JPS5838605B2 - デイ−ゼル機関のバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内燃機関、特にディーゼル機関の吸・排気弁
を開閉させる動弁装置に関するもので、高過給ディーゼ
ル機関の高負荷時及び低負荷運転時に夫々対応させて吸
・排気弁の開閉時期を自動的に変換させ、ディーゼル機
関を常に最良の運転状態に保つことを目的とする。

ディーゼル機関に設けられた吸・排気弁の開き角度並び
に開閉時期はある範囲内でその出力・回転数に応じた最
適な状態に設定されるのが通常であるが、エンジン出力
の増大に伴い高過給化するに従い、高負荷運転時には爆
発圧力を押える為に圧縮比を低くとり、同時に掃気効果
を高めて熱負荷を押える為に吸・排気弁が同時に開いて
いる時期（オーバーラツプ期間）を大きく取る必要があ
る。

逆に無過給に近い低負荷運転時では圧縮比を高くとり、
爆発圧力を高め、膨張圧力を十分に利用する為にオーバ
ーラツプ期間を短かくする必要がある。

例えば高負荷時には第１図ａに示す様に吸気弁を実線で
示す如く、ピストンの上死点ＴＤＣ前約８０°の位置Ａ
で開らき、下死点ＢＤＣ後約４５°の位置Ｂで閉じ、排
気弁を破線で示す如く、下死点ＢＤＣ前約５０’の位置
Ｃで開き、上死点ＴＤＣ後約６０°の位置りで閉じる様
に設定し圧縮比を低く取り、低負荷時には第１図すに示
す様に、吸気弁を上死点ＴＤＣ前約２０°の位置Ａ′で
開き、下死点ＢＤＣ直後の位置Ｂ′で閉じ、排気弁を下
死点ＢＤＣ前約３０°の位置Ｃ′で開き、上死点ＴＤＣ
後約２０’の位置Ｄ′で閉じる様に設定し、圧縮比を大
きく取ることが望ましい。

従って高負荷時に最良の性能を発揮する様に弁開閉時期
を設定したエンジンでは、ｆＪｆＧｍ給に近い低負荷時
に圧縮比不足による燃焼不良を生じたり、またオーバー
ラツプ期間の過大により排気ガスが爆発室内及び吸気側
へ逆流して種々のトラブルの原因となる等の問題があっ
た。

これらの欠点を除去するものとして従来、エンジンで駆
動される流体ポンプの発生油圧を切換弁を介して吸・排
気方の開弁装置に供給し、この切換弁の切換えを、タイ
ミングカムを駆動源とする切換弁作動装置により行わせ
、この切換弁作動装置に弁の開閉時期の調整機構を組込
んだ装置が実開昭５０−５９８０８号公報で公知である
が、この装置は、流体ポンプで常時高圧を発生させてお
かなければならないため、エネルギーロスが大きく、ま
た流体ポンプ及び切換弁等を使用するため装置全体が複
雑高価となり、更に、カムリフト上昇行程で開弁と閉弁
の双方を行わせるものであるため、カムリフト上昇カー
ブをゆるやかなものとせざるを得す、そのために弁の開
放もゆるやかとなり、しかも弁開面積を十分にとること
ができず、かつ、弁開及び弁閉時期を独立して設定する
ことができない欠点があり、未だ十分なものではなかっ
た。

この発明は上記従来の欠点に鑑み、これを改良除去した
もので、ブツシュロッドとタペットトノ間に、タペット
にて駆動される駆動シリンダを設け、この駆動シリンダ
で発生する油圧により吸・排気弁を開放させるようにな
してエネルギーロスを少なくすると共に装置全体を簡単
安価となし、かつ、開弁時期をカムリフトの上昇行程で
設定し、閉弁時期をカムリフトの下降行程で設定してカ
ムリフト上昇カーブを急峻なものとし、開弁速度を速く
し、弁開面積を十分にとり得るようにし、上記駆動シリ
ンダ部にバルブタイミングの調整機構を設けて高負荷時
及び低負荷時に夫々適した弁開時期及び弁閉時期を夫々
独立して設定し、効率のよい運転を行なわせるようにな
したものである。

