JP4199355B2 - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関するものであり、特に同シリンダヘッドの剛性を向上させる強化構造の具現に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のシリンダヘッドとしては、例えば特開平７−２１７４９５号公報にみられるように、各気筒の周囲を取り囲むように配設された６本のヘッドボルトによってシリンダブロックに締結させる構造のシリンダヘッドが知られている。このようなシリンダヘッドでは、燃焼圧のかかる燃焼室の頂面が、各ヘッドボルトの締結力によって周囲から抑え込まれるように支持される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造のシリンダヘッドの場合、ボトムデッキの各ヘッドボルトよりも内側（燃焼室側）の部分では、当該機関の燃焼圧をボトムデッキ自身の剛性だけで支持しなければならない。したがって燃焼圧が高い場合には、燃焼圧を十分に支持できず、ボトムデッキの燃焼室の頂面が持ち上げられるように変形するおそれがある。こうした変形を抑制するには、ボトムデッキの肉厚を厚くして十分な剛性を確保する方法もあるが、これではシリンダヘッドの重量化も避けがたいものとなる。
【０００４】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、重量の増大を回避しながらも、燃焼圧に対する剛性を十分に確保することのできる内燃機関のシリンダヘッドを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関の各気筒の周囲に対応した部位がヘッドボルトによってシリンダブロックに締結される内燃機関のシリンダヘッドにおいて、インジェクタ及び点火プラグのいずれか一方を収容すべく前記各気筒の燃焼室上方に配設された収容用ボス部と、機関バルブを摺動可能に支持するバルブガイド用ボス部と、前記ヘッドボルトが挿入装着されるボルト用ボス部と、前記ボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部とを連結強化するとともに、同ボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を同バルブガイド用ボス部に伝達する方向に延伸された第１のリブと、前記バルブガイド用ボス部と前記収容用ボス部とを連結強化するとともに、前記第１のリブを介して伝達される前記ヘッドボルトの締結力を同収容用ボス部へと伝達する方向に延伸された第２のリブと、を備えるとともに、前記シリンダヘッドは、気筒列方向の両側方に各気筒に対応してそれぞれ３つのボルト用ボス部を備え、前記第１のリブは、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部の各近接するものとを連結強化するものであることをその要旨とする。
【０００６】
上記構成によれば、第１及び第２のリブによって、燃焼室上方に配設されるシリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるバルブガイド用ボス部を介してボルト用ボス部に連結強化したことで、同ボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を燃焼室上方に配設される収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、ヘッドボルトの締結力によって燃焼圧の作用する燃焼室の上面を有効に押さえ込み、シリンダヘッド底面の変形を効果的に抑制できるようになる。また、第１及び第２のリブによって燃焼圧に対するシリンダヘッドの剛性を確保できるため、同シリンダヘッドの軽量化を図ることができるようにもなる。
【０００８】
更に上記構成によれば、気筒列方向の両側方に各気筒に対応して設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部とそれに近接するバルブガイド用ボス部とを第１のリブによって連結強化することで、シリンダヘッドの補強に伴う重量増を最低限にとどめ、燃焼室上面の燃焼圧による変形を効率的に抑制できるようになる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部と中央のボルト用ボス部とを連結強化するとともに、同中央のボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を前記両端のボルト用ボス部に伝達する方向に延伸された第３のリブを更に備えることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの中央のボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力をも、燃焼室の上方に位置する収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになり、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上することができるようになる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの前記中央のボルト用ボス部は、当該シリンダヘッドとヘッドカバーとの当接面まで延伸されてなることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、ボルト用ボス部の頂面と、シリンダヘッドのヘッドカバーとの当接面とが同一面となる。ヘッドカバーとの当接面は、シール性を確保するため、加工面が必要とされる。また、ボルト用ボス部の頂面は、ヘッドボルトの座面となるため、やはり加工面が必要とされる。これら両面を同一面としたことで、両面を同時に加工できるため、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようになる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの前記中央のボルト用ボス部は、当該シリンダヘッドの側壁の一部を構成することをその要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、シリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるヘッドボルト用ボス部をシリンダヘッドの側壁の一部とすることで、側壁の剛性を高めることができる。またその結果、シリンダヘッドの軽量化やシリンダヘッド外部への放射音の低減を図ることができるようにもなる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記第１のリブは、当該シリンダヘッドにおける前記ボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部との連結部に対し、それら各ボス部の深さ方向に異なる角度をもってそれらボルト用ボス部とバルブガイド用ボス部とを連結強化するものであることをその要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第１のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第１のリブと連結部とが互いに拘束し合うようになり、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記第２のリブは、当該シリンダヘッドにおける前記バルブガイド用ボス部と前記収容用ボス部との連結部に対し、それら各ボス部の深さ方向に異なる角度をもってそれらバルブガイド用ボス部と収容用ボス部とを連結強化するものであることをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第２のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第２のリブと連結部とが互いに拘束し合うようになり、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記第１のリブと前記第２のリブとは、それらを構成する壁面が、前記収容用ボス部の下部と前記ヘッドボルト用ボス部の上部とを結ぶ直線を含有するように形成されてなることをその要旨とする。
