JPH084505A - エンジンの動弁装置 - Google Patents
エンジンの動弁装置Info
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- JPH084505A JPH084505A JP6136032A JP13603294A JPH084505A JP H084505 A JPH084505 A JP H084505A JP 6136032 A JP6136032 A JP 6136032A JP 13603294 A JP13603294 A JP 13603294A JP H084505 A JPH084505 A JP H084505A
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- exhaust
- lift
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- cam
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- F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F01L1/02—Valve drive
- F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
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- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 上記弁開口,リフト量を大きくすることな
く、吸気効率,排気効率を向上して充填効率の向上を図
り、もってエンジン出力を向上できるようにしたエンジ
ンの動弁装置を提供する。 【構成】 吸気弁及び排気弁を所定のリフトカーブI
N,EXに沿って開閉する弁開閉機構を備えたエンジン
の動弁装置において、上記弁開閉機構の吸気弁,排気弁
用カム揚程部の形状を、上記排気,吸気リフトカーブE
X,INが最大リフト位置θmをそれぞれ進角側,遅角
側に偏らせてなる非対称形となるよう設定する。
く、吸気効率,排気効率を向上して充填効率の向上を図
り、もってエンジン出力を向上できるようにしたエンジ
ンの動弁装置を提供する。 【構成】 吸気弁及び排気弁を所定のリフトカーブI
N,EXに沿って開閉する弁開閉機構を備えたエンジン
の動弁装置において、上記弁開閉機構の吸気弁,排気弁
用カム揚程部の形状を、上記排気,吸気リフトカーブE
X,INが最大リフト位置θmをそれぞれ進角側,遅角
側に偏らせてなる非対称形となるよう設定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの動弁装置に
関する。
関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの動弁装置は、吸気弁,排気弁
を所定のリフトカーブに沿って開閉するためのものであ
る。このリフトカーブは、吸気弁,排気弁のリフト量と
クランク軸回転角度(カム軸回転角度)との関係を示す
ものであり、従来、例えば図6に破線で示すものが一般
的である。図中、横軸はカム軸回転角度を、縦軸は吸気
弁,排気弁のリフト量又は弁速度を表している。従来の
排気弁用リフトカーブEX′,及び吸気弁用リフトカー
ブIN′は共にその最大リフトカム角度θm′を中心と
する対称形をなしており、排気弁用開側カム角度θEXO
′=閉側カム角度θEXC ′、吸気弁用開側カム角度θI
NO ′=閉側カム角度θINC ′となっている。このリフ
トカーブEX′,IN′から、従来の動弁装置では、吸
気,排気弁は何れも開弁期間の中心において最大開度と
なることが判る。また、開き側,閉じ側平均弁速度は何
れも同じに設定されていることが判る。
を所定のリフトカーブに沿って開閉するためのものであ
る。このリフトカーブは、吸気弁,排気弁のリフト量と
クランク軸回転角度(カム軸回転角度)との関係を示す
ものであり、従来、例えば図6に破線で示すものが一般
的である。図中、横軸はカム軸回転角度を、縦軸は吸気
弁,排気弁のリフト量又は弁速度を表している。従来の
排気弁用リフトカーブEX′,及び吸気弁用リフトカー
ブIN′は共にその最大リフトカム角度θm′を中心と
する対称形をなしており、排気弁用開側カム角度θEXO
′=閉側カム角度θEXC ′、吸気弁用開側カム角度θI
NO ′=閉側カム角度θINC ′となっている。このリフ
トカーブEX′,IN′から、従来の動弁装置では、吸
気,排気弁は何れも開弁期間の中心において最大開度と
なることが判る。また、開き側,閉じ側平均弁速度は何
れも同じに設定されていることが判る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでエンジン出力
の向上を図るためには充填効率を向上する必要がある
が、そのためには弁開口,あるいはリフト量を増大する
ことが有効である。しかしながら弁開口を大きくするに
もシリンダボア径によって決まる弁開口形成スペース上
の制約から限度がある。従って例えば吸気弁開口を大き
くすると排気弁開口を小さくせざるを得なくなり、排気
効率が低下する問題が懸念される。またリフト量を大き
くするとオーバーラップ時に吸気弁,排気弁の弁頭がピ
ストンに干渉するのを回避するためにピストンの頂部に
逃げを大きく形成する必要が生じ、圧縮比確保上の制約
となる問題がある。
の向上を図るためには充填効率を向上する必要がある
が、そのためには弁開口,あるいはリフト量を増大する
ことが有効である。しかしながら弁開口を大きくするに
もシリンダボア径によって決まる弁開口形成スペース上
の制約から限度がある。従って例えば吸気弁開口を大き
くすると排気弁開口を小さくせざるを得なくなり、排気
効率が低下する問題が懸念される。またリフト量を大き
くするとオーバーラップ時に吸気弁,排気弁の弁頭がピ
ストンに干渉するのを回避するためにピストンの頂部に
逃げを大きく形成する必要が生じ、圧縮比確保上の制約
となる問題がある。
【0004】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、上記弁開口,リフト量を大きくすることなく、吸気
効率,排気効率を向上して充填効率の向上を図り、もっ
てエンジン出力を向上できるようにしたエンジンの動弁
装置を提供することを目的としている。
で、上記弁開口,リフト量を大きくすることなく、吸気
効率,排気効率を向上して充填効率の向上を図り、もっ
てエンジン出力を向上できるようにしたエンジンの動弁
装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、吸気
弁及び排気弁を所定のリフトカーブに沿って開閉する弁
開閉機構を備えたエンジンの動弁装置において、上記弁
開閉機構の吸気弁,排気弁用カム揚程部の少なくとも何
れか一方の形状を、上記リフトカーブが最大リフト位置
を進角側又は遅角側に偏らせてなる非対称形となるよう
設定したことを特徴としている。
弁及び排気弁を所定のリフトカーブに沿って開閉する弁
開閉機構を備えたエンジンの動弁装置において、上記弁
開閉機構の吸気弁,排気弁用カム揚程部の少なくとも何
れか一方の形状を、上記リフトカーブが最大リフト位置
を進角側又は遅角側に偏らせてなる非対称形となるよう
設定したことを特徴としている。
【0006】請求項2の発明は、請求項1において、排
気カム揚程部の開側部分の曲率を閉側部分の曲率より概
ね小さく設定することにより、排気弁用リフトカーブ
を、最大リフト位置が進角側に偏った非対称形としたこ
とを特徴としている。
気カム揚程部の開側部分の曲率を閉側部分の曲率より概
ね小さく設定することにより、排気弁用リフトカーブ
を、最大リフト位置が進角側に偏った非対称形としたこ
とを特徴としている。
【0007】請求項3の発明は、請求項1,又は2にお
いて、吸気カム揚程部の閉側部分の曲率を開側部分の曲
率より概ね小さく設定することにより、吸気弁用リフト
カーブを、最大リフト位置が遅角側に偏った非対称形と
したことを特徴としている。
いて、吸気カム揚程部の閉側部分の曲率を開側部分の曲
率より概ね小さく設定することにより、吸気弁用リフト
カーブを、最大リフト位置が遅角側に偏った非対称形と
したことを特徴としている。
【0008】請求項4の発明は、吸気弁及び排気弁を所
定の平均弁開速度及び平均弁閉速度で開閉する弁開閉機
構を備えたエンジンの動弁装置において、上記弁開閉機
構の吸気弁,排気弁用カム揚程部の少なくとも何れか一
方の形状を、平均弁開速度と平均弁閉速度とが異なるよ
う設定したことを特徴としている。
定の平均弁開速度及び平均弁閉速度で開閉する弁開閉機
構を備えたエンジンの動弁装置において、上記弁開閉機
構の吸気弁,排気弁用カム揚程部の少なくとも何れか一
方の形状を、平均弁開速度と平均弁閉速度とが異なるよ
う設定したことを特徴としている。
【0009】請求項5の発明は、請求項4において、排
気カム揚程部の開側部分の曲率を閉側部分の曲率より概
ね小さく設定することにより、排気弁の平均弁開速度を
平均弁閉速度より大きくしたことを特徴としている。
気カム揚程部の開側部分の曲率を閉側部分の曲率より概
ね小さく設定することにより、排気弁の平均弁開速度を
平均弁閉速度より大きくしたことを特徴としている。
【0010】請求項6の発明は、請求項4,又は5にお
いて、吸気カム揚程部の閉側部分の曲率を開側部分の曲
率より概ね小さく設定することにより、吸気弁の平均弁
閉速度を平均弁開速度より大きくしたことを特徴として
いる。
いて、吸気カム揚程部の閉側部分の曲率を開側部分の曲
率より概ね小さく設定することにより、吸気弁の平均弁
閉速度を平均弁開速度より大きくしたことを特徴として
いる。
【0011】請求項7の発明は、請求項2,3,5,6
の何れかにおいて、弁開閉機構が、弁軸に装着されたリ
フタをカム揚程部で押圧するように構成された直動式の
ものであり、カム軸方向に見て、上記カム揚程部の上記
曲率の小さい部分と上記リフタとが接触する側に該リフ
タが偏位するよう該リフタと上記カム軸とがオフセット
配置されていることを特徴としている。
の何れかにおいて、弁開閉機構が、弁軸に装着されたリ
フタをカム揚程部で押圧するように構成された直動式の
ものであり、カム軸方向に見て、上記カム揚程部の上記
曲率の小さい部分と上記リフタとが接触する側に該リフ
タが偏位するよう該リフタと上記カム軸とがオフセット
配置されていることを特徴としている。
【0012】請求項8の発明は、請求項2,3,5,6
の何れかにおいて、弁開閉機構が、揺動自在に支持され
たロッカアームの一端を弁軸に当接させるとともに該ロ
ッカアームをカム揚程部で押圧するように構成されたロ
ッカ式のものであり、上記排気カム軸の回転方向が、カ
ム揚程部とロッカアームとの接触点が上記ロッカアーム
の揺動支点に近い側から開始するように設定されている
ことを特徴としている。
の何れかにおいて、弁開閉機構が、揺動自在に支持され
たロッカアームの一端を弁軸に当接させるとともに該ロ
ッカアームをカム揚程部で押圧するように構成されたロ
ッカ式のものであり、上記排気カム軸の回転方向が、カ
ム揚程部とロッカアームとの接触点が上記ロッカアーム
の揺動支点に近い側から開始するように設定されている
ことを特徴としている。
【0013】請求項9の発明は、請求項8において、上
記吸気カム軸の回転方向が、カム揚程部とロッカアーム
との接触点が上記ロッカアームの揺動支点から遠い側か
ら開始するように設定されていることを特徴としてい
る。
記吸気カム軸の回転方向が、カム揚程部とロッカアーム
との接触点が上記ロッカアームの揺動支点から遠い側か
ら開始するように設定されていることを特徴としてい
る。
【0014】ここで上記各発明において、開側部分の曲
率を閉側部分より概ね小さくするとは、以下の意味であ
る。即ち、本発明におけるカム揚程部は、ベース円に続
くカムローブと最大リフト部を構成するカムノーズとか
らなるものであるが、特にカムローブにおける曲率は一
定ではなく連続的に変化しているのであり、従って全体
的に見れば開側部分の曲率を小さくするものの、局所的
に見ると開側部分の曲率が大きい場合もあり得るとの意
味である。なお、閉側部分の曲率を開側部分より概ね小
さくするとの意味も同様である。
率を閉側部分より概ね小さくするとは、以下の意味であ
る。即ち、本発明におけるカム揚程部は、ベース円に続
くカムローブと最大リフト部を構成するカムノーズとか
らなるものであるが、特にカムローブにおける曲率は一
定ではなく連続的に変化しているのであり、従って全体
的に見れば開側部分の曲率を小さくするものの、局所的
に見ると開側部分の曲率が大きい場合もあり得るとの意
味である。なお、閉側部分の曲率を開側部分より概ね小
さくするとの意味も同様である。
【0015】
【作用】請求項1の発明によれば、リフトカーブを、最
大リフト位置を進角側又は遅角側に偏らせた非対称形と
したので、この非対称の形状を例えば請求項2,3に示
すように適宜選択することにより、各弁開口,リフト量
を増大することなく吸気効率,排気効率を向上できる。
大リフト位置を進角側又は遅角側に偏らせた非対称形と
したので、この非対称の形状を例えば請求項2,3に示
すように適宜選択することにより、各弁開口,リフト量
を増大することなく吸気効率,排気効率を向上できる。
【0016】例えば、請求項2では、排気弁用リフトカ
ーブの最大リフト位置が進角側に偏っているので、爆発
行程において燃焼ガス圧力が高い時点で排気弁が最大開
度に開くことから高いブローダウン圧力が得られること
となり、例えば吸気弁開口との干渉を回避するために排
気弁開口を小さく設定した場合にも燃焼ガスを確実に排
出でき、排気効率を向上できる。また高いブローダウン
圧力が得られることから、オーバーラップ時における掃
気が確実となり、充填効率を向上できる。
ーブの最大リフト位置が進角側に偏っているので、爆発
行程において燃焼ガス圧力が高い時点で排気弁が最大開
度に開くことから高いブローダウン圧力が得られること
となり、例えば吸気弁開口との干渉を回避するために排
気弁開口を小さく設定した場合にも燃焼ガスを確実に排
出でき、排気効率を向上できる。また高いブローダウン
圧力が得られることから、オーバーラップ時における掃
気が確実となり、充填効率を向上できる。
【0017】また上述のように排気効率が高いので、排
気弁用リフトカーブを、従来の対称形の場合に比較して
全体的に遅角側に移動させることにより排気弁の開き始
めのタイミングを爆発行程の下死点近くまで遅らせるこ
とが可能であり、このようにした場合には、膨張比を大
きくして燃焼圧力を充分にピストンに作用させることが
でき、排出ガス温度が低下した後排出される分だけ排気
損失を少なくすることが可能である。
気弁用リフトカーブを、従来の対称形の場合に比較して
全体的に遅角側に移動させることにより排気弁の開き始
めのタイミングを爆発行程の下死点近くまで遅らせるこ
とが可能であり、このようにした場合には、膨張比を大
きくして燃焼圧力を充分にピストンに作用させることが
でき、排出ガス温度が低下した後排出される分だけ排気
損失を少なくすることが可能である。
【0018】また請求項3では、吸気弁用リフトカーブ
の最大リフト位置が遅角側に偏っているので、吸気行程
の下死点近くにピストンが下降してシリンダボア内負圧
が大きくなった時点で吸気弁開度が最大となり、これに
より吸気流速が向上して慣性効果が高められ、吸入空気
量が増大し、充填効率が向上する。
の最大リフト位置が遅角側に偏っているので、吸気行程
の下死点近くにピストンが下降してシリンダボア内負圧
が大きくなった時点で吸気弁開度が最大となり、これに
より吸気流速が向上して慣性効果が高められ、吸入空気
量が増大し、充填効率が向上する。
【0019】またこのように吸気効率が高いので、吸気
弁用リフトカーブを、従来の対称形の場合に比較して全
体的に進角側に移動させることにより吸気弁の閉タイミ
ングを吸入行程の下死点付近まで早めることが可能であ
り、このようにした場合には、特に低速回転域での吹き
返しを防止できる。
弁用リフトカーブを、従来の対称形の場合に比較して全
体的に進角側に移動させることにより吸気弁の閉タイミ
ングを吸入行程の下死点付近まで早めることが可能であ
り、このようにした場合には、特に低速回転域での吹き
返しを防止できる。
【0020】また吸気弁用リフトカーブの最大リフト位
置が遅角側に偏っていることから、吸気弁はリフトカー
ブの後半において急激に閉じられることとなり、当該気
筒における吸気弁閉後の圧力振幅が大きくなり、吸気干
渉を利用して他気筒の充填効率を向上させるいわゆる脈
動効果をより有効に利用できる。
置が遅角側に偏っていることから、吸気弁はリフトカー
ブの後半において急激に閉じられることとなり、当該気
筒における吸気弁閉後の圧力振幅が大きくなり、吸気干
渉を利用して他気筒の充填効率を向上させるいわゆる脈
動効果をより有効に利用できる。
【0021】さらにまた請求項3の発明によれば、排気
弁用リフトカーブの最大リフト位置を進角側に移動さ
せ、かつ吸気弁用リフトカーブの最大リフト位置を遅角
側に移動させたので、排気上死点での上述のオーバーラ
ップ時における排気弁,及び吸気弁のリフト量が小さく
なり、従ってピストンの頂部に形成される排気弁,吸気
弁との干渉を回避するための逃げを小さく、あるいは無
くすることができ、その結果圧縮比を高めることが可能
となる。
弁用リフトカーブの最大リフト位置を進角側に移動さ
せ、かつ吸気弁用リフトカーブの最大リフト位置を遅角
側に移動させたので、排気上死点での上述のオーバーラ
ップ時における排気弁,及び吸気弁のリフト量が小さく
なり、従ってピストンの頂部に形成される排気弁,吸気
弁との干渉を回避するための逃げを小さく、あるいは無
くすることができ、その結果圧縮比を高めることが可能
となる。
【0022】また請求項4の発明によれば、平均弁開速
度と平均弁閉速度とが異なるよう設定したので、例えば
請求項5に示すように、排気弁の平均弁開速度を平均弁
閉速度より大きくし、あるいは請求項6に示すように、
吸気弁の平均弁閉速度を平均弁開速度より大きくするこ
とにより、リフトカーブを非対称形にしながら従来の対
称形のリフトカーブの場合と同等のリフト量を確保でき
る。
度と平均弁閉速度とが異なるよう設定したので、例えば
請求項5に示すように、排気弁の平均弁開速度を平均弁
閉速度より大きくし、あるいは請求項6に示すように、
吸気弁の平均弁閉速度を平均弁開速度より大きくするこ
とにより、リフトカーブを非対称形にしながら従来の対
称形のリフトカーブの場合と同等のリフト量を確保でき
る。
【0023】また請求項7の発明によれば、直動式弁開
閉機構において、上記カム揚程部の上記曲率の小さい部
分と上記リフタとが接触する側に該リフタが偏位するよ
う該リフタと上記カム軸とがオフセット配置されている
ので、リフタ径を大きくすることなくカム揚程部とリフ
タとの接触点の移動範囲を広くとることが可能となり、
これにより弁リフト速度を速くして必要なリフト量を確
保できる。
閉機構において、上記カム揚程部の上記曲率の小さい部
分と上記リフタとが接触する側に該リフタが偏位するよ
う該リフタと上記カム軸とがオフセット配置されている
ので、リフタ径を大きくすることなくカム揚程部とリフ
タとの接触点の移動範囲を広くとることが可能となり、
これにより弁リフト速度を速くして必要なリフト量を確
保できる。
【0024】請求項8の発明によれば、上記排気カム軸
の回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点が
上記ロッカアームの揺動支点に近い側から開始するよう
に設定し、また請求項9の発明によれば、上記吸気カム
軸の回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点
が上記ロッカアームの揺動支点から遠い側から開始する
ように設定したので、排気弁については開側のレバー比
が大きくなって開速度が高められ、また吸気弁について
は閉側のレバー比が大きくなって閉速度が高められる。
の回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点が
上記ロッカアームの揺動支点に近い側から開始するよう
に設定し、また請求項9の発明によれば、上記吸気カム
軸の回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点
が上記ロッカアームの揺動支点から遠い側から開始する
ように設定したので、排気弁については開側のレバー比
が大きくなって開速度が高められ、また吸気弁について
は閉側のレバー比が大きくなって閉速度が高められる。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1ないし図6は請求項1〜7の発明の一実
施例(第1実施例)によるエンジンの動弁装置を説明す
るための図であり、図1は本実施例エンジンの正面図、
図2は動弁装置の断面正面図、図3は排気弁部分の断面
側面図、図4は弁開口を示す断面平面図、図5は排気カ
ム揚程部を示す模式図、図6はリフトカーブを示す図で
ある。
説明する。図1ないし図6は請求項1〜7の発明の一実
施例(第1実施例)によるエンジンの動弁装置を説明す
るための図であり、図1は本実施例エンジンの正面図、
図2は動弁装置の断面正面図、図3は排気弁部分の断面
側面図、図4は弁開口を示す断面平面図、図5は排気カ
ム揚程部を示す模式図、図6はリフトカーブを示す図で
ある。
【0026】図において、1は水冷式4サイクル4気筒
5バルブエンジンであり、このエンジン1は、シリンダ
ブロック2のスカート部2aの下側合面にクランクケー
ス3,オイルパン4を積層固定し、上側合面にシリンダ
ヘッド5をヘッドボルトで締結し、該シリンダヘッド5
の上側合面にヘッドカバー6を装着した構造を有してい
る。
5バルブエンジンであり、このエンジン1は、シリンダ
ブロック2のスカート部2aの下側合面にクランクケー
ス3,オイルパン4を積層固定し、上側合面にシリンダ
ヘッド5をヘッドボルトで締結し、該シリンダヘッド5
の上側合面にヘッドカバー6を装着した構造を有してい
る。
【0027】上記シリンダブロック2に並列に配置形成
された各シリンダボア2b内にはピストン7が摺動自在
に挿入されており、該各ピストン7はコンロッド8を介
してクランク軸9のクランクピン9bに連結されてい
る。このクランク軸9は上記シリンダボア2bの配列方
向に延びている。
された各シリンダボア2b内にはピストン7が摺動自在
に挿入されており、該各ピストン7はコンロッド8を介
してクランク軸9のクランクピン9bに連結されてい
る。このクランク軸9は上記シリンダボア2bの配列方
向に延びている。
【0028】上記シリンダヘッド5のシリンダブロック
側合面には燃焼室を構成する燃焼凹部5aが凹設されて
おり、該燃焼凹部5aには、図3に示すように、上記シ
リンダボア2bの軸線X及びクランク軸9の軸線と直角
をなす直線上に位置する1つのセンタ吸気弁開口10
a,及びこれの左,右側方に位置する2つのサイド吸気
弁開口10b,10bからなる3つの吸気弁開口と、上
記サイド吸気弁開口10b,10bに隣接するように配
置された2つの排気弁開口10c,10cとが形成され
ている。
側合面には燃焼室を構成する燃焼凹部5aが凹設されて
おり、該燃焼凹部5aには、図3に示すように、上記シ
リンダボア2bの軸線X及びクランク軸9の軸線と直角
をなす直線上に位置する1つのセンタ吸気弁開口10
a,及びこれの左,右側方に位置する2つのサイド吸気
弁開口10b,10bからなる3つの吸気弁開口と、上
記サイド吸気弁開口10b,10bに隣接するように配
置された2つの排気弁開口10c,10cとが形成され
ている。
