JP2005090408A - 内燃機関の休筒機構付き動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 吸気被動ロッカアーム11に低速シリンダ部16及び高速シリンダ部を併設し、各シリンダ部16に摺動自在に配置したピストン位置に応じて、低速駆動ロッカアーム32又は高速駆動ロッカアームを選択的に押圧操作させると共に、低回転域で切換えられる低速シリンダ部16のピストン18aを高速シリンダ部のピストンより小径化して迅速に切換可能とする。
【選択図】 図3
Description
特許文献1に記載されたエンジンでは、ロッカシャフトに支承した被動ロッカアームを低速用の第1のカムにより揺動させて吸気弁を開閉駆動すると共に、この被動ロッカアームに隣接してロッカシャフトに支承した駆動ロッカアームを高速用の第2のカムにより揺動させている。被動ロッカアームに形成したシリンダ内には油圧により摺動自在にピストンを配置する一方、駆動ロッカアームには揺動に伴ってピストンに係合可能な係合突起を形成している。
この場合、例えば第2のカムと同様に第1のカムにより別の駆動ロッカアームを揺動すると共に、これらの駆動ロッカアームの係合突起が係合可能なように、被動ロッカアームに一対のピストンを摺動自在に配置する構成が考えられる。このような動弁装置では、両ピストンの摺動位置に応じて被動ロッカアームが何れか一方の駆動ロッカアームと共に揺動して、対応するカムの形状に倣って吸気弁を開閉駆動する一方、両ピストンが駆動ロッカアームの係合突起を共に空振りさせるときには、被動ロッカアームは吸気弁を閉弁保持して休筒運転を行う。
従って、主に油圧を受けるだけの第1ピストンの第2部分に比較して、第1部分は第2のロッカアームの第1係合突起と係合して第1のロッカアーム全体を慣性質量の抗して揺動させることから高い剛性が要求される。これらの第1部分及び第2部分が分割されることで、第1部分のみに剛性の高い素材を適用し、第2部分には剛性の低い素材、つまり安価な素材を用いることが可能となり、第1ピストン全体を剛性の高い素材で製作する場合に比較して製造コストが低減される。
従って、油圧を受ける第2部分を小径化して迅速な第1ピストンの切換を可能とした上で、第1部分の径を十分に確保して第2のロッカアームの第1係合突起を確実に係合可能となる。
従って、第1モードでは第1のロッカアームが第1のカムにより駆動されて、第1のカムの形状に倣って吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動し、第2モードでは第1のロッカアームが第2のカムにより駆動されて、第2のカムの形状に倣って吸気弁又は排気弁の一方を開閉駆動し、第3モードでは第1のロッカアームが非作動とされて吸気弁又は排気弁の一方を閉弁保持する。
従って、主に油圧を受けるだけの第1及び第3ピストンの第2部分に比較して、第1ピストンの第1部分は第2のロッカアームの第1係合突起と係合し、第3ピストンの第1部分は第5のロッカアームの第3係合突起と係合して、それぞれ第1のロッカアーム全体を慣性質量の抗して揺動させることから高い剛性が要求される。これらの第1部分及び第2部分が分割されることで、第1部分のみに剛性の高い素材を適用し、第2部分には剛性の低い素材、つまり安価な素材を用いることが可能となり、第1及び第3ピストン全体を剛性の高い素材で製作する場合に比較して製造コストが低減される。
従って、油圧を受ける第2部分を小径化して迅速な第1及び第3ピストンの切換を可能とした上で、第1ピストンの第1部分の径を十分に確保して第2のロッカアームの第1係合突起を確実に係合可能となると共に、第3ピストンの第1部分の径を十分に確保して第5のロッカアームの第3係合突起を確実に係合可能となる。
