JPH02221617A - 内燃機関の動弁機構 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の動弁機構に関し、特に回転速度に
応じて吸気弁または排気弁の作動状態を段階的に変化さ
せるための弁作動状態切換装置を備えた内燃機関の動弁
機構に関する。

〈従来の技術シ 従来より、広い運転範囲に亘って吸・排気効率の最低化
を図るべく気筒毎に複数の吸気弁または排気弁を設け、
かつ機関の回転速度に応じて作動バルブ数を切り換えた
り弁の作動タイミングを変化させるようにした内燃機関
の動弁機構が種々提案されている。例えば本願出願人に
よる特開昭６１−１９９１１号公報には、機関の運転状
態にそれぞれ対応した形状の低速用カム及び高速用カム
をカム軸に一体化し、かつ各カムに摺接する複数のロッ
カアームを互いに相対角変位する状態と一体的に連結し
た状態とに切換可能な連結手段を備える内燃機関の弁作
動状態切換装置が開示されている。

この連結手段は、各ロッカアームに内設されたガイド孔
に摺合するピストンをエンジン回転速度に応じて供給さ
れる油圧で移動させることによってロッカアームの連結
・解除を行なう。ピストンの円滑な移動には、隣接する
ロッカアーム同士が共にカムのベース円に摺接する静止
位置にあることが必要であり、このためタイミング板を
用いてピストンの作動時期を制御するトリガ手段が、例
えば本願出願人による特開昭６１−６１６１４号公報ま
たは実願昭６３−７９３８５号明細書等に開示されてい
る。

ところが、ロッカアームのカムスリッパ面に異常磨耗が
生じた場合等には、該ロッカアームの揺動角度が変化す
るためにガイド孔同士が偏心してピストンの正常な動作
に支障をきたすことが考えられる。また、ピストンの作
動油圧を選択的に供−給する切換弁が膠着する等してピ
ストンが正常に作動しない虞れがある。そこで、本願出
願人は特開昭６３−１４７９０９号公報に開示されるよ
うにピストンの作動不良を検出する手段を備えた内燃機
関の弁作動状態切換装置を提案している。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、上述した従来技術に改良を加えて、弁
作動状態の切換に異常が生じた場合に速かに対処できる
ように、比較的簡単な構成により金気筒に於ける弁の作
動状態を容易に検出し得る内燃機関の動弁機構を提供す
ることにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 上述の目的は、本発明によれば、クランク軸と同期回、
転するカムにより開閉駆動される吸気弁または排気弁と
、前記カムの揚程を前記弁に伝達する弁開閉駆動部材と
、機関の運転状態に応じて弁作動状態を変更する弁作動
状態切換装置とを備える内燃機関の動弁機構であって、
前記カムにより駆動される前記弁または前記弁開閉駆動
部材の動作状態を検出することによって所定の運転状態
に応じた弁作動状態か否かを監視する弁作動状態監視手
段を備えることを特徴とする内燃機関の動弁機構を提供
することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、カムにより駆動される弁または弁開
閉駆動部材の動作を常時直接的に検知することによって
、弁作動状態切換装置の作動により機関の運転状態に応
じて変更される弁作動状態を容易に把握することができ
る。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図には、本発明に基づく弁作動状態切換装置を備え
た直列４気筒エンジンの動弁機構が断面図に示されてい
る。図示されないシリンダブロックの上端に固着される
シリンダヘッド１の上端にはカムケース２が固着され、
更にその上にシリンダヘッドカバー３が固着されている
。シリンダヘッド１には、シリンダ毎にそれぞれ２個の
吸気バルブ４と排気バルブ５とが設けられている。

カムケース２内部には、同様の構成を有する吸気側及び
排気側の動弁機構６．７が平行にかつ対称的に配置され
ている。各動弁機構６．７は、後述するようにシリンダ
毎に３個のロッカアームがそれぞれ各ロッカシャフト８
．９に隣接して揺動自在にかつ互い相対角変位可能に枢
支され、かつその上方にカムシャフト１０．１１が回転
自在に支持されている。

