(57)【要約】【課題】グロープラグから発生する熱応力による損傷を防止できるシリンダヘッドを提供すること。【解決手段】シリンダヘッド１００の燃焼面１０１は、グロープラグ取付穴１３０の出口においてテーパ面１３１が形成されており、面取りが施されている。これにより、シリンダヘッド１００が冷え切った状態でグロープラグ１４１が急速に昇温された場合でも、従来亀裂が生じ易かったグロープラグ取付穴１３０の出口をグロープラグ１４１から遠ざけ、かつ、部材が薄い部分が無い形状とされているので、亀裂の発生を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドであって、
前記シリンダヘッドの下面に設けられ、内燃機関の燃焼室を区画する燃焼面と、
前記燃焼面に開口された４個の吸気及び排気用のバルブ穴と、
前記バルブ穴に囲まれた領域である前記燃焼面の中央部に設けられ、燃料噴射ノズルを取り付けるための燃料噴射ノズル取付穴と、
前記燃料噴射ノズル取付穴の近傍に設けられ、グロープラグを取り付けるためのグロープラグ取付穴と、
を備え、
前記グロープラグ取付穴は、前記グロープラグ取付穴を中心として同心円状に面取りされている、
を有するシリンダヘッド。
【請求項２】
前記４個のバルブ穴のうち、前記グロープラグ取付穴に近い２つのバルブ穴の間に溝が形成されている、
請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記４個のバルブ穴のうち、前記グロープラグ取付穴に近い２つのバルブ穴と、前記燃料噴射ノズル取付穴との間に溝が形成されている、
請求項１又は請求項２に記載のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関し、特にディーゼルエンジンのシリンダヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダヘッド下面の温度低減及び熱応力の分散を図り、亀裂の発生を防止する技術として、特許文献１で開示されたシリンダヘッドがある。特許文献１に記載されているように、内燃機関におけるシリンダヘッドの下面、特に、燃焼室を区画する燃焼面は、内燃機関の運転中、非常に高温となるため熱膨張（変形）しようとするが、シリンダヘッドは、ヘッドボルトの締結やヘッド下面の温度勾配（例えば、ヘッド下面の冷却ジャケット側と燃焼室側との温度差等）の影響で、シリンダヘッドの熱膨張に対する拘束力が発生する。その結果、シリンダヘッドの下面に大きな熱応力が生じる。熱応力が発生すると、シリンダヘッド下面の燃焼面における最も剛性の低い部分、即ち、燃焼面に開口された吸気又は排気用のバルブ穴間の部分、所謂バルブブリッジ部に応力が集中して亀裂や破損が生じる場合がある。
【０００３】
特許文献１では、このようなバルブブリッジ部への応力集中による亀裂や破損を抑制するために、シリンダヘッドの中央部の燃料噴射ノズルや点火プラグ等を取り付けるための取付穴から、バルブブリッジ部の方向へ延びる溝を形成するようになっている。これにより、特許文献１のシリンダヘッドによれば、バルブブリッジ部の剛性が低下することなく、シリンダヘッド下面の温度及び熱応力の低減が可能となり、亀裂の発生を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７６４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１で開示されたシリンダヘッドにおいては、燃料噴射ノズルや点火プラグを取り付けるための取付穴がシリンダヘッドの中央部に形成されるが、ディーゼルエンジンでは、これに加えて、燃料噴射ノズル穴とは別に燃料噴射ノズル穴に隣接してグロープラグを挿入するためのグロープラグ取付穴が形成される。
【０００６】
グロープラグ取付穴にはグロープラグが挿通され、このグロープラグはシリンダヘッドが冷え切った状態から急速に昇温されるので、グロープラグ取付穴の周囲には燃焼時の熱応力とは別の熱応力が発生することとなる。この結果、長期間の使用により、グロープラグ取付穴の周囲が熱応力によって損傷するおそれがある。特許文献１では、このようなグロープラグによって発生する熱応力による悪影響については、十分な配慮がなされていなかった。
【０００７】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、グロープラグから発生する熱応力による損傷を防止できるシリンダヘッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のシリンダヘッドの一つの態様は、
内燃機関のシリンダヘッドであって、
前記シリンダヘッドの下面に設けられ、内燃機関の燃焼室を区画する燃焼面と、
前記燃焼面に開口された４個の吸気及び排気用のバルブ穴と、
前記バルブ穴に囲まれた領域である前記燃焼面の中央部に設けられ、燃料噴射ノズルを取り付けるための燃料噴射ノズル取付穴と、
前記燃料噴射ノズル取付穴の近傍に設けられ、グロープラグを取り付けるためのグロープラグ取付穴と、
を備え、
前記グロープラグ取付穴は、前記グロープラグ取付穴を中心として同心円状に面取りされている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、グロープラグから発生する熱応力による損傷を防止できるシリンダヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るシリンダヘッドの下面側平面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線断面図
【図３】他の実施の形態の構成を示すシリンダヘッドの下面側平面図
