JP3405119B2 - 内燃機関のバルブクリアランス測定方法および装置 - Google Patents

内燃機関のバルブクリアランス測定方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸・排
気バルブにおけるバルブクリアランスを測定する方法お
よびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の吸・排気バルブおよびそれら
を駆動する動弁機構においては、各構成部品がエンジン
の温度上昇に伴って膨張するため、クリアランスが全く
無いとバルブとバルブシートとの間に隙間が生じてガス
漏れを起こすことになる。これを防止するため、バルブ
とカム、もしくはカムとロッカーアームとの間に適切な
隙間(バルブクリアランス)を設けている。
【0003】しかし、このバルブクリアランスは、バル
ブ動作タイミングに影響を与えると共に、騒音の原因と
もなり得る。それゆえ、バルブクリアランスは常に適切
に調整する必要がある。
【0004】従来、バルブクリアランスの調整はアジャ
ストスクリューにより行い、クリアランスの値はシック
ネスゲージを用いて人手により測定していた。しかし、
人手による測定では十分な精度が得られにくく、また測
定のばらつきも大きいという問題があった。そのため、
高精度での測定を行う方法として、例えば特開平3-2063
06号に開示されたものがある。
【0005】この方法は、まずバルブが着座した状態
で、その着座位置からのバルブ変位量をセンサにより測
定しつつ、バルブクリアランス調整用のアジャストスク
リューを締め込んで、バルブを基準位置まで変位させ
る。次いでカムシャフトを1回転させて、それによるバ
ルブ変位量を前記センサにより測定する。その後アジャ
ストスクリューを、着座位置からのバルブ変位量が所定
値になるまで逆回転させて、バルブを前記基準位置より
も着座位置に近づける。次いで所望のクリアランス値に
前記所定値を加えた量に相当する角度だけアジャストス
クリューをさらに逆回転させてバルブクリアランスの調
整を行う。最後に、カムシャフトを回転させ、それによ
るバルブ変位量を測定し、得られた変位量と、前述の、
カムシャフトを最初に1回転させた際の、バルブクリア
ランスが無い状態でのバルブ変位量との差を求め、この
値が所定の精度内にあるか否かを調べ、バルブクリアラ
ンスの調整が正しく行われているか否かを判断してい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この測定方法
においては、測定対象となるシリンダーヘッドを確実に
固定し、かつバルブとセンサとの位置合わせを正確に行
わなければならないため、測定装置が比較的大掛かりな
ものとなり、また、バルブの変位を測定するためのセン
サをバルブ下面に取り付けるため、シリンダーブロック
にシリンダーヘッドを組み付けた状態での測定ができな
いと言う問題があった。
【0007】本発明は、上記の問題点を解決し、組立ラ
イン等で簡易に内燃機関のバルブクリアランスの測定を
行う方法および装置に関するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による方法は、内
燃機関の吸・排気バルブのバルブクリアランスの測定に
おいて、バルブを開閉させるカムシャフトを回転させて
バルブを着座位置から変位させ、その変位量が所定の微
小量となった時のカム角度である第一のカム角度を測定
するステップと、次いでカムシャフトを逆方向に回転さ
せてバルブを一旦着座位置に戻した後に、そこから再度
変位させ、その変位量が再度前記微小量となった時のカ
ム角度である第二のカム角度を測定するステップと、前
記第二のカム角度と前記第一のカム角度とから前記微小
変位状態から開放状態へ至り、前記微小変位状態へ戻る
までの間のバルブ動作角度を求め、前記カムシャフトに
ついてのカム揚程曲線より前記バルブ動作角度の始点お
よび終点におけるカム揚程を求めるステップと、前記カ
ム揚程と前記バルブの微小変位量との差を求めることに
より、バルブクリアランスの値を得るステップとを具え
るものである。
【0009】本発明に係る方法により、測定対象となる
内燃機関のバルブクリアランスの測定を、簡易かつ高精
度で行うことが可能となる。
【0010】また、本発明は上記の方法を実施するため
の装置に関するものでもある。
【0011】本発明に係る装置は、カムシャフトの回転
角を検出する回転角検出手段と、バルブの変位量が所定
の微小量となったことを検出するバルブ微小変位検出手
段と、上記各検出手段が出力した信号よりバルブクリア
ランスを求める情報処理手段とを具え、前記情報処理手
段は、前記カムシャフトが所定方向へ回転する間に、前
記バルブ微小変位検出手段が、バルブの着座位置からの
変位量が所定の微小量となった時のカム角度である第一
のカム角度を表す信号を前記回転角検出手段より入力す
るとともに、前記カムシャフトが前記所定方向と逆の方
向へ回転する間に、前記バルブ微小変位検出手段が、バ
ルブの着座位置からの変位量が再度前記微小量となった
ことを示す出力した時のカム角度である第二のカム角度
を前記回転角検出手段から入力し、前記第一のカム角度
