JP2008088876A - 多気筒内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】複数気筒を有する機関本体のシリンダヘッドに開閉作動可能に配設される機関弁を開閉駆動する動弁装置に、油圧制御装置で制御される油圧で作動して一部の気筒の機関弁を閉弁休止して気筒休止状態とするための油圧式弁休止機構が設けられる多気筒内燃機関において、クランクシャフトの軸線に沿う方向での小型化を図るとともに、油圧式弁休止機構および油圧制御装置間を結ぶ油路の長さの短縮化を図る。
【解決手段】油圧制御装置７１が、気筒休止状態となり得る気筒に対応する部分の上方で機関本体１１に配設される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数気筒を有する機関本体のシリンダヘッドに開閉作動可能に配設される機関弁を開閉駆動する動弁装置に、油圧制御装置で制御される油圧で作動して前記複数気筒の一部の気筒の機関弁を閉弁休止して気筒休止状態とするための油圧式弁休止機構が設けられる多気筒内燃機関に関する。

このような多気筒内燃機関は、たとえば特許文献１等で既に知られている。
特開２００４−２９３３７９号公報

ところが、上記特許文献１で開示されるものでは、油圧制御装置が、クランクシャフトの軸線に沿う方向でヘッドカバーの側方に配設されており、前記クランクシャフトの軸線に沿う方向で内燃機関全体の大型化を招くことになるだけでなく、油圧式弁休止機構および油圧制御装置間を結ぶ油路が長くなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、クランクシャフトの軸線に沿う方向での小型化を図るとともに、油圧式弁休止機構および油圧制御装置間を結ぶ油路の長さの短縮化を図った多気筒内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数気筒を有する機関本体のシリンダヘッドに開閉作動可能に配設される機関弁を開閉駆動する動弁装置に、油圧制御装置で制御される油圧で作動して前記複数気筒の一部の気筒の機関弁を閉弁休止して気筒休止状態とするための油圧式弁休止機構が設けられる多気筒内燃機関において、前記油圧制御装置が、前記気筒休止状態となり得る気筒に対応する部分の直上で前記機関本体に配設されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記機関本体の一部を構成して前記シリンダヘッドに結合されるヘッドカバーに、前記油圧制御装置が直接取付けられることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記機関本体が直列４気筒を有するように構成され、それらの気筒の配列方向に沿う両端の気筒に対応する部分で前記動弁装置に前記油圧式弁休止機構が設けられることを特徴とする。

請求項１〜３記載の発明によれば、油圧制御装置が、気筒休止状態となり得る気筒の直上で機関本体に配設されるので、クランクシャフトの軸線に沿う方向での内燃機関全体の小型化を図ることができるとともに、油圧式弁休止機構および油圧制御装置間を結ぶ油路の長さを短縮することができる。

また請求項２記載の発明によれば、油圧制御装置がヘッドカバーに直接取付けられるので、油圧制御装置を支持するための専用部品を不要として部品点数を削減することができ、コスト低減を図ることができるとともに、油圧式弁休止機構および油圧制御装置間を結ぶ油路の長さをより短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の一実施例を示すものであり、図１は機関本体の縦断側面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３矢視図、図４は油圧式弁休止機構の構成を示す縦断面図、図５はピンホルダを上方から見た斜視図、図６はピンホルダを下方から見た斜視図、図７はスライドピンの斜視図、図８は図１の８矢視図、図９は図２の９矢示部拡大図である。

先ず図１および図２において、この内燃機関の機関本体１１は、直列４気筒に構成されてたとえば自動二輪車に搭載されるものであり、自動二輪車の幅方向に沿う軸線を有するクランクシャフト１２を回転自在に支承するクランクケース１３と、該クランクケース１３に結合されるシリンダブロック１４と、該シリンダブロック１４に結合されるシリンダヘッド１５と、該シリンダヘッド１５に結合されるヘッドカバー１６とを備える。

