JPH0719014A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】開弁開始時期を安定して制御することができ、
特に吸気弁の駆動に適用した場合には、吸排気のオーバ
ラップ期間の変動を抑制して、燃焼安定性を確保する。 【構成】クランク軸により駆動されるカムシャフトＰ１
と、カムシャフトＰ１に設けられたカム部材Ｐ２と、閉
弁方向にバネ付勢された吸排気弁Ｐ３とを備えた内燃機
関の動弁装置であって、吸排気弁Ｐ３とカム部材Ｐ２と
の間に設けられて、送油時に作動油室Ｐ４を画成すると
共に、非送油時に吸排気弁Ｐ３と直接的に連結されるタ
ペットＰ５と、主流ラインＰ６を介して作動油室Ｐ４内
に作動油を供給し、作動油室Ｐ４の拡張により吸排気弁
Ｐ３を開弁方向へ駆動する油供給手段Ｐ７と、作動油室
Ｐ４内の作動油を開放する開放手段Ｐ８と、開弁初期に
カム部材Ｐ２およびタペットＰ５のみにより吸排気弁Ｐ
３を開弁方向へ駆動制御する制御手段Ｐ９とを備えたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、吸排気カム
と吸排気弁のバルブステム上端との間に油圧室を形成
し、エンジンの運転条件に応じて吸排気弁のバルブリフ
トカーブを無段階に制御するような内燃機関の動弁装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述例の内燃機関の動弁装置とし
ては、例えば、特開平１−１３４０１４号公報に記載の
装置がある。すなわち、エンジンのクランク軸により駆
動されるカムシャフトと、このカムシャフトに設けられ
た吸気カムもしくは排気カムのカム部材と、リターンス
プリングにより常時閉弁方向へバネ付勢された吸気弁も
しくは排気弁（以下、吸排気弁と略記する）とを備え、
上述のカム部材と吸排気弁のバルブステム上端との間に
作動油室を画成する油圧駆動機構を設けると共に、作動
油室内の油圧力を開放する油圧開放弁を設け、上述の作
動油室に常時油圧力を付勢すると共に、この作動油室内
の油を抜くタイミングを可変するように構成した内燃機
関の動弁装置である。

【０００３】この従来の動弁装置においては開弁初期か
ら弁着座まで、すなわち、開弁から閉弁に至るバルブ作
動期間全般にわたって油圧を利用して、吸排気弁を駆動
しているので、バルブリフトカーブの無段階制御を行な
うことができる利点がある反面、上記構成を吸気弁の動
弁装置に適用した場合には次のような問題点があった。
すなわち、上述の作動油室には常時油圧力が付勢され
ている関係上、油圧脈動等に起因して吸気弁の開弁開始
時期が不安定となり、特にエンジンのアイドル運転領域
においては吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期との両
者により決定される吸排気のオーバラップ期間にばらつ
きが発生し、この結果、吸入空気中に占める残留既燃ガ
ス量が変動するので、燃焼安定性が悪化して、燃費、出
力、エミッション等の諸性能に悪影響を及ぼす問題点が
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明は、開弁開始時期を安定して制御することがで
き、特に吸気弁の駆動に適用した場合には、吸排気のオ
ーバラップ期間の変動を抑制して、燃焼安定性を確保す
ることができる内燃機関の動弁装置の提供を目的とす
る。

【０００５】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、バルブリフトカーブ
の任意設定をより一層容易に行なうことができる内燃機
関の動弁装置の提供を目的とする。

【０００６】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の目的と併せて、作動油室内
の油圧のコントロールをより一層良好に行なうことがで
きる内燃機関の動弁装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明は、クランク軸により駆動されるカムシャフト
と、上記カムシャフトに設けられたカム部材と、閉弁方
向にバネ付勢された吸排気弁とを備えた内燃機関の動弁
装置であって、上記吸排気弁と上記カム部材との間に設
けられて、送油時に作動油室を画成すると共に、非送油
時に上記吸排気弁と直接的に連結されるタペットと、主
流ラインを介して上記作動油室内に作動油を供給し、作
動油室の拡張により吸排気弁を開弁方向へ駆動する油供
給手段と、上記作動油室内の作動油を開放する開放手段
と、開弁初期に上記カム部材およびタペットのみにより
吸排気弁を開弁方向へ駆動制御する制御手段とを備えた
内燃機関の動弁装置であることを特徴とする。

