JP2019108854A - 多気筒エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトの締結位置からの遠近にかかわらず、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間での高いシール性を確保することができる多気筒エンジンを提供する。【解決手段】エンジンは、シリンダヘッドとシリンダブロックとを備える。シリンダブロックは、金属材料を用い形成されたブロックコア１１を有する。ブロックコア１１の合わせ面１１ｃには、気筒１２３と気筒１２４との間の領域に凹部１１ｄが設けられている。凹部１１ｄの＋Ｘ側及び−Ｙ側の側辺１１ｅ，１１ｆは、気筒１２３，１２４の各開口縁辺１２３ａ，１２４ａに沿うように円弧状をしている。そして、ヘッドボルト孔１２９，１３０は、Ｙ方向において、凹部１１ｄの両側となる部分に設けられている。【選択図】図６

Description

本発明は、多気筒エンジンに関し、特にシリンダブロックにおけるシリンダヘッドとの合わせ面の構成に関する。

車両等のエンジンは、気筒が形成されてなるシリンダブロックと、シリンダブロックの上方に載置されるシリンダヘッドと、を備える。シリンダヘッドには、複数のボルト孔が開けられており、シリンダブロックには、シリンダヘッドのボルト孔に対応する箇所にネジ孔が形成されている。シリンダヘッドは、ボルト孔を挿通し、ネジ孔に螺結する複数のヘッドボルトにより、シリンダブロックに取り付けられている。

エンジンにおいては、ガス漏れや冷却液漏れやオイル漏れなどを防止するために、シリンダヘッドとシリンダブロックの当接部（合わせ面）でのシール性を確保することが重要である。このようなシール性を確保するために、シリンダブロックにおけるシリンダヘッドとの合わせ面に、無端状の凹凸を設ける技術が開示されている（特許文献１）。この文献では、シリンダブロックにおけるシリンダヘッドとの合わせ面に形成された凸部の頂部分にシリンダヘッドが当接する構成を採用することにより、当接部での高い面圧を確保でき、シール性の確保に有利とされている。

特開２００５−２０１１１５号公報

しかしながら、上記特許文献１で提案されている技術では、シリンダブロックにおける気筒の開口部を囲むように全周に亘って凹凸が形成されているので、ヘッドボルトによる締結箇所の近傍領域と、締結箇所から離れた離間領域と、でシール性に差異を生じることが考えられる。即ち、締結箇所の近傍領域では、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に高い圧縮応力が作用するのに対して、離間領域では、相対的に低い圧縮応力しか作用せず、この応力の差がシール性に影響する。

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、ボルトの締結箇所からの遠近にかかわらず、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間での高いシール性を確保することができる多気筒エンジンを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る多気筒エンジンは、前記多気筒エンジンの機関出力軸と、シリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに取り付けられるシリンダブロックと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとを締結する複数のヘッドボルトと、を備え、前記シリンダブロックは、前記シリンダヘッドの取り付けに係る合わせ面を有し、それぞれが前記機関出力軸に対して直交方向に延設されているとともに、それぞれが気筒を形成し、且つ、互いに連続形成された複数の気筒形成部と、前記機関出力軸方向において、隣り合う前記気筒形成部同士が接続された部分に対して、気筒軸方向における前記合わせ面とは反対側に向けて延設されているとともに、前記機関出力軸を支持する部位を有する複数の機関出力軸支持部と、前記機関出力軸方向における、前記気筒形成部同士が接続された位置に、それぞれが前記気筒軸方向の前記合わせ面から前記機関出力軸支持部まで貫通し、前記複数のヘッドボルトのそれぞれが挿通する複数のヘッドボルト孔と、を有し、前記合わせ面を前記気筒軸方向視（気筒軸方向から平面視）するとき、前記合わせ面は、隣り合う気筒同士の間の領域に、前記機関出力軸方向及び前記気筒軸方向の双方に直交する方向に開口部が延び、前記気筒軸方向に凹入された凹部を有し、前記凹部における前記機関出力軸方向の側辺は、前記気筒の開口縁辺に沿うように円弧状をしており、前記複数のヘッドボルト孔は、前記直交する方向において、前記凹部の両側となる部分に配置されている。

上記態様に係る多気筒エンジンでは、合わせ面における隣り合う気筒同士の間に凹部が形成されているので、シリンダブロックにおける合わせ面の面積（シリンダヘッドとの当接面積）を凹部を設けない場合に比べて小さくすることができ、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に発生する面圧を気筒同士の間の領域でも高めることができる。

また、上記態様に係る多気筒エンジンでは、凹部における開口部の側辺が気筒の開口縁辺に沿う円弧状に形成されているので、当該凹部と気筒との間の領域で、より均一な面圧でシリンダブロックに対するシリンダヘッドの取り付けが可能となる。

さらに、上記態様に係る多気筒エンジンでは、気筒軸方向からの平面視で、凹部が上記直交する方向におけるヘッドボルト孔とヘッドボルト孔との間の領域に設けられているので、ヘッドボルトの締結位置からの遠近にかかわらず、締結に係る面圧の制御が可能である。

