JP2004108217A - Four-cycle engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は4サイクルエンジンに関し、詳細には、圧縮圧力を解放して制動力を得るエンジン補助ブレーキ機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、自動車等に搭載される4サイクルエンジンは、ガソリンや軽油等の燃料をシリンダや副燃焼室等に供給し、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程という4つの行程を繰り返してエンジン駆動力を発生している。
【0003】
また、自動車が長い下り坂を下る場合には、いわゆるエンジンブレーキが用いられるが、このエンジンブレーキは、燃料の供給を停止させて膨張行程における駆動力の発生を低減させるとともに、圧縮行程における圧縮仕事によってエンジン側で運動エネルギを吸収するようにしたものである。
【0004】
ところで、このエンジンブレーキでは、圧縮行程で圧縮された空気の反力がピストンを押圧する圧力となるため、圧縮行程に続く行程において、駆動力が生じる。
【0005】
そこで、圧縮空気を逃がす第三弁を設け、圧縮行程の上死点近傍においてこの第三弁を開いて圧縮圧を解放させ、後続する行程において駆動力が発生するのを抑制するエンジン補助ブレーキ機構が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
そして、このエンジン補助ブレーキ機構によれば、大きな制動力を得ることができるため、特に大型トラック等において、エンジンリターダやパワータード等の商品名で既に実用化されている。
【0007】
また、上述したエンジン補助ブレーキ機構では、上記4つの行程のうち圧縮行程の上死点近傍においてのみ圧縮圧を解放しており、クランク軸の2回転に1回の割合で制動が行われることになるが、制動性能をより向上させるために、クランク軸の1回転ごとに吸排気弁の動作タイミングを変更して、上記圧縮圧を解放させる技術(2サイクルコンプレッサ化)も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0008】
【特許文献1】
特開平8−158902号(第2頁他)
【特許文献2】
特開2001−123812号(第4〜5頁、第4,6図)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献2に係る技術は、制動作用を得るとき(制動モード)は、排気弁のみならず吸気弁についても、通常のエンジンとしての運転状態(通常運転モード)とは異なる開閉タイミングに制御する必要がある。
【0010】
すなわち、通常運転モードにおいては、吸気弁、排気弁ともに、クランク軸の2回転に1回の割合で開閉するが、制動モードではクランク軸の1回転ごとに1回ずつ開閉させることになる。
【0011】
そして、このような開閉タイミング・開閉回数の変更を実現するために、吸排気弁を作動させるロッカアームと吸排気弁との間にブレーキロッカアームを設けるとともに、このブレーキロッカアーム内部に、通常運転モードと制動モードとを切り換える油圧ピストンを2つ設けた構造が採用されている。
【0012】
しかも、このブレーキロッカアームの構造を各弁ごとに設ける必要があるため、例えばエンジンが6気筒4バルブの場合は、合計24個もこの複雑な構造を設ける必要がある。
【0013】
そして、構造の複雑化とともに、各油圧ピストンの揚程の調整も煩雑であり、製造コストの大幅な上昇やメンテナンス性の悪化を招来することになる。
【0014】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、吸気弁の開閉タイミングを通常運転モードのままとして構造の複雑化を抑制しつつ、強力な制動力を得ることができる2サイクルコンプレッサ化したエンジン補助ブレーキに切換可能な4サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る4サイクルエンジンは、圧縮行程の上死点近傍にて圧縮圧力を解放して制動力を得るエンジン補助ブレーキ機構を備えた4サイクルエンジンにおいて、前記エンジン補助ブレーキ機構は、前記圧縮行程の上死点近傍から膨張行程に亘って排気弁を開放するとともに、排気行程の下死点近傍から該排気行程に亘って前記排気弁を閉鎖するように、前記排気弁のみの開閉タイミングの全体をずらす排気弁開閉タイミング変更手段を備えたものであることを特徴とする。
【0016】
ここで、「排気弁の開閉タイミングの全体をずらす」とは、通常運転モード用に設定されている排気弁の開閉パターン(開いている期間と閉じている期間との割合および開閉の回数)を変化させることなく、クランク軸の回転角度(位相)に対する開閉タイミングだけを変更させることを意味する。
【0017】
したがって、このように開閉タイミングをずらした後においても、排気弁は、クランク軸の2回転に1回の割合で開放されるにすぎず、開いている期間と閉じている期間との相対的な割合は変化させない。
【0018】
このように構成された請求項1に係る4サイクルエンジンによれば、エンジン補助ブレーキ機構が備えた排気弁開閉タイミング変更手段が、排気弁を、圧縮行程の上死点近傍から膨張行程に亘って排気弁を開放するとともに、排気行程の下死点近傍から排気行程に亘って前記排気弁を閉鎖するように、排気弁の開閉タイミングの全体をずらし、吸気弁の開閉タイミングは変更しない。
【0019】
したがって、排気弁開閉タイミング変更手段によって変更された制動モードにおける排気弁の開閉タイミングは概略、吸気行程および圧縮行程では閉じ、この圧縮行程の上死点近傍から膨張行程では開き、排気行程では閉じる。
【0020】
一方、吸気弁の開閉タイミングは変更されないため、通常運転モードのままであり、吸気行程では開き、圧縮行程、膨張行程および排気行程では閉じ、この排気行程の上死点近傍から吸気行程で開く。
【0021】
この結果、シリンダ内への空気の出入りの概略は次のようになる。
(1)吸気行程では、吸気弁側からシリンダ内に空気が供給される。
(2)圧縮行程では、シリンダ内の空気は圧縮され、上死点近傍で、排気弁側から排出される。
(3)膨張行程(本発明における制動モードでは、2回目の吸気行程に相当)では、排気弁側からシリンダ内に空気が供給される。
(4)排気行程(本発明における制動モードでは、2回目の圧縮行程に相当)では、シリンダ内の空気は圧縮され、上死点近傍で、吸気弁側から排出される。以下、(1)に戻り、(1)〜(4)を繰り返す。
【0022】
よって、請求項1に係る4サイクルエンジンによれば、排気弁の開閉タイミングの全体をずらすだけであり、吸排気各弁の開閉タイミング・開閉回数を変更する従来のエンジン補助ブレーキ機構に比べ、簡単な構造で、かつ強力な制動力を得ることができる2サイクルコンプレッサ化された制動モードを実現することができる。
【0023】
なお、上記(1)〜(4)における吸排気弁の開閉動作の説明は、理解を容易にするために吸排気弁の開いている回転角度を概略180°(カムシャフトの回転角度に換算した場合は、クランクシャフトの回転角度の1/2であり、約90°)として説明したものであり、本発明の4サイクルエンジンの吸排気弁の開放が、180°に限定されているものではない。
