(57)【要約】【課題】燃焼室の燃焼圧によるシリンダヘッドの膨張・収縮変形に耐える剛性を確保しながら重量を十分軽減することができる内燃機関のシリンダヘッド構造を供する。【解決手段】燃料噴射弁嵌挿ボス部26が、シリンダヘッドの各燃焼室の略中央位置から上方に嵌挿孔26ｈを貫通させて形成され、ヘッドボルトボス部27が、該シリンダヘッドのヘッド外周部に複数形成され、該シリンダヘッドの動弁カム室24を密閉するシール面22ｓが、ヘッドボルトボス部27を内側に収容し、カム軸51が支持されたカム軸支持側と反対側で、燃料噴射弁嵌挿ボス部26とヘッドボルトボス部27近傍を交互に連結して上面視で凹凸形状に形成される内燃機関のシリンダヘッド構造。【選択図】図２
2009215920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒が直列に配列され、各気筒のシリンダ軸線を含む平面に関して互いに反対側に吸気側と排気側が構成され、吸気側の吸気バルブと排気側の排気バルブを駆動するカム軸が吸気側と排気側のいずれか一方に偏って気筒配列方向に指向して配設され、各気筒上部の燃焼室の内部に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関のシリンダヘッド構造において、
前記燃料噴射弁を嵌挿する燃料噴射弁嵌挿ボス部が、該シリンダヘッドの各燃焼室の略中央位置から上方に嵌挿孔を貫通させて形成され、
該シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するヘッドボルトが貫通するヘッドボルトボス部が、該シリンダヘッドのヘッド外周部に複数形成され、
該シリンダヘッドのヘッドカバーと合わされて内側の動弁カム室を密閉するシール面が、前記ヘッドボルトボス部を内側に収容し、吸気側と排気側のうち前記カム軸が支持されたカム軸支持側と反対側で、前記燃料噴射弁嵌挿ボス部と前記ヘッドボルトボス部近傍を交互に連結して上面視で凹凸形状に形成される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】
前記ヘッドボルトボス部が、ヘッド外周部の吸気側外側縁部と排気側外側縁部にそれぞれ各気筒を挟む間隔で直列に形成され、
吸気側と排気側のうち前記カム軸が支持されたカム軸支持側のシール面が、前記直列に形成されたヘッドボルトボス部に沿って直線状に形成され、
前記カム軸支持側と反対側のシール面が、前記燃料噴射弁嵌挿ボス部で動弁カム室側に凹出した凹出シール面部と、前記ヘッドボルトボス部に沿って外周を湾曲して外側に凸出した凸出シール面部とを繰り返して波形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
【請求項３】
前記シール面を端面とする該シリンダヘッドのヘッド周壁は、そのカム軸支持側と反対側のヘッド側壁が、前記シール面の波形状に合わせて凹側壁と凸側壁が繰り返される波形状を形成することを特徴とする請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
【請求項４】
前記ヘッドカバーを該シリンダヘッドに締結するヘッドカバー締結ボルトのヘッドカバー締結ボルトボス部が、前記ヘッド周壁の凹側壁に挟まれた前記動弁カム室の外側の凹出空間に外周囲を肉抜きされて突出形成されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関はシリンダブロックにシリンダヘッドをヘッドボルトによって締結しており、このヘッドボルトが気筒を取り囲むように気筒の周囲に配設され、シリンダヘッドの気筒の上方の燃焼室の頂面を構成するヘッド底壁の燃焼室の周囲をヘッドボルトが締結することにより、燃焼圧のかかる燃焼室の頂面が押さえ込まれている。
しかし、燃焼圧が高い場合には、シリンダヘッド自体が燃焼による膨張圧力（燃焼圧）により膨張変形を起こすので、このシリンダヘッドの膨張変形をできるだけ抑えるようにした例が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３０４５６号公報
【０００４】
シリンダヘッドの燃焼室の頂面に作用する燃焼圧の圧力は、周囲のヘッドボルトの締結部の内側の燃焼室の頂面を構成する部分を放射方向に膨張させるように作用するので、燃焼圧が高い場合には、シリンダヘッドの特にヘッド底壁の肉厚を厚くすることが考えられるが、重量が増加するという問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献１に開示されたシリンダヘッドでは、ヘッドボルトのボルト用ボス部（ヘッドボルトボス部）どうしをリブで連結するとともに、ボルト用ボス部とバルブガイド用ボス部およびバルブガイド用ボス部と燃料噴射弁の収容用ボス部とをそれぞれ連結するリブを設けることで、重量増大を回避して十分な剛性を確保しようとしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたシリンダヘッドにおいて、ボス部どうしを連結するリブは、ヘッドカバーとの合わせ面であるシール面と同じシリンダヘッドの最上面を構成するものではなく、リブはシリンダヘッドの最上面より低い位置でボス部間を連結している。
【０００７】
