JP4158528B2

JP4158528B2 - Cylinder head internal cooling structure of multi-cylinder internal combustion engine

Info

Publication number: JP4158528B2
Application number: JP2003004657A
Authority: JP
Inventors: 昌紀谷村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP2004218481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のシリンダヘッドでは、図７に示すように、少なくとも一つの冷却水通路を有しており、例えば上面デッキと下面デッキ１ｂとを設け、これら上面デッキと下面デッキ１ｂとの間に冷却水通路２０が設けられている（例えば特許文献１〜４）。シリンダヘッド１の下面温度は、耐久寿命を支配する主要な特性値の一つであり、前記冷却水通路を流れる冷却水によってシリンダヘッドを効果的に冷却することは耐久品質を確保する上で重要である。
【０００３】
また、シリンダヘッドの下面デッキ１ｂは、筒内圧による荷重を受けることにより、上面側に押され変位する。この変位により、下面デッキを支えているポート３〜６やインジェクターボス２にひずみが発生し亀裂にいたる場合がある。これに対し、インジェクターボス２やポート３〜６の肉厚を増し、この変位を押え込み、亀裂を防止している。また、下面デッキ厚さを、冷却性を確保した上で、できるだけ厚くし、下面デッキの変形を抑制している。しかし、シートインサート回り（例えば図７の領域Ａ）、特に排気シートインサート回りなど熱負荷の高い部分は、冷却性を確保しなければならず、下面デッキ厚さ等の、ウォータージャケットとの肉厚が薄くなっている。なお、図中７、８は、ヘッドボルトボスである。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５６−１６３７３１号公報（第１図、第４図）
【特許文献２】
実用新案登録第２５２６０３８号公報（第１図）
【特許文献３】
実開平１−１７３４３９号公報（第１図）
【特許文献４】
実開昭６３−１４６１４７号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシリンダヘッドは、前述のように強度面や冷却面に配慮した構造となっているが、エンジンの高出力化にともない、筒内圧と熱負荷が上がってくると、従来の構造では、強度と冷却性の両立が困難になってくる。シートインサート回り、特に排気シートインサート回りは冷却上、ウオータジャケットの肉厚をさらに厚くして強度アップを図ることが困難であり、エンジンの高出力化に伴って上昇する筒内圧に対しては強度が十分でないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、強度と冷却性が両立され、高出力のエンジンにおいても変形が効果的に防止されるとともに優れた冷却性が得られる多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造のうち請求項１記載の発明は、ヘッド内冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造において、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒の排気ポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた排気ポート側厚肉部により連結され、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒の吸気ポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた吸気ポート側厚肉部により連結され、前記排気ポート側厚肉部および吸気ポート側厚肉部は、前記ヘッドボルトボス側の厚さが厚く、ヘッドボルトボス間の内側に向けて徐々に厚さが小さくなるように上面がテーパ面となって、互いに連結されることなく独立して形成されており、前記排気ポート側厚肉部の内部に、シリンダヘッド下面から冷却水を導入するシリンダヘッド下面水穴と、前記各排気ポートと上記ヘッドボルトボス間を貫通して前記下面水穴から導入された冷却水を上記排気ポート側厚肉部外のヘッド内冷却通路に導く排気ポート側厚肉部内冷却水通路とが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項１記載の発明において、上記多気筒内燃機関は、排気、吸気弁をそれぞれ２弁ずつ有しており、シリンダ中心を挟み、シリンダヘッド側面方向（長手方向と直交する方向）に排気弁、吸気弁各々が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記排気ポート側厚肉部内冷却水通路は、連結された各排気ポートのバルブシートインサートに沿うように形成され、かつ排気ポート下部に出口が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記吸気ポート側厚肉部の内部に、シリンダヘッド下面から冷却水を導入するシリンダヘッド下面水穴と、前記各吸気ポートと上記ヘッドボルトボス間を貫通して前記下面水穴から導入された冷却水を上記吸気ポート側厚肉部外のヘッド内冷却通路に導く吸気ポート側厚肉部内冷却水通路とが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、ヘッド内冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造において、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒の排気ポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた排気ポート側厚肉部により連結され、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒の吸気ポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた吸気ポート側厚肉部により連結され、前記排気ポート側厚肉部と前記吸気ポート側厚肉部とが連結されて一体的な厚肉部が設けられており、該厚肉部は、一方の吸気ポートおよび排気ポート側と、他方の吸気ポートおよび排気ポート側の間に沿って最も高さが高く、シリンダヘッドの長手方向両側に向けて徐々に高さが低くなるテーパ面を有しており、前記厚肉部の内部に、シリンダヘッド下面から冷却水を導入するシリンダヘッド下面水穴と、前記各ポートと上記ヘッドボルトボス間を貫通して前記下面水穴から導入された冷却水を上記厚肉部外のヘッド内冷却通路に導く厚肉部内冷却水通路とが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造の発明は、請求項５記載の発明において、上記厚肉部内に設けられる下面水穴は、排気ポートが配列されたシリンダヘッドの側面側の厚肉部内に設けられ、上記下面水穴に連通する厚肉部内冷却水通路を、排気ポート側バルブインサートに沿うように設けるとともに吸気ポートが配列された他方の側面部側のヘッド内冷却通路に連通することを特徴とする。
【００１３】
すなわち本発明によれば、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒のポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた厚肉部により連結されている。各ポートは下面デッキを支持する強度部材でもあり、そのポートとヘッドボルトボスの結合剛性が上記厚肉部で増すことにより、ポートの変形が軽減され、ポートにより支持されている下面デッキの変形を抑制することができる。また、上記厚肉部の内部に下面水穴と厚肉部内冷却水通路とを設け、下面水穴から導入された冷却水を厚肉部内冷却水通路を通して上記厚肉部外のヘッド内冷却通路に導くようにしたので、厚肉部周辺での冷却性も良好になり、シリンダヘッド全体としての良好な冷却性が確保される。したがって高出力のエンジンにおいても強度と冷却性の両立が可能になる。
【００１４】
なお、上記厚肉部は、排気ポート側と吸気ポート側に連なるように設けてもよく、また排気ポート側と吸気ポート側とにそれぞれ独立して設けてもよい。排気ポート側と吸気ポート側に連なるように設ければ、上記のように両ポート側に独立して設ける場合よりも強度上有利となる。一方、排気ポート側と吸気ポート側とにそれぞれ独立して設ければ、両ポート側に連なるように設ける場合よりもシリンダ周囲での冷却水の流れは効率が良い。また肉厚部は、位置によって厚さが異なるようにして、特に強度面を重視する部分での厚さを大きくする。
【００１５】
また、上記厚肉部に設ける厚肉部内冷却水通路は、下面水穴とヘッド内冷却水通路とを連通させるように設けるが、その配置は冷却性等を考慮して設定することができる。特に排気ポートバルブインサート周辺は熱負荷が高いため、少なくとも該インサートに沿って冷却水が流れるように厚肉部内冷却水通路を形成するのが望ましい。なお、排気ポート側と吸気ポート側にそれぞれ独立して厚肉部を形成する場合には、両厚肉部内に厚肉部内冷却水通路を設けてもよく、またいずれか一方にのみ厚肉部内冷却水通路を設ける場合には、上記のように冷却性を考慮して排気ポート側に厚肉部内冷却水通路を設ける。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１、２に基づいて説明する。なお、従来のシリンダと同一の構造に関しては同一の符号を付して説明する。
シリンダヘッド１は、上面デッキ１ａと下面デッキ１ｂとを有しており、両者間にヘッド内冷却水通路２０が形成されている。また、図示しない各シリンダの位置に対応して、それぞれ吸気ポート３、４と排気ポート５、６とを備えており、これらポートのほぼ中央部にインジェクターボス２が設けられている。すなわち、シリンダ中心を挟んでシリンダヘッド１の一側面方向（シリンダヘッドの長手方向と直交する方向）に吸気ポート３、４が配置され、他側面方向に排気ポート５、６が配置されている。これら吸気ポート３、４には図示しない吸気弁が配置され、排気ポート５、６には図示しない排気弁が配置される。
【００１７】
また、シリンダ間であって吸気ポート４と吸気ポート３との間には、やや外側位置にヘッドボルトボス７が形成され、排気ポート６と排気ポート５との間のやや外側位置にヘッドボルトボス８が形成されている。
また、下面デッキ１ｂの上面側であってヘッド内冷却水通路２０の下面には、ヘッドボルトボス７と、該ヘッドボルトボス７の両隣にあって隣り合う気筒のポート４、３とを連結するように、厚肉部として肉盛部１０が形成されている。また、同様にヘッド内冷却水通路２０の下面には、ヘッドボルトボス８と、該ヘッドボルトボス８の両隣にあって隣り合う気筒のポート６、５とを連結するように、厚肉部として肉盛部１１が形成されている。これら肉盛部１０、１１は、ヘッドボルトボス７、８側の厚さが厚く、ヘッドボルトボス７、８間の内側側に向けて徐々に厚さが小さくなるように上面がテーパ面となっており、互いに連結されることなく独立して形成されている。このように肉盛部１０、１１が独立していることにより肉盛部の形成面積が小さくなるので、強度向上の効果は小さくなるものの肉盛部形成による冷却性の低下を小さくすることができる。
【００１８】
また肉盛部１０、１１のうち肉盛部１１には、横方向のほぼ中央位置にシリンダヘッド下面水穴１５が形成されており、該シリンダヘッド下面水穴１５は、下面デッキ１ｂを下方に貫通して図示しないウォータージャケットに連通している。また、上記肉盛部１１には横方向、ヘッドボルトボス８と排気ポート６の間およびヘッドボルトボス８と排気ポートの間に沿って厚肉部内冷却水通路１６が形成されている。該厚肉部内冷却水通路１６は、上記配置によって排気ポート５、６のバルブシートインサート（図示しない）に沿っている。さらに、該冷却水通路１６のほぼ中央部は上記シリンダヘッド下面水穴１５に連通し、冷却水通路１６の両端は排気ポート６、５の下方位置において肉盛部１１の外面に開口してヘッド内冷却水通路２０と連通している。上記構成によりシリンダヘッド１の内部冷却構造が得られている。
【００１９】
