JP2005009463A

JP2005009463A - Ｖ型内燃機関

Info

Publication number: JP2005009463A
Application number: JP2003177519A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Tomita; 哲生富田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP4172338B2

Abstract

【課題】ボルト軸力等によるシリンダボア１６の変形を抑制する。
【解決手段】シリンダブロック１０のバンク谷間１５を挟んで対向する一対の対向壁２８に、６本のステー３１〜３６を架け渡す。各ステー３１〜３６は、気筒列方向Ｃ２と直交する機関幅方向Ｃ３に対し、バンク谷間１５を挟んで向かい合う例えば＃１，＃２気筒の中心同士を結ぶオフセット線Ｌ１の傾斜方向と反対方向に傾斜している。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に好適に用いられるＶ型内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１や特許文献２には、Ｖ型内燃機関の左右バンクの対向壁に補強用の天板やステーを架け渡し、耐震性を向上する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１０７７７０号公報
【０００４】
【特許文献２】
実開平７−１７９５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＶ型内燃機関においては、左バンクの気筒（シリンダボア）と右バンクの気筒とが気筒列方向にオフセットしている関係で、シリンダブロックの上部にシリンダヘッドをヘッド固定ボルトを用いて共締め固定する際に、シリンダボアがほぼ長円形状に変形しようとする。
【０００６】
加えて、左右バンクの２つのシリンダヘッドの上部に二股状をなす１つのインテークマニホールドをマニホールド固定ボルトを用いて締結固定する構造のＶ型内燃機関では、一般的に、インテークマニホールドと２つのシリンダヘッドとの合わせ面がボルト軸線に対して傾斜している。このため、マニホールド固定ボルトを締め付けると、インテークマニホールドが沈み込み、左右バンクのシリンダヘッドが互いに離間する方向へ押し出され、シリンダブロックの気筒がいびつに変形しようとする。
【０００７】
このようなＶ型内燃機関に特有のボルト軸力に起因する気筒の変形に対し、上述した特許文献１や特許文献２ではあまり考慮されておらず、単に天板やステーを設けるだけでは、上述したような気筒の変形を十分に抑制することはできない。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、Ｖ型内燃機関でのボルト軸力等に起因する気筒の変形を有効に抑制することを主たる目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
Ｖ型内燃機関のシリンダブロックの左右バンク間のバンク谷間を挟んで対向する２つの対向壁に複数のステーが架け渡される。各ステーは、気筒列方向と直交する機関幅方向に対し、バンク谷間を挟んで向かい合う一対の気筒の中心同士を結ぶオフセット線の傾斜方向と反対方向に傾斜している。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、シリンダブロックの対向壁間に架け渡される複数のステーを、機関幅方向に対してオフセット線と反対方向に傾斜させることにより、Ｖ型内燃機関に特有のシリンダブロックの気筒のいびつな変形を有効に抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１〜７は、本発明の第１実施例に係るＶ型６気筒内燃機関を示している。図１に示すように、この内燃機関は、シリンダブロック１０と、複数のヘッド固定ボルト１１によってシリンダブロック１０の上部に共締め固定される右バンクのシリンダヘッド１２Ｒ及び左バンクのシリンダヘッド１２Ｌと、複数のマニホールド固定ボルト１３によって２つのシリンダヘッド１２Ｒ，１２Ｌの上部に共締め固定される一つのインテークマニホールド１４と、を有している。
【００１３】
