(57)【要約】【課題】排気通路の集合通路部を一体化しながら、排気通路の冷却性能を確保し、且つ生産性を向上可能なエンジンのシリンダヘッドを提供する。【解決手段】二気筒エンジンの第２燃焼室側に排気口を配置し、排気口に開口する排気集合部に排気ポートを集合する。排気集合部を冷却するためのサイドウォータジャケットは排気集合部の気筒列方向端部側にのみ設ける。シリンダヘッドの鋳造時、冷却水通路用中子７６の排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９、排気通路下側ウォータジャケット用中子部８０、サイドウォータジャケット用中子部８１間の空間に排気通路用中子７２を差し込む。その際、シリンダ軸線方向から見て気筒列方向端部側で排気口の端部に接触し且つ気筒列方向と直交する仮想平面Ｆよりも全ての排気ポート及び集合通路部を気筒列方向内側に配置する。これにより、冷却水通路用中子７６の空間に排気通路用中子７２を差し込み易くなる。【選択図】図６
2015034532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を直列に配置したエンジンのシリンダヘッドにおいて、
前記複数の気筒の夫々に対応する燃焼室と、
前記複数の燃焼室のうち前記気筒列方向の端部に位置する燃焼室の側方で前記気筒列方向に沿う外壁に開口する排気口と、
前記複数の燃焼室の夫々に接続された分岐通路部を集合通路部に集合して前記排気口に接続すると共に、シリンダ軸線方向から見た場合に前記気筒列方向の端部側で前記排気口の端部に接触し且つ前記気筒列方向と直交する仮想平面よりも前記分岐通路部及び集合通路部の全てが前記気筒列方向内側に配置される排気通路と、
前記燃焼室のエンジン上方に配置されるヘッド側ウォータジャケットと、
前記ヘッド側ウォータジャケットから前記集合通路部の上方にかけて配置される排気通路上側ウォータジャケットと、
前記ヘッド側ウォータジャケットから前記集合通路部の下方にかけて配置される排気通路下側ウォータジャケットと、
前記集合通路部の側壁に沿うようにして前記集合通路部に対して前記気筒列方向の前記仮想平面が配置される側にのみ配置され、前記排気通路上側ウォータジャケットと前記排気通路下側ウォータジャケットとの間を連絡するサイドウォータジャケットと、
を備えたことを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
【請求項２】
前記複数の気筒は二気筒であり、前記排気口と気筒列方向で離れた位置の燃焼室に接続される排気通路の側壁を、前記気筒列方向に沿う外壁から外方へ張り出したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのシリンダヘッド。
【請求項３】
冷却水出口通路を介して前記ヘッド側ウォータジャケットに冷却水出口を接続し、
前記排気口と隣接する前記気筒列方向端部の端部壁に前記冷却水出口を開口し、
前記冷却水出口通路及び前記冷却水出口をシリンダ軸線に対して前記排気口の開口側にずらし、
前記排気通路上側ウォータジャケット及び前記サイドウォータジャケットを前記冷却水出口に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのシリンダヘッド。
【請求項４】
前記冷却水出口通路の上端面を前記排気通路上側ウォータジャケットの上端面よりエンジン上方に配置し、
前記排気通路上側ウォータジャケット側の端部から前記冷却水出口通路側に向かうにつれてその高さが次第に高くなるように傾斜する天井面を有する連通路によって、前記サイドウォータジャケットの上方に位置する前記排気通路上側ウォータジャケットの上端面と前記冷却水出口通路の上端面との間を接続することを特徴とする請求項３に記載のエンジンのシリンダヘッド。
【請求項５】
シリンダブロックと一体化されたモノブロック構造であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンのシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに用いられるエンジンのシリンダヘッドに関し、特に排気マニホールドと呼ばれる排気通路の集合通路部を一体に形成したエンジンのシリンダヘッドに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
このような排気通路の集合通路部をシリンダヘッドに一体化したものとしては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この従来技術では、複数の気筒に対応して複数の燃焼室が形成されている場合、各燃焼室に接続される排気通路の分岐通路部を気筒列方向中央部で集合して集合通路部とし、その集合通路部のエンジン上方及びエンジン下方には、夫々、冷却水が通じるウォータジャケットを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６１１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、エンジンのシリンダヘッドは、アルミニウムなどの金属を鋳造して製造される。ウォータジャケットや排気通路は、高い加工精度が要求される部分ではないので、鋳造時、中子などを用いて同時に形成されるのが一般的である。前記特許文献１に記載されるように、排気通路の集合通路部のエンジン上方及び下方にウォータジャケットを形成する場合、ウォータジャケット用中子の間に排気通路用中子を差し込む必要が生じる。しかしながら、前記特許文献１に記載されるように、排気通路の集合通路部が気筒列方向中央部に配置される場合、排気通路用中子を差し込むための大きな空間が排気通路上下のウォータジャケット用中子に必要となる。しかも、この中子差し込み用の空間は、気筒列方向に長さを必要とするため、排気通路の集合通路部の気筒列方向両側に冷却水の水通路を形成することができない。