JP3360533B2 - エンジンの動弁機構 - Google Patents
エンジンの動弁機構Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
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- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Description
構、特に、排気バルブを通常の排気カム以外のカムによ
り通常のタイミングとは異なるタイミングで開作動させ
るエンジンの動弁機構に関する。
せるために、車両の走行状態に応じて吸排気バルブを通
常の吸排気タイミングとは異なるタイミングで開弁させ
たり、あるいは吸排気バルブのリフト量を変えたり、ま
た通常の吸排気バルブの開弁タイミングに付加して別の
タイミングで開弁させる可変バルブ装置が種々開発さ
れ、実用化されている。また、この可変バルブ装置の機
構として、異なるカムプロフィールを持つ2つのカムを
車両あるいはエンジンの運転状態により、何れかのカム
によりバルブを駆動させるかを切換えるタイプのものが
ある。さらに、正規のカムに対して開弁タイミングを異
にしたカムプロフィールを持つカムを有し、通常行程で
開弁し、さらに、通常行程とは異なるタイミングで開弁
させるものもある。
−47410号公報に開示される。ここでは、図9に示
すように、エンジン1の燃焼室2に排気弁3(ここでは
2弁)及び吸気弁4(ここでは2弁)を配し、一対の排
気弁3をバルブブリッジ5を介し排気用ロッカアーム6
で開閉させ、一対の吸気弁4をバルブブリッジ7を介し
吸気用ロッカアーム8で開閉させている。バルブブリッ
ジ5,7は側面視でT字型を呈し、シリンダヘッド13
より突出するピン501’,701’に摺動自在に外嵌
され、左右端部が一対の排気弁3や吸気弁4に当接する
ように形成される。
ロッカアーム8は共にその中央部がロッカシャフト18
に枢着され、その他端が図示しない排気カム及び吸気カ
ムに対設され、これら両カムはカムシャフト9に一体的
に取付けられている。このカムシャフト9の各気筒対向
部にはそれぞれ図示しない排気カム及び吸気カムに加え
それらの間にエンジンブレーキ用カム10が一体的に取
付けられている。このカム10は排気用ロッカアーム6
及び吸気用ロッカアーム8の間に配設されるブラケット
11の一端のマスターピストン12に当接する。
突設され、その長手方向に作動油路16を形成されその
一端がマスターピストン12と他端がスレーブピストン
14と連通され、中央にソレノイドバルブ15が配備さ
れる。一対の排気弁3の内の一方のバルブステムの上端
には、バルブブリッジ5の貫通穴に摺動自在に嵌挿され
た弁型ピン17が当接する。ソレノイドバルブ15はオ
フ時に油圧源に続く分配路19と作動油路16を連通さ
せ、オン時に両路を遮断し、作動油路16を閉じる。
路19と作動油路16が連通するので、コントロールバ
ルブ12の駆動による油圧上昇は生じることがなく、両
油路は所定油圧に保持され、スレーブピストン14は非
作動に保持される(圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ
の非作動時)。一方、ソレノイドバルブ15がオンする
と作動油路16が閉じ、圧縮行程終了時近傍でエンジン
ブレーキ用カム10がマスターピストン12を駆動し、
このマスターピストン12と作動油路16を介し連動す
る油圧スレーブピストン14及び弁型ピン17が排気弁
3を開作動する。これによりシリンダ2内の高圧気体を
排出させて圧縮仕事を吸収し、車両の運動エネルギを吸
収している(圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキの作
動)。
