JP4010895B2

JP4010895B2 - Engine valve gear

Info

Publication number: JP4010895B2
Application number: JP2002207409A
Authority: JP
Inventors: 久夫酒井; 賢治阿部; 充杉本; 規人渡邊; 篤梅本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: JP2004052580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムシャフトにより吸気ロッカーアームを介して吸気弁を開閉駆動するとともに、電磁アクチュエータ機構のアマチュアに接続された保持ロッドで吸気弁のステムエンドを押圧して該吸気弁を開弁状態に保持し、かつ電磁アクチュエータ機構による保持を解除されて閉弁状態に復帰する吸気弁の着座時の衝撃を油圧緩衝機構で緩衝するエンジンの動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるエンジンの動弁装置は、本出願人が特願２００１−２２６７０９号により既に提案している。
【０００３】
このエンジンの動弁装置は、吸気弁のステムエンドを押圧して該吸気弁を開弁状態に保持する電磁アクチュエータ機構が吸気ロッカーアームの一端側の上方に配置され、また保持を解除されて閉弁状態に復帰する吸気弁の着座時の衝撃を緩衝する油圧緩衝機構が吸気ロッカーアームの他端側の側方に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものの如く、電磁アクチュエータ機構及び油圧緩衝機構を離れた位置に別個に組み付けるものでは、組付工数や取付スペースが増加する問題があった。しかも吸気ロッカーアームに油圧緩衝機構を作動させるための腕部を設ける必要があるため、その分だけ吸気ロッカーアームの重量及び寸法が増加する問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの動弁装置の電磁アクチュエータ機構および油圧緩衝機構の組付工数、取付スペースおよび重量の削減を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明によれば、シリンダヘッドとカムシャフトホルダとの間に支持されるカムシャフトにより吸気ロッカーアームを介して吸気弁を開閉駆動するとともに、電磁アクチュエータ機構のアマチュアに上端部が接続された保持ロッドで吸気弁のステムエンドを押圧して該吸気弁を開弁状態に保持し、かつ電磁アクチュエータ機構による保持を解除されて閉弁状態に復帰する吸気弁の着座時の衝撃を油圧緩衝機構で緩衝するエンジンの動弁装置であって、前記電磁アクチュエータ機構を挟んで前記吸気弁の反対側に前記油圧緩衝機構を配置すると共に、電磁アクチュエータ機構および油圧緩衝機構を前記カムシャフトホルダに対し一体に着脱し得るようにユニット化して、その両機構を該カムシャフトホルダの、カムシャフトのジャーナルを支持する支持部相互間の連結部の上面にボルトで共締めし、前記油圧緩衝機構が、上面を開放したカップ状に形成されたピストンの上面側に油圧緩衝用の油室を備えると共に、そのピストンの下端に設けた押圧部を前記アマチュアの上面に当接させたことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、吸気弁のステムエンドを押圧して該吸気弁を開弁状態に保持する電磁アクチュエータ機構と、電磁アクチュエータ機構による保持を解除されて閉弁状態に復帰する吸気弁の着座時の衝撃を緩衝する油圧緩衝機構とをユニット化し、そのユニットをカムシャフトホルダに一体に着脱し得るようにしたので、別体の電磁アクチュエータ機構および油圧緩衝機構をそれぞれ独立に着脱する場合に比べて、組付工数、取付スペースおよび重量を削減することができる。また電磁アクチュエータ機構を挟んで吸気弁の反対側に油圧緩衝機構を配置したので、電磁アクチュエータを吸気弁に接近させて保持ロッドの長さを短縮し、重量の軽減を図ることができる。さらに電磁アクチュエータ機構および油圧ダンパー機構を剛性の高いカムシャフトホルダの連結部（つまりカムシャフトのジャーナルを支持する支持部間の連結部）の上面に共締めしたので、それら機構の支持剛性を高めることができる。
【０００８】
また請求項２の発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記電磁アクチュエータ機構および前記油圧緩衝機構を、該電磁アクチュエータ機構が前記吸気弁を開弁状態に保持する保持力の作用方向に重ね合わせて配置したことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、電磁アクチュエータ機構が吸気弁を開弁状態に保持する保持力の作用方向に電磁アクチュエータ機構および油圧緩衝機構を重ね合わせて配置したので、エンジンの幅方向の寸法をコンパクト化することができる。
【００１０】
また請求項３の発明によれば、請求項１又は２の構成に加えて、前記押圧部が、前記保持ロッドに対し同一軸線上に配置されることを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、ピストンの押圧部とアマチュアの保持ロッドとの間に偏心荷重が加わるのを防止できるから、保持ロッドのスムーズな作動が可能となる。
【００１２】
また請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、各シリンダ毎に設けた複数の前記電磁アクチュエータ機構を共通のヘッドカバーで覆ったことを特徴とするエンジンの動弁装置が提案される。
【００１３】
上記構成によれば、各シリンダ毎に設けた複数の電磁アクチュエータ機構を共通のヘッドカバーで覆ったので、それらの電磁アクチュエータ機構を各々独立した別個のカバーで覆う場合に比べて、シール材等の部品点数を削減し、かつエンジンのヘッド部の小型化に寄与することができる。
【００１４】
尚、実施例のカムシャフトホルダ１３は本発明の固定部材に対応し、また実施例の第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１は本発明の吸気ロッカーアームに対応し、また実施例の油圧ダンパー機構６３は本発明の油圧緩衝機構に対応する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図１４は本発明の第１実施例を示すもので、図１はエンジンのシリンダヘッド部の断面図（図２の１−１線断面図）、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３部拡大図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図１の５部拡大図、図６は図５の要部拡大図、図７は図６の７（Ａ）−７（Ａ）線〜７（Ｅ）−７（Ｅ）線断面図、図８は吸気弁閉弁タイミング遅延装置の作動状態を示す、前記図１に対応する図、図９は図８の９部拡大図、図１０は吸気弁の遅閉じ制御によるバルブリフト量の変化を示すグラフ、図１１は吸気弁の遅閉じ制御時におけるバルブリフト量、コイルの電圧およびコイルの電流の変化を示すタイムチャート、図１２は油圧ダンパー機構によるバルブリフト量の変化特性を示すグラフ、図１３は吸気弁のバルブリフト量および油室の油圧の変化特性を示すグラフ、図１４はオリフィスのＬ／Ｄおよび油温に対する吸気バルブの着座時間および着座速度の変化を示すグラフである。
【００１７】
図１に示すように、ＳＯＨＣ型の直列４気筒エンジンＥはシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上面に結合されたカムシャフトホルダ１３とを備えており、シリンダブロック１１に形成したシリンダ１４にピストン１５が摺動自在に嵌合する。シリンダヘッド１２には、シリンダ１４毎に各２個の吸気ポート１６，１６および排気ポート１７，１７が形成されており、シリンダヘッド１２の下面にピストン１５の上面と対向するように形成され燃焼室１８は吸気弁孔１９，１９を介して吸気ポート１６，１６に連通するとともに、排気弁孔２０，２０を介して排気ポート１７，１７に連通する。
【００１８】
吸気弁孔１９，１９を開閉する機関弁としての吸気弁２１，２１はシリンダヘッド１２に設けた弁ガイド２２，２２に摺動自在に案内され、吸気弁ばね２３，２３で閉弁方向に付勢される。排気弁孔２０，２０を開閉する機関弁としての排気弁２４，２４はシリンダヘッド１２に設けた弁ガイド２５，２５に摺動自在に案内され、排気弁ばね２６，２６で閉弁方向に付勢される。カムシャフトホルダ１３はシリンダヘッド１２の長手方向に沿って配置された単一の部材であり、シリンダヘッド１２の上面とカムシャフトホルダ１３の下面との間に吸気・排気共用のカムシャフト２７が支持される。カムシャフト２７はクランクシャフトにタイミングチェーンを介して接続されており、クランクシャフトの２分の１の回転数で回転する。
【００１９】
図２を併せて参照すると明らかなように、カムシャフト２７の上方のカムシャフトホルダ１３には吸気ロッカーアームシャフト２８および排気ロッカーアームシャフト２９が支持されており、吸気ロッカーアームシャフト２８に第１吸気ロッカーアーム３０および第２吸気ロッカーアーム３１が隣接して配置されるとともに、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１の軸方向両側に第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３が配置される。
【００２０】
第１吸気ロッカーアーム３０は中間部を吸気ロッカーアームシャフト２８に支持されており、二股に分岐した一端部に一方の吸気弁２１のステムエンド２１ａに当接するアジャストボルト３４と、球状の上面を有する保持ロッド受け部材３５とが設けられ、また他端部にカムシャフト２７に設けた吸気ハイカム３６に当接するローラ３７が支持される。第２吸気ロッカーアーム３１は中間部を吸気ロッカーアームシャフト２８に支持されており、一端部に他方の吸気弁２１のステムエンド２１ａに当接するアジャストボルト３８が設けられ、また他端部にカムシャフト２７に設けた吸気ローカム３９に当接するスリッパ４０が設けられる。吸気ハイカム３６のカム山に比べて、吸気ローカム３９のカム山の高さは低く設定されている。
【００２１】
吸気ロッカーアームシャフト２８を挟んでローラ３７およびスリッパ４０の反対側の第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１に、該第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１を一体に連結して一体に揺動させ、あるいは相互に分離して独立して揺動させるべく、連結・解除機構４１が設けられる。
【００２２】
連結・解除機構４１は、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１に同軸に形成したピン孔３０ａ，３１ａと、第１吸気ロッカーアーム３０のピン孔３０ａに摺動自在に嵌合する第１ピン４２と、第２吸気ロッカーアーム３１のピン孔３１ａに摺動自在に嵌合する第２ピン４３と、第１ピン４２を第２ピン４３に向けて付勢する戻しばね４４と、第２ピン４３の第１ピン４２と反対側の端面に形成された油室４５とを備えており、油室４５は吸気ロッカーアームシャフト２８の内部に形成した油路２８ａに、吸気ロッカーアームシャフト２８および第２吸気ロッカーアーム３１に形成した油孔２８ｂ，３１ｂを介して常時連通する。
【００２３】
従って、図示せぬ制御手段からの指令で吸気ロッカーアームシャフト２８の油路２８ａ、吸気ロッカーアームシャフト２８の油孔２８ｂおよび第２吸気ロッカーアーム３１の油孔３１ｂを介して油室４５に油圧が供給されると、図２に示すように、戻しばね４４の弾発力に抗して第１、第２ピン４２，４３が移動し、第２ピン４３が両ピン孔３０ａ，３１ａに跨がることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が連結されて一体に揺動可能になる。また油室４５に供給される油圧を抜くと、戻しばね４４の弾発力で第１、第２ピン４２，４３が押し戻され、第１、第２ピン４２，４３がそれぞれ第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１のピン孔３０ａ，３１ａに収納されることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が分離されて独立して揺動可能になる。
【００２４】
排気ロッカーアームシャフト２９に揺動自在に支持された第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３は、その一端側に設けたローラ４６，４７がカムシャフト２７に設けた排気カム４８，４９に当接し、その他端側に設けたアジャストボルト５０，５１が排気弁２４，２４のステムエンド２４ａ，２４ａに当接する。また符号５２は点火プラグ挿入筒であり、一対の排気弁２４，２４の間に設けられる。
【００２５】
次に、吸気弁２１，２１の閉弁タイミングを遅延する吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１の構造を説明する。
【００２６】
吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１は、カムシャフトホルダ１３の吸気側の上面に形成された４個の開口１３ａ…を覆うように設けられるもので、４個のシリンダ１４…に各々対応して一体化された電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３と、４個のシリンダ１４…に対して共通化されたアマチュア固定機構６４とを備える。
【００２７】
