JP2002004849A - エンジンにおける排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気ポートを流通する排気ガスに混入せしめる
２次空気を導く２次空気通路がその下流端を排気ポート
に開口させてシリンダヘッドに設けられるエンジンにお
いて、２次空気通路の位置や角度の制約を小さくして２
次空気通路の形成を容易とし、排気ガス浄化性能の向上
を図る。 【解決手段】２次空気通路５５のうち少なくとも下流側
通路部分５５ｂが、その燃焼室側への仮想延長部の一部
をシリンダヘッド１１に圧入された状態のバルブシート
１５と重ねるようにして、バルブシート１５のシリンダ
ヘッド１１への圧入前に該シリンダヘッド１１に形成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ポートを流通
する排気ガスに混入せしめる２次空気を導く２次空気通
路がその下流端を排気ポートに開口させてシリンダヘッ
ドに設けられるエンジンの排気浄化装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】排気ポートを流通する排気ガスに２次空
気を混入せしめるようにした排気浄化装置が、たとえば
実公昭６０−３２３４０号公報等で既に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、２次空気の
混入により排気浄化性能を向上させるためには、燃焼室
に極力近接した位置で排気ポート内に２次空気を混入す
ることが望ましいのであるが、排気ポートの燃焼室側の
端部には、排気弁を着座させるリング状のバルブシート
が圧入されるので、２次空気通路をシリンダヘッドに形
成する際にそのバルブシートに損傷が生じないようにす
ることが必要であり、上記従来のものでは、バルブシー
トがシリンダヘッドに圧入された後にシリンダヘッドの
外面側から２次空気通路を形成するようにしている。

【０００４】ところが、上述のようにバルブシートの圧
入後に２次空気通路を形成するのでは、２次空気通路の
位置や角度の制約が大きくなり、２次空気通路の加工が
難しくなったり、排気ガス浄化性能の低下を招く可能性
が生じたり、シリンダヘッドに設けられるウォータージ
ャケットの形状に制約が生じたりする。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、２次空気通路の位置や角度の制約を小さくし
て２次空気通路の形成を容易とし、排気ガス浄化性能の
向上を図ったエンジンにおける排気浄化装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、シリンダヘッドに設けられ
る排気ポートの燃焼室側の端部に、排気弁を着座させる
リング状のバルブシートが圧入され、前記排気ポートを
流通する排気ガスに混入せしめる２次空気を導く２次空
気通路が、その下流端を前記排気ポートに開口させてシ
リンダヘッドに設けられるエンジンにおいて、前記２次
空気通路のうち少なくとも下流側通路部分が、その燃焼
室側への仮想延長部の一部を前記シリンダヘッドに圧入
された状態の前記バルブシートと重ねるようにして、前
記バルブシートのシリンダヘッドへの圧入前に該シリン
ダヘッドに形成されることを特徴とする。

【０００７】このような構成によれば、２次空気通路の
うち少なくとも下流側通路部分が、バルブシートのシリ
ンダヘッドへの圧入前に該シリンダヘッドに形成される
ので、バルブシートの損傷を心配することを不要とし
て、２次空気通路のうち少なくとも下流側通路部分の位
置および角度を大きな自由度で定めることができ、２次
空気通路の加工を容易とすることができ、またシリンダ
ヘッドにおけるウォータージャケットの形状に２次空気
通路が大きな制約を加えることを回避することができ
る。また２次空気通路が備える前記下流側通路部分の燃
焼室側への仮想延長部の一部が、シリンダヘッドに圧入
された状態にあるバルブシートと重ねるように配置され
るので、２次空気通路の排気ポートへの開口端を燃焼室
側に極力近接させて、排気浄化性能を向上することがで
きる。

【０００８】また請求項２記載の発明は、上記請求項１
記載の発明の構成に加えて、前記２次空気通路の下流側
通路部分が、前記燃焼室に頂部を臨ませるピストンの作
動軸線と平行であって前記排気弁の作動軸線を含む平面
に対して角度をなして交わる方向で直線状に延びて、シ
リンダヘッドに形成されることを特徴とし、かかる構成
によれば、２次空気通路の排気ポートへの開口方向が、
排気ポートを流れる排気ガスの流通方向に対向しないよ
うにして、排気正圧が２次空気通路に直接作用すること
を避けて２次空気通路の排気ポートへの開口端を燃焼室
に近接させ、排気脈動を有効に利用しつつ排気浄化性能
をより一層向上することができる。

