JP2003314233A - 動弁装置およびこれを備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの始動性や持続安定性を向上し、つ
ねに適正かつ円滑動作を保証する動弁装置およびこれを
備えた内燃機関を提供する。 【解決手段】 カム高さとカム作用角が連続的に変化す
るように形成され、カムシャフトと一体回転するととも
にその軸方向に相対移動可能に構成されたカムと、カム
のカム面に押圧されてバルブを進退させるバルブリフタ
とを備える。カム１３はエンジンの低速回転域から高速
回転域に対応してカムシャフトの軸方向に傾斜する主カ
ム面１３ａを有し、エンジンの極低速回転域において吸
気行程の後期付近でバルブを微小量リフトさせるように
形成された始動用カム面１３ｂが付設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動二輪車あるい
は自動車などにおける内燃機関において、アクセル開度
に応じてバルブのリフト量、リフトタイミングおよび作
動角を可変制御する動弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の内燃機関において、最近では可
変位相とカム切換の組合せが出始め、その後作用角およ
びリフト量を連続可変する３次元カムを使用する方式が
提案されている。たとえば、直打式円筒タペットの頂部
に接触角変化に対する追従機構を設け、３次元カムを軸
方向にスライドさせることにより、バルブリフト量を無
段階に可変するものがある。

【０００３】この種の３次元カムは、長手方向（カムシ
ャフトの軸方向）に緩やかに傾斜するカム部が延設さ
れ、バルブリフト量を連続的に変化させる形状に成形さ
れている。この場合、たとえば図１４に示されるような
リフトカーブを持ち、カム高さと同時にカム作用角およ
びリフトタイミングも変化し、すなわちバルブリフト量
が大きくなるのに従ってカム作用角も大きくなり、さら
にはバルブのリフトタイミングも変化させ得るように設
定されている。このようなカムをカムシャフトに沿って
移動させることにより、吸気バルブのリフト量、作動角
およびリフトタイミングを無段階に可変制御することが
できる。

【０００４】かかる３次元カムを吸気側の吸気バルブに
適用することにより、混合気を形成するためのスロット
ルバルブを廃止し、いわゆるノンスロットルバルブエン
ジンを実現することができる。ここで３次元カムを用い
てノンスロットルバルブエンジンとした場合、そのエン
ジンサイクルはたとえば図１５のＰ−Ｖ線図のようにな
る。このエンジンサイクルにおいて特に、スロットルバ
ルブを用いていないため吸気行程（Ｐ₁〜Ｐ₂〜Ｐ₃）で
は負圧がかからず、スロットルロスのない効率のよいエ
ンジンサイクルが可能になる。なお、図１５において、
Ｐ₄は圧縮行程上死点、Ｐ₅は爆発行程上死点、Ｐ₆は爆
発行程下死点を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来例において
は上述したようなリフトカーブからも分かるように、始
動時およびアイドリング時付近ではバルブリフト量およ
び作用角とも小さく、しかも吸気バルブは、いわゆる早
閉じのバルブタイミングになっている。このため吸気バ
ルブを閉じた時点（Ｐ₂）の後、混合気は断熱膨張（Ｐ₂
〜Ｐ₃）し、さらに断熱圧縮（Ｐ₃〜Ｐ₂）する。この断
熱変化において断熱圧縮による温度上昇は、断熱膨張に
よる温度低下と相殺され、したがってこの行程では実質
的に温度上昇がなくなるため、圧縮行程上死点Ｐ₄での
温度が低下する傾向にある。このような温度特性では特
に寒冷時において混合気の着火性が低下し、エンジンの
始動性や持続安定性を確保するのが難しくなる。

【０００６】本発明はかかる実情に鑑み、エンジンの始
動性や持続安定性を向上し、つねに適正かつ円滑動作を
保証する動弁装置およびこれを備えた内燃機関を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の動弁装置は、カ
ム高さとカム作用角が連続的に変化するように形成さ
れ、カムシャフトと一体回転するとともにその軸方向に
相対移動可能に構成されたカムと、前記カムのカム面に
押圧されてバルブを進退させるバルブリフタとを備えた
動弁装置であって、前記カムはエンジンの低速回転域か
ら高速回転域に対応して前記カムシャフトの軸方向に傾
斜する主カム面を有し、エンジンの極低速回転域におい
て吸気行程の後期付近で前記バルブを微小量リフトさせ
るように形成された始動用カム面が付設されたことを特
徴とする。

【０００8】また、本発明の動弁装置において、吸気側
または排気側のバルブに対して前記カムを有し、エンジ
ンの極低速回転域において吸気バルブまたは排気バルブ
を吸気行程の後期付近で微小量リフトさせることを特徴
とする。