請求項2の発明の内燃機関の休筒機構付き動弁装置によれば、請求項1に加えて、第1ピストンの第1部分及び第2部分にそれぞれ適切な素材を適用し、もって、製造コストを低減することができる。
請求項6の発明の内燃機関の休筒機構付き動弁装置によれば、請求項5に加えて、第1及び第3ピストンの第1部分及び第2部分にそれぞれ適切な素材を適用し、もって、製造コストを低減することができる。
本実施形態のエンジンは気筒当たり4弁を有するV型6気筒ガソリン機関として構成され、特に高いエンジン出力を実現する高速モード、通常のエンジン出力に対応する低速モード、片側バンクの気筒を休筒させる休筒モードの間で切換可能に構成されている。このため、両バンクの動弁装置はそれぞれ低速モードと高速モードとの切換機構を備え、加えて片側のバンクは休筒機構を備えている。そこで、まず、休筒機構を備えるバンク(以下、休筒バンクといい、反対側を非休筒バンクという)の構成を説明する。
図1〜8は休筒バンクのシリンダヘッドを示しており、図1はシリンダヘッドを示す平面図、図2は1気筒分の動弁装置の詳細を示す部分拡大平面図、図3は図2のA−A線に相当する低速カム及び排気カムの作動時を示す断面図、図4は図2のA−A線に相当する低速カム及び排気カムの休止時を示す断面図、図5は図2のB−B線に相当する高速カムの休止時を示す断面図、図6は図2のB−B線に相当する高速カムの作動時を示す断面図、図7はカムに対する駆動ロッカアーム及び被動ロッカアームの位置関係を示す部分拡大平面図、図8は図7のC−C線断面図である。ここで、図1の上下がエンジンの前後方向であり、シリンダヘッドの右側が吸気側、左側が排気側に相当し、当該シリンダヘッドの右方に非休筒バンクのシリンダヘッドが配置されるものとする。
図2,3に示すように、吸気ロッカシャフト3には吸気被動ロッカアーム11(第1のロッカアーム)のボス部12に形成された軸受孔12aが嵌め込まれ、吸気ロッカシャフト3を中心として吸気被動ロッカアーム11全体が揺動し得る。ボス部12からは二股状をなす2本のバルブ側アーム部13が右方に向けて延設され、各バルブ側アーム部13の先端にはバルブクリアランス調整用のアジャストボルト14が設けられて、それぞれシリンダヘッド1上の図示しない吸気弁と対応している。
一方、排気側の動弁装置は吸気側の動弁装置に対して、吸気被動ロッカアーム11の高速シリンダ部17及びこれと対応する高速駆動ロッカアーム38を省略しており、以下に構成を説明する。
よって、低速シリンダ部16と同一の部材番号を付してシリンダ部48の概略を述べると、シリンダ部48の下部シリンダ16a内には下部ピストン18aが、上部シリンダ16b内には上部ピストン18bがそれぞれ上下方向に摺動自在に配設されている。これらのピストン18a,18bは圧縮ばね21により下方に付勢され、図3に示す下方位置では、下部ピストン18aの下面が排気ロッカシャフト4の外周面に当接すると共に、シリンダ部48の操作窓22から上部ピストン18bの外周面が右方に向けて露出し、図4に示す上方位置では、操作窓22から上部ピストン18aの逃げ部23が右方に向けて露出する。
一方、図2,3に示すように、排気ロッカシャフト4上の排気被動ロッカアーム43の前側には排気駆動ロッカアーム49(第5のロッカアーム)が揺動可能に支承され、当該排気駆動ロッカアーム49は吸気側の低速駆動ロッカアーム32に対して左右対称の同一構成となっている。
以上で休筒バンクの1気筒の動弁装置についての説明を終えるが、上記のように他の気筒も全く同一構成となっている。
図1,2に示すように、吸気ロッカシャフト3には軸方向に沿って休筒モード用オイル通路51及び高速モード用オイル通路52が形成され、両オイル通路51,52の前後両端は吸気ロッカシャフト3の前端面及び後端面に開口している。休筒モード用オイル通路51の前端はプラグ53により閉塞され、後端にはL字状の金属パイプ54の一端が圧入固定されている。又、高速モード用オイル通路52の前端はシリンダヘッド1に形成された図示しないオイル供給路を介して高速モード用オイルコントロールバルブ55(以下、OCVという)に接続されており、後端はプラグ56により閉塞されている。