以下この発明の構成を図面に示す実施例に従って説明す
ると次の通りである。

第２図に於いて、１はカム軸、２はカム軸１に取付けら
れたタイミングカム、３はタイミングカム２にて上下動
せられるタペット、４はシリンダブロック５に嵌合固定
されたタペットガイドで、このタペットガイド４内をタ
ペット３が摺動する。

６はタペットガイド４上に起立固定された装置本体で、
内部に駆動シリンダ７を装着し、上部に作動シリンダ８
を設け、更に駆動シリンダ７の上部側方に給油部９及び
制御部１０を一体に設けである。

１１は駆動シリンダ７内に摺動自在に嵌挿された駆動ピ
ストンで、上部周面に切欠溝１２を形成し、その下面を
テーパーになして弁閉時制御縁１３を形成し、切欠溝１
２と上面とを連通ずるＬ形の油路１４を形成し、下端部
を連結枠１５及びスプリング１６にて連結しである。

そして駆動シリンダ７の側面に駆動ピストン１１の上端
縁にて開閉される逃げ孔１７及び弁閉時制御縁１３にて
開閉される弁閉時制御孔１８を形成しである。

１９は駆動シリンダ７の外周面に摺動自在に嵌合゛させ
たピニオン筒で、下端を駆動ピストン１１の下部鍔部１
１ａに係止させ、ラック２０にてピニオン筒１９を回転
させるとこれと一体に駆動ピストン１１も回動する。

２１は駆動シリンダ７内へ給油する為の給油孔で、逆止
弁２２及び油路２３を介して駆動シリンダ７の上部へ給
油し、更に上部の逆止弁２４及び油路２５を介して作動
シリンダ８内へ給油する。

給油孔２１と前記逃げ孔１７とを油路２６にて連通し、
油路２５と弁閉時制御孔１８とをコ字型の油路２７にて
連通させである。

２８は作動シリンダ８内に摺動自在に配され、ブツシュ
ロッド２９の端部球面を支持する作動ピストンで、油路
２５から供給される油量に応じて上昇する。

３０は弁腕、３１は弁、３２は弁バネである。

３３は作動シリンダ８に設けられた油逃し 、溝で、作
動ピストン２８が一定量上昇すると、供給される油を逃
がし、油出口３４から外部へ排出させて作動ピストン２
８の上昇量を規制し、弁３１を一定に行程作動させる。

３５は装置本体６及び制御部１０内１に配された弁開時
制御ピストンで、これの軸部３５ａを後方に延出させ、
制御部１０内に直交させて配した一部を偏心させた制御
棒３６に当接可能となっており、軸部３５ａに巻装され
たスプリング３７にて前方に押圧されており、制御棒３
６にて弁開時制御ピストン３５の移動量を規制する。

５０は調圧弁で、作動シリンダ８の油出口３４からのリ
ーク油を一定圧力に調圧し、油路２５内の油圧の急激な
低下を防止して、作動ピストン２８から弁３１までの弁
駆動系のハンチングを防止する。

５１は作動ピストン２８のストッパである。

尚、前記スプリング３７の弾性力は弁バネ３２の弾性力
より弱く設定しである。

上記構成に於いてその動作を説明すると、図示の状態で
は駆動ピストン１１の弁閉時制御縁１３の上端側を弁閉
時制御孔１８に対応させ、制御棒３６を弁開時制御ピス
トン３５の軸部端面に当接させてあり、高負荷時のバル
ブタイミングに設定しである。

この状態で、タイミングカム２にてタペット３が押上げ
られると、タペット３に連結された駆動ピストン１１が
上昇し、逃げ孔１７及び弁閉時制御孔１８を閉じ、駆動
シリンダ７内の油を逆止弁２４及び油路２５を介して作
動シリンダ８へ供給し、作動ピストン２８を上昇せしめ
ブツシュロッド２９及び弁腕３０を介して弁３１を開放
させ、作動ピストン２８が所定位置に達し、油逃し溝３
３に向けて開放すると、以後油路２５から供給される油
は油逃し溝３３から油出１２３４を経て外部へ排出され
、弁３１の開度が一定に保たれる。

