(57)【要約】【課題】内燃機関の動弁機構において、製造コストが上昇せず、且つ、製造容易でありながら、摩耗後も機関性能を維持する技術を提供する。【解決手段】中央部にロッカーローラ４を有するロッカーアーム３と、ロッカーアーム３の一端とＨＬＡ４０を介して当接するバルブ２と、カムシャフトの回転と同期した周期的動作によってロッカーローラ４を周期的に押圧する揺動アーム８と、を備え、ロッカーアーム３の他端を定位置で回動可能に支持した。【選択図】図１
2010180749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部にロッカーローラを有するロッカーアームと、
前記ロッカーアームの一端とハイドロリックラッシュアジャスタを介して当接するバルブと、
カムシャフトの回転と同期した周期的動作によって前記ロッカーローラを周期的に押圧する伝達部材と、
を備え、
前記ロッカーアームの他端を定位置で回動可能に支持したことを特徴とする内燃機関の動弁機構。
【請求項２】
各制御角での内燃機関の運転時間を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶した各制御角での内燃機関の運転時間に基づいて、動弁機構の構成部品の摩耗量を推定する推定手段と、
前記推定手段が推定した動弁機構の構成部品の摩耗量が所定量以上になった場合に、制御角を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速用ロッカーアームが高速用カムと摺接するカムスリップ面に、硬度がＨＲＣ５５以上で炭化物が析出分散した組織を有する合金工具鋼基材の上にＰＶＤによる硬質皮膜を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、カムスリップ面の耐摩耗性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１１２２１９号公報
【特許文献２】特開２００８−１０６６５０号公報
【特許文献３】特開２００４−０７６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の技術においては、カムスリップ面の耐摩耗性が向上するものの、カムスリップ面に対する表面処理が必要となり、製造コストが上昇するだけでなく、製造困難性も増してしまう。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みたものであり、本発明の目的は、内燃機関の動弁機構において、摩耗後も機関性能を維持し、製造コストが上昇せず、且つ、製造容易となる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
中央部にロッカーローラを有するロッカーアームと、
前記ロッカーアームの一端とハイドロリックラッシュアジャスタを介して当接するバルブと、
カムシャフトの回転と同期した周期的動作によって前記ロッカーローラを周期的に押圧する伝達部材と、
を備え、
前記ロッカーアームの他端を定位置で回動可能に支持したことを特徴とする内燃機関の動弁機構である。
【０００７】
本発明によると、伝達部材での摩耗が、バルブ作用角が縮小し最大バルブリフトが低下する方向に作用しようとするが、同時に生じるロッカーローラやロッカーアームの他端での摩耗が、バルブ作用角が拡大し最大バルブリフトが上昇する方向に作用しようとする。よって、摩耗によるバルブ作用角の変化や最大バルブリフトの変化は相殺される。これにより、摩耗後も機関性能を維持できる。またこのように、摩耗後も機関性能を維持できることから、耐摩耗性を付与する処理を省くことができ、製造コストが上昇せず、且つ、製造容易となる。
【０００８】
各制御角での内燃機関の運転時間を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶した各制御角での内燃機関の運転時間に基づいて、動弁機構の構成部品の摩耗量を推定する推定手段と、前記推定手段が推定した動弁機構の構成部品の摩耗量が所定量以上になった場合に
、制御角を補正する補正手段と、を備えるとよい。
【０００９】
ここで、所定量とは、それ以上の摩耗量であると、機関性能の変化が生じてしまうので補正する必要が生じる閾値となる量である。
【００１０】
