JP2016196869A - エンジンの動弁機構 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ブレーキの作動時にプランジャが余剰に伸長して負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができるエンジンの動弁機構を提供する。【解決手段】エンジンの動弁機構７０は、ラッシュアジャスタ７１のリターンスプリング１１０に係合する係合部材１３０と、係合部材をラッシュアジャスタの伸縮方向に移動させるソレノイド１２０とを備え、エンジン１の排気ブレーキの作動時にリターンスプリングが伸長して負のバルブクリアランスが形成されないように、排気ブレーキの作動時にソレノイドへ通電することでソレノイドが係合部材を吸引してリターンスプリングの伸長を抑制するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの動弁機構に関し、より詳細には、排気バルブを動かす動弁機構のロッカーアームに適用されたラッシュアジャスタを備えたエンジンの動弁機構に関する。

従来、エンジンのバルブクリアランス（ロッカーアームと排気バルブとの間の隙間やロッカーアームとカムとの間の隙間）を自動的にゼロに調整する部材として、ラッシュアジャスタが知られている。このラッシュアジャスタは、内部にエンジンオイルが満たされたプランジャ状の部品で、内部のオイル量によって全長が変化することで、バルブクリアランスを常にゼロに保つ装置であり、例えば、第１方向の側に開口部を有するボディと、ボティ内に一部が配置されるとともにボディの開口部よりも第１方向の側に突出した部分を有するプランジャと、ボディ内に配置されて、プランジャを第１方向へ付勢するリターンスプリングとを有して構成されている（例えば特許文献１参照）。

このラッシュアジャスタのボディとプランジャの側面にはオイルが流入する孔が設けられており、プランジャ内にはオイルポンプから送り込まれたオイルが満たされる。この満たされたオイルはプランジャのロッカーアーム側に設けられた孔から流出する。この際の流体抵抗により、エンジンの運転中はプランジャ内に圧力が加えられている。そして、バルブクリアランスが発生すると、プランジャ内の油圧によりチェックボールが押されて、高圧室にオイルが送り込まれて、高圧室の容積が大きくなる。これによってラッシュアジャスタ全体の長さが押し伸ばされて、バルブクリアランスを埋める。つまり、プランジャのボディから突出した部分がロッカーアームに当接して、バルブクリアランスを自動的にゼロに調整する。

特開２０１０−１９６６４２号公報

上述したようなラッシュアジャスタが適用されたエンジンにおいて、エンジンの排気ブレーキの作動時に排気通路の排気圧が高圧になった場合に、この高圧の排気圧を受けて排気バルブが開弁してしまうことがある。このとき、バルブクリアランスをゼロにするために、ラッシュアジャスタのプランジャが予め想定された値よりも余剰に伸長することがある。この場合、負のバルブクリアランスが形成される現象（いわゆるポンプアップ現象）が生じてしまい、その結果、排気バルブが完全に閉弁しない状態になってしまう。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、排気ブレーキの作動時にプランジャが余剰に伸長して負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができるエンジンの動弁機構を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明のエンジンの動弁機構は、ラッシュアジャスタを備えたエンジンの動弁機構において、前記ラッシュアジャスタのリターンスプリングに係合する係合部材と、前記係合部材を前記ラッシュアジャスタの伸縮方向に移動させるソレノイドとを備え、前記エンジンの排気ブレーキの作動時に前記リターンスプリングが伸長して負のバルブクリアランスが形成されないように、前記排気ブレーキの作動時に前記ソレ
ノイドへ通電することで前記ソレノイドが前記係合部材を吸引して前記リターンスプリングの伸長を抑制するように構成される。

この本発明に係るエンジンの動弁機構によれば、エンジンの排気ブレーキの作動時にソレノイドへの通電によりリターンスプリングの伸長を抑制できるので、排気ブレーキの作動時にプランジャが余剰に伸長して負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができる。

上記のエンジンの動弁機構において、前記ラッシュアジャスタは、第１方向の側に開口部を有するボディと、前記ボディ内に一部が配置されるとともに前記ボディの前記開口部よりも前記第１方向の側に突出した部分が前記エンジンの排気バルブに適用されたロッカーアームに当接するプランジャと、前記ボディ内に配置されて前記プランジャを前記第１方向へ付勢する前記リターンスプリングと、を有して構成され、前記ソレノイドは、前記ボティ内の前記リターンスプリングよりも前記第１方向とは反対の第２方向の側に配置され、前記排気ブレーキの作動時に通電されて磁力を発生し、前記係合部材は、前記ボディ内に配置され、前記排気ブレーキの作動時に前記ソレノイドの前記磁力によって前記第２方向へ吸引されるとともに、前記第２方向へ吸引された場合に前記リターンスプリングの伸長を抑制するように前記リターンスプリングに係合する構成としてもよい。

