JPH01106912A - エンジンのバルブ制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの吸気弁を駆動制御するためのバルブ
制御装置に関する。更に詳しくは、本発明は、吸気弁を
開閉制御するためのカムとして、低速用カムおよび低速
用カムを備えたバルブ制御装置に関するものである。

（従来の技術） 自動車等のエンジンにおいては、各気筒の吸気弁の開閉
制御をエンジン回転数に応じて高速用カムおよび低速用
カムを用いて切り替え制御する動弁機構が知られている
。例えば、実開昭６１−５８６０５号公報には、この動
弁機構を備えたバルブ制御装置が開示されている。この
公報に開示の装置においては、各気筒の吸気弁の上方に
架は渡したカムシャフトに、各気筒毎に低速用のカムプ
ロフィールを有する低速用カムと、高速用のカムプロフ
ィールを有する高速用カムとが形成されている。これら
双方のカムのそれぞれに第１および第２のロッカーアー
ムが当接しており、低速用カムに接触した第１のロッカ
ーアームのみが吸気弁のステム上端に当接している。低
回転時には、低速用カームによって第１のロッカーアー
ムが揺動し、吸気弁が開閉制御される。しかるに、高回
転時には、油圧が作用してカム切り替え手段としての連
結ピンが移動して第２のロッカーアームを第１のロッカ
アームに連結する。従って、この後は高速用カムによっ
て吸気弁が開閉制御される。

（発明が解決しようとする問題点） ここで、二種類のカムの切り替えはエンジン回転数に基
づき行なわれている。すなわち、予め設定したエンジン
回転数以下の低速運転領域では低速用カムに切り替え、
それ以上の高速運転領域では高速用カムに切り替えるよ
うになっている。

このため、双方の運転領域の境界近傍の運転状態では、
切り替え点である境界を越えて他方の領域に移行する毎
に切り替えが実行される。従って、切り替え動作が頻繁
に行われ、切り替えを行うための連結ピン等の機構部分
の摩耗量が増加するおそれがある。これは、かかる部分
の耐久性、および信頼性の点からは好ましいことではな
い。

本発明の目的は、このような頻繁な切り替え制御を回避
できるエンジンのバルブ制御装置を実現することにある
。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明のバルブ制御装置
においては、低速用バルブと高速用Ａ）レブとの切り替
えを次のように行うようにしている。

すなわち、基本的には、エンジン回転数が、第１の設定
回転数よりも高い高速運転領域にある場合には高速用カ
ムを選択し、エンジン回転数が前記設定回転数よりも低
い低速運転領域にある場合には低速用カムを選択するよ
うにしである。しかるに、エンジン回転数が高速運転領
域から低速運転領域に移行したときには、ただちに低速
用カムへは切り替えずに、高速用カムの使用を継続する
ようにしている。そして、エンジン回転数が前記第１の
設定回転数よりも低い値の第２の設定回転数よりも低く
なった時に、低速用カムに切り替えるようにしている。

本発明の好ましい実施形態においては、エンジン回転数
が上記の第２の設定回転数以下に低下せずとも、この第
２の回転数と第１の設定回転数との間に一定時間以上に
渡って停まっている場合には、低速用カムに切り替える
ようにしている。

（作　用） 本発明のバルブ制御装置においては、エンジン運転状態
が低速領域から高速領域に移行した場合には、直ちに低
速用カムから高速用カムへの切り替えが行われる。高速
用カムを使用すれば吸気弁の開弁時間および開弁量が増
加し、高回転、高出力でエンジンを駆動させるのに好適
な運転状態が形成される。従って、本発明によれば直ち
にかかる運転状態が形成される。次に、エンジンが高速
領域から低速領域に移行した場合には、高速用カムの使
用がそのまま継続される。そして、エンジン回転数がさ
らに低下して第２の設定回転数以下になったときに初め
て低速用カムへの切り替えが行われる。従って、例えば
、−旦高速用カムに切り替わった後に直ちに低速用カム
に再び切り替わることはない。逆の場合においても、低
速用カムに切り替わった後に直ちに高速用カムに再び切
り替わることはない。すなわち、カムの切り替えが頻繁
に起こることが回避される。

（発明の効果） このように、本発明においては、エンジンの高速運転領
域から低速運転領域に移行した場合には直ちに使用カム
の切り替えを行わず、さらに一定の量だけエンジン回転
数が低下して初めて切り替えを行うように制御している
。従って、本発明の装置によれば、カムの切り替え頻度
を少なくでき、この結果切り替え機構部分の耐久性およ
び信頼性を向上させることができる。