【０００８】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記油供給手段と上
記作動油室との間の主流ラインに、作動油をリリーフさ
せるリリーフ通路を接続し、上記リリーフ通路にはリリ
ーフ量を調整する調整手段が介設された内燃機関の動弁
装置であることを特徴とする。

【０００９】この発明の請求項３記載の発明は、上記請
求項１または２記載の発明の構成と併せて、上記油供給
手段は油圧ポンプと、該油圧ポンプを駆動する駆動カム
とを備え、上記駆動カムを上記タペット押圧用のカム部
材に同期させた内燃機関の動弁装置であることを特徴と
する。

【００１０】

【発明の効果】この発明の請求項１記載の発明によれ
ば、図７にクレーム対応図で示すように、クランク軸に
より駆動されるカムシャフトＰ１と、このカムシャフト
Ｐ１に設けられたカム部材Ｐ２と、閉弁方向にバネ付勢
された吸排気弁Ｐ３と、この吸排気弁Ｐ３とカム部材Ｐ
２との間に設けられて、送油時に作動油室Ｐ４を画成
し、かつ非送油時に吸排気弁Ｐ３と直接的に連結される
タペットＰ５と、主流ラインＰ６を介して上述の作動油
室Ｐ４内に作動油を供給し、作動油室Ｐ４の拡張により
吸排気弁Ｐ３を開弁方向へ駆動する油供給手段Ｐ７と、
上述の作動油室Ｐ４の作動油を開放する開放手段Ｐ８と
を備え、開弁初期には制御手段Ｐ９が上述の吸排気弁Ｐ
３をカム部材Ｐ２およびタペットＰ５のみにより油圧力
を用いることなく機械的に開弁方向へ駆動制御する。

【００１１】この結果、開弁開始時期を安定して制御す
ることができ、特に吸気弁の駆動に適用した場合には、
吸排気のオーバラップ期間の変動を抑制することがで
き、燃焼安定性を確保することができる効果がある。

【００１２】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、上述のリリー
フ通路に介設した調整手段により、リリーフ量を調整す
ることで、作動油室内の油圧制御を行なうから、上述の
開放手段Ｐ８の制御と相俟って、任意のバルブリフトカ
ーブをより一層容易に設定することができる効果があ
る。

【００１３】この発明の請求項３記載の発明によれば、
上記請求項１または２記載の発明の効果と併せて、油圧
ポンプを駆動する駆動カムをタペット押圧用のカム部材
に同期させたので、この駆動カムのカムプロフィールの
設定により、作動油室内の油圧のコントロールをより一
層良好に行なうことができる効果がある。

【００１４】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面は内燃機関の動弁装置を示し、図１におい
て、エンジンのオイルパン１にオイルストレーナ２を配
設し、下端を上述のオイルストレーナ２に連通させたサ
クションパイプ３の上端を、エンジンオイルポンプ４の
吸込側に連通させ、このエンジンオイルポンプ４の吐出
側にはメインギャラリ５を連通接続すると共に、このメ
インギャラリ５に逆止弁６を介設している。

【００１５】上述の逆止弁６下流のメインギャラリ５を
油供給手段７におけるピストンポンプ８（図面において
は図示の便宜上、模式的に示す）の吸込口９に連通する
一方、この油供給手段７を上述のピストンポンプ８と、
該ピストンポンプ８を駆動する駆動カム１０との両者に
より構成し、この駆動カム１０をカム軸１１（クランク
軸により駆動されるカムシャフトとは別の軸）に一体的
に取付けている。

