JPS60209614A

JPS60209614A - ４サイクルエンジンの弁装置

Info

Publication number: JPS60209614A
Application number: JP6622784A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Onda; 恩田　隆雅
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-10-22
Also published as: FR2562156B1; FR2562156A1

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】本発明は４サイクルエンジンの弁装置に関する。

従来４サイクルエンジンにおいては、シリンダヘッドの
吸気ボート及び排気ポートをそれぞれ開閉する吸気弁及
び排気弁は弁棒先端に円板型の弁頭を一体的に設けてな
るポペットバルブにて構成され、該ポペットバルブをコ
イル状のバルブスプリングにより閉弁方向に付勢し、ク
ランクシャフトと連動し該クランクシャフトの回転数の
１／２゛　の回転数で回転するカムシャフトのカム面を
、前記弁棒の末端側に当接させ、吸入、圧縮、爆発、排
気の各行程に応じて吸気ボート及び排気ポートを開閉し
ていた。

この場合ポペットバルブはその弁頭側が燃焼室内方に突
出することにより、吸気ボート及び排気ポートを開閉す
るものであるため、燃焼室の有効容積がポペットバルブ
の突出した分だけ小さくなると共に、弁頭自体が吸気及
び排気に対して抵抗となるため、ガス交換即ち吸気効率
及び排気効率を高めることは現状構成では困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、吸気効率及
び排気効率を従来に比して大幅に高めて４サイクルエン
ジンの資質を向上させることを目的とし、この目的を達
成するため、シリンダヘッドの吸気ボート及び排気ポー
トをそれぞれ開閉する吸気弁及び排気弁を具備した４サ
イクル、エンジンの弁装置において、該吸気弁及び排気
弁の少なくとも一方をピストンバルブにて構成し、該ピ
ストンバルブを該シリンダヘッドのバルブ嵌装室内に軸
方向に沿って所定ストローク摺動自在に嵌装し、該バル
ブ嵌装室壁面に該ボートを開口し、クランクシャフトの
回転数の１／２の回転数で回転する回転軸と該ピストン
バルブとをコンロッドを介して連結することにより、該
回転軸の回転に伴ってピストンバルブが摺動し得る如く
なし、該ピストンバルブが上死点から下死点へ摺動時、
該ピストンバルブのストロークの略中間点より下死点側
で該ボートがバルブ嵌装室内を介して燃焼室内に開口し
得るように構成したことを特徴とする４サイクルエンジ
ンの弁装置を提供するものである。

以下本発明の一実施例について図面を参照して説明する
。第１図及び第２図中１は４サイクルエンジンのシリン
ダで、内部にピストン２が摺動自在に嵌装され、該ピス
トン２はコンロッド３を介してクランクシャフト４に連
結され前記ピストン２の摺動に伴い前記クランクシャフ
ト４が回転する。

前記シリンダ１の上部のシリンダヘッド５とシリンダヘ
ッドカバー５ａとの間の空隙部には本発明の弁装置６が
設けられている。即ち、弁装置６はシリンダヘッド５の
吸気ポート７及び排気ポート８をそれぞれ開閉する吸気
バルブ９及び排気バルブ１０を有している。これら吸気
バルブ９及び排気バルブ１０は互いに同一構成で、クス
トンバルブ９ａ及び１０ａにて構成され、前記シリンダ
ヘッド５に設けた上下端面が開口する円筒体１１ａ及び
１２ａよりなるバルブ嵌装室１１及び１２内にそれぞれ
所定ストローク摺動自在に嵌装されている。これらの円
筒体１１ａ及び１２ａの下端面は燃焼室１３の略半球面
状の天井壁と均−面とされている。前記円筒体１１ａ及
び１２ａの周壁に穿設した透孔１　］、　ｂ及び１２ｂ
は、これら円筒体１１ａ及び１２ａの外側位置にその全
周に亘って設けた環状空隙部７ａ及び８ａを介して前記
吸気ボート７及び排気ポート８にそれぞれ連通されてい
る。前記環状空隙部７ａ及び８ａの幅Ｄ’（第２図参照
）は前記円筒体１１ａ及び１２ａの透孔１１ｂ及び１２
ｂの位置変更を許容し得るに十分な寸法に設定されてい
る。