と前記第二のカム角度との差より、バルブが前記微小変
位状態から開放状態に至り、前記微小変位状態へ戻るま
での間のバルブ動作角度を求め、予め記憶した前記カム
シャフトについてのカム揚程曲線より、前記バルブ動作
角度の始点および終点におけるカム揚程を求め、前記カ
ム揚程と前記バルブの微小変位量との差を求めることに
より、バルブクリアランスの値を得ることを特徴とする
ものである。
【0012】本発明に係る装置は、測定対象となる内燃
機関のシリンダーヘッドをシリンダーブロックに組付け
た状態で、バルブクリアランスの測定を簡易に、かつ高
精度で行うことが可能であり、また装置の小型化が可能
となる。したがって組立ライン上での測定が行えるよう
になる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について説明する。
【0014】図1は、本発明による測定装置1およびこ
れを用いた内燃機関のバルブクリアランスの測定を示す
図である。本装置1は、バルブ変位量を検出するセンサ
2、カムシャフトの回転角度を検出するロータリエンコ
ーダ3、内燃機関のカムシャフトを回転させる手段、本
例ではレンチ4およびデータ処理を行うコンピュータ5
とを具え、センサ2およびロータリエンコーダ3はイン
ターフェイス6を介してコンピュータ5と接続してい
る。なお、カムシャフトの回転手段4には、例えばステ
ップモータなどを用いても良く、この場合には該回転手
段4の制御もインターフェイス6を介してコンピュータ
5で行うことができる。また、本図では、エンジン7の
カムシャフト8によって動作する任意のバルブについて
測定している状態を示している。
【0015】図2は、本装置により測定を行うクリアラ
ンスを示す図である。図2(a) はカム9によりバルブ10
を直接動作させる、直動型のバルブであり、カム9とバ
ルブリテーナ12との間の隙間Cが、求めるクリアランス
である。一方図2(b) はロッカーアーム13を介してバル
ブ10を動作させる、ロッカーアーム型のバルブであり、
カム9とロッカーアーム13との間の隙間Cが、求めるク
リアランスである。
【0016】図3は、本装置による測定における、バル
ブとその変位を測定するセンサとの関係を示す図であ
る。図示のバルブ10は、カムシャフト8のカム9により
直接動作する。前記センサ2は、バルブ10上部のバルブ
リテーナ12と接触させる。カム9の回転とバルブスプリ
ング11の伸縮により、バルブ10が変位する。バルブ10の
変位に伴ってバルブリテーナ12も変位するので、センサ
2によりバルブ10の変位量が検出される。本装置は、こ
のバルブ10の変位量とカム9の回転角を検出し、その値
を基にバルブクリアランスCを求めるものである。
【0017】図4は、本装置によるクリアランス測定手
順を示すフローチャートである。まず、カムシャフトを
回転させる。カムシャフトの回転に伴ってバルブが動作
し、その変位量が、予め定めた、基準の位置からの距離
1 となった時のカムの回転角θ1 を求める。次いでカ
ムシャフトを逆転させ、バルブの変位量が再度L1 にな
った時のカムの回転角θ2 を求める。その後、L1 、θ
1 およびθ2 より、後述する方法により、クリアランス
Cを求める。
【0018】図5は、カムの回転角度に対するカム揚程
を示すカム揚程曲線と、これに対応したバルブ変位を示
すバルブ変位曲線および本装置による測定値並びにバル
ブクリアランスの関係を示す図である。カムの描く揚程
曲線CLは、所定のカム回転角度毎に、これに対応する
カム揚程値として予めコンピュータ5に記憶してあるも
のとする。またバルブの描く揚程曲線VLは、カムの回
転に伴って変化するものと考える。
【0019】カムの回転に伴ってバルブが変位し、その
変位量がL1 になったとする。この時のカム回転角をθ
1 とする。次いでカムを逆転させて、再度バルブの変位
量がL1 となった時のカム回転角がθ2 となる。その
後、θ2 とθ1 の差を取りバルブ動作角度θ0
【数1】θ0 =θ2 −θ1 を求め、前期所定のカム揚程曲線CLより、バルブ動作
角度θ0 の時のカム揚程Lを求める。このLと先のL1
との差
【数2】C=L−L1 が、クリアランスCとなる。なお、ロッカーアーム型の
バルブの場合は、Lと、L1 をロッカーアームのレバー
比Rで除した値
【数3】C=L−L1 /R との差がクリアランスCとなる。
【0020】このようにしてクリアランスCが求められ
るのは、次の理由による。すなわち、カムとバルブ、ま
たはカムとロッカーアームとの間にはクリアランスCが
あるため、カムが角度0°から回転しても、これと同時
にバルブは移動せず、カムがある角度だけ回転した後、
すなわちカム揚程が0からある程度上昇した際にバルブ
が移動を始める。カムがさらに回転し、バルブの変位が
1 となった時のカム回転角はθ1 、その後バルブが上
昇し、次いで下降して変位が再度L1 となった時、カム
回転角はθ2 となる。ここで、カム回転角がθ1 および
θ2 の時のカム揚程がLである。したがって、LとL1
との差、またはLとL1 をレバー比Rで除した値との差
が、クリアランスCとなる。
【0021】なお、実際の測定に際しては、カムの回転
