JP2715324B2 - ４サイクルエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、４サイクルエンジンに関し、特に吸気弁開
口を３つ設け、かつ吸気通路を２つ設けた場合に、吸気
特性，あるいはカム特性等に関する設計上の自由度を拡
大できるようにした動弁機構の改善に関する。

〔従来の技術〕

最近、シリンダヘッドの剛性を確保しながら吸気弁開
口面積をより増大するために吸気弁を３本，排気弁を２
本備えた５バルブエンジンが注目されている。このよう
なエンジンの吸気装置として、例えば特開昭61−491265
号公報に記載されているように、一側の吸気弁開口に第
１吸気通路を接続して低速から高速までの全エンジン回
転領域において空気を供給し、中央，他側の吸気弁開口
に該開口の上流側で合流する第２吸気通路を接続して高
速回転領域のみにおいて空気を供給するようにした２系
統吸気装置を設けた例がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記２系統吸気装置を備えたエンジンの場
合、例えば上記一側の吸気弁開口におけるカーテン面積
（開口周長×リフト量）を絞ることにより該開口からの
空気流にスワールを発生させたり、あるいは一側の吸気
弁用カムと、中央，他側の吸気弁用カムとでそのカム特
性を低速型，高速型に変えたり、というように各種の要
請に応じられる動弁機構が要請される。

本発明は上記従来の要請に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするエンジンの性格に応じた吸気特性，あるい
はカム特性が得られるよう設計上の自由度を向上させた
４サイクルエンジンを提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、燃焼室の周縁の同じ側に第１〜第３吸気弁
開口を順に設け、該第１〜第３吸気弁開口に第１〜第３
吸気弁を配置し、該各吸気弁をカム軸により揺動部材を
介してリフトさせることによって上記各吸気弁開口を開
閉するようにした４サイクルエンジンにおいて、上記第
１吸気弁開口を主として低速用第１吸気通路で、第2,第
３吸気弁開口をこれの上流側で合流する主として高速用
第２吸気通路でそれぞれ外方に導出し、何れか１つの吸
気弁を単独の第１揺動部材で駆動するとともに、残り２
つの吸気弁を共通の第２揺動部材で駆動するようにした
ことを特徴としている。

ここで、上記吸気弁と揺動部材との組み合わせには、
上記第１吸気弁を第１揺動部材で駆動するとともに、第
2,第３吸気弁を第２揺動部材で駆動する場合と、上記第
３吸気弁を第１揺動部材で駆動するとともに、第1,第２
吸気弁を第２揺動部材で駆動する場合が含まれる。

〔作用〕

本発明に係る４サイクルエンジンによれば、第１吸気
弁開口に第１吸気通路を、第2,第３吸気弁開口に第２吸
気通路をそれぞれ接続するとともに、第１〜第３吸気弁
の何れか１つを単独の第１揺動部材で、残り２つを共通
の第２揺動部材で駆動するようにしたので、目的とする
エンジン特性に応じた最適の組み合わせが選択できる。

例えば、第１吸気通路に連なる第１吸気弁を第１揺動
部材で駆動するとともに、第２吸気通路に連なる第2,第
３吸気弁を第２揺動部材で駆動する場合は、第1,第２吸
気通路用カムが別個に独立しているから吸気特性を低速
から高速に渡って最適化することができる。即ち、低速
回転時における空気供給を主目的とする第１吸気通路用
カムの形状を低速型に設定するとともに、高速回転時に
おける空気供給を主目的とする第２吸気通路用カムの形
状を高速型に設定することができ、これにより吸気特性
を全回転領域において最適化することができる。

