JP2006207426A - 直噴式多気筒エンジンの頭上動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの吸気弁側ロッカーアームと排気弁側ロッカーアームのアーム比が異なるときは、吸気弁と排気弁の作動速度の違いにより吸排気の流動に乱れを生じる。
【解決手段】エンジンのシリンダヘッドに設けた吸気弁と排気弁とに各々動弁駆動可能に係合させる吸気弁側ロッカーアームと排気弁側ロッカーアームのアーム比が同一となるよう設定を行う。また、直噴式多気筒エンジンの二つの吸気弁と２つの排気弁の四弁をクランク軸心に対して傾斜位置に設けたものにおいて、この四弁に各々動弁駆動可能に係合させる吸気弁側ロッカーアームと排気弁側ロッカーアームのアーム比が同一となるよう設定を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、直噴式多気筒エンジンの頭上動弁装置に関し、各々吸気弁を設けた二つの吸気弁口と、各々排気弁を設けた二つの排気弁口を有するシリンダヘッドに用いるロッカーアーム及び吸気ポート等における分野に属し、主としてトラクタやコンバイン及び運搬車両等のエンジンに利用できる。

直噴式多気筒エンジンの頭上動弁装置としては、従来、四弁エンジンのシリンダヘッドに、シリンダの内周縁に沿う状態で各々吸気弁を設けた二つの吸気弁口と、各々排気弁を設けた二つの排気弁口とを並列させて開口し、この並列開口位置をクランク軸心に対し傾斜して配置させ、該各吸気弁同士と各排気弁同士を連携する吸気弁側連桿と排気弁側連桿とに各々係合して動弁作用させる両ロッカーアームのうち、アーム部が長い方を吸気弁用としアーム部が短い方を排気弁用とすると共に、これらアーム部の長いロッカーアーム側の吸気弁用カムのリフト量を、アーム部の短いロッカーアーム側の排気弁用カムのリフト量より低く形成するもの等が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
特開平１１ー２１０４１９号

しかし、このように、アーム部の長い吸気弁用ロッカーアームとアーム部の短い排気弁用ロッカーアームとではアーム比が異なるため、吸気弁と排気弁の作動速度の違いにより吸排気の流動に乱れを生じる等の不具合を解決しようとするものである。

請求項１の発明は、シリンダヘッド（１）に、吸気弁（２）を設けた吸気弁口（３）と、排気弁（４）を設けた排気弁口（５）とを開口すると共に、吸気弁（２）と排気弁（４）とに各々動弁駆動可能に係合させる吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）と排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）をロッカーアーム軸（７）に支承するエンジンにおいて、該吸気及び排気弁側ロッカーアーム（６ａ），（６ｂ）のアーム比が同一となるよう設定したことを特徴とする頭上動弁装置の構成とする。

このような構成により、吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）と排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）のアーム比を同一とすることによって、吸気弁（２）と排気弁（４）の作動速度が同一となり、作動速度の違いによる吸排気の流動の乱れを抑制することができる。

請求項２の発明は、シリンダヘッド（１）に設けた四弁を、クランク軸心（ｘ）に対する傾斜位置にシリンダ（８）の内周縁に沿う状態で、各々吸気弁（２ａ），（２ｂ）を設けた二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）と、排気弁（４ａ），（４ｂ）を設けた二つの排気弁口（５ａ），（５ｂ）とを並列状に開口すると共に、各吸気弁（２ａ），（２ｂ）を吸気弁側連桿（９ａ）で、各排気弁（４ａ），（４ｂ）を排気弁側連桿（９ｂ）で連携させ、この吸気及び排気弁側連桿（９ａ），（９ｂ）に各々動弁駆動可能に係合させる吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）と排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）を、該クランク軸心（ｘ）に対し並行方向のロッカーアーム軸（７）に支承する直噴式多気筒エンジンにおいて、このロッカーアーム軸（７）を支点として、該吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）における吸気弁側連桿（９ａ）に延出係合して動弁作用させる長い側のアーム部（ｓ）に対応してプッシュロッド受部（Ｐａ）まで延出させるアーム部（ｕ）の長さと、該排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）における排気弁側連桿（９ｂ）に延出係合して動弁作用させる短い側のアーム部（ｔ）に対応してプッシュロッド受部（Ｐｂ）まで延出させるアーム部（ｖ）の長さとを、該吸気及び排気弁側ロッカーアーム（６ａ），（６ｂ）のアーム比が同一となるよう設定したことを特徴とする頭上動弁装置の構成とする。

このような構成により、長いアーム部（ｓ）を有する吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）においてプッシュロッド受部（Ｐａ）までのアーム部（ｕ）を長くし、短いアーム部（ｔ）を有する排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）においてプッシュロッド受部（Ｐｂ）までのアーム部（ｖ）を短くして、吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）と排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）のアーム比を同一とすることにより、各吸気弁（２ａ），（２ｂ）と各排気弁（４ａ），（４ｂ）の作動速度を同一とすることが可能となり、作動速度の違いによる吸排気の流動の乱れを抑制することができる。

請求項３の発明は、前記直噴式多気筒エンジンにおいて、二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）の開口部に対し、各々吸気を行う入口を横長形状とした吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）をシリンダヘッド（１）の吸気側の上下位置に分離重接して配置すると共に、該シリンダヘッド（１）を締め付けるヘッドボルト（１１）を一気筒当たり６本とし、そのうちの１本を該吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）の内部に貫挿配置したことを特徴とする請求項２記載の頭上動弁装置の構成とする。

