JP4133713B2 - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

Description

本発明は、点火プラグの挿入孔と、吸気弁および排気弁を開閉する単一のカム軸を回転可能に支持する軸受部とが形成された内燃機関のシリンダヘッドに関する。

この種の内燃機関のシリンダヘッドとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このシリンダヘッドには、燃焼室内での燃焼が均一にかつ迅速に進行するように電極部が燃焼室のほぼ中心部に位置するように点火プラグが装着され、点火プラグが挿入される挿入孔は、側面視でシリンダ軸線に対して傾斜して形成される。また、側面視でシリンダ軸線に対して挿入孔の傾斜方向とは反対方向にオフセットして配置されたカム軸を回転可能に支持する１対のヘッド側軸受部半体は、シリンダヘッドの、シリンダヘッドカバーとの合わせ面に開口して形成される。そして、１対のヘッド側軸受部半体は、シリンダヘッドカバーに形成された１対のカバー側軸受部半体と共同して、カム軸を支持する１対の軸受部を構成する。

実願昭６２−９４０８０号（実開昭６３−２０２７０７号）のマイク ロフィルム（第１図）

ところで、点火プラグの電極部が突出して設けられる先端部が高温の燃焼ガスに曝されて過熱するのを防止するために、該先端部が燃焼室内に殆ど突出しないか、または僅かに突出している場合には、点火プラグが挿入される挿入孔の傾斜が大きくなると、点火プラグにより占有されない挿入孔の空間部分の容積が大きくなって、その分、燃焼室の容積が増加して圧縮比が低下するため、機関出力が低下し、また電極部が燃焼室から挿入孔内により後退した位置を占めることになって、着火性が低下する。そのため、挿入孔の傾斜は極力小さいことが望ましい。

一方、シリンダヘッドの合わせ面とシリンダヘッドカバーの合わせ面との間にはシール部材が設けられており、両合わせ面には、シール部材により両合わせ面間を密封するための帯状のシール領域を確保する必要がある。そして、各軸受部が、ヘッド側軸受部半体とヘッドカバー側軸受部半体とから構成される前記従来技術のように、両合わせ面が、シリンダ軸線方向でカム軸と重なる位置に存在するシリンダヘッドでは、各軸受部は、合わせ面が所要のシール性を確保するためのシール領域を有するために、カム軸の軸方向に張り出すことになる。

そのため、前記従来技術において、挿入孔の傾斜を小さくしようとすると、点火プラグ寄りの軸受部の張出し部が点火プラグまたは該点火プラグに装着されるプラグキャップと干渉するため、挿入孔の傾斜を小さくして、点火プラグの傾斜を小さくすることは困難であった。

また、１対の軸受部では、吸気弁および排気弁からの反力を受けつつ回転するカム軸を安定して支持する必要がある。しかしながら、該軸受部が合わせ面で二分されている場合、カム軸を安定して支持するための剛性を確保すべく、軸受部の壁の厚みを増加させると、軸受部が点火プラグに向かってさらに張り出すことから、点火プラグの傾斜を小さくすることはさらに困難になる。

請求項１〜４記載の発明は、燃料噴射弁が装着されたシリンダヘッド周りをコンパクトにすると共に機関出力の増加を図ることを目的とする。そして、請求項３記載の発明は、さらに、点火プラグが傾斜して配置される場合に、その傾斜をより小さくすることによる機関出力および着火性の向上を図ると共に、内燃機関の軽量化を図ることを目的とし、請求項４記載の発明は、さらに、シリンダヘッドの小型化を図ることを目的とする。

請求項１記載の発明は、シリンダに結合された内燃機関のシリンダヘッドであって、吸気弁および排気弁を開閉する動弁カムが設けられた単一のカム軸を備える動弁装置が配置される動弁室を形成すると共に、前記カム軸を回転可能に支持する、内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記シリンダヘッドの、平面視で前記カム軸の回転中心線に直交する方向での一方の側壁には、前記吸気弁により開閉される吸気口を有する吸気ポートに臨む燃料噴射弁が装着される装着孔と、シリンダヘッドカバーに形成されたブリーザ室に連通するブリーザ通路とが形成され、前記燃料噴射弁は、シリンダ軸線方向で前記ブリーザ室に対して前記吸気口寄りに位置すると共に、前記カム軸の軸方向から見て前記ブリーザ通路と重なる位置にある内燃機関のシリンダヘッドである。

これによれば、シリンダヘッドにおいて、燃料噴射弁を、ブリーザ通路および容積が大きなブリーザ室に妨げられることなく、前記直交方向でカム軸の回転中心線に近づけて配置することができ、しかも軸方向から見てシリンダ軸線に対する燃料噴射弁の傾斜を小さくすることができるので、燃料の噴射中心線が一層シリンダ軸線方向に沿うように、燃料噴射弁からの燃料を吸気ポートの吸気口に向けて噴射することができて、排気ポートへの吹き抜けが減少する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記内燃機関は、シリンダ軸線が水平方向に対して前方に向かって上向きに傾斜するように自動二輪車に搭載され、前記カム軸の前記回転中心線は、前記自動二輪車の車幅方向に延びており、前記吸気弁は、前記シリンダ軸線の上方において前記吸気口に向かって前上方から後下方に傾斜して配置され、前記吸気ポートは、前記シリンダ軸線の上方において吸気下流に向かって後上方から前方へ突出して後下方へ屈曲し、前記燃料噴射弁は、前記吸気弁の上方で、かつ前記吸気ポートの前方において、前記吸気ポートに向かって前上方から後下方に傾斜して配置されるものである。

