(57)【要約】【課題】  吸入新気の充填効率を高めてエンジン出力を向上する。【解決手段】  ピストンを往復動自在に収容するシリンダ１１に取り付けられたシリンダヘッド１０には、吸入新気を燃焼室１２に案内する吸気ポート１４と燃焼排ガスを外部に排出する排気ポート１５とが形成されており、吸気ポート１４は吸気弁１６により開閉され、排気ポート１５は排気弁１７により開閉される。吸気ポート１４と排気ポート１５の燃焼室１２側の開口部１４ａ，１５ａは燃焼室１２の中心部に寄せて形成され、ボア中心軸Ｏに対する吸気弁１６の中心軸Ｉの傾斜角度θiは中心軸Ｏに対する排気弁１７の中心軸Ｅの傾斜角度θeよりも大きく設定されており、吸気ポート１４のうち吸気弁１６を移動自在に案内するバルブガイド１８に対向する内面には膨らみ部が形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを往復動自在に収容するシリンダに取り付けられ、吸入新気を燃焼室内に案内する吸気ポートおよび燃焼排ガスを外部に排出する排気ポートが形成されたシリンダヘッドと、前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記排気ポートを開閉する排気弁とを有するエンジンの吸排気装置であって、
前記吸気ポートと前記排気ポートの燃焼室側の開口部を前記燃焼室の中心部に寄せて形成し、シリンダボアのボア中心軸に対する前記吸気弁の中心軸の傾斜角度を前記ボア中心軸に対する排気弁の中心軸の傾斜角度よりも大きく設定し、前記吸気ポートのうち前記吸気弁を移動自在に案内するバルブガイドに対向する内面に膨らみ部を形成することを特徴とするエンジンの吸排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン燃焼室への吸入新気の充填効率を高めるようにしたエンジンの吸排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
４サイクルエンジンは、ピストンを往復動自在に収容するシリンダと、シリンダに固定されるシリンダヘッドとを有し、シリンダヘッドには空気または混合気を燃焼室内に供給するための吸気ポートと、燃焼排ガスを外部に排出するための排気ポートとが形成されている。吸気ポートを開閉する吸気弁と排気ポートを開閉する排気弁とがシリンダヘッドに設けられており、これらの吸排気弁はクランク軸の回転に同期して駆動される。吸排気弁を駆動するための動弁機構としては、動弁カムを備えたカムシャフトがシリンダヘッド内に配置されたＯＨＣ式があり、ＯＨＣ式動弁機構には吸気弁と排気弁をそれぞれ動弁カムにより直接駆動する直動型と、ロッカアームを介して駆動するロッカアーム型とがある。そしてロッカアーム型には、１本のカムシャフトに吸気弁駆動用の動弁カムと排気弁駆動用の動弁カムとを設けるようにしたタイプと、吸気弁駆動用のカムシャフトと排気弁駆動用のカムシャフトとを有するタイプがある。特許文献１，２には、１本のカムシャフトに吸気用と排気用の両方の動弁カムを設けるようにしたタイプのＳＯＨＣエンジンが記載されている。
【特許文献１】特開平６−２２９２１０号公報
【特許文献２】特開平７−１０２９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃焼室に対応させて吸気弁と排気弁を１つずつシリンダヘッドに設けた２弁式のシリンダヘッドにおいては、吸気弁の中心軸と排気弁の中心軸とのなす角度である弁挟み角を小さくすると、燃焼室のピストンストローク方向の寸法を短くすることができるので、燃焼室の容積を小さくして圧縮比を大きくすることができる。圧縮比を大きくできればエンジン出力を高めることができるので、エンジン出力を考慮すると、弁挟み角を大きくすることには限度がある。
【０００４】
一方、エンジン出力を向上させるには、吸入新気つまり空気や混合気の充填効率を高めることが望ましい。充填効率は吸入新気と標準状態で総行程容積を占める新気の質量との比であり、充填効率は吸排気弁の開閉タイミングのみならず、エアクリーナからシリンダヘッドの吸気ポートを経て燃焼室に至るまでの吸気流路の圧力損失により影響を受けることになる。
【０００５】
充填効率を高めてエンジン出力を向上させるために種々の実験を行ったところ、シリンダヘッドの吸気ポートの形状によって充填効率が変化し、吸気弁の移動を案内するバルブガイドが吸気ポートを流れる吸入新気に影響を与えてバルブガイドの周囲の流れにより充填効率が変化することが判明した。
