JPH09112234A - エンジンのバルブメカニズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブメカニズムを利用してエンジンの運転
状態に応じてバルブの開弁特性を変更できるようにし
た。 【解決手段】 シリンダヘッド１に立設したガイドピン
２をクロスヘッド３の脚部３ａに設けたガイド孔３ｂに
昇降自在に挿入する。クロスヘッド３のアーム３ｃの先
端部に昇降自在に取り付けたピストン５の下面をバルブ
４のステム４ａの上端面に対向させてピストン５の上面
に油室６を形成する。圧油供給手段に接続された油圧ポ
ート７をガイドピン２の周面に設けるとともに、クロス
ヘッド３の上昇位置において油圧ポート７に対向すべく
ガイド孔３ｂの内周面に設けた制御ポート８を油室６に
接続する。エンジンの運転状態に応答して油圧ポート７
を圧油供給手段とオイルパン１２に切換接続する制御弁
１１を設けたことにより、制御弁１１の開閉操作でバル
ブ４の開閉特性を変更できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンのバルブメ
カニズムに係り、特に、圧縮開放ブレーキもしくは内部
ＥＧＲなどを行なうに適したバルブメカニズムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】膨張行程の途中で排気バルブを補助的に
開弁させることによりピストンに加わる膨張力を軽減し
てエンジンブレーキの効きを改善するようにした圧縮開
放型ブレーキ、あるいは、吸入行程の途中で排気バルブ
を一時的に開弁させることにより排気ポートに残留する
排気の一部をシリンダ内に戻して燃焼温度を制御するよ
うにした内部ＥＧＲはよく知られている。

【０００３】このように排気バルブを補助的に開閉させ
るために、従来では既存のバルブメカニズムの他に補助
的なバルブメカニズムを設け、この補助メカニズムを作
動させるか否かで排気バルブを補助的に開弁させるか否
かを切換制御していた。しかしながら、既存のバルブメ
カニズムの他に補助的なメカニズムを新たに設けること
は、エンジンの重量および製造コストを増加させる原因
になるとともに、スペース的な制約からきわめて困難で
あり、何らかの方策が要請されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであって、バルブメカニズムを利用し
てエンジンの運転状態に応じてバルブの開弁特性を変更
できる簡潔構成のバルブメカニズムを提供することを課
題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、シリンダヘッドに立設したガイドピンをク
ロスヘッドの脚部に設けたガイド孔に昇降自在に挿入す
る一方、クロスヘッドのアームの先端部に昇降自在に取
り付けたピストンの下面をバルブのステムの上端面に対
向させてピストンの上面に油室を形成している。また、
クロスヘッドの上昇位置において油圧ポートに対向すべ
くガイド孔に内周面に設けた制御ポートを前記油室に接
続するとともに、エンジンの運転状態に応答して油圧ポ
ートを圧油供給手段とオイルパンに切換接続する制御弁
を設けたことを特徴としている。

【０００６】また本発明は、クロスヘッドを昇降駆動す
るカムを、油圧ポートと制御ポートの重なりストローク
よりも大きなリフト量を発生する主ノーズおよび油圧ポ
ートと制御ポートの重なりストロークより小さなリフト
量を発生する副ノーズを備えた２段カムで構成すること
ができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るバルブメカ
ニズムの一実施形態を示す概略構成図、図２は図１に示
したバルブメカニズムにおけるクロスヘッドのストロー
ク特性図である。

【０００８】これらの図において、エンジンのシリンダ
ヘッド１の上面にガイドピン２を立設し、クロスヘッド
３の脚部３ａに設けたガイド孔３ｂにガイドピン２を昇
降自在に挿入してクロスヘッド３をシリンダヘッド１に
昇降自在に取り付けている。そして、ガイドピン２を挟
んだ対向位置にそれぞれポペット型の排気バルブ４を取
り付けるとともに、脚部３ａの上端から図中左右に伸び
るアーム３ｃの先端を排気バルブ４のステム４ａの延長
線上に臨ませている。

