JPH086570B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明は、主として機関の低速運転域での吸入行程で
一対の吸気弁のうち一方の吸気弁を開閉駆動するための
開閉作動用カム、ならびに他方の吸気弁を実質的な休止
状態とする程度の微小量だけ開くための微小作動用カム
を含む複数のカムが設けられたカムシャフトを備える動
弁装置には、両吸気弁の作動特性を機関の運転状態に応
じて切換可能な弁作動特性切換手段が設けられ、前記一
対の吸気弁に連なる吸気系に対し吸入行程で燃料噴射を
行う燃料噴射弁を備えてなる、内燃機関に関する。

（２） 従来の技術 従来、一対の吸気弁のうちの一方を機関低速運転域で
微小量だけリフトさせるようにして、機関低速運転域で
の燃費の増大を防止するとともに実質閉止状態にある吸
気ポートの燃料滞留を回避して燃料を安定性を図るよう
にした内燃機関が、例えば実開昭60−195913号公報等に
より開示されている。

（３） 発明が解決しようとする課題 上記従来のもののように、主として機関の低速運転域
で一方の吸気弁を開閉作動させ、他方の吸気弁を実質的
に閉弁状態となる程度に僅かに開くようにすると、実質
的には一方の吸気弁側のみから燃焼室に混合気が流入す
ることにより燃焼室内にスワールを形成して燃焼性を向
上するとともに、他方の吸気弁側の吸気ポートへの燃料
滞留および他方の吸気弁の弁座への固着を回避すること
が可能となる。

しかるに、他方の吸気弁を僅かに開くタイミングによ
っては、一方の吸気弁側からの混合気流入によるスワー
ル生成を阻害するおそれがあり、また燃料噴射弁の開弁
タイミングによっては、前記他方の吸気弁が僅かに開く
ことに関係して良好な層状給気を達成し得なくなるおそ
れもあり、従って他方の吸気弁を僅かに開くタイミング
や燃料噴射弁を開くタイミングをそれぞれ適切に選ぶ必
要がある。

また、弁作動特性切換手段により弁作動特性を切換え
る際にその切換が失敗することがあり、前記他方の吸気
弁が実質的に休止している状態から開閉作動用カムで開
閉駆動すべく切換える際に切換失敗が生じたときには、
微小作動用カムにより吸気弁の閉弁方向の作動を規制し
て吸気弁が弁座に衝撃的に衝突することを避けることが
可能であるが、微小作動用カムの開角時期によっては、
前記切換失敗時に磁気弁が比較的高リフトまで開弁方向
に作動している途中から反転して閉弁方向に作動して弁
座に衝撃的に衝突することがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
一方の吸気弁からのスワール生成に極力支障を来さない
ようにするとともに弁作動特性切換手段の切換失敗時に
吸気弁の衝撃緩和を果たし得るように、微小作動用カム
による吸気弁の開き作動タイミングを定めると共に、こ
の吸気弁の僅かな開き動作によっても良好な層状給気が
達成されてトルク変動が効果的に抑えられるように燃料
噴射弁の燃料噴射終了時期を定めた内燃機関を提供する
ことを目的とする。

B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に
よれば、微小作動用カムは、主として機関の低速運転域
での開閉作動用カムによる一方の吸気弁の開弁リフト曲
線の開角中心時期よりも遅角側に開角中心時期を有する
とともに前記開弁リフト曲線のクランク角に沿う終端の
緩衝曲線部近傍に終端時期を有する微小リフト曲線で他
方の吸気弁を開くべく形成され、実質的に前記一方の吸
気弁のみが開閉作動している運転状態での燃料噴射弁の
燃料噴射終了時期が吸入行程前半に設定される。

また請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１の
発明の構成に加えて、微小作動用カムによる微小リフト
曲線の最大リフト部は、開閉作動用カムによる開弁リフ
ト曲線の最大リフト部よりもクランク角に沿う後方側に
設定され、更に請求項第項記載の発明によれば、上記
請求項１又は２の発明の構成に加えて、動弁装置は、カ
ムシャフトの各カムおよび一対の吸気弁間で相互に隣接
して設けられる複数の弁駆動部材を備え、弁作動特性切
換手段は、隣接した弁駆動部材相互の連結および連結解
除を切換可能に構成される。

（２） 作用 上記請求項１の発明の構成によれば、主として機関の
低速運転域における吸入行程で開閉作動用カムにより開
閉駆動される一方の吸気弁よりも遅れて微小カムにより
他方の吸気弁をわずかに開くようにし、他方の吸気弁が
わずかに開くことによるスワール生成への悪影響を極力
回避することができ、また弁作動特性切換手段による弁
作動特性切換が失敗したときにも、他方の吸気弁が比較
的高リフトまで開弁した後には微小作動用カムの規制に
より弁座に直接衝突することが回避される。

しかも燃料噴射終了時期を、前記他方の吸気弁が殆ど
開かれていない吸入行程の前半に設定することにより、
良好な層状給気が達成されてトルク変動を極力抑えるこ
とができる。