（実施例） 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本実施例は、３バルブ方式のエンジンの吸気弁に本発明
を適用したものである。第１図には、本例のエンジンの
動弁機構部分の断面を示してあり、第２図にはその吸気
弁側の動弁機構部分を拡大して示してあり、また第３図
には動弁機構を上方向から見た図を示しである。

図において、１は吸気弁であり、この弁１は１気筒につ
き２個づつ配置されている。２は排気弁であり、この排
気弁２は１気筒当たり１個配置されている。３はカム軸
であり、この軸には１気筒当たり３個の吸気弁駆動用の
カム４ａ、４ｂ、５と１個の排気弁駆動用のカム６とが
配置されている。３個の吸気弁駆動用のカム４ａ、４ｂ
、５（７）うち、２個のカム４ａ、４ｂは低速用のカム
プロフィールを有する低速用カムであり、残りの１個の
カム５は高速用のカムプロフィールを有する高速用のカ
ムである。第３図から分かるように、これらのカムは、
各気筒毎に、低速用カム４ａ、４ｂの間に、高速用カム
５と排気弁駆動用のカム６を配置した配列となっている
。

カム軸３の上方には、これと平行に、ロッカーシャフト
７．８が両側に配置されている。排気弁側のロッカーシ
ャフト７には、排気弁駆動用カム６と排気弁２との間に
架は渡した排気弁駆動用のロッカーアーム３１が揺動自
在に支持されている。

また、吸気弁１側のロッカシャフト８には、揺動自在に
３本の吸気弁駆動用のロッカーアーム９．１０．１１が
支持されている。低速用カム４ａｓ４ｂの上方に位置し
ている２本のロッカーアーム９．１０は、低速用のロッ
カーアームである。第２図に示すように、これらの一方
の側の揺動アーム端９ａ、１０ａは、ローラー２を介し
てカム軸３の低速用カム４ａ、４ｂに転がり接触されて
いると共に、他方の揺動アーム端９ｂ、１０ｂは油圧式
ラッシュアジャスタ１３を介して吸気弁１．１のバルブ
ステムｌａ、ｌａに当接されている。

一方、ロッカーアーム１１は高速用カムの上方に位置し
た高速用ロッカーアームであり、２本の低速用ロッカー
アーム９．１０の対向側面にそれぞれ接した状態に配置
されている。この高速用のロッカーアーム１１は、カム
軸３の側の揺動アーム端１１ａがスリッパ−１４により
カム軸３の高連用カム５に滑り接触されている。また、
この高速用ロッカーアーム１１のバルブ側の揺動アーム
端１１ｂには、油圧式の切り替え機構１５が組みこまれ
ている。この切り替え機構１５は、エンジン回転数に応
じて制御されて、高速用のロッカーアーム１１を低速用
のロッカーアーム９．１０に係脱させる。この切り替え
機構によって、高速用のロッカーアーム１１が低速用の
ロッカーアームに連結されると、高速用のロッカーアー
ムは低速用のロッカーアーム９．１０と連動状態になる
。

すなわち、三本のロッカーアームは一体となって揺動す
る。ここに、第４図に示すように、高速用カムのリフト
曲線のほうが低速用カムのそれよりも大きい。従って、
高速用のロッカーアーム１１が低速用のロッカーアーム
と連動状態となると、これらの三本のロッカーアームは
高速用カムによって揺動する。これに対して、高速用の
ロッカーアーム１１が低速用のロッカーアームと切り離
されている場合には、低速用カムによって揺動される低
速用のロッカーアーム９．１０によって吸気弁１の開閉
制御が行われる。

次に上記の油圧式の切り替え機構１５の構成を説明する
。この機構１５は、高速用ロッカーアーム１１のバルブ
側のアーム内に形成された油圧室１６を備えている。こ
の油圧室は低速用ロッカーアームの側面側に開口してお
り、この開口から摺動自在にセレクトピン１７が挿入さ
れている。−方、低速用ロッカーアームの側面には、油
圧室の開口に一致する位置に、セレクトピン挿入用の挿
入孔１８が形成されている。この孔内には、リターンス
プリング１９によって付勢されるレシーバ−１９が摺動
自在に挿入されており、このレシーバ−１９の表面とセ
レクトピン１７の先端１７ａとが当接状態とされている
。上記の油圧室１６内には通常時には、低油圧が作用し
ており、この油圧とリターンスプリングのばね力との平
衡状態においては、セレクトピン１７の先端が、丁度高
速用ロッカーアームの側面と一致した位置となっている
（第６図参照）。これに対して、油圧室に高油圧が作用
すると、両者の平衡が崩れてセレクトピン１７はばね力
に抗して低速用ロッカーアーム側の挿入孔１８内に挿入
する（第３図参照）。この結果、高速用ロッカーアーム
と低速用ロッカーアームとがこのセレクトピンによって
連結状態になる。

