JPS608322B2 - デイ−ゼル機関のバルブタイミング変更装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内燃機関、特にディーゼル機関の吸・排気弁
を開閉させる動弁装置に関するもので、高過給ディーゼ
ル機関の高負荷時及び低負荷運転時夫々対応させて吸・
排気弁の開閉時期を自動的に変更させ、ディーゼル機関
を常に最良の運転状態に保つことを目的とする。

ディーゼル機関に設けられた吸・排気弁の開き角度並び
に開閉時期はある範囲内でその出力・回転数に応じた最
適な状態に設定されるのが通常であるが、エンジン出力
の増大に伴って高週給化するに従い、高負荷運転時には
爆発圧力を押える為に圧縮比を低く設定し、同時に掃気
効果を高めて熱負荷を押える為に吸・排気弁が同時に開
いている時期（オーバーラップ期間）を大きく取る必要
がある。

逆に無週給に近い低負荷運転時には圧縮比を高く設定し
、爆発圧力を高め、膨脹圧力を十分に利用する為にオー
バーラップ期間を短かくすることがエンジンの運転状態
を最良に保つ上に望ましいことである。例えば高負荷時
には第１図ａに示す様に吸気弁を実線で示す如く、ピス
トンの上死点ＴＤＣ前約８００の位置Ａで開き、下死点
ＢＤＣ後約４５０ の位置Ｂで閉じ、排気弁を破線で示
す如く、下死点ＢＤＣの前約５０ｏ の位置Ｃで開き、
上死点ＴＤＣ後約６０ｏ の位置Ｄで閉じる様に設定し
、圧縮比を低く設定し、低負荷時には第１図ｂに示す様
に吸気弁を上死点ＴＤＣ前約２０ｏの位置Ａ′で開き、
下死点ＢＤＣ直後の位置Ｂ′で閉じ、排気弁を下死点Ｂ
ＤＣ前約３０ｏの位置Ｃ′で開き、上死点ＴＤＣ後約２
０ｏ の位置Ｄ′で閉じる様に設定し、圧縮比を大きく
設定することが望ましい。従って従来の如き単一機能の
動弁装置では高負荷時に最良の性能を発揮する様に弁開
閉時期を設定したエンジンでは、無週給に近い低負荷時
に圧縮比不足による燃焼不良を生じたり、またオーバー
ラップ期間の過大により排気ガスの爆発室内及び吸気系
への吹き返しによるよごれ、圧縮温度及びピストン温度
の低下による排気色不良起動不良等の不具合が生じる。
これらの欠点を除去するものとして従来、エンジンで駆
動される流体ポンプの発生油圧を切換弁を介して吸・排
気弁の開弁装置に供給し、この切換弁の切換えを、タイ
ミングカムを駆動源とする切換弁作動装置により行わせ
、この切換弁作動装置に弁の開閉時期の調整機構を組み
込んだ装置が実関昭５０−５９８０８号公報で公知であ
るが、この装置は流体ポンプで常時高圧を発生させてお
かなければならないため、エネルギーロスが大きく、ま
た流体ポンプ及び切換弁等を使用するため装置全体が複
雑高価となり更に、カムリフト上昇行程で開弁と閉弁の
双方を行わせるものであるため、カムリフト上昇カーブ
をゆるやかなものとせざるを得ず、そのために弁の開放
もゆるやかとなり、しかも弁開面積を十分にとることが
できない欠点があり未だ十分なものではなかった。

いまひとつの従来例として、英国特許第 １２２４１６８号明細書は、カムと協働して軸方向に往
復敷するピストンを有するポンプと、このポンプにより
発生する油圧によって作動して弁を駆動するプランジャ
とからなり、ピストンを回動せしめることによりバルブ
タイミングを変更し得るようになしたバルブタイミング
変更装置を開示している。

しかし、この従来装置では油圧制御孔が１つだけであり
、かつ、ピストンの１つのランド部の藤方向両端に制御
用切欠きを設けたものであるため、ピストンの上昇行程
の終了前に下側の切欠きが油圧制御孔を開放させてプラ
ンジャに作用する油圧を解除させることになる。したが
って、弁閉時期がカムの下降リフトでは全く制御されな
くなり、カムでピストンを上下往復動さているにも拘わ
らず、カムによるピストンの上昇行程（一方）でのみ弁
の開閉を制御するものであるため、ピストンに無駄動作
が多くなり、弁開面積を大きくすることが困難となるの
みならず、弁閉タイミングの正確な設定も困難となる欠
点があった。この発明はカムによるピストンの上昇行程
で関弁時期を制御させ、閉弁時期の制御をカムによるピ
ストンの下降行程で行わせるべく分けることにより、従
来装置における上記の欠点、不具合を解消し得るディー
ゼル機関のバルブタイミング変更装置を提供せんとする
ものである。

