JP2001050102A - ４サイクルエンジン - Google Patents

４サイクルエンジン

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JP2001050102A
JP2001050102A JP29394899A JP29394899A JP2001050102A JP 2001050102 A JP2001050102 A JP 2001050102A JP 29394899 A JP29394899 A JP 29394899A JP 29394899 A JP29394899 A JP 29394899A JP 2001050102 A JP2001050102 A JP 2001050102A
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control valves
intake
exhaust
oil
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Katsuhiro Suzuki
勝弘 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントロールバルブの合理的でコンパクトな
配置を実現して小型・コンパクト化を図ることができる
４サイクルエンジンを提供すること。 【構成】 吸気カム軸１３と排気カム軸１４の各端部に
ＶＶＴ（可変バルブタイミング装置）１５，１６をそれ
ぞれ取り付けて成る４サイクルエンジンにおいて、前記
ＶＶＴ１５，１６に供給される油圧を制御するための２
つのコントロールバルブ２４，２５を吸気カム軸１３と
排気カム軸１４の間に垂直に配置する。本発明によれ
ば、２つのコントロールバルブ２４，２５を吸気カム軸
１３と排気カム軸１４の間に垂直に配置したため、これ
らのコントロールバルブ２４，２５を既存のシリンダヘ
ッド２のサイズ内にコンパクトに配置することができ、
当該４サイクルエンジンの小型・コンパクト化を実現す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気カム軸と排気
カム軸の各端部に可変バルブタイミング装置をそれぞれ
取り付けて成る４サイクルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】吸気カム軸と排気カム軸の各端部に可変
バルブタイミング装置をそれぞれ備える４サイクルエン
ジンにおいて、吸気バルブと排気バルブの開閉タイミン
グを制御して両バルブのオーバーラップを大きくして内
部ＥＧＲ率を高め、燃費の改善とＮＯX の低減を図った
り、吸・排気バルブを遅閉じとして圧縮行程におけるポ
ンピングロスを小さく抑えて燃費の改善を図ることは従
来から行われている。
【０００３】ところで、可変バルブタイミング装置は油
圧によって作動して吸・排気バルブの開閉タイミングを
可変とするが、斯かる可変バルブタイミング装置を備え
る４サイクルエンジンには、吸気側と排気側の各可変バ
ルブタイミング装置に供給される油圧を制御するための
コントロールバルブと、各コントロールバルブにオイル
を供給するためのオイル通路と各コントロールバルブか
ら各可変バルブタイミング装置に制御用オイルを供給す
るためのオイル通路及び各カム軸のジャーナル部に潤滑
用オイルを供給するためのオイル通路を設ける必要があ
る。
【０００４】従って、エンジンの小型・コンパクト化を
図るためにはコントロールバルブと各種オイル通路の合
理的でコンパクトな配置が必要であり、又、吸・排気バ
ルブの開閉タイミングの可変制御の応答性を高めるには
各種オイル通路の長さを可及的に短くする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来はコン
トロールバルブをカムキャップにエンジン側方から取り
付けていたため、既存のシリンダヘッドのサイズ内に２
つのコントロールバルブを配置することができず、エン
ジンの小型・コンパクト化を実現することは不可能であ
った。
【０００６】従って、本発明の目的とする処は、コント
ロールバルブの合理的でコンパクトな配置を実現して小
型・コンパクト化を図ることができる４サイクルエンジ
ンを提供することにある。
【０００７】又、従来は各コントロールバルブにオイル
を供給するためのオイル通路をそれぞれ独立に形成して
いたため、オイル通路が複雑化して長くなり、吸・排気
バルブの開閉タイミングの可変制御の応答性を高めるこ
とができないという問題もあった。
【０００８】従って、本発明の目的とする処は、オイル
通路を簡素化して吸・排気バルブの開閉タイミングの可
変制御の応答性を高めることができる４サイクルエンジ
ンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、吸気カム軸と排気カム軸の
