【技術分野】

【0001】

【背景技術】

【0002】

【0003】

【先行技術文献】

【発明の概要】

しかしながら、上述したシリンダヘッドでは、燃焼室中央における変形を効果的に抑制することができるものの、燃焼室周囲のシリンダヘッドとシリンダブロックとの合せ面、即ち、燃焼室シール面部における変形については考慮されていない。燃焼室シール面部の変形は、燃焼室におけるシール性の低下を招く。一般的に、燃焼室におけるシール性は、燃焼室周囲の燃焼室シール面部に配置されたヘッド締結ボルトのボルト締結力によって確保されるが、当該ボルト締結力は、燃焼室シール面部全域に効果的に作用するわけではないため、シール性向上という点において、なお改良の余地がある。 本発明は、に鑑みてなされたものであり、燃焼室におけるシール性の向上を図ることができる技術を提供することを目的とする。

本発明のシリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 本発明に係るシリンダヘッドの好ましい形態によれば、アッパーデッキと、ロアデッキと、側壁と、傾斜壁と、を備えるシリンダヘッドが構成される。アッパーデッキは、動弁機構室を画成するように構成されている。ロアデッキは、燃焼室を画成すると共に当該燃焼室の周囲に燃焼室シール面部を有するように構成されている。側壁は、アッパーデッキおよびロアデッキを囲むように矩形枠状に構成されている。そして、傾斜壁は、燃焼室シール面部のうち当該燃焼室の周方向に沿うように配置された第１および第２ボルト挿通孔の間に延在するボルト孔間シール面部の少なくとも一部と、側壁と、を斜めに接続するように構成されている。 本発明によれば、ボルト締結力が効果的に作用し難いボルト孔間シール面部の少なくとも一部が、傾斜壁によって側壁に接続される構成であるため、当該ボルト孔間シール面部に作用する爆発荷重を、傾斜壁を介して側壁で受けることができる。これにより、ボルト孔間シール面部の変形を効果的に抑制することができる。この結果、燃焼室におけるシール性を向上することができる。 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、ボルト孔間シール面は、第１および第２ボルト挿通孔に隣接配置された端縁部を有している。そして、傾斜壁は、端縁部のうち少なくとも第１および第２ボルト挿通孔の中心からの距離が最も遠い部分を側壁に接続するように構成されている。 本形態によれば、ボルト孔間シール面部の端縁部のうち少なくとも第１および第２ボルト挿通孔の中心からの距離が最も遠い部分、即ち、ボルト孔間シール面部のうち、最もボルト締結力が作用し難いために変形が生じ易い部分が、傾斜壁によって側壁に接続される構成であるため、ボルト孔間シール面部の変形を効果的に抑制することができる。 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第１および第２ボルト挿通孔の中心間を接続する仮想接続線を有している。そして、端縁部は、仮想接続線と略平行となるように構成されている。 本形態によれば、ボルト孔間シール面部に作用する爆発荷重が、均等に傾斜壁に伝わりやすい構成とすることができる。これにより、ボルト孔間シール面部の変形を効果的に抑制することができる。 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、傾斜壁は、端縁部の全域を側壁に接続するように構成されている。 本形態によれば、端縁部の全域を傾斜壁によって側壁に接続される構成であるため、より効果的にボルト孔間シール面部の変形を抑制することができる。 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、ロアデッキは、第１および第２ボルト挿通孔が形成された第１および第２ボス部を有している。そして、傾斜壁は、第１および第２ボス部に接続されるように構成されている。 本形態によれば、傾斜壁が第１および第２ボス部に接続される構成であるため、傾斜壁にボルト締結力を及ぼすことができる。これにより、傾斜壁とボルトと締結力との両方によって、ボルト孔間シール面部の変形をより効果的に抑制することができる。 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、側壁は、内燃機関を稼働するために必要な周辺部品を取り付けるための取付面部を有している。そして、傾斜壁は、側壁のうち取付面部の下端部に接続されるよう構成されている。 本発明における「周辺部品」とは、典型的には、シリンダヘッドを含む内燃機関の冷却に用いられる冷却水をラジエータやヒータに分配可能なウォータアウトレットがこれに該当するが、オルタネータやスタータモータなどの補機類を好適に包含する。 周辺部品は、取付面部に片持ち状に取り付けられるため、取付面部の下端部には周辺部品の自重や振動による曲げ入力が作用する。本形態によれば、取付面部の下端部が傾斜壁によってボルト孔間シール面部に接続される構成であるため、傾斜壁を介して当該曲げ入力をボルト孔間シール面部によって受けることができる。これにより、取付面部の剛性を向上し得て、取付面部の変形を効果的に抑制することができる。 本発明に係る内燃機関の好ましい形態によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係るシリンダヘッドと、シリンダボアを有するシリンダブロックと、シリンダボア内を摺動するピストンと、当該ピストンに連結されたクランクシャフトと、を備える内燃機関が構成される。当該内燃機関は、燃焼室で生じる燃焼圧力によってピストンを往復運動させ、当該ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換することにより動力を出力するよう構成されている。 本発明によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係るシリンダヘッドを備えるから、本発明のシリンダヘッドが奏する効果と同様の効果、例えば、ボルト孔間シール面部の変形を効果的に抑制して、燃焼室におけるシール性を向上することができる効果などを奏することができる。