【００２０】
上記構成によれば、ヘッドボルトの締結力を収容用ボス部へと更に有効に伝達でき、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関のシリンダヘッドを直接噴射式のディーゼル機関用のシリンダヘッドとして具体化した一実施の形態について、詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態のシリンダヘッドの部分縦断面図である。
シリンダヘッド１０は、シリンダブロック１１の上部に配置されており、ヘッドボルト１８（１８ａ）によって締結されている。また、同シリンダヘッド１０にあって、その底壁を構成するボトムデッキ１０ａと上壁を構成するトップデッキ１０ｂとの間には、冷却水を流通させるためのウォータジャケット１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が形成されている。
【００２３】
一方、シリンダブロック１１には、ピストン１３が配設されたシリンダ１２が形成されており、上記ピストン１３の上面及びシリンダ１２の内壁、シリンダヘッド１０の底面によって燃焼室１４が形成されている。そして、シリンダヘッド１０にあって、この燃焼室１４の中央上方には、インジェクタ１５を収容するための収容孔２４が形成された収容用ボス部２０が設けられている。
【００２４】
また、シリンダヘッド１０の燃焼室１４の上方には、インジェクタ１５に隣接してポート１６が形成されており、このポート１６には機関バルブ１７が配設されている。そして、ポート１６の上方には、機関バルブ１７を摺動可能に支持するバルブガイド１７ａが配設されるバルブガイド孔２５が形成されたバルブガイド用ボス部２１が設けられている。
【００２５】
図２には、こうしたシリンダヘッド１０の部分平面構造を模式的に示す。なお、先の図１に示した断面は、同図２のＩ−Ｉ線に沿った縦断面に相当する。
この図２に示すように、上記インジェクタ１５が収容される収容用ボス部２０は、燃焼室１４の中央にあたる位置に設けられており、その周囲には機関バルブ１７を配設するための４つのバルブガイド用ボス部２１が配設されている。
【００２６】
また、各バルブガイド用ボス部２１の外側には、ヘッドボルト１８が挿入装着されるボルト孔２６が形成されたボルト用ボス部２２がそれぞれ設けられている。これらのボルト用ボス部２２は、シリンダヘッド１０の底面からトップデッキ１０ｂの上面まで延伸されている。
【００２７】
一方、シリンダヘッド１０の側壁１０ｃの燃焼室１４側方にも、ヘッドボルト１８が挿入装着されるボルト孔２７が形成されたボルト用ボス部２３が形成されている。このように各気筒の周囲にはそれぞれ６つのボルト用ボス部２２，２３が配設されており、シリンダヘッド１０は、これらボルト用ボス部２２，２３を通じて、各気筒毎に、気筒列の両側方にそれぞれ３本ずつ、計６本のヘッドボルト１８によってシリンダブロック１１に締結されている。
【００２８】
なお、シリンダヘッド１０の側壁１０ｃに設けられたボルト用ボス部２３の頂面は、ヘッドカバーが配置される同シリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面に位置している。ちなみに、シリンダヘッド１０の最上面１０ｄは、シリンダヘッド１０とヘッドカバーとの間のシール性を確保するため、加工面が必要とされる。またボルト用ボス部２３の頂面もヘッドボルト１８の座面となるため、やはり加工面が必要とされる。この点、本実施の形態のシリンダヘッド１０では、ヘッドボルト１８の座面となるボス部２３の頂面と、ヘッドカバーとのシール面となるシリンダヘッド１０の最上面１０ｄとが同一面となるため、これらボス部２３の頂面とシリンダヘッド１０の最上面１０ｄとを同時に加工することができ、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようになる。
【００２９】
また、このシリンダヘッド１０では、同シリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部２３が側壁１０ｃの一部を構成するようになっており、同ボス部２３によって側壁１０ｃが補強されている。こうしてボス部２３によって側壁１０ｃを補強することで、剛性を維持しながらも、側壁１０ｃの外周に設けられるリブの省略や側壁１０ｃの薄肉化などによってシリンダヘッド１０の軽量化を図ることができるようにもなる。また、側壁１０ｃの剛性を高めることで、外部への放射音を低減できるようにもなる。
【００３０】
他方、本実施の形態のシリンダヘッド１０では、その上下方向の力に対して剛である各ボス部２０〜２３をリブ３０〜３２によって連結することで、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を強化する構造が採用されている。
【００３１】
以下、この強化構造について、図１及び図３に基づき説明する。
まず、図１に示すように、収容用ボス部２０とバルブガイド用ボス部２１との間に形成されたウォータジャケット１９ａ内には、リブ３０が設けられており、このリブ３０によって、収容用ボス部２０とバルブガイド用ボス部２１との連結が強化されている。そして、このリブ３０は、収容用ボス部２０からバルブガイド用ボス部２１に向けて斜め上方に延伸されている。すなわち、収容用ボス部２０が燃焼圧を受けて上方に浮き上がるのを抑制するように、リブ３０が梁として機能する。
【００３２】
一方、バルブガイド用ボス部２１とボルト用ボス部２２との間のウォータジャケット１９ｂ内にもリブ３１が形成されており、このリブ３１によってこれら両ボス部２１，２２の連結が強化されている。そして、このリブ３１は、バルブガイド用ボス部２１からボルト用ボス部２２に向けて斜め上方に延伸されている。この場合も、バルブ傘部１７ａが受けた燃焼圧がバルブシートを介してボート隔壁３４を介してガイド用ボス部２１を突き上げるのを抑制するように、リブ３１が梁として機能する。
【００３３】
なお、本実施の形態のシリンダヘッド１０では、収容用ボス部２０の下部とボルト用ボス部２２の上部とを、バルブガイド用ボス部２１を介してほぼ直線的に連結するようにこれらリブ３０及びリブ３１が設けられている。
【００３４】
また、本実施の形態のシリンダヘッド１０には、これらリブ３０，３１に加え、気筒列の一側方に設けられた３つのボルト用ボス部２２，２３を連結するリブ３２が更に設けられている。
【００３５】
図３に、先の図２のIII−III線に沿った断面構造に示すように、上記ボルト用ボス部２２とシリンダヘッド１０の側壁１０ｃに設けられたボルト用ボス部２３とは、トップデッキ１０ｂ上に形成されたリブ３２によって連結されている。このリブ３２は、ボルト用ボス部２２からボルト用ボス部２３に向けて、斜め上方に延伸されている。なお、ボルト用ボス部２３にあっては、ヘッドボルト１８（１８ｂ）によって同シリンダヘッド１０がシリンダブロック１１に締結される。
【００３６】
