(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムであって、第１ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；第１弁と第２弁とを有し、その一つが燃焼室へ流れる吸気を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁であり、他方が燃焼室からの排気ガスの流れを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁である弁アセンブリとを具備し；第１弁が第１ポートとシーリング係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；スカート構造がキャビティ内の壁構造と摺動し、かつ、シーリング係合し、スカート構造と壁構造が、キャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割するように共働し；第１流路が外部キャビティ部と連絡し；壁構造が、内部キャビティ部の境界を規定する内面と外部キャビティ部の境界を規定する外面の形態をなし；第２流路が内部キャビティ部と連絡し；第２弁が燃焼室と内部キャビティ部間の流体流れを制御するための第１弁内の第２ポートを開放、閉封するために第１弁に配置されている弁システムにおいて、スカート構造が第１軸長を有し、壁構造が第２軸長を有し、第１軸長が第２軸長よりも短い吸気／排気弁システム。
【請求項２】
スカート構造がシリンダー状である請求項１に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項３】
第１弁がスカート構造に連結された弁ステムを有している請求項１または２に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項４】
弁ステムが一つまたはそれ以上の連結部材によってその両者間に延長してスカート構造に連結されている請求項３に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項５】
各連結部材が流体流れの方向に薄い形態をなしている請求項４に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項６】
弁ステムがスカート構造の領域の長手方向外部に配置されている請求項３、４または５に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項７】
第１弁ステムが中空で、軸方向経路を提供し、ここに第２弁のステムが受承されている請求項３から６のいずれかに記載の吸気／排気弁システム。
【請求項８】
第２弁のステムが、中空第１弁ステム内に案内されるようにして支持され、これに対して往復運動する請求項７に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項９】
第２弁のステムが、第１弁ステムを越えて長手方向に延長している請求項８に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１０】
第１弁および第２弁が、時間シーケンスでそれぞれの開放状態と閉封状態間で弁を移動するように作動可能な手段に連結されている先行請求項のいずれかに記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１１】
第１弁が吸気弁であり、第２弁が排気弁である先行請求項のいずれかに記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１２】
壁構造は、スカート構造が、摺動し、シーリング係合するシリンダー状面の形態をなす先行請求項のいずれかに記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１３】
壁構造がキャビティ内に着脱可能に取り付けられている先行請求項のいずれかに記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１４】
壁構造が取付フランジを有する環状本体を含んでいる請求項１３に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１５】
取付フランジが環状本体に近接するとともに、その一端から内側に隔置され前記一端において本体上に配置位置を提供し、この配置位置がキャビティ内の配置凹所に受承されている請求項１４に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１６】
シリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムであって、吸気ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；燃焼室への流体の流れの吸気を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁と、燃焼室からの排気ガスを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁とを有する弁アセンブリとを具備し；吸気弁が吸気ポートと摺動係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；スカート構造が壁構造と摺動し、かつ、シール係合し、スカート構造と壁構造が共働してキャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割し；壁構造が、内部キャビティ部の境界を規定する内面と外部キャビティ部の境界を規定する外面の形態をなし；吸気流路が吸気流体をそこに分配するために外部キャビティ部と連絡し；排気流路が内部キャビティ部と連絡し；排気弁が燃焼室からと内部キャビティ部への流体流れを制御するための吸気弁内の排気ポートを開放、閉封するために吸気弁に配置されている弁システムにおいて、スカート構造が第１軸長を有し、壁構造が第２軸長を有し、第１軸長が第２軸長よりも短い吸気／排気弁システム。
【請求項１７】
シリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムであって、第１ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；第１弁と第２弁とを有し、その一つが燃焼室への流体の流れの吸気を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁であり、他方が燃焼室からの排気ガスを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁である弁アセンブリとを具備する弁システムにおいて；第１弁が第１ポートと摺動係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；壁構造がキャビティ内に着脱可能に取り付けられており；スカート構造がキャビティ内の壁構造と摺動し、かつ、シール係合し、これによってスカート構造と壁構造が共働してキャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割し；第１流路が外部キャビティ部と連絡し；壁構造が、内部キャビティ部の境界を規定する内面と外部キャビティ部の境界を規定する外面の形態をなし；第２流路が内部キャビティ部と連絡し；第２弁が燃焼室と内部キャビティ部間の流体流れを制御するための第１弁内の第２ポートを開放、閉封するために第１弁に配置されている吸気／排気弁システム。
【請求項１８】
壁構造が、シリンダー状である請求項１７に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項１９】
壁構造が、キャビティ内に着脱可能に取り付けられている請求項１７または１８に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項２０】
壁構造が、取付フランジを有する環状本体を含んでいる請求項１９に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項２１】
取付フランジが、環状本体に隣接するとともに、その一端から内側に隔置され前記一端において本体上に配置位置を提供し、この配置位置がキャビティ内の配置凹所に受承されている請求項２０に記載の吸気／排気弁システム。
【請求項２２】
シリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムであって、第１ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；第１弁と第２弁とを有し、その一つが燃焼室への流体の流れの吸気を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁であり、他方が燃焼室からの排気ガスを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁である弁アセンブリとを具備する弁システムにおいて；第１弁が第１ポートと摺動係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；スカート構造がキャビティ内の壁構造と摺動し、かつ、シール係合し、これによってスカート構造と壁構造が共働してキャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割し；第１流路が外部キャビティ部と連絡し；第２流路が内部キャビティ部と連絡し
