JP2008095672A - Valve system for engine - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの吸気用バルブ、排気用バルブの開閉を行う動弁機構に関する。 The present invention relates to a valve operating mechanism that opens and closes an intake valve and an exhaust valve of an engine.
従来のエンジンの動弁機構は、クランクシャフトの回転をタイミングチェーンまたはタイミングベルトによりカムシャフトに伝えてカムシャフトを駆動、回転させることにより、各シリンダーの吸気用バルブと排気用バルブを設計された適切な時期に点火の順序に従って開閉させる機構である。 In conventional engine valve mechanisms, the intake and exhaust valves of each cylinder are designed appropriately by transmitting the rotation of the crankshaft to the camshaft by means of a timing chain or timing belt to drive and rotate the camshaft. It is a mechanism that opens and closes according to the order of ignition at the right time.
上述の如く、従来技術に係るエンジンの動弁機構は、カムシャフトに設けられたカムの回転運動をロッカアームまたはタペットを介して上下運動に変換し、バルブの開閉を行っている。しかしながら、この機構であると回転運動を上下運動に変換するために駆動損失が大きい。 As described above, the valve operating mechanism of the engine according to the prior art converts the rotational motion of the cam provided on the camshaft into the vertical motion via the rocker arm or tappet, and opens and closes the valve. However, this mechanism has a large drive loss because the rotary motion is converted into the vertical motion.
カムシャフトを駆動するためにクランクシャフトの回転をタイミングチェーンまたはタイミングベルト、タイミングギヤなどがエンジンの先端に設けられているため、エンジンの全長を拡大することとなり、しかもカムシャフトの加工は高精度が要求されるために加工コストがかかる。 Since the timing chain or timing belt, timing gear, etc. are provided at the tip of the engine to drive the camshaft to drive the camshaft, the overall length of the engine will be enlarged, and the camshaft will be processed with high accuracy. Because it is required, processing cost is required.
本発明はこのような点に鑑みて成されたもので、その目的はカムシャフトを廃止して、各気筒の吸気用バルブと排気用バルブに油圧ピストンを設けることによって、直接またはロッカアームを介してこれらのバルブを開閉できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to eliminate the camshaft and provide hydraulic pistons for the intake and exhaust valves of each cylinder, either directly or via a rocker arm. It is to be able to open and close these valves.
上述の目的を達成するために本発明のエンジンの動弁機構は、各気筒の吸気用バルブエンドと排気用バルブエンドに直接またはロッカアームを介して油圧ピストンを設け、その油圧ピストンに潤滑油ポンプまたは新たに設けたポンプにて油圧を圧送し、その時のエンジン回転数、クランク角度、アクセル開度、アキュムレータ油圧、冷却水温度及び潤滑油温度などの情報をECUで処理し、油圧ピストンの近傍に取付けられた電磁弁をON/OFFすることによって、最適の時期に夫々のバルブを開閉することができることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the valve operating mechanism of the engine of the present invention is provided with a hydraulic piston directly or via a rocker arm at the intake valve end and the exhaust valve end of each cylinder, and the hydraulic piston or The hydraulic pressure is pumped by a newly installed pump, and information such as the engine speed, crank angle, accelerator opening, accumulator hydraulic pressure, coolant temperature, and lubricating oil temperature is processed by the ECU and installed near the hydraulic piston. It is characterized in that each valve can be opened and closed at an optimal time by turning on and off the electromagnetic valves.
以上説明したように、本発明によれば従来のようにカムシャフトの回転運動をバルブの上下運動に変換することがないために駆動損失の低減を図ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, since the rotational motion of the camshaft is not converted into the vertical motion of the valve as in the prior art, it is possible to reduce drive loss.
カムシャフトの廃止によって、それに付属するタイミングチェーンまたはタイミングベルト、タイミングギヤなども廃止することができるためにエンジンの全長を縮小することが可能となりコスト低減を図ることができる。 With the abolition of the camshaft, the timing chain, timing belt, timing gear and the like attached thereto can be abolished, so that the total length of the engine can be reduced and the cost can be reduced.