図４は、シリンダヘッド１０の上記リブ３０〜３２に沿った部分斜視断面構造を示すものであり、次に同図４を併せ参照して、これら各リブ３０〜３２の作用を更に詳述する。
【００３７】
前述した当該機関にあって、燃焼室１４内での燃焼圧は、同燃焼室１４の上面を含むシリンダヘッド１０のボトムデッキ１０ａを押し上げる方向に作用する。そのため、燃焼室１４の中央上部に配設された収容用ボス部２０及びバルブガイド用ボス部２１には、この燃焼圧によって上方向の力が作用する。
【００３８】
一方、図４に示すように、各ボルト用ボス部２２，２３は、これらボス部２２，２３に挿入装着されたヘッドボルト１８（１８ａ，１８ｂ）の締結力Ｆによって下方に押し付けられるようにシリンダブロック１１に締結されている。そして、上記のように、側壁１０ｃ（図２）に設けられたボルト用ボス部２３はリブ３２によってボルト用ボス部２２との連結強化が図られているため、同図４に矢印Ａで示すように、同ボス部２３に装着されたヘッドボルト１８ａの締結力は上記ボス部２２へと有効に伝達されるようになる。
【００３９】
また、このシリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部２２は、同様にシリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるバルブガイド用ボス部２１を介して、同じくシリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛である収容用ボス部２０とリブ３０，３１にて連結される。しかも、リブ３０及びリブ３１は上述のように、ボルト用ボス部２２の上部から収容用ボス部２０の下部に向けて、バルブガイド用ボス部２１を介してこれらボルト用ボス部２２と収容用ボス部２０とを一直線に沿って連結しているため、同図４に上記矢印Ａに加えて矢印Ｂで示すように、ヘッドボルト１８（１８ａ，１８ｂ）の締結力を更に効率的に収容用ボス部２０及びバルブガイド用ボス部２１へと伝達できるようになる。
【００４０】
このように本実施の形態にあっては、各ボルト用ボス部２２，２３に配設されたヘッドボルト１８（１８ａ，１８ｂ）の締結力を燃焼室１４の上方に位置する上記バルブガイド用ボス部２１及び収容用ボス部２０へと有効に伝達できるため、燃焼圧の作用する燃焼室１４の上面を含むシリンダヘッド１０のボトムデッキ１０ａを効率的に押さえ付け、シリンダヘッド１０の底面の変形を効果的に抑制できるようになる。また、こうしてリブ３０〜３１によって燃焼圧に対する剛性を確保したことで、シリンダヘッド１０の軽量化を図ることができるようにもなる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態のシリンダヘッドによれば、以下に記載する効果を得ることができるようになる。
（１）リブ３０〜３２を設けたことで、ヘッドボルト１８の締結力を、燃焼室１４の上方に位置するバルブガイド用ボス部２１及び収容用ボス部２０へと効率的に伝達することができ、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効果的に高めることができるようになる。
【００４２】
（２）リブ３０及びリブ３１によって、収容用ボス部２０の下部とボルト用ボス部２２の上部とをバルブガイド用ボス部２１を介して直線的に連結したことで、ヘッドボルト１８の締結力を燃焼室１４の上方に位置する収容用ボス部２０及びバルブガイド用ボス部２１へと有効に伝達できるようになり、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を更に効果的に高めることができるようになる。
【００４３】
（３）トップデッキ１０ｂによって水平方向に連結された収容用ボス部２０とバルブガイド用ボス部２１とを、リブ３０によってこれとは異なる方向からも連結強化するようにしたことで、その連結強度を効率的に強化することができるようになる。
【００４４】
（４）また、隔壁３４によってほぼ水平方向に連結されたバルブガイド用ボス部２１とボルト用ボス部２２とを、リブ３１によってこれとは異なる方向からも連結強化するようにしたことで、その連結強度を効率的に強化することができるようになる。
【００４５】
（５）上記リブ３０〜３２により燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効率的に高めて燃焼室上面の燃焼圧による変形を効率的に抑制したことで、同シリンダヘッド１０の補強に伴う重量増を最低限にとどめることができるようになる。
【００４６】
（６）シリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部２３をシリンダヘッド１０の側壁１０ｃの一部を構成するようにしたことで、同側壁ｃの剛性を高めることができる。その結果、シリンダヘッド１０の軽量化や外部への放射音の低減を図ることができるようにもなる。
【００４７】
（７）ヘッドボルト１８の座面となるボルト用ボス部２２の頂面を、ヘッドカバーのシール面となるシリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面としたことで、これら加工面となる両面に同時に加工を施すことができ、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようにもなる。
【００４８】
なお、以上説明した本実施の形態のシリンダヘッドは、以下のように変更することもできる。
・本実施の形態のシリンダヘッド１０では、リブ３０及びリブ３１によってバルブガイド用ボス部２１を介して収容用ボス部２０とボルト用ボス部２２とを連結し、更にリブ３２によって同ボルト用ボス部２２と側壁１０ｃに設けられたボルト用ボス部２３とを連結する構成としているが、リブ３２を省略した構成としても燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を向上することはできる。また、側壁１０ｃのボルト用ボス部２３をボルト用ボス部２２を介さず直接バルブガイド用ボス部２１に連結するようにリブを設ける構成とすることもできる。
【００４９】
・また、本実施の形態では、ボルト用ボス部２３を側壁１０ｃの一部とする構成としたが、こうした構成を採用しなくても、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効率的に高めることはできる。また、こうした構成とした場合にも、ボス部２３の頂面がシリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面となっていさえすれば、上記（７）の効果を得ることはできる。
【００５０】
・また、本実施の形態では、ボルト用ボス部２３の頂面をヘッドカバーとの当接面となるシリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面とする構成としたが、こうした構成を採用しなくても、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効率的に向上することはできる。また、こうした構成にあっても、ボルト用ボス部２３が側壁１０ｃの一部として同側壁１０ｃの剛性を高めることはできる。
【００５１】
・本実施の形態では、リブ３０及びリブ３１は、ボルト用ボス部２２の上部と収容用ボス部２０の下部とを直線的に連結する構成としているが、ヘッドボルト１８ａ（１８ｂ）の締結力を有効に伝達できるような他のリブ形状（例えばリブにわずかに曲率を設定する等）に変更することも可能である。
【００５２】
・本実施の形態では、各シリンダ１２毎に６本のヘッドボルト１８ａ，１８ｂによってシリンダヘッド１０とシリンダブロック１１とを締結する構成としたが、各シリンダ１２毎に５本以下あるいは７本以上のヘッドボルトによってシリンダヘッド１０を締結するものにあっても、本実施の形態に準じた強化構造を採用することはできる。
