JPH05156913A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機関弁に連動、連結されるとともに背面を油圧
室に臨ませた弁駆動ピストンと、前記油圧室に接続され
る油圧発生室に前面を臨ませるとともにカムシャフトに
連動、連結されるカム従動ピストンと、前記油圧室の油
圧を制御可能な油圧制御弁とを備える内燃機関の動弁装
置において、カム従動ピストンの作動特性を変更可能と
して、機関運転状態に適合した機関弁作動特性を得る。 【構成】カムシャフト１１には特性の異なる複数のカム
１９，２０が設けられ、それらのカム１９，２０および
カム従動ピストン１８間には、各カム１９，２０および
カム従動ピストン１８間の連動、連結を択一的に選択し
て切換可能な選択切換手段２１が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機関弁に連動、連結さ
れるとともに背面を油圧室に臨ませた弁駆動ピストン
と、前記油圧室に接続される油圧発生室に前面を臨ませ
るとともにカムシャフトに連動、連結されるカム従動ピ
ストンと、前記油圧室の油圧を制御可能な油圧制御弁と
を備える内燃機関の動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかる装置は、たとえば特開昭６
１−２２９９１２号公報等により既に知られており、カ
ムシャフトのカムにより駆動されるカム従動ピストンに
より油圧発生室に油圧を発生させ、機関弁としての吸気
弁に連動、連結される弁駆動ピストンの背面に臨む油圧
室に前記油圧発生室の油圧を導くことにより吸気弁を開
閉駆動し、油圧室の油圧解放時期を、油圧制御弁によっ
て制御することにより吸気弁の開閉作動特性を機関の運
転状態に対応して変化させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
動弁装置は、その構造上、機関弁の閉弁時期のみを制御
可能なものであり、機関弁の開弁時期はカムにより一定
に定まるものであった。この場合、機関の低回転域およ
び高回転域でそれぞれ要求される開弁時期の妥協点をと
るようにカムの形状が定められており、機関の高回転、
高出力化に対しては不利な条件となっており、またポン
ピングロスの増大も避けられない。しかも作動媒体とし
て油を用いるため、極低温時には油の粘度増大に応じて
閉弁時期が遅れ、燃焼室の圧縮圧力が上がらず、始動性
に悪影響を与えるという問題もある。

【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、機関弁の開弁時期および閉弁時期を機関の運
転状態に応じて制御可能として上記問題を解決した内燃
機関の動弁装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の特徴によれば、カムシャフトには特
性の異なる複数のカムが設けられ、それらのカムおよび
カム従動ピストン間には、各カムおよびカム従動ピスト
ン間の連動、連結を択一的に選択して切換可能な選択切
換手段が設けられる。

【０００６】また本発明の第２の特徴によれば、上記第
１の特徴に加えて、選択切換手段は、カム従動ピストン
に摺接される駆動ロッカアームを含んで各カムに個別に
摺接される複数のロッカアームと、駆動ロッカアームお
よび該駆動ロッカアームに隣接するロッカアーム間の連
結・遮断を切換可能な連結切換機構とを備える。

【０００７】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例について
説明する。

【０００８】図１ないし図７は本発明の一実施例を示す
ものであり、図１は機関の縦断面図、図２は図１の２−
２線拡大断面図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図
４は図３の４−４線に沿う機関の部分縦断面図、図５、
図６および図７は吸気弁の作動特性図である。

【０００９】先ず図１において、この内燃機関における
シリンダヘッド５には、吸気ポート６に通じる吸気弁口
７が燃焼室８に臨んで設けられるとともに、吸気弁口７
を開閉可能な機関弁としての吸気弁９が開閉作動可能に
支持される。しかも吸気弁９は、シリンダヘッド５との
間に縮設した弁ばね１０により上方すなわち閉弁方向に
向けて付勢される。

【００１０】シリンダヘッド５には、図示しないクラン
クシャフトに１／２の減速比で連動、連結されるカムシ
ャフト１１が回転自在に支承されるとともに、そのカム
シャフト１１を覆うようにして支持ブロック１２が結合
される。

