| 【発明の名称】 |
Ｖ型エンジンのシリンダヘッド構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】内田 雅博
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| 【要約】 |
【課題】ＤＯＨＣのＶ型エンジンにおいて、ポートアングルやバルブアングルをできるだけ変更することなく、エンジンを気筒のＶ字配列方向でコンパクト化することができ、しかも、シリンダヘッドの加工時に作業がやり難くなることのないようにする。
【解決手段】Ｖ字状に分岐された各気筒のそれぞれで、バルブ駆動用のカム軸が吸気側と排気側にそれぞれ設置されている４サイクルエンジンにおいて、各気筒で吸気側と排気側の各カム軸３，４を支持するシリンダヘッドの上端面を、各気筒によるＶ字形状の中央に近い吸気側２ｂが上段となり、中央から離れた排気側２ｃが下段となるように、シリンダヘッドの下端面２ａと平行な各端面２ｂ，２ｃと段差２ｄによる段状に形成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｖ字状に分岐された各気筒のそれぞれで、バルブ駆動用のカム軸が吸気側と排気側にそれぞれ設置されている４サイクルエンジンにおいて、各気筒で吸気側と排気側の各カム軸を支持するシリンダヘッドの上端面が、各気筒によるＶ字形状の中央に近い吸気側が上段となり、中央から離れた排気側が下段となるように、シリンダヘッドの下端面と平行な各端面と段差による段状に形成されていることを特徴とするＶ型エンジンのシリンダヘッド構造。
【請求項２】 Ｖ型エンジンが、カム軸からロッカーアームを介してバルブを動かすものであり、吸気側と排気側の各ロッカーアームの揺動基端を支持するロッカー軸を、それぞれのカム軸よりも、各気筒によるＶ字形状の中央側に寄せて配置したものであることを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンのシリンダヘッド構造。
【請求項３】 カム軸からロッカーアームを介してバルブを動かす動弁機構として可変バルブリフト装置が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のＶ型エンジンのシリンダヘッド構造。
【請求項４】 Ｖ型エンジンが、各カム軸の端部に可変バルブタイミング装置を付設したものであり、クランク軸の回転をプライマリーチェーンにより排気側カム軸に伝達し、排気側カム軸の回転をセカンダリーチェーンにより吸気側カム軸に伝達するようにしたものであることを特徴とする請求項１乃至３に記載のＶ型エンジンのシリンダヘッド構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各気筒がＶ字状に配列されてバルブ駆動用のカム軸が吸気側と排気側にそれぞれ設置されている４サイクルエンジンに関し、特に、そのようなバルブシステムがＤＯＨＣであるＶ型エンジンにおけるシリンダヘッドの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】各気筒がＶ字状に配列されてバルブシステムがＤＯＨＣ（ツインカム）である４サイクルエンジンでは、Ｖ字状に分岐された各気筒のそれぞれで、通常、エンジンセンター（各気筒によるＶ字形状の中央）に近い側が吸気側となり、エンジンセンターから離れた（遠い）側が排気側となるように、シリンダヘッドに吸気ポートと排気ポートが形成されており、吸気ポートと排気ポートを開閉するための吸気バルブと排気バルブを駆動するために、吸気側と排気側のそれぞれのカム軸がシリンダヘッドの上端部に配設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のようなＤＯＨＣのＶ型エンジンにおいて、Ｖ字状に分岐される各気筒のアングルを必要とされる最適の角度に設定した上で、エンジン性能を低下させないように、吸・排気ポートのポートアングルや、吸・排気バルブのバルブアングル（即ち燃焼室の形状）をできるだけ変更することなく、しかも、エンジンを気筒のＶ字配列方向でコンパクト化しようとする場合、図３に示すように、各気筒によるＶ字形状の中央であるエンジンセンターＣから離れた排気側において、バルブ６のステムを短くしてカム軸４をエンジンセンターＣの側に寄せるということが考えられる。
