JPH0311108A - ４サイクルエンジンの動弁機構 - 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） この発明は、少なくとも三本の吸気バルブと、二本の排
気バルブとを備えた４サイクルエンジンの動弁Ｓ横に関
する。

（従来の技術） ４サイクルエンジンの動弁機構には１例えば、特開昭５
７−１７６３１１号公報で示されるものがある。

これによれば、燃焼室に通じる吸気ポートを開閉する三
本の吸気バルブがシリンダヘッドに設けられ、同上シリ
ンダヘッドの上部に形成されたカム室に吸気カム軸が設
けられている。そして、上記各吸気バルブはこの吸気カ
ム軸に直動式にカム係合して作動させられ、これにより
同上吸気ポートが開閉されるようになっている。

また、同上燃焼室に通じる排気ポートを開閉する二本の
排気バルブが同上シリンダヘッドに設けられ、この排気
バルブも、上記カム室に設けられた排気カム軸に直動式
にカム係合して作動させられ、これにより同上排気ポー
トが開閉されるようになっている。

また、上記各吸気バルブの弁体は燃焼室内面の一側に集
められ、かつ、シリンダの軸心のほぼ周方向に沿って並
設されている。このため、吸気カム軸の軸方向からみる
と、吸気バルブのうち両側のものの軸心と、中間のもの
の軸心とはある角度で交差することとなっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、各吸気バルブにおける弁体の燃焼室側端面は
その吸気バルブの軸心にそれぞれ直交しているものであ
る。このため、上記従来構成のように各吸気バルブの軸
心同士がある角度で交差すると、その角度の分だけ、各
弁体の上記端面の角度がある基準線に対して互いに相違
することになる。

しかし、このように、各弁体の端面の角度が互いに相違
すると、燃焼室の内面の凹凸が大きくなり、これは燃焼
効率の低下を招くなど、エンジン性能上好ましくない。

そこで、各吸気バルブの上端側をそれぞれ直動式に吸気
カム軸にカム係合させたままで、この吸気カム軸の軸方
向からみた各吸気バルブの軸心同士の交点（以下、これ
を単に各吸気バルブの軸心同士の交点という）を、より
上方に位置させ、即ち、各吸気バルブの軸心同士のなす
角度をできるだけ小さくさせることによって、各弁体の
端面の角度を互いにできるだけ一致させることが考えら
れる。

ところで、上記のように各吸気バルブの軸心同士の交点
を単に上方に位置させると、これに伴い吸気カム軸の位
置がこれを収納しているカム室と共に上方に変化するが
、このカム室に伴ってカム室内の排気カム軸の位置も上
方に変化すると、その分、排気バルブが上方に向って延
長されることになる。

しかし、このように排気バルブが延長されると、この排
気バルブの数が少ないことに加えて各排気バルブの慣性
重量が増え、このため、所望の排気作用が阻害されてし
まうおそれを生じる。

（発明の目的） この発明は、上記のような事情に注目してなされたもの
で、各吸気バルブの弁体の燃焼室側端面がなす角度を互
いにできるだけ一致させ、これによって燃焼室の内面の
凹凸を少なくし、かつ、このようにした場合にも、排気
バルブの慣性重量が小さく抑えられて、この排気バルブ
の数が少ないにもかかわらず、所望の排気作用が得られ
るようにすることを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するためのこの発明の特徴とするところ
は、シリンダヘッドの燃焼室側端面から吸気カム軸の軸
心に至る長さを、同上燃焼室側端面から排気カム軸の軸
心に至る長さよりも長くした点にある。

（作　用） 上記構成による作用は次の如くである。

シリンダヘッド５の燃焼室側端面５ａから吸気カム軸２
１の軸心２１ａに至る長さしを、同上燃焼室側端面５ａ
から排気カム軸３２の軸心３２ａに至る長さ！よりも長
くしたため、上記吸気カム軸２１に直動式にカム係合さ
せられている各吸気バルブ１５．１５’の軸心１５ａ、
１５ａ’同士の交点が燃焼室側端面５ａから十分に離れ
ることになる。このため、上記吸気カム軸２１の軸方向
からみて、吸気バルブ１５．１５’のうち両側の吸気バ
ルブ１５の軸心１５ａと、中間の吸気バルブ＋５’の軸
心１５ａ　　とのなす交角αは、上記したように交点が
燃焼室側端面５ａから離れた分だけ小さくなる。この結
果、各吸気バルブ１５゜１５’における弁体１７．１７
’の端面１７ａ。