【０００９】また、本発明の動弁装置において、吸気側
の前記カムの主カム面は、エンジンの低速回転域になる
に従いカム高さが低くなるように設定され、その始動用
カム面は、前記主カム面の最少カム高さと略同一または
それ以上のカム高さに設定されることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の動弁装置において、前記始
動用カム面は機関温度に応じて、前記吸気バルブの閉弁
時期を遅らせるように形成されていることを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明の動弁装置において、前記始
動用カム面は機関温度に応じて、前記吸気バルブのバル
ブリフト量を変化させるように形成されていることを特
徴とする。

【００１２】また、本発明の動弁装置において、排気側
の前記カムの主カム面は、エンジンの低速回転域になる
に従いカム高さが低くなるように設定され、その始動用
カム面は前記排気バルブをその全閉後、一旦微小量リフ
トさせるように形成されていることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の内燃機関は、吸気バルブお
よび排気バルブにより吸排気を制御するようにした内燃
機関であって、吸気側または排気側に上記いずれかの動
弁装置を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、この種のエンジンにおい
てアクセル開度に応じてバルブリフト量および作動角を
無段階可変制御する。この場合、特にエンジンの極低速
回転域において吸気行程の後期付近で吸気バルブを微小
量リフトさせることで、冷間始動時やアイドリング時に
圧縮行程後の混合気温度を高くし、これにより混合気の
着火性を向上させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明によ
る好適な実施の形態を説明する。本発明による動弁装置
は、自動二輪車あるいは四輪自動車に搭載される各種の
ガソリンエンジンに対して有効に適用可能であり、この
実施形態ではたとえば図１に示すように自動二輪車のエ
ンジンを例とする。

【００１６】ここで先ず、本実施形態に係る自動二輪車
１００の全体構成を説明する。図１において、鋼製ある
いはアルミニウム合金材でなる車体フレーム１０１の前
部には、ステアリングヘッドパイプ１０２によって左右
に回動可能に支持された２本のフロントフォーク１０３
が設けられる。フロントフォーク１０３の上端にはハン
ドルバー１０４が固定され、ハンドルバー１０４の両端
にグリップ１０５を有する。フロントフォーク１０３の
下部には前輪１０６が回転可能に支持されるとともに、
前輪１０６の上部を覆うようにフロントフェンダ１０７
が固定される。前輪１０６は、前輪１０６と一体回転す
るブレーキディスク１０８を有している。

【００１７】車体フレーム１０１の後部には、スイング
アーム１０９が揺動可能に設けられるとともに、車体フ
レーム１０１とスイングアーム１０９の間にリヤショッ
クアブソーバ１１０が装架される。スイングアーム１０
９の後端には後輪１１１が回転可能に支持され、後輪１
１１はチェーン１１２が巻回されたドリブンスプロケッ
ト１１３を介して、回転駆動されるようになっている。

【００１８】車体フレーム１０１に搭載されたエンジン
ユニット１(実線部)には、エアクリーナ１１４に結合す
る吸気管１１５から混合気が供給されるとともに、燃焼
後の排気ガスが排気管１１６を通って排気される。エア
クリーナ１１４は容量確保のためにエンジンユニット１
の後方、かつ燃料タンク１１７およびシート１１８の下
方にある大きなスペース内に設置される。そのため吸気
管１１５はエンジンユニット１の後部側に結合させ、排
気管１１６はエンジンユニット１の前部側に結合され
る。また、エンジンユニット１の上方には、燃料タンク
１１７が搭載され、燃料タンク１１７の後方にシート１
１８およびシートカウル１１９が連設される。

【００１９】ここで、エンジンユニット１のシリンダヘ
ッド２乃至シリンダヘッドカバー２ａの所定部位には、
後述するアクセルモータ４５が装着される。アクセルモ
ータ４５はたとえば図示例のように、シリンダヘッドカ
バー２ａの上面から突設される。その場合、燃料タンク
１１７の下部に設けた凹部内にアクセルモータ４５部分
が配設されるようになっており、燃料タンク１１７とシ
リンダヘッドカバー２ａは相互に干渉しないように配置
される。

【００２０】アクセルモータ４５はリンクを用いれば、
吸気側でも排気側でも設置可能であるが、排気側に設け
る場合燃料タンク１１７に形成する凹部が露出されて、
そのままでは外観性が低下するので、それを考慮に入れ
るとアクセルモータ４５は吸気側に設ける方が好まし
い。

【００２１】さらに図１において、１２０はヘッドラン
プ、１２１はスピードメータ、タコメータあるいは各種
インジケータランプ等を含むメータユニット、１２２は
ステー１２３を介してハンドルバー１０４に支持される
バックミラーである。また、車体フレーム１０１の下部
にはメインスタンド１２４が揺動自在に取付けられ、後
輪１１１を接地させたり地面から浮かせたりできる。車
体フレーム１０１は、前部に設けたヘッドパイプ１０２
から後斜め下方へ向けて延設され、エンジンユニット１
の下方を包むように湾曲した後、スイングアーム１０９
の軸支部であるピボット１０９ａを形成してタンクレー
ル１０１ａおよびシートレール１０１ｂに連結してい
る。