【０００９】さらに請求項３記載の発明は、上記請求項
２記載の発明の構成に加えて、前記シリンダヘッドには
前記平面に直交するカムシャフトが回転自在に支承さ
れ、吸気弁および排気弁が該カムシャフトを挟むように
してシリンダヘッドに配設され、前記カムシャフトの回
転に応じて揺動する吸気側ロッカアームが前記吸気弁に
連動、連結され、前記カムシャフトの回転に応じて揺動
する排気側ロッカアームが前記排気弁に連動、連結され
ることを特徴とし、かかる構成によれば、吸気弁および
排気弁をより近接させて配置するのに上記２次空気通路
が邪魔にならないようにして、吸気弁および排気弁をそ
れらの弁がなす挟み角が小さくなるように配置すること
ができ、シリンダヘッドの小型化に寄与することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明す
る。

【００１１】図１〜図４は本発明の一実施例を示すもの
であり、図１はエンジンの縦断面図、図２は図１の２−
２線断面図、図３はシリンダヘッドを図１の３−３線矢
視方向から見た図、図４はシリンダヘッドを図１の４−
４線に沿って切断した拡大断面図である。

【００１２】先ず図１および図２において、たとえばス
クータ型の自動二輪車に搭載されるエンジンＥは、たと
えば単気筒の４サイクルエンジンであり、シリンダブロ
ック６内に設けられたシリンダライナ７にはピストン８
が摺動可能に嵌合され、このピストン８にはコンロッド
９を介してクランクシャフト（図示せず）に連結され
る。前記ピストン８の頂部を臨ませる燃焼室１０をシリ
ンダブロック６との間に形成するシリンダヘッド１１が
シリンダブロック６に結合され、シリンダブロック６と
は反対側でシリンダヘッド１１にはヘッドカバー１２が
結合される。

【００１３】シリンダヘッド１１の下部側面には排気ポ
ート１３が設けられ、この排気ポート１３には、図示し
ない触媒コンバータ等を含む排気系が接続される。また
シリンダヘッド１１の上部側面には吸気ポート１４が設
けられ、この吸気ポート１４には図示しない吸気系が接
続される。

【００１４】排気ポート１３における燃焼室１０側の端
部にはリング状のバルブシート１５が圧入され、吸気ポ
ート１４の燃焼室１０側の端部にはリング状のバルブシ
ート１６が圧入される。シリンダヘッド１１には、前記
バルブシート１５に着座可能な排気弁１７と、前記バル
ブシート１６に着座可能な吸気弁１８とが、開閉作動可
能に配設されており、排気弁１７および吸気弁１８は動
弁機構１９により開閉駆動される。

【００１５】図３を併せて参照して、該動弁機構１９
は、シリンダヘッド１１に回転自在に支承されるカムシ
ャフト２０と、該カムシャフト２０と平行な軸線を有し
てシリンダヘッド１１に支持される排気側および吸気側
ロッカシャフト２１，２２と、カムシャフト２０の回転
に応じて揺動して排気弁１７を開閉駆動すべく排気側ロ
ッカシャフト２１に揺動可能に支承される排気側ロッカ
アーム２５と、カムシャフト２０の回転に応じて揺動し
て吸気弁１８を開閉駆動すべく吸気側ロッカシャフト２
２に揺動可能に支承される吸気側ロッカアーム２６とを
備える。

【００１６】カムシャフト２０は、前記ピストン８の作
動軸線と平行であって排気弁１７および吸気弁１８の作
動軸線を含む平面と直交する軸線を有するものであり、
排気弁１７および吸気弁１８は、カムシャフト２０を両
側から挟むようにしてシリンダヘッド１１に配設され
る。またカムシャフト２０には排気側カム２３および吸
気側カム２４が設けられており、一端を排気側カム２３
に摺接させた排気側ロッカアーム２５の他端が排気弁１
７に連接され、一端を吸気側カム２４に摺接させた排気
側ロッカアーム２６の他端が吸気弁１８に連接される。

