(57)【要約】【課題】  吸気バルブの着座時に生じる慣性力を抑えながら吸気カムリフトを大きくできるようにする。【解決手段】  吸気カムのプロファイルを、吸気カムリフトが零から正値に転じる瞬間を始点ｔｏとして、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ１）、減少と推移し、かつ、吸気カムリフトが正値から零に転じる瞬間を終点ｔｃとして、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ２）、減少と推移するように設定し、吸気バルブの着座時に生じる慣性力を抑えてバウンスの発生を良好に抑え、吸気バルブの信頼性および耐久性を損なうことなく、吸気カムリフトを大きくして吸気量を増加し、エンジンの高出力化と、ポンプロス低減によるエンジンの高効率化とを良好に図る。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気バルブを、吸気カムの回転駆動により、吸気カムリフトが零から単純増加した後、単純減少して零となるプロフィールで開閉させるエンジンの動弁装置において、
前記プロフィールを、吸気カムリフトが零から正値に転じる瞬間を始点として、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ１）、減少と推移し、かつ、吸気カムリフトが正値から零に転じる瞬間を終点として、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ２）、減少と推移するように設定したことを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの動弁装置において、
吸気カム加速度が一定である区間が、吸気カムリフトが正である区間の５％以上でかつ２０％以下であるエンジンの動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動弁装置では、従来一般に、図４の（ａ）のカムリフトのグラフに点線で示すように、エンジンの吸気バルブを、カムの回転駆動により、吸気カムリフトが零から単純増加した後、単純減少して零となるプロフィールで開閉させるように構成されている。
【０００３】
燃焼用の混合気あるいは空気が吸気バルブを介して供給される。シリンダ内に供給される吸気量を大きくすることでエンジンを高出力化できる。また、吸気を円滑に行えるようにすることで吸気に伴う損失（ポンプロス）を低減できてエンジンの高効率化を図ることができる。
【０００４】
このように吸気量を増大し、かつポンプロスを低減するための方法としては、吸気バルブの径を大きくする方法が考えられるが、この方法の場合、ボア径が拡大し、エンジンが大型化するために実用性に欠ける問題がある。
【０００５】
そこで、吸気側の吸気カムのリフト量（以下、吸気カムリフトと称する）を大に設定し、吸気量を大きくできるようにしたカムシャフトを用いることが行われている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１０１号公報（図５、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、吸気カムリフトを大きくすると、吸気カムの加速度が増大し、吸気バルブの着座時に生じる慣性力が増大して吸気バルブのバウンスが発生し、吸気バルブの異常磨耗や損傷に直結する問題があり、吸気カムリフトをあまり大きく設定できないのが実情であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、吸気バルブの着座時に生じる慣性力を抑えながら吸気カムリフトを大きくできるようにすることを目的とし、また、請求項２に係る発明は、吸気量を良好に増大できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
エンジンの吸気バルブを、吸気カムの回転駆動により、吸気カムリフトが零から単純増加した後、単純減少して零となるプロフィールで開閉させるエンジンの動弁装置において、
前記プロフィールを、吸気カムリフトが零から正値に転じる瞬間を始点として、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ１）、減少と推移し、かつ、吸気カムリフトが正値から零に転じる瞬間を終点として、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ２）、減少と推移するように設定する。
【０００９】
（作用・効果）
請求項１に係る発明のエンジンの動弁装置の構成によれば、吸気カムリフトが零から正値に転じる点を始点とする吸気カム加速度、および、吸気カムリフトが正値から零に転じる点を終点とする吸気カム加速度において、その変化過程で一定値となる範囲を設定することで、吸気カムリフトおよび吸気カムリフトが正である区間（吸気行程の長さ）が従来と同じになるようにしながら、その増加および減少の範囲で従来よりも吸気カム加速度を大きくしても、吸気カム加速度の最大値が従来よりも小さくなるようにする。
