JPH0111928Y2

JPH0111928Y2 -

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Publication number: JPH0111928Y2
Application number: JP1982064529U
Authority: JP
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1989-04-07
Also published as: JPS58167707U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はエンジンのバルブ駆動装置、特に詳細
には電磁アクチユエータを用い電気信号によつて
バルブを作動させるバルブ駆動装置に関するもの
である。

従来より、レシプロエンジン等のエンジンにお
いては、吸排気を制御する吸気バルブおよび排気
バルブは、エンジンのクランクシヤフトに連結さ
れたカム機構によつて駆動されるのが一般的とな
つている。このようなカム機構により駆動される
吸気バルブ、排気バルブの開閉タイミング、リフ
ト量は通常固定されてしまうので、カム機構はエ
ンジンの運転領域全体にわたつてほぼ適当な一律
の開閉タイミング、リフト量でバルブを駆動する
ように設計される。

しかしこれらバルブの開閉タイミング、リフト
量の最も好ましい値は、刻々変化するエンジン負
荷等の運転状態によつて異なるものであり、前記
開閉タイミング、リフト量の設計値はあくまで
も、変化し得る様々な運転状態を総合的に考慮し
て決定されるものである。したがつてこの設計値
による開閉タイミング、リフト量が、ある運転状
態下ではあまり好ましいものとなつていない、と
いうことが当然起こり得る。

そこで例えば実開昭56−8803号公報に示される
ように、前述のようなカム機構によらず、刻々変
化するエンジン運転状態に応じて出力される電気
信号で操作される電磁アクチユエータによつてバ
ルブを駆動するようにしたバルブ駆動装置が考え
られている。このような電磁アクチユエータを用
いれば、電気信号の出力タイミング制御によつて
バルブ開閉タイミングは随意に変えられ、また電
磁アクチユエータとして可動部ストローク可変式
のものを用いればバルブリフト量も電気信号で制
御できる。したがつてエンジン運転状態をセンサ
で検出し、電磁アクチユエータに送る電気信号を
このセンサの出力で処理すれば、刻々変化するエ
ンジン運転状態に合わせてバルブの開閉タイミン
グ、リフト量を変化させることも容易に可能とな
る。

しかし従来の電磁アクチユエータ式のバルブ駆
動装置においてバルブリフト量を調節可能とした
ものは、可動部ストローク可変型の複雑、大型の
電磁アクチユエータが必要となつたり、電磁アク
チユエータ作動用の駆動電力が低下時においては
電磁アクチユエータが作動不能となつたりするよ
うな不都合を生じていた。

本考案は上記のような事情に鑑みてなされたも
のであり、簡潔かつ小型でバルブリフト量が調節
可能かつ、レバー比を変えることによつて、バル
ブを作動させることによる電磁アクチユエータの
負荷を軽減できる電磁アクチユエータ式のバルブ
駆動装置を提供することを目的とするものであ
る。

本考案のエンジンのバルブ駆動装置は、リター
ンスプリングにより常閉付勢されたバルブに一端
が当接するように揺動自在に支持されたロツカー
アームと、可動部がこのロツカーアームに当接し
バルブ開作動信号を受けて該ロツカーアームを揺
動させてバルブを開作動させる電磁アクチユエー
タとからなるバルブ駆動装置において、この電磁
アクチユエータのロツカーアームへの当接点と、
ロツカーアーム支持点との距離が、電磁アクチユ
エータ駆動電力の低下時には長くなるように該電
磁アクチユエータを移動させるアクチユエータ位
置制御装置を設けたことを特徴とするものであ
る。

上記のようなアクチユエータ位置制御手段によ
り、電磁アクチユエータのロツカーアームへの当
接点と、ロツカーアーム支持点との距離を変えれ
ば、電磁アクチユエータの可動部ストロークが一
定でもバルブのリフト量は変えられるようにな
る。可動部のストロークが一定の電磁アクチユエ
ータは、ストローク可変型の電磁アクチユエータ
と比べれば極めて構造簡潔かつ小型であり、した
がつてバルブ駆動装置は簡潔で小型なものに形成
され得る。

