JP3594694B2 - ディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジン、殊にディーゼルエンジンの吸気弁又は排気弁の開閉タイミング・リフトを、低速用と高速用に切換えることができる可変弁タイミング・リフト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に使用される高速ディーゼルエンジンでは、本来始動時に必要な圧縮比と常用運転域で必要な圧縮比は異なるべきであるにも拘らず、従来はその圧縮比は始動時に必要な数値に固定されていたため、始動時以外の常用運転域においては機械損失、ポンピングロスの増大を始め、大きな燃焼加振力による振動課題のため耐久力が低下し、またこれに対応して部品剛性を増す必要性から重量が増加し、燃費の増大、ひいてはコストの上昇を招いていた。
このような問題を解決するためには、結局、ディーゼルエンジン回転数と負荷に応じて吸気弁又は排気弁のリフト、タイミングを可変とし、実圧縮比を変えることが考えられる。
【０００３】
一方、ガソリンエンジンにおいては、低速回転から高速回転まで出力性能を常に最適に保つため、吸気弁又は排気弁のリフト、タイミングをエンジン回転数に応じて変更しうる例えば特開平３−３３４１５号公報に開示されているような可変弁リフト装置が知られており、一部実用化されている。
【０００４】
前記特開平３−３３４１５号公報記載の技術は、エンジンの燃焼室に設けられたバルブの頭部に直接当接する第１のロッカアーム（低速用）と、このロッカアームの一側方および他側方にそれぞれ位置され、かつ第１ロッカアームの上面に当接する第２、第３のロッカアーム（高速用）と、回動可能に支持され、前記第１乃至第３のロッカアームの支持部が嵌挿されるとともに、第２、第３のロッカアームの支持部が嵌挿される部分に、他の部分よりも径が大きく且つ軸心が他の部分の軸心から偏心したエキセントリック大径部をそれぞれ形成したロッカシャフトと、第１、第２及び第３のロッカシャフトを駆動するための第１、第２及び第３のカムを有し、第２、第３のカムに同じプロフィールを持たせるとともに、第１のカムにこれとは異なるプロフィールをもたせたカムシャフトとを備え、上記ロッカシャフトを所定角度回転することによる上記エキセントリック大径部の回転によって上記第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカアームの支持部に対して相対的に下方へ移動させ、これによって第２、第３のカムに対する第２、第３のロッカアームの当接をそれぞれ解除し、且つ上記第１のカムに第１のロッカアームを当接させて上記バルブを第１のカムで作動させ、上記ロッカシャフトを所定角度回転することによる上記エキセントリック大径部の回転によって上記第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカアームの支持部に対して相対的に上方へ移動させ、これによって第１のカムに対する第１のロッカアームの当接をそれぞれ解除し、且つ上記第２、第３のロッカアームを第２、第３のカムに当接させて上記バルブを第２、第３のカムで作動させるようにしたことを特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置に関するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平３−３３４１５号公報記載の可変弁リフト装置では、「ロッカシャフトを所定角度回転することによる上記エキセントリック大径部の回転によって上記第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカアームの支持部に対して相対的に上方へ移動させ、これによって第１のカムに対する第１のロッカアームの当接をそれぞれ解除し、且つ上記第２、第３のロッカアームを第２、第３のカムに当接させて上記バルブを第２、第３のカムで作動させるように」しているため、多シリンダエンジンで全てのロッカアームを１本のロッカシャフトにより回転するものでは、当該シリンダにおいてはロッカアームがカムのベースサークルと接触していても他の１以上のシリンダではロツカアームがカムのカム面に接してロッカシャフトに荷重となって作用しており、従って低速用カムと高速用カムの切換えをロッカアームがカムのベースサークルに接している短い時間（１００分の何秒か）の間に行うことが難しい。
【０００６】
また、前記エキセントリック大径部は第２、第３のロッカアームとロッカシャフト間に設けられているので価格も高くなるばかりでなく、２個のエキセントリック大径部間及び第２、第３のロッカアームの位相を合わせることが必要であり、その組み付けに多くの時間を要する。
【０００７】