【0029】ここで上記センタ吸気弁開口10a,サイ
ド吸気弁開口10b,排気弁開口10cは上記シリンダ
ボア2bの内周面に沿う略円周上に位置している。そし
て上記各弁開口10a,10b,10cの直径d1,d
2,d3はd2>d3>d1の関係に設定されている。
ド吸気弁開口10b,排気弁開口10cは上記シリンダ
ボア2bの内周面に沿う略円周上に位置している。そし
て上記各弁開口10a,10b,10cの直径d1,d
2,d3はd2>d3>d1の関係に設定されている。
【0030】上記各弁開口10a〜10cの直径を上記
の関係に設定したのは以下の理由による。即ち、できる
だけ多量の空気をシリンダボア内に、カム軸方向に見て
シリンダボア軸線X寄り部分からボア軸線X方向に導入
することを目標とし、そのためにまずカム軸方向に見て
シリンダボア軸線X寄りに位置するサイド吸気弁開口1
0bをできるだけ大径とし、次にセンタ吸気弁開口10
bについてもできるだけボア軸線X寄りに配置するため
に直径を比較的小さく設定した。また上記大径化したサ
イド吸気弁開口10bとの干渉を回避するために排気弁
開口10cはサイド吸気弁開口10bより小径とした。
この排気弁開口10cの小径化による排気効率の低下
は、以下詳述するように、本発明の特徴であるリフトカ
ーブの非対称形化によって抑制することとした。
の関係に設定したのは以下の理由による。即ち、できる
だけ多量の空気をシリンダボア内に、カム軸方向に見て
シリンダボア軸線X寄り部分からボア軸線X方向に導入
することを目標とし、そのためにまずカム軸方向に見て
シリンダボア軸線X寄りに位置するサイド吸気弁開口1
0bをできるだけ大径とし、次にセンタ吸気弁開口10
bについてもできるだけボア軸線X寄りに配置するため
に直径を比較的小さく設定した。また上記大径化したサ
イド吸気弁開口10bとの干渉を回避するために排気弁
開口10cはサイド吸気弁開口10bより小径とした。
この排気弁開口10cの小径化による排気効率の低下
は、以下詳述するように、本発明の特徴であるリフトカ
ーブの非対称形化によって抑制することとした。
【0031】上記センタ,サイド吸気弁開口10a,1
0bはそれぞれセンタ吸気ポート11a,サイド吸気ポ
ート11bにより外方に導出され、これらポート11
a,11bの合流吸気ポート11はシリンダヘッド5の
一側壁に開口している。また上記排気弁開口10cは排
気ポート12aにより外方に導出され、これらポート1
2aの合流排気ポート12はシリンダヘッド5の他側壁
に開口している。
0bはそれぞれセンタ吸気ポート11a,サイド吸気ポ
ート11bにより外方に導出され、これらポート11
a,11bの合流吸気ポート11はシリンダヘッド5の
一側壁に開口している。また上記排気弁開口10cは排
気ポート12aにより外方に導出され、これらポート1
2aの合流排気ポート12はシリンダヘッド5の他側壁
に開口している。
【0032】上記センタ,サイド吸気弁開口10a,1
0bはセンタ,サイド吸気弁13,13の弁頭13a,
13a´により開閉自在となっており、排気弁開口10
cは排気弁14の弁頭14aより開閉自在となってい
る。これらの吸気弁13の弁軸13b及び排気弁14の
弁軸14bは所定の挟み角でもって外方に拡がるように
上方に斜めに延びている。
0bはセンタ,サイド吸気弁13,13の弁頭13a,
13a´により開閉自在となっており、排気弁開口10
cは排気弁14の弁頭14aより開閉自在となってい
る。これらの吸気弁13の弁軸13b及び排気弁14の
弁軸14bは所定の挟み角でもって外方に拡がるように
上方に斜めに延びている。
【0033】上記各吸気弁13の上端部、及び各排気弁
14の上端部にはそれぞれリテーナ15が着脱可能に取
り付けられている。該各リテーナ15とシリンダヘッド
5に形成されたばね座5bとの間には弁ばね16が圧縮
状態で配設されており、これにより上記各弁13,14
は上記各弁開口10a〜10cを閉じるように付勢され
ている。
14の上端部にはそれぞれリテーナ15が着脱可能に取
り付けられている。該各リテーナ15とシリンダヘッド
5に形成されたばね座5bとの間には弁ばね16が圧縮
状態で配設されており、これにより上記各弁13,14
は上記各弁開口10a〜10cを閉じるように付勢され
ている。
【0034】また上記吸気弁13の上端部には上記リテ
ーナ15及び弁ばね16の上部を囲むように吸気リフタ
17が装着されており、また上記排気弁14の上端部に
は上記リテーナ15,及び弁ばね16の上部を囲むよう
に排気リフタ18が装着されている。上記吸気,排気リ
フタ17,18はシリンダヘッド5に形成されたガイド
穴5cにより摺動自在に案内支持されている。これらの
吸気,排気リフタ17,18は上端部が閉塞された円筒
状のもので、この閉塞壁の内面に配置固定されたシム1
7a,18aが上記各弁軸13b,14bの上端に当接
している。
ーナ15及び弁ばね16の上部を囲むように吸気リフタ
17が装着されており、また上記排気弁14の上端部に
は上記リテーナ15,及び弁ばね16の上部を囲むよう
に排気リフタ18が装着されている。上記吸気,排気リ
フタ17,18はシリンダヘッド5に形成されたガイド
穴5cにより摺動自在に案内支持されている。これらの
吸気,排気リフタ17,18は上端部が閉塞された円筒
状のもので、この閉塞壁の内面に配置固定されたシム1
7a,18aが上記各弁軸13b,14bの上端に当接
している。
【0035】そして上記吸気リフタ17,排気リフタ1
8の上側に吸気カム軸19,排気カム軸20が上記クラ
ンク軸9と平行に配置されており、シリンダヘッド5の
上側合面に形成された軸受部及びこれに装着されたカム
キャップにより回転自在に支持されている。なお、図示
していないが、上記吸気カム軸19と排気カム軸20と
はそれぞれの端部に取り付けられた歯車同士を噛合させ
ることにより互いに連結されており、また何れか一方の
カム軸が上記クランク軸9に歯車又はチェン等で連結さ
れている。上記歯車結合したことにより、吸気カム軸1
9は図2反時計回りに、排気カム軸20は図2順時計回
りに回転し、互いに逆回転する。
8の上側に吸気カム軸19,排気カム軸20が上記クラ
ンク軸9と平行に配置されており、シリンダヘッド5の
上側合面に形成された軸受部及びこれに装着されたカム
キャップにより回転自在に支持されている。なお、図示
していないが、上記吸気カム軸19と排気カム軸20と
はそれぞれの端部に取り付けられた歯車同士を噛合させ
ることにより互いに連結されており、また何れか一方の
カム軸が上記クランク軸9に歯車又はチェン等で連結さ
れている。上記歯車結合したことにより、吸気カム軸1
9は図2反時計回りに、排気カム軸20は図2順時計回
りに回転し、互いに逆回転する。
【0036】ここで本実施例は、上記吸気,排気弁1
3,14,吸気,排気リフタ17,18及び吸気,排気
カム軸19,20の配置関係、及び吸気,排気カム揚程
部21,22の形状(カムプロフィール)に特徴がある
ので、この点を詳述する。
3,14,吸気,排気リフタ17,18及び吸気,排気
カム軸19,20の配置関係、及び吸気,排気カム揚程
部21,22の形状(カムプロフィール)に特徴がある
ので、この点を詳述する。
【0037】吸気リフタ17はカム軸方向に見ると、図
2に示すように、その軸線cが吸気弁軸線bと平行とな
るように配置され、かつ吸気カム軸19に対して吸気弁
13と直角方向にAだけシリンダボア軸線X寄り側に偏
位するように配置されている。また吸気カム軸19とセ
ンタ,サイド吸気弁13,13とは、カム軸軸線aと吸
気弁軸線bとが交差するように配置されている。
2に示すように、その軸線cが吸気弁軸線bと平行とな
るように配置され、かつ吸気カム軸19に対して吸気弁
13と直角方向にAだけシリンダボア軸線X寄り側に偏
位するように配置されている。また吸気カム軸19とセ
ンタ,サイド吸気弁13,13とは、カム軸軸線aと吸
気弁軸線bとが交差するように配置されている。
【0038】排気リフタ18はカム軸方向に見ると、図
2に示すように、その軸線fが排気弁軸線eと平行とな
るように配置され、かつ排気カム軸20に対して排気弁
14と直角方向にBだけ反シリンダボア軸線X側に偏位
するように配置されている。
2に示すように、その軸線fが排気弁軸線eと平行とな
るように配置され、かつ排気カム軸20に対して排気弁
14と直角方向にBだけ反シリンダボア軸線X側に偏位
するように配置されている。
【0039】一方、排気弁14は排気カム軸20に対し
て排気リフタ18と直角方向にCだけシリンダボア軸線
Xと反対側に偏位するように配置されており、この偏位
量Cは上記リフタ18の偏位量Bより大きく設定されて
いる。
て排気リフタ18と直角方向にCだけシリンダボア軸線
Xと反対側に偏位するように配置されており、この偏位
量Cは上記リフタ18の偏位量Bより大きく設定されて
いる。
【0040】さらにまた、カム軸直角方向に見ると、図
3に示すように、排気カム揚程部22と排気弁14とは
偏位していないが、排気リフタ18は外方にDだけ偏位
している。これによりリフタガイド穴5c同士の間の肉
厚を確保するとともに、排気リフタ18がその軸まわり
に回転するようにしている。
3に示すように、排気カム揚程部22と排気弁14とは
偏位していないが、排気リフタ18は外方にDだけ偏位
している。これによりリフタガイド穴5c同士の間の肉
厚を確保するとともに、排気リフタ18がその軸まわり
に回転するようにしている。
【0041】ここで排気弁14,排気カム軸20,排気
リフタ18をオフセット配置するに当たっては、理想的
な燃焼室形状を確保する観点から、まず排気弁14の傾
斜角度,位置を設定し、この排気弁14を基準として上
記排気リフタ18,排気カム軸20の位置を上記偏位量
に応じて設定するのが望ましい。これは吸気弁13につ
いても同様である。一方排気弁14の位置を基準とする
と、カム軸同士の間隔が伝達用歯車径等から決定される
間隔に合致しない場合も生じるので、カム軸の位置を基
準にして排気弁14,排気リフタ18を決定することも
可能である。このようにした場合は排気リフタ18が排
気ポート側に近接し、熱負荷上支障が生じることが考え
られる。この場合には、排気リフタ18の外側に水冷ジ
ャケット5dを配置し、熱負荷を軽減することが有効で
ある。
リフタ18をオフセット配置するに当たっては、理想的
な燃焼室形状を確保する観点から、まず排気弁14の傾
斜角度,位置を設定し、この排気弁14を基準として上
記排気リフタ18,排気カム軸20の位置を上記偏位量
に応じて設定するのが望ましい。これは吸気弁13につ
いても同様である。一方排気弁14の位置を基準とする
と、カム軸同士の間隔が伝達用歯車径等から決定される
間隔に合致しない場合も生じるので、カム軸の位置を基
準にして排気弁14,排気リフタ18を決定することも
可能である。このようにした場合は排気リフタ18が排
気ポート側に近接し、熱負荷上支障が生じることが考え
られる。この場合には、排気リフタ18の外側に水冷ジ
ャケット5dを配置し、熱負荷を軽減することが有効で
ある。
【0042】また、上記吸気カム軸19のカム揚程部2
1の頂面Tは、そのベース円19aから最大リフト量に
応じた高さに突出形成されており、その回転方向前側に
位置する開弁用揚程部21aと、その回転方向後側に位
置する閉弁用揚程部21bとから構成されており、この
両揚程部21a,21bのカムプロフィールは非対称形
をなしている。即ち、閉弁用揚程部21bの曲率半径R
cは開弁用揚程部21aの曲率半径Roより大きく設定
されており、また閉弁用揚程部21bのカム角度θINC
は開弁用揚程部21aのカム角度θINO より小さく設定
されている。これにより、吸気弁13は、吸気カム軸1
9の大カム角度θINO の回転により従来の対称形揚程部
に比べてより低い平均開速度で最大開度となり、小角度
θINC の回転により従来より高い平均閉速度で全閉とな
る。
1の頂面Tは、そのベース円19aから最大リフト量に
