WO2016067653A1 - シリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関 - Google Patents

シリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関 Download PDF

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大地 阿部
隆 佐竹
光一 戸倉
信夫 岩室
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Aichi Machine Industry Co Ltd
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    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/006Camshaft or pushrod housings
    • F02F2007/0063Head bolts; Arrangements of cylinder head bolts

Definitions

  • the present invention relates to a cylinder head capable of suppressing deformation of a combustion chamber seal surface portion formed around a combustion chamber and an internal combustion engine including the same.
  • this type of cylinder head includes an upper deck that defines a valve mechanism chamber, a lower deck that defines a combustion chamber, a side wall that is configured in a rectangular frame to surround the upper deck and the lower deck, and a lower deck
  • a structure has been proposed that includes a portion corresponding to the center of the combustion chamber and an inclined wall that obliquely connects the side wall, and is fastened to the cylinder block by a head fastening bolt inserted from the upper deck side (for example, a patent) Reference 1).
  • the explosion load acting on the center of the combustion chamber is transmitted from the inclined wall to the head fastening bolt fastening portion in the upper deck through the side wall, and the explosion load is applied by the bolt fastening force acting on the head fastening bolt fastening portion.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a technique capable of improving the sealing performance in the combustion chamber.
  • the cylinder head of the present invention and the internal combustion engine equipped with the cylinder head have adopted the following means in order to achieve the above-described object.
  • a cylinder head including an upper deck, a lower deck, a side wall, and an inclined wall is configured.
  • the upper deck is configured to define a valve mechanism chamber.
  • the lower deck defines a combustion chamber and is configured to have a combustion chamber sealing surface portion around the combustion chamber.
  • the side wall is configured in a rectangular frame shape so as to surround the upper deck and the lower deck.
  • the inclined wall has at least a part of the seal surface portion between the bolt holes extending between the first and second bolt insertion holes arranged along the circumferential direction of the combustion chamber in the combustion chamber seal surface portion, The side wall is configured to be connected obliquely.
  • the sealing performance in the combustion chamber can be improved.
  • the bolt hole sealing surface has an edge portion disposed adjacent to the first and second bolt insertion holes.
  • the inclined wall is configured to connect at least a portion of the end edge that is farthest from the center of the first and second bolt insertion holes to the side wall.
  • the cylinder head has a virtual connection line that connects between the centers of the first and second bolt insertion holes. And the edge part is comprised so that it may become substantially parallel to a virtual connection line.
  • an explosion load acting on the seal surface between the bolt holes can be easily transmitted to the inclined wall evenly. Thereby, a deformation
  • the inclined wall is configured to connect the entire end edge to the side wall.
  • the lower deck has first and second boss portions in which first and second bolt insertion holes are formed.
  • the inclined wall is configured to be connected to the first and second boss portions.
  • the inclined wall is connected to the first and second boss portions, a bolt fastening force can be exerted on the inclined wall.
  • transformation of a sealing surface part between bolt holes can be suppressed more effectively by both an inclination wall, a volt
  • the side wall has an attachment surface portion for attaching peripheral components necessary for operating the internal combustion engine.
  • the inclined wall is comprised so that it may be connected to the lower end part of an attachment surface part among side walls.
  • the “peripheral component” in the present invention typically corresponds to a water outlet capable of distributing cooling water used for cooling an internal combustion engine including a cylinder head to a radiator or a heater, such as an alternator or a starter motor.
  • the auxiliary machines are preferably included.
  • the peripheral part is attached to the mounting surface part in a cantilevered manner, bending input due to its own weight or vibration acts on the lower end part of the mounting surface part.
  • the bending input can be received by the bolt hole sealing surface portion through the inclined wall.
  • the cylinder head according to any one of the above-described aspects, the cylinder block having the cylinder bore, the piston sliding in the cylinder bore, and the piston are connected to the cylinder head.
