JP2792922B2 - ４サイクルエンジンの動弁機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、一つのシリンダ当りに、少なくとも三本
の吸気バルブを備えた４サイクルエンジンの動弁機構に
関する。

（従来の技術） ４サイクルエンジンの動弁機構には、例えば、特開昭
57−176311号公報で示されるものがある。

これによれば、エンジンの出力向上のため、シリンダ
の軸心周りで、シリンダヘッドに三本の吸気バルブが設
けられ、これら各バルブのそれぞれ下端側に形成した弁
体が燃焼室内面の一側に集められてこの燃焼室に臨んで
いる。

また、上記シリンダの径方向にほぼ平行に延びる吸気
カム軸がシリンダヘッドの上部に設けられ、上記吸気バ
ルブの上端がリフターを介して吸気カム軸にカム係合し
ている。

そして、回転する吸気カム軸により、吸気行程におい
て、各吸気バルブが適宜、開閉弁動作をするようになっ
ている。

また、上記の場合、吸気カム軸の軸方向からみて、三
本の吸気バルブのうち、中間の吸気バルブがシリンダの
軸心に対して傾く傾き角は、両側の吸気バルブのそれよ
りも小さくなされている。

そして、吸気カム軸の軸方向からみて、この吸気カム
軸の軸心は、各吸気バルブの軸心同士の交点と同じとこ
ろに位置している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記従来構成によれば、吸気カム軸の軸心
は、各吸気バルブの軸心同士の交点に位置しており、こ
のため、吸気カム軸が各吸気バルブよりも大きく上方に
離れることとなっている。よって、その分、シリンダヘ
ッドが嵩高になるという不都合がある。

一方、この種の高速型エンジンでは、排気から吸気行
程に移る際、排気バルブと吸気バルブのオーバラップを
大きくとる傾向があるため、エンジンの低速回転時にお
いては、吹き返しなどにより燃焼が不安定になりがちで
ある。

（発明の目的） この発明は、上記のような事情に注目してなされたも
ので、シリンダヘッドの嵩を低くし、かつ、エンジンの
低速回転時においても、安定した燃焼が得られるように
することを主目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するためのこの発明の特徴とするとこ
ろは、吸気カム軸の軸方向からみて、各吸気バルブの軸
心同士の交点よりも、吸気カム軸の軸心をシリンダ側に
位置させ、かつ、各リフターのうち両側の吸気バルブに
対応するリフターの軸心から吸気カム軸の軸心に至る距
離を、中間の吸気バルブに対応するリフターのそれより
も短くした点にある。

（作 用） 上記構成による作用は次の如くである。

吸気カム軸21の軸方向からみて（第３図）、各吸気バ
ルブ15,15′の軸心15a,15a′同士の交点Ｃよりも、同上
吸気カム軸21の軸心21aをシリンダ３側に位置させたた
め、従来、上記吸気カム軸21の軸心21aが上記交点Ｃに
位置していたことに比べて、シリンダブロック４の高さ
を低くすることができる。

ところで、第５図で示すように、上記各吸気バルブ1
5,15′の軸心15a,15a′と、これら各吸気バルブ15,15′
に対応する各リフター18,18′の軸心18a,18a′とは多少
偏位させる場合があるものの、これら対応する両軸心
（15aと18a），（15a′と18a′）は、次の理由により、
第３、７、９図で示すように、できるだけ互いに接近さ
せておきたいという要望がある。

即ち、一般的には、リフター18,18′を吸気カム軸21
側に付勢するコイル状のばね19が設けられ、このばね19
は上記吸気バルブ15,15′のほぼ軸心15a,15a′上に位置
させられており、このため、上記した両軸心同士の偏位
の量を大きくすると、その分、上記ばね19の形状が制限
されて容量が小さくなるほど好ましくなく、よって、上
記両軸心は互いに接近させられる関係にある。

上記理由によって、上記したように、吸気カム軸21の
軸方向からみて（第３、５、７、９図）、上記各吸気バ
ルブ15,15′の軸心15a,15a′同士の交点Ｃよりも、吸気
カム軸21の軸心21aをシリンダ３側に位置させると、こ
れに伴って上記各吸気バルブ15,15′に対応する各リフ
ター18,18′の軸心18a,18a′と吸気カム軸21の軸心21a
とが互いに離れることとなる。