各端部に可変バルブタイミング装置をそれぞれ取り付け
て成る４サイクルエンジンにおいて、前記可変バルブタ
イミング装置に供給される油圧を制御するための２つの
コントロールバルブを前記吸気カム軸と排気カム軸の間
に垂直に配置したことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記２つのコントロールバルブを前記吸気
カム軸と排気カム軸に共通の一体型カムキャップに取り
付けたことを特徴とする。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記２つのコントロールバルブをカ
ムカバーの外側に配置したことを特徴とする。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、オイルを前記各コントロールバ
ルブに供給する単一のオイル通路を両コントロールバル
ブの間に通してこれを両コントロールバルブに共用した
ことを特徴とする。
【００１３】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記オイル通路に設けられたオイルフィル
タをカム室とカムベルト室の外側に配置したことを特徴
とする。
【００１４】請求項６記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記オイル通路に設けられたオイルフィル
タをカムベルト室内に配置したことを特徴とする。
【００１５】従って、請求項１又は２記載の発明によれ
ば、２つのコントロールバルブを吸気カム軸と排気カム
軸の間に垂直に配置したため、これらのコントロールバ
ルブを既存のシリンダヘッドのサイズ内にコンパクトに
配置することができ、当該４サイクルエンジンの小型・
コンパクト化を実現することができる。
【００１６】請求項３記載の発明によれば、２つのコン
トロールバルブをカムカバーの外側に配置したため、該
コントロールバルブのメンテナンス性とシール性が高め
られる。
【００１７】請求項４記載の発明によれば、単一のオイ
ル通路を両コントロールバルブの間に通してこれを共用
したため、オイル通路が簡素化して吸・排気バルブの開
閉タイミングの可変制御の応答性が高められる。
【００１８】請求項５記載の発明によれば、オイルフィ
ルタをカム室とカムベルト室の外側に配置したため、該
オイルフィルタの交換等を簡単に行うことができてメン
テナンス性が高められる。
【００１９】請求項６記載の発明によれば、オイルフィ
ルタをカムベルト室内に配置したため、ベルトカバーの
シール面を直線状に形成することができ、これによって
構造単純化とベルトカバーのシール性向上を図ることが
できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００２１】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る４サイクルエンジンの部分破断正面図、図２
は同エンジン上部の正面図、図３は同エンジンのシリン
ダヘッドの部分平面図、図４は同エンジン上部の部分側
断面図である。
【００２２】本実施の形態に４サイクルエンジン１は自
動車用の４バルブ４気筒エンジンであって、図１に示す
ように、シリンダヘッド２には各気筒毎に２つの吸気通
路３と２つの排気通路４（図１には各１つのみ図示）が
形成されており、各吸気通路３と各排気通路４が燃焼室
Ｓに開口する吸気ポート３ａと排気ポート４ａは吸気バ
ルブ５と排気バルブ６によってそれぞれ適当なタイミン
グで開閉されて所要のガス交換がなされる。
【００２３】即ち、上記吸気バルブ５と排気バルブ６
は、シリンダヘッド２に圧入されたバルブガイド７，８
にそれぞれ摺動自在に挿通保持されるとともに、バルブ
スプリング９，１０によって閉じ側に付勢され、バルブ
リフタ１１，１２を介して吸気カム１３ａと排気カム１
４ａにそれぞれ当接されている。
【００２４】上記吸気カム１３ａと排気カム１４ａは吸
気カム軸１３、排気カム軸１４にそれぞれ一体に形成さ
れており、吸気カム軸１３と排気カム軸１４が回転駆動
されることによって吸気バルブ５と排気バルブ６が前述
のようにそれぞれ適当なタイミングで開閉されるが、吸
気カム軸１３と排気カム軸１４の各端部には、吸気バル
ブ５と排気バルブ６の開閉タイミングを変えるための可
変バルブタイミング装置（以下、ＶＶＴと称する）１
５，１６（図２及び図３参照）がそれぞれ取り付けられ
ている。尚、ＶＶＴ１５，１６にそれぞれ設けられたタ
イミングプーリ１５ａ，１６ａには不図示のタイミング
ベルトが巻き掛けられている。
【００２５】ところで、図１及び図４に示すように、シ
リンダヘッド２の上部にはカムカバー１７が被着されて
おり、同シリンダヘッド２の下部には不図示のシリンダ
ブロックが取り付けられており、該シリンダブロックに
図１の紙面垂直方向に並設された不図示の４つのシリン