前記シリンダブロック１４には、クランクシャフト１２の軸線に沿う方向に並列配置される４つのシリンダボア１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが設けられており、それらのシリンダボア１７Ａ〜１７Ｄのシリンダ軸線Ｃは前上がりに傾斜している。各シリンダボア１７Ａ〜１７Ｄにはピストン１８…が摺動可能に嵌合されており、それらのピストン１８…はコネクティングロッド１９…を介して前記クランクシャフト１２に連接される。

シリンダブロック１４およびシリンダヘッド１５間には、前記シリンダボア１７Ａ〜１７Ｄにそれぞれ摺動可能に嵌合されるピストン１８…の頂部を臨ませる燃焼室２０…が各気筒毎に形成される。またシリンダヘッド１５には前記燃焼室２０…に通じ得る吸気ポート２１…および排気ポート２２…が各気筒毎に設けられ、前記吸気ポート２１…は前記シリンダヘッド１５の後部側面に開口され、前記排気ポート２２…は前記シリンダヘッド１５の前部側面に開口される。

図３を併せて参照して、シリンダヘッド１５における各吸気ポート２１…にはスロットルボディ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄがそれぞれ個別に接続され、また各スロットルボディ２３Ａ〜２３Ｄは、それらのスロットルボディ２３Ａ〜２３Ｄの上方に配置されるエアクリーナ２４に共通に接続される。

ところで、直列４気筒のうち気筒配列方向に沿う両端の気筒は、気筒休止状態となり得る気筒であり、前記気筒配列方向に沿う中央部の２つの気筒は、機関の運転中は常時作動する気筒である。そこで、図３で示すように、前記気筒配列方向に沿う両端の気筒すなわちシリンダボア１７Ａ，１７Ｄに対応したスロットルボディ２３Ａ，２３Ｄのスロットル弁２５，２５は、それらのスロットルボディ２３Ａ，２３Ｄに個別に付設されたアクチュエータＡ，Ａで開閉駆動されるのに対し、前記気筒配列方向に沿う中央部の２つの気筒すなわちシリンダボア１７Ｂ，１７Ｃに対応したスロットルボディ２３Ｂ，２３Ｃは一体に結合されており、両スロットルボディ２３Ｂ，２３Ｃのスロットル弁２５，２５は、両スロットルボディ２３Ｂ，２３Ｃの一方に付設されたアクチュエータＡで開閉駆動される。而して前記各アクチュエータＡは、図示しない電動モータを有する電気式のアクチュエータである。

前記各スロットルボディ２３Ａ〜２３Ｄには吸気ポート２１…に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２６…がそれぞれ取付けられ、各燃料噴射弁２６…は、共通の燃料レール２７に接続される。

再び図１および図２において、シリンダヘッド１５には、各気筒毎に一対ずつの機関弁である吸気弁３０，３０…および一対ずつの排気弁３１，３１…が開閉作動可能に配設され、各吸気弁３０…は弁ばね３２…でそれぞれ閉弁方向に付勢され、各排気弁３１…は弁ばね３３…でそれぞれ閉弁方向に付勢される。

シリンダヘッド１５およびヘッドカバー１６間には、前記吸気弁３０…および排気弁３１…を開閉駆動する動弁装置３４が収容されており、該動弁装置３４は、前記クランクシャフト１２から図示しない調時伝動装置を介して１／２の減速比で回転動力が伝達される吸気側カムシャフト３５および排気側カムシャフト３６と、吸気側カムシャフト３５に設けられる吸気側動弁カム３７…および吸気弁３０…間に介装されてシリンダヘッド１５に摺動可能に嵌合される吸気側バルブリフタ３９…と、前記排気側カムシャフト３６に設けられる排気側カム３８…および排気弁３１…間に介装されてシリンダヘッド１５に摺動可能に嵌合される排気側バルブリフタ４０…とを備える。

しかも直列４気筒のうち気筒配列方向に沿う両端の気筒に対応する部分で前記動弁装置３４には、吸気弁３０…を閉弁休止して気筒休止状態とするための油圧式弁休止機構４３，４３…がそれぞれ設けられる。

