JP2002276314A

JP2002276314A - エンジンの動弁装置

Info

Publication number: JP2002276314A
Application number: JP2001083140A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Kamiya; 雅久神谷
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】直打式のエンジンの動弁装置において、バル
ブリフト量を調整できるようにする。【解決手段】カム17の回転により、油圧タペット31を
介して吸気バルブ5を開閉する。吸気バルブ5の閉弁時に
は、低圧通路29によって、油圧タペット31の低圧室38に
潤滑油を供給し、さらに、逆止弁40を介して高圧室39に
潤滑油を供給することにより、アウタプランジャ36を前
進させてバルブクリアランスを調整する。開弁時には、
高圧通路32によって高圧室39に潤滑油を供給することに
より、アウタプランジャ36を前進させてバルブリフト量
を増大させる。エンジン回転速度に応じて、制御バルブ
によって高圧通路32を開閉して、低速回転域では、バル
ブリフト量を小さくし、高速回転域ではバルブリフト量
を大きくすることにより、低速から高速まで全速度域に
わたって、エンジン出力を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸排気バルブのリフト
量を変化させることができるエンジンの動弁装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の4サイクルエンジンの動弁装置の
一例について、図5および図7を参照して説明する。図5
は、DOHC(ダブルオーバヘッドカムシャフト)形式のエン
ジンのシリンダヘッド部を示している。図5に示すよう
に、シリンダヘッド1には、燃焼室2に連通する吸気ポー
ト3および排気ポート4が設けられており、吸気ポート3
および排気ポート4には、それぞれ吸気バルブ5および排
気バルブ6が設けられている。吸気バルブ5および排気バ
ルブ6は、そのバルブステム7、8がシリンダヘッド1に圧
入されたバルブステムガイド9、10に挿通されて摺動可
能に案内されており、バルブステム7、8に取付けられた
スプリングシート11、12を介して、バルブスプリング1
3、14によって閉弁位置へ付勢されている。

【０００３】シリンダヘッド1の上部には、吸気バルブ5
および排気バルブ6のバルブステム7、8の先端部に対向
するカム15、16を有する2本のカムシャフト17、18が設
けられている。カムシャフト17、18は、それぞれカムシ
ャフトハウジング19、20によって回転可能に支持されて
おり、カム15、16とバルブステム7、8の先端部との間に
は、バルブラッシュアジャスタ21、22が介装されてい
る。

【０００４】吸気側と排気側のバルブラッシュアジャス
タ21、22は、同様の構造であるから、以下、吸気側のバ
ルブラッシュアジャスタ21についてのみ、符号を付して
説明する。

【０００５】バルブラッシュアジャスタ21は、シリンダ
ヘッド1に摺動可能に案内されたアジャスタボディ23
に、プランジャ24が摺動可能に嵌装されて、アジャスタ
ボディ23内に低圧室25が形成され、また、プランジャ24
の内部に高圧室26が形成されており、低圧室25から高圧
室26への潤滑油の流通のみを許容する逆止弁27(チェッ
クボール)が設けられている。プランジャ24内には、ば
ね28が設けられており、そのばね力によってアジャスタ
ボディ23の底部がカム15に当接され、プランジャ24の先
端部がバルブステム7に当接されている。アジャスタボ
ディ23の側面部には、吸気バルブ5が閉弁位置にあると
き、シリンダヘッド1に設けられた低圧通路29に連通す
る連通孔30が設けられている(排気側のバルブラッシュ
アジャスタ22も参照）。

【０００６】そして、図7に示すように、当該エンジン
のクランクシャフト等によって駆動されるオイルポンプ
から吐出された潤滑油は、クランクシャフト、各カムシ
ャフト、排気および吸気側のバルブラッシュアジャスタ
に分配され、各部を潤滑して、オイルパン(図示せず)へ
戻る。このとき、排気側および吸気側のバルブラッシュ
アジャスタに供給される潤滑油は、適度に減圧されて低
圧通路29を介して供給される。

【０００７】次に、図5に示す動弁装置の作動について
説明する。タイミングチェーンまたはタイミングベルト
等を含むタイミング装置(図示せず)の駆動によって、カ
ムシャフト17、18が回転すると、カム15、16がバルブラ
ッシュアジャスタ21、22を介してバルブステム7、8を押
圧して、吸気および排気バルブ5、6が所定のタイミング
で開閉される。