前記ピストンバルブ９ａ、１０ａのヘッド面（第２図及
び第４図中下端面）は、上死点位置（燃焼室１３側への
摺動限界位置）になった時前記燃焼室１３の天井壁と均
−面となるように球状凹面とされて燃焼室１３の天井壁
の一部を構成し得るようになっている。

また、前記ピストンバルブ９ａ、ＬＯａが上死点側から
下死点側（反燃焼室工３側）へ摺動時、これらピストン
バルブ９ａ、１０ａのストロークの略中間点より下死点
側で、前記透孔１１ｂ、１２ｂ、が開口し、吸気ボート
７及び排気ポート８が環状空隙部７ａ、　８ａ、バルブ
嵌装室１１，１２を介して燃焼室１３に開口し得るよう
に設定されている。

前記ピストンバルブ９ａ、１０ａは動弁機構１４゜１５
により開閉駆動される。これら動弁機構１４゜１５は互
いに同一構成で、一端に歯車１４ａ−、１５ａを同心一
体に設けた回転軸Ｌ４ｂ’、Ｌ５ｂと、これら回転軸１
４ｂ、１５ｂとピストンバルブ９ａ。

１０ａとを連結するコンロッド１４ｃ、１５ｃとを有し
ている。

前記回転軸ｔ４ｂ、ｔａｂは第４図に示す如く軸受１４
ｄ、１５ｄを介してシリンダヘッド５に回転自在に支持
されている。

前記コンロッド１４ｃ、１５ｃは、その大径端部が前記
歯車１４ａ、１５ａに回転軸Ｌ４ｂ、１５ｂに対して偏
心して突設した偏心軸１４ｅ、１５ｅに軸受１４ｆ、１
５ｆを介して回転自在に嵌着され、小径端部が前記ピス
トンバルブ９ａ、１０ａに取付軸１４ｇ、１５ｇを介し
て回転自在に取り付けられている。そして、回転軸１４
ｂ、１５ｂの回転に伴い、フンロッド１．４ｃ、１５ｃ
を介してピストンバルブ９　ａ　＋　１０　ａが円筒体
１１ａ、１２ａ内を軸線方向に摺動し得るようになって
いる。

前記歯車１４ａ、１５ａはタイミングシャフト１６に固
着した歯車１７に噛合しており、該タイミングシャフト
１６は第１図に示す如くシリンダヘッド５に軸受１８及
び１９を介して回転１在に支持されている。前記タイミ
ングシャフト１Ｇの一端部にはチェンスプロケット２０
が固着され、該チェンスプロケット２０と前記クランク
シャフト４に固着したチェンスプロケット２１との間に
、エンドレスチェン２２が巻装されている。従って、ク
ランクシャフト４の回転に伴ない、チェンスプロケット
２１、エンドレスチェン２２、チェノスプロケット２０
．タイミングシヤフト１６、歯車１７．１４ａ、４５ａ
を介して回転軸１４ｂ、１５ｂが、クランクシャフト４
の回転数の１／２の回転数で回転するようになっている
。

尚、第３図中２３はチェンガイドローラ、２４はチェン
テンシＡナー、２５は該チェンテンショナー２４のテン
シゴン調整機構、２６はオイルポンプ駆動用スプロケッ
トであり、また、第１図中２７は点火プラグである。

次に、上記構成の本発明の４サイクルエンジンの弁装置
の作用を説明する。ピストン２の上下運動に伴ないコン
ロッド３を介してクランクシャフト４が回転すると、チ
ェンスプロケット２１、エンドレスチェン２２、チェン
スプロケット２０、タイミングシャフト１６．歯車１７
．１４ａ　、　１５ａ　。

