(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに燃料噴射弁を取付け、吸気弁と排気弁を配置し、シリンダヘッドの内部にこれら燃料噴射弁、吸排気弁の周囲に冷却水を導くウォータジャケットを形成したエンジンの冷却装置において、
前記シリンダヘッドの壁肉内に吸気弁と排気弁の各弁座間を通り、かつ燃料噴射弁に向かう冷却水導通路を形成し、
この冷却水導通路を、多段ドリル加工により途中で順次異なった穴径となるようにシリンダヘッド側面からのドリル穴で形成すると共に、その基端側をシリンダブロック側の冷却水通路に連通させ、先端側を燃料噴射弁の近傍においてシリンダヘッド側のウォータジャケットに連通させる
ことを特徴とするエンジンの冷却装置。
【請求項２】
前記冷却水導通路の基端側にシリンダブロック側冷却水通路と連通するシリンダヘッド下面からのドリル穴を設け、かつ先端側にシリンダヘッド側のウォータジャケットと連通するシリンダヘッド上面からのドリル穴を設けた請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項３】
前記シリンダヘッド上面からのドリル穴は、ヘッドジャケット中子コアホールを通して形成する請求項２に記載のエンジンの冷却装置。
【請求項４】
前記冷却水導通路がウォータジャケットと連通する部位のドリル穴径を弁座間に位置する部位のドリル穴径よりも大きくした請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの冷却装置。
【請求項５】
前記冷却水導通路がウォータジャケットと連通する部位は、複数のドリル穴加工により形成される請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの冷却装置。
【請求項６】
前記冷却水導通路がウォータジャケットと連通する部位は、燃料噴射弁と概略平行となるようにドリル穴加工されている請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの冷却装置、とくにディーゼルエンジンに好適なシリンダヘッド側冷却装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの冷却装置として、例えば特開平８−１４１０１号公報によって提案されたものがある。
【０００３】
これはシリンダヘッド側の冷却を効率よく行うために、シリンダヘッドウォータジャケットの内壁にボス部を設け、このボス部にシリンダブロック側の冷却水通路と連通するドリル穴をあけ、このときドリル穴をボス部の中心から偏心させることにより、ボス部にあけた開口の向きを決め、この向きを熱負荷の最も高い部分に向くようにして、シリンダブロック側からの温度の低い冷却水を、熱負荷の高い部分に向けて噴出させるようにしたものである。
【０００４】
このようにすることで、熱負荷の高い部分に、シリンダヘッド内の温度の高い冷却水よりも、ブロック側の温度の低い冷却水を誘導することにより、効率よく冷やそうとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにシリンダヘッド側のウォータジャケット内壁に突出するボス部を設け、ここに直接的にブロック側からの冷却水を導くドリル穴をあけるにしても、このようなボス部を必ず熱負荷の高い部分の近くに設けられるとは限らず、とくに吸気弁と排気弁の各弁座間の狭小な部分、あるいはこれらと燃料噴射弁の支持孔との間の部分に、ボス部を設け、シリンダブロック側からの冷却水を誘導することは、とくにスペース的にゆとりのない小型の多気筒エンジンにとっては、ほとんど不可能に近かった。
【０００６】
