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JP2001090604A - 水冷式の内燃機関のためのシリンダヘッド - Google Patents

水冷式の内燃機関のためのシリンダヘッド

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Publication number
JP2001090604A
JP2001090604A JP2000269111A JP2000269111A JP2001090604A JP 2001090604 A JP2001090604 A JP 2001090604A JP 2000269111 A JP2000269111 A JP 2000269111A JP 2000269111 A JP2000269111 A JP 2000269111A JP 2001090604 A JP2001090604 A JP 2001090604A
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JP
Japan
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cylinder head
cooling
passage
cooling water
additional
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000269111A
Other languages
English (en)
Inventor
Manfred Batzill
バーツィル マンフレート
Albrecht Reustle
ロイシュトル アルブレヒト
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.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F02F1/40—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling cylinder heads with means for directing, guiding, or distributing liquid stream 
    • 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
    • F02F2001/247—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel 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

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)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッドの、特に著しい高温箇所が、
流動する冷却水によって冷却されるようにする。 【解決手段】 冷却通路１５に、適切な冷却水流動のた
めのかつシリンダヘッド２の壁１８に生ぜしめられた高
温箇所１７の適切な冷却のための、冷却水を案内する付
加的な流れ機構１９が設けられているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式の内燃機関
のためのシリンダヘッドであって、燃焼室の放射熱によ
ってシリンダヘッドの壁に少なくとも１つの高温箇所が
生ぜしめられ、該高温箇所が、冷却水が通流する冷却通
路を用いて冷却される形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】水冷装置を備えた、弁制御式の内燃機関
のためのシリンダヘッドはヨーロッパ特許出願公開第０
０８８１５７号明細書に基づき公知である。この公知の
シリンダヘッドは、熱負荷を減少させるための手段を有
している。このためには、ガス交換通路の間に作用する
流れを生ぜしめる、ノズル状のメイン水オーバフロー部
（Ｈａｕｐｔｗａｓｓｅｒｕｅｂｅｒｔｒｉｔｔ）が設
けられている。
【０００３】ヨーロッパ特許出願公開第０３５３９８８
号明細書の図３に示されているシリンダヘッドは水冷式
であり、シリンダヘッドの壁の領域内に高温箇所を有し
ている。この高温箇所は、中央の点火プラグと燃焼室と
の間で延びている。
【０００４】アメリカ合衆国特許第２３０５４５７号明
細書に記載されている水冷式のシリンダヘッドは、排気
弁の周りで案内されている冷却通路を有している。この
冷却通路は、噴霧ノズルを介して分散された冷却媒体に
よって冷却される、排気弁に隣接した壁を有している。
【０００５】最後に、ドイツ連邦共和国特許第３４１２
０５２号明細書には、弁座リングによって取り囲まれて
いる弁が設けられたシリンダヘッドが記載されている。
前記弁座リングは、冷却水を案内する環状通路によって
仕切られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、内燃
機関のシリンダヘッドの冷却通路を改良して、シリンダ
ヘッドの、特に著しい高温箇所が、流動する冷却水によ
って冷却されるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、冷却通路に、適切な冷却水流動の
ためのかつシリンダヘッドの壁に生ぜしめられた高温箇
所の適切な冷却のための、冷却水を案内する付加的な流
れ機構が設けられているようにした。
【０００８】本発明を構成するさらなる特徴は請求項２
以下に記載されている。
【０００９】
【発明の効果】本発明によって主として獲得される利点
は、冷却水を案内する付加的な流れ機構が、適切な冷却
