JPH11502914A - 内燃機関の弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関の弁機構は、排気を吸入できるように吸気行程中にエンジン排気弁を選択的に開放する構成の制御手段を有している。制御手段は、排気弁用カム軸のカムエレメント（２）の各々の半径方向チャンネル（１２）に変位可能に搭載されたスライド（１３）から構成されている。スライド（１３）は、正規の持上げ隆起部（２２）に対して角度変位される第２持上げ隆起部（１６）を有している。制御手段は、更に、カム軸の孔でスライドと協働する楔エレメント（６）から構成されている。軸方向に変位されると楔エレメントは、スライドの半径方向変位を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関の弁機構 本発明は、内燃機関の弁機構に関し、当該機関は、各シリンダの少なくても一 つの吸気弁及び少なくても一つの排気弁と、弁を作動させるために各シリンダの 揺れ腕軸上に搭載された少なくても２本の揺れ腕と、各揺れ腕用に設けられ、関 連揺れ腕を作動させる第１持上げ隆起部を有したカムエレメントを備えた少なく ても一本のカム軸と、吸気行程中にシリンダ内に排気を吸入させるためにエンジ ンの吸気行程中に排気弁を開くことができる制御機構とから構成されている。 ＳＥ−Ａ−５０１４３７は、排気側及び吸気側に在来の再循環システムのゲー ト・弁装置を必要とせずに吸気行程中に排気側からシリンダに排気を再循環させ る上記タイプの弁機構を開示している。そのような弁機構は、特に過給エンジン に使用する上で有利であり、その場合、或る運転状態下の圧力が、排気側よりも 吸気側でより高くなっており、また他の状態では、排気を過給圧縮機の圧力側で 獲得するために或る形のポンプ装置を使う必要があろう。 公知の弁機構は、回転可能で且つ揺れ腕軸に平行に軸方向に変位可能に搭載さ れた軸で、吸気揺れ腕の運動の一部分を排気揺れ腕の揺れ運動に伝達するように 配置された旋回アームを有した軸から構成されている。 本発明の目的は、エンジン設計がその弁システムに関する限り何ら変更を加え ずに維持されるように、カム軸自身に統合された制御機構を有した序文で述べた タイプの弁機構を達成するものである。 これは、制御機構が、排気弁用カムエレメントの半径方向チャンネルに変位可 能に搭載され且つ第１持上げ隆起部に対して角度変位され、第２の持上げ隆起部 を有したスライドと、第２持上げ隆起部の最高点がカムエレ メントの基礎円（“ａ”）とほとんど同じレベルになる第１位置と第２持上げ隆 起部の最高点が基礎円の上方になる第２位置との間でスライドの半径方向変位を 達成するようにカム軸内に統合された手段とから構成されていると言う事実によ って本発明に従って達成される。 本発明は、吸気行程中のシリンダ内の圧力が低く、またカムエレメントの第２ 持上げ隆起部が排気弁スプリングの力を克服しさえすればよく、これは、第２持 上げ隆起部上と排気弁タペット上の面圧力が、たとえ第２持上げ隆起部がタペッ トカム従動体よりも実質的に軸方向においてより短くても許され得るものよりも 高くはないことを意味していると言う事実に基づいている。 本発明は、添付図面に示された例を参照にして、以下により詳しく説明されよ う。そこで、図１は、本発明に係る制御機構を備えたカム軸の部分切欠き側面を 示しており、図２は、図１のカム軸と排気タペットの一部分の半径方向断面図で あり、図３は、図１のカム軸の一部分を通る拡大軸方向断面図であり、図４は、 本発明に係る機構の制御システムの概略線図である。 図１で全体的に１で示されているカム軸は、６気筒ディーゼルエンジン用のも ので、各シリンダに対して、シリンダ排気タペット用カムエレメント２と、カム 軸軸受３と、その吸気タペット用カムエレメント４とを有している。 図では、 排気弁のカムエレメント２の全てが、図示のために同じ角度設定で示されている 。勿論、実際には、それらはエンジンの点火順番に対応して角度変位されること になる。カム軸１は、中央貫通孔５を備えるように造られており、その内部に各 カムエレメント２に一つずつ、６個の楔エレメント６を軸方向に変位可能に搭載 されている。楔エレメント６は、各々貫通孔６ａを有すると共に、一方端にスト ッパー８を且つ他方端に油圧ピストン９を有した引張り棒７上にねじ止めされて いる。楔エレメント６は、３個ずつ、２グループにグループ分けされており、ま たヘリ カルスプリング１１が収まっている空間１０をそれらのグループ間に設けている 。 