(57)【要約】本発明は、燃焼室（２）内に渦巻き流（Ｓ）を発生させる、好ましくは渦巻き流（Ｓ）の方向に湾曲した少なくとも１本の吸気路（３）を有した内燃機関用シリンダヘッドであって、前記吸気路は渦巻き流（Ｓ）の旋回に関して外側の壁面部（３ａ）と内側の壁面部（３ｂ）とを有し、前記吸気路の燃焼室（２）への開口部（９）に弁座リング（４）が配置されているシリンダヘッド（１）にに関する。吸気路（３）の流れ断面積を大幅に減少させることなく強い渦巻き流（Ｓ）の発生を可能にすると共にシリンダヘッドにかかる機械負荷をできるだけ僅かに抑えるため、前記弁座リング（４）の領域における外側壁面部（３ａ）の少なくとも一部は前記弁座リング（４）の内裾部（４ａ）の内側に位置するシリンダヘッド（４）の突起部（１１）によって形成され、その際、前記弁座リング（４）の内裾部（４ａ）は前記突起部（１１）に対して隙間を有している。
2004536996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室（２）内に渦巻き流（Ｓ）を発生させる、好ましくは渦巻き流（Ｓ）の方向に湾曲した少なくとも１本の吸気路（３）を有した内燃機関用シリンダヘッドであって、前記吸気路は渦巻き流（Ｓ）の旋回に関して外側の壁面部（３ａ）と内側の壁面部（３ｂ）とを有し、前記吸気路の燃焼室（２）への開口部（９）に弁座リング（４）が配置されているシリンダヘッドにおいて、
前記弁座リング（４）の領域における外側壁面部（３ａ）の少なくとも一部は前記弁座リング（４）の内裾部（４ａ）の内側に位置するシリンダヘッド（４）の突起部（１１）によって形成され、その際、前記弁座リング（４）の内裾部（４ａ）は前記突起部（１１）に対して隙間を有することを特徴とするシリンダヘッド（１）。
【請求項２】
前記突起部（１１）における前記吸気路（３）の路壁（１３）の仮想延長線（１２）は内裾部（４ａ）の領域で弁座リング（４）の輪郭線を形成し、この輪郭線（１４）は、好ましくは弁座リング（４）の軸（４ｃ）の方向で見て  少なくとも部分的に内裾部（４ａ）の弁座側下半領域（４’）内にあることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項３】
前記吸気路（３）は型抜き用斜面を有した金型によって形成され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（１）。
【請求項４】
前記弁座リング（４）は前記吸気路（３）への移行部においてその流れ断面積が最も狭小化する上流側に前記吸気路（３）に連続的につながる丸み部（１６）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリンダヘッド（１）。
【請求項５】
前記弁座リング（４）は前記吸気路（３）への移行部においてその流れ断面積が最も狭小化する上流側に鋭い面取り部（１６ａ）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリンダヘッド（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に渦巻き流を発生させる、好ましくは渦巻き流の方向に湾曲した少なくとも１本の吸気路を有した内燃機関用シリンダヘッドであって、前記吸気路は渦巻き流の旋回に関して外側の壁面部と内側の壁面部（３ｂ）とを有し、前記吸気路の燃焼室への開口部に弁座リングが配置されているシリンダヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
渦巻き流を発生させる吸気路を有したシリンダヘッドは米国特許第５，６４０，９４１号公報、米国特許第５，１６５，３７４号公報、米国特許第５，３５９，９７２号公報または英国公開特許公報第２１６５８８６号公報から公知である。渦巻き流（タンブル流）により特に部分負荷域において燃焼経過に好適な影響を及ぼすことができるとともにそれによって燃費とエミッションにも好適な影響を及ぼすことが可能であり、そのためできるだけ強い渦巻き流が求められている。
