JP3824832B2 - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関し、詳しくは、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結する締結具が挿通される挿通孔を備えたシリンダヘッドにおいて、吸気弁により開閉される吸気口周辺の熱膨張による吸気口の変形、または排気弁により開閉される排気口周辺の熱膨張による排気口の変形を抑制するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関において、吸気弁および排気弁によりそれぞれ開閉される吸気口および排気口が設けられたシリンダヘッドは、燃焼ガスに曝されて高温となる部分であり、同時に吸気口周辺および排気口周辺も高温となる。一方、シリンダヘッドには、複数の締結ボルト挿通孔が、吸気口および排気口の径方向外方で燃焼室の周囲に設けられ、該締結ボルト挿通孔に挿通される締結ボルトにより、シリンダヘッドがシリンダブロックに締結される。
【０００３】
そして、高温となった吸気口周辺または排気口周辺は、周囲に略均等に熱膨張しようとするが、図７に図示されるように、吸気口ａおよび排気口ｂの径方向外方には挿通孔ｃに挿通された締結ボルトにより締め付けられている締結部が位置していることから、シリンダヘッドのシリンダブロックとの合わせ面からの平面視で、吸気口ａまたは排気口ｂの中心と挿通孔ｃの中心とを結ぶ直線ｄに沿う方向の熱膨張、特に、吸気口ａ周辺または排気口ｂ周辺と直線ｄとが重なる部分近傍の直線ｄに沿う方向の熱膨張が、前記締結部で拘束される。そのため、吸気口ａ周辺または排気口ｂ周辺が均一に膨張することができず、略真円の吸気口ａまたは排気口ｂが変形して非真円形状を呈すると同時に、吸気口ａ周辺または排気口ｂ周辺の、吸気口ａまたは排気口ｂの中心を通ると共に前記直線ｄと略直交する直線ｅと重なる部分近傍の領域ｆに、熱応力が集中して発生する。そして、領域ｆには該熱応力に起因したクリープ変形が生じて、吸気口ａまたは排気口ｂがさらに非真円形状を呈することになる。なお、ｇは点火栓が燃焼室に臨む開口部である。
【０００４】
吸気口または排気口がこのように変形すると、吸気弁または排気弁のシール性が低下して、圧縮行程中に、吸気弁と吸気口との間、または排気弁と排気口との間から未燃混合気が漏出する。そして、吸気弁と吸気口との間から未燃混合気が漏出すると、吸気ポートに燃料が逆流するため、空燃比制御の制御精度に悪影響を与えかねず、また排気弁と排気口との間から未燃混合気が漏出すると、排気ガス中のＨＣ量が増加し、排気エミッションの悪化をもたらすことになる。
【０００５】
そこで、このような吸気口周辺または排気口周辺の熱膨張による変形やクリープ変形による吸気弁または排気弁のシール性の低下を防止するために、従来、内燃機関の最高燃焼温度を制限したり、シリンダヘッドの冷却水ジャケットの容量を増加させて冷却性能を向上させることで、吸気口または排気口の変形を抑制して、吸気弁または排気弁のシール性を確保するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最高燃焼温度を制限することは、機関出力が制限されることになり、例えば車両用内燃機関では走行性能が制限されるなど、内燃機関が搭載される機器の作動性能が制限されるため、その改善が望まれていた。また、冷却水ジャケットの容量を増加させるなど冷却性を向上させるための冷却機構の大型化は、シリンダヘッドの大型化を招来して、内燃機関の配置の自由度が制限される。
【０００７】
本出願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で、高い機関出力を維持できると共に、シリンダヘッドの大型化を伴うことなく、吸気弁または排気弁の良好なシール性を確保することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本出願の請求項１記載の発明は、燃焼室と、吸気弁および排気弁によりそれぞれ開閉される吸気口および排気口と、点火栓の装着孔の開口部と、締結具が挿通される挿通孔とを備え、該締結具によりシリンダブロックに締結される内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記燃焼室と前記挿通孔との間に、前記シリンダヘッドの前記シリンダブロックとの合わせ面からの平面視で、前記吸気口または前記排気口の中心と前記挿通孔の中心とを前記開口部と重なるように結ぶ直線と重なる位置に、前記締結具により締め付けられている締結部による前記吸気口または前記排気口周辺の熱膨張の拘束を緩和して熱膨張による前記吸気口または前記排気口の変形を抑制する空間部が設けられ、該空間部は、前記直線と重なる位置で前記合わせ面に開口すると共に冷却水通路を構成しない凹部であるか、または前記直線と重なる位置での前記合わせ面からの厚みが該空間部の形成箇所以外での前記合わせ面からの厚みよりも小さくされた薄肉部からなる底壁を有する内燃機関のシリンダヘッドである。