JPH11148426A - 内燃エンジンのシリンダヘッド構造 - Google Patents

内燃エンジンのシリンダヘッド構造

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JPH11148426A
JPH11148426A JP31805197A JP31805197A JPH11148426A JP H11148426 A JPH11148426 A JP H11148426A JP 31805197 A JP31805197 A JP 31805197A JP 31805197 A JP31805197 A JP 31805197A JP H11148426 A JPH11148426 A JP H11148426A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 内燃エンジンの全長を短縮して小型化を図る
ことができる内燃エンジンのシリンダヘッド構造を提供
すること。 【解決手段】 吸・排気カム軸(カム軸)5,6の一端
に可変バルブタイミング装置10,20を取り付けて成
る内燃エンジンにおいて、前記吸・排気カム軸5,6の
一端をシリンダヘッドとは別体のブロック32に形成さ
れたカムジャーナル部で支承するとともに、該ブロック
32を平面視でヘッドボルト9にオーバーラップさせて
シリンダヘッドに取り付ける。シリンダヘッドとは別体
のブロック32を平面視でヘッドボルト9にオーバーラ
ップさせてシリンダヘッド1に取り付けたため、そのオ
ーバーラップ分だけ可変バルブタイミング装置10,2
0のヘッドボルト9からのオーバーハング量Lを縮小す
ることができ、内燃エンジンの全長を短縮して小型化を
図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カム軸の一端に可
変バルブタイミング装置を取り付けて成る内燃エンジン
のシリンダヘッド構造に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば吸気カム軸と排気カム軸の各端部
に可変バルブタイミング装置をそれぞれ備える4サイク
ルエンジンにおいて、吸気バルブと排気バルブの開閉タ
イミングを制御して両バルブのオーバーラップを大きく
して内部EGR率を高め、燃費の改善とNOX の低減を
図ったり、吸・排気バルブを遅閉じとして圧縮行程にお
けるポンピングロスを小さく抑えて燃費の改善を図るこ
とは従来から行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来は図9
に示すように、カム軸105は一体型のシリンダヘッド
101に形成されたカムジャーナル部101aに支承さ
れ、このカムジャーナル部101aにはコントロールバ
ルブ150から可変バルブタイミング装置110へオイ
ル(制御油)を供給するためのオイル通路136,13
7とカム軸105を支承する他のカムジャーナル部にオ
イル(潤滑油)を供給するためのオイル通路138を形
成する必要があるためにカムジャーナル部101aが幅
広となり、可変バルブタイミング装置110のヘッドボ
ルト109からのオーバーハング量L’が大きくなり、
エンジンの全長が長くなってエンジンが大型化するとい
う問題があった。
【0004】従って、本発明の目的とする処は、内燃エ
ンジンの全長を短縮して小型化を図ることができる内燃
エンジンのシリンダヘッド構造を提供することにある。
【0005】又、従来は一体型のシリンダヘッドに複雑
な各種オイル通路を形成していたため、加工工数が増大
して多大な加工時間と加工コストを要するという問題も
あった。
【0006】従って、本発明の目的とする処は、シリン
ダヘッドに対する各種オイル通路の加工工数を削減して
加工時間の短縮と加工コストの低減を図ることもができ
る内燃エンジンのシリンダヘッド構造を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、カム軸の一端に可変バルブ
タイミング装置を取り付けて成る内燃エンジンにおい
て、前記カム軸の一端をシリンダヘッドとは別体のブロ
ックに形成されたカムジャーナル部で支承するととも
に、該ブロックを平面視でヘッドボルトにオーバーラッ