そのため、排気集合部の冷却性能が不足する虞がある。また、ウォータジャケット用中子が気筒列方向に長いので、排気通路のエンジン上下のウォータジャケットは、排気方向に大きく広がった形状となる。そのため、ウォータジャケット内に気泡が溜まりやすく、冷却性能が低下する虞がある。また、同じくウォータジャケット用中子は、排気通路用中子のエンジン上下で気筒列方向に広がった形状となるため、ウォータジャケット用中子の支持が困難で、ウォータジャケット用中子の姿勢が安定せず、生産性が低下する虞がある。これに対し、排気通路の集合通路部を気筒列方向中央部からずらした（オフセットした）形状は周知であるが、このオフセットによって燃焼室と集合通路部間の通路長さが短くなる排気通路では、ウォータジャケットとの接触長が短くなり、冷却性能が不足する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、排気通路の集合通路部をシリンダヘッドに一体化しながら、排気通路の冷却性能を確保し、且つ生産性を向上可能なエンジンのシリンダヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、発明の実施態様は、複数の気筒を直列に配置したエンジンのシリンダヘッドにおいて、前記複数の気筒の夫々に対応する燃焼室と、前記複数の燃焼室のうち前記気筒列方向の端部に位置する燃焼室の側方で前記気筒列方向に沿う外壁に開口する排気口と、前記複数の燃焼室の夫々に接続された分岐通路部を集合通路部に集合し
て前記排気口に接続すると共に、シリンダ軸線方向から見た場合に前記気筒列方向の端部側で前記排気口の端部に接触し且つ前記気筒列方向と直交する仮想平面よりも前記分岐通路部及び集合通路部の全てが前記気筒列方向内側に配置される排気通路と、前記燃焼室のエンジン上方に配置されるヘッド側ウォータジャケットと、前記ヘッド側ウォータジャケットから前記集合通路部の上方にかけて配置される排気通路上側ウォータジャケットと、前記ヘッド側ウォータジャケットから前記集合通路部の下方にかけて配置される排気通路下側ウォータジャケットと、前記集合通路部の側壁に沿うようにして前記集合通路部に対して前記気筒列方向の前記仮想平面が配置される側にのみ配置され、前記排気通路上側ウォータジャケットと前記排気通路下側ウォータジャケットとの間を連絡するサイドウォータジャケットと、を備えたことを特徴とするエンジンのシリンダヘッドである。
【０００７】
また、前記複数の気筒は二気筒であり、前記排気口と気筒列方向で離れた位置の燃焼室に接続される排気通路の側壁を、前記気筒列方向に沿う外壁から外方へ張り出した。
【０００８】
また、冷却水出口通路を介して前記ヘッド側ウォータジャケットに冷却水出口を接続し、前記排気口と隣接する前記気筒列方向端部の端部壁に前記冷却水出口を開口し、前記冷却水出口通路及び前記冷却水出口をシリンダ軸線に対して前記排気口の開口側にずらし、前記排気通路上側ウォータジャケット及び前記サイドウォータジャケットを前記冷却水出口に接続した。
【０００９】
また、前記冷却水出口通路の上端面を前記排気通路上側ウォータジャケットの上端面よりエンジン上方に配置し、前記排気通路上側ウォータジャケット側の端部から前記冷却水出口通路側に向かうにつれてその高さが次第に高くなるように傾斜する天井面を有する連通路によって、前記サイドウォータジャケットの上方に位置する前記排気通路上側ウォータジャケットの上端面と前記冷却水出口通路の上端面との間を接続する。
【００１０】
また、シリンダブロックと一体化されたモノブロック構造である。
【発明の効果】
【００１１】
而して、発明の実施態様によれば、複数の気筒を直列に配置したエンジンのシリンダヘッドにおいて、複数の気筒の夫々に対応する複数の燃焼室のうち、気筒列方向の端部に位置する燃焼室の側方で気筒列方向に沿う外壁に排気口を開口する。また、排気通路は、複数の燃焼室の夫々に接続された分岐通路部を集合通路部に集合して排気口に接続すると共に、シリンダ軸線方向から見た場合に気筒列方向の端部側で排気口の端部に接触し且つ気筒列方向と直交する仮想平面よりも分岐通路部及び集合通路部の全てを気筒列方向内側に配置する。そのため、排気通路の分岐通路部及び集合通路部の気筒列方向端部側の側壁を、シリンダ軸線方向から見た場合に、仮想平面と平行な形状又は仮想平面よりも燃焼室側が気筒列方向内側方向に傾斜した形状とすることができる。また、ウォータジャケットには、燃焼室のエンジン上方に配置されるヘッド側ウォータジャケットと、ヘッド側ウォータジャケットから集合通路部の上方にかけて配置される排気通路上側ウォータジャケットと、ヘッド側ウォータジャケットから集合通路部の下方にかけて配置される排気通路下側ウォータジャケットとを備える。更に、排気通路上側ウォータジャケットと排気通路下側ウォータジャケットとの間を連絡するサイドウォータジャケットを、集合通路部の側壁に沿うようにして集合通路部に対して気筒列方向の仮想平面が配置される側にのみ配置する。従って、排気通路上側ウォータジャケット、サイドウォータジャケット、排気通路下側ウォータジャケット全体の形状を、気筒列方向に長手で排気口の側方にて繋がった形状とすることができる。そのため、排気通路上側ウォータジャケット用中子部、サイドウォータジャケット用中子部、排気通路下側ウォータジャケット用中子部が連結した形状となり、ウォータジャケット用中子の強度を向上することができる。また、サイドウォータジャケット用中子部で連結されていない排気通路上側ウォータジャケット用中子部と排気通路
