JP2557864Y2 - 多気筒内燃機関の動弁装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の動弁装置

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JP2557864Y2
JP2557864Y2 JP1988014711U JP1471188U JP2557864Y2 JP 2557864 Y2 JP2557864 Y2 JP 2557864Y2 JP 1988014711 U JP1988014711 U JP 1988014711U JP 1471188 U JP1471188 U JP 1471188U JP 2557864 Y2 JP2557864 Y2 JP 2557864Y2
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治 松本
文則 川島
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は複数の吸気弁と排気弁とを備える内燃機関
の動弁機構に係り、詳しくは、各弁の加速度作用方向の
変化時期に時間差を設定して弁駆動トルクのトルク変動
の低減を図った動弁機構に関する。
(従来の技術) 近年の高性能内燃機関は、複数の気筒を有し、これら
気筒についてそれぞれ複数の吸気弁と排気弁とが設けら
れる。このような内燃機関の動弁装置は、周知のよう
に、巻掛伝動装置等を介してクランク軸に連結されたカ
ム軸をシリンダヘッド上部等に支持し、このカム軸に設
けたカムによって吸気弁および排気弁をそれぞれ一体的
に駆動して内燃機関の作動行程に対して所定の位相で開
閉する。
この種の動弁機構は、従来、特公昭49−17967号公
報、特開昭59−147822号公報あるいは実開昭60−39733
号公報に記載されたようなものが知られている。例え
ば、特公昭49−17967号公報の動弁機構は、1の燃焼室
について吸入弁と排気弁とをそれぞれ1組ずつ配し、各
吸入弁の開弁期間および各排気弁の開弁期間にそれぞれ
位相差を設定し、スワールの発生を促進するものであ
る。
(考案が解決しようとする課題) 上述のような動弁機構は、カムがロッカアームを押し
て弁を開弁する際、立上がりの際の加速度の変曲点部が
弁を最大速度にて開弁させているため、最も荷重をかけ
ている時となる。吸気弁と排気弁とが各々複数ある内燃
機関では、一般に、吸気弁と排気弁とが同時に変曲点を
むかえるため荷重的に特にきつい。例えば、各気筒に2
つの吸気弁と2つの排気弁とを有する4気筒内燃機関の
動弁機構にあっては、吸気弁の開弁期間INと排気弁の開
弁期間EXHとを第4図に示すような揚程−クランク角特
性曲線に示すように設定し、吸気弁を上死点前から開き
始めて下死点後に閉じ、同様に、排気弁を下死点前から
開き始めて上死点後に閉じている。しかしながら、この
ような動弁機構では、1の気筒の吸気弁の特性曲線INの
立上り側の変曲点Piと隣接する他の1の気筒の排気弁の
特性曲線EXHの立上り側の変曲点Peとの間隔イ4を50[d
eg]程度に設定できるため、上述の変曲点Pi,Peの両者
の駆動トルク変動が接近することによる共振は表われに
くかった。
一方、3気筒内燃機関を考えてみると、第3図に示す
ように、上述した4気筒内燃機関と異なり変曲点Pi,Pe
間の間隔イ3が30[deg]以下に規定されて変曲点Pi,Pe
の接近による共振が一定のエンジン回転数で発生するた
め、カム軸の伝達トルクも大きく変動し、カム軸に動力
を伝達する巻掛伝動装置のベルト等にも耐久性の低下等
の悪影響が及び、また、巻掛伝動装置が発生する騒音の
増大の原因ともなり、さらに、クランク軸の出力トルク
のトルク変動をも増大させて手動変速機のバックラッシ
ュ等の歯車音の原因になることもあった。
その一方、各気筒に複数の吸気弁または排気弁を備
え、これら複数の吸気弁または排気弁の各弁に位相差を
設定した場合には、それぞれの開弁特性を変更して高流
量時におけるそれぞれの弁の吸気特性、排気特性を満た
すようにすることによって高出力化に対応する必要があ
り、そのためにはそれぞれの弁について位相差に対応し
た複雑な開弁特性が要求され、動弁機構の複雑化が避け
られない。
この考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、複雑
な開弁特性によることなく高出力化に対応しつつ、全て
の気筒について吸気弁の加速度の方向変化時期と排気弁
の加速度の方向変化時期とに位相差を設定して弁駆動ト
ルクのトルク変動を低減し、巻掛伝動装置のベルト等の
耐久性向上および静粛性の向上を図ることを課題として
いる。
(課題を解決するための手段) 気筒毎に複数の吸気弁および複数の排気弁を有し、ク
