JPS61138822A

JPS61138822A - ４弁式エンジン

Info

Publication number: JPS61138822A
Application number: JP59261334A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oda; 博之小田; Akira Kageyama; 明陰山; Yasuyuki Morita; 泰之森田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1984-12-10
Publication date: 1986-06-26
Also published as: JPH0463204B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、１気筒について２個の吸気弁と２個の排気弁
とを有する４弁式エンジン、特にこれらの弁を１本の頭
上カム軸で駆動するようにした４弁式エンジンに関する
。

（従　　来　　技　　術）自動車用等のエンジンとして、１気筒について２個の吸
気弁と２個の排気弁とを備えた４弁式のエンジンが実用
化されている。このエンジンによれば、吸気充填効率や
排気効率が向上して燃焼状態が改善されることにより、
エンジンの高出力化が実現される。一方、吸気弁と排気
弁とを夫々異なるカム軸で駆動するようにした２頭上カ
ム軸式エンジンが実用化されている。このエンジンによ
れば、動弁ＩＩＩにおけるロッカーアームが廃止される
ことにより、高回転化の妨げとなる往復慣性質量が低減
されてエンジンの高回転化が可能となる。しかし、この
２頭上カム軸式エンジンは、構造が著しく複雑化するの
でコストが高く付く難点がある。

そこで、高出力は要するが、特に高回転を要しないエン
ジンの場合には、１気筒について吸気弁及び排気弁を夫
々２個備えると共に、これらの弁を１本の頭上カム軸で
駆動する構造として、所要の出力を確保し且つコストを
低減することが考えられるが、このエンジンの場合、点
火プラグ（ディーゼルエンジンの場合は燃料噴射ノズル
）をどのように配置するかの問題がある。つまり、１気
筒について吸、排気弁を各２個備える場合、良好な吸排
気性能や混合気の着火性等を得るためには、６弁を燃焼
室に対して四角形状に配置すると共に、これらの中央部
に点火プラグを配置することが必要であるが、カム軸が
１本の場合は、該カム軸が燃焼室の中央部上方を通過す
ることになるので、点火プラグの直上方にカム軸が位置
することになる。そのため、該点火プラグとカム軸とが
干渉し、或いはカム軸が点火プラグの取付は取外゛しの
邪魔となってエンジンのサービス性が悪化するのである
。これに対しては、点火プラグを燃焼室の側部に配置す
ることも考えられるが、このようにすると燃焼室内にお
ける混合気の着火性や火炎の伝播性が悪くなり、良好な
燃焼状態が得られないことになる。

ところで、４弁１頭上カム軸式エンジンに関する上記の
ような問題に対しては、例えば特開昭５７−１０２５０
６号公報に開示されたエンジンがある。このエンジンは
、第８．９図に示すように、１つの燃焼室１について２
個の吸気弁２，２と２個の排気弁３．３とを四角形状に
配置し、且つ燃焼室１の中央部上方に１本のカム軸４を
配設した構成において、点火プラグ５を２個の排気弁３
゜３間に傾斜状に配置することにより、その先端の着火
部５ａを燃焼室１の中央に位置させると共に、その上部
５ｂをカム軸４の側方から斜め上方に臨ませたものであ
る。これによれば、良好な着火性が得られ、また点火プ
ラグ５とカム軸４との干渉が避けられる。しかし、この
エンジンにおいては、点火プラグ５が排気弁３，３に略
平行に配置される関係で、該プラグ５の上部５ｂが上記
カム軸４と排気弁３．３のステム部上端との間に跨るロ
ッカーアーム６．６の軸７の直下方に位置することにな
る。そのため、該点火プラグ５の取付は取外しを可能に
する必要上、ロッカーアーム軸７を各ロッカーアーム６
．６毎に２分割し、点火プラグ５の上方に空所を設けて
いる。従って、このエンジンによると、１気筒について
排気弁側のロッカーアーム軸が２本必要となり、特にこ
の構成を多気筒エンジンに適用しようとすると、該ロッ
カーアーム軸が多数個必要となって、その取付けａ造等
が著しく複雑化する。尚、この公報に開示されたエンジ
ンは単気筒エンジンであって、クランク軸方向の寸法に
比較的余裕があるから、点火プラグ５を２個の排気弁３
．３間に配置した関係で、該排気弁３．３及び排気ポー
ト８．８を平面視で爪状に配置し、また、これに伴って
！！焼ｖ１の周囲の４本のヘッドボルト９・・・９をク
ランク軸方向に長い長方形状に配置しているが、このよ
うな構成は、クランク軸方向の寸法が厳しく制約される
多気筒エンジンにはそのまま適用するのが困難である。

