JPH03286110A - 4サイクルエンジンの動弁装置 - Google Patents

4サイクルエンジンの動弁装置

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JPH03286110A
JPH03286110A JP8601390A JP8601390A JPH03286110A JP H03286110 A JPH03286110 A JP H03286110A JP 8601390 A JP8601390 A JP 8601390A JP 8601390 A JP8601390 A JP 8601390A JP H03286110 A JPH03286110 A JP H03286110A
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JP
Japan
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speed
cam
medium
low
engine
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JP8601390A
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English (en)
Inventor
Hideji Oda
小田 秀治
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、運転状況に応じて吸・排気バルブのリフト
量や開弁時期等を切り換えて変化させることができる4
サイクルエンジンの動弁装置に係り、特に加速時と減速
時とで上記切換タイミングを異ならせる4サイクルエン
ジンの動弁装置に関する。
(従来の技術) 一般に、自動車および自動二輪車等の車両に搭載される
4サイクルエンジンでは、燃焼室上方に吸・排気バルブ
が配設されており、これらのバルブは動弁装置によって
駆動される。すなわち、上記動弁装置は、エンジンのク
ランクシャフトに連動するカムシャフトを備え、このカ
ムシャフトに形成されたカムによって上記吸・排気バル
ブを所定のタイミングで上下動させている。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記4サイクルエンジンは、低回転数域から
中・高回転数域にかけての店い回転数域内で高い出力が
得られること、つまりパワーバンドが広帯域であること
が望ましい。
しかし、従来の動弁装置では、バルブの開閉タイミング
およびリフト量か固定されているため、特定のエンジン
回転数域でピーク値を有する出力特性しか得られず、し
たがって低回転数域の出力特性に重点を置くか、もしく
は中・高回転数域の出力特性に重点を置くかの選択を余
儀なくされる。
この発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり
、広い回転数域内で出力を向上させることができると共
に、ハンチングを防止して乗車フィーリングを向上させ
ることができるとともに、エンジンの耐久性も高めるこ
とができる4サイクルエンジンの動弁装置を提供するこ
とを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) この発明は、回動可能に支持されるとともにエキセント
リック大径部が形成されたロッカシャフトと、このロッ
カシャフトに直接嵌挿されて分岐先端部が形成された低
速用ロッカアームと、上記エキセントリック大径部に嵌
挿され、先端部が上記分岐先端部に重なり合うよう設け
られた中高速用ロッカアームと、上記低速用ロッカアー
ムを駆動する低速用カムと、この低速用カムのカムプロ
フィールと異なるカムプロフィールを備え、上記中高速
用ロッカアームを駆動する中高速用カムと、上記ロッカ
シャフトを回動させて、上記低速用カムおよび上記低速
用ロッカアームの当接と上記中高速用カムおよび上記中
高速用ロッカアームの当接とを選択的に切り換えるロッ
カシャフト駆動源と、このロッカシャフト駆動源を制御
して、エンジン加速時にエンジン回転数が設定回転数に
至った時点で、上記低速用カムおよび低速用ロッカアー
ムの当接から上記中高速用カムおよび中高速用ロッカア