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、吸気口周辺または排気口周辺が熱膨張したとき、吸気口周辺または排気口周辺は、特に前記平面視で前記直線との重なる部分の近傍は、空間部により、締結具により締め付けられているシリンダヘッドの締結部による熱膨張の拘束が緩和されるため、熱膨張が許容されて、該直線に沿う方向に膨張することができる。そのため、前記締結部による熱膨張の拘束に基づく吸気口または排気口の変形が抑制され、しかも吸気口周辺または排気口周辺の、吸気口または排気口の中心を通ると共に直線と略直交する直線と重なる部分近傍の領域において、熱膨張の拘束により発生する集中熱応力を低減でき、吸気口または排気口は、吸気口周辺または排気口周辺が熱膨張する前の略真円形状に近い形状に維持される。
【００１０】
その結果、シリンダヘッドに空間部を設けるという簡単な構造により、吸気口周辺または排気口周辺が熱膨張したときにも、吸気弁または排気弁の良好なシール性を確保できる。そのため、圧縮行程時の未燃混合気が吸気ポートに漏出することが抑制されて、空燃比制御の良好な制御精度が維持でき、または圧縮行程時の未燃混合気が排気ポートに漏出することが抑制されて、排気エミッションの改善ができる。しかも、空間部により熱膨張が許容される範囲で、高い最高燃焼温度での燃焼が可能であるため高い機関出力を維持でき、またシリンダヘッドが大型化することもないため、内燃機関の配置の自由度が制限されることもない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッドおいて、前記空間部の前記直線と直交する方向の幅の略中央が、該直線と重なる位置を占めるものである。
【００１２】
この請求項２記載の発明によれば、前記締結部による拘束の緩和の程度が、直線の両側で略均等になるので、吸気口または排気口周辺は、より均一に膨張することができ、吸気口または排気口を、略真円形状にさらに近い形状に維持できる。その結果、請求項１に係る発明の効果に加えて、吸気弁または排気弁の一層良好なシール性を確保、および空燃比制御の良好な制御精度の維持または排気エミッションの一層の改善ができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッドおいて、前記空間部は、前記直線と重なる位置での前記合わせ面からの厚みが該空間部の形成箇所以外での前記合わせ面からの厚みよりも小さくされた薄肉部からなる底壁を有する空間部であると共に冷却水通路を構成するものである。
【００１４】
この請求項３記載の発明によれば、空間部である冷却水通路により、前記締結部による熱膨張の拘束が緩和されると同時に、吸気口周辺または排気口周辺が空間部を流通する冷却水により冷却されるので、吸気口周辺または排気口周辺の熱膨張自体を小さくすることができるため、熱膨張の拘束による吸気口または排気口の変形および集中熱応力の発生を一層抑制できるので、吸気口または排気口は、吸気口周辺または排気口周辺が熱膨張する前の略真円形状により一層近い形状に維持される。
【００１５】
その結果、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加えて、空間部を冷却水通路とするという簡単な構造により、吸気弁または排気弁の更なる良好なシール性の確保、および空燃比制御の良好な制御精度の維持または排気エミッションの更なる改善ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本出願発明の実施形態を図１ないし図６を参照して説明する。
本出願発明の実施形態と一部が共通する構成を備える基礎形態において、内燃機関は、車両に搭載されるＶ型６気筒の火花点火式のＳＯＨＣ水冷式内燃機関であり、内燃機関は、Ｖ字をなす一対のバンクを有するアルミニウム合金製のシリンダブロックと、各バンクにおいてシリンダブロックに締結された一対のアルミニウム合金製のシリンダヘッドとを備える。図１には、一方のバンクのシリンダヘッド１のシリンダブロック（図示されず）との合わせ面２が示されている。なお、以下では、一方のバンクのシリンダヘッド１およびシリンダブロックを中心に説明するが、他方のバンクのシリンダヘッドおよびシリンダブロックも基本的に同様の構造となっている。
