JP2011163134A - Engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine capable of changing the opening/closing timing of an intake valve by a simple structure. <P>SOLUTION: The engine 1 includes a variable valve timing mechanism 37 changing the valve closing timing of the intake valve 16. The variable valve timing mechanism 37 is provided with: a camshaft 90; a first cam 91 and a second cam 92 provided at the camshaft 90; a first swing arm 50 made to abut on the first cam 91 and swung following the rotation of the first cam 91; a second swing arm 60 made to abut on the second cam 92 and swung following the rotation of the second cam 92; a push rod 70 connected to the first swing arm 50 and linking the first swing arm 50 to the intake valve 16; and a switching means 100 performing switching to a first state for swinging the first swing arm 50 following the rotation of the first cam 91 and a second state for swinging the first swing arm together with the second swing arm 60 following the rotation of the second cam 92. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ピストンが吸気下死点に到達する時期よりも早い時期又は遅い時期に吸気弁を閉じる、いわゆるミラーサイクルを採用したエンジンの技術に関する。   The present invention relates to an engine technology that employs a so-called Miller cycle in which an intake valve is closed earlier or later than when a piston reaches an intake bottom dead center.

従来、ピストンが吸気下死点に到達する時期よりも早い時期又は遅い時期に吸気弁を閉じる、いわゆるミラーサイクルを採用したエンジンの技術が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an engine technology that employs a so-called mirror cycle in which an intake valve is closed at a time earlier or later than a time when a piston reaches an intake bottom dead center.

例えば、特許文献1に開示されているように、ピストンが吸気下死点に到達する時期よりも遅い時期に吸気弁を閉じる、いわゆる遅閉じ方式のミラーサイクルを採用したエンジンがある。このエンジンにおいては、遅閉じ方式のミラーサイクルを採用することによって、吸引される空気の圧縮比を小さく抑えつつ、爆発した燃料ガスの膨張比だけを大きくすることができ、高い熱効率を得ることができる。   For example, as disclosed in Patent Document 1, there is an engine that employs a so-called delayed closing type mirror cycle in which an intake valve is closed at a time later than a time when a piston reaches an intake bottom dead center. In this engine, by adopting a slow-closed mirror cycle, it is possible to increase only the expansion ratio of the exploded fuel gas while keeping the compression ratio of the sucked air small, and to obtain high thermal efficiency. it can.

また、ミラーサイクルの他の方式として、ピストンが下死点に到達する時期よりも早い時期に吸気弁を閉じる、いわゆる早閉じ方式のミラーサイクルを採用したエンジンがある。このエンジンにおいては、早閉じ方式のミラーサイクルを採用することによって、シリンダ内で空気を断熱膨張させ、燃焼温度を下げることができる。従って、高い熱効率を得るとともに、発生するNOx量を低減させることができる。   As another method of the mirror cycle, there is an engine that employs a so-called early closing type mirror cycle in which the intake valve is closed earlier than the time when the piston reaches the bottom dead center. In this engine, by adopting a mirror cycle of an early closing method, air can be adiabatically expanded in the cylinder to lower the combustion temperature. Therefore, high thermal efficiency can be obtained and the amount of NOx generated can be reduced.

エンジンに早閉じ方式のミラーサイクルを採用する場合、エンジン内に吸引される空気量が減少し、発生する黒煙の増加や、加速性及び始動性の悪化といった性能の悪化が予想される。そこで、この場合には、エンジンの排気ガスにより駆動され、空気を加圧してエンジンのシリンダ内に送り込む過給機の圧力比を従来よりも高くすることによって、エンジン内に吸引される空気量の減少を防ぎ、性能の悪化を防止することができる。   When an early-closed mirror cycle is adopted for an engine, the amount of air sucked into the engine is reduced, and the deterioration of performance such as an increase in generated black smoke and deterioration of acceleration and startability is expected. Therefore, in this case, the amount of air sucked into the engine is increased by increasing the pressure ratio of the supercharger that is driven by the exhaust gas of the engine, pressurizes the air, and sends it into the cylinder of the engine. Reduction can be prevented and performance deterioration can be prevented.

しかし、エンジンの低負荷運転時には、エンジンの排気ガス量が少ないため、過給機を十分に駆動させることができず、過給機の圧力比を従来よりも高くすることができない。この場合、エンジン内に吸引される空気量を十分に確保することができず、エンジンの性能が悪化する場合がある。   However, when the engine is operated at a low load, the amount of exhaust gas from the engine is small, so that the supercharger cannot be driven sufficiently, and the pressure ratio of the supercharger cannot be made higher than before. In this case, a sufficient amount of air sucked into the engine cannot be ensured, and the engine performance may deteriorate.

このようなエンジンの性能の悪化を防止するためには、エンジンの負荷状態等に応じて吸気弁の閉弁時期を変更し、エンジン内に吸引される空気量を確保する必要がある。しかし、吸気弁の閉弁時期は当該吸気弁を開閉させるカムのカムプロフィールによって定まる。このため、吸気弁の閉弁時期を変更するためには、カムと当該カムが形成されるカム軸との相対角度を変更するための機構を設ける等の複雑な構造を要する点で不利であった。   In order to prevent such deterioration of the engine performance, it is necessary to change the closing timing of the intake valve in accordance with the load state of the engine or the like to ensure the amount of air sucked into the engine. However, the closing timing of the intake valve is determined by the cam profile of the cam that opens and closes the intake valve. For this reason, in order to change the valve closing timing of the intake valve, it is disadvantageous in that it requires a complicated structure such as providing a mechanism for changing the relative angle between the cam and the cam shaft on which the cam is formed. It was.

特開平8−291715号公報JP-A-8-291715

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、簡単な構造で吸気弁の開閉時期を変更することができるエンジンを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above situation, and provides an engine that can change the opening and closing timing of an intake valve with a simple structure.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構を備えるエンジンであって、前記可変バルブタイミング機構は、クランク軸に連動して回転するカム軸と、前記カム軸に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム及び第二カムと、前記第一カムに当接されて、前記第一カムの回転に従って揺動する第一スイングアームと、前記第二カムに当接されて、前記第二カムの回転に従って揺動する第二スイングアームと、前記第一スイングアームに連結されて、前記第一スイングアームと前記吸気弁とを連係させるプッシュロッドと、前記第一スイングアームを前記第一カムの回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアームとともに前記第二カムの回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段と、を具備するものである。   In other words, the present invention is an engine including a variable valve timing mechanism capable of changing the closing timing of the intake valve, the variable valve timing mechanism including a camshaft that rotates in conjunction with a crankshaft, and the cam A first cam and a second cam provided on a shaft and having different cam profiles; a first swing arm which is in contact with the first cam and swings according to the rotation of the first cam; and the second cam A second swing arm that swings in accordance with rotation of the second cam, a push rod that is connected to the first swing arm and links the first swing arm and the intake valve, A first state in which the first swing arm is swung in accordance with the rotation of the first cam; and a second state in which the first swing arm is swung in accordance with the rotation of the second cam together with the second swing arm; Those comprising a switchable switching means.

請求項2においては、前記切換手段は、前記第二スイングアームに取り付けられた受け部材と、前記第一スイングアームに取り付けられて、前記受け部材と当接することにより、前記第一スイングアームを前記第一カムから離間させるとともに、前記第二スイングアームと一体的に動作させることが可能な油圧アクチュエータと、を具備するものである。   According to a second aspect of the present invention, the switching means includes the receiving member attached to the second swing arm and the first swing arm attached to the first swing arm, thereby bringing the first swing arm into contact with the receiving member. And a hydraulic actuator that is separated from the first cam and that can be operated integrally with the second swing arm.

請求項3においては、前記切換手段は、エンジン各部に供給される潤滑油を用いて前記油圧アクチュエータを作動させるものである。   According to a third aspect of the present invention, the switching means operates the hydraulic actuator using lubricating oil supplied to each part of the engine.

請求項4においては、前記油圧アクチュエータを作動させる潤滑油は、前記第一スイングアームに形成される油圧アクチュエータ作動用油路、及び前記第一スイングアームを揺動可能に支持するスイングアーム軸に形成される第一油路を介して、前記油圧アクチュエータに供給されるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the lubricating oil for operating the hydraulic actuator is formed on a hydraulic actuator operating oil passage formed on the first swing arm and on a swing arm shaft that supports the first swing arm in a swingable manner. Is supplied to the hydraulic actuator via the first oil passage.

請求項5においては、前記第一スイングアームは、回転自在に支持されるとともに、前記第一カムと当接されるカムローラを具備し、前記カムローラを潤滑する潤滑油は、前記油圧アクチュエータ作動用油路とは別に前記第一スイングアームに形成されるローラ潤滑用油路、及び前記第一油路とは別に前記スイングアーム軸に形成される第二油路を介して、前記カムローラに供給されるものである。   According to a fifth aspect of the present invention, the first swing arm is rotatably supported and includes a cam roller that comes into contact with the first cam. The lubricating oil that lubricates the cam roller is oil for operating the hydraulic actuator. A roller lubricating oil passage formed in the first swing arm separately from the passage and a second oil passage formed in the swing arm shaft separately from the first oil passage are supplied to the cam roller. Is.

請求項6においては、前記油圧アクチュエータの動作を切り換えるための切換弁を、前記第一スイングアームに取り付けるものである。   According to a sixth aspect of the present invention, a switching valve for switching the operation of the hydraulic actuator is attached to the first swing arm.

請求項7においては、前記第一カムのカムプロフィール又は前記第二カムのカムプロフィールのうち、少なくとも一方のカムプロフィールは、吸気下死点よりも早い時期に吸気弁が閉弁するように設定されるものである。   In claim 7, at least one cam profile of the cam profile of the first cam or the cam profile of the second cam is set so that the intake valve is closed earlier than the intake bottom dead center. Is.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、互いにカムプロフィールの異なるカムにより吸気弁を開閉して、吸気弁の開閉時期を各カムに対応する時期に変更することができる。この場合、吸気弁の開閉時期を簡単な構成で切り換えることができ、部品点数や組み立て工数を削減して、製造コストの削減を図ることができる。また、部品点数や組み立て工数を削減することにより、寸法誤差や組み立て時のミスの発生を抑制し、ひいてはエンジン全体としての信頼性の向上を図ることができる。   According to the first aspect, the intake valve can be opened and closed by cams having different cam profiles, and the opening / closing timing of the intake valve can be changed to the timing corresponding to each cam. In this case, the opening / closing timing of the intake valve can be switched with a simple configuration, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Further, by reducing the number of parts and the number of assembly steps, it is possible to suppress the occurrence of dimensional errors and errors during assembly, and thus improve the reliability of the engine as a whole.

請求項2においては、切換手段を簡単に構成することができる。従って、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。   In claim 2, the switching means can be configured simply. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and assembly man-hours, and to reduce the manufacturing cost.

請求項3においては、エンジンの潤滑油を用いて切換手段を作動させることができるため、別途油圧ポンプ等を用いる必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。   In claim 3, since the switching means can be operated using engine lubricating oil, there is no need to use a separate hydraulic pump or the like, and it is possible to reduce the number of parts and the number of assembling steps. Reduction can be achieved.

請求項4においては、油圧アクチュエータを作動させる潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、潤滑油の油圧アクチュエータへの供給に、第一スイングアームの揺動による影響が及ばなくなる。したがって、潤滑油を油圧アクチュエータへ安定して供給することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, it is not necessary to separately provide piping or the like for supplying lubricating oil for operating the hydraulic actuator, and it is possible to reduce the number of parts and the number of assembly steps. Further, the supply of the lubricating oil to the hydraulic actuator is not affected by the swing of the first swing arm. Therefore, the lubricating oil can be stably supplied to the hydraulic actuator.

請求項5においては、カムローラを潤滑する潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、潤滑油がカムローラに油圧アクチュエータとは異なる油路を介して供給されることになる。したがって、潤滑油をカムローラに安定して供給することが可能となり、カムローラを確実に潤滑することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, it is not necessary to separately provide piping or the like for supplying lubricating oil for lubricating the cam roller, and it is possible to reduce the number of parts and the number of assembly steps. Further, the lubricating oil is supplied to the cam roller via an oil path different from that of the hydraulic actuator. Accordingly, it becomes possible to stably supply the lubricating oil to the cam roller, and the cam roller can be reliably lubricated.

