JP2001349208A - 内燃機関のバルブ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸排気バルブを電磁アクチュエータにより開閉
駆動するエンジンにおいて、装置の大型化、コストの増
加等を招くことなく、排気バルブの開閉を所定のタイミ
ングで確実に行なわせる。 【解決手段】吸気バルブ４０及び排気バルブ５０と、電
磁アクチュエータ６０，７０と、吸気ポート３１及び排
気ポート３２とを備え、排気ポート３２に連通する開口
部３６ａを有する圧力室３６及び筒内圧を圧力室３６に
導く圧力導入通路３５をシリンダヘッド３０に設け、開
口部３６ａを開閉する第２弁体５３を排気バルブ５０に
設け、排気バルブ５０を開弁させる際の補助力として、
シリンダボア１１内の筒内圧を第２弁体５３に作用させ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室の開閉を行
なうバルブを駆動する内燃機関のバルブ駆動装置に関
し、特に、燃焼室を開閉する排気バルブを開閉駆動する
内燃機関のバルブ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関（エンジン）の燃焼室に対し
て、吸気を導く吸気ポートの開閉を行なう吸気バルブ及
び燃焼ガスを排出する排気ポートを開閉する排気バルブ
を駆動する機構として、カムシャフト、タイミングベル
ト等からなる機構を用いる代わりに、電磁力によって直
接駆動する電磁アクチュエータが開発されている。この
電磁アクチュエータを備えた内燃機関として、例えば、
特開平１０−１４１０２８号公報、特開平８−１８９３
１５号公報等に開示されたものが知られている。これら
の公報に開示の電磁アクチュエータにおいては、吸気行
程においてシリンダボア内をピストンが下降する際に、
所定のタイミングで電磁力により吸気バルブが開弁方向
に駆動されて吸気ポートが開かれ、この吸気ポートから
シリンダボア及び燃焼室内に新気が供給される。

【０００３】また、排気行程においてシリンダボア内を
ピストンが上昇する際に、所定のタイミングで電磁力に
より排気バルブが開弁方向に駆動されて排気ポートが開
かれ、燃焼したガス（排気）が、この排気ポートから排
気マニホールドを通って大気中に排出されることにな
る。この電磁力による駆動においては、吸気バルブ及び
排気バルブの開閉タイミングを自由に設定でき、理論的
にはエンジンの全回転域で最大の体積効率を得ることが
可能になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
排気行程において、シリンダボア内における燃焼ガスの
残留圧力は、例えば０．６ＭＰａ程度となる。したがっ
て、燃焼ガスを排出する際には、この燃焼ガスの圧力に
打ち勝って、排気バルブを開弁方向に駆動させるべく、
電磁アクチュエータは大きな電磁力を発生させる必要が
ある。すなわち、この燃焼ガスが閉弁方向に押し付ける
力に打ち勝って、排気バルブを開弁させるには、吸気バ
ルブ側の電磁アクチュエータに比べて、排気バルブ側の
電磁アクチュエータを大型化し、あるいは、供給する駆
動電流を大きくする必要があり、装置全体としての大型
化を招くことになる。また、吸気バルブを駆動する電磁
アクチュエータとの共用化が図れないため、コストの増
加を招くことになる。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、装置の
大型化、コストの増加等を招くことなく、あるいは駆動
に要するエネルギを低減しつつ、特に排気バルブの開閉
駆動を所定のタイミングで確実にかつ正確に行なわせる
ことのできる内燃機関のバルブ駆動装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関の
バルブ駆動装置は、シリンダヘッドに往復動自在に配置
されかつシリンダボアの上方に位置する燃焼室を開閉す
る主弁体を有する吸気バルブ及び排気バルブと、吸気バ
ルブ及び排気バルブを開閉駆動する駆動機構と、排気バ
ルブの開弁により排出される排気を導くようにシリンダ
ヘッドに形成された排気ポートとを備えた内燃機関のバ
ルブ駆動装置であって、上記排気バルブを開弁させる際
の補助力として、シリンダボア内の筒内圧を排気バルブ
の一部に加える筒内圧付加手段を有する、ことを特徴と
している。この構成によれば、内燃機関の排気行程にお
いて、駆動機構により排気バルブが開弁方向に駆動され
る際に、筒内圧付加手段により筒内圧が排気バルブの一
部に付加されて、この付加された筒内圧が開弁動作を補
助する補助力として作用することになる。すなわち、シ
リンダボア内の燃焼ガスの圧力（筒内圧）は、主弁体に
作用して排気バルブを閉弁方向に押圧する以外に、排気
バルブの一部に作用して排気バルブを開弁方向に押圧す
る。したがって、開弁方向に作用する分だけ駆動機構に
加わる負荷が小さくなり、それ故に、駆動機構は、排気
バルブを所定のタイミングで確実に開弁方向に駆動する
ことになる。

