JPH0550563B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃エンジンに装備されたバルブ作動
制御装置に関する。

高出力内燃エンジンには一気筒に複数の吸気又
は排気バルブを備えた型式のものがある。斯かる
型式の内燃エンジンは、複数の吸気又は排気バル
ブによつて開閉される吸気通路と燃焼室との連通
路の面積が広いため多量の混合気を吸入でき、高
回転・高出力でエンジンを運転するのに適してい
る。

しかし、斯かる型式の内燃エンジンを低回転で
運転するとエンジンの出力が低下してしまう。こ
れは、エンジンを低回転で運転するときは吸入空
気量が少なくなり、しかもこの少ない空気量を広
い連通路を通して燃焼室に吸入しようとするため
更に充填効率が低下してしまい、又、一般に低回
転域では吸気吹き抜けが発生するので排気バルブ
開孔面積が大きいと充填効率が低下してしまうこ
とによる。つまり、一般に内燃エンジンにおい
て、混合気の吸入はエンジンの吸入行程中に燃焼
室内に発生する負圧と吸気慣性とを利用して行な
われるのであるが、低回転運転時には吸気慣性が
弱くなり、かつ吸気の吹き抜けが生じるので、こ
れに伴つてエンジンの出力が第１図の実線で示す
ように低下するのである。

斯かる不具合を解消するため、種々の弁作動制
御装置が有るがその一例としてエンジンを低回転
で運転するときには複数の吸気又は排気バルブの
うちその一部の作動を休止させ、吸気又は排気通
路と燃焼室との連通路の面積を狭くして低回転運
転時にも吸気慣性を利用できるようにしたり、吸
気吹き抜けを減少したりする方法がある。

複数の吸気又は排気バルブのうち一部の作動を
休止させた場合のエンジンの出力特性は、第１図
に破線で示すように、所定のエンジン回転数N₁
において休止しない場合の出力特性（第１図の実
線）と交差する。この所定の回転数N₁は吸入空
気量の絞り弁（スロツトル弁）の弁開度θthの大
きさに拘らず略一定である。このため、エンジン
回転数Neが所定回転数N₁より低い時にはバルブ
の一部を休止状態（以下「休止バルブ状態」とい
う）としてエンジンを運転し、所定回転数N₁よ
り高い時には全バルブを作動状態としてエンジン
を運転すると、上述のような型式の内燃エンジン
にあつても低回転運転時におけるエンジン出力の
低下を回避することができる。

しかし、エンジンを無負荷状態で運転する場
合、例えば車輌搭載用のエンジンにおいてクラツ
チを解離し又は変速機をニユートラルにしてエン
ジンの出力軸と駆動輪との間の動力伝達を遮断し
た状態でエンジンを運転する場合には、エンジン
出力はスナツプ等が十分できるだけ有ればエンジ
ン性能は満足される。

このようなときには、エンジン回転数が高回転
数であつても休止バルブ状態でエンジンを運転す
れば十分である。さらに、無負荷スナツプでのエ
ンジン回転数の立上り応答時間は非常に早いの
で、所定回転数N₁に達した時にバルブ作動制御
装置が休止バルブ状態から全バルブ作動状態に切
換つたとしても、実際にこの切換え動作がなされ
るエンジン回転数Neは所定回転数N₁よりα回転
数だけ高くなる場合がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、エ
ンジンを無負荷状態で運転するときにバルブ作動
制御装置の切換動作を停止させてエンジンをエン
ジンの低速回転域に適したバルブ作動態様を維持
させるようにし、バルブ作動制御装置の耐久性の
向上を図ると共にエンジンの出力が高出力となる
のを防止することを目的とする。この目的を達成
するため本発明では、一気筒に複数の吸気又は排
気バルブを備えた内燃エンジンの前記複数の吸気
又は排気バルブの作動をエンジンの運転状態に応
じて異なる２つのバルブ作動態様を選択させ得る
バルブ作動制御装置において、エンジンの出力軸
とエンジンの負荷との間の動力伝達の有無を表わ
す信号が前記動力伝達の遮断状態を示したとき前
記バルブ作動制御装置を切換えてエンジンの低速
回転域に適したバルブ作動態様を維持させる制御
装置を備えたバルブ作動制御装置を提供するもの
である。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。この実施例では本発明に係るバルブ作動制御
装置は吸気及び排気バルブの一部の作動を休止さ
せる装置として適用される。

第２図は本発明に係るバルブ作動制御装置を備
えた４気筒16バルブ内燃エンジンの縦断面図であ
る。図において、内燃エンジン１のクランク軸２
にコネクテイングロツド３を介して連結されたピ
ストン４は、シリンダブロツク５内に設けられた
シリンダバレル６内に摺嵌されている。

