(57)【要約】      （修正有）【課題】シリンダ毎に少なくとも１つの吸気路および排気路と、ファイアデッキに接する冷却室構造体とを有する液冷式多気筒内燃機関用シリンダヘッドにおいてできるだけ簡単な方法で冷却を改善すること。【解決手段】下側部分冷却室と上側部分冷却室７はメインオーバフロー孔ならびにサブオーバフロー孔９ａ，９ｂによって互いに連通され、上側部分冷却室７は少なくとも２本のシリンダの上方を延びるように構成されたシリンダヘッド。少なくとも１つのサブオーバフロー孔９ａ，９ｂは燃料噴射装置用収容孔２０の膨らみ部２０ａ，２０ｂとして形成され、少なくとも１つの第一のサブオーバフロー孔９ａ，９ｂは少なくとも吸気路１６と収容孔２０との間や排気路１７と収容孔２０との間に位置する突片部３０，３１の領域に配置されている。【選択図】図１
0003101336.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（Ａ，Ｂ）毎に少なくとも１つの吸気路および排気路（１６，１７）と、前記ファイアデッキ（２）に接する冷却室構造体（３）とを有する液冷式多気筒内燃機関用シリンダヘッド（１）であって、前記冷却室構造体（３）は前記ファイアデッキ（２）と実質的に平行に形成された中間デッキ（４）によって前記ファイアデッキ側の下側部分冷却室（５）とこの冷却室（５）にシリンダ軸（６）の方向でつながっている上側部分冷却室（７）とに区分され、前記下側部分冷却室（５）と前記上側部分冷却室（７）は前記シリンダヘッド（１）の側壁部（１ｂ）の領域に設けられた前記シリンダ（Ａ，Ｂ）毎に少なくとも１つのメインオーバフロー孔（２２）ならびに燃料噴射装置（１１）用収容孔（２０）の領域に設けられた少なくとも１つのサブオーバフロー孔（９ａ，９ｂ）によって互いに連通され、前記下側部分冷却室（５）に前記シリンダ（Ａ，Ｂ）毎に少なくとも１つの冷媒用流入孔（１３）が開口すると共に前記上側部分冷却室（７）から少なくとも１つの冷媒用流出孔が延びており、各シリンダ（Ａ，Ｂ）に１つの下側部分冷却室（５）が割り当てられ、少なくとも２本の隣接したシリンダ（Ａ，Ｂ）の下側部分冷却室（５）は隔壁（１２）によって実質的に互いに分離され、前記下側部分冷却室（５）において冷媒は実質的にシリンダヘッド（１）に対する横断方向に流れ、前記上側部分冷却室（７）は少なくとも２本のシリンダ（Ａ，Ｂ）の上方を延びるように構成されたシリンダヘッド（１）において、
前記少なくとも１つのサブオーバフロー孔（９ａ，９ｂ）は前記収容孔（２０）の膨らみ部（２０ａ，２０ｂ）として形成され、前記少なくとも１つのサブオーバフロー孔（９ａ，９ｂ）は少なくとも前記吸気路（１６）と前記収容孔（２０）との間の位置の又は前記排気路（１７）と前記収容孔（２０）との間の位置のあるいはその両方に位置の突片部（３０，３１）の領域に配置されていることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
前記収容孔（２０）の膨らみ部（２０ａ，２０ｂ）として形成された少なくとも２つのサブオーバフロー孔（９ａ，９ｂ）が設けられ、その際少なくとも１つの第一のサブオーバフロー孔（９ａ）は前記排気路（１７）と前記収容孔（２０）との間の突片部（３１）領域に配置され、少なくとも１つの第二のサブオーバフロー孔（９ｂ）は前記吸気路（１６）と前記収容孔（２０）との間の突片部（３０）領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
少なくとも２つのサブオーバフロー孔（９ａ，９ｂ）は前記収容孔（２０）の直径の両端領域に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
