JPH08270412A - ディーゼルエンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロスヘッドを介して１つのロッカアームに
より２つの動弁が駆動されるディーゼルエンジンに対し
て、動弁を強い付勢力で閉弁方向に付勢することがで
き、かつガイドピンボスの高温化を防止することができ
る手段を得る。 【構成】 ディーゼルエンジンの動弁装置においては、
ガイドピン４９に、クロスヘッド５２を吸気弁閉弁方向
に付勢するエアスプリング(中空部５３)が設けられ、吸
気弁４１,４２とクロスヘッド５２とからなる組立体
が、バルブスプリング４５,４６の付勢力とエアスプリ
ングの付勢力とを合わせた強い付勢力によって閉弁方向
に付勢され、エンジンの回転限界が高められ、ひいては
エンジン出力が高められる。さらに、ガイドピンボス５
１の下方にウォータジャケット２３が配置され、ガイド
ピンボス５１がウォータジャケット２３内の冷却水によ
って十分に冷却され、ガイドピンボス５１の高温化が防
止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの動
弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用のディーゼルエンジン
においては、製造コストを低減するとともに、全高を低
減してそのコンパクト化を図るために、吸気弁用カム及
び排気弁用カムを備えた１つのカムシャフトでもって、
吸気弁及び排気弁(動弁)を開閉駆動するようにしたＳＯ
ＨＣ式(シングル・オーバーヘッド・カムシャフト)のも
のが用いられることが多い。そして、かかるＳＯＨＣ式
のディーゼルエンジンにおいては、吸気弁と排気弁と
が、夫々、ロッカアームシャフトによって回動可能に支
持されたロッカアームを介して、吸気弁用カムと排気弁
用カムとによって開閉駆動されるようになっている。

【０００３】また、自動車用のディーゼルエンジンにお
いては、従来より各気筒に対して吸気弁を備えた吸気ポ
ートと排気弁を備えた排気ポートとが１つづつ設けられ
た吸気１弁・排気１弁式のものがよく用いられている
が、近年、充填効率ひいてはエンジン出力を高めるため
に、各気筒に対して第１及び第２の２つの吸気ポート
(吸気弁)と第１及び第２の２つの排気ポート(排気弁)と
が設けられた吸気２弁・排気２弁式エンジンが普及しつ
つある。

【０００４】ところで、ディーゼルエンジンにおいて
は、低回転領域では燃料の燃焼性が悪くなりスモークの
発生等によりエミッション性能が低下するといった問題
があるので、低回転領域では燃焼室内に強いスワールを
生成して燃料の燃焼性を高める必要がある。かくして、
例えば吸気２弁・排気２弁式エンジンにおいて、一方の
吸気ポートを、スワール生成作用が強いヘリカルポート
として低回転領域でのスワール強度を高めるようにした
ものが提案されているが、ヘリカルポートは吸気抵抗が
大きいので、かかるエンジンでは充填効率ひいてはエン
ジン出力が十分には高められないといった問題がある。

【０００５】そこで、両吸気ポートとも、燃焼室円周方
向を指向して直線的に燃焼室内に開口するタンジェンシ
ャルポート(非ヘリカルポート、アンヘリカルポート)と
した上で、両吸気ポートを同一方向のスワールを生成す
るように形成して、低回転領域で充填効率の低下を招く
ことなく強いスワールを生成するようにした吸気２弁・
排気２弁式エンジンが提案されている。具体的には、第
１吸気ポートの気筒内(燃焼室内)への開口部と第２吸気
ポートの気筒内への開口部とが、平面視で、前者が後者
よりもシリンダヘッドの吸気側の側端面からの距離が長
くなる(前者が後者よりも前側に位置する)ようにして、
シリンダヘッド幅方向に前後して配置された吸気２弁・
排気２弁式エンジン、すなわちポートが千鳥配置された
吸気２弁・排気２弁式ディーゼルエンジンが提案されて
いる。

【０００６】そして、このような吸気２弁・排気２弁式
ディーゼルエンジンがＳＯＨＣ式である場合は、普通、
１つのロッカアームによって第１及び第２の２つの吸気
弁が開閉駆動されることになる。具体的には、両吸気弁
は、それらの弁軸部と１つのロッカームとの間に配設さ
れたクロスヘッド(中間部材)を介して、該ロッカアーム
によって開方向に駆動される一方、夫々のバルブスプリ
ングによって閉方向に付勢される。ここで、クロスヘッ
ドは、シリンダヘッドに形成されたガイドピンボスに嵌
入されたガイドピンによって、吸気弁開閉方向(吸気弁
の弁軸の軸線方向)に往復移動可能に支持される(例え
ば、特開昭６４−１２００９号公報、特開平４−３１１
６５３号公報、実開昭５４−９３６３６号公報参照)。
なお、排気弁もこれとほぼ同様の機構でもって開閉駆動
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のＳＯＨＣ式の吸気２弁・排気２弁式エンジンにお
いては、次のような問題がある。すなわち、かかるディ
ーゼルエンジンでは、平面視で第１吸気弁(第１吸気ポ
ート)と第２吸気弁(吸気ポート)とが比較的近い位置に
配置され、さらにこれらの間にガイドピンが配置される
ことになるので、両吸気弁のバルブスプリングを配置す
るためのスペースが狭くなり、バルブスプリングの付勢
力(ばね定数)が十分には得られなくなり、エンジンの回
転限界が低くなる(高速回転させるのがむずかしくなる)
といった問題がある。また、クロスヘッドの慣性によっ
て吸気弁の駆動抵抗が大きくなり、これによってもエン
ジンの回転限界が低下する。