以下この発明の構成を図面に示す実施例に従って説明す
ると次の通りである。第２図及び第３図に於いて、１は
カム軸、２はカム軸１に取付けられたタイミングカム、
３はタイミングカム２にて上下動せられる夕べット、４
はシリンダブロック５に鉄合固定された夕べットガイド
で、この夕べツトガイド４内を夕べツト３が摺動する。

８は夕べットガィド４上に起立固定された装置本体で、
内部に軸方向に駆動シリンダ７を設け、上部に騒動シリ
ンダに連動する作動シリング８を設け、更に駆動シリン
ダ７の上部側方に給油部９を設けてある。

１川ま駆動シリンダ７内に摺動自在に鉄挿された駆動ピ
ストンで、その上端面は鞠線に対して懐斜した弁開時制
御縁１３を形成するとともに駆動シリンダ内に油圧発生
室を画成する。

駆動ピストン１０はさらに、弁関時制御縁１３から軸方
向に切欠溝１１を介して離隔した弁閉時制御緑１２を有
する。弁閉時制御緑１２は軸線に対して弁開時制御縁１
３とは別の方向に傾斜している。切欠溝１１‘ま油路１
４を介して上記の油圧発生室と運通する。また駆動ピス
トン１０の下端部は連結枠１５及びスプリング１６にて
連結され、軸方向には夕べット３と連動し、周方向に回
転可能になしてある。そして駆動シリンダ７の側壁に前
記弁閉時制御緑１２にて開閉される弁閉時制御孔１７及
び弁開時制御縁１３にて開閉される弁開時制御孔１８を
対向させて形成してある。１９は駆動シリンダ７の外周
面に摺動自在に鉄合させたピニオン筒で、下端部を駆動
ピストン１０の下部鍔部１１ａに係止させ、駆動ピスト
ン１０の軸方向の移動の妨げとならず、筒方向の回転を
規制するもので、装置本体６に設けられたラック２０と
噛合しており、これの回転によりピニオン筒１９と駆動
ピストン１０とが回転する。

２１は駆動シリンダ‘７｝へ作動油を給油する給油孔で
、逆止弁２２及び油路２３を介して駆動シリンダ７の上
部へ給油し、駆動ピストン１０の上昇に伴って逆止弁２
４及び油路２５を介して作動シリンダ８側へ給油する。

また前記弁閉時制御孔１７と油路２５とを分岐油路２６
にて運速させ、弁開時制御孔１７が開放された状態で駆
動ピストン１０が上下動すると、油路２５内の油が分岐
油路２６を介して駆動シリンダ７へ還流される。前記弁
開時制御孔１８と給油孔２１とを油路２７にて蓬通し、
この弁開時制御孔１８が開放された状態で駆動ピストン
１０が上下動すると駆動シリンダ７内の油を油路２７を
介して給油側へ戻す。２８は作動シリング８内に摺動自
在に配され、プッシュロッド２９の端部球面を支持する
作動ピストンで、駆動ピストン１０の上昇に伴って油路
２５から供給される油量に応じて上昇する。

３０１まプッシュロッド２９にて揺動せられる弁腕、３
１は弁腕３０にて開閉される弁「３２は弁バネである。

３３は作動シリンダ８に設けられた油逃し溝で、作動ピ
ストン２８が所定量上昇すると、供給される油を逃がし
、油出口３４から外部へ排出させて作動ピストン２８の
上昇量を規制し、弁３１を一定に行程作動させる。５川
ま調圧弁で、作動シリンダ８の油出口３４からのりーク
油を一定圧力に調圧し、油路２５内の油圧の急激な低下
を防止して、作動ピストン２８から弁３１までの弁駆動
系のハンチングを防止する。

５１は作動ピストン２８のストツパである。

上記構成に於いて、その動作を説明すると、第２図に示
す状態では、駆動ピストン１０の弁閉時制御緑１２及び
弁開時制御縁１３の上端側が夫々弁閉時制御孔１７及び
弁開時制御孔１８に相対しており、高負荷時のバルブタ
イミングに設定されている。

