JP2008303856A - エンジン構造およびエンジンにおける熱変形制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックとシリンダヘッドとの熱膨張量の差に起因する熱変形（山形変形）を抑制することができ、エンジン全高の増大やエンジンの振動にともなう機関バルブについての動作不具合を招くことなく、エンジンにおけるフリクション増大の原因となる、カムジャーナルやクランクジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボアの円筒度の悪化を低減することができるエンジン構造を提供すること。
【解決手段】エンジン１において、シリンダブロック２におけるクランクシャフト４（軸心線のみ図示）の軸方向の両端部分に、シリンダブロック２における他の部分よりも高温に制御される高温制御部１１（破線領域Ａ１参照）を有し、シリンダブロック２が、その熱変形時に、ヘッド取付面７が全体的にクランクシャフト４の軸方向について凹状となる方向に変形する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックとこれに取り付けられるシリンダヘッドとを備えるエンジンについてのエンジン構造、およびエンジンにおける熱変形制御方法に関する。

一般に、自動車エンジン等のエンジン（内燃機関）には、次のような構成を備えるものがある。すなわち、例えば図８に示すように、エンジン１０１において、クランクシャフト１０４を回転可能に支持するシリンダブロック１０２と、このシリンダブロック１０２に取り付けられるシリンダヘッド１０３とが備えられる。シリンダヘッド１０３は、シリンダブロック１０２に対してヘッドボルト等が用いられて固定される。シリンダヘッド１０３には、カムシャフト１０５が回転可能に支持される。カムシャフト１０５は、クランクシャフト１０４の回転を機関バルブ（吸・排気バルブ）を開閉させるための動弁機構に伝達する。なお、図８はエンジンの一般的な構成およびそれにおける熱変形を示す模式説明図である。
このような構成を備えるエンジン１０１においては、その実働時（運転時）において、シリンダヘッド１０３の温度がシリンダブロック１０２の温度よりも高くなることから、両者が同じ材料（例えばアルミニウム等）で構成される場合等、それぞれの熱膨張量に差が発生する。具体的には、次のとおりである。

すなわち、前記のような構成を備えるエンジン１０１においては、シリンダブロック１０２に、クランクシャフト１０４と連結されるピストンを摺動可能に内装する円筒状の孔部であるシリンダボア１０６が形成される。シリンダボア１０６に内装されるピストンの上方（シリンダヘッド１０３側）には、ピストンを往復摺動させるための爆発が行われる燃焼室が形成される。このピストンの往復摺動により、クランクシャフト１０４が回転する。このような燃焼室が形成される位置等の関係から、シリンダブロック１０２に対してシリンダヘッド１０３側の温度が高くなる。

シリンダヘッド１０３は、エンジン１０１の実働時において前記燃焼室での爆発によって発生する熱が、冷却水が循環させられることにより冷される構造となっている。そして、シリンダヘッド１０３においては、冷却損失や燃費等が考慮された上でのできるだけ高い熱効率の実現や、強度確保等の観点から、例えば、燃焼室部分で約２００℃前後となるように温度調節（温度制御）される。この場合、シリンダヘッド１０３全体の平均温度は１３５℃程度となる。
一方、シリンダブロック１０２においては、潤滑油の消費抑制（蒸発による消失防止）や、潤滑性の確保等の観点から、例えば、全体的に１００℃強となるように温度調節される。なお、シリンダブロック１０２は、シリンダヘッド１０３と同様、冷却水が循環させられることにより冷される構造を有している。

このように、エンジン１０１においては、その実働時において、シリンダヘッド１０３の温度がシリンダブロック１０２の温度よりも高くなり、それぞれの熱膨張量に差が発生する。こうしたシリンダブロック１０２とシリンダヘッド１０３との間における熱膨張量の差は、エンジン１０１の全体が山形となるような変形（以下「山形変形」という。）を生じさせる。
エンジン１０１における山形変形は、エンジン１０１が、例えば図８に示すような、一列に並んだ状態となる四個のシリンダボア１０６を有する直列四気筒エンジン等のように、シリンダブロック１０２およびシリンダヘッド１０３の長手方向が、その支持するクランクシャフト１０４およびカムシャフト１０５の軸方向となる構成の場合、主として次のような変形となる。すなわち、図８において二点鎖線１０１ａで示すように、シリンダブロック１０２およびシリンダヘッド１０３が、その長手方向（クランクシャフト１０４およびカムシャフト１０５の軸方向）において上側（シリンダブロック１０２に対するシリンダヘッド１０３側）に凸となるように反り返るような変形である。

このようにエンジン１０１の実働時において生じる山形変形は、クランクシャフト１０４については矢印Ｘ１で、カムシャフト１０５については矢印Ｘ２で示すように、各シャフト１０４・１０５に対して、各シャフト１０４・１０５がエンジン１０１における山形変形に沿うように湾曲するような力を作用させることとなる（カムシャフト１０５については図５における二点鎖線１０５ａ参照）。クランクシャフト１０４およびカムシャフト１０５が山形変形による影響を受けることは、クランクシャフト１０４におけるクランクジャーナル、およびカムシャフト１０５におけるカムジャーナルの同軸度の悪化を招く。なお、こうした山形変形による影響は、山形変形についての変形量がシリンダブロック１０２と比べて大きくなるシリンダヘッド１０３に支持されるカムシャフト１０５の方が、クランクシャフト１０４よりも大きく受けることとなる。
また、同じくエンジン１０１における山形変形は、シリンダブロック１０２において所定の真円度を有するように形成される円筒状のシリンダボア１０６について、その円筒度（真円度）の悪化を招く。
このようなカムジャーナルおよびクランクジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボア１０６についての円筒度の悪化は、各部におけるフリクション増大や偏摩耗の原因となる。

そこで、前述のようなエンジンにおける熱変形（山形変形）にともなう問題を解決するための技術として、例えば特許文献１に示されているものがある。特許文献１には、カムシャフトを支持する複数の軸受部が一体結合されるとともに、その軸受部が結合された部材が、弾性部材を介してシリンダヘッドに支持される構成が示されている。
確かに、本構成においては、エンジンの実働時に生じるシリンダヘッドの凸形状となる熱変形が、弾性部材によって吸収されて軸受部に伝わることが防がれ、カムシャフトの軸受部における偏摩耗等が防止されると考えられる。

しかし、特許文献１に示されている構成では、次のような問題が生じる場合がある。
すなわち、カムシャフトを支持する軸受部が結合された部材のシリンダヘッドに対する支持に際し、弾性部材が介在するため、その分、エンジン全高が増大するという問題がある。
また、カムシャフトの軸受部全体が弾性部材を介して支持される構成であるため、カムシャフトの位置が、エンジンの振動の影響を受けてしまうこととなる。このため、バルブタイミング（機関バルブの開閉タイミング）の不安定性の増大や、バルブリフト量（機関バルブのバルブ開度）の誤差の発生等の、機関バルブについての動作不具合が生じるという問題がある。
特開昭５８−５９３０６号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、シリンダブロックとシリンダヘッドとの熱膨張量の差に起因する熱変形（山形変形）を抑制することができ、エンジン全高の増大やエンジンの振動にともなう機関バルブについての動作不具合を招くことなく、エンジンにおけるフリクション増大の原因となる、カムジャーナルやクランクジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボアの円筒度の悪化を低減することができるエンジン構造およびエンジンにおける熱変形制御方法を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドが、前記シリンダブロックが有するシリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジン構造であって、前記シリンダブロックにおける前記クランクシャフトの軸方向の両端部分に、該シリンダブロックにおける他の部分よりも高温に制御される高温制御部を有し、前記シリンダブロックが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面が全体的に前記クランクシャフトの軸方向について凹状となる方向に変形するものである。

請求項２においては、請求項１に記載のエンジン構造において、前記シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分に、該シリンダヘッドにおける他の部分よりも高温に制御される高温制御部を有し、前記シリンダヘッドが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面に対する接合面が全体的に前記カムシャフトの軸方向について凸状となる方向に変形するものである。

請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のエンジン構造において、前記高温制御部を前記他の部分よりも高温に制御することは、前記高温制御部においてシリンダブロックまたは前記シリンダヘッドが有するウォータジャケットの流路面積を大きく形成することにより行われるものである。