【０００８】さらに、例えば図１４に示すように、タン
ジェンシャルポート等のアンヘリカルタイプの吸気ポー
トにおいては、スワール強度を高めるためにはバルブリ
フト量を大きくする必要があるが(グラフＧ₁)、バルブ
リフト量が大きい場合は、とくにバルブスプリングの付
勢力を大きくしなければ回転限界が大幅に低下してしま
う。なお、ヘリカルポートの、スワール強度のバルブリ
フト量に対する変化特性は、図１４中のグラフＧ₂のよ
うになる。

【０００９】また、かかる従来のディーゼルエンジンで
は、ガイドピンボス及びガイドピンが、両吸気弁(吸気
ポート)間にこれらと比較的接近して配置されるので、
ガイドピンボスに近い部分にウォータジャケットを設け
ることがむずかしい。このため、ガイドピンボスが高温
化して熱膨張し、ガイドピンがガイドピンボスから抜け
落ちることがあるといった問題がある。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、クロスヘッドを介して１つ
のロッカアームにより２つの動弁が駆動されるディーゼ
ルエンジンに対して、該動弁を強い付勢力で閉弁方向に
付勢することができ、エンジンの回転限界を高めること
ができる手段を得ることを目的とする。さらには、ガイ
ドピンボスの高温化を防止することができる手段を得る
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するため
になされた本発明の第１の態様は、各気筒に対して、夫
々吸気弁によって開閉され同一方向のスワールを生成す
る第１及び第２の２つの吸気ポートが設けられ、第１の
吸気ポートの気筒内への開口部と第２の吸気ポートの気
筒内への開口部とが、カムシャフト軸線方向と略直交す
る方向に前後して配置され、両吸気弁が、その弁軸部と
１つのロッカームとの間に配設された１つの中間部材を
介して該ロッカアームによって開方向に駆動される一
方、夫々のバルブスプリングによって閉方向に付勢され
るようになっていて、上記中間部材が、シリンダヘッド
に形成されたガイドピンボスに固定されたガイドピンに
よって、吸気弁開閉方向に移動可能に支持されているデ
ィーゼルエンジンの動弁装置において、上記中間部材を
バルブスプリングの付勢方向と同一方向に付勢する反力
生成手段が、ガイドピンに付設されていることを特徴と
するものである。

【００１２】本発明の第２の態様は、各気筒に対して、
夫々吸気弁によって開閉され同一方向のスワールを生成
する第１及び第２の２つの非ヘリカルタイプの吸気ポー
トが設けられ、第１の吸気ポートの気筒内への開口部と
第２の吸気ポートの気筒内への開口部とが、カムシャフ
ト軸線方向と略直交する方向に前後して配置され、両吸
気弁が、その弁軸部と１つのロッカームとの間に配設さ
れた１つの中間部材を介して該ロッカアームによって開
方向に駆動される一方、夫々のバルブスプリングによっ
て閉方向に付勢されるようになっていて、上記中間部材
が、シリンダヘッドに形成されたガイドピンボスに固定
されたガイドピンによって、吸気弁開閉方向に移動可能
に支持されているディーゼルエンジンの動弁装置におい
て、ロッカアームの、回動支点よりも中間部材側のアー
ム長さの、回動支点よりもカム側のアーム長さに対する
比であるレバー比が比較的大きい値とされていて、上記
中間部材をバルブスプリングの付勢方向と同一方向に付
勢する反力生成手段が、ガイドピンに付設されているこ
とを特徴とするものである。

【００１３】本発明の第３の態様は、本発明の第１又は
第２の態様にかかるディーゼルエンジンの動弁装置にお
いて、中間部材内にガイドピンと摺接する中空部が形成
され、該中空部の一部がガイドピンによって閉じられて
閉空間が形成され、該閉空間内の空気が、中間部材の吸
気弁開方向への移動に伴って、該中間部材をバルブスプ
リングの付勢方向と同一方向に付勢するエアスプリング
をなし、該エアスプリングが上記反力生成手段とされて
いることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の第４の態様は、本発明の第１〜第
３の態様のいずれか１つにかかるディーゼルエンジンの
動弁装置において、ガイドピンの周囲に、中間部材をバ
ルブスプリングの付勢方向と同一方向に付勢するコイル
スプリングが設けられ、該コイルスプリングが上記反力
生成手段とされていることを特徴とするものである。

【００１５】本発明の第５の態様は、本発明の第１〜第
４の態様のいずれか１つにかかるディーゼルエンジンの
動弁装置において、ガイドピンボスが、平面視で両吸気
ポートの気筒内への開口部の中心同士を結ぶ線上におい
て、ウォータジャケットの上壁に形成され、第１の吸気
ポートが、第２の吸気ポートの気筒内への開口部を回避
するよう気筒外周側に湾曲して形成され、両吸気ポート
が、第１の吸気ポートの軸線と気筒軸線とがはさむ角
が、第２の吸気ポートの軸線と気筒軸線とがはさむ角よ
りも大きくなるように形成され、第１の吸気ポートの壁
部とウォータジャケット上壁との連結部が、第２の吸気
ポートの気筒内への開口部よりも吸気流れ方向上流側に
配置されていることを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明の第１の態様によれば、反力生成手段に
よって中間部材ひいては吸気弁に閉弁方向の付勢力が加
えられるので、吸気弁と中間部材とからなる組立体は、
バルブスプリングの付勢力と反力生成手段の付勢力とを
合わせた強い付勢力によって閉弁方向に付勢される。ま
た、両吸気ポートが同一方向のスワールを生成するの
で、低回転時にはスワール強度が高められる。