ームの当接へと切換え、エンジン減速時にはエンジン回
転数が上記設定回転数以下となりかつ上記切換時点から
所定時間経過後に、上記中高速用カムおよび中高速用ロ
ッカアームの当接から上記低速用カムおよび低速用ロッ
カアームの当接へと切り換えさせる駆動源制御装置とを
、有することを特徴とするものである。
(作用) したがって、この発明に係る4サイクルエンジンの動弁
装置によれば、ロッカシャフトを所定角度回転させてエ
キセントリック大径部を回転させることにより、上記中
高速用ロッカアームのカムフロア面を低速用ロッカアー
ムのカムフロア面に対し上下方向に相対的に位置変化さ
せる。中高速用ロッカアームのカムフロア面を低速用ロ
ッカアームのカムフロア面に対し下方へ位置変化させた
ときには、中高速用ロッカアームと中高速用カムとの当
接が解除され、低速用ロッカアームと低速用カムとが当
接して、4サイクルエンジンのバルブはこの低速用カム
により駆動する。
また、中高速用ロッカアームのカムフロア面を低速用ロ
ッカアームのカムフロア面に対しほぼ上方へまたは同一
位置に位置変化させたときには、低速用ロッカアームと
低速用カムとの当接が解除され、中高速用ロッカアーム
と中高速用カムとがそれぞ゛れ当接して、4サイクルエ
ンジンのバルブはこの中高速用カムにより作動する。こ
のようにロッカシャフトを回動させることによるカムの
選択によって、広い回転数域に亘すエンジン出力を向上
させることができる。
また、駆動源制御装置がエンジン減速時に中高速用カム
および中高速用ロッカアームの当接から、低速用カムお
よび低速用ロッカアームの当接への切換(低速側への切
換)を、エンジン回転数が設定回転数以下になり、かつ
エンジン加速時に中高速用カムおよび中高速用ロッカア
ームの当接へと切り換えた(中高速側への切換)時点か
ら所定時間経過した後でなければ実施しないので、エン
ジン加減速時に上記低速側への切換および高速側への切
換が頻繁になされるのを防止できる。
(実施例) 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は、この発明に係る4サイクルエンジンの動弁装
置の一実施例を示す斜視図、第3図は第2図の動弁装置
の平面図、第4図および第5図は第2図の動弁装置の作
用を示す動作状態図である。
この動弁装置は、エンジンの1つのシリンダにおける吸
気側と排気側にそれぞれ配設される。したがって、第2
図〜第5図に示すバルブ1,2は吸気または排気を行な
うために配置されている。
この一実施例は、低速用カム3、並びにこの低連用カム
3の一側方および他側方にそれぞれ配置された中高速用
カム4および5を有したカムシャフト6(第4図、第5
図)と、カム3,4および5のそれぞれの下方に位置さ
れた低速用ロッカアーム7、中高速用ロッカアーム8お
よび9と、これらのロッカアーム7.8および9の支持
部7a。
8aおよび9aが嵌挿され、かつ図示しない軸受部によ
って回動自在に支承されたロッカシャフト11と、を備
えて構成される。
低速用ロッカアーム7の先端は2方に分岐し、これらの
両分枝先端部7bは、図示しないエンジンの燃焼室を開
閉する上記バルブ1および2のステム頭部にそれぞれ当
接している。また、低速用ロッカアーム7の支持部7a
は、ロッカシャフト11に直接嵌挿されて、回転可能に
設けられる。
中高速用ロッカアーム8の支持部8aは、ロッカシャフ
ト11よりも大径の偏心ブツシュ12を介して、ロッカ
シャフト11に対し回転可能に嵌挿される。この偏心ブ
ツシュ12は、第4図に示す如く、軸心がロッカシャフ
ト11の中心から偏心しており、抜止めピン10によっ
てロッカシャフト11に着脱自在に固定される。したが
って、この偏心ブツシュ12は、ロッカシャフト11に
おけるエキセントリック大径部として機能する。
第3図に示す如く、中高速用ロッカシャフト9の支持部
9aも、上記偏心ブツシュ12と同一の形状を有しかつ
同一方向に偏心する偏心ブツシュ13を介して、ロッカ
シャフト11に対し回転可能に嵌挿される。この偏心ブ
ツシュ13も抜止めピン10によりロッカシャフト11
に着脱自在に固定され、エキセントリック大径部として
機能する。
また、中高速用ロッカアーム8および9の各先端部8b
および9bの下面は、低速用ロッカアーム7の一方およ
