JPH0533681A - バルブ開閉動切換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 低回転域から高回転域までのエンジン回転数
の変化の伴う軸トルク特性を一定化する。 【構成】 各シリンダ１，２，３，４，５，６に対応し
てバルブを開閉するカムに低速カム４７ａ，４８ａ，５
７ａ，５８ａと高速カム４７ｂ，４８ｂ，５７ｂ，５８
ｂを採用して、バルブリフト量を変更可能とする。さら
に、下側のシリンダ１，２，３にソレノイドバルブ１１
を介して送油管９を接続し、上側のシリンダ４，５，６
にソレノイドバルブ１２を介して送油管９を接続する。
ソレノイドバルブ１１，１２を個々に動作することによ
り、順々低速カム４７ａ，４８ａ，５７ａ，５８ａから
高速カム４７ｂ，４８ｂ，５７ｂ，５８ｂにカムが切換
わり、バルブリフト量が変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの軸トルク特
性を滑らかなものとし得るバルブ開閉動切換方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用ＯＨＣ（オーバーヘッド
カムシャフト）式エンジン等の吸排気用バルブを開閉す
べく設けられたロッカアーム式カム装置において、ロッ
カアームを相互に連結したり、連結を解除したりするこ
とにより、運転状態に対応した吸排気用バルブの開閉タ
イミング及び開閉量を得ることが行なわれている。すな
わち、このようなエンジンでは、高速用カムである高速
カムと低速用カムである低速カムとがカムシャフトに装
備されており、高速カムは、高速運転に対応した開閉タ
イミングをえることのできるカムプロフィルをそなえ、
低速カムは、低速運転に対応した開閉タイミングを得る
ことのできるカムプロフィルをそなえている。そして、
これらの高速カムと低速カムとのうちのいずれかを選択
して使用することで、運転状態に対応した吸排バルブの
開閉タイミング等が得られるようになっている。

【０００３】このカムを交換する方法によれば、図７に
示すクランク軸回転角度とバルブリフトとの関係図で表
わされるようにバルブが動作する。但し、Ａ１１１は低
速状態における排気バルブの動作を表し、Ｃ１１１は同
じく吸気バルブの動作を表し、Ｂ１１１は高速状態にお
ける排気バルブの動作を表し、Ｄ１１１は同じく吸気バ
ルブの動作を表す。

【０００４】そして、図８にこの方法によるエンジン回
転数と軸トルクとの間の関係を表す。但し、Ｆ１０１は
低速状態の軸トルクを表し、Ｆ１０２は高速状態の軸ト
ルクを表し、Ｐ１０１は切換ポイントを表す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の手段で複数の気
筒を有するエンジンのバルブ切換で行う場合、各気筒を
一体としてしか調整することができなかった。従って、
バルブの切換点Ｐ１０１付近において軸トルクが低くな
る領域が生じ、フラットな軸トルクの特性を得ることが
できないという課題を有していた。

【０００６】また、全てのカムの交換等の調整を同時に
行うこととなる為、必要な作動油の量が多く、大きな能
力を有する油圧回路が必要であるという課題をも有して
いる。そして、同時に全ての気筒の調整を行う為、切り
換え時間が長くなり、応答性が悪いという欠点を有して
いた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるバルブ開閉
動切換方法は、カムシャフトに取付けられる低速カムと
高速カムとの間でカムを切換えるカム切換部材を操作
し、バルブ開放状態をエンジンの回転状態に応じて切換
えるバルブ開閉動切換方法において、前記カム切換部材
を複数のグループに別け、カムの切換時期をグループご
とに順次ずらして前記低速カムと前記高速カムとの間で
カムを切換えることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】カム切換部材を操作し、エンジンの回転状態に
応じて、バルブ開閉状態を切換える。この切換に際し
て、カム切換部材を構成する複数のグループを個々に操
作し、順次、低速カムと高速カムとの間でカムを切換え
て、バルブ開閉状態を変更する。