【0024】
すなわち、一般的に実機の4サイクルエンジンにおいては、通常運転モードでは、吸気弁と排気弁とはオーバーラップして開いている期間が存在し、しかも吸気弁は吸気行程の上死点通過前から開いて下死点通過後に閉じ、排気弁も排気行程の下死点通過前から開いて上死点通過後に閉じるため、本発明の4サイクルエンジンは、このような実機の4サイクルエンジンにおける排気弁の開閉タイミングに拘わらず、開閉タイミングの全体をずらすように変更するものであればよい。
【0025】
本発明の請求項2に係る4サイクルエンジンは、請求項1に係る4サイクルエンジンにおいて、前記排気弁開閉タイミング変更手段は、前記排気弁側のカムシャフトを所定角度だけ進角させるカムシャフト進角手段であることを特徴とする。
【0026】
このように構成された請求項2に係る4サイクルエンジンによれば、カムシャフト進角手段が、排気弁側のカムシャフトの位相を進めるだけであるため、通常運転モードと制動モードとで、排気弁の開いている期間と閉じている期間との相対的な関係を変えることなく、開閉タイミングの全体を変更することができ、簡単な構造とすることができる。
【0027】
なお、カムシャフト進角手段には、カムシャフト全体を進角させるものの他、カムシャフトのカム部分のみを進角させる手段も含む。
【0028】
よって、カムシャフトが吸気弁側と排気弁側とにそれぞれ対応して各別に装備されている4サイクルエンジンにおいては、排気弁側のカムシャフト全体を進角させればよいし、吸排気弁を単一のカムシャフトで駆動している4サイクルエンジンにおいては、この単一のカムシャフトの全体を進角させるのではなく、排気弁側のカムのみを進角させるものとすればよい。
【0029】
このように排気弁側のカムのみを進角させるには、例えばカムシャフトを内筒および外筒からなる二重筒構造として、外筒側(または内筒側)のシャフトに吸気弁揚カムを設け、内筒側(または外筒側)のシャフトに排気弁揚カムを設けて、排気弁揚カムが設けられた内筒を進角させるようにすればよい。
【0030】
本発明の請求項3に係る4サイクルエンジンは、請求項2に係る4サイクルエンジンにおいて、前記カムシャフト進角手段は、エンジンの回転に同期して回転するタイミングギヤに連結されて該タイミングギヤと一体的に回転するギヤ側ハウジングと、前記カムシャフトに連結されて該カムシャフトと一体的に回転するカムシャフト側ハウジングと、前記タイミングギヤと前記カムシャフトとの第一の位相差および第二の位相差のうち選択された一方の位相差において前記ギヤ側ハウジングと前記カムシャフト側ハウジングとを一体的に連結する選択的連結手段と、前記エンジンが駆動力を発生する通常運転モードまたは前記制動力を得る制動モードに切り換えるモード切換手段とを備え、前記第一の位相差は、前記通常運転モードの開閉タイミングに対応し、前記第二の位相差は、前記制動モードの開閉タイミングに対応して設定されていることを特徴とする。
【0031】
このように構成された請求項3に係る4サイクルエンジンによれば、モード切換手段によって選択されたモードが通常運転モードの場合には、選択的連結手段が、タイミングギヤに連結されたギヤ側ハウジングと排気弁側カムシャフトに連結されたカムシャフト側ハウジングとを、通常運転モードに対応した第一の位相差で連結するため、排気弁の開閉タイミングは通常の4サイクルエンジンの運転状態となり、一方、モード切換手段によって選択されたモードが制動モードの場合には、選択的連結手段が、ギヤ側ハウジングとカムシャフト側ハウジングとを、制動モードに対応した第二の位相差で連結するため、排気弁の開閉タイミングは2サイクルコンプレッサ化されて強力な制動力を発揮する。
【0032】
ここで、選択的連結手段は、電磁コイルに流す電流の向きの切換えによって、ギヤ側ハウジングとカムシャフト側ハウジングとを連結する位相差を第一の位相差または第二の位相差を選択して連結させるものであってもよいし、油圧やその他の機械的な連結手段によって連結させるものであってもよい。
【0033】
ただし、実機の4サイクルエンジンでは、通常運転モードから制動モードに切り換える際はエンジンは駆動し、カムシャフトは高回転で運動しているため、機械的な連結手段よりも、電磁コイルや油圧等を用いたものの方が、より信頼性は高い。
【0034】
したがって、本発明の請求項3に係る4サイクルエンジンによれば、既存の排気弁や吸気弁を変更することなく、また、吸気弁用カムシャフトと排気弁用カムシャフトとが各々設けられている場合には、これら既存のカムシャフトにも大きな改造を加えることなく、簡単に排気弁の開閉タイミングの位相を変更することができる。
【0035】
また、本発明の請求項4に係る4サイクルエンジンは、請求項3に係る4サイクルエンジンにおいて、前記選択的連結手段は、前記ギヤ側ハウジングおよび前記カムシャフト側ハウジングのうち一方に固設された電磁コイルと、他方に固設された永久磁石とを備え、前記モード切換手段は、前記電磁コイルに通電する電流の向きを切り換えるものであり、前記電流の通電向きに応じた前記電磁コイルと前記永久磁石との相対的な回転により、前記ギヤ側ハウジングと前記カムシャフト側ハウジングとが、前記第一の位相差または前記第二の位相差において連結されることを特徴とする。
【0036】
このように構成された請求項4に係る4サイクルエンジンによれば、通電する電流の向きを反転させることによって、電磁コイルが帯びる磁力の向きが反転する。
【0037】
そして、電磁コイルの磁力により、第一の位相差(通常運転モード)において一端同士が連結されていた電磁コイルと永久磁石とは、電流の向きが反転することによって反発して両者が相対的に回転し、電磁コイルの反転した磁力による吸引力によって、電磁コイルと永久磁石との他端同士が連結される。
【0038】
この他端同士が連結されたときの両者の位相差が第二の位相差(制動モード)であるため、切換手段によって通電電流の向きを反転させるという簡単な操作だけで、ギヤ側ハウジングとカムシャフト側ハウジング、すなわちタイミングギヤと排気側カムシャフトとは制動モードで連結させる。
【0039】
そして、電流の向きを再度反転させることによって、上記他端同士が離れて上記一端同士が連結され、通常運転モードで連結される。
【0040】
したがって、本発明の請求項4に係る4サイクルエンジンによれば、通電させる電流の向きを反転させるだけで排気側カムシャフトを進角させることができ、ギヤ側ハウジングとカムシャフト側ハウジングとを、第一の位相差と第二の位相差とで簡単に選択的な連結を行うことができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る4サイクルエンジンについての具体的な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0042】
図1は本発明の一実施形態に係る4サイクルエンジンの要部断面図である。図示の4サイクルエンジン100は、シリンダ81上部のエンジンヘッドにそれぞれ設けられた吸気弁75、排気弁65を駆動する吸気弁側カムシャフト(図示せず)と排気弁側カムシャフト63とがそれぞれ各別に設けられたいわゆるツインカムシャフトのレシプロエンジンである。