この状態で、タイミングカム２にて夕べット３が押上げ
られると夕べット３に連結された駆動ピストン１０も上
昇し、弁閉時制御縁１２及び弁開時制御縁１３にて夫々
弁閉時制御孔１７及び弁開時制御孔１８を閉じ、駆動シ
リンダ７内の油を逆止弁２４及び油路２５を介して作動
シリンダ８の作動シリンダ室へ供給し、作動ピストン２
８を上昇せしめ、プッシュロッド２９及び弁腕３０を介
して弁３１を開放させ、作動ピストン２８が所定位置に
達し、油逃し溝３３を開放すると、以後油路２５から供
給される油は油逃し溝３３から油出口３４を経て外部へ
排出され、作動ピストン２８はそれ以上上昇せず、弁３
１の開度が一定に保たれる。この時、油出口３４からの
りーク油は調圧弁５０１こより一定圧力に調圧されてい
るので、弁駆動系の作動ピストン２８及びバルブ３１の
ハンチングが防止される。つまり、調圧弁５０がないと
、作動ピストン２８が所定位置に達し、油逃し溝３３に
向けて油が開放されると、油路２５内の油圧はｏｋｇ／
のまで急激に下がり、弁バネ３２により作動ピストンは
、油逃し溝３３を閉じ、油圧が所定圧に戻るまで押し戻
され、弁３１におどりを生じることになる。しかし乍ら
、調圧弁５０１こよりリーク油の油圧が一定に保たれる
ので、油圧低下を生じず、作動ピストン２８は押し戻さ
れることがなく、一定位置に保たれ、弁３１のおどりを
生じない。尚、作動ピストンはストッパ５１により上限
位置が規制される。そして駆動ピストン１１が第２図一
点鎖線で示す様に上昇作動を終了し、この後タイミング
カム２が回転し、タベツト３及び駆動ピストン１０が押
下げられ、下降し始める。すると作動ピストン２８への
押上力がなくなり、弁バネ３２により押下力が作用する
。しかし乍ら駆動ピストン１０が所定位置まで下降する
までは、弁閉時制御孔１７は弁閉時制御縁１２にて閉じ
られており、油路２５内の油は逃げ場がなく、作動ピス
トン２８は下降せず、駆動ピストン１０のみが下降し、
弁３１は開放状態に保たれる。そして駆動ピストン１０
の下降に伴い弁閉時制御孔１７が開放されると、油路２
５内の油は油路２６、弁閉時制御孔１７、切欠溝１１、
及び油路１４を経て駆動シリンダ７内に還流され「作動
ピストン２８が下降し、弁３１が閉じられる。この動作
時、弁関時には弁開時制御孔１７及び弁開時制御孔１８
は夫々弁閉時制御縁１７及び弁開時制御縁１８にて閉じ
られており駆動ピストンｉｏの上昇に伴ってシリンダ７
内の油は全て作動シリンダ８へ供給され、即座に作動ピ
ストン２８も追従して上昇し、弁３１を開放させる。ま
た弁閉時には最初駆動ピストン１０は弁閉時制御孔１７
を閉じた状態で下降するので、作動ピストン２８を停止
させておくので、弁３１を開放状態に維持することがで
き、この間、駆動シリンダ７へは逆止弁２２及び油路２
３を介して給油孔２１から油が供給され「駆動ピストン
ＩＱの下降に支障を来たすことはない。この高負荷時の
駆動ピストン１０と作動ピストン２８の作動特性を示す
と、第４図に示す様に駆動ピストン１川まタイミングカ
ム２に連動し、一点鎖線３５で示す作動特性を示し、作
動ピストン２８Ｇま実線３６で示す様に駆動ピストン１
０音こ追従して上昇し「所定位置で上昇を停止して平行
移動し、下降時は駆動ピストンＩＱ‘こ所定時間遅れて
下降し始め〜最後は同時に下降を終了する。次に低負荷
の動作を説明すると、先ず第３図に示す様にラック２０
を回転させ「ピニオン筒亀９を介して駆動ピストン１０
を所定角度回転させ、弁開時制御縁１２及び弁開時制御
縁翼３の下端側を夫々弁閉時制御孔１７及び弁開時制御
孔竃８に相対せしめｔ低負荷時のバルブタイミングに設
定する。

