JPH0417705A - 多気筒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） この発明は多気筒エンジンの弁作動装置、特にエンジン
の運転条件に応じて複数のカムを切換えるものに関する
。

（従来の技術） 従来からエンジンの出力性能を向上させる目的で、運転
状態に応じて吸気弁または排気弁のり７ト特性を異なら
せ、これによって＠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ている。

例えば特開昭６２−２９４７０９号公報では、多気筒エ
ンジンにおいて弁り７ト特性の異なる２つのカムと、弁
の開閉作動に携わるカムを切換えるカム切換駆動手段と
が各気筒毎に備え、各気筒のカム切換駆動手段に連通す
る油通路を備え、この油通路を通して供給される加圧作
動油に応動して各気前毎にカムの切換えが行われるもの
が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来装置では、カムの切換え時に
エンジンの発生トルクが大きく変化することを防止する
ために、各カムによる発生トルクが一致する運転点で切
換えを行う必要があった。

したがって、各カムによりトルク特性の設定に制約を受
け、例えば一方のカムを低負荷運松時に対応して小さい
弁作動角に設定して燃費の向上をはかるとともに、他方
のカムを高負荷運転時に対応して発生トルクを高めるよ
うな比較的に大きな弁作動角に設定した場合、各カムの
切換え時に大きなトルク変化が生じるという問題点が起
こった。

例えば第１０図に示すように、弁作動角が互いに異なる
３つのカム１，２．３を備え、各カム】。

２．３による発生トルクが互いに大幅に異なる場合、あ
る回転数ｎ、で小作動角カム１から中作動角カム２に切
換えられた場合、大きなトルク変化が生じる。第１１図
は回転数ｎ＋において発生トルクの増大に伴って各カム
１．２．３が順に切換えられた場合に要求されるスロッ
トル開度の変化特性を示しており、弁作動角の大きいカ
ムから小さいカムに切換えられた場合に、発生トルクを
維持しようとすると、開弁期間の短縮に対応してより少
ない時間で空気を吸入する必要があり、スロットル開度
を大きくしなければならない。

また、前記従米装置のようにトルク変化の少ない運転点
でカムの切換えが行われるように設定された場合でも、
弁作動装置の経時劣化等によりカム切換え時のトルク変
化が増大する可能性があった。

二の発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、カムの切換作動に伴うエンジンのトルク変動を緩
和する弁作動装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 二の発明は、共通の弁に討して互いに異なる弁り７ト特
性を有する複数のカムと、弁のＷＲｗｉ作動に携わるカ
ムを油圧力により切換えるカム切換駆動手段とを各気筒
毎に備え、各気筒のカム切換駆動手段に対してエンジン
運転条件に応じて所定の加圧作動油を分配する主油通路
を備えるとともに、この主油通路の途中に各気前のカム
切換駆動手段の間に位置しで流路断面積を作動油加圧方
向に沿って次第に減少する絞り手段を備えた。

（作用） 主油通路の作動油圧が所定値より低い運転状態では、各
気前毎に備えられるカム切換駆動手段を介して所定のカ
ムにより各弁を＃４１ＩＰ！駆動しているが、エンジン
運転条件に応じて主油通路に所定の加圧作動油圧が供給
されると、この加圧作動油が主油通路を通って各気筒毎
に備えられるカム切換駆動手段に分配され、この作動油
圧に応動してカムの切換えが行われる。

主油通路の途中に気前間に位置して流路断面積を作動油
加圧方向に沿って次第に減少する絞り手段を備えたため
、絞り手段は主油通路を通って各気筒のカム切換駆動手
段に分配される作動油の流れに抵抗を付与して、絞り手
段より下流側に位置する気筒のカム切換駆動手段に導か
れる作動油圧の立ち上がりを遅らせる。これにより、各
気筒のカム切換駆動手段は所定の時間差をもって作動す
るので、たとえ互いに発生トルクの大きく異なる運転点
でカムの切換えが行われる場合もエンジンの発生トルク
は各気筒毎に段階的に変化し、急激なトルク変動を緩和
できる。また、気筒毎にカムの切換わり時間を相異させ
ることにより、スロットル開度を急激に変化させる必要
もなくなる。

（実施トシリ） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図、第２図、＠３図は４つの気前を有するエンジン
にお（１て、各気筒毎に２つの動力重視型カム６．７が
切換え可能に設けられている動弁系に本発明を適用した
場合の実施例を示してν・る。