【００１７】
シリンダブロックの各バンクは、シリンダブロックに回転自在に支持されたクランク軸の軸方向に沿って配列された３つのシリンダ部を有し、該各シリンダ部に設けられてピストンが往復動自在に嵌合するシリンダ孔に対応して、シリンダヘッド１には、ペントルーフ型の３つの燃焼室３が、クランク軸の軸方向（以下、「配列方向」という）にそれぞれ凹設される。
【００１８】
図２および図３を併せて参照すると、各燃焼室３には、シリンダヘッド１に設けられた１対の吸気ポート４，５の燃焼室３側の開口端であって、１対の吸気弁８によりそれぞれ開閉される略真円形状の吸気口4a，5aと、シリンダヘッド１に設けられた１対の排気ポート６，７の燃焼室３側の開口端であって、１対の排気弁９によりそれぞれ開閉される略真円形状の排気口6a，7aとが開口している。
【００１９】
シリンダヘッド１に圧入されたガイド筒10，11に摺動自在にそれぞれ嵌合されて、前記シリンダ孔の中心線Ａに対して吸気ポート４，５側に傾斜するする各吸気弁８と該中心線Ａに対して排気ポート６，７側に傾斜する各排気弁９とは、シリンダヘッド１に設けられた支持孔12に回転自在に支持されるカム軸（図示されず）、該カム軸に設けられたカムにより揺動されるロッカアームなどからなる動弁機構により開閉作動され、この動弁機構は、シリンダヘッド１に締結されるシリンダヘッドカバーにより密閉されて形成される動弁室内に配置される。また、各吸気口4a，5aおよび各排気口6a，7aには、吸気弁８および排気弁９が着座する弁座13，14が圧入されている。
【００２０】
各燃焼室３の燃焼室壁面において、両吸気口4a，5aは、両バンクで形成されるＶ字の中央寄りに、また両排気口6a，7aは、Ｖ字の側端寄りに、それぞれ前記配列方向に沿って配置され、さらに燃焼室壁面の略中央で、両吸気弁８および両排気弁９に囲まれた位置には、点火栓（図示されず）の装着孔15の開口部15aが設けられる。この装着孔15は、両排気弁９の間の略中央に位置して、シリンダ孔の中心線Ａに対して排気ポート６，７側に傾斜する中心線を有する（図３参照）。
【００２１】
また、シリンダヘッド１には、各燃焼室３を囲んで、シリンダブロックに設けられて冷却水ポンプから圧送された冷却水が供給されるブロック側冷却水ジャケットと複数の連通路16…，17，18，17′，18′を介して連通して、該ブロック側冷却水ジャケットから流入した冷却水が流通するヘッド側冷却水ジャケット19が設けられる。
【００２２】
冷却水通路を構成するこれら連通路16…，17，18，17′，18′は、燃焼室３に対して中心線Ａの径方向外方で、かつ周方向に間隔を置いて配置された貫通孔から構成され、各連通路16…，17，18，17′，18′の一端がシリンダヘッド１の合わせ面２上で開口部16a…，17a，18a，17′a，18′aを形成し、その他端がヘッド側冷却水ジャケット19に開放する。さらに、各連通路16…，17，18，17′，18′は、中心線Ａと略沿って延びると共に、合わせ面２と平行な平面での大部分の流路断面は開口部16a…，17a，18a，17′a，18′aの面積・形状と近似した面積・形状を有する。そして、連通路16…，17，18，17′，18′の開口部16a…，17a，18a，17′a，18′aが、シリンダブロックとシリンダヘッド１との間に設けられるガスケットに形成された冷却水通路に対向していて、冷却水がブロック側冷却水ジャケットからヘッド側冷却水ジャケット19に流入するようになっている。また、これら開口部16a…，17a，18a，17′a，18′aは、合わせ面２上で中心線Ａを中心として径方向に所定幅を有する円環状の円環帯20（二点鎖線で図示）の範囲内に位置している。
【００２３】
そして、ヘッド側冷却水ジャケット19は、中心線Ａの周方向において燃焼室３を囲む環状形状を有して連通路16…，17，18，17′，18′が開放している冷却水通路19aと、吸気ポート４，５および排気ポート６，７の間を前記配列方向に延びる冷却水通路19bとを備え、それら冷却水通路19a，19bは相互に連通している。
【００２４】
一方、シリンダヘッド１をシリンダブロックに締結するための締結ボルト（図示されず）が挿通される挿通孔21〜28は、円環帯20の径方向外方であって、燃焼室３の側方で吸気ポート４，５側および排気ポート６，７側に、それぞれ４つずつ前記配列方向に沿って設けられる。
【００２５】
