JPH04292509A - ４サイクル内燃機関の弁作動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１つのシリンダに複数の
吸気弁および排気弁を備えた４サイクル内燃機関の弁作
動機構に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、１個のシリンダの一側に少くとも２
個の吸気弁と他側に少くとも２個の排気弁を並設し、該
２個の吸気弁の一方と、該２個の排気弁の一方とを内燃
機関の運転状況に応じて休止自在とした４サイクル内燃
機関が知られており、例えば特開昭５８−８２０３４号
公報に示されている。

【０００３】この機関においては、各弁のロッカアーム
がそれぞれ別個のカムにより制御され、高速運転域では
すべての弁が作動するが、低速運転域あるいは低負荷運
転域では前記一方の吸気弁（サブ吸気弁）および排気弁
（サブ排気弁）のロッカアームが不作動状態となり、こ
れらの弁が休止するようになされている。

【０００４】

【解決しようとする課題】このような内燃機関において
は、回転数対トルク特性線図上において、１弁作動のト
ルク曲線と２弁作動のトルク曲線とが交叉する点の近傍
で弁作動態様の切換えが行われるが、該交叉点近傍にお
ける両トルク曲線の勾配が相違するので、この部分にト
ルクの谷ができてしまう。

【０００５】従って本発明は、このトルクの谷を解消し
て低速域から中速域を経て高速域へスムーズに移行でき
る弁作動機構を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】このため、本
発明においては、１つのシリンダにそれぞれ少くとも２
個の吸気弁および排気弁を設けた４サイクル内燃機関の
、前記２個の吸気弁もしくは排気弁を作動させる弁作動
機構において、カム軸に、総開角が広くリフトが高い高
速用カムと、該カムより総開角が狭くリフトが低い２個
の低速用カムとを設け、ロッカアーム軸に、前記２個の
弁のうち一方の弁を作動させる第１のロッカアームと、
他方の弁を作動させる第２のロッカアームと、第１の補
助ロッカアームと、第２の補助ロッカアームとを並列さ
せてそれぞれ枢動自在に装着し、前記高速用カムを前記
第１の補助ロッカアームに、前記２個の低速用カムの一
方を前記第１のロッカアームに、他方の低速用カムを前
記第２の補助ロッカアームにそれぞれ接触係合させ、前
記４個のロッカアームをこれらがそれぞれ分離された状
態、前記第２の補助ロッカアームと第２のロッカアーム
とが一体に連結された状態および前記４個のロッカアー
ム全部が一体に連結された状態に選択的に切替え得るロ
ッカアーム連結手段を設ける。

【０００７】この弁作動機構は次のように作用する。先
ず、機関の低回転数域（低速域）においては、４個のロ
ッカアームがそれぞれ分離された状態すなわち４個のロ
ッカアームがそれぞれ単独で揺動できる状態にする。こ
の状態では一方の弁は、一方の低速用カムが接触係合し
ている第１のロッカアームによって作動されるが、他方
の弁を作動させる第２のロッカアームはいずれのカムと
も接触係合していないので揺動せず、該弁は休止する。

【０００８】次いで、機関回転数が中速域に入ると、ロ
ッカアーム連結手段により、第２の補助ロッカアームと
第２のロッカアームとが一体に連結された状態にする。 この状態では他の低速用カムによる第２の補助ロッカア
ームの揺動運転が第２のロッカアームに伝えられるので
他方の弁も作動し、かくして２個の弁が作動するように
なる。ただしこの場合、他方の弁の総開角およびリフト
量は一方の弁と同様に比較的小さい値におさえられてい
る。

【０００９】さらに、機関回転数が高速域に入ると、ロ
ッカアーム連結手段により、４個のロッカアーム全部が
一体に連結された状態にする。この状態では全部のロッ
カアームが一様に揺動するが、高速用カムの総開角およ
びリフト量が低速用カムの総開角およびリフト量より大
きいので、低速用カムによってロッカアームに与えられ
る筈の揺動運動は、高速用カムによって与えられるさら
に大きな揺動運動によって打ち勝たれ、結局２個の弁が
ともに高速用カムに相当する大きな総開角およびリフト
量で作動して、機関出力を一段と高める。

【００１０】かくして機関のトルクは低速域から中速域
を経て高速域へなめらかにつながって行き、弁作動様式
の切換え点近傍においてトルクの谷を生ずることがなく
、また中速域においては加速に十分な余裕出力が得られ
る。

【００１１】

【実　　施　　例】図１は本発明による弁作動機構を備
えた４サイクル内燃機関のシリンダ頭部を示す概略平面
図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ　線にほぼ沿う断面図であ
る。

