JP6581039B2 - V型エンジン - Google Patents

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Description

本発明は、2つのシリンダバンクに設けられるシリンダヘッドが共用化されたV型エンジンに関する。
複数のシリンダを直列に配置したシリンダ列を所定のバンク角でV字状に配置したV型エンジンでは、通常、2つのバンクの上部に別々の形状のシリンダヘッドが設けられる。これは、OHC方式を採用する場合、2つのバンクのカムシャフトを、タイミングベルト(タイミングチェーン)側でシリンダヘッドから共に突出させ、その反対側ではシリンダヘッドから突出させないように設けたいといった事情があるためである。
このように2つのシリンダヘッドを別々の形状にするとコストが高くなる。そこで、シリンダヘッドを共用化することで、コスト低減を図ったV型エンジンが提案されている(特許文献1)。このV型エンジンでは、シリンダ列方向の両端に円弧溝(軸受下半部)を形成した同一形状の2つの共用シリンダヘッドが、2つのバンクにおいてシリンダ列方向における向きが逆になるように配置される。共用シリンダヘッドのタイミングベルトと相反する側の円弧溝はそれぞれ半月状の蓋によって塞がれる。
実開昭62−69051号公報
しかしながら、特許文献1に係るV型エンジンでは、カムシャフトの支持構造だけが考慮されており、油路については何ら考慮されていない。従って、V型エンジンのシリンダヘッドを共用化するためには、油路をどのように構成するかが問題になる。ここで、特許文献1に開示された円弧溝のように、共用シリンダヘッドのシリンダ列方向の両端に同じ大きさの油路を形成し、動弁機構等へ潤滑油を供給する潤滑油路以外の不要な油路を塞ぐことが考えられる。しかしながら、V型エンジンが、油圧によって駆動されて吸排気バルブのリフト動作を変更する弁動作変更機構を備えている場合には、潤滑油路の油量と作動油路の油量とを調整することができない。
本発明は、このような背景に鑑み、弁動作変更機構の作動油路と動弁機構の潤滑油路とへの油量を調整可能にした上で、シリンダヘッドを共用化できるV型エンジンを提供することを課題とする。
このような課題を解決するために、本発明に係るV型エンジン(1)の一態様は、V型に配置され、それぞれ複数の気筒を形成する第1シリンダバンク(2F)及び第2シリンダバンク(2R)を有するシリンダブロック(3)と、前記第1シリンダバンク(2F)の上面に結合される共用シリンダヘッド(60)からなる第1シリンダヘッド(4F)と、シリンダ列方向が前記第1シリンダヘッド(4F)と逆向きになるように前記第2シリンダバンク(2R)の上面に結合された前記共用シリンダヘッド(60)からなる第2シリンダヘッド(4R)と、前記第1シリンダヘッド(4F)に設けられた吸気バルブ(16I)及び排気バルブ(16E)を駆動する第1動弁機構(21F)と、前記第2シリンダヘッド(4R)に設けられた吸気バルブ(16I)及び排気バルブ(16E)を駆動する第2動弁機構(21R)と、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)の少なくとも一方のシリンダ列方向の一端側(右側)又は両端側に設けられた作動油路の油圧によって駆動され、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のリフト動作を変更する弁動作変更機構(23、24)とを備え、前記シリンダブロック(3)には、シリンダ列方向に延びるメインギャラリ(46)が形成され、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)のシリンダ列方向の両端部のそれぞれには、前記メインギャラリ(46)から前記第1動弁機構(21F)、前記第2動弁機構(21R)又は前記弁動作変更機構(23、24)にオイルを分配するための複数の分配油路(47)が上面に開口するように形成され、複数の前記分配油路(47)のうちの少なくとも1つに、油量を調整する油量調整機構(100)が設けられる構成とする。
この態様によれば、複数の分配油路のうちの少なくとも1つに油量調整機構が設けられることにより、第1シリンダヘッド及び第2シリンダヘッドのいずれに弁動作変更機構が設けられても、油量を所望に調整した上でシリンダヘッドを共用化できる。
また、上記の態様において、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)のうち、前記弁動作変更機構(23、24)が設けられたものの上面には、複数の前記分配油路(47)のうちの少なくとも1つと連通し、前記弁動作変更機構(23、24)にオイルを供給する接続油路(70)が形成された油路接続部材(68)が設けられるとよい。
この態様によれば、油路接続部材に形成された接続油路によって弁動作変更機構にオイルを供給できる。そのため、一方のバンクで不要になる接続油路を画定する部分を共用シリンダヘッドに一体形成する必要がなく、材料の無駄を省くと共に重量の増大を抑制できる。
また、上記の態様において、前記弁動作変更機構(23、24)が、吸気バルブ(16I)又は排気バルブ(16E)の開閉タイミング及び開閉リフト量のうちの少なくとも一方を変更する開閉特性変更機構(24)と、吸気バルブ(16I)又は排気バルブ(16E)のリフト動作を休止させるバルブ休止機構(23)と、からなり、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)の前記一端側(右側)に設けられた前記分配油路(47)が、前記開閉特性変更機構(24)に連通し、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)の一方の他端側(左側)に設けられた前記分配油路(47)が、前記バルブ休止機構(23)に連通し、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)の前記他端側(左側)に設けられた前記分配油路(47)のうち、前記第1動弁機構(21Fの27、25、28(21Fの84、83、85))及び前記第2動弁機構(21Rの27、25(21Rの84、83))に連通する前記分配油路(47)に前記油量調整機構(100)が設けられるとよい。