び他方の分岐先端部7bに、シム14aを介してそれぞ
れ当接される。これらの低速用ロッカアーム7の分岐部
7bと中高速用ロッカアーム8および9の先端部8bお
よび9bとの接触点は、バルブ1および2の略軸線上に
設定される。
したがって、第4図に示すように、偏心ブツシュ12お
よび13の厚肉頂部12aおよび13aが斜め前方へ位
置して、低速用カム3が低速用ロッカアーム7のカムフ
ロア面7cを押下し、その各先端部7bを下降させた場
合、ロッカアーム8および9の各先端部8bおよび9b
は、重力によりこの分岐先端部7bに追従して下降する
。一方、第5図に示すように、偏心ブツシュ12および
13の厚肉頂部12aおよび13aが斜め後方に位置し
て、中高速用カム4および5が中高速用ロッカアーム8
および9のカムフロア面8cおよび9Cをそれぞれ押下
した場合には、これらのロッカアーム8および9の先端
部8bおよび9bが低速用ロッカアーム7の各分岐先端
部7bを押下することから、この分岐先端部7bが強制
的に下降される。
なお、上記シム14a1縦断面T字形状のシムであり、
低速用ロッカアーム7の両分枝先端部7bに上方から嵌
装される。また、バルブ1および2のバルブステム頭部
に有蓋円筒形状のシム14bが被冠され、このシム14
bに、低速用ロッカアーム7の分岐先端部7b下面が当
接する。これらのシム14aおよび14bは、バルブ1
および2のタペットクリアランス調整用に用いられる。
上記カム3,4および5のうち、中高速用カム4および
5は同一のカムプロフィールを有し、また低速用カム3
はこれらの中高速用カム4および5のカムプロフィール
とは異なるカムプロフィールを有する。つまり、低速用
カム3は、エンジンが低回転数域で運転されているとき
に適したノくルブリフト量および開閉弁時期が得られる
ようにそのカムプロフィールが設定される。また、中高
速用カム4および5は、エンジンが中・高回転数域で運
転されているときに適したバルブリフト量および開閉弁
時期が得られるようにそのカムプロフィールが設定され
る。
上記バルブリフト量は、バルブ1および2のストローク
長であり、カムリフト量と一致する。第6図には、低速
用カム3のカムプロフィールを実線A(カムリフト量I
a)で示し、また中高速用カム4および5のカムプロフ
ィールを破線B(カムリフト量1))で示している。こ
の第6図から明らかなように、中高速用カム4および5
は、低速用カム3よりも大きなバルブリフト量が得られ
るようにそのカムプロフィールが設定されている。
なお、第6図の二点鎖線Cは、ロッカシャフト11を回
動して偏心ブツシュ12および13の厚肉頂部12aお
よび13aを斜め前方へ位置させたとき(第4図)の中
高速用カム4および5におけるカムプロフィールを示す
ところで、第2図に示すように、ロッカシャフト11の
回動は、エンジンからの油圧によって作動する油圧シリ
ンダ15によってなされる。この油圧シリンダ15のピ
ストン21(第1図)にラック16が連結され、このラ
ック16が、ロッカシャフト11の一端部に形成された
ピニオン17に噛み合される。これらの油圧シリンダ1
5、ラック16およびピニオン17がロッカシャフト駆
動源を構成する。この油圧シリンダ15には、低速用油
圧ボート18および高速用油圧ボート19がそれぞれ設
けられ、それぞれのボート18,19に駆動源制御装置
22を介して、選択的にエンジンからの油圧が導かれる
駆動源制御装置22は、第1図に示すように、スプール
バルブ23と電磁石24とが結合し、制御器25を有し
て構成される。スプールバルブ23は、スリーブ26に
スプール27がスライドと在に配設されたものであり、
スリーブ26に給圧ボート28およびリターンポート2
9aおよび29bか形成される。
給圧ボート28はエンジン油圧源に接続され、またリタ
ーンボート29aおよび29bはドレン管路に接続され
る。さらに、スリーブ26には中高速用給油ボート30
および低速用給油ボート31が形成される。この中高速
用給油ボート30が中高速用油圧ホース32を介して中
高速用油圧ボート19に接続される。また、低速用給油
ボート31が、低速用油圧ホース33を介して低速用油
圧ボート18に接続される。
一方、電磁石24は、制御器25によりON・OFF操
作されるスイッチ34によって励磁・消磁される。この
制御器25はエンジン回転数センサ35に電気的に接続