請求項6においては、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、切換手段をコンパクトに構成することができ、省スペース化を図ることができる。   In claim 6, it is possible to reduce the number of parts and assembly man-hours. Further, the switching means can be configured compactly, and space saving can be achieved.

請求項7においては、吸気弁の閉弁時期を早めることで、シリンダ内で空気を断熱膨張させ、燃焼温度を下げることができる。これによって、NOxの発生量の低減を図ることができる。   According to the seventh aspect, by advancing the closing timing of the intake valve, the air can be adiabatically expanded in the cylinder and the combustion temperature can be lowered. As a result, the amount of NOx generated can be reduced.

本発明の一実施形態に係るエンジンを示した断面図。1 is a cross-sectional view showing an engine according to an embodiment of the present invention. エンジンと過給機との接続の様子を示した模式図。The schematic diagram which showed the mode of the connection of an engine and a supercharger. 可変バルブタイミング機構の第一スイングアームを示した正面断面図。Front sectional drawing which showed the 1st swing arm of the variable valve timing mechanism. 可変バルブタイミング機構を示した平面図。The top view which showed the variable valve timing mechanism. 可変バルブタイミング機構を示した底面図。The bottom view which showed the variable valve timing mechanism. 可変バルブタイミング機構の第二スイングアームを示した正面図。The front view which showed the 2nd swing arm of the variable valve timing mechanism. 第一の状態において、第一スイングアーム及び第二スイングアームがともに上方へ揺動している様子を示した正面図。The front view which showed a mode that both the 1st swing arm and the 2nd swing arm rocked upwards in the 1st state. 第一の状態において、第一スイングアームのみが下方へ揺動している様子を示した正面図。The front view which showed a mode that only the 1st swing arm was rock | fluctuated below in a 1st state. 第一の状態における吸気弁の開閉時期を示した図。(a)クランク角度と吸気弁の開閉時期との関係を示した図。(b)クランク角度と吸気弁のバルブリフトとの関係を示した図。The figure which showed the opening / closing timing of the intake valve in a 1st state. (A) The figure which showed the relationship between a crank angle and the opening / closing timing of an intake valve. (B) The figure which showed the relationship between a crank angle and the valve lift of an intake valve. 第二の状態における可変バルブタイミング機構の第一スイングアームを示した正面断面図。The front sectional view showing the first swing arm of the variable valve timing mechanism in the second state. 第二の状態において、第一スイングアーム及び第二スイングアームがともに上方へ揺動している様子を示した正面図。The front view which showed a mode that both the 1st swing arm and the 2nd swing arm rocked upwards in the 2nd state. 第二の状態において、第一スイングアームが第二スイングアームに従って揺動している様子を示した正面図。The front view which showed a mode that the 1st swing arm was rock | fluctuated according to the 2nd swing arm in the 2nd state. 第二の状態における吸気弁の開閉時期を示した図。(a)クランク角度と吸気弁の開閉時期との関係を示した図。(b)クランク角度と吸気弁のバルブリフトとの関係を示した図。The figure which showed the opening / closing timing of the intake valve in a 2nd state. (A) The figure which showed the relationship between a crank angle and the opening / closing timing of an intake valve. (B) The figure which showed the relationship between a crank angle and the valve lift of an intake valve.

まず、図1及び図2を用いて、本発明の一実施形態に係るエンジン1について説明する。エンジン1は複数個のピストン31が直列に配置される、いわゆる直列多気筒エンジンであるが、以下の説明では簡単のために、そのうちの1気筒について説明している。なお、本発明に係るエンジンのピストンの個数や配列等は、本実施形態に係るエンジン1のものに限るものではない。   First, the engine 1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.1 and FIG.2. The engine 1 is a so-called in-line multi-cylinder engine in which a plurality of pistons 31 are arranged in series. In the following description, only one cylinder is described for the sake of simplicity. The number and arrangement of pistons of the engine according to the present invention are not limited to those of the engine 1 according to the present embodiment.

図1に示すように、エンジン1は、シリンダブロック11やシリンダヘッド13等を有するエンジン本体部10、燃料噴射ノズル21や燃料噴射ポンプ22等を有する燃料供給部20、及びピストン31やコネクティングロッド32、クランク軸33、可変バルブタイミング機構37等を有する運動部30等から構成される。   As shown in FIG. 1, the engine 1 includes an engine body 10 having a cylinder block 11, a cylinder head 13, and the like, a fuel supply unit 20 having a fuel injection nozzle 21, a fuel injection pump 22, and the like, and a piston 31 and a connecting rod 32. , A crankshaft 33, a moving part 30 having a variable valve timing mechanism 37, and the like.

エンジン本体部10において、シリンダブロック11には、その上面から下面まで貫通するように上下方向にシリンダ11aが設けられている。シリンダ11aには、その内径と略同一の外径を有するシリンダライナ12が嵌入されている。   In the engine main body 10, the cylinder block 11 is provided with a cylinder 11a in the vertical direction so as to penetrate from the upper surface to the lower surface. A cylinder liner 12 having an outer diameter substantially the same as the inner diameter is fitted into the cylinder 11a.

シリンダライナ12は、その内部にピストン31が摺接される略円管形状の部材である。   The cylinder liner 12 is a substantially circular tube-shaped member in which the piston 31 is slidably contacted.

シリンダヘッド13は、シリンダブロック11の上面にヘッドボルト14等によって締結されて、シリンダライナ12とピストン31の上端面とで燃焼室15を構成するものである。   The cylinder head 13 is fastened to the upper surface of the cylinder block 11 by a head bolt 14 or the like, and the combustion chamber 15 is configured by the cylinder liner 12 and the upper end surface of the piston 31.

また、シリンダヘッド13には、燃焼室15内に空気を送り込むための吸気通路13aと、この通路を開閉可能とする吸気弁16とが備えられるとともに、排気ガスを排出するための排気通路13bと、この通路を開閉可能とする排気弁17とが備えられる。シリンダヘッド13には、1気筒につき2つの吸気弁16・16及び2つの排気弁17・17がそれぞれ配置される。2つの吸気弁16・16は吸気連結部材16aによって連結され、2つの排気弁17・17は排気連結部材17aによって連結される。   The cylinder head 13 is provided with an intake passage 13a for sending air into the combustion chamber 15 and an intake valve 16 for opening and closing the passage, and an exhaust passage 13b for discharging exhaust gas. An exhaust valve 17 is provided for opening and closing the passage. The cylinder head 13 is provided with two intake valves 16 and 16 and two exhaust valves 17 and 17 for each cylinder. The two intake valves 16, 16 are connected by an intake connecting member 16a, and the two exhaust valves 17, 17 are connected by an exhaust connecting member 17a.

図2に示すように、吸気通路13a及び排気通路13bには、エンジン1の排気ガスを利用して駆動される排気ターボ過給方式の過給機2が設けられる。過給機2は、タービン2a、及びタービン2aと同軸上に取り付けられたコンプレッサ2bを有する。タービン2aは、燃焼室15から排気通路13bを介して供給される排気ガスにより回転する。タービン2aの回転が同軸上に取り付けられたコンプレッサ2bに伝達されて、当該コンプレッサ2bが大気を吸入・圧縮して、吸気通路13aを介して燃焼室15へと供給する。このように、過給機2は、エンジン1の排気エネルギーを利用してシリンダ11a内へと空気を強制的に送り込むことができるように構成される。   As shown in FIG. 2, an exhaust turbo supercharger 2 driven using the exhaust gas of the engine 1 is provided in the intake passage 13a and the exhaust passage 13b. The supercharger 2 has a turbine 2a and a compressor 2b attached coaxially to the turbine 2a. The turbine 2a is rotated by exhaust gas supplied from the combustion chamber 15 through the exhaust passage 13b. The rotation of the turbine 2a is transmitted to the compressor 2b mounted on the same axis, and the compressor 2b sucks and compresses the atmosphere and supplies it to the combustion chamber 15 via the intake passage 13a. Thus, the supercharger 2 is configured to be able to forcibly send air into the cylinder 11a using the exhaust energy of the engine 1.

また、吸気通路13aのコンプレッサ2bよりも下流には、吸気通路13aを通過する空気を冷却するためのインタークーラ3が取り付けられる。過給機2に圧縮されることで温度が上昇した空気は、インタークーラ3を通過する際に冷却され、エンジン1へと供給される。   An intercooler 3 for cooling the air passing through the intake passage 13a is attached downstream of the compressor 2b in the intake passage 13a. The air whose temperature has been increased by being compressed by the supercharger 2 is cooled when passing through the intercooler 3 and supplied to the engine 1.

図1に示すように、燃料供給部20において、燃料噴射ポンプ22は、ギヤ等を介して後述するクランク軸33に連動連結されるとともに、クランク軸33の回転運動により駆動されて、燃料タンクの燃料を燃料噴射ノズル21へ圧送するものである。燃料噴射ポンプ22は、シリンダブロック11の側方に配置されて、燃料噴射ノズル21とは燃料管により接続される。   As shown in FIG. 1, in the fuel supply unit 20, the fuel injection pump 22 is interlocked and connected to a crankshaft 33 to be described later via a gear and the like, and is driven by the rotational movement of the crankshaft 33 to The fuel is pumped to the fuel injection nozzle 21. The fuel injection pump 22 is disposed on the side of the cylinder block 11 and is connected to the fuel injection nozzle 21 by a fuel pipe.

燃料供給部20を構成する燃料噴射ノズル21は、その先端部を燃焼室15内に突出するように、シリンダヘッド13に設けられ、燃料を先端部に設けられた噴射口から燃焼室15内へ噴射するものである。燃料噴射ノズル21は、燃料噴射ポンプ22から供給された燃料をエンジン1の運転状況に応じて噴射可能に構成される。   The fuel injection nozzle 21 that constitutes the fuel supply unit 20 is provided in the cylinder head 13 so that the tip thereof protrudes into the combustion chamber 15, and fuel is injected into the combustion chamber 15 from the injection port provided in the tip. It is to be jetted. The fuel injection nozzle 21 is configured to be able to inject the fuel supplied from the fuel injection pump 22 in accordance with the operating state of the engine 1.

運動部30において、ピストン31は、前述したようにシリンダライナ12の内部に上下方向へ摺動可能に設けられる。ピストン31は、例えばアルミニウム合金や鋳鉄で略円筒形状に形成されている。そして、ピストン31の上下方向の中途部には、シリンダライナ12の軸方向と垂直に交差し、且つ、後述するクランク軸33の軸方向と平行となるようにピストンピン31aが備えられる。   In the moving part 30, the piston 31 is provided in the cylinder liner 12 so as to be slidable in the vertical direction as described above. The piston 31 is formed in a substantially cylindrical shape with, for example, an aluminum alloy or cast iron. A piston pin 31 a is provided at a midway portion in the vertical direction of the piston 31 so as to intersect perpendicularly to the axial direction of the cylinder liner 12 and to be parallel to the axial direction of a crankshaft 33 described later.

コネクティングロッド32は、その上下両端に円筒形状の部材を有する。コネクティングロッド32の上端は、ピストン31に備えられたピストンピン31aに、揺動可能に挿嵌される。そして、コネクティングロッド32の下端はクランク軸33のクランクピン33aに回動可能に挿嵌される。   The connecting rod 32 has cylindrical members at both upper and lower ends. The upper end of the connecting rod 32 is inserted into a piston pin 31 a provided in the piston 31 so as to be swingable. And the lower end of the connecting rod 32 is inserted in the crankpin 33a of the crankshaft 33 so that rotation is possible.

クランク軸33は、シリンダブロック11の下部において、シリンダライナ12の軸方向と直交する方向に配置される。クランク軸33は、コネクティングロッド32によってピストン31と連結されているため、ピストン31の上下方向への往復運動は、コネクティングロッド32を介してクランク軸33に伝達されて、クランク軸33の回転運動に変換される。   The crankshaft 33 is disposed in a direction perpendicular to the axial direction of the cylinder liner 12 at the lower part of the cylinder block 11. Since the crankshaft 33 is connected to the piston 31 by the connecting rod 32, the reciprocating motion of the piston 31 in the vertical direction is transmitted to the crankshaft 33 via the connecting rod 32, so that the crankshaft 33 rotates. Converted.

