JPH061045B2

JPH061045B2 - エンジンの動弁装置

Info

Publication number: JPH061045B2
Application number: JP9425985A
Authority: JP
Inventors: 秀寿延本; 博文西村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS61252810A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、吸気系もしくは排気系の少なくとも一方に１
気筒当り２個のバルブを設けたエンジンにおいて、バル
ブリフト特性および吸気スワールを運転状態に応じて調
整することのできるエンジンの動弁装置に関するもので
ある。

（従来技術）エンジンの吸、排気バルブの作動特性を設定する場合
に、低速時にはバルブオーバーラップ期間における排気
の吹返しや吸気の吹抜けを制御する等により燃焼の安定
性および燃費の向上を図るため、バルブリフト量および
開弁期間を比較的小さくすることが望ましく、高速時に
は出力の向上等のためバルブリフト量や開弁期間を大き
くすることが望ましい。

このような要求を満足するため、形状の異なる複数のカ
ムを設け、これらのカムのいずれかに選択的にバルブを
連係させ、かつその連係を運転状態に応じて切替えるよ
うにした動弁装置は従来においても知られており、この
種の動弁設置としては、例えば実開昭５７−１８２２０
５号公報に示されているようなものがある。この装置
は、１個のバルブに対して低速型と高速型の２個のカム
と１個のロッカーアームとを有し、ロッカーアームのカ
ム側部分を２又状に形成してその一方の端部を低速型カ
ムへの当接部とするとともに、他方の端部に摺動可能な
高速カム当接部材およびその摺動を阻止するストッパを
装備し、このストッパを油圧シリンダ等のアクチュエー
タにより連動機構を介して作動するようにしている。そ
して上記アクチユエータを運転状態に応じて制御するこ
とにより、低速時には上記高速カム当接部材が遊導して
高速型カムの作動がバルブに伝達されず低速型カムでバ
ルブが作動され、高速時には上記高速カム当接部材の摺
動が阻止されて高速型カムの作動がバルブに伝達される
ようにしている。

ところで、上記従来装置は、吸気系もしくは排気系のバ
ルブが１気筒につき１個設けられたエンジンにおいて、
この１気筒につき１個ノバルブのリフト特性を運転状態
に応じて変えるようにしているにすぎず、吸気バルブ、
排気バルブの双方もしくはいずれか一方が１気筒につき
２個設けられたエンジンには適用されていなかった。特
にこの種のエンジンでは、気筒内のスワールも燃料性等
に影響するので運転状態に応じて調整することが望まし
いが、従来ではバルブリフト特性の調整とスワールの調
整とをうまく組合わせて行うことができるようなものが
なかった。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑み、吸気系もしくは排気系
の少なくとも一方に、１気筒当り２個のバルブを設けた
エンジンにおいて、バルブリフト特性および気筒内のス
ワールを運転状態に応じて調整することができ、特に、
低速域では燃費、エミッション、耐ノック性を大幅に向
上し、高速では出力を向上することができるエンジンの
動弁装置を提供するものである。

（発明の構成）本発明は、吸気系もしくは排気系の少なくとも一方に、
１気筒当り２個のバルブを設けたエンジンにおいて、低
速型カムと高速型カムとを含む複数のカムからなるカム
群と、上記各バルブとカム群との間の伝達機構と、この
伝達機構に具備されて上記カムの個々のカムと上記各バ
ルブとの連係を制御する制御機構と、低速時には一方の
バルブのみを低速型カムに連係させ、高速的には両バル
ブをともに高速型カムに連係させるように上記制御機構
をコントロールするコントロール手段とを設けたもので
ある。

つまり、低速的には一方のバルブのみ作動させてスワー
ルを生じさせ、しかもそのバルブリフト量、開弁期間を
小さくし、高速時には両バルブを作動させ、かつそのバ
ルブリフト量や開弁期間を大きくするようにしたもので
ある。

（実施例）第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し、図では吸
気バルブに適用した場合を示しており、これらの図にお
いて１はシリンダヘッド、２は気筒であり、この気筒２
には２個の吸気バルブ３，４が装備されている。気筒２
には排気バルブも装備されるが、排気バルブおよびその
駆動系については図示を省略している。上記両吸気バル
ブ３，４に対しては、カムシャフト５に配設された複数
個のカム６，７，８からなるカム群と、ロッカーシャフ
ト９に支承された２組のロッカーアーム１０，３０から
なる伝達機構とで駆動系が構成されている。