ように、OHCタイプのディーゼルエンジンは、そのシ
リンダヘッド13上にカムシャフト9及びロッカシャフ
ト18をマウントブロック13’を介し支持し、各気筒
との対向位置に図示しない吸排カムや、吸排用ロッカア
ーム8,6を装備する。その上で、これに圧縮圧開放型
エンジン補助ブレーキを装着する場合には、各気筒との
対向位置にカムシャフト9及びロッカシャフト18より
上方をまたいだ状態でブラケット11がマウントブロッ
ク13’に支持され、このブラケット11に作動油路1
6及び同油路に連通されたマスターピストン12とスレ
ーブピストン14とを装備することとなる。
カシャフト18の上方をまたいだ構成を採ると、エンジ
ン全高が大きくなり、車両搭載性悪化の問題が生じてい
る。本発明の目的は、装置のコンパクト化を図れ、エン
ジン全高を比較的小型化出来、車両搭載性を改善できる
エンジンの動弁機構を提供することにある。
めに本発明は、エンジンのシリンダヘッド上に配設され
たカムシャフトと、同カムシャフトに配設され排気バル
ブを排気ロッカアームを介して駆動する排気カムと、上
記排気ロッカアームの揺動中心となるロッカシャフト
と、上記カムシャフト上に上記排気カムと並んで配置さ
れる専用カムと、一端が同専用カムに他端が上記排気バ
ルブ側に対向するとともに上記ロッカシャフトをくぐる
ように配設される油路ハウジングと、上記一端に配設さ
れ上記専用カムの動作に応じて作動し上記他端側へ油圧
を供給するマスタピストンと、上記他端側に配設され上
記マスタピストンの作動により供給された油圧により上
記排気バルブを上記排気カムによる開弁とは異なるタイ
ミングで開弁させるスレーブピストンとを有することを
特徴とする。
ジンの動弁機構において、上記マスタシリンダは上記カ
ムシャフトのシリンダ軸方向下部に配設されることを特
徴とする。
ジンの動弁機構において、上記マスタシリンダは上記カ
ムシャフトより上記排気バルブ側に配設されることを特
徴とする。
に記載のエンジンの動弁機構において、上記マスタシリ
ンダは上記シリンダヘッドとシリンダブロックとを固定
するヘッドボルトにより上記シリンダヘッドと共締めさ
れることを特徴とする。
ジンの動弁機構において、上記スレーブピストンは上記
油路ハウジングと別体に形成されるとともに、側面にて
上記油路ハウジングと連結して油路が連通することを特
徴とする。
ジンの動弁機構において、上記スレーブシリンダはアイ
ボルトにより上記油路ハウジングと締結されることを特
徴とする。
に記載のエンジンの動弁機構において、上記専用カムは
上記排気バルブを圧縮行程上死点近傍で開弁させるリフ
トスケジュールを有することを特徴とする。
ン(以後単にエンジンと記す)30が示され、同エンジ
ンに本発明の適用されたエンジンの動弁機構31が装着
されている。このエンジン30は4気筒でOHC式の動
弁系を備えたエンジンであり、この動弁系を収容するシ
リンダヘッド34とその下部に図示しないシリンダブロ
ック、クランクケース等を順次重ねており、これらは後
述のヘッドボルト59,59’によって一体結合されて
いる。このエンジン30は各シリンダ♯1〜♯4に対
し、2弁づつの吸排気バルブ41,42を配備し、これ
らを介し各シリンダ内と吸排気ポート431,432を
断続するという構成を採り、特に、各シリンダ♯1〜♯
4には圧縮開放型エンジンブレーキ用の動弁機構31を
付設している。
クシャフトの回転を図示しない複数のタイミングギアを
介してカムシャフトギア33で受ける。このカムシャフ
トギア33にはシリンダヘッド34上に枢支されたカム
シャフト35の一端が一体結合され、そのカムシャフト
上には各気筒と対向する吸気カム36、排気カム37及
び両カムに近接された専用カム38が各気筒と対向する
よう順次配設される。ここで、吸排カム36,37は吸
排ロッカアーム39,40及びバルブブリッジ46,4