【０００７】上記構成において、筒内圧付加手段は、シ
リンダヘッドに形成されかつ排気ポートに連通する開口
部を有する圧力室と、シリンダボア内の筒内圧を圧力室
に導く圧力導入通路と、排気バルブに一体的に形成され
主弁体の開閉動作に同期して圧力室の開口部を開閉する
第２弁体とを有し、この第２弁体の受圧面積は、主弁体
の受圧面積以下である、構成を採用することができる。
この構成によれば、シリンダ内の筒内圧は、圧力導入通
路を経て圧力室に導かれ、第２弁体を開弁させる方向に
作用する。ここで、第２弁体の受圧面積は主弁体の受圧
面積以下であるため、圧力導入通路及び圧力室内の圧力
損失等を考慮すると、第２弁体に作用して排気バルブを
開弁方向に付勢する押圧力は、主弁体に作用して排気バ
ルブを閉弁方向に付勢する押圧力よりも小さくなる。し
たがって、内燃機関の排気行程以外に排気バルブが開弁
することはなく、この第２弁体に作用する開弁方向の力
は、排気行程における駆動機構の補助力としてのみ作用
することになる。

【０００８】上記構成において、圧力導入通路は、シリ
ンダヘッドに形成されている、構成を採用することがで
きる。この構成によれば、シリンダボア内の筒内圧は、
シリンダヘッドに形成された圧力導入通路を経て圧力室
に導かれる。この圧力導入通路と圧力室とは、共にシリ
ンダヘッドに形成されているため、第２弁体を追加する
点を除いて既存の排気バルブの設計仕様等を流用するこ
とができる。

【０００９】また、上記構成において、圧力導入通路
は、排気バルブ内に形成されている、構成を採用するこ
とができる。この構成によれば、シリンダボア内の筒内
圧は、排気バルブ内に形成された（例えば、主弁体の端
面から軸部を貫通し、軸部の途中から径方向外側に向け
て開口した）圧力導入通路を経て圧力室に導かれる。こ
の圧力導入通路は、排気バルブに形成されているため、
シリンダヘッドに圧力室を設ける点を除いて既存のシリ
ンダヘッドの設計仕様等を流用することができる。

【００１０】上記構成において、駆動機構は、少なくと
も排気バルブを電磁力により開閉駆動する電磁アクチュ
エータからなる、構成を採用することができる。この構
成によれば、カムシャフト及びタイミングベルト等を用
いた機械的機構が発生する駆動力に比べて、電磁アクチ
ュエータが発生する駆動力は小さいものの、上記筒内圧
付加手段との有機的結合により、電磁アクチュエータ
は、排気バルブを所定のタイミングで（排気行程におい
て）確実に開閉駆動する。

【００１１】上記構成において、排気バルブの軸部に摺
動自在に嵌合されて圧力室と軸部との隙間をシールする
シール弁と、このシール弁を第２弁体から遠ざける方向
に付勢するスプリングとを有する、構成を採用すること
ができる。この構成によれば、スプリングの付勢力によ
りシール弁が付勢されて、圧力室と排気バルブの軸部と
の隙間をシールする。これにより、圧力室の気密性が確
保され、第２弁体の開弁動作以外での圧力の抜けを防止
できる。