；壁構造が、内部キャビティ部の境界を規定する内面と外部キャビティ部の境界を規定する外面の形態をなし；第２弁が燃焼室と内部キャビティ部間の流体流れを制御するための第１弁内の第２ポートを開放、閉封するために第１弁に配置されており；第１弁がスカート構造に連結された弁ステムを有し、この弁ステムがスカート構造の領域から長手方向外部に配置されている吸気／排気弁システム。
【請求項２３】
先行請求項のいずれかによる吸気／排気弁システムを収容するシリンダーヘッドであって、キャビティを有する本体とこの本体内に着脱可能に受承されたインサートと、このインサートに取り付けられた第１弁と第２弁とからなることを特徴とするシリンダーヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は内燃機関の吸気／排気弁システムに関する。
【０００２】
（発明の背景）
内燃機関に関して一般的に使用される吸気／排気弁システムは、回転弁、スリーブ弁およびポペット弁を含んでいる。この種の弁の内で、ポペット弁が有利であり、広く使用されている。一般的な構成において、吸気／排気ポペット弁は互いに分離されている。
【０００３】
使用することの可能な分離吸気／排気ポペット弁のサイズに固有の制限があり、この種の弁はそれが組み込まれる燃焼室の頂部で開口していなければならない。燃焼室に対する弁開口部のサイズを最大にする利点があり、これが吸気／排気工程に利用可能な単位時間当りのチャージ容積を高め、効率および（または）パワー出力の点でエンジンの改善された機能につながり、さらに汚染を減少させることにつながる燃焼工程中の改善をも提供することになる。しかし、それらの結合構造のために、ポペット弁はシリンダヘッドの利用可能領域で有効に使用できない。従って、弁開口部が吸気／排気流体の流れを制限する。
【０００４】
分離された吸気／排気ポペット弁の備えたさらなる欠点は、ポペット弁のシリンダー軸との固有の非対称関係にあることである。非対称である結果、燃料−空気混合物が燃焼室の中央領域内に導入されず、またこれがために室内で均一に分配されない。
【０００５】
付加的に、排気ガスが室の中央領域から放出されない。従って、この非対称性が、エンジンが吸気／排気弁処理を実行できる効率を制限している。
【０００６】
内燃機関の分離吸気／排気ポペット弁の上述した欠点を軽減することに関して、集中吸気／排気弁アセンブリを提供する種々の提案がなされている。このような提案には、米国特許第４９５７０７３号（ＢＥＲＧＥＲＯＮ）、第４４４９４９０号（ＨＡＮＳＥＮ）、第５３５５８４８号（ＤＥＮＴＯＮ）および第４８９３５９２号（ＦＡＬＥＲＯ）に開示された吸気／排気弁システムが含まれている。
【０００７】
ＢＥＲＧＥＲＯＮ特許に確認されるように、集中吸気／排気弁システムのある従来の提案における欠陥には、構成に関係する過度な量と、燃焼室内の圧縮ガスに対する排気弁開講部の比較的大きい表面積に起因する負荷問題が含まれている。ＢＥＲＧＥＲＯＮは、吸気ストローク当りのエンジンを介する単位時間当りの増大したチャージ容量を改善するとともに、集中弁アセンブリの質量を縮小できる集中吸気／排気弁システムを提供することを探究している。それにもかかわらず、ＢＥＲＧＥＲＯＮによって提案された吸気／排気システムはなおも望ましくない相当な往復運動量がある。
【０００８】
ＦＡＬＥＲＯは、外部吸気弁が中空ベル状弁ディスクを有する集中吸気／排気弁システムを使用している。この外部吸気弁は、ラジアルアームによってベル状弁ディスクに連結された弁ステムを有し、ラジアルアームと弁ステムの隣接する端がベル状弁ディスクの領域内に配置されている。ベル状弁ディスクは、ほぼシリンダー状側壁を有しており、この側壁の自由端にフランジ部を備え弁座とシーリング接触し、側壁の他端に内側にカーブした部分を備えている。シリンダー状側壁は、吸気ポートと排気ポート間に配置されたいくぶん環状突出部によって規定されたほぼシリンダー状内面と摺動係合している。環状突出部は、ベル状弁ディスクのシリンダー状側壁と共働して、外方吸気弁の動作中、吸気ポートと排気ポート間で分離を維持する。
【０００９】
ＬＡＬＥＲＯはベル状弁ディスクのサイズから分かるように往復運動量の問題には触れてない。実際に、ＦＡＬＥＲＯによって提案されたベル状弁ディスク吸気／排気弁システムは、ベル状弁ディスクの側壁の軸長が環状突出部上のシリンダー面の軸長を越える構成を使用している。
【００１０】
弁が閉状態にあるとき、フランジ部に対向するその端部における内方向カーブ部が環状突出部に抗して座す必要がなければ、その長さとなるベル形弁ディスクの側壁が必要であることが理解できる。
【００１１】