このような構成により、二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）の開口部に対し、吸気側の上下位置に各々分離重接し吸気の入口を横長形状とした吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）によって吸気を行うことにより、吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）の幅広の入口から緩やかに流入した吸気は、各々該シリンダ（８）の円周方向に沿って送気縮流されるため、燃焼室内での空気と燃料の混合を促進させることができる。

なお、該ヘッドボルト（１１）の１本を、吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）の内部に貫挿配置させることにより、シリンダヘッド（１）をシリンダ（８）に６本のヘッドボルト（１１）によって充分に締め付けることができる。

請求項４の発明は、前記直噴式多気筒エンジンにおいて、二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）の開口部のうち、ヘリカル状の吸気ポート（１２ｂ）による吸気弁口（３ｂ）からの吸気によってシリンダ（８）内に発生するスワールが、ストレート状の吸気ポート（１２ａ）による吸気弁口（３ａ）からの吸気によって阻害されないよう、吸気弁口（３ａ）開口部の吸気流入側に湾曲状態の吸気流入ガイド（ｗ）を設けたことを特徴とする請求項２記載の頭上動弁装置の構成とする。

このような構成により、ストレート状の吸気ポート（１２ａ）を介して吸気を行う吸気弁口（３ａ）の吸気流入側に湾曲状態の吸気流入ガイド（ｗ）設けていることにより、この吸気流入ガイド（ｗ）による吸気弁口（３ａ）からの吸気の流れによって、ヘリカル状の吸気ポート（１２ｂ）による吸気弁口（３ｂ）からの吸気によって発生するシリンダ（８）内のスワールを阻害することなく旋回させることができる。

請求項１の発明では、上記作用の如く、吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）と排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）のアーム比を同一とすることによって、吸気弁（２）と排気弁（４）の作動速度が同一となり、作動速度の違いによる吸排気の流動の乱れを抑制することができるから、吸気効率及び排気効率を高めることができる。

請求項２の発明では、上記作用の如く、吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）におけるプッシュロッド受部（Ｐａ）までのアーム部（ｕ）を長くし、排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）におけるプッシュロッド受部（Ｐｂ）までのアーム部（ｖ）を短くして、吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）及び排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）のアーム比を同一とすることにより、各吸気弁（２ａ），（２ｂ）と各排気弁（４ａ），（４ｂ）の作動速度を同一とすることが可能となり、作動速度の違いによる吸排気の流れの乱れを抑制することができるから、吸気効率及び排気効率を高めることができると共に、アーム比が異なる場合の如く、カムのリフト量を変える必要がなくリフト圧が均一化されるため、カムの性能耐久面にバラツキを生じることもない。

請求項３の発明では、上記作用の如く、二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）の開口部に対し、吸気側の上下位置に分離して設けた吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）の横長形状で幅広の吸気入口から緩やかに流入した吸気によって、各々該シリンダ（８）の円周方向に沿って送気縮流され燃焼室内での空気と燃料の混合を促進させることができるから、特に、低速側での空気と燃料の混合が不十分となる状態が改善され、エンジン性能の向上を図ることができる。

なお、該ヘッドボルト（１１）の１本を、吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）の内部に貫挿配置させることにより、シリンダヘッド（１）をシリンダ（８）に６本のヘッドボルト（１１）によって充分に締め付けることができると共に、吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）の吸気入口を幅広にしているためヘッドボルト（１１）により吸気を阻害されることがない。

請求項４の発明では、上記作用の如く、ストレート状の吸気ポート（１２ａ）の吸気流入側に吸気流入ガイド（ｗ）を設けていることにより、この吸気流入ガイド（ｗ）による吸気弁口（３ａ）からの吸気の流れによって、ヘリカル状の吸気ポート（１２ｂ）による吸気弁口（３ｂ）からの吸気によって発生するシリンダ（８）内のスワール比の制御が可能となるから、シリンダ（８）内でのスワールが阻害されることなく旋回でき空気過流を安定させることができる。

シリンダヘッド１のクランク軸心ｘに対する傾斜位置に、各々吸気弁２ａ，２ｂと排気弁４ａ，４ｂの四弁を設けた直噴式多気筒エンジンの頭上動弁装置において、吸気弁側ロッカーアーム６ａと排気弁側ロッカーアーム６ｂのアーム比が同一となるよう設定する。また、二つの吸気弁口３ａ，３ｂの開口部に対し、吸気側の上下方向位置に各々分離重接して吸気の入口を横長形状とした吸気ポート１０ａ，１０ｂを設ける。また、シリンダ８内でのスワールが阻害されないようストレート状の吸気ポート１２ａの吸気流入側に吸気流入ガイドｗ設ける。

以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図８，図９，図１０，図１１に示す如く、エンジン１３は多気筒形態で、エンジンボデー１４の上部にはシリンダヘッド１やヘッドカバー１５を有し、下部にはオイルパン１６を有する。１７は前部のギヤケース、１８はラジエータファン、１９は後部のフライホイルである。２０はクランクケース２１内のクランク軸で、この上部にシリンダ８が配置されピストン２２が上下動自在に設けられる。２３はコンロッドである。