また、上記第３吸気弁を第１揺動部材で駆動するとと
もに、第1,第２吸気弁を第２揺動部材で駆動する場合
は、低速用第１吸気弁開口と高速側通路の主開口となる
第２吸気弁開口とを共通の第２揺動部材で開閉するとと
もに、高速側通路の副開口となる第３吸気弁開口を別個
独立の第１揺動部材で開閉するから、吸気特性の制御上
の自由度が高くなる。例えば中央からより多く供給した
い場合は第３吸気弁開口のカーテン面積を絞ることで実
現でき、またこの場合スワールを発生させ易い。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第７図は本発明の第１実施例によるSOHC
エンジンの吸気装置を説明するための図であり、第１
図は吸，排気通路部分の断面平面図、第２図は動弁装置
部分の平面図、第３図，第４図は第２図のIII−III線断
面図,IV−IV線断面図、第５図は本実施例エンジンの配
置状態を示す模式平面図、第６図はカム特性を示す図、
第７図は本実施例エンジンを搭載した自動二輪車の右側
面図である。なお、平面図，側面図では図示右側が車両
前方であり、以下、特記なき場合は車両後側から前方を
見た状態で説明する。

図において、１は本実施例エンジンが搭載された自動
二輪車であり、該自動二輪車１の車体フレーム２は、ヘ
ッドパイプ2aの上部，下部に１本のメインパイプ2b,ダ
ウンチューブ2cの前端を溶接接続し、メインパイプ2bの
後端にシートピラー2dの上端を溶接接続したいわゆるダ
イヤモンド型のものである。なお2gはクランクケースを
保護するアンダーガード、2eはメインパイプ2bとダウン
チューブ2cの途中に架け渡されたエンジン懸架用の支持
パイプ、2fはシートレールである。

上記ヘッドパイプ2aには下端で前輪を軸支する前フォ
ーク３が左右に操向自在に軸支されており、上記リヤパ
イプ2dには後端で後輪４を軸支するリヤアーム５が上下
に揺動自在に軸支されている。またこのリヤアーム５は
図示しないリンク機構及び１本のショックアブソーバ８
を介して上記メインパイプ2bの後端付近に連結されてい
る。なお、６は燃料タンク、７はシート、9aはタンク側
面を覆うエアスクープ、9bはシート下方を覆うサイドカ
バー、9cは車両後部を覆うリヤカバーである。

上記車体フレーム２内にエンジンユニット10が懸架支
持されている。このエンジンユニット10は水冷式４サイ
クル単気筒５バルブエンジンであり、クランクケース11
の前部上面にシリンダボディ12,シリンダヘッド13及び
ヘッドカバー14を僅かに前傾させて積層した構造のもの
である。上記シリンダヘッド13の下面の略中央には１つ
の燃焼室壁面13aが凹設されている。該壁面13aは上記シ
リンダボディ12のシリンダライナ12a内に摺動自在に挿
入されたピストン（図示せず）の頭部とで燃焼室15を構
成する。上記燃焼室壁面13aの略中央にはプラグねじ孔1
3bが形成されており、該プラグねじ孔13bは該シリンダ
ヘッド13,ヘッドカバー14に形成されたプラグ挿入孔13
c,14aによってシリンダ軸線に対して排気側（前側）に
傾斜するように外方に導出されている。また上記プラグ
ねじ孔13bには点火プラグ16が螺挿されている。

上記シリンダヘッド13の燃焼室壁面13aの上記プラグ
ねじ孔13bを挟んだ一側の周縁には、左，中央，右吸気
弁開口17,18,19が、他側の周縁には左，右排気弁開口2
0,21が形成されており、上記プラグ挿入孔13cは上記
左，右排気弁開口20,21間を上方に延びている。

上記左，右排気弁開口20,21は、ハの字状に拡がりな
がら車両前方に延びる左，右排気通路28,29によってシ
リンダヘッド前壁に導出され、該各通路の前端開口には
排気装置30の左，右の排気管31,32が接続されている。
この両排気管31,32は上述のダウンチューブ2cの左，右
側方を通った後右側に屈曲され、ここで合流した後車両
後方に延びており、該延長端にはバックステーを兼ねる
消音器33が接続されている。

