JPH04350312A - エンジンの吸排気装置 - 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４サイクルガソリンエン
ジン，ディーゼルエンジン等のエンジンの吸排気装置、
詳しくは吸排気弁やカムシャフトを用いない吸排気装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジンの吸排気装置は、シリン
ダヘッドに形成された吸排気路の吸排気口に吸排気弁を
設け、該吸排気弁をクランク軸と歯車又はチェーンを介
して連動するカム軸に形成されたカムによって所定のタ
イミングで開閉動作させるようになっている。具体的に
は、ＯＨＶエンジンの場合は、カムの動作をタペット、
プッシュロッド及びロッカーアームを介して吸排気弁に
伝達して弁を開閉させ、またＯＨＣ又はＤＯＨＣエンジ
ンの場合は、シリンダヘッドの上部に設けたカム軸のカ
ムの動作をロッカーアームを介して吸排気弁に伝達して
弁を開閉させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の吸排気装置では、カムや弁機構を採用してい
るため、構造が複雑で騒音が大きいという問題があった
。また、カムと弁の間にロッカーアーム等の介在部品が
必要であり、部品点数が多いうえ、剛性が低いため、力
の伝達にロスが生じ、高速回転に限界があった。本発明
はかかる問題点を解決することを課題とし、構造簡単で
、騒音も少なく、高速回転が可能なエンジンの吸排気装
置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、第１発明はシリンダブロックとシリンダヘッドからな
るシリンダ内に収容したピストンの往復動をコネクティ
ングロッドを介してクランク軸に伝達して回転運動に変
換するようにしたエンジンにおいて、シリンダヘッドに
ピストンの往復動方向と直交する方向に一対の互いに平
行な貫通穴を設けるとともに、各貫通穴とシリンダ空間
とを連通する連通口を設け、また前記各貫通穴に中空円
筒状の吸気軸，排気軸を回転可能に嵌合して、これらの
吸排気軸に前記連通口と重複可能な吸気孔，排気孔をそ
れぞれ形成する一方、前記吸排気軸の内部と連通する吸
気路，排気路を設け、さらに前記吸排気軸をクランク軸
に対して所定のタイミングで駆動する駆動部を設けたも
のである。なお、吸気路及び排気路は、シリンダヘッド
に形成して吸排気軸の両端面と接続するようにしてもよ
い。あるいは、吸排気軸をシリンダヘッドより突出させ
て、吸気路又は排気路である吸排気管と回転継手を介し
て接続するようにしてもよい。

【０００５】また、第２発明は、シリンダブロックとシ
リンダヘッドからなるシリンダ内に収容したピストンの
往復動をコネクティングロッドを介してクランク軸に伝
達して回転運動に変換するようにしたエンジンにおいて
、シリンダヘッドにピストンの往復動方向と直交する方
向に一対の互いに平行な貫通穴を設けるとともに、各貫
通穴とシリンダ空間とを連通する連通口を設け、また各
貫通穴と連通する吸気路と排気路を設け、前記各貫通穴
に中実の吸気軸，排気軸を回転可能に嵌合して、これら
の吸排気軸に前記吸排気路と連通口を連通可能な吸気孔
，排気孔を設ける一方、前記吸排気軸をクランク軸に対
して所定のタイミングで駆動する駆動部を設けたもので
ある。

【０００６】

【作用】第１発明に係る構成によれば、吸入行程では吸
気軸の吸気孔が連通口と重複して開孔し、吸気路から吸
気軸内に導入された混合ガスが吸気孔よりシリンダ空間
内に吸入される。圧縮行程，爆発行程では、吸気軸の吸
気孔及び排気軸の排気孔が共に連通口と重複せずに閉孔
状態となる。排気行程では排気軸の排気孔が連通口と重
複して開孔し、排気ガスが排気孔より排気軸内部を通っ
て排気路へ排出される。

【０００７】第２発明に係る構成によれば、第１発明と
ほぼ同様であるが、吸入行程では吸気路と連通口とが吸
気軸の吸気孔を介して連通し、吸気路から導入された混
合ガスが当該吸気孔を通ってシリンダ空間内に吸入され
る。また、圧縮，爆発行程では吸排気軸の吸排気孔が共
に閉孔し、排気行程では排気路と連通口とが排気軸の排
気孔を介して連通し、排気ガスが当該排気孔より排気路
へ排出される。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。 ｉ）第１発明の実施例 図１，図２は第１発明に係る吸排気装置を備えた４サイ
クルガソリンエンジンを示し、１はシリンダブロック，
２はシリンダヘッドであり、これらにより直列４気筒の
シリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが形成されている。各
シリンダ３ａ〜３ｄのシリンダヘッド２には点火プラグ
４が装着されるとともに、シリンダブロック１にはピス
トン５が収容されている。これらのピストン５の往復運
動はコネクティングロッド６を介して図示しないクラン
ク軸に伝達され、回転運動に変換されるようになってい
る。なお、前記シリンダブロック１及びシリンダヘッド
２は、詳細には図示しないが、水冷ジャケット構造又は
空冷フィン構造が採用されている。

