JPH059449Y2

JPH059449Y2 -

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Publication number: JPH059449Y2
Application number: JP10588385U
Authority: JP
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1993-03-09
Anticipated expiration: 2000-07-11
Also published as: JPS6214105U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、吸・排気弁のリフト特性を機関の
運転条件に応じて可変制御する内燃機関の吸・排
気弁リフト制御装置に関する。

（従来の技術）従来の吸・排気弁リフト制御装置としては、例
えば、特開昭58−185916号公報に記載されている
ものが知られている。

これは、相互に回転可能な一対のスリーブを一
方はクランク軸側に他方はカム軸側に連結し、一
対のスリーブは相互に交叉するスリツトを有して
いる。スリツト内にはベアリングを有し、ベアリ
ングはカム軸の方向に直線運動するスライダに担
持され、回転駆動モータが回転運動−直線運動変
換手段を介してスライダに連結されている。そし
て、回転駆動モータの出力軸の回転数に応じたパ
ルス信号を発生させる手段（スリツトセンサ）を
有し、この手段からのパルス信号によつてあるタ
イミングから別のタイミングへ切換えるべく回転
駆動モータを制御回路により制御する。

（この考案が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の吸・排気弁リ
フト制御装置にあつては、回転駆動モータの出力
軸の回転数に応じてパルス信号を発生させるスリ
ツトセンサを有し、このパルス信号の入力に基づ
いてバルブタイミングの切換えるため制御回路に
より駆動モータを正逆転制御するようになつてい
たため、スリツトセンサや駆動モータを具備する
ことが不可欠であり、また駆動モータを目標位置
に正逆転制御する制御回路が複雑となるので、コ
ストが上昇するという問題点があつた。また、駆
動モータはブラシを有するので、ブラシの摩耗に
より耐久性には限度があるという問題点も生じて
いた。

（問題点を解決するための手段）この考案は、このような問題点を解決するため
になされたものであつて、第１図に示すように、
複数個のカム面を有するリフト制御カムの段階的
変化に応じて吸・排気弁のリフト特性を可変とす
る吸・排気弁リフト可変機構ａと、負圧または大
気圧が導入される複数個の圧力室を画成する複数
個のダイヤフラムを有し、圧力室内の圧力の変化
に応じて、前記リフト制御カムを回動可能に支持
するカム制御軸を目標カム面となるよう回動変化
させる多段ダイヤフラム式アクチユエータｂと、
前記圧力室に対する負圧または大気圧の導入を切
換えて前記多段ダイヤフラム式アクチユエータを
段階的に作動させる切換手段ｃと、エンジンの運
転状態を検出する運転状態検出手段ｄと、運転状
態に応じて前記リフト制御カムが目標カム面とな
るよう前記切換手段を切換、制御する制御手段ｅ
と、を備えたものである。

（作用）このような構成を有するこの考案にあつては、
機関の運転条件に応じて制御手段を介して切換手
段を切換、制御することにより多段ダイヤフラム
式アクチユエータを作動させて、リフト制御カム
が所定のカム面となるよう選択、制御する。した
がつて、運転条件に応じて所定のバルブタイミン
グを得ることができる。また、スリツトセンサや
回転駆動モータを具備する必要がなく、制御回路
の構成も簡単となるので、耐久性を向上させるこ
とができるとともにコストを大幅に低減すること
ができる。

（実施例）以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明
する。第２図〜第９図はこの考案の一実施例を示
す図である。まず、構成を説明すると、吸・排気
弁リフト可変機構は、第２図に示すように、機関
回転に同期して回転する吸・排気弁駆動カム（以
下、駆動カム）１１と、吸・排気弁（以下、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１
３の湾曲形成された背面１３ａを支点接触させる
と共に、ロツカアーム１３の両側壁から突出する
シヤフト１３ｂを保持部材１４を介して凹溝１５
ａ内に保持するレバー１５が設けられる。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を第２図
中下方向に付勢するバネ定数小のスプリング１６
が介挿される。

また、シリンダヘツド１７に介挿されたブラケ
ツト１８に嵌挿保持された油圧ピボツト１９の球
状の下端面がレバー１５の吸気弁１２のステムエ
ンド側の他端部頂壁に形成された凹陥部１５ｃに
嵌合して、該嵌合部を中心としてレバー１５を揺
動自由に支持すると共に、ブラケツト１８に対し
て後述する如く回転自由に取り付けられたリフト
制御カム２０がレバー１５の駆動カム１１側の端
部頂壁に当接してレバー１５の揺動位置を規制し
ている。