シリンダロツク５の上部に載設されたシリンダ
ヘツド７には燃焼室８に連通する吸気通路９と排
気通路１０とが穿設されており、吸気通路９はス
ロツトル弁が配設されたキヤブレタ（いずれも図
示せず）の下流側に連結接続され、排気通路１０
は図示しない排気管に連結接続されている。

吸気通路９と燃焼室８との連通部は並設された
２本の吸気バルブ１１（１個にみ図示）により開
閉され、排気通路１０と燃焼室８との連通部はこ
れも並設された２本の排気バルブ１２（１個のみ
図示）により開閉される。

以下、２本の吸気バルブ１１の作動・休止機構
と２本の排気バルブ１２の作動・休止機構とは同
一であるため、排気バルブ１２の作動・休止機構
の説明は省略し、吸気バルブ１１の作動・休止機
構についてのみ説明する。

燃焼室８と吸気通路９との連通部に並設された
２個のバルブシート１３を夫々開閉する２本の吸
気バルブ１１は、夫々吸気バルブガイド１４（１
個にのみ図示）内に摺挿されている。２本の吸気
バルブ１１−₁と１１−₂の上端部には、第３図及
び第４図に示すように、常動側ロツカーアーム１
５−₁と休止側ロツカーアーム１５−₂の夫々の端
部が当接されている。

第３図において、常動側ロツカーアーム１５−
_１と休止側ロツカーアーム１５−₂は並設されると
共に共通の吸気側ロツカーアームシヤフト１６に
軸支されている。

常動側ロツカーアーム１５−₁内にはピストン
１７が配設され、該ピストン１７が摺嵌する孔１
８の一端側に形成された背圧室１８ａと吸気側ロ
ツカーアームシヤフト１６の軸心に穿設されてい
る給油通路１６ａとは油孔１８ｂ，１６ｂを介し
て連通している。

ピストン１７の休止側ロツカーアーム１５−₂
側の端面は休止側ロツカーアーム１５−₂内に配
設されたガイドピン１９に当接し、ガイドピン１
９は該ガイドピン１９の背部に配設されたバネ２
０の弾力でピストン１７を常動側ロツカーアーム
１５−₁方向に付勢するようにしている。尚、符
号２１は空気抜き孔である。

第３図及び第４図は、給油通路１６ａに圧油が
供給され該圧油が油孔１６ｂ，１８ｂを通じて背
圧室１８ａに流入してピストン１７がバネ２０の
弾力に抗して休止側ロツカーアーム１５−₂のガ
イド孔２２に嵌入したときの状態を示している。
この状態は常動側と休止側の両ロツカーアーム１
５−₁と１５−₂とがピストン１７によつて連結さ
れた状態であり、常動側ロツカーアーム１５−₁
の上部に形成されたロツカーアームカムスリツパ
２３に吸気側カム２４の面が摺接すると、常動側
と休止側の夫々のロツカアーム１５−₁と１５−₂
とがシヤフト１６を軸に共にカム力とバルブスプ
リング２５の弾力とに基き揺動し、これによつて
２本の吸気バルブ１１−₁と１１−₂とが同時に吸
気通路９と燃焼室８との連通をクランク軸２の回
転に同時して開閉する。

第５図及び第６図は、給油通路１６ａ内の油圧
が低下し、ピストン１７がバネ２０の弾力により
常動側ロツカーアーム１５−₁の孔１８内に押し
もどされ、常動側と休止側の両ロツカーアーム１
５−₁と１５−₂との連結が切離された状態を示し
ている。その状態では、カム２３の回転運動によ
るカム力は休止側ロツカーアーム１５−₂に伝達
されない。

従つて、吸気通路９と燃焼室８との連通は常動
側の吸気バルブ１１−₁のみによつて開閉され、
休止側バルブ１１−₂は休止状態となつて当該バ
ルブシート１３の一方を閉塞した状態とする。

第７図はバルブ作動制御装置を作動すせるエン
ジンオイルの循環系を示す図である。

オイルポンプ２６からフイルタ２７を介して給
油通路２８に圧送されるエンジンオイルはエンジ
ン各部の摺動部・転動部２９に供給されると共
に、各気筒の吸気側の背圧室１８ａに連通する吸
気側ロツカーアームシヤフト内の給油通路１６ａ
及び各気筒の排気側の背圧室１８a′に連通する排
気側ロツカーアームシヤフト内の給油通路１６
a′に給油通路３０を介して供給されるようになつ
ている。各給油通路１６ａ，１６a′の夫々の先端
部３１はオリフイス状に形成され、余分な圧油は
該オリフイス３１を通してシリンダヘツド内に吐
出される。