１７ａ’同士がなす交角α　（α＝α　）は小さくなり
、即ち、燃焼室８の内面の凹凸が少なくなる。

また、上記構成を換言すれば、シリンダヘッド５の燃焼
室側端面５ａから吸気カム軸２１の軸心２１ａに至る長
さしに対し、同上燃焼室側端面５ａから排気カム軸３２
の軸心３２ａに至る長さ！は短く抑えられている。この
ため、燃焼効率の向上のために前記したように各吸気バ
ルブ１５．１５′の軸心１５ａ、１５ａ’同士の交角α
を小さくしたとしても、排気バルブ２７が長くなること
は抑制され、つまり、この排気バルブ２７の慣性重量の
増加は小さく抑えられる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面により説明する。

（第１実施例） 第１図から第３図は第１実施例を示している。

第２図において、ｌは自動車に搭載された４サイクルエ
ンジンで、このエンジンｌはエンジンルーム内に位置し
、その上面はフード２により覆われている。なお、図中
矢印Ｆｒは自動車の前方を示している。

第１図から第３図において、３は上記エンジン１のシリ
ンダで、このシリンダ３はシリンダブロック４と、この
シリンダブロック４上に取り付けられるシリンダヘッド
５とを有し、これらシリンダブロック４とシリンダヘッ
ド５の台面ば平坦面となっている。上記シリンダブロッ
ク４にはピストン６が摺動自在に嵌入され、このピスト
ン６は連接ｌ１ｉ７によりクランクシャフト（図示せず
）に連結されている。そして、上記シリンダブロック４
、シリンダヘッド５、およびピストン６で囲まれた空間
が燃焼室８となっている６ 一方、上記シリンダヘッド５の上面側はヘッドカバー９
で覆われており、このシリンダヘッド５の十面伊１とヘ
ッドカバー９との開にカム室１０が形成されている。

上記シリンダヘッド５の後部には吸気ポート１２が形成
されている。この吸気ポート１２は同上シリンダヘッド
５の後面に開口する主ポート】３と、この主ポート１３
から分岐して燃焼室８に通じる三本の分岐ポート１４と
で構成されている。

上記燃焼室８に向って開く各分岐ポート１４をそれぞれ
開閉する三本の吸気バルブ２５１５’がシリンダヘッド
５に上下摺動自在に設けられる。即ち、この吸気バルブ
１５．１５’は、その下端に上記各分岐ポート１４の下
端を開閉する弁体１７．１７’を有しており、この場合
、各吸気バルブ１５．１５’の軸心１５ａ、１５ａ　　
と弁体１７．１７’の燃焼室８側の端面１７ａ、１７ａ
　とは互いに直交している。そして、各弁体１７．１７
’が上記各分岐ポート１４を閉じたときには、上記各端
面１７ａ、１７ａ’は燃焼室８の内面の一部を構成する
。

上記各吸気バルブ１５．１５’はその上端にリフター１
８．１８’　を有し、このリフター１８゜１８’は前記
カム室１０に収納されている。また、各分岐ポート１４
の下端を閉じるよう上記吸気バルブ１５．１５’を上方
に向って付勢するばね１９が設けられている。

上記カム室１０内には車幅方向で水平に延びる吸気カム
軸２１が設けられる。この吸気カム軸２１はカム室１０
内に設けられたカム軸受２２に支承され、その軸心２１
ａ回りに回転自在とされている。そして、吸気カム軸２
Ｉに軸方向等間隔に形成された三つのカムノーズ２３．
２３’が、それぞれ対応するりフタ−１８，１８’に直
轄式にカム係合している。

第２図において、上記吸気ポート１２に燃料を吹き込む
燃料噴射弁２４が設けられる。また、同ト吸気ポート１
２の外部への開口にはスロットル弁２５、吸気管２５ａ
、およびサージタンク２５ｂが連設され、サージタンク
２５ｂは前記ヘッドカバー９の上方に位置している。

再び、第１図から第３図において、各吸気バルブ１５．
１５’の軸心１５ａ、１．５ａ　　はそれぞれ上記吸気
カム軸２１の軸心２１ａに直交している。また、上記燃
焼室８に対する各分岐ポート１４の開口や、これを開閉
する各弁体１７．１７’は燃焼室８内面の後部側に集め
られ、かつ、これらはシリンダ３の軸心３ａのほぼ周方
向に沿って並設されている。ところで、説明の便宜上、
上記三つの吸気バルブ１５．１５’のうち中間部のもの
には１５’のように符号に「′」を付してあり、これは
弁体１７’やりフタ−１８′、また、カムノーズ２３′
についても同様である。