【００２２】この車体フレーム１０１には、フロントフ
ェンダ１０７との干渉を避けるべく車体フレームと平行
にラジエータ１２５が設けられるとともに、このラジエ
ータ１２５から車体フレーム１０１に沿って冷却水ホー
ス１２６が配設され、排気管１１６と干渉することなく
エンジンユニット１に連通している。

【００２３】つぎに、図２は本発明装置の要部側断面
図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図および図４は図
２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。この実施形態では並
列２気筒エンジンであって、各気筒ごとに吸気側（Ｉ
Ｎ）および排気側（ＥＸ）にそれぞれ２つのバルブ（つ
まり４バルブ）を有している。そして各気筒の吸気側お
よび排気側双方に３次元カムを有し、この場合吸気側カ
ムシャフトと排気側カムシャフトの間にアクセルシャフ
トを配置し、このアクセルシャフトに設けたアクセルフ
ォークを介して、吸気側および排気側のカムを駆動する
ものである。また、シリンダ内で上下に往復動するピス
トン１の上部にシリンダヘッド２が配置され、このシリ
ンダヘッド２内に動弁装置が収容される。

【００２４】本実施形態の動弁装置は、まず吸気側にお
いて気筒の列設方向に沿って配置されるカム／カムシャ
フトユニット１０と、カム／カムシャフトユニット１０
の下側に配置されるタペットユニット２０と、吸気制御
するバルブユニット３０と、必要に応じてバルブを休止
させるバルブ休止ユニット５０とを含んでいる。

【００２５】また、排気側において、吸気側と実質的に
同様に構成されたカム／カムシャフトユニット１０
_Exと、カム／カムシャフトユニット１０_Exの下側に配置
されるタペットユニット２０_Exと、排気制御するバルブ
ユニット３０_Exとを含んでいる。なお、排気側において
はバルブ休止ユニットは含んでいない。以下、これらの
ユニットに関して主に吸気側について説明するが、排気
側においても同様の構成を有する。

【００２６】カム／カムシャフトユニット１０およびカ
ム／カムシャフトユニット１０_Exのカム１３およびカム
１３_Exは、吸気バルブ３１および排気バルブ３１_Exのバ
ルブリフト量、作動角およびリフトタイミングを無段段
に可変制御するように構成されている。また、アクセル
開度に応じてこれらのカムを変位させるアクセルシャフ
トユニット４０を含むが、この実施形態では吸気側のカ
ム／カムシャフトユニット１０と排気側のカム／カムシ
ャフトユニット１０_Exの間に配置される。すなわちアク
セルシャフトユニット４０は、吸気側および排気側で共
用される。

【００２７】カム／カムシャフトユニット１０におい
て、カムシャフト１１は、ベアリング１２（図３）を介
してシリンダヘッド２に回転自在に支持される。カムシ
ャフト１１にはその軸方向に後述するカム１３がスライ
ド可能に装着されるが、この例ではカムシャフト１１は
たとえば３条のボールスプライン１１ａを有し、そのガ
イドによってボール１４を介して直線運動（リニアモー
ション）するようになっている。なお、カムシャフト１
１は中空構造とし、その中空内部に潤滑油路を形成して
カム１３等に注油することができる。

【００２８】カムシャフト１１の一端にはスプロケット
１５が固着している。また、排気側のカムシャフト１１
_Exの一端にもスプロケット１５_Exが固着しており、図６
に示されるように、これらのスプロケット１５，１５_Ex
とクランクシャフト（図示せず）の一端に固着するドラ
イブスプロケット３との間にカムチェーン４が巻回装架
される。なお、図６に示されるようにチェーンガイド
５、チェーンテンショナ６およびテンショナアジャスタ
７等を含み、これらによりカムチェーン４が適正走行す
るようになっている。

【００２９】ここで、カム１３およびカム１３_Exは「３
次元カム」として構成され、各気筒の吸気側および排気
側に１つずつ設けられる。図３あるいは図４に示される
ように長手方向（カムシャフト１１の軸方向）に緩やか
に傾斜するカム部が延設され、バルブリフト量を連続的
に変化させる形状に成形されている。この場合、カム高
さと同時にカム作用角およびリフトタイミングも変化
し、すなわちバルブリフト量が大きくなるのに従ってカ
ム作用角も大きくなり、さらにはバルブのリフトタイミ
ングも変化させ得るように設定されている。

