JPH0627489B2 - エンジンのバルブ駆動装置 - Google Patents

エンジンのバルブ駆動装置

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JPH0627489B2
JPH0627489B2 JP27302085A JP27302085A JPH0627489B2 JP H0627489 B2 JPH0627489 B2 JP H0627489B2 JP 27302085 A JP27302085 A JP 27302085A JP 27302085 A JP27302085 A JP 27302085A JP H0627489 B2 JPH0627489 B2 JP H0627489B2
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JP
Japan
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cam
valve
cam member
engine
shaft
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JP27302085A
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Inventor
博文 西村
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、1つの吸気バルブ又は、排気バルブに対して
設けられたカムプロフィールの異なるカム部材を、運転
状態に応じて選択的に作動させ、これによってバルブ作
動の制御を行うようになったエンジンのバルブ駆動装置
に関する。
(従来技術) 従来から、エンジンの燃費性能及び出力性能等を向上さ
せる目的で運転状態に応じて、吸気バルブ及び排気バル
ブの作動を制御し、これによって、吸排気タイミング、
あるいは吸排気量を制御することが知られている。
例えば、特開昭59−155515号公報には、2つの
カム部材を一体にした2連式カムを構成するとともに、
この2連式カム部材をカムシャフトに遊嵌する構造と
し、該カム部材とカムシャフトとの間の相対的回動を阻
止するための弁停止装置を備えたエンジンが開示されて
いる。
この構造では、エンジンの比較的軽負荷時には、弁停止
装置に油圧を導入して、ロックを解除し、2連式カム部
材の相対的回動を許容するようになっている。すなわち
軽負荷時には、2連式カムはバルブの開動作を生じさせ
ず、当該2連式カムに対応するバルブは、閉状態に維持
される。
(本発明が解決しようとする問題点) 上記特開昭59−155515に開示された装置では、
弁停止装置は、各バルブに対して1つずつ設けられるカ
ム部材のロック、アンロックを運転状態に応じて行うよ
うになっている。従って、該カム部材によって制御され
るバルブは、ロック状態のとき、開閉作動し、アンロッ
ク状態のとき閉状態に維持されることとなる。しかし、
このようないわゆる単純な“バルブごろし”機構は、多
気筒エンジンにおいて、軽負荷時に一部の気筒の機能を
停止する休筒運転を行う場合、あるいは、一つの気筒に
対して複数のバルブを備えたエンジンにおいて、所定の
運転領域で一部のポートの機能を停止させる場合等の極
めて限られた制御に適用することができるに過ぎず、バ
ルブタイミングを運転領域に応じて、変更するバルブタ
イミング制御等の精密なバルブ制御を行うことができな
いという欠点がある。
バルブタイミングの変更制御を行うために、カム面をカ
ムシャフト方向に傾斜して形成し、運転状態に応じて、
カムをカムシャフトの軸方向に移動させるいわゆる立体
カムを用いる形式のバルブ駆動装置が、従来から知られ
ているが、この構造では、カム面と、バルブステムの頂
面との接触が点接触となるため、カム及びバルブステム
の摩耗が大きいという問題がある。
(問題を解決するための手段) 本発明は、上記問題を解決するために構成されたもの
で、本発明に係るエンジンは、1つ以上の吸気弁及び排
気弁を備えている。そして、本発明のバルブ駆動装置
は、1つの吸気バルブ又は排気バルブに対応したカムプ
ロフィールの異なる複数のカム部材を備えており、少な
くともカムプロフィールの最も小さくないカム部材をカ
ムシャフトに回動自在に取付け、この回動自在なカム部
材とカムシャフトの間にカム部材のカムシャフトに対す
る相対的回動をロックするロック機構を設け、運転状態
に応じて該ロック機構を制御することにより特定のカム
部材を選択し、該選択されたカム部材によりバルブを駆
動するようになったことを特徴とする。
本発明によれば、1つのバルブに対して、複数のカム部
材が設けられており、このカム部材が選択的にバルブの
作動に寄与するようになっている。上記複数のカム部材
は、それぞれ異なるカムプロフィールを有しており、こ
れによって、カム部材の選択によって、バルブ作動にお
いて、異なる開弁タイミング、開弁期間、及びバルブリ
フト量を与えることができるようになっている。
本発明の1態様において、2つのカム部材を1つのバル
