JPH07103854A - エンジンの動弁系バルブ機構の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、動弁系バルブ機構の動
作が正常であるか否かの判断を能率良くかつ正確に検査
できるようにすることにある。 【構成】カムシャフトホルダ４１が搭載されたシリンダ
ヘッド３６を所定位置に支持するワーク支持台３５と、
カムシャフトホルダ４１をワーク支持台３５との間で挟
み付けるクランプ機構と、カムシャフト２ａ，２ｂを所
定の回転数で一定方向に回転させるカムシャフト回転機
構と、バルブ１０ａ，１０ｂの端面と離間対向する位置
に設けられていてバルブ１０ａ，１０ｂまでの距離を非
接触で測定する超音波式の距離測定器９１ａ，９１ｂ
と、カムシャフトホルダユニット４０の可変バルブ機構
１を作動させるためのコントローラとを備えており、カ
ムシャフト２ａ，２ｂが所定回転数で回転している時に
距離測定器９１ａ，９１ｂによってバルブリフト量を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変バルブ機構を有す
るエンジンの動弁系の作動状態を検査するための動弁系
バルブ機構の検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などに使われるエンジンの動弁系
は、シリンダヘッドに設けられた吸排気バルブと、吸排
気バルブを駆動するためのカムを有するカムシャフトな
どを備えて構成されており、一般の動弁系では、エンジ
ンの回転数が変化しても一定のリフト量で吸排気バルブ
が開閉を繰返すようになっている。このため従来の動弁
系を用いたエンジンでは、低回転域から高回転域にわた
る広範な回転数領域での出力向上や実用燃費の低減など
を図る上で限界があった。

【０００３】このような事情から、エンジンの回転数に
応じて吸排気バルブのリフト量を変化させる可変リフト
機能を備えた可変バルブ機構が開発された。また、可変
リフト機能に加えて、要求出力が小さい低速回転時など
に複数の気筒のうちの一部を休止状態にする可変排気量
機能（休筒機能）を備えたエンジンも実用化されてい
る。

【０００４】図９〜図１１に、可変リフト機能を備えた
可変バルブ機構１の一部が示されている。この可変バル
ブ機構１は、カムシャフト２に低速用カム３と高速用カ
ム４を設けるとともに、ロッカアーム軸５に、第１のロ
ッカアーム６と第２のロッカアーム７を設けている。第
１のロッカアーム６はロッカアーム軸５と一体である
が、第２のロッカアーム７は、内蔵された制御ピストン
８の位置に応じてロッカアーム軸５と一体になったり切
離されたりするように構成されている。

【０００５】すなわち上記可変バルブ機構１において
は、カムシャフト２の回転数がある一定の値（例えば２
５００ｒｐｍ）に達するまでは、図１０に示す低速モー
ドのように制御ピストン８がばね９の弾力によってロッ
カアーム軸５の内側に引っ込んでいることにより、第２
のロッカアーム７がロッカアーム軸５と切離された状態
すなわちフリー状態となるため、第２のロッカアーム７
が空転するようになる。従って低速モードでは、低速用
カム３によって第１のロッカアーム６が直接駆動される
ことにより、バルブ１０が比較的小さなストローク（低
リフト量）で往復動する。

【０００６】一方、カムシャフト２の回転数が上記の値
を越えるようになると、図１１に示す高速モードのよう
に制御ピストン８に油圧がかかり、制御ピストン８がロ
ッカアーム軸５から突き出る方向に動くことによって、
第２のロッカアーム７がロッカアーム軸５と一体に回転
するようになる。このため高速モードでは、高速用カム
４によって駆動される第２のロッカアーム７の往復運動
がロッカアーム軸５に伝わり、その結果、第１のロッカ
アーム６が第２のロッカアーム７と同じ角度だけ回動す
ることにより、バルブ１０が大きなストローク（高リフ
ト量）で往復動する。

【０００７】また、上記の可変リフト機能に加えて可変
排気量機能を有する動弁系では、複数の気筒の一部分
に、図１２〜図１５に示すような休筒機能を有する可変
バルブ機構１５が採用されている。この可変バルブ機構
１５は、カムシャフト２に設けられた低速用カム１６お
よび高速用カム１７と、低速用カム１６によって駆動さ
れる低速用ロッカアーム１８と、高速用カム１７によっ
て駆動される高速用ロッカアーム１９を備えている。ま
た、ロッカアーム軸２０にＴ形レバー２１が一体に設け
られており、このレバー２１によってバルブ１０が駆動
されるようになっている。

