JP3344940B2 - 直噴式多気筒四弁エンジンの頭上弁動弁装置 - Google Patents

直噴式多気筒四弁エンジンの頭上弁動弁装置

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JP3344940B2
JP3344940B2 JP01166598A JP1166598A JP3344940B2 JP 3344940 B2 JP3344940 B2 JP 3344940B2 JP 01166598 A JP01166598 A JP 01166598A JP 1166598 A JP1166598 A JP 1166598A JP 3344940 B2 JP3344940 B2 JP 3344940B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、直噴式多気筒四
弁エンジンの頭上弁動弁装置に関し、さらに詳しくは、
四弁エンジンの吸気弁口と排気弁口とを適正に配置して
吸気効率や排気効率を高める技術に関する。
【0002】
【従来の技術】直噴式多気筒四弁エンジンの頭上弁動弁
装置としては、従来より本出願人の提案に係るもので、
例えば特開平6−288207号公報に開示されたもの
(以下従来例1という)が知られている。ここで図3は
従来例1に係る動弁装置を模式的に示す平面図である。
この動弁装置の基本構成は、図3に示すように、直噴式
多気筒四弁エンジンのシリンダヘッドに、各シリンダボ
ア1の内周縁に沿う状態で、二つの吸気弁口2a・2b
と二つの排気弁口3a・3bを開口し、上記吸気弁口2
a・2bに設けた吸気弁4a・4b同士、及び排気弁口
3a・3bに設けた排気弁5a・5b同士を、それぞれ
バルブブリッジ6・7で連携し、ロッカアーム11・1
2を枢支する単一のロッカアーム軸13をクランク軸心
Zと並列をなすように配置し、上記バルブブリッジ6・
7をそれぞれロッカアーム11・12で動弁駆動するよ
うに構成されている。
【0003】上記従来例1では、高速エンジンを対象と
しており、吸気動弁用ロッカアーム11と排気動弁用ロ
ッカアーム12の各腕長は、それぞれ同じ長さ(D・
E)で、吸気動弁カムのカムリフトは排気動弁カムのカ
ムリフトよりも大きく、全体として吸気用バルブリフト
は排気用バルブリフトよりも大きく設定されている。ま
た、上記従来例1では、燃焼室副室を備えるディーゼル
エンジンを対象としており、図3中の符号30は燃焼室
副室の口金を、31はその噴口を示す。
【0004】この従来例1では、図3に示すように、吸
気弁口2a・2bの配列方向と排気弁口3a・3bの配
列方向とがロッカアーム軸13に対して逆ハの字状に傾
斜して開口されているため、これを直接噴射式四弁エン
ジンに適用した場合には、吸気効率や排気効率が低下す
るという問題が残る。また、従来例1では、ロッカアー
ム軸13に近い吸気弁口2bと排気弁口3bとの間隔が
狭くなることから、吸気弁口2bと排気弁口3bとの間
に形成されるべきヘッドジャケットの冷却通路が狭くな
る。
【0005】そこで上記問題点を解消するために、吸気
弁口と排気弁口とを図4に示すように配置して吸気効率
や排気効率を高めることが考えられる。ここで、図4は
特開平8−232666号公報に開示されたもの(以下
従来例2という)で、直噴式多気筒四弁ディーゼルエン
ジンのシリンダヘッドの要部横断平面図である。この従
来例2は、二つの吸気弁口2a・2bと二つの排気弁口
3a・3bとをシリンダ内周面1に沿う状態で開口する
とともに、吸気弁口2a・2bと排気弁口3a・3bと
を並列させ、その並列方向をクランク軸心Zに対して傾
斜させたものである。なお、図4中の符号8a・8bは
ダブル吸気ポート、9は排気ポート、10は燃料噴射
器、32はシリンダヘッド固定用のボルト挿通孔を示
す。
【0006】即ち、この従来例2は、直噴式多気筒四弁
エンジンにおいて、二つの吸気弁口2a・2bをシリン
ダボア1の内周縁に沿う状態で開口するとともに、吸気
弁口2a・2bを排気弁口3a・3bと並列させて傾斜
配列することにより、6本のヘッドボルト32を適当間
