JPS6278417A - デイ−ゼル機関のバルブタイミング変更装置 - 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ｌ上夏肌里豆夏 本発明は、内燃機関、特にディーゼル機関のバルブタイ
ミング変更装置に関し、更に詳しくは、高過給ディーゼ
ル機関の高負荷運転時並びに低負荷運転時に、夫々対応
させて吸気バルブの開放時期を自動的に変更し、上記デ
ィーゼル機関を常に最良の運転状態に維持するためのバ
ルブタイミング変更装置に関するものである。

址米Ω辰丘 ディーゼル機関に設けられた吸・排気バルブの開閉時期
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、機関出力の増大に伴
なって高過給化するに従い、高負荷運転時には掃気効果
を高めて熱負荷を抑える為に吸・排気バルブが同時に開
いている期間、即ち、オーバーラツプ期間を大きく取る
必要がある。

このため、無過給に近い低負荷運転時には、芽−バーら
ツブ期間の過大により、排気ガスの燃焼室内及び吸気系
への吹き返り、によるよごれ、給気圧力低下に伴う圧縮
温度及びピストン温度の低下による排気色不良、起動不
良等の不具合が生じる。

この大め、低負荷時にはオーバーラツプ期間も短（する
ことが機関の運転状態を最良に保つ上に望ましい、二と
である。

例えば、高負荷時には第４図（ａ）に示す様に吸気バル
ブを実線で示す如く、ピストンの上死点ＣＴＤＣ）前約
８０”の位ｉＡで開き、下死点ＣＢ　Ｄ　Ｃ）後約４５
°の位置Ｂで閉じ１．排気バルブを破線で示す如く、ピ
ストン下死点ＣＢ　Ｄ　Ｃ）前約５０°の位置Ｃで開き
、上死点（ＴＤＣ）後約６０°の位置りで閉じるように
設定し、低負荷時には、第４図（ｂ）に示すように吸気
バルブを上死点（ＴＤＣ）前約２０”の位ｉＡ″で開く
ように設定してオーバーランプ期間を短くすればよい。

上記の如く、同負荷時、並びに低負荷時に、自動的にバ
ルブタイミングを自動的に変更するための装置としては
、実開昭５０−５９８０８号公報に開示された装置があ
り、この装置は、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・排気弁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なわせ、この切換弁作動装置
にバルブの開閉時期の調整機構を組み込んだものである
。

また、いまひとつの例として英国特許第１２２４１６８
号明細書は、カムと協働して軸方向に往復動するピスト
ンを有するポンプと、このポンプにより発生する油圧に
よって作動してバルブを駆動するプランジャとからなり
、ピストンを回動せしめることによりバルブタイミング
を変更し得るようになしたバルブタイミング変更装置を
開示している。

日　（゛シ゛と　る口占 ところで上記前者のバルブタイミング変更装置〔実開昭
５０−５９８０８号公報〕では、流体ポンプで常時高圧
を発生させておく必要があるため、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なものとなり、更に、カムリフト上
昇行程で開弁と閉弁の双方を行な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、従ってバルブ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ない欠点があり、未だ十分
なものでなかった。

また、上記後者のバルブタイミング変更装置〔英国特許
第１２２４１６８号〕では、油圧制御孔が１つだけであ
り、またピストンの１つのランド部の軸方向両端に制御
用切欠きを設けたものであるため、ピストンの上昇行程
の終了前に下側の切欠きが、油圧制御孔を開放させて、
プランジャに作用する油圧を解除させることになり、従
って、バルブ開閉時期がカムの下降リフトでは全く制御
されなくなり、カムでピストンを上下往復動させている
にも拘わらず、カムによるピストンの上昇行程でのみバ
ルブの開閉を制御するものであるため、ピストンに無駄
な動作が多くなり弁開面積を大きくすることが困難とな
るのみならず、バルブ閉鎖タイミングの正確な設定も困
難となる欠点があった。

即ち、上記２例では、カムリフト上昇行程でのみバルブ
を開閉制御するため、不合理でエネルギーロスが大きく
、しかも、装置自体の大型化・複雑化は免かれない。ま
た、ディーゼル機関では、オーバーラツプ期間の増加に
よって燃焼室の残留ガスを掃除し、吸気量の増加、並び
に燃焼室内の冷却を図ることができ、従って、高負荷運
転時には、吸気バルブの閉時期を早めれば十分に最良の
状態で機関を運転し得るため、吸気バルブのみの開時期
を変更する構造簡単で安価なバルブタイミング変更装置
が要望されている。

占ｔη゛　　　　　　一 本発明は、駆動シリンダに内蔵され、タペットと協働し
て軸線方向に往復動する駆動ピストンと、作動シリンダ
に内蔵され、上記駆動ビス゛トンにより発生する油圧に
よって作動して吸気バルブを駆動する作動ピストンから
なり、上記駆動ピストンを回動させることによりバルブ
タイミングを変更し得るようになしたバルブタイミング
変更装置において、上記駆動シリンダは、圧油の供給を
受ける給油孔と、この給油孔と連通ずると共に油圧発生
室に開口した弁開放制御孔とを具備し、上記駆動ピスト
ンは、駆動シリンダの油圧発生室に相対する泣面に、軸
線に対して複数段階に切欠いた弁開放制御縁を有し、上
記作動シリンダは、駆動シリンダからの圧油を受け入れ
る作動シリンダ室と、この作動シリンダ室から余分の圧
油を逃がすための油出口へ通ずる曲進がし溝とを具備し
、ディーゼル機関の負荷に応じて上記駆動ピストンを回
動せしめることにより吸気バルブのバルブ開放タイミン
グを変更するようになしたディーゼル機関のバルブタイ
ミング変更装置である。

作」 本発明に係るディーゼル機関のバルブタイミング変更装
置は、ディーゼル機関の低負荷運転時、あるいは高負荷
運転時に応じて、駆動ピストンを所定方向に回動させて
この駆動ピストンの上昇時に弁開放制御縁が弁開放制御
孔を閉鎖する時期を変更すると、駆動シリンダから作動
シリンダへの作動油の供給開始時期が上記閉鎖時期に応
じて変化し、これによって作動ピストンの上昇開始時期
が変更されるため、吸気バルブのバルブ開放時期がｆＪ
！ｉｔ　整できる。

裏五珂 第１図乃至第３図は、本発明に係るディーゼル機関のバ
ルブタイミング変更装置の一実施例を示すものである。

図面において、（１）はカム軸、（２）はカム軸（１）
に一体的に形成されたタイミングカム、（３）はタイミ
ングカム（２）によって上下動されるタペット、（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）内を上記タペット
（３）が摺動する。（６）は、上記タペットガイド（４
）上に起立固定された装置本体で、内部には、軸線方向
に沿って駆動シリンダ（７）を設け、上部には、この駆
動シリンダ（７）と連動する作動シリンダ（８）を設け
てあり、更に、上記装置本体（６）の上部側方に給油部
（９）を設けである。（１０）は、上記駆動シリンダ（
７）内に、軸線方向に沿って摺動自在に嵌挿された駆動
ピストンで、その上端面周縁には軸線に対して２乃至４
段階〔図面では２段階〕に切欠いた弁開放制御縁（１１
）を形成してあり、この駆動ピストン（１０）は、上記
駆動シリンダ（７）内に油圧発生室（Ａ）を画成してい
る。上記駆動ピストン（１０）の下端部は、連結枠（１
２）及びスプリング（１３）によってタペット（３）の
上端部に連結してあり、軸方向にはタペット（３）と連
動し、周方向には回動自在になしである。そして上記駆
動シリンダ（７）の側壁には前記弁開放制御縁（１１）
にて開閉される弁開放制御孔（１４）を対向させて形成
しである。（１５）は、上記駆動シリンダ（７）の外周
面に回動自在に嵌合させたビニオン筒で、下端部を駆動
ピストン（１０）の下部鍔部（１６）に係止して、駆動
ピストン（１０）の軸方向の移動のみを許容し、このピ
ニオン筒（１５）の周方向の回転を規制している。上記
ビニオンＭ　（１５）は、本体（６）に設けられたラッ
ク（１７）と噛合しており、このランク（１７）の移動
によりピニオン筒（１５）並びに駆動ピストン（１０）
とに回動動作が与えられる。（１８）は、駆動シリンダ
（７）へ作動油を供給するための給油孔で、逆止弁（１
９）を介して駆動シリンダ（７）の上部へ給油し、駆動
ピストン（１０）の上昇に伴って逆止弁（１９）及び弁
開放制御孔（１４）を閉じて油路（２０）　　（２１）
を介して作動シリンダ（８）側へ給油する。（２２）は
、作動シリンダ（８）内に軸線方向に沿って摺動自在に
嵌挿され、プッシュロソド（２３）の端部球面を支持す
る作動ピストンで、駆動ピストン（１０）の上昇に伴っ
て油路（２１）から供給される油量に応じて上昇する。

（２４）は、ブツシュロッド（２３）にて揺動せられる
ロッカーアーム、（２５）はロッカー７−４　（２４）
にて開閉される吸気バルブ、（２６）はバルブスプリン
グである。（２７）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（２２）が所定量上昇すると
、作動シリンダ（８）に供給された作動油を逃がし、油
路（２８）より調圧弁（２９）を経て外部に排出させて
作動ピストン（２２）の上昇量を規制し、吸気バルブ（
２５）を一定に工程作動させる。尚、上記調圧弁（２９
）は、作動シリンダ（８）の油路（２８）からの作動油
を一定圧力に調圧し、油路（２１）内の作動油油圧の急
激な低下を防止して作動ピストン（２２）から吸気バル
ブ（２５）までのバルブ駆動系のハンチングを防止する
ためのものである。（３０）は、作動ピストン（２２）
のストッパである。

以下に、上記構成のバルブタイミング変更装置の動作要
領を説明する。

先ず第１図に示す状態では、駆動ピストン（１０）の弁
開放制御縁（１１）の上端側が弁開放制御孔（１４）に
対向して、高負荷時のバルブタイミングに設定されてお
り、この状態でタイミングカム（２）によってタペット
（３）が押し上げられると、タペット（３）に連結され
た駆動ピストン（１０）も上昇し、この駆動ピストン（
１０）の弁開放制御縁（１１）が弁開放制御孔（１４）
を閉じる。すると、上記駆動ピストン（１０）の上昇に
より、油圧発生室（Ａ）内の作動油油圧が増加し、この
作動油の圧力が逆止弁（１９）を作動させるため、作動
油は、油路（２ｏ）（２１）を経て作動シリンダ（８）
内に流入して作動ピストン（２２）を上昇させ、ブツシ
ュロッド（２３）及びロッカーアーム（２４）を介して
吸気バルブ（２５）を開放させる。

上記作動ピストン（２２）が所定位置まで上昇して油逃
しｉ　（２７）を開放すると、これ以後は、油路（２１
）から供給される作動油が、油逃しｉ　（２７）から油
路（２８）を経て外部に排出されるため、上記作動ピス
トン（２２）はそれ以上上昇せず、従って吸気バルブ（
２５）の開度が一定に保たれる。

尚、この時、油路（２８）内での作動油は、調圧弁（２
９）により一定圧力に調圧されているので、バルブ駆動
系の作動ピストン（２２）から吸気バルブ（２５）に至
る系のハンチングが防止される。つまり、上記調圧弁（
２９）を配設してなければ、作動ピストン（２２）が所
定位置に達して油逃し溝（２７）に向けて作動油が流入
した際に、油路（２１）内の作動油油圧がＯｋｇ　／　
ｃｔＡまで急激に低下するため、上記作動ビス１−ン（
２２）は、バルブスプリング（２６）の弾性復元力によ
り、油逃しｉ　（２７）を閉じて上記油圧が所定圧に復
帰するまで押し戻されて、上記吸気バルブ（２５）にお
どりを生じることになる。そこで、上述の如く弱圧弁（
２９）を配設しておけば、この調圧弁（２９）により油
路（２１）　　（２８）並びに作動シリンダ（８）内の
作動油油圧が一定圧に保たれるため、作動ピストン（２
２）は、上記バルブスプリング（２６）の弾性復元力に
よって押し戻されることなく一定位置に保たれ、従って
吸気バルブ（２５）におどりが生じない。

