出口８１が別
個の通路９６（第６、第１０図）により、ブロツ
ク２２の側壁７４に形成された排出開口９７に接
続される。各通路９６は夫々の口８１のまわりに
のび、第１０図に示すように上方および側壁７４
の方へ曲がる。複数のダクト６２は開口９７につ
ながり良く知られたパルス・タービン技術により
排気を分離する。

前述のロツカーハウジング６０はヘツドの上側
に固定されて揺動腕を包囲し、ダクト６３からヘ
ツド内の開口８６，８７および８８へ吸入空気を
導くためロツカーハウジング６０内に前述の吸入
空気通路が形成される。

エンジンはさらに新規な改良された液体冷媒流
通システムを含む。第１図、第３図および第１２
図を参照すると、ブロツク２０の一側上にほぼシ
リンダーライナー２５の高さに設けられた冷媒循
環ポンプ１０１、およびブロツク２０のポンプ１
０１に近い側にとりつけられた冷媒供給マニホル
ド１０３にポンプの出口を結合する短いパイプま
たはチユーブ１０２がこのシステムに含まれる。
冷媒供給マニホルド１０３は、実質的にブロツク
２０の全長に沿いライナー２５に近接してのび供
給通路１０４を形成する。各ライナー２５の横方
向に近接して少なくとも１つそして望ましくは２
つの流入穴１０６が形成され、穴１０６はブロツ
クの壁を貫通して通路１０４をライナー２５のま
わりの環状冷媒室１０７に接続する。室１０７の
内外側はライナーおよびブロツクの壁１０８に接
し、上下端はライナー２５とブロツク２０との封
止接続１１１′および１１２′に接する。穴１０６
は室１０７の下端に近いポンプ１０１側に形成さ
れる。少なくとも１つそして望ましくは２つの出
口穴（冷媒流通路）１０９がブロツク２０に形成
されて各室１０７の上端をヘツド内の通路に接続
し、穴１０９はブロツク２０の穴１０６とは反対
側に位置する。ヘツド２２内に形成された穴（冷
媒入口）１１１が各穴１０９と位置が合致し、穴
１１１は冷媒をヘツド内に形成された流通路１１
２へ運ぶ。後述のように、通路１１２はヘツドを
横切り関連する噴射器に近接して（ある角度で）
曲がる。エンジンの冷媒供給マニホルド１０３に
近い側において、ヘツド内に複数の流れ穴（冷媒
出口）１１３およびブロツク内に複数の穴（冷媒
流通路）１１４が形成される。ブロツク２０の冷
媒供給マニホルド１０３の真上側に冷媒集収マニ
ホルド１１６が形成されて、穴１１４の全てにつ
ながる通路１１７を形成する。チユーブまたはダ
クト１１８（第１，２図）が冷媒集収マニホルド
１１６の側部へ結合されて冷媒を、たとえば、エ
ンジンのラジエーター（図示されない）へ運ぶ。
サーモスタツト１１９（第１図）をダクト１１８
内に設けることが望ましい。

ヘツドに通じる流通路１１３に加えて、別の低
容量の通気穴１２１（第４図、第７図）がヘツド
２２内の上側９１近くに形成される。第７図に明
瞭に示すように、穴１２１は壁を貫通して冷媒流
通路１１２の最上端につながる。チユーブすなわ
ち流通路１２２が、チユーブ１１８の側部へとり
つけられた金具１２３へ穴１２１を結合する。チ
ユーブ１１８への接続は穴１２１の上方である。
かくして、穴１２１およびチユーブ１２２は通路
１１２の最上部に出口を与えて通路１１２のこの
上側における空気または水蒸気の蓄積を阻止す
る。

流通路１１２は、第１１図に明瞭に示す上室１
２８および第５図に明瞭に示す下室１２７に分割
されていると考えることもできる。まず第５図を
参照すると、冷媒は穴１０９および１１１を通つ
て下室１２７へ流入し、ヘツドを横切り穴１１３
から流出する。下室を通る通路が第５図に点線１
２８で示され、ほとんどの冷媒がこの通路を流れ
る。筒状壁１２９が吸入および排出の口８１およ
び８２のまわりに形成され、ヘツドの長さ方向中
心軸上に位置する口の壁１２９の間およびこれら
の壁１２９と側壁７１および７２との間に隔壁１
３１がのび、これらの隔壁は冷媒がまつすぐヘツ
ドを横切つて穴１１１から穴１１３へ流れるのを
防ぐ。冷媒は点線の通路１２８に沿つて噴射器の
穴８０へ45゜の角度で強制的に流される。そして
第９図に明瞭に示すように、円形通路１３２が噴
射器３７と穴８０の壁との間に形成される。