図２に示すように、シリンダブロック１０は、例えばアルミダイカストにより鋳造され、所定のバンク角（例えば６０°）で傾斜する６つの＃１〜＃６気筒（シリンダボア）１６を有している。＃１，＃３，＃５気筒は右バンクの平坦なヘッド取付面１７Ｒに開口しており、＃２，＃４，＃６気筒は左バンクの平坦なヘッド取付面１７Ｌに開口している。右バンクは左バンクに対して機関前方Ｆｒに所定量だけオフセットしている。各ヘッド取付面１７Ｒ，１７Ｌには、ヘッド固定ボルト１１が螺合する雌ねじが形成された８個のヘッドボルトボス１８がそれぞれ開口形成されている。これらのヘッドボルトボス１８は、各気筒の四隅に位置するように、気筒と交互に配設されている。
【００１４】
図３に示すように、各シリンダヘッド１２Ｒ，１２Ｌは、例えばアルミ合金により鋳造され、上記ヘッド固定ボルト１１が貫通する８個のヘッドボルト貫通孔１９が形成されている。各シリンダヘッド１２Ｒ，１２Ｌのバンク谷間１５側の側壁には、インテークマニホールド１４が取り付けられる平坦なマニホールド取付面（合わせ面）２０が形成されている。各マニホールド取付面２０には、３つの吸気ポート２１と４つのマニホールドボルトボス２２とが交互に開口形成されている。各マニホールドボルトボス２２には、上記のマニホールド固定ボルト１３が螺合する雌ねじが形成されている。
【００１５】
図４に示すように、インテークマニホールド１４は、例えばアルミ合金により一体的に鋳造されており、吸気ポート２１に接続する管状の吸気ブランチ２３が二股状に分岐する形状をなし、その両側の下端部に、燃料噴射弁が取り付けられる噴射弁ボス２４と、マニホールド固定ボルト１３が貫通するマニホールドボルト貫通ボス２５と、が形成されている。
【００１６】
図５を参照して、マニホールド取付ボルト１３の軸方向は機関上下方向Ｃ１とほぼ一致するように設定されている。このボルト軸方向Ｃ１に対し、マニホールド取付面２０が傾斜している。つまり、両シリンダヘッド１２Ｒ，１２Ｌのマニホールド取付面２０が、気筒列方向視で略くさび形状・矢じり形状をなしている。従って、機関上下方向Ｃ１に沿うボルト軸力Ｆにより、マニホールド取付面２０に沿う第１分力Ｆ１と、この第１分力Ｆ１に直交する第２分力Ｆ２とが作用し、主に上記の第２分力Ｆ２によって、ボルト軸力Ｆの上昇に伴ってインテークマニホールド１４が沈み込み、シリンダヘッド１２Ｒ，１２Ｌが互いに離間する方向へ押し出されて、最終的にシリンダブロック１０の気筒（シリンダボア）１６の変形に大きな影響を及ぼすという、Ｖ型内燃機関特有の課題がある。
【００１７】
図６は、シリンダブロックの左右バンクのヘッド取付面１７Ｒ，１７Ｌを同一面上に描いた上面対応図で、図７はシリンダブロックの上面図である。図６に示すように、右バンクの＃１，＃３，＃５気筒は左バンクの＃２，＃４，＃６気筒に対して機関前方Ｆｒに所定量オフセットしている。従って、バンク谷間１５を挟んで向かい合う一対の気筒（例えば＃１気筒と＃２気筒）の中心を結ぶオフセット線Ｌ１は、気筒列方向（機関前後方向）Ｃ２と直交する機関幅方向Ｃ３に対して傾斜している。このように左右バンクの気筒が気筒列方向Ｃ２にオフセットしていることが、ヘッド固定ボルト１１のボルト軸力によるシリンダボアの変形に大きな影響を及ぼす。
【００１８】
図６において、破線Ｈ１はヘッド固定ボルト１１のボルト軸力によるシリンダボアの中間仮想変形状態を誇張して示しており、実線Ｈ２はマニホールド固定ボルト１３のボルト軸力によるシリンダボアの最終仮想変形状態を誇張して示している。長軸Ｈ３は、最終仮想変形状態Ｈ２での長軸であり、最終仮想変形状態Ｈ２で最も拡大変形する方向に対応している。これらの変形状態Ｈ１，Ｈ２は、後述する本実施例のステー３１〜３６を設けていない場合に対応している。最終仮想変形状態Ｈ２では、大半の気筒（特に＃２〜＃５気筒）がいびつな長円形状に変形しており、特に、その長軸Ｈ３が機関幅方向Ｃ３に対してオフセット線Ｌ１の傾斜方向と同じ方向に傾斜している。
【００１９】
このような気筒のいびつな変形を有効に抑制するように、本実施例では、シリンダブロック１０に、バンク谷間１５側の一対の対向壁２８に架け渡される合計６本の補強用のステー３１〜３６が一体的に形成されている。なお、図１及び図２では図面の簡略化のためにステー３１〜３６が図示されていない。
【００２０】
これらステー３１〜３６は、共通する特徴として、補強対象となるバンク谷間側のヘッドボルトボス１８の一つに向かって延びており、かつ、機関幅方向Ｃ３に対してオフセット線Ｌ１の傾斜方向と反対方向に傾斜している。つまり、図６の上下方向に延びる機関幅方向Ｃ３に対してオフセット線Ｌ１が右上へ向けて傾斜しており、ステー３１〜３６が左上へ向けて傾斜している。
【００２１】
