JPS6085206A - 内燃機関の弁作動切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は内燃機関の吸・排気弁の弁作動を切換える装置
に関する。

〈背景技術〉 吸・排気弁の弁作動の切換えは、例えば運転条件に応じ
て一部の気筒の運転を休止させる気筒数制御機関や、弁
の揚程あるいは開閉時期を切換える２段カム切換機関等
に用いられており、ロッカシャフトに設けたロッカアー
ムをロッカシャフトの軸方向に移動させてカムシャフト
に形成したプロフィルの異なる一対のカムの一方と選択
的に係合させることによシ行うようにしたものである。

この種の弁作動切換装置としては、先に提案された特開
昭５４−１４００１５号公報で開示されたものがある。

このものは、ロッカアーム移動用の油圧アクチュエータ
が作動した時に、ロッカアームがカムのペースサークル
にある時には移動し、リフト中においてはスプリングに
よって油圧アクチュエータの付勢力を貯えておき、リフ
トが終了した直後にカムのベースサークルになった状態
でロッカアームが移動するように７なっている。更に、
カムのベースサークルにおけるロッカアームの移動タイ
ミングをカムシャフトに取シ付けたストッパガイドによ
って限定している。即ち、カムシャフトの半径方向には
撓み易く軸方向には比較的剛としたス−トッパガイドを
、２つのカム間のカムシャフト外周にカムベースサーク
ルの後半部分においてカム面よシ突出させて設けること
によυ、カムのベースサークル領域におけるロッカアー
ムの移動開始可能領域を限定している。

しかしながら、この場合、カムシャフトは高速でも回転
するために、その時の遠心力によってストッパガイドが
脱落する可能性があると共に、ロッカアームを移動させ
るための付勢力を大きくするとストッパガイドが破損す
る危険性が大である等信頼性の点で大きな問題がおる。

更には、ストッパガイドの変形等によシロツカアームの
移動タイミングにずれが生ずる恐れもある。

また、ロッカアーム移動用に油圧アクチュエータを用い
てお９、特別の圧力源が盛装になると共に油圧回路等構
成が複雑になるという欠点がある。

〈発明の目的〉 本発明は上記の間順点に鑑みてなされたもので、ロッカ
アームの移動タイミング制御の信頼性が高く、また構成
の簡単なロッカアーム移動用アクチュエータを有する低
コストの内燃機関の弁作動切換装置を提供することを目
的とする。

〈発明の概要〉 このため、本発明はロッカアームの移動を規制するスト
ッパと、ロッカアームを弁作動切換信号゛　に基づいて
ロッカシャフト軸方向に付勢する付勢手段の付勢力が、
ロッカアームに作用している状態でカムのり７ト時ロッ
カアームと係合連動し、カムのリフト終了時に前記スト
ッパによる規制を解除する解除手段と全ロッカシャフト
等の静止部に設ける構成として、ロッカアームの移動タ
イミ″　ングをとるようにすると共に、付勢手段の付勢
力発生源として機関の吸入負圧を用いるようにした。

〈実施例〉 以下、本発明を排気ターボ過給機付内燃機関に適用した
実施例について説明する。

ここで、本実施例の要部構成を説明する前に、本発明を
適用した過給機付内燃機関における弁作動特性に関して
説明する。

過給機付内燃機関にあっては、過給が行われる高速高負
荷時に杜、ノッキングを防止しつつ出力を確保するため
に圧縮比を小さくし、一方、過給が効かない低速高負荷
時では出力確保のため、又、その他過給を効かせない部
分負荷時では燃費向上のため圧縮比を大きくするように
可変制御できることが望ましい。しかし、ピスト／スト
ローク量を可変にすることによって圧縮比を可変制御す
ることは実質的に困難２である。

ところで、吸気弁は圧縮行程の適当な時期に閉弁し、こ
の時点から実質釣力圧縮が開始される。

従って機関の仕様から決定される圧縮比に対し実質的な
圧縮比（以下、実圧縮比とする）は、前記機関の仕様と
この吸気弁閉弁時期とによって決定されることとガる。

この現象を利用すれば、過給の効かない低速及び部分負
荷領域では吸気弁の閉時期を早めて実圧動比を向上させ
燃費の悪化を防止する一方、高速高負荷域では吸気弁の
閉時期を遅らせて実圧縮比を低下させ、ノッキング領域
を高過給圧側にスライドさせて、十分な過給圧のもとで
運転し、もって出力を確保することができる。

