JPH1077815A - 内燃エンジンの動弁機構 - Google Patents

内燃エンジンの動弁機構

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JPH1077815A
JPH1077815A JP23512096A JP23512096A JPH1077815A JP H1077815 A JPH1077815 A JP H1077815A JP 23512096 A JP23512096 A JP 23512096A JP 23512096 A JP23512096 A JP 23512096A JP H1077815 A JPH1077815 A JP H1077815A
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JP
Japan
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cam
valve
intake
exhaust
lift
Prior art date
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JP23512096A
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English (en)
Inventor
Katsumi Ochiai
克美 落合
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低速時と高速時においてそれぞれ最適なエン
ジン特性の両立を実現することができる内燃エンジンの
動弁機構を提供すること。 【構成】 吸気弁2を直接開閉する吸気カム4aを備え
る吸気カム軸4と排気弁3を直接開閉する排気カム5a
を備える排気カム軸5を互いに平行に配して成る内燃エ
ンジンの動弁機構において、前記吸気カム4a又は排気
カム5aの一方のカム(排気カム5a)のリフトを他方
のカム(吸気カム4a)側のバルブリフタ11に選択的
に伝達するロッカーアーム(アーム部材)17を設け
る。而して、低速時には排気カム5aのリフトをロッカ
ーアーム17によって吸収すれば、吸・排気弁2,3は
それぞれ吸・排気用カム4a,5aによってそれぞれ直
接開閉駆動されて低速時に最適なリフト量と開閉タイミ
ングが与えられ、高速時には排気カム5aのリフトをロ
ッカーアーム17を介して吸気弁2に伝達すれば、吸気
弁2に高速時に最適なリフト量と開閉タイミングが与え
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気弁を直接開閉
する吸気カムを備える吸気カム軸と排気弁を直接開閉す
る排気カムを備える排気カム軸を互いに平行に配して成
る内燃エンジンの動弁機構に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃エンジンにおいては、燃焼室に開口
する吸気ポートと排気ポートが吸気弁と排気弁によって
それぞれ適当なタイミングで開閉されて所要のガス交換
がなされるが、吸・排気弁を駆動する動弁機構として
は、V字型に配置された吸・排気弁の一方の上方にカム
軸を配し、該カム軸に設けられたカムによって一方の弁
(吸気弁又は排気弁)を直接的に開閉制御するととも
に、他方の弁をロッカーアームによって開閉制御するよ
うにしたものが知られている(特公平7−91966号
公報参照)。
【0003】又、上記動弁機構の形態を採用しつつ、ロ
ッカーアームによって開閉制御される側の弁(吸気弁)
の駆動を選択的に停止させるようにした動弁機構も提案
されており、弁の駆動停止はロッカーアームを上方へ逃
がすことによって行っている(特開昭62−10721
5号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃エンジ
ンにおいては、高速時において吸気又は排気の流れを促
進し、高い充填効率を確保して高出力を実現し、且つ、
低速時において高い燃焼効率を確保して高出力と低燃費
及び良好な排ガス特性を得るためには、吸気弁又は排気
弁のリフト量と開閉タイミングの何れか一方又は双方を
高速時と低速時において変更する必要がある。
【0005】しかしながら、前記提案に係る従来の動弁
機構においては、ロッカーアームによって開閉制御され
る弁は駆動又は停止の何れかが選択されるだけであっ
て、該弁のリフト量や開閉タイミングが切り換えられる
構成が採用されていないため、低速時と高速時において
それぞれ最適なエンジン特性の両立を実現することがで
きないという問題があった。
【0006】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、低速時と高速時においてそれ
ぞれ最適なエンジン特性の両立を実現することができる
内燃エンジンの動弁機構を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、吸気弁を直接開閉する吸気
カムを備える吸気カム軸と排気弁を直接開閉する排気カ
ムを備える排気カム軸を互いに平行に配して成る内燃エ