前記油圧ピボツト１９は下端面が前記レバー１
５の凹陥部１５ｃに嵌合すると共に、周面がブラ
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１９ａに嵌挿
される内筒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
備えて形成される。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
内部およびチエツクバルブ１９ｄを介して油圧を
油圧室１９ｃに供給してバルブクリアランスをゼ
ロに保つようになつている。

前記リフト制御カム２０は外周面に、吸気弁１
２のリフト量を段階的に変えるように略平らな５
つのカム面２０ａ〜２０ｅを有すると共に、中心
部に後述するカム制御軸２３を挿通する挿通孔２
０ｇを有する。また、リフト制御カム２０の両側
から突出して形成された円筒部２０ｈの外周面
は、第３図および第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
動自由に保持される。

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に一本のカ
ム制御軸２３を通し、該カム制御軸２３の各リフ
ト制御カム２０両側部分にそれぞれ嵌挿したコイ
ルスプリング２４の一端をカム制御軸２３外壁に
ねじ込んだ止め螺子２３ａに係止すると共に、該
コイルスプリング２４の他端をリフト制御カム２
０の円筒部２０ｈ側壁に形成した孔に嵌挿して係
止する。

前記カム制御軸２３の一端は、継手２５を介し
てドラム２６の駆動軸２６ａに連結されている。
ドラム２６はワイヤ２６ｂを介して多段ダイヤフ
ラム式アクチユエータ２７に連結されており、ア
クチユエータ２７は制御回路２８からの駆動信号
SKにより駆動されカム制御軸２３を回動させる
ようになつている。２９はリターンスプリングで
あり、ドラム２６をワイヤ２６ｂの引張方向とは
逆方向に回転するよう付勢する。なお、第２図に
おいて、１０はバルブスプリングである。

