JP2014234811A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関し、軽量・小型化および低燃費を実現する構造に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and to a structure that realizes light weight, downsizing, and low fuel consumption.
内燃機関は、燃焼室に液体燃料や気体燃料を供給して燃焼させることによりピストンを上下動させており、そのピストンの往復運動をクランク軸で回転駆動に変換する機構を備えることによって、例えば、車両に駆動源として搭載される。
この種の内燃機関としては、燃焼室に配置されている吸気弁や排気弁を駆動させるバルブ駆動機構をシリンダヘッド内に組み込んでおり、そのバルブ駆動機構は、クランク軸の回転駆動力を伝達してカム軸を回転させることにより動作させるのが一般的である。
The internal combustion engine moves the piston up and down by supplying liquid fuel or gaseous fuel to the combustion chamber and combusting it, and by providing a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into rotational drive with a crankshaft, for example, It is mounted on a vehicle as a drive source.
In this type of internal combustion engine, a valve drive mechanism that drives an intake valve and an exhaust valve disposed in a combustion chamber is incorporated in the cylinder head, and the valve drive mechanism transmits the rotational driving force of the crankshaft. The camshaft is generally operated by rotating it.
特許文献1では、単一のカム軸と一対のロッカアームとによって吸気弁と排気弁を開閉している。また、クランク軸の回転を、一対のべベルギヤと中間軸を介してカム軸に伝達することでエンジンの小型化を図っている。 In Patent Document 1, an intake valve and an exhaust valve are opened and closed by a single camshaft and a pair of rocker arms. Further, the rotation of the crankshaft is transmitted to the camshaft through a pair of bevel gears and an intermediate shaft, thereby reducing the size of the engine.
しかしながら、この特許文献1に記載のような内燃機関にあっては、シリンダボア中心軸付近に位置するカム軸の両側にロッカーシャフトを配置し、これらロッカーシャフトが中心部を貫通するロッカアームの外端部で吸気弁や排気弁を動作させる構造のため、吸気弁と排気弁の挟み角が大きくなり、燃焼室をコンパクト化できない。 However, in the internal combustion engine as described in Patent Document 1, rocker shafts are arranged on both sides of a cam shaft located in the vicinity of the center axis of the cylinder bore, and the outer end portion of the rocker arm through which the rocker shaft passes through the center portion. Since the intake valve and the exhaust valve are operated in this way, the angle between the intake valve and the exhaust valve becomes large, and the combustion chamber cannot be made compact.
さらに、シリンダ内のピストンは、クランク軸にコネクティングロッドを介して連結されて上下動することから、燃焼中の膨張行程時にシリンダ内壁に大きなサイドフォースで押し付けられる現象が発生してしまう。 Furthermore, since the piston in the cylinder is connected to the crankshaft via a connecting rod and moves up and down, a phenomenon occurs in which the piston is pressed against the inner wall of the cylinder with a large side force during the expansion stroke during combustion.
この結果、内燃機関や燃焼室のコンパクト化の制約の面から燃料消費の低減が難しくなっており、また、ピストンに加わるサイドフォースによる燃料消費の増加が生じていた。
そこで、本発明は、軽量小型化および燃料消費の低減を実現する内燃機関を提供することを目的としている。
As a result, it has become difficult to reduce fuel consumption due to the limitations of downsizing the internal combustion engine and the combustion chamber, and fuel consumption has increased due to side forces applied to the piston.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that realizes a reduction in weight and size and a reduction in fuel consumption.
