(57)【要約】【課題】本発明はバルブシャフトの上端部にレーザ光を照射できない内燃機関においてバルブリフト量を計測可能なバルブリフト量計測方法を提供する。【解決手段】レーザ光照射面５１ａと取付面５１ｂとを有し、レーザ光照射面５１ａに形成され取付面５１ｂからの離間寸法が異なる溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの軸方向の凹凸パターンが、軸方向における一側方向と他側方向とで異なる凹凸部材５１を準備する工程と、凹凸部材５１の取付面５１ｂをシャフト部１２ｂの吸気ポート孔１１内に位置する部分に取り付ける工程と、吸気バルブ１２の移動時にレーザ光照射面５１ａにレーザ光を照射する工程と、レーザ光照射面５１ａにて反射したレーザ光を受光して、レーザ光照射面５１ａのレーザ光照射箇所の変位を計測する工程と、計測された変位の変位パターンに基づいて吸気バルブ１２のバルブリフト量を算出する工程とを備える内燃機関のバルブリフト量計測方法。【選択図】図２
2016217182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に移動することで、燃焼室に連通するポート孔を開閉するバルブに向けてレーザ光を照射することにより、前記バルブのバルブリフト量を算出する内燃機関のバルブリフト量計測方法であって、
前記バルブのシャフトに取り付けられる部材であって、前記レーザ光が照射されるレーザ光照射面と、前記シャフトに取り付けられる取付面とを有し、前記レーザ光照射面には前記取付面からの離間寸法が異なる複数の凹凸形状が前記シャフトの軸方向に沿って形成され、前記凹凸形状の前記軸方向における凹凸パターンが、前記軸方向における一側へ向かう方向と他側へ向かう方向とで異なる凹凸部材を準備する工程と、
前記凹凸部材の前記取付面を、前記バルブのシャフトにおける前記ポート孔内に位置する部分に取り付ける工程と、
前記バルブが移動しているときに、前記シャフトに取り付けられた前記凹凸部材の前記レーザ光照射面に、レーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光照射面に照射され、前記レーザ光照射面にて反射した前記レーザ光を受光して、前記レーザ光照射面における前記レーザ光が照射された箇所の、レーザ照射方向の変位を計測する工程と、
計測された前記変位の変位パターンに基づいて、前記バルブのバルブリフト量を算出する工程とを備える、
ことを特徴とした内燃機関のバルブリフト量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブリフト量計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関における吸気バルブや排気バルブのバルブリフト量を計測する方法として、例えば、バルブシャフトの上端部に設けたバルブリフタにレーザ変位計のレーザ光を照射して、前記バルブリフタの変位量を前記レーザ変位計によりバルブリフト量として計測する方法が知られている（特許文献１参照）。この場合、バルブリフタのレーザ光が照射される面は、バルブシャフトの軸方向と直交する面であり、レーザ変位計からのレーザ光は、バルブシャフトの軸方向に照射されている。
【０００３】
このように、バルブリフタにレーザ光を照射して、非接触でバルブリフト量を計測することで、可変動弁機構を備えたシリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けた所謂ベア状態の内燃機関におけるバルブリフト量を計測することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０７５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述のように、バルブシャフト上端部のバルブリフタにレーザ光を照射してバルブリフト量を計測する方法では、シリンダヘッドカバーが組み付けられてシリンダヘッドの上部が閉塞された状態の内燃機関や、バルブシャフト上端部のバルブリフタにレーザ光を照射するスペースがない内燃機関等に対しては、前記バルブリフタにレーザ光を照射することができないため、バルブリフト量を計測することが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明においては、バルブシャフトの上端部にレーザ光を照射することができない内燃機関においても、バルブリフト量を計測することが可能な内燃機関のバルブリフト量計測方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する内燃機関のバルブリフト量計測方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、軸方向に移動することで、燃焼室に連通するポート孔を開閉するバルブに向けてレーザ光を照射することにより、前記バルブのバルブリフト量を算出する内燃機関のバルブリフト量計測方法であって、前記バルブのシャフトに取り付けられる部材であって、前記レーザ光が照射されるレーザ光照射面と、前記シャフトに取り付けられる取付面とを有し、前記レーザ光照射面には前記取付面からの離間寸法が異なる複数の凹凸形状が前記シャフトの軸方向に沿って形成され、前記凹凸形状の前記軸方向における凹凸パターンが、前記軸方向における一側へ向かう方向と他側へ向かう方向とで異なる凹凸部材を準備する工程と、前記凹凸部材の前記取付面を、前記バルブのシャフトにおける前記ポート孔内に位置する部分に取り付ける工程と、前記バルブが移動しているときに、前記シャフトに取り付けられた前記凹凸部材の前記レーザ光照射面に、レーザ光を照射する工程と、前記レーザ光照射面に照射され、前記レーザ光照射面にて反射した前記レーザ光を受光して、前記レーザ光照射面における前記レーザ光が照射された箇所の、レーザ照射方向の変位を計測する工程と、計測された前記変位の変位パターンに基づいて、前記バルブのバルブリフト量を算出する工程とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バルブシャフトの上端部にレーザ光を照射することができない内燃機関においても、バルブリフト量を計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エンジンおよびバルブリフト量の計測装置を示す側面断面図である。
【図２】吸気バルブのシャフト部に取り付けられた凹凸部材およびレーザ変位計を示す側面断面図である。
【図３】吸気バルブのシャフト部に取り付けられた凹凸部材を示す正面図である。
【図４】吸気バルブが開方向に移動する際のバルブリフト量、レーザ変位計により計測されたレーザ変位計とレーザ光照射面における各溝との計測距離、およびレーザ光照射面の変位パターンを示す図である。