また、上記のように両者間の距離を変えること
によつて、電磁アクチユエータ駆動電力が低下し
た時においても電磁アクチユエータが作動不能と
なることがなく、したがつてエンジンの運転も継
続できるものである。

以下、図面を参照して本考案の実施例について
説明する。

第１図は本考案の１実施例によるエンジンのバ
ルブ駆動装置を示すものである。ピストン１によ
りシリンダ２内に画成された燃焼室３には吸気ポ
ート４、排気ポート５が開口されている。吸気ポ
ート４、排気ポート５にはそれぞれ、吸気と排気
を制御する吸気バルブ６、排気バルブ７が設けら
れている。吸気バルブ６はリターンスプリング８
により常時閉となるように付勢されている。そし
て燃焼室３の上方には、支持点９を中心に図中矢
印Ａ方向に揺動可能で、支持点９と反対側の端部
１０ａが上記吸気バルブ６の頂部に当接し得るよ
うに配されたロツカーアーム１０が設けられてい
る。このロツカーアーム１０の、支持点９と端部
１０ａとの間の部分の上面には円弧状の当接面１
０ｂが形成されている。

ロツカーアーム１０の上方には、支点１１を軸
に図中矢印Ｂ方向に揺動し得るアーム１２が配設
され、このアーム１２の下端部には電磁アクチユ
エータ１３が固定されている。電磁アクチユエー
タ１３は一定ストロークで出退する可動部１３ａ
を有し、アーム１２が支点１１を軸として揺動す
ると、この可動部１３ａの先端部は前記ロツカー
アーム１０の当接面１０ｂ上を摺動する。アーム
１２の上部側方には、非励磁時は図中実線で示す
標準位置をとり、励磁されると図中破線で示す補
正位置に突出する可動部１４ａを有する電磁ソレ
ノイド１４が配置されている。そしてこの電磁ソ
レノイド１４の可動部１４ａは、アーム１２の上
端部に設けられた長孔１２ａに係合されている。

前述した電磁アクチユエータ１３は、従来より
電磁式のバルブ駆動装置に用いられているもの
で、制御装置１５から開作動信号S₁が入力される
と可動部１３ａを一定ストロークで下方に突出さ
せ、ロツカーアーム１０を押し下げて吸気バルブ
６を開かせる。制御装置１５には、ピストン１に
連結されたクランクシヤフト（図示せず）の角度
位置を検出するクランク角度センサ１６が発する
クランク角度信号S₂が入力され、制御装置１５は
ピストン１の往復動と同期した所定のタイミング
で上記開作動信号S₁を出力する。開作動信号S₁が
切られて電磁アクチユエータ１３の可動部１３ａ
が上方に退くと、吸気バルブ６はリターンスプリ
ング８によつて上方に押し上げられ吸気ポート４
を閉じる。なお特に図示してはいないが、制御装
置１５には、例えばエンジン負荷等のエンジン運
転状態を示す信号が入力され、これら運転状態に
よつて開作動信号S₁の出力タイミングや出力時間
が適宜変えられ、それによつて吸気バルブ６の開
閉タイミング、開時間を調節するようにしてもよ
い。

以上説明したような吸気バルブ６の駆動は、通
常のエンジン運転状態においては、図中実線で示
す位置に電磁アクチユエータ１３が配されて行な
われる。しかしエンジンが以下に記すような特定
の運転状態下で運転されると、電磁アクチユエー
タ１３はアーム１２の揺動により図中破線表示の
位置でロツカーアーム１０に当接して吸気バルブ
６を駆動するようになる。以下、その点を詳しく
説明する。

