JP2015121115A - シリンダヘッド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のシリンダヘッド構造に関し、オイルを積極的に排出するとともに、シリンダヘッドとシリンダブロックとのシール性を高める。
【解決手段】クランク軸４から動弁機構９へ動力を伝達する伝達部材５を有する内燃機関１のシリンダヘッド構造であって、動弁機構９を収納する動弁室１１と、伝達部材５を収納する収納室８と、収納室８と動弁室１１とを隔てる隔壁１０_FRと、隔壁１０_FRに設けられ、動弁室１１のオイルをシリンダヘッド１０とシリンダブロック２とを結合する締結ボルト４０の挿通孔１５ｆに沿うように隔壁１０_FRを落下させるオイル孔１７と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、クランク軸から動弁機構へ動力を伝達する伝達部材を有する内燃機関のシリンダヘッド構造に関し、特に動弁室のエンジンオイルをシリンダブロック側へ落下させる構造に関する。

内燃機関のシリンダヘッドには、その上部に設けられた動弁室に動弁機構が収納され、動弁機構はエンジンオイル（以下、単にオイルという）によって潤滑される。ところで、近年、シリンダヘッドの内部に、複数の燃焼室からの排気を集合させる集合排気ポート（排気集合部）を形成し、シリンダヘッドの排気側側壁に単一の排気管を接続した多気筒エンジンが開発されている。このように集合排気ポートがシリンダヘッド内に形成されている場合、排気マニホールドをシリンダヘッドの側壁に接続する従来の構造と比較して、エンジン全体を小型化することができるほか、排気の放熱量が抑制されるので触媒を早期に活性化させることができるなどの利点がある。

このような集合排気ポートを有するシリンダヘッド構造の場合は、動弁室のオイルをオイルパンへ戻すための通路を、集合排気ポートと干渉しない位置に形成する必要がある。例えば特許文献１には、集合排気ポートと干渉しないように、オイル通路を集合排気ポートの隣接する燃焼室の間を仕切る壁部に形成したシリンダヘッド構造が開示されている。この構造では、オイル通路を一対の排気ポートと排気の集合する排気集合部とによって囲むように形成することで、オイル通路を流れるオイルの早期昇温が可能とされている。

特許第３６０５５２１号公報

ところで、エンジン内においてオイルをスムーズに潤滑させるためには、シリンダヘッドの動弁室のオイルが動弁室内に留まらず、積極的にシリンダブロックやオイルパンへと排出されることが望ましい。

また、シリンダヘッドは、シール性を確保するためのガスケットが介装された状態で、複数の締結ボルトによってシリンダブロックに対して結合されるものである。一般的に、シリンダヘッドはアルミで成形されるが、ボルトは鉄製であるため、エンジンの冷態始動時にはシリンダヘッドの方がボルトよりも早く温度上昇し、シリンダヘッドとボルトとの間に温度差が生じる。そのため、ボルトの締結部分では、シリンダヘッドにおけるボルトの座面は高温であるのに対し、ボルト自体は低温であるという状態になって座面の歪み（変形）が生じることがあり、シリンダヘッドとシリンダブロックとのシール性が低下してしまうことがある。

特に、上記の特許文献１のように排気集合部を有するシリンダヘッドには、シリンダヘッドの冷却性向上のために、排気ポートの周りに冷却水を流通させるウォータジャケットが設けられる。このウォータジャケットによる冷却効果が十分得られる位置に配置されたボルトであれば、上記の温度差は生じにくいが、ウォータジャケットによる冷却効果が得られにくい位置に配置されたボルトは温度差により座面の歪みが生じるおそれがある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、オイルを積極的に排出するとともに、シリンダヘッドとシリンダブロックとのシール性を高めることができるようにした、シリンダヘッド構造を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するシリンダヘッド構造は、クランク軸から動弁機構へ動力を伝達する伝達部材を有する内燃機関のシリンダヘッド構造であって、前記動弁機構を収納する動弁室と、前記伝達部材を収納する収納室と、前記収納室と前記動弁室とを隔てる隔壁とを備える。さらに、前記隔壁に設けられ、前記動弁室のオイルをシリンダヘッドとシリンダブロックとを結合する締結ボルトの挿通孔に沿うように前記隔壁を（前記隔壁づたいに）落下させるオイル孔と、を備える。

（２）前記シリンダヘッドは、複数のシリンダに接続される複数の排気ポートが集合する排気集合部と、前記排気集合部の上方及び下方の少なくとも一方で前記複数のシリンダの列設方向の一側から他側に向かって冷却水を流通させるウォータジャケットと、を備える。さらに、前記挿通孔は、前記ウォータジャケットと前記隔壁とに挟まれて配置されることが好ましい。

（３）前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記オイル孔に向かって下降傾斜した第一傾斜面を備えることが好ましい。すなわち、前記動弁室のオイルが前記第一傾斜面を伝って前記オイル孔の方向へ流れていくことが好ましい。
（４）このとき、前記オイル孔は、前記第一傾斜面に連続する下面部を有することが好ましい。