この状態でタイミングカム２にて夕べツト３が押上げら
れると駆動ピストン亀Ｑも一体に上昇し、所定時間遅れ
て弁閉時制御孔亀７及び弁開時制御孔１８が弁閉時制御
緑１２及び弁開時制御縁１３にて閉じられる。従って、
駆動ピストンＩＱの上昇開始時は駆動シリンダ７内の油
が弁開時制御孔１８及び油路２７を経て給油側へ戻され
駆動シリンダ７内の油は作動シリンダ８へ供給されず、
作動ピストン２８は上昇しない。そして弁閉時制御孔１
７及び弁開時制御孔１８が閉じられると、駆動シリンダ
７内の油は逆止弁２４及び油路２５を経て作動シリンダ
８へ供給され、作動ピストン２８を上昇せしめ「プッシ
ュロッド２９及び弁腕３０を介して弁３１を開放させる
。そしてタイミングカム２が更に回転しト夕べット３へ
の押上力がなくなると、スプリング１６にて夕べット３
及び駆動ピストン１０が押下げられ、下降し始め、作動
ピストン２８への押上力がなくなり、弁バネ３２により
作動ピストン２８に押下力が作用する。そして駆動ピス
トン１０は下降し始めると、直ちに弁閉時制御縁亀２及
び弁開時制御緑１３が弁閉時制御孔１７及び弁開時制御
孔１８を開き「作動ピストン２８の下降に伴う油路２５
内の油を分岐油路２６、弁閉時制御孔亀７「及び油路１
４を介して駆動シリンダ７内へ還流させるので「駆動ピ
ストンＩＱと作動ピストン２８とが共に下降し弁３１を
閉じる。弁３１が閉じて後は駆動ピストン亀０のみ下降
する。この様に上記動作時ｔ弁関時は駆動ピストン１０
が上昇しても弁開時制御孔翼８が開放されている間、駆
動シリンダ７内の油を逃がして作動シリンダ８への供給
を一旦停止させるので、作動ピストン２８の作動開始時
を遅らせることができる。また弁閉時には、駆動ピスト
ン１０の下降と同時に弁閉時制御孔１７を開き、油路２
５内の油を即座に駆動シリンダ７へ還流させることがで
き「作動ピストン２８をすぐに下降せしめて弁３竃を早
く閉じることができる。この低負荷時の駆動ピストン１
０と作動ピストン２８との作動特性を示すと、第４図に
示す様に駆動ピストン亀川ま高負荷時と同様タイミング
カム２に連動して一点鎖線３５で示す如く作動し、作動
ピストン２８は破線３７で示す如く、駆動ピストン１０
より所定時間遅れて上昇せしめ、所定位置で平行移動し
も駆動ピストン１０の下降と略同時に下降する。従って
弁３１は高負荷時に較べて低負荷時は遅く開き「早く閉
じらせることができる。上記作動ピストン２８の低負荷
時に於ける上昇時の作動遅れ及び下降時の作動時期はラ
ック２８を回転させ、駆動ピストン１０を回転させて弁
閉時制御縁翼２と弁閉時制御孔１７との位置関係並びに
弁開時制御縁１３と弁開時制御孔１８との位魔関係を適
当に設定すれば、所定の開閉時期に調整できる。

また第６図は他の実施例を示す図面で、これはプッシュ
ロッド２９及び弁腕３０を廃止し、弁３１の上部に作動
シリンダ３８を設け、これと油路２５とを接続管３９で
接続しト作動ピストン４０と弁３１の上端を連結させる
。

