JPH1182155A - エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダヘッドの熱変形の抑制、特にそのエキ
ゾーストマニホールド側の熱変形を好適に抑制すること
のできる構造を有するエンジンを提供する。 【解決手段】シリンダブロック２の各バンク３，４には
それぞれ８つのボルト穴６が穿設されている。そして、
四隅に位置するボルト穴６にはリングピン７，８が圧入
されている。各バンク３，４上端にはガスケット１０を
介してシリンダヘッド２０が載置される。シリンダヘッ
ド２０にはボルト穴６（リングピン７，８）の位置に合
わせて８つのボルト挿通孔２１が穿設されている。各ボ
ルト挿通孔２１にはそれぞれボルト２２が挿通され、こ
れらがボルト穴６に螺合されてシリンダヘッド２０は固
定される。シリンダヘッド２０のエキゾーストマニホー
ルド側の略中央部の下部には逃げ溝２９を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに関し、
特に同エンジンのシリンダブロックに対するシリンダヘ
ッドの取り付け構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に、一般的なＶ型６気筒エンジンの
概略構成を示す。同図に示すように、こうしたＶ型エン
ジンにはＶ字状に分岐するシリンダブロック３１が設け
られている。そして、同シリンダブロック３１の右側及
び左側がそれぞれ右バンク３１ａ及び左バンク３１ｂと
なっている。上記両バンク３１ａ，３１ｂ上端にはそれ
ぞれガスケット４１を介してシリンダヘッド３２が取り
付けられている。上記各シリンダヘッド３２の上端には
それぞれシリンダヘッドカバー３３が取り付けられてい
る。

【０００３】上記両シリンダヘッド３２の対向する内側
には同シリンダヘッド３２間を橋渡しする態様でインテ
ークマニホールド３４が取り付けられている。各シリン
ダヘッド３２とインテークマニホールド３４との間はそ
れぞれ複数（同図５においては１つずつのみ図示）の締
め付けボルト３５によって固定されている。上記インテ
ークマニホールド３４には更に空気を吸入するための吸
気機構３６が取り付けられている。

【０００４】次に、上記シリンダブロック３１にシリン
ダヘッド３２を取り付けるための構造について図６に基
づき説明する。図６に示すように、上記両バンク３１
ａ，３１ｂにはそれぞれ８つのボルト穴３８が穿設され
ている。そして、上記ボルト穴３８のうち内側両端のも
のにはそれぞれリングピン３９が圧入されている。

【０００５】上記各バンク３１ａ，３１ｂ上端にはガス
ケット４１が載置される。このガスケット４１は、シリ
ンダ３７内の気密性を維持するために設けられる。同ガ
スケット４１には上記各シリンダ３７の位置に合わせて
３つのシリンダ孔４６が設けられている。更に、同ガス
ケット４１には前記ボルト穴３８（リングピン３９）の
位置に合わせて８つ（同図においては５つのみ図示）の
孔４２が穿設されている。

【０００６】上記シリンダヘッド３２は、このガスケッ
ト４１を介して上記両バンク３１ａ，３１ｂ上に装着さ
れる。同シリンダヘッド３２には前記ボルト穴３８（リ
ングピン３９）及び孔４２の位置に合わせて８つのボル
ト挿通孔４３が穿設されている。

【０００７】上記各ボルト挿通孔４３には座金４４を介
装してボルト４５が挿通され、前記ボルト穴３８に螺合
される。これにより、上記シリンダヘッド３２及びガス
ケット４１は各バンク３１ａ，３１ｂに固定される。