この構成によれば、排気ブレーキの作動時において、係合部材がソレノイドの磁力を受けて第２方向へ吸引されることにより、リターンスプリングが伸長することを抑制することができる。これにより、排気ブレーキの作動時にプランジャが余剰に伸長することを抑制できるので、負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができる。

上記構成において、前記係合部材は、前記リターンスプリングの前記第１方向の側にある端面に係合する構成としてもよい。

この構成によれば、排気ブレーキの作動時においてリターンスプリングが全体的に伸長することを効果的に抑制することができる。これにより、排気ブレーキの作動時におけるポンプアップ現象を効果的に抑制することができる。

本発明に係るエンジンの動弁機構によれば、排気ブレーキの作動時にプランジャが余剰に伸長して負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの模式図である。 図２（ａ）は実施形態に係るエンジンの動弁機構におけるラッシュアジャスタの模式的断面図である。図２（ｂ）はラッシュアジャスタの係合部材近傍を拡大した模式図である。 実施形態の変形例に係るラッシュアジャスタの係合部材近傍を拡大した模式図である。

以下、本発明に係る実施の形態のエンジンの動弁機構について図面を参照しつつ説明する。

図１は本実施形態に係るエンジンの動弁機構７０（以下、動弁機構７０と略称する）が
適用されたエンジン１の模式図である。エンジン１は、シリンダヘッド１０、排気通路２０、排気ブレーキバルブ２１、排気バルブ３０、バルブスプリング３５、スプリングリテーナ３６、ロッカーアーム４０、カム５０、ＥＣＵ（Electric Control Unit：電子制御装置）６０及び動弁機構７０を備えている。

エンジン１の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例としてディーゼルエンジンを用いる。エンジン１のシリンダヘッド１０には排気ポート１１が形成されている。排気通路２０の上流側端部は排気ポート１１に接続している。エンジン１の気筒から排出された排気は、排気ポート１１及び排気通路２０を通過して、車両の外部へ排出される。排気ブレーキバルブ２１は、排気通路２０の排気バルブ３０よりも排気流動方向で下流側の部分に配置されている。排気ブレーキバルブ２１は、ＥＣＵ６０によって制御されることで、排気ブレーキの作動時において排気通路２０を通過する排気の流量を絞る。それにより、エンジンブレーキの効きが向上する。

排気バルブ３０は、排気ポート１１を開閉するようにエンジン１に配置されている。排気バルブ３０の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、ステム３１と、ステム３１の第１方向側の端部に接続した傘型の弁体３２と、を有するポペット型の排気バルブを用いる。弁体３２の第１方向側の面（背面）が排気ポート１１に当接することで、排気ポート１１は閉になる。弁体３２が第１方向とは反対の第２方向に変位して弁体３２の背面が排気ポート１１から離れることで、排気ポート１１は開になる。バルブスプリング３５は、スプリングリテーナ３６によって支持されており、排気バルブ３０を閉弁方向に付勢している。

ロッカーアーム４０は、カム５０の力を受けて排気バルブ３０を作動させる部材である。このようなものであればロッカーアーム４０の具体的構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るロッカーアーム４０は、一例として、長手方向の中央部に当接部４１ａを有し、長手方向の一方の端部に当接部４１ｂを有し、長手方向の他方の端部に当接部４１ｃを有している。当接部４１ａはカム５０が当接する部位であり、本実施形態においてはローラによって構成されている。当接部４１ｂは排気バルブ３０のステム３１の第１方向側の端部が当接する部位である。当接部４１ｃはラッシュアジャスタ７１の後述するプランジャ９０が当接する部位である。

ＥＣＵ６０は、制御部としての機能を有するＣＰＵを備えたマイクロコンピュータを有している。ＥＣＵ６０は、エンジン１の燃料噴射時期、燃料噴射量等を制御することでエンジン１の運転状態を統合的に制御するとともに、排気ブレーキバルブ２１及びラッシュアジャスタ７１の後述するソレノイド１２０を制御する。

動弁機構７０は、エンジン１のラッシュアジャスタ７１を有する動弁機構であり、ラッシュアジャスタ７１の後述するリターンスプリング１１０に係合する係合部材１３０をラッシュアジャスタ７１の伸縮方向に移動させるソレノイド１２０を備え、エンジン１の排気ブレーキの作動時にリターンスプリング１１０が伸長して負のバルブクリアランスが形成されないように、エンジン１の排気ブレーキの作動時にソレノイド１２０へ通電することでソレノイド１２０が係合部材１３０を吸引してリターンスプリング１１０の伸長を抑制するように構成されている。

