JPH01190908A - エンジンの動弁装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの吸気バルブおよび排気バルブを作動
させるための動弁装置に関する。

（従来技術） エンジンの動弁系に用いるカムは、エンジンの出力特性
をよくするためには、狭い開き角度でバルブのリフト面
積を広くできるようなプロフィールであることが要求さ
れるが、それとともに、できるだけバルブの運動特性が
良好となるよう設計して衝突音の低減や耐久性の向上を
図る必要があり、そのために、バルブのジャンプやバウ
ンス、さらには動弁系の動的ひずみ等を考慮に入れたポ
リダインカムやバーモダインカムが一般に用いられてい
る。

ところで、バーモダインカムは、ポリダインカムに比べ
てバルブリフトの正加速度が小さくてバネに働く起振力
が小さいうえ、負加速度のバネ力に対する余裕を大きく
することができるので、ジャンプの発生を抑えやすい。

また、ランプ部とリフト部とのつながりがなめらかであ
ってリフト開始時や着座時の衝撃が小さく、また、バウ
ンスの発生を抑えやすい。

第４図は、ポリダインカムと場合とバーモダインカムの
場合との高回速域における弁機構各部の衝撃荷重の違い
をシュミレーションデータで比較したものである。図に
おいて、ａ＋およびｂ＋は、ポリダインカムおよびバー
モダインカムのそれぞれの場合のシート荷重（バルブと
弁座間の衝撃荷重）を、λ、およびす、は、ポリダイン
カムおよびバーモダインカムのそれぞれの場合のロッカ
ーアーム荷重（ロッカーアームとバルブ間の衝撃荷重）
を、ａ３およびｂ３は、やはりそれぞれの場合のカムシ
ャフト荷重（カムとバルブ間の衝撃荷重）を示している
。バーモダインカムはポリダインカムに比べてバルブの
ジャンプやバウンスが発生しにくく、そのため、第４図
に示されているように、各機構各部の衝撃荷重が小さい
。つまり、バウンス等の発生回転数が高く、それだけ回
転限界が高い。

ジャンプは、回転数の増加につれて慣性力が大きくなり
、負加速度域においてバネ力がバルブをカム面に押えつ
けられなくなったときに起こるものであって、ジャンプ
が大きくなって正加速域まで達するようになると、閉弁
前にバルブが衝撃的にカム面に当たることによってロッ
カーアーム荷重やカムシャフト荷重が増大して衝撃音が
大きくなり、またロッカーアームやパケットの破損を引
き起こす。また、回転数が高くなり、上述のジャンプの
発生による衝撃荷重やその他の荷重の増大によって動弁
系のたわみが大きくなると、バウンスが発生する。つま
りランプが十分に機能しなくなるためバルブが十分に減
速されないまま着座し、弁座に当って跳ね返る。このバ
ウンスが発生しバルブと弁座との間の衝撃荷重が大きく
なると、バルブステムに高い引張り応力が働くのでバル
ブが疲労破壊しやすくなる。動弁系の回転限界はこのバ
ウンス発生回転数によって左右される場合が多い。

この上うな動弁系の回転限界を上げる上で、バルブスプ
リングの共振によるサージング現象というものも一つの
障害となる。このサージング現象に対して、例えば実公
昭５３−３２１６５号公報では、ゴム等の弾性体によっ
てサージングエネルギーの吸収を図ることが提案されて
いる。また、一般に、ランプ部つまり、例えば実開昭６
０−３９７０６号公報記載のようなカムのリフト部とベ
ースサークルをつなげる傾斜の緩やかな部分の高さや傾
斜角（速度）の設定を工夫してバルブ開閉時の衝撃を抑
え、回転限界を高めるようにしている。その際、カムの
ランプ部をバルブリフトの加速度が小さくなるような特
性にしてリフト部とのつながりをなめらかにすることが
、回転限界を高めるための重要な要件となる。バーモダ
インカムはそのような要件を備えている。

しかしながら、リフト部とのつながりがなめらかな加速
度の小さいランプ部にするために例えばバーモダインカ
ムを用いる場合、吸気バルブと排気バルブを共にバーモ
ダインカムとしたのでは、吸気と排気のオーバラップが
大きくなってアイドル安定性が悪化するという問題が生
ずる。つまり、バーモダインカムはポリダインカムに比
べてリフト面積が小さいので、所要のリフト面積を確保
するためには開き角度を大きくせざるを得ず、そのため
に吸・排気のオーバラップが大きくなってしまう。その
ため、とくにアイドル時に、いわゆる内部ＥＧＲによっ
て新気が希釈され、燃焼状態が悪化する。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、カ
ムプロフィールの設定によって吸・排気のオーバラップ
を増大させることなく動弁系の回転限界を上げることを
目的とする。

（発明の構成） 本発明は、吸気バルブと排気バルブとで質量に差がある
場合に、質量の大きい方のバルブによって動弁系の全体
としての回転限界が定まることに着目し、質量の大きい
方のバルブを駆動するカムについてはできるだけ回転限
界を上げるようなカムプロフィールの設定を行うととも
に、回転限界に余裕のある質量の小さい方のバルブを駆
動するカムについては吸・排気のオーバラップが小さく
なるよう設定することで、アイドル安定性と回転限界の
持ち上げを両立させたものであって、その構成はっぎの
とおりである。すなわち、本発明に係るエンジンの動弁
装置は、吸気バルブと排気バルブの質量が異なるエンジ
ンの動弁装置において、質量が大きい方のバルブを駆動
するカムのランプ部を、質量が小さい方のバルブを駆動
するカムのランプ部に比べて、リフト部とのつなぎ付近
でバルブリフトの加速度が小さくなる特性に設定したこ
とを特徴としている。