【0043】
ここで、排気弁65は、排気弁側カムシャフト63に形成されたカムの周面に当接しロッカシャフト61に軸支されたロッカアーム62が排気弁65の上部タペットを押下することにより開放する。
【0044】
また、排気弁65は、バルブスプリング66によって上方すなわち閉じる方向に付勢されており、ロッカアーム62は、この付勢力によって排気弁側カムシャフト63のカムに当接し続け、カムプロフィールにしたがったストロークで排気弁65を押下する。
【0045】
なお、吸気弁75側のカムシャフト等も排気弁65側と同様の構成を有しているが、吸気弁75側は図示断面よりも紙面手前側に設けられているため、図示を省略している。
【0046】
排気弁側カムシャフト63の長手方向端部の周面には、エンジン100が4サイクルエンジンとして通常の運転を行う通常運転モードM1と、燃料噴射を行わずにエンジンブレーキ(エンジン補助ブレーキ)を作動させる制動モードM2とを切り換えるための排気弁開閉タイミング変更手段であるカムシャフト進角タイマー(カムシャフト進角手段)30が備えられている。
【0047】
このカムシャフト進角タイマー30は、排気弁65側にのみ設けられて、圧縮行程の上死点(TDC)近傍から膨張行程全域に亘って排気弁65を開放するとともに、排気行程の下死点(BDC)近傍からこの排気行程全域に亘って排気弁65を閉鎖するように、排気弁65の開閉タイミングを一律にずらすものである。
【0048】
ここで、カムシャフト進角タイマー30の詳しい構成を図2,3に示す。図2(b)は、図1と同様の要部断面図であり、図2(a)は(b)の右方視を示す図、同図(c)はキャップ40を外した状態における(b)の左方視、同図(d)は(a)のA−A線断面を示す断面図である。
【0049】
そしてカムシャフト進角タイマー30は、エンジン100の回転に同期して、クランクシャフト(図示せず)の1/2の回転数で回転するタイミングギヤ64と一体的に回転するギヤ側ハウジング31と、排気弁側カムシャフト63に連結されてこのカムシャフト63と一体的に回転するカムシャフト側ハウジング32と、カムシャフト側ハウジング32に固定されるキャップ40と、タイミングギヤ64とカムシャフト63との第一の位相差θ1(図3参照)および第二の位相差θ2のうち選択された一方の位相差θ1においてギヤ側ハウジング31とカムシャフト側ハウジング32とを一体的に連結する選択的連結手段33と、エンジン100を通常運転モードM1または制動モードM2に切り換えるモード切換スイッチ(モード切換手段)39とを備えた構成である。
【0050】
ここで、選択的連結手段33は、ギヤ側ハウジング31に回転軸対称に固設された2つの永久磁石35,35′と、カムシャフト側ハウジング32に回転軸対称に固設された2つの電磁コイル34,34′とを備えた構成であり、電磁コイル34,34′はそれぞれ鉄芯34cを備えている。
【0051】
また、永久磁石35の時計回り側端面35aはS極となり、反時計回り側端面35bはN極となるように帯磁しており、永久磁石35′の時計回り側端面35a′はN極となり、反時計回り側端面35b′はS極となるように帯磁している。
【0052】
一方、電磁コイル34と電磁コイル34′とは、巻線が互いに反対向きに巻かれている。
【0053】
モード切換スイッチ39は、電磁コイル34,34′に通電する電流の向きを切り換えるものであり、例えば図3(a)の実線で示す側に切り換えた場合は、キャップ40のブラシロータ41a,41bを介して電磁コイル34,34′に通電する2本の電線39a,39bのうち一方の電線39aから電磁コイル34,34′の巻き線を通過して各他方の電線39bに向かって電流が流れ、図3(b)に示す側に切り換えた場合は、上記他方の電線39bから電磁コイル34,34′の巻き線を通過して上記一方の電線39aに向かって電流が流れるように構成されている。
【0054】
そして、2つの電磁コイル34,34′の巻線の巻き向きは互いに反対であるため、電磁コイル34の時計回り側端面34aがS極に帯磁し、反時計回り側端面34bがN極に帯磁したときは、他方の電磁コイル34′の時計回り側端面34a′はN極に帯磁し、反時計回り側端面34b′はS極に帯磁する。
【0055】
また、図3(a)に示す場合と同図(b)に示す場合とでは、各電磁コイル34,34′に流れる電流の向きが互いに反対向きとなるため、電磁コイル34の両端面34a,34bに生じる磁極S,N、および電磁コイル34′の両端面34a′,34b′に生じる磁極N,Sは、それぞれ反転する。
【0056】
したがって、例えば、図3(a)に示す側にモード切換スイッチ39が切り換えられている場合には、電磁コイル34の時計回り側端面34a(S極)と、永久磁石35の反時計回り側端面35b(N極)とが磁力によって引き合って連結されるとともに、電磁コイル34′の時計回り側端面34a′(N極)と、永久磁石35′の反時計回り側端面35b′(S極)とが磁力によって引き合って連結される。
【0057】
一方、同図(b)に示す側にモード切換スイッチ39が切り換えられている場合には、電磁コイル34の反時計回り側端面34b(S極)と、永久磁石35′の時計回り側端面35a′(N極)とが磁力によって引き合って連結されるとともに、電磁コイル34′の反時計回り側端面34b′(N極)と、永久磁石35の時計回り側端面35a(S極)とが磁力によって引き合って連結される。
【0058】
そして、モード切換スイッチ39を(a)から(b)へ、または(b)から(a)に切り換えたとき、永久磁石35,35′と電磁コイル34,34′との相対的位相関係が変化する、すなわち両者間で相対的な回転を生じるが、永久磁石35,35′はタイミングギヤ64と一体化されたギヤ側ハウジング31に固定されているため、電磁コイル34,34′の側が回転する。
【0059】
電磁コイル34,34′は、排気弁側カムシャフト63に連結されたカムシャフト側ハウジング32に固設されているため、電磁コイル34,34′の回転は排気弁側カムシャフト63を回転させる、すなわち進角させることになる。
【0060】
ここで、図3(a)に示す状態における永久磁石35と電磁コイル34との位相差(永久磁石35′と電磁コイル34′との位相差)θ1は、排気弁65が通常運転モードM1に対応したタイミングで開閉するように設定されており、通常運転モードM1では、吸気弁75および排気弁65は図4(a)の太矢印で示す期間中だけ開く。
【0061】
すなわち、吸気弁75は吸気行程(1)のTDC前7.5°から吸気行程(1)のBDC通過後10°まで開き、排気弁65は排気行程(4)のBDC前15°から排気行程(4)のTDC通過後2.5°まで開く。
【0062】
一方、図3(b)に示す状態における永久磁石35と電磁コイル34との位相差(永久磁石35′と電磁コイル34′との位相差)θ2は、排気弁65が制動モードM2に対応したタイミングで開閉するように設定されており、制動モードM2では、吸気弁75および排気弁65は図4(b)の太矢印で示す期間中だけ開く。
【0063】
すなわち、吸気弁75は吸気行程(1)のTDC前7.5°から吸気行程(1)のBDC通過後10°まで開き、排気弁65は第二の吸気行程(1′)のTDC前7.5°から第二の吸気行程(1′)のBDC通過後10°まで開く。