【００３０】この実施形態では特に吸気側のカム１３に
対して本発明を適用する。図７に示されるようにカム１
３は、エンジンの低速回転域から高速回転域に対応して
カムシャフト１１の軸方向に傾斜する主カム面１３ａを
有し、エンジンの極低速回転域において吸気行程の後期
付近で吸気バルブ３１を微小量リフトさせるように形成
された始動用カム面１３ｂが付設されている。

【００３１】図８は、カム１３の具体的な３次元カム構
成諸元の例を示している。カム１３の主カム面１３ａ
は、エンジンの低速回転域になるに従いカム高さが低く
なるように設定される。かかるカム１３をカムシャフト
１１に沿って移動させることにより、主に主カム面１３
ａによって吸気バルブ３１のリフト量、作用角およびリ
フトタイミングを無段階に可変制御することができるよ
うになっている。また、始動用カム面１３ｂは、主カム
面１３ａの最少カム高さと略同一またはそれ以上のカム
高さに設定される。

【００３２】この例では主カム面１３ａは少なくとも、
高温時もしくは常温付近のアイドリング（低速回転域）
用カム部（もしくはカム面）１３ａ₁および全負荷（高
速回転域）用カム部１３ａ₂を含む。こらのカム部は滑
らかなリフトカーブを描くように連続曲線で形成され
る。また、始動用カム面１３ｂは少なくとも、低温時ア
イドリング（極低速回転域）用カム部１３ｂ₁とこれに
連設される第２、第３のカム部１３ｂ₂，カム部１３ｂ₃
を含む。こらのカム部もまた、滑らかなリフトカーブを
描くように連続曲線で形成される。

【００３３】この場合、図８のバルブリフトカーブに示
すように始動用カム面１３ｂにおける各カム部のカム高
さおよびそれらの作用角は、カム部１３ｂ₁＞カム部１
３ｂ₂＞カム部１３ｂ₃となるように設定される。この場
合カム部１３ｂ₃は、主カム面１３ａの最少カム高さ略
同一または僅かに高いカム高さに設定される。また、カ
ム部１３ｂ₁、カム部１３ｂ₂、カム部１３ｂ₃の順に吸
気バルブ３１の開きタイミングが早くなるように設定さ
れる。

【００３４】つぎにタペットユニット２０において、カ
ム１３に接触するようにピン２２に支持されたタペット
ローラ２１を有する。ピン２２はカムシャフト１１とは
平行にスライダ２３に固定されており、ニードルベアリ
ングを介してタペットローラ２１を回転自在に支持す
る。なお、タペットローラ２１はピン２２の軸方向には
スライドしないように、スライダ２３の内側に配置され
る。スライダ２３は矩形の断面形状を持ち、タペットホ
ルダ２４に形成されたガイド孔２４ａ（図２）にスライ
ド可能に嵌合する。

【００３５】ガイド孔２４ａはバルブステムの軸方向に
沿って形成されており、これによりタペットローラ２１
は、スライダ２３を介してタペットホルダ２４内部に収
容されるかたちで浮動保持され、バルブステムの軸方向
にのみ移動可能となる。このタペットユニット２０（タ
ペットローラ２１）は、カム１３のカム面に押されてバ
ルブを進退させるバルブリフタとして機能する。

【００３６】スライダ２３の下部にはピン２２と直交し
てピン２５が軸支され、このピン２５にニードルベアリ
ングを介して天秤状腕部２６（スイングアーム）が揺動
可能に保持される。天秤状腕部２６の両端には、タペッ
トシム３３と当接する押圧部２６ａが設けられるととも
に、その外側面にタペットストッパ５１との係合部とし
て構成された嵌合凹部２６ｂを有する。

【００３７】この例では天秤状腕部２６の揺動支点であ
るピン２５は、タペットローラ２１の中心（ピン２２）
に対して下方にオフセットして配置される。このように
オフセットすることにより、天秤状腕部２６は図３に示
されるように下方に凸に湾曲した形態となっている。天
秤状腕部２６はタペットストッパ５１によって規制され
ていないときには、カムシャフト１１と平行を保ったま
ま上下動する。また、タペットストッパ５１によって規
制されているときには、嵌合凹部２６ｂを支点として揺
動可能となる。

【００３８】なお、タペットユニット２０（およびタペ
ットユニット２０_Ex）のタペットホルダ２４は図４に示
すように、この例では４つのボルト２７によってシリン
ダヘッド２に固定される。この場合、２つのボルト２７
に対してアジャスタ２８が装着され、その偏心カムによ
りタペットホルダ２４をカムシャフト１１（カムシャフ
ト１１_Ex）の軸方向に位置調整し得るようになってい
る。

【００３９】バルブユニット３０において、それぞれの
バルブステム３１ａがバルブガイド３２によってガイド
される２つの吸気バルブ３１を含んでいる。また、各バ
ルブステム３１ａの端部には、タペット芯材２３の押圧
部２３ｃと当接するタペットシム３３を有し、バルブリ
テーナ３４とスプリングシート３５の間にバルブスプリ
ング３６が装着される。