【００１６】一方、エンジンのクランク軸により駆動さ
れるカムシャフト１２を設け、このカムシャフト１２に
はカム部材としての吸気カム１３を一体的に取付けてい
る。この実施例では上述の吸気カム１３は図４に示すエ
ンジンのアイドル運転時のバルブリフトカーブａを得る
カムプロフィールに構成している。

【００１７】また、リターンスプリング１４により常時
閉弁方向へバネ付勢された吸気弁１５を設け、この吸気
弁１５と上述の吸気カム１３との間にはタペット１６お
よびピストン１７を配設している。

【００１８】ここで、上述のタペット１６は図２に示す
ように、シリンダヘッド１８の貫通孔１９に配設され、
かつピストン１７の摺動部と作動油室２０とを兼ねる下
向きの凹部２１が形成された中央軸部２２と、シリンダ
ヘッド１８の外周凹部２３内に位置する円筒部２４と、
当接部材２５を備えたトップデッキ２６とを一体形成し
たもので、タペットスプリング２７により常時吸気カム
１３に圧接されている。

【００１９】上述のタペット１６における下向きの凹部
２１内にはピストン１７を摺動可能に挿入し、このピス
トン１７の下端部にフランジ部１７ａを一体形成すると
共に、このフランジ部１７ａの下面には吸気弁１５にお
けるバルブステム１５ａの上端を圧接している。

【００２０】さらに上述の貫通孔１９を形成するシリン
ダヘッド１８の環状の第１縦壁２８に対して、環状油路
２９形成空間を隔てて環状の第２縦壁３０を形成し、こ
れら両縦壁２８，３０の上端部に、スプリングリテーナ
を兼ねるプラグplug３１を取付けて、上述の環状油路２
９を形成している。そして、上述の環状油路２９の下端
部にそれぞれ連通するインレットポート３２と、アウト
レットポート３３とをシリンダヘッド１８内にそれぞれ
形成している。

【００２１】また上述のタペット１６における中央軸部
２２には下向きの凹部２１の内外を連通する複数の小径
の連通孔３４を開口形成する一方、シリンダヘッド１８
の第１縦壁２８には、タペット１６の上下動位置の如何
にかかわらず上記連通孔３４を介して外側の環状油路２
９と内側の作動油室２０とを常時連通する開口長さの長
い連通孔３５を開口形成している。

【００２２】而して、上述のインレットポート３２から
各連通孔３５，３４を介して下向きの凹部２１内に作動
油が送油された時、図２に示すように作動油室２０を画
成すると共に、非送油時には図１に示すようにタペット
１６の中央軸部２２下端をピストン１７のフランジ部１
７ａに当接して、このタペット１６でピストン１７を介
して吸気弁１５を直接的に連結すべく構成している。

【００２３】ところで、図１に示すように上述のピスト
ンポンプ８の吐出口３６と、上述のインレットポート３
２との間を主流ライン３７で接続し、このピストンポン
プ８からの吐出油を主流ライン３７を介して作動油室２
０に供給し、該作動油室２０の拡張により図２に示す如
く吸気弁１５を開弁方向へ駆動すべく構成している。

【００２４】また上述のシリンダヘット１８のアウトレ
ットポート３３からピストンポンプ８の吸込口９に至る
リターン路３８には、作動油室２０内の作動油を開放す
る開放手段としてのデューティソレノイド製の第１ソレ
ノイド弁３９を介設している。

【００２５】さらに上述のピストンポンプ８の吐出口３
６と、作動油室２０との間の主流ライン３７には、作動
油をリリーフさせるリリーフ通路４０を接続し、このリ
リーフ通路４０にはリリーフ量を調整する調整手段とし
てのデューティソレノイド製の第２ソレノイド弁４１を
介設している。

【００２６】上述のリリーフ通路４０におけるリターン
路３８への接続点４２より下流には、蓄圧手段としての
アキュムレータ４３を接続する一方、上述のタペット１
６押圧用の吸気カム１３とピストンポンプ８駆動用の駆
動カム１０とを同期させている。