従って、上記態様に係る多気筒エンジンでは、ボルトの締結位置からの遠近にかかわらず、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間での高いシール性を確保することができる。

本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記シリンダブロックの側壁は、前記凹部に対して前記直交する方向の両側部分に膨出形成された複数のヘッドボルト孔形成部を有し、前記複数のヘッドボルト孔のそれぞれは、前記複数のヘッドボルト孔形成部に設けられており、前記複数のヘッドボルト孔形成部のそれぞれは、前記ヘッドボルト孔を囲む部分が、前記機関出力軸方向に隣り合う前記気筒同士の間の壁部と連続している。

上記態様に係る多気筒エンジンでは、ヘッドボルト孔形成部におけるヘッドボルト孔を囲む部分が隣り合う気筒同士の間の壁部と連続する構成としているので、ヘッドボルト孔を凹部に対して近接配置することができ、面圧の確保による高いシール性を確保するのに優れる。

本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記凹部を前記直交する方向から断面視するとき、当該凹部の側面部は、Ｖ字形状又はＵ字形状を以って構成され、前記凹部の底部は、前記直交する方向において、中程部分が両端部分よりも当該凹部の開口側へと凸状に隆起している。

上記態様に係る多気筒エンジンでは、凹部の側面部がＶ字形状又はＵ字形状を以って構成されており、凹部の側部が気筒を囲む壁部に連続している。このため、上記態様に係る多気筒エンジンでは、凹部よりも機関出力軸支持部側から作用する圧縮応力を、シリンダヘッドとの当接面全体に分散させることができる。

また、上記態様に係る多気筒エンジンでは、凹部の底部において、上記直交する方向での中程部分が両端部分に対して隆起する形状となっているので、機関出力軸支持部側から作用する圧縮応力が底部の上記形状により、より確実に分散される。よって、上記態様に係る多気筒エンジンでは、シリンダブロックにおけるシリンダヘッドとの合わせ面での領域ごとの面圧の差異を小さく抑えることができ、高いシール性を確保することができる。

本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記凹部の底部における前記中程部分は、前記合わせ面よりも前記機関出力軸支持部側に位置する。

上記態様に係る多気筒エンジンでは、凹部における底部の中程部分がシリンダブロックにおけるシリンダヘッドとの合わせ面よりも機関出力軸支持部側に配置されているので、圧縮応力の分散を効果的に行うことが可能であり、高いシール性を確保する上で優れている。

本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記複数の機関出力軸支持部のそれぞれに対して、前記気筒軸方向における前記複数の気筒形成部とは反対側に接続されるキャップ部を更に備え、複数の前記キャップ部のそれぞれは、前記ヘッドボルト孔と連続するとともに、前記ヘッドボルトと螺結するネジ孔を有し、前記ヘッドボルトは、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドと前記キャップ部とを共締めしている。

上記態様に係る多気筒エンジンでは、ヘッドボルトにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとキャップ部とを共締めしているので、ボルトの数を低減することができ、エンジンの軽量化に優位である。

また、上記態様に係る多気筒エンジンでは、ヘッドボルトにより上記のような共締めを行う場合にあっても、上記のように合わせ面に凹部を形成することにより、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間での高いシール性を確保することができる。

本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記シリンダブロックは、前記複数の気筒形成部と前記複数の機関出力軸支持部と前記複数のキャップ部とを外方から囲繞するシリンダブロック外壁を更に有し、前記気筒形成部と前記機関出力軸支持部とは、金属材料を用い一体成型されており、前記シリンダブロック外壁は、樹脂材料を用い形成されている。

上記態様に係る多気筒エンジンでは、シリンダブロックの外壁（シリンダブロック外壁）が樹脂材料を用い形成されているので、シリンダブロック全体を金属材料を用い形成する場合に比べて、エンジンの重量軽減を図ることができる。また、このように樹脂材料からなるシリンダブロック外壁を用いて軽量化を図りながら、上記のように凹部を形成することにより、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間での高いシール性を確保することができる。

上記の各態様に係る多気筒エンジンでは、ボルトの締結位置からの遠近にかかわらず、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間での高いシール性を確保することができる。

実施形態に係るエンジンの概略構成を示す模式斜視図である。 エンジンの概略構成を示す模式側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図であって、シリンダヘッドとブロックコアとベアリングキャップとの取り付け構成を示す模式断面図である。 シリンダブロック及びベアリングキャップの構成を示す模式斜視図である。 シリンダブロックの合わせ面の一部を拡大して示す模式斜視図である。 シリンダブロックの合わせ面の一部を拡大して示す模式平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す図であって、シリンダブロックに設けられた凹部の構成を示す模式断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面を示す図であって、シリンダブロックに設けられた凹部の構成を示す模式断面図である。 ヘッドボルトによる共締めによりブロックコアに作用する圧縮応力を説明するための模式図である。

