(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの燃焼室に開口する複数の吸気ポートと複数の排気ポートを放射状に配された複数の吸気バルブと複数の排気バルブによってそれぞれ開閉する４サイクルエンジンにおいて、
前記燃焼室を前記複数の吸気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する第１の球形面と前記複数の排気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する、前記第１の球形面とは異なる第２の球形面とで形成したことを特徴とする４サイクルエンジン。
【請求項２】
前記複数の吸気バルブと排気バルブを駆動するカムの外周面は、前記複数の吸気バルブと排気バルブの傾斜角に応じて斜面状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の４サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドの燃焼室に開口する複数の吸気ポートと排気ポートを放射状に配された複数の吸気バルブと排気バルブによってそれぞれ開閉する４サイクルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各気筒について複数の吸気バルブと排気バルブを備える多バルブの４サイクルエンジンの燃焼室としてはペントルーフ型（屋根型）が専ら採用されており、このペントルーフ型燃焼室によれば燃焼室容積を極力小さく抑えて高圧縮比を確保することができるとともに、燃焼室内に混合気の渦流を発生させて燃焼効率を高めることができる。
【０００３】
ところで、多バルブの４サイクルエンジンには、弁径と圧縮比のアップを目的として複数の吸気バルブと排気バルブを放射状に配したものが出現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の吸気バルブと排気バルブを放射状に配した４サイクルエンジンの燃焼室に従来のペントルーフ型を採用すると、バルブシート周りのマスキングが大きくなって吸・排気抵抗が増え、燃焼室内面に凹凸が多くなって表面積が増えるために熱損失が多くなる他、燃焼室容積が大きくなって所要の圧縮比が得られない等の問題が発生する。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、燃焼室のコンパクト化を実現して吸・排気抵抗と熱損失の低減及び弁径と圧縮比のアップを図ることができる４サイクルエンジンを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、シリンダヘッドの燃焼室に開口する複数の吸気ポートと複数の排気ポートを放射状に配された複数の吸気バルブと複数の排気バルブによってそれぞれ開閉する４サイクルエンジンにおいて、前記燃焼室を前記複数の吸気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する第１の球形面と前記複数の排気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する、前記第１の球形面とは異なる第２の球形面とで形成したことを特徴とする。
【０００７】
従って、本発明によれば、放射状に配された複数の吸気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する第１の球形面と複数の排気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する、前記第１の球形面とは異なる第２の球形面とで燃焼室を形成したため、内面に凹凸の無いコンパクトで理想的な多球形型燃焼室が構成され、吸・排気ポートを通過する吸・排気の抵抗が小さく抑えられるとともに、燃焼室の表面積と容積を小さく抑えて熱損失の低減と高圧縮比を実現することができる。又、複数の吸気バルブと排気バルブを放射状に配することによってこれらの弁径をアップして吸気効率と排気効率を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明に係る４サイクルエンジンのシリンダヘッド部分の縦断面図、図２は同４サイクルエンジンの燃焼室形状を示す説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は同４サイクルエンジンの燃焼室形状と吸・排気バルブの配置構造を示す斜視図である。
【００１０】
図１に示す４サイクルエンジン１は４バルブエンジンであって、図示しないが、そのシリンダブロック内にはシリンダが形成され、該シリンダには図３及び図４において鎖線にて示すピストン２が上下摺動自在に嵌装されている。そして、ピストン２はコンロッドを介してクランク軸に連結されており、ピストン２の上下方向の往復運動はコンロッドによってクランク軸の回転運動に変換される。