下側ウォータジャケット用中子部との間の空間に排気通路用中子をシリンダヘッドの外側から差し込むことが可能となる。その際、シリンダ軸線方向から見て、排気通路の分岐通路部及び集合通路部の気筒列方向端部側の側壁が仮想平面と平行又は仮想平面よりも燃焼室側が気筒列方向内側方向に傾斜しているため、鋳造時にそれらを形成する排気通路用中子の分岐通路部用中子部及び集合通路部用中子部をシリンダヘッドの外側から冷却水通路用中子の空間に差し込みやすい。また、燃焼室と排気口との間を最短距離で連結する構造ゆえに他の部分よりも温度が高くなる排気通路の集合通路部の側壁をサイドウォータジャケット内の冷却水で冷却できるため、排気通路の側壁が過度に温度上昇することを防止することができる。以上より、排気通路の集合通路部をシリンダヘッドに一体化しながら、排気通路の冷却性能を確保し、且つ生産性を向上することが可能となる。
【００１２】
また、気筒数を二気筒とし、排気口と気筒列方向で離れた位置の燃焼室に接続される排気通路の側壁を気筒列方向に沿う外壁から外方へ張り出した。そのため、排気口に対してサイドウォータジャケットと逆側に配置される排気通路を外気によって冷却することができ、排気通路を空気と冷却水とでバランスよく冷却することができる。
【００１３】
また、冷却水出口通路を介してヘッド側ウォータジャケットに冷却水出口を接続し、排気口と隣接する気筒列方向端部の端部壁に冷却水出口を開口した。また、冷却水出口通路及び冷却水出口をシリンダ軸線に対して排気口の開口側にずらし、排気通路上側ウォータジャケット及びサイドウォータジャケットを冷却水出口に接続した。従って、ヘッド側ウォータジャケットから排気口側に突出している排気通路上側ウォータジャケット及びサイドウォータジャケット内の冷却水を、冷却水出口通路を通して冷却水出口に送り、外部に排出することができる。そのため、排気通路上側ウォータジャケット及びサイドウォータジャケットの隅々まで冷却水を循環させて排気通路の冷却性能を向上することができる。
【００１４】
また、冷却水出口通路の上端面を排気通路上側ウォータジャケットの上端面よりエンジン上方に配置する。そして、排気通路上側ウォータジャケット側の端部から冷却水出口通路側に向かうにつれてその高さが次第に高くなるように傾斜する天井面を有する連通路によって、サイドウォータジャケットの上方に位置する排気通路上側ウォータジャケットの上端面と冷却水出口通路の上端面との間を接続する。そのため、排気通路上側ウォータジャケット及びサイドウォータジャケットの上部に溜まる空気を連通路によって冷却水出口通路に排出することができ、排気通路の冷却性能を向上することができる。
【００１５】
また、シリンダブロックとシリンダヘッドとが一体化されたモノブロック構造としたため、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結するシリンダヘッドボルトが不要となる。そのため、ヘッドボルトを避けて連通路を形成する必要がなくなり、連通路による空気抜き性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の排気装置が適用されたエンジンの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のエンジンの正面図である。
【図３】図１のエンジンの左側面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図３のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図１のエンジンの排気通路用中子及び冷却水通路用中子の鋳造時組立図である。
【図７】図６の排気通路用中子及び冷却水通路用中子の組立説明図である。
【図８】図１のエンジンの変速機側端面における冷却水通路の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明のエンジンの排気装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のエンジンの外観を示す斜視図、図２は、図１のエンジンの正面図、図３は、図１のエンジンの左側面図、図４は、図２のＣ−Ｃ断面図、図５は、図３のＤ−Ｄ断面図である。本実施形態のエンジンは、シリンダヘッド、シリンダ、及びクランクケースの上半部が一体化されたモノブロックエンジンである。このモノブロックエンジンは、例えば自動二輪車や四輪自動車といった車両や、発電機などの機器に搭載される直列２気筒エンジンであり、種々の向きに搭載される場合があるが、凡そ図１のように搭載されるので、この図１の上方をエンジンの上方と定義する。また、図中の「前」及び「左」の矢印は、夫々、クランク軸方向で変速機の取付部と反対側が「前」、排気管の取付側が「左」を示す。
【００１８】
本実施形態のモノブロックエンジンは、モノブロックであるから、一般的に称呼されるシリンダヘッド２、シリンダブロック３、アッパクランクケース（クランクケース上半部）４が一体化されてエンジンブロック主要部１となっている。このエンジンブロック主要部１は、例えばアルミニウムのダイカスト（鋳造）製部品である。エンジンブロック主要部１のシリンダブロック３にはシリンダボア５が形成され、シリンダヘッド２にはカム軸６を始めとする動弁機構が配置され、アッパクランクケース４にはクランク軸７が配置される。シリンダヘッド２の上方にはヘッドカバー８が取付けられ、アッパクランクケース４の下方にはロアクランクケース（クランクケース下半部）９が取付けられ、全体でモノブロックエンジンが構成される。なお、図１中の符号Ａはシリンダヘッド２とヘッドカバー８の接合面、符号Ｂはアッパクランクケース４とロアクランクケース９の接合面を示す。また、ロアクランクケース９はオイルパンを兼ねる。
【００１９】
シリンダボア５の上端部に相当するシリンダヘッド２の下端部には燃焼室１０ａ、１０ｂが形成されている。燃焼室１０ａ、１０ｂには吸気ポート１１及び排気ポート（分岐通路部）１２ａ、１２ｂが接続され、吸気ポート１１及び排気ポート１２ａ、１２ｂの燃焼室１０ａ、１０ｂ側端部に夫々バルブシート１３が設けられている。また、吸気ポート１１及び排気ポート１２ａ、１２ｂの夫々にはバルブステムガイド１４が取付けられ、夫々のバルブステムガイド１４に吸気バルブ１５及び排気バルブ１６のバルブステムが差し込まれている。また、吸気バルブ１５及び排気バルブ１６のバルブフェースと反対側の端部、つまりバルブステムエンド側には、リテーナ及びコッターを介してバルブスプリング１７が取付けられている。また、燃焼室１０ａ、１０ｂには点火プラグ５１が取付けられている。
