JPH03202603A - 内燃機関におけるバルブの開閉機構 - 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］ この発明は内燃機関におけるバルブの開閉機構に関する
ものである。

［従来の技術］ 内燃機関においては排気の一部を吸気側に還流すること
により、エンジン内における窒素酸化物（ＮＯｘ）の生
成を抑えるための排気ガス再循環機構（ＥＧＲ機構）と
いう排気ガス対策が広汎に採用されている。即ち、第８
図に示すように、例えばディーゼルエンジンのＥＧＲ機
構においては、インテークマニホールド４０とエキゾー
ストマニホールド４１とを排ガス管路４２にて接続して
いる。そして、エキゾーストマニホールド４１を通過す
る排気ガスの一部を流量制御弁４３にて流量を制御しつ
つ、排ガス管路４２を介してインテークマニホールド４
０に還流させ、吸入行程中に燃焼室４４内へ吸入される
不活性ガスの量を増加させることにより、燃焼行程にお
ける燃焼温度の抑制を行って、ＮＯｏの生成を抑制して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記したＥＧＲ機構においてはエキゾースト
マニホールド４１からインテークマニホールド４０に還
流される排気ガスは、排ガス管路４２の流量制御弁４３
内を通過するところから、このバルブ４３内に排気ガス
に含有されるススが堆積し、排気ガスの吸入効率が低下
することがある。従って、インテークマニホールド４０
内において圧縮空気に混合されて、燃焼室４３内へ供給
される排気ガスの量が少なくなって、Ｎ　Ｏｘの生成の
抑制が充分に行われない。

この発明は上記した問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的は常にＥＧＲ処理に必要な量の排気
ガスを燃焼室に供給して、ＮＯｘの生成を抑制すること
が可能な内燃機関のバルブ開閉機構を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記した目的を達成するために、エンジンの
排気行程時にエキゾーストバルブを開放して、燃焼室か
らエキゾーストマニホールドに排気ガスを放出させるカ
ム面を有するカムを備えた内燃機関におけるバルブの開
閉機構において、前記カムは、エンジンの吸入行程時に
は燃焼室内にエキゾーストマニホールドから排気ガスを
帰還させるべくエキゾーストバルブを若干開放させる第
２のカム面を有することをその要旨とする。

［作用］ エンジンの排気行程時に、カムはそのカム面によりエキ
ゾーストバルブを燃焼室からエキゾーストマニホールド
に排気ガスを放出させるために開放し、かつ吸入行程時
には前記カムは第２のカム面により、燃焼室内の負圧に
従い同燃焼室内へエキゾーストマニホールドから微量の
排気ガスを帰還させるべく排気行程時とは異なる開放量
にて開放させる。

［実施例］ 以下、この発明をフォークリフトにおけるエンジンのバ
ルブ開閉機構に具体化した第１の実施例を第１〜４図に
従って詳述する。

第１図において、エンジンの燃焼室１にはピストン２が
配置され、さらに吸入口３及び排気口４を介してインテ
ークマニホールド５及びエキゾーストマニホールド６に
それぞれ接続されている。

前記燃焼室ｌの吸入口３は圧縮バネＳ１にて上方に付勢
されたインテークバルブ７により常には閉鎖され、カム
シャフトＳ上のインテークカム９が吸入行程においてピ
ストン２の下降と同期してインテークバルブ７を圧縮バ
ネＳ１の力に抗して開放する。そして、ピストン２の下
降に従って燃焼室ｌ内に発生する負圧により、インテー
クマニホールド５から混合気が燃焼室１内に流入する。

前記燃焼室１の排気孔４はエキゾーストバルブ８にて常
には閉鎖され、その開閉はカムシャフト１０上のエキゾ
ーストカムＩＩにより制御される。

前記エキゾーストバルブ８は公知のものが使用され、第
２図に示すようにエキゾーストマニホールド６の外壁の
上方において、リフタ１２の上面にはシム１２ａが嵌込
まれるとともに、その下面とエキゾーストマニホールド
６の外壁との間に介装された圧縮バネＳ２によりリフタ
１２が上方に付勢されている。そして、図示するように
カム１１か非駆動位置にある時には、前記リフタ１２か
ら下方に延びる延伸部１３の下端において下方はど大径
状に形成された開閉片１４のテーパ面１４ａが常には排
気口４のシート部１５を封鎖している。