給油通路２８と３０との間には電磁ソレノイド
バルブ３２が配設され、該電磁ソレノイドバルブ
３２のソレノイド３３は制御装置４に電気的に接
続されている。この制御装置３４は詳細は後述す
るように、図示しないクラツチスイツチ又はニユ
ートラルスイツチからの信号を受けてソレノイド
３３に流す電流をオン−オフ制御し、圧油の給油
通路３０側への流通を制御する。

電磁ソレノイドバルブ３２の弁機構の構造を第
８図に示す。第８図において、給油通路３０と給
油通路２８及びびリーク孔３６との間に形成され
た弁孔３７内に摺嵌されたスプール弁３８の一方
端部の外側に電磁ソレノイド３３が配設されてい
る。スプール弁３８の他方端側にはバネ３９が配
設されている。

このスプール弁３８は電磁ソレノイド３３に通
電されると電磁力によりバネ３９の弾圧に抗して
右動し、この結果給油通路２８と３０とが連通し
給油通路３０とリーク孔３６の連通が遮断され
る。前記通電が停止されるとスプール弁３８はバ
ネ３９の弾力で左動し、この結果給油通路２８と
３０との連通が遮断されて給油通路３０とリーク
孔３６が連通する。

給油通路２８には、バネ４０の弾力と油圧力と
の差圧で摺動するピストン４１が配設されたアキ
ユムレータ室４２が設けられている。

第９図は制御装置３４の内部構成の一実施例を
示すブロツク図である。

回転数センサ４０の出力端子は周波数一電圧変
換器（以下「ｆ−Ｖコンバータ」という）４１の
入力端子に接続され、ｆ−Ｖコンバータ４１の出
力端子は比較器４２の入力端子に接続されてい
る。比較器４２の出力端子はアンド回路４３の一
入力端子に接続されると共に演算回路４４の一入
力端子に接続されている。

この回転数センサ４０はエンジン回転数に比例
した周波数を有する電気信号を出力すると共に該
信号をｆ−Ｖコンバータ４１に供給し、ｆ−Ｖコ
ンバータ４１はセンサ４０の出力信号をエンジン
回転数に比例した電圧V_Nに変換して比較器４２
に供給する。比較器４２は電圧V_Nを所定のエン
ジン回転数（例えば2000rpm）に対応する所定電
圧値V₁と比較し、V_N≧V₁のとき即ちエンジン回
転数が所定回転数より高いときにはハイレベルの
電圧をアンド回路４３に出力し、V_N＜V₁のとき
即ちエンジン回転数が所定回転数より低ときには
ローレベルの電圧をアンド回路４３に出力する。

ニユートラルスイツチ４８はレベル修正回路４
９の入力端子に接続され、レベル修正回路４９の
出力端子はアンド回４３の一入力端子に接続され
ると共に演算回路４４の入力端子に接続されてい
る。

このニユートラルスイツチ４８は変速機の中立
スイツチであり、ニユートラルスイツチ４８がオ
ン状態即ち変速機が中立位置にあるときオン信号
を出力し、このときレベル修正回路４９は該オン
信号をローレベル電圧にレベル修正してアンド回
路４３に出力する。また、ニユートラルスイツチ
４８がオフ状態即ち変速機の動力伝達機構が連結
しているときにはオフ信号を出力し、このときレ
ベル修正回路４９は該オフ信号をハイレベル電圧
にレベル修正してアンド回路４３に出力する。

クラツチスイツチ５０はレベル修正回路５１の
入力端子に接続され、レベル修正回路５１の出力
端子はアンド回路４３の一入力端子に接続される
と共に演算回路４４の一入力端子に接続されてい
る。

このクラツチスイツチ５０はクラツチが係合状
態になつたときオン信号を出力し、このときレベ
ル修正回路５１は該オン信号をハイレベル電圧に
レベル修正してアンド回路４３に出力する。ま
た、クラツチ５０が解離状態になつたときクラツ
チスイツチ５０はオフ信号を出力し、レベル修正
回路５１は該オフ信号をローレベル電圧にレベル
修正してアンド回路４３に出力する。

アンド回路４３の出力端子はスイツチ回路５２
の制御端子に接続されている。このスイツチ回路
５２は電源例えばバツテリ５３と前述した電磁ソ
レノイドバルブ３２（第７図、第８図）のソレノ
イド３３との間に介挿接続されており、制御端子
に入力する信号がハイレベルのときバツテリ５３
とソレノイド３３とを接続してソレノイド３３に
通電し、制御端子に入力する信号がローレベルの
ときこの接続を遮断してソレノイド３３への通電
を停止する。

