JPH02221619A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の動弁機構に関し、特に機関の回転
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変更手段とを備えた内燃機
関の動弁機構に関する。

〈従来の技術〉 従来より、広い運転範囲に亘って吸・排気効率の最適化
を図るべく気筒毎に複数の吸気弁或いは排気弁を設け、
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、機関の回転に
同期して回転駆動するカム軸に機関の低速運転及び高速
運転にそれぞれ対応した形状の低速用カム及び高速用カ
ムを一体化し、低速用カムに摺接する第１及び第２０ツ
カ−アームと高速用カムに摺接する第３０ツカアームと
を隣接して相対角変位可能にロッカシャツ）・に軸支し
、かつ各ロッカアームを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設けた内燃機関
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有し、各ロッカアームのカムスリ
ッパ面にカムのベース円が摺接して各ガイド孔が整合し
た状態で油圧によりピストンを作動させることによって
各ロッカアーム同士を連結または連結解除する。このピ
ストンの作動油圧は、機関の回転速度に応じて切換弁で
選択的に切り換えて供給される。しかし、切換弁が長期
間不使用であると膠着状態を生じて実際に作動させたい
時に正常に作動しなくなる虞れがある。また、ロッカア
ームのカムスリッパ面に異常摩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。

他方、本願出願人は、特開昭６３−１４７９０９号公報
等に於て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問題点〉 本発明の目的は、弁作動状態切換装置の正常な動作を確
保し、かつ異常事態を生じた際に速やかな処置をとり得
るようにするために、予め該装置の作動状態を確認する
ことができる内燃機関の動弁機構を提供することにある
。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、クランク軸に同期
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、機関の第１の運転状態に応じて流体圧の作用により
弁作動状態を選択的に変更する弁作動状態変更手段とを
備える内燃機関の動弁機構であって、前記第１運転状態
と異なる第２の運転状態で一定時間だけ前記弁作動状態
変更手段を作動させてその作動状態を確認する確認手段
を有す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、第１の運転状態に対応して弁作動状
態を切り換える通常の作動と別個に、確認手段により弁
作動状態変更手段を作動させることによって、予めその
正常な作動を確認しかつ作動異常を検知することができ
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図に示されるように、内燃機関本体に設けられた一
対の吸気弁１ａ、１ｂは、図示されないクランク軸の１
／２の速度で同期駆動されるカム軸２に一体的に設けら
れた一対の低速用カム３ａ、３ｂ及び単一の高速用カム
４と、これらカム３ａ、３ｂ１４に係合して揺動するカ
ムフォロワとしての第１〜第３０ツカアーム５〜７とに
よって開閉動作を行なう。また、本内燃機関には一対の
排気弁（図示せず）が備えられており、上記した吸気弁
１ａ、１ｂと同様に開閉駆動される。

第１〜第３０ツカアーム５〜７は、カム軸２の下方に平
行に固設されたロッカシャフト８に互いに隣接して揺動
自在に軸支されている。第１及び第３０ツカアーム５．
７は基本的に同一形状をなし、その基部がロッカシャフ
ト８に軸支されかつ遊端部が両吸気弁１ａ、１ｂの上方
に延出している。両口ツカアーム５．７の遊端部には、
各吸気弁１ａ、１ｂの上端に当接するタペットねじ９ａ
、９ｂがそれぞれロックナツト１０ａ、１０ｂにより緩
み止めして進退可能に螺着されている。また、第１、第
３０ツカアーム５．７の上面には低速用カム３ａ、３ｂ
にそれぞれ摺接するカムスリッパ５ａ、７ａが形成され
ている。

第２０ツカアーム６は、その基部が第１及び第３０ツカ
アーム５．７間でロッカシャフト８に軸支されている。

第２０ツカアーム６の遊端部は、ロッカシャフト８から
両吸気弁１ａ、１ｂの中間に向けて僅かに延出しており
、その上面には高速用カム４に摺接するカムスリッパ６
ａが形成され、かつ下面にはシリンダヘッド側に固定さ
れたりフタ（図示せず）の上端面が当接している。この
リフタは、内蔵するコイルばねによりロストモーション
スプリングとしてカムスリッパ６ａが高速用カム４に常
時摺接するように第２０ツカアーム６を上向きに付勢し
ている。