【００２０】
カム軸６は、カムジャーナル１８がベアリング１９を介してシリンダヘッド２とヘッドカバー８に回転自在に支持されている。カムジャーナル１８は、２つの燃焼室１０の夫々の中央部の真上に位置し、夫々のカムジャーナル１８の両側には吸気カム２０及び排気カム２１が設けられている。吸気カム２０と吸気バルブ１５のバルブステムエンドの間、及び排気カム２１と排気バルブ１６のバルブステムエンドの間の夫々にはローラ付きロッカアーム２２が介装され、各ローラ付きロッカアーム２２とシリンダヘッド２の間には油圧ラッシュアジャスタ２３が介装されている。
【００２１】
本実施形態では、吸気バルブ１５の軸線及び排気バルブ１６の軸線が、シリンダボア５の中心線（シリンダ軸線）Ｌに対して、バルブステムエンド側が開くように、放射状に傾斜している。これは、バルブシート１３のシート面加工を容易にするためでもある。なお、吸気カム２０及び排気カム２１の夫々のカム面やローラ付きロッカアーム２２のカム接触面及びバルブステムエンド接触面は、全て吸気バルブ１５の軸線及び排気バルブ１６の軸線と直交するように、つまり接触面同士が平面接触するように形成されている。また、本実施形態では、図４のように気筒列と直交する方向から見た場合、排気ポート１２ａ、１２ｂのバルブシート１３に隣接するポート部及び各排気ポート１２ａ、１２ｂを開閉す
る排気バルブ１６の中心軸をその上部が後述する集合通路部に近くなるように傾斜させた。これにより各排気ポート１２ａ、１２ｂの長さを短くすることができると共に通路抵抗を低減することが可能となる。
【００２２】
各シリンダボア５内にはピストン２４が収納されている。ピストン２４は、クランク軸７のクランクピン２５とコネクティングロッド（コンロッド）２６で連結されている。クランク軸７は、クランクジャーナル２７がベアリングメタル２８を介してアッパクランクケース４及びロアクランクケース９に回転自在に支持されている。周知のように、燃焼室１０内の混合気の燃焼・爆発に伴ってピストン２４がシリンダボア５内を往復すると、その往復運動がクランク軸７の回転運動として取り出される。なお、本実施形態のモノブロックエンジンは２気筒エンジンであるので燃焼サイクルに伴う一次振動が大きく、それを抑制するため、図示しないバランサ軸が、例えば図１、図２の符号５２の部分に収納されている。バランサ軸５２のウエイトは、周知のように、クランク軸７のウエイトと同じ重さで回転方向の位置が逆になっている。バランサ軸５２は、図示しないギヤによってクランク軸７に連結されており、クランク軸７と逆方向に回転する。そのため、図１、図２に示す駆動プーリ５３は、バランサ軸５２と共に図２の反時計回り方向に回転する。
【００２３】
周知のように、４サイクルエンジンでは、カム軸６は、クランク軸７の回転速度の１／２の回転速度比で且つクランク軸７の回転角度に対して所定の位相で回転する必要がある。そのため、クランク軸７の駆動力をカム軸６に伝達するカム軸駆動機構が必要となる。本実施形態では、このカム軸駆動機構に、ベベルギヤと中間軸を用いる。中間軸２９は、軸線がカム軸６の軸線及びクランク軸７の軸線と直交するように、つまり軸線をエンジン上下方向に向けて配置され、それを回転自在に支持するベアリング（軸受）１９と共に、エンジンブロック主要部１と一体形成された円筒状の収納部３１内に収納される。図１、図５に示すように、収納部３１は、内部が中空の円筒部をエンジンブロック主要部１に付け足した形で形成されている。
【００２４】
例えば、図４に示すように、クランク軸７の図示左方端部には当該クランク軸７と一体に第１ベベルギヤ３２が取付けられ、従って当該クランク軸７と第１ベベルギヤ３２は同期回転する。また、中間軸２９の下端部には、前記第１ベベルギヤ３２と噛み合う第２ベベルギヤ３３がボルトによって当該中間軸２９と一体に取付けられている。また、中間軸２９の上端部には、中間軸２９と個別の第３ベベルギヤ３４がボルトによって当該中間軸２９に一体に取付けられている。また、カム軸６の図示左方端部には、前記第３ベベルギヤ３４と噛み合う第４ベベルギヤ３５がボルトによって当該カム軸６と一体に取付けられ、従って当該カム軸６と第４ベベルギヤ３５は同期回転する。なお、第１ベベルギヤ３２と第２ベベルギヤ３３のギヤ比は１であり、第３ベベルギヤ３４と第４ベベルギヤ３５のギヤ比は２であり、その結果、カム軸６はクランク軸７の回転速度の１／２の回転速度比で回転する。
【００２５】
収納部３１のうち、中間軸２９の下端部の第２ベベルギヤ３３の上方には段差部が形成され、この段差部に円板状のプレート３０が置かれ、その上方にオイルポンプケース３６が搭載されている。オイルポンプケース３６のプレート３０に向かい合う下端部にはオイルポンプハウジングが形成され、オイルポンプの構成部材であるアウタロータ３７及びインナロータ３８が収納されている。このうち、インナロータ３８は中間軸２９で回転され、これらにより例えばトロコイド型のオイルポンプ３９が構成される。また、オイルポンプケース３６の上方には、更にウォータポンプケース５４が搭載され、ウォータポンプケース５４のオイルポンプケース３６に向かい合う下端部にはウォータポンプハウジングが形成され、ウォータポンプの構成部材であるインペラ５５が収納されている。インペラ５５は中間軸２９で回転され、これらによりウォータポンプ５６が構成される。ウォータポンプ５６で加圧された冷却水は、後述する冷却水通路を通じて、エンジンブロック主要部
１、具体的にはシリンダヘッド２、シリンダブロック３の高温部を冷却する。
【００２６】
