JPH0312206B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、機関本体に設けられた一対の吸気弁
あるいは排気弁を、機関の運転状態に応じて回転
するカムシヤフトと一体のカムに複数の弁駆動部
材を介して連動させて、該弁を開閉作動させるよ
うにした内燃機関の動弁装置に関する。

(2) 従来の技術 斯かる動弁装置において、バルブ径およびバル
ブリフト量は、最高馬力を出力するのに必要な混
合気量を吸入したときに流入抵抗により馬力低下
が生じないように高速を重視して設定するのが一
般的である。

ところで、低速域から高速域まで、同一のバル
ブタイミングおよび同一リフト量で吸気弁を駆動
すると、各回転数に応じて吸気量が異なるので、
燃焼室内への混合気流入速度が異なる。すなわち
低速時には、混合気流入速度が低下して、燃焼室
内での混合気の乱れが小さくなり、燃焼速度も遅
くなる。このため、燃焼効率低下による燃費の増
大、ならびに燃焼速度低下によるノツキング限界
の低下を余儀なくされる。

そこで、斯かる問題を解決するために、低速運
転時には吸気弁あるいは排気弁の一部を閉弁休止
させ、高速運転時には両吸気弁あるいは排気弁を
開閉作動させるようにしたものが、たとえば特開
昭59−226216号公報で開示されている。

(3) 発明が解決しようとする問題点 上記従来の技術では、低速時と、高速時とに分
けて動弁制御を行つているが、運転領域をより細
分化して動弁制御を行なえば、機関出力の向上お
よび燃費の低減を図ることができるであろう。

また上記従来の技術では、低速運転時に休止す
る吸気弁が、運転条件によつては長期間休止のま
まである可能性がある。吸気弁が長期間にわたつ
て休止したままであると、燃焼によつて生じたカ
ーボンが吸気弁および弁座間に堆積し、吸気弁が
弁座に張付いてしまう。このため、高速運転に移
つて開弁作動するときに、吸気弁が弁座から無理
矢理引剥がされることになり、吸気弁および弁座
間のシール上の問題が生じることになる。また、
吸気弁が閉弁休止していると、燃料溜りが生じ、
開閉時に混合気濃度が濃くなることがある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたもので
あり、低速、中速および高速の３つの領域に分け
て動弁制御を行なつて機関出力の向上および燃費
の低減を図るとともに、弁休止に伴う問題点を解
決した内燃機関の動弁装置を提供することを目的
とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、カムシヤフトには、２つの低
速用カムと、高速用カムとが設けられ、一方の前
記低速用カムに摺接するとともに一方の吸気弁あ
るいは排気弁に連結される第１弁駆動部材と、他
方の前記低速用カムに摺接するとともに他方の吸
気弁あるいは排気弁に連結される第２弁駆動部材
と、前記高速用カムに摺接する第３弁駆動部材と
が隣接配置され、相互に隣接する弁駆動部材間に
は、両者間の連結および連結解除を切換可能な連
結切換手段が相互に独立して作動し得るようにし
てそれぞれ設けられる。

(2) 作 用 機関の低速運転時には、弁駆動部材相互の連結
は解除され、各吸気弁あるいは排気弁は対応する
低速用カムの形状に応じたタイミングおよびリフ
ト量でそれぞれ開閉作動する。また機関の中速運
転時には、いずれか一方の連結切換手段が連結作
動し、両吸気弁あるいは排気弁は中速運転に応じ
たタイミングおよびリフト量で開閉作動する。さ
らに機関の高速運転時には、全弁駆動部材が連結
され、両吸気弁あるいは排気弁は高速用カムの形
状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動
する。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、先ず本発明の一実施例を示す第１図およ
び第２図において、内燃機関の機関本体には一対
の吸気弁１ａ，１ｂが配設されており、それらの
吸気弁１ａ，１ｂは、機関の回転に同期して1/2
の回転比で駆動されるカムシヤフト２に一体的に
設けられた第１低速用カム３、第２低速用カム４
および高速用カム５と、カムシヤフト２と平行な
ロツカシヤフト６に枢支される第１、第２および
第３ロツカアーム７，８，９との働きによつて開
閉駆動される。

