JPH06200721A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関等の液圧タペットに加圧油の独立し
た供給源を設ける。 【構成】 液圧タペット１８用に独立して通常予測する
圧力よりも高い油圧源から加圧油を供給する。油圧源は
油だめ１６又はクランクケースからの潤滑油を利用す
る。リフタガレーに配送する油は、従来必要としたオイ
ルポンプからか、又は弁ガレー用の別個のオイルポンプ
１２から導入する。ポンプの圧力設定は、エンジン回転
数、即ち電気的作動の別個のポンプの場合にはポンプ速
度又は高エンジン回転数による高圧に決定する。弁ガレ
ーに配送する所望の油圧レベルは、マニホルド圧力、エ
ンジン回転数及びスロットル位置を監視するコンピュー
タ２０による信号に基づき電気的ポンプの場合はポンプ
回転数を、機械的ポンプの場合はバイパスオイル流出量
を制御する。ガレー配分用の第２補助ポンプを設け正常
ポンプが故障の時、電気弁が補助ポンプから潤滑を要求
するエンジン領域まで油を送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に内燃機関に関
し、さらに詳しく言えば、加圧状態で配送されるべき油
源を必要とするタペット作動用の液圧タペットを用いる
内燃機関に関するものである。液圧タペットは当該技術
においては公知であり、ここでは詳細には説明しない。

【０００２】

【従来の技術】液圧タペット（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｖ
ａｌｖｅ ｌｉｆｔｅｒ）を用いるエンジンの技術の現
状においては、加圧油がエンジン・オイル・ポンプから
そのタペットに供給される。新エンジンおよび新しい油
を有するエンジンに対して、油を液圧タペットに供給す
るこの手段は、平均的なエンジン動作にとってはほぼ満
足すべきものである。しかし、油が古くなったり、もし
くは極端に熱くなったり、またはエンジンが摩耗したと
き、従来のエンジン・オイル・ポンプから供給される正
常油圧は降下する。この圧力降下は油の流れおよび、タ
ペットに配送されるその油の圧力を減じ、特定のエンジ
ンＲＰＭにおいてタペットは僅かしか移動せず、そして
／またはタペットのプランジャ−は弁ステムにゆるく接
触し、種々の速度で通常期待される弁タイミングに変化
が生じる。

【０００３】一般に、液圧タペットの機能は、弁駆動リ
ンク間、すなわちカム・ローブと弁ステムまたはロッカ
・エンドとの間で物理的接触を維持して、弁作動の機械
騒音を少なくしてそしてギヤおよび弁リンク・ウエアを
連続的に調節することである。種々のＲＰＭにて理想的
操作を行うために、わずかな弁ステム長さの調節が弁タ
イミングおよび揚程をわずかに変えるために必要である
が、種々のＲＰＭで不正確な弁タイミングを解決するた
めに、タペット操作を変えるか意図的に変更する考慮が
払われていない。

【０００４】可変の弁タイミングの他の方法には、進み
・遅れシステム、多輪郭カム、ソレノイド／ヘレノイド
（ｈｅｌｅｎｏｉｄ）作動弁、高漏れ液圧タペットがあ
る。

【０００５】本発明はエンジン部品（ｅｎｇｉｎｅ ｗ
ａｒｅ）およびタペットに伝達される低油圧を補償する
タペット系に対する長年の要求を満し、そして種々のエ
ンジン回転数で弁の開口中および閉鎖中にタペットによ
る弁の揚程の程度を制御す

【０００６】る要求を満す。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、内燃
機関等の液圧タペットに独立した加圧油源を設けること
にある。

【０００７】本発明の別の目的は、内燃機関の液圧タペ
ットに独立した油供給を行うことにあり、その油の圧力
は従来のエンジン潤滑に用いていた内燃機関の油圧に関
係なく、広範囲の種々の圧力から選択できる。

【０００８】本発明の別の目的は、内燃機関の液圧タペ
ットに油源を与えることにあり、その油源の圧力は内燃
機関のＲＰＭ（回転数）から独立している。

【０００９】本発明のさらに別の目的は、液圧タペット
に油圧変化によって弁の揚程の度合を有効に変えるため
の手段を設けることにある。

【００１０】本発明のさらに別の目的は、特定の選択さ
れたエンジンＲＰＭ条件の下で弁に与えられる揚程量及
び／又は作動持続時間を変えるように、内燃機関の液圧
タペットに供給される油圧の増減を選択的に行うことに
ある。