一方、吸気弁の開時期については、吸気の慣性効果を狙
って高速運転時に開時期を早めようとすると排気弁との
オーバーラツプ期間が大きくなる結果、鵠速で排気圧力
が大となる排気ターボ過給機の場合、オーバーラツプ期
間中に排気が吸気系に逆流して、却って充填効率、排気
効率が低下して出力が低下する恐れがある。

このため、吸気弁の開時期の進みは比較的小さく、かつ
、回転速度による変化も小さく（変化なしも含めて）す
ることが望ましい。

以上の点から、以下に説明する弁作動切換装置において
は、吸気弁閉時期の遅れを犬、吸気弁開時期の進みを小
となるようなプロフィルを有した高速用カムと、吸気弁
閉時期の遅をを小、吸気弁開時期の進みも小（高速用カ
ムと同等もしくはやや小）となるようなプロフィルを有
した低速用カムとを使用し、ロッカアームを移動させて
これら２種類のカムとの保合を切換えることによｐ、弁
作動の切換えを行う構成とする。

次に、本発明に係る弁作動切換装置の構成を第１図〜第
５図に基づいて説明する。

図において、カムシャフト１はロッカルーム内に回転自
由に軸支されておシ、その上方位置にロッカシャフト２
が固定支持されている。カムシャフト１には、ナ１〜す
４の各気筒毎に吸気弁作動特性を切換えるべくプロフィ
ルの異なる一対の吸気弁作動用カム、即ち、低速用カム
３と高速用力　。

ム４が形成されている。

そして、前記低速用カム３は前述したように吸気弁の閉
時期の遅れを／Ｊ％さくシ（下死点後２５゜程度）、開
時期の進みを小さくした（上死点前５°　゛程度）プロ
フィルを有し、高速用カム４は同じく吸気弁閉時期の遅
れを犬きくシ（下死点後６５°程度）、開時期の進与を
低速用カムよシはやや大きいが閉時期の変化に比べて変
化を小さくした（上死点前１０°程度）プロフィルを有
している。

ロッカシャフト２には各気筒＋１〜＋４毎に、吸気弁駆
動用のロッカアーム５が回転並びに軸方向スライド自由
に軸支されており、その軸方向スライドによシ低連用カ
ム３又は高速用カム４に選択的に係合するようになって
いる。

また、これらロッカアーム５を仕切るように設けたフレ
ーム６は、ロッカシャフト２に軸方向スライド自由に嵌
合され、その両端には、弁作動切換信号に基づいてロッ
カアーム５をロッカシャフト軸方向に付勢するための後
述する一対の負圧アクチュエータ２０．２１のロッ：ド
２０Ａ、２１Ａが係合固定されておシ、負圧アクチュエ
ータ２０゜２１によシ軸方向に切換シントされるように
なっている。各ロッカアーム５の両側方には、ロッカア
ーム側が大径に形成されロッカシャフト２にロッカシャ
フト軸方向スライド自由に嵌合するスライダ８，９が設
けられておシ、ロッカシャフト２に第３図に示すように
植設したストッパ１０．１１と係合可能に構成されてい
る（ストッパ１０．１１は他の静止部から延設してもよ
い）。また、各スライダ８，９のロッカアーム側端面に
は、ロッカアーム５の両側面にそれぞれ第２図に示すよ
うにスプリング１２によシ突出付勢され止め具１３によ
シ係止されて出没自由に設けられたビン１４゜１５が突
入可能なピン六８ａ　、９ａが形成されている。１６は
ロッカアーム５を跨ぐようにして一端が一方のスライダ
８に固定され、他端がもう一方のスライダ９に相互回動
自由に当接する板はねである。そして、各スライダ８，
９０大径部とフレーム６の仕切壁６Ａとの間にそれぞれ
スプリング１７．１８を介装しである。

