JPS59126011A

JPS59126011A - 内燃機関の弁作動切換装置

Info

Publication number: JPS59126011A
Application number: JP23359382A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Aoyama; 俊一青山; Manabu Kato; 学加藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1984-07-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は多気筒内燃機関の一部の気筒の燃焼を機関運転
条件により休止させる気筒数制御に際して稼動、休止の
切換が行なわれる気筒の吸気弁及び排気弁の弁作動を切
換える弁作動切換装置に関する。

自動車等の車両が加速時、登板時のように高出力の要求
される状態で走行する場合は、機関の全ての気筒に混合
気を充填し、高出力を得るのがよいが、低負荷時でもそ
のまま全ての気筒を稼動させていると、各気筒の新気の
充填率が低下する結果、燃焼が悪化すると特にポンピン
グロスが増大する。そこで、低負荷時に一部の気筒の稼
動を停止することにより、混合気を残りの気筒に集中さ
せて燃焼を改善し、ポンピングロスを減少させて燃費を
向上させようとする気筒数制御の概念が既に存在し、公
知である（特開昭５１−１０４１１６号参照）。

また、４気筒機関での気筒数制御の場合は、２つの気筒
の休止によって燃焼の間隔がクランク角で３６０°と長
くなり、これに伴ってトルク変動が増大するが、これは
休止気筒に新気を調圧用として補充する方式によって大
幅に改善できることが本出願人により既に確認されてい
る。

かかるトルク変動抑制方式について簡単に述べると、気
筒数制御に際して稼動、休止の切換が行なわれる２つの
気筒に、第１図に示すように、その稼動時は吸入行程で
吸気弁１が開き、圧縮行程で閉じ、膨張行程の末期から
排気行程にわたって排気弁２が開弁するといった通常の
４サイクルと同様の吸・排気弁の開弁特性を与えるが、
休止時は排気弁２が常時閉となり、吸気弁１がピストン
下死点付近（吸入下死点、膨張下死点のいずれでもよく
、両者でもよい）においてわずかに開となる特性を与え
る。即ち、第２図に示すような弁リフト特性にする。

これによれば、圧縮が開始される時点での休止気筒の筒
内圧力は稼動気筒の吸入負圧に常に等しくなり、以後は
ピストンの昇降により単純圧縮・膨張が繰り返され、気
筒数制御時の各気筒の筒内圧力は第３図のような変化特
性となる。休止気筒（＃２，３）の圧力変化はピーク値
においては稼動気筒（１１，４）の半分程度であるが、
クランク角３６０°毎に２つの休止気筒が同期して圧力
変化するため、機関のトルク変化としては見掛は上、こ
の２つの休止気筒から発生するトルク変化が合成され、
２倍の効果となるので、稼動気筒のピーク圧レベルに対
向できるようになる。このため、機関のトルク変化と１
では稼動気筒も含めてクランク角１８０°毎に燃焼圧力
のピーク値によるものに近いものが得られ、回転の円滑
さは著しく向上する。

そして、稼動、休止の切換の際に、このように吸・排気
弁の弁作動を切換えるには、プロフィルの異なる一対の
カムを選択的に用いるのが合理的であることから、従来
の弁作動切換装置としては、例えば第４図〜第６図に示
すようなものがあった。

これについて説明すると、カムシャフト４にプロフィル
の異なるカム５ａ、５ｂ（カム５ａは稼動時用、カム５
ｂは休止時用）が隣合わせに固定されている。

ロッカアーム６はロッカシャフト７に軸方向にも移動可
能に取付けられ、ロッカブラケット８と、電磁アクチュ
エータ９によりロッカシャフト７上を移動する切換リン
グ１０との間にスプリング１１゜１２を介して位置決め
されており、切換リング１ｏの移動により軸方向に移動
制御されて、カム５ａ、　５ｂのいずれか一方と選択的
に係合する。