加えて、ステー３１〜３６は、最終仮想変形状態Ｈ２での一つの気筒１６の長軸Ｈ３に直交し、かつ、その気筒１６の周囲に位置するバンク谷間１５側の８個の第１〜第８ヘッドボルトボス１８−１〜１８−８の一つを通るステー中心線３１ａ〜３６ａとほぼ一致するように設定されている。
【００２２】
より具体的には、第１ステー３１のステー中心線３１ａは、＃３気筒の直ぐ機関前側の第３ヘッドボルトボス１８−３を通り、この＃３気筒の長軸Ｈ３に直交している。第２ステー３２のステー中心線３２ａは、＃２気筒の直ぐ機関前側の第２ヘッドボルトボス１８−２を通り、この＃２気筒の長軸Ｈ３に直交している。第３ステー３３のステー中心線３３ａは、＃５気筒の直ぐ機関前側の第５ヘッドボルトボス１８−５を通り、この＃５気筒の長軸Ｈ３と直交している。第４ステー３４のステー中心線３４ａは、＃２気筒の直ぐ機関後側の第４ヘッドボルトボス１８−４を通り、この＃２気筒の長軸Ｈ３と直交している。第５ステー３５のステー中心線３５ａは、＃５気筒の直ぐ機関後側の第７ヘッドボルトボス１８−７を通り、この＃５気筒の長軸Ｈ３と直交している。第６ステー３６のステー中心線３６ａは、＃４気筒の直ぐ機関後側の第６ヘッドボルトボス１８−６を通り、この＃４気筒の長軸Ｈ３と直交している。
【００２３】
このようなステー３１〜３６を設けることにより、ヘッド固定ボルト１１及びマニホールド固定ボルト１３の締付・ボルト軸力によるシリンダボア１６のいびつな変形、特に、＃２〜＃５気筒の最終仮想変形状態Ｈ２におけるオフセット線Ｌ１の方向に長尺な長円形状への変形を有効に抑制することができる。
【００２４】
特に、機関後寄りの左バンクの中で最も機関前側に位置する＃２気筒と、機関前寄りの右バンクの中で最も機関後側に位置する＃５気筒とは、バンク谷間１５を挟んで対向する＃１，＃６気筒のシリンダヘッド側からの反力を受けた時にその力を受け止めるポートが存在しないので、最終仮想変形状態Ｈ２における変形度合いが相対的に大きく、補強の必要性が高い。このような＃２気筒及び＃５気筒の周囲に位置するバンク谷間１５側のヘッドボルトボス１８−２，１８−４，１８−５，１８−７の全てに対してステー３２〜３５が設けられており、＃２気筒及び＃５気筒の変形を重点的に抑制することができる。
【００２５】
バンク谷間１５側の第１〜第８ヘッドボルトボス１８−１〜１８−８の中で、最も機関前側に位置する第１ヘッドボルトボス１８−１と、最も機関後側に位置する第８ヘッドボルトボス１８−８には、ステーが設けられていない。しかしながら、最も機関前側に位置する＃１気筒と最も機関後側に位置する＃６気筒とは、シリンダブロック１０の前壁２６及び後壁２７が補強リブとして機能するため、他の＃２〜＃５気筒に比してボルト軸力による変形の度合いが比較的小さく、補強の必要性が相対的に低いので、あえてステーを設けなくても所期の強度・剛性を確保することができ、更にいえば、ステーを省略することにより軽量化・簡素化を図ることができる。
【００２６】
図８は、本発明の第２実施例に係るＶ型内燃機関のシリンダブロックの上面図である。なお、上記第１実施例と重複する説明は省略する。この実施例では、簡素化のために、６本のステー４１〜４６がほぼ平行に設定されている。但し、第１実施例と同様、ステー４１〜４６の傾斜方向は、機関幅方向Ｃ３に対し、オフセット線Ｌ１（図６参照）の傾斜方向と反対側となっている。また、各ステー４１〜４６は、バンク谷間１５側の第２〜第７ヘッドボルトボス１８−２〜１８−７の一つへ向けて延びている。
【００２７】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、Ｖ型８気筒の内燃機関に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るＶ型６気筒内燃機関の分解斜視図。
【図２】図１のシリンダブロックの斜視図。
【図３】図１のシリンダヘッドの斜視図。
【図４】図１のインテークマニホールドの斜視図。
【図５】図１の内燃機関の正面図。
【図６】図１のシリンダブロックの上面対応図。
【図７】図１のシリンダブロックの上面図。
【図８】本発明の第２実施例に係るＶ型６気筒内燃機関のシリンダブロックの上面図。
【符号の説明】
１０…シリンダブロック
１１…ヘッド固定ボルト
１２Ｒ，１２Ｌ…シリンダヘッド
１３…マニホールド固定ボルト
１４…インテークマニホールド
１５…バンク谷間
１６（＃１〜＃６）…気筒（シリンダボア）
１８…ヘッドボルトボス
２０…マニホールド取付面（合わせ面）
２８…対向壁
３１〜３６…ステー

