(57)【要約】【課題】カムシフティング機構を備えたシリンダヘッドにおいて、衝突物が車両に衝突した際に操作部材がボンネットの変形吸収を阻害することなく、操作部材の取付配置をコンパクトにする。【解決手段】吸気側のカム軸２０は、車両前側に位置しており、カム軸２０の上方がヘッドカバー４０で覆われている。カム要素部２５をスライドさせるための吸気側の電磁式アクチュエータ３０は、車両後方側へ傾斜した姿勢でヘッドカバー４０に取り付けられている。電磁式アクチュエータ３０には、ヘッドカバー４０の上方を車両前方側に向かって延びる給電コネクタ３５が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に並ぶ吸気側及び排気側のカム軸を有し、ボンネットの下方に横置きされた多気筒の車両搭載エンジンのシリンダヘッドであって、
前記吸気側及び排気側のカム軸のうち車両前方に位置する該カム軸に設けられ、複数気筒の弁開閉用の複数のカム部を有し、該カム軸に対して回転方向に結合し且つ軸方向にスライド可能に嵌合されたカム要素部と、
前記カム軸の上方を覆うヘッドカバーと、
前記カム要素部に設けられた傾斜部と摺接して該カム要素部をスライドさせることで弁開閉用の前記カム部を切り換える複数の電磁式の操作部材とを備え、
前記操作部材は、車両後方側へ傾斜して前記ヘッドカバーに取り付けられ、
前記操作部材には、前記ヘッドカバーの上方を車両前方側に向かって延びる給電コネクタが設けられていることを特徴とする車両搭載エンジンのシリンダヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記操作部材は、前記カム要素部の傾斜部に摺接する作動位置と、該傾斜部から退避する不作動位置との間で進退可能なピン部を有する電磁式アクチュエータで構成されていることを特徴とする車両搭載エンジンのシリンダヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記給電コネクタよりも車両前方には、前記各気筒の点火プラグユニットが配設され、
前記点火プラグユニットよりも上方には、前記各気筒の列方向に沿って延びる燃料供給用のコモンレールが配設されていることを特徴とする車両搭載エンジンのシリンダヘッド。
【請求項４】
請求項３において、
前記吸気側及び排気側のカム軸の間には、前記各気筒の燃焼室に燃料を噴射するための複数の燃料噴射ノズルが配設され、
前記複数の燃料噴射ノズルには、前記コモンレールから分岐して前記複数の操作部材の周囲に配索された複数の燃料配管が接続されていることを特徴とする車両搭載エンジンのシリンダヘッド。
【請求項５】
請求項４において、
前記燃料配管は、前記操作部材の上端部よりも低い位置を通るように配索されていることを特徴とする車両搭載エンジンのシリンダヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち何れか１つにおいて、
前記カム要素部の傾斜部は、該カム要素部の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた端面カムで構成されていることを特徴とする車両搭載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、車両搭載エンジンのシリンダヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの動弁装置として、１つの弁についてノーズ部の形状が異なる複数のカム部を備え、これら複数のカム部のうちから弁を開閉させるカム部を選択することにより、吸気弁及び排気弁のうち少なくとも一方の開弁量や開閉時期等をエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、カムシフティング機構において、スライドカムをスライドさせるための操作部材としての電磁式アクチュエータを、吸気側カム軸と排気側カム軸とが並ぶシリンダヘッドの幅方向の端部に横向き姿勢で配置するようにした構成が開示されている。また、電磁式アクチュエータをシリンダヘッドの幅方向に直交する姿勢で配置するようにした構成も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００３１３６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のように、電磁式アクチュエータをシリンダヘッドの幅方向の端部に横向き姿勢で配置した場合には、ピン部が往復動する隙間にヘッドカバー内のオイルが流入し、このオイルの粘性抵抗でピン部の作動応答性が低下してしまう。そのため、電磁式アクチュエータの能力を高めるために大型化しなければならないという問題がある。
【０００６】
ところで、近年では、シリンダブロックの上方にシリンダヘッドを配置した多気筒のエンジンが横向きに搭載された車両が多くなっている。そして、このような車両では、衝突物がボンネットに衝突した際に、ボンネットの変形吸収特性が要求されている。
【０００７】
