CN1598251B - 内燃机的带停缸机构的气门装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的带停缸机构气门装置，在吸气被动摇臂(11)上并设低速气缸部(16)及高速气缸部，根据滑动自如地配置在各气缸部(16)内的活塞位置，有选择地对低速驱动摇臂(32)或高速驱动摇臂进行按压操作，同时，将在低旋转区域进行切换的低速气缸部(16)的活塞(18a)做成比高速气缸部的活塞的直径小，能迅速地进行切换。采用本发明，即使在无法期待足够的油泵排列出量的低旋转区域中、也能对摇臂的活塞迅速地进行切换且能以良好的响应性对内燃机的运行状态进行切换。

Description

内燃机的带停缸机构的气门装置
技术领域
本发明涉及内燃机(以下称为发动机)的带停缸机构的气门装置。
背景技术
为了实现与运行区域相匹配的最佳发动机输出特性，已有对进排气阀的开阀期间和提升量进行切换等的各种发动机的提案(比如，参照日本专利特开2001-41017号公报)。
日本专利特开2001-41017号公报记载的发动机中，将支承于摇轴的被动摇臂通过低速用的第1凸轮进行摇摆，从而对进气阀进行开闭驱动，同时，利用高速用的第2凸轮对与该被动摇臂邻接且支承于摇轴的驱动摇臂进行摇摆。地在被动摇臂上形成的气缸内配置利用油压而滑动自如的活塞，另一方面，在驱动摇臂上形成随着摇摆而可与活塞卡合的卡合突起。
比如在发动机的低旋转区域中，通过将被动摇臂的活塞切换至下方位置而使驱动摇臂的卡合突起踏空，从而利用被动摇臂模拟第1凸轮的形状而对进气阀进行开闭驱动，另一方面，在发动机高旋转区域中，通过将被动摇臂的活塞切换至上方位置而利用驱动摇臂的卡合突起进行按压操作，从而使被动摇臂与驱动摇臂一起摇摆，以模拟第2凸轮的形状而对进气阀进行开闭驱动。
如上所述，日本专利特开2001-41017号公报的发动机中，是在通过第1或第2凸轮对进气阀进行开闭驱动的2种运行状态下进行切换的，但除了这些功能以外还需要附加使特定缸进行停缸的停缸功能等。
在该场合，比如可考虑如下的结构，即，与涉及第2凸轮的第2驱动摇臂相同，通过第1凸轮使其他驱动摇臂进行摇摆，同时在被动摇臂上配置一对滑动自如的活塞，以使这些驱动摇臂的卡合突起可卡合。在这种气门装置中，被动摇臂根据两个活塞的滑动位置而与任一方的驱动摇臂一起摇摆，以模拟对应的凸轮形状对进气阀进行开闭驱动，另一方面，当两个活塞滑动到达使驱动摇臂的卡合突起都踏空的滑动位置时，被动摇臂将进气阀保持关阀而进行停缸运行。
但是，被动摇臂的活塞位置是利用从发动机的润滑用油泵排出的油进行切换的，在发动机的低旋转区域中，油泵的旋转速度低，无法期待足够的排出量。因此，在低速用的第1凸轮侧的被动摇臂的活塞位置被切换的低旋转区域，利用油压进行的活塞的滑动缓慢，发动机的运行状态无法迅速切换。
另外，被动摇臂的活塞的上部被驱动摇臂的卡合突起按压操作，使被动摇臂整体克服惯性质量而进行摇摆，故与主要受油压作用的活塞的下部相比需要高的刚性。关于这一点，日本专利特开2001-41017号公报的发动机是用可满足活塞的上部所要求的特性的材料来制造活塞整体，必然使活塞单体的制作成本上升，因此，每个气缸的被动摇臂上都具有这种活塞的气门装置整体的制造成本上升。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种即使在无法期待足够的油泵排出量的低旋转区域也能对摇臂的活塞位置迅速地进行切换、因而能以良好的响应性对内燃机的运行状态进行切换的内燃机的带停缸机构气门装置。
本发明能提供一种内燃机的带停缸机构气门装置，包括：前端与进气阀或排气阀的一方连接、摇摆自如地支承于第1摇轴上的第1摇臂；与所述第1摇臂的一侧邻接、摇摆自如地支承于所述第1摇轴上且受低速用的第1凸轮驱动的第2摇臂；与所述第1摇臂的另一侧邻接、摇摆自如地支承于所述第1摇轴上且受高速用的第2凸轮驱动的第3摇臂；以及将所述第2摇臂与所述第3摇臂进行切换的控制装置，其特征在于，包括：滑动自如地安装于在所述第1摇臂上形成的第1气缸内的第1活塞；滑动自如地安装于在所述第1摇臂上形成的第2气缸内的第2活塞；从所述第2摇臂延伸设置、从而可与所述第1活塞卡合的第1卡合突起；从所述第3摇臂延伸设置、从而可与所述第2活塞卡合的第2卡合突起；以及第1及第2切换机构，该第1及第2切换机构使油压作用于所述第1及第2活塞，以将各个活塞的位置在对所述第1及第2卡合突起进行卡合的位置和非卡合位置之间进行切换，所述第1切换机构由第1停缸模式用油通道、停缸模式用OCV、第1连通道构成，该第1连通道的下端与在所述第1摇轴上沿轴向形成的所述第1停缸模式用油通道连通，该第1连通道的上端朝所述第1摇轴的外周面开口而与所述第1气缸连通，所述第2切换机构由高速模式用油通道、高速模式用OCV、第2连通道构成，该第2连通道的下端与在所述第1摇轴上沿轴向形成的所述高速模式用油通道连通，该第2连通道的上端朝所述第1摇轴的外周面开口而与所述第2气缸连通，所述控制装置通过对所述第1及第2切换机构的切换进行控制，而对所述第2摇臂和所述第3摇臂进行切换，所述第1活塞的直径比所述第2活塞的直径小。