請求項４においては、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン構造において、前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともに前記シリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、前記両バンクが有するシリンダヘッド取付面それぞれに取り付けられる前記両シリンダヘッド間に、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させる引張抵抗部と、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させる押圧抵抗部とのうち、少なくともいずれかを有する変形抵抗部材が介装されるものである。

請求項５においては、クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダブロックが、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともにシリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、前記シリンダヘッドが、前記シリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジン構造であって、前記両バンクが有するシリンダヘッド取付面それぞれに取り付けられる前記両シリンダヘッド間に、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させる引張抵抗部と、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させる押圧抵抗部とのうち、少なくともいずれかを有する変形抵抗部材が介装されるものである。

請求項６においては、請求項４または請求項５に記載のエンジン構造において、前記引張抵抗部と前記押圧抵抗部とが、前記引張抵抗と前記押圧抵抗とが互いに作用し合う状態で、一体に連結されるものである。

請求項７においては、請求項４〜６のいずれか一項に記載のエンジン構造において、前記引張抵抗部および前記押圧抵抗部は、前記両シリンダヘッド間に介装された状態で、前記両シリンダヘッドに対して、前記引張抵抗部については引張予荷重を、前記押圧抵抗部については押圧予荷重を、それぞれ作用させた状態となるものである。

請求項８においては、クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドが、前記シリンダブロックが有するシリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジンにおける熱変形制御方法であって、前記シリンダブロックが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面が全体的に前記クランクシャフトの軸方向について凹状となる方向に変形するように、前記シリンダブロックにおける前記クランクシャフトの軸方向の両端部分を、前記シリンダブロックにおける他の部分よりも高温に制御するものである。

請求項９においては、請求項８に記載のエンジンにおける熱変形制御方法において、前記シリンダヘッドが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面に対する接合面が全体的に前記カムシャフトの軸方向について凸状となる方向に変形するように、前記シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分を、前記シリンダヘッドにおける他の部分よりも高温に制御するものである。

請求項１０においては、請求項８または請求項９に記載のエンジンにおける熱変形制御方法において、前記他の部分よりも高温に制御することを、前記シリンダブロックまたは前記シリンダヘッドが有するウォータジャケットの流路面積を大きく形成することにより行うものである。

請求項１１においては、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のエンジンにおける熱変形制御方法において、前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともに前記シリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させること、および前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させることのうち、少なくともいずれかを行うものである。

請求項１２においては、クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダブロックが、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともにシリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、前記シリンダヘッドが、前記シリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジンにおける熱変形制御方法であって、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させること、および前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させることのうち、少なくともいずれかを行うものである。

請求項１３においては、請求項１１または請求項１２に記載のエンジンにおける熱変形制御方法において、前記引張抵抗と前記押圧抵抗とを互いに作用し合う状態とするものである。

請求項１４においては、請求項１１〜１３に記載のエンジンにおける熱変形制御方法において、前記両シリンダヘッドに対して、前記引張抵抗についての引張予荷重を、前記押圧抵抗についての押圧予荷重を、それぞれ作用させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの熱膨張量の差に起因する熱変形（山形変形）を抑制することができ、エンジン全高の増大やエンジンの振動にともなう機関バルブについての動作不具合を招くことなく、エンジンにおけるフリクション増大の原因となる、カムジャーナルやクランクジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボアの円筒度の悪化を低減することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明は、例えば自動車に搭載されるエンジン等において、エンジンにおける部分的な温度（エンジン全体における温度分布）を制御することにより、あるいはエンジンにおける熱変形自体に対して抵抗を付与することにより、エンジンの実働時に生じる熱変形を抑制するものである。

本発明の第一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は本発明の第一実施形態に係るエンジンの構成および熱変形を示す模式図、図２は同じく実働時の状態を示す模式図である。

本実施形態では、エンジンにおける部分的な温度（エンジン全体における温度分布）を制御することにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとの熱膨張量の差に起因する熱変形（山形変形）を抑制する。

本実施形態に係るエンジン１は、図１に示すように、クランクシャフト４（軸心線のみ図示）を回転可能に支持するシリンダブロック２と、クランクシャフト４と軸方向を同じくするカムシャフト５（軸心線のみ図示）を回転可能に支持するシリンダヘッド３とを備える。シリンダヘッド３は、シリンダブロック２が有するシリンダヘッド取付面（以下「ヘッド取付面」という。）７に対して固定されることによりシリンダブロック２に取り付けられる。シリンダブロック２およびシリンダヘッド３は、いずれもアルミニウムを材料として構成される。

本実施形態のエンジン１は、自動車等に搭載される直列四気筒のエンジンであり、一列に並んだ状態となる四個のシリンダボア６を有する。シリンダボア６は、ピストンを摺動可能に内装する円筒状の孔部である。シリンダボア６に内装されるピストンの上方（シリンダヘッド３側）には、ピストンを往復摺動させるための爆発が行われる燃焼室が形成される。このピストンの往復摺動により、クランクシャフト４が回転する。クランクシャフト４の回転は、カムシャフト５により、機関バルブ（吸・排気バルブ）を開閉させるための動弁機構に伝達される。

また、エンジン１において、シリンダヘッド３のヘッド取付面７に対する固定に際しては、複数のヘッドボルト８が用いられる。つまり、ヘッドボルト８は、シリンダヘッド３に形成されるボルト孔を貫通（図１において上下方向に貫通）するとともに、シリンダブロック２においてヘッド取付面７に開口するボルト穴に螺挿される。これにより、シリンダヘッド３が、ヘッド取付面７（シリンダブロック２）に対して締結固定される。
ここで、シリンダヘッド３は、そのシリンダブロック２に取り付けられた状態で、ヘッド取付面７に対して接触した状態となる接合面９を有する。つまり、シリンダヘッド３のシリンダブロック２に対する取付けに際しては、シリンダブロック２のヘッド取付面７とシリンダヘッド３の接合面９とが互いに対する合わせ面（あたり面）となる。

このような構成を備える本実施形態のエンジン１は、シリンダブロック２におけるクランクシャフト４の軸方向（図１において左右方向、以下「クランク軸方向」という。）の両端部分に、シリンダブロック２における他の部分よりも高温に制御される高温制御部１１を有する（破線領域Ａ１参照）。
そして、エンジン１においては、シリンダブロック２が、その熱変形時に、ヘッド取付面７が全体的にクランク軸方向について凹状となる方向に変形する。つまり、シリンダブロック２に設けられる高温制御部１１は、エンジン１の実働時に生じるシリンダブロック２の熱変形に、ヘッド取付面７が全体的にクランクシャフト４の軸方向について凹状となる方向の変形が含まれるように、シリンダブロック２における他の部分に対して高温に制御される部分である。

すなわち、前記のとおりアルミニウムを材料として構成されるシリンダブロック２においては、エンジン１の実働時において熱膨張による変形（熱変形）が生じる。かかる熱変形は、温度が高くなるほど大きくなる。このため、シリンダブロック２におけるクランク軸方向の両端部分に高温制御部１１が設けられることにより、その部分の熱変形についての変形量（熱膨張量）が、シリンダブロック２における他の部分のそれよりも大きくなる。つまり、シリンダブロック２の熱変形時においては、クランク軸方向の両端部分以外の部分、即ちシリンダブロック２におけるクランク軸方向の中間部分に対して、高温制御部１１が設けられるクランク軸方向の両端部分の熱膨張量が大きくなる。

これにより、ヘッド取付面７は、クランク軸方向について、その両端部分が他の部分（中間部分）に対してシリンダヘッド３側に曲がるように湾曲することとなる。結果として、シリンダブロック２が熱変形することにより、ヘッド取付面７が全体的にクランク軸方向について凹状となる方向の変形が生じる（図１中、矢印Ｂ１参照）。
したがって、シリンダブロック２に設けられる高温制御部１１には、シリンダブロック２におけるクランク軸方向の両端部分であって、少なくともヘッド取付面７側の部分が含まれる。

