JPH03189564A - 内燃機関のバルブ回転測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等の内燃機関のバルブ回転測定装置に
係り、詳しくは、光ファイバを用いて吸・排気バルブの
軸線を中心とする回転を測定するバルブ回転測定装置に
関する。

（従来の技術） 近時、自動車エンジンに対する要求が高度化し、低燃費
、有害排出ガスの低減、運転性等の課題についても何れ
も高いレベルでその達成が求められている。特に、エン
ジン回転に応じて開閉する吸・排気バルブは、焼き付き
を防止する必要があり、その回転を測定する必要が生じ
ている。

従来の内燃機関に関する測定装置としては、例えば特開
昭６３−６４０７号公報に記載の「バルブシート幅測定
装置」がある。この装置では、光フアイバ端面でマトリ
クス状に分割された検出面をバルブシートにぴったりと
当接させ、何れの光ファイバに光が入射したか否かを検
出することにより、エンジンのバルブシートの幅および
形状を目視によることなく、求めている。

また、これとは別に特開昭６２−１６５５７３号公報に
記載の「燃料噴射弁の針弁リフト検出装置」がある。こ
の装置はディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射弁の
針弁のリフトを検出するもので、燃料噴射弁の針弁に光
の反射を変える変光部を形成する一方、針弁挿入孔の変
光部が通過する部位に双方向光ケーブルの一端を配置し
、針弁が反射する光により針弁のリフトを検出している
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の測定装置にあっては、
何れも吸・排気バルブの回転（バルブの軸線を中心とし
て弁体がバルブシートの周方向に沿って回転する状態を
いう）を測定する装置とはなっておらず、動弁機構の運
転中のバルブの回転を検出することは、不可能であると
いう問題点があった。

したがって、バルブの回転を測定できないために生ずる
不具合、例えば、エンジン高回転時などにバルブが回転
せず、バルブが焼き付くという現象を回避することはで
きない。

一方、バルブの回転をどうしても測定しようとすると、
バルブを撮影機器で直接に撮影するか、あるいは肉眼に
よるという方法を採らざるを得なかった。したがって、
この場合はバルブの回転を精度・よく測定することは困
難であった。

（発明の目的） そこで本発明は、光ファイバを利用して吸・排気バルブ
の回転を精度よく測定することのできる内燃機関のバル
ブ回転測定装置を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明による内燃機関のバルブ回転測定装置は上記目的
達成のため、エンジンの回転数を検出する回転数検出手
段と、被測定対象となる吸・排気バルブに埋設した光フ
ァイバを有し、該光ファイバは一端が燃焼室を臨み、他
端がバルブの周方向に配置された複数の光ファイバの端
面に対向し、該複数の光ファイバを通してエンジンの燃
焼室内で発生する光を検出する光検出手段と、エンジン
回転数および光検出手段により検出された光信号に基づ
いて被測定対象となる吸・排気バルブの軸線を中心とす
る回転を算出する回転算出手段と、を備えている。

（作用） 本発明では、燃焼室からの光は被測定対象となる吸・排
気バルブに埋設した光ファイバを通った後、バルブの周
方向に配置された複数の光ファイバの何れかを順次通し
て検出される。そして、この検出結果とエンジンの回転
数から、あるサイクルの間にどの光ファイバから光信号
が検出されたかを調べることで、バルブの回転速度と方
向が算出される。

したがって、動弁機構の運転中における被測定対象の吸
・排気バルブの回転が精度よく測定される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１．２図は本発明に係る内燃機関のバルブ回転測定装
置の第１実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第１図は本装置の構成図であり
、この図において、１はエンジンのシリンダヘンド、２
は吸気バルブ、３は排気バルブ、４．５はバルブガイド
、６．７はバルブシート、８は燃焼室、９．１０はバル
ブスプリング、１１はカムシャフト、１２は排気側のハ
イドロリックバルブリフタ、１３．１４はバルブリフタ
ガイド、１５．１６はロッカシャフト、１７．１８はロ
ッカアームである。

カムシャフト１１の回転により排気側のハイドロリック
バルブリフタ１２がロッカシャフト１６を支点としてロ
ッカアーム１８を揺動し、該ロッカアーム１８により排
気バルブ３がバルブスプリング１０の反力に抗して排気
ボートを開閉する。これは、吸気側についても同様であ
り、カムシャツ）１１の回転により吸気側のハイドロリ
ックバルブリフタがロッカシャフト１５を支点としてロ
ッカアーム１７を揺動し、該ロッカアーム１７により排
気バルブ２がバルブスプリング９の反力に抗して吸気ボ
ートを開閉する。

