JP2005090348A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力消費が生じないようにして機関弁をその開弁時期に２回開弁リフトさせることを可能とし、設置スペースの問題が生じないようにして従来のエンジンにも容易に適用可能としたエンジンの動弁装置を提供する。
【解決手段】 第１カム２７に従動して揺動する第１ロッカアーム２５が機関弁１７に連動、連結され、第１カム２７とは位相が異なる第２カム２８に従動して揺動する第２ロッカアーム２６に、第２ロッカアーム２６から突出する係合位置ならびに第２ロッカアーム２６に収容される係合解除位置間での移動を可能とした係合ピン４２を油圧の作用および非作用を切換えることで駆動する油圧式連結切換機構４１が設けられ、第１ロッカアーム２５に、第２ロッカアーム２６の揺動時に機関弁１７を開弁させるように第１ロッカアーム２５を揺動駆動する側から係合位置にある係合ピン４２を係合させる係止腕２５ａが設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの動弁装置に関し、特に、機関弁をその開弁時期に２回開弁リフトせしめることを可能としたエンジンの動弁装置の改良に関する。

ところで、吸気弁や排気弁は吸気行程および排気行程でそれぞれ１回ずつ開弁リフトせしめられるのが一般的であるが、吸気行程で吸気弁を２回開弁リフトせしめることにより、ポンピングロスを増大させることなく吸入空気量の増大を図ることができるとともに圧縮比の向上やノッキング抑制効果が得られ、また排気行程で排気弁を２回開弁リフトせしめることにより、排気還流量制御の自由度を増大したり、圧縮着火等の着火制御に有効であることから、吸気弁や排気弁をその開弁時期に２回開弁リフトせしめるようにしたいと言う要望がある。その際、特許文献１で開示されるように、吸気弁または排気弁である機関弁を電磁駆動装置で開弁駆動するようにしておくと、機関弁をその開弁時期に２回開弁リフトせしめることが可能である。
特開平１０−２８０９９９号公報

ところが上記従来のような電磁駆動装置を用いて機関弁を２回開弁リフトせしめるようにすると、従来のエンジンに適用するにあたっては、動弁装置の構造を見直す必要があり、基本諸元を変更しなければならず、従来のエンジンに適用することが困難である。しかも電磁駆動装置の設置スペースが比較的大きくなるものであり、設置スペースを低減することが望まれるだけでなく、消費電力や機関弁の着座速度低減等の課題もある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電力消費が生じないようにして機関弁をその開弁時期に２回開弁リフトさせることを可能とし、設置スペースの問題が生じないようにして従来のエンジンにも容易に適用可能としたエンジンの動弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、位相を異ならせた第１および第２カムがカムシャフトに設けられ、第１カムに従動して揺動するようにしてロッカシャフトに支承される第１ロッカアームが機関弁に連動、連結され、第２カムに従動して揺動するようにして第１ロッカアームに隣接した位置で前記ロッカシャフトに支承される第２ロッカアームに、第２ロッカアームから突出する係合位置ならびに第２ロッカアームに収容される係合解除位置間での移動を可能とした係合ピンを油圧の作用および非作用を切換えることで駆動する油圧式連結切換機構が設けられ、第１ロッカアームには、第２カムに従動した第２ロッカアームの揺動時に前記機関弁を開弁させるように第１ロッカアームを揺動駆動する側から前記係合位置にある係合ピンを係合させる係止腕が設けられることを特徴とする。

