JP2005330946A - 多気筒エンジン - Google Patents

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JP2005330946A JP2004152423A JP2004152423A JP2005330946A JP 2005330946 A JP2005330946 A JP 2005330946A JP 2004152423 A JP2004152423 A JP 2004152423A JP 2004152423 A JP2004152423 A JP 2004152423A JP 2005330946 A JP2005330946 A JP 2005330946A
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Teruyuki Saito
照幸 齊藤
Keita Ito
慶太 伊藤
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Abstract

【課題】吸気ポートの形状を単純化して,その成形を容易にすると共に,吸気干渉を回避して出力性能を高め,同時に点火プラグのメンテナンス性を良好にした多気筒エンジンを提供する
【解決手段】相隣る2本の吸気ポート23iの上流端を,シリンダヘッド4の吸気マニホールド接合面30に開口すると共に,これら吸気ポート23iを上流端に向かって互いに近接するように配置し,これら吸気ポート23i両側の2本の排気ポート23eを,吸気マニホールド接合面30と角度をなすシリンダヘッド4の排気管接合面32に開口し,2本の吸気ポート23iに連通して一方の排気ポート23eの外側及び一方の点火プラグ27の一側を横切るように延びる2本の吸気通路35を有する吸気マニホールド36を吸気マニホールド接合面30に接合した。
【選択図】 図6

Description

本発明は,相隣るシリンダの両吸気弁及び両排気弁を,吸気弁同士を排気弁同士の内側に配置しながら平行に且つシリンダの配列方向に沿って配列し,両吸気弁によりそれぞれ開閉される2本の吸気ポート及び両排気弁によりそれぞれ開閉される2本の排気ポートを共通のシリンダヘッドに形成し,このシリンダヘッドに,各シリンダの点火プラグを螺着した多気筒エンジンの改良に関する。
かゝる多気筒エンジンは,例えば下記特許文献1に開示されるように知られている。
特公平7−23687号公報
従来のかゝる多気筒エンジンでは,相隣るシリンダの吸気弁及び排気弁,該吸気弁同士を該排気弁同士の内側に配置しながら平行に且つクランク軸の軸線に沿って配列することで,吸気弁及び排気弁を開閉する動弁機構の簡素化を図ることができる。ところが,相隣る2本の吸気ポートは上流側で合流する二股状をなしているので,その形状が複雑で成形が容易ではない上,相互の吸気干渉によりエンジン出力特性に悪影響を及ぼすことがあり,またその吸気ポートに接続される比較的大径の吸気マニホールドが2本の点火プラグの間に配設されるので,その吸気マニホールドに邪魔されて点火プラグのメンテナンス性が低下する等の欠点がある。
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,吸気ポートの形状を単純化して,その成形を容易にすると共に,吸気干渉を回避して出力性能を高め,同時に点火プラグのメンテナンス性を良好にした前記多気筒エンジンを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために,本発明は,相隣るシリンダの両吸気弁及び両排気弁を,吸気弁同士を排気弁同士の内側に配置しながら平行に且つシリンダの配列方向に沿って配列し,両吸気弁によりそれぞれ開閉される2本の吸気ポート及び両排気弁によりそれぞれ開閉される2本の排気ポートを共通のシリンダヘッドに形成し,このシリンダヘッドに,各シリンダの点火プラグを螺着した多気筒エンジンにおいて,相隣る2本の吸気ポートの上流端を,シリンダヘッドの,シリンダブロックとの接合面と略平行する吸気マニホールド接合面に開口すると共に,これら吸気ポートをこれらの上流端に向かって互いに近接するように配置する一方,これら吸気ポート両側の2本の排気ポートを,前記吸気マニホールド接合面と角度をなすシリンダヘッドの排気管接合面に開口し,2本の前記吸気ポートにそれぞれ連通して一方の前記排気ポートの外側及び一方の前記点火プラグの一側を横切るように延びる2本の吸気通路を有する吸気マニホールドを前記吸気マニホールド接合面に接合し,この吸気マニホールドに,前記2本の吸気通路に個別に混合気を供給する気化器を接続したことを第1の特徴とする。
