JPH02286815A - 内燃機関の弁駆動装置および弁駆動方法 - Google Patents
内燃機関の弁駆動装置および弁駆動方法Info
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- JPH02286815A JPH02286815A JP1108946A JP10894689A JPH02286815A JP H02286815 A JPH02286815 A JP H02286815A JP 1108946 A JP1108946 A JP 1108946A JP 10894689 A JP10894689 A JP 10894689A JP H02286815 A JPH02286815 A JP H02286815A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- 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
- F01L1/344—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
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
- F01L2810/04—Reducing noise
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
-
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- F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]
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- Valve Device For Special Equipments (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A8発明の目的
(1)産業上の利用分野
本発明は、いわゆるダブルオーベーへラドカムシャフト
(D OHC)型の4サイクル内燃機関の弁装置に関し
、特に、吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバル
ブリフトを個別に調整する内燃機関の弁駆動装置および
弁駆動方法に関する。
(D OHC)型の4サイクル内燃機関の弁装置に関し
、特に、吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバル
ブリフトを個別に調整する内燃機関の弁駆動装置および
弁駆動方法に関する。
(2)従来の技術
4サイクル内燃機関における吸気弁と排気弁のバルブタ
イミングおよびバルブリフトは、その内燃機関の性能を
左右する大きな要因となることが知られている。
イミングおよびバルブリフトは、その内燃機関の性能を
左右する大きな要因となることが知られている。
しかしながら、要求される最適のバルブタイミングとバ
ルブリフトは内燃機関の回転数変化に伴って変わるため
、特定の回転域に適したバルブタイミングとバルブリフ
トを選択すると、他の回転域において十分な性能が得ら
れないという問題が生しる。このような問題に対処する
ために、内燃機関の回転数変化に応じて吸気弁あるいは
排気弁のバルブタイミングとバルブリフトを調整するこ
とが可能な弁装置が提案されている(実公昭44234
42号公報参照)。
ルブリフトは内燃機関の回転数変化に伴って変わるため
、特定の回転域に適したバルブタイミングとバルブリフ
トを選択すると、他の回転域において十分な性能が得ら
れないという問題が生しる。このような問題に対処する
ために、内燃機関の回転数変化に応じて吸気弁あるいは
排気弁のバルブタイミングとバルブリフトを調整するこ
とが可能な弁装置が提案されている(実公昭44234
42号公報参照)。
上記弁装置は、ロッカア−1、に当接するカムとアイド
ラギヤに噛合するカムギヤとを備えたカムシャフトを、
基端部を前記アイドラギヤの回転軸に枢支したカムシャ
フト支持腕の先端部に軸支したものであり、内燃機関の
回転数変化に応じて前記カムシャフト支持腕をアイドラ
ギヤの回転軸まわりに揺動させるように構成されている
。
ラギヤに噛合するカムギヤとを備えたカムシャフトを、
基端部を前記アイドラギヤの回転軸に枢支したカムシャ
フト支持腕の先端部に軸支したものであり、内燃機関の
回転数変化に応じて前記カムシャフト支持腕をアイドラ
ギヤの回転軸まわりに揺動させるように構成されている
。
上記弁装置によれば、カムシャフト支持腕が揺動すると
、そのカムシャフトに設けたカムがロッカアームのスリ
ッパ面に沿って該ロッカアームの支点に接近または離間
するように移動してレバー比が変化し、バルブリフトを
増加あるいは減少させることができる。また、カムシャ
フト支持腕が揺動すると、そのカムシャフトに設けたカ
ムギヤがアイドラギヤに噛合して回転するため、このカ
ムギヤと一体で回転するカムの位相が変化し、排気弁と
吸気弁のバルブタイミングを変更することができる。
、そのカムシャフトに設けたカムがロッカアームのスリ
ッパ面に沿って該ロッカアームの支点に接近または離間
するように移動してレバー比が変化し、バルブリフトを
増加あるいは減少させることができる。また、カムシャ
フト支持腕が揺動すると、そのカムシャフトに設けたカ
ムギヤがアイドラギヤに噛合して回転するため、このカ
ムギヤと一体で回転するカムの位相が変化し、排気弁と
吸気弁のバルブタイミングを変更することができる。
(3)発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の弁装置は、吸気弁と排気弁が
1本のカムシャフトを介して駆動されるいわゆるシング
ルオーバーヘッドカムシャフト(SOHC)型の内燃機
