(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数気筒を備えた内燃機関において、
シリンダヘッドに設けた水室内の隣接する気筒間の対向する一方の気筒の吸気通路側壁と他方の気筒の排気通路側壁との間に、前記水室の上壁と下壁のいずれにも当接してシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結するヘッドボルトの締結力を分散させるリブを、
隣接する気筒間の、一方の気筒の吸気通路側壁に設けた吸気通路側ボルトボス部、及び、前記一方の気筒の吸気通路側壁に対向する他方の気筒の排気通路側壁に設けた排気通路側ボルトボス部、に沿って、各々、設け、
吸気通路側ボルトボス部と排気通路側壁側ボルトボス部に沿ってそれぞれ配置した前記各リブを、隣接する気筒の境界面と平行かつ異なる平面上に配置したことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド構造。
【請求項２】
複数気筒を備えた内燃機関において、
シリンダヘッドに設けた水室内の隣接する気筒間の対向する一方の気筒の吸気通路側壁と他方の気筒の排気通路側壁との間に、前記水室の上壁と下壁のいずれにも当接してシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結するヘッドボルトの締結力を分散させるリブを、
隣接する気筒間の、前記吸気通路側ボルトボス部及び排気通路側ボルトボス部の水室内における上端と、前記吸気通路側ボルトボス部と排気通路側ボルトボス部との間の水室下壁と、に当接するよう、Ｖ字形又は略Ｖ字形に設け、
前記Ｖ字形又は略Ｖ字形のリブを、隣接する気筒間の対向する吸気通路側壁及び排気通路側壁に沿って配置し、
隣接する気筒の境界面に直角な方向に前記Ｖ字形又は略Ｖ字形のリブに段差を設けることにより、冷却水が前記Ｖ字形又は略Ｖ字形のリブを通過し易くしたことを特徴とする内燃機関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、シリンダヘッドとシリンダブロックの間からのガス漏れを防止することができる複数気筒を備えた内燃機関のシリンダヘッドの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の内燃機関のシリンダヘッド２００の縦断平面図である。また、図１３は、図１２のXIII−XIII断面図である。シリンダヘッド２００とシリンダブロック９４とは、１つの気筒の周りに６本のヘッドボルトが配置されて締結されている。例えば、図１２の第１気筒では、ヘッドボルト８６〜９１によりシリンダヘッド２００とシリンダブロック９４とは締結されている。
【０００３】
シリンダブロック９４内の冷却水はシリンダヘッド２００の水室９３内へ流入する。水室９３は、第１気筒側から第２気筒を経て第３気筒側まで連通している。冷却水は水室９３内を第１気筒側から第３気筒側へと流れる。
【０００４】
ヘッドボルト８７と８８の間隔は、ヘッドボルト８６と８７又は８７と８８の間隔よりも広い。したがって、ヘッドボルト８７と８８の中間付近のシリンダブロック９４とシリンダヘッド２００の間の面圧は、ヘッドボルト８６と８７の間の面圧よりも弱くなる。その結果、シリンダブロック９４とシリンダヘッド２００の間に形成された燃焼室（図示せず）内の高圧の燃焼ガスが漏れ易くなる。そこで、従来は、図１２，１３に示すように、シリンダヘッド２００の水室９３内のヘッドボルト８７と８８の間の下壁９６に沿ってリブ９２を配置し、シリンダヘッド２００の下壁９６を補強し、下壁９６がたわみにくくなるようにして燃焼ガスの漏れを防止していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヘッドボルト８７と８８の距離が大きくなると、シリンダヘッド２００とシリンダブロック９４の間に所定以上の面圧を発生させることは困難であり、下壁９６を補強して燃焼ガスの漏れに対応するにも限度がある。したがって、本発明では、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に燃焼ガスの漏れを防止することができる面圧を発生させることができる内燃機関のシリンダヘッド構造を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、複数気筒を備えた内燃機関において、シリンダヘッドに設けた水室内の隣接する気筒間の対向する一方の気筒の吸気通路側壁と他方の気筒の排気通路側壁との間に、前記水室の上壁と下壁のいずれにも当接してシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結するヘッドボルトの締結力を分散させるリブを、隣接する気筒間の、一方の気筒の吸気通路側壁に設けた吸気通路側ボルトボス部、及び、前記一方の気筒の吸気通路側壁に対向する他方の気筒の排気通路側壁に設けた排気通路側ボルトボス部、に沿って、各々、設け、吸気通路側ボルトボス部と排気通路側壁側ボルトボス部に沿ってそれぞれ配置した前記各リブを、隣接する気筒の境界面と平行かつ異なる平面上に配置した。