（発　　明　　の　　目　　的）本発明は４弁１頭上カム軸式エンジンにおける上記のよ
うな実情に対処するもので、ロッカーアーム軸を２個の
排気弁毎に分割する等の動弁ｅｉ＊の複雑化を生じるこ
となく、点火プラグ又は燃料噴射ノズルの先端部を燃焼
室の中央部に位置させ、且つ該プラグ等の取付は取外し
を容易に行える新たな構造を実現し、これにより、この
種のエンジンとして、動弁ａｍの構成が簡素であり、し
かも燃焼室内における着火性や火炎の伝播性及びサービ
ス性に優れたエンジンを寅視することを目的とする。

（発　　明　　の　　構　　成）本発明に係る４弁式エンジンは、上記目的達成のため次
のように構成したことを特徴とする。

即ち、１気筒について２個の吸気弁と２個の排気弁とを
備え、これらの弁を１本の頭上カム軸で駆動するように
した構成において、点火プラグ又は燃料噴射ノズルの挿
入孔をシリンダヘッドにおける２個の排気ポート簡に傾
斜状に設けると共に、眼孔の一端をシリンダヘッド下面
における燃焼室の中央部に開口させ、且つ他端を該ヘッ
ドの側部における排気ポートの開口部と排気弁のスプリ
ングシート部との門に開口させる。従って、該挿入孔に
点火プラグ又は燃料噴射ノズルを挿入した時に、これら
の先端の着火部又は燃料ｒｇ４剣部が燃焼室の中央に位
置すると共に、上部が排気弁のスプリングシート部より
シリンダヘッドの外側寄りの位置から斜め上方を臨むこ
とになる。

（発　　明　　の　　効　　果）上記の構成によれば、４弁１頭上カム軸式エンジンにお
いて、点火プラグ又は燃料Ｉｌｌノズルの先端部が燃焼
室の中央に位置することにより、良好な着火性ないし火
炎の伝播性等が得られると共に、上記点火プラグ等の上
部がシリンダヘッドにおける排気弁の動弁ＢｌｔＭ配設
部より外側から斜め上方を臨むので、上記動弁機構にお
けるロッカーアーム軸を分割する等の複雑な構造を要す
ることなく、該点火プラグ等を取付は取外しすることが
可能となる。これにより、この種のエンジンとして、動
弁機構の構造が簡素で且つ良好な燃焼性が得られ、しか
もサービス性に優れたエンジンが実現される。