により最初にバルブ変位量がL1 となった時のカムの角
度と、次いでカムを逆転させた時にバルブ変位量が再度
1となった時の角度とをそれぞれ求め、両者の差を取
れば良いので、カムの初期状態は測定には影響しない。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エンジン
のバルブクリアランスを簡易に測定することができ、ま
た測定装置を可搬性のものとすることができることか
ら、エンジン組立ラインなどでの測定が可能となる。ま
た、シリンダヘッドをシリンダブロックに組付けた状態
での測定が可能であるため、シリンダヘッドをシリンダ
ブロックに締結する際に生じるシリンダヘッドの歪みや
エンジン暖機運転時に生じるバルブ長さの温度変化等を
考慮した測定値が得られることから、より高い測定精度
が得られる。
【0023】なお、本発明は上述の例に限定されるもの
ではなく、例えばカムシャフトを手動ではなくステップ
モータにより回転させる構成とすることも可能であり、
またセンサを複数設けることにより、複数のバルブにつ
いて同時にクリアランスの測定を行うことも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバルブクリアランス測定装置の構
成を示す図である。
【図2】本装置により測定するバルブと、求めるクリア
ランスを示す図である。
【図3】本装置によるバルブクリアランス測定におけ
る、バルブとセンサの関係を示す断面図である。
【図4】本装置によるバルブクリアランス測定手順を示
すフローチャートである。
【図5】カム揚程曲線とバルブ変位、およびバルブクリ
アランスとの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 バルブクリアランス測定装置 2 センサ 3 ロータリエンコーダ 4 レンチ 5 コンピュータ 6 インターフェイス 7 エンジン 8 カムシャフト 9 カム 10 バルブ 11 バルブスプリング 12 バルブリテーナ 13 シム 14 ロッカーアーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 1/46 F01L 1/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の吸・排気バルブのバルブクリ
    アランスの測定において、 バルブを開閉させるカムシャフトを回転させてバルブを
    着座位置から変位させ、その変位量が所定の微小量とな
    った時のカム角度である第一のカム角度を測定するステ
    ップと、 次いでカムシャフトを逆方向に回転させてバルブを一旦
    着座位置に戻した後に、そこから再度変位させ、その変
    位量が再度前記微小量となった時のカム角度である第二
    のカム角度を測定するステップと、 前記第二のカム角度と前記第一のカム角度とから前記微
    小変位状態から開放状態へ至り、前記微小変位状態へ戻
    るまでの間のバルブ動作角度を求め、 前記カムシャフトについてのカム揚程曲線より前記バル
    ブ動作角度の始点および終点におけるカム揚程を求める
    ステップと、 前記カム揚程と前記バルブの微小変位量との差を求める
    ことにより、バルブクリアランスの値を得るステップと
    を具える、内燃機関のバルブクリアランス測定方法。
  2. 【請求項2】 内燃機関の吸・排気バルブのバルブクリ
    アランスを測定する装置であって、 カムシャフトの回転角を検出する回転角検出手段と、 バルブの変位量が所定の微小量となったことを検出する
    バルブ微小変位検出手段と、 上記各検出手段が出力した信号よりバルブクリアランス
    を求める情報処理手段とを具え、 前記情報処理手段は、 前記カムシャフトが所定方向へ回転する間に、前記バル
    ブ微小変位検出手段が、バルブの着座位置からの変位量
    が所定の微小量となった時のカム角度である第一のカム
    角度を表す信号を前記回転角検出手段より入力するとと
    もに、 前記カムシャフトが前記所定方向と逆の方向へ回転する
    間に、前記バルブ微小変位検出手段が、バルブの着座位
    置からの変位量が再度前記微小量となったことを示す出
    力した時のカム角度である第二のカム角度を前記回転角
    検出手段から入力し、 前記第一のカム角度と前記第二のカム角度との差より、
    バルブが前記微小変位状態から開放状態に至り、前記微
    小変位状態へ戻るまでの間のバルブ動作角度を求め、 予め記憶した前記カムシャフトについてのカム揚程曲線
    より、前記バルブ動作角度の始点および終点におけるカ
    ム揚程を求め、 前記カム揚程と前記バルブの微小変位量との差を求める
    ことにより、バルブクリアランスの値を得ることを特徴
    とする、内燃機関のバルブクリアランス測定装置。
  3. 【請求項3】 前記カムシャフトを回転駆動するカムシ
    ャフト駆動手段をさらに具えることを特徴とする、請求
    項2記載の内燃機関のバルブクリアランス測定装置。
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