前述した電磁ソレノイド１４には、ORゲート
１７から励磁信号S₃が入力される。このORゲー
ト１７には、エンジン負荷センサ１８、エンジン
冷却水温度を検出する水温センサ１９、バツテリ
ー電圧センサ２０、電気負荷センサ２１の出力が
入力される。ORゲート１７は各センサ１８，１
９，２０，２１から、エンジン負荷、冷却水温
度、バツテリー電圧の少なくとも１つが所定値以
下となつている、あるいは電気負荷が所定値以上
となつていることを示す信号が入力されると上記
励磁信号S₃を出力する。電磁ソレノイド１４が励
磁されて可動部１４ａが通常位置（実線表示）か
ら補正位置（破線表示）に移動すると、アーム１
２が揺動して電磁アクチユエータ１３は図中破線
表示の位置でロツカーアーム１０に当接するよう
になる。前述したように電磁アクチユエータ１３
の可動部１３ａのストロークは一定であるから、
このように電磁アクチユエータ１３が、支持点９
から遠い位置でロツカーアーム１０に当接するよ
うになると、ロツカーアーム１０の揺動幅は小さ
くなり、吸気バルブ６のリフト量が減小される。

エンジンが低負荷で運転されているとき、ある
いは冷間運転されているとき、エンジンの燃焼性
は悪化しやすいが、上述のようにエンジン負荷セ
ンサ１８、水温センサ１９により低負荷、冷間運
転を検出し、吸気バルブ６のリフト量を小さくす
ることにより、充填量は余り低下させずに燃焼室
３内の吸気スワールを強化することができ、エン
ジンの燃焼性が改善される。

またバツテリー電圧が下がつているとき、ある
いは電気負荷が増大しているとき、電磁アクチユ
エータ１３に供給される駆動電力は低下するが、
上述のようにバツテリー電圧センサ２０、電気負
荷センサ２１によりバツテリー電圧低下、電気負
荷増大を検出し、電磁アクチユエータ１３を支持
点９から遠い位置でロツカーアーム１０に当接さ
せることにより、電磁アクチユエータ１３は小さ
な力でバルブ駆動可能となり、低電力でも作動し
続け得る。エンジン負荷等の他の運転状態次第で
は、このようにバルブリフト量を小さくすること
が出力性能等のために好ましくない場合もある
が、バルブ駆動不能という最悪の事態は回避でき
る。なおアクチユエータ駆動電力の低下は上述の
ようにして直接的に検出する他、エンジンの運転
状態や冷却水温度等から間接的に検出するように
しても構わない。

排気バルブ７の駆動装置は特に図示していない
が、この排気バルブ７は従来から用いられている
カム機構によつて駆動させるようにしてもよい
し、また前述したような電磁アクチユエータ式の
バルブ駆動装置によつて駆動するようにしてもよ
い。そして電磁アクチユエータを用いて駆動させ
る場合には、上記吸気バルブ６用のバルブ駆動装
置のようにしてバルブリフト量を変えるものが採
用されてもよい。

なお上記実施例においては、ロツカーアーム１
０の一端側に支持点９が設定され他端側が吸気バ
ルブ６に当接し、中央部に電磁アクチユエータ１
３が当接するようになつているが、ロツカーアー
ムの支持点、吸気バルブとの当接位置、電磁アク
チユエータとの当接位置の設定は、上記実施例に
おけるものに限られない。例えば第２図に示すよ
うに、ロツカーアーム５０の中央部に支持点５１
を設け、一方の端部５０ａを吸気バルブ５２に当
接させ、電磁アクチユエータ５３の可動部５３ａ
が当接する当接面５０ｂを他端側に形成するよう
にしてもよい。この第２図に示す装置において
は、バルブリフト量を小さくするときには電磁ア
クチユエータ５３を支点５４を軸に上方（矢印Ｃ
方向）に移動させればよい。