【０００８】なお、前記リングピン３９は上記ボルト４
５と前記ボルト挿通孔４３、前記孔４２及び前記ボルト
穴３８との間に存在するクリアランスを減少してシリン
ダブロック３１（バンク３１ａ，３１ｂ）にシリンダヘ
ッド３２を堅固に固定するために設けられる剛性の大き
な部材である。図５に基づき前述したように、各シリン
ダヘッド３２とインテークマニホールド３４間はそれぞ
れ複数の締め付けボルト３５によって固定されている。
そしてこのときの各締め付けボルト３５は、上下方向の
軸力として作用している。このような構造においては、
低温状態において上記インテークマニホールド３４及び
上記各締め付けボルト３５が収縮することにより、同締
め付けボルト３５の軸力が低下することとなる。これ
は、一般に鋼で成形される締め付けボルト３５に対し
て、アルミニウムによって成形されるインテークマニホ
ールド３４の方が上記収縮の度合いが大きいためであ
る。また、インテークマニホールド３４の収縮により、
同インテークマニホールド３４は全体として下方（図５
の白抜き矢印Ｆ１方向）に移動する。この状態からエン
ジンを始動するとき、同エンジンの運転に伴い温められ
る上記インテークマニホールド３４は徐々に膨張し、前
記シリンダヘッド３２を外側に押し出す方向（図５の矢
印Ｆ２方向）の力として作用する。上記リングピン３９
はこの作用を抑制する目的で設けられている。また、同
リングピン３９は前記ボルト挿通孔４３及び前記孔４２
にはめることにより、前記シリンダヘッド３２及び前記
ガスケット４１の位置決めもしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記エンジ
ンにおいては、両バンク３１ａ，３１ｂ間にインテーク
マニホールド３４が設けられる一方、エキゾーストマニ
ホールド４８及び排気機構４７は、両バンク３１ａ，３
１ｂの外側に設けられている。エンジンの運転に伴う排
気は吸入空気よりも高温となるため、上記エキゾースト
マニホールド４８側は同インテークマニホールド３４側
よりも熱膨張の度合いが大きくなる。ところが前述のよ
うに、インテークマニホールド３４側の両端は前記リン
グピン３９によりエキゾーストマニホールド４８側に比
べて堅固に固定されている。このため、図７に示される
ように両バンク３１ａ，３１ｂ上のシリンダヘッド３２
は上記両リングピン３９の位置を中心に略扇状に変形す
る。そしてこのような変形がエンジンの運転・停止ごと
に繰り返されることにより、上記シリンダヘッド３２と
前記シリンダブロック３１との間に介装された前記ガス
ケット４１が徐々に変形されていくこととなる。そして
このようなガスケット４１の変形は、同ガスケット４１
に亀裂を招き、前記燃焼室等の気密性を悪化して水や油
の漏れ、燃焼ガスの吹き抜けという問題を生じることが
ある。

【００１０】一方、上記両バンク３１ａ，３１ｂのエキ
ゾーストマニホールド４８側の変形を抑制するために、
両バンク３１ａ，３１ｂのエキゾーストマニホールド４
８側を前記２つのリングピン３９によって堅固に固定す
る場合、シリンダヘッド３２の熱膨張時には、インテー
クマニホールド３４を突き上げることとなる。また、熱
膨張の度合いが大きいエキゾーストマニホールド４８側
の変形を拘束することとなり、シリンダヘッド３２に亀
裂を生じるという別の問題が生じることとなる。

【００１１】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、シリンダヘッドの熱変形の抑
制、特にそのエキゾーストマニホールド側の熱変形を好
適に抑制することのできる構造を有するエンジンを提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、請求項１に記載の発明はシリンダブロックの上端
にガスケットを介してシリンダヘッドを固定するととも
に、シリンダヘッドの一側にエキゾーストマニホールド
を、他側にインテークマニホールドを接続したエンジン
において、前記シリンダブロックに対するシリンダヘッ
ドの固定部をそのシリンダヘッドの少なくとも４箇所に
対応して配置し、前記シリンダヘッドの前記エキゾース
トマニホールドに近接する位置には凹部を形成したこと
をその要旨とするものである。