また本発明は,第1の特徴に加えて,シリンダヘッドに,前記マニホールド接合面に面一で連続するヘッドカバー接合面を形成し,このヘッドカバー接合面に,シリンダヘッドに形成された動弁室の開放面を閉じるヘッドカバーを接合したことを第2の特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば,相隣る2本の吸気ポートは,シリンダヘッドの燃焼室から立ち上がって,シリンダヘッドの,シリンダブロックとの接合面と略平行する吸気マニホールド接合面に開口するので,これら吸気ポートを曲率の小さいものに形成できて,吸気抵抗の減少を図ることができると共に,それらの成形もを比較的容易に行うことができる。
しかも吸気ポート及び吸気通路はそれぞれ独立していて,吸気の相互干渉が起こらないから,エンジン出力の向上をもたらすことができる。
またこれら吸気ポートは,その上流端側に向かって互いに近接するように配置されるので,吸気マニホールド接合面に接合される吸気マニホールドの,両吸気ポートに連なる一対の吸気通路を互いに近接されて吸気マニホールドのコンパクト化を図ることができ,エンジンのコンパクト化に寄与し得る。
さらに2本の吸気通路は,一方の排気ポートの外側を横切るように延びるように配置され,吸気通路が排気ポート側から加熱されることが少なく,各シリンダへの吸気充填効率を高めることができる。
さらにまた2本の吸気通路は,一方の点火プラグの一側を横切るので,これら吸気通路に邪魔されることなく,点火プラグのメンテナンスを容易に行うことができる。
また本発明の第2の特徴によれば,ヘッドカバー接合面と吸気マニホールド接合面とを同一刃具によりシリンダヘッドに一挙に仕上げ加工することができ,加工性が良好であり,加工精度の向上とコスト低減に寄与し得る。
本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて説明する。
図1は本発明に係る多気筒エンジンの正面図,図2は図1の2−2線断面図,図3は図2の3−3線断面図,図4は図3の要部拡大断面図,図5は図4の5−5線断面図,図6は図2の6−6線断面図,図7は図6の7−7線断面図,図8は図2の8−8線断面図,図9は図2の9−9線断面図,図10は図8の10−10線断面図,図11はシリンダヘッド周りの斜視図である。
先ず,図1〜図3において,図示例のエンジンEは空冷式の4サイクル・直列2気筒汎用エンジンである。そのエンジン本体1は,下面に据え付けフランジ2Aを有してクランク軸4を水平に支承するクランクケース2と,このクランクケース2から一側方に斜め上向きに突出するシリンダブロック3と,このシリンダブロックの上端面にガスケット18を挟んで接合されるシリンダヘッド4とからなっており,シリンダブロック3及びシリンダヘッド4の外周面には多数の放熱フィン3a,4aが突設されている。シリンダヘッド4の上方に排気マフラMが配設され,その一側にエアクリーナAが配設される。
上記クランクケース2は,据え付けフランジ2A及びシリンダブロック3と一体に成形されて,一側面を開放したケース本体2aと,このケース本体2aの開放側面にボルト接合される軸受ブラケット2bとで構成され,このケース本体2aの側壁と,軸受ブラケット2bとでクランク軸5の両端部がそれぞれボールベアリング6,7を介して支承される。このクランク軸5は,同位相の左右一対のクランクピン5a,5aと,これらクランクピン5a,5aの中間部にそれらと逆位相に配置される補助クランクピン5bとを備えており,上記クランクピン5a,5aに対応して互いに平行して左右に並ぶ一対のシリンダ9,9がシリンダブロック3に形成される。シリンダ9,9における点火時期は,互いにクランク角で360°ずれるように設定される。