ンジンの動弁機構において、前記吸気カム又は排気カム
の一方のカムAのリフトを他方のカムB側のバルブリフ
タに選択的に伝達するアーム部材を設けたことを特徴と
する。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記アーム部材は、前記カムAのリフトを
吸収又は伝達する連結手段を備えるものとしたことを特
徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記連結手段を、前記カムAのリフトの伝
達方向に直交する方向に摺動するピストンと、該ピスト
ンに軸直角方向に摺動自在に嵌装されたピン部材と、該
ピン部材と前記ピストンをそれぞれ付勢する付勢手段を
含んで構成したことを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1,2又は
3記載の発明において、前記吸気カムの作用角を前記排
気カムの作用角以下に設定したことを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明は、請求項1,2,3
又は4記載の発明において、前記カムAのリフト量LA
と前記カムBのリフト量LB 及び前記アーム部材のレバ
ー比(b/a)の間に、 LB <(b/a)・LA なる関係を成立せしめたことを特徴とする。
【0012】而して、本発明において、例えば、低速時
には一方のカムAのリフトをアーム部材によって吸収す
れば、吸・排気弁はそれぞれ吸・排気用カムによってそ
れぞれ直接開閉駆動されて低速時に最適なリフト量と開
閉タイミングが与えられ、高速時には一方のカムAのリ
フトをアーム部材及びバルブリフタを介してカムB側の
弁に伝達すれば、カムB側の弁のリフト量と開閉タイミ
ングが低速時のそれらに対して切り換えられるため、吸
・排気弁に高速時に最適なリフト量と開閉タイミングが
与えられる。従って、本発明によれば、低速時と高速時
においてそれぞれ最適なエンジン特性の両立を実現する
ことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0014】図1は本発明に係る動弁機構の破断平面
図、図2は図1のA−A線断面図、図3及び図4は動弁
機構の低速時の作用を示す縦断面図、図5は図4のB−
B線断面図、図6は動弁機構の高速時の作用を示す縦断
面図、図7は図6のC−C線断面図、図8は図6のD−
D線断面図である。
【0015】図2において、1は4サイクル内燃エンジ
ンのシリンダヘッドであり、図示しないが、該シリンダ
ヘッド1には各気筒について各2つの吸気ポートと排気
ポートがそれぞれ形成されており、これらの吸気ポート
と排気ポートは吸気弁2と排気弁3によってそれぞれ適
当なタイミングで開閉されて所要のガス交換がなされ
る。
【0016】又、上記シリンダヘッド1の吸気側及び排
気側の各上面には吸気カム軸4と排気カム軸5が互いに
平行に配されており、これらの上半部はシリンダヘッド
1の上面に複数のボルト6で結着された軸受キャップ7
にて支持されている。尚、図2に示すように、シリンダ
ヘッド1と軸受キャップ7にはプラグ孔8が斜めに形成
されており、このプラグ孔8には点火プラグ9が挿入さ
れ、この点火プラグ9はシリンダヘッド1に螺着されて
いる。そして、この点火プラグ9の電極部9aは、シリ
ンダヘッド1に形成された燃焼室10に臨んでいる。
【0017】ところで、図1に示すように、各気筒につ
いて前記吸気カム軸4には吸気弁2を直接開閉する2つ
の吸気カム4aが一体に連設され、排気カム軸5には排
気弁3を直接開閉する2つの排気カム5aが一体に連設
されている。そして各吸気カム4aと各排気カム5aの
外周には、吸気弁2と排気弁3の各上端部がバルブリフ
タ11,12を介してそれぞれ当接している。即ち、バ
ルブリフタ11,12はシリンダヘッド1に摺動自在に
嵌装されており、これらは吸気弁2と排気弁3をそれぞ
れ閉じ方向に付勢する不図示のバルブスプリングによっ
て吸気カム4aと排気カム5aの外周に所定の隙間をも
ってそれぞれ当接せしめられている。尚、図2におい
て、13はカムカバーである。
【0018】又、各排気カム5aの外周には、前記軸受
キャップ7に摺動自在に支持されたタペット14の一端
が当接している。そして、このタペット14の他端部に
形成された円穴14a内には隙間調整用のシム15aと
ピン15が嵌装されている。
【0019】一方、吸気カム軸4と排気カム軸5の間に
は中空状のアーム軸16が両カム軸4,5に対して平行
に配されており、該アーム軸16には各気筒について2
つのロッカーアーム17がそれぞれ回動自在に軸支され
ている。
【0020】上記各ロッカーアーム17の一端には円孔
17aがアーム軸16に対して軸直角方向に形成されて
おり、該円孔17a内には、その一端が前記ピン15に
当接するスライド軸18が摺動自在に嵌装されている。
そして、各ロッカーアーム17の他端は吸気側の前記バ
ルブリフタ11に当接している。
【0021】ところで、上記各ロッカーアーム17内に
は、排気カム5aのリフトを吸収又はバルブリフタ11
に伝達するための連結手段が設けられているが、この連