この動弁機構７０の詳細は次のとおりである。図２（ａ）は動弁機構７０におけるラッシュアジャスタ７１の模式的断面図である。ラッシュアジャスタ７１は、ボディ８０、プランジャ９０、チェックバルブ１００、チェックバルブスプリング１０５、リターンスプリング１１０、ソレノイド１２０及び係合部材１３０を備えている。図２（ｂ）はラッシュアジャスタ７１の係合部材１３０の近傍を拡大した模式図である。

図２（ａ）を参照して、ボディ８０は、その内部にプランジャ９０の一部を摺動可能に収容するとともに、チェックバルブ１００、チェックバルブスプリング１０５、リターンスプリング１１０、ソレノイド１２０及び係合部材１３０を収容している。このような部材であればボディ８０の具体的形状は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るボディ８０は一例として有底円筒形状を有している。具体的にはボディ８０は、第１方向の側に開口部（開口した部位）を有するとともに、第２方向（第１方向とは反対の方向）の側に底部を有している。

プランジャ９０は、プランジャ９０の一部がボディ８０内に摺動可能に配置されるとともに、プランジャ９０の他部がボディ８０の開口部よりも第１方向の側に突出している。プランジャ９０のボディ８０から突出した部分の第１方向側の端部（すなわち先端部）は、ロッカーアーム４０の当接部４１ｃに当接している。プランジャ９０の内部には、オイルを貯留するオイル貯留室９１が設けられている。プランジャ９０の第２方向側の端面には孔９２が設けられている。プランジャ９０の第２方向側の端面とボディ８０の内面とによって区画された領域には、高圧室８１が形成されている。高圧室８１には、オイル貯留室９１のオイルよりも高圧のオイルが貯留されている。

チェックバルブ１００及びチェックバルブスプリング１０５は、高圧室８１に配置されている。図２（ｂ）を参照して、具体的には本実施形態に係るチェックバルブ１００及びチェックバルブスプリング１０５は、係合部材１３０の後述する収容部１３２の内側に収容されている。チェックバルブスプリング１０５は、収容部１３２の底部によって支持されており、チェックバルブ１００を第１方向へ付勢している。この第１方向の付勢力を受けて、チェックバルブ１００は、プランジャ９０の孔９２を高圧室８１の側から閉塞している。なお本実施例に係るチェックバルブ１００は球形状のチェックボールによって構成されているが、チェックバルブ１００の具体的構成はこれに限定されるものではない。

リターンスプリング１１０は高圧室８１に配置され、プランジャ９０を第１方向へ付勢している。具体的には本実施形態に係るリターンスプリング１１０は、高圧室８１に配置されたソレノイド１２０と、係合部材１３０の後述する係合部１３１と、の間に配置されており、係合部１３１を介してプランジャ９０を第１方向へ付勢している。

図２（ａ）に示すように、プランジャ９０の側面には孔９３が設けられ、プランジャ９０の先端部には孔９４が設けられている。ボディ８０の側面のうち孔９３に対応する箇所には孔８２が設けられている。孔８２と孔９３とは連通している。オイルはラッシュアジャスタ７１の外部から孔８２及び孔９３を通過してオイル貯留室９１に流入する。オイル貯留室９１に流入したオイルは孔９４から流出する。この際のオイルの流体抵抗により、エンジン１の運転中において、プランジャ９０のオイル貯留室９１には圧力が付与される。

図１に示すようにカム５０が排気バルブ３０のバルブリフトを開始する前の状態において、図２（ａ）に示すようにプランジャ９０は高圧室８１のオイル及びリターンスプリング１１０によって第１方向へ付勢されている。このプランジャ９０の先端部が、図１に示すように、ロッカーアーム４０の当接部４１ｃに対して第１方向の力を付与することにより、バルブクリアランスはゼロになっている。

そして、カム５０が回転することで、回転するカム５０のカムプロファイルに従ってロッカーアーム４０が変位しても、プランジャ９０が、オイル貯留室９１のオイルの圧力、高圧室８１のオイルの圧力、リターンスプリング１１０の付勢力等を受けて第１方向又は第２方向へスライドすることで、バルブクリアランスはゼロに保たれている。

なお、ラッシュアジャスタ７１のうち、後述するソレノイド１２０及び係合部材１３０以外の構造、具体的にはラッシュアジャスタ７１がバルブクリアランスをゼロに調整するためのボディ８０、チェックバルブ１００、チェックバルブスプリング１０５及びリターンスプリング１１０の構造自体は、周知のラッシュアジャスタの構造を適用することができるため、これ以上詳細な説明は省略する。

