JPH02201008A - 多弁式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Ｊ 本発明は多弁式エンジンの動弁装置に関するものであっ
て、とくに３つ以上のカムシャフトが設けられた多弁式
エンジンの動弁装置のカムンヤフト駆動機構に関するも
のである。

［従来の技術］ 吸・排気ボートの通路抵抗を低減するために、１つの燃
焼室に複数の吸気ボートあるいは排気ボートを設け、こ
れらの各吸・排気ボートを夫々開閉する吸・排気弁を設
けた多弁式エンジンは一般に知られている（例えば、実
開昭６２−１３３号公報、実開昭６２−３４１２４号公
報、特開昭５８−４７１０９号公報、特開昭６２−２６
３０８号公報参照）。

このような多弁式エンジンに対しては、通常多数の吸・
排気弁を所定のタイミングで正確に開閉するために、吸
気弁用カムシャフトと排気弁用カムシャフトとが、夫々
吸・排気弁の上方に配置されるダブルオーバーヘッドカ
ムシャフト機構（ＤＯＨＣ機構）が用いられる（例えば
、前記の特開昭５８−４７１０９号公報参照）。

そして、クランクシャフトにこれと同軸に取り付けられ
たクランクプーリと、吸気弁用カムシャフトにこれと同
軸に取り付けられた吸気弁用プーリと、排気弁用カムシ
ャフトにこれと同軸に取り付けられた排気弁用プーリと
にまたがって、１つのタイミングベルトあるいはチェー
ンがかけられ、各カムシャフトがクランクシャフトによ
って同期回転駆動されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、例えば３つの吸気弁を備えた多弁式エンジン
を例にとると、吸気ボートの総流通断面猜をできるだけ
大きく確保するために、３つの吸気ボートが、燃焼室の
上面壁に千鳥配置（三角配置買）される（第２図参照）
。このように３つの吸気弁が千鳥配置された多弁式エン
ジンにおいては、吸気弁用カムシャフトから離れた方の
吸気弁を開閉するには、カムの動力を該吸気弁に伝達す
るロッカアームを設けたり、あるいは該吸気弁のバケッ
ト部（カムとの接触部）をカムに届くような幅広い形状
に形成する必要があるが、このようにすると、カムから
吸気弁への動力伝達機構が複雑化し、とくに高速域で吸
気弁の開閉作動の円滑さが損なわれ、エンジン出力を十
分に高めることができないといった問題がある。なお、
１つの燃焼室に対して３つ以上の排気弁を設けた場合も
同様の問題が生じることはもちろんである。

そこで、排気弁に対して排気弁用カムシャフトを設ける
とともに、排気側に位置する吸気弁と反排気側に位置す
る吸気弁とに対して個別的に吸気弁用カムシャフトを設
けるといった手法が考えられる。この手法によれば、各
吸気弁をカムで直接的に駆動することができるので、高
速域まで吸気弁を正確なタイミングで円滑に開閉するこ
とができ、エンジンの高出力化を図ることができるとい
ったｆり点がある。

しかしながら、このように３つのカムシャフトを設けた
多弁式エンジンにおいて、クランクプーリと、各カムシ
ャフトのブーりとにまたがって１つのタイミングベルト
あるいはチェーンをかけ、クランクシャフトによって各
カムシャフトを回転駆動しようとすると、中間に位置す
るカムシャフトのプーリのタイミングベルト（チェーン
）との係合周長が非常に短くなるので、該中間位置のカ
ムシャフトが確実に回転駆動されなくなるといった問題
が生じる。

また、３つ以上のカムシャフトを設け、かつエンジンの
コンパクト化を図ろうとすれば、各カムシャフトの間隔
は必然的に狭くなる。一方、カムシャフトのブーりは、
クランクシャフトのプーリの２倍の直径（歯数）を必要
とするので、比較的プーリ径が大きくなる。このため、
各カムシャフトのプーリを、１つのタイミングベルトで
駆動できるように同一・平面上に配置しようとすると、
そのレイアウトが非常にむずかしくなるといった問題が
あり、たとえ配置できたとしてもシリンダヘッドの横幅
が大きくなり、エンジンの車両への１５８に不具合が生
じるといった問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、３つ以上のカムシャフトを設けた場合にも、クラン
クシャフトの駆動力を各カムシャフトに確実に伝達する
ことができ、各吸・排気弁を正確なタイミングで開閉す
ることができるコンパクトな構造の多弁式エンジンの動
弁装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達するため、１つの燃焼室に複数
の吸排気弁が設けられたエンジンにおいて、上記吸排気
弁を駆動する３つ以上のカムシャフトを設け、これらの
うち一部のカムシャフトと残りのカムシャフトとに、夫
々独立して巻架式動力伝達手段を介してクランクシャフ
トの駆動力を伝達するようにしたことを特徴とする多弁
式エンジンの動弁装置を提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、一部のクランクシャフト（以下、第１
クランクシヤフトセツトという）と残りのクランクシャ
フト（以下、第２クランクシヤフトセツトという）とに
、夫々独立してタイミングベルトなどの巻架式動力伝達
手段を介してクランクシャフトの駆動力が伝達される。