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第1の態様は、燃焼室に供給する混合気を燃焼させて上下動させるピストンをシリンダボア内に収容する内燃機関であって、前記ピストンの上下動により回転するクランク軸と、前記燃焼室に開口する一対のポートを開閉する該ポート毎の弁部材と、該一対の弁部材毎に配置されて当該弁部材を開閉動作させるスイングアームと、該スイングアームに駆動力を伝達する駆動カムを有するカム軸と、前記クランク軸の回転駆動を前記カム軸の回転動力として該カム軸の一端側に伝達する動力伝達機構と、を備えて、前記スイングアームは、揺動支点に支持される基端側と、前記弁部材の軸部に接触する先端側と、これら両者の間にて前記駆動カムのカム面に接触するカム接触部と、を有しており、前記一対の弁部材の前記軸部は、前記カム軸の軸方向にずれた位置で該カム軸を中心にする両側に振り分けられ、かつ、前記カム軸の軸方向から見た姿勢が前記シリンダボアの中心軸に向かう方向に傾斜し、前記スイングアームは、前記カム軸の軸方向から見て前記カム接触部が当該スイングアームの両端側よりも前記シリンダボアの中心軸側に位置して互いに重なるように配置され、前記クランク軸、前記カム軸および前記スイングアームの前記カム接触部は、前記シリンダボアの中心軸に対して前記ピストンのスラスト側へオフセットさせた位置に配置したことを特徴とするものである。 A first aspect of the invention relating to an internal combustion engine that solves the above-described problem is an internal combustion engine that accommodates in a cylinder bore a piston that causes an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber to burn and move up and down. A rotating crankshaft; a valve member for each port that opens and closes a pair of ports that open to the combustion chamber; a swing arm that is disposed for each pair of valve members to open and close the valve member; and the swing arm A camshaft having a drive cam that transmits a driving force to the camshaft, and a power transmission mechanism that transmits the rotational drive of the crankshaft to the one end side of the camshaft as the rotational power of the camshaft. A base end side supported by the swing fulcrum; a tip end side contacting the shaft portion of the valve member; and a cam contact portion contacting the cam surface of the drive cam between the two. And said The shaft portions of the pair of valve members are distributed to both sides centered on the cam shaft at positions shifted in the axial direction of the cam shaft, and the posture viewed from the axial direction of the cam shaft is the center of the cylinder bore The swing arm is inclined in a direction toward the shaft, and the cam contact portions are positioned on the center axis side of the cylinder bore rather than both end sides of the swing arm when viewed from the axial direction of the cam shaft, and overlap each other. The crankshaft, the camshaft, and the cam contact portion of the swing arm are arranged at positions offset to the thrust side of the piston with respect to the central axis of the cylinder bore.
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第2の態様は、上記第1の態様の特定事項に加え、前記一対の弁部材の前記軸部は、前記スイングアームに接触する端部が前記シリンダボアをその中心軸方向へ延長した空間内に位置し、かつ、前記シリンダボアの中心軸と交差する方向に該軸部の中心軸を延長した延長線の傾斜角度が前記ピストンのスラスト側の方が当該ピストンの反スラスト側よりも大きくなるように傾斜することを特徴とするものである。
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第3の態様は、上記第1または第2の態様の特定事項に加え、前記一対のポートとして、前記燃焼室に開口する吸気口と排気口とを備えて、前記ピストンのスラスト側に前記排気口よりも大面積で開口する前記吸気口を配置し、当該ピストンの反スラスト側に該排気口を配置することを特徴とするものである。
According to a second aspect of the invention relating to the internal combustion engine that solves the above problem, in addition to the specific matter of the first aspect, the shaft portion of the pair of valve members has an end portion that contacts the swing arm at the cylinder bore. Is located in the space extending in the direction of the central axis, and the inclination angle of the extension line extending the central axis of the shaft portion in the direction intersecting the central axis of the cylinder bore is greater on the thrust side of the piston. The piston is inclined so as to be larger than the anti-thrust side of the piston.
According to a third aspect of the invention relating to an internal combustion engine that solves the above problem, in addition to the specific matter of the first or second aspect, an intake port and an exhaust port that open to the combustion chamber are used as the pair of ports. In addition, the intake port having a larger area than the exhaust port is disposed on the thrust side of the piston, and the exhaust port is disposed on the anti-thrust side of the piston.