図2,3に示すように、吸気ロッカシャフト3には各気筒の吸気被動ロッカアーム11の低速シリンダ部16と対応するように3箇所(図では1箇所を示す)に連通路63が形成され、各連通路63の下端は休筒モード用オイル通路51と連通し、各連通路63の上端は吸気ロッカシャフト3の外周面に開口して各低速シリンダ部16の下部シリンダ16a内と連通している。
一方、非休筒バンクの動弁装置は休筒機構を備えずに、低速モードと高速モードとの切換機構のみを備えている。具体的な構成を述べると、吸気側では、吸気被動ロッカアーム11の低速シリンダ部16及び低速駆動ロッカアーム32が省略され(高速シリンダ部17及び高速駆動ロッカアーム38は残されている)、吸気被動ロッカアーム11は低速駆動ロッカアーム32を介することなく直接的に低速カム6により揺動して常時吸気弁を開閉駆動している。
ECU61によるOCV55,58の切換制御はエンジン回転速度Neに基づいて行われ、例えばエンジン回転速度Neが第1の閾値Ne1未満でエンジンへの出力要求が十分に低い回転域では休筒モードを実行し、第1の閾値Ne1から第2の閾値Ne2(>Ne1)の間で通常のエンジン出力が要求される回転域では低速モードを実行し、第2の閾値Ne2以上で特に高いエンジン出力が要求される回転域では高速モードを実行する。そこで、各モード毎に動弁装置の作動状況を順次説明する。
休筒バンクにおいて、ECU61は高速モード用OCV55及び休筒モード用OCV58を切換制御して、休筒モード用オイル通路51及び高速モード用オイル通路52へのオイル供給をそれぞれ中止する。
そして、高速駆動ロッカアーム38は、高速シリンダ部17の操作窓29から露出した逃げ部30に先端を挿脱させながら単独で空振りし、以下に述べる低速駆動ロッカアーム32や排気駆動ロッカアーム49のように被動ロッカアーム11,43を揺動操作することはない。
一方、非休筒バンクにおいて、ECU61は高速モード用OCV55により高速モード用オイル通路52へのオイル供給を中止するため、休筒バンクと同じく高速駆動ロッカアーム38が空振りし、低速カム6の形状に倣って吸気弁が開閉駆動され、排気カム7の形状に倣って排気弁が開閉駆動される。よって、この低速モードでは、低速カム6及び排気カム7を用いて通常の回転域で要求されるエンジン出力が実現される。
休筒バンク及び非休筒バンクにおいて、ECU61は上記高速モード用オイル通路52へのオイル供給を中止したまま、休筒バンクにおいて、休筒モード用OCV58によりオイルを供給する。
一方、非休筒バンクでは、上記低速モードと同様に各気筒の作動が継続されており、当該バンクで発生するトルクにより車両の運転が継続されると共に、休筒バンクでの各気筒の休筒により燃費節減が実現される。
休筒バンクにおいて、ECU61は休筒モード用OCV58により休筒モード用オイル通路51へのオイル供給を中止すると共に、高速モード用OCV55により高速モード用オイル通路52にオイルを供給する。
一方、高速モード用オイル通路52のオイルは連通路64を経て各気筒の吸気被動ロッカアーム11における高速シリンダ部17のシリンダ17a内に供給される。シリンダ17a内では供給されたオイルの油圧を受けてピストン25が圧縮ばね28に抗しながら上方に摺動して上方位置に切換えられ、ピストン25の外周面が操作窓29を介して露出する。