【００１７】本発明の第２の態様によれば、吸気ポート
が非ヘリカルタイプとされている関係上ロッカアームの
レバー比が大きい値とされ、したがってバルブリフト量
が大きくなるので、エンジンの回転限界を高めるには吸
気弁に対して閉弁方向のとくに強い付勢力を加える必要
がある。かくして、反力生成手段によって中間部材ひい
ては吸気弁に閉弁方向の付勢力が加えられるので、吸気
弁と中間部材とからなる組立体は、バルブスプリングの
付勢力と反力生成手段の付勢力とを合わせた強い付勢力
によって閉弁方向に付勢される。また、非ヘリカルタイ
プの両吸気ポートが同一方向のスワールを生成するの
で、低回転時にはスワール強度が高められる。

【００１８】本発明の第３の態様によれば、基本的には
本発明の第１又は第２の態様にかかるディーゼルエンジ
ンの動弁装置と同様の作用が生じる。さらに、吸気弁開
弁時にはエアスプリングによって、中間部材ひいては吸
気弁に閉弁方向の付勢力が加えられるので、吸気弁と中
間部材とからなる組立体は、バルブスプリングの付勢力
とエアスプリングの付勢力とを合わせた強い付勢力によ
って閉弁方向に付勢される。

【００１９】本発明の第４の態様によれば、基本的には
本発明の第１〜第３の態様のいずれか１つにかかるディ
ーゼルエンジンの動弁装置と同様の作用が生じる。さら
に、コイルスプリングによって、中間部材ひいては吸気
弁に閉弁方向の付勢力が加えられるので、吸気弁と中間
部材とからなる組立体は、バルブスプリングの付勢力と
コイルスプリングの付勢力とを合わせた強い付勢力によ
って閉弁方向に付勢される。

【００２０】本発明の第５の態様によれば、基本的には
本発明の第１〜第４の態様のいずれか１つにかかるディ
ーゼルエンジンの動弁装置と同様の作用が生じる。さら
に、ガイドピンボスが配置される位置付近には吸気ポー
トが配置されないので、ガイドピンボスはウォータジャ
ケット内の冷却水によって十分に冷却され高温化しな
い。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 ＜第１実施例＞図４に示すように、ＳＯＨＣ(シングル
・オーバーヘッド・カムシャフト)式の吸気２弁・排気
２弁式多気筒ディーゼルエンジンＤＥのシリンダヘッド
１においては、平面視(図４に示す状態)で各気筒２(１
つのみ図示)の中心部に対応する部分に、燃料噴射ノズ
ル(図示せず)を取り付けるための燃料噴射ノズル取付ボ
ス部３が形成されている。

【００２２】そして、シリンダヘッド１には、各気筒２
に対して、吸入空気流れ方向(図４中において概ねＹ₁→
Ｙ₂方向)にみて下流端が夫々気筒内(燃焼室内)に開口す
る第１吸気ポート４と第２吸気ポート５とが設けられて
いる。ここで、第１吸気ポート４及び第２吸気ポート５
の上流端(吸気系への開口部)は、夫々シリンダヘッド１
の第１の側端面すなわちＹ₁側の側端面Ｈ₁(以下、これ
を吸気側シリンダヘッド側端面Ｈ₁という)付近に配置さ
れている。そして、第１吸気ポート４の上流端は、吸気
系の一部をなす第１独立吸気通路６に接続され、他方第
２吸気ポート５の上流端は、吸気系の一部をなす第２独
立吸気通路７に接続されている。

【００２３】また、シリンダヘッド１には、各気筒２に
対して、排気ガス流れ方向(図４中において概ねＹ₁→Ｙ
₂方向)にみて上流端が夫々気筒内に開口する第１排気ポ
ート８と第２排気ポート９とが設けられている。ここ
で、第１排気ポート８と第２排気ポート９とは集合部１
０で集合され、その下流端(排気系への開口部)はシリン
ダヘッド１の第２の側端面すなわちＹ₂側の側端面Ｈ
₂(以下、これを排気側シリンダヘッド側端面Ｈ₂という)
付近で排気通路(図示せず)に接続されている。

【００２４】さらに、シリンダヘッド１の各気筒２まわ
りには、該シリンダヘッド１をシリンダブロック(図示
せず)に締結するためのシリンダヘッドボルト(図示せ
ず)が嵌入される第１〜第６の６つのシリンダヘッドボ
ルトボス部１１〜１６が形成されている。ここで、第１
シリンダヘッドボルトボス部１１と第２シリンダヘッド
ボルトボス部１２との間には第１吸気ポート４(ないし
は第１独立吸気通路６)が配置され、第２シリンダヘッ
ドボルトボス部１２と第３シリンダヘッドボルトボス部
１３との間には第２吸気ポート５(ないしは第２独立吸
気通路７)が配置されている。そして、第４シリンダヘ
ッドボルトボス部１４と第５シリンダヘッドボルトボス
部１５との間には、両排気ポート８,９が配置されてい
る。また、シリンダヘッド１には、エンジン始動時に燃
料の着火を助勢するためのグロープラグ(図示せず)が嵌
入されるグロープラグ取付ボス部１７が形成されてい
る。

