JP4070124B2 - 内燃機関におけるデコンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の始動に際して、その吸気弁又は排気弁を、当該吸気弁又は排気弁を開閉作動するための動弁機構を利用して、デコンプ状態に開くようにしたデコンプ装置に関するものである。

一般に、内燃機関の運転を、その吸気弁及び排気弁の両方が閉じたままで停止すると、そのシリンダ内が略完全に閉塞された状態になっているから、次に内燃機関を始動するときに大きな回転トルクを必要とする。

そこで、従来は、クランク軸に連動する動弁機構にて開閉作動される吸気弁又は排気弁を、内燃機関を始動するときにおいて、デコンプ装置にて開くように構成している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２６３０１８号公報

しかし、このように、吸気弁又は排気弁を、クランク軸に連動する動弁機構にて開閉作動することに加えて、内燃機関の始動に際してデコンプ装置にて開くように構成することは、動弁機構とは別にデコンプ装置を必要とするから、構造が複雑になり、大型化を招来するばかりか、価格及び重量のアップを招来するという問題があった。

本発明は、例えば、特開平５−１８７２１２号公報等に、最近の内燃機関においては、吸気弁及び／又は排気弁を開き作動するときにおける弁リフト量を、内燃機関の運転状態に応じて、低負荷又は低回転域のとき小さく高負荷又は高回転域のとき大きくするように変更する可変式の動弁機構が提案されていることに着目し、この可変式動弁機構にデコンプ機能を持たせることによって、前記の問題を解消することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するための本発明の請求項１は，
「クランク軸に同期して回転するカムと，吸気弁又は排気弁との間に，揺動部材を，当該揺動部材がその側面に長手方向に延びるように形成した摺動面に対する支点部材の接当部を回転中心の支点として前記カムの回転にて揺動して前記吸気弁又は排気弁を開き作動するように配設し，前記支点部材を，当該支点部材における前記摺動面に対する接当部が内燃機関における運転状態により前記摺動面に沿って移動するように構成して成る内燃機関における動弁機構において，
前記支点部材を，当該支点部材のうち前記摺動面に対する接当部が前記摺動面における内燃機関における全運転域の範囲を越えて移動できるように構成する一方，前記揺動部材における前記摺動面に，前記接当部が内燃機関における全運転域の範囲を越えて移動移動したときにその接当部が乗り上げるようにした隆起部を設けて，この隆起部への前記接当部の乗り上げにより前記揺動部材が吸気弁又は排気弁を開く方向に回動するように構成した。」
ことを特徴としている。

また、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記支点部材を、当該支点部材のうち前記摺動面に対する接当部が内燃機関における低負荷又は低回転域のとき前記カムから離れる方向に移動し、高負荷又は高回転域のとき前記カムに近づく方向に移動するように構成し、更に、前記隆起部を、前記摺動面のうち前記低負荷又は低回転域を越えた部位に設ける。」
ことを特徴としている。

前記請求項１の記載において、カムの回転により、揺動部材が、これに設けた摺動面に対する支点部材の接当部を回転中心の支点として揺動することにより、吸気弁又は排気弁が開閉作動する。

前記支点部材は、内燃機関における運転状態に応じて摺動面に沿って移動し、この移動によって、前記揺動部材における揺動角度が、大きくなったり、小さくなったりするように変化するから、これによって吸気弁又は排気弁を開き作動するときにおける弁リフト量を内燃機関における運転状態に応じて変更することかできる。

そして，前記支点部材を，その接当部が隆起部に乗り上げるように移動することにより，前記揺動部材は，その隆起部に前記支点部材の接当部が乗り上げる分だけ前記吸気弁又は排気弁を開く方向に回動するから，この回動にて，前記吸気弁又は排気弁をデコンプ状態に開くことができる。

