JPS61138862A

JPS61138862A - ４弁式エンジン

Info

Publication number: JPS61138862A
Application number: JP26133684A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oda; 博之小田; Akira Kageyama; 明陰山
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

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）自動重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が、このエンジンに
よれば、動弁機構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、高出力は必要とされるが、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２ＷＡ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、点火プラグの配置ないし該プラグに対する冷却性
に関する次のような問題がある。

つまり、１気筒について吸、排気弁を各２個備える場合
、点火プラグによる良好な着火性や火炎の伝播性等を得
るためには、燃焼室に対して四角形状に配置した４個の
弁の中央部に点火プラグを配置することが望ましいので
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、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、例えば特開昭５７−１０２５０６号公
報に開示されたエンジンがある。このエンジンは、第９
．１０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２１１１ｉ１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ｖ１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をカム軸４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る。また、このエンジンは比較的熱
負荷が小さい単気筒エンジンであるから、点火プラグ５
を２１１１の排気ポート６．６間に配置しても、第９図
に示すように該プラグ５の上部５ｂを外部に露出させる
だけで空気流によって所要の冷却性が得られる。

しかし、熱負荷が大きい多気筒エンジンにおいては、上
記のように点火プラグを高温の排気ガスが通過する２個
の排気ポート間に配置した場合、該プラグが熱的に著し
く厳しい状態となり、該プラグが早期に劣化することに
なる。従って、点火プラグを冷Ｗ水により強制冷却しな
ければならないことになるが、該プラグを上記のように
配置した場合、該プラグに対する冷部性をどのように確
保するかが問題となる。

（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、点火プラグをシリンダヘッ
ドにおける２個の排気ポート間に傾斜状に配置すること
により、良好な着火性や該プラグに対するサービス性を
確保すると共に、該プラグを冷却水により強制冷却する
ことを可能として、この種のエンジンにおける点火プラ
グの熱的劣化を防止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
、該挿入孔と排気ポートとの間に冷部水通路を形成する
。この冷却水通路は、例えばシリンダヘッド内のウォー
タージャケット内を通過する上記点火プラグ挿入孔の構
成壁と排気ポートの構成壁とを分離することにより形成
され、或いはシリンダヘッドのロアデツキ内における上
記挿入孔と排気ポートの開口部間にシリンダブロック側
からの冷却水入口からシリンダヘッド内のウォータージ
ャケットに通じる孔を穿設することにより形成され、或
いはその両者が併用される。そして、前者の冷却水通路
によれば、点火プラグ挿入孔の構成壁の周囲を冷却水が
通過することになって、該構成壁を介して点火プラグが
冷却されることになり、また後者の冷却水通路′によれ
ば、点火プラグにおける特に熱的に厳しい先端部近傍が
シリンダブロックのウォータージャケットから流入した
直侵の低温の冷却水によって重点的に冷却されることに
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、点火プラグの先端の着火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、また該点火プラグをカム軸等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ると共に、該プラグ
が高温の排気ガスが通過する排気ポート間に配置される
にも拘らず、該プラグに対する良好な冷却性が得られる
ことになる。これにより、この種のエンジンにおいて、
良好な燃焼性とサービス性とが得られると共に、点火プ
ラグが排気ポートからの熱から保護されて該プラグの熱
的劣化が防止されることになる。

（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ＩＩ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１３
ｂから上記燃焼室１６に通じる２つの吸気ポート１７．
１７と、使方の側面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、１８
ａ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。そして、これら各弁の
上方に延びるステム部１９ａ　、１９ａ　、２０ａ、２
０ａ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　、２０ａ
　、２０ａの突出部に形成されたスプリングシート部２
３，２３，２４゜２４との間には、各バルブ１９．１９
，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１０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百聞
及びヘッド両端部に立設された軸受壁２８・・・２８と
、各軸受壁２８・・・２８に夫々２本のボルト２９．２
９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よって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ｔ１−ナル部２７ａ
、２７ａ間には、１気筒分の２個の吸気カム２７ｂ、２
７ｂ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２１［
！ｉｆ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２７ｂ　、２７ｂ　、２７ｃ　、２７ｃの周面と
吸排気弁のステム部１９ａ　、１９ａ　、２０ａ　、２
Ｑａ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を介して各弁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、上記ロンカーアーム軸３１．３２は軸
受キャップ３０・・・３０の上面に押え部材３５・・・
３５を用いて上記ボルト２９・・・２９により固着され
ている。

また、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ｉｓ、ｉｓ間において
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、１８ａ、１８
ａ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、該孔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１８．１
８の後端開口部１８ｂ、１８ｂと、該ヘッド１３の上面
１３ｄにおける排気弁２０゜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。そして、該挿入孔３６の先端部
３６ａに続く部分はメネジ部３６ｃ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が燃焼室１６の上部中央
に突出するようになっている。

然して、第３図に示すように、上記点火プラグ弗人孔３
６の円筒状構成壁３８と、２個の排気ポート１８．１８
の同じく円筒状の構成壁３９．３９とは、シリンダヘッ
ド１３のロアデツキ４０とアッパデツキ４１との間に形
成されたウォータージャケット４２内において互いに分
離され、これらの間に冷却水が通過する通路４３．４３
が形成されている。そして、特に、この実施例において
は、２個の排気ポート構成壁３９．３９も分離されてい
ると共に、ロアデツキ４０における該構成壁３９．３９
の下方にシリンダブロック１１におけるウォータージャ
ケット４４からの冷却水入口４５．４５が開口され、該
入口４５．４５からシリンダヘッド１３のウォータージ
ャケット４２に流入した冷却水の流れが、矢印Ｘで示す
ように両排気ポート構成壁３９．３９の間を通って点火
プラグ挿入孔３６の構成壁３８に向うようになっている
。