カム軸２は、機関本体の上方に回転自在に支持され、第
１、第３０ツカアーム５．７に対応する低速用カム３ａ
、３ｂと第２０ツカアーム６に対応する高速用カム４と
が一体的に連設されている。

第２図に良く示されるように、低速用カム３ａ、３ｂは
比較的小さな揚程を有し、機関の低速運転時に適合した
卵形断面のカムプロフィルに形成されている。高速用カ
ム４は、低速用カム３ａ、３ｂに比してより広角度にわ
たる大きな揚程を有し、高速運転時に適合した卵形断面
のカムプロフィルに形成されている。

第１〜第３０ツカアーム５〜７は、それらの中央部に内
蔵する連結装置１１によって一体的に揺動し得る状態と
相対変位し得る状態とに切換可能である。また、両吸気
弁１ａ、ｌｂの上部には、リテーナ１２ａ、１２ｂがそ
れぞれ設けられており、機関本体との間に両吸気弁１ａ
、１ｂのステム部を囲繞するように介装されたバルブス
プリング１６ａ、１６ｂが両弁１ａ、１ｂを閉弁方向即
ち第２図で上向きに付勢している。

第３図及び第４図に良く示されるように、第１０ツカア
ーム５には、第２０ツカアーム６側に向けて開放する第
１ガイド孔１４がロッカシャフト８と平行に穿設されて
いる。第１ガイド孔１４の底部側には小径部１５に伴う
段部１６が形成されている。第２０ツカアーム６には、
第１０ツカアーム５の第１ガイド孔１４に連通する第２
ガイド孔１７が貫設されている。第３０ツカアーム７に
は、第２ガイド孔１７に連通ずる第３ガイド孔１８が穿
設されている。第３ガイド孔１８には、段部１９が形成
されかつ底壁に小径の貫通孔２０が第３ガイド孔１８と
同心に穿設されている。

これら第１．〜第３ガイド孔１４．１７．１８の内部に
は、第１及び第２０ツカアーム５．６を連結する位置及
びその連結を解除する位置間で移動し得る第１ピストン
２１と、第２及び第３０ツカアーム６．７を連結する位
置及びその連結を解除する位置間で移動可能な第２ピス
トン２２と、両ピストン２１．２２の移動を規制するス
トッパ２３とが摺合している。ストッパ２３には、両ピ
ストン２１．２２を連結解除位置側に付勢するコイルば
ね２４が装着されている。

第１ピストン２１は、その一端が第１ガイド孔１４内の
段部１９．に当接する位置で他端が第１ガイド孔１４か
ら突出しないの軸線方向寸法を有する。第２ピストン２
２は、第２ガイド孔１７の全長と等しい軸線方向寸法を
有する。ストッパ２３は、貫通孔２４を押通するガイド
棒２３ａを備える。ガイド棒２３ａの先端部外周面には
、複数の軸線方向溝２３ｂが凹設され、ストッパ２３か
連結解除位置側にあると第３ガイド孔１８が外部に連通
ずるようになっている。

第１ガイド孔１４内部には、その底面と第１ピストン２
１端面との間に油圧室２５が郭成されている。また、ロ
ッカシャフト８内には、図示されない油圧供給装置に連
通ずる一対の通路２６．２７が穿設されており、第１０
ツカアーム５に内設された油路２８とロッカシャフト８
周壁に穿設された連通孔２９とを介して、第１０ツカア
ーム５の揺動状態の如何に拘らず、一方の作動油供給通
路２６から供給される作動油を、常に油圧室２５内に導
入し得るようにされている。

