JPH03149306A - エンジンの弁作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野》 この発明は、運転条件に応じてカムの切換えが行われる
エンジンの弁作動装置に関する。

（従来の技術およびその課題） 従来から低中速運転時のトルクと高速運転時の出力向上
を両立する目的で、エンジン運転条件に応じて互いにプ
ロフィールの異なる複数のカムの切換えが行われ、これ
によって吸排気のタイミングあるいは吸排気量を制御す
ることが知られでいる。

特開昭６３−１ローフ０１６号公報、特開昭６３−５７
８０５号公報にそれぞれ開示された弁作動装置は、その
揺動先端が弁に当接する主ロッカアームと、この主ロッ
カアームの片側に隣接して弁との当接部位を持たない向
ロッカアームとが共通のロッカシャフトにＩ！動可能に
支持され、エンジンの低速運転時は主ロッカアームに直
接当たるカムによって弁をｍ閉駆動し、高速運転時は両
ロッカアームがピンを介して拘束されて、南ロッカアー
ムに烏たる開弁角度およびす７Ｆ量の比較的に大きなカ
ムによって弁を開聞駆動するようになっている。

上記両ロッカアームを連結するビンは、両口ン力アーム
に渡って嵌挿される拘束位置と、片方のロッカアームか
ら抜ける非拘束位置とに移動可能に設けられ、ビンを非
拘束位置に付勢するリターンスプリングと、このリター
ンスプリングに抗してビンを拘束位置に移動させる油圧
駆動手段とが設けられている。

ところが、リターンスプリング（こより付勢されたビン
は両口ン力アームの相対回転が可能な非拘束位置に保持
される構造のため、エンジン始動時や油圧系統の故障時
にビンに作用する油圧力が十分に発生しない状態では、
弁作動を副口ン力アームに当たるカムに切換えることが
不可能となり、弁に直接当たる主ロッカアームによって
開閉駆動せざるおえないという問題点があった。

例えば、主ロッカアームに当たるカムによる吸気弁の開
弁角度を３０°前後と小さく設定した場合、エンノンの
パーシャル運転時のＲ料消ｆＲ率ヲ低減できる反面、エ
ンジンの始動時は吸入行程中に断熱膨張期間が存在して
燃料の霧化が悪化し、燃焼悪化やプラグのくす−（，−
！）′４？を招き、エンノン始動性を悪化させる原因に
なった。したがって。

エンノン始動性を確保するため、主ロッカアームに直接
当たるカムのプロフィールにはその開弁角度等をあまり
小さく設定できない等の制約が生した。

この発明はこのような従来の問題点を解決することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、エンノンの運転条１′１に応して互いにプ
ロフィールの異なる複数のカムの切換えが行われる弁作
動装置おいて、吸気弁または排気弁を開閉駆動するロッ
カアームと、前記複数のカムのうち比較的にりフトＮま
たは作動角の大きなカムの一つに従動し、かっこのロッ
カアームに対して相対変位可能に設けられる可動フォロ
ワと、この可動フォロワの口７カアームに灯する相対変
位を係止可能とする結合部材と、二〇結会部拐を可動フ
ォロワの相対変位を係止する拘束位置にイｊ勢するリタ
ーンスプリングと、、このリターンスプリングに抗して
結合部材を可動フォロワの相対変位が可能となる非拘束
位置に移動させる油圧駆動手段とを設けた。

１作用） 結合部材をロッカアームに対する可動フォロワの相対変
位を係止する拘束位置に付勢するリターンスプレングを
設けることにより、十分な制御油圧が得られないエンジ
ン始動時にこの可動フォロワを介して吸気弁主たは排気
弁を開閉駆動することが可能となる。このため、この可
動フォロワが従動するカムのプロフィールを比較的１こ
大きな作動角に設定して、始動時の燃焼性を確保し、、
α火プラグのくす、ｊ：り等を防止できる。また、油圧
系統の故障時もこの可動フォロワを介してトルク重視の
カムに切換えてエンジン運転性を確保することができる
。

エンノン始動後でオイルボンブがらの吐出圧が十分に上
昇した通常運転時は、制御油圧によｌ）　＋フターンス
プリング１＝抗して結合部材を非拘束位置に移動させる
ことが可能となり、可動フォロワは弁の開田駆動に携わ
る二どがなく、例えば比較的に小さな作動角のプロフィ
ールを持つカムに切換えて燃費の低減等をはかることが
できる。

（実施例） 第１．第２図、第３図は、１つの×筒について同一の機
能を有する２つの弁（ｒｙ１．気弁、排気弁のいずれで
も良く、図示のものは吸気弁とする）を（＃＋えたエン
ジンに対して本発明を適用した場合の実施例を示してい
る。