【００１３】請求項２に記載の発明は、シリンダブロッ
クに形成された一対のバンクの上端に各々ガスケットを
介してシリンダヘッドを固定するとともに、両シリンダ
ヘッドの外側にエキゾーストマニホールドを、内側にイ
ンテークマニホールドをそれぞれ接続したエンジンにお
いて、前記各バンクに対するシリンダヘッドの固定部を
そのシリンダヘッドの少なくとも４箇所に対応して配置
し、前記各シリンダヘッドの前記各エキゾーストマニホ
ールドに近接する位置には凹部を形成したことをその要
旨とするものである。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
記載のエンジンにおいて、前記シリンダヘッドには挿通
孔が、前記シリンダブロックには開口部に挿通部を有す
るとともに内端部に雌ねじ部を有するねじ孔がそれぞれ
形成され、ボルトが前記挿通孔及び挿通部を挿通して前
記雌ねじ部に螺合されることによりシリンダヘッドがシ
リンダブロックに固定され、前記挿通孔及び前記挿通部
の内周面とボルトの外周面との間には前記シリンダヘッ
ドの移動を拘束するための拘束部材を設けたことをその
要旨とするものである。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載のエンジンにおいて、前記凹部は溝状を
なすことをその要旨とするものである。請求項５に記載
の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンに
おいて、前記凹部は燃焼室の配列方向における中央部に
形成されたことをその要旨とするものである。

【００１６】請求項１〜５の発明によれば、上記シリン
ダヘッドの熱膨張による変形は、上記各固定部により抑
制される。また、エンジンの運転時は、上記シリンダヘ
ッドのエキゾーストマニホールド側は同インテークマニ
ホールド側よりも熱膨張の度合いが大きくなる。上記固
定部により抑制された変形が更に進むときは、上記凹部
を中心に変形することによって内側に吸収される。した
がって、このようにシリンダヘッドの４箇所に対応して
固定部を配置した場合においても、熱膨張の度合いが大
きいエキゾーストマニホールド側の変形を好適に回避す
ることができる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項３〜５の
いずれかに記載のエンジンにおいて、前記エキゾースト
マニホールド側に位置する拘束部材と挿通孔の内周面と
の間にクリアランスが設けられていることをその要旨と
するものである。

【００１８】請求項６の発明によれば、エキゾーストマ
ニホールド側に位置する拘束部材と挿通孔の内周面との
間にクリアランスが設けられているため、各部の製造上
の寸法のばらつきによる組み付けの不具合を上記クリア
ランスによって吸収することにより、回避することがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照して本
発明をＶ型６気筒エンジンに具体化した一実施の形態に
ついて説明する。

【００２０】図１に示すように、エンジン１のシリンダ
ブロック２にはそれぞれ右バンク３及び左バンク４が形
成されている。これら両バンク３，４にはそれぞれピス
トンが往復移動可能に収容される複数のシリンダ５が設
けられている。また、上記両バンク３，４上端にはそれ
ぞれガスケット１０を介してシリンダヘッド２０が取り
付けられている。そして、各バンク３，４の上記ピスト
ンの上端とシリンダヘッド２０との間にはそれぞれ燃焼
室が形成される。上記各シリンダヘッド２０の上端には
それぞれシリンダヘッドカバー２５が取り付けられてい
る。

【００２１】上記両シリンダヘッド２０の対向する内側
には同シリンダヘッド２０間を橋渡しする態様でインテ
ークマニホールド２６が取り付けられている。各シリン
ダヘッド２０とインテークマニホールド２６間はそれぞ
れ複数（同図１においては１つずつのみ図示）の締め付
けボルト２７によって固定されている。

【００２２】上記インテークマニホールド２６の更に上
端には外部の空気を吸入するための吸気機構２８が取り
付けられている。そして同吸気機構２８から吸入された
外部の空気は、インテークマニホールド２６及び前記シ
リンダヘッド２０内に形成される吸気ポートを介して前
記各燃焼室内に吸入される。なお、シリンダヘッド２０
には各燃焼室に対応して吸気バルブが設けられており、
この吸気バルブを開閉駆動することにより上記吸気ポー
トと燃焼室とが連通・遮断されるようになっている。ま
た、吸気ポートには、吸気バルブが開いたときに燃焼室
内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられてい
る。したがって、エンジンの吸気行程中には、吸気ポー
トから燃焼室内へ吸入される外部の空気と、燃料噴射弁
から燃焼室内へ噴射される燃料とが混じり合って混合ガ
スが形成され、その混合ガスが燃焼室へ吸入されるよう
になる。燃焼室内に吸入された混合ガスは点火された
後、前記シリンダヘッド２０内に形成される排気ポート
及びエキゾーストマニホールド１５を介して排気機構１
６から外部に排出される。なお、上記シリンダヘッド２
０には各燃焼室に対応して排気バルブが設けられてお
り、この排気バルブを開閉駆動することにより上記排気
ポートと燃焼室とが連通・遮断されるようになってい
る。