【００２５】なお、シリンダヘッド１の、第１吸気ポー
ト４の気筒内への開口部と対応する位置には、該第１吸
気ポート４を開閉する第１吸気弁４１の弁軸４３が嵌入
される第１吸気弁用軸穴１８が形成されている(図１及
び図６参照)。他方、第２吸気ポート５の気筒内への開
口部と対応する位置には、該第２吸気ポート５を開閉す
る第２吸気弁４２の弁軸４４が嵌入される第２吸気弁用
軸穴１９が形成されている(図１及び図６参照)。さら
に、シリンダヘッド１の、第１排気ポート８の気筒内へ
の開口部と対応する位置には、該第１排気ポート８を開
閉する第１排気弁(図示せず)の弁軸(図示せず)が嵌入さ
れる第１排気弁用軸穴２０が形成されている(図１０参
照)。他方、第２排気ポート９の気筒内への開口部と対
応する位置には、該第２排気ポート９を開閉する第２排
気弁(図示せず)の弁軸(図示せず)が嵌入される第２排気
弁用軸穴２１が形成されている(図１０参照)。

【００２６】かつ、シリンダヘッド１の内部には、エン
ジンＤＥを冷却するためのウォータジャケット２３が設
けられ、このウォータジャケット２３へは多数の冷却水
通路(図示せず)を通して、シリンダブロック側から冷却
水が供給されるようになっている。

【００２７】以下、吸気ポート４,５及び排気ポート８,
９の具体的な配置構造ないしは形状について説明する。
図４のほか、図５〜図８にも示すように、第１吸気ポー
ト４と第２吸気ポート５とは、いずれも吸気抵抗を低減
して充填効率ひいてはエンジン出力を高めるために、略
気筒円周方向を指向して直線的に気筒内に開口するタン
ジェンシャルポート(非ヘリカルポートの１つ)とされて
いる。かつ、第１吸気ポート４と第２吸気ポート５と
は、これらの気筒内への開口部が気筒２の円周方向に並
んで互いに隣合って位置するように形成されるととも
に、気筒内に同一方向(図４及び図５においては時計回
り方向)のスワールを生成するように形成されている。

【００２８】かつ、第１吸気ポート４の気筒内への開口
部と第２吸気ポート５の気筒内への開口部とは、平面視
で前者が後者よりも吸気側シリンダヘッド側端面Ｈ₁か
らのＹ₁,Ｙ₂方向の距離が長くなるようにして、シリン
ダヘッド幅方向すなわちＹ₂,Ｙ₁方向に偏位して(前後し
て)配置され、したがって両吸気ポート４,５は千鳥配置
で配置されている。

【００２９】より詳しくは、第１吸気ポート４が、第２
吸気ポート５の気筒内への開口部を回避するように気筒
外周側に湾曲して形成されている。さらに、両吸気ポー
ト４,５が、第１吸気ポート４の開口部付近(スロート部
付近)における軸線Ｌ₄と気筒軸線Ｌ₁とがはさむ角θ
₁(入射角)が、第２吸気ポート５の開口部付近(スロート
部付近)における軸線Ｌ₆と気筒軸線Ｌ₁とがはさむ角θ₂
(入射角)よりも大きくなるように形成されている(θ₁＞
θ₂)。すなわち、水平方向Ｌ₂に対して、第１吸気ポー
ト４は比較的寝た形状に形成され、第２吸気ポート５は
比較的立った形状に形成されている。かくして、第１吸
気ポート４の壁部とウォータジャケット２３の上壁５０
との連結部は、第２吸気ポート５の気筒内への開口部よ
りもＹ₁側(吸気流れ方向上流側)に位置している。

【００３０】かかる構成の吸気系においては、両吸気ポ
ート４,５が同一方向のスワールを生成するので、所定
の低回転領域では気筒内に強いスワールが生成され、燃
料の燃焼性が高められ、燃費性能及びエミッション性能
が高められる。他方、さほど強いスワールが要求されな
い高回転領域では適度なスワールが生成される。なお、
両吸気ポート４,５で生成されるスワールの強度(スワー
ル比)は、バルブリフト量、吸気ポート４,５の気筒内へ
の開口部の形状、気筒内へのポート入射角等を好ましく
調整することにより、所望の特性に設定される。

【００３１】図９〜図１２に示すように、第１排気ポー
ト８の気筒内への開口部と第２排気ポート９の気筒内へ
の開口部とは、平面視で、前者が後者よりも排気側シリ
ンダヘッド側端面Ｈ₂からのＹ₁,Ｙ₂方向の距離が長くな
るようにして、Ｙ₁,Ｙ₂方向に偏位して(前後して)配置
され、両排気ポート８,９は千鳥配置で配置されてい
る。なお、両排気ポート８,９は、いずれも水平方向Ｌ₂
に対して立った形状に形成され、集合部１０で１つに集
合されている。