ダの各々には不図示のピストンが摺動自在に嵌装されて
いる。尚、シリンダヘッド２の各気筒の中央には不図示
の点火プラグが螺着され、吸気側には各吸気通路３に燃
料を噴射するための不図示のインジェクタが取り付けら
れている。
【００２６】又、図１に示すように、前記カムカバー１
７の上部にはサージタンク１８が一体に形成されてお
り、該サージタンク１８の一端壁の幅方向中央にはスロ
ットルボディ１９を介してエアクリーナ２０が接続され
ており、同サージタンク１８の他端壁には４本の吸気マ
ニホールド２１が貫通している。そして、吸気マニホー
ルド２１のベルマウス状の一端はサージタンク１８内に
開口し、他端はシリンダヘッド２に形成された前記吸気
通路３にそれぞれ接続されている。尚、前記スロットル
ボディ１９の内部にはスロットルバルブ２２が設けられ
ている。
【００２７】而して、前記吸気カム軸１３と排気カム軸
１４はシリンダヘッド２の上面に形成されたカムジャー
ナル部によってそれぞれ回転自在に支承され、その上半
部はシリンダヘッド２のカムジャーナル部に螺着された
カムキャップによって押さえられるが、図２〜図４に示
すように、シリンダヘッド２のＶＶＴ１５，１６が設け
られた側の上面には吸気カム軸１３と排気カム軸１４に
共通の一体型カムキャップ２３が取り付けられている。
【００２８】そして、上記一体型カムキャップ２３の吸
気カム軸１３と排気カム軸１４との間の幅方向中央部分
には、ＶＶＴ１５，１６に供給される油圧をそれぞれ制
御するための２つのコントロールバルブ２４，２５が近
接して垂直に取り付けられている。尚、図４に示すよう
に、シリンダヘッド２の上面の前記一体型カムキャップ
２３を除く部分は前記カムカバー１７によって覆われ、
その内部にはカム室Ｓ１が形成されている。又、ＶＶＴ
１５，１６はベルトカバー２６によって覆われ、その内
部にはカムベルト室Ｓ２が形成されている。そして、ベ
ルトカバー２６の上端縁は、前記一体型カムキャップ２
３に立設された平面視くの字状に屈曲するシール壁２３
ａ（図３参照）にシール部材２７を介して当接している
（図４参照）。
【００２９】ところで、図２に示すように、シリンダヘ
ッド２と一体型カムキャップ２３の両コントロールバル
ブ２４，２５の間の幅方向中央部には単一のオイル通路
２８が上下方向に形成されており、このオイル通路２８
には着脱可能なオイルフィルタ２９が設けられている。
そして、このオイル通路２８は図３に示すように一体型
カムキャップ２３に水平に形成されたオイル通路３０と
該オイル通路３０から左右に分岐するオイル通路３１を
介して各コントロールバルブ２４，２５に接続されてい
る。尚、図２に示すように、オイル通路２８の下端はシ
リンダヘッド２に横設されたオイル通路３２に連通して
いる。
【００３０】又、図２及び図３に示すように、一体型カ
ムキャップ２３には各コントロールバルブ２４，２５か
らの制御用オイルを各ＶＶＴ１５，１６に供給するため
の複数のオイル通路３３，３４，３５，３６がそれぞれ
形成されており、これらのオイル通路３３〜３６は吸気
カム軸１３と排気カム軸１４の外周に各々形成されたリ
ング状の溝及び吸気カム軸１３と排気カム軸１４の各軸
芯に形成された油孔１３ｂ，１４ｂ（図２参照）を介し
てＶＶＴ１５，１６の各油圧室に連通している。
【００３１】而して、本実施の形態に係る４サイクルエ
ンジン１においては、図４に示すように、両コントロー
ルバルブ２４，２５とオイルフィルタ２９はカムカバー
１７内のカム室Ｓ１及びベルトカバー２６内のカムベル
ト室Ｓ２の外側に配設されている。
【００３２】次に、本実施の形態に係る４サイクルエン
ジン１の作用を説明する。
【００３３】４サイクルエンジン１が始動され、各気筒
の不図示のピストンがシリンダ内を下降する吸気行程に
おいて吸気バルブ５が開くと、エアクリーナ２０から吸
引された新気がスロットルバルブ２２によって計量さ
れ、この計量された新気はサージタンク１８を経て吸気
マニホールド２１を通ってシリンダヘッド２へと供給さ
れ、シリンダヘッド２の吸気通路３を流れる過程で不図
示のインジェクタから所定量の燃料が噴射され、これに
よって所要の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成される。
そして、この混合気は吸気通路３から不図示のシリンダ
ブロックのシリンダ内に流入するが、この吸気行程にお
いては排気バルブ６は閉じられている。
【００３４】その後、ピストンが下死点（ＢＤＣ）を過
ぎて上昇を開始する圧縮行程に移行すると、やがて吸気
バルブ５が閉じられてシリンダ内の混合気はピストンに
よって圧縮され、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に至る直
前に不図示の点火プラグによって混合気が着火燃焼せし
められ、ピストンが混合気の燃焼によって発生した高い
燃焼圧をその頂面に受けて下降する爆発行程においては