【図５】吸気バルブが閉方向に移動する際のバルブリフト量、レーザ変位計により計測されたレーザ変位計とレーザ光照射面における各溝との計測距離、およびレーザ光照射面の変位パターンを示す図である。
【図６】バルブリフト量の計測方法の手順を示すフロー図である。
【図７】吸気バルブの移動方向が途中で変化する場合の、レーザ変位計により計測されたレーザ変位計とレーザ光照射面における各溝との計測距離、レーザ光照射面の変位パターン、および算出されたバルブリフト量を示す図である。
【図８】凹凸部材を吸気バルブと排気バルブとに取り付けて、吸気バルブのバルブリフト量と排気バルブのバルブリフト量との両方を計測可能に構成したエンジンを示す側面断面図である。
【図９】吸気バルブに取り付けた凹凸部材のレーザ光照射面にレーザ光を照射するレーザ変位計を吸気ポートに接続される吸気マニホールドに取り付けたエンジンを示す側面断面図である。
【図１０】レーザ光照射面に形成される複数の溝を連続的に形成した凹凸部材を示す側面図である。
【図１１】吸気バルブが開方向に移動する際に、複数の溝が連続的に形成されたレーザ光照射面にレーザ光を照射した場合に計測される、レーザ変位計とレーザ光照射面における各溝との計測距離を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１１】
図１に示すエンジン１は、本発明に係る内燃機関のバルブリフト量計測方法の計測対象となる内燃機関の実施形態である。
【００１２】
まず、エンジン１について説明する。
エンジン１は、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、シリンダヘッドカバー４を備えている。シリンダブロック２のシリンダ５内には、ピストン６が上下方向へ往復移動可能に設けられている。シリンダヘッド３には、各気筒の燃焼室１０に連通する吸気ポート孔１１および排気ポート孔２１が備えられている。
吸気ポート孔１１には吸気バルブ１２が設けられ、排気ポート孔２１には排気バルブ２２が設けられている。
【００１３】
吸気ポート孔１１は、シリンダヘッド３に形成され、シリンダヘッド３の外部と燃焼室１０とを連通する通路孔であり、シリンダヘッド３の側面に外部への開口部が形成されている。また、吸気ポート孔１１の燃焼室１０との境界部分における開口部は、吸気バルブ１２により開閉可能に構成されている。
排気ポート孔２１は、シリンダヘッド３に形成され、シリンダヘッド３の外部と燃焼室１０とを連通する通路孔であり、シリンダヘッド３の側面に外部への開口部が形成されている。また、排気ポート孔２１の燃焼室１０との境界部分における開口部は、排気バルブ２２により開閉可能に構成されている。
【００１４】
吸気バルブ１２は、傘部１２ａとシャフト部１２ｂとを備えており、シャフト部１２ｂがシリンダヘッド３のバルブガイド１３に挿通されている。シャフト部１２ｂは吸気バルブ１２のバルブシャフトであり、バルブガイド１３内を軸方向に摺動可能に構成されている。吸気バルブ１２は、シャフト部１２ｂの軸方向が、ピストン６が往復移動する方向に対して傾斜する姿勢で配置されている。
吸気バルブ１２は、バルブスプリング１５により軸方向一側（図１における上側）に付勢されており、その付勢力によって傘部１２ａがシリンダヘッド３のバルブシート１４に着座することにより、吸気ポート孔１１が閉じられる。バルブシート１４は、吸気ポート孔１１と燃焼室１０との境界部に形成されている。
【００１５】
シャフト部１２ｂの軸方向一側端部にはロッカアーム１７が当接しており、可変動弁機構１６によりロッカアーム１７を介してシャフト部１２ｂの一側端部を押圧可能としている。シャフト部１２ｂの一側端部が可変動弁機構１６により押圧されると、吸気バルブ１２がバルブスプリング１５の付勢力に抗して軸方向他端側（図１における下側）へ移動して、吸気ポート孔１１が開かれる。
【００１６】
吸気バルブ１２は、可変動弁機構１６により軸方向の所定範囲内で往復移動可能に構成されており、軸方向への移動範囲内における一側端部（上側端部）に位置する状態で、吸気ポート孔１１を閉じた閉状態となり、軸方向への移動範囲内における他側端部（下側端部）に位置する状態で、吸気ポート孔１１が完全に開かれた開状態となる。
可変動弁機構１６は、吸気バルブ１２の開閉タイミング等を調整可能に構成されている。
【００１７】
排気バルブ２２は、傘部２２ａとシャフト部２２ｂとを備えており、シャフト部２２ｂがシリンダヘッド３のバルブガイド２３に挿通されている。
シャフト部２２ｂは排気バルブ２２のバルブシャフトであり、バルブガイド２３内を軸方向に摺動可能に構成されている。排気バルブ２２は、シャフト部２２ｂの軸方向が、ピストン６が往復移動する方向に対して傾斜する姿勢で配置されている。
排気バルブ２２は、バルブスプリング２５により軸方向一側（図１における上側）に付勢されており、その付勢力によって傘部２２ａがシリンダヘッド３のバルブシート２４に着座することにより、排気ポート孔２１が閉じられる。バルブシート２４は、排気ポート孔２１と燃焼室１０との境界部に形成されている。
【００１８】
シャフト部２２ｂの軸方向一側端部にはロッカアーム２７が当接しており、カム２６によりロッカアーム２７を介してシャフト部２２ｂの一側端部を押圧可能としている。シャフト部２２ｂの一側端部がカム２６により押圧されると、吸気バルブ２２がバルブスプリング２５の付勢力に抗して軸方向他端側（図１における下側）へ移動して、排気ポート孔２１が開かれる。
【００１９】
排気バルブ２２は、可変動弁機構１６により軸方向の所定範囲内で往復移動可能に構成されており、軸方向への移動範囲内における一側端部（上側端部）に位置する状態で、排気ポート孔２１を閉じた閉状態となり、軸方向への移動範囲内における他側端部（下側端部）に位置する状態で、排気ポート孔２１を開いた開状態となる。
【００２０】
以降、吸気バルブ１２および排気バルブ２２の軸方向（シャフト部１２ｂ・２２ｂの軸方向）において、吸気バルブ１２および排気バルブ２２が開く方向（ロッカアーム１７側から傘部１２ａ側へ向かう方向）を開方向、吸気バルブ１２および排気バルブ２２が閉じる方向（傘部１２ａ側からロッカアーム１７側へ向かう方向）を閉方向と適宜記載する。
なお、図１中、７はクランク軸を示す。
【００２１】
次に、エンジン１のバルブリフト量を計測する計測装置および計測方法について説明する。
本実施形態におけるバルブリフト量の計測装置５０は、吸気バルブ１２のバルブリフト量を計測する装置であって、凹凸部材５１、レーザ変位計５２、エンコーダ５３、および演算装置５４を備えている。
【００２２】
凹凸部材５１は、吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂに取り付けられる部材であって、複数の凹凸形状が形成されレーザ光が照射される面であるレーザ光照射面５１ａと、シャフト部１２ｂに取り付けられる面である取付面５１ｂとを有している。凹凸部材５１は、シャフト部１２ｂにおける吸気ポート孔１１内に位置する部分に取り付けられる。