また特に上記請求項２の発明の構成によれば、微小作
動用カムによる微小リフト曲線の最大リフト部を開閉作
動用カムによる開弁リフト曲線の最大リフト部よりもク
ランク角に沿う後方側に設定することにより、上記請求
項１の発明の作用がより促進される。

（３） 実施例 以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示すもので
あり、第１図は全体構成図、第２図は第１図のII−II線
に沿う部分切欠き拡大平面図、第３図は吸気弁作動状態
と燃料噴射時期との関係を示す図、第４図は燃料噴射時
期の燃料安定性に及ぼす影響の実験結果を示すグラフ、
第５図は燃料噴射終了時期のトルク変動率に及ぼす影響
を実験結果を示すグラフ、第６図は実質休止状態にある
吸気弁の開角中心時期の相違による燃焼限界に及ぼす影
響の実験結果を示すグラフ、第７図は実質休止状態にあ
る吸気弁の開角中心時期の相違によるトルク変動率、燃
費および排ガス性状に及ぼす影響の実験結果を示すグラ
フである。

先ず第１図において、SOHC型多気筒内燃機関における
機関本体の主要部を構成すべく、シリンダブロック１の
上面にシリンダヘッド２が結合され、シリンダブロック
１に設けられた複数のシリンダ３には上面に凹部4aを有
するピストン４が摺動可能にそれぞれ嵌合され、それら
のピストン４の上面およびシリンダヘッド２間に燃焼室
５がそれぞれ形成される。

燃焼室５の天井面に開口するようにして、一対の吸気
弁口６と一対の排気弁口７とがシリンダヘッド２に設け
られる。またシリンダヘッド２には、その一側面に開口
する単一の吸気開口端９から分岐して前記一対の吸気弁
口６に個別に連なる一対の吸気ポート８と、前記一対の
排気弁口７に個別に連なるとともにシリンダヘッド２の
他側面に開口した単一の排気開口端11に共通に連なる一
対の排気ポート10とが設けられる。両吸気弁口６を個別
に開閉可能な一対の吸気弁V_I1,V_I2は、シリンダヘッド
２に配設した一対のガイド筒12にそれぞれ摺動可能に嵌
合されており、各ガイド筒12から突出した各吸気弁V_I1,
V_I2の上端部にそれぞれ固定されたリテーナ13とシリン
ダヘッド２との間には各吸気弁V_I1,V_I2を囲繞するコイ
ル状の弁バネ14がそれぞれ介設され、それらの弁ばね14
により各吸気弁V_I1,V_I2は上方すなわち閉弁方向に付勢
される。さらに両排気弁口７を個別に開閉可能な一対の
排気弁V_E1,V_E2は、シリンダヘッド２に配設された一対
のガイド筒15にそれぞれ摺動可能に嵌合されており、各
ガイド筒15から突出した各排気弁V_E1,V_E2の上端部にそ
れぞれ固定されたリテーナ16とシリンダヘッド２との間
には各排気弁V_E1,V_E2を囲繞するコイル状の弁ばね17が
それぞれ介設され、それらの弁ばね17により各排気弁V
_E1,V_E2は上方すなわち閉弁方向に付勢される。

第２図を併せて参照して、両吸気弁V_I1,V_I2および両
排気弁V_E1,V_E2に動弁装置18が連結される。この動弁装
置18は、図示しないクランクシャフトに1/2の減速比で
連動、連結される単一のカムシャフト19と、カムシャフ
ト19の回転運動を両吸気弁V_I1,V_I2の開閉運動に変換す
るための弁駆動部材としての第１および第２吸気側ロッ
カアーム20,21と、前記カムシャフト19の回転運動を両
排気弁V_E1,V_E2の開閉運動に変換するための第１および
第２排気側ロッカアーム22,23とを備える。

カムシャフト19は、シリンダヘッド２と、前記クラン
クシャフト19の軸線に沿うシリンダ３の両側で該シリン
ダヘッド２上にそれぞれ結合されるホルダ24とで、シリ
ンダ３の軸線と直交する水平な軸線を有しながら回転自
在に支承される。

カムシャフト19には、吸気側開閉作動用カム25と、該
カム25の一側に隣接配置される微小作動用カム26とが一
体に設けられるとともに、吸気側開閉作動用カム25およ
び微小作動用カム26の両側に排気側開閉作動用カム27,2
7が一体に設けられる。前記微小作動用カム26は、主と
して機関の低速運転域で両吸気弁V_I1,V_I2の一方V_I2を実
質的に休止状態とすべく基本的にはカムシャフト19を軸
線を中心とする円形の外面を有するように形成されるも
のであるが、吸気側開閉作動用カム25の高位部に対応す
る位置にはわずかに突出した突部が設けられている。し
かもカムシャフト19の軸線に沿う方向での該微小作動用
カム26の幅は比較的狭く設定される。