関に通用されているため、吸気弁と排気弁のバルブタイ
ミングとバルブリフトを別個に調整することができず、
その特徴を必ずしも十分に生かすことが困難であった。
1本のカムシャフトを介して駆動されるいわゆるシング
ルオーバーヘッドカムシャフト(SOHC)型の内燃機
関に通用されているため、吸気弁と排気弁のバルブタイ
ミングとバルブリフトを別個に調整することができず、
その特徴を必ずしも十分に生かすことが困難であった。
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、ダブル
オーバーヘッドカムシャフト型の内燃機関において、吸
気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバルブリフトを
別個に調整する弁駆動装置および弁駆動方法を提供する
ことを目的とする。
オーバーヘッドカムシャフト型の内燃機関において、吸
気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバルブリフトを
別個に調整する弁駆動装置および弁駆動方法を提供する
ことを目的とする。
B1発明の構成
(1)課題を解決するための手段
前記目的を達成するために、本発明の内燃機関の弁駆動
装置は、シリンダヘッドの上部に配設され、共通のアイ
ドラギヤに噛合する一対のカムギヤにより駆動される2
本のカムシャフトと、各カムシャフトに設けたカムに当
接して支点まわりに揺動するロッカアームと、これらロ
ッカアームに当接して駆動される吸気弁および排気弁と
を備えた内燃機関において、前記各カムシャフトを、ア
イドラギヤの回転軸と同軸に枢支した一対のカムシャフ
ト支持腕の先端に装着し、内燃機関の回転数変化に応じ
て支持腕駆動機構で前記カムシャフト支持腕を揺動させ
、カムの位相角とロッカアームのレバー比を変えること
により、吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバル
ブリフトをそれぞれ変化させることを特徴とする。
装置は、シリンダヘッドの上部に配設され、共通のアイ
ドラギヤに噛合する一対のカムギヤにより駆動される2
本のカムシャフトと、各カムシャフトに設けたカムに当
接して支点まわりに揺動するロッカアームと、これらロ
ッカアームに当接して駆動される吸気弁および排気弁と
を備えた内燃機関において、前記各カムシャフトを、ア
イドラギヤの回転軸と同軸に枢支した一対のカムシャフ
ト支持腕の先端に装着し、内燃機関の回転数変化に応じ
て支持腕駆動機構で前記カムシャフト支持腕を揺動させ
、カムの位相角とロッカアームのレバー比を変えること
により、吸気弁と排気弁のバルブタイミングおよびバル
ブリフトをそれぞれ変化させることを特徴とする。
このとき、吸気弁および排気弁を駆動する各ロッカアー
ムをシリンダの中心線に対して対称に配設し、一対のカ
ムシャフト支持腕を前記中心線に対して互いに対称に揺
動させることが適切である。
ムをシリンダの中心線に対して対称に配設し、一対のカ
ムシャフト支持腕を前記中心線に対して互いに対称に揺
動させることが適切である。
また、本発明の内燃機間の弁駆動方法は、シリンダヘッ
ドの上部に配設した2本のカムシャフトに設けたカムに
より、少なくとも2個のロッカアームを揺動させ、これ
らロッカアームにより吸気弁および排気弁を駆動する内
燃機関において、内燃機関の回転数増加に伴ない、排気
弁が開閉するバルブタイミングを早めるとともに吸気弁
が開閉するバルブタイミングを遅らせ、かつ両弁のバル
ブリフトを増加させることを特徴とする。
ドの上部に配設した2本のカムシャフトに設けたカムに
より、少なくとも2個のロッカアームを揺動させ、これ
らロッカアームにより吸気弁および排気弁を駆動する内
燃機関において、内燃機関の回転数増加に伴ない、排気
弁が開閉するバルブタイミングを早めるとともに吸気弁
が開閉するバルブタイミングを遅らせ、かつ両弁のバル
ブリフトを増加させることを特徴とする。
(2)作 用
前述の構成を備えた内燃機関の弁駆動装置によれば、内
燃機関の回転数増加に伴って先輸にカムシャフトを軸支
した一対のカムシャフト支持腕を揺動させると、このカ
ムシャフトに固着したカムギヤがアイドラギヤに噛合し
て回転する。これにより、カムの位相角が変わって吸気
弁と排気弁のバルブタイミングを変更することができる
。同時に、前記カムシャフト支持腕の揺動によりロッカ
アームとカムの当接部の位置が変わり、このロッカアー
ムのレバー比が変化してバルブリフトを増減することが
できる。
燃機関の回転数増加に伴って先輸にカムシャフトを軸支
した一対のカムシャフト支持腕を揺動させると、このカ
ムシャフトに固着したカムギヤがアイドラギヤに噛合し
て回転する。これにより、カムの位相角が変わって吸気
弁と排気弁のバルブタイミングを変更することができる
。同時に、前記カムシャフト支持腕の揺動によりロッカ
アームとカムの当接部の位置が変わり、このロッカアー
ムのレバー比が変化してバルブリフトを増減することが
できる。
また、前述の構成を備えた内燃機関の弁駆動方法によれ
ば、内燃機関の回転数増加に伴って排気弁のバルブタイ
ミングが低速回転時に比べて早められ、排気脈動効果に
よる同調回転域が拡大されるとともに、吸気弁のバルブ
タイミングが低速回転時に比べて遅められ、吸気慣性効
果による同調回転域が拡大される。しかも、上死点近傍
におけるバルブオーバーラツプの時間面積が低速回転域
に比べて減少するので、排気系が非同調回転域となる中
速において問題となるトルクの減少が解消される。そし
て、吸気弁および排気弁のバルブリフトの増加により、
高速回転時における出力の増加が可能となる。
ば、内燃機関の回転数増加に伴って排気弁のバルブタイ
ミングが低速回転時に比べて早められ、排気脈動効果に
よる同調回転域が拡大されるとともに、吸気弁のバルブ
タイミングが低速回転時に比べて遅められ、吸気慣性効
果による同調回転域が拡大される。しかも、上死点近傍
におけるバルブオーバーラツプの時間面積が低速回転域