【００５３】
・本実施の形態では、直接噴射式のディーゼル機関用のシリンダヘッドに本発明を適用する場合について説明したが、ガソリン機関など他の内燃機関のシリンダヘッドにも本実施の形態に準じた強化構造を採用することはできる。ちなみにその場合、インジェクタ１５が収容される収容用ボス部２０の代わりに点火プラグが収容されるボス部を備えることとなる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２のリブによって、燃焼室上方に配設される収容用ボス部をシリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるバルブガイド用ボス部を介して同様にシリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部に連結強化したことで、同ボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を燃焼室上方に配設される収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、ヘッドボルトの締結力によって燃焼圧の作用する燃焼室の上面を含むシリンダヘッド底面を有効に押さえ込み、その変形を効果的に抑制できるようになる。また、第１及び第２のリブによって燃焼圧に対するシリンダヘッドの剛性を確保できるため、同シリンダヘッドの軽量化を図ることができるようにもなる。
【００５５】
また、請求項１に記載の発明によれば、気筒列方向の両側方に各気筒に対応して設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部とそれに近接するバルブガイド用ボス部とを第１のリブによって連結強化することで、シリンダヘッドの補強に伴う重量増を最低限にとどめ、燃焼室上面の燃焼圧による変形を効率的に抑制できるようになる。
【００５６】
また、請求項２に記載の発明によれば、気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの中央のボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力をも、燃焼室の上方に位置する収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになり、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上することができるようになる。
【００５７】
また、請求項３に記載の発明によれば、ボルト用ボス部の頂面と、シリンダヘッドのヘッドカバーとの当接面とが同一面となる。ヘッドカバーとの当接面は、シール性を確保するため、加工面が必要とされる。また、ボルト用ボス部の頂面は、ヘッドボルトの座面となるため、やはり加工面が必要とされる。これら両面を同一面としたことで、加工面が必要とされる両面を同時に加工できるようになるため、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようになる。
【００５８】
また、請求項４に記載の発明によれば、シリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるヘッドボルト用ボス部をシリンダヘッドの側壁の一部とすることで、側壁の剛性を高めることができる。またその結果、シリンダヘッドの軽量化やシリンダヘッド外部への放射音の低減を図ることができるようにもなる。
【００５９】
また、請求項５に記載の発明によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第１のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第１のリブと連結部とが互いに拘束し合うことで、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００６０】
また、請求項６に記載の発明によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第２のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第２のリブと連結部とが互いに拘束し合うことで、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００６１】
また、請求項７に記載の発明によれば、ヘッドボルトの締結力を収容用ボス部へと更に有効に伝達でき、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになる。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリンダヘッドの一実施形態の部分断面構造を示す断面図。
【図２】同シリンダヘッドの部分平面構造を模式的に示す略図。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面構造を示す断面図。
【図４】同シリンダヘッドの部分斜視断面構造を示す断面斜視図。
【符号の説明】
１０…シリンダヘッド、１０ａ…ボトムデッキ、１０ｂ…トップデッキ１０ｃ…側壁、１０ｄ…シリンダヘッドの最上面、１１…シリンダブロック、１２…シリンダ、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…インジェクタ、１６…ポート、１７…機関バルブ、１７ａ…バルブガイド、１８ａ，１８ｂ…ヘッドボルト、１９，１９ａ，１９ｂ…ウォータジャケット、２０…収容用ボス部、２１…バルブガイド用ボス部、２２…ボルト用ボス部、２３…ボルト用ボス部、２４…収容孔、２５…バルブガイド孔、２６…ボルト孔、２７…ボルト孔、３０〜３２…リブ、３４…隔壁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関するものであり、特に同シリンダヘッドの剛性を向上させる強化構造の具現に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のシリンダヘッドとしては、例えば特開平７−２１７４９５号公報にみられるように、各気筒の周囲を取り囲むように配設された６本のヘッドボルトによってシリンダブロックに締結させる構造のシリンダヘッドが知られている。このようなシリンダヘッドでは、燃焼圧のかかる燃焼室の頂面が、各ヘッドボルトの締結力によって周囲から抑え込まれるように支持される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造のシリンダヘッドの場合、ボトムデッキの各ヘッドボルトよりも内側（燃焼室側）の部分では、当該機関の燃焼圧をボトムデッキ自身の剛性だけで支持しなければならない。したがって燃焼圧が高い場合には、燃焼圧を十分に支持できず、ボトムデッキの燃焼室の頂面が持ち上げられるように変形するおそれがある。こうした変形を抑制するには、ボトムデッキの肉厚を厚くして十分な剛性を確保する方法もあるが、これではシリンダヘッドの重量化も避けがたいものとなる。