吸気バルブ５と排気バルブ６が共に閉じられている。そ
して、ピストンが下死点近傍に至ると排気バルブ６が開
かれ、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼によって発生した高温
・高圧の排気ガスはピストンが上昇する排気行程におい
て排気ポート４ａから排気通路４へと排出され、排気通
路４に接続された不図示の排気マニホールドを通って大
気中に排出される。
【００３５】以後は上記と同様の作用が繰り返され、４
サイクルエンジン１は連続的に運転される。
【００３６】一方、不図示のオイルポンプから供給され
るオイルはシリンダヘッド２に形成された前記オイル通
路３２（図２参照）からオイル通路２８へと流れ、オイ
ルフィルタ２９を通過することによって浄化された後、
オイル通路２８からオイル通路３０，３１（図３参照）
を通って両コントロールバルブ２４，２５にそれぞれ供
給される。このようにオイルは吸気カム軸１３と排気カ
ム軸１４の間に通された単一のオイル通路２８から分配
されて各コントロールバルブ２４，２５に供給されるた
め、単一のオイル通路２８は両コントロールバルブ２
４，２５に対して共用されることとなる。
【００３７】而して、各コントロールバルブ２４，２５
に供給されたオイルは該コントロールバルブ２４，２５
によってその圧力が制御され、制御用オイルとしてオイ
ル通路３３〜３６から各ＶＶＴ１５，１６に供給され、
ＶＶＴ１５，１６による吸・排気バルブ５，６の開閉タ
イミングの可変制御に供されるとともに、吸・排気カム
軸１３，１４の各ジャーナル部に供給されて吸・排気カ
ム軸１３，１４の潤滑に供される。
【００３８】以上において、本実施の形態に係る４サイ
クルエンジン１においては、２つのコントロールバルブ
２４，２５を吸気カム軸１３と排気カム軸１４の間に垂
直に配置したため、これらのコントロールバルブ２４，
２５を既存のシリンダヘッド２のサイズ内にコンパクト
に配置することができ、当該４サイクルエンジン１の小
型・コンパクト化を実現することができる。
【００３９】又、２つのコントロールバルブ２４，２５
とオイルフィルタ２９をカムカバー１７内のカム室Ｓ１
とベルトカバー２６内のカムベルト室Ｓ２の外側に配置
したため、カムカバー１７やベルトカバー２６を取り外
すことなく、そのままの状態でコントロールバルブ２
４，２５やオイルフィルタ２９の調整、交換等のメンテ
ナンスを簡単に行うことができるとともに、コントロー
ルバルブ２４，２５に高いシール性を確保することがで
きる。
【００４０】更に、単一のオイル通路２８を両コントロ
ールバルブ２４，２５の間に通してこれを両コントロー
ルバルブ２４，２５に対して共用したため、該オイル通
路２８を含むオイル通路構成が簡素化して吸・排気バル
ブ５，６の開閉タイミングの可変制御の応答性が高めら
れる。
【００４１】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図５に基づいて説明する。
【００４２】尚、図５は本発明の実施の形態２に係る４
サイクルエンジンのシリンダヘッドの部分平面図であ
り、本図においては図３に示したと同一要素には同一符
号を付しており、以下、それらについての説明は省略す
る。
【００４３】本実施の形態では、オイルフィルタ２９を
カムベルト室Ｓ２内に配置した（即ち、オイルフィルタ
２９を一体型カムキャップ２３のシール壁２３ａを挟ん
でコントロールバルブ２４，２５の反対側に配置した）
点のみが前記実施の形態１と異なり、他の構成は前記実
施の形態１のそれと同じである。
【００４４】而して、本実施の形態においても前記実施
の形態１と同様の効果が得られるが、オイルフィルタ２
９をカムベルト室Ｓ２内に配置したため、不図示のベル
トカバーのシール面を構成する一体型カムキャップ２３
のシール壁２３ａを図示のように直線状に形成すること
ができ、これによって構造を単純化することができると
ともに、ベルトカバーのシール性を高めることができる
という効果が得られる。
【００４５】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態３を図６に基づいて説明する。
【００４６】尚、図６は本発明の実施の形態３に係る４
サイクルエンジンのシリンダヘッドの部分平面図であ
り、本図においても図３に示したと同一要素には同一符
号を付しており、以下、それらについての説明は省略す
る。
【００４７】本実施の形態では、不図示のベルトカバー
のシール面を構成する一体型カムキャップ２３のシール
壁２３ａを前記実施の形態２と同様に直線状に形成して
いるが、実施の形態２とは異なり、オイルフィルタ２９
と複数のカムキャップボルト孔３７をシール壁２３ａに
対してエンジン後方（図６の右方）、つまり、カムベル
ト室Ｓ２外に配置した。
【００４８】従って、本実施の形態によれば、オイルフ