【０００８】以下、吸気バルブ5を例に説明する。吸気
バルブ5を開く場合、カム15がアジャスタボディ23の底
部を押すと、逆止弁27が閉じて高圧室26が圧縮され、プ
ランジャ24がバルブステム7を押して吸気バルブ5をリフ
トさせる。このとき、高圧室26内の潤滑油が摺動部の隙
間から低圧室25へ僅かに漏出するが、吸気バルブ5のリ
フトは短時間で行われるので、吸気バルブ5を開弁させ
ることができる。

【０００９】吸気バルブ5を閉じる場合、カム15が回転
して、吸気バルブ5がバルブシートに着座すると、高圧
室26の圧縮が解除され、ばね26の力によってアジャスタ
ボディ23がカム5に押付けられる。このとき、逆止弁27
が開いて低圧室25から高圧室26に潤滑油が流入するとと
もに、低圧通路29から連通孔30を介して低圧室25に潤滑
油が供給される。このようにして、バルブクリアランス
が常に０になるように自動的に調整することができ、バ
ルブクリアランスの調整を不要とすると共にタペット音
を低減することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の動弁装置のように、ロッカーアーム等を用いず、カ
ムによって、バルブラッシュアジャスタのみを介して、
バルブステムを押圧するようにした、いわゆる直打式の
動弁装置では、次のような問題がある。エンジンの高出
力化を図るため、バルブリフト量を増大させようとした
場合、図6に示すように、カム15の高さHを大きくするこ
とが考えられるが、この場合、カム15の先端がバルブラ
ッシュアジャスタ21から外れないように、アジャスタボ
ディ23の直径Dを大きくする必要がある。このため、シ
リンダヘッドの大型化、重量の増大、製造コストの増大
を招くという問題を生じる。

【００１１】一方、例えば実公平7‐17766号に示される
ように、ロッカーアームを介してバルブを駆動する方式
を採用することにより、バルブリフト量を増大させるこ
とも考えられるが、この場合もシリンダヘッドの大型
化、部品点数の増加、重量の増大を招くという問題があ
る。

【００１２】また、一般的に、エンジンの低速運転域に
おいては、吸気流量が小さいので、バルブリフト量を小
さくして吸気流速を増大させることにより、燃焼室内の
スワールまたはタンブル流の生成を促進して燃焼効率を
向上させることができる。一方、高速運転域において
は、バルブリフト量を増大させて、吸入抵抗を小さくす
ることにより、高出力を得ることができる。しかしなが
ら、上記従来の直打式の動弁装置では、バルブリフト量
が一定であるため、低速域から高速域まで広い運転範囲
にわたって最適なバルブリフト量を得ることができなか
った。

【００１３】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、バルブリフト量を適宜変化させることができる
直打式のエンジンの動弁装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に係る発明は、カムとバルブステムとの
間に油圧タペットを介装し、前記カムの回転によって、
前記油圧タペットを介して吸排気バルブを開閉するエン
ジンの動弁装置であって、前記油圧タペットは、タペッ
トボディに、前記バルブステムを押圧するプランジャが
摺動可能に嵌装されて、前記タペットボディ内に前記プ
ランジャに圧力を作用させる高圧室が形成され、また、
該高圧室に連通する低圧室が形成され、さらに、前記低
圧室から高圧室への潤滑油の流通のみを許容する逆止弁
と、前記低圧室と前記高圧室とを連通させる絞り通路と
が設けられており、前記バルブの閉弁時に前記油圧タペ
ットの低圧室に潤滑油を供給する低圧供給手段と、前記
バルブの開弁時に油圧タペットの高圧室に潤滑油を供給
する高圧供給手段とを備えていることを特徴とする。こ
のように構成したことにより、バルブの閉弁時に低圧供
給手段によって、低圧室に潤滑油を供給し、さらに、逆
止弁を介して高圧室に潤滑油を供給することにより、プ
ランジャを前進させて、バルブクリアランスを調整し、
また、開弁時に高圧供給手段によって、高圧室に潤滑油
を供給することにより、プランジャを前進させて、バル
ブリフト量を増大させる。このとき、絞り通路によって
高圧室の潤滑油を低圧室に漏出させて、プランジャを後
退させることにより、バルブを確実に閉じると共に、必
要なバルブクリアランスを確保する。請求項2に係るエ
ンジンの動弁装置は、上記請求項1の構成において、前
記高圧供給手段と前記高圧室との間の流路を開閉する制
御バルブ手段を設け、エンジン回転速度が所定値未満の
とき、前記制御バルブ手段を閉じ、所定値以上のとき、
前記制御バルブ手段を開くことを特徴とする。このよう
に構成したことにより、エンジンの低速回転域では、制
御バルブ手段を閉じ、高圧室への潤滑油の供給を停止し
てバルブリフト量小さくし、高速回転域では、制御バル
ブ手段を開き、高圧室に潤滑油を供給してバルブリフト
量を大きくする。また、請求項3に係るエンジンの動弁
装置は、上記請求項1または2の構成において、吸気バル
ブを開閉することを特徴とする。このように構成したこ
とにより、吸気バルブのバルブリフト量を変化させるこ
とによって、吸気流速および吸気抵抗を調整する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は、図5
および図7に示す従来例に対して、吸気側の動弁装置の
一部が異なる以外は概して同様の構造であるから、吸気
側のみを図示し、図5および図7に示すものと同様の部分
には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細
に説明する。