に比べて減少するので、排気系が非同調回転域となる中
速において問題となるトルクの減少が解消される。そし
て、吸気弁および排気弁のバルブリフトの増加により、
高速回転時における出力の増加が可能となる。
(3)実施例
以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第1図〜第3図は、本発明の第1実施例を示すもので、
第1図はその弁駆動装置の側断面図、第2図は第1図の
■−u線拡大断面図、第3図は第1図の■−■線拡大断
面図である。
第1図はその弁駆動装置の側断面図、第2図は第1図の
■−u線拡大断面図、第3図は第1図の■−■線拡大断
面図である。
この弁駆動装置Vは、ダブルオーバーヘッドカムシャフ
ト型の4サイクル内燃機関に適用されたものであり、内
部にピストンPを装着したシリンダブロックS上に接合
されるシリンダヘッドHと一体のカバ一部Cにより画成
される動弁室内に収納されている。
ト型の4サイクル内燃機関に適用されたものであり、内
部にピストンPを装着したシリンダブロックS上に接合
されるシリンダヘッドHと一体のカバ一部Cにより画成
される動弁室内に収納されている。
シリンダヘッドHの一方の側部に形成した開口部を閉鎖
する蓋部材1の中心にはスプライン軸2がナツト3で固
着されており、このシリンダヘッドHの他方の側部には
前記スプライン軸2と同軸上に位置するようにボス4が
ボルト5で固着されている。前記スプライン軸2(!−
ボス4には側面視逆U字状の一対のカムシャフト支持1
1i!6a、6bがその下端において揺動自在に枢支さ
れている。
する蓋部材1の中心にはスプライン軸2がナツト3で固
着されており、このシリンダヘッドHの他方の側部には
前記スプライン軸2と同軸上に位置するようにボス4が
ボルト5で固着されている。前記スプライン軸2(!−
ボス4には側面視逆U字状の一対のカムシャフト支持1
1i!6a、6bがその下端において揺動自在に枢支さ
れている。
カムシャフト支持腕6a、6bの上部にはそれぞれ2個
のカム7a、7bを一体に形成したカムシャフトOa、
8bが軸支されており、これらカムシャフト8a、8b
の一端部に固着したカムギヤ9a、9bは前記ボス4に
ボールベアリング10を介して軸支した共通のアイドラ
ギヤ11に噛合している、シリンダヘッドHのカバ一部
Cには、前記アイドラギヤ11のボス4を中心とする円
弧面から構成されたスリッパ面12a、12bを有する
07カアーム13a、13bが支点14a。
のカム7a、7bを一体に形成したカムシャフトOa、
8bが軸支されており、これらカムシャフト8a、8b
の一端部に固着したカムギヤ9a、9bは前記ボス4に
ボールベアリング10を介して軸支した共通のアイドラ
ギヤ11に噛合している、シリンダヘッドHのカバ一部
Cには、前記アイドラギヤ11のボス4を中心とする円
弧面から構成されたスリッパ面12a、12bを有する
07カアーム13a、13bが支点14a。
14bにおいて枢支されており、このロッカアーム13
a、13bの下面には弁ばね15a、15bで閉方向に
付勢された2個の吸気弁16aと2個の排気弁16bの
上端が当接している。
a、13bの下面には弁ばね15a、15bで閉方向に
付勢された2個の吸気弁16aと2個の排気弁16bの
上端が当接している。
これにより、内燃機関のクランクシャフトの回転に連動
して前記アイドラギヤ11が回転すると、このアイドラ
ギヤ11の回転はカムギヤ9a、カムシャフト8a1カ
ム?a、ロッカアーム13aを介して一対の吸気弁16
aに伝達される。一方、前記アイドラギヤ11の回転は
カムギヤ9b、カムシャフト8b、カム7b、ロッカア
ーム13bを介して一対の排気弁16bに伝達される。
して前記アイドラギヤ11が回転すると、このアイドラ
ギヤ11の回転はカムギヤ9a、カムシャフト8a1カ
ム?a、ロッカアーム13aを介して一対の吸気弁16
aに伝達される。一方、前記アイドラギヤ11の回転は
カムギヤ9b、カムシャフト8b、カム7b、ロッカア
ーム13bを介して一対の排気弁16bに伝達される。
前記スプライン軸2の周囲には、カムシャフト支持腕6
a、6bを揺動させてバルブタイミングとバルブリフト
を調整するための支持腕駆動機構が装着されている。
a、6bを揺動させてバルブタイミングとバルブリフト
を調整するための支持腕駆動機構が装着されている。
吸気弁16a側の支持腕駆動機構は、前記スプライン軸
2の外周と一方のカムシャフト支持腕6aの下端外周と
の間に、軸方向に摺動自在に装着されたリング状のピス
トン17aを備えている。
2の外周と一方のカムシャフト支持腕6aの下端外周と
の間に、軸方向に摺動自在に装着されたリング状のピス
トン17aを備えている。
このピストン17aの内周面とスプライン軸2の外周面
はストレートスプライン18aを介して噛合しており、
ピストン17aの外周面とカムシャフト支持腕6aの下
端外周面はヘリカルスプライン19aを介して噛合して
いる。前記ピストン17aの頂面はスプリング20aに
よって油室21aに向けて付勢されており、この油室2
1aはスプライン軸2の内部に形成した油路22a、ニ
ップル23a、およびソレノイド24aで駆動される三
方電磁弁25aを介してポンプ26とタンク27に選択
的に連通ずるようになっている。
はストレートスプライン18aを介して噛合しており、
ピストン17aの外周面とカムシャフト支持腕6aの下
端外周面はヘリカルスプライン19aを介して噛合して
いる。前記ピストン17aの頂面はスプリング20aに
よって油室21aに向けて付勢されており、この油室2
1aはスプライン軸2の内部に形成した油路22a、ニ
ップル23a、およびソレノイド24aで駆動される三
方電磁弁25aを介してポンプ26とタンク27に選択
的に連通ずるようになっている。
したがって、三方電磁弁25aを切換えてニップル23
aおよび油路22aを介してポンプ26から油室21a
