JPH0587643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は機関運転条件に応じて吸・排気弁のリ
フト特性を可変制御する内燃機関の動弁制御装置
に関する。

〈従来の技術〉 機関運転条件に応じて吸・排気弁のリフト特性
を可変制御する内燃機関の動弁制御装置として
は、例えば特開昭60−26109号公報あるいは特開
昭60−224909号公報に示されるように、吸・排気
弁とその駆動用カムとの間に設けられるロツカア
ームの支点位置を変化させて吸・排気弁のリフト
量を制御するようにしたものがあり、このもので
は、リフト量の減少に伴つて、開時期が遅れると
共に閉時期が進み、開期間が短くなる。

したがつて、これを吸気弁に適用した場合、吸
気弁のリフト量及び開閉時期を例えば第１１図の
I₁，I₂のように制御でき、機関低速低負荷時にI₂
の如くリフト量減少側に制御することで、排気弁
とのオーバーラツプを減少ないしは０にして、残
留ガスを減少させることにより燃焼を改善でき、
また吸気弁開口面積減少によるガス流動強化（燃
焼改善）、さらにリフト量減少による動弁部駆動
損失の低減などの利点が得られる。しかし、リフ
ト量減少に伴いポンプ損失が増大し、上記の利点
が相殺されるのも事実である。

このため、本出願人が特願昭59−269429号で提
案しているように、機関運転条件に応じて吸・排
気弁駆動用カムの回転位相を制御する回転位相制
御装置をカム軸に設け、これを併用することが考
えられている。

すなわち、吸気弁のリフト制御と同時に、吸気
弁及び排気弁駆動用カムの回転位相を制御し、リ
フト量減少時に、例えば第１２図のI₃，E₃に示す
ように回転位相を進ませ、吸気弁の有効な吸入行
程を減じて吸気量を抑制することにより、機関絞
り弁による絞りを減じて負荷を制御し、吸入負圧
を小さくしてポンプ損失の低減を図るのである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このようにリフト量制御と回転
位相制御とを同時に行う場合、機関加速時などに
は、大きなリフト量が必要になるが、回転位相が
進み側でリフト量を大きく制御した場合（第１２
図のI₄）、吸気弁の開時期が極端に進み、ピスト
ン頭部と弁傘部とが干渉する惧れがあつた。

また、干渉の設計上避けると、最大リフト量や
回転位相制御角が制約されたり、あるいはピスト
ン頭部に大きなリセスが必要となつて、燃焼に悪
影響を及ぼすなどの不具合を生じる。

本発明は、このような問題点に鑑み、リフト量
制御と回転位相制御とを同時に行う場合のピスト
ンとの干渉の問題を回避できるようにすることを
目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、機
関運転条件に応じて吸・排気弁１２とその駆動用
カム１１との間に設けられるロツカアーム１３の
支点位置を変化させて吸・排気弁１２のリフト量
を制御するリフト量制御装置１０と、機関運転条
件に応じて吸・排気弁駆動用カム１１の回転位相
を制御する回転位相制御装置４０とを備える内燃
機関の動弁制御装置において、前記カム１１の回
転位相量を検出する回転位相量検出手段Ａと、検
出された回転位相量に応じて吸・排気弁１２のリ
フト量を規制するリフト量規制手段Ｂとを設ける
構成としたものである。

〈作用〉 上記の構成においては、回転位相量検出手段に
より回転位相量を検出し、これに基づいてリフト
量規制手段によりリフト量を規制するので、ピス
トンとの干渉を回避することができ、しかもリフ
ト量制御と回転位相制御とによる利点を最大限発
揮させることができる。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。

吸気弁及び排気弁は同一のカム軸に取付けたカ
ムによりロツカアームを介してそれぞれ駆動され
るが、吸気弁については第２図〜第４図に示すよ
うにリフト量制御装置によりリフト量（及び開期
間）を可変としてある。

第２図〜第４図を参照し、リフト量制御装置１
０について説明すると、カム１１と吸気弁１２の
ステムエンドとに両端を当接させてロツカアーム
１３が設けられ、該ロツカアーム１３の湾曲形成
された背面１３ａを、後述する油圧ピボツト１９
により一端部にて揺動自由に支持されたレバー１
５に支点接触させてある。また、レバー１５はロ
ツカアーム１３の両側壁から突出するシヤフト１
３ｂを保持部材１４を介して凹溝１５ａ内に保持
しており、レバー１５に形成されたスプリングシ
ート１５ｂと保持部材１４との間には、ロツカア
ーム１３を下方向に付勢するバネ定数小のスプリ
ング１６が介装されている。