上述气门装置的所述第1活塞上下2分割为与所述第1卡合突起卡合的第1部分和不与所述第1卡合突起卡合的第2部分。
上述气门装置的所述第1活塞的第2部分收纳在所述第1气缸内且可滑动，且该第2部分的直径比所述第1部分小。
上述气门装置的所述第2部分使用比所述第1部分刚性低的材料。
上述气门装置的所述控制装置将所述第1及第2切换机构的切换控制成如下的任一个模式：所述第1摇臂由所述第1凸轮驱动的第1模式；所述第1摇臂由所述第2凸轮驱动的第2模式；以及所述第1摇臂成为非动作的第3模式。
上述气门装置还包括：前端与进气阀或排气阀的一方连接、摇摆自如地支承于与所述第1摇轴平行配置的第2摇轴上的第4摇臂；摇摆自如地支承于所述第2摇轴上、受第3凸轮驱动的第5摇臂；滑动自如地安装于在所述第4摇臂上形成的第3气缸内的第3活塞；从所述第5摇臂延伸设置、从而可与所述第3活塞卡合的第3卡合突起；以及第3切换机构，该第3切换机构
使油压作用于所述第3活塞，以将活塞的位置在对所述第3卡合突起进行卡合的位置和非卡合位置之间进行切换，所述第3切换机构由第2停缸模式用油通道、停缸模式用OCV、第3连通道构成，该第3连通道的下端与在所述第2摇轴上沿轴向形成的所述第2停缸模式用油通道连通，该第3连通道的上端朝所述第2摇轴的外周面开口而与所述第3气缸连通，所述控制装置对所述第3切换机构的切换进行控制，所述第3活塞的直径比所述第2活塞的直径小。上述气门装置的所述第1及第3活塞分别上下2分割为与所述第1及第3卡合突起卡合的第1部分和不与所述第1及第3卡合突起卡合的第2部分。
上述气门装置的所述第2部分使用比所述第1部分刚性低的材料。
上述气门装置的所述第1及第3活塞的第2部分收纳在所述第1及第3气缸内且可滑动，其且该第2部分的直径比所述第1部分小。
上述气门装置的所述控制装置将所述第1、第2及第3切换机构的切换控制成如下的任一个模式：所述第1摇臂由所述第1凸轮驱动、且所述第4摇臂由所述第3凸轮驱动的第1模式；所述第1摇臂由所述第2凸轮驱动、且所述第4摇臂由所述第3凸轮驱动的第2模式；以及所述第1及第4摇臂成为非动作的第3模式。
因此，第1及第2活塞从第1及第2切换机构接受油压作用，在卡合位置与非卡合位置之间切换，第1摇臂是在第2摇臂的第1卡合突起与第1活塞卡合时，模拟低速用的第1凸轮的形状对排气阀或进气阀的一方进行开闭驱动，在第3摇臂的第2卡合突起与第2活塞卡合时，模拟高速用的第2凸轮的形状对排气阀或进气阀的一方进行开闭驱动，当卡合突起没有与第1及第2活塞中的任何1个卡合时，将进气阀或排气阀的一方保持关阀，并根据以上的切换方式来切换内燃机的运行状态。
与高速用的第2凸轮相比，低速用的第1凸轮可在更低旋转区域使用，故相对于用于使第2凸轮动作的第2活塞的位置的切换，用于使第1凸轮动作的第1活塞的位置的切换可在更低旋转区域中进行。这里，在发动机的低旋转区域中无法期待油压供给源有足够的排出量，但因第1活塞的直径比第2活塞的直径小，故即使在该油供给不充分的低旋转区域，也能迅速地进行第1活塞位置的切换，能以良好的响应性对内燃机的运行状态进行切换。
附图说明
本发明可通过作为以下示例所记载的详细说明及其附图而得到明确。
图1是表示本发明的一实施形态的发动机的装有气门装置的气缸盖的俯视图。
图2是表示1个缸部分的气门装置的详细的局部放大俯视图。
图3是表示与图2的A-A线相当的低速凸轮及排气凸轮的动作时的剖视图。
图4是表示与图2的A-A线相当的低速凸轮及排气凸轮的休止时的剖视图。
图5是表示与图2的B-B线相当的高速凸轮的休止时的剖视图。
图6是表示与图2的B-B线相当的高速凸轮的动作时的剖视图。
图7是表示驱动摇臂及被动摇臂相对于凸轮的位置关系的局部放大俯视图。
图8是表示图7的C-C线剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明的具体化的发动机的带停缸机构的气门装置的一实施形态进行说明。
本实施形态的发动机结构是每个缸具有4个阀的V型6气缸汽油发动机，可在实现高发动机输出的高速模式、与通常的发动机输出对应的低速模式、使一排缸停缸的停缸模式之间进行切换。因此，两排气门装置分别具有低速模式与高速模式间的切换机构，此外一排具有停缸机构。为此，首先对具有停缸机构那一排(以下称为停缸排，相反侧称为非停缸排)的结构进行说明。
(停缸排)
图1～图8表示停缸排的气缸盖，图1的上下是发动机的前后方向，气缸盖的右侧与进气侧相当，左侧与排气侧相当，该气缸盖的右方配置非停缸排的气缸盖。
如图2，3，7所示，气门装置的1根凸轮轴2朝前后方向延伸地配置在气缸盖1上的左右大致中央，凸轮轴2由未图示的气缸盖轴颈部支承其各轴颈部2a并通过曲柄轴进行同步旋转驱动。凸轮轴2的上方右侧配设有进气摇轴3(第1摇轴)，在凸轮轴2的上方左侧配设有排气摇轴4(第2摇轴)，这些摇轴3、4以与凸轮轴2平行的姿势由螺栓5适当地固定在气缸盖1上。
