(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグを挿入する点火プラグ孔を含んで構成されるエンジンのシリンダヘッドにおいて、
前記シリンダヘッドを上部ヘッドと下部ヘッドとに分割し、前記上部ヘッドに含まれる上部点火プラグ孔と前記下部ヘッドに含まれる下部点火プラグ孔との中心軸を、互いにオフセットするとともに、
前記上部点火プラグ孔と前記下部点火プラグ孔の少なくとも一方を境界側の端部においてテーパ状に拡径し、これらの点火プラグ孔を滑らかに接続したことを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
【請求項２】
点火プラグを挿入する点火プラグ孔を含んで構成されるエンジンのシリンダヘッドにおいて、
前記シリンダヘッドを上部ヘッドと下部ヘッドとに分割し、前記上部ヘッドに含まれる上部点火プラグ孔と前記下部ヘッドに含まれる下部点火プラグ孔との中心軸を、互いにオフセットするとともに、
前記下部点火プラグ孔を前記上部点火プラグ孔より大径とし、前記上部点火プラグ孔を包囲したことを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
【請求項３】
前記上部ヘッドに、吸気弁及び排気弁駆動用の各電磁アクチュエータを収納する収納空間を形成し、前記上部点火プラグ孔を、前記各収納空間と干渉しないように、前記下部点火プラグ孔に対してオフセットしたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つに記載のエンジンのシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに関し、特に、各種部品（例えば、吸気弁及び排気弁駆動用の各電磁アクチュエータ）をよりコンパクトに搭載可能とするためのシリンダヘッドの改良に関する。
【従来の技術】
シリンダヘッドに点火プラグが取り付けられる位置は、燃焼室の形状などとの関係から、燃焼素質に対して支配的な影響を及ぼす。近年のエンジンの高性能化に伴い、燃焼室の形状として、ペントルーフ型のものが採用されている。
このようなエンジンにおいて点火プラグは、火炎伝播距離を短かくして燃焼を促進するため、燃焼室の略中央に配置されている。従来より、かかる点火プラグをエンジン外部から脱着するための点火プラグ孔は、エンジン上方から燃焼室へ連通する真っ直ぐな貫通孔として形成されてきた。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように真っ直ぐに形成された点火プラグ孔を有するエンジンにあっては、シリンダヘッドに配設される他の部品は、点火プラグ孔との間に所定の肉厚を確保する必要から、レイアウト上の制約を受けてきた。
具体的には、例えば、吸気弁及び排気弁の開閉動作を制御する動弁装置が挙げられる。弁体は、燃焼室の形状と関連して配置されるうえ、吸排気時のガス流動を最適に形成するための要求から、吸気側と排気側とで傾きや（弁頭部の）大きさが異なる。このため、上述のように点火プラグを燃焼素質上最適に配置した場合、このような設計上の違いから、各動弁装置を（通常、弁体の傾きが急な吸気側に合わせて）燃焼室から上方の遠い位置に配置せざるをえなかった。このことは、動弁装置として電磁駆動式のものを搭載したエンジンにおいて特に顕著となっており、シリンダヘッド全高を延長せしめ、延いてはエンジン全高を延長せしめ、エンジンの小型化・軽量化の要求に反して不利である。
このことに鑑み、本発明は、点火プラグ孔の形状を最適化することにより、燃焼素質を悪化することなく吸気弁及び排気弁駆動用の各電磁アクチュエータなどの他の部品をよりコンパクトに搭載可能として、エンジンの小型化・軽量化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、点火プラグを挿入する点火プラグ孔を含んで構成されるエンジンのシリンダヘッドにおいて、前記シリンダヘッドを上部ヘッドと下部ヘッドとに分割し、前記上部ヘッドに含まれる上部点火プラグ孔と前記下部ヘッドに含まれる下部点火プラグ孔との中心軸を、互いにオフセットするとともに、前記上部点火プラグ孔と前記下部点火プラグ孔の少なくとも一方を境界側の端部（以下「分割部」という。）においてテーパ状に拡径し、これらの点火プラグ孔を滑らかに接続したことを特徴としている。
請求項２に係る発明は、点火プラグを挿入する点火プラグ孔を含んで構成されるエンジンのシリンダヘッドにおいて、前記シリンダヘッドを上部ヘッドと下部ヘッドとに分割し、前記上部ヘッドに含まれる上部点火プラグ孔と前記下部ヘッドに含まれる下部点火プラグ孔との中心軸を、互いにオフセットするとともに、上部点火プラグ孔を上部ヘッド内の各部品と干渉しないように形成した上で、前記下部点火プラグ孔を大径化し、前記下部点火プラグ孔で前記上部点火プラグ孔を包囲したことを特徴としている。