プさせてシリンダヘッドに取り付けたことを特徴とす
る。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記ブロックを2つのノックピンで前記シ
リンダヘッドに位置決めするとともに、該ブロックとカ
ムキャップをカムキャップボルトによって前記シリンダ
ヘッドに共締めしたことを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、前記ブロックに前記可変バルブタイ
ミング装置のコントロールバルブを取り付けるととも
に、該コントロールバルブをループするオイル通路を形
成したことを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、前記コントロールバルブの頂部をヘッドカ
バーに露出させるとともに、その周囲をシール部材によ
ってシールしたことを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明は、請求項1,2,3
又は4記載の発明において、前記シリンダヘッドに形成
されたオイル通路にオイルフィルターを設けるととも
に、該オイルフィルターを前記ブロックで押さえてこれ
を固定したことを特徴とする。
【0012】従って、請求項1記載の発明によれば、カ
ム軸の一端をシリンダヘッドとは別体のブロックに形成
されたカムジャーナル部で支承するとともに、該ブロッ
クを平面視でヘッドボルトにオーバーラップさせてシリ
ンダヘッドに取り付けたため、そのオーバーラップ分だ
け可変バルブタイミング装置のヘッドボルトからのオー
バーハング量を縮小することができ、内燃エンジンの全
長を短縮して小型化を図ることができる。
【0013】請求項2記載の発明によれば、ブロックを
2つのノックピンでシリンダヘッドに位置決めするとと
もに、該ブロックとカムキャップをカムキャップボルト
によってシリンダヘッドに共締めしたため、部品点数の
大幅な増加を招くことなくブロックをシリンダヘッドに
正確に取り付けることができる。
【0014】請求項3記載の発明によれば、ブロックに
コントロールバルブを取り付けるとともに、該コントロ
ールバルブをループするオイル通路をブロックに集中的
に形成したため、オイル通路の形成が容易化し、シリン
ダヘッドの加工工数を削減して加工時間の短縮と加工コ
ストの低減を図ることができる。
【0015】請求項4記載の発明によれば、コントロー
ルバルブの頂部をヘッドカバーから外部に露出させたた
め、該コントロールバルブへの配線をヘッドカバーの上
方から容易に行うことができる。
【0016】請求項5記載の発明によれば、オイルフィ
ルターをシリンダヘッドに収納し、これをブロックによ
って固定するようにしたため、オイルフィルターの合理
的な配置が可能となるとともに、シリンダヘッドに対す
る加工工数を削減することができる。
【0017】
【従来の技術】以下に本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて説明する。
【0018】図1は内燃エンジンのシリンダヘッド単体
の部分平面図、図2は内燃エンジンのシリンダヘッド端
部の可変バルブタイミング装置部分の平断面図、図3は
図2のA−A線断面図、図4は図2のB−B線断面図、
図5は内燃エンジンの可変バルブタイミング装置部分の
側断面図、図6は可変バルブタイミング装置の内部構成
を示す側断面図、図7は可変バルブタイミング装置への
オイル供給系の構成図である。
【0019】本実施の形態に係る内燃エンジンは4サイ
クル多気筒エンジンであって、そのシリンダヘッド1に
は図1に示すように各気筒について各々2つの吸気バル
ブ孔2と排気バルブ孔3が形成されており、これらの吸
気バルブ孔2と排気バルブ孔3で囲まれる中央部分には
プラグ孔4が形成されている。そして、シリンダヘッド
1の上面の前記各2つの吸気バルブ孔2の間と排気バル
ブ孔3との間には図2に示す吸気カム軸5と排気カム軸
6を支承するカムジャーナル部1a,1bがそれぞれ形
成されている。尚、シリンダヘッド1に形成された前記
吸気バルブ孔2と排気バルブ孔3にはそれぞれ不図示の
吸気バルブと排気バルブが挿通され、前記プラグ孔4に
は不図示の点火プラグが挿通されて螺着されており、点
火プラグの電極部はシリンダヘッド1に形成された各気