吸気バルブ２の内部には軸線方向に沿って光ファイバ２
１が埋設されており、光ファイバ２１の一端は燃焼室８
を臨み、他端は吸気バルブ２の側面に位置し、他の３つ
の光ファイバ２２．２３．２４の端面に対向している（
第２図参照）。したがって、光ファイバ２１は吸気バル
ブ２の開閉動作に従って移動する。なお、第１図では光
ファイバ２２のみを描いている。

第２図は第１図におけるＡ−Ａ矢視断面図であり、３つ
の光ファイバ２２．２３．２４の一端側は第２図に示す
ように１２０°間隔で吸気バルブ２を取り囲むようにシ
リンダヘッド１に内蔵して設けられ、吸気バルブ２の閉
時期において光ファイバ２１の他端面と一致するような
位置に配置されている。光ファイバ２２．２３．２４の
他端側にはそれぞれ光フィルタ２５．２６．２７および
光−電気変換素子２８．２９．３０が配置されている。

光フィルタ２５．２６．２７は光ファイバ２２．２３．
２４からの光信号に対し特定の波長のみをそれぞれ通過
させ、光−電気変換素子２８．２９．３０は各光信号を
それぞれ電気信号に変換して回転演算回路３１に出力す
る。

上記光ファイバ２１、光ファイバ２２．２３．２４、光
フィルタ２５．２６．２７および光−電気変換索子２８
．２９．３０は全体として光検出手段４ｏを構成してい
る。

回転演算回路３１にはさらにクランク角センサ３２から
の信号が入力されており、クランク角センサ（回転数検
出手段）３２はエンジンのクランク角を検出している。

回転演算回路（回転算出手段）３１は光−電気変換素子
２８．２９．３０からの信号およびクランク角センサ３
２により検出されるクランク角に基づいて吸気バルブ２
の回転速度と方向を算出する。回転演算回路３１によっ
て算出された吸気バルブ２の回転情報は外部に取り出す
ことが可能である他、エンジンの燃焼制御に用いること
もできる。

再び第１図に戻り、燃焼室８には電球等の光源３３が設
けられており、またカムシャフト１１はモータによって
回転が可能な構成になっている。

以上の構成において、シリンダヘッド１に動弁系を組み
込み、燃焼室８の光源３３を点灯してカムシャフト１１
をモータにより回転させる。これにより、吸・排気側の
ハイドロリックバルブリフタ１２．１３がロッカシャツ
目５．１６を支点としてロッカアーム１７．１８を揺動
し、該ロッカアーム１７．１８により吸・排気バルブ２
．３がバルブスプリング９．１０の反力に抗して吸・排
気ボートを開閉する。

このとき、光源３３からの光は吸気バルブ２に内蔵され
た光ファイバ２１の一端から入射して他端側に送られる
。吸気バルブ２が閉じていて、かつシリンダヘッド１に
内蔵された３つの光ファイバ２２．２３．２４の何れか
の端面と吸気バルブ２に内蔵の光ファイバ２１の端面と
が一致したとき、送られてきた光は光フィルタ２５．２
６．２７および光−電気変換素子２８．２９．３０の何
れかを通って回転演算回路３１に入力される。第２図の
ように３ｃｈ（３チヤンネル）の光ファイバ２２．２３
．２４を内蔵した場合、吸気バルブ２が回転していれば
、第１ｃｈに光信号が入った後、数サイクル遅れて他の
チャンネルに光信号が入る。したがって、回転演算回路
３１では、この間のサイクル数と光信号が入る他チャン
ネルの位置により吸軍バルブ２の回転速度と回転方向と
が求められる。すなわち、動弁機構の運転中のバルブの
回転を精度よく検出することができる。

その結果、この情報を利用すれば、バルブの回転を測定
できないために生ずる不具合１例えば、エンジン高回転
時などにバルブが回転せず、バルブが焼き付くという現
象を回避することができる。

なお、設置する光ファイバのチャンネル数を多くすれば
、より精度の高い測定を行うことができる。

また、吸気バルブの回転のみならず、同様の構成により
排気バルブについても測定できるのはもちろんである。

次に、第３〜５図は本発明の第２実施例を示す図である
。本実施例の説明に当たり、前記実施例と同一構成部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。第３図が前
記実施例と異なるのは、燃焼室８に光源３３が設置され
ていない点であり、光ファイバ２１は実際の燃焼光を検
出する。また、第４図が前記実施例と異なるのは、回転
演算回路３１およびクランク角センサ３２の出力がエン
ジン制御回路５０に入力され、エンジン高回転時０はエ
ンジンのクランク角および回転演算回路３１の測定結果
に基づいてエンジンの燃焼制御を行う点である。