この時、油出口３４からのリーク油は調圧弁５０により
一定圧力に調圧されているので、弁駆動系の作動ピスト
ン２８及びバルブ３１のハンチングが防止される。

つまり、調圧弁５０がないと、作動ピストン２８が所定
位置に達し、油逃し溝３３に向けて油が開放されると、
油路２５内の油圧はＯｋｇ／ｃｒｌまで急激に下がり、
弁バネ３２により作動ピストンは、油逃し溝３３を閉じ
、油圧が所定圧に戻るまで押し戻され、弁３１におどり
を生じることになる。

しかし乍ら、調圧弁５０によりリーク油の油圧が一定に
保たれるので、油圧低下を生じず、作動ピストン２８は
押し戻されることがなく、一定位置に保たれ、弁３１の
おどりを生じない。

尚、作動ピストンはストッパ５１により上限位置が規制
される。

そして駆動ピストン１１が第２図一点鎖線で示す様に上
昇作動を終了し、この後タイミングカム３の押上刃が無
くなり、スプリング１６にてタペット３及び駆動ピスト
ン１１が押下げられ、下降し始めると作動ピストン２８
への押上刃がなくなり、弁バネ３２により押下刃が作用
する。

しかし乍ら駆動ピストン１１が所定の位置まで下降する
までは弁閉時制御孔１８は弁閉時制御縁１３により閉じ
られており、油路２５内の油は逃げ場がなく、作動ピス
トン２８は下降せず、弁、３１も閉じない。

そして駆動ピストン１１の下降に伴い弁閉時制御孔１８
が開放されると、油路２５内の油は油路２７、弁閉時制
御孔１８、及び油路１４を経て駆動シリンダ７内に戻り
、作動ピストン２８が下降し、弁３１が閉じられる。

上記動作途中に於いて、弁開時には弁開時制御ピストン
３５の軸部３５ａが制御棒３６に当接して移動を規制さ
れているので、弁開時制御ピストン３５は後方へ移動せ
ず、油路２７内の油は流れず、駆動シリンダ７内の油は
全て作動シリンダ８内へ供給され、駆動ピストン１１に
追従して即座に作動ピストン２８も上昇する。

また弁閉時には駆動ピストン１１が弁閉時制御孔１８を
閉じた状態で下降している間、駆動シリンダ７内へは逆
止弁２２及び油路２３を介して給油孔２１から油が供給
され、駆動ピストン１１の下降に支障を来たすことはな
い。

この高負荷時の駆動ピストン１１と作動ピストン２８の
作動特性を示すと、第４図に示す様に駆動ピストン１１
はタイミングカム２により一点鎖線３８で示す動作特性
を示し、作動ピストン２８は実線３９で示す様に駆動ピ
ストン１１に追従して上昇し、所定位置で上昇を停止し
て平行移動し、下降時は駆動ピストン１１に所定時間遅
れて下降し始め最後は同時に下降を終了する。

次に低負荷時の動作を説明すると、先ず第３図に示す様
にラック２０を動作させ、ピニオン筒１９を介して駆動
ピストン１１を回転させ、弁閉時制御縁１３の下端側を
弁閉時制御孔１８に相対せしめ、同時に制御棒３６を回
転させて弁開時制御ピストン３５の軸部３５ａ端と制御
棒３６との間に隙間を持たせて低負荷時のバルブタイミ
ングに設定する。

この状態でタイミングカム２にてタペット３が押上げら
れると、駆動ピストン１１も一体に上昇し、逃げ孔１７
を閉じ、しばらく遅れて弁閉時制御縁１３にて弁閉時制
御孔１８を閉じ、駆動シリンダ７内の油を押上げ逆止弁
２４を介して油路２５へ供給する。