【００１２】１はシリンダ、２はピストン、３は燃焼室
で、燃焼室３の頂壁に小径吸気ポート４と大径吸気ポー
ト５の２つの吸気ポートおよび小径排気ポート６と大径
排気ポート７の２つの排気ポートが開口しており、各開
口部（弁口）がそれぞれ小径吸気弁８、大径吸気弁９、
小径排気弁１０および大径排気弁１１によって開閉され
る。 １２は点火栓である。

【００１３】吸気弁８，９および排気弁１０，１１の上
方にそれぞれロッカアーム軸１３、ロッカアーム１４、
カム軸１５、高速用カム１６および低速用カム１７から
成る弁作動機構１８Ａ，１８Ｂが設けられている。これ
らの弁作動機構１８Ａ，１８Ｂの構成は同じであるので
、以下弁作動機構１８Ａについて詳細に説明する。

【００１４】例えば図３に弁作動機構１８Ａの構成が説
明的に示されているが、該図および図２から分るように
、吸気弁８，９の上方外側を連てロッカアーム軸１３が
配設され、このロッカアーム軸１３に、小径吸気弁８の
頭部に当接してこれを作動させる第１のロッカアーム１
４ａと、大径吸気弁９の当部に当接してこれを作動させ
る第２のロッカアーム１４ｂとが枢着され、さらにロッ
カアーム１４ａ，１４ｂの間に第１および第２の補助ロ
ッカアーム１４ｃ，１４ｄが配設され、同様にロッカア
ーム軸１３に枢着されている。これらのロッカアームの
上方を横切って延びるカム軸１５には１個の高速用カム
１６と２個の低速用カム１７ａ，１７ｂとが、高速用カ
ム１６を真中に挟んで設けられており、低速用カム１７
ａはロッカアーム１４ａに、高速用カム１６はロッカア
ーム１４ｃに、低速用カム１７ｂはロッカアーム１４ｄ
にそれぞれ接触係合している。

【００１５】図６は、高速用カム１６のリフト曲線ａと
低速用カム１７ａ，１７ｂのリフト曲線ｂとを重ねて示
した線図であるが、同図から分かるように、低速用カム
１７ａ，１７ｂの総開角Ｔｂは高速用カム１６の総開角
Ｔａより小さく、また低速用カム１７ａ，１７ｂのリフ
ト量Ｌｂも高速用カム１６のリフト量Ｌａより小さく、
従って低速用カム１７ａ，１７ｂのリフト曲線ｂは高速
用カム１６のリフト曲線ａの中に完全に入り込んでいる
。本実施例においては、低速用カム１７ａと低速用カム
１７ｂとは同一のリフト曲線を有している。

【００１６】ロッカアーム１４ａ，１４ｃ，１４ｄ，１
４ｂには、これらを横方向に貫くピン孔１９が設けられ
ている。 ただしロッカアーム１４ａとロッカアーム１４ｂのピン
孔部分１９ａ，１９ｂはいずれも有底円筒状に形成され
ている。 ピン孔１９にはロッカアーム１４ｂ側から順に切替えピ
ン２０ｂ，２０ｄ，２０ｃおよびストッパ部片２１が摺
動自在に嵌装されている。切替えピン２０ｂ，２０ｄ，
２０ｃの長さはそれぞれ対応するロッカアーム１４ｂ，
１４ｄ、１４ｃのピン孔部分１９ｂ，１９ｄ，１９ｃ長
さにほぼ等しい。そしてストッパ部片２１はスプリング
２２によって切替えピン２０ｃ側へ押圧されており、か
つその小径の軸部分はピン孔部分１９ａからロッカアー
ム１４ａの側方へ突出できるようになっている。

【００１７】さらに、ロッカアーム軸１３に関してピン
孔１９と反対側に、ロッカアーム１４ｂとロッカアーム
１４ｄとにまたがって同様なピン孔２３が設けられてお
り、ロッカアーム１４ｂ側のピン孔部分２３ｂに切替え
ピン２４が嵌装され、ロッカアーム１４ｄ側のピン孔部
分２３ｄにストッパ部片２５がスプリング２６により付
勢されて嵌装されている。

【００１８】ロッカアーム軸１３は中空軸で、内部は油
通路２７となっている。そしてこの油通路２７内にスプ
ール弁２８が摺動可能に嵌装されており、その上方（図
３において上方、以下同じ）からスプール弁２８内に圧
油が供給されるようになっている。スプール弁２８のピ
ン孔１９側には、上方の給油側に連通する給油ポート２
９ａと、下方の排油側に連通する排油ポート３０ａとが
設けられており、ピン孔２３側にも同様に給油ポート２
９ｂと排油ポート３０ｂとが前記ポート２９ａ，３０ａ
とは高さを違えて設けられている。一方、ロッカアーム
１４ｄには、前記ピン孔部分１９ｂの底部を油通路２７
に連通させる連通路３１ａと、前記ピン孔部分２３ｂの
底部を油通路２７に連通させる連通路３１ｂとが設けら
れている。