一方の吸気弁V_I1には第１吸気側ロッカアーム20が連
動、連結され、他方の吸気弁V_I2には第２吸気側ロッカ
アーム21が連動、連結され、両吸気側ロッカアーム20,2
1は、カムシャフト19の斜め上方位置で該カムシャフト1
9と平行な軸線を有しながらホルダ24に固定的に支持さ
れた吸気側ロッカシャフト28で揺動自在に支承される。
また両排気側ロッカアーム22,23は、両排気弁V_E1,V_E2に
個別に連動、連結されており、前記カムシャフト19の斜
め上方位置で前記吸気側ロッカシャフト28と平行にして
ホルダ24に固定的に支持された排気側ロッカシャフト29
に揺動自在に支承される。

第１吸気側ロッカアーム20の一端には吸気側開閉作動
用カム25に隣接するローラ30が軸支され、第２吸気側ロ
ッカアーム21の一端には微小作動用カム26に摺接する摺
接部31が微小作動用カム26に対応して幅を狭くしながら
設けられる。また両排気側ロッカアーム22,23の一端に
は、排気側開閉作動用カム27,27に摺接するローラ32が
それぞれ軸支される。

第１および第２吸気側ロッカアーム20,21の他端に
は、両吸気弁V_I1,V_I2の上端に当接するタペットねじ33
がそれぞれ進退自在に螺合されており、両吸気側ロッカ
アーム20,21の揺動作動に応じて各吸気弁V_I1,V_I2が開閉
作動することになる。また両排気側ロッカアーム22,23
の他端には、各排気弁V_E1,V_E2の上端に当接するタペッ
トねじ34がそれぞれ進退自在に螺合されており、両排気
側ロッカアーム22,23の揺動作動に応じて各排気弁V_E1,V
_E2が開閉作動することになる。

両吸気側ロッカアーム20,21には、両吸気弁V_I1,V_I2の
作動特性を、主として機関の低速回転域と、主として機
関の高速回転域とで切換えるべく、両吸気側ロッカアー
ム20,21の連結状態、ならびに両吸気側ロッカアーム20,
21の連結解除状態を切換可能な弁作動特性切換手段35が
設けられる。

この弁作動特性切換手段35は、両吸気側ロッカアーム
20,21を連結可能な連結ピストン36と、連結ピストン36
の移動を規制する規制部材37と、連結ピストン36および
規制部材37を連結解除側に付勢する戻しばね38とを備え
る。

連結ピストン36は、その一端と第１吸気側ロッカアー
ム20との間に油圧室39を画成しながら吸気側ロッカシャ
フト28と平行な軸線方向に移動可能にして第１吸気側ロ
ッカアーム20に摺動可能に嵌合される。また第１吸気側
ロッカアーム20には油圧室39に連通する連通路40が穿設
され、吸気側ロッカシャフト28内には、第１吸気側ロッ
カアーム20の揺動状態にかかわらず前記連通路40すなわ
ち油圧室39に常時連通する油路41（第１図参照）が設け
られる。而して該油路41は、第１図に示すように、連結
切換用電磁制御弁42を介して油圧源43に接続される。

第２吸気側ロッカアーム21には、前記連結ピストン36
の他端に閉塞端が当接される有底円筒状の規制部材37が
摺動可能に嵌合される。また戻しばね38は第２吸気側ロ
ッカアーム21および規制部材37間に縮設されており、こ
の戻しばね38のばね力により相互に当接した前記連結ピ
ストン36および規制部材37が油圧室39側に付勢される。

かかる弁作動特性切換手段35において、主として機関
の低速運転域では連結切換用電磁制御弁42により油圧室
39の油圧は解放されており、戻しばね38のばね力によ
り、連結ピストン36および規制部材37の当接面は第１お
よび第２吸気側ロッカアーム20,21間に対応する位置に
ある。したがって両吸気側ロッカアーム20,21は相互に
相対角変位可能な状態にあり、カムシャフト19の回転作
動により第１吸気側ロッカアーム20は吸気側開閉作動用
カム25との摺接に応じて揺動し、一方の吸気弁V_I1は吸
気側カム25の形状に応じたタイミングおよびリフト量で
開閉作動する。また微小作動用カム26に摺接した第２吸
気側ロッカアーム21は実質的に休止状態となり、他方の
吸気弁V_I2を実質的に休止させることができる。しかも
吸気弁V_I2は完全に休止するのではなく、一方の吸気弁V
_I1が開弁するときには開弁方向にわずかに作動するの
で、完全な閉弁状態を保ったときに生じる吸気弁V_I2の
弁座への固着および燃料の滞留を防止することができ
る。さらに排気弁V_E1,V_E2は排気側開閉作動用カム27,27
の形状に応じたタイミングおよびリフト量で開閉作動す
る。

