JPH03130510A

JPH03130510A - Ｄｏｈｃ型内燃機関の弁駆動装置

Info

Publication number: JPH03130510A
Application number: JP26596489A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Yagi; 八木　静夫; Yoichi Ishibashi; 羊一石橋; Hiroshi Sono; 比呂志園; Kenji Nishida; 憲二西田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-10-12
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1991-06-04
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JP2816876B2

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】Ａ０発明の目的（１）産業上の利用分野本発明は、いわゆるダブルオーベーヘッド力ムシャフ）
　（ＤＯＨＣ）型の４サイクル内燃機関の動弁機構に関
し、特に、吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバ
ルブリフトの両方を変更する弁駆動方法、およびその方
法の実施に直接使用する弁駆動装置に関する。

（２）従来の技術４サイクル内燃機関における吸気弁と排気弁のバルブタ
イミングおよびバルブリフトは、その内燃機関の性能を
左右する大きな要因となることが知られている。

しかしながら、要求される最適のバルブタイミングとバ
ルブリフトは内燃機関の回転数変化に伴って変わるため
、特定の回転域に適したバルブタイミングとバルブリフ
トを選択すると、他の回転域において十分な性能が得ら
れないという問題が生じる。このような問題に対処する
ために、内燃機関の回転数変化に応じて吸気弁あるいは
排気弁のバルブタイミングとバルブリフトを調整するこ
とが可能な弁駆動装置が提案されている（実公昭４４−
２３４４２号公報参照）。

上記弁駆動装置は、ロッカアームに当接するカムとアイ
ドラギヤに噛合するカムギヤとを備えたカムシャフトを
、基端部を前記アイドラギヤの回転軸に枢支したカムシ
ャフト支持腕の先端部に軸支したものであり、内燃機関
の回転数変化に応じて前記カムシャフト支持腕をアイド
ラギヤの回転軸まわりに揺動させるように横腹されてい
る。

上記弁部！Ｉ］装置によれば、カムシャフト支持腕が揺
動すると、そのカムシャフトに設けたカムがロッカアー
ムのスリッパ面に沿って該ロッカアームの支点に接近ま
たは離間するように移動してレバー比が変化し、バルブ
リフトを増加あるいは減少させることができる。また、
カムシャフト支持腕が揺動すると、そのカムシャフトに
設けたカムギヤがアイドラギヤに噛合して回転するため
、このカムギヤと一体で回転するカムの位相角が変化し
、排気弁と吸気弁のバルブタイミングを変更することか
できる。

（３）発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の弁駆動装置は、吸気弁と排気
弁が１本のカムシャフトを介して駆動されるいわゆるシ
ングルオーバーヘッドカムシャツ）　（ＳＯＨＣ）型の
内燃機関に適用されているため、吸気弁と排気弁のバル
ブタイミングとバルブリフトを調整する自由度が小さく
、その特徴を必ずしも十分に生かすことが困難であった
。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、ダブル
オーバーヘッドカムシャフト型の内燃機関において、吸
気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバルブリフトを
それぞれ調整して該機関の性能向上を図ることを目的と
する。

Ｂ０発明の構成（１）課題を解決するための手段前記目的を達成するために、本発明の内燃機関の弁駆動
方法は、シリンダヘッドの上部に配設した２本のカムシ
ャフトに設けたカムにより、少なくとも２個のロッカア
ームを揺動させ、これらロッカアームにより吸気弁およ
び排気弁を駆動する内燃機関において、内燃機関の回転
数増加に伴ない、吸気弁および排気弁のバルブタイミン
グを遅らせるとともに、前記両弁のバルブリフトを増加
させることを特徴とする。

また本発明の内燃機関の弁駆動装置は、シリンダヘッド
の上部に配設され、共通のアイドラギヤに噛合する一対
のカムギヤにより駆動される２本のカムシャフトと、各
カムシャフトに設けたカムに当接して支点まわりに揺動
するロッカアームと、これらロッカアームに当接して駆
動される吸気弁および排気弁とを備えた内燃機関におい
て、前記各カムシャフトを、アイドラギヤの回転軸と同
軸に枢支した一体のカムシャフト支持腕の先端に装着し
、内燃機関の回転数変化に応じて支持腕駆動機構で前記
カムシャフト支持腕を揺動させ、カムの位相角とロッカ
アームのレバー比を変えることにより、吸気弁と排気弁
のバルブタイミングおよびバルブリフトをそれぞれ変化
させることを特徴とする。