請求項３に係る発明は、前記上部ヘッドに、吸気弁及び排気弁の開閉動作を制御する動弁装置としての各電磁アクチュエータを収納する収納空間を形成し、前記上部点火プラグ孔を、前記各収納空間と干渉しないように（前記各収納空間との間に所定の肉厚を確保できるように）、前記下部点火プラグ孔に対してオフセットしたことを特徴としている。
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、シリンダヘッドを上部ヘッドと下部ヘッドとに分割し、それぞれに含まれる上部点火プラグ孔と下部点火プラグ孔とをオフセットして、独立に形成できるようにしたので、点火プラグを位置させる下部点火プラグ孔を、点火プラグを最適に配置できる位置に形成する一方、脱着時に点火プラグを通すための上部点火プラグ孔を、上部ヘッドに搭載する各部品と干渉しないように形成することができ、上部ヘッド内に各部品を配置する際の点火プラグの位置によるレイアウト上の制約を緩和することができる。
従って、点火プラグを燃焼素質上最適に配置する一方、点火プラグの位置によらず、上部ヘッド内の各部品を最適に配置することができる。逆に、上部ヘッド内の部品配置によらず、点火プラグを最適に配置することができる。
また、上部点火プラグ孔及び／又は下部点火プラグ孔に設けられたテーパ部により、点火プラグ脱着時の作業性を向上することができる。
請求項２に係る発明によれば、上部ヘッド内に各部品を配置する際の点火プラグの位置によるレイアウト上の制約を緩和するとともに、点火プラグ孔を加工する上で特別なテーパ加工などが不要なため、加工が容易となる。また、上部点火プラグ孔が下部点火プラグ孔に包囲された形状となっているため、点火プラグ挿入時に、点火プラグが分割部おける点火プラグ孔壁面につかえることがなく、円滑に挿入することができる。
請求項３に係る発明によれば、点火プラグの位置によらず、各電磁アクチュエータを最適に（燃焼室から最短の位置に）配置することができる。このため、これらの可動子の全長を短縮して、消費電力を削減することができる。これに伴い、エンジン全高を抑えることができ、エンジンの小型化・軽量化を図ることができる。
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るエンジンのシリンダヘッドＳの全体図を示している。図示されるＡは、吸気弁及び排気弁としての弁体の開閉動作を制御する動弁装置としてシリンダヘッドＳに搭載される電磁アクチュエータであり、１気筒につき吸気弁及び排気弁をそれぞれ２つずつ備えるエンジンにあっては、合計４つの電磁アクチュエータが搭載される。また、Ｐは、本実施形態において燃焼室の略中央に配置される点火プラグである。
シリンダヘッドＳは、上部ヘッドＳ１と下部ヘッドＳ２とに分割して構成される。これらは、分割部Ｉにおいて連結された状態で図示しないシリンダブロック上に（通常、シリンダヘッド用ガスケットを介して）組み付けられ、前記シリンダブロックと、その内部にて摺動するピストン（図示せず）の冠面との間に前記燃焼室１１を形成する。
下部ヘッドＳ２には、後述する上部点火プラグ孔と接続してシリンダヘッドＳ（エンジン）上方から燃焼室１１へ連通する、下部点火プラグ孔１２が形成されている。下部点火プラグ孔１２の底部において形成されたネジ部１２a により、燃焼室１１に臨む点火プラグＰが取り付けられている。また、下部点火プラグ孔１２は、気筒列方向と直交する方向の一側から燃焼室１１へ吸気を導入する吸気ポート１３、他側から排気を排出する排気ポート１４及びその他の各部品と干渉しないように、かつ点火プラグＰを燃焼素質上の最適位置に配置できるように、形成されている。
上部ヘッドＳ１には、点火プラグＰをシリンダヘッドＳ（エンジン）外部から下部点火プラグ孔１２へ通すための貫通孔としての上部点火プラグ孔２１が、電磁アクチュエータＡを収納するための収納空間２２と干渉しないように（即ち、上部点火プラグ孔２１と収納空間２２との間に所定の肉厚を確保できるように）、形成されている。尚、図では、便宜上、吸気側の電磁アクチュエータのみを搭載した状態を示している。
電磁アクチュエータＡは、磁性材料を含むアッパコア３１とロアコア３２とを所定の距離だけ離した状態で内蔵しており、アッパコア３１及びロアコア３２のそれぞれに対して、アッパコイル３３及びロアコイル３４が形成されている。アッパコア３１とロアコア３２との間には、磁性材料を含むプレート状の可動子３５が配置されている。可動子３５は、上下から挟むようにして配設されたアッパスプリング３６とロアスプリング（図示せず）との作用により、後述する弁体と一体的に中間リフト位置（アッパコイル３３及びロアコイル３４のいずれにも通電しない場合における可動子位置）方向へ付勢され、軸方向に弾性的に支持されている。
かかる構成によれば、各コイル３３、３４に供給する電流を制御することにより発生する電磁力を利用して可動子３５を上下に往復駆動させ、この往復運動を吸気ポート１３或いは排気ポート１４に介装される弁体１５に伝達することで、吸気弁及び排気弁の開閉時期を任意に制御することができる。
このように電磁アクチュエータＡによって開閉動作を制御される弁体１５は、吸排気時のガス流動を最適に形成するための要求から、弁軸部１５a の傾きや弁頭部１５b の大きさなどが、吸気側と排気側とで異なっている。