【０００６】
本発明の目的は、吸入新気の充填効率を高めてエンジン出力を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンの吸排気装置は、ピストンを往復動自在に収容するシリンダに取り付けられ、吸入新気を燃焼室内に案内する吸気ポートおよび燃焼排ガスを外部に排出する排気ポートが形成されたシリンダヘッドと、前記吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記排気ポートを開閉する排気弁とを有するエンジンの吸排気装置であって、前記吸気ポートと前記排気ポートの燃焼室側の開口部を前記燃焼室の中心部に寄せて形成し、シリンダボアのボア中心軸に対する前記吸気弁の中心軸の傾斜角度を前記ボア中心軸に対する排気弁の中心軸の傾斜角度よりも大きく設定し、前記吸気ポートのうち前記吸気弁を移動自在に案内するバルブガイドに対向する内面に膨らみ部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、吸気ポートと排気ポートの燃焼室側の開口部を燃焼室の中心部に寄せて形成するとともに吸気弁の傾斜角度を排気弁の傾斜角度よりも大きく設定したので、吸排気弁の傾斜角度を対称とした場合に比してシリンダヘッドにおける吸気ポートの曲がり角度を小さくすることができ、吸入新気の通路抵抗を小さくすることができる。吸気ポートのうちバルブガイドに対向する内壁面に膨らみ部を形成することにより、吸入新気の通路抵抗を小さくすることができる。吸入新気の通気抵抗を小さくすることにより、吸入新気の充填効率を高めてエンジン出力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジンの吸排気装置を示す断面図であり、図２は図１に示されたシリンダヘッドの平面図である。
【００１０】
シリンダヘッド１０はシリンダ１１に取り付けられるようになっており、シリンダ１１には図示しないピストンがシリンダボア内を往復動自在となって収容されている。図示するエンジンは、単気筒の汎用エンジンであり、シリンダ１１には単一のシリンダボアが形成されている。ただし、複数気筒のエンジンの場合にはシリンダ１１には複数のシリンダボアが形成される。シリンダヘッド１０とシリンダ１１とにより燃焼室１２が区画形成され、シリンダヘッド１０に形成された凹部１３は、燃焼室１２の一部を構成している。
【００１１】
シリンダヘッド１０には燃焼室１２に吸入新気を案内するための吸気ポート１４と、燃焼排ガスを外部に排出するための排気ポート１５とが１つずつ形成されている。それぞれのポートの燃焼室１２への開口部１４ａ，１５ａは相互に接近しており燃焼室１２の中心部に寄せて形成され、シリンダヘッド１０の外部への開口部１４ｂ，１５ｂはシリンダヘッド１０の反対側面に形成されている。シリンダヘッド１０には吸気ポート１４を開閉する吸気弁１６と、排気ポート１５を開閉する排気弁１７とがそれぞれ装着されており、これらの吸排気弁１６，１７は弁本体１６ａ，１７ａと弁軸１６ｂ，１７ｂとを有している。
【００１２】
吸排気弁１６，１７を弁軸１６ｂ，１７ｂの部分で軸方向に移動自在に案内するためにバルブガイド１８，１９がシリンダヘッド１０に装着されており、それぞれのバルブガイド１８，１９に対応させてそれぞれの一部を支持するために、シリンダヘッド１０には吸気ポート１４および排気ポート１５内にはガイド支持部２１，２２が迫り出している。吸排気弁１６，１７にそれぞれポート１４，１５を閉じる方向にばね力を加えるために、弁軸１６ｂ，１７ｂの端部にはそれぞれリテーナ２３が取り付けられ、リテーナ２３とシリンダヘッド１０との間にはそれぞれ弁ばね２４が装着されている。吸排気弁１６，１７を駆動するために、シリンダヘッド１０には動弁カム２５を有するカムシャフト２６が回転自在に装着され、カムシャフト２６に平行となってシリンダヘッド１０に回転自在に装着されたロッカシャフト２７には、吸気弁１６を開閉駆動する吸気側のロッカアーム２８と、排気弁１７を開閉駆動するための排気側のロッカアーム２９とが揺動自在に装着されている。
【００１３】