【００１２】上記構成において、電磁アクチュエータ
は、排気バルブの開弁動作以外のときに、排気バルブを
閉弁する方向に駆動される、構成を採用することができ
る。この構成によれば、第２弁体の受圧面積と主弁体の
受圧面積とがほぼ同等で又両弁体に作用する押圧力が同
等の場合であっても、電磁アクチュエータの駆動により
排気バルブは閉弁方向に付勢されるため、排気行程以外
での排気バルブの開弁動作が確実に防止される。特に、
上記シール弁を付勢するスプリングをシール弁と第２弁
体との間に配置するような場合には、このスプリングの
付勢力に打ち勝つ駆動力を電磁アクチュエータに発生さ
せることにより、排気行程以外での排気バルブの開弁動
作がより一層確実に防止される。したがって、排気行程
において電磁アクチュエータの駆動負荷をできるだけ小
さくしつつ、電磁アクチュエータによる排気バルブの開
弁駆動を、所定のタイミングで確実に行なわせることが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一
実施形態に係るバルブ駆動装置を備えた４サイクル内燃
機関（エンジン）の一部断面図であり、図２は吸気バル
ブ及び排気バルブを開閉駆動する駆動機構の概略構成を
示す断面図である。

【００１４】この実施形態に係る排気制御装置を備えた
エンジンは、図１に示すように、シリンダボア１１を形
成するシリンダブロック１０、シリンダボア１１内を上
下方向に往復動するように配置されたピストン２０、シ
リンダブロック１０の上端に接合され吸気ポート３１及
び排気ポート３２を形成するシリンダヘッド３０、吸気
ポート３１を開閉する主弁体４２を有する吸気バルブ４
０、排気ポート３２を開閉する主弁体５２を有する排気
バルブ５０、吸気バルブ４０を駆動する駆動機構として
の電磁アクチュエータ６０、排気バルブ５０を駆動する
駆動機構としての電磁アクチュエータ７０、シリンダヘ
ッド３０の上方を覆うシリンダヘッドカバー８０、排気
ポート３２に接続された排気マニホールド９０と、排気
バルブ５０の一部に開弁させる際の補助力としてシリン
ダボア１１内の筒内圧を加える筒内圧付加手段３５，３
６，５３等を、その基本構成として備えている。

【００１５】ここで、シリンダヘッド３０には、その下
面領域において、吸気を導入する吸気ポート３１及び燃
焼ガスを排出する排気ポート３２に連通しかつシリンダ
ボア１１の上方に位置する燃焼室ＣＨが形成されてお
り、又、略中央部から垂直に伸びる領域において、点火
プラグ（不図示）を取り付けるための点火プラグ孔３３
が、燃焼室ＣＨに連通するように形成されている。ま
た、吸気ポート３１の上方領域には、吸気バルブ４０を
往復動方向に案内する吸気バルブガイド３４が嵌着さ
れ、又、吸気バルブ４０を電磁力により駆動する電磁ア
クチュエータ６０が配置されている。

【００１６】一方、排気ポート３２の内側領域及び上方
領域には、燃焼室ＣＨに連通してシリンダボア１１内の
筒内圧を導く圧力導入通路３５と、この圧力導入通路３
５に連通しかつ排気ポート３２に連通する開口部３６ａ
を有する圧力室３６とが形成されている。さらに、この
圧力室３６の上方には、排気バルブ５０を往復動方向に
案内する排気バルブガイド３７が嵌着され、又、排気バ
ルブ５０を電磁力により駆動する電磁アクチュエータ７
０が配置されている。そして、シリンダヘッド３０の上
端には、電磁アクチュエータ６０，７０等を覆うよう
に、シリンダヘッドカバー８０が取り付けられている。

【００１７】排気バルブ５０は、図２に示すように、軸
部５１（バルブステム）、軸部５１の先端に位置する主
弁体５２、軸部５１の途中に一体的に設けられた第２弁
体５３等により形成されており、軸部５１の上端部５４
が電磁アクチュエータ７０の可動部材７６の一端部７６
ａに対して着脱自在に連結されるようになっている。ま
た、主弁体５２の上側には、バルブシート面５２ａが形
成されており、このバルブシート面５２ａが排気ポート
３２のバルブシート３２ａ（図１参照）に対して着座及
び離脱することにより、排気ポート３２が開閉される。
さらに、第２弁体５３の上側には、バルブシート面５３
ａが形成されており、このバルブシート面５３ａが圧力
室３６の開口部３６ａ（バルブシート）に対して着座及
び離脱することにより、開口部３６ａが開閉される。