該エンジンボディ１４の前部一側には、ポンプカム軸２４や、燃料噴射ポンプ２５を内装のポンプケース２６が設けられ、他側には、吸気弁２や排気弁４を駆動するためのタペット２７に連動する動弁カム軸２８が設けられている。

該吸気弁２や排気弁４はシリンダヘッド１に設けられ、これら吸気弁２を介してシリンダヘッド１内に連通の吸気マニホールド２９や、排気弁４を介してシリンダ８内に連通の排気マニホールド３０や、燃料噴射ポンプ２５から送られる燃料をシリンダヘッド１の燃焼室（渦流室）８ａ内へ噴射する噴射ノズル３１や、グロープラグ３２等が配置される。

該シリンダ８やシリンダヘッド１の外周部にはラジエータ（図示なし）から循環される冷却水を通すウォータジャケット３３が設けられ、更に、このウォータジャケット３３の外周部にクランクケース２１からシリンダヘッド１へ亘って連通のブローバイガス通路３４が形成されている。

該シリンダ８内に連通の排気マニホールド３０の上方には、この排気マニホールド３０に連通のターボチャージャー３５の駆動ファン３６が位置しており、駆動ファン３６は軸３７を介して従動ファン３８と連結されると共に、従動ファン３８は吸気マニホールド２９側へ連通している。

該駆動ファン３６と従動ファン３８は各々ケース体で覆われており、排気マニホールド３０内を通過する排出ガスの流れにより駆動ファン３６が駆動され、駆動ファン３６の駆動により軸３７が回転し、軸３７を介して従動ファン３８が回転して外気を吸入し、この吸入した外気を吸気マニホールド２９を介して燃焼室８ａへ送気させる。

頭上動弁装置は、図１に示す如く、該シリンダヘッド１に設けた四弁を、クランク軸心ｘに対する傾斜位置にシリンダ８の内周縁に沿う状態で、各々二つの吸気弁口３ａ，３ｂと二つの排気弁口５ａ，５ｂを並列状に開口し、この吸気弁口３ａ，３ｂに設けた吸気弁２ａ，２ｂ同士を吸気弁側連桿９ａで、排気弁口５ａ，５ｂに設けた排気弁４ａ，４ｂ同士を排気弁側連桿９ｂで各々連携させる。

該吸気及び排気弁側連桿９ａ，９ｂは、各々その中央部をシリンダヘッド１に固定したガイドピン３９により昇降自在に支持させると共に、この吸気及び排気弁側連桿９ａ，９ｂに対し、該クランク軸心ｘに対し並行方向に配置する単一のロッカーアーム軸７に支承させた吸気弁側ロッカーアーム６ａと排気弁側ロッカーアーム６ｂとを各々動弁駆動可能に係合させる。

該吸気及び排気弁側ロッカーアーム６ａ，６ｂは、ロッカーアーム軸７を支点として、吸気弁側ロッカーアーム６ａにおいて吸気弁側連桿９ａに延出係合して動弁駆動させる長い側のアーム部ｓに対応してプッシュロッド受部Ｐａまで延出させるアーム部ｕの長さと、排気弁側ロッカーアーム６ｂにおいて排気弁側連桿９ｂに延出係合して動弁駆動させる短い側のアーム部ｔに対応してプッシュロッド受部Ｐｂまで延出させるアーム部ｖの長さとを、吸気及び排気弁側ロッカーアーム６ａ，６ｂのアーム比が同一となるよう設定させる。

前記動弁カム軸２８の作用によりタペット２７に連結するプッシュロッド２７ａを介して、吸気弁側ロッカーアーム６ａのプッシュロッド受部Ｐａと排気弁側ロッカーアーム６ｂのプッシュロッド受部Ｐｂとを突き上げ、この突き上げ作用により吸気及び排気弁側連桿９ａ，９ｂを押し下げることにより、吸気弁２ａ，２ｂ及び排気弁４ａ，４ｂを動弁駆動するよう構成している。７ａは弁張圧用スプリングである。

以上の如く、該吸気弁側ロッカーアーム６ａと排気弁側ロッカーアーム６ｂのアーム比を同一とすることにより、各吸気弁２ａ，２ｂと排気弁４ａ，４ｂの作動速度を同一とすることが可能となり、作動速度の違いによる吸排気の流動の乱れを抑制することができるから、吸気効率及び排気効率を高めることができる。

なお、アーム比が異なる場合の如く、該動弁カム軸２８のリフト量を変える必要がないから加工が容易になると共に、リフト圧も均一化されるからカム軸２８の摩耗により性能耐久面にバラツキを生じることがない。

また、前記直噴式多気筒４弁エンジンの頭上動弁装置において、図２（ａ），（ｂ）に示す如く、該シリンダヘッド１に配置した二つの吸気弁口３ａ，３ｂの開口部に対し、弁柄部ｒを有する二つの吸気弁２ａ，２ｂを摺動により弁口を開閉可能に装填すると共に、この吸気弁２ａ，２ｂの弁柄部ｒ上端部を、該ガイドピン３９に昇降自在に支持させる吸気弁側連桿９ａにより各々連携させ、この吸気弁側連桿９ａの中央部を吸気弁側ロッカーアーム６ａにより押し下げ構成させる。

