JPH03281907A - 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、各気筒当り複数の吸気弁と複数の排気弁とを
備えた機械式過給機付きエンジンの動弁機構に関し、吸
気弁又は排気弁として３弁を設けたものに関する。

〔従来技術］ 従来、自動用の高出力エンジンにおいては、充填効率及
び掃気効率を高め、吸排気のボンピングロスを低減する
などの為に各気筒当り２〜３つの吸気弁と２〜３つの排
気弁とを設けたものが少なくない。例えば、特開昭５７
−１７６３１１号公報には各気筒当り３つの吸気弁と２
つの排気弁とを設け、吸気弁用の１本のカム軸と排気弁
用の１本のカム軸とを設けたものが記載されている。

上記多弁エンジンでは、一般に吸気弁又は排気弁として
の３弁のうちの１つはシリンダポア中心線に対してカム
軸と直交する方向に位置するように配設されるとともに
、吸気弁及び排気弁の弁軸はシリンダポア中心線に対し
て上方程開く傾斜状に配設されている。そして、通常複
数の吸気弁のバルブリフト量は路間−に設定され、複数
の排気弁のバルブリフト量は路間−に設定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の多弁エンジンにおいて吸気弁又は排気弁とし
ての３弁のうちのセンタに位置するセンター弁の弁軸も
シリンダボア中心線に対して上方程開く傾斜状に配設さ
れ、センター弁のバルブリフト量はその両側の２弁のバ
ルブリフト量と略等しく設定されているので、センター
弁に対向するピストントップのバルブリセスの部分が深
くなってしまう。その結果、ピストンのトップリングの
焼付き防止の為ピストンのトップランドが長くなるので
、トップランドの周りのデッドスペースが大きくなり、
そこに溜まる未燃成分に起因するＨＣ（排気ガス中の未
燃炭化水素化合物）の排出量が多くなること、その分燃
費が悪くなること、圧縮比や膨張比が小さくなること、
などの問題がある。

加えて、上記のようにバルブリセスの一部が深くなるの
で、燃焼室形状が複雑化することから、爆発行程の初期
の燃焼性が損なわれ燃費悪化要因になるという問題もあ
る。

本発明の目的は、ピストントップのバルブリセスを浅く
して燃焼室形状を単純化でき且つピストンのトップラン
ドの長さを短縮してＨＣ排出量を低減し得るようなエン
ジンの動弁装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明に係るエンジンの動弁装置は、各気筒当り複数の
吸気弁と複数の排気弁とを備えた機械式過給機付きエン
ジンにおいて、各気筒の上記複数の吸気弁又は複数の排
気弁として、シリンダボア中心線に対してカム軸と略直
交する方向に位置する第１弁と・この第１弁の両側に位
置する１対の第２弁とからなる３弁を設け、少なくとも
１対の第２弁の弁軸はカム軸方向より視てシリンダボア
中心線に対して上方程開く傾斜状に配設され、上記第１
弁と１対の第２弁を駆動する共通のカム軸が設けられ、
上記第１弁のバルブリフト量は第２弁のバルブリフト量
よりも小さ（設定されているものである。

〔作用〕

本発明に係るエンジンの動弁装置においては、第１弁は
シリンダボア中心線に対してカム軸と略直交する方向に
位置しているので、第１弁と第２弁のバルブリフト量を
同等に設定する場合には、ピストンのトップのバルブリ
セスの外周部のうち第１弁に対向する部分を深く形成す
る必要があるが、第１弁のバルブリフト量を第２弁のバ
ルブリフト量よりも小さく設定したので、第１弁に対向
するハルプリセス部分を浅くすることが可能とな・る。

その結果、ピストンのトップリングの熱負荷の増大を招
くことなくトップリングを極力上方に配設してピストン
のトップランドの長さを短縮し、トップランドの周りに
形成されるデッドスペースの容積を減少させることが出
来る。これにより、上記デッドスペースに溜まる未燃成
分を減らしてＨＣの排出量を低減でき、また必要に応じ
て圧縮比を高めることも出来る。

しかも、第１弁に対向するバルブリセス部分を浅くする
ことにより、燃焼室の形状を単純化できるため、燃焼性
を高め、燃費改善を図ることも出来る。

〔発明の効果］ 本発明に係るエンジンの動弁装置によれば、上記〔作用
〕の項で説明したように、中央の第１弁のバルブリフト
量を第２弁のバルブリフト量よりも小さく設定したこと
により、ピストンのトップランドの長さを短縮してデッ
ドスペースを減らし、ＨＣの排出量を低減することが出
来、また必要に応じて圧縮比を高めることも出来る。

加えて、燃焼室の形状を単純化できるので、燃焼性を高
め、燃費改善を図ることも出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。

本実施例は、自動車用の■型６気筒エンジンに本発明を
適用した場合の一例である。

第１図に示すように、■型エンジンＥのシリンダブロッ
ク１０の左部と右部とに夫々シリンダヘラド１１が設け
られ、左バンクＬと右バンクＲの間のバンク間スペース
の前端部には機械式過給機１２が設けられ、上記バンク
間スペースの上方にはシリンダへラド１１の略全長に亙
る左右１対のサージタンク１３が設けられている。