この態様によれば、第1動弁機構及び第2動弁機構に対する潤滑油路の油量を抑制することで、開閉特性変更機構及びバルブ休止機構の応答性を高くすることができる。
また、上記の態様において、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)には、シリンダ列方向に水平に延びる水平油路(84)が形成され、前記第1シリンダヘッド(4F)及び前記第2シリンダヘッド(4R)に設けられる前記水平油路(84)には、上方向に延出する延長油路(101)の下端が接続し、前記延長油路(101)の上端が、対応する前記第1シリンダヘッド(4F)又は前記第2シリンダヘッド(4R)の上面に開口すると共に、対応する前記第1動弁機構(21F)又は前記第2動弁機構(21R)を構成する摺動部材(25)によって塞がれるとよい。
この態様によれば、延長油路は、エンジン運転中及びエンジン始動時に摺動部材の摺動部からエアを逃がすことができる。また、水平油路に接続する延長油路をドリルによる穿設によって追加的に形成でき、シリンダヘッドの製造及び追加の加工が容易である。
このように本発明によれば、弁動作変更機構の作動油路と動弁機構の潤滑油路とへの油量を調整可能にした上で、シリンダヘッドを共用化できるV型エンジンを提供することができる。
実施形態に係るV型エンジンの正面図 図1に示されるリヤバンクのシリンダヘッド周りの断面図 図1に示されるフロントバンクのシリンダヘッド周りの断面図 VTCアクチュエータの概略構成図 図1に示される2つのシリンダヘッドの斜視図 図5に示されるフロントシリンダヘッドの後部拡大斜視図(第1油路接続部材取り付け前の状態) 図1に示されるV型エンジンの油路を実体的に示す斜視図 図1に示されるV型エンジンの油路の概略構成図 図1に示されるリヤシリンダヘッドの断面図
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明に係る可変動弁装置が適用されたエンジン1の正面図である。図1に示されるように、エンジン1は、DOHC4バルブ型の4サイクルV型6気筒ガソリンエンジンであり、図1の紙面右側が車両の前方となるようにエンジンルームに横置きに配置される。以下、エンジン1が搭載された車両の進行方向を基準として前後及び左右の方向を定める。
エンジン1は、前後方向にV字形をなすフロントバンク2F及びリヤバンク2Rが形成されたシリンダブロック3を備えている。フロントバンク2F及びリヤバンク2Rのそれぞれの上部には、シリンダヘッド4(フロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4R)が結合され、各シリンダヘッド4の上部には、ヘッドカバー5が結合されている。シリンダブロック3の下部にはオイルパン6が結合されている。エンジン1の吸気装置7は前後のバンク2の内側に配設され、排気系8は前後のバンク2の外側に配設されている。
フロントバンク2F及びリヤバンク2Rにはシリンダボア11が3つずつ形成され、各シリンダヘッド4の各シリンダボア11に対向する部分には燃焼室12が形成されている。シリンダボア11と燃焼室12とによって気筒が構成される。各シリンダボア11内には、コンロッド13を介してクランクシャフト14に連結されたピストン15が、摺動可能に配置されている。
燃焼室12には、シリンダヘッド4のバンク内側の側部に開口する吸気ポート16I及びバンク外側の側部に開口する排気ポート16Eのそれぞれの一端が連通している。吸気ポート16I及び排気ポート16Eは、各燃焼室12に対して2つずつ設けられている。シリンダヘッド4には、吸気ポート16I及び排気ポート16Eを燃焼室12との境界部で開閉する吸排気バルブ17(吸気バルブ17I及び排気バルブ17E)が摺動可能に設けられている。吸排気バルブ17は、動弁装置20によって開閉駆動され、燃焼室12の吸気口又は排気口を開閉する。
動弁装置20は、フロントシリンダヘッド4Fに設けられた吸気バルブ17I及び排気バルブ17Eを、クランクシャフト14に同期する一定のリフト動作を行うように駆動するフロント動弁機構21Fを備えている。また、動弁装置20は、リヤシリンダヘッド4Rに設けられた吸気バルブ17I及び排気バルブ17Eを、クランクシャフト14に同期する一定のリフト動作を行うように駆動するリヤ動弁機構21Rを備えている。リヤ動弁機構21Rには、1つの気筒に設けられた4つ全ての吸排気バルブ17のリフト動作を停止させる気筒休止機構22が設けられている。気筒休止機構22は、吸排気バルブ17のそれぞれに設けられる後述するバルブ休止機構23によって構成される。動弁機構21(21F、21R)には、吸排気バルブ17のリフト動作のタイミング(開閉タイミング)を変更する可変バルブタイミング機構(以下、VTC24(24IF、24IR、24EF、24ER)と記す)が設けられている。具体的に説明すると、フロント動弁機構21F及びリヤ動弁機構21Rのそれぞれには、吸気バルブ17Iの開閉タイミングを変更する吸気側可変バルブタイミング機構(以下、吸気側VTC24I(24IF、24IR)と記す)が設けられている。また、フロント動弁機構21F及びリヤ動弁機構21Rのそれぞれには、排気バルブ17Eの開閉タイミングを変更する排気側可変バルブタイミング機構(以下、排気側VTC24E(24EF、24ER)と記す)が設けられている。バルブ休止機構23及びVTC24は、油圧によって駆動されて吸気バルブ17I及び排気バルブ17Eの少なくとも一方のリフト動作を変更する弁動作変更機構である。