各缸沿着凸轮轴2前后方向排列设置，以下，对其中的1个缸的气门装置进行叙述，其他缸的气门机构也是完全相同的结构。如图7所示，凸轮轴2的相邻的一对轴颈部2a之间从前侧按低速侧进气凸轮6(第1凸轮，以下简称低速凸轮)、排气凸轮7(第3凸轮)、休止凸轮8、高速侧进气凸轮9(第2凸轮，以下简称高速凸轮)的顺序形成1个缸部分的凸轮。以下，依次对由这些凸轮6～9驱动的进气侧及排气侧气门装置的结构、以及用于切换气门装置的油通道的结构进行说明。
(进气侧气门装置)
如图2，3所示，进气摇轴3嵌入在进气被动摇臂11(第1摇臂)的轮毂部12上形成的轴承孔12a内，进气被动摇臂11以进气摇轴3为中心整体可摇动。从轮毂部12朝右方延伸设置有牙叉状的2根阀侧臂部13，在各阀侧臂部13的前端设有调节阀间隙用的调节螺栓14，与各个气缸盖1上的未图示的进气阀对应。
如图7，8所示，1根凸轮侧臂部15从轮毂部12向左方延伸设置，在凸轮侧臂部15的前端形成的滑接部15a与上述休止凸轮8抵接。进气被动摇臂11从凸轮侧臂部15的滑接部15a与该休止凸轮8上抵接的状态朝顺时针方向摇摆，则进气阀借助阀侧臂部13的调节螺栓14而克服阀弹簧并开阀。以下，将构成该进气被动摇臂11和后叙的低速驱动摇臂32及高速驱动摇臂38等的进气侧的气门装置的构件的摇摆方向定义为，顺时针方向为开阀方向，逆时针方向为关阀方向。
如图2，3，5所示，在进气被动摇臂11的轮毂部12上一体地并设有圆筒状的低速气缸部16及高速气缸部17。在低速气缸部16，截面呈圆形的直径小的下部气缸16a(第1气缸的一半部)及直径大的上部气缸16b(第1气缸的另一半部)在上下方向连续形成，下部气缸16a的下端朝上述轮毂部12的轴承孔12a的内周面开口，上部气缸16b的上端朝上方开口。
在下部气缸16a内配设有下部活塞18a(第1活塞的第2部分)，下部活塞18a在由未图示的限制销、以下部气缸16a的轴线为中心限制旋转的状态下，在下部气缸16a内上下方向可滑动。上部活塞18b(第1活塞的第1部分)配设在上部气缸16b内，可在上部气缸16b内朝上下方向滑动。上部活塞18b与下部活塞18a相比，由刚性好的材料制成。
盖体19压入上部气缸16b的开口部，由卡环20固定，在上部气缸16b内，盖体19与上部活塞18b之间夹装有压缩弹簧21。如图3所示，下部活塞18a及上部活塞18b被压缩弹簧21始终朝下方施力，将下部活塞18a的下面保持在与上述进气摇轴3的外周面抵接的下方位置。另外，如图4所示，当下部活塞18a及上部活塞18b在气缸16a、16b内从该下方位置克服压缩弹簧21朝上方滑动时，则上部活塞18b的上部与盖体19的下部抵接，切换至上方位置。
在上述低速气缸部16的左侧面即、面对凸轮轴2的一侧形成操作窗22，另一方面，在上述下部活塞18a的左侧面凹设有避让部23。在图4所示的活塞18a、18b的上方位置，借助操作窗22使下部活塞18a的避让部23朝左方露出，在图3所示的下方位置，上部活塞18b的外周面借助操作窗22朝左方露出。
另一方面，如图5所示，在上述高速气缸部17的上下方向上，形成有截面呈圆形的气缸17a(第2气缸)，气缸17a的下端朝上述轮毂部12的轴承孔12a的内周面开口，气缸17a的上端朝上方开口。在气缸17a内配设有活塞25(第2活塞)，活塞25在由未图示的限制销、以气缸17a的轴线为中心限制旋转的状态下，在气缸17a内上下方向可滑动。活塞25的直径比低速气缸部16的下部活塞18a的直径大，设定为与上部活塞18b的直径大致相等，同时，活塞25适用与上部活塞18b相同的材质，可确保同等的刚性。
与低速气缸部16相同，盖体27由卡环26固定在气缸17a的开口部，在盖体27与活塞25之间夹装有压缩弹簧28。如图5所示，活塞25被压缩弹簧28始终朝下方施力，将下面保持在与进气摇轴3的外周面抵接的下方位置。另外，如图6所示，当活塞25在气缸17a内从该下方位置克服压缩弹簧28朝上方滑动，则活塞25的上部与盖体27的下部抵接，切换至上方位置。
高速气缸部17的左侧面形成操作窗29，另一方面，在活塞25的左侧面凹设有避让部30，在图5所示的活塞25的下方位置，活塞25的避让部30借助操作窗29朝左方露出，在图6所示的上方位置，活塞25的外周面借助操作窗29露出。与上述低速侧气缸16的压缩弹簧21相比，高速气缸部17的压缩弹簧28直径小，但全长设定得长，能确保对活塞25的规定的施力，相对于高速气缸部17的轴心偏置，为了防止伴随压缩的弯折，被保持在活塞25上形成的弹簧孔25a内。
另一方面，如图2，3所示，低速驱动摇臂32(第2摇臂)的轮毂部33可摇摆地支承于进气摇轴3上的进气被动摇臂11的前侧。施力部33a朝下方突设在轮毂33的右侧，通过与该施力部33a连接的未图示的施力弹簧，对低速驱动摇臂32整体朝关阀方向施力，如图7所示，使设置在左侧的滚筒35与上述低速凸轮6抵接。