図３および図４に示すように、４個の電磁アクチュエータ機構６２は全て同一構造であり、第１端板６５と、第２端板６６と、重ね合わされた多数の第１積層板６８…および多数の第２積層板６９…よりなる２個のヨーク７０，７０とを備える。ヨーク７０，７０の第１積層板６８…および第２積層板６９…は左右対称な形状を有しており、それぞれ上面に開放するコイル収納溝６８ａ，６９ａを備える。また第１端板６５および第２端板６６は、第１、第２積層板６８…，６９…のコイル収納溝６８ａ，６９ａに連なるコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃを備えており、ボビンに巻き付けられたコイル７１が、第１、第２積層板６８，６９のコイル収納溝６８ａ，６９ａおよび第１、第２端板６５，６６のコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃに上方から嵌合し、更にその上部にコイル７１と略同一形状のレアショート板７２が配置される。磁束の成長を促進するためのレアショート板７２は打ち抜き、鍛造、削りだし等で製作したむく材で構成されるが、それを積層板で構成すれば更に効果を高めることができる。
【００２８】
概略長方形の枠状に形成されたレアショート板７２は、その一部に形成されたスリット７２ａで切断されており、その上面が第１、第２端板６５，６６の上面および第１、第２積層板６８…，６９…の上面と面一になるように固定される。コイル７１はコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃ；６８ａ；６９ａに嵌合して樹脂で固着されるが、レアショート板７２もコイル７１と共に樹脂で固着される。左右のヨーク７０，７０間に、上端にアマチュア７３を備えた保持ロッド７４が摺動自在に支持される。概略長方形のアマチュア７３は、その下面が第１、第２端板６５，６６および第１、第２積層板６８…，６９…の上面に対向する。このように、 2個に分割したヨーク７０，７０間に保持ロッド７４を配置したので、単一のヨークに保持ロッド７４を挿通する孔を形成する場合に比べて加工が容易になる。
【００２９】
ヨーク７０，７０の両端部にはそれぞれ上下一対の締結シャフト７５…が配置されており、これら４本の締結シャフト７５…が貫通することで第１、第２端板６５，６６および第１、第２積層板６８…，６９…が一体に締結される。第１、第２積層板６８…，６９…の上面の両側部、つまり締結シャフト７５…の上方に位置する部分に切欠６８ｂ，６９ｂが形成される。
【００３０】
次に、図５に基づいて、電磁アクチュエータ機構６２により開弁保持された吸気弁２１，２１の閉弁時の衝撃を吸収する油圧ダンパー機構６３の構造を説明する。
【００３１】
電磁アクチュエータ機構６２の第１、第２端板６５，６６の上面に、ダンパー下部ケーシング８３と、ダンパー中間ケーシング８４と、ダンパー上部ケーシング８５とが重ね合わされ、図示せぬボルトでカムシャフトホルダ１３の上面に共締めされる。
【００３２】
ダンパー中間ケーシング８４には、ダンパー下部ケーシング８３を下方に貫通するシリンダ８４ｂが一体に形成されており、このシリンダ８４ｂにピストン８８が摺動自在に嵌合する。ピストン８８の上部に配置された入口側チェック弁８９がダンパー中間ケーシング８４およびダンパー上部ケーシング８５間に挟まれて固定される。入口側チェック弁８９は、弁座９０と、弁体９１と、弁体９１を弁座９０に着座する方向に付勢する弁ばね９２とを備えており、図示せぬ油圧源に連なるダンパー上部ケーシング８５の油路Ｐ１からピストン８８の上面側の油室９３に連なる油路Ｐ２へのオイルの通過を許容し、その逆方向のオイルの通過を阻止する機能を有する。
【００３３】
シリンダ８４ｂの内壁には環状の油路Ｐ３が形成されており、この油路Ｐ３はシリンダ８４ｂを半径方向に貫通するオリフィスＯ…を介して、ダンパー下部ケーシング８３の内壁に形成した環状の油路Ｐ４に連通する。油路Ｐ４はダンパー中間ケーシング８４を上下方向に貫通する油路Ｐ５を介してダンパー上部ケーシング８５に設けた出口側チェック弁９４に連通する。出口側チェック弁９４は、弁座９５と、弁体９６と、弁体９６を弁座９５に着座する方向に付勢する弁ばね９７とを備えており、ダンパー中間ケーシング８４の油路Ｐ５から図示せぬオイルタンクへのオイルの通過を許容し、その逆方向のオイルの通過を阻止する機能を有する。
【００３４】
上面が開放したカップ状のピストン８８の下面から下方に突出する押圧部８８ａは、ダンパー中間ケーシング８４の下面に形成した開口８４ｃを貫通してアマチュア７３の上面（つまり保持ロッド７４の上端）に当接可能である。このようにピストン８８の中心に保持ロッド７４の上端を当接させることにより、ピストン８８を安定して作動させることができる。このとき、保持ロッド７４の上端をピストン８８の下面に開口する孔に嵌合させて位置決めすれば、ピストン８８更にを安定して作動させることができる。
【００３５】
ピストン８８は、入口側チェック弁８９との間に配置した戻しばね９８で下向きに付勢される。ピストン８８の押圧部８８ａはアマチュア７３の保持ロッド７４と同軸上に位置しており、ピストン８８の押圧部８８ａとアマチュア７３の保持ロッド７４との間に偏心荷重が加わるのを防止してスムーズな作動を可能にしている。
【００３６】
図１から明らかなように、ダンパー上部ケーシング８５にステー９９を介してセンサ１００が支持されており、このセンサ１００でアマチュア７３の上下位置が検出される。
【００３７】
図６および図７から明らかなように、上面が開口したカップ状のピストン８８の側壁には、軸線方向に高さの異なる五つの位置に、それぞれ円周方向に配置された複数のオリフィスを備える。即ち、図７（Ａ）に示すように、上から１段めには４個のオリフィスＯａ…が９０°間隔で形成され、図７（Ｂ）に示すように、上から２段めには前記４個のオリフィスＯａ…と位相が４５°ずれた状態で４個のオリフィスＯｂ…が９０°間隔で形成され、図７（Ｃ）に示すように、上から３段めには３個のオリフィスＯｃ…が１２０°間隔で形成され、図７（Ｄ）に示すように、上から４段めには前記３個のオリフィスＯｃ…と位相が６０°ずれた状態で３個のオリフィスＯｄ…が１２０°間隔で形成され、図７（Ｅ）に示すように、上から５段めには１個のオリフィスＯｅ…が形成される。
【００３８】
図６の円内に拡大して示すように、各々のオリフィスＯａ〜Ｏｅは、その直径をＤとし、その長さをＬとしたとき、０．５≦Ｌ／Ｄ≦２．０に設定されている。
【００３９】
次に、図１に基づいて、電磁アクチュエータ機構６２の非作動時にアマチュア７３を上昇位置に保持するアマチュア固定機構６４の構造を説明する。
【００４０】
アマチュア固定機構６４は４個のシリンダ１４…に共通の固定機構下部ケーシング１０１を備えており、固定機構下部ケーシング１０１に形成したガイド孔１０２にアマチュア係止部材１０３が摺動自在に嵌合し、このアマチュア係止部材１０３は戻しばね１０４で上限位置に付勢されてガイド孔１０２の上端開口から突出し、アマチュア７３の一辺に突設した突起７３ａの下面に当接する。
【００４１】
固定機構下部ケーシング１０１の上面に各シリンダ１４毎に分割された４個の固定機構上部ケーシング１０５…が重ね合わされ、固定機構上部ケーシング１０５…および固定機構下部ケーシング１０１を貫通する図示せぬボルトでカムシャフトホルダ１３に固定される。固定機構上部ケーシング１０５に形成したシリンダ１０７にピストン１０８が摺動自在に嵌合しており、シリンダ１０７の上部に油室１０９が形成されるとともに、ピストン１０８の下面がアマチュア係止部材１０３の上面に当接する。油室１０９には、図示せぬ油圧源からのオイルが制御弁を介して供給可能である。
【００４２】
そしてカムシャフトホルダ１３および吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１を覆うように、シリンダヘッド１２の上面にヘッドカバー１１０が結合される。
【００４３】
次に、上記構成を備えた第１実施例の作用を説明する。
【００４４】
図２において、エンジンＥの低速運転領域で吸気弁２１，２１の動弁系に設けたけた連結・解除機構４１の油室４５の油圧を抜くと、戻しばね４４の弾発力で第１、第２ピン４２，４３が押し戻され、第１、第２ピン４２，４３がそれぞれ第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１のピン孔３０ａ，３１ａに収納されることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が分離されて独立して揺動可能になる。その結果、カム山が高い吸気ハイカム３６にローラ３７を当接させた第１吸気ロッカーアーム３０は大きく揺動して一方の吸気弁２１を大きなリフト量で開閉する一方、カム山が低い吸気ローカム３９にスリッパ４０を当接させた第２吸気ロッカーアーム３１は小さく揺動して他方の吸気弁２１を小さなリフト量で開閉することで、燃焼室１８内に吸気スワールを発生させて混合気の燃焼効率を高めることができる。
【００４５】
エンジンＥの中・高速運転領域で連結・解除機構４１の油室４５に油圧を供給すると、図２に示すように、戻しばね４４の弾発力に抗して第１、第２ピン４２，４３が移動し、第２ピン４３が両ピン孔３０ａ，３１ａに跨がることで、第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が連結されて一体に揺動可能になる。その結果、カム山が高い吸気ハイカム３６にローラ３７を当接させた第１吸気ロッカーアーム３０と一体に第２吸気ロッカーアーム３１が大きく揺動し、両方の吸気弁２１，２１を大きなリフト量で開閉してエンジンＥの出力が増加する。
【００４６】
吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１の非作動時、つまり電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１への通電が行われないとき、図１に示すようにアマチュア固定機構６４の油室１０９の油圧は抜かれており、戻しばね１０４の弾発力でアマチュア係止部材１０３が上昇してピストン１０８を押し上げた状態にある。この状態では、アマチュア係止部材１０３が突起７３ａに係合することでアマチュア７３を押し上げた位置に保持するため、第１吸気ロッカーアーム３０の揺動に伴って保持ロッド７４がアマチュア７３と共に不要な上下動をするのが防止される。
【００４７】
これにより、保持ロッド７４およびアマチュア７３の慣性重量や摺動抵抗が第１吸気ロッカーアーム３０のスムーズな揺動を阻害することが防止され、吸気弁２９のスムーズな開閉が可能になる。特に、エンジンＥの高速運転時には、吸気第１ロッカーアーム３０の揺動に保持ロッド７４の昇降が追従できず、保持ロッド７４の下端が第１吸気ロッカーアーム３０の保持ロッド受け部材３５から離反したり衝突したりする状況となり、騒音の発生や耐久性の低下の原因となる可能性があるが、かかるエンジンＥの高速運転時に戻しばね１０４の弾発力でアマチュア係止部材１０３を上昇させてアマチュア７３を上昇位置に保持すれば、上記騒音の発生や耐久性の低下を確実に防止することができる。
【００４８】
一方、吸気弁閉弁タイミング遅延装置６１の作動時、つまり電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１への通電が行われるとき、図８に示すようにアマチュア固定機構６４の油室１０９に油圧が供給され、戻しばね１０４の弾発力に抗してアマチュア係止部材１０３が下降する。その結果、アマチュア係止部材１０３がアマチュア７３の突起７３ａから下方に離反し、アマチュア７３および保持ロッド７４は自由に昇降できる状態となる。
【００４９】
しかして、第１吸気ロッカーアーム３０が吸気弁２１のステムエンド２１ａを押し下げて該吸気弁２１のリフト量が最大になるのにタイミングを合わせて電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１を励磁すると、ヨーク７０，７０にアマチュア７３が吸引されることで保持ロッド７４が下降し、その下端が保持ロッド受け部材３５を下方に押圧する。すると、第１吸気ロッカーアーム３０が揺動し、その一端側のアジャストボルト３４が吸気弁２１のステムエンド２１ａを押圧して該吸気弁２１を開弁させたままの状態に保持する。このとき、第１吸気ロッカーアーム３０の他端側のローラ３７はカムシャフト２７の吸気ハイカム３６から離反して空転する。
【００５０】
所定時間の経過後にコイル７１を消磁すると、吸気弁ばね２３の弾発力で吸気弁２１が閉弁位置に上昇し、第１吸気ロッカーアーム３０が逆方向に揺動してローラ３７が吸気ハイカム３６に当接するとともに、保持ロッド受け部材３５に下端を押し上げられた保持ロッド７４と共にアマチュア７３が上昇してヨーク７０，７０の上面から離反する。このように、電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１を所定のタイミングで励磁および消磁することにより、吸気弁２１の閉弁時期を任意の長さだけ遅延させることができ、ポンピングロスの低減による燃料消費の低減を図ることができる。図１０には、エンジンＥの回転数が６５０ｒｐｍの場合および３０００ｒｐｍの場合について、吸気弁２１の遅閉じ制御によるバルブリフト量の変化が示される。
【００５１】
尚、電磁アクチュエータ機構６２の作動時に、連結・解除機構４１で第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１が一体に結合されていれば、２個の吸気弁２１，２１の閉弁タイミングを共に遅延させることができる。また連結・解除機構４１で第１、第２吸気ロッカーアーム３０，３１を分離していれば、第１吸気ロッカーアーム３０側の吸気弁２１の閉弁タイミングだけが遅延し、第２吸気ロッカーアーム３０側の吸気弁２１は吸気ローカム３９のプロフィールに応じたバルブリフト量で開閉する。
【００５２】
以上、吸気弁２１，２１の動弁作用について説明したが、排気弁２４，２４の動弁作用は従来のものと同様である。即ち、図２において、カムシャフト２７に設けた排気カム４８，４９にローラ４６，４７を当接させた第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３が排気ロッカーアームシャフト２９まわりに揺動することで、それら第１、第２排気ロッカーアーム３２，３３に設けたアジャストボルト５０，５１にステムエンド２４ａ，２４ａを当接させた排気弁２４，２４が開閉駆動される。
