JPH04127813U - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低速用、中速用及び高速用のカム９ａ，９
ｂ．９ｃ中から吸・排気弁と同期作動するカムを切り替
えるための油圧力の作用が停止しても、通常の運転を支
障なく維持する動弁装置。 【構成】 油圧力の作用が停止したときには、中速用ロ
ッカアーム３ｂがロッカアームボディ１に必ず係止され
る構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、吸気弁または排気弁の弁作動時期を可変とする内燃機関の動弁装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の吸気弁または排気弁（以下吸・排気弁と略称する）の弁作動時期を可変 とする内燃機関の動弁装置のひとつとして、例えば図７及び図８に示すものが知 られている（特開昭６３−９７８１１号公報及び特開昭６３−１６７０１５号公 報参照）。

【０００３】 この動弁装置は、ダブルオーバヘッドカム（ＤＯＨＣ）方式の機関に使用され ているもので、図示外のクランクシャフトと同期回転するカムシャフト１０１に 、機関が低速回転域および実用回転域で運転を行うときに使用する弁揚程及び弁 作動角の小さい２つの同形状の第１カム１０３ａ，１０３ｂと、これらの第１カ ム１０３ａ，１０３ｂの間に、機関が高速回転域で運転を行うときに使用する弁 揚程及び弁作動角の大きい第２カム１０５とを設け、かつロッカシャフト１０７ に、第１カム１０３ａ，１０３ｂに対応する２つの第１ロッカアーム１０９ａ， １０９ｂと、これらの第１ロッカアーム１０９ａ，１０９ｂにより両側から挾む ように、第２カムに対応する第２ロッカアーム１１１とを設けたものである。こ れらの各ロッカアーム１０９ａ，１０９ｂ，１１１は、内部を貫通するピストン 孔１１３を有し、一方の第１ロッカアーム１０９ａと第２ロッカアーム１１１の ピストン孔１１３には、それぞれ第１ピストン１１５及び第２ピストン１１７が 、他方の第１ロッカアーム１０９ｂのピストン孔１１３には、スプリング１１９ 及びストッパーピン１２１が設けられている。また、第１ロッカアーム１０９ａ のピストン孔１１３には、ロッカシャフト１０７内を経由して油圧路１２３が配 され、第１ピストン１１５は、この油圧路１２３からの油圧力の作用により、ス プリング１１９に抗して第２ロッカアーム１１１内へ一部移動し、これに伴い第 ２ピストン１１７も第１ロッカアーム１０９ｂ内へ一部移動する。

【０００４】 ここで、機関が低速回転域及び実用回転域で運転を行う場合は、油圧力の作用 を停止させる。これにより、各ロッカアーム１０９ａ，１０９ｂ，１１１がロッ カシャフト１０７を軸として相互独立して変位可能となるため、第２ロッカアー ム１１１は第２カム１０５の回転に応じて変位し、第１ロッカアーム１０９ａ， １０９ｂは、第１カム１０３ａ，１０３ｂの回転に応じて変位する。このとき、 吸・排気弁１２５ａ，１２５ｂは、第１ロッカアーム１０９ａ，１０９ｂに接続 されているので、低速回転域及び実用回転域に適した第１カム１０３ａ，１０３ ｂと同期して作動する。

【０００５】 また、機関が高速回転域で運転を行う場合は、油圧力を作用させる。これによ り、油圧シリンダ１１５，１１７がそれぞれ第１ロッカアーム１０９ａ，１０９ ｂと第２ロッカアーム１１１とを連結し、各ロッカアーム１０９ａ，１０９ｂ， １１１を一体化させるため、第１ロッカアーム１０９ａ，１０９ｂが、第２カム １０５の回転に応じて変位する第２ロッカアーム１１１と一体となって変位する 。従って、吸・排気弁１２５ａ，１２５ｂは、高速回転域に適した第２カム１０ ５と同期して作動する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図７及び図８に示すような従来の動弁装置にあっては、機関が低速 回転域で運転を行う場合と実用回転域で運転を行う場合とを区別することなく同 一のカムを使用しているため、実用回転域に合わせて吸・排気弁の作動角を設定 すると、吸気弁と排気弁とが両方とも開弁している、いわゆる弁重なりが生じ、 この弁重なりによって低速回転域での機関の安定性が損なわれる虞れがある。そ こで近年では、機関のアイドル回転時のような低速回転域における機関の運転状 態を安定させるとともに、燃費を低減させるべく、低速回転域に適合した形状の 低速用カムを設け、選択可能なカムを２段から３段へと多段化させて、機関の運 転性の向上を図る傾向にある。このため、最下段での動弁系の運動限界が、機関 回転前で例えば２０００ｒｐｍから３０００ｒｐｍ程度に低下してくる傾向にあ る。