この場合、渦巻き流の強度は吸気路の中心線と弁座リングの中心線との交点の位置によって基本的に決定される。この交点が燃焼室に近ければ近いほど、いっそう渦巻き流は強くなる。弁座リングの中心線に対する吸気路の大きな傾きによって燃焼室内に強い渦巻き流運動をつくり出すことができる。ただし弁座リングの軸に対する吸気路の流れ中心線の大きな傾きは吸気路の流れ断面積が大きく減少するという短所を有しており、これは特に全負荷域において流量の大幅な減少をもって不都合をもたらす。したがって吸気路の設計に際しては、部分負荷域における強い渦巻き流と全負荷域における大きな流量との間での妥協点を見いだす必要がある。
【０００３】
ドイツ特許公報第１２９５２７４号公報から内燃機関シリンダヘッドの１本の吸排気交換路が知られており、該交換路の開口部には弁座リングが嵌め込まれ、該弁座リングは弁面当接部における路壁の内側曲面を形成している。１つの実施形態において、弁座リングの領域における吸排気交換路の壁面部は弁座リングの内側にあるシリンダヘッド突起部によって形成されている。この場合、弁座リングは少なくとも３方でシリンダヘッドによって直接包囲されている。これによってこの部分に何倍もの圧力がかかり、高い機械応力が生ずることとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、冒頭に述べた類のシリンダヘッドを発展改良し、吸気路流れ断面積の大幅な減少なしに強いタンブル流を発生させることができると共にシリンダヘッドにおける応力集中が回避されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題は本発明により、弁座リングの領域における外側壁面部の少なくとも一部は前記弁座リングの内裾部の内側に位置するシリンダヘッドの突起部によって形成され、その際、前記弁座リングの内裾部は前記突起部に対して隙間を有することによって達成される。この隙間によって弁座リングの領域に何倍もの圧力がかかることを効果的に回避することができる。この場合、前記突起部における前記吸気路の路壁の仮想延長線は内裾部の領域で弁座リングの輪郭線を形成し、この輪郭線は、好ましくは弁座リングの軸の方向で見て  少なくとも部分的に内裾部の弁座側下半領域内にあるのが好適である。
【０００６】
このような対策によって、吸気路の流路中心線と弁座リングの中心線との交点は燃焼室に対して非常に僅かな間隔を有することとなり、これにより、弁座リングの中心線に対する吸気路の流路中心線の傾きが僅かであっても非常に強い渦巻き流が燃焼室内に発生する。またこれによって可能な限り高い流量が全負荷域においても維持される。
【０００７】
本発明のさらなる好適な実施形態において、前記弁座リングは前記吸気路への移行部においてその流れ断面積が最も狭小化する上流側に鋭い面取り部を有するように形成されている。これにより高い渦巻き流運動を達成することができる。またこれに代えて、弁座リングが吸気路への移行部において流れ断面積が最も狭小化する上流側に吸気路と連続的につながる丸み部を有するように形成することもできる。これにより、開口部における吸気路の流れ断面積をできるだけ大きくし、流れの剥離を大幅に回避することができる。
本発明によるシリンダヘッドは型抜き用斜面を有した金型によって特に好適に形成することができ、これによってその製造は非常に容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明は図面を参照して詳細に説明される。
シリンダヘッド１は燃焼室２に渦巻き流（タンブル流）Ｓを発生させる少なくとも１本の吸気路３を有している。シリンダヘッド１には吸気路３の燃焼室２への開口部９に弁座リング４が配置されている。弁座リング４は吸気弁６の弁座５を形成している。符号７は排気路８を制御する排気弁を示している。渦巻き流Ｓの旋回に関して吸気路３の外側壁面部は符号３ａで、内側壁面部は符号３ｂで示されている。外側壁面部３ａは、流路中心線３ｃに対する垂直断面で見て、シリンダヘッド面１０から内側壁面部３ｂよりもずっと離れている。
【０００９】
