JP3274877B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、吸気３弁、
排気２弁の５弁エンジンのように、吸気カムシャフトに
設けられた吸気カムによりスイングアームを介して駆動
される複数の吸気弁と、排気カムシャフトに設けられた
排気カムによりスイングアームを介して駆動される複数
の排気弁とを備えたようなエンジンの動弁装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例のエンジンの動弁装置とし
ては、例えば実開昭６２−３４１２４号公報に記載の装
置がある。すなわち吸気３弁、排気２弁の５弁エンジン
において吸気側３弁のうちの両サイドの２つの吸気弁
を、シリンダ軸線に対して約１０度傾斜させて配設する
と共に、吸気側３弁のうちの中央の１つの吸気弁を、シ
リンダ軸線に対して約２０度傾斜させて配設し、さら
に、この中央の１つの吸気弁を駆動するスイングアーム
を、同吸気弁のバルブステム上端から点火プラグホール
側のシリンダヘッド内方に向けて配設する一方、上述の
両サイドの２つの吸気弁を駆動するスイングアームを、
同吸気弁のバルブステム上端から反点火プラグホール側
のシリンダヘッド外方に向けて配設したエンジンの動弁
装置である。

【０００３】しかし、このような従来構造においては上
述の吸気側３弁のうちの両サイドの２つの吸気弁を駆動
するスイングアームがシリンダヘッド外方側に向けて配
設される関係上、シリンダヘッドは吸気側に張り出す構
造となり、動弁室およびシリンダヘッドが大型化し、エ
ンジンの小型コンパクト化に支障をきたす問題点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、バルブ挟
み角のデッドスペースを有効利用してロッカシャフトお
よびスイングアームを配設することができ、スイングア
ームがバルブ挟み角の外方に張り出すことを防止して、
動弁室およびシリンダヘッドの小型コンパクト化を図
り、延いてはエンジンの小型コンパクト化を達成するこ
とができるエンジンの動弁装置の提供を目的とする。

【０００５】この発明の一実施態様は、吸排気弁が多弁
化された場合においても、ロッカシャフトおよびスイン
グアームをコンパクトに配置することができ、動弁室お
よびシリンダヘッドの小型コンパクト化を図ることがで
きるエンジンの動弁装置の提供を目的とする。

【０００６】この発明の一実施態様は、上記請求項２記
載の発明の目的と併せて、吸排気弁を多弁化した場合の
汎用性の向上を図ることができるエンジンの動弁装置の
提供を目的とする。

【０００７】この発明の一実施態様は、上記請求項１記
載の発明の目的と併せて、バルブタイミングおよびバル
ブリフト量を可変するバルブ可変機構を具備する場合に
おいても、このバルブ可変機構をコンパクトに配置する
ことができるエンジンの動弁装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のエンジンの動
弁装置は、吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポート
を開閉する排気弁と、上記吸排気弁を駆動する吸気用お
よび排気用の各カムシャフトとを備えたエンジンの動弁
装置であって、上記カムシャフトの軸線方向一端側から
見て、上記吸気弁および排気弁のうち少なくとも一側に
配設される複数の弁は、下方の燃焼室側が互に近接し、
上方のバルブステム上端側が互に離反するように、シリ
ンダ軸線に対して傾きを相違させて配設され、かつ、該
複数の弁のうちシリンダ軸線に対して傾きが小さい弁
が、該複数の弁のうちシリンダ軸線に対して傾きが大き
い弁と、上記吸気弁および排気弁のうち他側に配設され
る弁と、の間に位置するよう配設されるとともに、上記
カムシャフトの軸線方向一端側から見て、上記複数の弁
の、シリンダ軸線に対して傾きが小さい弁とシリンダ軸
線に対して傾きが大きい弁のバルブステム上端側相互間
に、上記カムシャフト のカムが当接して揺動し各弁をリ
フトさせる弁駆動用のスイングアームを支持するロッカ
シャフトが配設されたものである。

【０００９】この発明の一実施態様においては、吸気弁
および排気弁のうちの一側に配設される複数の弁を３弁
構造としたものである。

【００１０】この発明の一実施態様においては、吸気側
を３弁構造としたものである。

【００１１】この発明の一実施態様においては、上記複
数の弁のバルブステム上端相互間で、かつ上記ロッカシ
ャフトの下部に、複数のカム伝達経路を切換えることよ
り、バルブタイミングおよびバルブリフト量を可変する
バルブ可変機構が配設されたものである。