第３０ツカアーム７には油路３０が内設され、かつロッ
カシャフト８周壁には対応する位置に連通孔３１がそれ
ぞれ穿設されており、第３０ツカアーム７の揺動状態の
如何に拘らず、油路３０及び連通孔３１を介して流体通
路２７と第３ガイド孔１８内とが連通し得るようにされ
ている。また油路３０は、第２ピストン２２が連結解除
位置側にあると第３ガイド孔１８に連通ずる位置に開口
している（第４図）。

第５図は、上記実施例に対する油圧供給経路を図式的に
示している。一方の作動油供給通路２６は、電磁弁３２
を介して、例えば機関のクランク軸に連結されて所定の
圧力で潤滑油を供給する潤滑油ポンプ３３に接続されて
いる。電磁弁３２は制御装置３４に電気的に接続され、
かつ該制御装置からの指示に従って開閉する。他方の流
体通路２７はオリフィス３５を介して潤滑油ポンプ３３
に接続されている。そして両通路２６．２７及びポンプ
３３の吐出路には、それぞれ油圧センサ３６〜３８が設
けられ、常時油圧を監視し得るようにされている。

次に、第３〜５図を参照しつつ上述した本実施例の作動
要領について説明する。

機関の中低速度域では、電磁弁３２が閉弁されて連結装
置１１の油圧室２５には油圧が供給されず、各ピストン
２１．２２はコイルばね２４の付勢力により第４図に示
すように各ガイド孔１４．１７内に整合する。従って、
各ロッカアーム５〜７は互いに相対角変位が可能である
。即ち、カム軸２が回転すると第１、第３０ツカアーム
５．７が低速用カム３ａ、３ｂと摺接して揺動し、両吸
気弁１ａ、１ｂを開閉駆動する。この時、第２０ツカア
ーム６は高速用カム４と摺接して揺動するが、その動作
は両吸気弁］、ａ、１ｂの作動に何ら影響を及ぼさない
。

一方、流体通路２７には常時潤滑油が圧送されており、
図示されない油孔を介してロッカシャフト８と各ロッカ
アーム５〜７間が潤滑されると共に、ロッカシャフト８
の連通孔３１、第３０ツカアーム７の油路３０及び案内
棒２３ａの軸線方向溝２３ｂを介して機関内に潤滑油が
吐出される。

この状態では、作動油供給通路２６に設けられた油圧セ
ンサ３７の指示圧力Ｐ２は０であり、元圧Ｐ３が最も高
い圧力を示す。

機関の高速運転に際しては、制御装置３４により電磁弁
３２を開弁することによって、作動油供給通路２６から
ロッカシャフト８の連通孔２９及び油路２８を介して、
連結装置１１の油圧室２５に作動油圧が供給される。こ
れにより、第５図に示されるように、第１ピストン２１
がコイルばね２４の付勢力に抗して第２０ツカアーム６
側に移動し、第２ピストン２２が第１ビス！・ン２１に
押されて第３０ツカアーム７側に移動する。この結果、
ストッパ２３が段部１９に当接するまで第１及び第２ピ
ストン２１．２２が共に移動し、第１ピストン２１によ
り第１及び第２０ツカアーム５．６が連結され、かつ第
２ピストン２２により第２及び第３０ツカアーム６．７
が連結される。

以上のようにして、第１〜第３０ツカアーム５〜７が連
結装置１１により相互に連結された状態では、高速用カ
ム４に摺接する第２０ツカアーム６の揺動量が最も大き
いことから、第１及び第３０ツカアーム５．７は第２０
ツカアーム６と共に揺動する。従って、両吸気弁１ａ、
１ｂが共に高速用カム４のカムプロフィルに従って開閉
駆動される。

一方、第２ピストン２２の移動により第３０ツカアーム
７の油路３０が閉塞されるので、流体通路２７に供給さ
れている潤滑油は、各ロッカアーム５〜７とロッカシャ
フト８間、及び各ピストン２１．２２と各ガイド孔１４
．２０，２１間からのリーク量のみが流れることになる
。従って、基本的に両通路２６．２７の油圧センサ３６
〜３８の指示圧力が略等しくなるか、或いはむしろ流体
通路２７の圧力Ｐ１が最も低くなる（Ｐｉ≦Ｐ２＝Ｐ３
）。