このため、本実施形態では、上部ヘッドＳ１に形成される上部点火プラグ孔２１の中心軸と、下部ヘッドＳ２に形成される下部点火プラグ孔１２の中心軸とを、各弁体に関する設計上の違いを考慮して排気側へオフセットさせている。このときの各点火プラグ孔２１、１２の関係を図２に示す。
図２は、下部ヘッドＳ２を上方から眺めた部分平面図である。このため、上部点火プラグ孔２１を２点鎖線で示している。また、図に示す１６は、弁体１５を挿入する弁ガイドであり、弁体毎に設けられる。本実施形態では、吸気側及び排気側にそれぞれ２つずつ並置されている。
上部点火プラグ孔２１を、下部点火プラグ孔１２に対して図示のごとくオフセットしたことにより、これらを真っ直ぐに形成した場合と比べて、電磁アクチュエータＡの収納空間２２をより燃焼室１１側に形成することができる。
従って、本実施形態によれば、上部ヘッドＳ１内に部品を配置する際の点火プラグＰの位置によるレイアウト上の制約が緩和され、電磁アクチュエータＡの収納空間２２をより最適に形成することができる。このため、エンジン全高を短縮して、エンジンの小型化・軽量化を図ることができる。また、可動子３５の全長を短縮することができるため、弁体の開閉制御にかかる消費電力を削減することができる。
また、上部点火プラグ孔２１と下部点火プラグ孔１２とは、これらを分割部Ｉにおいてテーパ状に拡径することで滑らかに接続されているため、点火プラグ脱着時の作業性も良好である。具体的には、点火プラグＰは、図３に示すごとく、プラグレンチ（ソケットレンチ）５１によってネジ部１２a から取り外した（図３(a))後、これらを上方へ引き寄せ（図３(b))、テーパ状の分割部Ｉにおいて上部点火プラグ孔位置まで移動させて（図３(c))更に引き寄せることで、容易に取り出すことができる。尚、点火プラグＰの取付けは、以上の作業を反転させて容易に達成することができる。
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係るシリンダヘッドＳは、前述と同様に、分割部Ｉにおいて分割された上部ヘッドＳ１と下部ヘッドＳ２とを連結した状態でシリンダブロックに組み付けられる。図には、便宜上、シリンダヘッドＳの構造のみを示す。
上部点火プラグ孔２１の中心軸と下部点火プラグ孔１２の中心軸とは、前述と同様にオフセットされている。上部ヘッドＳ１において、その内部に含まれる各部品と干渉しないように（特に、電磁アクチュエータＡの収納空間２２との間に所定の肉厚を確保できるように）上部点火プラグ孔２１が形成されている。また、下部ヘッドＳ２において、点火プラグＰを最適に配置できるように下部点火プラグ孔１２が形成されている。
本実施形態では、各点火プラグ孔２１、１２の加工を容易にするため、分割部Ｉにおいてテーパなどを設けず、下部点火プラグ孔１２を、上部点火プラグ孔２１を包囲するまで大径化している。このときの各点火プラグ孔２１、１２の関係を図５に示す。
図５は、下部ヘッドＳ２を上方から眺めた部分平面図である。前述と同様に、上部点火プラグ孔２１を２点鎖線で示している。弁ガイド１６についても同様であり、吸気側及び排気側にそれぞれ２つずつ並置され、合計４つの弁ガイドが設けられている。
かかる構造によれば、加工が容易になる上、レイアウト上の制約が緩和されてエンジンの小型化・軽量化及び消費電力の削減を図ることができる。また、点火プラグ挿入時に、点火プラグＰが分割部Ｉおける点火プラグ孔壁面につかえることがなく、点火プラグ脱着時の作業性が向上されている。
このように、本発明によれば、点火プラグＰを燃焼素質上最適に配置する一方、点火プラグの位置によらず、上部ヘッドＳ１内の各部品を最適に配置することができ、レイアウト性を向上することができる。従って、シリンダヘッドＳの剛性を低下させることなく、エンジン全高を抑えることができ、エンジンの小型化・軽量化を図ることができる。また、電磁駆動式の動弁機構を搭載したエンジンにあっては、電磁アクチュエータの可動子の全長を短縮して、消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエンジンのシリンダヘッドの全体図
【図２】同上シリンダヘッドの下部ヘッドの部分平面図
【図３】同上シリンダヘッドにおける点火プラグの脱着を説明する図
【図４】本発明の第２の実施形態に係るエンジンのシリンダヘッドの全体図
【図５】同上シリンダヘッドの下部ヘッドの部分平面図
【符号の説明】
Ｓ  シリンダヘッド
Ａ  電磁アクチュエータ
Ｐ  点火プラグ
Ｉ  分割部
Ｓ１  上部ヘッド
Ｓ２  下部ヘッド
１２  下部点火プラグ孔
２１  上部点火プラグ孔
２２  （電磁アクチュエータ用）収納空間
５１  プラグレンチ（ソケットレンチ）
【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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