続いてソレノイド１２０及び係合部材１３０について説明する。図２（ａ）を参照して、ソレノイド１２０は、ボディ８０内のリターンスプリング１１０よりも第２方向の側に配置されている。具体的には本実施形態に係るソレノイド１２０は、ソレノイド１２０の第１方向側の端面にリターンスプリング１１０の第２方向側の端面が当接するように、高圧室８１の底面に配置されている。ソレノイド１２０は、ＥＣＵ６０によって制御されることで、エンジン１の排気ブレーキの作動時（具体的には排気ブレーキバルブ２１が排気通路２０を絞った時）に通電されて、磁力を発生する。なお、ソレノイド１２０の具体的な形状は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るソレノイド１２０は一例として、中央部に孔１２１を有する円筒形状を有している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、係合部材１３０はボディ８０内の高圧室８１に配置されている。また係合部材１３０は、排気ブレーキの作動時に通電されたソレノイド１２０の磁力を受けた場合に、第２方向へ吸引される。具体的には係合部材１３０は、磁力に吸引可能な磁性材料によって構成されている。本実施形態においては、この磁性材料の一例として、鉄を主成分とする磁性材料を用いている。この構成により、係合部材１３０はソレノイド１２０の磁力によって第２方向へ吸引されることが可能となっている。

また係合部材１３０は、排気ブレーキの作動時においてソレノイド１２０の磁力によって第２方向へ吸引された場合にリターンスプリング１１０の伸長を抑制するように、リターンスプリング１１０に係合している。具体的には本実施形態に係る係合部材１３０は、係合部材１３０の第１方向側の端部に、リング形状の係合部１３１を備えている。そして、この係合部１３１の第２方向側を向いた係合面１３４がリターンスプリング１１０の第１方向側の端面に接触している。この構成により、係合部材１３０がソレノイド１２０の磁力によって第２方向へ吸引された場合に、係合部１３１の係合面１３４はリターンスプリング１１０の第１方向側の端面に対して第２方向の力を付与する。この第２方向の力によって、排気ブレーキの作動時におけるリターンスプリング１１０の伸長は抑制される。

なお、本実施形態に係る係合部材１３０は、係合部１３１の他に、収容部１３２及び軸部１３３を備えている。収容部１３２は、係合部１３１に接続するとともに、チェックバルブ１００及びチェックバルブスプリング１０５を内側に収容している。具体的には収容部１３２は、有底円筒形状を有しており、収容部１３２の第１方向側の端部が係合部１３１のリングの内周部に接続している。収容部１３２は、チェックバルブ１００及びチェックバルブスプリング１０５のリテーナとしての機能を有している。

軸部１３３は、第１方向に延伸した形状を有している。軸部１３３の第１方向側の端部は収容部１３２の底部に接続し、軸部１３３の第２方向側の端部はソレノイド１２０の孔１２１に挿入されている。この構成により、係合部材１３０の第１方向又は第２方向への変位が好適にガイドされている。それにより、係合部材１３０の第１方向又は第２方向への変位の際に、係合部材１３０が第１方向及び第２方向とは垂直な方向に変位することが好適に抑制されている。

以上説明した動弁機構７０によれば、エンジン１の排気ブレーキの作動時にソレノイド１２０への通電によりリターンスプリング１１０の伸長を抑制するので、排気ブレーキの
作動時にプランジャ９０が余剰に伸長して負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができる。具体的には動弁機構７０によれば、排気ブレーキの作動時において通電されたソレノイド１２０が磁力を発生し、リターンスプリング１１０に係合した係合部材１３０がソレノイド１２０の磁力によって第２方向へ吸引されることで、リターンスプリング１１０の伸長を抑制することができる。これにより、排気ブレーキの作動時にプランジャ９０が予め想定された値よりも余剰に伸長することを抑制でき、負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができる。

また、動弁機構７０によれば、このようにポンプアップ現象を抑制できるので、排気バルブ３０が完全に閉弁しない状態でエンジン１が作動することも抑制することができる。

また、動弁機構７０によれば、図２（ｂ）で説明したように、係合部材１３０がリターンスプリング１１０の第１方向の側にある端面に係合しているので、排気ブレーキの作動時においてリターンスプリング１１０が全体的に伸長することを効果的に抑制することができる。これにより、プランジャ９０が余剰に伸長することを効果的に抑制できるので、ポンプアップ現象を効果的に抑制することができる。

