JPH0452405Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関動弁機構に関する。より詳し
くは、電気的および機械的に作動する動弁機構に
関する。

〔従来技術とその問題点〕

デイーゼルエンジンのみならずガソリンエンジ
ンにおいても、或る運転条件、特に低温低速時に
は、爆発行程における筒内圧力の急激な上昇によ
り衝撃的騒音（以下、燃焼音という）が発生す
る。

従来、燃焼音を低減する方法としては、デイー
ゼルエンジンにあつては燃料噴射時期を、ガソリ
ンエンジンにおいては点火時期を遅らせて筒内圧
力上昇率dP／dθ（但しＰは筒内圧力、θはクラン
ク角）を抑制することが行われている。

しかし、この方法では、第３図に示す様に、筒
内圧力上昇率dP／dθは低下するものの、同時に
最大筒内圧力Pmaxも大幅に低下する結果とな
り、エンジン出力性能の低下や不完全燃焼に因る
排気エミツシヨンの悪化等の問題を招いている。

また、エンジン冷間時には動弁系のバルブクリ
アランスは大きく、動弁系構成部品が相互に衝突
することによる動弁系騒音が大きくなるという問
題があつた。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、上記問題点を解決するべく作
動させることが可能で、電気的および機械的に作
動させることの可能な動弁機構を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は前記の問題点を解決するために、燃焼
室を開閉するように設けられた排気バルブ又は吸
気バルブと、前記排気バルブ又は前記吸気バルブ
を作動させるためにカムシヤフト上に設けられた
カムと、前記排気バルブ又は前記吸気バルブと前
記カムとの間に介在するように設けられ電圧の印
加に応じてその軸方向に伸長する電歪アクチユエ
ータとよりなる内燃機関の電気機械式動弁機構を
提供する。

〔作用〕

この動弁機構を排気バルブに適用し、爆発行程
中にこの電歪アクチユエータに電圧を印加すれ
ば、電歪アクチユエータが伸長して排気バルブを
僅かに開弁させる。これにより燃焼ガスは若干排
気系に放出される。従つて、電圧を制御すること
により、燃焼音に最も影響の大きな筒内圧力上昇
率dP／dθを任意に制御することができる。

また、この動弁機構を吸気バルブおよび排気バ
ルブの双方または一方に適用し、エンジン冷間時
に電歪アクチユエータを伸長させれば、バルブク
リアランスを減少させて騒音を低減することがで
きる。

〔実施例〕

次に、図面を参照して実施例を説明するに、第
１図は排気バルブ用のカム直接駆動型オーバーヘ
ツドカムシヤフト動弁機構に本考案を適用した実
施例を示す。第１図において、１０はシリンダブ
ロツク、１２はシリンダライナー、１４はピスト
ン、１６はコネクテイングロツド、１８はシリン
ダヘツド、２０は排気ポート、２２はピストン１
４上に形成される燃焼室を開閉する排気バルブ、
２４はバルブガイド、２６はバルブスプリング、
２８はオーバーヘツドカムシヤフト、３０はカム
シヤフト２８を枢支するジヤーナル軸受、３２は
カムシヤフト２８に設けた排気バルブ駆動カムで
あり、以上の構成は実質的に従来のものと異なる
ところがない。

シリンダヘツド１８には排気バルブ２４と同軸
的に円柱形の孔３４が形成してあり、この孔３４
内には排気バルブのバルブステム自由端とカム３
２との間においてバルブリフタ３６が摺動自在に
嵌合してある。バルブリフタ３６は円筒形の側壁
３８と直径方向中央壁４０とで構成され、その上
方の円柱形くぼみには電歪アクチユエータ４２が
内蔵されている。アクチユエータ４２とカム３２
との間には従来型の間〓調節用シム４４が介在さ
せてある。

電歪アクチユエータ４２はPZTの様な電歪性
材料から成る円板４６を複数枚堆積して成り、各
円板４６の間にはプラスおよびマイナスの箔状層
間電極（図示せず）が交互に配置されていて、プ
ラス電極はプラスリード線４８に、かつ、マイナ
ス電極はマイナスリード線５０に接続されてい
る。リード線４８，５０はバルブリフタ３６の側
壁３８に設けた小孔を介して外側に延出してお
り、電圧印加装置（図示せず）に接続される。プ
ラスリード線４８とマイナスリード線５０との間
に印加する電圧は適宜決定することができるが、
一般には、約100枚の円板４６で電歪アクチユエ
ータ４２を構成した場合には約500Vの電圧の印
加によりアクチユエータ４２を約50μm伸長させ
ることができる。