これによれば、自動二輪車に搭載された内燃機関のシリンダヘッドにおいて、燃料噴射弁は、吸気弁の上方で、かつ吸気ポートの前方に配置される。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記シリンダヘッドには、燃焼室のほぼ中央部に臨む電極部を有する点火プラグが挿入される挿入孔と、前記カム軸を回転可能に支持する第１軸受部および第２軸受部と、前記シリンダヘッドカバーがシール部材を介して結合される合わせ面とが形成され、前記カム軸の一端部を支持する前記第１軸受部は、平面視で前記挿入孔と重なる位置にあり、かつ前記シリンダ軸線方向で前記挿入孔と前記合わせ面との間に位置すると共に、前記軸方向での前記シリンダヘッドの側壁により構成されて前記一端部の端面全体を覆い、前記軸方向から見て、前記点火プラグまたは前記点火プラグに装着されたプラグキャップが前記第１軸受部と重なるものである。

これによれば、シリンダ軸線方向で挿入孔と合わせ面との間で側壁により構成される第１軸受部には合わせ面がないことから、シール性確保のためのシール領域を設ける必要がないので、軸方向から見て第１軸受部と重なる位置に設けられる点火プラグまたはプラグキャップに向かう張出し量が抑制されて、側面視でのシリンダ軸線に対する挿入孔の傾斜、ひいては点火プラグおよびプラグキャップの傾斜を小さくできる。また、第１軸受部は、軸受部が分割される場合などに必要になるカム軸の支持剛性を高めるための側壁の厚みの増加は不要である。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記吸気弁および前記排気弁は、１対のロッカアーム軸にそれぞれ揺動可能に支持された吸気ロッカアームおよび排気ロッカアームを介して前記動弁カムにより開閉され、前記１対のロッカアーム軸は、前記シリンダ軸線方向で前記第１軸受部と前記合わせ面との間に位置すると共に、平面視で前記カム軸の前記回転中心線を挟んでその両側に配置され、前記１対のロッカアーム軸の一端部は前記軸方向での前記側壁により構成される１対の支持部に支持され、前記１対の支持部は、平面視で前記第１軸受部を挟む位置にあるものである。

これによれば、シリンダ軸線方向で第１軸受部と合わせ面との間で側壁により構成される１対の支持部に支持された１対の支持部には、合わせ面がないことから、シール性確保のためのシール領域を設ける必要がないので、１対の支持部における点火プラグまたはプラグキャップに向かう張出し量が抑制されて、側面視でのシリンダ軸線に対する挿入孔の傾斜、ひいては点火プラグおよびプラグキャップの傾斜を小さくすることを可能としたうえで、両ロッカアーム軸をカム軸に近接させて両ロッカアーム軸の軸間距離を短くすることができる。

なお、この明細書および特許請求の範囲において、軸方向とは、カム軸の回転中心線の方向であり、平面視とは、シリンダ軸線の方向から見ることを意味し、側面視とは、カム軸の回転中心線を含みシリンダ軸線に平行な平面に直交する方向から見ることを意味する。

請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、平面視で前記カム軸の回転中心線に直交する方向で燃料噴射弁をカム軸の回転中心線に近づけて配置することができるので、シリンダヘッドに燃料噴射弁を前記直交方向でコンパクトに配置することができて、シリンダヘッド周りをコンパクトにすることができ、しかも燃料噴射弁からの燃料をその噴射中心線が一層シリンダ軸線方向に沿うように噴射して、排気ポートへの吹き抜けを減少することができるので、機関出力を増加させることができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、自動二輪車に搭載された内燃機関において、シリンダヘッドに燃料噴射弁を前記直交方向でコンパクトに配置することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、挿入孔の傾斜を小さくできるので、挿入孔による燃焼室の容積増加が抑制されて、機関出力が向上し、電極部の挿入孔内への後退が抑制されて、着火性が向上する。しかも、軸受部が分割される場合などに必要になるカム軸の支持剛性を高めるための側壁の厚みの増加は不要であるので、内燃機関の軽量化が可能になる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、点火プラグまたはプラグキャップの傾斜を小さくすることが、１対のロッカアーム軸の支持部により妨げられることがないうえ、両ロッカアーム軸をカム軸に近接させて両軸の軸間距離を短くすることができるので、平面視で回転中心線に直交する方向で、シリンダヘッドを小型化することができる。

以下、本発明の実施形態を図１ないし図１２を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明が適用された内燃機関Ｅは、自動二輪車Ｖに搭載される単気筒４ストロークの火花点火式内燃機関である。

スクータ型の自動二輪車Ｖは、前フレーム１および後フレーム２を有する車体フレームＦと、前フレーム１のヘッドパイプ1aに回転可能に支持されるフロントフォーク３と、フロントフォーク３の下端部に揺動可能に支持されるアーム４に回転可能に支持される前輪６と、フロントフォーク３とアーム４とを連結するフロントクッション５と、フロントフォーク３の上端部に固定されたハンドル７と、車体フレームＦの後フレーム２に設けられたピボット８に揺動可能に支持されるスイング式パワーユニットＰと、パワーユニットＰの後端部に回転可能に支持される後輪10と、後フレーム２とパワーユニットＰの後部とを連結するリヤクッション９と、後フレーム２に取り付けられてヘルメット11などの物品を収納する収納箱12と、収納箱12の上部に取り付けられて収納箱12の開口を開閉可能に覆うシート13と、前フレーム１に取り付けられた燃料タンク14と、車体フレームＦを覆う車体カバー15とを備える。

車体フレームＦは、前フレーム１および後フレーム２が相互にボルトにより結合される二分割型のフレームである。前フレーム１は、ヘッドパイプ1aと、ヘッドパイプ1aから下方に延びたダウンフレーム1bと、ダウンフレーム1bの下端部から後方にほぼ水平に延びた左右１対のフロア支持フレーム1cとを有し、それらが鋳造により一体成形された部材である。また、後フレーム２は、左右一対の主フレーム2aと、両主フレーム2aに連結された複数のクロスメンバ（図示されず）とが、鋳造により一体成形された部材である。そして、左右のフロア支持フレーム1cの後端部に、それぞれ左右の主フレーム2aの前端部がボルトにより結合されている。