操作臂部36(第1卡合突起)从低速驱动摇臂32的滚筒35的上侧位置沿凸轮轴2的轴线朝后方延伸设置，操作臂部36的前端朝位于右方侧的上述进气被动摇臂11弯折成L字形，与低速气缸部16的操作窗22对应。低速驱动摇臂32在旋转中的低速凸轮6上，边转动滚筒35边模拟低速凸轮6的形状进行摇摆，在低速凸轮6的基圆区间(提升量为0的区间)，朝图4实线所示的关阀方向摇摆，将操作臂部36的前端从操作窗22向左方脱离，在低速凸轮6的提升区域，朝图4的双点划线所示的开阀方向摇摆，将操作臂部36的前端插入操作窗22内。
另外，高速驱动摇臂38(第3摇臂)的轮毂部39可摇摆地支承于进气摇轴3上的进气被动摇臂11的后侧，与上述低速驱动摇臂32相同，高速驱动摇臂38通过施力部39a被未图示的施力弹簧朝关阀方向施力，如图7所示，使设置在左侧的滚筒40与上述高速凸轮9抵接。
操作臂部41(第2卡合突起)从高速驱动摇臂38的滚筒40的上侧位置沿凸轮轴2的轴线朝前方延伸设置，操作臂部41的前端朝位于右方侧的上述进气被动摇臂11弯折成L字形，与高速气缸部17的操作窗29对应。与上述低速驱动摇臂32相同，高速驱动摇臂38在高速凸轮9上，边转动滚筒40边模拟高速凸轮9的形状进行摇摆，在高速凸轮9的基圆区间，朝图5实线所示的关阀方向摇摆，将操作臂部41的前端从操作窗29向左方脱离，在高速凸轮9的提升区域，朝图5的双点划线所示的开阀方向摇摆，将操作臂部41的前端插入操作窗29内。
(排气侧气门装置)
另一方面，相对于排气侧的气门装置，排气侧的气门装置省略了进气被动摇臂11的高速气缸部17及与其对应的高速驱动摇臂38，以下对结构进行说明。
如图2，3所示，上述排气摇轴4嵌入在排气被动摇臂43(第4摇臂)的轮毂部44的轴承孔44a内，排气被动摇臂43以排气摇轴4为中心可整体摇动。牙叉状的2根阀侧臂部45从轮毂部44朝左方延伸设置，在各阀侧臂部45的前端设置的调节螺栓46，分别与气缸盖1上的未图示的排气阀对应。
如图7所示，进气被动摇臂11的轮毂部12与排气被动摇臂43的轮毂部44，夹着凸轮轴2地配置在左右两侧，同时，在凸轮轴2的轴向，两个轮毂部12、14的一部分相互重合。如图7，8所示，1根凸轮侧臂部47从轮毂部44向右方延伸设置，在凸轮侧臂部47的前端形成的滑接部47a与进气被动摇臂11侧的滑接部15a在无干涉的状态下与上述休止凸轮8抵接。
排气被动摇臂43从该状态朝逆时针方向摇摆，则排气阀借助阀侧臂部45的调节螺栓46克服阀弹簧进行开阀。以下，将构成该排气被动摇臂43和后叙的排气驱动摇臂49等的排气侧的气门装置的构件的摇摆方向定义为以逆时针方向为开阀方向，顺时针方向为关阀方向。
如图2，3所示，在排气被动摇臂43的轮毂部44上一体地设有圆筒状的气缸部48，如图3所示，该气缸部48相对于进气被动摇臂11侧的低速气缸部16，成为左右对称的同一结构。
因此，标上与低速气缸部16相同的构件符号对气缸部48的概要进行叙述。下部活塞18a(第3活塞的第2部分)在气缸部48的下部气缸16a(第3气缸的一半部)内上下方向可滑动地配置，上部活塞18b(第3活塞的第1部分)在上部气缸16b内可朝上下方向滑动地配设。这些活塞18a、18b被压缩弹簧21朝下方施力，在图3所示的下方位置，下部活塞18a的下面与排气摇轴4的外周面抵接，同时上部活塞18b的外周面从气缸部48的操作窗22朝右方露出，在图4所示的上方位置，上部活塞18a的避让部23从操作窗22朝右方露出。
内装在这些排气侧的气缸部48内的下部活塞18a、上部活塞18b、盖体19、压缩弹簧21等各构件与内装于进气侧的低速气缸部16的各构件共用化。
另一方面，如图2，3所示，排气驱动摇臂49(第5摇臂)可摇摆地支承于排气摇轴4上的排气被动摇臂43的前侧，该排气驱动摇臂49相对于进气侧的低速驱动摇臂32为左右对称的相同结构。
因此，标上与低速驱动摇臂32相同的构件符号对排气驱动摇臂49的概要进行叙述。排气驱动摇臂49通过施力部33a被未图示的施力弹簧朝关阀方向施力，使设置在右侧的滚筒35与上述排气凸轮7抵接。操作臂部36(第3卡合突起)从排气驱动摇臂49朝后方延伸设置，操作臂部36的前端朝左方侧弯折成L字形，与排气被动摇臂43的气缸部48的操作窗22对应。排气驱动摇臂49边转动滚筒35边模拟排气凸轮7的形状进行摇摆，在排气凸轮7的基圆区间，朝图4实线所示的关阀方向摇摆，将操作臂部36的前端从操作窗22向右方脱离，在排气凸轮7的提升区域，朝图4的双点划线所示的开阀方向摇摆，将操作臂部36的前端插入操作窗22内。
至此，结束了对停缸排的1个缸的气门装置的说明，如上所述，其他缸也是完全相同的结构。
(油通道)
如图1、图2所示，在进气摇轴3上沿轴向形成停缸模式用油通道51及高速模式用油通道52，两油通道51、52的前后两端朝进气摇轴3的前端面及后端面开口。停缸模式用油通道51的前端由塞子53堵塞，后端压入固定了L字形的金属管54的一端。另外，高速模式用油通道52的前端通过气缸盖1上形成的未图示的油供给通道与高速模式用油控制阀55(以下称为OCV)连接，后端由塞子56堵塞。