応じた高さに突出形成されており、その回転方向前側に
位置する開弁用揚程部21aと、その回転方向後側に位
置する閉弁用揚程部21bとから構成されており、この
両揚程部21a,21bのカムプロフィールは非対称形
をなしている。即ち、閉弁用揚程部21bの曲率半径R
cは開弁用揚程部21aの曲率半径Roより大きく設定
されており、また閉弁用揚程部21bのカム角度θINC
は開弁用揚程部21aのカム角度θINO より小さく設定
されている。これにより、吸気弁13は、吸気カム軸1
9の大カム角度θINO の回転により従来の対称形揚程部
に比べてより低い平均開速度で最大開度となり、小角度
θINC の回転により従来より高い平均閉速度で全閉とな
る。
【0043】一方、上記排気カム軸20のカム揚程部2
2の頂面Tは、そのベース円20aから最大リフト量に
応じた高さに突出形成されており、その回転方向前側に
位置する開弁用揚程部22aと、その回転方向後側に位
置する閉弁用揚程部22bとから構成されており、この
両揚程部22a,22bのカムプロフィールは非対称形
をなしている。即ち、開弁用揚程部22aの曲率半径R
oは閉弁用揚程部22bの曲率半径Rcより大きく設定
されており、また開弁用揚程部22aのカム角度θEXO
は閉弁用揚程部22bのカム角度θEXC より小さく設定
されている。これにより、排気弁14は、排気カム軸2
0の小カム角度θEXO の回転により従来の対称形揚程部
に比べてより高い平均速度で最大開度となり、大カム角
度θEXCの回転により従来より低い平均速度で全閉とな
る。
2の頂面Tは、そのベース円20aから最大リフト量に
応じた高さに突出形成されており、その回転方向前側に
位置する開弁用揚程部22aと、その回転方向後側に位
置する閉弁用揚程部22bとから構成されており、この
両揚程部22a,22bのカムプロフィールは非対称形
をなしている。即ち、開弁用揚程部22aの曲率半径R
oは閉弁用揚程部22bの曲率半径Rcより大きく設定
されており、また開弁用揚程部22aのカム角度θEXO
は閉弁用揚程部22bのカム角度θEXC より小さく設定
されている。これにより、排気弁14は、排気カム軸2
0の小カム角度θEXO の回転により従来の対称形揚程部
に比べてより高い平均速度で最大開度となり、大カム角
度θEXCの回転により従来より低い平均速度で全閉とな
る。
【0044】ここで上記開弁用揚程部21a,22a及
び閉弁用揚程部21b,22bは、それぞれベース円1
9a,20aに続くカムローブ部分と、上記頂面T付近
のカムノーズ部分とで構成されており、特にカムローブ
部分の曲率半径は一定ではなく略連続的に変化してい
る。従って上記曲率半径Rc ,Ro は局所的に見た場合
の曲率半径ではなく、全体として平均化した場合の曲率
半径である。また上記曲率半径Ro は通常正の値をとる
が、負の値をとる場合も含まれる。なお、曲率半径が正
から負に変化する場合を考えると、正の無限大から負の
無限大となり、一見したところ連続性がないようにも見
えるので、本願の特許請求項の範囲では、曲率半径に代
えて曲率を用いることにした。従って曲率半径が大きい
という場合は曲率が小さいということを意味する。
び閉弁用揚程部21b,22bは、それぞれベース円1
9a,20aに続くカムローブ部分と、上記頂面T付近
のカムノーズ部分とで構成されており、特にカムローブ
部分の曲率半径は一定ではなく略連続的に変化してい
る。従って上記曲率半径Rc ,Ro は局所的に見た場合
の曲率半径ではなく、全体として平均化した場合の曲率
半径である。また上記曲率半径Ro は通常正の値をとる
が、負の値をとる場合も含まれる。なお、曲率半径が正
から負に変化する場合を考えると、正の無限大から負の
無限大となり、一見したところ連続性がないようにも見
えるので、本願の特許請求項の範囲では、曲率半径に代
えて曲率を用いることにした。従って曲率半径が大きい
という場合は曲率が小さいということを意味する。
【0045】次に本実施例の作用効果について説明す
る。まず排気弁14の動作について説明する。クランク
軸9の回転に伴って排気カム軸20は図2で時計回りに
回転する。ピストン7が膨張下死点近くまで下降する
と、排気カム揚程部22の開弁用揚程部22aが排気リ
フタ18の上面に摺接点C1で摺接開始し(図5参
照)、排気弁14が開き始める(図6のリフトカーブE
X参照)。続いてピストン7が上昇開始して排気行程に
入り、排気カム軸20が上記開弁用揚程部22aの摺接
開始位置から角度θEXO 回転すると、排気カム揚程部2
2の頂面Tがリフタ上面の摺接点Coに摺接し、排気弁
14は最大開度となる。排気カム軸20がさらに回転す
ると排気カム揚程部22の閉弁用揚程部22bがリフタ
上面に摺接開始し、排気弁14は閉じ始める。そして排
気カム軸20が上記閉弁用揚程部22bの摺接開始位置
(Co )から角度θEXC 回転するとベース円20aが摺
接開始し、排気弁14は全閉となり、ピストン7は排気
上死点を経て下降開始し、吸気行程に入る。この場合、
排気カム揚程部22の開弁用揚程部22aのリフタ18
との摺接点はC1からCoまでのD1だけ変化するのに
対し、閉弁用揚程部22bのリフタ18との摺接点はC
oからC2までのD2だけ変化し、D1>D2となって
いる。
る。まず排気弁14の動作について説明する。クランク
軸9の回転に伴って排気カム軸20は図2で時計回りに
回転する。ピストン7が膨張下死点近くまで下降する
と、排気カム揚程部22の開弁用揚程部22aが排気リ
フタ18の上面に摺接点C1で摺接開始し(図5参
照)、排気弁14が開き始める(図6のリフトカーブE
X参照)。続いてピストン7が上昇開始して排気行程に
入り、排気カム軸20が上記開弁用揚程部22aの摺接
開始位置から角度θEXO 回転すると、排気カム揚程部2
2の頂面Tがリフタ上面の摺接点Coに摺接し、排気弁
14は最大開度となる。排気カム軸20がさらに回転す
ると排気カム揚程部22の閉弁用揚程部22bがリフタ
上面に摺接開始し、排気弁14は閉じ始める。そして排
気カム軸20が上記閉弁用揚程部22bの摺接開始位置
(Co )から角度θEXC 回転するとベース円20aが摺
接開始し、排気弁14は全閉となり、ピストン7は排気
上死点を経て下降開始し、吸気行程に入る。この場合、
排気カム揚程部22の開弁用揚程部22aのリフタ18
との摺接点はC1からCoまでのD1だけ変化するのに
対し、閉弁用揚程部22bのリフタ18との摺接点はC
oからC2までのD2だけ変化し、D1>D2となって
いる。
【0046】このような排気弁14の開閉動作におい
て、本実施例では上記排気カム揚程部22の開弁用揚程
部22aの曲率半径Roが大きく、つまり曲率が小さく
設定され、そのカム角度θEXO が狭く設定されているの
で、排気リフトカーブEXは最大リフト角度θmが進角
側に偏位した非対称形をなしている。ちなみに従来の排
気リフトカーブEX′は最大リフト角度θm′を中心と
する対称形をなしている。そのため本実施例の排気弁1
4の最大リフト角度θmは従来の最大リフト角度θm′
より進角しており、従来より早期に最大開度となる。そ
してこの場合、上記カム揚程部22の開弁用揚程部22
aのカム角度θEXO が狭くなるほど大きく進角し、より
早期に最大開度となる。
て、本実施例では上記排気カム揚程部22の開弁用揚程
部22aの曲率半径Roが大きく、つまり曲率が小さく
設定され、そのカム角度θEXO が狭く設定されているの
で、排気リフトカーブEXは最大リフト角度θmが進角
側に偏位した非対称形をなしている。ちなみに従来の排
気リフトカーブEX′は最大リフト角度θm′を中心と
する対称形をなしている。そのため本実施例の排気弁1
4の最大リフト角度θmは従来の最大リフト角度θm′
より進角しており、従来より早期に最大開度となる。そ
してこの場合、上記カム揚程部22の開弁用揚程部22
aのカム角度θEXO が狭くなるほど大きく進角し、より
早期に最大開度となる。
【0047】ここで図6において、一点鎖線で示す曲線
VEXは本実施例における排気弁14の速度の変化を示
し、二点鎖線で示す曲線VEX′は従来の排気弁の速度の
変化を示す。同図から明らかなように、従来の対称形を
なしている排気リフトカーブEX′の場合には、開弁時
の弁速度と閉弁時の弁速度は、その最大速度, 平均速度
の何れも同じであり、従って速度カーブも対称形をなし
ている。一方、本実施例の場合、開弁時の弁速度が閉弁
時の弁速度より、その最大速度, 平均速度の何れも大き
くなっている。これにより、最大リフト角度を進角させ
ながら従来と同等の最大リフト量を確保している。
VEXは本実施例における排気弁14の速度の変化を示
し、二点鎖線で示す曲線VEX′は従来の排気弁の速度の
変化を示す。同図から明らかなように、従来の対称形を
なしている排気リフトカーブEX′の場合には、開弁時
の弁速度と閉弁時の弁速度は、その最大速度, 平均速度
の何れも同じであり、従って速度カーブも対称形をなし
ている。一方、本実施例の場合、開弁時の弁速度が閉弁
時の弁速度より、その最大速度, 平均速度の何れも大き
くなっている。これにより、最大リフト角度を進角させ
ながら従来と同等の最大リフト量を確保している。
【0048】次に吸気弁13の動作について説明する。
クランク軸9の回転に伴って吸気カム軸19は図2で反
時計回りに回転する。ピストン7が排気上死点近くまで
上昇すると、吸気カム軸19のカム揚程部21の開弁用
揚程部21aが吸気リフタ17の上面に摺接開始して吸
気弁13は開き始める(図6のリフトカーブIN参
照)。続いてピストン7が下降開始して吸入行程に入
り、吸気カム軸19が上記開弁用揚程部21aのリフタ
17との摺接開始位置からθINO 回転すると、カム揚程
部21の頂面Tがリフタ上面に摺接し、吸気弁13は最
大開度となる。吸気カム軸19がさらに回転するとカム
揚程部21の閉弁用揚程部21bがリフタ上面に摺接開
始し、吸気弁13は閉じ始める。そして吸気カム軸19
が上記閉弁用揚程部の摺接開始位置からθINC 回転する
とベース円19aが摺接開始し、吸気弁13は全閉とな
り、ピストン7は吸入下死点を経て上昇開始し、圧縮行
程に入る。なお、上記ベース円20a,19aはリフタ
との間に若干のクリアランスが生じるよう径が設定され
ており、厳密に言えば両者は摺接するものではないが、
説明の便宜上摺接すると表現した。
クランク軸9の回転に伴って吸気カム軸19は図2で反
時計回りに回転する。ピストン7が排気上死点近くまで
上昇すると、吸気カム軸19のカム揚程部21の開弁用
揚程部21aが吸気リフタ17の上面に摺接開始して吸
気弁13は開き始める(図6のリフトカーブIN参
照)。続いてピストン7が下降開始して吸入行程に入
り、吸気カム軸19が上記開弁用揚程部21aのリフタ
17との摺接開始位置からθINO 回転すると、カム揚程
部21の頂面Tがリフタ上面に摺接し、吸気弁13は最
大開度となる。吸気カム軸19がさらに回転するとカム
揚程部21の閉弁用揚程部21bがリフタ上面に摺接開
始し、吸気弁13は閉じ始める。そして吸気カム軸19
が上記閉弁用揚程部の摺接開始位置からθINC 回転する
とベース円19aが摺接開始し、吸気弁13は全閉とな
り、ピストン7は吸入下死点を経て上昇開始し、圧縮行
程に入る。なお、上記ベース円20a,19aはリフタ
との間に若干のクリアランスが生じるよう径が設定され
ており、厳密に言えば両者は摺接するものではないが、
説明の便宜上摺接すると表現した。
【0049】このような吸気弁13の開閉動作におい
て、本実施例では上記吸気カム揚程部21の開弁用揚程
部21aの曲率半径が小さく、つまり曲率が大きく設定
され、そのカム角度θINO が広く設定されているので、
吸気リフトカーブINは最大リフト角度θmが遅角側に
偏位した非対称形をなしている。ちなみに従来の吸気リ
フトカーブIN′は最大リフト角度θm′を中心とする
対称形をなしている。そのため本実施例の吸気弁13の