【0064】
したがって、排気弁側カムシャフト63は、図4(a)に示す開閉タイミングから同図(b)に示す開閉タイミングとなるように、位相差θ=82.5°だけ進角することになる。
【0065】
よって、図3に示した電磁コイル34の回転角度(=θ2−θ1)は82.5°に設定されている。
【0066】
なお、制動モードM2における第二の吸気行程(1′)は、通常運転モードM1における爆発膨張行程に対応する行程であり、第二の圧縮行程(2′)は通常運転モードM1における排気行程に対応する行程である。
【0067】
次に、本実施の形態に係る4サイクルエンジン100の作用について、図5〜8に示した、(a)通常運転モードM1および(b)制動モードM2エンジンにおける各行程(吸気行程(1),圧縮行程(2),爆発膨張行程(3),排気行程(4))での吸気弁73および排気弁63の動作(開閉)と吸排気の様子を参照して説明する。
【0068】
まず、運転者等の操作者が、モード切換スイッチ39を図3(a)に示す状態に切り換えた場合には、電磁コイル34の時計回り側端面34a(S極)と永久磁石35の反時計回り側端面35b(N極)とが磁力によって引き合い、電磁コイル34′の時計回り側端面34a′(N極)と永久磁石35′の反時計回り側端面35b′(S極)とが磁力によって引き合って連結され、この連結された状態を維持して、ギヤ側ハウジング31およびカムシャフト側ハウジング32は一体的に、タイミングギヤ64とともに図示太矢印方向(反時計回り)に回転する。
【0069】
カムシャフト側ハウジング32は、排気弁側カムシャフト63と一体的に結合されているため、排気弁側カムシャフト63によって開閉駆動される排気弁65の開閉タイミングは図4(a)に示した通常運転モードM1に設定される。
【0070】
なお、吸気弁側カムシャフトには、通常運転モードM1と制動モードM2との別はなく、排気弁側カムシャフト63のモードに拘わらず、常に通常運転モードM1に対応した状態に固定されている。
【0071】
以下、この通常運転モードM1におけるエンジン100への吸排気の様子を示す図5(a)〜図8(a)を参照して説明する。
【0072】
なお、各図に併記した吸気弁75および排気弁65の開閉タイミングチャートは、図4に示したものと同一である。
【0073】
また、通常運転モードM1は、一般的な4サイクルエンジンの作動と同一であるため、簡単に説明する。
【0074】
まず、図5(a)に示すように、吸気行程(1)のTDCでは、排気弁65が閉じかかるとともに、吸気弁75が直前(TDC前7.5°)から開き始め、TDC通過後2.5°で排気弁65は閉じ、ピストン82の降下によって生じる負圧により吸気弁75から空気・燃料の混合気がシリンダ81内に流入する。
【0075】
吸気弁75は、吸気行程のBDC通過後10°で閉じるが、これは吸気の慣性によって、BDCを過ぎても混合気をシリンダ81内にさらに充填することができるからである。
【0076】
次に、図6(a)に示すように、圧縮行程(2)のBDC(吸気行程(1)のBDC)通過後10°で吸気弁75が閉じ、ピストン82の上昇によって、シリンダ81内の混合気は圧縮され、次第に高温となり、TDC近傍において図示しない点火プラグの点火によって混合気に着火し、混合気は爆発する。
【0077】
以上はガソリンエンジンの場合であるが、ディーゼルエンジンの場合は、混合気の代わりに空気のみ、または燃料の割合が希薄な混合気が吸気されて、圧縮行程(2)のTDC近傍において燃料がシリンダ内あるいは副燃焼室に噴射され、自己着火により爆発が起こる。
【0078】
次いで、図7(a)に示すように、爆発圧縮行程(3)では、爆発した混合気が膨張してピストン82を押し下げて駆動力が発生し、BDC前15°から排気弁65が開き、図8(a)に示すように、ピストン82の上昇にしたがってシリンダ81内の気体は排気弁65から排出され、TDC通過後2.5°で排気弁65は閉じ、一方、TDC前7.5°から吸気弁75が開き始め、吸気行程(1)に戻り、以上のサイクルが繰り返されて、継続的に駆動力が発生する。
【0079】
次に、駆動力の発生を停止して、エンジン補助ブレーキとして制動力を得る制動モードM2における作用について説明する。
【0080】
まず、操作者が、モード切換スイッチ39を図3(a)に示す状態から同図(b)に示す状態に切り換える。
【0081】
このスイッチ39の切換えにより、電線39a,39bへの通電電流の向きが反転して、電磁コイル34,34′の帯磁極の向きがそれぞれ反転し、電磁コイル34の時計回り側端面34aはN極、反時計回り側端面34bはS極、電磁コイル34′の時計回り側端面34a′はS極、反時計回り側端面34b′はN極となる。
【0082】
この結果、電磁コイル34の時計回り側端面34a(N極)と永久磁石35の反時計回り側端面35b(N極)とが同一磁極となって互いに反発するとともに、電磁コイル34′の時計回り側端面34a′(S極)と永久磁石35′の反時計回り側端面35b′(S極)とが同一磁極となって互いに反発して、カムシャフト側ハウジング32は反時計回りに回転する。
【0083】
そして、電磁コイル34の反時計回り側端面34b(S極)と永久磁石35′の時計回り側端面35b′(N極)とが磁力によって引き合って連結されるとともに、電磁コイル34′の反時計回り側端面34a′(N極)と永久磁石35の時計回り側端面35b(S極)とが磁力によって引き合って連結される。
【0084】
したがって、カムシャフト側ハウジング32は、位相差θ=82.5°だけ進角し、制動モードM2に切り換えられる。なお、制動モードM2では、シリンダ81内への燃料(混合気の場合を含む)の供給は行われない。
【0085】
以下、この制動モードM2におけるエンジン100への吸排気の様子を示す図5(b)〜図8(b)を参照して説明する。
【0086】
まず、図5(b)に示すように、吸気行程(1)のTDCでは、吸気弁75が直前(TDC前7.5°)から開き始め、ピストン82の降下によって生じる負圧により吸気弁75から空気がシリンダ81内に流入する。
【0087】
次に、図6(b)に示すように、圧縮行程(2)のBDC通過後10°で吸気弁75が閉じ、ピストン82の上昇によってシリンダ81内の空気は圧縮され、エンジン100はこの圧縮仕事により駆動エネルギを消費する。
【0088】
そして、TDC前7.5°から排気弁65が開き始め、シリンダ内の圧縮空気は排気弁65から外部に排気される。
【0089】
この圧縮空気は、シリンダ81内から排出されないときは、TDC通過後にピストン82を押し下げてエンジン100の駆動力発生のエネルギ源となるところ、シリンダ81内から排出されることによって、エンジン100は駆動力を発生せず、圧縮圧解放型のエンジン補助ブレーキとして機能する。
【0090】
さらに、排気弁65はTDC通過後も図7(b)に示すように開放し続け、ピストン82の下降にしたがって、シリンダ81内の負圧により、排気弁65から空気がシリンダ81内に吸気される。
【0091】
よって、この行程は、通常運転モードM1では爆発膨張行程(3)となるところ、制動モードM2では吸気弁75が開いた吸気行程(1)と同様、排気弁が開いた吸気行程となる(第二の吸気行程(1′))。
【0092】
