JPH07102924A - 吸気弁閉鎖時期可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気路抵抗を増加させることが無く、しか
も、エンジンへの装着スペースを多く必要としない吸気
弁閉鎖時期可変装置を提供することにある。 【構成】吸気弁Ｖｉを開閉する駆動部材８，１９と、ク
ランクケース１に摺動可能に設けられるリフター６に摺
動可能に収納されるプランジャ５と、プランジャに当接
するカム３と、リフターに当接しプランジャに摺動可能
に収納されるピン部材と、プランジャの間に形成される
第１油室９に作動油を供給する第１供給通路１１と、第
１油室９から作動油を排出する第１排出通路１２を開閉
する電磁弁１３と、リフター６とクランクケースの間に
形成される第２油室１４に作動油を供給する第２供給通
路１５と、第２油室から作動油を排出する第２排出通路
１６に設けられるオリフィス１７と、リフター６の上昇
時には第２油室１４と連通し下降時には第２油室と遮断
される第３油室１８から作動油を排出する第３排出路２
０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の動弁系に付設
されて吸気期間を可変させることの出来る吸気弁閉鎖時
期可変装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクル内燃機関は、その圧縮及び爆
発行程において正の出力を発生し、排気及び吸入行程時
にポンピングロスとなる負の出力を発生し、それら正負
の出力値の差分に応じた出力を１行程毎に発生させるこ
とが出来る。処で、内燃機関の吸気通路に下死点の近傍
で閉じる吸気弁とは別個にロータリーバルブを設けて、
吸気通路をピストンの下死点手前側あるいは後の時点で
ロータリーバルブにより閉じることにより、有効圧縮比
を減少させると共に膨張比は通常どうりに確保できるミ
ラーサイクルが知られている。このミラーサイクルをデ
ィーゼルエンジンやガソリンによって行わせた場合、例
えば、図６や図７に示すように、吸気行程の有効ストロ
ークＳ２が膨張行程の有効ストロークＳ１よりＳ３だけ
短く成る。このため、ミラーサイクルで運転された場
合、各エンジンの有効圧縮比が下がって、燃焼室温度を
低下出来、ＮＯ_Xの発生を防止出来る。しかも、比較的
大きな膨張比を確保出来るので、熱効率を高く維持出
来、特に、過給機を用いて吸気管圧力を所定レベルに保
持することにより高出力を確保することも出来る。な
お、図７中の破線は非ミラーサイクル運転時の吸排気行
程時の特性を示す。

【０００３】例えば、特開昭６１−１０６９２０号公報
には吸気路上にタイミングバルブを設け、同バルブの回
転軸を移行手段を介してクランク軸の１／２の回転速度
で駆動させ、更に、制御回路に操作されるアクチュエー
タの働きで、移行手段がタイミングバルブの回転軸をク
ランク軸側の角変位に対して相対的に移行させるように
構成される。この場合、低負荷時にはタイミングバルブ
の開弁期間Ｔを吸気弁の開弁期間より早める方向に移行
させて、両弁が共に開く期間を短くし、吸気量を抑制
し、燃焼温度の低下を図り、高負荷時には両弁の開弁期
間を長くし、吸気量を増加させ、空気充填率の向上を図
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンをミラーサイクルによって駆動させる場合、吸気通路
に吸気弁とは別個にロータリーバルブを設ける必要があ
り、このロータリーバルブが示す圧損が吸気路側の抵抗
を増加させる不具合があり、しかもこのロータリーバル
ブの配設に要するスペースの確保に問題を生じることも
あり、問題と成っていた。本発明の目的は吸気路抵抗を
増加させることが無く、しかも、エンジンへの装着スペ
ースを多く必要としない吸気弁閉鎖時期可変装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成すべ
く、本発明は、吸気弁を開閉する駆動部材と、クランク
ケースに摺動可能に設けられ上記駆動部材に当接するリ
フターと、同リフターに摺動可能に収納されるプランジ
ャと、上記リフターに当接し上記プランジャに摺動可能
に収納されるピン部材と、上記プランジャに当接するカ
ムと、上記ピン部材と上記プランジャの間に形成される
第１油室と、上記第１油室に作動油を供給する第１供給
通路と、上記第１油室から作動油を排出する第１排出通
路と、同第１排出通路を開閉する弁手段と、上記リフタ
ー側に設けられた凹部と上記クランクケースの間に形成
される第２油室と、上記第２油室に作動油を供給する第
２供給通路と、上記第２油室から作動油を排出する第２
排出通路と、同第２排出通路に設けられ上記第２排出通
路の流量を制御する流量制御手段と、上記クランクケー
ス側の凹部と上記リフターの間に形成され上記リフター
によって上記リフターの上昇時には上記第２油室と連通
し下降時には上記第２油室と遮断される第３油室と、同
第３油室から作動油を排出する第３排出路と、を有する
ことを特徴とする。