つまり、弁リフト量を内燃機関における運転状態に応じて変更するための支点部材を、内燃機関の運転を停止しているときにおいて、内燃機関における全運転域を越えて移動することにより、吸気弁又は排気弁を開くというようにデコンプ状態になるから、内燃機関の始動に際しての回転トルクを軽減できる。

このように、本発明は、可変式の動弁機構をそのまま利用してデコンプ状態に開き作動できるから、従来のようにデコンプ装置を動弁機構とは別に設ける場合よりも、構造が大幅に簡単になり、小型化と、軽量化及び低価格化とを図ることができる。

また、請求項２の記載において、前記支点部材は、低負荷又は低回転域のときにおいて、当該支点部材における摺動面に対する接当部がカムから離れる方向に移動して、この支点部材の接当部からカムまでの支点長さが長くなることにより、前記揺動部材における揺動角度が小さくなるから、吸気弁又は排気弁開の弁リフト量が小さくなる。

また、前記支点部材は、高負荷又は高回転域のときにおいて、当該支点部材における摺動面に対する接当部がカムから離れる方向に移動して、この支点部材の接当部からカムまでの支点長さが短くなることにより、前記揺動部材における揺動角度が大きくなるから、吸気弁又は排気弁開の弁リフト量が大きくなる。

これにより、前記吸気弁又は排気弁を開き作動するときにおける弁リフト量を、内燃機関に運転状態に応じて、低負荷又は低回転域のとき小さく高負荷又は高回転域のとき大きくするように変更することができる。

そして、前記支点部材を、その接当部が前記低負荷又は低回転域を越えて隆起部に乗り上げるように移動することにより、前記揺動部材は、その隆起部に前記支点部材の接当部が乗り上げる分だけ揺動するから、この揺動にて、前記吸気弁又は排気弁をデコンプ状態に開くことができる。

そして、支点部材を隆起部に乗り上げるように移動したとき、前記揺動部材のうちカムから隆起部までの支点長さが長くなり、ひいては、前記揺動部材におけるデコンプ状態への揺動角度が、前記隆起部を逆に高負荷又は高回転域を越えた部位に位置する場合よりも小さくなるから、前記支点部材を前記隆起部に乗り上げる部位に移動することで吸気弁又は排気弁をデコンプ状態に開くことに要する操作力を確実に軽減できるとともに、始動時にカムが回転することで吸気弁又は排気弁を開く場合における弁リフト量が過大になることを確実に回避できる。

以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。

図１は、第１の実施の形態を示す。

この図１において、符号１は、内燃機関におけるシリンダヘッドを示し、このシリンダヘッド１には、図示しないシリンダ内への吸気ポート２が設けられ、この吸気ポート２のシリンダ内への開口部には、ばね４にて常時閉に保持された吸気弁３が設けられている。

また、前記シリンダヘッド１には、前記吸気弁３を開閉作動するカム５を備えたカム軸６が、内燃機関におけるクランク軸に連動して回転するように軸支されている。

前記吸気弁３の上端には、基端を前記シリンダヘッド１側に螺着のボルト７に回転自在に枢着したロッカアーム８の先端が接当している。

符号９は、揺動部材を示し、この揺動部材９は、前記カム５と前記ロッカアーム８との間に配設され、この揺動部材９における上端部には、前記カム５に接当するコロ１０が、ピン軸１１にて回転自在に設けられ、且つ、この上端は、前記ピン軸１１をシリンダヘッド１に設けたガイド溝１２に、摺動自在に嵌めることにより、前記カム５に対して半径方向に往復動するように支持されている。

一方、前記シリンダヘッド１側には、支点部材１３の基端を、ピン軸１４にて回転自在に軸支し、この支点部材１３の先端に回転自在に設けたコロ１５を、前記揺動部材９のうちその上端部と下端部との間の部分における側面に設けた摺動面９ａに、揺動部材９における長手方向に移動自在に接当する一方、前記揺動部材９の上端部におけるコロ１０を、当該揺動部材９における下端部とシリンダヘッド１との間に設けた復帰用ばね１６にて前記カム５に対して押圧付勢することにより、前記カム５の回転により、前記揺動部材９を、当該揺動部材９における摺動面９ａのうち前記支点部材１３の先端におけるコロ１５が接当する箇所を回転中心の支点として揺動するように構成している。