另外，在排气摇轴4上沿轴向形成停缸模式用油通道57，该油通道57的前后两端朝排气摇轴4的前端面及后端面开口。停缸模式用油通道57的前端由气缸盖1上形成的未图示的油供给通道与停缸模式用OCV58连接，后端压入固定了L字形的金属管59的一端。进气侧及排气侧的金属管54、59的另一端留有规定间隔地相对，嵌入橡胶制的软管60的两端进行相互连接。
高速模式用及停缸模式用OCV55、58接收从设置于发动机的未图示的润滑用油泵供给的油，另一方面，由搭载在车辆上的ECU61(控制装置，简称发动机控制单元)切换控制，适当地将油向高速模式用油通道52和停缸模式用油通道57供给。
如图2、3所示，在进气摇轴3上的3处(图中仅显示1处)形成连通道63，以与各缸的进气被动摇臂11的低速气缸部16对应，各连通道63的下端与停缸模式用油通道51连通，各连通道63的上端朝进气摇轴3的外周面开口，与各低速气缸部16的下部气缸16a内连通。
如图2，5所示，在进气摇轴3上的3处(图中仅显示1处)形成连通道64，以与各缸的进气被动摇臂11的高速气缸部17对应，各连通道64的下端与高速模式用油通道52连通，各连通道64的上端朝进气摇轴3的外周面开口，与各高速气缸部17的气缸17a内连通。
如图2、3所示，在排气摇轴4上的3处(图中仅显示1处)形成连通道65，以与各缸的排气被动摇臂43的气缸部48对应，各连通道65的下端与停缸模式用油通道57连通，各连通道65的上端朝排气摇轴4的外周面开口，与各气缸部48的下部气缸16a内连通。
这里，本实施形态中，由停缸模式用油通道51、停缸模式用OCV58、连通道63构成了切换进气被动摇臂11的低速气缸部16的下部活塞18a及上部活塞18b的位置用的第1切换机构，由高速模式用油通道52、高速模式用OCV55、连通道64构成了切换进气被动摇臂11的高速气缸部17的活塞25的位置用的第2切换机构，由停缸模式用油通道57、停缸模式用OCV58、连通道65构成了切换排气被动摇臂43的气缸部48的下部活塞18a及上部活塞18b的位置用的第3切换机构。
(非停缸排)
另一方面，非停缸排的气门装置不具有停缸机构，仅具有低速模式和高速模式的切换机构。以下叙述具体的结构。在进气侧，省略了进气被动摇臂11的低速气缸部16及低速驱动摇臂32(保留着高速气缸部17及高速驱动摇臂38)，进气被动摇臂11不必借助低速驱动摇臂32，而是直接由低速凸轮6摇摆，始终对进气阀进行开闭驱动。
另外，在排气侧，省略了排气被动摇臂43的气缸部48及排气驱动摇臂49，排气被动摇臂43不必借助排气驱动摇臂49，而是直接由排气凸轮7摇摆，始终对排气阀进行开闭驱动。进排气的被动摇臂11、43如此地始终摇摆，故凸轮轴2的休止凸轮8也可省略。另外，随着停缸机构的省略，进气摇轴3及排气摇轴4的停缸模式用油通道51、57也可省略。
下面，对以上结构的发动机的带停缸机构的气门装置的动作情况进行说明。
由ECU61进行的OCV55、58的切换控制，是根据发动机旋转速度Ne来进行的，比如，发动机旋转速度Ne不到第1阈值Ne1时，在对发动机的输出要求非常低的旋转区域中执行停缸模式，在第1阈值Nc1至第2阈值Ne2(＞Ne1)之间的要求通常的发动机输出的旋转区域中执行低速模式，在第2阈值Ne2以上的特别要求高的发动机输出的旋转区域中执行高速模式。为此，依次对各模式的气门装置的动作情况进行说明。
(低速模式)
停缸排中，ECU61将高速模式用OCV55及停缸模式用OCV58进行切换控制，分别停止对停缸模式用油通道51及高速模式用油通道52的油供给。
其结果，如图3所示，进气被动摇臂11的低速气缸部16及排气被动摇臂43的气缸部48中，分别通过压缩弹簧21的施力使下部活塞18a及上部活塞18b保持在下方位置，上部活塞18b的外周面借助操作窗22露出。另外，如图5所示，进气被动摇臂11的高速气缸部17中，活塞25通过压缩弹簧28的施力保持在下方位置，其避让部30借助操作窗29露出。
另一方面，发动机运行中，低速驱动摇臂32、高速驱动摇臂38、排气驱动摇臂49始终模拟对应的凸轮6、7、9的形状摇摆，随着摇摆使各操作臂部36、41的前端相对被动摇臂11、43的操作窗22、29内进行插入·解脱。
高速驱动摇臂38，边将前端在从高速气缸部17的操作窗29露出的避让部30中进行插入·解脱边单独踏空，不用像以下叙述的低速驱动摇臂32和排气驱动摇臂49那样对被动摇臂11、43进行摇摆操作。
另外，低速驱动摇臂32及排气驱动摇臂49在朝开阀方向摇摆时，通过将从低速气缸部16及气缸部48的操作窗22露出的上部活塞18b的外周面进行按压，使对应的被动摇臂11、43朝开阀方向摇摆，将进气阀及排气阀开阀。另外，低速驱动摇臂32及排气驱动摇臂49朝关阀方向摇摆时，被动摇臂11、43受到伴随进排气阀的关阀所发生的阀弹簧的施力而朝关阀方向摇摆。
其结果，进气被动摇臂11与低速驱动摇臂32一起摇摆，模拟低速凸轮的形状对进气阀进行开闭驱动，排气被动摇臂43与排气驱动摇臂49一起摇摆，模拟排气凸轮的形状对排气阀进行开闭驱动。