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第4の態様は、上記第1から第3のいずれか1つの態様の特定事項に加え、前記スイングアームは、同一形状に形成して、前記弁部材毎に設置することを特徴とするものである。
上記課題を解決する内燃機関に係る発明の第5の態様は、上記第1から第4のいずれか1つの態様の特定事項に加え、前記動力伝達機構は、前記クランク軸と前記カム軸の一端部にそれぞれ配置する第1、第2べベルギヤと、該第1、第2べベルギヤにそれぞれ噛み合わせて連動回転させる第3、第4べベルギヤと、該第3、第4べベルギヤが両端部に配置されて前記クランク軸および前記カム軸の延長線と直交する姿勢で設置されている動力伝達軸と、を備えていることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the invention relating to the internal combustion engine that solves the above problem, in addition to the specific matter of any one of the first to third aspects, the swing arm is formed in the same shape, and the valve member It is characterized by being installed every time.
According to a fifth aspect of the invention relating to the internal combustion engine that solves the above problem, in addition to the specific matter of any one of the first to fourth aspects, the power transmission mechanism includes one end of the crankshaft and the camshaft. The first and second bevel gears arranged at the respective parts, the third and fourth bevel gears that mesh with the first and second bevel gears, respectively, and the third and fourth bevel gears at both ends. And a power transmission shaft installed in a posture orthogonal to the extension lines of the crankshaft and the camshaft.
このように、本発明の上記の第1の態様によれば、スイングアームの揺動支点と先端側との間にカム面に接触するカム接触部を配置することから、弁部材とスイングアームを自由な位置にレイアウトすることができ、燃焼室等のコンパクト化を妨げることがない。そのスイングアームは、カム接触部がシリンダボアの中心軸側に位置して重なるように配置するので、シリンダボア中心軸に対する弁部材における軸部の傾斜角を小さくすることができ、燃焼室をコンパクト化することができる。
さらに、クランク軸、カム軸およびスイングアームのカム接触部をピストンのスラスト側へオフセットさせることにより、カム軸をクランク軸に近づけることができ、また、シリンダ内のピストンが燃焼中の膨張行程時に内壁に押し付けられるサイドフォースを低減することができる。このため、クランク軸とカム軸の間の動力伝達機構をピストンの上下動方向に小型にすることができ、内燃機関のコンパクト化により燃料消費を低減することができる。また、ピストンの負荷となるサイドフォースの低減によっても燃料消費を低減することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the cam contact portion that contacts the cam surface is disposed between the swing fulcrum of the swing arm and the tip end side. It can be laid out in a free position, and does not hinder downsizing of the combustion chamber or the like. Since the swing arm is arranged so that the cam contact portion is located on the center axis side of the cylinder bore and overlaps, the inclination angle of the shaft portion of the valve member with respect to the cylinder bore center axis can be reduced, and the combustion chamber is made compact. be able to.
Furthermore, by offsetting the cam contact portions of the crankshaft, camshaft and swing arm toward the thrust side of the piston, the camshaft can be brought closer to the crankshaft, and the inner wall can be used during the expansion stroke when the piston in the cylinder is burning. It is possible to reduce the side force that is pressed against the surface. For this reason, the power transmission mechanism between the crankshaft and the camshaft can be downsized in the vertical movement direction of the piston, and fuel consumption can be reduced by making the internal combustion engine compact. In addition, fuel consumption can be reduced by reducing the side force as a load of the piston.
本発明の上記の第2の態様によれば、弁部材における軸部の傾斜角をピストンの反スラスト側に配置される弁部材よりもスラスト側に配置される弁部材の方を大きくすることにより、カム軸やスイングアームのカム接触部をピストンのスラスト側へより大きくオフセットさせることができる。このため、ピストンのスラスト側に配置される弁部材の大きさや、クランク軸とカム軸の間の動力伝達機構のサイズや、ピストンの負荷となるサイドフォースの大きさを所望に調整することができる。
本発明の上記の第3の態様によれば、排気口に比べて開口面積の大きい吸気口をピストンのスラスト側に(排気口をピストンの反スラスト側に)位置させるので、スイングアームのカム接触部も同様に、吸気口を開閉する弁部材をピストンのスラスト側にさらにオフセットさせることができる。このため、カム軸も一緒に同一側に大きくオフセットさせることができる。
According to said 2nd aspect of this invention, by making the inclination angle of the axial part in a valve member larger in the direction of the valve member arrange | positioned at the thrust side rather than the valve member arrange | positioned at the anti-thrust side of a piston. In addition, the cam contact portion of the camshaft or swing arm can be offset more largely to the thrust side of the piston. For this reason, the size of the valve member arranged on the thrust side of the piston, the size of the power transmission mechanism between the crankshaft and the camshaft, and the size of the side force that becomes the load of the piston can be adjusted as desired. .