上記シリンダヘッド１では、ヘッド内冷却水通路２０内を長尺方向に沿って冷却水が流れ、シリンダヘッド１の冷却がなされる。また、該シリンダヘッド１の下面側では、図示しないシリンダから筒内圧による荷重を受けているが、上記肉盛部１０、１１によって、特に損傷を受けやすいポート周辺の強度を増して筒内圧による問題を回避している。
また、シリンダヘッド１の下面側からは、上記シリンダヘッド下面水穴１５を通して冷却水が上方へと供給されている。該冷却水は、シリンダヘッド下面水穴１５から厚肉部内冷却水通路１６へと流れ、排気ポート５、６とヘッドボルトボス８との間を通ってヘッド内冷却水通路２０へと流出しており、ヘッド内冷却水通路２０を流れる冷却水と合流している。上記厚肉部内冷却水通路１６に沿って冷却水が流れることで、ボア間下面温度低減をはかれ、特に熱負荷の高い排気シートインサート周り等を効果的に冷却することができる。なお、吸気ポート３、４周辺では、排気ポート側に比べて熱負荷が高くないため、この実施形態では、肉盛部１０内部には冷却水通路は設けていない。ただし、本発明としては、肉盛部１０の内部にも上記と同様に冷却水通路やシリンダヘッド下面水穴を設けても良い。
【００２０】
（実施形態２）
また、上記実施形態では、厚肉部として肉盛部１０、１１をそれぞれ独立して設けたが、図３に示すように排気ポート側と吸気ポート側に連なるように厚肉部を形成することもできる。以下に、このような厚肉部１２を有する実施形態を説明する。なお、この実施形態２において、前記実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００２１】
この実施形態においても、下面デッキ１ｂの上面側であってヘッド内冷却水通路２０の下面には、ヘッドボルトボス７と、該ヘッドボルトボス７の両隣にあって隣り合う気筒の吸気ポート４、３とを連結し、さらに、ヘッドボルトボス８と、該ヘッドボルトボス８の両隣にあって隣り合う気筒の排気ポート６、５とを連結するように、厚肉部として一体の肉盛部１２が形成されている。該肉盛部１２は、図４に示すように、吸気ポート４、排気ポート６側と、吸気ポート３、排気ポート５側の間に沿って最も高さが高く、シリンダヘッド１の長手方向両側に向けて徐々に高さが低くなるテーパ面を有している。
【００２２】
また該肉盛部１２においても前記肉盛部１１と同様に、排気ポート６と排気ポート５のほぼ中間位置に、シリンダヘッド下面水穴１５が形成されており、該シリンダヘッド下面水穴１５は、下面デッキ１ｂを下方に貫通して図示しないウォータージャケットに連通している。また、上記肉盛部１２にはヘッドボルトボス８と排気ポート６の間およびヘッドボルトボス８と排気ポート５の間に沿って厚肉部内冷却水通路１６が形成されている。該厚肉部内冷却水通路１６は、上記配置によって排気ポート５、６のバルブシートインサート（図示しない）に沿っている。さらに、該冷却水通路１６のほぼ中央部は上記シリンダヘッド下面水穴１５に連通し、冷却水通路１６の両端は肉盛部１１の外面に開口してヘッド内冷却水通路２０と連通している。
【００２３】
この実施形態２においても、上記シリンダヘッド１では、ヘッド内冷却水通路２０内を長尺方向に沿って冷却水が流れ、シリンダヘッド１の冷却がなされる。また、上記肉盛部１２によって、ポート周辺の強度が増して筒内圧による損傷等の問題を回避している。また、上記シリンダヘッド下面水穴１５から厚肉部内冷却水通路１６へと冷却水が流れ、特に熱負荷の高い排気シートインサート周り等を効果的に冷却する。
この実施形態２においては、排気ポート側から吸気ポート側に亘って一体に肉盛部が形成されており、ポート周辺の強度を効果的に向上させる。すなわち、吸気ポートと排気ポートの間の下面デッキから、ヘッドボルトボスにかけて、連続的に肉盛されているため、ヘッドボルトの軸力が下面デッキに効率的に伝わり、下面デッキの変形を抑制することが可能である。ただし、肉盛部の形成面積が増加することによって、実施形態１よりは冷却性は小さくなっている。
【００２４】
（実施形態３）
この実施形態３は、実施形態２の冷却構造に加えて、吸気ポート側に延伸する厚肉部内冷却水通路１７を形成したものであり、図５、６に基づいて説明する。なお、この実施形態においても前記実施形態１、２と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
この実施形態３では、前記実施形態２と同様に厚肉部として肉盛部１２が形成されており、該肉盛部１２内には、シリンダヘッド下面水穴１５と厚肉部内冷却水通路１６とが形成されている。
【００２５】
さらに、この実施形態３では、上記シリンダヘッド下面水穴１５と厚肉部内冷却水通路１６との連通部分に、厚肉部内冷却水通路１７の一端が連通している。該厚肉部冷却水通路１７の他端側は、吸気ポート側のヘッドボルトボス７側に伸張し、該ヘッドボルトボス７と吸気ポート３との間（ヘッドボルトボス７側）でヘッド内冷却水通路２０に連通している。この実施形態では、排気ポート側だけでなく、吸気ポート側も肉盛部１２内に形成された冷却水通路を流れる冷却水で冷却されており、冷却性を向上させている。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造によれば、ヘッド内冷却水通路を備える多気筒内燃機関のシリンダヘッド内部冷却構造において、シリンダボア間のヘッドボルトボスと、このヘッドボルトボスの両隣にあって隣り合う気筒のポートとがヘッド内冷却通路の下面に設けた厚肉部により連結され、該厚肉部の内部に、シリンダヘッド下面から冷却水を導入するシリンダヘッド下面水穴と、前記各ポートと上記ヘッドボルトボス間を貫通して前記下面水穴から導入された冷却水を上記厚肉部外のヘッド内冷却通路に導く厚肉部内冷却水通路とが形成されているので、上記厚肉部によりポート周辺の強度が向上し、ポートの変形が軽減されて、ポートにより支持されている下面デッキの変形を抑制する。また、厚肉部周辺での冷却性も良好になり、シリンダヘッド全体としての良好な冷却性が確保され、強度と冷却性が両立する高出力エンジンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における平面断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態における平面断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態における平面断面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】従来のシリンダヘッドを示す平面断面図である。