クランク軸33は、メタルキャップ35によって回動自在に軸支されている。メタルキャップ35は、シリンダブロック11の下部にキャップボルト35a等によって締結される。   The crankshaft 33 is pivotally supported by a metal cap 35. The metal cap 35 is fastened to the lower part of the cylinder block 11 with a cap bolt 35a or the like.

可変バルブタイミング機構37は、吸気弁16及び排気弁17をそれぞれ開閉するために、カム、スイングアーム、プッシュロッド、弁腕等を具備する。可変バルブタイミング機構37は、吸気弁16を開閉するための機構として、カム軸90、第一スイングアーム50、プッシュロッド70、弁腕80等を具備し、クランク軸の回転運動に連動して駆動されて、吸気弁16を開閉する。   The variable valve timing mechanism 37 includes a cam, a swing arm, a push rod, a valve arm, and the like for opening and closing the intake valve 16 and the exhaust valve 17, respectively. The variable valve timing mechanism 37 includes a camshaft 90, a first swing arm 50, a push rod 70, a valve arm 80, and the like as a mechanism for opening and closing the intake valve 16, and is driven in conjunction with the rotational movement of the crankshaft. Then, the intake valve 16 is opened and closed.

カム軸90は、クランク軸33の軸方向と平行に配置され、ギヤ等を介してクランク軸33に連動連結される。クランク軸33の回転運動によりカム軸90が回転駆動され、カム軸90に形成される第一カム91及び第二カム92(図3参照)のカムプロフィールに従って、第一スイングアーム50が揺動する。   The camshaft 90 is disposed in parallel with the axial direction of the crankshaft 33 and is interlocked and connected to the crankshaft 33 via a gear or the like. The camshaft 90 is rotationally driven by the rotational movement of the crankshaft 33, and the first swing arm 50 swings according to the cam profiles of the first cam 91 and the second cam 92 (see FIG. 3) formed on the camshaft 90. .

プッシュロッド70は、シリンダブロック11の内部からシリンダヘッド13を貫通して上方へ延出される。プッシュロッド70の下端は第一スイングアーム50に連結され、その上端は弁腕80の一端に連結される。弁腕80は、カム軸90と平行となるように配置される弁腕軸81により揺動可能に支持される。弁腕80の他端は吸気弁16上端に配置される吸気連結部材16aに連結される。   The push rod 70 penetrates the cylinder head 13 from the inside of the cylinder block 11 and extends upward. The lower end of the push rod 70 is connected to the first swing arm 50, and the upper end thereof is connected to one end of the valve arm 80. The valve arm 80 is swingably supported by a valve arm shaft 81 disposed so as to be parallel to the cam shaft 90. The other end of the valve arm 80 is connected to an intake connecting member 16 a disposed at the upper end of the intake valve 16.

また、カム軸90上には排気弁17用のカムも形成され、当該カムのカムプロフィールに従って、図示せぬスイングアームが揺動され、図示せぬプッシュロッド及び弁腕を介して排気弁17の上端に配置される排気連結部材17aに連結される。   A cam for the exhaust valve 17 is also formed on the cam shaft 90. A swing arm (not shown) is swung according to the cam profile of the cam, and the exhaust valve 17 is moved via a push rod and a valve arm (not shown). It connects with the exhaust connection member 17a arrange | positioned at an upper end.

次に、エンジン1の運転時における動作態様を簡単に説明する。   Next, an operation mode during operation of the engine 1 will be briefly described.

エンジン1は、その運転時における動作態様が吸気工程、圧縮工程、膨張行程、排気工程の4工程からなる4サイクルエンジンであり、クランク軸33が2回転すると全工程が完了する。また、カム軸90が1回転すると全工程が完了するように構成される。   The engine 1 is a four-cycle engine in which the operation mode during operation includes four steps of an intake process, a compression process, an expansion process, and an exhaust process, and the entire process is completed when the crankshaft 33 rotates twice. Further, the entire configuration is completed when the camshaft 90 rotates once.

吸気工程は、シリンダヘッド13に備えられた排気弁17を閉弁する一方、吸気弁16を開弁し、ピストン31を下方へ摺動させることによって、エンジン1の外部から吸気通路13aを介してシリンダ11a内へ空気を吸入する工程である。吸気工程においては、過給機2により圧縮され、インタークーラ3により冷却された空気が燃焼室15内へと供給される。   In the intake process, the exhaust valve 17 provided in the cylinder head 13 is closed, while the intake valve 16 is opened and the piston 31 is slid downward, so that the outside of the engine 1 passes through the intake passage 13a. This is a step of sucking air into the cylinder 11a. In the intake process, air compressed by the supercharger 2 and cooled by the intercooler 3 is supplied into the combustion chamber 15.

圧縮工程は、排気弁17を閉弁した状態で吸気弁16を閉弁するとともにピストン31を上方へ摺動させることによって、シリンダ11a内の空気を圧縮する工程である。この圧縮工程によって圧縮されて高温、高圧となった空気に燃料噴射ノズル21から燃料が噴射されると、燃料は燃焼室15内に分散されて燃焼を開始する。燃料が燃焼すると、燃焼室15内の圧力が上昇する。   The compression step is a step of compressing the air in the cylinder 11a by closing the intake valve 16 with the exhaust valve 17 closed and sliding the piston 31 upward. When fuel is injected from the fuel injection nozzle 21 into the air that has been compressed by this compression step and has become high temperature and high pressure, the fuel is dispersed in the combustion chamber 15 and starts combustion. When the fuel burns, the pressure in the combustion chamber 15 increases.

膨張行程は、圧縮工程において燃焼室15内で上昇した圧力により、ピストン31を再び下方へ押し下げる工程である。このようにピストン31を押し下げることによって、クランク軸33に駆動力が与えられる。   The expansion stroke is a step of pushing the piston 31 downward again by the pressure increased in the combustion chamber 15 in the compression step. By pushing down the piston 31 in this way, a driving force is applied to the crankshaft 33.

排気工程は、吸気弁16を閉弁した状態で排気弁17を開弁するとともにピストン31を上方へ摺動させることによって、シリンダ11a内の排気ガスを排気通路13bを介して外部へ排出する工程である。当該排気ガスは、排気通路13bの途中で過給機2のタービン2aを通過し、当該タービン2aを回転させる。   In the exhaust process, the exhaust valve 17 is opened while the intake valve 16 is closed, and the piston 31 is slid upward to discharge the exhaust gas in the cylinder 11a to the outside through the exhaust passage 13b. It is. The exhaust gas passes through the turbine 2a of the supercharger 2 in the middle of the exhaust passage 13b, and rotates the turbine 2a.

上記各工程における吸気弁16及び排気弁17の開閉は、可変バルブタイミング機構37によってクランク軸33の回転運動に連動して行われる。これによって、上記各工程において、それぞれ所定の時期に吸気弁16及び排気弁17の開閉を行うことができる。   Opening and closing of the intake valve 16 and the exhaust valve 17 in each of the above steps is performed in conjunction with the rotational movement of the crankshaft 33 by the variable valve timing mechanism 37. Thus, in each of the above steps, the intake valve 16 and the exhaust valve 17 can be opened and closed at a predetermined time.

次に、可変バルブタイミング機構37について詳細に説明する。   Next, the variable valve timing mechanism 37 will be described in detail.

図3から図6までに示すように、可変バルブタイミング機構37は、所定の時期で吸気弁16を開閉するとともに、エンジン1の運転状態に応じて当該吸気弁16の開閉時期を切り換えるものである。可変バルブタイミング機構37は、スイングアーム軸40、第一スイングアーム50、第二スイングアーム60、プッシュロッド70、カム軸90、切換手段100等を具備する。   As shown in FIGS. 3 to 6, the variable valve timing mechanism 37 opens and closes the intake valve 16 at a predetermined timing and switches the opening and closing timing of the intake valve 16 according to the operating state of the engine 1. . The variable valve timing mechanism 37 includes a swing arm shaft 40, a first swing arm 50, a second swing arm 60, a push rod 70, a cam shaft 90, a switching means 100, and the like.

図3から図5までに示すように、スイングアーム軸40は、クランク軸33の軸方向(以下、クランク軸33の軸方向を「前後方向」と定義して説明する。)と平行に、シリンダブロック11に横架される円柱状の部材である。   As shown in FIGS. 3 to 5, the swing arm shaft 40 is a cylinder parallel to the axial direction of the crankshaft 33 (hereinafter, the axial direction of the crankshaft 33 is defined as “front-rear direction”). It is a columnar member that is horizontally mounted on the block 11.

第一スイングアーム50は、略直方体状に形成される部材であり、その長手方向を左右方向として配置される。第一スイングアーム50の長手方向の中央下面は凹状に形成される。第一スイングアーム50の長手方向の一端(左端)には、第一貫通孔50aが前後方向に形成される。第一貫通孔50aにスイングアーム軸40が挿通されて、第一スイングアーム50がスイングアーム軸40に揺動可能に支持される。第一スイングアーム50の長手方向の他端(右端)下部には、第一溝部50bが形成される。そして、カムローラである第一カムローラ52が第一溝部50bに第一スイングアーム50の他端下面よりも下方へ突出するように内設されて、前後方向の第一ローラ軸51により回転自在に支持される。第一スイングアーム50の他端上面には、上向きに凹む半球面状の凹部が形成されたロッド支持部材53が取り付けられる。   The first swing arm 50 is a member formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is arranged with its longitudinal direction as the left-right direction. The central lower surface in the longitudinal direction of the first swing arm 50 is formed in a concave shape. A first through hole 50a is formed in the front-rear direction at one end (left end) of the first swing arm 50 in the longitudinal direction. The swing arm shaft 40 is inserted into the first through hole 50a, and the first swing arm 50 is swingably supported by the swing arm shaft 40. A first groove 50b is formed at the lower end of the first swing arm 50 in the longitudinal direction at the other end (right end). A first cam roller 52, which is a cam roller, is installed in the first groove portion 50b so as to protrude downward from the lower surface of the other end of the first swing arm 50, and is rotatably supported by the first roller shaft 51 in the front-rear direction. Is done. On the upper surface of the other end of the first swing arm 50, a rod support member 53 having a hemispherical concave portion recessed upward is attached.

図4から図6までに示すように、第二スイングアーム60は、略直方体状に形成される部材であり、その長手方向を左右方向として第一スイングアーム50と前後に並べて配置される。第二スイングアーム60の長手方向の一端には、第二貫通孔60aが前後方向に形成される。第二貫通孔60aにスイングアーム軸40が挿通されて、第二スイングアーム60が第一スイングアーム50と隣接した状態で、スイングアーム軸40に揺動可能に支持される。第二スイングアーム60の長手方向の他端下部には、第二溝部60bが形成される。そして、第二カムローラ62が第二溝部60bに第二スイングアーム60の他端下面よりも下方へ突出するように内設されて、前後方向の第二ローラ軸61により回転自在に支持される。   As shown in FIGS. 4 to 6, the second swing arm 60 is a member formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is arranged side by side with the first swing arm 50 in the longitudinal direction thereof in the left-right direction. A second through hole 60a is formed in the front-rear direction at one end of the second swing arm 60 in the longitudinal direction. The swing arm shaft 40 is inserted into the second through hole 60a, and the second swing arm 60 is swingably supported by the swing arm shaft 40 in a state adjacent to the first swing arm 50. A second groove 60b is formed at the lower end of the second swing arm 60 in the longitudinal direction. The second cam roller 62 is installed in the second groove portion 60b so as to protrude downward from the lower surface of the other end of the second swing arm 60, and is rotatably supported by the second roller shaft 61 in the front-rear direction.