したがって、どのカムシャフトのブーりもタイミングベ
ルトと比較的長い当接周長を有するので、各カムシャフ
トのプーリとタイミングベルトとの当接力を十分に確保
することができ、各カムシャフトを確実に駆動すること
ができる。

また、第１カムシヤフトセツトと第２カムシャフトセソ
トとが別々のタイミングベルト（巻架式動力伝達手段）
で駆動されるので、第１カムシヤフトセツトのブーりと
第２カムシヤフトセントのプーリとを同一平面上に配置
しなくてもよい。したがって、第１カムシヤフトセツト
のブーりと第２カムシヤフトセツトのプーリとをクラン
ク軸の軸線方向にずらせて配置すれば、ブーり同士の干
渉が生じないので、各カムンヤフトのブーりのレイアウ
トが容易となり、エンジンのフンパクト化を図ることか
できる。

［実施ρ１１ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

〈第１実施例〉 第１図に示すように、４気筒エンジンＣＥ　（第１気筒
のみ図示している）は、第１．第２排気側吸気弁！、２
と反Ｕ「鎖側吸気弁３とが開かれたときに、第１〜第３
吸気ボート４〜６から燃焼室７内に吸気を吸入し、この
吸気をピストン（図示せず）で圧縮して点火プラグ８で
着火燃焼させ、第１゜第２排気弁１１．１２が開かれた
ときに燃焼ガスを第１、第２排気ボーＮ３．１４から排
出するようになっている。

第３図に示すように、第１．第２吸気ボート４゜５は、
燃焼室７（第１図参照）の上端部に略球面状に形成され
た上面壁１５に、エンジンＣＥの幅方同（第３図では左
在方向）にみてほぼ中央部においＣ、エンジンＣＥの長
手方向（第３図では」二下方向）に１列に並べて配置さ
れ、これらの第１、第２吸気ボート４．５は、夫々第１
．第２排気側吸気弁１．２によって開閉されるようにな
っている。また、第３吸気ボート６は、エンジンＣＥの
幅方同にみて第１．第２吸気ボート４，５よりやや吸気
側（第３図では右（ＩＦＪ）となる位置において、エン
ジンＣＥの長手方向にみて第１．第２吸気ボート４，５
の中央位置に配置され、この第３吸気ボート６は反排気
側吸気弁３によって開閉されるようになっている。この
ように、第１〜第３吸気ボート４〜６（すなわち、第１
．第２排気側吸気弁１，２と反υＦ気側吸気弁３）が、
上面壁Ｉ５上に千鳥配置（三角配置）されているので、
吸気通路断面積を太きく確保することができ、充填助■
ドか高められるようになっている。

−・方、第１．第２１８気ボート１３．１４は、燃焼室
７（第１図参照）の上面壁１５の排気側半部において、
エンジンＣＥの長手方向に１列に並べて配置され、これ
らの第１．第２排気ボー）１３．１４は、第１．第２＃
ｌ：気弁１１，１２によって開閉されるようになってい
る。

なお、燃焼室７（第１図参照）内の排気側上端部にスキ
ッシュエリア１０を設け、着火直前において燃焼室７内
に混合気の強い乱れ（スキッシュ流）を生じさせ、混合
気の燃焼性を高めるようにしている。