本発明によれば、燃焼室におけるシール性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１の構成の概略を示す構成図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１の断面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０を図１の右側から見た図である。

【図4】図３の矢印Ｖ方向から見た矢視図である。

【図5】図３のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

【図6】図４のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。

【図7】図４のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。

【図8】変形例のシリンダヘッド１２０をロアデッキ２４側から見た図である。

【発明を実施するための形態】

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１は、図１に示すように、本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド２０と、シリンダヘッド２０の上部に取り付けられたロッカーカバー２と、シリンダヘッド２０の側部に取り付けられたウォータアウトレット４と、シリンダヘッド２０の下部に取り付けられたシリンダブロック６と、シリンダブロック６の下部に取り付けられたアッパーオイルパン８と、アッパーオイルパン８の下部に取り付けられたロアオイルパン１０と、を備える。 内燃機関１は、実施例では、図２に示すように、４つの気筒が直列に配置された直列４気筒エンジンとして構成されており、後述する燃焼室ＣＣで生じる燃焼圧力によってピストンＰを往復運動させ、当該ピストンＰの往復運動をクランクシャフトＣＳの回転運動に変換することにより動力を出力する。なお、本実施の形態では、便宜上、ロッカーカバー２側、即ち、図１中の紙面上方を、「上方」ないし「上方側」として規定し、ロアオイルパン１０側、即ち、図１中紙面下方を、「下方」ないし「下方側」として規定する。 シリンダヘッド２０は、図２に示すように、アッパーデッキ２２と、ロアデッキ２４と、アッパーデッキ２２およびロアデッキ２４に接続されると共にシリンダヘッド２０の外郭を形成する側壁２６とから構成されており、図示しないヘッド締結ボルトによってシリンダブロック６に締結固定される。 シリンダヘッド２０のうちアッパーデッキ２２よりも上方部分には、図示しない吸気および排気カムシャフトや吸気および排気バルブ、バルブリフタなどを収容配置するための動弁機構室ＶＭＣが形成されている。動弁機構室ＶＭＣは、本発明における「動弁機構室」に対応する実施構成の一例である。 ロアデッキ２４には、図４に示すように、燃焼室ＣＣの一部を構成する燃焼室構成凹部２４ａと、当該燃焼室構成凹部２４ａの周囲に配置されたシール面部２９とが形成されている。燃焼室構成凹部２４ａは、直列に４つ配置されている。 なお、燃焼室ＣＣは、燃焼室構成凹部２４ａと、後述するシリンダブロック６に形成されたシリンダボア６２と、シリンダボア６２内に収容されたピストンＰの上面によって構成される。シール面部２９は、図４に示すように、燃焼室ＣＣとほぼ同心円状に形成された燃焼室シール面部２９ａを有している。 燃焼室シール面部２９ａのうち燃焼室配列方向の一端側（側壁２６ａ側、図４の上側）に配置された一対のボルト挿通孔３２（以下、最端列ボルト挿通孔１３２という）間に延在するボルト孔間シール面部３０ａは、図４に示すように、端縁部３０ａ’を有している。 