これｉ二ついて説明すると、各気筒（：は２本の吸気弁
９に対応して単一のロッカアーム１が設けられる。ロッ
カアーム１は平面図上はぼ矩形に形成され、ロッカアー
ム１の基端は各気筒に共通なロンカシヤット３を介して
シリンダヘッドに揺動自在に支持され、ロッカアーム１
の先端隅部がら突出する２つの四ツカ部１０に各吸気弁
９のステム頂部を当接させる。

ロッカアーム１には一方の吸気弁９とロッカシヤフ）３
の闇に位置して固定フォロワ１が設けられ、この固定フ
ォロワ４は作動角およびり７）量が比較的に小さいプロ
フィールを持つパーシャル用カム２１が摺接してこれに
ロッカアーム１をＩ１１Ｆ＋させる。

ロッカアーム１には固定フォロワ４と並んで２つの可動
フォロワ５，６が摺動自在に嵌挿して設けられ、各可動
フォロワ５，６は作動角およびりフト量が順次大きくな
るプロフィールを持つ低速用カム２２と高速用カム２３
にそれぞれ摺接し、ロッカアーム１に対して往復摺動す
る。

各カム２１，２２．２３は共通のカムシャフト２０に−
体形威され、各フォロワ４，５．６は各カム２１．２２
．２３の直下にそれぞれ配置される。

各可動フォロワ５，６は断面矩形に形成され、ロッカア
ーム１にはこれを摺動自在に嵌挿させる同じ（断面矩形
のシリンダ１１．１２が形成される。このシリンダ１６
の中心線はカムシャフト２０の中心線と交差するように
配置される。

ロッカアーム１には各可動）才ロワ５．６を各カム２２
．２３に押し付けるロストモーションスプリング１５が
それぞれ設けられる。コイル状の各ロストモーションス
プリング１５はその一端が各可動フォロワ５，６の下面
に窪む四部１６に看座し、他端が各シリンダ１１．１２
の底部に突出する凸部１７に着座する。

高速用可動フォロワ６の往復摺動を係止する結合部材と
して、可動フオＵワ６にはピン３１およびピストン３３
を摺動自在に嵌挿させる孔３２が形成される一方、ロッ
カアーム１には可動フォロワ６が所定ストローク位置に
あるときにこの孔３２を挾んで同軸上に開口する孔３５
．３６が形成される。各孔３ｓ、３２．ｓｒ；ｓ＊それ
ぞれロッカシャフト３と平行方向に形成され、可動フォ
ロワ６が最大変位した状態で互いに同軸上に連続する。

ピン３１およびピストン３３を摺動させる油圧駆動手段
として、ピストン３３の背後に油室３７が画威される一
方、孔３６に収装されるスプリングキャップ３４の背後
にリターンスプリング３８が介装される。図のようにリ
ターンスプリング３８の付勢力によりピストン３３が孔
３５の一端ニフー 当接した状態では、各ピン３１とピストン３３お上りス
プリングキャップ３４が各孔３２，３５．３６にそれぞ
れ収まって、ロッカアーム１の揺動を拘束しない非拘束
位置に保持される一方、油室３７に導かれる制御油圧に
よりリターンスプリング３８に抗してピストン３３が孔
３５，３２に、ピン３１が孔３２．３６に渡ってそれぞ
れ嵌拝することにより、ロッカアーム１と可動フｔＯヮ
６が一体となって揺動する拘束位置に保持されるように
なっている。

低速用可動フォロワ５の往復摺動を係止する結合部材と
して、可動フオａワ５にはピン４１およびスプリングキ
ャップ４４を摺動自在に嵌挿させる孔４２が形威される
一方、ロッカアーム１には可動フォロワ５が所定ストロ
ーク位置にあるときにこの孔４２を挾んで同軸上に開口
する孔４５゜４６が形成される。各孔４５．４２．４６
はそれぞｆＬａツカシャフト３と平行方向に形成され、
可動フォロワ５が設大変位した状態で互いに同軸上に連
続する−。

８一 本発明の要旨とするところであるが、ピン４１およびス
プリングキャップ４４を可動フォロワ５とロッカアーム
１とが一体となって揺動する拘束位置に保持するリター
ンスプリング４８がスプリンｙｔヤップ４４の背後に介
装される一方、ピン４１お上りスプリングキャップ４４
を可動フォロワ５の往復摺動が可能な非拘束位置に移動
させる油圧駆動手段として、孔４５に収装されるピスト
ン４３の背後に油室４７が画威される。