以上が、所謂エンジン主機の構成であるが、例えば本実施形態のモノブロックエンジンを車両用エンジンとして用いる場合には、吸気系、排気系、点火系などの主機以外の補機類を取付けてはじめて車両用エンジンとして成立する。そのため、前記吸気ポート１１には、夫々、個別の吸気管５７が接続され、それら吸気管５７の吸気方向先方にはサージタンク５８が接続されている。また、前記排気ポート１２ａ、１２ｂは、エンジンブロック主要部１のシリンダヘッド２部分で集合して集合通路部５９が形成され、その集合通路部５９はシリンダヘッド２の気筒列に沿う外壁７０に開口して排気口７１を構成している。この排気口７１に、エンジンブロック主要部１とは個別の排気管６０が接続され、排気管６０の途中には触媒コンバータ６１が介装されている。従って、排気ポート（分岐通路部）１２ａ、１２ｂ及び集合通路部５９が排気通路を構成している。なお、本実施形態では、排気口７１と気筒列方向で離れた位置の燃焼室、後述する第１燃焼室１０ａに接続される排気ポート（排気通路）１２ａの側壁を気筒列方向に沿う外壁７０から外方へ張り出している。
【００２７】
前記バランサ軸５２の上方には、エアコンプレッサ６２が配置され、更にその上方には、オルタネータ６３が配置されている。そして、オルタネータ６３にも、エアコンプレッサ６２にも、被駆動プーリ６５が取付けられている。また、バランサ軸５２の下方にはテンショナプーリ６４が配置され、駆動プーリ５３、エアコンプレッサ６２の被駆動プーリ６５、オルタネータ６３の被駆動プーリ６５、テンショナプーリ６４の順にベルト６６が巻回されている。本実施形態のベルトレイアウトでは、駆動プーリ５３だけがベルト６６の外周面に接触し、２つの被駆動プーリ６５、及びテンショナプーリ６４はベルト６６の内周面に接触している。従って、前述のように駆動プーリ５３が反時計回り方向に回転すると、被駆動プーリ６５、即ちオルタネータ６３やエアコンプレッサ６２は時計回り方向に回転し、テンショナプーリ６４も時計回り方向に回転する。なお、図中の符号６７はオイルフィルタ、符号６８はスタータである。
【００２８】
本実施形態では、ベルト６６で駆動されるオルタネータ６３は、エンジンブロック主要部１のシリンダヘッド２の高さ位置に配置される。また、本実施形態では、気筒列の端部に中間軸２９やベベルギヤを収納する収納部３１が設けられているため、オルタネータ６３は、当該収納部３１に最も近い、気筒列端部の第１燃焼室１０ａに対して気筒列と直交する方向で側方に位置している。この第１燃焼室１０ａの隣の燃焼室を第２燃焼室１０ｂとする。本実施形態では、各燃焼室１０ａ、１０ｂの排気ポート１２ａ、１２ｂのバルブシート１３は、各燃焼室１０ａ、１０ｂの夫々の中心に対して気筒列方向でオルタネータ６３から離れる方向に偏移している。
【００２９】
また、第２燃焼室１０ｂの側方でシリンダヘッド２から気筒列と直交する方向に膨出する膨出部６９が形成され、この膨出部６９内に集合通路部５９が形成されている。またそのため、排気口７１は膨出部６９の外壁７０に開口している。その結果、第２燃焼室１０ｂの第２排気ポート１２ｂは集合通路部５９に連続するために、気筒列と直交する方向に延長され、その第２排気ポート１２ｂの下流側に配置される膨出部６９の内部に集合通路部５９が形成されている。なお、当然ながら、集合通路部５９には第１燃焼室１０ａの第１排気ポート１２ａも集合している。
【００３０】
本実施形態では、シリンダヘッド２とシリンダブロック３をモノブロック化してエンジンブロック主要部１としている。通常のエンジンではシリンダヘッド２をシリンダブロック３に固定するためのヘッドボルトを必要とするが、本実施形態ではヘッドボルトが不要である。そのため、例えば排気ポートをシリンダヘッド２内で自由にレイアウトすることができる。そこで、本実施形態では、エンジンを気筒中心軸方向から見た場合に、第１排
気ポート１２ａを通路の上流側と下流側とが互いに逆向きなるようにＳ字状に湾曲させ、オルタネータ６３と対向する区間では、第１排気ポート１２ａが気筒列直交方向で第１燃焼室１０ａの外側に配置されるシリンダヘッド２の外壁７０よりも内側を通過するようにした。そのため、集合通路部５９を内蔵する膨出部６９をオルタネータ６３から離れる方向に配置し、オルタネータ６３はシリンダヘッド２に接近させることが可能となる。また、第２排気ポート１２ｂは直線的な通路にて集合通路部５９に接続し、第１排気ポート１２ａも緩やかに湾曲して集合通路部５９に集合するので、各排気ポート１２ａ、１２ｂの通路抵抗も低減する。
【００３１】
前述したように、ウォータポンプ５６で加圧された冷却水は、エンジンブロック主要部１内に形成された冷却水通路に供給されて高温部を冷却する。この冷却水通路を図示して説明するのは非常に困難なので、冷却水通路を形成するための中子を用いて、その構成を説明する。冷却水通路や吸排気通路は、一般に高い加工精度を必要としないので、本実施形態のエンジンブロック主要部１をアルミニウムなどで鋳造する際、それらも同時に形成する。勿論、高い加工精度を必要とする場合や、鋳造によって形成できない場合には、加工形成する場合もある。本実施形態の場合、シリンダブロック３とシリンダヘッド２とが一体化されたモノブロックであるから、シリンダブロック３側の冷却水通路とシリンダヘッド２側の冷却水通路を一体的に鋳造形成することが可能となる。
【００３２】
図６は、図１のエンジンの排気通路用中子及び冷却水通路用中子の鋳造時組立図、図７は、図６の排気通路用中子及び冷却水通路用中子の組立説明図、図８は、図１のエンジンの変速機側端面における冷却水通路の説明図である。図６、図７に示す符号７２は、前記排気ポート（分岐通路部）１２ａ、１２ｂ及び集合通路部５９及び排気口７１を形成するための排気通路用中子、符号７６は、冷却水通路を形成するための冷却水通路用中子である。図７に明示するように、本実施形態では、冷却水通路用中子７６の空間部７６ａに排気通路用中子７２を差し込んで組立て、その状態で鋳造を行い、冷却水通路及び排気通路を形成する。
【００３３】