され、エンジン回転数が上昇する加速時には、エンジン
回転数が設定回転数(約900Orpm)以上になった
時点で、スイッチ34をONからOFFへ操作し、電磁
石24を消磁する。制御器25は、エンジン回転数が下
降する減速時には、エンジン回転数が上記設定回転数以
下になり、かつ上記スイッチ34をONからOFFへと
操作した時点から所定時間(数秒)経過した後に、スイ
ッチ34をOFFからONへ操作して、電磁石24を励
磁する。
電磁石24か消磁されると、この電磁石24とスプール
27のロッド端部36との間に介装されたリターンスプ
リング37の付勢力により、スプール27がX方向へ移
動される。これにより、図示の如く、給油ボート28お
よび中高速用給油ボート30が連通し、同時にリターン
ポート29bおよび低速用給油ボート31が連通ずる。
このため、エンジンの油圧源からの油圧は、給油ボート
28、中高速用給油ボート30および中高速用油圧ホー
ス32を経て中高速用油圧ボート19へ導かれる。する
と、油圧シリンダ15のピストン21が押し出され、ラ
ック16を介してビニオン17が矢印N方向へ回動され
、偏心ブツシュ12および13の厚肉頂部12aおよび
13a(第5図)が斜め後方へ位置するように回動して
、中高速用ロッカアーム8および9が中高速用カム4お
よび5にそれぞれ当接して駆動される。
また、第1図に示す電磁石24が励磁されると、ロッド
端部36が電磁石24に吸引されて、スプール27がY
方向に移動する。これにより、給圧ボート28が低圧用
給油ボート31に連通し、同時にリターンボート29a
が中高速用給油ボート30に連通する。このため、エン
ジンの油圧源からの油圧は、給圧ボート28、低速用給
油ボート31および低速用油圧ホース33を経て低速用
油圧ボート18へ導かれる。すると、油圧シリンダ15
のピストン21が押し戻され、ラック16を介してピニ
オン17がM方向(第2図)へ回動され、これにより、
偏心ブツシュ12および13の厚肉頂部1.2 aおよ
び13a(第4図)が斜め前方へ位置するように回動し
て、低速用口・ンカアーム7は低速用カム3に当接し駆
動される。
次に、作用効果を説明する。
エンジンが低回転数域にあるときに、駆動源制御装置2
2の制御により油圧シリンダ15が作動し、ロッカシャ
フト11か矢印M方向に回動すると、偏心ブツシュ12
および13のそれぞれの厚肉頂部12aおよび13aが
斜め前方に位置する(第4図)。これにより、中高速用
ロッカアーム8および9のカムフロア面8Cおよび9C
が低速用ロッカアーム7のカムフロア面7Cに対し相対
的に下方へ移動する。したがって、中高速用カム4およ
び5の周面と中高速用ロッカアーム8および9のカムフ
ロア面8Cおよび9Cとの間に隙間が形成されることに
なり、その結果、中高速用カム4および5は空転する。
また、このとき、低速用ロッカアーム7は、バルブスプ
リング20の付勢力によってロッカシャフト11の軸心
を中心として常時上方へ押し上げられているので、その
カムフロア面7Cが低速用カム3の周面と当接する。し
たがって、カムシャフト6が回転すると、バルブ1およ
び2は第6図に示した低速用カム3のリフト特性Aに基
づいて上下動する。つまり、バルブ1および2は、エン
ジン低速回転数域に適したバルブのリフト量を確保しつ
つ、燃焼室を開閉する。
一方、エンジンが中・高回転域にあるときに、駆動源制
御装置22の制御によって油圧シリンダ15が作動し、
ロッカシャフト11が矢印N方向に回転すると、偏心ブ
ツシュ12および13のそれぞれ厚肉頂部12aおよび
13aが斜め後方に位置する(第5図)。これにより、
中高速用ロッカアーム8および9のカムフロア面8Cお
よび9Cが低速用ロッカアーム7のカムフロア面7Cに
対して相対的に路上方または同一位置まで移動し、この
カムフロア面8Cおよび9Cがそれぞれ中高速用カム4
および5の周面に当接する。
ここで、第6図に示したように、中高速用カム4および
5は低速用カム3よりもカムリフト量が大きく形成され
ているので、第5図に示す状態下でカムシャフト6が回
転された場合、低速用カム3は空転し、一方、中高速用
カム4および5がそれぞれ中高速用ロッカアーム8およ
び9を介して、第6図のリフト特性Bに基づきバルブ1
および2を駆動する。この結果、バルブ1および2は、