に圧油を供給すると、ピストン17aはストレートスプ
ライン18aに案内されてスプリング20aを圧縮しな
がら右方向へ移動する。すると、このピストン17aの
外周部にヘリカルスプライン19aを介して噛合するカ
ムシャフト支持腕6aは外側(第2図における矢印A方
向)に向けて移動する。三方電磁弁25aを逆方向に切
換えて油室21aをタンク27に連通ずると、スプリン
グ20aの弾発力によりピストン17aが左方向に移動
し、カムシャフト支持腕6aは内側(第2図における矢
印A′方向)に揺動する。
aおよび油路22aを介してポンプ26から油室21a
に圧油を供給すると、ピストン17aはストレートスプ
ライン18aに案内されてスプリング20aを圧縮しな
がら右方向へ移動する。すると、このピストン17aの
外周部にヘリカルスプライン19aを介して噛合するカ
ムシャフト支持腕6aは外側(第2図における矢印A方
向)に向けて移動する。三方電磁弁25aを逆方向に切
換えて油室21aをタンク27に連通ずると、スプリン
グ20aの弾発力によりピストン17aが左方向に移動
し、カムシャフト支持腕6aは内側(第2図における矢
印A′方向)に揺動する。
一方、排気弁16b側の支持腕駆動機構も、上記吸気弁
16a側の支持腕駆動機構と同様に、ピストン17b、
ストレートスプライン18b、ヘリカルスプライン19
b、スプリング20b、および油室21bから構成され
ている。そして、この油室21bにソレノイド24bで
駆動される三方電磁弁25b、ニップル23b、および
油路22bを介してポンプ26から圧油を供給するとカ
ムシャフト支持腕6bは外側(第2図における矢印B方
向)に向けて揺動し、圧油をタンク27に排出するとカ
ムシャフト支持腕6bは内側(第2図における矢印B′
方向)に揺動する。
16a側の支持腕駆動機構と同様に、ピストン17b、
ストレートスプライン18b、ヘリカルスプライン19
b、スプリング20b、および油室21bから構成され
ている。そして、この油室21bにソレノイド24bで
駆動される三方電磁弁25b、ニップル23b、および
油路22bを介してポンプ26から圧油を供給するとカ
ムシャフト支持腕6bは外側(第2図における矢印B方
向)に向けて揺動し、圧油をタンク27に排出するとカ
ムシャフト支持腕6bは内側(第2図における矢印B′
方向)に揺動する。
なお、第2,3図においてカムシャフト支持腕6aは高
速位置、カムシャフト支持腕6bは低速位置の状態とな
る。
速位置、カムシャフト支持腕6bは低速位置の状態とな
る。
次に、前述の構成を備えた本発明の第1実施例の作用に
ついて説明する。
ついて説明する。
内燃機関の運転に伴い、クランクシャフトの回転に連動
するアイドラギヤ11の回転は一対のカムギャ9a、9
bを介してカムシャフト8a、8bに伝達され、このカ
ムシャフト8a、8bをクランクシャフトの1/2の回
転速度で駆動する。
するアイドラギヤ11の回転は一対のカムギャ9a、9
bを介してカムシャフト8a、8bに伝達され、このカ
ムシャフト8a、8bをクランクシャフトの1/2の回
転速度で駆動する。
カムシャフト8a、8bと共に回転するカム7a。
7bに当接するロッカアーム13a、13bは支点14
a、14bまわりに揺動し、このロッカアーム13a、
13bに押圧された吸気弁16aおよび排気弁16bは
、クランクシャフトの2回転につき1度ずつ開かれる。
a、14bまわりに揺動し、このロッカアーム13a、
13bに押圧された吸気弁16aおよび排気弁16bは
、クランクシャフトの2回転につき1度ずつ開かれる。
内燃機関が低速回転しているとき、両支持腕駆動機構の
ピストン17a、17bはスプリング20a、20bに
押圧されて後退しており、両カムシャフト支持腕6a、
6bはそれぞれ内側(第2図矢印A′方向及び矢印B′
方向)に揺動して互いに接近した状態にある。
ピストン17a、17bはスプリング20a、20bに
押圧されて後退しており、両カムシャフト支持腕6a、
6bはそれぞれ内側(第2図矢印A′方向及び矢印B′
方向)に揺動して互いに接近した状態にある。
第4図における実線は低速回転におけるバルブタイミン
グとバルブリフトを示すものである。同図に示すように
、排気弁16bのバルブタイミングは、B、D、C,(
下死点)の僅かに手前位置で開き、T、D、C,(上死
点)から僅かに遅れた位置で閉じるように設定されると
ともに、吸気弁16aのバルブタイミングは、T1口、
C3(上死点)の僅かに手前位置で開き、B、D、C,
(下死点)から僅かに遅れた位置で閉じるように設定さ
れており、その特性曲線はT、D、C,を中心にして対
称になっている。そして、T、D、C,の付近では、吸
気弁16aと排気弁16bが共に開くバルブオーバーラ
ツプの時間面積が比較的大きくなるように設定されてい
る。また、吸気弁16aと排気弁16bのバルブリフト
は、いずれも約5amの比較的小さな値に設定されてい
る。
グとバルブリフトを示すものである。同図に示すように
、排気弁16bのバルブタイミングは、B、D、C,(
下死点)の僅かに手前位置で開き、T、D、C,(上死
点)から僅かに遅れた位置で閉じるように設定されると
ともに、吸気弁16aのバルブタイミングは、T1口、
C3(上死点)の僅かに手前位置で開き、B、D、C,
(下死点)から僅かに遅れた位置で閉じるように設定さ
れており、その特性曲線はT、D、C,を中心にして対
称になっている。そして、T、D、C,の付近では、吸
気弁16aと排気弁16bが共に開くバルブオーバーラ
ツプの時間面積が比較的大きくなるように設定されてい
る。また、吸気弁16aと排気弁16bのバルブリフト
は、いずれも約5amの比較的小さな値に設定されてい
る。
上述の状態から内燃機関の回転数が増加すると、ソレノ
イド24a、24bが励磁されて三方電磁弁25a、2
5bが開かれ、ポンプ26から圧送された圧油が両支持
腕駆動機構の油室21a、21bに供給される。これに
より、両カムシャフト支持腕6a、6bが外側に揺動し