端縁部３０ａ’は、図４に示すように、一対の最端列ボルト挿通孔１３２の中心間を接続する仮想接続線ＶＣＬを挟んで燃焼室構成凹部２４ａとは反対側に配置されている。端縁部３０ａ’は、燃焼室構成凹部２４ａの中心を中心とする円の一部を構成するように円弧状に形成されている。 また、シリンダヘッド２０は、図４に示すように、上述したヘッド締結ボルト（図示せず）が挿通するボルト挿通孔３２が形成されたボルトボス部３４を複数備えている。ボルト挿通孔３２は、アッパーデッキ２２からロアデッキ２４まで貫通している。 ボルトボス部３４は、燃焼室シール面部２９ａの外周縁にも配置されており、当該燃焼室シール面部２９ａに一体的に接続されている。ボルト挿通孔３２は、燃焼室ＣＣを挟んで燃焼室配列方向に２つずつ配置され、かつ、４つのボルト挿通孔３２が燃焼室ＣＣの周方向にほぼ等間隔（９０度の間隔）に配置される。 なお、各燃焼室ＣＣ間に対応する位置に配置される２つのボルト挿通孔３２は、隣接する燃焼室ＣＣ同士で共有されている。本実施の形態では、シリンダヘッド２０が４つの燃焼室ＣＣを有するため、燃焼室配列方向に一対のボルト挿通孔３２が５列、即ち、合計１０個のボルト挿通孔３２が燃焼室シール面部２９ａに配置される。ボルト挿通孔３２は、本発明における「第１ボルト挿通孔」および「第２ボルト挿通孔」に対応し、ボルトボス部３４は、本発明における「第１ボス部」および「第２ボス部」に対応する実施構成の一例である。 さらに、アッパーデッキ２２とロアデッキ２４との間には、図５に示すように、シリンダヘッド２０、特に、燃焼室ＣＣ周りの冷却を行うための冷却水が流れるシリンダヘッド用ウォータジャケットＷＪが形成されている。シリンダヘッド用ウォータジャケットＷＪは、ウォータジャケット出口３６を有している。 ウォータジャケット出口３６は、図３および図５に示すように、シリンダヘッド２０の側壁２６のうち燃焼室配列方向一端側（図２における左側、図５における右側）の側壁２６ａにおいて開口している。シリンダヘッド２０における側壁２６ａのウォータジャケット出口３６の周囲には、図３に示すように、ウォータアウトレット４を取り付けるための取付面部１４が形成されている。 また、シリンダヘッド２０には、図３ないし図７に示すように、燃焼室シール面部２９ａと側壁２６ａとを斜めに接続する斜壁部３８が形成されている。詳細には、斜壁部３８は、ボルト孔間シール面部３０ａの端縁部３０ａ’と、側壁２６ａにおける取付面部１４の下端部とを連結するように構成されている。なお、斜壁部３８は、図３および図４に示すように、ボルト孔間シール面部３０ａの端縁部３０ａ’の全域に亘って燃焼室シール面部２９ａと側壁２６ａとを連結するように構成されている。 また、斜壁部３８は、図４、図６および図７に示すように、一対の最端列ボルト挿通孔１３２が形成された一対のボルトボス部３４にも接続されている。即ち、斜壁部３８は、一方の最端列ボルト挿通孔１３２が形成されたボルトボス部３４からボルト孔間シール面部３０ａを介して他方の最端列ボルト挿通孔１３２が形成されたボルトボス部３４に亘って燃焼室シール面部２９ａと接続されている。 なお、斜壁部３８が、ボルト孔間シール面部３０ａの全域と、側壁２６ａにおける取付面部１４の下端部とを連結する態様は、本発明における「傾斜壁は、ボルト孔間シール面部の全域を側壁に接続する」態様に対応し、斜壁部３８が一対のボルトボス部３４に接続される態様は、本発明における「傾斜壁は、第１および第２ボス部に接続される」態様に対応する実施構成の一例である。