（実　　施　　例〉以下、本発明の実施例について説明する。

第１〜３図に示すように、エンジン１０は複数のシリン
ダを列状に配置したシリンダブロック１１と、該ブロッ
ク１１の上面にガスケット１２を介して設置されたシリ
ンダヘッド１３とを有し、シリンダブロック１１におけ
るシリンダ１４の内周面と、該シリンダ１４内に嵌合さ
れたピストン１５の上面と、シリンダヘッド１３の上方
に窪まされた下面１３ａとで燃焼室１６が画成されてい
る。また、シリンダヘッド１３には、一方の側面１３ｂ
から上記燃焼室１６に通じる２つの吸気ポート１７．１
７と、他方の側面１３Ｃから燃焼室１６に通じる２つの
排気ポート１８．１８とが設けられ、これら各ポートの
燃焼室１６への開口部１７ａ、１７ａ、１８ａ、１８ａ
がシリンダヘッド下面１３ａに四角形状に配設されてい
ると共に、各開口部１７ａ　、　１７ａ　、　１８ａ　
、　１８ａを夫々開閉する２個の吸気弁１９．１９と２
個の排気弁２０．２０とが備えられている。これらの６
弁の上方に延びるステム部１９ａ　、１９ａ　、２０ａ
　。

２０ａはシリンダヘッド１３の上面１３ｄから上方に突
出され、その上端部に夫々固着されたスプリングリテー
ナ２１．２１．２２．２２と、シリンダヘッド１３の上
面１３ｄにおける各ステム部１９ａ　、１９ａ　、２０
ａ　、２０ａの突出部に形成されたスプリングシート部
２３．２３．２４．２４との間には、各バルブ１９，１
９，２０．’２０を夫々閉方向に付勢するバルブスプリ
ング２５゜２５．２６．２６が装着されている。

一方、シリンダヘッド１３の上部中央における上記吸気
弁１９．１９と排気弁２０．２０とに挾まれた位置には
、エンジン１ｏのクランク軸方向に延びる１本のカム軸
２７が配設されている。このカム軸２７のジャーナル部
２７ａ・・・２７ａは、第１図及び第４，５図に示すよ
うに、シリンダヘッド１３の上面中央部における隣接気
筒間及びヘッド両端部に立設された軸受壁２８・・・２
８と、各軸受壁２８・・・２８に夫々２本のボルト２９
．２９を用いて固着された軸受キャップ３０・・・３０
とで形成された軸受孔に回転自在に軸承されていると共
に、該カム軸２７における隣接ジャーナル部２７ａ、２
７ａ間には、１気筒分の２個の吸気カム２７ｂ、２７ｂ
と２個の排気カム２７ｃ、２７ｃとが交互に形成されて
いる。そして、該カム軸２７の上部両側には２一本のロ
ッカーアーム軸３１゜３２が平行に架設されていると共
に、これらの軸３１．３２に１気筒について各２個の吸
気弁用ロッカーアーム３３．３３及び排気弁用ロッカー
アーム３４．３４が揺動自在に支持され、各ロッカーア
ーム３３，３３，３４．３４の両端が対応するカム２７
ｂ　、２７ｂ　、２７ｃ　、２７ｃの周面と吸排気弁の
ステム部１９ａ　、１９ａ　、２０ａ　、２０ａの上端
とに夫々対接されていることにより、クランク軸に同期
するカム軸２７の回転によって該ロッカーアーム３３．
３３．３４．３４を介して６弁１９，１９．２０．２０
が所定のタイミングで開動されるようになっている。こ
こで、第５図に示すようにロッカーアーム軸３１．３２
は、軸受キャップ３０の上面に設けられた半円状凹部３
０８．３０ａに下半部を嵌合され、且つ上方から軸受キ
ャップ３０を軸受壁２８に固着する上記のボルト２９．
２９によって挟持部材３５．３５を介して締め付けられ
ることにより固定されている。

以上の構成に加えて、シリンダヘッド１３には点火プラ
グ挿入孔３６が設けられ、該孔３６内に点火プラグ３７
が装着されている。この挿入孔３６は、第１〜３図に示
すように、各気筒における２個の排気ポート１８．１８
ｉ１１において排気弁２０．２０に交差するように傾斜
状に設けられ、その先端部３６ａがシリンダヘッド１３
の下面１３ａにおける各ポートの開口部１７ａ、１７ａ
、１Ｂａ、’＋ｓａに囲まれた位置、即ち燃焼室１６の
上部中央に開口されていると共に、−眼孔３６の後端部
３６ｂは、シリンダヘッド１３の一側面１３Ｃにおける
排気ポート１８．１８の開口部１８ｂ。

