JPH0641725B2 - エンジンの動弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、運転状態に応じてバルブリフト特性を変える
ことのできる動弁装置に関し、特に吸気系もしくは排気
系の少なくとも一方に１気筒当り複数個のバルブを設け
たエンジンに適用される動弁装置に関するものである。

（従来の技術） エンジンの吸，排気バルブの作動特性を設定する場合
に、低速時にはバルブオーバーラップ期間における排気
の吹返しや吸気の吹抜けを抑制する等により燃焼の安定
性および燃費の向上を図るため、バルブリフト量および
開弁期間を比較的小さくすることが望ましく、高速時に
は出力の向上等のためバルブリフト量や開弁期間を大き
くすることが望ましい。

このような要求を満足するため、形状の異なる２種のカ
ムを設け、これらのカムのいずれかに選択的にバルブを
連係させ、かつその連係を運転状態に応じて切替えるよ
うにした動弁装置は従来においても知られており、この
種の動弁装置としては、例えば実開昭５７−１８２２０
５号公報に示されているようなものがある。この装置
は、１個のバルブに対して低速型と高速型の２個のカム
と１個のロッカーアームとを有し、ロッカーアームのカ
ム側部分を２又状に形成してその一方の端部を低速型カ
ムへの当接部とするとともに、他方の端部に摺動可能な
高速カム当接部材およびその摺動を阻止するストッパを
装備し、このストッパを油圧シリンダ等のアクチュエー
タにより連動機構を介して作動するようにしている。そ
して上記アクチュエータを運転状態に応じて制御するこ
とにより、低速時には上記高速カム当接部材が遊動して
高速型カムの作動がバルブに伝達されず低速型カムでバ
ルブが作動され、高速時には上記高速カム当接部材の摺
動が阻止されて高速型カムの作動がバルブに伝達される
ようにしている。

ところで、上記従来装置は、吸気系もしくは排気系のバ
ルブが１気筒につき１個設けられたエンジンにおいて、
この１気筒につき１個のバルブのリフト特性を運転状態
に応じて変えるようにしているにすぎず、吸気バルブ、
排気バルブの双方もしくはいずれか一方が１気筒につき
複数個設けられたエンジンには適用されていなかった。
そしてこのような従来装置によると、単に低速時と高速
時とで１個のバルブのリフト特性を変えるだけなので、
低，中，高速域等に応じた吸，排気条件、吸気スワール
の多様な調整等を行うことができなかった。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、吸気系もしくは排気系
の少なくとも一方に、１気筒当り複数個のバルブを設け
たエンジンにおいて、上記複数個のバルブの作動および
リフト特性を低，中，高速域等の種々の運転状態に応じ
て調整することができ、吸，排気条件や吸気スワールを
各運転状態に適合させることができるエンジンの動弁装
置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、吸気系もしくは排気系の少なくとも一方に、
１気筒当り複数個のバルブを設けたエンジンにおいて、
これらのバルブに対し、異なる形状のものを含む複数個
のカムと、別個のバルブをそれぞれカムの作動に応じて
駆動する互いに独立した少なくとも２系統の伝達機構と
を備え、その一方の伝達機構に、形状が異なるカムにバ
ルブを選択的に連係してその連係を運転状態に応じて切
替える連係切替機構を設けるとともに、他方の伝達機構
に、特定運転域でカムとバルブとの連係を遮断してバル
ブを停止させる停止機構を設けたものである。

つまり、上記の１気筒当りの複数個のバルブのうちの一
部のバルブについては運転状態に応じてバルブリフト特
性を変化させ、他のバルブについては停止状態と作動状
態とに切替可能とし、このような一部のバルブのリフト
特性の切替えと他のバルブの停止、作動の切替えとの組
合わせにより、吸，排気条件、吸気スワール等を運転状
態に応じて調整するようにしたものである。

（実施例） 第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示し、図では吸
気バルブに適用した場合を示しており、これらの図にお
いて１はシリンダヘッド、２は気筒であり、この気筒２
には複数個（図では２個）の吸気バルブ３，４が装備さ
れている。気筒２には排気バルブも装備されるが、排気
バルブおよびその駆動系については図示を省略してい
る。上記両吸気バルブ３，４に対しては、カムシャフト
５に配設された複数個のカム６，７，８と、ロッカーシ
ャフト９に支承された別個のロッカーアーム１０，３０
からなる独立した２系統の伝達機構とで駆動系が構成さ
れている。上記複数個のカムは、一方の吸気バルブ３に
対して設けられた低速型と高速型の２個のカム６，７
と、他方の吸気バルブ４に対して設けられた１個のカム
８とからなっている。