最大リフト角度θmは従来の最大角度θm′より遅角し
ており、従来より遅く最大開度となる。そしてこの場
合、上記カム揚程部21の開弁用揚程部21aのカム角
度θINO が広くなるほど大きく遅角し、従ってより遅く
最大開度となる。
て、本実施例では上記吸気カム揚程部21の開弁用揚程
部21aの曲率半径が小さく、つまり曲率が大きく設定
され、そのカム角度θINO が広く設定されているので、
吸気リフトカーブINは最大リフト角度θmが遅角側に
偏位した非対称形をなしている。ちなみに従来の吸気リ
フトカーブIN′は最大リフト角度θm′を中心とする
対称形をなしている。そのため本実施例の吸気弁13の
最大リフト角度θmは従来の最大角度θm′より遅角し
ており、従来より遅く最大開度となる。そしてこの場
合、上記カム揚程部21の開弁用揚程部21aのカム角
度θINO が広くなるほど大きく遅角し、従ってより遅く
最大開度となる。
【0050】本実施例では、排気弁開口10cを比較的
小径に設定したことから吸気弁開口総面積をより大きく
確保することができ、この吸気弁開口総面積の増加に伴
って空気導入量を増大できる。そして上記吸気弁開口総
面積を増加するに当たって、2つのサイド吸気弁開口1
0bを1つのセンタ吸気弁開口10aより大きく設定し
たので、上記増大した空気のより多くの部分がカム軸方
向に見てシリンダボア軸線X寄りに位置するサイド吸気
弁開口10bから導入されることとなり、従ってより多
量の空気がシリンダボア中心付近からシリンダボア軸線
X方向に導入され、いわゆる順方向のタンブル(縦渦)
が発生し易くなる。
小径に設定したことから吸気弁開口総面積をより大きく
確保することができ、この吸気弁開口総面積の増加に伴
って空気導入量を増大できる。そして上記吸気弁開口総
面積を増加するに当たって、2つのサイド吸気弁開口1
0bを1つのセンタ吸気弁開口10aより大きく設定し
たので、上記増大した空気のより多くの部分がカム軸方
向に見てシリンダボア軸線X寄りに位置するサイド吸気
弁開口10bから導入されることとなり、従ってより多
量の空気がシリンダボア中心付近からシリンダボア軸線
X方向に導入され、いわゆる順方向のタンブル(縦渦)
が発生し易くなる。
【0051】ここでセンタ吸気弁開口10aはカム軸方
向に見てシリンダボア外側寄りに位置していることか
ら、該センタ吸気弁開口10aから導入された空気は上
記サイド吸気弁開口10bから導入された空気を打ち消
すいわゆる逆方向のタンブルを発生する傾向がある。本
実施例ではセンタ吸気弁開口10aをサイド吸気弁開口
10bよりも小径に設定したので、このセンタ吸気弁開
口10aからの空気量が比較的少ないこととなり、上記
逆方向タンブルが抑制される。またセンタ吸気弁開口1
0bを小径に設定したので、このセンタ吸気弁開口10
aをシリンダボア軸線X側に寄せて配置することがで
き、そのため該センタ吸気弁開口10aからの空気流も
サイド吸気弁開口10bからの吸気流と同様な流れとな
る傾向があり、この点からも上記逆方向タンブルを抑制
できる。
向に見てシリンダボア外側寄りに位置していることか
ら、該センタ吸気弁開口10aから導入された空気は上
記サイド吸気弁開口10bから導入された空気を打ち消
すいわゆる逆方向のタンブルを発生する傾向がある。本
実施例ではセンタ吸気弁開口10aをサイド吸気弁開口
10bよりも小径に設定したので、このセンタ吸気弁開
口10aからの空気量が比較的少ないこととなり、上記
逆方向タンブルが抑制される。またセンタ吸気弁開口1
0bを小径に設定したので、このセンタ吸気弁開口10
aをシリンダボア軸線X側に寄せて配置することがで
き、そのため該センタ吸気弁開口10aからの空気流も
サイド吸気弁開口10bからの吸気流と同様な流れとな
る傾向があり、この点からも上記逆方向タンブルを抑制
できる。
【0052】一方、吸気弁開口総面積を大きく確保する
ために相対的に排気弁開口10cをを小さく設定したの
で、排気効率が低下する懸念がある。これに対して、本
実施例では、排気リフトカーブEXにおける最大リフト
角度θmを進角側に偏位させたので、爆発行程において
燃焼ガス圧力が高い時点で排気弁14が最大開度に開く
こととなり、その結果高いブローダウン圧力が得られ
る。従って本実施例のようにサイド吸気弁開口10bの
直径d2を大きく設定し、該サイド吸気弁開口10bと
の干渉を回避するために排気弁開口10cの直径d3を
比較的を小さく設定した場合にも燃焼ガスを確実に排出
でき、排気効率を確保できる。またブローダウン圧力が
高いのでオーバーラップ時の掃気効率が向上し、それだ
け充填効率が向上する。
ために相対的に排気弁開口10cをを小さく設定したの
で、排気効率が低下する懸念がある。これに対して、本
実施例では、排気リフトカーブEXにおける最大リフト
角度θmを進角側に偏位させたので、爆発行程において
燃焼ガス圧力が高い時点で排気弁14が最大開度に開く
こととなり、その結果高いブローダウン圧力が得られ
る。従って本実施例のようにサイド吸気弁開口10bの
直径d2を大きく設定し、該サイド吸気弁開口10bと
の干渉を回避するために排気弁開口10cの直径d3を
比較的を小さく設定した場合にも燃焼ガスを確実に排出
でき、排気効率を確保できる。またブローダウン圧力が
高いのでオーバーラップ時の掃気効率が向上し、それだ
け充填効率が向上する。
【0053】また本実施例では上述のように排気効率が
高いので、排気リフトカーブEXを従来の対称形のリフ
トカーブEX′の場合に比較して全体的に遅角側に移動
させることにより排気弁14の開き始めのタイミングを
膨張下死点近くまで遅らせることが可能であり(図6の
リフトカーブEXo参照)、このようにした場合には、
膨張比を大きくして燃焼圧力を充分にピストンに作用さ
せることができ、排出ガス温度が低下した後排出される
分だけ排気損失を少なくすることが可能である。
高いので、排気リフトカーブEXを従来の対称形のリフ
トカーブEX′の場合に比較して全体的に遅角側に移動
させることにより排気弁14の開き始めのタイミングを
膨張下死点近くまで遅らせることが可能であり(図6の
リフトカーブEXo参照)、このようにした場合には、
膨張比を大きくして燃焼圧力を充分にピストンに作用さ
せることができ、排出ガス温度が低下した後排出される
分だけ排気損失を少なくすることが可能である。
【0054】また本実施例では、吸気リフトカーブIN
の最大リフト角度θmを遅角側に偏位させたので、吸気
行程の下死点近くまでピストン7が下降してシリンダボ
ア内負圧が大きくなった時点で吸気弁13の開度が最大
となる。そのため吸気流速が向上して慣性効果が高めら
れ、吸入空気量が増大する。
の最大リフト角度θmを遅角側に偏位させたので、吸気
行程の下死点近くまでピストン7が下降してシリンダボ
ア内負圧が大きくなった時点で吸気弁13の開度が最大
となる。そのため吸気流速が向上して慣性効果が高めら
れ、吸入空気量が増大する。
【0055】また本実施例では、上述のように吸気効率
が高いので、吸気リフトカーブINを従来の対称形のリ
フトカーブIN′に比較して全体的に進角側に移動させ
ることにより吸気弁13の閉タイミングを吸入下死点付
近まで早めることが可能であり(図6のリフトカーブI
No参照)、このようにした場合には、低速回転域での
吹き返しを防止できる。
が高いので、吸気リフトカーブINを従来の対称形のリ
フトカーブIN′に比較して全体的に進角側に移動させ
ることにより吸気弁13の閉タイミングを吸入下死点付
近まで早めることが可能であり(図6のリフトカーブI
No参照)、このようにした場合には、低速回転域での
吹き返しを防止できる。
【0056】また本実施例では、排気リフトカーブEX
の最大リフト角度θmを進角側に移動させ、かつ吸気リ
フトカーブINの最大リフト角度θmを遅角側に移動さ
せたので、排気上死点でのオーバーラップ時における排
気弁14,及び吸気弁13のリフト量L1が従来のリフ
ト量L2より小さくなり、従ってピストン7の頂部に形
成される排気弁14,吸気弁13との干渉を回避するた
めの逃げを小さく、あるいは無くすることができ、その
結果圧縮比を高めることが可能となる。
の最大リフト角度θmを進角側に移動させ、かつ吸気リ
フトカーブINの最大リフト角度θmを遅角側に移動さ
せたので、排気上死点でのオーバーラップ時における排
気弁14,及び吸気弁13のリフト量L1が従来のリフ
ト量L2より小さくなり、従ってピストン7の頂部に形
成される排気弁14,吸気弁13との干渉を回避するた
めの逃げを小さく、あるいは無くすることができ、その
結果圧縮比を高めることが可能となる。
【0057】さらにまた本実施例では、図6に示すよう
に、排気弁14の最大開弁速度及び平均開弁速度を最大
閉弁速度及び平均閉弁速度より大きくしたので、排気リ
フトカーブEXを非対称形としながら従来の対称形のリ
フトカーブEX′の場合と同等のリフト量を確保でき
る。なお、吸気弁13の開弁速度,閉弁速度は、図示す
るように、排気上死点を対称軸として排気弁速度と線対
称でかつ正,負を逆としたものとなっており、排気弁の
場合と同様にして従来の対称形のリフトカーブの場合と
同等のリフト量を確保できる。
に、排気弁14の最大開弁速度及び平均開弁速度を最大
閉弁速度及び平均閉弁速度より大きくしたので、排気リ
フトカーブEXを非対称形としながら従来の対称形のリ
フトカーブEX′の場合と同等のリフト量を確保でき
る。なお、吸気弁13の開弁速度,閉弁速度は、図示す
るように、排気上死点を対称軸として排気弁速度と線対
称でかつ正,負を逆としたものとなっており、排気弁の
場合と同様にして従来の対称形のリフトカーブの場合と
同等のリフト量を確保できる。
【0058】ここで本実施例のように排気カム揚程部2
2の開弁用揚程部22aの曲率半径Roを閉弁用揚程部
22bの曲率半径Rcより大きく設定すると、図5に示
すように、開弁用揚程部22aのリフタ上面との接触点
はC1からCoまで大きく変化することとなり、従来の
ようにカム軸軸線とリフタ軸線とを交差させた場合はリ
フタ径が大きくなる懸念がある。そこで本実施例では、
リフタの軸線fを排気カム軸20の軸線dから上記開弁
用揚程部22aが回転して来る側、つまり排気カム軸2
0の回転方向上流側(図2,図5右側)に距離Bだけ偏
位させたので、リフタ径は図5から明らかなようにD1
+D2より若干大きく設定する程度でよい。このように
リフタを大径にすることなく、カムとリフタとの接触点
の移動許容範囲を広くとることが可能となり、弁リフト
速度を速くすることができ、必要なリフト量を確保でき
る。ちなみに、リフタ位置を偏位させずに同等のリフト
カーブを得る場合は、リフタ径は2×D1より若干大き
くする必要がある。
2の開弁用揚程部22aの曲率半径Roを閉弁用揚程部
22bの曲率半径Rcより大きく設定すると、図5に示
すように、開弁用揚程部22aのリフタ上面との接触点
はC1からCoまで大きく変化することとなり、従来の
ようにカム軸軸線とリフタ軸線とを交差させた場合はリ
フタ径が大きくなる懸念がある。そこで本実施例では、
リフタの軸線fを排気カム軸20の軸線dから上記開弁
用揚程部22aが回転して来る側、つまり排気カム軸2
0の回転方向上流側(図2,図5右側)に距離Bだけ偏
位させたので、リフタ径は図5から明らかなようにD1
+D2より若干大きく設定する程度でよい。このように
リフタを大径にすることなく、カムとリフタとの接触点
の移動許容範囲を広くとることが可能となり、弁リフト
速度を速くすることができ、必要なリフト量を確保でき
る。ちなみに、リフタ位置を偏位させずに同等のリフト
カーブを得る場合は、リフタ径は2×D1より若干大き
くする必要がある。
【0059】なお、上記排気弁14におけるカム揚程部
・リフタの接触点の移動距離等に関する点は吸気弁13
の場合も同様であり、吸気リフタ17を吸気カム軸19
からAだけ偏位させたので、吸気リフタ17を大径にす
ることなく、カム揚程部21とリフタ17との接触点の