【００５３】
図３から明らかなように、ヨーク７０，７０の第１、第２積層板６８…，６９…および第１、第２端板６５，６６を一体に結合する４本の締結シャフト７５…は、該ヨーク７０，７０に形成される磁路Ｃ，Ｃを避けた両側位置に配置されるので、締結シャフト７５…の影響による磁束密度の低下を最小限に抑えることができ、しかも締結シャフト７５…が磁路Ｃ，Ｃの側方に配置されるので、電磁アクチュエータ機構６２の上下方向寸法を小型化することができる。またアマチュア７３が吸着されるヨーク７０，７０の上面における第１、第２積層板６８…，６９…の両端位置に、つまり締結シャフト７５…の上方位置に切欠６８ｂ，６９ｂを形成したので、締結シャフト７５…を通過する磁束量を減少させて該締結シャフト７５…の影響による磁束密度の低下を更に低減することができる。そして前記切欠６８ｂ，６９ｂを持たない下面側で第１、第２積層板６８…，６９…をカムシャフトホルダ１３に固定したので、固定面積を充分に確保してカムシャフトホルダ１３に対する電磁アクチュエータ機構６２の固定強度を高めることができる。
【００５４】
更に、アマチュア７３の移動方向に測った切欠６８ｂ，６９ｂの高さは、アマチュア７３がヨーク７０，７０の吸着面に吸着されたときのアマチュア７３およびヨーク７０，７０間のギャップよりも大きいため、アマチュア７３の吸着時にヨーク７０，７０の吸着面を通過する磁束量を最大限に確保してアマチュア７３の吸着力を増加させることができる。しかも片側２本の締結シャフト７５，７５は上下方向（アマチュア７３の吸着方向）に離間して配置されているので、第１、第２積層板６８…，６９…を強固に締結してヨーク７０，７０の吸着面における口開き（締結の緩み）を防止し、アマチュア７３の吸着力の低下を抑制することができる。
【００５５】
ところで、電磁アクチュエータ機構６２は、弁ばね２３の強い弾発力に抗して吸気弁２１を開弁状態に保持するために、アマチュア７３を大きな吸着力で吸着する必要があり、また電磁アクチュエータ機構６２の駆動回路の損失を最小限に抑えるためにも、その駆動電圧が高い方が望ましい。そのために従来の電磁アクチュエータ機構６２は、車載のバッテリの電圧である１２Ｖを例えば４２Ｖに昇圧して使用することを前提としていた。電磁アクチュエータ機構６２を低電圧（つまり車載のバッテリの電圧である１２Ｖ）で駆動するのが難しいのは、以下のような理由からである。
【００５６】
ある電圧（例えば、４２Ｖ）で適切に作動するように設計された電磁アクチュエータ機構６２をより低い電圧で作動させるには、高い電圧の場合と比べてコイル７１に対する電圧印加時間を長くしてヨーク７０，７０における磁束の成長を促す必要がある。しかしながら、エンジンＥの回転数が高い場合には前記磁束の成長を待つ時間的な余裕がないため、アマチュア７３を適切なタイミングで応答性良く吸着することが難しくなる。またコイル７１に対する電圧印加時間を長くするために早いタイミングで電圧を印加すると、その電圧の印加を開始する時点でアマチュア７３とヨーク７０，７０との距離が離れているため、電磁アクチュエータ機構６２の電気端子から見込んだ等価的なインダクタンスが非常に小さくなり、低電圧にも拘わらずコイル７１に大電流が流れてしまう。その結果、電磁アクチュエータ機構６２のコイル７１の直流抵抗や駆動回路の駆動素子の損失が大きくなって磁束の成長への貢献が不充分になり、所望の磁束を得るために更にコイル７１に対する電圧印加タイミングを早めなければならず、電磁アクチュエータ機構６２の消費電力が過大になるか、あるいはアマチュア７３を吸着できなくなる事態に至る。
【００５７】
しかしながら、本実施例では、電磁アクチュエータ機構６２のヨーク７０，７０を構成する第１、第２積層板６８…，６９…および第１、第２端板６５，６６のコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃ；６８ａ；６９ａに嵌合するコイル７１の上面にレアショート板７２を配置したことで、前記コイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃ；６８ａ；６９ａを磁気的にレアショートさせ、コイル７１に電圧を印加した後のヨーク７０，７０の磁束の成長を促進することができる。その結果、車載のバッテリの電圧である１２Ｖを昇圧することなく、またコイル７１に対する電圧印加タイミングをあまり早めることなく、ヨーク７０，７０に充分な磁束を速やかに発生させてアマチュア７３を適切なタイミングで吸着することができ、エンジンＥの高速回転時にも吸気弁２１の遅閉じ制御を可能になすることができる。
【００５８】
またレアショート板７２の上面は第１、第２端板６５，６６および第１、第２積層板６８…，６９…の上面と面一に配置されているので、レアショート板７２の上面をアマチュア７３を吸着する吸着面の一部として機能させることができる。これにより、ヨーク７０，７０に吸着されたアマチュア７３がレアショート板７２と一体になり、該アマチュア７３の実質的な磁路断面積が増加して磁気飽和が緩和されるので、僅かではあるがアマチュア７３を薄くして軽量化を図るとともに、電磁アクチュエータ機構６２の上下方向寸法を小型化することができる。しかもレアショート板７２の位置が高くなるので、その下方のコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃ；６８ａ；６９ａの容積を拡大してコイル７１を大型化することができる。
【００５９】
またレアショート板７２とコイル収納溝６５ｂ，６５ｃ；６６ｂ，６６ｃ；６８ａ；６９ａとの間のギャップα（図３および図４参照）は、アマチュア７３が吸着された状態で該アマチュア７３とヨーク７０，７０の吸着面とのギャップ（実質的に０）よりも大きいため、前記ギャップαに磁束が漏れるのを防止してアマチュア７３の吸着力を高めることができる。更に、長方形のレアショート板７２の一部にスリット７２ａを形成したことで、ヨーク７０，７０に発生する磁束に起因する誘導起電力によりレアショート板７２に渦電流が流れるのを抑制し、コイル７１の消費電力を削減することができる。
【００６０】
レアショート板７２を持たないもの（図１１（Ａ）参照）と、レアショート板７２を持つもの（図１１（Ｂ）参照）とを比較すると明らかなように、レアショート板７２を設けたことにより、電圧印加のタイミングを遅らせ、かつアマチュア７３の吸着に至るまでの時間においてコイル７１に供給する電流および投入エネルギーを大幅に低減しても、吸気弁２１のバルブリフト量を最大バルブリフト位置に保持することができる。
【００６１】
さて、吸気弁２１の開弁保持を解除すべくコイル７１を励磁状態から消磁状態に切り換えると、吸気弁ばね２３の弾発力で吸気弁２１が閉弁する。このとき、吸気弁２１が吸気弁孔１９に衝撃的に着座するのを防止するために油圧ダンパー機構６３が作用する。即ち、閉弁する吸気弁２１のステムエンド２１によって保持ロッド７４が押し上げられると、保持ロッド７４の上端に設けたアマチュア７３に押圧部８８ａを押圧された油圧ダンパー機構６３のピストン８８が、図９の下降位置から図５の上昇位置へと戻しばね９８の弾発力に抗して押し上げられる。ダンパー中間ケーシング８４のシリンダ８４ｂ内をピストン８８が上昇すると、ピストン８８の上方の油室９３の容積が減少する。ピストン８８が下降位置にあるとき、油室９３には開弁した入口側チェック弁８９を介して油圧が供給されているが、ピストン８８の上昇によって油室９３の容積が減少すると入口側チェック弁８９が閉弁し、油室９３内のオイルは出口側チェック弁９４を開弁して排出される。このとき、油室９３内のオイルがピストン８８に形成したオリフィスＯａ〜Ｏｅおよびダンパー中間ケーシング８４に形成したオリフィスＯを通過することで、吸気弁２１が吸気弁孔１９に衝撃的に着座するのを防止する油圧緩衝力が発生する。
【００６２】
上記油圧緩衝力の発生メカニズムを更に詳細に説明する。ピストン８８が図９に示す下降位置から上昇を開始するとき、ダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯが機能して油圧緩衝力が発生し、バルブリフト量は一定の比率で減少する（図１２のａ領域参照）。ピストン８８の上動に伴い、該ピストン８８の上端とダンパー中間ケーシング８４の油路Ｐ３の上端との隙間βの通路断面積が次第に減少し、やがて油路Ｐ３に臨む隙間βの通路断面積と、油路Ｐ３に臨むオリフィスＯａ〜Ｏｅの通路断面積との総和がダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯの通路断面積に一致すると（図１２のｂ点参照）、それ以降はオリフィスＯは実質的に機能しなくなり、隙間βおよびオリフィスＯａ〜Ｏｅが機能して油圧緩衝力が発生する。ピストン８８の上動に伴って隙間βが減少すると油圧緩衝力は次第に増加し、やがて隙間βが消滅すると、油路Ｐ３に臨むオリフィスＯａ〜Ｏｅだけが油圧緩衝力を発生する。
【００６３】
当初は全てのオリフィスＯａ〜Ｏｅが油路Ｐ３に臨んでいるが、ピストン８８の上動に伴って先ず１段目の４個のオリフィスＯａが閉塞され、続いて２段目の４個のオリフィスＯｂ、３段目の３個のオリフィスＯｃ、４段目の３個のオリフィスＯｄおよび５段目の１個のオリフィスＯｅが順次閉塞される。その間、オリフィスＯａ〜Ｏｅの通路断面積が段階的に減少することで油圧緩衝力は段階的に増加し、バルブリフト量の減少率が段階的に減少する（図１２のｃ領域参照）。そして全てのオリフィスＯａ〜Ｏｅが閉塞されると（図１２のｄ点参照）、ピストン８８とシリンダ８４ｂとの間の微小なクリアランスをオイルが通過することでバルブリフト量が極低速で減少し、衝撃を発生させずに吸気弁２１をゆっくりと吸気弁孔１９に着座させて騒音の発生や異常摩耗の発生を防止することができる（図１２のｅ領域参照）。
【００６４】
仮に、ピストン８８がオリフィスＯａ〜Ｏｅを備えていないとすると、図１２に破線で示すように、領域ｃにおいてバルブリフト量が直線的に減少してしまい、吸気弁２１が吸気弁孔１９に対して着座する瞬間の着座速度を減少させることが困難である。
【００６５】
以上のように、油圧ダンパー機構６３がダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯとピストン８８のオリフィスＯａ〜Ｏｅとを備えており、オリフィスＯａ〜Ｏｅの個数が上側の１段目から下側の５段目に向かって次第に減少しているので、ピストン８８の上動の初期に前記オリフィスＯ，Ｏａ〜Ｏｅのトータルの通路断面積の減少率が大きく、またピストン８８の上動の末期に前記通路断面積の減少率が小さくなるため、時間の経過に伴うバルブリフト量の減少率を漸減させて吸気弁２１を吸気弁孔１９にゆっくりと着座させることができる。
【００６６】
しかもダンパー中間ケーシング８４及びピストン８８の両方にオリフィスＯ，Ｏａ〜Ｏｅを設けたので、ダンパー中間ケーシング８４だけにオリフィスを設ける場合に比べて油圧ダンパー機構６３を小型化することができる。更にピストン８８の各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅを等間隔に配置し、かつ隣接する段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの位相を異ならせたので、つまりオリフィスＯａ〜Ｏｅが上下方向に重ならないように配置したので、ピストン８８の上下方向の寸法を小型化することができる。また各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅを円周方向に等間隔に配置したので、ピストン８８が円周方向に不均一に摩耗することが防止され、油圧ダンパー機構６３の機能を長期に亘って正常に発揮させることができる。
【００６７】
また各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの大きさを同じにして数だけを異ならせたので、各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの直径を異ならせて開口面積を変化させる場合に比べて加工が容易であり、かつ各段のオリフィスＯａ〜Ｏｅの数を変更するだけで緩衝特性を容易に調整することができる。更に、各段のオリフィスオリフィスＯａ〜Ｏｅがピストン８８上の同じ高さに設けられているので、ピストン８８の上下方向の寸法を更に小型化することができる。
【００６８】
図１３には、コイル７１の消磁後のバルブリフト量の減少特性と、油室９３の油圧の変化特性とが示されており、実線はオリフィスの通路断面積が適正な場合、鎖線は過大な場合、破線は過小な場合に対応している。コイル７１の消磁直後の高リフト領域Ａではダンパー中間ケーシング８４のオリフィスＯによってバルブリフト量の減少率がコントロールされ、中〜低リフト領域Ｂではピストン８８のオリフィスＯａ〜Ｏｅによってバルブリフト量の減少率がコントロールされ、極低リフト領域Ｃではピストン８８とシリンダ８４ｂとの間のクリアランスによって吸気弁２１の着座がコントロールされる。
【００６９】
図５で説明したように、オリフィスＯａ〜Ｏｅは直径Ｄと長さＬとの関係が０．５≦Ｌ／Ｄ≦２．０に設定されている。オイルの粘性は温度によって変化し、オイルの粘性が高くなる低温時にはオリフィスＯａ〜Ｏｅを通過するオイルの流通抵抗が大きくなって吸気弁２１の着座が遅れて着座限界時間を越えてしまう。またオイルの粘性が低くなる高温時にオリフィスＯａ〜Ｏｅを通過するオイルの流通抵抗が小さくなっても、吸気弁２１の着座速度が着座限界速度を越えないようにする必要がある。
【００７０】
図１４に示すように、油温が使用油温領域の最低温度にあっても、Ｌ／Ｄが２．０以下であれば吸気弁２１の着座時間を着座限界時間以下に抑えることができる。また油温が使用油温領域の最高温度のとき、Ｌ／Ｄの値に関わらずに吸気弁２１の着座時間は着座限界時間以下に抑えられている。従って、Ｌ／Ｄの値は０近傍まで小さくすることができるが、流量特性の経年変化を考慮して０．５以上とする。
【００７１】