【０００９】シリンダカバー２には、各ピストン５の往
復動方向と直交する方向に一対の互いに平行な貫通穴７
，８が形成されるとともに、図２に示すように各貫通穴
７，８と各シリンダ３ａ〜３ｄの空間を連通する連通口
９，１０が形成されている。前記貫通穴７の両端には、
図２に示すように吸気路１１が延設され、貫通穴８の両
端にも同様に排気路１２が形成されている。貫通穴７，
８にはそれぞれ中空円筒状の吸気軸１３，排気軸１４が
回転可能に嵌合されている。各吸排気軸１３，１４の両
端には通気孔１５を有する端板１６が固着され、該端板
１６には駆動軸１７，１８が突設されている。また、吸
排気軸１３，１４には、所定の回転位置で各シリンダ３
ａ〜３ｄの連通口９，１０と重複可能な矩形の吸気孔１
９，排気孔２０が形成されている。各吸排気孔１９，２
０は第１，第３，第４，第２シリンダの順に９０°ずつ
ずれた位置に形成されている。また、同一シリンダでの
吸気孔１９と排気孔２０とは図１に示すように１８０°
ずれた位置になるように調整されている。

【００１０】前記吸排気軸１３，１４の各駆動軸１７，
１８の一端には駆動ギヤ２１が固着され、この駆動ギヤ
２１と図示しないクランク軸との間にタイミングベルト
２２が架設され、クランク軸の２回転に対して吸排気軸
１３，１４が１回転するようにギヤ比が設定されている
。なお、前記吸排気軸１３，１４の吸排気孔１９，２０
の形状は矩形に限らず、円形や楕円形であってもよい。 また、吸排気孔１９，２０の内部に、ガスの吸入や排出
が円滑に行なわれるように、整流板等を設けてもよい。

【００１１】以上の構成からなる４サイクルエンジンに
おいて、吸入行程では図１に示すように排気軸１４の排
気孔２０が閉孔し、また吸気軸１３の吸気孔１９が連通
口９と重複して開孔する結果、吸気路１１から通気孔１
５を介して吸気軸１３の中に導入された混合ガスが吸気
孔１９よりシリンダ空間内に吸入される。この吸入行程
の下死点で吸気孔１９が連通口９から離れて貫通穴７内
に隠れ、閉孔する。圧縮行程では、図１に示すように、
吸気孔１９及び排気孔２０が共に閉孔し、シリンダ空間
に閉じ込められた混合ガスは所定の圧縮比まで圧縮され
る。爆発行程では、図１に示すように同様に吸気孔１９
及び排気孔２０が閉孔しており、点火プラグ４の点火に
より引火した混合ガスが爆発してピストン５が押し下げ
られる。

【００１２】排気行程では、図１に示すように吸気孔１
９は閉孔しているが、排気孔２０が連通口１０と重複し
て開孔する結果、シリンダ空間内の燃焼ガスは排気孔２
０より排気軸１４の内部を通って排気路１２に排出され
る。図３は第１発明の他の実施例を示し、このものは、
シリンダカバー２に図２のような吸排気路１１，１２を
形成しないで、吸排気軸１３，１４の一端又は両端をシ
リンダヘッド２より突出させて、吸排気管２４，２５と
回転継手２６を介して接続したものである。また、吸排
気軸１３，１４には駆動ギヤ２１が固着され、この駆動
ギヤ２１に前記実施例と同様、タイミングベルト２２が
掛けられている。この実施例では、吸気管２４より直接
吸気管１３に混合ガスが供給され、また、排気管１４よ
り直接排気管２５に排気ガスが導出されるので、ガスの
流動抵抗が少ない。

【００１３】ｉｉ）第２発明の実施例 図４，図５は第２発明に係る吸排気装置を備えた４サイ
クルガソリンエンジンを示し、このものは前記第１発明
に係る実施例と同様、シリンダヘッド３０に貫通穴３１
，３２と、該各貫通穴３１，３２とシリンダ空間３ａ〜
３ｄとを連通する連通口３３，３４とが形成されている
。また、このシリンダヘッド２には、図５に示すように
一方の貫通穴３１と連通する二つの吸気路３５，３５が
形成され、他方の貫通穴３２にも同様に排気路３６，３
６が形成されている。これらの吸気路３５及び排気路３
６は図５に示すように、隣接するシリンダ間にまたがる
ように形成されている。