次に、第５図に基づいて前記多段ダイヤフラム
式アクチユエータ２７を説明する。

同図において、ワイヤ２６ｂはカツプリング３
０を介してケーシング３１内に収納されているダ
イヤフラム３２ａに固定されている。ダイヤフラ
ム３２ａはその内周部には可動部材３３ａが当接
するように固定されるとともにその周縁部が固定
部材３４ａにかしめられ、固定されている。この
固定部材３４ａとダイヤフラム３２ａとにより負
圧室（圧力室）３５ａが画成されており、固定部
材３４ａに形成した負圧通路３６ａを介して負圧
室３５ａ内には負圧が導入される。そして、負圧
室３５ａに負圧が導入されると、大気圧によりダ
イヤフラム３２ａが図中右方向に押圧され、可動
部材３３ａが固定部材３４ａに当接するまで移動
し、第３図において、ワイヤ２６ｂがリターンス
プリング２９の付勢力に抗して引張られる。これ
に伴い、ドラム２６、駆動軸２６ａおよび継手２
５を介してリフト制御カム２０がリフト制御軸２
３とともに回動する。逆に、負圧室３５ａが大気
圧に開放されると、リターンスプリング２９の付
勢力によりリフト制御カム２０が原位置に復帰す
る。なお、負圧通路３６ａの負圧室３５ａへの導
入端には切欠部３７が形成されており、可動部材
３３ａが固定部材３４ａに当接するとき、間隙を
形成して負圧室３５ａへの圧力導入をスムーズに
行わせるようにしている。また、前記固定部材３
４ａに隣接する固定部材３４ｂと可動部材３３ｂ
に当接するたダイヤフラム３２ｂとの間には負圧
室３５ｂが画成されており、この固定部材３４ｂ
に形成した負圧通路３６ｂを介して、負圧室３５
ｂ内に負圧が導入される。さらに、図示は省略し
てあるが、ダイヤフラム３２ｂの第５図中右側に
は、上記各一対のダイヤフラム３２ａ，３２ｂ、
可動部材３３ａ，３３ｂ、固定部材３４ａ，３４
ｂ、負圧室３５ａ，３５ｂ、および負圧通路３６
ａ，３６ｂと同一の構成を有する各一対のダイヤ
フラム３２ｃ，３２ｄ、可動部材３３ｃ，３３
ｄ、固定部材３４ｃ，３４ｄ、負圧室３５ｃ，３
５ｄ、および負圧通路３６ｃ，３６ｄがケーシン
グ３１内に設けられており、前者のダイヤフラム
３２ｂは後者のダイヤフラム３２ｃに結合され、
後者のダイヤフラム３２ｄはケーシング３１の右
端に結合されている。このため、前述のように、
負圧室３５ｂ内に負圧が導入されると、大気圧に
よりダイヤフラム３２ａ、固定部材３４ａ，３４
ｂが図中右方向に押圧され、固定部材３４ｂが可
動部材３３ｂに当接するまで移動し、ワイヤ２６
ｂをさらに引張ることにより、第３図において、
リフト制御カム２０の回動量を増加させる。次い
で、図示しない負圧室３５ｃに負圧が導入される
と、ダイヤフラム３２ｃが右側に移動し、ダイヤ
フラム３２ｂがダイヤフラム３２ｃに結合されて
いるため、さらにワイヤ２６ｂが引張られてリフ
ト制御カム２０の回動量が増加し、また負圧室３
５ｄに負圧が導入されると、ダイヤフラム３２ｄ
がケーシング３１に結合されているため、ダイヤ
フラム３２ｃ、固定部材３４ｃ，３４ｄがダイヤ
フラム３２ａ，３２ｂ、固定部材３４ａ，３４ｂ
とともに右側に移動し、ワイヤ２６ｂが引張られ
てリフト制御カム２０の回動量が最大となる。す
なわち、多段ダイヤフラム式アクチユエータ２７
は、負圧室３５ａ〜３５ｄ（圧力室）に負圧ある
いは大気圧が導入されることにより、負圧室３５
ａ〜３５ｄ内の圧力の変化に応じてリフト制御カ
ム２０を回動し、リフト制御カム２０のカム面２
０ａ〜２０ｇのうち目標となるカム面を選択する
ことができるようになつている。一方、各負圧室
３５ａ〜３５ｄに連通する負圧通路３６ａ〜３６
ｄ（３６ａ，３６ｂのみ図示）には４個の３ポー
ト切換弁３８ａ〜３８ｄ（切換手段）がそれぞれ
接続されている。３ポート切換弁３８ａ〜３８ｄ
は制御回路２８からの通電により負圧通路３６ａ
〜３６ｄを介して負圧室３５ａ〜３５ｄに負圧を
それぞれ導入し、非通電時には大気を、それぞれ
導入する。３９は負圧を貯留するアキユムレータ
であり、負圧スイツチ４０によつて設定負圧以下
のときは負圧ポンプ４１が作動し、設定負圧に達
したときは負圧ポンプ４１が停止することによ
り、アキユムレータ３９内には所定の負圧が貯留
される。この負圧が３ポート切換弁３８ａ〜３８
ｄを介して負圧室３５ａ〜３５ｄに順次に導入さ
れ、前述のように多段ダイヤフラム式アクチユエ
ータ２７が段階的に作動する。なお、負圧ポンプ
４１により発生させた負圧のみならず、エンジン
の吸入管内の負圧を併用することも可能である。

次に、第６図に基づいて、制御回路２８の構成
を説明する。制御回路２８は制御手段としての機
能を有しており、主に中央演算装置CPU５０、
リードオンリメモリROM５１、ランダムアクセ
スメモリRAM５２、およびＩ／Ｏポート（入出
力信号処理装置）５３により構成されている。
CPU５０はクロツク５４により規則的に作動さ
れ、ROM５１に書き込まれているプログラムに
したがつてＩ／Ｏポート５３より必要とする外部
データを取り込んだり、またRAM５２との間で
データの授受をバスライン５５を介して行つたり
しながら演算処理し、必要に応じてデータをＩ／
Ｏポート５３へ出力する。RAM５２は外部デー
タの一時記憶等を行う。