【００１７】図示しないクランクケースからシリンダブ
ロック６を経てシリンダヘッド１１に至るまでの間に
は、カムチェーン室２７が、前記カムシャフト２０の一
端を臨ませるようにして設けられており、カムシャフト
２０の一端には被動スプロケット２８が固定される。前
記カムチェーン室２７内には、前記クランクシャフトか
らの回転動力を伝達する無端のカムチェーン２９が走行
可能に収納され、被動スプロケット２８に巻掛けられ
る。これにより、被動スプロケット２８およびカムシャ
フト２０には、クランクシャフトの回転動力が１／２に
減速されて伝達される。

【００１８】シリンダヘッド１１の一側面には、前記被
動スプロケット２８およびカムシャフト２０を挿入する
ための挿入孔３０が設けられるとともに、該挿入孔３０
を囲む取付け座３１が形成され、カムシャフト２０で回
転駆動されるウォータポンプ３２のポンプハウジング３
３が、前記挿入孔３０を覆って取付け座３１に締結され
る。

【００１９】前記ポンプハウジング３３は、前記挿入孔
３０からカムチェーン室２７内に一部を突入せしめられ
る円筒状のハウジング主体３４と、該ハウジング主体３
４の外端を塞ぐカバー３５とから成るものであり、ハウ
ジング主体３４に一体に設けられるフランジ部３４ａが
複数のボルト３６…で前記取付け座３１に締結される。
またカバー３５は、前記フランジ部３４ａを取付け座３
１との間に挟むようにして複数のボルト３７…で取付け
座３１に締結される。

【００２０】ポンプハウジング３３内に形成される渦室
３８にはインペラ３９が配置され、このインペラ３９が
一端に固定される回転軸４０の他端部が、ハウジング主
体３４の内端で液密にかつ回転自在に支承され、ハウジ
ング主体３４の内端からの前記回転軸４０の突出部がカ
ムシャフト２０に同軸にかつ相対回転不能に連結され
る。

【００２１】前記カバー３５には、シリンダブロック６
およびシリンダヘッド１１に設けられたウォータージャ
ケット４２からの冷却水を、図示しないラジエータを介
して前記ウォータポンプ３２の渦室３８に導く状態と、
前記ラジエータを迂回して前記渦室３８に導く状態と
を、冷却水温に応じて切換えるサーモスタット４１が内
蔵される。

【００２２】図１および図２に特に注目して、ヘッドカ
バー１２には、弁カバー４４が締結されており、弁カバ
ー４４およびヘッドカバー１２間にリード弁４５が収容
される。

【００２３】このリード弁４５は、弁カバー４４との間
に上流側弁室４６を形成するとともにヘッドカバー１２
との間に下流側弁室４７を形成してヘッドカバー１２お
よび弁カバー４４間に挟持される支持板４８と、下流側
弁室４７内で支持板４８に取付けられるストッパ４９
と、支持板４８およびストッパ４９間に挟まれる弁シー
ト５０およびリード弁板５１とを備えるものであり、支
持板４８および弁シート５０には、リード弁板５１で塞
ぎ得る弁孔５２が設けられる。

【００２４】弁カバー４４には、エンジンＥの吸気系に
おけるエアクリーナから計量された２次空気を上流側弁
室４６に導入するための空気導入口５３が設けられる。
また下流側弁室４７は、排気ポート１３に下流端を開口
するようにしてシリンダヘッド１１に設けられている２
次空気通路５５に、シリンダヘッド１１およびヘッドカ
バー１２間に跨がる円筒状のノックピン５６を介して連
通される。

【００２５】したがって排気ポート１３で生じる排気脈
動に応じて、リード弁４５が開閉して２次空気が排気ガ
スに混入され、排気ガス中のＨＣおよびＣＯ等の未燃有
害成分を酸化、浄化することになる。