ところで、吸気側開閉作動用カム25による吸気弁V_I1
の開弁リフト曲線C₁に対して、微小作動用カム26による
吸気弁V_I2の微小リフト曲線C₂は、第３図（ａ）で示す
ように設定される。すなわち微小リフト曲線C₂の開角中
心時期θ_C2は、開弁リフト曲線C₁の開角中心時期θ_C1よ
りもクランク角に沿う遅角側に設定され、望ましくは、
微小リフト曲線C₂の最大リフト部C_2Mは開弁リフト曲線C
₁の最大リフト部C_1Mよりもクランク角に沿う遅角側に設
定される。しかも微小リフト曲線C₂の終端時期θ_VCは、
開弁リフト曲線C₁のクランク角に沿う終端の緩衝曲線部
C_1S近傍に設定されている。

また主として機関の高速運転時には連結切換用電磁制
御弁42に開弁し、油圧室39の高油圧を作用させる。これ
により連結ピストン36は戻しばね38のばね力に抗して油
圧室39の容積を増大する方向に移動しようとし、連結ピ
ストン36および規制部材37の軸線が一致したとき、すな
わち両吸気側ロッカアーム20,21が静止状態に入ったと
きに連結ピストン36が第２吸気側ロッカアーム21に嵌合
し、両吸気側ロッカアーム20,21が連結状態となり、吸
気側開閉作動用カム25に摺接している第１吸気側ロッカ
アーム20とともに第２吸気側ロッカアーム21が揺動し、
両吸気弁V_I1,V_I2は吸気側開閉作動用カム25の形状に応
じたタイミングおよびリフト量（第３図（ａ）の開弁リ
フト曲線C₁で示すプロフィル）で開閉作動せしめられ
る。また両排気側ロッカアーム22,23は、低速運転域と
同様に排気側開閉作動用カム27,27の形状に応じたタイ
ミングおよびリフト量で両排気弁V_E1,V_E2を開閉作動せ
しめる。

シリンダヘッド２には、両排気側ロッカアーム22,23
間で上方に向かうにつれて側方に傾斜するようにしてプ
ラグ筒部44が設けられており、このプラグ筒部44から挿
入される点火プラグ45が燃焼室５の天井面略中央部でシ
リンダヘッド２に取付けられる。

再び第１図において、シリンダヘッド２の吸気開口端
９には、吸気マニホールド46と、スロットル弁47を有す
るスロットルボディ48とを介してエアクリーナ49が接続
される。而してエアクリーナ49から吸気開口端９までの
間で、スロットルボディ48および吸気マニホールド46内
には吸気路50が形成され、該吸気路50には、バイパス通
路51と、ファーストアイドル通路52とがスロットル弁47
を迂回して並行に接続されており、バイパス通路51には
バイパス用電磁制御弁53が介設され、ファーストアイド
ル通路52には機関本体の冷却水温に応じて作動するワッ
クス弁54が介設される。

吸気マニホールド46におけるシリンダヘッド２側の端
部には、前記両吸気弁V_I1,V_I2に連なる吸気系、具体的
には吸気開口端９から両吸気ポート８に向けて、吸入行
程で均等に燃料を噴射すべく燃料噴射弁55が取付けら
れ、該燃料噴射弁55には燃料供給源56が接続される。

この燃料噴射弁55は、燃料供給源56から供給される燃
料を制御可能にして噴射することが可能であるとともに
噴射した燃料を微粒化するためのアシストエアを噴射可
能に構成されるものであり、アシストエアを供給するた
めの通路57が燃料噴射弁55に接続される。而して該通路
57は、各気筒に共通な空気ヘッダ58に接続されており、
この空気ヘッダ58は、電磁式空気量制御弁59およびアイ
ドル調整ねじ60を介して、スロットル弁47よりも上流側
の吸気路50に接続される。

シリンダヘッド２の吸気開口端11には排気マニホール
ト61を介して触媒コンバータ62が接続される。

前記連結切換用電磁制御弁42、バイパス用電磁制御弁
53、燃料噴射弁55、電磁式空気量制御弁59の作動は、コ
ンピュータから成る制御手段67により制御されるもので
あり、該制御手段67には、吸気圧力センサ64で検出され
る吸気圧力P_B、機関冷却水温センサ65で検出される冷却
水温T_W、ならびに回転数センサ66で検出される機関回転
数N_Eが入力される。

而して、制御手段67は、機関が主として低速回転域に
あるときには両吸気弁V_I1,V_I2の一方V_I2を実質的に休止
させるべく両吸気側ロッカアーム20,21を連結解除状態
とするとともに機関が主として高速回転域にあるときに
は両吸気弁V_I1,V_I2を吸気側開閉作動用カム25により開
閉作動せしめるべく両吸気側ロッカアーム20,21を連結
状態とするように弁作動特性切換手段35の作動を制御す
るとともに、機関が主として低速回転域にある状態すな
わち両吸気弁V_I1,V_I2の一方V_I2が実質的に休止状態にあ
るときには燃料噴射弁55の燃料噴射時期を、第３図
（ｂ）で示すように、燃料噴射終了時期θ_FEが吸入行程
の前半たとえば吸入行程開始TDCから50〜90度の範囲と
なるように制御するものである。