それら挿通孔21〜28のうち、排気ポート６，７側の挿通孔25〜28は、その中心C5〜C8が、各燃焼室３について、合わせ面２からの平面視で、シリンダ孔の中心C1と各排気口6a，7aの中心C2，C3とをそれぞれ結ぶ直線L1，L2上に略位置する。そして、隣接する燃焼室３の間に位置する挿通孔26，27は、相互に隣接する燃焼室３のうちの、一方の燃焼室３における他方の燃焼室３寄りの排気口6a，7aの中心C2，C3を通る直線L1，L2と、前記他方の燃焼室３における前記一方の燃焼室３寄りの排気口7a，6aの中心を通る直線L2，L1との交点に、その中心C6，C7が位置する。
【００２６】
また、吸気ポート４，５側の挿通孔21〜24は、合わせ面２上で、合わせ面２を含む平面と、中心線Ａを含む平面との交線に対して略線対称となる位置に設けられる。ここで、各燃焼室３について、合わせ面２からの平面視で、挿通孔21，22の中心C11，C12、挿通孔22，23の中心C12，C13、および挿通孔23，24の中心C13，C14、と各吸気口4a，5aの中心C9，C10とをそれぞれ結ぶ直線を、直線L3，L4とする。そして、隣接する燃焼室３の間に位置する挿通孔22，23は、相互に隣接する燃焼室３のうちの、一方の燃焼室３における他方の燃焼室３寄りの吸気口4a，5aの中心C9，C10を通る直線L3，L4と、前記他方の燃焼室３における前記一方の燃焼室３寄りの吸気口5a，4aの中心を通る直線L3，L4との交点に、その中心C12，C13が位置する。
【００２７】
また、吸気ポート４，５側の挿通孔21〜24のうち、シリンダヘッド１の、前記配列方向の両端側に位置する２つの挿通孔21，24は、前記動弁機構の潤滑のために潤滑油を供給する通路を兼ねている。また、排気ポート６，７側の挿通孔25〜28のうち、シリンダヘッド１の前記両端側に位置する２つの挿通孔25，28は、締結ボルトの外周に同軸に配置される円筒状の位置決めピンの挿入孔ともなっている。なお、29は、それぞれブリーザ通路を構成する２つの貫通孔であり、30は、それぞれ潤滑油の戻し通路を構成する４つの貫通孔である。
【００２８】
ところで、各燃焼室３について、図１および図４に図示されるように、貫通孔により構成されることから、シリンダヘッド１に設けられた空間部ともなっている排気ポート６，７側の２つの連通路17，18、および吸気ポート４，５側の２つの連通路17′，18′は、それぞれ、燃焼室３と排気ポート６，７側の挿通孔25〜28との間、および燃焼室３と吸気ポート４，５側の挿通孔21〜24との間であって、前記平面視で、４つの直線L1，L2，L3，L4とそれぞれ重なる位置に設けられる。そして、各連通路17，18，17′，18′において、直線L1，L2，L3，L4と直交する方向（以下、「直交方向」という）の幅の略中央M1，M2，M3，M4を該直線L1，L2，L3，L4が通っている。この基礎形態では、開口部17a，18a，17′a，18′aを含め、連通路17，18，17′，18′の前記流路断面の前記直交方向の幅は、排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの内径よりも、それぞれやや小さく設定されているが、それらの幅は、後述する排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺の熱膨張を許容して、熱膨張に起因する排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの変形を抑制する観点から適宜決定されるものである。同様に、連通路17，18，17′，18′の前記流路断面の直線L1，L2，L3，L4方向の幅も、前記観点から適宜決定される。そのため、連通路17，18，17′，18′の開口部17a，18a，17′a，18′aの面積・形状と、開口部17a，18a，17′a，18′a以外の前記流路断面の面積・形状は、異なることもある。
【００２９】
以下、前述のように構成された基礎形態の作用および効果について説明する。
燃焼室３内での混合気の燃焼により、シリンダヘッド１の排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺は高温となり、大きく熱膨張する。このとき、前記平面視で、排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの中心と挿通孔25〜28および挿通孔21〜24の中心を結ぶ直線L1，L2，L3，L4と重なる位置に、空間部としての連通路17，18，17′，18′が設けられていることから、連通路17，18，17′，18′により排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺は、特に前記直線L1，L2，L3，L4と重なる部分の近傍は、締結ボルトにより締め付けられているシリンダヘッド１の締結部による熱膨張の拘束が緩和されるため、熱膨張が許容されて、該直線L1，L2，L3，L4に沿う方向に膨張することができる。