結手段の構成を以下に説明する。
【0022】図5及び図7に示すように、ロッカーアー
ム17の一端部内には、円穴17bがアーム軸16の軸
方向に形成されるとともに、円穴17cが前記円孔17
aと同軸的に形成されており、一方の円穴17b内には
ピストン19が摺動自在に嵌装されている。そして、円
穴17bの開口側内周にはスプリングシート20がスナ
ップリング21にて固定されており、前記ピストン19
はこれとスプリングシート20間に縮装されたスプリン
グ22によって一方向に付勢されている。又、円穴17
b内にはピストン19によって油室Sが画成されてお
り、この油室Sは、図8に示すように、ロッカーアーム
17に斜めに形成された油路17dとアーム軸16に形
成された油孔16aを介してアーム軸16内の油路16
bに連通せしめられている。
【0023】更に、上記ピストン19には円孔19aが
軸直角方向に貫設されており、この円孔19a内には、
該円孔19aに対して出没するピン23が摺動自在に嵌
装されている。又、前記円穴17c内には、スプリング
24によって一方向に付勢されたバルブシート25が摺
動自在に嵌装されており、該バルブシート25はピスト
ン19の外周又はピン23の一端に当接せしめられてい
る(図5及び図7参照)。
【0024】次に、本発明に係る動弁機構の作用を説明
する。
【0025】エンジン回転数が低い低速時においては、
ロッカーアーム17に設けられた連結手段は非作動状態
にあって、油圧は油室Sに供給されず、図5に示すよう
に、ピストン19はスプリング22によって付勢されて
円穴17bの端面に当接した状態で静止しており、この
とき、円孔17aと19a及び円穴17cとは合致して
ピン23の一端面にはスライド軸18が当接し、同ピン
23の他端面にはバルブシート25が当接している。
【0026】而して、上記状態において吸気カム軸4と
排気カム軸5が所定の速度(不図示のクランク軸の1/
2の速度)で回転駆動されると、排気カム5aに当接す
るタペット14は排気カム5aのリフト量LEXのストロ
ークで往復動し、このタペット14の往復動はスライド
軸18、ピン23及びバルブシート25に伝達されてこ
れらも一体的に往復動し、これらの往復動(つまり、排
気カム5aのリフト)はスプリング24の圧縮変形によ
って吸収されて吸気側のバルブリフタ11及び吸気弁2
には伝達されない。
【0027】従って、低速時においては、図4に示すよ
うに、吸気弁2と吸気弁3は吸気カム4aと排気カム5
aによってそれぞれ直接開閉され、これらには吸気カム
4aと排気カム5aのプロフィールによってリフト量L
IN,LEXと開閉タイミングが与えられる。
【0028】ここで、低速時のバルブリフト特性を図9
に実線にて示すが、同図中、θeVO,θeVC は排気弁3
の開閉タイミング(クランク角)、θiVO ,θiVC は吸
気弁2の開閉タイミング(クランク角)、WAEXは排気
弁3の作用角、WAIN・NON-ACTは低速時(連結手段の非
作動時)の吸気弁2の作用角、TDCは上死点、BDC
は下死点をそれぞれ示す。
【0029】次に、エンジン回転数が所定値を超える高
速時においては、アーム軸16内の油路16bから油孔
16a及び油路17d(図8参照)を経てロッカーアー
ム17内の油室Sに油圧が供給される。すると、連結手
段が作動し、図7に示すように、油圧によってピストン
19がスプリング22の付勢力に抗して移動し、ピン2
3がピストン19の円孔19a内に埋没してスライド軸
18がピストン19の外周に当接する。
【0030】而して、上記状態においては、ロッカーア
ーム17のスライド軸18はその移動がロックされ、排
気弁3のリフトはタペット14を経てロッカーアーム1
7に伝達され、該ロッカーアーム17がアーム軸16を
中心に揺動する。
【0031】ここで、図3に示すように、ロッカーアー
ム17のレバー比をb/a(>1)とすると、排気弁5
aのリフト量LEXは(b/a)・LEXに拡大されて吸気
側のバルブリフタ11及び吸気弁2に伝達されるが、本
実施の形態では(b/a)・LEXと吸気弁4aのリフト
量LIN及び排気弁5aのリフト量LEXとの間に次式の関
係が成立するよう各諸元が決定されている(図9参
照)。
【0032】
【数1】LIN≦LEX<(b/a)・LEX 上記のようにバルブリフタ11及び吸気弁3に伝達され
るリフト量(b/a)・LEXの方が吸気カム4aのリフ
ト量LINよりも大きいため、図6に示すように、吸気弁
2はロッカーアーム17によって開閉され、そのリフト
量は(b/a)・LEXに設定されるとともに、図9に破
線にて示すように開閉タイミングが変更される(具体的
には、開閉時期が早められ、閉弁時期が遅延される)。
尚、このとき、吸気カム4aはバルブリフタ11に当接
しない空打ち状態に保たれる。
【0033】一方、高速時においても排気弁3は低速時
と同様に排気カム5aによって直接開閉され、排気カム
5aのプロフィールによってリフト量LEXが付与される
とともに、開閉タイミングが制御される(図9参照)。
尚、図9において、WAIN・ACTは高速時(連結手段の作
動時)の吸気弁2の作用角を示す。
【0034】ところで、本実施の形態では、図3に示す