（５）前記動弁室の底部における排気側であって最も前記他側に位置する前記排気ポートの外側に前記底部を貫通して形成され、前記動弁室のオイルを前記シリンダブロック側へ落下させる第二のオイル孔を備えることが好ましい。
（６）このとき、前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記第二のオイル孔に向かって下降傾斜した第二傾斜面を備えることが好ましい。

（７）前記オイル孔は、前記隔壁において、前記締結ボルトの頭部の上方と左右側方とに空間を形成することが好ましい。つまり、前記隔壁側から前記シリンダヘッドを見たときに、前記締結ボルトの前記頭部が完全に外部に露出することが好ましい。

開示のシリンダヘッド構造によれば、動弁室のオイルが、動弁室と収納室とを隔てる隔壁に設けられたオイル孔から排出され、締結ボルトの挿通孔に沿って隔壁を落下するため、シリンダヘッドにおける締結ボルトの座面を含む締結ボルトの周囲をオイルによって冷却することができる。すなわち、オイルによって締結ボルトの座面の温度を締結ボルトの温度に近づけ、座面と締結ボルトとの温度差を小さくすることができる。これにより、座面の歪みを防止することができるため、シリンダヘッドとシリンダブロックとのシール性を高めることができる。

また、オイル孔は、シリンダヘッドにおける動弁室と収納室とを隔てる隔壁に設けられるため、動弁室のオイルを積極的に収納室へ排出することができ、オイルをオイルパン側へと落としやすくすることができる。
したがって、本シリンダヘッド構造によれば、オイルを積極的に排出するとともに、シリンダヘッドとシリンダブロックとのシール性を高めることができる。

一実施形態にかかるシリンダヘッド構造のシリンダ列方向に沿った縦断面図（図３のＡ−Ａ矢視断面図）である。 一実施形態にかかるシリンダヘッド構造のフロント側の壁部の正面図（図１及び図３のＤ方向矢視図）である。 一実施形態にかかるシリンダヘッド構造の吸気ポート及び集合排気ポート部分の横断面図（図１，図２及び図４のＢ−Ｂ矢視断面図）である。 図３のＣ−Ｃ矢視断面図である。 一実施形態にかかるシリンダヘッド構造の内部に中空部として形成される集合排気ポート及びウォータジャケットを重ねて示した上面図である。 一実施形態にかかるシリンダヘッド構造が用いられたエンジンを分割して示す模式的な斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．構造］
［１−１．全体構造］
本実施形態にかかるシリンダヘッド構造について、図１〜図６を用いて説明する。本実施形態にかかるシリンダヘッド１０はアルミにより成形され、図６に示すエンジン１（内燃機関）のシリンダブロック２に締結固定される。図６は、エンジン１が組み付けられる前の状態を示した分解斜視図である。以下の説明では、シリンダヘッド１０に対してシリンダブロック２が固定される側を下方とし、その逆側を上方とする。シリンダヘッド１０の下面及びシリンダブロック２の上面はともに平面状に形成され、これらの接合面にシール性を確保するためのガスケットが介装された状態で、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とが結合される。

シリンダヘッド１０の上面にはヘッドカバー５０が取り付けられ、シリンダブロック２の下面にはオイルパン６０が取り付けられる。また、エンジン１のフロント側（図６中の左下方向）には、エンジン１の補機類や動力伝達用の伝達部材５（クランクプーリ，タイミングプーリ，スプロケット，タイミングチェーン等）が設けられる。シリンダヘッド１０及びシリンダブロック２のフロント側にはチェーンカバー６が取り付けられる。このチェーンカバー６とシリンダヘッド１０及びシリンダブロック２との間の空間（以下、収納室８という）に、伝達部材５が収納される。なお、エンジン１のリア側（図６中の右上方向）にはドライブプレート，フライホイールが設けられ、パワートレーンの下流側の各種装置（例えば、変速機，回転電機等）に接続される。

このエンジン１は、水冷式の多気筒ガソリンエンジンである。エンジン１の内部には、中空円筒状に穿孔された複数のシリンダボア３（気筒，以下単にシリンダ３と呼ぶ）が列をなして配置される。図６に示すエンジン１は、四つのシリンダ３が直列に配置された四気筒のエンジン１である。シリンダ３の番号は、エンジン１のフロント側から順に、第一気筒（＃１），第二気筒（＃２），第三気筒（＃３），第四気筒（＃４）とする。各シリンダ３内を摺動するピストンの下端は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト４（クランク軸）に接続される。以下、シリンダ３が列状に並べられた方向（列設方向）をシリンダ列方向Ｌという。

シリンダヘッド１０の上部には、動弁室１１が形成され、この動弁室１１を覆うようにヘッドカバー５０が取り付けられる。動弁室１１の内部には、吸気弁及び排気弁を駆動する動弁機構９が収納される。本実施形態の動弁機構９は、マルチバルブに対応するＤＯＨＣ型の可変動弁機構９であり、一つのシリンダ３に対して二個ずつ設けられる吸気弁及び排気弁の動作を自在に制御する。

