JP4083905B2 - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のシリンダヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関のシリンダヘッドは、例えば特開平7−197848号公報に示されているように、吸気弁および排気弁のステムを挿通支持するステムガイド部の上方に、略シリンダヘッド中央の点火プラグ取付ボス部と、シリンダ列と直交方向のシリンダヘッド両側壁とを連結する吸気弁側および排気弁側のブリッジ部を設けて、該ブリッジ部にステムガイド部と同軸線上にリフタ取付ボス部を設け、該リフタ取付ボス部にそれぞれバルブリフタを嵌合装着するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
バルブリフタは前述のように点火プラグ取付ボス部と、シリンダヘッド両側壁とに跨設したブリッジ部のリフタ取付ボス部に装着するため、動弁系の駆動精度を高めるためにはこのブリッジ部の剛性を強くしてシリンダヘッド全体の剛性を高める必要があり、特に、吸気弁側ではその動弁系の駆動精度が出力に大きく影響するために吸気弁側のブリッジ部の剛性を高める必要がある。
【0004】
このブリッジ部の剛性向上のためには、該ブリッジ部およびその周辺部分の肉厚を大きくすればよいが、これでは重量が嵩んで要望されている軽量化に逆行してしまう。
【0005】
そこで、本発明は簡単な構造により肉厚化を伴うことなくバルブリフタを保持するブリッジ部周りの剛性を高められて、動弁系の駆動精度を高めることができる内燃機関のシリンダヘッドを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明にあっては、吸気弁および排気弁のステムを挿通支持するステムガイド部の上方に、略シリンダヘッド中央の点火プラグ取付ボス部と、シリンダ列と直交方向のシリンダヘッド両側壁とを連結する吸気弁側および排気弁側のブリッジ部を設けて、該ブリッジ部にステムガイド部と同軸線上にリフタ取付ボス部を設け、該リフタ取付ボス部にそれぞれバルブリフタを嵌合装着するとともに、吸気ポートおよび排気ポートがシリンダヘッドの各側壁に開口し、吸気弁側および排気弁側のリフタ取付ボス部が、それぞれ吸気ポートおよび排気ポートの上方に位置するようにした内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記吸気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の孔径を、排気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の孔径よりも大径に形成し、該吸気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の吸気ポート入口側の端縁とオイル溜りの吸気ポート入口側の端縁との間の吸気弁のステム中心軸に垂直でありかつシリンダ列と直交する方向の距離を、排気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の排気ポート出口側の端縁とオイル溜りの排気ポート出口側の端縁との間の排気弁のステム中心軸に垂直でありかつシリンダ列と直交する方向の距離よりも短くし、排気弁側のステムガイド部とその上方のブリッジ部との間のオイル溜りの容積を、吸気弁側のステムガイド部とその上方のブリッジ部との間のオイル溜りの容積よりも大きくしたことを特徴としている。
【0007】
請求項2の発明にあっては、請求項1に記載の吸気弁および排気弁が1気筒につきそれぞれ複数個設けられ、吸気弁のバルブピッチを排気弁のバルブピッチよりも大きくしたことを特徴としている。
【0010】
請求項3の発明にあっては、請求項1または2に記載の内燃機関が、それぞれ左右のバンクを形成する複数のシリンダがV型に配列されたV型エンジンであることを特徴としている。
【0011】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、吸気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の孔径を、排気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の孔径よりも大径に形成して、該吸気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の吸気ポート入口側の端縁とオイル溜りの吸気ポート入口側の端縁との間の吸気弁のステム中心軸に垂直な方向の距離を排気弁側に比べて短くしてあるため、該吸気弁側のブリッジ部に発生するモーメントを小さくできて、ブリッジ部の肉厚化を伴うことなく該ブリッジ部の剛性を高められ、出力の向上と音振性能の向上とを実現することができる。