【００１８】上記主弁体５２による排気ポート３２の開
閉動作と、第２弁体５３による開口部３６ａの開閉動作
とは、同期して（同時に）行なわれる。すなわち、排気
バルブ５０が開弁方向に移動するとき、第２弁体５３が
圧力室３６の開口部３６ａを開放すると同時に主弁体５
２が排気ポート３２を開放し、一方、排気バルブ５０が
閉弁方向に移動するとき、第２弁体５３が圧力室３６の
開口部３６ａを閉塞すると同時に主弁体５２が排気ポー
ト３２を閉塞する。ここで、第２弁体５３が圧力室３６
内の圧力（筒内圧）を受ける部分の面積（受圧面積）
は、主弁体５２がシリンダボア１１内の圧力（筒内圧）
を受ける部分の面積（受圧面積）以下（小さいかあるい
は同等）に形成されている。したがって、圧力導入通路
３５及び圧力室３６等における圧力損失を考慮すれば、
第２弁体が受ける開弁方向の押圧力よりも、主弁体５２
が受ける閉弁方向の押圧力が常に大きくなる。それ故
に、両押圧力の力関係のみにより、排気バルブ５０が開
弁することはなく、排気行程以外での開弁動作が防止さ
れる。

【００１９】上記開口部３６ａを有する圧力室３６、圧
力導入通路３５、排気バルブ５０に一体的に形成された
第２弁体５３により、排気バルブ５０を開弁させる際の
補助力として、シリンダボア１１内の筒内圧を排気バル
ブ５０の一部に加える筒内圧付加手段が構成されてい
る。尚、吸気バルブ４０は、排気バルブ５０の第２弁体
５３に相当するものが無い点等を除けば、排気バルブ５
０と同様に、軸部４１（バルブステム）、主弁体４２等
により形成されており、電磁アクチュエータ６０との連
結も同様であるため、詳細な説明を省略する。

【００２０】排気バルブ５０及び吸気バルブ４０を駆動
する電磁アクチュエータ７０，６０は、図１及び図２に
示すように、磁路を形成する断面略Ｃ字形状のヨーク７
１，６１、ヨーク７１，６１の内側に配置された樹脂等
の非磁性材料からなるボビン７２，６２、ボビン７２，
６２に対して環状に巻回された励磁用のコイル７３，６
３、ボビン７２，６２の中央部に配置されたコア７４，
６４、コイル７３，６３への通電により磁極が形成され
る３つの磁極部７１ａ，７１ｂ，７４ａ、６１ａ，６１
ｂ，６４ａ、これら磁極部７１ａ，７１ｂ，７４ａ、６
１ａ，６１ｂ，６４ａと協働して所定の間隙Ｄを画定す
るように配置された磁路を形成するヨーク７５，６５、
この間隙Ｄにおいて往復動自在に配置された可動部材７
６，６６、磁気ギャップ７７，７８、６７，６８等によ
り構成されている。

【００２１】可動部材７６，６６には、その一端部７６
ａ，６６ａにおいて、排気バルブ５０及び吸気バルブ４
０の上端部５４，４４を着脱自在に連結できるような連
結部（不図示）が形成されており、又、上記間隙Ｄに位
置する主領域において、磁極部７１ａ，７１ｂ，７４
ａ、６１ａ，６１ｂ，６４ａ、ヨーク７５，６５と対向
し得るように永久磁石片７６ｂ，７６ｃ、６６ｂ，６６
ｃが固着されている。この永久磁石片７６ｂ，７６ｃ、
６６ｂ，６６ｃは、図２に示すように、それぞれの着磁
面の極性がお互いに逆向きとなるように、すなわち、永
久磁石片７６ｂ，６６ｂの着磁面がＮ極→Ｓ極の配列に
対して、永久磁石片７６ｃ，６６ｃの着磁面がＳ極→Ｎ
極の配列となるように形成されている。