動弁機構21のそれぞれは、カム25aが列設されたカムシャフト25(吸気カムシャフト25I及び排気カムシャフト25E)と、ロッカアーム26(吸気ロッカアーム26I及び排気ロッカアーム26E)と、油圧ラッシュアジャスタ27と、バルブリフタ28(28A、28B)とを備えている。カムシャフト25は、吸気側及び排気側のそれぞれに設けられている。ロッカアーム26は、吸気側及び排気側のそれぞれに設けられ、対応するカム25aと吸排気バルブ17との間に介装されている。油圧ラッシュアジャスタ27は、ロッカアーム26を揺動可能に支持する。バルブリフタ28は、ロッカアーム26と吸排気バルブ17との間に介装されている。動弁機構21は、吸気側及び排気側のカムシャフト25をクランクシャフト14の回転に同期してクランクシャフト14の1/2の回転速度で回転させる。これにより、各吸排気バルブ17は、ロッカアーム26及びバルブリフタ28を介してカム25aにより駆動され、一定のタイミング及び一定のリフト量をもってリフト動作する。
図2は、図1に示されるリヤバンク2Rのシリンダヘッド4周りの断面図を、図3は、図1に示されるフロントバンク2Fのシリンダヘッド4周りの断面図を、それぞれシリンダ軸線を紙面の上下に沿わせて示している。リヤバンク2Rの動弁機構21及びフロントバンク2Fの動弁機構21は、気筒休止機構22(バルブ休止機構23)を備えているか否かの点で相違し、バルブ休止機構23と関連のない部分は同様の構成とされている。そのため、まず、図2を参照しながらリヤバンク2Rの動弁機構21について説明し、その後、フロントバンク2Fの動弁機構21について図3を参照しながら相違点のみを説明する。
図2に示されるように、シリンダヘッド4は、燃焼室12の上方や排気ポート16Eの上方及び下方、吸気ポート16Iの下方に冷却水を流通させるウォータージャケット18を画定している。また、シリンダヘッド4は、燃料室の上方のウォータージャケット18を画定する部分の上方に支持壁19を有する上下2段の構造とされている。支持壁19は、油圧ラッシュアジャスタ27を支持すると共にバルブリフタ28(第1バルブリフタ28A)を摺動可能に支持する。
シリンダヘッド4の支持壁19には、油圧ラッシュアジャスタ27の基部が挿入される挿入孔19aが吸排気バルブ17と同軸に形成されている。また、支持壁19には、バルブリフタ28を吸排気バルブ17の摺動方向に沿って摺動可能に支持する支持孔19bが吸排気バルブ17と同軸に形成されている。油圧ラッシュアジャスタ27は、バルブリフタ28に対してシリンダ軸線側に取り付けられている。ロッカアーム26はスイングアーム型であり、その基端部が油圧ラッシュアジャスタ27によって揺動可能に支持され、揺動端である先端部がバルブリフタ28に摺接する。ロッカアーム26の延在方向の中間部には、カム25aに転接させるローラを回転可能に支持するカムフォロア26aが設けられている。
吸排気バルブ17は、燃焼室12の上面に設けられたバルブシート30に着座し、燃焼室12の吸気口又は排気口を開閉するバルブヘッド31と、バルブヘッド31から上方へ延出するバルブステム32とを有するポペットバルブである。吸排気バルブ17は、シリンダヘッド4に取り付けられた円筒状のバルブガイド33にバルブステム32が挿入されることにより、シリンダヘッド4によってバルブステム32を摺動可能に保持される。
バルブステム32の中間位置には第1スプリング支持部34が固定されている。第1スプリング支持部34は、シリンダヘッド4の上面との間に介装される比較的小径の第1バルブスプリング35によって閉弁方向に常時付勢される。バルブステム32の第1スプリング支持部34に対してステムエンド側には第2スプリング支持部36が摺動可能に設けられている。第2スプリング支持部36は、シリンダヘッド4の上面との間に介装される比較的大径の第2バルブスプリング37によって閉弁方向に常時付勢される。第1スプリング支持部34及び第2バルブスプリング37は、第2スプリング支持部36とシリンダヘッド4との間に縮設された圧縮コイルばねであり、全筒運転時に第2スプリング支持部36を介して吸排気バルブ17を閉弁方向に付勢する。
バルブ休止機構23は、支持孔19b内を摺動するように吸排気バルブ17とロッカアーム26との間に介装された第1バルブリフタ28Aの内部に組み込まれている。第1バルブリフタ28Aの下壁の軸線上には貫通孔が形成されている。第1バルブリフタ28Aの内部にバルブステム32と直交する方向に摺動可能に設けられた切替ピン38は、油圧により駆動されてその位置を変更する。これにより、バルブ休止機構23は、吸排気バルブ17が第1バルブリフタ28Aの動作に連動する弁稼動状態と、吸排気バルブ17が第1バルブリフタ28Aの動作に連動しない休弁状態とを選択的に切り替える。
本実施形態では、第1バルブリフタ28Aに対してシリンダ軸線側からオイルが供給されることにより、切替ピン38が図2に示される外側に移動する。一方、第1バルブリフタ28Aに対してシリンダ軸線と相反する側からオイルが供給されることにより、切替ピン38がシリンダ軸線側(内側)に移動する。切替ピン38が図2に示される位置にある時にはバルブ休止機構23が弁稼動状態にあり、バルブステム32が切替ピン38に係合することで、カムシャフト25の回転に応じた第1バルブリフタ28Aの動作に連動して吸排気バルブ17が開閉する。一方、切替ピン38がシリンダ軸線側の位置にある時には、バルブステム32が切替ピン38に形成された貫通孔に進入し得るようになる。これにより、バルブ休止機構23は、カムシャフト25の回転に応じて第1バルブリフタ28Aが摺動しても吸排気バルブ17がリフト動作を行わない休弁状態になる。
上記のようにバルブ休止機構23は、1つの気筒に4つずつ設けられた第1バルブリフタ28Aの全てに組み込まれている。全てのバルブ休止機構23が弁稼動状態と休弁状態とを同時に切り替えられることにより、気筒に駆動力を発生させる気筒稼動状態と、気筒に駆動力を発生させない気筒休止状態とを選択的に切り替える気筒休止機構22が構成される。リヤバンク2Rの動弁装置20に備えられた気筒休止機構22は、ある特定の運転状態の時に吸排気バルブ17の開閉作動を休止して燃焼サイクルを休止させる。