【図４】他の実施の形態の構成を示すシリンダヘッドの下面側平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係るシリンダヘッド１００の下面側平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【００１２】
シリンダヘッド１００の下面は、図示しないシリンダ及びピストンとで燃焼室を区画する燃焼面１０１となっている。
【００１３】
燃焼面１０１には、吸気ポート壁及び排気ポート壁が接続された吸気用バルブ穴１１１及び排気用バルブ穴１１２が２個ずつ開口形成されている。吸気用バルブ穴１１１及び排気用バルブ穴１１２には、これらバルブ穴１１１、１１２を開閉する吸気弁及び排気弁（図示せず）が設けられており、吸気用バルブ穴１１１を開くことによってディーゼル機関における空気が燃焼室内に導入され、排気用バルブ穴１１２が開くことによって排気ガスが燃焼室から排出される。
【００１４】
吸気用バルブ穴１１１及び排気用バルブ穴１１２は、燃焼面１０１において、それぞれ四角形の頂部に位置するように配置されている。
【００１５】
吸気用バルブ穴１１１及び排気用バルブ穴１１２に囲まれた領域である燃焼面１０１の中央部には、ディーゼル機関における燃料噴射ノズル１４２が取り付けられる燃料噴射ノズル取付穴１２０が開口形成されている。また、燃料噴射ノズル取付穴１２０の近傍位置には、グロープラグ１４１が取り付けられるグロープラグ取付穴１３０が開口形成されている。
【００１６】
かかる構成に加えて、本実施の形態においては、グロープラグ取付穴１３０は、グロープラグ取付穴１３０を中心として同心円状に面取りされている。図２の断面図を用いてさらに詳述する。図２に示したように、グロープラグ取付穴１３０にはグロープラグ１４１が挿通されており、燃料噴射ノズル取付穴１２０には燃料噴射ノズル１４２が挿通されている。
【００１７】
グロープラグ取付穴１３０は、テーパ面１３１が形成されることによる面取りが施されている。実際には、テーパ面１３１は、グロープラグ取付穴１３０の一部であり、グロープラグ取付穴１３０の出口においてグロープラグ１４１に近いほど深く掘り込まれるような形状となっている。
【００１８】
このように、本実施の形態によれば、グロープラグ取付穴１３０の出口において面取りを施したことにより、グロープラグ取付穴１３０の出口付近において亀裂等が発生することを抑制できる。つまり、シリンダヘッド１００が冷え切った状態でグロープラグ１４１が急速に昇温されると、グロープラグ１４１の周囲の燃焼面１０１に熱応力が発生し、特に、グロープラグ１４１に最も近くかつ部材厚が薄いグロープラグ取付穴１３０の出口付近に亀裂が発生するおそれがあった。しかし、本実施の形態では、グロープラグ取付穴１３０の出口において面取りを施すことで、亀裂が生じ易かったグロープラグ取付穴１３０の出口の部材をグロープラグ１４１から遠ざけ、かつ、部材が薄い部分を無くす形状とされているので、亀裂の発生を抑制できる。
【００１９】
また、このような構成に加えて、図３や図４に示すように燃焼面１０１に溝２０１、３０１、３０２を形成すると、グロープラグ１４１からの熱応力によって発生する亀裂等の損傷をより抑制できるようになる。
【００２０】
図１との対応部分に同一符号を付して示す図３のシリンダヘッド２００は、４個のバルブ穴１１１、１１１、１１２、１１２のうち、グロープラグ取付穴１３０に近い２つのバルブ穴１１１、１１２の間に溝２０１が形成されている。このようにすれば、グロープラグ１４１と燃焼面１０１との温度差によって発生した熱応力を溝２０１で吸収することができるので、グロープラグ取付穴１３０周辺に亀裂などの損傷が生じることをより抑制することができるようになる。また、このように２つのバルブ穴１１１、１１２の間に溝２０１を設けることによって、２つのバルブ穴１１１、１１２の間のバルブブリッジ部の表面が、燃焼面１０１の裏側（図３において紙面裏側）に設けられている冷却水通路（図示せず）に近付くため、バルブブリッジ部の温度を低減でき、燃焼による熱応力の低減も期待できる。
【００２１】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図４のシリンダヘッド３００は、図３の構成に加えて、４個のバルブ穴１１１、１１１、１１２、１１２のうち、グロープラグ取付穴１３０に近い２つのバルブ穴１１１、１１２と、燃料噴射ノズル取付穴１２０との間に溝３０１、３０２が形成されている。このようにすれば、グロープラグ１４１と燃焼面１０１との温度差によって発生した熱応力を溝３０１、３０２でも吸収することができる。図４の構成によれば、グロープラグ１４１を溝２０１、３０１、３０２と穴１１１、１１２、１２０とによって完全に囲むことができるので、グロープラグ１４１からの熱応力がどの方向に発生したとしても、それを溝２０１、３０１、３０２及び又は穴１１１、１１２、１２０によって吸収できるので、グロープラグ取付穴１３０周辺に亀裂などの損傷が生じることをより防止することができるようになる。
【００２２】
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、グロープラグ取付穴を有する、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドとして広く適用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１００、２００、３００  シリンダヘッド
１０１  燃焼面
１１１  吸気用バルブ穴
１１２  排気用バルブ穴
１２０  燃料噴射ノズル取付穴
１３０  グロープラグ取付穴
１３１  テーパ面
１４１  グロープラグ
１４２  燃料噴射ノズル
２０１、３０１、３０２  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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