(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに取り付けられたユニットインジェクタ、上記シリンダヘッド上に回動自在に支持されたユニットインジェクタ駆動用カムシャフト、上記シリンダヘッド上に回動自在に支持された吸排気弁駆動用カムシャフト、上記吸排気弁駆動用カムシャフトに揺動可能に支持され上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトのカムにより駆動されて上記ユニットインジェクタを作動させるロッカアーム、及び、上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトにそれぞれ揺動可能に支持され上記吸排気弁駆動用カムシャフトのカムによりそれぞれ駆動される吸気弁駆動用ロッカアームと排気弁駆動用ロッカアームを備えたエンジンのユニットインジェクタ及び動弁駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトが吸気弁及び排気弁の側方に配置され、上記吸排気弁駆動用カムシャフトが上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトと上記吸気弁及び上記排気弁との間でそれらの上方に配置され、上記吸気弁駆動用ロッカアームと上記排気弁駆動用ロッカアームとが上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトのカムを挟んで配置され、かつ、上記吸排気弁駆動用カムシャフトにおける上記吸気弁駆動用カムと上記排気弁駆動用カムとの間に上記ユニットインジェクタを作動させる上記ロッカアームが配置されたエンジンのユニットインジェクタ及び動弁駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトのカムの位相可変機構が付設されたエンジンのユニットインジェクタ及び動弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射ポンプ及び燃料噴射弁が一体化されて、燃料噴射弁の作動が電磁式アクチュエータにより制御される既知のユニットインジェクタを備えたエンジンにおいて、そのユニットインジェクタと吸排気弁とを駆動するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ユニットインジェクタを備えた従来の４弁式直列多シリンダディーゼルエンジンは、図５及び図６に例示されているように、シリンダブロック１上のシリンダヘッド２にロッカカバー３が取り付けられ、ロッカカバー３内にはユニットインジェクタ駆動用カムシャフト４及び吸排気弁駆動用カムシャフト５が平行に配置されて、複数の軸受６により回動自在に支持され、また、両カムシャフト４、５間でそれらと平行にユニットインジェクタ用ロッカシャフト７及び吸排気弁用ロッカシャフト８が軸受６により支持されている。
【０００３】
各シリンダ９にユニットインジェクタ１０が配設され、各シリンダ９に対してロッカシャフト７に揺動可能に支持されたロッカアーム１１は、一端のローラ１２がカムシャフト４のカム１３上へ転動自在に当接すると共に、他端がユニットインジェクタ１０の押圧部１４に当接している。
【０００４】
また、各シリンダ９に対して、１対の吸気弁１６と１対の排気弁１７とが配置され、ロッカシャフト８に揺動可能に支持された吸気弁用ロッカアーム１８及び排気弁用ロッカアーム１９は、一端のローラ２０がそれぞれカムシャフト５のカム２１上及びカム２２上へ転動自在に当接すると共に、他端がそれぞれブリッジ２３を介して吸気弁１６及び排気弁１７を押圧するように構成されている。
【０００５】
一方、アイドラギヤ２４によりエンジン回転数の１／２の速度で回転駆動されるタイミングギヤ２５は、差動機構２６を介してカムシャフト４に連結され、また、アイドラギヤ２４によりエンジン回転数の１／２の速度で回転駆動されるタイミングギヤ２７がカムシャフト５に連結されて、それぞれカムシャフト４及びカムシャフト５が回転駆動される結果、カムシャフト４のカム１３によりロッカアーム１１を介してユニットインジェクタ１０が作動させられ、シリンダ９内へ所定のタイミングで適量の燃料を噴射すると共に、カムシャフト５のカム２１、２２によりそれぞれロッカアーム１８、１９及びブリッジ２３を介してそれぞれ吸気弁１６及び排気弁１７が所定のタイミングで開閉駆動される。