上記一方の吸気バルブ３に対して設けられた低速型カム
６と高速型カム７とは異なる形状に形成され、つまり低
速型カム６はバルブリフト量および開弁期間を比較的小
さくするようにカムノーズが小さく形成されており、高
速型カム７はバルブリフト量、開弁期間の少なくとも一
方を低速型カム６よりも大きくするようにカムノーズが
大きく形成されている。また他方の吸気バルブ４に対し
て設けられたカム８は、上記高速型カム７と同程度にカ
ムノーズが大きく形成されている。そして、上記一方の
吸気バルブ３とこれに対する２個のカム６，７との間に
配置されて一方の伝達機構を構成するロッカーアーム１
０には、吸気バルブ３を低速型カム６に連係する状態と
高速型カム７に連係する状態とに切替える連係切替機構
が設けられている。また、他方の吸気バルブ４とこれに
対するカム８との間の伝達機構を構成するロッカーアー
ム３０には、特定の運転域で吸気バルブ４を停止させる
停止機構が設けられている。

上記一方のロッカーアーム１０に設けられた連係切替機
構は、このロッカーアーム１０を高速型カム７への当接
部を有する第１アーム１１と吸気バルブ３および低速型
カム６への当接部を有する第２アーム１２とに分割し、
この両アーム１１，１２をロッカ シャフト９回りに相
対運動可能とするとともに、この両アーム１１，１２を
接続状態と非接続状態とな切替えるセレクタ１３を設け
ることにより構成されている。

上記セレクタ１３はプランジャ１４およびレバー部材１
５を備え、上記第１アーム１１に組込まれており、具体
的には次のような構造となっている。すなわち、第１ア
ーム１１の上部には第２アーム１２の上部に向かって開
口するガイド孔１６が形成され、このガイド孔１６に上
記プランジャ１４が移動可能に収容され、このプランジ
ャ１４はガイド孔１６内のスプリグ１７によって第２ア
ーム１２に当接するように付勢されており、プランジャ
１４の途中部には小径の係合部１８が形成されている。
また、第１アーム１１の上部には、上記レバー部材１５
がプランジャ１４に直交してロッカーシャフト９の軸方
向に移動可能に支承されており、このレバー部材１５に
は、プランジャ１４より若干大径のプランジャ挿通孔１
９と上記係合部１８に対応する大きさで上記プランジャ
挿通孔１９に連なった係止孔２０とが形成されている。
上記レバー部材１５の端部はロッカーシャフト９の周囲
に設けられた環状の油圧式のアクチュエータ２１にレバ
ー部材１５のアーム１５ａを介して連結されており、こ
のアクチュエータ２１にオイルが供給されたときにはレ
バー部材１５が後記ロック位置に向けて作動され、アク
チュエータ２１からオイルがリリーフされたときはリタ
ーンスプリング２２によりレーバー部材１５が後記非ロ
ック位置に向けて作動されるようになっている。

こうして、上記レバー部材１５の係止孔２０がプラジャ
１４の係合部１８から離脱してプランジャ挿通孔１９に
プランジャ１４が挿通される非ロック位置にレバー部材
１５があるときには、プランジャ１４の摺動が許容され
ることにより両アーム１１，１２の相対運動が許容され
（このときが非接続状態）、他方、係止孔２０が係合部
１８に係合するロック位置にレバー部材１５が作動され
たときには、プランジャ１４の摺動が阻止されることに
より、両アーム１１，１２の上部が互いに接近する方向
の相対運動が阻止されるようにしている（このときが接
続状態）。そして、上記両アーム１１，１２が非接続状
態となったときは一方の吸気バルブ３が低速型カム６に
連係され、つまり高速型カム７の回転に伴う第１アーム
１１の揺動が第２アーム１２に伝達されないため低速型
カム６の回転に応じた第２アーム１２の揺動により吸気
バルブ３が作動される状態となり、また両アーム１１，
１２が接続状態となったときは上記一方の吸気バルブ３
が高速型カム７に連係され、つまり高速型７の回転に応
じた両アーム１１，１２の一体的な揺動により吸気バル
ブ３が作動される状態となる。

また、他方のロッカーアーム３０に設けられた停止機構
は、このロッカーアーム３０をカム８に当接するカム側
アーム３１と上記他方の吸気バルブ４に当接するバルブ
側アーム３２とに分割し、この両アーム３１，３２をロ
ッカーシャフト９回りに相対運動可能とするとともに、
この両アーム３１，３２を接続状態と非接続状態とに切
替えるセレクタ３３を設けることにより構成されてい
る。

