JPH0122443B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のスプール式吸、排気弁の駆
動機構に関する。

従来より内燃機関の吸、排気弁としては、ポペ
ツト弁や、あるいは常時一定速度で回転すること
により燃焼室の開閉を行う回転弁等がある。

ところがポペツト弁機構では、カム軸や、この
カム軸にクランク軸から動力伝達するための減速
用ギヤー群等が必要になり、構造が複雑で、重量
面及びコスト面での負担が大きかつた。また回転
弁機構では、燃焼室の密封、吸気及び排気の切換
えを、回転弁の一定速度の回転動作のみによつて
行うようになつているので、回転弁の１回転
（360゜）の範囲内で、回転角度のみを異ならせて
密封用周壁、吸気用通路孔及び排気用通路孔等を
すべて回転弁に形成する必要があり、従つて吸、
排気通路用孔の大きさや位置、あるいは密封用周
壁部分の大きさ等が大幅に規制されてしまい、回
転弁の加工に手間がかかつていた。

本発明は従来の上記のような不具合を解消する
ことを目的としており、以下図面に基づいて本発
明を説明する。

第１図は本発明によるスプール式吸、排気弁を
備えた４サイクルデイーゼルエンジンの縦断面図
であり、この第１図において、１はエンジン本体
であつて、シリンダやクランクケース等からなつ
ており、エンジン本体１の上側にはシリンダヘツ
ド２が配置されている。３はピストン、５はコネ
クテイングロツド、６はクランク軸であり、クラ
ンク軸６は軸受１１を介して回転自在に本体１に
支承され、クランク軸６の本体外部分にはフライ
ホイール７が備えられている。

本体１内のクランク室８の隣には駆動部室９が
形成され、駆動部室９の上側には作動アーム室１
０が形成されている。クランク軸６は駆動部室９
内に延び出し、クランク軸６の駆動部室内部分に
は、作動アーム駆動部としてカム溝１２が形成さ
れている。またクランク軸６の駆動部室内部分の
先端（第１図の右端）は、軸受１５を介して駆動
室壁１６に支承されている。

作動アーム室１０にはアーム支持部１７が形成
され、アーム支持部１７には水平な支軸１８を介
して略垂直な作動アーム１９が揺動自在に枢着さ
れている。作動アーム１９の上端部には長孔２０
が形成され、この長孔２０には連結部材２２のピ
ン２１が係合し、連結部材２２はスプール式吸、
排気弁のスプール２３に連結されている。スプー
ル２３はその小径部が連結部材２２の筒部２２ａ
に嵌合しており、スプール２３はスプール軸心回
りに回動自在であつて、スプール長さ方向には連
結部材２２と一体的に移動できるようになつてい
る。

作動アーム１９の下端部には長孔２５が形成さ
れ、長孔２５にはブロツク体２７の水平なピン２
６が係合している。ブロツク体２７はクランク軸
６と平行なガイド孔２９を有し、ガイド孔２９を
介してクランク軸６と平行なスライドレール２８
に、クランク軸長さ方向摺動自在に嵌合してい
る。ブロツク体２７の下端には下方へ突出するガ
イド体３０が垂直軸回り回動自在かつ脱落不能に
枢着されており、ガイド体３０の下端面はカム溝
１２の底面の形状に沿うように第１図の左側から
見て円弧状に形成され、前記カム溝１２に係合し
ている。

燃料噴射ポンプ３１は作動アーム室壁３２に固
着されると共に、その作動ロツド３１ａをクラン
ク軸６と平行に作動アーム室１０内に突出させて
おり、一方ブロツク体２７の作動ロツド側（第１
図右側）には、作動ロツド３１ａを押動すること
ができるポンプ作動面２７ａが形成されている。
燃料噴射ポンプ３１は高圧管３３を介して噴射ノ
ズル３４に接続されている。