本実施形態では、気筒休止機構22によりリヤバンク2Rの全ての気筒を休止すると共に、フロントバンク2Fの全ての気筒を稼動する休筒運転と、フロントバンク2F及びリヤバンク2Rの全ての気筒を稼動する全筒運転とが可能となっている。全筒運転は自動車の発進時や加速時等の負荷が大きい場合に選択され、休筒運転は自動車の高速巡航時やアイドル時等の負荷が小さい場合に選択される。全筒運転と休筒運転とのいずれを選択するかは、ECU(エンジンコントロールユニット)によって、アクセルペダルの踏み込み量やエンジン回転数等に基づいて決定される。
次に、図3を参照して、フロントバンク2Fの動弁機構21について、リヤバンク2Rの動弁機構21との相違点を中心に説明する。なお、フロントバンク2Fの動弁機構21においても、吸気側及び排気側で概ね前後対称に構成されている。そのため、「吸気」及び「排気」の文言を用いずに番号符号のみを使用して説明する。
フロントバンク2Fの動弁機構21では、吸排気バルブ17とロッカアーム26との間に介装されたバルブリフタ28(第2バルブリフタ28B)の内部には、バルブ休止機構23は組み込まれていない。吸排気バルブ17のバルブステム32は概ね同一断面寸法のロッド状に形成されている。バルブステム32のステムエンド近傍には第3スプリング支持部39が固定されている。第3スプリング支持部39は、シリンダヘッド4の上面との間に介装された第3バルブスプリング40によって閉弁方向に常時付勢される。
第2バルブリフタ28Bは、リヤバンク2Rに設けられた第1バルブリフタ28Aと同様の構成を有しているが、バルブ休止機構23が組み込まれないため、切替ピン38は設けられていない。また、第2バルブリフタ28Bの下壁に貫通孔は形成されていない。吸排気バルブ17はステムエンドを第2バルブリフタ28Bの下面に常時当接させており、カムシャフト25の回転に応じた第2バルブリフタ28Bの動作に連動して開閉する。
次に、VTC24について説明する。フロント動弁機構21F及びリヤ動弁機構21Rには、構成が同様の吸気側VTC24I及び排気側VTC24Eが設けられる。そこで、ここでは一方の吸気側VTC24I及び排気側VTC24Eのみの概略構成を模式的に示す図4を参照して説明する。
図4に示されるように、クランクシャフト14の一端には、クランクシャフト14と一体に回転するクランクスプロケット41が設けられている。吸気カムシャフト25Iのクランクスプロケット41に対応する一端には、吸気カムスプロケット42Iを備えた吸気側VTCアクチュエータ43Iが設けられている。排気カムシャフト25Eのクランクスプロケット41に対応する一端には、排気カムスプロケット42Eを備えた排気側VTCアクチュエータ43Eが設けられている。クランクスプロケット41、吸気カムスプロケット42I及び排気カムスプロケット42Eには、相互に回転を伝達するカムチェーンが掛け渡されている。吸気カムスプロケット42I及び排気カムスプロケット42Eはクランクスプロケット41の1/2の回転速度をもって回転する。
シリンダブロック3の下部にはオイルポンプ44が取り付けられている。オイルポンプ44は、ベルト式伝動機構45によってクランクシャフト14に連結され、クランクシャフト14によって回転駆動される。オイルポンプ44は、オイルパン6から汲み上げたオイルをエンジン1の各部に圧送する油圧源である。オイルポンプ44により送り出されたオイルは、シリンダブロック3(図1)にシリンダ列方向に形成されたメインギャラリ46に送られる。その後、オイルは、シリンダブロック3やシリンダヘッド4等に形成された分配油路47を通って、動弁機構21(図1)やターボチャージャ48(図8)等の各摺動部に潤滑油として供給されると共に、バルブ休止機構23(図3)やVTCアクチュエータ43等に作動油として供給される。
ヘッドカバー5(図1)の上部に締結される油路部材50(図9)には電磁式の2つの油圧制御弁49が装着されており、これらの油圧制御弁49が作動することによって分配油路47を流れる作動油のVTCアクチュエータ43に対する供給形態が切り替えられる。油圧制御弁49は、例えば公知のスプールバルブであってよい。
吸気側VTCアクチュエータ43I及び排気側VTCアクチュエータ43Eは、概ね同一の構成を有している。そのため、以下では、排気側VTCアクチュエータ43Eを取り上げて説明する。排気側VTCアクチュエータ43Eは、外周部に排気カムスプロケット42Eを一体に形成された略円筒状のハウジング51を備えている。ハウジング51内には、排気カムシャフト25Eと一体回転するように排気カムシャフト25Eに連結されたロータ52が回転変位可能に収容されている。ロータ52の外周面にはベーン53が突出形成されており、ベーン53の回転方向両側でハウジング51との間に、進角用油圧室54及び遅角用油圧室55が画成されている。
進角用油圧室54が油圧供給側に、遅角用油圧室55がドレン側に設定されると、進角用油圧室54の容積増大と遅角用油圧室55の容積減少のもとに、ロータ52がハウジング51に対して図4で見て時計回り方向に回転変位する。これにより、排気バルブ17Eの開閉タイミングが進角側にシフトされる。これに対し、遅角用油圧室55が油圧供給側に、進角用油圧室54がドレン側に設定されると、遅角用油圧室55の容積増大と進角用油圧室54の容積減少のもとに、ロータ52がハウジング51に対して図4で見て反時計回り方向に回転変位する。これにより、排気バルブ17Eの開閉タイミングが遅角側にシフトされる。このようにして、クランクシャフト14に対する排気カムシャフト25Eの回転位相、即ち排気バルブ17Eの開閉タイミングが可変制御される。
図5は、フロントシリンダヘッド4Fを右側に、リヤシリンダヘッド4Rを左側に示した斜視図である。これらのシリンダヘッド4は、シリンダ列方向が互いに逆向きになるように配置された同じ形状の共用シリンダヘッド60を有している。