排気通路用中子７２は、燃焼室１０ａ、１０ｂに近い側から、排気ポート用中子部７３ａ、７３ｂ、集合通路部用中子部７４、排気口用中子部７５を有し、排気抵抗を小さくするため、それらは滑らかに一連に連結形成されている。なお、排気通路用中子７２の排気口用中子部７５は、前述したシリンダヘッド２の気筒列方向に沿う外壁７０より外側、つまりシリンダヘッド２の金型より外側に突出するので、鋳造時には、この突出部分を支持することで、排気通路用中子７２が安定する。これに対し、冷却水通路用中子７６は、シリンダブロック３内に冷却水通路、即ちウォータジャケットを形成するブロック側ウォータジャケット用中子７７とヘッド側ウォータジャケット用中子７８を組合せて構成される。本実施形態のブロック側ウォータジャケット用中子７７は、シリンダボア５のライナー外周を覆うようにウォータジャケットを形成するために用いられる。
【００３４】
一方、ヘッド側ウォータジャケット用中子７８の本体部は、吸気ポート１１及び排気ポート１２ａ、１２ｂの一部を含み、主として燃焼室１０ａ、１０ｂの上方にヘッド側冷却水通路、即ちヘッド側ウォータジャケットを形成するために用いられる。そのため、ヘッド側ウォータジャケット用中子７８には、点火プラグ５１やバルブステムガイド１４を差し込むための穴部が形成されている。
【００３５】
このヘッド側ウォータジャケット用中子７８、即ちヘッド側ウォータジャケットからは、排気通路用中子７２、即ち集合通路部５９のエンジン上方に向けて、排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９が突出されている。そのため、集合通路部５９を含む排気通路のエンジン上方には、ヘッド側ウォータジャケットから突出する排気通路上側ウォータジャケット９０が形成される。また、ヘッド側ウォータジャケット用中子７８、即ちヘッ
ド側ウォータジャケットからは、排気通路用中子７２、即ち集合通路部５９のエンジン下方に向けて、排気通路下側ウォータジャケット用中子部８０が突出されている。そのため、集合通路部５９を含む排気通路のエンジン下方には、ヘッド側ウォータジャケットから突出する排気通路下側ウォータジャケット９１が形成される。
【００３６】
また、ヘッド側ウォータジャケット用中子７８、即ちヘッド側ウォータジャケットからは、排気通路用中子７２、即ち集合通路部５９の側方に向けて、サイドウォータジャケット用中子部８１が突出されている。そのため、集合通路部５９を含む排気通路の側方には、ヘッド側ウォータジャケットから突出するサイドウォータジャケット８２が形成される。このサイドウォータジャケット８２は、例えば図５に示すように、排気通路のうち、集合通路部５９の気筒列方向端部側にのみ形成され、排気通路上側ウォータジャケット９０と排気通路下側ウォータジャケット９１を連結する。従って、排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９と排気通路下側ウォータジャケット用中子部８０はサイドウォータジャケット用中子部８１によって気筒列方向端部側が連結され、全体に横向きに長いＵ字形状になっている。前述した排気通路用中子７２は、この横向きのＵ字形状の開口部間の空間部内に差し込まれるようにして組立てられる。
【００３７】
更に、サイドウォータジャケット用中子部８１の気筒列方向端部側には冷却水出口通路用中子部８３が連結形成され、冷却水出口通路用中子部８３の気筒列方向端部には、シリンダヘッド２の気筒列方向端部の端部壁に開口する冷却水出口用中子部８４も形成される。この冷却水出口通路用中子部８３の上端面は排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９の上端面よりエンジン上方に位置する。従って、サイドウォータジャケット８２の気筒列方向端部側には排気通路上側ウォータジャケットよりもエンジン上方に冷却水出口通路が形成され、その冷却水出口通路の端部は冷却水出口としてシリンダヘッド２の気筒列方向端部に開口する。ちなみに、前記冷却水出口用中子部８４はシリンダヘッド２の気筒列方向端部壁より外側、つまりシリンダヘッド２の金型より外側に突出するので、鋳造時には、この突出部分を支持することで、ヘッド側ウォータジャケット用中子７８、ひいては冷却水通路用中子７６が安定する。
【００３８】
また、サイドウォータジャケット用中子部８１のエンジン上方に位置する排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９と冷却水出口通路用中子部８３は連通路用中子部８５によって連結されている。この連通路用中子部８５は、排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９の上端面の突出端部と冷却水出口通路用中子部８３の上端面を斜めに接続するように、冷却水出口通路用中子部８３に向かうにつれて次第に高さが高くなる天井面用中子面８６を有する。従って、これらの中子部によって形成される排気通路上側ウォータジャケット及びサイドウォータジャケットは冷却水出口通路を介して冷却水出口に連結される。
【００３９】
前述した冷却水通路用中子７６のヘッド側ウォータジャケット用中子７８によってシリンダヘッド２の変速機端面側に形成される冷却水通路を図８に示す。この変速機側端面が、前述の気筒列方向端部壁の外面に相当する。この変速機側端面には、冷却水出口用中子部８４によって形成される冷却水出口８８が開口している。この冷却水出口８８の紙面奥方には、前記冷却水出口通路用中子部８３によって形成される冷却水出口通路８９が連続している。本実施形態では、クランク軸線方向から見た場合に、冷却水出口通路８９及び冷却水出口８８はシリンダ軸線Ｌに対して排気口７１の開口側に距離ｘだけずれている。なお、図８では、オルタネータの図示を省略している。
【００４０】
図８に示す符号８７は、ヘッド側ウォータジャケット用中子７８によって主として燃焼室１０ａ、１０ｂのエンジン上方に形成されるヘッド側ウォータジャケットである。このヘッド側ウォータジャケット８７のうち、図８に破線（実線部を含む）Ｅが、変速機側の