第２図を用いて排気側の動弁機構７について説明すると
、カムシャフト１１には、リフトの小さい卵形断面のカ
ムプロフィルを有する低速用カム１２．１３とリフトの
大きい卵形断面のカムプロフィルを有する高速用カム１
４とが一体的に形成されている。ロッカシャフト９は、
低速用カム１２．１３に対応する２個の低速用ロッカア
ーム１５．１６と、それらの間に挟装された高速用カム
１４に対応する１個の高速用ロッカアーム１７とを備え
る。各ロッカアーム１５〜１７の上面には、それぞれ対
応するカム１２〜１４に摺接するカムスリッパ１８〜２
０が形成されている。一方の低速用ロッカアーム１５の
カムスリッパ１８は、ロッカシャフト９の軸線方向と直
交する向きの深いスロット２１によって２個の面１８ａ
、１８ｂに分割されている。更に、この低速用ロッカア
ーム１５には、その基端部からカムケース２の隣接する
内壁に向けて延出する突部１５ａが一体的に形成されて
いる。

隣接するロッカアーム１５〜１７には第３図に示される
連結装置２２が内蔵されている。各ロッカアーム１５〜
１７は、エンジンの中低速運転時には別個に揺動するが
、高速運転時には連結装置２２により一体的に連結され
て両排気バルブ５を開弁駆動する。連結装置２２は、そ
の作動タイミングを制御するためにトリガ部材２３から
なるトリガ手段を備える。トリガ部材２３は、低速用ロ
ッカアーム１５の外周に相対回動可能に嵌装されるリン
グ部２４から外向きに延出し、かつクランク状に折曲し
て先細に形成されたトリガプレート２５と、該トリがプ
レートの反対側に形成されたフック２６とを備える。

第３図によく示されるように、連結装置２２は、一方の
低速用ロッカアーム１５に内設された第１ガイド孔２８
に摺合するピストンを有する。このピストンは、高速用
ロッカアーム１７に係合する第１連結ピストン２９と有
底円筒状の抑圧ピストン３０とからなり、タイミングス
プリング３１によって互いに伸長方向に伸縮可能に付勢
されている。抑圧ピストン３０の外周面には、トリガプ
レート２５先端を係合させるための第１溝３２と第２溝
３３とが軸線方向に離隔して周設されている。

第１ガイド孔２８にはスロット２１が開口し、かつその
底部には油圧室３４が郭成され、通路３５を介してロッ
カシャフト９内に設けられた油路３６に連通している。

油路３６には、エンジンの回転速度に対応してオイルポ
ンプから連結装置２２の作動油圧が供給される。

高速用ロッカアーム１７には、カム１４のベース円に摺
接する静止位置で第１ガイド孔２８と同心かつ同径の第
２ガイド孔３７が貫設され、その中に他方の低速用ロッ
カアーム１６に係合する第２連結ピストン３８が摺動自
在に配置されている。

低速用ロッカアーム１６には同様に第３ガイド孔３９が
穿設され、その中にストッパピストン４０がリターンス
プリング４１により高速用ロッカアーム１７側に付勢さ
れつつ摺動可能に配置されている。第３図の非連結状態
では、第２連結ピストン３８の両端面にそれぞればね付
勢された第１連結ビス！・ン２９及びストッパピストン
４０の端面が摺接しつつ、各ロッカアーム１５〜１７が
相対角変位する。

第４図に併せてよく示されるように、トリガ部材２３は
、カムケース２に固設されたピン４２とフック２６の小
孔２７とに両端を係着したスプリング４３によって図中
時計方向に即ちロッカアーム側に向けて付勢され、かつ
フック２６がカムケース２に固設されたストッパピン４
４に係止されて所定の位置に保持されている。そして、
カムケース２の壁部には、外部から第１の周知の電磁式
近接センサ４５が、その検出端をカムケース２内部に突
入させかつ低速用ロッカアーム１５の突部１５ａに向け
て、カムスリッパ１８がカム１２のベース円１２ａに摺
接する静止位置で突部１５ａに近接するように所定位置
に螺着されている。第１近接センサ４５は外部の制御装
置５８と電気的に接続されている。制御装置５８は、入
力するエンジン回転数Ｎｅ、吸気負圧Ｐｂ、油温Ｔｏ等
から機関の運転状態を判断し、それに応じて連絡装置２
２を作動させるべく油路３６に作動油圧を切り換えて供
給する切換弁５９を適当に作動させる。

この動弁機構は図示されるように２段式ロッカアーム構
造であり、低速用ロッカアーム１５の下側にサブロッカ
アーム４６が配置され、その上面のスリッパ４７にロッ
カアーム１５下面のスリッパ４８が当接している。サブ
ロッカアーム４６は、その基端部４９がシリンダヘッド
１に固定されたラッシュアジャスタ５０に支持され、か
つ遊端部５１がリテーナ５２とシリンダヘッド１との間
に介装されたバルブスプリング５３により閉弁方向に付
勢されるバルブステム５４の上端に当接している。