カムシヤフト２は機関本体の上方で回転自在に
配設されており、第２低速用カム４は両吸気弁１
ａ，１ｂの中間に対応する位置でカムシヤフト２
に一体的に設けられる。また第１低速用カム３お
よび高速用カム５は第２低速用カム４の両側でカ
ムシヤフト２に一体的に設けられる。しかも第２
低速用カム４は、第１低速用カム３よりも小さく
形成されており、第１低速用カム３の高位部３ａ
よりも突出量が小さく且つ中心角範囲も狭い高位
部４ａを有する。而して第１、第２低速用カム
３，４は、機関の低速運転時の要求特性に応じて
各々最適の形状に設定され、例えば、吸気弁１ｂ
の開弁リフト量が１mm位の僅少量となつて同弁１
ｂを通しての吸気が実質的に遮断される程度に、
第２低速用カム４の高位部４ａを低くすることも
可能である。

一方、高速用カム５は、機関の高速運転時に対
応した形状を有するものであつて、第１低速用カ
ム３の高位部３ａよりも突出量が大であり且つ中
心角範囲を広くした高位部５ａを有する。

ロツカシヤフト６は、カムシヤフト２よりも下
方で固定配置される。このロツカシヤフト６に
は、第１低速用カム３に対応する第１弁駆動部材
としての第１ロツカアーム７と、第２低速用カム
４に対応する第２弁駆動部材としての第２ロツカ
アーム８と、高速用カム５に対応する第３弁駆動
部材としての第３ロツカアーム９とが互いに隣接
して枢支され、各ロツカアーム７，８，９の上部
には各カム３，４，５に摺接するカムスリツパ７
ａ，８ａ，９ａが設けられる。また第１、第２ロ
ツカアーム７，８は、吸気弁１ａ，１ｂの上方に
延設されており、その先端には吸気弁１ａ，１ｂ
の上端に当接し得るタペツトねじ１２，１３が進
退可能に螺着される。

一方、吸気弁１ａ，１ｂの上部には鍔部１４，
１５が設けられており、この鍔部１４，１５と機
関本体との間には、吸気弁１ａ，１ｂを囲繞する
弁ばね１６，１７が介装される。これらの弁ばね
１６，１７により吸気弁１ａ，１ｂは上方すなわ
ち閉弁方向に向けて付勢される。

第３図において、第３ロツカアームト９の端部
下面には、押圧手段として有底円筒状のリフタ１
９が当接されており、このリフタ１９は機関本体
との間に介装した比較的ばね力の弱いリフタばね
２０により上方に付勢される。これにより第３ロ
ツカアーム９のカムスリツパ９ａは高速用カム５
に弾発的に摺接される。

第４図において、第１および第２ロツカアーム
７，８は相互に摺接されており、それらの相対角
変位を可能とする状態と、両ロツカアーム７，８
を一体に連結する状態とを切換可能な第１連結切
換手段２１が第１および第２ロツカアーム７，８
間に設けられる。また第２および第３ロツカアー
ム８，９も相互に摺接されており、それらの相対
角変位を可能とする状態と、両ロツカアーム８，
９を一体的に連結する状態とを切換可能な第２連
結切換手段２２が第２および第３ロツカアーム
８，９間に設けられる。

第１および第２連結切換手段２１，２２は、基
本的には同一の構成を有するものであり、以下、
第１連結切換手段２１の構成についてのみ詳述
し、第２連結切換手段２２についての詳細な説明
を省略する。

第１連結切換手段２１は、第１および第２ロツ
カアーム７，８間を連結する位置およびその連結
を解除する位置間で移動可能なピストン２３と、
そのピストン２３の移動を規制するストツパ２４
と、ピストン２３を連結解除位置側に移動させる
べくストツパ２４を付勢するばね２５とを備え
る。

第２ロツカアーム８には、第１ロツカアーム７
側に向けて開放するとともに、ロツカシヤフト６
と平行な第１ガイド穴２６が穿設されており、こ
の第１ガイド穴２６の閉塞端側には段部２７を介
して小径部２８が設けられる。第１ガイド穴２６
にはピストン２３が摺合されており、このピスト
ン２３と第１ガイド穴２６の閉塞端との間に油圧
室２９が画成される。

第２ロツカアーム８には、油圧室２９に連通す
る油路３０が穿設され、ロツカシヤフト６内には
油圧供給源（図示せず）に通じる油路３１が穿設
される。さらに両油路３０，３１は、ロツカシヤ
フト６の側壁に穿設された連通孔３２を介して、
第１ロツカアーム８の揺動状態に拘らず常時連通
する。