【０００４】なお、ＤＯＨＣのＶ型エンジンにおいても、エンジンの運転状態に応じてバルブの開閉タイミングを変化させるために、カム軸の端部に可変バルブタイミング装置（ＶＶＴ）を設けたり、また、エンジンの運転状態に応じてバルブのリフト量を変化させるために、カム軸からロッカーアームを介してバルブを動かす動弁装置として可変バルブリフト装置（ＶＶＬ）を設けたりすることが従来から行われている。
【０００５】しかしながら、そのように可変バルブリフト装置を設けたり、可変バルブタイミング装置を設けたりすると、シリンダヘッドが大型化したり、チェーンカバーが大型化したりすることで、エンジンレイアウトが気筒のＶ字配列方向で拡大して、エンジンを車両に搭載する際のクリアランスが問題となってくることから、Ｖ型エンジンにおいて可変バルブリフト装置や可変バルブタイミング装置を設けるような場合には、特に上記のようにエンジンを気筒のＶ字配列方向でコンパクト化することが望まれる。
【０００６】そこで、エンジンを気筒のＶ字配列方向でコンパクト化するために、上記のようにエンジンセンターから離れた排気側でカム軸をエンジンセンター側に寄せた場合、図３に示すように、シリンダブロックとの連結面となるシリンダヘッドの下端面２ａに対して、吸気側と排気側の各カム軸３，４を結ぶ線が傾斜したものとなり、そのような位置関係にある各カム軸３，４をシリンダヘッドの上端で支持するためには、シリンダヘッドの上端面が下端面に対して傾斜したものになってしまう。
【０００７】そのようにシリンダヘッドの上端面を下端面に対して傾斜させた場合、シリンダヘッドの製造時において、ヘッドボルトのボルト孔やカムキャップボルトのボルト孔等を形成するための加工に際して、上端面と下端面が平行でないことにより、下端面を基準面として加工する時と上端面を基準面として加工する時とで加工角度が異なることになって、加工作業がやり難いものとなってしまうという問題が生じる。
【０００８】本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、ＤＯＨＣのＶ型エンジンにおいて、ポートアングルやバルブアングルをできるだけ変更することなく、エンジンを気筒のＶ字配列方向でコンパクト化することができ、しかも、シリンダヘッドの加工時に作業がやり難くなることのないようにすることを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような課題を解決するために、Ｖ字状に分岐された各気筒のそれぞれで、バルブ駆動用のカム軸が吸気側と排気側にそれぞれ設置されている４サイクルエンジンにおいて、各気筒で吸気側と排気側の各カム軸を支持するシリンダヘッドの上端面を、各気筒によるＶ字形状の中央に近い吸気側が上段となり、中央から離れた排気側が下段となるように、シリンダヘッドの下端面と平行な各端面と段差による段状に形成することを特徴とするものである。
【００１０】上記のような構成によれば、シリンダヘッドの上端面が、シリンダヘッドの下端面を基準にして、エンジンセンター（各気筒によるＶ字形状の中央）に近い吸気側で高くなり、エンジンセンターから離れた排気側で低くなるように、段状に形成されていることから、エンジンセンターから離れた排気側で、バルブステムを短くしてカム軸をエンジンセンター側に寄せることができて、エンジンを気筒のＶ字配列方向でコンパクト化することができる。
【００１１】また、シリンダヘッドの上端面が、吸気側と排気側でそれぞれシリンダヘッドの下端面と平行な面に形成されていることで、シリンダヘッドの製造時に、上端面と下端面のどちらを基準面としても同じように加工を行うことができて、加工作業がやり難くなるようなことはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明のＶ型エンジンのシリンダヘッド構造の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明のシリンダヘッド構造の一実施形態について、図１は、Ｖ型エンジンにおけるシリンダヘッドの配置状態を示し、図２（Ａ）は、シリンダヘッドの断面構造を示し、図２（Ｂ）は、シリンダヘッドの下面に形成されている燃焼室天板部を示すものである。
【００１３】図１に示すように、エンジン１は、複数の気筒（２気筒や４気筒等）がＶ字状に分岐して配列されているＶ型エンジンであり、Ｖ字状に分岐された各気筒のそれぞれで、シリンダヘッド２の上端部に吸気バルブ駆動用のカム軸３と排気バルブ駆動用のカム軸４を設けた、バルブシステムがＤＯＨＣ型式の４サイクルエンジンであって、下面にそれぞれ燃焼室（燃焼室天板部）２１を形成した各気筒のシリンダヘッド２には、エンジンセンター（各気筒によるＶ字形状の中央）に近い側に吸気ポート２２が形成され、エンジンセンターから離れた側に排気ポート２３が形成されている。