【００２６】また下流側弁室７７内でヘッドカバー１２
には、排気ポート１３側から逆流してくる高温の排気ガ
スにリード弁４５が曝されることを回避するための多孔
板状の遮熱板５７が固定される。

【００２７】図４において、２次空気通路５５は、前記
ノックピン５６に一端を同軸に連ならせた上流側部分５
５ａと、該上流側部分５５ａの他端に角度をなして一端
を連ならせるとともに他端を排気ポート１３に開口させ
た下流側通路部分５５ｂとから成るものである。

【００２８】しかも２次空気通路５５の下流側通路部分
５５ｂは、燃焼室１０側への仮想延長部（図４において
鎖線で示す部分）の一部がシリンダヘッド１１に圧入さ
れた状態のバルブシート１５と重なるように配置される
ものであり、バルブシート１５のシリンダヘッド１１へ
の圧入前に、機械加工もしくはシリンダヘッド１１の鋳
造時の中子成形により形成される。

【００２９】また２次空気通路５５の下流側通路部分５
５ｂは、ピストン８の作動軸線と平行であって排気弁１
７の作動軸線を含む平面に対して角度をなして交わる方
向で直線状に延びてシリンダヘッド１１に形成される。

【００３０】次にこの実施例の作用について説明する
と、排気ポート１３を流通する排気ガスに混入せしめる
２次空気を導く２次空気通路５５の下流側通路部分５５
ａが、バルブシート１５のシリンダヘッド１１への圧入
前に該シリンダヘッド１１に形成されるので、バルブシ
ート１５の損傷を心配することを不要として、前記下流
側通路部分５５ｂの位置および角度を大きな自由度で定
めることができ、２次空気通路５５の加工を容易とする
ことができ、またシリンダヘッド１１におけるウォータ
ージャケット４２の形状に２次空気通路５５が大きな制
約を加えることを回避することができる。

【００３１】また前記下流側通路部分５５ｂの燃焼室１
０側への仮想延長部の一部がシリンダヘッド１１に圧入
された状態のバルブシート１５と重なるので、２次空気
通路５５の排気ポート１３への開口端を燃焼室１０側に
極力近接させることができ、それにより排気浄化性能を
向上することができる。

【００３２】また２次空気通路５５の下流側通路部分５
５ｂは、燃焼室１０に頂部を臨ませるピストン８の作動
軸線と平行であって排気弁１７の作動軸線を含む平面に
対して角度をなして交わる方向で直線状に延びてシリン
ダヘッド１１に形成される。これにより下流側通路部分
５５ｂの排気ポート１３への開口方向が、排気ポート１
３を流れる排気ガスの流通方向に対向しないようにし
て、排気正圧が２次空気通路５５に直接作用することを
避けて前記下流側通路部分５５ｂの排気ポート１３への
開口端を燃焼室１０に近接させ、排気脈動を有効に利用
しつつ排気浄化性能をより一層向上することができる。

【００３３】さらにシリンダヘッド１１には、ピストン
８の作動軸線と平行であって排気弁１７の作動軸線を含
む平面にに直交するカムシャフト２０が回転自在に支承
され、吸気弁１８および排気弁１７が該カムシャフト２
０を挟むようにしてシリンダヘッド１１に配設され、カ
ムシャフト２０の回転に応じて揺動する吸気側ロッカア
ーム２６が前記吸気弁１８に連動、連結され、前記カム
シャフト２０の回転に応じて揺動する排気側ロッカアー
ム２５が前記排気弁１７に連動、連結される。

【００３４】したがって吸気弁１８および排気弁１７を
より近接させて配置するのに上記２次空気通路５５が邪
魔にならないようにして、吸気弁１８および排気弁１７
をそれらの弁１８，１７がなす挟み角が小さくなるよう
に配置することができ、シリンダヘッド１１の小型化に
寄与することができる。