次に、第５図は切り替え機構１５を制御する制御回路の
ブロック図である。図に示すように、切り替え機構１５
の油圧室１６には、オイルパン２１に溜まっている油が
、オイルポンプ２２およびソレノイドバルブ２３を順次
に介して供給される。ソレノイドバルブ２３は、コント
ロールユニット２４によってオン、オフ制御される。こ
のバルブがオン状態になると、高油圧Ｐｈが切り替え機
構の油圧室１６に供給される。一方、このバルブがオフ
状態のときには、低油圧Ｐ１が油圧室に供給される。コ
ントロールユニット２４は、例えば１チツプのマイクロ
コンピュータから構成することができ、ＣＰＵ、ＲＯＭ
、ＲＡＭを基本構成要素としている。ＲＯＭ内には、第
７図に示すような切り替え機構１５の制御用のプログラ
ムが格納されており、このプログラムが実行されて、後
述するようにエンジン回転数センサー２５によって検出
されたエンジン回転数Ｎｅに基づいて切り替え機構１５
が制御される。

次に、第６図乃至第７図を参照して本例における高速用
カムと低速用カムの切り替え制御を説明する。まず、第
６図には、エンジン回転数に対する吸入空気量の変化例
を示す特性図であり、曲線■は低速用カムを使用した場
合のものであり、曲線■は高速用カムを使用した場合の
ものである。

本例では、基本的には、エンジン回転数Ｎｅが値Ｎｂよ
りも低い低回転領域りにある場合には低速用カム９．１
０を使用し、値Ｎｂ以上の高速運転領域Ｈにある場合に
は高速用カム１１を使用するように、切り替え制御を行
っている。しかるに、エンジン回転数が高速運転領域Ｈ
から低速運転領域りに低下する場合には、第７図のフロ
ーチャートに示すように切り替え制御が行われる。

まず、エンジン回転数Ｎｅが低速運転領域りにある場合
には、ステップＳＴＩからステップＳＴ５までのルーチ
ンを実行する。すなわち、この場合には、ソレノイドバ
ルブ２３をオンにする場合に「１」、オフとする場合に
「０」とされるフラグＦ１は「０」のままとされる。よ
って、切り替え機構１５には低油圧Ｐ１が作用するのみ
なので、高速用ロッカーアーム１１は、低速用ロッカー
アーム９．１０とは切り離された状態にあり、従って、
低速用カム４ａ、４ｂによって吸気弁１が開閉制御され
る。次に、エンジン回転数Ｎｅが上記の値Ｎｂ以上とな
って領域Ｈ内に移行した場合には、ステップＳＴ２で肯
定判定されるので、ステップＳＴ１、Ｓｒ１、Ｓｒ１、
Ｓｒ１、Ｓｒ１を通るルーチンが実行される。この結果
、Ｓｒ１でフラグＦ１が「１」にセットされて、ソレノ
イドバルブ２３がオンし、切り替え機構１５には高油圧
ｐｈが作用する。このため、第３図に示すように切り替
え機構のセレクトピン１７が低速用ロッカーアーム９．
１０内に挿入されて、高速用および低速用のロッカーア
ームが相互に連結される。

この結果、吸気弁１は高速用カム５によって開閉制御さ
れる。

この後に、エンジン回転数Ｎｅが再び低下して、低回転
領域りに移行した場合、エンジン回転数が値Ｎｂとこの
値よりも低い値Ｎａとの間の領域Ｌｌ内に停まる場合に
は、ステップＳＴＩ、Ｓｒ１、Ｓｒ１．５Ｔ１２．５Ｔ
１３〜１５のルーチンを実行する。すなわち、フラグＦ
１は「１」のままとされ（ステップ５Ｔ１５）、タイマ
が作動中である旨を示すフラグＦ２が「１」にセットさ
れた後（ステップ５Ｔ１４）、タイマにより一定時間Ｔ
ｋのカウントが開始される。このように、高回転領域か
らこの領域に隣接する低回転領域Ｌ１に移行した場合に
は、切り替え機構１５は作動されず、そのまま高速用お
よび低速用ロッカーアームとの結合状態が保持される。