次にこの実施例の作用について説明すると、機関が主
として高速回転域にあるときには、制御手段67は弁作動
特性切換手段35により両吸気側ロッカアーム20,21を連
結状態とし、動弁装置18は両吸気弁V_I1,V_I2を吸気側開
閉作動用カム25で定まるタイミングおよびリフト量で開
閉作動させる。

また機関が主として低速回転域にあるときには、制御
手段67により弁作動特性切換手段35は両吸気側ロッカア
ーム20,21の連結を解除する状態に切換作動せしめられ
る。これにより、両吸気弁V_I1,V_I2のうちの一方VV_I2は
実質的に休止状態となり、他方の吸気弁V_I1のみが吸気
側開閉作動用カム25で定まるタイミングおよびリフト量
で開閉作動せしめられる。

これにより燃焼室５内には、実質的には両吸気弁口６
の一方のみから混合気が流入することになり、燃焼室５
内にスワールが形成されることになる。しかも該スワー
ル生成時の燃料噴射弁55による燃料噴射終了時期θ_FEは
第３図（ｂ）で示すように、吸入行程の前半望ましくは
吸入行程開始TDCから50〜90度の範囲に設定されるもの
であり、噴射燃料を開閉作動している吸気弁V_I1に対応
する吸気弁口６から燃料室５内に順次導入して軸方向層
状給気を達成することが可能となり、本発明者の実験結
果を示す第４図のように、燃焼性を向上することが可能
となるとともに、本発明者の実験結果を示す第５図のよ
うに、トルク変動率を小さく抑えることができる。

さらに微小作動用カム26によりわずかに開弁される吸
気弁V_I2の開角中心時期θ_C2は、第３図（ａ）で示すよ
うに、吸入行程にあって後半側望ましくは吸入行程開始
TDCから130〜180度の範囲に設定されており、しかも微
小リフト曲線C₂の最大リフト部C_2Mは開弁リフト曲線C₁
の最大リフト部C_1Mよりもクランク角に沿う遅角側に設
定されている。そのように設定すると、吸気弁V_I2のわ
ずかな開弁に伴うスワールの乱れ発生を抑制することが
可能となる。而して開角中心時期θ_C2に対する燃焼限界
を実験結果と示すと第６図のようになり、開角中心時期
θ_C2を吸入行程にあって後半側望ましくは吸入行程開始
TDCから130〜180度の範囲に設定すると、希薄燃焼限界
が向上することが明らかである。また開角中心時期θ_C2
の相違によるトルク変動、燃費および排ガス性状に及ぼ
す影響について本発明者が実験した結果を示すと第７図
のようになり、前記開角中心時期θ_C2を吸入行程の中央
部に設定したときを破線で示す曲線としたときに、開角
中心時期θ_C2を吸入行程の後半に設定したときには実線
で示す曲線のようになり、トルク変動率および燃費を低
く抑えることができるとともに排ガス性状を良好にする
ことができる。

かかる内熱機関においてピストン４の燃焼室５に臨む
上面には凹部4aが設けられており、その凹部4aにより燃
焼室５のコンパクト化が可能となる。また動弁装置18は
両吸気弁V_I1,V_I2および面排気弁V_E1,V_E2に対して共通な
単一のカムシャフト19を備えるものであり、燃焼室５の
天井面略中央部には点火プラグ45が配設されるので、シ
リンダ３の軸線を含む平面への投影図上で両吸気弁V_I1,
V_I2が両排気弁V_E1,V_E2の軸線がなす角度を狭くすること
が可能であり、これによっても燃焼室５のコンパクト化
が可能である。このような燃焼室５のコンパクト化によ
り、燃焼室５内で生じるスワール速度を増大し、燃焼性
をより向上させることができる。

さらに燃焼噴射弁55におけるアシストエアにより噴射
燃料の微粒化を図ると、希薄燃焼性がより一層向上す
る。

また吸気弁V_I2をわずかに開いて実質休止状態とする
ことにより、吸気弁V_I2に対応する吸気ポート８内に燃
料噴射弁55から噴射される燃料が滞留することを防止
し、空燃比の変動が生じることを回避することが可能と
なる。

ところで、主として低速回転域にある状態から主とし
て高速回転域にある状態へと機関の運転領域が変化する
際に、弁作動特性切換手段35により両吸気側ロッカアー
ム20,21を連結解除状態から連結状態へと切換えるとき
に、弁作動特性切換手段35の連結ピストン36がわずかに
第２吸気側ロッカアーム21内に嵌合した状態で、吸気側
カム25による第１吸気側ロッカアーム20の叩かれによ
り、前記嵌合状態が外れて切換が失敗することがある。
而して、その切換失敗が吸気弁V_I1の開弁方向作動途中
に生じたときには、第２吸気側ロッカアーム21は第１吸
気側ロッカアーム20とともに開弁方向に揺動作動してい
る途中に第１吸気側ロッカアーム20との連結が解除され
ることになり、吸気弁V_I2は開弁作動途中から弁ばね14
により閉弁方向に反転作動することになり、その閉弁方
向への反転作動が比較的高いリフト位置で生じたときに
は吸気弁V_I2が弁座に衝撃的に着座するおそれがある。
しかるに、第２吸気側ロッカアーム21に対応してカムシ
ャフト19には微小作動用カム26が設けられており、その
微小作動用カム26によりわずかに開弁される吸気弁V_I2
の開角中心時期θ_C2が吸入行程の後半側であってしかも
閉弁時期θ_VCが吸気側開閉作動用カム25による吸気弁V
_I1の開弁リフト曲線C₁の緩衝曲線部C_1S近傍に対応する
時期に設定されている。すなわち吸気弁V_I1が比較的高
い位置までリフトした後の吸入行程では、第１および第
２吸気側ロッカアーム20,21の連結が解除されると、第
２吸気側ロッカアーム21および吸気弁V_I2の作動は微小
作動用カム26で規制されることになる。このため、弁作
動特性切換手段35による低速回転域から高速回転域への
切換失敗により吸気弁V_I2が比較的高いリフト位置から
閉弁方向に反転作動しても、第２吸気側ロッカアーム21
の閉弁方向作動が微小作動用カム26で規制されることに
より、吸気弁V_I2が衝撃的に着座することが回避され、
衝撃音の発生を防止することができる。

また機関が主として低速回転域にあるときには、制御
手段67により弁作動特性切換手段35は両吸気側ロッカア
ーム20,21の連結を解除する状態に切換作動せしめられ
る。これにより、両吸気弁V_I1,V_I2のうちの一方V_I2は実
質的に休止状態となり、他方の吸気弁V_I1のみが吸気側
カム25で定まるタイミングおよびリフト量で開閉作動せ
しめられる。

第８図、第９図および第10図は本発明の他の実施例を
示すものであり、上述の実施例に対応する部分には同一
の参照符号を付す。

この動弁装置18′は、カムシャフト19′と、カムシャ
フト19′の回転運動を両吸気弁V_I1,V_I2の開閉運動に変
換するための弁駆動部材としての第１、第２および第３
吸気側ロッカアーム71,72,73と、前記カムシャフト19′
の回転運動を両排気弁V_E1,V_E2の開閉運動に変換するた
めの第１および第２排気側ロッカアーム22,23とを備え
る。

カムシャフト19′には、機関の低速運転に対応した形
状の第１吸気側開閉作動用カム74と、機関の高速運転に
対応した形状に形成されながら第１吸気側開閉作動用カ
ム74の一側に隣接配置される第２吸気側開閉作動用カム
75と、第２吸気側開閉作動用カム75の一側に隣接する微
小作動用カム76とが一体に設けられるとともに、第１吸
気側開閉作動用カム74および微小作動用カム76の両側に
排気側開閉作動用カム27,27が一体に設けられる。

一方の吸気弁V_I1には第１吸気側ロッカアーム71が連
動、連結され、他方の吸気弁V_I2には第３吸気側ロッカ
アーム73が連動、連結され、両吸気弁V_I1,V_I2に対して
自由となり得る第２吸気側ロッカアーム72が第１および
第３吸気側ロッカアーム71,73間に配置される。而して
各吸気側ロッカアーム71〜73は吸気側ロッカシャフト28
で揺動自在に支承される。また両排気弁V_E1,V_E2に個別
に連動、連結された第１および第２排気側ロッカアーム
22,23は排気側ロッカシャフト29に揺動自在に支承され
る。

第１吸気側ロッカアーム71の一端は第１吸気側開閉作
動用カム74に摺接され、第３吸気側ロッカアーム73の一
端は微小作動用カム76に摺接され、第２吸気側ロッカア
ーム72は第２吸気側開閉作動用カム75に摺接される。ま
た両排気側ロッカアーム22,23の一端は排気側開閉作動
用カム27,27にそれぞれ摺接される。

ところで、ホルダ24の上端には支持板78が固設されて
おり、この支持板78には、第２吸気側ロッカアーム72を
カムシャフト19′の第２吸気側開閉作動用カム75に摺接
させる方向に弾発付勢するロストモーション機構79が配
設される。

各吸気側ロッカアーム71〜73には弁作動特性切換手段
35′が設けられており、この弁作動特性切換手段35′
は、第１吸気側ロッカアーム71および第２吸気側ロッカ
アーム72を連結可能な連結ピストン82と、第２吸気側ロ
ッカアーム72および第３吸気側ロッカアーム73を連結可
能な連結ピン83と、連結ピストン82および連結 ピン83の移動を規制する規制部材84と、連結ピストン8
2、連結ピン83および規制部材84を連結解除側に付勢す
る戻しばね85とを備える。