この結果、両側の吸気バルブ15に対応する両側のリフ
ター18の軸心18aからこの軸心18aに直交する方向におけ
る上記吸気カム軸21の軸心21aに至る間と、中間の吸気
バルブ15′に対応する中間のリフター18′の軸心18a′
からこの軸心18a′に直交する方向における上記吸気カ
ム軸21の軸心21aに至る間とには、離間距離l,Lが生じる
こととなる。

このような状況下にあって、上記吸気カム軸21がその
軸心21a回りに回転することにより、この吸気カム軸21
のカムノーズが上記リフター18,18′の頂面にカム係合
する場合、仮に、一方の上記リフター18を例にとって説
明すると、このリフター18の径寸法を一定とすれば、上
記距離ｌが長いほど、つまり、上記リフター18の軸心18
aが吸気カム軸21の軸心21aから大きく離れるほど、上記
吸気カム軸21が上記リフター18の頂面に対しカム係合し
得る係合面は短くせざるを得なくなる。

一方、これとは逆に、上記距離ｌが短いほど、つま
り、上記リフター18の軸心18aが吸気カム軸21の軸心21a
に近づくほど、上記吸気カム軸21が上記リフター18の頂
面に対しカム係合する係合面は大きくさせることがで
き、この場合には、限られた径寸法の上記リフター18の
頂面を、上記吸気カム軸21とのカム係合のために、より
有効に利用させることができる。

そして、上記したように、リフター18の頂面をより有
効に利用できれば、その分、上記リフター18の頂面は、
上記吸気カム軸21の軸心21aから径方向外方により大き
く突出したカムノーズに対応でき、もって、上記リフタ
ー18のリフト量をより大きくさせることができる。

そこで、本願発明では、上記各吸気バルブ15,15′の
うち、上記吸気カム軸21の軸方向における両側の吸気バ
ルブ15に対応する両側のリフター18の軸心18aからこの
軸心18aに直交する方向における上記吸気カム軸21の軸
心21aに至る距離ｌを、中間の吸気バルブ15′に対応す
る中間のリフター18′の軸心18a′からこの軸心18a′に
直交する方向における上記吸気カム軸21の軸心21aに至
る距離Ｌよりも短くしたのであり、このため、上記両側
のリフター18は中間のリフター18′に比べてその頂面を
吸気カム軸21の係合面として、より有効に利用でき、よ
って、両側のリフター18のリフト量を中間のリフター1
8′のリフト量よりも大きくさせることができる。

この結果、上記両側の吸気バルブ15によって開閉され
る両側の分岐ポート14は、中間の吸気バルブ15′によっ
て開閉される中間の分岐ポート14′に比べ、より大きな
割合で開かれるため、両側の分岐ポート14から、より多
くの混合気が燃焼室８に吸入されることになり、これに
より、燃焼室８に強いスワールが発生することとなる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面により説明する。

（第１実施例） 第１図から第４図は、第１実施例を示している。

第１図と第２図において、１は自動車に搭載された４
サイクルエンジンで、図中矢印Frは自動車の前方を示し
ている。

３は上記エンジン１のシリンダで、このシリンダ３を
並設してシリンダブロック４が構成され、このシリンダ
ブロック４上にシリンダヘッド５が取り付けられてい
る。上記シリンダブロック４にはピストン６が上下摺動
自在に嵌入され、このピストン６は連接棒によりクラン
クシャフトに連結されている。そして、上記シリンダブ
ロック４、シリンダヘッド５、およびピストン６で囲ま
れた空間が燃焼室８となっており、この燃焼室８に臨む
点火プラグ７は上記シリンダ３の軸心3a上に位置してい
る。

一方、上記シリンダヘッド５の上面側はヘッドカバー
９で覆われており、上記シリンダヘッド５の上面側と、
ヘッドカバー９との間にカム室10が形成されている。

上記シリンダヘッド５の後部には吸気ポート12が形成
されている。この吸気ポート12は同上シリンダヘッド５
の後面に開口する主ポート13と、この主ポート13から分
岐して燃焼室８の後部側に通じる三本の分岐ポート14,1
4′とで構成されている。

