(57)【要約】【課題】内燃機関の前方側および後方側の配置スペースを確保しつつ、オイルコントロールバルブの耐久信頼性の低下を抑えることが可能な内燃機関を提供すること。【解決手段】内燃機関は、回転軸を有する排気側カムシャフトと、オイルが供給され、当該供給されたオイルの圧力により、排気側カムシャフトの位相を制御するアクチュエーターと、排気側カムシャフトの回転軸と直交するように配置され、アクチュエーターに供給されるオイルを制御するオイルコントロールバルブと、エキゾーストマニホールドからオイルコントロールバルブへ伝わる熱の経路を遮断する遮熱部材と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する排気側カムシャフトと、
オイルが供給され、当該供給されたオイルの圧力により、前記排気側カムシャフトの位相を制御するアクチュエーターと、
前記排気側カムシャフトの回転軸と直交するように配置され、前記アクチュエーターに供給される前記オイルを制御するオイルコントロールバルブと、
エキゾーストマニホールドから前記オイルコントロールバルブへ伝わる熱の経路を遮断する遮熱部材と、
を備える、
内燃機関。
【請求項２】
前記アクチュエーターは、前記排気側カムシャフトの後端に設けられ、
前記オイルコントロールバルブが直交する前記回転軸は、前記アクチュエーターの近傍に配置される、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記回転軸としてのジャーナルを回転可能に支持するカムキャリアをさらに備え、
前記カムキャリアは、前記ジャーナルの中心から遠心方向に所定距離だけ離れた所定位置に前記オイルコントロールバルブを収容するための収容穴が設けられる、請求項２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、内燃機関には、オイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）により供給されたオイルの圧力により、カムシャフトの位相を変化させるアクチュエーターを備えた可変バルブタイミング機構が設けられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＯＣＶには、一般的にソレノイドが使用される。ＯＣＶの許容耐熱温度は、例えば、ソレノイドの耐熱温度に基づいて設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＣＶを内燃機関の前方側または後方側に設ける場合、内燃機関の前方側または後方側の配置スペースを確保することが難しく、例えば、内燃機関をキャブ下に縦置き状態で搭載するレイアウトにおいて、ＯＣＶが後方配置の場合、荷台部分までせり出すような形となり、トラック等の商用車の荷台容積を大きく確保する上で好ましくない。
【０００６】
また、内燃機関の前方側および後方側を除く、側方側としての例えば排気側にＯＣＶを設ける場合、排気側にはエキゾーストマニホールドなどの高温熱源が設けられるため、ＯＣＶの温度が許容耐熱温度以上に上昇して、ＯＣＶの耐久信頼性を低下させるおそれがあるという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関の前方側および後方側の配置スペースを確保しつつ、オイルコントロールバルブの耐久信頼性の低下を抑えることが可能な内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の内燃機関は、
回転軸を有する排気側カムシャフトと、
オイルが供給され、当該供給されたオイルの圧力により、前記排気側カムシャフトの位相を制御するアクチュエーターと、
前記排気側カムシャフトの回転軸と直交するように配置され、前記アクチュエーターに供給される前記オイルを制御するオイルコントロールバルブと、
エキゾーストマニホールドから前記オイルコントロールバルブへ伝わる熱の経路を遮断する遮熱部材と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内燃機関の前方側および後方側の配置スペースを確保しつつ、オイルコントロールバルブの耐久信頼性の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における可変バルブタイミング機構の斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態におけるエンジンの遮熱構造を示す斜視図である。