7を介し吸排気バルブ41,42に連結される。吸気カ
ム37及び排気カム38は図6に示すように排気行程や
吸気行程で開弁作動する。
リフト作動し、各気筒の圧縮上死点TDC前のカム角θ
aで開弁し、上死点後θbで閉弁するというリフトスケ
ジュールを有す。この開弁角θ1は各気筒に圧縮仕事を
十分に行わせた上で高圧気体を排気路432に排気出来
るタイミング、即ち、圧縮圧開放型エンジン補助ブレー
キ時に吸収馬力を十分に確保出来るようなタイミングに
設定される。
上壁上に複数の軸受部材44を介して枢支され、そのカ
ムシャフト35にはロッカシャフト45が並設され、こ
れも複数の軸受部材44に支持される。ロッカシャフト
45には吸排ロッカアーム39,40の中央部が枢着さ
れ、各一端が吸排気カム37,36に当接する。給排ロ
ッカアーム39,40の各他端はバルブブリッジ46,
47の中央部に当接する。このバルブブリッジ46,4
7は側面視でT字型を呈し、図9で示したと同様にシリ
ンダヘッド34より垂直に突出するピン(図示せず)に
上下方向に摺動自在に外嵌され、左右端部が一対の排気
バルブ42(図3には一方の弁のみ示した)に当接する
ように形成される。なお、一対の排気バルブ42の内の
一方の排気バルブの上端には、バルブブリッジ47に形
成された縦向きの貫通穴に摺動自在に嵌挿された弁型ピ
ン48が当接する。
向する位置に油路ハウジング49が装着される。図2乃
至図4には第4気筒のシリンダ♯4の油路ハウジング4
9を示した。油路ハウジング49はその下部に取付け部
491を備え、この取付け部491は、図4に示すよう
に、平面視で湾曲片状を成す。しかも、この取付け部4
91はシリンダ♯4の外周側にほぼ当間隔で環状に順次
配置される6本のヘッドボルト59,59’の配列軌跡
上に重なるように形成される。
しない貫通孔がそれぞれ形成され、ここに2本のヘッド
ボルト59が嵌挿可能に形成される。即ち、2本のヘッ
ドボルト59はその他の4本のヘッドボルト59’と共
にシリンダヘッド34や図示しないシリンダブロック側
に差し込まれ、各ボルトが締付処理されることにより、
エンジン本体側の組付けが成される。ここではエンジン
本体側の組付けの際に、油路ハウジング49の取付け部
491が2本のヘッドボルト59によって同時にシリン
ダヘッド34に一体的に締付固定され、即ち、共締めさ
れる。
ダヘッド34とが共締めされるので、専用の締付ボルト
を必要とせず、部品点数低減を図れるという利点があ
る。特に、油路ハウジング49の取付け部491は6本
のヘッドボルト59,59’の配列軌跡上に重なって配
置されて良いので、配置位置を別途に確保することも無
く、取付け部491の取付けにあたり、スペース確保が
容易と成る。図3、図4に示すように、油路ハウジング
49はその取付け部491の直上に膨出部492を一体
形成し、膨出部492より更に上方に向け柱状部493
を延出させ、しかも柱状部493の上端の縦向き壁fに
突出し部494を当接し、両者をアイボルト495で一
体結合している。
ャフト35及びロッカシャフト45の直下に配備され、
この膨出部492のカムシャフト35及びロッカシャフ
ト45に干渉しない位置より直上に向けて柱状部493
を延出させている。しかも、柱状部493はその背面が
カムシャフト35及びロッカシャフト45と所定間隔を
介し対設され、この背面より貫通孔496に差し込まれ
たアイボルト495が背面と反対の側の縦向き壁に当接
する突出し部494に螺着される。膨出部492にはマ
スタシリンダ501が傾斜軸L1に沿って形成され、こ
こに専用カム38と対向するマスターピストン50が収
容される。マスターピストン50はそれより大径のプラ
ンジャ502に連結され、このプランジャ502が専用
カム38に当接する。プランジャ502をガイドするプ
ランジャ穴503にはプランジャ502を専用カム38
