JP2016160797A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】排気通路上側ウォータジャケットを形成する砂中子の砂を容易に排出することで、シリンダヘッドの製造性を向上させることができる内燃機関を提供すること。【解決手段】シリンダヘッド１１の前側壁部における排気出口９３の近傍に、排気通路上側ウォータジャケット９５に連通する砂抜き孔９８を設け、シリンダヘッド１１の鋳造後に排気通路上側ウォータジャケット９５を形成した砂中子の砂が砂抜き孔９８を介して排出されるとともに、砂中子の砂の排出後に砂抜き孔９８が封止される。また、排気出口９３の周囲において前側壁部から突出し、排気部材１１０が取付けられる張出部と、砂抜き孔９８の周囲において前側壁部から突出し、張出部に接続されるボス部と、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、シリンダヘッド内で排気通路を集合する内燃機関に関する。

内燃機関には、シリンダヘッド内で排気通路を集合する集合排気通路を備えたものがある。この内燃機関では、集合排気通路を避けるようにしてシリンダヘッドにウォータジャケットを形成する必要がある。

従来、シリンダヘッドに集合排気ポートを備えた内燃機関として特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、シリンダブロックの側面よりも外側にアーチ状に突出する張出部を、シリンダヘッドに備えている。また、集合排気通路の集合部は、張出部の側壁の内面を臨むように形成されている。

この内燃機関は、集合排気通路を避けるように張出部の上部および下部にウォータジャケットが形成されており、張出部の側面にはウォータジャケットが形成されていない。これにより、従来の内燃機関は、ウォータジャケットを形成する砂中子の形状が複雑化するのを回避することができる。

特開２０００−１６１１３２号公報

上記従来の内燃機関にあっては、張出部の上部に形成された排気通路上側ウォータジャケットは、集合排気通路を避けて形成されるため細い。また、排気通路上側ウォータジャケットは、燃焼室側のウォータジャケットから離隔しており、かつ、シリンダヘッドの上端部に位置する。このため、排気通路上側ウォータジャケットを形成する砂中子の砂を容易に排出することができない。この結果、シリンダヘッドの製造性が悪化してしまう。

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、排気通路上側ウォータジャケットを形成する砂中子の砂を容易に排出することで、シリンダヘッドの製造性を向上させることができる内燃機関を提供することを目的とするものである。

本発明は、複数の燃焼室が気筒列方向に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに形成され、複数の前記燃焼室にそれぞれ連通する複数の多岐通路部と、前記複数の多岐通路部が集合する集合通路部と、前記気筒列方向中央部における前記シリンダヘッドの側壁に開口する排気出口と、を有し、前記複数の燃焼室で発生した排気ガスを前記排気出口から排出する排気通路と、前記燃焼室を冷却する冷却水が外部から導入される燃焼室側ウォータジャケットと、前記燃焼室側ウォータジャケットから前記集合通路部の上方に延び、前記燃焼室側ウォータジャケットから冷却水が導入される排気通路上側ウォータジャケットと、前記シリンダヘッドの気筒列方向端部に配置され、前記燃焼室側ウォータジャケットと前記排気通路上側ウォータジャケットとを順次通過した冷却水が排出される冷却水出口と、を備えた内燃機関であって、前記シリンダヘッドの側壁における前記排気出口の近傍に、前記排気通路上側ウォータジャケットに連通する砂抜き孔を設け、前記シリ
ンダヘッドの鋳造後に前記排気通路上側ウォータジャケットを形成した砂中子の砂が前記砂抜き孔を介して排出されるとともに、前記砂中子の排出後に前記砂抜き孔が封止されることを特徴とする。

上記の本発明によれば、シリンダヘッドの側壁における排気出口の近傍に砂抜き孔を配置したので、排気通路上側ウォータジャケットを形成する砂中子の砂を、砂抜き孔を介して容易に排出することができる。この結果、シリンダヘッドの製造性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の上面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、シリンダヘッドカバーを取り外した状態のシリンダヘッドの上面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、シリンダヘッドカバーを取り外した状態のシリンダヘッドの斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、シリンダヘッドカバーを取り外した状態のシリンダヘッドの正面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、シリンダヘッドの張出部で切断した断面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、車両の前側上方から見たシリンダヘッドのウォータジャケットの斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、車両の左側から見たシリンダヘッドのウォータジャケットの側面図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の一実施の形態を示す図であり、シリンダヘッドのウォータジャケットを形成する砂中子の斜視図である。