上記左吸気弁開口17は、左吸気通路22でシリンダヘッ
ド後壁に導出され、該導出端には左キャブジョイント24
が接続されており、これによりプライマリ通路74が構成
されている。このプライマリ通路74はそのその中心線ａ
が後述するカム軸42の軸線と平面視で略直交するように
車両後方に延びている。

また上記中央，右吸気弁開口18,19は右吸気通路23で
シリンダヘッド後壁に導出され、該導出端には右キャブ
ジョイント25が接続されており、これによりセカンダリ
通路75が構成されている。該セカンダリ通路75はその中
心線ｂがカム軸42方向外方に斜めに延びており、右吸気
通路23は上記中央吸気弁開口18を斜め後方に導く中央吸
気通路23aと上記右吸気弁開口19をカム軸42と略直角後
方に導く右吸気通路23bとを合流させたものである。こ
こでシリンダ中心からカム軸42と直角後方に延長したエ
ンジン中心線ｃから、上記左キャブジョイント24の上流
側開口24aの中心までの距離L1と、上記右キャブジョイ
ント25の上流側開口25aの中心までの距離L2とは等しく
設定されている。

また上記プライマリ通路通路74には通常の左気化器26
が接続されており、これにより全エンジン回転領域にお
いて混合気を該プライマリ通路74を介して上記左吸気弁
開口17から燃焼室15内に供給するようになっている。ま
た上記セカンダリ通路75には右気化器27が接続されてお
り、該右気化器27には所定のスロットルグリップ開度以
上のとき吸気通路を開く開閉弁が設けられている。これ
によりエンジン回転速度が所定速度以上のときのみ混合
気をセカンダリ通路75を介して中央，右吸気弁開口18,1
9から燃焼室15内に供給するようになっている。

さらにまた上記左，右気化器26,27の上流側開口には
エアクリーナ76が接続されている。このエアクリーナ76
は、上述のショックアブソーバ８を囲む形状もので、そ
の左，右接続口76a,76bから上記中心線ｃまでの距離は
等しく設定されている。

上記左，中央，右吸気弁開口17,18,19にはこれを開閉
する左，中央，右吸気弁34,35,36の弁板34a,35a,36a
が、上記左，右排気弁開口20,21にはこれを開閉する
左，右排気弁37,38の弁板37a,38aがそれぞれ配置されて
いる。上記各弁34〜38の弁棒34b〜38bは上記各吸気，排
気通路22,23a,23b,28,29の天井壁を貫通して該シリンダ
ヘッド13の合面より上方に突出している。

ここで上記排気弁37,38の弁棒37b,38bは平面から見る
とカム軸42と直角に、つまり相互に平行になっており、
カム軸42方向に見ると前方に同一角度で傾斜して相互に
重なっている。そして該各排気弁37,38は、これの上端
に固着された上ストッパ39とシリンダボディ13のばね座
に配設された下ストッパ40との間に介設された付勢ばね
41によって上記開口20,21を閉じるよう付勢されてい
る。

また上記各吸気弁34〜36の弁棒34b〜36bも平面視でカ
ム軸42と直角をなしており、カム軸方向に見ると左，右
吸気弁34,36は後方に傾斜して相互に重なっている。な
お、この傾斜角は左，右排気弁37,37と略同一である。
また中央吸気弁35の弁棒35bは上記左，右吸気弁34,36に
比べてより起立した状態に配置されている。なおこの各
吸気弁34〜36は上，下ストッパ39,40間に介設された付
勢ばね41で閉方向に付勢されている。