気筒列方向端部壁の内側形状を示している。このヘッド側ウォータジャケット８７の気筒列方向端部壁の内側部分の図示左方に、前記サイドウォータジャケット用中子部８１によって形成されるサイドウォータジャケット８２が連結されている。両者の連結箇所は、冷却水出口８８の図示左方端部である。
【００４１】
このサイドウォータジャケット８２のエンジン上端部には、前記排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９によって形成される排気通路上側ウォータジャケット９０が図８の紙面奥方に連結されている。また、サイドウォータジャケット８２のエンジン下端部には、前記排気通路下側ウォータジャケット用中子部８０によって形成される排気通路下側ウォータジャケット９１が図８の紙面奥方に連結されている。
【００４２】
前記サイドウォータジャケット８２のエンジン上方に位置する排気通路上側ウォータジャケット９０と冷却水出口通路８９は、前記連通路用中子部８５によって形成される連通路９２で連結されている。この連通路９２は、前記天井面用中子面８６によって形成される天井面９３を有する。この天井面９３は、排気通路上側ウォータジャケット９０側の端部から冷却水出口通路８９側に向かうにつれてその高さが次第に高くなるように傾斜している。そのため、排気通路上側ウォータジャケット９０の上端面の突出端部と冷却水出口通路８９の上端面は、連通路９２の天井面によって斜めに接続されている。なお、この連通路９２の形成箇所は、シリンダヘッドとシリンダブロックとが別体の通常のエンジンでは、シリンダヘッドをシリンダブロックに連結するためのシリンダヘッドボルトの配置箇所である。しかし、本実施形態では、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とが一体化したモノブロックエンジンであるため、シリンダヘッドボルトが不要であり、そのシリンダブロックの代わりに連通路９２を形成することが可能となる。
【００４３】
例えば図５に示すように、本実施形態のシリンダヘッド２をシリンダ軸線方向から見た場合に、前記排気口７１の端部に気筒列方向の端部側で接触し且つ気筒列方向と直交する仮想平面Ｆを想定する。本実施形態では、図５に示すように、排気通路を構成する排気ポート（分岐通路部）１２ａ、１２ｂ及び集合通路部５９の全てを仮想平面Ｆよりも気筒列方向内側に配置している。そのため、排気通路を構成する特に排気口７１寄りの排気ポート１２ｂ及び集合通路部５９の気筒列方向端部側の排気通路側壁９４を、シリンダ軸線方向から見て、仮想平面Ｆと平行な形状又は仮想平面Ｆよりも燃焼室１０ｂ側が気筒列方向内側方向に傾斜した形状とすることができる。具体的には、図７に示すように、排気通路用中子７２の排気口寄りの排気ポート用中子部７３ｂ及び集合通路部用中子部７４の気筒列方向端部側の側面を、排気口側よりも燃焼室側が気筒列方向内側になるように傾斜させることができる。
【００４４】
この排気通路用中子７２は、前述のように、サイドウォータジャケット用中子部８１によって覆われていない排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９と排気通路下側ウォータジャケット用中子部８０との間の空間部７６ａに差し込むようにして組立てられる。その際、シリンダ軸線方向から見て、排気通路を構成する排気ポート用中子部７３ｂ及び集合通路部用中子部７４の気筒列方向端部側の側壁が仮想平面Ｆよりも燃焼室側が気筒列方向内側に傾斜しているため、それらを冷却水通路用中子７６の空間部７６ａに差し込みやすい。
【００４５】
このように本実施形態のエンジンのシリンダヘッドでは、複数の気筒を直列に配置したエンジンのシリンダヘッド２において、複数の気筒の夫々に対応する複数の燃焼室１０ａ、１０ｂのうち、気筒列方向の端部に位置する燃焼室１０ｂの側方で気筒列方向に沿う外壁７０に排気口７１を開口する。また、排気通路は、複数の燃焼室１０ａ、１０ｂの夫々に接続された排気ポート１２ａ、１２ｂを集合通路部５９に集合して排気口７１に接続すると共に、シリンダ軸線方向から見た場合に気筒列方向の端部側で排気口７１の端部に接
触し且つ気筒列方向と直交する仮想平面Ｆよりも排気ポート１２ａ、１２ｂ及び集合通路部５９の全てを気筒列方向内側に配置する。そのため、排気通路の排気ポート１２ｂ及び集合通路部５９の気筒列方向端部側の側壁を、シリンダ軸線方向から見た場合に、仮想平面Ｆと平行な形状又は仮想平面Ｆよりも燃焼室１０ｂ側が気筒列方向内側方向に傾斜した形状とすることができる。
【００４６】
また、ウォータジャケットには、燃焼室１０ａ、１０ｂのエンジン上方に配置されるヘッド側ウォータジャケット８７と、ヘッド側ウォータジャケット８７から集合通路部５９の上方にかけて配置される排気通路上側ウォータジャケット９０と、ヘッド側ウォータジャケット８７から集合通路部５９の下方にかけて配置される排気通路下側ウォータジャケット９１とを備える。更に、排気通路上側ウォータジャケット９０と排気通路下側ウォータジャケット９１との間を連絡するサイドウォータジャケット８２を、集合通路部５９の側壁に沿うようにして集合通路部５９に対して気筒列方向の仮想平面Ｆが配置される側にのみ配置する。従って、排気通路上側ウォータジャケット９０、サイドウォータジャケット８２、排気通路下側ウォータジャケット９１全体の形状を、気筒列方向に長手で排気口７１の一側が繋がった形状とすることができる。そのため、排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９、サイドウォータジャケット用中子部８１、排気通路下側ウォータジャケット用中子部８０が連結した形状となり、ヘッド側ウォータジャケット用中子７８の強度を向上することができる。
【００４７】
