WO2015174519A1

WO2015174519A1 - 内燃機関のシリンダヘッド

Info

Publication number: WO2015174519A1
Application number: PCT/JP2015/064028
Authority: WO
Inventors: 勝磨堤谷; 裕太朗西川
Original assignee: スズキ株式会社
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2015-11-19
Also published as: CN106460597A; JP2015218648A

Abstract

　容易な加工によって、バルブ開閉機構にエンジンオイルを効果的に供給することができるようにする。シリンダヘッド（７）は、吸気バルブ（７１）及び排気バルブ（７２）をカムシャフト（８２）によって開閉操作するバルブ開閉機構（８）と、バルブ開閉機構と吸気バルブ及び排気バルブとを内部に支持し、燃焼室（６３）を形成する本体部（７３）とを備えている。シリンダヘッド（７）は、バルブ開閉機構の上方からエンジンオイルを供給するガイドプレートを更に含む。ガイドプレートは、一部を折り曲げることで形成された溝部（１０８）を備え、溝部は、エンジン（５）の平面視にて、バルブ開閉機構と重なる位置に配置されている。

Description

内燃機関のシリンダヘッド

　本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに関し、特に、内部のエンジンオイルを効率良く循環することができる内燃機関のシリンダヘッドに関する。

　内燃機関のシリンダヘッドにあっては、特許文献１に開示されているように、吸排気バルブをカムシャフトによって開閉操作するバルブ開閉機構を備えた構成が知られている。バルブ開閉機構は、シリンダヘッドに揺動可能に支持されたロッカーアームを備え、このロッカーアームは、カムシャフトのカムによって揺動操作されて吸排気バルブを作動可能となっている。

特開２０１２－１６３０５７号公報

　ここで、シリンダヘッドにおいて、バルブ開閉機構へのエンジンオイルの供給が滞ると、摩擦によって劣化したり、騒音が発生したりするという問題がある。かかる問題に対応すべく、シリンダヘッドカバーの内面にオイル通路を加工することが考えられるが、当該加工は困難でコストが上昇する、という問題がある。

　ところで、シリンダヘッドにあっては、シリンダヘッドカバーの内側に気液分離室を形成するブリーザプレートが設けられている。気液分離室ではブローバイガスに混合されたエンジンオイルが分離され、この分離において、ブリーザプレートに付着したエンジンオイルの一部がバルブ開閉機構へ滴下されて供給される。しかしながら、ブリーザプレートはフラットな形状となるため、滴下される範囲が広範囲になり、ブリーザプレートから滴下されるエンジンオイルでは、バルブ開閉機構の潤滑効果を十分に得ることができない、という問題がある。

　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、容易な加工によって、バルブ開閉機構にエンジンオイルを効果的に供給することができる内燃機関のシリンダヘッドを提供することを目的とする。

　本発明の内燃機関のシリンダヘッドは、吸気バルブ及び排気バルブと、これらのバルブをカムシャフトによって開閉操作するバルブ開閉機構と、当該バルブ開閉機構と前記吸気バルブ及び排気バルブとを内部に支持し、燃焼室を形成する本体部と、当該本体部の燃焼室と反対側を覆うカバー部とを備えた内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記バルブ開閉機構の上方からエンジンオイルを供給するガイドプレートを更に含み、前記ガイドプレートは、一部に溝部を備え、当該溝部は、内燃機関の平面視にて、前記バルブ開閉機構と重なる位置に配置されていることを特徴とする。

　この構成によれば、ガイドプレートに溝部が形成されるので、ガイドプレートに付着したエンジンオイルを溝部に導いて集めることができる。そして、バルブ開閉機構の上部に溝部が位置するので、溝部に集まったエンジンオイルをバルブ開閉機構に集中的に滴下することができる。これにより、エンジンオイルによる潤滑効果を向上することができ、摩擦による劣化や騒音の発生を低減することができる。しかも、ガイドプレートを折り曲げただけで溝部を形成できるので、シリンダヘッド内部に別途オイル通路を成形する構成に比べ、構造の簡略化を図ることができる。これにより、シリンダヘッドの加工の容易化を図ることができ、生産性の向上を達成することができる。