以下、本発明に係る内燃機関の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１〜図８は、本発明に係る実施の形態の内燃機関を示す図である。

まず、構成を説明する。図１において、本発明の内燃機関を構成するエンジン１は、図示しないピストンが気筒を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う横置きの４サイクルエンジンによって構成されている。

エンジン１は、車両に搭載されており、エンジン１は、シリンダヘッド１１と、シリンダヘッドカバー１２とを備えている。なお、図１〜図８において、前後、左右および上下の各方向は、エンジン１が搭載された車両の運転席から見た方向を表している。

シリンダヘッド１１は、図示しないシリンダブロックの上部に取付けられている。シリンダブロックは、図示しないピストンを上下動自在に収容する図示しない気筒を有しており、ピストンの上下運動は、シリンダブロックに設けられた図示しないクランクシャフトの回転運動に変換される。このシリンダヘッド１１は、後述する砂中子１００（図８参照）を含む複数の鋳型を用いて低圧鋳造により製造される。

図１、図２において、シリンダヘッド１１は、車幅方向に平行に延びる後側壁部３１および前側壁部３２と、車両の前後方向に延びて後側壁部３１および前側壁部３２の車幅方向一端部（左端部）に連続する左側壁部３３と、車両の前後方向に延びて後側壁部３１および前側壁部３２の車幅方向他端部（右端部）に連続する右側壁部３４と、前側壁部３２
、左側壁部３３および右側壁部３４の下部に連続する底壁部３５（図３参照）とを備えており、直方体形状のケースで構成されている。

図２において、シリンダヘッド１１の中央部には点火プラグ１５が収容されるボス部１６が形成されており、点火プラグ１５は、シリンダヘッド１１の底壁部３５の底面とシリンダブロックの気筒の上部によって形成される燃焼室９０に突出している。

なお、実施の形態のエンジン１は、点火プラグ１５を４つ備える４気筒の直噴ガソリンエンジンから構成されている。また、本実施形態で燃焼室９０が配列される左右方向は、本発明における気筒列方向である。

図１において、シリンダヘッド１１には点火プラグ１５と対となるように複数の点火コイル２が設けられており、点火コイル２は、点火プラグ１５を点火する。

図２、図３において、シリンダヘッド１１には吸気カム軸１３および吸気カム軸１３と平行に延びる排気カム軸１４が設けられている。図２において、吸気カム軸１３および排気カム軸１４は、シリンダヘッド１１の上部に設置された軸受部となるアッパカムハウジング１７とロアカムハウジング１８とに回転自在に支持されている。

吸気カム軸１３および排気カム軸１４の右端部には図示しないカムスプロケットが設けられており、カムスプロケットには図示しないタイミングチェーンが巻き掛けられている。タイミングチェーンは、クランクシャフトの図示しないクランクスプロットに巻き掛けられており、タイミングチェーンは、クランクシャフトの回転を吸気カム軸１３および排気カム軸１４に伝達する。

吸気カム軸１３には複数の吸気カム１３Ａが設けられており、吸気カム１３Ａは、図示しないロッカアームに当接している。

ロッカアームの他端部側のアーム先端部の下面は、吸気バルブ２１の上端に接触している。吸気バルブ２１は、シリンダヘッド１１に対しての軸線方向に進退可能に設けられている。吸気バルブ２１は、図示しないバルブスプリングにより引き上げる方向、すなわち、吸気バルブ２１によって開閉される吸気ポート４６（図１参照）と燃焼室９０（図２参照）との連通を遮断する方向に移動される。

吸気カム１３Ａの回転によりロッカアームがバルブスプリングの付勢力に抗して吸気バルブ２１を押し下げると、吸気ポート４６と燃焼室９０とが連通される。このように吸気カム１３Ａの回転によって吸気バルブ２１が進退移動することで、吸気ポート４６と燃焼室９０とが連通および遮断される。