【００１１】本発明のさらに別の目的は、独立した液圧
タペット作動油供給を用いるさいに、正常なエンジン・
オイル・ポンプが故障した場合に、二次のエンジン潤滑
油源を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジン潤滑
油圧、エンジン・オイル条件、またはエンジンＲＰＭ
（回転数）から独立して、常に油圧の選択されたレベル
を液圧タペットに供給するように、独立した加圧エンジ
ン・オイル供給に向けられている。

【００１３】一般に、オイル・ラインおよび通路が、従
来のエンジン・オイル・ポンプの出力（ｏｕｔｐｕｔ）
側から液圧タペットが配置されるブロックまたはヘッド
まで設けられる。動作中に液圧タペットから排出する油
は、エンジン油だめまたはクランク・ケースに戻され
る。本発明の第１実施例においては、通常の予期される
油出力圧力よりも高い圧力を有する従来のエンジン・オ
イル・ポンプが用いられている。ポンプ出力が二又に分
かれていて、油出力の一部は従来のエンジンにおけるよ
うに、進行潤滑を要求する正常領域に供給され、また、
残りの部分は液圧リフタ・ガレー（ｌｉｆｔｅｒ ｇａ
ｌｌｅｙ）に供給される。調整圧力リリーフ・バルブ
は、過剰油圧レベルが従来のエンジン前進潤滑領域に入
ることを防止する。センサおよびバイパス弁を有するコ
ンピュータが、液圧リフタ・ガレーに流れる油圧を調整
する。より大きい弁揚程が弁揚程曲線にそう任意の位置
において要求される場合に、ガレー圧力が増加し、ま
た、より小さい弁揚程が要求される場合に、ガレー圧力
が減少する。追加のセンサがエンジンＲＰＭ、マニホル
ド圧力、スロットル位置を測定する。

【００１４】第１実施例においては、従来のエンジン・
オイル・ポンプからの液圧リフタ・ガレー供給チャネル
は、従来のエンジン潤滑用オイル・ポンプの出力から分
離されたりまたは再結合され、また、エンジン油だめま
たはクランク・ケースから連続的に供給される独立の別
個のオイル・ポンプによってエンジン・オイルに接続さ
れかつ供給される。独立したオイル・ポンプが電気的ま
たは機械的に作動されうる。所望の圧力は電気ポンプを
用いてＲＰＭを制御することによって、または過剰圧力
を油だめから又は油だめに伝達する前に放出することに
よって、一定の速度ポンプから所望の油圧に維持するこ
とによって、維持される。機械的ポンプがリフタ・ガレ
ー供給に用いられたとき、それはエンジン回転にかみ合
わされて、低エンジンＲＰＭにおいてでも要求される圧
力よりも高い圧力が発生する。これにより、油だめに加
圧油の選択された量をバイパスすることによって、前述
したように所望の圧力が維持されるが、かかるバイパス
は所望のガレ−圧力を維持するのに必要である。オイル
・ポンプ・システムまたは類似のものを使用することに
よって、搭載制御器又はコンピュータが用いられて、エ
ンジンＲＰＭを監視し、かつ、タペットへのポンプ出力
油圧を制御する。

【００１５】本発明のシステムは、カム揚程曲線にそっ
た任意の位置で、液圧タペットに通常予測される弁揚程
を増減するのに十分高い圧力に液体タペット油圧を高め
ることができ、弁開閉の選択されたタイミングおよび持
続時間を生じる結果となる。この特徴は、極端に低いか
高いエンジンＲＰＭが要求されるとき、すなわち、市中
および高速道路運転中において、非常に重要である。例
えば、高圧のさいには、リフタの弁作動プランジャが約
１インチの千分の百高さが変えられて、高ＲＰＭ用に所
望の理想的弁開通時間を生じる。これは弁ステムを延長
させる効果を有している。或いは低ＲＰＭ用に圧力を下
げて、プランジャが最低圧力で単に弁作動ロッドに接触
するようにし、弁作動長をほぼ１インチの千分の百だけ
短縮し、これにより、カム揚程曲線の下で弁開通時間お
よび領域を増加する。