次に前述した一対の負圧アクチュエータ２０゜２１は、
それぞれロッド２０Ａ、２１Ａの一端が連結するダイア
フラム２０Ｂ、２１Ｂによシ、開口２０Ｃ，２１Ｃを介
して常時大気に連通ずる大気室２０Ｄ、２１Ｄと弁作動
信号に基づいて切換動作する電磁方向切換弁２２を介し
て機関の吸入負圧が導入される負圧室２０Ｅ、２１Ｅと
の２室に画成されている。また、第１図に示すように電
磁方向切換弁２２と吸入負圧源との間の負圧回路には、
アキュムレータ２３と電磁方向切換弁２２側から吸入負
圧源側への流れのみを許容する逆止弁２４とが介装され
ている。

更に、負圧アクチュエータ２０側のロッド２０Ａには、
その外周部の２個所に周溝２５．２６が形成され、ロッ
ド２０ＡＩ７）移動を規制する規制手段２７のボール２
８が嵌合できるようになっている。前記規制手段２７は
ケース２９内にスプリング３０を有し、該スプリング３
０によりロッド３１を介して前記ボール２８を負圧アク
チュエータ２０のロッド２０Ａ外周面に常時押圧するよ
う構成されている。

次に作用を説明する。

機関の低速及び部分負荷運転時には、図示しない制御回
路からの信号により、電磁方向切換弁２２は、負圧アク
チュエータ２１側の負圧室２１Ｋが。

吸入負圧源と連通し負圧になシ、一方、負圧アクチュエ
ータ２０側の負圧室２０Ｅは大気に連通ずるので、フレ
ーム６が第１図示の位置になシ規制手段２７のボール２
８がロッド２０Ａの図中左側の周溝２５に嵌合する。

このため、スプリング１７が圧縮されその圧縮　□弾性
力でスライダ８を移動し、そのビン穴８ａにロッカアー
ム５のビン１４が突入すると共に、ロッカアーム５を低
速用カム３１１！Ｉに押圧して低速用カム３と係合させ
、当該スライダ８がロツカアー　゛ム５と一体に揺動で
きるようにする。

一方、他のスライダ９は板ばね１６のはね力に　。

よってロッカアーム５から分離される。従って、：咳運
転領域に適した実圧縮比大、オーバ？ツブ小なる吸気弁
の弁作動が得られ出力の確保と燃費向上が得られる。

次に機関運転状態が高速高負荷運転に移行すると、制御
回路からの切換信号により、電磁方向切換弁２２が第１
図示と祉反対の位置にセットされる。これによシ、前述
とは逆に負圧アクチュエータ２０側の負圧室２０Ｅが負
圧源に連通し負圧になシ、負圧アクチュエータ２１側の
負圧室２１Ｋが大気に連通ずる。これによシ、各ダイヤ
フラム２０Ｂ、２１Ｂが変位しロッド２０Ａ、２１Ａを
介してフレーム６が第１図中左方向に規制手段２７のボ
ール２Ｂが右側の周溝２６に嵌合するまで移動する。す
ると、スプリング１Ｔと１８の対応するスライダ８と９
に対する弾性付勢力か逆転し、それまでロッカアーム５
と分離していたスライダ９が図中左方向に移動するが、
ストッパ１１によｐ係止されロッカアーム５にその押圧
力は加わらずロッカアーム５の移動は規制される。この
時に、ロッカアーム５がカム３のベースサークルにある
とすると、第３図に示すようにスライダ９のビン穴９ａ
とビン１５との位置がずれているため、ビン１５はスラ
イダ９に押されてロッカアーム５内に引っ込む。一方、
ロッカアーム５と係合しているスライダ８は、板はね１
６により図中左方向に押されて移動し、第４図示のよう
にビン１４が外れてロッカアーム５と分離される。

この状態において、カムシャフト１０回転ニ伴って低速
用カム３がリフトし、ロッカアーム５が回動してビン１
５とビン穴９ａとの位置が一致すると、この時点でビン
１５がスプリングのはね力によシビン穴りａ内に突入し
、ロッカアーム５と一体にスライダ９が回動する。そし
て、低速用カム３のリフトが終了した後にベースサーク
ルになった時点で、第４図に示すようにスライダ９とス
トッパ１１との係合が外れ、スプリング１８の弾性力に
よってスライダ９及びロッカアーム５が共に移動し、低
速用カム３から高速用カム４へ係合を切換えられる。従
って、実圧縮比小、オーパラ、ツブも小力る弁作動特性
が得られ、過給効果を充分に発揮でき最高出力を確保で
きる。