例えば稼動から休止への切換は、電磁アクチュエータ９
により切換リングｌＯがＡ方向に移動することによって
行なわれる。但し、カム５ａがロッカアーム６に当接し
、これを駆動している時はバルブスプリング１３の荷重
が加わり、摩擦力が極めて大となるため、ロッカアーム
６の軸方向への移動は困難であり、この状態では切換リ
ング１０がＡ方向に移動しても、スプリング１２が圧縮
されるに止まる。そして、カム５ａのカム山部分が終っ
てロッカアーム６との接触がベースサークルになると、
バルブスプリング１３の荷重が小さくなるので、圧縮さ
れているスプリング１２０作用力でロッカアーム６がＡ
方向に移動し、これによりカム５ｂとロッカアーム６と
が相対するようになる。

したがって、４気筒機関で＃２．３気筒を休止させる場
合、これら気筒の吸気弁及び排気弁についてそれぞれ弁
作動を切換えるが、単一のアクチュエータ９により各切
換リング１０を同時に移動させても、各ロッカアーム６
が移動するのは、それぞれ別々で、各ロッカアーム６と
各カム５ａとの接触がベースサークル部となったときに
次々と移動することになる。

これとは逆に、休止から稼動に切換えられる場合、すな
わち電磁アクチュエータ９により切換リング１０がＢ方
向に戻った場合は、圧縮されているスフリンク１１の作
用力で、カム５ｂとロッカアーム６との接触がベースサ
ークル部となったときに、ロッカアーム６の移動が行な
われる。

尚、図示しない＃１，４気筒は常時稼動となるため、動
弁系は通常の構成（カム５ａのみで切換機構なし）でよ
い。

しかしながら、このような従来の弁作動切換装置にあっ
ては、スプリングの付勢力によってロッカアームの移動
を行なっていたが、取付スペース等の制約もあり、スプ
リングの付勢力を十分にとること体困難であることから
、移動速度が小さく、高速運転時の切換が難しかった。

また、アクチュエータもスプリング力に抗して機能する
ためには相当大きなものとなる他、アクチュエータの作
動するタイミングによっては日ツカアームが完全に移動
を終了しないうちにカムによるリフトが開始され、ロッ
カアームのカムとの接触部の面圧が過大となって破損す
る現象も生じ、信頼性、耐久性を確保する上での大きな
障害となっているという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点を解決することを目的
としてなされたもので、ロッカアームを移動させるため
の油圧アクチュエータを設け、この油圧アクチュエータ
と油圧供給通路及び油圧戻し通路とを方向切換弁を介し
て接続する一方、この方向切換弁の切換動作を規制する
ストッパと、このストッパの解除時に方向切換弁を切換
え、切換えた後に次回の切換方向に付勢するよう油圧を
作用させるパイロット弁とを設け、更に、カムシャフト
の回転に同期したタイミングでストッパを解除すべく動
作するタイミングリフタと、このタイミングリフタとス
トッパとの間の伝達系に介装される油圧クラッチと、こ
の油圧クラッチの油圧室に前記油圧アクチュエータに供
給される油圧を導く通路に介装されて機関運転条件に応
じて切換えられる別の方向切換弁とを設け、ロッカアー
ムの移動を適切な時期ゆ迅速かつ確実に行い得るように
したものである。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第７図において、１は吸気弁、２は排気弁、２０はカム
シャフト、２１は稼動時用のプロフィルをもつカム２１
　ａと休止時用のプロフィルをもつカム２１ｂとからな
る吸気弁ｌ用のカム、２２は稼動時用のプロフィルをも
つカム２２ａと休止時用のプロフィルをもつカム２２ｂ
とからなる排気弁２用のカム、詔は吸気弁１用のロッカ
アーム、２４は排気弁２用のロッカアームである。

これら一対のロッカアーム２３．２４は、ロッカブラケ
ット５により支持されるロッカシャフト２６にスリーブ
２７を介して回動可能に取付けられ、且つスリーブ２７
と共に軸方向に移動可能となっている。