【０００９】

【実施例】本発明に係るバルブ開閉動切換方法の実施例
が適用される構造を図１から図４に示し、本構造をこれ
らの図に基づき説明する。

【００１０】図１に示すように、エンジン１６には、シ
リンダ１からシリンダ６まで６個のシリンダが形成され
ていて、吸気側のカムシャフト４１及び排気側のカムシ
ャフト５１がそれぞれシリンダ１，２，３，４，５，６
に対応するようにシリンダヘッド７に支持されている。

【００１１】そして、吸気側のカムシャフト４１には、
各シリンダ１，２，３，４，５，６に対応して低速カム
と高速カムとが６組取付けられている。この内のシリン
ダ１，２，３に対応する３個の低速カム４７ａは相互に
同一のカムプロフィルとなっており、シリンダ１，２，
３に対応する３個の高速カム４７ｂは、低速カム４７ａ
より大きなカムプロフィルであって相互に同一な形状と
なっている。また、シリンダ４，５，６に対応する３個
の低速カム４８ａは低速カム４７ａより大きなカムプロ
フィルであり相互に同一のカムプロフィルとなってお
り、３個の高速カム４８ｂは高速カム４７ｂより大きな
カムプロフィルであって相互に同一のカムプロフィルと
なっている。

【００１２】一方、排気側のカムシャフト５１にも、各
シリンダ１，２，３，４，５，６に沿って低速カムと高
速カムとが６組取付けられている。この内のシリンダ
１，２，３に対応する３個の低速カム５７ａは相互に同
一のカムプロフィルとなっており、３個の高速カム５７
ｂは、低速カム５７ａより大きなカムプロフィルであっ
て相互に同一なカムプロフィルとなっている。また、シ
リンダ４，５，６対応する３個の低速カム５８ａは低速
カム５７ａより大きなカムプロフィルであって相互に同
一のカムプロフィルとなっており、３個の高速カム５８
ｂは高速カム５７ｂより大きなカムプロフィルであって
相互に同一カムプロフィルとなっている。尚、シリンダ
の点火順序は、シリンダ１→シリンダ５→シリンダ３→
シリンダ６→シリンダ２→シリンダ４の順とする。

【００１３】他方、図１に示すように、油タンク１３か
ら作動油を送油するように接続された油圧ポンプ１４に
は、チェックバルブ１５及びリリーフ弁１５ａを介して
シリンダヘッド７に伸びる送油管９が接続されている。
また、チェックバルブ１５の先で分岐された送油管９の
内の下側の経路内には、ソレノイドバルブ１１が位置し
ていて、ソレノイドバルブ１１がシリンダヘッド７内の
シリンダ１，２，３側への送油及び送油停止の切換えを
行っている。

【００１４】一方、送油管９の内の上側の経路内には、
ソレノイドバルブ１２が位置していて、ソレノイドバル
ブ１２がシリンダヘッド７内のシリンダ４，５，６側へ
の送油及び送油停止の切換えを行っている。尚、それぞ
れのソレノイドバルブ１１，１２は、コンピュータ１０
と接続され、エンジン回転数、エンジン内の油温度，水
温度及び吸入空気量などの入力情報に基づいて、コンピ
ュータ１０がソレノイドバルブ１１，１２の作動を制御
している。

【００１５】本実施例が適用される構造のカム切換部材
をシリンダ１の吸気側を例として図２から図４に表し、
これらの図に基づき説明する。

【００１６】エンジンのクランク軸３２に連動して回転
するカムシャフト４１には、図２から図４に示すよう
に、低速運転用のカムプロフィルを備えた低速カム４７
ａと、高速運転用のカムプロフィルを備えた駆動部材と
しての高速カム４７ｂとが並列に配設されており、これ
らがバルブ開閉部材となる。

【００１７】なお、低速運転用及び高速運転用の各カム
プロフィルの特性は、図５に実線Ｃ３１，Ｄ３１で示す
ようになっている。

【００１８】一方、カムシャフト４１と並行に配設され
たロッカシャフト６９には、低速カム４７ａに駆動され
るプライマリロッカアーム６４と高速カム４７ｂに駆動
されるセカンダリロッカアーム７３とが並列に配設され
ている。プライマリロッカアーム６４は、アームシャフ
ト６９に対して自由に回転しうるように枢着されている
が、ロックピン７０の移動によってアームシャフト６９
と一体回転しうるようにもなっている。