すくなくとも１つの第一のサブオーバフロー孔（９ａ）は少なくとも１つの第二のサブオーバフロー孔（９ｂ）よりも大きな流れ断面積を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記第一のサブオーバフロー孔（９ａ）の流れ断面積は前記第二のサブオーバフロー孔（９ｂ）の流れ断面積のおよそ２倍の大きさであることを特徴とする請求項４に記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
前記下側部分冷却室と前記上側部分冷却室（５，７）との間をサブオーバフロー孔（９ａ，９ｂ）を通って部分冷媒流、好ましくは下側および上側部分冷却室（５，７）を流れる総冷媒流量の２０％〜４０％の部分冷媒流のみがオーバフローすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項７】
前記部分冷媒流の２／３の流量がすくなくとも１つの第一のサブオーバフロー孔（９ａ）を経て、前記部分冷媒流の１／３の流量がすくなくとも１つの第二のサブオーバフロー孔（９ｂ）を経てそれぞれ前記下側部分冷却室から前記上側部分冷却室へオーバフローすることを特徴とする請求項６に記載のシリンダヘッド。
【請求項８】
サブオーバフロー孔（９ａ，９ｂ）は鋳造成型されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、シリンダ毎に少なくとも１つの吸気路および排気路と、前記ファイアデッキに接する冷却室構造体とを有する液冷式多気筒内燃機関用シリンダヘッドであって、前記冷却室構造体は前記ファイアデッキと実質的に平行に形成された中間デッキによって前記ファイアデッキ側の下側部分冷却室とこの冷却室にシリンダ軸の方向でつながっている上側部分冷却室とに区分され、前記下側部分冷却室と前記上側部分冷却室は前記シリンダヘッドの側壁部の領域に設けられた前記シリンダ毎に少なくとも１つのメインオーバフロー孔ならびに好ましくは中央の燃料噴射装置用収容孔の領域に設けられた少なくとも１つのサブオーバフロー孔によって互いに連通され、前記下側部分冷却室に前記シリンダ毎に少なくとも１つの冷媒用流入孔が開口すると共に前記上側部分冷却室から少なくとも１つの冷媒用流出孔が延びており、各シリンダに１つの下側部分冷却室が割り当てられ、少なくとも２本の隣接したシリンダの下側部分冷却室は隔壁によって実質的に互いに分離され、前記下側部分冷却室において冷媒は実質的にシリンダヘッドに対する横断方向に流れ、前記上側部分冷却室は少なくとも２本のシリンダの上方を延びるように構成されたシリンダヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に高温を生ずる高出力のディーゼル機関において、シリンダヘッドを長手方向に貫流する冷媒のための単一の連続的に延びた冷却室ではファイアデッキの十分な冷却を保証するのに十分ではない。しかも、シリンダヘッドからの排熱に支障があれば、歪み現象、漏れならびに亀裂が招来されることがある。
【０００３】
オーストリア実用新案公報第００５３０１号公報は、下側部分冷却室と上側部分冷却室とを有し、下側部分冷却室において冷媒は実質的にシリンダヘッドに対する横断方向に流れる多気筒用シリンダヘッドを記載している。冷媒は一方で環状オーバフロー路を経て燃料噴射装置用嵌め込み管に達し、他方で側壁部に設けられた側方オーバフロー孔を経て下側部分冷却室から上側部分冷却室に達する。下側部分冷却室における横断流の冷却により個々のシリンダの均等な冷却が達成される。ただしこの冷却室構造体は、熱的に危険な領域たとえば２つの排気バルブ間のバルブ間突片部の的確な冷却が行えず、高い熱負荷を受ける領域の冷却が不十分にしか実現されないという短所を有している。
【０００４】