【０００６】一の発明において、上記クランクケースと
上記リフターの間に設けられたライナーに上記第１供給
通路と上記第１排出通路と、上記第２供給通路と、上記
第２排出通路と、上記第３排出通路と、を設けたことを
特徴としても良い。一の発明において、上記吸気弁のリ
フト量が最大となった時に上記弁手段を開放して第１油
室内の作動油を排出して上記吸気弁を閉鎖することを特
徴としても良い。

【０００７】

【作用】本発明によれば、プランジャがカムのベースサ
ークルに当接する吸気弁閉時においては、第２油室に第
１供給通路を介し作動油を供給しリフター及びプランジ
ャを拡張方向に付勢して保持し、プランジャがカムのリ
フトサークルに当接する吸気弁リフト時においては、第
２油室に第１供給通路を介し作動油を供給しリフター及
びプランジャを拡張方向に付勢すると共に第２供給通路
を介して第２油室に作動油を供給し、特に、吸気弁リフ
ト時において、弁手段が第１排出通路を開くことによっ
て、第１油室から作動油を第１排出通路を通して排出す
ることにより、吸気弁を早閉じ作動させると共に第２油
室から作動油を第２排出通路及び同第２排出通路に設け
られる流量制御手段を通して排出することとなるので、
この第２油室からの作動油の排出を流量制御手段が規制
し、早閉じする吸気弁の閉弁速度を低減させることが出
来る。

【０００８】一の発明において、クランクケースとリフ
ターの間に設けられたライナーに第１供給通路と第１排
出通路と、第２供給通路と、第２排出通路と、第３排出
通路とを設けて加工性を向上させてもよい。一の発明に
おいて、吸気弁のリフト量が最大となった時に弁手段を
開放作動させて第１油室内の作動油を第１排出通路より
排出して吸気弁を早閉じさせても良い。

【０００９】

【実施例】図１には本発明の一実施例としての吸気弁閉
鎖時期可変装置が示されている。この吸気弁閉鎖時期可
変装置は図示しない過給機付きのディーゼルエンジン
（以後単にエンジンと記す）に装着される。このエンジ
ンの本体内には複数気筒が収容され、各気筒の燃焼室に
は各気筒の動弁系によって駆動される図示しない吸排気
バルブが装備され、これら吸排気バルブが燃焼室を開閉
駆動する。ここで用いる動弁系は基本的には周知のＯＨ
Ｖ方式のもので、各気筒の動弁系内の吸気弁側にのみ本
発明による吸気弁閉鎖時期可変装置が付設される。即
ち、この吸気弁閉鎖時期可変装置を備えた動弁系は各気
筒の各吸気バルブに対して同様構成のものがそれぞれ設
けられ、所定タイミングに沿ってそれぞれの吸気弁を開
閉駆動する。

【００１０】ここでの吸気弁閉鎖時期可変装置を備えた
動弁系は、クランクケース１内に枢支されクランク軸の
１／２で回転されるカム軸２と、カム軸２上に一体形成
されると共に各気筒対向部にそれぞれ配備される吸排気
カム（図１には吸気カム３のみを示した）と、クランク
ケース１に形成され各カムとの対向部に配備されるガイ
ド穴４と、ガイド穴４を介してクランクケースに摺動可
能に設けられプッシュロッド８に当接するリフター６
と、リフター６に摺動可能に収納されるプランジャ５
と、リフターに当接しプランジャ５に摺動可能に収納さ
れるピン７と、プランジャ５に当接するカム３と、ピン
７とプランジャの間に形成される第１油室９と、第１油
室９に作動油を供給する第１供給通路１１と、第１油室
９から作動油を排出する第１排出通路１２と、同第１排
出通路を開閉する常閉の電磁弁１３と、リフター６側に
設けられた凹部とガイド穴４の内壁の間に形成される第
２油室１４と、第２油室１４に作動油を供給する第２供
給通路１５と、第２油室１４から作動油を排出する第２
排出通路１６と、同第２排出通路に設けられ同路１６の
流量を制御するオリフィス１７と、ガイド穴４の内壁状
に形成される凹部とリフター６の外壁面との間に形成さ
れる第３油室１８と、同第３油室から作動油を排出する
第３排出路２０と、プッシュロッド８及び吸気バルブＶ
ｉを開閉作動させるロッカアーム１９から成る駆動部材
と、電磁弁１３の開閉を制御するコントローラ２４とを
備える。