この可変動弁機構９は、個々の吸気弁，排気弁のバルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機能を持つ。可変動弁機構９には、これらを変更するための機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。これらの具体的な構造は任意であり、公知の可変動弁機構を本実施形態の動弁機構として適用することができる。

図３は、シリンダヘッド１０の吸気ポート１３及び集合排気ポート２３部分の横断面図（後述の図１及び図２のＢ−Ｂ矢視断面図）である。なお、図３には、シリンダ３を二点鎖線で図示する。シリンダヘッド１０の下面１０_BO（図１参照）には、シリンダ列方向Ｌに沿ってピストンの頂面に対向する位置に四つのペントルーフ型の燃焼室１９（図１参照）が形成される。図３に示すように、燃焼室１９の三角屋根状の一方（吸気側）の斜面には二つの吸気バルブ孔１２が形成され、他方（排気側）の斜面には二つの排気バルブ孔２１が形成される。シリンダヘッド１０には、二つの吸気バルブ孔１２から吸気側側壁１０_INへ向かって湾曲形成された吸気ポート１３と、各排気バルブ孔２１から排気側側壁１０_EXへ向かって湾曲形成された排気ポート２３ａとが設けられる。

吸気ポート１３は、一つのシリンダ３に対して一つずつ設けられ、上面視でＹ字状に形成されており、相互に集合することなく独立して吸気側側壁１０_INに開口している。つまり、シリンダヘッド１０には四つの吸気ポート１３が形成され、吸気側側壁１０_INには四つの開口（吸気口）が設けられる。

一方、排気ポート２３ａは、一つの排気バルブ孔２１に対して一つずつ設けられており、八つの排気ポート２３ａは、シリンダヘッド１０の内部で一体に集合される。この集合部分を排気集合部２３ｂと呼ぶ。複数の排気ポート２３ａの列設方向（すなわち、排気側側壁１０_EXのシリンダ列方向Ｌ）の中央には、排気集合部２３ｂで集合された排気が流出する一つの開口（シリンダヘッド出口，以下排気口２４という）が設けられる。八つの排気ポート２３ａと排気集合部２３ｂとは、シリンダヘッド１０の内部に形成された中空部であり、これらによって集合排気ポート２３が形成される。

シリンダヘッド１０の内部には、排気熱による燃焼室１９や集合排気ポート２３の過熱を抑制するために、冷却水を流通させるウォータジャケット３０が形成される。ウォータジャケット３０は、吸気ポート１３及び排気ポート２３ａの周辺や、集合排気ポート２３の上方及び下方に設けられ、シリンダヘッド１０のフロント側からリア側に向かってシリンダ列方向Ｌに冷却水を流通させる。

図４は、図３のＣ−Ｃ矢視断面図である。図３及び図４に示すように、ウォータジャケット３０は、四つの燃焼室１９の上方周辺を通過するようにシリンダ列方向Ｌに延在するメインウォータジャケット３１と、排気集合部２３ｂを上下で挟み合う位置でそれぞれシリンダ列方向Ｌに延在するアッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３とを有する。アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３は、メインウォータジャケット３１と連通している。

図３及び図４に示すように、排気側側壁１０_EXは、集合排気ポート２３の排気集合部２３ｂに臨む部分において、中央が外側に向かって曲面状に凸に形成されたアーチ状の張出部２５を有する。張出部２５は、上面部２５ａ及び下面部２５ｂがそれぞれ平面状の弓形に形成され、側面部２５ｃが曲面状に形成される。張出部２５の側面部２５ｃのシリンダ列方向Ｌの中央には、排気口２４の周囲に形成されたフランジ部２６が設けられる。フランジ部２６は、張出部２５の側面部２５ｃよりも外方へ突設され、図示しない排気管が接続される。

シリンダヘッド１０には、図３に示すように、各シリンダ３の中央にボス部１４ｂが形成され、このボス部１４ｂには図示しない点火プラグを挿入して燃焼室に臨ませるための点火プラグ挿入孔１４ｈが形成される。また、シリンダヘッド１０には、シリンダヘッド１０をシリンダブロック２に結合するための複数の締結ボルト４０（図１参照）が挿通される複数の締結ボルト孔１５が、吸気側及び排気側の隣接するシリンダ３の間と両端のシリンダ３の外側とにそれぞれ形成される。

なお、複数の締結ボルト孔１５のうち、特に、排気側の最もフロント側に位置する締結ボルト孔１５をフロント締結ボルト孔１５ｆ（挿通孔），排気側の最もリア側に位置する締結ボルト孔１５をリア締結ボルト孔１５ｒとも呼ぶ。フロント締結ボルト孔１５ｆは、シリンダヘッド１０のフロント側の壁部１０_FR（隔壁，以下フロント壁部１０_FRという）のすぐリア側（内側）に配置され、フロント壁部１０_FRとウォータジャケット３０とに挟まれて配置される。言い換えると、フロント締結ボルト孔１５ｆは、ウォータジャケット３０で周囲を囲まれているのではなく、周囲の一部にウォータジャケット３０が設けられている。