特に、第３図において、両側の各カムノーズ２３の中心
２３ａと、これにカム係合するリフター１８．１８の中
心は、両側の各吸気バルブ１５の軸心１５ａよりも、そ
れぞれ車幅方向の内側に偏位している。このため、シリ
ンダブロック４にシリンダヘッド５をねじ止めするため
のボルトのビソヂは、各カムノーズ２３の中心２３ａが
上記のように偏位した分だけ短くできる。

第１図と第２図において、上記シリンダヘッド５の前部
には燃焼室８に通じる二本の排気ポート２６が形成され
、また、同上シリンダヘッド５にはト記各排気ポート２
６をそれぞれ開閉する二本の排気バルブ２７が上下摺動
自在に設けられている。この排気バルブ２７の構成は首
記吸気バルブ１５．１５’　と同様であり、弁体２８や
りフタ−２９を有し、排気ポート２６の開口を閉じるよ
うばね３０により付勢されている。

また、前記カム室１０内には吸気カム軸２１と平行に延
びる排気カム軸３２が設けられ、この排気カム軸３２も
吸気カム軸２１と同様にカム軸受３３で支承され、この
排気カム軸３２のカムノーズ３４がそれぞれ対応するり
フタ−２９にカム係合している。

上記吸気カム軸２１や排気カム軸３２はそれぞれ前記ク
ランクシャフトに連動連結されており、エンジン１の作
動時には、このクランクシャフトに連動す、ることによ
って、適宜吸気バルブ１５１５’や排気バルブ２７が開
閉動作させられる。

なお、上記各吸気バルブ１５゜１５′の弁体１７．１７
’の径寸法は排気バルブ２７の弁体２８の径寸法よりも
小さくなされている。

第１図において、シリンダヘッド５の燃焼室側端面５ａ
から吸気カム軸２１の軸心２１ａに至る長さしは、同上
燃焼室側端面５ａから排気カム軸３２の軸心３２ａに至
る長さ２よりも十分に長くされている。このため、上記
吸気カム軸２１に直動式にカム係合させられている各吸
気バルブ１５．１５’の軸心１５ａ、１５ａ’同士の交
点が燃焼室側端面５ａから十分離れることになる。

従って、吸気カム軸２１の軸方向からみて、吸気バルブ
１５．１５’のうち両側の吸気バルブ１５の軸心１５ａ
と、中間の吸気バルブ＋５’の軸心１５ａ　　とのなす
交角αは、上記したように上記交点が燃焼室側端面５ａ
から離れた分だけ小さくなっている。この結果、各吸気
バルブ１５．１５′における弁体１７．１７’の端面１
７ａ、１７ａ　同士がなす交角α　（α＝α′）は小さ
くなり、これによって、燃焼室８の内面の凹凸が少なく
されている。

また、上記構成を換言すれば、シリンダヘッド５の燃焼
室側端５ａから吸気カム軸２Ｉの軸心２１ａに至る長さ
Ｌに対し、同上燃焼室０Ｉ１１端面５ａから排気カム軸
３２の軸心３２ａに至る長さ２は短く抑えられている。

このため、燃焼効率の向上のために前記したように各吸
気バルブ１５．１５′の軸心１５ａ、１５ａ’同士の交
角αを小さくしたとしても、排気バルブ２７が長くなる
ことは抑制され、つまり、この各排気バルブ２７の慣性
重量の増加は小さく抑＾られている。

そして、上記の場合、吸気バルブ１５．１５’の長さは
排気バルブ２７よりも長くされている。

また、吸気バルブ１５．１５’のうち、両側の吸気バル
ブ１５は中間の吸気バルブ１５′よりも長くされており
、つまり、燃焼室８の容積が小さくなるよう工夫されて
いる。ただし、各吸気バルブ１５．１５’の長さは、両
側のカムノーズ２３のベース円を中間のカムノーズ２３
′のものより大きくすることによって、互いに同じ寸法
にしてもよい。

更に、上記したように燃焼室側端面５ａがら吸気カム軸
２１の軸心２１ａに至る長さＬは十分に長いため、これ
に伴い吸気ポート】２の全長は長くされている。このこ
とから、主ポートＩ３からの各分岐ポート１４の分岐は
滑らかに行われている。