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

なお、以下の説明で用いる各図においては、Ｘ方向が機関出力軸方向であり、Ｙ方向が吸排気方向であり、Ｚ方向が気筒軸方向である。

［実施形態］
１．エンジン１の概略構成
本実施形態に係るエンジン１は、４気筒のガソリンエンジンを一例として採用しており、図１に示すように、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド１３と、ヘッドカバ１４と、ベアリングキャップ（キャップ部）１５と、クランクシャフト（機関出力軸）１６と、オイルパン１７と、を備える。

シリンダブロック１０は、金属材料を用い形成されたブロックコア１１と、樹脂材料を用い形成されたシリンダブロック外壁１２と、を有する。ブロックコア１１の詳細な構成については、後述する。

シリンダブロック外壁１２は、ブロックコア１１と、ベアリングキャップ１５とクランクシャフト１６の一部と、を外方から囲繞するように形成されており、−Ｚ側にオイルパン１７が接続されている。なお、図１では、詳細な図示を省略するが、シリンダブロック外壁１２には、冷却液が流通する経路であるウォータージャケットが形成されている。

シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１０の＋Ｚ側に取り付けられている。図１では図示を省略するが、シリンダヘッド１３には、カムシャフト、吸排気バルブ、及び吸排気マニホールドなどが設けられている。

ヘッドカバ１４は、シリンダヘッド１３の＋Ｚ側に取り付けられており、シリンダヘッド１３の＋Ｚ側開口部を塞いでいる。

ベアリングキャップ（キャップ部）１５は、ブロックコア１１の−Ｚ側に取り付けられており、ブロックコア１１とでクランクシャフト１６を回転自在の状態で支持している。

図２に示すように、クランクシャフト１６は、Ｘ方向に沿って延びている。クランクシャフト１６は、ブロックコア１１とベアリングキャップ１５とで支持されたクランクジャーナル１６ａと、Ｘ方向に隣り合うクランクジャーナル１６ａ同士の間に設けられたクランクアーム１６ｂと、Ｘ方向に隣り合い互いに対をなすクランクアーム１６ｂ同士の間に設けられたクランクピン１６ｃと、各クランクアーム１６ｂに連続形成されたカウンターウェイト１６ｄと、を有する。

各クランクピン１６ｃには、回転自在の状態でコンロッド（コネクティングロッド）１８が取り付けられており、コンロッド１８の他端にピストン１９が取り付けられている。ピストン１９は、各気筒内をＺ方向に往復動自在となっている。そして、クランクシャフト１６は、ピストン１９の往復動に伴い、回転する。

２．シリンダヘッド１３とブロックコア１１とベアリングキャップ１５との取り付け構成
シリンダヘッド１３とブロックコア１１とベアリングキャップ１５との取り付け構成について、図３を用い説明する。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す模式断面図である。

図３に示すように、ブロックコア１１には、複数のヘッドボルト孔１１ａが設けられている。複数のヘッドボルト孔１１ａは、Ｙ方向に対をなす状態で設けられており、クランクシャフト１６の支持部位である軸受部１１ｂのＹ方向両脇部分（径方向外側部分）を、それぞれがＺ方向に貫通した状態で設けられている。

シリンダヘッド１３にも、複数のヘッドボルト孔１３ａが設けられている。シリンダヘッド１３の複数のヘッドボルト孔１３ａは、それぞれがブロックコア１１のヘッドボルト孔１１ａに連続するように設けられている。そして、複数のヘッドボルト孔１３ａも、それぞれがＺ方向に貫通した状態で設けられている。

ベアリングキャップ１５には、クランクシャフト１６の支持部位である軸受部１５ｂのＹ方向両脇部分（径方向外側部分）に、それぞれがブロックコア１１のヘッドボルト孔１１ａに連続する複数のネジ孔１５ａが設けられている。複数のネジ孔１５ａは、それぞれがＺ方向に貫通した状態で設けられている。

エンジン１では、シリンダヘッド１３の＋Ｚ側より複数のヘッドボルト２０が、それぞれヘッドボルト孔１３ａ及びヘッドボルト孔１１ａに挿入され、−Ｚ側の先端部分に設けられたネジ部２０ｂがベアリングキャップ１５のネジ孔１５ａの雌ネジと螺結されている。

図３に示すように、本実施形態に係るエンジン１では、シリンダヘッド１３とブロックコア１１とベアリングキャップ１５とがヘッドボルト２０により共締めされている。このため、エンジン１において、シリンダヘッド１３とブロックコア１１とが、ヘッドボルト２０のボルト頭２０ａと、ネジ部２０ｂとベアリングキャップ１５におけるネジ孔１５ａの雌ネジとの螺結箇所と、の間で挟持された状態となっている。さらに詳細には、ブロックコア１１は、シリンダブロック１３とベアリングキャップ１５とでＺ方向に挟持された状態となっている。

なお、図３では、エンジン１の一断面（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面）を一例として図示したが、ヘッドボルト２０による他の締結箇所も同様の構成となっている。