【０００６】
すなわち、上記装置においては、エンジンの運転状況等に応じてユニットインジェクタ１０の燃料噴射時期を遅角もしくは進角させるために、吸排気弁駆動用カムシャフト５に対するユニットインジェクタ駆動用カムシャフト４の回転位相を差動機構２６により適宜前後へずらせて、カム１３の位相が可変となるように構成されているので、ユニットインジェクタ駆動用と吸排気弁駆動用の２本のカムシャフト４、５を必要とし、それに対応してロッカアーム１１とロッカアーム１８、１９とをそれぞれ揺動可能に支持するためのロッカシャフト７、８を必要としている。
【０００７】
従って、シリンダヘッド２の上面に取り付けられたロッカカバー３内の狭い空間に、２本のカムシャフト４、５とロッカシャフト７、８とをそれぞれ別個に配置しなければならず、部品点数の増加と構造の複雑化を招く欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ユニットインジェクタを備えたエンジンにおいて、そのユニットインジェクタと吸排気弁とを個別に駆動するカムシャフトを有していても、部品点数の増加を抑制して、全体の構成を大幅に簡略化できる装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明にかかるエンジンのユニットインジェクタ及び動弁駆動装置は、シリンダヘッドに取り付けられたユニットインジェクタ、上記シリンダヘッド上に回動自在に支持されたユニットインジェクタ駆動用カムシャフト、上記シリンダヘッド上に回動自在に支持された吸排気弁駆動用カムシャフト、上記吸排気弁駆動用カムシャフトに揺動可能に支持され上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトのカムにより駆動されて上記ユニットインジェクタを作動させるロッカアーム、及び、上記ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトにそれぞれ揺動可能に支持され上記吸排気弁駆動用カムシャフトのカムによりそれぞれ駆動される吸気弁駆動用ロッカアームと排気弁駆動用ロッカアームを備えている。
【００１０】
すなわち、ユニットインジェクタを作動させるロッカアームが吸排気弁駆動用カムシャフトに揺動可能に支持されると共に、吸気弁駆動用ロッカアーム及び排気弁駆動用ロッカアームがユニットインジェクタ駆動用カムシャフトにそれぞれ揺動可能に支持されていて、ユニットインジェクタを作動させるロッカアーム及び吸排気弁駆動用ロッカアームをそれぞれ揺動可能に支持するロッカシャフトを特別に設置する必要が全くないので、これらのロッカシャフトを必要とする従来装置と比較して、部品点数を削減できると同時に、全体の構成を大幅に簡略化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例について説明する。
図１〜図３において、車両に装備された４弁式直列多シリンダディーゼルエンジン３０は、シリンダブロック３１上のシリンダヘッド３２にロッカカバー３３が取り付けられ、ロッカカバー３３内にはユニットインジェクタ駆動用カムシャフト３４及び吸排気弁駆動用カムシャフト３５が平行に配置されて、複数の軸受３６によりそれぞれ回動自在に支持されている。
【００１２】
また、各シリンダ３７に対してそれぞれユニットインジェクタ３８、１対の吸気弁３９及び１対の排気弁４０が配設され、カムシャフト３４は吸排気弁３９、４０の側方に配置されると共に、カムシャフト３５はカムシャフト３４と吸排気弁３９、４０との間でそれらの上方に配置されている。
【００１３】
さらに、各シリンダ３７に対しカムシャフト３４にそれぞれカム４１が形成され、カムシャフト３５にそれぞれ揺動可能に支持されたロッカアーム４２は、一端のローラ４３がカム４１上へ転動自在に当接すると共に、他端がユニットインジェクタ３８の押圧部４４に当接している。
【００１４】
また、各シリンダ３７に対しカムシャフト３５にそれぞれカム４５及びカム４６が形成されていると共に、カム４１を挟んでカムシカムシャフト３４にそれぞれ揺動可能にロッカアーム４７及びロッカアーム４８が支持されている。
【００１５】