そのため、前記締結部による熱膨張の拘束に基づく排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの変形が抑制され、しかも排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺の、排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの中心C2，C3，C9，C10を通ると共に前記直線L1，L2，L3，L4と略直交する直線と重なる部分近傍の領域において、熱膨張の拘束により発生する集中熱応力を低減でき、排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aは、排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺が熱膨張する前の略真円形状に近い形状に維持される。
【００３０】
その結果、シリンダヘッド１に空間部である連通路17，18，17′，18′を設けるという簡単な構造により、排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺を含め燃焼室壁が熱膨張したときにも、排気弁９および吸気弁８の良好なシール性を確保できる。そのため、圧縮行程時の未燃混合気が吸気ポートに漏出することが抑制されて、空燃比制御の良好な制御精度が維持でき、さらに圧縮行程時の未燃混合気が排気ポートに漏出することが抑制されて、排気エミッションの改善ができる。しかも、連通路17，18，17′，18′により熱膨張が許容される範囲で、高い最高燃焼温度での燃焼が可能であるため高い機関出力を維持でき、またシリンダヘッド１が大型化することもないため、内燃機関の配置の自由度が制限されることもない。さらに、シリンダヘッド１が大型化することで、内燃機関の重量が増加することもないので、燃費が悪化することもない。
【００３１】
また、前記平面視で、開口部17a，18a，17′，18′の直交方向の幅の略中央M1，M2，M3，M4が直線L1，L2，L3，L4と重なる位置を占めるため、前記締結部による拘束の緩和の程度が、該直線L1，L2，L3，L4の両側で略均等になるので、排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺を含め燃焼室壁は、より均一に膨張することができ、排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aを、略真円形状にさらに近い形状に維持できる。その結果、排気弁９および吸気弁８の一層良好なシール性を確保、空燃比制御の良好な制御精度の維持、および排気エミッションの一層の改善ができる。
【００３２】
さらに、連通路17，18，17′，18′は冷却水通路であるので、連通路17，18，17′，18′により、前記締結部による熱膨張の拘束が緩和されると同時に、燃焼室壁全体、特に排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺が連通路17，18，17′，18′を流通する冷却水により冷却されるので、燃焼室壁全体、特に排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺の熱膨張自体を小さくすることができるため、熱膨張の拘束による排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの変形および集中熱応力の発生を一層抑制できるので、排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aは、排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺が熱膨張する前の略真円形状により一層近い形状に維持される。
【００３３】
また、シリンダヘッド１において、燃焼が開始される点火栓の装着孔15周辺も、排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺と同様に高温となるが、点火栓の装着孔15の中心C4も、前記平面視で前記直線L1，L2，L3，L4の近傍に位置するため、装着孔15周辺における直線L1，L2，L3，L4方向の熱膨張による影響も、連通路17，18，17′，18′により小さくすることができ、結果的に、装着孔15周辺の熱膨張による排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの変形を抑制できる。
【００３４】