再び第１図に示すように、第１排気側吸気弁ｌは、第１
吸気ボート４を開閉するバルブ部１６と、該バルブ部１
６を支持する弁軸１７と、該弁軸１７を軸線方向に摺動
自在に軸支するバルブガイド部」８と、後で説明するバ
ケット部Ｉ９と、該第１排気側吸気弁ｌを閉弁方向（上
向き）に常時付勢するコイル状のスプリング２１とで構
成されている。そして、バケット部」９の上端面は排気
ωす吸気弁用カムシャフト２２に取り付けられた排気側
吸気弁用カム２３と常時当接しており、排気側吸気弁用
カムシャフト２２の回転に伴って、排気側吸気弁用カム
２３がスプリング２１の付勢力に抗して第１排気側吸気
弁１を押し下げたときには、所定のタイミングで第１吸
気ボート４が開かれ、燃焼室７内に吸気が吸入されるよ
うになっている。

なお、図示していないが、第２排気側吸気弁２も、第１
排気側吸気弁１と同一の構成となっており、第１排気側
吸気弁１と同一タイミングで第２吸気ボート５を開閉す
るようになっている。

また、反排気側吸気弁３も、第１排気側吸気弁ｌと同様
に、バルブ部２５と弁軸２６とバルブガイド部２７とバ
ケット部２８とスプリング２９とで構成され、この反排
気側吸気弁３は、反排気側吸気弁用カムシャフト３２に
取り付けられた反排気側吸気弁用カム３３によって所定
のタイミングで開閉されるようになっている。

さらに、第１排気弁ＩＩも、第１排気側吸気弁ｌと同様
に、バルブ部３５と弁軸３６とバルブガイド部３７とバ
ケット部３８とスプリング３９とで構成され、この第１
排気弁１１は排気弁用カムシャフト４２に取り付けられ
た排気弁用カム４３によって所定のタイミングで開閉さ
れるようになっている。なお、図示していないが、第２
排気弁１２も第１排気弁１１と同一の構成となっており
、第１排気弁１１と同一タイミングで第２排気ボート１
４を開閉するようになっている。

そして、排気側吸気弁用カムシャフト２２はシリンダヘ
ッド■］の上端部にこれと一体的に形成された軸受は部
４５と、該軸受は部４５の上側にボルト４６で取り付け
られるベアリングキャップ４７とで構成される排気側吸
気弁用ベアリング４８によって回転自在に軸支されてい
る。同様に、反排気側吸気弁用カムシャフト３２は軸受
は部５１とベアリングキャップ５２とで構成される反排
気側吸気弁用ベアリング５３によって回転自在に軸支さ
れている。なお、排気側吸気弁用ベアリング４８のベア
リングキャップ４７と、反排気側吸気弁用ベアリング５
３のベアリングキャップ５２とは、後で詳説するように
一体的に形成されている。

また、排気弁用カムシャフト４２は、軸受は部５４とベ
アリングキャップ５５とで構成される排気弁用ベアリン
グ５６によって回転自在に軸支されている。

ここにおいて、排気弁用カムシャフト４２と排気側吸気
弁用カムシャフト２２と反排気側吸気弁用カムシャフト
３２とは、各軸心がシリンダヘッドＨの上端面に形成さ
れる平面Ｐ上に位置するように、したがってエンジンＣ
Ｅの幅方向に直線的に配置されている。そして、シリン
ダヘッドＨの上端部に形成される各軸受は部５４，４５
．５１の上端面はシリンダヘッドＨの上端面と同一平面
上に形成され、したがって、軸受は部５４．，４．５，
５１の上端部を含むシリンダヘッドＨの上端面は全体と
して平面となっている。このため、各ベアリングキャッ
プ５５，４７．５２は全て鉛直下回きにボルト４６をね
じ込むことにより取り付けることができるので、取付時
の作業性が良好となる。

また、各軸受は部５４，４５．５１の上端面を含むシリ
ンダヘッドＩ］の上端面を形成する平面Ｐは、エンジン
ＣＥの幅方向にみて、吸気側（第１図では右側）程高く
なるような傾斜を有する平面に形成されている。このた
め、第１排気側吸気弁ｌのバケット部１９上面とバルブ
部１６下面間の長さ（バルブステム長）を比較的大きく
設定することができる。したがって、弁軸Ｉ７の長さを
十分に確保できるので、該弁軸１７を軸支するバルブガ
イド部１８の長さも十分な長さに設定することができ、
第１排気側吸気弁１を強固に支持して、ガタつきの発生
を有効に防止することができる。もちろん、第２排気側
吸気弁２についても同様である。