【００１９】図３においては、スプール弁２８が油通路
２７内において上方位置を占め、ピン孔部分１９ｂおよ
び２３ｂ内の圧油が連通路３１ａ、排油ポート３０ａお
よび連通路３１ｂ、排油ポート３０ｂを通じて油通路２
７に排出されている。従って切替えピン２０ｂ，２０ｄ
，２０ｃはストッパ部片２１を介してスプリング２２に
より押し上げられ、それぞれロッカアーム１４ｂ，１４
ｄ，１４ｃ内に納まっている。同様に切替えピン２４は
ストッパ部片２５を介してスプリング２６により押し上
げられ、ロッカアーム１４ｂ内に納まっている。この状
態では、ロッカアーム１４ａ，１４ｃ，１４ｄはそれぞ
れ低速用カム１７ａ、高速用カム１６、低速用カム１７
ｂによって独立に揺動し、ロッカアーム１４ｂはいずれ
のカムによっても作動されない。すなわち大径吸気弁９
は休止し、小径吸気弁８は低速用カム１７ａによって作
動され小さいリフトで開閉する。この弁作動様式は低速
低負荷時に用いられ、混合気は小径吸気ポート４および
小さいリフトで開かれた小径吸気弁８を通じて比較的大
きな流速で燃焼室３に吸引され、燃焼室３内に強いスワ
ールを生成させて燃焼を良好にする。

【００２０】機関の中速域においては、スプール弁２８
を図４に示すように中間位置に摺動させる。この位置で
は、ピン孔部分１９ｂは依然として排油ポート３０ａを
介して油通路２７の排油側に連通しているので、ピン孔
１９内の各切替えピン２０の位置は変わらないが、ピン
孔部分２３ｂには給油ポート２９ｂを通じて圧油が供給
され、切替えピン２４は油圧により押し下げられてロッ
カアーム１４ｂとロッカアーム１４ｄとにまたがる位置
を占めて、ロッカアーム１４ｂとロッカアーム１４ｄと
を一体的に揺動するように連結する。従って低速用カム
１７ｂによるロッカアーム１４ｄの揺動運動がロッカア
ーム１４ｂに伝えられるので大径吸気弁９が作動する。 かくして小径吸気弁８と大径吸気弁９の両方が作動する
が、この時の両弁の総開角およびリフト量は低速用カム
１７ａ，１７ｂに応じた比較的小さい値におさえられて
いる。

【００２１】機関回転数がさらに高速域に入ると、スプ
ール弁２８を図５に示すように最下方位置に摺動させる
。 この位置においてはピン孔部分１９ｂも給油ポート２９
ａを通じて油通路２７の給油側へ連通するので、各切替
えピン２０ｂ，２０ｄ，２０ｃが隣接するロッカアーム
間にまたがる位置を占め、４個のロッカアーム全部が一
体に連結された状態になる。この状態では全部のロッカ
アームが一様に揺動するが、高速用カム１６の総開角お
よびリフト量が低速用カム１７ａ，１７ｂの総開角およ
びリフト量より大きいので、低速用カム１７ａ，１７ｂ
によってロッカアームに与えられる揺動運動は、高速用
カム１６によって与えられるさらに大きな揺動運動によ
って打ち勝たれ、結局２個の弁８，９がともに高速用カ
ム１６に相当する大きな総開角およびリフト量で作動し
て、機関出力を一段と高める。

【００２２】図８は上記低速域、中速域および高速域に
おける小径弁と大径弁の作動状態をリフト曲線により示
して表にまとめたものであり、高速用カム１６に対応す
るリフト量の大きな曲線ａと、低速用カム１７に対応す
るリフト量の小さな曲線ｂとを、図６と同様に重ね合わ
せて示してあるが、各弁は実線で示した方の曲線に従っ
て作動する。

【００２３】図１０は横軸に回転数Ｎｅ　をとり、縦軸
にトルクＴをとって機関のトルク特性を示したグラフで
、点線Ａは、図８に低速域として示したように、小径弁
だけを低速用カム１７により作動させた時のトルク曲線
であり、波線Ｂは、図８に中速域として示したように、
小径弁および大径弁をいずれも低速用カム１７により作
動させた時のトルク曲線であり、実線Ｃは、図８に高速
域として示したように、小径弁および大径弁をいずれも
高速用カム１６により作動させた時のトルク曲線である
。図１０から分かるように、回転数の上昇に応じて、低
速域の曲線Ａから中速域の曲線Ｂを経て高速域の曲線Ｃ
に移行することにより、曲線Ａから直接曲線Ｃに移る場
合に生ずるトルクの谷が解消し、機関のトルクは低速域
から中速域を経て高速域へなめらかにつながって行き、
また中速域においては加速に十分な余裕出力が得られる
。

