JPS61244858A - シリンダ−ヘツド - Google Patents
シリンダ−ヘツドInfo
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- JPS61244858A JPS61244858A JP8603985A JP8603985A JPS61244858A JP S61244858 A JPS61244858 A JP S61244858A JP 8603985 A JP8603985 A JP 8603985A JP 8603985 A JP8603985 A JP 8603985A JP S61244858 A JPS61244858 A JP S61244858A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wall
- upper inner
- cylinderhead
- cylinder head
- thermal expansion
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
- F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
- F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/248—Methods for avoiding thermal stress-induced cracks in the zone between valve seat openings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/14—Foam
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は内燃機関のシリンダーヘッド、特に耐熱疲労性
の優れたシリンダーヘッドに関する。
の優れたシリンダーヘッドに関する。
（従来の技術）
内燃機関のシリンダーヘッドには、燃焼室の上部内壁が
形成されており、この部分は高温高圧雰囲気下に置かれ
るため、耐熱疲労性を強化する必要がある。即ち、エン
ジン出力を向上させるべく高回転、高圧縮比化を図ると
、燃焼室温度が上昇する。このような場合、燃焼室の上
部内壁の壁面は熱膨張及び収縮をより大きく繰り返すこ
とになり、熱負荷が上昇する。特に、吸、排気ボート及
ヒフラク（カンリンエンジン）やコンパッションチャン
バ（ディーセルエンジン）の相互間位置である触火面の
中央部では熱負荷に伴ない亀裂（矛６図中にａとして示
した）を生じ易い。
形成されており、この部分は高温高圧雰囲気下に置かれ
るため、耐熱疲労性を強化する必要がある。即ち、エン
ジン出力を向上させるべく高回転、高圧縮比化を図ると
、燃焼室温度が上昇する。このような場合、燃焼室の上
部内壁の壁面は熱膨張及び収縮をより大きく繰り返すこ
とになり、熱負荷が上昇する。特に、吸、排気ボート及
ヒフラク（カンリンエンジン）やコンパッションチャン
バ（ディーセルエンジン）の相互間位置である触火面の
中央部では熱負荷に伴ない亀裂（矛６図中にａとして示
した）を生じ易い。
（発明が解決しようとする問題点）
そこで、シリンダーヘッドの熱疲労寿命を向上させるた
め、たとえば、アルミ合金製のシリンダヘッドの場合、
アルミニウム合金鋳物としてＡＣ２Ｂ 。
め、たとえば、アルミ合金製のシリンダヘッドの場合、
アルミニウム合金鋳物としてＡＣ２Ｂ 。
ＡＣ４Ｂ 、 ＡＣ４Ｃ（ＪＩＳＨ５２０２の材料）等
が使用されてきた。しかも、熱疲労強度向上のため熱処
理の改良、含有鉄分（脆弱な針状結晶を生じ易い）の低
減、ケイ素共晶の微細化処理等の材質改良や、また、鋳
物の形状の改良として、端部の面取りを追加したり、あ
るいは放熱性を改良すべくウォータジャケット部の水流
れの改良を行なっている。
が使用されてきた。しかも、熱疲労強度向上のため熱処
理の改良、含有鉄分（脆弱な針状結晶を生じ易い）の低
減、ケイ素共晶の微細化処理等の材質改良や、また、鋳
物の形状の改良として、端部の面取りを追加したり、あ
るいは放熱性を改良すべくウォータジャケット部の水流
れの改良を行なっている。
しかし、これらの対策ではエンジンの高出力化に対応し
きれなく、すでに限界に来ている。本発明の目的は熱疲
労寿命を向上できるシリンダーヘノドを提供することに
ある。
きれなく、すでに限界に来ている。本発明の目的は熱疲
労寿命を向上できるシリンダーヘノドを提供することに
ある。
（問題点を解決するための手段）
上述の目的を達成するため、本発明は燃焼室の上部内壁
を備えると共に所定の鋳物材料で形成されたものであっ
て、上記上部内壁の壁面に沿って上記鋳物材料より熱膨
脹係数の小さな発泡状金属を鋳込んだことを特徴として
いる。
を備えると共に所定の鋳物材料で形成されたものであっ
て、上記上部内壁の壁面に沿って上記鋳物材料より熱膨
脹係数の小さな発泡状金属を鋳込んだことを特徴として
いる。
（作 用）
このようなシリンダヘッドの発泡状金属とこれを鋳込ん
だ鋳物材料からなる複合材は熱膨脹係数が比較的小さく
、上部内壁の壁面に沿った熱膨張や収縮を比較的小さく
抑えるよう作用する。
だ鋳物材料からなる複合材は熱膨脹係数が比較的小さく
、上部内壁の壁面に沿った熱膨張や収縮を比較的小さく
抑えるよう作用する。