なお、反排気側吸気弁３についてもバルブステム長が長
くなるので、同様のガタつき防止効果が得られることは
もちろんである。

また、吸気側動弁系用オイルギヤラリ７１が、反排気側
吸気弁３のバケット部２８より外側においてシリンダヘ
ッドＨの長手方向に伸長して配置されている。そして、
この吸気側動弁系用オイルギヤラリ７１には、反排気側
吸気弁３のバケット部２８に潤滑油を供給する第１潤滑
油通路７２と、反排気側吸気弁用カムシャフト３２と反
排気側吸気弁用ベアリング５３とのジャーナル部に潤滑
油を供給する第２潤滑油通路７３とが接続されている。

上記第１潤滑油通路７２の下流側端部は、バケ・ノド部
２８に対するパケットホールの内周面に沿ッて環状に形
成された環状オイル溝７４に接続されている。そして、
この環状オイル溝７４には、第１、第２排気側吸気弁１
，２のバケット部１９に潤滑油を供給する第３．第４潤
滑油通路７５．７６が接続されている。さらに、環状オ
イル溝７４には、排気側吸気弁用カムシャフト２２と排
気側吸気弁用ベアリング４８とのジャーナル部に潤滑油
を供給する第５潤滑油通路７７が接続されている。

また、排気側動弁系に対しては排気側動弁系用オイルギ
ヤラリ８１が設けられ、この排気側動弁系用オイルギヤ
ラリ８１には、第１．第２排気弁１１．１２用のパケッ
ト３８に潤滑油を供給する第６．第７オイル通路８２．
８３と、排気弁用カムシャフト４２と排気弁用ベアリン
グ５６とのジャーナル部に潤滑油を供給する第８オイル
通路８４とが接続されている。

以下、各カムシャツ）２２，３２．４２の駆動機構につ
いて説明する。

第１図と第２図とに示すように、反排気側吸気弁用カム
シャフト３２と排気側吸気か用カムシャフト２２とＦＪ
Ｆ気弁気力用カムシャフト４２ロント側一部近傍には、
夫々反排気側吸気弁用カムシャフトプーリ８６と排気側
吸気弁用カムシャフトプーリ８７と排気弁用カムシャフ
トプーリ８８とが設けられている。第２図から明らかな
ように、シＪンダへラドＩＩの長手方向にみて、反排気
側吸気弁用カムシャフトプーリ８６と排気弁用カムシャ
フトプーリ８８とは同じ位置に配置されているが、排気
側吸気弁用カムシャフトプーリ８７は、これより間隔ｄ
だけフロント側に配置されている。

そして、」−下方向にみてクランクシャフト８９とクラ
ンクへノドＦ１上端面とのほぼ中間位置には、中間ブー
リセット９０が設けられている。この中間ブーリセット
９０は、クランクシャフト８９に取り付けられたクラン
クプーリ９１の２倍の直径をもつ減速用メインプーリ９
２と、該減速用メインプーリ９２のフロント、リヤ側に
これと近接して同軸に固定して取り付けられ、各カムシ
ャフトブー９８６．８７．８８と同じ直径をもつ第１゜
第２駆動プーリ９３，９４とで構成されている。

そして、クランクプーリ９Ｉと減速用メインブー　’Ｊ
　９２とにまたがってメインベルト９５がかけられ、第
１駆動ブー９９３と排気側吸気弁用カムシャフトプーリ
８７とにまたがって第１駆動ベルト９６がかけられ、第
２駆動ブー９９４と反排気側吸気弁用カムシャフトプー
リ８６と排気弁用カムシャフトプーリ８８とにまたがっ
て第２駆動ベルト９７がかけられている。

したがって、まず減速用メインンブーリ９２がメインベ
ルト９５を介してクランクブー９９１によってこれの１
／２の回転数で同期回転駆動され、これに伴って、排気
側吸気弁用カムシャフトプーリ８７が第１駆動ベルト９
６を介して第１駆動ブー　１７９３によってこれと同一
回転数で回転駆動されるとともに、反排気側吸気弁用カ
ムシャフトプーリ８６と排気弁用カムシャフトプーリ８
８とが第２駆動ベルト９７を介して第２駆動プーリ９４
によってこれと同一回転数で回転駆動される。このよう
にして、各カムシャフト２２，３２．４２はクランクシ
ャフト８９の１／２の回転数で同期回転する。