シリンダヘッドの燃焼室の頂面に燃焼圧が作用すると、燃焼室を中心に放射方向にシリンダヘッドを膨張変形し、その後収縮変形をするため、その結果、燃焼室から離れたシリンダヘッドの上端部が最も大きく伸縮変形しようとする。
ところが、特許文献１のシリンダヘッドにおいて剛性を確保するために設けられるリブが、シリンダヘッドの上端部に形成されていないので、シリンダヘッドの膨張・収縮変形を効果的に抑える働きをしていない。
【０００８】
そこで、多くのリブを形成することで、シリンダヘッドの膨張・収縮変形に耐える剛性を確保するようにしている。
そのため、シリンダヘッドの必要な剛性を確保しながら重量を軽減することができない。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、燃焼室の燃焼圧によるシリンダヘッドの膨張・収縮変形に耐える剛性を確保しながら重量を十分軽減することができる内燃機関のシリンダヘッド構造を供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数の気筒が直列に配列され、各気筒のシリンダ軸線を含む平面に関して互いに反対側に吸気側と排気側が構成され、吸気側の吸気バルブと排気側の排気バルブを駆動するカム軸が吸気側と排気側のいずれか一方に偏って気筒配列方向に指向して配設され、各気筒上部の燃焼室の内部に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関のシリンダヘッド構造において、前記燃料噴射弁を嵌挿する燃料噴射弁嵌挿ボス部が、該シリンダヘッドの各燃焼室の略中央位置から上方に嵌挿孔を貫通させて形成され、該シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するヘッドボルトが貫通するヘッドボルトボス部が、該シリンダヘッドのヘッド外周部に複数形成され、該シリンダヘッドのヘッドカバーと合わされて内側の動弁カム室を密閉するシール面が、前記ヘッドボルトボス部を内側に収容し、吸気側と排気側のうち前記カム軸が支持されたカム軸支持側と反対側で、前記燃料噴射弁嵌挿ボス部と前記ヘッドボルトボス部近傍を交互に連結して上面視で凹凸形状に形成される内燃機関のシリンダヘッド構造とした。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド構造において、前記ヘッドボルトボス部が、ヘッド外周部の吸気側外側縁部と排気側外側縁部にそれぞれ各気筒を挟む間隔で直列に形成され、吸気側と排気側のうち前記カム軸が支持されたカム軸支持側のシール面が、前記直列に形成されたヘッドボルトボス部に沿って直線状に形成され、前記カム軸支持側と反対側のシール面が、前記燃料噴射弁嵌挿ボス部で動弁カム室側に凹出した凹出シール面部と、前記ヘッドボルトボス部に沿って外周を湾曲して外側に凸出した凸出シール面部とを繰り返して波形状に形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッド構造において、前記シール面を端面とする該シリンダヘッドのヘッド周壁は、そのカム軸支持側と反対側のヘッド側壁が、前記シール面の波形状に合わせて凹側壁と凸側壁が繰り返される波形状を形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド構造において、前記ヘッドカバーを該シリンダヘッドに締結するヘッドカバー締結ボルトのヘッドカバー締結ボルトボス部が、前記ヘッド周壁の凹側壁に挟まれた前記動弁カム室の外側の凹出空間に外周囲を肉抜きされて突出形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド構造によれば、燃焼室から最も遠くにあって燃焼室内の燃焼圧によるシリンダヘッドの膨張変形で最も大きく変形するところのヘッドカバーと合わされて内側の動弁カム室を密閉するシール面が、カム軸支持側と反対側で、燃料噴射弁嵌挿ボス部とヘッドボルトボス部近傍を交互に連結して上面視で凹凸形状を形成するので、燃焼室の略中央の燃料噴射弁嵌挿ボス部から燃焼室周辺のヘッドボルトボス部近傍に向けてシール面が形成され、シリンダヘッドの膨張・収縮変形を効果的に抑えることができ、多くのリブを省略して重量を十分軽減しながら剛性の高い簡素なシリンダヘッド構造を実現することができる。
なお、シリンダヘッドのカム軸支持側は、カム軸受部位が形成されて剛性が高い。
【００１５】
請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッド構造によれば、ヘッドボルトボス部が、ヘッド外周部の吸気側外側縁部と排気側外側縁部にそれぞれ各気筒を挟む間隔で直列に形成され、カム軸支持側と反対側のシール面が、燃料噴射弁嵌挿ボス部で動弁カム室側に凹出した凹出シール面部とヘッドボルトボス部に沿って外周を湾曲して外側に凸出した凸出シール面部とを繰り返して波形状に形成されるので、凹出シール面部と凸出シール面部の互いの連結シール面部分は上面視で燃焼室から放射状に延びており、シリンダヘッドの膨張・収縮変形に対して燃焼室から放射状に延びた連結シール面部分が効果的に働き、シリンダヘッドの膨張・収縮変形を抑えることができる。
【００１６】