【００２４】上記実施例においては２つの低速用カム１
７ａ，１７ｂを同一形状のものにしたが、図７に示すよ
うに、低速用カム１７ｂの代りに、総開角およびリフト
量を高速用カム１６と低速用カム１７ａとの中間の大き
さとした中速用カム３２を設けてもよい。図９はこのよ
うな中速用カム３２を設けた時の各弁のリフト曲線を示
す図８と同様な図であり、ｃが中速用カム３２に対応す
るリフト曲線である。この場合には機関のトルクは図１
０において曲線Ａから曲線Ｄを経て曲線Ｃに移り、機関
の諸元、仕様によってはより滑かな出力特性が得られる
。

【００２５】弁作動様式の切替えは上記のように回転数
Ｎｅ　をパラメータとして切替えるようにしてもよいが
、あるいはスロットル開度または吸気管負圧によってあ
らわされる負荷をパラメータとして負荷によって切替え
るようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明の弁作動機構によれば、１つのシ
リンダにそれぞれ少くとも２個の吸気弁および排気弁を
設けた４サイクル内燃機関の、前記２個の吸気弁もしく
は排気弁を、１方の弁を休止させることと、２個の弁の
開角、リフトの組合わせを変えることとによって、３段
階の様式に切替えて作動させることができるので、機関
のトルクを低速域から中速域を経て高速域へなめらかに
つなげて行くことができ、弁作動様式の切替え点近傍に
おいてトルクの谷を生ずることがなく、また中速域にお
いては加速に十分な余裕出力が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弁作動機構を備えた４サイクル内
燃機関のシリンダ頭部を示す概略平面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ　線にほぼ沿う断面図である
。

【図３】弁作動機構の低速域における状態を示す平断面
図である。

【図４】弁作動機構の中速域における状態を示す平断面
図である。

【図５】弁作動機構の高速域における状態を示す平断面
図である。

【図６】高速用カムと低速用カムのリフト曲線を示す線
図である。

【図７】本発明の他の実施例におけるカム軸を示す図面
である。

【図８】図２ないし図６に示した弁作動機構により作動
される２つの弁の作動状態をリフト曲線により示して表
示した図面である。

【図９】図７に示したカム軸を採用した時の各弁の作動
状態を示す図８と同様な図面である。

【図１０】本発明による機関のトルク特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１…シリンダ、２…ピストン、３…燃焼室、４…小径吸
気ポート、５…大径吸気ポート、６…小径排気ポート、
７…大径排気ポート、８…小径吸気弁、９…大径吸気弁
、１０…小径排気弁、１１…大径排気弁、１２…点火栓
、１３…ロッカアーム軸、１４…ロッカアーム、１５…
カム軸、１６…高速用カム、１７…低速用カム、１８…
弁作動機構、１９…ピン孔、２０…切替えピン、２１…
ストッパ部片、２２…スプリング、２３…ピン孔、２４
…切替えピン、２５…ストッパ部片、２６…スプリング
、２７…油通路、２８…スプール弁、２９…給油ポート
、３０…排油ポート、３１…連通路、３２…中速用カム
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１つのシリンダにそれぞれ少くとも２
   個の吸気弁および排気弁を設けた４サイクル内燃機関の
   、前記２個の吸気弁もしくは排気弁を作動させる弁作動
   機構において、カム軸に、総開角が広くリフトが高い高
   速用カムと、該カムより総開角が狭くリフトが低い２個
   の低速用カムとを設け、ロッカアーム軸に、前記２個の
   弁のうち一方の弁を作動させる第１のロッカアームと、
   他方の弁を作動させる第２のロッカアームと、第１の補
   助ロッカアームと、第２の補助ロッカアームとを並列さ
   せてそれぞれ枢動自在に装着し、前記高速用カムを前記
   第１の補助ロッカアームに、前記２個の低速用カムの一
   方を前記第１のロッカアームに、他方の低速用カムを前
   記第２の補助ロッカアームにそれぞれ接触係合させ、前
   記４個のロッカアームを、これらがそれぞれ分離された
   状態、前記第２の補助ロッカアームと第２のロッカアー
   ムとが一体に連結された状態および前記４個のロッカア
   ーム全部が一体に連結された状態に選択的に切替え得る
   ロッカアーム連結手段を設けたことを特徴とする４サイ
   クル内燃機関の弁作動機構。
2. 【請求項２】　　前記他方の低速用カムの総開角および
   リフトを前記一方の低速用カムの総開角およびリフトよ
   り大きくしたことを特徴とする請求項１記載の弁作動機
   構。