回転軸１４ｂ、１５ｂ、コンロッド１４ｃ、１５ｃを介
してピストンバルブ９ａ、ｌｏｇが所定のタイミングで
円筒体１１ａ、１２ａ内を摺動することによって、吸気
ボート７及び排気ボート８がそ九ぞれ開閉されるもので
ある。

更に、第６図を参照してピストンバルブ９ａ、　１０ａ
の開閉タイミングについて詳述する。尚、同図中Ｓ、は
ピストン２の、Ｓ２及びＳ３は従来のポペットバルブよ
りなる吸気バルブ及び排気バルブの、Ｓ４及びＳ５は本
発明のピストンバルブ９ａ及び１０ａよりなる吸気バル
ブ９及び排気バルブ１０のリフト状態をそれぞれ示すリ
フト曲線である。ピストン２が２往復する間に吸入、圧
縮、爆発、排気の４行程が１サイクルとして行われ、各
行程毎にクランクシャフト４は１８０°宛回転する。従
ってピストン２が２往復する間にクランクシャフト４は
２回転する。尚、第６図においては、クランクシャフト
４の回転角が０〜１８０°の時′圧縮行程、１８０°〜
３６０°の時爆発行程、３６０″〜５４０°の時排気行
程、及び５４０°〜７２０°の時吸入行程として、ピス
トン２のリフト曲線Ｓ、を表示しである。

まず、吸気側ピストン９ａはリフト曲線Ｓ、で明らかな
ようにクランクシャフト４が０°〜２９０８回転する間
、下死点側から上死点側に向かい５また略２９０°〜１
ＩＩ８６４０°回転する間、上死点側から下死点側に向
かい、更に略６４０″〜７２０″回転する間、下死点側
から上死点側に向かいそれぞれ摺動する。そして、クラ
ンクシャフト４が０゜〜略り００°回転する間（斜線部
分）吸気側ピストンバルブ９ａは吸気ボート７を開口し
、圧縮行程時における吸気慣性による吸気作用が行われ
る。

また、クランクシャフト４が略１００６〜略５００’回
転する間吸気側ピストンバルブ９ａは吸気ポート７を閉
塞する。更に、クランクシャフト４が略５００゜〜７２
０°回転する間（斜線部分）吸気側ピストンバルブ９ａ
は吸気ボート７を開口する。クランクシャフト４が初期
位置から略１００°回転した位置（図中ａ点）で、吸気
側ピストンバルブ９ａは吸気ボート７を閉塞するもので
、このａ点は吸気側ピストンバルブ９ａが下死点から上
死点への摺動時、該ピストンバルブ９ａのストロークＬ
ｂの略中間点より下死点側に偏位している。また、クラ
ンクシャフト４が初期位置から略２９０°回転した位置
（図中す点）で、吸気側ピストンバルブ９ａは上死点に
あってそのヘッド面は第２１８ｉｉＩ及び第４図に示す
如く燃焼室１３の天井壁と均−面になる。更にクランク
シャフト４が初期位置から略５００°回転した位置（図
中Ｃ点）で、吸気側ピストンバルブ９ａは吸気ポート７
を開口するもので、このＣ点は吸気側ピストンバルブ９
ａが上死点から下死点への摺動時、該ピストンパル９ａ
のストロークＬｂの略中間点より下死点側に偏位してい
る。また、クランクシャフト４が初期位置から略６４０
°回転した位置（図中ｄ点）で吸気側ピストンバルブ９
ａは下死点にあって、そのヘッド面は円筒体１１ａの下
端（燃焼室１３側端）より所定寸法だけ上端側に位置し
ており、このヘッド面と円筒体１１ａの下端との間に画
成される空間部の分だけ燃焼室１３の容積が実質的に拡
大するものである。