【００１４】なお、本実施形態のＶ型エンジン１は、各気筒毎に吸気バルブと排気バルブを２個ずつ設けた４バルブエンジンであって、各気筒毎にシリンダヘッド２の下面に形成される燃焼室（燃焼室天板部）２１には、図２（Ｂ）に示すように、その中央に点火プラグ装着用の孔２４が開口されていると共に、吸気ポートの燃焼室開口部２２ａと排気ポートの燃焼室開口部２３ａとがそれぞれ２個ずつ開口されている。
【００１５】本実施形態では、エンジンの運転条件に応じた好ましいバルブタイミングを得るために、図示していないが、Ｖ字状に分岐された各気筒のそれぞれで、各カム軸３，４の前端側に従来から知られた構造の可変バルブタイミング装置（ＶＶＴ）が付設されており、それらの可変バルブタイミング装置を介した状態で、クランク軸７の回転がプライマリーチェーン８により排気側カム軸４に伝達され、排気側カム軸４の回転がセカンダリーチェーン９により吸気側カム軸３に伝達されるようになっている。
【００１６】上記のようなＶ型エンジン１のシリンダヘッド２では、図２（Ａ）に示すように、吸気ポート２２に対して燃料噴射用インジェクター１０が側方から装着され、燃焼室２１の中央部に対して点火プラグ１１が上方から装着されていると共に、吸気側と排気側のそれぞれにおいて、バルブ５，６のステムヘッド５ａ，６ａとカム軸３，４との間にロッカーアーム１２，１３が介装され、各ロッカーアーム１２，１３は、その揺動基端がそれぞれのロッカー軸１４，１５により回動自在に支持されている。
【００１７】なお、本実施形態では、エンジンの運転条件に応じた好ましいバルブリフト特性を得るために、カム軸３，４からロッカーアーム１２，１３を介してバルブ５，６を動かす動弁機構として、従来から知られた構造の可変バルブリフト装置が使用されており、また、吸気側と排気側の各ロッカーアーム１２，１３については、何れも同じ方向で外向き（各気筒によるＶ字形状の中央側から周辺側に向く）となるように、各ロッカーアーム１２，１３の揺動基端を支持する各ロッカー軸１４，１５が、それぞれのカム軸３，４よりもエンジンセンター（各気筒によるＶ字形状の中央）側に寄った位置となるように設置されている。
【００１８】可変バルブリフト装置については、図示していないが、カム軸上に並設された低速用カムと高速用カムに対向して、別々に回動可能な主ロッカーアームと副ロッカーアームによりロッカーアームを構成し、ロッカー軸の軸心中空部を通した油圧作動によるモード切換機構を介して、バルブステムと直接的に連係する主ロッカーアームに対し、副ロッカーアームを連動状態と空動状態に選択的に切り換え可能とした、基本的構造が従来から一般的に知られたものであって、吸気側と排気側の各ロッカーアーム１２，１３は、何れも主ロッカーアームと副ロッカーアームとからなるものである。
【００１９】ところで、上記のような本実施形態のシリンダヘッド２において、吸気側カム軸３と排気側カム軸４は、何れも、シリンダヘッド２の上端面に凹設されたカム軸支承部（ジャーナル軸受の下半部）２５，２６において、図示していないカムキャップ（ジャーナル軸受の上半部）により上方から挟持されることで、回転自在に支持されているが、この各カム軸３，４を支持するシリンダヘッドの上端面は、シリンダヘッドの下端面２ａからの高さが吸気側２ｂと排気側２ｃで異なるようなものとなっている。
【００２０】すなわち、図２（Ａ）に示すように、シリンダヘッド２の上端面は、シリンダヘッド２の下端面２ａを基準にして、吸気側カム軸３を支持する部分２ｂよりも排気側カム軸４を支持する部分２ｃの方が低くなっており、且つ、吸気側カム軸３を支持する部分２ｂと排気側カム軸４を支持する部分２ｃの両方が、何れもシリンダヘッド２の下端面２ａと平行な面となるように、両方の部分２ｂ，２ｃの間には段差２ｄが設けられている。
【００２１】上記のようにシリンダヘッド２の上端面が段状に形成されている本実施形態のＶ型エンジンのシリンダヘッド構造によれば、Ｖ字状に分岐された各気筒において、エンジンセンター（各気筒によるＶ字形状の中央）から離れた排気側で、カム軸４をエンジンセンターの側に寄せることができるため、吸・排気ポート２２，２３やポートアングルや吸・排気バルブ５，６のバルブアングル（即ち、燃焼室２１の形状）を変えることなく、エンジン１を気筒のＶ字配列方向でコンパクト化することができる。