【００１０】
したがって、吸気カムリフトが同じでありながら、吸気カム加速度の最大値を小さくできてバウンスの発生をより良好に抑えることができる。一方、吸気カム加速度の最大値が従来と同等になるようにした場合に、バウンスの発生を抑えながら吸気カムリフトを大にできることになる。全体として、吸気バルブの着座時に生じる慣性力を抑えてバウンスの発生を良好に抑え、吸気バルブの信頼性および耐久性を損なうことなく、吸気カムリフトを大きくして吸気量を増加でき、エンジンの高出力化と、ポンプロス低減によるエンジンの高効率化とを良好に図ることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明のエンジンの動弁装置は、前述のような目的を達成するために、
請求項１に記載のエンジンの動弁装置において、
吸気カム加速度が一定である区間が、吸気カムリフトが正である区間の５％以上でかつ２０％以下になるように構成する。
【００１２】
吸気カムリフトおよび吸気カムリフトが正である区間が従来と同じになるようにすると、吸気カム加速度が一定である区間が、吸気カムリフトが正である区間（吸気バルブが開いている区間）の５％未満では、一定である加速度を大きくする必要がありバウンスを生じやすくなる。一方、２０％を超えると、吸気カム加速度が正である区間が長くなる。また、吸気カムリフトが最大となる時、吸気カム速度は０であるため、図４の（ｂ）に示す負の加速度が大きくなる。そのため吸気カムのプロフィールに合わせてバルブが動作しなくなりやすくなるからである。
【００１３】
（作用・効果）
請求項２に係る発明のエンジンの動弁装置の構成によれば、吸気カム加速度が一定である区間を特定範囲に設定することで、バウンスを発生せずに吸気量を良好に増大できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明のエンジンの動弁装置によれば、吸気カムリフトが零から正値に転じる点を始点とする吸気カム加速度、および、吸気カムリフトが正値から零に転じる点を終点とする吸気カム加速度において、その変化過程で一定値となる範囲を設定することで、吸気カムリフトおよび吸気カムリフトが正である区間（吸気行程の長さ）が従来と同じになるようにしながらその増加および減少の範囲で従来よりも吸気カム加速度を大きくしても、吸気カム加速度の最大値が従来よりも小さくなるようにする。
【００１５】
したがって、吸気カムリフトが同じでありながら、吸気カム加速度の最大値を小さくできてバウンスの発生をより良好に抑えることができる。一方、吸気カム加速度の最大値が従来と同等になるようにした場合に、バウンスの発生を抑えながら吸気カムリフトを大にできることになる。全体として、吸気バルブの着座時に生じる慣性力を抑えてバウンスの発生を良好に抑え、吸気バルブの信頼性および耐久性を損なうことなく、吸気カムリフトを大きくして吸気量を増加でき、エンジンの高出力化と、ポンプロス低減によるエンジンの高効率化とを良好に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るエンジンの動弁装置の実施例を示す縦断面図であり、エンジンシリンダ１内に摺動自在にピストン２が設けられ、エンジンシリンダ１の内周面とピストン２の上面とシリンダヘッド３とで囲まれて主燃焼室４が形成されている。
【００１８】
シリンダヘッド３に、主燃焼室４に空気を吸入供給する吸気路５と燃焼排ガスを排出する排気路６とが形成され、吸気路５に吸気バルブ７が設けられるとともに、排気路６に排気バルブ８が設けられている。
【００１９】
また、シリンダヘッド３に副燃焼室９が形成され、その副燃焼室９に副室バルブ１０が設けられるとともに、点火プラグ１１が付設されている。
【００２０】
吸気バルブ７、排気バルブ８および副室バルブ１０それぞれの軸部７ａ，８ａ，１０ａの先端側が、シリンダヘッド３外に突出され、その突出箇所において、開き側に不勢するように抜け止め用のローテータ１２との間に圧縮コイルスプリング１３が介装されている。更に、ローテータ１２に当接するようにカム機構部１４が設けられている。
【００２１】
カム機構部１４は、図２の概略斜視図に示すように、昇降用突起部１５を一体的に設けた吸気用連結部材１６ａおよび排気用連結部材１７ａと、支軸１８に揺動可能に設けた吸気用ロッカーアーム１６ｂおよび排気用ロッカーアーム１７ｂと、カム軸１９に設けられた吸気カム２０および排気カム２１と、吸気カム２０と吸気用ロッカーアーム１６ｂそれぞれに当接して設けられた吸気用プッシュロッド２２ａおよびタペット２２ｂと、排気カム２１と排気用ロッカーアーム１７ｂそれぞれに当接して設けられた吸気用プッシュロッド２３ａおよびタペット２３ｂとから構成されている。
【００２２】
