JPH11294182A - エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各シリンダ毎の吸気の体積効率のバラツキを
低減して、低振動で効率的に出力を得られるエンジンを
提供する。 【解決手段】 所定の基準線Ｏに略平行となるように基
準線の外周に各中心線ＯＡを設けられた複数のシリンダ
１を有するシリンダブロック２に結合したシリンダヘッ
ド３に、一端１５ａが燃焼室１４に連通し他端１５ｂが
シリンダヘッド３の端面３ｂに開口するように複数のポ
ート部１５を形成し、各ポート部１５と連通して吸気を
各ポート部に導く吸気導入部４をシリンダヘッド３の端
面３ａ側で基準線Ｏに沿って設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気の体積効率を
高めたエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＵＳパテント４４３３５９６号公報に
は、中央に出力軸を配置して、この出力軸の外側に複数
のシリンダを周方向に配置し、各シリンダ内にそれぞれ
摺動自在に嵌挿したピストンを、出力軸にピストンの摺
動方向に揺動自在に支持されて傾斜して装着された連結
部材を囲むように設けた揺動部材に、それぞれピストン
ロッドを介して連結し、各シリンダ内での爆発時期を周
方向にずらして行わせることで、各ピストンの往復運動
を連結部材を介して揺動部材に伝達し、この部材を一定
範囲で傾斜旋回させることで出力軸を回転するエンジン
が提案されている。このエンジンでは、連結部材と対向
側となるシリンダの端面にシリンダヘッドが装着される
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した公報に記載さ
れた従来のエンジンには、吸気導入部や排気案内部につ
いて記載されていない。そこで、一般のエンジンのよう
に、シリンダヘッドの外側面からシリンダ内に吸気を導
入しようとすると、シリンダヘッドの外側面に設けられ
た吸気導入部（サージタンク）からの吸気管長が各シリ
ンダ毎に大きく異なり、各シリンダへの吸気の体積効率
が異なってしまう。このため各シリンダでの燃焼にバラ
ツキが生して、エンジンの振動が大きくなったり、効率
的にエンジン出力を得られない等のおそれがある。本発
明は、各シリンダ毎の吸気の体積効率のバラツキを低減
して、低振動で効率的に出力を得られるエンジンを提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１では、所定の基準線に略平行とな
り、かつその外周に各中心線を設けられた複数のシリン
ダを有するシリンダブロックに結合したシリンダヘッド
に、一端が燃焼室に連通し、他端がシリンダヘッドのシ
リンダと反対の端面に開口するように各シリンダ毎に複
数のポート部を形成し、各ポート部と連通して吸気を各
ポート部に導く吸気導入部をシリンダヘッドの端面側で
基準線に沿って設けており、吸気導入部の各ポート部へ
の長さのバラツキが低減される。

【０００５】吸気導入部を、端面側でその一部が基準線
上に位置するように配置したり、あるいは基準線上にそ
の中心部を位置し、且つ基準線から各ポート部の他端ま
での距離を略等距離にする場合には、吸気導入部の、各
ポート部への長さが略均等になるので好ましい。また、
吸気導入部をシリンダヘッドの端面の範囲内に設ける場
合には、吸気導入部がシリンダヘッドの範囲から外方へ
飛び出さないので、省スペース化となり、吸気導入部の
各ポート部への長さのバラツキを低減しながらエンジン
の小型化を図れる。

【０００６】上記のシリンダヘッドに、同ヘッドの端面
と交差するシリンダヘッドの外側面に一端が開口し他端
が燃焼室に連通する複数の排気ポート部を形成し、シリ
ンダヘッドの外側面側に各排気ポート部からの排気を大
気へ排出する排気案内部を設ける場合には、吸気導入部
と排気案内部とが離れて配置されるため、排気の熱が吸
気に伝達されにくくなり、吸気の体積効率が向上する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。