本発明のエンジンの動弁機構は、各気筒の吸気用バルブと排気用バルブに油圧ピストンを設けているため、車両が軽負荷状態で運転されている時には、制御によって簡単に気筒休止することができる。 Since the valve operating mechanism of the engine of the present invention is provided with hydraulic pistons on the intake valve and the exhaust valve of each cylinder, the cylinder can be easily stopped by the control when the vehicle is operated in a light load state. it can.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1〜図3は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は本発明の油圧ピストンアッセンブリをバルブステムエンドに直接接触するように取付けた断面図、図2は本発明の油圧ピストンアッセンブリのロッカアームを介して使用した場合の取付け断面図、図3は油圧ピストンアッセンブリの断面図、図4は本発明の第2の実施の形態に係る電子制御するためのシステム図、図5は本発明の第3の実施の形態に係る油圧回路図である。 1 to 3 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a sectional view in which a hydraulic piston assembly of the present invention is mounted so as to be in direct contact with a valve stem end, and FIG. 2 is a hydraulic piston of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a hydraulic piston assembly, FIG. 4 is a system diagram for electronic control according to a second embodiment of the present invention, and FIG. It is a hydraulic circuit figure concerning a 3rd embodiment of the invention.
図1に示すように本発明の油圧ピストンアッセンブリ1はシリンダーヘッド2のバルブ8のバルブステムエンド5と油圧ピストンアッセンブリ1に組み込まれているピストンステムエンド4とが接触し、バルブスプリング10に予圧をかけた状態でシリンダーヘッド2に圧入されている。そしてこの予圧は油圧ピストンアッセンブリ1のピストン18を元に戻す力となるため油圧ピストンアッセンブリ1にはリターンスプリングは不要となる。また、油圧ピストンアッセンブリ1がシリンダーヘッド2から抜けないように止め輪12で止められている。油圧ピストンアッセンブリ1の油孔3と同じ位置には、油圧ピストンアッセンブリ1に油圧を通す半円形のオイル通路13が油圧ピストンアッセンブリ1の周りのシリンダーヘッド2のところに設けられている。 As shown in FIG. 1, in the
図2は本発明の油圧ピストンアッセンブリ1とバルブ8との間にロッカアーム16を持つ実施例を示す。ロッカアーム16はロッカシャフト17を中心に左右に揺動することができ、ロッカアーム16の一方の端には油圧ピストンアッセンブリ1のピストンステム15と接触し、もう一方の端にはバルブステムエンド5と接触している。油圧ピストンアッセンブリ1のピストンステム15はロッカアーム16を介してバルブ8のバルブスプリング10に予圧をかけた状態でシリンダーヘッド2に圧入されている。そしてこの予圧は油圧ピストンアッセンブリ1のピストン18を元に戻す力となるため油圧ピストンアッセンブリ1にはリターンスプリングは不要となる。また、油圧ピストンアッセンブリ1がシリンダーヘッド2から抜けないように止め輪12で止められている。油圧ピストンアッセンブリ1の油孔3と同じ位置には、油圧ピストンアッセンブリ1に油圧を通す半円形のオイル通路13が油圧ピストンアッセンブリ1の周りのシリンダーヘッド2のところに設けられている。 FIG. 2 shows an embodiment in which a
本発明の油圧ピストンアッセンブリ1は図3に示すように、シリンダー21、ピストン18、ピストン用Oリング20、リテーナ22及びリテーナ用Oリング19から構成されている。また、シリンダー21にはピストン18に油圧が圧送されるよう油孔3が設けられている。 As shown in FIG. 3, the
従来の4サイクルガソリンエンジンの場合、吸気行程においては、エンジンのピストンが下がることによってシリンダー内に負圧が生じ、そこに燃料と空気の混合ガスがシリンダーに流れ込み、その時に吸気用バルブが開く、この吸気用バルブが開く時期は吸気行程の前の排気行程でピストンが上死点にかかる僅か前に開き始め、吸気行程でのピストンが下死点を僅かに過ぎた時点で吸気用バルブを閉じる機構となっている。一方、排気行程における排気用バルブの開閉時期においては、排気行程前の燃焼(膨張)行程時のピストンが下死点に違する僅か前に開き始め、排気行程の上死点を僅かに過ぎた時点で閉じる機構となっている。なお、4サイクルディーゼルエンジンの場合も、基本的には4サイクルガソリンエンジンと同じ機構であるが、吸気行程で4サイクルガソリンエンジンは混合ガスを吸気するのに対して、ディーゼルエンジンは吸気行程で空気と燃料を別々に吸気と噴射をするところだけが異なるため、本発明の実施についてはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン共に利用可能である。 