【００４０】排気側におけるカム／カムシャフトユニッ
ト１０_Ex、タペットユニット２０_Exおよびバルブユニッ
ト３０_Exは、上述したように吸気側の各ユニットと基本
構成は同様であるが、カム／カムシャフトユニット１０
_Exのカム１３_Exの具体的な諸元についてはカム１３とは
異なる。

【００４１】アクセルシャフトユニット４０において、
カムシャフト１１およびカムシャフト１１_Exと平行に配
置されたアクセルシャフト４１と、アクセルシャフト４
１に固着するとともにカム１３およびカム１３_Exに連結
するアクセルフォーク４２を含んでいる。アクセルシャ
フト４１はその軸方向にスライド可能にシリンダヘッド
２によって支持され、一端側でネジリスプライン４１ａ
を介してドリブンギヤ４３（ホイール）と係合してい
る。ドリブンギヤ４３はシリンダヘッド２に回転自在に
支持され、アクセルモータ４５の出力軸に固着したドラ
イブギヤ４６（ウォーム）と噛合する。

【００４２】アクセルフォーク４２は、アクセルシャフ
ト４１と直交方向にカムシャフト１１およびカムシャフ
ト１１_Ex側へ延出し、それぞれ二股状の先端部がベアリ
ング４７を介して、カム１３およびカム１３_Exの端部に
回転自在に装着されたフォークガイド４８と係合する。
これによりアクセルシャフト４１がその軸方向にスライ
ドするのに連動もしくは同期して、カム１３およびカム
１３_Exがカムシャフト１１およびカムシャフト１１_Exに
沿ってそれぞれスライドする。

【００４３】バルブ休止ユニット５０において、２つの
吸気バルブ３１の一方を休止させるように構成されたタ
ペットストッパ５１を有する。タペットストッパ５１
は、シリンダヘッド２に装着されたスリーブ５２のガイ
ド孔５２ａに内挿され、カムシャフト１１と平行にスラ
イド可能である。タペットストッパ５１の一端には天秤
状腕部２６の嵌合凹部２６ｂに係合可能な球状のストッ
パ部５１ａを有し、また他端には後述するフォークが係
合するフォークガイド５３が取り付けられている。ガイ
ド孔５２ａには、ストッパ部５１ａを天秤状腕部２６の
嵌合凹部２６ｂ側へ付勢するリターンスプリング５４が
装着されている。

【００４４】駆動装置５５は、カムシャフト１１と平行
に配置され、タペットストッパ５１を駆動（後退駆動）
するための駆動シャフト５６を進退させる。駆動シャフ
ト５６にはフォーク５７が結合しており、このフォーク
５７はタペットストッパ５１のフォークガイド５３と係
合する。２つのタペットストッパ５１は相互に、駆動シ
ャフト５６によって連結されており、同期作動するよう
になっている。

【００４５】上記構成において、アクセルグリップ（も
しくはアクセルペダル）を操作するとアクセルモータ４
５が作動し、その出力軸の回転によりアクセルシャフト
４１がスライドする。そしてカム１３およびカム１３_Ex
はアクセルフォーク４２を介して、アクセルシャフト４
１の動きに連動してカムシャフト１３およびカムシャフ
ト１１_Exに沿ってスライドする。この実施形態では吸気
側に加えて排気側においてもアクセル開度に応じてバル
ブリフト量および作動角を無段階可変制御する。このよ
うに吸排気量をアイドル回転域から全開域までコントロ
ールし、エンジン回転数に最も適した吸排気を行なうこ
とができる。

【００４６】たとえば、エンジン低速時には図３に示さ
れるようにタペット２１はカム１３に対して、カム高さ
の低い部位に当接している。この状態で加速、すなわち
アクセルを開くと、アクセルモータ４５の作動によりド
リブンギヤ４３が回転して、アクセルシャフト４１は図
中、右方にスライドする。カム１３はアクセルフォーク
４２を介して、アクセルシャフト４１の動きに連動して
カムシャフト１３に沿って、同様に図中、右方にスライ
ドする。なお、通常運転時には主にカム１３の主カム面
１３ａが関与する。カム１３のスライドによりタペット
ローラ２１は、次第に主カム面１３ａにおけるカム高さ
の高い部位に当接し、これにより図８に示されるリフト
特性に従ってバルブリフト量が増大する。一方、減速時
にはアクセルを戻すことで、上記とは逆の動作でバルブ
リフト量を減少させる。