リテーナ５２の上端近傍には、シリンダヘッド１内壁に
ボルト５５で固定されたＬ字形ステー５６の水平なアー
ムの先端に取り付けられた第２近接センサ５７が、カム
スリッパ１８がカム１２のベース円１２ａに摺接する静
止位置で最上位置にくるリテーナ５２に近接するように
配置されている。第２近接センサ５７は第１近接センサ
４５と同様の周知の電磁式であり、そのリード線がシリ
ンダヘッド１内壁に嵌め込まれた図示されないグロメッ
トを通って外部に引き出され、制御装置５８と電気的に
接続されている。

第３図の非連結状態に於て、カムスリッパ１８がカム１
２のベース円１２ａに摺接する静止位置では、低速用ロ
ッカアーム１５がサブロッカアーム４６を介してバルブ
スプリング５３により押し上げられて最も高い位置にあ
る。従って、第１近接センサ４５は低速用ロッカアーム
１５の突部１５ａが接近しているのでオン信号を出力す
る。同様に、第２近接センサ５７はリテーナ５２が接近
しているのでオン信号を出力する。他方、トリガプレー
ト２５は、第４図のようにスロット２１内で抑圧ピスト
ン３０の第１溝３２に係合してその移動を制限している
。

第５図に示されるように、低速用ロッカアーム１５がカ
ム１２のリフト１２ｂによって開弁方向に押し下げられ
ると、突部１５ａが離隔するので第１近接センサ４５は
オフ信号を出力する。同様に、第２近接センサ５７は、
リテーナ５２が押し下げられて離隔するのでオフ信号を
出力する。他方、トリガ部材２３はフック２６がストッ
パビン４４に係止されて同じ位置に保持されるので、ト
リガプレート２５と第１溝３２との係合が解除されて抑
圧ピストン３０が移動可能になる。

エンジンの中低速運転時は、油圧室３４に作動油圧が供
給されないので、各ピストン２９．３８はリターンスプ
リング４１の付勢力により第３図のように各ガイド孔１
７．２０内に整合し、各ロッカアーム１５〜１７が連結
されずに相対角変位する。カムシャフト１１の回転によ
って低速用ロッカアーム１５．１６が低速用カム１２．
１３と摺接して揺動し、両排気バルブ５はその閉弁時期
を遅くすると共に閉弁時期を早くし、しかもリフト量も
小さくして開閉駆動される。従って、第１近接センサ４
５及び第２近接センサ５７は、低速用カム１２．１３に
対応したバルブ開閉タイミングに基づいて接離する低速
用ロッカアーム１５の突部１５ａ及びリテーナ５２によ
ってそれぞれオン・オフ信号を出力する。また、高速用
ロッカアーム１７が高速用カム４と摺接して揺動するが
、その揺動動作は両排気バルブ５の作動に何らの影響も
及ぼさない。

エンジンの高速運転時には、油路３６から油圧室３４に
作動油圧が供給される。第４図の静止位置ではトリガプ
レート２５が第１溝３２に係合しているので、作動油圧
を供給しても抑圧ピストン３０はすぐに移動できない。

低速用ロッカアーム１５が開弁方向に駆動されると第１
溝３２からトリガプレート２５が解除されるが、低速用
ロッカアーム１５と高速用ロッカアーム１７とが互いに
相対角変位して第１及び第２ガイド孔２８．３７の軸線
が一致しないので、第１連結ピストン２９は抑圧ピスト
ン３０に押し出されて僅かに移動するだけで、高速用ロ
ッカアーム１７の隣接端面に当接して一旦停止する。一
方、トリガプレート２５は、抑圧ピストン３０の僅かな
移動により第１溝３２がスロット２１の位置からずれる
ので、低速用ロッカアーム１５が静止位置に戻る際に抑
圧ピストン３０外周面に当接して僅かに押し上げられる
。

この状態から両口ツカアーム１５．１７が第４図の静止
位置に入ると、第１ガイド孔２８と第２ガイド孔３７と
の軸線が一致するので、第１連結ピストン２９が第２連
結ピストン３８を押圧しつつ第２ガイド孔３７に摺合す
る。同時に、第１連結ピストン２９に押し出された第２
連結ピストン３８が、ストッパピストン４０を押圧しつ
つ第３ガイド孔３９に摺合する。トリガプレート２５は
、第１連結ピストン２つ及び抑圧ピストン３０が完全に
移動して第２溝３３がスロット２１の位置にくると、ス
プリング４３の付勢力により時計方向に回動されて第２
溝２６に係合する。