一方、リア締結ボルト孔１５ｒ及び隣接するシリンダ３間に配置される締結ボルト孔１５は、図５に示すように、略全周をウォータジャケット３０により囲まれた位置に設けられている。そのため、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０は、他の締結ボルト孔１５に挿通される締結ボルト４０に比べて、ウォータジャケット３０によって得られる冷却効果が小さい。

このフロント締結ボルト孔１５ｆには、図１に破線で示すように締結ボルト４０が挿通される。図１に、締結ボルト４０の頭部４０ａ周辺の拡大図を併せて示す。締結ボルト４０は鉄製であり、頭部４０ａの下方にワッシャー４０ｂが設けられ、ワッシャー４０ｂに軸部４０ｃが挿通される。以下、ワッシャー４０ｂを含めて締結ボルト４０といい、シリンダヘッド１０の動弁室１１の底部１１ｂにおける、締結ボルト４０との接触面を座面１１ｃという。なお、リア締結ボルト孔１５ｒは、第四気筒に接続される排気ポート２３ａのすぐリア側（外側）に配置され、締結ボルト４０が挿通される。また、シリンダヘッド１０の排気側には、複数のブリージング孔１６が形成される。

［１−２．ウォータジャケットの構造］
図５は、シリンダヘッド１０を上方から透視して、実際にはシリンダヘッド１０に形成された中空部であるシリンダヘッド１０内のウォータジャケット３０を集合排気ポート２３と重ねて示したものである。図５では、ウォータジャケット３０のうち、集合排気ポート２３よりも上方に位置するメインウォータジャケット３１及びアッパウォータジャケット３２の外形を破線で示し、冷却水が流通する空間をドットで表現している。

図３及び図５に示すように、ウォータジャケット３０は、フロント側におけるウォータジャケット３０の下面（シリンダブロック２との境界部分）に入口３０ａを有し、リア側に三つの出口３０ｂを有する。冷却水は、入口３０ａからシリンダヘッド１０内のウォータジャケット３０に流入し、ウォータジャケット３０内を流通して各部を冷却した後、出口３０ｂから流出するため、シリンダ列方向Ｌの温度分布は、入口３０ａ側が最も低く、出口３０ｂ側に向かって高くなる。

メインウォータジャケット３１は、入口３０ａから流入した冷却水がリア側へ略直進するルート（図５中の矢印３１Ａ）であり、点火プラグ挿入孔１４ｈ用のボス部１４ｂや排気バルブ孔２１等を避けた形状に形成される。アッパウォータジャケット３２は、入口３０ａから流入した冷却水が入口３０ａの直下流でメインウォータジャケット３１から張出部２５側へ分岐して流れるルートであり、シリンダヘッド１０の張出部２５の内部に張出部２５の形状に沿って形成される。

アッパウォータジャケット３２は、中間の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する内側ルート（図５中の矢印３２Ｎ）と、両端の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する外側ルート（図５中の矢印３２Ｅ）との二系統に流れが分割されている。これら内側ルート及び外側ルートは、三つの連通部３２ａ，３２ｂ，３２ｃで連通される。

フロント側の連通部３２ａ及びリア側の連通部３２ｃは、集合排気ポート２３のフロント側，リア側の各々二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａの最初の合流点である各股部の上方に設けられ、これにより股部周辺が水冷される。また、中央の連通部３２ｂは、両側の連通部３２ａ，３２ｃよりも幅広に形成され、中間の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａの間を仕切る仕切壁２０の上面を覆うように設けられる。

ロアウォータジャケット３３は、図５には図示していないが、アッパウォータジャケット３２と同様に、入口３０ａから流入した冷却水が入口３０ａの直下流でメインウォータジャケット３１から張出部２５側へ分岐して流れるルートであり、シリンダヘッド１０の張出部２５の内部に張出部２５の形状に沿って形成される。そして、中間の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する内側ルートと、両端の二つのシリンダ３に接続される排気ポート２３ａを主に冷却する外側ルートとの二系統に流れが分割されている。さらに、仕切壁２０の下面を覆うように設けられる中央の連通部と、集合排気ポート２３の二つの股部の下方に設けられるフロント側の連通部及びリア側の連通部とを有する。

また、ウォータジャケット３０は、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３がメインウォータジャケット３１へ合流する合流部３０ｃ（図５中の星印）よりもリア側に、排気口２４側へ延設された湾曲部３４を有する。湾曲部３４は、合流部３０ｃからリア締結ボルト孔１５ｒのリア側を迂回するように排気口２４側へ湾曲形成され、後述のリアオイル孔１８のリア側まで延設される。