３．ブロックコア１１及びベアリングキャップ１５の構成
ブロックコア１１及びベアリングキャップ１５の構成について、図４を用い説明する。図４は、ブロックコア１１及びベアリングキャップ１５の構成を示す模式斜視図である。

図４に示すように、シリンダブロック１０におけるブロックコア１１は、４つの気筒形成部１１１〜１１４と、３つの接続部１１５〜１１７と、５つのシャフト支持部（機関出力軸支持部）１１８〜１２２と、を有する。ブロックコア１１において、４つの気筒形成部１１１〜１１４と、３つの接続部１１５〜１１７と、５つのシャフト支持部１１８〜１２２と、は金属材料を用いて一体形成されている。

４つの気筒形成部１１１〜１１４のそれぞれは、気筒１２３〜１２６を有する。気筒１２３〜１２６は、Ｘ方向に配列されている。ブロックコア１１では、複数のヘッドボルト孔１２７〜１３６がＺ方向に貫通するように設けられている。そして、複数のヘッドボルト孔１２７〜１３６の内、ヘッドボルト孔１２７，１２９，１３１，１３３，１３５は、ブロックコア１１の＋Ｙ側の側壁に設けられており、ヘッドボルト孔１２８，１３０，１３２，１３４，１３６は、ブロックコア１１の−Ｙ側の側壁に設けられている。

また、ヘッドボルト孔１２９〜１３４は、Ｘ方向において、隣り合う気筒１２３〜１２６同士の間の部分に設けられており、ヘッドボルト孔１２７，１２８，１３５，１３６は、Ｘ方向において、気筒１２３，１２６の両端となる箇所に設けられている。

なお、Ｙ方向において、ヘッドボルト孔１２７とヘッドボルト孔１２８とが対をなし、ヘッドボルト孔１２９とヘッドボルト孔１３０とが対をなし、ヘッドボルト孔１３１とヘッドボルト孔１３２とが対をなし、ヘッドボルト１３３とヘッドボルト１３４とが対をなし、ヘッドボルト１３５とヘッドボルト１３６とが対をなしている。

接続部１１５は、Ｘ方向における気筒形成部１１１と気筒形成部１１２との隣接部分（接続部分）の−Ｚ側の部分に設けられ、接続部１１６は、Ｘ方向における気筒形成部１１２と気筒形成部１１３との隣接部分（接続部分）の−Ｚ側の部分に設けられ、接続部１１７は、Ｘ方向における気筒形成部１１３と気筒形成部１１４との隣接部分（接続部分）の−Ｚ側の部分に設けられている。

なお、図４では、ブロックコア１１における−Ｙ側の側壁面だけを図示しているが、反対側となる＋Ｙ側についても、同様の構成を以って接続部が形成されている。

シャフト支持部１１９〜１２１は、それぞれ接続部１１５〜１１７の−Ｚ側部分から、−Ｚ側に向けて延設されている。

一方、シャフト支持部１１８，１２２は、Ｘ方向において、気筒形成部１１１，１１４の両外側から−Ｚ側に向けて延設されている。

シャフト支持部１１８〜１２２のそれぞれは、Ｘ方向の厚みが、Ｙ方向の幅及びＺ方向の高さに比べて小さい、板形状を以って構成されている。

図４に示すように、シャフト支持部１１８〜１２２のそれぞれの−Ｚ側の部分には、ベアリングキャップ１５１〜１５５が取り付けられている。これらベアリングキャップ１５１〜１５５を纏めて、「ベアリングキャップ１５」と記載する場合がある。

シャフト支持部１１８〜１２２に対するベアリングキャップ１５１〜１５５の取り付けは、図３を用い説明したようにヘッドボルト２０との締結による。ここで、ヘッドボルト２０とベアリングキャップ１５（ベアリングキャップ１５１〜１５５）のネジ孔１５ａとの締結により生じる圧縮応力は、ブロックコア１１に対してＺ方向に作用する。

４．シリンダブロック１０における合わせ面１１ｃの構成
シリンダブロック１０（ブロックコア１１）における合わせ面１１ｃの構成について、図５及び図６を用い説明する。図５は、シリンダブロック１０の合わせ面１１ｃの一部を拡大して示す模式斜視図であり、図６は、模式平面図である。

なお、図５及び図６では、ブロックコア１１における合わせ面１１ｃの一部だけを図示しているが、気筒１２４と気筒１２５との間の領域、及び気筒１２５と気筒１２６との間の領域についても、同様の構成となっている。

図５及び図６に示すように、合わせ面１１ｃには、気筒１２３と気筒１２４との間の領域に凹部１１ｄが設けられている。凹部１１ｄは、−Ｚ側に向けて凹入されている。そして、凹部１１ｄの開口部は、Ｘ方向に比べてＹ方向に長さが長い形状を有している。