請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド構造によれば、シール面を端面とする該シリンダヘッドのヘッド周壁は、そのカム軸支持側と反対側のヘッド側壁が、シール面の波形状に合わせて凹側壁と凸側壁が繰り返される波形状を形成するので、凹側壁と凸側壁の互いの連結側壁部分が上面視で燃焼室から放射状に延出しており、少ない連結側壁部分で重量軽減をさらに図りながら、シリンダヘッドの膨張・収縮変形に対して燃焼室から放射状に延びた連結側壁部分が効果的に作用して、シリンダヘッドの膨張・収縮変形を抑えることができる。
また、ヘッド周壁の凹側壁に挟まれた動弁カム室の外側に形成される凹出空間のレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００１７】
請求項４記載の内燃機関のシリンダヘッド構造によれば、ヘッドカバー締結ボルトボス部が、ヘッド周壁の凹側壁に挟まれた動弁カム室の外側の凹出空間に外周囲を肉抜きされて突出形成されるので、シリンダヘッドの重量を軽減するとともに、ヘッドカバー締結ボルトボス部を動弁カム室の外部にかかわらず、シリンダ軸線に近づけてシリンダヘッドおよびヘッドカバーの小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１２に基づいて説明する。
本実施の形態の内燃機関１は、Ｖ型６気筒のディーゼル機関である。
内燃機関１はクランク軸２を車両前後方向に指向させる縦置き配置で車両に搭載され、３気筒ずつ左右に傾いた左バンクＢＬと右バンクＢＲがＶ字に構成されている（図１参照）。
【００１９】
図１を参照して、クランク軸２を回転自在に軸支して収納するクランクケース３は、左右にそれぞれ３気筒が直列に配列される左シリンダブロック４Ｌと右シリンダブロック４Ｒを前面視でＶ字をなすように斜め上方に延出形成している。
【００２０】
左右シリンダブロック４Ｌ，４Ｒには、左右シリンダヘッド５Ｌ，５Ｒがそれぞれ斜め上に重ねられてヘッドボルト８により締結され、同左右シリンダヘッド５Ｌ，５Ｒの上を左右ヘッドカバー６Ｌ，６Ｒがそれぞれヘッドカバー締結ボルト９により締結されて覆っている。
なお、クランクケース３の下方は、オイルパン７が覆っている。
【００２１】
左バンクＢＬと右バンクＢＲは、互いにほぼ左右対称の構造をしており、よって左右シリンダヘッド５Ｌ，５Ｒの構造もほぼ左右対称であるため、以下、主に左シリンダヘッド５Ｌをもとにして説明する。
そこで、左シリンダヘッド５Ｌをシリンダヘッド５と称して説明し、必要に応じて左シリンダヘッド５Ｌと称する。
【００２２】
図１を参照して、シリンダヘッド５（５Ｌ）に設けられる動弁機構50は、SOHC型の動弁機構で１本のカム軸51により吸気バルブ52と排気バルブ53が駆動される。
左シリンダブロック４Ｌの３つのシリンダボア４ｂの３本の中心軸線（シリンダ軸線）Ｌｃを含む平面に関して互いに反対側に吸気側Ｓｉと排気側Ｓｅが構成されている。
左バンクＢＬと右バンクＢＲの間のバンク内側が吸気側Ｓｉで外側が排気側Ｓｅである。
【００２３】
シリンダヘッド５において、各気筒のシリンダボア４ｂの上部の燃焼室10に吸気側Ｓｉで開口した前後一対の吸気ポート11がバンク内側に向けて延出し、同燃焼室10に排気側Ｓｅで開口した前後一対の排気ポート12が、途中１つに集合して集合排気ポート13としてバンク外側に向けて延出している。
【００２４】
吸気バルブ52および排気バルブ53は、シリンダヘッド５に嵌着されたバルブガイド52ｇ，53ｇにそれぞれ摺動自在に支持され、吸気バルブ52は吸気ポート11の燃焼室10に臨む開口を開閉し、排気バルブ53は排気ポート12の燃焼室10に臨む開口を開閉する。
【００２５】
この吸気バルブ52と排気バルブ53を、開閉駆動する１本のカム軸51が、シリンダヘッド５のバンク外側である排気側Ｓｅに偏って気筒配列方向（前後方向）に指向して配設されている。
カム軸51は、シリンダヘッド５（５Ｌ）の左ヘッドカバー６Ｌとの合せ面と同一面に、カム軸受壁28とカムホルダ55に挟まれて回転自在に軸支される。
【００２６】
このカム軸51の吸気側Ｓｉに寄った斜め下方に、ロッカアーム支軸56により基端が軸支された吸気ロッカアーム57が揺動自在に配設され、同吸気ロッカアーム57の基端より上方に膨出した端部にカム軸51の吸気カムが接し、同吸気ロッカアーム57の先端が吸気バルブ52のバルブステム上端に接している。
【００２７】
また、カム軸51の下方には、排気ロッカアーム58が配設されており、同排気ロッカアーム58は基端をシリンダヘッド５に嵌着されたロッカアーム支点部材59の頭部に球面接触し、中央部にカム軸51の排気カムが接し、先端が排気バルブ53のバルブステム上端に接している。
【００２８】
カム軸51は、クランク軸２の回転が図示されないカムチェーン伝達機構を介して伝達されてクランク軸２の２分の１の回転速度で回転し、このカム軸51の回転により吸気ロッカアーム57を介して吸気バルブ52が所要のタイミングで開閉駆動するとともに、排気ロッカアーム58を介して排気バルブ53が所要のタイミングで開閉駆動する。
【００２９】
バンク内側に延出した吸気ポート11は、湾曲して上方に向き左右バンクＢＬ，ＢＲに共通に構成された吸気マニホールド15に連結され、バンク外側に延出した排気ポート12の集合排気ポート13は斜め下方に向き排気マニホールド16に連結される。
【００３０】
上記動弁機構50を備えるシリンダヘッド５は、アルミニウム製であり、その構造を、以下図２ないし図８に基づき説明する。
