JPH0321726B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関の回転速度に応じて吸気弁域
いは排気弁の作動特性を段階的に変化させるため
可変制御装置に関する。

＜従来の技術＞ 燃焼室への混合気の送給、及び燃焼ガスの排出
を所定のサイクルに応じて行なわせるために、４
サイクル機関の燃焼室は吸気弁と排気弁とを備え
ており、これら両弁は、バルブステムを囲繞する
ように設けられたバルブスプリングにより常時閉
弁方向に付勢されている。更にこれら両弁は、機
関のクランク軸からベルト・プーリなどを用いて
連結駆動されるカム軸に一体的に設けられたカム
により、上記したバルブスプリングの付勢力に抗
して強制的に押開けられるようにされている。

一方、気筒毎に複数の吸気弁或いは排気弁を設
け、低速運転時には一方の吸気弁、或いは排気弁
を作動させ、高速運動時にはすべての弁を作動さ
せ、同時にこれら弁の作動タイミングを機関の回
転速度に応じて変化させることにより、広い運転
範囲に亘つて燃焼室への混合気の充填効率を向上
させる技術が、例えば本出願人による特開昭61−
19911号公報などに提案されている。

ところで、このような弁作動特性可変制御装置
を駆動する動力発生源として、機関のクランク軸
に連結されたオイルポンプにて圧送される潤滑油
を流用することが考えられる。この潤滑油圧力
は、周知のように機関回転速度の増大にほぼ比例
して増大するものであることから、この潤滑油を
利用するアクチエータの動作としては、低速時に
は油圧OFF動作、高速時には油圧ON動作とする
ことが一般的であると考えられる。従つて、弁作
動特性可変制御装置の動作も、油圧OFFにて低
速域対応とし、油圧ONにて高速域対応とするこ
とが好ましいものと考えられる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかるに、油圧回路や油圧関連制御機器などの
不具合により、機関高速回転域に於ても充分な油
圧が作用せずに切換装置が不作動となり、高速運
転時にも低速域対応のままで運転される事態が生
じた場合には、点火時期や空燃比のバランスが適
正値から大幅にはずれ、エンジン不調を引き起す
ことが考えられる。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は、油圧回路或いは油圧関連制御機器に
異常事態を生じた際にも、比較的安定した運転状
態を維持することの可能な内燃機関の弁作動特性
可変制御装置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ このような目的は、本発明によれば、燃焼室の
吸気ポートまたは排気ポートに設置され、ばね手
段により常時閉弁付勢されると共に、クランク軸
と同期回転するカムにより開弁駆動される吸気弁
または排気弁の弁作動特性を、機関の低速運転に
適合した第１の状態と、高速運転に適合した第２
の状態との間で油圧駆動により段階的に選択切換
するための内燃機関の弁作動特性可変制御装置で
あつて、油圧発生ポンプと、該ポンプから圧送さ
れる作動油を所定の圧力にて蓄圧するアキユムレ
ータとを有し、前記可変制御装置に油圧を作用さ
せた状態にて前記第１の状態が、同じく油圧を作
用させない状態にて前記第２の状態がそれぞれ選
択されることを特徴とする内燃機関の弁作動特性
可変制御装置を提供することにより達成される。

＜作用＞ このように、常時所定圧を保持するようにアキ
ユムレータに蓄圧することにより、機関回転速度
に関わりなく必要な油圧の供給が可能となり、ポ
ンプの吐出圧が低下しがちとなる低速域にあつて
も弁作動特性可変制御装置を作動させることがで
きる。そして可変制御装置に対する油圧が全面的
に断たれた際には、高速域に適合した弁作動時期
が選択される。

＜実施例＞ 以下、本発明の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。

第１図に示されるように、図示されない内燃機
関本体には、一対の吸気弁１ａ，１ｂが設けられ
ており、これら両吸気弁１ａ，１ｂは、クランク
軸（図示せず）の1/2の速度で同期駆動されるカ
ム軸２に一体的に設けられた卵形断面をなす一対
の低速用カム３ａ，３ｂ及び単一の高速用カム４
と、これらカム３ａ，３ｂ，４に係合して揺動運
動を行なう伝達部材としての第１〜第３ロツカア
ーム５〜７との働きにより開閉動作を行なうよう
にされている。また、本内燃機関には、一対の排
気弁（図示せず）が備えられており、上記した吸
気弁１ａ，１ｂと同様に開閉駆動される。