１８ｂと、該ヘッド１３の上面１３ｄにおける排気弁２
０．２０のスプリングシート部２４．２４との間から該
ヘッド１３の上部外側方を臨むように開口されている。

つまり、この挿入孔３６の後端！１１３６ｂは、シリン
ダヘッド１３の上部側壁１３ｅを挾んで、上記スプリン
グシート部２４，２４ないしその上方に位置するバルブ
スプリング２６．２６やロッカーアーム３４．３４等で
なる排気弁側の動弁機構３８の外側に開口されているの
である。ここで、該挿入孔３６の先端部３６ａは半球状
の凹部とされていると共に、該凹部３６ａに続く部分は
メネジＰＡ３６ｃとされ、該メネジ部３６Ｃに点火プラ
グ３７のオネジ部３７ａを螺合した時に該プラグ先端の
着火部３７ｂが上記半球状凹部３６ａから燃焼室１６内
に突出されるようになっている。また、該挿入孔３６の
後半部は、点火プラグの六角部３７ｃに工具を係合し得
るように径が大きくされている。

尚、点火プラグ挿入孔３６を排気ポート１８゜１８間に
設けるため、この実施例では次のような配慮が行われて
いる。つまり、第１図に明らかなように、挿入孔３６は
正面視で排気ポート１８の屈曲部１８ｃに一部オーバー
ラップするが、このオーバーラツプ量を小さくして両排
気ポート１８゜１８をできるだけ接近させるために、上
記屈曲部１８Ｃの曲率半径を排気ガスの流動性を悪化さ
せない範囲で小さくして、該屈曲部１８Ｃを下方に寄せ
ている。また、第２図に示すように、排気ポート１８．
１８の平面形状を、挿入孔３６との干渉を回避するため
に、燃焼室側開口部１８ａ、１８ａから互いに離反する
ように屈曲させると共に、挿入孔３６を越えた箇所から
下流側を再び接近させた形状とされている。これらの構
成によりシリンダヘッド１３ないしエンジン１０のクラ
ンク軸方向の寸法が長くならないようにされ、また排気
ポート１８．１８の下流側を接近させることにより、隣
接気筒間における排気ポート側のヘッドボルト穴３９．
３９の間隔を吸気ポート側のヘッドボルト穴４０．４０
と同じ間隔にすることを可能とし、全体として燃焼ｖ１
６を囲む正方形状にヘッドボルト穴３９．３９．４０．
４０を配置することにより、該燃焼室１６の全周囲が良
好にシールされるように図られている。

上記の構成によれば、シリンダヘッド１３の上部中央に
配置した１本のカム軸２７によって１気筒について各２
個備えられた吸気弁１９．１９及び排気弁２０．２０を
駆動するようにしたエンジン１０において、点火プラグ
３７の先端の着火部３７ｂが燃焼室１６の中央に位置す
ることになって、該燃焼室１６内における混合気の着火
や火炎の伝播が良好に行われることになる。これにより
、良好な燃焼状態が得られ、各２個の吸、排気弁１９．
１９．２０．２０を設けたことによる吸排気効率の向上
と相俟って、優れた出力性能と、良好な燃費及び排気性
能等が得られることになる。特に、この実施例では、点
火プラグ３７の着火部３７ｂの近傍におけるプラグ挿入
孔３６の先端部３６ａが半球状凹部とされて該着火部３
７ｂの周囲に空間が確保されているから、一層良好な火
炎の伝播性が得られる。