【００２３】次に、前記シリンダブロック２上端に前記
シリンダヘッド２０を取り付けるための構造について、
図２に基づき説明する。同図２に示すように、前記シリ
ンダブロック２の各バンク３，４にはそれぞれピストン
が往復移動可能に収容される３つのシリンダ５が設けら
れている。また、同バンク３，４にはそれぞれ８つのボ
ルト穴６が穿設されている。そして、４隅に位置する上
記ボルト穴６には図３に示される態様でそれぞれリング
ピン７，８が圧入されている。なお、同図３は、ボルト
２２により右バンク３上にシリンダヘッド２０を固定し
たときの図２のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。

【００２４】上記各バンク３，４上端にはガスケット１
０が載置される。このガスケット１０は、前記シリンダ
５内の気密性を維持するために設けられる。同ガスケッ
ト１０には上記各シリンダ５の位置に合わせて３つのシ
リンダ孔１１が設けられている。さらに、同ガスケット
１０には前記ボルト穴６（リングピン７，８）の位置に
合わせて８つ（同図においては５つのみ図示）の孔１２
が穿設されている。

【００２５】上記ガスケット１０の上端にはシリンダヘ
ッド２０が載置される。同シリンダヘッド２０には前記
ボルト穴６（リングピン７，８）及び孔１２の位置に合
わせて８つのボルト挿通孔２１が穿設されている。

【００２６】上記各ボルト挿通孔２１にはそれぞれシリ
ンダヘッド２０上端との間に座金２３を介装してボルト
２２が挿通される。同挿通されたボルト２２は更に前記
孔１２を貫通して前記ボルト穴６に螺合される。これに
より、上記シリンダヘッド２０及びガスケット１０は各
バンク３，４上端に固定される。そして、各バンク３，
４の前記ピストンの上端とシリンダヘッド２０との間に
はそれぞれ燃焼室が形成される。

【００２７】なお前述のように、リングピン７，８は上
記ボルト２２と前記ボルト挿通孔２１、前記孔１２及び
前記ボルト穴６との間に存在するクリアランスを減少し
てシリンダブロック２（バンク３，４）にシリンダヘッ
ド２０を堅固に固定、拘束するためにボルト穴６内に圧
入されている。

【００２８】ところで、本実施の形態においては、前記
ガスケット１０及び前記シリンダヘッド２０を各バンク
３，４上端に取り付ける際、上記リングピン７，８を併
せて４つ使っている。このような場合、各部の製造上の
寸法のばらつきにより、上記取り付けに困難を生じるこ
とがあるため、エキゾーストマニホールド１５側の２つ
のリングピン８の外径と対応するボルト挿通孔２１との
間のクリアランスは、インテークマニホールド２６側の
２つのリングピン７の外径と対応するボルト挿通孔２１
との間のクリアランスよりも大きくしてある。

【００２９】また、本実施の形態においては、シリンダ
ヘッド２０の前記エキゾーストマニホールド１５側の側
面の略中央部下部に逃げ溝２９を設けている。この逃げ
溝２９は、図４に示すようにシリンダヘッド２０下面か
ら縦（上方）に長く伸びる矩形状に形成されている。ま
た、同逃げ溝２９は、シリンダヘッド２０のエキゾース
トマニホールド１５側の側面から、同エキゾーストマニ
ホールド１５側の側面と同インテークマニホールド２６
側の側面との間の略中央部まで奥行きが伸びている。