　本発明の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記バルブ開閉機構は、前記カムシャフトの駆動によって前記吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方を駆動するロッカーアームを備え、前記溝部は、内燃機関の平面視にて、前記ロッカーアームと重なる位置に配置されていることが好ましい。この構成では、溝部に集まったエンジンオイルをロッカーアームに集中的に滴下でき、揺動するロッカーアームの駆動の潤滑効果を向上させることができる。

　本発明の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記溝部は、内燃機関の平面視にて、前記カムシャフトのカムと重なる位置に配置されていることが好ましい。この構成では、溝部に集まったエンジンオイルをカムに集中的に滴下でき、カムや、カムに接触するロッカーアーム等の駆動の潤滑効果を向上させることができる。

　本発明の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記溝部は、内燃機関の平面視にて、前記カムシャフトの軸方向に略直交して延在しているとよい。この構成では、溝部の上側（内側）を流れて滴下するエンジンオイルはもとより、溝部の下側（外側）を伝って流れてから滴下するエンジンオイルもカムやロッカーアームに行渡らせることができる。

　本発明の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記ガイドプレートは、少なくとも一部が略Ｖ字断面を形成するように折り曲げられ、前記溝部は、前記Ｖ字の先鋭部を直線上に延在することで形成されるとよい。この構成では、溝部を略Ｖ字断面としたので、エンジンオイルの捕集領域を広く確保でき、エンジンオイルの捕集、供給を効率的に行うことができる。また、溝部をプレス成型等によって簡単に形成することができ、生産性に優れたものとすることができる。

　本発明の内燃機関のシリンダヘッドにおいて、前記カバー部には、気液分離室を形成するブリーザプレートが設けられ、当該ブリーザプレートと一体に前記ガイドプレートが形成されるとよい。この構成では、ブリーザプレートを利用してガイドプレートを形成できるので、部品点数や締結箇所を減らすことができ、整備性が向上できるばかりでなくカバー部の形状をシンプルにして生産性も向上することができる。更に、溝部の形成によって、ガイドプレート及びブリーザプレートを立体的として表面積を拡張でき、放熱性を高めてブローバイガス中のエンジンオイルを捕集する効果をより良く得ることができる。

　本発明によれば、バルブ開閉機構の上部に溝部が形成されたガイドプレートを設けたので、容易な加工によって、バルブ開閉機構にエンジンオイルを効果的に供給することができる。

本実施の形態に係る自動二輪車を斜め後方から見た概略斜視図である。本実施の形態に係る内燃機関におけるシリンダヘッド及びその周辺の側断面図である。図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。一部構成を省略したシリンダヘッドの内部構造の平面図である。カバー部にブリーザプレートを取り付けた状態の説明用概略斜視図である。ブリーザプレートの概略斜視図である。ブリーザプレートを図６中矢印Ｄ方向から見た図である。ブリーザプレートを図６中矢印Ｅ方向から見た図である。

　以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る内燃機関をスクータタイプの自動二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る内燃機関を、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車、自動四輪車などに適用しても良い。また、方向について、車体前方を矢印ＦＲ、車体後方を矢印ＲＥ、車体左側を矢印Ｌ、車体右側を矢印Ｒでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。

　図１を参照して、本実施の形態に係る自動二輪車の一部の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動二輪車を斜め後方から見た概略斜視図である。なお、以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。

　図１に示すように、スクータタイプの自動二輪車１は、鋼製又はアルミ合金製の車体フレーム（不図示）に、車両外装としての各種カバーを装着して構成されている。この自動二輪車１は、前方に運転者の足回りを保護するレッグシールド２１が設けられている。レッグシールド２１の後方には、センターフレームカバー２２が設けられている。センターフレームカバー２２の後方には、車両側面を覆うサイドフレームカバー２３が設けられている。

