JPH02221616A - 内燃機関の開弁時期制御動弁装置 - 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】 １粟よ夏肌且分団 本発明は、内燃機関の運転状態に応じて吸排気弁の開弁
時期を適正に調整し、特に吸排気弁の開弁時期と開弁期
間と弁揚程とを共に適正に調整することができる内燃機
関の動弁装置に関するものである。

腫一来一技一拵 この種の内燃機関の動弁装置には、従来、特開昭６４　
−　３２０８号公報に示された動弁装置がある。

前記した従来の動弁装置では、吸排気弁の開弁時期を調
整するために、カムシャフトの軸端とこれに装架される
カムプーリとの間に軸方向の相対的移動量を相対的回転
角度量に変換する油圧サーボモータが介装され、該油圧
サーボモータのパイロットバルブをカムシャフトに遊嵌
された操作軸でもって軸方向へ移動させることにより、
カムプーリとカムシャフトとの相対的回転角度量を変え
るようになっていた。

”しよ゛と　るｉ しかしながら、前記動弁装置の油圧サーボモータは構造
が頗る複雑であり、また操作軸を軸方向に移動させるた
めのさらに別個の機構が必要となり、部品点数が増加し
てコスト高と重量増大は避けられなかった。

るための　　　よび 本発明は、前記した内燃機関の動弁装置の改良に係り、
吸排気弁を開閉駆動させるカムシャフトと該カムシャフ
トを回転駆動させるカムシャフト駆動系との相対的回転
角度を調整しうる圧力応動型アクチエータと、内燃機関
の運転状態に応じて圧力を比例的に変えて該圧力応動型
アクチエータに圧力流体を印加する圧力制御機構とを備
えたことを特徴とするものである。

本発明は、前記したように構成されているので、前記圧
力制御機構から前記内燃機関の運転状態に対応した圧力
の圧力流体が前記圧力応動型アクチエータに印加され、
この圧力流体の圧力の増加に伴なって前記カムシャフト
駆動系に対し前記カムシャフトが相対的に回転し、吸排
気弁の開弁時期が機関運転状態に応じて適正に調整され
る。

また本発明においては、前記動弁装置を１個の吸気弁お
よび排気弁のいずれか一方または両方に対して異なる複
数個のカム形状のカムを一体に備えたカムシャフトと、
該カムにそれぞれ接触して揺動する複数個のロッカーア
ームと、該複数個のロッカーアームを選択的に一体に連
結しまたは該連結を解除する連結切換機構とでもって構
成しているため、該連結切換機構を適宜動作させること
により、異なったカム形状のカムでもって前記吸気弁お
よび排気弁のいずれか一方または両方の弁揚程と開弁期
間とを調整することができる。

さらに本発明では、前記連結切換機構を前記圧力制御機
構からの圧力流体を受けて所定設定に達する毎に順次切
換動作させるように構成したため、前記弁揚程と開弁期
間とを簡単にかつ確実に変更することができる。

さらにまた本発明においては、前記圧力応動型アクチエ
ータと連結切換機構とには、前記圧力制御機構からそれ
ぞれ別個に圧力流体を受けて制御させるようにしたため
、前記吸排気弁の開弁時期と弁揚程と開弁期間をそれぞ
れ適切に変更して、機関運転状態に適合した出力特性を
発揮させることができる。

実−」Ｌ−桝 以下第１図ないし第６図に図示された本発明の一実施例
について説明する。

エンジン１は点火式４サイクル多気筒内燃機関で、エン
ジン１のシリンダヘッド２に各気筒毎に少なくとも１本
の吸気ポート３が形成され、この吸気ボート３の吸気口
４に吸気バルブ５が開閉自在に設けられ、吸気バルブ５
の頂端に取付けられた鍔部６とシリンダヘッド２とにバ
ルブスプリング７が介装されており、バルブスプリング
７のバネ力によって吸気バルブ５が吸気口４に押付けら
れて、吸気口４は吸気バルブ５で常時閉塞されるように
なっている。

まず吸気弁の開弁期間と弁揚程とを調整する機構につい
て説明すると、吸気バルブ５の頂端に一方に隣接し気筒
配列方向に沿ってロッカーシャフト８が軸架され、この
吸気バルブ５の頂端とロッカーシャフト８との中間上方
にカムシャフト９が回転自在に枢支され、このカムシャ
フト９には低速用カム１０とその両側に中速用カム１１
、高速用カム１２が一体に形成されている。なお、吸気
弁についてのみ説明するが排気弁も同様に構成されてい
る。