また、サイドウォータジャケット用中子部８１によって覆われていない排気通路上側ウォータジャケット用中子部７９と排気通路下側ウォータジャケット用中子部８０との間の空間に排気通路用中子７２を差し込むことが可能となる。その際、シリンダ軸線方向から見て、排気通路の排気ポート１２ｂ及び集合通路部５９の気筒列方向端部側の排気通路側壁９４が仮想平面Ｆと平行又は仮想平面Ｆよりも燃焼室１０ｂ側が気筒列方向内側方向に傾斜しているため、鋳造時にそれらを形成する排気通路用中子７２の排気ポート用中子部７３ｂ及び集合通路部用中子部７４を冷却水通路用中子７６の空間に差し込みやすい。
【００４８】
また、燃焼室１０ｂと排気口７１との間を最短距離で連結する構造ゆえに他の部分よりも温度が高くなる排気通路の集合通路部５９の側壁をサイドウォータジャケット８２内の冷却水で冷却できるため、排気通路の側壁が過度に温度上昇することを防止することができる。以上より、排気通路の集合通路部５９を一体化しながら、排気通路の冷却性能を確保し、且つ生産性を向上することが可能となる。
【００４９】
また、気筒数を二気筒とし、排気口７１と気筒列方向で離れた位置の燃焼室１０ａに接続される排気ポート１２ａの側壁を気筒列方向に沿う外壁７０から外方へ張り出した。そのため、排気口７１に対してサイドウォータジャケット８２と逆側に配置される排気ポート１２ａを外気によって冷却することができ、排気通路を空気と冷却水とでバランスよく冷却することができる。
【００５０】
また、冷却水出口通路８９を介してヘッド側ウォータジャケット８７に冷却水出口８８を接続し、排気口７１と隣接する気筒列方向端部の端部壁に冷却水出口８８を開口した。また、冷却水出口通路８９及び冷却水出口８８をシリンダ軸線Ｌに対して排気口７１の開口側にずらし、排気通路上側ウォータジャケット９０及びサイドウォータジャケット８２を冷却水出口８８に接続した。従って、ヘッド側ウォータジャケット８７から排気口７１側に突出している排気通路上側ウォータジャケット９０及びサイドウォータジャケット８２内の冷却水を、冷却水出口通路８９を通して冷却水出口８８に送り、外部に排出することができる。そのため、排気通路上側ウォータジャケット９０及びサイドウォータジャケット８２の隅々まで冷却水を循環させて排気通路の冷却性能を向上することができる。
【００５１】
また、冷却水出口通路８９の上端面を排気通路上側ウォータジャケット９０の上端面よりエンジン上方に配置する。そして、排気通路上側ウォータジャケット９０側の端部から冷却水出口通路８９側に向かうにつれてその高さが次第に高くなるように傾斜する天井面９３を有する連通路９２によって、サイドウォータジャケット８２の上方に位置する排気通路上側ウォータジャケット９０の上端面と冷却水出口通路８９の上端面との間を接続する。そのため、排気通路上側ウォータジャケット９０及びサイドウォータジャケット８２の上部に溜まる空気を連通路９２によって冷却水出口通路８９に排出することができ、排気通路の冷却性能を向上することができる。
【００５２】
また、シリンダブロック３とシリンダヘッド２とが一体化されたモノブロック構造としたため、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とを連結するシリンダヘッドボルトが不要となる。そのため、ヘッドボルトを避けて連通路９２を形成する必要がなくなり、連通路９２による空気抜き性能を向上することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１はエンジンブロック主要部
２はシリンダヘッド
３はシリンダブロック
４はアッパクランクケース
５はシリンダボア
６はカム軸
７はクランク軸
８はヘッドカバー
９はロアクランクケース
１０ａ、１０ｂは燃焼室
１１は吸気ポート
１２ａ、１２ｂは排気ポート（分岐通路部）
１３はバルブシート
１４はバルブステムガイド
１５は吸気バルブ
１６は排気バルブ
１７はバルブスプリング
１８はカムジャーナル
１９はベアリング
２０は吸気カム
２１は排気カム
２２はローラ付きロッカアーム
２３は油圧ラッシュアジャスタ
２４はピストン
２５はクランクピン
２６はコネクティングロッド
２７はクランクジャーナル
２８はベアリングメタル
２９は中間軸
３０はプレート
３１は収納部
３２は第１ベベルギヤ
３３は第２ベベルギヤ
３４は第３ベベルギヤ
３５は第４ベベルギヤ
３６はオイルポンプケース
３７はアウタロータ
３８はインナロータ
３９はオイルポンプ
５１は点火プラグ
５２はバランサ軸
５３は駆動プーリ
５４はウォータポンプケース
５５はインペラ
５６はウォータポンプ
５７は吸気管
５８はサージタンク
５９は集合通路部
６０は排気管
６１は触媒コンバータ
６２はエアコンプレッサ
６３はオルタネータ
６４はテンショナプーリ
６５は被駆動プーリ
６６はベルト
６７はオイルフィルタ
６８はスタータ
６９は膨出部
７０は外壁
７１は排気口
７２は排気通路用中子
７３ａ、７３ｂは排気ポート用中子部
７４は集合通路部用中子部
７５は排気口用中子部
７６は冷却水通路用中子
７７はブロック側ウォータジャケット用中子
７８はヘッド側ウォータジャケット用中子
７９は排気通路上側ウォータジャケット用中子部
８０は排気通路下側ウォータジャケット用中子部
８１はサイドウォータジャケット用中子部
８２はサイドウォータジャケット
８３は冷却水出口通路用中子部
８４は冷却水出口用中子部
８５は連通路用中子部
８６は天井面用中子面
８７はヘッド側ウォータジャケット
８８は冷却水出口
８９は冷却水出口通路
９０は排気通路上側ウォータジャケット
９１は排気通路下側ウォータジャケット
９２は連通路
９３は天井面
９４は排気通路側壁
Ｆは仮想平面
【図１】
2015034532.tif 000003
【図２】
2015034532.tif 000004
【図３】
2015034532.tif 000005
【図４】
2015034532.tif 000006
【図５】
2015034532.tif 000007
【図６】
2015034532.tif 000008
【図７】
2015034532.tif 000009
【図８】
2015034532.tif 000010