Claims

シリンダブロックの左右バンク間のバンク谷間を挟んで対向する一対の対向壁に複数のステーが架け渡され、
各ステーが、気筒列方向と直交する機関幅方向に対し、バンク谷間を挟んで向かい合う一対の気筒の中心同士を結ぶオフセット線の傾斜方向と反対方向に傾斜しているＶ型内燃機関。
上記シリンダブロックに、このシリンダブロックとシリンダヘッドを共締め固定するヘッド固定ボルトが挿通する複数のヘッドボルトボスが気筒の周囲に設けられ、
上記ステーが、バンク谷間側のヘッドボルトボスの一つに向かって延びている請求項１に記載のＶ型内燃機関。
バンク谷間側のヘッドボルトボスのうち、最も機関前側のヘッドボルトボスと最も機関後側のヘッドボルトボスとを除くヘッドボルトボスに対して上記ステーが設けられている請求項２に記載のＶ型内燃機関。
上記ステーが、上記ヘッド固定ボルトのボルト軸力による気筒の最終仮想変形状態での長軸にほぼ直交している請求項２又は３に記載のＶ型内燃機関。
上記複数のステーの全てがほぼ平行である請求項１〜３のいずれかに記載のＶ型内燃機関。
上記シリンダブロックの上部に固定される２つのシリンダヘッドと、
複数のマニホールド固定ボルトにより上記２つのシリンダヘッドの上部に固定される一つのインテークマニホールドと、を有し、
上記インテークマニホールドとシリンダヘッドとの合わせ面がマニホールド固定ボルトの軸線に対して傾斜している請求項１〜５のいずれかに記載のＶ型内燃機関。