【０００８】図１に示すエンジンは、複数のシリンダ１
を有するシリンダブロック２、シリンダヘッド３、吸気
導入部４、排気案内部５、出力軸６、動弁機構８を備え
ている。出力軸６は、複数のシリンダ１にとり囲まれる
ように配置されて回転自在に支持されており、その軸中
心線を基準線Ｏとしている。出力軸６は、基準線Ｏがシ
リンダブロック２を長手方向に貫くように配置されてい
る。出力軸６は、外部出力軸７と動弁機構８とにつなが
る連結軸９上にスプライン嵌合されていて、軸線方向に
スライドし、かつ連結軸９と一体回転可能に支持されて
いる。連結軸９には、図示しないスタータモータで回転
駆動されるスタータギア３３が固定されている。

【０００９】各シリンダ１は、その中心線ＯＡが基準線
Ｏにそれぞれ略平行となり、図２に示すように、基準線
Ｏの外周に５つ設けられている。本形態でのエンジン
は、５気筒で構成されるが、発明そのものが５気筒エン
ジンに限定されるものではない。図２において、＃１、
＃２、＃３、＃４、＃５はそれぞれ気筒番号を示す。

【００１０】各シリンダ１には、図１に示すように、そ
れぞれピストン１０が各中心線ＯＡの軸線方向に摺動可
能に嵌挿されている。各ピストン１０には、それぞれピ
ストンロッド１１の一端が連結されている。ピストン１
０と対向側に位置する各ピストンロッド１１の他端に
は、中空リング状の部材１３が嵌合されている。この部
材１３の内面には、出力軸６に向かって末広がりとなる
テーパー面１３ａ，１３ｂが周方向に形成されている。

【００１１】出力軸６の略中央には、連結部材となるリ
ング状のハブ２５が基準線Ｏに対して略直交する方向か
ら出力軸６に挿入されるピン２６によってピストン１０
の摺動方向に揺動自在に支持されている。このピン２６
の中心は、基準線Ｏ上に配置されている。

【００１２】ハブ２５の外周面には、揺動部材となるリ
ング状の揺動板２７が、同外周面から放射方向に突出す
るように装着されている。揺動板２７の外周部２７ａ
は、部材１３の内部に遊嵌されている。つまり、揺動板
２７は、基準線Ｏに対してピン２６の中心を通る中心線
Ｐを傾斜させて、部材１３、ピストンロッド１１を介し
て各ピストン１０に連結されている。揺動板２７は、ピ
ストン１０の下死点への移動時にテーパー面１３ｂで押
され、ピストン１０の上死点への移動時にテーパー面１
３ａで押されるようになっている。

【００１３】ハブ２５には、リンクレバー２８の一端が
ピン結合されている。リンクレバー２８の他端は、出力
軸６と相対回転するホルダー２９に設けた回動軸３０に
固定されている。回動軸３０は、図示しない駆動機構と
連結されていて、リンクレバー２８を適時回動してハブ
２５の揺動範囲、すなわち、中心線Ｐの傾斜角を調整す
るようになっている。このため、このエンジンでは、リ
ンクレバー２８を図１の状態から時計回り方向に回動す
ると、ハブ２５を介して出力軸６が連結軸９上を左方に
移動して、図３に示すように傾斜板２７の中心線Ｐの傾
斜角を起こしてピストン１０のストロークを可変するよ
うになっている。このように本形態では、ピストン１０
のストロークを可変する機構を備えているが、この機構
は必ずしも備える必要はない。図１において、基準線Ｏ
よりも上方に配置されたピストン１０の位置が最大下死
点位置を指し、基準線Ｏよりも下方に配置されたピスト
ン１０の位置が上死点位置を指し、図３において、基準
線Ｏよりも上方に配置されたピストン１０の位置が最小
下死点位置を指す。