排気カム軸１４には複数の排気カム１４Ａが設けられており、排気カム１４Ａは、図示しないロッカアームを介して図示しない排気バルブの上端に接触している。なお、排気カム１４Ａは、ロッカアームと同一の構成を有する図示しないロッカアームを介して排気バルブに接触しており、吸気側と同様の動弁構造で駆動されることにより、排気ポートと燃焼室９０とを連通および遮断する。

図１〜図４において、シリンダヘッド１１には燃料ポンプ４１および燃料ポンプ取付ブラケット４２が取付けられている。燃料ポンプ４１には燃料供給パイプ４４が設けられており、燃料ポンプ４１には燃料供給パイプ４４から低圧の燃料が供給される。

燃料ポンプ４１には燃料供給パイプ４３が設けられており、燃料供給パイプ４３は、燃
料ポンプ４１によって調圧された燃料が導入される。

図１において、シリンダヘッド１１にはデリバリパイプ４５が設けられており、デリバリパイプ４５は、燃料供給パイプ４３から導入された燃料を図示しない燃料噴射弁に供給する。

燃料噴射弁は、シリンダヘッド１１の燃焼室９０（図２参照）毎に設置されており、デリバリパイプ４５は、燃料供給パイプ４３から導入された高圧燃料を燃料噴射弁に分配して供給する。燃料噴射弁は、デリバリパイプ４５から供給された高圧燃料を燃焼室９０に直接、噴射する。

図１において、後側壁部３１には複数の吸気ポート４６が形成されており、それぞれの吸気ポート４６は、気筒に連通している。後側壁部３１には図示しない吸気マニホールドが取付けられており、吸気マニホールドは、図示しないエアクリーナによって浄化された吸入空気を各吸気ポート４６に分配して導入する。

図３、図４において、前側壁部３２には排気集合通路４７が形成されている。排気集合通路４７は、各燃焼室９０（図２参照）に連通している。燃焼室９０から排気集合通路４７に導入された排気ガスは、排気集合通路４７に連通する排気部材１１０を通って排出される。排気部材１１０は、排気ガスを浄化する図示しない触媒装置、または、ターボ過給機のタービンハウジングからなる。ここで、本実施の形態の前側壁部３２は、本発明の側壁を構成する。

図４において、吸気カム軸１３にはポンプ駆動カム１３Ｂが設けられており、燃料ポンプ４１は、ポンプ駆動カム１３Ｂによって駆動される。

燃料ポンプ４１は、ポンプ本体５１と、図示しないプランジャ、電磁バルブおよびスプリングを備えている。また、燃料ポンプ４１は、電磁バルブと図示しないコントローラとを電気的に接続するコネクタ５５を備えている。

吸気カム軸１３の左端側の図示しない軸受部は、左側壁部３３および燃料ポンプ取付ブラケット４２に回転自在に支持されている。

燃料ポンプ取付ブラケット４２は、吸気カム軸１３の軸線方向に延び、後側壁部３１の上面に取付けられる第１の側壁部７１と、第１の側壁部７１から左側壁部３３に沿って延び、左側壁部３３の上面に取付けられる第２の側壁部７２と、第１の側壁部７１と第２の側壁部７２とを連結する図示しない連結壁部とを含んで構成される。

図１、図２、図４において、燃料ポンプ取付ブラケット４２の第２の側壁部７２および左側壁部３３にはケース部材８１を介してバキュームポンプ８２が取付けられている。すなわち、本実施の形態のケース部材８１は、バキュームポンプ８２と左側壁部３３との間に設けられている。

バキュームポンプ８２は、ケース部材８１と共に第２の側壁部７２に固定される。ケース部材８１の下端は、シリンダヘッド１１の左側壁部３３にボルト７６Ｆによって固定される。

バキュームポンプ８２は、吸気カム軸１３の左端部１３ａに連結されており、吸気カム軸１３によって駆動されることにより、負圧を発生し、この負圧をブレーキブースタ等に供給する。

ケース部材８１には図示しないセンシングロータが収容されており、センシングロータには円周方向において長さの異なる複数の突出部が形成されている。センシングロータに対向する位置には図示しないカム角センサが設けられており、カム角センサは、センシングロータの回転角度を検出する。