【００１１】図２を併せて参照して、吸気弁９を開閉駆
動するための動弁装置は、支持ブロック１２に吸気弁９
と同軸にして固定される第１シリンダ体１３と、吸気弁
９の上端に当接するとともに第１シリンダ体１３との間
に油圧室１４を画成して第１シリンダ体１３に摺動可能
に嵌合される弁駆動ピストン１５と、支持ブロック１２
に固定される第２シリンダ体１６と、第２シリンダ体１
６との間に油圧発生室１７を画成して第２シリンダ体１
６に摺動可能に嵌合されるカム従動ピストン１８と、主
として機関の低速運転域に対応してカムシャフト１１に
設けられる第１カム１９ならびに主として機関の高速運
転域に対応してカムシャフト１１に設けられる第２カム
２０と、第１および第２カム１９，２０ならびにカム従
動ピストン１８間の連動、連結を択一的に切換える選択
切換手段２１と、油圧室１４の油圧を制御可能な油圧制
御弁２２を含む油圧回路２３とを備える。

【００１２】第２シリンダ体１６および支持ブロック１
２には、油圧発生室１７に常時連通する油路２４が設け
られる。一方、第１シリンダ体１３には油路２４を油圧
室１４に連通させる絞り孔２５が設けられ、第１シリン
ダ体１３の内面には油路２４に通じる環状凹部２６が設
けられる。また弁駆動ピストン１５には、環状凹部２６
から油圧室１４への作動油の流通のみを許容するチェッ
ク弁２７が配設されるとともに、吸気弁９すなわち弁駆
動ピストン１５がその全閉位置から所定量だけ開弁方向
に作動した位置から全閉位置までの閉弁作動時に流通面
積を漸次減少させながら油圧室１４を環状凹部２６に通
じさせる可変絞り孔２８が設けられる。このような構成
によると、油圧室１４および油圧発生室１７の油圧を解
放しないときの吸気弁９の全閉状態では図１で示す状態
にあり、この状態からカムシャフト１１の回転に応じて
カム従動ピストン１８が上方に押上げられると、油圧発
生室１７で発生した油圧がチェック弁２７および絞り孔
２５を介して油圧室１４に導かれ、その油圧室１４の油
圧により弁駆動ピストン１５が下方に押下げられる。而
して該弁駆動ピストン１５の下方への摺動途中で油圧発
生室１７は環状凹部２６を介して油圧室１４に直接連通
し、それにより油圧室１４への油の流入量が大となり、
弁駆動ピストン１５はさらに下方に押下げられ、吸気弁
９が弁ばね１０のばね力に抗して開弁する。

【００１３】吸気弁９が全開状態になった後に、カム従
動ピストン１８へのカムシャフト１１側からの押圧力が
解除されると、吸気弁９は弁ばね１０のばね力により上
方すなわち閉弁方向に駆動される。この吸気弁９の閉弁
作動により弁駆動ピストン１５も上方に押上げられ、油
圧室１４の油は油圧発生室１７に戻される。而して吸気
弁９の閉弁作動途中で油圧室１４および油圧発生室１７
間の直接の連通状態が解除され、油圧室１４から油圧発
生室１７への作動油の戻り量が絞り孔２５および可変絞
り孔２８により制限される。このため、吸気弁９の上方
への移動速度すなわち閉弁速度が閉弁作動途中から緩め
られ、吸気弁９が緩やかに着座することにより、着座時
の衝撃が緩和される。

【００１４】また支持ブロック１２には、吸気弁９が完
全に閉弁した状態で吸気弁９の上端を検出するリフトセ
ンサ２９が配設される。

【００１５】上記油圧室１４の油圧を、吸気弁９の開弁
作動途中で解放すると、油圧室１４は弁ばね１０のばね
力に打勝って吸気弁９を開弁し続けるだけの伝達機能を
失うことになり、油圧発生室１７で油圧が発生している
状態であっても、吸気弁９は前記油圧解放時から弁ばね
１０の弾発力により閉弁作動を開始し、油圧室１４の容
積は縮小する。