　車両前方には、ステアリングシャフト（不図示）を介してフロントフォーク３１が回転可能に支持されている。フロントフォーク３１の上方には、前輪３を操舵するためのハンドルバー３２が設けられている。フロントフォーク３１の下部には前輪３が回転可能に支持され、前輪３には、ブレーキディスク３６とブレーキディスク３６を挟持するキャリパー３７とが設けられている。

　サイドフレームカバー２３の上側には、シート２５が設けられている。サイドフレームカバー２３の後部にはテールランプ４４及びリヤフェンダ４５が設けられている。サイドフレームカバー２３の内側には、内燃機関としてのエンジン５が配置され、エンジン５における燃焼後のガスは、エンジン５の右側面において後方に設けられたマフラ４６から排気ガスとして排出される。

　サイドフレームカバー２３の下側には、スイングアーム（不図示）が上下方向に揺動可能に支持されており、車体フレームとスイングアームとの間にはサスペンション４２が取り付けられている。スイングアームの後部には、後輪４が回転可能に支持されている。後輪４の左側には、ＣＶＴ（無段変速機構）等からなる変速装置４３が設けられ、この変速装置４３によってエンジン５の動力が後輪４に伝達される。また、変速装置４３の前方側には、車両を支持するサイドスタンド４７が設けられている。

　以下、図２及び図３を参照して、本実施の形態に係るエンジンについて説明する。図２は、エンジンのシリンダヘッド及びその周辺の側断面図であり、図３は、図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

　図２に示すように、エンジン５は、単気筒エンジンであり、クランクケース（不図示）の前方に配置されたシリンダ６と、このシリンダ６に取り付けられるシリンダヘッド７とを備えている。シリンダ６内には、ピストン６１が前後に往復可能に収容され、ピストン６１にはコンロッド６２が連結されている。また、シリンダ６とシリンダヘッド７との間には、燃焼室６３が設けられ、この燃焼室６３の中心軸Ｃが前方に傾斜配置されるようにシリンダ６及びシリンダヘッド７が配設される。

　シリンダヘッド７は、各１本の吸気バルブ７１及び排気バルブ７２と、これらを内部で支持する本体部７３とを備えている。吸気バルブ７１及び排気バルブ７２は、車体の側面視すなわち図２で示した状態で燃焼室６３の中心軸Ｃに対して上下方向に分れ、且つ、図３に示すように上下に重なるように配置されている。

　本体部７３の内部後方領域では、燃焼室６３を形成しており、燃焼室６３の前上部には、吸気バルブ７１によって開閉される吸気口７５が形成されている。吸気バルブ７１は、バルブスプリング（不図示）によって吸気口７５を閉止する方向（前上方）に付勢されている。吸気口７５は、シリンダヘッド７の上面に開口された吸気ポート７６と連通している。吸気ポート７６には、エアクリーナ（不図示）や燃料噴射装置（不図示）が接続され、エアクリーナから導入された空気と燃料噴射装置から噴射された燃料とが混合された後、吸気ポート７６及び吸気口７５を介して燃焼室６３に導入される。

　燃焼室６３の前下部には、排気バルブ７２によって開閉される排気口７７が形成されている。排気バルブ７２は、バルブスプリング（不図示）によって排気口７７を閉止する方向（前下方）に付勢されている。排気口７７は、シリンダヘッド７の下面に開口された排気ポート７８と連通している。排気ポート７８には、排気管（不図示）が接続され、燃焼室６３からの排気が、排気口７７、排気ポート７８及び排気管を介して排出される。

　シリンダヘッド７は、本体部７３の内部で支持され、吸気バルブ７１及び排気バルブ７２を開閉操作するバルブ開閉機構８を更に備えている。バルブ開閉機構８は、本体部７３の前方に形成されるカムハウジング８１と、カムハウジング８１に支持され、車幅方向となる左右方向に延在する１本のカムシャフト８２と、カムシャフト８２の前上方と前下方にそれぞれ配置される各１本の吸気ロッカーアーム８３及び排気ロッカーアーム８４と、を主として備えている。