図1及び図3に示すように、プッシュロッド70は、略円柱状の部材であり、第一スイングアーム50と弁腕80とを連動連結するものである。プッシュロッド70の下端は、半球面状に形成されて、第一スイングアーム50のロッド支持部材53の凹部に揺動可能に嵌められる。プッシュロッド70の上端は弁腕80の一端に揺動可能に嵌められる。   As shown in FIGS. 1 and 3, the push rod 70 is a substantially cylindrical member, and interlocks and connects the first swing arm 50 and the valve arm 80. The lower end of the push rod 70 is formed in a hemispherical shape, and is fitted to the recess of the rod support member 53 of the first swing arm 50 so as to be swingable. The upper end of the push rod 70 is fitted to one end of the valve arm 80 so as to be swingable.

図1に示すように、弁腕80は、プッシュロッド70と吸気連結部材16aとを連結するものである。弁腕80は、前後方向に横架される弁腕軸81に揺動可能に支持される。弁腕80の一端はプッシュロッド70の上端に連結され、他端は吸気連結部材16aに連結される。   As shown in FIG. 1, the valve arm 80 connects the push rod 70 and the intake connecting member 16a. The valve arm 80 is swingably supported by a valve arm shaft 81 that is horizontally mounted in the front-rear direction. One end of the valve arm 80 is connected to the upper end of the push rod 70, and the other end is connected to the intake connection member 16a.

図3及び図6に示すように、カム軸90は、第一スイングアーム50及び第二スイングアーム60の長手方向の他端下方において、前後方向に延長して配置される。カム軸90は、クランク軸33にギヤ等を介して連動連結され、クランク軸33が回転することにより回転する。カム軸90には、第一カム91、及び第一カム91とカムプロフィールの異なる第二カム92が軸方向(前後方向)に所定間隔を隔てて形成される。第一カム91は、第一スイングアーム50の第一カムローラ52にその下方から当接するように、カム軸90上に配置される。第二カム92は、第二スイングアーム60の第二カムローラ62にその下方から当接するように、カム軸90上に配置される。   As shown in FIGS. 3 and 6, the cam shaft 90 is disposed to extend in the front-rear direction below the other ends of the first swing arm 50 and the second swing arm 60 in the longitudinal direction. The camshaft 90 is interlocked and connected to the crankshaft 33 through a gear or the like, and rotates when the crankshaft 33 rotates. A first cam 91 and a second cam 92 having a cam profile different from that of the first cam 91 are formed on the cam shaft 90 at predetermined intervals in the axial direction (front-rear direction). The first cam 91 is disposed on the cam shaft 90 so as to contact the first cam roller 52 of the first swing arm 50 from below. The second cam 92 is disposed on the cam shaft 90 so as to contact the second cam roller 62 of the second swing arm 60 from below.

図3から図5までに示すように、切換手段100は、第一スイングアーム50及び第二スイングアーム60の動作状態、ひいては吸気弁16の開閉時期を切り換えるものである。切換手段100は、電磁切換弁110、逆止弁120、油圧ピストン130、切換弁140、受け部材150、及び制御装置160等を具備し、これらの部材やスイングアーム軸40及び第一スイングアーム50に形成される油路により構成される。   As shown in FIGS. 3 to 5, the switching means 100 switches the operating states of the first swing arm 50 and the second swing arm 60 and consequently the opening / closing timing of the intake valve 16. The switching means 100 includes an electromagnetic switching valve 110, a check valve 120, a hydraulic piston 130, a switching valve 140, a receiving member 150, a control device 160, and the like, and these members, the swing arm shaft 40, and the first swing arm 50. It is comprised by the oil path formed in.

図4に示すように、電磁切換弁110は、制御信号を受信した場合、吸入ポートと吐出ポートとを連通し、制御信号を受信しない場合、吸入ポートと吐出ポートとを遮断する弁である。電磁切換弁110の吸入ポートは、クランク軸33により駆動される潤滑油供給手段としての油圧ポンプ4に接続される。油圧ポンプ4は、図示せぬオイルパンに貯溜される潤滑油を吸入・圧送する。油圧ポンプ4により圧送された潤滑油は、電磁切換弁110の吸入ポートへと供給されるとともに、図示せぬ油路を介してエンジン1の各部(例えば、弁腕軸81やクランクピン33a等)に供給され、各部を潤滑する。   As shown in FIG. 4, the electromagnetic switching valve 110 is a valve that communicates the suction port and the discharge port when receiving a control signal, and shuts off the suction port and the discharge port when not receiving the control signal. A suction port of the electromagnetic switching valve 110 is connected to a hydraulic pump 4 as lubricating oil supply means driven by the crankshaft 33. The hydraulic pump 4 sucks and pumps lubricating oil stored in an oil pan (not shown). Lubricating oil pumped by the hydraulic pump 4 is supplied to the intake port of the electromagnetic switching valve 110, and each part of the engine 1 (for example, the valve arm shaft 81, the crankpin 33a, etc.) via an oil passage (not shown). To lubricate each part.

スイングアーム軸40には、第一油路40a、第二油路40b、第一外周油路40c、第二外周油路40d、第三外周油路40e、及び第四外周油路40fが形成される。   The swing arm shaft 40 is formed with a first oil passage 40a, a second oil passage 40b, a first outer oil passage 40c, a second outer oil passage 40d, a third outer oil passage 40e, and a fourth outer oil passage 40f. The

第一油路40a及び第二油路40bは、スイングアーム軸40の内部にその軸方向と平行に前後に並べて形成される。第一外周油路40c、第二外周油路40d、及び第三外周油路40eは、スイングアーム軸40の外周面のうち、第一スイングアーム50の第一貫通孔50aの内周面と対向する位置に、それぞれ軸方向に所定間隔を隔てて環状に形成される。第四外周油路40fは、スイングアーム軸40の外周のうち、第二スイングアーム60の第二貫通孔60aの内周面と対向する位置に環状に形成される。第一油路40aは、第一外周油路40c及び第二外周油路40dと連通接続され、第二油路40bと連通接続されない。第二油路40bは、第三外周油路40e及び第四外周油路40fと連通接続される。また、第一油路40aは、電磁切換弁110の吐出ポートと連通接続される。第二油路40bは、図示せぬ油路を介して油圧ポンプ4と連通接続される。つまり、第一油路40aと第二油路40bとは、別々の油路を介して油圧ポンプ4と連通接続される。   The first oil passage 40a and the second oil passage 40b are formed inside the swing arm shaft 40 so as to be arranged in front and back in parallel with the axial direction thereof. The first outer peripheral oil passage 40c, the second outer peripheral oil passage 40d, and the third outer peripheral oil passage 40e are opposed to the inner peripheral surface of the first through hole 50a of the first swing arm 50 among the outer peripheral surfaces of the swing arm shaft 40. Are formed in a ring shape at predetermined intervals in the axial direction. The fourth outer peripheral oil passage 40f is formed in an annular shape at a position facing the inner peripheral surface of the second through hole 60a of the second swing arm 60 in the outer periphery of the swing arm shaft 40. The first oil passage 40a is connected to the first outer oil passage 40c and the second outer oil passage 40d, and is not connected to the second oil passage 40b. The second oil passage 40b is connected in communication with the third outer oil passage 40e and the fourth outer oil passage 40f. The first oil passage 40a is connected in communication with the discharge port of the electromagnetic switching valve 110. The second oil passage 40b is connected to the hydraulic pump 4 through an oil passage (not shown). That is, the first oil passage 40a and the second oil passage 40b are connected to the hydraulic pump 4 through separate oil passages.

図3及び図4に示すように、第一スイングアーム50には、ローラ潤滑用油路である第一ローラ潤滑用油路50c、油圧アクチュエータ作動用油路であるピストン作動用油路50d、ピストン穴50e、切換弁穴50f、及び切換用油路50gが形成される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the first swing arm 50 includes a first roller lubrication oil passage 50c that is a roller lubrication oil passage, a piston actuation oil passage 50d that is a hydraulic actuator actuation oil passage, and a piston. A hole 50e, a switching valve hole 50f, and a switching oil passage 50g are formed.

第一ローラ潤滑用油路50cは、第一スイングアーム50の内部に当該第一スイングアーム50の長手方向に沿って形成される。第一ローラ潤滑用油路50cの一端はスイングアーム軸40の第三外周油路40eに連通され、他端は第一スイングアーム50の第一溝部50bにおける第一カムローラ52の上方に連通される。   The first roller lubricating oil passage 50 c is formed inside the first swing arm 50 along the longitudinal direction of the first swing arm 50. One end of the first roller lubricating oil passage 50 c is communicated with the third outer peripheral oil passage 40 e of the swing arm shaft 40, and the other end is communicated with the first cam roller 52 in the first groove portion 50 b of the first swing arm 50. .

ピストン作動用油路50dは、第一スイングアーム50の内部に当該第一スイングアーム50の長手方向に沿って形成される。ピストン作動用油路50dの一端はスイングアーム軸40の第二外周油路40dに連通され、他端は第一スイングアーム50の第一溝部50bに連通される。ピストン作動用油路50dの中途部には、逆止弁120、油圧ピストン130、及び切換弁140が設けられる。   The piston operating oil passage 50 d is formed inside the first swing arm 50 along the longitudinal direction of the first swing arm 50. One end of the piston operating oil passage 50 d communicates with the second outer peripheral oil passage 40 d of the swing arm shaft 40, and the other end communicates with the first groove portion 50 b of the first swing arm 50. A check valve 120, a hydraulic piston 130, and a switching valve 140 are provided in the middle of the piston operating oil passage 50d.

逆止弁120は、第一外周油路40c側から第一溝部50b側へのみ潤滑油を流通させ、第一溝部50b側から第一外周油路40c側へ潤滑油が流通するのを防ぐものである。   The check valve 120 allows the lubricating oil to flow only from the first outer peripheral oil passage 40c side to the first groove portion 50b side and prevents the lubricating oil from flowing from the first groove portion 50b side to the first outer peripheral oil passage 40c side. It is.

油圧ピストン130は、第一スイングアーム50の逆止弁120と第一溝部50bとの間に形成されたピストン穴50eに配置される油圧アクチュエータである。ピストン穴50eは、ピストン作動用油路50dの一部をなし、第一スイングアーム50の下方に向かって開放するように形成される円柱状の穴である。油圧ピストン130は、半球面状の底部を有し、ピストン穴50eに上下方向に摺動可能に配置される。   The hydraulic piston 130 is a hydraulic actuator disposed in a piston hole 50e formed between the check valve 120 and the first groove 50b of the first swing arm 50. The piston hole 50 e is a columnar hole that forms a part of the piston operating oil passage 50 d and is formed to open downward from the first swing arm 50. The hydraulic piston 130 has a hemispherical bottom and is disposed in the piston hole 50e so as to be slidable in the vertical direction.

切換弁140は、第一スイングアーム50のピストン穴50eと第一溝部50bとの間に形成された切換弁穴50fに配置される。切換弁穴50fは、ピストン作動用油路50d及び切換用油路50gの一部をなし、第一スイングアーム50の上方に向かって開放するように形成される円柱状の穴である。切換弁140は、切換弁穴50fに上下方向に摺動可能に配置され、スプリング54により上方に向かって付勢される。切換弁穴50fの上端部は、ボルト55によって閉塞される。切換弁140は、スプリング54の付勢力により上方に摺動されている場合には、ピストン作動用油路50dを連通させ、ピストン穴50eから第一溝部50bへの潤滑油の流通を可能とする。   The switching valve 140 is disposed in a switching valve hole 50f formed between the piston hole 50e of the first swing arm 50 and the first groove 50b. The switching valve hole 50f is a cylindrical hole that is part of the piston operating oil passage 50d and the switching oil passage 50g and is formed to open upward from the first swing arm 50. The switching valve 140 is slidably disposed in the switching valve hole 50f in the vertical direction, and is biased upward by the spring 54. The upper end portion of the switching valve hole 50f is closed by a bolt 55. When the switching valve 140 is slid upward by the urging force of the spring 54, the piston operating oil passage 50d is communicated to allow the lubricating oil to flow from the piston hole 50e to the first groove 50b. .

切換用油路50gは、第一スイングアーム50の内部に当該第一スイングアーム50の長手方向に沿って形成される。切換用油路50gの一端はスイングアーム軸40の第一外周油路40cに連通され、他端は切換弁穴50fにおける切換弁140の上方付近に連通される。   The switching oil passage 50 g is formed inside the first swing arm 50 along the longitudinal direction of the first swing arm 50. One end of the switching oil passage 50g communicates with the first outer peripheral oil passage 40c of the swing arm shaft 40, and the other end communicates with the switching valve hole 50f near the upper portion of the switching valve 140.