更に、弁すきま調整は各ロッカアームごとに行う必要があるにも拘らず、前記特開平３−３３４１５号公報記載の例では、第１のロッカアームと第２、第３のロッカアームがバルブ上で重なっているため、弁すきま調整ねじが設けられない。 本発明は上記問題点の解決を課題として案出されたもので、低速用カムと高速用カムの切換えが各シリンダについて円滑に且つ極く短時間で行え、また、ロッカアームの同シャフトへの組付け及び位相合わせ等が短時間に且つ容易に行うことができ、更に弁すきま調整が容易なディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明ディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置は、１シリンダ当り１以上各直列に設けられた吸、排気弁に対し、２つの低速カムに挟まれて１つの高速カムが並設されたカム軸と、該カム軸と平行するロッカアーム軸に揺動自在に配設され、且つ一方の二又状の腕に備えたローラを介して前記２つの低速カムと当接し、他方の腕に備えた弁すきま調整ねじを介して前記複数の吸気弁又は排気弁に当接するローラ式低速ロッカアームと、該低速ロッカアームと隣接して前記ロッカアーム軸上に偏心ブッシュを介して揺動自在に配設され、且つ一腕に備えたローラを介して前記高速カムと当接し、他腕に備えた弁すきま調整ねじを介して低速ロッカアームの前記他腕と当接するローラ式高速ロッカアームと、該高速ロッカアームのロッカアーム軸を囲むブラケット と一体的に上方に延びるブラケットにより前記高速ロッカアーム上方に配設した支軸にアームを固定し、その先端に連結ピンを介して取付けた回動ピンの先端を、前記高速ロッカアームの中間にあけた長孔を通して前記偏心ブッシュに固定せしめ、且つエンジン回転数、負荷等に応じて出力する制御装置で制御する作動機構におけるアクチュエータのロッドに取り付けたレバーの基端を前記支軸に固定し、エンジンの低速時、前記高速ロッカアームのローラを前記高速カムより浮かすよう作動する偏心機構とから構成されたことを特徴とする。
【０００９】
【作 用】
上記構成の本発明ディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置では、ディーゼルエンジンの低速回転時は、後記制御装置によりエンジン回転数が低速であることが感知され、前記偏心機構の作動機構には出力されないから前記偏心ブッシュも回動せず、これによって前記高速ロッカアームはそのローラが高速カムに当接せず浮かせられており、前記低速ロッカアームのみが前記低速カムによつて揺動され、その先端の弁間隙調整ねじで吸気弁を小さいリフト、短いタイミングで開閉することになり、エンジンには低速運転に必要な吸気量と圧縮比が与えられる。
このとき前記高速ロッカアームでは、そのローラが高速カムより離れているので、吸気弁の低速回転運動に悪影響を及ぼすことはない。
【００１０】
ディーゼルエンジンが所定高速回転になり、前記制御装置によりエンジン回転数が所定高速域に入った旨感知されれば、前記偏心機構の作動機構に出力されて偏心機構を介して偏心ブッシュが回動され、これによって高速ロッカアームのローラが高速カムに当接することになる。従って、高速カムによる高速ロッカアームの揺動が弁すきま調節ねじを介して低速ロッカアームに伝達され、該アームが高速カムによって揺動されることになる。これにより吸気弁は大きく、長く開弁し、ディーゼルエンジンに対し高速運転に必要な吸気量と圧縮比を与えることができる。なお、このとき低速カムも当然回転しているが、高速カムよりリフトが小さいので、高速ロッカアームに影響を及ぼさない。
【００１１】
【実施例】
図により本発明の一実施例を説明すると、本発明可変弁タイミング・リフト装置が適用される多気筒ディーゼルエンジンの、複数のシリンダ１に面するシリンダヘッド（図示せず）には、燃料噴射ノズル２を挟んでブリッジ３、４で連結された一対の吸気弁５、５’及び一対の排気弁６、６’が各々後記カム軸１０及びロッカアーム軸１３と直角且つ直列に配設され、図示しない吸気ポートの吸気口及び排気ポートの排気口を開閉するよう構成されている。
前記吸気弁５、５’は（以下排気弁６、６’も吸気弁５、５’と同様に構成されるので、吸気弁５、５’及びそれに関連する部分について説明する）、通常の如くシリンダヘッドを上下に貫通して設けられた案内筒７内に摺動自在に挿通されており、その上端に設けたリテーナ８とシリンダヘツド間に介装された弁ばね９によって前記吸気口を閉じる方向へ付勢されている。
前記吸気弁５、５’は、エンジンの回転数に応じて切換えられる後記低速カム及び高速カムによってこれも後記のロッカアームを介して駆動され、前記吸気口を開閉する。
１０はシリンダヘッド上で図示しないクランク軸に平行に配設され、１シリンダごとに２個の低速カム１１と該カム１１間に配設された１個の高速カム１２が並設されたカム軸であり、該カム軸１０と平行してロッカアーム軸１３を配設して吸気弁用ロッカアーム１４及び排気弁６、６’を駆動する排気弁用ロッカアーム１５を支承している。
【００１２】
前記吸気弁用ロッカアーム１４は、ローラ式低速ロッカアーム１６とローラ式高速ロッカアーム１７とから構成され、前記ローラ式低速ロッカアーム１６は図１に示す如く二又状となっており、その中央部が前記ロッカアーム軸１３に揺動自在に配設され、且つ一端側の２つの腕１６ａ端部に備えたローラ１８が前記低速カム１１と常時当接し、他端１６ｂ先端が弁すきま調整ねじ１９を介して前記吸気弁５、５’のブリッジ３の上端に当接するよう構成され、一方、ローラ式高速ロッカアーム１７は、前記低速ロッカアーム１６の２つの腕１６ａ、１６ａ間において前記ロッカアーム軸１３上に、該軸１３に遊嵌した偏心ブッシュ２０を介して揺動自在に配設され、且つ一端１７ａ先端に備えたローラ２１が前記高速カム１２と必要時当接し、他端１７ｂ先端が弁すきま調整ねじ２２を介して低速ロッカアーム１６の前記他端１６ｂ付近と当接するよう構成されている。
なお、前記高速ロッカアーム１７の他端１７ｂ付近と低速ロッカアーム１６の他端１６ｂの間には、低速回転時の高速ロッカアーム１７の遊びを抑え、且つ高速回転時に高速ロッカアーム１７から低速ロッカアーム１６への動作の切替を衝撃なく円滑にするためにロストモーション機構（図示せず）を介装するとよい。具体的には前記高速ロッカアーム１７の他端１７ｂと低速ロッカアーム１６の他端１６ｂｃとの間に小ばねを脱出しないように介装する。
【００１３】
本発明における低速カム１１と高速カム１２の切換え機構、即ち高速ロッカアーム１７の偏心機構２３は次のように構成されている。
即ち、図２〜図５に示すように、前記ロッカアーム１４のロッカアーム軸１３を囲むブラケット２４と一体的に上方に延びるブラケット２５を設け、該ブラケット２５により前記ロッカアーム１４上方にて前記ロッカアーム軸１３と平行に支軸２６を配設し、該支軸２６に固定したアーム２７の先端に連結ピン２８を介して回動ピン２９を取付け、該回動ピン２９の先端を、図１、図２に示す前記高速ロッカアーム１７の穴１７ａを通して前記偏心ブッシュ２０に固定せしめている。
３０は偏心機構２３の作動機構で、先端に例えばエアシリンダの如きアクチュエータ３１のロッド３１ａを取り付けたレバー３２の基端を、調整板３３とともに前記回動軸２６に固定するとともに、前記調整板３３の左右端に位置調節ねじ３５ａ、３５ｂを取り付けたものである。なお、３４ａ、３４ｂは前記調整ねじ３５ａ、３５ｂのストッパである。
前記アクチュエータ３１は、例えば電磁弁を介してエアタンク（いずれも図示せず）に接続し、該電磁弁をエンジン回転数、負荷等に応じて出力する制御装置で開閉制御することにより作動せしめるものである。
【００１４】
上記構成の本発明ディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置では、エンジンの低速回転時は、前記制御装置によりエンジン回転数が低速であることが感知され、前記電磁弁には出力されないから、アクチュエータ３１のロッド３１ａが実線の位置にあり、回動ピン２９は図２の位置（図３の実線位置）にある。従って、偏心ブッシュ２０は図６、図７に示す位置にあり、これによって高速ロッカアーム１７はそのローラ２１が高速カム１２に当接せず浮かせられている。これによって、低速ロッカアーム１６のみがカム軸１０の低速カム１１によつてローラ１８を介してロッカアーム軸１３を中心に揺動され、その先端の弁間隙調整ねじ１９でブリッジ３を経て吸気弁５、５’を本実施例では図１０のＡに示す小さいリフトＬ1で開閉することになり、エンジンには低速運転に必要な吸気量と圧縮比が与えられる。
このとき高速ロッカアーム１７では、そのローラ２１が高速カム１２より離れているので、吸気弁５、５’の低速回転運動に悪影響を及ぼすことはない。
【００１５】
ディーゼルエンジンが所定高速回転になり、前記制御装置によりエンジン回転数が所定高速域に入った旨感知されれば、前記電磁弁が開かれて圧縮エアがアクチュエータ３１のロッド３１ａを図５における仮想線位置に引込める。これにより支軸２６が図５のように回動されて回動ピン２９が図３の仮想線位置まで回動され、偏心ブッシュ２０は図８、図９に示す位置となり、高速ロッカアーム１７のローラ２１が高速カム１２に当接することになる。従って、高速カム１２によるローラ２１を介しての高速ロッカアーム１７の揺動が弁すきま調節ねじ２２を介して低速ロッカアーム１６に伝達され、該アーム１６が高速カム１２によって揺動されることになる。これにより吸気弁５、５’は本実施例では図１０のＢに示す如く大きく（Ｌ2）開弁し、ディーゼルエンジンに対し高速運転に必要な吸気量と圧縮比を与えることができる。なお、このとき低速カム１１も当然回転しているが、高速カム１２よりリフトが小さいので、高速ロッカアーム１７に影響を及ぼさない。
なお、上記実施例において、ディーゼルエンジンに対する要求性能に応じて低速カム１１、高速カム１２のプロフィールを変化させることにより、高速回転時に図１１及び図１２に例示するような弁リフト・タイミング特性Ｂ’、Ｂ”を得ることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置は、１シリンダ当り１以上各直列に設けられた吸、排気弁に対し、２つの低速カムに挟まれて１つの高速カムが並設されたカム軸と、該カム軸と平行するロッカアーム軸に揺動自在に配設され、且つ一方の二又状の腕に備えたローラを介して前記２つの低速カムと当接し、他方の腕に備えた弁すきま調整ねじを介して前記複数の吸気弁又は排気弁に当接するローラ式低速ロッカアームと、該低速ロッカアームと隣接して前記ロッカアーム軸上に偏心ブッシュを介して揺動自在に配設され、且つ一腕に備えたローラを介して前記高速カムと当接し、他腕に備えた弁すきま調整ねじを介して低速ロッカアームの前記他腕と当接するローラ式高速ロッカアームと、該高速ロッカアームのロッカアーム軸を囲むブラケットと一体的に上方に延びるブラケットにより前記高速ロッカアーム上方に配設した支軸にアームを固定し、その先端に連結ピンを介して取付けた回動ピンの先端を、前記高速ロッカアームの中間にあけた長孔を通して前記偏心ブッシュに固定せしめ、且つエンジン回転数、負荷等に応じて出力する制御装置で制御する作動機構におけるアクチュエータのロッドに取り付けたレバーの基端を前記支軸に固定し、エンジンの低速時、前記高速ロッカアームのローラを前記高速カムより浮かすよう作動する偏心機構とから構成されたことを特徴とするので、ディーゼルエンジンにおいてエンジンの回転数と負荷に応じて吸気弁又は排気弁のリフト、タイミングを可変とし、実圧縮比を変えることができ、これによってディーゼルエンジンの常用運転域における機械損失、ポンピングロスの増大及び大きな燃焼加振力による振動過大を避けることができるばかりでなく、高速ロッカアームのみを作動してそのローラを前記高速カムより浮かせる偏心機構としたことにより、低速用カムと高速用カムの切換えが各シリンダについて円滑に且つ極く短時間で行うことができ、また、ローラ式高速ロッカアームのみ偏心ブッシュを介してロッカアーム軸上に揺動自在に配設したことにより、高速ロッカアームの同シャフトへの組付け及び位相合わせ等が短時間に且つ容易に行うことができ、更に高速ロッカアームの前記他端を低速ロッカアームの他端側にずらせて当接させ、この両ロッカアームの他端に各々弁すきま調整ねじを設けたことにより、弁すきま調整が容易且つ確実になし得るエンジンの可変弁タイミング・リフト装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置付近の平面図
【図２】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置付近の正面略図で一部を断面とした図
【図３】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置における偏心機構の正面略図
【図４】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置における偏心機構の側面略図
【図５】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置における偏心機構のアクチュエータ付近の正面略図
【図６】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン低速回転時における低速ロッカアーム及び高速ロッカアームの一姿勢を示す説明図
【図７】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン低速回転時における低速ロッカアームの作動と高速ロッカアームの姿勢を示す説明図
【図８】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン高速回転時における低速ロッカアーム及び高速ロッカアームの一姿勢を示す説明図
【図９】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン高速回転時における高速ロッカアームの作動と低速ロッカアームの姿勢を示す説明図
【図１０】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置による弁リフト特性図の一例
【図１１】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置による弁リフト特性図の他の例
【図１２】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置による弁リフト特性図の更に他の例。
１；シリンダ
２；燃料噴射弁
３、４；ブリッジ
５、５’；吸気弁
６、６’；排気弁
７；案内筒
８；リテーナ
９；弁ばね
１０；カム軸
１１；低速カム
１２；高速カム
１３；ロッカアーム軸
１４；吸気弁用ロッカアーム
１５；排気弁用ロッカアーム
１６；低速ロッカアーム
１７；高速ロッカアーム
１８、２１；ローラ
１９、２２；弁スキマ調整ねじ
２０；偏心ブッシュ
２３；偏心機構
２４、２５；ブラケット
２６；支軸
２７；アーム
２８；ピン
２９；回動ピン
３０；偏心機構の作動機構
３１；アクチュエータ
３２；レバー
３３；調整板
３４ａ、３４ｂ；ストッパ
３５ａ、３５ｂ；位置調節ねじ。
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジン、殊にディーゼルエンジンの吸気弁又は排気弁の開閉タイミング・リフトを、低速用と高速用に切換えることができる可変弁タイミング・リフト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に使用される高速ディーゼルエンジンでは、本来始動時に必要な圧縮比と常用運転域で必要な圧縮比は異なるべきであるにも拘らず、従来はその圧縮比は始動時に必要な数値に固定されていたため、始動時以外の常用運転域においては機械損失、ポンピングロスの増大を始め、大きな燃焼加振力による振動課題のため耐久力が低下し、またこれに対応して部品剛性を増す必要性から重量が増加し、燃費の増大、ひいてはコストの上昇を招いていた。
このような問題を解決するためには、結局、ディーゼルエンジン回転数と負荷に応じて吸気弁又は排気弁のリフト、タイミングを可変とし、実圧縮比を変えることが考えられる。
【０００３】
一方、ガソリンエンジンにおいては、低速回転から高速回転まで出力性能を常に最適に保つため、吸気弁又は排気弁のリフト、タイミングをエンジン回転数に応じて変更しうる例えば特開平３−３３４１５号公報に開示されているような可変弁リフト装置が知られており、一部実用化されている。
【０００４】
前記特開平３−３３４１５号公報記載の技術は、エンジンの燃焼室に設けられたバルブの頭部に直接当接する第１のロッカアーム（低速用）と、このロッカアームの一側方および他側方にそれぞれ位置され、かつ第１ロッカアームの上面に当接する第２、第３のロッカアーム（高速用）と、回動可能に支持され、前記第１乃至第３のロッカアームの支持部が嵌挿されるとともに、第２、第３のロッカアームの支持部が嵌挿される部分に、他の部分よりも径が大きく且つ軸心が他の部分の軸心から偏心したエキセントリック大径部をそれぞれ形成したロッカシャフトと、第１、第２及び第３のロッカシャフトを駆動するための第１、第２及び第３のカムを有し、第２、第３のカムに同じプロフィールを持たせるとともに、第１のカムにこれとは異なるプロフィールをもたせたカムシャフトとを備え、上記ロッカシャフトを所定角度回転することによる上記エキセントリック大径部の回転によって上記第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカアームの支持部に対して相対的に下方へ移動させ、これによって第２、第３のカムに対する第２、第３のロッカアームの当接をそれぞれ解除し、且つ上記第１のカムに第１のロッカアームを当接させて上記バルブを第１のカムで作動させ、上記ロッカシャフトを所定角度回転することによる上記エキセントリック大径部の回転によって上記第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカアームの支持部に対して相対的に上方へ移動させ、これによって第１のカムに対する第１のロッカアームの当接をそれぞれ解除し、且つ上記第２、第３のロッカアームを第２、第３のカムに当接させて上記バルブを第２、第３のカムで作動させるようにしたことを特徴とする４サイクルエンジンの動弁装置に関するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平３−３３４１５号公報記載の可変弁リフト装置では、「ロッカシャフトを所定角度回転することによる上記エキセントリック大径部の回転によって上記第２、第３のロッカアームの支持部を上記第１ロッカアームの支持部に対して相対的に上方へ移動させ、これによって第１のカムに対する第１のロッカアームの当接をそれぞれ解除し、且つ上記第２、第３のロッカアームを第２、第３のカムに当接させて上記バルブを第２、第３のカムで作動させるように」しているため、多シリンダエンジンで全てのロッカアームを１本のロッカシャフトにより回転するものでは、当該シリンダにおいてはロッカアームがカムのベースサークルと接触していても他の１以上のシリンダではロツカアームがカムのカム面に接してロッカシャフトに荷重となって作用しており、従って低速用カムと高速用カムの切換えをロッカアームがカムのベースサークルに接している短い時間（１００分の何秒か）の間に行うことが難しい。
【０００６】
また、前記エキセントリック大径部は第２、第３のロッカアームとロッカシャフト間に設けられているので価格も高くなるばかりでなく、２個のエキセントリック大径部間及び第２、第３のロッカアームの位相を合わせることが必要であり、その組み付けに多くの時間を要する。
【０００７】
更に、弁すきま調整は各ロッカアームごとに行う必要があるにも拘らず、前記特開平３−３３４１５号公報記載の例では、第１のロッカアームと第２、第３のロッカアームがバルブ上で重なっているため、弁すきま調整ねじが設けられない。 本発明は上記問題点の解決を課題として案出されたもので、低速用カムと高速用カムの切換えが各シリンダについて円滑に且つ極く短時間で行え、また、ロッカアームの同シャフトへの組付け及び位相合わせ等が短時間に且つ容易に行うことができ、更に弁すきま調整が容易なディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明ディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置は、１シリンダ当り１以上各直列に設けられた吸、排気弁に対し、２つの低速カムに挟まれて１つの高速カムが並設されたカム軸と、該カム軸と平行するロッカアーム軸に揺動自在に配設され、且つ一方の二又状の腕に備えたローラを介して前記２つの低速カムと当接し、他方の腕に備えた弁すきま調整ねじを介して前記複数の吸気弁又は排気弁に当接するローラ式低速ロッカアームと、該低速ロッカアームと隣接して前記ロッカアーム軸上に偏心ブッシュを介して揺動自在に配設され、且つ一腕に備えたローラを介して前記高速カムと当接し、他腕に備えた弁すきま調整ねじを介して低速ロッカアームの前記他腕と当接するローラ式高速ロッカアームと、該高速ロッカアームのロッカアーム軸を囲むブラケット と一体的に上方に延びるブラケットにより前記高速ロッカアーム上方に配設した支軸にアームを固定し、その先端に連結ピンを介して取付けた回動ピンの先端を、前記高速ロッカアームの中間にあけた長孔を通して前記偏心ブッシュに固定せしめ、且つエンジン回転数、負荷等に応じて出力する制御装置で制御する作動機構におけるアクチュエータのロッドに取り付けたレバーの基端を前記支軸に固定し、エンジンの低速時、前記高速ロッカアームのローラを前記高速カムより浮かすよう作動する偏心機構とから構成されたことを特徴とする。
【０００９】
【作 用】
上記構成の本発明ディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置では、ディーゼルエンジンの低速回転時は、後記制御装置によりエンジン回転数が低速であることが感知され、前記偏心機構の作動機構には出力されないから前記偏心ブッシュも回動せず、これによって前記高速ロッカアームはそのローラが高速カムに当接せず浮かせられており、前記低速ロッカアームのみが前記低速カムによつて揺動され、その先端の弁間隙調整ねじで吸気弁を小さいリフト、短いタイミングで開閉することになり、エンジンには低速運転に必要な吸気量と圧縮比が与えられる。
このとき前記高速ロッカアームでは、そのローラが高速カムより離れているので、吸気弁の低速回転運動に悪影響を及ぼすことはない。
【００１０】
ディーゼルエンジンが所定高速回転になり、前記制御装置によりエンジン回転数が所定高速域に入った旨感知されれば、前記偏心機構の作動機構に出力されて偏心機構を介して偏心ブッシュが回動され、これによって高速ロッカアームのローラが高速カムに当接することになる。従って、高速カムによる高速ロッカアームの揺動が弁すきま調節ねじを介して低速ロッカアームに伝達され、該アームが高速カムによって揺動されることになる。これにより吸気弁は大きく、長く開弁し、ディーゼルエンジンに対し高速運転に必要な吸気量と圧縮比を与えることができる。なお、このとき低速カムも当然回転しているが、高速カムよりリフトが小さいので、高速ロッカアームに影響を及ぼさない。
【００１１】
【実施例】
図により本発明の一実施例を説明すると、本発明可変弁タイミング・リフト装置が適用される多気筒ディーゼルエンジンの、複数のシリンダ１に面するシリンダヘッド（図示せず）には、燃料噴射ノズル２を挟んでブリッジ３、４で連結された一対の吸気弁５、５’及び一対の排気弁６、６’が各々後記カム軸１０及びロッカアーム軸１３と直角且つ直列に配設され、図示しない吸気ポートの吸気口及び排気ポートの排気口を開閉するよう構成されている。
前記吸気弁５、５’は（以下排気弁６、６’も吸気弁５、５’と同様に構成されるので、吸気弁５、５’及びそれに関連する部分について説明する）、通常の如くシリンダヘッドを上下に貫通して設けられた案内筒７内に摺動自在に挿通されており、その上端に設けたリテーナ８とシリンダヘツド間に介装された弁ばね９によって前記吸気口を閉じる方向へ付勢されている。
前記吸気弁５、５’は、エンジンの回転数に応じて切換えられる後記低速カム及び高速カムによってこれも後記のロッカアームを介して駆動され、前記吸気口を開閉する。
１０はシリンダヘッド上で図示しないクランク軸に平行に配設され、１シリンダごとに２個の低速カム１１と該カム１１間に配設された１個の高速カム１２が並設されたカム軸であり、該カム軸１０と平行してロッカアーム軸１３を配設して吸気弁用ロッカアーム１４及び排気弁６、６’を駆動する排気弁用ロッカアーム１５を支承している。
【００１２】
前記吸気弁用ロッカアーム１４は、ローラ式低速ロッカアーム１６とローラ式高速ロッカアーム１７とから構成され、前記ローラ式低速ロッカアーム１６は図１に示す如く二又状となっており、その中央部が前記ロッカアーム軸１３に揺動自在に配設され、且つ一端側の２つの腕１６ａ端部に備えたローラ１８が前記低速カム１１と常時当接し、他端１６ｂ先端が弁すきま調整ねじ１９を介して前記吸気弁５、５’のブリッジ３の上端に当接するよう構成され、一方、ローラ式高速ロッカアーム１７は、前記低速ロッカアーム１６の２つの腕１６ａ、１６ａ間において前記ロッカアーム軸１３上に、該軸１３に遊嵌した偏心ブッシュ２０を介して揺動自在に配設され、且つ一端１７ａ先端に備えたローラ２１が前記高速カム１２と必要時当接し、他端１７ｂ先端が弁すきま調整ねじ２２を介して低速ロッカアーム１６の前記他端１６ｂ付近と当接するよう構成されている。
なお、前記高速ロッカアーム１７の他端１７ｂ付近と低速ロッカアーム１６の他端１６ｂの間には、低速回転時の高速ロッカアーム１７の遊びを抑え、且つ高速回転時に高速ロッカアーム１７から低速ロッカアーム１６への動作の切替を衝撃なく円滑にするためにロストモーション機構（図示せず）を介装するとよい。具体的には前記高速ロッカアーム１７の他端１７ｂと低速ロッカアーム１６の他端１６ｂｃとの間に小ばねを脱出しないように介装する。
【００１３】
本発明における低速カム１１と高速カム１２の切換え機構、即ち高速ロッカアーム１７の偏心機構２３は次のように構成されている。
即ち、図２〜図５に示すように、前記ロッカアーム１４のロッカアーム軸１３を囲むブラケット２４と一体的に上方に延びるブラケット２５を設け、該ブラケット２５により前記ロッカアーム１４上方にて前記ロッカアーム軸１３と平行に支軸２６を配設し、該支軸２６に固定したアーム２７の先端に連結ピン２８を介して回動ピン２９を取付け、該回動ピン２９の先端を、図１、図２に示す前記高速ロッカアーム１７の穴１７ａを通して前記偏心ブッシュ２０に固定せしめている。
３０は偏心機構２３の作動機構で、先端に例えばエアシリンダの如きアクチュエータ３１のロッド３１ａを取り付けたレバー３２の基端を、調整板３３とともに前記回動軸２６に固定するとともに、前記調整板３３の左右端に位置調節ねじ３５ａ、３５ｂを取り付けたものである。なお、３４ａ、３４ｂは前記調整ねじ３５ａ、３５ｂのストッパである。
前記アクチュエータ３１は、例えば電磁弁を介してエアタンク（いずれも図示せず）に接続し、該電磁弁をエンジン回転数、負荷等に応じて出力する制御装置で開閉制御することにより作動せしめるものである。
【００１４】
上記構成の本発明ディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置では、エンジンの低速回転時は、前記制御装置によりエンジン回転数が低速であることが感知され、前記電磁弁には出力されないから、アクチュエータ３１のロッド３１ａが実線の位置にあり、回動ピン２９は図２の位置（図３の実線位置）にある。従って、偏心ブッシュ２０は図６、図７に示す位置にあり、これによって高速ロッカアーム１７はそのローラ２１が高速カム１２に当接せず浮かせられている。これによって、低速ロッカアーム１６のみがカム軸１０の低速カム１１によつてローラ１８を介してロッカアーム軸１３を中心に揺動され、その先端の弁間隙調整ねじ１９でブリッジ３を経て吸気弁５、５’を本実施例では図１０のＡに示す小さいリフトＬ1で開閉することになり、エンジンには低速運転に必要な吸気量と圧縮比が与えられる。
このとき高速ロッカアーム１７では、そのローラ２１が高速カム１２より離れているので、吸気弁５、５’の低速回転運動に悪影響を及ぼすことはない。
【００１５】
ディーゼルエンジンが所定高速回転になり、前記制御装置によりエンジン回転数が所定高速域に入った旨感知されれば、前記電磁弁が開かれて圧縮エアがアクチュエータ３１のロッド３１ａを図５における仮想線位置に引込める。これにより支軸２６が図５のように回動されて回動ピン２９が図３の仮想線位置まで回動され、偏心ブッシュ２０は図８、図９に示す位置となり、高速ロッカアーム１７のローラ２１が高速カム１２に当接することになる。従って、高速カム１２によるローラ２１を介しての高速ロッカアーム１７の揺動が弁すきま調節ねじ２２を介して低速ロッカアーム１６に伝達され、該アーム１６が高速カム１２によって揺動されることになる。これにより吸気弁５、５’は本実施例では図１０のＢに示す如く大きく（Ｌ2）開弁し、ディーゼルエンジンに対し高速運転に必要な吸気量と圧縮比を与えることができる。なお、このとき低速カム１１も当然回転しているが、高速カム１２よりリフトが小さいので、高速ロッカアーム１７に影響を及ぼさない。
なお、上記実施例において、ディーゼルエンジンに対する要求性能に応じて低速カム１１、高速カム１２のプロフィールを変化させることにより、高速回転時に図１１及び図１２に例示するような弁リフト・タイミング特性Ｂ’、Ｂ”を得ることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置は、１シリンダ当り１以上各直列に設けられた吸、排気弁に対し、２つの低速カムに挟まれて１つの高速カムが並設されたカム軸と、該カム軸と平行するロッカアーム軸に揺動自在に配設され、且つ一方の二又状の腕に備えたローラを介して前記２つの低速カムと当接し、他方の腕に備えた弁すきま調整ねじを介して前記複数の吸気弁又は排気弁に当接するローラ式低速ロッカアームと、該低速ロッカアームと隣接して前記ロッカアーム軸上に偏心ブッシュを介して揺動自在に配設され、且つ一腕に備えたローラを介して前記高速カムと当接し、他腕に備えた弁すきま調整ねじを介して低速ロッカアームの前記他腕と当接するローラ式高速ロッカアームと、該高速ロッカアームのロッカアーム軸を囲むブラケットと一体的に上方に延びるブラケットにより前記高速ロッカアーム上方に配設した支軸にアームを固定し、その先端に連結ピンを介して取付けた回動ピンの先端を、前記高速ロッカアームの中間にあけた長孔を通して前記偏心ブッシュに固定せしめ、且つエンジン回転数、負荷等に応じて出力する制御装置で制御する作動機構におけるアクチュエータのロッドに取り付けたレバーの基端を前記支軸に固定し、エンジンの低速時、前記高速ロッカアームのローラを前記高速カムより浮かすよう作動する偏心機構とから構成されたことを特徴とするので、ディーゼルエンジンにおいてエンジンの回転数と負荷に応じて吸気弁又は排気弁のリフト、タイミングを可変とし、実圧縮比を変えることができ、これによってディーゼルエンジンの常用運転域における機械損失、ポンピングロスの増大及び大きな燃焼加振力による振動過大を避けることができるばかりでなく、高速ロッカアームのみを作動してそのローラを前記高速カムより浮かせる偏心機構としたことにより、低速用カムと高速用カムの切換えが各シリンダについて円滑に且つ極く短時間で行うことができ、また、ローラ式高速ロッカアームのみ偏心ブッシュを介してロッカアーム軸上に揺動自在に配設したことにより、高速ロッカアームの同シャフトへの組付け及び位相合わせ等が短時間に且つ容易に行うことができ、更に高速ロッカアームの前記他端を低速ロッカアームの他端側にずらせて当接させ、この両ロッカアームの他端に各々弁すきま調整ねじを設けたことにより、弁すきま調整が容易且つ確実になし得るエンジンの可変弁タイミング・リフト装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置付近の平面図
【図２】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置付近の正面略図で一部を断面とした図
【図３】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置における偏心機構の正面略図
【図４】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置における偏心機構の側面略図
【図５】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置における偏心機構のアクチュエータ付近の正面略図
【図６】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン低速回転時における低速ロッカアーム及び高速ロッカアームの一姿勢を示す説明図
【図７】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン低速回転時における低速ロッカアームの作動と高速ロッカアームの姿勢を示す説明図
【図８】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン高速回転時における低速ロッカアーム及び高速ロッカアームの一姿勢を示す説明図
【図９】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置のエンジン高速回転時における高速ロッカアームの作動と低速ロッカアームの姿勢を示す説明図
【図１０】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置による弁リフト特性図の一例
【図１１】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置による弁リフト特性図の他の例
【図１２】本発明に係るディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置による弁リフト特性図の更に他の例。
１；シリンダ
２；燃料噴射弁
３、４；ブリッジ
５、５’；吸気弁
６、６’；排気弁
７；案内筒
８；リテーナ
９；弁ばね
１０；カム軸
１１；低速カム
１２；高速カム
１３；ロッカアーム軸
１４；吸気弁用ロッカアーム
１５；排気弁用ロッカアーム
１６；低速ロッカアーム
１７；高速ロッカアーム
１８、２１；ローラ
１９、２２；弁スキマ調整ねじ
２０；偏心ブッシュ
２３；偏心機構
２４、２５；ブラケット
２６；支軸
２７；アーム
２８；ピン
２９；回動ピン
３０；偏心機構の作動機構
３１；アクチュエータ
３２；レバー
３３；調整板
３４ａ、３４ｂ；ストッパ
３５ａ、３５ｂ；位置調節ねじ。
Claims (2)
- １シリンダ当り１以上各直列に設けられた吸、排気弁に対し、２つの低速カムに挟まれて１つの高速カムが並設されたカム軸と、該カム軸と平行するロッカアーム軸に揺動自在に配設され、且つ一方の二又状の腕に備えたローラを介して前記２つの低速カムと当接し、他方の腕に備えた弁すきま調整ねじを介して前記複数の吸気弁又は排気弁に当接するローラ式低速ロッカアームと、該低速ロッカアームと隣接して前記ロッカアーム軸上に偏心ブッシュを介して揺動自在に配設され、且つ一腕に備えたローラを介して前記高速カムと当接し、他腕に備えた弁すきま調整ねじを介して低速ロッカアームの前記他腕と当接するローラ式高速ロッカアームと、該高速ロッカアームのロッカアーム軸を囲むブラケットと一体的に上方に延びるブラケットにより前記高速ロッカアーム上方に配設した支軸にアームを固定し、その先端に連結ピンを介して取付けた回動ピンの先端を、前記高速ロッカアームの中間にあけた長孔を通して前記偏心ブッシュに固定せしめ、且つエンジン回転数、負荷等に応じて出力する制御装置で制御する作動機構におけるアクチュエータのロッドに取り付けたレバーの基端を前記支軸に固定し、エンジンの低速時、前記高速ロッカアームのローラを前記高速カムより浮かすよう作動する偏心機構とから構成したことを特徴とするディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置。
- 前記高速ロッカアーム及び低速ロッカアームの各他腕間にロストモーション機構を介設したことを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの可変弁タイミング・リフト装置。
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