【０００４】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、重量の増大を回避しながらも、燃焼圧に対する剛性を十分に確保することのできる内燃機関のシリンダヘッドを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、内燃機関の各気筒の周囲に対応した部位がヘッドボルトによってシリンダブロックに締結される内燃機関のシリンダヘッドにおいて、インジェクタ及び点火プラグのいずれか一方を収容すべく前記各気筒の燃焼室上方に配設された収容用ボス部と、機関バルブを摺動可能に支持するバルブガイド用ボス部と、前記ヘッドボルトが挿入装着されるボルト用ボス部と、前記ボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部とを連結強化するとともに、同ボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を同バルブガイド用ボス部に伝達する方向に延伸された第１のリブと、前記バルブガイド用ボス部と前記収容用ボス部とを連結強化するとともに、前記第１のリブを介して伝達される前記ヘッドボルトの締結力を同収容用ボス部へと伝達する方向に延伸された第２のリブと、を備えるとともに、前記シリンダヘッドは、気筒列方向の両側方に各気筒に対応してそれぞれ３つのボルト用ボス部を備え、前記第１のリブは、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部の各近接するものとを連結強化するものであることをその要旨とする。
【０００６】
上記構成によれば、第１及び第２のリブによって、燃焼室上方に配設されるシリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるバルブガイド用ボス部を介してボルト用ボス部に連結強化したことで、同ボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を燃焼室上方に配設される収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、ヘッドボルトの締結力によって燃焼圧の作用する燃焼室の上面を有効に押さえ込み、シリンダヘッド底面の変形を効果的に抑制できるようになる。また、第１及び第２のリブによって燃焼圧に対するシリンダヘッドの剛性を確保できるため、同シリンダヘッドの軽量化を図ることができるようにもなる。
【０００８】
更に上記構成によれば、気筒列方向の両側方に各気筒に対応して設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部とそれに近接するバルブガイド用ボス部とを第１のリブによって連結強化することで、シリンダヘッドの補強に伴う重量増を最低限にとどめ、燃焼室上面の燃焼圧による変形を効率的に抑制できるようになる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部と中央のボルト用ボス部とを連結強化するとともに、同中央のボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を前記両端のボルト用ボス部に伝達する方向に延伸された第３のリブを更に備えることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの中央のボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力をも、燃焼室の上方に位置する収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになり、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上することができるようになる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの前記中央のボルト用ボス部は、当該シリンダヘッドとヘッドカバーとの当接面まで延伸されてなることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、ボルト用ボス部の頂面と、シリンダヘッドのヘッドカバーとの当接面とが同一面となる。ヘッドカバーとの当接面は、シール性を確保するため、加工面が必要とされる。また、ボルト用ボス部の頂面は、ヘッドボルトの座面となるため、やはり加工面が必要とされる。これら両面を同一面としたことで、両面を同時に加工できるため、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようになる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの前記中央のボルト用ボス部は、当該シリンダヘッドの側壁の一部を構成することをその要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、シリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるヘッドボルト用ボス部をシリンダヘッドの側壁の一部とすることで、側壁の剛性を高めることができる。またその結果、シリンダヘッドの軽量化やシリンダヘッド外部への放射音の低減を図ることができるようにもなる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記第１のリブは、当該シリンダヘッドにおける前記ボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部との連結部に対し、それら各ボス部の深さ方向に異なる角度をもってそれらボルト用ボス部とバルブガイド用ボス部とを連結強化するものであることをその要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第１のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第１のリブと連結部とが互いに拘束し合うようになり、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記第２のリブは、当該シリンダヘッドにおける前記バルブガイド用ボス部と前記収容用ボス部との連結部に対し、それら各ボス部の深さ方向に異なる角度をもってそれらバルブガイド用ボス部と収容用ボス部とを連結強化するものであることをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第２のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第２のリブと連結部とが互いに拘束し合うようになり、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記第１のリブと前記第２のリブとは、それらを構成する壁面が、前記収容用ボス部の下部と前記ヘッドボルト用ボス部の上部とを結ぶ直線を含有するように形成されてなることをその要旨とする。
【００２０】
上記構成によれば、ヘッドボルトの締結力を収容用ボス部へと更に有効に伝達でき、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関のシリンダヘッドを直接噴射式のディーゼル機関用のシリンダヘッドとして具体化した一実施の形態について、詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態のシリンダヘッドの部分縦断面図である。
シリンダヘッド１０は、シリンダブロック１１の上部に配置されており、ヘッドボルト１８（１８ａ）によって締結されている。また、同シリンダヘッド１０にあって、その底壁を構成するボトムデッキ１０ａと上壁を構成するトップデッキ１０ｂとの間には、冷却水を流通させるためのウォータジャケット１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が形成されている。
【００２３】
