(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ列（Ｌ2 ）に沿って配置された複数の燃焼室（１６）から延びる排気ポート（４６）をシリンダヘッド（１２）の内部に形成した排気集合部（４７）で一体に集合させてなる集合排気ポート（１８）を備えた多気筒エンジンのシリンダヘッド構造において、
シリンダヘッド（１２）の側面に該シリンダヘッド（１２）が結合されるシリンダブロック（１１）の側面よりも外側にアーチ状に張り出す張出部（４９）を形成するとともに、この張出部（４９）の側壁（１２1 ）と前記排気集合部（４７）との間にウオータジャケットが介在しないように該排気集合部（４７）を形成し、シリンダヘッド（１２）にシリンダ軸線（Ｌ1 ）に対して排気集合部（４７）側に傾斜した点火プラグ挿入筒（２１）を一体に形成し、この点火プラグ挿入筒（２１）の上端開口部に取り付けたイグニッションコイル（２２）とその下方に位置する集合排気ポート（１８）との間に、イグニッションコイル（２２）への熱伝達を抑制するようにウオータジャケット（Ｊ2 ）を介在させたことを特徴とする多気筒エンジンのシリンダヘッド構造。
【請求項２】
前記点火プラグ挿入筒（２１）と前記張出部（４９）の上面とを補強壁（６１）で連結したことを特徴とする、請求項１に記載の多気筒エンジンのシリンダヘッド構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ列に沿って配置された複数の燃焼室から延びる排気ポートをシリンダヘッドの内部に形成した排気集合部で一体に集合させてなる集合排気ポートを備えた多気筒エンジンのシリンダヘッド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に多気筒エンジンのシリンダヘッドに形成される排気ポートは、シリンダヘッドの内部で同一シリンダの複数の排気バルブ孔から排出される排気ガスの集合のみを行い、各シリンダから排出される排気ガスの集合はシリンダヘッドに結合される別体の排気マニホールドにおいて行われる。
【０００３】
これに対して、各シリンダから排出される排気ガスの集合を、別体の排気マニホールドを用いずにシリンダヘッドの内部で行うものが、特許第２７０９８１５号公報により公知である。このシリンダヘッドは、耐熱性に乏しい材料を使用しても耐久性を確保できるように、そのシリンダヘッドの内部で一体に集合する集合排気ポートの全周をウオータジャケットで囲んで冷却効率を高めるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許第２７０９８１５号公報に記載されたものは、シリンダヘッドの内部で一体に集合する集合排気ポートの全周をウオータジャケットで囲んでいるために、何れも複雑な形状を有する集合排気ポート成形用中子およびウオータジャケット成形用中子をそのまま組み付けることができず、何れか一方の中子、あるいは両方の中子を分割して組み付ける必要がある。そのために中子の構造が複雑化してコストアップの要因になるだけでなく、完成したシリンダヘッドの精度低下の要因となる可能性があった。しかも集合排気ポートの外側（シリンダ軸線から離れた側）にもウオータジャケットが形成されるため、シリンダヘッドが大型になってエンジン全体のコンパクト化が妨げられるとともに振動が増加する問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、集合排気ポートを一体に有するコンパクトなシリンダヘッドを、中子の構造の複雑化を回避しながら成形できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、シリンダ列に沿って配置された複数の燃焼室から延びる排気ポートをシリンダヘッドの内部に形成した排気集合部で一体に集合させてなる集合排気ポートを備えた多気筒エンジンのシリンダヘッド構造において、シリンダヘッドの側面に該シリンダヘッドが結合されるシリンダブロックの側面よりも外側にアーチ状に張り出す張出部を形成するとともに、この張出部の側壁と前記排気集合部との間にウオータジャケットが介在しないように該排気集合部を形成し、シリンダヘッドにシリンダ軸線に対して排気集合部側に傾斜した点火プラグ挿入筒を一体に形成し、この点火プラグ挿入筒の上端開口部に取り付けたイグニッションコイルとその下方に位置する集合排気ポートとの間に、イグニッションコイルへの熱伝達を抑制するようにウオータジャケットを介在させたことを特徴とする多気筒エンジンのシリンダヘッド構造が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、シリンダヘッドの側面からアーチ状に張り出す張出部の側壁との間にウオータジャケットを介在させずに排気集合部を形成したので、排気集合部の外側にウオータジャケットを設けたものに比べて前記張出部の寸法を小さくしてシリンダヘッドのコンパクト化に寄与することができ、しかもアーチ状の張出部によってシリンダヘッドの剛性を高めることができる。また排気集合部の外側にウオータジャケットを持たないために、シリンダヘッドの鋳造時にウオータジャケットを成形する中子の内側に集合排気ポートを成形する中子を挿入することが可能となり、中子の分割等のコストの嵩む手段を採用せずにシリンダヘッドを容易に鋳造することができる。更に張出部の重量が減少するのでシリンダヘッドの振動低減が可能になる。
【０００８】
またシリンダヘッドにシリンダ軸線に対して排気集合部側に傾斜した点火プラグ挿入筒を一体に形成し、この点火プラグ挿入筒の上端開口部に取り付けたイグニッションコイルとその下方に位置する集合排気ポートとの間に、イグニッションコイルへの熱伝達を抑制するようにウオータジャケットを介在させたので、集合排気ポートを通過する排気ガスの熱がイグニッションコイルに伝達されるのをウオータジャケットにより効果的に防止することができる。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記点火プラグ挿入筒と前記張出部の上面とを補強壁で連結したことを特徴とする多気筒エンジンのシリンダヘッド構造が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、シリンダブロックの側壁からアーチ状に張り出すシリンダヘッドの張出部の剛性を、該張出部の上面と点火プラグ挿入筒とを補強壁で連結することにより効果的に高め、振動低減効果を大幅に向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１はエンジンのヘッド部分の縦断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２に５方向矢視図、図６は図５の６−６線断面図である。
【００１２】
図１に示すように、直列３気筒エンジンＥはシリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１２を備えており、シリンダヘッド１２の上面にヘッドカバー１３が結合される。シリンダブロック１１に形成された３個のシリンダ１４…の内部にピストン１５…が摺動自在に嵌合しており、ピストン１５…の上面に対向するシリンダヘッド１２の下面に燃焼室１６…が形成される。燃焼室１６…に連なる吸気ポート１７…がシリンダヘッド１２の吸気側の側面に開口するとともに、燃焼室１６に連なる集合排気ポート１８がシリンダヘッド１２の排気側の側面に開口しており、この開口に排気管１９が結合される。シリンダヘッド１２には点火プラグ２０…を着脱するための点火プラグ挿入筒２１…が一体に形成される。点火プラグ挿入筒２１…はシリンダ軸線Ｌ1 に対して上端が集合排気ポート１８側に傾斜しており、その下端に燃焼室１６に臨む点火プラグ２０が装着されるととももに、その上端にイグニッションコイル２２が装着される。
【００１３】
シリンダヘッド１２の上部に形成されてヘッドカバー１３により覆われる動弁室２３には、吸気カム２４…および排気カム２５…を備えたカムシャフト２６と、吸気ロッカーアーム２７…および排気ロッカーアーム２８…を揺動自在に支持するロッカーアームシャフト ２９とが設けられる。
【００１４】