【００１４】シリンダヘッド３は、シリンダ１が開口さ
れたシリンダブロック２の端面２ａに、周知のガスケッ
トを介して図示しないボルト等の締結部材により密着さ
れている。このシリンダヘッド３の、各シリンダ１と対
向する接合端面３ａには、各ピストン１０の上面１０ａ
と各シリンダ１の内周面１ａと相まって燃焼室１４がそ
れぞれ形成されている。各燃焼室１４には、図示しない
点火手段となる点火プラグが、シリンダヘッド３に装着
されて臨んでおり、図示しない制御手段からの信号によ
って所定の点火順序で点火されるようになっている。本
形態において所定の点火順序とは、気筒＃１、＃３、＃
５、＃２、＃４の順での点火をいう。燃焼室１４には、
点火順序に対応して駆動される図示しない燃料噴射弁が
それぞれ臨んでいて、適時最適な燃料が噴射されるよう
になっている。

【００１５】シリンダヘッド３には、複数の吸気ポート
部１５と複数の排気ポート部１６がそれぞれ設けられて
いる。吸気ポート部１５は１気筒当り２本設けられ、排
気ポート部１６は１気筒当り１本設けられている。各気
筒に対応する吸気ポート部１５は、その一端１５ａが各
燃焼室１４に連通するとともに、その他端１５ｂがシリ
ンダ１と反対側に位置するシリンダヘッド３の端面３ｂ
に開口するように、シリンダヘッド３に、基準線Ｏの軸
線方向に貫通してそれぞれ形成されている。各吸気ポー
ト部１５は、各燃焼室１４へ導入する吸気が燃焼室１４
内で順タンブル流Ｆを発生させるように形成されてい
る。各吸気ポート部１５は、中心線ＯＡよりも基準線Ｏ
側に配置され、基準線Ｏを中心として対称的にそれぞれ
形成されており、その流路長や容量を略同一とされてい
る。他端１５ｂの開口位置は、端面３ｂ上において基準
線Ｏを中心とした同心円上に配置されている。

【００１６】各気筒に対応する排気ポート部１６は、そ
の一端１６ａが各燃焼室１４に連通するとともに、その
他端１６ｂが端面３ｂと交差する方向に位置するシリン
ダヘッド３の外周面３ｃにそれぞれ開口するようにシリ
ンダヘッド３に形成されている。すなわち、各排気ポー
ト部１６は、基準線Ｏと略直交するように形成されてお
り、各吸気ポート部１５と充分な間隔を持って形成され
ている。

【００１７】動弁機構８は、各吸気ポート部１５に挿入
配置されて各吸気ポート部１５の一端１５ａを開閉する
吸気弁１７と、各排気ポート部１６に挿入配置されて、
各排気ポート部１６の一端１６ａを開閉する排気弁１８
と、ロッカアーム２１，２２とを複数備えるとともに、
吸気用カム板１９及び排気用カム板２０をそれぞれ備え
ている。

【００１８】吸気用カム板１９は、連結軸９に装着され
ていて、同カム板１９と各ロッカアーム２１との間に配
置される各カムフォロワ２３を介して各ロッカアーム２
１と接続しており、吸気弁１７を点火順序に対応する気
筒の順で開閉するカムプロフィールを備えている。

【００１９】排気用カム板２０は、連結軸９に装着され
ており、同カム板２０と各ロッカアーム２２との間に配
置される各カムフォロワ２４を介して各ロッカアーム２
２と接続しており、排気弁１８を点火順序に対応する気
筒の順に対応させて開閉するカムプロフィールをえてい
る。

【００２０】各ロッカアーム２１は、一端をカムフォロ
ワ２３に当接し、他端を吸気弁１７の先端の近傍に位置
するようにシリンダヘッド３に回動自在に設けられてお
り、吸気用カム板１９が回転すると、カムフォロワ２３
で開弁方向に回動されるように構成されている。各ロッ
カアーム２２は、一端をカムフォロワ２４を当接し、他
端を排気弁１８の先端の近傍に位置するようにシリンダ
ヘッド３に回動自在に設けられており、排気用カム板２
０が回転すると、カムフォロワ２４により開弁方向に回
動されるように構成されている。各吸気弁１７及び各排
気弁１８には、図示しないバルブスプリングがそれぞれ
介装されており、各弁を閉弁方向に付勢している。