又、吸気側では、低速シリンダ部16及び高速シリンダ部17のピストン18b,25が共に露出して対応する駆動ロッカアーム32,38により押圧操作可能な状態にあるが、低速カム6に比較して高速カム9の方がリフト区間(つまり、作動角)が広く、且つリフト量が大きいため、実際に押圧操作するのは高速駆動ロッカアーム38側となり、低速駆動ロッカアーム32は空振りする。つまり、この高速モードでは、吸気弁は高速カム9の形状に倣って開閉駆動される。
本実施形態のエンジンの休筒機構付き動弁装置は以上のように作動する。そして、本実施形態では、上記のように低速被動ロッカアーム11の高速シリンダ部17のピストン25に比較して、低速シリンダ部16の下部ピストン18a、及び排気被動ロッカアーム43のシリンダ部48の下部ピストン18aを小径に設定しており、以下、当該構成による作用効果を詳述する。
更に、上記実施形態では、低速シリンダ部16及びシリンダ部48のピストンを下部ピストン18aと上部ピストン18bとに上下に2分割し、上部ピストンに対して下部ピストンを小径化すると共に、双方のピストン18a,18bの素材を異にしたが、必ずしもこのように構成する必要はなく、例えば下部ピストン18a及び上部ピストン18bを同一径や同一素材としてもよいし、両ピストン18a,18bを一体化してもよい。
4 排気ロッカシャフト(第2ロッカシャフト)
6 低速カム(第1のカム)
7 排気カム(第3のカム)
9 高速カム(第2のカム)
11 吸気被動ロッカアーム(第1のロッカアーム)
16a 下部シリンダ(第1及び第3シリンダ)
16b 上部シリンダ(第1及び第3シリンダ)
17a シリンダ(第2シリンダ)
18a 下部ピストン(第1及び第3ピストン、第2部分)
18b 上部ピストン(第1及び第3ピストン、第1部分)
25 ピストン(第2ピストン)
32 低速駆動ロッカアーム(第2のロッカアーム)
36 操作アーム部(第1及び第3係合突起)
38 高速駆動ロッカアーム(第3のロッカアーム)
41 操作アーム部(第2係合突起)
43 排気被動ロッカアーム(第4のロッカアーム)
49 排気駆動ロッカアーム(第5のロッカアーム)
51 休筒モード用オイル通路(第1切換機構)
52 高速モード用オイル通路(第2切換機構)
55 高速モード用OCV(第2切換機構)
57 休筒モード用オイル通路(第3切換機構)
58 休筒モード用OCV(第1及び第3切換機構)
61 ECU(制御手段)
63 連通路(第1切換機構)
64 連通路(第2切換機構)
65 連通路(第3切換機構)
Claims (8)
- 先端が吸気弁又は排気弁の一方に連係され、ロッカシャフトに揺動自在に支承される第1のロッカアームと、
前記第1のロッカアームの一側に隣接して前記ロッカシャフトに揺動自在に支承され、低速用の第1のカムにより駆動される第2のロッカアームと、
前記第1のロッカアームの他側に隣接して前記ロッカシャフトに揺動自在に支承され、高速用の第2のカムにより駆動される第3のロッカアームと、
前記第1のロッカアームに形成された第1シリンダに摺動自在に装着された第1ピストンと、
前記第1のロッカアームに前記第1シリンダと隣接して形成された第2シリンダに摺動自在に装着された第2ピストンと、
前記第2のロッカアームから延設されて前記第1ピストンに係合可能に設けられた第1係合突起と、
前記第3のロッカアームから延設されて前記第2ピストンに係合可能に設けられた第2係合突起と、
前記第1及び第2ピストンに油圧を作用させて、それぞれのピストンの位置を前記第1及び第2係合突起に対する係合位置と非係合位置との間で切換える第1及び第2切換機構と、
前記第1及び第2切換機構の切換を制御する制御手段とを備え、
前記第1ピストンの径を前記第2ピストンの径よりも小さく形成したことを特徴とする内燃機関の休筒機構付き動弁装置。 - 前記第1ピストンは、前記第1係合突起に係合する第1部分と、前記第1係合突起に係合しない第2部分とに、上下に2分割されていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の休筒機構付き動弁装置。