【００１９】また、プライマリロッカアーム６４のアー
ム部分には、ローラベアリング６５を装着したシャフト
６６がそなえられており、このローラベアリング６５の
上部が低速カム４７ａに係合している。つまり、プライ
マリロッカアーム６４は、ローラベアリング６５及びシ
ャフト６６を介して低速カム４７ａから駆動力を受ける
ようになっている。

【００２０】プライマリロッカアーム６４の先端部に
は、適当に位置調整されてナット６８により固定された
アジャストスクリュー６７が装着されており、このアジ
ャストスクリュー６７の下端面には、被駆動体としての
バルブ６１のバルブステム上端６１ａが係合している。
このバルブステム上端６１ａはバルブスプリング６２に
より図２中、斜上方へ付勢されている。したがって、低
速カム４７ａの回転によってプライマリロッカアーム６
４の先端部が図２中の上下方向に揺動され、アジャスト
スクリュー６７を通じてバルブ６１が上下に駆動される
ようになっている。

【００２１】一方、セカンダリロッカアーム７３のアー
ム部分には、ローラベアリング７５を装着されたシャフ
ト７４がそなえられており、このローラベアリング７５
の上部が高速カム４７ｂに係合している。つまり、セカ
ンダリロッカアーム７３は、ローラベアリング７５及び
シャフト７４を介して高速カム４７ｂから駆動力を受け
るようになっている。このセカンダリロッカアーム７３
もロッカシャフト６９に枢支されているが、両者間に介
装された半月型キー７２によって、セカンダリロッカア
ーム７３がロッカシャフト６９と常に一体回転するよう
に固定されている。

【００２２】また、セカンダリロッカアーム７３の揺動
端側下端面（つまり、ローラベアリング７５）は、支持
ばね７６ａ付きのピストン７６を介しシリンダヘッド７
７に支承されており、支持ばね７６ａの付勢力がセカン
ダリロッカアーム７３の揺動時の復帰力として作用する
ようになっている。したがって、高速カム４７ｂが回転
すると、セカンダリロッカアーム７３の揺動と同時に常
にロッカシャフト６９が反復回転するようになってい
る。

【００２３】さらに、ロッカシャフト６９の半径方向に
移動可能にロックピン７０がロッカシャフト６９内で遊
挿されていて、ロッカシャフト６９の中央部でその軸心
線に沿って延在する油圧通路６９ａとロックピン７０の
底部とを結ぶ油圧供給孔７０ｂが、ロックピン７０内に
形成されている。そして、油圧通路６９ａは送油管９に
接続されており、送油管９側から作動油が送油されない
状態において、ロックピン７０を底部側に押しさげるス
プリング７１がロッカシャフト６９に、内装されてい
る。

【００２４】以上より、エンジンが低速域において運転
されている場合には、ロッカシャフト６９における油圧
通路６９ａに油圧が供給されず、図２及び図３に示すよ
うにロックピン７０はロッカシャフト６９から突出しな
い状態とされる。このため、プライマリロッカアーム６
４はロッカシャフト６９に対してフリーの状態となっ
て、ロッカシャフト６９の動きがプライマリロッカアー
ム６４には伝えられなくなり、低速カム４７ａのカムリ
フトがローラベアリング６５及びシャフト６６を介しプ
ライマリロッカアーム６４に伝達されて、プライマリロ
ッカアーム６４が低速カム４７ａのカムプロフィルに対
応した揺動を行なう。

【００２５】このプライマリロッカアーム６４の揺動に
より、バルブ６１が駆動されるため、バルブ６１は図５
に示すような低速カム４７ａのカムプロフィルに対応し
た往復動を行なう。