上記カム群は低速型と高速型の２種のカムを含み、図例
では、一方の吸気バルブ３に対して設けられた低速型、
高速型の２個のカム６，７と、他方の吸気バルブ４に対
して設けられたカム８とでカム群が構成されている。上
記低速型カム６は、バルブリフト量および開弁期間を比
較的小さくするようにカムノーズが小さく形成され、上
記各高速型カム７，８は、低速型カム６よりもバルブリ
フト量もしくは開弁期間の少なくとも一方を大きくする
ように、カムノーズが大きく形成されている。

伝達機構を構成する上記両ロッカーアーム１０，３０に
は、各カム６，７，８と各吸気バルブ３，４との連係を
制御する制御機構が設けられている。この制御機構は、
一方の吸気バルブ３のみを低速型カム６に連係する状態
と両吸気バルブ３，４をともに高速型カム７，８に連係
する状態とに切替え可能となっている。例えば上記両ロ
ッカーアーム１０，３０のうちの一方のロッカーアーム
１０は高速型カム７への当接部を有する第１アーム１１
と一方の吸気バルブ３および低速型カム６への当接部を
有する第２アーム１２とに分割され、この両アーム１
１，１２がロッカーシャフト９回りに相対運動可能に支
承されるとともにセレクタ１３により接続状態と非接続
状態とに切替え可能とされ、また他方のロッカーアーム
３０はカム８に当接するカム側アーム３１と他方の吸気
バルブ４に当接するバルブ側アーム３２とに分割され、
この両アーム３１，３２もロツカーシャフト９回りに相
対運動可能に支承されるとともにセレクタ３３により接
続状態と非接続状態とに切替え可能とされており、これ
らによって制御機構が構成されている。

一方のロッカーアーム１０に設けられたセレクタ１３は
プランジャ１４およびレバー部材１５を備え、上記第１
アーム１１に組込まれており、具体的には次のような構
造となっている。すなわち、第１アーム１１の上部には
第２アーム１２の上部に向かって開口するガイド孔１６
が形成され、このガイド孔１６に上記プランジャ１４が
移動可能に収容され、このプランジャ１４はガイド孔１
６内のスプリング１７によって第２アーム１２に当接す
るように付勢されており、プランジヤ１４の途中部には
小径の係合部１８が形成されている。また、第１アーム
１１の上部には、上記レバー部材１５がプランジャ１４
に直交してロッカーシャフト９の軸方向に移動可能に支
承されており、このレバー部材１５には、プランジャ１
４より若干大径のプランジャ挿通孔１９と上記係合部１
８に対応する大きさで上記プランジャ挿通孔１９に連な
った係止孔２０とが形成されている。上記レバー部材１
５の端部はロッカーシャフト９の周囲に設けられた環状
の油圧式のアクチュエータ２１にレバー部材１５のアー
ム１５ａを介して連結されており、このアクチュエータ
２１に図外のオイルポンプからオイル通路２３を介して
オイルが供給されたときにはレバー部材１５が後記ロッ
ク位置に向けて作動され、アクチュエータ２１からオイ
ルがリリーフされたときはリターンスプリング２２によ
りレバー部材１５が後記非ロック位置に向けて作動され
るようになっている。

こうして、上記レバー部材１５の係止孔２０がプランジ
ャ１４の係合部１８から離脱してプランジャ挿通孔１９
にプランジャ１４が挿通される非ロック位置にレバー部
材１５があるときは、プランジャ１４の摺動が許容され
ることにより両アーム１１，１２の相対運動が許容され
（このときが非接続状態）、他方、係止孔２０が係合部
１８に係合するロック位置にレバー部材１５が作動され
たときは、プランジャ１４の摺動が阻止されることによ
り、両アーム１１，１２の上部が互いに接近する方向の
相対運動が阻止されるようにしている（このときが接続
状態）。そして、上記両アーム１１，１２が非接続状態
となったときは一方の吸気バルブ３が低速型カム６に連
係され、つまり高速型カム７の回転に伴う第１アーム１
１の揺動が第２アーム１２に伝達されないため低速型カ
ム６の回転に応じた第２アーム１２の揺動により吸気バ
ルブ３が作動される状態となり、また両アーム１１，１
２が接続状態となったときは上記一方の吸気バルブ３が
高速型カム７に連係され、つまり高速型カム７の回転に
応じた両アーム１１，１２の一体的な揺動により吸気バ
ルブ３が作動される状態となる。