また、斜壁部３８は、本発明における「傾斜壁」に対応し、一対の最端列ボルト挿通孔１３２は、本発明における「第１ボルト挿通孔」および「第２ボルト挿通孔」に対応する実施構成の一例である。 ウォータアウトレット４は、図１に示すように、シリンダヘッド１の側壁２６ａに形成された取付面部１４に片持ち状態で取り付けられる。ウォータアウトレット４は、冷却水通路の一部を構成する部品であり、ウォータジャケット出口３６から流出する冷却水を図示しないラジエータやヒータ等に分配するよう構成されている。 次に、こうして構成された本実施の形態に係るシリンダヘッド２０の動作、特に、斜壁部３８の動作について説明する。本実施の形態に係るシリンダヘッド２０を搭載した内燃機関１が運転されると、燃焼室ＣＣ内では空気と燃料の混合気の点火による燃焼爆発が発生する。 当該燃焼爆発によってシリンダヘッド２０は、シリンダブロック６から離間する方向に力（以下、爆発荷重という）を受ける。しかしながら、シリンダヘッド２０は、締結ボルトによってシリンダブロック６に締結されているため、爆発荷重は、実際には、シリンダブロック６への取付面であるシール面部２９、特に燃焼室シール面部２９ａの変形を引き起こす。 ここで、燃焼室シール面部２９ａのうち締結ボルトが挿通されるボルト挿通孔３２近傍部分においては、締結ボルトの軸力が効果的に作用するため、燃焼室シール面部２９ａに作用する爆発荷重を当該締結ボルトの軸力によって効果的に受けることができ、燃焼室シール面部２９ａの変形を抑制することができる。 一方、燃焼室シール面部２９ａのうちボルト挿通孔３２間部分では、締結ボルトの軸力が効果的に作用し難いため、燃焼室シール面部２９ａの変形が生じやすい。本実施の形態では、燃焼室配列方向の一端（側壁２６ａ側、図４の上側）に配置された燃焼室ＣＣの周囲の燃焼室シール面部２９ａのうち、燃焼室配列方向の一端側（側壁２６ａ側、図４の上側）に配置された一対の最端列ボルト挿通孔１３２間に延在するボルト孔間シール面部３０ａの全域と、側壁２６ａにおける取付面部１４の下端部と、を斜壁部３８によって連結している。 これにより、ボルト孔間シール面部３０ａに作用する爆発荷重を、斜壁部３８を介して側壁２６ａで受けることができる。言い換えると、ボルト孔間シール面部３０ａに作用する爆発荷重による変形のうち、シリンダヘッド２０をシリンダブロック６から離間する方向（図５における上方向）の成分を低減できる。この結果、ボルト孔間シール面部３０ａの変形を効果的に抑制することができる。 しかも、斜壁部３８が、一対の最端列ボルト挿通孔１３２が形成された一対のボルトボス部３４にも接続されているため、斜壁部３８を介して締結ボルトの軸力をボルト孔間シール面部３０ａに作用させることができる。これにより、側壁２６ａと締結ボルトの軸力との両方によりボルト孔間シール面部３０ａの変形をより効果的に抑制することができる。 また、内燃機関１の運転中は、ピストンＰの往復運動に起因する振動が発生し、当該振動が、ウォータアウトレット４にも作用する。ウォータアウトレット４は、シリンダヘッド２０の取付面部１４に片持ち状態で取り付けられているため、当該振動による曲げ入力が取付面部１４に作用する。 なお、取付面部１４には、振動による曲げ入力の他、ウォータアウトレット４の自重による曲げ入力も作用する。しかしながら、本実施の形態では、取付面部１４の下端部が斜壁部３８によって燃焼室シール面部２９ａに連結されているため、取付面部１４の下端部に作用する曲げ入力による引っ張り力や圧縮力を、斜壁部３８を介して燃焼室シール面部２９ａで受けることができる。これにより、取付面部１４の剛性を向上し得て、取付面部１４の変形を効果的に抑制することができる。 