ランク軸に連結される1本のカムシャフトで3気筒分の
該複数の吸・排気弁を駆動するとともに、各気筒におい
て複数の吸気弁の揚程−クランク角特性および複数の排
気弁の揚程−クランク角特性それぞれに位相差を設定す
る多気筒内燃機関において、その開弁時期が近接する2
つの気筒の内の一方の気筒の複数の吸気弁および他方の
気筒の複数の排気弁について、その複数の吸気弁および
複数の排気弁の全ての開弁変曲点に位相差を設け、か
つ、上記複数の吸気弁と複数の排気弁の内の一方の全て
の開弁変曲点が他方の全ての開弁変曲点より相対的に早
いクランク角となる位相差を設けたことが要旨である。
(作用) この考案にかかる複数気筒内燃機関の動弁機構によれ
ば、吸気弁と排気弁の内の一方の全ての開弁変曲点が他
方の全ての開弁変曲点より相対的に早いクランク角とな
る位相差を設定したことから、上記複数の吸気弁または
排気弁は、それぞれの気筒単位で集中的に開弁動作され
るの高流量時の給排効率を確保することができる。ま
た、吸気弁および排気弁の揚程が弁駆動力に対応して必
要な駆動トルクを示すが、それぞれの気筒について吸気
弁の揚程−クランク角特性曲線の変曲点および排気弁の
揚程−クランク角特性曲線の変曲点は全ての気筒につい
て時間差が設定される。したがって、各弁の駆動トルク
の極大値を小さくしてトルク変動を低減でき、巻掛伝動
装置のベルト等の負担を軽減して耐久性の向上とともに
騒音の低減が図れ、また、内燃機関の出力トルクに及ぼ
す影響を小さくして出力トルクのトルク変動も低減で
き、内燃機関に付随する手動変速機等の静粛性をも向上
できる。
(実施例) 以下、考案の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図および第2図はこの考案の一実施例にかかる複
数気筒内燃機関の動弁装置を示し、第1図(a)が動弁
機構の断面図、第1図(b)が内燃機関の概略図、第2
図がタイミングチャートである。
第1図(a)において、31は3つのシリンダ孔31aを
有するシリンダブロック、32はシリンダヘッドであり、
シリンダヘッド32はシリンダブロック31のシリンダ孔31
aの開口を閉止して3つの燃焼室(気筒)♯1,♯2,♯3
を画成している。第1図(b)にも模式的に示すよう
に、シリンダヘッド32には、各燃焼室♯1,♯2,♯3(数
字の無い番号で代表する)についてそれぞれ2つの吸気
通路11a,11bおよび排気通路12a,12bが形成され、また、
これらの吸気通路11a,11bおよび排気通路12a,12bの燃焼
室♯への開口部に吸気弁13a,13bと排気弁14a,14bとが上
下動可能に支持されている。これら吸気弁13a,13bおよ
び排気弁14a,14bは、シリンダヘッド32上に配置された
後述するSOHC式の動弁機構33に連結され、この動弁機構
33によってクランク軸の回転に同期して駆動されて吸気
通路11a,11bおよび排気通路12a,12bを開閉する。34はピ
ストンである。なお、各燃焼室♯1,♯2,♯3についての
構成は同一であり、以下の説明においては、各構成部分
については符号添字1,2,3を付して各燃焼室を特定し、
また、添字の無い符号で代表して各燃焼室を共通に説明
する。
動弁機構33は、シリンダヘッド32上に1本のカム軸35
が支持され、このカム軸35に設けられた吸気弁用カムに
ロッカアーム36を介して吸気弁13の上端が係合し、ま
た、カム軸35に設けられた排気弁用カムにロッカアーム
37を介し排気弁14の上端が係合している。38は吸気弁13
を付勢するスプリング、39は排気弁14を付勢するスプリ
ングである。カム軸35はタイミングベルトあるいはチェ
ーン等を有する図外の巻掛伝導装置を介してクランク軸
に連結されクランク軸によって駆動される。吸気弁用カ
ムは吸気弁13が後述する揚程−クランク角特性曲線INに
従い変位するようにカムフェイスを設定され、同様に、
排気弁用カムは排気弁14が後述する揚程−クランク角特
性曲線EXHに従い変位するようにカムフェイスを設定さ
れている。なお、40はヘッドカバーである。
このような動弁装置にあっては、第2図に示すよう
に、吸気弁13を揚程−クランク角特性曲線INに従い駆動
され、また同様に、排気弁14を揚程−クランク角特性曲
線EXHに従い駆動される。そして、同図に明らかなよう
に、隣接する燃焼室♯の吸気弁13の変曲点Piと排気弁14
の変曲点Peとの間の間隔イは30[deg]以下であるが、
各燃焼室♯についてそれぞれ、各吸気弁13a,13bの特性
曲線INa,INbに一致する開弁期間INa,INb(特性曲線と同
符号で示す)が位相差を有して変曲点Pia,Peb間に相当
の間隔が設定され、同様に、各排気弁14a,14bの開弁期
間が位相差を有して変曲点Pea,Peb間に相当の間隔が設