【００２２】上記構成をなす電磁アクチュエータ７０，
６０においては、コイル７３，６３に電流が供給されて
いない状態で、磁気ギャップ７７，７８、６７，６８の
磁気抵抗が永久磁石片７６ｂ，７６ｃ、６６ｂ，６６ｃ
の磁力に対して大きいため、永久磁石７６ｂ，６６ｂ
（Ｎ極）→磁極部７４ａ，６４ａ→コア７４，６４→ヨ
ーク７１，６１→磁極部７１ｂ，６１ｂ→永久磁石７６
ｃ，６６ｃ（Ｓ極）→永久磁石片７６ｃ，６６ｃ（Ｎ
極）→ヨーク７５，６５→永久磁石片７６ｂ，６６ｂ
（Ｓ極）という経路を辿る磁路が形成され、図２に示す
ように、可動部材７６，６６は、上方の休止位置に偏倚
して位置付けられる。この休止位置に可動部材７６，６
６が位置するとき、一端部７６ａ，６６ａに連結された
排気バルブ５０及び吸気バルブ４０は、排気ポート３２
及び吸気ポート３１を閉じた状態に位置付けられること
になる。

【００２３】一方、コイル７３，６３に対して、所定方
向に所定レベルの電流が供給されると、磁気ギャップ７
７，７８、６７，６８にも磁束が通り、永久磁石片７６
ｂ，６６ｂ（Ｎ極）→磁気ギャップ７８，６８→磁極部
７１ａ，６１ａ→ヨーク７１，６１→磁気ギャップ７
７，６７→ヨーク７１，６１→コア７４，６４→磁極部
７４ａ，６４ａ→永久磁石片７６ｃ，６６ｃ（Ｓ極）→
永久磁石片７６ｃ，６６ｃ（Ｎ極）→ヨーク７５，６５
→永久磁石片７６ｂ，６６ｂ（Ｓ極）という経路を辿る
磁路と、永久磁石片７６ｂ，６６ｂ（Ｎ極）→磁気ギャ
ップ７８，６８→磁極部７１ａ，６１ａ→ヨーク７１，
６１→磁気ギャップ７７，６７→ヨーク７１，６１→磁
極部７１ｂ，６１ｂ→永久磁石片７６ｃ，６６ｃ（Ｓ
極）→永久磁石片７６ｃ，６６ｃ（Ｎ極）→ヨーク７
５，６５→永久磁石片７６ｂ，６６ｂ（Ｓ極）という経
路を辿る磁路とが形成され、可動部材７６，６６は下方
の作動位置に向けて移動させられる。

【００２４】さらに、コイル７３，６３へ供給する電流
を大きくすると、永久磁石片７６ｂ，６６ｂ（Ｎ極）→
磁気ギャップ７８，６８→磁極部７１ａ，６１ａ→ヨー
ク７１，６１→磁気ギャップ７７，６７→ヨーク７１，
６１→コア７４，６４→磁極部７４ａ，６４ａ→永久磁
石片７６ｃ，６６ｃ（Ｓ極）→永久磁石片７６ｃ，６６
ｃ（Ｎ極）→ヨーク７５，６５→永久磁石片７５ｂ，６
６ｂ（Ｓ極）という経路を辿る磁路のみが形成され、可
動部材７６，６６はさらに下方の作動位置に向けて移動
させられる。この可動部材７６，６６の作動位置への移
動により、一端部７６ａ，６６ａに連結された排気バル
ブ５０及び吸気バルブ４０は、排気ポート３２及び吸気
ポート３１を開いた状態（開弁位置）に位置付けられる
ことになる。

【００２５】上記のように、吸気バルブ４０を駆動する
電磁アクチュエータ６０と排気バルブ５０を駆動する電
磁アクチュエータ７０とは、ほぼ同一の構成をなしてお
り、部品の共用化が行なわれている。したがって、この
部品の共用化により、コストの低減を行なうことができ
る。尚、これら電磁アクチュエータ６０，７０の駆動に
おいては、クランクシャフトの回転角度を検出するクラ
ンク角センサ、冷却水の温度を検出する水温センサ、吸
気の圧力を検出する吸気圧センサ、吸気の流量を検出す
るエアフローセンサ、排気マニホールド９０内における
酸素の量を検出する酸素センサ等の種々のセンサにより
検出された情報に基づいて、先ずエンジンの運転状態が
判断され、この判断情報とＲＯＭ等の記憶手段に予め記
憶された駆動マップ等に基づき、制御部（ＣＰＵ）から
所定の制御信号が出力され、この出力された制御信号に
より、所定のタイミングで駆動されることになる。

