JPH09228808A - 内燃エンジンの動弁装置 - Google Patents

内燃エンジンの動弁装置

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JPH09228808A
JPH09228808A JP8034708A JP3470896A JPH09228808A JP H09228808 A JPH09228808 A JP H09228808A JP 8034708 A JP8034708 A JP 8034708A JP 3470896 A JP3470896 A JP 3470896A JP H09228808 A JPH09228808 A JP H09228808A
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JP
Japan
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valve
spring
intake
valve spring
set load
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JP8034708A
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English (en)
Inventor
Koichi Tsuji
幸一 辻
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Yamaha Motor Co Ltd
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Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの低回転域ではヘルツ応力を下げて
カムやバルブリフターの摩耗を抑制し、高回転域ではバ
ルブスプリングのセット荷重を高くしてジャンピングや
バウンス等の現象の発生を防ぐことができる内燃エンジ
ンの動弁装置を提供すること。 【構成】 バルブ(吸気バルブと排気バルブ)1を適当
なタイミングで開閉する内燃エンジンの動弁装置におい
て、バルブスプリング5の一端を移動自在なスプリング
シート10で受けるとともに、該スプリングシート10
を油圧によって上下動させることによってバルブスプリ
ング5の取付長さを変えてそのセット荷重を変化させ
る。本発明によれば、エンジンの低回転域ではバルブス
プリング5のセット荷重を下げることによって、カム1
8aのノーズ部のヘルツ応力が小さく抑えられてカム1
8aやバルブリフター16の摩耗が抑制され、又、エン
ジンの高回転域ではバルブスプリング5のセット荷重を
高めることによって、バルブスプリング5のジャンピン
グやバウンス等の発生を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸・排気バルブを
適当なタイミングで開閉する内燃エンジンの動弁装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に4サイクル内燃エンジンにおいて
は、動弁装置によって吸・排気バルブが適当なタイミン
グで開閉されてシリンダ内のガス交換がなされるが、特
にOHC(オーバーヘッド・カムシャフト)式の動弁装
置は、バルブスプリングによって閉じ側に付勢された吸
・排気バルブと、該吸・排気バルブの各ステム部の頂部
に保持されたバルブリフターと、該バルブリフターに摺
接するカムを一体に形成して成るカム軸を含んで構成さ
れ、エンジン動力の一部でカム軸が回転駆動されること
によって前記吸・排気バルブが適当なタイミングで開閉
される。
【0003】ところで、斯かる動弁装置においては、エ
ンジン停止時又はアイドリング運転時のカムノーズ部の
ヘルツ応力と最高回転時のバルブスプリングの最小余裕
荷重が決められているため、角度面積(吸・排気バルブ
が開いている間の各バルブのガス通過面積fのクランク
角度θに対する変化量の積分値∫fdθ)を拡大するた
めにバルブリフト量を大きくすると、ヘルツ応力が過大
となってカムやバルブリフターの摩耗や摩擦損失の増大
等の問題が発生する。
【0004】そこで、バルブスプリングのセット荷重を
下げてヘルツ応力を小さく抑えることが考えられるが、
バルブスプリングのセット荷重を下げると、エンジンの
高回転域においてバルブスプリングの余裕荷重が小さく
なって該バルブスプリングのジャンピングやバウンス等
の現象が発生するという問題が発生する。
【0005】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、エンジンの低回転域ではヘル
ツ応力を下げてカムやバルブリフターの摩耗を抑制し、
高回転域ではバルブスプリングのセット荷重を高くして
ジャンピングやバウンス等の現象の発生を防ぐことがで