【００３２】以下、第１,第２吸気ポート４,５を開閉す
る第１,第２吸気弁４１,４２の駆動機構(動弁装置)につ
いて説明する。図１と図４とに示すように、シリンダヘ
ッド１の上方には、第１,第２吸気弁４１,４２を開閉駆
動するための吸気弁用カム２７と、両排気弁(図示せず)
を開閉駆動するための排気弁用カム２８と、ジャーナル
部２９とを備えたカムシャフト３０が設けられている。
このカムシャフト３０は、排気側シリンダヘッド側端面
Ｈ₂近傍において、その軸線がＸ₁,Ｘ₂方向(シリンダヘ
ッド長手方向)を向くように配置され、そのジャーナル
部２９がシリンダヘッド１上に形成された軸受部３１に
よって回転自在に支持されている。

【００３３】そして、カムシャフト３０よりもややＹ₁
側(吸気側)において、シリンダヘッド１上には、その軸
線がＸ₁,Ｘ₂方向を向くように配置されたロッカアーム
シャフト３３が設けられている。さらに、夫々概ねＹ₁,
Ｙ₂方向に延びる(後で説明するように、若干傾いてい
る)吸気弁用ロッカアーム３４と排気弁用ロッカアーム
３５とが設けられ、両ロッカアーム３４,３５はロッカ
アームシャフト３３によって揺動(回動)可能に支持され
ている。ここで、吸気弁用ロッカアーム３４のＹ₂側の
端部はローラ６０を介して吸気弁用カム２７と係合し、
Ｙ₁側の端部は後で説明するクロスヘッド５２(中間部
材)を介して両吸気弁４１,４２の弁軸４３,４４の上端
部と係合している。かくして、第１,第２吸気弁４１,４
２は、クロスヘッド５２と吸気弁用ロッカアーム３４と
を介して、吸気弁用カム２７によって所定のタイミング
で開閉されるような基本構造となっている。なお、排気
弁側の駆動機構も基本的には吸気側と同様の構造とされ
ている。

【００３４】より詳しくは、第１,第２吸気弁４１,４２
は、開弁時にはクロスヘッド５２とロッカアーム３４と
を介して、吸気弁用カム２７によって開弁方向すなわち
Ｚ₁方向に駆動される(開弁される)一方、閉弁時には主
として夫々のバルブスプリング４５,４６のＺ₂方向の付
勢力によって閉弁方向すなわちＺ₂方向に駆動される(閉
弁される)。なお、第１吸気弁４１のバルブスプリング
４５は、弁軸４３に固定されたバルブコッタ４７と、シ
リンダヘッド１の一部をなすウォータジャケット上壁５
０との間に配置されている。他方、第２吸気弁４２のバ
ルブスプリング４６は、弁軸４４に固定されたバルブコ
ッタ４８と、ウォータジャケット上壁５０との間に配置
されている。

【００３５】クロスヘッド５２は、シリンダヘッド１の
一部であるウォータジャケット上壁５０に形成されたガ
イドピンボス５１に嵌入されたガイドピン４９によっ
て、吸気弁開閉方向(吸気弁の弁軸の軸線方向)すなわち
Ｚ₁,Ｚ₂方向に往復移動可能に支持されている。ここ
で、ガイドピンボス５１(ガイドピン４９)は、平面視で
両吸気ポート４,５の気筒内への開口部の中心同士を結
ぶ線上のほぼ中央位置に配置されている。

【００３６】具体的には、クロスヘッド５２内に、ガイ
ドピン４９と嵌合・摺接するシリンダ状の中空部５３が
形成され、該中空部５３の上部がガイドピン４９の上端
部によって閉じられて閉空間が形成され、該閉空間内の
空気が、クロスヘッド５２のＺ₁方向(吸気弁開弁方向)
の移動に伴って、該クロスヘッド５２をＺ₂方向すなわ
ちバルブスプリング４５,４６の付勢方向と同一方向に
付勢するエアスプリング(反力生成手段)をなしている。

【００３７】そして、ガイドピン５１内には、その軸線
方向に延びて上端が中空部５３と連通する中心穴部５４
(オイル穴)と、内端が中心穴部５４に開口し、外端がガ
イドピン４９外に開口する横穴５５とが形成されてい
る。この横穴５５は、クロスヘッド５２がほぼ最大限Ｚ
₁側に位置しているとき、すなわち吸気弁４１,４２がほ
ぼ最大限に開かれたときに、その外端が大気に開放され
るような位置に配置されている。かくして、クロスヘッ
ド５２がＺ₁方向に移動する毎に、すなわち吸気弁４１,
４２が開かれるたびに、中空部５３が、中心穴部５４と
横穴５５とを介して大気と連通して大気圧に保たれ、こ
れによってエアスプリングの作動ひいては吸気弁４１,
４２の動作が安定化される。

【００３８】かくして、吸気弁４１,４２の開弁時に
は、上記エアスプリングによって、クロスヘッド５２ひ
いては両吸気弁４１,４２にＺ₂方向(閉弁方向)の付勢力
が加えられるので、両吸気弁４１,４２とクロスヘッド
５２とからなる組立体は、バルブスプリング４５,４６
の付勢力とエアスプリングの付勢力とを合わせた強い付
勢力によってＺ₂方向に付勢される。このため、エンジ
ンＤＥの回転限界が十分に高められ、ひいてはエンジン
出力が高められる。