ロッカアーム４７及びロッカアーム４８はそれぞれ上面に凹所４９が形成され、その凹所４９内でピン５０により回動自在に支持されたローラ５１が、それぞれカム４５及びカム４６上へ転動自在に当接し、ロッカアーム４７及びロッカアーム４８の先端がそれぞれブリッジ５２を介して吸気弁３９及び排気弁４０を押圧するように構成されている。
【００１６】
一方、アイドラギヤ５３によりタイミングギヤ５４がエンジン回転数の１／２の速度で回転駆動され、タイミングギヤ５４の一側面へ入力側傘歯車５５が同軸的に固定されており、傘歯車５５と、タイミングギヤ５４及び傘歯車５５の軸心部をゆるく挿通したカムシャフト３４の先端に固定され、傘歯車５５に対向して配置された同形状の出力側傘歯車５６と、両傘歯車５５、５６の周囲を覆うリング状ケーシング５７と、軸５８によりケーシング５７にそれぞれ等間隔で枢支されて両傘歯車５５、５６と係合する４個のピニオンギヤ５９と、ケーシング５７の外面に形成されて、カムシャフト３４の軸心を中心軸とするウォームホイール６０と、同ウォームホイール６０に係合するウォーム６１と、同ウォーム６１を回転駆動するモータ６２とにより、タイミングギヤ５４及びカムシャフト３４間の差動機構６３が構成されている。
【００１７】
また、タイミングギヤ５４の他側面には駆動ギヤ６４が同軸的に固定されて、その軸心部をカムシャフト３４の先端部がゆるく挿通しており、カムシャフト３５の先端に固定された被駆動ギヤ６５が駆動ギヤ６４と係合し、カムシャフト３５がタイミングギヤ５４と同速度で逆方向に回転駆動されている。
【００１８】
上記装置において、アイドラギヤ５３からタイミングギヤ５４及び差動機構６３を介してカムシャフト３４が回転駆動され、カムシャフト３４のカム４１がロッカアーム４２を駆動してカムシャフト３５上で揺動させ、ロッカアーム４２がユニットインジェクタ３８の押圧部４４を付勢することにより、各ユニットインジェクタ３８から各シリンダ３７に対して所定のタイミングで適量の燃料が噴射される。
【００１９】
それと同時に、アイドラギヤ５３から順次タイミングギヤ５４、駆動ギヤ６４及び被駆動ギヤ６５を介してカムシャフト３５が回転駆動され、カムシャフト３５のカム４５及びカム４６が、それぞれロッカアーム４７、４８の凹所４９内で回動自在に支持されたローラ５１を介して、それぞれロッカアーム４７、４８をカムシャフト３４上で揺動させ、ロッカアーム４７、４８の先端がそれぞれブリッジ５２を介して吸気弁３９及び排気弁４０を押圧することにより、吸気弁３９及び排気弁４０がそれぞれ所定のタイミングで所定時間開閉作動する。
【００２０】
この場合、エンジンがアイドル運転をしているときには、図示しないコントローラにより差動機構６３のモータ６２が回転制御され、ウォーム６１及びウォームホイール６０を駆動して両傘歯車５５、５６及びピニオンギヤ５９を作動させることにより、カムシャフト３４の位相を制御して、図４の実線で示されているように、ユニットインジェクタ３８の送油率パターンをエンジン上死点ＴＤＣよりも遅らせると共に、コントローラによりユニットインジェクタ３８の燃料噴射時期をＴ1 〜Ｔ2 に選定して、比較的低い送油率α1 〜α2 を選択させると、ユニットインジェクタ３８の燃料噴射圧を下げて燃料噴射期間を延ばすことが可能となり、かつ、燃料噴射時期を遅らせることにより、各シリンダ３７内での緩慢な燃焼を実現して、排気中のＮＯｘ及び燃焼騒音を大幅に低下させることができる。
【００２１】
また、エンジンの高速運転時には、コントローラにより差動機構６３のモータ６２が前記と逆方向に回転制御され、ウォーム６１及びウォームホイール６０を駆動して両傘歯車５５、５６及びピニオンギヤ５９を作動させることにより、カムシャフト３４の位相を制御して、図４の１点鎖線で示されているように、ユニットインジェクタ３８の送油率パターンを進ませると共に、コントローラによりユニットインジェクタ３８の燃料噴射時期をＴ3 〜Ｔ4 に選定して、高い送油率α3 を選択させると、ユニットインジェクタ３８の燃料噴射圧を上げて燃料噴射期間を短縮させることが可能となり、かつ、燃料噴射時期を進ませることにより、各シリンダ３７内で高い燃焼効率がえられて、エンジン出力を増大させることができる。
【００２２】
すなわち、差動機構６３の作動によってカムシャフト３４の位相を制御し、ユニットインジェクタ３８の送油率パターンを所望量だけ適宜遅角及び進角させることができるので、ユニットインジェクタ３８の燃料噴射時期制御性能と相まって、エンジンの運転状況等にもっとも合致した燃料供給制御が可能となる。
【００２３】
また、上記のように差動機構６３を作動させることにより、ユニットインジェクタ３８の送油率パターンを適宜遅角もしくは進角させることができて、高い送油率α3 の領域開始点を燃料噴射開始時期と合致させることが容易にできるため、同一カムリフトの場合に、高い送油率α3 の領域を比較的狭めることにより、一層高い送油率タイプのカム４１を選択することができるようになり、カム設計の自由度を増大させることも可能となる。
【００２４】
さらに、上記装置においては、ユニットインジェクタ３８を作動させるロッカアーム４２が吸排気弁駆動用カムシャフト３５に揺動支持されると共に、吸気弁３９及び排気弁４０をそれぞれ駆動するロッカアーム４７及びロッカアーム４８が、ユニットインジェクタ駆動用カムシャフト３４にそれぞれ揺動可能に支持されていて、各ロッカアーム４２、４７、４８を揺動可能に支持するためのロッカシャフトを特別に設置する必要が全くないので、これらのロッカシャフトを必要とする従来装置と比較して、部品点数を削減して重量を軽減できると同時に、全体の構成を大幅に簡略化させることができ、かつ、カムシャフト３４が吸排気弁３９、４０の側方に配置されると共に、カムシャフト３５がカムシャフト３４と吸排気弁３９、４０との間でそれらの上方に配置されているために、上記エンジンのユニットインジェクタ及び動弁駆動装置を非常にコンパクトにまとめることができる。
【００２５】
しかも、車両用エンジン３０のシリンダヘッド３２上は機器を収容するスペースがとくに小さいため、上記のように部品点数及び重量が削減されて全体構成が簡略化され、かつ、コンパクトにまとめることができる利点は、車両用エンジン３０において一層顕著となり、かつ、部品製造及び組立て工数の低減によって、エンジン３０の製造コストを容易に低下させることができる長所がある。
【００２６】
なお、上記実施形態例では、ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトの位相可変機構として差動ギヤを採用しているが、ユニットインジェクタ駆動用カムシャフトにヘリカルスプライン機構や遊星歯車機構等を付設し、これによりカムシャフト自身を適宜回動制御して、同カムシャフトの位相を遅角もしくは進角させるようにし、あるいは、軸方向に形状が変化したカムをユニットインジェクタ駆動用カムシャフトに形成し、同カムシャフトに付設されたヘリカルスプライン機構等によりカムシャフト自身をその軸方向へ適宜変位させて、ユニットインジェクタ駆動用カムの位相を遅角もしくは進角させるようにしても、それぞれ上記実施形態例と同等の作用効果を奏することができるものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明にかかるエンジンのユニットインジェクタ及び動弁駆動装置にあっては、ユニットインジェクタを作動させるロッカアームと吸気弁駆動用ロッカアームと排気弁駆動用ロッカアームをそれぞれ揺動可能に支持するロッカシャフトを特別に設置する必要が全くないので、これらのロッカシャフトを必要とする従来装置と比較して、部品点数を削減できると同時に、全体の構成を大幅に簡略化することができて、コストの削減及び重量の軽減を容易に実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例における要部平面図。
【図２】図１のIIーII矢視図。
【図３】図１の IIIーIII 断面図。
【図４】上記実施形態例の作用説明図。
【図５】従来装置の要部平面図。
【図６】図５のVIーVI矢視図。
【符号の説明】
３４  ユニットインジェクタ駆動用カムシャフト
３５  吸排気弁駆動用カムシャフト
３７  シリンダ
３８  ユニットインジェクタ
３９  吸気弁
４０  排気弁
４１  カム
４２  ロッカアーム
４５  カム
４６  カム
４７  ロッカアーム
４８  ロッカアーム
５４  タイミングギヤ
６３  差動機構
６４  駆動ギヤ
６５  被駆動ギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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