【００１６】油圧回路２３は、上述の油圧室１４からの
油圧の解放時期すなわち吸気弁９のリフト量および閉弁
時期を制御するものであり、油圧制御弁２２と、アキュ
ムレータ３１と、一方向弁３２と、チェック弁３３とを
有して支持ブロック１２に配設される。

【００１７】油圧制御弁２２は、油圧室１４に通じた油
路２４に連通して支持ブロック１２に穿設された油路３
４と、アキュムレータ３１に連通しながら支持ブロック
１２に穿設された油路３５との間に介設される電磁弁で
ある。一方向弁３２は、前記油路３４，３５間で、前記
油圧制御弁２２を迂回して支持ブロック１２に配設され
るものであり、油路３５の油圧が油路３４の油圧よりも
設定圧以上大きくなったときに開弁してアキュムレータ
３１から通路３４すなわち油圧室１４に向けての油の流
通のみを許容するものである。

【００１８】オイルパン３６から作動油を汲み上げるオ
イルポンプ３７は、フィルタ３８を介してチェック弁３
３に接続されており、チェック弁３３はオイルポンプ３
７から油路３５側に向けての作動油の流通のみを許容す
るものである。またオイルポンプ３７の吐出口およびオ
イルパン３６間にはリリーフ弁３９が設けられる。

【００１９】図３および図４を併せて参照して、選択切
換手段２１は、カム従動ピストン１８に摺接されるとと
もに第１カム１９に摺接される駆動ロッカアーム４１
と、駆動ロッカアーム４１に隣接した位置で第２カム２
０に摺接される自由ロッカアーム４２と、駆動ロッカア
ーム４１および自由ロッカアーム４２間の連結・遮断を
切換可能な連結切換機構４３とを備える。

【００２０】支持ブロック１２には、カムシャフト１１
と平行な軸線を有するロッカシャフト４４が固定されて
おり、駆動ロッカアーム４１および自由ロッカアーム４
２の基部は相互に隣接してロッカシャフト４４に揺動可
能に支承される。

【００２１】駆動ロッカアーム４１の先端部には、第１
カム１９に摺接するローラ４５が軸支され、駆動ロッカ
アーム４１の中間上部にはカム従動ピストン１８に摺接
する突部４６が突設される。また自由ロッカアーム４２
の先端部には第２カム２０に摺接するローラ４７が軸支
され、自由ロッカアーム４２の中間上部には突部４８が
突設される。しかも支持ブロック１２には、自由ロッカ
アーム４２の突部４８に摺接して自由ロッカアーム４２
をそのローラ４７が第２カム２０に摺接する方向に弾発
付勢する弾発付勢手段４９が設けられており、該弾発付
勢手段４９は、支持ブロック１２に設けられた有底の摺
動穴５１に摺動自在に嵌合されて前記突部４８に当接す
る有底円筒状のリフタ５２と、摺動穴５１の閉塞端およ
びリフタ５２間に縮設されるばね５３とを備えるもので
あり、この弾発付勢手段４９により自由ロッカアーム４
２は第２カム２０に常時弾発的に摺接される。

【００２２】連結切換機構４３は、自由ロッカアーム４
２への嵌合を可能として駆動ロッカアーム４１に摺動可
能に嵌合される連結ピストン５５と、該連結ピストン５
５に当接して自由ロッカアーム４２に摺動可能に嵌合さ
れる規制部材５６と、規制部材５６および連結ピストン
５５を駆動ロッカアーム４１側に付勢するばね力を発揮
すべく規制部材５６および自由ロッカアーム４２間に縮
設される戻しばね５７とを備える。