【００１６】第１実施例においては、電気弁がエンジン
・オイル・ポンプの故障のさいに、正常エンジン潤滑を
与えるために設けられる。油圧力の欠乏によって、また
は油圧ゲージからのゼロ油圧の登録から、接地が検出さ
れたとき、弁は通常車両中にある油圧センサからの信号
を受けることによって作動する。

【００１７】第２実施例における本発明においては、従
来のエンジン・オイル・ポンプが用いられ、通常予測さ
れる油出力圧力よりも高い圧力を有している。ポンプ出
力が二又に分かれていて、油出力の半分は従来のエンジ
ンにおけるように、進行潤滑を要求する正常領域に供給
され、また、残りの半分は液圧リフタ・ガレーに供給さ
れる。調整圧力リリーフ・バルブが、過剰油圧レベルが
従来のエンジン前進潤滑領域に入ることを防止する。第
１実施例におけるように、センサを有するコンピュータ
が、すべてのまたは個々の弁リフタ・ガレーの液圧リフ
タ・ガレーに流れる油の圧力を調整する。より大きい弁
揚程が要求される場合に、ガレー圧力が増加し、また、
より小さい弁揚程が要求される場合に、ガレー圧力が減
少する。

【００１８】

【実施例】図面を参照して、特に図１において、液圧タ
ペット・システム１０の第１実施例の概略を示す。オイ
ル・ポンプ１２は車両の電気系統から作動する電気形式
のものである。オイル・ポンプ１２は、低エンジンＲＰ
Ｍの下で高レベルの油圧を与えるように、ポンプ１２に
連係されたエンジンの機械的回転と連動される機械的ポ
ンプであってもよい。機械的または一定速度電気ポンプ
には、油だめ１６まで延びるバイパス戻りライン１４を
有するバイパス・オイル流出システムが設けられてい
る。油だめ１６は、各液圧タペット１８または共通ガレ
ーに別々にポンプ出力ライン１７を通して供給される実
際の選択された圧力を調整する。これらのポンプ用の流
出システムは、各弁または共通ガレ−の位置にコントロ
ーラまたはコンピュータ２０によって調整される圧力バ
イパス手段（図示せず）を有している。コントロ−ラ又
はコンピュータ２０は、適当な検出装置からマニホルド
圧力およびスロット位置ばかりではなく、当該技術にお
いて周知の従来のＲＰＭセンサ２２からエンジンＲＰＭ
情報入力を受ける。可変速電気ポンプに対して、モータ
速度は要求された正確な圧力を供給するように変えられ
うる。

【００１９】代表的な従来技術のタペット１８を示す詳
細な断面を図３に示す。任意の同等の液圧タペット１８
は本発明を実施するために用いられうる。

【００２０】ここに記載された形式のポンプまたは任意
の他の同等のポンプが、エンジンＲＰＭセンサ２２から
または運転者入力から誘導されるＲＰＭによって制御さ
れる車両搭載コンピュータ２０によって制御される。搭
載コンピュータは電子制御モジュール（ＥＣＭ）と呼ば
れている代表的なコンピュータであってもよい。これは
近代自動車において見い出されるものであって、エンジ
ンＲＰＭを監視し、電気エンジン・タイミングを制御
し、スモッグを制御し、内燃機関に近代要求されるその
他の機能を監視する。このようなコンピュータの例は、
現代の自動車モデルにおいて広く用いられているゼネラ
ル・モーターズ、フォード・モーターズ、クライスラ等
によって製造されているものである。

【００２１】ポンプ１２はエンジン油だめ１６の正常な
油レベル２６の下に配置された油供給または入力ライン
２４を有し、また、バイパスまたは戻り油ライン１４は
ポンプから油だめへの排出に便利な位置まで延びてい
る。ポンプ１２の出力オイル・ライン１７はヘッドまた
はブロック２９に鋳造（ｃａｓｔ）されたリフト・ガレ
ーと呼ばれる液圧タペット供給ライン２８に接続され、
ここでタペットは供給ラインまたはガレー２８と以下に
図３を参照して述べるタペットの内部機構との間に小さ
い供給孔を有して、ヘッド又はブロック２９に密接に隣
接して配置される。