左側壁部３３に接触するケース部材８１の下方の内部には図示しない冷却水通路およびサーモスタットが設けられており、冷却水通路にはシリンダヘッド１１の内部に形成された後述するウォータジャケットを流れる冷却水が排出される。

この冷却水通路は、吸気カム軸１３の左端部１３ａ、センシングロータ６１およびカム角センサ６２が収容されたケース部材８１の内部空間である図示しない検出室とは仕切られている。これにより、冷却水通路から検出室に冷却水が流れることはない。

図３、図４、図６、図７において、シリンダヘッド１１には、排気集合通路４７が形成されている。排気集合通路４７は、複数の燃焼室９０にそれぞれ連通する複数の多岐通路部９１と、複数の多岐通路部９１が集合する集合通路部９２と、気筒列方向中央部におけるシリンダヘッド１１の前側壁部３２に開口する排気出口９３と、を有している。

排気集合通路４７は、複数の燃焼室９０で発生した排気ガスを合流させて排気出口９３から排出する。本実施形態の排気集合通路４７は、本発明における排気通路を構成する。

また、シリンダヘッド１１には、燃焼室９０を冷却する冷却水が外部から導入される燃焼室側ウォータジャケット９４が形成されている。燃焼室側ウォータジャケット９４には冷却水導入孔９６が設けられており、不図示のシリンダブロックのウォータジャケットを通過した冷却水は、この冷却水導入孔９６を通って燃焼室側ウォータジャケット９４に導入される。

シリンダヘッド１１には、排気通路上側ウォータジャケット９５が形成されており、この排気通路上側ウォータジャケット９５は、燃焼室側ウォータジャケット９４から集合通路部９２の上方に延びている。排気通路上側ウォータジャケット９５には、燃焼室側ウォータジャケット９４から冷却水が導入される。

シリンダヘッド１１の気筒列方向端部には、冷却水出口９７が形成されており、この冷却水出口９７は、燃焼室側ウォータジャケット９４と排気通路上側ウォータジャケット９５とを順次通過した冷却水を排出する。

また、シリンダヘッド１１には、排気通路下側ウォータジャケット８９が形成されており、この排気通路下側ウォータジャケット８９は、燃焼室側ウォータジャケット９４から集合通路部９２の下方に延びている。排気通路下側ウォータジャケット８９には、燃焼室側ウォータジャケット９４から冷却水が導入される。

また、シリンダヘッド１１の前側壁部３２における排気出口９３の近傍には、砂抜き孔９８が設けられており、この砂抜き孔９８は、排気通路上側ウォータジャケット９５に連通している。

燃焼室側ウォータジャケット９４、排気通路上側ウォータジャケット９５、排気通路下側ウォータジャケット８９および砂抜き孔９８は、シリンダヘッド１１の鋳造時に、図８に示す砂中子１００を用いて形成される。砂中子１００の形状は、燃焼室側ウォータジャケット９４、排気通路上側ウォータジャケット９５、排気通路下側ウォータジャケット８
９および砂抜き孔９８の形状と一致する。

排気通路上側ウォータジャケット９５を形成した砂中子１００の砂は、シリンダヘッド１１の鋳造後に砂抜き孔９８を介して排出される。また、砂抜き孔９８は、砂中子１００の砂の排出後に、封止ボルト９９で封止される。

図４、図５において、シリンダヘッド１１には張出部１１１が形成されており、この張出部１１１は、排気出口９３の周囲において前側壁部３２から突出している。前述の排気部材１１０は、この張出部１１１に取付けられている。

張出部１１１の上部には排気通路上側ウォータジャケット９５が配置されている。張出部１１１の下部には排気通路下側ウォータジャケット８９が配置されている。すなわち、排気通路上側ウォータジャケット９５および排気通路下側ウォータジャケット８９は、集合通路部９２の上方および下方にそれぞれ配置されている。

シリンダヘッド１１にはボス部１１２が形成されており、このボス部１１２は、砂抜き孔９８の周囲において前側壁部３２から突出している。ボス部１１２の側面は張出部１１１に接続されている。