スイス公開特許第６１４９９５号公報から、ファイアデッキ側の下側部分冷却室と上側部分冷却室とを有し、上下の部分冷却室の間に隔壁が配置された、ディーゼル機関用の個別気筒用シリンダヘッドが公知である。冷却液は一方で供給口を経て弁座を取り巻く環状冷却路に供給され、他方で下側部分冷却室に供給される。冷却液は弁座を取り巻く冷却路から、燃料噴射装置用のブシュを取り巻く中央環状スペースに流入する。冷媒は同所から上側部分冷却室に流入する。こうしてファイアデッキと弁座とが互いに独立に冷却されることが意図されている。ドイツ公開特許第２４６０９７２号公報も、上下に配置され、孔を介して互いに連通された２つの冷却室を有した個別気筒用シリンダヘッドを開示している。ただしこの種の構造のシリンダヘッドは内燃機関の多気筒用シリンダヘッドには不適である。
【０００５】
米国特許第４３０４１９９号公報から、隔壁によって上下の部分冷却室に分離された冷却室を有したディーゼル機関多気筒用シリンダヘッドが知られている。上下の部分冷却室は噴射ノズルのオリフィスを円周方向において部分的に取り囲む三日月形の孔を経て互いに流れ連結されている。冷媒はファイアデッキに設けられた流入孔を経てシリンダブロックから下側部分冷却室に流入し、同所から三日月形の孔を経てさらに上側部分冷却室に流入する。この場合、下側部分冷却室は隣接した複数のシリンダ用に一体的に連続して形成されていることから、少なくとも部分的に縦方向流れも発生する。特に燃焼室からの熱伝達が高い場合には、この場合にあっても十分な排熱を保証することは不可能である。
【０００６】
欧州公開特許第１１２６１５２号公報から、下側部分冷却室と上側部分冷却室とを有し、下側部分冷却室と上側部分冷却室との間の連通路は噴射ノズル用スリーブと中間デッキとの間の環状空隙によって形成され、冷媒流はすべてこの空隙を通って流動するシリンダヘッドが公知である。この構造体も、熱的に危険な領域たとえば２つの排気バルブ間のバルブ間突片部の的確な冷却が行えず、いわゆる“ホットスポット”の冷却が不十分にしか行われないという短所を有している。
【０００７】
日本国公開特許公報第０６-０７４０４１号明細書は下側部分冷却室と上側部分冷却室と中央に配置された噴射ノズル用スリーブとを有したシリンダヘッドを開示している。中間デッキは噴射ノズル用スリーブに直接に接して２つの排気路間の突片部領域にオーバフロー孔を有している。シリンダから下側部分冷却室に流入する冷媒は径方向においてシリンダ軸の方向に流れ、欧州公開特許第１１２６１５２号公報と同様に、この単一のオーバフロー孔を経て上側部分冷却室に流入する。下側部分冷却室では優勢な横流れはなんら認められない。このシリンダヘッドでは２つの排気路間の領域は確かによく冷却されるが、他方、高度な熱負荷を受ける他の領域たとえば吸気路と噴射装置との間の突片部領域の冷却は不十分にしか行われない。
【０００８】
日本国公開特許第２０００−３１０１５７号公報から、排気路と噴射ノズル用シャフトとを取り囲む冷却室を有した多気筒内燃機関用シリンダヘッドが公知である。冷媒はシリンダケーシングから冷媒孔を経て冷却室の下側冷却域に流入し、排気路と噴射ノズル用シャフトとの間に配置された冷却路を経て冷却室の上側冷却域に流入する。前記冷却路は燃料噴射装置収容孔の膨らみ部として形成されてはいない。２本のシリンダの下側冷却域は隔壁によって互いに分離されていることもなく、また、下側冷却域において顕著な冷媒横流れが形成されてもいない。たとえばファイアデッキ領域のガス交換路と噴射装置との間の領域に位置する高い熱負荷を受ける箇所も不十分にしか冷却されない。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案の目的は、冒頭に述べた類のシリンダヘッドにおいてできるだけ簡単な方法で冷却を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題は、本考案により、前記少なくとも１つのサブオーバフロー孔は前記収容孔の膨らみ部として形成され、前記少なくとも１つの第一のサブオーバフロー孔が少なくとも前記吸気路と前記収容孔との間の位置の又は前記排気路と前記収容孔との間の位置のあるいはその両方の位置の突片部の領域に配置されることによって解決される。