エンジンの中・高回転数域に適したバルブリフト量を確
保しつつ、燃焼室を開閉する。
上記実施例によれば、低速用カム3にエンジンの低回転
数域に適したカムプロフィールか形成され、中高速用カ
ム4および5にエンジンの中・高回転数域に適したカム
プロフィールか形成され、さらにロッカシャフト11の
偏心ブツシュ12および13に中高速用ロッカアーム8
および9をそれぞれ回転自在に嵌挿し、ロッカシャフト
11に低速用ロッカアーム7を直接嵌挿して、口・ニカ
シャフト11の回動により、低速用カム3と低速用ロッ
カアーム7との当接、中高速用カム4および5と中高速
用ロッカアーム8および9とのそれぞれの当接を選択で
きるので、バルブ1および2を低速用カム3あるいは中
高速用カム4,5にて選択的に駆動させることができる
。したがって、エンジンの低回転数域から中・高回転数
域にかけての広い回転数域で、4サイクルエンジンの出
力を向上させることができる。
また、低速用カム3、中高速用カム4および5の選択を
偏心ブツシュ12および13の回動によって行なってい
るので、カム3.4.5の選択時に各部に大きなストレ
スが生ずることがない。このため、カム3.4.5をス
ムーズに選択することができる。
さらに、第1図に示すように、駆動源制御装置22の制
御器25がエンジン回転数センサ35からの信号に基き
、エンジン加速時にエンジン回転数が設定回転数に至っ
た時点でOFF操作するので、スプールバルブ23およ
び油圧シリンダ15を介して中高速用ロッカアーム8お
よび9が中高速用カム4および5に当接し、この中高速
用カム4および5によりバルブ1および2が駆動される
また、制御器25は、エンジン減速時にエンジン回転数
が設定回転数以下になり、かつ、スイッチ34がOFF
操作された時点(つまり、中高速用力ロッカアーム8お
よび9が中高速用カム4および5にそれぞれ当接して、
バルブ1および2がこの中高速用カム4および5により
駆動され始めた時点)から所定時間を経過した後にスイ
ッチ34をON操作するので、これにより、スプールバ
ルブ23および油圧シリンダ15を介して低速用ロッカ
アーム7は低速用カム3に当接し、この低速用カム3に
よりバルブ1および2が駆動される。
このように、エンジン減速時に、エンジンが設定回転数
に至っても、直ちに中高速用カム4および5から低速用
カム3への切換を実施しないので、エンジン空炊かし時
のように、エンジン回転数変化が著しいとき、あるいは
エンジンを設定回転数(約9000rpm)前後にして
走行しているとき等に、カム3,4および5が頻繁に切
り換わるのを防止できる。この結果、ハンチングを防止
して乗車フィーリングを向上させることができると共に
、エンジンの耐久性も高めることができる。
なお、上記実施例では、中高速用カム4および5のカム
プロフィールが第6図の破線Bに示すものである場合に
つき述べたが、この中高速用カム4および5のカムプロ
フィールを第7図の破線B′あるいは第8図の破線B′
に示すものとして、エンジンの中・高回転時におけるバ
ルブ1および2のリフトを変更してもよい。
また、上記実施例では、ロッカシャフト駆動源として油
圧シリンダ等15,16.17を用いる場合につき説明
したが、このロッカシャフト駆動源としてモータを用い
、プーリおよびベルト等の動力伝達手段によってロッカ
シャフト11を回転駆動させるようにしてもよい。この
場合には、駆動源制御装置は、電源ON時にモータがロ
ッカシャフト11を回動し低速用ロッカアーム7と低速
用カム3とを当接させ、また電源OFF時にロッカシャ
フト11か逆方向に回動して、中高速用ロッカアーム8
および9と中高速用カム4および5とを当接させるよう
制御すると共に、上記電源ONは、エンジン減速時にエ
ンジン回転数が設定回転数以下となり、かつ上記電源O
FFがなされた時点から所定時間後でなければ実施しな
いよう制御する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る4サイクルエンジンの動
弁装置によれば、回動可能に支持されたロッカシャフト
にエキセントリック大径部が形成され、中高速用ロッカ
アームがこのエキセントリック大径部に嵌挿され、さら
に低速用ロッカアームの分岐先端部が中高速用ロッカア
ームの先端部に重ね合されるとともに、低速用ロツカア