油圧ピボツト１９は、シリンダヘツドに取付け
られたブラケツト１８に形成した取付孔１８ａ内
に摺動自由に嵌挿された外筒１９ａと、該外筒１
９ａ内に嵌挿された内筒１９ｂとを備え、かつ、
両者の間に形成された油圧室１９ｃにチエツクバ
ルブ１９ｄを備えている。そして、外筒１９ａの
半球状の下端部にてレバー１５の吸気弁１２ステ
ムエンド側の一端部上面の凹陥部１５ｃに嵌合
し、レバー１５を揺動自由に支持している。そし
て、ブラケツト１８内部に形成された油圧供給通
路１８ｂから内筒１９ｂ内部及びチエツクバルブ
１９ｄを介して油圧を油圧室１９ｃに供給しして
バツブクリアランスを一定に保つようになつてい
る。

また、ブラケツト１８に対して後述する如く回
動自在に取付けられたリフト制御カム２０がレバ
ー１５のカム１１側の他端部上面に係合して、レ
バー１５の揺動位置を規制している。

リフト制御カム２０は、多角形状で、吸気弁１
２のリフト量を段階的に変えるように高さが異な
りそれぞれ略平らな複数のカム面２０ａ〜２０ｅ
を有すると共に、中心部に後述する制御軸２３を
挿通する孔２０ｇを有している。また、リフト制
御カム２０の両端から突出して形成した円筒部２
０ｈは、第３図及び第４図に示すようにブラケツ
ト１８に形成された下部円弧溝１８ｃと、ブラケ
ツト１８上にボルト２１で締結された一対のキヤ
ツプ２２に形成された上部円弧溝２２ａとの間に
回動自由に保持してある。

そして、気筒数個設けたリフト制御カム２０の
中心部を貫通して形成された孔２０ｇに一本の制
御軸２３をスキマバメ状態で挿通し、該制御軸２
３の各リフト制御カム２０両側部分にそれぞれ嵌
挿した捩りコイルスプリング２４の一端を制御軸
２３外周面にねじ込んだ止めビス２３ａに係止す
ると共に、該コイルスプリング２４の他端ををリ
フト制御カム２０の円筒部２０ｈ端面に形成した
孔２０ｉに嵌挿して係止してある。

制御軸２３の一端は、継手２５を介してステツ
ピングモータ２６の駆動軸２６ａに連結してあ
る。ステツピングモータ２６は、機関回転数Ｎ、
絞り弁開度α等の機関運転条件に基づいて、制御
回路２７により駆動され、制御軸２３を所定の回
動位置に回動するようになつている。

２９はバルブスプリングである。

したがつて、リフト制御カム２０が最もリフト
量の大きいカム面２０ａでレバー１５に当接して
いる状態では、レバー１５がカム１１側に最も押
し下げられた状態となる。このため、ロツカアー
ム１３の背面１３ａに支点接触されるレバー１５
の下面も下がり、支点接触点Ａがカム１１側に移
動しつつ吸気弁１２に伝達され、リフト量が大き
く、かつ開時期が早く閉時期が遅い特性となる。

一方、リフト制御カム２０を回動し、例えばリ
フト量が最も小さいカム面２０ｅでレバー１５に
当接するようにすると、レバー１５のカム１１側
の端部は凹陥部１５ｃを支点とした揺動によつて
上昇、レバー１５の下面め上方に後退する。

レバー１５の下面はロツカアーム１３がカム１
１のリフトを吸気弁１２に伝えるための支点とな
るが、カム１１がベースサークルでロツカアーム
１３に当接している状態の支点の初期位置が、前
記リフト量大のカム面２０ａでレバー１５が当接
している時に比べて第２図で右側、即ちリフト後
に支点が移動する方向から遠ざかる側に移動す
る。この結果、リフト量が小さく、かつ開時期が
遅く閉時期が早い特性となる。