［１−３．オイル排出構造］
次に、動弁室１１内に溜まったオイル（動弁室１１のオイル）を排出する構造について説明する。図１は図３のＡ−Ａ矢視断面図であり、図２はシリンダヘッド１０のフロント壁部１０_FRの正面図（図１及び図３のＤ方向矢視図）である。なお、フロント壁部１０_FRは、動弁室１１と収納室８とを隔てる隔壁として機能する壁である。

図１〜図３に示すように、シリンダヘッド１０には、動弁室１１に溜まったオイルを排出するためのオイル孔７，１８がフロント側とリア側とに一つずつ設けられる。フロント側のオイル孔７（以下、フロントオイル孔７という）は、シリンダヘッド１０のフロント壁部１０_FRをシリンダ列方向Ｌに貫通して形成される。リア側のオイル孔１８（第二のオイル孔，以下、リアオイル孔１８という）は、シリンダヘッド１０の動弁室１１の底部１１ｂを上下方向に貫通して形成される。

まず、フロント側のオイル排出構造について説明する。シリンダヘッド１０のフロント壁部１０_FRには、フロントオイル孔７がフロント壁部１０_FRを貫通して形成される。ここでは、フロントオイル孔７は、二つの孔部２７，２８として設けられるとともに、排気側の孔部２７にはさらに拡張孔（オイル孔）１７が形成される。二つの孔部２７，２８は、従来のシリンダヘッドにも形成されていたものであり、従来はこれらの孔部２７，２８からオイルが排出されていた。排気側の孔部２７及び吸気側の孔部２８は、シリンダヘッド１０をフロント壁部１０_FR側から見て、シリンダ３を上方へ延長させたときの延長線上付近に配置される。

なお、排気側の孔部２７は、シリンダ列方向Ｌに直交する方向（シリンダヘッド１０の短手方向）でフロント締結ボルト孔１５ｆよりも吸気寄り（シリンダ３の中心側）に設けられる。そのため従来は、フロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側に溜まったオイルは、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の頭部を乗り越えて吸気側に流れたものだけが孔部２７から排出され、フロント締結ボルト孔１５ｆの排気側にオイルが留まることがあった。

本シリンダヘッド１０は、拡張孔１７が排気側の孔部２７における排気側の下縁部に連続して形成される。言い換えると、拡張孔１７は、孔部２７の排気側の下縁部が一部切り欠かれ、元々あった孔部２７に対して追加されたものである。拡張孔１７は、シリンダヘッド１０の短手方向では、孔部２７の排気側の下縁部からフロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側まで切り欠かれて形成される。つまり、シリンダヘッド１０の短手方向では、フロント壁部１０_FRにおいて、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の吸気側（右側）から排気側（左側）にかけて（左右側方に）空間が形成される。

また、拡張孔１７は、上下方向では、動弁室１１の底部１１ｂからフロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の頭部よりも上方まで切り欠かれて形成される。つまり、シリンダヘッド１０の上下方向では、フロント壁部１０_FRにおいて、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０の頭部の上方に空間が形成される。まとめると、拡張孔１７は、図２に示すようにフロント壁部１０_FR側からシリンダヘッド１０を見たときに、図２中に破線で示す締結ボルト４０の頭部が外部に完全に露出するように設けられる。

また、フロント壁部１０_FRにおける拡張孔１７よりも下方には、外方へ膨出された凸部４１が締結ボルト４０のフロント締結ボルト孔１５ｆに沿って上下方向に延設され、この凸部４１の排気側に隣接して内側に向かって凸状に形成された凹部１７ｃが上下方向に延設される（図３参照）。また、吸気側の孔部２８の下面部２８ｂは、外側に行くほど下方に傾斜して設けられる。これは、エンジン１は車両に対してやや傾いて搭載されるため、搭載された状態で吸気側の孔部２８の下面部２８ｂが水平となるようにするためである。言い換えると、エンジン１の車両への搭載状態では、フロントオイル孔７のうち拡張孔１７が最も低くなる。

このような構成により、動弁室１１に溜まったオイルは、シリンダヘッド１０のフロント側において、拡張孔１７，排気側の孔部２７及び吸気側の孔部２８から排出され、シリンダヘッド１０のフロント壁部１０_FRの外側を通ってシリンダブロック２の下方に結合されるオイルパン（図示略）へと落下する。このとき、拡張孔１７から排出されたオイルは、凹部１７ｃを伝ってフロント締結ボルト孔１５ｆに沿うようにフロント壁部１０_FRを落下する。また、フロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側に溜まったオイルも拡張孔１７から排出されるため、フロント締結ボルト孔１５ｆの排気側にオイルが留まることがない。さらに、エンジン１の搭載状態で拡張孔１７が最も低い位置にされることで、拡張孔１７からのオイルの排出が促進される。