（変形例）
続いて本実施形態の変形例に係る動弁機構７０ａについて説明する。図３は、本変形例に係る動弁機構７０ａのラッシュアジャスタ７１ａの係合部材１３０ａ近傍を拡大した模式図である。動弁機構７０ａはラッシュアジャスタ７１に代えてラッシュアジャスタ７１ａを備えている点において、前述した動弁機構７０と異なっている。ラッシュアジャスタ７１ａは、係合部材１３０に代えて係合部材１３０ａを備えている点において、前述した図２（ｂ）等に示すラッシュアジャスタ７１と異なっている。ラッシュアジャスタ７１ａのその他の構成はラッシュアジャスタ７１と同様であるため、説明を省略する。

ラッシュアジャスタ７１ａの係合部材１３０ａは、係合部１３１の係合面１３４がリターンスプリング１１０の第１方向側の端面以外の箇所、具体的にはリターンスプリング１１０の第１方向側の端面と第２方向側の端面との間の部分（すなわち軸方向の途中部分）のいずれかの箇所に接触している点において、前述した係合部材１３０と異なっている。より具体的には、本変形例に係る係合部材１３０ａは、係合部１３１の係合面１３４がリターンスプリング１１０の第１方向側の端面から第２方向に向かって２段目のコイル部分に接触している。

なお、係合部１３１がリターンスプリング１１０に係合する箇所は、排気ブレーキの作動時にプランジャ９０が余剰に伸長しない程度にリターンスプリング１１０の伸長を抑制できる箇所であれば、図３の係合箇所に限定されるものではなく、図３の係合箇所よりもさらに第２方向側の箇所であってもよい。

本変形例に係る動弁機構７０ａにおいても、排気ブレーキの作動時に通電されたソレノイド１２０の磁力によって係合部材１３０ａが第２方向へ吸引されることにより、リターンスプリング１１０の伸長を抑制することができる。それにより、排気ブレーキの作動時にプランジャ９０が予め想定された値よりも余剰に伸長することを抑制して、負のバルブクリアランスが形成されるポンプアップ現象を抑制することができる。

なお、図２（ｂ）に示す動弁機構７０と図３に示す動弁機構７０ａとを比較した場合、図２（ｂ）の動弁機構７０の方がリターンスプリング１１０の伸長の抑制効果が高いため、ポンプアップ現象の抑制効果は高い。そのため、ポンプアップ現象をより効果的に抑制する観点においては、動弁機構７０を採用する方が好ましい。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ エンジン
２１ 排気ブレーキバルブ
３０ 排気バルブ
３５ バルブスプリング
４０ ロッカーアーム
５０ カム
７０,７０ａ エンジンの動弁機構
７１,７１ａ ラッシュアジャスタ
８０ ボディ
９０ プランジャ
１１０ リターンスプリング
１２０ ソレノイド
１３０,１３０ａ 係合部材

Claims (3)

1. ラッシュアジャスタを備えたエンジンの動弁機構において、
   前記ラッシュアジャスタのリターンスプリングに係合する係合部材と、前記係合部材を前記ラッシュアジャスタの伸縮方向に移動させるソレノイドとを備え、
   前記エンジンの排気ブレーキの作動時に前記リターンスプリングが伸長して負のバルブクリアランスが形成されないように、前記排気ブレーキの作動時に前記ソレノイドへ通電することで前記ソレノイドが前記係合部材を吸引して前記リターンスプリングの伸長を抑制するように構成されたことを特徴とするエンジンの動弁機構。
2. 前記ラッシュアジャスタは、第１方向の側に開口部を有するボディと、前記ボディ内に一部が配置されるとともに前記ボディの前記開口部よりも前記第１方向の側に突出した部分が前記エンジンの排気バルブに適用されたロッカーアームに当接するプランジャと、前記ボディ内に配置されて前記プランジャを前記第１方向へ付勢する前記リターンスプリングと、を有して構成され、
   前記ソレノイドは、前記ボティ内の前記リターンスプリングよりも前記第１方向とは反対の第２方向の側に配置され、前記排気ブレーキの作動時に通電されて磁力を発生し、
   前記係合部材は、前記ボディ内に配置され、前記排気ブレーキの作動時に前記ソレノイドの前記磁力によって前記第２方向へ吸引されるとともに、前記第２方向へ吸引された場合に前記リターンスプリングの伸長を抑制するように前記リターンスプリングに係合する請求項１に記載のエンジンの動弁機構。
3. 前記係合部材は、前記リターンスプリングの前記第１方向の側にある端面に係合する請求項２に記載のエンジンの動弁機構。

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