【００１２】

【発明の効果】この発明によれば、カムシャフトの軸線
方向一端側から見て、上述の複数の弁の、シリンダ軸線
に対して傾きが小さい弁とシリンダ軸線に対して傾きが
大きい弁のバルブステム上端側相互間に、各弁駆動用の
スイングアームを支持するロッカシャフトを配設したの
で、これら各弁のバルブ挟み角に相当するデッドスペー
スを有効利用してロッカシャフトおよびスイングアーム
を配設することができ、このスイングアームがバルブ挟
み角の外方に張り出すことが防止され、動弁室およびシ
リンダヘッドの小型コンパクト化を図ることができる効
果があり、延いてはエンジンの小型コンパクト化を達成
することができる効果がある。

【００１３】この発明の一実施態様によれば、上記複数
の弁を３弁構造としたので、吸排気弁が多弁化された場
合においても、ロッカシャフトおよびスイングアームを
コンパクトに配置することができ、動弁室およびシリン
ダヘッドの小型コンパククト化を図ることができる効果
がある。

【００１４】この発明の一実施態様によれば、吸気側を
３弁構造としたので、吸排気弁を多弁化した場合の汎用
性の向上を図ることができる効果がある。

【００１５】この発明の一実施態様によれば、上述のバ
ルブ可変機構をロッカシャフトの下方に配設したので、
動弁装置がバルブ可変機構を具備する場合においても、
このバルブ可変機構をコンパクトに配置することができ
る効果がある。

【００１６】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はエンジンの動弁装置を示し、図１、図２
において、シリンダボア１を有するシリンダブロック２
上に１気筒当り４本のヘッドボルト３…を用いてシリン
ダヘッド４を取付け、このシリンダヘッド４には燃焼室
５に適宜連通する３つの吸気ポート６，７，８と、２つ
の排気ポート９，１０とを形成している。

【００１７】そして、上述の吸気ポート６を開閉する吸
気弁１１と、上述の吸気ポート７を開閉する吸気弁１２
と、上述の吸気ポート８を開閉する吸気弁１３（図１に
おいてはレイアウト上、吸気弁１１とラップする）と、
上述の排気ポート９を開閉する排気弁１４と、上述の排
気ポート１０を開閉する排気弁１５（図１においてはレ
イアウト上、排気弁１４とラップする）とを設けて、吸
気３弁、排気２弁の５弁構造と成している。

【００１８】これらの各弁１１〜１５(つまり吸気弁お
よび排気弁)はシリンダヘッド４に配設したバルブガイ
ド１６内にそのバルブステム１７を連通し、バルブステ
ム１７上端に分割コレット１８を介してスプリングリテ
ーナ１９を嵌合する一方、シリンダヘッド４の所定部に
配設した下側のスプリングリテーナ２０と、上述の上側
のスプリングリテーナ１９との間にバルブスプリング２
１を張架している。

【００１９】一方、気筒列方向に延びる吸気カムシャフ
ト２２および排気カムシャフト２３を設け、吸気カムシ
ャフト２２を複数のカムシャフト軸受２４，２５で軸支
すると共に、排気カムシャフト２３を複数のカムシャフ
ト軸受２６，２７で軸支している。ここで排気側の一方
のカムシャフト軸受２６は対応する吸気側のカムシャフ
ト軸受２４よりもシリンダボアセンタ側に寄せている。
また排気側の他方のカムシャフト軸受２７は対応する吸
気側のカムシャフト軸受２５よりもシリンダボアセンタ
Ｐ(図９参照)から離反する側に取付けている。

【００２０】上述の吸気カムシャフト２２には、吸気弁
１１に対応する低速用カム２８および高速用カム２９
と、吸気弁１２に対応する低速用カム３０および高速用
カム３１とを形成し、上述の排気カムシャフト２３に
は、排気弁１４，１５に対応する低速用カム３２および
高速用カム３３と、吸気弁１３に対応するカム３４とを
形成し、吸気３弁、排気２弁の５弁構造において吸気側
３弁１１，１２，１３のうちの端部に配設された１つの
吸気弁１３を吸気側とは反対側の排気カムシャフト２３
から駆動すべく構成している。すなわち吸気３弁、排気
２弁の５弁構造に構成した場合、必然的に吸気３弁側に
取付けられる部品が多くなり、レイアウト上密となるの
で、レイアウト上粗となる排気側から上述の１弁１３を
駆動するように構成している。