【０００８】そして低速用ロッカアーム１８の内側に、
第１の制御ピストン２２が設けられている。第１の制御
ピストン２２は、図１３に示すように油圧がかかってい
ない状態（低速モード）では、ばね２３の弾力によって
ロッカアーム軸２０から突き出る位置にあり、ロッカア
ーム軸２０が低速用ロッカアーム１８と一体に回動する
ようにしてある。このため、図１３に示す低速モードで
は、低速用カム１６によって駆動される低速用ロッカア
ーム１８の動きがロッカアーム軸２０に伝わることによ
り、レバー２１を介してバルブ１０が低リフト量で往復
動する。

【０００９】そして図１４に示すように第１の制御ピス
トン２２に油圧がかかった時（高速モード時）に、この
制御ピストン２２がロッカアーム軸２０の内側に引っ込
むことにより、低速用ロッカアーム１８とロッカアーム
軸２０とが切離され、低速用ロッカアーム１８がフリー
状態となるようにしている。

【００１０】第２の制御ピストン２５は、図１３に示す
ように油圧がかかっていない低速モード時には、ばね２
６の弾力によってロッカアーム軸２０の内側に引っ込ん
でいて、高速用ロッカアーム１９をフリー状態にしてい
る。そして図１４に示すように第２の制御ピストン２５
に油圧がかかった時（高速モード時）に、この制御ピス
トン２５がロッカアーム軸２０から突き出る方向に移動
することにより、高速用ロッカアーム１９がロッカアー
ム軸２０と一体に回動するようになっている。このた
め、図１４に示す高速モードでは、高速用カム１７によ
って駆動される高速用ロッカアーム１９の動きがロッカ
アーム軸２０に伝わることにより、レバー２１を介して
バルブ１０が高リフト量で往復動する。

【００１１】また、図１５に示す休筒モードでは、第１
の制御ピストン２２に油圧がかかるとともに、第２の制
御ピストン２５に油圧がかからないことにより、低速用
ロッカアーム１８と高速用ロッカアーム１９の双方がロ
ッカアーム軸２０と切離されて、バルブ１０が全閉（休
筒状態）となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した可変リフト機
能や休筒機能を備えたエンジンの動弁系は、所定の回転
数域で各バルブがそれぞれ正常なリフト量で動作する必
要があり、リフト量に異常をきたすと所望の性能が発揮
されなくなる。このため、可変バルブ機構の作動が正常
であるか否かを、エンジン組立前に能率良くかつ正確に
検査できるような装置の開発が望まれていた。従って本
発明の目的は、動弁系吸排気バルブの動作が正常である
か否かの判断を能率良くかつ正確に検査できるような検
査装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明は、シリンダヘッドに設けられるカム
シャフトホルダと、上記カムシャフトホルダに回転自在
に支持されかつ吸気バルブあるいは排気バルブを駆動す
るためのカムを有するカムシャフトと、上記バルブのリ
フト量を変化させることのできる可変バルブ機構とを備
えているエンジンの動弁系バルブ機構を検査するための
装置であって、上記カムシャフトホルダを所定位置に固
定するためのワーク固定手段と、上記カムシャフトを所
定の回転数で所定の回転方向に回転させるカムシャフト
回転機構と、上記カムシャフトの回転数と関連して上記
可変バルブ機構を作動させることにより上記バルブのリ
フト量を変化させるコントローラと、上記バルブの端面
と離間対向する位置に設けられていて上記カムシャフト
が所定の回転数で回転している時にバルブの端面までの
距離を非接触で計測する距離測定手段とを具備してい
る。

【００１４】

【作用】シリンダヘッド上に設けられたカムシャフトホ
ルダを、ワーク固定手段によって所定位置に固定したの
ち、カムシャフト回転機構によってカムシャフトを所定
の回転数で一定の方向に回転させる。カムシャフトが回
転すると、カムによって吸排気バルブが往復運動する。
また、カムシャフトが回転している時に、その回転数に
関連して可変バルブ機構を作動させることによりバルブ
リフト量を変化させ、その時のバルブの端面までの距離
を、超音波変位センサ等の非接触式の距離測定手段によ
って測定する。そして各気筒ごとにバルブリフト量が所
定の範囲に収まっているか否かが判断される。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図２に示された検査装置３０は、工場
建屋等のフロア上に設けられる基台３１と、基台３１上
に構築された柱３２と、柱３２の上部側に設けられた上
部構造体３３とを備えている。基台３１の上に、ワーク
固定手段の一例としてのワーク支持台３５が設けられて
いる。このワーク支持台３５によって、ダミーのシリン
ダヘッド３６が所定位置に支持される。