筒の不図示の燃焼室に臨んでいる。
【0020】ところで、本実施の形態に係る内燃エンジ
ンにおいては、図2に示すように、吸気カム軸5と排気
カム軸6の各端部に可変バルブタイミング装置10,2
0がそれぞれ取り付けられており、これらの可変バルブ
タイミング装置10,20によって不図示の吸気バルブ
と排気バルブの開閉タイミングがエンジン運転状態に応
じて最適に制御される。
【0021】一方、図1に示すように、シリンダヘッド
1の前記可変バルブタイミング装置10,20が設けら
れる側の端部上面には左右(図1では上下)に2つの平
坦な取付座1cが形成されており、各取付座に1cは2
つのネジ孔7と1つのノックピン孔8がそれぞれ形成さ
れている。又、シリンダヘッド1の端面に近い部分の左
右(吸・排気側)には、図5に示すヘッドボルト9が挿
通するためのボルト孔31が貫設されており、シリンダ
ヘッド1はこれらのボルト孔31に挿通する前記ヘッド
ボルト9及び不図示の他のボルト孔に挿通する他の複数
のヘッドボルト(不図示)によって不図示のシリンダブ
ロックの上面に取り付けられている。
【0022】而して、本実施の形態においては、図2乃
至図5に示すように、シリンダヘッド1に形成された前
記取付座1cには、シリンダヘッド1とは別体のブロッ
ク32が平面視で前記ヘッドボルト9(図5参照)にオ
ーバーラップして取り付けられており、このブロック3
2の上面には前記吸気カム軸5と排気カム軸6をそれぞ
れ回転自在に支承するためのカムジャーナル部32a,
32b(図2及び図3参照)が形成されている。
【0023】上述のように吸気カム軸5と排気カム軸6
の可変バルブタイミング装置10,20が取り付けられ
た側の各端部はブロック32に形成された前記カムジャ
ーナル部32a,32bによって回転自在に支承され、
その上半部はブロック32の上面に取り付けられたカム
キャップ33によって支持されるが、ブロック32はシ
リンダヘッド1の各取付座1cに形成された前記ノック
ピン孔8に嵌入されたノックピン34(図3及び図4参
照)によって位置決めされ、図4に示すように、カムキ
ャップ33とブロック32にそれぞれ貫設されたボルト
孔33a,32cに挿通するカムキャップボルト35を
シリンダヘッド1の取付座1cに形成された前記ねじ孔
7に螺着することによって、ブロック32はカムキャッ
プ33と共にシリンダヘッド1に共締めされて取り付け
られている。
【0024】ここで、吸気側の可変バルブタイミング装
置10の内部構成を図6に基づいて説明する。
【0025】可変バルブタイミング装置10は吸気カム
軸5の端部にボルト11によってカバー12と共に取り
付けられたボス部材13を有しており、該ボス部材13
の外周側にはこれに対して相対回転可能なハウジング1
4が設けられており、このハウジング14の内端部外周
にはチェーンスプロケット14aが一体に形成されてい
る。
【0026】又、上記ハウジング14内には前記ボス部
材13の外周に摺動自在にスプライン嵌合されたピスト
ン部材15が設けられており、ハウジング14内に形成
された空間はピストン部材15によって油室S1とS2
とに区画されている。そして、ピストン部材15の一端
部は斜歯ギヤ15aを構成しており、この斜歯ギヤ15
aはハウジング14の内周の一部に形成された斜歯ギヤ
(リングギヤ)14aに噛合している。尚、ピストン部
材15は、これとボス部材13との間に縮装されたスプ
リング16によって外方に付勢されている。
【0027】ところで、可変バルブタイミング装置10
のハウジング14内に形成された前記一方の油室S1に
はボス部材13と吸気カム軸5に形成されたオイル通路
17が開口しており、このオイル通路17はブロック3
2とカムキャップ33に形成されたオイル溝32d,3
3b及びブロック32に形成されたオイル通路36に連
通している。
【0028】又、ハウジング14内に形成された他方の
油室S2にはボス部材13と吸気カム軸5に形成された
オイル通路18が開口しており、このオイル通路18は
吸気カム軸5の外周に形成されたオイル溝5a及びブロ
ック32に形成されたオイル通路37(図7参照)に連
通している。
【0029】他方、吸気カム軸5内にはオイル通路5b
が軸方向に形成されており、そのジャーナル部には複数