【００２６】一方、エンジンが高速域において運転され
るときは、ロッカシャフト６９における油圧通路６９ａ
に油圧が供給され、ロックピン７０がロッカシャフト６
９の外周から突出し、プライマリロッカアーム６４のピ
ンロック孔６４ａに進入し嵌合される。これにより、ロ
ッカシャフト６９とプライマリロッカアーム６４とが一
体回転するように固定されるが、ロッカシャフト６９
は、セカンダリロッカアーム７３を通じて高速カム４７
ｂからの駆動力（カムリフト）を受けてこの駆動力で駆
動されるので、プライマリロッカアーム６４も、高速カ
ム４７ｂのカムリフトによって駆動されるようになる。

【００２７】つまり、高速カム４７ｂによりセカンダリ
ロッカアーム７３が揺動され、この揺動がロッカシャフ
ト６９の回転揺動を介し、プライマリロッカアーム６４
の揺動として伝達されるのである。

【００２８】これは、図５に示すように、高速カム４７
ｂのカムリフトは低速カム４７ａのカムリフトより大き
いためであり、高速カム４７ｂによるプライマリロッカ
アーム６４の揺動が低速カム４７ａによる揺動に優先さ
れ、低速カム４７ａは空回りしながら、プライマリロッ
カアーム６４は高速カム４７ｂに対応した揺動を行な
い、バルブ６１は高速運転に対応したタイミングで開閉
が行なわれる。

【００２９】次に、前述のような構造を用いた一実施例
に係る方法について、図５及び図６に基づき説明する。

【００３０】図５は、一実施例の切換方法に係るクラン
ク軸回転角度とバルブリフトとの関係図である。図６
は、同じくエンジン回転数と軸トルクとの関係図であ
る。

【００３１】図５に示すように、エンジン１６の低速回
転時においては、シリンダヘッド７にそれぞれ位置する
排気バルブ及び吸気バルブは、低速カム４７ａ，４８
ａ，５７ａ，５８ａにより開閉され、実線Ａ３１，Ａ３
２，Ｃ３１，Ｃ３２で表わされるバルブリフトを示す。
つまり、シリンダ４，５，６に対応する排気カム（バル
ブリフトを実線Ａ３２で表す）及び吸気カム（バルブリ
フトを実線Ｃ３２で表す）のカムプロフィルは、シリン
ダ１，２，３にある排気カム（バルブリフトを実線Ａ３
１で表す）及び吸気カム（バルブリフトを実線Ｃ３１で
表す）のカムプロフィルより大きくなっていて、バルブ
リフト量も高くなる。

【００３２】また、エンジン回転数が例えば３０００ｒ
ｐｍ〜４０００ｒｐｍ以上となって高速状態となると、
これをコンピュータ１０が検出し、シリンダ１，２，３
に対応するソレノイドバルブ１１及びシリンダ４，５，
６に対応するソレノイドバルブ１２が、コンピュータ１
０により切換えられて、排気バルブ及び吸気バルブは高
速カム４７ｂ，４８ｂ，５７ｂ，５８ｂにより開閉さ
れ、バルブリフトは実線Ｂ３１，Ｂ３２，Ｄ３１，Ｄ３
２に表わされることとなる。

【００３３】つまり、シリンダ１，２，３の排気カムの
バルブリフトを実線Ｂ３１で表し、同じく吸気カムのバ
ルブリフトを実線Ｄ３１で表し、シリンダ４，５，６の
排気カムのバルブリフトを実線Ｂ３２で表し、同じく吸
気カムのバルブリフトを実線Ｄ３２で表すこととする。
この場合、ソレノイドバルブ１１，１２の切換え時期を
回転数に基づいてずらすことにより、軸トルクの変動を
防止しつつ軸トルクの特性を変えることが可能となる。