上記構成によれば、油圧式連結切換機構の係合ピンを係合位置側としたときには、第１カムに従動して第１ロッカアームが揺動するときに機関弁が開弁駆動され、次いで第２カムに従動して第２ロッカアームが揺動すると、係合ピンが第１ロッカアームの係止腕に係合することにより、第２カムに従動する第２ロッカアームの揺動に応じて第１ロッカアームも揺動し、機関弁が再度開弁駆動されることになる。すなわち機関弁をその開弁時期に２回開弁リフトせしめることができる。また油圧式連結切換機構の係合ピンを係合解除位置としたときには、係合ピンが係止腕に係合することはないので、第２ロッカアームが揺動しても第１ロッカアームが揺動することはなく、機関弁は第１カムに従動して第１ロッカアームが揺動するときだけ開弁駆動されることになり、機関弁をその開弁時期に１回だけ開弁リフトせしめる状態と、２回開弁リフトせしめる状態とをエンジンの運転状態に応じて切換えることができる。また油圧式連結切換機構は油圧の作用および非作用を切換えて係合ピンを駆動するものであるので、優れた耐久性および信頼性を確保することが可能であり、機関弁を開弁駆動するために電力を消費することはないのでエンジンの燃費低減に寄与することができる。しかも第２カムによって第２ロッカアームが揺動している途中でない限り、係合ピンを係合解除位置から係合位置に移動させることができるので、係合解除位置および係合位置間の係合ピンの移動切換えタイミングの自由度を増大することができ、したがって第１および第２カムのプロフィルの設定自由度も大きくなる。さらに一対のロッカアームを隣接配置するとともに、それらのロッカアームに対応したカムがカムシャフトに設けられればよいので、設置スペースの問題が生じないようにして従来のエンジンにも容易に適用することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の一実施例を示すものであり、図１は吸気弁が閉弁状態にあるときの動弁装置の一部構成を示す縦断面図、図２は図１の２矢視図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は係合ピンが係合解除位置にある状態での図３の５−５線断面図、図６は係合ピンが係合位置にあるときの図５に対応した断面図、図７は第１カムにより吸気弁が開弁作動しているときの図１に対応した縦断面図、図８は第２カムにより吸気弁が開弁作動しているときの図１に対応した縦断面図、図９は吸、排気作動特性図である。

先ず図１において、シリンダブロック１１が備えるシリンダボア１２に摺動可能に嵌合されるピストン１３の頂部を臨ませる燃焼室１４が、シリンダブロック１１に結合されるシリンダヘッド１５および前記シリンダブロック１１間に形成されており、シリンダヘッド１５に設けられる吸気ポート１６の前記燃焼室１４への連通・遮断を切換える機関弁としての吸気弁１７がシリンダヘッド１５に開閉作動可能に配設される。

吸気弁１７の弁軸１７ａはシリンダヘッド１５に設けられたガイド筒１８に摺動可能に嵌合されており、ガイド筒１８から突出した弁軸１７ａの上端部に設けられるリテーナ１９およびシリンダヘッド１５間に、吸気弁１７を閉弁方向に付勢する弁ばね２０が設けられる。

図２および図３を併せて参照して、前記吸気弁１７を開閉駆動する動弁装置２２は、図示しないクランクシャフトから１／２の減速比で伝達される回転動力によって回転するカムシャフト２３と、該カムシャフト２３と平行なロッカシャフト２４と、前記ロッカシャフト２４の軸方向に隣接した位置で該ロッカシャフト２４に揺動可能に支承される第１および第２ロッカアーム２５，２６とを備え、前記カムシャフト２３には、第１ロッカアーム２５に対応した第１カム２７と、第２ロッカアーム２６に対応した第２カム２８とが、相互に位相を異ならせるようにして固設される。

基端部が前記ロッカシャフト２４で揺動可能に支承される第１ロッカアーム２５の先端部には、前記吸気弁１７の弁軸１７ａの上端に当接し得るタペットねじ２９が進退位置を調節可能として螺合されており、第１ロッカアーム２５は、その揺動時に前記タペットねじ２９を介して吸気弁１７を開弁方向に押圧するようにして、吸気弁１７に連動、連結される。

また第１ロッカアーム２５の中間部には上下に開口した四角形状の開口部３０が設けられており、その開口部３０を横切るようにして第１ロッカアーム２５に両端が固定される第１支軸３１に、カムシャフト２３の第１カム２７に下方から転がり接触する第１ローラ３２が図示しないローラベアリングを介して回転自在に支承される。

図４を併せて参照して、第１ロッカアーム２５に隣接した位置でロッカシャフト２４に揺動可能に支承される第２ロッカアーム２６には、ロッカシャフト２４とは反対側に開いた略Ｕ字状のローラ支持部２６ａが設けられており、そのローラ支持部２６ａに両端が固定された第２支軸３４に、カムシャフト２３の第２カム２８に下方から転がり接触する第２ローラ３６がローラベアリング３５を介して回転自在に支承される。