【０００９】アーム３ｃの先端には排気バルブ４のステ
ム４ａの上端面に下面を対向させたピストン５を昇降自
在に取り付けることにより、このピストン５を介してア
ーム３ｃの先端をステム４ａの上端面に当接させるとと
もに、ピストン５の上面に油室６を形成している。

【００１０】前記ガイドピン２の上端近傍周面には油圧
ポート７を設ける一方、クロスヘッド３が上端位置に保
持されているときに油圧ポート７に対向する制御ポート
８をガイド孔３ｂの内周面に設けている。そして、制御
ポート８と油室６をクロスヘッド３に設けた油路９を介
して接続することにより、クロスヘッド３が上端位置に
保持されているときは油圧ポート７が制御ポート８およ
び油路９を介して油室６に接続されるようにしている。

【００１１】また、エンジンの運転にともなって駆動さ
れる油圧ポンプ１０を圧油供給手段として設け、この油
圧ポンプ１０の吐出口に制御弁１１のポンプポート１１
ａを接続している。制御弁１１にはポンプポート１１ａ
の他に開放ポート１１ｂおよび出力ポート１１ｃを設け
ている。そして、開放ポート１１ｂをエンジンのオイル
パン１２に開放させるとともに、出力ポート１１ｃをガ
イドピン２に設けた油路１３を介して油圧ポート７に接
続している。なお、制御弁１１は図示しないコントロー
ラの指令により油圧ポート７を油圧ポンプ１０の吐出口
とオイルパン１２に切換接続する。

【００１２】クロスヘッド３の上方に配設したロッカア
ーム１４の一端部下面をクロスヘッド３の中央部上面に
当接させている。ロッカアーム１４の他端先端部にはタ
ペットローラ１４ａを介してカム１５を当接させること
により、エンジンの運転にともなってカム１５が回転駆
動されると、ロッカアーム１４およびクロスヘッド３を
介してステム４ａが押し下げられて排気バルブ４が開か
れるようにしている。

【００１３】カム１５は、油圧ポート７と制御ポート８
の重なりストロークよりも大きなリフト量を発生する主
ノーズ１５ａおよび油圧ポート７と制御ポート８の重な
りストロークより小さなリフト量を発生する副ノーズ１
５ｂを備えた２段カムで構成されている。そして、副ノ
ーズ１５ｂをクランク角で主ノーズ１５ａより約１００
°程度回転前方に位置させている。

【００１４】従って、主ノーズ１５ａは従来公知の排気
行程においてロッカアーム１４、クロスヘッド３および
ピストン５などを介して排気バルブ４を開弁作動させる
が、副ノーズ１５ｂは膨張行程の初期において排気バル
ブ４を瞬時開弁させる。４ｂはバルブスプリングリテー
ナ、１４ｂはロッカシャフト、１６はサクションフィル
タ、１７は制御弁１１に並列に接続した逆止弁、１８は
エアブリーザであり、油圧ポンプ１０の内部あるいは制
御弁より油圧ポンプ１０側の油路に図示しないリリーフ
バルブを設けることにより、制御弁１１のポンプポート
１１ａに供給される油圧が所定値を越えないようにして
いる。

【００１５】上記の構成になるエンジンのバルブメカニ
ズムにおいて、エンジンの運転にともなって油圧ポンプ
１０が駆動されると、オイルパン１２のオイルが油圧ポ
ンプ１０から吐出されて制御弁１１のポンプポート１１
ａに供給される。また、エンジンが通常の状態で運転さ
れているときは制御弁１１のポンプポート１１ａが閉じ
られて出力ポート１１ｃが開放ポート１１ｂに接続され
ている。従って、油圧ポンプ１０から吐出されたオイル
は逆止弁１７を通って油圧ポート７に供給されるが、制
御弁１１の出力ポート１１ｃが開放ポート１１ｂに接続
されている。このために、油圧ポンプ１０から吐出され
たオイルは逆止弁１７を通ってオイルタンク１２に戻さ
れて油室６の圧力は大気圧とほぼ等しくなっている。