【００２３】
レーザ変位計５２は、シリンダヘッド３の外部から吸気ポート孔１１を通じて、吸気ポート孔１１内に位置する凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａに対してレーザ光を照射するとともに、レーザ光照射面５１ａにて反射したレーザ光を受光して、レーザ光照射面５１ａの変位を計測する計測具である。レーザ光照射面５１ａの変位は、例えばレーザ変位計５２からレーザ光照射面５１ａにおけるレーザ光が反射した箇所までの距離を用いて計測される。
レーザ変位計５２からのレーザ光は、例えばレーザ光照射面５１ａに対して垂直な方向に照射されている。また、レーザ変位計５２は、取付治具５５によりシリンダヘッド３に取り付けられている。
【００２４】
エンコーダ５３は、回転駆動されるクランク軸７のクランク角度を検出し、検出したクランク角度信号を出力可能としている。
クランク軸７は、例えば計測装置５０が備えるエンジン駆動モータにより回転駆動することができる。
【００２５】
演算装置５４は、レーザ変位計５２にて計測されたレーザ光照射面５１ａの変位、およびエンコーダ５３から出力されるクランク角度信号が入力されるものであり、例えばパーソナルコンピュータにて構成される。演算装置５４は、これらのレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて、吸気バルブ１２のバルブリフト量を算出する。
【００２６】
図２、図３に示すように、凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａと取付面５１ｂとは互いに対向する面である。また、レーザ光照射面５１ａと取付面５１ｂとは互いに平行に配置されており、シャフト部１２ｂに取り付けられた凹凸部材５１におけるレーザ光照射面５１ａは、シャフト部１２ｂの軸方向と平行な面となっている。
レーザ光照射面５１ａには、例えばレーザ光照射面５１ａと直交する方向からレーザ光が照射される。
【００２７】
レーザ光照射面５１ａには、複数の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・が形成されている。複数の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・は、シャフト部２２の軸方向に沿って所定の間隔を設けて並設されている。各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の配置間隔は、均一な間隔となっている。溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの深さは互いに異なっており、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面により、レーザ光照射面５１ａにおける複数の凹凸形状が形成されている。つまり、レーザ光照射面５１ａは、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面を含む。
【００２８】
各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・は、深さ方向がレーザ変位計５２からのレーザ光の照射方向と平行となるように方向に形成されている。また、各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面は、レーザ光の照射方向に対して垂直な面に形成されている。
従って、レーザ変位計５２から照射されたレーザ光が溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・に入射すると、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面に到達し、当該底面にて反射する。溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面にて反射したレーザ光はレーザ変位計５２にて受光される。前記反射したレーザ光を受光したレーザ変位計５２は、レーザ変位計５２と溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面との間の距離を計測する。
【００２９】
前述のように、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの深さは互いに異なっており、溝５１ｑの深さ寸法ｄ２は溝５１ｐの深さ寸法ｄ１よりも大きく形成され（ｄ２＞ｄ１）、溝５１ｒの深さ寸法ｄ３は溝５１ｑの深さ寸法ｄ２よりも大きく形成されている（ｄ３＞ｄ２）。
従って、溝５１ｐの底面の取付面５１ｂからの離間寸法、溝５１ｑの底面の取付面５１ｂからの離間寸法、および溝５１ｒの底面の取付面５１ｂからの離間寸法は、互いに異なっており、溝５１ｑの底面の取付面５１ｂからの離間寸法は、溝５１ｐの底面の取付面５１ｂからの離間寸法よりも小さく、溝５１ｒの底面の取付面５１ｂからの離間寸法は、溝５１ｑの底面の取付面５１ｂからの離間寸法よりも小さくなっている。つまり、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面は、レーザ照射方向の位置が互いに異なっている。
本実施形態の場合、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒは、深さ寸法ｄ１・ｄ２・ｄ３が、例えば「２×ｄ１＝ｄ２」との関係、および「３×ｄ１＝ｄ３」との関係を満たすように形成されている。
【００３０】
本実施形態の凹凸部材５１においては８個の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・が形成されており、シャフト部１２ｂの他側から一側へ向かって、溝５１ｐ→溝５１ｑ→溝５１ｒ→溝５１ｐ→溝５１ｑ→溝５１ｒ→溝５１ｐ→溝５１ｑの順に配置されている。
従って、凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａにおける各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の深さ寸法は、シャフト部１２ｂの他側から一側へ向かって、順に深さ寸法ｄ１→深さ寸法ｄ２→深さ寸法ｄ３→深さ寸法ｄ１→深さ寸法ｄ２→深さ寸法ｄ３→深さ寸法ｄ１→深さ寸法ｄ２に変化することとなる。