いずれにしても、ベル形弁ディスクのシリンダー状側壁のサイズは、望ましくない相当な往復運動量を伴う弁となる欠点がある。
【００１２】
ＦＡＬＥＲＯのさらなる欠点は、ベル形弁ディスクを連結するラジアルアームの位置である。弁ステムの隣接する端が、流体の通過する中空ベル形弁ディスクの領域内に配置されるために、弁ステムの存在が弁内の断面流域を減じる作用をし、流量の制限をすることになる。
【００１３】
ＦＡＬＥＲＯのさらに別の欠点は、シリンダー状面の形成する環状突出部が、過渡に摩耗したり損傷を受けた場合に容易に再研磨したり、取り替えできない。
【００１４】
（発明の概要）
本発明は、上述の先行技術と比較して、あるいは先行技術の提案とは別のものとして有利な選択を少なくとも提供する縮小された往復運動量を有する吸気／排気弁システムを提供することを探究している。
【００１５】
本発明はシリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムを提供し、第１ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；第１弁と第２弁とを有し、その一つが燃焼室へ流れる吸気流体を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁であり、他方が燃焼室からの排気ガスの流れを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁である弁アセンブリとを具備し；第１弁が第１ポートとシーリング係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；スカート構造がキャビティ内の管状壁構造と摺動し、かつ、シーリング係合し、これによってスカート構造と壁構造が共働してキャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割し；第１流路が外部キャビティ部と連絡し；第２流路が内部キャビティ部と連絡し；第２弁が燃焼室と内部キャビティ部間の流体流れを制御するための第１弁内の第２ポートを開放、閉封するために第１弁に配置されている弁システムにおいて；スカート構造が第１軸長を有し、管状壁構造が第２軸長を有し、第１軸長が第２軸長さよりも短くなっている。
【００１６】
この構成は、これまでに参照してきた従来技術の提案と比較して縮小された往復運動量を有する同心吸気／排気弁システムを提供する。往復運動量の縮小は、（ａ）（往復運動量の一部を形成する）スカート構造と（往復運動量の一部を形成しない）壁構造を利用し、吸気／排気ガス流経路と分離し；（ｂ）スカート構造の軸長が壁構造の軸長よりも短くする構成によって達成される。実際に、スカート構造の軸長をできるだけ短くして、往復運動量を最小にする努力が望ましいが、一方で弁リフトの高さのような要素に関する有効長さを維持するとともに、壁構造とスカート構造間のシーリング一体性を維持することは当然である。
【００１７】
このスカート構造はシリンダー状で、またキャビティ内の管状壁構造であるのが好ましい。
【００１８】
スカート構造は、締り／滑り嵌めのような適当な手段によって、または両者間に設けられたシーリング・リングのようなシーリング手段によって管状壁構造とシール状態に係合できる。
【００１９】
管状壁構造がシリンダーヘッドと一体的に形成できるが、別体に形成し、適当な形態に固定するのが好ましい。
【００２０】
第１弁はスカート構造に連結された弁ステムを有しているのが好ましい。弁ステムとスカート構造間の連結は、これら両者間に延長する一つまたはそれ以上の連結要素によって提供できる。好都合なのは、各連結要素は流体流れの方向に薄い形状を呈し、これによってこの流体流れに対する妨害を最小にしている。
【００２１】
好ましくは、弁ステムはスカート構造の領域外に配置される。
【００２２】
第１弁ステムは中空で、軸方向経路を提供して、ここに第２弁のステムが受承されている。第２弁ステムは中空第１弁ステム内に、これに対して往復運動するようにガイドされて支持されるのが好ましい。
【００２３】
第２弁ステムは第１弁ステムを越えて延長している。
【００２４】
第１弁ステムと第２弁ステムは、時間シーケンスでそれぞれの開放状態と閉封状態間で弁を移動するように作動可能な手段に連結されているのが好ましい。
【００２５】
弁スプリングのような第１弁バイアス手段が第１弁を閉封状態にバイアスするために設けることができる。
【００２６】
弁スプリングのような第２弁バイアス手段が第２弁を閉封状態にバイアスするために設けることができる。
【００２７】
第１弁は吸気弁であり、また第２弁は排気弁であるのが好ましい。
【００２８】