該吸気弁口３ａ，３ｂにストレート状に吸気を行う吸気ポート１０ａと、ヘリカル状に吸気を行う吸気ポート１０ｂとを、吸気の入口側を同じ横長形状としてシリンダヘッド１の吸気側上下位置に分離重接して配置すると共に、該シリンダヘッド１を締め付けるヘッドボルト１１を一気筒当たり６本とし、そのうちの１本を吸気ポート１０ａ，１０ｂの内部に貫挿配置して構成させる。

このような構成により、該吸気弁口３ａ，３ｂの開口部に対し吸気ポート１０ａ，１０ｂによって吸気を行うことにより、吸気ポート１０ａ，１０ｂの幅広の入口から緩やかに流入した吸気は、各々該シリンダ８の円周方向に沿って送気縮流されるため、燃焼室８ａ内での空気と燃料の混合を促進させることができるから、特に、低速側での空気と燃料の混合が不十分となる状態が改善され、エンジン性能の向上を図ることができる。

なお、該ヘッドボルト１１の１本を、該吸気ポート１０ａ，１０ｂの内部に貫挿配置させることにより、シリンダヘッド１をシリンダ８に６本のヘッドボルト１１によって充分に締め付けることができると共に、吸気ポート１０ａ，１０ｂの吸気入口を幅広にしているためヘッドボルト１１により吸気を阻害されることもない。

また、前記直噴式多気筒４弁エンジンの頭上動弁装置において、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、該シリンダヘッド１に配置した二つの吸気弁口３ａ，３ｂの開口部に対し、弁柄部ｒを有する二つの吸気弁２ａ，２ｂを摺動により弁口を開閉可能に設けたものにおいて、吸気弁口３ｂに対するヘリカル状の吸気ポート１２ｂからの吸気によってシリンダ８内に発生するスワールが、吸気弁口３ａに対するストレート状の吸気ポート１２ａからの吸気によって阻害されないよう、吸気ポート１２ａによる吸気弁口３ａの吸気流入側に湾曲状態の吸気流入ガイドｗを設けて構成させる。

このような構成により、ストレート状の吸気ポート１２ａによる吸気弁口３ａの吸気流入側に湾曲状態の吸気流入ガイドｗ設けていることにより、この吸気流入ガイドｗによる吸気弁口３ａからの吸気の流れによって、ヘリカル状の吸気ポート１２ｂによる吸気弁口３ｂからの吸気によって発生するシリンダ８内のスワール比の制御が可能となるから、シリンダ８内でのスワールが阻害されることなく旋回でき空気過流を安定させることができる。

また、前記直噴式多気筒４弁エンジンの頭上動弁装置において、図４に示す如く、該シリンダヘッド１におけるストレート状の吸気ポート１２ａによる吸気弁口３ａの吸気流入側に、湾曲状態の吸気流入ガイドｗを設けている後側周縁部分に対し、シリンダ８内に形成されるスワールの旋回方向に鑑み前側周縁部分の複数箇所に分散して山形の小さな切欠きｙを設けて構成することにより、後側周縁部分の吸気流入ガイドｗと前側周縁部分の複数箇所の切欠きｙによって、シリンダ８内に形成されるスワールに乱れを生じさせ、このスワールの乱れにより空気と燃料との混合性能が向上し、燃焼性能を良好にすることができる。

また、前記直噴式多気筒４弁エンジンの頭上動弁装置において、図５（ａ），（ｂ）に示す如く、該シリンダヘッド１に設けたストレート状の吸気ポート１２ａとヘリカル状の吸気ポート１２ｂのうち、スワールの強いヘリカル状の吸気ポート１２ｂにスワール制御用のサブポートｐを設け、このサブポートｐのマニホールドに配置した開閉弁ｆを開閉して、エンジン回転数及び負荷に応じたスワールの強さの制御を行わせることにより、簡単な機構によってエンジン回転数及び負荷に応じたスワール制御が可能となるため、最適な燃焼が行われると共に、特に、スモーク，ＮＯｘ等の排ガス成分を低減することができる。

また、前記の如きストレート状の吸気ポート１２ａとは異なる吸気ポート４０として、図６（ａ），（ｂ）に示す如く、前記吸気弁２の弁柄部ｒを支持する弁支持部ｇをポート４０の中心線から偏心させポート４０の側壁ｈに滑らかに接続させることによりポート４０を螺旋状に形成して、吸気の流れを阻害せずスワールを発生させながらシリンダ８へと導くことができるから、従来の、吸気弁２が吸気ポート１２ａの中心線に配置されているときの如く、吸気の流れを乱すことなく燃焼の改善を行うことができる。

また、前記直噴式多気筒４弁エンジンの頭上動弁装置において、該吸気弁２及び排気弁４系統の潤滑経路として、吸気弁２ａ，２ｂと排気弁４ａ，４ｂにおいて、図１１に示す如く、該吸排気弁側ロッカーアーム６ａ，６ｂにロッカーアーム軸７から上方へ向け各々油孔ｊを設けると共に、該吸排気弁側連桿９ａ，９ｂの中央上部に、吸気弁２ａ，２ｂと排気弁４ａ，４ｂの各弁柄部ｒ上端部に向け各々油を流す油孔ｋに連通する油溜めｋを設けて構成させる。