【００２１】上述の吸気カムシャフト２２の下方には該
吸気カムシャフト２２と平行にロッカシャフト３５を配
設し、このロッカシャフト３５には図３に示す如く上述
のカム２８，２９，３０，３１により揺動されるスイン
グアーム３６，３７，３８，３９を配設すると共に、上
述の排気カムシャフト２３の斜め下方には該排気カムシ
ャフト２３と平行にロッカシャフト４０を配設し、この
ロッカシャフト４０には図３に示す如く上述のカム３
２，３３，３４により揺動されるスイングアーム４１，
４２，４３を配設している。

【００２２】そして、これらの各スイングアームの揺動
端と各弁１１〜１５におけるバルブステム１７上端との
間には、バルブクリアランスを自動調整するＨＬＡ（ハ
イドロリック・ラッシュ・アジャスタ）４４…を介設し
ている。

【００２３】上述のＨＬＡ４４は図４に示す如く、ボデ
ィ４５と、このボディ４５内に装設したプランジャ４６
と、オイルリザーバ室４７（図１参照）に油路４８およ
びチェック弁４９を介して適宜連通する高圧室５０と、
上述のチェック弁４９を構成するチェックボール５１
と、プランジャスプリング５２とを備え、吸排気弁の開
弁時にスイングアームでＨＬＡ４４のボディ４５を押す
とバルブステム１７からの反力により、プランジャ４６
も押圧され、高圧室５０内に圧力が生じて、チェックボ
ール５１が油路４８を閉じ、この油路４８が閉じられた
高圧室５０内は高圧になり、オイルの体積変化がなくな
るので、ボディ４５とプランジャ４６とが一体となって
吸排気弁を押し下げる。

【００２４】また吸排気弁の閉弁行程に移行すると、ス
イングアームがＨＬＡ４４のボディ４５を押す力が弱ま
り、高圧室５０の圧力が低下するため、オイルリザーバ
室４７からの油圧流入によりチェックボール５１が押下
げられ、高圧室５０にオイルが流入する。この油圧とプ
ランジャスプリング５２の力とにより、ボディ４５はス
イングアームに押付けられる一方、プランジャ４６はバ
ルブステム１７に押付けられ、バルブクリアランスが常
に零になるように自動調整する。なお、上述のオイルリ
ザーバ室４７へのオイルは、図１に示すようにロッカシ
ャフト３５，４０の軸芯に沿って形成された油路５３お
よびスイングアーム内の油路５４を介して供給される。

【００２５】ところで、上述の吸気３弁側のうちの２つ
の吸気弁１１，１２は、エンジン運転状態に対応してバ
ルブタイミングおよびバルブリフト量が可変する可変バ
ルブにより構成され、これら２弁１１，１２はそれぞれ
別々のバルブ可変機構により駆動される。

【００２６】また上述の吸気３弁側のうちの残りの１弁
１３(吸気弁)はバルブタイミングおよびバルブリフト量
がエンジン運転状態に対して一定の不可変バルブにより
構成され、この１弁１３は吸気側とは反対側の排気カム
シャフト２３により駆動される。

【００２７】さらに上述の排気２弁側の２弁１４，１５
は共通の単一のバルブ可変機構により駆動される。な
お、上述の各バルブ可変機構の構造はそれぞれ同一であ
るから、ここでは１つのバルブ可変機構５５の構造につ
いてのみ説明する。

【００２８】すなわち、図５に示すように、スイングア
ーム３６，３７におけるロッカシャフト３５配設部位よ
りも下側に、これらの各スイングアーム３６，３７と一
体的に突出部３６ａ，３７ａを形成し、これらの各突出
部３６ａ，３７ａ内には一直線上に並ぶピストン室５
６，５７を形成している。

【００２９】また一方のピストン室５６には第１ピスト
ン５８とスプリング５９とを配設し、他方のピストン室
５７には第２ピストン６０を配設すると共に、このピス
トン室５７を油路を介して上述の油路５３に連通してい
る。

【００３０】そして、ピストン室５７に作動油圧を供給
しない場合には、各ピストン５８，６０は図５に示した
状態を保ち、吸気弁１１は低速用スイングアーム３６で
駆動され、ピストン室５７に作動油圧を供給した場合に
は、第２ピストン６０が左動して各スイングアーム３
６，３７を連結するので、吸気弁１１は結果的に高速用
スイングアーム３７で駆動される。