燃焼室２内にできるだけ強い渦巻き流Ｓを発生させるため、シリンダヘッド１は吸気路３の燃焼室２への開口部９に突起部１１を有しており、この突起部は内裾部４ａから広げられた空洞４ｂ内に延びている。内裾部４ａの内側に位置する突起部１１は外側壁面部３ａの延長として形成されている。
【００１０】
突起部（１１）における路壁１３の仮想延長線１２が内裾部４ａの領域で弁座リング４の輪郭を形成するようになっており、この場合、この輪郭線１４の少なくとも一部は弁座リング４の弁座側下半部４’の領域内となる。弁座リング４の弁座５とは反対側の上半部は符号４’’で表されている。突起部１１自体の少なくとも一部はおおよそ弁座リング４の中央面１５にまで達している。
【００１１】
突起部１１は吸気路３の流路中心線３ｃをシリンダヘッド面１０の方向に延ばすことになり、これにより流路中心線３ｃと弁座リング４の中心線４ｃとの交点Ｐは燃焼室２の方向にずらされ、交点Ｐと弁座リング４の燃焼室側前端面４ｄとの間の間隔Ｌは縮小する。
【００１２】
突起部１１がなければ、交点Ｐと燃焼室側前端面４ｄとの間の間隔Ｌの縮小によって実現される渦巻き流Ｓの強化は流路中心線３ｃと弁座リング４の中心線４ｃとの間の比較的大きな傾斜角θによってしか達成されず、しかもこれは吸気路３の断面積がかなり減少するという短所をともなう。突起部１１は比較的僅かな傾斜角θで強い渦巻き流運動を可能とし、これによって全負荷時に高い流量をもたらす。
【００１３】
吸気路３の流れ断面積をできるだけ大きくするためのさらなる対策として、弁座リング４は内裾部４ａとシリンダヘッド側端面４ｅとの間の移行部に内側壁面部３ｂの傾きに応じた丸み部１６を有している。丸み部１６に代えて、鋭い面取り部１６ａが設けられてもよく、これによって渦巻き流Ｓを強めることができる。図２には、この点を具体的に示すため、弁座リング４の左側半分は面取り部１６ａの実施形態で、右側半分は丸み部１６の実施形態で示されている。ただし、実際には弁座リング４は全周にわたって丸み部１６を有するかまたは全周にわたって面取り部１６ａを有するかのいずれかの形態で製作される。
【００１４】
弁座リング４に何倍もの圧力がかかることを回避するため、弁座リング４は突起部１１に対して隙間を有している。この隙間は符号１７で表されている。
シリンダヘッド１と一体に形成された突起部１１はダイカスト法によって吸気路３と共に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるシリンダヘッドの断面図である。
【図２】図１におけるＩＩで示された部分の詳細図である。
【国際公開パンフレット】
2004536996.tif 000003
2004536996.tif 000004
2004536996.tif 000005
2004536996.tif 000006
2004536996.tif 000007
2004536996.tif 000008
2004536996.tif 000009
2004536996.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月1日(2003.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
燃焼室（２）内に渦巻き流（Ｓ）を発生させる、好ましくは渦巻き流（Ｓ）の方向に湾曲した少なくとも１本の吸気路（３）を有した内燃機関用シリンダヘッドであって、前記吸気路は渦巻き流（Ｓ）の旋回に関して外側の壁面部（３ａ）と内側の壁面部（３ｂ）とを有し、前記吸気路（３）の燃焼室（２）への開口部（９）に弁座リング（４）が配置され、前記弁座リング（４）の領域における外側壁面部（３ａ）の少なくとも一部は前記弁座リング（４）の内裾部（４ａ）の内側に位置するシリンダヘッド（４）の突起部（１１）によって形成されているシリンダヘッドにおいて、
前記弁座リング（４）の内裾部（４ａ）は前記突起部（１１）に対して径方向の隙間を有することを特徴とするシリンダヘッド（１）。
【国際調査報告】
2004536996.tif 000011
2004536996.tif 000012
2004536996.tif 000013
2004536996.tif 000014