図4及び図6に示すように、第二スイングアーム60には、第二ローラ潤滑用油路60cが形成される。   As shown in FIGS. 4 and 6, a second roller lubricating oil passage 60 c is formed in the second swing arm 60.

第二ローラ潤滑用油路60cは、第二スイングアーム60の内部に当該第二スイングアーム60の長手方向に沿って形成される。第二ローラ潤滑用油路60cの一端はスイングアーム軸40の第四外周油路40fに連通され、他端は第二スイングアーム60の第二溝部60bにおける第二カムローラ62の上方に連通される。   The second roller lubricating oil passage 60 c is formed inside the second swing arm 60 along the longitudinal direction of the second swing arm 60. One end of the second roller lubrication oil passage 60 c communicates with the fourth outer peripheral oil passage 40 f of the swing arm shaft 40, and the other end communicates above the second cam roller 62 in the second groove 60 b of the second swing arm 60. .

図5及び図6に示すように、受け部材150は、第二スイングアーム60の下面に取り付けられる板状の部材である。受け部材150は、第二スイングアーム60の下方から前方に向かって第一スイングアーム50の下方まで延出される。受け部材150の延出端部は、底面視において第一スイングアーム50のピストン穴50eに重複して、第一スイングアーム50の下面の凹み部分と対向するように配置される。   As shown in FIGS. 5 and 6, the receiving member 150 is a plate-like member attached to the lower surface of the second swing arm 60. The receiving member 150 extends from the lower side of the second swing arm 60 to the lower side of the first swing arm 50 toward the front. The extending end of the receiving member 150 is disposed so as to overlap the piston hole 50e of the first swing arm 50 and to face the recessed portion on the lower surface of the first swing arm 50 in a bottom view.

図4に示すように、制御装置160は、種々の信号やプログラム等に基づいて電磁切換弁110を制御するものである。制御装置160は、中央処理装置や記憶装置等により構成される。制御装置160は、燃料噴射量検出手段161、エンジン回転数検出手段162、電磁切換弁110と接続される。   As shown in FIG. 4, the control device 160 controls the electromagnetic switching valve 110 based on various signals and programs. The control device 160 includes a central processing unit, a storage device, and the like. The control device 160 is connected to the fuel injection amount detection means 161, the engine speed detection means 162, and the electromagnetic switching valve 110.

燃料噴射量検出手段161は、燃料噴射ノズル21から燃焼室15に噴射される燃料の量(燃料噴射量)を検出するものである。具体的には、燃料噴射量検出手段161は、燃料噴射ノズル21が噴射する燃料の量を調節するラックの位置を検出するラック位置センサである。   The fuel injection amount detection means 161 detects the amount of fuel (fuel injection amount) injected from the fuel injection nozzle 21 into the combustion chamber 15. Specifically, the fuel injection amount detection means 161 is a rack position sensor that detects the position of the rack that adjusts the amount of fuel injected by the fuel injection nozzle 21.

エンジン回転数検出手段162は、エンジン1の回転数を検出するものである。   The engine speed detecting means 162 detects the speed of the engine 1.

制御装置160には、燃料噴射量検出手段161により検出される燃料噴射量と、エンジン回転数検出手段162により検出されるエンジン回転数とからエンジン1の出力を算出するための出力マップが記憶される。制御装置160は、燃料噴射量、エンジン回転数、及び出力マップに基づいてエンジン1の出力を算出し、エンジン1が高出力(高負荷)で運転している状態か、低出力(低負荷)で運転している状態か、を判断する。高負荷と低負荷とを区別するための閾値は、実験や数値計算等によって事前に決定される。   The control device 160 stores an output map for calculating the output of the engine 1 from the fuel injection amount detected by the fuel injection amount detection means 161 and the engine speed detected by the engine speed detection means 162. The The control device 160 calculates the output of the engine 1 based on the fuel injection amount, the engine speed, and the output map, and determines whether the engine 1 is operating at a high output (high load) or a low output (low load). Determine if you are driving in A threshold value for distinguishing between a high load and a low load is determined in advance by experiment, numerical calculation, or the like.

制御装置160は、エンジン1が高負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁110に制御信号を送信せず、電磁切換弁110の吸入ポートと吐出ポートとを遮断する。また、制御装置160は、エンジン1が低負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁110に制御信号を送信し、電磁切換弁110の吸入ポートと吐出ポートとを連通する。   When it is determined that the engine 1 is operating at a high load, the control device 160 does not transmit a control signal to the electromagnetic switching valve 110 and blocks the intake port and the discharge port of the electromagnetic switching valve 110. Further, when the control device 160 determines that the engine 1 is operating at a low load, the control device 160 transmits a control signal to the electromagnetic switching valve 110 to connect the intake port and the discharge port of the electromagnetic switching valve 110.

次に、上記の如く構成した可変バルブタイミング機構37の動作態様について説明する。まず、エンジン1が高負荷で運転している場合について説明する。   Next, an operation mode of the variable valve timing mechanism 37 configured as described above will be described. First, the case where the engine 1 is operating at a high load will be described.

制御装置160は、エンジン1が高負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁110の吸入ポートと吐出ポートとを遮断する(以下、この状態を「第一の状態」と記す)。従って、油圧ポンプ4からの潤滑油がスイングアーム軸40の第一油路40aへ供給されることはない。一方、油圧ポンプ4は図示せぬ油路を介してスイングアーム軸40の第二油路40bと連通されているため、油圧ポンプ4からの潤滑油は第二油路40bを介して第三外周油路40e及び第四外周油路40fへと供給される。第三外周油路40eへと供給された潤滑油は、第一スイングアーム50の第一ローラ潤滑用油路50cを介して第一溝部50bへと供給され、第一カムローラ52を潤滑する。また、第四外周油路40fへと供給された潤滑油は、第二スイングアーム60の第二ローラ潤滑用油路60cを介して第二溝部60bへと供給され、第二カムローラ62を潤滑する。   When it is determined that the engine 1 is operating at a high load, the control device 160 shuts off the intake port and the discharge port of the electromagnetic switching valve 110 (hereinafter, this state is referred to as “first state”). Therefore, the lubricating oil from the hydraulic pump 4 is not supplied to the first oil passage 40a of the swing arm shaft 40. On the other hand, since the hydraulic pump 4 communicates with the second oil passage 40b of the swing arm shaft 40 through an oil passage (not shown), the lubricating oil from the hydraulic pump 4 passes through the second outer passage 40b to the third outer periphery. It is supplied to the oil passage 40e and the fourth outer peripheral oil passage 40f. The lubricating oil supplied to the third outer peripheral oil passage 40 e is supplied to the first groove portion 50 b via the first roller lubricating oil passage 50 c of the first swing arm 50 and lubricates the first cam roller 52. Further, the lubricating oil supplied to the fourth outer peripheral oil passage 40 f is supplied to the second groove portion 60 b via the second roller lubricating oil passage 60 c of the second swing arm 60 and lubricates the second cam roller 62. .

この状態でカム軸90が回転すると、第一カムローラ52は第一カム91と当接しながら回転するため、第一スイングアーム50は第一カム91のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸40を支点として揺動する。また、第二カムローラ62は第二カム92と当接しながら回転するため、第二スイングアーム60は第二カム92のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸40を支点として揺動する。   When the cam shaft 90 rotates in this state, the first cam roller 52 rotates while contacting the first cam 91, so that the first swing arm 50 swings around the swing arm shaft 40 according to the cam profile of the first cam 91. To do. Further, since the second cam roller 62 rotates while contacting the second cam 92, the second swing arm 60 swings about the swing arm shaft 40 as a fulcrum according to the cam profile of the second cam 92.

ここで、図3及び図6を用いて、第一カム91と第二カム92のカムプロフィールについて説明する。第一カム91の凸部91aは、前斜面91bと後斜面91cとを有する。また、第二カム92の凸部92aは、前斜面92bと後斜面92cとを有する。前斜面91bと前斜面92bとは、正面視において略一致するように形成される。前斜面92bと後斜面92cとの間隔は、前斜面91bと後斜面91cとの間隔よりも大きくなるように形成される。   Here, the cam profile of the 1st cam 91 and the 2nd cam 92 is demonstrated using FIG.3 and FIG.6. The convex portion 91a of the first cam 91 has a front slope 91b and a rear slope 91c. The convex portion 92a of the second cam 92 has a front slope 92b and a rear slope 92c. The front slope 91b and the front slope 92b are formed so as to substantially coincide with each other in a front view. The distance between the front slope 92b and the rear slope 92c is formed to be larger than the distance between the front slope 91b and the rear slope 91c.

図7に示すように、第一カムローラ52及び第二カムローラ62が、前斜面91b及び前斜面92bにそれぞれ当接した状態で、第一カム91及び第二カム92が白抜き矢印の方向に回転すると、第一スイングアーム50及び第二スイングアーム60は、前斜面91b及び前斜面92bの形状に従って、まず同時に上方へと揺動する。第一スイングアーム50が上方へと揺動した場合、プッシュロッド70、弁腕80、及び吸気連結部材16aを介して吸気弁16が開弁される(図1参照)。   As shown in FIG. 7, the first cam 91 and the second cam 92 rotate in the direction of the white arrow with the first cam roller 52 and the second cam roller 62 in contact with the front slope 91b and the front slope 92b, respectively. Then, the first swing arm 50 and the second swing arm 60 first swing upward simultaneously according to the shape of the front slope 91b and the front slope 92b. When the first swing arm 50 swings upward, the intake valve 16 is opened via the push rod 70, the valve arm 80, and the intake coupling member 16a (see FIG. 1).

その後、図8に示すように、第一カム91及び第二カム92が白抜き矢印の方向に更に回転すると、後斜面91cの形状に従って、第一スイングアーム50が第二スイングアーム60よりも先に下方へと揺動する。この際、第一スイングアーム50はその下面の凹み部分により上方へと揺動したままの第二スイングアーム60の受け部材150と接触せずに済み、この受け部材150により下方への揺動を阻害されない。第一スイングアーム50が下方へと揺動した後、後斜面92cの形状に従って、第二スイングアーム60が下方へと揺動する。第一スイングアーム50が下方へと揺動した場合、吸気弁16が閉弁される(図1参照)。つまり、第一スイングアーム50と第二スイングアーム60とは個別に動作して、第二スイングアーム60の動作にかかわらず、第一スイングアーム50の動作が吸気弁16の閉弁時期を決定する。   Thereafter, as shown in FIG. 8, when the first cam 91 and the second cam 92 are further rotated in the direction of the white arrow, the first swing arm 50 precedes the second swing arm 60 in accordance with the shape of the rear slope 91c. Swings downward. At this time, the first swing arm 50 does not need to come into contact with the receiving member 150 of the second swing arm 60 that has been swung upward due to the recessed portion on the lower surface thereof. Not disturbed. After the first swing arm 50 swings downward, the second swing arm 60 swings downward according to the shape of the rear slope 92c. When the first swing arm 50 swings downward, the intake valve 16 is closed (see FIG. 1). That is, the first swing arm 50 and the second swing arm 60 operate separately, and the operation of the first swing arm 50 determines the closing timing of the intake valve 16 regardless of the operation of the second swing arm 60. .

図9に示すように、第一カム91のカムプロフィールは、ピストン31の吸気工程における上死点(以下、「吸気上死点」と記す)Tよりも早い時期(S1)に吸気弁16の開弁を開始し、ピストン31の吸気上死点Tにおいて吸気弁16のバルブリフトが最大になるように、また、ピストン31の吸気工程における下死点(以下、「吸気下死点」と記す)Bよりも早い時期に吸気弁16の閉弁を開始し、ピストン31の吸気下死点Bよりも早い時期(S2)に吸気弁16が完全に閉弁するように設定される。すなわち、第一カム91のカムプロフィールに従って吸気弁16を開閉することで、いわゆる早閉じ方式のミラーサイクルを実現することができる。   As shown in FIG. 9, the cam profile of the first cam 91 is the timing of the intake valve 16 at an earlier time (S1) than the top dead center (hereinafter referred to as “intake top dead center”) T in the intake process of the piston 31. The valve opening is started so that the valve lift of the intake valve 16 is maximized at the intake top dead center T of the piston 31, and the bottom dead center in the intake process of the piston 31 (hereinafter referred to as "intake bottom dead center"). ) The closing of the intake valve 16 is started at a time earlier than B, and the intake valve 16 is set to be completely closed at a time earlier than the intake bottom dead center B of the piston 31 (S2). That is, by opening and closing the intake valve 16 according to the cam profile of the first cam 91, a so-called early closing type mirror cycle can be realized.