　図３に示すように、カムハウジング８１には左右一対のボールベアリング８５、８６（図２ではボールベアリング８５を不図示）が装着され、これらボールベアリング８５、８６を介してカムシャフト８２が回転可能に支持されている。カムシャフト８２には、吸気ロッカーアーム８３及び排気ロッカーアーム８４に接触する２つのカム８７、８８（図２ではカム８８を不図示）が形成されている。吸気ロッカーアーム８３及び排気ロッカーアーム８４は、それぞれロッカーアーム軸８９（図２参照、図３では不図示）を介して回動可能に支持されている。バルブ開閉機構８では、カムシャフト８２が回転されることで、カム８７、８８を介して各ロッカーアーム８３、８４が適時に駆動される。この駆動によって、吸気バルブ７１及び排気バルブ７２が燃焼室６３（図２参照）に向けて往復動され、吸気バルブ７１及び排気バルブ７２が開閉操作される。なお、カム８７、８８は、各ロッカーアーム８３、８４に接触するときに、各ロッカーアーム８３、８４と上下方向に重なって位置する。

　カムシャフト８２の左端側には、カムスプロケット９１が固定されている。カムスプロケット９１には、カムチェーン９２の上端が巻き掛けられ、カムチェーン９２を介してクランクシャフト（不図示）の回転がカムスプロケット９１に伝達され、カムシャフト８２が回転する。また、カムシャフト８２の左端側には、エンジン５の始動性を向上させるためのデコンプ機構９４が連結されている。

　図２に戻り、シリンダヘッド７は、その頂部を形成するカバー部９５を備え、カバー部９５によって本体部７３の燃焼室６３の反対側が被覆される。カバー部９５は、ボルト等の締結部材９６を介して本体部７３に固定される。カバー部９５の内側であってバルブ開閉機構８の前方には、ブリーザプレート１００が設けられている。ブリーザプレート１００とカバー部９５との間には気液分離室１０１が形成される。気液分離室１０１には、ブローバイガスが導入され、このブローバイガスは、エンジン５のクランク室（不図示）内で発生し、シリンダ６や本体部７３等を通じてカバー部９５側に流れ込む。気液分離室１０１に導入されたブローバイガスは、排出口（不図示）への経路を流れる過程で、ブリーザプレート１００に対する接触等によってオイルミストが分離され、インテークマニホールド（図示せず）に導かれて燃焼処理される。

　次いで、図２及び図３に加え、図４から図８を参照して、ブリーザプレートについて説明する。図４は、一部構成を省略したシリンダヘッドの内部構造の平面図であり、図５は、カバー部にブリーザプレートを取り付けた状態の説明用概略斜視図である。図６から図８は、ブリーザプレートの構成図であり、図６は概略斜視図、図７は図６中Ｄ矢視図、図８は図６中Ｅ矢視図である。

　ブリーザプレート１００は、本体プレート１０３と、ガイドプレート１０４とを備え、本実施の形態では１枚の金属板をプレス加工したり屈曲形成したりすることにより形成されている。従って、本体プレート１０３及びガイドプレート１０４は、一体に連なって形成され、ブリーザプレート１００の一部によってガイドプレート１０４が形成される。本体プレート１０３は、フラットな形状に形成されているとともに、カバー部９５の形状等に応じて外縁形状が部分的に膨らんだり凹んだりした形状をなす。本体プレート１０３は、吸気ロッカーアーム８３及び排気ロッカーアーム８４の両方を前方から覆う領域に配設されている（図２、図４参照）。また、本体プレート１０３は、上方に向かうに従って後方に傾いた状態で、カバー部９５に固定されている。なお、本体プレート１０３の面内３箇所位置には、ねじを挿通する穴１０３ａが形成されている。