【符号の説明】
１シリンダヘッド
１ａ上面デッキ
１ｂ下面デッキ
２インジェクターボス
３吸気ポート
４吸気ポート
５排気ポート
６排気ポート
７ヘッドボルトボス
８ヘッドボルトボス
１０肉盛部
１１肉盛部
１２肉盛部
１５シリンダヘッド下面水穴
１６厚肉部内冷却水通路
１７厚肉部内冷却水通路
２０ヘッド内冷却水通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine having a cooling water passage therein.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a cylinder head of an internal combustion engine has at least one cooling water passage as shown in FIG. 7, for example, an upper surface deck and a lower surface deck 1b are provided, and between these upper surface deck and lower surface deck 1b. A cooling water passage 20 is provided (for example, Patent Documents 1 to 4). The lower surface temperature of the cylinder head 1 is one of the main characteristic values that dominate the endurance life. Effective cooling of the cylinder head by the cooling water flowing through the cooling water passage is important for ensuring durability quality. It is.
[0003]
Further, the lower surface deck 1b of the cylinder head is pushed and displaced to the upper surface side by receiving a load due to the in-cylinder pressure. Due to this displacement, distortion may occur in the ports 3 to 6 and the injector boss 2 that support the bottom deck, leading to cracks. On the other hand, the thickness of the injector boss 2 and the ports 3 to 6 is increased, and this displacement is suppressed and cracks are prevented. Further, the thickness of the lower deck is made as thick as possible while ensuring the cooling property, and the deformation of the lower deck is suppressed. However, the area around the seat insert (for example, area A in FIG. 7), especially around the exhaust seat insert, has to have a high heat load, so that the cooling performance must be secured. Is thinner. In the figure, 7 and 8 are head bolt bosses.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 56-163731 (FIGS. 1 and 4)
[Patent Document 2]
Utility Model Registration No. 2526038 (Fig. 1)
[Patent Document 3]
Japanese Utility Model Publication 1-173439 (FIG. 1)
[Patent Document 4]
Japanese Utility Model Publication No. 63-146147 (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional cylinder head has a structure that takes into consideration the strength and cooling surfaces as described above. However, if the in-cylinder pressure and heat load increase as the engine output increases, It becomes difficult to achieve both cooling performance. Around the seat insert, especially around the exhaust seat insert, it is difficult to increase the strength by further increasing the thickness of the water jacket for cooling, and it is strong against in-cylinder pressure that rises as the engine output increases There is a problem that is not enough.