【０００７】 しかしながら、このように低速用カムを設けた場合において、従来のように油 圧力が作用しないときに使用するカムを、弁揚程及び弁作動角が小さく形成され た最下段のカムに設定すると、通常の走行時には問題なく運転を行うことができ るが、油圧系に何らかの不都合が生じて充分な油圧力が得られなくなり、カムの 選択機能が停止してしまったときには、最下段である低速用カムを使用して走行 しなければならなくなる。ここで、低速用カムが動弁系の運動限界としても低下 したものに設定され、実用走行用のために設定されていないため、実際の走行が 著しく困難となり、このときの機関の運転性が悪化してしまう虞れがある。

【０００８】 本考案は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とする ところは、吸・排気弁の弁作動時期を可変とするために、機関の運転状態に合わ せて使用するカムを適宜選択可能とした動弁装置において、何らかの不都合が生 じカムの選択状態が停止した場合であっても、通常の運転を支障なく行うことが できるフェールセーフ機能を有する内燃機関の動弁装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案における内燃機関の動弁装置にあっては、機 関の低速回転域に適合した形状の低速用カムと、実用回転域に適合した形状の中 速用カムと、高速回転域に適合した形状の高速用カムと、これらのカムの中から 機関の運転状態に応じて吸気弁若しくは排気弁を同期させるカムを適宜選択する 選択手段とを有し、この選択手段の機能が停止したときは、前記吸気弁若しくは 排気弁が前記中速用カム若しくは高速用カムと同期して作動することを特徴とす るものである。

【００１０】

【作用】

選択手段が機能している場合には、機関の運転状態が低速回転域であれば低速 用カムが、実用回転域であれば中速用カムが、高速回転域であれば高速用カムが 、選択手段により適宜選択されるので、吸・排気弁は機関の運転状態に応じて作 動し、また、選択手段の機能が停止した場合には、吸・排気弁は中速用カム若し くは高速用カムと同期して作動する。従って、機関運転中に何らかの不都合が発 生し選択手段の機能が停止しても、吸・排気弁は必ず中速用カム若しくは高速用 カムと同期して作動するので、機関は支障なく通常運転を維持する。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１２】 図１は本考案の一実施例を示す内燃機関の動弁装置の断面図であり、ロッカア ームボディ１内には低速用ロッカアーム３ａ，中速用ロッカアーム３ｂ及び高速 用ロッカアーム３ｃが設けられ、ロッカアームボティ１及び各ロッカアーム３ａ ，３ｂ，３ｃは、その内部を貫通するロッカシャフト５によってそれぞれ相互独 立して変位可能に支持されている。図示外のクランクシャフトと同期回転するカ ムシャフト７には、各ロッカアーム３ａ，３ｂ，３ｃに対応した低速用カム９ａ ，中速用カム９ｂ，高速用カム９ｃが設けられ、各カム９ａ，９ｂ，９ｃの回転 に伴い、それぞれ対応するロッカアーム３ａ，３ｂ，３ｃがロッカシャフト５を 中心に変位する。

【００１３】 ロッカアームボディ１と各ロッカアーム３ａ，３ｂ，３ｃとは、それぞれ双方 の内部を貫通するピストン孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有し、各ロッカアーム３ ａ，３ｂ，３ｃのピストン孔内には大ピストン１３ａ，１３ｂ，１３ｃが、ロッ カアームボディ１の一方のピストン孔内には小ピストン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ が、ロッカアームボディ１の他方のピストン孔内にはスプリング１７ａ，１７ｂ ，１７ｃ及びストッパーピン１９ａ，１９ｂ，１９ｃがそれぞれ設けられている 。

【００１４】 ロッカアームボディ１内に設けられた各ピストン孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃの 小ピストン１５ａ，１５ｂ，１５ｃの設けられた側には、それぞれ油圧路が接続 されている。これらの油圧路から油圧力が作用していないとき、低速用ピストン 孔１１ａ及び高速用ピントン孔１１ｃでは、スプリング１７ａ，１７ｃの反力に より、大ピストン１３ａ，１３ｃが各ロッカアーム３ａ，３ｃ内に、小ピストン １５ａ，１５ｃがロッカアームボディ１内にそれぞれ収納される。従って、この とき低速用ロッカアーム３ａ及び高速用ロッカアーム３ｃは、ロッカアームボデ ィ１から分離して可変可能となる。