図２及び３により詳細に見受けられるように、排気弁用カムエレメント２は、 各々軸方向孔５内に開放した半径方向チャンネル１２を有している。この半径方 向チャンネル１２には、楔エレメント６上の向かい合う平坦面１５と同じ傾斜を 有した平坦な内端面１４を有した半径方向に変位可能なスライド１３が設けられ ている。この平坦面１５は、孔５に適合した楔エレメントの円形状を面取りする ことで造られる。チャンネル１２とスライド１３とは、正方形は長方形の横断面 を有している。スライド１３は、排気弁カムエレメント２上に第２持上げ隆起部 を形成する円弧状末端部１６を有しており、その最高点は、図３に示された位置 で、カムエレメント２の基礎円“ａ”と同レベルとなっている。スライド１３は 、スライド内の孔１７の一対のボール１８によってこの位置に向かって付勢され ている。ボール１８は、それらの間のスプリング１９によって、チャンネル１２ の内端で傾斜壁面２０に向かって押圧されている。スライド１３とかくして第２ 持上げ隆起部１６とは、カムエレメント２の通常の持上げ隆起部２１に対して角 度変位され、また図２から見受けられるように、吸気弁カム４の持上げ隆起部２ ２と同位相となっている。 引張り棒７に連結されたピストン９は、そのシリンダ２３において右側（図１ ）にスプリング２４によって付勢されており、スプリングは、ピストン９上の反 対方向を向いた圧力媒体力を克服すると、引張り棒７と楔エレメント６とを図３ で示された位置にそれと共に保持しており、その位置では、上述したように、ス ライドの持上げ隆起部１６はカムエレメント２の基礎円“ａ”と同レベルの最高 点を持つ。カムエレメント２と、排気タペット２６上のローラ２５の形のそのカ ム従動体とは、チャンネル１２及びスライド１３よりもより大きな軸方向大きさ を有している。スライド１３の引込み位置（図３）では、カム従動体２５は、か くして持上げ隆起部１６によって影響されること無しに、チャンネル１２のいず れの側のカム エレメント２の外側部分“ｂ”上で転動することができる。この位置では、何ら 排気の再循環は行われない。 シリンダ室２３の圧力が、スプリング２４からの力を越える力をピストン９上 に発生させると、引張り棒７は（図１及び３に見受けられるように）左へ変位さ れ、それと共に圧力に応じた距離だけ楔１６を移動させる。その結果、第２持上 げ隆起部１６は、その最高点がカムエレメント２の基礎円“ａ”の外側になるよ うに押し出されることになる。図２では、リフトは“ｃ”で示されており、図２ に見受けられるように、吸気行程中に結果的に排気弁は、吸気弁がその最大開放 に到達するのと同時にその最大開放に達することになる。排気の再循環があると 排気弁の開放度は、スライド１３に対する楔６の位置に依存しており、またゼロ と所定の最大値との間で各種の制御パラメータに応じて連続的に変えられる。シ リンダ２３内の圧力が低下して楔１６が引張り棒７とスプリング２４を介してそ の開始位置に戻されると、スライド１３は、ボール１８の影響の下でその不作用 位置に引き込められる。スライド１３と楔６との間の楔角度は、自己制動を行う ように選択されている。 上記機能説明は、単一シリンダに対するプロセスに関するものである。特に、 図１に示されている６気筒の実施例では、スライド１３の一つ又は幾つかは、変 位の際に関連したカム従動体のローラ２５によって常に負荷を受けるので、楔の 全ては同時に移動されることはない。この理由で中間の緊張スプリング１０で２ グループにグループ分けされている。シリンダ２３内の圧力が吸気行程中に排気 弁を開放するために増圧されると、楔６とグループＤ、Ｅ、Ｆは負荷が解放され るや否や変位され、かくして緊張スプリング１０を圧縮する。グループＡ、Ｂ、 Ｃの楔６が負荷解放されると、それらは緊張スプリング１０によって変位されて 、その結果、このグループのスライド１３もそれらの作用位置に移動されること になる。スライド１３が吸気行程中に排気戻しを無くするように引き込められる と、シリンダ２３内の圧力は低下されて、グループＡ、Ｂ、Ｃの楔６は緊張スプ リング１０を圧縮しながら戻されることになる。グループＤ、Ｅ、Ｆの楔６が負 荷解放されると、それらはスタート位置へ緊張スプリングによって移動される。 シリンダ２３内の圧力は、かくしてカム軸孔内の楔６の軸方向位置と、また更 に排気戻しがあると排気弁のリフトを決める。この圧力は、矢印４１、４２及び ４３によって表示されているように回転数、負荷、温度等の値が送られるエンジ ン１４の中央制御ユニット４０によって調整される。制御ユニット４０は、制御 弁４４を制御し、またエンジン回転数と負荷、又はエンジン温度の関数として各 種の排気再循環値でプログラムが組まれる。