フロントシリンダヘッド4Fは、紙面下の右側から順に第1〜第5のカムホルダ61(61a〜61e)を有している。カムホルダ61は、吸気カムシャフト25I(図1)及び排気カムシャフト25E(図1)を軸支するジャーナル軸受の下半部であり、紙面右の前方から紙面左の後方に延在している。カムホルダ61の上面には、ジャーナル軸受の上半部を構成するカムキャップ或いはカムキャップとしてのヘッドカバー5(図1)が締結される。第2〜第4のカムホルダ61(61b〜61d)は、気筒の中心に配置されており、2つの半円状の軸受部の間にシリンダ軸線に沿う点火プラグ挿入孔62を画定している。第2〜第4のカムホルダ61の左右両側にバルブリフタ28(図3)を支持する支持孔19bが形成され、前後に並ぶ2つの支持孔19bの間に油圧ラッシュアジャスタ27(図3)が挿入される2つの挿入孔19aが形成されている。
第1カムホルダ61aは、第2〜第4のカムホルダ61(61b〜61e)に比べて厚く形成されている。第1カムホルダ61aに形成された吸気カムシャフト25I(図3)及び排気カムシャフト25E(図3)用の軸受面のそれぞれには、カムキャップと協働して環状をなす2つの環状油路63が形成されている。また、第1カムホルダ61aには、第2カムホルダ61b側に張り出し、第1カムホルダ61aの上面と面一の上面を有する第1張出部64が一体に形成されている。第1カムホルダ61aの内部には上面に開口する1つの分配油路47が形成され、第1張出部64の内部には上面に開口する5つの分配油路47が形成されている。
一方、第5カムホルダ61eにも、第4カムホルダ61d側に張り出す第2張出部65が一体に形成されている。第2張出部65は、第5カムホルダ61eの上面よりも低い上面を有しており、フロントシリンダヘッド4Fの第2張出部65の上面には第1油路接続部材66が締結されている。
図6は、フロントシリンダヘッド4Fの後部拡大斜視図であり、第1油路接続部材66が設けられる前の状態の第2張出部65を示している。図6に示されるように、第2張出部65の内部には上面に開口する5つの分配油路47が形成されている。他の2つの孔は、第1油路接続部材66(図5)を共用シリンダヘッド60に締結するためのボルト孔である。第1油路接続部材66は、第2張出部65の上面に開口する5つの分配油路47のうちの少なくとも1つ(本実施形態では5つ全て)と連通し、フロント動弁機構21Fのバルブリフタ28に潤滑油を供給する第1接続油路67(図7、図8参照)を形成する。
図5に戻って説明を続ける。リヤシリンダヘッド4Rは、フロントシリンダヘッド4Fと同じ形状を有する共用シリンダヘッド60をフロントシリンダヘッド4Fと逆向きに配置したものであり、紙面上の左側から順に第1〜第5のカムホルダ61(61b〜61e)を有している。リヤシリンダヘッド4Rの第2張出部65(第5カムホルダ61eの裏に隠れて見えない)の上面には、第2油路接続部材68が締結されている。第2油路接続部材68は、第2張出部65の上面に開口する複数(本実施形態では5つ)の分配油路47のうち、前後方向の中央に配置された1つと連通する作動油路69を形成している。また、第2油路接続部材68は、この作動油路69に油圧制御弁49等を介して連通し、弁動作変更機構の1つであるVTC24に作動油を供給する環状油路63の一部を構成する2つの第2接続油路70を形成している。
図7は、図1に示されるV型エンジンの油路を実体的に示す斜視図である。図7に示されるように、シリンダ列方向に延びるメインギャラリ46の右端には、フロントバンク2Fに向けて斜め上方に延びる右前分配油路71、及びリヤバンク2Rに向けて斜め上方に延びる右後分配油路72が連通している。また、メインギャラリ46の左端には、フロントバンク2Fに向けて斜め上方に延びる左前分配油路73、及びリヤバンク2Rに向けて斜め上方に延びる左後分配油路74が連通している。メインギャラリ46からは、クランクシャフト14のジャーナル軸受部に至るクランクシャフト潤滑油路75や、オイルジェット油路等も延びている。
フロントシリンダヘッド4Fでは、右前分配油路71に連通する第1主分配油路81が右側に、左前分配油路73に連通する第2主分配油路82が左側に形成されている。一方、リヤシリンダヘッド4Rでは、第1主分配油路81が左側に配置されて左後分配油路74に連通し、第2主分配油路82が右側に配置されて右後分配油路72に連通している。フロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4Rでは、吸気カムシャフト25Iの内部に軸線方向に延びる吸気カムシャフト油路83Iが形成され、排気カムシャフト25Eの内部に軸線方向に延びる排気カムシャフト油路83Eが形成されている。また、シリンダ列方向に延在して油圧ラッシュアジャスタ27用の挿入孔19aに連通する2本のロッカアーム潤滑油路84と、シリンダ列方向に延在してバルブリフタ28用の支持孔19b(図3)に連通する2本のバルブリフタ油路85とが形成されている。吸気カムシャフト油路83I及び排気カムシャフト油路83Eには、隣接するロッカアーム潤滑油路84から潤滑油が供給される。
一方、リヤシリンダヘッド4Rでは、バルブリフタ油路85は、バルブリフタ28の潤滑用として機能すると共に、バルブ休止機構23を弁稼動状態にするための作動油路としても機能する。そして、バルブリフタ28(図2)を挟んでバルブリフタ油路85と相反する側には、シリンダ列方向に延在してバルブリフタ28用の支持孔19b(図2)に連通する2本のバルブリフタ作動油路86が形成されている。バルブリフタ作動油路86は、バルブ休止機構23を弁休止状態にするための作動油路として専用に設けられた油路である。2本のバルブリフタ作動油路86は、共用シリンダヘッド60の内部で連通路86aを介して互いに連通しており、共用の1本の油路部が第1張出部64の上面に開口している。なお、フロントシリンダヘッド4Fにも、バルブリフタ作動油路86の油路孔は形成されているが、この油路孔はメインギャラリ46に連通されず、オイルを流通させない。そのため、図7ではフロントシリンダヘッド4F側の油路として図示されず、図3では図示されるが符号が付されていない。