In the case of a conventional four-cycle gasoline engine, in the intake stroke, a negative pressure is generated in the cylinder by lowering the piston of the engine, and a mixed gas of fuel and air flows into the cylinder, and the intake valve is opened at that time. When the intake valve opens, the piston starts to open slightly before the top dead center in the exhaust stroke before the intake stroke, and closes the intake valve when the piston slightly passes the bottom dead center in the intake stroke. It is a mechanism. On the other hand, at the opening / closing timing of the exhaust valve in the exhaust stroke, the piston in the combustion (expansion) stroke before the exhaust stroke starts to open slightly before the bottom dead center, and the top dead center of the exhaust stroke has passed slightly. The mechanism is closed at the time. In the case of a 4-cycle diesel engine, the mechanism is basically the same as that of a 4-cycle gasoline engine. However, a 4-cycle gasoline engine takes in a mixed gas in the intake stroke, whereas a diesel engine takes in air in the intake stroke. Therefore, only the gasoline engine and the diesel engine can be used for implementing the present invention.
従来のエンジンの吸気、排気工程での吸気用バルブと排気用バルブの開閉については、エンジンのクランクシャフトにカムシャフトがタイミングチェーンまたはタイミングベルトを介して繋がっており、このカムシャフトには一半径方向にだけ突き出したおむすび形状のカムが各気筒に必要数だけ設けてあり、このカムがロッカアームやタペットを介して吸気用バルブや排気用バルブと接触して吸気、排気行程に必要な時期にこれらのバルブを押し出したり、戻したりして吸気、排気行程を成している。バルブの押し出しは前記おむすび形状の先端がロッカアームやタペットに回転したとき押し出し量は最大となり、バルブは最大限開く、これ以降回転が進むとバルブはバルブに取付けられたスプリングによって吸気ポートや排気ポートを閉じる。この機構であると回転運動を上下運動に変換するために駆動損失が発生し好ましくない。 In conventional intake and exhaust processes of the engine, the intake and exhaust valves are opened and closed with a camshaft connected to the crankshaft of the engine via a timing chain or timing belt. The required number of rice ball-shaped cams protruding only in the cylinder is provided for each cylinder, and these cams come into contact with the intake valves and exhaust valves via the rocker arm and tappet, and these cams are used at the time required for intake and exhaust strokes. The intake and exhaust strokes are achieved by pushing and returning the valve. The valve is pushed out when the tip of the rice ball shape rotates to the rocker arm or tappet, and the amount of the valve is maximized.The valve opens to the maximum, and after that, the valve moves to the intake port and exhaust port by the spring attached to the valve. close. This mechanism is not preferable because drive loss occurs because the rotational motion is converted into the vertical motion.