に向けて押圧するバネ504が収容される。
に、マスタシリンダ501,501aはカムシャフト3
5より下方に配設され、カムシャフト35の上方のスペ
ースを空けることができる。また、マスタシリンダ50
1を傾斜軸L1がひねり角βを持ってシリンダ中央側で
あるシリンダヘッド中心側に配備される場合、マスタシ
リンダ501aがシリンダヘッド34の側端側に配置さ
れた場合と比較し、エンジン全幅を比較的小さく設定出
来、ロッカカバー56aの側方突部の直下に無駄なスペ
ースEを採るというような不具合を解消できる。
タシリンダ501はカムシャフト35の直下を避けて配
置されるため、エンジン全高を比較的小さく出来るとい
う利点がある。このようなマスタシリンダ501はその
下方開口がシリンダヘッド34側の作動油路51に連通
し、その上方開口が柱状部493内に縦向きに形成され
た作動油路51に連通する。図5に示すように、シリン
ダヘッド34側に延出する作動油路51は、コントロー
ルバルブ52を介し分配路53に連通する。
備え、分配路53が高圧化すると上昇して、作動油路5
1を逆止弁521を介し高圧油路に接続し、低圧化する
とバネ58に押されて降下して作動油路51を開放す
る。各気筒の作動油路51はコントロールバルブ52を
介し分配路53に合流し、分配路53の一端が図1、図
2に示すようにソレノイドバルブ57に連通する。分配
路53はソレノイドバルブ57を介し油圧ポンプP及び
ドレーン路Dに選択的に連通する。ここでのソレノイド
バルブ57は周知の電子制御装置であるコントローラ6
0に操作され、オフ時に分配路53を低圧化し、オン時
に分配路53を高圧化してコントロールバルブ52を上
昇させ、作動油路51を閉回路系に切換える。
合、専用カム38がマスターピストン502を駆動する
と、マスターシリンダ501と作動油路51を介し連動
するスレーブシリンダ541のスレーブピストン54が
突出し作動し、弁型ピン48を介し排気バルブ42を開
作動することができる。図5に示すように、柱状部49
3の排気バルブ42側にある縦向き壁fには突出し部4
94がアイボルト495によって一体結合される。突出
し部494にはスレーブシリンダ541が形成され、同
部にスレーブピストン54が嵌挿され、そのピストン先
端である下端部はバルブブリッジ47に支持された弁型
ピン48に対向配備される。なお、この弁型ピン48の
直下には一方の排気バルブ42が当接する。
部494内の横向き油路a、アイボルト495内の中央
油路b及び同油路に連通する環状路cを経て、柱状部4
93上端側の作動油路51に連通する。このスレーブシ
リンダ541の下部にはバネ542が収容され、同バネ
によってスレーブピストン54はストッパ543に当接
する位置まで押圧される。このようにスレーブピストン
54を収容する突出し部494は柱状部493、取付け
部491及び膨出部492からなる油路ハウジング本体
とは別体に形成され、アイボルト495により一体化さ
れ、作動油路51をも連通できる。
出し部494のみを後付けすることができる。即ち、突
出し部494の外された油路ハウジング本体のみをエン
ジン本体の組立て時にあらかじめ組付けておく。その上
で、シリンダヘッド34上に吸排弁41,42を含む動
弁系の各部材を組付け、その後で吸排弁41,42上方
に突出し部494を配し、柱状部493の縦向き壁fに
当接させ、アイボルト495により油路ハウジング本体
側に一体組付けを完了できる。
に突出し部494が邪魔とならず、組立て作業性が向上
する。上述のところで、図2乃至図4には第4気筒のシ
リンダ♯4及びヘッドボルト59,59’、動弁系、油
圧回路等を主に説明したが、その他の気筒でも同様の構
成を採り、ここでは重複説明は避ける。
35の下方、即ち、カムシャフト35のシリンダ軸方向
下部に配備されたマスタシリンダ501と、排気バルブ