【0012】
また、吸気弁側のリフタ取付ボス部の孔径を大径にして、該吸気弁側のバルブリフタとして大径のものを用いることができるため、バルブリフト量の拡大化を行えて出力を高めることができる。さらに、排気弁側のオイル溜りの容積を吸気弁側のオイル溜りの容積よりも大きくしてあるため、熱影響を受け易い排気弁側での潤滑油の冷却性能およびオイル循環性能を良好にしてオイルの劣化防止を行うことができる。
【0013】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の発明の効果に加えて、複数の吸気弁のバルブピッチを複数の排気弁のバルブピッチよりも大きくしてあるため、吸気弁側のブリッジ部ではバルブピッチが大きくなった分、ブリッジ幅が拡大されてシリンダヘッド側壁との連結剛性が高くなり、シリンダヘッドの全体的な剛性向上を実現することができる。
【0016】
請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2の発明の効果に加えて、V型エンジンでは左右バンクのシリンダ列の吸気ポートが内側に相対向し、これらの吸気ポートに跨ってインテークマニホルドが結合されるが、左右バンクのシリンダヘッドの剛性を高められるため、インテークマニホルドからの入力やシリンダヘッドとシリンダブロックとの熱膨張の差等によってシリンダヘッド相互間で複雑な撓み変形が生じるのを回避でき、インテークマニホルドとシリンダヘッドとの間のガスケット介装部分のシール性を確保することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。
【0018】
図1,2において、1はV型エンジンのシリンダヘッドを示し、図外の左右バンクのシリンダブロックの各気筒に対応して、燃焼室の上壁を構成する凹部2を形成してある。
【0019】
この凹部2には図外の吸気弁および排気弁によって開閉される吸気ポート3と排気ポート4とが開口形成されているが、この実施形態では各気筒につき2つの吸気ポート3,3と排気ポート4,4とを設けて、吸気弁と排気弁とを1気筒につきそれぞれ2つ配設する多弁タイプ構造としてある。
【0020】
また、吸気ポート3は燃焼室内で吸気に縦方向の旋回流を付与し得るように、その傾斜角度を立ち上がらせた所謂ハイポート構造としてある。
【0021】
吸気ポート3および排気ポート4の上壁には、吸気弁および排気弁のステムを挿通支持するステムガイド部5,6を設けてあり、また、略シリンダヘッド中央には点火プラグ取付ボス部7を設け、該点火プラグ取付ボス部7に図外の点火プラグを挿入嵌合して固定して燃焼室の略中心位置に臨設配置するようにしてある。
【0022】
前記各ステムガイド部5,6の上方には、点火プラグ取付ボス部7と、シリンダ列と直交する方向のシリンダヘッド両側壁とを連結するブリッジ部8,9を設けて、各ブリッジ部8,9にステムガイド部5,6と同軸線上にリフタ取付ボス部10,11を設け、該リフタ取付ボス部10,11にそれぞれ図外のバルブリフタを嵌合装着するようにしてある。
【0023】
吸気弁側のブリッジ部8はそのリフタ取付ボス部10の孔径φ1 を、排気弁側のブリッジ部9のリフタ取付ボス部11の孔径φ2 よりも大径に形成して、該吸気弁側のブリッジ部8のリフタ取付ボス部10の孔縁とシリンダヘッド側壁との間の連結距離L1 を可及的に短くしてある。
【0024】
また、吸気弁側のブリッジ部8の2つのリフタ取付ボス部10,10の中心間距離P1 を、排気弁側のブリッジ部9の2つのリフタ取付ボス部11,11の中心間距離P2 よりも大きくして、吸気弁のバルブピッチを排気弁のバルブピッチよりも大きくし、該吸気弁側のブリッジ部8のブリッジ幅W1 を極力大きくしてある。
【0025】
更に、吸気弁側のステムガイド部5の上面と、その上方のブリッジ部8のリフタ取付ボス部10の下面とを近接させ、具体的にはステムガイド部5の上面側を上方へ隆起させる一方、リフタ取付ボス部10の軸方向寸法を下面側に向けて拡大して、これらステムガイド部5の上面とリフタ取付ボス部10の下面とを近接させることによって、これらを連設する吸気ポート壁3aの連設長aを可及的に短くしてある。
【0026】
前記ステムガイド部5,6の上方空間部分は、図外のカムシャフト、カム、およびバルブリフタ等に供給される潤滑油のオイル溜り12となり、従って、吸気弁側では前述のようにステムガイド部5とリフタ取付ボス部10の近接配置設定によって、それらの間のオイル溜り容積は小さくなってしまうが、排気弁側ではステムガイド部6とリフタ取付ボス部11との間の寸法を大きくとって、それらの間のオイル溜り容積を十分に大きく確保してある。