　ガイドプレート１０４は、本体プレート１０３の上端から後方に向かって突出するように形成されている。ガイドプレート１０４は、平面部１０６と、溝形成面部１０７とを備えている。平面部１０６は、ガイドプレート１０４の左側領域を形成し、カバー部９５上方の内面と略平行に向けられている。溝形成面部１０７は、平面部１０６の右側及び本体プレート１０３の上端にそれぞれ連なっている。溝形成面部１０７の右端及び平面部１０６は、本体プレート１０３と略直交する方向に向けられている（図３参照）。溝形成面部１０７において本体プレート１０３との間の折り曲げ部分は、左右方向に直線状に延在している一方、その反対側となる後端は、後方から見て略Ｖ字状を呈する立体形状に形成されている。従って、溝形成面部１０７は、略Ｖ字断面を形成するように折り曲げ形成され、その上面側における左右方向中央部に溝部１０８が形成される。溝部１０８は、上記Ｖ字の先鋭部が直線上に延在し、その延在方向は、後方に向かうに従って下向きに傾斜する方向となる。溝形成面部１０７の後端は、左右方向両側から中央に向かうに従って下方に傾斜している。

　次いで、ガイドプレート１０４や溝部１０８と、バルブ開閉機構８との相対位置関係について説明する。ガイドプレート１０４は、バルブ開閉機構８の上方に配置され、エンジン５の平面視（図２中Ｆ矢視方向及び図４の図示方向）において、溝部１０８がバルブ開閉機構８と重なる位置に配置されている。具体的には、溝部１０８は、エンジン５の平面視で各ロッカーアーム８３、８４と重なり、更に、カム８７、８８とも重なる位置に配置されている。また、溝部１０８は、エンジン５の平面視でカムシャフト８２の軸方向（左右方向）に略直交する方向、すなわち前後方向に沿って延在している。

　以上の構成において、本実施の形態のエンジン５を駆動すると、シリンダヘッド７に流れ込んだブローバイガスが気液分離室１０１に導入され、ブリーザプレート１００の冷却作用等によってブローバイガスからエンジンオイルが分離される。この分離されたエンジンオイルのうち、溝形成面部１０７の上面側に付着したエンジンオイルは、溝部１０８の内側に導かれて集められ、溝部１０８の下端から集中的に滴下される。滴下されたエンジンオイルは、上記の溝部１０８とバルブ開閉機構８との相対位置関係から、バルブ開閉機構８に供給され、特に潤滑が必要となる各ロッカーアーム８３、８４及びカム８７、８８に集中して供給される。

　更に、溝形成面部１０７の下面側に付着したエンジンオイルは、溝部１０８の外側の稜線状となる溝形成面部１０７の下面を伝って流れて滴下される。従って、溝部１０８だけでなく、溝形成面部１０７下面の稜線状部分からもエンジンオイルを滴下してバルブ開閉機構８に行渡らせることができる。このとき、上記のように溝部１０８が前後方向に沿って延在しているので、各ロッカーアーム８３、８４及びカム８７、８８にエンジンオイルが集中して滴下される。

　以上のように、本実施の形態に係るシリンダヘッド７によれば、溝形成面部１０７の表裏両面に付着したエンジンオイルを溝部１０８の内外において、下方に位置するバルブ開閉機構８に集中して滴下することができる。これにより、バルブ開閉機構８において、エンジンオイルによる潤滑効果を向上でき、摩擦による劣化や騒音の発生を低減することができる。

　また、一枚のプレート部材を折り曲げ加工するだけで溝部１０８を形成できるので、シリンダヘッド７の内部に別途オイル通路を成形する構成に比べ、加工の容易化を図ることができ、生産性の向上を達成することができる。更に、溝部１０８を略Ｖ字断面に形成したので、プレス成型等によって溝部１０８を簡単に形成できるばかりでなく、溝形成面部１０７におけるエンジンオイルの捕集領域を広く確保でき、エンジンオイルの捕集、供給を効率的に行うことができる。

