JPH0737764B2 - 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１気筒当り２個の吸
気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〕

エンジンの吸気バルブの作動特性を設定する場合に、低
速時には排気バルブとの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の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吸気バル
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、
例えば実開昭57−182205号公報に示された装置や、米国
特許4151817号に示された装置が知られている。

前者の装置は、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。

また、後者の装置は、一対の低速型カムとその間に位置
する高速型カムとで１個のバルブに対応した１組のカム
を構成するとともに、カムの作動をバルブに伝えるロッ
カーアームとして、上記両低速型カムに対する当接部と
バルブに対する当接部とを一体に備えて上記高速型カム
に対応する部分が切欠された第１のアームと、高速型カ
ムに対する当接部を有する第２のアームとを設け、上記
第１のアームに、第２のアームを係止するためのラッチ
を取付け、このラッチをアクチュエータによりロッドを
介して作動するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の各従来装置は、１気筒当り１個の吸気バルブを設
けたエンジンを対象としてそのバルブリフト特性を運転
状態に応じて変えるようにしているにすぎない。しか
し、１気筒につき２個の吸気バルブを設けたエンジンで
もバルブリフト特性を運転状態に応じて調整したいとい
う要求があり、さらにこのエンジンでは、２個の吸気バ
ルブを有効に利用して吸気量および吸気供給状態を調整
することが望ましく、とくに低速域では吸気の乱れを生
じさせて燃焼性を高めることが望まれ、従来ではこれら
の要求を満足することができなかった。なお、上記の米
国特許4151817号に示された装置では、高速カムの両側
に２個の低速型カムを配置しているが、この両低速型カ
ムには１個のロッカーアーム（第１のアーム）が同時に
当接するようになっているだけで、両低速型カムで２個
の吸気バルブを個別に作動するものではなく、２個の吸
気バルブのバルブリフト特性を調整することができるも
のではない。

本発明はこのような事情に鑑み、１気筒当り２個の吸気
バルブを設けたエンジンにおいて、エンジンの要求に適
合するように低速運転時と高速運転時とでバルブリフト
特性を変化させることができ、しかも低速運転時には２
個の吸気バルブを利用して吸気の乱れを生じさせ、燃焼
安定性を高めることができるエンジンの動弁装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するため、１気筒当り２個の
吸気バルブを設けたエンジンにおいて、上記両吸気バル
ブに対し、各々吸気バルブを開作動させるカムノーズ部
をを有してそのカムノーズ部の形状が互いに異なる２個
の低速型カムと、両低速型カムのカムノーズ部より大き
い形状のカムノーズ部を有する高速型カムと、上記各低
速型カムに対する当接部および上記各吸気バルブに対す
る当接部を有して互いに独立して揺動可能となった２個
の低速用ロッカーアームと、上記高速型カムに対する当
接部を有する高速用ロッカーアームとを配備するととも
に、上記両低速用ロッカーアームの少なくとも一方と上
記高速用ロッカーアームとを接続状態と非接続状態とに
切替える連係切替機構と、エンジン低速運転時には非接
続状態として上記各吸気バルブを上記各低速型カムで各
々独立駆動させ、エンジン高速運転時には上記接続状態
として少なくとも一方の吸気バルブを上記高速型カムで
駆動させるように、上記連係切替機構を制御する制御装
置とを備えたものである。

〔作用〕

上記構成によると、エンジン低速運転時には、カムノー
ズ部の形状が異なる上記各低速型カムによって各吸気バ
ルブがそれぞれ開閉作動されることにより、バルブオー
バラップ期間中の排気の吹き返しや吸気の吹き抜けが防
止されつつ、両吸気バルブのバルブリフト特性が異なる
ことで吸気の乱れ（スワール）が与えられ、エンジン高
速運転時には少なくとも一方の吸気バルブが高速型カム
によって作動されることによりそのバルブリフト量や開
弁期間が大きくされる。

〔実施例〕

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示している。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。

上記吸気バルブ3,4に対する動弁系において、カムシャ
フト５には、両吸気バルブ3,4に対応した１気筒当り２
個の低速型カム6,7と、少なくとも１気筒当り１個の高
速型カムとが配設され、当実施例では高速型カム8,8′
も１気筒当り２個設けられており、２個の低速型カム6,
7が隣合って配置されるとともにその両側に高速型カム
8,8′が配置されている。上記両低速型カム6,7は、それ
ぞれ吸気バルブ3,4を開弁するためのカムノーズ部6a,7a
を有し、低速運転時の排気の吹返しや吸気の吹抜けを抑
制するためにカムノーズ部6a,7aが比較的小形とされる
とともに、そのカムノーズ形状が両低速型カム6,7で互
いに異なり、例えば図で左側に位置する一方の低速型カ
ム６のカムノーズ型6aが他方の低速型カム７のカムノー
ズ部7aよりもある程度大形となっている。高速形カム８
は、上記両低速型カム6,7のカムノーズ部6a,7aよりも大
きい形状のカムノーズ部8a,8a′を有している。