  • An internal combustion engine including a crankshaft is configured.
  • the internal combustion engine is configured to output power by reciprocating a piston by combustion pressure generated in a combustion chamber and converting the reciprocating motion of the piston into rotational motion of a crankshaft.
  • the sealing performance in the combustion chamber can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an internal combustion engine 1 equipped with a cylinder head 20 according to an embodiment of the present invention. It is the figure which looked at the cylinder head 20 which concerns on embodiment of this invention from the right side of FIG. It is the arrow view seen from the arrow V direction of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a BB cross section of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a CC cross section of FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a DD cross section of FIG. 4. It is the figure which looked at the cylinder head 120 of the modification from the lower deck 24 side.
  • an internal combustion engine 1 equipped with a cylinder head 20 according to an embodiment of the present invention includes a cylinder head 20 according to an embodiment of the present invention and a rocker cover attached to an upper portion of the cylinder head 20. 2, a water outlet 4 attached to the side of the cylinder head 20, a cylinder block 6 attached to the lower part of the cylinder head 20, an upper oil pan 8 attached to the lower part of the cylinder block 6, and an upper oil pan 8 and a lower oil pan 10 attached to the lower part of 8.
  • the internal combustion engine 1 is configured as an in-line four-cylinder engine in which four cylinders are arranged in series.
  • the piston P is reciprocated by a combustion pressure generated in a combustion chamber CC described later. Then, the reciprocating motion of the piston P is converted into the rotational motion of the crankshaft CS to output power.
  • the rocker cover 2 side that is, the upper side of the paper surface in FIG. 1 is defined as “upper” or “upper side”
  • the lower oil pan 10 side that is, the lower side of the paper surface in FIG. Is defined as “downward” or “downward”.
  • the cylinder head 20 is composed of an upper deck 22, a lower deck 24, and a side wall 26 that is connected to the upper deck 22 and the lower deck 24 and that forms an outline of the cylinder head 20.
  • the cylinder block 6 is fastened and fixed by a head fastening bolt that does not.
  • the valve mechanism mechanism VMC is an example of an implementation configuration corresponding to the “valve mechanism chamber” in the present invention.
  • the lower deck 24 is formed with a combustion chamber constituting recess 24a that constitutes a part of the combustion chamber CC, and a seal surface portion 29 disposed around the combustion chamber constituting recess 24a.
  • Four combustion chamber constituting recesses 24a are arranged in series.
  • the combustion chamber CC is constituted by a combustion chamber constituting recess 24a, a cylinder bore 62 formed in a cylinder block 6 to be described later, and an upper surface of a piston P accommodated in the cylinder bore 62.
  • the seal surface portion 29 has a combustion chamber seal surface portion 29a formed substantially concentrically with the combustion chamber CC.
  • the bolt hole seal surface portion 30 a has an end edge portion 30 a ′.
  • the end edge portion 30 a ′ is disposed on the opposite side to the combustion chamber constituting concave portion 24 a across the virtual connection line VCL that connects the centers of the pair of endmost row bolt insertion holes 132. .
  • the end edge portion 30a ' is formed in an arc shape so as to constitute a part of a circle centering on the center of the combustion chamber constituting recess 24a.
  • the cylinder head 20 includes a plurality of bolt boss portions 34 formed with bolt insertion holes 32 through which the above-described head fastening bolts (not shown) are inserted.
  • the bolt insertion hole 32 penetrates from the upper deck 22 to the lower deck 24.
  • the bolt boss portion 34 is also disposed on the outer peripheral edge of the combustion chamber seal surface portion 29a, and is integrally connected to the combustion chamber seal surface portion 29a.
  • the bolt insertion holes 32 are arranged two by two in the combustion chamber arrangement direction with the combustion chamber CC interposed therebetween, and the four bolt insertion holes 32 are arranged at almost equal intervals (90 degree intervals) in the circumferential direction of the combustion chamber CC. Is done.
  • the two bolt insertion holes 32 arranged at positions corresponding to each combustion chamber CC are shared by the adjacent combustion chambers CC.
  • the pair of bolt insertion holes 32 is arranged in five rows in the combustion chamber arrangement direction, that is, a total of ten bolt insertion holes 32 are the combustion chamber seal surface portion 29a. Placed in.