また、上記点火プラグ挿入孔３６の後端部３６ｂがシリ
ンダヘッド１３の側面１３Ｃにお番プる排気ポート１８
．１８の開口８Ｉ′１１８ｂ、１８ｂと排気弁２０．２
０のスプリングシート部２４．２４との間に開口されて
いるので、上記点火プラグ３７をシリンダヘッド１３の
当該側部における排気弁用動弁機構３８の外側から、該
動弁機構３８に邪魔されることなく取付は取外しするこ
とが可能となり、これにより当該エンジン１０の優れた
サービス性が得られることになる。その場合に、上記動
弁Ｉ！構３８におけるロッカーアーム軸３２を分割する
等の構造が不要であって、該動弁ｍ　Ｆ４３８として従
来と同様の、或いは吸気弁側の動弁機構と同様の構成を
用いることができ、従って該動弁ＩＮ　ＩＩＩＪ３８の
複雑化やこれに伴う組立性の悪化或いは部品点数の増加
によるコストの上昇等を生ずることがない。このように
して、４弁１頭上カム軸式エンジンとして、構造が簡素
で、しかも優れた燃焼性とサービス性とを備えたエンジ
ンが実現されることになる。また、特にこの実施例で採
用した排気ポート１８．１８の形状によれば、シリンダ
ヘッド１３ないしエンジン１０のクランク軸方向の寸法
の増大や、燃焼室１６のシール性の悪化等を来たさない
メリットが得られる。

尚、第６．７図は本発明の他の実施例を示すもので、こ
の実施例においては、シリンダヘッド１３′における２
個の排気ポート１８’、１８’が下流側で合流され、該
ヘッド１３′の側面１３ｃ′に１個の開口部１８ｂ′と
して開口されている。

しかし、この実施例においても、点火プラグ挿入孔３６
′が２個の排気ポート１８’、１Ｂ’の分岐している部
分の間に傾斜状に配設されて、該挿入孔３６′の先端部
３６８′が燃焼ｖ１６′の中央に、後端部３６ｂ′が上
記排気ポート１８′の開口部１８ｂ′とスプリングシー
ト部２４’　、２４′との間に開口されている。従って
、この実施例によっても前記実施例と同じ効果が得られ
る。

また、本発明は点火プラグの代わりに燃料噴射ノズルが
備えられたディーゼルエンジンにも同様に適用され、同
様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の１実施例を示すもので、第１図は
燃焼室の中央で切断したシリンダヘッド及びその周辺の
縦断正面図、第２図は第１図Ｉ［−■線で切断したシリ
ンダヘッド単体の横断平面図、第３図は第１図ｍ−■線
で切断したシリンダヘッド単体の要部斜視図、第４図は
動弁１ｌＩＩＡの平面図、第５図は第４図■−ｖ線で切
断したカム軸の軸受部の縦断正面図である。第６．７図
は本発明の他の実施例を示すもので、第６図はシリンダ
ヘッド単体のＩｌｌｌｌ部平面図７図は同じく要部斜視
図である。第８．９図は従来例を示すシリンダヘッド及
びその周辺のＷｉ断正正面図びｔｉｌＦｉｉ面図である
。１３．１３’　・・・シリンダヘッド、１６．１６’・
・・燃ａ！Ｊ、１８．１８’・・・排気ポート、１８ｂ
、１８ｂ’・・・開口部、１９・・・吸気弁、２゜・・
・排気弁、２４．２４’−・・スプリングシート部、２
７・・・カム軸、３６．３６’・・・挿入孔、３７・・
・点火プラグ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１気筒について２個の吸気弁と２個の排気弁とを
備え、これらの弁を１本の頭上カム軸で駆動するように
した４弁式エンジンにおいて、点火プラグ又は燃料噴射
ノズルの挿入孔をシリンダヘッドにおける２個の排気ポ
ート間に傾斜状に設けると共に、該挿入孔の一端をシリ
ンダヘッド下面における燃焼室の中央部に開口させ、且
つ他端を該ヘッドの側部における排気ポートの開口部と
排気弁のスプリングシート部との間に開口させたことを
特徴とする４弁式エンジン。