一方、シリンダブロック１１には、ピストン１３が配設されたシリンダ１２が形成されており、上記ピストン１３の上面及びシリンダ１２の内壁、シリンダヘッド１０の底面によって燃焼室１４が形成されている。そして、シリンダヘッド１０にあって、この燃焼室１４の中央上方には、インジェクタ１５を収容するための収容孔２４が形成された収容用ボス部２０が設けられている。
【００２４】
また、シリンダヘッド１０の燃焼室１４の上方には、インジェクタ１５に隣接してポート１６が形成されており、このポート１６には機関バルブ１７が配設されている。そして、ポート１６の上方には、機関バルブ１７を摺動可能に支持するバルブガイド１７ａが配設されるバルブガイド孔２５が形成されたバルブガイド用ボス部２１が設けられている。
【００２５】
図２には、こうしたシリンダヘッド１０の部分平面構造を模式的に示す。なお、先の図１に示した断面は、同図２のＩ−Ｉ線に沿った縦断面に相当する。
この図２に示すように、上記インジェクタ１５が収容される収容用ボス部２０は、燃焼室１４の中央にあたる位置に設けられており、その周囲には機関バルブ１７を配設するための４つのバルブガイド用ボス部２１が配設されている。
【００２６】
また、各バルブガイド用ボス部２１の外側には、ヘッドボルト１８が挿入装着されるボルト孔２６が形成されたボルト用ボス部２２がそれぞれ設けられている。これらのボルト用ボス部２２は、シリンダヘッド１０の底面からトップデッキ１０ｂの上面まで延伸されている。
【００２７】
一方、シリンダヘッド１０の側壁１０ｃの燃焼室１４側方にも、ヘッドボルト１８が挿入装着されるボルト孔２７が形成されたボルト用ボス部２３が形成されている。このように各気筒の周囲にはそれぞれ６つのボルト用ボス部２２，２３が配設されており、シリンダヘッド１０は、これらボルト用ボス部２２，２３を通じて、各気筒毎に、気筒列の両側方にそれぞれ３本ずつ、計６本のヘッドボルト１８によってシリンダブロック１１に締結されている。
【００２８】
なお、シリンダヘッド１０の側壁１０ｃに設けられたボルト用ボス部２３の頂面は、ヘッドカバーが配置される同シリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面に位置している。ちなみに、シリンダヘッド１０の最上面１０ｄは、シリンダヘッド１０とヘッドカバーとの間のシール性を確保するため、加工面が必要とされる。またボルト用ボス部２３の頂面もヘッドボルト１８の座面となるため、やはり加工面が必要とされる。この点、本実施の形態のシリンダヘッド１０では、ヘッドボルト１８の座面となるボス部２３の頂面と、ヘッドカバーとのシール面となるシリンダヘッド１０の最上面１０ｄとが同一面となるため、これらボス部２３の頂面とシリンダヘッド１０の最上面１０ｄとを同時に加工することができ、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようになる。
【００２９】
また、このシリンダヘッド１０では、同シリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部２３が側壁１０ｃの一部を構成するようになっており、同ボス部２３によって側壁１０ｃが補強されている。こうしてボス部２３によって側壁１０ｃを補強することで、剛性を維持しながらも、側壁１０ｃの外周に設けられるリブの省略や側壁１０ｃの薄肉化などによってシリンダヘッド１０の軽量化を図ることができるようにもなる。また、側壁１０ｃの剛性を高めることで、外部への放射音を低減できるようにもなる。
【００３０】
他方、本実施の形態のシリンダヘッド１０では、その上下方向の力に対して剛である各ボス部２０〜２３をリブ３０〜３２によって連結することで、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を強化する構造が採用されている。
【００３１】
以下、この強化構造について、図１及び図３に基づき説明する。
まず、図１に示すように、収容用ボス部２０とバルブガイド用ボス部２１との間に形成されたウォータジャケット１９ａ内には、リブ３０が設けられており、このリブ３０によって、収容用ボス部２０とバルブガイド用ボス部２１との連結が強化されている。そして、このリブ３０は、収容用ボス部２０からバルブガイド用ボス部２１に向けて斜め上方に延伸されている。すなわち、収容用ボス部２０が燃焼圧を受けて上方に浮き上がるのを抑制するように、リブ３０が梁として機能する。
【００３２】
一方、バルブガイド用ボス部２１とボルト用ボス部２２との間のウォータジャケット１９ｂ内にもリブ３１が形成されており、このリブ３１によってこれら両ボス部２１，２２の連結が強化されている。そして、このリブ３１は、バルブガイド用ボス部２１からボルト用ボス部２２に向けて斜め上方に延伸されている。この場合も、バルブ傘部１７ａが受けた燃焼圧がバルブシートを介してボート隔壁３４を介してガイド用ボス部２１を突き上げるのを抑制するように、リブ３１が梁として機能する。
【００３３】
なお、本実施の形態のシリンダヘッド１０では、収容用ボス部２０の下部とボルト用ボス部２２の上部とを、バルブガイド用ボス部２１を介してほぼ直線的に連結するようにこれらリブ３０及びリブ３１が設けられている。
【００３４】
また、本実施の形態のシリンダヘッド１０には、これらリブ３０，３１に加え、気筒列の一側方に設けられた３つのボルト用ボス部２２，２３を連結するリブ３２が更に設けられている。
【００３５】
図３に、先の図２のIII−III線に沿った断面構造に示すように、上記ボルト用ボス部２２とシリンダヘッド１０の側壁１０ｃに設けられたボルト用ボス部２３とは、トップデッキ１０ｂ上に形成されたリブ３２によって連結されている。このリブ３２は、ボルト用ボス部２２からボルト用ボス部２３に向けて、斜め上方に延伸されている。なお、ボルト用ボス部２３にあっては、ヘッドボルト１８（１８ｂ）によって同シリンダヘッド１０がシリンダブロック１１に締結される。
【００３６】
図４は、シリンダヘッド１０の上記リブ３０〜３２に沿った部分斜視断面構造を示すものであり、次に同図４を併せ参照して、これら各リブ３０〜３２の作用を更に詳述する。
【００３７】
前述した当該機関にあって、燃焼室１４内での燃焼圧は、同燃焼室１４の上面を含むシリンダヘッド１０のボトムデッキ１０ａを押し上げる方向に作用する。そのため、燃焼室１４の中央上部に配設された収容用ボス部２０及びバルブガイド用ボス部２１には、この燃焼圧によって上方向の力が作用する。
【００３８】
一方、図４に示すように、各ボルト用ボス部２２，２３は、これらボス部２２，２３に挿入装着されたヘッドボルト１８（１８ａ，１８ｂ）の締結力Ｆによって下方に押し付けられるようにシリンダブロック１１に締結されている。そして、上記のように、側壁１０ｃ（図２）に設けられたボルト用ボス部２３はリブ３２によってボルト用ボス部２２との連結強化が図られているため、同図４に矢印Ａで示すように、同ボス部２３に装着されたヘッドボルト１８ａの締結力は上記ボス部２２へと有効に伝達されるようになる。
【００３９】
また、このシリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部２２は、同様にシリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるバルブガイド用ボス部２１を介して、同じくシリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛である収容用ボス部２０とリブ３０，３１にて連結される。しかも、リブ３０及びリブ３１は上述のように、ボルト用ボス部２２の上部から収容用ボス部２０の下部に向けて、バルブガイド用ボス部２１を介してこれらボルト用ボス部２２と収容用ボス部２０とを一直線に沿って連結しているため、同図４に上記矢印Ａに加えて矢印Ｂで示すように、ヘッドボルト１８（１８ａ，１８ｂ）の締結力を更に効率的に収容用ボス部２０及びバルブガイド用ボス部２１へと伝達できるようになる。