また、他方のロッカーアーム３０に設けられたセレクタ
３３もセレクタ１３とほほ同様に、カム側アーム３１の
上部に移動可能に装備されてスプリング３７によりバル
ブ側アーム３２に当接するように付勢されたプランジャ
３４と、油圧式等のアクチュエータ４１およびリターン
スプリング４２等により作動されたロッカーシャフト９
の軸方向に揺動することによりプランジャ３４に対し係
脱するレバー部材３５とを備え、このプランジャ３４に
対するレバー部材３５の係脱によって上記両アーム３
１，３２が接続状態と非接続状態とに切替えられるよう
になっている。そしてこの他方のロッカーアーム３０に
おいては、バルブ側アーム３２がカムへの当接部分を有
しないため、上記非接続状態となれば吸気バルブ４を停
止され、上記接続状態となればカム８の回転に応じて吸
気バルブ４を作動させることとなる。

上記制御機構は、コントロール手段としてのマイクロコ
ンピュータ等からなる制御回路４５により制御されてい
る。この制御回路４５は、回転数信号４６等を受け、例
えば上記各アクチュエータ２１，４１に対するオイル通
路２３，４３に設けられた制御バルブ２４，４４を介し
て各アクチュエータ２１，４１へのオイル供給、排出を
制御することにより、各セレクタ１３，３３の作動を制
御するようになっている。そして、低速域では各ロッカ
ーアーム１０，３０のアーム１１，１２およびアーム３
１，３３をそれぞれ非接続状態とすることにより、一方
の吸気バルブ３を低速型カム６に連係するとともに他方
の吸気バルブ４を停止させ、高速域は各ロッカーアーム
１０，３０のアーム１１，１２およびアーム３１，３２
をそれぞれ接続状態とすることにより、両吸気バルブ
３，４をともに高速型カム７，８に連係するように、各
セレクタ１３，３３の作動を制御している。

なお、２５，２６は一方のロツカーアム１０の第２アー
ム１２に配設されたバルブクリアランス調整用のアジャ
スタであり、また、２５′は他方のロッカーアーム３０
に設けられたバルブクリアランス調整用のアジャスタで
ある。

この動弁装置の作用は次に説明する。

上記制御回路４５によって各々ロッカーアーム１０，３
０に設けられた制御機構が前述のようにコントロールさ
れることにより、低速域と高速域とにおける吸気バルブ
３，４のリフト特性はそれぞれ第５図(a)(b)に実線で示
すような曲線Ａ₁₁，Ａ₁₂，Ａ₂となる。この図において
破線で示す曲線Ｂは排気バルブのリスト特性である。

この図に示すように、低速域では、一方の吸気バルブ３
のみが低速型カム６に連係されることにより、この吸気
バルブ３が比較的小さいリフト量、開弁期間をもって作
動し（曲線Ａ₁₁）、他方の吸気バルブ４はその作動が停
止されて閉弁状態に保たれる。従って、気筒２の燃焼室
には一方の吸気バルブ３のみを通して吸気が導入される
ことにより吸気スワールが生じ、かつ吸気バルブ３と排
気バルブとのオーバーラップ量が小さくなって排気の吹
返しや吸気の吹抜け等が抑制され、これらの相乗作用に
より、低速時の燃焼性が良くなり、低速高負荷時の耐ノ
ック性が高められ、燃費やエミッションも良好となる。
また高速域では、両吸気バルブ３，４がともに高速型カ
ム７，８に連係されることにより、両吸気バルブ３，４
がいずれも大きなリフト量、開弁期間をもって作動する
（曲線Ａ₁₂，Ａ_２）。従って、高速域では吸気量を増大
させて出力を高めることができる。図では高速域での両
吸気バルブ３，４のリフト特性曲線Ａ₁₂，Ａ_２を少しず
らせて示しているが、この両リフト特性は一致していて
もよい。