２日はスペー号リングである。

そして、これら一対のロッカアーム２３．２４の両側の
ロッカブラケット５にそれぞれ油圧アクチュエータ２９
．３０が設けられている。油圧アクチュエータ２９．３
０は、各ロッカブラケット２５に形成した油圧室７１．
７２と、これらの油圧室７１．７２の油圧により突出作
動するプランジャ７３．７４とから構成され、これらの
プランジャ７３．７４の先端は係合片７５゜７６を介し
てスリーブ２７の両側に当接している。こうして、油圧
アクチュエータ２９．３０の作動に応じスリーブ２７と
共にロッカアーム詔、２４が軸方向に移動して稼動時用
カム２１ａ、２２ａ又は休止時用カム２１ｂ、２２ｂの
いずれかが選択されるようになっている。尚、カム２１
ａ、２２ａはロッカアーム２３゜２４の移動量を少なく
するため２つに分割されている。

次に、前記油圧アクチュエータ２９．３０の油圧室７１
．７２への油圧の回路について説明する。

３３はカムシャフト２０に取付けられたオイルポンプ駆
動カム３４と、該カム３４により駆動されるピストン３
５とからなるオイルポンプであって、図示しないオイル
ポンプＪＪからチェック弁３６を介して吸入した油を圧
送する。

オイルポンプ３３の吐出側は後述するタイミングリフタ
５２に接続されると共に、チェック弁３７を介してアキ
ュムレータ３８に接続され、更にこのアキュムレータ３
８から４ポ一ト２位置の方向切換弁４０の供給側ポート
Ｐに接続されている。

方向切換弁４０はその両側の室ａ、ｂに後述するパイロ
ット弁４６から信号油圧が導かれ、この信号油圧によっ
て切換えられて、供給側ボー）Ｐが出力側ポートＡ又は
Ｂのいずれかに接続されるようになっている。ここで、
出力側ポートＡは油圧アクチュエータ２９の油圧室７１
に接続され、出力側ボーｌ−Ｂは油圧アクチュエータ３
０の油圧室７２に接続されている。

また、方向切換弁４０には戻り側ポー）Ｒが形成されて
いて、供給側ボートＰが出力側ボー１−Ａ又はＢのいず
れか一方と連通したとき、他方が戻り側ポートＲと連通
ずるようになっている。この戻り側ボートＲは絞り４３
を介してオイルギヤラリ側に接続されると共にリリーフ
弁４４を介してオイルタンク４５に接続されている。

パイロット弁４６は、方向切換弁４０の出力側ポートＡ
と油圧室７１と間の油圧Ａ１と、出力側ポートＢと油圧
室７２との間の油圧Ｂ＋とをそれぞれ絞り４７ａ、４７
ｂを介して受け、これらの大小に応じて切換えられて、
方向切換弁４０の両側の室ａ又はｂのいずれか一方に油
圧供給源すなわちアキュムレータ３８の油圧を作用させ
、他方を戻り側すなわちオイルタンク４８と接続するよ
うになっている。そして、この切換特性は、方向切換弁
４０が切換えられることにより変化した油圧Ａ＋、Ｂ＋
によりパイロット弁４６が方向切換弁４０を元の切換位
置に戻すよう切換えられるようになっている。

一方、方向切換弁４０は軸方向に２つの溝４９ａ。

４９ｂを有し、これらの溝４９　ａ　、　４９　ｂのい
ずれかにストッパ５０が係合している状態では、いずれ
かの切換位置にロックされるようになっている。ストッ
パ５０は第８図に示すようにスプリング５１により係合
方向に付勢されている。