隔に配置して、ダブル吸気ポート8a・8b及び排気ポ
ート9の流路断面を必要かつ十分に確保しつつ、燃焼室
内に所望の吸気スワールを効率よく生成させて吸気効率
及び排気効率を高めるとともに、吸気弁口2bと排気弁
口3bとの間に必要かつ十分の冷却通路を確保するよう
に構成したものである。
【0007】しかし、吸気弁口2a・2bと排気弁口3
a・3bを従来例2(図4)のように配置し、この直接
噴射式多気筒四弁エンジンに従来例1の動弁装置をその
まま適用した場合には、吸気動弁用ロッカアーム11の
出力端部11bが排気動弁用ロッカアーム12の出力端
部12bよりもロッカアーム軸13から遠ざかる。従っ
て、吸気動弁用ロッカアーム11の弁側腕長を排気動弁
用ロッカアーム12の弁側腕長よりも短かくせざるを得
ないことから、動弁カムのカムリフトを多少補正しただ
けでは、吸気用バルブリフトを排気用バルブリフトより
も大き設定することは不可能で、排気弁がピストンヘッ
ドと干渉する事態も生ずる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情を考慮してなされたもので、直噴射式多気筒四弁エン
ジンに従来例1の頭上弁動弁装置を適用した場合におい
て、 吸気効率及び排気効率を高めること、 吸気弁口と排気弁口との間に必要十分の冷却通路を
確保すること、 吸排気弁がピストンヘッドと干渉する事態を回避し
つつ、所要のバルブリフトを確保すること、を技術課題
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものとして、以下のように構成される。即ち、請求
項1に記載の発明は、前記基本構成を備える直噴式多気
筒四弁エンジンの頭上弁動弁装置において、吸気弁口2
a・2bと排気弁口3a・3bとを並列させて開口する
とともに、その並列方向をクランク軸心Zに対して傾斜
させて構成しロッカアーム11・12のうち、その弁
側腕長D・dの長い方のロッカアーム11を吸気動弁用
とし、短い方のロッカアーム12を排気動弁用とし
気動弁カム15のカムリフトhを排気動弁カム16のカ
ムリフトHより小さく設定するとともに、吸気弁4a・
4bのバルブリフトを排気弁5a・5bのバルブリフト
より大きく設定した、ことを特徴とするものである。
【0010】
【0011】
【0012】
【発明の作用・効果】請求項1に記載した発明では、前
記基本構成を備える直噴式多気筒四弁エンジンの頭上弁
動弁装置において、吸気弁口2a・2bと排気弁口3a
・3bとを並列させて開口するとともに、その並列方向
をクランク軸心Zに対して傾斜させて構成したことか
ら、吸気弁口と排気弁口との間に必要十分のヘッドジャ
ケット(冷却通路)を確保しつつ、燃焼室内に所望の吸
気スワールを効率よく生成させることができる。これに
より、吸気効率及び排気効率を高めることができる。さ
らに、ロッカアーム11・12のうち、その弁側腕長D
・dの長い方のロッカアーム11を吸気動弁用とし、短
い方のロッカアーム12を排気動弁用としたことから、
吸気動弁用ロッカアーム11の弁側腕長Dが排気動弁用
ロッカアーム12の弁側腕長dよりも長くなり、動弁カ
ム15・16のカムリフトをわずかに補正するだけで、
吸気用バルブリフトを排気用バルブリフトよりも大きく
設定することができる。これにより、吸気効率を一層高
めることができる。また、吸気動弁カム15のカムリフ
トhを排気動弁カム16のカムリフトHより小さく設定
することにより、吸気動弁用ロッカアーム11の弁側腕
長Dが排気動弁用ロッカアーム12の弁側腕長dよりも
長いことと相まって、カムリフトをわずかに補正するだ
けで、吸気弁4a・4bのバルブリフトを排気弁5a・
5bのバルブリフトより大きく設定し、吸排気弁のバル
ブリフトを規制して所要のバルブリフトを確保しつつ、
吸排気弁がピストンヘッドと干渉する事態を回避するこ
とができる。
【0013】
【0014】
【0015】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいてさらに詳しく説明する。図1は本発明の実施形
態に係る頭上弁動弁装置を示し、図1(A)はその平面