シリンダヘッド５は、概ね前後に長尺の長方形状のヘッド底壁21を矩形枠状のヘッド周壁22が囲む外形をなし、ヘッド周壁22の内部が略中央高さ位置に設けられたカム室底壁23により仕切られて上側の空間が前記動弁機構50が配設される動弁カム室24として構成されている。
【００３１】
カム室底壁23の下側には前記吸気ポート11と排気ポート12および集合排気ポート13が形成され、吸気マニホールド15に連結される合せ面である吸気ポート11の上流側開口端面11ａがヘッド周壁22の右側壁下部から斜め上方へ膨出した端部に形成され、排気マニホールド16に連結される合せ面である集合排気ポート13の下流側開口端面13ａがヘッド周壁22の左側壁22ｌの下部に形成されている。
【００３２】
燃焼室10の天井面を構成するヘッド底壁21の上側でカム室底壁23の下側は、上記吸気ポート11と排気ポート12および集合排気ポート13以外に主に冷却水通路空間25が形成されている。
【００３３】
また、ヘッド底壁21の燃焼室10の天井面中央から上方にシリンダ軸線Ｌｃに沿って嵌挿孔を貫通させて燃料噴射弁70を嵌挿する燃料噴射弁嵌挿ボス部26が、動弁カム室24に３本カム軸方向に並んで突出して形成されている。
本内燃機関１は、燃料噴射弁70により燃焼室10の内部に直接燃料を噴射する直噴内燃機関である。
【００３４】
各燃料噴射弁嵌挿ボス部26の周囲に吸気バルブ52のバルブガイド52ｇと排気バルブ53のバルブガイド53ｇがそれぞれ吸気側Ｓｉと排気側Ｓｅに一対ずつ嵌着されており、さらにその外周囲すなわち燃焼室10の外周囲に前記ヘッドボルト８が貫通するボルト孔27ｈを有するヘッドボルトボス部27が、４本、ヘッド周壁22の内周面に沿って形成されている。
燃焼室10の外周囲を４本のヘッドボルト８でシリンダヘッド５がシリンダブロック４Ｌに締結される。
【００３５】
なお、隣り合う燃焼室10間に共通のヘッドボルトボス部27が形成されるので、３つの燃焼室10に対してヘッドボルトボス部27は、ヘッド外周部の吸気側Ｓｉと排気側Ｓｅの各外側縁部にそれぞれ４本のヘッドボルトボス部27がカム軸方向に各気筒を挟む間隔で直列に配列され、全てのヘッドボルトボス部27はヘッド周壁22の内側の動弁カム室24内にある。
【００３６】
ヘッド周壁22の上端面は、ヘッドカバー６Ｌとシール部材18を介して合わされて内側の動弁カム室24を密閉するシール面22ｓをなす。
前記燃料噴射弁嵌挿ボス部26の上端面は、このシール面22ｓと同一面をなし、ヘッドボルトボス部27の上端面は動弁カム室24内にあってシール面22ｓより低い位置にあり、バルブガイド52ｇ，53ｇはさらに低い位置にあるカム室底壁23の上面から上方に突出している。
【００３７】
カム室底壁23より上側の概ね前後左右の側壁からなるヘッド周壁22のうち排気側Ｓｅの左側壁22ｌは、排気側Ｓｅに直列に配列された４本のヘッドボルトボス部27に沿って直線状に形成されており、同左側壁22ｌと燃料噴射弁嵌挿ボス部26とを連結してカム軸受壁28がカム軸方向（前後方向）と直交して形成されている。
【００３８】
カム軸受壁28の上端面は合せ面28ｓをなし、同合せ面28ｓを半円弧状に切欠くようにカム軸51を軸支する軸受円弧面28ａが形成され、軸受円弧面28ａの左右両側の合せ面28ｓにカムホルダ55を固定するためのボルト孔が穿孔されている。
ヘッド周壁22の前側壁22ｆと後側壁22ｒにも、カム軸51を軸支する軸受円弧面22fa，22raとボルト孔22fb，22rbが形成されている。
【００３９】
したがって、カム軸51は、シリンダ軸線Ｌｃより排気側Ｓｅにおいて、カム軸受壁28の軸受円弧面28ａおよび前側壁22ｆと後側壁22ｒの各軸受円弧面22fa，22raに支持され、カムホルダ55の上側軸受円弧面および左ヘッドカバー６Ｌの前後側壁の上側軸受円弧面に挟まれて回転自在に保持される。
また、左側壁22ｌからは少なくともカム軸受壁28の前後位置において外側に膨出して左ヘッドカバー６Ｌを締結するヘッドカバー締結ボルト９の雌ねじ孔を有するヘッドカバー締結ボルトボス部29ｌが形成されている。
【００４０】
ヘッド周壁22のうちカム軸51が支持される排気側Ｓｅとは反対の吸気側Ｓｉの右側壁は、ヘッドボルトボス部27の近傍の外周部と燃料噴射弁嵌挿ボス部26とを交互に連結して上面視で凹凸形状に形成されている。
すなわち、ヘッド周壁22の右側壁は、ヘッドボルトボス部27に沿って外周を湾曲して動弁カム室24の外側に凸出した凸側壁22rpと、隣り合うヘッドボルトボス部27，27間で燃料噴射弁嵌挿ボス部26に向かって動弁カム室24の内側に凹出した凹側壁22rqとが交互に形成されて、凸側壁22rpと凹側壁22rqが連続して繰り返される波形状を形成している。
【００４１】
ヘッド周壁22は、以上のように形成されており、したがって、その端面であるシール面22ｓは、排気側Ｓｅが排気側Ｓｅの４本のヘッドボルトボス部27に沿って直線状をなし、吸気側Ｓｉが吸気側Ｓｉのヘッドボルトボス部27の近傍の外周部と燃料噴射弁嵌挿ボス部26とを交互に連結して凹凸形状をなす。
すなわち、ヘッド周壁22の右側壁に対応してシール面22ｓの吸気側Ｓｉは、ヘッドボルトボス部27に沿って外周を湾曲して外側に凸出した凸出シール面部22spと燃料噴射弁嵌挿ボス部26で動弁カム室24側に凹出した凹出シール面部22sqとを繰り返して波形状に形成されている。