これ１こついて説明すると、メインロッカアーム１はそ
の揺動先端が２本の吸気弁９に当接するとともに、比較
的に小さなプロフィールを有する低速高負荷用カム６に
摺接可能とする一方、メインロッカアーム１の両側に設
けられる２つのサブロッカアーム２は吸気弁９に当接す
る部位を持たず、ロストモーンヲンスプリング３の付勢
力により比較的に大きなプロフィールを有する高速高負
荷用カム７に摺接する。

第１図のように、メインロッカアーム１に形成された凹
部１ａと各サブロッカアーム２に形成された各凸部の２
ａとが互いに嵌合した拘束位置では、両口ツカアーム１
，２は一体となって揺動し、高速高負荷用カム７のプロ
フィールに従って各吸気弁９を開閉駆動する。このとき
、メインロッカアーム１は比較的に小さいプロフィール
を有する低速高負荷用カム６から浮き上がっている。

これに対して、各スプリング４の付勢力により各サブロ
ッカアーム２がメインロッカアーム１から罷れて、凹部
１ａと各凸部２ａの嵌合が解かれた非拘束位置では、両
口ツカアーム１，２は互（・に独立的に揺動し、低速高
負荷用カム６のプロフィールに従って各吸気弁９を開閉
駆動する。

各カム６．７の切換えを行うカム切換駆動手段として、
各サブロッカアーム２の移動に伴って伸縮する油室１０
が画成され、油室１０に導かれる作動油圧が所定値を越
えて上昇すると各サブロッカアーム２が各スプリング４
に抗して拘束位置に移動し、作動油圧が所定値を越えて
低下した状態では各サブロッカアーム２がスプリング４
の付勢力により非拘束位置に保持される。

この４気筒エンジンは、各気筒毎に上述したカム切換駆
動手段を備え、ロッカシャフト８内を通る主油通路１１
は各気筒の油室１０に連通する４つの分岐油通路１２が
分岐する。主油通路１１の一端には栓体１９が圧入され
ている。

主油通路１１の作動油圧をエンジン運転条件に応じて制
御する油圧調整手段として、主油通路１１は電磁切換弁
１３を介してオイルポンプ１４の吐出側通路１５と、オ
イルパン１６に連通するドレーン通路１７とに選択的に
接続される。

電磁式切換弁１３の切換作動を電子制御する図示しない
コントロールユニットは、エンジン図１信号、冷却水温
信号、潤滑油の温度信号、過給機による吸気の過給圧力
信号、スロッ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、低速高負荷用カム６と高速高負
荷用カム７の切換えを行うようになっている。

本発明の要旨とする、主油通路１１の途中で各気筒間に
位置して流路断面を縮小する絞り手段として、主油通路
１１には各分岐油通路１２の間に位置して３つのオリフ
ィス２１，２２，２３がそれぞれ設けられる。

各オリフィス２１，２２．２３の流路断面積は作動油加
圧方向に沿って次第に縮小して形成され、すなわち電磁
切換弁１３から各気筒に送られる作動油の流れに対して
下流側に位置するほど所定の比率で小さく設定される。

低速高負荷用カム６と高速高負荷用カム７はそれぞれ共
通のカムシャフトに一体形成され、エンジンに同期して
回転駆動される。低速高負荷用カム６は弁り７ト量と弁
作動角を共に比較的に小さくしてエンジンの低速高負荷
運転時に対応して発生トルクの向上をはかる一方、高速
用カム７は弁り７ト量と弁作動角を共に比較的に大きく
して高負荷運転時に対応して発生トルクの向上をはかる
ようになっている。

次に作用について説明する。

エンジン回転数または負荷が設定値より低ν・所定の運
転条件では、主油通路１１は電磁切換弁１３によりオイ
ルポンプ１４の吐出側通路１５が遮断されてドレーン通
路１７が連通されており、各油室１０に導かれる作動油
圧が低下して各サブロッカアーム２がスプリング４の付
勢力によりメインロノ７−ム１と独立的に揺動可能な非
拘束位置に保持され、これにより低速低負荷用カム６の
プロフィールに従って各吸気弁９が開閉駆動される。

エンジン回転数または負荷が設定値より高い所定の運転
条件では、電磁切換弁１３の作動により主油通路１１に
対してドレーン通路１７が遮断されるとともにオイルポ
ンプ１４の吐出側通路１５か遅進し、高圧の作動油が主
油通路１１から分岐油通路］２を通って各油室１０に供
給されると、各サブロッカアーム２が各スプリング４に
抗してメインロツアーム１と一体化する拘束位置に移動
し、これにより、各高速高負荷用カム７のプロフィール
に従って各吸気弁９が開閉駆動される。