しかしながら、電磁式アクチュエータの作動応答性を考慮して、電磁式アクチュエータをシリンダヘッドの幅方向と直交する姿勢で配置した場合には、ボンネットの変形吸収代を十分に確保できないという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、カムシフティング機構を備えたシリンダヘッドにおいて、衝突物が車両に衝突した際に操作部材がボンネットの変形吸収を阻害することなく、操作部材の取付配置をコンパクトにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両前後方向に並ぶ吸気側及び排気側のカム軸を有し、ボンネットの下方に横置きされた多気筒の車両搭載エンジンのシリンダヘッドを対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１０】
すなわち、第１の発明は、前記吸気側及び排気側のカム軸のうち車両前方に位置する該カム軸に設けられ、複数気筒の弁開閉用の複数のカム部を有し、該カム軸に対して回転方向に結合し且つ軸方向にスライド可能に嵌合されたカム要素部と、
前記カム軸の上方を覆うヘッドカバーと、
前記カム要素部に設けられた傾斜部と摺接して該カム要素部をスライドさせることで弁開閉用の前記カム部を切り換える複数の電磁式の操作部材とを備え、
前記操作部材は、車両後方側へ傾斜して前記ヘッドカバーに取り付けられ、
前記操作部材には、前記ヘッドカバーの上方を車両前方側に向かって延びる給電コネクタが設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明では、操作部材を車両後方側へ傾斜させてヘッドカバーに取り付けることで、操作部材を立設させた姿勢でヘッドカバーに取り付けた場合に比べて、ボンネットの変形吸収代を確保することができる。また、操作部材の給電コネクタをヘッドカバーの上方を車両前方側に向かって延ばした配置とすることで、給電コネクタについても、ボンネットの変形吸収を阻害することなくコンパクトに配置することができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、
前記操作部材は、前記カム要素部の傾斜部に摺接する作動位置と、該傾斜部から退避する不作動位置との間で進退可能なピン部を有する電磁式アクチュエータで構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明では、操作部材が電磁式アクチュエータで構成され、電磁式アクチュエータが車両後方側へ傾斜してヘッドカバーに取り付けられているので、電磁式アクチュエータにオイルが付着するのを低減して、電磁式アクチュエータの作動応答性を確保して小型化を図ることができる。
【００１４】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記給電コネクタよりも車両前方には、前記各気筒の点火プラグユニットが配設され、
前記点火プラグユニットよりも上方には、前記各気筒の列方向に沿って延びる燃料供給用のコモンレールが配設されていることを特徴とするものである。
【００１５】
第３の発明では、給電コネクタよりも車両前方に点火プラグユニットを配設し、点火プラグユニットよりも上方にコモンレールを配設したことで、シリンダヘッドの車両前側に点火プラグユニット及びコモンレールをコンパクトに配置することができる。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明において、
前記吸気側及び排気側のカム軸の間には、前記各気筒の燃焼室に燃料を噴射するための複数の燃料噴射ノズルが配設され、
前記複数の燃料噴射ノズルには、前記コモンレールから分岐して前記複数の操作部材の周囲を通るように配索された複数の燃料配管が接続されていることを特徴とするものである。
【００１７】
第４の発明では、吸気側及び排気側のカム軸の間に複数の燃料噴射ノズルが配設されているので、サービス性を確保しつつ、コモンレールから分岐した複数の燃料配管を複数の操作部材の周囲にコンパクトに配索することができる。
【００１８】
第５の発明は、第４の発明において、
前記燃料配管は、前記操作部材の上端部よりも低い位置を通るように配索されていることを特徴とするものである。
【００１９】
第５の発明では、操作部材の上端部よりも低い位置に燃料配管を通しているので、ボンネットが変形した場合でも、燃料配管よりも先に操作部材にボンネットが干渉することとなるので、燃料配管を保護することができる。
【００２０】
第６の発明は、第１乃至第５の発明のうち何れか１つにおいて、
前記カム要素部の傾斜部は、該カム要素部の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた端面カムで構成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
第６の発明では、カム要素部の軸方向の両端部に端面カムを設けることで、カム軸方向のコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、操作部材を車両後方側へ傾斜させてヘッドカバーに取り付けることで、ボンネットの変形吸収代を確保することができる。また、操作部材の給電コネクタをヘッドカバーの上方を車両前方側に向かって延ばした配置とすることで、給電コネクタについても、ボンネットの変形吸収を阻害することなくコンパクトに配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るエンジンのシリンダヘッドの概略構成を示す正面図である。
【図２】電磁式アクチュエータの配置を説明するための側面断面図である。
【図３】エンジンの構成を示す斜視図である。
【図４】燃料配管の配索位置を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２５】