次に、エンジン1が低負荷で運転している場合について説明する。   Next, a case where the engine 1 is operating at a low load will be described.

図10に示すように、制御装置160は、エンジン1が低負荷で運転していると判断した場合、電磁切換弁110の吸入ポートと吐出ポートとを連通する(以下、この状態を「第二の状態」と記す)。従って、油圧ポンプ4からの潤滑油がスイングアーム軸40の第一油路40aへと供給される。第一油路40aへと供給された潤滑油は、第一外周油路40cを介して切換用油路50gへと、第二外周油路40dを介してピストン作動用油路50dへと、それぞれ供給される。なお、油圧ポンプ4は図示せぬ油路を介してスイングアーム軸40の第二油路40bと連通されているため、第一の状態の場合と同様に、潤滑油は第一溝部50b及び第二溝部60bへと供給され、第一カムローラ52及び第二カムローラ62を潤滑する。   As shown in FIG. 10, when the control device 160 determines that the engine 1 is operating at a low load, the control device 160 communicates the suction port and the discharge port of the electromagnetic switching valve 110 (hereinafter, this state is referred to as “second state”). Status ”). Accordingly, the lubricating oil from the hydraulic pump 4 is supplied to the first oil passage 40 a of the swing arm shaft 40. The lubricating oil supplied to the first oil passage 40a is supplied to the switching oil passage 50g via the first outer oil passage 40c, and to the piston operating oil passage 50d via the second outer oil passage 40d. Supplied. Since the hydraulic pump 4 communicates with the second oil passage 40b of the swing arm shaft 40 via an oil passage (not shown), the lubricating oil is supplied to the first groove 50b and the first groove as in the first state. The first cam roller 52 and the second cam roller 62 are lubricated by being supplied to the two groove portions 60b.

切換用油路50gへと供給された潤滑油は、切換弁穴50fの切換弁140の上方に、即ち切換弁140とボルト55の間に供給される。従って、当該潤滑油によって切換弁140が下方に向かって押圧され、その押圧力がスプリング54の付勢力を超えると、当該切換弁140がスプリング54の付勢力に抗して下方へと摺動する。切換弁140は、下方へと摺動すると、ピストン作動用油路50dを閉塞し、ピストン穴50eから第一溝部50bへの潤滑油の流通を遮断する。   The lubricating oil supplied to the switching oil passage 50g is supplied above the switching valve 140 in the switching valve hole 50f, that is, between the switching valve 140 and the bolt 55. Therefore, when the switching valve 140 is pressed downward by the lubricating oil and the pressing force exceeds the biasing force of the spring 54, the switching valve 140 slides downward against the biasing force of the spring 54. . When the switching valve 140 slides downward, it closes the piston operating oil passage 50d and blocks the flow of lubricating oil from the piston hole 50e to the first groove 50b.

ピストン作動用油路50dへと供給された潤滑油は、逆止弁120を介してピストン穴50eに供給される。ピストン作動用油路50dのうち、ピストン穴50eから第一溝部50bまでの部分は切換弁140によって閉塞されているため、ピストン穴50eに供給された潤滑油によって油圧ピストン130が下方に向かって押圧される。潤滑油によって押圧された油圧ピストン130は下方へと摺動し、第一スイングアーム50の下面から突出する。油圧ピストン130は、その下端が第二スイングアーム60に取り付けられた受け部材150の上面と当接するまで突出する。制御装置160によって電磁切換弁110の吸入ポートと吐出ポートとが連通されている間は、油圧ピストン130は第一スイングアーム50の下面から突出した状態に保持される。   The lubricating oil supplied to the piston operating oil passage 50d is supplied to the piston hole 50e via the check valve 120. In the piston operating oil passage 50d, the portion from the piston hole 50e to the first groove 50b is closed by the switching valve 140, so that the hydraulic piston 130 is pressed downward by the lubricating oil supplied to the piston hole 50e. Is done. The hydraulic piston 130 pressed by the lubricating oil slides downward and protrudes from the lower surface of the first swing arm 50. The hydraulic piston 130 protrudes until its lower end comes into contact with the upper surface of the receiving member 150 attached to the second swing arm 60. While the suction port and the discharge port of the electromagnetic switching valve 110 are communicated by the control device 160, the hydraulic piston 130 is held in a state of protruding from the lower surface of the first swing arm 50.

図11に示すように、この状態でカム軸90が回転すると、第一カムローラ52は第一カム91と当接しながら回転するため、第一スイングアーム50は第一カム91のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸40を支点として揺動する。また、第二カムローラ62は第二カム92と当接しながら回転するため、第二スイングアーム60は第二カム92のカムプロフィールに従ってスイングアーム軸40を支点として揺動する。   As shown in FIG. 11, when the cam shaft 90 rotates in this state, the first cam roller 52 rotates while coming into contact with the first cam 91, so that the first swing arm 50 follows the cam profile of the first cam 91. It swings around the shaft 40 as a fulcrum. Further, since the second cam roller 62 rotates while contacting the second cam 92, the second swing arm 60 swings about the swing arm shaft 40 as a fulcrum according to the cam profile of the second cam 92.

第一カムローラ52及び第二カムローラ62が、前斜面91b及び前斜面92bにそれぞれ当接した状態で、第一カム91及び第二カム92が白抜き矢印の方向に回転すると、第一スイングアーム50及び第二スイングアーム60は、前斜面91b及び前斜面92bの形状に従って、まず同時に上方へと揺動する。第一スイングアーム50が上方へと揺動した場合、プッシュロッド70、弁腕80、及び吸気連結部材16aを介して吸気弁16が開弁される(図1参照)。   When the first cam 91 and the second cam 92 rotate in the direction of the white arrow with the first cam roller 52 and the second cam roller 62 in contact with the front slope 91b and the front slope 92b, respectively, the first swing arm 50 is rotated. The second swing arm 60 first swings upward simultaneously simultaneously according to the shapes of the front slope 91b and the front slope 92b. When the first swing arm 50 swings upward, the intake valve 16 is opened via the push rod 70, the valve arm 80, and the intake coupling member 16a (see FIG. 1).

その後、図12に示すように、第一カムローラ52が後斜面91cに差し掛かるが、油圧ピストン130が受け部材150に当接しているため、第一カムローラ52は第一カム91から離間し、第一スイングアーム50は後斜面91cの形状に従って下方へと揺動することができない。この状態では、第一スイングアーム50は第二スイングアーム60の揺動に従って揺動する。すなわち、第二スイングアーム60が後斜面92cの形状に従って下方へと揺動すると、当該第二スイングアーム60の揺動に伴って第一スイングアーム50も下方へと揺動する。第一スイングアーム50が下方へと揺動した場合、吸気弁16が閉弁される(図1参照)。つまり、吸気弁16の閉弁時には、第一スイングアーム50が第二スイングアーム60と一体的に動作して、第二スイングアーム60の動作が吸気弁16の閉弁時期を決定する。   Thereafter, as shown in FIG. 12, the first cam roller 52 reaches the rear inclined surface 91c. However, since the hydraulic piston 130 is in contact with the receiving member 150, the first cam roller 52 is separated from the first cam 91, One swing arm 50 cannot swing downward according to the shape of the rear slope 91c. In this state, the first swing arm 50 swings as the second swing arm 60 swings. That is, when the second swing arm 60 swings downward according to the shape of the rear slope 92c, the first swing arm 50 swings downward as the second swing arm 60 swings. When the first swing arm 50 swings downward, the intake valve 16 is closed (see FIG. 1). That is, when the intake valve 16 is closed, the first swing arm 50 operates integrally with the second swing arm 60, and the operation of the second swing arm 60 determines the valve closing timing of the intake valve 16.

図13に示すように、第二カム92のカムプロフィールは、ピストン31の吸気上死点Tよりも早い時期(S1)に吸気弁16の開弁を開始し、ピストン31の吸気上死点Tにおいて吸気弁16のバルブリフトが最大になるように、また、ピストン31の吸気下死点B近傍で吸気弁16の閉弁を開始し、その後(S3)に吸気弁16が完全に閉弁するように設定される。なお、本実施形態においてはピストン31の吸気下死点B近傍で吸気弁16の閉弁を開始するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、ピストン31の吸気下死点Bにおいて吸気弁16の閉弁を開始する構成とすることも可能である。   As shown in FIG. 13, the cam profile of the second cam 92 starts to open the intake valve 16 at a time earlier than the intake top dead center T of the piston 31 (S 1), and the intake top dead center T of the piston 31. In step S3, the intake valve 16 starts to be closed in the vicinity of the intake bottom dead center B of the piston 31 so that the valve lift of the intake valve 16 becomes maximum, and thereafter, the intake valve 16 is completely closed (S3). Is set as follows. In the present embodiment, the closing of the intake valve 16 is started near the intake bottom dead center B of the piston 31, but the present invention is not limited to this. In other words, the intake valve 16 can be closed at the intake bottom dead center B of the piston 31.

上述の如く、制御装置160は、エンジン1が高負荷運転している場合には第一の状態に、低負荷運転している場合には第二の状態に、それぞれ切り換えることで、エンジン1の運転状態に応じて吸気弁16の閉弁時期を変更することができる。その結果、エンジン1の高負荷運転時には、吸気弁16が吸気下死点よりも早い時期に閉じ(早閉じ方式のミラーサイクル)ても、空気が過給機2の駆動によりシリンダ11a内へ十分に吸入されることとなる。一方、エンジン1の低負荷運転時には、排気ガス量が少なく過給機2の機能が高負荷運転時と比べて低下するため、仮に、吸気弁16を高負荷運転時と同様の時期に閉じると、空気がシリンダ11a内へ十分に吸入されない。しかし、本実施形態においては、吸気弁16を高負荷運転時よりも遅い時期に、より詳しくは吸気下死点近傍で閉じるため、吸気期間が高負荷運転時と比べて延び、空気がシリンダ11a内へ十分に吸入されることとなる。つまり、エンジン1の高負荷運転時であっても低負荷運転時であっても、シリンダ11a内へ吸入される空気が必要量だけ確保されることとなる。   As described above, the control device 160 switches the engine 1 to the first state when the engine 1 is operating at a high load, and to the second state when the engine 1 is operating at a low load. The valve closing timing of the intake valve 16 can be changed according to the operating state. As a result, during high-load operation of the engine 1, even if the intake valve 16 closes earlier than the intake bottom dead center (an early-closed mirror cycle), the air is sufficiently driven into the cylinder 11a by the drive of the supercharger 2. Will be inhaled. On the other hand, when the engine 1 is in a low load operation, the exhaust gas amount is small and the function of the supercharger 2 is reduced compared to that in the high load operation. Therefore, if the intake valve 16 is closed at the same time as in the high load operation The air is not sufficiently sucked into the cylinder 11a. However, in the present embodiment, since the intake valve 16 is closed at a later time than during high load operation, more specifically, near the bottom dead center of intake air, the intake period is longer than that during high load operation, and the air flows into the cylinder 11a. It will be fully inhaled. That is, even when the engine 1 is in a high load operation or a low load operation, a necessary amount of air sucked into the cylinder 11a is secured.