て内燃機関の回転数に見合った位置に停止し、バルブタ
イミングとバルブリフトが変化する。
イド24a、24bが励磁されて三方電磁弁25a、2
5bが開かれ、ポンプ26から圧送された圧油が両支持
腕駆動機構の油室21a、21bに供給される。これに
より、両カムシャフト支持腕6a、6bが外側に揺動し
て内燃機関の回転数に見合った位置に停止し、バルブタ
イミングとバルブリフトが変化する。
次に、カムシャフト支持腕6a、6bの揺動によってバ
ルブタイミングとバルブリフトが変化する原理を、排気
弁16b側を例にとって説明する。
ルブタイミングとバルブリフトが変化する原理を、排気
弁16b側を例にとって説明する。
第5図において、11はアイドラギヤ、9bはカムギヤ
、8bはカムシャフト、7bはカム、13bはロッカア
ームを示しており、更に、0はアイドラギヤ11中心、
R8はアイドラギヤ11のピンチ円半径、Cはカムギヤ
9b中心、R2はカムギヤ9bのピッチ円半径、R1は
カムシャフト8bのベース円半径、Rはロッカアーム1
3bのスリッパ面12bの曲率半径(R=R,+RzR
1)、Qはロッカアーム13bの支点中心、Sはアイド
ラギヤ11中心0とロッカアーム13bの支点中心Qの
距離を示している。
、8bはカムシャフト、7bはカム、13bはロッカア
ームを示しており、更に、0はアイドラギヤ11中心、
R8はアイドラギヤ11のピンチ円半径、Cはカムギヤ
9b中心、R2はカムギヤ9bのピッチ円半径、R1は
カムシャフト8bのベース円半径、Rはロッカアーム1
3bのスリッパ面12bの曲率半径(R=R,+RzR
1)、Qはロッカアーム13bの支点中心、Sはアイド
ラギヤ11中心0とロッカアーム13bの支点中心Qの
距離を示している。
さて、図示の低速回転状態ではカム7bのベース円は点
P0においてロッカアーム13bのスリッパ面12bに
当接しており、内燃機関の回転数が増加してカムシャフ
ト支持腕6bが外側(矢印B方向)に揺動すると、カム
7bのベース円は点P1においてロッカアーム13bの
スリッパ面12bに当接するようになる。このとき、ア
イドラギヤ11とカムギヤ9bの回転方向はそれぞれ矢
印p方向と矢印q方向に設定されているため、前記カム
シャフト支持腕6bの揺動によりアイドラギヤ11の外
周を転勤するカムギヤ9bは矢印q方向に回転し、その
位相は進むことになる。すなわち、カムギヤ9bの位相
の変化をψとすると、ψRt=θIRI の関係から ψ= (R,/Rz ) θ1 だけカムギヤ9b、すわなちカム7bの位相が進み、排
気弁16bのバルブタイミングが早められることになる
。
P0においてロッカアーム13bのスリッパ面12bに
当接しており、内燃機関の回転数が増加してカムシャフ
ト支持腕6bが外側(矢印B方向)に揺動すると、カム
7bのベース円は点P1においてロッカアーム13bの
スリッパ面12bに当接するようになる。このとき、ア
イドラギヤ11とカムギヤ9bの回転方向はそれぞれ矢
印p方向と矢印q方向に設定されているため、前記カム
シャフト支持腕6bの揺動によりアイドラギヤ11の外
周を転勤するカムギヤ9bは矢印q方向に回転し、その
位相は進むことになる。すなわち、カムギヤ9bの位相
の変化をψとすると、ψRt=θIRI の関係から ψ= (R,/Rz ) θ1 だけカムギヤ9b、すわなちカム7bの位相が進み、排
気弁16bのバルブタイミングが早められることになる
。
また、カムシャフト支持腕6bの外側(矢印B方向)へ
の揺動に伴い、カム7bのベース円とロッカアーム3b
のスリッパ面12bの当接点がP。からP、に移動する
ため、ロッカアーム13bのレバー比はQPoからQP
+に減少する。これにより、ロッカアーム13bの揺動
角が大きくなり、排気弁16bのバルブリフトが増加す
る。すなわち、レバー比の比率ηは η−QP、/QP・ で表され、上式に三角形QOP、および三角形QOP、
についての余弦定理を適用するととなり、θ1の増加(
すなわちカムシャフト支持腕6bの外側への揺動)に伴
ってレバー比の比率ηが減少することが理解される。
の揺動に伴い、カム7bのベース円とロッカアーム3b
のスリッパ面12bの当接点がP。からP、に移動する
ため、ロッカアーム13bのレバー比はQPoからQP
+に減少する。これにより、ロッカアーム13bの揺動
角が大きくなり、排気弁16bのバルブリフトが増加す
る。すなわち、レバー比の比率ηは η−QP、/QP・ で表され、上式に三角形QOP、および三角形QOP、
についての余弦定理を適用するととなり、θ1の増加(
すなわちカムシャフト支持腕6bの外側への揺動)に伴
ってレバー比の比率ηが減少することが理解される。
上述のカムシャフト支持腕6bの外側への揺動による排
気弁16bのバルブタイミングとバルブリフトの変更と
同時に、吸気弁16a側のカムシャフト支持腕6aも外
側に揺動するように駆動され、吸気弁16aのバルブタ
イミングは前述の排気弁16bとは逆に遅められ、その
バルブリフトは前述の排気弁16bと同様に増加する。
気弁16bのバルブタイミングとバルブリフトの変更と
同時に、吸気弁16a側のカムシャフト支持腕6aも外
側に揺動するように駆動され、吸気弁16aのバルブタ
イミングは前述の排気弁16bとは逆に遅められ、その
バルブリフトは前述の排気弁16bと同様に増加する。
すなわち、第4図に破線で示すように、内燃機関の高速
回転時における排気弁16bのバルブタイミングが低速
回転時に比べて早められ、排気脈動効果による同調回転
域が拡大されるとともに、高速回転時における吸気弁1
6aのバルブタイミングが低速回転時に比べて遅められ
、吸気慣性効果による同調回転域が拡大される。また、
T、D、C。
回転時における排気弁16bのバルブタイミングが低速
回転時に比べて早められ、排気脈動効果による同調回転
域が拡大されるとともに、高速回転時における吸気弁1
6aのバルブタイミングが低速回転時に比べて遅められ
、吸気慣性効果による同調回転域が拡大される。また、
T、D、C。