另一方面，非停缸排中，ECU61是通过高速模式用OCV55停止对高速模式用油通道52的油供给的，故与停缸排相同，高速驱动摇臂38踏空，模拟低速凸轮6的形状对进气阀开闭驱动，模拟排气凸轮7的形状对排气阀进行开闭驱动。因此，该低速模式中，利用低速凸轮6及排气凸轮7，可实现通常的旋转区域所要求的发动机输出。
(停缸模式)
停缸排及非停缸排中，ECU61保持着对上述高速模式用油通道52的油供给停止状态，停缸排中，通过停缸模式用OCV58供给油。
来自停缸模式用OCV58的油在排气摇轴4的停缸模式用油通道57内，从前侧向后侧流通，经由各连通道65后向排气被动摇臂43的下部气缸16a内供给，进一步通过金属管54、59及软管60后，在进气摇轴3的停缸模式用油通道51内从后侧向前侧流通，经由各连通道63向进气被动摇臂11的下部气缸16a内供给。
在进气被动摇臂11及排气被动摇臂43的下部气缸16a及上部气缸16b内，下部活塞18a及上部活塞18b受到供给的油的油压而克服压缩弹簧21朝上方滑动，切换至上方位置，下部活塞18a的避让部23借助操作窗22露出。因此，低速驱动摇臂32及排气驱动摇臂49，边将前端在从对应的被动摇臂11、43的操作窗22露出的避让部23中进行插入·解脱边单独踏空，中止相对于各被动摇臂11、43的摇摆操作。
如上所述，高速驱动摇臂38也是踏空，其结果，停缸排的各气缸中，在阀弹簧的施力作用下，进排气阀保持关阀状态，进气被动摇臂11及排气被动摇臂43在将凸轮侧臂部15、47的滑接部15a、47a与休止凸轮8抵接的状态下保持在关阀侧的位置。
另一方面，非停缸排中，与上述低速模式相同，各气缸的动作继续，利用该排产生的扭矩使车辆的运行继续，同时，通过停缸排的各气合筒的停缸，实现燃料费的节省。
(高速模式)
在停缸排中，ECU61通过停缸模式用OCV58中止对停缸模式用油通道51的油供给，同时通过高速模式用OCV55向高速模式用油通道52供给油。
其结果，与上述低速模式相同，进气被动摇臂11的低速气缸部16及排气被动摇臂43的气缸部48中，上部活塞18b的外周面借助操作窗22露出。
另一方面，高速模式用通道52的油经由各连通道64后向各缸的进气被动摇臂11的高速气缸部17的气缸17a内供给。在气缸17a内，活塞25受到供给的油的油压而克服压缩弹簧28朝上方滑动，切换至上方位置，活塞25的外周面借助操作窗29露出。
其结果，在排气侧，与低速模式相同，排气被动摇臂43模拟排气凸轮7的形状与排气驱动摇臂49一起摇摆，排气阀模拟排气凸轮7的形状进行开闭驱动。
另外，在进气侧，低速气缸部16及高速气缸部17的活塞18b、25一起露出，处于通过对应的驱动摇臂32、38可按压操作的状态，但与低速凸轮6比较，高速凸轮9的提升区间(即，动作角)大，且提升量大，故进行实际按压操作时是高速驱动摇臂38侧，低速驱动摇臂32进行踏空。即，该高速模式中，进气阀模拟高速凸轮9的形状进行开闭驱动。
另一方面，与停缸排相同，非停缸排也向高速模式用油通道52供给油，进气阀模拟高速凸轮9的形状进行开闭驱动。因此，该高速模式中，与低速模式相比，通过增加进气阀的开阀期间和提升量，可实现高旋转区域所要求的高的发动机输出。
本实施形态的发动机的带停缸机构气门装置按以上进行动作。本实施形态中，如上所述，与低速被动摇臂11的高速气缸部17的活塞25相比，低速气缸部16的下部活塞18a、排气被动摇臂43的气缸部48的下部活塞18a设定为小直径，以下，对该结构带来的作用效果进行详细说明。
首先，从发动机的油泵供给用于对进气及排气被动摇臂11、43的各活塞18a、18b、25的位置进行切换的油，故泵旋转速度小的发动机的低旋转区域无法期待足够的油排出量。因此，进气被动摇臂11的高速气缸部17，在高速旋转区域(比第2阈值Ne2大)的足够的油排出量情况下，活塞25的位置迅速地得到切换，但进气被动摇臂11的低速气缸部16及排气被动摇臂43的气缸部48，在低旋转区域(不到第1阈值Ne1)的稍有不足的油排出量的情况下，进行活塞位置的切换。
这里，在各气缸部16、48中，实际受到油压的是下部活塞18a，但这些下部活塞18a与高速气缸部17的活塞25相比直径小，故因为油泵的排出量不足，即使向下部气缸16a内供给油缓慢，下部活塞18a也能迅速地向上方位置滑动。其结果，以良好的响应性结束从低速模式向停缸模式的切换，可提高操纵性能。
本实施形态中，低速气缸部16及气缸部48的上部活塞18b位于下方位置时，由低速及排气驱动摇臂32、49的操作臂部36来进行按压操作，但也可在上部活塞18b位于上方位置时由操作臂部36进行按压，该场合，通过将下部活塞18a做成小直径，能迅速地从停缸模式切换至低速模式。从停缸模式至低速模式的切换是根据驾驶员的踩油门等的加速要求进行的，模式切换的迟延会立即给驾驶员造成加速不良等的坏印象，但本发明能得到事先防止这样的事态的作用效果。