とくに燃料噴射弁を燃焼室中央に設置すると、この両側に吸気弁と排気弁が配置されるため、燃料噴射弁の回りの冷却が非常に難しく、ひいては吸、排気弁の冷却も不十分になりがちで、噴射燃料の性状劣化や、吸、排気弁の異常摩耗、シール不良など等の問題を引き起こすおそれもある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するために提案されたもので、シリンダブロック側からの低温の冷却水を、シリンダヘッド側の吸、排気弁と燃料噴射弁の周辺に直接的に導くことを可能として、高い冷却性能を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、シリンダヘッドに燃料噴射弁を取付け、吸気弁と排気弁を配置し、シリンダヘッドの内部にこれら燃料噴射弁、吸排気弁の周囲に冷却水を導くウォータジャケットを形成したエンジンの冷却装置において、前記シリンダヘッドの壁肉内に吸気弁と排気弁の各弁座間を通り、かつ燃料噴射弁に向かう冷却水導通路を形成し、この冷却水導通路を、多段ドリル加工により途中で順次異なった穴径となるようにシリンダヘッド側面からのドリル穴で形成すると共に、その基端側をシリンダブロック側の冷却水通路に連通させ、先端側を燃料噴射弁の近傍においてシリンダヘッド側のウォータジャケットに連通させる。
【０００９】
第２の発明は、前記冷却水導通路の基端側にシリンダブロック側冷却水通路と連通するシリンダヘッド下面からのドリル穴を設け、かつ先端側にシリンダヘッド側のウォータジャケットと連通するシリンダヘッド上面からのドリル穴を設けた。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記シリンダヘッド上面からのドリル穴は、ヘッドジャケット中子コアホールを通して形成する。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記冷却水導通路がウォータジャケットと連通する部位のドリル穴径を弁座間に位置する部位のドリル穴径よりも大きくした。
【００１３】
第５の発明は、第１〜第３の発明において、前記冷却水導通路がウォータジャケットと連通する部位は、複数のドリル穴加工により形成される。
【００１４】
第６の発明は、第１〜第３の発明において、前記冷却水導通路がウォータジャケットと連通する部位は、燃料噴射弁と概略平行となるようにドリル穴加工されている。
【００１５】
【発明の作用・効果】
第１の発明において、シリンダヘッドの内部には、シリンダヘッド側のウォータジャケットによる冷却だけではなく、吸気弁と排気弁の弁座間を通り、燃料噴射弁に向かう冷却水導通路には、シリンダブロック側からの低温の冷却水が直接的に導かれ、これにより各弁座間、及び燃料噴射弁近傍を直接的に冷却するので、これらの冷却性が改善される。このため、吸、排気弁の弁座の熱変形による異常摩耗を防ぎ、良好なシール性を維持し、また燃料噴射弁の高温化に伴う作動不良やシール性の悪化を防止できる。
また、冷却水導通路をドリルによる穴加工で形成するので加工性が良い。さらに、多段穴加工により途中で穴径の異なる形状としたので、加工ドリル毎の加工深さ、加工速度を選択でき、単一径のドリル穴加工に比較して加工精度が向上し、弁座間のぎりぎりの位置まで穴加工でき、穴径の拡大による冷却性能の向上や、加工のスピードアップによる生産性向上が図れる。
【００１６】
第２、第３の発明では、冷却水導通路をドリルによる穴加工で形成するので、加工性が良く、とくにシリンダヘッド上面からの穴加工については、中子コアホールを利用すると、その後の盲栓で封止する必要がなく、生産性が良好となる。
【００１８】
第４〜第６の発明では、燃料噴射弁の付近の冷却水を多くし、燃料噴射弁の冷却効果を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１〜図３において、本発明は、コモンレール式の燃料噴射装置を備えた４気筒ディーゼルエンジンに適用したものであり、シリンダヘッド１には、各気筒のほぼ中央部に位置して燃料噴射弁２が取付けられる。燃料噴射弁２はシリンダヘッド１に設けた支持孔３にシート材４を介して挿入され、固定具５により支持された状態で固定ボルト６により固定される。なお、燃料噴射弁２の先端はシリンダヘッド１の噴射弁孔７からシリンダヘッド下面に貫通し、図示しない燃焼室に燃料を噴射する。
【００２１】