車体カバー15は、ヘッドパイプ1aの前部を覆うフロントカバー15aと、ヘッドパイプ1aおよびダウンフレーム1bの後部を覆うと共に運転者の脚部の前方に位置するレッグシールド15bと、運転者の足が載せられるステップフロア15cと、ステップフロア15cの下方に配置されて左右のフロア支持フレーム1cを覆うアンダカバー15dと、左右の主フレーム2aを覆うリヤカバー15eとを備える。

燃料タンク14は、左右のフロア支持フレーム1cの間で、ステップフロア15cおよびアンダカバー15dとで形成される収容空間内に配置される。燃料タンク14内の燃料は、燃料ポンプにより汲み上げられて、内燃機関Ｅの、後述する気化器および燃料噴射弁36に供給される。

図２を併せて参照すると、パワーユニットＰは、左右方向に延びたクランク軸を備える横置き配置の内燃機関Ｅと、内燃機関Ｅの動力を後輪に伝達する伝動装置としてのＶベルト式の自動変速機Ｍとを備える。内燃機関Ｅは、自動変速機Ｍの変速機ケースM1に結合されるクランクケースと、該クランクケースから水平方向に対してやや上向きに傾斜して前方に延びる水平配置のシリンダ20とを備える。したがって、シリンダ軸線L1は水平方向に対して前方に向かって上向きに傾斜する。
前記クランク軸は、前記クランクケースにより形成されるクランク室内に収容されて、該クランクケースに回転可能に支持される。そして、前記クランク軸の回転が、自動変速機Ｍにより機関回転速度に応じて無段階に変速されて後輪10に伝達され、後輪10が内燃機関Ｅにより回転駆動される。また、後述するシリンダヘッド21の上方には、車体側の部材である収納箱12が近接して配置され、シリンダヘッド21の前方には、比較的狭い間隔を置いてステップフロア15cが配置されている。ここで、水平配置のシリンダ20とは、前記クランク軸の回転中心線の方向から見てシリンダ軸線L1が水平方向に対して４５°以下の角度範囲内にあるシリンダを意味する。

図２〜図８を参照して、内燃機関Ｅについてさらに説明する。先ず図２，図３を参照すると、ＳＯＨＣ型の水冷式内燃機関Ｅは、ピストン25が往復動可能に嵌合するシリンダ20と、シリンダ20に４本のヘッドボルトB1〜B4により結合されたシリンダヘッド21と、シリンダヘッド21の合わせ面23にシール部材24を介して結合されたシリンダヘッドカバー22と、シリンダ20のスカート部をその一部分とする前記クランクケースとを備える。

シリンダ20のシリンダ孔20aに嵌合されたピストン25は、コンロッド26を介して前記クランク軸に連結され、ピストン25の往復運動が前記クランク軸の回転運動に変換される。

図４を併せて参照すると、シリンダヘッド21には、シリンダ孔20aとシリンダ軸線L1の方向A1で対向する壁面に形成された凹部からなる燃焼室27と、燃焼室27に開口する１対の吸気口28aを有する吸気ポート28と、燃焼室27に開口する１対の排気口29aを有する排気ポート29と、点火プラグ30が挿入される挿入孔31とが形成され、さらに１対の吸気口28aをそれぞれ開閉する１対の吸気弁32および１対の排気口29aをそれぞれ開閉する１対の排気弁33とが設けられる。

吸気ポート28の入口28bが開口するシリンダヘッド21の吸気側の外面21aには、主燃料供給装置としての気化器を有する吸気装置の吸気管34が、入口28bと連通するように接続され、排気ポート29の出口29bが開口するシリンダヘッド21の排気側の外面21bには、排気装置の排気管35（図１参照）が接続される。さらに、シリンダヘッド21の吸気側に形成された装着孔21c（図２，図６，図７参照）には、内燃機関Ｅの始動時や加速時などに付加的に燃料を供給する燃料増量用の補助燃料供給装置としての燃料噴射弁36が吸気ポート28に臨んで装着される。
そして、図２に示されるように、吸気弁32は、シリンダ軸線L1の上方において吸気口28aに向かって前上方から後下方に傾斜して配置され、吸気ポート28は、シリンダ軸線L1の上方において吸気下流に向かって後上方から前方へ突出して後下方へ屈曲し、燃料噴射弁36は、吸気弁32の上方で、かつ吸気ポート28の前方において、吸気ポート28に向かって前上方から後下方に傾斜して配置される。

ここで、吸気側とは、カム軸41の回転中心線L2を含みシリンダ軸線L1に平行な平面H1に対して吸気弁32が配置された側を意味し、排気側とは、平面H1に対して排気弁33が配置された側を意味する。また、回転中心線L2は、自動二輪車の車幅方向に延びている。

そして、前記気化器および燃料噴射弁36から供給された燃料を含む混合気は、ピストン25が下降する吸気行程で、吸気ポート28から開弁した１対の吸気弁32を通って燃焼室27内に吸入される。シリンダ20内に吸入された混合気は、圧縮行程で上昇するピストン25により圧縮された後、点火プラグ30により点火されて燃焼し、膨張行程で燃焼ガスの圧力により下降するピストン25が、コンロッド26を介して前記クランク軸を回転駆動する。燃焼ガスは、排気行程で、開弁した１対の排気弁33を通って排気ガスとして燃焼室27から排気ポート29に排出され、さらに排気管35および前記排気装置のマフラ37（図１参照）を経て外部に排出される。

図２，図３，図５を参照すると、弁バネ38により閉弁方向に付勢された各吸気弁32および各排気弁33は、シリンダヘッド21とシリンダヘッドカバー22とにより形成される動弁室39内に配置された動弁装置40により開閉される。動弁装置40は、シリンダヘッド21に形成された１対の軸受部51，53に回転可能に支持される単一のカム軸41と、カム軸41に設けられる１対の動弁カムとしての吸気カム42および排気カム43によりそれぞれ揺動される吸気ロッカアーム44および排気ロッカアーム45と、シリンダヘッド21に支持されて両ロッカアーム44，45をそれぞれ揺動可能に支持する１対のロッカアーム軸46，47とを備える。