図６に示すように、凹部１１ｄの開口辺は、２つの側辺１１ｅ，１１ｆと２つの端辺１１ｊ，１１ｋから構成されている。−Ｘ側の側辺１１ｅは、仮想点Ｐ_１と仮想点Ｐ_２との間を円弧状に結んでいる。−Ｙ側の端辺１１ｊは、仮想点Ｐ_２と仮想点Ｐ_４との間を円弧状に結んでいる。＋Ｘ側の側辺１１ｆは、仮想点Ｐ_４と仮想点Ｐ_３との間を円弧状に結んでいる。＋Ｙ側の端辺１１ｋは、仮想点Ｐ_３と仮想点Ｐ_１との間を円弧状に結んでいる。

また、側辺１１ｅは気筒１２３における開口縁辺１２３ａに沿うように設けられ、側辺１１ｆは気筒１２４における開口縁辺１２４ａに沿うように設けられている。

このように、本実施形態に係るブロックコア１１では、それぞれ曲線を以って構成された側辺１１ｅ，１１ｆ及び端辺１１ｊ，１１ｋを、互いに接するように接続して凹部１１ｄの開口辺を構成し、これにより応力集中の発生を抑制している。

図５及び図６に示すように、凹部１１に対して＋Ｙ側となる部分には、気筒間壁部１３９を挟んでヘッドボルト孔形成部１３７が設けられている。ヘッドボルト孔１２９は、ヘッドボルト孔形成部１３７に設けられている。同様に、凹部１１に対して−Ｙ側となる部分には、気筒間壁部１４０を挟んでヘッドボルト孔形成部１３８が設けられている。ヘッドボルト孔１３０は、ヘッドボルト孔形成部１３８に設けられている。

本実施形態に係るブロックコア１１では、凹部１１ｄとヘッドボルト孔１２９，１３０とは、Ｙ方向に沿った直線状に配置されている。

５．凹部１１ｄの構成
凹部１１ｄの構成について、図７及び図８を用い説明する。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す模式断面図であり、図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面を示す模式断面図である。なお、図７及び図８では、気筒１２３と気筒１２４との間に設けられた凹部１１ｄだけを図示しているが、気筒１２４と気筒１２５との間に設けられた凹部１１ｄ、及び気筒１２５と気筒１２６との間に設けられた凹部１１ｄについても同じ構成を有する。

図７に示すように、凹部１１ｄの底部は、Ｙ方向において、両端部分１１ｈ，１１ｉよりも中程部分１１ｇが＋Ｚ側に隆起した形状を以って形成されている。

また、図８に示すように、凹部１１ｄの側面部は、Ｖ字形状を以って構成されている。そして、凹部１１ｄの側面部は、気筒１２３，１２４を囲む壁部１１１ａ，１１２ａとそれぞれ連続している。

なお、Ｙ方向において、中程部分１１ｇと両端部分１１ｈ，１１ｉとの間の領域においても、凹部１１ｄの側面部は、Ｖ字形状を以って構成されており、壁部１１１ａ，１１２ａとそれぞれ連続している。

図７に戻って、凹部１１ｄの底部において、最も＋Ｚ側に位置する中程部分１１ｇは、ブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃよりも、距離Ｈ_２だけ−Ｚ側に配されている。即ち、本実施形態では、凹部１１ｄの底部は、合わせ面１１ｃよりもＺ方向におけるシャフト支持部１１８〜１２２側に配されている。

ここで、Ｚ方向において、合わせ面１１ｃから両端部分１１ｈ，１１ｉまでの距離をＨ_１とする。このとき、本実施形態では、一例として、（Ｈ_２／Ｈ_１）が３０％〜７０％の範囲内となるように凹部１１ｄの底部を形成している。より具体的には、（Ｈ_２／Ｈ_１）が４５％〜５５％の範囲内となるように凹部１１ｄの底部を形成している。

なお、図８に示したように、本実施形態に係るエンジン１では、凹部１１ｄの側面部の形状を、一例としてＶ字形状としたが、Ｕ字形状とすることもできる。

６．ブロックコア１１に対する圧縮応力の作用
ヘッドボルト２０の共締めに伴うブロックコア１１に対する圧縮応力の作用について、図９を用い説明する。図９は、ブロックコア１１に作用する圧縮応力を説明するための模式図である。なお、図９では、ヘッドボルト孔１２９とヘッドボルト孔１３０との間の部分だけを図示しているが、ヘッドボルト孔１３１とヘッドボルト孔１３２との間の部分、及びヘッドボルト孔１３３とヘッドボルト孔１３４との間の部分についても、同様の形態で圧縮応力が作用する。

図９に示すように、ヘッドボルト２０の共締めにより、ブロックコア１１はシリンダヘッド１３とベアリングキャップ１５とで挟まれた状態となり、これによりブロックコア１１には、Ｚ方向に圧縮応力が作用する（Ｓｃ_１）。

ブロックコア１１に作用する圧縮応力Ｓｃ_１は、ヘッドボルト孔１２９，１３０よりも外側に作用する圧縮応力成分Ｓｃ_２と、ヘッドボルト孔１２９とヘッドボルト孔１３０との間の領域に作用する圧縮応力成分Ｓｃ_３とに分かれる。この内、圧縮応力成分Ｓｃ_２は、そのまま合わせ面１１ｃに作用することになる。