また上記カム軸42は、上記吸気，排気弁間で、かつシ
リンダ軸線Ｄより吸気弁側にL1だけ偏位した位置を横切
るように配設されている。このカム軸42はその左，右端
部及び中央部がカム軸受で軸支されており、左，右カム
軸受はシリンダヘッド13の合面部に形成された左，右下
軸受13d,13fとヘッドカバー14の合面部に形成された
左，右上軸受（図示せず）とから構成されている。また
上記中央部のカム軸受はシリンダヘッド13の中央に形成
された中央下軸受13eとヘッドカバー14の中央に形成さ
れた中央上軸受14bとから構成されており、この中央上
軸受14bは後述する右吸気ロッカアーム52のボス部52fと
の干渉を避けるためにシリンダ軸線Ｄから左吸気カム42
b側に距離L2だけ偏位している。なお43は該カム軸42の
左端に固着された駆動スプロケット、44はエンジン始動
時に左排気弁37から圧縮圧力を少し逃がすことによって
始動トルクを軽減するためのデコンプ装置である。

ここで上記左，右，中央カム軸受は２分割型のもので
あり、ヘッドカバー14をシリンダヘッド13に固定するこ
とによって構成されるわけであるが、このヘッドカバー
14とシリンダヘッド13とは、その開口周縁部（合面
部），上記各カム軸受部，及び上記プラグ挿入口13cの
両縁部が固定ボルトで固定されている（第２図にハッチ
ングを付して示す）。この開口周縁部のうち、排気側部
分については後述するキャップ56,56間の外側に形成さ
れたフランジ部14gが固定ボルト50aで固定されているの
に対し、吸気側については上記各吸気弁間２ヵ所の内側
に形成されたフランジ部14hが固定ボルト50bで固定され
ている。なお、この固定ボルト50bは上記キャップ57を
外すと外方に臨むようになっている。また上記固定ボル
トのうち50は上記シリンダヘッドとヘッドカバーとの固
定と後述のロッカ軸回り止めとに兼用されている。但し
50cは回り止め専用ボルトである。

そして上記カム軸42と左，右排気弁37,38との間には
左，右排気ロッカ軸46a,46bがカム軸42と平行に配置さ
れており、上記ヘッドカバー14の内面に一体形成された
軸受部14eで支持され、かつ上記ヘッドカバー固定用ボ
ルト50で回り止めされている。この左，右排気ロッカ軸
46a,46bによって左，右排気ロッカアーム47,48が揺動自
在に軸支されている。該各トランジスタ47,48の後端に
形成された摺動部47a,48aは上記カム軸42の左，右排気
カム42a,42dに摺接しており、また前端47b,48bに螺挿さ
れたアジャストスクリュー49の球面状に形成された下端
部が上記左，右排気弁棒37b,38bの上端に当接してい
る。

また上記カム軸42と吸気弁34〜36との間には上記左，
右カム軸受に渡る長さの吸気ロッカ軸45がカム軸42と平
行に配置されており、該ロッカ軸45はその両端部及び中
央部がヘッドカバー14に一体形成された軸受部14fで支
持され、かつヘッドカバー固定用ボルト50で回り止めさ
れている。そして該ロッカ軸45の上記中央カム軸受より
左側部分に左吸気ロッカアーム51が、右側部分に右吸気
ロッカアーム52が揺動自在に軸支されている。上記左吸
気ロッカアーム51の前端に形成された摺動部51aは上記
カム軸42の中央カム軸受の左隣に形成された左吸気カム
42bに摺接しており、後端51bに螺挿されたアジャストス
クリュー53の下端は上記左吸気弁棒34bの上端に当接し
ている。また上記右吸気ロッカアーム52の前端に形成さ
れた摺動部52cは上記カム軸42の中央カム軸受の右隣に
形成された右吸気カム42cに摺接している。この右吸気
ロッカアーム52の後半部は中央アーム部52aと右アーム
部52bとに分岐されており、それぞれの後端部52d,52eに
螺挿されたアジャストスクリュー54,53の球面状に形成
された下端部は中央，右吸気棒35b,36bの上端に当接し
ている。ここでロッカ軸45から中央吸気弁35用アジャス
トスクリュー54の上端までの平面投影距離l2′は左，右
吸気弁34,36用アジャストスクリュー53までの平面撮影
距離l1′より長くなっている。その結果中央吸気弁35の
アーム長（ロッカ軸から軸線Ａまでの垂直距離）l2も
左，右吸気弁34,36のアーム長l1より長くなっている。