このような、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の深さ寸法ｄ１・ｄ２・ｄ３、即ち溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面のレーザ光照射方向における位置の、シャフト部１２ｂの他側から一側へ向けての変化の規則性が、レーザ光照射面５１ａにおける、シャフト部１２ｂの他側から一側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンである。
【００３１】
逆に、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・は、シャフト部１２ｂの一側から他側へ向かって、溝５１ｑ→溝５１ｐ→溝５１ｒ→溝５１ｑ→溝５１ｐ→溝５１ｒ→溝５１ｑ→溝５１ｐの順に配置されている。
従って、凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａにおける各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の深さ寸法は、シャフト部１２ｂの一側から他側へ向かって、順に深さ寸法ｄ２→深さ寸法ｄ１→深さ寸法ｄ３→深さ寸法ｄ２→深さ寸法ｄ１→深さ寸法ｄ３→深さ寸法ｄ２→深さ寸法ｄ１に変化することとなる。
このような、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の深さ寸法ｄ１・ｄ２・ｄ３、即ち溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面のレーザ光照射方向における位置の、シャフト部１２ｂの一側から他側へ向けての変化の規則性が、レーザ光照射面５１ａにおける、シャフト部１２ｂの一側から他側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンである。
【００３２】
レーザ光照射面５１ａにおける、シャフト部１２ｂの他側から一側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンと、シャフト部１２ｂの一側から他側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンとは、異なったパターンとなっている。
【００３３】
また、図２に示すように、レーザ変位計５２から溝５１ｐの底面までの距離をＬ１とし、レーザ変位計５２から溝５１ｑの底面までの距離をＬ２とし、レーザ変位計５２から溝５１ｒの底面までの距離をＬ３とすると、距離Ｌ１＜距離Ｌ２＜距離Ｌ３となる。
【００３４】
なお、各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒは、図３に示すようにシャフト部１２ｂの軸方向と直交する方向に延びるスリット状に形成することができ、そのスリット幅寸法（シャフト部１２ｂの軸方向における幅寸法）を、例えば１０μｍに形成することができる。また、溝５１ｐの深さ寸法は、例えば１０μｍに形成し、溝５１ｑの深さ寸法は、例えば２０μｍに形成し、溝５１ｒの深さ寸法は、例えば３０μｍに形成することができる。
凹凸部材５１は、例えばウレタン材にて構成することができ、凹凸部材５１のシャフト部１２ｂへの取り付けは、例えば凹凸部材５１の取付面５１ｂをシャフト部１２ｂへ接着または溶着することにより行うことができる。溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒは、例えばウレタン材にて構成された凹凸部材５１に対してレーザ加工を施すことにより形成することができる。
【００３５】
本実施形態においては、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・を、レーザ光照射面５１ａに対して垂直な方向に形成し、レーザ変位計５２からのレーザ光をレーザ光照射面５１ａに対して垂直な方向から照射しているが、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・が、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面から凹凸部材５１の取付面５１ｂまでの離間距離が互いに異なるように構成されていれば、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・を、レーザ光照射面５１ａに対する垂直な方向から傾斜させて形成するとともに、レーザ変位計５２からのレーザ光を同様に傾斜させて照射することも可能である。
【００３６】
レーザ変位計５２は、吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂに取り付けられた凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａの変位を、吸気バルブ１２が軸方向における開側または閉側へ移動しているときに計測する。
【００３７】
例えば、吸気バルブ１２が移動範囲の一端部に位置して吸気ポート孔１１が閉じられている状態から、移動範囲の他端部に達するまで開方向に移動するときに、レーザ変位計５２により凹凸部材５１の変位を計測する場合は、まず、吸気バルブ１２が移動範囲の一端部に位置している状態で、レーザ光照射面５１ａの最も他端側に位置する溝５１ｐに向けてレーザ光が照射される。
【００３８】
最も他端部に位置する溝５１ｐに向けて照射されたレーザ光は、当該溝５１ｐの底面で反射する。溝５１ｐの底面で反射したレーザ光（反射光）はレーザ変位計５２により受光される。反射光を受光したレーザ変位計５２は、レーザ変位計５２から溝５１ｐの底面までの距離Ｌ１を計測する。
【００３９】
吸気バルブ１２は、クランク軸７が回転駆動されることにより他端側（開方向）へ移動するが、吸気バルブ１２が前述の吸気ポート孔１１が閉じられた状態から溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの配置間隔分だけ他端側(開方向)へ移動すると、最も他端側の溝５１ｐの一側に隣接する溝５１ｑにレーザ光が照射され、当該溝５１ｑの底面で反射したレーザ光がレーザ変位計５２により受光され、レーザ変位計５２によりレーザ変位計５２から溝５１ｑの底面までの距離Ｌ２が計測される。
さらに吸気バルブ１２が他端側へ溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの配置間隔分だけ移動すると、直前に距離Ｌ２が計測された溝５１ｑの一側に隣接する溝５１ｒにレーザ光が照射され、当該溝５１ｒの底面で反射したレーザ光がレーザ変位計５２により受光され、レーザ変位計５２によりレーザ変位計５２から溝５１ｒの底面までの距離Ｌ３が計測される。
【００４０】