【００１１】
而して、上記シリンダブロックの上面にはシリンダヘッド３が被着されており、該シリンダヘッド３には各気筒について吸気通路４と排気通路５がそれぞれ２つずつ形成されている（図１には各１つのみ図示）。
【００１２】
又、シリンダヘッド３の底面には燃焼室Ｓが形成されているが、前記各吸気通路４と排気通路５が燃焼室Ｓに開口する吸気ポート４ａと排気ポート５ａはロッカアーム式の動弁機構によって駆動される吸気バルブ６と排気バルブ７によってそれぞれ適当なタイミングで開閉され、これによってシリンダ内で所要のガス交換がなされる。
【００１３】
ところで、本実施の形態に係る４サイクルエンジン１は前述のように４バルブエンジンであって、図５に示すように２つの吸気バルブ６と２つの排気バルブ７が放射状に配されており、これらの吸気バルブ６と排気バルブ７はシリンダヘッド３に圧入されたバルブガイド８，９に摺動自在に挿通保持されている。そして、各吸気バルブ６と排気バルブ７はバルブリテーナ１０，１１とシリンダヘッド３との間に縮装されたバルブスプリング１２，１３によってそれぞれ閉じ側に付勢されており、これらの吸気バルブ６と排気バルブ７の傘部６ａ，７ａの外周縁は吸気ポート４ａと排気ポート５ａの周縁に嵌着されたバルブシート１４，１５に着座している。
【００１４】
ここで、各吸気バルブ６と排気バルブ７を駆動するロッカアーム式の動弁機構の構成について説明する。
【００１５】
図１に示すように、シリンダヘッド３の上部には吸気カム軸１６と排気カム軸１７が互いに平行、且つ、回転自在に支持されて長さ方向（図１の紙面垂直方向）に沿って配されており、これらの吸気カム軸１６と排気カム軸１７の各上半部はボルト１８，１９によっシリンダヘッド３の上面に取り付けられたベアリングキャップ３０，２１によって回転自在に支持されている。そして、これらの吸気カム軸１６と排気カム軸１７のシリンダヘッド３の一端面から延出する一端には不図示のチェーンスプロケットがそれぞれ取り付けられており、これらのチェーンスプロケットと前記クランク軸に取り付けられた不図示のチェーンスプロケットの間には無端状のカムチェーンが巻装されている。尚、シリンダヘッド３の上面は吸気カム軸１６と排気カム軸１７を覆うカムキャップ２２が被着されている。
【００１６】
又、シリンダヘッド３には各２つのロッカアーム２３，２４がその一端をロッカ軸２５，２６によって上下に回動自在に枢着されており、各ロッカアーム２３，２４の他端の下面は吸気バルブ６と排気バルブ７のステム（弁軸）６ｂ，７ｂの頂部に当接し、上面には前記吸気カム軸１６と排気カム軸１７に各気筒について各２つずつ一体に形成された吸気カム１６ａと排気カム１７ａの外周面（カム面）が当接している。ここで、吸気バルブ６と排気バルブ７は前述のように放射状に配されているため、図３及び図４に示すように、吸気カム１６ａと排気カム１７ａの外周面（カム面）は吸気バルブ６と排気バルブ７の傾斜角に応じて斜面状に形成されている。
【００１７】
ここで、シリンダヘッド３の底面に各気筒毎に形成された前記燃焼室Ｓの形状について説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る４サイクルエンジン１においては、燃焼室Ｓは放射状に配された２つの吸気バルブ６の傘部６ａの外周縁の一部に接する半径ＳＲαの第１の球形面Ｓα（図２、図３及び図５参照）と２つの排気バルブ７の傘部７ａの外周縁の一部に接する半径ＳＲβの第２の球形面Ｓβ（図２、図４及び図５）とを合成して多球形型燃焼室として構成されている。そして、燃焼室Ｓとピストン２は、図３及び図４に示すようにピストン２が上死点に位置した時点で燃焼室Ｓの周縁とピストン２の頂面との間にスキッシュエリアａが形成されるよう、その形状が決定されている。尚、図５に示す曲線Ｌは第１の球形面Ｓαと第２の球形面Ｓβとの境界線を示す。
【００１９】
ところで、図示しないが、燃焼室Ｓの吸気バルブ６と排気バルブ７で囲まれた頂部にはプラグ孔が開口しており、このプラグ孔には点火プラグが螺着され、この点火プラグの電極部は燃焼室Ｓに臨んでいる。
【００２０】
而して、当該４サイクルエンジン１が始動されて不図示のクランク軸が回転駆動されると、その回転は不図示のカムチェーン及びチェーンスプロケットを介して前記吸気カム軸１６と排気カム軸１７に伝達され、これらの吸気カム軸１６と排気カム軸１７がクランク軸の１／２の速度でそれぞれ回転駆動される。このように吸気カム軸１６と排気カム軸１７が回転駆動されると、これらに一体に形成された吸気カム１６ａと排気カム１７ａの外周面（カム面）に当接するロッカアーム２３，２４は吸気カム１６ａと排気カム１７ａの形状（カムプロフィル）に沿ってロッカ軸２５，２６を中心として上下にそれぞれ揺動するため、吸気バルブ６と排気バルブ７がそれぞれ駆動されて吸気ポート４ａと排気ポート５ａをそれぞれ適当なタイミングで開閉するため、前述のようにシリンダ内で所要のガス交換がなされる。