また、カムシャフト５に平行に配置されたロッカーシャ
フト10には、各低速型カム6,7に対応して１気筒当り２
個の低速用ロッカーアーム11,12が配設されるととも
に、高速型カムに対応して少なくとも１気筒当り１個
（当実施例では２個）の高速用ロッカーアーム13,13′
が配設されている。上記両低速用ロッカーアーム11,12
はそれぞれ、各低速型カム6,7に対する当接部および各
吸気バルブ3,4に対する当接部を有しており、両低速用
ロッカーアーム11,12が互いに独立して揺動可能となる
ようにロッカシャフト10に回転自在に支承されている。
また、高速用ロッカーアーム13,13′は、高速型カム8,
8′に対する当接部を有し、低速用ロッカーアーム11,12
に対して相対運動可能となるようにロッカーシャフト10
に回転自在に支承されている。そして、上記各低速用ロ
ッカーアーム11,12と高速用ロッカーアーム13,13′と
は、連係切替機構としてセレクタ20,20′により、互い
に連結される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。

上記セレクタ20,20′はプランジャ21およびレバー部材2
2を備え、上記高速用ロッカーアーム13,13′に組付けら
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、一方のセレクタ20の構造（他方のセレクタ2
0′も同一構造）について説明すると、高速用ロッカー
アーム13の上部には低速用ロッカーアーム11の上部に向
かって開口するガイド孔23が形成され、このガイド孔23
に上記プランジャ21が移動可能に収容され、このプラン
ジャ21はガイド孔23内のスプリング24によって低速用ロ
ッカーアーム11に当接するように付勢されている。プラ
ンジャ21の途中部には小径の係合部25が形成されてい
る。また、高速用ロッカーアーム13の上部には、上記レ
バー部材22がプランジャ21に直交してロッカーシャフト
10の軸方向に移動可能に支承されており、このレバー部
材22には、プランジャ21より若干大径のプランジャ挿通
孔26と上記係合部25に対応する大きさで上記プランジャ
挿通孔26に連なった係止孔27とが形成されている。こう
して、レバー部材22の係止孔27がプランジャ21の係合部
25に係合するロック位置にレバー部材22が移動したとき
は、プランジャ21の摺動が阻止されることにより、低速
用と高速用のロッカーアーム11,13の上部が互いに接近
する方向の相対運動が阻止され（このときが接続状
態）、他方、係止孔27が係合部25から離脱してプランジ
ャ挿通孔26にプランジャ21が挿通される非ロック位置に
レバー部材22が移動したときは、プランジャ21の摺動が
許容されることにより低速用と高速用のロッカーアーム
11,12の相対運動が許容されるようにしている（このと
きが非接続状態）。

上記レバー部材22の端部は高速用ロッカーアーム13の外
部に突出し、ロッカーシャフト10の周囲に設けられた感
情の油圧式のアクチュエータ28にレバー部材22のアーム
22aを介して連結されており、このアクチュエータ28
は、その油圧室29に図外のオイルポンプからオイル通路
30を介してオイルが供給されたときにはレバー部材22を
上記ロック位置に向けて移動させ、油圧室30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31によりレ
バー部材22を上記非ロック位置に向けて移動させるよう
になっている。そして、回転数信号32等を受ける制御回
路（制御装置）33によりオイル通路30中の制御バルブ34
を介して上記油圧室29に対するオイルの供給、排出が制
御されることにより、運転状態に応じ、例えば所定回転
数以上の高速時にはレバー部材22がロック位置に作動さ
れ、所定回転数未満の低速時にはレバー部材22が非ロッ
ク位置に作動されるようにしている。レバー部材22を作
動するアクチュエータは上記の油圧式のものに限らず、
ソレノイド等を用いてもよく、また運転状態に応じたア
クチュエータの制御は、エンジン回転数と負荷とに応じ
て行なうようにしてもよい。

なお、35,36は一方の低速用ロッカーアーム11,12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。

この実施例の動弁装置による場合の作用を次に説明す
る。

エンジンの低速時には、上記セレクタ20,20′が低速用
ロッカーアーム11,12と高速用ロッカーアーム13,13′を
非接続状態とすることにより、低速用ロッカーアーム1
1,12と高速用ロッカーアーム13,13′の相対運動が許容
される。この状態では、高速用ロッカーアーム13,13′
は吸気バルブに対する当接部を有しないので、高速型カ
ム8,8′の回転に伴う高速用ロッカーアーム13,13′の揺
動は吸気バルブ3,4に伝達されず、低速型カム6,7の回転
に応じて低速用ロッカーアーム11,12が揺動し、低速型
カム6,7の駆動力が吸気バルブ3,4に伝えられる。こうし
て両吸気バルブ3,4が低速型カム6,7で作動されることに
より、両吸気バルブ3,4のバルブリフト量および開弁期
間が小さくなり、バルブオーバーラップ期間における内
部EGR（排気の吹返し）や吸気の吹返しが防止され、低
速時の燃焼性が向上される。この場合、上記量低速型カ
ム6,7のカムノーズ部6a,7aの形状が異なっていることに
より、各吸気バルブ3,4の開弁期間やリフト量に差異が
生じ、これによって吸気スワールが生成され、低速時の
燃焼性がより一層向上される。