このような構成により、該油孔ｊから流出した油は吸排気弁側ロッカーアーム６ａ，６ｂの上部を伝って吸排気弁側連桿９ａ，９ｂの油溜めｋに流入し、この油溜めｋから油孔ｋを経由して吸気弁２ａ，２ｂと排気弁４ａ，４ｂの各弁柄部ｒ上端部への注油が可能となることにより、吸気弁２ａ，２ｂと排気弁４ａ，４ｂの各弁柄部ｒ及び吸排気弁側ロッカーアーム６ａ，６ｂのパット面（吸排気弁側連桿９ａ，９ｂへの作用面）の摩耗を低減させることができる。

また、前記直噴式多気筒４弁エンジンの頭上動弁装置において、図１２に示す如く、該シリンダヘッド１に装着するヘッドカバー１５を吸排気弁側連桿９ａ，９ｂを覆う程度に低く形成して取付け、このヘッドカバー１５を貫通させたシリンダ８の中央位置に、燃料噴射ポンプ２５から送られる燃料を燃焼室８ａ内へ噴射する噴射ノズル３１を配置すると共に、ヘッドカバー１５の噴射ノズル３１貫通位置にシール１５ａを設け、噴射ノズル３１をヘッドカバー１５の外側で支持するクランプ４１を、シリンダヘッド１から上方に向け延出固設したクランプ固定台４１ａに固定して組付け構成させる。

このように構成することにより、該噴射ノズル３１をシリンダヘッド１から脱着する際には、クランプ固定台４１ａからクランプ４１を取り除いた後、ヘッドカバー１５は組付けたままでシール１５ａ部を介して噴射ノズル３１を容易に取り外すことができるから、従来の如く、ヘッドカバー１５を高く形成しているため、燃料配管や電気配線等をヘッドカバー１５を貫通して接続するためシール箇所が複雑となり構成や仕様変更等を必要とすると共に、噴射ノズル３１の取り外しにも大変手間が掛かるということがない。

また、前記ヘッドカバー１５の如く噴射ノズル３１の貫通位置にシール１５ａを設ける代わりに、図１３に示す如く、ヘッドカバー１５に、噴射ノズル３１の貫通部分に沿うボス部１５ｂをシリンダヘッド１の上面部まで設け、このボス部１５ｂの下端部にもシリンダヘッド１とのシールを行うシール１５ｃを取り付けることにより、噴射ノズル３１をシリンダヘッド１から脱着する際には、クランプ固定台４１ａからクランプ４１を取り除いた後、ヘッドカバー１５は組付けたままでボス部１５ｂを介して噴射ノズル３１を容易に取り外すことができる。

また、前記ピストン２２において、ピストン摺動面とシリンダ８内壁との潤滑は、従来では、冷却用のオイルジェット４２やクランク軸２０等により撥ね上げられた潤滑油の飛沫が、ピストン２２の下方向より飛来することにより保たれていたが、高負荷になった場合、時として潤滑不良による焼き付きが発生するという不具合があった。

このため、図１４（ａ），（ｂ）に示す如く、該ピストン２２の底面２２ａとピストン外周面とを連通する油孔２２ｂを複数箇所に設けると共に、更に、この油孔２２ｂとピストン外周面に適宜長さに亘って設けた油溝２２ｃとを連通して構成することにより、オイルジェット４２から噴射された潤滑油がピストン底面２２ａに当たり、油孔２２ｂを通ってピストン外周面へと滲みだし油溝２２ｃに溜められ、この油溝２２ｃに溜められた潤滑油によりピストン外周面を良好に潤滑させることができる。

また、該ピストン２２において、図１５（ａ），（ｂ）に示す如く、ピストン２２の上面に設けられた燃焼室８ａの上端部周縁の複数箇所にスリットｍを配設して構成させることにより、圧縮行程時にスキッシュエリアｎ（図１６参照）近傍にある空気は燃焼室８ａ内に追いやられるが、このとき、スキッシュエリアｎにある空気はスリットｍに誘導されスリットｍに集中的にスキッシュ流が発生し、この発生したスキッシュ流が噴射ノズル３１より噴射された燃料噴霧と衝突することによって、燃料の霧化が促進され燃焼が改善される。

その結果として、従来のスリットｍがない場合の如く、スキッシュ流が一様に燃焼室８ａ中心に向かって流れるため、燃料の霧化が不十分となりＮＯｘ，ＳＯＯＴ等の排出量が増加し、燃料消費率も悪化するということがなく、ＮＯｘ，ＳＯＯＴ等の有害な排気ガス成分が低減され、燃料消費率も改善される。

また、前記燃料噴射ポンプ２５は、図１７に示す如く、該ポンプ２５を駆動する燃料カム軸４３の一端にガバナウェイト４４が回動し、その遠心力によってスライドピース４５を介してガバナレバー４６に伝達され、このレバー４６が受けるガバナウェイト４４の遠心力とスロットルアーム４７とを、ガバナスプリング４８を介して釣合いさせ、エンジン１３の定格点出力をセットするフルロードボルト４９により該レバー４６のストロークを規制することにより、エンジン回転数及び負荷の制御を行わせる。

このような燃料噴射ポンプ２５のガバナ装置において、従来では、出力をアップさせるためにエンジン回転数を上げようとすると、この状態のガバナ制御力に相当するスプリングの設定が必要であり、強いスプリングにすればこのスプリング定数の影響で速度変動率が増大してしまうという難点が生じていた。