このようにして、リフト制御カム２０を回動し
てカム面２０ａ〜２０ｅのいずれかをレバー１５
に当接させることにより、吸気弁１２のリフト量
特性を段階的に変化させることができる。

ここで、前記リフト制御カム２０の回動は、ス
テツピングモータ２６の駆動により制御軸２３及
び捩りコイルスプリング２４を介して行われる。

今、制御軸２３が回動するタイミングで、吸気
弁１２がリフト中にある気筒においては、ロツカ
アーム１３とレバー１５との接触支点がカム１１
側に移動していて、バルブスプリング２９の大き
な反力がロツカアーム１３、レバー１５を介して
リフト制御カム２０に作用する。このため、リフ
ト制御カム２０は固定されたままその両側の捩り
コイルスプリング２４を捩りつつ、制御軸２３の
みが回動する。次いで、カム１１が回転して吸気
弁１２が閉じた後は、ロツカアーム１３とレバー
１５との接触支点が、略吸気弁１２の上方近くに
位置すると共に、バルブスプリング２９の反力が
消失するため、リフト制御カム２０に作用する力
は、ロツカアーム１３とレバー１５との間に取付
けられたスプリング１６の弱い力のみとなる。し
たがつて、吸気弁１２のリフト中に捩りコイルス
プリング２４に貯えられたトルクが前記スプリン
グ１６の弱い力に打ち勝つて、リフト制御カム２
０を回動させることができる。

次に吸気弁及び排気弁駆動用カムの回転位相を
制御する回転位相制御装置４０について第５図及
び第６図により説明する。

即ち、第５図に示すように吸気弁駆動用カム１
１の他、排気弁駆動用カム（図示せず）を形成し
たカム軸３７の一端にタイミングプーリ３８が連
結されており、このタイミングプーリ３８は歯付
のタイミングベルト３９を介して図示しない機関
クランク軸に連動する。そして、タイミングプリ
３８とカム軸３７との連結部（固着部）にカム１
１等の回転位相を制御する回転位相制御装置４０
が組込まれている。

回転位相制御装置４０は、タイミングプーリ３
８内に形成された環状のシリンダ３８Ａ内を摺動
自在に往復動してこのシリンダ３８Ａ内に油圧室
４１を画成する円環状のピストン４２と、このピ
ストン４２に当接しピストン４２の往復動により
コイルスプリング４３の付勢力に抗してカム軸３
７に沿つてスライドするスライダ４４と、このス
ライダ４４の移動をコイルスプリング４３を介し
て規制するカム軸３７の端面にボルト５０で固定
されたストツパ部材４５と、を有している。スラ
イダ４４には、第６図に示すように、その中空部
内面に捩れスプライン４４Ａが形成され、またそ
の一端部には前記ピストン４２が当接するフラン
ジ部４４Ｂが、その他端部にはシリンダ３８Ａの
内壁に形成された一条の溝３８Ｂに摺動自在に支
持される突条部４４Ｃが、それぞれ形成されてい
る。また、前記カム軸３７の一端部には、第６図
に示すように、捩れスプラインＡが形成されてお
り、この捩れスプライン３７Ａは前記スライダ４
４の捩れスプライン４４Ａと噛合するようになつ
ている。

第５図中４６はカム軸３７内およびタイミング
プーリ３８内に形成された油圧通路であり、この
油圧通路４６の一端は前記油圧室４１に、その他
端は外部の油圧供給通路４７に、それぞれ連通し
ている。この油圧供給通路４７の他端は途中で２
つに分岐し、一方の通路４７Ａはオイルポンプ４
８に、他方の通路４７Ｂは油圧制御弁４９に、そ
れぞれ連通している。この油圧制御弁４９は電磁
作動式で、電気信号に応じてオイルポンプ４８か
ら油圧室４１へ供給する油圧を制御する。

したがつて、油圧制御弁４９により油圧室４１
への油圧の制御が行われ、この油圧に応じてスラ
イダ４４の軸方向の位置決めがなされる。する
と、このスライダ４４の位置に対応して捩れスプ
ライン３７Ａ，４４Ａが軸方向に摺動することで
カム軸３７が所定量回動し、もつてカム１１等の
回転位相が制御される。