したがって、本発明の第2の実施の形態に係る吸気用バルブ、排気用バルブを直接またはロッカアームを介して油圧ピストンアッセンブリ1にてエンジン回転の適正な時期に図4に示すような電子制御システムによって、これらのバルブを開閉することができる。 Accordingly, an electronic control system such as that shown in FIG. 4 is used for the intake valve and the exhaust valve according to the second embodiment of the present invention at the appropriate time of engine rotation in the
図4の電子制御システムによって、車両等が軽負荷状態で運転されている時に、任意の気筒の油圧ピストンアッセンブリ1への油圧を制御して、吸気、排気バルブを全開または全閉にすることによって気筒休止をさせることができるために燃料消費の低減が図れる。 When the vehicle or the like is operated in a light load state by the electronic control system of FIG. 4, the hydraulic pressure to the
図5は本発明の第3の実施の形態に係る油圧ピストンアッセンブリ1を作動する油圧回路図であり、図5に示すようにエンジンのオイルパン36に蓄えられている潤滑油23を、オイルストレーナ24を通ってオイルポンプ25で吸い上げ、更にオイルフィルター26に圧送した後、吐出量制御弁27を通って、アキュムレータ30に油圧28が圧送される。アキュムレータ30には圧力制御弁31と圧力センサー29が取り付けられており、アキュムレータ30内の油圧が一定になるよう制御されている。アキュムレータ30の先には各バルブに設けられた油圧ピストンアッセンブリ1と繋がっており、その間に電磁弁33が設けられている。この電磁弁33をONにすることによって、アキュムレータ30内の油圧は図1のオイル通路13からシリンダー21に設けられた油孔3を通ってピストン18の背面に圧送され、その油圧によってピストン18が直接またはロッカアーム16を介してバルブ8を押し出すとピストンシリンダー37とバルブシート35の間に隙間が生じ、そこから混合ガスや排気ガスを吸気、排気する。また、図4の各センサーからの情報によって、バルブ8を閉鎖する指令が入ると電磁弁33はOFFされ油圧ピストンアッセンブリ1の油圧28はドレーン34から抜けて、バルブ8はバルブスプリング10の力によって押し戻される。この作動は従来のカムシャフトを使った場合と同し機能を果たすことができる。 FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram for operating the
本発明はエンジン及び自動車を製造、販売する産業分野で利用することができる。 The present invention can be used in the industrial field of manufacturing and selling engines and automobiles.
1:油圧ピストンアッセンブリ
2:シリンダーヘッド
3:油孔
4:ピストンステムエンド
5:バルブステムエンド
6:バルブステム
7:オイルシール
8:バルブ
9:バルブガイド
10:バルブスプリング
11:スプリングシート
12:止め輪
13:オイル通路
14:ポート
15:ピストンステム
16:ロッカアーム
17:ロッカシャフト
18:ピストン
19:リテーナ用Oリング
20:ピストン用Oリング
21:シリンダー
22:リテーナ
23:潤滑油
24:オイルストレーナ
25:オイルポンプ
26:オイルフィルター
27:吐出量制御弁
28:油圧
29:圧力センサー
30:アキュムレータ
31:圧力制御弁
32:エンジン
33:電磁弁
34:ドレーン
35:バルブシート
36:オイルパン
37:ピストンシリンダー1: Hydraulic piston assembly 2: Cylinder head 3: Oil hole 4: Piston stem end 5: Valve stem end 6: Valve stem 7: Oil seal 8: Valve 9: Valve guide 10: Valve spring 11: Spring seat 12: Retaining ring 13: Oil passage 14: Port 15: Piston stem 16: Rocker arm 17: Rocker shaft 18: Piston 19: Retainer O-ring 20: Piston O-ring 21: Cylinder 22: Retainer 23: Lubricating oil 24: Oil strainer 25: Oil Pump 26: Oil filter 27: Discharge control valve 28: Hydraulic pressure 29: Pressure sensor 30: Accumulator 31: Pressure control valve 32: Engine 33: Electromagnetic valve 34: Drain 35: Valve seat 36: Oil pan 37: Piston cylinder
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006304576A JP2008095672A (en) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | Valve system for engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006304576A JP2008095672A (en) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | Valve system for engine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102012951A (en) * | 2009-09-04 | 2011-04-13 | 富士通株式会社 | Thermal-fluid-simulation analyzing apparatus |
CN103089361A (en) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 铃木株式会社 | Four-stroke cycle engine |
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2006
- 2006-10-12 JP JP2006304576A patent/JP2008095672A/en active Pending
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