【００１４】前記各貫通穴３１，３２にはそれぞれ中実
の吸気軸３７，排気軸３８が回転可能に嵌合されている
。そして、これらの吸排気軸３７，３８には、前記吸排
気路３５，３６と連通口３３，３４とを連通可能な吸気
孔３９，排気孔４０が軸方向と直角方向に穿設されてい
る。各吸排気孔３９，４０は図５に示すように、第１，
第３，第４，第２シリンダの順に４５°ずつずれた位置
に形成されている。また、同一シリンダでの吸気孔３９
と排気孔４０とは図５に示すように４５°ずれた位置に
なるように調整されている。前記吸排気軸３７，３８は
、その一端に設けた駆動ギヤ４１と図示しないクランク
軸との間に掛けられたタイミングベルト４２によって、
クランク軸２回転に対して半回転するようになっている
。

【００１５】以上の構成からなるエンジンでは、吸排気
軸３７，３８が１行程毎に４５°回転し、半回転毎に吸
排気路３５，３６と連通口３３，３４が吸排気孔３９，
４０を介して連通し、吸入排気が行なわれる。各行程の
詳細な動作は前記第１実施例と同様であるので、説明を
省略する。

【００１６】ｉｉｉ）他の実施例 以上の実施例は、４気筒４サイクルガソリンエンジンに
適用したものであるが、本発明はこれに限らずディーゼ
ルエンジンの吸排気装置としても適用可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１発
明，第２発明共、クランク軸と所定のタイミングで回転
する吸排気軸の吸排気孔が連通口と重複して開孔するこ
とにより吸排気動作を行なうため、カムや弁機構が全く
不要となり、部品点数が少なく、構造簡単である。また
、貫通穴に嵌合した吸排気軸が回転運動を行なうだけで
あるから、カムや弁機構のように金属の衝打音がなく、
騒音が減少する。さらに、吸排気軸をタイミングベルト
等によりクランク軸と所定のタイミングをとって回転さ
せるだけでよいので、従来のタペットやロッカーアーム
等の介在部品が不要となり、力の伝達のロスが少ないう
え、剛性も高くなるので、高速回転が可能となる等の効
果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　第１発明に係る吸排気装置を備えた４サイ
クルガソリンエンジンの各工程を順次に示す横断面図で
ある。

【図２】　　図１に示すエンジンのＩ−Ｉ線断面図であ
る。

【図３】　　第１発明に係る吸排気装置の他の実施例を
示す断面図である。

【図４】　　第２発明に係る吸排気装置を備えた４サイ
クルガソリンエンジンの横断面図である。

【図５】　　図４に示すエンジンのＩＩ−ＩＩ線断面図
である。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、　　　　　　２，３０…シリン
ダヘッド、３ａ〜３ｄ…シリンダ、　　　　　　５…ピ
ストン、６…コネクティングロッド、　　７，８，３１
，３２…貫通穴、９，１０，３３，３４…貫通口、１１
，１２，３５，３６…吸，排気路、１３，１４，３７，
３８…吸，排気軸、１９，２０，３９，４０…吸，排気
孔、２１，４１…駆動ギヤ、２２，４２…タイミングギ
ヤ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダブロックとシリンダヘッドか
   らなるシリンダ内に収容したピストンの往復動をコネク
   ティングロッドを介してクランク軸に伝達して回転運動
   に変換するようにしたエンジンにおいて、シリンダヘッ
   ドにピストンの往復動方向と直交する方向に一対の互い
   に平行な貫通穴を設けるとともに、各貫通穴とシリンダ
   空間とを連通する連通口を設け、また前記各貫通穴に中
   空円筒状の吸気軸，排気軸を回転可能に嵌合して、これ
   らの吸排気軸に前記連通口と重複可能な吸気孔，排気孔
   をそれぞれ形成する一方、前記吸排気軸の内部と連通す
   る吸気路，排気路を設け、さらに前記吸排気軸をクラン
   ク軸に対して所定のタイミングで駆動する駆動部を設け
   たことを特徴とするエンジンの吸排気装置。
2. 【請求項２】　　前記吸気路及び排気路が、シリンダヘ
   ッドに形成され、前記吸排気軸の両端面と接続されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸排気
   装置。
3. 【請求項３】　　前記吸気路及び排気路が、シリンダヘ
   ッドより突出する前記吸排気軸と回転継手を介して接続
   されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン
   の吸排気装置。
4. 【請求項４】　　シリンダブロックとシリンダヘッドか
   らなるシリンダ内に収容したピストンの往復動をコネク
   ティングロッドを介してクランク軸に伝達して回転運動
   に変換するようにしたエンジンにおいて、シリンダヘッ
   ドにピストンの往復動方向と直交する方向に一対の互い
   に平行な貫通穴を設けるとともに、各貫通穴とシリンダ
   空間とを連通する連通口を設け、また各貫通穴と連通す
   る吸気路と排気路を設け、前記各貫通穴に中実の吸気軸
   ，排気軸を回転可能に嵌合して、これらの吸排気軸に前
   記吸排気路と連通口を連通可能な吸気孔，排気孔を設け
   る一方、前記吸排気軸をクランク軸に対して所定のタイ
   ミングで駆動する駆動部を設けたことを特徴とするエン
   ジンの吸排気装置。