一方、圧縮応力成分Ｓｃ_３は、凹部１１ｄが設けられた領域で、当該凹部１１ｄの周囲の部分へと分散されて合わせ面１１ｃに作用する。また、凹部１１ｄの底部における両端部分１１ｈ，１１ｉ同士の間の部分（中程部分１１ｇ及びそのＹ方向周辺の部分）に伝わった圧縮応力成分Ｓｃ_３は、両端部分１１ｈ，１１ｉ同士の間の部分で分散されて、図９の紙面手前側と奥側から気筒形成部１１１，１１２の各壁部１１１ａ，１１２ａへと伝わり、合わせ面１１ｃに作用する。

７．効果
本実施形態に係るエンジン１では、隣り合う気筒１２３〜１２６同士の間に凹部１１ｄが形成されているので、シリンダブロック１０における合わせ面１１ｃの面積（シリンダヘッド１３との当接面積）を小さくすることができ、シリンダブロック１０のブロックコア１１とシリンダヘッド１３との間に発生する面圧を気筒１２３〜１２６同士の間の領域でも高めることができる。

また、本実施形態に係るエンジン１では、凹部１１ｄの側辺１１ｅ，１１ｆが気筒１２３〜１２６の開口縁辺１２３ａ，１２４ａに沿う円弧状に形成されているので、当該凹部１１ｄと気筒１２３〜１２６同士の間の領域で、より均一な面圧でシリンダブロック１０に対するシリンダヘッド１３の取り付けが可能となる。

また、上述のように、凹部１１ｄの開口辺は、側辺１１ｅ，１１ｆ及び端辺１１ｊ，１１ｋが互いに接するように接続されることで構成されており、これにより開口辺の一部に応力集中が発生するのを抑制できる。

さらに、図６を用い説明したように、本実施形態に係るエンジン１では、Ｚ方向（気筒軸方向）からの平面視で、凹部１１ｄがヘッドボルト孔１２９，１３１，１３３とヘッドボルト孔１３０，１３２，１３４との間の領域に設けられているので、ヘッドボルト２０の締結位置からの遠近にかかわらず、締結に係る面圧の制御が可能である。

従って、本実施形態に係るエンジン１では、ヘッドボルト２０の締結位置からの遠近にかかわらず、シリンダブロック１０のブロックコア１１とシリンダヘッド１３との間での高いシール性を確保することができる。

本実施形態に係るエンジン１では、ヘッドボルト孔形成部１３７，１３８におけるヘッドボルト孔１２９，１３０を囲む部分が気筒間壁部１３９，１４０と連続する構成としているので、ヘッドボルト孔１２９，１３０を凹部１１ｄに対して近接配置することができ、面圧の確保による高いシール性を確保するのに優れる。

図８を用い説明したように、本実施形態に係るエンジン１では、凹部１１ｄの側面部がＶ字形状又はＵ字形状を以って構成されており、凹部１１ｄの側部が気筒形成部１１１，１１２の各壁部１１１ａ，１１２ａに連続している。このため、本実施形態に係るエンジン１では、凹部１１ｄに対して−Ｚ側から作用する圧縮応力を、シリンダヘッド１３との当接面（合わせ面１１ｃ）全体に分散させることができる。

また、図７を用い説明したように、本実施形態に係るエンジン１では、凹部１１ｄの底部において、その中程部分１１ｇが両端部分１１ｈ，１１ｉに対して＋Ｚ側に向けて隆起する形状となっているので、−Ｚ側から作用する圧縮応力が底部の上記形状により、より確実に分散される。よって、本実施形態に係るエンジン１では、ブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃでの領域ごとの面圧の差異を小さく抑えることができ、高いシール性を確保することができる。

本実施形態に係るエンジン１では、凹部１１ｄにおける底部の中程部分１１ｇがブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃよりも−Ｚ側に配置されているので、圧縮応力の分散を効果的に行うことが可能であり、高いシール性を確保する上で優れている。

本実施形態に係るエンジン１では、ヘッドボルト２０により、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１３とベアリングキャップ１５とを共締めしているので、ボルトの数を低減することができ、エンジン１の軽量化に優位である。

また、本実施形態に係るエンジン１では、ヘッドボルト２０により上記のような共締めを行う場合にあっても、上述のように合わせ面１１ｃに凹部１１ｄを形成することにより、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１０のブロックコア１１との間での高いシール性を確保することができる。

本実施形態に係るエンジン１では、シリンダブロック１０の外壁として、シリンダブロック外壁１２を有し、当該シリンダブロック外壁１２が樹脂材料を用い形成されているので、シリンダブロック１０全体を金属材料を用い形成する場合に比べて、エンジン１の重量軽減を図ることができる。また、このように樹脂材料からなるシリンダブロック外壁１２を用いて軽量化を図りながら、上述のように合わせ面１１ｃに凹部１１ｄを形成することにより、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１０との間での高いシール性を確保することができる。