シリンダブロック２に設けられる高温制御部１１について、その部分がシリンダブロック２における他の部分よりも高温とされる制御に用いられる方法は、特に限定されるものではない。つまり、シリンダブロック２が部分的に高温とされること（シリンダブロック２において他の部分に対して高温となる部分が設けられること）は、一般的な技術によって達成することができる。具体的には、例えば次のような方法が挙げられる。

すなわち、シリンダブロック２が部分的に高温とされるに際して用いられる方法としては、シリンダブロック２が元々有する冷却手段による冷却についての冷却効率を部分的に下げる（冷却手段に対する熱伝達性が部分的に低下させる）ことにより、シリンダブロック２を部分的に温度上昇させる方法と、シリンダブロック２を部分的に加熱することにより、シリンダブロック２を部分的に温度上昇させる方法とがある。

前者の方法としては、シリンダブロック２が、その一般的な構成として有する冷却手段としてのウォータジャケットによる冷却についての冷却効率を部分的に下げる（ウォータジャケットに対する熱伝達性を部分的に低下させる）方法がある。ウォータジャケットによる冷却についての冷却効率を部分的に下げることは、シリンダブロック２において、例えばウォータジャケットを形成する壁部等が部分的に肉厚とされたり、ウォータジャケットからの熱伝達経路において存在する壁面（例えばシリンダボア６の周囲に設けられるウォータジャケットを形成する壁面等）に対する断熱塗装や同熱伝達経路における断熱材の介装が施されたりすることにより実現できる。
また、後者の方法としては、シリンダブロック２において、その高温とする部分にヒータ等の熱源を内蔵することにより、シリンダブロック２を部分的に加熱する方法がある。

以上のように、本実施形態においては、エンジン１における熱変形制御方法として、シリンダブロック２が、その熱変形時に、ヘッド取付面７が全体的にクランク軸方向について凹状となる方向に変形するように、シリンダブロック２におけるクランク軸方向の両端部分が、シリンダブロック２における他の部分よりも高温に制御される。
言い換えると、シリンダブロック２におけるクランク軸方向の両端部分が、シリンダブロック２の熱変形にヘッド取付面７が全体的にクランク軸方向について凹状となる方向の変形が含まれるように、シリンダブロック２における他の部分よりも高温に制御される。

このように、エンジン１における部分的な温度（エンジン１全体における温度分布）を制御することにより、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との熱膨張量の差に起因する熱変形（山形変形）を抑制することができ、エンジン１の全高の増大やエンジン１の振動にともなう機関バルブについての動作不具合を招くことなく、エンジン１におけるフリクション増大の原因となる、カムジャーナルやクランクジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボア６の円筒度の悪化を低減することができる。

すなわち、エンジン１においては、その実働時において、シリンダヘッド３の温度がシリンダブロック２の温度よりも高くなることにより生じる互いの熱膨張量の差に起因して、エンジン１の全体が山形となるような変形（山形変形）が生じる。
本実施形態のエンジン１における山形変形は、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３が、その長手方向（クランク軸方向、カム軸方向）において上側（シリンダブロック２に対するシリンダヘッド３側）に凸となるように反り返るような変形（山反り変形）となる。

こうしたエンジン１における山形変形には、シリンダブロック２よりも温度が高くなるシリンダヘッド３が熱変形（熱膨張）することが比較的大きく影響する。
つまり、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とは、前述したようにヘッドボルト８によって締結されることで互いに対する合わせ面であるヘッド取付面７と接合面９とを介して接合された状態となる。言い換えると、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とは、互いの合わせ面を介して一体に連結された状態となる。このため、エンジン１において山形変形が生じるに際しては、熱膨張量がシリンダブロック２よりも大きくなるシリンダヘッド３の熱変形は、互いの合わせ面（におけるヘッドボルト８による締結部）を介してシリンダブロック２に伝達される。そして、エンジン１の山形変形におけるシリンダブロック２の熱変形については、前記のとおり互いの合わせ面を介して伝達されるシリンダヘッド３の熱変形による影響が大きくなる。

そこで、本実施形態のエンジン１のように、シリンダブロック２において高温制御部１１が設けられることで、シリンダヘッド３に対する合わせ面となるヘッド取付面７が、全体的にクランク軸方向について凹状となる方向に変形しようとすることにより、このシリンダブロック２の変形と、エンジン１の山形変形に際して生じるシリンダヘッド３の山反り変形とが相殺される。結果として、エンジン１における山形変形が抑制される。
そして、シリンダブロック２において高温制御部１１を設けるための、シリンダブロック２についての部分的な温度制御に際しては、カムシャフト５の軸受構造等を変更する必要が生じない。このため、エンジン１の全高の増大や機関バルブについての動作不具合をともなうこともない。

このように、エンジン１における山形変形が抑制されることで、クランクシャフト４におけるクランクジャーナルやカムシャフト５におけるカムジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボア６の円筒度の悪化を低減することができる。特に、エンジン１の山形変形に際しての変形量が大きくなるシリンダヘッド３に支持されるカムシャフト５について生じるカムジャーナルの同軸度の悪化を、効果的に低減することができる。
これにより、エンジン１において、出力の制限や燃費の低下等を招くフリクションロスの低減が図れる。

また、本実施形態のエンジン１は、シリンダヘッド３におけるカムシャフト５の軸方向（図１において左右方向、以下「カム軸方向」という。）の中央部分に、シリンダヘッド３における他の部分よりも高温に制御される高温制御部１２を有する（破線領域Ａ２参照）。
そして、エンジン１においては、シリンダヘッド３が、その熱変形時に、ヘッド取付面７に対する接合面９が全体的にカム軸方向について凸状となる方向に変形する。つまり、シリンダヘッド３に設けられる高温制御部１２は、エンジン１の実働時に生じるシリンダヘッド３の熱変形に、ヘッド取付面７に対する接合面９が全体的にカム軸方向について凸状となる方向の変形が含まれるように、シリンダヘッド３における他の部分に対して高温に制御される部分である。

すなわち、前記のとおりアルミニウムを材料として構成されるシリンダヘッド３においては、エンジン１の実働時において熱膨張による変形（熱変形）が生じる。かかる熱変形は、温度が高くなるほど大きくなる。このため、シリンダヘッド３におけるカム軸方向の中央部分に高温制御部１２が設けられることにより、その部分の熱変形についての変形量（熱膨張量）が、シリンダヘッド３における他の部分のそれよりも大きくなる。つまり、シリンダヘッド３の熱変形時においては、カム軸方向の中央部分以外の部分、即ちシリンダヘッド３におけるカム軸方向の両側部分に対して、高温制御部１２が設けられるカム軸方向の中央部分の熱膨張量が大きくなる。

これにより、接合面９は、カム軸方向について、その中央部分が他の部分（両側部分）に対してシリンダブロック２側に曲がるように湾曲することとなる。結果として、シリンダヘッド３が熱変形することにより、接合面９が全体的にカム軸方向について凸状となる方向の変形が生じる（図１中、矢印Ｂ１参照）。
したがって、シリンダヘッド３に設けられる高温制御部１２には、シリンダヘッド３におけるカム軸方向の中央部分であって、少なくとも接合面９側の部分が含まれる。

シリンダヘッド３に設けられる高温制御部１２について、その部分がシリンダヘッド３における他の部分よりも高温とされる制御に用いられる方法は、特に限定されるものではない。つまり、シリンダヘッド３が部分的に高温とされること（シリンダヘッド３において他の部分に対して高温となる部分が設けられること）は、前述したシリンダブロック２に設けられる高温制御部１１の場合と同様に、一般的な技術によって達成することができる。
具体的には、前述したシリンダブロック２に設けられる高温制御部１１の場合と同様、シリンダヘッド３が、その一般的な構成として有する冷却手段としてのウォータジャケットによる冷却についての冷却効率を部分的に下げる（ウォータジャケットに対する熱伝達性を部分的に低下させる）方法等が用いられる。

以上のように、本実施形態においては、エンジン１における熱変形制御方法として、シリンダヘッド３が、その熱変形時に、ヘッド取付面７に対する接合面９が全体的にカム軸方向について凸状となる方向に変形するように、シリンダヘッド３におけるカム軸方向の中央部分が、シリンダヘッド３における他の部分よりも高温に制御される。
言い換えると、シリンダヘッド３におけるカム軸方向の中央部分が、シリンダヘッド３の熱変形にヘッド取付面７に対する接合面９が全体的にカム軸方向について凸状となる方向の変形が含まれるように、シリンダヘッド３における他の部分よりも高温に制御される。