きる内燃エンジンの動弁装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、バルブスプリングによって
閉じ方向に付勢された吸気バルブと排気バルブを適当な
タイミングで開閉する内燃エンジンの動弁装置におい
て、前記バルブスプリングの一端を移動自在なスプリン
グシートで受けるとともに、該スプリングシートを油圧
によって上下動させることによってバルブスプリングの
取付長さを変えてそのセット荷重を変化させることを特
徴とする。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記バルブシートの移動量をエンジン回転
数に応じて制御し、低回転域ではバルブスプリングの取
付長さを長くしてそのセット荷重を下げ、高回転域では
バルブスプリングの取付長さを短くしてそのセット荷重
を上げることを特徴とする。
【0008】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、前記スプリングシートで区画される
油室を前記吸気バルブと排気バルブにそれぞれ設け、吸
気バルブ側の油室と排気側の油室への圧油の供給ライン
を別系統とするとともに、各供給ラインの出口側にオリ
フィスを設けたことを特徴とする。
【0009】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、前記オリフィスの径を吸気側と排気側とで
異ならせ、バルブ重量が大きな側のオリフィス径を他側
のオリフィス径よりも小さく設定したことを特徴とす
る。
【0010】従って、請求項1又は2記載の発明によれ
ば、エンジンの低回転域ではバルブスプリングの取付長
さを長くしてそのセット荷重が下げられるため、カムノ
ーズ部のヘルツ応力が小さく抑えられてカムやバルブリ
フターの摩耗が抑制されるとともに、摩耗損失が小さく
抑えられ、又、エンジンの高回転域ではバルブスプリン
グの取付長さを短くしてそのセット荷重が高められるた
め、バルブスプリングの余裕荷重が増大してジャンピン
グやバウンス等の発生が防がれ、安定した吸・排気バル
ブの作動が確保されてエンジンの高速化が実現される。
【0011】又、請求項3又は4記載の発明によれば、
バルブ重量が大きな側の油室の方に高い油圧が作用する
ため、機能上から高いセット荷重が必要とされる高重量
側のバルブのバルブスプリングに所要のセット荷重を付
与することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0013】<実施の形態1>図1は本発明の実施の形
態1に係る動弁装置の縦断面図、図2はバルブリフト量
に対するバルブスプリング力の変化をエンジン回転数を
パラメータとして示す図である。
【0014】図1に示すOHC式の動弁装置は4サイク
ルエンジンに設けられる装置であって、これはバルブ
(吸気バルブ又は排気バルブ)1を適当なタイミングで
開閉してシリンダ2内で所要のガス交換を行わしめるも
のである。
【0015】上記バルブ1は傘部1aとステム部1bと
で構成されており、アルミニウム合金鋳物製のシリンダ
ヘッド3に圧入保持された筒状のバルブガイド4にステ
ム部1bが挿通されることによって、上下摺動自在に保
持されている。そして、このバルブ1はバルブスプリン
グ5によって常時閉じ側(図1の上方)に付勢させてお
り、その傘部1aは、シリンダヘッド3に形成されたポ
ート(吸気ポート又は排気ポート)6のシリンダ2への
開口部周縁に嵌着されたリング状のバルブシート7に間
欠的に着座してポート6を適当なタイミングで開閉す
る。
【0016】ところで、本実施の形態に係る動弁装置に
おいては、前記バルブスプリング5の取付長さは可変で
あって、そのセット荷重はエンジン回転数に応じて調整
されるが、以下にその機構の構成を説明する。
【0017】即ち、バルブスプリング5は、バルブ1の
ステム部1bの頂部にコッター8を介して固定されたリ
テーナ9と上下動自在に支持されたスプリングシート1
0との間に縮装されている。
【0018】上記スプリングシート10は、シリンダヘ
ッド3の前記バルブガイド4の周りに形成された凹部3
a内に上下動自在に嵌合保持されており、その外周面と
凹部3aとはシリンダヘッド3側に設けられたオイルシ
ート11によってシールされている。又、このスプリン
グシート10の内周側は、該スプリングシート10に保
持されたオイルシール12を介してバルブガイド4の外
周に摺接しており、スプリングシート10とバルブガイ
ド4とはオイルシール12によってシールされている。
尚、図1において、13は前記バルブガイド4の上端部
外周に取り付けられたシールリングであって、これはバ
ルブ1のステム部1bの外周に摺接している。
【0019】而して、図1に示すように、シリンダヘッ
ド3の凹部3aにはスプリングシート10によって区画
される油室Sが形成されており、該油室Sは油路14を
介して油路15に連通している。尚、油路15はシリン
ダヘッド3に図1の紙面垂直方向に長く形成されてお