また上記ヘッドカバー14の排気弁側には上記左，右排
気弁37,38のアジャストスクリュー49を調整するための
２つの調整口14cが形成されており、これは別個のキャ
ップ56で開閉可能となっている。また吸気弁側には上記
各吸気弁34〜36のアジャストスクリュー53,54を調整す
るための１つの調整口14dが形成されており、これは１
つのキャップ57で開閉可能となっている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例エンジンでは、カム軸42の回転に伴って左，
右排気ロッカアーム47,48が左，右排気弁37,38をリフト
させて左，右排気弁開口20,21を開閉する。また左，右
吸気ロッカアーム51、52がそれぞれ左吸気弁34、中央及
び右吸気弁35,36をリフトさせて左，中央，右吸気弁開
口17〜18を開閉する。

一方、エンジン回転速度が所定速度以下の領域では、
右気化器27に内蔵された開閉弁が閉じており、従って左
気化器26からの混合気のみがプライマリ通路74を通って
左吸気弁開口17から燃焼室15内に供給される。一方上記
所定回転速度以上になると開閉弁が開かれ、上記プライ
マリ通路74からの混合気に加えて、右気化器27からの混
合気もセカンダリ通路75を通って中央，右吸気弁開口1
8,19から燃焼室15内に供給される。

このような動作を行う２系統吸気装置では各吸気弁の
リフトカーブを各吸気系統の特性に応じたものにするこ
とが重要である。本実施例では、プライマリ通路74を開
閉する左吸気弁34を左吸気ロッカアーム51で駆動すると
ともに、セカンダリ通路75を開閉する中央，右吸気弁3
5,36を共通の右吸気ロッカアーム52で駆動するようにし
た。そのため上記左，右吸気ロッカアーム用の左，右吸
気カム42b,42cが別個独立となり、該各カム形状を第６
図にそのリフトカーブを示すように、左吸気カム42bに
ついては低速型（同図曲線ａ参照））に、右吸気カム42
cについては高速型（同図曲線ｂ参照）に設定でき、そ
の結果吸気特性を低速から高速に渡って最適化できる。

第８図は本発明の第２実施例を説明するための図であ
り、本実施例は左，中央吸気弁34,35を共通のロッカア
ームで駆動するとともに、右吸気弁37を単独のロッカア
ームで駆動するようにした例である。

図中、第２図と同一符合は同一又は相当部分を示し、
カム軸42には左排気カム42e,左吸気カム42f,右吸気カム
42g,右排気カム42hが順に形成されている。また左吸気
ロッカアーム58は、左，中央吸気弁34,35に共用されて
おり、これの前端に摺動部58cが形成され、後部には左
アーム部58a,中央アーム部58bが分岐形成され、該両ア
ーム部58a,58bの後端58d,58eにはアジャストスクリュー
53,54が螺挿されている。そして該左吸気ロッカアーム5
8の支持ボス部58fは上記第２図に示す左ロッカアーム51
のボス部より軸方向に長くなっており、そのため上記カ
ム軸42の中央カム軸受の上半部を構成する中央上カム軸
受14bはシリンダ軸線Ｄより右吸気カム42g側にL3だけ偏
位している。また右吸気ロッカアーム59は右吸気弁36単
独用であり、これの前端には摺動部59aが形成され、後
端部59bにはアジャストスクリュー53が螺挿されてい
る。

本実施例装置では、プライマリ通路74用左吸気弁開口
17におけるカーテン面積を開口径を同一にしながら他の
部分より絞ることができ、該左吸気弁開口17からの空気
流にスワールを発生させ易くなる。即ち、中央吸気弁35
用アーム長が左，右吸気弁34,36用アーム長より長いの
で、カム高さが同一の場合は中央吸気弁35のリフト量が
左，右吸気弁34,36のリフト量より大きくなる。一方、
右吸気弁36用の右吸気カム42hは別個独立であるから、
これのカム高さを高くすることによりリフト量を大きく
してカーテン面積を中央吸気弁開口と略同一に設定でき
る。これに対して、左吸気弁用カムは中央吸気弁用カム
と共通であるから、中央吸気弁開口18のカーテン面積に
比べて、リフト量が少ない分だけ小さくなり、上述のよ
うにスワールを発生させることができる。

