JPS6146647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１つの燃焼室につき複数の吸気弁を有
する内燃機関の構造に関し、より詳しくはかかる
複数の吸気弁の少なくとも１つの開閉制御条件を
機関の運転状況に応じて容易に変更可能となした
複吸気弁式内燃機関に関する。

１つの燃焼室につき複数の吸気弁を有する内燃
機関は公知である。しかしかかる公知の複吸気弁
式内燃機関ではその複数の吸気弁の少なくとも１
つの開閉制御条件の設定変更が任意に行えず、し
かも構造が複雑で信頼性が乏しい。

本発明はかかる点に鑑み、開閉制御条件の変更
が任意に行え、しかも構造が簡単で信頼性の高い
複吸気弁内燃機関を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を、１燃焼室当り２つの吸気
弁を有する内燃機関において、前記２つの吸気弁
の少なくとも１つの吸気弁を開閉作動するロツカ
ーアームを、前記少なくとも１つの吸気弁を開閉
制御するための異なつたカムプロフイルを有する
２つのカムを隣接して止着したカム軸に対し、弾
性付勢による蓄力機構を介してその軸方向に相対
移動可能となし、前記異なる２つのカムの間にカ
ムの回転方向に見て基礎部分から遅れ側に延在す
るロツカーアームストツパを設け、機関の運転状
況に応じて前記少なくとも１つの吸気弁の作動条
件を調整可能となした複吸気弁式内燃機関により
達成する。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明に係る内燃機関の１気筒を概
略的に示す斜視図であり、本発明の内燃機関はか
かる気筒を複数有している。シリンダブロツク１
にシリンダボア１ａを穿設し該シリンダボア１ａ
内にピストン５を摺動可能に密封嵌合する。シリ
ンダブロツク１に燃焼室壁３ａ（第６図に示して
いるが第１図には示さず）を穿設したシリンダヘ
ツド３を載置固定し、シリンダボア１ａ、燃焼室
壁３ａおよびピストン５の頂面で囲周される燃焼
室７を形成する。燃焼室７および気化器等の可燃
混合気調整装置（図示せず）を主吸気ボート８お
よび主吸気弁１０からなる主吸気系１２並びに副
吸気ポート９および副吸気弁１１からなる副吸気
系１４により連通する。主吸気ポート８および副
吸気ポート９は適宜箇所から互いに分岐してい
る。また燃焼室７を排気弁１６および排気ポート
１８を経て排気管（図示せず）に連通し燃焼室７
内の既燃ガスを排出するようになす。更に高圧電
源（図示せず）に接続した点火栓２０を燃焼室７
に止着する。

第１図に示す実施例では主吸気弁１０に連通す
る主吸気ポート８を螺施形状のヘリカルポートと
なして該主吸気ポート８および主吸気弁１０を経
て燃焼室７に達した吸入厚合気にスワールを形成
するようになし燃焼性を向上している。

主吸気弁および主吸気ポートの構造は第１実施
例に限られるものではなく、例えば第２図に示す
ように主吸気ポート１０８を直管となし主吸気弁
１１０，２１０を第３図から第５図までに示す構
造等、適宜の構造とできる。第３図に示す主吸気
弁１１０は弁体１１０ａの背面に螺施状のベーン
１１０ｂを植設しており、また第４図に示す主吸
気弁２１０は弁体２１０ａの一部に円弧状のシユ
ラウド２１０ｂを突設している。従つて主吸気ポ
ート１０８から吸入される可燃混合気は主吸気弁
１１０または２１０の弁体１１０ａまたは２１０
ａの背面のベーン１１０ｂまたはシユラウド２１
０ｂにより旋回されスワールを形成する。第５図
に示す主吸気弁３１０はその着座する弁座３１１
の外側の燃焼室壁３ａに主吸気弁３１０の弁体３
１０ａの周囲の一部を囲周するように突出した突
部（マスク）３１１ａを伴つている。従つて主吸
気弁３１０を鎖線で示すように開弁したときに弁
体３１０ａおよび突部３１１ａ間が近接し流路抵
抗が大きくなり主吸気ポート１０８からの可燃混
合気は突部（マスク）を具備しない部分から鎖線
矢印Ａで示すように所定方向に燃焼室７内に噴出
してスワールを形成する。

