JP6036255B2

JP6036255B2 - エンジンの点火プラグ配置構造

Info

Publication number: JP6036255B2
Application number: JP2012274610A
Authority: JP
Inventors: 孝司吉田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: JP2014118879A

Description

本発明は、前２輪の４輪車両、３輪車両に搭載の単気筒エンジンに適用されるエンジンの点火プラグ配設技術に関する。

４サイクルエンジンを搭載した車両には、１気筒当り複数の点火プラグを設けて混合気の燃焼速度を速め、排気ガス対策や燃費の向上、走行性能の向上を図るようにしたエンジン構造を採用したものがある。

しかし、１気筒当りの点火プラグ数が増加すると、その分シリンダヘッドが大きくなり、エンジンの大型化を招く可能性がある。また、エンジンの排気量が大きくなり、例えば４００ｃｃを上回ると、シリンダブロックのボア径が大きくなるビッグボアにおいて、シリンダヘッドをシリンダブロックに締付けるシリンダボア周りのメイン締付けが不足する虞がある。特にビッグボアのエンジンにおいて、メインの４点締付けねじでは締付けピッチが広くなり、締付けねじ間の略中央部でボア締付け面圧が不足する問題が発生する場合がある。

また、シリンダヘッドのシリンダへのボアシール面圧を適正に維持する手段としてメイン締付けが４点締付けねじ手段の締付けピッチ間の略中央部に締付けねじを追加して５点締付けねじとし、１気筒当りのエンジン排気量が大型化しても、シリンダボア周りのボアシール面圧を適正に維持する２プラグ化エンジン構造も提案されている。

特開２００９−１６２０８４号公報

従来の２プラグ化した４サイクルエンジンでは、シリンダヘッド下方に形成される燃焼室の頂部中央部に第１点火プラグが臨むとともに、燃焼室の頂部コーナ部に第２点火プラグが臨むように２つの点火プラグがシリンダヘッドに配設される。第２点火プラグは、カムチェーン室の反対側でシリンダヘッドの外側方に突出している。このように、第２点火プラグはシリンダヘッドの外側面プロフィールより車両右側外側方に突出している。

このため、２プラグ化した４サイクルエンジンでは、前輪に巻き込まれた小石や棒切れなどが、シリンダヘッド側面の第２点火プラグに飛んで来て、第２点火プラグを損傷したり、破損させる虞がある。特に、２プラグ化した４サイクルエンジンを、前輪が２輪の４輪車両や３輪車両の不整地走行車両（ＡＴＶ車両）に搭載した場合には、前輪から跳ね飛ばされる小石や棒切れが第２点火プラグやその周辺に飛んで来て、第２点火プラグに当たり、第２点火プラグを破損したり、損傷させる虞がある。第２点火プラグが損傷を受け、破損すると、中央の第１点火プラグのみの運転となり、走行性能が悪化し、走行不安定となったり、排気ガス性能の悪化を招く虞がある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、シリンダヘッドをシリンダブロックに締め付けるボアシール面圧を適正に維持しながら、第２点火プラグの破損や損傷を確実に防止し、排気ガス浄化性能、燃費効率および走行性能を向上させたエンジンの点火プラグ配置構造を提供することを目的とする。

本発明に係るエンジンの点火プラグ配置構造は、上述した課題を解決するために、エンジンのシリンダブロックにシリンダヘッドを４点締付けねじ手段でシリンダボア周りに締付けて構成したエンジンにおいて、前記シリンダヘッド上面に燃焼室へ臨む第１点火プラグを配置するとともに、前記シリンダヘッド側面に前記燃焼室に臨む第２点火プラグを配置し、前記シリンダブロックおよびシリンダヘッドに形成されたカムチェーン室の反対側で、前記シリンダブロックおよびシリンダヘッドの側面に突起状の締付けねじ穴ボスを設けて締付けねじを追設し、前記第２点火プラグは前記締付けねじ穴ボスの車両後方側の前記シリンダヘッド側面に配設し、前記エンジンの後面視において、前記第２点火プラグは、前記締付けねじ穴ボスの外壁プロフィール以内に配置したことを特徴とするエンジンの点火プラグ配置構造を提供するものである。