【００１６】図１に示されるように、ワーク支持台３５
とシリンダヘッド３６との間に、実際のエンジンに使わ
れるものと同様のヘッドガスケット３７が設けられてい
る。このシリンダヘッド３６には、実際のエンジンと同
様に、各気筒ごとに吸気バルブ１０ａと排気バルブ１０
ｂが設けられている。各バルブ１０ａ，１０ｂは、バル
ブスプリング３８によって閉弁方向に付勢されている。

【００１７】シリンダヘッド３６の上面側に、検査すべ
きワークとしてのカムシャフトホルダユニット４０が載
置される。カムシャフトホルダユニット４０の一例は、
図５に示す４気筒ＤＯＨＣエンジン用のものである。こ
のカムシャフトホルダユニット４０は、上方から見て矩
形状をなすカムシャフトホルダ４１と、吸気バルブ用カ
ムシャフト２ａと、排気バルブ用カムシャフト２ｂを備
えている。各カムシャフト２ａ，２ｂは、それぞれカム
シャフトホルダ４１の軸受部によって回転自在に支持さ
れている。

【００１８】カムシャフトホルダ４１に、第２，第３気
筒用の動弁系として、図９〜図１１に示す可変リフト機
能を備えた第１の可変バルブ機構１が設けられている。
また第１，第４気筒用の動弁系として、図１２〜図１５
に示す休筒機能を備えた第２の可変バルブ機構１５が設
けられている。

【００１９】また、カムシャフトホルダ４１に、Ｌ−Ｈ
切換用電磁弁４５と、休筒用電磁弁４６が設けられてい
る。図６に示すように、Ｌ−Ｈ切換用電磁弁４５は、第
１の油圧供給源に連なる第１の入口油路５０と高速モー
ド用油路５１との間に設けられており、この電磁弁４５
がオンになった時（高速モード時）に、第１の入口油路
５０から送られる油圧が制御ピストン８，２５を押出す
方向に加わるようになっている。

【００２０】休筒用電磁弁４６は、第２の油圧供給源に
連なる第２の入口油路５４と休筒切換用油路５５との間
に設けられており、この電磁弁４６がオンになった時
（休筒モード時）に、第２の入口油路５４から送られる
油圧が第２の制御ピストン２５を引っ込める方向に加わ
るようになっている。各電磁弁４５，４６は、マイクロ
コンピュータ等を用いたコントローラ５８によって、上
述のオン・オフ動作が制御される。

【００２１】従ってこの実施例のカムシャフトホルダユ
ニット４０の場合、低速モードではＬ−Ｈ切換用電磁弁
４５と休筒用電磁弁４６がいずれもオフ状態にあり、第
１の可変バルブ機構１と第２の可変バルブ機構１５に油
圧がかからないため、低速用カム３，１６の回転運動が
低速用ロッカアーム６，１８に伝わることにより、吸排
気バルブ１０ａ，１０ｂが低リフト量で往復動する。

【００２２】Ｌ−Ｈ切換用電磁弁４５がオンに切換わる
と、可変バルブ機構１，１５の制御ピストン８，２５に
油圧がかかることにより、前述の高速モードに切換わ
り、高速用カム４，１７の回転運動が高速用ロッカアー
ム７，１９に伝わることによって、吸排気バルブ１０
ａ，１０ｂが高リフト量で往復動することになる。

【００２３】更に、休筒用電磁弁４６がオンになると、
第２の可変バルブ機構１５の制御ピストン２２に油圧が
かかることによって、低速用ロッカアーム１８がフリー
となる。高速用ロッカアーム１９もフリーのままである
から、吸排気バルブ１０ａ，１０ｂが駆動されない状態
（休筒モード）となる。

【００２４】なお、休筒機能を有しないエンジンの場合
は休筒用電磁弁４６は装着されず、Ｌ−Ｈ切換用電磁弁
４５のみがカムシャフトホルダ４１に設けられている。
その場合、各気筒の動弁系には、可変リフト機能のみを
もつ可変バルブ機構１が採用される。

【００２５】カムシャフトホルダユニット４０の上方
に、ワーク固定手段の一例としてのクランプ機構６０が
設けられている。このクランプ機構６０は、カムシャフ
トホルダ４１の上面に対向するダミーのロッカカバー６
１を有する昇降体６２と、この昇降体６２を上下動させ
るためのアクチュエータ６３と、昇降体６２を上下方向
にまっすぐに昇降動させるためのガイド部材６４と、昇
降体６２の高さを検出するためのセンサ手段６５などを
備えており、アクチュエータ６３が下降側に駆動された
時に、ロッカカバー６１がカムシャフトホルダ４１の所
定位置に押付けられるようになっている。