図のようにリターンスプリング４８の付勢力によりピス
トン４３が孔４５の一端に当接した拘束位ｉｔでは、ピ
ン４１が孔４２．４５に、スフ１フングキャップ４４が
孔４６．４２に渡ってそれぞれ嵌拝することにより、ロ
ッカアーム１と可動フォロワ２とが一体となって揺動す
る一方、油室４７に導かれる制御油圧によりピストン４
３とピン４１およびスプリングキャップ４４がそれぞれ
移動してスプリングキャップ４４が孔４６の一端に着座
した非拘束位置では、ピストン４３とピン４１お上りス
プリングキャップ４４が各孔３５．３２゜３６にそれぞ
れ収まって、可動フォロワ２はロッカアーム１の揺動を
拘束しない。

なお、スプリングキャンプ３４．４４が嵌挿される各孔
３Ｇ、４６には図示しない空気抜き孔がそれぞれ開口し
て、これらの摺動を自在にしている。

各油室３７．４７に制御油圧を導く油通路３９゜４９が
それぞれロッカアーム１およびロッカシャフト３の内部
を通して設けられる。なお、ロンカシャ７１・３には上
記各油通路３９．４９の他に、シリンダへンド上の動弁
系に潤滑油を供給する油通路５０が形成され、この油通
路５０から分岐してロッカアーム１の各フォロワ４，５
．［３の近傍に位置して出口５４．５５．５６がそれぞ
れ形成され、各カム２１，２２．２３および各シリンダ
１１，１２に対する摺動部を潤滑するようになっている
。

制御油圧を導く各油通路３９．４９は図示しない電磁弁
を介してオイルポンプに接続する。電磁弁の作動を電子
制御するフントロールユニットはエンジン回転信号、冷
却水温信号、潤滑油の温度信号、過給磯による吸気の過
給圧力信号、スロントルバルブの開度信号等を入力して
、これらの検出値に基づいてエンジンｌルクのｍ、ａな
変動を抑えつつ、各カム２１，２２．２３の切換えを円
滑に行うようになっている。

パーシャル用カム（燃費重視カム）２１と低速用カム（
動力性能重視カム）２２および高速用カム（動力性能重
視カム）２３はそれぞれ共通のカムシャ７１−２０に一
体形成され、エンジンのパーシャル運転時と低速高負荷
運転時および高速高負荷運転時において要求されるバル
ブリフ１・特性を満足するように、互いに異なる形状（
大きさが異なる相似形も含む）に形成される。この場合
、パーシャル用カム２１、低連用カム２２、高速用カム
２３は、第４図に示すよう；：、バルブリフ１・量と開
弁期間が所定の比率で順次大きくなるように形成されて
いる。

コンｌ−ロールユニハ・はエンジン回転、！：　負荷に
応じて、第５図、第６図に示すマツプに基づいて各油通
路３９．４９に設けられる電磁弁の切換え作動を電子制
御する。すなわち、パーシャル運転条件Ｉでは油通路４
９の電磁弁を通電して低速用可動フォロワ５の拘束を解
除するとともに、油通路３つの電磁弁を非通電して高速
用可動フォロワ６の拘束を解除する。低速高負荷運転条
件■またはエンノン始動時に両電磁弁を非通電して低速
用可動フォロワ５のみをロッカアーム１に拘束して一体
揺動させる４高速高負荷運転条件■に油通路３９の電磁
弁のみを通電して高速用可動フォロワ６のみをロッカア
ーム１に拘束して一体揺動させる。

次にこの動作について説明する。

エンジンのパーシャル運転条件Ｉでは、ロッカアーム１
は固定フォロワ４をパーシャル用カム２１に摺接させて
拭動し、各吸気弁９を開閉駆動する、このとき、低速用
可動フォロワ５および高速用可ｇ１７　ｔロワ６は各カ
ム２２．２３に摺接して従動するが、ロッカアーム１に
対して往復摺動することにより、ロッカアーム１の動き
を妨げることはない。

エンジンの低速運転条件■では、リターンスプリング４
８の付勢力によりピン４１およびスプリングキャンプ４
４が拘束位置に保持され、ロッカアーム１は可動フォロ
ワ５と一体となって揺動し、低速用カム２２に従って各
吸気弁つを開閉駆動する。このとき、高速用可動フォロ
ワ６はロッカアーム１に対して往復摺動し、固定フォロ
ワ４はパーシャル用カム２１から浮き上がることにより
。

ロッカアーム１の動きを妨げることはない。

エンジンの高速運転条件■では、制御油圧によりビン３
１およびピストン３３は拘束位置に保持され、ロッカア
ーム１は可動フォロワ６と一体となって揺動し、高速用
カム２３のプロフィールに従って各吸気弁９を開閉駆動
する。二のとき、低連用可！！１フォロワ５はロッカア
ーム１に対して往復摺動し、固定フォロワ４はパーシャ
ル用カム２１から浮き」二がることにより、ロッカアー
ム１の動きを妨げることはない。