【0027】
V型エンジンでは左右バンクのシリンダの吸気弁配置側が内側に向き、排気弁配置側が外側に向く配置とされ、従って、オイル溜り12に流下する潤滑油は低位側となる排気弁配置側に集流するようになるため、図外のクランクケースに通じるオイル落し孔は、オイル溜り12の排気弁配置側に設けられる。
【0028】
以上の実施形態の構造によれば、吸気弁側のブリッジ部8のリフタ取付ボス部10の孔径を、排気弁側のブリッジ部9のリフタ取付ボス部11の孔径よりも大径に形成して、該吸気弁側のブリッジ部8のリフタ取付ボス部10の孔縁と、シリンダヘッド側壁との間の連結距離L1 を短くしてあるため、該吸気弁側のブリッジ部8に発生するモーメントを小さくできて、ブリッジ部8の肉厚化を伴うことなく該ブリッジ部8の剛性を高められる。
【0029】
この結果、吸気弁側の動弁系の駆動精度を高められて出力の向上を図ることができると共に、シリンダヘッド1の全体的な剛性が高められて音振性能を向上することができる。
【0030】
また、このように吸気弁側のリフタ取付ボス部10の孔径φ1 を大径にすることにより、図3に示すように吸気弁側のバルブリフタV・Lとして大径のものを用いることができ、従って、カムCの作動角を大とし、かつ、これと摺接するバルブリフタのカムトラベル量Sを大きくしてバルブリフト量を拡大させて出力を高めることもできる。
【0031】
ここで、特に本実施形態では2つの吸気弁のバルブピッチを2つの排気弁のバルブピッチよりも大きくして、吸気弁側のブリッジ部8の2つのリフタ取付ボス部10,10の中心間距離P1 を、排気弁側のブリッジ部9の2つのリフタ取付ボス部11,11の中心間距離P2 よりも大きくして、該吸気弁側のブリッジ部8のブリッジ幅W1 を極力大きくしてあるから、シリンダヘッド側壁との連結剛性が高くシリンダヘッド1の全体的な剛性をより一層高めることができる。
【0032】
また、前記吸気弁側のステムガイド部5の上面と、その上方のブリッジ部8のリフタ取付ボス部10の下面とを近接させ、吸気ポート壁3aによるこれらステムガイド部5とブリッジ部8との連設長aを短くしてあるため、吸気弁側のブリッジ部8周りの剛性が更に高められる。即ち、このようにステムガイド部5とブリッジ部8とを近接させて、吸気ポート壁3aによる連設長aを短くすることにより、薄肉部分の存在を可及的に少なくできることと併せて、ブリッジ部8のリフタ取付ボス部10の孔縁からシリンダヘッド側壁に亘る実質的な連結距離L1 を、前記吸気ポート壁3aの連設部分を基点として極端に短くできるから、該吸気弁側のブリッジ部8周りの剛性を一段と高められるのである。
【0033】
一方、このように吸気弁側のステムガイド部5とブリッジ部8とを近接させて、該吸気弁側のブリッジ部8周りの剛性を高めてシリンダヘッド1の全体的な剛性を高めてあるが、排気弁側ではステムガイド部5とブリッジ部9との間の寸法を大きくとってそれらの間のオイル溜り容積を十分に大きく確保してあるため、熱影響を受け易い排気弁側での潤滑油の冷却性能およびオイル循環性能を良好にして潤滑油の劣化防止を行うことができる。
【0034】
特に、本実施形態のようにV型エンジンに採用されるシリンダヘッド1では、排気弁配置側が左右バンクの各外側を向くようになり、従って、オイル溜り12は排気弁配置側が低位となって該排気弁配置側に潤滑油が集流するようになるが、前述のように排気弁側のオイル溜り容積を大きくしてあることによって、潤滑油の熱交換冷却面積を十分に確保して冷却性能を良好にできると共に、該排気弁側に設けられるオイル落し孔を通してのオイル流通循環性能を良好にすることができる。
【0035】
また、V型エンジンでは左右バンクのシリンダ列の内側に吸気ポートが対向配置されて、これら吸気ポート間に跨ってインテークマニホルドが結合されるが、この場合、シリンダブロックとシリンダヘッドでは熱容量の差が大きく、エンジンの暖機過程ではシリンダヘッドが先に熱膨張して左右バンク間が狭まる方向に変形したり、シリンダヘッドに続いてシリンダブロックが熱膨張し始めると、左右バンク間が前述とは逆に広がる方向に変形したりして、シリンダヘッドとインテークマニホルドとの連結部分に介装したガスケットのシール不良を誘発する可能性がある。
【0036】
しかも、このようなシリンダヘッドとシリンダブロックとの熱膨張の差による影響とは別に、例えば図4に示すように6気筒エンジンの場合では、左右バンクのシリンダヘッド1,1間に結合したインテークマニホルド13は、その左右でブランチ部13aの配列がオフセットするためインテークマニホルド13の前後方向の端部に平面視して左右非対称に段部が生じ、これらの端部では剛性が弱くなってしまう。
【0037】