カム軸41は、前記クランク軸との間に設けられる伝動機構を介して伝達される前記クランク軸の動力により、その１／２の回転速度で回転駆動される。前記伝動機構は、前記クランク軸に設けられた駆動回転体としての駆動スプロケットと、カム軸41に設けられた被動回転体としてのカムスプロケット48と、前記駆動スプロケットおよびカムスプロケット48に掛け渡された無端伝動帯としてのタイミングチェーン49とから構成される。

さらに、図６，図７を併せて参照すると、シリンダ軸線方向A1で合わせ面23よりもシリンダ20寄りに位置する１対の軸受部51，53は、軸方向A2でのカム軸41の一端部41aを玉軸受からなる軸受50を介して支持する第１軸受部51と、軸方向A2での他端部41bを玉軸受からなる軸受52を介して支持する第２軸受部53とからなる。

シリンダ軸線方向A1で挿入孔31と合わせ面23との間に位置する第１軸受部51は、軸方向A2でのシリンダヘッド21の一方の側壁54の一部分、すなわち側壁54において、燃焼室27を形成すると共に挿入孔31が形成された燃焼室壁54aと合わせ面23を有するフランジ54bとの間の中間壁54cの一部分により構成されて、一端部41aの端面41a1の全体を覆う形状を有し、第１軸受部51の内面、すなわち側壁54の動弁室39側の壁面に形成された有底の凹部55に嵌合された軸受50を介して一端部41aを支持する。第１軸受部51は、平面視で挿入孔31と重なる位置にある（図５，図７を参照）。また、第１軸受部51の軸方向A2での外面51aは、回転中心線L2に直交する平面にほぼ平行である（図５参照）。

さらに、図７を参照すると、第１軸受部51は、軸方向A2から見て点火プラグ30または点火プラグ30に装着されたプラグキャップ56と重なる位置にある。また、第１軸受部51は、側壁54において、吸気側のヘッドボルトB1（図３参照）が挿通される挿通孔57が形成されたボス部58と排気側のヘッドボルトB3が挿通される挿通孔59が形成されたボス部60との間に位置する（図７も参照）。

図５，図６，図８を参照すると、第２軸受部53は、動弁室39と伝動室61とを仕切るように、シリンダヘッド21に一体成形されて燃焼室27側からシリンダヘッドカバー22に向かって回転中心線L2に直交する平面にほぼ平行に延びた仕切壁62の一部分により構成され、仕切壁62に形成された貫通孔63に嵌合された軸受52を介してカム軸41の他端部41bを支持する。第２軸受部53は、平面視で燃焼室27と部分的に重なる位置を占める（図５参照）。また、第２軸受部53は、仕切壁62において、吸気側のヘッドボルトB2（図３参照）が挿通される挿通孔64が形成されたボス部65と排気側のヘッドボルトB4（図３参照）が挿通される挿通孔66が形成されたボス部67との間に位置する。

図２，図３，図５を参照すると、カム軸41において、吸気カム42および排気カム43は、第１軸受部51および第２軸受部53の軸方向A2での間に設けられ、第１軸受部51および第２軸受部53の軸方向A2での間隔は、吸気カム42および排気カム43がカム軸41に設けられる軸方向A2での範囲Ｄ（図５参照）にほぼ等しい。ここで、排気カム43は、シリンダ軸線L1と交差する位置にある。また、カムスプロケット48は、他端部41bにおいて、第２軸受部53を挟んで吸気カム42とは反対側でタイミングチェーン49が収容される伝動室61内に臨む部分に結合される。

吸気ロッカアーム44は、ロッカアーム軸46が挿通される貫通孔が形成された被支持部44aと、被支持部44aからカム軸41に向かって延びると共に吸気カム42に転がり接触するローラ44dが回転可能に設けられた駆動部44bと、被支持部44aからそれぞれ１対の吸気弁32に向かって延びてそれら吸気弁32に当接可能な１対の作用部44cとを有するローラロッカアームである。

また、排気ロッカアーム45は、それぞれ、ロッカアーム軸47が挿通される貫通孔が形成された被支持部45aと、被支持部45aからカム軸41に向かって延びると共に排気カム43に転がり接触するローラ45dが回転可能に設けられた駆動部45bと、被支持部45aからそれぞれ１対の排気弁33に向かって延びてそれら吸気弁32に当接可能な１対の作用部45cとを有するローラロッカアームである。

ここで、各ローラ44d，45dは、駆動部44c，45cに固定された支持軸44e，45eの周囲に配置された多数のニードル44f，45fを介して回転可能に支持される。なお、各ロッカアーム44，45は、各ロッカアーム軸46，47に嵌められた圧縮コイルバネからなる位置決め用バネ68に付勢されて、軸方向A2で所定の位置を占める。

それゆえ、各吸気弁32および各排気弁33は、吸気カム42により揺動される吸気ロッカアーム44および排気カム43により揺動される排気ロッカアーム45を介して、前記クランク軸の回転と同期して所定のタイミングで吸気カム42および排気カム43により、それぞれ開閉される。

両ロッカアーム軸46，47は、カム軸41の回転中心線L2に平行に配置されて、平面視でカム軸41の回転中心線L2およびカム軸41を挟んでその両側に配置される。図６〜図８を併せて参照すると、各ロッカアーム軸46，47の一端部は、シリンダ軸線方向A1で第１軸受部51と合わせ面23との間に位置する側壁54の一部分、すなわち中間壁54cの一部分により構成される第１支持部70，71に支持され、その他端部は、シリンダ軸線方向A1で第２軸受部53と合わせ面23との間に位置する仕切壁62の一部分により構成される第２支持部72，73に支持される。

そして、シリンダ軸線方向A1で合わせ面23のフランジ54bよりもシリンダ20寄
りに位置する各支持部71〜73には、ロッカアーム軸46，47の端部が嵌合される孔74〜77が形成されている。また、１対の第１支持部70，71は、平面視で第１軸受部51を挟む位置にある（図６，図７参照）。