【００３５】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行うことが可能である。

【００３６】たとえば上記実施例では、２次空気通路５
５が、上流側通路部分５５ａと、上流側通路部分５５ａ
に角度をなして連なるち下流側通路部分５５ｂとで構成
されたが、２次空気通路をその上流端から下流端まで一
直線状に延びるように形成することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、バルブシートの損傷を心配することを不要として、
２次空気通路のうち少なくとも下流側通路部分の位置お
よび角度を大きな自由度で定めることができ、２次空気
通路の加工を容易とすることができ、またシリンダヘッ
ドにおけるウォータージャケットの形状に２次空気通路
が大きな制約を加えることを回避することができる。し
かも２次空気通路の排気ポートへの開口端を燃焼室側に
極力近接させて、排気浄化性能を向上することができ
る。

【００３８】また請求項２記載の発明によれば、排気正
圧が２次空気通路に直接作用することを避けて２次空気
通路の排気ポートへの開口端を燃焼室に近接させ、排気
脈動を有効に利用しつつ排気浄化性能をより一層向上す
ることができる。

【００３９】さらに請求項３記載の発明によれば、吸気
弁および排気弁をより近接させて配置するのに２次空気
通路が邪魔にならないようにし、吸気弁および排気弁を
それらの弁がなす挟み角が小さくなるように配置するこ
とができ、シリンダヘッドの小型化に寄与することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの縦断面図である。

【図２】図１の２−２線断面図である。

【図３】シリンダヘッドを図１の３−３線矢視方向から
見た図である。

【図４】シリンダヘッドを図１の４−４線に沿って切断
した拡大断面図である。

【符号の説明】

８・・・ピストン １０・・・燃焼室 １１・・・シリンダヘッド １３・・・排気ポート １５・・・バルブシート １７・・・排気弁 １８・・・吸気弁 ２０・・・カムシャフト ２５・・・排気側ロッカアーム ２６・・・吸気側ロッカアーム ５５・・・２次空気通路 ５５ｂ・・・下流側通路部分 Ｅ・・・エンジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 Ａ Ｆターム(参考） 3G016 AA02 AA07 AA12 AA19 BA02 BA05 BA18 BA23 BA27 BB12 CA12 CA46 CA56 CA57 FA12 GA01 3G024 AA11 AA15 AA17 DA03 DA16 EA04 3G091 AA03 AA17 AA27 AB01 BA15 BA19 BA39 CA22 HB07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッド（１１）に設けられる排
   気ポート（１３）の燃焼室（１０）側の端部に、排気弁
   （１７）を着座させるリング状のバルブシート（１５）
   が圧入され、前記排気ポート（１３）を流通する排気ガ
   スに混入せしめる２次空気を導く２次空気通路（５５）
   が、その下流端を前記排気ポート（１３）に開口させて
   シリンダヘッド（１１）に設けられるエンジンにおい
   て、前記２次空気通路（５５）のうち少なくとも下流側
   通路部分（５５ｂ）が、その燃焼室（１０）側への仮想
   延長部の一部を前記シリンダヘッド（１１）に圧入され
   た状態の前記バルブシート（１５）と重ねるようにし
   て、前記バルブシート（１５）のシリンダヘッド（１
   １）への圧入前に該シリンダヘッド（１１）に形成され
   ることを特徴とするエンジンにおける排気浄化装置。
2. 【請求項２】 前記２次空気通路（５５）の下流側通路
   部分（５５ｂ）が、前記燃焼室（１０）に頂部を臨ませ
   るピストン（８）の作動軸線と平行であって前記排気弁
   （１７）の作動軸線を含む平面に対して角度をなして交
   わる方向で直線状に延びて、シリンダヘッド（１１）に
   形成されることを特徴とする請求項１記載のエンジンに
   おける排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記シリンダヘッド（１１）には前記平
   面に直交するカムシャフト（２０）が回転自在に支承さ
   れ、吸気弁（１８）および排気弁（１７）が該カムシャ
   フト（２０）を挟むようにしてシリンダヘッド（１１）
   に配設され、前記カムシャフト（２０）の回転に応じて
   揺動する吸気側ロッカアーム（２６）が前記吸気弁（１
   ８）に連動、連結され、前記カムシャフト（２０）の回
   転に応じて揺動する排気側ロッカアーム（２５）が前記
   排気弁（１７）に連動、連結されることを特徴とする請
   求項２記載のエンジンにおける排気浄化装置。