以上の如く、本実施形態に係るエンジン1は、吸気弁16の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構37を備えるエンジン1であって、可変バルブタイミング機構37は、クランク軸33に連動して回転するカム軸90と、カム軸90に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム91及び第二カム92と、第一カム91に当接されて、第一カム91の回転に従って揺動する第一スイングアーム50と、第二カム92に当接されて、第二カム92の回転に従って揺動する第二スイングアーム60と、第一スイングアーム50に連結されて、第一スイングアーム50と吸気弁16とを連係させるプッシュロッド70と、第一スイングアーム50を第一カム91の回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアーム60とともに第二カム92の回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段100と、を具備するものである。
このように構成することにより、互いにカムプロフィールの異なる第一カム91又は第二カム92により吸気弁16を開閉して、吸気弁16の開閉時期を各カムに対応する時期に変更することができる。例えば、本実施形態のように、吸気弁16の閉弁時期を、ピストン31の吸気下死点Bよりも早い時期、又はピストン31の吸気下死点B付近、のいずれか一方に変更することができる。この場合、吸気弁16の開閉時期を簡単な構成で切り換えることができ、部品点数や組み立て工数を削減して、製造コストの削減を図ることができる。また、部品点数や組み立て工数を削減することにより、寸法誤差や組み立て時のミスの発生を抑制し、ひいてはエンジン全体としての信頼性の向上を図ることができる。
As described above, the engine 1 according to this embodiment is the engine 1 including the variable valve timing mechanism 37 that can change the closing timing of the intake valve 16, and the variable valve timing mechanism 37 is interlocked with the crankshaft 33. The cam shaft 90 rotating, the first cam 91 and the second cam 92 provided on the cam shaft 90 and having different cam profiles, and the first cam 91 abutting on the cam shaft 90 and swinging as the first cam 91 rotates. The first swing arm 50 that moves, the second swing arm 60 that abuts on the second cam 92 and swings according to the rotation of the second cam 92, and the first swing arm 50 are connected to the first swing arm 50. 50 and the intake valve 16, a first state in which the first swing arm 50 is swung according to the rotation of the first cam 91, and the second swing arm 6. With those comprising the second state and switchable switching means 100 to swing, the according to the rotation of the second cam 92.
With this configuration, the intake valve 16 can be opened and closed by the first cam 91 or the second cam 92 having different cam profiles, and the opening / closing timing of the intake valve 16 can be changed to the timing corresponding to each cam. . For example, as in this embodiment, the closing timing of the intake valve 16 is changed to one of the timing earlier than the intake bottom dead center B of the piston 31 or the vicinity of the intake bottom dead center B of the piston 31. Can do. In this case, the opening / closing timing of the intake valve 16 can be switched with a simple configuration, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Further, by reducing the number of parts and the number of assembly steps, it is possible to suppress the occurrence of dimensional errors and errors during assembly, and thus improve the reliability of the engine as a whole.

また、切換手段100は、第二スイングアーム60に取り付けられた受け部材150と、第一スイングアーム50に取り付けられて、受け部材150と当接することにより、第一スイングアーム50を第一カム91から離間させるとともに、第二スイングアーム60と一体的に動作させることが可能な油圧ピストン130と、を具備するものである。
このように構成することにより、切換手段100を簡単に構成することができる。従って、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。
Further, the switching means 100 is attached to the first swing arm 50 and the receiving member 150 attached to the second swing arm 60, and comes into contact with the receiving member 150, whereby the first swing arm 50 is moved to the first cam 91. And a hydraulic piston 130 that can be moved integrally with the second swing arm 60.
With this configuration, the switching unit 100 can be configured easily. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and assembly man-hours, and to reduce the manufacturing cost.

また、切換手段100は、エンジン各部に供給される潤滑油を用いて油圧ピストン130を作動させるものである。
このように構成することにより、エンジン1の潤滑油を用いて切換機構を作動させることができるため、別途油圧ポンプ等を用いる必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能であり、製造コストの削減を図ることができる。
The switching means 100 operates the hydraulic piston 130 using lubricating oil supplied to each part of the engine.
By configuring in this way, it is possible to operate the switching mechanism using the lubricating oil of the engine 1, so there is no need to use a separate hydraulic pump or the like, and it is possible to reduce the number of parts and assembly man-hours, The manufacturing cost can be reduced.

また、油圧ピストン130を作動させる潤滑油は、第一スイングアーム50に形成されるピストン作動用油路50d、及び第一スイングアーム50を揺動可能に支持するスイングアーム軸40に形成される第一油路40aを介して、油圧ピストン130に供給されるものである。
このように構成することにより、油圧ピストン130を作動させる潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。
ここで、仮に、潤滑油の油圧ピストン130への供給構造が、配管等を、第一スイングアーム50の外部から第一スイングアーム50に形成されるピストン作動用油路50dと接続して、潤滑油をこれらの配管及びピストン作動用油路50dを介して油圧ピストン130に供給するように構成される場合、第一スイングアーム50の揺動により配管等が外れたり、変形又は破損したりするおそれがある。一方、第一スイングアーム50の揺動に対応するために、可撓性を有する配管等をピストン作動用油路50dと接続するように構成される場合、第一スイングアーム50が揺動したときには、配管等が第一スイングアーム50に追従するように移動して曲がり、その内部の油路形状が変形する。そのため、潤滑油を油圧ピストン130に安定して供給することができなくなるおそれがある。また、第一スイングアーム50の揺動により配管等が外れるおそれもある。
しかし、本実施形態に係るエンジンにおいては、潤滑油の油圧ピストン130への供給構造が、第一スイングアーム50を揺動可能に支持するスイングアーム軸40に形成される第一油路40aをピストン作動用油路50dと接続して、潤滑油をこれらの第一油路40a及びピストン作動用油路50dを介して油圧ピストン130に供給するように構成されるため、第一スイングアーム50が揺動しようとも、第一油路40aの油路形状が一定に保持されることとなる。つまり、潤滑油の油圧ピストン130への供給に、第一スイングアーム50の揺動による影響が及ばなくなる。したがって、潤滑油を油圧ピストン130へ安定して供給することができる。
The lubricating oil for operating the hydraulic piston 130 is a piston operating oil passage 50d formed in the first swing arm 50 and a first swing arm shaft 40 that swingably supports the first swing arm 50. The oil is supplied to the hydraulic piston 130 through one oil passage 40a.
With this configuration, there is no need to separately provide piping or the like for supplying lubricating oil for operating the hydraulic piston 130, and the number of parts and assembly man-hours can be reduced.
Here, if the supply structure of the lubricating oil to the hydraulic piston 130 is connected to the piston operating oil passage 50d formed in the first swing arm 50 from the outside of the first swing arm 50, lubrication is performed. When the oil is configured to be supplied to the hydraulic piston 130 through these pipes and the piston operating oil passage 50d, the pipes may be disconnected, deformed, or damaged by the swing of the first swing arm 50. There is. On the other hand, in order to cope with the swing of the first swing arm 50, when a flexible pipe or the like is connected to the piston operating oil passage 50d, the first swing arm 50 swings. Then, the pipe or the like moves and bends so as to follow the first swing arm 50, and the oil passage shape inside thereof is deformed. Therefore, there is a possibility that the lubricating oil cannot be stably supplied to the hydraulic piston 130. Further, there is a possibility that the piping and the like may be detached due to the swing of the first swing arm 50.
However, in the engine according to the present embodiment, the structure for supplying the lubricating oil to the hydraulic piston 130 has the first oil passage 40a formed in the swing arm shaft 40 that supports the first swing arm 50 so as to be swingable. Since the lubricating oil is connected to the operating oil passage 50d and is supplied to the hydraulic piston 130 through the first oil passage 40a and the piston operating oil passage 50d, the first swing arm 50 is swung. Even if it moves, the oil passage shape of the first oil passage 40a is held constant. In other words, the supply of the lubricating oil to the hydraulic piston 130 is not affected by the swing of the first swing arm 50. Therefore, the lubricating oil can be stably supplied to the hydraulic piston 130.

また、第一スイングアーム50は、回転自在に支持されるとともに、第一カム91と当接される第一カムローラ52を具備し、第一カムローラ52を潤滑する潤滑油は、ピストン作動用油路50dとは別に第一スイングアーム50に形成される第一ローラ潤滑用油路50c、及び第一油路40aとは別にスイングアーム軸40に形成される第二油路40bを介して、第一カムローラ52に供給されるものである。
このように構成することにより、第一カムローラ52を潤滑する潤滑油を供給するための配管等を別途設ける必要がなく、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、潤滑油が第一カムローラ52に油圧ピストン130とは異なる油路を介して供給されることになる。そのため、潤滑油の第一カムローラ52への供給構造が、潤滑油を第一カムローラ52に油圧ピストン130と同一の油路を介して供給するように構成される場合には、当該油路において潤滑油の流れが油圧ピストン130の作動状態によっては阻害されるおそれがあるが、そのおそれがなくなる。したがって、潤滑油を第一カムローラ52に安定して供給することが可能となり、第一カムローラ52を確実に潤滑することができる。
The first swing arm 50 includes a first cam roller 52 that is rotatably supported and is in contact with the first cam 91. The lubricating oil that lubricates the first cam roller 52 is an oil passage for piston operation. The first roller lubricating oil passage 50c formed in the first swing arm 50 separately from 50d and the second oil passage 40b formed in the swing arm shaft 40 separately from the first oil passage 40a It is supplied to the cam roller 52.
With this configuration, there is no need to separately provide piping or the like for supplying the lubricating oil for lubricating the first cam roller 52, and the number of parts and the number of assembly steps can be reduced. Further, the lubricating oil is supplied to the first cam roller 52 through an oil path different from that of the hydraulic piston 130. Therefore, when the structure for supplying the lubricating oil to the first cam roller 52 is configured to supply the lubricating oil to the first cam roller 52 via the same oil passage as that of the hydraulic piston 130, the lubricating oil is lubricated in the oil passage. Although the oil flow may be hindered depending on the operating state of the hydraulic piston 130, the risk is eliminated. Accordingly, the lubricating oil can be stably supplied to the first cam roller 52, and the first cam roller 52 can be reliably lubricated.

また、油圧ピストン130の動作を切り換えるための切換弁140を、第一スイングアーム50に取り付けるものである。
このように構成することにより、部品点数の削減や組み立て工数の削減が可能である。また、切換手段をコンパクトに構成することができ、省スペース化を図ることができる。
Further, a switching valve 140 for switching the operation of the hydraulic piston 130 is attached to the first swing arm 50.
With this configuration, it is possible to reduce the number of parts and the number of assembly steps. Further, the switching means can be configured compactly, and space saving can be achieved.

また、第一カム91のカムプロフィール又は第二カム92のカムプロフィールのうち、少なくとも一方のカムプロフィールは、吸気下死点Bよりも早い時期に吸気弁16が閉弁するように設定されるものである。
このように構成することにより、吸気弁16の閉弁時期を早めることで、シリンダ11a内で空気を断熱膨張させ、燃焼温度を下げることができる。これによって、NOxの発生量の低減を図ることができる。
Further, at least one of the cam profile of the first cam 91 and the cam profile of the second cam 92 is set so that the intake valve 16 is closed at a time earlier than the intake bottom dead center B. It is.
With this configuration, by advancing the closing timing of the intake valve 16, the air can be adiabatically expanded in the cylinder 11a and the combustion temperature can be lowered. As a result, the amount of NOx generated can be reduced.