前記揺動部材９の下端部に、前記ロッカアーム８に回転自在に設けたコロ１７に接当するカム面１８を設けることにより、前記揺動部材９における揺動によって、前記ロッカアーム８を介して前記吸気弁３を、そのばね４に抗して開き作動するように構成している。

また、前記支点部材１３を、内燃機関における負荷に応じて作動するアクチェータ１９により、低負荷のときその先端のコロ１５が、実線で示す中負荷域の状態から揺動部材９における下端部側に移動し、高負荷のとき先端のコロ１５が、実線で示す中負荷域の状態から揺動部材９における上端部側に移動するように構成している。

この場合において、前記揺動部材９における側面のうち前記支点部材１４におけるコロ１５が接当する摺動面９ａは、前記支点部材１３の回転中心を中心とする半径Ｒの円弧面に形成され、且つ、この円弧状の摺動面９ａにおける半径Ｒを、前記揺動部材９の上端におけるピン軸１１の中心と前記ロッカアーム８におけるコロ１７の中心とを結ぶ直線９ｂから前記支点部材１３の回転中心までの距離と等しくすることにより、前記支点部材１３を揺動部材９における上端部側に移動した状態と、前記支点部材１３を揺動部材９における下端部側に移動した状態とで、前記揺動部材９が横方向にずれ変位することが少ないように構成している。

なお、前記揺動部材９における摺動面９ａは、前記したように円弧面にすることに代えて、前記直線９ｂの平行に延びる直線的な平面にする一方、前記支点部材１３をこの前記直線９ｂと平行の方向に移動するように構成することで、前記揺動部材９が横方向にずれ変位することが少ないようにしても良い。

この構成において、揺動部材９が、その上端部におけるコロ１０が接当するカム５の回転により、支点部材１３の先端におけるコロ１５が摺動面９ａに対して接当する箇所を回転中心の支点として揺動することにより、この揺動部材９の下端部におけるカム面１８にて、ロッカアーム８を介して吸気弁３がそのばねに抗して下向きに押し下げて、開き作動する。

内燃機関における負荷が高負荷域に増大すると、前記支点部材１３の先端におけるコロ１５が、実線で示す中負荷域の場合よりも前記揺動部材９における上端部側に移動することにより、揺動部材９における上端部のコロ１０がカム５に接当する力点Ｆから、前記支点部材１３における先端のコロ１５が揺動部材９に接当する支点Ｓまでの力点長さは、中負荷域における力点長さＸ０からＸ１に短くなる一方、前記揺動部材９における下端部のカム面１８がロッカアーム８におけるコロ１７に接当する作用点Ｗから前記支点Ｓまでの作用点長さが、中負荷域における作用点長さＹ０からＹ１に長くなって、前記揺動部材９における揺動角度が大きくなり、この大きい揺動角度にて、前記吸気弁３の開き作動を行う。

内燃機関における負荷が低負荷域に低下すると、前記支点部材１３の先端におけるコロ１５が、実線で示す中負荷域の場合より前記揺動部材９における下端部側に移動することにより、力点長さは、中負荷域における力点長さＸ０からＸ２に長くなる一方、前記作用点長さが、中負荷域における作用点長さＹ０からＹ２に短くなって、前記揺動部材９における揺動角度が小さくなり、この小さい揺動角度で、前記吸気弁３の開き作動を行う。