另一方面，上部活塞18b因以下原因需要确保一定程度的直径。首先，将下部活塞18a做成小直径的低速气缸部16及气缸部48中，因活塞25没有像大直径的高速气缸部17那样将压缩弹簧28偏置的余地，故压缩弹簧21必然地配置在上部活塞18b的上侧。为了对上部活塞18b朝下方施力，压缩弹簧21需要一定的直径或长度，但延长弹簧长度的手法会导致气缸部16、48从被动摇臂11、43的旋转中心朝上方大大突出，增加气门装置的惯性质量，还导致发动机高度的增加。为此，采用增加弹簧直径的手法，与该弹簧直径对应地必须使上部活塞18b大直径化。
另外，对于低速及排气驱动摇臂32、49来说，为了借助进排气的被动摇臂11、43对进排气阀进行开阀，要求规定的按压行程，同时，对于被动摇臂11、43的下部活塞18a的避让部23来说，需要停缸时可使该按压行程部分回避的深度(图3的左右尺寸)。而且，下部活塞18a需要在形成避让部23以后还具有足够的壁厚，故为了满足这些按压行程、避让部23的深度、壁厚的各要求，需要将朝开阀方向摇摆中的驱动摇臂32、49在更加的跟前侧与上部活塞18b抵接，必然导致上部活塞18b大直径化。
另外，本实施形态中，将低速气缸部16及气缸部48的活塞，上下2分割成下部活塞18a和上部活塞18b，故如上所述，将下部活塞18a小直径化，可迅速地进行活塞位置切换，而且可不受该下部活塞18a的直径限制地使上部活塞18b大直径化。
即，本实施形态中，如上所述，将进气被动摇臂11的低速气缸部16及排气被动摇臂43的气缸部48的活塞，上下2分割成下部活塞18a和上部活塞18b，并且上部活塞18b与下部活塞18a相比由刚性及耐磨损性好的材质制成，以下对该结构的作用效果进行详细叙述。
与主要受油压的下部活塞18a相比，上部活塞18b由低速及排气驱动摇臂32、49的操作臂部36进行按压操作，被动摇臂11、43整体克服惯性质量进行摇摆，故需要高的刚性，同时，每次摇摆时操作臂部36的前端进行冲突，故也要求高的耐磨损性。
将下部活塞18a及上部活塞18b一体制作的场合，为了能满足上部活塞18b所要求的特性，活塞整体要用高价的材质(比如，实施了浸碳淬火的材料)进行制作，但本实施形态中，仅上部活塞18b使用高价的材料，下部活塞18a可使用更为廉价的材料(比如，没有实施过浸碳淬火的材料)。因此，可事先防止上部活塞18b的破损等问题，提高气门装置的可靠性，还能降低各被动摇臂11、43的活塞的制造成本，从而降低气门装置整体的制造成本。
而且，将活塞18a、18b上下2分割的结构，在能使活塞18a、18b圆滑地进行滑动这点上也有优点。即，将这样的异径活塞一体化的场合，需要在使相互的轴线一致的状态下对应活塞直径形成各个气缸16a、16b，加工非常困难，难以确保所期的公差。其结果，活塞间隙有增加的趋势，在下部活塞18a会发生油泄漏，而在上部活塞18b因卡住而产生滑动不良。象本实施形态那样分割为上下活塞18a、18b的场合，只要对应于活塞直径形成气缸16a、16b即可，不需要使双方气缸16a、16b的轴心一致，故加工容易，可实现所期的活塞间隙，事先防止上述问题的发生，实现活塞圆滑的滑动，该因素对提高气门装置的可靠性也有贡献。
至此结束了实施形态的说明，但本发明的形态并不局限于该实施形态。比如，上述实施形态中，是应用于每个缸具有4个阀的V型6气缸汽油发动机的情况，但只要是具有带停缸机构的气门装置的发动机，其类型和形式不限于此，比如，既可应用于柴油机发动机，也可应用于每个缸2个阀的串联4气缸发动机。
另外，上述实施形态中，停缸排中，不仅在进气侧，而且在排气侧也设置停缸机构，在停缸模式时将排气阀关阀保持，但也可构成为比如省略排气侧的停缸机构，通过排气凸轮7直接对排气被动摇臂43进行摇摆。
而且，上述实施形态中，将低速气缸部16及气缸部48的活塞，上下2分割为下部活塞18a和上部活塞18b，相对于上部活塞将下部活塞小直径化，同时，双方的活塞18a、18b采用的材料不同，但并不一定要如此的结构，比如，既可使下部活塞18a及上部活塞18b采用相同的材料，也可使两个活塞18a、18b一体化。

Claims (10)

1.一种内燃机的带停缸机构的气门装置，包括：
前端与进气阀或排气阀的一方连接、摇摆自如地支承于第1摇轴(3)上的第1摇臂(11)；
与所述第1摇臂(11)的一侧邻接、摇摆自如地支承于所述第1摇轴(3)上且受低速用的第1凸轮(6)驱动的第2摇臂(32)；
与所述第1摇臂(11)的另一侧邻接、摇摆自如地支承于所述第1摇轴(3)上且受高速用的第2凸轮(9)驱动的第3摇臂(38)；以及
将所述第2摇臂(32)与所述第3摇臂(38)进行切换的控制装置(61)，其特征在于，包括：
滑动自如地安装于在所述第1摇臂(11)上形成的第1气缸(16)内的第1活塞(18a、18b)；
滑动自如地安装于在所述第1摇臂(11)上形成的第2气缸(17)内的第2活塞(25)；
从所述第2摇臂(32)延伸设置、从而可与所述第1活塞(18a、18b)卡合的第1卡合突起(360)；
从所述第3摇臂(38)延伸设置、从而可与所述第2活塞(25)卡合的第2卡合突起(41)；以及
第1及第2切换机构，该第1及第2切换机构使油压作用于所述第1及第2活塞(18a、18b、25)，以将各个活塞的位置在对所述第1及第2卡合突起(36、41)进行卡合的位置和非卡合位置之间进行切换，