主吸気弁１０，１１０，２１０または３１０は
一定バルブリフトで機関のクランク軸（図示せ
ず）に調時して開閉制御される。

一方副吸気弁１１は機関作動状態に応じて後述
の如く開閉条件が可変である。副吸気弁１１に連
なる吸気ポート９は第１図に示すようにヘリカル
ポートとしてもよくまた第２図に示すように直線
状となして小さい吸入抵抗により吸入混合気を吸
入可能としてもよい。また第１図に示す副吸気弁
と第２図に示す副吸気弁とは適宜置換してもよ
い。

以下第６図から第８図を参照して本発明の実施
例の副吸気弁１１の開閉機構につき詳細に説明す
る。最初に第６図を参照して、この図においては
主吸気弁、排気弁、排気ポートおよび点火栓が省
略されており、また第１図と同一部品には同一の
参照番号を付し原則としてその説明を省略する。
副吸気弁１１は副吸気ボート９の燃焼室７への開
口部に形成した弁座９ａと協働して吸気の吸入を
制御する弁体１１ａおよび該弁体１１ａに突設し
た円柱状の弁ロツド１１ｂからなる。弁ロツド１
１ｂはシリンダヘツド３に摺動可能に密封嵌合し
ておりシリンダヘツド３の上方に突出した弁ロツ
ド１１ｂの後端にリテーナ１３を止着する。リテ
ーナ１３とシリンダヘツド３の上面との間に圧縮
ばね１５を装着して副吸気弁１１を上向きに付勢
し弁体１１ａを弁座９ａに着座させる。副吸気弁
１１の弁ロツド１１ｂの上端に円筒状のバルブリ
フタ１７を嵌挿しシリンダヘツド３に形成した凹
部３ｂ内を摺動可能とする。バルブリフタ１７の
上面を下向きに押圧することにより副吸気弁１１
を開弁可能である。

ロツカーアーム１９をロツカー軸２１まわりに
摺動可能になす。ロツカーアーム１９の先端１９
ａにノツカ２５をロツクナツト２３により長さを
調整可能に螺着し、他端のパツド１９ｂをカム２
７に当接させる。カム２７は第７図に示す如くロ
ツカー軸２１に平行なカム軸２９に設けられ、隣
接する２つのカム２７ａ，２７ｂを含む。２つの
カム２７ａ，２７ｂのカムプロフイルはバルブリ
フトおよび／またはバルブタイミングにおいて異
なつている。例えばカム２７ａを機関低速用カム
プロフイルまたは基礎円部の半径に等しい円弧カ
ムとし、カム２７ｂを機関高速用カムプロフイル
とする。なお両カム２７ａ，２７ｂの基礎円部は
実質的に一致しておりかつ両カムは機関クランク
軸（図示せず）に調時し回転するカム軸２９とと
もに第６図の矢印ａ方向に回転する。

ロツカーアームは例えば次のような移動機構に
よりカム軸２９の軸線方向に移動可能である。中
空円筒で構成したロツカー軸２１の外側にロツカ
ーアーム１９を揺動および移動可能に嵌合すると
ともにロツカー軸２１の中空部に軸線方向に延在
するロツカーアーム移動軸２３を遊嵌状態で挿入
する。ロツカーアーム移動軸２３の第７図におけ
る左端２３ａに直線移動機構を連結する。直線移
動機構としては第７図に示すような油圧シリンダ
２４のほか空気圧シリンダ、ラツクピニオン付モ
ータ機構（図示せず）等の公知の構造を使用でき
る。ロツカーアーム移動軸２３に２つの環状スト
ツパ３１，３３を間隔をあけて固着し、かつ該２
つの環状ストツパ３１，３３間に２つの環状可動
ストツパ３５，３７をロツカーアーム移動軸２３
に対し移動可能に遊嵌し、隣接するストツパ３１
と３５、３３と３７間に圧縮連結ばね３９，４１
を装着する。ロツカー軸２１に第８図に示す如く
軸方向の長孔２１ａを穿ち該長孔２１ａにロツカ
ーアーム１９に螺着したボルト４３の先端を貫通
させストツパ３５，３７間に位置させてロツカー
アーム１９をストツパ３５，３７とともに移動可
能とする。ロツカー軸２１の外周にカム２７ａ，
２７ｂ位置に対応して２つの環状溝２１ｂ，２１
ｃを形成してロツカーアーム１９に形成した小孔
１９ｅ内の位置決めボール４５がボルト４９およ
びばね４７により付勢され係合するようになす。