図、図1(B)はロッカアームの正面図、図1(C)は
動弁カム軸の正面図である。また、図2は本発明の実施
形態に係る直噴式多気筒四弁ディーゼルエンジンの頭上
弁動弁装置の要部縦断面図である。
【0016】この直噴式多気筒四弁ディーゼルエンジン
Eは、図2に示すように、シリンダブロック20に多気
筒シリンダボア1を形成し、各シリンダボア1内にピス
トン25を摺動自在に内嵌し、上記シリンダブロック2
0の上にシリンダヘッド2を固設し、頭上弁動弁装置を
ヘッドカバー21で覆って構成されている。
【0017】この頭上弁動弁装置は、図1(A)及び図
2に示すように、従来例1と同様の基本構成を備える。
即ち、この動弁装置は、上記シリンダヘッド2に、各シ
リンダボア1の内周縁に沿う状態で、二つの吸気弁口2
a・2bと二つの排気弁口3a・3bを開口し、上記吸
気弁口2a・2bに設けた吸気弁4a・4b同士、及び
排気弁口3a・3bに設けた排気弁5a・5b同士を、
それぞれバルブブリッジ6・7で連携し、ロッカアーム
11・12を枢支する単一のロッカアーム軸13をクラ
ンク軸心Zと並列をなすように配置し、上記バルブブリ
ッジ6・7をそれぞれロッカアーム11・12の出力端
部11b・12bで動弁駆動するように構成されてい
る。
【0018】上記バルブブリッジ6・7は、図2に示す
ように、その中央部をシリンダヘッド2に打ち込んだガ
イドピン22で昇降自在に支持されており、動弁カム軸
17に設けられた動弁カム15・16、タペット18、
プッシュロッド19を介してロッカアーム11・12の
入力端部11a・12aを突き上げ、その出力端部11
b・12bで当該バルブブリッジ6・7を押し下げるこ
とにより、吸気弁4a・4b及び排気弁5a・5bを動
弁駆動するように構成されている。なお、動弁カム軸1
7は、図1(C)に示すように矢印R方向に回転され、
動弁カム15・16の開き角度θは、排気行程の終期で
早期に吸気弁2a・2bが開くように設定されている。
【0019】以下、本発明の特徴をなす構成について説
明する。上記吸気弁口2a・2bと排気弁口3a・3b
とは、並列させて開口するとともに、その並列方向をク
ランク軸心Zに対して傾斜させて構成する。これは、6
本のヘッドボルト32を適当間隔に配置して、吸気ポー
ト及び排気ポートの流路断面を必要かつ十分に確保しつ
つ、燃焼室内に所望の吸気スワールを効率よく生成させ
て吸気効率及び排気効率を高めるとともに、吸気弁口2
bと排気弁口3bとの間に必要十分のヘッドジャケット
(冷却通路)を確保することを意図したものである。
【0020】また、本発明では、ロッカアーム11・1
2のうち、その弁側腕長(D・d)の長い方のロッカア
ーム11を吸気動弁用とし、短い方のロッカアーム12
を排気動弁用とした。これは、吸気動弁用ロッカアーム
11を排気動弁用ロッカアーム12よりも長くして、動
弁カム15・16のカムリフトをわずかに補正するだけ
で、吸気用バルブリフトを排気用バルブリフトよりも大
きく設定し得るように意図したものである。これによ
り、小型高速エンジンを対象とした場合に、吸気効率を
一層高めることができる。
【0021】また、本発明では、図1(C)に示すよう
に、吸気動弁カム15のカムリフトhを排気動弁カム1
6のカムリフトHより小さく設定するとともに、吸気弁
4a・4bのバルブリフトを排気弁5a・5bのバルブ
リフトより大きく設定している。これは、吸気動弁用ロ
ッカアーム11の弁側腕長Dが排気動弁用ロッカアーム
12の弁側腕長dよりも長いことと相まって、カムリフ
トをわずかに補正するだけで、所要のバルブリフトを確
保しつつ、吸排気弁がピストンヘッドと干渉する事態を
回避することを意図したものである。
【0022】ちなみに、上記実施形態では、吸気動弁用
ロッカアーム11の弁側腕長Dとタペット側腕長Eとの
比を略1.8とし、吸気動弁カム15のカムリフトhを
略5.9mmとして、吸気弁4a・4bのバルブリフト
を10.3mmに設定し、排気動弁用ロッカアーム12
の弁側腕長(d)とタペット側腕長(e)との比を略
1.4とし、排気動弁カム16のカムリフトHを略6.