本発明のエンジンの点火プラグ配置構造は、シリンダヘッドをシリンダブロックに締付けるボアシール面圧を適正に維持することができ、第２点火プラグの破損や損傷を確実に防止して排気ガス浄化性能および燃費効率を向上させ、走行性能を向上させることができる。

本発明に係る実施の形態を適用した不整地走行車両（ＡＴＶ車両）を車両左側前方から見た外観図。車体カバー等を取り外して示す２プラグ化エンジン搭載の不整地走行車両（ＡＴＶ車両）を車両右側前方から見た斜視図。図２のＡ部を拡大して示す斜視図。２プラグ化単気筒エンジンの全体を示す外観図。ＡＴＶ車両の車体フレームに搭載されたエンジンをシリンダヘッドカバー上面から見た組付け図。エンジンのシリンダアッセンブリを構成するシリンダブロックを上面から見た図。シリンダアッセンブリをシリンダヘッドカバー上面から見たエンジン上面図。図７に示されたシリンダアッセンブリをＣ方向から見たエンジン後面図。図７のＤ−Ｄ線に沿うエンジンの縦断面図。車体カバー等を取り外して示すＡＴＶ車両の右側面図。図１０のＡＴＶ車両をＨ−Ｈ線に沿って表示したＡＴＶ車両の断面図。図１１のＡＴＶ車両に搭載されるエンジンの上面図。

以下、本発明に係る実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明を適用した不整地走行車両１０を車両左側前方から見た外観図であり、図２は、車体カバーおよびステアリングハンドル等を取り外した状態を示す不整地走行車両１０の車両右側前方から見た斜視図である。この説明において前後左右および上下といった方向は、不整地走行車両１０に搭乗したライダーから見た方向をいう。図中矢印ＦＷは車両前方を、矢印ＢＷは車両後方を、矢印Ｒは車両右方を、矢印Ｌは車両左方を、矢印ＵＰは車両上方を、それぞれ示している。

この不整地走行車両１０は、鞍乗型の４輪バギー車（以下、ＡＴＶ車両という）の例を示すが、必ずしも４輪のＡＴＶ車両に限定されず、前２輪の４輪車両や３輪車両に適用することができる。ＡＴＶ車両１０は、主に鋼管で構成された車体フレーム１１を備えている。車体フレーム１１は、それぞれ左右一対のアッパーフレーム１２とロアーフレーム１３とが籠型に組み合されたクレードル型であり、車体フレーム１１内に、４サイクル単気筒エンジンのエンジンユニット１５が搭載される。エンジンユニット１５は、例えば単気筒のエンジン１６とベルトケース１７とが一体に組み付けられて構成される。

車体フレーム１１の前後には、左右一対の前輪１８と後輪１９が設けられ、前輪１８を操舵するハンドルバー２０が車体フレーム１１の前上部に図示しないステアリング機構を介して設けられる。車体フレーム１１はステアリング機構の後方に燃料タンク（図示せず）とライダーが跨る着座シート２１が車体フレーム１１の上部に載置される形で設けられ、車体フレーム１１は上方から車体カバー２２で覆われている。

なお、図２および図３において、符号２３は車体前方側の左右一対のクッションユニットであり、符号２４は車両後方側の左右一対のクッションユニットである。

また、図４は２プラグ化単気筒エンジン１６の全体図を示すものである。この図において、ベルトケース１７は、エンジン１６のクランクケース２５の右側面に一体化されて車両前後方向に延びている。エンジンユニット１５は、クランクケース２５からシリンダアッセンブリ２６が前方斜上向に延びており、このシリンダアッセンブリ２６とベルトケース１７は車両側面視で略く字状に形成されている。エンジンユニット１５全体は、シリンダアッセンブリ２６が斜め前上りの状態で車体フレーム１１に搭載されている。そして、ベルトケース１７の内部に収容されたＣＶＴ等のベルト式無段変速装置によって、エンジン１６の動力が前後輪１８，１９の両方、または後輪１９に伝達される。