【００４７】さて、本発明装置において特に、低温始動
時あるいはその後のアイドリング時に、タペットローラ
２１をカム１３の始動用カム面１３ｂに接触させるよう
にする。このときタペットローラ２１が低温時アイドリ
ング用カム部１３ｂ₁あるいは第２、第３のカム部１３
ｂ₂，カム部１３ｂ₃に当接することで、これらのカム部
のリフトカーブに沿って吸気バルブ３１が開く。すなわ
ち吸気行程の後期付近で吸気バルブ３１を微小量リフト
させ、その後吸気行程の下死点を過ぎて吸気バルブ３１
が閉じ、つまり低温始動時には吸気バルブ３１は遅閉じ
のバルブタイミングになる。

【００４８】本実施形態によるノンスロットルバルブエ
ンジンにおいて、上述した始動用カム面１３ｂにより設
定されるエンジンサイクルは、たとえば図９のＰ−Ｖ線
図のようになる。このエンジンサイクルにおいて特に、
吸気行程（Ｐ₁〜Ｐ₃）においてシリンダ内に混合気が吸
入され、なおこの間吸気バルブ３１が開いているため断
熱膨張となっておらず、その後圧縮行程に移行して遅閉
じのタイミングで吸気バルブ３１が閉じる（Ｐ2）。シ
リンダ内に一旦吸入された混合吸気は、圧縮行程（Ｐ₃
〜Ｐ₂）で吸気ポート側へ押し戻され、このとき吸入さ
れる混合気と押し戻される混合気が相互に掻き回され
る。吸気行程から圧縮行程への移行の際に混合気の気体
分子同士が衝突し合い、そのときの摩擦熱等により混合
気温度が上昇する。

【００４９】このように吸気バルブ３１を遅閉じのバル
ブタイミングとすることにより、断熱膨張による温度低
下をなくするとともに、分子レベルの摩擦により混合気
を発熱させることにより、圧縮行程の上死点における混
合気温度を大幅に上昇させることができる。このように
混合気温度を上昇させることで特に低温始動時の着火性
を向上させるとともに、その後のアイドリング時の持続
安定性を確保することができる。

【００５０】上記の場合、始動用カム面１３ｂにおける
各カム部のカム高さおよびそれらの作用角は、カム部１
３ｂ₁＞カム部１３ｂ₂＞カム部１３ｂ₃となるように設
定されている。つまりカム部１３ｂ₁側ほど、吸気バル
ブ３１のバルブリフト量が大きく、その閉弁時期は遅く
なり、このとき吸入吸気量が増大する。そこで機関温度
（外気温度）に応じて、吸気バルブ３１のバルブリフト
量あるいは閉弁時期を変化させることで、つねに最適条
件でエンジンを始動させることができる。たとえば、始
動時の機関温度が低温のときほどタペットローラ２１を
カム部１３ｂ₁側に当接させ、このように機関温度に応
じて始動用カム面１３ｂのカム部を適宜選択することで
始動性さらには燃費等を向上させることこができる。

【００５１】つぎに、本発明の第２の実施形態を説明す
る。なお、第１の実施形態と実質的に同一または対応す
る部材には同一符号を用いるものとする。この実施形態
における基本構成は実質的に、前述した第１の実施形態
の場合と同様である。したがって、図１０に示されるよ
うにカム１３は、エンジンの低速回転域から高速回転域
に対応してカムシャフト１１の軸方向に傾斜する主カム
面１３ａを有し、エンジンの極低速回転域において吸気
行程の後期付近で吸気バルブ３１を微小量リフトさせる
ように形成された始動用カム面１３ｂが付設されてい
る。

【００５２】この例では主カム面１３ａは少なくとも、
高温時もしくは常温付近のアイドリング（低速回転域）
用カム部（もしくはカム面）１３ａ₁および全負荷（高
速回転域）用カム部１３ａ₂を含む。また、始動用カム
面１３ｂは少なくとも、低温時アイドリング（極低速回
転域）用カム部１３ｂ₁とこれに連設される第２、第３
のカム部１３ｂ₂，カム部１３ｂ₃を含む。

【００５３】特に第２の実施形態では始動用カム面１３
ｂは、主カム面１３ａの最少カム高さと略同一のカム高
さに設定される。この場合、図１１のバルブリフトカー
ブに示すように始動用カム面１３ｂにおける各カム部の
作用角は、カム部１３ｂ₁＞カム部１３ｂ₂＞カム部１３
ｂ₃となるように設定される。またカム部１３ｂ₁、カム
部１３ｂ₂、カム部１３ｂ₃による吸気バルブ３１の開き
タイミングは、同一となるように設定される。

【００５４】第２の実施形態において吸気バルブ３１を
遅閉じのバルブタイミングとすることにより、第１の実
施形態の場合と同様に断熱膨張による温度低下をなくす
るとともに、分子レベルの摩擦により混合気を発熱させ
ることにより、圧縮行程の上死点における混合気温度を
大幅に上昇させることができる。これにより低温始動時
の着火性を向上させるとともに、その後のアイドリング
時の持続安定性を確保することができる。