[0006]
The present invention has been made in the context of the above circumstances, and is a multi-cylinder internal combustion engine that has both strength and cooling performance, can effectively prevent deformation even in a high-power engine, and can obtain excellent cooling performance. An object is to provide a cylinder head internal cooling structure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the cylinder head internal cooling structure of the multi-cylinder internal combustion engine of the present invention is a cylinder bore internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine having an in-head cooling water passage. The head bolt boss between the cylinder bores and the exhaust port of the cylinder adjacent to and adjacent to the head bolt boss are connected by an exhaust port side thick portion provided on the lower surface of the head internal cooling passage. The intake port side thick portion provided on the lower surface of the in-head cooling passage is connected to the intake port of the cylinder adjacent to both sides of the head bolt boss, and the exhaust port side thick portion and the intake port side thick portion. The head has a tapered surface so that the thickness on the head bolt boss side is thick and the thickness gradually decreases toward the inside between the head bolt bosses. What are formed independently without being connected to each other, the interior of the exhaust port side thick portion, and the cylinder head lower surface water holes for introducing cooling water from the lower surface cylinder head, the exhaust ports and the that the cooling water introduced from the lower surface water hole through the inter-head bolt boss and an exhaust port side thick portion in the cooling water passage leading to the head within the cooling path of the exhaust port side thick-walled portion outer is formed It is characterized by.
[0008]
The invention of a cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the multi-cylinder internal combustion engine has two exhaust valves and two intake valves, respectively, The exhaust valve and the intake valve are arranged in the cylinder head side surface direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction).
[0009]
Invention of the cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, the exhaust port side thick portion in the cooling water passage, the valve of the exhaust port coupled It is formed along the seat insert, and an outlet is provided at the lower part of the exhaust port.
[0010]
The invention of a cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein cooling water is introduced into the intake port side thick portion from the lower surface of the cylinder head. Cylinder head lower surface water holes, and the cooling water introduced from the lower surface water holes penetrating between the intake ports and the head bolt bosses are guided to the head internal cooling passage outside the intake port side thick wall portion. An intake port side thick wall internal coolant passage is formed .
[0011]
A cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 5 is a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine having an in- head cooling water passage, and a head bolt boss between cylinder bores and the head bolt boss. Are connected to each other by the exhaust port side thick wall portion provided on the lower surface of the cooling passage in the head, and the head bolt boss between the cylinder bores and the head bolt boss on both sides are adjacent to each other. The intake port of the matching cylinder is connected by an intake port side thick part provided on the lower surface of the cooling passage in the head, and the exhaust port side thick part and the intake port side thick part are connected to form an integral thickness. A thick portion is provided, and the thick portion has the highest height along one intake port and exhaust port side and the other intake port and exhaust port side. A cylinder head lower surface water hole that introduces cooling water from the lower surface of the cylinder head into the thick portion, and has a tapered surface that gradually decreases in height toward both sides in the longitudinal direction of the cylinder head; A thick-wall-in-part cooling water passage is formed that passes between each port and the head bolt boss and guides the cooling water introduced from the lower surface water hole to the head-inside cooling passage outside the thick-walled part. Features.
[0012]
The invention of a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the lower surface water hole provided in the thick portion is a side surface side of the cylinder head in which exhaust ports are arranged. A cooling passage in the head on the other side surface side in which the intake port is arranged and a cooling water passage in the thick portion that is provided in the thick wall portion and communicates with the lower surface water hole is provided along the exhaust port side valve insert. It is characterized by communicating with.
[0013]
That is, according to the present invention, the head bolt boss between the cylinder bores and the cylinder port adjacent to and adjacent to the head bolt boss are connected by the thick portion provided on the lower surface of the in-head cooling passage. Each port is also a strength member that supports the bottom deck. By increasing the joint rigidity between the port and the head bolt boss at the thick wall, the deformation of the port is reduced, and the deformation of the bottom deck supported by the port is reduced. Can be suppressed. In addition, a lower surface water hole and a thick portion internal cooling water passage are provided inside the thick portion, and the cooling water introduced from the lower surface water hole is passed through the thick portion internal cooling water passage and the head internal cooling passage outside the thick portion. Therefore, the cooling performance around the thick wall portion is also improved, and the good cooling performance as the entire cylinder head is secured. Accordingly, both strength and cooling performance can be achieved even in a high-power engine.