かかる領域Ｌｌ内にエンジン回転数が停まっている場合
には、以後はステップ５Ｔ１２で肯定判定されるので、
ステップ５Ｔ１６．５Ｔ１７．５Ｔ１５を実行すること
になる。しかるに、この領域Ｌｌ内に一定時間Ｔｋ以上
停まっている場合には、ステップ５Ｔ１７で肯定判定さ
れて、ステップ５Ｔ１８．５Ｔ１９を実行して、フラグ
Ｆ１、Ｆ２がともに「０」にりセットされる。この結果
、ソレノイドバルブ２３がオフされて、切り替え機構１
５には低油圧が供給される。これにより、セレクトピン
Ｉ７が高速用ロッカーアーム１０．１１側に復帰し、低
速用および高速用のロッカーアームの連結が解除される
。これ以後は、低速用カム４ａ。

４ｂによって吸気弁１．１の開閉制御が行われる。

また、エンジン回転数が、値Ｎａよりも低回転領域Ｌ２
に移行した場合には、ステップＳＴ７で肯定判定されて
、ステップＳＴ８、Ｓｒ４、Ｓｒ１が実行される。従っ
て、直ちにソレノイドバルブ２３がオフにされる。すな
わち、高速用および低速用のロッカーアームの連結が解
除され、使用カムは高速用カム５から低速用カム４ａ、
４ｂに切り替わる。

以上説明したように、本例のバルブ制御装置においては
、エンジン回転下降時には、エンジン回転数が値Ｎｂ未
満となっても直ちに低速用カムには切り替えず、エンジ
ン回転数がより低い値Ｎａ未満となった場合に、切り替
え動作を行うようにしている。従って、高速用および低
速用カムの間の切り替え動作が頻繁に行われる弊害を回
避できる。また、エンジン回転数が値Ｎａ未満とならな
い場合でも、一定時間経過後には、カムを低速側に切り
替えるようにしている。従って、運転状態に不適当なカ
ムの使用状態が継続することを回避でき、効率のよい運
転状態も確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したエンジンの動弁機構の部分を
示す部分断面図、第２図は第１図の吸気弁側の動弁機構
の部分を拡大して示す部分断面図、第３図は第１図の動
弁機構を上方側から見た上面図、第４図は第１図の高速
用および低速用カムのリフト曲線を示す特性図、第５図
は第１図の切り替え機構の制御装置の概略ブロック図、
第６図は　　。 第１図の高速用および低速用カムのエンジン回転数に対
する吸入空気量の値を示す特性図、第７図は第１図の切
り替え機構の制御動作を示すフローチャートである。 １・・・・・・吸気弁 ３・・・・・・カム軸 ４ａ、４ｂ・・・・・・低速用カム ５・・・・・・高速用カム ８・・・・・・ロッカーシャフト ９．１０・・・・・・低速用ロッカーアーム１１・・・
・・・高速用ロッカーアーム１５・・・・・・切り替え
機構 １６・・・・・・油圧室 １７・・・・・・セレクトピン １９・・・・・・レリーススフリング ２０・・・・・・レシーバ ２３・・・・・・ソレノイドバルブ ２４・・・・・・コントロールユニット２５・・・・・
・回転数センサー Ｌｌ、Ｌ２・・・・・・低回転領域 Ｈ・・・・・・高回転領域 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低回転領域での吸気弁の開閉動作を制御するため
   の低速用カムと、高回転領域での前記吸気弁の開閉動作
   を制御するための高速用カムと、前記高速用および低速
   用カムのいずれを用いて前記吸気弁を制御するのかを切
   り替えるカム切り替え手段と、エンジン回転数に応じて
   前記カム切り替え手段を制御する制御手段とを有し、前
   記制御手段は、エンジン回転数が、第１の設定回転数よ
   りも高い高回転領域にある場合には前記高速用カムを選
   択し、エンジン回転数が前記設定回転数よりも低い低回
   転領域にある場合には前記低速用カムを選択する選択手
   段と、エンジン回転数が高速運転領域から低速運転領域
   に移行したときに、前記選択手段に優先して前記高速用
   カムを選択しつづける保持手段と、エンジン回転数が前
   記第１の設定回転数よりも低い値に設定した第２の設定
   回転数よりも低くなった場合に、前記保持手段による高
   速用カムの選択を解除する解除手段とを備えていること
   を特徴とするエンジンのバルブ制御装置。
2. （２）前記保持手段による前記高速用カムの選択は、予
   め設定した時間幅に制限されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載のエンジンのバルブ制御装置
   。