このように、シリンダブロック２の高温制御部１１に加え、シリンダヘッド３についても高温制御部１２を設けることで、エンジン１における部分的な温度（エンジン１全体における温度分布）を制御することにより、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との熱膨張量の差に起因する熱変形（山形変形）を、より効果的に抑制することができる。

すなわち、シリンダブロック２においては、高温制御部１１が設けられることにより、ヘッド取付面７が、全体的にクランク軸方向について凹状となる方向に変形しようとする。一方、シリンダヘッド３においては、高温制御部１２が設けられることにより、接合面９が、全体的にカム軸方向について凸状となる方向に変形しようとする。したがって、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とは、互いの合わせ面においてクランク軸方向（カム軸方向と同じ方向、以下単に「軸方向」ともいう。）について互いに噛み合う状態（嵌り合う状態）となるように変形しようとする。これは、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とが、水平方向（図１において左右方向、軸方向）において互いにずれ難い状態となるように変形することとなる。

このように、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とが互いの合わせ面において噛み合う状態となるような変形は、エンジン１における山形変形に対して相殺する方向に作用する。
つまり、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との合わせ面においては、軸方向について、シリンダヘッド３はその接合面９が凸状となるように変形しようとするのに対し、シリンダブロック２はそのヘッド取付面７が凹状となるように変形しようとする。これにより、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３は、軸方向について、互いの合わせ面においてシリンダブロック２がシリンダヘッド３を覆い込む状態となるように変形しようとすることとなる。このような変形は、熱膨張量がシリンダブロック２よりも大きくなるシリンダヘッド３の山反り変形に対し、それをシリンダブロック２が押さえ込もうとする（拘束する）ように作用する。つまりは、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３のそれぞれにおいて高温制御部１１・１２が設けられることにより生じる熱変形は、エンジン１における山形変形に対してそれを相殺する方向に作用する。

このように、高温制御部１１・１２が設けられることにより生じるシリンダブロック２およびシリンダヘッド３双方の熱変形は、エンジン１における山形変形を抑制する方向に作用する。
結果として、エンジン１の実働時において、図２に示すように、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との互いの合わせ面において、ヘッド取付面７および接合面９がフラットな状態となるような（フラットな状態に近付くような）作用が得られる。つまり、エンジン１の実働時においては、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３双方の熱変形について、山形変形と、高温制御部１１・１２が設けられることにより生じる変形とが相殺され、現象としては、ヘッド取付面７および接合面９がほぼフラットな状態となる。
これにより、カムジャーナルやクランクジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボア６の円筒度の悪化を、より効果的に低減することができる。

また、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３それぞれに設けられる高温制御部１１・１２について、その部分がシリンダブロック２またはシリンダヘッド３における他の部分よりも高温とされる制御に用いられる方法としては、次のような方法が用いられることが好ましい。

すなわち、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３それぞれに設けられる高温制御部１１・１２を、シリンダブロック２またはシリンダヘッド３における他の部分よりも高温に制御することは、各高温制御部１１・１２においてシリンダブロック２またはシリンダヘッド３が有するウォータジャケットの流路面積を大きく形成することにより行われることが好ましい。

前述したように、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３においては、その一般的な構成として、冷却手段としてのウォータジャケットが設けられる。ウォータジャケットは、冷却水を循環させるための通路として機能するものであり、その内部には冷却水が流通する。
そして、ウォータジャケットによる冷却性については、ウォータジャケット内を流通する冷却水の流速が大きく影響する。つまり、ウォータジャケットによる冷却性は、その内部にて流通する冷却水の流速が速くなるほど高くなり、同流速が遅くなるほど低くなる。また、ウォータジャケットにおいて単位時間あたりに流れる冷却水の流量は、エンジン１において、例えば冷却水を循環させるために備えられるポンプの容量等により定まる。したがって、ウォータジャケットの流路面積（断面積）の大きさの調整により、ウォータジャケットにおける冷却水の流速の調整が可能となる。つまり、ウォータジャケットにおける冷却水の流速は、ウォータジャケットの流路面積が小さくなるほど速くなり、同流路面積が大きくなるほど遅くなる。

そこで、シリンダブロック２に設けられる高温制御部１１については、シリンダブロック２が有するウォータジャケットにおいて、高温制御部１１に対応する部分に対して与える冷却作用が大きくなる部分の流路面積が、他の部分に対して部分的に大きく形成される。これにより、高温制御部１１についてのシリンダブロック２における他の部分よりも高温に制御されること（以下「高温制御」という。）が行われる。同様に、シリンダヘッド３に設けられる高温制御部１２については、シリンダヘッド３が有するウォータジャケットにおいて、高温制御部１２に対応する部分に対して与える冷却作用が大きくなる部分の流路面積が、他の部分に対して部分的に大きく形成される。これにより、高温制御部１２についてのシリンダヘッド３における高温制御が行われる。

シリンダブロック２およびシリンダヘッド３が有するウォータジャケットについて、その流路面積を部分的に大きく形成する方法としては、例えば次のような方法が用いられる。

まずは、ウォータジャケット用の中子（以下単に「中子」という。）の形状を調整する方法がある。すなわち、一般に、シリンダブロック２やシリンダヘッド３の製造に際しては、鋳造が行われる。このシリンダブロック２やシリンダヘッド３の鋳造に際し、鋳型において複数の型等により形成されるキャビティ内に、鋳物砂等が固められて成形される崩壊性の中子が配置される。そして、鋳造後のシリンダブロックにおいて、中子が破壊されて排出除去されることで生じる空間によりウォータジャケットが形成される。そこで、その中子が、所定の部分について部分的に大きく形成されることにより、中子によって形成されるウォータジャケットの流路面積が部分的に大きく形成される。
また、ウォータジャケットに対して直接加工を施す方法がある。すなわち、鋳造後の、ウォータジャケットが形成されたシリンダブロック２やシリンダヘッド３に対して、切削加工等の加工が施されることにより、ウォータジャケットの流路面積が部分的に大きく形成される。

以上のように、本実施形態においては、エンジン１における熱変形制御方法として、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３における高温制御は、シリンダブロック２またはシリンダヘッド３が有するウォータジャケットの流路面積が大きく形成されることにより行われる。

このように、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３が有するウォータジャケットの流路面積が大きく形成されることで、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３における高温制御が行われることで、シリンダブロック２やシリンダヘッド３において他の部分よりも高温部分となる高温制御部１１・１２を設けるにあたり、既存の構成を利用することができ、高温制御を容易に達成することができる。

具体的には、例えば前述したように、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３が有することとなるウォータジャケットの形成に際して崩壊性の中子が用いられる場合は、その中子の強度面等から、ウォータジャケットの流路面積が小さくされるために中子が部分的に小さく形成されることは困難をともなうが、逆に、流路面積が大きく形成されるために中子が部分的に大きく形成されることは容易に達成することができる。

次に、本発明の第二実施形態について、図３〜図７を用いて説明する。図３は本発明の第二実施形態に係るエンジンの構成を示す正面模式図、図４は同じく平面模式図、図５は本発明の第二実施形態に係るエンジンの他の構成を示す平面模式図、図６は本発明の第二実施形態に係るエンジンの構成を示す側面模式図、図７はＶ型エンジンにおける熱変形を示す平面模式図である。なお、第一実施形態と重複する部分については、適宜その説明を省略する。

本実施形態では、エンジンにおける熱変形自体に対して抵抗を付与することにより、Ｖ型エンジンにおけるシリンダヘッドの熱変形を抑制する。

本実施形態に係るエンジン２１は、図３および図４に示すように、クランクシャフト２４（図３では軸心点、図４では軸心線のみ図示）を回転可能に支持するシリンダブロック２２と、クランクシャフト２４と軸方向を同じくするカムシャフト（図示略）を支持するシリンダヘッド２３とを備える。シリンダブロック２２は、クランクシャフト２４の軸方向視（図３参照）でクランクシャフト２４の軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともにヘッド取付面２７が設けられる一対のバンク３０・３０を有する。シリンダヘッド２３は、ヘッド取付面２７に対して固定されることによりシリンダブロック２２に取り付けられる。シリンダブロック２２およびシリンダヘッド２３は、いずれもアルミニウムを材料として構成される。