エンジンユニット１５のシリンダアッセンブリ２６は、図３および図４に示すようにシリンダブロック２７とシリンダヘッド２８とシリンダヘッドカバー２９が順次重ねられて積層され、構成される。シリンダボア周りに前後左右の４点締付けねじ手段３０は、シリンダアッセンブリ２６のシリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８の前後左右の４隅部付近に通して設けられるメイン締付けねじ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄにより一体に締結されて固定される。４点締付けねじ手段３０の各締付けねじ３０ａ〜３０ｄは、例えばＭ１０のメイン締付けねじであり、シリンダブロック２７、シリンダヘッド２８の４隅部付近の締付けねじ穴ボス３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ内に挿通され、締結される。このエンジンユニット１５は、図４および図５に示すように、４サイクル単気筒エンジン１６に点火プラグ３３，３４を２つ備えた２プラグ化エンジンである。シリンダアッセンブリ２６のシリンダヘッド２８には、その車両後方ＢＷ側に吸気ポート３５が備えられ、シリンダヘッド２８の車両前方ＦＷ側に排気ポート３６が設けられる。この排気ポート３６にエキゾーストパイプ３６ａが接続されている。

シリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８は、メイン締付けねじ３０ａ〜３０ｄによる４点締付けねじ手段３０の他に、図６に示すように、カムチェーン室３７周りに複数のサブ締付けねじ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄを備えたサブ締付けねじ手段３８が設けられる。サブ締付けねじ手段３８は、シリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８のカムチェーン室３７周りに形成された締付けねじ穴ボス３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄに挿通されて、締結される。カムチェーン室３７は、シリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８の一例、例えば車両進行方向左側に形成される。

このようにして、エンジン１６のシリンダプロック２７およびシリンダヘッド２８は、４点締付けねじ手段３０とサブ締付けねじ手段３８により、シリンダボア４０周りのボアシール面圧を維持している。ところが、ＡＴＶ車両１０に搭載される単気筒エンジン１６の排気量が多くなり、例えばエンジン排気量が４００ｃｃを超える、例えば６５０ｃｃや７５０ｃｃのビッグボア（ＢｉｇＢｏｒｅ）では、ボア周りの４点締付けねじ手段３０では、メイン締付けねじ３０ａ〜３０ｄ間の締付ピッチが拡がり、メイン締付けねじ３０ａ，３０ｄ間の中央部でボアシール面圧が不足する虞がある。

ボアシール面圧の不足を解消するために、シリンダヘッド２８およびシリンダブロック２７の車両前側および後側の中央部で、カムチェーン室３７の反対側に締付けねじ穴ボス４４を、図６に示すように追設する。追設された締付けねじ穴ボス４４にＭ１０のメイン締付けねじ４５を挿通して締結し、追加締付けねじ手段４６を構成する。追加締付けねじ手段４６の締付けねじ穴ボス４４は、図６に示すように、シリンダブロック２７上面からの平面視において、４点締付けねじ手段３０のメイン締付けねじ３０ａ，３０ｄ間の中間部に設けられる。締付けねじ穴ボス４４の車両後方ＢＷ側が第２点火プラグの設定エリアＢに形成され、この設定エリアＢに第２点火プラグ３４が設置される。

また、エンジン１６のシリンダアッセンブリ２６は、図７および図８に示すように、４点締付けねじ手段３０（図６参照）と追加締付けねじ手段４６により、５本のメイン締付けねじ３０ａ〜３０ｄ、４５を備えたメイン締付けねじ手段４８が構成され、このメイン締付けねじ手段４８とサブ締付けねじ手段３８により、シリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８は、シリンダボア４０周りが安定して締め付けられ、ビッグボアのエンジン１６でもボアシール面圧が適正に維持される。メイン締付ねじ手段４８は例えばＭ１０の５本のメイン締付ねじ３０ａ〜３０ｄ，４５から構成される５点締付ねじ手段である。