尚、オリフィスＯａ〜Ｏｅの入口側をファンネル状（あるいはテーパー状）に拡開することで、流量特性の経年変化を回避することができる。
【００７２】
以上のように、電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３をユニット化し、それをカムシャフトホルダ１３に対して着脱することができるので、電磁電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３を別体にして各々独立に着脱する場合に比べて、組付工数の削減および取付スペースの削減に寄与することができる。また電磁アクチュエータ機構６２の上方に油圧ダンパー機構６３を同軸に重ね合わせて配置し、電磁アクチュエータ機構６２の保持ロッド７４の上端に油圧ダンパー機構６３のピストン８８の押圧部８８ａの下端を直接当接させたので、エンジンＥの幅方向（クランクシャフトに直交する方向）の寸法を小型化することができる。しかも電磁アクチュエータ機構６２を下側に配置し、その上方に油圧ダンパー機構６３を配置したので、油圧ダンパー機構６３の上方に電磁アクチュエータ機構６２を配置する場合に比べて、保持ロッド７４の長さを短縮することができる。更に、全ての電磁アクチュエータ機構６２…、油圧ダンパー機構６３…およびアマチュア固定機構６４を共通のヘッドカバー１１０で覆ったので、それらを各々独立した別個のカバーで覆う場合に比べて、シール材等の部品点数を削減するとともにエンジンＥのヘッド部の小型化に寄与することができる。
【００７３】
電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３をカムシャフトホルダ１３に支持したので、それらをシリンダヘッド１２に取り付ける場合に比べて該シリンダヘッド１２を小型化することができ、また油圧ダンパー機構６３に連なる油路をシリンダヘッド１２に形成する必要がなくなるので、該シリンダヘッド１２の加工が容易になる。またカムシャフトホルダ１３はクランクシャフトの軸方向に延びる一体型のものであり、電磁アクチュエータ機構６２および油圧ダンパー機構６３を剛性の高いカムシャフトホルダ１３の連結部（つまりカムシャフト２７のジャーナルを支持する支持部間）に設けたので、それらの支持剛性を高めることができる。
【００７４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００７５】
例えば、本発明はクランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機のような船舶推進用エンジンに対しても適用することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、吸気弁のステムエンドを押圧して該吸気弁を開弁状態に保持する電磁アクチュエータ機構と、電磁アクチュエータ機構による保持を解除されて閉弁状態に復帰する吸気弁の着座時の衝撃を緩衝する油圧緩衝機構とをユニット化し、そのユニットをカムシャフトホルダに一体に着脱し得るようにしたので、別体の電磁アクチュエータ機構および油圧緩衝機構をそれぞれ独立に着脱する場合に比べて、組付工数、取付スペースおよび重量を削減することができる。また電磁アクチュエータ機構を挟んで吸気弁の反対側に油圧緩衝機構を配置したので、電磁アクチュエータを吸気弁に接近させて保持ロッドの長さを短縮し、重量の軽減を図ることができる。さらに電磁アクチュエータ機構および油圧ダンパー機構を剛性の高いカムシャフトホルダの連結部（つまりカムシャフトのジャーナルを支持する支持部間の連結部）の上面に共締めしたので、それら機構の支持剛性を高めることができる。
【００７７】
また請求項２の発明によれば、電磁アクチュエータ機構が吸気弁を開弁状態に保持する保持力の作用方向に電磁アクチュエータ機構および油圧緩衝機構を重ね合わせて配置したので、エンジンの幅方向の寸法をコンパクト化することができる。
【００７８】
また請求項３の発明によれば、油圧緩衝機構におけるピストンの押圧部が、保持ロッドに対し同一軸線上に配置されるので、そのピストンの押圧部とアマチュアの保持ロッドとの間に偏心荷重が加わるのを防止できて、保持ロッドのスムーズな作動が可能となる。
【００７９】
また請求項４の発明によれば、各シリンダ毎に設けた複数の電磁アクチュエータ機構を共通のヘッドカバーで覆ったので、それらの電磁アクチュエータ機構を各々独立した別個のカバーで覆う場合に比べて、シール材等の部品点数を削減し、かつエンジンのヘッド部の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンのシリンダヘッド部の断面図（図２の１−１線断面図）
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図１の３部拡大図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図１の５部拡大図
【図６】図５の要部拡大図
【図７】図６の７（Ａ）−７（Ａ）線〜７（Ｅ）−７（Ｅ）線断面図
【図８】吸気弁閉弁タイミング遅延装置の作動状態を示す、前記図１に対応する図
【図９】図８の９部拡大図
【図１０】吸気弁の遅閉じ制御によるバルブリフト量の変化を示すグラフ
【図１１】吸気弁の遅閉じ制御時におけるバルブリフト量、コイルの電圧およびコイルの電流の変化を示すタイムチャート
【図１２】油圧ダンパー機構によるバルブリフト量の変化特性を示すグラフ
【図１３】吸気弁のバルブリフト量および油室の油圧の変化特性を示すグラフ
【図１４】オリフィスのＬ／Ｄおよび油温に対する吸気バルブの着座時間および着座速度の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１２シリンダヘッド
１３カムシャフトホルダ
１４シリンダ
２１吸気弁
２１ａステムエンド
２７カムシャフト
３０第１吸気ロッカーアーム（吸気ロッカーアーム）
３１第２吸気ロッカーアーム（吸気ロッカーアーム）
６２電磁アクチュエータ機構
６３油圧ダンパー機構（油圧緩衝機構）
７３アマチュア
７４保持ロッド
９３油室
１００ヘッドカバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, the intake valve is driven to open and close by the camshaft through the intake rocker arm, and the intake valve is opened by pressing the stem end of the intake valve with the holding rod connected to the armature of the electromagnetic actuator mechanism. The present invention relates to a valve operating apparatus for an engine that uses an oil pressure buffering mechanism to buffer an impact at the time of seating of an intake valve that is held and released from holding by an electromagnetic actuator mechanism to return to a closed state.
[0002]
[Prior art]
Such an engine valve device has already been proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2001-226709.
[0003]
In this valve operating system of the engine, an electromagnetic actuator mechanism that presses the stem end of the intake valve to hold the intake valve in an open state is disposed above one end side of the intake rocker arm, and is released from being held and closed. A hydraulic shock-absorbing mechanism that cushions an impact at the time of seating of the intake valve that returns to the valve state is disposed on the side of the other end side of the intake rocker arm.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where the electromagnetic actuator mechanism and the hydraulic shock absorbing mechanism are separately assembled as in the conventional one, there is a problem that the number of assembling steps and the mounting space increase. In addition, since it is necessary to provide the intake rocker arm with an arm for operating the hydraulic shock absorbing mechanism, there has been a problem that the weight and size of the intake rocker arm increase accordingly.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to reduce the number of assembling steps, mounting space, and weight of an electromagnetic actuator mechanism and a hydraulic shock absorbing mechanism of an engine valve gear.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an intake valve is driven to open and close via an intake rocker arm by a camshaft supported between a cylinder head and a camshaft holder, and an electromagnetic actuator mechanism is provided. An intake valve that presses the stem end of the intake valve with a holding rod whose upper end is connected to the armature of the valve to hold the intake valve in an open state, and is released from being held by the electromagnetic actuator mechanism to return to the closed state A valve operating apparatus for an engine that cushions an impact at the time of seating by a hydraulic buffer mechanism, wherein the hydraulic buffer mechanism is disposed on the opposite side of the intake valve with the electromagnetic actuator mechanism interposed therebetween, and the electromagnetic actuator mechanism and the hydraulic buffer The mechanism is unitized so that it can be attached to and detached from the camshaft holder integrally, and both mechanisms are connected to the camshaft holder. The hydraulic shock absorber is fastened with a bolt to the upper surface of the connecting portion between the support portions that support the journal of the camshaft, and the hydraulic shock absorbing mechanism is provided on the upper surface side of the piston formed in a cup shape with the upper surface open. A valve operating device for an engine is provided, which is provided with a chamber and has a pressing portion provided at the lower end of the piston in contact with the upper surface of the amateur.
[0007]
According to the above configuration, the electromagnetic actuator mechanism that presses the stem end of the intake valve to hold the intake valve in the open state, and the intake valve that is released from the hold by the electromagnetic actuator mechanism and returns to the closed state is seated As a unit with the hydraulic shock absorbing mechanism that cushions the impact of the unit, the unit can be attached to and detached from the camshaft holder, so that the separate electromagnetic actuator mechanism and hydraulic shock absorbing mechanism can be attached and detached independently of each other. Assembling man-hours, installation space and weight can be reduced. Since placing the hydraulic cushioning mechanism on the opposite side of the intake valve across the electromagnetic actuator Organization, to reduce the length of the holding rod is brought closer to the electromagnetic actuator to the intake valve, it is possible to reduce the weight. Furthermore, since the electromagnetic actuator mechanism and hydraulic damper mechanism are fastened together on the upper surface of the connecting part of the camshaft holder with high rigidity (that is, the connecting part between the support parts that support the camshaft journal), the support rigidity of these mechanisms is increased. Can do.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the electromagnetic actuator mechanism and the hydraulic shock absorbing mechanism are configured such that the electromagnetic actuator mechanism holds the intake valve in a valve opening state. A valve operating device for an engine characterized by being arranged so as to overlap with each other is proposed.
[0009]
According to the above configuration, since the electromagnetic actuator mechanism and the hydraulic shock absorbing mechanism are arranged so as to overlap each other in the direction in which the electromagnetic actuator mechanism holds the intake valve in the open state, the size in the width direction of the engine is reduced. be able to.
[0010]
According to the third aspect of the invention, in addition to the configuration of claim 1 or 2, wherein the push pressure section, a valve operating device for an engine characterized in that it is arranged on the same axis with respect to the holding rod Proposed.
[0011]
According to the above configuration, since an eccentric load can be prevented from being applied between the pressing portion of the piston and the holding rod of the amateur, the holding rod can be smoothly operated.
[0012]
According to a fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the plurality of electromagnetic actuator mechanisms provided for each cylinder are covered with a common head cover. An engine valve device is proposed.
[0013]
According to the above configuration, since a plurality of electromagnetic actuator mechanisms provided for each cylinder are covered with a common head cover, components such as a sealing material are compared to a case where these electromagnetic actuator mechanisms are each covered with an independent separate cover. The number of points can be reduced and the engine head can be reduced in size.
[0014]
The camshaft holder 13 of the embodiment corresponds to the fixing member of the present invention, and the first and second intake rocker arms 30 and 31 of the embodiment correspond to the intake rocker arm of the present invention, and the hydraulic pressure of the embodiment. The damper mechanism 63 corresponds to the hydraulic shock absorbing mechanism of the present invention.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below based on the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0016]
1 to 14 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylinder head portion of the engine (cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 2), and FIG. 3 is an enlarged view of part 3 of FIG. 1, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged view of part 5 of FIG. 1, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7 (A) -7 (A) to 7 (E) -7 (E) in FIG. 6, and FIG. 8 shows the operating state of the intake valve closing timing delay device. FIG. 9 is a corresponding diagram, FIG. 9 is an enlarged view of a portion 9 in FIG. 8, FIG. 10 is a graph showing changes in the valve lift amount by the slow closing control of the intake valve, FIG. FIG. 12 is a graph showing a change characteristic of the valve lift amount by the hydraulic damper mechanism, and FIG. 13 is a valve of the intake valve. Shift amount and a graph showing the change of hydraulic pressure characteristic of the oil chamber, FIG. 14 is a graph showing the seating time and the change of the seating velocity of the intake valve with respect to L / D and the oil temperature of the orifice.
[0017]
As shown in FIG. 1, the SOHC type in-line four-cylinder engine E includes a cylinder block 11, a cylinder head 12 coupled to the upper surface of the cylinder block 11, and a camshaft holder 13 coupled to the upper surface of the cylinder head 12. The piston 15 is slidably fitted to a cylinder 14 formed in the cylinder block 11. The cylinder head 12 is formed with two intake ports 16 and 16 and exhaust ports 17 and 17 for each cylinder 14, and is formed on the lower surface of the cylinder head 12 so as to face the upper surface of the piston 15. 18 communicates with intake ports 16 and 16 through intake valve holes 19 and 19 and communicates with exhaust ports 17 and 17 through exhaust valve holes 20 and 20.
[0018]
The intake valves 21 and 21 as engine valves for opening and closing the intake valve holes 19 and 19 are slidably guided by valve guides 22 and 22 provided in the cylinder head 12 and attached in the valve closing direction by intake valve springs 23 and 23. Be forced. Exhaust valves 24, 24 as engine valves for opening and closing the exhaust valve holes 20, 20 are slidably guided by valve guides 25, 25 provided in the cylinder head 12, and attached in the valve closing direction by exhaust valve springs 26, 26. Be forced. The camshaft holder 13 is a single member arranged along the longitudinal direction of the cylinder head 12, and a camshaft 27 for both intake and exhaust is supported between the upper surface of the cylinder head 12 and the lower surface of the camshaft holder 13. Is done. The camshaft 27 is connected to the crankshaft via a timing chain, and rotates at half the rotational speed of the crankshaft.
[0019]
As is apparent from FIG. 2 as well, an intake rocker arm shaft 28 and an exhaust rocker arm shaft 29 are supported on the camshaft holder 13 above the camshaft 27, and the intake air rocker arm shaft 28 receives the first intake air. The rocker arm 30 and the second intake rocker arm 31 are disposed adjacent to each other, and the first and second exhaust rocker arms 32 and 33 are disposed on both axial sides of the first and second intake rocker arms 30 and 31. .
[0020]
The intermediate portion of the first intake rocker arm 30 is supported by the intake rocker arm shaft 28, and has an adjustment bolt 34 that comes into contact with the stem end 21 a of one intake valve 21 at one end branched into two branches and a spherical upper surface. A holding rod receiving member 35 is provided, and a roller 37 that contacts an intake high cam 36 provided on the camshaft 27 is supported at the other end. An intermediate portion of the second intake rocker arm 31 is supported by the intake rocker arm shaft 28, an adjustment bolt 38 that contacts the stem end 21 a of the other intake valve 21 is provided at one end, and a camshaft is provided at the other end. A slipper 40 is provided in contact with the intake low cam 39 provided on the cam 27. Compared to the cam peak of the intake high cam 36, the cam peak height of the intake low cam 39 is set lower.
[0021]
The first and second intake rocker arms 30, 31 are integrally connected to the first and second intake rocker arms 30, 31 on the opposite side of the roller 37 and the slipper 40 with the intake rocker arm shaft 28 therebetween. A connecting / releasing mechanism 41 is provided to swing or separate and swing independently from each other.
[0022]
The connection / release mechanism 41 is slidably fitted into pin holes 30a and 31a formed coaxially with the first and second intake rocker arms 30 and 31, and the pin hole 30a of the first intake rocker arm 30. A pin 42, a second pin 43 slidably fitted in the pin hole 31 a of the second intake rocker arm 31, a return spring 44 that biases the first pin 42 toward the second pin 43, and a second An oil chamber 45 formed on an end surface of the pin 43 opposite to the first pin 42 is provided, and the oil chamber 45 is connected to an oil passage 28a formed inside the intake rocker arm shaft 28 with the intake rocker arm shaft 28 and The second intake rocker arm 31 always communicates through oil holes 28b, 31b.
[0023]
Accordingly, hydraulic pressure is supplied to the oil chamber 45 via the oil passage 28a of the intake rocker arm shaft 28, the oil hole 28b of the intake rocker arm shaft 28, and the oil hole 31b of the second intake rocker arm 31 in response to a command from a control means (not shown). When supplied, as shown in FIG. 2, the first and second pins 42 and 43 move against the elastic force of the return spring 44, and the second pin 43 straddles both the pin holes 30a and 31a. As a result, the first and second intake rocker arms 30 and 31 are connected and can swing integrally. Further, when the hydraulic pressure supplied to the oil chamber 45 is released, the first and second pins 42 and 43 are pushed back by the elastic force of the return spring 44, and the first and second pins 42 and 43 are respectively moved to the first and second. By being accommodated in the pin holes 30a, 31a of the intake rocker arms 30, 31, the first and second intake rocker arms 30, 31 are separated and can swing independently.
[0024]
The first and second exhaust rocker arms 32 and 33 that are swingably supported by the exhaust rocker arm shaft 29 have rollers 46 and 47 provided on one end side of which are in contact with exhaust cams 48 and 49 provided on the camshaft 27. The adjusting bolts 50 and 51 provided on the other end side come into contact with the stem ends 24a and 24a of the exhaust valves 24 and 24, respectively. Reference numeral 52 denotes a spark plug insertion cylinder provided between the pair of exhaust valves 24 and 24.
[0025]
Next, the structure of the intake valve closing timing delay device 61 that delays the closing timing of the intake valves 21 and 21 will be described.
[0026]
The intake valve closing timing delay device 61 is provided so as to cover the four openings 13 a formed on the intake side upper surface of the camshaft holder 13, and is integrated with each of the four cylinders 14. An electromagnetic actuator mechanism 62 and a hydraulic damper mechanism 63, and an armature fixing mechanism 64 common to the four cylinders 14.
[0027]
As shown in FIGS. 3 and 4, the four electromagnetic actuator mechanisms 62 all have the same structure, and the first end plate 65, the second end plate 66, and a number of the first laminated plates 68. Two yokes 70, 70 made up of a large number of second laminated plates 69. The first laminated plates 68 ... and the second laminated plates 69 ... of the yokes 70, 70 have a symmetrical shape, and are provided with coil receiving grooves 68a, 69a that are open on the upper surface, respectively. The first end plate 65 and the second end plate 66 are provided with coil storage grooves 65b, 65c; 66b, 66c connected to the coil storage grooves 68a, 69a of the first and second laminated plates 68, 69, The coil 71 wound around the bobbin is located above the coil housing grooves 68a and 69a of the first and second laminated plates 68 and 69 and the coil housing grooves 65b and 65c of the first and second end plates 65 and 66; 66b and 66c. And a rare short plate 72 having substantially the same shape as that of the coil 71 is disposed thereon. The rare short plate 72 for accelerating the growth of the magnetic flux is composed of a peeled material manufactured by punching, forging, shaving, etc., but if it is composed of a laminated plate, the effect can be further enhanced.
[0028]
The rare short plate 72 formed in a substantially rectangular frame shape is cut by a slit 72a formed in a part thereof, and the upper surface thereof is the upper surface of the first and second end plates 65 and 66 and the first and first The two laminated plates 68..., 69. The coil 71 is fitted into the coil housing grooves 65b, 65c; 66b, 66c; 68a; 69a and fixed with resin, but the rare short plate 72 is also fixed with the coil 71 with resin. A holding rod 74 having an armature 73 at the upper end is slidably supported between the left and right yokes 70. The lower surface of the generally rectangular amateur 73 faces the upper surfaces of the first and second end plates 65 and 66 and the first and second laminated plates 68. As described above, since the holding rod 74 is disposed between the two yokes 70, 70, the machining is facilitated as compared with the case where a hole for inserting the holding rod 74 is formed in a single yoke.