[0014]
The thick portion may be provided so as to be continuous with the exhaust port side and the intake port side, or may be provided independently on the exhaust port side and the intake port side. If it is provided so as to be connected to the exhaust port side and the intake port side, it is advantageous in terms of strength as compared with the case where it is provided independently on both port sides as described above. On the other hand, if the exhaust port side and the intake port side are provided independently, the flow of the cooling water around the cylinder is more efficient than the case where the exhaust port side and the intake port side are provided so as to be continuous. The thick portion has a thickness Te varies by Unishi by position, you increase the thickness of the portion that particular emphasis on strength surface.
[0015]
In addition, the thick-wall-part cooling water passage provided in the thick-wall portion is provided so as to allow the lower surface water hole and the head-internal coolant water passage to communicate with each other, but the arrangement thereof can be set in consideration of cooling performance and the like. In particular, since the heat load is high around the exhaust port valve insert, it is desirable to form the thick-wall cooling water passage so that the cooling water flows at least along the insert. When the thick part is formed independently on the exhaust port side and the intake port side, the thick part cooling water passages may be provided in both thick parts, and only one of the thick part is provided in the thick part. when a cooling water passage, Ru provided the thick portion in the cooling water passage to the exhaust port side in consideration of the cooling performance as described above.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Below, one Embodiment of this invention is described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the same structure as the conventional cylinder.
The cylinder head 1 has an upper surface deck 1a and a lower surface deck 1b, and an in-head cooling water passage 20 is formed therebetween. Corresponding to the position of each cylinder (not shown), intake ports 3 and 4 and exhaust ports 5 and 6 are provided, respectively, and an injector boss 2 is provided at substantially the center of these ports. That is, the intake ports 3 and 4 are arranged in one side surface direction (a direction orthogonal to the longitudinal direction of the cylinder head) across the cylinder center, and the exhaust ports 5 and 6 are arranged in the other side surface direction. An intake valve (not shown) is disposed at the intake ports 3 and 4, and an exhaust valve (not illustrated) is disposed at the exhaust ports 5 and 6.
[0017]
A head bolt boss 7 is formed at a slightly outside position between the intake port 4 and the intake port 3 between the cylinders, and a head bolt boss at a slightly outside position between the exhaust port 6 and the exhaust port 5. 8 is formed.
Further, the head bolt boss 7 and the ports 4 and 3 of the cylinders adjacent to and adjacent to the head bolt boss 7 are connected to the upper surface side of the lower deck 1 b and the lower surface of the in-head cooling water passage 20. Thus, the build-up part 10 is formed as a thick part. Similarly, on the lower surface of the cooling water passage 20 in the head, a thick portion is formed so as to connect the head bolt boss 8 and the ports 6 and 5 of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss 8. A built-up portion 11 is formed. The built-up portions 10 and 11 are thicker on the head bolt bosses 7 and 8 side, and the upper surfaces are tapered so that the thickness gradually decreases toward the inner side between the head bolt bosses 7 and 8. And are formed independently without being connected to each other. Thus, since the formation area of the build-up part becomes small by the build-up parts 10 and 11 being independent, although the effect of strength improvement becomes small, the fall of the cooling property by build-up part formation can be made small. .
[0018]
The built-up portion 11 of the built-up portions 10 and 11 is formed with a cylinder head lower surface water hole 15 at a substantially central position in the lateral direction, and the cylinder head lower surface water hole 15 faces the lower surface deck 1b downward. It penetrates and communicates with a water jacket (not shown). In addition, a thick-wall cooling water passage 16 is formed in the build-up portion 11 in the lateral direction between the head bolt boss 8 and the exhaust port 6 and between the head bolt boss 8 and the exhaust port. The thick-wall cooling water passage 16 extends along the valve seat insert (not shown) of the exhaust ports 5 and 6 by the above arrangement. Further, the substantially central portion of the cooling water passage 16 communicates with the cylinder head lower surface water hole 15, and both ends of the cooling water passage 16 open to the outer surface of the built-up portion 11 at positions below the exhaust ports 6 and 5. It communicates with the inner cooling water passage 20. The internal cooling structure of the cylinder head 1 is obtained by the above configuration.
[0019]
In the cylinder head 1, cooling water flows along the longitudinal direction in the in-head cooling water passage 20, and the cylinder head 1 is cooled. Further, on the lower surface side of the cylinder head 1, a load due to in-cylinder pressure is received from a cylinder (not shown). However, the build-up portions 10 and 11 increase the strength around the port that is particularly susceptible to damage, and cause a problem due to in-cylinder pressure. Is avoiding.