制御回路４５において両吸気バルブ３，４のそれぞれに
対する制御切替え用の設定回転数を等しくした場合に
は、この設定回路数を境にしてこれより低速側と高速側
とで上記のように吸気条件が変えられることとなるが、
両吸気バルブ３，４のそれぞれに対する制御切替用の各
設定回転数のいずれか一方を比較的低くし、他方を比較
的高くしておくことにより低速域、中速域、高速域の３
段階に亘って吸気条件を変えることもできる。つまりこ
のようにした場合、低い方の設定回転数以下の低速域、
および高い方の設定回転数以上の高速域での各バルブリ
フト特性が第５図(a)(b)のようになる。さらに、両設定
回転数の間の中速域では、第６図に実線Ａ₁₂′で示すよ
うに一方の吸気バルブ３のみを比較的大きなリフト量、
開弁期間をもって作動させる。あるいは２点鎖線
Ａ₁₁′，Ａ_１で示すように両吸気バルブ３，４をいずれ
も小さなリフト量、開弁期間で作動させたり、２点鎖線
Ａ₁₁′，Ａ_２′で示すように一方の吸気バルブ３を比較
的小さなリフト量、開弁期間で、また他方の吸気バルブ
４を比較的大きなリフト量、開弁期間でそれぞれ作動さ
せる。これにより、中速域でのトルク低下を防止するこ
とができる。

各吸気バルブ３，４に対する制御切替え用の設定回転数
は負荷に応じて補正するようにしてもよい。

なお、本発明において両吸気バルブ３，４と各カム６，
７，８との連係を切替制御する制御機構の具体的構造は
上記実施例に限定されず、例えば各ロツカーアーム１
０，３０をそれぞれ一体化し、その代りに、各ロッカー
アーム１０，３０の高速型カム７，８に当接する端部に
摺動可能なプランジャおよびこれに係脱するストッパ部
材を装備することにより、この端部で高速型カム７，８
の作動の吸収、伝達を可能とする構造としてもよい。こ
のほかにも上記制御機構の具体的構成は種々変更し得る
ところであって、要は上記制御機構が、少なくとも一方
の吸気バルブ３を低速型カムに連係して他方の吸気バル
ブ４を停止する状態と両吸気バルブ３，４をともに高速
型カムに連係する状態とに切替可能な構造であればよ
い。

また、上記実施例では吸気バルブに適用した場合を示し
たが、本発明は、排気バルブが１気筒当り２個設けられ
ているエンジンにおいて、その２個の排気バルブに適用
してもよく、この場合も、排気バルブのリフト特性の調
整によってバルブオーバーラップ量等を調整でき、ま
た、一方の排気バルブを停止すれば気筒内にスワールが
生じるので、吸気バルブに適用した場合と同様の制御に
より、低速域での燃焼性、燃費およびエミッションの向
上、および高速域での出力向上が図られる。

（発明の効果）以上のように本発明は、吸気系もしくは排気系の少なく
とも一方に１気筒当り２個のバルブを設けたエンジンに
おいて、低速時には一方のバルブのみが低速型カムで作
動され、高速時には両バルブがともに高速型カムで作動
されるようにしているので、低速時には、バルブリフト
量や開弁期間を小さくすることと一方のバルブのみ作動
させてスワールを生じさせることとの相乗的作用で耐ノ
ック性、燃費およびエミッションを大幅に向上し、高速
時には吸気導入量を増大させて出力を向上することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す平面図、第２図は
第１図のII−II線に沿った断面図、第３図は第１図のII
I−III線に沿った断面図、第４図はロッカーシャフト位
置での縦断正面図、第５図(a)(b)はそれぞれ低速域およ
び高速域でのバルブリフト特性の説明図、第６図は中速
域でもバルブリフト特性を変えるようにした場合の説明
図である。３，４…吸気バルブ、６，７，８…カム、１０，３０…
ロッカーアーム（伝達機構）、１３，３３…セレクタ
（制御機構）、４５…制御回路（コントロール手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気系もしくは排気系の少なくとも一方
に、１気筒当り２個のバルブを設けたエンジンにおい
て、低速型カムと高速型カムとを含む複数のカムからな
るカム群と、上記各バルブとカム群との間の伝達機構
と、この伝達機構に具備されて上記カム群の個々のカム
と上記各バルブとの連係を制御する制御機構と、低速時
には一方のバルブのみを低速型カムに連係させ、高速的
には両バルブをともに高速型カムに連係させるように上
記制御機構をコントロールするコントロール手段とを設
けたことを特徴とするエンジンの動弁装置。