【図３】図１の要部の分解図である。
【図４】一実施の形態における可変バルブタイミング機構の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、上記図面を参照しながら説明する。
各図において、ｘ軸は、当接面（後述する上面１２１と下面１６１の境界面）と平行で、回転する排気側カムシャフト１４の回転軸（中心軸）が延在する方向を示す。ｙ軸は、上記当接面と平行で、ｘ軸と直交する方向であって、ＯＣＶ収容穴３１内のＯＣＶ１８の軸方向を示す。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸と直交する方向を示す。また、以下では、ｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向を、エンジンＥの前後方向、左右方向および上下方向という場合もある。
【００１２】
図１に、一実施の形態に係る可変バルブタイミング機構１を備えた直列四気筒ディーゼルエンジンＥを例示する。また、図１に、エキゾーストマニホールド４からの熱の経路を遮断するために設けられる遮熱部材６（図２参照）を省略してエンジンＥを示す。
【００１３】
エンジンＥは、エキゾーストマニホールド４が取り付けられる排気側がエンジンＥの左右方向（図１では右方向）となるように、車両（図示略）に縦置き状態に搭載される。エキゾーストマニホールド４における排気下流側には、燃焼室から排出された高温の排気を処理するためのＤＰＦ（ディーゼル  パティキュレート  ディフューザー）などの後処理装置（図示略）が接続され、後処理装置における排気下流側には、外気に通じるマフラー（図示略）が接続される。
【００１４】
図１に示すように、エンジンＥのシリンダヘッド２の上には、アルミダイキャストにより作製されたカムキャリア３が設けられる。
【００１５】
図２は、エンジンＥの遮熱構造を示す斜視図である。図２に、シリンダヘッド２の排気側には、遮熱部材６が設けられる。
【００１６】
遮熱部材６は、エキゾーストマニホールド４の中央部および前端部におけるそれぞれの上方を覆うフロントヒートプロテクター６２と、エキゾーストマニホールド４の後端部における上方、側方、および、下方を覆うリヤヒートプロテクター６４と、を有する。フロントヒートプロテクター６２とリヤヒートプロテクター６４とは、例えば溶接により一体的に組み立てられる。
【００１７】
図１を再び参照して、エンジンＥにおける吸排気用のバルブ（図示略）を開閉させるバルブ開閉機構ついて説明する。
【００１８】
カムキャリア３には、少なくとも、複数の第一支持部（吸気側）１１と、複数の第一支持部（排気側）１２と、吸気側カムシャフト１３と、排気側カムシャフト１４と、複数の第二支持部（吸気側）１５と、複数の第二支持部（排気側）１６と、アクチュエーター１７と、オイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）１８と、が設けられる。これらのうち、少なくとも、排気側に設けられた複数の第一支持部１２と、排気側カムシャフト１４と、複数の第二支持部１６と、アクチュエーター１７と、ＯＣＶ１８と、が可変バルブタイミング機構１を構成する。
【００１９】
次に、図３を参照して、可変バルブタイミング機構１を主に説明する。なお、図３に、吸気側に設けられ、図１にそれぞれ示された複数の第一支持部１１と、吸気側カムシャフト１３と、複数の第二支持部１５とを省略してバルブ開閉機構を示す。
【００２０】
図３は、図１の要部の分解図である。
複数の第一支持部１２は、図３に示すように、カムキャリア３と一体的に設けられる。複数の第一支持部１２は、カムキャリア３の上部右側にて前後方向に直列する。各第一支持部１２において、上面１２１は、可変バルブタイミング機構１の製造において、ｘｙ平面と平行に加工される。また、各第一支持部１２には、第一軸受面１２２が一個ずつ形成される。各第一軸受面１２２は、対応する第一支持部１２の上面１２１に対し下方に窪んだ円弧面であって、前後方向に直列する。各円弧面の円弧は、１８０°の中心角を有すると共に、排気側カムシャフト１４の回転軸としてのジャーナル１４２とほぼ同半径を有する。
【００２１】
排気側カムシャフト１４は、エンジンＥが縦置き状態で車両に搭載されることによって、軸の方向がｘ軸方向（エンジンＥの前後方向）になるように配置される。
【００２２】
排気側カムシャフト１４は、図３に示すように、複数のカム１４１と、複数のジャーナル１４２と、を有する。