ここで、エンジンの回転数NEは、例えばクラ
ンク角センサからなる回転数センサ５６により検
出されて回転数信号として、また絞り弁の開度
CVは絞り弁開度センサ５７により検出されＡ／
Ｄ変換器５８でデジタル信号に変換された後絞り
弁開度信号として、それぞれＩ／Ｏポート５３に
出力される。前記回転数センサ５６、および絞り
弁開度センサ５７は全体としてエンジンの運転状
態検出手段を構成しており、制御回路２８は運転
状態検出手段からの各信号に基づいて、制御値を
演算し、カム面２０ａ〜２０ｅが所定のカム面と
なるように駆動信号SKを各３ポート切換弁３８
ａ〜３８ｄに出力する。

次に作用を説明する。

第７図はROM５１に書き込まれている３ポー
ト切換弁３８ａ〜３８ｄを切換、制御する制御プ
ログラムを示すフローチヤートであり、図中P₁
〜P₂₄はフローチヤートの各ステツプを示してい
る。このプログラムは、例えばエンジン１回転毎
に１度繰り返して実行される。

ここで、運転条件は第８図に示すように、エン
ジンの回転数NEと絞り弁開度CVとの関係から
定められる各運転領域（Ａ〜Ｅ）を示し、Ａはア
イドリング域、Ｂは低速低負荷域、Ｃは低速高負
荷域あるいは発進、加速時の状態域、Ｄは一般走
行域、およびＥは高速走行域を、それぞれ示す。
そして、運転条件Ａ〜Ｅに応じてリフト制御カム
２０の所定のカム面２０ａ〜２０ｅがそれぞれ選
択される。また、第８図中A′，B′，C′および
D′はヒステリシス分による中間域をそれぞれ示
し、例えば一旦Ｅになつた後D′に変化してもカ
ム面はＥに対応したカム面２０ｅを保つようにな
つている。第７図において、まず、P₁で運転条
件がＥであるか否かを判定し、Ｅであるときは
P₂へ進む。P₂ではフラグCONDをＥにセツトす
る。ここで、フラグCOND（Ａ〜Ｅ）は前記運転
条件Ａ〜Ｅにそれぞれ対応して定められるもので
ある。したがつて、P₁，P₃，P₅，P₇，P₉におい
て、運転条件がＥ，Ｄ，Ｃ，ＢまたはＡであれ
ば、P₂，P₄，P₆，P₈，P₁₀において、フラグ
CONDはＥ，Ｄ，Ｃ，ＢまたはＡに、それぞれ
セツトされる。フラグCONDがＥ，Ｄ，Ｃまた
はＢにそれぞれセツトされたときは、P₁₁〜P₁₄で
３ポート切換弁３８ａ〜３８ｄのうち３８ａ〜３
８ｄ，３８ａ〜３８ｃ，３８ａ〜３８ｂ、または
３８ａをそれぞれ励磁、作動させ、フラグ
CONDがＡにセツトされたときは、P₁₅ですべて
の３ポート切換弁３８ａ〜３８ｄを非励磁、非作
動とする。また、P₁₆〜P₁₉でフラグCONDがそれ
ぞれＥ，Ｄ，ＣまたはＢであるか否かを判別し、
Ｅ，Ｄ，ＣまたはＢであるときは、P₂₀〜P₂₃へそ
れぞれ進み、Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂでないときは、P₃，
P₅，P₇，P₉へそれぞれ進む。ここで、P₂₀〜P₂₃
において、D′，C′，B′またはA′であるときは、
P₁₁〜P₁₄へそれぞれ進み、D′，C′，B′、または
A′でないときは、P₃，P₅，P₇またはP₂₄へそれぞ
れ進む。P₂₄ではフラグCONDをクリアしてP₁₅で
３ポート切換弁３８ａ〜３８ｅをすべて非作動と
する。

ここで、例えば、エンジンの運転条件がＣにあ
る場合を詳述すると、P₅で運転条件がＣである
と判別され、P₆でフラグCONDはＣにセツトさ
れ、P₁₃で３ポート切換弁３８ａ，３８ｂが励磁
される。したがつて、各負圧室３５ａ，３５ｂに
は各負圧通路３６ａ，３６ｂを介して負圧がそれ
ぞれ導入されるので、アクチユエータ２７はワイ
ヤ２６ｂを２段分だけ引張する。これによりドラ
ム２６が回転し、カム制御軸２３が所定のカム面
２０ｃでレバー１５に当接するリフト制御カム２
０を回転させる。したがつて、第９図の曲線ｃで
示すような中程度のリフト量を示すリフト特性が
得られる。