り、これは不図示の油圧ポンプに接続されている。
【0020】一方、バルブ1のステム部1bの頂部に
は、下方が開口するキャップ状のバルブリフター16が
調整用のシム17を介して保持されており、該バルブリ
フター16はシリンダヘッド3に形成された円孔状のガ
イド部3bに上下摺動自在に嵌合保持されている。
【0021】又、シリンダヘッド3の上部には図1の紙
面垂直方向に長いカム軸18が回転自在に配されてお
り、該カム軸18には所定形状のカム18aが一体に形
成されている。そして、このカム18aに前記バルブリ
フター16の上面(冠面)が前記バルブスプリング5の
付勢力によって所定の圧力で当接されている。尚、前記
油圧ポンプはカム軸18によって回転駆動される。
【0022】次に、本実施の形態に係る動弁装置の作用
を説明する。
【0023】エンジンが作動して不図示のクランク軸の
回転がチェーン伝動機構等の不図示の動力伝達系を経て
カム軸18に伝達されると、該カム軸18はクランク軸
の1/2の速度で回転駆動され、これに一体に形成され
たカム18aのノーズ部(頂部)がバルブリフター16
に当接してこれを押し下げる。すると、図1に示すよう
に閉じ状態にあるバルブ1が開かれる。
【0024】その後、カム18aのノーズ部がバルブリ
フター16との当接を解除されると、バルブ1はバルブ
スプリング5の付勢力によって図1に示すように再び閉
じられ、このようにしてバルブ1は適当なタイミングで
開閉され、シリンダ2内で所要のガス交換がなされる。
【0025】ところで、前述のように不図示の油圧ポン
プはカム軸18によって駆動され、エンジン回転数(カ
ム軸18の回転数)に見合う圧力の圧油を油路15,1
4を経て油室Sに供給する。
【0026】而して、油室Sに供給される圧油の圧力は
エンジン回転数nに依存し、低回転域では圧油の圧力が
低いためにスプリングシート10は低い位置にあり、従
って、リテーナ9とバルブシート10間の距離が長くな
ってバルブスプリング5の取付長さが長くなり、該バル
ブスプリング5のセット荷重が低く抑えられる。
【0027】逆に、エンジン回転数nが高い高回転域に
おいては、油室Sに供給される圧油の圧力が高くなるた
め、スプリングシート10は高い油圧を下面に受けて上
動する。この結果、リテーナ9とバルブシート10間の
距離が短くなってバルブスプリング5の取り付け長さが
長くなり、該バルブスプリング5のセット荷重が高めら
れる。
【0028】ここで、図2にエンジン回転数nがそれぞ
れn1 ,n2 ,…,n5 (n1 <n2 <…<n5 )であ
るときのバルブ1のリフト量に対するバルブスプリング
5の付勢力(バルブスプリング力)の変化を示すが、バ
ルブスプリング力はエンジン回転数nの増大と共に大き
くなる。
【0029】以上のように、本実施の形態においては、
エンジン回転数nが低い低回転域においては、バルブス
プリング5の取付長さを長くしてそのセット荷重が下げ
られるため、カム18aのノーズ部のヘルツ応力が小さ
く抑えられてカム18aやバルブリフター16の摩耗が
抑制されるとともに、摩耗損失が小さく抑えられてエン
ジンの燃費が改善される。
【0030】又、エンジン回転数nが高い高回転域にお
いてはバルブスプリング5の取付長さを短くしてそのセ
ット荷重が高められるため、該バルブスプリング5の余
裕荷重が増大してジャンピングやバウンス等の発生が防
がれ、高回転域における安定したバルブ1の作動が確保
されてエンジンの高速化が実現される。
【0031】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形
態2を図3及び図4に基づいて説明する。尚、図3は多
気筒エンジンの動弁装置への圧油の供給系を示す回路
図、図4はカム軸回転数に対する油圧の変化をオリフィ
ス径をパラメータとして示す図である。
【0032】本実施の形態は本発明に係る動弁装置を多
気筒エンジンに適用したものであって、動弁装置の基本
構成は前記実施の形態1のそれと同様である。
【0033】而して、本実施の形態では、吸気バルブと
排気バルブについてそれぞれ設けられた複数の油室(図
1に示す油室Sと同様のもの)S1,S2に圧油を供給
するための供給ラインを吸気側と吸気側とで別系統とし
ている。
【0034】即ち、不図示の油圧ポンプの吐出側に連な
る供給ラインLは吸気側供給ラインL11と排気側供給ラ
インL21の2系統に分岐しており、吸気側供給ラインL
11から分岐する複数の油路19の各々は吸気側の各油室
S1に接続され、排気側供給ラインL21から分岐する複
数の油路20は排気側の各油室S2に接続されている。
【0035】又、吸気側の各油室S1から導出する油路
21は吸気側吐出ラインL12に合流し、排気側の各油室
S2から導出する油路22は排気側吐出ラインL22に合
流している。そして、吸気側と排気側の各吐出ラインL
12,L22にはオリフィス23,24がそれぞれ設けられ
ており、重い吸気バルブを備える吸気側のオリフィス2