このようにして各ロッカアーム１５〜１７が連結されて
高速運転に切り換えられると、高速用カム１４に摺接し
た高速用ロッカアーム１７の揺動量が最も大きくなるこ
とから、低速用ロッカアーム１５．１６は高速用ロッカ
アーム１７と共に揺動する。従って、両排気バルブ５が
、共に高速用カム１４のカムプロフィルに従ってその閉
弁時期を早くしかつ閉弁時期を遅くすると共に、リフト
量を大きくして開閉駆動される。従って、第１近接セン
サ４５及び第２近接センサ５７は、高速用カム１４に対
応したバルブ開閉タイミングに基づいて接離する低速用
ロッカアーム１５の突部１５ａ及びリテーナ５２によっ
てそれぞれオン・オフ信号を出力する。

逆に高速運転状態から低速運転に切り換えるべく油圧室
３４への作動油圧を開放すると、第４図の静止位置では
トリガプレート２５が第２溝３３に係合しているので、
各ピストン２９．３８はすぐに移動できない。高速用ロ
ッカアーム１７が開弁方向に揺動してトリガプレート２
５が第２溝３３から解除されると、先ず抑圧ピストン３
０がタイミングスプリング３１の付勢力で油圧室３４側
へ移動する。第１溝３２がスロット２１の位置に一致す
ると、抑圧ピストン３０外周面に押し上げられていたト
リガプレート２５が第１溝２５に係合する。各連結ピス
トン３８．２９は各ガイド孔２８．３７．３９との間に
生じる摩擦力によって抑圧ピストン３０と同時に移動で
きず、各ロッカアーム１５〜１７が静止位置に戻った時
点でリターンスプリング４１によりそれぞれ第２ガイド
孔３７及び第１ガイド孔２８に復帰する。

この低速運転から高速運転、または高速運転から低速運
転への切換動作に異常があると、低速用ロッカアーム１
５及びリテーナ５２の動作が変化しないので、第１及び
第２近接センサ４５．５７からの信号によって容易に異
常を検出することができる。更に、複数気筒のエンジン
では、クランク角センサ７０の併用により異常動作を起
している気筒を判別することができる。そして、制御装
置５８は、異常を検知すると点火時期（０１ｇ）をずら
したり燃料供給をカットしたり、またはスロットルを強
制的に戻す等してエンジン出力を制御することによりエ
ンジンを許容回転数に維持して損傷を防止することがで
きる。同時に、制御装置５８は警告灯７１を点灯させて
異常事態の発生を運転者に告知する。また、制御装置５
８は、エンジンの高速運転時であっても切換弁５９を作
動させて正常に作動している他の気筒の動弁機構を強制
的に低速運転状態に切り換え、かつその後は低速運転状
態を維持するように各連結装置２２の切換動作を制限す
ることができる。これにより、エンジンの低速走行を確
保し、かつ他の気筒の動弁機構について連鎖的に異常作
動が誘発されることを防止する。

尚、給気側の動弁機構６に於ても、同様にカムケース２
の壁部に第１近接センサ６０が、その検出端をカムケー
ス２内部に突入させかつ低速用ロッカアーム６１の突部
６１ａに向けて所定位置に螺着され、かつ爾２近接セン
サ６２がリテーナ６３に近接させてシリンダヘッド１内
壁に固定されたＬ字形ステー６４の水平なアームの先端
に取り付けられている。第２近接センサ６２のリード線
６５はシリンダヘッド１内壁に嵌め込まれたグロメット
６６を通って外部に引き出されている。

また、別の実施例では、ロッカアーム等の静止位置を検
出するのではなく、第４図に於て破線で示すようにロッ
カアーム等の最大リフト位置を検出するように、各近接
センサ７２．７３を配置することができる。

本発明は、その可の様々な変形・変向を加えて実施する
ことができる。例えば、本実施例では検出用突部を設け
た低速用ロッカアーム及びリテーナの動作状態を検出し
たが、カムにより駆動されるサブロッカアーム等の他の
部材の動作状態を検出することによっても同様の効果が
得られる。そして、電磁式近接センサに代えて他の非接
触式位置センサまたはリミットスイッチ等の機械式位置
センサ等を使用することができる。更に、上述の実施例
は２段式のロッカアームの動弁機構に関するものである
が、本考案は通常の単段式ロッカアームの動弁機構につ
いても同様に適用することができる。また、直動式の動
弁機構では、リフタの変位を検出するようにセンサ手段
を配設すればよい。