の給油孔5cが放射状に貫設されている。そして、吸気
カム軸5のブロック32に支承されるジャーナル部の外
周には給油溝5dが全周に形成されており、この給油溝
5dにはブロック32に形成されたオイル通路38が開
口しており、このオイル通路38は同じくブロック32
に形成されたオイル通路39,40に連通している。
尚、吸気カム軸5の外周に形成されたフランジ部5e,
5fはブロック32の端面によって受けられており、ブ
ロック32は吸気カム軸5に作用するスラスト力を受け
るスラスト軸受としても機能している。
【0030】尚、以上は吸気側の可変バルブタイミング
装置10の構成について説明したが、図2に示すように
排気側の可変バルブタイミング装置20も同様に構成さ
れている。即ち、図2に示す排気側の可変バルブタイミ
ング装置20において、21はボルト、22はカバー、
23はボス部材、24はハウジング、25はピストン部
材、26はスプリング、27,28はオイル通路、S
1,S2は油室である。
【0031】又、図2に示すように、排気カム軸6内に
もオイル通路6bが軸方向に形成されており、そのジャ
ーナル部には複数の給油孔6cが放射状に貫設されてい
る。そして、排気カム軸6のブロック32に支承される
ジャーナル部の外周には給油溝6dが全周に形成されて
おり、この給油溝6dにはブロック32に形成されたオ
イル通路48(図7参照)が開口しており、このオイル
通路48は同じくブロック32に形成された前記オイル
通路39,40に連通している。尚、排気カム軸6の外
周に形成されたフランジ部6e,6fはブロック32の
端面によって受けられており、ブロック32は排気カム
軸6に作用するスラスト力を受けるスラスト軸受として
も機能している。
【0032】而して、図2に示すように、両可変バルブ
タイミング装置10,20のハウジング14,24に一
体に形成されたカムスプロケット14a,24aと不図
示の駆動スプロケットには無端状のカムチェーン41が
巻装されており、不図示のクランク軸の回転が駆動スプ
ロケットに伝達されてカムチェーン41が駆動される
と、カムスプロケット14a,24aが回転して吸気カ
ム軸5と排気カム軸6が回転駆動され、これらの回転に
よって不図示の吸気バルブと排気バルブが適当なタイミ
ングで開閉されて各気筒のシリンダ内で所要のガス交換
がなされる。
【0033】次に、可変バルブタイミング装置10,2
0へのオイル供給系の構成を図3及び図7に基づいて説
明する。
【0034】前記ブロック32には吸・排気側の可変バ
ルブタイミング装置10,20へのオイルの供給を制御
するためのコントロールバルブ50,51が垂直に取り
付けられており、図3に示すように、各コントロールバ
ルブ50,51の頂部はヘッドカバー42に形成された
円孔42aから外部に露出しており、その周囲はシール
部材53によってシールされている。このように各コン
トロールバルブ50,51の頂部をヘッドカバー42か
ら外部に露出させることによって、各コントロールバル
ブ50,51への配線をヘッドカバー42の上方から容
易に行うことができる。
【0035】ところで、シリンダヘッド1の吸・排気側
端部にはオイル通路43がそれぞれ垂直に形成されてお
り、各オイル通路43は図7に示すようにオイルポンプ
44の吐出側に接続されている。そして、シリンダヘッ
ド1の上部には各オイル通路43に連なる円孔1dが形
成されており、各円孔1d内にはオイルフィルター45
がそれぞれ収納され、各オイルフィルター45はブロッ
ク32によって押さえられて円孔1d内に固定されてい
る。
【0036】尚、オイルフィルター45の収納構造の別
形態を図8に示すが、同図に示すように、ブロック32
の底面に円孔32eを形成し、この円孔32eとシリン
ダヘッド1側に形成された円孔1dとで構成される空間
内にオイルフィルター45を収納し、このオイルフィル
ター45をブロック32で押さえて固定するようにして
も良い。
【0037】又、ブロック32内には前記円孔1d及び
オイル通路43に連なる前記オイル通路40が垂直に形
成されており、これらのオイル通路40は両コントロー
ルバルブ50,51に連なる前記オイル通路39に連通
しており、各コントロールバルブ50,51からは前記
オイル通路36,37とオイル通路46,47が各カム
ジャーナル部32a,32bに向かって斜めに導出して