【００３９】とくに、エンジンＤＥは、吸気ポート４,
５が非ヘリカルタイプのタンジェンシャルポートとされ
ている関係上、スワール生成機能を強化するためにバル
ブリフト量が大きく設定されているので、エンジンの回
転限界を高めるには吸気弁４１,４２に対してＺ₂方向の
とくに強い付勢力を加える必要があるが、第１実施例で
は上記のとおり、両吸気弁４１,４２がＺ₂方向に強い付
勢力で付勢され、エンジンの回転限界が十分に高められ
る。

【００４０】また、図５から明らかなとおり、平面視で
はガイドピンボス５１はその一部が第１吸気ポート４と
重複する位置に配置されている。しかしながら、前記し
たとおり、第１吸気ポート４が水平方向Ｌ₂に対して寝
た形状とされているので、図６からわかるように、ガイ
ドピンボス５１の下方にはこれに近接して十分な容量の
ウォータジャケット２３が形成される。したがって、ガ
イドピンボス５１はウォータジャケット２３内の冷却水
によって十分に冷却され、高温化しない。このため、ガ
イドピンボス５１の熱膨張が抑制され、ガイドピン４９
が該ガイドピンボス５１から抜け落ちるのが防止され
る。

【００４１】なお、排気側においては、前記したとお
り、第１排気ポート９が水平方向Ｌ₂に対して立った形
状とされているが、図９及び図１０から明らかなとお
り、排気弁側のガイドピンボス７１は、平面視では第１
排気ポート８とは重複しない位置に配置されているの
で、該ガイドピンボス７１の下方にはこれに近接して十
分な容量のウォータジャケット２３が形成され、ガイド
ピンボス７１はウォータジャケット２３内の冷却水によ
って十分に冷却され、高温化しない。

【００４２】ところで、図１３に示すように、エンジン
ＤＥの吸気弁用ロッカアーム３４においては、回動支点
Ｐ₂(ロッカアームシャフト３３の中心線Ｋ₂に対応する
位置)と該ロッカアーム３４のクロスヘッド５２への当
接点Ｐ₃との間のアーム長さa₂の、回動支点Ｐ₂と該ロッ
カアーム３４の吸気弁用カム２７への当接点Ｐ₁との間
のアーム長さa₁の比a₂／a₁(すなわちレバー比a₂／a₁)が
比較的大きい値とされている。少なくとも、排気弁用ロ
ッカアーム３５における、回動支点Ｑ₂と該ロッカアー
ム３５のクロスヘッドへの当接点Ｑ₃との間のアーム長
さb₂の、回動支点Ｑ₂と該ロッカアーム３５の排気弁用
カム２８への当接点Ｑ₁との間のアーム長さb₁の比b₂／b
₁(レバー比b₂／b₁)よりも大きい値とされている(a₂／a₁
＞b₂／b₁)。なお、図１３において、Ｋ₁はカムシャフト
３０の中心線(軸線)を示し、Ｋ₃及びＫ₄は、夫々、吸気
弁用カム２７及び排気弁用カム２８の厚み方向の中心を
通って、カムシャフト軸線Ｋ₁と直交する直線である。

【００４３】このように、吸気弁用ロッカアーム３４の
レバー比a₂／a₁が比較的大きい値とされているので、両
吸気弁４１,４２のバルブリフト量が大きくなり、図１
４からもわかるように、両吸気ポート４,５によって気
筒内に生成されるスワールの強度が高められ、低回転時
における燃料の燃焼性が高められ、燃費性能及びエミッ
ション性能が高められる。

【００４４】また、図１３に示すように、吸気弁側のガ
イドピンボス５１(ガイドピン)は直線Ｋ₃よりもd₁だけ
気筒中心Ｏ側にオフセットした位置に配置され、他方排
気弁側のガイドピンボス７１(ガイドピン)は直線Ｋ₄よ
りもd₂だけ気筒中心Ｏ側にオフセットした位置に配置さ
れている。このため、吸気弁用ロッカアーム３４によっ
て吸気側のクロスヘッド５２が吸気弁開弁方向に押圧さ
れたときには、ガイドピン４９ないしはガイドピンボス
５１にはＦ₁で示すような気筒中心Ｏ方向とは逆方向の
力が作用する。他方、排気弁用ロッカアーム３５によっ
て排気側のクロスヘッドが排気弁開弁方向に押圧された
ときには、排気側のガイドピンないしはガイドピンボス
７１にはＦ₂で示すような気筒中心Ｏ方向とは逆方向の
力が作用する。

【００４５】このため、吸気弁側及び排気弁側のいずれ
においても、ガイドピンが燃料噴射ノズル取付ボス部３
と干渉し合わないので、ガイドピンと燃料噴射ノズル取
付ボス部３との間隔を小さくしても何ら支障が生じな
い。このため、ガイドピンを大径とし、あるいはクロス
ヘッドのガイドピンとの摺接部を厚肉とすることがで
き、ガイドピンあるいはクロスヘッドの耐久性が高めら
れる。

【００４６】さらに、図４及び図１３から明らかなとお
り、平面視で第１吸気弁４１の中心は直線Ｋ₃上に位置
し、第１排気弁の中心は直線Ｋ₄上に位置している。か
かる配置構造によれば、ロッカアーム３４,３５の外れ
を防止ないしは低減することができ、さらにバルブ音を
低減することができる。