本実施形態のエンジン２１は、いわゆるＶ型エンジンであり、そのシリンダブロック２２は、Ｖ型を構成するそれぞれの方向（斜め上方）に延出されるバンク３０・３０を有する。また、各バンク３０は、シリンダボア（図示略）を有する。エンジン２１が、例えばＶ型六気筒エンジンである場合、各バンク３０は、一列に並んだ状態で配設される三個のシリンダボアを有することとなる。各バンク３０において、シリンダボアに内装されるピストンの上方（シリンダヘッド２３側）には、ピストンを往復摺動させるための爆発が行われる燃焼室が形成される。このピストンの往復摺動により、クランクシャフト２４が回転する。クランクシャフト２４の回転は、前記カムシャフトにより、機関バルブ（吸・排気バルブ）を開閉させるための動弁機構に伝達される。

また、エンジン２１において、シリンダヘッド２３のヘッド取付面２７に対する固定に際しては、複数のヘッドボルト（図示略）が用いられる。つまり、ヘッドボルトは、シリンダヘッド２３に形成されるボルト孔を貫通するとともに、シリンダブロック２２においてヘッド取付面２７に開口するボルト穴に螺挿される。これにより、シリンダヘッド２３が、ヘッド取付面２７（シリンダブロック２２）に対して締結固定される。
ここで、シリンダヘッド２３は、そのシリンダブロック２２に取り付けられた状態で、ヘッド取付面２７に対して接触した状態となる接合面２９を有する。つまり、シリンダヘッド２３のシリンダブロック２２に対する取付けに際しては、シリンダブロック２２のヘッド取付面２７とシリンダヘッド２３の接合面２９とが互いに対する合わせ面（あたり面）となる。

このような構成を備える本実施形態のエンジン２１においては、両バンク３０・３０が有するヘッド取付面２７それぞれに取り付けられる両シリンダヘッド２３間に、変形抵抗部材４０が介装される。
変形抵抗部材４０は、本実施形態のエンジン２１のようなＶ型エンジンにおいて、その実働時に生じるシリンダヘッド２３の熱変形に対して抵抗を作用させるものである。

Ｖ型エンジンであるエンジン２１において、その実働時に生じる熱変形について、図７を用いて説明する。なお、ここでは、本実施形態のエンジン２１と同符号を用いて説明する。

Ｖ型エンジンにおいては、その一般的な構成として、前述したように、シリンダブロック２２が、略Ｖ字状に配設される一対のバンク３０・３０を有し、各バンク３０のヘッド取付面２７に、シリンダヘッド２３が取り付けられる構成となっている（図７（ａ）参照）。かかる構成においては、両バンク３０・３０に取り付けられるシリンダヘッド２３の内側（両シリンダヘッド２３が対向する側）が、エンジン２１における吸気側となり、両バンク３０・３０に取り付けられるシリンダヘッド２３の外側（両シリンダヘッド２３における吸気側と反対側）が、エンジン２１における排気側となる（図７（ｂ）参照）。

すなわち、吸気側となる両シリンダヘッド２３の対向する内側には、インテークマニホールドが取り付けられる。インテークマニホールドは、各シリンダヘッド２３内において前記燃焼室と連通するように形成される吸気ポートと連通する。一方、排気側となる各シリンダヘッド２３の外側には、エキゾーストマニホールドが取り付けられる。エキゾーストマニホールドは、各シリンダヘッド２３内において前記燃焼室と連通するように形成される排気ポートと連通する。

そして、エンジン２１においては、図示せぬ吸気機構から吸入された外部の空気が、インテークマニホールドおよび吸気ポートを介して各燃焼室に吸入される。ここで、シリンダヘッド２３においては、各燃焼室に対応して吸気バルブが設けられており、この吸気バルブの開閉により、吸気ポートと燃焼室とが連通・遮断される。また、吸気ポートには、吸気バルブが開いたときに燃焼室内に向けて燃料を噴射する燃焼噴射弁が設けられている。したがって、エンジン２１における吸気行程では、吸気ポートから燃焼室内へ吸入される外部の空気と、燃料噴射弁から燃焼室内へ噴射される燃料とが混ざり合って混合ガスとなり、この混合ガスが燃焼室へ吸入される。燃焼室内に吸入された混合ガスは、点火された後、排気ポートおよびエキゾーストマニホールドを介して、図示せぬ排気機構から外部に排出される。ここで、シリンダヘッド２３においては、各燃焼室に対応して排気バルブが設けられており、この排気バルブの開閉により、排気ポートと燃焼室とが連通・遮断される。

このように、両バンク３０・３０に取り付けられるシリンダヘッド２３の対向する内側が吸気側となり、各シリンダヘッド２３の外側が排気側となる構成のＶ型エンジンであるエンジン２１においては、その実働時に生じる熱変形に、次のような変形が含まれる。
すなわち、図７（ｃ）に示すように、両バンク３０・３０に取り付けられる両シリンダヘッド２３間において、そのクランクシャフト２４の軸方向（図７（ｃ）において上下方向、以下「クランク軸方向」という。）の中間部分が互いに遠ざかるとともに（矢印Ｃ１参照）、その逆にクランク軸方向の両端部分が近付く（矢印Ｃ２参照）ような変形である。つまり、図７（ｃ）に示すように、エンジン２１の平面視において、各シリンダヘッド２３が、外側に凸となるように湾曲するような変形である（矢印Ｃ３参照）。

このようにＶ型エンジンにおいてその実働時に生じる熱変形は、シリンダヘッド２３における対向する内側が吸気側となり、各シリンダヘッド２３の外側が排気側となることに起因する。
すなわち、前述したように、吸気側となるシリンダヘッド２３の内側においては、インテークマニホールドを介して外部の空気が燃焼室に吸入される一方、排気側となるシリンダヘッド２３の外側においては、エキゾーストマニホールドを介して点火された後の混合ガス（排気）が燃焼室から排出される。エンジン２１の運転にともない排気側から排出される排気は、吸気側から吸入される空気よりも高温となる。このため、各シリンダヘッド２３においては、排気側となる外側の部分の方が、吸気側となる内側の部分に対して温度が高くなり、熱膨張量が大きくなる。

このように、各シリンダヘッド２３において、排気側となる外側の部分の方が吸気側となる内側の部分よりも熱膨張によって長く伸びることが、前記のとおり両シリンダヘッド２３間で生じる、クランク軸方向の中間部分が互いに遠ざかるとともにクランク軸方向の両端部分が近付くような変形の原因となる。
そこで、このようなＶ型エンジンであるエンジン２１の実働時に生じる熱変形に対して抵抗を付与するため、両シリンダヘッド２３間に、変形抵抗部材４０が設けられる。

変形抵抗部材４０は、図４に示すように、引張抵抗部４１と、押圧抵抗部４２とを有する。

引張抵抗部４１は、シリンダヘッド２３の熱変形によりこのシリンダヘッド２３における前記カムシャフトの軸方向（クランク軸方向と同じ方向、以下「カム軸方向」という。）の中央部分において生じる両シリンダヘッド２３同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させる。
引張抵抗部４１は、両シリンダヘッド２３間においてカム軸方向の略中央部分に設けられ、一対のネジ部材４３と、これらネジ部材４３を連結するとともに支持する連結支持部材４４とを有する。

ネジ部材４３は、ネジ部４３ａと頭部４３ｂとを有する。ネジ部材４３は、そのネジ部４３ａが、シリンダヘッド２３の内側から螺挿されることにより、シリンダヘッド２３に対して連結固定された状態となる。ネジ部材４３のシリンダヘッド２３に対する螺挿に際しては、頭部４３ｂが回転操作部となる。
ネジ部材４３のシリンダヘッド２３に対する螺挿方向は、図４に示すエンジン２１の平面視でクランク軸方向に対して略垂直方向であって、略水平方向（図３における略左右方向）となる。また、ネジ部材４３は、シリンダヘッド２３に対してそのクランク軸方向の略中央部に螺挿される。したがって、一対のネジ部材４３は、それぞれシリンダヘッド２３に螺挿された状態で、互いの頭部４３ｂ側が対向する状態となる。