定されている。すなわち、全ての吸気弁13および排気弁
14は互いにその揚程−クランク角特性曲線IN,EXHの変曲
点Pi,Pe間に相当の間隔が設定が設定されている。この
ため、各吸気弁13および排気弁14の加速度の方向が変化
する時期にも相応の時間差が設定され、駆動トルクの変
動を小さくできる。この結果、カム軸のトルク変動を小
さくでき、巻掛伝動装置のベルト等の負担を減少させて
耐久性の向上とともに駆動の低減が図れ、また、クラン
ク軸がカム軸のトルク変動の影響を受けてトルク変動が
増大することも無く、クランク軸に連結される手動変速
機の歯車音等を有効に低減できる。特に、本考案者の実
験によれば、変曲点Pia1〜Pib1間を9[deg]、変曲点P
ib1〜Pea2間を3[deg]、変曲点Pia1〜Peb2間を24[de
g]、また、変曲点Pea2〜Peb2間を12[deg]とした場合
に著しい効果が得られることが実証されている。
なお、上述の実施例では、3気筒内燃機関を例示する
が本考案は6気筒あるいは9気筒内燃機関にも適用でき
ることは言うまでも無い。
(考案の効果) 以上説明したように、この考案にかかる複数気筒内燃
機関の吸排気装置によれば、吸気弁と排気弁の内の一方
の全ての開弁変曲点が他方の全ての開弁変曲点より相対
的に早いクランク角となる位相差を設定したことから、
上記複数の吸気弁または排気弁は、それぞれの気筒単位
で集中的に給排動作され、各吸気弁、排気弁についての
複雑な開弁特性を要することなく、高流量時の給排効率
を確保することができる。また、各気筒の吸気弁の揚程
−クランク角特性および排気弁の揚程−クランク角特性
それぞれに位相を設定し、吸気弁および排気弁の加速度
の方向が変化する時期に時間差を設定したため、各弁の
駆動トルクのトルク変動を小さくでき、クランク軸から
の動力を伝達する巻掛伝動装置のベルト等の負担を軽減
して耐久性の向上を図れ、また、トルク変動に起因する
騒音を低減して静粛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はこの考案の一実施例にかかる複数
気筒内燃機関の吸排気装置を示し、第1図(a)が断面
図、第1図(b)が模式図、第2図が作動を表すタイミ
ングチャートである。第3図は従来の3気筒内燃機関の
吸排気装置の作動を表すタイミングチャート、第4図は
従来の4気筒内燃機関の吸気排気装置。 尚、図面中、 ♯,♯1,♯2,♯3…気筒(燃焼室) 13,13a1,13b1,13a2,13b2,13a3,13b3…吸気弁 14,14a1,14b1、14a2,14b2,14a3,14b3…排気弁である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−166715(JP,A) 特開 昭52−61617(JP,A) 特公 昭49−17967(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】気筒毎に複数の吸気弁および複数の排気弁
    を有し、クランク軸に連結される1本のカムシャフトで
    3気筒分の該複数の吸・排気弁を駆動するとともに、各
    気筒において複数の吸気弁の揚程−クランク角特性およ
    び複数の排気弁の揚程−クランク角特性それぞれに位相
    差を設定する多気筒内燃機関において、前記多気筒内燃
    機関の開弁時期が近接する2つの気筒の内の一方の気筒
    の複数の吸気弁および他方の気筒の複数の排気弁につい
    て、その複数の吸気弁および複数の排気弁の全ての開弁
    変曲点に位相差を設け、かつ、上記複数の吸気弁と複数
    の排気弁の内の一方の全ての開弁変曲点が他方の全ての
    開弁変曲点より相対的に早いクランク角となる位相差を
    設けたことを特徴とする多気筒内燃機関の動弁装置。
JP1988014711U 1988-02-05 1988-02-05 多気筒内燃機関の動弁装置 Expired - Lifetime JP2557864Y2 (ja)

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JPS5261617A (en) * 1975-11-14 1977-05-21 Toyota Motor Corp Internal combustion engine of full running type
GB2148386B (en) * 1983-10-22 1987-09-09 Bl Tech Ltd Cylinder head for spark ignition internal combustion engine

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