【００２２】図３において、代表的な液圧タペットの詳
細断面が示されている。図示する前に、ゼロ・ラッシュ
式液圧タペット１８の原理について説明する。タペット
は、シリンダＢ、プランジャＥ、ボール逆止弁Ｇおよび
軽スプリングＦからできている。ポンプ１２からの油
は、ライン２８を通り、Ａの直上のタペット（リフタ）
ガイドを通り、リフタ本体内の供給室Ｊまで供給され
る。この場合、それは管Ｋ内に供給しかつ逆止弁Ｇを通
りシリンダＢの底とプランジャＥとの間の空間Ｈに供給
される。弁の閉位置にある間中、すなわち、タペット１
８がカム３２の円形または非揚程部分３０上にあると
き、スプリングＦはプランジャＥを上昇させ始めて、弁
ステムまたはロッカ・アーム３４と接触させる。カム３
０がタペットを上昇させ始めたとき（図４の弁開通持続
曲線を参照）、圧力が空間Ｈ内に増加され、弁Ｇをその
座Ｌに押しつける。タペット上のそれ以上のカム揚程作
用が圧縮室Ｈの圧力を増加させるので、全体の集合体は
その座から関連したエンジン弁を上昇させる中実部材と
して作用する。圧縮室Ｈの油内の初期の気泡は、プラン
ジャとシリンダとの間で間隙Ｉを通って漏れ出る。タペ
ットの上昇面または弁ステム、またはタペット端の摩耗
の補償が、プランジャとシリンダとの間の荷重の下で油
のわずかな漏れを許すことによってなされる。

【００２３】本発明においては、例えば、同等のプラン
ジャＥは長さがいくぶん大きく、シリンダ内で１インチ
の少なくとも千分の５０だけ変わり、また、図４の持続
曲線の開始時に、最少量の変化が一定のエンジンの予測
運転ＲＰＭの下で、すなわち極端に高いＲＰＭエンジン
について、より大きい距離を有していてもよい。本発明
の液圧タペットおよび支持システムは次のように作動す
る。

【００２４】低ＲＰＭ揚程持続時間中では、圧縮室Ｈが
低油圧の下にあるように低油圧をつくり、これにより、
プランジャはエンジン弁がその座から上昇する前に、持
続曲線にそって、カムの作用により相当の距離だけ動く
ことを要求される。他方、高揚程持続時間が要求される
場合には、圧力がポンプ１２から増加され、また、圧縮
室Ｈはより大きい圧力になり、この圧力はエンジン弁を
より迅速に座から離れさせ、先の低揚程例の弁よりも持
続曲線にそう任意の位置において大きく上昇される。圧
縮室Ｈ内に要求される圧力量は、最も有効なエンジン運
転について、エンジン弁開通に必要なタイミングによっ
て決定される。本発明は、さらにエンジンの寿命にわた
ってエンジン効率を徐々に減少する摩耗等による低正常
エンジン発生油圧を補償する。

【００２５】液圧タペット油供給圧力は、コンピュータ
制御圧力リリーフ・バルブ２９が、図２に示すように、
液圧バルブ・オイル共通ガレ−または油入力端から離れ
た各リフタ・ガレーにおける個々のガレーの端に定置さ
れる場合、同様に制御できる。 図５は、エンジン運転
に必要な潤滑油の供給について内燃機関の潤滑オイル・
ポンプが故障したさいに、エンジン潤滑のための補助の
加圧された潤滑油源を概略的に示す。補助オイル・ポン
プ１２は潤滑油の一定量をエンジンが過熱または凍結す
るのを防止するのに少なくとも十分な時間だけエンジン
可動部品に供給することができる。ポンプ１２とリフタ
・ブロックまたはヘッド供給ライン２８との間に、通常
閉じた電気弁３４が定置される。電気弁３４は開通状態
に変化させるように電線３５にア−スを必要とする。車
両ダッシュ・ボード上の油圧ライト３９は低またはエン
ジン油圧のないことによって点灯したとき、電線３５の
接地条件が存在しそして、弁３４が開通して、正常のポ
ンプ１２の油圧をオイル・ライン３７に流す。オイル・
ラインは、主ロッド、カム軸受等を供給するエンジン・
オイル潤滑システムまで延びている。