本発明はさらにシリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムを提供し、この弁システムは吸気ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；燃焼室への流体の流れの吸気を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁と、燃焼室からの排気ガスを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁とを有する弁アセンブリとを具備し；吸気弁が吸気ポートと摺動係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；スカート構造が管状壁構造と摺動し、かつ、シール係合し、これによってスカート構造と壁構造が共働してキャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割し；吸気流路が吸気流体をそこに分配するために外部キャビティ部と連絡し；排気流路が内部キャビティ部と連絡し；排気弁が燃焼室から内部キャビティ部への排気を制御するための吸気弁内の排気ポートを開放、閉封するために吸気弁に配置されている弁システムにおいて、スカート構造が第１軸長を有し、管状壁構造が第２軸長を有し、第１軸長が第２軸長よりも短くなっている。
【００２９】
本発明は、さらにシリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムを提供し、第１ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；第１弁と第２弁とを有し、その一つが燃焼室への流体の流れの吸気を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁であり、他方が燃焼室からの排気ガスを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁である弁アセンブリとを具備するシステムであって；第１弁が第１ポートと摺動係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；管状壁構造がキャビティ内に着脱可能に取り付けられており；スカート構造がキャビティ内の管状壁構造と摺動し、かつ、シール係合し、これによってスカート構造と壁構造が共働してキャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割し；第１流路が外部キャビティ部と連絡し；第２流路が内部キャビティ部と連絡し；第２弁が燃焼室と内部キャビティ部間の流体流れを制御するための第１弁内の第２ポートを開放、閉封するために第１弁に配置されている。
【００３０】
本発明は、シリンダーヘッドによって一端で閉封されたシリンダー内に燃焼室を有する内燃機関の吸気／排気弁システムを提供し、この弁システムは第１ポートを介して燃焼室に開口するシリンダーヘッド内のキャビティと；第１弁と第２弁とを有し、その一つが燃焼室への流体の流れの吸気を制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な吸気弁であり、他方が燃焼室からの排気ガスを制御するための開放状態と閉封状態間を移動可能な排気弁である弁アセンブリとを具備し；第１弁が第１ポートと摺動係合可能なバルブヘッドとスカート構造とを備えており；スカート構造がキャビティ内の管状壁構造と摺動し、かつ、シール係合し、これによってスカート構造と壁構造が共働してキャビティを内部キャビティ部とこの内部キャビティ部を取り巻く外部キャビティ部に分割し；外部キャビティ部と連絡する第１流路と；内部キャビティ部と連絡する第２流路と；第２弁が燃焼室と内部キャビティ部間の流体流れを制御するための第１弁内の第２ポートを開放、閉封するために第１弁に配置されており；第１弁がスカート構造に連結された弁ステムを有し、この弁ステムがスカート構造の領域から完全に外部に配置されている。
【００３１】
本発明は、さらにこれまでに規定したように吸気／排気弁システムを収容するシリンダーヘッドを提供し、このシリンダーヘッドがキャビティを有する本体とこの本体内に着脱可能に受承されたインサートと、このインサートに取り付けられた第１弁と第２弁とからなる。
【００３２】
（好ましい実施形態の説明）
図面の図１から図１０に示した第１実施形態は、シリンダー１３を規定するシリンダーブロック１１を備えた４サイクル内燃機関の吸気／排気弁システム１０に向けられている。ピストン１５がシリンダー１３内を往復運動するように取りつけられ、従来の方法でクランクシャフト（図示省略）に連結されている。シリンダーヘッド１７がシリンダーブロック１１に取り付けられ、シリンダー１３の一端を閉封している。燃焼室１９がピストン１５とシリンダーヘッド１７間でシリンダー１３内に規定されている。シリンダーヘッド１７が、燃焼室１９内の燃焼混合物を点火するためのスパークプラグ（図示省略）を螺合するねじ穴２１を含む。