エンジンの運転条件が低速変化して第８図中に
示すB′に移行したときは、P₁₈からP₂₂に進み、
P₂₂で運転条件はB′であると判別され、P₁₃では３
ポート切換弁３８ａ，３８ｂを励磁したままであ
り、リフト制御カム２０は回転せず、前記所定の
カム面ｃが維持される。

次に、エンジンの運転条件が第８図中に示すＢ
となつた場合には、P₈でフラグCONDがＢにセ
ツトされ、P₁₄で３ポート切換弁３８ａのみが励
磁され、３ポート切換弁３８ｂは大気を負圧室３
５ｂへ導入する。したがつて、リターンスプリン
グ２９の作用により、リターン制御カム２０は第
２図中時計回り方向に回転し、リターン制御カム
２０はカム面２０ａでレバー１５に当接するよう
になる。その結果、第９図中曲線ｂで示すように
リフト量が小さく開弁時期が遅れ閉弁時期が早ま
る特性を示す。

また、運転条件がＡまたはＤ，Ｅに変化した場
合には、第９図の曲線ａまたはｄ，ｅに示すよう
なリフト特性を示す。このように運転条件に応じ
てリフト制御カム２０を回動してカム面２０ａ〜
２０ｅのそれぞれをレバー１５に当接させること
により吸気弁１１のリフト特性を段階的に変化さ
せることができる。また、この実施例において
は、スリツトセンサや回転駆動モータを具備する
必要がなく、また制御回路２８の構成も簡単とな
るので、装置全体の構成を単純化することがで
き、耐久性を向上させることができるとともにコ
ストを低減することができる。なお、この実施例
においてはアクチユエータ２７に負圧を導入して
作動させる場合について説明したが、正圧を導入
しても同様の効果を得ることができる。

（効果）以上説明してきたように、この考案によれば、
エンジンの運転条件に応じて多段ダイヤフラム式
アクチユエータの圧力室にたいする負圧または大
気圧の導入を切換、制御することにより、リフト
制御カムを回動させ、バルブタイミングを可変制
御することができるので、エンジンの運転条件に
応じて最適の充填効率を得ることができる。ま
た、スリツトセンサや回転駆動モータを具備する
必要がなく、制御回路の構成も簡単となるので、
装置全体の構成を簡単化することができ、耐久性
を向上させることができるとともにコストを大幅
に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る内燃機関の吸・排気弁
リフト制御装置を示す全体構成図、第２図〜第９
図はこの考案の一実施例を示す図であり、第２図
はそのリフト可変機構の縦断面図、第３図はその
要部平面図、第４図はそのリフト制御カムの取付
部を示す分解斜視図、第５図は多段ダイヤフラム
式アクチユエータを示すその部分断面図、第６図
はその制御回路の構成を示す図、第７図は制御プ
ログラムを示すフローチヤート、第８図はエンジ
ン回転数と絞り弁開度との関係から各運転域を説
明する説明図、第９図はバルブリフト特性を示す
グラフである。１２……吸・排気弁、２０……リフト制御カ
ム、２０ａ〜２０ｅ……カム面、２３……カム制
御軸、２７……多段ダイヤフラム式アクチユエー
タ、２８……制御回路（制御手段）、３２ａ〜３
２ｄ……ダイヤフラム、３５ａ〜３５ｄ……負圧
室（圧力室）、３８ａ〜３８ｄ……３ポート切換
弁（切換手段）、５６，５７……運転状態検出手
段。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

複数個のカム面を有するリフト制御カムの段階
的変化に応じて吸・排気弁のリフト特性を可変と
する吸・排気弁リフト可変機構と、負圧または大
気圧が導入される複数個の圧力室を画成する複数
個のダイヤフラムを有し、圧力室内の圧力の変化
に応じて、前記リフト制御カムを回動可能に支持
するカム制御軸を目標カム面となるよう回動変化
させる多段ダイヤフラム式アクチユエータと、前
記圧力室に対する負圧または大気圧の導入を切換
えて前記多段ダイヤフラム式アクチユエータを段
階的に作動させる切換手段と、エンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に応
じて前記リフト制御カムが目標カム面となるよう
前記切換手段を切換、制御する制御手段と、を備
えたことを特徴とする内燃機関の吸・排気弁リフ
ト制御装置。