【００３０】こうした構造にあって、シリンダヘッド２
０の熱膨張時においては、同シリンダヘッド２０の上記
エキゾーストマニホールド１５側は前記リングピン７，
８の外周部と対応する各ボルト挿通孔２１との干渉によ
りその変形が抑制される。

【００３１】また前述のように、エンジンの運転に伴う
排気は吸入空気よりも高温となるため、上記シリンダヘ
ッド２０のエキゾーストマニホールド１５側、特に燃焼
室に最も近い同エキゾーストマニホールド１５側の下部
は同インテークマニホールド２６側よりも熱膨張の度合
いが大きくなる。このような場合であれ、上記構造を有
する本実施の形態のエンジンでは、当初、前記リングピ
ン８の外周部と対応するボルト挿通孔２１とが干渉して
抑制されたシリンダヘッド２０の熱膨張が更に進むとき
は、前記逃げ溝２９の部分を中心に同シリンダヘッド２
０自身が内側に変形することによってその熱膨張が吸収
される。同逃げ溝２９の幅は上記熱膨張の吸収に十分な
値（例えば２〜５ｍｍ）に選択されている。したがっ
て、上述のようにエキゾーストマニホールド１５側を含
む４隅にリングピン７，８を圧入する場合においても、
熱膨張の度合いが大きいエキゾーストマニホールド１５
側の変形は好適に回避される。そして、シリンダヘッド
２０への亀裂の発生等も防止される。

【００３２】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下に示す効果が得られるようになる。 ・熱膨張の度合いが大きいエキゾーストマニホールド１
５側の変形を好適に回避し、シリンダヘッド２０への亀
裂の発生等を防止することができる。

【００３３】・また、こうしてシリンダヘッド２０の変
形が回避されることで、ガスケット１０が変形して同ガ
スケット１０に亀裂が生じることもなくなる。 ・インテークマニホールド２６側のリングピン７の外径
と対応するボルト挿通孔２１との間のクリアランスより
も、エキゾーストマニホールド１５側のリングピン８の
外径と対応するボルト挿通孔２１との間のクリアランス
を大きくしたことにより、各バンク３，４上端へのシリ
ンダヘッド２０の取り付けを容易にすることができる。

【００３４】なお、本発明の実施の形態は上記に限定さ
れるものではなく、次のように変更してもよい。 ・本実施の形態においては、エキゾーストマニホールド
１５側のリングピン８の外径と対応するボルト挿通孔２
１との間のクリアランスは、インテークマニホールド２
６側のリングピン７の外径と対応するボルト挿通孔２１
との間のクリアランスよりも大きくしたが、この関係は
逆であってもよい。

【００３５】・本実施の形態においては、エキゾースト
マニホールド１５側のリングピン８の外径と対応するボ
ルト挿通孔２１との間のクリアランスは、インテークマ
ニホールド２６側のリングピン７の外径と対応するボル
ト挿通孔２１との間のクリアランスよりも大きくした
が、シリンダヘッド２０の十分な組み付け精度が確保さ
れる場合には、リングピン８側のクリアランスをリング
ピン７側のクリアランスと同等としてもよい。

【００３６】・本実施の形態においては、逃げ溝２９の
幅を２〜５ｍｍの値に選択したが、シリンダヘッド２０
の熱膨張の吸収に十分であれば、この幅はその他の値を
選択してもよい。

【００３７】・本実施の形態においては、シリンダヘッ
ド２０のエキゾーストマニホールド１５側の略中央部の
下部に逃げ溝２９を設けたが、これはシリンダヘッド２
０の熱膨張の度合が大きい上記エキゾーストマニホール
ド１５側のその他の部分の下部に設けてもよい。

【００３８】・本実施の形態においては、シリンダヘッ
ド２０の略中央部の下部に１つだけ逃げ溝２９を設けた
が、これは同シリンダヘッド２０に複数設けてもよい。 ・本実施の形態においては、シリンダヘッド２０の４隅
の位置に対応してリングピン７，８を圧入したが、リン
グピンは少なくとも４つ以上であればその他の位置に圧
入してもよい。

