JPH0733762B2 - 内燃機関のバルブ作動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数のバルブを運転状況に応じて連動して作
動させる内燃機関のバルブ作動制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ １気筒当りに複数の吸気及び排気のバルブを備え高出力
を得るようにした４サイクル内燃機関においては、例え
ば、特開昭59−5816号公報に示されるように、低・中速
運転時にバルブのいづれか一方の作動を閉弁状態に保持
し、吸気慣性あるいは排気慣性を高めて、充填効率ある
いは排気効率の向上を図り、出力低下を招かないように
したものが知られている。

このものはロッカアーム式の動弁機構を採用しており、
ロッカアーム式の動弁機構においては、ロッカアームの
一方の係止ピンを出没自在に設け、高速運転時に係止ピ
ンで他方のロッカアームと連動して作動させ、低・中速
運転時には係止ピンを外して、休止させるものが比較的
簡単なものとして知られている。

ところで、ロッカアーム式の動弁機構には、ロッカアー
ムがあるため比較的簡単な休止機構を設けることが可能
であるが、バルブステムをカム軸で直接作動させる動弁
機構では、ロッカアームがなく、しかもバルブステム及
びバルブリフタが軸方向へ往復運動し、かつバルブリフ
タが軸まわりに回動することがあるため、バルブを休止
させる機構を設けることが困難である。

そして、例えば実開昭59−130010号公報には「気筒当り
複数個の吸気弁を備え、かつソリッドタペット式弁機構
を有する内燃機関において、前記各気筒の１個の吸気弁
とその駆動カムとの間に油圧タペットを配設し、この油
圧タペット内部の各油圧室に流通する油圧通路を、機関
の運転条件によって制御する信号によってそれぞれ開閉
し、前記１個の吸気弁を正規作動もしくは停止させるよ
うにした内燃機関のバルブ作動制御装置」が開示されて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記油圧タペット式のバルブリフタで開閉制
御するものでは、１個のバルブリフタ内に互いに重なり
合うピストンを２個必要とし、かつチェックボールを必
要とすることから、構造は極めて複雑となるとともに、
重量を増大させる、という問題がある。また、バルブリ
フタが自由に回動して、油の供給・排出に支障を来す虞
もある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、バルブリフタの軸まわり
の回動を規制し、簡単な構造でバルブを休止させること
ができる軽量で、安全確実な動作を行うことができる内
燃機関のバルブ作動制御装置を提供しようとするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明における内燃機関の
バルブ作動制御装置は、一対のバルブのバルブステム及
びバルブリフタを並列に近接して配置するとともに、カ
ム軸には一方のバルブリフタを押動するカム部を形成
し、並列する両バルブリフタに対向するようにストッパ
をシリンダヘッド上部のバルブリフタ摺動部に設け、こ
れを両バルブリフタの外周部に形成したガイド溝と係合
させてバルブリフタの軸方向の移動は許容し軸まわりの
回動を規制するように構成し、両バルブリフタの軸心を
結ぶ直線上に、同径のシリンダを両バルブリフタに形成
してそれぞれの開口を対向させ、各シリンダ内にピスト
ンを嵌合させて頭部同士を当接させるとともに、少なく
とも一方のピストンの反頭部側に圧縮スプリングを嵌入
させて該スプリングの後部をシリンダの後壁に当接さ
せ、シリンダヘッド上部壁内に形成したオイル通路の下
流側とバルブリフタに形成した連通路を介して他方のピ
ストンの反頭部側を連通させ、かつこのオイル通路の上
流側をコントロールユニットの電気信号によって開閉制
御されるバルブを介してオイルポンプに連通させ、内燃
機関の低・中速運転時には前記バルブを閉としてピスト
ンの頭部同士を両バルブリフタ間で摺動させ、カム部と
接しない方のバルブリフタの往復動を休止させるととも
に、高速運転時には前記バルブを開としてシリンダにオ
イルを供給し、ピストンを前進させて前記一方のバルブ
リフタのシリンダに係合させ、両バルブリフタを連動さ
せるようにしたことを特徴とするものである。

［作用］ バルブリフタはストッパで軸方向の移動が許容され、か
つ軸まわりの回動が規制される。そして、内燃機関の低
・中速運転時にはカム軸からの動力が他方のバルブリフ
タに伝達されて該バルブリフタを往復動させるが一方の
バルブリフタはクラッチが断状態にあるので該バルブリ
フタは往復動しない。

そして、高速運転時にはカム軸からの動力が一方のバル
ブリフタに伝達されて該バルブリフタを往復動させると
共に両バルブリフタ間のクラッチが接状態にあるので一
方のバルブリフタも他方のバルブリフタに連動して往復
動する。