- 前記第1ピストンの第2部分は、前記第1シリンダに収納且つ摺動すると共に、前記第1部分よりも小径に形成されていることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の休筒機構付き動弁装置。
- 前記制御手段は、前記第1のロッカアームが前記第1のカムにより駆動される第1モード、前記第1のロッカアームが前記第2のカムにより駆動される第2モード、及び前記第1のロッカアームが非作動となる第3モードの何れか1つのモードとなるように前記第1及び第2切換機構の切換を制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の休筒機構付き動弁装置。
- 先端が吸気弁又は排気弁の一方に連係され、第1ロッカシャフトに揺動自在に支承される第1のロッカアームと、
前記第1のロッカアームの一側に隣接して前記第1ロッカシャフトに揺動自在に支承され、低速用の第1のカムにより駆動される第2のロッカアームと、
前記第1のロッカアームの他側に隣接して前記第1ロッカシャフトに揺動自在に支承され、高速用の第2のカムにより駆動される第3のロッカアームと、
先端が吸気弁又は排気弁の他方に連係され、前記第1ロッカシャフトと平行に配置された第2ロッカシャフトに揺動自在に支承される第4のロッカアームと、
前記第4のロッカアームに隣接して前記第2ロッカシャフトに揺動自在に支承され、第3のカムにより駆動される第5のロッカアームと、
前記第1のロッカアームに形成された第1シリンダに摺動自在に装着された第1ピストンと、
前記第1のロッカアームに前記第1シリンダと隣接して形成された第2シリンダに摺動自在に装着された第2ピストンと、
前記第4のロッカアームに形成された第3シリンダに摺動自在に装着された第3ピストンと、
前記第2のロッカアームから延設されて前記第1ピストンに係合可能に設けられた第1係合突起と、
前記第3のロッカアームから延設されて前記第2ピストンに係合可能に設けられた第2係合突起と、
前記第5のロッカアームから延設されて前記第3ピストンに係合可能に設けられた第3係合突起と、
前記第1、第2及び第3ピストンに油圧を作用させて、それぞれのピストンの位置を前記第1、第2及び第3係合突起に対する係合位置と非係合位置との間で切換える第1、第2及び第3切換機構と、
前記第1、第2及び第3切換機構の切換を制御する制御手段とを備え、
前記第1及び第3ピストンの径を前記第2ピストンの径よりも小さく形成したことを特徴とする内燃機関の休筒機構付き動弁装置。 - 前記第1及び第3ピストンは、前記第1及び第3係合突起に係合する第1部分と、前記第1及び第3係合突起に係合しない第2部分とに、それぞれ上下に2分割されていることを特徴とする請求項5記載の内燃機関の休筒機構付き動弁装置。
- 前記第1及び第3ピストンの第2部分は、前記第1及び第3シリンダに収納且つ摺動すると共に、前記第1部分よりも小径に形成されていることを特徴とする請求項6記載の内燃機関の休筒機構付き動弁装置。
- 前記制御手段は、前記第1のロッカアームが前記第1のカムにより駆動され、且つ前記第4のロッカアームが前記第3のカムにより駆動される第1モード、前記第1のロッカアームが前記第2のカムにより駆動され、且つ前記第4のロッカアームが前記第3のカムにより駆動される第2モード、及び前記第1及び第4のロッカアームが非作動となる第3モードの何れか1つのモードとなるように前記第1、第2及び第3切換機構の切換を制御することを特徴とする請求項5記載の内燃機関の休筒機構付き動弁装置。
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