各々の燃焼室１６に臨む２個の吸気バルブ孔３０，３０を開閉する吸気バルブ３１，３１のバルブステム３２，３２は動弁室２３内に突出しており、その突出部に装着されたバルブスプリング３３，３３で吸気バルブ３１，３１は閉弁方向に付勢される。各々の吸気ロッカーアーム２７の一端には吸気カム２４に当接するローラ３４が設けられ、他端が吸気バルブ３１，３１のバルブステム３２，３２の上端に当接する。また各々の燃焼室１６に臨む２個の排気バルブ孔３５，３５を開閉する排気バルブ３６，３６のバルブステム３７，３７は動弁室２３内に突出しており、その突出部に装着されたバルブスプリング３８，３８で排気バルブ３６，３６は閉弁方向に付勢される。各々の排気ロッカーアーム２８の一端には排気カム２５に当接するローラ３９が設けられ、他端が排気バルブ３６，３６のバルブステム３７，３７の上端に当接する。
【００１５】
また各吸気ポート１７には、吸気バルブ孔３０，３０を指向して燃料を噴射するインジェクタ４０が設けられる。
【００１６】
図２および図３に示すように、３個の燃焼室１６…から延びる３個の吸気ポート１７…はそれぞれＹ字状に形成されており、それら３個の吸気ポート１７…は相互に集合することなく独立してシリンダヘッド１２の吸気側の側面に開口する。一方、前記集合排気ポート１８は、３個の燃焼室１６…から延びる合計６個の排気ポート４６…と、それら６個の排気ポート４６…が一体に集合するアーチ状の排気集合部４７とから構成されており、排気集合部４７の中央部に排気管１９が結合される排気出口４８が形成される。
【００１７】
排気集合部４７が臨むシリンダヘッド１２の排気側の側壁１２1 はアーチ状に湾曲して外側に向けて張り出しており、シリンダブロック１１の側壁１１1 から距離ｄだけ突出する張出部４９を構成している。従って、張出部４９の内部に形成された集合排気ポート１８の排気集合部４７は、アーチ状に湾曲する張出部４９の側壁１２1 にウオータジャケットを介さずに直接臨んでいる。
【００１８】
このように、張出部４９の内部に形成された集合排気ポート１８の排気集合部４７が該張出部４９の側壁１２1 にウオータジャケットを介さずに直接臨んでいるので、排気集合部４７と側壁１２1 との間にウオータジャケットが介在するものに比べてシリンダヘッド１２をコンパクト化することができる。しかも前記側壁１２1 はアーチ状に形成されているため、シリンダヘッド１２の長手方向両端部の幅が減少して一層のコンパクト化が可能になるだけでなく、シリンダヘッド１２の剛性向上にも寄与することができる。
【００１９】
図２および図４から明らかなように、シリンダヘッド１２には吸気側および排気側にそれぞれ４個のボルト孔５０…が形成されており、これら合計８個のボルト孔５０…に上方から挿入された８本のシリンダヘッド締結用ボルト５１1 〜５１8 をシリンダブロック１１に形成したボルト孔５２…に螺入することにより、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１に締結される。
【００２０】
集合排気ポート１８の内部には、中央のシリンダ１４と両側のシリンダ１４，１４との間を仕切るように２個の壁部５３，５４が延びており、これら２個の壁部５３，５４を２本のシリンダヘッド締結用ボルト５１2 ，５１3 がそれぞれ貫通する。２個の壁部５３，５４の先端側、即ち、２本のシリンダヘッド締結用ボルト５１2 ，５１3 よりも排気集合部４７側を、それぞれオイル戻し通路５５1 ，５５2 が貫通する。
【００２１】
２個の壁部５３，５４は集合排気ポート１８内を流れる排気の方向に沿うように、即ち、中央に位置する排気出口４８を指向するように湾曲しており、従って、２個のオイル戻し通路５５1 ，５５2 は、それに隣接する２本のシリンダヘッド締結用ボルト５１2 ，５１3 に対して排気出口４８側に偏倚している。オイル戻し通路５５1 ，５５2 およびシリンダヘッド締結用ボルト５１2 ，５１3 の上記配置により、シリンダヘッド１２の大型化を回避しながら、集合排気ポート１８内を排気ガスがスムーズに流れるようにして排気抵抗を低減することができる。
【００２２】