水流動を生ぜしめると同時に、たとえば中央の点火プラ
グと燃焼室との間に延在する高温箇所の領域、つまり冷
却通路の壁における適切な冷却を行うという点に見るこ
とができる。流れ機構が、単数または複数の付加通路に
よって形成されると特に有効である。この場合、少なく
とも１つの付加通路が高温箇所に方向付けられている。
付加通路は、シリンダヘッドに当て付けられたシリンダ
ハウジング内に設けられている冷却水供給通路に接続さ
れている。さらに、冷却通路内には、流れ機構に対して
付加的に、単数または複数の制御機構が配置されてい
る。この制御機構も同様に、適切な冷却水流動と、シリ
ンダヘッドの壁に生ぜしめられた高温箇所の適切な冷却
とを保証している。流れ機構と制御機構とは、高温箇所
への冷却水の適切な流れを生ぜしめ、したがって、熱的
な過負荷の危険が減少するようになっている。また、こ
のことは、第１に、シリンダヘッドの構造的な設計に、
「シルミン」と呼ばれるアルミニウム・ケイ素合金（た
とえばＡｌＳｉ１０およびＡｌＳｉ７）としての標準材
料を使用することができるということと、第２に、まさ
に内燃機関のシリンダヘッドにおいて特にコスト高とな
る粗悪品を著しく減少させることができるということと
を可能にする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【００１１】自動車内への組付けに適した、水冷装置を
備えた多気筒型の内燃機関（オット構造）１は、図示の
領域内に、シリンダヘッド２と、一般的に「シリンダブ
ロック」と呼ばれるシリンダハウジング３とを有してい
る。このシリンダヘッド２とシリンダハウジング３とは
軽金属合金から成っていて、分割平面４で接合されてい
る。シリンダヘッド２は、１つのシリンダにつき２つの
吸気弁と２つの排気弁とを有している。これらの排気弁
は、弁座７，８に載着している弁座リング５，６と協働
するようになっている（図２参照）。
【００１２】吸気側９の吸気弁を介して燃焼室１０に、
吸気管噴射によって形成された燃料混合気が供給され
る。この燃料混合気は点火プラグ１１を用いて点火さ
れ、その後、排ガスの形で排気側１２の排気弁を通って
排ガス装置（図示せず）内へ到達する。シリンダヘッド
２のねじ山付き孔１３内へねじり込まれた点火プラグ１
１は、シリンダ１４の中心長手方向平面Ａ−Ａで（また
はシリンダ１４に対して僅かな間隔を置いて）延びてい
る。すなわち、点火プラグ１１は、燃焼室１０の中央の
位置に設けられている。
【００１３】冷却水で冷却されるシリンダヘッド２内に
は、１つの燃焼室１０もしくは１つのシリンダ１４につ
き１つの冷却通路１５が設けられている。この冷却通路
１５には、シリンダハウジング３の冷却水供給通路１６
から前記冷却水が供給される。この冷却水は、排気側１
２の冷却水供給通路１６から到来して、（シリンダヘッ
ド２内の横方向流れ冷却もしくはクロスフロー冷却を行
う）冷却通路１５を介して吸気側９へ流れ、シリンダヘ
ッド２内の冷却水導出通路（図示せず）を通って導出さ
れるようになっている。
【００１４】内燃機関１の運転時に冷却通路１５内で
は、燃焼室１０の放射熱によって、排気側１２の、ねじ
山付き孔１３と燃焼室１０とを仕切る壁１８に高温箇所
１７が生ぜしめられる。この高温箇所１７の適切な冷却
を保証するために、冷却通路１５には、冷却水を案内す
る付加的な流れ機構１９が設けられている。この流れ機
構１９は付加通路２０を有している。この付加通路２０
を介して、規定された冷却水噴流が高温箇所１７に到達
し、こうして、シリンダヘッド２の壁１８の熱負荷が減
少するようになっている。本実施例では、付加通路２０
はほぼ高温箇所１７に方向付けられていて、孔２１を介
してシリンダハウジング３内の冷却水供給通路１６に接
続されている。製造の理由から、付加通路２０は傾斜孔
２２として形成されている。この傾斜孔２２は、シリン
ダハウジング３の冷却水供給通路１６と、シリンダヘッ
ド２内の冷却通路１５との間で分割平面４に対して角度
αで延びている。さらに、付加通路２０は、両排気弁の
間で、しかも弁座７，８もしくは弁座リング５，６に隣
接して延びるように配置されており、これによって、付
加的な冷却作用が最終的に獲得される。
【００１５】最後に、冷却通路１５の内部には、流れ機
構１９に対して補填的に、さらに、制御機構２３も加工
成形されている。この制御機構２３も同様に、適切な冷
却水流動のためおよびシリンダヘッド２の壁部１８に生
ぜしめられた高温箇所１７の適切な冷却のために役立
つ。制御機構２３は、規定的に加速する冷却水流動を生
ぜしめる、単数または複数の案内リブ２４によって形成
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダヘッドとシリンダハウジングとの領域
における内燃機関の横断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、 ２ シリンダヘッド、 ３ シリンダ
ハウジング、 ４ 分割平面、 ５，６ 弁座リング、
７，８ 弁座、 ９ 吸気側、 １０ 燃焼室、 １
１ 点火プラグ、 １２ 排気側、 １３ ねじ山付き
孔、 １４ シリンダ、 １５ 冷却通路、 １６ 冷
却水供給通路、 １７ 高温箇所、 １８ 壁、 １９
流れ機構、 ２０ 付加通路、 ２１ 孔、 ２２
傾斜孔、２３ 制御機構、 ２４ 案内リブ、 α 角
度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 1/40 Ｆ０２Ｆ 1/40 Ａ (72)発明者 マンフレート バーツィル ドイツ連邦共和国 ノイハウゼン メーリ ケシュトラーセ 33 (72)発明者 アルブレヒト ロイシュトル ドイツ連邦共和国 ヴァールハイム レル ヒェンヴェーク 21