[0029]
A pair of upper and lower fastening shafts 75 are arranged at both ends of the yokes 70, 70, and the four fastening shafts 75 pass through the first and second end plates 65, 66 and the first, The second laminated plates 68 ... 69 are fastened together. Cutouts 68b and 69b are formed in both side portions of the upper surfaces of the first and second laminated plates 68, 69, that is, portions located above the fastening shafts 75.
[0030]
Next, the structure of the hydraulic damper mechanism 63 that absorbs an impact when the intake valves 21 and 21 held open by the electromagnetic actuator mechanism 62 are closed will be described with reference to FIG.
[0031]
A damper lower casing 83, a damper intermediate casing 84, and a damper upper casing 85 are superimposed on the upper surfaces of the first and second end plates 65, 66 of the electromagnetic actuator mechanism 62, and the camshaft holder 13 is secured with bolts (not shown). Fastened together with the top surface.
[0032]
The damper intermediate casing 84 is integrally formed with a cylinder 84b that penetrates the damper lower casing 83 downward, and a piston 88 is slidably fitted into the cylinder 84b. An inlet-side check valve 89 disposed at the upper part of the piston 88 is sandwiched and fixed between the damper intermediate casing 84 and the damper upper casing 85. The inlet-side check valve 89 includes a valve seat 90, a valve body 91, and a valve spring 92 that urges the valve body 91 in the direction in which the valve body 91 is seated on the valve seat 90. The oil passage P1 has a function of allowing passage of oil from the oil passage P1 of the casing 85 to the oil passage P2 connected to the oil chamber 93 on the upper surface side of the piston 88 and preventing passage of oil in the opposite direction.
[0033]
An annular oil passage P3 is formed on the inner wall of the cylinder 84b, and this oil passage P3 is formed on the inner wall of the damper lower casing 83 via an orifice O ... penetrating the cylinder 84b in the radial direction. Communicate with P4. The oil passage P4 communicates with an outlet side check valve 94 provided in the damper upper casing 85 via an oil passage P5 penetrating the damper intermediate casing 84 in the vertical direction. The outlet side check valve 94 includes a valve seat 95, a valve body 96, and a valve spring 97 that biases the valve body 96 in a direction in which the valve body 96 is seated on the valve seat 95, and from the oil passage P <b> 5 of the damper intermediate casing 84. It has a function of allowing passage of oil to an oil tank (not shown) and preventing passage of oil in the opposite direction.
[0034]
The pressing portion 88a that protrudes downward from the lower surface of the cup-shaped piston 88 whose upper surface is open passes through an opening 84c formed in the lower surface of the damper intermediate casing 84 and contacts the upper surface of the armature 73 (that is, the upper end of the holding rod 74). It is possible to contact. In this way, by bringing the upper end of the holding rod 74 into contact with the center of the piston 88, the piston 88 can be stably operated. At this time, if the upper end of the holding rod 74 is fitted and positioned in a hole opened in the lower surface of the piston 88, the piston 88 can be further stably operated.
[0035]
The piston 88 is urged downward by a return spring 98 disposed between the piston 88 and the inlet side check valve 89. The pressing portion 88a of the piston 88 is positioned coaxially with the holding rod 74 of the armature 73, so that an eccentric load is prevented from being applied between the pressing portion 88a of the piston 88 and the holding rod 74 of the armature 73, and smooth. Enables operation.
[0036]
As apparent from FIG. 1, the sensor 100 is supported on the damper upper casing 85 via the stay 99, and the vertical position of the armature 73 is detected by this sensor 100.
[0037]
As apparent from FIGS. 6 and 7, the side wall of the cup-shaped piston 88 having an open upper surface is provided with a plurality of orifices arranged in the circumferential direction at five positions having different heights in the axial direction. . That is, as shown in FIG. 7A, four orifices Oa are formed at 90 ° intervals in the first stage from the top, and in the second stage from the top as shown in FIG. 7B. The four orifices Ob are formed at intervals of 90 ° in a state where the phase is shifted by 45 ° from the four orifices Oa, and as shown in FIG. The orifices Oc are formed at intervals of 120 °, and as shown in FIG. 7D, the fourth orifice from the top has three orifices Od with a phase shifted by 60 ° from the three orifices Oc. Are formed at intervals of 120 °, and as shown in FIG. 7E, one orifice Oe... Is formed in the fifth stage from the top.
[0038]
As shown in an enlarged view in the circle of FIG. 6, each of the orifices Oa to Oe is set to 0.5 ≦ L / D ≦ 2.0, where D is the diameter and L is the length. ing.
[0039]
Next, the structure of the armature fixing mechanism 64 that holds the armature 73 in the raised position when the electromagnetic actuator mechanism 62 is not operated will be described with reference to FIG.
[0040]
The amateur fixing mechanism 64 includes a fixing mechanism lower casing 101 that is common to the four cylinders 14. The amateur locking member 103 is slidably fitted into a guide hole 102 formed in the fixing mechanism lower casing 101. The armature locking member 103 is urged to the upper limit position by the return spring 104 and protrudes from the upper end opening of the guide hole 102, and abuts on the lower surface of the protrusion 73 a protruding from one side of the armature 73.
[0041]
Four fixing mechanism upper casings 105 divided for each cylinder 14 are superimposed on the upper surface of the fixing mechanism lower casing 101, and cams are formed by bolts (not shown) penetrating the fixing mechanism upper casing 105 and the fixing mechanism lower casing 101. It is fixed to the shaft holder 13. A piston 108 is slidably fitted in a cylinder 107 formed in the upper casing 105 of the fixing mechanism, an oil chamber 109 is formed in the upper part of the cylinder 107, and the lower surface of the piston 108 is the upper surface of the armature locking member 103. Abut. Oil from a hydraulic source (not shown) can be supplied to the oil chamber 109 via a control valve.
[0042]
A head cover 110 is coupled to the upper surface of the cylinder head 12 so as to cover the camshaft holder 13 and the intake valve closing timing delay device 61.
[0043]
Next, the operation of the first embodiment having the above configuration will be described.
[0044]
In FIG. 2, when the oil pressure in the oil chamber 45 of the connection / release mechanism 41 provided in the valve operating system of the intake valves 21, 21 is released in the low speed operation region of the engine E, the first, The second pins 42 and 43 are pushed back, and the first and second pins 42 and 43 are accommodated in the pin holes 30a and 31a of the first and second intake rocker arms 30 and 31, respectively. The intake rocker arms 30 and 31 are separated and can swing independently. As a result, the first intake rocker arm 30 having the roller 37 in contact with the intake high cam 36 having a high cam peak swings greatly to open and close one intake valve 21 with a large lift amount, while the intake low cam has a low cam peak. The second intake rocker arm 31 with the slipper 40 abutting on 39 swings small and opens and closes the other intake valve 21 with a small lift, thereby generating intake swirl in the combustion chamber 18 and Combustion efficiency can be increased.
[0045]
When hydraulic pressure is supplied to the oil chamber 45 of the connection / release mechanism 41 in the middle / high speed operation region of the engine E, the first and second pins 42, 42 against the elastic force of the return spring 44, as shown in FIG. 43 moves and the second pin 43 straddles both the pin holes 30a and 31a, whereby the first and second intake rocker arms 30 and 31 are connected and can swing integrally. As a result, the second intake rocker arm 31 is largely swung integrally with the first intake rocker arm 30 in which the roller 37 is brought into contact with the intake high cam 36 having a high cam peak, and both the intake valves 21 and 21 are lifted large. And the engine E output increases.
[0046]
When the intake valve closing timing delay device 61 is not operated, that is, when the coil 71 of the electromagnetic actuator mechanism 62 is not energized, the oil pressure in the oil chamber 109 of the armature fixing mechanism 64 is released as shown in FIG. The arm retaining member 103 is raised by the elastic force of the return spring 104 and the piston 108 is pushed up. In this state, since the armature locking member 103 is engaged with the protrusion 73a to hold the armature 73 in the pushed-up position, the holding rod 74 is unnecessary together with the armature 73 as the first intake rocker arm 30 swings. It is prevented from moving up and down.
[0047]
Thus, the inertia weight and sliding resistance of the holding rod 74 and the armature 73 are prevented from obstructing the smooth swinging of the first intake rocker arm 30, and the intake valve 29 can be smoothly opened and closed. In particular, when the engine E is operating at high speed, the lifting and lowering of the holding rod 74 cannot follow the swing of the intake first rocker arm 30, and the lower end of the holding rod 74 is separated from the holding rod receiving member 35 of the first intake rocker arm 30. May cause noise and decrease in durability, but when the engine E is operated at high speed, the elastic locking member 103 is lifted by the elastic force of the return spring 104. If the amateur 73 is held in the raised position, the generation of the noise and the decrease in durability can be reliably prevented.
[0048]
On the other hand, when the intake valve closing timing delay device 61 is operated, that is, when the coil 71 of the electromagnetic actuator mechanism 62 is energized, hydraulic pressure is supplied to the oil chamber 109 of the armature fixing mechanism 64 as shown in FIG. The armature locking member 103 descends against the elastic force of the return spring 104. As a result, the armature locking member 103 is separated downward from the projection 73a of the armature 73, so that the armature 73 and the holding rod 74 can freely move up and down.
[0049]
Accordingly, when the first intake rocker arm 30 pushes down the stem end 21a of the intake valve 21 and the lift amount of the intake valve 21 is maximized, the coil 70 of the electromagnetic actuator mechanism 62 is excited in time, and the yoke 70 is excited. , 70, the holding rod 74 is lowered and the lower end presses the holding rod receiving member 35 downward. Then, the first intake rocker arm 30 swings, and the adjustment bolt 34 on one end side presses the stem end 21a of the intake valve 21 to keep the intake valve 21 open. At this time, the roller 37 on the other end side of the first intake rocker arm 30 is separated from the intake high cam 36 of the camshaft 27 and idles.
[0050]
When the coil 71 is demagnetized after a lapse of a predetermined time, the intake valve 21 is raised to the closed position by the elastic force of the intake valve spring 23, the first intake rocker arm 30 is swung in the reverse direction, and the roller 37 is in the intake high cam. The armature 73 ascends together with the holding rod 74 whose lower end is pushed up by the holding rod receiving member 35 and is separated from the upper surfaces of the yokes 70, 70. Thus, by exciting and demagnetizing the coil 71 of the electromagnetic actuator mechanism 62 at a predetermined timing, the valve closing timing of the intake valve 21 can be delayed by an arbitrary length, and the fuel consumption can be reduced by reducing the pumping loss. Reduction can be achieved. FIG. 10 shows changes in the valve lift amount due to the slow closing control of the intake valve 21 when the engine E has a rotational speed of 650 rpm and 3000 rpm.
[0051]
If the first and second intake rocker arms 30 and 31 are integrally connected by the connection / release mechanism 41 when the electromagnetic actuator mechanism 62 is operated, the closing timings of the two intake valves 21 and 21 are both set. Can be delayed. If the first and second intake rocker arms 30 and 31 are separated by the connection / release mechanism 41, only the closing timing of the intake valve 21 on the first intake rocker arm 30 side is delayed, and the second intake rocker arm is delayed. The intake valve 21 on the 30 side opens and closes with a valve lift amount corresponding to the profile of the intake low cam 39.