また、本実施例では右吸気弁開口19用ロッカアーム5
9,及びカム42gが独立になっているからこれのアーム
長，カム形状の設定を自由に行うことができ、吸気制御
上の自由度が高い。即ち、左，中央吸気弁開口17,18は
共通のロッカアームで駆動することによってこれを基本
とし、右吸気弁開口19の開閉特性を必要に応じて変化さ
せる。例えば燃焼室内での混合気の拡散状態に応じて該
開口19からの空気流にスワールを発生させたり、ここか
らの流量を絞ることによって中央からの流量をさらに増
加させることができる。

なお上記実施例では、単気筒エンジンについて説明し
たが、本発明は勿論複数気筒エンジンにも適用でき、ま
た上記各実施例では、カム軸が１本のSOHC エンジンに
ついて説明したが、本発明はカム軸が２本のDOHC エン
ジンであっても勿論適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る４サイクルエンジンによれ
ば、第１吸気通路に連なる第１吸気弁と、第２通路に連
なる第2,第３吸気弁の内１つを単独の第１揺動部材で、
残り２つを共通の第２揺動部材で駆動するようにしたの
で、吸気弁と揺動部材との各種の組み合わせが可能であ
り、設計上の自由度を拡大でき、例えば第１吸気弁を第
１揺動部材で、第2,第３吸気弁を第２揺動部材で駆動す
る場合は、カム形状の自由度が得られ、低速から高速に
渡って吸気特性を最適化できる効果があり、第2,第３吸
気弁を第２揺動部材で、第１吸気弁を第１揺動部材で駆
動する場合は、第１吸気通路に連なる第１吸気弁開口の
カーテン面積を絞ることだでき、スワールを容易に発生
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の第１実施例によるSOHC
エンジンを説明するための図であり、第１図は吸気，排
気通路部分を示す断面平面図、第２図はヘッドカバーを
除去した状態の平面図、第３図，第４図はそれぞれ第２
図のIII−III線断面図,IV−IV線断面図、第５図該実施
例エンジン配置関係を示す模式平面図、第６図は効果を
説明するためのリフトカーブを示す図、第７図は該実施
例エンジンが搭載された自動二輪車の右側面図、第８図
は第２実施例を説明するための平面図である。 図において、15は燃焼室、17〜19は左，中央，右吸気弁
開口（第１〜第３吸気弁開口）、34〜36は左，中央，右
吸気弁（第１〜第３吸気弁）、42はカム軸、51,59は
左，右吸気ロッカアーム（第１吸気ロッカアーム）、5
2,58は右，左吸気ロッカアーム（第２揺動部材）、74は
プライマリ通路（第１吸気通路）、75はセカンダリ通路
（第２吸気通路）である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室の周縁の同じ側に第１〜第３吸気弁
   開口を順に設け、該第１〜第３吸気弁開口に第１〜第３
   吸気弁を配置し、該各吸気弁をカム軸により揺動部材を
   介してリフトさせることによって上記各吸気弁開口を開
   閉するようにした４サイクルエンジンにおいて、上記第
   １吸気弁開口を主として低速用第１吸気通路で、第2,第
   ３吸気弁開口をこれの上流側で合流する主として高速用
   第２吸気通路でそれぞれ外方に導出し、上記第１吸気弁
   又は第３吸気弁を単独の第１揺動部材で駆動するととも
   に、第2,第３吸気弁又は第1,第２吸気弁を共通の第２揺
   動部材で駆動するようにしたことを特徴とする４サイク
   ルエンジン。