ィルタ２９をカムベルト室Ｓ２外へ配置したため、前記
実施の形態１と同様にベルトカバーを取り外すことな
く、そのままの状態でオイルフィルタ２９を交換するこ
とができ、オイルフィルタ２９の交換時に不図示のタイ
ミングベルトにオイルが付着して該タイミングベルトの
寿命に悪影響を与えることがなく、又、実施の形態２と
同様に一体型カムキャップ２３のシール壁２３ａを直線
状に形成したため、構造単純化とベルトカバーのシール
性向上を図ることができる。
【００４９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
又は２記載の発明によれば、２つのコントロールバルブ
を吸気カム軸と排気カム軸の間に垂直に配置したため、
これらのコントロールバルブを既存のシリンダヘッドの
サイズ内にコンパクトに配置することができ、当該４サ
イクルエンジンの小型・コンパクト化を実現することが
できるという効果が得られる。
【００５０】請求項３記載の発明によれば、２つのコン
トロールバルブをカムカバーの外側に配置したため、該
コントロールバルブのメンテナンス性とシール性が高め
られるという効果が得られる。
【００５１】請求項４記載の発明によれば、単一のオイ
ル通路を両コントロールバルブの間に通してこれを共用
したため、オイル通路が簡素化して吸・排気バルブの開
閉タイミングの可変制御の応答性が高められるという効
果が得られる。
【００５２】請求項５記載の発明によれば、オイルフィ
ルタをカム室とカムベルト室の外側に配置したため、該
オイルフィルタの交換等を簡単に行うことができてメン
テナンス性が高められるという効果が得られる。
【００５３】請求項６記載の発明によれば、オイルフィ
ルタをカムベルト室内に配置したため、ベルトカバーの
シール面を直線状に形成することができ、構造単純化と
ベルトカバーのシール性向上を図ることができるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る４サイクルエンジ
ンの部分破断正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る４サイクルエンジ
ン上部の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る４サイクルエンジ
ンのシリンダヘッドの部分平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る４サイクルエンジ
ン上部の部分側断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る４サイクルエンジ
ンのシリンダヘッドの部分平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る４サイクルエンジ
ンのシリンダヘッドの部分平面図である。
【符号の説明】
１ ４サイクルエンジン ２ シリンダヘッド １３ 吸気カム軸 １４ 排気カム軸 １５，１６ ＶＶＴ（可変バルブタイミング装置） １７ カムカバー ２３ 一体型カムキャップ ２４，２５ コントロールバルブ ２６ ベルトカバー ２８ オイル通路 ２９ オイルフィルタ Ｓ１ カム室 Ｓ２ カムベルト室

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気カム軸と排気カム軸の各端部に可変
    バルブタイミング装置をそれぞれ取り付けて成る４サイ
    クルエンジンにおいて、 前記可変バルブタイミング装置に供給される油圧を制御
    するための２つのコントロールバルブを前記吸気カム軸
    と排気カム軸の間に垂直に配置したことを特徴とする４
    サイクルエンジン。
  2. 【請求項２】 前記２つのコントロールバルブを前記吸
    気カム軸と排気カム軸に共通の一体型カムキャップに取
    り付けたことを特徴とする請求項１記載の４サイクルエ
    ンジン。
  3. 【請求項３】 前記２つのコントロールバルブをカムカ
    バーの外側に配置したことを特徴とする請求項１又は２
    記載の４サイクルエンジン。
  4. 【請求項４】 オイルを前記各コントロールバルブに供
    給する単一のオイル通路を両コントロールバルブの間に
    通してこれを両コントロールバルブに共用したことを特
    徴とする請求項１，２又は３記載の４サイクルエンジ
    ン。
  5. 【請求項５】 前記オイル通路に設けられたオイルフィ
    ルタをカム室とカムベルト室の外側に配置したことを特
    徴とする請求項４記載の４サイクルエンジン。
  6. 【請求項６】 前記オイル通路に設けられたオイルフィ
    ルタをカムベルト室内に配置したことを特徴とする請求
    項４記載の４サイクルエンジン。
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