このように、吸気バルブ１２が軸方向の一側から他側（つまり閉側から開側）へ向けて移動することにより、時間の経過とともに、レーザ光が照射される溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・が、軸方向他側の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・から一側の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・へと順次移り変わり、レーザ変位計５２から各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面までの距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３がそれぞれ計測されることとなる。
【００４１】
そして、移動する吸気バルブ１２が移動範囲の他端部に到達するまで、レーザ変位計５２から各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面までの距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３の計測が継続される。
この場合、例えば吸気バルブ１２の移動範囲における一端部から他端部への移動量が、レーザ光照射面５１ａにおける最も他端部に位置する溝５１ｐから最も一端部に位置する溝５１ｑまでの寸法と等しければ、移動する吸気バルブ１２が移動範囲の他端部に到達した際に、レーザ光照射面５１ａの最も一端部に位置する溝５１ｑの底面からレーザ変位計５２までの距離Ｌ１が計測される。
【００４２】
つまり、吸気バルブ１２が移動範囲の一端部から他端部まで開方向に移動すると、図４（ａ）に示すように、吸気バルブ１２のバルブリフト量は０から増加していくが、バルブリフト量が増加していくに従って、図４（ｂ）に示すように、軸方向他端側の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒから軸方向一端側の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒに向かって、順次距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３が計測される。
【００４３】
具体的には、吸気バルブ１２が移動範囲の一端部からの移動を開始する時刻ｔ１においてはレーザ光照射面５１ａにおける最も他端側に位置する溝５１ｐの距離Ｌ１が計測され、次に時刻ｔ２においては一側に隣接する溝５１ｑの距離Ｌ２が計測され、次に時刻ｔ３においては一側に隣接する溝５１ｒの距離Ｌ３が計測され、次に時刻ｔ４においては一側に隣接する溝５１ｐの距離Ｌ１が計測され、次に時刻ｔ５においては一側に隣接する溝５１ｑの距離Ｌ２が計測され、次に時刻ｔ６においては一側に隣接する溝５１ｒの距離Ｌ３が計測され、次に時刻ｔ７においては一側に隣接する溝５１ｐの距離Ｌ１が計測され、次に時刻ｔ８においては最も一端側に位置する溝５１ｑの距離Ｌ２が計測される。
【００４４】
次に、レーザ変位計５２においては、計測した各時刻ｔ１〜ｔ８における距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３に基づいて、各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位を算出する。ここで、レーザ光照射面５１ａの変位とは、レーザ光が照射された溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面のレーザ光照射方向における位置の変化である。
【００４５】
算出されるレーザ光照射面５１ａの変位は、例えば溝５１ｐの底面のレーザ光照射方向における位置を基準とすると、時刻ｔ１における変位は０となり、時刻ｔ２における変位はＬ２−Ｌ１となり、時刻ｔ３における変位はＬ３−Ｌ１となり、時刻ｔ４における変位は０となり、時刻ｔ５における変位はＬ２−Ｌ１となり、時刻ｔ６における変位はＬ３−Ｌ１となり、時刻ｔ７における変位は０となり、時刻ｔ８における変位はＬ２−Ｌ１となる。
なお、レーザ光照射面５１ａの変位は、レーザ変位計５２から溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面までの距離Ｌが大きくなる方向を＋側とし、小さくなる方向を−側としている。
このように、レーザ変位計５２は、各時刻ｔ１〜ｔ８において、各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面のうちレーザ光が照射された底面、即ちレーザ光照射面５１ａにおけるレーザ光が照射された箇所の変位を順次計測する。
【００４６】
レーザ変位計５２は、計測した各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位を出力する。レーザ変位計５２から出力された各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位は演算装置５４に入力される。
演算装置５４においては、入力された各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位から、吸気バルブ１２が開方向に移動する際の当該変位の変位パターンを算出する。
【００４７】
吸気バルブ１２が移動範囲の一端部から他端部まで開方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位は、ｔ１からｔ８にかけて「０→（Ｌ２−Ｌ１）→（Ｌ３−Ｌ１）→０→（Ｌ２−Ｌ１）→（Ｌ３−Ｌ１）→０→（Ｌ２−Ｌ１）」のように変化するが、吸気バルブ１２が開方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位の変位パターンとは、このようなｔ１からｔ８にかけての当該変位の変化の規則性である。
吸気バルブ１２が開方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位の変位パターンは、前述のレーザ光照射面５１ａにおけるシャフト部１２ｂの他側から一側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンに対応するものである。
【００４８】
つまり、演算装置５４においては、吸気バルブ１２が一側から他側（閉側から開側）へ向けて移動しているときに計測されたレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて、図４（ｃ）に示すような吸気バルブ１２が開方向に移動する際の変位パターンが得られる。言い換えると、レーザ変位計５２によりレーザ光照射面５１ａの変位を計測した結果得られた変位パターンが、図４（ｃ）に示すような変位パターンであった場合には、吸気バルブは開方向へ移動していると判断することができる。