図４において、油圧式弁休止機構４３は、吸気側バルブリフタ３９に関連して設けられるものであり、吸気側バルブリフタ３９に摺動可能に嵌合されるピンホルダ４４と、吸気側バルブリフタ３９の内面との間に油圧室４５を形成してピンホルダ４４に摺動可能に嵌合されるスライドピン４６と、油圧室４５の容積を縮少する方向にスライドピン４６を付勢するばね力を発揮してスライドピン４６およびピンホルダ４４間に設けられる戻しばね４７と、スライドピン４６の軸線まわりの回転を阻止してピンホルダ４４およびスライドピン４６間に設けられるストッパピン４８とを備える。

図５および図６を併せて参照して、ピンホルダ４４は、吸気側バルブリフタ３９内に摺動自在に嵌合されるリング部４４ａと、該リング部４４ａの一直径線に沿ってリング部４４ａの内周間を結ぶ架橋部４４ｂとを一体に備えるものであり、リング部４４ａの内周および架橋部４４ｂの両側面間は、軽量化を図るために肉抜きされている。

ピンホルダ４４の外周すなわちリング部４４ａの外周には環状溝４９が設けられており、ピンホルダ４４における架橋部４４ｂには、リング部４４ａの一直径線に沿う軸線すなわち吸気側バルブリフタ３９の軸線と直交する軸線を有して一端を前記環状溝４９に開口せしめるとともに他端を閉塞した有底の摺動孔５０が設けられる。また架橋部４４ｂの中央下部には、弁ばね３２で閉弁方向に付勢された吸気弁３０におけるバルブステム５１の先端部を挿通せしめる挿通孔５２が内端を摺動孔５０に開口せしめるようにして設けられ、架橋部４４ｂの中央上部には、前記挿通孔５２との間に摺動孔５０を挟む延長孔５３が、吸気弁３０におけるバルブステム５１の先端部を収容可能として挿通孔５２と同軸に設けられる。

また吸気側バルブリフタ３９の閉塞端に対向する部分でピンホルダ４４の架橋部４４ｂには、延長孔５３の軸線と同軸である円筒状の収容筒部５４が一体に設けられており、吸気側バルブリフタ３９の閉塞端側で延長孔５３の端部を塞ぐ円盤状のシム５５の一部が、収容筒部５４に嵌合される。しかも吸気側バルブリフタ３９の閉塞端内面中央部には、前記シム５５に当接する突部５６が一体に設けられる。

ピンホルダ４４の摺動孔５０にはスライドピン４６が摺動自在に嵌合される。このスライドピン４６の一端と吸気側バルブリフタ３９の内面との間には、環状溝４９に通じる油圧室４５が形成され、スライドピン４６の他端と摺動孔５０の閉塞端との間に形成されるばね室内５７には戻しばね４７が収納される。

図７を併せて参照して、スライドピン４６の軸方向中間部には、前記挿通孔５２および延長孔５３に同軸に連なり得る収容孔５８がバルブステム５１の先端部を収容可能として設けられ、該収容孔５８の挿通孔５２側の端部は、挿通孔５２に対向してスライドピン４６の下部外側面に形成される平坦な当接面５９に開口される。而して当接面５９はスライドピン４６の軸線方向に沿って比較的長く形成されるものであり、収容孔５８は、当接面５９のばね室５７側の部分に開口される。

このようなスライドピン４６は、油圧室４５の油圧により該スライドピン４６の一端側に作用する油圧力と、戻しばね４７によりスライドピン４６の他端側に作用するばね力とが均衡するようにして軸方向に摺動するものであり、油圧室４５の油圧が低圧であるときの非作動時には、挿通孔５２に挿通されているバルブステム５１の先端部を収容孔５８および延長孔５３に収容せしめるように図４の右側に移動し、油圧室４５の油圧が高圧になった作動状態では、収容孔５８を挿通孔５２および延長孔５３の軸線からずらせてバルブステム５１の先端を当接面５９に当接させるように図４の左側に移動する。