  • the bolt insertion hole 32 corresponds to the “first bolt insertion hole” and the “second bolt insertion hole” in the present invention
  • the bolt boss portion 34 corresponds to the “first boss portion” and the “second boss portion” in the present invention. It is an example of the corresponding implementation structure.
  • a cylinder head water jacket WJ through which cooling water for cooling around the cylinder head 20, particularly the combustion chamber CC flows, is formed. ing.
  • the cylinder head water jacket WJ has a water jacket outlet 36.
  • the water jacket outlet 36 is opened in a side wall 26 a on one side of the side wall 26 of the cylinder head 20 in the combustion chamber arrangement direction (left side in FIG. 2, right side in FIG. 5).
  • an attachment surface portion 14 for attaching the water outlet 4 is formed around the water jacket outlet 36 of the side wall 26 a in the cylinder head 20.
  • the cylinder head 20 is formed with an inclined wall portion 38 that obliquely connects the combustion chamber seal surface portion 29a and the side wall 26a.
  • the inclined wall portion 38 is configured to connect the end edge portion 30a 'of the bolt hole sealing surface portion 30a and the lower end portion of the mounting surface portion 14 in the side wall 26a.
  • the inclined wall portion 38 is configured to connect the combustion chamber seal surface portion 29a and the side wall 26a over the entire region of the end edge portion 30a ′ of the bolt hole-to-bolt seal surface portion 30a. Has been.
  • the inclined wall portion 38 is also connected to a pair of bolt boss portions 34 in which a pair of endmost row bolt insertion holes 132 are formed. That is, the slant wall portion 38 has a bolt boss portion 34 in which the other endmost row bolt insertion hole 132 is formed from the bolt boss portion 34 in which one endmost row bolt insertion hole 132 is formed via the bolt hole seal surface portion 30a. It is connected to the combustion chamber seal surface portion 29a.
  • the inclined wall portion 38 connects the entire region of the bolt hole sealing surface portion 30a and the lower end portion of the mounting surface portion 14 of the side wall 26a.
  • the aspect in which the inclined wall portion 38 is connected to the pair of bolt boss portions 34 corresponds to the “inclined wall connected to the first and second boss portions” aspect of the present invention. It is an example of the implementation structure to do.
  • the inclined wall portion 38 corresponds to the “inclined wall” in the present invention, and the pair of endmost row bolt insertion holes 132 corresponds to the “first bolt insertion hole” and the “second bolt insertion hole” in the present invention. It is an example of the implementation structure to do.
  • the water outlet 4 is attached to the attachment surface portion 14 formed on the side wall 26 a of the cylinder head 1 in a cantilever state.
  • the water outlet 4 is a component that constitutes a part of the cooling water passage, and is configured to distribute the cooling water flowing out from the water jacket outlet 36 to a radiator, a heater, and the like (not shown).
  • the cylinder head 20 receives a force (hereinafter referred to as an explosion load) in a direction away from the cylinder block 6 due to the combustion explosion.
  • an explosion load a force
  • the explosion load actually causes deformation of the seal surface portion 29 that is the mounting surface to the cylinder block 6, particularly the combustion chamber seal surface portion 29a. cause.
  • the axial force of the fastening bolt acts effectively, so the explosion load acting on the combustion chamber seal surface portion 29a It can be received effectively by the axial force of the fastening bolt, and deformation of the combustion chamber seal surface portion 29a can be suppressed.
  • the combustion chamber seal surface portion 29a is likely to be deformed.
  • one end side (side wall 26a) in the combustion chamber arrangement direction among the combustion chamber seal surface portions 29a around the combustion chamber CC arranged at one end (side wall 26a side, upper side in FIG. 4) in the combustion chamber arrangement direction. 4 the entire area of the bolt hole sealing surface portion 30 a extending between the pair of outermost row bolt insertion holes 132 disposed on the upper side of FIG. 4 and the lower end portion of the mounting surface portion 14 on the side wall 26 a 38 are connected.
  • an explosion load acting on the bolt hole sealing surface portion 30a can be received by the side wall 26a through the inclined wall portion 38.
  • the component in the direction of separating the cylinder head 20 from the cylinder block 6 (upward in FIG. 5) can be reduced.
  • deformation of the bolt hole sealing surface portion 30a can be effectively suppressed.