【００２６】次に、本発明のバルブ駆動装置を備えたエ
ンジンの動作について説明する。先ず、吸気行程におい
ては、電磁アクチュエータ６０のコイル６３に所定の電
流が供給されて、その可動部材６６が吸気バルブ４０を
開弁位置に移動させる。すると、吸気ポート３１からシ
リンダボア１１内に新気及び噴霧燃料が充填され、その
後コイル６３へ逆向きの通電がなされて、可動部材６６
は休止位置に向かい、吸気バルブ４０を閉弁位置に移動
させる。そして、圧縮行程において、ピストン２０がシ
リンダボア１１内を下死点から上死点に向けて移動し、
所定のタイミングで点火プラグにより混合気が点火さ
れ、膨張行程へと移行する。膨張行程においては、ピス
トン２０がシリンダボア１１内を上死点から下死点に向
けて移動し、この運動エネルギがクランクシャフトの回
転力に変換される。

【００２７】続いて、排気行程においては、ピストン２
０が下死点から上死点に向けて上昇するに伴なって、所
定のタイミングで電磁アクチュエータ７０のコイル７３
に所定の電流が供給されて、その可動部材７６が排気バ
ルブ５０を開弁位置に移動させる。この際、第２弁体５
３の上面側には、圧力導入通路３５及び圧力室３６を経
て導かれたシリンダボア１１内の筒内圧が、排気バブル
５０を開弁させる方向に補助力として作用している。し
たがって、電磁アクチュエータ７０に加わる負荷はその
分だけ軽減されており、比較的低電流による通電であっ
ても、電磁アクチュエータ７０は、燃焼ガスの圧力（筒
内圧）に打ち勝って排気バルブ５０を開弁させることが
できる。これにより、燃焼ガスは、排気ポート３２を介
して排気マニホールド９０に向け排出されることにな
る。

【００２８】上記圧力導入通路３５及び圧力室３６を介
して導かれた筒内圧は、一連の吸気行程、圧縮行程、膨
張行程においても、第２弁体５３に作用して排気バルブ
５０を開弁させる方向に押圧しているが、主弁体５２に
作用する押圧力の方が大きいため、排気バルブ５０が開
弁することはない。尚、この一連の吸気行程、圧縮行
程、膨張行程において、電磁アクチュエータ７０に逆向
きの通電を行なって、排気バルブ５０を閉弁方向に駆動
するようにしてもよい。この場合、排気行程以外の行程
で、排気バルブ５０が開弁するのを防止できるのは勿論
のこと、主弁体５２による排気ポート３２のシール性を
より一層高めることができる。

【００２９】図３は、他の実施形態に係るバルブ駆動装
置を備えたエンジンを示すものであり、圧力室３６内に
シール弁及びスプリングが設けられた以外は、図１に示
す実施形態と同様の構成になっており、同一の構成につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。この実
施形態においては、図３に示すように、排気バルブ５０
の軸部５１に対して摺動自在に嵌合されたシール弁３８
と、このシール弁３８を圧力室３５の上面３６ｂに向け
て押し付けるスプリング３９とをさらに備えている。シ
ール弁３８は、圧力室３６と軸部５１との隙間をシール
するものであり、スプリング３９の付勢力により、第２
弁体５３から遠ざけられて上面３６ｂに常時当接するよ
うに押し付けられている。これにより、圧力室３６の気
密性が確保され、排気バルブ５０を開弁させる際の補助
力として、筒内圧を有効に利用することができる。

【００３０】この実施形態において、スプリング３９
は、シール弁３８と第２弁体５３との間に圧縮させた状
態で配置されているが、第２弁体５３に当接させて支持
するのではなく、圧力室３６を形成する壁面の一部に当
接させて支持するようにすれば、このスプリング３９の
付勢力が排気バルブ５０を開弁させる方向に作用せず、
その分だけ電磁アクチュエータ７０が排気バルブ５０を
閉弁させる方向に付勢する力を軽減することができる。
尚、この実施形態に係るバルブ駆動装置を備えたエンジ
ンの動作については、圧力室３６内においてシール弁３
８及びスプリング３９によるシーリングが行なわれる点
を除き前述の実施形態と同様であるため、その説明を省
略する。