連結支持部材４４は、一対のネジ部材４３をそれぞれ支持する支持部４４ａと、これら支持部４４ａを連結する連結部４４ｂとを有する。本実施形態では、連結支持部材４４は、一対の支持部４４ａとこれらを連結する連結部４４ｂとにより、図４に示すエンジン２１の平面視で略矩形状の枠体として構成される。すなわち、連結支持部材４４において、一対のネジ部材４３を支持する一対の支持部４４ａは、両シリンダヘッド２３間において、クランク軸方向に対して略垂直方向に所定の間隔を隔てた状態で、クランク軸方向に対して平行方向に配される板状あるいは柱状（棒状）の部分である。これら支持部４４ａのクランク軸方向両端部において、支持部４４ａと同様に板状あるいは柱状（棒状）の部分である連結部４４ｂが、クランク軸方向に対して略垂直方向に配される。

このように、平面視で略矩形状の枠体として構成される連結支持部材４４に対し、ネジ部材４３は、内側から支持部４４ａを貫通した状態でこの支持部４４ａに支持された状態となる。つまり、支持部４４ａは、ネジ部材４３のネジ部４３ａを貫通させる孔部４４ｃを有し、この孔部４４ｃを介してネジ部材４３がシリンダヘッド２３に螺挿される。したがって、一対のネジ部材４３について、前記のとおり対向する状態となる互いの頭部４３ｂは、連結支持部材４４の内側（枠内）に位置することとなる。そして、支持部４４ａは、ネジ部材４３がシリンダヘッド２３に螺挿された状態で、その頭部４３ｂが接した状態となる支持面４４ｄを有する。

このような構成の引張抵抗部４１においては、一対のネジ部材４３が、両シリンダヘッド２３に対して螺挿されるとともに、その頭部４３ｂが支持部４４ａの支持面４４ｄに接した状態となることで、両シリンダヘッド２３同士が遠ざかる変形に対して引張抵抗を作用させる状態となる。つまり、両シリンダヘッド２３同士が遠ざかる変形が生じることによって、一方のネジ部材４３がその螺挿されたシリンダヘッド２３により引っ張られる力が、連結支持部材４４を介して、他方のネジ部材４３に対して、その螺挿されたシリンダヘッド２３の変形によって引っ張られる力の方向と反対方向の力として作用する状態となる。言い換えると、両シリンダヘッド２３間に引張抵抗部４１が設けられることにより、両シリンダヘッド２３において互いに遠ざかる変形をする部分となるカム軸方向の中央部分が、その変形に対して互いに拘束し合う状態（引っ張り合う状態）となる。

なお、本実施形態においては、引張抵抗部４１が、一対のネジ部材４３を有する構成であるが、これに限定されず、引張抵抗部４１が、複数対のネジ部材４３を有する構成であってもよい。また、本実施形態の引張抵抗部４１においては、連結支持部材４４が、平面視で略矩形状の枠体として構成されるものであるが、これに限定されない。つまり、連結支持部材４４としては、ネジ部材４３を連結するとともに支持することができるとともに、その連結支持する一対のネジ部材４３に対して、両シリンダヘッド２３同士が遠ざかる変形が生じた際に、互いに引っ張る力を伝達することができる構成であればよい。

さらに、本実施形態の引張抵抗部４１は、一対のネジ部材４３とこれらを連結支持する連結支持部材４４とを有する構成であるが、これに限定されない。つまり、引張抵抗部４１としては、両シリンダヘッド２３間において生じる、遠ざかる変形に対して、一方のシリンダヘッド２３が他方のシリンダヘッド２３から遠ざかろうとする変形により生じる力が、他方のシリンダヘッド２３が一方のシリンダヘッド２３から遠ざかろうとする変形に対する抗力（抵抗）として伝達される構成であればよい。つまりは、引張抵抗部４１は、両シリンダヘッド２３がそのカム軸方向の中央部分において互いに遠ざかる方向に変形しようとすることにより、その中央部分同士が引っ張り合うこととなる力（抵抗）を作用させることができる構成であればよい。

押圧抵抗部４２は、シリンダヘッド２３の熱変形によりこのシリンダヘッド２３におけるカム軸方向の両端部分において生じる両シリンダヘッド２３同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させる。
押圧抵抗部４２は、両シリンダヘッド２３間においてカム軸方向の両端部分に設けられ、横架部材４５を有する。

横架部材４５は、図４に示すエンジン２１の平面視でクランク軸方向に対して略垂直方向に配される板状あるいは柱状（棒状）の部材である。横架部材４５は、その両端部に、シリンダヘッド２３と接触する押圧面４５ａを有する。

このような構成の押圧抵抗部４２においては、横架部材４５の押圧面４５ａが両シリンダヘッド２３に対してその対向する内側からに接触した状態となることで、両シリンダヘッド２３同士が近付く変形に対して押圧抵抗を作用させる状態となる。つまり、両シリンダヘッド２３同士が近付く変形が生じることによって、横架部材４５が押圧面４５ａを介して両シリンダヘッド２３から押圧される力の反作用として、横架部材４５から両シリンダヘッド２３に対して押圧する力が作用する状態となる。言い換えると、両シリンダヘッド２３間に押圧抵抗部４２が設けられることにより、両シリンダヘッド２３において互いに近付く変形をする部分となるカム軸方向の両端部分が、その変形に対して互いに拘束し合う状態（押圧し合う状態）となる。

なお、本実施形態の押圧抵抗部４２は、板状あるいは柱状の横架部材４５を有する構成であるが、これに限定されない。つまり、押圧抵抗部４２としては、両シリンダヘッド２３間において生じる、近付く変形に対して、一方のシリンダヘッド２３が他方のシリンダヘッド２３に近付こうとする変形により生じる力が、他方のシリンダヘッド２３が一方のシリンダヘッド２３に近付こうとする変形に対する抗力（抵抗）として伝達される構成であればよい。つまりは、押圧抵抗部４２は、両シリンダヘッド２３がそのカム軸方向の両端部分において互いに近付く方向に変形しようとすることにより、その両端部分同士が押圧し合うこととなる力（抵抗）を作用させることができる構成であればよい。

以上のように、本実施形態においては、エンジン２１における熱変形制御方法として、シリンダヘッド２３の熱変形によりこのシリンダヘッド２３におけるカム軸方向の中央部分において生じる両シリンダヘッド２３同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させること、およびシリンダヘッド２３の熱変形によりこのシリンダヘッド２３におけるカム軸方向の両端部分において生じる両シリンダヘッド２３同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させることが行われる。

このように、両シリンダヘッド２３同士が遠ざかる変形に対しては引張抵抗を、両シリンダヘッド２３同士が近付く変形に対しては押圧抵抗を、それぞれ作用させることで、エンジン２１における熱変形自体に対して抵抗を付与することにより、Ｖ型エンジンであるエンジン２１におけるシリンダヘッド２３の熱変形を抑制することができる。これにより、エンジン２１におけるフリクション増大の原因となる、カムジャーナルやクランクジャーナルの同軸度の悪化や、シリンダボアの円筒度の悪化を低減することができる。
特に、Ｖ型エンジン特有の熱変形として生じる、各シリンダヘッド２３が外側に凸となるように湾曲するような熱変形（図７（ｃ）参照）を抑制することができるので、そのシリンダヘッド２３に支持されるカムシャフトについて生じるカムジャーナルの同軸度の悪化を効果的に低減することができる。

すなわち、Ｖ型エンジン特有の熱変形について、両シリンダヘッド２３のカム軸方向の中央部分同士が遠ざかる変形は、変形抵抗部材４０の引張抵抗部４１によって抑制され、両シリンダヘッド２３のカム軸方向の両端部分同士が近付く変形は、変形抵抗部材４０の押圧抵抗部４２によって抑制される。結果として、Ｖ型エンジンであるエンジン２１の実働時において、シリンダヘッド２３の外側に凸となるように湾曲するような熱変形が抑制される。これにより、エンジン２１においてシリンダヘッド２３の熱変形によって生じるカムジャーナルの同軸度の悪化を効果的に低減することができる。