しかし、前二輪のＡＴＶ車両１０などにおいて、設定エリアＢ（図６参照）に第２点火プラグ３４を設置すると、設置如何では前輪１８から跳ね飛ばされる小石や棒切れが当たり、第２点火プラグ３４が損傷を受け、破損する虞がある。第２点火プラグ３４の破損を防止するために、追加締付けねじ手段４６に締付けねじ穴ボス４４は、図８に示すエンジン１６の後面視において、シリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８の車両右方Ｒ、すなわちカムチェーン室３７の反対側の外側方に突起状に突出している。

追加締付けねじ手段４６の締付けねじ穴ボス４４は、シリンダヘッド２８の外側壁の上下方向中間部からシリンダブロック２７の外側壁全体にかけて縦方向と突起状に一体に突出して形成される。また、シリンダアッセンブリ２６のシリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８は、図８に示すエンジン１６の後面視において、締付けねじ穴ボス４４の外面プロフィールＦが構成され、第２点火プラグ３４の突出部は、締付けねじ穴ボス４４の外面プロフィールＦ以内に配置される。第２点火プラグ３４の突出部全体が締付けねじ穴ボス４４の外面プロフィールＦから外側方に突出したり、露出するのを確実に防止でき、第２点火プラグ３４の破損防御壁を締付けねじ穴ボス４４が構成している。

したがって、車両前方下方の前輪１８が跳ね上げる小石や小枝が、跳ね飛ばされても、シリンダアッセンブリ２６の締付けねじ穴ボス４４に当たって落され、第２点火プラグ３４に衝突するのを防止でき、このプラグ３４が破損するのを確実に防止することができる。第２点火プラグ３４の破損防止の防御壁は、成形時に、シリンダヘッド２８の外側壁に一体に形成されるために、防御壁を別物で設置する必要がない。したがって、部品点数の削減とコストの低減が図れ、シリンダアッセンブリ２６の重量軽減を図ることができる。このように、シリンダヘッド２８やシリンダブロック２７に一体成形された締付けねじ穴ボス４４は、突起状に突出して上下方向に延びて小石や棒切れが当たるのを防止する防護ガードを構成している。

また、図９は図７のＤ−Ｄ線に沿うシリンダアッセンブリ２６の縦断面を示す図である。このシリンダアッセンブリ２６はエンジン１６のクランクケース２５に植設され、ＡＴＶ車両１０の前方斜め上方に搭載されて設けられる。このシリンダアッセンブリ２６を備えたエンジン１６は第１点火プラグ３３と第２点火プラグ３４を有する２プラグ化単気筒エンジン１６である。

シリンダアッセンブリ２６は、シリンダブロック２７内のシリンダボア４０上方に燃焼室４０ａが形成され、燃焼室４０ａの底面は図示しないピストンで画成され、燃焼室４０ａの頂面は、シリンダヘッド２８の下面で覆われる。シリンダヘッド２８の下面中央部には第１点火プラグ３３が燃焼室４０ａの頂部中央部を臨むように構成される。第１点火プラグ３３は、シリンダヘッド２８の中央部に上下方向に延設された第１点火プラグ通し孔部５０内を上方に延びてプラグキャップ５１に接続される。このプラグキャップ５１はシリンダヘッドカバー２９上に露出している。

シリンダヘッド２８の下面（底面）は燃焼室４０ａの頂面を構成しており、第２点火プラグ３４は燃焼室４０ａの頂部コーナ部付近で燃焼室４０ａの中央部側を臨むように設けられ、単気筒エンジン１６は２プラグ化エンジンを構成している。

第２点火プラグ３４は、シリンダヘッド２８に設けられた追加締付けねじ手段４６の締付けねじ穴ボス４４車両後方ＢＷ側に設けられる。第２点火プラグ３４は、シリンダヘッド２８の右側壁から外側に斜め後上方に突出するが、突出する第２点火プラグ３４のプラグ上端部は、全体がエンジン１６の前面から見て、図９に示すように、締付けねじ穴ボス４４の外面プロフィールＦ内に納められる。第２点火プラグ３４は、エンジン１６の前面から見て締付けねじ穴ボス４４に隠れており、前輪１８が跳ね上げた小石や棒切れが当たるのを確実に防止することができる。