また第２ロッカアーム２６は、第２ローラ３６を第２カム２８に接触させる方向にロストモーション機構３７で付勢されるものであり、該ロストモーション機構３７は、シリンダヘッド１５に設けられた有底の摺動穴３８と、閉塞端を第２ロッカアーム２６の下面に接触させるようにして摺動穴３８に摺動可能に嵌合される有底円筒状のリフタ３９と、摺動穴３８の閉塞端およびリフタ３９間に縮設されるロストモーションばね４０とで構成される。

図５において、第２ロッカアーム２６の下部には、第２ロッカアーム２６から突出する係合位置ならびに第２ロッカアーム２６に収容される係合解除位置間での移動を可能とした係合ピン４２を油圧の作用および非作用を切換えることで駆動する油圧式連結切換機構４１が設けられる。

第２ロッカアーム２６の下部には、第１ロッカアーム２５側に突出した円筒状の筒部２６ｂが一体に設けられており、ロッカシャフト２４と平行な軸線を有する有底のシリンダ穴４３が前記筒部２６ｂの先端で開放するようにして第２ロッカアーム２６に設けられ、シリンダ穴４３の開放端部にはリング部材４４が圧入等により嵌合、固定される。

前記係合ピン４２は、前記リング部材４４を摺動可能に貫通するものであり、該係合ピン４２の内端には、大径のピストン部４２ａが、シリンダ穴４３に摺動可能に嵌合するようにして一体に設けられる。而してシリンダ穴４３の閉塞端および前記ピストン部４２ａ間には油圧室４５が形成され、ピストン部４２ａおよび前記リング部材４４間には油圧室４５の容積を縮小せしめる側にピストン部４２ａすなわち係合ピン４２を付勢するばね４６が縮設される。

ところでロッカシャフト２４には油路４７が同軸に設けられており、この油路４７に図示しない油圧源からの油圧を作用せしめる状態と、油路４７の油圧を解放する状態とを図示しない制御弁により切換可能である。また第２ロッカアーム２６には、前記油圧室４５に通じる連通路４８が設けられており、ロッカシャフト２４には、第２ロッカアーム２６の揺動にかかわらず油路４７を連通路４８に連通せしめる連通孔４９が穿設される。

このような油圧式連結切換機構４１によれば、油圧室４５に油圧を作用せしめると、係合ピン４２は、図５で示すように、係合ピン４２はばね４６のばね力に抗して第２ロッカアーム２６から突出する係合位置に移動する。また油圧室４５の油圧を解放すると、係合ピン４２は、図６で示すように、前記ばね４６のばね力により第２ロッカアーム２６に収容される係合解除位置に移動することになる。

第１ロッカアーム２５の基部には、第２ロッカアーム２６における筒部２６ｂの先端に対向するようにしｔｅ方に延びる係止腕２５ａが一体に設けられており、この係止腕２５ａの前記係合位置にある係合ピン４２に対向する面には、係合ピン４２の半部を嵌合させ得る半円状の嵌合凹部５０が設けられる。しかも係止腕２５ａは、第１ローラ３２が第１カム２７のベース円部に接触して第１ロッカアーム２５が静止状態にあり、また第２ローラが第２カム２８のベース円部に接触して第２ロッカアーム２６も静止状態にあるときに、係合位置にある係合ピン４２の略半部を嵌合凹部５０に嵌合させるようにして第１ロッカアーム２５に一体に連設される。

次にこの実施例の作用について説明すると、油圧式連結切換機構４１の係合ピン４２を係合位置側としたときには、図７で示すように、第１カム２７に従動して第１ロッカアーム２５が揺動するときに吸気弁１７が開弁駆動され、この際、第２ロッカアーム２６は静止したままである。次いで第２カム２８に従動して第２ロッカアーム２６が揺動すると、図８で示すように、係合ピン４２が第１ロッカアーム２５の係止腕２５ａに係合することにより、第２カム２８に従動する第２ロッカアーム２６の揺動に応じて第１ロッカアーム２５も揺動し、吸気弁１７が再度開弁駆動されることになる。