第２図において、上記両長さり、βの相違に基づいてヘ
ッドカバー９の上面は面下がり状に傾いている。そして
、これに合致するようにサージタンク２５ｂの上面も面
下がり状となっている。このため、前記フード２もサー
ジタンク２５ｂの上面に合わせて十分に面下がり状にす
ることができる。

前記シリンダヘッド５とヘッドカバー９の合面は、吸気
カム軸２１の軸心２１ａと排気カム軸３２の軸心３２ａ
とを通る面下がりの仮想平面上にある。一方、前記各カ
ム軸受２２．３３はそれぞれシリンダヘッド５側に一体
成形されたカムキャリア３６と、このカムキャリア３６
の上面にねし止めされるカムキャップ３７とで構成され
、吸気カム軸２１や排気カム軸３２は、これらカムキャ
リア３６とカムキャップ３７の間に挟まれて前記したよ
うに支承されている。そして、上記各カムキャリア３６
とカムキャップ３７の台面も上記したシリンダヘッド５
とヘッドカバー９との台面と同一平面上に形成されてい
る。このため、上記各台面の加工は同時に行えることが
ら、この加工は容易に行われる。

なお、以上は図示の例によるが、吸気バルブ１５．１５
’は四本であってもよく、この場合、中間の吸気バルブ
１５’は二本となる。また、サージタンク２５ｂをシリ
ンダ３の側方に位置させれば、第２図中仮想線で示すよ
うに、フード２はシリンダヘッド５の上面に接近させて
十分に低くすることかできる。

以下の各図は第２がら第４実施例を示しているが、これ
らの基本構成や作用は上記第１実施例と同様である。

よって、共通の構成については１図面に符号を付して説
明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

（第２実施例） 第４図と第５図は第２実施例を示している。

図において、各リフター１８．１８’の軸心１８ａ、１
８ａ’は吸気カム軸２１の軸心２１ａと直交している。

一方、吸気バルブ１５．１５’の軸心１５ａ。

１５８′の交点Ａは吸気カム軸２１の軸心２１ａよりも
上方に位置しており、このため、吸気バルブ１５．１５
’同士の交角αは重に小さくなっている。

第４図において、吸気カム軸２１の軸心２１ａを通り、
かつ、両側の吸気バルブＩ５の軸心１５ａに直交する仮
想平面が第１平面Ｂとされている。また、同上吸気カム
軸２１の軸心２１ａを通り、かつ、中間の吸気バルブ１
５’の軸心１５ａ　に直交する仮想平面が第２平面Ｃと
されている。

そして、第５図は、両側の吸気バルブＩ５に関しでは上
記第１千面Ｂに、中間の吸気バルブ１５′に関しては上
記第２平面Ｃに、それぞれの構成部品を投影したものを
示している。

この第５図において、吸気カム軸２１の軸心２１ａは各
リフター１８．１８’の軸心１８ａ、１８ａ　と直交し
ている。また、両側の吸気バルブＩ５の軸心１５ａと、
中間の吸気バルブ１５′の軸心１５ａ　　とはそれぞれ
吸気カム軸２１の軸心２１ａに対し等距ｆｉＤとなって
いる。つまり、各吸気バルブ１５．１５’に吸気カム軸
２１がカム係合する際、これら各吸気バルブ１５．１５
’に生じるスラスト力が同じとなるようになされている
。

（第３実施例） 第６図と第７図は第３実施例を示しており、第６図は第
４図に相当しており、第７図は第５図に相当している。

これによれば、吸気カム軸２１の軸心２１ａに直交する
平面において、両側の吸気バルブ１５の軸心１５ａと、
中間の吸気バルブ１５′の軸心１５ａ　との二等分線Ｅ
と、両側のりフタ−１８の軸心１８ａと、中間のりフタ
−１８’の軸心１８ａ　との二等分線Ｅは共通のもので
あり、この三等分ｇａＥに吸気カム軸２１の軸心２１ａ
が直交している。

従って１両側のりフタ−１８の軸心１８ａや、中間のり
フタ−１８’の軸心１８ａ’はそれぞれ吸気カム軸２１
の軸心２１ａ　（二等分線Ｅ）に対し等距離Ｆとなって
いる。