尚、以上の動作過程において、作動ピストン（２２）の
上昇限度位置は、ストッパ（３０）によって制限されて
いる。

そしてタイミングカム（２）の回転によって上記駆動ピ
ストン（１０）が第２図の一点鎖線で示す位置まで上昇
した後は、スプリング（１３）の弾性復元力によってタ
ペット（３）及び駆動ピストン（１０）が押し下げられ
、下降し始める。すると、作動ピストン（２２）に作用
する油圧力がな（なり、この作動ピストン（２２）は、
バルブスプリング（２６）の弾性復元力により、上記駆
動ピストン（１０）の下降量に合せて押し下げられる。

以上の高負荷時の駆動ピストン（１０）と作動ピストン
（２２）の作動特性を、第３図に示すと、駆動ピストン
（１０）はタイミングカム（２）と連動して一点鎖線で
示す作動特性を示し、作動ピストン（２２）は実線で示
す様に、駆動ピストン（１０）に追従して上昇し、所定
位置で上昇′を停止して静止し、下降時も上記駆動ピス
トン（１０）に追従して下降する。

次に、低負荷時の作動を説明する。

この場合は、第２図に示すように、ラック（１７）の移
動によって、このランク（Ｉ７）と噛合するピニオン筒
（１５）　、並びに、このビニオン筒（１５）と係合す
る駆動ピストン（１０）を所定角度回転させて、弁開放
制御１１（１１）の下端側を弁開放制御孔（１４）に対
向させ、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）によってタペット（
３）が押し上げられると、前述と同様に、駆動ピストン
（１０）も一体に上昇し、上記高負荷時に比べ所定時間
遅れて弁開放制御縁（１１）が弁開放制御孔（１４）を
閉じる。

従って、駆動ピストン（１０）の上昇開始時は、駆動シ
リンダ（７）内の作動油は弁開放制御孔（４）から油路
（１８）を経て給油側へ戻されるため、作動シリンダ（
８）へは供給されず、従って作動ピストン（２２）は上
昇しない。

そして、弁開放制御孔（１４）が弁開放制御縁（１１）
によって閉じられると、駆動シリンダ（７）内の作動油
は、前述の如く、油路（２ｏ）（２１）を経て作動シリ
ンダ（８）へ供給されて、作動ピストン（２２）を上昇
させ、ブツシュロッド（２３）及びロッカーアーム（２
４）を介して吸気バルブ（２５）を開放させる。そして
タイミングカム（２）が更に回転し、タペット（３）へ
の押圧力がなくなると、スプリング（１３）の弾性復元
力によってタペット（３）及び駆動ピストン（１０）が
押下げられて下降し始める。すると、作動ピストン（２
２）への作動油による押上げ力がなくなり、バルブスプ
リング（２６）の弾性復元力によって上記作動ピストン
（２２）に押下げ力が作用する。

従って、駆動ピストン（１０）の下降に合わせて作動ピ
ストン（２２）も下降するため、吸気バルブ（２５）が
閉じる。

このように、低負荷時における本発明装置は、駆動ピス
トン（１０）が上昇を開始しても、弁開放制御孔（１４
）が開放されている間は、駆動シリンダ（７）内の作動
油を給油側へ逃がして作動シリンダ（８）への作動油の
供給を一時停止させるので作動ピストン（２２）の上昇
開始時期を遅らせることができ、この低負荷時の駆動ピ
ストン（１０）と作動ピストン（２２）の作動特性を第
３図に示すと、駆動ピストン（１０）は、高負荷時と同
様にタイミングカム（２）と連動して図に一点鎖線で示
す如て作動し、作動ピストン（２２）は、点線で示す如
く、駆動ピストン（１０）より所定角度遅れて上昇し、
下降時は駆動ピストン（１０）に追従して下降する。