すなわち、高負荷域において、前記揺動部材９における揺動角度は大きいことにより、吸気弁３における最大弁リフト量は、中負荷域における最大弁リフト量よりも高くなる。

一方、低負荷域において、前記揺動部材９における揺動角度は小さいことにより、吸気弁３における最大弁リフト量は、中負荷域における最大弁リフト量よりも小さくる。

これにより、吸気弁３を開き作動するときにおける弁リフト量を、内燃機関の負荷に応じて、高負荷域のときに大きく、低負荷域のときに小さくするように制御できる。

本発明は、このような動弁機構において、前記揺動部材９における摺動面９ａに接当する支点部材１３を、前記アクチェータ１９又は手動操作にて、前記低負荷域を越えて更に下端側に移動するように構成する一方、前記揺動部材９における摺動面９ａのうち前記低負荷域を越えた部分に隆起部２０を設けて、前記支点部材１３を前記低負荷域を越えて更に下端側に移動したときにおいて、当該支点部材１３におけるコロ１５がこの隆起部２０に乗り上げように構成する。

内燃機関の運転を停止しているときにおいて，前記アクチェータ１９又は手動操作にて，前記支点部材１３を，前記低負荷域を越えて前記隆起部２０に乗り上げるように移動することにより，前記揺動部材９が，その隆起部２０に前記支点部材１３のコロ１５が乗り上げる分だけ前記吸気弁３を開く方向に回動するから，この回動にて，前記吸気弁３をデコンプ状態に開くことができる。

この場合において、前記隆起部２０は、摺動面９ａのうち高負荷域を越えた部分、つまり、カム５よりの部分に設けるという構成にしても良い。

これに対して、前記した第１の実施の形態のように、この隆起部２０を、摺動面９ａのうち低負荷域を越えた部分、つまり、カム面１８よりの部分に設けるという構成にした場合には、支点部材１３を、その先端におけるコロ１５が前記隆起部２０に乗り上げる位置まで移動したとき、前記揺動部材のうちカム５から隆起部２０までの支点長さＸが長くなり、ひいては、前記揺動部材９におけるデコンプ状態への揺動角度が、前記隆起部２０を逆に高負荷域を越えた部位に位置する場合よりも小さくなるから、前記支点部材１３を前記隆起部２０に乗り上げる部位に移動することで吸気弁３をデコンプ状態に開くことに要する操作力を確実に軽減できるとともに、始動時にカム５が回転することで吸気弁３を開く場合における弁リフト量が過大になることを確実に回避できる。

次に、図２は、第２の実施の形態を示す。

この第２の実施の形態は、シリンダヘッド１′における吸気ポート２′に対して設けられ且つばね４′に閉に保持される吸気弁３′と、クランク軸に同期して回転するカム軸６′上のカム５′との間に、揺動部材９′を、当該揺動部材９′における一端の下面が前記吸気弁３′の上端に接当し、当該揺動部材９′における中程部の上面に前記カム５′が接当するように配設し、この揺動部材９′における他端部を前記カム５′から離れるように延長して、この延長部の下部に、支点部材１３′を、ピン軸１４′を中心に回動するように配設して、この支点部材１３′の上端における接当部２０′を、前記揺動部材９′の下面に設けた摺動面９ａ′に接当することにより、前記カム５′の回転により前記揺動部材９′が、前記支点部材１３′の接当部２０′が摺動面９ａ′に対する接当する点を回転中心の支点Ｓ′として揺動することにより、前記吸気弁３′を、そのばね４′に抗して開き作動するように構成している。

また、前記揺動部材９′における前記摺動面９ａ′を、前記支点部材１３′のピン軸１４′を中心とする半径Ｒ′の円弧面にしている。

この構成において、前記支点部材１３′を、図示しないアクチェータ等にて、内燃機関の高負荷域のときにおいて、実線で示す中負荷域の状態から前記カム５′の側に移動することにより、この揺動部材９′に対して前記カム５′が接当する力点Ｆ′から、前記支点部材１３′における先端の接当部１５′が揺動部材９′の摺動面９ａ′に接当する支点Ｓ′までの力点長さが、中負荷域における力点長さＸ０′からＸ１′に短くなって、前記揺動部材９′における揺動角度が大きくなり、この大きい揺動角度にて、前記吸気弁３′を、大きく弁リフト量に開き作動する。