[0052]
The valve operation of the intake valves 21 and 21 has been described above, but the valve operation of the exhaust valves 24 and 24 is the same as that of the conventional one. That is, in FIG. 2, the first and second exhaust rocker arms 32 and 33 in which the rollers 46 and 47 abut on the exhaust cams 48 and 49 provided on the camshaft 27 swing around the exhaust rocker arm shaft 29. Thus, the exhaust valves 24, 24, in which the stem ends 24a, 24a are brought into contact with the adjusting bolts 50, 51 provided on the first and second exhaust rocker arms 32, 33, are driven to open and close.
[0053]
As apparent from FIG. 3, the first and second laminated plates 68, 69, and the four fastening shafts 75, which integrally connect the first and second end plates 65, 66 of the yokes 70, 70, Since the magnetic paths C and C formed in the yokes 70 and 70 are disposed at both sides avoiding the magnetic paths C and C, it is possible to minimize a decrease in magnetic flux density due to the influence of the fastening shafts 75. Are arranged on the sides of the magnetic paths C, C, so that the vertical dimension of the electromagnetic actuator mechanism 62 can be reduced. Further, notches 68b and 69b are formed at both end positions of the first and second laminated plates 68... 69 on the upper surfaces of the yokes 70 and 70 to which the armature 73 is attracted, that is, above the fastening shafts 75. The amount of magnetic flux passing through the shafts 75 can be reduced to further reduce the decrease in magnetic flux density due to the influence of the fastening shafts 75. Since the first and second laminated plates 68, 69,... Are fixed to the camshaft holder 13 on the lower surface side not having the notches 68b, 69b, an electromagnetic actuator mechanism for the camshaft holder 13 with a sufficient fixed area secured. The fixing strength of 62 can be increased.
[0054]
Further, the height of the notches 68b and 69b measured in the moving direction of the armature 73 is larger than the gap between the armature 73 and the yokes 70 and 70 when the armature 73 is attracted to the attracting surface of the yokes 70 and 70. When the amateur 73 is attracted, the maximum amount of magnetic flux passing through the attracting surfaces of the yokes 70 and 70 can be secured to increase the attracting force of the amateur 73. Moreover, since the two fastening shafts 75, 75 on one side are spaced apart from each other in the vertical direction (the direction in which the armature 73 is attracted), the first and second laminated plates 68, 69,. , 70 can be prevented from opening (slack of fastening), and a decrease in the suction force of the armature 73 can be suppressed.
[0055]
By the way, the electromagnetic actuator mechanism 62 needs to suck the armature 73 with a large suction force in order to hold the intake valve 21 in the open state against the strong resilience of the valve spring 23, and the electromagnetic actuator mechanism. In order to minimize the loss of the drive circuit 62, a higher drive voltage is desirable. Therefore, the conventional electromagnetic actuator mechanism 62 is based on the premise that the on-board battery voltage of 12V is boosted to, for example, 42V. The reason why it is difficult to drive the electromagnetic actuator mechanism 62 with a low voltage (that is, 12V, which is the voltage of an in-vehicle battery) is as follows.
[0056]
In order to operate the electromagnetic actuator mechanism 62 designed to operate properly at a certain voltage (for example, 42V) at a lower voltage, the voltage application time to the coil 71 is increased compared to the case of a higher voltage, and the yoke 70 is operated. , 70 to promote the growth of magnetic flux. However, when the rotational speed of the engine E is high, there is no time to wait for the growth of the magnetic flux, so that it is difficult to attract the amateur 73 with good response at an appropriate timing. Further, if a voltage is applied at an early timing in order to lengthen the voltage application time to the coil 71, the distance between the armature 73 and the yokes 70, 70 is increased at the time when the application of the voltage is started. The equivalent inductance expected from the electric terminal becomes very small, and a large current flows through the coil 71 despite the low voltage. As a result, the direct current resistance of the coil 71 of the electromagnetic actuator mechanism 62 and the loss of the drive element of the drive circuit become large, and the contribution to the growth of the magnetic flux becomes insufficient, and a voltage is further applied to the coil 71 to obtain a desired magnetic flux. The timing must be advanced, and the power consumption of the electromagnetic actuator mechanism 62 becomes excessive or the armature 73 cannot be attracted.
[0057]
However, in this embodiment, the first and second laminated plates 68, 69, and the coil housing grooves 65b, 65c of the first and second end plates 65, 66 constituting the yokes 70, 70 of the electromagnetic actuator mechanism 62; By arranging the rare short plate 72 on the upper surface of the coil 71 fitted to the 66b, 66c; 68a; 69a, the coil receiving grooves 65b, 65c; 66b, 66c; 68a; It is possible to promote the growth of magnetic flux in the yokes 70 and 70 after applying a voltage to 71. As a result, it is possible to quickly generate sufficient magnetic flux in the yokes 70 and 70 at an appropriate timing without increasing the voltage of 12V, which is the voltage of the in-vehicle battery, and without too early the timing of voltage application to the coil 71. The intake valve 21 can be controlled to be closed slowly even when the engine E rotates at high speed.
[0058]
The upper surface of the rare short plate 72 is flush with the upper surfaces of the first and second end plates 65 and 66 and the first and second laminated plates 68... 69. It can function as a part of the suction surface that sucks the amateur 73. As a result, the armature 73 adsorbed by the yokes 70 and 70 is united with the rare short plate 72, and the substantial magnetic path cross-sectional area of the armature 73 is increased to alleviate the magnetic saturation. The amateur 73 can be made thinner and lighter, and the size of the electromagnetic actuator mechanism 62 in the vertical direction can be reduced. In addition, since the position of the rare short plate 72 is increased, the volume of the coil receiving grooves 65b, 65c; 66b, 66c; 68a;
[0059]
Further, a gap α (see FIGS. 3 and 4) between the rare short plate 72 and the coil housing grooves 65b, 65c; 66b, 66c; 68a; 69a is such that the armature 73 and the yoke 70 are in a state where the armature 73 is adsorbed. , 70 is larger than the gap (substantially 0) with respect to the attracting surface, so that magnetic flux can be prevented from leaking into the gap α and the attracting force of the amateur 73 can be increased. Furthermore, by forming the slit 72a in a part of the rectangular rare short plate 72, it is possible to suppress the eddy current from flowing to the rare short plate 72 due to the induced electromotive force caused by the magnetic flux generated in the yokes 70, 70, and the coil. The power consumption of 71 can be reduced.
[0060]
As is clear when comparing the one without the rare short plate 72 (see FIG. 11A) with the one having the rare short plate 72 (see FIG. 11B), the rare short plate 72 is provided. Therefore, even if the current applied to the coil 71 and the input energy are greatly reduced in the time until the armature 73 is attracted by delaying the voltage application timing, the valve lift amount of the intake valve 21 is set to the maximum valve lift position. Can be held.
[0061]
Now, when the coil 71 is switched from the excited state to the demagnetized state to release the hold of the intake valve 21, the intake valve 21 is closed by the elastic force of the intake valve spring 23. At this time, the hydraulic damper mechanism 63 acts to prevent the intake valve 21 from being shockedly seated in the intake valve hole 19. That is, when the holding rod 74 is pushed up by the stem end 21 of the intake valve 21 to be closed, the piston 88 of the hydraulic damper mechanism 63 whose pressing portion 88a is pressed by the armature 73 provided at the upper end of the holding rod 74 is shown in FIG. From the lowered position to the raised position in FIG. 5, it is pushed up against the elastic force of the return spring 98. When the piston 88 rises in the cylinder 84b of the damper intermediate casing 84, the volume of the oil chamber 93 above the piston 88 decreases. When the piston 88 is in the lowered position, oil pressure is supplied to the oil chamber 93 via the opened inlet side check valve 89. However, if the volume of the oil chamber 93 decreases due to the rise of the piston 88, the inlet side check valve 89 closes, and the oil in the oil chamber 93 is discharged by opening the outlet side check valve 94. At this time, the oil in the oil chamber 93 passes through the orifices Oa to Oe formed in the piston 88 and the orifice O formed in the damper intermediate casing 84, so that the intake valve 21 is shockedly seated in the intake valve hole 19. A hydraulic shock absorbing force is generated to prevent this.
[0062]
The generation mechanism of the hydraulic buffer force will be described in more detail. When the piston 88 starts to rise from the lowered position shown in FIG. 9, the orifice O of the damper intermediate casing 84 functions to generate a hydraulic buffering force, and the valve lift decreases at a constant rate (region a in FIG. 12). reference). As the piston 88 moves upward, the passage cross-sectional area of the gap β between the upper end of the piston 88 and the upper end of the oil passage P3 of the damper intermediate casing 84 gradually decreases, and eventually the passage cross-sectional area of the gap β facing the oil passage P3 When the sum of the passage cross-sectional areas of the orifices Oa to Oe facing the oil passage P3 coincides with the passage cross-sectional area of the orifice O of the damper intermediate casing 84 (see point b in FIG. 12), the orifice O is substantially thereafter. The function stops and the clearance β and the orifices Oa to Oe function to generate a hydraulic shock absorbing force. When the clearance β decreases with the upward movement of the piston 88, the hydraulic pressure buffering force gradually increases. When the clearance β eventually disappears, only the orifices Oa to Oe facing the oil passage P3 generate the hydraulic pressure buffering force.
[0063]
Initially, all the orifices Oa to Oe face the oil passage P3. As the piston 88 moves upward, the first four orifices Oa are first closed, and then the second four orifices. Ob, three orifices Oc at the third stage, three orifices Od at the fourth stage, and one orifice Oe at the fifth stage are sequentially closed. Meanwhile, the hydraulic cross-sectional area of the orifices Oa to Oe decreases stepwise, so that the hydraulic shock absorbing force increases stepwise, and the valve lift reduction rate decreases stepwise (see region c in FIG. 12). When all the orifices Oa to Oe are closed (see point d in FIG. 12), the valve lift is reduced at an extremely low speed by the oil passing through a minute clearance between the piston 88 and the cylinder 84b. The intake valve 21 can be slowly seated in the intake valve hole 19 without generating an impact to prevent noise and abnormal wear (see region e in FIG. 12).
[0064]
If the piston 88 does not include the orifices Oa to Oe, the valve lift amount decreases linearly in the region c as shown by the broken line in FIG. It is difficult to reduce the sitting speed at the moment of sitting.
[0065]
As described above, the hydraulic damper mechanism 63 includes the orifice O of the damper intermediate casing 84 and the orifices Oa to Oe of the piston 88, and the number of orifices Oa to Oe is changed from the upper first stage to the lower fifth stage. Therefore, the rate of reduction of the total passage cross-sectional area of the orifices O, Oa to Oe is large at the beginning of the upward movement of the piston 88, and the passage cross-sectional area at the end of the upward movement of the piston 88. Therefore, the intake valve 21 can be seated slowly in the intake valve hole 19 by gradually decreasing the decrease rate of the valve lift amount with time.
[0066]
Moreover, since the orifices O and Oa to Oe are provided in both the damper intermediate casing 84 and the piston 88, the hydraulic damper mechanism 63 can be reduced in size as compared with the case where the orifice is provided only in the damper intermediate casing 84. Further, the orifices Oa to Oe of each stage of the piston 88 are arranged at equal intervals, and the phases of the orifices Oa to Oe of the adjacent stages are made different, that is, the orifices Oa to Oe are arranged so as not to overlap in the vertical direction. Therefore, the vertical dimension of the piston 88 can be reduced. Further, since the orifices Oa to Oe of each stage are arranged at equal intervals in the circumferential direction, the piston 88 is prevented from being worn unevenly in the circumferential direction, and the function of the hydraulic damper mechanism 63 can be made normal over a long period of time. It can be demonstrated.