【００１５】 一方、中速用ロッカアーム３ｂでは、大ピストン３ｂ及びストッパーピン１９ ｂが中速用ロッカアーム３ｂとロッカアームボディ１との間に介在し、中速用ロ ッカアーム３ｂがロッカアームボディ１に連結された状態となる。

【００１６】 従って、油圧力が作用していない場合には、低速用ロッカアーム３ａ及び高速 用ロッカアーム３ｃがロッカアームボディ１からの分離して変位可能であり、中 速用ロッカアームボディ１に連結されているので、ロッカアーム１は中速用カム ９ｂに応じて変位する。ここで、ロッカアームボディ１の取付孔２１，２３には 図示外の吸気弁若しくは排気弁が接続されているので、これらの吸・排気弁は中 速用カム９ｂと同期して作動する。

【００１７】 また、それぞれの油圧路から油圧力が作用しているとき、低速用ピストン孔１ １ａ及び高速用ピストン孔１１ｃでは、スプリング１７ａ，１７ｃに抗して大ピ ストン１３ａ，１３ｃ及び小ピストン１５ａ，１５ｃが低速用ロッカアーム３ａ 又は、高速用ロッカアーム３ｃとロッカアームボディ１との間介在するまで移動 し、低速用ロッカアーム３ａ又は高速用ロッカアーム３ｃがロッカアームボディ １に連結された状態となる。一方、中速用ピストン孔１１ｂでは、スプリング１ ７ｂに抗して大ピストン１３ｂ及び小ピストン１５ｂがそれぞれ中速用ロッカア ーム３ｂ及びロッカアームボディ１内に収納されるまで移動し、中速用ロッカア ーム３ｂがロッカアームボディ１から分離して変位可能となる。

【００１８】 これらの油圧路としては、低速用ピストン孔１１ａ及び中速用ピストン孔１１ ｂに接続される油圧路Ａと、高速用ピストン孔１１ｃに接続される油圧路Ｂの２ 経路が設けられ、ポンプ２５からバルブ２７にて油圧路Ａ，Ｂに分岐された後、 ロッカシャフト５内を通って各ピストン孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃに配される。 このバルブ２７は、油圧路Ａ，Ｂをそれぞれ開閉することによりロッカアームボ ディ１と連結するロッカアームを変更する。すなわち、バルブ２７が油圧路Ａ， Ｂをともに閉鎖しているときは、図１に示すようにロッカアームボディ１が中速 用ロッカアーム３ｂのみと連結するので、吸・排気弁は中速用カム３ｂに同期し 、油圧路Ａを開放し油圧路Ｂを閉鎖しているときは、図２に示すようにロッカア ームボディ１が低速用ロッカアーム３ａのみと連結するので、吸・排気弁は低速 用カムに同期する。また油圧路Ａを閉鎖し油圧路Ｂを開放しているときは、図３ に示すようにロッカアームボディ１が中速用ロッカアーム３ｂ及び高速用ロッカ アーム３ｃと連結し、このとき、高速用カムの弁揚程及び弁作動角が低速用カム のそれよりも大きく形成されているので、吸・排気弁は高速用カムに同期する。

【００１９】 このように、本実施例における選択手段は、ポンプ２５，バルブ２７、油圧路 Ａ，Ｂ及び油圧力の作動により可動する各ピストンにより構成される。

【００２０】 バルブ２７の開閉の判断、すなわち使用するカムの選択は、コントロールユニ ット２９が行い、例えばクランク角センサ３１から検出された機関回転数及びス ロットルセンサ３３から検出されたスロットル開度に基づき、あらかじめ設定さ れた図示外のマップから最適なカムを検索する。

【００２１】 ここで、本実施例において使用する各カム３ａ，３ｂ，３ｃの特性について、 図４のカムの特性図に基づき説明する。

【００２２】 図３に示すように、低速用カム３ａ，中速用カム３ｂ及び高速用カム３ｃの弁 揚程はそれぞれＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ、弁作用角はそれぞれθａ，θｂ，θｃであり 、その大きさはＬａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ及びθａ＜θｂ＜θｃという関係にある。従っ て、低速用カム３ａによれば、アイドル及び低速回転域（例えば１０００〜２０ ００ｒｐｍ程度）での燃費性及び運転性が向上し、中速用カム３ｂによれば、実 用回転域（２０００〜５０００ｒｐｍ程度）での出力トルクが向上し、高速用カ ム３ｃによれば高速回転域（５０００ｒｐｍ以上）での運転性及び出力トルクが 向上する。