ピストン９と引張り棒７に対する指 令値は、引張り棒７に連結された誘導センサー４５からの実際値と比較され、制 御ユニット４は、引張り棒が所望の排気戻しを与える位置に設定されるようにシ リンダ２３内の圧力を調整するために、得た値に応じた信号を制御弁４４に与え る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各シリンダにおける少なくても１つの吸気弁及び少なくても１つの排気弁と 、弁を作動させるための各シリンダ用揺れ腕軸上に搭載された少なくても２つの 揺れ腕と、各揺れ腕用に設けられ、関連揺れ腕を作動させる第１持上げ隆起部を 有したカムエレメントを備えた少なくても１本のカム軸と、吸気行程中にシリン ダ内に排気を吸入させるためにエンジンの吸気行程中に排気弁を開くことができ る制御機構とから構成された内燃機関の弁機構において、制御機構は、排気弁用 カムエレメント（２）の半径方向チャンネル（１２）に変位可能に搭載され且つ 第１持上げ隆起部（２１）に対して角度変位されると共に第２の持上げ隆起部（ １６）を有したスライド（１３）と、第２持上げ隆起部の最高点がカムエレメン トの基礎円（“ａ”）とほとんど同レベルになる第１位置と第２持上げ隆起部の 最高点が基礎円の上方になる第２位置との間でスライドの半径方向変位を達成す るようにカム軸（１）内に統合された手段（６）とから構成されていることを特 徴とする内燃機関の弁機構。 ２．上記半径方向チャンネル（１２）は、カム軸（１）の軸方向孔（５）に開放 しており、またカム軸に統合された手段は、孔内で軸方向に変位可能で且つ楔エ レメントの軸方向変位が、結果的にスライドの半径方向変位を起こすようにスラ イド（１３）の半径方向内面（１４）が当接する傾斜面（１５）を有した楔エレ メント（６）から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁機構。 ３．上記半径方向チャンネル（１２）は、カムエレメント（２）の軸方向大きさ よりも小さい軸方向大きさを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載 の弁機構。 ４．スライド（１３）の半径方向内面（１４）は、楔エレメントの傾斜面（１５ ）に相補的関係となっており、また傾斜角度は、スライドと楔エレ メント間の相互作用が自己制動を起こすように選択されていることを特徴とする 請求項２又は３に記載の弁機構。 ５．スライド（１３）とカム軸（１）とは、スライドの外側を向いた半径方向変 位を制限し且つスライドを半径方向内側にスプリング付勢する協働手段（１８、 １９、２０）を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記 載の弁機構。 ６．協働手段は、スライドの腔所内に収まり且つ壁部に向かってスプリング付勢 されたボール（１８）がスライド上に半径方向内側を向いた力を発生させるよう に傾斜したスライドチャンネル（１２）内の少なくても一つの壁部（２０）から 構成されていることを特徴とする請求項５に記載の弁機構。 ７．スライドチャンネル（１２）は、２つの正反対に対向した傾斜壁部（２０） を有しており、またスライドは、２つのボール（２８）とそれらの間のスプリン グ装置（１９）とを収容した軸方向貫通路を有していることを特徴とする請求項 ６に記載の弁機構。 ８．楔エレメント（６）は、圧力媒体で作動されるピストン・シリンダ装置（９ 、２３）に連結されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか一つに記 載の弁機構。 ９．楔エレメント（６）は、第２持上げ隆起部（１６）がカムエレメントの基礎 円（“ａ”）内にある位置に向かってスプリング付勢され且つ反対方向に圧力媒 体の荷重を受けており、また制御ユニット（４０）が少なくてもエンジン速度と 負荷と、位置センサー（４５）によって検出される楔エレメント（６）の位置に 関連して制御ユニットに送られる値の関数として媒体圧力を調整するように構成 配置されていることを特徴とする請求項８に記載の弁機構。 １０．各楔（６）には、軸方向貫通チャンネル（６ａ）が作られており、スプリ ングと圧力媒体の荷重を受ける共通引張り棒（７）は、順番に配列された楔エレ メントのチャンネルに貫通して延びており、また楔エレメントは、緊張スプリン グによって分離された少なくても２つの別々のグループ（Ａ、Ｂ、Ｃ：Ｄ、Ｅ、 Ｆ）に分けられていることを特徴とする複数のシリンダを列状に有した多気筒エ ンジンの請求項８又は９に記載の弁機構。