本発明によると、動弁機構の構成部品の摩耗量が所定量以上になった場合に制御角を補正するので、動弁機構の構成部品の摩耗量が所定量以上となった摩耗後も機関性能を維持できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、内燃機関の動弁機構において、摩耗後も機関性能を維持でき、製造コストが上昇せず、且つ、製造容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る動弁機構の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る制御軸駆動装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施例１に係る動弁機構の概略構成を示す図である。
【図４】比較例に係る動弁機構の概略構成を示す図である。
【図５】実施例１に係る制御角補正ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１４】
＜実施例１＞
図１は、本発明の内燃機関の動弁機構を適用する動弁機構の概略構成を示す。図１に示す動弁機構１は、内燃機関のシリンダヘッドに組み込まれ、内燃機関の吸気弁或いは排気弁といったバルブ２を駆動する。
【００１５】
動弁機構１は、ロッカーアーム３を備えている。ロッカーアーム３の中央部には、ロッカーローラ４が設けられている。ロッカーローラ４は、ロッカーアーム３に固定されたロッカーピン５を中心として回転可能である。ロッカーローラ４の左側に延出するロッカーアーム３の一端は、ハイドロリックラッシュアジャスタ（以下、ＨＬＡという）４０を介してバルブ２の上端と当接している。バルブ２は、シリンダヘッドの孔内に摺動可能に保持され、不図示のバルブスプリングによってロッカーアーム３方向に付勢されている。ロッカーローラ４の右側に延出するロッカーアーム３の他端は、ピン６に軸支され、定位置で回動可能に支持されている。定位置で回動可能に支持する方法としては、複数の弁又は複数の気筒間で共用されるロッカーシャフト或いは固定されたピボットを挿入することとしてもよい。
【００１６】
ロッカーローラ４の上には、カム７の押圧力をロッカーローラ４に伝達する揺動アーム８が設けられている。揺動アーム８には、制御軸９が挿入されている。揺動アーム８は、制御軸９を中心として揺動可能である。揺動アーム８は、ロッカーローラ４と接する部位として、先端部分（図１における右下部分）に向かうほど制御軸９の中心からの距離が長くなる押圧部８ａを有している。揺動アーム８の上側には、ロストモーションスプリング１０が設けられる。本実施例における揺動アーム８が本発明の伝達部材に相当する。
【００１７】
揺動アーム８を挟んでロッカーアーム３の反対側には、スライドローラ１１が設けられている。スライドローラ１１は、揺動アーム８の後ろ側の中間アーム１２の先端に回転可能に保持されている。そして、スライドローラ１１は、同じく中間アーム１２の先端に回転可能に保持されたスライドローラ１１の後ろ側のカムローラを介して、揺動アーム８と
カム７との間に位置する。
【００１８】
中間アーム１２は、不図示のリンク機構を介して制御軸９に連結されている。リンク機構は、制御軸９の回動をスライドローラ１１の位置に反映させる。つまり、スライドローラ１１の位置は、カム７と、揺動アーム８と、リンク機構とによって規制されている。制御軸９が回動することでリンク機構の状態が変化すると、スライドローラ１１がカム７と揺動アーム８とに挟まれた状態のまま、スライドローラ１１の位置が変化する。
【００１９】
この動弁機構１では、制御軸９を回動させることにより、スライドローラ１１の位置を変化させることができる。スライドローラ１１が図１に示す位置から上方或いは下方に移動すると、揺動アーム８の基準位置が変化する。揺動アーム８の基準位置が図１に示す位置から反時計回りに回動した位置に変化すると、カム７に押圧されて揺動アーム８が回動し始めた後、ロッカーローラ４が揺動アーム８に押圧される量が減り、バルブ作用角が縮小し最大バルブリフトが低下する。一方、揺動アーム８の基準位置が図１に示す位置から時計回りに回動した位置に変化すると、カム７に押圧されて揺動アーム８が回動し始めた後、ロッカーローラ４が揺動アーム８の押圧部８ａのより先端側で押されることでロッカーローラ４が揺動アーム８に押圧される量が増え、バルブ作用角が拡大し最大バルブリフトが上昇する。
【００２０】