第１ロツカアーム７には、第１ガイド穴２６に
対応して、第２ロツカアーム８側に向けて開放し
た第２ガイド穴３５が穿設されており、この第２
ガイド穴３５に円板状のストツパ２４が摺合され
る。第２ガイド穴３５の閉塞端側には規制段部３
６を介して小径部３７が設けられ、また前記閉塞
端には小径部３７と同軸の挿通孔３８が穿設され
る。しかもストツパ２４に同軸かつ一体的に設け
られた案内棒３９が挿通孔３８に挿通される。さ
らに、ストツパ２４と第２ガイド穴３５の閉塞端
との間には案内棒３９を囲繞するコイル状のばね
２５が介装される。

ピストン２３の軸方向長さは、その一端が段部
２７に当接したときに、その他端が第１および第
２ロツカアーム７，８間に位置するように、また
ストツパ２４を規制段部３６に当接させるまで第
２ガイド穴３５内に入り込んだときに、一端が第
１ガイド穴２６内に残るように設定される。

第１および第２連結切換手段２１，２２におけ
る油路３１は、ロツカシヤフト６内に圧入、固定
されたスチールボール３３で相互に隔絶されてお
り、したがつて第１および第２連結切換手段２
１，２２は、相互に独立して切換作動を行うこと
ができる。

次にこの実施例の作用について説明すると、機
関の低速運転時には、第４図で示すように第１お
よび第２連結切換手段２１，２２を連結解除側に
作動せしめる。すなわち油圧室２９の油圧を解放
すると、ストツパ２４がばね２５のばね力により
第２ロツカアーム８側に移動し、ピストン２３は
段部２７に当接するまで後退せしめられる。この
状態でピスト２３およびストツパ２４の当接面
は、第１および第２ロツカアーム７，８の摺接
面、ならびに第２および第３ロツカアーム８，９
の摺接面に対応する位置にあり、したがつて第
１、第２および第３ロツカアーム７，８，９は相
互に摺接して相対角変位可能な状態にある。

このような連結解除状態にあつては、第３ロツ
カアーム９の揺動動作が第１および第２ロツカア
ーム７，８に影響を及ぼすことはなく、第１ロツ
カアーム７は第１低速用カム３との摺接に応じて
揺動し、第２ロツカアーム８は第２低速用カム４
との摺接に応じて揺動する。したがつて一方の吸
気弁１ａは第１ロツカアーム７により開閉駆動さ
れ、他方の吸気弁１ｂは第２ロツカアーム８によ
り開閉駆動される。この際、第３ロツカアーム９
はリフタばね２０の比較的弱いばね力により高速
用カム５に摺接しているだけであるので、動弁系
の摩擦損失は低く抑えられる。

このようにして機関の低速運転時には、一方の
吸気弁１ａが第１低速用カム３の形状に応じたタ
イミングおよびリフト量で開閉作動し、他方の吸
気弁１ｂは第２低速用カム４の形状に応じたタイ
ミングおよびリフト量で開閉作動する。したがつ
て低速運転に適した混合気流入速度が得られ、燃
費の低減およびノツキングの防止を図ることがで
きる。しかも両低速用カム３，４の形状が異なる
ので、燃焼室内の混合気の乱れを大とし、これに
よつても燃費の低減を図ることができる。さら
に、両吸気弁１ａ，１ｂが休止しないので、カー
ボンの付着によるシール性の悪化を防止するとと
もに、燃料溜りが生じることも防止することがで
きる。

機関の中速運転時には、第１連結切換手段２１
により、第５図で示すように、第１および第２ロ
ツカアーム７，８が連結され、第２および第３ロ
ツカアーム８，９は連結を解除したままである。
すなわち、第１連結切換手段２１の油圧室２９に
油圧が供給されることにより、ピストン２３はば
ね２５のばね力に抗してストツパ２４を押圧しな
がら第２ガイド穴３５内に嵌入し、ストツパ２４
が規制段部３６に押付けられる。この状態で第１
および第２ロツカアーム７，８は相対回動を阻止
され、一体的に揺動する。

したがつて両吸気弁１ａ，１ｂは、第１低速用
カム３の形状に応じたタイミングおよびリフト量
で開閉作動する。これにより、中速運転に応じた
混合気流入速度が得られ、燃費の低減を図ること
ができる。