【００４２】
したがって、図３に示すように、ヘッド周壁22における凹側壁22rqの端面の凹出シール面部22sqと凸側壁22rpの端面の凸出シール面部22spとの互いの連結シール面部分22scが、上面視で燃料噴射弁嵌挿ボス部26すなわち燃焼室10から放射方向に直線的に延出している。
この吸気側のシール面22ｓに対応して右側壁は、凹側壁22rqと凸側壁22rpの互いの連結側壁部分22rcが燃焼室10から放射状に延出している。
【００４３】
また、燃料噴射弁嵌挿ボス部26から排気側Ｓｅにはカム軸受壁28が延出するとともに、カム軸受壁28の端面（カムホルダ55との合せ面28ｓ）がシール面22ｓと同一面をなして延出している。
すなわち、シリンダヘッド５は、燃焼室10の中央に位置する燃料噴射弁嵌挿ボス部26から放射方向に２辺の連結側壁部分22rcと１辺のカム軸受壁28が延出しており、同時にシリンダヘッド５の上端面において燃料噴射弁嵌挿ボス部26から放射方向に２本の連結シール面部分22scと１本のカムホルダ55との合せ面28ｓが延設されている。
【００４４】
ヘッド周壁22の吸気側Ｓｉの凹側壁22rqの２辺の連結側壁部分22rcの間に挟まれた動弁カム室24の外側の凹出空間22ｖに、ヘッドカバー６Ｌを締結するカバー締結ボルト９を螺合する雌ねじ孔29rhを有するヘッドカバー締結ボルトボス部29ｒが、外周囲を肉抜きされて上方に突出して形成されている。
このヘッドカバー締結ボルトボス部29ｒの上端面は、ヘッド周壁22のシール面22ｓと同一の高さ位置にある。
【００４５】
なお、ヘッドカバー締結ボルトボス部29ｒが突出する動弁カム室24の外側の凹出空間22ｖに臨んで最も奥まった位置に後記するクランプ取付けボルト82のクランプボルト孔30が穿設されている。
クランプボルト孔30は、カバー締結ボルトボス部29ｒと燃料噴射弁嵌挿ボス部26の間の略中間位置にある。
【００４６】
図３の燃料噴射弁嵌挿ボス部26を通るIV−IV線で切断した断面を示す斜視図である図４を参照して、燃焼室10の中央から燃料噴射弁嵌挿ボス部26の嵌挿孔26ｈが上方に貫通しており、この嵌挿孔26ｈの上部最大内径部にアルミニウムよりヤング率の高い鉄鋼製の補強円筒部材31が下半部を圧入されて突設される。
【００４７】
シリンダヘッド５の燃料噴射弁嵌挿ボス部26の存在する前後位置（クランク軸方向位置）において、燃料噴射弁嵌挿ボス部26より排気側Ｓｅ（図４では右方）で、燃料噴射弁嵌挿ボス部26と左側壁22ｌとの間はカム軸51と直交するカム軸受壁28が連結しており、このカム軸受壁28とその下方のカム室底壁23との間を補強リブ32が連結している（図４，図６，図７参照）。
補強リブ32の燃料噴射弁嵌挿ボス部26寄りには動弁カム室24の下部を連通するオイル連通孔24ｇが開口している。
【００４８】
また、補強リブ32の左側壁22ｌ寄りには高圧オイル通路41がカム軸方向に指向して穿孔されている。
なお、高圧オイル通路41からはカム軸受壁28を斜めに貫通して軸受円弧面28ａに開口する軸受給油路42が形成されている。
【００４９】
また、図４を参照して、燃料噴射弁嵌挿ボス部26と同一クランク軸方向位置（前後位置）において、カム室底壁23とヘッド底壁21との間を連結壁33が連結して形成されている。
連結壁33の燃料噴射弁嵌挿ボス部26寄りには冷却水通路空間25の一部が必要最小限開口しており、左側壁22ｌ寄りには集合排気ポート13が形成されている。
この集合排気ポート13の上流側の一対の排気ポート12，12が交わる辺りに燃料噴射弁嵌挿ボス部26と同一クランク軸方向位置に整流壁34が連結壁33の延長として形成されている。
【００５０】
なお、集合排気ポート13の上方のカム室底壁23および下方のヘッド底壁21の各々に、排気マニホールド16を取り付けるためのスタッド雌ねじ孔36，36が集合排気ポート13の下流側開口端面13ａに開口して右方（図４で左方）に向かって穿孔されている。
【００５１】
他方、燃料噴射弁嵌挿ボス部26より吸気側Ｓｉ（図４で左方）においては、燃料噴射弁嵌挿ボス部26と同一クランク軸方向位置で冷却水通路空間25を仕切るように仕切壁35が一部冷却水通路空間25を連通する開口を必要最小限残して形成されている。
この仕切壁35には、前記クランプボルト孔30が穿孔されるとともに、燃焼室10から左方斜め上向きにシールドプラグ（予熱栓）71が嵌挿されるプラグ孔37が穿孔されている。
【００５２】
以上のように、本シリンダヘッド５は、燃料噴射弁嵌挿ボス部26が存在する前後位置には、吸気側Ｓｉで仕切壁35が存在するとともに、排気側Ｓｅでカム軸受壁28，補強リブ32，連結壁33，整流壁34が、カム室底壁23，ヘッド底壁21に連結して必要最小限の冷却水通路空間25等を除いて一連の連続壁を形成している。
【００５３】
本シリンダヘッド５の潤滑系について簡単に説明すると、カム軸51の斜め下方にカム軸51と平行に穿設された前記高圧オイル通路41は、動弁機構50の潤滑部位にオイルを供給する高圧油路であり、途中からカム軸51の軸受部に給油する前記軸受給油路42が分岐するとともに、吸気ロッカアーム57の摺動部位に給油する吸気ロッカアーム給油路43ｉが吸気側Ｓｉに向けて分岐し、排気ロッカアーム58の摺動部位に給油する排気ロッカアーム給油路43ｅが高圧オイル通路41に沿って上下方向に向いて分岐している（図３，図６参照）。