上記セレクタ３３も連係機構のセレクタ１３とほぼ同様
に、カム側アーム３１の上部に移動可能に装備されてス
プリング３７によりバルブ側アーム３２に当接するよう
に付勢されたプランジャ３４と、油圧式等のアクチュエ
ータ４１およびリターンスプリグ４２等により作動され
てロッカーシャフト９の軸方向に揺動することによりプ
ランジャ３４に対し係脱するレバー部材３５とを備え、
このプランジャ３４に対するレバー部材３５の係脱によ
って上記両アーム３１，３２が接続状態と非接続状態と
に切替えられるようになっている。そしてこの他方のロ
ッカーアーム３０においては、バルブ側アーム３２がカ
ムへの当接部分を有しないため、上記非接続状態となれ
ば吸気バルブ４を停止させ、上記接続状態となればカム
８の回転に応じて吸気バルブ４を作動させることとな
る。

連係切替機構および停止機構の各セレクタ１３，３３
は、それぞれのアクチュエータ２１，４１に対するオイ
ル通路２３，４３中に設けられオイルの供給、排出を制
御する制御バルブ２４，４４と、回転数信号４６等を受
けて上記各制御バルブ２４，４４を制御する制御回路４
５とにより、運転状態に応じて制御されるようになって
いる。これによって、例えば、一方の吸気バルブ３は、
低速域ではロッカーアーム１０の両アーム１１，１２が
非接続状態とされることにより低速型カム６に連係さ
れ、また、高速域では両アーム１１，１２が接続状態と
されることにより高速型カム７に連係される。他方の吸
気バルブ４は、低速側の特定運転域ではロッカーアーム
３０の両アーム３１，３２が非接続状態とされることに
より停止され、上記特定運転域以外の運転域では上記両
アーム３１，３２が接続状態とされることによりロッカ
ーアーム３０を介してカム８で作動される。

なお、２５，２６は一方のロッカーアーム１０の第２ア
ーム１２に配設されたバルブクリアランス調整用のアジ
ャスタであり、また、２５′は他方のロッカーアーム３
０に設けられたバルブクリアランス調整用のアジャスタ
である。

この動弁装置によると、運転状態に応じ、一方の吸気バ
ルブ３がロッカーアーム１０に装備された連係切替機構
によって低速型カム６で作動される状態と高速型カム７
で作動される状態とに切替えられることにより、この一
方の吸気バルブ３のリフト特性が変化し、さらに他方の
吸気バルブ４が停止機構によって停止状態と作動状態と
に切替えられることにより、一方の吸気バルブ３のみか
ら吸気が導入される状態と両吸気バルブ３，４から吸気
が導入される状態とにも変化する。そして、連係切替機
構を備えたロッカーアーム１０と停止機構を備えたロッ
カーアーム３０が互いに独立しているので、それぞれに
おける連係の切替回転数および停止、作動の切替回転数
を個別に設定しておくことができ、これによって低速，
中速，高速等の各運転域に適合するように吸気条件を調
整することが可能となる。

つまり、例えば一方の吸気バルブ３に対しては比較的低
い回転数を境にして低速型カム６で作動される状態と高
速型カム７で作動される状態とに連係が切替えられ、他
方の吸気バルブ４に対しては比較的高い回転数を境にし
て停止状態と作動状態とに切替えられる設定としておけ
ば、低速域（上記の比較的低い回転数より低回転側の運
転域）では、一方の吸気バルブ３が低速型カム６で作動
されるとともに他方の吸気バルブ４が停止されることに
より、上記一方の吸気バルブ３のみが小さなリフト量、
開弁期間をもって開閉動作を行なう。中速域（上記の比
較的低い回転数と上記の比較的高い回転数との間の運転
域）では、一方の吸気バルブ３が高速型カム７で駆動さ
れることにより、吸気バルブ３のリフト量および開弁期
間が大きくなり、また、他方の吸気バルブ４は低速域と
同様に停止される。高速域（上記の比較的高い回転数よ
り高回転側の運転域）では、一方の吸気バルブ３が高速
型カム７で駆動されるとともに他方の吸気バルブ４がカ
ム８で駆動されることにより、両吸気バルブ３，４が大
きなリフト量をもって開閉動作を行なうこととなる。あ
るいはまた、一方の吸気バルブ３に対しては比較的高い
回転数を境にして連係が切替えられ、他方の吸気バルブ
４に対しては比較的低い回転数を境に停止、作動が切替
えられる設定としておけば、低速域、高速域では上記と
同様の吸気条件が与えられるが、中速域では一方の吸気
バルブ３が小さなリフト量、開弁期間をもって作動され
るとともに他方の吸気バルブ４が大きなリフト量、開弁
期間をもって作動されることとなる。