【００２７】図３は動弁装置の制御回路を示し、ＣＰＵ
５０は、クランク角センサ４４からのクランク角信号
Ｃ、ディストリビュータ４５からのエンジン回転数Ｎ
ｅ、エアフロセンサ４６からの吸入空気量Ｑなどの必要
な各種信号入力に基づいて、ＲＯＭ４７に格納されたプ
ログラムに従って、第１ソレノイド弁３９および第２ソ
レノイド弁４１を駆動制御し、またＲＡＭ４８は必要な
データやマップを記憶する。

【００２８】ここで、上述のＣＰＵ５０は開弁初期にお
いて上記第１ソレノイド弁３９および第２ソレノイド弁
４１の少なくとも何れか一方を介して、作動油室２０内
の油量、油圧を零にして、上述の吸気弁１５を吸気カム
１３およびタペット１６のみにより機械的に開弁方向へ
駆動制御する制御手段を兼ねる。なお、上述のピストン
ポンプ８は図４に示す最大のバルブリフトカーブｂに相
当する油圧を吐出する。

【００２９】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下作用を説明する。エンジンのアイドル運転時に
おいては、ＣＰＵ５０は第２ソレノイド弁４１を全開状
態に制御し、ピストンポンプ８から吐出される油圧の全
量をリリーフ通路４０、第２ソレノイド弁４１、リター
ン路３８を介してピストンポンプ８の吸込口９側へリタ
ーンさせる。

【００３０】このためタペット１６とピストン１７との
間の作動油室２０に供給される油圧は零となり、吸気カ
ム１３と吸気弁１５とは直接的に連結され、吸気弁１５
吸気カム１３の図１から図５に示す回転により機械的に
直接駆動されるので、クランク角に対するバルブリフト
量は図４に示すバルブリフトカーブａの如く、吸気カム
１３のカムプロフィールに対応したカーブとなる。

【００３１】この結果、吸入空気量に対する残留ガス量
の割合が燃焼安定性に及ぼす影響の大きいエンジンのア
イドル運転時においては、上述の吸気弁１５を吸気カム
１３で機械的に駆動することができ、特に図４に示す開
弁開始時期Ｔを安定して制御することができるので、吸
排気のオーバラップ期間の変動がなくなり、燃焼安定性
を確保することができる効果がある。

【００３２】次に、エンジンの高負荷、高回転領域にお
いては、ＣＰＵ５０は第２ソレノイド弁４１で図４にハ
ッチングを施して示すアイドル時のオイル過剰分のみを
リリーフ通路４０から図６に点線矢印で示すようにリリ
ーフさせ、ピストンポンプ８から吐出される残りの油量
の全量を同図に実線矢印で示すように作動油室２０に供
給する。このため吸気弁１５は図４のバルブリフトカー
ブのｅ点までは結果的に機械駆動され、その後は油圧力
により最大リフトカーブｂに沿って開弁する。最大リフ
ト点ｂ′に達した時点で、ＣＰＵ５０により第１ソレノ
イド弁３９を開弁制御して、作動油室２０内の油圧を減
少すると、吸気弁１５はリターンスプリング１４のバネ
力により、上述のバルブリフトカーブｂに沿って閉弁す
る。

【００３３】このエンジンの高負荷、高回転領域におい
ても吸気弁１５は開弁初期においては結果的に機械駆動
されるので、図４に示す開弁開始時期Ｔの安定制御がで
きる。

【００３４】次に、エンジンの中負荷、中回転領域にお
いては、ＣＰＵ５０は第２ソレノイド弁４１で図４にハ
ッチングを施して示すアイドル時のオイル過剰分をリリ
ーフ通路４０からリリーフさせ、図６に示すようにピス
トンポンプ８から吐出される残りの油量の全量を作動油
室２０に供給して、吸気弁１５を開弁すると共に、図４
のバルブリフトカーブｄの最大リフト点ｄ′において、
ＣＰＵ５０制御により第１および第２の各ソレノイド弁
３９，４１の少なくとも何れか一方を開弁制御して、作
動油室２０内の油圧を減少すると、吸気弁１５はリター
ンスプリング１４のバネ力により、上述のバルブリフト
カーブｄに沿って閉弁する。