【００２６】カムシャフトホルダユニット４０の一端側
（図２において左側）と対向する位置に、ワーク機種検
知機構７０が設けられている。このワーク機種検知機構
７０は、水平方向に動くアクチュエータ７１と、アクチ
ュエータ７１によって駆動されるプローブ７２と、プロ
ーブ７２の水平方向位置を検出するためのセンサ７３を
備えている。このワーク機種検知機構７０は、アクチュ
エータ７１によってプローブ７２がカムシャフトホルダ
ユニット４０に向って前進した時に、プローブ７２の位
置によって休筒用電磁弁４６の有無を判断する。

【００２７】すなわち、休筒用電磁弁４６が無い場合に
は可変リフト機能のみを有するエンジンであると判断
し、休筒用電磁弁４６が有る場合には可変リフト機能と
休筒機能の双方を有するエンジンであると判断し、その
判別結果を制御演算部７５（図１参照）に入力するよう
にしている。

【００２８】カムシャフトホルダユニット４０の他端側
（図２において右側）と対向する位置に、カムシャフト
回転機構８０が設けられている。カムシャフト回転機構
８０は、水平方向のガイド８１に沿って水平方向に移動
可能な可動ベース８２と、可動ベース８２を水平方向に
動かすためのアクチュエータ８３と、可動ベース８２に
搭載されたモータ８４と、モータ８４の回転力を駆動軸
８５，８６に伝えるための動力伝達機構８７などを備え
ている。モータ８４は、回転数を変化させることのでき
るものを使用する。

【００２９】図５に示されるように、駆動軸８５，８６
はカムシャフト２ａ，２ｂの端部に対向しており、アク
チュエータ８３によって可動ベース８２がカムシャフト
ホルダ４１の方向に前進させられた時に、駆動軸８５，
８６の先端部のチャック機構部がカムシャフト２ａ，２
ｂの端部に嵌合するようになっている。駆動軸８５，８
６は互いに同じ回転速度で一定方向に回転するように、
タイミングベルト８８（図３に示す）によって互いに連
動関係が保たれている。

【００３０】ワーク支持台３５の下方に、バルブリフト
量検出ユニット９０が設けられている。この検出ユニッ
ト９０は、各バルブ１０ａ，１０ｂの下端面と離間対向
する位置に、非接触形の距離測定器の一例として、超音
波変位センサ等の距離測定器９１を備えている。この距
離測定器９１は、各気筒ごとに吸排気バルブ数と同じ数
だけ設けられており、それぞれワーク支持台３５に設け
られた取付ベース９２に固定されている。

【００３１】更に詳しく説明すると、図１に示されるよ
うに、吸気バルブ１０ａの下端面に対向する距離測定器
９１ａと、排気バルブ１０ｂの下端面に対向する距離測
定器９１ｂが、それぞれバルブ１０ａ，１０ｂの傾き角
に応じた角度で、取付ベース９２に固定されている。こ
れらの距離測定器９１ａ，９１ｂは、バルブ１０ａ，１
０ｂの下端面に向って超音波を発射するとともに、その
反射波を受信するまでの時間を検出することにより、バ
ルブ１０ａ，１０ｂまでの最短距離すなわちバルブ１０
ａ，１０ｂのリフト量を計測し、その計測結果を制御演
算部７５に入力するようにしている。

【００３２】上記検査装置３０を用いてカムシャフトホ
ルダユニット（ワーク）４０を検査する場合、図２に示
されるようにカムシャフトホルダユニット４０をダミー
のシリンダヘッド３６に載置する。また、ワーク機種検
知機構７０によってワークの種類を検出する。このワー
クが例えば可変リフト機能と休筒機能の双方を有するカ
ムシャフトホルダユニット４０の場合には、図７に示さ
れるタイムチャートに従って検査が実施される。また、
ワークが可変リフト機能のみを有する機種である場合に
は、図８に示されるタイムチャートに従って検査が実施
される。

【００３３】上記カムシャフトホルダユニット４０の上
からクランプ機構６０のロッカカバー６１が降下するこ
とにより、カムシャフトホルダユニット４０が固定され
る。また、カムシャフト回転機構８０のアクチュエータ
７１によって、駆動軸８５，８６が前進することによ
り、駆動軸８５，８６がカムシャフト２ａ，２ｂに連結
される。

【００３４】図７に示したタイムチャートの場合、カム
シャフト２ａ，２ｂの回転数をゼロから２５００ｒｐｍ
の間で変化させながら、Ｌ−Ｈ切換用電磁弁４５と休筒
用電磁弁４６を所定のシーケンスでオン・オフさせるこ
とにより、バルブリフト量を低速モード（Ｌ），高速モ
ード（Ｈ），休筒モードの３種類に変化させる。入口油
圧は比例電磁弁によって２種類に設定される。そして各
モードごとに、距離測定器９１ａ，９１ｂによって、各
気筒のバルブ１０ａ，１０ｂのリフト量を検出する。