主油通路１１の途中に各気筒間に位置して流路断面積を
減少するオリフィス２１，２２，２３が設けられている
ため、各オリフィス２１，２２，２３は主油通路１１を
通って各気筒の油室１０に分配される作動油の流れに抵
抗を付与して、各オリアイス２１，２２．２３の前後で
圧力降下が生じ、各オ１７　フイス２１，２２．２３よ
り下流側に位置するそれぞれの気筒の各油室１０に導か
れる作動油圧の立ち上がりを遅らせる。

これにより、各気筒の油室１０の油圧力は所定の時間差
をもって立ち上がり、電磁切換弁１３に近い側の気筒か
ら順に所定の時間差をもって高速高負荷用カム７に切換
えられるので、エンジンの発生トルクは各気筒毎の４段
階に高められ、急激なトルク変動を緩和で鯵る。

したがって、トルク変化の少ない運軟点でカム６．７の
切換えが行われるように設定された場合でも、弁作動装
置の経時劣化等によりカム切換え時のトルク変化が増大
することを防止できる。

次に、＃１４図に示す池の実施例について説明すると、
主油通路１１の途中に各オリフィス２１゜２２．２３の
間に位置して所定容積を有する油溜室２４をそれぞれ設
けるものである。

この場合、電磁切換弁１３の作動により高圧の作動油が
主油通路１１から各分岐油通路１２を通って各油室１０
に分配されるとき、各油溜室２４に作動油を充填された
後に各分岐油通路１２を通りて各油室１０に作動油力ｆ
流入するので、各気筒間で行われるカム切換えの時間差
を油溜室２４の容積により任意に設定できる。

次に、第５図に示す他の実施例について説明すると、主
油通路１１の途中に各オリフィス２１゜２２．２３の間
に位置して油溜室２４がそれぞれ設けられるとともに、
各油溜室２４をドレーン通路２６に解放可能なチエツク
弁２５がそれぞれ設けられる。

第６図にも示すように、球状のチエツク弁２５は円筒状
のハウジング３０内に収装され、ハウジング３０の両端
に設けられる２つのバルブシート３１．３２の間に介装
され、バルブシート３１側にはこのチエツク弁２５を開
弁方向に付勢するリターンスプリング３４が介装されて
いる。

第５図に示すように、一方のバルブシート３２は、チエ
ツク弁２５を着座させる４つの突起３５が突呂して、第
６図に示すようにリターンスプリング３４の付勢力によ
りチエツク弁２５が各突起３５に着座した開弁位置では
、油溜室２４からの作動油がチエツク弁２５とバルブシ
ート３２の開隔とバルブシート３１の通孔３７を通って
ドレーン通路２６に流出するようになっている。

他方のバルブシート３１にはシート面３６が円錐状に形
成され、このシート面３６にチエツク弁２５が着座した
閉位置で通孔２７を閉塞し、作動油が主油通路１１から
ドレーン通路２６へ流出するのを遮断するようになって
いる。

リターンスプリング３４のバネ定数および初期収縮量お
よび各パルプシー）３１．３２間の長さはそれぞれ任意
に設定されて、電磁切換弁１３を介してオイルポンプ１
４の吐出圧が主油通路１１に導かれている運転状態では
、ＴＩＪＩＪ４図に示すように、最収縮状態にあるリタ
ーンスプリング３４の付勢力よりチエツク弁２５が受け
る油圧力が大きくなってドレーン通路２６へ流出する作
動油を遮断する一方、電磁切換弁１３を介して主油通路
１３がドレーン通路１７に連通される運転状態では、第
６図に示すように、最伸張状態にあるリターンスプリン
グ３４の付勢力よりチエツク弁２５の受ける油圧力が小
さく、作動油をドレーン通路２６に流出させるようにな
っている。

エンン°ンの高負荷あるいは高速運転時は、電磁切換弁
１３を介してオイルポンプ１４の吐出圧が主油通路１１
に導かれると、チエツク弁２５がリターンスプリング３
４に抗してドレーン通路１９へ流出する作動油を遮断す
るので、高圧の作動油が各気筒毎に所定の時間差をもっ
て各油室１０に供給され、電磁切換弁１３から近い気筒
から順に各高速高負荷用カム７に切換えられる。