また電磁アクチユエータとロツカーアームの当
接位置は、第１図の実施例におけるように大小２
つのバルブリフト量を得るように２つの位置を設
定する他に、連続的に変化するエンジンの運転状
態に対応させて小刻みあるいは連続的に変えるよ
うにしてもよい。第３図はそのように形成された
装置の一例を示すものである。ロツカーアーム７
０の当接面７０ｂに沿つて電磁アクチユエータ７
１を移動させるように、支点７２を中心に揺動自
在に形成されたアーム７３の上部には歯車７３ａ
が設けられている。この歯車７３ａには、ステツ
プモータ７４によつて回転されるウオーム歯車７
５が噛合されている。上記ステツプモータ７４
は、エンジン負荷センサ７６、水温センサ７７、
バツテリー電圧センサ７８、電気負荷センサ７９
のセンサ出力を処理するステツプモータ駆動制御
装置８０により、エンジン負荷、冷却水温度、バ
ツテリー電圧、電気負荷に見合つた回転方向、回
転量で回転される。ステツプモータ７４が回転し
てウオーム歯車７５が回転されればアーム７３は
支点７２を中心に揺動する。したがつて電磁アク
チユエータ７１は矢印Ｄ方向に移動し、上述した
４つの条件を総合的に判断して最も好ましいバル
ブリフト量を与える位置において当接面７０ｂに
当接する。このようにすれば、バルブリフト量は
きめ細かに制御され、常に各種運転状態から判断
して最も好ましいバルブリフト量が設定されるよ
うになる。

なお以上説明した実施例においては、電磁アク
チユエータとロツカーアームとの当接点位置を、
エンジン負荷、冷却水温度、バツテリー電圧、電
気負荷によつて変えるようになつているが、これ
らのエンジン運転状態のうちのいくつか、あるい
はその他のエンジン運転状態によつて上記当接点
位置を変えてバルブリフト量を変えるようにして
も勿論構わない。しかし本考案においては、アク
チユエータ駆動電力が低下したときには必ず、電
磁アクチユエータのロツカーアームへの当接点と
ロツカーアーム支持点との距離が長くなるように
アクチユエータの移動を制御する。

以上詳細に説明した通り本考案のエンジンのバ
ルブ駆動装置は、複雑かつ大型な可動部ストロー
ク可変型の電磁アクチユエータを用いることな
く、バルブリフト量を調節可能とするものであ
る。

またそれに加えて、電磁アクチユエータの駆動
電力低下時においても、該電磁アクチユエータが
作動不能となるようなことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示す概略図、第２
図は本考案の他の実施例を示す一部破断の部分側
面図、第３図は本考案のさらに異なる実施例を示
す概略図である。６，５２……吸気バルブ、８……リターンスプ
リング、９，５１……ロツカーアームの支持点、
１０，５０，７０……ロツカーアーム、１０ｂ，
５０ｂ，７０ｂ……ロツカーアームの当接面、１
１，５４，７２……アームの支点、１２，７３…
…アーム、１３，５３，７１……電磁アクチユエ
ータ、１３ａ，５３ａ……電磁アクチユエータ可
動部、１４……電磁ソレノイド、１５……制御装
置、１７………ORゲート、１８，７６……エン
ジン負荷センサ、１９，７７……水温センサ、２
０，７８……バツテリー電圧センサ、２１，７９
……電気負荷センサ、７３ａ……歯車、７４……
ステツプモータ、７５……ウオーム歯車、８０…
…ステツプモータ駆動制御装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

常閉付勢された吸気バルブあるいは排気バルブ
に一端が当接するとともにエンジン本体に揺動自
在に支持されるロツカーアーム、可動部がこのロ
ツカーアームに当接しバルブ開作動信号を受けて
該ロツカーアームを揺動させてバルブを開作動さ
せる電磁アクチユエータ、およびこの電磁アクチ
ユエータのロツカーアームへの当接点と、ロツカ
ーアーム支持点との距離が、電磁アクチユエータ
駆動電力低下時に長くなるように該電磁アクチユ
エータを移動させるアクチユエータ位置制御装置
からなるエンジンのバルブ駆動装置。