なお、燃焼室はシリンダヘッド１の下面と、図示しないシリンダブロックのシリンダボアと、ここに摺動するピストンとの間に形成される。
【００２２】
燃料噴射弁２には、シリンダヘッド１の上面に取り付けた箱形のカムキャリア８の上部に支持したコモンレール９から高圧の燃料が送り込まれ、運転条件に応じて燃料噴射弁（電磁弁）が開閉することにより、コモンレール９に蓄圧された高圧の燃料が噴射される。なお、カムキャリア８はカムシャフト１０を回転自由に支持するもので、剛性の高い箱形構造によりカムシャフト１０の回転に伴う振動の発生を抑制する。
【００２３】
シリンダヘッド１の内部にはウォータジャケット１１が形成され、ここにはシリンダブロックを冷却した冷却水が、図２に示すように、シリンダボアの周囲において、ロアデッキ１３を貫通して上下に延びる複数の通路１２を介して導入される。なお、各通路１２の形状や断面積は要求に応じて異なったものとなっている。
【００２４】
図１、図３にもあるように、ウォータジャケット１１は燃料噴射弁２の周囲や、吸気ポート１４、吸気弁弁座１５、吸気弁軸案内孔１６の周囲、さらには排気ポート１７、排気弁弁座１８、排気弁軸案内孔１９の周囲などを含めて、冷却水が導かれる冷却空間をシリンダヘッド内部に形成したものである。
【００２５】
ただし、図３にもあるとおり、吸、排気弁の弁座間や、これらと燃料噴射弁２の支持孔７で挟まれた狭小部分は、シリンダヘッド１の壁肉で互いに連結しているため、ウォータジャケット１１の空間部は形成されない。
【００２６】
しかし、図１にも示すように、これら壁肉の内部を貫通して、弁座１５と１８との間に冷却水導通路２１がシリンダヘッド下面と略平行（略水平）に形成され、この冷却水導通路２１は弁座間を通って燃料噴射弁２に向けて形成される。
【００２７】
この場合、冷却水導通路２１はシリンダヘッド列中心線に対して略直交するシリンダヘッド側面から水平にドリル加工により形成され、この基端側の開口端は盲栓２２により封止される。そして、シリンダヘッド下面からはドリル加工によりロアデッキ１３を貫通して、冷却水導通路２１の基端側と連通する垂直な導水孔２３が形成され、この導水孔２３は図示しないシリンダブロック側の冷却水通路と接続し、直接的にシリンダブロック側より低温の冷却水が導かれる。さらに冷却水導通路２１の先端側にはシリンダヘッド１の上面からドリル加工により、アッパデッキ２４を貫通して燃料噴射弁２の支持孔７の近傍に形成した排水孔２５が設けられ、この排水孔２５からウォータジャケット１１に冷却水が流出する。ドリル加工時にドアッパデッキ２４を貫通する部分は盲栓２６で封止され、ウォータジャケット１１からの水漏れを防ぐ。
【００２８】
なおシリンダヘッド１を下面側から見た図２において、各気筒周辺に位置してヘッドボルト穴２７が形成され、また、燃料噴射弁２の噴射弁孔７の近傍にはグロープラグ２８のプラグ孔２９が設けられる。
【００２９】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００３０】
シリンダヘッド１１のウォータジャケット１１には図示しないシリンダブロック側から導かれた冷却水が循環し、シリンダヘッド各部を冷却する。ただし、燃料噴射弁２や吸排気弁の弁座１５、１８の付近は、スペース的に過密状態となることから、シリンダヘッド壁肉が互いに連結し、十分な冷却空間が形成しにくいため、ウォータジャケット１１の冷却水により直接的な冷却作用を受けにくい上に、ウォータジャケット１１に充満する冷却水は温度も高いため、これらの冷却が不十分になりがちである。
【００３１】
しかし、弁座１５と１８の間のシリンダヘッド壁肉内には、冷却水導通路２１が形成され、ここには導水孔２３を介してシリンダブロック側から直接的に低温の冷却水が導かれる。この冷却水導通路２１は燃料噴射弁２の近傍まで延び、ここから上方に立ち上がっている。このため、冷却されにくい吸排気弁の弁座間が比較的低温の冷却水により直接冷却されることになり、その温度上昇が効果的に抑制される。これにより弁座１５、１８の高温化に伴う強度不足による異常摩耗や、熱変形によるシール性不良が改善される。