電圧印加装置は既存のエンジン制御コンピユー
タによりエンジン運転条件に応じて制御すること
ができる。即ち、例えば、エンジンの爆発行程に
おいて所定期間にわたりリード線４８，５０を介
して高電圧をアクチユエータ４２に印加すること
ができる。これにより、アクチユエータ４２は伸
長し、バルブリフタ３６を押し下げて排気バルブ
２２を僅かに開くので、燃焼ガスは僅かに排気系
に放出される。この通電のタイミングおよび期間
を制御することにより筒内圧力上昇率dP／dθを
任意に制御し、燃焼音を低減させることができ
る。

第２図のグラフには、デイーゼルエンジンにお
ける燃焼圧力制御の一例を示した。このグラフに
おいて、破線で示したカーブＡは燃焼圧力を制御
しない場合の正規の圧力変動パターンを表す。こ
のカーブＡが示す様に、上死点TDCから圧力は
急激に上昇する。実線で示したカーブＢはTDC
からクランク角θ₁までの期間Ｔにわたつて電歪ア
クチユエータ４２を励起して燃焼ガスを放出した
場合の圧力変動を示す。この様に排気バルブ２２
の開閉特性は、エンジン燃焼音、エンジン性能、
排気ガス特性がてい立する筒内圧力波形（カーブ
Ｂ）が得られるように予め設定しておき、それに
対応する電圧をアクチユエータ４２に通電すれば
よい。

第３図のグラフにおいて、カーブＣは燃料噴射
時期を遅角させるという従来方式による場合の圧
力変動を示す。カーブＡは第２図のものと同じで
ある。カーブＣから分る様に、この従来の制御方
法では、圧力上昇率dP／dθは低下するが、最大
値Pmaxも大幅に低下することとなり、出力性能
の低下や排気ガスの悪化を招く。これに対し、本
考案の動弁機構を用いてアクチユエータへの電圧
を適宜制御すれば、第２図のカーブＢに示す圧力
波を実現することが可能となる。

以上には、燃焼音低減を目的として本考案の動
弁機構を排気バルブに適用した場合について説明
したが、この動弁機構を吸・排気バルブ双方に適
用し、エンジン冷間時等に電歪アクチユエータ４
２に通電すれば、バルブクリアランスを減少させ
て動弁系騒音を抑制することもできることは云う
までもない。更に、本考案の動弁機構は、電歪ア
クチユエータへの通電を適宜制御することによ
り、バルブの開閉特性が変化する様な他の種々の
用途に利用することができる。

〔考案の効果〕

本考案の動弁機構はカムとバルブとの間に電歪
アクチユエータを設け、機械的のみならず電気的
に作動させ得る様にしたので、エンジン制御コン
ピユータの様な電子制御装置により電子制御する
ことが可能となる。従つて、バルブの開閉特性や
バルブクリアランスを任意にかつ極めて容易に変
えることが可能となり、燃焼音や動弁系騒音の低
減、その他エンジン性能を著しく改善することを
可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の動弁機構を備えたエンジンの
一部の断面図、第２図は本考案の動弁機構の制御
の一例における筒内圧力の変動を示すグラフ、第
３図が噴射時期を遅角させることによる筒内圧力
の変動を示すグラフである。 ２２……排気バルブ、２８……カムシヤフト、
３２……カム、３６……バルブリフタ、４２……
電歪アクチユエータ、４６……電歪性円板、４
８，５０……リード線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼室を開閉するように設けられた排気バルブ
   又は吸気バルブと、前記排気バルブ又は前記吸気
   バルブを作動させるためにカムシヤフト上に設け
   られたカムと、前記排気バルブ又は前記吸気バル
   ブと前記カムとの間に介在するように設けられ電
   圧の印加に応じてその軸方向に伸長する電歪アク
   チユエータとよりなる内燃機関の電気機械式動弁
   機構。