【００４０】
このように本実施の形態にあっては、各ボルト用ボス部２２，２３に配設されたヘッドボルト１８（１８ａ，１８ｂ）の締結力を燃焼室１４の上方に位置する上記バルブガイド用ボス部２１及び収容用ボス部２０へと有効に伝達できるため、燃焼圧の作用する燃焼室１４の上面を含むシリンダヘッド１０のボトムデッキ１０ａを効率的に押さえ付け、シリンダヘッド１０の底面の変形を効果的に抑制できるようになる。また、こうしてリブ３０〜３１によって燃焼圧に対する剛性を確保したことで、シリンダヘッド１０の軽量化を図ることができるようにもなる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態のシリンダヘッドによれば、以下に記載する効果を得ることができるようになる。
（１）リブ３０〜３２を設けたことで、ヘッドボルト１８の締結力を、燃焼室１４の上方に位置するバルブガイド用ボス部２１及び収容用ボス部２０へと効率的に伝達することができ、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効果的に高めることができるようになる。
【００４２】
（２）リブ３０及びリブ３１によって、収容用ボス部２０の下部とボルト用ボス部２２の上部とをバルブガイド用ボス部２１を介して直線的に連結したことで、ヘッドボルト１８の締結力を燃焼室１４の上方に位置する収容用ボス部２０及びバルブガイド用ボス部２１へと有効に伝達できるようになり、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を更に効果的に高めることができるようになる。
【００４３】
（３）トップデッキ１０ｂによって水平方向に連結された収容用ボス部２０とバルブガイド用ボス部２１とを、リブ３０によってこれとは異なる方向からも連結強化するようにしたことで、その連結強度を効率的に強化することができるようになる。
【００４４】
（４）また、隔壁３４によってほぼ水平方向に連結されたバルブガイド用ボス部２１とボルト用ボス部２２とを、リブ３１によってこれとは異なる方向からも連結強化するようにしたことで、その連結強度を効率的に強化することができるようになる。
【００４５】
（５）上記リブ３０〜３２により燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効率的に高めて燃焼室上面の燃焼圧による変形を効率的に抑制したことで、同シリンダヘッド１０の補強に伴う重量増を最低限にとどめることができるようになる。
【００４６】
（６）シリンダヘッド１０の上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部２３をシリンダヘッド１０の側壁１０ｃの一部を構成するようにしたことで、同側壁ｃの剛性を高めることができる。その結果、シリンダヘッド１０の軽量化や外部への放射音の低減を図ることができるようにもなる。
【００４７】
（７）ヘッドボルト１８の座面となるボルト用ボス部２２の頂面を、ヘッドカバーのシール面となるシリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面としたことで、これら加工面となる両面に同時に加工を施すことができ、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようにもなる。
【００４８】
なお、以上説明した本実施の形態のシリンダヘッドは、以下のように変更することもできる。
・本実施の形態のシリンダヘッド１０では、リブ３０及びリブ３１によってバルブガイド用ボス部２１を介して収容用ボス部２０とボルト用ボス部２２とを連結し、更にリブ３２によって同ボルト用ボス部２２と側壁１０ｃに設けられたボルト用ボス部２３とを連結する構成としているが、リブ３２を省略した構成としても燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を向上することはできる。また、側壁１０ｃのボルト用ボス部２３をボルト用ボス部２２を介さず直接バルブガイド用ボス部２１に連結するようにリブを設ける構成とすることもできる。
【００４９】
・また、本実施の形態では、ボルト用ボス部２３を側壁１０ｃの一部とする構成としたが、こうした構成を採用しなくても、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効率的に高めることはできる。また、こうした構成とした場合にも、ボス部２３の頂面がシリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面となっていさえすれば、上記（７）の効果を得ることはできる。
【００５０】
・また、本実施の形態では、ボルト用ボス部２３の頂面をヘッドカバーとの当接面となるシリンダヘッド１０の最上面１０ｄと同一面とする構成としたが、こうした構成を採用しなくても、燃焼圧に対するシリンダヘッド１０の剛性を効率的に向上することはできる。また、こうした構成にあっても、ボルト用ボス部２３が側壁１０ｃの一部として同側壁１０ｃの剛性を高めることはできる。
【００５１】
・本実施の形態では、リブ３０及びリブ３１は、ボルト用ボス部２２の上部と収容用ボス部２０の下部とを直線的に連結する構成としているが、ヘッドボルト１８ａ（１８ｂ）の締結力を有効に伝達できるような他のリブ形状（例えばリブにわずかに曲率を設定する等）に変更することも可能である。
【００５２】
・本実施の形態では、各シリンダ１２毎に６本のヘッドボルト１８ａ，１８ｂによってシリンダヘッド１０とシリンダブロック１１とを締結する構成としたが、各シリンダ１２毎に５本以下あるいは７本以上のヘッドボルトによってシリンダヘッド１０を締結するものにあっても、本実施の形態に準じた強化構造を採用することはできる。
【００５３】
・本実施の形態では、直接噴射式のディーゼル機関用のシリンダヘッドに本発明を適用する場合について説明したが、ガソリン機関など他の内燃機関のシリンダヘッドにも本実施の形態に準じた強化構造を採用することはできる。ちなみにその場合、インジェクタ１５が収容される収容用ボス部２０の代わりに点火プラグが収容されるボス部を備えることとなる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２のリブによって、燃焼室上方に配設される収容用ボス部をシリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるバルブガイド用ボス部を介して同様にシリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるボルト用ボス部に連結強化したことで、同ボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を燃焼室上方に配設される収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、ヘッドボルトの締結力によって燃焼圧の作用する燃焼室の上面を含むシリンダヘッド底面を有効に押さえ込み、その変形を効果的に抑制できるようになる。また、第１及び第２のリブによって燃焼圧に対するシリンダヘッドの剛性を確保できるため、同シリンダヘッドの軽量化を図ることができるようにもなる。
【００５５】