比較器４２及びレベル修正回路４９，５１から
の信号が入力される演算回路４４の出力端子はア
ンド回路４３の出力端子に接続されている。

演算回路４４はニユートラルスイツチ４８から
の信号が詳細は後述するように所定の変化状態を
示したときスイツチ回路５２の制御端子に印加さ
れる電圧レベルをハイレベルに保持して該スイツ
チ回路５２を閉成状態に保持するものである。

上述の構成により、アンド回路４３の各入力端
子に印加される電圧レベルが全てハイレベルにな
ると、即ちクラツチが係合され且つエンジン回転
数が所定回転数以上になり且つニユートラルスイ
ツチがオフ状態になつたときアンド回路４３はハ
イレベルの信号を出力して該信号をスイツチ回路
５２の制御端子に印加する。このときスイツチ回
路５２は閉成状態になり、ソレノイド３３に通電
されて電磁ソレノイドバルブ３２のスプール弁３
８は第８図上右動し、オイルポンプ２６から圧送
されるエンジンオイルが給油通路１６ａ，１６
a′（第７図）に供給される。

この結果、各背圧室１８ａ，１８a′に圧油が供
給され、ピストン１７が摺動して常動側ロツカー
アーム１５−₁と休止側ロツカーアーム１５−₂
（第３図）とが連結され、エンジンは全バルブ作
動状態で運転される。

アンド回路４３（第９図）の入力端子のいずれ
か一つに印加される電圧レベルがローレベルのと
きアンド回路４３はローレベルの信号を出力して
該信号をスイツチ回路５２の制御端子に印加す
る。このときスイツチ回路５２は開成状態にな
り、ソレノイド３３への通電は遮断されて電磁ソ
レノイドバルブ３２のスプール弁３８は第８図上
左動し、オイルポンプ２６から圧送されるエンジ
ンオイルの給油通路１６ａ，１６a′（第７図）へ
の供給は遮断される。

この結果、ピストン１７（第５図）はバネ２０
の弾力で常動側ロツカーアーム１５−₁に押しも
どされて常動側ロツカーアーム１５−₁と休止側
ロツカーアーム１５−₂との連結は切離され、エ
ンジンは休止バルブ状態で運転される。

エンジンが全バルブ作動状態で運転されている
とき、即ちアンド回路４３の全入力端子にハイレ
ベルの電圧が印加されているときに、例えば、ギ
ヤチエンジを行うとニユートラルスイツチ４８が
一時的にオン状態になり、アンド回路４３の出力
は一時的にローレベルとなる。この一時的な変化
が高エンジン回転域で起きバルブ作動制御装置が
切換わると、シヨツクが生じバルブ作動制御装置
の耐久上好ましくない。また、斯かるシヨツクは
車輌の運転性能にも悪影響を及ぼすことになる。

演算回路４４は上述の不具合を回避するために
設けたものであり、全バルブ作動状態中にニユー
トラルスイツチ４８がオン信号を出力してアンド
回路４３の出力がローレベルに変化したとき、ア
ンド回路４３の代りにスイツチ回路５２の制御端
子にハイレベルの出力電圧を所定時間に亘つて印
加する。従つて、ニユートラルスイツチ４８が一
時的にオン状態になつたときこのオン状態が前記
所定時間以内であればスイツチ回路５２の閉成状
態は切換わることなく全バルブ作動状態が維持さ
れる。

尚、上述の制御回路３４ではエンジン回転数が
所定値を超えたときにバルブ作動制御装置の切換
動作が行われる例について説明したが、この所定
値にヒステリシス特性を持たせると切換動作をよ
り安定して行うことができる。例えば、エンジン
回転数が2000＋100rpmを超えたとき全バルブ作
動状態に切換えられ、エンジン回転数が減少して
2000−100rpmを下廻つたときに休止バルブ状態
に切換えられるようにするヒステリシス回路を制
御回路３４に付加すると、エンジンを2000rpmで
運転するときバルブ作動制御装置の切換動作が繰
り返し行なわれる不具合を回避することができ
る。

第１０図は制御装置３４の他の実施例の電気回
路図である。

本実施例ではリレー回路６０のスイツチ６１及
びソレノイド３３がバツテリ５３の陽極とアース
との間に直列に接続され、更にバツテリ５３の陽
極とアースとの間にスイツチ７０，７１，７２及
びリレー回路６０の励磁コイル６２が直列に接続
されている。