  • the inclined wall portion 38 is also connected to the pair of bolt boss portions 34 in which the pair of endmost row bolt insertion holes 132 are formed, the axial force of the fastening bolt is transferred between the bolt holes via the inclined wall portion 38. It can be made to act on the seal surface part 30a. Thereby, a deformation
  • vibration due to the reciprocating motion of the piston P is generated, and the vibration also acts on the water outlet 4. Since the water outlet 4 is attached to the attachment surface portion 14 of the cylinder head 20 in a cantilever state, bending input due to the vibration acts on the attachment surface portion 14.
  • the bending input by the weight of the water outlet 4 acts on the mounting surface portion 14.
  • the lower end portion of the mounting surface portion 14 is connected to the combustion chamber seal surface portion 29a by the inclined wall portion 38, a tensile force or a compressive force due to bending input acting on the lower end portion of the mounting surface portion 14 is generated. It can be received by the combustion chamber sealing surface portion 29a through the inclined wall portion 38. Thereby, the rigidity of the attachment surface part 14 can be improved and the deformation
  • the inclined wall portion 38 connects the combustion chamber seal surface portion 29a and the side wall 26a over the entire region of the end edge portion 30a ′ of the bolt hole seal surface portion 30a.
  • the inclined wall portion 38 may connect the combustion chamber seal surface portion 29a and the side wall 26a in at least a part of the end edge portion 30a 'of the bolt hole seal surface portion 30a.
  • the portion FP farthest from the center of the pair of outermost row bolt insertion holes 132 in the end edge portion 30a ′ of the seal surface portion 30a between the bolt holes is the “at least first and first of the edges” in the present invention. It is an example of the implementation structure corresponding to "the part with the longest distance from the center of 2 bolt insertion hole.”
  • the inclined wall portion 38 is configured to be connected to the pair of bolt boss portions 34 in which the pair of outermost row bolt insertion holes 132 are formed, but the edge portion of the seal surface portion 30a between the bolt holes If the inclined wall portion 38 connects the combustion chamber sealing surface portion 29a and the side wall 26a in at least a part of 30a ', the inclined wall portion 38 has a pair of bolt boss portions in which a pair of endmost row bolt insertion holes 132 are formed. 34 may not be connected.
  • the inclined wall portion 38 is formed between the combustion chamber seal surface portion 29a and the side wall 26a only in the inter-bolt hole seal surface portion 30a extending between the pair of endmost row bolt insertion holes 132 in the combustion chamber seal surface portion 29a.
  • the present invention is not limited to this.
  • an inclined wall portion is also provided between the other bolt insertion holes 32 arranged in the combustion chamber seal surface portion 29a, and the inclined wall portion also burns at the bolt hole sealing surface portion extending between the other bolt insertion holes 32.
  • the chamber seal surface portion 29a may be connected to each side wall 26 corresponding to the bolt hole seal surface portion.
  • the combustion chamber seal surface portion 29 a is connected to the lower end portion of the attachment surface portion 14 for attaching the water outlet 4 to the cylinder head 20 by the inclined wall portion 38. It may be configured to be connected to the upper portion or the upper end portion.
  • the combustion chamber seal surface portion 29a is connected to the attachment surface portion 14 for attaching the water outlet 4 to the cylinder head 20 by the inclined wall portion 38, but is not limited thereto.
  • the combustion chamber seal surface portion 29a is provided with a slant wall portion 38 for peripheral parts other than the water outlet 4 necessary for operating the internal combustion engine 1, such as an alternator, a starter motor, an oil filter, and other auxiliary equipment. It is good also as a structure connected with the attachment surface for attaching to 20.
  • the combustion chamber sealing surface portion 29 a may be connected to the side walls 26, 26 a by the inclined wall portion 38, and may not be connected to the mounting surfaces of the peripheral parts including the water outlet 4.
  • the end edge portion 30a ' is formed in an arc shape so as to constitute a part of a circle centering on the center of the combustion chamber constituting concave portion 24a, but is not limited thereto.
  • the end edge portion 130a ' may be formed in a straight line so as to be substantially parallel to the virtual connection line VCL.
  • the explosion load which acts on the sealing surface part 30a between bolt holes can be set as the structure which is easy to be transmitted to the inclined wall part 38 equally, the deformation
  • This embodiment shows an example of a form for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the configuration of the present embodiment.

