JPH063130B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

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。

（従来の技術） エンジンの吸，排気バルブの作動特性を設定する場合、
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
種の動弁装置としては、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
して上記アクチュ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動して
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個の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焼性等
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なかった。ま
た、単にバルブリフト特性を低速側と高速側とで切替え
るだけでは、その切替点付近の中速域でトルクの落込み
が生じ易かった。

（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、中速域および高速域の各域に亘って吸気導入状
態を適正に調整することができ、かつ、中速域等でのト
ルクの落込みを防止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、この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、低速域では１個のバルブのみを
低速型カムに連結させ、中速域では１個のバルブのみを
高速型カムに連結させ、高速域では両バルブを各々低速
型カムと高速型カムと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、燃焼室に対するバルブの開口量や開口時間が、
低速域と中速域と高速域で段階的に変えられ、かつ低速
域から中速域に亘って充分なスワールが得られるように
したものである。

（実施例） 第１図乃至第３図は本発明の１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はシリンダヘット、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カ
ム６と、他方の吸気バルブ４に対して設けられた高速型
カム７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、上記高速型カム７
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。

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。当実施例ではこの制御機構として、各
ロッカーアーム１０，３０にそれぞれバルブ停止機構を
設けている。

このバルブ停止機構を一方のロッカーアーム１０につい
て詳述すると、このロッカーアーム１０は、低速型カム
６に当接するカム側アーム１１と、一方の吸気バルブ３
にと当接するバルブ側アーム１２とに分割され、この両
アーム１１，１２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、この両アーム１２を接続状
態と非接続状態とに切替え可能とするセレクタ１３がロ
ッカーアーム１０に組込まれている。

上記セレクタ１３はプランジャ１４およびレバー部材１
５を備え、具体的には次のような構造となっている。す
なわち、カム側アーム１１の上部にはバルブ側アーム１
２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１６内のスプリ
ング１７によってバルブ側アーム１２に当接するように
付勢されており、プランジャ１４の途中部には小径の係
合部１８が形成されている。また、カム側アーム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１４より
若干大径のプランジャ挿通孔１９と上記係合部１８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１５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１５
ａ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。レバー部材１５を作動するアクチュエー
タは上記の油圧式のものに限らず、ソレノイド等を用い
てもよい。

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、低速型カム６の回転に伴うカム側アー
ム１１の揺動がバルブ側アーム１２に伝達せず、つまり
低速型カム６と吸気バルブ３との連係が遮断されて吸気
バルブ３の作動が停止され、また両アーム１１，１２が
接続状態となったときは、低速型カム６の回転に伴うカ
ム側アーム１１の揺動がバルブ側アーム１２に伝達さ
れ、つまり吸気バルブ３が低速型カム６に連係されて作
動されることとなる。

他方のロッカーアーム３０のバルブ停止機構も同様に構
成され、つまりロッカーアーム３０がカム側アーム３１
とバルブ側アーム３２とに分割されるとともに、この両
アーム３１，３２が、プランジャ３４およびレバー部材
３５等で構成されたセレクタ３３によって接続状態と非
接続状態とに切替可能とされ、このセレクタ３３が油圧
式のアクチュエータ４１およびスプリング４２等により
作動されるようになっている。

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によりコントロール
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２４，４
４を介して各アクチュエータ２１，４１へのオイルの供
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
は一方のロッカーアーム１０の両アーム１１，１２を接
続状態、他のロッカーアーム３０の両アーム３１，３２
を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、中速域では一方のロッカーアーム１０の両ア
ーム１１，１２を非接続状態、他方のロッカーアーム３
０の両アーム３１，３２を接続状態とすることにより、
一方の吸気バルブ３を停止させて他方の吸気バルブ４を
高速型カム７に連係させ、高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を各カム６，７にそれぞれ連係させるように制御
している。

この動弁装置によると、低速域、中速域、高速域のそれ
ぞれにおいて吸気バルブのリフト特性は第４図(a)(b)
(c)に実線で示すようになる。なお、破線Ｂは排気バル
ブのリフト特性である。

この図によって上記動弁装置の作用を説明すると、低速
域では、一方の吸気バルブ３のみが、第４図(a)に曲線
Ａ_１で示すように比較的小さなリフト量、開弁期間をも
って作動される。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。また中速域で
は、他方の吸気バルブ４のみが、第４図(b)に曲線Ａ_２
で示すように比較的大きなリフト量、開弁期間をもって
作動される。従って、燃焼室に上記他方の吸気バルブ４
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
が生じて燃焼促進作用が維持されながら、中速域で要求
される吸気量の導入を充分に許容する程度に燃焼室への
バルブ開口量、開口時間が大きくなる。さらに高速域で
は、第４図(c)に示すように両吸気バルブ３，４がそれ
ぞれ所定のリフト特性（曲線Ａ_１，Ａ_２）でともに作動
される。従って、中速域と比べると曲線Ａ_１のリフト特
性による吸気バルブ３の作動が加わる分だけ、全体とし
て燃焼室へのバルブ開口量、開口時間が大きくなり、高
速域で要求される多量の吸気の導入が許容されることと
なる。

そしてこのように低速、中速、高速の各運転域で適正に
吸気導入状態が調整されることにより各運転域に亘って
トルクが高められ、中速域においてもトルクが落込むこ
とがなく、また低速域から中速域、高速域へと移行する
につれて段階的に吸気導入状態が変化するので運転状態
変動時のトルクショックも軽減されることとなる。

上記実施例構造によると、両吸気バルブ３，４に対して
１個ずつのカム６，７と、２組のバルブ停止機構とから
なる簡単な構造で上記のような３段階にわたる吸気導入
状態の調整、制御を行うことができる。

なお、本発明において両吸気バルブ３，４と各カム６，
７との連係を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、種々変更可能である。例えば各ロッカ
ーアーム１０，３０をそれぞれ一体化し、その代わり
に、各ロッカーアーム１０，３０のカム６，７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、この端部でカム６，
７の作動の吸収、伝達を可能とする用に各バルブ停止機
構を構成してもよい。また２組のバルブ停止機構を用い
る代りに、一方の吸気バルブ３に対してバルブ停止機構
を用いるとともに、他方の吸気バルブ４に対しては低速
型、高速型の２個のカムとに選択的に連係できるような
連係切替機構を用い、一方の吸気バルブ３を低，中速域
で停止させるとともに、他方の吸気バルブ４を低速域で
は低速型カムに、中，高速域では高速型カムに連係させ
るようにしてもよい。

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にカムと
の連係を制御すればよい。

（発明の効果） 以上にように本発明は、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、低速域では１個のバルブのみが低速型カムで作
動され、中速域では１個のバルブのみが高速型カムで作
動され、高速時には両バルブがそれぞれ低速型カムと高
速型カムで作動されるようにしているので、低速、中
速、高速の各域に亘ってトルクの向上が図られ、中速域
等でのトルクの落込みを防止することができ、また燃費
やエミッションも向上することができ、しかも制御機構
を比較的簡単な構造と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図はロッカーシ
ャフト位置での縦断正面図、第４図は(a)(b)(c)はそれ
ぞれ低速域、中速域、高速域でのバルブリフト特性の説
明図である。 ３，４…吸気バルブ、６…低速型カム、７…高速型カ
ム、１０，３０…ロッカーアーム、１３，３３……セレ
クタ（制御機構）、４５…制御回路（コントロール手
段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、この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、低速域では１個のバルブ
   のみを低速型カムに連係させ、中速域では１個のバルブ
   のみを高速型カムに連係させ、高速域では両バルブを各
   々低速型カムと高速型カムと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。