以上の構成において、エンジンを起動させると、燃焼光
は光ファイバ２１の一端から入射して他端側に送られ、
送られてきた光は３つの光ファイバ２２．２３．２４の
何れかを通った後、光フィルタ２５．２６．２７および
光−電気変換素子２８．２９．３０の何れかを通って回
転演算回路３１に入力され、前記実施例と同様に吸気バ
ルブ２の回転速度と回転方向とが求められる。

したがって、本実施例では実際の発火運転中における吸
気バルブ２の回転速度と回転方向を精度よく求めること
ができる。

また、実際の発火運転中にこの測定情報に基づいて吸・
排気バルブの異常判断が行われ、エンジン制御回路５０
の実行する燃焼制御のプログラムは第５図のように示さ
れる。すなわち、ステップＳ１でエンジン回転数Ｎを読
み込むとともに、エンジン回転数がＮｔ以上である場合
の継続時間ｔを算出する。エンジンの吸・排気バルブ２
．３はエンジン回転数ＮがＮｔ以上の場合、潤滑面から
バルブ自身が回転をすることによってオイルを供給する
ことが必要である。ところが、エンジン回転数ＮがＮｔ
以上の状態がｔ秒以上続き、このときバルブ自身が回転
しない場合又は回転速度が遅い場合はバルブが焼き付い
てしまう。したがって、このような状態を検出するため
に、エンジン回転数ＮがＮｔ以上で、かつその継続時間
がｔ秒以上続いた場合は、ステップＳ２でバルブ回転速
度Ｎ■を算出し、ステップＳ３でバルブ回転速度Ｎｖを
判定回転速度Ｎ５ｔｄと比較する。Ｎ≧Ｎ５ｔｄのとき
はステップＳ１に戻り、Ｎ≦Ｎ５ｔｄのときはステップ
Ｓ４でフューエルカット又はスロットルを少し閉じるな
どの処理を行ってエンジン回転を下げる゛。これにより
、バルブの焼き付きを有効に防止することができる。

また、光信号強度によりバルブに異物（例えば、デポジ
ット等）を噛みこんだ状態も検知でき、これはエンジン
制御装置又は運転者にフィードバックすることもでき、
このようにすればより一層有意義である。

なお、燃焼光には多くの波長が含まれているため、光フ
ィルタ等を使用することにより、バルブ回転測定の精度
をより向上できる。

（効果） 本発明によれば、光ファイバを利用しているので、動弁
機構の運転中のバルブの回転を精度よく測定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係る内燃機関のバルブ回転測定装
置の第１実施例を示す図であり、第１図はその構成図、
第２図は第１図のＡ−Ａ矢視断面における光ファイバの
系統を示す図、第３〜５図は本発明に係る内燃機関のバ
ルブ回転測定装置の第２実施例を示す図であり、第３図
はその構成図、第４図は第３図のＡ−Ａ矢視断面におけ
る光ファイバの系統を示す図、第５図はその燃焼制御の
プログラムを示すフローチャートである。 １・・・・・・シリンダヘッド、 ２・・・・・・吸気バルブ、 ３・・・・・・排気バルブ、 ４．５・・・・・・バルブガイド、 ６．７・・・・・・バルブシート、 ８・・・・・・燃焼室、 ９．１０・・・・・・バルブスプリング、１１・・・・
・・カムシャフト、 １２・・・・・・ハイドロリックバルブリフタ、１３．
１４・・・・・・バルブリフタガイド、１５．１６・・
・・・・ロッカシャフト、１７．１８・・・・・・ロッ
カアーム、２１・・・・・・光ファイバ、 ２２．２３．２４・・・・・・光ファイバ、２５．２６
．２７・・・・・・光フィルタ、２８．２９．３０・・
・・・・光−電気変換素子、３ｒ・・・・・・回転演算
回路（回転算出手段）、３２・・・・・・クランク角セ
ンサ（回転数検出手段）、３３・・・・・・光源、 ４０・・・・・・光検出手段、 ５０・・・・・・エンジン制御回路。 第 ２ 図 第 図 ５ｏ：エンジン制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、被測定
   対象となる吸・排気バルブに埋設した光ファイバを有し
   、該光ファイバは一端が燃焼室を臨み、他端がバルブの
   周方向に配置された複数の光ファイバの端面に対向し、
   該複数の光ファイバを通してエンジンの燃焼室内で発生
   する光を検出する光検出手段と、 エンジン回転数および光検出手段により検出された光信
   号に基づいて被測定対象となる吸・排気バルブの軸線を
   中心とする回転を算出する回転算出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブ回転測定装
   置。