この難点を改善するため、エンジン１３の高速運転時に速度変動率を低減させるべく、電磁ソレノイド５０をガバナレバー４６に連結してガバナ制御力を増大させるアシスト構成とすることにより、定格運転時にフルロードボルト４９とガバナレバー４６の接触が離れる状態を検出して、該レバー４６に連結している電磁ソレノイド５０の作用により、該レバー４６を噴射量減の方向へ作動させて速度変動率を低減させることにより、エンジン１３の無負荷最高回転数を抑えられ騒音低減に効果がある。

また、前記燃料噴射ポンプ２５において、図１８（ａ）に示す如く、スロットルアーム４７を連結するラックピン５１を制動用スプリング５２で下向きに引っ張ることにより、ラックピン５１が該ポンプ２５のボデーとの間に生じる摩擦抵抗で該ピン５１の作動が適度に抑えられ、ガバナレバー４６のハンチングを抑制できると共に、急激なガバナ作用時においても制動用スプリング５２により該ピン５１の作動が適度に抑えられ、急激な燃料噴射量の増加を抑制して黒煙の発生を低減させることができる。

このように、該燃料噴射ポンプ２５のガバナ装置において制動用スプリング５２を用いているものでは、エンジン１３の停止後における摺動抵抗が大きくラックピン５１がスタートスプリング５３の作用だけでは燃料減側に戻り難く、始動不良が発生するため、この始動不良の改善を行うべく、図１８（ｂ）に示す如く、電磁ソレノイド５４の作用軸端の磁石５４ａでラック５５を引き付け、該ソレノイド５４に設けたストッパ５４ｂにより磁石５４ａとラック５５を切り離すよう構成することにより、ラック５５がフリー状態となるから、エンジン１３停止後、ラック５５を元の位置に戻すことができ、始動不良が発生しない。

また、図１９（ａ），（ｂ）に示す如く、前記ターボチャージャー３５の従動ファン３８と燃焼室８ａに連通する吸気マニホールド２９との間に、その内周面に適宜高さの複数条の螺旋状突起ｄを配置して設けた吸気中間パイプ５６を接続して構成させる。

このような構成により、該従動ファン３８から送風される空気を吸気中間パイプ５６の内周面に配置した複数条の螺旋状突起ｄにより渦流状とし素速く吸気マニホールド２９側へ送気することが可能となり、空気の流れを誘導する手段によるエンジン性能を、従来の如く、エンジン１３の脈動を抑制するためのサージタンクを有するものと同等の性能を確保することができるから、サージタンクによるコスト高，形状が大きい，重量が重い等の難点を改善できると共に、配管等の配策が容易となった。

なお、該複数条の螺旋状突起ｄは吸気中間パイプ５６の入口となる一部の部分に設けるようにしてもよい。
また、前記吸気中間パイプ５６を、図２０（ａ），（ｂ）に示す如く、蓄圧用パイプ５６ａと吸気用パイプ５６ｂとに分割接続させ、ターボチャージャー３５側に蓄圧用パイプ５６ａを、吸気マニホールド２９側に吸気用パイプ５６ｂを各々接続して構成させることにより、ターボチャージャー３５によって送られる空気を蓄圧用パイプ５６ａによって蓄圧すると共に、この蓄圧された空気を、入口側を小径に絞ってラッパ状に形成した吸気用パイプ５６ｂの送気により、空気の流速を速くしてサージタンクを有するものと同等の性能を確保することができるから、空気の流れを改善して性能の向上を図ることができる。

また、図２１（ａ），（ｂ）に示す如く、該吸気中間パイプ５６の吸気用パイプ５６ｂ側を適宜の形状（球状）とし自由度を持たせた構成とすることにより、空気の流速を速くしてサージタンクを有するものと同等の性能を確保することができると共に、該吸気用パイプ５６ｂを吸気マニホールド２９の前側部又は中間部に自由度を持たせて接続させることにより、ターボチャージャー３５より送風するターボ機能を多気筒に同等に分配することができるから、ターボ特性を充分に活かすことができる。

また、図２２に示す如く、エンジン１３内部で発生したブローバイガスを、エンジン１３外部に配設したブローバイガス処理装置５７へ配管５７ａにより送り、該ガス処理装置５７によってガスと油とに分離処理を行い、この分離処理されたガスを配管５７ｂによりターボチャージャー３５へ送ると共に、油のみを配管５７ｃにより前記オイルパン１６へ還元するよう構成させる。

このような構成において、該ブローバイガス処理装置５７からオイルパン１６へ油を戻す配管５７ｃに逆止弁５８及びタンク５９を設けて、オイルパン１６から該ガス処理装置５７へのガス及び油の逆流を防止することにより、従来発生していた、前記ヘッドカバー１５内が比較的低圧であるため油及びガスが油戻し配管５７ｃより逆流し、最悪の場合は油が吸気に吸入されてしまうという弊害を防止することができるから、オイルパン１６と該ガス処理装置５７の圧力バランス用の配管５７ｄが不要となり、配管が簡略化できると共に、省スペース，コスト低減につながるものである。

また、前記ターボチャージャー３５の潤滑を行った潤滑油をクランクケース２１へ返還する際の油戻り経路は、ターボチャージャー３５から配管２１ａによってクランクケース２１へ返還するようにしているが（前記図８参照）、この配管２１ａのクランクケース２１への接続部６０を、図２３（ａ）に示す如く、配管２１ａの接続端部を配管口金６０ａによる一体形成としてクランクケース２１へ圧入させる構成とする。