かかる構成にすれは、切換信号が例時出力されても、ロ
ッカアームはカムがベースサークルにある区間で自動的
に切換移動し、しかも、その移動が必ずカムリフト終了
直後に開始される。従って、機関回転が高速となって切
換可能時間が短縮されても充分に切換移動できると共に
、カム等の破損も防止できる。

また、ストッパ機構が回転しないロッカシャフト等に設
けであるので、従来のカムシャフト側に設けたものよ）
も信頼性が向上する。更にアクチュエータの付勢力が加
わってからロッカアームが移動を開始するまでにある程
度時間的余裕があるので、アクチュエータの応答速度は
比較的ゆつくシでもよい。

しかも、ロッカアーム移動用アクチュエータの付勢力発
生源として油圧を用いず機関吸入負圧を利用するように
したので、特別の圧力源が不用となシ構成も簡単化され
低コスト化を図れる。また、その負圧アクチュエータの
構成をスプリングオフセット形式ではなく２個のアクチ
ュエータを対として用いロッカアームを切換シフトする
と共に、小さ力負圧では移動しないように規制手段を設
けであるので、過給機付内燃機関で過給領域での運転が
継続して、吸入負圧の発生が少い場合とか、時間経過と
共にアクチュエータ内の負圧がリークしたような場合ア
クチュエータが作動することがなくロッカアームの移動
が途中で止ま）両方のカムに係合するといった、いわゆ
る誤動作を生ずることはない。更に、予め付勢力を作用
させた状態で各ロッカアーム毎に自動的にタイミングを
とって移動する構成であシ、油°圧に比べて応答性が低
下する吸入負圧の場合でも、全気筒同時に、任意のタイ
ミングでアクチュエータを移動させればよいので、アク
チュエータの移動タイミングをとる必狭がないという利
点がある。

尚、本実施例は排気ターボ過給機付内燃機関に適用した
ものを示したが、この他の２段カム切換機関、又、排気
弁の弁作動を切換える気筒数制御機関にも適用できるこ
とは勿論である。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、機関回転の高速域に
おいてもロッカアームをカムのベースサークル区間中に
充分に切換移動することができ、弁作動切換精度を向上
することができる。まだ、ストッパ機構を回転しないロ
ッカシャフト等に設けたので、ストッパの脱落等の危険
が全くなく、信頼性を大幅に向上できる。更にアクチュ
エータを油圧式でなく機関吸入負圧を利用した負圧式と
したので、特別の圧力源が不用であると共に構成も単純
なのでコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す構成図、第２図は同上
実施例のロッカアームのビン取付部の詳細図、第３図は
同上実施例のビンとビン穴の位置関係の説明図、第４図
は同上実施例のカムとロッカアームの係合部の拡大図、
第５図は負圧アクチュエータ部分の拡大図である。 １・・・カムシャフト　２・・・ロッカシャフト３・・
・低速用カム　４・・・高速用カム　５・・・ロッカア
ーム　６・・・フレーム　８，９・・・スライダー　１
７．１８・・・スプリング　２０．２１・・・負圧アク
チュエータ　２２・・・電磁方向切換弁特許出願人　日
産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　冨二雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロッカアームをロッカシャフトの軸方向に移動させて、
   該ロッカシャフトと平行に配設されたカムシャフトの軸
   方向に並設したプロフィルの異なる一対のカムのいずれ
   か一方と選択的に係合させることによシ、このロッカア
   ームを介して駆動される弁の作動を切換えるようにした
   内燃機関の弁作動切換装置において、弁作動切換信号に
   基づいて前記ロッカアームをロッカシャフト軸方向に付
   勢する付勢手段と、ロッカアームの移動を規制するスト
   ッパと、前記付勢手段による付勢力が作用している状態
   でロッカアームと保合状態にあるカムのリフト時にロッ
   カアームと係合連動しカムリフト終了時に前記ストッパ
   による規制を解除する解除手段とを設けると共に、前記
   付勢手段の付勢力発生源として機関の吸入負圧を用いる
   構成としたことを特徴とする内燃機関の弁作動切換装置
   。