【００１１】
これによって収容孔周りの突片部領域の良好な冷却が実現される。膨らみ部は鋳造技法によって製作されるのが好適であり、これにより容易な製造が実現する。好ましい実施形態において、少なくとも２つのサブオーバフロー孔が収容孔の膨らみ部として形成されて設けられ、その際、少なくとも１つの第一のサブオーバフロー孔は排気路と収容孔との間の突片部領域に配置され、少なくとも１つの第二のサブオーバフロー孔は吸気路と収容孔との間の突片部領域に配置されている。これによって危険な領域に部分冷却流が的確に還流させられることから、“ホットスポット”にも冷媒を最適な形で供給することができる。少なくとも２つのサブオーバフロー孔を収容孔の直径の両側端に配置することにより非常に効率的な冷却を達成することが可能である。
【００１２】
排気路と収容孔との間の突片部は特に高い熱負荷に曝されている。それゆえこの領域における排熱は特に重要である。これを実現するため、第一のサブオーバフロー孔は第二のサブオーバフロー孔よりも大きな流れ断面積を有し、第一のサブオーバフロー孔の流れ断面積は好ましくは第二のサブオーバフロー孔の流れ断面積のおよそ２倍となされている。
【００１３】
重要な点はこの領域における膜沸騰をいかなる場合にも回避することである。膜沸騰は沈積物を生じ、これによって熱伝達が悪化されることになろう。膜沸騰を回避するため、排気路と収容孔との間の突片部領域にあっては高い流れ速度の実現が意図される。
【００１４】
ファイアデッキの均等な冷却と吸排気路間の突片部領域の最適な冷却とは、下側部分冷却室と上側部分冷却室との間を少なくとも１つのサブオーバフロー孔を通って部分冷媒流、好ましくは下側および上側部分冷却室を流れる総冷媒流量のおよそ２０〜４０％の部分冷媒流のみが流れることによって達成される。この場合、膜沸騰を回避するには、前記部分流の２／３の流量が第一のサブオーバフロー孔を経て、１／３の流量が第二のサブオーバフロー孔を経てそれぞれ下側部分冷却室から上側部分冷却室へオーバフローするのが特に好適である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本考案を図面を参照して詳細に説明する。
複数のシリンダＡ，Ｂ用に一体式に形成されたシリンダヘッド１は燃焼室側のファイアデッキ２に隣接する冷却室構造体３を有し、この構造体は中間デッキ４によってファイアデッキ側の下側部分冷却室５とシリンダ軸６の方向につながっている上側部分冷却室７とに区分されている。中間デッキ４はシリンダＡ，Ｂ毎に中央の燃料噴射装置１１の収容に使用される嵌め込み管１０の近傍に少なくとも１つのサブオーバフロー孔９ａ，９ｂを有している。それぞれのサブオーバフロー孔９ａ，９ｂは嵌め込み管１０の収容孔２０の膨らみ部２０ａ，２０ｂとして形成されており、これは鋳造技法によって容易に製作することが可能である。これらの膨らみ部は位置および形状の点で熱力学的要件に適合させることができる。これによって冷媒を熱的に危険な領域に的確に供給することが可能である。嵌め込み管１０は中間デッキ４の収容孔２０を貫通している。
【００１６】
シリンダ毎に少なくとも１つのメインオーバフロー孔２２がシリンダヘッド１の側壁１ｂの領域に、エンジン長手面２３を基準にして流入孔１３に対向して、配置されている。内燃機関の揺動時にも下側部分冷却室５からの蒸気泡の逃しと流出とを可能とするため、シリンダＡ，Ｂ毎に少なくとも１つの空気抜き孔８がエンジン長手面２３とシリンダヘッド１の側壁１ｃとの間の、好ましくはシリンダ軸６を含むエンジン横断面１８の領域に配置されている。
【００１７】