所述第1切换机构由第1停缸模式用油通道(51)、停缸模式用OCV(58)、第1连通道(63)构成，该第1连通道(63)的下端与在所述第1摇轴(3)上沿轴向形成的所述第1停缸模式用油通道(51)连通，该第1连通道(63)的上端朝所述第1摇轴(3)的外周面开口而与所述第1气缸(16)连通，
所述第2切换机构由高速模式用油通道(52)、高速模式用OCV(55)、第2连通道(64)构成，该第2连通道(64)的下端与在所述第1摇轴(3)上沿轴向形成的所述高速模式用油通道(52)连通，该第2连通道(64)的上端朝所述第1摇轴(3)的外周面开口而与所述第2气缸(17)连通，所述控制装置(61)通过对所述第1及第2切换机构的切换进行控制，而对所述第2摇臂(32)和所述第3摇臂(38)进行切换，
所述第1活塞(18a、18b)的直径比所述第2活塞(25)的直径小。
2.如权利要求1所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述第1活塞(18a、18b)上下2分割为与所述第1卡合突起(36)卡合的第1部分(18b)和不与所述第1卡合突起(36)卡合的第2部分(18a)。
3.如权利要求2所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述第1活塞(18a、18b)的第2部分(18a)收纳在所述第1气缸(16a)内且可滑动，且该第2部分(18a)的直径比所述第1部分(18b)小。
4.如权利要求3所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述第2部分(18a)使用比所述第1部分(18b)刚性低的材料。
5.如权利要求3所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述控制装置(61)将所述第1及第2切换机构(63、64)的切换控制成如下的任一个模式：所述第1摇臂(11)由所述第1凸轮(6)驱动的第1模式；所述第1摇臂(11)由所述第2凸轮(9)驱动的第2模式；以及所述第1摇臂(11)成为非动作的第3模式。
6.如权利要求3所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，还包括：
前端与进气阀或排气阀的一方连接、摇摆自如地支承于与所述第1摇轴(3)平行配置的第2摇轴(4)上的第4摇臂(43)；
摇摆自如地支承于所述第2摇轴(4)上、受第3凸轮(7)驱动的第5摇臂(49)；
滑动自如地安装于在所述第4摇臂(43)上形成的第3气缸(16)内的第3活塞(18a、18b)；
从所述第5摇臂(49)延伸设置、从而可与所述第3活塞(18a、18b)卡合的第3卡合突起(36)；以及
第3切换机构，该第3切换机构使油压作用于所述第3活塞(18a、18b)，以将活塞的位置在对所述第3卡合突起(36)进行卡合的位置和非卡合位置之间进行切换，
所述第3切换机构由第2停缸模式用油通道(57)、停缸模式用OCV(58)、第3连通道(65)构成，该第3连通道(65)的下端与在所述第2摇轴(4)上沿轴向形成的所述第2停缸模式用油通道(57)连通，该第3连通道(65)的上端朝所述第2摇轴(4)的外周面开口而与所述第3气缸(16)连通，
所述控制装置(61)对所述第3切换机构的切换进行控制，
所述第3活塞(18a、18b)的直径比所述第2活塞(25)的直径小。
7.如权利要求6所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述第1及第3活塞(18a、18b)分别上下2分割为与所述第1及第3卡合突起(36)卡合的第1部分(18b)和不与所述第1及第3卡合突起(36)卡合的第2部分(18a)。
8.如权利要求7所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述第2部分(18a)，使用比所述第1部分(18b)刚性低的材料。
9.如权利要求7所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述第1及第3活塞(18a、18b)的第2部分(18a)收纳在所述第1及第3气缸(16a)内且可滑动，其且该第2部分(18a)的直径比所述第1部分(18b)小。
10.如权利要求5所述的内燃机的带停缸机构的气门装置，其特征在于，所述控制装置将所述第1、第2及第3切换机构(63、64、65)的切换控制成如下的任一个模式：所述第1摇臂(11)由所述第1凸轮(6)驱动、且所述第4摇臂(43)由所述第3凸轮(7)驱动的第1模式；所述第1摇臂(11)由所述第2凸轮(9)驱动、且所述第4摇臂由所述第3凸轮驱动的第2模式；以及所述第1及第4摇臂(43)成为非动作的第3模式。
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