【００１６】この状態でカム１５が回転してロッカアー
ム１４を図１中反時計回りの方向に揺動させると、クロ
スヘッド３が押し下げられる。すると、クロスヘッド３
とともにピストン５が下降してステム４ａを押し下げよ
うとするが、ピストン５は排気バルブ４の開弁付勢力で
上昇位置に保持されようとしている。

【００１７】従って、クロスヘッド３の下降ストローク
が油圧ポート７と制御ポート８の重なりストローク（以
下、コントロールストロークｄという）より小さい間は
クロスヘッド３の下降にともなってピストン５が総体的
に上昇し、油室６のオイルは油路９から制御ポート８お
よび油圧ポート７に逆流する。そして、ガイドピン２に
設けた油路１３から制御弁１１を通ってオイルパン１２
に流出するために、排気バルブ４は閉弁状態に保持され
る。

【００１８】ロッカアーム１４の揺動角度が大きくなっ
てクロスヘッド３の下降ストロークがコントロールスト
ロークｄより大きくなると、制御ポート８が油圧ポート
７の下方まで移動して制御ポート８が閉ざされる。する
と、油室６が油密状態になってピストン５がクロスヘッ
ド３と一体的に下降するために、クロスヘッド３の下降
にともなってステム４ａが押し下げられて排気バルブ４
が開かれる。

【００１９】ところが、図示しないコントローラからの
指令により制御弁１１が閉弁作動して出力ポート１１ｃ
がポンプポート１１ａに接続されているときは、エンジ
ンの運転中は油圧ポンプ１０の吐出圧力が油圧ポート７
に供給保持されている。従って、この場合はクロスヘッ
ド３の下降ストロークがコントロールストロークｄより
も小さい状態においても制御ポート８からオイルが流出
しないために、クロスヘッド３の下降当初からピストン
５がステム４ａを押し下げることになり、排気バルブ４
はカム１５のプロフィールに従って開弁駆動される。

【００２０】ここに、カム１５に設けた主ノーズ１５ａ
によるリフト量をコントロールストロークｄより大き
く、副ノーズ１５ｂによるリフト量をコントロールスト
ロークｄより小さくしている。従って、制御弁１１を開
弁作動させて出力ポート１１ｃを開放ポート１１ｂに接
続しているときは、副ノーズ１５ｂによるリフト作用に
対しては排気バルブ４が開かれず、主ノーズ１５ａのリ
フト作用によってクロスヘッド３がコントロースストロ
ークｄよりも大きく下降したときにのみ排気バルブ４が
開かれる。

【００２１】よって、本実施形態のように副ノーズ１５
ｂをクランク角において主ノーズ１５ａよりも約１００
°程度回転前方に位置させた場合は、制御弁１１を閉弁
作動させた場合は膨張行程の初期において排気バルブ４
が一時的に開かれて図示しないピストンに作用する押圧
力を低減するために、いわゆる圧縮開放型ブレーキとし
て機能する。

【００２２】一方、制御弁１１を開弁作動させて出力ポ
ート７をオイルパン１２に開放した状態においては、副
ノーズ１５ｂのリフト作用に対しては排気バルブ４が閉
弁保持されて主ノーズ１５ａによるリフト時にのみ排気
バルブ４が開かれる。このために、エンジンを通常の状
態で運転するときは制御弁１１を開弁作動させ、圧縮開
放型ブレーキが必要とされる領域で制御弁１１を閉弁作
動させというように、エンジンの運転状態に応じて制御
弁１１を開閉操作するのみで排気バルブ４の開閉特性を
最適制御することができる。