【００３３】
吸気／排気弁システム１０は、燃焼可能な空気／燃料混合物を燃焼室１９内への導入を制御するとともに、燃焼廃棄物（排気ガス）の燃焼室からの放出を制御するために設けられている。
【００３４】
弁システム１０はシリンダーヘッド１７内に形成されたキャビティ２５を含んでいる。キャビティ２５はほぼシリンダー状上部２５ａ、球状中間部２５ｂ、ほぼシリンダー状下部２５ｃからなる。キャビティ２５は、下部２５ｃで燃焼室１９に吸気ポート２７によって開口し、このポートは弁座２９によって包囲されている。上部２５ａと中間部２５ｂ間の結合部に、円形凹所２４と共同するエッジがあり、この目的については後述する。
【００３５】
吸気流体流れ経路２６がシリンダーヘッド１７に形成されており、ここに吸気流体（本実施形態における吸気流体は空気／燃料混合物であるが、ダイレクト燃料注入システムを有するエンジンにおいては空気のみとなる）を分配するキャビティ２５と連絡している。排気流体流れ経路２８もシリンダーヘッド内に形成されており、ここから排気ガスが放出されるようにキャビティ２５に連絡されている。
【００３６】
弁アセンブリ３０が、空気／燃料混合物の燃焼室１９への吸気を制御するための吸気ポート２７に関連して開放状態と閉封状態間を可動な吸気弁３１を具備している。弁アセンブリ３０は燃焼室１９からの燃焼廃棄物の流れを制御するために開放状態と閉封状態間を可動な排気弁３３をさらに具備している。
【００３７】
公知の種類のバルブタイミングギヤ３２が、各弁３１、３３の開放状態と閉封状態間の動きを調整するのに使用される。吸気弁３１と排気弁３３は、各弁スプリング３４によって各々閉封状態にバイアスされる。バルブタイミングギヤ３２はプッシュロッド３６とロッカアーム３８を含んでいる。
【００３８】
吸気弁３１はバルブヘッド３５とスカート構造３７、中空弁ステム３９、弁ステム３９をスカート構造３７に連結する連結構造４１を備えている。バルブヘッド３５はバルブ面４３を備え、吸気弁が閉封状態にあるときに吸気ポート２７の弁座２９とシール状態に係合するように適用されている。スカート構造３７はシリンダー状構成になっており、その目的については後述する。連結構造４１がスカート構造３７と弁ステム３９間に延長し、図面の図６に最もよく示したように弁ステムに関して円周方向に隔置された複数の連結要素４４を含んでいる。この連結要素４４は各々弁ステムの軸長に沿って薄い形状を呈し、これによってスカート構造３７と弁ステム３９間に規定された領域を介する流体流れのあらゆる妨害を最少にしている。これについては後ほど詳述する。連結要素４４はスカート構造３７の全軸長に実質的に延長しており、これによってスカート構造と弁ステム間の適切な支持を提供している。弁ステム３９がスカート構造３７の領域より完全に外部に配置されているので、スカート構造内の断面流れ域を必要としない。
【００３９】
スカート構造３７が、キャビティ２５内に配置された環状壁構造４９と摺動、かつ、シール係合し、これによってスカート構造と環状壁構造が共働してキャビティを内方キャビティ部５１と、この内方キャビティ部を取り巻く外方キャビティ部５３に分割している。
【００４０】
環状壁構造４９がキャビティ２５内に着脱可能に取り付けられるように適用されている。環状壁構造４９は環状本体５４を含んでおり、この環状本体に隣接し、かつ、その一端から内方向に隔置された取付フランジ部５５を備えている。取付フランジ部５５の内方向スペースが、その前記一端で本体上に位置決め部５６を伴う管状壁構造４９を提供する。管状壁構造４９の位置決め部５６は、キャビティ上部２５ａと中間部２５ｂ間のエッジ２２内の円周凹所２４に受け入れられるように適用され、取付フランジ部５５が図１、３および４に最もよく示したようにエッジ２２に抗して受承されている。取付フランジ部５５は小ねじ（図示省略）のようないずれ適当な形態でシリンダーヘッド１７に着脱可能に固定されるように適用されている。
【００４１】
管状壁構造４９がキャビティ内に着脱可能に取り付られているので、必要に応じて修理または交換のために取り外すことができる。
【００４２】
スカート構造３７は締まり／滑り嵌めの方法で管状壁構造４９とシール状態に係合でき、スカート構造の壁構造に対する往復運動を許容する一方で、両者間に有効なシールを提供する。
【００４３】
スカート構造３７は、壁構造４９の軸長（図１０で参照記号Ｙで示されたように）よりも短い軸長（図７の参照記号Ｘで示されたように）を有している。この種の構成が吸気弁３１の往復運動量の縮小を意図することになる。実際に、スカート構造の軸長Ｘは実現可能に小さくすることが望まれ、往復運動量を最小にする一方で、弁リフトの高さおよび壁構造とスカート構造間のシーリングの一体性のような要素を考慮して壁構造との組み合わせで有効な動作を提供するために十分な長さを維持することは当然である。