【００３５】検出されたバルブリフト量に関するデータ
は、マイクロコンピュータ等を用いた判断機能を有する
制御演算部７５に入力され、各気筒・各モードごとにバ
ルブリフト量が適正であるか否かが判定され、可変バル
ブ機構１，１５の作動チェックが行われる。すなわち、
可変バルブ機構１，１５が正常に機能していれば、低速
モード時にはバルブが低リフトで所定量開弁し、高速モ
ード時には高リフトで所定量開弁し、休筒モードでは全
閉状態が維持されるはずであるから、このように機能し
ていない場合に異常であると判断する。

【００３６】図８のタイムチャートは、可変リフト機能
のみを備えたカムシャフトホルダユニットを検査する場
合であり、前記実施例と同様にカムシャフトを回転させ
ながらＬ−Ｈ切換用電磁弁４５のオン・オフを行い、バ
ルブリフト量を低速モードと高速モードの２種類に変化
させる。入口油圧は比例電磁弁によって一定に保たれ
る。そして低速モード時と高速モード時のバルブリフト
量を各気筒・各モードごとに距離測定器９１ａ，９１ｂ
によって検出することで、可変バルブ機構１が正常に機
能しているか否かが判断される。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、可変バルブ機構を備え
たエンジンの動弁系において、バルブの作動不良を能率
良くかつ正確に判断することができ、エンジンの品質を
保証する上で大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す検査装置の一部とバル
ブ機構を示す断面図。

【図２】図１に示された検査装置の全体の正面図。

【図３】図１に示された検査装置の全体の側面図。

【図４】図１に示された検査装置とエンジンの一部を示
す正面図。

【図５】図４に示されたエンジンのカムシャフトホルダ
ユニットの平面図。

【図６】図５に示されたカムシャフトホルダユニットの
油圧回路を示す図。

【図７】図２に示された検査装置による検査工程を示す
タイムチャート。

【図８】検査工程の他の例を示すタイムチャート。

【図９】可変リフト機能を有する可変バルブ機構の一部
を示す斜視図。

【図１０】図９に示された可変バルブ機構の低速モード
時の断面図。

【図１１】図９に示された可変バルブ機構の高速モード
時の断面図。

【図１２】休筒機能を有する可変バルブ機構の一部を示
す斜視図。

【図１３】図１２に示された可変バルブ機構の低速モー
ド時の断面図。

【図１４】図１２に示された可変バルブ機構の高速モー
ド時の断面図。

【図１５】図１２に示された可変バルブ機構の休筒モー
ド時の断面図。

【符号の説明】

１…可変バルブ機構 ２，２ａ，２ｂ…
カムシャフト ３，４…カム １０，１０ａ，１
０ｂ…バルブ １５…可変バルブ機構 １６，１７…カム ３０…検査装置 ３５…ワーク支持
台（ワーク固定手段） ３６…シリンダヘッド ４０…カムシャフ
トホルダユニット ４１…カムシャフトホルダ ４５…Ｌ−Ｈ切換
用電磁弁 ４６…休筒用電磁弁 ５８…コントロー
ラ ６０…クランプ機構（ワーク固定手段） ７０…ワーク機種検知機構 ７５…制御演算部 ８０…カムシャフト回転機構 ９０…バルブリフ
ト量検出ユニット ９１，９１ａ，９１ｂ…距離測定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドに設けられるカムシャフト
   ホルダと、上記カムシャフトホルダに回転自在に支持さ
   れかつ吸気バルブあるいは排気バルブを駆動するための
   カムを有するカムシャフトと、上記バルブのリフト量を
   変化させることのできる可変バルブ機構とを備えている
   エンジンの動弁系バルブ機構を検査するための装置であ
   って、 上記カムシャフトホルダを所定位置に固定するためのワ
   ーク固定手段と、 上記カムシャフトを所定の回転数で所定の回転方向に回
   転させるカムシャフト回転機構と、 上記カムシャフトの回転数と関連して上記可変バルブ機
   構を作動させることにより上記バルブのリフト量を変化
   させるコントローラと、 上記バルブの端面と離間対向する位置に設けられていて
   上記カムシャフトが所定の回転数で回転している時にバ
   ルブの端面までの距離を非接触で計測する距離測定手段
   と、 を具備したことを特徴とするエンジンの動弁系バルブ機
   構の検査装置。