次に、排気側ピストンバルブ１０ａはリフト曲線Ｓ５で
明らかなようにクランクシャフト４が０″〜略７０’回
転する間、下死点側から上死点側に向かい、また略７０
°〜略４３０″回転する間、上死点側から下死点側に向
かい、更に略４３０’〜７２０６回転する間、下死点側
から上死点側に向かいそれぞれ摺動する。そして、クラ
ンクシャフト４が略２９０°〜略５８５°回転する間（
斜線部分）排気側ピストンバルブ１０ａは排気ポート８
を開口することにより排気作用が行われてそれ以外は排
気ポート８を閉塞しているため排気作用は行われない。

クランクシャフト４が初期位置から略７０’回転した位
置（図中ｅ点）で、排気側ピストンバルブＬＯａは上死
点にあって、吸気側ピストンバルブ９ａの場合と同様に
ヘッド面が燃焼室１３の天井壁と均−面になる。また、
クランクシャフト４が初期位置から略２９０°回転した
位置（図中ｆ点）で排気側ピストンバルブ１０ａは排気
ポート８を開口するもので。

このｆ点は吸気側ピストンバルブ９ａの場合と同様に排
気側ピストンバルブｌｏｇが上死点から下死点へ摺動時
、該ピストンバルブ１０ａのストロークＬｂの略中間点
より下死点側に偏位している。

更に、クランクシャフト４が初期位置から略４３０’回
転した位置（図中ｇ点）で排気側ピストン１０ａは下死
点にあって、そのヘッド面は吸気側ピストンバルブ９ａ
の場合と同様に円筒体１２ａの下端より所定寸法だけ上
端側に位置しており、このヘッド面と円筒体１２ａの下
端との間に画成される空間部の分だけ燃焼室１３の容積
が実質的に拡大するものである・また、クランクシャフ
ト４が初期位置から略５８５°回転した位置（図中り点
）で排気側ピストンバルブ１０ａは排気ポートＢを閉塞
するもので、この６点は吸気側ピストンバルブ９ａの場
合と同様に排気側ピストンバルブ１０ａが不死点から上
死点への摺動時、該ピストンバルブ１０ａのストローク
Ｌｂの略中間点より下死点側に偏位している。

ところで、従来のポペットバルブよりなる吸気バルブ及
び排気バルブにおいては、ポペットバルブの閉塞作動時
に打音が発生しないようにする為、リフト曲線Ｓ２及び
Ｓ３で明らかなように、リフトの立ち上かり開始時点近
傍と戻り終了時点近傍におけるカーブが逆カーブとなっ
ているのに対して５本発明の吸気側及び排気側のピスト
ンバルブ９ａ及び１０ａにおいては開閉作動時に衝合す
る部分が全くなく、打音について配慮する必要がないの
で、それらのリフト曲線ｓ４．ｓ５で明らかなように立
ち上がり開始時点近傍と戻り終了時点近傍におけるカー
ブが逆カーブとならずに正弦曲線となり、吸気作用時に
はスムースに立ち上がることにより吸気が流れ易くなっ
て吸気効率、即ち充填効率が高くなり、また、排気作用
時には排気ガスの慣性をそのままにして排気の流れを排
気ポートにつなげることができるので排気効率も高くな
るものである。

また、上述したように吸気側及び排気側のピストンバル
ブ９ａ、１０ａは、従来のポペットバルブにみられるよ
うなりリアランスの変化に伴ないシール性能が左右され
るということが全くないので、メンテナンスが簡単とな
る。

また、ピストンバルブ９ａ及び１０ａはその上死点位置
にある時ヘッド面が燃焼室１３の天井壁と均−面となり
、燃焼室１３内へ全く突出しないから、吸・排気のピス
トンバルブ９ａ、　１０ａを互いに近接させることによ
って、Ｗ５焼室１３の天井壁のバルブ嵌装室１１．１２
の開口面積を大きく設定できる。

更に、バルブ嵌装室１１，１２を構成する円筒体１．１
ａ、Ｌ２ａの周壁に、吸気ポート７及び排気ポート８に
連通する透孔１１ｂ、１２ｂを設けたため、円筒体１１
ａ、１２ａを交換すること↓こよりバルブ開閉タイミン
グを容易且つ確実に変えられる。