（２）作　用前述の構成を備えた内燃機関の弁駆動方法によれば、吸
気弁閉じのタイミングが低速回転時に早く高速回転時に
遅くなるため、吸気慣性効果による同調回転域が拡大し
てフラットなトルク特性と高出力を得ることができる。

また、バルブリフトの変化により高速回転時における出
力の増加と、低速回転域における排気音の減少が可能と
なる。

更に、低速回転域でのバルブオーバーラツプの時間面積
が減少するので、通過新気が減少して排気ガス中の有害
成分が減少する。

また、前述の構成を備えた内燃機関の弁駆動装置によれ
ば、内燃機関の回転数増加に伴って先端に２本のカムシ
ャフトを軸支したカムシャフト支持腕を揺動させると、
前記カムシャフトに固着したカムギヤがアイドラギヤに
噛合して回転し、これによりカムの位相角が変わって吸
気弁と排気弁のバルブタイミングを変更することができ
る。同時に、前記カムシャフト支持腕の揺動によりロッ
カアームとカムの当接部の位置が変わり、このロッカア
ームのレバー比が変化してバルブリフトを増減すること
ができる。このようにして内燃機関のバルブタイミング
とバルブリフトの両方を同時に制御することにより、バ
ルブオーバーラツプの時間面積の制御も可能となる。

（３）実施例以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を示すもので、第
１図はその弁駆動装置の断面図、第２図は第１図の■−
■線断面図、第３図は作用の説明図、第４図は弁特性を
示すグラフである。

第１図および第２図に示すように、ダブルオーバーヘッ
ドカムシャフト型の４サイクル内燃機関Ｅは、ピストン
１が摺合するシリンダブロック２上に接合されるシリン
ダへラド３と、その上部を覆うヘッドカバー４を備えて
いる。

シリンダヘッド３にはピストンｌの頂面に対向するよう
に燃焼室５が形成されており、この燃焼室５に開口する
各一対の吸気ポート６と排気ボート７には各々一対の吸
気弁８ａと排気弁８ｂが装着されている。吸気弁８ａお
よび排気弁８ｂは弁バネ９ａ、９ｂによって閉弁方向に
付勢されており、その上端に前記シリンダヘッド３に軸
支した吸気側ロッカアーム軸１０ａおよび排気側ロッカ
アーム軸１０ｂに揺動自在に軸支した吸気側ロッカアー
ム１１ａと排気側ロッカアーム１１ｂのタペットクリア
ランス調整ネジ１２ａ、１２ｂが当接している。

シリンダヘッド３にボルト１３．１４で固着した一対の
ボス１５．１６にはカムシャフト支持腕１７が揺動自在
に軸支されている。カムシャフト支持腕１７は２個の概
略扇型の側板１８．１９と、両側板１８．１９の上部を
連結する２本の連結部材２０から戊り、その側板１８，
１９の下端において前記ボス１５．１６に軸支されると
ともに、その側板１８，１９の上端間に吸気側カムシャ
フト２１ａと排気側カムシャフト２１ｂが回転自在に架
設されている。前記一方のボス１６にはクランクシャフ
トに連動して回転するアイドラギア２２がボールベアリ
ング２３を介して支持されており、このアイドラギア２
２には前記吸気側力ムシャフ）２１ａに固着した吸気側
カムギア２４ａＪよび排気側力ムシャフ）２１ｂに固着
した排気側カムギヤ２４ｂが噛合している。吸気側カム
シャツ）２１ａに設けた吸気側カム２５ａは前記吸気側
ロッカアーム１１ａに形成した前記アイドラギア２と同
心円弧状のスリッパ面２６ａに連接するとともに、排気
側カムシャフト２１ｂに設けた排気側カム２５ｂは前記
排気側ロッカアーム１１ｂに形成した同じく同心円弧状
のスリッパ面２５ｂに連接している。第１図から明らか
なように、両口ツカアーム軸１０ａ、１０ｂは両カムシ
ャフト２１ａ、２１ｂに対して同一側（同図において右
側）に設けられており、且つ両カムシャフ）２１ａ、２
１ｂはいずれも反時計方向に駆動される。

ヘッドカバー４の上部にはステップモータ等のサーボモ
ータ２７に接続されて回転するつオームギアシャフト２
８が軸支されており、その外周に形成したウオームギア
２９は前記カムシャフト支持腕１７の一方の側板１９に
形成したセクタギア３０に噛合している。これにより、
前記サーボモータ２７を駆動してウオームギア２９を回
転させると、２本のカムシャフト２１ａ、２１ｂを担持
するカムシャフト支持腕１７がボス１５．１６を中心に
揺動する。