（実捲例）
牙１図には本発明の一実施例としてのシリンダヘッドを
示した。このシリンダヘッドは第１図において、紙面垂
直方向に順次４つの燃焼室Ｓの各上部内壁（１つのみを
示した）１を形成している。
示した。このシリンダヘッドは第１図において、紙面垂
直方向に順次４つの燃焼室Ｓの各上部内壁（１つのみを
示した）１を形成している。
上部内壁１は吸気ボート２、排気ポート６、点火プラグ
の取付穴４を開口形成する。Ｖに、上部内壁１の内側て
はウォータジャケット５が形成され、しかも、吸、排気
ボート２，６には吸気路６及び排気路７が連続的に形成
される。なお５，１−１図中の符号８．９はシリンダヘ
ッドに後付げされる弁座をそれぞれ示している。
の取付穴４を開口形成する。Ｖに、上部内壁１の内側て
はウォータジャケット５が形成され、しかも、吸、排気
ボート２，６には吸気路６及び排気路７が連続的に形成
される。なお５，１−１図中の符号８．９はシリンダヘ
ッドに後付げされる弁座をそれぞれ示している。
このようなシリンダヘッドはアルミ合金鋳物であり、熱
発生源である燃焼室Ｓからの熱？クォータジャケット５
内の水〔図示せず〕やシリンダヘッド上側のオイル（図
示せず）に放熱するよう、所定厚さで形成される。しか
も、上部内壁１の壁面である触火面１０及びその内側の
所定厚さまでの部分は発泡状金属であるニッケルのセル
ノｙ）（商品名）１１を鋳込んだ複合材Ａにより形成さ
れている。即ち、複合材Ａはセルメット１１とその空隙
ｂ（，１□３図参照）を充填するアルミ合金により形成
さｎており、その熱膨脹係数はアルミ合金の熱膨脹係数
（２，３ｘ １０ ） より小さなニッケルの熱膨
脹係数（１，３ｘ １０ ） の影響により、複合
材としての熱膨脹係数を小さく保っている。
発生源である燃焼室Ｓからの熱？クォータジャケット５
内の水〔図示せず〕やシリンダヘッド上側のオイル（図
示せず）に放熱するよう、所定厚さで形成される。しか
も、上部内壁１の壁面である触火面１０及びその内側の
所定厚さまでの部分は発泡状金属であるニッケルのセル
ノｙ）（商品名）１１を鋳込んだ複合材Ａにより形成さ
れている。即ち、複合材Ａはセルメット１１とその空隙
ｂ（，１□３図参照）を充填するアルミ合金により形成
さｎており、その熱膨脹係数はアルミ合金の熱膨脹係数
（２，３ｘ １０ ） より小さなニッケルの熱膨
脹係数（１，３ｘ １０ ） の影響により、複合
材としての熱膨脹係数を小さく保っている。
ここで、矛４図（ａ）、 （１））と共にシリンダヘ
ッドの鋳物成形行程を概略説明する。
ッドの鋳物成形行程を概略説明する。
まず、所定形状のシリンダヘッドの一対の砂型１３、
１４を用意すると共に、触火面１０の所要部分を覆う形
状のセルメノト１１を用意する。セルメット１１の空隙
率は５０乃至９５ Ｃ％ 〕のものを用いることが望ま
しい。なお、発泡状金属であるセルメソト１１とアルミ
合金の濡れ？よくし、かつ、発泡空間（矛３図中にアル
ミ合金の充填された状態にある発泡空間をＯとして示し
た）ＶＣアルミ合金が充填され易いよう、セルメント１
１にはその表面各部をアルミ半田により充分覆うような
前処理を施しておく。
１４を用意すると共に、触火面１０の所要部分を覆う形
状のセルメノト１１を用意する。セルメット１１の空隙
率は５０乃至９５ Ｃ％ 〕のものを用いることが望ま
しい。なお、発泡状金属であるセルメソト１１とアルミ
合金の濡れ？よくし、かつ、発泡空間（矛３図中にアル
ミ合金の充填された状態にある発泡空間をＯとして示し
た）ＶＣアルミ合金が充填され易いよう、セルメント１
１にはその表面各部をアルミ半田により充分覆うような
前処理を施しておく。
次に砂型１４の突部１４１（これは吸、排気ボート成形
用の突部）にセルメノト１１を係止し、両者を固定する
。この後、両砂型１３，１４を組み合せる。
用の突部）にセルメノト１１を係止し、両者を固定する
。この後、両砂型１３，１４を組み合せる。
このようなシリンダヘッド成形用の砂型にアルミ合金１
５をその重力を利用して注入する。この際、溶融したア
ルミ合金１５は砂型内のセルメソト１１の空隙すにも浸
入し、空隙Ｏを充填する。この後、冷却された砂型より
７リングヘツドを取り出し、所定の後処理の後、全体は
アルミ合金鋳物で、上部内壁１が複合ｔｔＡで成形され
たシリンダヘッドを得ることができる。
５をその重力を利用して注入する。この際、溶融したア
ルミ合金１５は砂型内のセルメソト１１の空隙すにも浸
入し、空隙Ｏを充填する。この後、冷却された砂型より
７リングヘツドを取り出し、所定の後処理の後、全体は
アルミ合金鋳物で、上部内壁１が複合ｔｔＡで成形され
たシリンダヘッドを得ることができる。
上述の処においてシリンダヘッドはガンリンエンジン用
として説明したが、これに代えディーゼルエンジン用と
してもよい。即ち、才５図に示すヨウに、ディーゼルエ
ンジン用の７リンダヘツド（図示せず）に複合材Ａを含
む上部内壁１６を形成してもよい。ここで、矛５図（ａ
）にはリング状にカットしたセルメット２０がコンパッ
ションチャ゛ンバ１７の周縁部に取付けられ、第５図（
ｂ）ＶＣは２連のリング状にカットしたセルメソトが吸
、排気ボート１８．１９の周縁部に取付けられ、矛５図
（Ｃ）には矛５図（ａ）と（Ｄ）の両セルメット２０
がコンパッンヨンチャンバ１７及び吸、排気ボー）１
８．１９の各周縁部に取付けられ、それぞれこれらはア