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Abstract

【課題】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。【解決手段】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)に延在する部分と、シリンダヘッド(20)の側壁(26a)とを斜壁部(38)によって連結する。これにより、燃焼室シール面部(29a)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、燃焼室シール面部(29a)に作用する爆発荷重のうち、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。これにより、燃焼室シール面部(29a)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(CC)におけるシール性の向上を図ることができる。

Description

シリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関
 本発明は、燃焼室の周囲に構成された燃焼室シール面部の変形を抑制可能なシリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関に関する。
 従来、この種のシリンダヘッドとしては、動弁機構室を画成するアッパーデッキと、燃焼室を画成するロアデッキと、当該アッパーデッキおよびロアデッキを囲むよう矩形枠状に構成された側壁と、ロアデッキにおける燃焼室中央に対応する部分と側壁とを斜めに接続する傾斜壁と、を備え、アッパーデッキ側から挿通されるヘッド締結ボルトによってシリンダブロックに締結される構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 このシリンダヘッドでは、燃焼室中央に作用する爆発荷重を、傾斜壁から側壁を介してアッパーデッキにおけるヘッド締結ボルト締結部に伝達し、当該ヘッド締結ボルト締結部に作用するボルト締結力によって爆発荷重を支えることによって、燃焼室中央の変形を効果的に抑制している。
実公平3-13547号公報
 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、上記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。
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。 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。 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3の矢印V方向から見た矢視図である。 図3のB-B断面を示す断面図である。 図4のC-C断面を示す断面図である。 図4のD-D断面を示す断面図である。 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。
 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。。
 本実施形態は、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。
 1    内燃機関(内燃機関)
 2    ロッカーカバー
 4    ウォータアウトレット(ウォータアウトレット)
 6    シリンダブロック(シリンダブロック)
 8    アッパーオイルパン
 10   ロアオイルパン
 14   取付面部(取付面部)
 20   シリンダヘッド(シリンダヘッド)
 22   アッパーデッキ(アッパーデッキ)
 24   ロアデッキ(ロアデッキ)
 24a  燃焼室構成凹部
 26   側壁(側壁)
 26a  側壁(側壁)
 29   シール面部
 29a  燃焼室シール面部(燃焼室シール面部)
 30a  ボルト孔間シール面部(ボルト孔間シール面部)
 30a’ 端縁部(端縁部)
 32   ボルト挿通孔(第1ボルト挿通孔、第2ボルト挿通孔)
 34   ボルトボス部(第1ボス部、第2ボス部)
 36   ウォータジャケット出口
 38   斜壁部(傾斜壁)
 62   シリンダボア(シリンダボア)
 130a’ 端縁部(端縁部)
  132  最端列ボルト挿通孔(第1ボルト挿通孔、第2ボルト挿通孔)
 CC   燃焼室(燃焼室)
 VMC  動弁機構室(動弁機構室)
 P    ピストン(ピストン)
 WJ   シリンダヘッド用ウォータジャケット
 FP   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
 VLC  仮想接続線(仮想接続線)

Claims (7)

  1.  動弁機構室を画成するよう構成されたアッパーデッキと、
     燃焼室を画成すると共に該燃焼室の周囲に燃焼室シール面部を有するよう構成されたロアデッキと、
     前記アッパーデッキおよび前記ロアデッキを囲むよう矩形枠状に構成された側壁と、
     前記燃焼室シール面部のうち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、前記側壁と、を斜めに接続するよう構成された傾斜壁と、
     を備えるシリンダヘッド。
  2.  前記ボルト孔間シール面は、前記第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おり、
     前記傾斜壁は、前記端縁部のうち少なくとも前記第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前記側壁に接続するよう構成されている請求項1に記載のシリンダヘッド。
  3.  前記第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、
     前記端縁部は、前記仮想接続線と略平行となるよう構成されている請求項2に記載のシリンダヘッド。
  4.  前記傾斜壁は、前記端縁部の全域を前記側壁に接続するよう構成されている請求項2または3に記載のシリンダヘッド。
  5.  前記ロアデッキは、前記第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、
     前記傾斜壁は、前記第1および第2ボス部に接続されるよう構成されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のシリンダヘッド。
  6.  前記側壁は、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、
     前記傾斜壁は、前記側壁のうち前記取付面部の下端部に接続されるよう構成されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載のシリンダヘッド。
  7.  請求項1から6のいずれか1項に記載のシリンダヘッドと、
     シリンダボアを有するシリンダブロックと、
     前記シリンダボア内を摺動するピストンと、
     該ピストンに連結されたクランクシャフトと、
     を備え、
     前記燃焼室で生じる燃焼圧力によって前記ピストンを往復運動させ、該ピストンの往復運動を前記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た内燃機関。
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