また、この実施例においては、第１〜３図及び第５．６
図に示すように、上記シリンダヘッド１３のロアデツキ
４０内に２本の直線状冷却水通路４６．４６が穿設され
ている。これらの通路４６゜４６は、上記冷却水入口４
５．４５からロアデツキ４０における点火プラグ挿入孔
３６のメネジ部３６ｃと排気ポート１８．１８との間を
通過してウォータージャケット４２に連通されているが
、第５図に示すように図面上、上方の冷却水入口４５１
から穿設された通路４６１は点、火プラグ挿入孔３６と
図面上、下方の排気ポート１８２との間を通過し、また
図面上、下方の冷部水入口４５２から穿設された通路４
６２はプラグ挿入孔３６と図面上、上方の排気ポート１
８１との間を通過して、両通路４６１．４６２が互いに
交差されている。そのため、第５図に示すロアデツキ４
０の断面において、点火プラグ挿入孔３６のメネジ部３
６Ｃが２本の冷却水通路４６．４６によって２個の排気
ポート１８．１８から仕切られた状態となっている。こ
こで、該冷却水通路４６．４６は冷却水入口４５．４５
からキリ加工によって穿設することができるように位置
や方向が設定されており、また、排気ポート１８．１８
の近傍を通過する箇所では、該ポート１８．１８に貫通
することを避けるためポート１８．１８内に突出する肉
盛り部４７．．４７が設けられている。

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
能とが得られることになる。

また、上記点火プラグ挿入孔３６の侵端部３６ｂがシリ
ンダヘッド１３の側面１３Ｃにおける排気ポート１８．
１８の後端開口部１８ｂ、１８ｂと排気弁２０．２０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の外側から該動弁機構や
カム軸２７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。

そして、特に上記の構成によれば、シリンダヘッド１３
のウォータージャケット４２内において、点火プラグ挿
入孔３６の構成壁３８と排気ポート１８．１８の構成壁
３９．３９とが分離されて、これらの間に冷却水通路４
３．４３が形成されていると共に、特にこの実施例では
、シリンダブロック１１のウォータージャケット４４か
ら冷却水入口４５．４５を通ってシリンダヘッド１３の
つオータージャケット４２に流入する冷却水の流れが点
火プラグ挿入孔３６の構成壁３８に直接当るようになっ
ているから、該構成壁３８ないし点火プラグ３７が上記
冷却水によって効果的に冷却されることになる。また、
シリンダヘッド１３のロアデツキ４０内に位置する点火
プラグ挿入孔３６のメネジ部３６ｃと排気ポート１８．
１８との間に゛は冷却水通路４６．４６が形成されて、
該通路４６．４６によって上記メネジ部３６Ｃが排気ポ
ート１８．１８から仕切られた状態となっている。

そして、シリンダブロック１１のウォータージャケット
４４から冷却水入口４５．４５に流入した低温の冷却水
が圧力差によって上記通路４６．４６を通ってシリンダ
ヘッド１３のウォータージャケット４２１ＱＩｌに通過
し、その際に上記挿入孔３６のメネジ部３６ｃの近傍を
通過することにより、該メネジ部３６ｃに螺合された点
火プラグ３７のオネジ部３７ａないし先端部３７ｂが該
冷却水によって重点的に冷部されることになる。このよ
うにして、点火プラグ３７の特に熱的に厳しいオネジ部
３７ａや先端部３７ｂが効果的に冷却され、該プラグ３
７が高温の排気ガスが通過する排気ポート１８．１８間
に配設されているにも拘らず、該プラグ３７の熱的劣化
が防止される。

尚、この実施例においては、排気ポート１８゜１８と点
火プラグ挿入孔３６との間に形成する冷却水通路として
、これらの構成壁３８．３９．３９間に設けられた冷部
水通路４３．４３と、ロアデツキ４０に交差状に設けた
キリ穴等でなる冷却水通路４６．４６とを形成したが、
所要の冷却性が得られる場合には、いずれか一方の冷却
水通路のみを形成するようにしてもよい。

また、前者の冷却水通路としては、第７，８図に示す実
施例のように、２個の排気ポート１８′。

１８′が下流側で合流されている場合に、その合流部に
おける構成壁３９′と点火プラグ挿入孔３６′の構成壁
３８′との間に形成した冷却水通路４３′が含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６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ｍ−■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■−■線で
切断したシリンダヘッド単体の縦断側面図、第４図は動
弁機構を示す平面図、第５図は第１図ｖ−ｖ線で切断し
た要部横断平面図、第６図は第２図Ｖｌ　−ＶＩ線で切
断した要部縦断面図である。第７．８図は本発明の他の
実施例を示すもので、第７図はシリンダヘッド単体の横
断平面図、第８図は第７図■−■線で切断した縦断側面
図である。第９．１０図は従来例を示すシリンダヘッド
及びその周辺の縦断正面図及び横断平面図である。１３・・・シリンダヘッド、１６・・・燃焼室、１８゜
１８′・・・排気ポート、１９・・・吸気弁、２０・・
・排気弁、２７・・・カム軸、３６．３６’　・・・挿
入孔、３７・・・点火プラグ、４３．４３’　、４６・
・・冷却水通路。第５図〕１８（旧２）第６図 ■ 一４７ＣＩ−−− 第８図第９図第１０図

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、該挿入孔と排気ポートとの間に冷却水通路
を形成したことを特徴とする４弁式エンジン。