図１に示すように、エンジン１０のシリンダヘッド１１には、４つの気筒１２のそれぞれについて２つずつ合計８つの排気弁１５と、排気弁１５を閉方向にそれぞれ付勢するリターンスプリング１７とが設けられている。また、シリンダヘッド１１の上部において、ロッカーアーム１８を介してリターンスプリング１７の付勢力に抗して排気弁１５を開動させる排気側のカム軸２０を備えている。
【００２６】
なお、吸気弁（図示省略）を開動させる吸気側のカム軸２０の構成は、排気側のカム軸２０と略同様であるため、以下、排気側のカム軸２０の構成についてのみ説明する。
【００２７】
カム軸２０は、シリンダヘッド１１における各気筒１２の中心位置にそれぞれ設けられた軸受部２１に回転自在に支持されていて、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。
【００２８】
カム軸２０には、筒状のカム要素部２５がスプライン嵌合されている。これにより、カム要素部２５は、カム軸２０に対して回転方向に結合して一体回転するとともに、軸方向にスライド可能に嵌合されている。カム要素部２５は、各気筒１２にそれぞれ対応するように、カム軸２０上でカム軸方向に列状に配置されている。カム要素部２５は、ロッカーアーム１８のカムフォロア１８ａに摺接することで排気弁１５を開閉させる第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂとを有する。
【００２９】
第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂは、互いに隣接して設けられている。第１のカム部２５ａは、低エンジン回転時に選択されるカム部であり、第２のカム部２５ｂよりもリフト量が大きく形成されている。第２のカム部２５ｂは、高エンジン回転時に選択されるカム部であり、第１のカム部２５ａよりもリフト量が小さく形成されている。
【００３０】
第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂは、ベースサークル２５ｃが共通で、リフト量が異なるノーズ部がベースサークル２５ｃ上にわずかに位相差をもって設けられている。なお、ベースサークル２５ｃが共通であるとは、第１のカム部２５ａと第２のカム部２５ｂとのベースサークル２５ｃのベース円径が同じであることを意味する。
【００３１】
カム要素部２５の軸方向の両端部には、傾斜部としての端面カム２６がそれぞれ設けられている。端面カム２６は、回転方向に対して基準面から軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置で基準面に戻るように形成されている。
【００３２】
カム要素部２５の上方で且つカム軸方向両側の端面カム２６に対応する位置には、操作部材としての電磁式アクチュエータ３０が配設されている。電磁式アクチュエータ３０は、通電時にカム軸２０に向かって突出可能なピン部３１を有する。電磁式アクチュエータ３０に通電しない状態では、ピン部３１は、アクチュエータ内部に設けられた永久磁石によって上方の不作動位置に保持される。一方、電磁式アクチュエータ３０に通電されると、ピン部３１は、永久磁石に抗して下方へ突出して作動位置に進出する。
【００３３】
電磁式アクチュエータ３０のピン部３１が作動位置に進出すると、ピン部３１の先端部が対応する端面カム２６に摺接することとなり、カム要素部２５がカム軸方向へスライドされる。
【００３４】
具体的に、カム要素部２５の一端側の電磁式アクチュエータ３０を作動させて、ピン部３１をカム要素部２５の一端側の端面カム２６に摺接させると、カム要素部２５は、カム軸方向の他端側にスライドして、ロッカーアーム１８のカムフォロア１８ａが第１のカム部２５ａに摺接するようにシフトする。また、カム要素部２５の他端側の電磁式アクチュエータ３０を作動させて、ピン部３１をカム要素部２５の他端側の端面カム２６に摺接させると、カム要素部２５は、カム軸方向の一端側にスライドして、ロッカーアーム１８のカムフォロア１８ａが第２のカム部２５ｂに摺接するようにシフトする。このように、カム要素部２５の軸方向へのシフトによって、第１のカム部２５ａ及び第２のカム部２５ｂのうちで弁を開閉させるカム部が切り換えられることになる。
【００３５】
図２に示すように、電磁式アクチュエータ３０は、ヘッドカバー４０の上壁部に取り付けられている。以下、電磁式アクチュエータ３０の取付配置について説明する。
【００３６】
本実施形態では、エンジン１０は、ボンネット５０の下方に横置きされて搭載されており、シリンダヘッド１１の車両前側には、吸気マニホールド４２が接続されている（図３参照）。吸気側のカム軸２０は、車両前側に配設され、排気側のカム軸２０は、車両後側に配設されている。なお、図２において、ボンネット５０の下方に図示された仮想線は、ボンネット５０の変形を吸収して歩行者を保護する歩行者保護ライン５１を示している。
【００３７】
ヘッドカバー４０は、吸気側及び排気側のカム軸２０の上方を覆うように配設されている。ヘッドカバー４０の上壁部における吸気側のカム軸２０の上方位置には、車両後方側へ傾斜した姿勢で複数の電磁式アクチュエータ３０が取り付けられている。このような傾斜姿勢で配置することで、電磁式アクチュエータ３０の上端部が歩行者保護ライン５１を超えないようにして、ボンネット５０の変形吸収代を確保することができる。
【００３８】
