JPS6085207A - 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。

く背景技術〉 吸・排気弁の弁作動の切換えは例えば運転条件に応して
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、ロノカシャフ１゛に設けたロッカアー
ムを口、カシャフトの軸方向に移動させてカムシャツ１
−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り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ヘースザークル
にあるときには移動し、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ヘースサ〜クルになった状
態でロッカアームが移動するようになっている。更に、
カムのヘ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り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、パガイドを、
２つのカム間のカムシャフト外周にカムヘースサークル
の後半部分においてカム面より突出させて設けることに
より、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ある。

更には、ストソバカイトの変形等によりロッカアームの
移動タイミングにずれが生ずる忽れもある。

また、ロッカアーム移動用に油圧アクチュエータを用い
ており、特別の圧力源が必要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。

〈発明の目的ン 本発明は上記の問題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Ｐ、機関の弁作動切換装置を提供することを
目的とする。

〈発明の櫃要〉 このため、本発明はロッカアームの移動を規制するスト
フパと、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リフト時ロッカア
ームと保合連動し、カムのリフト終了時にｎｊｊ記スト
ッパによる規制を解除する解除手段とをロンカシャフト
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、かつ、付勢手段のロ
ッカシャフト軸方向への移動を規制する規制手段を設け
ると共に、この規制手段による規？ｔ１１１を弁作動切
換信号の出力から所定時間経過後に解除するようにした
。

〈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
荷時には、ノンキングを防止しつつ出力を確保するため
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、ピストンストロ
ーフ量を可変にすることによって圧縮比を可変制御する
ことば実質的に困難である。

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

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なる。

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縮比を向上させ
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、ノンキング領域
を高過給圧倒にスライドさせて、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
オーパーラ・７ブ期間か大きくなる結果、高速で排気圧
力が大となるυ１気ターボ過給機の場合、オーバーラン
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。

、】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大、吸気弁開時期の進みを小
とするようなプロフィルを有した高速用カムと、吸気弁
閉時期の遅れを小、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種類のカムとの係合を切換えることにより、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
４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
由に軸支されており、その上方位置にロソカシャフｌ−
２が固定支持されている。カムシャツ１〜１には、＃１
〜＃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、即ぢ、低速用
カム３と高速用カム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
時期の遅れを小さくシ（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大き
くシ（下死点後６５゛程度）開時期の進みを低速用カム
より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〜＃４４ｉｉ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り低速
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、その一端には、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イ１勢するための後
述する負圧アクチュエータ２０のロッド２】が係合固定
されており、負圧アクチュエータ２０により軸方向に切
換シフ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が設けられており、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。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により突出付勢
され止め具１３により係止されて出没自由に設けられた
ピン１４．１５が突入可能なピン穴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ばねである。

そして、各スライダ８，９の大径部とフレーム６の仕切
壁６Ａとの間にそれぞれスプリング１７．１８が介装し
である。

次に前述の負圧アクチュエータについて詳述する。

負圧アクチュエータ２０はフレーム６に係合するロッド
２１の他端が連結するダイアフラム２２により、開口２
３を介して常時大気に連通ずる大気室２４と、第１の電
磁方向仕切弁２７を介して大気又は機関の吸入負圧源に
連通可能な負圧室２５とに画成されている。そして、負
圧室２５にはダイアフラム２２を常時大気室２４側に弾
性付勢するリターンスプリング２６が設けられている。

また、第１の電磁方向切換弁２７と吸入負圧源との間の
負圧回路にはアキュムレータ２８と切換弁２７側から吸
入負圧源側への流れのみを許容する逆止弁２９とが介装
されている。

更に、負圧アクチュエータ２０のロソＩ’　２１外周部
の２ケ所には周溝２１ａ、２１ｂが形成され、ロット２
１の移動を規制する規制手段３０のボール３１が嵌合で
きるようになっている。前記規制手段３０ば、ケース内
を一端が前記ボール３１に当接ずろロノＦ’３３の他端
が連結するダイアフラム３４により、開口３５ａを介し
て大気に開放された大気室３５と第１及び第２電磁方向
切換弁２７．４０を介して大気又は吸入負圧源と連通ず
る負圧室３６とに画成されており、負圧室３６にはリタ
ーンスプリング３７が設りられている。また、規制手段
３０の負圧室３６と第２電磁方向切換弁４０との間の負
圧回路には絞り４１が介装され、弁作動切換信号に基づ
いて負圧アクチュエータ２０内に負圧が導入されたとき
に、該絞り４１により規制手段３０の負圧室３６への負
圧導入に所定の時間遅れをもたせるようにしている。前
記第２電磁方向切換弁４０の切換動作は、固定体に固定
した固定接点４２ａとフレーム６に設けた可動接点４２
ｂからなりフレーム６の四ツカシャフト軸方向への移動
によりオン・オフするスイッチ４２によって行われるよ
うになっている。