上記燃焼室８に向って開く各分岐ポート14,14′をそ
れぞれ開閉する三本の吸気バルブ15,15′がシリンダヘ
ッド５に上下摺動自在に設けられる。即ち、この吸気バ
ルブ15,15′は、その下端に上記各分岐ポート14,14′の
下端を開閉する弁体17,17′を有している。

上記各吸気バルブ15,15′の上端にはリフター18,18′
が連結され、このリフター18,18′は前記カム室10に収
納され、各吸気バルブ15,15′の軸心15a,15a′と同軸上
で上下摺動自在とされている。また、各分岐ポート14,1
4′を閉じるように上記吸気バルブ15,15′を上方に向っ
て付勢するばね19が設けられている。

上記カム室10内には、左右水平方向に延びる吸気カム
軸21が設けられる。この吸気カム軸21はカム室10内に設
けられたカム軸受22に支承され、その軸心21a周りに回
転自在とされている。そして、吸気カム軸21に軸方向等
間隔に形成された三つのカムノーズ23,23′が、それぞ
れ対応するリフター18,18′に直動式にカム係合してい
る。

上記燃焼室８に対し開口する各分岐ポート14,14′
や、これを開閉する各弁体17,17′は燃焼室８内面の後
部側に集められ、かつ、これらはシリンダ３の軸心3aの
ほぼ周方向に沿って並設され、換言すれば、点火プラグ
７の周りに並設されている。

ところで、説明の便宜上、上記三つの分岐ポート14,1
4′のうち中間部のものには14′のように符号に「′」
を付してあり、これは分岐ポート14′、弁体17′、リフ
ター18′、および、カムノーズ23′についても同様であ
る。

特に、第１図において示すように、吸気カム軸21の軸
方向からみて、吸気バルブ15,15′のうち、中間の吸気
バルブ15′がシリンダ３の軸心3aに対して傾く傾き角α
は、両側の吸気バルブ15,15のそれの傾き角βよりも小
さくなされている。

また、特に、第２図において、両側の各カムノーズ23
の中心23aと、これにカム係合するリフター18,18の中心
は、両側の各吸気バルブ15の軸心15aよりも、それぞれ
車幅方向の内側に偏位している。このため、シリンダブ
ロック４にシリンダヘッド５をねじ止めするためのボル
トのピッチは、各カムノーズ23の中心23aが上記のよう
に偏位した分だけ短くできる。

第１図と第２図において、上記シリンダヘッド５の前
部には燃焼室８の前部側に通じる二本の排気ポート26が
形成され、また、同上シリンダヘッド５には上記各排気
ポート26をそれぞれ開閉する二本の排気バルブ27が上下
摺動自在に設けられている。この排気バルブ27の構成は
前記吸気バルブ15,15′と同様であり、弁体28やリフタ
ー29を有し、排気ポート26を閉じるようばね30により付
勢されている。

また、前記カム室10内には吸気カム軸21と平行に延び
る排気カム軸32が設けられ、この排気カム軸32も吸気カ
ム軸21と同様にカム軸受23で支承され、この排気カム軸
32に形成された二つのカムノーズ34がそれぞれ対応する
リフター29にカム係合している。

上記吸気カム軸21や排気カム軸32は、それぞれ前記ク
ランクシャフトに連動連結されており、エンジン１の作
動時における、吸、排気行程では、このクランクシャフ
トに連動することによって、適宜吸気バルブ15,15′や
排気バルブ27が開閉弁動作させられる。

第３図において、吸気カム軸21の軸心21aを通り、か
つ、両側のリフター18の軸心18aに直交する仮想平面が
第１平面Ａとされている。また、同上吸気カム軸21の軸
心21aを通り、かつ、中間のリフター18′の軸心18a′に
直交する仮想平面が第２平面Ｂとされている。

そして、第４図は、両側の吸気バルブ15やリフター18
に関しては、上記第１平面Ａに、中間の吸気バルブ15や
リフター18′に関しては上記第２平面Ｂに、それぞれ投
影したものを示している。

上記第３図と第４図において、吸気カム軸21の軸方向
からみて、各吸気バルブ15,15′の軸心15a,15a′同士の
交点Ｃよりも、同上吸気カム軸21の軸心21aをシリンダ
３側たる下方に位置させてある。