請求項２の発明では、複数気筒を備えた内燃機関において、シリンダヘッドに設けた水室内の隣接する気筒間の対向する一方の気筒の吸気通路側壁と他方の気筒の排気通路側壁との間に、前記水室の上壁と下壁のいずれにも当接してシリンダヘッドとシリンダブロックとを締結するヘッドボルトの締結力を分散させるリブを、隣接する気筒間の、前記吸気通路側ボルトボス部及び排気通路側ボルトボス部の水室内における上端と、前記吸気通路側ボルトボス部と排気通路側ボルトボス部との間の水室下壁と、に当接するよう、Ｖ字形又は略Ｖ字形に設け、前記Ｖ字形又は略Ｖ字形のリブを、隣接する気筒間の対向する吸気通路側壁及び排気通路側壁に沿って配置し、隣接する気筒の境界面に直角な方向に前記Ｖ字形又は略Ｖ字形のリブに段差を設けることにより、冷却水が前記Ｖ字形又は略Ｖ字形のリブを通過し易くした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明（請求項１、２の発明）を実施することができる複数気筒（ここでは３気筒）を備えた内燃機関のシリンダヘッド１００の縦断斜視図である。また、図２はシリンダヘッド１００の縦断平面図である。さらに、図３は図２のIII−III断面図である。
【０００８】
図２に示すようにシリンダヘッド１００の第１気筒部分には、第１気筒吸気ポート９と第１気筒排気ポート６とを備えている。第１気筒吸気ポート９には吸気バルブ通し孔１８が設けてあり、この吸気バルブ通し孔１８に図示しない吸気バルブを設置し、この吸気バルブを操作することにより第１気筒の吸気を司る。また、第１気筒排気ポート６には排気バルブ通し孔１９が設けてあり、この排気バルブ通し孔１９に図示しない排気バルブを配置し、この排気バルブを操作することにより第１気筒の排気を司る。
【０００９】
空気は、第１気筒吸気通路２０を通って第１気筒吸気ポート９から第１気筒へ供給される。また、燃焼室（図示せず）における燃焼後の排気ガスは、第１気筒排気ポート６から第１気筒排気通路２３を通って図示しない排気管から外部へ排出される。
【００１０】
シリンダヘッド１００の第２気筒部分には、第１気筒部分と同様にそれぞれ第２気筒吸気ポート１０，第２気筒排気ポート７，第２気筒吸気通路２１及び第２気筒排気通路２４を備えている。
【００１１】
シリンダヘッド１００の第３気筒部分にも、第１気筒部分及び第２気筒部分と同様にそれぞれ第３気筒吸気ポート１１，第３気筒排気ポート８，第３気筒吸気通路２２及び第３気筒排気通路２５を備えている。
【００１２】
複数のヘッドボルト（図３の符号２６，２７を付したヘッドボルトと同じ種類のヘッドボルト）が、水室１を仕切る側壁に設けたヘッドボルト通し孔１４〜１７を貫通してシリンダブロック９９のねじ孔又はねじ穴に螺合し、シリンダヘッド１００とシリンダブロック９９とが締結されている。
【００１３】
また、第１気筒吸気ポート９の第２気筒側の側壁には気筒間ヘッドボルト通し孔１３が設けてある。さらに第２気筒排気ポート７の第１気筒側の側壁には気筒間ヘッドボルト通し孔１２が設けてある。これら気筒間ヘッドボルト通し孔１２，１３にヘッドボルト２６，２７を貫通させ、シリンダブロック９９（図３）のねじ孔又はねじ穴と螺合させる。特に、このヘッドボルト２６，２７の締結位置は、第１気筒のボアと第２気筒のボアの間であるので、ボア間と呼ばれている。
【００１４】
第２気筒部分は、第１気筒部分と第３気筒部分の間に位置しているので、４つの気筒間ヘッドボルト通し孔と２つのヘッドボルト通し孔にそれぞれヘッドボルトを貫通させシリンダブロック９９と螺合させる。
【００１５】
第３気筒部分は、第１気筒部分と同じく、２つの気筒間ヘッドボルト通し孔と４つのヘッドボルト通し孔にそれぞれヘッドボルトを貫通させシリンダブロック９９と螺合させる。
【００１６】
第１気筒部分と第２気筒部分の間（ボア間）のヘッドボルト２６と２７の締結力を、なるべくヘッドボルト２６，２７の締結位置の中央付近にまで及ぼすため、水室１の上壁４と下壁５の両方に当接するリブ２及び３を設ける。図１に示すように、ヘッドボルト２６と２７（図３）を通す気筒間ヘッドボルト通し孔１２，１３を設けたボルトボス部１２ａ，１３ａに沿って配置すると、ボルトボス部１２ａ，１３ａが補強され、かつヘッドボルト２６，２７の締付力がリブ２，３を介して広範囲に伝達され易くなる。
【００１７】
このリブ２，３の材質には、シリンダヘッド１００と同じ材質（例えば、ＦＣ２５０〜２８０）を選定する。このリブ２，３を設けることにより、ヘッドボルト２６，２７の締結力はボア間の中央付近に及び易くなる。その結果、シリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の面圧が大きくなり、燃焼ガスが漏れにくくなる。
【００１８】
図４は、図２のリブ２，３とは別のリブ３０，３１を設けた内燃機関のシリンダヘッド１００の縦断平面図である。シリンダヘッド１００そのものは図２のシリンダヘッド１００と何ら変わりはない。
【００１９】