シリンダ9,9にそれぞれ摺動可能に嵌装される一対のピストン8,8に一対のコンロッド10,10を介して前記クランクピン5a,5aが連接される。
図2〜図4に示すように,クランクケース2内には,ピストン8,8等の往復運動部の慣性力と釣り合う慣性力を発揮すべく往復運動するバランスウエイト11が配設される。バランスウエイト11は円板状をなすと共に,それを直径線に沿って貫通するガイド孔12を有しており,このガイド孔12に相対摺動自在に嵌合するガイド軸13がクランクケース2の周壁に螺着される。バランスウエイト11は,補助コンロッド14を介して前記補助クランクピン5bに連接される。即ち,補助クランクピン5bの一端に形成された小径環状部14aが補助クランクピン5bの外周に相対回転自在に嵌合され,その他端に形成された大径環状部14bが円板状のバランスウエイト11の外周に相対回転自在に嵌合される。この大径環状部14bには,ガイド軸13に貫通される長孔17が設けられ,この補助コンロッド14のバランスウエイト11周りの揺動がガイド軸13に干渉されないようになっている。
各コンロッド10,10の大端部にはオイルディッパ16,16が形成され,これらが,クランク軸5の回転に伴ない,クランクケース2内の底部に貯留する潤滑オイルを飛散させることにより,クランクケース2内の各部を潤滑するようになっており,その飛散オイルをバランスウエイト11のガイド孔12に導入するオイル孔15がバランスウエイト11の両側壁に設けられる。
而して,ピストン8,8がシリンダ9,9に沿って往復運動すると,その往復運動はコンロッド10,10及びクランクピン5a,5aにより回転運動に変換されてクランク軸5に伝達され,クランク軸5から回転動力として外部に出力される。またこのクランク軸5の回転運動は,補助コンロッド14及び補助クランクピン5bを介して再び往復運動に変換されてバランスウエイト11に伝達され,バランスウエイト11はガイド軸13に沿って往復運動をする。
その際,クランクピン5a,5a及び補助クランクピン5bは,互いに逆位相の関係にあり,即ち180°の位相差があるので,ピストン8,8系の往復運動方向とバランスウエイト11系の往復運動方向とは互いに正反対となる。したがって,ピストン8,8系の往復運動部のシリンダ9の軸線方向の慣性力と,バランスウエイト11のガイド軸13の軸線方向の慣性力とを釣り合わせることにより,ピストン8,8等の往復運動に伴ない発生するエンジンEの1次振動を無くすることができる。
図2,図3,図8,図9及び図11に示すように,シリンダヘッド4は,その周囲を複数本,図示例では6本の締結ボルト20,20…によりシリンダブロック3に締結される。このシリンダヘッド4には,各シリンダ9,9に対応してペントルーフ型の燃焼室21,21と,各燃焼室21,21の天井面の一方の斜面に開口する吸気ポート23i,23i及び排気ポート23e,23eとが形成される(図3及び図9参照)。各吸気ポート23i,23i及び排気ポート23e,23eの燃焼室21,21への開口端部には弁座部材24i,24i;24e,24eが埋設され,これら弁座部材24i,24i;24e,24eと協働して吸気ポート23i,23i及び排気ポート23e,23eを開閉する吸気弁25i,25i及び排気弁25e,25eがシリンダヘッド4に取り付けられる。合計4本のこれら吸気弁25i,25i及び排気弁25e,25eは,吸気弁25i,25i同士を排気弁25e,25e同士の内側に配置しながら平行に且つシリンダ9,9の配列方向に沿って一列に配列される(図2及び図9参照)。そして,各燃焼室21,21の天井面の中心部に電極を臨ませる2本の点火プラグ27,27がシリンダヘッド4に螺着される。
図1,図3,図6〜図8及び図11において,シリンダヘッド4には吸気マニホールド接合面30が,シリンダヘッド4の,シリンダブロック3との接合面31と平行に形成されており,この吸気マニホールド接合面30に,互いに隣接する2本の前記吸気ポート23i,23iの上流端が開口するもので,これら吸気ポート23i,23iは,その上流端に向かって互いに近接するように配置される(図7参照)。
またこれら吸気ポート23i,23i両側の2本の排気ポート23e,23eは,前記吸気マニホールド接合面30と略直角の角度をなすシリンダヘッド4の排気管接合面32(図3,図6及び図8参照)に開口するように配置される。