なお、排気ロッカアーム給油路43ｅは前記ロッカアーム支点部材59が嵌挿され、ロッカアーム支点部材59内を経由してオイルが排気ロッカアーム58との球面接触部位に供給される。
【００５４】
図５および図６を参照して、高圧オイル通路41の吸気ロッカアーム給油路43ｉと反対側（排気側Ｓｅ）に小径開口部44を経て大径開口部45がシリンダヘッド５の左側壁22ｌに突出形成されている。
すなわち、シリンダヘッド５の左側壁22ｌの側面に開口する大径開口部45の奥側に小径開口部44が高圧オイル通路41に連通して形成されている。
【００５５】
小径開口部44には第１シール部材であるシールボール72が圧入されて高圧オイル通路41を大径開口部45から遮断閉塞し、大径開口部45には第２シール部材であるシールキャップ73が嵌着されて、大径開口部45の内部を外部から遮断閉塞する。
なお、第２シール部材としては、シールキャップのように脱落が略確実に防止されるものであればよく、例えばシールプラグのように螺合して固着されるものでもよい。
【００５６】
図５および図６に示すように、大径開口部45の嵌着されたシールキャップ73の内側には、シールボール72との間に空洞45ｃが形成され、空洞45ｃには低圧油路であるオイル戻し通路47の開口47ａが斜め後方の下側に形成されている。
このオイル戻し通路47の開口47ａは、内径が小径開口部44の内径より大きい。
オイル戻し通路47の開口47ａの上方には、カム室底壁23を貫通したオイル戻し口46が形成されている。
【００５７】
図１の左バンクＢＬと同じ構造の右バンクＢＲの右シリンダヘッド５Ｒ、右シリンダブロック４Ｒ、クランクケース３を参照して、右シリンダヘッド５Ｒの大径開口部45におけるシールボール72とシールキャップ73の間の空洞45ｃに開口するオイル戻し通路47は、シリンダ軸線Ｌｃに平行に排気側の側壁面に沿って下方に延出し、右シリンダブロック４Ｒおよびクランクケース３のオイル戻し通路48に連通しており、オイル戻し通路48からオイルパン７にオイルが戻される。
【００５８】
したがって、動弁カム室24内で動弁機構50の潤滑部位を潤滑したオイルは、カム室底壁23に集まり、排気側Ｓｅが低く傾斜したカム室底壁23を排気側Ｓｅに流れてオイル戻し口46に流入し、オイル戻し通路47，48を流下してオイルパン７に貯留される。
また、高圧オイル通路41が何らかの原因で必要以上の高圧となり、シールボール72が小径開口部44から脱落するようなことがあると、小径開口部44から漏れたオイルは、大径開口部45の空洞45ｃからオイル戻し通路47に流入してオイルパン７に戻される。
【００５９】
シールボール72が小径開口部44から脱落してもシールキャップ73に高圧は作用せず、シールキャップ73による閉塞は確保され、オイルが外部に漏れ出ることは確実に防止される。
なお、小径開口部44から脱落したシールボール72も空洞45ｃから下側に形成された小径開口部44より内径の大きい開口47ａに導かれて落下しオイル戻し通路47，48を通ってオイルパン７に達するので、回収が容易にできる。
【００６０】
概ね以上のようなシリンダヘッド５（５Ｌ）がクランクケース３と一体の左シリンダブロック４Ｌに重ねられて、燃焼室10の外周囲のヘッドボルトボス部27のボルト孔27ｈを貫通したヘッドボルト８が左シリンダブロック４Ｌに螺合されることによりシリンダヘッド５（５Ｌ）が左シリンダブロック４Ｌに締結される。
【００６１】
ヘッドボルトボス部27の上端面は、湾曲した凸側壁22rpのシール面22spより低い位置にあって、動弁カム室24内にあるので、ヘッドボルト８が締結されるヘッドボルトボス部27の上端面は完全に外気と遮断されて、シリンダヘッド５の膨張・収縮変形があってもヘッドボルト８による締結の耐久性を向上させることができる。
【００６２】
シリンダヘッド５（５Ｌ）の上に被せられる左ヘッドカバー６Ｌは、図９に図示されるような構造をしている。
左ヘッドカバー６Ｌは、概略シリンダヘッド５のシール面22ｓに対向したシール面６ｓを有する前後長尺の概ね矩形のカバー枠部62の内側が上方に膨出してカバー上壁61を形成している。
【００６３】
カバー枠部62の排気側Ｓｅは、シリンダヘッド５の左側壁22ｌと同様直線状の左側壁62ｌが形成され、同直線状の左側壁62ｌからカバー締結ボルトボス部29ｌに対応してボルトボス部63ｌが膨出している。
他方、カバー枠部62の吸気側Ｓｉは、シリンダヘッド５の凸側壁22rpに対応した大凸壁62ｐとカバー締結ボルトボス部29ｒを覆うように小さく膨出した小凸壁62ｑとが交互に連続する凹凸形状を形成している。
【００６４】
シリンダヘッド５のカバー締結ボルトボス部29ｒに対応して小凸壁62ｑに沿ってボルトボス部63ｒが形成されている。
カバー上壁61には、シリンダヘッド５の燃料噴射弁嵌挿ボス部26に対応して燃料噴射弁貫通ボス部64が燃料噴射弁貫通孔64ｈを有して形成されており、燃料噴射弁嵌挿ボス部26と前記ボルトボス部63ｒとの間に開口空洞部65が形成されている。
なお、ボルトボス部63ｒの近傍前方にも小さい開口空洞部66が形成されている。
【００６５】
これら開口空洞部65，66は、シリンダヘッド５の凹側壁22rqに挟まれた動弁カム室24の外側の凹出空間22ｖに対応しており、特に開口空洞部65は、クランプボルト孔30と重なる位置に形成されている。
【００６６】