【００１６】図1に示すように、本実施形態の動弁装置
では、カム15とバルブステム7との間には、バルブラッ
シュアジャスタに代る油圧タペット31が介装されてい
る。また、シリンダヘッド1には、油圧タペット31に低
圧の潤滑油を供給する低圧通路29(低圧供給手段)に加え
て、高圧の潤滑油を供給する高圧通路32(高圧供給手段)
が設けられている。

【００１７】油圧タペット31は、略有底円筒状のタペッ
トボディ33の底部に、有底円筒状のインナプランジャ34
が取付けられ、タペットボディ33の内周部から延ばされ
た隔壁によって、インナプランジャ34よりもやや大径の
円筒状の嵌合部35が形成されている。嵌合部35内には、
有底円筒状のアウタプランジャ36(プランジャ)の外周部
が摺動可能に嵌装されており、アウタプランジャ36の内
周部がインナプランジャ34の外周部に摺動可能に嵌合さ
れている。

【００１８】タペットボディ33の内部とインナプランジ
ャ34の内部とは通路37によって連通されて、これらによ
って低圧室38が形成されており、また、アウタプランジ
ャ36内に高圧室39が形成されている。インナプランジャ
34の底部には、インナプランジャ31の内部の低圧室38と
高圧室39とを連通させて、低圧室38から高圧室39への潤
滑油の流通のみを許容する逆止弁40(チェックボール)が
設けられている。アウタプランジャ36の内部には、圧縮
ばね41が設けられており、ばね41の力によってタペット
ボディ33がカム15に押付けられ、アウタプランジャ36が
バルブステム7に押付けられている。

【００１９】なお、インナプランジャ34とアウタプラン
ジャ36との摺動部は、所定のクリアランスを有してお
り、このクリアランスによって絞り通路が形成されて高
圧室39と低圧室38との間で僅かな漏れを許容するように
なっている。

【００２０】タペットボディ33の側壁には、吸気バルブ
5の閉弁時に、低圧通路29と低圧室38とを連通させる連
通孔42が設けられている。また、タペットボディ33の側
壁には、嵌合部35まで延びる隔壁を貫通するように連通
孔43が設けられ、連通孔43は、アウタプランジャ36の側
壁に設けられた通路44を介して高圧室39に連通されてい
る。連通孔43は、吸気バルブ5の開弁時に、シリンダヘ
ッド1の油圧タペット31の嵌合部の側壁に開口された高
圧通路32に連通するように配置されている。

【００２１】次に、潤滑油を各部に供給するための油圧
回路について図2を参照して説明する。図2に示すよう
に、当該エンジンのクランクシャフト45等によって駆動
されるオイルポンプ46から吐出された潤滑油は、クラン
クシャフト45、カムシャフト17、18、吸気側の油圧タペ
ット31および排気側のバルブラッシュアジャスタ22の低
圧通路29、並びに、吸気側の油圧タペット31の高圧通路
32に分配され、各部を潤滑してオイルパン(図示せず)へ
戻る。このとき、カムシャフト17、18、排気側および吸
気側の低圧通路29に供給される潤滑油は、オリフィス等
の絞り手段47、48によって適度に減圧されるのに対し
て、吸気側の高圧通路32に供給される潤滑油は、制御バ
ルブ49(制御バルブ手段)を介して高圧のまま供給され
る。