そして2本の吸気ポート23i,23iに連通する一対の吸気通路35,35を有する吸気マニホールド36が吸気マニホールド接合面30に複数本のボルト37,37…により接合される。上記一対の吸気通路35,35は,図1及び図11に明示するように,吸気マニホールド接合面30から立ち上がった後,略直角に屈曲して一方の排気ポート23e,23eの外側及び一方の点火プラグ27の一側を横切るように延びている。吸気マニホールド36には,これら吸気通路35,35に個別に混合気を供給する2連気化器38が接続され,この2連気化器38の吸気道入口に前記エアクリーナAが接続される。
また前記排気管接合面32には,排気ポート23e,23eを前記排気マフラMに連通する排気管33,33(図1参照)が取り付けられる。
図2,図3,図6及び図10,特に図4にを参照して,上記吸気弁25i,25i及び排気弁25e,25eを開閉駆動する動弁機構40について説明する。その動弁機構40は,クランクケース2に支承されてクランク軸5の下方にそれと平行に配設されるカム軸41と,クランク軸5の回転を所定のタイミングでカム軸41に伝達する調時伝動装置42と,各吸気弁25i,25i及び各排気弁25e,25eに対応してカム軸41に設けられた吸気カム41i及び排気カム41eに接して揺動すべくシリンダブロック3に軸支される吸気カムフォロワ43i,43i及び排気カムフォロワ43e,43eと,シリンダヘッド4に共通のロッカ軸46を介して揺動自在に支持されて各吸気弁25i,25i及び各排気弁25e,25eの頭部に各一端部を当接させる吸気ロッカアーム45i,45i及び排気ロッカアーム45e,45eと,これら吸気ロッカアーム45i,45i及び排気ロッカアーム45e,45eの各他端部に前記吸気カムフォロワ43i,43i及び排気カムフォロワ43e,43eを連接する吸気プッシュロッド44i,44i及び排気プッシュロッド44e,44eと,各吸気弁25i,25i及び排気弁25e,25eをそれぞれ閉じ方向に付勢する吸気弁ばね47i,47i及び排気弁ばね47e,47eとで構成される。ロッカ軸46はシリンダヘッド4にボルト48(図6参照)によりシリンダヘッド4に固着される。
前記調時伝動装置42は,クランク軸5に固着された歯付き駆動プーリ50と,カム軸41に固着された歯付き従動プーリ51とにコグベルト52を巻き掛けて構成され,クランク軸5の回転を2分の1に減速してカム軸41に伝達するようになっている。
また前記吸気プッシュロッド44i,44i及び排気プッシュロッド44e,44eの中間部は,シリンダブロック3及びシリンダヘッド4の外側に配設され,各シリンダ9,9毎にこれら吸気プッシュロッド44i,44i及び排気プッシュロッド44e,44eの中間部を覆う円筒状の2本のプッシュロッド収容筒53,53の両端部がシリンダブロック3及びシリンダヘッド4の取り付け孔54,55にそれぞれシール部材56,56を介して嵌合される。このようなプッシュロッド収容筒53,53を採用することにより,シリンダブロック3及びシリンダヘッド4にはプッシュロッド専用の収容室を設ける必要がなくなり,シリンダブロック3及びシリンダヘッド4の小型化,延いてはエンジンEの小型,軽量化を図ることができる。
図2,図3,図8及び図10に示すように,シリンダヘッド4には,吸気ロッカアーム45i,45i及び排気ロッカアーム45e,45eを含む動弁機構40を収容する動弁室58が,前記複数本の締結ボルト20,20…の一部(図8においては,両シリンダ9,9の一側に並ぶ3本の締結ボルト20,20…のうちの中央のボルト)の頭部を覆うように,シリンダヘッド4の一側方に張り出すように形成される。その際,この動弁室58の底壁58aと,シリンダヘッド4の締結ボルト20,20…による締めつけ面59との間に通風間隙g(図10参照)が設けられ,また該底壁58aには,前記中央の締結ボルト20と,その締めつけに使用するボックスレンチの挿通を許容する作業孔60が設けられる。したがって,前記中央の締結ボルト20の頭部が動弁室58で覆われる配置であっても,該締結ボルト20の締めつけを作業孔60を通して行うことができる。