各バンクＬ−Ｒにおいて、シリンダブロック１１には３
つのシリンダボア１４が形成され、各シリンダボア１４
にピストン１５が装着され、シリンダボア１４に対向す
るシリンダヘッド１１の下面にはペントルーフ型の凹部
１６が形成され、ピストン１５の上端面にはバルブリセ
ス１７が形成され、シリンダボア１４とピストン１５と
シリンダヘッド１１とにより上記凹部１６とバルブリセ
ス１７とを含む燃焼室が形成されている。

ここで、左右バンクＬ−Ｒの構成は基本的に対称の関係
にあるので、右バンクＲのものについてのみ説明するも
のとする。

第３図に示すように、上記シリンダヘッド１１の凹部１
６に臨む部分には、２つの吸気ボート開口１８と３つの
排気ポート開口１９とが形成されている。

第３図に示す右バンクＲのシリンダヘッド１１では、２
つの吸気ボート開口１８が凹部１６の左半部にカム軸方
向に前後に並べて形成され、３つの排気ポート開口１９
が凹部１６の右半部の前部と中央部と後部に形成され、
第１排気ボート開口１９ａはシリンダボア１４の中心線
２０（第２図参照）に対してカム軸２１・２２と直交す
る方向に位置させて配設され、その前後両側の１対の第
２排気ボート開口１９ｂはカム軸方向に前後に相対応す
るように配設され、中央の第１排気ポート開口１９ａは
１対の第２排気ポート開口１９ｂの中心を結ぶ線よりも
右側に配設されている。

シリンダヘッド１１の左側部分内には各吸気ポート開口
１８から延びる２つの吸気ボート２３であって上端部に
おいて合流する吸気ポート２３が立向きに形成され、右
バンクＲのサージタンク１３から延びる吸気分岐管２４
が吸気ポート２３の上端部に接続されている。上記吸気
分岐管２４と吸気ポート２３は大きく湾曲しない略スト
レート状に形成されている。上記過給機１２で加圧・さ
れた吸気はインターターラを経てサージタンク１３へ供
給される。

シリンダヘッド１１の右側部分内には第１排気ボート開
口１９ａ及び１対の第２排気ポート開口１９ｂの夫々か
ら延びる３つの排気ポート２５であって排気ポート開口
１９の比較的近くにおいて合流して合流排気ポート２６
となる排気ポート２５が形成され、合流排気ポート２６
は排気マニホールドの排気分岐管２７に接続されている
。

上記各吸気ボート開口１８を開閉する吸気弁２８が設け
られ、前後１対の吸気弁２８は前後方向に延びる吸気カ
ム軸２１によりタペット２９を介して開閉駆動される。

上記第１排気ボート開口１９ａを開閉する第１排気弁３
０と前後の各第２排気ポート開口１９ｂを開閉する第２
排気弁３１とが設けられ、第１排気弁３０と前後１対の
第２排気弁３１は前後方向に延びる排気カム軸２２によ
り油圧式ラッシュアジャスタ３２とスウィングアーム３
３を介して開閉駆動される。第１排気弁３０の為のラッ
シュアジャスタ３２は第１排気弁３０の弁軸３０ａの左
側に配設され、また第２排気弁３１の為のラッシュアジ
ャスタ３２は第２排気弁３１の弁軸３１ａよりも右側に
配設され、後述のように第１排気弁３０のバルブリフト
量は第２排気弁３１のバルブリフト量よりもかなり小さ
く設定されている。

第２図に示すように、吸気弁２８の弁軸２８ａは正面視
にてシリンダボア１４の中心線２０に対して開角αで上
方程開く傾斜状に配設され、第１排気弁３０の弁軸３０
ａ及び第２排気弁３１の弁軸３１ａは正面視にてシリン
ダボア１４の中心線２０に対して開角βで上方程開く傾
斜状に配設され、且つ第１排気弁３０の弁軸３０ａは第
２排気弁３１の弁軸３１ａよりも外側に配設されている
。

前記吸気ポート２３を形成するスペース上の制約から開
角αは開角βよりも格段に小さく設定されている。

上記第１排気弁３０は最も外側に位置し、その弁軸３０
ａが上記のように傾斜状に配設されている関係上、第１
排気弁３０のバルブリフト量を第２排気弁３】のバルブ
リフト量と等しくすると、第１排気弁３０に対向するバ
ルブリセス１７の部分が深（なって好ましくないことか
ら、第１排気弁３０のバルブリフト量は第２排気弁３１
のバルブリフト量よりも格段に小さく設定され、それに
応じて第１排気弁３０に対向するバルブリセス１７の部
分も浅く形成されるとともにピストン１５のトップラン
ド１５ａの長さも短く設定されている。