第１〜第３ロツカアーム５〜７は、カム軸２の
下方に該カム軸２に平行に固設されたロツカシヤ
フト８に揺動自在なように互いに隣接して枢支さ
れているが、第１及び第３ロツカアーム５，７は
基本的に同一形状とされ、その基部がロツカシヤ
フト８に枢支され、それぞれの遊端部が両吸気弁
１ａ，１ｂの上方に延出されている。これら両ロ
ツカアーム５，７の遊端部には、各吸気弁１ａ，
１ｂの上端に当接するタペツトねじ９ａ，９ｂが
それぞれ進退可能なように螺着されており、該タ
ペツトねじはロツクナツト１０ａ，１０ｂにより
緩み止めされている。

第２ロツカアーム６は、第１及び第３ロツカア
ーム５，７間でロツカシヤフト８に枢支されてい
る。この第２のロツカアーム６は、ロツカシヤフ
ト８から両吸気弁１ａ，１ｂの中間に向けて僅か
に延出されており、第２図に良く示されているよ
うに、その上面には高速用カム４に摺接するカム
スリツパ６ａが形成され、その端部下面には、シ
リンダヘツド１１に穿設されたガイド孔１１ａに
摺合するリフタ１２の上端面が当接している。そ
してリフタ１２の内面とガイド孔１１ａの底面と
の間には、コイルばね１３が縮設され、リフタ１
２を常時上向きに付勢しており、これにより第２
ロツカアーム６のカムスリツパ６ａが、高速用カ
ム４に常時摺接するようにされている。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に
回転自在なように枢支されており、第１、第３ロ
ツカアーム５，７に対応する低速用カム３ａ，３
ｂと、第２ロツカアーム６に対応する高速用カム
４とが一体的に連設されている。そして第３図に
良く示されているように、低速用カム３ａ，３ｂ
は比較的小さな揚程を有し、機関の低速運動時に
適合したカムプロフイルに形成されており、第
１、第３ロツカアーム５，７の上面に形成された
カムスリツパ５ａ，７ａにその外周面を摺接し得
るようにされている。また高速用カム４は、低速
用カム３ａ，３ｂに比して、より広角度に亘る大
きな揚程を有した高速運転時に適合したカムプロ
フイルに形成されており、前記したように第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａにその外周面を
摺接している。直、第３図に於てリフタ１２は図
示省略されている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７は、各ロ
ツカアーム５〜７の中央部を貫通してロツカシヤ
フト８と平行に穿設された孔内に装着された後記
する切換装置１４により、一体的に揺動し得る状
態と、相対変位し得る状態とを切換可能なように
されている。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられており、こ
れらリテーナ１５ａ，１５ｂと機関本体との間
に、両吸気弁１ａ，１ｂのステム部を囲繞するバ
ルブスプリング１６ａ，１６ｂが介装されてお
り、両弁１ａ，１ｂを閉弁方向、即ち第３図に於
ける上方に向けて付勢している。

第４図及び第５図に良く示されるように、第１
ロツカアーム５には、第２ロツカアーム６側に向
けて開放する第１ガイド孔１７が、ロツカシヤフ
ト８に平行して穿設されている。この第１ガイド
孔１７の底部側は、縮径された小径部１８が形成
され、これに伴い段部１９が形成されている。

第２ロツカアーム６には、第１ロツカアーム５
の第１ガイド孔１７に連通する第２ガイド孔２０
が両側面間を貫通して穿設されている。

第３ロツカアーム７には、第２ガイド孔２０に
連通する第３ガイド孔２１が穿設されている。こ
の第３ガイド孔２１の底部側は、第１ガイド孔１
７と同様に段部２２と小径部２３とが形成されて
いる。

これら第１〜第３ガイド孔１７，２０，２１の
内部には、第１及び第２ロツカアーム５，６を連
結する位置及びその連結を解除する位置間で移動
し得る第１ピストン２５と、第２及び第３ロツカ
アーム６，７を連結する位置及びその連結を解除
する位置間で移動可能な第２ピストン２６と、両
ピストン２５，２６の移動距離を規定するストツ
パ２７と、両ピストン２５，２６を常時連結位置
側に付勢するコイルばね２８とが装着されてい
る。

ストツパ２７は第１ガイド孔１７に摺合し、コ
イルばね２８により両ピストン２５，２６と共に
押圧された際にその一端が第１ガイド孔１７の段
部１９に当接するようにされており、これにより
第１ガイド孔１７の底面とストツパ２７の端面と
の間に油圧室２９が郭成されている。また、ロツ
カシヤフト８内には、後記する油圧供給装置に連
通する一対の通路３０，３１が穿設されており、
第１ロツカアーム５の油圧室２９に連通するよう
に穿設された油路３２と、ロツカシヤフト８の周
壁に穿設された連通孔３３とを介して、第１ロツ
カアーム５の揺動状態の如何に拘らず、一方の作
動油供給通路３０から供給される作動油を、常に
油圧室２９内に導入し得るようにされている。そ
して他方の潤滑油供給通路３１から供給される潤
滑油により、各ロツカアーム５〜７の枢支部の潤
滑が行なわれるようにされている。