また、本実施形態に係る過給機2付きのエンジン1は、吸気弁16の閉弁時期を変える可変バルブタイミング機構37と、排気エネルギーを利用してシリンダ11a内に空気を強制的に送り込む過給機2と、を具備するエンジン1であって、可変バルブタイミング機構37は、高負荷運転時には、吸気弁16の閉弁時期を吸気下死点Bよりも早い時期に設定し、低負荷運転時には、吸気弁16の閉弁時期を高負荷運転時に比べて遅い時期に設定するものである。
このように構成することにより、高負荷運転時には排気量が多いため、過給機2を十分に機能させることができる。この場合には、いわゆる早閉じ方式のミラーサイクルによって燃焼温度を下げ、NOxの発生量の低減を図ることができる。また、低負荷運転時には排気量が少ないため、過給機2が十分に機能せず、吸気弁16を高負荷運転時の場合と同様の時期に閉じると、シリンダ11a内への空気の圧送量が減少するが、この場合には吸気弁16の閉弁時期を高負荷運転時の場合よりも遅く設定して吸気工程後の吸気下死点Bに近づけることで、空気をシリンダ11a内へと十分に吸入することができる。従って、発生する黒煙の増加や、加速性及び始動性の悪化といった性能の悪化を防止することができる。このように、低負荷運転時と高負荷運転時とで吸気弁16の閉弁時期を切り換えることにより、性能の悪化を防止しながらNOxの発生量の低減を図ることができる。
Further, the engine 1 with the supercharger 2 according to the present embodiment includes a variable valve timing mechanism 37 that changes the valve closing timing of the intake valve 16 and an overload that forcibly sends air into the cylinder 11a using exhaust energy. The variable valve timing mechanism 37 sets the closing timing of the intake valve 16 at a timing earlier than the intake bottom dead center B during high load operation, and performs low load operation. In some cases, the closing timing of the intake valve 16 is set later than that during high-load operation.
With this configuration, the turbocharger 2 can function sufficiently because the displacement is large during high load operation. In this case, the combustion temperature can be lowered by a so-called early closing type mirror cycle to reduce the amount of NOx generated. Further, since the exhaust amount is small during low load operation, the supercharger 2 does not function sufficiently, and if the intake valve 16 is closed at the same time as during high load operation, the amount of air pumped into the cylinder 11a In this case, the closing timing of the intake valve 16 is set later than in the case of high load operation, and is brought closer to the intake bottom dead center B after the intake process, so that the air enters the cylinder 11a. Can be inhaled sufficiently. Accordingly, it is possible to prevent deterioration of performance such as increase in generated black smoke and deterioration of acceleration and startability. Thus, by switching the valve closing timing of the intake valve 16 between the low load operation and the high load operation, it is possible to reduce the amount of NOx generated while preventing deterioration in performance.

また、可変バルブタイミング機構37は、低負荷運転時には、吸気弁16の閉弁時期を吸気下死点B近傍に設定するものである。
このように構成することにより、低負荷運転時に、十分な量の空気を確実に吸入することが可能となる。従って、発生する黒煙の増加や、加速性及び始動性の悪化といった性能の悪化を防止することができる。
The variable valve timing mechanism 37 sets the closing timing of the intake valve 16 in the vicinity of the intake bottom dead center B during low load operation.
With this configuration, it is possible to reliably suck a sufficient amount of air during low load operation. Accordingly, it is possible to prevent deterioration of performance such as increase in generated black smoke and deterioration of acceleration and startability.

また、可変バルブタイミング機構37は、クランク軸33に連動して回転するカム軸90と、カム軸90に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム91及び第二カム92と、第一カム91に当接されて、第一カム91の回転に従って揺動する第一スイングアーム50と、第二カム92に当接されて、第二カム92の回転に従って揺動する第二スイングアーム60と、第一スイングアーム50に連結されて、第一スイングアーム50と吸気弁16とを連係させるプッシュロッド70と、第一スイングアーム50を第一カム91の回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアーム60とともに第二カム92の回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段100と、を具備し、第一カム91のカムプロフィール及び第二カム92のカムプロフィールに基づいて、吸気弁16の閉弁時期を設定するものである。
このように構成することにより、互いにカムプロフィールの異なる第一カム91又は第二カム92により吸気弁16を開閉して、吸気弁16の閉時期を高負荷運転時と高負荷運転時とで異なる時期に適宜に変更することができる。これによって、高負荷運転時にはNOxの発生量の低減を図るとともに、低負荷運転時にはエンジン1の性能の悪化を防止することができる。またこの場合、吸気弁16の開閉時期を簡単な構成で切り換えることができ、部品点数や組み立て工数を削減して、製造コストの削減を図ることができる。
The variable valve timing mechanism 37 includes a camshaft 90 that rotates in conjunction with the crankshaft 33, a first cam 91 and a second cam 92 that are provided on the camshaft 90 and have different cam profiles, and a first cam. A first swing arm 50 that is in contact with 91 and swings according to the rotation of the first cam 91; and a second swing arm 60 that is in contact with the second cam 92 and swings according to the rotation of the second cam 92; A push rod 70 connected to the first swing arm 50 to link the first swing arm 50 and the intake valve 16; and a first state in which the first swing arm 50 is swung according to the rotation of the first cam 91; Switching means 100 that can be switched to a second state in which the second swing arm 60 is swung in accordance with the rotation of the second cam 92, and the cam profile of the first cam 91 is provided. Based on the Le and the cam profile of the second cam 92, and sets the closing timing of the intake valve 16.
With this configuration, the intake valve 16 is opened / closed by the first cam 91 or the second cam 92 having different cam profiles, and the closing timing of the intake valve 16 is different between the high load operation and the high load operation. The timing can be changed as appropriate. As a result, the amount of NOx generated can be reduced during high-load operation, and the performance of the engine 1 can be prevented from deteriorating during low-load operation. Further, in this case, the opening / closing timing of the intake valve 16 can be switched with a simple configuration, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

なお、本実施形態において、第一カム91のカムプロフィールは、吸気下死点Bよりも早い時期に吸気弁16が閉弁するように設定するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、第二カム92のカムプロフィールを、吸気下死点Bよりも早い時期に吸気弁16が閉弁するように設定することも可能である。   In the present embodiment, the cam profile of the first cam 91 is set so that the intake valve 16 is closed earlier than the intake bottom dead center B, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the cam profile of the second cam 92 can be set so that the intake valve 16 is closed earlier than the intake bottom dead center B.

また、本実施形態において、可変バルブタイミング機構37は、第一の状態においていわゆる早閉じ方式のミラーサイクルを実現するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、遅閉じ方式のミラーサイクルを実現する構成とすることも可能であり、第一カム91及び第二カム92のカムプロフィールを任意に設定することで、吸気弁16の閉弁時期を任意に設定することも可能である。   In the present embodiment, the variable valve timing mechanism 37 realizes a so-called early closing type mirror cycle in the first state. However, the present invention is not limited to this, and the late closing type mirror cycle is implemented. The valve closing timing of the intake valve 16 can also be set arbitrarily by arbitrarily setting the cam profiles of the first cam 91 and the second cam 92.

また、可変バルブタイミング機構37は、本実施形態に係る構成に限るものではなく、例えばカム軸90に対する第一カム91又は第二カム92の取り付け角度を、油圧等により変更可能な構成とすること等も可能である。   Further, the variable valve timing mechanism 37 is not limited to the configuration according to the present embodiment. For example, the mounting angle of the first cam 91 or the second cam 92 with respect to the cam shaft 90 can be changed by hydraulic pressure or the like. Etc. are also possible.

また、本実施形態において、制御装置160は、燃料噴射量検出手段161及びエンジン回転数検出手段162の検出値に基づいてエンジン1の運転状態(高負荷で運転している状態か、又は低負荷で運転している状態か)を判断するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、エンジン1の排気ガス量を検出して、当該排気ガス量に基づいてエンジン1の運転状態を判断する構成とすることも可能である。   Further, in the present embodiment, the control device 160 determines whether the engine 1 is in an operating state (i.e., operating at a high load or a low load) based on detection values of the fuel injection amount detecting means 161 and the engine speed detecting means 162. However, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to detect the exhaust gas amount of the engine 1 and to determine the operating state of the engine 1 based on the exhaust gas amount.

1 エンジン
2 過給機
3 インタークーラ
4 油圧ポンプ
11a シリンダ
16 吸気弁
37 可変バルブタイミング機構
40 スイングアーム軸
50 第一スイングアーム
60 第二スイングアーム
70 プッシュロッド
80 弁腕
90 カム軸
91 第一カム
92 第二カム
100 切換手段
160 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Supercharger 3 Intercooler 4 Hydraulic pump 11a Cylinder 16 Intake valve 37 Variable valve timing mechanism 40 Swing arm shaft 50 First swing arm 60 Second swing arm 70 Push rod 80 Valve arm 90 Cam shaft 91 First cam 92 Second cam 100 switching means 160 control device

Claims (7)

吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構を備えるエンジンであって、
前記可変バルブタイミング機構は、
クランク軸に連動して回転するカム軸と、
前記カム軸に設けられて、互いにカムプロフィールの異なる第一カム及び第二カムと、
前記第一カムに当接されて、前記第一カムの回転に従って揺動する第一スイングアームと、
前記第二カムに当接されて、前記第二カムの回転に従って揺動する第二スイングアームと、
前記第一スイングアームに連結されて、前記第一スイングアームと前記吸気弁とを連係させるプッシュロッドと、
前記第一スイングアームを前記第一カムの回転に従って揺動させる第一の状態と、第二スイングアームとともに前記第二カムの回転に従って揺動させる第二の状態とに切換可能な切換手段と、
を具備するエンジン。
An engine having a variable valve timing mechanism capable of changing the closing timing of the intake valve,
The variable valve timing mechanism is
A camshaft that rotates in conjunction with the crankshaft;
A first cam and a second cam provided on the cam shaft and having different cam profiles from each other;
A first swing arm that is in contact with the first cam and swings according to the rotation of the first cam;
A second swing arm that is in contact with the second cam and swings according to the rotation of the second cam;
A push rod connected to the first swing arm to link the first swing arm and the intake valve;
Switching means switchable between a first state in which the first swing arm is swung according to the rotation of the first cam and a second state in which the first swing arm is swung according to the rotation of the second cam together with the second swing arm;
An engine comprising:
前記切換手段は、
前記第二スイングアームに取り付けられた受け部材と、
前記第一スイングアームに取り付けられて、前記受け部材と当接することにより、前記第一スイングアームを前記第一カムから離間させるとともに、前記第二スイングアームと一体的に動作させることが可能な油圧アクチュエータと、
を具備する請求項1に記載のエンジン。
The switching means is
A receiving member attached to the second swing arm;
A hydraulic pressure attached to the first swing arm and contacting the receiving member to separate the first swing arm from the first cam and to operate integrally with the second swing arm. An actuator,
The engine according to claim 1, comprising:
前記切換手段は、エンジン各部に供給される潤滑油を用いて前記油圧アクチュエータを作動させる請求項2に記載のエンジン。   The engine according to claim 2, wherein the switching unit operates the hydraulic actuator using lubricating oil supplied to each part of the engine. 前記油圧アクチュエータを作動させる潤滑油は、
前記第一スイングアームに形成される油圧アクチュエータ作動用油路、及び前記第一スイングアームを揺動可能に支持するスイングアーム軸に形成される第一油路を介して、前記油圧アクチュエータに供給される請求項2又は請求項3に記載のエンジン。
The lubricating oil that operates the hydraulic actuator is:
The hydraulic actuator is supplied to the hydraulic actuator through an oil passage for operating the hydraulic actuator formed in the first swing arm and a first oil passage formed in a swing arm shaft that swingably supports the first swing arm. The engine according to claim 2 or claim 3.
前記第一スイングアームは、
回転自在に支持されるとともに、前記第一カムと当接されるカムローラを具備し、
前記カムローラを潤滑する潤滑油は、
前記油圧アクチュエータ作動用油路とは別に前記第一スイングアームに形成されるローラ潤滑用油路、及び前記第一油路とは別に前記スイングアーム軸に形成される第二油路を介して、前記カムローラに供給される請求項4に記載のエンジン。
The first swing arm is
A cam roller that is rotatably supported and is in contact with the first cam;
The lubricating oil for lubricating the cam roller is
Through the oil passage for roller lubrication formed in the first swing arm separately from the oil passage for operating the hydraulic actuator, and through the second oil passage formed in the swing arm shaft separately from the first oil passage, The engine according to claim 4, wherein the engine is supplied to the cam roller.
前記油圧アクチュエータの動作を切り換えるための切換弁を、前記第一スイングアームに取り付ける請求項2から請求項5までのいずれか一項に記載のエンジン。   The engine according to any one of claims 2 to 5, wherein a switching valve for switching the operation of the hydraulic actuator is attached to the first swing arm. 前記第一カムのカムプロフィール又は前記第二カムのカムプロフィールのうち、少なくとも一方のカムプロフィールは、吸気下死点よりも早い時期に吸気弁が閉弁するように設定される請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のエンジン。   The cam profile of at least one of the cam profile of the first cam or the cam profile of the second cam is set so that the intake valve is closed at a time earlier than the intake bottom dead center. The engine according to any one of Items 6 to 6.
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