このようにすることにより、低速域では吸気スワールを
与えつつ排気の吹返しや吸気の吹戻り等を防止し、中速
域では吸気スワールを与えつつ比較的多量の吸気導入を
許容し、高速域ではさらに多量の吸気導入を許容して充
填量を増大しせるというような調整が可能となり、全運
転域に亘って燃焼性、トルク等を高めることができる。

なお、この動弁装置の一方の伝達機構に設けられる連係
切替機構の具体的構造は上記実施例に限定されず、種々
変換可能である。例えば第５図および第６図に示すよう
に、ロッカーシャフト９の外周にフランジャ５１を摺動
自在に配置してこのプランジャ５１に係止片５２を連成
し、この係止片５２を第１アーム１１の内周面に設けた
係合用凹部５３に係合させ、かつプランジャ５１の摺動
に伴ってこの係止片５２が第２アーム１２の内周面に設
けた係合凹部５４に対して係脱可能となるようにし、油
圧式のアクチュエータ５５およびリターンスプリング５
６等で上記プランジャ５１をロッカーシャフト９の軸方
向に摺動させることにより、上記両アーム１１，１２を
接続状態と非接続状態とに切替えるようにしてもよい。
あるいはロッカーアーム１０を一体化し、その代りに、
ロッカーアーム１０の高速型カム７に当接する端部に摺
動可能なプランジャおよびこれに係脱するストッパ部材
を装備することにより、この端部で高速型カム７の作動
の吸収、伝達を可能とする構造としてもよい（この具体
構造は図示省略）。また、停止機構についても同様に具
体構造は種々変更可能である。

また、上記実施例では吸気バルブに適用した場合を示し
たが、本発明は、排気バルブが１気筒当り複数個設けら
れているエンジンにおいて、その複数個の排気バルブに
適用してもよく、この場合も、排気バルブのリフト特性
の調整によってバルブオーバーラップ量等を調整でき、
また、一方の排気バルブを停止すれば気筒内にスワール
が生じるので、燃焼性やトルク等の調整を行うことがで
きる。吸気バルブもしくは排気バルブが１気筒当り３個
以上設けられる場合でも、少なくとも２系統の独立した
伝達機構に連係切替機構および停止機構を設けることに
よって適用できる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、１気筒当り複数個の吸気バルブ
もしくは排気バルブに対し、互いに独立した少なくとも
２系統の伝達機構を備え、その一方に、形状が異なるカ
ムとバルブとの間で連係を切替える連係切替機構を設け
るとともに、他方にバルブの停止機構を設けているので
一部のバルブに対する上記連係の切替えによるバルブリ
フト量の調整と、他のバルブの停止、作動とを運転状態
に応じた組合わせで行うことにより、吸気スワール、バ
ルブオーバーラップ量等を各種運転域に適合するように
調整することができる。このため、低速，中速，高速等
の各運転域で、燃費や燃焼性、出力等を向上することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す平面図、第２図は
第１図のII−II線に沿った断面図、第３図は第１図のII
I−III線に沿った断面図、第４図はロッカーシャフト位
置での縦断正面図、第５図は別の実施例を示す分解斜視
図、第６図はこの実施例装置のロッカーシャフト位置で
の縦断正面図である。 ３，４……吸気バルブ、６，７，８……カム、１０，３
０……ロッカーアーム（伝達機構）、１３……セレクタ
（連係切替機構）、３３……セレクタ（停止機構）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気系もしくは排気系の少なくとも一方
   に、１気筒当り複数個のバルブを設けたエンジンにおい
   て、これらのバルブに対し、異なる形状のものを含む複
   数個のカムと、別個のバルブをそれぞれカムの作動に応
   じて駆動する互いに独立した少なくとも２系統の伝達機
   構とを備え、その一方の伝達機構に、形状が異なるカム
   にバルブを選択的に連係してその連係を運転状態に応じ
   て切替える連係切替機構を設けるとともに、他方の伝達
   機構に、特定運転域でカムとバルブとの連係を遮断して
   バルブを停止させる停止機構を設けたことを特徴とする
   エンジンの動弁装置。