一方において吸気路１６と燃料噴射装置１１との間、他方において排気路１７と燃料噴射装置１１との間の高度な熱負荷を受ける突片部領域３０，３１の最適な冷却は、サブオーバフロー孔９ａ，９ｂが吸気路１６と排気路１７との間の熱的に敏感なこれらの領域に正確に配置されていることによって達成される。この場合、第一のサブオーバフロー孔９ａは排気路１７と収容孔２０との間の突片部３１の領域に設けられ、第二のサブオーバフロー孔９ｂは吸気路１６と収容孔２０との間の突片部３０の領域に設けられている。符号１６ａ，１６ｂは吸気口を、符号１７ａ，１７ｂは排気口をそれぞれ表している。
【００１８】
冷媒はシリンダヘッド１の側壁１ｃの領域に設けられた流入孔１３を通り矢印Ｓで示したように実質的に横方向に流れて下側部分冷却室５に流入する（図４）。その際、上下動弁の弁座１４の周辺ならびに燃料噴射装置１１の周辺領域が冷媒によって還流されて最適に冷却される。冷媒は下側部分冷却室５からサブオーバフロー孔９ａ，９ｂと対向側壁１ｂに設けられたメインオーバフロー孔２２とを経て上側部分冷却室７に達し、すべてのシリンダＡ，Ｂ用に一体的に連続して形成された上側部分冷却室７をシリンダヘッド１の長手方向に貫流する。冷媒は少なくとも詳細不図示の少なくとも１つの流出孔を経て再びシリンダヘッド１を離れる。この流出孔はたとえばシリンダヘッド１の端面側に配置されていてよい。またこれに代えて上側部分冷却室７用に、流出冷媒用の収集路が設けられていてもよい。
【００１９】
図４から判明するように、隣接する２本のシリンダＡ，Ｂの下側部分冷却室５はそれぞれ隔壁１２によって互いに分離されている。これらの隔壁１２はそれぞれシリンダヘッド１のエンジン横断面１ａの領域に配置されている。
【００２０】
サブオーバフロー孔９ａ，９ｂの寸法は冷媒全体の２０％〜４０％に相当する部分流、たとえばシリンダＡ，Ｂ毎に総冷媒流の３０％がこれらのサブオーバフロー孔９ａ，９ｂを通過するように設計されている。それゆえ冷媒の大部分はメインオーバフロー孔２２を通って上側部分冷却室７に達する。これによって下側部分冷却室５には顕著な横方向流れが生み出され、ファイアデッキ２の最適な冷却が保証される。排気路と収容孔との間の突片部部の膜沸騰を回避するため、ここでは高い冷媒流れ速度の達成が意図されるが、その際、冷媒部分流の約２／３が第一のサブオーバフロー孔９ａを、１／３が第二のサブオーバフロー孔９ｂをそれぞれ通過するのが好適である。この場合、第一のサブオーバフロー孔９ａの流れ断面積は第二のサブオーバフロー孔９ｂの流れ断面積のおよそ２倍の大きさを有している。
〔別実施例〕
【００２１】
尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本考案は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図２のＩ−Ｉ線から見た本考案によるシリンダヘッドの断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線から見たシリンダヘッドの断面図
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線から見たシリンダヘッドの断面図
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線から見たシリンダヘッドの断面図
【符号の説明】
【００２３】
Ａ，Ｂ：シリンダ
１：シリンダヘッド
２：ファイアデッキ
３：冷却室構造体
４：中間デッキ
５：下側部分冷却室
６：シリンダ軸
７：上側部分冷却室
９ａ，９ｂ：サブオーバフロー孔
１２：隔壁
１６：吸気路
１７：排気路
２０：燃料噴射装置用収容孔
２０ａ，２０ｂ：膨らみ部
２２：メインオーバフロー孔
３０，３１：突片部
【図１】
0003101336.tif 000003
【図２】
0003101336.tif 000004
【図３】
0003101336.tif 000005
【図４】
0003101336.tif 000006