ルミ合金で鋳込まれている。牙５図（ａ ） ノ’ＪＪ
合ハコンパソションテヤンバ１７ヨリ生じる亀裂を、
矛５図（ｂ）の場合は弁間割れを、第５図（Ｃ）はこれ
ら亀裂及び弁間割れをそれぞれ防止するのに有効である
。
として説明したが、これに代えディーゼルエンジン用と
してもよい。即ち、才５図に示すヨウに、ディーゼルエ
ンジン用の７リンダヘツド（図示せず）に複合材Ａを含
む上部内壁１６を形成してもよい。ここで、矛５図（ａ
）にはリング状にカットしたセルメット２０がコンパッ
ションチャ゛ンバ１７の周縁部に取付けられ、第５図（
ｂ）ＶＣは２連のリング状にカットしたセルメソトが吸
、排気ボート１８．１９の周縁部に取付けられ、矛５図
（Ｃ）には矛５図（ａ）と（Ｄ）の両セルメット２０
がコンパッンヨンチャンバ１７及び吸、排気ボー）１
８．１９の各周縁部に取付けられ、それぞれこれらはア
ルミ合金で鋳込まれている。牙５図（ａ ） ノ’ＪＪ
合ハコンパソションテヤンバ１７ヨリ生じる亀裂を、
矛５図（ｂ）の場合は弁間割れを、第５図（Ｃ）はこれ
ら亀裂及び弁間割れをそれぞれ防止するのに有効である
。
更［、発泡状金属としてセルメット１１をｆｆｌ明した
が、これに限定されるものではなく、この他の熱膨脹係
数が鋳物材料より小さな金属からなる発泡状金属を用い
てもよい。
が、これに限定されるものではなく、この他の熱膨脹係
数が鋳物材料より小さな金属からなる発泡状金属を用い
てもよい。
（発明の効果）
このように本発明によるシリンダへノドは発泡状金属と
これを鋳込む鋳物材料とからなる複合材Ａが上部内壁の
壁面の熱膨張や収縮を比較的小さく抑え、弁間割れ等の
発生を抑え、シリンダヘッドの寿命を向上させることが
できる。
これを鋳込む鋳物材料とからなる複合材Ａが上部内壁の
壁面の熱膨張や収縮を比較的小さく抑え、弁間割れ等の
発生を抑え、シリンダヘッドの寿命を向上させることが
できる。
矛１図は本発明の一実症例としてのシリンダヘッドの断
面図、矛２図は同上シリンダヘッドの部分底面図、矛６
図は同上シリンダヘッド中の複合材の拡大部分断面図、
第４図は同上シリンダヘッドの成形方法を説明する図、
矛５図は本発明の他の５１１ｉ例としてのディーゼルエ
ンジンのシリンダヘッドへの複合材Ａの配役パターンを
説明する図、第６図は従来のシリンダヘッド上に生じる
亀裂の説明図をそれぞれ示している。
面図、矛２図は同上シリンダヘッドの部分底面図、矛６
図は同上シリンダヘッド中の複合材の拡大部分断面図、
第４図は同上シリンダヘッドの成形方法を説明する図、
矛５図は本発明の他の５１１ｉ例としてのディーゼルエ
ンジンのシリンダヘッドへの複合材Ａの配役パターンを
説明する図、第６図は従来のシリンダヘッド上に生じる
亀裂の説明図をそれぞれ示している。
Claims (1)
- 燃焼室の上部内壁を備えると共に所定の鋳物材料で形成
されたシリンダーヘッドにおいて、上記上部内壁の壁面
に沿って上記鋳物材料より熱膨脹係数の小さな発泡状金
属を鋳込んだことを特徴とするシリンダーヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8603985A JPS61244858A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | シリンダ−ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8603985A JPS61244858A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | シリンダ−ヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61244858A true JPS61244858A (ja) | 1986-10-31 |
Family
ID=13875530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8603985A Pending JPS61244858A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | シリンダ−ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61244858A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006048111A1 (de) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Fev Motorentechnik Gmbh | Verstärktes bauteil |
-
1985
- 1985-04-22 JP JP8603985A patent/JPS61244858A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006048111A1 (de) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Fev Motorentechnik Gmbh | Verstärktes bauteil |
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