また、前記支点部材１３′を、図示しないアクチェータ等にて、内燃機関の低負荷域のときにおいて、実線で示す中負荷域の状態から前記カム５′から離れる方向に移動することにより、この揺動部材９′に対して前記カム５′が接当する力点Ｆ′から、前記支点部材１３′における先端の接当部１５′が揺動部材９′の摺動面９ａ′に接当する支点Ｓ′までの力点長さが、中負荷域における力点長さＸ０′からＸ２′に長くなって、前記揺動部材９′における揺動角度が小さくなり、この小さい揺動角度にて、前記吸気弁３′を、小さい弁リフト量に開き作動する。

これにより、吸気弁３′を開き作動するときにおける弁リフト量を、内燃機関の負荷に応じて、高負荷域のときに大きく、低負荷域のときに小さくするように制御できる。

そして、前記揺動部材９′における摺動面９ａ′に接当する支点部材１３′を、図示しないアクチェータ又は手動操作にて、前記低負荷域を越えて更にこれら外側に移動するように構成する一方、前記揺動部材９′における摺動面９ａ′のうち前記低負荷域を越えた部分に隆起部２０′を設けて、前記支点部材１３′を前記低負荷域を越えて更に外側に移動したときにおいて、当該支点部材１３′における接当部１５′がこの隆起部２０′に乗り上げるように構成する。

内燃機関の運転を停止しているときにおいて，前記支点部材１３′を，前記低負荷域を越えて前記隆起部２０′に乗り上げるように移動することにより，前記揺動部材９′が，その隆起部２０′に前記支点部材１３′の接当部１５′が乗り上げる分だけ前記吸気弁３′を開く方向に回動するから，この回動にて，前記吸気弁３′をデコンプ状態に開くことができる。

なお、前記した各実施の形態は、負荷に応じて制御する場合であったが、本発明はこれに限らず、回転数に応じて制御するとか、或いは、負荷及び回転数に応じて制御すると言う構成にしても良いことはいうまでもない。

本発明における第１の実施の形態を示す図である。 本発明における第２の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１，１′ シリンダヘッド
２，２′ 吸気ポート
３，３分 吸気弁
４，４′ 吸気弁用ばね
５，５′ カム
６，６′ カム軸
８ ロッカアーム
９，９′ 揺動部材
９ａ，９ａ′ 摺動面
１３，１３′ 支点部材
２０，２０′ 隆起部

Claims (2)

1. クランク軸に同期して回転するカムと，吸気弁又は排気弁との間に，揺動部材を，当該揺動部材がその側面に長手方向に延びるように形成した摺動面に対する支点部材の接当部を回転中心の支点として前記カムの回転にて揺動して前記吸気弁又は排気弁を開き作動するように配設し，前記支点部材を，当該支点部材における前記摺動面に対する接当部が内燃機関における運転状態により前記摺動面に沿って移動するように構成して成る内燃機関における動弁機構において，
   前記支点部材を，当該支点部材のうち前記摺動面に対する接当部が前記摺動面における内燃機関における全運転域の範囲を越えて移動できるように構成する一方，前記揺動部材における前記摺動面に，前記接当部が内燃機関における全運転域の範囲を越えて移動したときにその接当部が乗り上げるようにした隆起部を設けて，この隆起部への前記接当部の乗り上げにより前記揺動部材が吸気弁又は排気弁を開く方向に回動するように構成したことを特徴とする内燃機関におけるデコンプ装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記支点部材を，当該支点部材のうち前記摺動面に対する接当部が内燃機関における低負荷又は低回転域のとき前記カムから離れる方向に移動し，高負荷又は高回転域のとき前記カムに近づく方向に移動するように構成し，更に，前記隆起部を，前記摺動面のうち前記低負荷又は低回転域を越えた部位に設けることを特徴とする内燃機関におけるデコンプ装置。

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