第1油路接続部材66(図5)によって形成される第1接続油路67は、第2張出部65(図5)の上面に開口する5つの分配油路47を互いに連通させている。前後方向の中央に配置された分配油路47は、第2主分配油路82の下流端部分である。その前後の近傍に配置された2つの分配油路47は、吸気側及び排気側のロッカアーム潤滑油路84に連通している。前後の両端に配置された2つの分配油路47は、吸気側及び排気側のバルブリフタ油路85に連通している。第1油路接続部材66(図5)の上面には第2主分配油路82が開口している。第2主分配油路82は、第1油路接続部材66の上面に設けられるカムキャップ或いはカムキャップとしてのヘッドカバー5に形成された第1カバー接続油路87を介してターボチャージャ48(図8)に接続される。
図6に示されるように、5つの分配油路47のうち、ロッカアーム潤滑油路84及びバルブリフタ油路85に連通する前後に配置された4つには、油量を調整するために分配油路47の断面積を小さくするオリフィス100が設けられている。オリフィス100は、共用シリンダヘッド60に一体に設けられていてもよく、別部材として形成したオリフィス部材を共用シリンダヘッド60に取り付けることで設けられてもよい。
図5に示される、フロントシリンダヘッド4Fの第1張出部64の上面に開口する5つの分配油路47のうち、前後方向の中央に配置された分配油路47は第1主分配油路81の下流端部分である。第1主分配油路81の下流端部分の前後に配置された4つの分配油路47は、吸気側及び排気側のロッカアーム潤滑油路84、並びに吸気側及び排気側のバルブリフタ油路85に連通しているが、カムキャップ或いはヘッドカバー5によって塞がれる。そのため、これら4つの分配油路47は、図7には示されていない。一方、図7に示される第1主分配油路81(前後方向の中央の分配油路47)は、カムキャップ或いはヘッドカバー5に形成された第2カバー接続油路88によって前後に分配される。前後に分配された第1主分配油路81は、カムキャップ或いはヘッドカバー5に設けられた2つの油圧制御弁49を介して2つの環状油路63に接続される。2つの環状油路63のうちの一方は、カムシャフト25の内部に形成されたカムシャフト内進角油路89を介して進角用油圧室54(図4)に連通している。他方の環状油路63は、カムシャフト25の内部に形成されたカムシャフト内遅角油路90を介して遅角用油圧室55(図4)に連通している。
図7に示されるように、リヤシリンダヘッド4Rでは、第1張出部64(図5)の上面に開口する5つの分配油路47の全てが、カムキャップ或いはヘッドカバー5に形成された第3カバー接続油路91に連通している。第3カバー接続油路91は、第1主分配油路81を想像線で示す油圧制御弁49及び2本のロッカアーム潤滑油路84に連通すべく3分岐すると共に、油圧制御弁49から下方へ延びる2つの作動油路91aを形成している。2つの作動油路91aのうちの1つは2分岐して2本のバルブリフタ油路85に連通し、他の1つは第1カムホルダ61a(図5)の上面に開口するバルブリフタ作動油路86の連通路86aに連通している。
図5に示されるように、リヤシリンダヘッド4Rの第1張出部64の上面に開口する5つの分配油路47うち、ロッカアーム潤滑油路84に連通する2つには、オリフィス100が設けられている。このオリフィス100も、共用シリンダヘッド60に一体に設けられていてもよく、別部材として形成したオリフィス部材を共用シリンダヘッド60に取り付けることで設けられてもよい。
図6と同じ構成とされたリヤシリンダヘッド4R(図5)の第2張出部65においても、その上面に開口する5つの分配油路47のうち、前後方向の中央に配置された分配油路47は第2主分配油路82(図7)の下流端部分である。第2主分配油路82の下流端部分の前後の近傍に配置された2つの分配油路47は、吸気側及び排気側のロッカアーム潤滑油路84(図7)に連通している。前後の両端に配置された2つの分配油路47は、吸気側及び排気側のバルブリフタ油路85(図7)に連通している。但し、これら4つの分配油路47は図5に示されるように第2油路接続部材68によって塞がれる。一方、リヤシリンダヘッド4Rの第2主分配油路82は、図7に示されるように、カムキャップ或いはヘッドカバー5に形成された第4カバー接続油路92によって前後に分配される。前後に分配された第2主分配油路82は、カムキャップ或いはヘッドカバー5に設けられた2つの油圧制御弁49を介して2つの環状油路63(第2接続油路70)に接続される。2つの環状油路63のうちの一方は、カムシャフト25の内部に形成されたカムシャフト内進角油路89を介して進角用油圧室54(図4)に連通する。他方の環状油路63は、カムシャフト25の内部に形成されたカムシャフト内遅角油路90を介して遅角用油圧室55(図4)に連通している。
図8は、以上のように構成されたエンジン1の油路の概略構成図である。上記のように、第1油路接続部材66が形成する第1接続油路67は、フロントバンク2Fの左側(紙面右側)に設けられている。そして、第1接続油路67が接続するフロントシリンダヘッド4Fの4つの分配油路47の入口にオリフィス100が設けられている。また、リヤバンク2Rの左側(紙面右側)に形成される第3カバー接続油路91が連通する、リヤシリンダヘッド4Rの5つの分配油路47のうち、ロッカアーム潤滑油路84に連通する2つにオリフィス100が設けられている。
一方、フロントバンク2F及びリヤバンク2Rともに、シリンダヘッド4の右側(紙面左側)に形成された分配油路47のうちの1つだけがVTC24用の作動油路として利用される。リヤバンク2Rでは、リヤシリンダヘッド4Rの右側に位置する第1カムホルダ61a(図5)に2つの環状油路63が形成されていない。そこで、第2張出部65に締結された第2油路接続部材68に形成された第2接続油路70によって環状油路63の一部が形成されている。