この第二の吸気行程(1′)によってシリンダ81内に空気が吸気され、図8(b)に示すように、後続する第二の圧縮行程(2′)のBDC通過後10°で排気弁65が閉じ、ピストン82の上昇によってシリンダ81内の空気は圧縮され、エンジン100はこの圧縮仕事により駆動エネルギを消費する。
【0093】
そして、TDC前7.5°から吸気弁75が開き始め、シリンダ81内の圧縮空気は吸気弁75から外部に排気される。
【0094】
この圧縮空気は、シリンダ81内から排出されないときは、TDC通過後にピストン82を押し下げてエンジン100の駆動力発生のエネルギ源となるところ、シリンダ81内から排出されることによって、エンジン100は駆動力を発生せず、圧縮圧解放型のエンジン補助ブレーキとして機能する。
【0095】
そして、後続する吸気行程(1)に戻り、以上のサイクルが繰り返される。
【0096】
このように、本実施形態の4サイクルエンジン100は、通常運転モードM1では、従来のクランク軸の2回転で4サイクルのエンジンとして機能し、制動モードM2では、クランク軸の1回転ごとに吸気、圧縮、圧縮圧解放を行うことができるため、従来よりも、より大きな制動力のエンジン補助ブレーキを得ることができる。
【0097】
また、制動モードM2では、通常運転モードM1に対して、吸気弁75側については変更を加えることなく、排気弁65側の開閉タイミングのみを変更するだけであるため、簡単な構造で2サイクルコンプレッサ化したエンジン補助ブレーキ機構を構成することができる。
【0098】
さらに、通常運転モードM1と制動モードM2とで、排気弁65の開期間と閉期間との割合を変化させることがないため、排気弁側カムシャフト63(厳密にはカム)の位相を変化させるだけでよく、この点からも一層、構造を簡単化することができる。
【0099】
また、カムシャフト63の進角手段として、通電電流の向きの切換えによって帯磁極が反転する電磁コイル34,34′と永久磁石35,35′との組合せを適用することにより、簡便なモード切換動作を実現することができ、わずかな改造だけで、既存の4サイクルエンジンに後付けすることも可能となる。
【0100】
なお、本実施の形態に係る4サイクルエンジン100は、吸気弁75の開期間と排気弁65の開期間とが同一(カムシャフトの回転角換算でいずれも107.5°)となる構成であるため、制動モードM2におけるTDC、BDCに対する吸気弁75と排気弁65との開閉タイミングを同一に設定することができるが、本発明の4サイクルエンジンは、このような形態に限定されるものではない。
【0101】
すなわち、吸気弁75の開期間および排気弁65の開期間は、通常運転モードM1においてそれぞれ最適な吸気、排気が得られるようにエンジンごとに設定されているため、両弁75,65の開期間が同一に設定されているとは限らない。
【0102】
このような場合においても、本発明の4サイクルエンジンは、制動モードM2において、吸気弁75の開閉タイミングと排気弁65の開閉タイミングとが概ね同一となるように設定すればよく、圧縮行程(2)のTDC近傍において排気弁65を開放し、この圧縮行程(2)の圧縮圧を排気弁65から解放するように、排気弁65の開閉タイミングを変化させるものとすればよい。
【0103】
また、吸気弁75および排気弁65の開閉タイミングに関する具体的な数値は、実施形態における一例に過ぎず、本発明の4サイクルエンジンが、このような具体的な数値の開閉タイミングで開閉する吸気弁および排気弁を有するものに限定させるものでないことはいうまでもない。
【0104】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項1に係る4サイクルエンジンによれば、排気弁の開閉タイミングの全体をずらすだけであり、吸排気各弁の開閉タイミング・開閉回数を変更する従来のエンジン補助ブレーキ機構に比べ、簡単な構造で、かつ強力な制動力を得ることができる2サイクルコンプレッサ化された制動モードを実現することができる。
【0105】
また、本発明の請求項2に係る4サイクルエンジンによれば、上記請求項1に係る4サイクルエンジンが発揮する効果に加えて、カムシャフト進角手段が、排気弁側のカムシャフトの位相を進めるだけであるため、通常運転モードと制動モードとで、排気弁の開いている期間と閉じている期間との相対的な関係を変えることなく、開閉タイミングの全体を変更することができ、簡単な構造とすることができる。
【0106】
また、本発明の請求項3に係る4サイクルエンジンによれば、既存の排気弁や吸気弁を変更することなく、また、吸気弁用カムシャフトと排気弁用カムシャフトとが各々設けられている場合には、これら既存のカムシャフトにも大きな改造を加えることなく、簡単に排気弁の開閉タイミングの位相を変更することができる。
【0107】
また、本発明の請求項4に係る4サイクルエンジンによれば、通電させる電流の向きを反転させるだけで排気側カムシャフトを進角させることができ、ギヤ側ハウジングとカムシャフト側ハウジングとを、第一の位相差と第二の位相差とで簡単に選択的な連結を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る4サイクルエンジンの要部断面図を示すブロック図である。
【図2】カムシャフト進角タイマーの具体的な構成を示す図である。
【図3】カムシャフト進角タイマーの作用を説明する図である。
【図4】通常運転モードおよび制動モードにおける吸気弁および排気弁の開閉チャートを示す図である。
【図5】通常運転モードおよび制動モードにおける吸気行程(1)の通気状態を説明する図である。
【図6】通常運転モードおよび制動モードにおける圧縮行程(2)の通気状態を説明する図である。
【図7】通常運転モードおよび制動モードにおける爆発膨張行程(3)、第二の吸気行程(1′)の通気状態を説明する図である。
【図8】通常運転モードおよび制動モードにおける排気行程(4)、第二の圧縮行程(2′)の通気状態を説明する図である。
【符号の説明】
30 カムシャフト進角タイマー
31 ギヤ側ハウジング
32 カムシャフト側ハウジング
33 選択的連結手段
34,34′ 電磁コイル
34a,34a′ 時計回り側端面
34b,34b′ 反時計回り側端面
34c 鉄芯
35,35′ 永久磁石
35a,35a′ 時計回り側端面
35b,35b′ 反時計回り側端面
39 モード切換スイッチ
39a,39b 電線
40 キャップ
41a,41b ブラシロータ
61 ロッカーシャフト
62 ロッカーアーム
63 排気弁側カムシャフト
64 タイミングギヤ
65 排気弁
66 バルブスプリング
73 吸気弁側カムシャフト
75 吸気弁
81 シリンダ
82 ピストン
100 4サイクルエンジン
θ,θ1,θ2 位相差[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a four-stroke engine, and more particularly, to an improvement in an engine auxiliary brake mechanism for obtaining a braking force by releasing a compression pressure.