機関の高速運転に際しては、第２連結切換手段
２２により、第６図で示すように、第２および第
３ロツカアーム８，９を連結する。すなわち第２
連結切換手段２２の油圧室２９に油圧を供給する
ことにより、第２および第３ロツカアーム８，９
を連結する。この際、第１および第２ロツカアー
ム７，８間の第１連結切換手段２１による連結は
持続されており、したがつて全ロツカアーム７，
８，９は高速用カム５によつて揺動する。この結
果、両吸気弁１ａ，１ｂは、高速用カム５の形状
に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動
し、吸入効率の向上により高出力、高トルクを得
ることができる。

第７図は本発明の他の実施例を示すものであ
り、低速用カム３の両側に、その低速用カム３と
同一形状の低速用カム３と、高速用カム５とが配
置される。

この実施例では、機関の低速運転時には、全ロ
ツカアーム７，８，９の連結が解除され、両吸気
弁１ａ，１ｂは各低速用カム３，３の形状に応じ
て同一のタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。また中速運転時には、第１および第３ロツカ
アーム７，９間が連結され、一方の吸気弁１ａは
高速用カム５の形状に応じたタイミングおよびリ
フト量で開閉作動するのに対し、他方の吸気弁１
ｂに低速用カム３の形状に応じたタイミングおよ
びリフト量で開閉作動する。さらに高速運転時に
は全ロツカアーム７，８，９が連結され、両吸気
弁１ａ，１ｂは高速用カム５の形状に応じたタイ
ミングおよびリフト量で開閉作動する。

以上の実施例では、一対の吸気弁１ａ，１ｂに
関連して述べたが、本発明は一対の排気弁に関連
して実施することもできる。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、カムシヤフトに
は、２つの低速用カムと、高速用カムとが設けら
れ、一方の前記低速用カムに摺接するとともに一
方の吸気弁あるいは排気弁に連結される第１弁駆
動部材と、他方の前記低速用カムに摺接するとと
もに他方の吸気弁あるいは排気弁に連結される第
２弁駆動部材と、前記高速用カムに摺接する第３
弁駆動部材とが隣接配置され、相互に隣接する弁
駆動部材の連結および連結解除を独立に切換可能
としたので、低速、中速および高速運転に適した
混合気流入速度が得られ、低、中速時の燃費の低
減および高速時の出力増大を図ることができる。
さらに機関の運転中に弁が休止することはないの
で、カーボンの付着によるシール性の悪化を防止
し、さらに燃料溜りが生じるのを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示すもの
であり、第１図は縦断側面図であつて第２図の
−線断面図、第２図は第１図の平面図、第３図
は第２図の−線断面図、第４図は各ロツカア
ームの連結を解除したときの第１図−線断面
図、第５図は第１および第２ロツカアームを連結
したときの第４図に対応した断面図、第６図は第
１、第２、第３ロツカアームを連結したときの第
４図に対応した断面図、第７図は本発明の他の実
施例の第２図に対応した平面図である。 １ａ，１ｂ……吸気弁、２……カムシヤフト、
３，４……低速用カム、５……高速用カム、７…
…第１弁駆動部材としての第１ロツカアーム、８
……第２弁駆動部材としての第２ロツカアーム、
９……第３弁駆動部材としての第３ロツカアー
ム、１９……押圧手段としてのリフタ、２１，２
２……連結切換手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関本体に設けられた一対の吸気弁あるいは
   排気弁を、機関の運転状態に応じて回転するカム
   シヤフトと一体のカムに複数の弁駆動部材を介し
   て連動させて、該弁を開閉作動させるようにした
   内燃機関の動弁装置において、前記カムシヤフト
   には、２つの低速用カムと、高速用カムとが設け
   られ、一方の前記低速用カムに摺接するとともに
   一方の吸気弁あるいは排気弁に連結される第１弁
   駆動部材と、他方の前記低速用カムに摺接すると
   ともに他方の吸気弁あるいは排気弁に連結される
   第２弁駆動部材と、前記高速用カムに摺接する第
   ３弁駆動部材とが隣接配置され、相互に隣接する
   弁駆動部材間には、両者間の連結および連結解除
   を切換可能な連結切換手段が相互に独立して作動
   し得るようにしてそれぞれ設けられることを特徴
   とする内燃機関の動弁装置。 ２ 前記一方の低速用カムは、前記他方の低速用
   カムよりも小さい形状を有する、特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関の動弁装置。 ３ 前記第３弁駆動部材には、前記高速用カムに
   向けて弾発付勢するための押圧手段が当接され
   る、特許請求の範囲第１項または第２項記載の内
   燃機関の動弁装置。