移動許容範囲を広くとることが可能となり、弁リフト速
度を早くすることができ、必要なリフト量を確保でき
る。
・リフタの接触点の移動距離等に関する点は吸気弁13
の場合も同様であり、吸気リフタ17を吸気カム軸19
からAだけ偏位させたので、吸気リフタ17を大径にす
ることなく、カム揚程部21とリフタ17との接触点の
移動許容範囲を広くとることが可能となり、弁リフト速
度を早くすることができ、必要なリフト量を確保でき
る。
【0060】また、本実施例のように排気リフトカーブ
EXの最大リフト位置を進角させ、開弁速度の立ち上が
りを早くし、さらに排気カム軸20と排気リフタ18と
を偏位させた場合、開弁初期の弁加速度が大きくなる時
点における排気カム揚程部22の排気リフタ18との接
触点が排気リフタ18の軸線fより外側(反シリンダボ
ア軸線側,図5右側)に移動することとなり、その結果
排気リフタ18に曲げモーメント,剪断力が作用し、リ
フタの強度確保上不利となる。
EXの最大リフト位置を進角させ、開弁速度の立ち上が
りを早くし、さらに排気カム軸20と排気リフタ18と
を偏位させた場合、開弁初期の弁加速度が大きくなる時
点における排気カム揚程部22の排気リフタ18との接
触点が排気リフタ18の軸線fより外側(反シリンダボ
ア軸線側,図5右側)に移動することとなり、その結果
排気リフタ18に曲げモーメント,剪断力が作用し、リ
フタの強度確保上不利となる。
【0061】そこで本実施例では、排気弁14をその軸
線eが排気リフタ18の軸線fよりさらに外側に偏位す
るよう配置した。そのため、上記排気カム揚程部22が
排気リフタ18に該排気リフタ18の軸線fより外側に
て接触している時点で、該接触点と対向するように排気
弁14が位置することとなり、従って上記の曲げモーメ
ント,剪断力の発生を抑制でき、排気リフタ18の強度
確保上の不利を回避できる。
線eが排気リフタ18の軸線fよりさらに外側に偏位す
るよう配置した。そのため、上記排気カム揚程部22が
排気リフタ18に該排気リフタ18の軸線fより外側に
て接触している時点で、該接触点と対向するように排気
弁14が位置することとなり、従って上記の曲げモーメ
ント,剪断力の発生を抑制でき、排気リフタ18の強度
確保上の不利を回避できる。
【0062】図7は、上記曲げモーメント,剪断力の発
生をより確実に回避できるようにした変形例であり、図
2と同一符号は同一又は相当部分を示す。この変形例で
は、排気弁14を排気カム軸20から寸法Cだけ偏位さ
せるとともに、該排気弁14の弁軸14bの半径を略上
記寸法Cに設定している。これにより排気カム揚程部2
2のリフタ接触点の移動範囲の大部分を排気弁軸14b
が下方から支持することとなり、排気リフタ18に発生
する曲げモーメント,剪断力をより確実に回避できる。
生をより確実に回避できるようにした変形例であり、図
2と同一符号は同一又は相当部分を示す。この変形例で
は、排気弁14を排気カム軸20から寸法Cだけ偏位さ
せるとともに、該排気弁14の弁軸14bの半径を略上
記寸法Cに設定している。これにより排気カム揚程部2
2のリフタ接触点の移動範囲の大部分を排気弁軸14b
が下方から支持することとなり、排気リフタ18に発生
する曲げモーメント,剪断力をより確実に回避できる。
【0063】なお、上記実施例では、吸気弁13につい
ては吸気カム軸19と軸線が交差するように配置した
が、曲げモーメントの発生を抑制するために吸気弁1
3,吸気カム軸19,吸気リフタ17についても偏位配
置することができる。この場合、図2において、吸気弁
13をこれの軸線bが吸気リフタ17の軸線cよりさら
にシリンダボア軸線X側に位置するように配置すること
が有効であり、これにより吸気リフタ17に曲げモーメ
ントが発生するのを抑制,又は回避できる。
ては吸気カム軸19と軸線が交差するように配置した
が、曲げモーメントの発生を抑制するために吸気弁1
3,吸気カム軸19,吸気リフタ17についても偏位配
置することができる。この場合、図2において、吸気弁
13をこれの軸線bが吸気リフタ17の軸線cよりさら
にシリンダボア軸線X側に位置するように配置すること
が有効であり、これにより吸気リフタ17に曲げモーメ
ントが発生するのを抑制,又は回避できる。
【0064】また上記実施例では、排気カム軸20に対
して排気弁14を偏位配置した例を説明したが、この排
気弁14の偏位配置は、排気カム揚程部・リフタ接触点
移動範囲を拡大するだけの観点に立てば必ずしも必要な
いものであり、図8に示すように排気弁14と排気カム
軸20とを軸線同士が交差するように配置してもよい。
して排気弁14を偏位配置した例を説明したが、この排
気弁14の偏位配置は、排気カム揚程部・リフタ接触点
移動範囲を拡大するだけの観点に立てば必ずしも必要な
いものであり、図8に示すように排気弁14と排気カム
軸20とを軸線同士が交差するように配置してもよい。
【0065】また上記実施例における非対称形のリフト
カーブをその形状を保持したままエンジンの運転状態に
応じて進角又は遅角させることにより、開弁開始時期,
及び閉弁終了時期を変化させることもできる。図9は、
吸気リフトカーブをエンジン運転状態に応じて進角させ
るようにした例であり、図中、図6と同一符号は同一又
は相当部分を示す。
カーブをその形状を保持したままエンジンの運転状態に
応じて進角又は遅角させることにより、開弁開始時期,
及び閉弁終了時期を変化させることもできる。図9は、
吸気リフトカーブをエンジン運転状態に応じて進角させ
るようにした例であり、図中、図6と同一符号は同一又
は相当部分を示す。
【0066】図9の例では、吸気リフトカーブINoを
エンジン回転速度が所定速度以上となるとリフトカーブ
INまでθMOD だけ進角するようにしている。なお、リ
フトカーブを進角又は遅角させるためのバルブタイミン
グ可変機構として、従来各種のものが提案されており、
例えばカム軸とタイミングギヤとの相対角度を変化させ
る従来公知の機構が採用可能である。
エンジン回転速度が所定速度以上となるとリフトカーブ
INまでθMOD だけ進角するようにしている。なお、リ
フトカーブを進角又は遅角させるためのバルブタイミン
グ可変機構として、従来各種のものが提案されており、
例えばカム軸とタイミングギヤとの相対角度を変化させ
る従来公知の機構が採用可能である。
【0067】上記例では、吸気リフトカーブINoを、
その最大リトフ角度θmを従来のリフトカーブIN′に
おける最大リフト角度θm′より遅角させてなる非対称
形とているので、エンジンの運転状態に応じて進角させ
るべき角度θMOD が従来の対称形リフトカーブINo′
の場合の進角させるべき角度θSTD より小さくて済む。
従って、上述のタイミング可変機構の負担が小さくて済
む。
その最大リトフ角度θmを従来のリフトカーブIN′に
おける最大リフト角度θm′より遅角させてなる非対称
形とているので、エンジンの運転状態に応じて進角させ
るべき角度θMOD が従来の対称形リフトカーブINo′
の場合の進角させるべき角度θSTD より小さくて済む。
従って、上述のタイミング可変機構の負担が小さくて済
む。
【0068】なお、上記実施例におけるカム軸,リフ
タ,弁軸のオフセット配置については各種の変形例が採
用可能であり、排気側について例示すれば例えば図10
に示すものが採用できる。図10(a)は、排気カム軸
20と排気弁14とは偏位させないで、排気リフタ18
のみを外側にEだけ偏位させたものであり、この場合
は、カム軸,弁軸の配置は従来通りで良いので、点火プ
ラグの配置スペースの確保が容易であり、燃焼室形状を
理想的な形状に設定し易い。同図(b)は、排気カム軸
20に対して排気リフタ18,及び排気弁14をFだけ
外側に偏位させた例であり、この場合は弁ばね16の径
が確保し易い。同図(c)は、 排気弁14のみをGだけ
外側に偏位させた例であり、リフタの強度確保上有利で
ある。
タ,弁軸のオフセット配置については各種の変形例が採
用可能であり、排気側について例示すれば例えば図10
に示すものが採用できる。図10(a)は、排気カム軸
20と排気弁14とは偏位させないで、排気リフタ18
のみを外側にEだけ偏位させたものであり、この場合
は、カム軸,弁軸の配置は従来通りで良いので、点火プ
ラグの配置スペースの確保が容易であり、燃焼室形状を
理想的な形状に設定し易い。同図(b)は、排気カム軸
20に対して排気リフタ18,及び排気弁14をFだけ
外側に偏位させた例であり、この場合は弁ばね16の径
が確保し易い。同図(c)は、 排気弁14のみをGだけ
外側に偏位させた例であり、リフタの強度確保上有利で
ある。
【0069】図11〜図16は請求項8,9の発明の一
実施例(第2実施例)によるエンジンの動弁装置を説明
するための図であり、図11は断面正面図、図12は平
面図、図13はカム揚程部形状を示す模式図、図14は
ロッカ角加速度・バルブ加速度・レバー比との関係を示
す特性図、図15はカム揚程部曲率半径とロッカ角加速
度との関係を示す特性図、図16はカム角度とバルブリ
フト量,速度,加速度との関係を示す特性図であり、図
中、図1〜図10と同一符号は同一又は相当部分を示
す。
実施例(第2実施例)によるエンジンの動弁装置を説明
するための図であり、図11は断面正面図、図12は平
面図、図13はカム揚程部形状を示す模式図、図14は
ロッカ角加速度・バルブ加速度・レバー比との関係を示
す特性図、図15はカム揚程部曲率半径とロッカ角加速
度との関係を示す特性図、図16はカム角度とバルブリ
フト量,速度,加速度との関係を示す特性図であり、図
中、図1〜図10と同一符号は同一又は相当部分を示
す。
【0070】本実施例は、4サイクル2気筒5バルブエ
ンジンにおいてローカ式動弁機構を採用した例であり、
吸気弁13の上側には吸気ロッカアーム34が配置され
ロッカ軸36aにより上下揺動自在に支持されている。
この吸気ロッカアーム34は1つのセンタ分岐部34a
と2つのサイド分岐部34b,34bを有し、各分岐部
に螺挿されたアジャストボルト37aが上記吸気弁13
の弁軸13bの上端に当接している。
ンジンにおいてローカ式動弁機構を採用した例であり、
吸気弁13の上側には吸気ロッカアーム34が配置され
ロッカ軸36aにより上下揺動自在に支持されている。
この吸気ロッカアーム34は1つのセンタ分岐部34a
と2つのサイド分岐部34b,34bを有し、各分岐部
に螺挿されたアジャストボルト37aが上記吸気弁13
の弁軸13bの上端に当接している。
【0071】排気弁14の上側には排気ロッカアーム3
5が配置されロッカ軸36bにより上下揺動自在に支持
されている。この排気ロッカアーム35は2つの分岐部
35aを有し、各分岐部に螺挿されたアジャストボルト
37bが上記排気弁14の弁軸14bの上端に当接して
いる。
5が配置されロッカ軸36bにより上下揺動自在に支持
されている。この排気ロッカアーム35は2つの分岐部
35aを有し、各分岐部に螺挿されたアジャストボルト
37bが上記排気弁14の弁軸14bの上端に当接して
いる。
【0072】上記吸気ロッカアーム34上には吸気カム
軸30が、上記排気ロッカアーム35上には排気カム軸
31がそれぞれ配設されており、それぞれの吸気カム揚
程部32,排気カム揚程部33が吸気,排気ロッカアー
ム34,35のスリッパ部34c,35cに摺接してい
る。上記吸気カム軸30,排気カム軸31は一端に固着
されたタイミングスプロケット38a,38bに駆動チ
ェン39を巻き掛けることにより連結されており、従っ
て何れのカム軸も図11時計回りに同方向に回転する。
軸30が、上記排気ロッカアーム35上には排気カム軸
31がそれぞれ配設されており、それぞれの吸気カム揚
程部32,排気カム揚程部33が吸気,排気ロッカアー
ム34,35のスリッパ部34c,35cに摺接してい
る。上記吸気カム軸30,排気カム軸31は一端に固着
されたタイミングスプロケット38a,38bに駆動チ
ェン39を巻き掛けることにより連結されており、従っ