以下、前述した基礎形態の一部の構成を変更した本出願発明の実施形態について、変更した構成に関して説明する。
【００３５】
前記基礎形態では、前記平面視で、排気口6a，7aの中心C2，C3と挿通孔25〜28の中心C5〜C8を結ぶ直線L1，L2および吸気口4a，5aの中心C9，C10と挿通孔21〜24の中心C11〜C14を結ぶ直線L3，L4と重なる位置に設けられて、燃焼室壁全体、特に排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺の熱膨張を吸収する空間部は、冷却水通路を構成する貫通孔からなる連通路17，18，17′，18′であったが、本出願発明の実施形態として、図５に図示されるように、シリンダヘッド１において、燃焼室３と挿通孔25〜28との間および燃焼室３と挿通孔21〜24との間に設けられ、合わせ面２に開口部40aを有する有底の凹部40から構成される空間部であってもよい。この場合にも、凹部40の前記直交方向の略中央が直線L1，L2，L3，L4と重なる位置を占めるようにされる。そして、この凹部40の開口部40aを含め、合わせ面２に平行な平面での断面の直線L1，L2，L3，L4方向および前記直交方向の幅、凹部40の深さ、さらに前記断面の面積・形状などは、連通路17，18，17′，18′と同様に、燃焼室壁全体、特に排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺の熱膨張を許容して、熱膨張に起因する燃焼室壁全体、特に排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの変形を抑制する観点から適宜決定される。
【００３６】
そして、この実施形態においても、前記基礎形態の作用および効果のうち、連通路17，18，17′，18′が冷却水通路であることに基づく作用および効果を除いて、前記基礎形態と同様の作用および効果が奏される。
【００３７】
さらに、前記実施形態においては、直線L1，L2，L3，L4方向の凹部40は、円環帯20の範囲内に位置していたが、挿通孔21〜28と燃焼室３との間の任意の位置とすることができ、例えば図中二点鎖線で示される位置P1、または位置P2であってもよい。また、凹部40を直線L1，L2，L3，L4方向に間隔を置いて複数個並ぶように設けることもでき、そのような複数の凹部40により、熱膨張を許容する度合いを大きくすることができる。さらに、凹部により空間部を構成する別の例として、該凹部は、開口部を合わせ面２以外に有するものであってもよい。
【００３８】
前記基礎形態では、前記平面視で直線L1，L2，L3，L4と重なる連通路17，18，17′，18′は、円環帯20に配置されていたが、燃焼室３と挿通孔21〜28との間において、直線L1，L2，L3，L4方向の任意の位置に設けることができる。また、冷却水通路として、貫通孔からなる連通路17，18，17′，18′の代わりに、冷却水通路の一部を構成する凹部を設けて、この凹部により、熱膨張を許容する空間部を構成することもできる。そして、この凹部の開口部は、合わせ面２に設けられていてもよいし、合わせ面２以外であって、冷却水通路に開放するように設けられていてもよく、その例を第２実施形態として図６を参照して説明する。
【００３９】
図６に図示される第２実施形態において、凹部41は、基礎形態の連通路17，18，17′，18′と同じ位置に設けられ、燃焼室３を囲む環状形状の冷却水通路19aに開放する開口部41aを有している。この第２実施形態において、凹部41の底面41bと合わせ面２と間の厚みｔは、この凹部41の形成箇所以外の冷却水通路19aの底面と合わせ面２との間の厚みｔ₀よりも小さくされて、凹部41の底壁が薄肉部となっている。それゆえ、この薄肉部を形成する凹部41を設けることにより、直線L1，L2，L3，L4方向の剛性が、冷却水通路19aの、凹部41形成箇所以外の部分の剛性に比べて低下するため、前記基礎形態と同様に、シリンダヘッド１の前記締結部による熱膨張の拘束が緩和され、前記基礎形態と同様の作用および効果が奏される。
【００４０】
各形態では、前記平面視で、連通路17，18，17′，18′または凹部の前記直交方向の幅の略中央が直線L1，L2，L3，L4と重なる位置を占めたが、連通路17，18，17′，18′または凹部が直線L1，L2，L3，L4と重なる位置にあるとの条件の下で、連通路17，18，17′，18′または凹部の直交方向の幅の略中央が、該直線L1，L2，L3，L4と重ならない連通路17，18，17′，18′または凹部とすることもでき、それらの具体的位置は、連通路17，18，17′，18′または凹部を設けることにより、燃焼室壁全体、特に排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺の熱膨張に起因する排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの変形を抑制する観点から適宜決定されるものである。また、連通路17，18，17′，18′の開口部17a，18a，17′，18′を含む前記流路断面の面積・形状、凹部の開口部を含む前記断面の面積・形状は、それぞれ任意である。