【００３２】
また、冷却水は燃料噴射弁２の周囲を冷却し、燃料コーキングや電磁コイル冷却効率が良くなり、燃料噴射弁２の高温化が防止できる。とくにコモンレール式の燃料噴射では、燃料噴射時期や噴射回数の制御が自由に行えるため、燃料噴射弁２の作動回数が増え、どうしても温度上昇しやすくなるが、このようにして効率的な冷却が行える結果、確実に温度上昇を回避できる。
【００３３】
なお、冷却水導通路２１に導入されたシリンダブロック側からの冷却水は、排出孔２５を介してシリンダヘッド１のウォータジャケット１１に合流するが、冷却水の流れとしては、シリンダブロック側が上流で圧力も高いため、特別に冷却水を圧送する機構を採用しなくても、導水孔２３から排水孔２５へと冷却水をスムーズに流すことができ、あらゆる運転条件においても確実な冷却性能が維持される。
【００３４】
次に他の実施形態について説明する。
【００３５】
図４から図６に示すものは、冷却水導通路２１をドリル加工により形成するにあたり、図のように穴径の異なる３段のドリル穴加工を施したものである。
【００３６】
大径の一段穴３１と、中径の二段穴３２と、小径の三段穴３３とから形成し、まず一段穴３１をドリル加工し、次いで、これよりも細い二段穴３２、三段穴３３を加工するというように多段加工することで、単一径のドリル穴加工するときに比較して、加工速度、加工精度が高まり、またドリル径を弁座ぎりぎりの位置まで拡大し、冷却性能を高めたりできる。
【００３７】
また、アッパデッキ２４側からドリル加工する排出孔２５は、アッパデッキ２４に設けられる、中子砂抜きのためのヘッドジャケットコアホール３５を通して加工することにより、コアホール３５の栓体３６があるので、加工後にドリル穴をわざわざ盲栓で封止する必要がなくなる。
【００３８】
図７のものは、冷却水導通路２１に比較して穴径を大きくした排水孔２５ａとしたもので、こうすることにより燃料噴射弁２の座面近傍により多くの冷却水を導びきやすくして、その冷却性能を高めている。
【００３９】
図８のものは、同じく排水孔２５ｂとして、２つのドリル穴加工を施し、かつ両ドリル穴の断面を一部において重複させることにより、各弁座間の方向に拡がる重複円形の穴断面とし、冷却水を多くして、燃料噴射弁２の座面付近の冷却性能を改善したものである。
【００４０】
図９のものは、燃料噴射弁２にほぼ平行となるように略垂直に設けた排水孔２５ｃを備えたもので、それだけ燃料噴射弁２に沿って長い区間にわたり冷却水を導くことができ、燃料噴射弁２の冷却性能の改善に高い効果を生じる。
【００４１】
上記した各実施形態はディーゼルエンジンに本発明を適用した例を示してあるが、これに限らず、燃料を気筒内に燃料噴射弁を介して直接的に噴射する、いわゆる直噴式のガソリンエンジンについても、同様に適用することができるし、また燃料噴射弁の周囲だけではなく、点火栓の周囲について同様の冷却機構を適用することもできる。
【００４２】
なお本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において、様々な変更がなしうることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】同じく図１のＡ矢示図。
【図３】同じく図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】第２の実施形態の要部断面図。
【図５】同じくそのＣ矢示図。
【図６】同じくそのＤ−Ｄ及びＥ−Ｅ断面図。
【図７】第３の実施形態の横断面図。
【図８】第４の実施形態の横断面図。
【図９】第５の実施形態の要部断面図。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  燃料噴射弁
１１  ウォータジャケット
１５  弁座
１８  弁座
２１  冷却水導通路
２３  導水孔
２５  排水孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004193246.tif 000010