According to the third aspect of the present invention, the intake port having a larger opening area than the exhaust port is positioned on the thrust side of the piston (the exhaust port is on the anti-thrust side of the piston). Similarly, the valve member for opening and closing the intake port can be further offset to the thrust side of the piston. For this reason, the camshaft can be largely offset together on the same side.
本発明の上記の第4の態様によれば、同一形状のスイングアームを弁部材毎に設置することから、スイングアームを共通部品にすることができる。このため、部品点数を少なくしてコスト削減と共に組付作業性を向上させることができる。
本発明の上記の第5の態様によれば、動力伝達軸とその両端側にそれぞれ配置される一対のべベルギヤを介してクランク軸からカム軸に動力を伝達することから、その動力伝達軸を短く(小型化)してコンパクトにすることができ、チェーンやベルト駆動のタイプよりも構造部材の軽量化を図ることができる。このため、効果的に燃料消費を低減することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the swing arm having the same shape is installed for each valve member, the swing arm can be a common component. For this reason, it is possible to reduce the number of parts, reduce the cost, and improve the assembly workability.
According to the fifth aspect of the present invention, power is transmitted from the crankshaft to the camshaft via the power transmission shaft and the pair of bevel gears respectively disposed at both ends thereof. It can be shortened (miniaturized) to be compact, and the structural member can be made lighter than a chain or belt drive type. For this reason, fuel consumption can be reduced effectively.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図6は本発明に係る内燃機関の一実施形態を示す図である。
図1〜図3において、内燃機関10は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12とを一体化したモノブロック構造に作製されて、不図示の車輪を転動走行させる駆動源として車両に搭載されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 6 are views showing an embodiment of an internal combustion engine according to the present invention.
1 to 3, an
シリンダブロック11は、内部にピストン13を上下動可能に収容するシリンダボア(内筒)14、15を並列に配置する2気筒に構築されている。シリンダヘッド12は、シリンダブロック11の上部に位置してシリンダボア14、15毎に対応する燃焼室21をピストン13との間に形成している。燃焼室21は、ピストン13の上面13aに断面湾曲形状の天井面21aを対面させて形成されており、天井面21aには、吸気弁(弁部材)22で開閉する吸気ポート(吸気口)23と、排気弁(弁部材)24で開閉する排気ポート(排気口)25とが開口している。
The
この内燃機関10は、ガソリンなどの液体燃料またはCNG(Compressed Natural Gas)などの気体燃料と外気から取り込む燃焼空気との混合気を燃焼室21内に供給した後にプラグ30で火花点火して燃焼させることでピストン13を上下動させる。このとき、内燃機関10は、吸気タイミング時に吸気弁22が吸気ポート23を開閉して燃焼室21内に混合気を繰り返し供給し、また、排気タイミング時に排気弁24が排気ポート25を開閉して燃焼室21内の燃焼後の排気ガスを繰り返し排気する。