この時、両ピストン２１．２２に作動不良があれば、油
路３０が開放された状態のままであるので、流体通路２
７側を流れる潤滑油が軸線方向溝２３ｂから吐出される
状態にあり、流体通路２７の圧力Ｐ１に顕著な変動が生
じないことがら、即座に作動不良を知ることができる。

逆に、ピストン２１．２２の戻り側の動作は、流体通路
２７側の圧力Ｐ１の変化を監視することにより作動不良
を知ることができる。

このようにして流体通路２７の圧力Ｐ１の変化、或いは
流体通路２７の圧力Ｐ１と作動油供給通路２６の圧力Ｐ
２、または流体通路２７の圧力Ｐ１と元圧Ｐ３との差圧
の変化により、ピストン２１．２２の作動状況を把握し
得る。そして、電磁弁３２の作動不良によるピストンの
不作動は作動油供給通路２６の圧力Ｐ２を監視すること
により知ることができる。

本発明によれば、上述したように機関の低速回転域と高
速回転域との間で設定された所定の回転速度で弁作動状
態が切り換えられる場合以外に、予め設定されている所
定の運転条件下で制御装置３４が一定の短時間だけ電磁
弁３２を作動させ、機関の低速運転時には高速運転状態
に、かつ高速運転時には低速運転状態に切り換える。そ
して、各油圧センサ３６〜３８から油圧Ｐ１、Ｐ２、Ｐ
３の変化を検知することによって、ピストンの正常な作
動を予め確認することができる。

このような所定運転条件としては、連結装置１１を作動
させて弁作動状態を切り換えても機関の運転上特に支障
のない例えば出力を必要としない減速時、アイドル運転
時、変速機のギアシフト時またはニュートラル状態、ブ
レーキ操作時、イグニッションオフ直後の成る遅延時間
内等が好ましい。これらの条件に加えて、一定の走行距
離または運転時間毎に１回だけ連結装置１１を作動させ
てピストンの作動を確認することができる。このため、
制御装置３４には変速機に設けられたニュートラルスイ
ッチ、ギアスイッチ、クラッチスイッチ、ブレーキスイ
ッチ、イグニッションスイッチ、走行距離計等から各種
情報Ａが人力される。

更に、運転者が適宜手動スイッチ３つを操作して短時間
に１回だけ連結装置１１を作動させて作動状況の確認を
行なうようにすることができる。

このような確認動作により異常が検出されると、制御装
置３４は、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（６ｔｈ）を強制的に
戻す等してエンジン出力を制御し、それによってエンジ
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３４は警告灯４０を点灯させて異常
の発生を運転者に告知する。また、異常を検出した後は
、各気筒の動弁機１１４を低速運転状態に維持するよう
に切換弁３２の作動を制限し、エンジンの低速走行を確
保することができる。

ピストンの作動状況を監視する油圧の回路は上記したも
のに限定されず、電磁弁３２の下流で両通路２６．２７
を分岐して両通路の圧力Ｐｉ、Ｐ２の差圧によりピスト
ンの作動を知ることができる。更に、流体通路側に空気
圧を作用させ、かつ流体通路に設けたオリフィスの前後
圧力を監視しても良く、また流体通路を流過する潤滑油
、空気等の流体の流量変化によりピストンの作動を検出
することも可能である。また、圧力及び流量は比例的に
変化するものであることから、その変化比率により不作
動ピストンの数も知ることができる。

更に、ピストンの作動不良を検出する手段としては、電
磁式近接センサ等を用いてピストンの動作を直接的に、
またはカムにより駆動されるロッカアーム等の作動タイ
ミングから間接的に把握する電気的手段が考えられる。