油路２５へ供給された油は最初油路２７を流れ、弁開時
制御ピストン３５に作用し、これをスプリング３７に抗
して制御棒３６に当接するまで後方に移動させ、弁開時
制御ピストン３５の移動が停止すると続いて油路２５内
の油を作動シリンダ８へ供給し、作動ピストン２８を上
昇させてブツシュロット２９及び弁腕３０を介して弁３
１を開く。

そしてタイミングカム２が所定角度回転し、タペット３
への押上刃がなくなると、スプリング１６にてタペット
３及び駆動ピストン１１が押下げられ、下降し始めると
、作動ピストン２８への押上刃がなくなり、弁バネ３２
により作動ピストン２８に押下刃が作用する。

そして駆動ピストン１１は下降し始めると、直ちに弁開
時制御縁１３は弁閉時制御孔１８を開き、作動ピストン
２８の下降に伴う油路２５内の油を油路２７弁閉時制御
孔１８及び油路１４を介して駆動シリンダ７へ戻すので
駆動ピストン１１と作動ピストン２８が共に下降し、弁
３１を閉じる。

弁３１を閉じて後、弁開時制御ピストン３５がスプリン
グ３７に押されて前進し、分岐油路２７ａ内の油を追い
出し、弁閉時制御孔１８及び油路１４を介して駆動シリ
ンダ７へ戻し余分な油は逃げ孔１７及び油路２６を介し
て外部へ流す。

上記動作途中に於いて、弁開時には弁開時制御ピストン
３５の後部のスプリング３７の弾性力が弁バネ３２の弾
性力より弱いので作動ピストン２８が上昇する前に弁開
時制御ピストン３５が移動して弁開時期を遅らせること
ができる。

また弁閉時には駆動ピストン１１の下降と同時に弁閉時
制御孔１８を開き、油路２５内の油を弁閉時制御孔１８
から駆動シリンダ７へ戻すことができ、作動ピストン２
８を早く下降させることができ、弁３１を早く閉じるこ
とができる。

この低負荷時の駆動ピストン１１と作動ピストン２８と
の作動特性を示すと第４図に示す様に駆動ピストン１１
は高負荷時と同様一点鎖線３８と同様に作動し、作動ピ
ストン２８は破線４０で示す様に駆動ピストン１１より
遅れて上昇し始め、所定位置で平行移動し駆動ピストン
１１の下降と同時に下降する。

従って弁３１は高負荷時に対して低負荷時には遅く開き
、早く閉じる。

尚、上記作動ピストン２８の上昇時の作動遅れは制御弁
３６を回転させて弁開時制御ピストン３５の作動範囲を
適当に選定すれば任意に設定でき、また作動ピストンの
下降時期は駆動ピストン１１を回転させてこれの弁閉時
制御縁１３と弁閉時制御孔１８との位置関係を適宜選定
すれば任意に設定できる。

また両者を夫々独立して設定でき弁開時期及び弁閉時期
を夫々単独に調整できる。

また第５図は他の実施例を示す図面で、これはブツシュ
ロッド２９及び弁腕３２を廃止し、弁３１の上部に作動
シリンダ４１を設け、これと油路２５とを接続管４２で
接続し、作動ピストン４３と弁３１の上端を連結させる
。