42の上方のスレーブシリンダ541とを作動油路51
で連通可能に構成される。特に、取付け部491、膨出
部492、柱状部493に対し後付け可能な突出し部4
94が作動油路51を連続して形成でき、エンジン組付
け作業性を向上出来たた。しかし、場合によりエンジン
組付け作業性に問題が生じ無い場合には、図8に示すよ
うに、取付け部491、膨出部492、柱状部493及
び突出し部494を一体化した油路ハウジング49aを
用いても良い。この場合、構造の簡素化を図れる。
ウジング49はカムシャフト35及びロッカシャフト4
5をくぐるように配置されていることより、カムシャフ
ト35及びロッカシャフト45の油路ハウジング49と
対向する上方空間を開放できる。このため、この上方空
間には、例えば、図3に示すようにブリーザ55が配設
され、同空間を有効利用できる。なお、このブリーザ5
5はロッカカバー56の内壁に突設された収容室57に
収容され、ロッカカバー56の上方にブリーザ55が突
設せず、この点でエンジン全高を短縮出来る。
圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキの作動と共に図2、
図5を用いて説明する。通常走行時において、エンジン
30の動弁系では、各気筒毎に、吸排気行程で吸排気カ
ム37,36が開閉作動され、その駆動に応じて吸排ロ
ッカアーム39,40が吸排気バルブ41,42を開閉
作動させる。
ルブ57をオフに保持していると、分配路53がドレー
ン路Dに連通し、コントロールバルブ52は降下して作
動油路51が大気開放し、マスターシリンダ501及び
スレーブシリンダ541が油圧的に連動せず、スレーブ
ピストン54がバネ542により浮き上がたままに保持
され、マスターピストン50は空作動のみ行う。
ンスイッチがオンされ、補助ブレーキ信号がコントロー
ラ60に入力されると、コントローラ60はソレノイド
バルブ57をオンに保持し、分配路53が油圧ポンプP
に連通して、コントロールバルブ52は上昇する。これ
により、作動油路51を閉回路に保持し、マスターピス
トン50及びスレーブピストン54が油圧的に連動す
る。
行程で開閉作動すると共に圧縮上死点近傍のθ1(図5
参照)域で専用カム38がリフト作動するのに連動しマ
スターピストン50を介しスレーブピストン54が突出
し作動し、弁型ピン48を介して排気バルブ42を開作
動し、シリンダ内の高圧気体を排気路432側に排出す
る。このようにエンジンの動弁機構は、補助ブレーキ信
号が入力された際に、各シリンダ内の高圧気体を圧縮上
死点近傍で排出して圧縮仕事を吸収でき、車両の運動エ
ネルギを吸収し、圧縮開放型エンジンブレーキとして作
動することができる。
ハウジングの配置、形状、組付けにその特徴を有するも
のであり、専用カムのカムプロフィールは圧縮上死点近
傍で排気バルブが開弁されるものに限定されるものでは
ない。すなわち、通常の排気バルブを停止する機構を更
に付加することで、車両の高低速で、通常の排気カム
と、専用カムとを切り換えて使用しても良い。
フト上に排気カムと並んで専用カムを配置し、同専用カ
ムに一端が、排気バルブ側に他端が対向する油路ハウジ
ングを備え、特に、油路ハウジングをロッカシャフトが
くぐるように構成した。このため、ロッカシャフトやカ
ムシャフトから上方にスペースを確保出来、エンジン車
高を下げ、エンジン本体のコンパクト化を図れ、あるい
は、同スペースを他の目的、例えばブリーザの取付け等
に有効利用出来る。
ジンの動弁機構において、特に、マスタシリンダがカム
シャフトの下部に配設されるので、カムシャフトの上方
より油路ハウジングを排除でき、スペースが更に空くこ
とと成り、エンジン車高をより下げることができる。
ジンの動弁機構において、特に、マスタシリンダがカム
シャフトよりエンジン本体の中央側である排気バルブ側