連結ピストン82は、吸気側ロッカシャフト28と平行な
軸線方向に移動可能として第１吸気側ロッカアーム71に
摺動可能に嵌合され、該連結ピストン82の一端と第１吸
気側ロッカアーム71との間には、吸気側ロッカシャフト
28内の油路41に通じる油圧室86が画成される。第２吸気
側ロッカアーム72には、前記連結ピストン82の他端に一
端が当接される連結ピン83が吸気側ロッカシャフト28と
平行な軸線方向に摺動可能に嵌合される。さらに第３吸
気側ロッカアーム73には、連結ピン83の他端に当接する
有底円筒状の規制部材84が吸気側ロッカシャフト28と平
行な軸線方向に摺動可能に嵌合されており、戻しばね85
は、規制部材84および第３吸気側ロッカアーム73間に縮
設される。

かかる弁作動特性切換手段35′では、主として機関の
低速回転域で油圧室86の油圧を解放すると、戻しばね85
のばね力により、連結ピストン82および連結ピン83の当
接面は第１吸気側ロッカアーム71および第２吸気側ロッ
カアーム72間に対応する位置にあり，連結ピン83および
規制部材84の当接面は第２吸気側ロッカアーム72および
第３吸気側ロッカアーム72間に対応する位置にある。し
たがって各ロッカアーム71〜73は相互に相対角変位可能
な状態にあり、カムシャフト19′の回転作動により第１
吸気側ロッカアーム71は第１吸気側開閉作動用カム74と
の摺接に応じて揺動し、一方の吸気弁V_I1は第１吸気側
開閉作動用カム74の形状に応じたタイミングおよびリフ
ト量で開閉作動する。また微小作動用カム76に摺接した
第３吸気側ロッカアーム73は実質的に休止状態となり、
他方の吸気弁V_I2を実質的に休止させることができる。
さらに第２吸気側ロッカアーム72は第２吸気側開閉作動
用カム75との摺接に応じて揺動するが、その揺動動作は
第１および第３吸気側ロッカアーム71,73に何らの影響
も及ぼさない。また排気弁V_E1,V_E2は排気側開閉作動用
カム27,27の形状に応じたタイミングおよびリフト量で
開閉作動する。

ところで、微小作動用カム76による吸気弁V_I2の微小
リフト曲線C₂における開角中心時期θ_C2は、第10図に示
すように、第１吸気側開閉作動用カム74による吸気弁V
_I1の開弁リフト曲線C₁′における開角中心時期θ_C1′よ
りもクランク角に沿う遅角側の吸入行程、望ましくは吸
入行程開始TDCから130〜180度の範囲に設定されてい
る。しかも微小作動用カム76によりわずかに開弁される
吸気弁V_I2の閉弁時期θ_VCは、第１吸気側開閉作動用カ
ム74による吸気弁V_I1の開弁リフト曲線C₁′におけるク
ランク角に沿う終端部の緩衝曲線部C_1S′に対応する部
分に設定されるものである。

主として機関の高速回転域で油圧室86に高油圧を作用
させると、連結ピストン82は連結ピン83を押圧しながら
戻しばね85のばね力に抗して油圧室86の容積を増大する
方向に移動しようとし、連結ピストン82、連結ピン83お
よび規制部材84の軸線が一致したとき、すなわち各吸気
側ロッカアーム71〜73が静止状態に入ったときに連結ピ
ストン82が第２吸気側ロッカアーム72に嵌合し、それに
応じて連結ピン33が第吸気側ロッカアーム73に嵌合する
ことにより、各吸気側ロッカアーム71〜73が連結状態と
なる。したがって第２吸気側開閉作動用カム75に摺接し
ている第２吸気側ロッカアーム72とともに第１および第
３吸気側ロッカアーム71,73が揺動し、両吸気弁V_I1,V_I2
は第２吸気側開閉作動用カム75の形状に応じたタイミン
グおよびリフト量で、第10図の開弁リフト曲線C₃で示す
ように開閉作動せしめられる。また両排気側ロッカアー
ム22,23は、低速運転域と同様に排気側開閉作動用カム2
7,27の形状に応じたタイミングおよびリフト量で両排気
弁V_E1,V_E2を開閉作動せしめる。

このような動弁装置18′を備える内燃機関において
も、第１図ないし第７図で示した実施例と同様の制御を
行なうことにより、上記実施例と同様の効果を奏するこ
とができる。

C.発明の効果 以上のように各請求項の発明によれば、主として機関
の低速運転域における吸入行程では、開閉作動用カムに
より開閉駆動される一方の吸気弁よりも遅れて微小カム
により地方の吸気弁を僅かに開くようにしたので、該地
方の吸気弁の、実質休止状態となるような僅かな開き動
作がスワール生成に与える悪影響を排除して燃焼性を向
上することができ、しかも弁作動特性切換手段による弁
作動特性切換が失敗して他方の吸気弁が比較的高リフト
まで開弁方向に作動した後に閉弁方向に反転作動して
も、微小作動用カムの規制により吸気弁が弁座に直接衝
突することを回避して衝撃音の発生を効果的に防止でき
る。