前記エキゾーストカムｔｉはカムシャフト１０に一体形
成され、同カム１１の輪郭曲線のうちカムシャフトＩＯ
から最も離間した部分が、第１ノーズ部１６となってい
る。この第１ノーズ部１６は、第６図に示すように排気
行程においてカムｌｌの回転角度が０度に達し、エキゾ
ーストバルブ８のリフタ１２を押圧して同バルブ８を完
全に開放位置に下降させる（第４図）。

また、第５図に示すようにカム１１の第１ノーズ部１６
に対し径方向において相対する位置には外周面から中心
側に挿通孔１７が形成され、さらにカムシャフト１０の
一端面中央部から軸線方向に延びる収納溝１８と前記挿
通孔１７とが連通している。そして、前記カムＩＩの挿
通孔１７内には丁字形状の補助部材２１の垂直部２２が
係入され、その水平部２３が挿通孔１７の両側に凹設し
た一対のバネ収容孔２４内に配置した引きバネ２５によ
り中心側に付勢されてカム１１に取付けられている。こ
れにより、カム１１の輪郭曲線において第１ノーズ部１
６と相対する部分は、補助部材２１の水平部２３の板圧
分だけ径方向外方に少量だけ突出し、吸入行程において
エキゾーストバルブ８のリフタ１２を押圧する第２のノ
ーズ部３２が構成されている。この第２ノーズ部３２は
、第６図に示すように吸気行程においてカム１１の回転
角度がΩ度に達し、エキゾーストバルブ８のリフタ１２
を押圧して同バルブ８を少量だけ開放させる（第３図）
。

前記収納溝１８内には切換えロッド１９が摺動可能に嵌
挿され、同ロッド１９の周面上において前記カムシャフ
ト１１の挿通孔１７と対応する箇所にはなだらかなテー
パを描いて窪む凹部２０が形成されるとともに、その一
端面中央部から軸線方向に延びるネジ孔２６が形成され
ている。そして、前記カム１１の挿通孔１７内に係入さ
れた補助部材２１の垂直部２２の先端がロッド１９の凹
部２０の最深部分に当接している。前記ロッド１９のネ
ジ孔２６には、駆動モータ２７の出力軸２８の先端部外
周面に形成した雄ネジ部２８ａが螺入されている。

そして、アクセルペダル２９の踏込み操作量をポテンシ
ョメータよりなるアクセル操作量センサ３０が検出する
と、同センサ３０はコントローラ３１に検出信号を出力
する。

コントローラ３１のメモリＭにはアクセル踏込み角が０
°から完全踏込まれた角度における各踏込み角に対応す
るモータ２７の回動量がデータ化して予め記憶されてい
る。そして、コントローラ３１はセンサ３０からの信号
に従いアクセルペダル２９の踏込み角を割出すと、この
割出した踏込み角に対応するモータ２７の回動量をメモ
リＭから読出し、この回動量だけモータ２７を回動させ
たのち、モータ２７を停止させる。

また、上記の状態でアクセルペダル２９の踏込み角が増
加されると、コントローラ３１は新たな踏込み角に対応
する新回動量と、前回の回動量との差分、即ちアクセル
ペダル２９の踏込み角の増加分に相当する量だけモータ
２７を正方向に回動させた後に停止保持する。逆に、ア
クセルペダル２９の踏込み角が減少されると、同様にコ
ントローラ３１はアクセルペダル２９の踏込み角の減少
分に相当する量だけモータ２７を逆方向に回動させた後
に停止保持する。

そして、このように回動制御されるモータ２７の出力軸
２８上において、切換えロッド１９はカムシャフト■０
の収納溝１８の内周面にて回動不能に保持されていると
ころから、モータ２７の回動量に相当する距離だけ、カ
ムシャフト１０の収納溝１８内を摺動して、凹部２０を
変位させる。

この凹部２０の変位により、補助部材２１の垂直部２２
の先端の凹部２０における当接位置は最深部分とテーパ
部分との間を移行して、水平部２３がカム１１から突出
する量が変化する。これにより、カム１１の輪郭曲線に
おける第２ノーズ部３２の突出量が可変的に制御され、
吸気行程においてはアクセル踏込２９の踏込み量に応じ
て排気口４の開放量が増減される。