【００４４】
吸気弁３１のステム３９はキャビティ２５を通って軸方向に延長し、シリンダーヘッド１７内でガイドホール５７を通って軸方向に一致している。このガイドホール５７はシリンダーヘッド１７に取り付けられたガイドスリーブ５８によって規定されている。
【００４５】
中空ステム３９が軸方向経路４０を有し、ベアリング面を提供する縮小部の二つの部分（図示省略）を含んでいる。
【００４６】
バルブヘッド３５が排気ポート６１を含み、内方キャビティ部５１と燃焼室１９間に流体連絡を提供している。排気ポート６１が弁座６３によって取り巻かれている。
【００４７】
排気弁３３が吸気弁３１内に配置され、吸気弁３１内に規定された排気ポート６１を開放、閉封して、排気ガスの燃焼室１９からの排気ガスの流れを調整する。
【００４８】
排気弁３３はバルブヘッド６５と弁ステム６７とを備えている。バルブヘッド６５がバルブ面６９を提供し、排気弁が閉封状態にあるときに、排気ポート６１内の排気ポート弁座６３とシール状態に係合するように適用されている。
【００４９】
排気弁ステム６７が吸気弁３１の中空弁座３７の軸方向経路４０内に摺動可能に支持され、ステムに沿ったガイド運動を許容する。中空弁ステム３９内の軸方向経路４０のベアリング面（図示省略）が弁座６７に摺動、かつ、案内可能に支持され、一方で二つのステム間の接触の範囲を制限し、これで摩擦損失を縮小している。
【００５０】
排気弁３３の弁ステム６７が、図示したように吸気弁３１の弁ステム３９を越えて延長している。
【００５１】
吸気弁ステム３９と排気弁ステム６７が、バルブタイミングギヤ３２に応答して、吸気弁と排気弁を時間シーケンスでそれぞれの開放状態と閉封状態間で移動させるように動作する。
【００５２】
実施形態による吸気弁と排気弁システムの動作について次に説明する。
【００５３】
図面の図１は吸気弁３１と排気弁３３のそれぞれ閉封状態を示す。弁システムにつき、吸気弁３１と排気弁３３が最初にその閉封状態にある排気ストロークの開始からの動作を説明する。排気ストローク中、排気弁３３が閉封状態から開放状態に移動せしめられ、図３に示すように吸気弁３１内で排気ポート６１との係合が解放される。燃焼室１９内の圧力下で排気ガスが排気ポート６１を通して内方キャビティ部５１に流れ、ここから排気流れ経路２８に流れる。排気弁が続いて排気ステージを完全に閉封する。本実施形態において、吸気弁３１と排気弁３３の動作のタイミングはオーバーラップしており、吸気弁３１が開き始めると、排気弁３３が開く。この構成で、吸気弁３１がその弁座から離れるように移動し、排気弁３３と一致し、一方で後者が開いて図４に示すように排気弁の閉封を実行する。吸気弁３１の開放が空気−燃料混合物の吸気経路２６に沿い、外方キャビティ部５３への流れ、吸気ポート２７を介する燃焼室１９への流入を許容する。吸気ストロークの完了後に、吸気弁３１が図面の図１に示した閉封状態に戻るとともに、排気弁３３が閉封される。開放状態と閉封状態間の吸気弁３１の往復運動中、スカート３７が管状壁構造４９とのシール状係合を維持する。これが、吸気混合物と排気ガスの別々の流れ経路を保証する。
【００５４】
本実施形態にいおて、吸気弁３１は同心弁アセンブリ３０内に二つの弁の外方のものである。このような構成にはいくつかの利点があり、一つは外方弁が大きく、かつ、流体の流れの制限が少なく、吸気処理の点で有利である。他の利点は、吸気混合物がシリンダーヘッド１７（より詳しく説明すると、管状壁構造４９と吸気弁３１と関連する）と関連して熱交換関係にあり、また、そこから熱を受け、またある一定の冷却を提供する。
【００５５】
これまでの説明から、内方壁構造との組み合わせで機能する二つの同心弁の外部にあるスカートの特徴が、簡単であり、しかも実施形態による同心吸気／排気弁システムの往復運動量の縮小を提供することは明白である。
【００５６】
第１実施形態において、吸気弁３１と排気弁３３の各々の動作を制御するバルブタイミングギヤ３４は、アンダーヘッドタイプである。
【００５７】
次に図１１、１２および１３を参照して、第２実施形態による吸気／排気弁システム１０はバルブタイミングギヤを除いて第１実施形態のものと同様である。本実施形態において、バルブタイミングギヤ９０は、従来構造でなないオーバーヘッド形態をなす。このバルブタイミングギヤ９０は、上方ロッカーアーム９１と下方ロッカーアーム９２を使用している。バルブスプリング９３が、排気弁３３のステム６７に取り付けられた上方スプリングリテーナ９５と吸気弁３１のステム３９に取り付けられた下方スプリングリテーナ９７間に設けられている。
【００５８】