The
シリンダブロック11内では、シリンダボア14、15内のピストン13をそれぞれコネクティングロッド16でクランク軸17に連結して、そのピストン13の上下動をクランク軸17の回転駆動に変換して上記車輪を転動走行させる駆動力を発生する。なお、このクランク軸17は、潤滑油を貯留するオイルパンとして機能するロアケース19内に収容されている。
In the
シリンダヘッド12内では、燃焼室21を形成する天井面21aにおける吸気ポート23と排気ポート25の開口縁23a、25aに、弁部材として吸気弁22と排気弁24が配置されている。
吸気弁22と排気弁24は、軸部であるバルブ軸26を備え、このバルブ軸26を、コイルスプリング27が引き上げ方向に付勢することにより、その開口縁23a、25aに密接して閉塞する。
In the
The
バルブ軸26の上端部は、基端部がアジャスタピン28に揺動自在に支持されたスイングアーム29の先端部に接触している。スイングアーム29は、中間部に接触ローラ(カム接触部)29aが回転自在に取り付けられており、この接触ローラ29aの上部がカム軸31と一体回転する吸気カム32または排気カム33のカム面32a、33aと接触している。
この構造により、吸気カム32と排気カム33は、カム軸31と一体回転する際に、カム面32a、33aと接触する接触ローラ29aを押圧する駆動カムとして機能する。これにより、スイングアーム29は、アジャスタピン28の先端部28a(図5を参照)に支持される基端部29bを揺動支点として揺動し、その先端部29cに上端部26bが接触するバルブ軸26をコイルスプリング27の付勢力に抗して進退方向に移動させることができる。この結果、吸気弁22と排気弁24は、吸気ポート23と排気ポート25の開口縁23a、25aに密接する状態からリフトされて開口縁23a、25aを開口させることができる。
The upper end portion of the
With this structure, the
言い換えると、この吸気弁22と排気弁24は、それぞれのバルブ軸26が、図5に示すカム軸31に対して、左右両側に振り分け配置されている。この吸気弁22と排気弁24は、カム軸31の軸方向(図2の前後方向)に所定の間隔で配置されるスイングアーム29によって作動される。
In other words, the
すなわち、吸気弁22用のスイングアーム29と排気弁24用のスイングアーム29は、図5に示すように、カム軸31の軸方向から見て接触ローラ29aが互いに重なるよう(シリンダボア14、15の中心軸AX14、AX15の近傍に位置するよう)に配置されている。これらのスイングアーム29は、同図における表裏で向きを反対にするだけで吸気弁22と排気弁24に対し共通部品として利用可能に同一形状に形成されている。
また、スイングアーム29は、接触ローラ29aをシリンダボア14、15の中心軸AX14、AX15の近傍に位置するようにレイアウトすることにより、バルブ軸26(吸気弁22や排気弁24)の傾斜角を小さくできる。なお、図4において、吸気ポート23は、インテークマニホールド(パイプ)51に連通している。排気ポート25は、エキゾーストパイプ52に連通して、さらに触媒53に連通している。また、内燃機関10は、スタータ55の回転力で起動するようになっており、クランク軸17によってエアコンプレッサ56を駆動している。
That is, as shown in FIG. 5, the
The
そして、図1に示すよう、前記カム軸31は、軸方向に離隔する2箇所に位置するようにシリンダヘッド12内に一体形成されている軸受部材36に、円盤形状部(ジャーナル部)31aを回転自在に軸受されている。このカム軸31は、クランク軸17に動力伝達機構40を介して連結されている。すなわち、カム軸31は、クランク軸17と同期回転することで、ピストン13の上下動に吸気カム32と排気カム33を連動(回転)させて吸気弁22と排気弁24を開閉動作させるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
動力伝達機構40は、クランク軸17の一端部に固定されている第1べベルギヤ(傘歯車)41と、カム軸31の一端部に固定されている第2べベルギヤ42と、これら第1、第2べベルギヤ41、42のそれぞれに噛み合わせる第3、第4べベルギヤ43、44と、第3、第4べベルギヤ43、44が軸方向両端部に固定されている中間軸(動力伝達軸)45と、を備えている。これらクランク軸17とカム軸31は、軸心が互いに平行になるように、かつ、中間軸45に対して互いの軸心の延長線が直交する姿勢になるように支持されて、第1〜第4べベルギヤ41〜44をそれぞれ噛み合わせて連動するように連結されている。
この構造により、クランク軸17は、第1べベルギヤ41に噛み合い連結されている第3べベルギヤ43を回転させて、中間軸45に回転を伝達することができる。また、中間軸45の回転は、第4べベルギヤ44に噛み合い連結されている第2べベルギヤ42に伝達され、カム軸31を回転させることができる。なお、中間軸45は、シリンダブロック11の端部に配置されるフロントケース49内に特に図示することを省略する複数の軸受機構により回転自在に支持されている。