【００２３】
複数のカム１４１はそれぞれ、各シリンダの排気バルブ（図示略）と連結されており、排気側カムシャフト１４の回転により、各シリンダの排気バルブを開閉動作させる。各ジャーナル１４２は、第一軸受面１２２および第二軸受面１６２の各組に当接し、ｘ軸を中心として回転可能に支持される。
【００２４】
再度、図１を参照する。複数の第二支持部１６は、カムキャップであり、排気側カムシャフト１４の回転軸を固定する。
【００２５】
各第二支持部（排気側）１６において、下面１６１は、図３から明らかなように、可変バルブタイミング機構１は、ｘｙ平面と平行となるように加工される。また、各第二支持部１６には、下面１６１に対し上方に窪む第二軸受面１６２が一個ずつ形成される。各第二軸受面１６２もまた、１８０°の中心角で、ジャーナル１４２とほぼ同半径の円弧を有する円弧面である。
【００２６】
各第二支持部（排気側）１６は、組をなす第一支持部（排気側）１２の上方に一個ずつ、図示しないボルト等で固定される。これにより、第一支持部１２の上面１２１と、第二支持部１６の下面１６１とがｘｙ平面内で当接し合うと共に、軸受面１２２，１６２の各組は、円柱形状をなし、排気側カムシャフト１４の各ジャーナル１４２を、ｘ軸を中心として回転可能に挟持する。アクチュエーター１７に最も近いジャーナルは、図４に示すジャーナル１４２Ａである。
【００２７】
図４は、可変バルブタイミング機構１の制御ブロック図である。図４に、ジャーナル１４２Ａを支持する第一支持部１２および第二支持部１６、並びに、アクチュエーター１７を概略的に示す。
【００２８】
ジャーナル１４２Ａを支持する第一軸受面１２２および第二軸受面１６２において、第一軸受面１２２および第二軸受面１６２にそれぞれ形成された半環状の進角側油溝（図示略）が互いに繋がって進角側の環状油溝１１１（図４参照）が形成される。第一軸受面１２２および第二軸受面１６２にそれぞれ形成された半環状の遅角側油溝（図示略）が互いに繋がって遅角側の環状油溝１１２（図４参照）が形成される。
【００２９】
図４にオイルの流れを実線で示すように、進角側の環状油溝１１１には、ＯＣＶ１８の進角側ポート１８１からオイルが導かれる。遅角側の環状油溝１１２には、ＯＣＶ１８の遅角側ポート１８２からオイルが導かれる。
【００３０】
排気側カムシャフト１４には、図４に示すように、進角側貫通孔１４３および遅角側貫通孔１４４が形成される。貫通孔１４３，１４４は、環状油溝１１１，１１２からアクチュエーター１７の油室１７５における進角室および遅角室までオイルを導く。
【００３１】
アクチュエーター１７は、排気側カムシャフト１４の後端に設けられ、図４に示すように、ロータ１７１と、複数のベーン１７２と、ハウジング１７３と、を備える。ロータ１７１は、排気側カムシャフト１４の後端に連結されて、排気側カムシャフト１４と同期回転する。複数のベーン１７２は、ロータ１７１の外周面に取り付けられる。
【００３２】
ハウジング１７３は、排気側カムギア１１０（図１参照）に固定され、クランクシャフト（図示略）と同期回転する。
【００３３】
ハウジング１７３の中央部分の空間にはロータ１７１が収容され、ロータ１７１の外周面がハウジング１７３の内周面上を摺動するとともに、各油室１７５が各ベーン１７２によって進角室と遅角室とに区画される。また、カバー１７４がハウジング１７３の後ろ側にボルト等で固定されて、ハウジング１７３の中央部分の空間が閉止される。
【００３４】
ここで、図３等を再度参照する。カムキャリア３の所定位置にはＯＣＶ収容穴３１が形成される。所定位置は、両支持部１２，１６の当接面を含むｘｙ平面において、ジャーナル１４２Ａの中心から遠心方向（本実施の形態では、ｚ軸の負方向）に所定距離だけ離れた位置である。このＯＣＶ収容穴３１は円柱形状を有しており、この中心軸はｙ軸と平行である。
【００３５】
ＯＣＶ１８は、図３に示すように、ＯＣＶ収容穴３１に挿入され固定される。これにより、ＯＣＶ１８は、ｘｙ平面において、ジャーナル１４２Ａの中心から遠心方向（本実施の形態では、ｚ軸の負方向側）に配置されると共に、ＯＣＶ１８の中心軸がｚ軸方向からの平面視において排気側カムシャフト１４の中心軸（即ち、ｘ軸）と直交するよう配置される。これにより、ＯＣＶ１８は、カムキャリア３の側面から排気側である（本実施の形態では、ｙ軸の正方向）に突出する形となる。
【００３６】