【００２３】 次に、このように構成された本実施例の作用について説明する。

【００２４】 機関が始動時またはアイドル時等のように低速回転域で運転を行っているとき は、コントロールユニット２９はバルブ２７の油圧路Ａを開放し油圧路Ｂを閉鎖 する。これにより、ロッカアームボディ１と低速用ロッカアーム３ａが連結し、 吸・排気弁は低速用カム９ａと同期して作動する。

【００２５】 機関が実用回転域で運転を行っているときは、コントロールユニット２９はバ ルブ２７の油圧路Ａ，Ｂをともに閉鎖する。これにより、ロッカアームボディ１ と中速用ロッカアーム３ｂが連結し、吸・排気弁は中速用カム９ｂと同期して作 動する。

【００２６】 機関が高速回転域で運転を行っているときは、コントロールユニット２９はバ ルブ２７の油圧路Ａを閉鎖し油圧路Ｂを開放する。これにより、ロッカアームボ ディ１と高速用ロッカアーム３ｂが連結し、吸・排気弁は高速用カム９ｃと同期 して作動する。

【００２７】 また、機関運転中にポンプ２５の故障等による油圧系の不都合が発生し、油圧 力の作用が減少または停止してしまった場合には、油圧路Ａ，ＢＢともに閉鎖し た状態と同様の状態となり、吸・排気弁は中速用カム９ｂと同期して作動する。 従って、仮に機関の運転中において、油圧系に不都合が発生しカムの選択機能が 停止しても、機関の運転状態及び機関への負荷が急激に増加する虞れがなく、ま た機関回転数が不安定となり、燃費が悪化することもない。すなわち、本実施例 によれば、カムの選択機能の停止時において、そのときの運転状態を維持する、 いわゆるフェールセーフ機能が作用するので、動弁装置の作動が一層良好となる 。

【００２８】 尚、本実施例においては、カムの選択可能が停止したときの低速用ロッカアー ム３ａをロッカアームボディ１から分離独立させる構成とすることにより、フェ ールセーフ機能をより確実なものとしているが、一般に低速用カム９ａの弁揚程 及び弁作用角は本実施例のように中速用カム９ｂのそれよりも小さく形成されて いるので、図５に示すように低速用ロッカアーム３ａをロッカアームボディ１と 一体化させても同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、カ ムの選択機能が停止したときの吸・排気弁の作動力を、中速用カム９ｂと同期さ せる構成としたが、図６に示すように高速用カム３ａと同期させる構成としても 良い。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、カムの選択手段の機能が停止した ときには、吸・排気弁が必ず中速用カム若しくは高速用カムと同期して作動する 構成としたので、機関運転中に選択手段に不都合が発生しその機能が停止しても 、機関回転数が安定した状態で、かつ負荷が急増せず省燃費状態での運転を維持 することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る内燃機関の動弁装置の
断面図である。

【図２】低速回転時における図１の動弁装置の状態説明
図である。

【図３】高速回転時における図１の動弁装置の状態説明
図である。

【図４】カムの特性図である。

【図５】低速用ロッカアームをロッカアームボディと一
体化させた図１の動弁装置の断面図である。

【図６】選択機能停止時の吸・排気弁の作動を高速用カ
ムと同期させる構成とした図１の動弁装置の断面図であ
る。

【図７】従来の動弁装置の外観図である。

【図８】従来の動弁装置の断面図である。

【符号の説明】

１ ロッカアームボディ ３ａ 低速用ロッカアーム ３ｂ 中速用ロッカアーム ３ｃ 高速用ロッカアーム ５ ロッカシャフト ９ カムシャト ９ａ 低速用カム ９ｂ 中速用カム ９ｃ 高速用カム ２５ ポンプ ２７ バルブ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の低速回転域に適合した形状の低速
   用カムと、実用回転域に適合した形状の中速用カムと、
   高速回転域に適合した形状の高速用カムと、これらのカ
   ムの中から機関の運転状態に応じて吸気弁若しくは排気
   弁を同期させるカムを適宜選択する選択手段とを有し、
   この選択手段の機能が停止したときは、前記吸気弁若し
   くは排気弁が前記中速用カム若しくは高速用カムと同期
   して作動することを特徴とする内燃機関の動弁装置。