またシリンダヘッド１２の排気出口４９には、排気管１９の取付フランジ５６を結合する３本のボルト５７…を螺入する３個のボス部５８1 ，５８2 ，５８3 が形成されるが、シリンダ列Ｌ2 方向に離間する２個のボス部５８1 ，５８2 に対して、２個のオイル戻し通路５５1 ，５５2 は、シリンダ列Ｌ2 方向にそれぞれ距離αだけ偏倚している。これにより、壁部５３とボス部５８1 とを相互に接近させ、かつ壁部５４とボス部５８2 とを相互に接近させてシリンダヘッド１２の排気出口４９の近傍の剛性を高めながら、排気集合部４７の流路断面積が小さくなるのを回避して排気抵抗の増加を防止することができる。  尚、排気管１９の本数は１本であるので、上方から見て下側の２個のボス部５８1 ，５８2 は排気管１９の下方に隠れることがなく、前記２個のボス部５８1 ，５８2 に対するボルト５７，５７の締結作業を容易に行うことができる。また排気管１９の上側にも１個のボス部５８3 を設けることにより、ボルト５７…の締結作業性を確保しながら排気管１９を３個所で固定して取付剛性を高めることができる。
【００２３】
またシリンダヘッド１２の長手方向一端部にはカム駆動チェーン（図示せず）を収納するカム駆動チェーン室５９が形成されており、このカム駆動チェーン室５９の反対側に位置するシリンダヘッド締結用ボルト５１4 の近傍に第３のオイル戻し通路５５3 が形成される。これら２個のオイル戻し通路５５1 ，５５2 ，５５3 は、シリンダヘッド１２に設けた動弁室２３を、シリンダブロック１１に設けたオイル戻し通路６０…を介してオイルパン（図示せず）に連通させる。
【００２４】
このように、２個のオイル戻し通路５５1 ，５５2 を、隣接するシリンダ１４…の排気ポート４６…および排気集合部４７によって囲まれた領域に配置したので、集合排気ポート１８と干渉することなくシリンダヘッド１２の排気側にオイル戻し通路５５1 ，５５2 を形成することが可能となり、シリンダヘッド１２の動弁室２３内のオイルをオイルパンに確実に戻すことができる。しかも低温時にオイル戻し通路５５1 ，５５2 を通過するオイルを集合排気ポート１８を通過する排気ガスで加熱することができるので、特別のオイルヒータを設けることなくオイルを昇温させて各潤滑部の摩擦抵抗を低減することができる。
【００２５】
図５および図６から明らかなように、シリンダヘッド１２の排気側に傾斜して配置された３個の点火プラグ挿入筒２１…と張出部４９の上面とが、断面三角形の補強壁６１…でそれぞれ連結される。これら補強壁６１…で張出部４９の剛性が高められ、エンジンＥの運転時における張出部４９の振動を効果的に抑制することができる。
【００２６】
図１〜図４に示すように、シリンダヘッド１２の内部にはシリンダ列Ｌ2 に沿うようにウオータジャケットＪ1 が形成される。また集合排気ポート１８を通過する排気ガスにより高温になるシリンダヘッド１２の張出部４９には、集合排気ポート１８の上面および下面をそれぞれ覆うウオータジャケットＪ2 ，Ｊ3 が設けられる。排気ポート４６…と干渉しない部分、即ち、３個の点火プラグ挿入筒２１…の近傍で前記上下のウオータジャケットＪ2 ，Ｊ3 は３個のウオータジャケットＪ4 …で相互に連通する。
【００２７】
このように、集合排気ポート１８の周辺をウオータジャケットＪ1 ，Ｊ2 ，Ｊ3 ，Ｊ4 …で覆うことにより、高温になり易いシリンダヘッド１２の排気側を効率的に冷却することができる。特に、熱に弱い補機としてのイグニッションコイル２２…と集合排気ポート１８との間にウオータジャケットＪ2 が介在するため、イグニッションコイル２２…への熱伝達を効果的に抑制することができる（図６参照）。
【００２８】
図３および図６から明らかなように、集合排気ポート１８の外側部分は、ウオータジャケットを介することなく張出部４９の側壁１２1 に直接対向しているため、シリンダヘッド１２の鋳造時にウオータジャケットＪ2 ，Ｊ3 ，Ｊ4 …および集合排気ポート１８を成形する中子の構造を単純化することができる。
【００２９】