吸気用連結部材１６ａの両端それぞれに一対の吸気バルブ７，７の軸部７ａの先端のローテータ１２（図１参照）が一体的に連接され、一方、排気用連結部材１７ａの両端それぞれに一対の排気バルブ８，８の軸部８ａの先端のローテータ１２（図１参照）が一体的に連接され、カム軸１９の回転に伴い、吸気バルブ７および排気バルブ８を所定のタイミングとスピードで開閉するように構成されている。図示していないが、副室バルブ１０に対しても同様の機構により作動するように構成されている。
【００２３】
吸気カム２０は、図３の正面図に示すように、円形カム部分に連なるように突出カム部分を設けて構成され、突出カム部分に作用したときに、その作用点Ｆと円形カム部分の中心Ｃとを結んだ線の長さから円形カム部分の半径を減算した長さＬが、ほぼ吸気カム２０に対する吸気カムリフトになるように構成されている。
【００２４】
図４の（ａ）の吸気カムリフトのグラフに実線で示すように、吸気バルブ７が、吸気カム２０の回転駆動により、吸気カムリフトが零から単純増加した後、単純減少して零となるプロフィールで開閉されるように構成されている。
【００２５】
また、図４の（ｂ）のグラフに実線で示すように、プロフィールが、吸気カムリフトが零から正値に転じる瞬間を始点ｔｏとして、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ１）、減少と推移し、かつ、吸気カムリフトが正値から零に転じる瞬間を終点ｔｃとして、吸気カム加速度が、増加、一定値（ａｍａｘ２）、減少と推移するように設定されている。
【００２６】
これらのグラフ、ならびに、後述するグラフにおいて、実線は本発明品を、点線は従来品をそれぞれ示しており、両者を比較して説明する。本発明品と従来品とは、吸気カムリフトの最大値および吸気カムリフトが正である区間が同じものとしている。
【００２７】
吸気カム加速度が増加する範囲では、従来品より本発明品の吸気カム加速度の方が大きくなるよう設定されている。一方、本発明品では、増加後の吸気カム加速度は一定値になるために、従来品よりも小さくなる。すなわち、吸気カム加速度の最大値において、本発明品は従来品よりも小さく、バウンスの発生を抑えることができる。
【００２８】
図５は、吸気カム加速度から求められる吸気カム速度を示すグラフであり、図４の（ａ）および図５から明らかなように、吸気カムリフトおよび吸気カム速度のいずれにおいても、最大値がほぼ同じで、吸気カムリフトおよび吸気カム速度の面で本発明品と従来品とはほぼ同等である。
【００２９】
以上のことから、本発明品により、吸気カムリフトを従来品と同等にしながら、吸気カム加速度の最大値を減少でき、例えば、従来品で吸気バルブ７のバウンスを発生するほど吸気カムリフトを大きく取ったとしても、本発明品ではそのような吸気バルブ７のバウンスを発生しない。
【００３０】
次に、上述本発明品と従来品とを用いて行った吸気バルブ７の挙動についての計測実験について説明する。
【００３１】
エンジンとしては、下記諸元のミラーサイクルガスエンジンを用いた。
【００３２】
燃料    ：１３Ａ天然ガス
燃焼方式：副室希薄燃焼
回転数  ：１２００ｒｐｍ
回転負荷：０ｋＷ（アイドリング）
計測方式としては、ローテータ１２（図１参照）の上部に、規定の間隔を設けて、磁気を利用して距離を計測するギャップセンサー（株式会社電子応用製のＡＥＣ−５５シリーズ）を設け、ローテータ１２の上下動、すなわち、吸気バルブ７の上下動を計測した。
【００３３】
エンジンを通常通りアイドリング運転して吸気バルブ７の挙動を計測した結果、図６の本発明品の挙動のグラフ、および、図７の従来品の挙動のグラフが得られた。
【００３４】
これらの結果から、従来品では、吸気バルブ７の着座時にバウンスを生じているが、本発明品では、何らバウンスを生じていないことが明らかであった。
【００３５】
上記実施例では、図４の（ｂ）に示すように、吸気カム加速度が一定である区間を、吸気カムリフトが正である区間の８〜１０％程度にしているが、本発明としては、５％以上でかつ２０％以下になるように構成するものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るエンジンの動弁装置の実施例を示す縦断面図である。
【図２】カム機構部を示す概略斜視図である。
【図３】吸気カムの正面図である。
【図４】（ａ）は吸気カムリフトのグラフであり、（ｂ）は吸気カム加速度のグラフである。
【図５】吸気カム速度のグラフである。
【図６】本発明品の吸気バルブの挙動を示すグラフである。
【図７】従来品の吸気バルブの挙動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
７…吸気バルブ
２０…吸気カム
【図１】
2005282437.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005282437.tif 000007
【図６】
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【図７】
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