動弁機構50等の一部を省略して左シリンダヘッド５Ｌおよびその周辺の一部切断した分解斜視図を図１０に示し、その組付けた状態の斜視図を図１１に図示する。
【００６７】
シリンダヘッド５（５Ｌ）の排気側Ｓｅにおいて、集合排気ポート13の下流側開口端面13ａに形成されたスタッド雌ねじ孔36にスタッドボルト76を螺着して突出させておき、この下流側開口端面13ａに排気マニホールド16の取付基板16ｆを当接し、そのとき突出したスタッドボルト76は取付基板16ｆの取付孔16fbに貫通させる。
そして、取付基板16ｆの取付孔16fbを貫通したスタッドボルト76にナット77を螺合し緊締してシリンダヘッド５に排気マニホールド16を取り付けて集合排気ポート13を排気マニホールド16の排気管に連結させる。
【００６８】
一方、シリンダヘッド５（５Ｌ）の上側において、燃料噴射弁嵌挿ボス部26の嵌挿孔26ｈの上部に鉄鋼製の補強円筒部材31の下半部を圧入して上半部を突出させた状態とし、動弁機構50を組み込み、カム軸51は補強円筒部材31より排気側Ｓｅのカム軸受壁28の軸受円弧面28ａに載せられ、ボルト75によるカムホルダ55のカム軸受壁28への固着によりカム軸51は回転自在に挟まれて保持される。
【００６９】
そして、ヘッドカバー６Ｌのシール面６ｓにシール部材18を添着して、シリンダヘッド５の燃料噴射弁嵌挿ボス部26から突出した３本の補強円筒部材31に、該ヘッドカバー６Ｌの３つの燃料噴射弁貫通孔64ｈを合せて嵌入するようにしてシリンダヘッド５の上にシール部材18を介してヘッドカバー６Ｌを重ね合わせ、カバー締結ボルト９をヘッドカバー６Ｌの周縁のボルトボス部63ｌ，63ｒに貫通しシリンダヘッド５のカバー締結ボルトボス部29ｌ，29ｒの雌ねじ孔29lh，29rhに螺合して締結する。
【００７０】
次に、燃料噴射弁70をヘッドカバー６Ｌの燃料噴射弁貫通孔64ｈに貫通させて、シリンダヘッド５の燃料噴射弁嵌挿ボス部26の嵌挿孔26ｈに嵌挿させる。
その際に、燃料噴射弁70のクランプ機構80も一緒に組み付ける。
【００７１】
燃料噴射弁70は、太径のノズルボディ部70ａの先端に細径のノズル部70ｂが突出しており、ノズルボディ部70ａの基端側の所定箇所にフランジ70ｃが突出形成されている。
一方、シリンダヘッド５の燃料噴射弁嵌挿ボス部26の嵌挿孔26ｈには、燃焼室側に燃料噴射弁70のノズル部70ｂが嵌挿される小径部26hbが形成され、小径部26hbから段部26hdを介して大径部26haが形成されている（図４参照）。
【００７２】
したがって、燃料噴射弁嵌挿ボス部26の嵌挿孔26ｈに嵌挿された燃料噴射弁70は、小径部26hbにノズル部70ｂを挿入して段部26hdにノズルボディ部70ａの先端面を当接することで、燃料噴射弁70の軸方向の位置決めがなされる。
こうして軸方向の位置決めがなされた燃料噴射弁70は、鉄鋼製の補強円筒部材31にノズルボディ部70ａを保持されて、ヘッドカバー６Ｌの燃料噴射弁貫通孔64ｈを貫通して上部を外部に突出させている。
【００７３】
この燃料噴射弁70をノズルボディ部70ａの基端側で押さえるクランプ部材81は、図１０ないし図１２を参照して、その略中央部にクランプ取付けボルト82が貫通する貫通孔81ｈが穿孔され、この貫通孔81ｈが形成された中央部を挟んで互いに反対方向に押えフォーク部81ａと支持アーム部81ｂとが延びている。
【００７４】
押えフォーク部81ａは、中央部からフォーク状に２股に分かれて延びており、燃料噴射弁70のノズルボディ部70ａの基端側（上部）でフランジ70ｃの上側を挟むように係合し、フランジ70ｃに中心部の両側から均等に軸方向荷重を作用させる。
一方、支持アーム部81ｂは、その先端部が吸気側Ｓｉのヘッドカバー締付ボルト９の頭部に上方から当接する。
【００７５】
クランプ部材81の中央部の貫通孔81ｈを貫通するクランプ取付けボルト82は、貫通孔81ｈを上方から貫通して上端の拡径した頭部82ａが貫通孔81ｈの開口上端面に当接し、シリンダヘッド５のクランプボルト孔30に挿入されて下部のねじ部82ｂにより螺着される。
【００７６】
燃料噴射弁70をシリンダヘッド５の燃料噴射弁嵌挿ボス部26の嵌挿孔26ｈに嵌挿させる際に、上記クランプ機構80が一緒に組み付けられる。
すなわち、図１０を参照して、クランプ部材81の押えフォーク部81ａを燃料噴射弁70のノズルボディ部70ａの上部でフランジ70ｃの直上に係合し、クランプ部材81の中央部の貫通孔81ｈにクランプ取付けボルト82を貫通させた状態で、ヘッドカバー６Ｌの上方から燃料噴射弁70を左ヘッドカバー６Ｌの燃料噴射弁貫通孔64ｈに貫通させてシリンダヘッド５の燃料噴射弁嵌挿ボス部26の嵌挿孔26ｈに嵌挿すると同時に、クランプ取付けボルト82を左ヘッドカバー６Ｌに形成された開口空洞部65に貫通させてシリンダヘッド５のクランプボルト孔30に螺入する。
【００７７】
すると、クランプ部材81は、押えフォーク部81ａが燃料噴射弁70のノズルボディ部70ａのフランジ70ｃを軸方向下方に押さえ、支持アーム部81ｂの先端部が吸気側Ｓｉのヘッドカバー締付ボルト９の頭部に上方から当接する。
【００７８】