４４は油逃し溝、４５は油出口である。

尚、第２図と同一符号は同一部材を示し、作動は上記実
施例と同様である。

以上説明した様にこの発明はタペットにて上下動せられ
、その上昇動作で作動油圧を発生する駆動ピストンを上
下動及び回転可能に収容した駆動シリンダと、この駆動
シリンダの発生油圧によって弁を弁バネに抗して開放さ
せる作動シリンダとを設け、駆動シリンダの油圧発生室
を給油孔に、補給のみを可能とする逆止弁を介して常時
接続し、上記駆動シリンダの油圧発生室と弁の作動シリ
ンダ室とを逆止弁を介して油圧発生室からの発生油圧を
供給できるように連通させ、弁の作動シリンダの上部側
壁に駆動シリンダからの所定量以上の供給油を逃がして
弁の開度を一定に保持させるための油出口を設け、かつ
、該作動シリンダ室を分岐油路を介して駆動シリンダの
下部側壁に形成した弁閉時制御孔に接続し、この弁閉時
制御孔に対応して駆動ピストンにこの孔をその下降行程
で開放する時期（作動シリンダ内の油圧を排出させる時
期）を制御する弁閉時制御縁を設け、上記作動シリンダ
室と弁閉時制御孔との間の分岐油路に、制御棒にて位置
制御可能とした弁開時制御ピストンを設けてなり、負荷
に応じて駆動ピストン及び制御棒を回動せしめて開弁時
期及び閉弁時期を独立して制御可能とすると共に、タペ
ットで上下動する駆動ピストンにより弁作動時のみ弁作
動油圧を発生させたから、弁閉時制御縁及び弁開時制御
ピストンを適宜調整することにより、ディーゼル機関の
バルブタイミングを高負荷運転時或は低負荷運転時に最
適なる様に調整することができることは勿論であり、特
に弁の作動油圧として別途ポンプを必要とせず、駆動シ
リンダ自体がポンプと切換弁とを兼用することとなり、
装置が簡単安価となる。

また、弁の作動シリンダには油出口を設けたことによっ
て、弁の開口度を一定に保持することが確実となり、弁
開時期及び弁閉時期を単独で設定でき、最適状態の設定
が可能となる。

また、弁の作動油圧は弁の作動時のみ間欠的に発生させ
ているため、エネルギーロスが少なく極めて合理的であ
り省燃費とし得る。

更に、弁の開放時期は駆動ピストンの上昇行程で設定し
、弁の閉止時期は駆動ピストンの下降行程で設定せしめ
たから、カムリフト上昇カーブを急峻とでき、弁開速度
を速くでき、弁開及び弁閉時期の設定が容易となり、弁
開面積を十分にとれる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｔ）は一般的なディーゼル機関の高負荷運転
時及び低負荷運転に適するバルブタイミングを示す図面
、第２図及び第３図は本発明に係かるバルブタイミング
変更装置の全体構成を示す断面図、第４図は本発明に係
わるバルブタイミング変更装置の駆動ピストンと作動ピ
ストンの作動特性を示すグラフ図、第５図は他の実施例
を示す断面図である。 ７・・・・・・駆動シリンダ、 １１・・・・・・駆動ピストン、 １８・・・・・・弁閉時制御ＪＬ トン。 ８・・・・・・作動シリンダ、 １３・・・・・・弁閉時制御縁、 ３５・・・・・・弁開時制御ピス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タペットにて上下動せられ、その上昇動作で作動油
   圧を発生する駆動ピストンを上下動及び回転可能に収容
   した駆動シリンダと、この駆動シリンダの発生油圧によ
   って弁を弁バネに抗して開放させる作動シリンダとを設
   け、駆動シリンダの油圧発生室を給油孔に、補給のみを
   可能とする逆止弁を介して常時接続し、上記駆動シリン
   ダの油圧発生室と弁の作動シリンダ室とを逆止弁を介し
   て油圧発生室からの発生油圧を供給できるように連通さ
   せ、弁の作動シリンダの上部側壁に駆動シリンダからの
   所定量以上の供給油を逃がして弁の開度を一定に保時さ
   せるための油出口を設け、かつ、該作動シリンダ室を分
   岐油路を介して駆動シリンダの下部側壁に形成した弁閉
   時制御孔に接続し、この弁閉時制御孔に対応して駆動ピ
   ストンにこの孔をその下降行程で開放する時期（作動シ
   リンダ内の油圧を排出させる時期）を制御する弁閉時制
   御縁を設け、上記作動シリンダ室と弁閉時制御孔との間
   の分岐油路に、制御棒にて位置制御可能とした弁開時制
   御ピストンを設けてなり、負荷に応じて駆動ピストン及
   び制御棒を回動せしめて開弁時期及び閉弁時期を独立し
   て制御可能とすると共に、タペットで上下動する駆動ピ
   ストンにより弁作動時のみ弁作動油圧を発生させたこと
   を特徴とするディーゼル機関のバルブタイミング変更装
   置。