【００４７】＜第２実施例＞第１実施例では、前記した
とおり、エアスプリング(中空部５３)でもって、クロス
ヘッド５２と吸気弁４１,４２とからなる組立体を閉弁
方向(Ｚ₂方向)に付勢するようにしているが、このよう
にせず、図２に示すように、ガイドピン４９の周囲に、
クロスヘッド５２をＺ₂方向すなわち吸気弁閉弁方向(バ
ルブスプリング４５,４６の付勢方向と同一方向)に付勢
するコイルスプリング６５を設けてもよい。なお、この
場合は、中空部５３を大気と連通させるエア抜き通路６
６をクロスヘッド５２に設ける必要がある。

【００４８】第２実施例によれば、コイルスプリング６
５によって、クロスヘッド５２ひいては吸気弁４１,４
２にＺ₂方向の付勢力が加えられるので、吸気弁４１,４
２とクロスヘッド５２とからなる組立体は、バルブスプ
リング４５,４６の付勢力とコイルスプリング６５の付
勢力とを合わせた強い付勢力によってＺ₂方向に付勢さ
れる。このため、エンジンＤＥの回転限界が十分に高め
られ、エンジン出力が高められる。

【００４９】＜第３実施例＞さらに、図３に示すよう
に、ガイドピン４９に対して、第１実施例にかかるエア
スプリング(中空部５３)と第２実施例にコイルスプリン
グ６５の両方を設けるようにしてもよい。この場合は、
エアスプリング及びコイルスプリング６５によって、ク
ロスヘッド５２ひいては吸気弁４１,４２にＺ₂方向の付
勢力が加えられるので、吸気弁４１,４２とクロスヘッ
ド５２とからなる組立体は、さらに強い付勢力によって
Ｚ₂方向に付勢され、エンジンＤＥの回転限界が一層高
められ、エンジン出力が一層高められる。

【００５０】

【発明の効果】本発明の第１の態様によれば、吸気弁と
中間部材とからなる組立体が、バルブスプリングの付勢
力と反力生成手段の付勢力とを合わせた強い付勢力によ
って閉弁方向に付勢されるので、エンジンの回転限界が
高められ、ひいてはエンジン出力が高められる。また、
低回転時にはスワール強度が高められるので、燃料の燃
焼性が高められ、燃費性能及びエミッション性能が高め
られる。

【００５１】本発明の第２の態様によれば、エンジンの
回転限界を高めるには吸気弁に対して閉弁方向のとくに
強い付勢力を加える必要があるが、反力生成手段によっ
て中間部材ひいては吸気弁に閉弁方向の付勢力が加えら
れ、吸気弁と中間部材とからなる組立体がバルブスプリ
ングの付勢力と反力生成手段の付勢力とを合わせた強い
付勢力によって閉弁方向に付勢されるので、エンジンの
回転限界が有効に高められ、ひいてはエンジン出力が有
効に高められる。また、非ヘリカルタイプの両吸気ポー
トによって低回転時にスワール強度が高められるので、
燃料の燃焼性が高められ、燃費性能及びエミッション性
能が高められる。

【００５２】本発明の第３の態様によれば、基本的には
本発明の第１又は第２の態様にかかるディーゼルエンジ
ンの動弁装置と同様の効果が得られる。さらに、吸気弁
と中間部材とからなる組立体が、バルブスプリングの付
勢力とエアスプリングの付勢力とを合わせた強い付勢力
によって閉弁方向に付勢されるので、エンジンの回転限
界が十分に高められ、ひいてはエンジン出力が十分に高
められる。

【００５３】本発明の第４の態様によれば、基本的には
本発明の第１〜第３の態様のいずれか１つにかかるディ
ーゼルエンジンの動弁装置と同様の効果が得られる。さ
らに、吸気弁と中間部材とからなる組立体が、バルブス
プリングの付勢力とコイルスプリングの付勢力とを合わ
せた強い付勢力によって閉弁方向に付勢されるので、エ
ンジンの回転限界が十分に高められ、ひいてはエンジン
出力が十分に高められる。

【００５４】本発明の第５の態様によれば、基本的には
本発明の第１〜第４の態様のいずれか１つにかかるディ
ーゼルエンジンの動弁装置と同様の効果が得られる。さ
らに、ガイドピンボスがウォータジャケット内の冷却水
によって十分に冷却され高温化しないので、ガイドピン
がガイドピンボスから抜け落ちるのが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるディーゼルエンジンの動弁装
置の一部断面立面説明図であって、図４のＡ−Ａ線断面
を示している(第１実施例)。