また、本実施形態のエンジン２１においては、両シリンダヘッド２３間に設けられる引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とが、引張抵抗部４１による引張抵抗と押圧抵抗部４２による押圧抵抗とが互いに作用し合う状態で、一体に連結されることが好ましい。

本実施形態では、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とは、変形抵抗部材４０において連結部４６により一体に連結されている（図４参照）。
連結部４６は、図４に示すように、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２との間に架設される連結部材４７を有する。連結部材４７は、板状あるいは柱状（棒状）の部材であり、本実施形態では、引張抵抗部４１と各押圧抵抗部４２との間にそれぞれ二箇所設けられる。また、連結部材４７は、その一端側が、引張抵抗部４１における連結支持部材４４の連結部４４ｂのクランク軸方向に対して垂直方向の端部に接続され、他端側が、押圧抵抗部４２の横架部材４５のクランク軸方向に対して垂直方向の端部に接続される。
このような構成の連結部４６により、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とが一体に連結される。

そして、変形抵抗部材４０においては、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とが連結部４６によって連結された状態で、引張抵抗部４１による引張抵抗と押圧抵抗部４２による押圧抵抗とが互いに作用し合う状態となる。この引張抵抗と押圧抵抗とが互いに作用し合う状態とは、次のような状態をいう。

すなわち、引張抵抗部４１において両シリンダヘッド２３のカム軸方向中央部分同士が互いに引っ張り合うことと、押圧抵抗部４２において両シリンダヘッド２３のカム軸方向両端部分同士が押圧し合うこととが、連結部４６を介して作用し合う状態となる。つまり、引張抵抗部４１によって、両シリンダヘッド２３のカム軸方向中央部分同士が互いに遠ざかる方向の変位が規制されること（引っ張られること）が、押圧抵抗部４２において、前記遠ざかる方向と反対方向である両シリンダヘッド２３のカム軸方向両端部分同士が互いに近付く方向の変位が規制されること（押圧されること）となる。逆に、押圧抵抗部４２によって、両シリンダヘッド２３のカム軸方向両端部分同士が互いに近付く方向の変位が規制されること（押圧されること）が、引張抵抗部４１において、前記近付く方向と反対方向である両シリンダヘッド２３のカム軸方向中央部分同士が互いに遠ざかる方向の変位が規制されること（引っ張られること）となる。言い換えると、シリンダヘッド２３のカム軸方向中央部分が引っ張られることと、シリンダヘッド２３のカム軸方向両端部分が押圧されることとが、互いに拘束し合う状態となる。

このように、変形抵抗部材４０において引張抵抗部４１による引張抵抗と押圧抵抗部４２による押圧抵抗とが互いに作用し合う状態は、一体に連結された状態の引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とを有する変形抵抗部材４０が、シリンダヘッド２３に対して、引張抵抗部４１のネジ部材４３の螺挿部分（引張抵抗部４１の連結部分）以外に、押圧抵抗部４２における押圧面４５ａのみで接した状態となることで実現される。

本実施形態では、前述したように、連結部４６によって引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とが一体に連結された状態の変形抵抗部材４０において、図４に示すエンジン２１の平面視で、クランク軸方向に対して垂直方向（図４における左右方向）の両側にて、クランク軸方向（図４における上下方向）の両側の連結部材４７と支持部４４ａとで、内側に凸となる略アーチ状が形成されている。これにより、変形抵抗部材４０が、シリンダヘッド２３に対して、引張抵抗部４１のネジ部材４３の螺挿部分以外に、押圧抵抗部４２における押圧面４５ａのみで接した状態となっている。

したがって、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とを連結する連結部４６は、次のような構成を備えるものであれば、本実施形態の構成に限定されない。すなわち、連結部４６は、変形抵抗部材４０が、前記のとおりシリンダヘッド２３に対して、引張抵抗部４１のネジ部材４３の螺挿部分以外に、押圧抵抗部４２における押圧面４５ａのみで接した状態となるように、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とを連結する。また、連結部４６は、少なくとも引張抵抗部４１による引張抵抗と押圧抵抗部４２による押圧抵抗とが互いに作用し合う状態となる程度の剛性を有する。

以上のように、本実施形態においては、エンジン２１における熱変形制御方法として、引張抵抗部４１による引張抵抗と押圧抵抗部４２による押圧抵抗とが互いに作用し合う状態とされる。

このように、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とが、引張抵抗と押圧抵抗とが互いに作用し合う状態で、一体に連結されることにより、Ｖ型エンジンであるエンジン２１の実働時において、シリンダヘッド２３の外側に凸となるように湾曲するような熱変形を効果的に抑制することができる。
また、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とが一体となることから、両シリンダヘッド２３間に対する引張抵抗部４１および押圧抵抗部４２の介装に際し、作業性の向上が図れる。また、両シリンダヘッド２３間に対する引張抵抗部４１および押圧抵抗部４２の介装に際し、シリンダヘッド２３に対する固定を、引張抵抗部４１のシリンダヘッド２３に対する連結（本実施形態ではネジ部材４３の螺挿）によって行うこととができるので、構造の簡略化が図れる。

また、本実施形態では、両シリンダヘッド２３間に介装される変形抵抗部材４０は、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２との両方を備えるが、いずれか一方のみを備える構成であってもよい。つまり、両シリンダヘッド２３間に介装される変形抵抗部材は、引張抵抗部４１と押圧抵抗部４２とのうち、少なくともいずれかを有する構成であればよい。

すなわち、本実施形態のエンジン２１においては、図５（ａ）に示すように、両シリンダヘッド２３間に、引張抵抗部４１のみを有する（押圧抵抗部４２を有しない）変形抵抗部材４０ａが介装される構成や、同図（ｂ）に示すように、両シリンダヘッド２３間に、押圧抵抗部４２のみを有する（引張抵抗部４１を有しない）変形抵抗部材４０ｂが介装される構成であってもよい。

図５（ａ）に示す、引張抵抗部４１のみを有する変形抵抗部材４０ａが介装される構成においては、シリンダヘッド２３におけるカム軸方向の中央部分において生じる両シリンダヘッド２３同士が遠ざかる変形が抑制される。また、図５（ｂ）に示す、押圧抵抗部４２のみを有する変形抵抗部材４０ｂが介装される構成においては、シリンダヘッド２３におけるカム軸方向の両端部分において生じる両シリンダヘッド２３同士が近付く変形が抑制される。
なお、図５においては、本実施形態のエンジン２１および変形抵抗部材４０について対応する部分については同一の符号を付している。

また、本実施形態のエンジン２１においは、引張抵抗部４１および押圧抵抗部４２は、両シリンダヘッド２３間に介装された状態で、両シリンダヘッド２３に対して、引張抵抗部４１については引張予荷重を、押圧抵抗部４２については押圧予荷重を、それぞれ作用させた状態となることが好ましい。

すなわち、引張抵抗部４１について引張予荷重を作用させた状態とは、引張抵抗部４１が両シリンダヘッド２３間に介装されるに際し、予め両シリンダヘッド２３に対して引張抵抗を作用させた状態をいう。つまり、前記引張予荷重を作用させた状態とは、熱変形していない状態の両シリンダヘッド２３に対して引張り力を作用させた状態をいう。

したがって、本実施形態においては、引張抵抗部４１において、一対のネジ部材４３がシリンダヘッド２３に対して螺挿されことにより、それぞれの頭部４３ｂが、連結支持部材４４の支持面４４ｄに対して圧接した状態が、引張抵抗部４１について引張予荷重を作用させた状態となる。かかる状態となるように、引張抵抗部４１について、連結支持部材４４のクランク軸方向に対して垂直方向の寸法や、ネジ部材４３のネジ部４３ａの長さ等が設定される。

また、押圧抵抗部４２について押圧予荷重を作用させた状態とは、押圧抵抗部４２が両シリンダヘッド２３間に介装されるに際し、予め両シリンダヘッド２３に対して押圧抵抗を作用させた状態をいう。つまり、前記押圧予荷重を作用させた状態とは、熱変形していない状態の両シリンダヘッド２３に対して押圧力を作用させた状態をいう。