この場合、非接触式近接センサに代えて機械的な接点を
有するリミットスイッチ等に使用することができる。

尚、切換ピストンの駆動手段としては、」二記した油圧
駆動のみならず、電気的或いは機械的な装置によること
もできる。また、ロッカアームの支持構造としては、エ
ンドピボットのみならず、センタピボットであっても良
く、伝達部月についてもダイレクト式パケットリフタで
も良い。更に、流体通路の開口位置についても、上記実
施例に限らず、連結時に開放される位置とすることもで
きる。また、上記実施例は３分割ロッカアームで２個の
弁共に作動時期を切り換えるものであるが、本発明は、
２分割ロッカアームを単一のカムで駆動しかつ所定の回
転速度で一方の弁が休止するように構成された動弁機構
を含めて、様々な型式の弁作動状態変更装置を備えた動
弁機構にも同様に適用できる。

〈発明の効果〉 このように本発明によれば、所定の運転条件下で短時間
だけ連結装置を作動させてピストンの作動状況を監視す
ることによって、長期間の不使用等による電磁弁の膠着
を防止して正常な作動を確保し、かつ予め弁作動状態変
更の異常作動を検出する自己診断機能を持たせることが
でき、内燃機関の弁作動状態切換装置の使用性を向上さ
せる等効果が人である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づき構成された弁作動状態切換装
置を有する動弁機構の上面図である。 第２図は、第１図に於ける■矢視図である。 第３図は、低速運転時を示す第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿
う断面図である。 第４図は、高速運転時を示す第３図と同様な断面図であ
る。 第５図は、油圧回路の一実施例である。 １ａ、１ｂ・・・吸気弁　２・・・カム軸３ａ、３ｂ・
・・低速用カム ４・・・高速用カム　　　５・・・第１０ツカアーム６
・・・第２０ツカアーム７・・・第３０ツカアーム５ａ
、６ａ、７ａ・・・カムスリッパ ８・・・ロッカシャフト ９ａ、９ｂ・・・タペットねじ １０ａ、１０ｂ・・・ロックナツト １１・・・連結装置　　　１２ａ、１２ｂ・・・リテー
ナ１３ａ、１３ｂ・・・バルブスプリング１４・・・第
１ガイド孔　１５・・・小径部１６・・・段部　　　　
　１７・・・第２ガイド孔１８・・・第３ガイド孔　１
９・・・段部２０・・・貫通孔　　　　２１・・・第１
ピストン２２・・・第２ピストン　２３・・・ストッパ
２３ａ・・・ガイド棒　　２３ｂ・・・軸線方向溝２４
・・・コイルばね　　２５・・・油圧室２６・・・作動
油供給通路２７・・・流体通路２８・・・油路　　　　
　２９・・・連通孔３０・・・油路　　　　　３１・・
・連通孔３２・・・電磁弁　　　　３３・・・潤滑油ポ
ンプ３４・・・制御装置　　　３５・・・オリフィス３
６〜３８・・・油圧センサ ３９・・・手動スイッチ　４０・・・警告灯第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸に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、機関の第１の運転状態に応
   じて流体圧の作用により弁作動状態を選択的に変更する
   弁作動状態変更手段とを備える内燃機関の動弁機構であ
   って、 前記第１運転状態と異なる第２の運転状態で一定時間だ
   け前記弁作動状態変更手段を作動させてその作動状態を
   確認する確認手段を有することを特徴とする内燃機関の
   動弁機構。
2. （２）前記確認手段が、前記弁作動状態変更手段の作動
   状態を検出し得る監視手段を更に有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）前記監視手段が前記弁作動状態変更手段の動作に
   認められた異常を告知する警告手段を有することを特徴
   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。
4. （４）前記確認手段が、前記機関の低速運転時には高速
   運転状態に切り換えて一定時間経過後に低速運転状態に
   戻し、または前記機関の高速運転時に低速運転状態に切
   り換えて一定時間経過後に高速運転状態に戻すように前
   記弁作動状態変更手段を作動させることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の内燃機関の動
   弁機構。
5. （５）前記確認手段が、手動により操作し得ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
   記載の内燃機関の動弁機構。