の付近におけるバルブオーバーラツプの時間面積が低速
回転域に比べて減少するので、排気系が非同調回転域と
なる中速において問題となるトルクの減少が解消される
。また、吸気弁16aおよび排気弁16bのバルブリフ
トはいずれも約7鵬に増加し、高速回転時における出力
の増加が可能となる。
回転域に比べて減少するので、排気系が非同調回転域と
なる中速において問題となるトルクの減少が解消される
。また、吸気弁16aおよび排気弁16bのバルブリフ
トはいずれも約7鵬に増加し、高速回転時における出力
の増加が可能となる。
したがって、第6図に示すように、従来の高速型バルブ
タイミングを採用した内燃機関においては、低速域にお
いて吸気の体積効率η■が(イ)のように低下する問題
があり、また従来の低速域のバルブオーバーラツプの時
間面積を大きく設定した低速型バルブタイミングを採用
した内燃機関においては、中速域において体積効率η■
が(ロ)のように低下する問題があったが、本発明によ
れば、(ハ)に示すように中速域における体積効率ηV
の低下が補償されてフラットなトルク特性を得ることが
可能となる。
タイミングを採用した内燃機関においては、低速域にお
いて吸気の体積効率η■が(イ)のように低下する問題
があり、また従来の低速域のバルブオーバーラツプの時
間面積を大きく設定した低速型バルブタイミングを採用
した内燃機関においては、中速域において体積効率η■
が(ロ)のように低下する問題があったが、本発明によ
れば、(ハ)に示すように中速域における体積効率ηV
の低下が補償されてフラットなトルク特性を得ることが
可能となる。
第7図は本発明の第2実施例を示すものであり、この実
施例はロッカアーム13a、13bの支点14a、14
bが一対のカムシャフト8a、8bの中間に同軸に配置
されている点に特徴を有している。そして、前記カムシ
ャフト8a、8bの移動方向は先の実施例とは逆方向に
設定されている。
施例はロッカアーム13a、13bの支点14a、14
bが一対のカムシャフト8a、8bの中間に同軸に配置
されている点に特徴を有している。そして、前記カムシ
ャフト8a、8bの移動方向は先の実施例とは逆方向に
設定されている。
すなわち、低速回転域において両カムシャフト8a、8
bはカム7a、7bとロッカアーム13a。
bはカム7a、7bとロッカアーム13a。
13bの当接点を支点14a、L4bから遠ざけるべ(
外側に駆動され、高速回転域において両カムシャフト8
a、8bはカム7a、7bとロッカアーム13a、13
bの当接点を支点14a、14bに近づけるべく内側に
駆動される。これによリ、先の実施例と同じ第4図のパ
ルプタイミングとバルブリフト特性が得られ、広い回転
域における高出力が実現される。
外側に駆動され、高速回転域において両カムシャフト8
a、8bはカム7a、7bとロッカアーム13a、13
bの当接点を支点14a、14bに近づけるべく内側に
駆動される。これによリ、先の実施例と同じ第4図のパ
ルプタイミングとバルブリフト特性が得られ、広い回転
域における高出力が実現される。
第8図は本発明の第3実施例を示すものであり、この実
施例は支持腕駆動機構の構造に特徴を有している。
施例は支持腕駆動機構の構造に特徴を有している。
この支持腕駆動機構は一対の油圧シリンダ28a、28
bを備えており、そのピストンロッド29a、29bの
先端に設けたローラ30a、30bがカムシャフト支持
腕6a、6bの下面に当接している。一方、両カムシャ
フト支持111M6a、6bを上部には他の油圧シリン
ダ31の一端が枢軸32で支持されており、この油圧シ
リンダ31のピストンロッド33の先端に設けた一対の
ローラ34a、34bは各カムシャフト支持腕6a、6
bの上面に当接している。したがって、前記3個の油圧
シリンダ28a、28b、31を選択的にポンプとタン
クに接続することにより、両カムシャフト支持腕6a、
6bを独立に、かつ任意の方向に揺動させることができ
る。したがって、この実施例によれば吸気弁16aと排
気弁16bのバルブタイミングとバルブリフトを更に精
密に調整することができ、−層の性能向上を図ることが
可能となる。
bを備えており、そのピストンロッド29a、29bの
先端に設けたローラ30a、30bがカムシャフト支持
腕6a、6bの下面に当接している。一方、両カムシャ
フト支持111M6a、6bを上部には他の油圧シリン
ダ31の一端が枢軸32で支持されており、この油圧シ
リンダ31のピストンロッド33の先端に設けた一対の
ローラ34a、34bは各カムシャフト支持腕6a、6
bの上面に当接している。したがって、前記3個の油圧
シリンダ28a、28b、31を選択的にポンプとタン
クに接続することにより、両カムシャフト支持腕6a、
6bを独立に、かつ任意の方向に揺動させることができ
る。したがって、この実施例によれば吸気弁16aと排
気弁16bのバルブタイミングとバルブリフトを更に精
密に調整することができ、−層の性能向上を図ることが
可能となる。
また機関の運転騒音の大きな割合をしめる排気音は、排
気弁の開弁直後のガス吹き出しくブローダウン)により
生じる排気管内の正圧波の圧力が加振源となるが、この
正圧波の圧力は排気弁の開弁速度を減少させ、緩慢なブ
ローダウンを行うことにより減少させることが可能であ
り、したがって本実施例において機関の通常運転域で排
気弁のバルブリフトを低くすることにより前記騒音の低
減が可能となる。
気弁の開弁直後のガス吹き出しくブローダウン)により
生じる排気管内の正圧波の圧力が加振源となるが、この
正圧波の圧力は排気弁の開弁速度を減少させ、緩慢なブ
ローダウンを行うことにより減少させることが可能であ
り、したがって本実施例において機関の通常運転域で排
気弁のバルブリフトを低くすることにより前記騒音の低
減が可能となる。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を
行うことが可能である。