［発明の効果］ 上述したように本発明によれば、ロッカアームの連結・
解除動作に伴って、カムプロフィルの異なる低速用カム
及び高速用カムによって駆動されるロッカアーム及びリ
テーナ等の部材の動作状態が変化するので、これを常時
検出することによって気筒毎に弁作動状態を比較的簡単
に把握して機関の運転状態に応じた弁作動状態であるか
否かを判断することができ、内燃機関の弁作動状態切換
装置の使用性、信頼性が改善される等効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した動弁機構を示す縦断面図で
ある。 第２図は、排気側の動弁機構を示す上面図である。 第３図は、低速運転状態に於ける第２図の弁切換制御装
置を下側から見た縦断面図である。 第４図は、第３図のＴＶ−ＩＶ線に於ける矢視図である
。 第５図は、ロッカアーム揺動時に於ける第４図と同様の
矢視図である。 １・・・シリンダヘッド　２・・・カムケース３・・・
シリンダへラドカバー ４・・・吸気バルブ　　　５・・・排気バルブ６．７・
・・動弁機構　　８．９・・・ロッカシャフト１０．１
１・・・カムシャフト １２・・・低速用カム　　１２ａ・・・ベース円１２ｂ
・・・リフト　　　１３・・・低速用カム１４・・・高
速用カム　　１５・・・低速用ロッカアーム１５ａ・・
・突部　　　　１６・・・低速用ロッカアーム１７・・
・高速用ロッカアーム １８〜２０・・・カムスリッパ １８ａ、１８ｂ・・・面　２１・・・スロット２２・・
・連結装置　　　２３・・・トリガ部材２４・・・リン
グ部　　　２５・・・トリガプレート２６・・・フック
　　　　２７・・・小孔２８・・・第１ガイド孔　２９
・・・第１連結ピストン３０・・・抑圧ピストン ３１・・・タイミングスプリング ３２・・・第１溝　　　　３３・・・第２溝３４・・・
油圧室　　　　３５・・・通路３６・・・油路　　　　
　３７・・・第２ガイド孔３８・・・第２連結ピストン ３９・・・第３ガイド孔　４０・・・ストッパピストン
４１・・・リターンスプリング ４２・・・ピン　　　　　４３・・・スプリング４４・
・・ストッパピン　４５・・・第１近接センサ４６・・
・サブロッカアーム ４７．４８・・・スリッパ４９・・・基端部５０・・・
ラッシュアジャスタ ５１・・・遊端部　　　　５２・・・リテーナ５３・・
・バルブスプリング ５４・・・バルブステム　５５・・・ボルト５６・・・
ステー　　　　５７・・・第２近接センサ５８・・・制
御装置　　　５９・・・切換弁６０・・・第１近接セン
サ６１・・・低速用ロッカアーム６２・・・第２近接セ
ンサ６３・・・リテーナ６４・・・ステー　　　　６５
・・・リード線６６・・・グロメット　　７０・・・ク
ランク角センサ７１・・・警告灯　　　　７２．７３・
・・近接センサ特　許　出　願　人　　本田技研工業株
式会社代　　　理　　　人　　弁理士　大　島　陽第２
図 第３図 ｊＩ４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸と同期回転するカムにより開閉駆動さ
   れる吸気弁または排気弁と、前記カムの揚程を前記弁に
   伝達する弁開閉駆動部材と、機関の運転状態に応じて弁
   作動状態を変更する弁作動状態切換装置とを備える内燃
   機関の動弁機構であって、 前記カムにより駆動される前記弁または前記弁開閉駆動
   部材の動作状態を検出することによって所定の運転状態
   に応じた弁作動状態か否かを監視する弁作動状態監視手
   段を備えることを特徴とする内燃機関の動弁機構。
2. （２）前記弁作動状態監視手段が、異常を検出した場合
   に前記機関の出力を抑制するように制御することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の動弁機
   構。
3. （３）前記弁作動状態監視手段が、異常を検出した場合
   に前記弁作動状態切換装置を特定の弁作動状態に切り換
   え、かつその後の切換動作を制限するように前記特定の
   弁作動状態に固定することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の内燃機関の動弁機構。