図４〜図７を参照すると、点火プラグ30の先端部に形成された雄ネジ部30aがねじ込まれる雌ネジ部31aを有する挿入孔31は、燃焼室壁54aの外面に開口する外側開口部31bと燃焼室壁54aの内面である燃焼室27の天井面のほぼ中央に開口する燃焼室側開口部31cとを有する。そして、点火プラグ30は、雄ネジ部30aが燃焼室27内に露出しない状態で、雄ネジ部30aから突出する電極部30cが燃焼室27のほぼ中心部に臨んで燃焼室壁54aに装着される。そのため、中心電極30c1および側方電極30c2は、シリンダ軸線L1と交差する位置にある。

また、挿入孔31は、平面H1と交差する位置に形成されて（図７参照）、その開口部31cはシリンダ軸線L1と交差する。さらに、挿入孔31は、図５に示されるように、側面視で、シリンダ軸線L1に対して第２軸受部53が位置する側とは反対側に傾斜しており、点火プラグ30およびプラグキャップ56の点火プラグ30と同軸の部分56aも、挿入孔31と同じ角度で傾斜している。

点火プラグ30がシリンダヘッド21に装着された状態で、燃焼室壁54aからシリンダヘッドカバー22に向かって延びた点火プラグ30は、三方を側壁54により、すなわち、平面H1に直交する方向A3（平面視で、回転中心線L2に直交する方向でもある。）における両方向が側壁54の一部分である両ボス部58，60により、そして軸方向A2における奥行き方向が側壁54の一部分である中間壁54cにより囲まれて形成される凹部78に収容される。また、点火コイルに接続される高圧コードを点火プラグ30に接続するために、点火プラグ30に装着されるプラグキャップ56は、該凹部78内で、両第１支持部70，71の間に配置される。

図３，図５を参照すると、カム軸41の他端部41bに、軸方向A2で隣接して、カム軸41の回転中心線L2と一致する回転中心線を有する補機としての冷却水ポンプ80が配置される。

シリンダヘッド21に装着された冷却水ポンプ80は、伝動室61内に配置されてシリンダヘッド21の軸方向A2での他方の側壁79に固定されたポンプボディ81と、シリンダヘッド21の外部でポンプボディ81に結合されてポンプボディ81との間にポンプ室83を形成するポンプカバー82と、ポンプボディ81およびポンプカバー82に保持される支持軸84と、ポンプボディ81内に収容されて支持軸84に回転可能に支持されてポンプ室83内に位置する複数の羽根85bを有するインペラ85とを備える。

冷却水ポンプ80は、カム軸41との間に設けられた駆動機構を介して、カム軸41により駆動される。前記駆動機構は、カム軸41の他端部41bが伝動室61に臨む部分である端面41b1に、カムスプロケット48と共にボルトB5により結合される駆動回転体86と、インペラ85の一部分である本体部85aとから構成される。カム軸41寄りの部分がタイミングチェーン49の内側に配置されて椀状のカムスプロケット48に収容される駆動回転体86は、ポンプボディ81の周囲を囲む部分に固定された円環状の永久磁石86cを有し、インペラ85の本体部85aは、永久磁石86cと径方向で対向する位置に固定された円環状の永久磁石85cを有する。そして、駆動回転体86がカム軸41と共に回転すると、永久磁石86c，85cを介して駆動回転体86に磁気的に結合されたインペラ85が回転して、ポンプ室83に流入した冷却水が圧送される。

また、ポンプカバー82には、冷却水の温度に応じてシリンダ20およびシリンダヘッド21における冷却水の流れを制御するサーモスタット90が設けられる。サーモスタット90は、冷却水温に応じて膨張および収縮するワックス91により駆動されてポンプカバー82に成形された流入通路93を開閉する弁体92を有する。

弁体92は、内燃機関Ｅの暖機時には、図５に示されるように、流入通路93を閉じて、ラジエータ（図示されず）からの冷却水が冷却水ポンプ80に流入するのを阻止するため、バイパス通路94から流入する冷却水が冷却水ポンプ80により圧送されて、シリンダ20およびシリンダヘッド21を循環する。暖機完了後には、弁体92は流入通路93を開くため、前記ラジエータで放熱して低温になった冷却水が、冷却水ポンプ80に流入して圧送され、さらにシリンダ20およびシリンダヘッド21を冷却した後、前記ラジエータに戻る経路で循環する。

図２，図３，図６を参照すると、直交方向A3でのシリンダヘッド21の一方の側壁である上壁69に形成された装着孔21cに燃料噴射弁36が装着されたシリンダヘッド21の吸気側に対応して、シリンダヘッドカバー22の上部でもあるシリンダヘッドカバー22の吸気側には、前記クランク室に連通するブリーザ通路Ｒに連通するブリーザ室100が、動弁室39および伝動室61の上方に隣接して設けられる。

ブリーザ通路Ｒは、シリンダヘッド21に形成されてブリーザ室100に連通するブリーザ通路120と、シリンダ20に形成されて一端部でブリーザ通路120に連通し他端部で前記クランク室に連通するシリンダ側ブリーザ通路（図示されず）とから構成される。動弁室39および伝動室61の上方に隣接してシリンダ軸線方向A1に延びる貫通孔から構成されるブリーザ通路120は、動弁室39および伝動室61の上壁でもある上壁69に形成される。そして、ブリーザ通路120は、合わせ面23に開口するブリーザ室100側の開口120aと、シリンダ20との合わせ面21hに開口して前記シリンダ側ブリーザ通路の一端部に連通するシリンダ20側の開口120b（図４参照）とを有する貫通孔から構成される。

上壁69の外側面69aに近接した状態で外側面69aに沿って延びる燃料噴射弁36は、平面視でブリーザ室100と重なる位置に配置されると共に、燃料供給管と接続される端部36aが上壁69のフランジ69bに近接した位置を占める。また、図２，図７を参照すると、燃料噴射弁36は、シリンダ軸線方向A1でブリーザ室100に対して吸気口28a寄りまたはシリンダ20寄りに位置すると共に、軸方向A2で見てブリーザ通路120と重なる位置にある。