いる。又、オイル通路39からはブロック32の各カム
ジャーナル32a,32bにオイル(潤滑油)を導くた
めの前記オイル通路38,48が分岐している。尚、図
7において、52はオイルを不図示のオイルパンに戻す
ためのオイル通路(リターン通路)である。
【0038】次に、可変バルブタイミング装置10,2
0の作用について説明する。
【0039】内燃エンジンが始動され、その動力の一部
で吸・排気カム軸5,6が回転駆動されると、前述のよ
うに吸・排気バルブが適当なタイミングで開閉されて各
気筒のシリンダ内で所要のガス交換がなされる。
【0040】而して、内燃エンジンが駆動されると、そ
の動力の一部で図7に示すオイルポンプ44も駆動さ
れ、オイルポンプ44から吐出される所定圧のオイルは
シリンダヘッド1に形成されたオイル通路42とオイル
フィルター45及びブロック32に形成されたオイル通
路40を通ってオイル通路39を流れ、その一部はオイ
ル通路38,48から吸・排気カム軸5,6の各オイル
溝5d,6dから吸・排気カム軸5,6のオイル通路5
b,6bを流れ、放射状に形成された給油孔5c,6c
から噴出して吸・排気カム軸5,6のジャーナル部を潤
滑する。そして、ブロック32内のオイル通路39を流
れる他のオイルは各コントロールバルブ50,51に導
かれる。
【0041】ところで、各コントロールバルブ50,5
1は不図示のエンジンコントロールユニット(ECU)
によってその作動が内燃エンジンの運転状態に応じて制
御され、オイルの可変バルブタイミング装置10,20
への供給を切り換えて各可変バルブタイミング装置1
0,20の油室S1又は油室S2にオイルを供給して吸
・排気バルブの開閉タイミングを進角又は遅角する。
【0042】即ち、各コントロールバルブによってオイ
ルがオイル通路36,46側から各可変バルブタイミン
グ装置10,20の油室S1に供給され、或はオイルが
オイル通路37,47側から各可変バルブタイミング装
置10,20の油室S2に供給されると、各可変バルブ
タイミング装置10,20においてはピストン部材1
5,25がボス部材13,23に沿って軸方向に摺動す
るため、該ピストン部材15,25の斜歯ギヤ15a,
25aに噛合する斜歯ギヤ(リングギヤ)14a,24
aを備える各ハウジング14,24がボス部材13,2
3及び吸・排気カム軸5,6に対して相対回転する。こ
のように各可変バルブタイミング装置10,20におい
てハウジング14,24が吸・排気カム軸5,6に対し
て相対回転すると、吸・排気カム軸5,6のカムの位相
が変化して吸・排気バルブの開閉タイミングが進角又は
遅角され、或る運転域では吸・排気バルブのオーバーラ
ップが拡大されて内部EGR率が高められ、燃費の改善
とNOX の低減が図られ、又、或る運転域では吸・排気
バルブを遅閉じとして圧縮行程におけるポンピングロス
を小さく抑えて燃費の改善が図られる。
【0043】以上において、本実施の形態では、吸・排
気カム軸5,6の各一端をシリンダヘッド1とは別体の
ブロック32に形成されたカムジャーナル部32a,3
2bで支承するとともに、該ブロック32を平面視でヘ
ッドボルト9にオーバーラップさせてシリンダヘッド1
に取り付けたため、図5に示すように、そのオーバーラ
ップ分だけ可変バルブタイミング装置10,20のヘッ
ドボルト9からのオーバーハング量Lを縮小することが
でき、内燃エンジンの全長を短縮して小型化を図ること
ができる。
【0044】又、ブロック32を2つのノックピン34
でシリンダヘッド1に位置決めするとともに、該ブロッ
ク32とカムキャップ33をカムキャップボルト35に
よってシリンダヘッド1に共締めしたため、部品点数の
大幅な増加を招くことなくブロック32をシリンダヘッ
ド1に正確に取り付けることができる。
【0045】更に、ブロック32にコントロールバルブ
50,51を取り付けるとともに、該コントロールバル
ブ50,51をループするオイル通路36〜40,46
〜48をブロック32に集中的に形成したため、これら
のオイル通路36〜40,46〜48の形成が容易化
し、シリンダヘッド1の加工工数を削減して加工時間の
短縮と加工コストの低減を図ることができる。
【0046】その他、本実施の形態では、オイルフィル
ター45をシリンダヘッド1に収納し、これをブロック