【００２３】駆動ロッカアーム４１には、自由ロッカア
ーム４２側に開口した有底の第１ガイド穴５８がロッカ
シャフト４４と平行に穿設されており、この第１ガイド
穴５８に連結ピストン５５が摺動自在に嵌合される。而
して連結ピストン５５の一端と第１ガイド穴５８の閉塞
端との間に油圧室５９が画成される。

【００２４】駆動ロッカアーム４１には、油圧室５９に
通じる連通路６０が穿設されており、この連通路６０
は、ロッカシャフト４４内に設けられている油圧路６１
に、駆動ロッカアーム４１の揺動状態にかかわらず常時
連通されている。また図１で示すように、油圧路６１と
オイルポンプ３７に通じるフィルタ３８との間には、油
圧路６１をオイルポンプ３７に連通させる状態と、油圧
路６１を大気に開放する状態とを切換可能な電磁切換制
御弁６２が介設される。

【００２５】自由ロッカアーム４２には、駆動ロッカア
ーム４１側に開口した有底の第２ガイド穴６３が第１ガ
イド穴５８に対応する位置でロッカシャフト４４と平行
に穿設されており、有底円筒状に形成された規制部材５
６が第２ガイド穴６３に摺動可能に嵌合される。戻しば
ね５７は、規制部材５６と第２ガイド穴６３の閉塞端と
の間に縮設される。しかも第２ガイド穴６３の内径は第
１ガイド穴５８と同一に設定される。

【００２６】而して、連結ピストン５５が油圧室５９の
容積を縮小する側に最大限移動した状態で連結ピストン
５５および規制部材５６の当接面が駆動ロッカアーム４
１および自由ロッカアーム４２の対向面間に在るよう
に、また規制部材５６が第２ガイド穴６３の閉塞端に当
接するまで移動したときに連結ピストン５５が第１およ
び第２ガイド穴５８，６３に跨がって嵌合するように、
連結ピストン５５および規制部材５６の軸方向長さがそ
れぞれ定められる。

【００２７】このような選択切換手段２１では、油圧室
５９の油圧を解放した状態では連結切換機構４３におい
て連結ピストン５５が戻しばね５７のばね力により油圧
室５９の容積を縮小する側に最大限移動しており、連結
ピストン５５および規制部材５６の当接面は駆動ロッカ
アーム４１および自由ロッカアーム４２の対向面間に在
り、両ロッカアーム４１，４２は連結解除状態にある。
したがって第１カム１９で揺動駆動される駆動ロッカア
ーム４１の作動がカム従動ピストン１８に伝達され、油
圧発生室１７には、第１カム１９の形状に対応した特性
で油圧が発生する。また油圧室５９にオイルポンプ３７
からの油圧を作用させると、連結ピストン５５は戻しば
ね５７のばね力に抗して第２ガイド穴６３内に嵌合し、
両ロッカアーム４１，４２が連結ピストン５５によって
連結される。したがって駆動ロッカアーム４１は、第２
カム２０により揺動作動する自由ロッカアーム４２とと
もに揺動し、油圧発生室１７には、第２カム２０によっ
て定まる特性で油圧が発生する。

【００２８】次にこの実施例の作用について説明する
と、主として機関の低速回転域で第１カム１９によりカ
ム従動ピストン１８を作動せしめる状態と、主として機
関の高回転域で第２カム２０によりカム従動ピストン１
８を作動せしめる状態とを選択切換手段２１により切換
可能であり、第１カム１９および第２カム２０の形状を
適宜定めることにより、機関の低回転域および高回転域
でそれぞれ要求され吸気弁９の作動特性を得ることがで
きる。

【００２９】たとえば第１カム１９を図５の曲線Ａで示
す作動特性が得られるようなものとし、第２カム２０
を、図５の曲線Ｂで示すように、開弁時期を早めること
のできるものとしたときには、機関の高回転域でのポン
ピングロス低減効果を大きくすることができ、出力向上
にも寄与することができる。

【００３０】なお、油圧制御弁２２で油圧室１４の油圧
解放時期を制御することにより、図５の破線で示すよう
に吸気弁９の閉弁時期およびリフト量を自在に制御する
ことができる。