【００４９】
逆に、吸気バルブ１２が移動範囲の他端部に位置して吸気ポート孔１１が完全に開いた状態から移動範囲の一端部まで閉方向に移動するときに、レーザ変位計５２により凹凸部材５１の変位を計測する場合は、図５（ａ）に示すように、吸気バルブ１２の移動に伴って吸気バルブ１２のバルブリフト量は最大値から０となるまで減少していくが、バルブリフト量が減少していくに従って、図５（ｂ）に示すように、レーザ光が照射される溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・が、軸方向一端側の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・から他側の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・へと順次移り変わり、レーザ変位計５２から各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面までの距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３がそれぞれ計測されることとなる。
【００５０】
この場合、例えば吸気バルブ１２の移動範囲における他端部から一端部への移動量が、レーザ光照射面５１ａにおける最も一端部に位置する溝５１ｑから最も他端部に位置する溝５１ｐまでの寸法と等しければ、移動する吸気バルブ１２が移動範囲の一端部に到達した際に、レーザ光照射面５１ａの最も他端部に位置する溝５１ｐの底面からレーザ変位計５２までの距離Ｌ１が計測される。
【００５１】
具体的には、吸気バルブ１２が移動範囲の他端部からの移動を開始する時刻ｔ１においては最も一端側に位置する溝５１ｑの距離Ｌ２が計測され、次に時刻ｔ２においては他側に隣接する溝５１ｐの距離Ｌ１が計測され、次に時刻ｔ３においては他側に隣接する溝５１ｒの距離Ｌ３が計測され、次に時刻ｔ４においては他側に隣接する溝５１ｑの距離Ｌ２が計測され、次に時刻ｔ５においては他側に隣接する溝５１ｐの距離Ｌ１が計測され、次に時刻ｔ６においては他側に隣接する溝５１ｒの距離Ｌ３が計測され、次に時刻ｔ７においては他側に隣接する溝５１ｑの距離Ｌ２が計測され、次に時刻ｔ８においては最も他側に位置する溝５１ｐの距離Ｌ１が計測される、
【００５２】
次に、レーザ変位計５２においては、計測した各時刻ｔ１〜ｔ８における距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３に基づいて、各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位を算出する。ここで、レーザ光照射面５１ａの変位とは、レーザ光が照射された溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面のレーザ光照射方向における位置の変化である。
【００５３】
算出されるレーザ光照射面５１ａの変位は、例えば溝５１ｑの底面のレーザ光照射方向における位置を基準とすると、時刻ｔ１における変位は０となり、時刻ｔ２における変位はＬ１−Ｌ２となり、時刻ｔ３における変位はＬ３−Ｌ２となり、時刻ｔ４における変位は０となり、時刻ｔ５における変位はＬ１−Ｌ２となり、時刻ｔ６における変位はＬ３−Ｌ２となり、時刻ｔ７における変位は０となり、時刻ｔ８における変位はＬ１−Ｌ２となる。
なお、レーザ光照射面５１ａの変位は、レーザ変位計５２から溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面までの距離Ｌが大きくなる方向を＋側とし、小さくなる方向を−側としている。
このように、レーザ変位計５２は、各時刻ｔ１〜ｔ８において、各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・の底面のうちレーザ光が照射された底面、即ちレーザ光照射面５１ａにおけるレーザ光が照射された箇所の変位を順次計測する。
【００５４】
レーザ変位計５２は、計測した各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位を出力する。レーザ変位計５２から出力された各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位は演算装置５４に入力される。
演算装置５４においては、入力された各時刻ｔ１〜ｔ８におけるレーザ光照射面５１ａの変位から、吸気バルブ１２が閉方向に移動する際の当該変位の変位パターンを算出する。
【００５５】
吸気バルブ１２が移動範囲の他端部から一端部まで閉方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位は、ｔ１からｔ８にかけて「０→（Ｌ１−Ｌ２）→（Ｌ３−Ｌ２）→０→（Ｌ１−Ｌ２）→（Ｌ３−Ｌ２）→０→（Ｌ１−Ｌ２）」のように変化するが、吸気バルブ１２が閉方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位の変位パターンとは、このようなｔ１からｔ８にかけての当該変位の変化の規則性である。
吸気バルブ１２が閉方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位の変位パターンは、前述のレーザ光照射面５１ａにおけるシャフト部１２ｂの一側から他側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンに対応するものである。
【００５６】
つまり、演算装置５４においては、吸気バルブ１２が他側から一側（開側から閉側）へ向けて移動しているときに計測されたレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて、図５（ｃ）に示すような吸気バルブ１２が閉方向に移動する際の変位パターンが得られる。言い換えると、レーザ変位計５２によりレーザ光照射面５１ａの変位を計測した結果得られた変位パターンが、図５（ｃ）に示すような変位パターンであった場合には、吸気バルブは閉方向へ移動していると判断することができる。
【００５７】