て何れのカム軸も図11時計回りに同方向に回転する。
【0073】ここで上記吸気カム軸30の吸気カム揚程
部32は開弁用カム揚程部32aと閉弁用カム揚程部3
2bとからなり、開弁用カム揚程部32aの曲率半径R
oは閉弁用カム揚程部32bの曲率半径Rcより小さく
設定されており、開弁用カム揚程部32aのカム角度θ
INO は閉弁用カム揚程部32bのカム角度θINC より大
きくなっている。なお、開弁用カム揚程部32aの曲率
は閉弁用カム揚程部32bより大きくなっている。
部32は開弁用カム揚程部32aと閉弁用カム揚程部3
2bとからなり、開弁用カム揚程部32aの曲率半径R
oは閉弁用カム揚程部32bの曲率半径Rcより小さく
設定されており、開弁用カム揚程部32aのカム角度θ
INO は閉弁用カム揚程部32bのカム角度θINC より大
きくなっている。なお、開弁用カム揚程部32aの曲率
は閉弁用カム揚程部32bより大きくなっている。
【0074】また上記排気カム軸31の排気カム揚程部
33は開弁用カム揚程部33aと閉弁用カム揚程部33
bとからなり、開弁用カム揚程部33aの曲率半径Ro
は閉弁用カム揚程部33bの曲率半径Rcより大きく設
定されており、開弁用カム揚程部33aのカム角度θEX
O は閉弁用カム揚程部33bのカム角度θEXC より小さ
くなっている。なお、開弁用カム揚程部33aの曲率は
閉弁用カム揚程部33bより小さくなっている。
33は開弁用カム揚程部33aと閉弁用カム揚程部33
bとからなり、開弁用カム揚程部33aの曲率半径Ro
は閉弁用カム揚程部33bの曲率半径Rcより大きく設
定されており、開弁用カム揚程部33aのカム角度θEX
O は閉弁用カム揚程部33bのカム角度θEXC より小さ
くなっている。なお、開弁用カム揚程部33aの曲率は
閉弁用カム揚程部33bより小さくなっている。
【0075】本実施例では、排気カム軸31は図11時
計回りに回転することから、まず開弁用カム揚程部33
aが排気ロッカアーム35のスリッパ部35bに摺接開
始すると排気ロッカアーム35が下方に揺動開始し、排
気弁14が開き始め、カム揚程部33の頂面Tがスリッ
パ部35bに摺接すると最大開度となる。そして閉弁用
カム揚程部33bがスリッパ部35bに摺接開始すると
排気弁14がの開度が減少し、ベース円31aがスリッ
パ部35bに摺接すると全閉となる。この場合に、開弁
用カム揚程部33aの曲率半径Roが大きく設定されて
いることから、排気リフトカーブは図5の排気リフトカ
ーブEXと同様に最大リフト位置が進角側に偏った非対
称形となる。
計回りに回転することから、まず開弁用カム揚程部33
aが排気ロッカアーム35のスリッパ部35bに摺接開
始すると排気ロッカアーム35が下方に揺動開始し、排
気弁14が開き始め、カム揚程部33の頂面Tがスリッ
パ部35bに摺接すると最大開度となる。そして閉弁用
カム揚程部33bがスリッパ部35bに摺接開始すると
排気弁14がの開度が減少し、ベース円31aがスリッ
パ部35bに摺接すると全閉となる。この場合に、開弁
用カム揚程部33aの曲率半径Roが大きく設定されて
いることから、排気リフトカーブは図5の排気リフトカ
ーブEXと同様に最大リフト位置が進角側に偏った非対
称形となる。
【0076】一方、吸気カム軸30は図11時計回りに
回転することから、まず開弁用カム揚程部32aが吸気
ロッカアーム34のスリッパ部34bに摺接開始すると
吸気ロッカアーム34が下方に揺動開始し、吸気弁13
が開き始め、カム揚程部32の頂面Tがスリッパ部34
bに摺接すると最大開度となる。そして閉弁用カム揚程
部32bがスリッパ部34bに摺接開始すると吸気弁1
3がの開度が減少し、ベース円30aがスリッパ部34
bに摺接すると全閉となる。この場合に、開弁用カム揚
程部32aの曲率半径Roが小さく設定されていること
から、吸気リフトカーブは図5の吸気リフトカーブIN
と同様に最大リフト位置が遅角側に偏った非対称形とな
る。なお、実際にはベース円31a,30aとスリッパ
部との間には若干のクリアランスがある点は、直動式の
場合と同様である。
回転することから、まず開弁用カム揚程部32aが吸気
ロッカアーム34のスリッパ部34bに摺接開始すると
吸気ロッカアーム34が下方に揺動開始し、吸気弁13
が開き始め、カム揚程部32の頂面Tがスリッパ部34
bに摺接すると最大開度となる。そして閉弁用カム揚程
部32bがスリッパ部34bに摺接開始すると吸気弁1
3がの開度が減少し、ベース円30aがスリッパ部34
bに摺接すると全閉となる。この場合に、開弁用カム揚
程部32aの曲率半径Roが小さく設定されていること
から、吸気リフトカーブは図5の吸気リフトカーブIN
と同様に最大リフト位置が遅角側に偏った非対称形とな
る。なお、実際にはベース円31a,30aとスリッパ
部との間には若干のクリアランスがある点は、直動式の
場合と同様である。
【0077】ここで本実施例において、排気カム軸,吸
気カム軸のカム揚程部形状と回転方向を上述のように設
定した理由について説明する。図16(c)に示すよう
に、従来のものと同等のリフト量を確保した上でリトフ
カーブを非対称形とするには、同図(b)に示すよう
に、例えば開弁時におけるバルブ速度を従来のものより
高める必要がある。バルブ速度を高めるには、同図
(a)に示すように、バルブ加速度を大きくする必要が
ある。本実施例の如きロッカアーム式動弁装置の場合に
バルブ加速度を大きくするには、ロッカアームの揺動運
動における加速度(ロッカ角加速度)を大きくする必要
がある。このロッカ角加速度をある程度以上大きくしよ
うとするとカム揚程部の曲率半径Roが、図15に示す
ように、負となる。なお、曲率半径が負とは、カム揚程
部が凹むことを意味する。
気カム軸のカム揚程部形状と回転方向を上述のように設
定した理由について説明する。図16(c)に示すよう
に、従来のものと同等のリフト量を確保した上でリトフ
カーブを非対称形とするには、同図(b)に示すよう
に、例えば開弁時におけるバルブ速度を従来のものより
高める必要がある。バルブ速度を高めるには、同図
(a)に示すように、バルブ加速度を大きくする必要が
ある。本実施例の如きロッカアーム式動弁装置の場合に
バルブ加速度を大きくするには、ロッカアームの揺動運
動における加速度(ロッカ角加速度)を大きくする必要
がある。このロッカ角加速度をある程度以上大きくしよ
うとするとカム揚程部の曲率半径Roが、図15に示す
ように、負となる。なお、曲率半径が負とは、カム揚程
部が凹むことを意味する。
【0078】上記カム揚程部の曲率半径を負にする場
合、カム揚程部研磨加工用砥石の半径による制約を受け
る。つまりあまり小径の砥石は市場に供給されていない
ので上記凹みのあまり大きいカム揚程部は製造できな
い。従って、バルブ加速度を高めるにも曲率半径の制限
による限界加速度以上に高めることはできない(図16
(a)参照)。
合、カム揚程部研磨加工用砥石の半径による制約を受け
る。つまりあまり小径の砥石は市場に供給されていない
ので上記凹みのあまり大きいカム揚程部は製造できな
い。従って、バルブ加速度を高めるにも曲率半径の制限
による限界加速度以上に高めることはできない(図16
(a)参照)。
【0079】一方、上記ロッカ角加速度は、バルブ加速
度/レバー比の値に比例する。従ってレバー比を大きく
設定すれば同じロッカ角加速度でもバルブ加速度を大き
くできる。換言すれば同じバルブ加速度を得るにはロッ
カ角加速度が小さくて済む。
度/レバー比の値に比例する。従ってレバー比を大きく
設定すれば同じロッカ角加速度でもバルブ加速度を大き
くできる。換言すれば同じバルブ加速度を得るにはロッ
カ角加速度が小さくて済む。
【0080】上記レバー比は、ベース円がスリッパ部に
摺接している状態では図13に示すように、LEX2 /L
EX1 又はLIN2 /LIN1 であるが、実際にはカム揚程部
のスリッパ摺接点が変化することから上記レバー比も変
化することとなり、摺接点がロッカアームの揺動支点に
近いほどレバー比は大きくなる。
摺接している状態では図13に示すように、LEX2 /L
EX1 又はLIN2 /LIN1 であるが、実際にはカム揚程部
のスリッパ摺接点が変化することから上記レバー比も変
化することとなり、摺接点がロッカアームの揺動支点に
近いほどレバー比は大きくなる。
【0081】そこで本実施例では、排気弁14について
は開き側の立ち上がりを早くしたいことから、カム揚程
部・スリッパ部摺接点をロッカアーム揺動支点側から開
始させるために、カム軸回転方向を、時計回りとしたも
のである。これにより排気弁14については、開き側の
レバー比を大きくでき、その結果、図14に示すよう
に、曲率半径の制約からロッカ加速度がαmax に制約さ
れている場合、バルブ加速度を大きくでき、開き側の立
ち上がり速度を高めることが可能となる。
は開き側の立ち上がりを早くしたいことから、カム揚程
部・スリッパ部摺接点をロッカアーム揺動支点側から開
始させるために、カム軸回転方向を、時計回りとしたも
のである。これにより排気弁14については、開き側の
レバー比を大きくでき、その結果、図14に示すよう
に、曲率半径の制約からロッカ加速度がαmax に制約さ
れている場合、バルブ加速度を大きくでき、開き側の立
ち上がり速度を高めることが可能となる。
【0082】一方、吸気弁13については閉じ側の速度
を高めたいことから、カム軸回転方向を、カム揚程部・
スリッパ部摺接点をロッカアーム揺動支点と反対側から
開始させるようにするために、時計回りとしたものであ
る。これにより吸気弁13については、閉じ側のレバー
比を大きくでき、閉じ側の速度を高めることが可能とな
る。
を高めたいことから、カム軸回転方向を、カム揚程部・
スリッパ部摺接点をロッカアーム揺動支点と反対側から
開始させるようにするために、時計回りとしたものであ
る。これにより吸気弁13については、閉じ側のレバー
比を大きくでき、閉じ側の速度を高めることが可能とな
る。
【0083】なお、上記排気,吸気カム軸の位置,回転
方向については図17に示すような各種の変形例が採用
可能である。何れの場合も排気側については揚程部がス
リッパ部に揺動支点に近い側から接触開始するようにカ
ム軸の回転方向を設定し、吸気側については揺動支点に
遠い側から接触開始するようにカム軸の回転方向が設定
されている。
方向については図17に示すような各種の変形例が採用
可能である。何れの場合も排気側については揚程部がス
リッパ部に揺動支点に近い側から接触開始するようにカ
ム軸の回転方向を設定し、吸気側については揺動支点に
遠い側から接触開始するようにカム軸の回転方向が設定
されている。
【0084】また、上記実施例では、吸気弁3本,排気
弁2本の場合を説明したが、本発明は複数の吸気弁とこ
れより少数の排気弁を備えている場合に好適であり、例
えば吸気弁2本,排気弁1本,吸気弁3本,排気弁
1本,吸気弁4本,排気弁2本,吸気弁4本,排気
弁3本というように、吸気弁開口面積を大きくして吸気
量を増大した場合に、排気弁開口面積が減少したことに
よる排気効率の低下を抑制する場合に有効である。
弁2本の場合を説明したが、本発明は複数の吸気弁とこ
れより少数の排気弁を備えている場合に好適であり、例
えば吸気弁2本,排気弁1本,吸気弁3本,排気弁
1本,吸気弁4本,排気弁2本,吸気弁4本,排気
弁3本というように、吸気弁開口面積を大きくして吸気
量を増大した場合に、排気弁開口面積が減少したことに
よる排気効率の低下を抑制する場合に有効である。
【0085】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、リフトカーブ
を、最大リフト位置を進角側又は遅角側に偏らせた非対
称形としたので、この非対称の形状を適宜選択すること
により、各弁開口,リフト量を増大することなく吸気効
率,排気効率を向上できる効果がある。
を、最大リフト位置を進角側又は遅角側に偏らせた非対
称形としたので、この非対称の形状を適宜選択すること