上記吸気弁２８の閉タイミングは通常のバルブタイミン
グに比較して遅く設定されている。（第４図参照）。

上記第１及び第２排気弁３０・３１のバルブタイミング
は通常のバルブタイミングに比較して遅開き且つ遅閉じ
のタイミングとなるように設定され、且つ第１排気弁３
０は第２排気弁３１よりも早期に開いて同時に閉じるよ
うにそのタイミングが設定されている。尚、第１排気弁
３０にはナトリウム封入による放熱対策を施すものとす
る。

次に、上記エンジンＥ及びその動弁装置の作用について
説明する。

機械式過給機１２で加圧された吸気は吸気行程のときイ
ンタークーラーとサージタンク１３と吸気分岐管２４と
吸気ボート２３を経て２つの吸気ボート開口１８から燃
焼室へ供給される。上記吸気分岐管２４と吸気ボート２
３とが比較的ストレートに形成されているので、吸気ボ
ンピングロスが小さく、充填効率が高くなる。

一方、排気行程のとき、最初に第１排気弁３０が開くの
で、燃焼室中心部の高温の既燃ガスが第１排気ボート開
口１９ａから排出され、その後１対の第２排気弁３１が
開くので第２排気ボート開口１９ｂからも排出されるこ
とになる。仮に、第１及び第２排気弁３０・３１の３弁
を同時に開弁する場合には排気ボート開口１９の面積変
化率と排気通路内の圧力変化率が非常に大きくなって排
気音が激しくなるが、第１排気弁３０だけを最初に開く
ので排気音も低減させることが出来る。

ここで、第４図はこのエンジンＥのＰｖ線図であり、記
述の如く吸気弁２日の閉タイミングを遅く設定しである
ので、高過給と吸気遅閉じにより上死点温度を下げ、高
膨張比、高圧縮比化（但し、実質圧縮比はダウン）が実
現される。加えて、第１及び第２排気弁３０・３１の開
タイミング及び閉タイミングを遅く設定したので、既燃
ガスの膨張エネルギを最大限回収し、第４図の斜線部分
の分だけ熱効率を高めることが出来る。

更に、吸排気オーバーラツプ量が大きくなり、高過給に
より吸気圧〉排気圧なので排気の吹き返しは起こらず吸
気で掃気できるので掃気効率が高くなる。

排気弁として第１及び第２排気弁３０・３１の３弁を設
けたので、弁傘の周りのカーテンエリアが大きくなり、
掃気効率が向上する。しかも、各排気弁３０・３１の熱
負荷は小さくなり耐久性に優れるだけでなく、排気弁３
０・３１を小型化し得るので弁開閉の応答性に優れる。

第１排気弁３０のバルブリフト量を第２排気弁３１のバ
ルブリフト量よりも小さく設定し、第１排気弁３０に対
向するバルブリセス１７の部分を極力浅くし、トップラ
ンド１５ａを短く設定したので、トップランド１５ａの
周りのデッドスペースの容積が小さくなり、そこに溜ま
る未燃成分の量が減少することがらＨＣの排出量を低減
し燃費を改善できる。加えて、バルブリセス１７の形状
が単純化するので掃気効率を高め得るうえ爆発行程初期
の燃焼性が高まり出力向上の効果も得られる。そして、
ピストン１５のトップリング１５ｂの熱負荷を軽減でき
るので空燃比のリーンセットが可能となり燃費改善を図
ることも出来る。

尚、第１及び第２排気弁３０・３１の為の動弁機構には
タペット式のものを用いることも有り得るし、３つの吸
気弁と２つの排気弁を設けた場合に３つの吸気弁に対し
ても本発明を適用でき、３つの吸気弁と３つの排気弁の
場合に吸気弁及び排気弁の両方に本発明を適用すること
も出来るし、■型エンジンに限らす立型エンジンにも本
発明を適用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はエンジン
の一部欠き縦断部分正面図、第２図は同エンジンの要部
拡大縦断面図、第３図は燃焼室の上端を示す底面図、第
４図は同エンジンのＰＶ線図である。 Ｅ・・エンジン、　１２・・機械式過給機、２０・・シ
リンダボア中心線、　２１・・吸気カム軸、　２２・・
排気カム軸、　２８・・吸気弁、２８ａ・・弁軸、　３
０・・第１排気弁、３０ａ・・弁軸、　３１・・第２排
気弁、３１ａ・・弁軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各気筒当り複数の吸気弁と複数の排気弁とを備え
   た機械式過給機付きエンジンにおいて、各気筒の上記複
   数の吸気弁又は複数の排気弁として、シリンダボア中心
   線に対してカム軸と略直交する方向に位置する第１弁と
   この第１弁の両側に位置する１対の第２弁とからなる３
   弁を設け、少なくとも１対の第２弁の弁軸はカム軸方向
   より視てシリンダボア中心線に対して上方程開く傾斜状
   に配設され、 上記第１弁と１対の第２弁を駆動する共通のカム軸が設
   けられ、 上記第１弁のバルブリフト量は第２弁のバルブリフト量
   よりも小さく設定されていることを特徴とするエンジン
   の動弁装置。