各通路１３２は噴射器の下部のまわりに位置
し、この下部は燃焼室よりの熱にさらされ、通路
１３２の上下端は勿論、封止される。かくして、
各通路中の冷媒は穴１１１から一対の口８１およ
び８２の壁１２９の間およびその周囲、通路１３
２、噴射器の周囲、残りの一対の口８１および８
２の壁１２９の間を通り穴１１３から流出する。
複数のそのような流れの通路１２８が下室１２７
により形成され、各通路は穴１１１からヘツドを
対角線に横切り近くの噴射器へ、そしてヘツドの
他側にある出口穴へのびる。これらの通路１２８
は実質的に分離しており、勿論、各通路中の流量
は種々の通路に関連する流通路の寸法により決ま
る。これらの寸法は、種々のシリンダー間で均一
な伝熱パターンを得るように設計しうる。

上室１２６は、流出穴１１３に近い側におい
て、実質的にヘツドの全長を横切つてのびる。各
流出穴１１３の上方で、二室１２６および１２７
は連通して穴１１３につながり、その結果、冷媒
が両室から穴１１３を通つて流出しうる。冷媒は
少なくとも１つの抜け穴（冷媒流通路）１４１
（第８および１１図）を通り下室から上室へ流入
する。本例では、４つの穴１４１、すなわち、ヘ
ツドの各端の近くに１つずつ、第２および第３シ
リンダー間に１つ、および第４および第５シリン
ダー間にもう１つが設けられる。これらの穴の全
流通面積は比較的小さく、したがつて、上室を流
通する量は比較的小さい。第１１図を参照する
と、上室を通る流れは点線１４２で示される通路
に沿つており、冷媒は抜け穴１４１から、第１０
図に示される排出通路９６の頂部を越えて出口穴
１１３へ流れる。

第３，４および７図を参照すると、穴１２１は
ヘツドの壁７４に形成されて、上室１２６の上端
につながる。本例では、穴１２１はヘツドの一端
に近くそして最端の出口穴１１３の上方に位置す
る。流通路１２２はダクト１１８へつながり、こ
のダクトは、たとえばラジエーターまたは中間冷
却器に接続されうる。この構成により、上室１２
６の最上側には穴１２１により出口が設けられ、
下室１２７の最上側には穴１４１により、および
室１２６および１２７間の第８図に示される接続
により出口が設けられる。上記の出口の構成（配
置）によりヘツドの通路内への空気および水蒸気
の閉じ込めが阻止され、空気または水蒸気は全て
穴１２１、チユーブ１２２およびダクト１１８へ
放出される。この構成が非常に有利である理由
は、ポンプおよびその吸入がヘツド内の通路の高
さよりずつと下にあるにもかかわらず適当な排気
が行われ、ポンプを供給マニホルドに近い有利な
低位置に設けることができるからである。

この通気穴により冷媒流通路から空気と蒸気を
除去し、その結果、液体冷媒は高温エンジン各部
のまわりに流れることができる。通気穴がなけれ
ば蒸気泡がエンジン上側に形成される。

本発明では、通気穴１２１と流通路１２２が冷
媒流通路の最上部を、冷媒システムの別部分を形
成するダクト１１８に連結し、冷媒は常に上方に
通気される。

ヘツド下部は直接シリンダーに接する最高温部
であるので、冷媒流通用の下室１２７を設けて大
部分の冷媒を流す。その内壁が冷媒を各シリンダ
ーの噴射器および弁開口のまわりに導く。少量の
冷媒が小さい穴１４１を通り上室１２６に流れ、
この上室は排気の通路９６のまわりに位置する。
冷媒はヘツドの一側にある出口１１３を通りヘツ
ドから流出する。この一側において両室１２６，
１２７は合流し上方の通気穴１２１および出口１
１３の両方に通じる（第７図）。

本構造の利点はさらに、冷媒流通の構成が、吸
入および排出の弁の方向づけと働き合つて、改良
された冷却を提供することである。各シリンダー
につき２つの弁がヘツドの縦方向中心軸上にあり
残りの２つがこの中心軸に直角な線上にある弁の
方向づけにより、冷媒は複数対の弁の間の通路上
を噴射器へおよび噴射器から流れることができ、
これら通路は縦方向中心軸に対し45゜の角度を有
する。より効率の良い冷却のため、冷媒は噴射器
を通過した後に排気通路の上方および下方を流れ
る。排出口はヘツドの側部に比較的近く、排出通
路は比較的短く、それにより加熱された排気がヘ
ツドからできる限り速やかに除去される。