また、並列する両バルブリフタに対向するようにストッ
パをシリンダヘッド上部のバルブリフタ摺動部に設け、
これを両バルブリフタの外周部に形成したガイド溝と係
合させてバルブリフタの軸方向の移動は許容し軸まわり
の回動を規制するように構成し、両バルブリフタの軸心
を結ぶ直線上に、同径のシリンダを両バルブリフタに形
成してそれぞれの開口を対向させ、各シリンダ内にピス
トンを嵌合させて頭部同士を当接させるとともに、少な
くとも一方のピストンの反頭部側に圧縮スプリングを嵌
入させて該スプリングの後部をシリンダの後壁に当接さ
せたので、内燃機関の運転時にバルブリフタは仮に軸ま
わりに回動しようとしても、ストッパで規制されている
ことから回動することがなく、このため、バルブリフタ
とピストンの係合が円滑に行われ得、しかもガイド溝は
圧縮スプリングによる力がバルブリフタに作用する面を
避けて形成されることから、バルブリフタの力を受ける
面の減少等により、高速で往復動するバルブリフタが摺
動部に焼き付いたりする虞が少ない。

更に、シリンダヘッド上部壁内に形成したオイル通路の
下流側のバルブリフタに形成した連通路を介して他方の
ピストンの反頭部側を連通させたので、オイル通路の形
成も簡単なものとなる。

［実施例］ 添付の図面を参照して本発明の実施例について主として
吸気バルブの作動制御装置を説明する。

図において、符号１はシリンダブロック、２はシリンダ
ヘッドで、シリンダブロック１に嵌合されたピストン３
とシリンダヘッド２との間には燃焼室４が形成されてい
る。シリンダヘッド２には燃焼室４に開口した一対の吸
気通路５と、一対の排気通路６が形成され、これらの吸
気通路５と排気通路６は一対の吸気バルブ７と排気バル
ブ８とによって、それぞれ別個に開閉可能になってい
る。

それぞれの吸気バルブ７と排気バルブ８のバルブステム
9,10はシリンダヘッド２に摺動可能に支持され、このバ
ルブステム9,10はバルブスプリング11,12によって吸気
通路５及び排気通路６を閉じる方向へ付勢されている。
バルブステム9,10の先端部にはバルブリフタ13,14が設
けられ、このバルブリフタ13,14はシリンダヘッドカバ
ー16に摺動可能に支持され、シリンダヘッドカバー15の
上方に配置されたカム軸16,17で押動されるようになっ
ている。

この一対のカム軸16,17はクランク軸方向に配置され、
カムキャップ18,19により回動可能に軸支されている。
そして、排気側のカム軸17はそれぞれの排気バルブ８の
バルブリフタ14を押動するカム部17aを有している。

これに対して、吸気側のカム軸16は他方の吸気バルブ７
を押動するカム部16aが形成され、一方の吸気バルブ７
は第２図に示すように軸部16bによっては押動されない
ようになっている。

この吸気バルブ７のバルブリフタ13はカム軸16と当接す
るシム20を有し、このシム20によってバルブリフタ13の
位置の調整が行われる。そして、第１図及び第３図に示
すように、シリンダヘッドカバー15には支持体21が締付
ボルト22で固定され、この支持体21にはストッパ23が設
けられ、ストッパ23の先端部23aはバルブリフタ13の外
周部に形成したガイド溝13aと係合している。このバル
ブリフタ13のガイド溝13aは軸方向に形成され、ストッ
パ23によって軸方向の移動が許容され、軸まわりの回動
が規制されている。なお、ストッパ23はシリンダヘッド
カバー15またはシリンダヘッド２の内壁を内方へ突出し
て形成してもよい。

両バルブリフタ13の軸心を結ぶ直線上にはそれぞれシリ
ンダ24が形成されており、このシリンダ24はそれぞれ同
径で、かつそれぞれの対向面側が開口している。シリン
ダ24内にはピストン25がそれぞれ頭部を当接するように
して嵌合され、このピストン25は圧縮スプリング26で近
接する方向へ付勢されている。圧縮スプリング26はカム
部16aで押動される側がバネ定数を小さく設定され、一
方のピストン25によって押圧され、その後部はシリンダ
24の後壁に当接している。この状態において、カム部16
aで押動される側のピストン25の頭部は一方のバルブリ
フタ13のシリンダ24に係合しない位置に設定されてい
る。従って、前記シリンダ24とピストン25とによってク
ラッチ機構を構成し、上記の状態はクラッチが断の状態
である。