Further, cooling water is supplied upward from the lower surface side of the cylinder head 1 through the cylinder head lower surface water hole 15. The cooling water flows from the cylinder head lower surface water hole 15 to the thick-wall cooling water passage 16, passes between the exhaust ports 5 and 6 and the head bolt boss 8, and flows out to the head cooling water passage 20. In other words, it merges with the cooling water flowing through the in-head cooling water passage 20. By flowing the cooling water along the thick-wall cooling water passage 16, the lower surface temperature between the bores can be reduced, and the exhaust seat insert and the like having a particularly high heat load can be effectively cooled. In addition, since the thermal load is not high around the intake ports 3 and 4 compared to the exhaust port side, in this embodiment, no cooling water passage is provided in the built-up portion 10. However, in the present invention, a cooling water passage and a cylinder head lower surface water hole may be provided in the built-up portion 10 as described above.
[0020]
(Embodiment 2)
Moreover, in the said embodiment, although the build-up parts 10 and 11 were each provided independently as a thick part, as shown in FIG. 3, forming a thick part so that it may continue in an exhaust port side and an intake port side You can also. Below, embodiment which has such a thick part 12 is described. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
[0021]
Also in this embodiment, on the upper surface side of the lower surface deck 1b and on the lower surface of the in-head cooling water passage 20, the head bolt boss 7 and the intake ports 4 of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss 7, 3, and a built-in built-up portion 12 as a thick portion so as to connect the head bolt boss 8 and the exhaust ports 6 and 5 of the adjacent cylinders on both sides of the head bolt boss 8. Is formed. As shown in FIG. 4, the build-up portion 12 has the highest height along the intake port 4 and exhaust port 6 side and between the intake port 3 and exhaust port 5 side. It has a tapered surface whose height gradually decreases toward the surface.
[0022]
Also, in the built-up portion 12, similarly to the built-up portion 11, a cylinder head lower surface water hole 15 is formed at a substantially intermediate position between the exhaust port 6 and the exhaust port 5. The lower deck 1b is penetrated downward to communicate with a water jacket (not shown). The built-up portion 12 is formed with a thick-wall cooling water passage 16 between the head bolt boss 8 and the exhaust port 6 and between the head bolt boss 8 and the exhaust port 5. The thick-wall cooling water passage 16 extends along the valve seat insert (not shown) of the exhaust ports 5 and 6 by the above arrangement. Further, the substantially central portion of the cooling water passage 16 communicates with the cylinder head lower surface water hole 15, and both ends of the cooling water passage 16 open to the outer surface of the built-up portion 11 and communicate with the in-head cooling water passage 20. Yes.
[0023]
Also in the second embodiment, in the cylinder head 1, the cooling water flows along the longitudinal direction in the in-head cooling water passage 20, and the cylinder head 1 is cooled. Further, the build-up portion 12 increases the strength around the port and avoids problems such as damage due to in-cylinder pressure. Further, the cooling water flows from the cylinder head lower surface water hole 15 to the cooling water passage 16 in the thick wall portion, and cools around the exhaust sheet insert having a particularly high heat load.
In the second embodiment, the built-up portion is integrally formed from the exhaust port side to the intake port side, and the strength around the port is effectively improved. That is, since it is continuously built up from the bottom deck between the intake port and the exhaust port to the head bolt boss, the axial force of the head bolt is efficiently transmitted to the bottom deck and suppresses deformation of the bottom deck. It is possible. However, the cooling property is smaller than that of the first embodiment because the formation area of the built-up portion is increased.
[0024]
(Embodiment 3)
In the third embodiment, in addition to the cooling structure of the second embodiment, a thick-wall cooling water passage 17 extending toward the intake port is formed, and will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the same components as those in Embodiments 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
In the third embodiment, a built-up portion 12 is formed as a thick portion as in the second embodiment. In the built-up portion 12, a cylinder head lower surface water hole 15 and a thick portion internal cooling water passage 16 are formed. And are formed.