次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用につい
て説明する。

機関Ｅの運転に伴ってクランクシャフトの回転に連動す
るアイドラギヤ２２の回転は一対のカムギヤ２４ａ、２
４ｂを介してカムシャフト２１ａ。

２１ｂに伝達され、このカムシャフト２１ａ、２１ｂを
クランクシャフトの１／２の回転速度で駆動する。カム
シャフト２１ａ、２１ｂと共に回転するカム２５ａ、２
５ｂに当接するロッカアーム１１ａ、１１ｂは０ツカア
ーム軸１０ａ、１０ｂまわりに揺動し、このロッカアー
ム１１ａ、１１ｂに押圧された吸気弁８ａおよび排気弁
８ｂは、クランクシャフトの２回転につき１度ずつ開弁
する。このとき、吸気側カム２５ａと排気側カム２５ｂ
はいずれも第１図において反時計方向に回転するが、排
気側カム２５ｂの位相角は吸気側カム２５ａの位相角よ
りも約９０°進んでおり、これにより排気弁８ａの開弁
期間が先行し、それに続いて吸気弁８ａの開弁期間が生
じるようになっている。そして、排気弁８ｂの開弁期間
と吸気弁８ａの開弁期間は僅かに重複し、そこで排気弁
８ｂと吸気弁８ａが共に開弁するバルブオーバーラツプ
期間が形成される。

さて、第３図（ａ）に示すように、内燃機関が低速回転
域にあるときカムシャフト支持腕１７は左側に揺動した
状態にあり、両カム２５ａ、２５ｂはロッカアーム１１
ａ、１１ｂの先端側（図中左側）に接触している。この
状態では、ロッカアーム軸１０ａ、１０ｂから前記カム
２５ａ、２５ｂとロッカアーム１１ａ、１１ｂの接触点
までの距離が大きくなるため、該ロッカアーム１１ａ。

１１ｂの揺動角が減少し、その結果吸気弁８ａと排気弁
８ｂのバルブリフトは第４図のグラフに実線で示すよう
に共に小さくなる。

機関Ｅの回転数の増加を図示せぬセンサが検出すると、
サーボモータ２７が駆動されてウオームシャフト２８が
回転し、ウオームギア２９およびセクタギア３０を介し
てカムシャフト支持腕１７がボス１３．１４を中心に第
３図（ｂ）の位置へ時計方向に揺動する。すると、カム
シャフト支持腕１７に架設した吸気側カムシャフト２１
ａと排気側カムシャフト２１ｂが一体に揺動して両カム
２５ａ、２５ｂとロッカアーム１１ａ、１１ｂの接触点
がロッカアーム軸１０ａ、１０ｂ側に移動するため、該
ロッカアーム１１ａ、１１ｂの揺動角が増加して吸気弁
８ａと排気弁８ｂのバルブリフトは第４図破線に示すよ
うに共に増加し、更にバルブオーバーラツプの時間面積
も低速回転域に比べて増加する。同時に、前記カムシャ
フト支持腕１７の時計方向への揺動により、アイドラギ
ア２２に噛合する吸気側カムギア２４ａと排気側カムギ
ア２４ｂが時計方向、すなわちカムシャフト２１ａ、２
１ｂの駆動方向と逆方向に僅かに回転するため、吸気側
カム２５ａと排気側カム２５ｂの位相角が遅れ側に移動
し、バルブタイミングに遅れが生じる。

このようにして、低速回転域においてバルブリフトが減
少して排気弁８ｂの開弁速度が低下するため、排気ガス
のブローダウンが緩慢になって排気騒音の低減が可能に
なるとともに、カム２５ａ。

２５ｂとスリッパ面２６ａ、２６ｂの接触部の面圧が減
少してその潤滑を容易に行うことができる。

また、低速回転域でのバルブオーバーラツプの時間面積
を小さくすることができるため、吸気ポート６から排気
ポート７に吹き抜ける通過新気が減少して排気ガス中の
有害成分が減少するだけでなく、排気圧力波の吸気系へ
の回り込みが減少して騒音が防止される。

一方、高速運転域において吸気弁８ａのバルブタイミン
グを低速回転時に比べて遅らせることができるので、吸
気慣性効果が発揮される同調回転域が拡大してフラット
なトルク特性と高出力を得ることができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を
行うことが可能である。