【００３４】すなわち、図６に示すように、低速状態に
おけるシリンダ１，２，３側から発生する軸トルクを破
線Ｄ１で表し、同じくシリンダ４，５，６側から発生す
る軸トルクを一点鎖線Ｄ２で表し、これらの軸トルクの
平均値を実線Ｆ１で表す。そして、エンジン回転数の上
昇に伴い、まず、ソレノイドバルブ１１のみを切換ポイ
ントＰ１で切換えて、軸トルクの低下を防止し、この
後、回転数が上昇して、切換ポイントＰ２に達した時
に、ソレノイドバルブ１２を切換えて、実線Ｆ２で表す
高速状態の軸トルクの平均値に軸トルクの特性を変える
こととする。尚、破線Ｅ１は、高速状態におけるシリン
ダ１，２，３側で発生する軸トルクであり、一点鎖線Ｅ
２は、シリンダ４，５，６側で発生する軸トルクであ
り、実線Ｆ３は、切換ポイントＰ１，Ｐ２間における軸
トルクである。

【００３５】以上より、本実施例方法は、ソレノイドバ
ルブ１１，１２による切換ポイントＰ１，Ｐ２の設定を
エンジン回転数に対応させて、相異させていることを特
徴とする。

【００３６】すなわち、ソレノイドバルブ１１により操
作されるグループと、ソレノイドバルブ１２により操作
されるグループとに、カム切換部材を分け、個々のグル
ープごとにカムの切換時期をずらして操作することとす
る。

【００３７】尚、前述の各実施例においての高速状態に
おけるバルブリフト位置及びバルブリフト量をエンジン
のアイドリン状態におけるものとして応用することもで
きる。

【００３８】また、本実施例においてシリンダ１，２，
３，４，５，６の点火順序に合わせて、ソレノイドバル
ブ１１でシリンダ１，２，３側を制御し、ソレノイドバ
ルブ１２でシリンダ４，５，６を制御するようにした。
この結果、ソレノイドバルブ１１，１２で制御されるシ
リンダがとびとびとなり、エンジン回転の変動が少なく
なると共に、ソレノイドバルブ１１，１２でそれぞれ制
御されるシリンダが一まとまりとなり、オイルレイアウ
トが容易となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のバルブ開閉動切換方法によれ
ば、シリンダヘッド内の低速及び高速カムの切換時期を
相互にずらしてバルブ開放状態を変化させるようにした
結果、エンジンの低速回転域から高速回転域まで軸トル
クの変動が防止され、全域にわたってフラットな軸トル
ク特性を得ることが可能となった。

【００４０】さらに、すべてのバルブの開閉動を一度に
切換えない為、切換時に必要な作動油量が少なくなると
共に、個々のバルブの切換え時間が短くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用されるエンジン及び送
油系の説明図である。

【図２】本発明の実施例が適用されるエンジンの要部断
面図である。

【図３】図２のＧ−Ｇ矢視断面図である。

【図４】図３のＨ−Ｈ矢視断面図である。

【図５】本発明の一実施例の切換方法に係るクランク軸
回転角度とバルブリフトとの関係図である。

【図６】図５におけるエンジン回転数と軸トルクとの関
係図である。

【図７】従来の方法によるクランク軸回転角度とバルブ
リフトとの関係図である。

【図８】従来の方法によるエンジン回転数と軸トルクと
の関係図である。

【符号の説明】

７ シリンダヘッド ９ 送油管 １０ コンピュータ １１，１２ ソレノイドバルブ １３ 油タンク １４ 油圧ポンプ １５ チェックバルブ １６ エンジン ４１，５１ カムシャフト ４５，５５ カムスプロケット ４７ａ，４８ａ，５７ａ，５８ａ 低速カム ４７ｂ，４８ｂ，５７ｂ，５８ｂ 高速カム ６１ バルブ ６４ ロッカアーム ６９ ロッカシャフト ７０ ロックピン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 カムシャフトに取付けられる低速カムと
   高速カムとの間でカムを切換えるカム切換部材を操作
   し、バルブ開放状態をエンジンの回転状態に応じて切換
   えるバルブ開閉動切換方法において、前記カム切換部材
   を複数のグループに別け、カムの切換時期をグループご
   とに順次ずらして前記低速カムと前記高速カムとの間で
   カムを切換えることを特徴とするバルブ開閉動切換方
   法。