計測装置５０の演算装置５４には、図４（ｃ）に示すような吸気バルブ１２が開方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位パターン、および図５（ｃ）に示すような吸気バルブ１２が閉方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位パターン、ならびに各溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの変位が計測された時点での吸気バルブ１２のバルブリフト量（例えば、レーザ光照射面５１ａにおける他端側から何番目の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの変位が計測された時点でのバルブリフト量はいくらであるかといったデータ）が予め記憶されており、演算装置５４においては、レーザ変位計５２により計測されたレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて得られた変位パターンを用いて、吸気バルブ１２のバルブリフト量が算出される。
【００５８】
この場合、演算装置５４においては、計測されたレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて得られた変位パターンと、予め記憶されている吸気バルブ１２が開方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位パターン、および吸気バルブ１２が閉方向に移動する際のレーザ光照射面５１ａの変位パターンとを比較して、吸気バルブ１２の移動方向を特定する。
【００５９】
また、演算装置５４には、エンコーダ５３により検出されたクランク軸７のクランク角度信号が入力されており、演算装置５４は、各時刻におけるクランク軸７のクランク角度を把握することができる。
従って、演算装置５４においては、計測されたレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて得られた変位パターン、および入力されたクランク軸７のクランク角度から、吸気バルブ１２の各クランク角度におけるバルブリフト量を算出することができる。
【００６０】
以上のように構成される計測装置５０を用いて吸気バルブ１２のバルブリフト量を計測する際には、以下のような手順にて計測が行われる。
図６に示すように、バルブリフト量の計測を行う際には、まず、複数の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒが形成されたレーザ光照射面５１ａと取付面５１ｂとを有する凹凸部材５１を準備する（Ｓ０１）。
次に、準備した凹凸部材５１の取付面５１ｂを吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂにおける吸気ポート孔１１内に位置する部分に取り付ける（Ｓ０２）。この場合、凹凸部材５１は、例えば吸気バルブ１２が閉位置（移動範囲の一端部）に位置しているときに、レーザ光照射面５１ａの最も他側端部に位置する溝５１ｑに対してレーザ光が照射されるように、軸方向位置を調整しながらシャフト部１２ｂに取り付けられる。
【００６１】
次に、上述のように、軸方向に移動する吸気バルブ１２の凹凸部部材５１におけるレーザ光照射面５１ａに対して、レーザ変位計５２からのレーザ光を、吸気ポート孔１１におけるシリンダヘッド３の側面の開口部から照射する（Ｓ０３）。
次に、上述のように、レーザ光照射面５１ａに向けて照射され、レーザ光照射面５１ａの溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底面で反射したレーザ光をレーザ変位計５２にて受光して、レーザ変位計５２により凹凸部材５１の変位を計測する（Ｓ０４）。
【００６２】
次に、上述のように、演算装置５４により、レーザ変位計５２により計測されたレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて当該変位の変位パターンを算出し、さらに算出された変位パターンを用いて、吸気バルブ１２のバルブリフト量を算出する（Ｓ０５）。
【００６３】
本実施形態においては、このような手順にて吸気バルブ１２のバルブリフト量が計測されるが、吸気バルブ１２のバルブリフト量を計測している最中に、吸気バルブ１２の移動方向が開方向から閉方向に変化した、といったように、吸気バルブ１２の移動方向がバルブリフト量の計測途中で変化する場合は、次のようにバルブリフト量の計測が行われる。
【００６４】
例えば、吸気バルブ１２が軸方向に移動している状態で、レーザ変位計５２によって、レーザ変位計５２から溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒの底部までの距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３を計測することにより、図７（ａ）に示すような時刻ｔ１〜ｔ８における計測距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３が得られた場合、レーザ変位計５２では、さらに時刻ｔ１〜ｔ８における計測距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３に基づいてレーザ光照射面５１ａの変位が算出され、算出されたレーザ光照射面５１ａの変位が演算装置５４に入力される。
【００６５】
演算装置５４においては、入力されたレーザ光照射面５１ａの変位に基づいて、図７（ｂ）に示すような変位パターンが算出され、算出された図７（ｂ）に示す変位パターンに基づいて、吸気バルブ１２のバルブリフト量が算出される。
【００６６】
具体的には、図７（ｂ）に示す計測された変位の変位パターンと、吸気バルブ１２が開方向に移動する際の変位パターンおよび吸気バルブ１２が閉方向に移動する際の変位パターンとを比較すると、図７（ｂ）に示す計測された変位の変位パターンにおいては、時刻ｔ１から時刻ｔ６までの範囲の変位パターンが、吸気バルブ１２が開方向に移動する際の変位パターンとなっており、時刻ｔ６から時刻ｔ８までの範囲の変位パターンが、吸気バルブ１２が閉方向に移動する際の変位パターンとなっているため、演算装置５４は、時刻ｔ１から時刻ｔ６までの範囲においては、吸気バルブ１２が開方向に移動していると判断したうえで、計測されたレーザ光照射面５１ａの変位の変位パターンに基づいてバルブリフト量を算出し、時刻ｔ６から時刻ｔ８までの範囲においては、吸気バルブ１２が閉方向に移動していると判断したうえで、計測されたレーザ光照射面５１ａの変位の変位パターンに基づいてバルブリフト量を算出する。
【００６７】
さらに、演算装置５４においては、算出した各時刻ｔ１〜時刻ｔ８におけるバルブリフト量と、入力されたクランク角度とを用いて、図７（ｃ）に示すような、各クランク角度におけるバルブリフト量が算出される。
【００６８】
なお、図７（ａ）、図７（ｂ）に示した計測距離Ｌおよび変位が得られたエンジン１では、時刻ｔ１において吸気バルブ１２が移動範囲の一端部に位置した状態となり、時刻ｔ６において吸気バルブ１２が移動範囲の他端部に位置した状態となっている。