而してスライドピン４６がその収容孔５８を挿通孔５２および延長孔５３に同軸に連ならせる位置に移動したときには、吸気側動弁カム３７から作用する押圧力によって吸気側バルブリフタ３９が摺動するのに応じてピンホルダ４４およびスライドピン４６も吸気側バルブリフタ３９とともに吸気弁３０側に移動するが、バルブステム５１の先端部が収容孔５８および延長孔５３に収容されるだけで吸気側バルブリフタ３９およびピンホルダ４４から吸気弁３０に開弁方向の押圧力が作用することはなく、吸気弁３０は休止したままとなる。またスライドピン４６がその当接面５９にバルブステム５１の先端部を当接させる位置に移動したときには、吸気側動弁カム３７から作用する押圧力によって吸気側バルブリフタ３９が摺動するのに応じたピンホルダ４４およびスライドピン４６の吸気弁３０側への移動に伴い吸気弁３０に開弁方向の押圧力が作用するので、吸気側動弁カム３７の回転に応じて吸気弁３０が開閉作動する。

ところで、ピンホルダ４４内でスライドピン４６が軸線まわりに回転すると、収容孔５８と挿通孔５２および延長孔５３との軸線のずれが生じ、またバルブステム５１の先端部を当接面５９に当接させることが不可能となるので、ストッパピン４８によりスライドピン４６の軸線まわりの回転が阻止される。

ストッパピン４８は、摺動孔５０の一端側の部分を相互間に挟むようにしてピンホルダ４４における架橋部４４ｂに同軸に設けられる装着孔６０に装着されるものであり、該ストッパピン４８は、油圧室４５側に開口するようにしてスライドピン４６の一端側に設けられるスリット６１を貫通する。すなわちストッパピン４８は、スライドピン４６の軸線方向への移動を許容しつつ該スライドピン４６を貫通してピンホルダ４４に装着されることになり、スリット６１の内端閉塞部にストッパピン４８が当接することによりスライドピン４６の油圧室４５側への移動端も規制されることになる。

ピンホルダ４４に装着されるシム５５を吸気側バルブリフタ３９の閉塞端内面中央部に設けられた突部５６に当接させる側にピンホルダ４４を付勢するコイルばね６２が、該コイルばね６２の外周を吸気側バルブリフタ３９の内面に接触させることを回避する位置でバルブステム５１を囲繞するようにして、ピンホルダ４４およびシリンダヘッド１５間に設けられており、ピンホルダ４４における架橋部４４ｂには、コイルばね６２の端部をバルブステム５１の軸線に直交する方向で位置決めする一対の突起６３，６３が一体に突設される。

しかも両突起６３，６３は、コイルばね６２の線径以下の突出量でピンホルダ４４に一体に突設されるものであり、バルブステム５１の軸線を中心とする円弧状に形成されている。また両突起６３…の一方には、ストッパピン４８の吸気弁３３Ｒ側の端部に当接してストッパピン４８が吸気弁３０側に移動することを阻止するための段部６３ａが形成される。

スライドピン４６には、該スライドピン４６の軸方向移動によるばね室５７の加、減圧を防止すべく該ばね室５７を収容孔５８に通じさせる連通孔６４が設けられ、ピンホルダ４４には、ピンホルダ４４および吸気側バルブリフタ３９間の空間の圧力が温度変化により変化することを防止すべく前記空間をばね室５７に通じさせる連通孔６５が設けられる。