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７ない制御
回路からの信号により第１電磁方向切換弁２７は第１図
に示す位置にセットされており、この状態では負圧アク
チュエータ２０の負圧室２５は大気に連通し大気圧にな
っている。このため、リターンスプリング２６の弾性付
勢力に基づいてフレーム６が第１図示の位置にある。こ
れにより、第２電磁方向切換弁４０はスイッチ４２がオ
フ状態にあり、第１図示の位置にセントされ、また、規
制手段３０の負圧室３６内は大気圧になっていて、その
リターンスプリング３７の弾性付勢力によりダイアフラ
ム３４、ロッド３３を介してボール３１がロソｌ”　２
１の図中左側の周溝２１２に嵌合している。

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を押圧し、ロッカアーム５の揺動に伴いピン
穴８ａにロッカアーム５のピン１４が突入し、ストッパ
１０との係合が解除されることにより、ロッカアーム５
を低速用カム３側に押圧しツカアーム５と一体に揺動す
る。一方、他のスライダ９は板ばね１６のばね力によっ
てロッカアーム５から分離されている。従って、該運転
領域に適した実圧縮比大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、第１電磁方向切換弁２７
が第１図示とは反対の位置にセントされる。これにより
、負圧アクチュエータ２０の負圧室２５が負圧源に連通
し負圧が導入される。その時、第２電磁方向切換弁４０
を介して規制手段３０の負圧室３６にも負圧が導入され
るが、その負圧回路に介装した絞り４１の作用により徐
々に行われ、負圧アクチュエータ２０の負圧室２５内の
負圧値が十分になるまでは、規制手段３０による負圧ア
クチュエータ２０の移動に対する規制力が解除されない
。

そして、規制手段３０の規制が解除される時には負圧ア
クチュエータ２０の負圧室２５内が十分な負圧状態にな
っているため、前記解除と同時にダイアフラム２２の変
位によりロッド２１が第１図中左方向へその周溝２１　
ｂが規制手段３０のボール３１に対応すル位置にくるま
で移動し、これに伴ってフレーム６も同方向に移動する
。すると、スプリング１７と１８の対応するスライダ８
と９に対する弾性付勢が逆転し７、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、パ１１により係止されロッカアーム５にその
押圧力は加わらすロッカアーム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のヘースザークルに
あるとすると、第３図示のようにスライダ９のピン穴９
ａとピン１５との位置かずれているため、ピン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ば、板ばね
１６により図中左方向に押されて移動し、第４図示のよ
うにピン１４か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１の回転に伴って低速
用カム３がリフトし、口、カアーム５が回転してピン１
５とピン穴９ａとの位置が一致すると、この時点でピン
１５がスプリングのはね力によりピン穴り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ヘースザーク
ルになった時点で、第４図示のようにスライダつとスト
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、実圧縮比小なる弁作動特性が得られ、過給効果を十
分に発揮でき最高出力を確保できる。尚、フレーム６の
移動によりスイッチ４２がオンとなり第２電磁方向切換
弁４０が第１図示とは逆の位置にセントされ、規制手段
３０の負圧室３６に大気が導入され周溝２１　ｂにボー
ル３１を押圧して負圧アクチュエータ２０の移動が規制
される。

かかる構成によれば、切換信号が何時出力されても、ロ
ッカアームはカムがヘースサークルにある区間で自動的
に切換移動し、また、その移動が必ずカムリフト終了直
後に開始される。しかも、負圧アクチュエータ内の負圧
が十分増大するまでアクチュエータの移動を阻止し、ア
クチュエータへの負圧による作用が十分になった時点で
アクチュエータを移動させるようにしである。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十
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、従来のカムシャツ１−側に設げたものよ
り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
度は比較的ゆっくりでもよい。

しかも、ロッカアーム移動用アクチュエータのイ」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り構成も簡単化さ
れ低コスト化を図れる。

尚、第２電磁方向切換弁の切換えは、本実施例の構成に
限定するものでなく、タイマ回路等を用いて遅延させる
ように構成してもよい。そして、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は、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
十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。また、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
すると共に、アクチュエータ内の負圧力が十分増大する
まではアクチュエータの移動を規制するようにしたので
、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、しがも規制）Ｎ：除時のアクチュエ
ータの付勢力が大きくなりロッカアームの移動速度を早
（することができる。

【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
実施例の一ロノカアームのピン取イ」部の詳細図、第３
図は同上実施例のピ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１７
、１８・・・スプリング　２０・・・負圧アクチュエー
タ２７・・・第１電磁方向切換弁　３０・・・規制手段
４０・・・第２電磁方向切換弁　４１・・・絞り特許出
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ター）のカムのい
   ずれか一方と選択的に係合させることにより、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
   ロッカアームと保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
   いる一方、通當時、前記付勢手段のロッカシャフト軸方
   向への移動を規制し弁作動切換時、当該切換信号の出力
   から所定時間経過後規制を解除する規制手段を設けて構
   成したことを特徴とする内燃機関の弁作動切換装置。