角度ψは吸気弁2の低速時と高速時双方の最大リフト位
置が一致するよう次式によって決定される。
【0035】
【数2】ψ=90°+((θiVO +θiVC )+(θeVO
−θeVC ))/4 又、低速時の吸気カム4aの作用角WAIN・NON-ACTは排
気カム5aの作用角WAEX以下に設定され、高速時の吸
気カム4aの作用角WAIN・ACTは排気カム5aの作用角
WAEXに等しく設定されている。つまり、これらの間に
は次式の大小関係が成立している。
【0036】
【数3】WAIN・NON-ACT≦WAEX=WAIN・ACT 而して、本実施の形態によれば、吸気弁2のリフト量と
開閉タイミングを低速時と高速時でそれぞれ切り換えて
これらをそれぞれ最適に設定するようにしたため、低速
時と高速時においてそれぞれ最適なエンジン特性の両立
を実現することができる。
【0037】又、本実施の形態では、吸気弁2のリフト
量と開閉タイミングの変更を排気カム5aを利用して行
うようにしたため、可変化のための専用のカムを別設す
る必要がなく、構造の単純化及びコスト削減を図ること
ができる。
【0038】尚、以上は吸気弁のリフト量と開閉タイミ
ングを低速時と高速時において切り換える場合について
述べたが、排気弁のリフト量と開閉タイミングも同様の
機構によって切り換えることができる。
【0039】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、吸気弁を直接開閉する吸気カムを備える吸気カ
ム軸と排気弁を直接開閉する排気カムを備える排気カム
軸を互いに平行に配して成る内燃エンジンの動弁機構に
おいて、前記吸気カム又は排気カムの一方のカムAのリ
フトを他方のカムB側のバルブリフタに選択的に伝達す
るアーム部材を設けたため、低速時と高速時においてそ
れぞれ最適なエンジン特性の両立を実現することができ
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る動弁機構の破断平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明に係る動弁機構の低速時の作用を示す縦
断面図である。
【図4】本発明に係る動弁機構の低速時の作用を示す縦
断面図である。
【図5】図4のB−B線断面図である。
【図6】本発明に係る動弁機構の高速時の作用を示す縦
断面図である。
【図7】図6のC−C線断面図である。
【図8】図6のD−D線断面図である。
【図9】本発明に係る動弁機構によって開閉される吸・
排気弁のバルブリフト特性図である。
【符号の説明】
2 吸気弁 3 排気弁 4 吸気カム軸 4a 吸気カム(カムB) 5 排気カム軸 5a 排気カム(カムA) 11,12 バルブリフタ 17 ロッカーアーム(アーム部材) 19 ピストン 22,24 スプリング(付勢手段)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気弁を直接開閉する吸気カムを備える
    吸気カム軸と排気弁を直接開閉する排気カムを備える排
    気カム軸を互いに平行に配して成る内燃エンジンの動弁
    機構において、 前記吸気カム又は排気カムの一方のカムAのリフトを他
    方のカムB側のバルブリフタに選択的に伝達するアーム
    部材を設けたことを特徴とする内燃エンジンの動弁機
    構。
  2. 【請求項2】 前記アーム部材は、前記カムAのリフト
    を吸収又は伝達する連結手段を備えることを特徴とする
    請求項1記載の内燃エンジンの動弁機構。
  3. 【請求項3】 前記連結手段は、前記カムAのリフトの
    伝達方向に直交する方向に摺動するピストンと、該ピス
    トンに軸直角方向に摺動自在に嵌装されたピン部材と、
    該ピン部材と前記ピストンをそれぞれ付勢する付勢手段
    を含んで構成されることを特徴とする請求項2記載の内
    燃エンジンの動弁機構。
  4. 【請求項4】 前記吸気カムの作用角を前記排気カムの
    作用角以下に設定したことを特徴とする請求項1,2又
    は3記載の内燃エンジンの動弁機構。
  5. 【請求項5】 前記カムAのリフト量LA と前記カムB
    のリフト量LB 及び前記アーム部材のレバー比(b/
    a)の間に、 LB <(b/a)・LA なる関係を成立せしめたことを特徴とする請求項1,
    2,3又は4記載の内燃エンジンの動弁機構。
JP23512096A 1996-09-05 1996-09-05 内燃エンジンの動弁機構 Pending JPH1077815A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10020884A1 (de) * 2000-04-28 2001-10-31 Mahle Ventiltrieb Gmbh Steuereinrichtung für ein Ein- oder Auslaßventil eines Verbrennungsmotors

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