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を
行うことが可能である。
例えば、ロッカアーム13a、13bの向きと支点14
a、14bの位置を選択することにより種々の異なった
弁特性を得ることができる。すなわち、第9A図は前述
の第1実施例に対応するもので、外側に設けた支点14
a、14bによりロッカアーム13a、13bを内側に
向けて枢支している。このレイアウトによれば、カムシ
ャフト支持腕6aを矢印AまたはA′力方向揺動させる
ことにより、第10図の■または■に対応する弁特性が
得られ、逆にカムシャフト支持腕6bを矢印BまたはB
′方向に揺動させることにより、第1O図の■または■
に対応する弁特性が得られる。
a、14bの位置を選択することにより種々の異なった
弁特性を得ることができる。すなわち、第9A図は前述
の第1実施例に対応するもので、外側に設けた支点14
a、14bによりロッカアーム13a、13bを内側に
向けて枢支している。このレイアウトによれば、カムシ
ャフト支持腕6aを矢印AまたはA′力方向揺動させる
ことにより、第10図の■または■に対応する弁特性が
得られ、逆にカムシャフト支持腕6bを矢印BまたはB
′方向に揺動させることにより、第1O図の■または■
に対応する弁特性が得られる。
そして、上記弁特性はアイドラギヤ11およびカムギヤ
9a、9bの回転方向が反転すると第9B図のように変
化する。
9a、9bの回転方向が反転すると第9B図のように変
化する。
第9D図は内側に設けた支点14a、14bによりロッ
カアーム13a、13bを外側に向けて枢支した前述の
第2実施例に対応するもので、第1O図の■〜■に対応
する弁特性が得られることを示している。そして、上記
弁特性はアイドラギヤ11およびカムギヤ9a、9bの
回転方向が反転すると第9C図のように変化する。
カアーム13a、13bを外側に向けて枢支した前述の
第2実施例に対応するもので、第1O図の■〜■に対応
する弁特性が得られることを示している。そして、上記
弁特性はアイドラギヤ11およびカムギヤ9a、9bの
回転方向が反転すると第9C図のように変化する。
ロッカアーム13a、13bのレイアウトには第9E図
および第9F図に示すバリエーションも考えられ、これ
らのバリエーションを適宜組み合わせることにより、第
10図の■〜■に対応する4種の弁特性から必要に応じ
て任意のものを選択することができる。
および第9F図に示すバリエーションも考えられ、これ
らのバリエーションを適宜組み合わせることにより、第
10図の■〜■に対応する4種の弁特性から必要に応じ
て任意のものを選択することができる。
また、カムシャフト支持腕6a、6bを揺動させる支持
腕駆動機構は実施例の油圧駆動のものに限らず、電気的
な駆動を行うこともできる。例えば、両カムシャフト支
持腕6a、6bに偏心カムを当接させ、この偏心カムを
ステップモータにより所定角度ずつ回転させることが可
能である。
腕駆動機構は実施例の油圧駆動のものに限らず、電気的
な駆動を行うこともできる。例えば、両カムシャフト支
持腕6a、6bに偏心カムを当接させ、この偏心カムを
ステップモータにより所定角度ずつ回転させることが可
能である。
また、ロッカアーム13a、13bのスリッパ面12a
、12bをアイドラギヤ11と同心の円弧面で形成する
代わりに、このスリッパ面12a。
、12bをアイドラギヤ11と同心の円弧面で形成する
代わりに、このスリッパ面12a。
12bの曲率中心をアイドラギヤ11の中心からずらす
ことにより、低速回転時と高速回転時の弁クリアランス
を変化させることができる。例えば、ロッカアーム13
a、13bのスリッパ面12a。
ことにより、低速回転時と高速回転時の弁クリアランス
を変化させることができる。例えば、ロッカアーム13
a、13bのスリッパ面12a。
12bの支点14a、14bから離れた側を僅かに高く
形成することにより、低速回転時の弁クリアランスが減
少し、騒音を低下させることができる。
形成することにより、低速回転時の弁クリアランスが減
少し、騒音を低下させることができる。
更に、吸気弁16aと排気弁16bの数は必ずしも2個
ずつである必要はなく、たとえばそれぞれ1個ずつであ
ってもよく、また一方が1個、他方が2個であってもよ
い。そして、クランクシャフトからアイドラギヤ11へ
の動力伝達は、ギヤまたはチェーンのいずれを介して行
うことも可能である。
ずつである必要はなく、たとえばそれぞれ1個ずつであ
ってもよく、また一方が1個、他方が2個であってもよ
い。そして、クランクシャフトからアイドラギヤ11へ
の動力伝達は、ギヤまたはチェーンのいずれを介して行
うことも可能である。
C9発明の効果
本発明の内燃機関の弁駆動装置によれば、カムの位相角
の変更によるバルブタイミングの調整とロッカアームの
レバー比の変更によるバルブリフトの調整とを、吸気弁
と排気弁の両方について別個に行うことができるので、
低速回転域から高速回転域までの広い範囲にわたって良
好な弁特性を得ることができる。
の変更によるバルブタイミングの調整とロッカアームの
レバー比の変更によるバルブリフトの調整とを、吸気弁
と排気弁の両方について別個に行うことができるので、
低速回転域から高速回転域までの広い範囲にわたって良
好な弁特性を得ることができる。
そして、吸気弁および排気弁を駆動する各ロッカアーム
をシリンダの中心線に対して対称に配設し、一対のカム
シャフト支持腕を前記中心線に対して互いに対称に揺動
させれば、両弁のバルブタイミングとバルブリフトが互
いに関連して調整されて良好な特性を得ることか可能と
なる。
をシリンダの中心線に対して対称に配設し、一対のカム
シャフト支持腕を前記中心線に対して互いに対称に揺動
させれば、両弁のバルブタイミングとバルブリフトが互
いに関連して調整されて良好な特性を得ることか可能と
なる。
また、本発明の内燃機関の弁駆動方法によれば、内燃機
関の回転数増加に伴って排気弁のバルブタイミングが低