スイツチ７０はエンジン回転数が所定回転数以
上のとき閉成され、スイツチ７１はクラツチが係
合状態になると閉成され、スイツチ７２は変速機
の位置がニユートラル以外のときに閉成される。

リレー回路６０のスイツチ６１は励磁コイル６
２に通電されると閉成される。

斯かる構成により、各スイツチ７０，７１，７
２が全て閉成され、励磁コイル６２にバツテリ５
３から電流が流れ、この結果スイツチ６１が閉成
されてソレノイド３３に通電される。

クラツチが解離され又は変速機が中立位置にな
つて動力伝達経路が切断されるか、又はエンジン
回転数が所定回転数以下になると、即ち、各スイ
ツチ７０，７１，７２のうち少なくともいずれか
１個が開成すると励磁コイル６２の通電が遮断さ
れ、スイツチ６１が開成されてソレノイド３３へ
の通電が遮断される。

このようにして電磁ソレノイドバルブ３２のソ
レノイド３３への通電が制御され、前述と同様に
バルブ作動制御装置の切換制御がなされる。

尚、上述の各実施例ではバルブ作動制御装置の
切換機構としての電磁ソレノイドバルブのソレノ
イドへの通電を制御する制御装置について説明し
たが、本発明はこれに限定されるのものではな
く、バルブ作動制御装置が他の切換機構で構成さ
れている場合その切換機構を動力伝達経路の結
合・解離の状態に基いて制御するものであればよ
い。

以上説明したように本発明においては、一気筒
に複数の吸気又は排気バルブを備えた内燃エンジ
ンの前記複数の吸気又は排気バルブの作動をエン
ジンの運転状態に応じて異なる２つのバルブ作動
態様を選択させ得るバルブ作動制御装置におい
て、エンジンの出力軸とエンジンの負荷との間の
動力伝達の有無を表わす信号が前記動力伝達の遮
断状態を示したとき前記バルブ作動制御装置を切
換えてエンジンの低速回転域に適したバルブ作動
態様を維持させる制御装置を備えたので、エンジ
ンを無負荷で運転するときにバルブ作動制御装置
の切換動作を停止させることができ、バルブ作動
制御装置の耐久性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はバルブ作動制御装置を装備する内燃エ
ンジンのエンジン出力特性を表わすグラフ、第２
図は本発明に係るバルブ作動制御装置を装備する
内燃エンジンの縦断面図、第３図は常動側と休止
側の両ロツカーアームが連結したところを示すロ
ツカーアームの横断面図、第４図は全バルブ作動
状態時のロツカーアームの側面図、第５図は常動
側と休止側の両ロツカーアームの連結が切離した
ところを示すロツカーアームの横断面図、第６図
は休止バルブ状態時のロツカーアームの側面図、
第７図はバルブ作動制御装置の作動油系の油圧回
路図、第８図はバルブ作動制御装置の作動油の圧
油系路を切換える電磁ソレノイドバルブの弁機構
の断面図、第９図は本発明に係るバルブ作動制御
装置の制御装置３４の一実施例を示す電気回路の
ブロツク図、第１０図は制御装置３４の他の実施
例の電気回路図である。 １……内燃エンジン、２……クランク軸、４…
…ピストン、８……燃焼室、９……吸気通路、１
１−₁……常動側吸気バルブ、１１−₂……休止側
吸気バルブ、１５−₁……常動側ロツカーアーム、
１５−₂……休止側ロツカーアーム、１６ａ……
給油通路、１８ａ……背圧室、２０……バネ、２
３……カムスリツパ、２６……オイルポンプ、３
２……電磁ソレノイドバルブ、３３……ソレノイ
ド、３４……制御装置、３８……スプール弁、４
０……回転数センサ、４３……アンド回路、４８
……ニユートラルスイツチ、５０……クラツチス
イツチ、５２……スイツチ回路、５３……バツテ
リ、６０……リレー回路、７０，７１，７２……
スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一気筒に複数の吸気又は排気バルブを備えた
   内燃エンジンの前記複数の吸気又は排気バルブの
   作動をエンジンの運転状態に応じて異なる２つの
   バルブ作動態様を選択させ得るバルブ作動制御装
   置において、エンジンの出力軸とエンジンの負荷
   との間の動力伝達の有無を表わす信号が前記動力
   伝達の遮断状態を示したとき前記バルブ作動制御
   装置を切換えてエンジンの低速回転域に適したバ
   ルブ作動態様を維持させる制御装置を備えたこと
   を特徴とするバルブ作動制御装置。