【００２６】図６は、第２実施例の概略を示す。この実
施例においては、通常所望されるエンジン油圧を超えた
油圧容積出力を有するオイル・ポンプ４２は所定のエン
ジン内で従来のオイル・ポンプに置き換わる。ポンプの
出力は別個の出力ライン４４，４６に２分割される。ラ
イン４４は調圧弁４８を入力し、また、ライン１７への
出力圧力レベルは前述したようにコンピュータ２０およ
びセンサ２２によって制御される。ライン４６は、正常
なエンジン潤滑圧力がその要求された圧力を超えること
を防止する、流体調整技術においては周知の調圧器５０
を入力する。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、エンジン部品、タペットに配
送される合成低油圧、異なるエンジンＲＰＭで弁が開閉
する期間中に、タペットを通る弁の揚程を制御する必要
性を補償する弁揚程システムに長らく要求されてきたこ
とを満たす。

【００２８】本発明の可変タイミング・システムが低費
用でつくられ、既存エンジンに容易に適用でき、吸入・
排出弁を独立して制御でき、期待どおりに作動する信頼
性があり、燃費の大きな改善を与え、望ましくないエネ
ルギ放散を減少し、よりよいエンジン・アイドルを与
え、所定のエンジンからより大きい有用な動力を得、よ
り良好な始動を与える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の第１実施例の概略構成図で
ある。

【図２】本発明の内燃機関の第２実施例の概略構成図で
ある。

【図３】本発明を実施するのに用いられる従来の代表的
な機械的カム作動液圧タペットの詳細図である。

【図４】弁の開閉動作曲線を示す。

【図５】緊急エンジン補助潤滑油源の概略図である。

【図６】本発明の内燃機関の第２実施例の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１０ 液圧リフタ・システム １２ オイル・ポンプ １４ バイパス戻りライン １６ 油だめ １８ 液圧タペット １７ ポンプ出力ライン ２０ コンピュータ ２２ ＲＰＭセンサ ２４ 入力ライン ２６ 正常なオイル・レベル ２８ 供給ライン ２９ ヘッド ３０ 円形部分 ３２ カム ３４ 弁システム ３５ 電気ライン ３７ オイル・ライン ４２ オイル・ポンプ ４４，４６ 出力ライン ４８ 調圧弁

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液圧タペットを作動する加圧油源と、前
   記液圧タペットの作動中に加圧油の圧力を選択的に制御
   する手段とを含む液圧タペットを有する内燃機関。
2. 【請求項２】 前記エンジンがエンジン・オイル・ポン
   プを備え、前記加圧油源が補助オイル・ポンプから供給
   されることを特徴とした請求項１記載の内燃機関。
3. 【請求項３】 前記補助オイル・ポンプにはエンジン回
   転数から独立して出力油圧力を変える制御手段が設けら
   れていることを特徴とした請求項２記載の内燃機関。
4. 【請求項４】 液圧タペットに供給される油の制御され
   た圧力がコンピュータによって制御されることを特徴と
   した請求項１記載の内燃機関。
5. 【請求項５】 前記エンジン・オイル・ポンプが潤滑油
   を供給できないとき、潤滑用に前記補助ポンプからエン
   ジンに加圧油を供給する切換手段をさらに有しているこ
   とを特徴とした請求項２記載の内燃機関。
6. 【請求項６】 前記加圧油源は正常出力の従来のエンジ
   ン・オイル・ポンプよりも高く発生されることを特徴と
   した請求項１記載の内燃機関。
7. 【請求項７】 加圧下で油を前記タペットに供給する入
   力端と加圧油源に油を戻す出力端とを有するガレー手段
   を有し、加圧油の圧力を制御する前記手段が該ガレー手
   段の前記出力端に設けられていることを特徴とした請求
   項１記載の内燃機関。
8. 【請求項８】 前記液圧タペットの揚程が弁開通時に、
   該タペットに配送される高圧油の圧力を選択的に制御す
   ることによって、選択的に無制限に揚程の高さを変えら
   れることを特徴とした請求項１記載の内燃機関。
9. 【請求項９】 前記液圧タペットの揚程が弁の開通時
   に、該タペットに配送される高圧油の圧力を選択的に制
   御することによって、選択的に無制限に持続時間を変え
   られることを特徴とした請求項１記載の内燃機関。
10. 【請求項１０】 前記ガレー手段が複数の前記液圧タペ
    ット用の共通ガレーを含むことを特徴とした請求項７記
    載の内燃機関。
11. 【請求項１１】 前記ガレー手段は複数の前記液圧タペ
    ットの各々に対して別個のガレーを含むことを特徴とし
    た請求項７記載の内燃機関。