また、円筒体１１ａ、１２ａの透孔１１ｂ、１２ｂの外
周に環状空隙部７ａ、８ａを設け、これら空隙部７ａ、
８ａの幅りを１円筒体１１ａ、Ｌ２ａの透孔１１ｂ、１
２ｂの位置変更を許容し得るに十分な寸法に設定したか
ら、そ九らの相対的位置合わせが容易で、加工及び組立
精度が緩和される。

尚、上記実施例においては吸気側バルブ９．及び排気側
バルブ１０の両者をピストンバルブ９ａ　、　１０ａと
した場合について説明したが、これに限られるものでは
なく、吸気側バルブ及び排気側バルブのいずれか一方を
ピストンバルブで構成してもよいその他の構成について
も、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得るこ
とは勿論である。

以上詳述した如く本発明の４サイクルエンジンの弁装置
はシリンダヘッドの吸気ボート及び排気ポートをそれぞ
れ開閉する吸気弁及び排気弁を具（１ｆ？した４サイク
ルエンジンの弁装置において、該吸気弁及び排気弁の少
なくとも一方をピストンバルブにて構成し、該ピストン
バルブを該シリンダヘッドのバルブ嵌装室内に軸方向に
沿って所定ストローク摺動自在に嵌装し、該バルブ嵌装
室壁面に該ポートを開口し、クランクシャフトの回転数
の１／２の回転数で回転する回転軸と該ピストンバルブ
とをコンロッドを介して連結することにより、該回転軸
の回転に伴ってピストンバルブが摺動し得る如くなし、
該ピストンバルブが上死点から不死点へ摺動時、該ピス
トンバルブのストロークの略中間点より下死点側で該ポ
ートがバルブ嵌装室内を介して燃焼室内に開口し得るよ
うに構成したことを特徴とするから、燃焼室の有効容積
が大きくなり、吸・排気効率が高くなるので、４サイク
ルエンジンの資質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明の弁装
置を備えた４サイクルエンジンの要部縦断面図、第２図
は第１図のｎ−ｍ線に沿う縦断面図、第３図は第１図の
ｍ−ｍ線に沿う縦断面図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ
線に沿う横断面図、第５図は第２図のｖ−■線に沿う横
断面図、第６図はクランクシャフトの回転角と、ピスト
ンのリフト、従来の吸・排気バルブのリフト及び本発明
の吸・排気バルブのリフトとの関係を示すリフト曲線図
である。５・・シリンダヘッド、６・・・弁装置、７・・・吸気
ボート、８・・・排気ポート、９・・吸気バルブ、９ａ
・・・ピストンバルブ、１０・・・排気バルブ、１０ａ
・・・ビス１ヘン八ルブ、１１．１２・・バルブ嵌装室
、１３・・・燃焼室、１４　ｂ、　、１５　ｂ’−回転
軸、１４ｃ　、　１５ｃｍコンロッド。出願人　本田技研工業株式会社代理人　弁理士　渡部　敏彦同　弁理士　長門侃二

Claims

【特許請求の範囲】

１、　シリンダヘッドの吸気ボート及び排気ポートをそ
れぞれ開閉する吸気弁及び排気弁を具備した４サイクル
エンジンの弁装置において、該吸気弁及び排気弁の少な
くとも一方をピストンバルブにて構成し、該ピストンバ
ルブを該シリンダヘッドのバルブ嵌装室内に軸方向に沿
って所定ストローク摺動自在に嵌装し、該バルブ嵌装室
壁面に該ボートを開口し、クランクシャフトの回転数の
１／２の回転数で回転する回転軸と該ピストンバルブと
をコンロシトを介して連結することにより、該回転軸の
回転に伴ってピストンバルブが摺動し得る如くなし、該
ピストンバルブが上死点から下死点へ摺動時、該ピスト
ンバルブのストロークの略中間点より不死点側で該ボー
トがバルブ嵌装室内を介して燃焼室内に開口し得るよう
に構成したことを特徴とする４サイクルエンジンの弁装
置。