また、高速時には、上記セレクタ20,20′が低速用ロッ
カーアーム11,12と高速用ロッカーアーム13,13′とを接
続し、これらの相対運動が阻止される状態となることに
より、高速型カム8,8′の回転に伴う高速用ロッカーア
ーム13,13′の揺動が低速用ロッカーアーム11,12を介し
て各吸気バルブ3,4に伝達される。こうして各吸気バル
ブ3,4が高速型カム8,8′で作動されることにより、吸気
バルブ3,4のバルブリフト量および開弁期間が大きくな
り、高速時の吸気導入作用が高められ、出力が向上され
ることとなる。

なお、上記実施例では、各カムの配置として、低速型カ
ム6,7を内側、高速型カム8,8′を外側に位置させている
が、これらの配置は逆にしてもよい。また、上記実施例
では低速型カム6,7および低速用ロッカーアーム11,12を
１気筒当り２個ずつ設けるとともに、高速型カム8,8′
および高速用ロッカーアーム13,13′も１気筒当り２個
ずつ設けているが、高速型カムおよび高速用ロッカーア
ームは１気筒当り１個ずつとして、その高速用ロッカー
アームと一方の低速用ロッカーアームもしくは両低速用
ロッカーアームとを、連係切替機構で接続状態と非接続
状態とに切替えるようにしてもよい。

また、低速用ロッカーアームと高速用ロッカーアームと
を接続状態と非接続状態とに切替える連結切替機構の具
体的構造も上記実施例に限定されず、種々変換可能であ
る。例えば第４図および第５図に示すように、ロッカー
シャフト10の外周にプランジャ41を摺動自在に配置して
このプランジャ41に係止片42を構成し、この係止片42を
高速用ロッカーアーム13の内周面に設けた係合用凹部43
に係合させ、かつプランジャ41の摺動に伴ってこの係止
片42が低速用ロッカーアーム11の内周面に設けた係合用
凹部44に対して係脱可能になるようにし、油圧式のアク
チュエータ45およびリターンスプリング46等で上記プラ
ンジャ41をロッカーシャフト10の軸方向に摺動させるこ
とにより、上記低速用と高速用のロッカーアーム11,13
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。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によると、運転状態に応じてバル
ブリフト特性を変化させることができ、しかも低速運転
時には、カムノーズ部の形状が異なる２個の低速型カム
で各吸気バルブを独立に駆動することにより、吸気スワ
ールを生じさせて燃焼性を向上することができる。つま
り、低速時おける排気の吹き返しや吸気の吹き抜けの防
止と吸気の乱れを与えることによる燃焼性の向上、及び
高速時おける吸気導入作用促進による出力向上の各要求
を、全て満足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図はロッカーシ
ャフト位置での縦断正面図、第４図は別の実施例を示す
分解斜視図、第５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……低速型カム、8,8′……高
速型カム、11,12……低速用ロッカーアーム、13,13′…
…高速用ロッカーアーム、13……セレクタ（連係切替機
構）、33……制御回路（制御装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１気筒当り２個の吸気バルブを設けたエン
   ジンにおいて、上記両吸気バルブに対し、各々吸気バル
   ブを開作動させるカムノーズ部を有してそのカムノーズ
   部の形状が互いに異なる２個の低速型カムと、両低速型
   カムのカムノーズ部より大きい形状のカムノーズ部を有
   する高速型カムと、上記各低速型カムに対する当接部お
   よび上記各吸気バルブに対する当接部を有して互いに独
   立して揺動可能となった２個の低速用ロッカーアーム
   と、上記高速型カムに対する当接部を有する高速用ロッ
   カーアームとを配備するとともに、上記両低速用ロッカ
   ーアームの少なくとも一方と上記高速用ロッカーアーム
   とを接続状態と非接続状態とに切替える連係切替機構
   と、エンジン低速運転時には非接続状態として上記各吸
   気バルブを上記各低速型カムで各々独立駆動させ、エン
   ジン高速運転時には上記接続状態として少なくとも一方
   の吸気バルブを上記高速型カムで駆動させるように、上
   記連係切替機構を制御する制御装置とを備えたことを特
   徴とするエンジンの動弁装置。