上方および下方ロッカーアーム９１と９２はそれぞれ二つのカムプロフィル１０１、１０２を有する共通カム９９によって作動される。上方ロッカーアーム９１はカムプロフィル１０１によって作動され、また下方ロッカーアーム９２はカムプロフィル１０２によって作動される。
【００５９】
上方ロッカーアーム９１が排気弁３３の動作を制御し、その弁ステム６７の自由端で作動する。下方ロッカーアーム９２が吸気弁３１の動作を制御し、吸気弁３１に取り付けられた下方スプリングリテーナ９７の下部上で作動する。
【００６０】
図１１と１２を参照して、下方ロッカーアーム９２がカム１０２のローブ１０４上に配置され、リテーナ９７がシリンダー１３に向う移動を阻止し、吸気弁３１を閉状態に維持する。下方ロッカーアーム９２がカム１０２のフラット１０３に位置付けされたとき、下方ロッカーアーム９２が「休止」され、図１３に示したようにスプリング９３が拡張し、リテーナ９７がシリンダー１３に向かって押圧され、吸気弁３１が開される。
【００６１】
この構成は、共通弁スプリング９３だけでなく共通カム９９およびその関連する駆動機構に利点がある。
【００６２】
第１および第２実施形態において、弁システムはシリンダーヘッド１７に組み込まれるが、その三つの部２５ａ，２５ｂおよび２５ｃと、関連する吸気経路２５、排気経路２８、並びに弁座２９でキャビティを形成する必要があるために製造上のある種の困難が生じる。同様にして、この種の構造はシリンダーヘッドの修理または交換を必要とするときに困難が生じる。
【００６３】
これらの困難を少なくする観点で、図１４から１７に示した第３実施形態による吸気／排気弁システムは、モジュラ構造のシリンダーヘッド１１０を使用している。このシリンダーヘッド１１０はインサート１１５を受承するキャビティ１１３で形成された本体１１１からなる。本体１１１はキャビティ１１３に開口する吸気経路２６と排気経路２８で形成されている。
【００６４】
インサート１１５はキャビティ２５と関連する弁座２９で形成され、また吸気弁３１と排気弁３３を収容している。
【００６５】
インサート１１５が本体１１１内のキャビティ１１３に受承されると、インサート内のキャビティ２５が本体１１１内の吸気経路２６と排気経路２８と一致する。従って、これが第１および第２実施形態と同様の同心吸気／排気弁システムを含むシリンダーヘッド１１０を提供する。
【００６６】
しかし、本実施形態は、インサート１１５（およびこれに伴う吸気弁３１と排気弁３３）が必要に応じて修理または交換のために容易に取り外すことができるという利点を有する。
【００６７】
本発明の範囲は説明した種々の実施形態の範囲に限定されるものではないことを理解しなければならない。
【００６８】
本明細書を通して、前後関係を必要としない限り、用語「具備する」または「備える」あるいは「備えている」のようなそのバリエーションは、説明された完全なもの、あるいはグループをなす完全なものを包含することを意図するが、方法工程を含むいずれ他の完全なものまたはグループをなす完全なものを除外するものではないことが理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  吸気弁と排気弁が閉封状態にあることを示している第１実施形態による吸気／排気弁システムと共同するシリンダーヘッドの概略断面図。
【図２】  図１の側面図。
【図３】  排気弁が開状態にあることを示している以外、図１と同様の状態を示す図。
【図４】  吸気弁も開状態にあることを示している以外、図１と同様の状態を示す図。
【図５】  吸気／排気弁システムの一部を形成する吸気経路と排気経路を示すシリンダーヘッドの側面図。
【図６】  弁アセンブリに使用された吸気弁の側面図。
【図７】  吸気弁の側断面図。
【図８】  弁アセンブリに使用された排気弁の側面図。
【図９】  弁アセンブリの一部を形成する壁構造の側面図。
【図１０】  壁構造の側断面図。
【図１１】  吸気弁と排気弁が閉封状態にあることを示している第２実施形態による弁システムと共同するシリンダーヘッドの概略断面図。
【図１２】  排気弁が開状態にあることを示している以外、図１１と同様の状態を示す図。
【図１３】  吸気弁も開状態にあることを示している以外、図１１と同様の状態を示す図。
【図１４】  第３実施形態による吸気／排気弁システムと共同するモジュラー構造のシリンダーヘッドの概略断面図。
【図１５】  図１４のシリンダーヘッドの側断面図。
【図１６】  図１４のシリンダーヘッドの一部を形成する本体の側断面図。
【図１７】  図１６の本体に受承されるべく適用されたインサートの側面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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