【００３１】図４は、さらに他の実施形態に係るバルブ
駆動装置を備えたエンジンを示すものであり、圧力導入
通路を変更した以外は、図３に示す実施形態と同様の構
成になっており、同一の構成については同一の符号を付
してその説明を省略する。この実施形態においては、図
４に示すように、排気バルブ５０´の軸部５１内に圧力
導入通路５５が形成されている。この圧力導入通路５５
は、主弁体５２の端面においてその一端が開口し、又、
圧力室３６内に位置する軸部５１の外周面においてその
他端が開口している。すなわち、シリンダボア１１内の
筒内圧は、この圧力導入通路５５を経て圧力室３６に導
かれ、第２弁体５３の上面側において、排気バブル５０
´を開弁させる方向の補助力として作用する。尚、この
実施形態に係るバルブ駆動装置を備えたエンジンの動作
については、筒内圧が排気バルブ５０´内の圧力導入通
路５５を介して導かれる点を除き前述の実施形態と同様
であるため、その説明を省略する。

【００３２】図５は、さらに他の実施形態に係るバルブ
駆動装置を備えたエンジンを示すものであり、駆動機構
としてカムシャフト、タイミングベルト等からなる機械
的駆動機構を採用した以外は、図３に示す実施形態と同
様の構成になっており、同一の構成については同一の符
号を付してその説明を省略する。この実施形態において
は、図５に示すように、排気バルブ５０を開閉駆動する
機構として、排気バルブ５０の上端に配置されたバルブ
リフタ１００、排気バルブ５０を閉弁方向に付勢するバ
ルブスプリング１１０、バルブリフタ１００を押し下げ
るカムシャフト１２０等が設けられている。そして、ク
ランクシャフトからの回転力がタイミングベルト等を介
して伝達され、カムシャフト１２０が回転させられるこ
とにより、排気バルブ５０が開閉駆動されるようになっ
ている。尚、吸気バルブ４０を開閉駆動する機構は、排
気バルブ５０の機構と同様であるため、ここでの説明は
省略する。

【００３３】ところで、バルブスプリング１１０は、一
般にそのサージング限界及び排気バルブ５０のジャンプ
限界あるいはバウンス限界等を考慮して比較的大きいバ
ネ定数に設定されており、その故に、開弁する際にカム
シャフト１２０には大きな負荷が加わるようになってい
る。この実施形態においては、圧力導入通路３５及び圧
力室３６を介して、シリンダボア１１内の筒内圧が第２
弁体５３の上面側に作用し、開弁方向に向けて押圧する
ようになっている。すなわち、ジャンプ現象あるいはバ
ウンス現象が防止できる範囲内において、バルブスプリ
ング１１０の付勢力に拮抗する向きに（開弁方向に）筒
内圧を作用させることにより、カムシャフト１２０を回
転駆動する際の駆動負荷（抵抗）を軽減することがで
き、その分だけ燃費の低減等を行なうことができる。
尚、この実施形態に係るバルブ駆動装置を備えたエンジ
ンの動作については、駆動機構の動作が異なる点を除き
前述の実施形態と同様であるため、その説明を省略す
る。

【００３４】図１ないし図４に示す実施形態において
は、吸気バルブ４０も電磁アクチュエータ６０により駆
動される構成としたが、吸気バルブ４０を他の駆動手段
により駆動する構成においても、本発明を適用すること
ができる。また、上記実施形態においては、筒内圧付加
手段として、シリンダヘッド３０あるいは排気バルブ５
０´に形成された圧力導入通路３５，５５、圧力室３
６、第２弁体５３等により構成されるものを示したが、
これに限定されるものではなく、排気バルブを開弁させ
る際の補助力としてシリンダボア１１内の筒内圧を利用
する思想が具現化され得るものであれば、その他の構成
を採用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る内燃機
関のバルブ駆動装置によれば、内燃機関の排気行程にお
いて、駆動機構により排気バルブが開弁方向に駆動され
る際に、筒内圧付加手段により筒内圧が排気バルブの一
部に付加されて、開弁動作を補助する補助力として作用
するため、駆動機構に加わる負荷が小さくなり、排気バ
ルブを所定のタイミングで確実に開弁させることができ
る。また、筒内圧による補助力の分だけ、駆動機構の動
作に要するエネルギを低減することができる。特に、筒
内圧付加手段を、圧力室、圧力導入通路、排気バルブに
一体的に形成され第２弁体等により構成することによ
り、既存の部品の一部の変更で対応でき、装置を容易に
具現化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブ駆動装置を備えた内燃機関の概
略構成を示す断面図である。