加えて、本シリンダヘッド１０には、図１に示すように、動弁室１１の底部１１ｂにおけるフロント側に、フロントオイル孔７に向かって下降傾斜する傾斜面１１ｓｆ（第一傾斜面，以下、フロント傾斜面１１ｓｆという）が設けられる。フロント傾斜面１１ｓｆは、底部１１ｂが第二気筒と第三気筒との間からフロント側に行くほど低くなるように斜めに形成された面であり、これにより、動弁室１１のオイルがフロントオイル孔７へ導かれる。なお、拡張孔１７の下面部１７ｂは、フロント傾斜面１１ｓｆに連続して形成され、フロント傾斜面１１ｓｆを伝って流れてきたオイルが拡張孔１７からスムーズに排出されるようになっている。

次に、リア側のオイル排出構造について説明する。リアオイル孔１８は、シリンダヘッド１０の第四気筒に接続される排気ポート２３ａのリア側（外側）に形成され、リア締結ボルト孔１５ｒよりも排気側に設けられる。リアオイル孔１８は、シリンダヘッド１０がシリンダブロック２に結合された状態でシリンダブロック２に形成された図示しないオイル孔に連通する。動弁室１１に溜まったオイルは、シリンダヘッド１０のリア側において、リアオイル孔１８から排出され、シリンダブロック２のオイル孔を通ってオイルパンへと落下する。

さらに、本シリンダヘッド１０には、図１に示すように、動弁室１１の底部１１ｂにおけるリア側に、リアオイル孔１８に向かって下降傾斜する傾斜面１１ｓｒ（第二傾斜面，以下、リア傾斜面１１ｓｒという）が設けられる。リア傾斜面１１ｓｒは、底部１１ｂが第二気筒と第三気筒との間からリア側に行くほど低くなるように斜めに形成された面であり、これにより、動弁室１１のオイルがリアオイル孔１８へ導かれる。

［２．効果］
（１）上記のシリンダヘッド構造では、動弁室１１のオイルが、動弁室１１と収納室８とを隔てる隔壁であるフロント壁部１０_FRに設けられたオイル孔としての拡張孔１７から排出され、締結ボルト４０のフロント締結ボルト孔１５ｆに沿ってフロント壁部１０_FRを落下する。そのため、シリンダヘッド１０における締結ボルト４０の座面１１ｃを含む締結ボルト４０の周囲をオイルによって冷却することができる。

エンジン１が冷態状態から始動した場合、過渡状態での熱の伝わる順番と熱容量と体積とを考慮すると、燃焼熱を直接受けるシリンダヘッド１０が最初に温度上昇し始め、次に冷却水よりも熱容量の小さいオイルが温度上昇し始める。そして、最後にウォータジャケット３０を流通する冷却水の温度が高まる。ここで、上記したようにシリンダヘッド１０はアルミで成形されるのに対し、締結ボルト４０は鉄製であるため、締結ボルト４０はシリンダヘッド１０に比べて温まりにくい。

そのため、座面１１ｃは高温であるにもかかわらず、締結ボルト４０は低温であるという状態が発生する。この状態では、両者（すなわち座面１１ｃと締結ボルト４０）の熱膨張係数の違い及び両者の温度差から、締結ボルト４０は伸びにくく高い軸力を保持したままの状態であるのに対し、座面１１ｃは軟らかい状態となり、締結ボルト４０の軸力によって座面１１ｃの変形が発生しやすい状況となる。

このような状況に対して、上記のシリンダヘッド構造では、オイルによる冷却効果によって締結ボルト４０の座面１１ｃの温度を締結ボルト４０の温度に近づけ、座面１１ｃと締結ボルト４０との温度差を小さくすることができる。これにより、座面１１ｃの変形を防止することができるため、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とのシール性を高めることができる。

また、拡張孔１７は、シリンダヘッド１０における動弁室１１と収納室８とを隔てるフロント壁部１０_FRに設けられるため、動弁室１１のオイルを積極的に収納室８へ排出することができ、オイルをオイルパン６０側へと落としやすくすることができる。したがって、本シリンダヘッド構造によれば、オイルを積極的に排出するとともに、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とのシール性を高めることができる。

（２）上記のシリンダヘッド構造には、複数の排気ポート２３ａが集合する排気集合部２３ｂと、排気集合部２３ｂの上方及び下方にシリンダ列方向Ｌのフロント側からリア側に向かって冷却水を流通させるウォータジャケット３０（アッパウォータジャケット３２，ロアウォータジャケット３３）とが設けられている。さらに、フロント締結ボルト孔１５ｆは、ウォータジャケット３０で周囲を囲まれているのではなく、フロント壁部１０_FRとウォータジャケット３０とに挟まれて配置されている。

そのため、他の締結ボルト孔１５に挿通される締結ボルト４０と比較して、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０は、ウォータジャケット３０によって得られる冷却効果が小さい。特に、エンジン１の冷態始動時において、フロント締結ボルト孔１５ｆに挿通される締結ボルト４０は、複数の締結ボルト４０のうち座面１１ｃとの温度差が最も発生しやすい。