また本実施例では、図２に示すように、ＥＣＵ２０を有しており、制御軸９を回動させたときの制御角をＥＣＵ２０に記憶する。制御角は、制御軸９の端部に取り付けられた制御角センサ２１によって検知でき、制御角センサ２１の出力信号がＥＣＵ２０へ伝達される。また、ＥＣＵ２０には、動弁機構１の制御軸９を回動させるための駆動モータ２２と電気的につながっており、ＥＣＵ２０が駆動モータ２２の駆動を制御する。ここで、駆動モータ２２にはウォームギヤ２３が取り付けられ、ウォームギヤ２３にはウォームホイール２４が噛み合わされ、ウォームホイール２４に接続された第１、第２減速ギヤ２５，２６を介して制御軸９を回動できるようになっている。
【００２１】
以上のように構成された動弁機構１においては、動作を繰り返すことにより、摩耗が発生する。特にディーゼルエンジンでは、燃焼時に発生した黒煙の粒が潤滑油に溶け込み、この粒に研磨されて摩耗が発生し易い。この摩耗を抑制するため、従来においては、摩耗発生部に耐摩耗性を向上する処理等を行っていた。これによると、摩耗発生部の耐摩耗性が向上するものの、摩耗発生部の耐摩耗性を向上する処理等が必要となり、製造コストが上昇するだけでなく、製造困難性も増してしまう。
【００２２】
そこで本実施例では、ロッカーアーム３の一端とバルブ２との間にＨＬＡ４０を介すると共に、ロッカーアーム３の他端を定位置で回動可能に支持した。この場合には、まず、揺動アーム８がスライドローラ１１と接するスライダ面８ｂが摩耗する。これにより、揺動アーム８が図３の矢印に示すように反時計回りに移動する。すると、ロッカーローラ４が揺動アーム８に押圧される量が減り、スライダ面８ｂの摩耗は、バルブ作用角が縮小し最大バルブリフトが低下する方向に作用しようとする。
【００２３】
しかしながら、ロッカーアーム３の他端を定位置で回動可能に支持しているので、先の摩耗と同時に、ロッカーローラ４とロッカーピン５との間のクリアランスが拡大する摩耗と、ロッカーアーム３の他端とピン６との間のクリアランスが拡大する摩耗とが生じる。ここで、ロッカーアーム３の一端に設置されたＨＬＡ４０の伸びにより、ロッカーアーム３は左側が上がり右側が下がるように時計回りに移動する。そして、ロッカーローラ４は、図３の矢印に示すように制御軸９とロッカーピン５との中心を通る軸線よりも右側、すなわち揺動アーム８の押圧部８ａ先端側へ押し付けられる。すると、ロッカーローラ４が揺動アーム８に押圧される量が増え、これらの２つの摩耗は、バルブ作用角が拡大し最大
バルブリフトが上昇する方向に作用しようとする。
【００２４】
よって、摩耗によるバルブ作用角の変化や最大バルブリフトの変化は相殺される。これにより、摩耗後も機関性能を維持できる。したがって、開弁時期が遅れたり閉弁時期が早まったり開弁量が少なくなったりすることによる、バルブオーバーラップ不足や、吸気量不足が回避でき、機関性能低下や排気悪化を防止できる。
【００２５】
またこのように、一定量の摩耗を許容し摩耗後も機関性能を維持できることから、摩耗発生部の耐摩耗性を付与する処理等を省くことができる。ここで、耐摩耗性を付与する処理としては、表面粗さを小さくするための研削加工、窒化等の表面を硬化するための熱処理、ダイヤモンドライクコーティング等の表面処理等が挙げられる。そしてこれにより、製造コストが上昇せず、且つ、製造容易となり、動弁機構１を安価且つ短時間で製造できる。
【００２６】
ここで、図４の比較例を説明する。図４に示す比較例では、ロッカーアーム３の他端を軸受部３ａとし、当該軸受部にＨＬＡ４０のピボットが挿入されている。この場合には、まず、揺動アーム８がスライドローラ１１と接するスライダ面８ｂが摩耗する。これにより、揺動アーム８が図４の矢印に示すように反時計回りに移動する。すると、ロッカーローラ４が揺動アーム８に押圧される量が減り、スライダ面８ｂの摩耗は、バルブ作用角が縮小し最大バルブリフトが低下する方向に作用しようとする。
【００２７】
また、ロッカーアーム３の他端をＨＬＡ４０と接続しているので、先の摩耗と同時に、ロッカーローラ４とロッカーピン５との間のクリアランスが拡大する摩耗と、ロッカーアーム３の他端でＨＬＡ４０のピボット面が削れる摩耗とが生じる。ここで、ＨＬＡ４０の伸びにより、ロッカーアーム３は右側が上がり左側が下がるように反時計回りに移動する。そして、ロッカーローラ４は、図４の矢印に示すように制御軸９とロッカーピン５との中心を通る軸線よりも左側、すなわち揺動アーム８の押圧部８ａ先端とは反対側へ押し付けられる。すると、ロッカーローラ４が揺動アーム８に押圧される量がさらに減り、これらの２つの摩耗は、バルブ作用角が縮小し最大バルブリフトが下降する方向に作用しようとする。