[0025]
Further, in the third embodiment, one end of the thick-wall cooling water passage 17 communicates with the communication portion between the cylinder head lower surface water hole 15 and the thick-wall cooling water passage 16. The other end side of the thick-walled coolant passage 17 extends toward the head bolt boss 7 side on the intake port side, and cools within the head between the head bolt boss 7 and the intake port 3 (head bolt boss 7 side). It communicates with the water passage 20. In this embodiment, not only the exhaust port side but also the intake port side is cooled by the cooling water flowing through the cooling water passage formed in the built-up portion 12, thereby improving the cooling performance.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the cylinder head internal cooling structure of the multi-cylinder internal combustion engine of the present invention, in the cylinder head internal cooling structure of the multi-cylinder internal combustion engine including the cooling water passage in the head, the head bolt boss between the cylinder bores, A cylinder which is adjacent to the head bolt boss and is connected to a cylinder port by a thick portion provided on the lower surface of the cooling passage in the head, and introduces cooling water into the thick portion from the lower surface of the cylinder head. A head-inside water hole, and a thick-wall-inside cooling water passage that guides cooling water introduced from the bottom-side water hole through the ports and the head bolt bosses to the head-inside cooling passage outside the thick-walled part. Since it is formed, the strength around the port is improved by the thick portion, the deformation of the port is reduced, and the deformation of the lower surface deck supported by the port is suppressed. Further, the cooling performance around the thick wall portion is also improved, the good cooling performance as the entire cylinder head is ensured, and a high-power engine that achieves both strength and cooling performance becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan sectional view according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a plan sectional view according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a plan cross-sectional view of still another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a plan sectional view showing a conventional cylinder head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder head 1a Upper surface deck 1b Lower surface deck 2 Injector boss 3 Intake port 4 Intake port 5 Exhaust port 6 Exhaust port 7 Head bolt boss 8 Head bolt boss 10 Overlay part 11 Overlay part 12 Overlay part 15 Cylinder head bottom surface water hole 16 Thick wall cooling water passage 17 Thick wall cooling water passage 20 Head cooling water passage

Claims

In a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine provided with a cooling water passage in the head, a head bolt boss between cylinder bores and an exhaust port of a cylinder adjacent to and adjacent to the head bolt boss are the lower surfaces of the cooling passage in the head The intake port side is connected by a thick portion on the exhaust port side provided in the cylinder, and the head bolt boss between the cylinder bores and the intake port of the cylinder adjacent to and adjacent to the head bolt boss are provided on the lower surface of the cooling passage in the head The exhaust port side thick part and the intake port side thick part are thicker on the head bolt boss side, and the thickness gradually decreases toward the inside between the head bolt bosses. upper surface a tapered surface as is formed independently without being connected to each other, the interior of the exhaust port side thick portion, a cylinder head A cylinder head bottom surface water holes for introducing cooling water from the surface, each said exhaust port and said head bolt between the boss through the head of the introduced cooling water the exhaust port side thick outer from said bottom surface water hole A cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine, characterized in that an exhaust port side thick-wall cooling water passage leading to the cooling passage is formed.

The multi-cylinder internal combustion engine has two exhaust valves and two intake valves. The exhaust valve and the intake valve are arranged in the cylinder head side surface direction (a direction perpendicular to the longitudinal direction) with the cylinder center in between. 2. A cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1, wherein:

3. The exhaust port-side thick wall cooling water passage is formed along the valve seat insert of each connected exhaust port, and an outlet is provided at a lower portion of the exhaust port. The cylinder head internal cooling structure of the multi-cylinder internal combustion engine described in 1.

Cylinder head lower surface water holes for introducing cooling water from the lower surface of the cylinder head into the intake port side thick wall portion, and cooling introduced from the lower surface water holes through each of the intake ports and the head bolt bosses. multi-cylinder according to any one of claims 1 to 3, characterized in that water and the intake port side thick portion in the cooling water passage for guiding the head cooling passage of the intake port side thick outsiders are formed Cylinder head internal cooling structure of internal combustion engine.

In a cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine provided with a cooling water passage in the head, a head bolt boss between cylinder bores and an exhaust port of a cylinder adjacent to and adjacent to the head bolt boss are the lower surfaces of the cooling passage in the head The intake port side is connected by a thick portion on the exhaust port side provided in the cylinder, and the head bolt boss between the cylinder bores and the intake port of the cylinder adjacent to and adjacent to the head bolt boss are provided on the lower surface of the cooling passage in the head It is connected by a thick part, and the exhaust port side thick part and the intake port side thick part are connected to provide an integral thick part. The highest height is between the exhaust port side and the other intake port and exhaust port side, and the height gradually decreases toward both sides in the longitudinal direction of the cylinder head. A cylinder head lower surface water hole that introduces cooling water from the lower surface of the cylinder head into the thick part, and is introduced from the lower surface water hole through each port and the head bolt boss. A cylinder head internal cooling structure for a multi-cylinder internal combustion engine, characterized in that a thick-wall internal cooling water passage is formed for guiding the cooled coolant to a head internal cooling passage outside the thick-wall portion .

The lower surface water hole provided in the thick part is provided in the thick part on the side surface side of the cylinder head in which the exhaust ports are arranged, and the cooling water passage in the thick part communicating with the lower surface water hole is connected to the exhaust port side valve. 6. The cylinder head internal cooling structure of a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 5, wherein the internal cooling structure is provided along the insert and communicates with a cooling passage in the head on the other side surface side where the intake ports are arranged.