また、同上吸気カム軸21の軸心21aは、両側と中間の
吸気バルブ15,15′の軸心15a,15a′同士による交角の二
等分線Ｄと、両側のリフター18の軸心18aとの間に位置
している。つまり、各リフター18,18′のうち、両側の
リフター18の軸心18aから吸気カム軸21の軸心21aに至る
距離ｌが、中間のリフター18′の軸心18a′から同上吸
気カム軸21の軸心21aに至る距離Ｌよりも短くされてい
る。

なお、以上の図示の例によるが、吸気バルブ15,15′
は四本であってもよく、この場合には、中間の吸気バル
ブ15′は二本となる。また、上記リフター18,18′同士
の径寸法や、カムノーズ23,23′同士の形状は同一にす
る必要はなく、両側のリフター18の径寸法やカムノーズ
23の高さを中間のものに比べて大きくしてもよい。そし
て、このようにしたときには、両側の分岐ポート14を通
し、より多くの混合気が燃焼室８に供給される。このた
め、エンジン１の低速回転時において燃焼室８にスワー
ルが一層効果的に発生し、安定した燃焼が得られること
となる。

以下の各図は、第２から第４実施例を示しているが、
これらの基本構成や作用は上記第１実施例と同様であ
る。よって、共通の構成については、図面に符号を付し
て説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

（第２実施例） 第５図と第６図は、第２実施例を示している。

これによれば、各吸気バルブ15,15′の軸心15a,15a′
同士の交点Ｃにおける二等分線Ｄ上に各リフター18,1
8′の軸心18a,18a′同士の交点Ｅが位置しており、か
つ、この交点Ｅは上記した吸気バルブ15,15′の軸心15
a,15a′同士の交点Ｃよりも上方に位置している。

そして、吸気カム軸21の軸心21aは両側の吸気バルブ1
5の軸心15a上に位置し、つまり、両側のリフター18の軸
心18aから吸気カム軸21の軸心21aに至る距離ｌが、中間
のリフター18′の軸心18a′から同上吸気カム軸21の軸
心21aに至る距離Ｌよりも短くなっている。

（第３実施例） 第７図と第８図は、第３実施例を示している。

これによれば、吸気バルブ15,15′の軸心15a,15a′
と、リフター18,18′の軸心18a,18a′が同軸となってい
る。また、吸気カム軸21の軸心21aは、両側のリフター1
8の軸心18a上に位置している。

（第４実施例） 第９図と第10図は、第４実施例を示している。

これによれば、吸気バルブ15,15′の軸心15a,15a′
と、リフター18,18′の軸心18a,18a′が同軸となってい
る。また、吸気カム軸21の軸心21aは、両側のリフター1
8の軸心18aよりもシリンダ３の内側方たる前方に位置し
ている。

（発明の効果） この発明によれば、吸気カム軸の軸方向からみて、各
吸気バルブの軸心同士の交点よりも、同上吸気カム軸の
軸心をシリンダ側に位置させたため、従来、上記吸気カ
ム軸の軸心が上記交点に位置していたことに比べて、シ
リンダブロックの高さを低くすることができる。

ところで、上記各吸気バルブの軸心と、これら各吸気
バルブに対応する各リフターの軸心とは多少偏位させる
場合があるものの、これら対応する両軸心は、次の理由
により、できるだけ互いに接近させておきたいという要
望がある。

即ち、一般的には、リフターを吸気カム軸側に付勢す
るコイル状のばねが設けられ、このばねは上記吸気バル
ブのほぼ軸心上に位置させられており、このため、上記
した両軸心同士の偏位の量を大きくすると、その分、上
記ばねの形状が制限されて容量が小さくなるなど好まし
くなく、よって、上記両軸心は互いに接近させられる関
係にある。

上記理由によって、前記したように、吸気カム軸の軸
方向からみて、上記各吸気バルブの軸心同士の交点より
も、吸気カム軸の軸心をシリンダ側に位置させると、こ
れに伴って上記各吸気バルブに対応する各リフターの軸
心と吸気カム軸の軸心とが互いに離れることとなる。

この結果、両側の吸気バルブに対応する両側のリフタ
ーの軸心からこの軸心に直交する方向における上記吸気
カム軸の軸心に至る間と、中間の吸気バルブに対応する
中間のリフターの軸心からこの軸心に直交する方向にお
ける上記吸気カム軸の軸心に至る間とには、離間距離が
生じることとなる。