[0067]
Further, since the sizes of the orifices Oa to Oe at the respective stages are made the same and only the numbers thereof are changed, the machining is easier as compared with the case where the opening areas are changed by changing the diameters of the orifices Oa to Oe at the respective stages. In addition, it is possible to easily adjust the buffering characteristics simply by changing the number of orifices Oa to Oe in each stage. Furthermore, since the orifice orifices Oa to Oe of each stage are provided at the same height on the piston 88, the vertical dimension of the piston 88 can be further reduced.
[0068]
FIG. 13 shows a decrease characteristic of the valve lift after the demagnetization of the coil 71 and a change characteristic of the oil pressure of the oil chamber 93. The solid line is excessive when the passage cross-sectional area of the orifice is appropriate. In this case, the broken line corresponds to an excessively small case. In the high lift region A immediately after the demagnetization of the coil 71, the rate of decrease of the valve lift is controlled by the orifice O of the damper intermediate casing 84, and in the middle to low lift region B, the rate of decrease of the valve lift by the orifices Oa to Oe of the piston 88. In the extremely low lift region C, the seating of the intake valve 21 is controlled by the clearance between the piston 88 and the cylinder 84b.
[0069]
As described in FIG. 5, the relationship between the diameter D and the length L of the orifices Oa to Oe is set to 0.5 ≦ L / D ≦ 2.0. The viscosity of the oil changes depending on the temperature. At low temperatures when the viscosity of the oil increases, the flow resistance of the oil passing through the orifices Oa to Oe increases, and the seating of the intake valve 21 is delayed and exceeds the seating limit time. Further, it is necessary to prevent the seating speed of the intake valve 21 from exceeding the seating limit speed even when the flow resistance of the oil passing through the orifices Oa to Oe becomes small at a high temperature at which the oil viscosity becomes low.
[0070]
As shown in FIG. 14, even when the oil temperature is at the lowest temperature in the use oil temperature region, if the L / D is 2.0 or less, the seating time of the intake valve 21 can be suppressed to the seating limit time or less. When the oil temperature is the highest temperature in the operating oil temperature range, the seating time of the intake valve 21 is suppressed to be less than the seating limit time regardless of the value of L / D. Therefore, although the value of L / D can be reduced to near 0, it is set to 0.5 or more in consideration of the secular change of the flow characteristics.
[0071]
It should be noted that the flow rate characteristics can be avoided over time by expanding the inlet sides of the orifices Oa to Oe in a funnel shape (or a taper shape).
[0072]
As described above, since the electromagnetic actuator mechanism 62 and the hydraulic damper mechanism 63 are unitized and can be attached to and detached from the camshaft holder 13, the electromagnetic electromagnetic actuator mechanism 62 and the hydraulic damper mechanism 63 are separately provided. Compared with the case where it attaches and detaches independently, it can contribute to reduction of an assembly man-hour and reduction of an installation space. In addition, a hydraulic damper mechanism 63 is coaxially disposed above the electromagnetic actuator mechanism 62, and the lower end of the pressing portion 88a of the piston 88 of the hydraulic damper mechanism 63 is brought into direct contact with the upper end of the holding rod 74 of the electromagnetic actuator mechanism 62. Therefore, the size of the engine E in the width direction (direction perpendicular to the crankshaft) can be reduced. In addition, since the electromagnetic actuator mechanism 62 is disposed on the lower side and the hydraulic damper mechanism 63 is disposed above the electromagnetic actuator mechanism 62, the length of the holding rod 74 can be increased compared to the case where the electromagnetic actuator mechanism 62 is disposed above the hydraulic damper mechanism 63. It can be shortened. Further, since all the electromagnetic actuator mechanisms 62, the hydraulic damper mechanisms 63, and the armature fixing mechanism 64 are covered with the common head cover 110, components such as a sealing material are compared with the case where they are each covered with an independent separate cover. It is possible to reduce the number of points and contribute to miniaturization of the head portion of the engine E.
[0073]
Since the electromagnetic actuator mechanism 62 and the hydraulic damper mechanism 63 are supported by the camshaft holder 13, the cylinder head 12 can be reduced in size compared to the case where they are attached to the cylinder head 12, and the oil connected to the hydraulic damper mechanism 63 that there is no need to form a tract in the cylinder head 12 Runode, machining of the cylinder head 12 is facilitated. The camshaft holder 13 is an integral type extending in the axial direction of the crankshaft, and the electromagnetic actuator mechanism 62 and the hydraulic damper mechanism 63 support the connecting portion of the camshaft holder 13 having high rigidity (that is, the journal of the camshaft 27). Since it is provided between the support portions), the support rigidity thereof can be increased.
[0074]
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
[0075]
For example, the present invention can be applied to a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor in which a crankshaft is arranged in the vertical direction.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the electromagnetic actuator mechanism that presses the stem end of the intake valve to hold the intake valve in the open state, and the holding by the electromagnetic actuator mechanism is released to the closed state. The shock absorbing mechanism that cushions the impact of the returning intake valve when seated is unitized, and the unit can be attached to and detached from the camshaft holder, so that the separate electromagnetic actuator mechanism and hydraulic shock absorbing mechanism are independent of each other. Compared with the case where it attaches and detaches, the assembly man-hour, the installation space, and the weight can be reduced. Since placing the hydraulic cushioning mechanism on the opposite side of the intake valve across the electromagnetic actuator Organization, to reduce the length of the holding rod is brought closer to the electromagnetic actuator to the intake valve, it is possible to reduce the weight. Furthermore, since the electromagnetic actuator mechanism and hydraulic damper mechanism are fastened together on the upper surface of the connecting part of the camshaft holder with high rigidity (that is, the connecting part between the support parts that support the camshaft journal), the support rigidity of these mechanisms is increased. Can do.
[0077]
According to the second aspect of the present invention, the electromagnetic actuator mechanism and the hydraulic shock absorbing mechanism are arranged so as to overlap each other in the direction in which the electromagnetic actuator mechanism holds the intake valve in the open state. Can be made compact.
[0078]
According to the invention of claim 3, since the pressing portion of the piston in the hydraulic shock absorber is disposed on the same axis with respect to the holding rod, an eccentric load is applied between the pressing portion of the piston and the holding rod of the amateur. It is possible to prevent the holding rod from being added, and the holding rod can be smoothly operated.
[0079]
According to the invention of claim 4, since the plurality of electromagnetic actuator mechanisms provided for each cylinder are covered with the common head cover, the electromagnetic actuator mechanisms are sealed as compared with the case where they are covered with independent separate covers. It is possible to reduce the number of parts such as materials and to reduce the size of the engine head.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a cylinder head portion of an engine (a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 2).
2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1. FIG. 3 is an enlarged view of part 3 in FIG. 1. FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 6] Fig. 7 is an enlarged view of essential parts. Fig. 7 is a sectional view taken along line 7 (A) -7 (A) to 7 (E) -7 (E) in Fig. 6. Fig. 8 is an intake valve closing timing delay device. FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing the operating state of FIG. 9. FIG. 10 is an enlarged view of part 9 in FIG. 8. FIG. 10 is a graph showing changes in the valve lift amount by the slow closing control of the intake valve. FIG. 12 is a time chart showing changes in valve lift amount, coil voltage and coil current during slow closing control. FIG. 12 is a graph showing change characteristics of valve lift amount by a hydraulic damper mechanism. Graph showing change characteristics of oil pressure in oil chamber [FIG. 14] Intake valve with respect to L / D of orifice and oil temperature Graph showing changes in seating time and seating speed [Explanation of symbols]
12 cylinder head 13 camshaft Hol da 14 a cylinder 21 intake valves 21a stem end 27 camshaft 30 first intake rocker arm (intake rocker arm)
31 2nd intake rocker arm (intake rocker arm)
62 Electromagnetic actuator mechanism 63 Hydraulic damper mechanism (hydraulic shock absorbing mechanism)
73 Amateur 74 Holding Rod
93 Oil chamber 100 Head cover

Claims

シリンダヘッド（１２）とカムシャフトホルダ（１３）との間に支持されるカムシャフト（２７）により吸気ロッカーアーム（３０，３１）を介して吸気弁（２１）を開閉駆動するとともに、電磁アクチュエータ機構（６２）のアマチュア（７３）に上端部が接続された保持ロッド（７４）で吸気弁（２１）のステムエンド（２１ａ）を押圧して該吸気弁（２１）を開弁状態に保持し、かつ電磁アクチュエータ機構（６２）による保持を解除されて閉弁状態に復帰する吸気弁（２１）の着座時の衝撃を油圧緩衝機構（６３）で緩衝するエンジンの動弁装置であって、
前記電磁アクチュエータ機構（６２）を挟んで前記吸気弁（２１）の反対側に前記油圧緩衝機構（６３）を配置すると共に、電磁アクチュエータ機構（６２）および油圧緩衝機構（６３）を前記カムシャフトホルダ（１３）に対し一体に着脱し得るようにユニット化して、その両機構（６２，６３）を該カムシャフトホルダ（１３）の、カムシャフト（２７）のジャーナルを支持する支持部相互間の連結部の上面にボルトで共締めし、
前記油圧緩衝機構（６３）が、上面を開放したカップ状に形成されたピストン（８８）の上面側に油圧緩衝用の油室（９３）を備えると共に、そのピストン（８８）の下端に設けた押圧部（８８ａ）を前記アマチュア（７３）の上面に当接させたことを特徴とするエンジンの動弁装置。The intake valve (21) is driven to open and close via the intake rocker arm (30, 31) by the camshaft (27) supported between the cylinder head (12) and the camshaft holder (13), and an electromagnetic actuator mechanism A holding rod (74) having an upper end connected to the amateur (73) of (62) presses the stem end (21a) of the intake valve (21) to hold the intake valve (21) in an open state; And a valve operating device for an engine that cushions an impact at the time of seating of the intake valve (21) that is released from being held by the electromagnetic actuator mechanism (62) and returns to a closed state by a hydraulic buffer mechanism (63),
The hydraulic buffer mechanism (63) is disposed on the opposite side of the intake valve (21) with the electromagnetic actuator mechanism (62) interposed therebetween, and the electromagnetic actuator mechanism (62) and the hydraulic buffer mechanism (63) are mounted on the camshaft holder. (13) is unitized so that it can be attached and detached integrally, and both mechanisms (62, 63) are connected between the support portions of the camshaft holder (13) that support the journal of the camshaft (27). Tighten with bolts on the top of the part,
The hydraulic buffer mechanism (63) includes an oil chamber (93) for hydraulic buffering on the upper surface side of a piston (88) formed in a cup shape with the upper surface opened, and is provided at the lower end of the piston (88). A valve operating apparatus for an engine, wherein the pressing portion (88a) is brought into contact with the upper surface of the amateur (73).

前記電磁アクチュエータ機構（６２）および前記油圧緩衝機構（６３）を、該電磁アクチュエータ機構（６２）が前記吸気弁（２１）を開弁状態に保持する保持力の作用方向に重ね合わせて配置したことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの動弁装置。 The electromagnetic actuator mechanism (62) and the hydraulic shock absorbing mechanism (63) are arranged so as to overlap each other in the direction in which the electromagnetic actuator mechanism (62) holds the intake valve (21) in a valve opening state. The valve operating apparatus for an engine according to claim 1, wherein

前記押圧部（８８ａ）は、前記保持ロッド（７４）に対し同一軸線上に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジンの動弁装置。 The valve operating apparatus for an engine according to claim 1 or 2, wherein the pressing portion (88a) is disposed on the same axis with respect to the holding rod (74).

各シリンダ（１４）毎に設けた複数の前記電磁アクチュエータ機構（６２）を共通のヘッドカバー（１００）で覆ったことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のエンジンの動弁装置。 The engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the electromagnetic actuator mechanisms (62) provided for each cylinder (14) are covered with a common head cover (100). Valve gear.