次に、作用を説明する。このエンジン１は、燃焼室側ウォータジャケット９４に冷却水が外部から導入されるため、燃焼室側ウォータジャケット９４を形成する砂中子１００の砂は、冷却水を導入するための冷却水導入孔９６から容易に排出される。

一方、排気通路上側ウォータジャケット９５は、燃焼室側ウォータジャケット９４から延びているため、冷却水導入孔９６から離隔している。また、冷却水出口９７は、シリンダヘッド１１の気筒列方向端部に配置されている。このため、排気通路上側ウォータジャケット９５を形成する砂中子１００の砂は、冷却水導入孔９６や冷却水出口９７からは容易に排出されず、燃焼室側ウォータジャケット９４と比較して排出されにくい。

そこで、本実施形態のエンジン１は、シリンダヘッド１１の前側壁部３２における排気出口９３の近傍に、排気通路上側ウォータジャケット９５に連通する砂抜き孔９８を設けた。この砂抜き孔９８を介して、排気通路上側ウォータジャケット９５を形成した砂中子１００の砂は、シリンダヘッド１１の鋳造後に排出される。また、砂抜き孔９８は砂中子１００の砂の排出後に封止される。

本実施形態のエンジン１によれば、シリンダヘッド１１の前側壁部３２における排気出口９３の近傍に砂抜き孔９８を配置したので、排気通路上側ウォータジャケット９５を形成する砂中子１００の砂を、砂抜き孔９８を介して容易に排出することができる。この結果、シリンダヘッド１１の製造性を向上させることができる。

また、本実施形態のエンジン１は、シリンダヘッド１１が、排気出口９３の周囲において前側壁部３２から突出し、排気部材１１０が取付けられる張出部１１１と、砂抜き孔９８の周囲において前側壁部３２から突出し、張出部１１１に接続されるボス部１１２と、を有する。

本実施形態のエンジン１によれば、ボス部１１２が張出部１１１に接続されたことでボス部１１２によって張出部１１１の強度が補強されるので、排気部材１１０からの荷重が作用する張出部１１１の強度を向上させることができる。

本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく
変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１…エンジン（内燃機関）、１１…シリンダヘッド、３２…前側壁部（側壁）、４７…排気集合通路（排気通路）、９０…燃焼室、９１…多岐通路部、９２…集合通路部、９３…排気出口、９４…燃焼室側ウォータジャケット、９５…排気通路上側ウォータジャケット、９７…冷却水出口、９８…砂抜き孔、１００…砂中子、１１０…排気部材、１１１…張出部、１１２…ボス部

Claims (2)

1. 低圧鋳造により製造され、複数の燃焼室が気筒列方向に配置されたシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドに形成され、複数の前記燃焼室にそれぞれ連通する複数の多岐通路部と、前記複数の多岐通路部が集合する集合通路部と、前記気筒列方向中央部における前記シリンダヘッドの側壁に開口する排気出口と、を有し、前記複数の燃焼室で発生した排気ガスを前記排気出口から排出する排気通路と、
   前記燃焼室を冷却する冷却水が外部から導入される燃焼室側ウォータジャケットと、
   前記燃焼室側ウォータジャケットから前記集合通路部の上方に延び、前記燃焼室側ウォータジャケットから冷却水が導入される排気通路上側ウォータジャケットと、
   前記シリンダヘッドの気筒列方向端部に配置され、前記燃焼室側ウォータジャケットと前記排気通路上側ウォータジャケットとを順次通過した冷却水が排出される冷却水出口と、を備えた内燃機関であって、
   前記シリンダヘッドの側壁における前記排気出口の近傍に、前記排気通路上側ウォータジャケットに連通する砂抜き孔を設け、
   前記シリンダヘッドの鋳造後に前記排気通路上側ウォータジャケットを形成した砂中子の砂が前記砂抜き孔を介して排出されるとともに、前記砂中子の排出後に前記砂抜き孔が封止されることを特徴とする内燃機関。
2. 前記シリンダヘッドが、
   前記排気出口の周囲において前記側壁から突出し、排気部材が取付けられる張出部と、
   前記砂抜き孔の周囲において前記側壁から突出し、前記張出部に接続されるボス部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。

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