これに対して、上記のシリンダヘッド構造では、このフロント側の締結ボルト４０のフロント締結ボルト孔１５ｆ周囲を、シリンダヘッド１０よりもオイルが後から温まる点を利用して、オイルによって冷却することができ、この締結ボルト４０の座面１１ｃの変形を防止することができる。これにより、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とのシール性を高めることができる。さらに、エンジン１の暖機終了後の温態時にも、フロント締結ボルト孔１５ｆの周囲をオイルで積極的に冷却できるため、熱による締結ボルト４０の軸力低下を抑制することができる。

（３）上記のシリンダヘッド構造では、シリンダ列方向Ｌに沿い拡張孔１７を含むフロントオイル孔７に向かって下降傾斜したフロント傾斜面１１ｓｆが設けられるため、動弁室１１の底部１１ｂに落下したオイルをフロントオイル孔７に導くことができる。これにより、フロントオイル孔７から離れた位置に落下したオイルであっても、フロントオイル孔７から積極的に排出することができ、オイルの排出性をより高めることができる。

（４）上記のシリンダヘッド構造では、拡張孔１７の下面部１７ｂがフロント傾斜面１１ｓｆと連続して形成されているため、フロント傾斜面１１ｓｆを伝って流れてきたオイルを拡張孔１７からスムーズに排出することができる。

（５）上記のシリンダヘッド構造では、フロントオイル孔７に加え、リア側にもオイル孔１８が設けられている。これにより、動弁室１１に溜まったオイルをフロント側及びリア側の二箇所から排出することができ、オイルの排出性をさらに高めることができる。

（６）上記のシリンダヘッド構造では、シリンダ列方向Ｌに沿いリアオイル孔１８に向かって下降傾斜したリア傾斜面１１ｓｒが設けられるため、動弁室１１の底部１１ｂに落下したオイルをリアオイル孔１８に導くことができる。これにより、リアオイル孔１８から離れた位置に落下したオイルであっても、リアオイル孔１８から積極的に排出することができ、オイルの排出性をより高めることができる。

さらに、フロント傾斜面１１ｓｆとリア傾斜面１１ｓｒとが、第二気筒と第三気筒との間を境にフロント側とリア側とにそれぞれ設けられている場合は、動弁室１１のフロント側に溜まったオイルはフロントオイル孔７へと導くことができ、動弁室１１のリア側に溜まったオイルはリアオイル孔１８へと導くことができる。つまり、動弁室１１に溜まったオイルをフロント側とリア側とに分けて、近い方のオイル孔７，１８から排出することができる。これにより、動弁室１１のシリンダ列方向Ｌの中間部にオイル孔を設けなくても、中間部にオイルが留まることなく確実に排出することができる。

（７）上記のシリンダヘッド構造では、拡張孔１７により、フロント壁部１０_FRにおいて、フロント側の締結ボルト４０の頭部４０ａの上方と左右側方とに空間が形成されるため、この締結ボルト４０に沿ってオイルを落下させやすくすることができる。さらに、フロント締結ボルト孔１５ｆよりも排気側に溜まったオイルも拡張孔１７から排出することができるため、フロント締結ボルト孔１５ｆの排気側にオイルが留まることを防ぐことができる。

［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上記実施形態では、フロント傾斜面１１ｓｆとリア傾斜面１１ｓｒとが、第二気筒と第三気筒との間を境にフロント側とリア側とにそれぞれ設けられたシリンダヘッド構造を説明したが、フロント傾斜面１１ｓｆとリア傾斜面１１ｓｒとの境界はこれに限られず、フロント側，リア側にずれて設けられていてもよい。

また、拡張孔１７の下面部１７ｂがフロント傾斜面１１ｓｆと連続していなくてもよく、例えば下面部１７ｂとフロント傾斜面１１ｓｆとの間に、下面部１７ｂの方が低くなるような段差が設けられていてもよい。なお、フロント傾斜面１１ｓｆ，リア傾斜面１１ｓｒが設けられていなくてもよく、この場合であってもフロント壁部１０_FRを貫通して形成された拡張孔１７を含むフロントオイル孔７からオイルを排出することができる。

また、フロントオイル孔７の構成は上記したものに限られない。例えば、二つの孔部２７，２８の位置や形状は上記したもの以外でもよいし、二つの孔部２７，２８が形成されていなくてもよい。また、拡張孔１７の位置や形状，大きさも上記したものに限られず、締結ボルト４０の上方及び左右に空間が形成されるほど大きな孔でなくてもよい。フロントオイル孔７は、少なくとも動弁室１１のオイルが、フロント壁部１０_FRに最も近い締結ボルト４０のボルト孔１５ｆに沿ってフロント壁部１０_FRを落下するように、フロント壁部１０_FRに設けられていればよい。なお、フロント壁部１０_FRは平坦な面であってもよい（すなわち、上記の凸部４１及び凹部１７ｃがなくてもよい）。

また、リアオイル孔１８は必須ではなく、少なくとも拡張孔１７を含むフロントオイル孔７が形成されていればよい。リアオイル孔１８が設けられていない場合、フロント傾斜面１１ｓｆを、シリンダヘッド１０のリア側の壁部からフロントオイル孔７に向かって下降傾斜して形成することが好ましい。これによれば、動弁室１１に溜まったオイルをリア側からフロント側へと導くことができ、フロントオイル孔７から排出することができる。なお、リアオイル孔１８を設ける場合でも、その位置は上記実施形態の位置に限られず、集合排気ポート２３と干渉しない位置であればよい。