（作用） 質量の大きい方のバルブを駆動するカムのランプ部はリ
フト部とのつなぎ付近の加速度が小さくなるような特性
に設定されているので、リフト開始時および着座時の荷
重が低く抑えられ、バウンスの発生も抑えられる。質量
の小さい方のバルブは、ランプ部の加速度が多少大きく
ても、質量が小さい分だけリフト開始時および着座時の
荷重が低く、バウンス発生回転数が高い。したがって、
全体としての動弁系の回転限界は上がる。

また、吸気バルブを駆動するカムと排気バルブを駆動す
るカムの一方のみを加速度の小さいランプ部特性に設定
しているので、両方のカムをそのようなランプ特性に設
定する場合と比較して、同じリフト面積を確保するとき
のオーバラップ量が小さくなる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る動弁系全体図である。

このエンジンは、１気筒について二つの吸気バルブｌと
一つの排気バルブ２を備えている。

吸気バルブｌおよび排気バルブ２は、シリンダヘッド３
の燃焼室凹部４に対し吸気ボート５および排気ボート６
を開閉する位置に配設され、シリンダヘッド３の上部に
向は所定の挟み角をもって立ち上がっている。各バルブ
、２は、閉弁方向にはリテーナ７．８を介しバルブスプ
リング９．１０によって付勢されている。また、各バル
ブ、２は、ロッカーアーム１、１２を介し、シリンダヘ
ッド３上部の一本のカムシャフト１３に形成された吸気
用カム１４および排気用カム１５によって開弁駆動され
る。シリンダヘッド３の上部には、これら動弁装置を覆
うようにシール１６を介してヘッドカバー１７が装置さ
れている。

この動弁系において大型で質量の大きい排気バルブｌを
駆動するための排気用カム１５はバーモダインカムとさ
れ、これに対し、比較的質量の小さい吸気バルブ２の方
の吸気用カム１４はポリダインカムとされている。

第２図には、この実施例における吸気側および排気側の
それぞれのリフト曲線（等価カムリフト曲線）が実線で
示されている。破線は排気用カム１５をもポリダインカ
ムとした場合のリフト曲線を比較のために示したもので
ある。また、第３図は、この実施例における吸気側およ
び排気側リフト曲線のオーバラップ部を模式的に示すも
のである。この図で、破線は、吸気用カム１４をもバー
モダインカムとした場合である。この実施例では、吸気
用カム１４はポリダインカムとし、排気用カム１５のみ
をバーモダインカムとしているので、吸・排気のオーバ
ラップは第３図の右下がり斜線部の面積である。これに
対し、吸気側と排気側をいずれもバーモダインカムとし
た場合のオーバラップは第３図の左下がり斜線部の面積
であって、これらの比較から明らかなように、排気側の
みをバーモダインとすることでオーバラップは小さくな
っている。

また、前述の第４図から明らかなように、ポリダインカ
ムはバーモダインカムに比べて動弁系各部の荷重が低く
なり回転限界が上がる。この実施例の場合、バルブの質
量が大きくて回転限界が厳しい方の排気側をバーモダイ
ンカムとしており、それによって動弁系の回転限界が全
体として上がる。

なお、この実施例では、排気バルブの方が吸気バルブよ
り質量が大きいので、排気バルブ側をバーモダインカム
としたが、気筒毎の吸気バルブと排気バルブの数が同数
のエンジンでは、通常、吸気バルブの方が質量が大きい
ので、その場合は吸気側をバーモダインカムとし、排気
側はポリダインカムとすることになる。

また、たとえばディストリビュータ等の補機をカムシャ
フトで駆動するエンジンであって、補機側に位置する最
も外側のカムを片持ち状に支持するようにしたものにお
いては、この片持ちになったカムは振れが大きく、これ
にバルブのリフト運動が重なるためにバウンスが発生し
やすいという事情があるので、そのようなエンジンの場
合には、回転限界を左右するこの片持ち部のカムについ
て、質量の大きいバルブの方のカムはバーモダインカム
、また、質量の小さいバルブの方はポリダインカムとし
て、その他の部分のカムは吸気側および排気側とも全て
ポリダインカムとするようにしてもよい。

また、オーバラップを大きくすることなくランプ部の加
速度を小さくする手段としては、上記のようなバーモダ
インカムとポリダインカムの組み合わせに限らず、その
他いろいろな手段を用いることが可能である。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、吸・排気の
オーバラップを増大させることなく、質量の大きい方の
バルブの着座時の衝撃荷重を抑えることができる。した
がって、アイドル安定性の悪化を伴わずに動弁系の回転
限界を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る動弁系の全体図、第２
図は同実施例におけるバルブリフトを示す特性図、第３
図は同実施例におけるバルブリフトのオーバラップ部を
示す拡大説明図、第４図は、ポリダインカムの場合とバ
ーモダインカムの場合の動弁系各部の衝撃荷重をシュミ
レーションによって比較したグラフである。 ｌ：吸気バルブ、２：排気バルブ、９，１０：バルブス
プリング、１１，１２：ロッカーアーム、１４：吸気用
カム、１５：排気用カム。 代理人　弁理士　進　藤　純　− 第３図 第４図 “工、ンン゛ン回私数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気バルブと排気バルブの質量が異なるエンジン
   の動弁装置において、質量が大きい方のバルブを駆動す
   るカムのランプ部を、質量が小さい方のバルブを駆動す
   るカムのランプ部に比べて、リフト部とのつなぎ付近で
   バルブリフトの加速度が小さくなる特性に設定したこと
   を特徴とするエンジンの動弁装置。