　また、ブリーザプレート１００の一部をガイドプレート１０４として形成したので、それらが別体になる場合に比べ、部品点数、締結箇所を削減することができる。これにより、メンテナンスや組み立ての作業性が向上でき、カバー部９５の形状をシンプルにして生産性を向上することができる。更に、溝部１０８の形成によって、ブリーザプレート１００を立体的として表面積を拡張でき、放熱性を高めてブローバイガス中のエンジンオイルの捕集効果をより高めることができる。

　なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

　例えば、本実施の形態におけるシリンダヘッド７は、単気筒エンジンに適用される構成としたが、この構成に限定されない。シリンダヘッド７は、多気筒エンジンに適用されてもよい。

　また、シリンダヘッド７において、吸気バルブ７１及び排気バルブ７２を複数本ずつ設けてもよく、バルブ開閉機構８においてカムシャフト８２も複数本としてもよい。この場合、溝部１０８の形成数を複数としてエンジンオイルを滴下するようにしてもよい。

　また、上記実施の形態では、バルブ開閉機構８に吸気ロッカーアーム８３及び排気ロッカーアーム８４を設けたが、吸気バルブ７１及び排気バルブ７２の何れか一方についてロッカーアームを利用せずに開閉操作できるようにしてもよい。

　また、上記実施の形態では、燃焼室６３の中心軸Ｃ（図２参照）が前方に傾斜配置されるようにシリンダ６及びシリンダヘッド７を配設したが、その傾斜の向き及び角度は変更してもよい。この際、溝部１０８がバルブ開閉機構８と上下方向に重なるように配設し、エンジンオイルが溝部１０８からバルブ開閉機構８に滴下されるように設定される。

　また、上記実施の形態では、エンジン５を横置きとしたが、縦置きとし、シリンダヘッド７が側方に傾斜配置されるものに適用してもよい。

　また、ブリーザプレート１００においては、本体プレート１０３とガイドプレート１０４とを別々に形成し、これらを溶接等の手段によって一体に形成してもよい。但し、上記実施の形態のように折り曲げ形成した方が、生産性が向上できる点で有利となる。

　また、溝部１０８にあっては、延在方向において一部の断面形状がＵ字状になる等、全てが略Ｖ字断面とならずに一部が略Ｖ字断面を形成するようにしてもよい。

　以上説明したように、本発明は、容易な加工によって、バルブ開閉機構にエンジンオイルを効果的に供給することができる、という効果を有し、シリンダヘッドの内部でブローバイガスからエンジンオイルを分離する内燃機関に有用である。

　本出願は、２０１４年５月１６日出願の特願２０１４－１０２４５３に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims

　吸気バルブ及び排気バルブと、これらのバルブをカムシャフトによって開閉操作するバルブ開閉機構と、当該バルブ開閉機構と前記吸気バルブ及び排気バルブとを内部に支持し、燃焼室を形成する本体部と、当該本体部の燃焼室と反対側を覆うカバー部とを備えた内燃機関のシリンダヘッドにおいて、
　前記バルブ開閉機構の上方からエンジンオイルを供給するガイドプレートを更に含み、
　前記ガイドプレートは、一部に溝部を備え、当該溝部は、内燃機関の平面視にて、前記バルブ開閉機構と重なる位置に配置されていることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド。
　前記バルブ開閉機構は、前記カムシャフトの駆動によって前記吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方を駆動するロッカーアームを備え、
　前記溝部は、内燃機関の平面視にて、前記ロッカーアームと重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
　前記溝部は、内燃機関の平面視にて、前記カムシャフトのカムと重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
　前記溝部は、内燃機関の平面視にて、前記カムシャフトの軸方向に略直交して延在していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
　前記ガイドプレートは、少なくとも一部が略Ｖ字断面を形成するように折り曲げられ、
　前記溝部は、前記Ｖ字の先鋭部を直線上に延在することで形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド。
　前記カバー部には、気液分離室を形成するブリーザプレートが設けられ、当該ブリーザプレートと一体に前記ガイドプレートが形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド。