JP4023929B2 - バルブ休止機構付き内燃機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願発明は、１気筒当たり複数設けられた排気バルブのうちのいずれかが休止可能なバルブ休止機構付き内燃機関に排気２次空気導入装置を設けた内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の未燃成分であるＨＣやＣＯを酸化するために、その排気通路に排気２次空気を導入することはよく知られている。また、このような排気２次空気を導入するための装置として、リードバルブを用いたエアサクション式の排気２次空気導入装置も知られている。
【０００３】
一方、１気筒当たり複数の吸気バルブおよび複数の排気バルブを備えた内燃機関には、低回転または低負荷の小吸気量運転時などの特定の機関運転時において、複数の吸気バルブのうちの一部の吸気バルブの開閉動作、または複数の排気バルブのうちの一部の排気バルブの開閉動作を休止するバルブ休止機構付き内燃機関がある（特開平１０−１８４３２７号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバルブ休止機構付き内燃機関に、排気２次空気導入装置を設ける場合、つぎのような難点がある。
【０００５】
バルブ休止機構付き内燃機関においては、一部の排気バルブ休止時に、休止される排気バルブが設けられる排気口からは排気ガスが排出されないため、排気ポートでの排気ガスの流れは偏ったものとなる。そして、排気ポートにおける排気２次空気導入開口の位置によっては、その偏った流れのため、排気ガスが排気浄化装置に至るまでに、排気ガスと排気２次空気とを充分混合させるために必要な距離を確保し、排気ガスと排気２次空気との充分な混合を達成しなくてはならない。また、エアサクション式の排気２次空気導入装置では、排気ポートにおける排気２次空気導入開口の位置によっては、一部の排気バルブ休止時に、排気ガスの脈動圧が排気２次空気導入開口に適切に作用するよう、考慮しなくてはならない。
【０００６】
本出願発明は、前記した難点を克服したものであって、バルブ休止機構付き内燃機関において、一部の排気バルブ休止時においても排気浄化に必要な量の排気２次空気が排気ポートに導入されるようにすることにより、一部の排気バルブの休止および開閉作動に拘わらず、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができるバルブ休止機構付き内燃機関を提供することを課題とする。
【０００７】
上記課題に加え、本出願発明は、複数の気筒を有するバルブ休止機構付き内燃機関において、排気２次空気を導入するための構造をコンパクトにしたバルブ休止機構付き内燃機関を提供することもその課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および効果】
本出願の請求項１記載の発明は、１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、前記１気筒当たり二つ設けられた吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、一つの気筒について、前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブおよび前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブは、前記気筒に設けられた点火栓に関して点対称に配置され、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口が設けられ、前記排気２次空気導入開口は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの弁軸挿通位置を含んでクランク軸の軸線に直交する平面に対して、前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブとは反対側に位置することを特徴とするものである。
【０００９】
このような請求項１記載の発明によれば、バルブ休止機構付き内燃機関において、常時開閉動作する、バルブ休止機構を具備しない排気バルブ近傍の排気ポートに、排気２次空気導入開口が設けられているので、バルブ休止機構を具備する排気バルブの休止運転域においても、排気浄化に必要な量の排気２次空気を導入でき、一部の排気バルブの休止および開閉作動に拘わらず、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができるため、排気浄化装置における排気ガスの浄化率が向上する。
さらに、機関の低速時や低負荷時等のバルブ休止機構を具備する吸気バルブおよび排気バルブが休止状態であるときに、バルブ休止機構を具備しない吸気バルブが設けられた吸気口のみからの吸気は、燃焼室内でスワールを形成するので、燃焼性を向上でき、安定した希薄燃焼を行うことができる。そのため、燃費およびエミッションの改善を図ることができる。
【００１０】
本出願の請求項２記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、前記１気筒当たり二つの吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、隣接する１対の気筒には、前記１対の前記気筒の互いに近い側の排気口にバルブ休止機構を具備しない排気バルブがそれぞれ設けられ、前記１対の前記気筒のそれぞれの気筒について、前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブおよび前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブは、前記気筒に設けられた点火栓に関して点対称に配置され、前記バルブ休止機構を具備しない排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口がそれぞれ設けられ、前記排気２次空気導入開口は、バルブ休止機構を具備しない排気バルブの弁軸挿通位置よりも隣接する気筒寄りに位置することを特徴とするものである。
本出願の請求項３記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、二つの吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、隣接する１対の前記気筒には、前記１対の前記気筒の互いに近い側の排気口に前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブがそれぞれ設けられると共に前記１対の前記気筒の互いに遠い側の排気口に前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブがそれぞれ設けられ、かつ、前記１対の前記気筒の互いに近い側の吸気口に前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブがそれぞれ設けられると共に前記１対の前記気筒の互いに遠い側の吸気口に前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブがそれぞれ設けられ、前記１対の前記気筒には、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口がそれぞれ設けられ、前記排気２次空気導入開口は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの弁軸挿通位置よりも隣接する前記気筒寄りに位置することを特徴とするものである。
【００１１】
このような請求項２，３記載の発明によれば、隣接する１対の気筒において、バルブ休止機構を具備しない排気バルブが、互いに近い側の排気口に設けられ、その排気バルブ近傍の排気ポートに排気２次空気導入開口を設けたので、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができて、排気浄化装置における排気ガスの浄化率が向上するほか、排気２次空気導入開口に至る排気２次空気通路を近接した箇所にまとめて配置することが可能となり、コンパクトな構造にすることができる。
さらに、機関の低速時や低負荷時等のバルブ休止機構を具備する吸気バルブおよび排気バルブが休止状態であるときに、バルブ休止機構を具備しない吸気バルブが設けられた吸気口のみからの吸気は、燃焼室内でスワールを形成するので、燃焼性を向上でき、安定した希薄燃焼を行うことができる。そのため、燃費およびエミッションの改善を図ることができる。
【００１２】
本出願の請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のバルブ休止機構付き内燃機関において、前記各排気２次空気導入開口に導入する空気量を制御する弁をそれぞれ収容する１対の収容室が、シリンダヘッドカバーの上面に互いに接して設けられ、該１対の収容室を覆う単一のキャップが該１対の収容室に装着されたことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明のように、さらに各排気２次空気導入開口に導入する空気量を制御する弁をそれぞれ収容する１対の収容室が、シリンダヘッドカバーの上面に互いに接して設けられ、該１対の収容室を覆う単一のキャップが該１対の収容室に装着されたことにより、１対の収容室を覆う単一のキャップを該１対の収容室に装着したので、それぞれの収容室に別々のキャップを装着する必要がなく、部品点数および組立工数を減らすことができ、コスト低減ができる。
【００１３】
本出願の請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載のバルブ休止機構付き内燃機関において、前記排気２次空気導入開口を有する排気２次空気導入通路は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの前記弁軸挿通位置とシリンダ軸線との間で、前記シリンダ軸線に略平行に直線状に形成されることを特徴とするものである。
本出願の請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載のバルブ休止機構付き内燃機関において、前記排気バルブが具備する前記バルブ休止機構は、排気カム軸と前記排気バルブとの間に介在する排気リフタを有し、前記吸気バルブが具備する前記バルブ休止機構は、吸気カム軸と前記吸気バルブとの間に介在する吸気リフタを有することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、図１および図２に図示された本出願発明の一実施形態について説明する。
図１は、自動２輪車に搭載される本出願発明の実施形態であるバルブ休止機構付き内燃機関の、クランク軸に直交する平面における部分概略縦断面図であって、シリンダヘッド、カム軸、シリンダヘッドカバーおよび吸気接続管を含む図である。ただし、吸気・排気ポートおよび吸気・排気バルブの切断面と排気２次空気導入装置の切断面とは異なる平面である。内燃機関１は直列４気筒４ストロークサイクル内燃機関であって、シリンダブロック２は、そのシリンダ軸線が、車幅方向に指向したクランク軸に対して車両の前後方向に傾斜している。シリンダブロック２の上側にはシリンダヘッド３が装着され、シリンダブロック２の下側にはクランクケース４が装着されている。
【００１５】
シリンダブロック２、シリンダヘッド３およびピストン（図示されず）で形成される燃焼室５には、互いに独立した二つの吸気口および互いに独立した二つの排気口を介して、それぞれ吸気ポート１０および排気ポート１１が連通している。そして、茸状の吸気バルブ１２ａ，１２ｂおよび茸状の排気バルブ１３ａ，１３ｂは、一端が弁軸に取り付けられたリテーナに支持され、他端がシリンダヘッド３に支持されるバルブスプリング１４，１５により、それぞれ吸気口および排気口を常時閉じる方向に付勢されている。また、吸気カムキャップ１６および排気カムキャップ１７には、それぞれ吸気カム軸７および排気カム軸８に潤滑油を供給するためのオイル通路が形成されている。
【００１６】
図１に図示されるように、各気筒において、シリンダヘッド３の後方端面で単一の開口となる吸気ポート１０は、仕切壁１８により途中で分岐し、それぞれ独立した吸気分岐ポートを有しており、各吸気分岐ポートは対応する吸気口に連通している。吸気ポート１０の後方端部には、吸気接続管９を介して気化器が装着される。
【００１７】
また、各気筒において、シリンダヘッド３の前方端面で単一の開口となる排気ポート１１は、仕切壁１９により途中で分岐し、それぞれ独立した排気分岐ポートを有しており、各排気分岐ポートは対応する排気口に連通している。排気ポート１１は、排気管マニホールドに接続される。
【００１８】
図２に図示されるように、各気筒は二つの吸気バルブ１２ａ，１２ｂおよび二つの排気バルブ１３ａ，１３ｂを有し、そのうちの一つの吸気バルブ１２ｂおよび一つの排気バルブ１３ｂはバルブ休止機構２０を具備している。四つの気筒は、車両の前後方向の中心線に関して、線対称に配置されており、それら四つの気筒の各シリンダ軸線を含む平面に対して、その平面の車両後方側に吸気ポート１０および吸気バルブ１２ａ，１２ｂが配置され、その平面の車両前方側に排気ポート１１および排気バルブ１３ａ，１３ｂが配置されている。
【００１９】
車両前方に向かって右側にある１対の気筒において、互いに他の気筒に近い側の吸気口に設けられた吸気バルブ１２ｂ，１２ｂはバルブ休止機構２０を具備しており、互いに他の気筒から遠い側の吸気口に設けられた吸気バルブ１２ａ，１２ａは、バルブ休止機構２０を具備していない。これに対して、前記１対の気筒において、互いに他の気筒に近い側の排気バルブ１３ａ，１３ａはバルブ休止機構２０を具備しておらず、互いに他の気筒から遠い側の排気バルブ１３ｂ，１３ｂはバルブ休止機構２０を具備している。吸気バルブ１２ａ，１２ｂおよび排気バルブ１３ａ，１３ｂに関するバルブ休止機構２０の配置は、車両前方に向かって左側にある１対の気筒に関しても同様である。このことを一気筒についてみると、バルブ休止機構２０を具備するバルブおよびバルブ休止機構２０を具備しないバルブは、その気筒の点火栓２１に関して点対称に配置されることになる。
【００２０】
なお、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａおよび排気バルブ１３ａは、それぞれ吸気カムおよび排気カムにより、機関運転時は常時開閉動作される。
【００２１】
つぎに、バルブ休止機構２０について説明する。このバルブ休止機構２０は、前記特開平１０−１８４３２７号公報に記載されているバルブ休止機構と同じ構造のものである。便宜上、図１に図示された吸気バルブ１２ｂに具備されたバルブ休止機構２０について、その概略を説明するが、排気バルブ１３ｂに具備されたバルブ休止機構２０も同一構造を有するものである。
【００２２】
バルブ休止機構２０は、吸気リフタ２０ａと、該吸気リフタ２０ａ内で摺動可能なプランジャ保持体２０ｂと、プランジャ２０ｃと、吸気リフタ２０ａと弁軸とを常時離間する方向に付勢するリフタばね２０ｄと、プランジャ２０ｃにプランジャばねの付勢力に抗して油圧を作用させる圧油供給機構とからなっている。プランジャ保持体２０ｂ内には、シリンダ孔が吸気バルブ１２ｂの弁軸と直交して形成されており、プランジャ２０ｃが該シリンダ孔内で摺動する。さらに、プランジャ保持体２０ｂには、シリンダ孔と直交し吸気バルブ１２ｂの弁軸の頭部が進入して貫通できるスライド孔が形成されている。
【００２３】
プランジャ２０ｃには、吸気バルブ１２ｂの弁軸の頭部が進入して貫通できる逃げ孔が中央からやや左寄りに形成され、Ｕ字状溝が右端部に形成されている。プランジャ２０ｃがプランジャばねに付勢されて右方向に摺動したとき、該Ｕ字状溝の溝底が、プランジャ保持体２０ｂを弁軸方向に貫通して設けられたピン２０ｅに当接する。そして、この当接状態において、逃げ孔とプランジャ保持体２０ｂに形成されたスライド孔とが合致して、弁軸の頭部がこれらの孔に進入できる。
【００２４】
プランジャ２０ｃが、油圧を受け、プランジャばねの付勢力に抗して図１において左方向に摺動すると、逃げ孔とスライド孔とが合致しない状態となり、弁軸の頭部がもはやこれらの孔に進入できない。
【００２５】
バルブ休止時には、プランジャ２０ｃはプランジャばねに付勢されて、図１において右方向にピン２０ｅに当接するまで摺動する。これにより、逃げ孔とスライド孔とが合致して、吸気カム軸７の回転に追随して吸気リフタ２０ａがシリンダヘッド３に形成された吸気リフタガイド孔内を下動すると、弁軸の頭部がこれらの孔に進入するので、吸気リフタ２０ａと弁軸との間の力の伝達が遮断されて、吸気バルブ１２ｂは閉じたままの状態を保持する。
【００２６】
また、バルブ休止解除時には、油圧によりプランジャ２０ｃが図１において左方向に摺動して、逃げ孔とスライド孔とが合致しない状態となり、弁軸の頭部がプランジャ２０ｃに当接し得る状態となるので、吸気カム軸７の回転に追随して吸気バルブ１２ｂは開閉動作を行う。
【００２７】
つぎに、排気２次空気導入装置について説明する。この排気２次空気導入装置は、リードバルブ装置２２と、収容室２３と、排気２次空気導入通路２４と、仕切板２５と、リードバルブキャップ２７および空気取入れパイプ２８とから構成されている。
【００２８】
図１に図示されるリードバルブ装置２２は、シリンダヘッドカバー６の、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａ上方に位置する部分に形成された収容室２３内に取り付けられている。この収容室２３は、図２に想像線で図示されるようにシリンダ軸線に沿って上方から見たとき、角部がＲ状とされ車両前後方向に長い長方形の周壁２３ａを有している。この周壁２３ａおよび収容室２３の底壁２３ｂはシリンダヘッドカバー６と一体成形される。
【００２９】
底壁２３ｂは、シリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー６との合わせ面に対して、シリンダ軸線から離れるにしたがって下方に傾斜しており、また排気２次空気導入通路２４は、収容室２３において、底壁２３ｂの最も高い位置に開口している。このような、傾斜している底壁２３ｂと排気２次空気導入通路２４の収容室２３における開口位置とを採用することにより、収容室２３に侵入した水や異物が排気２次空気導入通路２４内に入り難くなっている。
【００３０】
収容室２３には、さらに仕切板２５が設けられている。この仕切板２５は、リードバルブ装置２２の後述するストッパー２２ｄと底壁２３ｂとの間にあって、底壁２３ｂから上方に延びる支持脚に取り付けられると共に、その車両前後方向の前端部分が周壁２３ａの内側に接触した状態で周壁２３ａに沿って上方に曲げられている。仕切板２５の側端および後端と周壁２３ａとの間には空気が通る間隙が設けられている。取り入れられた空気は、仕切板２５に当たって偏向され、収容室２３における排気２次空気導入通路２４の開口に導かれる。また、仕切板２５は、リードバルブ装置２２が高温高圧の排気ガスに直接曝されるのを防止している。
【００３１】
リードバルブ装置２２は、後述する空気取入れパイプ２８から取り入れられた空気が通過する通気口２２ａが形成されたバルブシート体２２ｂと、排気２次空気導入通路２４を介して作用する排気ガスの圧力を受けて、バルブシート体２２ｂの通気口２２ａを開閉する弾性を有する板状のリードバルブ２２ｃと、リードバルブ２２ｃに対向する位置に設けられリードバルブ２２ｃの変位を規制する弓形のストッパー２２ｄとを有する。したがって、この実施形態において、リードバルブ装置２２は、排気ポート１１の排気分岐ポートに導入される排気２次空気の空気量を制御する弁を構成する。バルブシート体２２ｂは、収容室２３の周壁２３ａの開放端部に形成された段部２３ｃに嵌合され、適宜固定手段により固定される。そして、段部２３ｃに載置されたバルブシート体２２ｂの縁部は、シリンダヘッドカバー６にボルト２６により固定される後述するリードバルブキャップ２７の下端縁部で、上方から押圧することにより固定される。また、リードバルブ２２ｃは、ストッパー２２ｄと共にボルトによりバルブシート体２２ｂに固定される。
【００３２】
このように構成されたリードバルブ装置２２および収容室２３が気筒毎に設けられるのであるが、隣接する１対の気筒に対して、図２に想像線で図示されるような、収容室２３の配置およびリードバルブキャップ２７を採用している。すなわち、隣接する１対の気筒において、一方の気筒の収容室２３の周壁２３ａであって他方の気筒に近い側の周壁２３ａが、前記他方の気筒の収容室２３の周壁２３ａであって前記一方の気筒に近い側の周壁２３ａと一体となっており、その１対の収容室２３，２３に共通の周壁となるようにしている。そして、前記１対の収容室２３，２３の開放端には、空気を収容室２３に取り入れる空気取入れパイプ２８を有する単一のリードバルブキャップ２７が装着されて、１対の収容室２３，２３の上方が覆われる。このリードバルブキャップ２７は、その気筒列方向の両端位置で、ボルト２６によりシリンダヘッドカバー６に固定される。
【００３３】
空気取入れパイプ２８は、リードバルブキャップ２７と一体成形され、隣接する１対の気筒に設けられる点火栓２１，２１の間に向かって延びていている。そして、空気取入れパイプ２８は、１対のリードバルブ装置２２に対して共通の空気取入れ手段を構成しているから、内燃機関１のエアクリーナから空気供給接続管を介して空気を取り入れる場合に、一本の空気供給接続管を空気取入れパイプ２８の開口端部に接続すればよく、それぞれのリードバルブ装置に空気供給接続管を接続する必要がないため、空気供給接続管の数を少なくすることができ、またその空気供給接続管をコンパクトに配管することができる。
【００３４】
図１に図示されるように、内燃機関１のそれぞれの気筒に設けられる排気２次空気導入通路２４は、シリンダヘッド３を貫通して形成された第１通路２４ａとシリンダヘッドカバー６を貫通して形成された第２通路２４ｂとからなる。第１通路２４ａは、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａの弁軸挿通位置とシリンダ軸線との間で、しかも該排気バルブ１３ａの弁軸挿通位置よりも隣接する気筒寄りの位置（図２）に、シリンダ軸線に略平行に直線状に形成される。そして、該第１通路２４ａは、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられている排気ポート１１の排気分岐ポートの排気バルブ１３ａ近傍に開口する。なお、この開口位置は、排気分岐ポートの排気バルブ１３ａの周辺であって、発生する排気ガスの脈動圧の大きさやリードバルブ装置２２の流量特性、排気２次空気導入通路２４の流路抵抗等を考慮して、排気ガスの浄化に必要な量の排気２次空気が得られるように選定された位置である。第２通路２４ｂは、その一端がシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー６との合わせ面で第１通路２４ａと連通し、その他端が、前述したように、収容室２３の底壁２３ｂの最も高い位置に開口する。そして、第１通路２４ａの中心軸線と第２通路２４ｂの中心軸線とは、内燃機関１のクランク軸の軸線と直交する平面に平行な平面において、同一の平面上に位置するようにされている。
それゆえ、第１通路２４ａの排気２次空気導入開口は、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ 13 ａの前記弁軸挿通位置を含んでクランク軸の軸線に直交する平面に対して、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａとは反対側に位置することになる。
【００３５】
したがって、図２に図示されるように、隣接する１対の気筒に形成される排気２次空気導入通路２４，２４については、一方の気筒の排気２次空気導入通路２４が他方の気筒寄りに位置しており、しかもシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー６との合わせ面に垂直で上方から見たとき、リードバルブキャップ２７に設けられる空気取入れパイプ２８の両側に位置している。
【００３６】
図示の実施形態は前記したように構成されているので、下記のような動作が行われる。
機関低速時や低負荷時等で、内燃機関１が、バルブ休止している状態、すなわちバルブ休止機構２０が作動している状態で運転されているときは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａが設けられた吸気口のみから流入する混合気は、燃焼室５内でスワールを形成し、燃焼室５からの排気ガスは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートのみを通じて排出される。このとき、バルブ休止機構を具備する排気バルブ１３ｂが設けられている排気ポート１１の排気分岐ポートでは排気ガスが澱んでいるのに対して、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートでは、排気ガスの脈動圧が生じており、この脈動圧が、排気２次空気導入通路２４を通じて、シリンダヘッドカバー６に設けられた収容室２３内のリードバルブ２２ｃに作用する。そして、排気ガスの圧力が負圧となるとリードバルブ２２ｃが開き、空気取入れパイプ２８から流入した空気が、バルブシート体２２ｂの通気口２２ａを通り、排気２次空気導入通路２４を経て、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートに導入される。そして、この空気が排気ガスと混合され、下流に設けられた排気浄化装置に流入して、排気ガスの浄化が行われる。
【００３７】
一方、機関高速時や高負荷時等で、内燃機関１が、そのバルブ休止機構２０が非作動の状態で運転されているときは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａが設けられた吸気口およびバルブ休止機構２０を具備した吸気バルブ１２ｂが設けられた吸気口から、高出力を得るのに充分な量の混合気が燃焼室５に流入し、燃焼室５からの排気ガスは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートだけでなく、バルブ休止機構２０を具備した排気バルブ１３ｂが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートをも通じて排出される。このときにも、排気２次空気の導入は、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートの排気ガスの脈動圧に応じて行われる。すなわち、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートの排気ガスの脈動圧に基づいてリードバルブ装置２２が作動し、排気２次空気導入通路２４を介して排気ポート１１の排気分岐ポートに２次空気が導入され、排気ガスと混合された状態で排気浄化装置に流入する。
【００３８】
したがって、この実施形態によれば、つぎの効果を奏する。
バルブ休止機構付き内燃機関１において、排気２次空気導入通路２４が、常時開閉動作する、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられる排気ポート１１の排気分岐ポートに開口しているので、バルブ休止機構２０を具備する排気バルブ１３ｂの休止運転域においても、排気浄化に必要な量の排気２次空気を導入でき、一部の排気バルブの休止および開閉作動に拘わらず、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができるため、排気浄化装置における排気ガスの浄化率が向上する。
【００３９】
また、複数の気筒を有する内燃機関１の、隣接する１対の気筒において、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａを、互いに近い側の排気口に設け、それら排気ポート１１の排気分岐ポートに排気２次空気導入通路２４を開口させたので、排気２次空気導入開口に至る排気２次空気通路を近接した箇所にまとめて配置することが可能となり、コンパクトな構造にすることができる。
【００４０】
さらに、隣接する１対の気筒において、シリンダヘッドカバー６に、その気筒に対応するリードバルブ装置２２，２２をそれぞれ収容する１対の収容室２３，２３を互いに接して設けて、それら１対の収容室２３，２３を覆う単一のリードバルブキャップ２７を該１対の収容室２３，２３に装着したので、それぞれの収容室２３，２３に別々のリードバルブキャップ２７を装着する必要がなく、部品点数および組立工数を減らすことができ、コスト低減ができる。
【００４１】
またさらに、リードバルブキャップ２７に設けられる空気取入れパイプ２８は、１対のリードバルブ装置２２に対して共通の空気取入れ手段を構成しているから、内燃機関１のエアクリーナから空気供給接続管を介して空気を取り入れる場合に、一本の空気供給接続管を空気取入れパイプ２８の開口端部に接続すればよく、それぞれのリードバルブ装置に空気供給接続管を接続する必要がないため、空気供給接続管の数を少なくすることができ、またその空気供給接続管をコンパクトに配管することができる。
【００４２】
また、バルブ休止機構２０を具備する吸気バルブ１２ｂは、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられる排気口と対向した状態で、隣接する１対の気筒の互いに近い側の吸気口に設けられている。したがって、バルブ休止機構２０が作動している状態で内燃機関１が運転されているときには、混合気は、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａが設けられた吸気口のみから燃焼室５に流入して、燃焼室５内でスワールを形成するため、燃焼性が向上し、安定した希薄燃焼が可能となり、これにより、燃費およびエミッションの改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本出願発明の実施形態であるバルブ休止機構付き４気筒内燃機関のクランク軸の軸線と直交する平面における部分概略縦断面図であって、シリンダヘッド、カム軸、シリンダヘッドカバーおよび吸気接続管を含む図である。
【図２】図２は、本出願発明の実施形態であるバルブ休止機構付き４気筒内燃機関のシリンダヘッドカバー、吸気カムキャップおよび排気カムキャップを取り外した状態での概略平面図である。
【符号の説明】
１…バルブ休止機構付き内燃機関、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…クランクケース、６…シリンダヘッドカバー、７…吸気カム軸、８…排気カム軸、１０…吸気ポート、１１…排気ポート、１２ａ，１２ｂ…吸気バルブ、１３ａ，１３ｂ…排気バルブ、２０…バルブ休止機構、２１…点火栓、２２…リードバルブ装置、２３…収容室、２４…排気２次空気導入通路、２７…リードバルブキャップ、２８…空気取入れパイプ
【発明の属する技術分野】
本出願発明は、１気筒当たり複数設けられた排気バルブのうちのいずれかが休止可能なバルブ休止機構付き内燃機関に排気２次空気導入装置を設けた内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の未燃成分であるＨＣやＣＯを酸化するために、その排気通路に排気２次空気を導入することはよく知られている。また、このような排気２次空気を導入するための装置として、リードバルブを用いたエアサクション式の排気２次空気導入装置も知られている。
【０００３】
一方、１気筒当たり複数の吸気バルブおよび複数の排気バルブを備えた内燃機関には、低回転または低負荷の小吸気量運転時などの特定の機関運転時において、複数の吸気バルブのうちの一部の吸気バルブの開閉動作、または複数の排気バルブのうちの一部の排気バルブの開閉動作を休止するバルブ休止機構付き内燃機関がある（特開平１０−１８４３２７号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバルブ休止機構付き内燃機関に、排気２次空気導入装置を設ける場合、つぎのような難点がある。
【０００５】
バルブ休止機構付き内燃機関においては、一部の排気バルブ休止時に、休止される排気バルブが設けられる排気口からは排気ガスが排出されないため、排気ポートでの排気ガスの流れは偏ったものとなる。そして、排気ポートにおける排気２次空気導入開口の位置によっては、その偏った流れのため、排気ガスが排気浄化装置に至るまでに、排気ガスと排気２次空気とを充分混合させるために必要な距離を確保し、排気ガスと排気２次空気との充分な混合を達成しなくてはならない。また、エアサクション式の排気２次空気導入装置では、排気ポートにおける排気２次空気導入開口の位置によっては、一部の排気バルブ休止時に、排気ガスの脈動圧が排気２次空気導入開口に適切に作用するよう、考慮しなくてはならない。
【０００６】
本出願発明は、前記した難点を克服したものであって、バルブ休止機構付き内燃機関において、一部の排気バルブ休止時においても排気浄化に必要な量の排気２次空気が排気ポートに導入されるようにすることにより、一部の排気バルブの休止および開閉作動に拘わらず、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができるバルブ休止機構付き内燃機関を提供することを課題とする。
【０００７】
上記課題に加え、本出願発明は、複数の気筒を有するバルブ休止機構付き内燃機関において、排気２次空気を導入するための構造をコンパクトにしたバルブ休止機構付き内燃機関を提供することもその課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および効果】
本出願の請求項１記載の発明は、１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、前記１気筒当たり二つ設けられた吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、一つの気筒について、前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブおよび前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブは、前記気筒に設けられた点火栓に関して点対称に配置され、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口が設けられ、前記排気２次空気導入開口は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの弁軸挿通位置を含んでクランク軸の軸線に直交する平面に対して、前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブとは反対側に位置することを特徴とするものである。
【０００９】
このような請求項１記載の発明によれば、バルブ休止機構付き内燃機関において、常時開閉動作する、バルブ休止機構を具備しない排気バルブ近傍の排気ポートに、排気２次空気導入開口が設けられているので、バルブ休止機構を具備する排気バルブの休止運転域においても、排気浄化に必要な量の排気２次空気を導入でき、一部の排気バルブの休止および開閉作動に拘わらず、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができるため、排気浄化装置における排気ガスの浄化率が向上する。
さらに、機関の低速時や低負荷時等のバルブ休止機構を具備する吸気バルブおよび排気バルブが休止状態であるときに、バルブ休止機構を具備しない吸気バルブが設けられた吸気口のみからの吸気は、燃焼室内でスワールを形成するので、燃焼性を向上でき、安定した希薄燃焼を行うことができる。そのため、燃費およびエミッションの改善を図ることができる。
【００１０】
本出願の請求項２記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、前記１気筒当たり二つの吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、隣接する１対の気筒には、前記１対の前記気筒の互いに近い側の排気口にバルブ休止機構を具備しない排気バルブがそれぞれ設けられ、前記１対の前記気筒のそれぞれの気筒について、前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブおよび前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブは、前記気筒に設けられた点火栓に関して点対称に配置され、前記バルブ休止機構を具備しない排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口がそれぞれ設けられ、前記排気２次空気導入開口は、バルブ休止機構を具備しない排気バルブの弁軸挿通位置よりも隣接する気筒寄りに位置することを特徴とするものである。
本出願の請求項３記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、二つの吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、隣接する１対の前記気筒には、前記１対の前記気筒の互いに近い側の排気口に前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブがそれぞれ設けられると共に前記１対の前記気筒の互いに遠い側の排気口に前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブがそれぞれ設けられ、かつ、前記１対の前記気筒の互いに近い側の吸気口に前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブがそれぞれ設けられると共に前記１対の前記気筒の互いに遠い側の吸気口に前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブがそれぞれ設けられ、前記１対の前記気筒には、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口がそれぞれ設けられ、前記排気２次空気導入開口は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの弁軸挿通位置よりも隣接する前記気筒寄りに位置することを特徴とするものである。
【００１１】
このような請求項２，３記載の発明によれば、隣接する１対の気筒において、バルブ休止機構を具備しない排気バルブが、互いに近い側の排気口に設けられ、その排気バルブ近傍の排気ポートに排気２次空気導入開口を設けたので、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができて、排気浄化装置における排気ガスの浄化率が向上するほか、排気２次空気導入開口に至る排気２次空気通路を近接した箇所にまとめて配置することが可能となり、コンパクトな構造にすることができる。
さらに、機関の低速時や低負荷時等のバルブ休止機構を具備する吸気バルブおよび排気バルブが休止状態であるときに、バルブ休止機構を具備しない吸気バルブが設けられた吸気口のみからの吸気は、燃焼室内でスワールを形成するので、燃焼性を向上でき、安定した希薄燃焼を行うことができる。そのため、燃費およびエミッションの改善を図ることができる。
【００１２】
本出願の請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のバルブ休止機構付き内燃機関において、前記各排気２次空気導入開口に導入する空気量を制御する弁をそれぞれ収容する１対の収容室が、シリンダヘッドカバーの上面に互いに接して設けられ、該１対の収容室を覆う単一のキャップが該１対の収容室に装着されたことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明のように、さらに各排気２次空気導入開口に導入する空気量を制御する弁をそれぞれ収容する１対の収容室が、シリンダヘッドカバーの上面に互いに接して設けられ、該１対の収容室を覆う単一のキャップが該１対の収容室に装着されたことにより、１対の収容室を覆う単一のキャップを該１対の収容室に装着したので、それぞれの収容室に別々のキャップを装着する必要がなく、部品点数および組立工数を減らすことができ、コスト低減ができる。
【００１３】
本出願の請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載のバルブ休止機構付き内燃機関において、前記排気２次空気導入開口を有する排気２次空気導入通路は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの前記弁軸挿通位置とシリンダ軸線との間で、前記シリンダ軸線に略平行に直線状に形成されることを特徴とするものである。
本出願の請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載のバルブ休止機構付き内燃機関において、前記排気バルブが具備する前記バルブ休止機構は、排気カム軸と前記排気バルブとの間に介在する排気リフタを有し、前記吸気バルブが具備する前記バルブ休止機構は、吸気カム軸と前記吸気バルブとの間に介在する吸気リフタを有することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、図１および図２に図示された本出願発明の一実施形態について説明する。
図１は、自動２輪車に搭載される本出願発明の実施形態であるバルブ休止機構付き内燃機関の、クランク軸に直交する平面における部分概略縦断面図であって、シリンダヘッド、カム軸、シリンダヘッドカバーおよび吸気接続管を含む図である。ただし、吸気・排気ポートおよび吸気・排気バルブの切断面と排気２次空気導入装置の切断面とは異なる平面である。内燃機関１は直列４気筒４ストロークサイクル内燃機関であって、シリンダブロック２は、そのシリンダ軸線が、車幅方向に指向したクランク軸に対して車両の前後方向に傾斜している。シリンダブロック２の上側にはシリンダヘッド３が装着され、シリンダブロック２の下側にはクランクケース４が装着されている。
【００１５】
シリンダブロック２、シリンダヘッド３およびピストン（図示されず）で形成される燃焼室５には、互いに独立した二つの吸気口および互いに独立した二つの排気口を介して、それぞれ吸気ポート１０および排気ポート１１が連通している。そして、茸状の吸気バルブ１２ａ，１２ｂおよび茸状の排気バルブ１３ａ，１３ｂは、一端が弁軸に取り付けられたリテーナに支持され、他端がシリンダヘッド３に支持されるバルブスプリング１４，１５により、それぞれ吸気口および排気口を常時閉じる方向に付勢されている。また、吸気カムキャップ１６および排気カムキャップ１７には、それぞれ吸気カム軸７および排気カム軸８に潤滑油を供給するためのオイル通路が形成されている。
【００１６】
図１に図示されるように、各気筒において、シリンダヘッド３の後方端面で単一の開口となる吸気ポート１０は、仕切壁１８により途中で分岐し、それぞれ独立した吸気分岐ポートを有しており、各吸気分岐ポートは対応する吸気口に連通している。吸気ポート１０の後方端部には、吸気接続管９を介して気化器が装着される。
【００１７】
また、各気筒において、シリンダヘッド３の前方端面で単一の開口となる排気ポート１１は、仕切壁１９により途中で分岐し、それぞれ独立した排気分岐ポートを有しており、各排気分岐ポートは対応する排気口に連通している。排気ポート１１は、排気管マニホールドに接続される。
【００１８】
図２に図示されるように、各気筒は二つの吸気バルブ１２ａ，１２ｂおよび二つの排気バルブ１３ａ，１３ｂを有し、そのうちの一つの吸気バルブ１２ｂおよび一つの排気バルブ１３ｂはバルブ休止機構２０を具備している。四つの気筒は、車両の前後方向の中心線に関して、線対称に配置されており、それら四つの気筒の各シリンダ軸線を含む平面に対して、その平面の車両後方側に吸気ポート１０および吸気バルブ１２ａ，１２ｂが配置され、その平面の車両前方側に排気ポート１１および排気バルブ１３ａ，１３ｂが配置されている。
【００１９】
車両前方に向かって右側にある１対の気筒において、互いに他の気筒に近い側の吸気口に設けられた吸気バルブ１２ｂ，１２ｂはバルブ休止機構２０を具備しており、互いに他の気筒から遠い側の吸気口に設けられた吸気バルブ１２ａ，１２ａは、バルブ休止機構２０を具備していない。これに対して、前記１対の気筒において、互いに他の気筒に近い側の排気バルブ１３ａ，１３ａはバルブ休止機構２０を具備しておらず、互いに他の気筒から遠い側の排気バルブ１３ｂ，１３ｂはバルブ休止機構２０を具備している。吸気バルブ１２ａ，１２ｂおよび排気バルブ１３ａ，１３ｂに関するバルブ休止機構２０の配置は、車両前方に向かって左側にある１対の気筒に関しても同様である。このことを一気筒についてみると、バルブ休止機構２０を具備するバルブおよびバルブ休止機構２０を具備しないバルブは、その気筒の点火栓２１に関して点対称に配置されることになる。
【００２０】
なお、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａおよび排気バルブ１３ａは、それぞれ吸気カムおよび排気カムにより、機関運転時は常時開閉動作される。
【００２１】
つぎに、バルブ休止機構２０について説明する。このバルブ休止機構２０は、前記特開平１０−１８４３２７号公報に記載されているバルブ休止機構と同じ構造のものである。便宜上、図１に図示された吸気バルブ１２ｂに具備されたバルブ休止機構２０について、その概略を説明するが、排気バルブ１３ｂに具備されたバルブ休止機構２０も同一構造を有するものである。
【００２２】
バルブ休止機構２０は、吸気リフタ２０ａと、該吸気リフタ２０ａ内で摺動可能なプランジャ保持体２０ｂと、プランジャ２０ｃと、吸気リフタ２０ａと弁軸とを常時離間する方向に付勢するリフタばね２０ｄと、プランジャ２０ｃにプランジャばねの付勢力に抗して油圧を作用させる圧油供給機構とからなっている。プランジャ保持体２０ｂ内には、シリンダ孔が吸気バルブ１２ｂの弁軸と直交して形成されており、プランジャ２０ｃが該シリンダ孔内で摺動する。さらに、プランジャ保持体２０ｂには、シリンダ孔と直交し吸気バルブ１２ｂの弁軸の頭部が進入して貫通できるスライド孔が形成されている。
【００２３】
プランジャ２０ｃには、吸気バルブ１２ｂの弁軸の頭部が進入して貫通できる逃げ孔が中央からやや左寄りに形成され、Ｕ字状溝が右端部に形成されている。プランジャ２０ｃがプランジャばねに付勢されて右方向に摺動したとき、該Ｕ字状溝の溝底が、プランジャ保持体２０ｂを弁軸方向に貫通して設けられたピン２０ｅに当接する。そして、この当接状態において、逃げ孔とプランジャ保持体２０ｂに形成されたスライド孔とが合致して、弁軸の頭部がこれらの孔に進入できる。
【００２４】
プランジャ２０ｃが、油圧を受け、プランジャばねの付勢力に抗して図１において左方向に摺動すると、逃げ孔とスライド孔とが合致しない状態となり、弁軸の頭部がもはやこれらの孔に進入できない。
【００２５】
バルブ休止時には、プランジャ２０ｃはプランジャばねに付勢されて、図１において右方向にピン２０ｅに当接するまで摺動する。これにより、逃げ孔とスライド孔とが合致して、吸気カム軸７の回転に追随して吸気リフタ２０ａがシリンダヘッド３に形成された吸気リフタガイド孔内を下動すると、弁軸の頭部がこれらの孔に進入するので、吸気リフタ２０ａと弁軸との間の力の伝達が遮断されて、吸気バルブ１２ｂは閉じたままの状態を保持する。
【００２６】
また、バルブ休止解除時には、油圧によりプランジャ２０ｃが図１において左方向に摺動して、逃げ孔とスライド孔とが合致しない状態となり、弁軸の頭部がプランジャ２０ｃに当接し得る状態となるので、吸気カム軸７の回転に追随して吸気バルブ１２ｂは開閉動作を行う。
【００２７】
つぎに、排気２次空気導入装置について説明する。この排気２次空気導入装置は、リードバルブ装置２２と、収容室２３と、排気２次空気導入通路２４と、仕切板２５と、リードバルブキャップ２７および空気取入れパイプ２８とから構成されている。
【００２８】
図１に図示されるリードバルブ装置２２は、シリンダヘッドカバー６の、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａ上方に位置する部分に形成された収容室２３内に取り付けられている。この収容室２３は、図２に想像線で図示されるようにシリンダ軸線に沿って上方から見たとき、角部がＲ状とされ車両前後方向に長い長方形の周壁２３ａを有している。この周壁２３ａおよび収容室２３の底壁２３ｂはシリンダヘッドカバー６と一体成形される。
【００２９】
底壁２３ｂは、シリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー６との合わせ面に対して、シリンダ軸線から離れるにしたがって下方に傾斜しており、また排気２次空気導入通路２４は、収容室２３において、底壁２３ｂの最も高い位置に開口している。このような、傾斜している底壁２３ｂと排気２次空気導入通路２４の収容室２３における開口位置とを採用することにより、収容室２３に侵入した水や異物が排気２次空気導入通路２４内に入り難くなっている。
【００３０】
収容室２３には、さらに仕切板２５が設けられている。この仕切板２５は、リードバルブ装置２２の後述するストッパー２２ｄと底壁２３ｂとの間にあって、底壁２３ｂから上方に延びる支持脚に取り付けられると共に、その車両前後方向の前端部分が周壁２３ａの内側に接触した状態で周壁２３ａに沿って上方に曲げられている。仕切板２５の側端および後端と周壁２３ａとの間には空気が通る間隙が設けられている。取り入れられた空気は、仕切板２５に当たって偏向され、収容室２３における排気２次空気導入通路２４の開口に導かれる。また、仕切板２５は、リードバルブ装置２２が高温高圧の排気ガスに直接曝されるのを防止している。
【００３１】
リードバルブ装置２２は、後述する空気取入れパイプ２８から取り入れられた空気が通過する通気口２２ａが形成されたバルブシート体２２ｂと、排気２次空気導入通路２４を介して作用する排気ガスの圧力を受けて、バルブシート体２２ｂの通気口２２ａを開閉する弾性を有する板状のリードバルブ２２ｃと、リードバルブ２２ｃに対向する位置に設けられリードバルブ２２ｃの変位を規制する弓形のストッパー２２ｄとを有する。したがって、この実施形態において、リードバルブ装置２２は、排気ポート１１の排気分岐ポートに導入される排気２次空気の空気量を制御する弁を構成する。バルブシート体２２ｂは、収容室２３の周壁２３ａの開放端部に形成された段部２３ｃに嵌合され、適宜固定手段により固定される。そして、段部２３ｃに載置されたバルブシート体２２ｂの縁部は、シリンダヘッドカバー６にボルト２６により固定される後述するリードバルブキャップ２７の下端縁部で、上方から押圧することにより固定される。また、リードバルブ２２ｃは、ストッパー２２ｄと共にボルトによりバルブシート体２２ｂに固定される。
【００３２】
このように構成されたリードバルブ装置２２および収容室２３が気筒毎に設けられるのであるが、隣接する１対の気筒に対して、図２に想像線で図示されるような、収容室２３の配置およびリードバルブキャップ２７を採用している。すなわち、隣接する１対の気筒において、一方の気筒の収容室２３の周壁２３ａであって他方の気筒に近い側の周壁２３ａが、前記他方の気筒の収容室２３の周壁２３ａであって前記一方の気筒に近い側の周壁２３ａと一体となっており、その１対の収容室２３，２３に共通の周壁となるようにしている。そして、前記１対の収容室２３，２３の開放端には、空気を収容室２３に取り入れる空気取入れパイプ２８を有する単一のリードバルブキャップ２７が装着されて、１対の収容室２３，２３の上方が覆われる。このリードバルブキャップ２７は、その気筒列方向の両端位置で、ボルト２６によりシリンダヘッドカバー６に固定される。
【００３３】
空気取入れパイプ２８は、リードバルブキャップ２７と一体成形され、隣接する１対の気筒に設けられる点火栓２１，２１の間に向かって延びていている。そして、空気取入れパイプ２８は、１対のリードバルブ装置２２に対して共通の空気取入れ手段を構成しているから、内燃機関１のエアクリーナから空気供給接続管を介して空気を取り入れる場合に、一本の空気供給接続管を空気取入れパイプ２８の開口端部に接続すればよく、それぞれのリードバルブ装置に空気供給接続管を接続する必要がないため、空気供給接続管の数を少なくすることができ、またその空気供給接続管をコンパクトに配管することができる。
【００３４】
図１に図示されるように、内燃機関１のそれぞれの気筒に設けられる排気２次空気導入通路２４は、シリンダヘッド３を貫通して形成された第１通路２４ａとシリンダヘッドカバー６を貫通して形成された第２通路２４ｂとからなる。第１通路２４ａは、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａの弁軸挿通位置とシリンダ軸線との間で、しかも該排気バルブ１３ａの弁軸挿通位置よりも隣接する気筒寄りの位置（図２）に、シリンダ軸線に略平行に直線状に形成される。そして、該第１通路２４ａは、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられている排気ポート１１の排気分岐ポートの排気バルブ１３ａ近傍に開口する。なお、この開口位置は、排気分岐ポートの排気バルブ１３ａの周辺であって、発生する排気ガスの脈動圧の大きさやリードバルブ装置２２の流量特性、排気２次空気導入通路２４の流路抵抗等を考慮して、排気ガスの浄化に必要な量の排気２次空気が得られるように選定された位置である。第２通路２４ｂは、その一端がシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー６との合わせ面で第１通路２４ａと連通し、その他端が、前述したように、収容室２３の底壁２３ｂの最も高い位置に開口する。そして、第１通路２４ａの中心軸線と第２通路２４ｂの中心軸線とは、内燃機関１のクランク軸の軸線と直交する平面に平行な平面において、同一の平面上に位置するようにされている。
それゆえ、第１通路２４ａの排気２次空気導入開口は、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ 13 ａの前記弁軸挿通位置を含んでクランク軸の軸線に直交する平面に対して、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａとは反対側に位置することになる。
【００３５】
したがって、図２に図示されるように、隣接する１対の気筒に形成される排気２次空気導入通路２４，２４については、一方の気筒の排気２次空気導入通路２４が他方の気筒寄りに位置しており、しかもシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー６との合わせ面に垂直で上方から見たとき、リードバルブキャップ２７に設けられる空気取入れパイプ２８の両側に位置している。
【００３６】
図示の実施形態は前記したように構成されているので、下記のような動作が行われる。
機関低速時や低負荷時等で、内燃機関１が、バルブ休止している状態、すなわちバルブ休止機構２０が作動している状態で運転されているときは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａが設けられた吸気口のみから流入する混合気は、燃焼室５内でスワールを形成し、燃焼室５からの排気ガスは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートのみを通じて排出される。このとき、バルブ休止機構を具備する排気バルブ１３ｂが設けられている排気ポート１１の排気分岐ポートでは排気ガスが澱んでいるのに対して、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートでは、排気ガスの脈動圧が生じており、この脈動圧が、排気２次空気導入通路２４を通じて、シリンダヘッドカバー６に設けられた収容室２３内のリードバルブ２２ｃに作用する。そして、排気ガスの圧力が負圧となるとリードバルブ２２ｃが開き、空気取入れパイプ２８から流入した空気が、バルブシート体２２ｂの通気口２２ａを通り、排気２次空気導入通路２４を経て、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートに導入される。そして、この空気が排気ガスと混合され、下流に設けられた排気浄化装置に流入して、排気ガスの浄化が行われる。
【００３７】
一方、機関高速時や高負荷時等で、内燃機関１が、そのバルブ休止機構２０が非作動の状態で運転されているときは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａが設けられた吸気口およびバルブ休止機構２０を具備した吸気バルブ１２ｂが設けられた吸気口から、高出力を得るのに充分な量の混合気が燃焼室５に流入し、燃焼室５からの排気ガスは、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートだけでなく、バルブ休止機構２０を具備した排気バルブ１３ｂが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートをも通じて排出される。このときにも、排気２次空気の導入は、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートの排気ガスの脈動圧に応じて行われる。すなわち、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられた排気ポート１１の排気分岐ポートの排気ガスの脈動圧に基づいてリードバルブ装置２２が作動し、排気２次空気導入通路２４を介して排気ポート１１の排気分岐ポートに２次空気が導入され、排気ガスと混合された状態で排気浄化装置に流入する。
【００３８】
したがって、この実施形態によれば、つぎの効果を奏する。
バルブ休止機構付き内燃機関１において、排気２次空気導入通路２４が、常時開閉動作する、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられる排気ポート１１の排気分岐ポートに開口しているので、バルブ休止機構２０を具備する排気バルブ１３ｂの休止運転域においても、排気浄化に必要な量の排気２次空気を導入でき、一部の排気バルブの休止および開閉作動に拘わらず、排気２次空気を排気ポートへ安定して導入することができるため、排気浄化装置における排気ガスの浄化率が向上する。
【００３９】
また、複数の気筒を有する内燃機関１の、隣接する１対の気筒において、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａを、互いに近い側の排気口に設け、それら排気ポート１１の排気分岐ポートに排気２次空気導入通路２４を開口させたので、排気２次空気導入開口に至る排気２次空気通路を近接した箇所にまとめて配置することが可能となり、コンパクトな構造にすることができる。
【００４０】
さらに、隣接する１対の気筒において、シリンダヘッドカバー６に、その気筒に対応するリードバルブ装置２２，２２をそれぞれ収容する１対の収容室２３，２３を互いに接して設けて、それら１対の収容室２３，２３を覆う単一のリードバルブキャップ２７を該１対の収容室２３，２３に装着したので、それぞれの収容室２３，２３に別々のリードバルブキャップ２７を装着する必要がなく、部品点数および組立工数を減らすことができ、コスト低減ができる。
【００４１】
またさらに、リードバルブキャップ２７に設けられる空気取入れパイプ２８は、１対のリードバルブ装置２２に対して共通の空気取入れ手段を構成しているから、内燃機関１のエアクリーナから空気供給接続管を介して空気を取り入れる場合に、一本の空気供給接続管を空気取入れパイプ２８の開口端部に接続すればよく、それぞれのリードバルブ装置に空気供給接続管を接続する必要がないため、空気供給接続管の数を少なくすることができ、またその空気供給接続管をコンパクトに配管することができる。
【００４２】
また、バルブ休止機構２０を具備する吸気バルブ１２ｂは、バルブ休止機構２０を具備しない排気バルブ１３ａが設けられる排気口と対向した状態で、隣接する１対の気筒の互いに近い側の吸気口に設けられている。したがって、バルブ休止機構２０が作動している状態で内燃機関１が運転されているときには、混合気は、常時開閉動作される、バルブ休止機構２０を具備しない吸気バルブ１２ａが設けられた吸気口のみから燃焼室５に流入して、燃焼室５内でスワールを形成するため、燃焼性が向上し、安定した希薄燃焼が可能となり、これにより、燃費およびエミッションの改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本出願発明の実施形態であるバルブ休止機構付き４気筒内燃機関のクランク軸の軸線と直交する平面における部分概略縦断面図であって、シリンダヘッド、カム軸、シリンダヘッドカバーおよび吸気接続管を含む図である。
【図２】図２は、本出願発明の実施形態であるバルブ休止機構付き４気筒内燃機関のシリンダヘッドカバー、吸気カムキャップおよび排気カムキャップを取り外した状態での概略平面図である。
【符号の説明】
１…バルブ休止機構付き内燃機関、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…クランクケース、６…シリンダヘッドカバー、７…吸気カム軸、８…排気カム軸、１０…吸気ポート、１１…排気ポート、１２ａ，１２ｂ…吸気バルブ、１３ａ，１３ｂ…排気バルブ、２０…バルブ休止機構、２１…点火栓、２２…リードバルブ装置、２３…収容室、２４…排気２次空気導入通路、２７…リードバルブキャップ、２８…空気取入れパイプ
Claims (6)
- １気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、前記１気筒当たり二つ設けられた吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、
一つの気筒について、前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブおよび前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブは、前記気筒に設けられた点火栓に関して点対称に配置され、
前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口が設けられ、前記排気２次空気導入開口は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの弁軸挿通位置を含んでクランク軸の軸線に直交する平面に対して、前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブとは反対側に位置することを特徴とするバルブ休止機構付き内燃機関。 - 複数の気筒を有する内燃機関の１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、前記１気筒当たり二つの吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、
隣接する１対の気筒には、前記１対の前記気筒の互いに近い側の排気口にバルブ休止機構を具備しない排気バルブがそれぞれ設けられ、
前記１対の前記気筒のそれぞれの気筒について、前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ、前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブおよび前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブは、前記気筒に設けられた点火栓に関して点対称に配置され、
前記バルブ休止機構を具備しない排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口がそれぞれ設けられ、前記排気２次空気導入開口は、バルブ休止機構を具備しない排気バルブの弁軸挿通位置よりも隣接する気筒寄りに位置することを特徴とするバルブ休止機構付き内燃機関。 - 複数の気筒を有する内燃機関の１気筒当たり二つ設けられた排気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備し、二つの吸気バルブのうちの一つが、内燃機関の運転状態に応じてバルブ開閉動作を休止させるバルブ休止機構を具備するバルブ休止機構付き内燃機関において、
隣接する１対の前記気筒には、前記１対の前記気筒の互いに近い側の排気口に前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブがそれぞれ設けられると共に前記１対の前記気筒の互いに遠い側の排気口に前記バルブ休止機構を具備する前記排気バルブがそれぞれ設けられ、かつ、前記１対の前記気筒の互いに近い側の吸気口に前記バルブ休止機構を具備する前記吸気バルブがそれぞれ設けられると共に前記１対の前記気筒の互いに遠い側の吸気口に前記バルブ休止機構を具備しない前記吸気バルブがそれぞれ設けられ、
前記１対の前記気筒には、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブ近傍の排気ポートに、排気ガスの脈動圧に応じて排気２次空気を前記排気ポートに導入する排気２次空気導入開口がそれぞれ設けられ、前記排気２次空気導入開口は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの弁軸挿通位置よりも隣接する前記気筒寄りに位置することを特徴とするバルブ休止機構付き内燃機関。 - 前記各排気２次空気導入開口に導入する空気量を制御する弁をそれぞれ収容する１対の収容室が、シリンダヘッドカバーの上面に互いに接して設けられ、該１対の収容室を覆う 単一のキャップが該１対の収容室に装着されたことを特徴とする請求項２または３記載のバルブ休止機構付き内燃機関。
- 前記排気２次空気導入開口を有する排気２次空気導入通路は、前記バルブ休止機構を具備しない前記排気バルブの前記弁軸挿通位置とシリンダ軸線との間で、前記シリンダ軸線に略平行に直線状に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のバルブ休止機構付き内燃機関。
- 前記排気バルブが具備する前記バルブ休止機構は、排気カム軸と前記排気バルブとの間に介在する排気リフタを有し、前記吸気バルブが具備する前記バルブ休止機構は、吸気カム軸と前記吸気バルブとの間に介在する吸気リフタを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のバルブ休止機構付き内燃機関。
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