【００４１】
さらに、空間部を外気と連通する空洞から構成することもでき、また空間部を外気から遮断されて、栓などにより密閉された空洞から構成することもできる。いずれの場合にも、その空洞内に、排気口6a，7a周辺、吸気口4a，5a周辺および燃焼室壁全体の熱膨張を許容して、熱膨張に起因する排気口6a，7aおよび吸気口4a，5aの変形を抑制するような、冷却水以外の流体、または物質が充填されていてもよい。
【００４２】
いずれにしても、燃焼室３と挿通孔21〜28との間において設けられる空間部は、前記平面視で、直線L1，L2，L3，L4と重なる位置にあり、空間部を設けることにより剛性の低い部分を形成して、シリンダヘッド１の前記締結部による熱膨張の拘束が緩和されて、燃焼室壁、特に排気口6a，7a周辺および吸気口4a，5a周辺の熱膨張を許容するような空間部であれば、どのような形態の空間部であってもよい。
【００４３】
前記各形態では、各燃焼室３には、吸気弁８および排気弁９がそれぞれ２個ずつ設けられたが、吸気弁および排気弁の数は、これに限られない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本出願発明の実施形態と一部が共通する構成を備える基礎形態であり、内燃機関のシリンダヘッドの合わせ面からの平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】 本出願発明の実施形態における図４に相当する図である。
【図６】 本出願発明の第２実施形態における図４に相当する図である。
【図７】シリンダヘッドの吸気口周辺および排気口周辺の熱応力の発生箇所の説明図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、２…合わせ面、３…燃焼室、４，５…吸気ポート、4a，5a…吸気口、６，７…排気ポート、6a，7a…排気口、８…吸気弁、９…排気弁、10，11…ガイド筒、12…支持孔、13，14…弁座、15…装着孔、16，17，17′，18，18′…連通路、19…ヘッド側冷却水ジャケット、20…円環帯、21〜28…挿通孔、29…ブリーザ通路、30…戻し通路、
40，41…凹部、
Ａ…中心線、C1〜C14…中心、L1〜L4…直線、M1〜M4…中央。

Claims (3)

1. 燃焼室と、吸気弁および排気弁によりそれぞれ開閉される吸気口および排気口と、点火栓の装着孔の開口部と、締結具が挿通される挿通孔とを備え、該締結具によりシリンダブロックに締結される内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
   前記燃焼室と前記挿通孔との間に、前記シリンダヘッドの前記シリンダブロックとの合わせ面からの平面視で、前記吸気口または前記排気口の中心と前記挿通孔の中心とを前記開口部と重なるように結ぶ直線と重なる位置に、前記締結具により締め付けられている締結部による前記吸気口または前記排気口周辺の熱膨張の拘束を緩和して熱膨張による前記吸気口または前記排気口の変形を抑制する空間部が設けられ、該空間部は、前記直線と重なる位置で前記合わせ面に開口すると共に冷却水通路を構成しない凹部であるか、または前記直線と重なる位置での前記合わせ面からの厚みが該空間部の形成箇所以外での前記合わせ面からの厚みよりも小さくされた薄肉部からなる底壁を有することを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
2. 前記空間部の前記直線と直交する方向の幅の略中央が、該直線と重なる位置を占めることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド。
3. 前記空間部は、前記直線と重なる位置での前記合わせ面からの厚みが該空間部の形成箇所以外での前記合わせ面からの厚みよりも小さくされた薄肉部からなる底壁を有する空間部であると共に冷却水通路を構成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッド。

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