さらにロッカーシャフト８には、低速用ロッカーアーム
１３、中速用ロッカーアーム１４、高速用ロッカーアー
ム１５が回転自在に嵌合され、この低速用ロッカーアー
ム１３、中速用ロッカーアーム１４、高速用ロッカーア
ーム１５はそれぞれ低速用カム１０、中速用カム１１、
高速用カム１２に接触し、中央の低連用ロッカーアーム
１３の先端にタペットねじ１６が螺着され、このタペッ
トねじ１６の下端に吸気バルブ５の頂端が当接し、中速
用ロッカーアーム１４、高速用ロッカーアーム１５の先
端下面に弾発付勢手段１７のリフター１８が当接し、こ
のリフター１８とシリンダヘッド２の有底孔１９とに圧
縮コイルスプリング２０が介装されており、バルブスプ
リング７および圧結コイルスプリング２０のバネ力でも
って低速用ロッカーアーム１３、中速用ロッカーアーム
１４、高速用ロッカーアーム１５がそれぞれ低速用カム
１０、中速用カム１１、高速用カム１２に圧接されるよ
うになっている。

さらにまた低速用ロッカーアーム１３にはロッカーシャ
フト８と平行な方向に指向して、その両側面に開口する
シリンダ室２１、シリンダ室２２が形成され、これに連
結ピン２３、連結ピン２４が摺動自在に嵌装され、この
低速用ロッカーアーム１３のシリンダ室２１、シリンダ
室２２に相対して中速用ロッカー７−ム１４、高速用ロ
ッカーアーム１５にビン孔２５．２６が形成され、この
ビン孔２５．２６にストッパー２７．２８が摺動自在に
嵌装され、このビン孔２５．２６内には戻しスプリング
２９．３０が介装されており、シリンダ室２１．２２に
圧力オイルが供給されていない状態では、ストッパー２
７．２８を介して連結ピン２３゜２４はシリンダ室２１
．２２内に深く押込まれ、この連結ピン２３．２４とス
トッパー２７．２８との接触面は、低速用ロッカーアー
ム１３、中速用ロッカーアーム１４、高速用ロッカーア
ーム１５相互の間隔の中間に位置しく連結ピン２３．２
４に対しストッパー２７．２８が相対的に摺動しうるよ
うになっている。

しかもロッカーシャフト８内にはオイル通路３１が形成
され、このオイル通路３Ｉはシリンダ室２１、シリンダ
室２２に連通されている。

次に吸気系の開弁時期を調整する機構について説明する
。

カムシャフト９の一端に円筒状ハウジング３２の内周面
とカムシャフト９の端部外周面とに相互に逆方向のヘリ
カルスプライン３３．３４が形成され、このカムシャフ
ト９とハウジング３２との環状空間に油圧ピストン３５
が摺動かつ回転自在に油密に嵌装されるとともに、油圧
ピストン３５の基部３５ａに形成されたヘリカルスプラ
イン３６．３７かへ’Ｊカルスプライン３３．３４に嵌
合され、ハウジング３２の外端内面と油圧ピストン３５
の外端面とに圧縮コイルスプリング３８が嵌装されてい
る。

またハウジング３２の外周面にプーリ３９が一体に形成
され、プーリ３９と図示されないクランクシャフトと一
体のドライブプーリとにベルト４０が架渡されており、
クランクシャフトに対して半分の回転数でプーリ３９が
回転れるようになている。なおベルト駆動方式の代わり
にギヤトレンでハウジング３２を回転駆動させるように
してもよい。

さらにハウジング３２の内端部と油圧ピストン３５の内
端部とで区割されたシリンダ室４１はカムシャフト９に
設けられたオイル通路４２とシリンダヘッド２のカムホ
ルダー４３に設けられたオイル通路４４とシリンダへラ
ド２の中のオイル通路４５とを介してオイル溜め４６に
接続され、オイル通路４５にオイルポンプ４７とその吐
出側に制御弁４８が介装されている。