母川ま油逃し溝、４２は油出口である。尚、第２図と同
一符号は同一部村を示し、動作は上記実施例と同様であ
る。以上説明したようにこの発明は「 タベツトと協働
して鍬方向に往復勤する騒動ピストンを有する駆動シリ
ンダと「駆動ピストンにより発生する油圧によって作動
して弁を駆動する作動ピストンを有する作動シリンダと
からなり〜駆動ピストンを回動せしめることによりバル
ブタイミングを変更し得るようになしたバルブタイミン
グ変更装置において、前記作動シリンダが、駆動シリン
ダからの圧油を受け入れる作動シリンダ室とｔ余分な庄
油を逃すため油出口へ通ずる油逃がし溝とを具備し、前
記駆動シリンダがト圧油の供給を受ける給油孔と、給油
孔と蓮適するとともに油圧発生室に開□した弁開時制御
孔と、給油孔と油圧発生室との間に延在し油圧発生室へ
向かう油の流れのみ許容する逆止弁を備えた油路と「油
圧発生室と作動シリンダ室との間に延在し作動シリンダ
室へ向かう油の流れのみ許容する逆止弁を備えた油路と
、作動シリンダ室と蓮適するとともに駆動シリンダの円
筒形穴に閉口した弁閉時制御孔とを具備し、前記駆動ピ
ストンが「駆動シｌｉソダの油圧発生室に面し軸線に対
して傾斜した弁開時制御緑とも弁開時制御縁のランドか
ら轍方向に切欠溝を介して離隔した別のランド尊こ軸線
に対し傾斜した弁閉時制御縁と「前記切欠溝と前記油圧
発生室を連絡する油路とを具備し、しかして〜前記弁開
時制御緑および弁閉時制御緑の傾斜の向きを各々前記弁
開時制御孔および弁閉時制御孔に対して開閉時期が同じ
関係方向となるように関連づけ、かつ、前記駆動ピスト
ンをディーゼル機関の負荷に応じて回動せしめることに
より弁関ならびに弁閉のタイミングを変更するようにし
たから、騒動ピストンを適宜回転させて調整することに
よりディーゼル機関のバルブタイミングを高負荷時及び
低負荷時のいずれにおいても最適なる様に調整すること
ができることは勿論のこと、特に、弁の作動油圧として
別途ポンプを必要とせず、駆動シリンダ自体がポンプと
切換弁とを兼用することとなり「装置が簡単安価となる
。また弁の作動油圧は作動時のみ間欠的に発生させてい
るため「エネルギーロスが少なくて極めて合理的であり
省燃費とし得る。更にＬ弁の開放時期および閉止時期を
各々駆動ピストンの上昇行程および下降行程で分けて制
御せしめたから、駆動ピストンの無駄動作を少なくし、
往復運動の双方を有効に利用していることになり、設定
時期における弁の確実な開閉が保証されるうえ、カムリ
フト上昇カーブを急峻とでき、弁開速度を早くでき「弁
関及び弁閉時期の設定が容易となり、弁開面積を十分に
とれる。

【図面の簡単な説明】

第亀図ａ，ｂは一般的なディーゼル機関の高負荷運転時
及び低負荷運転時に適するバルブタイミングを示す図面
、第２図は本発明に係かるバルフタィミング変更装置の
全体構成を示す断面図、第３図は低負荷時の駆動ピスト
ンの位置を示す要部断面図、第４図は駆動ピストンと作
動ピストンの作動特性を示すグラフ図、第５図は他の実
施例を示す断面図である。 ７……駆動シリンダ、８・・・・・・作動シリンダ、１
び…・・駆動ピストン、！２・・・・・・弁閉時制御緑
、１３…州弁開時制御縁、亀７・・…・弁閉時制御孔、
１８……弁開時制御孔ト１９・・・・・‘ピニオン筒。 第１図第４図 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タペツトと協働して軸方向に往復動する駆動ピスト
   ンを有する駆動シリンダと、駆動ピストンにより発生す
   る油圧によって作動して弁を駆動する作動ピストンを有
   する作動シリンダとからなり、駆動ピストンを回動せし
   めることによりバルブタイミングを変更し得るようにな
   したバルブタイミング変更装置において、前記作動シリ
   ンダが、駆動シリンダからの圧油を受け入れる作動シリ
   ンダ室と、余分な圧油を逃すため油出口へ通ずる油逃が
   し溝とを具備し、前記駆動シリンダが、圧油の供給を受
   ける給油孔と、給油孔と連通するとともに油圧発生室に
   開口した弁開時制御孔と、給油孔と油圧発生室との間に
   延在し油圧発生室へ向かう油の流れのみ許容する逆止弁
   を備えた油路と、油圧発生室と作動シリンダ室との間に
   延在し作動シリンダ室へ向かう油の流れのみ許容する逆
   止弁を備えた油路と、作動シリンダ室と連通するととも
   に駆動シリンダの円筒形穴に開口した弁閉時制御孔とを
   具備し、前記駆動ピストンが、駆動シリンダの油圧発生
   室に面し軸線に対して傾斜した弁開時制御縁と、弁開時
   制御縁のランドから軸方向に切欠溝を介して離隔した別
   のランドに軸線に対して傾斜した弁閉時制御縁と、前記
   切欠溝と前記油圧発生室を連絡する油路とを具備し、し
   かして、前記弁開時制御縁および弁閉時制御縁の傾斜の
   向きを各々前記弁開時制御孔および弁閉時制御孔に対し
   て開閉時期が同じ関係方向となるように関連づけ、かつ
   、前記駆動ピストンをデイーゼル機関の負荷に応じて回
   動せしめることにより弁開ならびに弁閉のタイミングを
   変更するようにしたことを特徴とするデイーゼル機関の
   バルブタイミング変更装置。