したがって、この動力伝達機構40では、クランク軸17とカム軸31の一端部側にプーリやスプロケットなどを固定してこれらにチェーンやベルトを巻き掛けることなく、クランク軸17の回転をカム軸31に伝達することができる。このため、動力伝達機構40では、クランク軸17とカム軸31の一端部に過大なテンションが掛かることがなく、カム軸31の一端部側の軸受強度を軽減することができる。
The
With this structure, the
Therefore, in the
また、本実施形態の内燃機関10は、吸気弁22及び排気弁24におけるバルブ軸26の進退方向、すなわち、バルブ軸26の延長線が、シリンダブロック11内のシリンダボア14、15の中心軸AX14、AX15を通過するように傾斜されている。
具体的には、この内燃機関10のシリンダヘッド12は、シリンダボア14(シリンダボア15側でも同様)の中心軸AX14に対して吸気弁22及び排気弁24におけるバルブ軸26の延長線AX26をカム軸31に沿う方向に傾斜させて傾斜角θ1、θ2で交差するように構築されている。言い換えると、吸気弁22と排気弁24のバルブ軸26は、シリンダボア14の中心軸AX14上の交差位置から傾斜角θ1、θ2で傾斜する放射状の延長線上に乗る傾斜姿勢になるようにシリンダヘッド12内に配置されている。なお、このバルブ軸26のシリンダボア14に対する傾斜角θ1、θ2は、図1に示すようにカム軸31に対して直交する方向から見たときの傾斜角であり、図5に示すように、カム軸31の軸心方向から見たときには、中心軸AX14に対して傾斜角θ3、θ4となる。
この構造により、内燃機関10は、前記傾斜角θ1、θ2を0°とした従来の内燃機関よりも吸気カム32と排気カム33との間を離隔させることができる。このため、シリンダボア15側では、その離隔空間Sを利用して、中心軸AX15上に円盤形状部(ジャーナル部)31aと軸受部材36とを配置してカム軸31を支持している。また、シリンダボア14については、その離隔空間Sを利用して、中心軸AX14に対しカム軸31の端部側、すなわち、第2べベルギヤ42側に近接する側に偏った位置に円盤形状部(ジャーナル部)31aと軸受部材36とを配置し、カム軸31の端部を支持している。
したがって、この内燃機関10では、動力伝達機構40の第2べベルギヤ42が固定されているカム軸31の一端部側には過大な荷重が掛かることがないことから、従来必要であったカム軸31の一端部側の軸受を省略することができる。このため、カム軸31は、吸気カム32と第2べベルギヤ42の間に軸受を設けることなく、カム軸31の端部を回転自在に支持することができている。この結果、この内燃機関10では、カム軸31を短尺にして、また、円盤形状部(ジャーナル部)31aと軸受部材36の軸受を少なくして、小型化・軽量化することができ、自身の重量で消費される燃料を低減することができる。
Further, in the
Specifically, the
With this structure, the
Therefore, in this
また、この内燃機関10の動力伝達機構40は、ピストン13の往復運動(上下動)と吸気弁22および排気弁24の開閉運動との関係から、クランク軸17の回転速度を半分に減速してカム軸31を回転させる必要がある。このため、動力伝達機構40では、第4べベルギヤ44の歯数に対して第2べベルギヤ42の歯数を2倍にしており、第4べベルギヤ44よりも第2べベルギヤ42を大径化している。
この構造により、動力伝達機構40では、カム軸31の減速を第2、第4べベルギヤ42、44の噛み合い面42a、44aで行うことにより、第1、第3べベルギヤ41、43の噛み合い面41a、43aで減速を行う場合のと比べ、カム軸31の長さを短縮することができる。
ここで、この構造では、噛み合い面42a、44aの歯数比に応じて第4べベルギヤ44よりも第2べベルギヤ42を大径化しており、これらの噛み合い面42a、44aはカム軸31の直交方向に近づく方向に傾斜する。このため、特に図示することは省略するが、カム軸31に加えられる直交方向の圧力は、第4べベルギヤ44の噛み合い面44aから第2べベルギヤ42の噛み合い面42aに加えられる圧力Fの直交成分に過ぎず、ここでもカム軸31に加えられる直交方向の圧力を小さくすることができている。このため、この動力伝達機構40では、カム軸31の第2べベルギヤ42側の軸受を省いたとしても、離隔空間Sに設置した円盤形状部(ジャーナル部)31aと軸受部材36からなる軸受で十分に信頼性高く回転自在に支持することができる。
Further, the
With this structure, in the
Here, in this structure, the diameter of the