以上のように、本実施形態に係るエンジン１では、ヘッドボルト２０の締結位置からの遠近にかかわらず、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１３との間での高いシール性を確保することができる。

［変形例］
上記実施形態に係るエンジン１では、合わせ面１１ｃに形成する凹部１１ｄの開口形状を図６で示すような形状としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、凹部の開口が、＋Ｙ側部分及び−Ｙ側部分が直線で規定された形状とすることもできる。

上記実施形態に係るエンジン１では、合わせ面１１ｃにおいて、Ｙ方向における凹部１１ｄとヘッドボルト孔１２９，１３０との間には凹部を設けない構成を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、Ｙ方向における凹部１１ｄとヘッドボルト孔１２９，１３０との間には凹部を設けることとしてもよい。この場合には、該凹部の開口形状に関して、種々のバリエーションを採用することができる。

上記実施形態に係るエンジン１では、図６を用い説明したように、合わせ面１１ｃにおいて、凹部１１ｄとヘッドボルト孔１２９，１３０とがＹ方向に直線上に配置された構成を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。ヘッドボルト孔と凹部とが、Ｘ方向（機関出力軸方向）にずれた構成を採用することもできる。

図７を用い説明したように、上記実施形態に係るエンジン１では、凹部１１ｄの底面の形状について、プロファイルが略放物線を描く形状を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、三角形状や半円形状のプロファイルを以って凹部の底部を形成することでも、上記同様の効果を得ることが可能である。

また、凹部の底部において、複数の凸状部分が設けられてなることとしてもよい。

さらに、本発明では、凹部の底部について、中程部分が凹部の開口側に向けて隆起した形態を必ずしも採用しなくてもよい。

上記実施形態に係るエンジン１では、図４に示したように、ベアリングキャップ１５１〜１５５の下端部同士が接続されておらず、各下端部が自由端の状態となっていることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ベアリングキャップの下端部同士をビーム状部材で相互に連結することとしてもよい。

また、上記実施形態では、ヘッドボルト２０をシリンダヘッド１３の上方から挿入し、シリンダヘッド１３及びブロックコア１１を挿通させ、ベアリングキャップ１５に設けたネジ孔２０ｂに対して螺結させることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ヘッドボルトを、ベアリングキャップの下方から挿入し、ベアリングキャップ及びブロックコアを挿通させ、シリンダヘッドに設けたネジ孔の雌ネジに螺結させる構成を採用することもできる。

上記実施形態に係るエンジン１では、シリンダブロック１０の外壁（シリンダブロック外壁１２）を樹脂材料を用い形成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。外壁も金属材料を用い形成することとしてもよく、必ずしもブロックコアとシリンダブロック外壁とを別部材とする必要もない。

上記実施形態では、ヘッドボルト２０をシリンダヘッド１３及びブロックコア１１を挿通させ、ベアリングキャップ１５に設けたネジ孔２０ｂの雌ネジに対して螺結させることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ヘッドボルトを、シリンダヘッド、ブロックコア、及びベアリングキャップを挿通させ、ベアリングキャップの下方に配したナットに対して螺結させることとしてもよい。また、ブロックコアにネジ孔を設けておき、シリンダヘッドを挿通させたボルトをブロックコアのネジ孔に螺結させ、一方、ベアリングキャップの下方から挿入し、ベアリングキャップを挿通させたボルトをブロックコアのネジ孔に螺結させることとしてもよい。

上記実施形態に係るエンジン１では、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１０との間への、ヘッドガスケットの介挿の有無については特に言及しなかったが、介挿することとしてもよい。

上記実施形態では、エンジン１として４気筒のガソリンエンジンを一例として採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、２気筒、３気筒、あるいは５気筒以上のエンジンを採用することもできるし、ディーゼルエンジンを採用することもできる。

また、エンジン種類としては、水平対向エンジンやＶ型エンジン、若しくはＷ側エンジンなどを採用することもできる。

１ エンジン
１０ シリンダブロック
１１ ブロックコア
１１ｃ 合わせ面
１１ｄ 凹部
１１ｅ，１１ｆ 側辺
１１ｇ 中程部分
１１ｈ，１１ｉ 両端部分
１１ｊ，１１ｋ 端辺
１２ シリンダブロック外壁
１３ シリンダヘッド
１５ ベアリングキャップ（キャップ部）
１６ クランクシャフト（機関出力軸）
２０ ヘッドボルト
１１１〜１１４ 気筒形成部
１１８〜１２２ シャフト支持部（機関出力軸支持部）
１２３〜１２６ 気筒
１２３ａ，１２４ａ 開口縁辺
１２７〜１３６ ヘッドボルト孔
１３７，１３８ ヘッドボルト孔形成部
１３９，１４０ 気筒間壁部