図２、図９，図１０，図１２を参照すると、シリンダ軸線方向A1で合わせ面23と同一平面上の平面に対してシリンダヘッドカバー22側のみに位置するブリーザ室100は、シリンダヘッドカバー22の最上部から構成されるブリーザ室形成部103に形成された凹部からなる第１室101と、第１室101を覆うようにブリーザ室形成部103に気密に装着される帽子状のカバー104により形成される第２室102とから構成される。

ブリーザ室形成部103は、シリンダヘッドカバー22の、合わせ面23との合わせ面22aと同一平面上にあって合わせ面22aの一部を構成するヘッド側面103bを有する平板状の底壁103aを有し、該底壁103aにより開口120aを覆う。そのため、ヘッド側面103bには、開口120aの上縁120a1を規定する合わせ面23との間を密封するためのシール部材24が装着されるシール溝103cが形成されている。さらに、底壁103aには、いずれも貫通孔から構成されて、ブリーザ通路120と第１室101とを連通させる入口路105および入口路105よりも下方に位置するオイル戻り路106が形成される。

図３，図６を併せて参照すると、シリンダヘッド21には、ブリーザ通路120と動弁室39および伝動室61とを仕切ると共に、合わせ面23と同一平面上にある端面107aを有する隔壁107が形成される。隔壁107は、平面視で上下方向に延びる仕切壁62の、隔壁107との連結部に、仕切壁62に沿って動弁室39側に向かって下方に突出する突出部107bを有する。突出部107bには、ブリーザ通路120内でオイル戻り路106に連通する溝108が形成される。図９に示されるように、溝108は、その最下部が底壁103aに覆われないように、底壁103aの下縁103a1よりも下方に延びており、これにより形成される出口110において動弁室39および伝動室61に連通する。それゆえ、溝108により、ブリーザ室100と動弁室39および伝動室61とを連通する連通路109が形成される。

一方、カバー104は、ブリーザ室形成部103に形成された合わせ面103dにシール部材111を介して密封された状態でブリーザ室形成部103と共にシリンダヘッド21に３つのボルトB6により固定される。そのため、カバー104の、合わせ面103dとの合わせ面104dには、シール部材111が装着されるシール溝104cが形成され、またカバー104のフランジには、ブリーザ室形成部103に形成された貫通孔103eを貫通し、シリンダヘッド21のフランジ69bに形成されたネジ孔21eにねじ込まれる各ボルトB6が貫通する貫通孔104eが形成されている。

さらに、カバー104には、ブリーザ室100において、入口路105との間に後述する複数の突出壁103k，103m；104k，104mを挟んで配置される出口路112が設けられる。出口路112は、ここではカバー104に圧入された管継手113により形成される。管継手113には、前記吸気装置の吸気通路に連通する還流通路を形成する還流管（図示されず）が接続され、ブリーザ室100と前記吸気通路とが、出口路112および前記還流通路を介して連通する。

図９，図１１，図１２を参照すると、ブリーザ室形成部103およびカバー104には、ブリーザ室100内に流入したオイル分を含むブローバイガスからオイルを分離するために、互いに突き合わされる合わせ103k1，103m1，103n1；104k1，104m1，104n1を有すると共にブリーザ室100を迷路状に区画する複数の突出壁103k，103m，103n；104k，104m，104nが形成される。そして、入口路105からブリーザ室100に流入したブローバイガスは、ブリーザ室100内でそれらの突出壁103k，103m，103n；104k，104m，104nに衝突しながら、出口路112に向かって流動することで、オイルの分離が促進される。

そして、内燃機関Ｅの潤滑用のオイル分を含んだブローバイガスは、前記クランク室からブリーザ通路120を通った後、主に入口路105からブリーザ室100に流入する。ブリーザ室100に流入したブローバイガスは、突出壁103k，103m，103n；104k，104m，104nに衝突しながら迷路状に区画されたブリーザ室100内を流れ、オイルが分離される。オイルが分離されたブローバイガスは、前記吸気通路の負圧により吸引されて、出口路112および前記還流通路を通って前記吸気通路に流入し、さらに燃焼室27に流入して燃焼する。また、分離されたオイルは、オイル戻り路106から連通路109に流入し、連通路109を流下して動弁室39および伝動室61に流入して、動弁装置40や前記伝動機構の潤滑に供される。

次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
燃焼室27のほぼ中央部に臨む電極部60cを有する点火プラグ30が挿入される挿入孔31が形成されたシリンダヘッド21において、単一のカム軸41の一端部41aを支持する第１軸受部51は、平面視で挿入孔31と重なる位置にあり、かつシリンダ軸線方向A1で挿入孔31と合わせ面23との間に位置すると共に、シリンダヘッド21の側壁54により構成されて一端部41aの端面41a1の全体を覆い、軸方向A2から見て点火プラグ30またはプラグキャップ56が第１軸受部51と重なることにより、第１軸受部51には、合わせ面23がないことから、シール性確保のためのシール領域を設ける必要がないため、軸方向A2から見て第１軸受部51と重なる位置に設けられる点火プラグ30またはプラグキャップ56に向かう張出し量が抑制されて、側面視でのシリンダ軸線L1に対する挿入孔31の傾斜、ひいては点火プラグ30およびプラグキャップ56の傾斜を小さくできるので、挿入孔31において点火プラグ30により占められない空間31d（図５参照）による燃焼室27の容積増加が抑制されて、機関出力が向上し、さらに電極部30cの挿入孔31内への後退が抑制されて、着火性が向上する。また、第１軸受部51は、軸受部が分割される場合などに必要になるカム軸41の支持剛性を高めるための側壁54の厚みの増加は不要であるので、内燃機関Ｅの軽量化が可能になる。