シリンダヘッド4の上面には,動弁室58が開口するヘッドカバー接合面61が前記吸気マニホールド接合面30と面一で連続するように形成されており,このヘッドカバー接合面61に,動弁室58を閉じるヘッドカバー62がシール部材63を介して複数本のボルト64,64…により接合される。このヘッドカバー62には,図8及び図10に明示するように,円筒状の栓体65が一体に形成されており,この栓体65がシール部材66を介して前記作業孔60に嵌合され,これによって作業孔60及び動弁室58間は液密に遮断される。
上記のように,ヘッドカバー接合面61と吸気マニホールド接合面30とはシリンダヘッド4に連続した面一に形成されるので,両接合面30,61を同一の刃具によりシリンダヘッド4に一挙に仕上げ加工することができ,加工性が良好であり,加工精度の向上とコスト低減に寄与し得る。
ヘッドカバー62には,動弁室58を前記エアクリーナAに連通しながら気液を分離してオイル分を動弁室58に戻す迷路状のブリーザ室67が設けられる。
次に,この実施例の作用について説明する。
クランク軸5が調時伝動装置42を介してカム軸41を駆動すると,カム軸41の吸気カム41i及び排気カム41eの回転により吸気カムフォロワ43i,43i及び排気カムフォロワ43e,43eを介して吸気プッシュロッド44i,44i及び排気プッシュロッド44e,44eを昇降させ,吸気ロッカアーム45i,45i及び排気ロッカアーム45e,45eを揺動させるので,吸気弁ばね47i,47i及び排気弁ばね47e,47eと協働しながら吸気弁25i,25i及び排気弁25e,25eを開閉することができる。この2気筒エンジンEの吸気弁25i,25i及び排気弁25e,25eは,互いに平行に且つ2本のシリンダ9,9の配列方向に配列されるので,それに応じて各2本の吸気ロッカアーム45i,45i及び排気ロッカアーム45e,45e等,動弁機構40の構成要素を2本のシリンダ9,9の配列方向に配列して,動弁機構40の簡素化を図ることができる。
各吸気弁25i,25iの開弁時には,エアクリーナAで濾過された空気が気化器38の吸気道に吸入され,燃料と混合して吸気通路35,35及び吸気ポート23i,23iを経て,対応するシリンダ9,9内に吸入される。
ところで,2本のシリンダ9,9の互いに隣接する吸気ポート23i,23iは,対応する燃焼室21,21から立ち上がって,燃焼室21,21とは反対側の吸入マニホールド接合面30に上流端を開口するものであるから,吸気ポート23i,23iを曲率の小さいものに形成が可能となり,吸気抵抗の減少を図ることができると共に,吸気ポート23i,23iの成形を比較的容易に行うことができる。
また各一対の吸気ポート23i,23i及び吸気通路35,35はそれぞれ独立しているから,吸気の相互干渉が起こらないから,エンジン出力の向上をもたらすことができる。
またこれら吸気ポート23i,23iは,その上流端側即ち吸気マニホールド接合面30側に向かって互いに近接するように配置されるので,吸気マニホールド接合面30に接合される吸気マニホールド36の,上記吸気ポート23i,23iに連なる一対の吸気通路35,35を互いに近接されて吸気マニホールド36のコンパクト化を図ることができ,その結果,エンジンEのコンパクト化に寄与し得る。
しかも2本の吸気通路35,35は,一方の排気ポート23e,23eの外側を横切るように延びるように配置され,吸気通路35,35が排気ポート23e,23e側から加熱されることが少なく,各シリンダ9,9への吸気充填効率を高めることができる。
さらに2本の吸気通路35,35は,一方の点火プラグ27の一側を横切るように延びるように配置されるので,これら吸気通路35,35に邪魔されることなく,点火プラグ27,27の脱着を含むメンテナンスを容易に行うことができ,メンテナンス性の向上がもたらされる。
シリンダヘッド4において,これをシリンダブロック3に締結する締結ボルト20,20…の締めつけ面59と,動弁機構40を収容する動弁室58の底壁58aとの間には通風間隙gが設けられるので,この通風間隙gに冷却風を通すことにより,動弁室58の底壁58a周辺部及び燃焼室21,21周辺部を効果的に冷却し得ると共に,燃焼室21,21から動弁室58側への熱伝導を抑え,動弁機構40の耐久性を高めることができる。