【００１１】ここで、リフター６は下向きのキャップ状
を呈し、ガイド穴４の内壁に摺動可能に嵌挿され、その
上端はプッシュロッド８の下端部とずれなく当接可能に
形成され、しかも下方の小径部６０１がリング２１を介
してガイド穴４の下端に支持される。このリング２１は
Ｏリングによってガイド穴４の下方開口に離脱不可に装
着される。リフター６は小径部６０１の上にフランジ部
６０２を形成され、同フランジ部の上側に環状溝２２を
形成され、同溝は内側の第１油室９側に常時連通すると
共に、ガイド穴４の内壁の内環状溝２３に常時連通する
ように形成されている。リフター６の内部の下向き壁に
当接するピン７は第１油室９の下壁に当接する戻しばね
２４の上端に当接し、そのばねの弾性力によってリフタ
ー６及びプランジャ５の間隔を相対的に拡張するように
付勢する。なお、符号３１はリフター６内の圧油を排出
するドレーンポートを示す。

【００１２】プランジャ５はカム３に当接する下端部５
０１と、同部より延出する筒部５０１と、その外周に形
成される環状凹部５０３とで形成されている。この環状
凹部５０３は第１油室９に連通し、リフター６の環状溝
２２を介して常時ガイド穴４の内壁の内環状溝２３に連
通するように形成されている。ガイド穴４の内壁には内
環状溝２３の下方でフランジ部６０２と対向する位置に
内環状溝である第３油室１８が形成されている。この第
３油室１８はリフターのフランジ部６０２が上昇した際
に第２油室１４に連通し、リフターのフランジ部６０２
か降下した際に第３油室１８を閉じると共に第２油室１
４を閉じて第２排出通路１６に作動油を送り出す。この
場合において、第２排出通路１６に設けられるオリフィ
ス１７は作動油に流動抵抗を加えるもので、これによっ
て、リフター６の降下、即ち早閉じする吸気弁の閉弁速
度を低減させることが出来る。

【００１３】内環状溝２３にはここにチェックバルブ２
５を介して作動油を供給する第１供給通路１１及び同溝
２３より作動油を開閉弁１３を介して排出する第１排出
通路１２とが連結される。第３油室１８には第３排出路
２０が連結される。第２油室１４にはチェックバルブ２
６を介して第２供給通路１５及び同室１４から作動油を
排出する第２排出通路１６とが連結される。第１供給通
路１１及び第２供給通路１５は合流され、油圧ポンプ２
７を介し油溜２８に連通される。なお、同ポンプ２７の
吐出側には調圧弁２９が連結され、これによって油圧ポ
ンプ２７の吐出圧が所定値に保持されるように構成され
る。電磁弁１３は駆動回路３０を介してコントローラ２
４に接続される。ここで、制御手段としてのコントロー
ラ２４は周知のマイクロコンピュータで要部が成り、エ
ンジン回転数センサ３２よりエンジン回転数Ｎｅを、ク
ランク角センサ３３よりクランク角θｃをそれぞれ取り
込み、これらの信号に応じて、吸気弁のリフト量が最大
となった時（図４中のθ１位置参照）に電磁弁１３をオ
ンして第１排出通路１２を開放させ、第１油室９内の作
動油を油溜２８に戻し、開状態の吸気弁をθｒ（図４参
照）だけ早閉じさせるように制御するという機能を備え
る。

【００１４】このような吸気弁閉鎖時期可変装置を備え
たエンジンが駆動すると、コントローラ２４は順次エン
ジン回転数Ｎｅ及びクランク角θｃ情報を取り込む。そ
してエンジン回転数が設定値例えばＮｅ１（＝７５０ｒ
ｐｍ）を下回る間は、電磁弁１３への出力を停止する。
この運転域では図１に実線で示す拡張位置を保持しつつ
ガイド穴４内で摺動し、エンジンの吸排気カム３（排気
カムは図示せず）を駆動する。この際、第１油室９に第
１供給通路１１より作動油が供給され、リフター６とプ
ランジャ５は最大量、即ち、カム３と吸気弁Ｖｉ間の隙
間を排除するまで拡張方向に付勢され、第２油室１４に
は第２供給通路１５より作動油が供給され、同作動油は
吸気弁開時に、第３油室１８を経て第３排出路２０に、
あるいは吸気弁閉時に、第２排出通路１６より油溜２８
に戻される。この場合、第２排出通路１６の作動油はオ
リフィス１７によってその流動を規制され、吸気弁Ｖｉ
の閉弁終了時の衝撃を吸収できる。これによって、図４
に実線及び２点鎖線の組合せから成るように吸気バルブ
ＶｉのバルブリフトＲｉ（Ｒｉｎ）が吸入行程で変化
し、それに先立つ排気行程で図示しない排気バルブのバ
ルブリフトＲｅが変化する。