次にカム溝１２の形状及びスプール式吸、排気
弁の構造を詳しく説明する。カム溝１２の第１図
矢視展開図である第２図に示すように、カム溝
１２は互いに軸方向上反対側へ張り出す円弧状の
第１路３５と第２路３６からなつており、両路３
５，３６の第２図の端部Ａは、第１図のＢ矢視方
向に見てＸ字状に交差している。即ち最初にガイ
ド体３０が第２図の仮想線の位置（略排気が始ま
る位置）に位置しているとすると、クランク軸６
が第２図の矢印Ｆ方向に対応する回転方向へ１回
転する間は、ガイド体３０は第１路３５によつて
案内され、２回転目に入ると第１路３５から端部
Ａを通つて第２路３６に移り、第２路３６によつ
てガイド体３０は案内される。即ちクランク軸６
が２回転する間に、ガイド体３０はクランク軸長
さ方向に沿つて左右（第１図の左右）に１度ずつ
揺動し、元の位置へ戻るようになつている。

スプール式吸、排気弁のスプール２３は、シリ
ンダヘツド２の弁孔３７に回動自在かつ軸方向移
動自在に嵌合しており、スプール２３にはスプー
ル２３と直角な気体通路孔３８が形成されると共
に、スプール長さ方向に長い長円形状のスプール
回動用ガイド溝３９が形成されている。シリンダ
ヘツド２に形成されている吸気通路４５と排気通
路４６は、第１図の−断面部分図である第３
図に示すように、弁孔３７の円周方向に互いに間
隔を隔てた位置で弁孔３７に開口しており、スプ
ール２３を回動及び軸方向に摺動することによ
り、両通路４５，４６の燃焼室４０に対する開閉
と、燃焼室４０の密封が行われるようになつてい
る。即ちスプール２３を長さ方向に摺動させて、
第１図のように通路孔３８を吸、排気通路４５，
４６にスプール長さ方向において一致させ、第３
図の状態より時計回りにスプール２３を回動して
通路孔３８を吸気通路４５に合わせることによ
り、燃焼室４０と吸気通路４５とを連通し、また
第３図の状態より反時計回りにスプール２３を回
動して通路孔３８を排気通路４６に合わせること
により、排気通路４６と燃焼室４０とを連通す
る。さらにスプール２３を第１図の状態から左側
へ押し込むことにより、燃焼室４０を密封する。

スプール２３の摺動動作は作動アーム１９によ
つて行われるが、スプール２３の回動動作は、上
記スプール回動用ガイド溝３９及びこのガイド溝
３９に上方から係合するガイド体４２を利用して
行なわれる。即ちガイド体４２は垂直軸回り回動
自在かつ脱落不能にシリンダヘツド２の上壁に下
向きに支承されており、スプール２３が長さ方向
に１往復する間にガイド溝３９を第４図の矢印Ｆ
方向へ１周するようになつている。つまりスプー
ル２３が第１図の右方へ略最大限近くまで引つ張
られたときに、ガイド溝３９及びガイド体４２の
作用によりスプール２３は第３図の時計回りに回
動させられ、またスプール２３が第１図の左方へ
略最大限近くまで押し込められたときには、スプ
ール２３は第３図の反時計回りに回動させられ
る。

なおガイド体４２は第４図に示すように、ガイ
ド溝３９上の相対的進行方向Ｆ側が太くなるよう
にテーパー状に形成されている。即ちエンジン停
止時に、ガイド体４２がガイド溝３９のスプール
長さ方向のいずれかの端部に係合していたとして
も、エンジン再起動には必ずガイド体４２がガイ
ド溝３９上を矢印Ｆ方向に動くようになつてい
る。