エンジン回転数または負荷の低下に伴って、高速高負荷
用カム７から低速高負荷用カム６に切換えられる際は、
電磁切換弁１３の作動に上り主油通路１１に対してオイ
ルポンプ１４の吐出側通路１５が遮断されてドレーン通
路１７が連通されると、主油通路１１の油圧の低下に伴
って各油室１０の作動油が主油通路１１に流出し、この
ときチエツク弁２５が開弁して主油通路１１からの作動
油を各油溜室２４を通して速やかに流出させるので、低
速高負荷用カム６への切換えに要する時間を短縮するこ
とができる。

各カム６．７の切換えが頻繁に行われる運転状態でも、
各油溜室２４からチエツク弁２５を介して作動油の排出
が速やかに行われるので、各オリフィス２１，２２．２
３により気筒間に生じるカム切換えの時間差を確保する
ことができる。

第８図、第９図は、４気筒エンジンにおいて、各気筒毎
に１つの燃費重視型カム１と２つの動力重視カム２，３
が切換え可能に設けられている動弁系に本発明を適用し
た場合の実施例を示している。

これについて説明すると、各気筒には２本の吸気弁９に
対応して単一のロッカアーム８１が設けられる。ロッカ
アーム８１の基端は各気筒に共通なロッカシャフト４２
を介してシリングヘッドに揺動自在に支持され、ロッカ
アーム８１の先端には各吸気弁９のステム頂部を当接さ
せる油圧ラッシュアノヤスタ５１が設けられ、油通路６
２から導かれる作動油圧によりバルブクリアランスを自
動的に調節するようになっている。

口７カアーム８１にはシャフト４３にベアリングを介し
てローラ４４が回転自在に連結され、このローラ４４に
カム１を転接させるようになっている。

ロッカアーム８１は平面図上はぼ矩形に形成され、ロッ
カアーム８１にはローラ４４と並んで２つの可動７オロ
ワ８２．８３が設けられる。この各可動７オロワ８２．
８３の基端はサブロッカシャフト４６を介してロッカア
ーム８１に対して相対回転可能に連結される。

各可動７オロワ８２．８３は吸気弁９に当接する部位を
持たず、各可動７オロワ８２．８３の先端には高負荷用
カム２，３に摺接するカム７才ロア部が円弧状に突出し
て形成され、その下側には各カム７才ロア部を各カム２
，３にそれぞれ押し付けるロストモーラ１ンスプリング
４５が介装される。

ロッカアーム８１には可動７オロワ８２の直下に位置し
てロストモーラ１ンスプリング４５を介装する穴５６が
一体形成される。コイル状のロストモーシタンスプリン
グ４５はその下端が穴５６に嵌められたストッパ５８に
着座し、その上端が穴５６に摺動自在に嵌合するリテー
ナ５７を介して可動７オロワ８２の下１ｌｌＩ７オロ７
部に当接する。

なお、可動７オロワ８３にもロッカアーム８１との間に
ほぼ同様な構造をもってロストモーラ１ンスプリング４
５が介装される。

可動７オロワ８２に形成される穴に結合ピン６１を摺動
自在に嵌挿され、ロッカアーム８１にはこの結合ビン６
１を挾んで形成される２つの穴に結合ピン６３と戻しビ
ン６４がそれぞれ摺動自在に嵌合され、戻しビン６４の
背後にリターンスプリング６８が介装される。

リターンスプリング６８に抗して各結合ピン６１．６３
を可動７オロワ８２の拘束位置に移動させる連結駆動手
段として、結合ピン６３の背後に作動油圧を導く油通路
６７が、ロッカアーム８１およびロッカシャフト４２の
内部を通して配設され、この油通路６７から所定の作動
油圧が導かれるようになっている。作動油圧により各結
合ピン６１．６３が可動７オロワ８２と口・２カアーム
８１に渡って嵌合する拘束位置に保持されることにより
、口７カアーム８１と可動７すロワ８２とは互いに一体
となって揺動する。リターンスプリング６３の付勢力に
より戻しビン６４を介して各結合ピン６１．６３が各穴
内にそれぞれ収まる非拘束位置に保持されることにより
、可動７オロワ８２はロッカアーム８１の揺動を妨げな
い。

なお、可動７オロワ８３にもロッカアーム８１との間に
ほぼ同様な構造をもって結合ピン７１゜７２と戻しビン
７３およびリターンスプリング７４が介装され、結合ピ
ン７２に作動油圧を導く油通路７６がロッカ７−ム８１
およびロッカシャフト４２の内部を通して設けられる。

この４気筒エンジンは、各気筒毎に上述したカム切換駆
動手段を備え、ロッカシャフト８内を通る各油通路６７
．７６は電磁切換弁を介してオイルポンプと、オイルパ
ンとに選択的に接続される。

電磁式切換弁はコントロールユニットによりエンジン運
転状態に応じて作動し、各カム１．２．３の切換えを行
うようになっている。

本発明の要旨とする、各油通路６７．７６の途中で各気
筒間に位置して流路断面を縮小する絞り手段として、各
気筒間に位置して３つのオリフィス（図示せず）がそれ
ぞれ形成され、各オリフィスの流路断面積は作動油加圧
方向に沿って次第に縮小して形成される。

これにより、カム１から各カム２，３への切換作動時、
各油通路６７．７６には図示しない切換弁を介してオイ
ルポンプの吐出油圧が所定の運転条件に導かれ、各オリ
フィスの付与する抵抗により各気筒の各結合ピン６３．
７２に導かれる油圧力は所定の時間差をもって立ち上が
り、電磁切換弁に近い側の気筒から順に所定の時間差を
もって切換えられるので、エンジンの発生トルクは各気
筒毎の４段階に高められる。

各カム１．２．３はそれぞれ共通のカムシャフトに一体
形成され、エンジンの部分負荷運転時、低速高負荷用カ
ム、高速高負荷運転時においてそれぞれ要求される弁り
７ト特性を満足するように異なるプロフィールで形成さ
れている。

したがって、第１０図に示すように、各カム１゜２．３
によるトルク特性の大幅に異なり、ある回転数１１．で
小作動角カム１から中作動角カム２に切換えられた場合
、各油通路６７．７６に設けられるオリフィスによりエ
ンジンの発生トルクはＴからＴ２へと各気筒毎に４段階
に変化し、急激なトルク変動を緩和できる。また、気筒
毎にカムの切換わり時間を相異させることにより、スロ
ットル開度を急激に変化させる必要もなくなる。

（発明の効果） この発明は、各気筒のカム切換駆動手段にエンジン運転
条件に応じて所定の加圧作動油を分配する主油通路を備
える多気筒エンジンの弁作動装置において、主油通路の
途中に気筒間に位置して流路断面積を減少する紋り手段
を備える構成としたため、互いに発生トルクの大きく異
なる運献点でカムの切換えが行われる場合でもエンジン
の発生トルクは各気筒毎に段階的に変化し、カムの切換
え時に生じるエンジンのトルクショックを低減して、自
動車等の運転性を改善することができ、その結果、カム
の設定自由度を高められ、エンジンの燃費性能と出力性
能を両立して向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す弁作動装置の構成図、
第２図、第３図はそれぞれ同じく横断面図である。第４
図は他の実施例を示す油圧回路図である。第５図はさら
に他の実施例を示す油圧回路図、第６図はチエツク弁の
断面図、第７図はバルブシートの正面図である。第８図
はさらに他の実施例を示す弁作動装置の平面図、第９図
は同図Ｘ−Ｘ線に沿う横断面図である。第１０図は本発
明の詳細な説明するためのトルク特性図、第１１図は同
じくスロットル開度特性図である。 １・・・ロッカアーム、２・−サブロッカアーム、６−
・・低速高負荷用カム、７・・・高負荷用カム、９・・
・吸気弁、】Ｏ・・・油室、１１−・・主油通路、１２
・・・分岐油通路、１３・・・電磁切換弁、１４・・・
オイルポンプ、２１．２２．２３・・・オリフィス。 第４図 Ｍ５Ｆ！ｊＡ ｌ あ 第６図 第 図 第１０図 第１１図 軸トルク −人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　共通の弁に対して互いに異なる弁リフト特性を有する
   複数のカムと、弁の開閉作動に携わるカムを油圧力によ
   り切換えるカム切換駆動手段とを各気筒毎に備え、各気
   筒のカム切換駆動手段に対してエンジン運転条件に応じ
   て所定の加圧作動油を分配する主油通路を備えるととも
   に、この主油通路の途中に各気筒のカム切換駆動手段の
   間に位置して流路断面積を作動油加圧方向に沿って次第
   に減少する絞り手段を備えたことを特徴とする多気筒エ
   ンジンの弁作動装置。