従って低負荷時において吸気バルブ（２５）は高負荷時
よりも遅く開放される。

尚、上記作動ピストン（２２）の低負荷時における上昇
開始時期の遅れ量は、弁開放制御縁（１１）と弁開放制
御孔（１４）との位置関係によって調整でき、従って、
吸気バルブ（２５）の開放時期の調整は、上記の位置関
係を適宜に変更することによって行なわれる。

発所立泣泉 以上説明したように本発明に係るディーゼル機関のバル
ブタイミング変更装置は、駆動ピストンを所定方向に回
動させることによって、この駆動ピストンの上昇時に弁
開放制御縁が弁開放制御孔を閉鎖する時期を変更すると
、この閉鎖時期に応じて駆動シリンダ内から作動シリン
ダへの作動油の供給開始時期が変更され、これによって
作動ピストンの上昇開始時期が変更されて吸気バルブの
バルブ開放時期が調整されるので、高負荷時あるいは低
負荷時のいずれにおいても吸気バルブの開放時期を適宜
に変更してバルブのオーバーラツプ期間を調整し、機関
を常に最良の状態で運転することが可能となり、また、
上記バルブの作動油圧は、駆動シリンダ自体が油圧ポン
プと切換弁として機能して発生させるため、別途の油圧
ポンプが不要で装置が構造簡単で安価となる。

更に本発明に係るディーゼル機関のバルブタイミング変
更装置は、吸気バルブの作動油圧を”吸気バルブの作動
時のみ間欠的に発注させているため、エネルギーロスが
少なく、極めて合理的であり、機関自体の省燃費化をも
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明に係るディーゼル機関のバ
ルブタイミング変更装置の一実施例を示す図面で、第１
図は紀断側面図、第２図は、低負荷時の駆動ピストンの
位置を示す要部断面図、第３図は、上記装置の駆動ピス
トンと作動ピストンの作動特性を示す線図である。 第４図（ａ）、（ｂ）は、一般的なディーゼル機関の高
負荷運転時並びに低負荷運転時に通するバルブタイミン
グを例示するＲ＋”ｉＪである。 （３）　−タペット、（７）−・−駆動シリンダ、（８
）−・作動シリンダ、（１０）−・−・駆動ピストン、
（１１）−・・弁開放制御縁、（１４）・−弁開放制御
孔、（１８）・−・給油孔、（２２）　−・作動ピスト
ン、（２５）　−吸気バルブ、（２７）　−・曲進がし
溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動シリンダに内蔵され、タペットと協働して軸
   線方向に往復動する駆動ピストンと、作動シリンダに内
   蔵され、上記駆動ピストンにより発生する油圧によって
   作動して吸気バルブを駆動する作動ピストンからなり、
   上記駆動ピストンを回動させることによりバルブタイミ
   ングを変更し得るようになしたバルブタイミング変更装
   置において、上記駆動シリンダは、圧油の供給を受ける
   給油孔と、この給油孔と連通すると共に油圧発生室に開
   口した弁開放制御孔とを具備し、上記駆動ピストンは、
   駆動シリンダの油圧発生室に相対する位置に、軸線に対
   して複数段階に切欠いた弁開放制御縁を有し、上記作動
   シリンダは、駆動シリンダからの圧油を受け入れる作動
   シリンダ室と、この作動シリンダ室から余分の圧油を逃
   がすための油出口ヘ通ずる油逃がし溝とを具備し、ディ
   ーゼル機関の負荷に応じて上記駆動ピストンを回動せし
   めることにより吸気バルブのバルブ開放タイミングを変
   更するようになし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。