【００３９】・本実施の形態においては、エンジンとし
てＶ型６気筒エンジンを例にとったが、これは、例えば
直列４気筒エンジンやＶ型８気筒エンジン等、他の型式
のエンジンであってもよい。

【００４０】

【発明の効果】請求項１〜５の発明によれば、シリンダ
ヘッドの熱膨張による変形は、各固定部により抑制され
る。

【００４１】また、エンジンの運転時は、上記シリンダ
ヘッドのエキゾーストマニホールド側は同インテークマ
ニホールド側よりも熱膨張の度合いが大きくなる。上記
固定部により抑制された変形が更に進むときは、凹部を
中心に変形することによって内側に吸収される。したが
って、このようにシリンダヘッドの４箇所に対応して固
定部を配置した場合においても、熱膨張の度合いが大き
いエキゾーストマニホールド側の変形を好適に回避する
ことができる。

【００４２】請求項６の発明によれば、エキゾーストマ
ニホールド側に位置する拘束部材と挿通孔の内周面との
間にクリアランスが設けられているため、各部の製造上
の寸法のばらつきによる組み付けの不具合を上記クリア
ランスによって吸収することにより、回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンの一実施の形態を示す概
略構成図。

【図２】同実施の形態の取り付け構造を示す斜視図。

【図３】同実施の形態の取り付け構造を示す部分断面
図。

【図４】シリンダヘッド構造を示す斜視図。

【図５】従来のエンジンを示す概略構成図。

【図６】同エンジンの取り付け構造を示す斜視図。

【図７】シリンダヘッドの熱変形の態様を示す略図。

【符号の説明】

２…シリンダブロック、６…ボルト穴、７，８…リング
ピン、１０…ガスケット、１２…孔、１５…エキゾース
トマニホールド、１６…排気機構、２０…シリンダヘッ
ド、２１…ボルト挿通孔、２２…ボルト、２６…インテ
ークマニホールド、２９…逃げ溝。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロックの上端にガスケットを
   介してシリンダヘッドを固定するとともに、シリンダヘ
   ッドの一側にエキゾーストマニホールドを、他側にイン
   テークマニホールドを接続したエンジンにおいて、 前記シリンダブロックに対するシリンダヘッドの固定部
   をそのシリンダヘッドの少なくとも４箇所に対応して配
   置し、前記シリンダヘッドの前記エキゾーストマニホー
   ルドに近接する位置には凹部を形成したことを特徴とす
   るエンジン。
2. 【請求項２】 シリンダブロックに形成された一対のバ
   ンクの上端に各々ガスケットを介してシリンダヘッドを
   固定するとともに、両シリンダヘッドの外側にエキゾー
   ストマニホールドを、内側にインテークマニホールドを
   それぞれ接続したエンジンにおいて、 前記各バンクに対するシリンダヘッドの固定部をそのシ
   リンダヘッドの少なくとも４箇所に対応して配置し、前
   記各シリンダヘッドの前記各エキゾーストマニホールド
   に近接する位置には凹部を形成したことを特徴とするエ
   ンジン。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のエンジンにおい
   て、 前記シリンダヘッドには挿通孔が、前記シリンダブロッ
   クには開口部に挿通部を有するとともに内端部に雌ねじ
   部を有するねじ孔がそれぞれ形成され、ボルトが前記挿
   通孔及び挿通部を挿通して前記雌ねじ部に螺合されるこ
   とによりシリンダヘッドがシリンダブロックに固定さ
   れ、前記挿通孔及び前記挿通部の内周面とボルトの外周
   面との間には前記シリンダヘッドの移動を拘束するため
   の拘束部材を設けたことを特徴とするエンジン。
4. 【請求項４】 前記凹部は溝状をなす請求項１〜３のい
   ずれかに記載のエンジン。
5. 【請求項５】 前記凹部は燃焼室の配列方向における中
   央部に形成された請求項１〜４のいずれかに記載のエン
   ジン。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のいずれかに記載のエンジ
   ンにおいて、 前記エキゾーストマニホールド側に位置する拘束部材と
   挿通孔の内周面との間にクリアランスが設けられている
   ことを特徴とするエンジン。