シリンダヘッド１５には吸気側バルブリフタ３９を摺動自在に支承すべく該吸気側バルブリフタ３９を嵌合せしめる支持孔６６が設けられており、この支持孔６６の内面には、吸気側バルブリフタ３９を囲繞する環状凹部６７が設けられる。また吸気側バルブリフタ３９には、該吸気側バルブリフタ３９の支持孔６６内での摺動にかかわらず環状凹部６７をピンホルダ４４の環状溝４９に連通させる連通孔６８が設けられるとともに、解放孔６９が設けられる。この解放孔６９は、吸気側バルブリフタ３９が図４で示すように最上方位置に移動したときには、環状凹部６７をピンホルダ４４よりも下方で吸気側バルブリフタ３９内に通じさせるが、吸気側バルブリフタ３９が図４で示す最上方位置から下方に移動するのに伴って環状凹部６７との連通が遮断される位置で吸気側バルブリフタ３９に設けられており、この解放孔６９から吸気側バルブリフタ３９内に作動油が噴出されることになる。

図２に注目して、前記油圧式弁休止機構４３の油圧は油圧制御装置７１で個別に制御されるものであり、それらの油圧制御装置７１は、気筒休止状態となり得る気筒すなわち気筒配列方向に沿う両端の気筒に対応する部分の上方で機関本体１１に配設されるものであり、機関本体１１の一部を構成してシリンダヘッド１５に結合されるヘッドカバー１６に、前記油圧制御装置７１が直接取付けられる。

図８および図９を併せて参照して、前記気筒配列方向に沿う両端の気筒に対応する部分でヘッドカバー１６の上面には平坦な取付け面７４，７４がそれぞれ設けられており、油圧制御装置７１…は、前記取付け面７４…に取付けられるスプール弁７２と、該スプール弁７２に取付けられる電磁開閉弁７３とで構成される。

スプール弁７２は、入口ポート７７および出口ポート７８を有して前記取付け面７４に締結される弁ハウジング７５と、該弁ハウジング７５に摺動可能に嵌合されるスプール弁体７６とを備える。

弁ハウジング７５には、一端を閉じるとともに他端を開放した有底の摺動孔７９が穿設されており、該摺動孔７９の他端開口部を閉じるキャップ８０が弁ハウジング７５に嵌合される。またスプール弁体７６は、前記摺動孔７９に摺動可能に嵌合されており、スプール弁体７６と、前記摺動孔７９の一端閉塞部との間にはばね室８１が形成され、スプール弁体７６の他端およびキャップ８０間にはパイロット室８２が形成される。ばね室８１には、パイロット室８２の容積を縮少する側にスプール弁体７６を付勢するばね８３が収納される。

前記入口ポート７７および出口ポート７８は、摺動孔７９の軸線に沿う一端から他端側に向けて順に間隔をあけた位置で摺動孔７９の内面に開口するようにして弁ハウジング７５に設けられており、スプール弁体７６には、入口ポート７７および出口ポート７８間を連通可能な環状凹部８４が設けられる。而して図９で示すようにスプール弁体７６が、パイロット室８２の容積を最小とする位置に移動しているときには、スプール弁体７６は入口ポート７７および出口ポート７８間を遮断する状態にある。

入口ポート７７にはオイルフィルタ８５が装着され、弁ハウジング７５には、入口ポート７７および出口ポート７８間を連通するオリフィス孔８６が穿設される。したがってスプール弁体７６が図９で示すように入口ポート７７および出口ポート７８間を遮断する位置にあっても、入口ポート７７および出口ポート７８間はオリフィス孔８６を介して連通されており、入口ポート７７に供給された作動油がオリフィス孔８６で絞られて出口ポート７８側に流れることになる。

また弁ハウジング７５には、入口ポート７７および出口ポート７８間を遮断する位置にスプール弁体７６が在るときのみ環状凹部８４を介して出口ポート７８に通じる解放ポー８７が穿設され、この解放ポート８７は、シリンダヘッド１５およびヘッドカバー１６間の空間に開放する。

弁ハウジング７５には、入口ポート７７に常時連通する通路８８が設けられ、この通路８８は、パイロット室８２に通じて弁ハウジング７５に穿設される接続孔８９に、電磁開閉弁７３を介して接続される。したがって電磁開閉弁７３が開弁作動したときにパイロット室８２に油圧が供給され、このパイロット室８２内に導入された油圧の油圧力によりスプール弁体７６がパイロット室８２の容積を増大する側に駆動されることにより、入口ポート７７および出口ポート７８間がスプール弁体７６の環状凹部８４を介して連通される。