それぞれのロッカアーム２８，２９は、動弁カム２５に滑り接触する摺動部２８ａ，２９ａと、弁軸１６ｂ，１７ｂに係合する駆動端部２８ｂ，２９ｂとを有している。カムシャフト２６には図示しないスプロケットが取り付けられるようになっており、このスプロケットと図示しないクランク軸に取り付けられたスプロケットとの間にはチェーンが掛け渡されるようになっており、カムシャフト２６はクランク軸により回転駆動される。
【００１４】
シリンダヘッド１０にはヘッドカバー３０が取り付けられるようになっており、カムシャフト２６およびロッカアーム２８，２９などからなる動弁機構を収容するための動弁室３１がヘッドカバー３０により閉じられる。なお、図２においては動弁機構を取り除いた状態におけるシリンダヘッド１０が示されており、シリンダヘッド１０には、カムシャフト２６を回転自在に支持すると共にロッカシャフト２７を固定するための軸受部３２が設けられており、さらに点火プラグ３３が装着されるようになっている。
【００１５】
図１に示すように、シリンダボアのボア中心軸Ｏと吸気弁１６の中心軸Ｉとのなす傾斜角度をθiとし、ボア中心軸Ｏと排気弁１７の中心軸Ｅとのなす傾斜角度をθeとすると、吸気弁１６の傾斜角度θiの方が排気弁１７の傾斜角度θeよりも大きい角度に設定されている。図１に示す場合には、傾斜角度θiは２０〜３０度程度であり、傾斜角度θeは１０〜２０度程度であり、傾斜角度θiは傾斜角度θeの約２倍に設定されている。このように、傾斜角度θiを傾斜角度θeよりも大きく設定すると、動弁系の吸排気弁１６，１７は弁挟み角を大きくすることなく、全体的に吸気ポート１４の開口部１４ｂに向けて傾斜した構造になる。これにより、吸気ポート１４の両開口部１４ａ，１４ｂの間の曲がり角度は、両方の傾斜角度θi、θeをほぼ同一として吸排気弁１６，１７を対称に配置した場合に比して小さくなる。吸気ポート１４の曲がり角度が小さくなると、吸入新気の通気抵抗が小さくなり、充填効率を向上させることができる。
【００１６】
図１に示すように、吸気ポート１４内にはガイド支持部２１が迫り出しており、吸気ポート１４の内面のうちガイド支持部２１に対向する両側の部分には、図２に示すように、凹部つまり膨らみ部３４が形成されており、吸気ポート１４内に膨らみ部３４を形成することによって吸気ポート１４はその内面の幅寸法が局部的に大きくなった形状となる。このように、吸気ポート１４にバルブガイド１８に対向させて膨らみ部３４を形成することによって、吸気ポート１４内を流れる吸入新気の通気抵抗が小さくなり、充填効率を向上させることができる。
【００１７】
図１および図２に示すように傾斜角度θiを傾斜角度θeよりも大きく設定するとともに、吸気ポート１４の内面に膨らみ部３４を形成した吸排気装置と、従来のように両方の傾斜角度θi、θe（弁挟み角）をほぼ同一として吸排気弁１６，１７を対称に配置するとともに、吸気ポート１４に膨らみ部を設けない吸排気装置とについて比較実験を行ったところ、本発明の吸排気装置の充填効率は従来に比して約６％向上することが判明した。また、吸気弁１６と排気弁１７とのなす弁挟み角を大きくすることなく、吸気弁１６の傾斜角度を排気弁１７の傾斜角度よりも大きくしたので、所望の圧縮比を維持することができ、それぞれの傾斜角度の設定と膨らみ部３４の形成とによりエンジン出力を向上させることができる。
【００１８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示するエンジンの吸排気装置は汎用エンジンに適用されているが、車両用のエンジンに適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態であるエンジンの吸排気装置を示す断面図である。
【図２】図１に示されたシリンダヘッドの平面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０      シリンダヘッド
１１      シリンダ
１４      吸気ポート
１５      排気ポート
１６      吸気弁
１７      排気弁
１８      バルブガイド
２１      ガイド支持部
３４      膨らみ部
【図１】
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【図２】
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