【００２２】制御バルブ49は、エンジンコントローラ
(図示せず)によって制御されて、エンジン回転速度に応
じて高圧通路32を開閉し、エンジン回転速度が所定値N
(例えば、5000rpm)未満のとき閉弁し、エンジン回転速
度が所定値Nに達したとき開弁するようになっている(図
3参照)。

【００２３】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。エンジン回転速度が所定値Nに達
しない低速域では、制御バルブ49が閉弁して、高圧通路
32が遮断されており、高圧通路32から高圧室39に高圧の
潤滑油が供給されない。この状態では、上記従来例と同
様、吸気バルブ5を開く場合、カム15がタペットボディ3
3の底部を押すと、逆止弁40が閉じて高圧室39が圧縮さ
れ、アウタプランジャ36がバルブステム7を押して吸気
バルブ5をリフトさせる。このとき、高圧室39の潤滑油
がアウタプランジャ36とインナプランジャ34との摺動部
のクリアランスから低圧室38へ僅かに漏出するが、吸気
バルブ5のリフトは短時間で行われるので、所定のリフ
ト量で吸気バルブ5を開弁させることができる。

【００２４】吸気バルブ5を閉じる場合、カム15が回転
して、吸気バルブ5がバルブシートに着座すると、高圧
室39の圧縮が解除され、ばね41の力によってタペットボ
ディ33がカム5に押付けられる。このとき、逆止弁40が
開いて低圧室38から高圧室39に潤滑油が流入するととも
に、低圧通路29から連通孔42を介して低圧室38に潤滑油
が供給される。このようにして、バルブクリアランスが
常に０になるように自動的に調整することができ、バル
ブクリアランスの調整を不要とすると共にタペット音を
低減することができる。

【００２５】エンジン回転速度が所定値Nに達する高速
域では、制御バルブ49が開弁して、高圧通路32に高圧の
潤滑油が供給される。この状態では、カム15が油圧タペ
ット31を押して吸気バルブ5を開くと、油圧タペット31
の連通孔43が高圧通路32に連通して、高圧通路32から連
通孔43および通路44を介して高圧室39に高圧の潤滑油が
供給される。この高圧の潤滑油の圧力によって、アウタ
プランジャ36が更に前進して、バルブステム7を押し、
図1中に寸法Lで示すように吸気バルブ5のリフト量を増
大させる。

【００２６】吸気バルブ5を閉じる場合は、カム15が回
転して、油圧タペット31がカム15側へ移動すると、連通
孔43と高圧通路32との連通が遮断される。その後、高圧
室39内の潤滑油がインナプランジャ34とアウタプランジ
ャ36との摺動部のクリアランスから低圧室38に漏出する
ことにより、アウタプランジャ36が後退して、吸気バル
ブ5をバルブシートに着座させることができる。このと
き、上述の低速域の場合と同様にして、バルブクリアラ
ンスを調整することができる。

【００２７】このようにして、エンジン回転速度に応じ
て、低速域においては、制御バルブを閉じてバルブリフ
ト量を小さくすることにより、吸気流速を高めてエンジ
ン出力トルクを増大させることができ(図4中の曲線参
照）、また、高速域においては、制御バルブを開いてバ
ルブリフト量を大きくすることにより、吸気抵抗を低減
してエンジン出力トルクを増大させることができるので
(図4中の曲線参照）、低速から高速の全速度域にわた
って、エンジン出力を増大させることができ(図4中の曲
線参照）、高出力、低燃費、低エミッション化を図る
ことができる。

【００２８】この場合、カムの高さを高くしたり、ロッ
カアーム等を追加することなく、バルブリフト量を適宜
増大させることができるので、シリンダヘッドの大型
化、重量の増大、製造コストの増大を招くこともない。
また、従来のエンジンの動弁装置に対して、バルブラッ
シュアジャスタを油圧タペットに交換し、高圧通路を設
けることにより、比較的容易に実施することができるの
で、低コストでの実施が可能である。