ブに対応させて、運転状態に応じて例えば、低速時と高
速時とで異なるカム部材を選択して2段階で作動させる
ことができるが、この場合、低速用のカム部材は、開弁
期間が短かく、また、バルブリフト量が小さくなるよう
に、すなわち、小さなカムプロフィールとなるように構
成される。これに対し、高速用カム部材は大きなカムプ
ロフィールを有するように構成される。この態様では、
バルブステム及び、カムの偏応力を小さくするためにバ
ルブとの接触時間の長い高速カムをバルブの作動方向の
中心軸からのオフセット量が小さくなるように配置する
のが好ましい。なおこの場合には、低速カムをカムシャ
フトに固定とし、高速カムをカムシャフトに回動自在に
取付け、高速域でロック機構を作動させカムシャフトに
固定するようにすれば、高速時では、カムプロフィール
の大きい高速カムが優先的にバルブ作動に寄与するの
で、これによって、低速用及び高速用の2段階のバルブ
作動を得ることができる。
また、1つのバルブに対して、3つのカム部材を設け2
段階にバルブを作動させることもできる。この場合に
は、高速カムをバルブ作動方向の中心軸に一致させて配
置し、この両側に該中心軸からのオフセット量が等しく
なるように低速カムを配置すれば良い。これによって、
バルブステム及びカムへの偏応力を低減することができ
る。
さらに、4つのカム部材を用いて、バルブ作動を低、
中、及び高速の3段階で行なわせることもできる。この
場合には、低速、及び中速カムを中央よりに並べて配置
し、その両側に一対の高速カムを配置すれば良い。
本発明のロック機構は、好ましくは、油圧が導入された
とき、カム部材とカムシャフトをロックし、油圧を解除
したとき、アンロックするように構成される。
さらに、本発明によれば、1つのバルブに対する複数の
カム部材をすべてカムシャフトに対して回動自在に構成
することもでき、これによって、当該気筒のバルブ作動
を完全に停止することもできる。
(発明の効果) 本発明によれば、異なるカムプロフィールの複数のカム
部材を1つのバルブの作動のために用意し、運転状態に
応じて、これらのカム部材を選択的に適用するようにし
ている、これによって、バルブの作動特性すなわち、バ
ルブタイミング、バルブリフト及び開弁期間等を、運転
状態に応じて広範囲に変更制御することができ、従っ
て、運転状態に応じた適正なバルブ作動特性を得ること
ができる。また、本発明はDOHC、及びSOHCのい
ずれに対してもまた休筒運転を行うエンジンに対しても
適用することができ、汎用性の面でも優れている。
(実施例の説明) 以下図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明する。
第1図及び第2図を参照すれば、エンジンは燃焼室に臨
むバルブ1を開閉駆動するバルブ駆動装置を備えてい
る。バルブ駆動装置は、エンジンの上部に、シリンダヘ
ッド2とキャップ3とで形成されるジャーナル部にライ
ナー4を介して回動自在に支持されるカムシャフト5を
備えている。本例のカムシャフト5には、バルブ1を駆
動するための2つのカム部材6、7が取付けられてい
る。この場合、2つのカム部材6、7は、異なるカムプ
ロフィールを有するように構成されるとともに、大きい
カムプロフィールを有するカム部材7は、カムシャフト
5に対して回動自在に、一方、カム部材6は、常時固定
的に取付けられる。バルブ1は、バルブステム1aの中
間部分でバルブガイド8を介してシリンダヘッド2に摺
動自在に支持されている。また、バルブステム1aの先
端部付近に取付けられるバネ抑え9と、シリンダヘッド
2に形成されたシート面2aとの間には、コイルバネ1
0が縮装されている。さらに、バルブステム1aの頂部
を覆うようにバルブバケット11が取付けられており、
このバケット11の頂面にカム部材6、7のカム面が摺
接するようになっている。この場合、カム部材7は、ロ
ック機構12によって制御されるようになっており、ロ
ック機構12が作動したときカム部材7は、カムシャフ
ト5に対する相対的回動が拘束され、カムシャフトとと
もに回動するようになる。この状態では、カム部材7の
カムプロフィールがカム部材6のカムプロフィールより
も大きいので、カム部材7が優先して、バルブ1を駆動
する。本例では、カム部材7は、高速領域でロックされ
るようになっており、従って、カム部材6は低速カムと
して機能し、カム部材7は、高速カムとして機能する。
また、本例では、大きなバルブリフト量を与えるカム部
材7のバルブバケット11との接触面圧がカム部材6に
比して高くならないように、カム部材7をカム部材6よ
りも巾広に形成している。また、高速用カム部材7は、
バルブ1の作動方向の中心軸13からのオフセット量
が、カム部材6よりも小さくなるように配置されてお
り、バルブステム1aにかかる偏荷重が極力小さくなる
ように構成されている。このカム部材7のカムシャフト
軸方向への移動は、係止ピン14により不能にされてい
る。カム部材7のロック・アンロックを行うためのロッ
ク機構12は、第1a図を併わせて参照すれば、カム部