吸気弁32および排気弁33は、１対のロッカアーム軸46，47にそれぞれ揺動可能に支持された吸気ロッカアーム44および排気ロッカアーム44を介して吸気カム42および排気カム43により開閉され、１対のロッカアーム軸46，47は、シリンダ軸線方向A1で第１軸受部51と合わせ面23との間に位置すると共に、平面視でカム軸41の回転中心線L2を挟んでその両側に配置され、１対のロッカアーム軸46，47の一端部は側壁54により構成される１対の第１支持部70，71に支持され、それら両支持部70，71は、平面視で第１軸受部51を挟む位置にあることにより、各支持部70〜73には、合わせ面23がないことから、シール性確保のためのシール領域を設ける必要がないので、両第１支持部70，71における点火プラグ30またはプラグキャップ56に向かう張出し量が抑制されて、側面視でのシリンダ軸線L1に対する挿入孔31の傾斜、ひいては点火プラグ30およびプラグキャップ56の傾斜を小さくすることを可能となるので、点火プラグ30またはプラグキャップ56の傾斜を小さくすることが、１対のロッカアーム軸46，47の両第１支持部70，71により妨げられることないうえ、両ロッカアーム軸46，47をカム軸41に近接させて、その軸間距離を短くすることができるので、平面視で回転中心線L2に直交する方向A3で、シリンダヘッド21を小型化することができる。

吸気ロッカアーム44および排気ロッカアーム45は、吸気カム42および排気カム43にそれぞれ接触するローラ44d，45dを有するローラロッカアームであり、第２軸受部53はカム軸41の他端部41bを支持し、吸気カム42および排気カム43は第１軸受部51および第２軸受部53の間に配置され、第１軸受部51および第２軸受部53の軸方向A2での間隔は、吸気カム42および排気カム43が設けられる軸方向A2での範囲Ｄにほぼ等しいことにより、各カム42，43と各ロッカアーム44，45との接触が転がり接触となって、摩擦係数が小さくなるために、各カム42，43と各ロッカアーム44，45との接触圧を高めたとしても、吸気カム42、排気カム43、吸気ロッカアーム44および排気ロッカアーム45の耐摩耗性が低下することはないので、吸気カム42および排気カム43の軸方向A2での幅を小さくすることができうえ、カム軸41の両端部41a，41bをそれぞれ支持する第１，第２軸受部51，53間の間隔が、吸気カム42および排気カム43が設けられる範囲Ｄに合わせて小さくなるので、カム軸41の長さを短くすることができて、軸方向A2でシリンダヘッド21を小型化することができる。そのため、カム軸41の他端部41bに、軸方向A2に隣接して冷却水ポンプ80が配置される場合にも、軸方向A2での内燃機関Ｅのシリンダヘッド21部分での内燃機関Ｅの大型化が抑制できる。

シリンダヘッド21の上壁69には、燃料噴射弁36が装着される装着孔21cと、シリンダヘッドカバー22に形成されたブリーザ室100に連通するブリーザ通路120とが形成され、燃料噴射弁36は、シリンダ軸線方向A1でブリーザ室100に対して吸気ポート28の吸気口28a寄りに位置すると共に、軸方向A2で見てブリーザ通路120と重なる位置にあることにより、シリンダヘッド21において、燃料噴射弁36を、ブリーザ通路120および容積が大きなブリーザ室100に妨げられることなく、直交方向A3（または上下方向）でカム軸41の回転中心線L2に近づけて配置することができることから、シリンダヘッド21に燃料噴射弁36を直交方向A3（または上下方向）でコンパクトに配置することができるので、シリンダヘッド21周りをコンパクトにすることができ、しかも軸方向A2（または前記クランク軸の回転中心線の方向）から見てシリンダ軸線L1に対する燃料噴射弁36の傾斜を小さくすることができるので、燃料の噴射中心線が一層シリンダ軸線方向A1に沿うように、燃料噴射弁36からの燃料を吸気口28aに向けて噴射することができて、排気ポート29への吹き抜けを減少することができ、機関出力を増加させることができる。そして、シリンダヘッド21周りをコンパクトにすることができるので、ステップフロアー15cの後方で、かつ収納箱12の下方に形成される比較的狭いスペースに、シリンダヘッド21を配置することができる。

ブリーザ室100は、シリンダヘッドカバー22の一部であるブリーザ室形成部103とブリーザ室形成部103に装着されるカバー104とにより形成されることにより、ブリーザ室100が、小型化されたシリンダヘッド21により形成される動弁室39内の動弁装置40の配置を制約することがないうえ、シリンダヘッド21およびシリンダヘッドカバー22の大型化を伴う動弁室39の容積を増加させることがない。さらに、平面視でブリーザ室100と重なる位置に配置されると共に、端部36aがフランジ69bに近接した位置を占める燃料噴射弁36との干渉を回避したうえで、大容積のブリーザ室100を形成することができるので、ブローバイガスに含まれるオイルの分離機能を向上させることができると共に、シリンダヘッド21にブリーザ室100が形成されないので、シリンダヘッド21の小型化に寄与できる。

以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
内燃機関Ｅは、１対の吸気弁32および１対の排気弁33を有するものであったが、吸気弁および排気弁のいずれか一方が１対の弁であり、他方が１つの弁で構成されてもよく、さらに吸気弁および排気弁がいずれも１つの弁で構成されてもよい。

前記実施形態では、燃料供給装置は、気化器と燃料噴射弁36とから構成されたが、吸気ポート28に臨んでシリンダヘッド21に装着される燃料噴射弁のみから構成されてもよい。また、内燃機関Ｅは、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、車両以外の機器に使用されるものであってもよい。