【００２１】吸気導入部４は、ボルト等からなる複数の
締結部材３１によってその台座部３２を端面３ｂに締結
することでシリンダヘッド３に着脱可能に装着されてい
る。吸気導入部４は、図示しないエアクリーナ等を介し
て大気と連通する開口部４ａと、端面３ｂに開口された
吸気ポート部１５の他端１５ｂにそれぞれ連結する複数
の吸気管４ｃと、開口部４と各吸気管４ｃとを連通する
集合部４ｂとを備えている。開口部４ａは、基準線Ｏの
軸線方向に円形に開口されていて、集合部４ｂは、開口
部４ａと同軸となる外側面４ｅが十角形の筒状に形成さ
れている。吸気導入部４は、開口部４ａ及び集合部４ｂ
の中心が略基準線Ｏ上に位置するように端面３ｂに装着
されている。各吸気管４ｃは、外側面４ｅから各他端１
５ｂとつながる先端部４ｄまでの距離が、それぞれ等距
離となるように基準線Ｏに沿って形成されている。各吸
気管４ｃの容積は略同一とされている。また、吸気導入
部４は、端面３ｂの面積内に収まる大きさにその外観形
状を形成されている。

【００２２】排気案内部５は、図２に示すように、シリ
ンダヘッド３の外側面形状に倣うように形成されて外周
面３ｃ側の外側に配置されており、吸気導入部４と離れ
て設けられている。排気案内部５は、各排気ポート部１
６と他端１６ｂを介して連通している。排気案内部５に
は、図示しない排気浄化装置を介して大気とつながる排
気通路５ａが形成されており、各燃焼室１４から排出さ
れる排気を図示しない排気浄化装置まで案内している。

【００２３】このように構成されたエンジンの動作につ
いて説明する。スタータギア３３が図示しないスタータ
モータで駆動されて連結軸９が回転すると出力軸６が一
緒に回転する。これに伴い動弁機構８が駆動され、かつ
点火や燃料噴射も気筒＃１、＃３、＃５、＃２、＃４の
順で行われ、各気筒に対応する吸気弁１７及び排気弁１
８が開閉して、気筒＃１、＃３、＃５、＃２、＃４の各
燃焼室１４で爆発工程が生じる。これにより、各ピスト
ン１０が往復運動されて、各ピストン１０にピストンロ
ッド１１を介して連結された傾斜板２７がピン２６を中
心にして一定範囲で傾斜旋回されて出力軸６が回転す
る。

【００２４】この時、各吸気管４ｃは、集合部４ｂの外
側面４ｅから先端部４ｄまでの距離がそれぞれ等距離と
なるように形成され、かつその容積も略同一とされてい
るので、各吸気管４ｃから各吸気ポート部１５へ導入さ
れる吸気の体積効率のバラツキがなくなる。このため、
各気筒毎の燃焼のバラツキが低減されて、低振動で効率
的にエンジン出力を得られる。また、排気案内部５が吸
気導入部４と離れて設けられているので、各吸気管４ｃ
から各吸気ポート部１５に導入される吸気が、各排気ポ
ート部１６から排気案内部５に排出される排気の熱の影
響を受けにくくなり、各気筒に対する吸気の体積効率が
向上する。さらに、吸気導入部４は、端面３ｂの面積内
に収まる大きさにその外観形状を形成されているので、
シリンダヘッド３の端面３ｂから外側へ突出しないの
で、エンジンの径方向への小型化を図れる。