【００２８】
よって、摩耗によるバルブ作用角の変化や最大バルブリフトの変化が、バルブ作用角が縮小し最大バルブリフトが下降する方向に大きく生じてしまう。これにより、比較例では、摩耗後は機関性能を維持できなくなる。
【００２９】
このように、本実施例の優位性を比較例と比較して説明できる。
【００３０】
しかしながら、本実施例であっても、所定量以上の摩耗量が生じると、バルブ作用角や最大バルブリフトの変化からバルブタイミングや吸気量変化が生じ、燃焼が変化し、排気性能変化といった機関性能の変化が生じるので補正する必要が生じる。
【００３１】
そこで本実施例では、各制御角での内燃機関の運転時間を記憶し、記憶した各制御角での内燃機関の運転時間に基づいて、動弁機構１の構成部品の摩耗量を推定し、推定した動弁機構１の構成部品の摩耗量が所定量以上になった場合に、制御角を補正するようにした。
【００３２】
ここで、所定量とは、それ以上の摩耗量であると、機関性能の変化が生じてしまうので補正する必要が生じる閾値となる量である。
【００３３】
本実施例によると、動弁機構１の構成部品の摩耗量が所定量以上になった場合に制御角
を補正するので、動弁機構の構成部品の摩耗量が所定量以上となった摩耗後も機関性能を維持できる。
【００３４】
次に、本実施例による制御角補正ルーチンについて説明する。図５は、本実施例による制御角補正ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０により一定時間毎に繰り返し実行される。
【００３５】
Ｓ１０１では、各制御角での内燃機関の運転時間を記憶する。本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の記憶手段に相当する。
【００３６】
Ｓ１０２では、Ｓ１０１で記憶した各制御角での内燃機関の運転時間に基づいて、動弁機構１の構成部品（摩耗箇所）の摩耗量を推定する。本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の推定手段に相当する。
【００３７】
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で推定した動弁機構１の構成部品（摩耗箇所）の摩耗量が所定量以上となるか否かを判別する。Ｓ１０３で肯定判定された場合には、Ｓ１０４へ移行する。一方、Ｓ１０３で否定判定された場合には、Ｓ１０１へ戻る。
【００３８】
Ｓ１０４では、Ｓ１０２で推定した動弁機構１の構成部品（摩耗箇所）の摩耗量から、バルブ作用角の変化量及び最大バルブリフトの変化量を推定する。
【００３９】
Ｓ１０５では、Ｓ１０４で推定したバルブ作用角の変化量及び最大バルブリフトの変化量に応じて制御角を補正する。Ｓ１０３、Ｓ１０４及び本ステップを実行するＥＣＵ２０が本発明の補正手段に相当する。なお、Ｓ１０５に続き、位相可変装置でバルブタイミングをも補正するようにしてもよい。
【００４０】
このようにして、動弁機構１の構成部品の摩耗量が所定量以上となった摩耗後も機関性能を維持できる。
【００４１】
本発明に係る内燃機関の動弁機構は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１     動弁機構
２     バルブ
３     ロッカーアーム
４     ロッカーローラ
５     ロッカーピン
６     ピン
７     カム
８     揺動アーム
８ａ   押圧部
８ｂ   スライダ面
９     制御軸
１０   ロストモーションスプリング
１１   スライドローラ
１２   中間アーム
２０   ＥＣＵ
２１   制御角センサ
２２   駆動モータ
２３   ウォームギヤ
２４   ウォームホイール
２５，２６    減速ギヤ
４０   ＨＬＡ（ハイドロリックラッシュアジャスタ）
【図１】
2010180749.tif 000003
【図２】
2010180749.tif 000004
【図３】
2010180749.tif 000005
【図４】
2010180749.tif 000006
【図５】
2010180749.tif 000007