第６図に図示されるように制御弁４８は、バルブケーシ
ング４９とこれに摺動自在に嵌装されたスプール５０と
、スプール５０を一方へ付勢する圧縮コイルスプリング
５１と、圧縮コイルスプリング５１の反対側に張設され
たダイヤフラム５２を挟んでスプール５０と、反対側に
摺動自在に嵌装されたプランジャ５３とプランジャ５３
をスプール５０側に付勢するコイル５４とよりなり、コ
イル５４に間欠的にパルス電圧を印加することによって
供給圧ポート５５より制御圧ポート５６に圧力オイルを
供給し、残余の圧力オイルはドレンポート５７より排出
しうるようになっている。

この制御弁４８ではコイル５４の印加パルス電圧のデユ
ーティ比に対応して圧力オイルの圧力は比例的に増減さ
れるようになっている。

また制御弁４８のコイル５４には、各低速域、中速域、
高速域にて、回転数の増大に対応してシリンダ室２１内
の連結ピン２３がビン孔２５に嵌合した時と、中速域か
ら高速域に達してシリンダ室２２内の連結ピン２４がビ
ン孔２６に嵌合した時に、パルス電圧のデユーティ比が
０に切換えられるようになっている。

さらにロッカーシャフト８のオイル通路３１と連通ずる
オイル通路（図示されず）にも制御弁４８と同様な構造
の制御弁５８が介装されており、エンジン１の回転数に
比例した圧力の圧力オイルがオイル通路３１を介してシ
リンダ室２１．２２に供給されるようになっている。

第１図ないし第６図に図示の実施例は前記したように構
成されているので、エンジン１がアイドリング状態で運
転されている場合は、制御弁４８゜５８は遮断状態とな
って、シリンダ室２１．２２およびシリンダ室４１には
圧力オイルは供給されない。

従って連結ピン２３．２４はシリンダ室２１．２２内に
退入して、低速用ロッカーアーム１３．中速用ロッカー
アーム１４．高速用ロッカーアーム１５は相互に分離さ
れ、吸気バルブ５は低速用ロッカーアーム１３によって
、低速域に適合した弁場程と開弁期間とで開閉駆動され
る。

またシリンダ室４１が最も狭くなるように圧縮コイルス
プリング３８のバネ力によって油圧ピストン３５は内方
へ押され、吸気バルブ５の開弁時期も最も遅れた状態で
吸気バルブ５は開閉駆動される。

そしてエンジンｌの回転数が一定回転数を越えて増大す
るにつれて、制御弁４８で制御されたシリンダ室４１内
の圧力オイルの圧力でもって、圧縮コイルスプリング３
日のバネ力に打勝って油圧ピストン３５は外方へ移動し
、シリンダ室４１内の圧力オイルの圧力と圧縮コイルス
プリング３８のバネ力とが均衡した所で油圧ピストン３
５は停止し、その移動量は回転数の増加に対応して増大
し、吸気バルブ５の開弁時期が早められる。

さらにエンジン−の回転数が中速域に達した時には、制
御弁５８で制御れたオイル通路３１の圧力が上昇し、シ
リンダ室２１内の連結ピン２３が戻しスプリング２９の
バネ力に打勝って突出してピン孔２５に嵌合し、低速用
ロッカーアーム１３と中速用ロッカーアーム１４とが一
体に結合され、吸気バルブ５は低速域よりも大きな弁場
程と長い開弁期間で開閉駆動され、エンジン１は中速域
に適合した吸排気状態で運転しうる。またエンジン１の
回転数が低速域から中速域に達して、低速用ロッカーア
ーム１３から中速用ロッカーアーム１４に切換えられた
時に、制御弁４８のコイル５４に印加されるパルス電圧
のデユーティ比はＯとなり、油圧ピストン３５は元の位
置に複動し、中速域でエンジン１の回転数が増大するに
つれて制御弁４８のコイル５４へのパルス電圧のデユー
ティ比は増大する。

さらにまたエンジンｌの回転数が中速域から高・・遠域
に達した時には、制御弁４８のコイル５４に印加される
パルス電圧のデユーティ比は再び０となると同時に、制
御装置５日で制御されたオイル通路３１の圧力がさらに
上昇し、シリンダ室２２内の連結ピン２４が戻しスプリ
ング３０のバネ力に打勝って突出してピン孔２６に嵌合
し、低速用ロッカーアーム１３と高速用ロッカーアーム
１５とが一体に結合され、吸気バルブ５は中速域よりも
大きな弁場程と長い開弁期間で開閉駆動され、エンジン
−は高速域に適合した吸排気状態で運転しうる。