また、請求項１に記載の発明によれば、気筒列方向の両側方に各気筒に対応して設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部とそれに近接するバルブガイド用ボス部とを第１のリブによって連結強化することで、シリンダヘッドの補強に伴う重量増を最低限にとどめ、燃焼室上面の燃焼圧による変形を効率的に抑制できるようになる。
【００５６】
また、請求項２に記載の発明によれば、気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの中央のボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力をも、燃焼室の上方に位置する収容用ボス部やバルブガイド用ボス部へと有効に伝達できるようになる。そのため、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになり、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上することができるようになる。
【００５７】
また、請求項３に記載の発明によれば、ボルト用ボス部の頂面と、シリンダヘッドのヘッドカバーとの当接面とが同一面となる。ヘッドカバーとの当接面は、シール性を確保するため、加工面が必要とされる。また、ボルト用ボス部の頂面は、ヘッドボルトの座面となるため、やはり加工面が必要とされる。これら両面を同一面としたことで、加工面が必要とされる両面を同時に加工できるようになるため、加工工程の短縮や加工費用の低減を図ることができるようになる。
【００５８】
また、請求項４に記載の発明によれば、シリンダヘッドの上下方向の力に対して剛であるヘッドボルト用ボス部をシリンダヘッドの側壁の一部とすることで、側壁の剛性を高めることができる。またその結果、シリンダヘッドの軽量化やシリンダヘッド外部への放射音の低減を図ることができるようにもなる。
【００５９】
また、請求項５に記載の発明によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第１のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第１のリブと連結部とが互いに拘束し合うことで、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００６０】
また、請求項６に記載の発明によれば、当該シリンダヘッドにおける各ボス部の連結部に対し、各ボス部の深さ方向と異なる角度をもって第２のリブによって同各ボス部を連結強化するようにしたことで、変形に際して第２のリブと連結部とが互いに拘束し合うことで、更に有効に変形を抑制できるようになる。したがって、それら各ボス部の連結強度の更なる強化が図られ、シリンダヘッドの剛性を更に効率的に向上できるようになる。
【００６１】
また、請求項７に記載の発明によれば、ヘッドボルトの締結力を収容用ボス部へと更に有効に伝達でき、燃焼圧による変形を更に効果的に抑制できるようになる。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリンダヘッドの一実施形態の部分断面構造を示す断面図。
【図２】同シリンダヘッドの部分平面構造を模式的に示す略図。
【図３】図２のIII−III線に沿った断面構造を示す断面図。
【図４】同シリンダヘッドの部分斜視断面構造を示す断面斜視図。
【符号の説明】
１０…シリンダヘッド、１０ａ…ボトムデッキ、１０ｂ…トップデッキ１０ｃ…側壁、１０ｄ…シリンダヘッドの最上面、１１…シリンダブロック、１２…シリンダ、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…インジェクタ、１６…ポート、１７…機関バルブ、１７ａ…バルブガイド、１８ａ，１８ｂ…ヘッドボルト、１９，１９ａ，１９ｂ…ウォータジャケット、２０…収容用ボス部、２１…バルブガイド用ボス部、２２…ボルト用ボス部、２３…ボルト用ボス部、２４…収容孔、２５…バルブガイド孔、２６…ボルト孔、２７…ボルト孔、３０〜３２…リブ、３４…隔壁。
Claims (7)
- 内燃機関の各気筒の周囲に対応した部位がヘッドボルトによってシリンダブロックに締結される内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
インジェクタ及び点火プラグのいずれか一方を収容すべく前記各気筒の燃焼室上方に配設された収容用ボス部と、
機関バルブを摺動可能に支持するバルブガイド用ボス部と、
前記ヘッドボルトが挿入装着されるボルト用ボス部と、
前記ボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部とを連結強化するとともに、同ボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を同バルブガイド用ボス部に伝達する方向に延伸された第１のリブと、
前記バルブガイド用ボス部と前記収容用ボス部とを連結強化するとともに、前記第１のリブを介して伝達される前記ヘッドボルトの締結力を同収容用ボス部へと伝達する方向に延伸された第２のリブと、
を備えるとともに、
前記シリンダヘッドは、気筒列方向の両側方に各気筒に対応してそれぞれ３つのボルト用ボス部を備え、
前記第１のリブは、前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部の各近接するものとを連結強化するものである
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの両端のボルト用ボス部と中央のボルト用ボス部とを連結強化するとともに、同中央のボルト用ボス部に挿入装着されるヘッドボルトの締結力を前記両端のボルト用ボス部に伝達する方向に延伸された第３のリブを更に備える
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの前記中央のボルト用ボス部は、当該シリンダヘッドとヘッドカバーとの当接面まで延伸されてなる
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 請求項２または３に記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、 前記気筒列方向の各側方に設けられた各３つのボルト用ボス部のうちの前記中央のボルト用ボス部は、当該シリンダヘッドの側壁の一部を構成する
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記第１のリブは、当該シリンダヘッドにおける前記ボルト用ボス部と前記バルブガイド用ボス部との連結部に対し、それら各ボス部の深さ方向に異なる角度をもってそれらボルト用ボス部とバルブガイド用ボス部とを連結強化するものである
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記第２のリブは、当該シリンダヘッドにおける前記バルブガイド用ボス部と前記収容用ボス部との連結部に対し、それら各ボス部の深さ方向に異なる角度をもってそれらバルブガイド用ボス部と収容用ボス部とを連結強化するものである ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。 - 請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
前記第１のリブと前記第２のリブとは、それらを構成する壁面が、前記収容用ボス部の下部と前記ヘッドボルト用ボス部の上部とを結ぶ直線を含有するように形成されてなる
ことを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
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