尚、油圧制御弁４９は、機関回転数Ｎ、絞り弁
開度α等の機関運転条件に基づいて、制御回路５
２により制御される。

本発明に係る構成としては、第５図に示すよう
に、スライダ４４の端面に相対してスライダ４４
の移動に伴つて棒状鉄片６１が移動するようベル
トカバー５５に固定して回転位相量検出手段とし
ての位置センサ６０を設けてある。勿論、この位
置センサ６０の内部には円筒状コイルを備えてい
る。

そして、この位置センサ６０からの信号を第３
図に示すようにリフト量制御装置１０の制御回路
２７に入力してある。

そして、この制御回路２７において、第７図の
フローチヤートに従つてステツピングモータ２６
の作動を制御するようにしてある。

第７図のフローチヤートについて説明すると、
ステツプ１（図にはS1と記してある。以下同様）
で機関回転数Ｎ、絞り弁開度α等の機関運転条件
を検出し、ステツプ２で検出され機関運転条件に
基づいて最適なリフト量を検策により設定する。

次にステツプ３で位置センサ６０からの信号に
基づいて回転位相量を読込み、ステツプ４で読込
んだ回転位相量に基づいて許容最大リフト量を検
策により設定する。

次にステツプ５で設定リフト量を許容最大リフ
ト量と比較し、設定リフト量を許容最大リフト量
を超えているときは、ステツプ６に進んで設定リ
フト量を許容最大リフト量に変更する。このステ
ツプ５，６の部分がリフト量規制手段に相当す
る。

その後は、ステツプ７で設定リフト量に対応し
たカム面２０ａ〜２０ｅを選択するようステツピ
ングモータ２６を駆動する。

以上により、低速低負荷時には、第８図に示す
ように吸気弁のリフト量を減少させ、かつ吸気弁
及び排気弁駆動用カムの回転位相を進めることに
より、ポンプ損失の低減を図りつつ燃焼改善等を
達成する。

また、加速時には、第９図に示すように吸気弁
のリフト量を大きくして充填効率の向上などを図
る。このとき、カムの回転位相量が大きく制御さ
れているときにリフト量を大きくすると、吸気弁
の開時期が大きく進み、ピストンと干渉し易くな
るが、カムの回転位相量を検出してリフト量を規
制し、リフト量を第９図のイからロの状態にし
て、ピストンの干渉を回避する。

尚、第１０図は高速負荷時のリフト特性を示し
ている。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、回転位相
量を検出してリフト量を規制し、ピストンとの干
渉を避けるので、予め最大リフト量や回転位相制
御角を小さく設定したり、ピストン頭部に大きな
リセスを形成する必要がなく、リフト量制御と回
転位相制御とによる利点を最大限発揮させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図はリフト量制御装置の一実施例を示す断面図、
第３図は第２図の平面図、第４図は第２図中のリ
フト制御カムの部分の斜視図、第５図は回転位相
制御装置の一実施例を示す断面図、第６図は第５
図中のスライダ及びカム軸端部の分解斜視図、第
７図は第３図中の制御回路の制御内容を示すフロ
ーチヤート、第８図〜第１０図は同上実施例にお
けるリフト特性図、第１１図及び第１２図は従来
例のリフト特性図である。 １０…リフト量制御装置、１１…カム、１２…
吸気弁、１３…ロツカアーム、１５…レバー、２
０…リフト制御カム、２３…制御軸、２４…捩り
コイルスプリング、２６…ステツピングモータ、
２７…制御回路、３７…カム軸、３７Ａ…捩りス
プライン、３８…タイミングプーリ、４０…回転
位相制御装置、４１…油圧室、４４…スライダ、
４４Ａ…捩りスプライン、４９…油圧制御弁、５
２…制御回路、６０…位置センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関運転条件に応じて吸・排気弁とその駆動
   用カムとの間に設けられるロツカアームの支点位
   置を変化させて吸・排気弁のリフト量を制御する
   リフト量制御装置と、機関運転条件に応じて吸・
   排気弁駆動用カムの回転位相を制御する回転位相
   制御装置とを備える内燃機関の動弁制御装置にお
   いて、前記カムの回転位相量を検出する回転位相
   量検出手段と、検出された回転位相量に応じて
   吸・排気弁のリフト量を規制するリフト量規制手
   段とを設けたことを特徴とする内燃機関の動弁制
   御装置。