3の径は吸気バルブよりも軽い排気バルブを備える排気
側のオリフィス24の径よりも小さく設定されている。
【0036】而して、カム軸によって駆動される不図示
の油圧ポンプから吐出される圧油は供給ラインLから吸
気側と排気側の各供給ラインL11,L21及び油路19,
20を経て油室S1,S2に供給され、実施の形態1と
同様に吸・排気バルブのバルブスプリングのセット荷重
がエンジン回転数(カム軸回転数)に応じて調整され
る。
【0037】ところで、本実施の形態では吸気側と排気
側の各吐出ラインL12,L22にオリフィス23,24を
設け、吸気側のオリフィス23の径を排気側のオリフィ
ス24の径よりも小さく設定しているため、吸気側の油
室S1の圧力(油圧)の方が排気側の油室S2の圧力
(油圧)よりも高くなり、機能上から高いセット荷重が
必要とされる高重量の吸気バルブのバルブスプリングに
所要のセット荷重を付与することができる。
【0038】ここで、カム軸回転数に対する吸気側と排
気側の各油圧の変化をオリフィス径をパラメータとして
図4に示す。
【0039】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
又は2記載の発明によれば、エンジンの低回転域ではバ
ルブスプリングの取付長さを長くしてそのセット荷重が
下げられるため、カムノーズ部のヘルツ応力が小さく抑
えられてカムやバルブリフターの摩耗が抑制されるとと
もに、摩耗損失が小さく抑えられ、又、エンジンの高回
転域ではバルブスプリングの取付長さを短くしてそのセ
ット荷重が高められるため、バルブスプリングの余裕荷
重が増大してジャンピングやバウンス等の発生が防が
れ、安定した吸・排気バルブの作動が確保されてエンジ
ンの高速化が実現されるという効果が得られる。
【0040】又、請求項3又は4記載の発明によれば、
バルブ重量が大きな側の油室の方に高い油圧が作用する
ため、機能上から高いセット荷重が必要とされる高重量
側のバルブのバルブスプリングに所要のセット荷重を付
与することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る動弁装置の縦断面
図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る動弁装置における
バルブリフト量に対するバルブスプリング力の変化をエ
ンジン回転数をパラメータとして示す図である。
【図3】本発明の実施例2における多気筒エンジンの動
弁装置への圧油の供給系を示す回路図である。
【図4】カム軸回転数に対する油圧の変化をオリフィス
径をパラメータとして示す図である。
【符号の説明】
1 バルブ(吸気バルブ、排気バルブ) 5 バルブスプリング 10 バルブシート 23,24 オリフィス L11,L21 圧油供給ライン L12,L22 圧油吐出ライン S,S1,S2 油室

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブスプリングによって閉じ方向に付
    勢された吸気バルブと排気バルブを適当なタイミングで
    開閉する内燃エンジンの動弁装置において、 前記バルブスプリングの一端を移動自在なスプリングシ
    ートで受けるとともに、該スプリングシートを油圧によ
    って上下動させることによってバルブスプリングの取付
    長さを変えてそのセット荷重を変化させることを特徴と
    する内燃エンジンの動弁装置。
  2. 【請求項2】 前記バルブシートの移動量をエンジン回
    転数に応じて制御し、低回転域ではバルブスプリングの
    取付長さを長くしてそのセット荷重を下げ、高回転域で
    はバルブスプリングの取付長さを短くしてそのセット荷
    重を上げることを特徴とする請求項1記載の内燃エンジ
    ンの動弁装置。
  3. 【請求項3】 前記スプリングシートで区画される油室
    を前記吸気バルブと排気バルブにそれぞれ設け、吸気バ
    ルブ側の油室と排気側の油室への圧油の供給ラインを別
    系統とするとともに、各供給ラインの出口側にオリフィ
    スを設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の内燃
    エンジンの動弁装置。
  4. 【請求項4】 前記オリフィスの径を吸気側と排気側と
    で異ならせ、バルブ重量が大きな側のオリフィス径を他
    側のオリフィス径よりも小さく設定したことを特徴とす
    る請求項3記載の内燃エンジンの動弁装置。
JP8034708A 1996-02-22 1996-02-22 内燃エンジンの動弁装置 Pending JPH09228808A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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