ＡＴＶ車両１０に搭載される単気筒エンジン１６は、第１点火プラグ３３と第２点火プラグ３４の２プラグ化エンジンを構成し、第１点火プラグ３３が燃焼室４０ａの天井中央部に配置され、第２点火プラグ３４は、燃焼室４０ａの天井コーナ部から内側を臨むように配置される。両点火プラグ３３，３４は燃焼室４０ａの天井部に離間して位置される。このため、吸気ポート３５から吸気弁５２を通して供給される混合気による燃焼室４０ａ内の火災伝播時間の短縮化が図れる。

このように、前二輪のＡＴＶ車両１０に搭載されるエンジン１６を２プラグ化エンジンで構成し、燃焼室４０ａの中央部を臨む第１点火プラグ３３と燃焼室４０ａの天井コーナ部に配置された第２点火プラグ３４とをシリンダヘッド２８に離間させて設けたので、シリンダブロック２７内の燃焼室４０ａに供給される混合気は、離間した両点火プラグ３３，３４の点火により燃焼させることができ、燃焼室４０ａ内で火災伝播時間の短縮化を図ることができる。

したがって、単気筒エンジン１６は、エンジン排気量が４００ｃｃを超えるビッグボアに採用しても、１気筒当たり複数の点火プラグ３３，３４を異なる位置に設けたので、燃焼室４０ａ内に供給された混合気の燃焼速度を速めることができ、燃焼効率を向上させ、排気ガスの浄化や燃費の向上を図ることができ、運転性能を向上させることができる。

また、図９に示すように、シリンダヘッド２８の右側壁に形成される突起状の締付けねじ穴ボス４４のねじ（ボルト）締付け面４４ａは、第２点火プラグ３４の最上端部より上方に位置されるので、第２点火プラグ３４に悪影響を与えることなく、メイン締付けねじ４５のねじ締付けができ、作業性が向上する。

追設した締付けねじ穴ボス４４のねじ（ボルト）締付け面４４ａは、シリンダヘッド２８内部に設けられたウォータジャケット５３の天井面と一体に連設して構成されており、締付けねじ穴ボス４４の剛性が向上し、締付け時の変形を防止することができるので、メイン締付けねじ４５の弛みを防止することができる。

締付けねじ穴ボス４４は、走行風が当たり易いシリンダヘッド２８側面に突起状に形成されるため、放熱面積を大きく取ることができ、放熱性能が向上し、締付けねじ穴ボス４４と連接したウォータジャケット５３内の冷却効率を向上させることができる。

さらに、図１０は車体カバー２２等を取り外したＡＴＶ車両１０の右側面を示すものである。この図において、ＡＴＶ車両１０のＨ−Ｈ線は、前輪１８が地面接地点Ｅと第２点火プラグ３４の車幅方向で最外側部位Ｏとを結ぶ平面Ｑを示すものである。図１１は、図１０のＨ−Ｈ線平面Ｑの断面図を表示したＡＴＶ車両１０を車両前方上方から示す図である。図１２において、第２点火プラグ３４の車幅方向最外側部位Ｏと締付けねじ穴ボス４４の外側壁Ｆとを接線方向に延長した線をＳとすると、この延長線Ｓは、図１１に示すように前輪１８の地面接地点Ｅより、車幅方向外側を通る。

このように、このＡＴＶ車両１０は、前輪１８の地面接地点Ｅより車幅方向外側を、図１１および図１２に示すように、第２点火プラグ３４の最外側部位Ｏと締付けねじ穴ボス４４外壁とを結ぶ延長線Ｓが通るので、飛石や棒切れに対する第２点火プラグ３４のガード効果を有効的に発揮することができ、防御効果が高い。

なお、本発明の実施形態においては、エンジンの点火プラグ配置構造を４輪の不整地走行車両（ＡＴＶ車両）に適用した例を示したが、本発明は、ＡＴＶ車両に限らず、前輪が２輪の４輪車両や３輪車両に適用することができる。