その上、燃料噴射終了時期を、前記他方の吸気弁が殆
ど開かれていない吸入行程の前半に設定したので、該他
方の吸気弁を上記のように僅かに開き動作させるにも係
わらず良好な層状給気が達成され、トルク変動を抑える
ことが可能となる。

また請求項２の発明によれば、微小作動用カムによる
微小リフト曲線の最大リフト部を開閉作動用カムによる
開弁リフト曲線の最大リフト部よりもクランク角に沿う
後方側に設定することにより、他方の吸気弁が僅かに開
いたときのスワール生成阻害をより有効に回避すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第１図は全体構成図、第２図は第１図のII−II線に
沿う部分切欠き拡大平面図、第３図は吸気弁作動状態と
燃料噴射時期との関係を示す図、第４図は燃料噴射時期
の燃焼安定性に及ぼす影響の実験結果を示すグラフ、第
５図は燃料噴射終了時期のトルク変動率に及ぼす影響を
実験結果を示すグラフ、第６図は実質休止状態にある吸
気弁の開角中心時期の相違による燃焼限界に及ぼす影響
の実験結果を示すグラフ、第７図は実質休止状態にある
吸気弁の開角中心時期の相違によるトルク変動率、燃費
および排ガス性状に及ぼす影響の実験結果を示すグラ
フ、第８図ないし第10図は本発明の他の実施例を示すも
のであり、第８図は動弁装置の縦断面図であって第９図
のVIII−VIII線断面図、第９図は第８図のIX−IX線断面
図、第10図は吸気弁作動状態と燃料噴射時期との関係を
示す図である。 18,18′……動弁装置、19,19′……カムシャフト、20,2
1;71,72,73……弁駆動部材としての吸気側ロッカアー
ム、25,74,75……開閉作動用カム、26,76……微小作動
用カム、35,35′……弁作動特性切換手段、55……燃料
噴射弁、 C₁,C₁′……開弁リフト曲線、C_1M,C_2M……最大リフト
部、C_1S,C_1S′……緩衝曲線部、C₂……微小リフト曲
線、V_I1,V_I2……吸気弁、θ_C1,θ_C1′，θ_C2……開角中
心時期、θ_FE……燃料噴射終了時期、θ_VC……終端時期

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｆ 9247−3Ｇ (56)参考文献 特開 昭63−124817（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−80735（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主として機関の低速運転域での吸入行程で
   一対の吸気弁（V_I1,V₁₂）のうち一方の吸気弁（V_I1）を
   開閉駆動するための開閉作動用カム（25,74）、ならび
   に他方の吸気弁（V_I2）を実質的な休止状態とする程度
   の微小量だけ開くための微小作動用カム（26,76）を含
   む複数のカム（25,26;74,75,76）が設けられたカムシャ
   フト（19,19′）を備える動弁装置（18,18′）には、両
   吸気弁（V_I1,V_I2）の作動特性を機関の運転状態に応じ
   て切換可能な弁作動特性切換手段（35,35′）が設けら
   れ、前記一対の吸気弁（V_I1,V_I2）に連なる吸気系に対
   し吸入行程で燃料噴射を行う燃料噴射弁（55）を備えて
   なる、内燃機関において、 前記微小作動用カム（26,76）は、主として機関の低速
   運転域での開閉作動用カム（25,74）による一方の吸気
   弁（V_I1）の開弁リフト曲線（C₁,C₁′）の開角中心時期
   （θ_C1,θ_C1′）よりも遅角側に開角中心時期（θ_C2）
   を有するとともに前記開弁リフト曲線（C₁,C₁′）のク
   ランク角に沿う終端の緩衝曲線部（C_1S,C_1S′）近傍に
   終端時期（θ_VC）を有する微小リフト曲線（C₂）で他方
   の吸気弁（V_I2）を開くべく形成され、実質的に前記一
   方の吸気弁（V_I1）のみが開閉作動している運転状態で
   の前記燃料噴射弁（55）の燃料噴射終了時期（θ_EF）が
   吸入行程前半に設定されることを特徴とする内燃機関。
2. 【請求項２】微小作動用カム（26,76）による微小リフ
   ト曲線（C₂）の最大リフト部（C_2M）は、開閉作動用カ
   ム（25,74）による開弁リフト曲線（C₁,C₁′）の最大リ
   フト部（C_1M,C_1M′）よりもクランク角に沿う後方側に
   設定されることを特徴とする請求項第項記載の内燃機
   関。
3. 【請求項３】動弁装置（18,18′）は、カムシャフト（1
   9,19′）の各カム（25,26;74,75,76）および一対の吸気
   弁（V_I1,V_I2）間で相互に隣接して設けられる複数の弁
   駆動部材（20,21;71,72,73）を備え、弁作動特性切換手
   段（35,35′）は、隣接した弁駆動部材（20,21;71,72,7
   3）相互の連結および連結解除を切換可能に構成される
   ことを特徴とする請求項第項又は第項記載の内燃機
   関。