第１図または第２図に示す主吸気弁１０，１１
０，２１０または３１０もまたロツカーアームお
よびカム（図示せず）からなる動弁機構により開
閉制御されており、この実施例においては主吸気
弁用ロツカーアームをロツカー軸２１上の定位置
にて揺動可能になすとともに該ロツカーアームに
対応してカム軸２９上に１つのカム（図示せず）
を止着している。

以上の構成により主吸気弁１０，１１０，２１
０または３１０は常時一定の開閉条件により開閉
作動される。一方副吸気弁１１は油圧シリンダ２
４の作動により異なる開閉条件で開閉作動され
る。すなわち油圧シリンダ２４を作動すると圧縮
ばね３９，４１に移動エネルギが蓄積され、その
蓄積エネルギがボール４５およびばね４７による
付勢力を越えると瞬時的にロツカーアーム１９を
移動する。この移動時に両カム２７ａ，２７ｂの
カムプロフイルの違いによるカム２７ａ，２７ｂ
またはロツカーアーム１９の摩耗、損傷を防止し
円滑な機関作動を維持するため隣接するカム２７
ａ，２７ｂの基礎円部にロツカーアーム１９の先
端のパツド１９ｂが接触している間に行うよう次
のような機構を設けている。

カム２７ａ，２７ｂ間に位置するカム軸２９を
第６図に示す如く距離ｔ離れた２点２９ａ，２９
ｂを中心とする半径Ｒの円弧により囲周される扁
平外形とし、両中心２９ａ，２９ｂを連結する方
向に下側外面から小孔２９ｃを穿ち圧縮ばね６１
および耐摩耗性小球６３を装着する。なお小孔２
９ｃは第６図から明らかな如くカム２７の回転方
向（矢印ａ）に見てその基礎円部から遅れ側に位
置している。円環形状のロツカーアームストツパ
５５は、その内周をカム軸２９の曲率半径Ｒに等
しいか僅かに大きい半径としており、圧縮ばね６
１および小球６３からなる付勢部材により矢印Ｈ
方向に押圧されカム２７の基礎円部および揚程部
間で所定の高さ（Ｌ）だけカム面から突出し、ロ
ツカーアームストツパ５５に外方から内方へ向け
外力が作用するとばね６１の押圧力に抗してカム
面と同じ高さまで沈下する。ここにばね６１を適
宜選定することによりその押圧力を容易に所望値
とできかつカム軸２９の扁平形状とロツカーアー
ムストツパ５５の円形環状とによりロツカーアー
ムストツパの突出位置は確実に付勢部材位置に対
応する。ロツカーアームストツパ５５は２つの円
弧体５５ａ，５５ｂからなりその係合面を鍵の手
状のおす形およびめす形としかつ係合面先端を面
取りするとともに円弧体５５の外周面に小幅の切
欠きを形成しており、面取り部を案内とし両円弧
体５５ａ，５５ｂを半径方向に押圧すると互いに
係合してロツカーアームストツパ５５を形成す
る。

以上のロツカーアームストツパ５５により、ロ
ツカーアーム１９の切換時にロツカーアーム１９
のパツト１９ｂがカム２７ａ，２７ｂの基礎円部
に接触しているときには支障なく切換えが行われ
てたとえ切換中にパツド１９ｂがロツカーアーム
ストツパ５５上に載つてもパツド１９ｂによる押
圧力でロツカーアームストツパ５５が沈下しロツ
カー軸２９のまわりに回転して衝撃を生じること
なく円滑に切換えが行われ、一方切換時にロツカ
ーアームストツパ５５のカム面からの突出部分に
ロツカーアーム１９が位置しているとロツカーア
ーム１９の移動が阻止され次に基礎円部に達する
まで切換えが行われない。