したがって、本実施形態においては、押圧抵抗部４２において、横架部材４５の押圧面４５ａが、両シリンダヘッド２３に対して圧接した状態が、押圧抵抗部４２について押圧予荷重を作用させた状態となる。つまり本実施形態の場合、横架部材４５が、両シリンダヘッド２３間において圧入された状態となる。かかる状態となるように、押圧抵抗部４２について、横架部材４５のクランク軸方向に対して垂直方向の寸法等が設定される。

以上のように、本実施形態では、エンジン２１における熱変形制御方法として、両シリンダヘッド２３に対して、前記引張抵抗についての引張予荷重を、前記押圧抵抗についての押圧予荷重を、それぞれ作用させる。

このように、引張抵抗部４１については引張予荷重を、押圧抵抗部４２については押圧予荷重を、それぞれ作用させた状態とすることにより、エンジン２１の実働時における所定の条件の時（例えば、エンジン２１の運転負荷が燃費に最も影響の大きい運転負荷となる時）に、エンジン２１においてフリクションが生じる部分を最適状態（例えば、カムジャーナルの同軸度が最も良い状態）に近付けることが可能となる。

すなわち、引張抵抗部４１における引張予荷重や押圧抵抗部４２における押圧予荷重について、その大きさを調整することにより、両シリンダヘッド２３の中央部分同士が遠ざかる変形に対する逆変形や、両シリンダヘッド２３の両端部分同士が近付く変形に対する逆変形を予め付与することが可能となる。つまり、引張抵抗部４１における引張予荷重や押圧抵抗部４２における押圧予荷重の大きさ（逆変形の大きさ）を調整することで、前記のとおりエンジン２１の実働時における所定の条件の時に、エンジン２１においてフリクションが生じる部分を最適状態に近付けることが可能となる。

なお、Ｖ型エンジンである本実施形態のエンジン２１においても、第一実施形態のエンジン１と同様に、高温制御部が設けられることで、その効果が得られる。

すなわち、図６に示すように、エンジン２１は、第一実施形態のエンジン１と同様に、シリンダブロック２２におけるクランク軸方向（図６において左右方向）の両端部分に、シリンダブロック２２における他の部分よりも高温に制御される高温制御部３１を有する（破線領域Ｄ１参照）。そして、エンジン２１においては、シリンダブロック２２が、その熱変形時に、ヘッド取付面２７が全体的にクランク軸方向について凹状となる方向に変形する。これにより、第一実施形態と同様の効果が得られる。

また、エンジン２１は、第一実施形態のエンジン１と同様に、シリンダヘッド２３におけるカム軸方向（図６において左右方向）の中央部分に、シリンダヘッド２３における他の部分よりも高温に制御される高温制御部３２を有する（破線領域Ｄ２参照）。そして、エンジン２１においては、シリンダヘッド２３が、その熱変形時に、ヘッド取付面２７に対する接合面２９が全体的にカム軸方向について凸状となる方向に変形する。これにより、第一実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の第一実施形態に係るエンジンの構成および熱変形を示す模式図。 同じく実働時の状態を示す模式図。 本発明の第二実施形態に係るエンジンの構成を示す正面模式図。 同じく平面模式図。 本発明の第二実施形態に係るエンジンの他の構成を示す平面模式図。 本発明の第二実施形態に係るエンジンの構成を示す側面模式図。 Ｖ型エンジンにおける熱変形を示す平面模式図。 エンジンの一般的な構成およびそれにおける熱変形を示す模式説明図。

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ クランクシャフト
５ カムシャフト
７ ヘッド取付面（シリンダヘッド取付面）
１１ 高温制御部
１２ 高温制御部
２１ エンジン
２２ シリンダブロック
２３ シリンダヘッド
２４ クランクシャフト
２７ ヘッド取付面（シリンダヘッド取付面）
３０ バンク
４０ 変形抵抗部材
４１ 引張抵抗部
４２ 押圧抵抗部
４６ 連結部

Claims (14)

1. クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドが、前記シリンダブロックが有するシリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジン構造であって、
   前記シリンダブロックにおける前記クランクシャフトの軸方向の両端部分に、該シリンダブロックにおける他の部分よりも高温に制御される高温制御部を有し、
   前記シリンダブロックが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面が全体的に前記クランクシャフトの軸方向について凹状となる方向に変形することを特徴とするエンジン構造。
2. 前記シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分に、該シリンダヘッドにおける他の部分よりも高温に制御される高温制御部を有し、
   前記シリンダヘッドが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面に対する接合面が全体的に前記カムシャフトの軸方向について凸状となる方向に変形することを特徴とする請求項１に記載のエンジン構造。
3. 前記高温制御部を前記他の部分よりも高温に制御することは、前記高温制御部においてシリンダブロックまたは前記シリンダヘッドが有するウォータジャケットの流路面積を大きく形成することにより行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン構造。
4. 前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともに前記シリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、
   前記両バンクが有するシリンダヘッド取付面それぞれに取り付けられる前記両シリンダヘッド間に、
   前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させる引張抵抗部と、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させる押圧抵抗部とのうち、少なくともいずれかを有する変形抵抗部材が介装されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン構造。
5. クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダブロックが、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともにシリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、前記シリンダヘッドが、前記シリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジン構造であって、
   前記両バンクが有するシリンダヘッド取付面それぞれに取り付けられる前記両シリンダヘッド間に、
   前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させる引張抵抗部と、前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させる押圧抵抗部とのうち、少なくともいずれかを有する変形抵抗部材が介装されることを特徴とするエンジン構造。
6. 前記引張抵抗部と前記押圧抵抗部とが、前記引張抵抗と前記押圧抵抗とが互いに作用し合う状態で、一体に連結されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のエンジン構造。
7. 前記引張抵抗部および前記押圧抵抗部は、前記両シリンダヘッド間に介装された状態で、前記両シリンダヘッドに対して、前記引張抵抗部については引張予荷重を、前記押圧抵抗部については押圧予荷重を、それぞれ作用させた状態となることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のエンジン構造。
8. クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドが、前記シリンダブロックが有するシリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジンにおける熱変形制御方法であって、
   前記シリンダブロックが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面が全体的に前記クランクシャフトの軸方向について凹状となる方向に変形するように、前記シリンダブロックにおける前記クランクシャフトの軸方向の両端部分を、前記シリンダブロックにおける他の部分よりも高温に制御することを特徴とするエンジンにおける熱変形制御方法。
9. 前記シリンダヘッドが、その熱変形時に、前記シリンダヘッド取付面に対する接合面が全体的に前記カムシャフトの軸方向について凸状となる方向に変形するように、前記シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分を、前記シリンダヘッドにおける他の部分よりも高温に制御することを特徴とする請求項８に記載のエンジンにおける熱変形制御方法。
10. 前記他の部分よりも高温に制御することを、前記シリンダブロックまたは前記シリンダヘッドが有するウォータジャケットの流路面積を大きく形成することにより行うことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のエンジンにおける熱変形制御方法。
11. 前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともに前記シリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、
    前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させること、および前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させることのうち、少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のエンジンにおける熱変形制御方法。
12. クランクシャフトを支持するシリンダブロックと、前記クランクシャフトと軸方向を同じくするカムシャフトを支持するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダブロックが、前記クランクシャフトの軸方向視で該クランクシャフトの軸心位置を中心とする略Ｖ字状に配設されるとともにシリンダヘッド取付面が設けられる一対のバンクを有するものであり、前記シリンダヘッドが、前記シリンダヘッド取付面に対して固定されることにより前記シリンダブロックに取り付けられるエンジンにおける熱変形制御方法であって、
    前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の中央部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が遠ざかる変形に対する引張抵抗を作用させること、および前記シリンダヘッドの熱変形により該シリンダヘッドにおける前記カムシャフトの軸方向の両端部分において生じる前記両シリンダヘッド同士が近付く変形に対する押圧抵抗を作用させることのうち、少なくともいずれかを行うことを特徴とするエンジンにおける熱変形制御方法。
13. 前記引張抵抗と前記押圧抵抗とを互いに作用し合う状態とすることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のエンジンにおける熱変形制御方法。
14. 前記両シリンダヘッドに対して、前記引張抵抗についての引張予荷重を、前記押圧抵抗についての押圧予荷重を、それぞれ作用させることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のエンジンにおける熱変形制御方法。

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