【００５５】特に第２の実施形態では始動用カム面１３
ｂおける各カム部のカム高さを同一にし、また吸気バル
ブ３１の開きタイミングを同一に設定することで、混合
気の掃気作用をなくして、いわゆる混合気の掃き抜けを
防止する。これにより安定したアイドリング作動を確保
するとともに、炭化水素（ＨＣ）の発生、排出を大幅に
低減することができる。

【００５６】つぎに、本発明の第３の実施形態を説明す
る。なお、第１の実施形態と実質的に同一または対応す
る部材には同一符号を用いるものとする。この実施形態
における基本構成は実質的に、前述した第１の実施形態
の場合と同様である。この実施形態では特に排気側のカ
ム１３_Exに対して本発明を適用する。図１２に示される
ようにカム１３_Exは、エンジンの低速回転域から高速回
転域に対応してカムシャフト１１_Exの軸方向に傾斜する
主カム面１３_Exａを有し、エンジンの極低速回転域にお
いて吸気行程の後期付近で排気バルブ３１_Exを微小量リ
フトさせるように形成された始動用カム面１３_Exｂが付
設されている。

【００５７】図１３は、カム１３_Exの具体的な３次元カ
ム構成諸元の例を示している。カム１３_Exの主カム面１
３_Exａは、エンジンの低速回転域になるに従いカム高さ
が低くなるように設定される。かかるカム１３_Exをカム
シャフト１１_Exに沿って移動させることにより、主に主
カム面１３_Exａによって排気バルブ３１_Exのリフト量、
作動角およびリフトタイミングを無段階に可変制御する
ことができるようになっている。

【００５８】また、始動用カム面１３_Exｂは、排気バル
ブ３１_Exをその全閉後、一旦微小量リフトさせるように
形成される。すなわち始動用カム面１３_Exｂには、排気
行程の上死点経過後に排気バルブ３１_Exを微小量リフト
させるカム部１３_Exｂ₁が設けられている。この場合、
図１３に示されるように排気バルブ３１_Ex（閉）および
吸気バルブ３１（開）の弁重なりＬ₁と、吸気バルブ３
１（閉）および排気バルブ３１_Ex（開）の弁重なりＬ₂
が無効リフト量以下になるように設定される。

【００５９】また、図１３に示されるようにカム１３_Ex
の主カム面１３_Exａにおける最少リフトのカム部の開閉
タイミングを下死点（１８０°）および上死点（３６０
°）付近に設定する。さらに、最大リフトのカム部の作
用角を閉じ側よりも開き側が大きくなるように設定す
る。

【００６０】第３の実施形態において始動用カム面１３
_Exｂにより、排気バルブ３１_Exをその全閉後、吸気行程
の後期付近で一旦微小量リフトさせる。このように排気
バルブ３１_Exを再リフトさせることにより、既燃ガスを
シリンダ側へ逆流させ、シリンダ内の混合気温度を上昇
させることができる。これにより低温始動時の着火性を
向上させるとともに、その後のアイドリング時の持続安
定性を確保することができる。

【００６１】また第３の実施形態では弁重なりＬ₁，Ｌ₂
を無効リフト量に抑えることで、吸気バルブ３１の上流
側への排気の逆流を防止する。これにより新たに吸入さ
れる混合気のバラツキを小さくし、排出ガスや出力のバ
ラツキを抑えてそれらを安定させることができる。

【００６２】さらに、カム１３_Exの主カム面１３_Exａに
おける最少リフトのカム部の開閉タイミングを下死点お
よび上死点付近に設定することで、エンジンの低速回転
域において膨張行程のエネルギを最大限トルクに変換す
ることができる。また、ピストンにより吸入を開始する
上死点で吸気バルブ３１を開けることができるため、吸
気バルブ３１の閉じタイミングを早目に設定することが
でき、その後に排気バルブ３１_Exの開閉しても確実にミ
ラーサイクル化を図ることができる。

【００６３】以上、本発明を種々の実施形態とともに説
明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定される
ものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
たとえば上記実施形態で説明した具体的な数値例等（た
とえば、図８等に示される３次元カム構成諸元）は、必
ずしもこれに限定されず、必要に応じて変更可能であ
る。また、各実施形態において、２気筒エンジンの場合
の例を説明したが、本発明は単気筒または３気筒以上の
エンジンに対しても有効に適用可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、こ
の種の動弁装置においてアクセル開度に応じてバルブリ
フト量、作動角およびリフトタイミングを無段階可変制
御する。この場合、特にエンジンの極低速回転域におい
て吸気行程の後期付近で吸気バルブを微小量リフトさせ
ることで、冷間始動時やアイドリング時に圧縮行程後の
混合気温度を高くし、これにより混合気の着火性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用例に係るエンジンまわりを含む自
動二輪車の構成例を示す図である。