なおロツカーアームストツパの構造は上述の構
造に限られず、例えば隣接する２つのカム間にカ
ムの回転方向に見て基礎円部から遅れ側に板ばね
を円弧状に延在せしめてもよい。

更にロツカーアーム移動機構は上述の機構に限
られず、例えばロツカー軸と平行にその外側にロ
ツカーアーム移動機構を設けてもよい。

１つの燃焼室に設ける吸気弁数は２つに限られ
ず適宜３つ以上としてもよい。

本発明の図示した実施例ではカム軸に対しロツ
カーアームを移動せしめているが、本発明はロツ
カーアームを定位置にて揺動せしめ一方カム軸を
ロツカーアームに対しその軸線方向に移動せしめ
るようにしてもよい。

本発明により、複数の吸気弁の少なくとも１つ
を機関の運転状況に応じ作動させたり停止させた
りすることにより吸気弁の総開口面積を変化させ
機関の負荷状況、回転数その他の運転状況に対応
させたり、また同時に作動する複数の吸気弁のカ
ムプロフイルを適当に変えることによりそれらの
バルブタイミングを運転状況に応じ変えることが
できる。しかも実施例の構成により運転状況に応
じ低速運転時に高吸入乱れを生成し燃焼性を向上
し一方高速運転時には高吸入空気量を実現でき
る。しかして高出力、好燃料経済性が実現でき
る。

また本発明においてはロツカーアームとカムと
の間の相対移動機構として、弾性付勢による蓄力
機構を採用しているため、この機構が、２つのカ
ムの間に設けたロツカーアームストツパと関連作
動して、ロツカーアームとカムとの間の相対移動
時にこれらの摩耗、損傷することが防止され、そ
の移動を円滑かつ瞬時に行うことができるものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明に係る内
燃機関の一気筒を示す斜視図、第３図は第２図の
機関の主吸気弁の正面図、第４図は他の主吸気弁
の斜視図、第５図は更に他の主吸気弁の断面正面
図、第６図は第１図または第２図に示す副吸気弁
の開閉機構の正面断面図、第７図は第６図の−
矢視図、第８図は第６図の−矢視図であ
る。 １……シリンダブロツク、３……シリンダヘツ
ド、７……燃焼室、１０……主吸気弁、１１，１
１０，２１０，３１０……副吸気弁、１６……排
気弁、１９……ロツカーアーム、２１……ロツカ
ー軸、２３……ロツカーアーム移動軸、２７，２
７ａ，２７ｂ……カム、２９……カム軸、５５…
…ロツカーアームストツパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １燃焼室当り２つの吸気弁を有する内燃機関
   において、前記２つの吸気弁の少なくとも１つの
   吸気弁を開閉作動するロツカーアームを、前記少
   なくとも１つの吸気弁を開閉する制御するための
   異なつたカムプロフイルを有する２つのカムを隣
   接して止着したカム軸に対し、弾性付勢による蓄
   力機構を介してその軸方向に相対移動可能とな
   し、前記異なる２つのカムの間にカムの回転方向
   に見て基礎円部から遅れ側に延在するロツカーア
   ームストツパを設け、機関の運転状況に応じて前
   記少なくとも１つの吸気弁の作動条件を調整可能
   となしたことを特徴とする複吸気弁式内燃機関。 ２ 前記ロツカーアームストツパを前記カム軸外
   形より大径の円形環状となしてカム軸に嵌合せし
   めるとともにカム軸の基礎円部に対し遅れ側位置
   に該ストツパを外方へ付勢する部材を設けて該位
   置にてストツパ外周をカム面から沈下可能に突出
   せしめた特許請求の範囲第１項記載の複吸気弁式
   内燃機関。 ３ 前記２つの吸気弁により可燃混合気吸入時に
   スワールを形成しつつ吸入される吸気の流れおよ
   び直線状に小さい吸入抵抗により吸入される吸気
   の流れを形成するようになした特許請求の範囲第
   １項記載の複吸気弁式内燃機関。