本発明の実施形態を示し、本発明に係るシリンダヘッドを備える内燃機関が搭載された自動二輪車の左側面図である。 図１の内燃機関の要部断面図であり、シリンダヘッドについては概ね図３のＩＩａ−ＩＩａ矢視での断面図であり、カム軸およびロッカアームについては図３のＩＩｂ−ＩＩｂ矢視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。 図３のＶ−Ｖ矢視での断面図である。 図１の内燃機関のシリンダヘッドの斜視図である。 図５においてシリンダヘッドのＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視での断面図である。 図２においてシリンダヘッドカバーのブリーザ室形成部のＩＸ−ＩＸ矢視図である。 図２においてシリンダヘッドカバーのブリーザ室形成部のＸ−Ｘ矢視図である。 図９のＸＩ−ＸＩ矢視での断面図である。 図２においてブリーザ室を形成するカバーのＸＩＩ−ＸＩＩ矢視図である。

符号の説明

１…前フレーム、２…後フレーム、３…フロントフォーク、４…アーム、５…フロントクッション、６…前輪、７…ハンドル、８…ピボット、９…リヤクッション、10…後輪、11…ヘルメット、12…収納箱、13…シート、14…燃料タンク、15…車体カバー、
20…シリンダ、21…シリンダヘッド、22…シリンダヘッドカバー、23…合わせ面、24…シール部材、25…ピストン、26…コンロッド、27…燃焼室、28…吸気ポート、29…排気ポート、30…点火プラグ、30c…電極部、31…挿入孔、32…吸気
弁、33…排気弁、34…吸気管、35…排気管、36…燃料噴射弁、37…マフラ、38…弁バネ、39…動弁室、40…動弁装置、41…カム軸、41a…一端部、41b…他端部、42…吸気カム、43…排気カム、44…吸気ロッカアーム、45…排気ロッカアーム、46，47…ロッカアーム軸、48…カムスプロケット、49…タイミングチェーン、50，52…軸受、51…第１軸受部、53…第２軸受部、54…側壁、55…凹部、56…プラグキャップ、57，59…挿通孔、58，60…ボス部、61…伝動室、62…仕切壁、63…貫通孔、64，66…挿通孔、65，67…ボス部、68…位置決め用バネ、69…上壁、70，71…第１支持部、72，73…第２支持部、74〜77…孔、78…凹部、79…側壁、80…冷却水ポンプ、81…ポンプボディ、82…ポンプカバー、83…ポンプ室、84…支持軸、85…インペラ、86…駆動回転体、90…サーモスタット、91…ワックス、92…弁体、93…流入通路、94…バイパス通路、
100…ブリーザ室、101，102…室、103…ブリーザ室形成部、104…カバー、105…入口路、106…オイル戻り路、107…隔壁、108…溝、109…連通路、110…出口、111…シール部材、112…出口路、113…管継手、120…ブリーザ通路、
Ｖ…自動二輪車、Ｆ…車体フレーム、Ｐ…パワーユニット、Ｅ…内燃機関、Ｍ…自動変速機、B1〜B4…ヘッドボルト、B5，B6…ボルト、L1…シリンダ軸線、L2…回転中心線、A1…シリンダ軸線方向、A2…軸方向、A3…直交方向、H1…平面、Ｄ…範囲、Ｒ…ブリーザ通路。

Claims (4)

1. シリンダに結合された内燃機関のシリンダヘッドであって、吸気弁および排気弁を開閉する動弁カムが設けられた単一のカム軸を備える動弁装置が配置される動弁室を形成すると共に、前記カム軸を回転可能に支持する、内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
   前記シリンダヘッドの、平面視で前記カム軸の回転中心線に直交する方向での一方の側壁には、前記吸気弁により開閉される吸気口を有する吸気ポートに臨む燃料噴射弁が装着される装着孔と、シリンダヘッドカバーに形成されたブリーザ室に連通するブリーザ通路とが形成され、
   前記燃料噴射弁は、シリンダ軸線方向で前記ブリーザ室に対して前記吸気口寄りに位置すると共に、前記カム軸の軸方向から見て前記ブリーザ通路と重なる位置にあることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
2. 前記内燃機関は、シリンダ軸線が水平方向に対して前方に向かって上向きに傾斜するように自動二輪車に搭載され、
   前記カム軸の前記回転中心線は、前記自動二輪車の車幅方向に延びており、
   前記吸気弁は、前記シリンダ軸線の上方において前記吸気口に向かって前上方から後下方に傾斜して配置され、
   前記吸気ポートは、前記シリンダ軸線の上方において吸気下流に向かって後上方から前方へ突出して後下方へ屈曲し、
   前記燃料噴射弁は、前記吸気弁の上方で、かつ前記吸気ポートの前方において、前記吸気ポートに向かって前上方から後下方に傾斜して配置されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のシリンダヘッド。
3. 前記シリンダヘッドには、燃焼室のほぼ中央部に臨む電極部を有する点火プラグが挿入される挿入孔と、前記カム軸を回転可能に支持する第１軸受部および第２軸受部と、前記シリンダヘッドカバーがシール部材を介して結合される合わせ面とが形成され、
   前記カム軸の一端部を支持する前記第１軸受部は、平面視で前記挿入孔と重なる位置にあり、かつ前記シリンダ軸線方向で前記挿入孔と前記合わせ面との間に位置すると共に、前記軸方向での前記シリンダヘッドの側壁により構成されて前記一端部の端面全体を覆い、
   前記軸方向から見て、前記点火プラグまたは前記点火プラグに装着されたプラグキャップが前記第１軸受部と重なることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のシリンダヘッド。
4. 前記吸気弁および前記排気弁は、１対のロッカアーム軸にそれぞれ揺動可能に支持された吸気ロッカアームおよび排気ロッカアームを介して前記動弁カムにより開閉され、
   前記１対のロッカアーム軸は、前記シリンダ軸線方向で前記第１軸受部と前記合わせ面との間に位置すると共に、平面視で前記カム軸の前記回転中心線を挟んでその両側に配置され、
   前記１対のロッカアーム軸の一端部は前記軸方向での前記側壁により構成される１対の支持部に支持され、
   前記１対の支持部は、平面視で前記第１軸受部を挟む位置にあることを特徴とする請求項３記載の内燃機関のシリンダヘッド。

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