シリンダヘッドカバー15にはオイル通路27が形成され、
このオイル通路27の下流側はバルブリフタ13に形成され
た連通路28からシリンダ24内に連通している。オイル通
路27の上流側は管継手29、連通パイプ30を介して電磁ソ
レノイドバルブ31に接続され、この電磁ソレノイドバル
ブ31には供給パイプ32と戻しパイプ33を介してオイルパ
ン34と連通している。供給パイプ32にはオイルポンプ35
が配置されている。

前記電磁ソレノイドバルブ31は開閉バルブ31aが内蔵さ
れており、この開閉バルブ31aで供給パイプ32と戻しパ
イプ33とを選択的に切換える開閉制御が行われる。この
開閉制御はコントロールユニット36からの電気信号によ
って行われ、例えば、エンジンの回転数やスロットル開
度等の検知した内燃機関の運転状況に応じて、即ち、高
速運転時に電気信号を出力するようになっている。

次に、この実施例の作動について説明する。

メインスイッチ37が投入されて内燃機関が駆動され、低
・中速で運転されているときには、コントロールユニッ
ト36から電気信号が出力されない。従って、電磁ソレノ
イドバルブ31が供給口32aを閉塞しており、オイルが連
通パイプ30から管継手29,オイル通路27を介して、カム
部16aで押動される側のバルブリフタ13のシリンダ24内
に供給されない。このため、それぞれのバルブリフタ13
のピストン25は第２図に示す位置にあり、ピストン25,2
5の頭部同士が両バルブリフタ13,13間で当接摺動可能の
状態でクラッチ機構は断の状態であり、右側に位置する
他方のバルブリフタ13のみがカム部16aによって押動さ
れ、バルブステム９が単独で作動して、吸気通路５を開
閉する。

このように、低・中速運転時には一方の吸気バルブ７が
閉弁状態に保持されるため、吸気慣性が高められ、充填
効率が向上する。

また、これを排気バルブ８に適用した場合には、排気慣
性を高めて排気効率を向上させることができる。

一方、高速運転時にはコントロールユニット36から電気
信号が出力され、電磁ソレノイドバルブ31はこの電気信
号に応じて励磁され、開閉バルブ31aが供給口32aを開放
して、オイルを連通パイプ30から管継手29,オイル通路2
7を介して、カム部16aで押動される側のバルブリフタ13
のシリンダ24に供給する。このオイルによってシリンダ
24内が昇圧されて、他方のピストン25が一方のバルブリ
フタ13のピストン25を支持する圧縮スプリング26に抗し
て前進し、一方のバルブリフタ13のシリンダ24内に係合
し、クラッチ機構は接状態となる。この係合によって、
両バルブリフタ13はピストン25を介して連動して両バル
ブステム９を作動させる。

従って、この高速運転状態では両吸気バルブ７が動作さ
れるから、その分吸気効率が向上し、高出力が得られ
る。

また、これを排気バルブ８に適用した場合には、排気効
率を向上させることができる。

この内燃機関の運転時にバルブリフタ13は仮に軸まわり
に回動しようとしても、ストッパ23で規制されているか
ら、回動することがない。このため、バルブリフタ13と
ピストン25の係合が円滑に行われる。

また、前記オイルの油圧によって他方のピストン25が圧
縮スプリング26に抗して前進し一方のバルブリフタ13内
のシリンダ24に係合する場合に、前記圧縮スプリング26
は一方のピストン25の反頭部側に嵌入され該スプリング
の後部がシリンダの後壁に当接されているので、バルブ
リフタ13には、圧縮スプリング26によって両バルブリフ
タ13,13の軸心を結ぶ直線方向に押される力が作用し、
この力はバルブリフタ13のピストン25の反頭部側の外周
面で受けるが、バルブリフタ13の軸まわりの回動を規制
する前記ストッパ23は、並列する両バルブリフタ13に対
向するようにシリンダヘッド上部のバルブリフタ13摺動
部に設けられ、両バルブリフタ13の外周部に形成したガ
イド溝13aと係合するから、ガイド溝13aはこの力が作用
する面を避けて形成され、バルブリフタ13の力を受ける
面の減少等により、高速で往復動するバルブリフタ13が
摺動部に焼き付いたりすることを防ぐことができる。

そして、シリンダヘッド上部壁内に形成したオイル通路
27の下流側をバルブリフタ13に形成した連通部28を介し
て他方のピストンの反頭部側を連通させたので、ロッカ
アーム式の動弁機構に係止ピンを出没自在に設けたもの
のように、ロッカアーム軸内のオイル通路を係止ピン部
に連通させるためのロッカアーム内に複雑なオイル通路
を設ける等の必要がなく、オイル通路の形成が簡単であ
る。