[0002]
[Prior art]
As is well known, a four-stroke engine mounted on an automobile or the like supplies fuel such as gasoline or light oil to a cylinder or a sub-combustion chamber and repeats four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. To generate engine driving force.
[0003]
When an automobile goes down a long downhill, a so-called engine brake is used. This engine brake stops the supply of fuel to reduce the generation of driving force in the expansion stroke, and also reduces the compression work in the compression stroke. Thus, the kinetic energy is absorbed on the engine side.
[0004]
By the way, in this engine brake, since the reaction force of the air compressed in the compression stroke becomes a pressure for pressing the piston, a driving force is generated in a stroke subsequent to the compression stroke.
[0005]
Therefore, a third valve for releasing the compressed air is provided, and the third valve is opened near the top dead center of the compression stroke to release the compression pressure, thereby suppressing the generation of the driving force in the subsequent stroke. Has been developed (for example, see Patent Document 1).
[0006]
According to this engine auxiliary brake mechanism, since a large braking force can be obtained, it has already been put to practical use under a trade name such as an engine retarder or a power tard especially in a large truck.
[0007]
In the above-described engine assist brake mechanism, the compression pressure is released only near the top dead center of the compression stroke of the four strokes, and braking is performed once every two rotations of the crankshaft. However, in order to further improve the braking performance, a technique of changing the operation timing of the intake / exhaust valve for each rotation of the crankshaft to release the compression pressure (two-cycle compressor) has been proposed (for example, a two-cycle compressor). And
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-158902 (
[Patent Document 2]
JP-A-2001-123812 (
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the technique according to
[0010]
That is, in the normal operation mode, both the intake valve and the exhaust valve open and close once every two rotations of the crankshaft, but in the braking mode, they open and close once every rotation of the crankshaft.
[0011]
In order to realize such a change in the opening / closing timing and the number of times of opening / closing, a brake rocker arm is provided between the rocker arm for operating the intake / exhaust valve and the intake / exhaust valve, and the normal operation mode and the braking are provided inside the brake rocker arm. A structure in which two hydraulic pistons for switching between the modes are provided is employed.
[0012]
In addition, since the structure of the brake rocker arm needs to be provided for each valve, for example, when the engine has six cylinders and four valves, a total of 24 complicated structures need to be provided.
[0013]
Then, as the structure becomes more complicated, the adjustment of the head of each hydraulic piston is also complicated, which leads to a significant increase in manufacturing cost and deterioration in maintainability.
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a two-cycle compressor engine assist brake capable of obtaining a strong braking force while suppressing the complexity of the structure while keeping the opening and closing timing of the intake valve in the normal operation mode. It is an object of the present invention to provide a four-stroke engine that can be switched to another engine.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a four-stroke engine according to
[0016]
Here, “to shift the entire opening / closing timing of the exhaust valve” means that the opening / closing pattern (the ratio between the open period and the closed period and the number of times of opening / closing) of the exhaust valve set for the normal operation mode is determined. This means that only the opening / closing timing for the rotation angle (phase) of the crankshaft is changed without changing.
[0017]
Therefore, even after the opening / closing timing is shifted in this manner, the exhaust valve is only opened once every two rotations of the crankshaft, and the relative timing between the open period and the closed period is reduced. The ratio does not change.
[0018]
According to the four-stroke engine according to
[0019]
Therefore, the opening / closing timing of the exhaust valve in the braking mode changed by the exhaust valve opening / closing timing changing means is generally closed in the intake stroke and the compression stroke, opened from near the top dead center of the compression stroke in the expansion stroke, and closed in the exhaust stroke.
[0020]
On the other hand, since the opening / closing timing of the intake valve is not changed, the intake valve remains in the normal operation mode. The intake valve opens during the intake stroke, closes during the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke, and opens near the top dead center of the exhaust stroke during the intake stroke.
[0021]
As a result, the outline of the flow of air into and out of the cylinder is as follows.
(1) In the intake stroke, air is supplied from the intake valve side into the cylinder.
(2) In the compression stroke, the air in the cylinder is compressed and discharged from the exhaust valve side near the top dead center.
(3) In the expansion stroke (corresponding to the second intake stroke in the braking mode of the present invention), air is supplied into the cylinder from the exhaust valve side.
(4) In the exhaust stroke (corresponding to the second compression stroke in the braking mode of the present invention), the air in the cylinder is compressed and discharged from the intake valve near the top dead center. Hereinafter, returning to (1), (1) to (4) are repeated.
[0022]
Therefore, according to the four-stroke engine according to the first aspect, only the entire opening / closing timing of the exhaust valve is shifted. It is possible to realize a two-cycle compressor-based braking mode with a simple structure and capable of obtaining a strong braking force.
[0023]
In the description of the opening / closing operation of the intake / exhaust valves in the above (1) to (4), the rotation angle at which the intake / exhaust valve is opened is approximately 180 ° (converted to the rotation angle of the camshaft) for easy understanding. In this case, the rotation angle of the crankshaft is 1/2, which is about 90 °), and the opening of the intake / exhaust valve of the four-stroke cycle engine of the present invention is not limited to 180 °. .