つまり、当該エンジン１は、吸気バルブ１２の最大バルブリフト量が、レーザ光照射面５１ａにおける最も他端部に位置する溝５１ｐから、当該溝５１ｐから一側へ数えて６番目に位置する溝５１ｒまでの寸法と等しい寸法に設定されているエンジン１である。
【００６９】
このように、本実施形態においては、シャフト部１２ｂの一側から他側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンと、他側から一側へ向かう方向の凹凸形状の凹凸パターンとが異なるパターンとなるように、複数の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・がシャフト部１２ｂの軸方向に沿って形成されたレーザ光照射面５１ａを有する凹凸部材５１を、吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂにおける吸気ポート孔１１内に位置する部分に取り付け、吸気バルブ１２が移動しているときにシャフト部１２ｂに取り付けられた凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａにレーザ光を照射することにより、レーザ光照射面５１ａにおけるレーザ光が照射された箇所の変位を計測し、計測された前記変位の変位パターンに基づいて、吸気バルブ１２のバルブリフト量を算出するように構成している。
これにより、吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂにおける吸気ポート孔１１内に位置する部分に向けてレーザ光を照射した場合でも、吸気バルブ１２の移動方向を特定することができ、吸気バルブ１２のバルブリフト量を計測することが可能となる。
従って、シリンダヘッドカバーが組み付けられてシリンダヘッドの上部が閉塞された後の内燃機関や、吸気バルブの上端部に可変動弁機構があるため吸気バルブの上端部にレーザ光を照射するスペースが無い内燃機関等といったような、バルブシャフトの上方端部にレーザ光を照射することができない内燃機関においても、吸気バルブのバルブリフト量を計測することが可能となる。
【００７０】
また、凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａにレーザ光を照射するレーザ変位計５２は、取付治具５５を介してシリンダヘッド３の側面における吸気ポート孔１１の外部への開口部に取り付けられているので、一般的なシリンダヘッド構造を有するエンジン１に対しての取り付けおよび取り外しが、簡単な段取り替え作業のみで行うことができ、吸気バルブ１２のバルブリフト量測定の汎用性を高めることができる。
【００７１】
本実施形態においては、吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂに凹凸部材５１を取り付けて、吸気バルブ１２のバルブリフト量を算出するように構成しているが、図８に示すように、吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂに加えて、排気バルブ２２のシャフト部２２ｂにおける排気ポート２１内に位置する部分に凹凸部材５１を取り付けて、吸気バルブ１２のバルブリフト量と排気バルブ２２のバルブリフト量とを同時に計測するように構成することも可能である。
このように、吸気バルブ１２のバルブリフト量のみならず、排気バルブ２２のバルブリフト量をも合わせて同時に計測することで、吸気バルブ１２および排気バルブ２２のバルブリフト量を精密に調整等して、エンジン１における燃焼メカニズムを詳細に解明することが可能となる。
【００７２】
また、本実施形態においては、レーザ変位計５２は取付治具５５を介してシリンダヘッド３に取り付けられていたが、図９に示すように、レーザ変位計５２を吸気ポート１１に接続される吸気マニホールド５に取り付けて、吸気バルブ１２のシャフト部１２ｂに取り付けられた凹凸部材５１のレーザ光照射面５１ａに対して、レーザ変位計５２からのレーザ光を、吸気マニホールド５および吸気ポート１１を通じて凹凸部材５１に照射するように構成することもできる。
このように、レーザ変位計５２をシリンダヘッド３に取り付けるのではなく、吸気マニホールド５に取り付けることで、エンジン１を実際に運転しているときの吸気バルブ１２のバルブリフト量を測定することが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態においては、レーザ光照射面５１ａに形成される複数の溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・は、シャフト部１２ｂの軸方向に沿って、互いに間隔を隔てて形成されていたが、図１０に示すように、互いに間隔を隔てずに、連続的に形成することも可能である。
このように、溝５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ・・・を、シャフト部１２の軸方向に沿って連続的に形成した場合においては、レーザ変位計５２により計測される距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３は、図１１に示すように計測される。
なお、図１１に示す計測距離Ｌは、吸気バルブ１２が開方向に移動しているときに計測される距離Ｌ１・Ｌ２・Ｌ３である。
レーザ変位計５２においては、図１１に示す計測距離Ｌから、図４（ｃ）に示したレーザ光照射面５１ａの変位と同様の変位を算出することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１    エンジン
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
４    シリンダヘッドカバー
７    クランク軸
１１    吸気ポート
１２    吸気バルブ
１２ｂ  シャフト部
１６    可変動弁機構
２１    排気ポート
２２    排気バルブ
２２ｂ  シャフト部
５０    バルブリフト量の計測装置
５１    凹凸部材
５１ａ  レーザ光照射面
５１ｂ  取付面
５１ｐ・５１ｑ・５１ｒ  溝
５２    レーザ変位計
５３    エンコーダ
５４    演算装置
【図１】
2016217182.tif 000003
【図２】
2016217182.tif 000004
【図３】
2016217182.tif 000005
【図４】
2016217182.tif 000006
【図５】
2016217182.tif 000007
【図６】
2016217182.tif 000008
【図７】
2016217182.tif 000009
【図８】
2016217182.tif 000010
【図９】
2016217182.tif 000011
【図１０】
2016217182.tif 000012
【図１１】
2016217182.tif 000013