そして、本実施形態の内燃機関10は、まず、クランク軸17がその軸心AX17をシリンダボア14、15の中心軸AX14、AX15に対して図2および図3における左側にシフト量OS1だけずらしたオフセット位置に設置されている。
ところで、クランク軸17は、図2中に矢印で示す時計回り方向に回転するのに対して、ピストン13は、そのクランク軸17にコネクティングロッド16で連結され上下動する。このため、ピストン13は、シリンダボア14、15内で図2中の左右方向に振れながら上下動することになり、燃焼室21内の膨張行程時には、シリンダボア14、15の図2中の左側の内壁に押し付けられるサイドフォースを受けながら降下する。このときのクランク軸17のサイドフォースを受ける方向、すなわち、図2中の左方向をピストン13のスラスト方向Tという。反対に、図2中の右方向をピストン13の反スラスト方向Rという。
この構造では、クランク軸17がピストン13のスラスト方向T側にオフセットされているので、そのピストン13をできるだけ鉛直に立てた姿勢で降下させることができ、ピストン13がシリンダボア14、15の内壁に押し付けられるサイドフォースを低減することができる。この結果、ピストン13は、効率よく上下動させることができ、言い換えると、オフセットのない場合と同一の駆動力を取り出す際の燃料消費を低減することができる。
In the
Meanwhile, the
In this structure, since the
また、内燃機関10は、図6に示すように、燃焼室21の天井面21aにおいて、ピストン13のスラスト方向T側の吸気ポート23の開口縁23aが反対側の反スラスト方向R側の排気ポート25の開口縁25aよりも大面積で開口している。これに伴って、吸気ポート23を開閉する吸気弁22も大径化して、この吸気弁22の中心22cに位置するバルブ軸26もその分、スラスト方向T側へずれることになる。
このため、カム軸31は、その軸心AX31をシリンダボア14、15の中心軸AX14、AX15に対して、クランク軸17(軸心AX17)と同様に、図2および図3における左側にシフト量OS2だけずらしたオフセット位置に設置されている。また、図5に示すように、吸気弁22のバルブ軸26は、その延長線AX26のシリンダボア14、15の中心軸AX14、AX15に対する傾斜角θ3を排気弁24側の傾斜角θ4よりも大きくするよう傾斜されている。この吸気弁22と排気弁24を動作させるスイングアーム29は、それぞれの弁に別個に取り付けられており、バルブ軸26の傾きをある程度自由に設定できる(このため、バルブ軸26の傾きを調整すれば、吸気弁22側の接触ローラ29a及びカム軸31を図3に示すようシフト量OS2だけオフセットさせることができる。この際、燃焼室21をコンパクト化するため、バルブ軸26は、シリンダボア14、15を上方へ延長した空間内に位置するように傾斜させている。なお、本実施形態では、吸気ポート23の拡大を利用してカム軸31をクランク軸17と近接する方向へオフセットさせているが、これに限るものではなく、吸気ポート23と排気ポート25が同一径で開口する場合にも、カム軸31をクランク軸17と近接する方向へオフセットさせることができる。
この構造を採用することにより、内燃機関10は、クランク軸17とカム軸31の間の間隔を、従来と比べて短縮することができ、中間軸45の長さをある程度短縮することができる。したがって、この内燃機関10では、シリンダブロック11とシリンダヘッド12の高さを短縮して小型化・軽量化することができ、消費される燃料を低減することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the
For this reason, the
By adopting this structure, the
このように本実施形態においては、燃焼室21のコンパクト化による燃焼効率の向上が図れ、さらに、シリンダボア14、15内で上下動するピストン13に付加されるサイドフォースを小さくして燃料消費を低減することができる。また、内燃機関1を軽量化して、燃料消費を低減することができる。
Thus, in the present embodiment, the combustion efficiency can be improved by making the
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 The scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but includes all embodiments that provide the same effects as those intended by the present invention. Further, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but may be defined by any desired combination of particular features among all the disclosed features. .