【００１５】他方、エンジン回転数が設定値Ｎｅ１を上
回る運転域に入るとする。この場合も、図１に示すよう
に第１油室９に第１供給通路１１より作動油が供給さ
れ、リフター６とプランジャ５は最大量拡張方向に付勢
され、図１に実線で示す拡張位置を保持しつつガイド穴
４内で摺動する。そして、プランジャ５が図２に示すよ
うにカム３のリフトサークルに達する時点でも、リフタ
ー６とプランジャ５は最大量拡張方向に付勢された状態
でリフト作動し、カムの押圧力をリフター６、プッシュ
ロッド８及びロッカアーム１９を介して吸気弁Ｖｉに伝
え、同弁を開作動させる。

【００１６】更にカム３が回転して、図３に示すように
プランジャ５がカムリフト量最大位置に当接すると同時
に、コントローラ２４がカムリフト量が最大となるクラ
ンク角（図４中のθ１位置参照）を検出し、該当気筒の
電磁弁１３にオン出力を発する。これによって電磁弁１
３が第１排出通路１２を開放し、第１油室９内の作動油
を油溜２８側に排出するので、リフター６とプランジャ
５とが短縮状態に急速に変位を開始し、図４に実線で示
すように、吸気弁Ｖｉはそのリフト量Ｒｉｍをゼロに変
位する。この時、第２油室１４がフランジ部６０２によ
って第３油室１８と遮断されると、その時点より同室の
作動油は第２排出通路１６より排出されるが、この時作
動油はオリフィス１７によってその流動を規制され、結
果として、降下変位量δの増加に応じて同室の作動油の
油圧が高まり、早閉じする吸気弁Ｖｉの閉弁速度を低減
させることが出来る。このため、吸気弁Ｖｉの閉弁終了
時の衝撃を吸収できる。

【００１７】このように図１の吸気弁閉鎖時期可変装置
は吸気系に別途に開閉弁を装備せずに、エンジンをミラ
ーサイクルで駆動でき、早閉じする吸気弁Ｖｉの閉弁終
了時の衝撃を吸収して耐久性を確保できる。しかも、こ
のように早閉じする吸気弁を備えたので、エンジンの吸
気行程での有効ストロークが膨張行程の有効ストローク
より短く成り（図６参照）、有効圧縮比が下がって、燃
焼室温度を低下出来、ＮＯ_Xの発生を防止出来、比較的
大きな膨張比を確保出来るので、熱効率を高く維持出
来、特に、過給機を用いて吸気管圧力を所定レベルに保
持することにより吸排気行程での負の仕事を低減させ
て、圧縮燃焼行程での正の仕事を増加させ、出力の向上
を図れる。

【００１８】図１の吸気弁閉鎖時期可変装置は図示しな
いエンジンに装着され、同エンジンをミラーサイクルで
駆動していたが、図１の吸気弁閉鎖時期可変装置の電磁
弁１３の開閉制御を休筒エンジンの制御に代え、休筒エ
ンジンを構成することもできる。即ち、図５に示すよう
に吸気弁閉鎖時期可変装置を図示しないエンジンの休筒
対応気筒の吸排気弁の動弁系に装着し、コントローラ２
４ａがエンジンの運転状態を検出し、その運転域が休筒
域に達した際には電磁弁１３をオン作動させる。これに
よって、休筒対応気筒の動弁系内の各第１油室９に対
し、プランジャ５がカムのベースサークルに当接する間
は第１供給通路１１より作動油が供給され、プランジャ
５がカムのリフトサークルに当接する間は図５に示すよ
うに、各第１油室９の作動油を第１排出通路１２を通し
て油溜２８に排出する。これによって、図５の吸気弁閉
鎖時期可変装置はエンジンの休筒運転域において休筒対
応気筒の吸排気弁を不作動状態に保持し、確実に休筒運
転させることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、吸気弁
閉時において、リフター及びプランジャを拡張方向に付
勢して保持し、吸気弁リフト時において、リフター及び
プランジャを拡張方向に付勢すると共に第２油室に作動
油を供給し、特に、弁手段が第１排出通路を開き第１油
室から作動油を排出することにより、吸気弁を所定時に
早閉じあるいは閉状態を保持でき、第２油室から作動油
を第２排出通路に設けられる流量制御手段を通して排出
するので、この流量制御手段が早閉じする吸気弁の閉弁
終了時の衝撃を吸収して動弁系の耐久性を確保できる。
特に、吸気弁のリフト量が最大となった時に弁手段を開
放して吸気弁を早閉じさせることによってエンジンをミ
ラーサイクルで駆動でき、有効圧縮比が下がって、燃焼
室温度を低下出来、ＮＯ_Xの発生を防止出来、比較的大
きな膨張比を確保出来るので、熱効率を高く維持出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての吸気弁閉鎖時期可変
装置の閉弁時の要部概略構成図である。