リブ３０は、第１気筒吸気ポート９の側壁と、第２気筒の気筒間ヘッドボルト通し孔１２を設けたボルトボス部１２ａに沿って設けてある。リブ３１は、ボルトボス部１３ａに沿って設けてある。
【００２０】
図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。リブ３０，３１は図２のリブ２，３と同様に、上壁４から下壁５まで真っ直ぐに水室１の壁面（第１気筒吸気ポート９の側壁，ボルトボス部１２ａ，１３ａの側壁）に沿って設置されている。
【００２１】
図２に示すリブ２とリブ３は、第１気筒と第２気筒の境界面（図２に一点鎖線で示す）に直角方向にずらして配置されている。したがって、図２に示すリブ２，３を配置すると、冷却水の流れをあまり阻害せずに済む。
【００２２】
また、図４に示すリブ３０とリブ３１は、どちらも第１気筒と第２気筒の境界面（図２に一点鎖線で示す）上に配置されており、図２のリブ２，３と比較して、ヘッドボルト２６，２７の締付力をボア間の中央付近まで及ぼし易くなり、その結果、シリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の間から燃焼ガスが漏れることを防止し易くなる。
【００２３】
また、図２及び図４のいずれの場合においても、片方のリブのみ（例えば図２ではリブ２又はリブ３、図４ではリブ３０又はリブ３１のいずれか）を設置するようにしてもよい。第２気筒と第３気筒の間にも、第１気筒と第２気筒の間と同様にリブを配置する。
【００２４】
図６は、図２，図４とは異なるリブ３２を配置したシリンダヘッド１００の縦断平面図である。図７は、図６のVII−VII断面図である。図７に示すようにリブ３２の形状は略Ｖ字形であり、両端が上壁４に当接しており、中央部分が下壁５に当接している。
【００２５】
また図８は、図６のリブ３２をリブ３３に置き換えたシリンダヘッド１００の縦断平面図である。また、図９は図８のIX−IX断面図である。リブ３３の形状は、リブ３２と同様に略Ｖ字形であるが、図８，図９に示すように中央部分で段差が設けてある点のみがリブ３２と異なる。
【００２６】
図６のようなリブ３２を設けると、図２，図４に示すような真っ直ぐな形状のリブを水室１の鉛直方向に設けるよりもヘッドボルト２６，２７の締付力をボア間中央部に伝達し易く、したがって、シリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の間の面圧を大きくすることができ、燃焼ガスの漏れを良好に防止することができる。また、図８，図９に示すようにリブ３３の中央付近に段差を設けると、冷却水がリブ３３を通過し易くなる。
【００２７】
さらに、図６に示すリブ３２のように、両端部がボルトボス部１２ａ，１３ａと上壁４に当接し、中央部が下壁５に当接するようにすると、ヘッドボルト２６，２７の締付力を下壁５へ伝達し易くなる。
【００２８】
また、第１気筒吸気ポート９の側壁と第２気筒排気ポート７の側壁に沿ってリブ３２（図６）を設けるようにすると、ボア径が１００ｍｍ以下の内燃機関のシリンダヘッド１００にも対応することができる。
【００２９】
図１０は、前述のリブとは異なるリブ３４を配置した内燃機関のシリンダヘッド１００の縦断平面図である。また、図１１は図１０のXI−XI断面図である。リブ３４は、第１気筒吸気ポート９の側壁と第２気筒排気ポートの側壁の両方に当接しながら上壁４と下壁５に当接している。このようにリブ３４を配置すれば、ボア径が１００ｍｍ以下の内燃機関のシリンダヘッド１００で、各ポートの側壁間の隙間が非常に狭い場合においてもヘッドボルト２６，２７の締付力をボア間の中央部に伝達することができ、シリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の間の面圧を大きくすることができる。
【００３０】
図２〜図１１に示すようなリブを設けると、ボア間の中央付近におけるシリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の間の面圧を１０〜４０％程度向上させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１、２の発明によると、水室１の上壁４と下壁５のいずれにも当接するリブを設けることにより、シリンダヘッド１００とシリンダブロック９９とを締結するヘッドボルト２６，２７の締付力をボア間の中央方向へ分散させることができるので、ボア間の中央部分におけるシリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の間の面圧を向上させることができ、この部分における燃焼ガスの漏れを防止することができる。
【００３２】
リブ２，３は、ボア間のいずれの位置に設けても面圧を向上させることができるが、特にボルトボス部１２ａ，１３ａに沿って設けるとヘッドボルト２６，２７の締付力が伝達され易く面圧向上の効果を大きくすることができる。
【００３３】