図9は、図1に示されるリヤシリンダヘッド4Rの断面図である。上記のように、カムシャフト油路83へはロッカアーム潤滑油路84から潤滑油が供給される。図9に示されるように、共用シリンダヘッド60のカムホルダ61には、吸気カムシャフト油路83Iを吸気側のロッカアーム潤滑油路84へ、また排気カムシャフト油路83Eを排気側のロッカアーム潤滑油路84へ延長させるように、2本の油路をそれぞれ連通させる2本の直線状の延長油路101が形成されている。2本の延長油路101は、シリンダ列方向に延在するカムシャフト油路83及びロッカアーム潤滑油路84のオイル流れの上流側及び下流側に当たる、第2カムホルダ61b(図5)及び第4カムホルダ61dの2箇所に形成されている。
吸気側の延長油路101は、吸気側のロッカアーム潤滑油路84から吸気カムシャフト油路83Iに向けて概ね鉛直に上方へ延び、吸気カムシャフト25Iの軸受面(リヤシリンダヘッド4Rの上面)に開口している。吸気側の延長油路101の上端は、吸気カムシャフト25Iによって塞がれる。一方、排気側の延長油路101は、排気側のロッカアーム潤滑油路84から排気カムシャフト油路83Eに向けて斜め上方へ延び、排気カムシャフト25Eの軸受面(リヤシリンダヘッド4Rの上面)に開口している。排気側の延長油路101の上端は、排気カムシャフト25Eによって塞がれる。
これらの延長油路101は、ロッカアーム潤滑油路84に流入したエアをロッカアーム潤滑油路84から排出すべく溜めるエア溜まり室として機能する。延長油路101に溜まったエアは、エンジン1の運転中には、カムシャフト油路83を通ってカムシャフト25の摺動部(カムジャーナルとカムホルダ61との軸受隙間)から動弁室内に排出される。また、延長油路101にエアが溜まった状態でエンジン1が停止された場合や、エンジン1の停止後の放置によって延長油路101にエアが溜まった場合には、エアは、エンジン1の始動直後にオイルポンプ44から圧送されるオイルによってカムシャフト25の摺動部から外部に排出される。
フロントシリンダヘッド4Fにおいても、リヤシリンダヘッド4Rと同じ共用シリンダヘッド60が用いられているため、同じ構成によって同じ作用効果を奏する延長油路101が設けられている。これらの延長油路101は、共用シリンダヘッド60の鋳造後に、ドリルを用いた穿孔加工によって形成される。
以上のように構成されたエンジン1では、次のような作用効果が奏される。
図5に示されるように、シリンダ列方向を互いに逆向きにした共用シリンダヘッド60からなるフロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4Rのシリンダ列方向の両端部のそれぞれには、メインギャラリ46(図7)からフロント動弁機構21F(図1)、リヤ動弁機構21R、バルブ休止機構23又はVTC24にオイルを分配するための複数の分配油路47が上面に開口するように形成されている。複数の分配油路47のうちの少なくとも1つには、油量を調整する油量調整機構としてのオリフィス100が設けられている。そのため、フロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4Rのいずれにバルブ休止機構23やVTC24が設けられても、油量を所望に調整した上でシリンダヘッド4を共用化できる。
フロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4Rのうち、バルブ休止機構23(図1)やVTC24が設けられたリヤシリンダヘッド4Rの上面には、複数の分配油路47のうちの少なくとも1つと連通し、VTC24にオイルを供給する第2接続油路70が形成された第2油路接続部材68が設けられている。そのため、第2油路接続部材68に形成された第2接続油路70によってVTC24にオイルを供給できる。また、フロントバンク2Fで不要になる第2接続油路70を画定する部分を共用シリンダヘッド60に一体形成する必要がなく、材料の無駄を省くと共に重量の増大を抑制できる。
本実施形態では、図5及び図7に示されるように、フロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4Rの右側に設けられた分配油路47は、VTC24(図1)に連通している。リヤシリンダヘッド4Rの左側に設けられた分配油路47は、バルブ休止機構23(図1)に連通している。そして、フロントシリンダヘッド4Fでは、図6に示されるように、左側に設けられた分配油路47のうち、フロント動弁機構21Fの油圧ラッシュアジャスタ27(ロッカアーム潤滑油路84)、カムシャフト25(カムシャフト油路83)及びバルブリフタ28(バルブリフタ油路85)に連通する4つの分配油路47にオリフィス100が設けられている。一方、図5に示されるようにリヤシリンダヘッド4Rでは、左側に設けられた分配油路47のうち、リヤ動弁機構21Rの油圧ラッシュアジャスタ27(ロッカアーム潤滑油路84)及びカムシャフト25(カムシャフト油路83)に連通する2つの分配油路47にオリフィス100が設けられている。このように、フロント動弁機構21F及びリヤ動弁機構21Rに対する潤滑油路の油量をオリフィス100によって抑制することで、VTC24及びバルブ休止機構23の応答性を高くすることができる。
フロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4Rには、シリンダ列方向に水平に延びるロッカアーム潤滑油路84が形成されている。フロントシリンダヘッド4F及びリヤシリンダヘッド4Rに設けられるロッカアーム潤滑油路84には、上方向に延出するエア溜まり室として機能する延長油路101の下端が接続している。延長油路101の上端は、対応するフロントシリンダヘッド4F又はリヤシリンダヘッド4Rの上面に開口すると共に、対応するフロント動弁機構21F又はリヤ動弁機構21Rを構成する摺動部材であるカムシャフト25によって塞がれる。そのため、延長油路101は、エンジン1の運転中及びエンジン1の始動時にカムシャフト25の摺動部からエアを逃がすことができる。また、ロッカアーム潤滑油路84に接続する延長油路101をドリルによる穿設によって追加的に形成でき、共用シリンダヘッド60の製造及び追加の加工が容易である。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、開閉特性変更機構として、吸排気バルブ17の開閉タイミングを変更するVTC24がエンジン1に搭載されているが、吸排気バルブ17の開閉リフト量を変更する可変バルブリフト機構がエンジン1に搭載されてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