【００２５】図１乃至図３に示すエンジンでは、各シリ
ンダ１内で順タンブル流を発生させる複数の吸気ポート
部１５に対応する吸気導入部４としているが、これに限
定されるものではない。例えば、図４に示すように、ピ
ストン１０の上面１０ａに湾曲部１０ｂを形成し、各シ
リンダ１内で破線で示すような逆タンブル流Ｇを発生さ
せるような複数の吸気ポート部１５０を、シリンダヘッ
ド３を基準線Ｏの軸線方向に貫通するようにシリンダヘ
ッド３に形成し、この吸気ポート部１５０のシリンダヘ
ッド３の端面３ｂ側に開口した他端１５０ｂに、各吸気
管４ｃの先端部４ｄを連通するように構成しても良い。
この場合でも、各吸気ポート部１５０の一端１５０ａ
は、燃焼室１４に連通するようにシリンダヘッド３の接
合端面３ａに開口し、他端１５０ｂの開口位置を、端面
３ｂ上において基準線Ｏを中心とした同心円上に配置す
る。そして、図示しない燃料噴射弁や点火プラグや制御
手段等の構成は、本願出願人が提案している実開平２−
２０７７８号や特開平６−８１６５１号等を用いること
で、筒内噴射ガソリンエンジンにも適用できる。

【００２６】この場合においても、各吸気管４ｃは、集
合部４ｂの外周面４ｅから先端部４ｄまでの距離を、そ
れぞれ等距離となるように形成し、かつ各容積も略同一
とすることで、各吸気管４ｃから各吸気ポート部１５０
へ導入される吸気の体積効率のバラツキがなくなる。こ
のため、各気筒毎の燃焼のバラツキが低減されて、低振
動で効率的にエンジン出力を得られる。特に、燃料を直
接各気筒内に噴射する筒内噴射ガソリンエンジンでは、
気筒内で燃料の希薄領域を形成するため、吸気の体積効
率が安定することは、良好な燃焼を行うことを助け、燃
費の向上にもつながる。さらに、排気案内部５を吸気導
入部４と離れて設けることで、各吸気管４ｃから各吸気
ポート部１５０に導入される吸気が、各排気ポート部１
６から排気案内部５に排出される排気の熱の影響を受け
にくくなり、各気筒に対する吸気の体積効率がより一層
向上することになる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、吸気導入部の各ポート
部への長さのバラツキが低減され、各吸気導入部から各
ポート部へ導入される吸気のバラツキが極めて少なくな
り、全体的に吸気の体積効率が向上する。このため、各
シリンダ毎の燃焼のバラツキが低減されて、低振動で効
率的にエンジン出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すエンジンの断面図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態を示すエンジンの平面図で
ある。

【図３】図１に示すエンジンの最小ストローク時の状態
を示す断面図である。

【図４】本発明の別な実施の形態を示すエンジンの断面
図である。

【符号の説明】 １ シリンダ ２ シリンダブロック ３ シリンダヘッド ３ｂ シリンダヘッドの端面 ４ 吸気導入部 １０ ピストン １４ 燃焼室 １５，１５０ ポート部 １５ａ，１５０ ポート部の一端 １５ｂ，１５０ｂ ポート部の他端 Ｏ 所定の基準線 ＯＡ 中心線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれの中心線が所定の基準線に略平行
   となるように該基準線の外周に設けられた複数のシリン
   ダを有するシリンダブロックと、 上記複数のシリンダにそれぞれ嵌挿される複数のピスト
   ンと、 上記シリンダブロックに結合され、上記各シリンダと上
   記各ピストンとともに複数の燃焼室を形成するシリンダ
   ヘッドと、 一端が上記燃焼室に連通するとともに、他端が上記シリ
   ンダヘッドの、上記シリンダと反対側に位置する端面に
   開口するように上記各シリンダ毎に上記シリンダヘッド
   内に形成された複数のポート部と、 上記基準線に沿うように上記端面側に設けられ、上記各
   ポート部と連通して吸気を各ポート部に導く吸気導入部
   とを有することを特徴とするエンジン。