[0024]
That is, generally, in a normal four-stroke engine, in the normal operation mode, there is a period in which the intake valve and the exhaust valve are overlapped and open, and the intake valve is opened before passing through the top dead center of the intake stroke. Since the exhaust valve opens and closes after passing through the bottom dead center, and the exhaust valve also opens before passing through the bottom dead center and closes after passing through the top dead center, the four-stroke engine of the present invention has the exhaust valve in such a real four-stroke engine. Irrespective of the opening / closing timing, any change may be made so as to shift the entire opening / closing timing.
[0025]
A four-stroke engine according to a second aspect of the present invention is the four-stroke engine according to the first aspect, wherein the exhaust valve opening / closing timing changing means advances the camshaft on the exhaust valve side by a predetermined angle. Means.
[0026]
According to the four-stroke engine according to the second aspect, the camshaft advancing means only advances the phase of the camshaft on the exhaust valve side. The entire opening / closing timing can be changed without changing the relative relationship between the period during which the valve is open and the period during which the valve is closed, and a simple structure can be achieved.
[0027]
The camshaft advancing means includes a means for advancing only the cam portion of the camshaft, in addition to a means for advancing the entire camshaft.
[0028]
Therefore, in a four-cycle engine in which the camshafts are separately provided corresponding to the intake valve side and the exhaust valve side, the entire camshaft on the exhaust valve side may be advanced, and the intake / exhaust valve may be used. In a four-cycle engine driven by a single camshaft, only the cam on the exhaust valve side may be advanced, not the entire camshaft.
[0029]
In order to advance only the cam on the exhaust valve side in this way, for example, the camshaft has a double cylinder structure including an inner cylinder and an outer cylinder, and the intake valve lift cam is mounted on the shaft on the outer cylinder side (or the inner cylinder side). The exhaust valve lifting cam may be provided on the shaft on the inner cylinder side (or the outer cylinder side) to advance the inner cylinder provided with the exhaust valve lifting cam.
[0030]
The four-stroke engine according to a third aspect of the present invention is the four-stroke engine according to the second aspect, wherein the camshaft advancing means is connected to a timing gear that rotates in synchronization with the rotation of the engine. A gear-side housing that rotates integrally, a camshaft-side housing that is connected to the camshaft and rotates integrally with the camshaft, a first phase difference between the timing gear and the camshaft, and a second Selective connection means for integrally connecting the gear-side housing and the camshaft-side housing in one of the phase differences selected from the phase differences; a normal operation mode in which the engine generates a driving force or the braking force; And a mode switching means for switching to a braking mode for obtaining the normal operation mode. Corresponding to timing, the second phase difference, characterized in that it is set corresponding to the opening and closing timing of the braking mode.
[0031]
According to the four-stroke engine according to the third aspect, when the mode selected by the mode switching means is the normal operation mode, the selective connection means is connected to the gear housing by the timing gear. And the camshaft-side housing connected to the exhaust-valve-side camshaft are connected with a first phase difference corresponding to the normal operation mode, so that the opening / closing timing of the exhaust valve becomes the normal operating state of the four-cycle engine. In the case where the mode selected by the mode switching means is the braking mode, the selective connection means connects the gear-side housing and the camshaft-side housing with a second phase difference corresponding to the braking mode. The opening / closing timing of the valve is converted into a two-cycle compressor to exert a strong braking force.
[0032]
Here, the selective connection means selects the first phase difference or the second phase difference by connecting the gear-side housing and the camshaft-side housing by switching the direction of the current flowing through the electromagnetic coil. The connection may be made, or the connection may be made by hydraulic pressure or other mechanical connection means.
[0033]
However, in the actual 4-cycle engine, when switching from the normal operation mode to the braking mode, the engine is driven, and the camshaft is moving at a high speed. The one used is more reliable.
[0034]
Therefore, according to the four-stroke engine of the third aspect of the present invention, the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft are provided without changing the existing exhaust valve and intake valve. In such a case, the phase of the opening / closing timing of the exhaust valve can be easily changed without making a major modification to these existing camshafts.
[0035]
Also, in the four-stroke engine according to
[0036]
According to the four-cycle engine according to the fourth aspect, the direction of the electric current to be supplied is reversed, so that the direction of the magnetic force of the electromagnetic coil is reversed.
[0037]
Then, due to the magnetic force of the electromagnetic coil, the electromagnetic coil and the permanent magnet whose one ends are connected to each other in the first phase difference (normal operation mode) are repelled by the reversal of the current direction, and the two are relatively moved. The other ends of the electromagnetic coil and the permanent magnet are connected to each other by the attractive force caused by the rotation and the reversed magnetic force of the electromagnetic coil.
[0038]
Since the phase difference between the two ends when they are connected to each other is the second phase difference (braking mode), the gear-side housing and the cam can be operated only by a simple operation of reversing the direction of the energizing current by the switching means. The shaft side housing, that is, the timing gear and the exhaust side camshaft are connected in a braking mode.
[0039]
Then, by reversing the direction of the current again, the other ends are separated from each other and the one ends are connected to each other, so that they are connected in the normal operation mode.
[0040]
Therefore, according to the four-cycle engine of the fourth aspect of the present invention, the exhaust-side camshaft can be advanced only by reversing the direction of the current to be supplied, and the gear-side housing and the camshaft-side housing are Selective connection can be easily performed between the first phase difference and the second phase difference.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of a four-cycle engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a four-stroke engine according to one embodiment of the present invention. In the illustrated four-
[0043]
Here, the
[0044]
Further, the
[0045]
The camshaft and the like on the
[0046]
A normal operation mode M1 in which the
[0047]
The
[0048]
Here, the detailed configuration of the
[0049]
The
[0050]
Here, the selective connection means 33 is composed of two
[0051]
The
[0052]
On the other hand, the windings of the
[0053]
The
[0054]
Since the winding directions of the windings of the two
[0055]
In addition, in the case shown in FIG. 3A and the case shown in FIG. 3B, the directions of the currents flowing through the respective
[0056]
Therefore, for example, when the
[0057]
On the other hand, when the
[0058]
When the
[0059]
Since the
[0060]
Here, the phase difference θ1 between the
[0061]
That is, the
[0062]
On the other hand, the phase difference θ2 between the
[0063]
That is, the
[0064]
Accordingly, the
[0065]
Therefore, the rotation angle (= θ2−θ1) of the
[0066]
The second intake stroke (1 ') in the braking mode M2 is a stroke corresponding to the explosion-expansion stroke in the normal operation mode M1, and the second compression stroke (2') is a stroke corresponding to the exhaust stroke in the normal operation mode M1. The corresponding process.