9mmとして、排気弁5a・5bのバルブリフトを9.
4mmに設定した。これにより、従来例1の動弁カムの
カムリフトをわずかに補正するだけで、所要のバルブリ
フトを確保しつつ、吸排気弁がピストンヘッドと干渉す
る事態を回避することができた。
【0023】前記シリンダ25は、図2に示すように、
その頂面にリエントラント型燃焼室26を凹設し、その
燃焼室26内の中央部に部分球面状の凸部27を大きく
突設してある。これは、特に小型高速ディーゼルエンジ
ンにおいて、スキッシュ流を生じさせ、リエントラント
型燃焼室26内における燃料噴霧の拡散と空気利用率を
高め、かつ、コンロッド28のピストンピン29の組付
位置を可能な限り上方へ位置させて側圧の低減を図るこ
とを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る頭上弁動弁装置を示
し、図1(A)はその平面図、図1(B)はロッカアー
ムの正面図、図1(C)は動弁カム軸の正面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る直噴式多気筒四弁ディ
ーゼルエンジンの頭上弁動弁装置の要部縦断面図であ
る。
【図3】従来例1に係る頭上弁動弁装置を模式的に示す
平面図である。
【図4】従来例2に係る直噴式多気筒四弁エンジンのシ
リンダヘッドの要部横断平面図である。
【符号の説明】
1…シリンダボア、2…シリンダヘッド、2a・2b…
吸気弁口、3a・3b…排気弁口、4a・4b…吸気
弁、5a・5b…排気弁、6・7…バルブブリッジ、1
1…吸気動弁用ロッカアーム、12…排気動弁用ロッカ
アーム、13…ロッカアーム軸、15…吸気動弁カム、
16…排気動弁カム、E…四弁エンジン、D・d…ロッ
カアームの弁側腕長、Z…クランク軸心、h…吸気動弁
カムのカムリフト、H…排気動弁カムのカムリフト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上山 満 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (72)発明者 前小屋 哲 大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 平4−241711(JP,A) 特開 平8−326550(JP,A) 実開 昭60−178314(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 1/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 四弁エンジン(E)のシリンダヘッド
    (2)に、各シリンダボア(1)の内周縁に沿う状態
    で、二つの吸気弁口(2a・2b)と二つの排気弁口
    (3a・3b)を開口し、 上記吸気弁口(2a・2b)に設けた吸気弁(4a・4
    b)同士、及び上記排気弁口(3a・3b)に設けた排
    気弁(5a・5b)同士を、それぞれバルブブリッジ
    (6・7)で連携し、 ロッカアーム(11・12)を枢支する単一のロッカア
    ーム軸(13)をクランク軸心(Z)と並列をなすよう
    に配置し、 上記バルブブリッジ(6・7)をそれぞれロッカアーム
    (11・12)で動弁駆動するように構成した、直噴式
    多気筒四弁エンジンの頭上弁動弁装置において、 上記吸気弁口(2a・2b)と排気弁口(3a・3b)
    とを並列させて開口するとともに、その並列方向をクラ
    ンク軸心(Z)に対して傾斜させて構成し 上記ロッカアーム(11・12)のうち、その弁側腕長
    (D・d)の長い方のロッカアーム(11)を吸気動弁
    用とし、短い方のロッカアーム(12)を排気動弁用と
    吸気動弁カム(15)のカムリフト(h)を排気動弁カ
    ム(16)のカムリフト(H)より小さく設定するとと
    もに、吸気弁(4a・4b)のバルブリフトを排気弁
    (5a・5b)のバルブリフトより大きく設定した、こ
    とを特徴とする直噴式多気筒四弁エンジンの頭上弁動弁
    装置。
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