JPH0252084B2 - - Google Patents

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回転速度に応じて吸気弁或
いは排気弁の作動時期を段階的に変化させるため
の切換装置に関する。

＜従来の技術＞ 燃焼室への混合気の送給、及び燃焼ガスの排出
を所定のサイクルに応じて行なわせるために、４
サイクル機関の燃焼室は吸気弁と排気弁とを備え
ており、これら両弁は、バルブステムを囲繞する
ように設けられたバルブスプリングにより常時閉
弁方向に付勢されている。更にこれら両弁は、機
関のクランク軸からベルト・プーリなどを用いて
連結駆動されるカム軸に一体的に設けられたカム
により、上記したバルブスプリングの付勢力に抗
して強制的に押開けられるようにされている。

ところで、燃焼室に流入すべき混合気には、そ
の質量による慣性が働くことから、弁の開閉動作
と混合気の流入運動との間にはタイムラグがあ
る。従つて、機関の回転速度が高くなるにつれて
吸気弁の開き始めをより早くし、閉じ終りをより
遅くすることが望ましい。また、高速時には吸入
混合気流量も増大することから、流入抵抗を削減
すべく、弁開度を増大させる必要がある。

このような技術思想に基づき、気筒毎に複数の
吸気弁或いは排気弁を設け、低速運転時には一方
の吸気弁、或いは排気弁を作動させ、高速運転時
にはすべての弁を作動させ、同時にこれら弁の作
動タイミングを機関の回転速度に応じて変化させ
ることにより、広い運転範囲に亘つて燃焼室への
混合気の充填効率を向上させる技術が、例えば本
出願人による特開昭61−19911号公報などに提案
されている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかるに、このような弁作動時期切換装置を設
けた機関の場合、低速域に適合した弁作動時期
は、一般の機関に比べより遅く開き始め、より早
く閉じ、しかもバルブリフト量も小さく設定され
ることが通例である。従つて、始動クランキング
時に於ける燃焼室コンプレツシヨンが一般の機関
に比して高まる傾向にあり、始動電動機のトルク
を増大させねばならない不都合が生ずる。

このような従来技術の不都合に鑑み、本発明の
主な目的は、始動クランキング時に実質的圧縮比
を低下させ、始動電動機の必要駆動力を削減する
ことの可能な内燃機関の弁作動時期切換装置を提
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、燃焼室の
吸気ポートまたは排気ポートに設置され、ばね手
段により常時閉弁付勢されると共に、クランク軸
と同期回転するカムにより開弁駆動される吸気弁
または排気弁の弁作動時期を、機関の低速運転に
適合した第１の状態と、高速運転に適合した第２
の状態との間で油圧駆動により段階的に選択切換
するための内燃機関の弁作動時期切換装置であつ
て、当該機関の始動クランキング時に、前記第２
の状態が選択されることを特徴とする内燃機関の
弁作動時期切換装置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、始動クランキング回転速度
域に於ても、ピストン下死点以降の吸気弁開弁時
期が長くなり、吹き返しにより実質的な圧縮比が
低下する。

＜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、図示されない内燃機
関本体には、一対の吸気弁１ａ，１ｂが設けられ
ており、これら両吸気弁１ａ，１ｂは、クランク
軸（図示せず）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卵形断面をなす一対
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，３ｂ，４に係合して揺動運
動を行なう伝達部材としての第１〜第３ロツカア
ーム５〜７との働きにより開閉動作を行なうよう
にされている。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３ロツカアーム５〜７は、カム軸２の
下方に該カム軸２に平行に固設されたロツカシヤ
フト８に揺動自在なように互いに隣接して枢支さ
れているが、第１及び第３ロツカアーム５，７は
基本的に同一形状とされ、その基部がロツカシヤ
フト８に枢支され、それぞれの遊端部が両吸気弁
１ａ，１ｂの上方に延出されている。これら両ロ
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ツトねじ９ａ，９ｂが
それぞれ進退可能なように螺着されており、該タ
ペツトねじはロツクナツト１０ａ，１０ｂにより
緩み止めされている。