従来のエンジンには、ヘツド内の冷媒室の上端
に通じる低容量の排気路を含むものがある。しか
し、従来の構成の欠点は、排気路が比較的長くラ
ジエータに接続されていたことである。エンジン
の製造者はラジエータとの組み合わせでエンジン
を供給しえないので、ヘツドとラジエータとの排
気路の適性な接続をするにはエンジン製造者はト
ラツク製造者に頼らざるをえない。本発明によれ
ば、ダクト１１８がエンジンの一部なので、エン
ジン製造者により排気路が適性に設置される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具象化するエンジンの一部を
断面にした正面図である。第２図は第１図に示さ
れたエンジンの一部断面の正面図である。第３図
は第２図の矢視１２−１２でのエンジンの部分的
断面図である。第４図はエンジンのヘツドを示す
第３図の線４−４上の部分的拡大図である。第５
図は第３図の線５−５上の部分的な拡大断面図で
ある。第６図は第３図の線６−６上の部分的な拡
大断面図である。第７図は第５図の線７−７上の
部分的な追加図である。第８図は第４図の線８−
８上の部分的な断面図である。第９図は第６図の
線９−９上の部分的断面図である。第１０図は第
６図の線１０−１０上の部分的断面図である。第
１１図は第３図の線１１−１１上の部分的断面図
である。第１２図は全体の冷媒の流れを示す冷媒
システム全体の概略図である。 ２０……ブロツク、２１……クランクケースお
よびパン、２２……ヘツド、２３……第１シリン
ダー、２４……ロツカー、ハウジングおよびカバ
ー、２５……ライナ、３１……ピストン、３２…
…接続ロツド、３３……クランクシヤフト、３４
……スタツド、３５……吸入弁、３６……排出
弁、３７……燃料噴射器、３８……カムシヤフ
ト、３９……カム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヘツド２２、第１側および第２側を有するブ
   ロツク２０、冷媒供給マニホルド１０３と冷媒集
   収マニホルド１１６を有するシステムを具備して
   なる多シリンダー内燃機関であり、冷媒供給マニ
   ホルド１０３と冷媒集収マニホルド１１６が上記
   ブロツク２０の第１側に設けられ、該ブロツク２
   ０が上記第１側に複数の冷媒流通路１１４と上記
   第２側に複数の冷媒流通路１０９とを有し、上記
   ブロツクが複数のシリンダーおよび該シリンダー
   の周囲を上記第１側の供給マニホルド１０３から
   上記第２側の冷媒流通路１０９まで導く複数の冷
   媒流通路を有し、ヘツド２２は上記シリンダー上
   方の上記ブロツクの上側に取付可能な一つの表面
   ９２を有し、また上記ヘツド２２は上記第２側の
   冷媒流通路１０９の各々に接続される冷媒入口１
   １１と上記第１側の冷媒流通路１１４の各々に接
   続される冷媒出口１１３を有し、上記ヘツド２２
   内の冷媒が流れる下室１２７が該ヘツド２２を上
   記第２側から上記第１側まで横切るように且つ上
   記冷媒入口１１１と冷媒出口１１３の間の上記第
   ２側から上記第１側までの各々のシリンダーの上
   に延設され、上記冷媒入口１１１、冷媒出口１１
   ３は上記ブロツクの第１側および第２側の冷媒流
   通路１０９，１１４に連結するよう設けられて冷
   媒を上記ヘツド２２の下室１２７に導き、上記ヘ
   ツド２２内の上室１２６が上記下室１２７および
   冷媒出口１１３に接続され、上記ヘツド２２内に
   形成された通気穴１２１が上記上室・下室１２
   ６，１２７から上方に空気およびガスを排気する
   ため上記ヘツド２２の下室１２７および上室１２
   ６の最上部に接続され、上記通気穴１２１は上記
   上室・下室１２６，１２７の排気をするため該上
   室・下室１２６，１２７より高い位置にあるこの
   冷媒システムの他のダクト１１８に接続できるよ
   う構成されている内燃機関。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関にお
   いて、さらに、冷媒を前記下室１２７から前記上
   室１２６に導くための比較的小さい冷媒の流通路
   １４１が上記上室・下室１２６，１２７を連結
   し、該上室・下室１２６，１２７はともに前記冷
   媒出口１１３に接続されている内燃機関。