【図２】図１に示す内燃機関における電磁アクチュエー
タ及び吸排気バルブの概略構成を示す断面図である。

【図３】本発明に係るバルブ駆動装置の他の実施形態を
示す断面図である。

【図４】本発明に係るバルブ駆動装置の他の実施形態を
示す断面図である。

【図５】本発明に係るバルブ駆動装置の他の実施形態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１１ シリンダボア ３０ シリンダヘッド ３１ 吸気ポート ３２ 排気ポート ３５ 圧力導入通路（筒内圧付加手段） ３６ 圧力室（筒内圧付加手段） ３６ａ 開口部 ３６ｂ 上面 ３７ 排気バルブガイド ３８ シール弁 ３９ スプリング ４０ 吸気バルブ ５０，５０´ 排気バルブ ５１ 軸部 ５２ 主弁体 ５３ 第２弁体（筒内圧付加手段） ５３ａ バルブシート面 ５５ 圧力導入通路（筒内圧付加手段） ６０、７０ 電磁アクチュエータ（駆動機構） １００ バルブリフタ（駆動機構） １１０ バルブスプリング（駆動機構） １２０ カムシャフト（駆動機構）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに往復動自在に配置され
   かつシリンダボアの上方に位置する燃焼室を開閉する主
   弁体を有する吸気バルブ及び排気バルブと、吸気バルブ
   及び排気バルブを開閉駆動する駆動機構と、排気バルブ
   の開弁により排出される排気を導くようにシリンダヘッ
   ドに形成された排気ポートと、を備えた内燃機関のバル
   ブ駆動装置であって、 前記排気バルブを開弁させる際の補助力として、前記シ
   リンダボア内の筒内圧を前記排気バルブの一部に加える
   筒内圧付加手段を有する、ことを特徴とする内燃機関の
   バルブ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記筒内圧付加手段は、前記シリンダヘ
   ッドに形成されかつ前記排気ポートに連通する開口部を
   有する圧力室と、前記シリンダボア内の筒内圧を前記圧
   力室に導く圧力導入通路と、前記排気バルブに一体的に
   形成され前記主弁体の開閉動作に同期して前記圧力室の
   開口部を開閉する第２弁体とを有し、 前記第２弁体の受圧面積は、前記主弁体の受圧面積以下
   である、ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバ
   ルブ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記圧力導入通路は、前記シリンダヘッ
   ドに形成されている、ことを特徴とする請求項２記載の
   内燃機関のバルブ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記圧力導入通路は、前記排気バルブ内
   に形成されている、ことを特徴とする請求項２記載の内
   燃機関のバルブ駆動装置。
5. 【請求項５】 前記駆動機構は、少なくとも前記排気バ
   ルブを電磁力により開閉駆動する電磁アクチュエータか
   らなる、ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに
   記載の内燃機関のバルブ駆動装置。
6. 【請求項６】 前記排気バルブの軸部に摺動自在に嵌合
   されて前記圧力室と前記軸部との隙間をシールするシー
   ル弁と、前記シール弁を前記第２弁体から遠ざける方向
   に付勢するスプリングと、を有する、ことを特徴とする
   請求項２ないし５いずれかに記載の内燃機関のバルブ駆
   動装置。
7. 【請求項７】 前記電磁アクチュエータは、前記排気バ
   ルブの開弁動作以外のときに、前記排気バルブを閉弁す
   る方向に駆動される、ことを特徴とする請求項５又は６
   に記載の内燃機関のバルブ駆動装置。