[0067]
Next, the operation of the four-
[0068]
First, when an operator such as a driver switches the
[0069]
Since the camshaft-
[0070]
There is no distinction between the normal operation mode M1 and the braking mode M2 on the intake valve side camshaft, and is always fixed to a state corresponding to the normal operation mode M1 regardless of the mode of the exhaust
[0071]
Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 5A to 8A showing states of intake and exhaust to and from the
[0072]
The opening and closing timing charts of the
[0073]
Further, the normal operation mode M1 is the same as the operation of a general four-stroke engine, and will be described briefly.
[0074]
First, as shown in FIG. 5A, in the TDC in the intake stroke (1), the
[0075]
The
[0076]
Next, as shown in FIG. 6A, the
[0077]
The above is the case of the gasoline engine. However, in the case of the diesel engine, only air or a mixture having a low fuel ratio is taken in instead of the mixture, and the fuel is supplied to the cylinder near the TDC in the compression stroke (2). It is injected into the inside or into the sub-combustion chamber, causing an explosion by self-ignition.
[0078]
Next, as shown in FIG. 7A, in the explosion compression stroke (3), the exploded air-fuel mixture expands and pushes down the
[0079]
Next, the operation in the braking mode M2 in which the generation of the driving force is stopped to obtain the braking force as the engine auxiliary brake will be described.
[0080]
First, the operator switches the mode changeover switch 39 from the state shown in FIG. 3A to the state shown in FIG.
[0081]
By the switching of the
[0082]
As a result, the
[0083]
The
[0084]
Therefore, the
[0085]
Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 5B to 8B showing a state of intake and exhaust to and from the
[0086]
First, as shown in FIG. 5B, in the TDC of the intake stroke (1), the
[0087]
Next, as shown in FIG. 6B, the
[0088]
Then, the
[0089]
When this compressed air is not discharged from the
[0090]
Further, the
[0091]
Therefore, this stroke is an explosion-expansion stroke (3) in the normal operation mode M1, but is an intake stroke in which the exhaust valve is opened in the braking mode M2, similarly to the intake stroke (1) in which the
[0092]
Air is sucked into the
[0093]
Then, the
[0094]
When this compressed air is not discharged from the
[0095]
Then, the process returns to the subsequent intake stroke (1), and the above cycle is repeated.
[0096]
As described above, the four-
[0097]
Further, in the braking mode M2, compared to the normal operation mode M1, only the opening / closing timing of the
[0098]
Furthermore, since the ratio between the open period and the closed period of the
[0099]
A simple mode switching operation can be achieved by applying a combination of the
[0100]
The four-
[0101]
That is, since the opening period of the
[0102]
Even in such a case, in the four-cycle engine of the present invention, in the braking mode M2, the opening and closing timing of the
[0103]
The specific numerical values related to the opening and closing timings of the
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the four-stroke engine according to the first aspect of the present invention, only the entire opening / closing timing of the exhaust valve is shifted, and the conventional method of changing the opening / closing timing and the number of opening / closing of each intake / exhaust valve is used. As compared with the engine auxiliary brake mechanism, it is possible to realize a two-cycle compressor-based braking mode that can obtain a strong braking force with a simple structure.
[0105]
According to the four-stroke engine according to the second aspect of the present invention, in addition to the effect exhibited by the four-stroke engine according to the first aspect, the camshaft advancing means adjusts the phase of the camshaft on the exhaust valve side. Because it only advances, it is possible to change the entire opening and closing timing between the normal operation mode and the braking mode without changing the relative relationship between the period when the exhaust valve is open and the period when the exhaust valve is closed. Structure.
[0106]
According to the four-stroke engine of the third aspect of the present invention, the existing exhaust valve and intake valve are not changed, and the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft are provided. In such a case, the phase of the opening / closing timing of the exhaust valve can be easily changed without making a major modification to these existing camshafts.
[0107]
Further, according to the four-stroke engine of the fourth aspect of the present invention, the exhaust-side camshaft can be advanced only by reversing the direction of the current to be supplied, and the gear-side housing and the camshaft-side housing are Selective connection can be easily performed between the first phase difference and the second phase difference.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a cross-sectional view of a main part of a four-cycle engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a camshaft advance timer.
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of a camshaft advance timer.
FIG. 4 is a diagram showing an opening / closing chart of an intake valve and an exhaust valve in a normal operation mode and a braking mode.
FIG. 5 is a diagram illustrating a ventilation state in an intake stroke (1) in a normal operation mode and a braking mode.
FIG. 6 is a diagram illustrating a ventilation state in a compression stroke (2) in a normal operation mode and a braking mode.
FIG. 7 is a diagram illustrating a ventilation state of an explosion-expansion stroke (3) and a second intake stroke (1 ′) in a normal operation mode and a braking mode.
FIG. 8 is a diagram for explaining a ventilation state in an exhaust stroke (4) and a second compression stroke (2 ′) in a normal operation mode and a braking mode.
[Explanation of symbols]
30 Camshaft advance timer
31 Gear side housing
32 Camshaft side housing
33 Selective connection means
34, 34 'electromagnetic coil
34a, 34a 'clockwise end face
34b, 34b 'counterclockwise end face
34c iron core
35,35 'permanent magnet
35a, 35a 'clockwise end face
35b, 35b 'counterclockwise end face
39 Mode switch
39a, 39b electric wire
40 cap
41a, 41b brush rotor
61 Rocker shaft
62 rocker arm
63 Exhaust valve side camshaft
64 timing gear
65 exhaust valve
66 Valve spring
73 Intake valve side camshaft
75 Intake valve
81 cylinder
82 piston
100 4 cycle engine
θ, θ1, θ2 phase difference
Claims (4)
前記エンジン補助ブレーキ機構は、前記圧縮行程の上死点近傍から膨張行程に亘って排気弁を開放するとともに、排気行程の下死点近傍から該排気行程に亘って前記排気弁を閉鎖するように、前記排気弁のみの開閉タイミングの全体をずらす排気弁開閉タイミング変更手段を備えたものであることを特徴とする4サイクルエンジン。In a four-stroke engine equipped with an engine auxiliary brake mechanism that releases a compression pressure near the top dead center of the compression stroke to obtain a braking force,
The engine auxiliary brake mechanism opens the exhaust valve from near the top dead center of the compression stroke to an expansion stroke, and closes the exhaust valve from near the bottom dead center of the exhaust stroke to the exhaust stroke. A four-stroke engine comprising exhaust valve opening / closing timing changing means for shifting the entire opening / closing timing of only the exhaust valve.
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-
2002
- 2002-09-17 JP JP2002270557A patent/JP2004108217A/en active Pending
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