本発明の一態様に係る多気筒エンジンは、前記多気筒エンジンの機関出力軸と、シリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに取り付けられるシリンダブロックと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとを締結する複数のヘッドボルトと、を備え、前記シリンダブロックは、前記シリンダヘッドの取り付けに係る合わせ面を有し、それぞれが前記機関出力軸に対して直交方向に延設されているとともに、それぞれが気筒を形成し、且つ、互いに連続形成された複数の気筒形成部と、前記機関出力軸方向において、隣り合う前記気筒形成部同士が接続された部分に対して、気筒軸方向における前記合わせ面とは反対側に向けて延設されているとともに、前記機関出力軸を支持する部位を有する複数の機関出力軸支持部と、前記機関出力軸方向における、前記気筒形成部同士が接続された位置に、それぞれが前記気筒軸方向の前記合わせ面から前記機関出力軸支持部まで貫通し、前記複数
のヘッドボルトのそれぞれが挿通する複数のヘッドボルト孔と、を有し、前記合わせ面を前記気筒軸方向視（気筒軸方向から平面視）するとき、前記合わせ面は、隣り合う気筒同士の間の領域に、前記機関出力軸方向及び前記気筒軸方向の双方に直交する方向に開口部が延び、前記気筒軸方向に凹入された凹部を有し、前記凹部における前記機関出力軸方向の側辺は、前記気筒の開口縁辺に沿うように円弧状をしており、前記凹部における前記直交する方向の端辺は、円弧状をしているとともに、前記側辺に接しており、前記複数のヘッドボルト孔は、前記直交する方向において、前記凹部の両側となる部分に配置されている。

Claims (6)

1. 多気筒エンジンにおいて、
   前記多気筒エンジンの機関出力軸と、
   シリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドに取り付けられるシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとを締結する複数のヘッドボルトと、
   を備え、
   前記シリンダブロックは、
   前記シリンダヘッドの取り付けに係る合わせ面を有し、それぞれが前記機関出力軸に対して直交方向に延設されているとともに、それぞれが気筒を形成し、且つ、互いに連続形成された複数の気筒形成部と、
   前記機関出力軸方向において、隣り合う前記気筒形成部同士が接続された部分に対して、気筒軸方向における前記合わせ面とは反対側に向けて延設されているとともに、前記機関出力軸を支持する部位を有する複数の機関出力軸支持部と、
   前記機関出力軸方向における、前記気筒形成部同士が接続された位置に、それぞれが前記気筒軸方向の前記合わせ面から前記機関出力軸支持部まで貫通し、前記複数のヘッドボルトのそれぞれが挿通する複数のヘッドボルト孔と、
   を有し、
   前記合わせ面を前記気筒軸方向視するとき、
   前記合わせ面は、隣り合う気筒同士の間の領域に、前記機関出力軸方向及び前記気筒軸方向の双方に直交する方向に開口部が延び、前記気筒軸方向に凹入された凹部を有し、
   前記凹部における前記機関出力軸方向の側辺は、前記気筒の開口縁辺に沿うように円弧状をしており、
   前記複数のヘッドボルト孔は、前記直交する方向において、前記凹部の両側となる部分に配置されている、
   多気筒エンジン。
2. 請求項１に記載の多気筒エンジンであって、
   前記シリンダブロックの側壁は、前記凹部に対して前記直交する方向に対応する両側部分に膨出形成された複数のヘッドボルト孔形成部を有し、
   前記複数のヘッドボルト孔のそれぞれは、前記複数のヘッドボルト孔形成部に設けられており、
   前記複数のヘッドボルト孔形成部のそれぞれは、前記ヘッドボルト孔を囲む部分が、前記機関出力軸方向に隣り合う前記気筒同士の間の壁部と連続している、
   多気筒エンジン。
3. 請求項１又は請求項２に記載の多気筒エンジンであって、
   前記凹部を前記直交する方向から断面視するとき、当該凹部の側面部は、Ｖ字形状又はＵ字形状を以って構成され、
   前記凹部の底部は、前記直交する方向において、中程部分が両端部分よりも当該凹部の開口側へと凸状に隆起している、
   多気筒エンジン。
4. 請求項３に記載の多気筒エンジンであって、
   前記凹部の底部における前記中程部分は、前記合わせ面よりも前記機関出力軸支持部側に位置する、
   多気筒エンジン。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載の多気筒エンジンであって、
   前記複数の機関出力軸支持部のそれぞれに対して、前記気筒軸方向における前記複数の気筒形成部とは反対側に接続されるキャップ部を更に備え、
   複数の前記キャップ部のそれぞれは、前記ヘッドボルト孔と連続するとともに、前記ヘッドボルトと螺結するネジ孔を有し、
   前記ヘッドボルトは、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドと前記キャップ部とを共締めしている、
   多気筒エンジン。
6. 請求項５に記載の多気筒エンジンであって、
   前記シリンダブロックは、前記複数の気筒形成部と前記複数の機関出力軸支持部と前記複数のキャップ部とを外方から囲繞するシリンダブロック外壁を更に有し、
   前記気筒形成部と前記機関出力軸支持部とは、金属材料を用い一体成型されており、
   前記シリンダブロック外壁は、樹脂材料を用い形成されている、
   多気筒エンジン。

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