第２ロツカアーム６は、第１及び第３ロツカア
ーム５，７間でロツカシヤフト８に枢支されてい
る。この第２ロツカアーム６は、ロツカシヤフト
８から両吸気弁１ａ，１ｂの中間に向けて僅かに
延出されており、第２図に良く示されているよう
に、その上面には高速用カム４に摺接するカムス
リツパ６ａが形成され、その端部下面には、シリ
ンダヘツド１１に穿設されたガイド孔１１ａに摺
合するリフト１２の上端面が当接している。そし
てリフタ１２の内面とガイド孔１１ａの底面との
間には、コイルばね１３が縮設され、リフタ１２
を常時上向きに付勢しており、これにより第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａが、高速用カム
４に常時摺接するようにされている。

前記したようにカム軸２は、機関本体の上方に
回転自在なように枢支されており、第１、第３ロ
ツカアーム５，７に対応する低速用カム３ａ，３
ｂと、第２ロツカアーム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。そして第３図に
良く示されているように、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
適合したカムプロフイルに形成されており、第
１、第３ロツカアーム５，７の上面に形成された
カムスリツパ５ａ，７ａにその外周面を摺接し得
るようにされている。また高速用カム４は、低速
用カム３ａ，３ｂに比して、より広角度に亘る大
きな揚程を有した高速運転時に適合したカムプロ
フイルに形成されており、前記したように第２ロ
ツカアーム６のカムスリツパ６ａにその外周面を
摺接している。尚、第３図に於てリフタ１２は照
示省略されている。

これら第１〜第３ロツカアーム５〜７は、各ロ
ツカアーム５〜７の中央部を貫通してロツカシヤ
フト８と平行に穿設された孔内に装着された後記
する切換装置１４により、一体的に揺動し得る状
態と、相対変位し得る状態とを切換可能なように
されている。

一方、両吸気弁１ａ，１ｂの上部には、リテー
ナ１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられており、こ
れらリテーナ１５ａ，１５ｂと機関本体との間
に、両吸気弁１ａ，１ｂのステム部を囲繞するバ
ルブスプリング１６ａ，１６ｂが介装されてお
り、両弁１ａ，１ｂを開弁方向、即ち第３図に於
ける上方に向けて付勢している。

第４図及び第５図に良く示されるように、第１
ロツカアーム５には、第２ロツカアーム６側に向
けて開放する第１ガイド孔１７が、ロツカシヤフ
ト８に平行して穿設されている。この第１ガイド
孔１７の底部側は、縮径された小径部１８が形成
され、これに伴い段部１９が形成されている。

第２ロツカアーム６には、第１ロツカアーム５
の第１ガイド孔１７に連通する第２ガイド孔２０
が両側面間を貫通して穿設されている。

第３ロツカアーム７には、第２ガイド孔２０に
連通する第３ガイド孔２１が穿設されている。こ
の第３ガイド孔２１の底部側は、第１ガイド孔１
７と同様に段部２２と小径部２３とが形成されて
いる。

これら第１〜第３ガイド孔１７，２０，２１の
内部には、第１及び第２ロツカアーム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２５と、第２及び第３ロツカ
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２６と、両
ピストン２５，２６の移動距離を規定するストツ
パ２７と、両ピストン２５，２６を常時連結位置
側に付勢するコイルばね２８とが装着されてい
る。