第１ピストン２５は、その軸線方向寸法を第２
ガイド孔２０の全長に等しくされており、第１ガ
イト孔１７と第２ガイド孔２０とに摺合し得るよ
うにされている。

第２ピストン２６の軸線方向寸法は、その一端
が第３ガイド孔２１内の段部２２に当接した際
に、その他端が第３ロツカアーム７の第２ロツカ
アーム６に臨む側面から突出しないように設定さ
れている。そして第２ピストン２６の一端と第３
ガイド孔２１の小径部２３の底部との間には、前
記したコイルばね２８が縮設されている。

第６図は上記実施例に対する油圧供給経路を図
式的に示しており、例えば機関のクランク軸に連
結された潤滑油ポンプ４０から吐出される潤滑油
は、リリーフ弁４１により所定の圧力に調製され
た後、途中で分岐されて一方は逆止弁４２及び電
磁弁４３を介してロツカシヤフト８内の作動油供
給通路３０に供給され、他方は潤滑油供給通路３
１に供給される。そして逆止弁４２と電磁弁４３
との中間部には、油圧を蓄圧すべくアキユムレー
タ４４が設けられており、ポンプ４０の作動状況
の如何に関わらず、ある程度安定した油圧を作動
油供給通路３０に供給し得るようにされている。

一方、ポンプ４０及び電磁弁４３は、制御回路
４５からの制御信号により動作の制御が行なわれ
る。制御回路４５には機関回転速度Ne、クラン
ク軸回転角度Tw、及びアキユムレータ内圧Ｐな
どを入力し、制御回路内部に設定された所定の条
件に応じて切換装置１４の動作制御が行なわれる
ようにされている。

次に以上説明した本装置の作動の要領について
説明する。

第４〜６図を参照して、機関の中低速度域にあ
つては、電磁弁４３を励磁することにより、作動
油供給通路３０、ロツカシヤフト８の連通孔３
３、及び油路３２を介して切換装置１４の油圧室
２９に油圧が供給され、各ピストン２５，２６は
コイルばね２８の付勢力に抗して第４図に示すよ
うに各ガイド孔１７，２０内に整合し、従つて各
ロツカアーム５〜７は互いに相対角変位が可能で
ある。

このような切換装置１４の連結解除状態にあつ
ては、カム軸２の回転動作により、第１、第３ロ
ツカアーム５，７は低速用カム３ａ，３ｂとの摺
接に応じて揺動し、両吸気弁１ａ，１ｂがその開
弁時期を遅くすると共に閉弁時期を早くし、しか
もリフト量も小さくして開閉駆動される。この
時、第２ロツカアーム６は高速用カム４との摺接
により揺動するが、その摺動動作は両吸気弁１
ａ，１ｂの作動に何の影響も及ぼさない。即ち、
低速域に対応する弁作動特性は、電磁弁４３を励
磁して切換装置１４に油圧が供給された状態にて
選択される。

一方、流体通路３１には常時潤滑油が圧送され
ており、図示されない油孔を介してロツカシヤフ
ト８と各ロツカアーム５〜７間が潤滑される 機関の高速運動に際しては、電磁弁４３を消磁
することにより、切換装置１４の油圧室２９の作
動油圧が排出される。これにより、第５図に示さ
れるように、第２ピストン２６は、コイルばね２
８に押圧されて第２ロツカアーム６側に移動し、
第１ピストン２５は、第２ピストン２６に押され
て第１ロツカアーム５側に移動する。この結果、
ストツパ２７の一端が段部１９に当接するまで第
１及び第２ピストン２５，２６が共に移動し、第
１ピストン２５により第１及び第２ロツカアーム
５，６が連結され、第２ピストン２６により第２
及び第３ロツカアーム６，７が連結される。

以上のようにして、第１〜第３ロツカアーム５
〜７が切換装置１４により相互に連結された状態
にあつては、高速用カム４に摺接した第２ロツカ
アーム６の揺動量が最も大きくなることから、第
１及び第３ロツカアーム５，７は第２ロツカアー
ム６と共に揺動する。従つて、両吸気弁１ａ，１
ｂが、高速用カム４のカムプロフイルに従つてそ
の開弁時期を早くすると共に閉弁時期をも遅く
し、しかもリフト量も大きくして共に開閉駆動さ
れる。即ち、高速域に対応する弁作動特性は、電
磁弁４３を消磁して切換装置１４に油圧が供給さ
れない状態にて選択される。