ところで、クランクケース１３内には、クランクシャフト１２に連動して作動するオイルポンプ（図示せず）が収納されており、オイルポンプから供給される作動油が、ヘッドカバー１６に設けられた油路９１に油圧ホース９０を介して供給され、前記油路９１は、両油圧制御装置７１，７１における入口ポート７７…に連通される。

またヘッドカバー１６には、一方の油圧制御装置７１の出口ポート７８に連なる油路９２Ａが気筒配列方向一端側に延びるようにして設けられるとともに、他方の油圧制御装置７１の出口ポート７８に連なる油路９２Ｂが気筒配列方向他端側に延びるようにして設けられており、それらの油路９２Ａ，９２Ｂに通じるようにしてシリンダヘッド１５に設けられる油路９３…（図４参照）が、各油圧式弁休止機構４３…における環状凹部６７…に連通される。

次にこの実施例の作用について説明すると、直列４気筒の各気筒での吸気弁３０…を開閉駆動する動弁装置３４に、油圧制御装置７１…で制御される油圧で作動して一部の気筒の吸気弁３０を閉弁休止することで気筒休止状態とするための油圧式弁休止機構４３…が設けられるのであるが、油圧制御装置７１…は、気筒休止状態となり得る気筒に対応する部分の上方で機関本体１１に配設されるので、クランクシャフト１２の軸線に沿う方向での内燃機関全体の小型化を図ることができるとともに、油圧式弁休止機構４３および油圧制御装置７１間を結ぶ油路９２Ａ，９２Ｂ，９３の長さを短縮することができる。

しかも機関本体１１の一部を構成してシリンダヘッド１５に結合されるヘッドカバー１６に、油圧制御装置７１…が直接取付けられているので、油圧制御装置７１…を支持するための専用部品を不要として部品点数を削減することができ、コスト低減を図ることができるとともに、油圧式弁休止機構４３…および油圧制御装置７１…間を結ぶ油路９２Ａ，９２Ｂ，９３の長さをより短縮することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上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設計変更を行うことが可能である。

機関本体の縦断側面図である。 図１の２−２線断面図である。 図１の３矢視図である。 油圧式弁休止機構の構成を示す縦断面図である。 ピンホルダを上方から見た斜視図である。 ピンホルダを下方から見た斜視図である。 スライドピンの斜視図である。 図１の８矢視図である。 図２の９矢示部拡大図である。

符号の説明

１１・・・機関本体
１５・・・シリンダヘッド
１６・・・ヘッドカバー
３０・・・機関弁である吸気弁
３４・・・動弁装置
４３・・・油圧式弁休止機構
７１・・・油圧制御装置

Claims (3)

1. 複数気筒を有する機関本体（１１）のシリンダヘッド（１５）に開閉作動可能に配設される機関弁（３０）を開閉駆動する動弁装置（３４）に、油圧制御装置（７１）で制御される油圧で作動して前記複数気筒の一部の気筒の機関弁（３０）を閉弁休止して気筒休止状態とするための油圧式弁休止機構（４３）が設けられる多気筒内燃機関において、前記油圧制御装置（７１）が、前記気筒休止状態となり得る気筒に対応する部分の直上で前記機関本体（１１）に配設されることを特徴とする多気筒内燃機関。
2. 前記機関本体（１１）の一部を構成して前記シリンダヘッド（１５）に結合されるヘッドカバー（１６）に、前記油圧制御装置（７１）が直接取付けられることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関。
3. 前記機関本体（１１）が直列４気筒を有するように構成され、それらの気筒の配列方向に沿う両端の気筒に対応する部分で前記動弁装置（３４）に前記油圧式弁休止機構（４３）が設けられることを特徴とする請求項１または２記載の多気筒内燃機関。

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