さて、上記のように構成したバルブの開閉機構について
以下に説明する。

今、エンジンを作動させると、燃焼室１内のピストン２
が上下動を始め、これに同期して両カムシャフトＳ、１
０が回転を開始する。　そして、吸入行程を経て燃焼行
程に達し、この燃焼行程において燃焼室１内で混合気が
燃焼されたのち、排気行程に至ると、エキゾーストカム
１１の第１ノーズ部１６によりエキゾーストバルブ８の
リフタ１２が押圧されて排気口４が開放される。すると
、燃焼室１からエキゾーストバルブ８に燃焼ガスが放出
される。

エンジンが再度吸入行程に達すると、インテークカム９
がインテークバルブ７を押圧して吸入口３を開放し、負
圧が発生した燃焼室ｌ内にインテークマニホールド５か
ら混合気が流入する。同時に、第３図に示すようにエキ
ゾーストカム１１の第２のノーズ部３２もエキゾースト
バルブ８のリフタ８を押圧してこれを排気口４を若干開
放する。この排気口４の開放量に基づいて少量の排気ガ
スが燃焼室１内に流入する。これにより、燃焼室１内に
は不活性ガスが増加し、燃焼行程における燃焼温度の抑
制を行うことにより、酸化窒素（ＮＯｘ）の生成を抑え
ることが可能となる。そして、排気行程において燃焼室
ｌからエキゾーストマニホールド６を経て大気中に放出
される排気ガスに含有されるＮＯｘの量が少ないものと
なる。

また、ツークリットを走行させるべく、アクセルペダル
２９が踏込み操作されると、アクセル操作量センサ３０
からの信号に従いコントローラ３１がこの踏込み量に応
じてモータ２７を正逆方向に回動させ、第２ノーズ部３
２の突出量を出させるところから、吸気行程においてエ
フジ−ストバルブ８の開放量が増大し、燃焼室１内に流
入する排気ガスの量を増減させる。

このため、アクセル操作量の増加に基づきエンジンにか
かる負荷が増加すると、これに応じて燃焼室１内に流入
する排気ガスの量が多くなり、燃焼温度の上昇を防止し
て、ＮＯｘ低減効果を発揮する。

次に、この発明の第２の実施例を第７図に従って説明す
る。

この実施例では、前記第１実施例におけるエキゾースト
カム８の製造時にカム板に第１及び第２ノーズ部１６，
３２を形成するように輪郭曲線を設けたものである。こ
のように形成すれば、アクセルペダル２９の踏込み角に
従いニゲシーストバルブ８が開放量を変化させることは
ないが、製造が極めて簡単となるとともに、コントロー
ラ３１等を省略することができ製造コストも低いものと
なる。

なお、この発明は上記した実施例に拘束されるものでは
なく、例えばフォークリフト以外の産業車両、さらには
自動車全般に使用する等、発明の趣旨から逸脱しない限
りにおいて任意の変更は無論可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明はＥＧＲ処理に必要な量
の排気ガスを燃焼室に供給して、ＮＯＸの生成を抑制す
ることができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例においてバルブ開閉機
構が使用された内燃機関を示す路体断面図、第２図はこ
の発明のバルブ開閉機構によりエキゾーストバルブが閉
鎖されている状態を示す断面図、第３図は吸入行程にお
いてバルブ開閉機構によりエキゾーストバルブが開放さ
れている状態を示す断面図、第４図は排気行程において
バルブ開閉機構によりエキゾーストバルブが開放されて
いる状態を示す断面図、第５図は第２ノーズ部の具体的
構成及びこれの突出量を変化させる電気的構成を示す説
明図、第６図はカムの回転角度とエキゾーストバルブの
開放量との関係を示す線図、第７図はこの発明の第２の
実施例を示す断面図、第８図は従来のＥＧＲ機構を示す
路体断面図である。 燃焼室１、エキゾーストマニホールド６、エキソ−スト
バルブ８、カム１１、カム面としての第１ノーズ部１６
、第２のカム面としての第２ノーズ部３２゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの排気行程時にエキゾーストバルブを開放
   して、燃焼室からエキゾーストマニホールドに排気ガス
   を放出させるカム面を有するカムを備えた内燃機関にお
   けるバルブの開閉機構において、 前記カムは、エンジンの吸入行程時には燃焼室内にエキ
   ゾーストマニホールドから排気ガスを帰還させるべくエ
   キゾーストバルブを若干開放させる第２のカム面を有す
   る内燃機関におけるバルブの開閉機構。