次に作用について第５〜第８図により簡単に説
明する。第５図は吸気時、第６図は圧縮時、第７
図は着火、爆発時、第８図は排気時を示す。第５
図のように吸気通路４５及び通路孔３８を介して
吸気した後は、カム溝１２の作用により作動アー
ム１９は第５図の位置から反時計回りに回動し、
スプール２３を矢印D₁方向へ押し込み、燃焼室
４０を第６図のように密封する。このとき燃焼室
４０の圧縮が行なわれる。つづいて作動アーム１
９は第６図の位置からさらに反時計回りに第７図
の位置まで回動し、作動面２７ａにより噴射ポン
プ３１の作動ロツド３１ａを押し、燃料を噴射さ
せ、着火、爆発させる。着火、爆発行程の間にス
プール２３は、ガイド溝３９の作用により第７図
のＥ矢視反時計回りに回動する。爆発後、作動ア
ーム１９が第７図の位置から時計回りに回動する
ことにより、スプール２３を第８図の位置まで矢
印D₂方向へ引つ張る。そして排気が行われる。
排気後はガイド溝３９の作用によりスプール２３
が第８図のＥ矢視時計回りに回動し、第５図の状
態に戻る。なお第１図は第８図から第５図の状態
に移る間の状態を示す。

以上説明したように本発明は、気体通路（気体
通路孔）３８を有するスプール２３を、シリンダ
ヘツド２の吸排気通路部分に軸方向摺動自在に備
え、スプール２３の摺動により少なくとも密封か
ら排気への切換え及び吸気から密封への切換えを
行うようにしているので、次のような利点があ
る。

従来のポペツト弁機構に備えているようなカム
軸やカム軸減速用ギヤー群等が必要なくなり、構
造が簡単になる。従つて重量を軽減することがで
きると共に、コストダウンできる。

スプール２３を軸方向に駆動する作動アーム１
９を、作動部材（ブロツク体２７）を介して噴射
ポンプ３１の駆動にも利用しているので、燃料噴
射ポンプ３１及び吸、排気弁の駆動機構の部品点
数の削減及びコンパクト化が達成できる。

しかも１つの作動アーム１９を利用して、燃料
室４０の開閉等及び燃料噴射を行なうので、吸、
排気と燃料噴射のタイミングの調整が容易にかつ
正確に行える。

また気体通路３８と密封用壁、例えば第１図の
スプール２３の気体通路３８より右側部分を、ス
プール長さ方向に沿つて順に並べて形成できるよ
うになり、即ち従来の回転弁のように同一円周上
の極めて限られた範囲（360゜）内に気体通路と密
封用壁とを角度のみを違えて形成する必要はなく
なり、従つて気体通路３８等の正確な加工に手間
がかからなくなる。また気体通路３８等のスプー
ル長さ方向における形成位置と、スプール２３の
摺動速度を変更することにより、燃焼室４０の開
閉時期を広範囲に、かつ簡単に調整できるように
なる利点もある。

さらにポペツト弁等に比べて、スプール２３内
に冷却水通路を形成することも簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスプール式吸、排気弁を
備えた４サイクルデイーゼルエンジンの縦断面略
図、第２図はクランク軸の矢視展開図、第３図
は第１図の−断面部分図、第４図は第１図の
−断面拡大部分図、第５〜第８図はそれぞれ
吸気時、圧縮時、着火、爆発時及び排気時の状態
を示すエンジンの縦断面略図である。２……シリ
ンダヘツド、２３……スプール、３８……気体通
路（又は気体通路孔）、４５……吸気通路、４６
……排気通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気体通路３８を有するスプール２３をシリン
   ダヘツド２の吸、排気通路部分に軸方向摺動自在
   に備え、スプール２３の端部をスプール長さ方向
   揺動自在な作動アーム１９の一端部に連動連結
   し、作動アーム１９の他端部をクランク軸外周の
   カム溝１２に係合し、クランク軸６の回転による
   作動アーム１９の揺動によりスプール２３を軸方
   向に駆動するようにして、スプール２３の軸方向
   の摺動により少なくとも燃焼室の密封から排気へ
   の切換え及び吸気から密封への切換えを行うよう
   にし、さらに燃料噴射ポンプ３１の作動ロツド３
   １ａに押圧自在に対向するポンプ作動部材を作動
   アーム１９に連動連結して、作動アーム１９の揺
   動により燃料噴射ポンプ３１を作動させるように
   したことを特徴とするスプール式吸、排気弁の駆
   動機構。