【００３１】つまり、ピストン室５７に対する作動油圧
の非供給時には吸気カムシャフト２２の低速用カム２８
が選択されて図６に示すように吸排気オーバラップ期間
が短くなり、またピストン室５７に対する作動油圧の供
給時には吸気カムシャフト２２の高速用カム２９が選択
されて図６に示すように吸排気オーバラップ期間が長く
なるように構成している。換言すれば上述のバルブ可変
機構５５は複数のカム伝達経路を切換えることにより、
バルブタイミングおよびバルブリフト量を可変する機構
である。

【００３２】上述のバルブ可変機構５５は図７にハッチ
ングを施して示す高回転、高負荷領域で作動（高速用カ
ムを選択）させる。このため、ピストン室５７に作動油
圧を供給する油路５３にソレノイド弁６１(図８参照)を
介設し、このソレノイド弁６１をＣＰＵ７０で制御す
る。

【００３３】すなわち、ＣＰＵ７０はエンジン回転数Ｎ
ｅおよびエンジン負荷ＣＥの各信号入力に基づいて、Ｒ
ＯＭ６２に格納したプログラムに従って、上述のソレノ
イド弁６１を介してバルブ可変機構５５を駆動制御し、
またＲＡＭ６３は必要なデータを記憶する。

【００３４】ところで、吸気３弁側における上述の残り
の１弁１３はシリンダボアセンタＰ（図９参照）からの
離間距離Ｌが大となるように３弁側の端部に配設し、か
つ該吸気弁１３を不可変バルブにより構成することで、
図９に示すようにスワールＳを確実に生成すべく構成
し、低負荷、低回転域において燃焼速度の向上を図り、
燃焼安定性を確保する。

【００３５】ここで、上述の不可変バルブにより構成さ
れた吸気３弁側の一方側端部の吸気弁１３のカム３４に
よるバルブリフト量は、吸気３弁側の他の２つの吸気弁
１１，１２の低速用カム２８，３０によるバルブリフト
量よりも、大となるようにそれぞれのカムプロフィール
を設定している。

【００３６】また上述の残り１弁１３（不可変バルブ）
のバルブステム上端は吸気３弁側のうちの２弁１１，１
２のバルブステム上端に対して最も排気２弁側に近接さ
せている。なお、この実施例では吸気弁１１のバルブス
テム上端と、吸気弁１３のバルブステム上端とが同様に
排気２弁側に近接されているが、排気カムシャフト２３
側から駆動される１弁１３（不可変バルブ）は、吸気３
弁１１，１２，１３のうち最も排気２弁側に近接させた
ものを選択する。

【００３７】さらに吸気３弁側のうちの２弁１１，１２
のバルブステム１７は図１に示すようにそれぞれ傾き角
を異に設定している。この実施例ではシリンダボアセン
タＰ(図９参照)を通る上下方向の仮想軸芯線（シリンダ
軸線）に対して吸気弁１１のバルブステム１７の傾き角
を０度に設定し、吸気弁１２のバルブステム１７の傾き
角を約１９．５度に設定する一方、排気弁１４，１５の
バルブステム１７の傾き角は約２３度に設定している。

【００３８】すなわち吸気側に配設される３つの吸気弁
１１，１２，１３(つまり、カムシャフトの軸線方向一
端側から見て、吸気弁１１，１２，１３および排気弁１
４，１５のうち少なくとも一側に配設される複数の弁)
は、下方の燃焼室５側が互に近接し、上方のバルブステ
ム１７上端側が互に離反するように、シリンダ軸線に対
して傾きを相違させて配設され、これら複数の吸気弁１
１，１２，１３のうちのシリンダ軸線に対して傾きが小
さい弁１１，１３が、上記複数の吸気弁１１，１２，１
３のうちのシリンダ軸線に対して傾きが大きい弁１２
と、上記吸気弁および排気弁のうち他側に配設される弁
(つまり排気弁１４，１５)との間に位置するように配設
されると共に、上述の複数の弁(吸気弁１１，１２，１
３)の、シリンダ軸線に対して傾きが小さい弁１１，１
３とシリンダ軸線に対して傾きが大きい弁１２の各バル
ブステム１７上端相互間のデッドスペースを有効利用し
て、上述の各スイングアーム３６，３７，３８，３９を
支持するロッカシャフト３５を配設すると共に、このロ
ッカシャフト３５の下部に吸気側のバルブ可変機構５
５，５５を配設している。なお、図中、６４は点火プラ
グを配設するためのプラグホールである。