なぜならば、先ずウオータジャケットＪ2 ，Ｊ3 ，Ｊ4 …を成形するための中子を金型内に矢印Ａ方向に挿入した後に、集合排気ポート１８を成形するための中子を金型内に同じく矢印Ａ方向に挿入するが、その際に上下のウオータジャケットＪ2 ，Ｊ3 間に開口６２が存在するため、この開口６２を通して集合排気ポート１８を成形するための中子を挿入することができる。尚、上下のウオータジャケットＪ2 ，Ｊ3 は３個のウオータジャケットＪ3 で相互に接続されているが、その３個のウオータジャケットＪ4 …に対応する中子は、集合排気ポート１８を成形する中子の６個の排気ポート４６…に対応する部分に交互に噛み合うため、両方の中子の干渉が回避される（図２参照）。
【００３０】
このように、ウオータジャケットＪ2 ，Ｊ3 ，Ｊ4 …を成形するための中子、あるいは集合排気ポート１８を成形するための中子を分割することなく金型に組み付けることができるため、シリンダヘッド１２の鋳造に際してコストを削減することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３２】
例えば、実施例では直列３気筒エンジンＥを例示したが、本発明は気筒数の異なる他の直列エンジンやＶ型エンジンの各々のバンクに対しても適用することができる。特に、直列６気筒エンジンやＶ型６気筒エンジンには、直列３気筒エンジンと同様に排気干渉の影響なく適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、シリンダヘッドの側面からアーチ状に張り出す張出部の側壁との間にウオータジャケットを介在させずに排気集合部を形成したので、排気集合部の外側にウオータジャケットを設けたものに比べて前記張出部の寸法を小さくしてシリンダヘッドのコンパクト化に寄与することができ、しかもアーチ状の張出部によってシリンダヘッドの剛性を高めることができる。また排気集合部の外側にウオータジャケットを持たないために、シリンダヘッドの鋳造時にウオータジャケットを成形する中子の内側に集合排気ポートを成形する中子を挿入することが可能となり、中子の分割等のコストの嵩む手段を採用せずにシリンダヘッドを容易に鋳造することができる。更に張出部の重量が減少するのでシリンダヘッドの振動低減が可能になる。
【００３４】
またシリンダヘッドにシリンダ軸線に対して排気集合部側に傾斜した点火プラグ挿入筒を一体に形成し、この点火プラグ挿入筒の上端開口部に取り付けたイグニッションコイルとその下方に位置する集合排気ポートとの間に、イグニッションコイルへの熱伝達を抑制するようにウオータジャケットを介在させたので、集合排気ポートを通過する排気ガスの熱がイグニッションコイルに伝達されるのをウオータジャケットにより効果的に防止することができる。
【００３５】
また請求項２に記載された発明によれば、シリンダブロックの側壁からアーチ状に張り出すシリンダヘッドの張出部の剛性を、該張出部の上面と点火プラグ挿入筒とを補強壁で連結することにより効果的に高め、振動低減効果を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンのヘッド部分の縦断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図２の４−４線断面図
【図５】図２の５方向矢視図
【図６】図５の６−６線断面図
【符号の説明】
１１        シリンダブロック
１２        シリンダヘッド
１２1       側壁
１６        燃焼室
１８        集合排気ポート
２１        点火プラグ挿入筒
２２        イグニッションコイル
４６        排気ポート
４７        排気集合部
４９        張出部
６１        補強壁
Ｊ2         ウオータジャケット
Ｌ1         シリンダ軸線
Ｌ2         シリンダ列
【図１】
0003569636.tif 000002
【図２】
0003569636.tif 000003
【図３】
0003569636.tif 000004
【図４】
0003569636.tif 000005
【図５】
0003569636.tif 000006
【図６】
0003569636.tif 000007