【００３１】また第２カム２０を、図６の曲線Ｄで示す
ような特性が得られるものとし、第１カム１９を図６の
曲線Ｃで示すように、閉弁時期を早くすることのできる
ものとしたときには、極低温時における作動油粘度の増
大により吸気弁９の閉弁時期が遅れることを防止し、低
温始動性を向上することができる。

【００３２】さらに第１カム１９を、図７の曲線Ｅで示
すような特性が得られるものとし、第２カム２０を図７
の曲線Ｆで示すように、開弁時期を早めるとともに閉弁
時期を遅くすることのできるものとしたときには、ポン
ピングロスの低減効果および低温始動性向上効果を大き
くすることができるとともに、出力向上にも寄与するこ
とができる。

【００３３】以上の実施例では、機関弁として吸気弁９
を取上げて説明したが、本発明を排気弁に関連して実施
することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、カムシャフトには特性の異なる複数のカムが設けら
れ、それらのカムおよびカム従動ピストン間には、各カ
ムおよびカム従動ピストン間の連動、連結を択一的に選
択して切換可能な選択切換手段が設けられるので、機関
の運転状態に応じてカム従動ピストンの作動特性を異な
らせ、それにより、カム従動ピストンが一定の特性で作
動するようにした従来装置で生じる問題を解決して、機
関運転状態に適合した機関弁作動特性を得ることができ
る。

【００３５】また本発明の第２の特徴によれば、選択切
換手段は、カム従動ピストンに摺接される駆動ロッカア
ームを含んで各カムに個別に摺接される複数のロッカア
ームと、駆動ロッカアームおよび該駆動ロッカアームに
隣接するロッカアーム間の連結・遮断を切換可能な連結
切換機構とを備えるので、連結切換機構の切換作動によ
り、複数のカムのカム従動ピストンとの連動、連結関係
を切換えて、カム従動ピストンの作動特性を容易に変更
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の機関の縦断面図である。

【図２】図２は図１の２−２線拡大断面図である。

【図３】図１の３−３線拡大断面図である。

【図４】図３の４−４線に沿う機関の部分縦断面図であ
る。

【図５】吸気弁の作動特性図である。

【図６】吸気弁の作動特性図である。

【図７】吸気弁の作動特性図である。

【符号の説明】

９ 機関弁としての吸気弁 １１ カムシャフト １４ 油圧室 １５ 弁駆動ピストン １７ 油圧発生室 １８ カム従動ピストン １９，２０ カム ２１ 選択切換手段 ２２ 油圧制御弁 ４１ 駆動ロッカアーム ４２ ロッカアーム ４３ 連結切換機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤吉 美広 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関弁（９）に連動、連結されるととも
   に背面を油圧室（１４）に臨ませた弁駆動ピストン（１
   ５）と、前記油圧室（１４）に接続される油圧発生室
   （１７）に前面を臨ませるとともにカムシャフト（１
   １）に連動、連結されるカム従動ピストン（１８）と、
   前記油圧室（１４）の油圧を制御可能な油圧制御弁（２
   ２）とを備える内燃機関の動弁装置において、カムシャ
   フト（１１）には特性の異なる複数のカム（１９，２
   ０）が設けられ、それらのカム（１９，２０）およびカ
   ム従動ピストン（１８）間には、各カム（１９，２０）
   およびカム従動ピストン（１８）間の連動、連結を択一
   的に選択して切換可能な選択切換手段（２１）が設けら
   れることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 【請求項２】 選択切換手段（２１）は、カム従動ピス
   トン（１８）に摺接される駆動ロッカアーム（４１）を
   含んで各カム（１９，２０）に個別に摺接される複数の
   ロッカアーム（４１，４２）と、駆動ロッカアーム（４
   １）および該駆動ロッカアーム（４１）に隣接するロッ
   カアーム（４２）間の連結・遮断を切換可能な連結切換
   機構（４３）とを備えることを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関の動弁装置。