このような構成とすることにより、該ターボチャージャー３５の潤滑を行った潤滑油をクランクケース２１へ返還する際の配管２１ａを、図２３（ｂ）に示す如き、従来の、銅パッキン６０ｂを両面に挟んでアイボルト６０ｃにて配管口金６０ｄを締め付けるという複雑なものから、配管口金６０ａの一体形成により圧入させることにより、配策組付けを容易化できると共に、部品点数の削減によるコスト低減を図ることができる。

また、図２４（ａ）に示す如く、従来では、燃料タンク６１から、油と水を比重の違いにより分離する油水分離器６２ａ，水抜きドレン６２ｂ，空気抜きポンプ６２ｃ，空気抜きボルト６２ｄを装備した燃料フィルター６２を配管６３にて経由し、更に、多気筒エンジンの各気筒に１本のプランジャーが回転して燃料を分配供給する分配型噴射ポンプ６４へ配管６５により接続すると共に、該噴射ポンプ６４から燃料リターン配管６６により燃料タンク６１へ接続して構成させている。

このような構成の燃料供給装置において、エンジン１３が燃料切れでガス欠となったときは、まず、燃料タンク６１に燃料を注入し、燃料フィルター６２の空気抜きボルト６２ｄを弛めて空気抜きポンプ６２ｃにより該フィルター６２を燃料で満たした後、空気抜きボルト６２ｄを締めて空気抜きポンプ６２ｃを更に押して該噴射ポンプ６４内を燃料で満たすことにより、該リターン配管６６内も空気抜きができ、初めて再始動が可能となる。

しかし、以上の如き、エンジン１３のガス欠時の再始動では大変な手間と労力を必要とするため、これらの手間と労力を省力化する手段として、図２４（ｂ）に示す如く、該燃料フィルター６２と分配型噴射ポンプ６４とを接続する配管６５に逆止弁６７を設置することにより、ガス欠の際に、該噴射ポンプ６４内の燃料は燃料タンク６１へ戻らないで残るため、ガス欠後に燃料を補給し、空気抜きポンプ６２ｃで空気抜きを行えば再始動が可能となり、該リターン配管６６側の空気抜きはエンジン始動後、該噴射ポンプ６４により完了させることができ、ガス欠後の再始動の作業が容易となる。

また、作業車等におけるエンジン１３の始動を行う際の補助システムとして、座席のシートに圧力を検出する圧力スイッチ等を設け、ドライバーが着座したことを検出したときは、前記グロープラグ３２へ通電するよう構成させるものにおいて、このグロープラグ３２への通電を行う際の条件として、クラッチやブレーキ等による始動操作の検出装置、外気温やエンジン水温等による雰囲気温度の検出装置、通電の時間やサイクル等による安全上の装置、その他誤作動を防止するために必要な装置等々を組合わせて用いることにより、寒期や寒冷地等でのエンジン１３の始動を、安全に且つ速やかに行わせることができる。

トラクタやコンバイン及び運搬車両等を始め一般車両にも利用可能である。

吸気２弁と排気２弁のロッカーアームのアーム比が同一状態を示す平面図。 （ａ）二つの吸気ポートを上下位置に分離し重接して配置した状態を示す平面図。 （ｂ）二つの吸気ポートを上下位置に分離し重接して配置した状態を示す側面図。 （ａ）片側吸気ポートの吸気流入側に吸気流入ガイドを設けた状態を示す平面図。 （ｂ）片側吸気ポートの吸気流入側に吸気流入ガイドを設けた状態を示す平面図。 吸気ポートの吸気流入ガイドに相対して切欠きを設けた状態を示す平面図。 （ａ）片側吸気ポートにスワール制御用のサブポートを設けた状態を示す平面図。 （ｂ）片側吸気ポートにスワール制御用のサブポートを設けた状態を示す側面図。 （ａ）吸気弁の弁支持部を吸気ポートの中心線から偏心させた状態を示す平面図。 （ｂ）吸気弁の弁支持部を吸気ポートの中心線から偏心させた状態を示す側面図。 多気筒形態におけるエンジンの全体構成を示す側断面図。 多気筒形態におけるエンジンの全体構成を示す正面図。 多気筒形態におけるエンジンの全体構成を示す側面図。 多気筒形態におけるエンジンの全体構成を示す背面図。 吸排気４弁のロッカーアーム及び弁柄部の潤滑を行う状態を示す側面図。 噴射ノズルの取付け部に対するヘッドカバーの組付け状態を示す側面図。 噴射ノズルの取付け部に対するヘッドカバーの組付け状態を示す側面図。 （ａ）ピストン外周面の潤滑を行うため油孔と油溝を設けた状態を示す側面図。 （ｂ）ピストン外周面の潤滑を行うため油孔と油溝を設けた状態を示す側面図。 （ａ）ピストン上面の燃焼室の上端周縁にスリットを設けた状態を示す平面図。 （ｂ）ピストン上面の燃焼室の上端周縁にスリットを設けた状態を示す側面図。 ピストン上面のスキッシュエリアにおけるスリットの状態を示す平面図。 燃料噴射ポンプのガバナに電磁ソレノイドを連結した状態を示す側面図。 （ａ）燃料噴射ポンプのラックピンにスプリングを取付けた状態を示す側面図。 （ｂ）燃料噴射ポンプのラックと電磁ソレノイドの磁石との作用を示す側面図。 （ａ）ターボにおける吸気中間パイプの内面に突起を設けた状態を示す側面図。 （ｂ）ターボにおける吸気中間パイプの内面に突起を設けた状態を示す平面図。 （ａ）ターボの吸気中間パイプの分割片側をラッパ状とした状態を示す側面図。 （ｂ）ターボの吸気中間パイプの分割片側をラッパ状とした状態を示す平面図。 （ａ）ターボの吸気中間パイプの分割片側を自由形状とした状態を示す側面図。 （ｂ）ターボの吸気中間パイプの分割片側を自由形状とした状態を示す平面図。 ブローバイガスの油戻し配管に逆止弁とタンクの配設状態を示す側面図。 （ａ）ターボの潤滑油を戻す油戻し配管口金を一体形成した状態を示す側面図。 （ｂ）銅パッキンとアイボルトで形成した従来の油戻し配管口金を示す側面図。 （ａ）燃料タンクから燃料フィルターを経て噴射ポンプに接続するブロック図。 （ｂ）燃料フィルターと噴射ポンプの間に逆止弁を設けて接続したブロック図。