低速域に於て吸排気弁が高速域に対応した作動
特性に従つて動作すると、混合気流量に対する弁
開度が過大となることから、燃焼室内に於ける充
填効率の低下を招くが、低速トルクが不足するも
のの走行上の実害は比較的少ない。

これに対して高速域に於て吸排気弁の作動特性
が低速域対応のままであると、燃焼室内への混合
気の吸入が充分に行なわれず、顕著な回転不調を
きたす。従つて、上記のようにして切換装置を制
御することにより、油圧装置に不具合を生ずるな
どして切換装置１４に油圧が作用しなくなつた場
合には、走行上の実害が比較的小さくて済む高速
域対応の弁作動特性に切換わるため、比較的安定
したエンジンの運転状態を続行することが可能と
なる。

尚、ポンプ４０については、潤滑油供給用と、
作動油供給用とを別個に設け、アキユムレータ４
４の蓄圧状況に応じて自動的に運転、停止を行な
うようにすることもでき、またアキユムレータ４
４の容量によつては、潤滑油をもアキユムレータ
４４を介して供給しても良い。そしてこのように
すれば、ポンプを常に運転することによる動力損
失の削減が期待できる。

上記実施例に於ては、３分割ロツカアームにて
２弁共に作動特性を切換えるものについて説明し
たが、本発明は、２分割ロツカアームにて、所定
の回転速度で一方の弁を休止するように構成され
た弁作動特性可変制御装置にも等しく応用可能で
ある。

＜発明の効果＞ このように本発明によれば、アキユムレータの
作用により常に安定した作動油の供給が行なわれ
しかも油圧装置に不具合が生じた際にも、エンジ
ンの安定運転を続行する上に比較的実害が少ない
高速域対応側に切換装置が作動することから、弁
作動特性可変制御装置の信頼性を向上する上に多
大な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づき構成された弁作動特性
可変制御装置を有する動弁機構の上面図である。
第２図は第１図に於ける−線に沿う断面図で
ある。第３図は第１図に於ける矢視図である。
第４図は低速運転時を示す第３図に於ける−
線に沿う断面図である。第５図は高速運転時を示
す第４図と同様な断面図である。第６図は油圧回
路の一実施例である。 １ａ，１ｂ……吸気弁、２……カム軸、３ａ，
３ｂ……低速用カム、４……高速用カム、５……
第１ロツカアーム、６……第２ロツカアーム、７
……第３ロツカアーム、５ａ，６ａ，７ａ……カ
ムスリツパ、８……ロツカシヤフト、９ａ，９ｂ
……タペツトねじ、１０ａ，１０ｂ……ロツクナ
ツト、１１……シリンダヘツド、１１ａ……ガイ
ド孔、１２……リフタ、１３……コイルばね、１
４……切換装置、１５ａ，１５ｂ……リテーナ、
１６ａ，１６ｂ……バルブスプリング、１７……
第１ガイド孔、１８……小径部、１９……段部、
２０……第２ガイド孔、２１……第３ガイド孔、
２２……段部、２３……小径部、２５……第１ピ
ストン、２６……第２ピストン、２７……ストツ
パ、２８……コイルばね、２９……油圧室、３０
……作動油供給通路、３１……潤滑油供給通路、
３２……油路、３３……連通孔、４０……潤滑油
ポンプ、４１……リリーフ弁、４２……逆止弁、
４３……電磁弁、４４……アキユムレータ、４５
……制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室の吸気ポートまたは排気ポートに設置
   され、ばね手段により常時閉弁付勢されると共
   に、クランク軸と同期回転するカムにより開弁駆
   動される吸気弁または排気弁の弁作動特性を、機
   関の低速運転に適合した第１の状態と、高速運転
   に適合した第２の状態との間で油圧駆動により段
   階的に選択切換するための内燃機関の弁作動特性
   可変制御装置であつて、 油圧発生ポンプと、 該ポンプから圧送される作動油を所定の圧力に
   て蓄圧するアキユムレータとを有し、 前記可変制御装置に油圧を作用させた状態にて
   前記第１の状態が、 同じく油圧を作用させない状態にて前記第２の
   状態がそれぞれ選択されることを特徴とする内燃
   機関の弁作動特性可変制御装置。 ２ 前記油圧発生ポンプが前記アキユムレータ内
   圧が所定値に達すると停止することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の弁作動
   特性可変制御装置。 ３ 前記油圧を断続させる手段が電磁弁であり、
   励磁状態にて低速域対応側が、消磁状態にて高速
   域対応側がそれぞれ選択されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の内
   燃機関の弁作動特性可変制御装置。