1 エンジン
2F フロントバンク(第1バンク)
2R リヤバンク(第2バンク)
3 シリンダブロック
4F フロントシリンダヘッド(第1シリンダヘッド)
4R リヤシリンダヘッド(第2シリンダヘッド)
17 吸排気バルブ
17E 排気バルブ
17I 吸気バルブ
20 動弁装置
21 動弁機構
21F フロント動弁機構
21R リヤ動弁機構
22 気筒休止機構
23 バルブ休止機構(弁動作変更機構)
24 VTC(弁動作変更機構、開閉特性変更機構)
24E 排気側VTC
24I 吸気側VTC
25 カムシャフト(動弁機構)
25E 排気カムシャフト(動弁機構)
25I 吸気カムシャフト(動弁機構)
26 ロッカアーム(動弁機構)
26E 排気ロッカアーム(動弁機構)
26I 吸気ロッカアーム(動弁機構)
27 油圧ラッシュアジャスタ(動弁機構)
28 バルブリフタ(動弁機構)
28A 第1バルブリフタ
28B 第2バルブリフタ
46 メインギャラリ
47 分配油路
66 第1油路接続部材
67 第1接続油路(バルブリフタ28に対する潤滑油路)
68 第2油路接続部材
69 作動油路
70 第2接続油路(リヤのVTC24に対する作動油路)
83 カムシャフト油路
83I 吸気カムシャフト油路
83E 排気カムシャフト油路
84 ロッカアーム潤滑油路(水平油路)
85 バルブリフタ油路
100 オリフィス(油量調整装置)
101 延長油路

Claims (4)

  1. V型に配置され、それぞれ複数の気筒を形成する第1シリンダバンク及び第2シリンダバンクを有するシリンダブロックと、
    前記第1シリンダバンクの上面に結合される共用シリンダヘッドからなる第1シリンダヘッドと、
    シリンダ列方向が前記第1シリンダヘッドと逆向きになるように前記第2シリンダバンクの上面に結合された前記共用シリンダヘッドからなる第2シリンダヘッドと、
    前記第1シリンダヘッドに設けられた吸気バルブ及び排気バルブを駆動する第1動弁機構と、
    前記第2シリンダヘッドに設けられた吸気バルブ及び排気バルブを駆動する第2動弁機構と、
    前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドの少なくとも一方のシリンダ列方向の一端側又は両端側に設けられた作動油路の油圧によって駆動され、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のリフト動作を変更する弁動作変更機構とを備え、
    前記シリンダブロックには、シリンダ列方向に延びるメインギャラリが形成され、
    前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドのシリンダ列方向の両端部のそれぞれには、前記メインギャラリから前記第1動弁機構、前記第2動弁機構又は前記弁動作変更機構にオイルを分配するための複数の分配油路が上面に開口するように形成され、
    複数の前記分配油路のうちの少なくとも1つに、油量を調整する油量調整機構が設けられることを特徴とするV型エンジン。
  2. 前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドのうち、前記弁動作変更機構が設けられたものの上面には、複数の前記分配油路のうちの少なくとも1つと連通し、前記弁動作変更機構にオイルを供給する接続油路が形成された油路接続部材が設けられることを特徴とする請求項1に記載のV型エンジン。
  3. 前記弁動作変更機構が、
    吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミング及び開閉リフト量のうちの少なくとも一方を変更する開閉特性変更機構と、
    吸気バルブ又は排気バルブのリフト動作を休止させるバルブ休止機構と、からなり、
    前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドの前記一端側に設けられた前記分配油路が、前記開閉特性変更機構に連通し、
    前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドの一方の他端側に設けられた前記分配油路が、前記バルブ休止機構に連通し、
    前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドの前記他端側に設けられた前記分配油路のうち、前記第1動弁機構及び前記第2動弁機構に連通する前記分配油路に前記油量調整機構が設けられることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のV型エンジン。
  4. 前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドには、シリンダ列方向に水平に延びる水平油路が形成され、
    前記第1シリンダヘッド及び前記第2シリンダヘッドに設けられる前記水平油路には、上方向に延出する延長油路の下端が接続し、
    前記延長油路の上端が、対応する前記第1シリンダヘッド又は前記第2シリンダヘッドの上面に開口すると共に、対応する前記第1動弁機構又は前記第2動弁機構を構成する摺動部材によって塞がれることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のV型エンジン。
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