また、同上吸気カム軸２１の軸心２１ａに直交する平面
において、両側の吸気バルブ１５の軸心１５ａに対しそ
のりフタ−１８の軸心１８ａはシリンダ３の軸心３ａ側
、つまり、前方に偏位し、中間の吸気バルブ１５’の軸
心１５ａ’に対しそのりフタ−１８’の軸心１８ａ′は
シリンダ３の軸心３ａから離れる方向、つまり、後方に
偏位している。このため、各リフター１８．１８’は互
いに十分に離して設けることができる。よって、シリン
ダヘッド５において、これら各リフター１８．１８’を
嵌入させているリフター孔間の肉厚を十分に確保するこ
とができる。

なお、他の符号のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは前記第２実施例と同
じ内容を示している。

（第４実施例） 第８図と第９図は第４実施例を示している。

これによれば、中間の吸気バルブ１５’の軸心１５ａ’
が吸気カム軸２１の軸心２１ａに直交している。また、
吸気カム軸２１の軸心２１ａに直交する平面において、
両側のりフタ−１８の軸心１８ａと、中間のりフタ−１
８’の軸心１８ａとの二等分線Ｇが、吸気カム軸２１の
軸心２１ａと直交している。

なお、他の符号のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄは前エビ第２実施例と
同じ内容を示している。

（発明の効果） この発明によれば、シリンダヘッドの燃焼室側端面から
吸気カム軸の軸心に至る長さを、同上燃焼室側端面から
排気カム軸の軸心に至る長さよりも長くしたため、上記
吸気カム軸に直動式にカム係合させられている各吸気バ
ルブの軸心同士の交点が燃焼室側端面から十分離れるこ
とになる。このため、上記吸気カム軸の軸方向からみて
、吸気バルブのうち両側の吸気バルブの軸心と、中間の
吸気バルブの軸心とのなす交角は、上記したように交点
が燃焼室側端面から離れた分だけ小さくなる。この結果
、各吸気バルブにおける弁体の端面同士がなす交角は小
さくなり、即ち、燃焼室の内面の凹凸が少なくなって燃
焼効率の向上が達成される。

また、上記構成を換言すれば、シリンダヘッドの燃焼室
側端面から吸気カム軸の軸心に至る長さに対し、同上燃
焼室側端面から排気カム軸の軸心に至る長さは短く抑え
られている。このため、燃焼効率の向上のために前記し
たように各吸気バルブの軸心同士の交角を小さくしたと
しても、排気バルブが長くなることは抑制されて、この
慣性型１の増加は小さく抑えられるのであり、即ち、燃
焼効率の向上を達成する一方、排気バルブの数が少ない
にもかかわらず、これら排気バルブによる所望の排気作
用が確保されることになる。

（以下余白）

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図から第３図は第１
実施例を示し、第１図は第２図の部分拡大断面図、第２
図は全体側面断面図、第３図は部分平面図、 第４図と第５図は第２実施例、第６図と第７図は第３実
施例、第８図と第９図は第、４実施例を示し、第４図、
第６図、および第８図はそれぞれ第１図の一部に相当す
る図、第５図、第７図、および第９図はそれぞれ第３図
の一部に相当する図である。 １・・エンジン、３ａ・・軸心、５・・シリンダヘッド
、５ａ・・燃焼室側端面、８・・燃焼室、１５．１５’
　　−−吸気バルブ、１５ａ、１５ａ　・・軸心、２１
・・吸気カム軸、２１ａ・軸心、２６・・排気ポート、
２７・・排気バルブ、３２・・排気カム軸、３２ａ・・
軸心、αα　・・交角。 弔 ７ 図 第６図 第 図 第８図 ４９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼室に通じる吸気ポートを開閉する少なくとも三
   本の吸気バルブをシリンダヘッドに設けると共に、上記
   燃焼室とは反対側の上記シリンダヘッドの端部側に、上
   記各吸気バルブにそれぞれ直動式にカム係合する吸気カ
   ム軸を設け、上記各吸気バルブの弁体を燃焼室内面の一
   側に集めてシリンダの軸心のほぼ周方向に沿って並設し
   、同上燃焼室に通じる排気ポートを開閉する二本の排気
   バルブを同上シリンダヘッドに設けると共に、この排気
   バルブにカム係合する排気カム軸をシリンダヘッドの同
   上端部側に設けた４サイクルエンジンにおいて、上記シ
   リンダヘッドの燃焼室側端面から吸気カム軸の軸心に至
   る長さを、同上燃焼室側端面から排気カム軸の軸心に至
   る長さよりも長くした４サイクルエンジンの動弁機構。