ストツパ２７は第１ガイド孔１７に摺合し、コ
イルばね２８により両ピストン２５，２６と共に
押圧された際にその一端が第１ガイド孔１７の段
部１９に当接するようにされており、これにより
第１ガイド孔１７の底面とストツパ２７の端面と
の間に油圧室２９が郭成されている。また、ロツ
カシヤフト８内には、後記する油圧供給装置に連
通する一対の通路３０，３１が穿設されており、
第１ロツカアーム５の油圧室２９に連通するよう
に穿設された油路３２と、ロツカシヤフト８の周
壁に穿設された連通孔３３とを介して、第１ロツ
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３０から供給される作動油を、常に
油圧室２９内に導入し得るようにされている。そ
して他方の潤滑油供給通路３１から供給される潤
滑油により、各ロツカアーム５〜７の枢支部の潤
滑が行なわれるようにされている。

第１ピストン２５は、その軸線方向寸法を第２
ガイド孔２０の全長に等しくされており、第１ガ
イド孔１７と第２ガイド孔２０とに摺合し得るよ
うにされている。

第２ピストン２６の軸線方向寸法は、その一端
が第３ガイド孔２１内の段部２２に当接した際
に、その他端が第３ロツカアーム７の第２ロツカ
アーム６に臨む側面から突出しないように設定さ
れている。そして第２ピストン２６の一端と第３
ガイド孔２１の小径部２３の底部との間には、前
記したコイルばね２８が縮設されている。

第６図は上記実施例に対する油圧供給経路を図
式的に示しており、例えば機関のクランク軸に連
結され潤滑油ポンプ４０から吐出される潤滑油
は、リリーフ弁４１により所定の圧力に調整され
た後、途中で分岐されて一方は逆止弁４２及び電
磁弁４３を介してロツカシヤフト８内の作動油供
給通路３０に供給され、他方は潤滑油供給通路３
１に供給される。

一方、電磁弁４３は、制御回路４５からの制御
信号により動作の制御が行なわれる。制御回路４
５には機関回転速度Ne、クランク軸回転角度
Twなどを入力し、制御回路内部に設定された所
定の条件に応じて切換装置１４の動作制御が行な
われるようにされている。

次に以上説明した本装置の作動の要領について
説明する。

第４〜６図を参照して、機関停止時は、ポンプ
４０も停止していることから油圧は作用せず、他
の要素の如何に拘らず切換装置１４は、第５図に
示されるように、第２ピストン２６は、コイルば
ね２８に押圧されて第２ロツカアーム６側に移動
し、第１ピストン２５は、第２ピストン２６に押
されて第１ロツカアーム５側に移動している。こ
の結果、ストツパ２７の一端が段部１９に当接す
るまで第１及び第２ピストン２５，２６が共に移
動し、第１ピストン２５により第１及び第２ロツ
カアーム５，６が連結され、第２ピストン２６に
より第２及び第３ロツカアーム６，７が連結され
た状態にある。

このように、第１〜第３ロツカアーム５〜７が
切換装置１４により相互に連結された状態から機
関をクランキングすると、高速用カム４に摺接し
た第２ロツカアーム６の揺動量が最も大きくなる
ことから、第１及び第３ロツカアーム５，７は第
２ロツカアーム６と共に揺動する。従つて、両吸
気弁１ａ，１ｂが、高速用カム４のカムプロフイ
ルに従つてその開弁時期を早くすると共に閉弁時
期をも遅くし、しかもリフト量も大きくして共に
開閉駆動される。従つて、燃焼室内の圧縮比が低
下し、始動トルクが抑制される。

機関が完爆起動すると、ポンプ４０が潤滑油を
圧送し、油圧が増大する。この時、電磁弁４３を
励磁することにより、作動油供給通路３０、ロツ
カシヤフト８の連通孔３３、及び油路３２を介し
て切換装置１４の油圧室２９に油圧が供給され、
各ピストン２５，２６は、コイルばね２８の付勢
力に抗して第４図に示すように各ガイド孔１７，
２０内に整合し、従つて各ロツカアーム５〜７は
互いに相対角変位が可能な状態となる。