に配設されるので、エンジン本体の長手方向と直交する
幅方向のサイズを抑えることが出来、エンジン本体のコ
ンパクト化を図れる。
に記載のエンジンの動弁機構において、特に、マスタシ
リンダ側がヘッドボルトによりシリンダヘッドと共締め
されるので、マスタシリンダ側の取付け専用ボルトを必
要とせず、部品点数の削減を図れる。
ジンの動弁機構において、特に、スレーブピストン側が
油路ハウジングと別体に形成され、後付け可能なので、
マスタシリンダを通常動弁系の組立て時に同時組付けし
ておき、その後、スレーブピストンを後付け出来、組立
て作業性が改善される。
ジンの動弁機構において、特に、スレーブシリンダはア
イボルトにより油路ハウジングと締結されるので、スレ
ーブシリンダと油路ハウジングとの取付け面積を小さく
出来、しかも組付け作業性がより改善される。
に記載のエンジンの動弁機構において、特に、専用カム
は排気バルブを圧縮行程上死点近傍で開弁させるリフト
スケジュールを有するので、圧縮開放型エンジンブレー
キとしての機能を確実に発揮出来る。
するエンジンのシリンダヘッド上での概略構成図であ
る。
拡大平面図である。
拡大断面図である。
ジングの要部拡大平面図である。
ジングの拡大切欠側断面図である。
ジンブレーキが用いる吸排気カム及び専用カムのリフト
作動線図である。
用いるマスタシリンダ近傍の概略配置図である。
用いる油路ハウジングの概略配置図である。
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】エンジンのシリンダヘッド上に配設された
カムシャフトと、同カムシャフトに配設され排気バルブ
を排気ロッカアームを介して駆動する排気カムと、上記
排気ロッカアームの揺動中心となるロッカシャフトと、
上記カムシャフト上に上記排気カムと並んで配置される
専用カムと、一端が同専用カムに他端が上記排気バルブ
側に対向するとともに上記ロッカシャフトをくぐるよう
に配設される油路ハウジングと、上記一端に配設され上
記専用カムの動作に応じて作動し上記他端側へ油圧を供
給するマスタピストンと、上記他端側に配設され上記マ
スタピストンの作動により供給された油圧により上記排
気バルブを上記排気カムによる開弁とは異なるタイミン
グで開弁させるスレーブピストンとを有することを特徴
としたエンジンの動弁機構。 - 【請求項2】請求項1に記載のエンジンの動弁機構にお
いて、 上記マスタシリンダは上記カムシャフトのシリンダ軸方
向下部に配設されることを特徴とするエンジンの動弁機
構。 - 【請求項3】請求項2に記載のエンジンの動弁機構にお
いて、 上記マスタシリンダは上記カムシャフトより上記排気バ
ルブ側に配設されることを特徴とするエンジンの動弁機
構。 - 【請求項4】請求項1乃至請求項3に記載のエンジンの
動弁機構において、 上記マスタシリンダは上記シリンダヘッドとシリンダブ
ロックとを固定するヘッドボルトにより上記シリンダヘ
ッドと共締めされることを特徴とするエンジンの動弁機
構。 - 【請求項5】請求項4に記載のエンジンの動弁機構にお
いて、 上記スレーブピストンは上記油路ハウジングと別体に形
成されるとともに、側面にて上記油路ハウジングと連結
して油路が連通することを特徴とするエンジンの動弁機
構。 - 【請求項6】請求項5に記載のエンジンの動弁機構にお
いて、 上記スレーブシリンダはアイボルトにより上記油路ハウ
ジングと締結されることを特徴とするエンジンの動弁機
構。 - 【請求項7】請求項1乃至請求項6に記載のエンジンの
動弁機構において、 上記専用カムは上記排気バルブを圧縮行程上死点近傍で
開弁させるリフトスケジュールを有することを特徴とす
るエンジンの動弁機構。
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