ここにおいて、排気側吸気弁用カムシャフトプーリ８７
はその全周の約１／２にわたって第１駆動ベルト９６と
当接するので、第１駆動ベルト９６の駆動力が確実に排
気側吸気弁用カムシャフトプーリ８７に伝達される。ま
た、反排気側吸気弁用カムシャフトプーリ８６と排気弁
用カムシャフトブーＩＪ８８とはその全周の１／４以上
にわたって第２駆動ベルト９７と当接するので、第２駆
動ベルト９７の駆動力が確実に反排気側吸気弁用カムシ
ャフトプーリ８６と排気弁用カムシャフトプーリ８８と
に伝達される。

したがって、各カムシャフト２２．３２．４２を確実に
駆動することができ、各吸排気弁Ｉ、２゜３．１１．１
２を正確なタイミングで開閉することができる。

なお、第１実施例では巻架式動力伝達手段としてタイミ
ングベルトを用いているが、これに代えてタイミングチ
ェーンを用いてもよい。

〈その池の実施例〉 第１実施例では、中間ブーリセット９０を設けているが
、第４図に示す第２実施例のように、中間ブーリセット
を設けず、排気側吸気弁用カムシャフトプーリ８７を第
１駆動ベルト９６を介してクランクプーリ９１によって
直接的に回転駆動するとともに、反排気側吸気弁用カム
シャフトプーリ８６と排気弁用カムシャフトプーリ８８
とを第２駆動ベルト９７を介してクランクブー９９１に
よって直接的に回転駆動するようにしてもよい。このと
き、各カムシャフトブー９８６，８７．８８のブーり径
はクランクプーリ９１のプーリ径の２倍に設定される。

この実施例においても、各カムシャフトプーリ８６，８
７．８８の駆動ベルト９６゜９７との当接周長を十分確
保でき、各吸排気弁１゜２．３．１１．１２を正確なタ
イミングで開閉することができる。

また、第１駆動ベルト９６にかかるカムシャフトブーり
と第２駆動ベルト９７にかかるカムシャフトプーリの配
分は、第１．第２実施例のような配分方法に限られるも
のではなく、例えば第５図〜第９図に示すような配分と
してもよい。

また、第５図〜第９図に示す実施例では、中間ブーリセ
ット９０を設けるタイプとしているが、第２実施例のよ
うにクランクプーリによって直接的に駆動されるタイプ
としてもよいのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる動弁装置を備えた多弁式エン
ジンのシリンダへ、ソドの横断面説明図である。 第２図は、第１図に示すエンジンの動弁装置の駆動機構
の側面説明図である。 第３図は、第１図に示すエンジンの燃焼室の平面説明図
であり、吸気ボートと排気ボートの配置状況を示す。 第４図は、中間ブーリセットを設けず、各カムシャフト
ブーりをクランクプーリで直接的に駆動するようにした
動弁装置駆動機構を備えたエンジンの模式図であり、本
発明の第２実施例を示す。 第５図〜第９図は、第１駆動ベルトにがかるカムシャフ
トブーりと第２駆動ベルトにかかるカムシャフトブーり
の配分を種々変えた実施例を示す図である。 ＣＥ・・・エンジン、Ｈ・・・シリンダヘソ）’、１．
２・・・第１．第２排気側吸気弁、３・・反排気側吸気
弁、４〜６・・・第１〜第３吸気ボート、７・・・燃焼
室、１１．１２・・第１．第２排気弁、１３．１４・・
・第１．第２排気ボート、２２・・・排気側吸気弁用カ
ムシャフト、２３・・・排気側吸気弁用カム、３２・・
・反排気側吸気弁用カムシャフト、３３・・・反排気側
吸気弁用カム、４２・・・排気弁用カムシャフト、４３
・・排気弁用カム、８６・・・反排気側吸気弁用カムシ
ャフトプーリ、８７・・・排気側吸気弁用カムシャフト
プーリ、８８・・・排気弁用カムシャフトプーリ、８９
・・・クランクシャフト、９０・・・中間ブーリセット
、９１・・・クランクプーリ、９５・・・メインベルト
、９６・・・第１駆動べ゛ルト、９７・・・第２駆動ベ
ルト。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの燃焼室に複数の吸排気弁が設けられたエン
   ジンにおいて、 上記吸排気弁を駆動する３つ以上のカムシャフトを設け
   、これらのうち一部のカムシャフトと残りのカムシャフ
   トとに、夫々独立して巻架式動力伝達手段を介してクラ
   ンクシャフトの駆動力を伝達するようにしたことを特徴
   とする多弁式エンジンの動弁装置。