速回転時に比べて早められ、排気脈動効果による同調回
転域が拡大されるとともに、吸気弁のバルブタイミング
が低速回転時に比べて遅められ、吸気慣性効果による同
調回転域が拡大される。しかも、上死点近傍におけるバ
ルブオーバーラツプの時間面積が低速回転域に比べて減
少するので、排気系が非同調回転域となる中速において
問題となるトルクの減少が解消される。そして、吸気弁
及び排気弁のバルブリフトの増加により、高速回転時に
おける出力の増加が可能となる。
関の回転数増加に伴って排気弁のバルブタイミングが低
速回転時に比べて早められ、排気脈動効果による同調回
転域が拡大されるとともに、吸気弁のバルブタイミング
が低速回転時に比べて遅められ、吸気慣性効果による同
調回転域が拡大される。しかも、上死点近傍におけるバ
ルブオーバーラツプの時間面積が低速回転域に比べて減
少するので、排気系が非同調回転域となる中速において
問題となるトルクの減少が解消される。そして、吸気弁
及び排気弁のバルブリフトの増加により、高速回転時に
おける出力の増加が可能となる。
第1図は本発明の第1実施例による弁駆動装置の側断面
図、第2図は第1図の■−■線断面図、第3図は第1図
の■−■線断面図、第4図は同実施例のバルブタイミン
グおよびバルブリフト特性を示すグラフ、第5図は同じ
くバルブタイミングおよびバルブリフトを変更する原理
の説明図、第6図は同じく吸気の体積効率を示すグラフ
、第7図は本発明の第2実施例を示す図、第8図は本発
明の第3実施例を示す図、第9A図〜第9F図はロッカ
アームのレイアウトのバリエーションを示す図、第10
図は弁特性のバリエーションを示すグラフである。 6a、6b・・・カムシャフト支持腕、7a、7b・・
・カム、8a、8b・・・カムシャフト、9a、9b・
・・カムギヤ、11・・・アイドラギヤ、13a、13
b・・・ロッカアーム、16a・・・吸気弁、16b・
・・排気弁、H・・・シリンダヘッド ′、自トpへム刺 ε ε 第5図 第6図 Ne(X1000PPM) 第7図 □クランク角 ■ 一−−クランク角 第10図 ■ □クランク角 ■ −−−クランク角
図、第2図は第1図の■−■線断面図、第3図は第1図
の■−■線断面図、第4図は同実施例のバルブタイミン
グおよびバルブリフト特性を示すグラフ、第5図は同じ
くバルブタイミングおよびバルブリフトを変更する原理
の説明図、第6図は同じく吸気の体積効率を示すグラフ
、第7図は本発明の第2実施例を示す図、第8図は本発
明の第3実施例を示す図、第9A図〜第9F図はロッカ
アームのレイアウトのバリエーションを示す図、第10
図は弁特性のバリエーションを示すグラフである。 6a、6b・・・カムシャフト支持腕、7a、7b・・
・カム、8a、8b・・・カムシャフト、9a、9b・
・・カムギヤ、11・・・アイドラギヤ、13a、13
b・・・ロッカアーム、16a・・・吸気弁、16b・
・・排気弁、H・・・シリンダヘッド ′、自トpへム刺 ε ε 第5図 第6図 Ne(X1000PPM) 第7図 □クランク角 ■ 一−−クランク角 第10図 ■ □クランク角 ■ −−−クランク角
Claims (3)
- (1)シリンダヘッドの上部に配設され、共通のアイド
ラギヤに噛合する一対のカムギヤにより駆動される2本
のカムシャフトと、各カムシャフトに設けたカムに当接
して支点まわりに揺動するロッカアームと、これらロッ
カアームに当接して駆動される吸気弁および排気弁とを
備えた内燃機関において、 前記各カムシャフトを、アイドラギヤの回転軸と同軸に
枢支した一対のカムシャフト支持腕の先端に装着し、内
燃機関の回転数変化に応じて支持腕駆動機構で前記カム
シャフト支持腕を揺動させ、カムの位相角とロッカアー
ムのレバー比を変えることにより、吸気弁と排気弁のバ
ルブタイミングおよびバルブリフトをそれぞれ変化させ
ることを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。 - (2)吸気弁および排気弁を駆動する各ロッカアームを
シリンダの中心線に対して対称に配設し、一対のカムシ
ャフト支持腕を前記中心線に対して互いに対称に揺動さ
せることを特徴とする請求項(1)記載の内燃機関の弁
駆動装置。 - (3)シリンダヘッドの上部に配設した2本のカムシャ
フトに設けたカムにより、少なくとも2個のロッカアー
ムを揺動させ、これらロッカアームにより吸気弁および
排気弁を駆動する内燃機関において、 内燃機関の回転数増加に伴ない、排気弁が開閉するバル
ブタイミングを早めるとともに吸気弁が開閉するバルブ
タイミングを遅らせ、かつ両弁のバルブリフトを増加さ
せることを特徴とする内燃機関の弁駆動方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1108946A JP2736997B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 内燃機関の弁駆動装置および弁駆動方法 |
GB9009505A GB2231088B (en) | 1989-04-27 | 1990-04-27 | Valve driving apparatus |
DE4013633A DE4013633A1 (de) | 1989-04-27 | 1990-04-27 | Ventilantriebsvorrichtung und ventilantriebsverfahren fuer brennkraftmaschinen |
US07/515,438 US5074260A (en) | 1989-04-27 | 1990-04-27 | Valve driving device and valve driving method for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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