また複数本の締結ボルト20,20…によるシリンダヘッド4のシリンダブロック3への締結に際しては,一部の締結ボルト20は,動弁室21の底壁58aに設けた作業孔60を通して定位置に配置され,その作業孔60に挿入されるレンチ等の工具により締めつけ操作されるので,動弁室58の存在にも拘らず,シリンダヘッド4の周囲を複数本の締結ボルト20,20…によりシリンダブロック3に強固に締結することができる。
そしてシリンダヘッド4のシリンダブロック3への締結後は,動弁室58を閉じるべくシリンダヘッド4にヘッドカバー62が接合されるとき,ヘッドカバー62と一体の栓体65が上記作業孔60にシール部材63を介して嵌合されるので,動弁室58及び作業孔60間を遮断して,動弁室58から作業孔60へのオイルの流出を簡単,確実に防ぐことができる。
本発明は,上記実施例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の設計変更が可能である。例えば本発明を直列4気筒エンジンに適用することもできる。
本発明に係る多気筒エンジンの正面図。 図1の2−2線断面図。 図2の3−3線断面図。 図3の要部拡大断面図。 図4の5−5線断面図。 図2の6−6線断面図。 図6の7−7線断面図。 図2の8−8線断面図。 図2の9−9線断面図。 図8の10−10線断面図。 シリンダヘッド周りの斜視図。
符号の説明
E・・・・・エンジン
3・・・・・シリンダブロック
4・・・・・シリンダヘッド
9・・・・・シリンダ
23i・・・吸気ポート
23e・・・排気ポート
25i・・・吸気弁
25e・・・排気弁
27・・・・点火プラグ
30・・・・吸気マニホールド接合面
31・・・・シリンダヘッドのシリンダブロックに対する接合面
32・・・・排気管接合面
35・・・・吸気通路
36・・・・吸気マニホールド
38・・・・気化器
40・・・・動弁機構
58・・・・動弁室
61・・・・ヘッドカバー接合面
62・・・・ヘッドカバー

Claims (2)

  1. 相隣るシリンダ(9,9)の両吸気弁(25i,25i)及び両排気弁(25e,25e)を,吸気弁(25i,25i)同士を排気弁(25e,25e)同士の内側に配置しながら平行に且つシリンダ(9,9)の配列方向に沿って配列し,両吸気弁(25i,25i)によりそれぞれ開閉される2本の吸気ポート(23i,23i)及び両排気弁(25e,25e)によりそれぞれ開閉される2本の排気ポート(23e,23e)を共通のシリンダヘッド(4)に形成し,このシリンダヘッド(4)に,各シリンダ(9,9)の点火プラグ(27,27)を螺着した多気筒エンジンにおいて,
    相隣る2本の吸気ポート(23i,23i)の上流端を,シリンダヘッド(4)の,シリンダブロック(3)との接合面(31)と略平行する吸気マニホールド接合面(30)に開口すると共に,これら吸気ポート(23i,23i)をこれらの上流端に向かって互いに近接するように配置する一方,これら吸気ポート(23i,23i)両側の2本の排気ポート(23e,23e)を,前記吸気マニホールド接合面(30)と角度をなすシリンダヘッド(4)の排気管接合面(32)に開口し,2本の前記吸気ポート(23i,23i)にそれぞれ連通して一方の前記排気ポート(23e,23e)の外側及び一方の前記点火プラグ(27,27)の一側を横切るように延びる2本の吸気通路(35,35)を有する吸気マニホールド(36)を前記吸気マニホールド接合面(30)に接合し,この吸気マニホールド(36)に,前記2本の吸気通路(35,35)に個別に混合気を供給する気化器(38)を接続したことを特徴とする,多気筒エンジン。
  2. 請求項1記載の多気筒エンジンにおいて,
    シリンダヘッド(4)に,前記マニホールド接合面(30)に面一で連続するヘッドカバー接合面(61)を形成し,このヘッドカバー接合面(61)に,シリンダヘッド(4)に形成された動弁室(58)の開放面を閉じるヘッドカバー(62)を接合したことを特徴とする,多気筒エンジン。
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