【００３５】このエンジンの中負荷、中回転領域におい
ても吸気弁１５は図４に示すｅ点までは結果的に機械駆
動されるので、図４に示す開弁開始時期Ｔの安定制御が
できる。

【００３６】以上要するに、吸気弁１５の開弁初期には
制御手段（ＣＰＵ５０参照）が上述の吸気弁１５を吸気
カム１３およびタペット１６のみにより油圧力を用いる
ことなく機械的に開弁方向へ駆動制御するので、開弁開
始時期Ｔ（図４参照）を安定して制御することができる
効果があり、吸排気のオーバラップ期間の変動をなくす
ことができて、燃焼安定性を確保することができる効果
がある。

【００３７】また上述のリリーフ通路４０に介設した第
２ソレノイド弁４１により、リリーフ量を調整すること
で、作動油室２０内の油圧制御を行なうから、上述の第
１ソレノイド弁３９の制御と相俟って、任意のバルブリ
フトカーブをより一層容易に設定することができる効果
がある。

【００３８】さらに、ピストンポンプ８を駆動する駆動
カム１０をタペット押圧用の吸気カム１３に同期させた
ので、この駆動カム１０のカムプロフィールの設定によ
り、作動油室２０内の油圧のコントロールをより一層良
好に行なうことができる効果がある。

【００３９】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のカム部材は、実施例の吸気カム１
３に対応し、以下同様に、吸排気弁は、吸気弁１５に対
応し、開放手段は、第１ソレノイド弁３９に対応し、制
御手段は、ＣＰＵ５０に対応し、調整手段は、第２ソレ
ノイド弁４１に対応し、油圧ポンプは、ピストンポンプ
８に対応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみ
に限定されるものではない。

【００４０】例えば上記実施例においては吸気側の動弁
装置を例示したが、上記構成を排気側の動弁装置に適用
してもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の動弁装置を示す系統図。

【図２】図１の要部拡大断面図。

【図３】動弁装置の制御回路を示すブロック図。

【図４】バルブリフトカーブの説明図。

【図５】動弁装置の機械的開弁動作を示す系統図。

【図６】動弁装置の油圧力による開弁動作を示す系統
図。

【図７】クレーム対応図。

【符号の説明】

７…油供給手段 ８…ピストンポンプ １０…駆動カム １２…カムシャフト １３…吸気カム １５…吸気弁 １６…タペット ２０…作動油室 ３７…主流ライン ３９…第１ソレノイド弁 ４０…リリーフ通路 ４１…第２ソレノイド弁 ５０…ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益田 俊治 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 ▲槙▼村 和紀 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク軸により駆動されるカムシャフト
   と、上記カムシャフトに設けられたカム部材と、閉弁方
   向にバネ付勢された吸排気弁とを備えた内燃機関の動弁
   装置であって、上記吸排気弁と上記カム部材との間に設
   けられて、送油時に作動油室を画成すると共に、非送油
   時に上記吸排気弁と直接的に連結されるタペットと、主
   流ラインを介して上記作動油室内に作動油を供給し、作
   動油室の拡張により吸排気弁を開弁方向へ駆動する油供
   給手段と、上記作動油室内の作動油を開放する開放手段
   と、開弁初期に上記カム部材およびタペットのみにより
   吸排気弁を開弁方向へ駆動制御する制御手段とを備えた
   内燃機関の動弁装置。
2. 【請求項２】上記油供給手段と上記作動油室との間の主
   流ラインに、作動油をリリーフさせるリリーフ通路を接
   続し、上記リリーフ通路にはリリーフ量を調整する調整
   手段が介設された請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
3. 【請求項３】上記油供給手段は油圧ポンプと、該油圧ポ
   ンプを駆動する駆動カムとを備え、上記駆動カムを上記
   タペット押圧用のカム部材に同期させた請求項１または
   ２記載の内燃機関の動弁装置。