【図２】図１中の吸気弁閉鎖時期可変装置付きの動弁系
の開弁開始時の要部概略側面図である。

【図３】図１中の吸気弁閉鎖時期可変装置付きの動弁系
の早閉じ時の要部概略側面図である。

【図４】図１中の吸気弁閉鎖時期可変装置の動弁系の吸
排気弁のリフト特性線図である。

【図５】本発明の他の実施例としての吸気弁閉鎖時期可
変装置の要部概略構成図である。

【図６】ディーゼルエンジンのミラーサイクルのＰ−Ｖ
線図である。

【図７】ガソリンエンジンのミラーサイクルのＰ−Ｖ線
図である。

【符号の説明】

１ クランクケース ２ カム軸 ３ 吸気カム ４ ガイド穴 ５ プランジャ ６ リフター ７ ピン部材 ８ プッシュロッド ９ 第１油室 １１ 第１供給通路 １２ 第１排出通路１２ １３ 電磁弁 １４ 第２油室 １５ 第２供給通路 １６ 第２排出通路 １７ オリフィス １８ 第３油室 １９ ロッカアーム ２０ 第３排出路 ２４ コントローラ

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】一の発明において、クランクケースとリフ
ターの間に設けられたライナーに第１供給通路と第１排
出通路と、第２供給通路と、第２排出通路と、第３排出
通路とを設けて加工性を向上させてもよい。一の発明に
おいて、吸気弁のリフト量が所定の値（例えば最大）と
なった時に弁手段を開放作動させて第１油室内の作動油
を第１排出通路より排出して吸気弁を早閉じさせても良
い。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

フロントページの続き (72)発明者 渡邊 純也 東京都港区芝五丁目33番８号・三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 牧田 諭志 神奈川県川崎市中原区大倉町10番地・三菱 自動車エンジニアリング株式会社東京事業 所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気弁を開閉する駆動部材と、クランクケ
   ースに摺動可能に設けられ上記駆動部材に当接するリフ
   ターと、同リフターに摺動可能に収納されるプランジャ
   と、上記リフターに当接し上記プランジャに摺動可能に
   収納されるピン部材と、上記プランジャに当接するカム
   と、上記ピン部材と上記プランジャの間に形成される第
   １油室と、上記第１油室に作動油を供給する第１供給通
   路と、上記第１油室から作動油を排出する第１排出通路
   と、同第１排出通路を開閉する弁手段と、上記リフター
   側に設けられた凹部と上記クランクケースの間に形成さ
   れる第２油室と、上記第２油室に作動油を供給する第２
   供給通路と、上記第２油室から作動油を排出する第２排
   出通路と、同第２排出通路に設けられ上記第２排出通路
   の流量を制御する流量制御手段と、上記クランクケース
   側の凹部と上記リフターの間に形成され上記リフターに
   よって上記リフターの上昇時には上記第２油室と連通し
   下降時には上記第２油室と遮断される第３油室と、同第
   ３油室から作動油を排出する第３排出路と、を有するこ
   とを特徴とする吸気弁閉鎖時期可変装置。
2. 【請求項２】上記クランクケースと上記リフターの間に
   設けられたライナーに上記第１供給通路と上記第１排出
   通路と、上記第２供給通路と、上記第２排出通路と、上
   記第３排出通路と、を設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の吸気弁閉鎖時期可変装置。
3. 【請求項３】上記吸気弁のリフト量が最大となった時に
   上記弁手段を開放して第１油室内の作動油を排出して上
   記吸気弁を閉鎖することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の吸気弁閉鎖時期可変装置。