また、ウォータジャケット３０の形状は一例であって、上記したものに限られない。例えば、ウォータジャケット３０の入口３０ａ，出口３０ｂの個数や位置は上記したものに限られず、入口３０ａがシリンダヘッド１０の下面以外の部分に設けられていてもよいし、出口３０ｂが一つであってもよい。また、アッパウォータジャケット３２及びロアウォータジャケット３３が、内側ルートと外側ルートの二系統に分割されない形状であってもよく、あるいは、内側ルートと外側ルートとを連通する連通部が四箇所以上設けられていてもよい。なお、アッパウォータジャケット３２とロアウォータジャケット３３の何れか一方が設けられたウォータジャケット３０であってもよい。

また、本シリンダヘッド構造は、直列４気筒エンジン以外の多気筒エンジン（例えば直列３気筒エンジンやＶ型６気筒エンジンなど）にも適用可能である。また、一つのシリンダ３に吸気バルブ孔１２及び排気バルブ孔２１が一つずつ設けられたエンジンであってもよいし、燃焼室１９の形状も上記したものに限られない。また、動弁室１１の内部に収納される動弁機構９は、可変動弁機構でなくてもよい。なお、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２とを結合する締結ボルト４０の位置や個数も上記したものに限られない。

また、上記のフロントオイル孔７の構成は、シリンダヘッドとは別体で設けられた排気マニホールドがシリンダヘッドの排気側側壁に接続されるシリンダヘッド構造（マニホールド内蔵型でないシリンダヘッド構造）にも適用可能である。すなわち、動弁室１１と伝達部材５が収納される収納室８とを隔てる隔壁（シリンダヘッドのフロント壁部１０_FR）にオイル孔１７を形成し、動弁室１１のオイルを、シリンダヘッドとシリンダブロック２とを結合する締結ボルト４０の挿通孔１５ｆに沿うように隔壁を落下させる構成としてもよい。

１ エンジン（内燃機関）
２ シリンダブロック
４ クランクシャフト（クランク軸）
５ 伝達部材
７ フロントオイル孔（オイル孔）
８ 収納室
９ 動弁機構
１０ シリンダヘッド
１０_FR フロント壁部（隔壁）
１１ 動弁室
１１ｓｆ フロント傾斜面（第一傾斜面）
１１ｓｒ リア傾斜面（第二傾斜面）
１５ 締結ボルト孔
１５ｆ フロント締結ボルト孔（挿通孔）
１５ｒ リア締結ボルト孔
１７ 拡張孔（オイル孔）
１７ｂ 下面部
１８ リアオイル孔（第二のオイル孔）
２３ａ 排気ポート
２３ｂ 排気集合部
３０ ウォータジャケット
４０ 締結ボルト

Claims (7)

1. クランク軸から動弁機構へ動力を伝達する伝達部材を有する内燃機関のシリンダヘッド構造であって、
   前記動弁機構を収納する動弁室と、
   前記伝達部材を収納する収納室と、
   前記収納室と前記動弁室とを隔てる隔壁と、
   前記隔壁に設けられ、前記動弁室のオイルをシリンダヘッドとシリンダブロックとを結合する締結ボルトの挿通孔に沿うように前記隔壁を落下させるオイル孔と、を備える
   ことを特徴とする、シリンダヘッド構造。
2. 前記シリンダヘッドは、
   複数のシリンダに接続される複数の排気ポートが集合する排気集合部と、
   前記排気集合部の上方及び下方の少なくとも一方で前記複数のシリンダの列設方向の一側から他側に向かって冷却水を流通させるウォータジャケットと、を備え、
   前記挿通孔は、前記ウォータジャケットと前記隔壁とに挟まれて配置される
   ことを特徴とする、請求項１記載のシリンダヘッド構造。
3. 前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記オイル孔に向かって下降傾斜した第一傾斜面を備える
   ことを特徴とする、請求項２記載のシリンダヘッド構造。
4. 前記オイル孔は、前記第一傾斜面に連続する下面部を有する
   ことを特徴とする、請求項３記載のシリンダヘッド構造。
5. 前記動弁室の底部における排気側であって最も前記他側に位置する前記排気ポートの外側に前記底部を貫通して形成され、前記動弁室のオイルを前記シリンダブロック側へ落下させる第二のオイル孔を備える
   ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載のシリンダヘッド構造。
6. 前記動弁室の底部に形成され、前記列設方向に沿い前記第二のオイル孔に向かって下降傾斜した第二傾斜面を備える
   ことを特徴とする、請求項５記載のシリンダヘッド構造。
7. 前記オイル孔は、前記隔壁において、前記締結ボルトの頭部の上方と左右側方とに空間を形成する
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のシリンダヘッド構造。

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