材7に形成された凹部7aに嵌合するカム側プランジャ
16と該プランジャ16と凹部7aの底面との間に縮装
されるバネ17と、上記プランジャ16よりも小径に、
カムシャフト5の半径方向に形成された係合穴5aに嵌
合するシャフト側プランジャ18とを備えている。ロッ
ク機構12は、油圧によって作動するようになってお
り、カムシャフトの回転軸に沿って形成された貫通穴1
9をプラグ20によって仕切ることによって形成される
油圧室22に油圧が導入されたとき、カムシャフト側の
プランジャ18がバネ17の弾性力に抗してプランジャ
16を押し、カム部材内面の凹部7aのトレーリング側
に形成された助走溝に摺接しつつ移動してカム側凹部7
a内に突出したとき、カム部材7をカムシャフト5に対
して拘束する。油圧は、第1図に示すようにオイルポン
プ23から油圧通路24に設けられたオイルフィルタ2
5、及びコントロール用電磁弁26を介してジャーナル
部に形成された油圧通路27とに導入され、さらにジャ
ーナル部の半径方向に形成された貫通穴28から油圧室
22に導入される。電磁弁26は、好ましくは、マイク
ロコンピュータを含んで構成される電子制御コントロー
ラ30によって制御されるようになっており、オイルポ
ンプ23からの油圧の油圧室22への導入又はその解除
を切換えるようになっている。電磁弁は油圧を油圧室2
2に導入しない場合には、リターンポート26aからオ
イルをオイルパン31に戻すようになっている。コント
ローラ30には、エンジン回転数、エンジン負荷等の信
号が入力されるようになっており、コントローラ30は
この入力信号に基づいて電磁弁26のソレノイド26b
に命令信号を出力し、電磁弁26を切換作動させる。本
例では、エンジンの高速時に油圧室22に油圧が導入さ
れカムシャフト側プランジャ18が油圧によってカム側
の凹部7aに突出し、カム部材7をロックするようにな
っている。
従って、本例の構造を吸気弁及び排気弁についてそれぞ
れ採用した場合には、低速時には第3図の実線で示すよ
うな、比較的開弁期間の短かい、またオーバーラップ期
間の短かい開弁特性を得ることができる。また、高速時
には、破線で示すような開弁期間が長く、またオーバー
ラップ期間の長い特性を得ることができる。従って、低
速時には、吸気の吹き返しを有効に抑えて良好な燃焼性
を確保して、燃費を向上させることができるとともに、
高速時には、吸気の慣性力を利用して高充填率を確保す
ることができ、もって、高出力を確保することができ
る。なお、本例において、得られるバルブ特性は、上記
に限られるものではなく、高速用カムと、低速用カムの
切換を適宜制御して、運転状態に応じた適正なバルブ特
性を得ることができる。
第4図及び第5図を参照すれば、本発明の他の実施例が
示されている。本例では、カムシャフト5に固定される
低速用カム6′が2つ設けられており、その間に、高速
用カム7′がバルブステム1aの中心軸すなわち、バル
ブの作動方向の中心軸に合致するように配置される。従
って本例の構造では、バルブステム1aに偏応力が生じ
ないようになっており、従って、良好な耐久性を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の1実施例に係るエンジンの部分断面
図、第1a図は、ロック機構の詳細図、第2図は、第1
図の実施例のカム部材の詳細図、第3図は、第1図の実
施例にかかるバルブ制御の開弁特性を示すグラフ、第4
図は、他の実施例に係るカム部材の斜視図、第5図は、
第4図のカム部材の立面図である。 1……バルブ、1a……バルブステム、 2……シリンダヘッド、3……キャップ、 5……カムシャフト、6……低速用カム部材、 7……高速用カム部材、12……ロック機構、 16、18……プランジャ、22……油圧室、 26……電磁弁、30……コントローラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つの吸気バルブ又は、排気バルブに対応
    してカムプロフィールの異なる複数のカム部材を設け少
    なくともカムプロフィールの最も小さくないカム部材を
    カムシャフトに回動自在に取付けるとともに、前記回動
    自在なカム部材とカムシャフトの間に該カム部材のカム
    シャフトに対する相対的回動をロックするロック機構を
    設け、運転状態に応じて該ロック機構を制御することに
    より特定のカム部材を選択し、該選択されたカム部材に
    よりバルブを駆動するようになったことを特徴とするエ
    ンジンのバルブ駆動装置。
JP27302085A 1985-12-04 1985-12-04 エンジンのバルブ駆動装置 Expired - Lifetime JPH0627489B2 (ja)

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JPS62131907A JPS62131907A (ja) 1987-06-15
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