【００３９】このように、カムシャフト２２，２３の軸
線方向一端側から見て、上述の複数の弁（実施例では吸
気弁１１，１２，１３）のシリンダ軸線に対して傾きが
小さい弁１１，１３と、シリンダ軸線に対して傾きが大
きい弁１２とのバルブステム１７…上端側相互間に、各
弁駆動用のスイングアーム３６，３７，３８，３９を支
持するロッカシャフト３５を配設したので、これら各弁
のバルブ挟み角に相当するデッドスペースを有効利用し
て、ロッカシャフト３５およびスイングアーム３６，３
７，３８，３９を配設することができ、このスイングア
ーム３６，３７，３８，３９がバルブ挟み角の外方に張
り出すことが防止され、動弁室およびシリンダヘッド４
の小型コンパクト化を図ることができる効果があり、延
いてはエンジンの小型コンパクト化を達成することがで
きる効果がある。

【００４０】また上述の吸気側３弁構造としたので、吸
排気弁が多弁化された場合においても、ロッカシャフト
３５およびスイングアーム３６，３７，３８，３９をコ
ンクパクトに配置することができると共に、汎用性の向
上を図ることができる効果がある。

【００４１】さらに上述のバルブ可変機構５５をロッカ
シャフト３５の下方つまりバルブ挟み角に相当するデッ
ドスペース内に配設したので、動弁装置がバルブ可変機
構５５を具備する場合においても、このバルブ可変機構
５５をコンパクトに配置することができる効果がある。

【００４２】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の一側に配設される複数の弁は、実
施例の吸気弁１１，１２，１３に対応し、以下同様に、
他側に配設される弁は、排気弁１４，１５に対応し、シ
リンダ軸線に対して傾きが小さい弁は、吸気弁１１，１
３に対応し、シリンダ軸線に対して傾きが大きい弁は、
吸気弁１２に対応するも、この発明は、上述の実施例の
構成のみに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のエンジンの動弁装置を示す縦断面
図。

【図２】 図１の平面図。

【図３】 カムシャフトを取り除いた状態で示す図１の
平面図。

【図４】 ＨＬＡの断面図。

【図５】 バルブ可変機構の説明図。

【図６】 バルブ可変機構によるバルブタイミングおよ
びバルブリフト量の変化の一例を示す特性図。

【図７】 バルブ可変機構作動領域を示す説明図。

【図８】 制御回路ブロック図。

【図９】 シリンダボアに対する各吸排気ポートのレイ
アウトとスワール生成状態とを示す説明図。

【符号の説明】

５…燃焼室 ６，７，８…吸気ポート ９，１０…排気ポート １１，１２，１３…吸気弁 １４，１５…排気弁 １７…バルブステム ２２，２３…カムシャフト ３５…ロッカシャフト ３６，３７，３８，３９…スイングアーム ５５…バルブ可変機構

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポー
   トを開閉する排気弁と、上記吸排気弁を駆動する吸気用
   および排気用の各カムシャフトとを備えたエンジンの動
   弁装置であって、上記カムシャフトの軸線方向一端側から見て、 上記吸気
   弁および排気弁のうち少なくとも一側に配設される複数
   の弁は、下方の燃焼室側が互に近接し、上方のバルブス
   テム上端側が互に離反するように、シリンダ軸線に対し
   て傾きを相違させて配設され、かつ、該複数の弁のうち
   シリンダ軸線に対して傾きが小さい弁が、該複数の弁の
   うちシリンダ軸線に対して傾きが大きい弁と、上記吸気
   弁および排気弁のうち他側に配設される弁と、の間に位
   置するよう配設されるとともに、上記カムシャフトの軸
   線方向一端側から見て、上記複数の弁の、シリンダ軸線
   に対して傾きが小さい弁とシリンダ軸線に対して傾きが
   大きい弁のバルブステム上端側相互間に、上記カムシャ
   フトのカムが当接して揺動し各弁をリフトさせる弁駆動
   用のスイングアームを支持するロッカシャフトが配設さ
   れたエンジンの動弁装置。
2. 【請求項２】上記吸気弁および排気弁のうち一側に配設
   される複数の弁を３弁構造とした請求項１記載のエンジ
   ンの動弁装置。
3. 【請求項３】吸気側を３弁構造とした請求項２記載のエ
   ンジンの動弁装置。
4. 【請求項４】上記複数の弁のバルブステム上端相互間
   で、かつ上記ロッカシャフトの下部に、複数のカム伝達
   経路を切換えることより、バルブタイミングおよびバル
   ブリフト量を可変するバルブ可変機構が配設された請求
   項１記載のエンジンの動弁装置。