【００２１】
即ち、ピストン２がシリンダ内を下降する吸気行程においては吸気バルブ６が開いて混合気が吸気通路４から吸気ポート４ａを通ってシリンダに内に吸入され、ピストン２が下死点（ＢＤＣ）を過ぎてシリンダ内を上昇する圧縮行程に移行すると吸気バルブ６が閉じられ（排気バルブ７は吸気行程及び圧縮行程において閉じられている）、シリンダ内に吸入された混合気はピストン２によって圧縮される。そして、ピストン２が上死点（ＴＤＣ）に到達する直前に不図示の点火プラグによって混合気に着火され、混合気は燃焼室Ｓで燃焼する（燃焼行程）。尚、前述のようにピストン２が上死点に位置した時点で燃焼室Ｓの周縁にはピストン２の頂面との間でスキッシュエリアａが形成されるため、該スキッシュエリアａに存在していた混合気は燃焼室Ｓの頂部に向かって送り出されて点火プラグの電極部に集中し、これによって混合気の着火率が高められるとともに、火炎伝播速度が速められる。
【００２２】
而して、ピストン２は混合気の燃焼によって発生した高圧を頂面に受けてシリンダ内を下降し、混合気の燃焼によって発生した熱の一部がクランク軸の運動エネルギーに変換される。そして、ピストン２が下死点を過ぎて再び上昇する排気行程に移行すると排気バルブ７が開かれ、混合気の燃焼によってシリンダ内に発生した高温・高圧の排気ガスは排気ポート５ａから排気通路５へと噴出し、排気通路５から不図示の排気管を通って大気中に排出される。
【００２３】
以後は以上と同様のガス交換作用が繰り返されて４サイクルエンジン１が連続的に運転される。
【００２４】
以上において、本実施の形態に係る４サイクルエンジン１においては、放射状に配された２つの吸気バルブ６の傘部６ａの外周縁の一部に接する第１の球形面Ｓαと２つの排気バルブ７の傘部７ａの外周縁の一部に接する第２の球形面Ｓβとで燃焼室Ｓを形成したため、内面に凹凸の無いコンパクトで理想的な多球形型燃焼室が構成され、バルブシート１４，１５周りのマスキングが小さく抑えられて吸・排気ポート４ａ，５ａを通過する吸・排気の抵抗が最小限に抑えられるとともに、燃焼室Ｓの表面積と容積が小さくなって熱損失の低減と高圧縮比を実現することができる。
【００２５】
又、上記効果に加えて、各２つずつの吸気バルブ６と排気バルブ７を放射状に配することによってこれらの弁径（傘部６ａ，７ａの外径）をアップして吸気効率と排気効率を高めて４サイクルエンジン１の性能アップを図ることができる。
【００２６】
尚、以上は本発明を特に４バルブエンジンに対して適用した形態について述べたが、本発明は複数の吸気バルブと排気バルブを放射状に配して成る他の任意の多バルブエンジンに対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、シリンダヘッドの燃焼室に開口する複数の吸気ポートと複数の排気ポートを放射状に配された複数の吸気バルブと複数の排気バルブによってそれぞれ開閉する４サイクルエンジンにおいて、前記燃焼室を前記複数の吸気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する第１の球形面と前記複数の排気バルブのそれぞれの傘部外周縁のすくなくとも一部に接する、前記第１の球形面とは異なる第２の球形面とで形成したため、燃焼室のコンパクト化を実現して吸・排気抵抗と熱損失の低減及び弁径と圧縮比のアップを図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る４サイクルエンジンのシリンダヘッド部分の縦断面図である。
【図２】本発明に係る４サイクルエンジンの燃焼室形状を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明に係る４サイクルエンジンの燃焼室形状と吸・排気バルブの配置構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１        ４サイクルエンジン
３        シリンダヘッド
４        吸気通路
４ａ      吸気ポート
５        排気通路
５ａ      排気ポート
６        吸気バルブ
６ａ      吸気バルブの傘部
７        排気バルブ
７ａ      排気バルブの傘部
Ｓ        燃焼室
Ｓα      第１の球形面
Ｓβ      第２の球形面
【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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