符号の説明

１． シリンダヘッド
２ａ，２ｂ． 吸気弁
３ａ，３ｂ． 吸気弁口
４ａ，４ｂ． 排気弁
５ａ．５ｂ． 排気弁口
６ａ． 吸気弁側ロッカーアーム
６ｂ． 排気弁側ロッカーアーム
７． ロッカーアーム軸
８． シリンダ
９ａ． 吸気弁側連桿
９ｂ． 排気弁側連桿
１０ａ，１０ｂ．吸気ポート
１１． ヘッドボルト
１２ａ，１２ｂ．吸気ポート
ｘ． クランク軸心
ｓ． 長い側のアーム部
ｔ． 短い側のアーム部
ｕ． 延出させるアーム部
ｖ． 延出させるアーム部
ｗ． 吸気流入ガイド

Claims (4)

1. シリンダヘッド（１）に、吸気弁（２）を設けた吸気弁口（３）と、排気弁（４）を設けた排気弁口（５）とを開口すると共に、吸気弁（２）と排気弁（４）とに各々動弁駆動可能に係合させる吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）と排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）をロッカーアーム軸（７）に支承するエンジンにおいて、該吸気及び排気弁側ロッカーアーム（６ａ），（６ｂ）のアーム比が同一となるよう設定したことを特徴とする頭上動弁装置。
2. シリンダヘッド（１）に設けた四弁を、クランク軸心（ｘ）に対する傾斜位置にシリンダ（８）の内周縁に沿う状態で、各々吸気弁（２ａ），（２ｂ）を設けた二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）と、排気弁（４ａ），（４ｂ）を設けた二つの排気弁口（５ａ），（５ｂ）とを並列状に開口すると共に、各吸気弁（２ａ），（２ｂ）を吸気弁側連桿（９ａ）で、各排気弁（４ａ），（４ｂ）を排気弁側連桿（９ｂ）で連携させ、この吸気及び排気弁側連桿（９ａ），（９ｂ）に各々動弁駆動可能に係合させる吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）と排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）を、該クランク軸心（ｘ）に対し並行方向のロッカーアーム軸（７）に支承する直噴式多気筒エンジンにおいて、このロッカーアーム軸（７）を支点として、該吸気弁側ロッカーアーム（６ａ）における吸気弁側連桿（９ａ）に延出係合して動弁作用させる長い側のアーム部（ｓ）に対応してプッシュロッド受部（Ｐａ）まで延出させるアーム部（ｕ）の長さと、該排気弁側ロッカーアーム（６ｂ）における排気弁側連桿（９ｂ）に延出係合して動弁作用させる短い側のアーム部（ｔ）に対応してプッシュロッド受部（Ｐｂ）まで延出させるアーム部（ｖ）の長さとを、該吸気及び排気弁側ロッカーアーム（６ａ），（６ｂ）のアーム比が同一となるよう設定したことを特徴とする頭上動弁装置。
3. 前記直噴式多気筒エンジンにおいて、二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）の開口部に対し、各々吸気を行う入口を横長形状とした吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）をシリンダヘッド（１）の吸気側の上下位置に分離重接して配置すると共に、該シリンダヘッド（１）を締め付けるヘッドボルト（１１）を一気筒当たり６本とし、そのうちの１本を該吸気ポート（１０ａ），（１０ｂ）の内部に貫挿配置したことを特徴とする請求項２記載の頭上動弁装置。
4. 前記直噴式多気筒エンジンにおいて、二つの吸気弁口（３ａ），（３ｂ）の開口部のうち、ヘリカル状の吸気ポート（１２ｂ）による吸気弁口（３ｂ）からの吸気によってシリンダ（８）内に発生するスワールが、ストレート状の吸気ポート（１２ａ）による吸気弁口（３ａ）からの吸気によって阻害されないよう、吸気弁口（３ａ）開口部の吸気流入側に湾曲状態の吸気流入ガイド（ｗ）を設けたことを特徴とする請求項２記載の頭上動弁装置。

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