このように、エンジン回転数と負荷に応じてパーシャル
用カム２１と低速用カム２２および高速用カム２３がそ
れぞれ切換えられるので、各プロフィールに基づくトル
ク特性が合成され、パーシャル運転時の燃費を低減する
とともに、低回転域から高回転域に渡って有効にトルク
を高められる。

第１図、＄８図は吸気弁の開弁角度を３０″とした場合
の筒内圧力特性と燃焼質割合の変化特性をそれぞれ測定
した実験結果で、第９図、第１０図は同じ（吸気弁の開
弁角度を６０°とした場合のものであるが、吸気弁の開
弁角度が太きくなった方が燃料が完全に燃焼するまでの
時間が短縮しており、エンジンの発生トルクが増大する
ことがわかる。

エンジンの始動時は、オイルポンプの吐出圧が小さく、
しかも各油通路３９．４９の電磁弁が開弁しでいるため
、リターンスプリング４８の付勢力によりスプリングキ
ャップ４４およびピン４１をロッカアーム１に対する低
速用可動フォロワ５の往復摺動を係止する拘束位置に保
持する。一方、高速ｍ可動）才ａワ６はリターンスプリ
ング３８の付勢力により往復摺動可能な状態が保たれる
。

また、低連用カム２２はパーシャル用カム２１に比べて
リフト量および開弁角度が共に太き（なっているため、
固定）才ロワ４が低速用カム２１がら浮き上がる。した
がって、エンジンの始動時に各吸気弁９は低連用カム２
２のプロフィールに従って開閉駆動され、その開弁角度
が比較的に大きくなることにより、発生トルクを大きく
して始動を容易にするとともに、点火プラグのくすＪ：
）等を防止して、始動性の向上がはかれる。

また、オイルポンプ系の作動不良を米したり、電磁弁等
の故障が生じて油室３７，４７に導かれる油圧が設定値
より大幅に低下する場合も、リターンスプリング４８の
付勢力によりスプリングキャップ４４およびピン４１を
拘束位置に保持して、ロッカアーム１を低速用可動フォ
ロワ５と一体となって揺動させられ、各吸気弁９は低連
用カム２２のプロフィールに従って開閉駆動されるので
、エンジンの発生トルクを比較的に太きくして、運転性
を確保することができる。

（発明の効果） 以上のとおり本発明によれば、エンジンの運転条件に応
じて互いにプロフィールの異なる複数のカムの切換えが
行われる弁作動装置おいて、吸気弁または排気弁を開閉
駆動するロッカアームと、前記カムのーっに従動しロッ
カアームに対して相対変位可能に設けられる可動フォロ
ワと、この可動フォロワのロッカアームに対する相対変
位を係止可能とする結合部材と、この結合部材を可動フ
ォロワの相対変位を係止する拘束位置に付勢するリター
ンスプリングと、このリターンスプリングに抗して結合
部材を可動フォロワの相対変位が可能となる非拘束位置
に移動させる油圧駆動手段とを設けたため、始動時およ
び油圧系統の故障時に複数のカムのうち作動角の比較的
に大きい発生トルクを重視したカムを用いることが可能
となり、点火プラグのくすぶりを防止して始動性の向上
をはかることができ、このように可動フォロワを介して
エンジン始動が行われることにより、例えば直接ロッカ
アームに当たるカムをパーシャル運転条件に対応して小
さい作動角に設定することが可能＝１ロー となり、燃費の削減がはかれる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は同じく
平面図、ＭＳＢ図は同じく横断面図、第４図は各カムの
バルブタイミング特性図、第５図。

第６図は各カムの切換えに用いる制御マツプ、第７図、
第８図、第９図、第１０図はそれぞれ実験結果を表す線
図である。

１・・・ロッカアーム、３・・・ロッカシャフト、４・
・・固定フォロワ、５・・・低速用可動フォロワ、６・
・・高速用可動フォロワ、９・・・吸気弁、４１・・・
ピン、４２−・・孔、４３・−・ピストン、４４・−・
スプリングキャップ、４５，４６・・−孔、４７・・・
油室、４８・・・リターンスプリング、４９・・・油通
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの運転条件に応じて互いにプロフィールの異な
   る複数のカムの切換えが行われる弁作動装置おいて、吸
   気弁または排気弁を開閉駆動するロッカアームと、前記
   複数のカムのうち比較的にリフト量または作動角の大き
   なカムの一つに従動し、かつこのロッカアームに対して
   相対変位可能に設けられる可動フォロワと、この可動フ
   ォロワのロッカアームに対する相対変位を係止可能とす
   る結合部材と、この結合部材を可動フォロワの相対変位
   を係止する拘束位置に付勢するリターンスプリングと、
   このリターンスプリングに抗して結合部材を可動フォロ
   ワの相対変位が可能となる非拘束位置に移動させる油圧
   駆動手段とを設けたことを特徴とするエンジンの弁作動
   装置。