従って、シリンダヘッド1,1の剛性が弱いとこれらシリンダヘッド1,1の熱膨張時に、インテークマニホルド13の前後端部の剛性の弱い段部では、シリンダヘッド1,1が該段部と共に矢印に示す方向に撓んでそれらの結合面間に口開き現象が生じる可能性がある。
【0038】
一方、本実施形態のシリンダヘッド1の構造によれば前述のようにシリンダヘッド1の全体剛性が高められ、特に、吸気弁配置側の剛性が高められているため、V型エンジンに使用した場合でも、インテークマニホルド13からの入力やシリンダヘッドとシリンダブロックとの熱膨張の差等によって、シリンダヘッド1,1の相互間で複雑な撓み変形が生じるのを回避でき、インテークマニホルド13とシリンダヘッド1との結合剛性およびこれら両者間に介装したガスケットによるシール性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す断面図。
【図2】同実施形態の平面図。
【図3】バルブリフタ径とカムトラベル量およびバルブリフト量との関係を示す説明図。
【図4】V型6気筒エンジンにおける左右バンクのシリンダヘッドとインテークマニホルドとの配置関係を略示的に示す平面説明図。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド
3 吸気ポート
3a 吸気ポート壁
4 排気ポート
5 吸気弁側のステムガイド部
6 排気弁側のステムガイド部
7 点火プラグ取付ボス部
8 吸気弁側のブリッジ部
9 排気弁側のブリッジ部
10 吸気弁側のリフタ取付ボス部
11 排気弁側のリフタ取付ボス部
Claims (3)
- 吸気弁および排気弁のステムを挿通支持するステムガイド部の上方に、略シリンダヘッド中央の点火プラグ取付ボス部と、シリンダ列と直交方向のシリンダヘッド両側壁とを連結する吸気弁側および排気弁側のブリッジ部を設けて、該ブリッジ部にステムガイド部と同軸線上にリフタ取付ボス部を設け、該リフタ取付ボス部にそれぞれバルブリフタを嵌合装着するとともに、吸気ポートおよび排気ポートがシリンダヘッドの各側壁に開口し、吸気弁側および排気弁側のリフタ取付ボス部が、それぞれ吸気ポートおよび排気ポートの上方に位置するようにした内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記吸気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の孔径を、排気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の孔径よりも大径に形成し、該吸気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の吸気ポート入口側の端縁とオイル溜りの吸気ポート入口側の端縁との間の吸気弁のステム中心軸に垂直でありかつシリンダ列と直交する方向の距離を、排気弁側のブリッジ部のリフタ取付ボス部の排気ポート出口側の端縁とオイル溜りの排気ポート出口側の端縁との間の排気弁のステム中心軸に垂直でありかつシリンダ列と直交する方向の距離よりも短くし、排気弁側のステムガイド部とその上方のブリッジ部との間のオイル溜りの容積を、吸気弁側のステムガイド部とその上方のブリッジ部との間のオイル溜りの容積よりも大きくしたことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
- 吸気弁および排気弁が1気筒につきそれぞれ複数個設けられ、吸気弁のバルブピッチを排気弁のバルブピッチよりも大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
- 内燃機関が、それぞれ左右のバンクを形成する複数のシリンダがV型に配列されたV型エンジンであることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
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Cited By (1)
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1998
- 1998-12-18 JP JP36130898A patent/JP4083905B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN111287861B (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-29 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种气缸盖与一种燃气发动机 |
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