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea.
10 内燃機関
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 ピストン
14、15 シリンダボア
17 クランク軸
21 燃焼室
22 吸気弁
23 吸気ポート
23a、25a 開口縁
24 排気弁
25 排気ポート
26 バルブ軸
27 コイルスプリング
28 アジャスタピン
29 スイングアーム
29a 接触ローラ
30 プラグ
31 カム軸
32 吸気カム
33 排気カム
40 動力伝達機構
41〜44 べベルギヤ
42a〜44a 噛み合い面
45 中間軸
AX14、AX15 中心軸
AX26 延長線
AX17、AX31 軸心
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ピストンの上下動により回転するクランク軸と、前記燃焼室に開口する一対のポートを開閉する該ポート毎の弁部材と、該一対の弁部材毎に配置されて当該弁部材を開閉動作させるスイングアームと、該スイングアームに駆動力を伝達する駆動カムを有するカム軸と、前記クランク軸の回転駆動を前記カム軸の回転動力として該カム軸の一端側に伝達する動力伝達機構と、を備えて、
前記スイングアームは、揺動支点に支持される基端側と、前記弁部材の軸部に接触する先端側と、これら両者の間にて前記駆動カムのカム面に接触するカム接触部と、を有しており、
前記一対の弁部材の前記軸部は、前記カム軸の軸方向にずれた位置で該カム軸を中心にする両側に振り分けられ、かつ、前記カム軸の軸方向から見た姿勢が前記シリンダボアの中心軸に向かう方向に傾斜し、
前記スイングアームは、前記カム軸の軸方向から見て前記カム接触部が当該スイングアームの両端側よりも前記シリンダボアの中心軸側に位置して互いに重なるように配置され、
前記クランク軸、前記カム軸および前記スイングアームの前記カム接触部は、前記シリンダボアの中心軸に対して前記ピストンのスラスト側へオフセットさせた位置に配置したことを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine that accommodates in a cylinder bore a piston that moves up and down by burning an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber,
A crankshaft that is rotated by the vertical movement of the piston, a valve member for each port that opens and closes a pair of ports that open to the combustion chamber, and a swing that is disposed for each pair of valve members and opens and closes the valve member An arm, a camshaft having a drive cam that transmits a driving force to the swing arm, and a power transmission mechanism that transmits rotational drive of the crankshaft to the one end side of the camshaft as rotational power of the camshaft. And
The swing arm includes a base end side supported by a swinging fulcrum, a distal end side that contacts the shaft portion of the valve member, and a cam contact portion that contacts a cam surface of the drive cam between the two, Have
The shaft portions of the pair of valve members are distributed to both sides centered on the cam shaft at positions shifted in the axial direction of the cam shaft, and the posture viewed from the axial direction of the cam shaft is the cylinder bore. Inclined in the direction toward the central axis,
The swing arm is disposed so that the cam contact portions are positioned closer to the center axis side of the cylinder bore than the both end sides of the swing arm when viewed from the axial direction of the cam shaft,
The internal combustion engine, wherein the crankshaft, the camshaft, and the cam contact portion of the swing arm are arranged at a position offset toward a thrust side of the piston with respect to a central axis of the cylinder bore.
前記ピストンのスラスト側に前記排気口よりも大面積で開口する前記吸気口を配置し、当該ピストンの反スラスト側に該排気口を配置することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関。 As the pair of ports, an intake port and an exhaust port that open to the combustion chamber,
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the intake port having a larger area than the exhaust port is disposed on a thrust side of the piston, and the exhaust port is disposed on an anti-thrust side of the piston. organ.
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