【００２３】図３は副ノーズ１５ｂを主ノーズ１５ａよ
りクランク角で約１００°程度回転後方に位置させたカ
ム１５の正面図、図４は図３に示したカムによるクロス
ヘッドのストローク特性図を示したものである。このよ
うに副ノーズ１５ｂを主ノーズ１５ａの回転後方に位置
させたカム１５でロッカアーム１４を駆動するようにし
た場合は、制御弁１１を閉弁作動させた場合は吸入行程
中に排気バルブ４を一時的に開いて排気ポートに残留し
ている排気の一部を再びシリンダ内に吸入させることが
できるために、内部ＥＧＲによる燃焼の抑制効果あるい
は燃焼室温度の制御効果が得られることになる。

【００２４】なお、上記実施形態においてはいずれも主
ノーズ１５ａと副ノーズ１５ｂを備えた２段カムを用い
て圧縮開放ブレーキあるいは内部ＥＧＲを行なわせるに
適したバルブメカニズムについて説明しているが、副ノ
ーズを設けない通常のカムを用いた場合は、制御弁１１
の開閉に応答して排気バルブ４の開閉時期およびリフト
量を変更することができる。

【００２５】また、上記実施形態では排気バルブ４を開
閉駆動するバルブメカニズムに本発明を適用している
が、これを吸気バルブのバルブメカニズムに適用してエ
ンジンの運転状態に応答して吸気バルブの開弁時期を最
適制御することもできる。さらに、上記実施形態におい
ては油圧ポンプで圧油供給手段を構成しているが、エン
ジンに装備されているオイルポンプで圧油供給手段を構
成することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、補助的なバルブメカニズムを付加することなく
クロスヘッドを備えたバルブメカニズムにピストンおよ
び制御弁などを付加するという簡潔構成であるにも拘ら
ず、制御弁を開閉制御するのみでエンジンの運転状態に
応じてバルブの開弁特性を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバルブメカニズムの一実施形態を
示す概略構成図である。

【図２】図１に示したバルブメカニズムにおけるクロス
ヘッドのストローク特性図である。

【図３】カムの変形例を示す正面図である。

【図４】図３に示したカムによるクロスヘッドのストロ
ーク特性図である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ ガイドピン ３ クロスヘッド ３ａ 脚部 ３ｂ ガイド孔 ３ｃ アーム ４ バルブ ４ａ ステム ４ｂ バルブスプリングリテーナ ５ ピストン ６ 油室 ７ 油圧ポート ８ 制御ポート ９ 油路 １０ 油圧ポンプ １１ 制御弁 １２ オイルパン １３ 油路 １４ ロッカアーム １４ａ タペットローラ １４ｂ ロッカシャフト １５ カム １５ａ 主ノーズ １５ｂ 副ノーズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに昇降自在に取り付けた
   クロスヘッドを介してバルブを開閉駆動するようにした
   エンジンのバルブメカニズムにおいて、シリンダヘッド
   に立設したガイドピンをクロスヘッドの脚部に設けたガ
   イド孔に昇降自在に挿入する一方、クロスヘッドのアー
   ムの先端部に昇降自在に取り付けたピストンの下面をバ
   ルブのステムの上端面に対向させて該ピストンの上面に
   油室を形成し、圧油供給手段に接続された油圧ポートを
   ガイドピンの周面に設け、クロスヘッドの上昇位置にお
   いて油圧ポートに対向すべくガイド孔の内周面に設けた
   制御ポートを前記油室に接続するとともに、エンジンの
   運転状態に応答して油圧ポートを圧油供給手段とオイル
   パンに切換接続する制御弁を設けたことを特徴とするエ
   ンジンのバルブメカニズム。
2. 【請求項２】 クロスヘッドを昇降駆動するカムを、油
   圧ポートと制御ポートの重なりストロークよりも大きな
   リフト量を発生する主ノーズおよび油圧ポートと制御ポ
   ートの重なりストロークより小さなリフト量を発生する
   副ノーズを備えた２段カムで構成したことを特徴とする
   請求項１記載のエンジンのバルブメカニズム。