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水冷式の内燃機関のためのシリンダヘッ
    ドであって、燃焼室の放射熱によってシリンダヘッドの
    壁に少なくとも１つの高温箇所が生ぜしめられ、該高温
    箇所が、冷却水が通流する冷却通路を用いて冷却される
    形式のものにおいて、冷却通路（１５）に、適切な冷却
    水流動のためのかつシリンダヘッド（２）の壁（１８）
    に生ぜしめられた高温箇所（１７）の適切な冷却のため
    の、冷却水を案内する付加的な流れ機構（１９）が設け
    られていることを特徴とする、水冷式の内燃機関のため
    のシリンダヘッド。
  2. 【請求項２】 流れ機構（１９）が、単数または複数の
    付加通路（２０）を有しており、該付加通路（２０）
    が、高温箇所（１７）の領域での冷却水流動を助成す
    る、請求項１記載のシリンダヘッド。
  3. 【請求項３】 少なくとも１つの付加通路（２０）が、
    ほぼ高温箇所（１７）に方向付けられている、請求項２
    記載のシリンダヘッド。
  4. 【請求項４】 付加通路（２０）が冷却水供給通路（１
    ６）に接続されている、請求項１から３までのいずれか
    １項記載のシリンダヘッド。
  5. 【請求項５】 付加通路（２０）に接続された冷却水供
    給通路（１６）が、シリンダヘッド（２）に当て付けら
    れたシリンダハウジング（３）内に設けられている、請
    求項４記載のシリンダヘッド。
  6. 【請求項６】 付加通路（２０）が傾斜孔（２２）とし
    て、シリンダハウジング（３）の冷却水供給通路（１
    ６）と、シリンダヘッド（２）内の冷却通路（１５）と
    の間に形成されている、請求項１から５までのいずれか
    １項記載のシリンダヘッド。
  7. 【請求項７】 １つのシリンダにつき少なくとも２つ
    の、弁座を有する排気弁を備えたシリンダヘッドであっ
    て、前記排気弁が、冷却通路を介して冷却されるように
    なっており、冷却媒体が、シリンダヘッドの排気側から
    吸気側へ作用する横方向流を形成して案内されている形
    式のものにおいて、付加通路（２０）が、両排気弁の間
    で、有利には該排気弁の弁座（７，８）に隣接して延び
    ていることを特徴とする、シリンダヘッド。
  8. 【請求項８】 冷却通路（１５）の内部に、流れ機構
    （１９）に対して付加的に、適切な冷却水流動のための
    かつシリンダヘッド（２）の壁（１８）に生ぜしめられ
    た高温箇所（１７）の適切な冷却のための、単数または
    複数の制御機構（２３）が設けられている、請求項１か
    ら７までのいずれか１項記載のシリンダヘッド。
  9. 【請求項９】 制御機構（２３）が、単数または複数の
    案内リブ（２４）によって冷却通路（１５）内に形成さ
    れる、請求項８記載のシリンダヘッド。
JP2000269111A 1999-09-09 2000-09-05 水冷式の内燃機関のためのシリンダヘッド Withdrawn JP2001090604A (ja)

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