ＯＣＶ１８は、図４に示すエンジンコントロールユニット１００の制御下で、進角側ポート１８１または遅角側ポート１８２から、アクチュエーター１７の油室１７５における進角室または遅角室に向けてオイルを吐出させて、油圧を進角室または遅角室に作用させることで、複数のベーン１７２を回転させる。これにより、排気側カムシャフト１４のカムギア１１０（図１参照）に対する位相を制御する。
【００３７】
ＯＣＶ１８は、シリンダヘッド２の排気側に設けられたエキゾーストマニホールド４の後端部の上方に位置する。ＯＣＶ１８とエキゾーストマニホールド４との間には、リヤヒートプロテクター６４が介在される。
【００３８】
上記実施の形態における内燃機関の遮断構造によれば、ＯＣＶ１８が排気側カムシャフト１４の回転軸と直交するように配置される。これにより、エンジンＥの前方側および後方側の配置スペースを確保することができ、例えば、エンジンＥが縦置き状態で車両に搭載されて、排気側カムシャフト１４の回転軸の方向が車両の前後方向となった中で、ＯＣＶ１８が排気側カムシャフト１４の回転軸と直交するように配置された場合に、ＯＣＶ１８がエンジンＥの後端側から荷台部分にせり出さないため、荷台容積を大きくすることができる。また、ＯＣＶ１８とエキゾーストマニホールド４との間に介在するリヤヒートプロテクター６４が、エキゾーストマニホールド４からＯＣＶ１８に伝わる熱の経路を遮断する。これにより、ＯＣＶ１８の温度が許容耐熱温度以上に上昇せず、ＯＣＶ１８の耐久信頼性の低下を抑えることができる。
【００３９】
また、リヤヒートプロテクター６４は、エキゾーストマニホールド４の後端部における上方、側方、および、下方を覆うことで、エキゾーストマニホールド４からホース８２，８４に伝わる熱の経路を遮断することができる。
【００４０】
また、アクチュエーター１７が排気側カムシャフト１４の後端に設けられ、ＯＣＶ１８が排気側カムシャフト１４の後端部において回転軸と直交するように配置される。これにより、ＯＣＶ１８とアクチュエーター１７との間の油路長が短くなるため、可変バルブタイミング機構１の応答性を向上させることができる。また、アクチュエーター１７およびＯＣＶ１８がエンジンＥの後部にまとまって配置され、可変バルブタイミング機構１の小型化を図ることができる。
【００４１】
ＯＣＶ収容穴３１に収容されるＯＣＶ１８は、カムキャリア３の側面から排気側に突出する形となる。しかしながら、エキゾーストマニホールド４からＯＣＶ１８に伝わる熱の経路は、リヤヒートプロテクター６４によって遮断される。これにより、ＯＶＣ収容穴３１に収容されるＯＣＶ１８の温度が許容耐熱温度以上に上昇せず、ＯＣＶ１８の耐久信頼性の低下を抑えることができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態では、遮熱部材６により温度上昇を抑える対象としてＯＣＶ１８を挙げたが、本発明は、ＯＣＶ１８に限定されず、例えば、エンジンの排気側に設けられるハーネスや温度センサーなどの可変バルブタイミング機構１を構成する部品であってもよい。これにより、可変バルブタイミング機構１を構成する部品がまとまって配置され、遮熱部材６により温度上昇を抑える対象を広げることができる。
【００４３】
また、遮熱部材６として、フロントヒートプロテクター６２とリヤヒートプロテクター６４が一体化されたものを挙げたが、本発明はこれに限らず、例えば、複数のヒートプロテクターが各所定位置に独立して配置されるようにしてもよい。これにより、例えば、遮熱部材６の設計の自由度を図ることができる。
【００４４】
また、カムキャリア３のＯＣＶ収容穴３１にＯＣＶ１８が収容されたものを挙げたが、本発明はこれに限らず、例えば、遮熱部材６にＯＣＶ１８を支持するための支持部を設けることにより、遮熱部材６にＯＣＶ１８が一体的に設けられてもよい。組立性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の内燃機関は、内燃機関の前方側および後方側の配置スペースを確保しつつ、オイルコントロールバルブの耐久信頼性の低下を抑えることが要求される車両に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  可変バルブタイミング機構
２  シリンダヘッド
３  カムキャリア
４  エキゾーストマニホールド
６  遮熱部材
１４  排気側カムシャフト
１４２  ジャーナル
１４２Ａ  ジャーナル
１７  アクチュエーター
１８  オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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