［発明の効果］ 本発明に係る内燃機関のバルブ作動制御装置は、低・中
速運転時には一方のバルブが閉弁状態に保持されるの
で、吸気慣性あるいは排気慣性を高めて充填効率あるい
は排気効率を向上させ、エンジンの出力低下を防ぐこと
ができるのは勿論のこと、軸まわりの回動を規制したバ
ルブリフタ内にシリンダを形成し、この内部に頭部同士
を当接するピストンを嵌合させるだけの構成であるか
ら、油圧タペット式のバルブリフタで開閉制御する従来
のものに比して構造が簡単となり、重量も軽くできる。

また、並列する両バルブリフタに対向するようにストッ
パをシリンダヘッド上部のバルブリフタ摺動部に設け、
これを両バルブリフタの外周部に形成したガイド溝と係
合させてバルブリフタの軸方向の移動は許容し軸まわり
の回動を規制するように構成し、両バルブリフタの軸心
を結ぶ直線上に、同径のシリンダを両バルブリフタに形
成してそれぞれ開口を対向させ、各シリンダ内にピスト
ンを嵌合させて頭部同士を当接させるとともに、少なく
とも一方のピストンの反頭部側に圧縮スプリングを嵌入
させて該スプリングの後部をシリンダの後壁に当接させ
たので、内燃機関の運転時にバルブリフタは仮に軸まわ
りに回動しようとしても、ストッパで規制されているこ
とから回動することがなく、このため、バルブリフタと
ピストンの係合が円滑に行われ得、しかもガイド溝は圧
縮スプリングによる力がバルブリフタに作用する面を避
けて形成されることから、バルブリフタの力を受ける面
の減少等により、高速で往復動するバルブリフタが摺動
部に焼き付いたりする虞が少ない安全で確実に動作する
バルブ作動制御装置となる。

更に、シリンダヘッド上部壁内に形成したオイル通路の
下流側をバルブリフタに形成した連通路を介して他方の
ピストンの反頭部側を連通させたので、従来のロッカア
ーム式の動弁機構に係止ピンを出没自在に設けたものの
ように、ロッカアーム軸内のオイル通路を係止ピン部に
連通させるためのロッカアーム内に複雑なオイル通路を
設ける等の必要がなく、オイル通路の形成も簡単なバル
ブ作動制御装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した４サイクル内燃機関の断面正
面図、第２図は第１図のII−II断面図、第３図は第１図
のIII−III断面図である。 ２……シリンダヘッド、７……吸気バルブ、８……排気
バルブ、9,10……バルブステム、13,14……バルブリフ
タ、13a……ガイド溝、16,17……カム軸、16a,17a……
カム部、23……ストッパ、24……シリンダ、25……ピス
トン、26……圧縮スプリング、27……オイル通路、28…
…連通路、31……バルブ、35……オイルポンプ、36……
コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の吸気バルブと一対の排気バルブのバ
   ルブステムの先端部に、シリンダヘッド上部に摺動可能
   に支持されるバルブリフタを設け、これをシリンダヘッ
   ドの上方に配置したカム軸で押動するようにした内燃機
   関において、 上記一対のバルブのバルブステム及びバルブリフタを並
   列に近接して配置するとともに、前記カム軸には一方の
   バルブリフタを押動するカム部を形成し、 並列する両バルブリフタに対向するようにストッパをシ
   リンダヘッド上部のバルブリフタ摺動部に設け、これを
   両バルブリフタの外周部に形成したガイド溝と係合させ
   てバルブリフタの軸方向の移動は許容し軸まわりの回動
   を規制するように構成し、 両バルブリフタの軸心を結ぶ直線上に、同径のシリンダ
   を両バルブリフタに形成してそれぞれの開口を対向さ
   せ、各シリンダ内にピストンを嵌合させて頭部同士を当
   接させるとともに、少なくとも一方のピストンの反頭部
   側に圧縮スプリングを嵌入させて該スプリングの後部を
   シリンダの後壁に当接させ、 シリンダヘッド上部壁内に形成したオイル通路の下流側
   とバルブリフタに形成した連通路を介して他方のピスト
   ンの反頭部側を連通させ、かつこのオイル通路の上流側
   をコントロールユニットの電気信号によって開閉制御さ
   れるバルブを介してオイルポンプに連通させ、 内燃機関の低・中速運転時には前記バルブを閉としてピ
   ストンの頭部同士を両バルブリフタ間で摺動させ、カム
   部と接しない方のバルブリフタの往復動を休止させると
   ともに、高速運転時には前記バルブを開としてシリンダ
   にオイルを供給し、ピストンを前進させて前記一方のバ
   ルブリフタのシリンダに係合させ、両バルブリフタを連
   動させるようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブ
   作動制御装置。