このような切換装置１４の連結解除状態にあつ
ては、カム軸２の回転動作により、第１、第３ロ
ツカアーム５，７は低速用カム３ａ，３ｂとの摺
接に応じて揺動し、両吸気弁１ａ，１ｂがその開
弁時期を遅くすると共に開弁時期を早くし、しか
もリフト量も小さくして開閉駆動される。この
時、第２ロツカアーム６は高速用カム４との摺接
により揺動するが、その揺動動作は両吸気弁１
ａ，１ｂの作動に何の影響も及ぼさない。

一方、流体通路３１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ツカシヤフ
ト８と各ロツカアーム５〜７間が潤滑される 機関の高速運転に際しては、電磁弁４３を消磁
することにより、切換装置１４の油圧室２９の作
動油圧が排出される。これにより、第５図に示す
ように、機関停止時と同様な各ロツカアーム５〜
７が連結された状態となり、両吸気弁１ａ，１ｂ
が高速域に適合した弁作動時期により開閉駆動さ
れる。この時はピストン速度が充分に高速である
ことから、混合気流の流入と燃焼ガスの排出との
タイミングが適正となり、吸気の充填効率が改善
される。

尚、電磁弁４３の直前に油圧を蓄圧するアキユ
ムレータを設け、しかもこのアキユムレータに所
定の温度以下でアキユムレータ内圧を排除するよ
うな感温弁を設けておけば、冷間始動時にのみ高
速域に適合した弁作動時期が選択され、温間始動
時にはアキユムレータに蓄圧された油圧により、
低速域に適合した弁作動時期が選択されるように
することも可能である。

上記実施例に於ては、３分割ロツカアームにて
２弁共に作動時期を切換えるものについて説明し
たが、本発明は、一方の低速用カムをベース円の
みとして、低速時には一方の弁のみが作動するよ
うしたり、また２分割ロツカアームにて、所定の
回転速度で一方の弁を休止するように構成された
弁作動時期切換装置にも等しく応用可能である。

＜発明の効果＞ このように本発明によれば、始動クランキング
時の圧縮圧力を好適に抑制し得ることから、始動
トルクを削減し、始動電動機の小形化を企図する
上に極めて効果的である。

【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時期
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−線に沿う断面図であ
る。第３図は第１図に於ける矢視図である。第
４図は低速運転時を示す第３図に於ける−線
に沿う断面図である。第５図は高速運転時を示す
第４図と同様な断面図である。第６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１ロツカアーム、６……第２ロツカアーム、７
……第３ロツカアーム、５ａ，６ａ，７ａ……カ
ムスリツパ、８……ロツカシヤフト、９ａ，９ｂ
……タペツトねじ、１０ａ，１０ｂ……ロツクナ
ツト、１１……シリンダヘツド、１１ａ……ガイ
ド孔、１２……リフタ、１３……コイルばね、１
４……切換装置、１５ａ，１５ｂ……リテーナ、
１６ａ，１６ｂ……バルブスプリング、１７……
第１ガイド孔、１８……小径部、１９……段部、
２０……第２ガイド孔、２１……第３ガイド孔、
２２……段部、２３……小径部、２５……第１ピ
ストン、２６……第２ピストン、２７……ストツ
パ、２８……コイルばね、２９……油圧室、３０
……作動油供給通路、３１……潤滑油供給通路、
３２……油路、３３……連通孔、４０……潤滑油
ポンプ、４１……リリーフ弁、４２……逆止弁、
４３……電磁弁、４５……制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室の吸気ポートまたは排気ポートに設置
   され、ばね手段により常時閉弁付勢されると共
   に、クランク軸と同期回転するカムにより開弁駆
   動される吸気弁または排気弁の弁作動時期を、機
   関の低速運転に適合した第１の状態と、高速運転
   に適合した第２の状態との間で油圧駆動により段
   階的に選択切換するための内燃機関の弁作動時期
   切換装置であつて、 当該機関の始動クランキング時に、前記第２の
   状態が選択されることを特徴とする内燃機関の弁
   作動時期切換装置。