【００２２】そのため、本実施形態のように、各カム軸３，４の端部に可変バルブタイミング装置（図示せず）を設けたり、カム軸３，４からバルブ５，６を動かす動弁装置として可変バルブリフト装置を使用したりしても、それによりエンジンレイアウトが気筒のＶ字配列方向で拡大するのを抑えることができて、エンジン１を車両に搭載する際のクリアランスを確保することができる。
【００２３】しかも、シリンダヘッド２の上端面２ｂ，２ｃと下端面２ａが平行となるように形成されていることで、シリンダヘッド２をシリンダブロックに連結するためのヘッドボルトのボルト孔２７を加工したり、カムキャップをシリンダヘッドに連結するためのカムキャップボルトのボルト孔２８を加工したりする際に、シリンダヘッド２の上端面２ｂ，２ｃと下端面２ａのどちらを加工基準面としても同じ角度で加工することができて、加工作業がやり難くなるようなことはない。
【００２４】なお、本実施形態では、ＤＯＨＣ型式のバルブシステムでロッカーアームによる動弁機構を採用するに当たって、吸気側と排気側の各ロッカーアーム１２，１３の揺動基端を支持する各ロッカー軸１４，１５を、それぞれのカム軸３，４よりもエンジンセンター（各気筒によるＶ字形状の中央）側に寄った位置に設置して、吸気側と排気側の各ロッカーアーム１２，１３を同じ方向に向けていることで、シリンダヘッド自体を大型化することなく、且つ、コンパクトな燃焼室の形成が可能となっている。
【００２５】すなわち、図４（Ａ）に示すように、吸気側と排気側の各ロッカーアーム１２，１３が向き合うように、吸気側と排気側の各ロッカー軸１４，１５を各カム軸３，４の外側に設置すると、各ロッカー軸１４，１５の間隔が開いてシリンダヘッド自体が大型化することになり、一方、図５（Ｂ）に示すように、吸気側と排気側の各ロッカーアーム１２，１３が背中合わせになるように、吸気側と排気側の各ロッカー軸１４，１５を各カム軸３，４の間に設置すると、バルブアングルが大きくなってコンパクトな燃焼室の形成が困難となる。
【００２６】これに対して、図４（Ｃ）に示すように、吸気側と排気側の各ロッカーアーム１２，１３を同じ向きにして、吸気側と排気側の各ロッカー軸１４，１５をそれぞれのカム軸３，４よりもエンジンセンター（各気筒によるＶ字形状の中央）側に寄せて設置すると、シリンダヘッドを大型化することなく、コンパクトな燃焼室の形成が可能となり、しかも、点火プラグ１１の装着軸線をエンジンセンター側に傾けることで、排気側のカム軸４やロッカー軸１５をエンジンセンター側に近づけることができる。
【００２７】以上、本発明のＶ型エンジンのシリンダヘッド構造の一実施形態について説明したが、本発明は、上記のような実施形態に限られるものではなく、例えば、ＤＯＨＣのＶ型エンジンであれば、可変バルブタイミング装置や可変バルブリフト装置のないエンジンに対しても適用可能であり、また、ロッカーアームによる動弁機構を用いたＤＯＨＣだけでなく、カムが直接バルブのステムヘッドを押すようなＤＯＨＣのエンジンに対しても適用可能である等、適宜設計変更可能なものであることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したような本発明のＶ型エンジンのシリンダヘッド構造によれば、吸・排気ポートやポートアングルや吸・排気バルブのバルブアングル（燃焼室の形状）をできるだけ変更することなく、エンジンを気筒のＶ字配列方向でコンパクト化することができて、エンジンを車両に搭載する際のクリアランスを充分に確保することができると共に、シリンダヘッドに対してヘッドボルト孔やカムキャップボルト孔等を加工する時に、シリンダヘッドの上端面が傾斜していることで加工作業がやり難くなるということを回避することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月１５日（２０００．６．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１００９９６
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 允彦
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３５５５１１（Ｐ２００１−３５５５１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２６日（２００１．１２．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１７９２３７（Ｐ２０００−１７９２３７） |
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