【図２】本発明の動弁装置の要部側断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図６】本発明の動弁装置に係るカムシャフトの回転駆
動系を示す図である。

【図７】本発明の動弁装置の第１の実施形態に係る３次
元カムを示す斜視図、正面図および側面図である。

【図８】本発明の動弁装置の第１の実施形態に係るカム
の具体的な３次元カム構成諸元の例を示す図である。

【図９】本発明に係るエンジンのエンジンサイクルの例
を示すＰ−Ｖ線図である。

【図１０】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係る３
次元カムを示す斜視図、正面図および側面図である。

【図１１】本発明の動弁装置の第２の実施形態に係るカ
ムの具体的な３次元カム構成諸元の例を示す図である。

【図１２】本発明の動弁装置の第３の実施形態に係る３
次元カムを示す斜視図、正面図および側面図である。

【図１３】本発明の動弁装置の第３の実施形態に係るカ
ムの具体的な３次元カム構成諸元の例を示す図である。

【図１４】従来のカムの具体的な３次元カム構成諸元の
例を示す図である。

【図１５】従来エンジンのエンジンサイクルの例を示す
Ｐ−Ｖ線図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ シリンダヘッド ３ ドライブスプロケット ４ カムチェーン ５ チェーンガイド ６ チェーンテンショナ ７ チェーンアジャスタ １０，１０_Ex カム／カムシャフトユニット １１ カムシャフト １２ ベアリング １３ カム ２０，２０_Ex タペットユニット ２１ タペットローラ ２４ タペットホルダ ３０，３０_Ex バルブユニット ３１ 吸気バルブ ３２ バルブガイド ３３ タペットシム ３４ タペットリテーナ ３５ スプリングシート ３６ バルブスプリング ４０ アクセルシャフトユニット ４１ アクセルシャフト ４２ アクセルフォーク ４３ ドリブンギヤ ４４ ボールベアリング ４５ アクセルモータ ４６ ドライブギヤ ５０ バルブ休止ユニット ５１ タペットストッパ ５２ 回転シャフト ５３ 駆動装置 ６０ 位相センサユニット ６１ ピン ６２ 位相センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 一寿 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内 Ｆターム(参考） 3G018 AA15 AB02 AB07 AB17 BA04 BA09 CA13 DA03 DA70 EA02 EA21 FA01 FA06 FA07 GA08 GA11 3G092 AA11 AC04 BB01 BB02 DA03 DA11 DG01 EA03 EA04 FA03 FA31 GA01 HA13Z HE01Z HE08Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カム高さとカム作用角が連続的に変化す
   るように形成され、カムシャフトと一体回転するととも
   にその軸方向に相対移動可能に構成されたカムと、前記
   カムのカム面に押圧されてバルブを進退させるバルブリ
   フタとを備えた動弁装置であって、 前記カムはエンジンの低速回転域から高速回転域に対応
   して前記カムシャフトの軸方向に傾斜する主カム面を有
   し、エンジンの極低速回転域において吸気行程の後期付
   近で前記バルブを微小量リフトさせるように形成された
   始動用カム面が付設されたことを特徴とする内燃機関の
   動弁装置。
2. 【請求項２】 吸気側または排気側のバルブに対して前
   記カムを有し、エンジンの極低速回転域において吸気バ
   ルブまたは排気バルブを吸気行程の後期付近で微小量リ
   フトさせることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
   の動弁装置。
3. 【請求項３】 吸気側の前記カムの主カム面は、エンジ
   ンの低速回転域になるに従いカム高さが低くなるように
   設定され、その始動用カム面は、前記主カム面の最少カ
   ム高さと略同一またはそれ以上のカム高さに設定される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の
   動弁装置。
4. 【請求項４】 前記始動用カム面は機関温度に応じて、
   前記吸気バルブの閉弁時期を遅らせるように形成されて
   いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
   載の内燃機関の動弁装置。
5. 【請求項５】 前記始動用カム面は機関温度に応じて、
   前記吸気バルブのバルブリフト量を変化させるように形
   成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の内燃機関の動弁装置。
6. 【請求項６】 排気側の前記カムの主カム面は、エンジ
   ンの低速回転域になるに従いカム高さが低くなるように
   設定され、その始動用カム面は前記排気バルブをその全
   閉後、一旦微小量リフトさせるように形成されているこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の動
   弁装置。
7. 【請求項７】 吸気バルブおよび排気バルブにより吸排
   気を制御するようにした内燃機関であって、 吸気側または排気側に請求項１〜６のいずれか１項に記
   載の動弁装置を備えたことを特徴とする内燃機関。