そして前記中速域および高速域を制御するシリンダ室２
１．２２は１本のオイル通路３１のみに接続されている
ため、２系統の圧力オイル通路とならずに、■系統の圧
力オイル通路となり、オイル回路が簡単となり、コスト
が安くなる。

また低速域、中速域および高速域にて、それぞれこれに
対応した弁場程および開弁期間で吸排気弁が開閉され、
かつ各速度域で、エンジンｌの回転数の増減に対応して
開弁時期が適切に調整されるので、エンジン１は低速域
から高速域に亘って適正な吸排気状態で運転することが
できる。

考案公法来 このようにして本発明では、構造の複雑な油圧サーボモ
ータとこのサーボバルブを移動させる機械的な操作機構
を必要とせず、圧力応動型アクチエータと圧力制御機構
で足るため、構造が簡単となって小型化が可能となり、
大巾なコストダウンを図ることができる。

また本発明においては、複数個のロッカーアームを係脱
自在に係合する連結切換機構に対し、機関の運転状態に
応じて比例的に増減する圧力流体を供給するようになっ
ているため、圧力流体回路が大巾に簡略化されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の動弁装置の一実施例を
図示した平面図、第２図および第３図は第１図の■−■
線、■−■線に沿って截断した横断側面図、第４図は第
２図のＩＶ−ＩＶ線に沿って截断した横断平面図、第５
図は第１図の左側部縦断側面図、第６図は制御弁の縦断
側面図である。 １・・・エンジン、２・・・シリンダヘッド、３・・・
吸気ボート、４・・・吸気口、５・・・吸気バルブ、６
・・・鍔部、７・・・バルブスプリング、８・・・ロッ
カーシャフト、９・・・カムシャフト、１０・・・低速
用カム、１１・・・中速用カム、１２・・・高速用カム
、１３・・・低速用ロッカーアーム、１４・・・中速用
ロッカーアーム、１５・・・高速用ロッカーアーム、１
６・・・タペットねじ、１７・・・弾発付勢手段、１８
・・・リフター、１９・・・有底孔、２０・・・圧結コ
イルスプリング、２１・・・シリンダ室、２２・・・シ
リンダ室、２３・・・連結ピン、２４・・・連結ピン、
２５・・・ビン孔、２Ｇ・・・ビン孔、２７・・・スト
ッパー、２８・・・ストッパー、２９・・・戻しスプリ
ング、３０・・・戻しスプリング、３１・・・オイル通
路、３１・・・オイル通路、３２・・・ハウジング、３
３゜３４・・・スプライン、３５・・・油圧ピストン、
３６．３７・・・ヘリカルスプライン、３８・・・圧縮
コイルスプリング、３９・・・プーリ、４０・・・ベル
ト、４１・・・シリンダ室、４２・・・オイル通路、４
３・・・カムホルダー、４４．４５・・・オイル通路、
４７・・・オイルポンプ、４８・・・制御弁、４９・・
・バルブケーシング、５０・・・スプール、５１・・・
圧縮コイルスプリング、５２・・・ダイヤフラム、５３
・・・プランジャ、５４・・・コイル、５５・・・供給
圧ボート、５６・・・制御圧ボート、５７・・・ドレン
ボート、５８・・・制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吸排気弁を開閉駆動させるカムシャフトと該カムシ
   ャフトを回転駆動させるカムシャフト駆動系との相対的
   回転角度を調整しうる圧力応動型アクチエータと、内燃
   機関の運転状態に応じて圧力を比例的に変えて該圧力応
   動型アクチエータに圧力流体を印加する圧力制御機構と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 ２）前記動弁装置は、１個の吸気弁および排気弁のいず
   れか一方または両方に対して異なる複数個のカム形状の
   カムを一体に備えたカムシャフトと、該カムにそれぞれ
   接触して揺動する複数個のロッカーアームと、該複数個
   のロッカーアームを選択的に一体に連結しまたは該連結
   を解除する連結切換機構とよりなることを特徴とする前
   記特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の動弁装置。 ３）前記連結切換機構は、前記圧力制御機構からの圧力
   流体を受けて所定設定に達する毎に順次切換動作するこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記載の内燃機
   関の動弁装置。 ４）前記圧力応動型アクチエータと連結切換機構とは前
   記圧力制御機構からそれぞれ別個に圧力流体を受けて制
   御されることを特徴とする前記特許請求の範囲第３項記
   載の内燃機関の動弁装置。