また、吸気側の電磁式アクチュエータ３０を車両後方側へ傾斜させたことで、カム要素部２５に対して斜め上方からピン部３１を進退可能な姿勢となっている。これにより、電磁式アクチュエータ３０にオイルが付着したとしても、電磁式アクチュエータ３０の傾斜に沿ってオイルが流れ落ちるため、オイルが付着するのを低減することができる。
【００３９】
また、吸気側の電磁式アクチュエータ３０には、ヘッドカバー４０の上方を車両前方側に向かって延びる給電コネクタ３５が設けられている。これにより、給電コネクタ３５についても、ボンネット５０の変形吸収を阻害することなくコンパクトに配置することができる。
【００４０】
ヘッドカバー４０の上壁部における排気側のカム軸２０の上方位置には、上下方向に延びるように立設した姿勢で複数の電磁式アクチュエータ３０が取り付けられている。これにより、排気側の電磁式アクチュエータ３０は、カム要素部２５に対して真上からピン部３１を進退可能な姿勢となっている。
【００４１】
また、排気側の電磁式アクチュエータ３０には、車両後方側に向かって斜め下方に延びる給電コネクタ３５が設けられている。
【００４２】
図３及び図４に示すように、吸気側及び排気側のカム軸２０の間には、各気筒１２の燃焼室１３（図１参照）に燃料を噴射するための複数の燃料噴射ノズル４５が配設されている。
【００４３】
吸気側の電磁式アクチュエータ３０の給電コネクタ３５よりも車両前方には、各気筒１２の点火プラグユニット４６が配設されている。点火プラグユニット４６は、燃料噴射ノズル４５により燃焼室１３に噴射された燃料の自己着火をアシストするものであり、この自己着火のトリガーを与えるものである。
【００４４】
点火プラグユニット４６よりも上方には、各気筒１２の列方向に沿って延びる燃料供給用のコモンレール４７が配設されている。コモンレール４７には、複数の燃料配管４８が接続されている。コモンレール４７から分岐した複数の燃料配管４８は、それぞれ対応する各気筒１２の燃料噴射ノズル４５に接続されている。
【００４５】
ここで、燃料配管４８は、電磁式アクチュエータ３０の周囲に沿って、電磁式アクチュエータ３０の上端部よりも低い位置を通るように配索されている。これにより、サービス性を確保しつつ、コモンレール４７から分岐した複数の燃料配管４８を複数の電磁式アクチュエータ３０の周囲にコンパクトに配索することができる。また、ボンネット５０が変形した場合でも、燃料配管４８よりも先に電磁式アクチュエータ３０にボンネット５０が干渉することとなるので、燃料配管４８を保護することができる。
【００４６】
排気側の電磁式アクチュエータ３０の給電コネクタ３５よりも車両後方には、各気筒１２の燃焼室１３内の圧力を検出する筒内圧センサ４９が配設されている。筒内圧センサ４９により検出された圧力は、エンジン１０の制御に利用される。
【００４７】
以上のように、本実施形態に係る車両搭載エンジンのシリンダヘッド１１によれば、吸気側の電磁式アクチュエータ３０を車両後方側へ傾斜させてヘッドカバー４０に取り付けることで、電磁式アクチュエータ３０を立設させた姿勢でヘッドカバー４０に取り付けた場合に比べて、ボンネット５０の変形吸収代を確保することができる。また、電磁式アクチュエータ３０の給電コネクタ３５をヘッドカバー４０の上方を車両前方側に向かって延ばした配置とすることで、給電コネクタ３５についても、ボンネット５０の変形吸収を阻害することなくコンパクトに配置することができる。
【００４８】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００４９】
本実施形態では、カム要素部２５の軸方向の両端部に、傾斜部としての端面カム２６をそれぞれ設けた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、カム要素部２５の軸方向の両端部に、傾斜部としての端面カム溝をそれぞれ設けた構成としてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、４気筒、４弁式ＤＯＨＣエンジンについて説明したが、直列６気筒エンジンや、Ｖ型多気筒エンジン、４気筒２弁式ＤＯＨＣエンジン、単気筒ＳＯＨＣエンジン、多気筒ＳＯＨＣエンジン等を含め、気筒数及び動弁形式が異なる各種のエンジンに適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明は、カムシフティング機構を備えたシリンダヘッドにおいて、衝突物が車両に衝突した際に操作部材がボンネットの変形吸収を阻害することなく、操作部材の取付配置をコンパクトにすることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００５２】
１０    エンジン
１１    シリンダヘッド
１２    気筒
１３    燃焼室
２０    カム軸
２５    カム要素部
２５ａ  第１のカム部
２５ｂ  第２のカム部
２６    端面カム（傾斜部）
３０    電磁式アクチュエータ（操作部材）
３１    ピン部
３５    給電コネクタ
４０    ヘッドカバー
４５    燃料噴射ノズル
４６    点火プラグユニット
４７    コモンレール
４８    燃料配管
５０    ボンネット
【図１】
2016070164.tif 000003
【図２】
2016070164.tif 000004
【図３】
2016070164.tif 000005
【図４】
2016070164.tif 000006