クランプ取付けボルト82がクランプボルト孔30に所定深さまで螺入して剛性の高いシリンダヘッド５に固着されると、クランプ部材81は、中央部がクランプ取付けボルト82により固定され、支持アーム部81ｂの先端部がやはりシリンダヘッド５に締結されたヘッドカバー締結ボルト９に当接して支持されて、反対側の押えフォーク部81ａがフランジ70ｃを押圧するようにして燃料噴射弁70を押え固定するので、支持剛性が高く、燃料噴射弁70を確固として固定することができる（図１１、図１２参照）。
【００７９】
また、メンテナンス等で燃料噴射弁70を外すときも、ヘッドカバー６Ｌをシリンダヘッド５に締結した状態のままで、クランプ取付けボルト82を弛めクランプ機構80とともに燃料噴射弁70を取り外すことができる。
【００８０】
以上のようなディーゼル機関としての内燃機関１において、気筒上部の燃焼室10における大きな燃焼圧は、シリンダヘッド５の燃焼室10の頂面を構成する部分を中心に放射方向に膨張させ、燃焼圧が弱まり吸入行程では収縮させるように作用するので、燃焼室10から最も遠くにあるヘッドカバー６Ｌと合わされて内側の動弁カム室24を密閉するシール面が最も大きく膨張・収縮変形しようとする。
【００８１】
そこで、本シリンダヘッド５は、カム軸51が支持される排気側Ｓｅと反対側の吸気側Ｓｉのシール面22ｓが、上面視で凹凸形状すなわち凹出シール面部22sqと凸出シール面部22spを繰り返して波形状に形成され、凹出シール面部22sqと凸出シール面部22spの互いの連結シール面部分22scを燃焼室10から放射方向に直線的に延出させているため、シリンダヘッドの膨張・収縮変形を効果的に抑えることができ、多くのリブを省略して重量を十分軽減しながら剛性の高い簡素なシリンダヘッド構造を実現することができる。
【００８２】
なお、シリンダヘッド５のカム軸支持側（排気側Ｓｅ）は、カム軸受部壁28とともに同カム軸受部壁28の端面である合せ面28ａが連結シール面部分22scと同一面をなして放射方向に延出形成されており、剛性が高くシリンダヘッドの膨張・収縮変形を効果的に抑えることができる。
【００８３】
シール面22ｓを端面とする該シリンダヘッド５のヘッド周壁22は、そのカム軸支持側と反対側（吸気側Ｓｉ）のヘッド側壁が、シール面22ｓの波形状に合わせて凹側壁22rqと凸側壁22rpが繰り返される波形状を形成するので、凹側壁22rqと凸側壁22rpの互いの連結側壁部分22rcが上面視で燃焼室から放射状に２辺延出しており、少ない連結側壁部分22rcで重量軽減をさらに図りながら、シリンダヘッド５の膨張・収縮変形に対して燃焼室10から放射状に延びた連結側壁部分22rcが効果的に作用して、シリンダヘッド５の膨張・収縮変形を抑える。
また、ヘッド周壁22の凹側壁22rqの２辺の連結側壁部分22rcの間に挟まれた動弁カム室24の外側に形成される凹出空間22ｖのレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００８４】
ヘッドカバー締結ボルトボス部29ｒが、この凹出空間22ｖに外周囲を肉抜きされて突出形成されるので、シリンダヘッド５の重量を軽減するとともに、ヘッドカバー締結ボルトボス部29ｒを動弁カム室24の外部にかかわらず、シリンダ軸線Ｌｃに近づけてシリンダヘッド５およびヘッドカバー６Ｌの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る内燃機関の断面図である。
【図２】シリンダヘッドの斜視図である。
【図３】同シリンダヘッドの上面図である。
【図４】図３のIV−IV線で切断した同シリンダヘッドの斜視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線で切断した同シリンダヘッドの斜視図である。
【図６】図４のVI−VI線で切断した同シリンダヘッドの断面図である。
【図７】図４のVII−VII線で切断した同シリンダヘッドの断面図である。
【図８】図４のVIII−VIII線で切断した同シリンダヘッドの断面図である。
【図９】ヘッドカバーの上面図である。
【図１０】一部を省略して左シリンダヘッドおよびその周辺の一部切断した分解斜視図である。
【図１１】左シリンダヘッドおよびその周辺の組付けた状態の一部切断した斜視図である。
【図１２】同断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
Ｓｉ…吸気側、Ｓｅ…排気側、１…内燃機関、２…クランク軸、３…クランクケース、４Ｌ…左シリンダブロック、４Ｒ…右シリンダブロック、５（５Ｌ）…左シリンダヘッド、５Ｒ…右シリンダヘッド、６Ｌ…左ヘッドカバー、６Ｒ…右ヘッドカバー、８…ヘッドボルト、９…ヘッドカバー締結ボルト、10…燃焼室、
21…ヘッド底壁、22…ヘッド周壁、22ｓ…シール面、22sp…凸出シール面部、22sq…凹出シール面部、22sc…連結シール面部分、22rp…凸側壁、22rq…凹側壁、22rc…連結側壁部分、23…カム室底壁、24…動弁カム室、26…燃料噴射弁嵌挿ボス部、27…ヘッドボルトボス部、28…カム軸受壁、29ｌ，29ｒ…ヘッドカバー締結ボルトボス部、31…補強円筒部材、70…燃料噴射弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009215920.tif 000010
【図９】
2009215920.tif 000011
【図１０】
2009215920.tif 000012
【図１１】
2009215920.tif 000013
【図１２】
2009215920.tif 000014