【００２９】なお、上記実施形態では、本発明の動弁装
置を吸気バルブに適用した場合について説明している
が、本発明は、これに限らず、排気バルブにも同様に適
用することができる。また、上記実施形態では、直打式
のDOHC形式のエンジンの適用した場合について説明して
いるが、このほか、SOHC(シングルオーバーヘッドカム
シャフト)形式等の他の形式のエンジンにも同様に適用
することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明に
係るエンジンの動弁装置によれば、油圧タペットによっ
て、バルブクリアランスを調整するとともに、バルブリ
フト量を増大させることができるので、吸排気抵抗を低
減してエンジンの高出力化を図ることができる。請求項
2の発明に係るエンジンの動弁装置によれば、制御バル
ブ手段によって、エンジンの低速回転域では、高圧室へ
の潤滑油の供給を停止してバルブリフト量小さくし、高
速回転域では、高圧室に潤滑油を供給してバルブリフト
量を大きくすることにより、低速から高速の全速度域に
わたって、バルブリフト量を最適化することができ、エ
ンジンの高出力、低燃費、低エミッション化を図ること
ができる。また、請求項3の発明に係るエンジンの動弁
装置によれば、吸気バルブのバルブリフト量を変化させ
ることによって、吸気流速および吸気抵抗を調整するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る動弁装置を吸気バル
ブ側に適用したエンジンのシリンダヘッドの要部を示す
縦断面図である。

【図２】図1の装置の潤滑油の油圧回路を示すブロック
である。

【図３】図1の装置のエンジン回転速度と制御バルブの
開閉、油圧タペットの高圧室の圧力およびバルブリフト
量との関係を示す図である。

【図４】図1の装置のエンジン回転速度と出力トルクと
の関係を示すグラフ図である。

【図５】従来のエンジンのシリンダヘッドの縦断面図で
ある。

【図６】図5に示す従来例において、カムの高さを大き
くした場合のカムとバルブラッシュアジャスタの直径と
の関係を示す図である。

【図７】図5に示す従来例の潤滑油の油圧回路を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

5 吸気バルブ 7 バルブステム 15 カム 29 低圧通路(低圧供給手段) 31 油圧タペット 32 高圧通路(高圧供給手段) 33 タペットボディ 36 アウタプランジャ(プランジャ) 38 低圧室 39 高圧室 40 逆止弁 49 制御バルブ(制御バルブ手段)

フロントページの続きＦターム(参考） 3G016 AA08 AA19 BB04 BB31 BB40 CA11 CA24 CA33 CA36 CA48 DA20 GA00 3G018 AA01 AB07 AB17 BA22 CA19 DA17 DA53 DA54 DA57 DA59 DA63 EA03 EA04 EA31 EA32 FA01 FA06 GA06 GA07 GA09 GA18 3G092 AA11 DA01 DA06 DF04 DG05 EA08 EA11 EA28 EA29 FA06 FA50 HE01Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カムとバルブステムとの間に油圧タペッ
トを介装し、前記カムの回転によって、前記油圧タペッ
トを介して吸排気バルブを開閉するエンジンの動弁装置
であって、前記油圧タペットは、タペットボディに、前記バルブス
テムを押圧するプランジャが摺動可能に嵌装されて、前
記タペットボディ内に前記プランジャに圧力を作用させ
る高圧室が形成され、また、該高圧室に連通する低圧室
が形成され、さらに、前記低圧室から高圧室への潤滑油
の流通のみを許容する逆止弁と、前記低圧室と前記高圧
室とを連通させる絞り通路とが設けられており、前記バルブの閉弁時に前記油圧タペットの低圧室に潤滑
油を供給する低圧供給手段と、前記バルブの開弁時に油
圧タペットの高圧室に潤滑油を供給する高圧供給手段と
を備えていることを特徴とするエンジンの動弁装置。
【請求項２】前記高圧供給手段と前記高圧室との間の
流路を開閉する制御バルブ手段を設け、エンジン回転速
度が所定値未満のとき、前記制御バルブ手段を閉じ、所
定値以上のとき、前記制御バルブ手段を開くことを特徴
とする請求項1に記載のエンジンの動弁装置。
【請求項３】吸気バルブを開閉することを特徴とする
請求項1または2に記載のエンジンの動弁装置。