すなわち図９で示すように、排気行程の後の吸気行程で吸気弁１７を２回開弁リフトすることが可能となる。このように吸気弁１７を吸気行程で２回開弁リフトするようにすると、燃焼室１４の負圧低下によりポンピングロスを増大させることなく吸入空気量の増大を図ることができるとともに、筒内掃気効果によって筒内温度を低下させることにより圧縮上死点での温度低減を期待することができ、圧縮比の向上やノッキング抑制効果を得ることができる。

また油圧式連結切換機構４１の係合ピン４２を係合解除位置としたときには、係合ピン４２が係止腕２５ａに係合することはないので、第２ロッカアーム２６が揺動しても第１ロッカアーム２５が揺動することはなく、吸気弁１７は第１カム２７に従動して第１ロッカアーム２５が揺動するときだけ開弁駆動されることになり、吸気弁１７をその開弁時期に１回だけ開弁リフトせしめる状態と、２回開弁リフトせしめる状態とをエンジンの運転状態に応じて切換えることができる。

しかも油圧式連結切換機構４１は油圧の作用および非作用を切換えて係合ピン４２を駆動するものであるので、優れた耐久性および信頼性を確保することが可能であり、吸気弁１７を開弁駆動するために電力を消費することはないのでエンジンの燃費低減に寄与することができる。

また第２カム２８によって第２ロッカアーム２６が揺動している途中でない限り、係合ピン４２を係合解除位置から係合位置に移動させることができるので、係合解除位置および係合位置間の係合ピン４２の移動切換えタイミングの自由度を増大することができ、したがって第１および第２カム２７，２８のプロフィルの設定自由度も大きくなる。

さらに一対のロッカアーム２５，２６を隣接配置するとともに、それらのロッカアーム２５，２６に対応したカム２７，２８がカムシャフト２３に設けられればよいので、設置スペースの問題が生じないようにして、従来のエンジンにも容易に適用することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では吸気弁１７に本発明を適用した場合について説明したが、排気弁に本発明を適用することも可能である。この場合、排気還流量制御の自由度を増大したり、圧縮着火等の着火制御に有効となる。

吸気弁が閉弁状態にあるときの動弁装置の一部構成を示す縦断面図である。 図１の２矢視図である。 図２の３−３線断面図である。 図３の４−４線断面図である。 係合ピンが係合解除位置にある状態での図３の５−５線断面図である。 係合ピンが係合位置にあるときの図５に対応した断面図である。 第１カムにより吸気弁が開弁作動しているときの図１に対応した縦断面図である。 第２カムにより吸気弁が開弁作動しているときの図１に対応した縦断面図である。 は吸、排気作動特性図である。

符号の説明

１７・・・機関弁としての吸気弁
２３・・・カムシャフト
２４・・・ロッカシャフト
２５・・・第１ロッカアーム
２５ａ・・・係止腕
２６・・・第２ロッカアーム
２７・・・第１カム
２８・・・第２カム
４１・・・油圧式連結切換機構
４２・・・係合ピン

Claims (1)

1. 位相を異ならせた第１および第２カム（２７，２８）がカムシャフト（２３）に設けられ、第１カム（２７）に従動して揺動するようにしてロッカシャフト（２４）に支承される第１ロッカアーム（２５）が機関弁（１７）に連動、連結され、第２カム（２８）に従動して揺動するようにして第１ロッカアーム（２５）に隣接した位置で前記ロッカシャフト（２４）に支承される第２ロッカアーム（２６）に、第２ロッカアーム（２６）から突出する係合位置ならびに第２ロッカアーム（２６）に収容される係合解除位置間での移動を可能とした係合ピン（４２）を油圧の作用および非作用を切換えることで駆動する油圧式連結切換機構（４１）が設けられ、第１ロッカアーム（２５）には、第２カム（２８）に従動した第２ロッカアーム（２６）の揺動時に前記機関弁（１７）を開弁させるように第１ロッカアーム（２５）を揺動駆動する側から前記係合位置にある係合ピン（４２）を係合させる係止腕（２５ａ）が設けられることを特徴とするエンジンの動弁装置。

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