例えば、カムシャフト支持腕１７の駆動は必ずしも電気
的に行う必要はなく、油圧駆動とすることも可能である
。また、ロッカアーム１１ａ、１１ｂのスリッパ面２６
ａ、２６ｂをアイドラギヤ２２と同心の円弧面で形成す
る代わりに、このスリッパ面２６ａ、２６ｂの曲率中心
をアイドラギヤ２２の中心からずらすことにより、低速
回転時と高速回転時の弁クリアランスを変化させること
ができる。更に、吸気弁８ａと排気弁８ｂの数は必ずし
も２個ずつである必要はなく、それぞれ１個ずつであっ
てもよく、また一方が１個、他方が２個であってもよい
。そして、クランクシャフトからアイドラギヤ２２への
動力伝達は、ギヤまたはチェーンのいずれを介して行う
ことも可能である。

Ｃ３発明の効果本発明の内燃機関の弁駆動方法によれば、吸気弁閉じの
タイミングが低速回転時に早く高速回転時に遅くなるた
め、吸気慣性効果による同調回転域が拡大してフラット
なトルク特性と高出力を得ることができる。また、バル
ブリフトの変化により高速回転時における出力が増加す
るとともに、低速回転域における排気音の減少とカムお
よびスリッパ面の潤滑の容易化を図ることができる。更
に、高速回転域でバルブオーバーラツプの時間面積を充
分に確保して体積効率の向上を図っても、低速回転域で
のバルブオーバーラツプの時間面積を減少させることが
できるので、通過新気を減少させて排気ガス中の有害成
分を減少させるとともに、排気圧力波の吸気系への回り
込みを防止して騒音を低下させることができる。

また、本発明の内燃機関の弁駆動装置によれば、ロッカ
アームに当接してそれぞれ吸気弁および排気弁を駆動す
るカムを備えた２本のカムシャフトを揺動自在なカムシ
ャフト支持腕の先端に軸支するとともに、この各カムシ
ャフトに固着したカムギヤをアイドラギヤに噛合させて
いるので、簡単な構成で吸気弁と排気弁のバルブタイミ
ングとバルブリフトを変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を示すもので、第
１図はその弁駆動装置の断面図、第２図は第１図の■−
■線断面図、第３図は作用の説明図、第４図は弁特性を
示すグラフである。３・・・シリンダヘッド、８ａ、８ｂ・・・弁、１１ａ
。１１ｂ・・・ロッカアーム、１７・・・カムシャフト支
持腕、２１ａ、２１ｂ・・・カムシャフト、２２・・・
アイドラギア、２４ａ、２４ｂ−・・カムギア、２５ａ
。２５ｂ・・・カム特許出願人本田技研工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダヘッド（３）に配設した２本のカムシャ
フト（２１ａ、２１ｂ）に設けたカム（２５ａ、２５ｂ
）により、少なくとも２個のロッカアーム（１１ａ、１
１ｂ）を揺動させ、これらロッカアーム（１１ａ、１１
ｂ）により吸気弁（８ａ）および排気弁（８ｂ）を駆動
する内燃機関において、内燃機関の回転数増加に伴ない、吸気弁（８ａ）および
排気弁（８ｂ）のバルブタイミングを遅らせるとともに
、前記両弁（８ａ、８ｂ）のバルブリフトを増加させる
ことを特徴とする内燃機関の弁駆動方法。
（２）シリンダヘッド（３）の上部に配設され、共通の
アイドラギヤ（２２）に噛合する一対のカムギヤ（２４
ａ、２４ｂ）により駆動される２本のカムシャフト（２
１ａ、２１ｂ）と、各カムシャフト（２１ａ、２１ｂ）
に設けたカム（２５ａ、２５ｂ）に当接して支点まわり
に揺動するロッカアーム（１１ａ、１１ｂ）と、これら
ロッカアーム（１１ａ、１１ｂ）に当接して駆動される
吸気弁（８ａ）および排気弁（８ｂ）とを備えた内燃機
関において、前記各カムシャフト（２１ａ、２１ｂ）を、アイドラギ
ヤ（２２）の回転軸と同軸に枢支した一体のカムシャフ
ト支持腕（１７）の先端に装着し、内燃機関の回転数変
化に応じて支持腕駆動機構で前記カムシャフト支持腕（
１７）を揺動させ、カム（２５ａ、２５ｂ）の位相角と
ロッカアーム（１１ａ、１１ｂ）のレバー比を変えるこ
とにより、吸気弁（８ａ）と排気弁（８ｂ）のバルブタ
イミングおよびバルブリフトをそれぞれ変化させること
を特徴とする内燃機関の弁駆動装置。