【図２】 本発明にかかる、もう１つのディーゼルエン
ジンの動弁装置の一部断面立面説明図である(第２実施
例)。

【図３】 本発明にかかる、さらにもう１つのディーゼ
ルエンジンの動弁装置の一部断面立面説明図である(第
３実施例)。

【図４】 本発明にかかる動弁装置を備えたディーゼル
エンジンのシリンダヘッド上端部付近の平面説明図であ
る。

【図５】 図４に示すエンジンの吸気ポートまわりの平
面説明図である。

【図６】 図４に示すエンジンの吸気ポートまわりの立
面断面説明図である。

【図７】 図４に示すエンジンの第１吸気ポートの立面
説明図である。

【図８】 図４に示すエンジンの第２吸気ポートの立面
説明図である。

【図９】 図４に示すエンジンの排気ポートまわりの平
面説明図である。

【図１０】 図４に示すエンジンの排気ポートまわりの
立面断面説明図である。

【図１１】 図４に示すエンジンの第１排気ポートの立
面説明図である。

【図１２】 図４に示すエンジンの第２排気ポートの立
面説明図である。

【図１３】 図４に示すエンジンのロッカアームまわり
の模式的な平面説明図である。

【図１４】 スワール強度のバルブリフト量に対する変
化特性を示す図である。

【符号の説明】

ＤＥ…ディーゼルエンジン １…シリンダヘッド ２…気筒 ４,５…第１,第２吸気ポート ８,９…第１,第２排気ポート ２３…ウォータジャケット ２７…吸気弁用カム ２８…排気弁用カム ３０…カムシャフト ３３…ロッカアームシャフト ３４…吸気弁用ロッカアーム ３５…排気弁用ロッカアーム ４１,４２…第１,第２吸気弁 ４３,４４…弁軸 ４５,４６…バルブスプリング ４９…ガイドピン ５０…ウォータジャケット上壁 ５１,７１…ガイドピンボス ５２…クロスヘッド ５３…中空部 ５４…中心穴部 ５５…横穴 ６５…コイルスプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫本 正章 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各気筒に対して、夫々吸気弁によって開
   閉され同一方向のスワールを生成する第１及び第２の２
   つの吸気ポートが設けられ、 第１の吸気ポートの気筒内への開口部と第２の吸気ポー
   トの気筒内への開口部とが、カムシャフト軸線方向と略
   直交する方向に前後して配置され、 両吸気弁が、その弁軸部と１つのロッカームとの間に配
   設された１つの中間部材を介して該ロッカアームによっ
   て開方向に駆動される一方、夫々のバルブスプリングに
   よって閉方向に付勢されるようになっていて、 上記中間部材が、シリンダヘッドに形成されたガイドピ
   ンボスに固定されたガイドピンによって、吸気弁開閉方
   向に移動可能に支持されているディーゼルエンジンの動
   弁装置において、 上記中間部材をバルブスプリングの付勢方向と同一方向
   に付勢する反力生成手段が、ガイドピンに付設されてい
   ることを特徴とするディーゼルエンジンの動弁装置。
2. 【請求項２】 各気筒に対して、夫々吸気弁によって開
   閉され同一方向のスワールを生成する第１及び第２の２
   つの非ヘリカルタイプの吸気ポートが設けられ、 第１の吸気ポートの気筒内への開口部と第２の吸気ポー
   トの気筒内への開口部とが、カムシャフト軸線方向と略
   直交する方向に前後して配置され、 両吸気弁が、その弁軸部と１つのロッカアームとの間に
   配設された１つの中間部材を介して該ロッカアームによ
   って開方向に駆動される一方、夫々のバルブスプリング
   によって閉方向に付勢されるようになっていて、 上記中間部材が、シリンダヘッドに形成されたガイドピ
   ンボスに固定されたガイドピンによって、吸気弁開閉方
   向に移動可能に支持されているディーゼルエンジンの動
   弁装置において、 ロッカアームの、回動支点よりも中間部材側のアーム長
   さの、回動支点よりもカム側のアーム長さに対する比で
   あるレバー比が比較的大きい値とされていて、 上記中間部材をバルブスプリングの付勢方向と同一方向
   に付勢する反力生成手段が、ガイドピンに付設されてい
   ることを特徴とするディーゼルエンジンの動弁装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載されたディ
   ーゼルエンジンの動弁装置において、 中間部材内にガイドピンと摺接する中空部が形成され、
   該中空部の一部がガイドピンによって閉じられて閉空間
   が形成され、該閉空間内の空気が、中間部材の吸気弁開
   方向への移動に伴って、該中間部材をバルブスプリング
   の付勢方向と同一方向に付勢するエアスプリングをな
   し、該エアスプリングが上記反力生成手段とされている
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの動弁装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記
   載されたディーゼルエンジンの動弁装置において、 ガイドピンの周囲に、中間部材をバルブスプリングの付
   勢方向と同一方向に付勢するコイルスプリングが設けら
   れ、該コイルスプリングが上記反力生成手段とされてい
   ることを特徴とするディーゼルエンジンの動弁装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記
   載されたディーゼルエンジンの動弁装置において、 ガイドピンボスが、平面視で両吸気ポートの気筒内への
   開口部の中心同士を結ぶ線上において、ウォータジャケ
   ットの上壁に形成され、 第１の吸気ポートが、第２の吸気ポートの気筒内への開
   口部を回避するよう気筒外周側に湾曲して形成され、 両吸気ポートが、第１の吸気ポートの軸線と気筒軸線と
   がはさむ角が、第２の吸気ポートの軸線と気筒軸線とが
   はさむ角よりも大きくなるように形成され、 第１の吸気ポートの壁部とウォータジャケット上壁との
   連結部が、第２の吸気ポートの気筒内への開口部よりも
   吸気流れ方向上流側に配置されていることを特徴とする
   ディーゼルエンジンの動弁装置。