また、本実施形態では、追加締付けねじ手段４６をシリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８の車両右方Ｒに設けた例を示したが、カムチェーン室３７の反対側に設けたものであればよい。カムチェーン室をシリンダブロックおよびシリンダヘッド２８の車両右側に形成した場合には、追加締付けねじ手段は、シリンダブロック２７およびシリンダヘッド２８の車両左方Ｌに設けられる。

さらに、エンジンユニット１５を構成するメイン締付けねじ手段４８は、直径１０ｍｍのＭ１０締付けねじを用いた例を示したが、必ずしもＭ１０の締付けねじに限定されず、サブ締付けねじを上回る締付けねじ径であればよい。例えば、Ｍ１２の締付けねじであってもよい。

１０不整地走行車両（ＡＴＶ車両）
１１車体フレーム
１２アッパーフレーム
１３ロアーフレーム
１５エンジンユニット
１６エンジン（単気筒エンジン）
１７ベルトケース
１８前輪
１９後輪
２０ハンドルバー
２１着座シート
２２車体カバー
２３，２４クッションユニット
２５クランクケース
２６シリンダアッセンブリ
２７シリンダブロック（シリンダ）
２８シリンダヘッド
２９シリンダヘッドカバー
３０４点締付けねじ手段
３０ａ〜３０ｄメイン締付けねじ
３１ａ〜３１ｄ締付けねじ穴ボス
３３第１点火プラグ
３４第２点火プラグ
３５吸気ポート
３６排気ポート
３７カムチェーン室
３８サブ締付けねじ手段
３８ａ〜３８ｄサブ締付けねじ
３９ａ〜３９ｄ締付けねじ穴ボス
４０シリンダボア
４０ａ燃焼室
４４締付けねじ穴ボス
４５メイン締付けねじ
４６追加締付けねじ手段
４８メイン締付けねじ手段
５０第１点火プラグ通し孔部
５１プラグキャップ
５２吸気弁
５３ウォータジャケット

Claims

エンジンのシリンダブロックにシリンダヘッドを４点締付けねじ手段でシリンダボア周りに締付けて構成したエンジンにおいて、
前記シリンダヘッド上面に燃焼室へ臨む第１点火プラグを配置するとともに、前記シリンダヘッド側面に前記燃焼室に臨む第２点火プラグを配置し、
前記シリンダブロックおよびシリンダヘッドに形成されたカムチェーン室の反対側で、前記シリンダブロックおよびシリンダヘッドの側面に突起状の締付けねじ穴ボスを設けて締付けねじを追設し、
前記第２点火プラグは前記締付けねじ穴ボスの車両後方側の前記シリンダヘッド側面に配設し、
前記エンジンの後面視において、前記第２点火プラグは、前記締付けねじ穴ボスの外壁プロフィール以内に配置したことを特徴とするエンジンの点火プラグ配置構造。
前記エンジンの側面視において、前記締付けねじ穴ボスは、前記シリンダブロックおよびシリンダヘッドの側面で、前記４点締付けねじ手段の締付ピッチ間の中央部に設けた請求項１に記載のエンジンの点火プラグ配置構造。
前記締付けねじ穴ボスはねじ締付け面が前記第２点火プラグ上端より上方に位置し、前記シリンダヘッド内部に設けられたウォータジャケットの天井面と一体的に連接される構成とした請求項１または２に記載のエンジンの点火プラグ配置構造。
前記エンジン前二輪の車両の車体フレームに搭載したとき、前記第２点火プラグの車幅方向最外側位置と、前記締付けねじ穴ボス外壁とを接線方向に延長した線Ｓが、前記第２点火プラグ側前輪の地面設置点より車幅方向外側を通る請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンジンの点火プラグ配置構造。
前記締付けねじ穴ボスは、前記シリンダヘッド側壁に縦方向の突起状に一体に形成され、前記第２点火プラグの破損防御壁を構成した請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエンジンの点火プラグ配置構造。