−1、が直接ロッカシャフトに嵌挿されたことから、ロ
ッカシャフトの回動による上記カムの選択によって、広
い回転数域に亘りエンジン出力を向上させることができ
る。
また、駆動源制御装置は、エンジン加速時にエンジン回
転数が設定回転数に至った時点で、低速用カムおよび低
速用ロッカアームの当接から中高速用カムおよび中高速
用ロッカアームの当接へと切り換え、エンジン減速時に
はエンジン回転数が上記設定回転数以下となり、かつ上
記切換時点から所定時間経過後に、上記中高速用カムお
よび中高速用ロッカアームの当接から上記低速用カムお
よび低速用ロッカアームの当接へと切換制御するので、
エンジン減速時にエンジン回転数が設定回転数以下にな
っても直ちに上記切換を実施しない。
したがって、エンジン加減速時にカムの切換が頻繁に実
施されず、この結果、ハンチングを防止して乗車フィー
リングを向上させることができると共に、エンジンの耐
久性を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は駆動源制御装置を第2図の油圧シリンダ等とと
もに示す概略図、第2図はこの発明に係る4サイクルエ
ンジンの動弁装置の一実施例を示す斜視図、第3図は第
2図の動弁装置の平面図、第4図および第5図は第2図
の動弁装置の作用を示す動作状態図、第6図は第2図の
カムのカムプロフィールを示す図、第7図および第8図
は第6図に示すカムプロフィールのそれぞれの変形例を
示す図である。 1.2・・・バルブ、3・・・低速用カム、4,5・・
・中高速用カム、7・・・低速用ロッカアーム、7b・
・低速用ロッカアームの分岐先端部、8.9・・・中高
速用ロッカアーム、8b、9b・・・中高速用ロッカア
ームの先端部、11・・・ロッカシャフト、12゜13
・・・偏心ブツシュ、A・・・低速用カムのカムプロフ
ィール、B・・・中高速用カムのカムプロフィール、1
5・・・油圧シリンダ、16・・・ラック、17・・・
ピニオン、22・・・駆動源制御装置、23・・・スプ
ールバルブ、24・・・電磁石、25・・・制御器、3
4・・・スイッチ、35・・・エンジン回転数センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回動可能に支持されるとともにエキセントリック大径部
    が形成されたロッカシャフトと、このロッカシャフトに
    直接嵌挿されて分岐先端部が形成された低速用ロッカア
    ームと、上記エキセントリック大径部に嵌挿され、先端
    部が上記分岐先端部に重なり合うよう設けられた中高速
    用ロッカアームと、上記低速用ロッカアームを駆動する
    低速用カムと、この低速用カムのカムプロフィールと異
    なるカムプロフィールを備え、上記中高速用ロッカアー
    ムを駆動する中高速用カムと、上記ロッカシャフトを回
    動させて、上記低速用カムおよび低速用ロッカアームの
    当接と上記中高速用カムおよび中高速用ロッカアームの
    当接とを選択的に切り換えるロッカシャフト駆動源と、
    このロッカシャフト駆動源を制御して、エンジン加速時
    にエンジン回転数が設定回転数に至った時点で、上記低
    速用カムおよび低速用ロッカアームの当接から上記中高
    速用カムおよび中高速用ロッカアームの当接へと切換え
    、エンジン減速時にはエンジン回転数が上記設定回転数
    以下となりかつ上記切換時点から所定時間経過後に、上
    記中高速用カムおよび中高速用ロッカアームの当接から
    上記低速用カムおよび低速用ロッカアームの当接へと切
    り換えさせる駆動源制御装置とを、有することを特徴と
    する4サイクルエンジンの動弁装置。
JP8601390A 1990-03-31 1990-03-31 4サイクルエンジンの動弁装置 Pending JPH03286110A (ja)

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JP8601390A JPH03286110A (ja) 1990-03-31 1990-03-31 4サイクルエンジンの動弁装置

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