請求項１の発明によると、第１気筒吸気ポート９の側壁に設けたボルトボス部１３ａ（吸気通路側ボルトボス部）と、第２気筒排気ポート７の側壁に設けたボルトボス部１２ａ（排気通路側ボルトボス部）に沿ってそれぞれリブ２，３を設けるようにしたので、ボア径が１００ｍｍ以上の内燃機関のシリンダヘッド１００においても間隔の広いヘッドボルト２６，２７の締付力をボア間の中央方向に分散させてシリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の間の面圧を向上させることができ、燃焼ガスの漏れを良好に防止することができる。
【００３４】
ここで、吸気通路側ボルトボス部を第１気筒吸気ポート９の側壁に設けたボルトボス部１３ａと称し、また、排気通路側ボルトボス部を第２気筒排気ポート７の側壁に設けたボルトボス部１２ａと称したが、これは第１気筒と第２気筒の間を例にとって説明したものであり、第２気筒と第３気筒の間においてもリブを設けることにより上述の効果を奏することができる。
【００３５】
【００３６】
請求項１の発明によると、第１気筒吸気ポート９の側壁に設けたボルトボス部１３ａ（吸気通路側ボルトボス部）と、第２気筒排気ポート７の側壁に設けたボルトボス部１２ａ（排気通路側ボルトボス部）に沿って設けたリブ２，３を段違いに、つまり、隣接する気筒の境界面（ボア間に一点鎖線で示す）に直角の方向にずれる異なる平面上に配置したので、水室１内を流れる冷却水がリブ２，３を通過し易くなる。
【００３７】
請求項２の発明によると、Ｖ字形のリブ３３を設けたので、水室１に垂直にリブをボア間の中央へヘッドボルト２６，２７の締付力を伝達し易くなり、シリンダヘッド１００とシリンダブロック９９の間の面圧を向上させることができるので、燃焼ガスの漏れを良好に防止することができる。リブ３３の形状はＶ字形，略Ｖ字形のいずれであっても同様の効果を奏することができる。
【００３８】
請求項２の発明によると、Ｖ字形のリブ３３を隣接する気筒に対向する吸気通路の側壁及び排気通路の側壁に沿って配置するようにしたので、ボア径が１００ｍｍ以下の比較的小さな内燃機関のシリンダヘッド１００にも効果的に適用することができる。
【００３９】
請求項２の発明によると、隣接する気筒の境界面に直角な方向（第１気筒〜第３気筒が並ぶ方向）に段差を設けたＶ字形のリブ３３を設けたので、冷却水がリブ３３を通過し易くなる。そして、リブ３２を設けるよりもシリンダヘッド１００の軽量化を図ることができる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１、２の発明を実施することができる内燃機関のシリンダヘッドの縦断斜視図である。
【図２】シリンダヘッドの縦断平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２とは異なるリブを備えたシリンダヘッドの縦断平面図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】図２及び図４とは異なるリブを備えたシリンダヘッドの縦断平面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】図２，図４及び図６とは異なるリブを備えたシリンダヘッドの縦断平面図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【図１０】図２〜図９とは異なるリブを備えたシリンダヘッドの縦断平面図である。
【図１１】図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】従来のリブを備えたシリンダヘッドの縦断平面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII断面図である。
【符号の説明】
１      水室
２，３  リブ
４      上壁
５      下壁
６，７，８    第１，第２，第３気筒排気ポート
９，１０，１１    第１，第２，第３気筒吸気ポート
１２，１３    気筒間ヘッドボルト通し孔
１２ａ，１３ａ    ヘッドボルトボス部
１４〜１７    ヘッドボルト通し孔
２０，２１，２２    第１，第２，第３気筒吸気通路
２３，２４，２５    第１，第２，第３気筒排気通路
２６，２７    ヘッドボルト
３０〜３４    リブ
９９    シリンダブロック
１００    シリンダヘッド
【図１】
0004285900.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004285900.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004285900.tif 000007
【図７】
0004285900.tif 000008
【図８】
0004285900.tif 000009
【図９】
0004285900.tif 000010
【図１０】
0004285900.tif 000011
【図１１】
0004285900.tif 000012
【図１２】
0004285900.tif 000013
【図１３】
0004285900.tif 000014