により、各弁開口,リフト量を増大することなく吸気効
率,排気効率を向上できる効果がある。
【0086】請求項2の発明によれば、排気弁用リフト
カーブの最大リフト位置が進角側に偏っているので、爆
発行程において燃焼ガス圧力が高い時点で排気弁が最大
開度に開くことから高いブローダウン圧力が得られるこ
ととなり、排気効率を向上でき、またオーバーラップ時
における掃気効率を向上できる効果がある。
カーブの最大リフト位置が進角側に偏っているので、爆
発行程において燃焼ガス圧力が高い時点で排気弁が最大
開度に開くことから高いブローダウン圧力が得られるこ
ととなり、排気効率を向上でき、またオーバーラップ時
における掃気効率を向上できる効果がある。
【0087】また上述のように排気効率が高いので、排
気弁用リフトカーブを全体的に遅角側に移動させること
により排気弁の開き始めのタイミングを爆発行程の下死
点近くまで遅らせることが可能であり、このようにした
場合には、排気損失を少なくできる効果がある。
気弁用リフトカーブを全体的に遅角側に移動させること
により排気弁の開き始めのタイミングを爆発行程の下死
点近くまで遅らせることが可能であり、このようにした
場合には、排気損失を少なくできる効果がある。
【0088】また請求項3によれば、吸気弁用リフトカ
ーブの最大リフト位置が遅角側に偏っているので、シリ
ンダボア内負圧が大きくなった時点で吸気弁開度が最大
となり、これにより吸気流速が向上して慣性効果が高め
られ、吸入空気量が増大し、充填効率を向上できる効果
がある。
ーブの最大リフト位置が遅角側に偏っているので、シリ
ンダボア内負圧が大きくなった時点で吸気弁開度が最大
となり、これにより吸気流速が向上して慣性効果が高め
られ、吸入空気量が増大し、充填効率を向上できる効果
がある。
【0089】またこのように吸気効率が高いので、吸気
弁用リフトカーブを全体的に進角側に移動させることに
より吸気弁の閉タイミングを吸入行程の下死点付近まで
早めることが可能であり、このようにした場合には、特
に低速回転域での吹き返しを防止できる効果がある。
弁用リフトカーブを全体的に進角側に移動させることに
より吸気弁の閉タイミングを吸入行程の下死点付近まで
早めることが可能であり、このようにした場合には、特
に低速回転域での吹き返しを防止できる効果がある。
【0090】また吸気弁用リフトカーブの最大リフト位
置が遅角側に偏っていることから、吸気弁はリフトカー
ブの後半において急激に閉じられることとなり、当該気
筒における吸気弁閉後の圧力振幅が大きくなり、吸気干
渉を利用して他気筒の充填効率を向上させるいわゆる脈
動効果をより有効に利用できる効果がある。
置が遅角側に偏っていることから、吸気弁はリフトカー
ブの後半において急激に閉じられることとなり、当該気
筒における吸気弁閉後の圧力振幅が大きくなり、吸気干
渉を利用して他気筒の充填効率を向上させるいわゆる脈
動効果をより有効に利用できる効果がある。
【0091】さらにまた請求項3では、排気弁用リフト
カーブの最大リフト位置を進角側に移動させ、かつ吸気
弁用リフトカーブの最大リフト位置を遅角側に移動させ
たので、排気上死点での上述のオーバーラップ時におけ
る排気弁,及び吸気弁のリフト量が小さくなり、従って
ピストンの頂部に形成される排気弁,吸気弁との干渉を
回避するため逃げを小さく、あるいは無くすることがで
き、その結果圧縮比を高めることが可能となる効果があ
る。
カーブの最大リフト位置を進角側に移動させ、かつ吸気
弁用リフトカーブの最大リフト位置を遅角側に移動させ
たので、排気上死点での上述のオーバーラップ時におけ
る排気弁,及び吸気弁のリフト量が小さくなり、従って
ピストンの頂部に形成される排気弁,吸気弁との干渉を
回避するため逃げを小さく、あるいは無くすることがで
き、その結果圧縮比を高めることが可能となる効果があ
る。
【0092】また請求項4の発明によれば、平均弁開速
度と平均弁閉速度とが異なるよう設定したので、また請
求項5の発明によれば、排気弁の平均弁開速度を平均弁
閉速度より大きくしたので、あるいは請求項6によれ
ば、吸気弁の平均弁閉速度を平均弁開速度より大きくし
たので、リフトカーブを非対称形にしながら従来の対称
形のリフトカーブの場合と同等のリフト量を確保できる
効果がある。
度と平均弁閉速度とが異なるよう設定したので、また請
求項5の発明によれば、排気弁の平均弁開速度を平均弁
閉速度より大きくしたので、あるいは請求項6によれ
ば、吸気弁の平均弁閉速度を平均弁開速度より大きくし
たので、リフトカーブを非対称形にしながら従来の対称
形のリフトカーブの場合と同等のリフト量を確保できる
効果がある。
【0093】また請求項7の発明によれば、上記カム揚
程部の曲率の小さい部分と上記リフタとが接触する側に
該リフタが編在するよう該リフタと上記カム軸とがオフ
セット配置されているので、カム揚程部とリフタとの接
触点の移動範囲を広くとることが可能となり、その結
果、弁リフト速度を速くして必要なリフト量を確保でき
る効果がある。
程部の曲率の小さい部分と上記リフタとが接触する側に
該リフタが編在するよう該リフタと上記カム軸とがオフ
セット配置されているので、カム揚程部とリフタとの接
触点の移動範囲を広くとることが可能となり、その結
果、弁リフト速度を速くして必要なリフト量を確保でき
る効果がある。
【0094】請求項8の発明によれば、上記排気カム軸
の回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点が
上記ロッカアームの揺動支点に近い側から開始するよう
に設定し、請求項9の発明によれば、上記吸気カム軸の
回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点が上
記ロッカアームの揺動支点から遠い側から開始するよう
に設定したので、排気弁について開側のレバー比が大き
くなって開速度が高められ、また吸気弁については閉側
のレバー比が大きくなって閉速度が高められる。その結
果、弁リフト速度を速くして必要なリフト量を確保でき
る効果がある。
の回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点が
上記ロッカアームの揺動支点に近い側から開始するよう
に設定し、請求項9の発明によれば、上記吸気カム軸の
回転方向を、カム揚程部とロッカアームとの接触点が上
記ロッカアームの揺動支点から遠い側から開始するよう
に設定したので、排気弁について開側のレバー比が大き
くなって開速度が高められ、また吸気弁については閉側
のレバー比が大きくなって閉速度が高められる。その結
果、弁リフト速度を速くして必要なリフト量を確保でき
る効果がある。
【図1】請求項1〜7の発明の第1実施例装置を備えた
エンジン正面図である。
エンジン正面図である。
【図2】上記第1実施例装置の断面正面図である。
【図3】上記第1実施例装置の排気側を示す断面側面図
である。
である。
【図4】上記第1実施例装置の弁開口を示す断面平面図
である。
である。
【図5】上記第1実施例装置の排気カム揚程部の模式図
である。
である。
【図6】上記第1実施例装置のリフトカーブを示す図で
ある。
ある。
【図7】上記第1実施例装置の排気弁部分の変形例を示
す断面正面図である。
す断面正面図である。
【図8】上記第1実施例装置の排気弁部分の他の変形例
を示す断面正面図である。
を示す断面正面図である。
【図9】上記第1実施例装置にバルブタイミング可変機
構を付加した場合のリフトカーブ図である。
構を付加した場合のリフトカーブ図である。
【図10】上記第1実施例におけるカム軸,リフタ,弁
のオフセット配置の変形例を示す模式図である。
のオフセット配置の変形例を示す模式図である。
【図11】請求項8,9の発明の第2実施例装置の断面
正面図である。
正面図である。
【図12】上記第2実施例装置の平面図である。
【図13】上記第2実施例装置のカム揚程部の模式図で
ある。
ある。
【図14】上記第2実施例装置のロッカ角加速度−バル
ブ加速特性図である。
ブ加速特性図である。
【図15】上記第2実施例装置のカム揚程部曲率半径−
ロッカ角加速度特性図である。
ロッカ角加速度特性図である。
【図16】上記第2実施例装置のカム角とバルブリフト
量,バルブ速度,バルブ加速度との関係を示す特性図で
ある。
量,バルブ速度,バルブ加速度との関係を示す特性図で
ある。
【図17】上記第2実施例の変形例を示す模式図であ
る。
る。
1 エンジン 13 吸気弁 14 排気弁 17,18 吸気,排気リフタ 21 吸気カム揚程部 22 排気カム揚程部 21a 開弁用揚程部(吸気カム揚程部の開側部分) 21b 閉弁用揚程部(吸気カム揚程部の閉側部分) 22a 開弁用揚程部(排気カム揚程部の開側部分) 22b 閉弁用揚程部(排気カム揚程部の閉側部分) 34,35 吸気,排気ロッカアーム 36a 吸気側揺動支点 36b 排気側揺動支点 IN 吸気リフトカーブ EX 排気リフトカーブ Ro 開側部分の曲率半径 Rc 閉側部分の曲率半径
Claims (9)
- 【請求項1】 吸気弁及び排気弁を所定のリフトカーブ
に沿って開閉する弁開閉機構を備えたエンジンの動弁装
置において、上記弁開閉機構の吸気弁,排気弁用カム揚
程部の少なくとも何れか一方の形状を、上記リフトカー
ブが最大リフト位置を進角側又は遅角側に偏らせてなる
非対称形となるよう設定したことを特徴とするエンジン
の動弁装置。 - 【請求項2】 請求項1において、排気カム揚程部の開
側部分の曲率を閉側部分の曲率より概ね小さく設定する
ことにより、排気弁用リフトカーブを、最大リフト位置
が進角側に偏った非対称形としたことを特徴とするエン
ジンの動弁装置。 - 【請求項3】 請求項1,又は2において、吸気カム揚
程部の閉側部分の曲率を開側部分の曲率より概ね小さく
設定することにより、吸気弁用リフトカーブを、最大リ
フト位置が遅角側に偏った非対称形としたことを特徴と
するエンジンの動弁装置。 - 【請求項4】 吸気弁及び排気弁を所定の平均弁開速度
及び平均弁閉速度で開閉する弁開閉機構を備えたエンジ
ンの動弁装置において、上記弁開閉機構の吸気弁,排気
弁用カム揚程部の少なくとも何れか一方の形状を、平均
弁開速度と平均弁閉速度とが異なるよう設定したことを
特徴とするエンジンの動弁装置。 - 【請求項5】 請求項4において、排気カム揚程部の開
側部分の曲率を閉側部分の曲率より概ね小さく設定する
ことにより、排気弁の平均弁開速度を平均弁閉速度より
大きくしたことを特徴とするエンジンの動弁装置。 - 【請求項6】 請求項4,又は5において、吸気カム揚
程部の閉側部分の曲率を開側部分の曲率より概ね小さく
設定することにより、吸気弁の平均弁閉速度を平均弁開
速度より大きくしたことを特徴とするエンジンの動弁装
置。 - 【請求項7】 請求項2,3,5,6の何れかにおい
て、弁開閉機構が、弁軸に装着されたリフタをカム揚程
部で押圧するように構成された直動式のものであり、カ
ム軸方向に見て、上記カム揚程部の上記曲率の小さい部
分と上記リフタとが接触する側に該リフタが偏位するよ
う該リフタと上記カム軸とがオフセット配置されている
ことを特徴とするエンジンの動弁装置。 - 【請求項8】 請求項2,3,5,6の何れかにおい
て、弁開閉機構が、揺動自在に支持されたロッカアーム
の一端を弁軸に当接させるとともに該ロッカアームをカ
ム揚程部で押圧するように構成されたロッカ式のもので
あり、上記排気カム軸の回転方向が、カム揚程部とロッ
カアームとの接触点が上記ロッカアームの揺動支点に近
い側から開始するように設定されていることを特徴とす
るエンジンの動弁装置。 - 【請求項9】 請求項8において、上記吸気カム軸の回
転方向が、カム揚程部とロッカアームとの接触点が上記
ロッカアームの揺動支点から遠い側から開始するように
設定されていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030408 |