このような状況下にあって、上記吸気カム軸がその軸
心回りに回転することにより、この吸気カム軸のカムノ
ーズが上記リフターの頂面にカム係合する場合、仮に、
一方の上記リフターを例にとって説明すると、このリフ
ターの径寸法を一定とすれば、上記距離が長いほど、つ
まり、上記リフターの軸心が吸気カム軸の軸心から大き
く離れるほど、上記吸気カム軸が上記リフターの頂面に
対しカム係合し得る係合面は短くせざるを得なくなる。

一方、これとは逆に、上記距離が短いほど、つまり、
上記リフターの軸心が吸気カム軸の軸心に近づくほど、
上記吸気カム軸が上記リフターの頂面に対しカム係合す
る係合面は大きくさせることができ、この場合には、限
られた径寸法の上記リフターの頂面を、上記吸気カム軸
とのカム係合のために、より有効に利用させることがで
きる。

そして、上記したように、リフターの頂面をより有効
に利用できれば、その分、上記リフターの頂面は、上記
吸気カム軸の軸心から径方向外方により大きく突出した
カムノーズに対応でき、もって、上記リフターのリフト
量をより大きくさせることができる。

そこで、本願発明では、上記各吸気バルブのうち、上
記吸気カム軸の軸方向における両側の吸気バルブに対応
する両側のリフターの軸心からこの軸心に直交する方向
における上記吸気カム軸の軸心に至る距離を、中間の吸
気バルブに対応する中間のリフターの軸心からこの軸心
に直交する方向における上記吸気カム軸の軸心に至る距
離よりも短くしたのであり、このため、上記両側のリフ
ターは中間のリフターに比べてその頂面を吸気カム軸の
係合面として、より有効に利用でき、よって、両側のリ
フターのリフト量を中間のリフターのリフト量よりも大
きくさせることができる。

この結果、両側の吸気バルブに対応する両側の分岐ポ
ートは、中間の吸気バルブに対応する中間の分岐ポート
に比べ、より大きな割合で開かれて、両側の分岐ポート
からより多くの混合気が燃焼室に吸入され、燃焼室に強
いスワールが発生する。よって、燃焼が不安定となりが
ちな、エンジンの低速回転時の燃焼を良好にさせること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図から第４図は第１
実施例で、第１図は側面断面図、第２図は部分平面図、
第３図は第１図の部分拡大図、第４図は第２図の部分拡
大図、第５図と第６図は第２実施例、第７図と第８図は
第３実施例、第９図と第10図は第４実施例を示し、第５
図、第７図、および第９図はそれぞれ第３図に相当する
図、第６図、第８図、および第10図はそれぞれ第４図に
相当する図である。 １……エンジン、３……シリンダ、3a……軸心、５……
シリンダヘッド、７……点火プラグ、８……燃焼室、1
4,14′……分岐ポート、15,15′……吸気バルブ、15a,1
5a′……軸心、18,18′……リフター、21……吸気カム
軸、21a……軸心、α……傾き角、β……傾き角、Ｃ…
…交点、Ｌ……距離、ｌ……距離。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダの軸心周りでシリンダヘッドに少
   なくとも三本の吸気バルブを設け、これら各バルブのそ
   れぞれ一端側に形成した弁体を燃焼室内面の一側に集め
   てこの燃焼室に臨ませ、上記シリンダヘッドに設けた吸
   気カム軸を同上シリンダヘッドに設け、この吸気カム軸
   に上記各吸気バルブの他端側をリフターを介してカム係
   合させ、上記吸気カム軸の軸方向からみて、上記吸気バ
   ルブのうち、中間の吸気バルブがシリンダの軸心に対し
   て傾く傾き角を両側の吸気バルブのそれよりも小さくし
   た４サイクルエンジンの動弁機構において、 上記吸気カム軸の軸方向からみて、各吸気バルブの軸心
   同士の交点よりも、吸気カム軸の軸心をシリンダ側に位
   置させ、かつ、各リフターのうち両側の吸気バルブに対
   応するリフターの軸心からこの軸心に直交する方向にお
   ける上記吸気カム軸の軸心に至る距離（ｌ）を、中間の
   吸気バルブに対応するリフターの軸心からこの軸心に直
   交する方向における上記吸気カム軸の軸心に至る距離
   （Ｌ）よりも短くした４サイクルエンジンの動弁機構。