32によって固定するようにしたため、オイルフィルタ
ー45の合理的な配置が可能となるとともに、シリンダ
ヘッド1に対する加工工数を削減することができる。
【0047】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、カム軸の一端をシリンダヘッドとは別体のブロ
ックに形成されたカムジャーナル部で支承するととも
に、該ブロックを平面視でヘッドボルトにオーバーラッ
プさせてシリンダヘッドに取り付けたため、そのオーバ
ーラップ分だけ可変バルブタイミング装置のヘッドボル
トからのオーバーハング量を縮小することができ、内燃
エンジンの全長を短縮して小型化を図ることができると
いう効果が得られる。
【0048】又、本発明によれば、ブロックにコントロ
ールバルブを取り付けるとともに、該コントロールバル
ブをループするオイル通路をブロックに集中的に形成し
たため、オイル通路の形成が容易化し、シリンダヘッド
の加工工数を削減して加工時間の短縮と加工コストの低
減を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃エンジンのシリンダヘッド単体の部分平面
図である。
【図2】内燃エンジンのシリンダヘッド端部の可変バル
ブタイミング装置部分の平断面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図2のB−B線断面図である。
【図5】内燃エンジンの可変バルブタイミング装置部分
の側断面図である。
【図6】可変バルブタイミング装置の内部構成を示す側
断面図である。
【図7】可変バルブタイミング装置へのオイル供給系の
構成図である。
【図8】オイルフィルターの配置構造の別形態を示す部
分断面図である。
【図9】従来のシリンダヘッド構造を示す内燃エンジン
の可変バルブタイミング装置部分の側断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 5 吸気カム軸(カム軸) 6 排気カム軸(カム軸) 9 ヘッドボルト 10,20 可変バルブタイミング装置 32 ブロック 33 カムキャップ 34 ノックピン 35 カムキャップボルト 36〜40 オイル通路 43,46〜48 オイル通路 45 オイルフィルター 50,51 コントロールバルブ 53 シール部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カム軸の一端に可変バルブタイミング装
    置を取り付けて成る内燃エンジンにおいて、 前記カム軸の一端をシリンダヘッドとは別体のブロック
    に形成されたカムジャーナル部で支承するとともに、該
    ブロックを平面視でヘッドボルトにオーバーラップさせ
    てシリンダヘッドに取り付けたことを特徴とする内燃エ
    ンジンのシリンダヘッド構造。
  2. 【請求項2】 前記ブロックを2つのノックピンで前記
    シリンダヘッドに位置決めするとともに、該ブロックと
    カムキャップをカムキャップボルトによって前記シリン
    ダヘッドに共締めしたことを特徴とする請求項1記載の
    内燃エンジンのシリンダヘッド構造。
  3. 【請求項3】 前記ブロックに前記可変バルブタイミン
    グ装置のコントロールバルブを取り付けるとともに、該
    コントロールバルブをループするオイル通路を形成した
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の内燃エンジンの
    シリンダヘッド構造。
  4. 【請求項4】 前記コントロールバルブの頂部をヘッド
    カバーに露出させるとともに、その周囲をシール部材に
    よってシールしたことを特徴とする請求項3記載の内燃
    エンジンのシリンダヘッド構造。
  5. 【請求項5】 前記シリンダヘッドに形成されたオイル
    通路にオイルフィルターを設けるとともに、該オイルフ
    ィルターを前記ブロックで押さえてこれを固定したこと
    を特徴とする請求項1,2,3又は4記載の内燃エンジ
    ンのシリンダヘッド構造。
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