本実施の形態では、ボルト孔間シール面部３０ａの端縁部３０ａ’の全域に亘って、斜壁部３８が燃焼室シール面部２９ａと側壁２６ａとを連結する構成としたが、これに限らない。例えば、ボルト孔間シール面部３０ａの端縁部３０ａ’の少なくとも一部において、斜壁部３８が燃焼室シール面部２９ａと側壁２６ａとを連結する構成でも良い。 この場合、図４に示すように、ボルト孔間シール面部３０ａの端縁部３０ａ’のうち一対の最端列ボルト挿通孔１３２の中心からの距離が最も遠い部分ＦＰにおいて、斜壁部３８が燃焼室シール面部２９ａと側壁２６ａとを連結する構成とすることが望ましい。 当該構成によれば、斜壁部３８を最小限に抑えながら、ボルト孔間シール面部３０ａのうち最も締結ボルトの軸力が作用し難くいために、変形が生じ易い部分の変形を効果的に抑制することができる。 なお、ボルト孔間シール面部３０ａの端縁部３０ａ’のうち一対の最端列ボルト挿通孔１３２の中心からの距離が最も遠い部分ＦＰは、本発明における「縁部のうち少なくとも第１および第２ボルト挿通孔の中心からの距離が最も遠い部分」に対応する実施構成の一例である。 本実施の形態では、斜壁部３８は、一対の最端列ボルト挿通孔１３２が形成された一対のボルトボス部３４にも接続される構成としたが、ボルト孔間シール面部３０ａの端縁部３０ａ’の少なくとも一部において斜壁部３８が燃焼室シール面部２９ａと側壁２６ａとを連結していれば、斜壁部３８は一対の最端列ボルト挿通孔１３２が形成された一対のボルトボス部３４には接続されていなくても構わない。 本実施の形態では、燃焼室シール面部２９ａのうち一対の最端列ボルト挿通孔１３２間に延在するボルト孔間シール面部３０ａにおいてのみ、斜壁部３８が燃焼室シール面部２９ａと側壁２６ａとを連結する構成としたが、これに限らない。例えば、燃焼室シール面部２９ａに配置された他のボルト挿通孔３２間にも斜壁部を設け、当該他のボルト挿通孔３２間に延在するボルト孔間シール面部においても斜壁部が燃焼室シール面部２９ａと当該ボルト孔間シール面部に対応する各側壁２６とを連結する構成としても構わない。 本実施の形態では、燃焼室シール面部２９ａは、斜壁部３８によって、ウォータアウトレット４をシリンダヘッド２０に取り付けるための取付面部１４の下端部に連結される構成としたが、取付面部１４の中央部や上端部に連結される構成でも構わない。 本実施の形態では、燃焼室シール面部２９ａが、斜壁部３８によって、ウォータアウトレット４をシリンダヘッド２０に取り付けるための取付面部１４に連結される構成としたが、これに限らない。例えば、燃焼室シール面部２９ａが、斜壁部３８によって、内燃機関１を稼働するために必要なウォータアウトレット４以外の周辺部品、例えば、オルタネータやスタータモータ、オイルフィルタなどの補機類をシリンダヘッド２０に取り付けるための取付面に連結される構成としても良い。また、燃焼室シール面部２９ａは、斜壁部３８によって側壁２６，２６ａに連結されていれば良く、ウォータアウトレット４を含む周辺部品の取付面に連結されていなくても良い。 本実施形態では、端縁部３０ａ’が燃焼室構成凹部２４ａの中心を中心とする円の一部を構成するように円弧状に形成したが、これに限らない。例えば、図８に示す変形例のシリンダヘッド１２０に例示するように、端縁部１３０ａ’は、仮想接続線ＶＣＬに対してほぼ平行となるように直線状に形成される構成としてもよい。 当該構成によれば、ボルト孔間シール面部３０ａに作用する爆発荷重が斜壁部３８に均等に伝わりやすい構成とすることができるため、ボルト孔間シール面部の変形をより効果的に抑制することができる。。 本本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0062】