ストッパ５０の解除装置としては、タイミングリフタ５
２が設けられている。タイミングリフタ５２はオイルポ
ンプ３３の吐出側圧力を直接ピストン５３に受け、オイ
ルポンプ３３のピストン３５のリフト、つまりはカムリ
フトと同期して出力ロット５４を往復動させるようにな
っている。そして、タイミングリフタ５２の出力ロソド
５４を伝動レバー５５の一端に対峙させ、伝動レバー５
５の他端をストッパ５０に対峙させである。従って、出
力ロット５４により伝動レバー５５を介してストッパ５
０を前記付勢方向と反対方向に回動させることによって
ストッパ５ｏが解除される。但し、伝動レバー５５はこ
れを回動自在に支持している軸５６と共に軸方向に移動
可能で、第７図の如く右方に移動しているときには出力
ロソド５４が伝動レバー５５と係合せず、第７図で左方
に移動しているときのみ出力ロット５４が伝動レバー５
５と係合してストッパ５０が解除される。

伝動レバー５５の軸５６は両側に油圧室５７．５８を備
えて複動型シリンダのピストンをなし、これにより油圧
クラッチ５９が構成される。そして、この油圧クラッチ
５９の油圧室５７．５８には前記油圧Ａ　＋　。

Ａ２が電磁式方向切換弁６１を介して導がれるようにな
ワている。

電磁式方向切換弁６１は、アクセルペダル６２の踏込量
を検出するアクセルセンサ６３からの信号を受ける制御
回路６４により、高負荷条件のとき通電されて前記油圧
ＡＩを油圧室間に、また前記油圧Ｂ１を油圧室５７に導
くよう切換えられ、低負荷条件のとき通電が断たれて前
記油圧Ａ＋を油圧室５７に、また前記油圧Ｂ１を油圧室
５８に導くよう切換えられるようになっている。

次に作用を説明する。

今、全気筒稼動状態にあり、方向切換弁４０が図示の如
く切換わっていて、油圧アクチュエータ２９の油圧室７
１に油圧が導入されて、ロッカアーム詔。

２４が図示の如く稼動時用カム２１ａ、２２ａにより駆
動されているものとすると、パイロット弁４６に作用す
る油圧はＡＩの方が大きいので、パイロット弁４６は図
示の状態に切換えられ、これに伴ない方向切換弁４０の
室ａへ油圧を作用させるため、方向切換弁４０は図示の
状態とは反対の状態へ切換わるうとするが、これはスト
ッパ５０により阻止されている。

このとき、電磁式方向切換弁６１は通電されていて図“
示の状態に切換えられており、高い状態にある油圧Ａ１
を油圧クラッチ５９の油圧室５８に導いている。従って
、伝動レバー５５が軸５６と共に図示の如く右方に移動
していて、タイミングリフタ５２の出力ロンド５４と伝
動レバー５５とが係合しないようになっているので、タ
イミングリフタ５２が往復運動してもストッパ５０が解
除されることはない。

この状態から運転条件の変化、すなわち負荷の減少をア
クセルセンサ６３の出力変化から制御回路６４が検出す
ると、制御回路６４により電磁式方向切換弁６１への通
電が断たれ、電磁式方向切換弁６１が図示の状態とは反
対の状態に切換えられる。

電磁式方向切換弁６１への通電が断たれた瞬間から油圧
クラッチ５９、ストッパ印及び方向切換弁４０が作動し
ていく状況を第９図に示しである。

先ず第９図（Ａｌに示す如く電磁式方向切換弁６１が切
換わって、高い状態にある油圧Ａ１が油圧クラッチ５９
の油圧室５７に導かれ、これにより伝動レバー５５が軸
５６と共に左方に移動し始める。

そして第９図（８）に示す如（伝動レバー５５の移動が
完了すると、タイミングリフタ５２の出力ロット５４と
伝動レバー５５とが係合可能な状態になる。

一方、タイミングリフタ５２は前述の如くカムリフトに
同期して往復動するが、オイルポンプ駆動カム３４の位
相の設定により、第１０図を参照し、稼動、休止の切換
が行なわれる＃２気筒の吸気弁１の通常のリフトが終了
するタイミング（又は＃３気筒の吸気弁１０通席のリフ
トが終了するタイミング）において、出力ロソド５４が
突出する。

従って、伝動レバー５５の移動完了後、このタイミング
において、タイミングリフタ５２の出力ロット５４が伝
動レバー５５を介してストッパ５０を回動し、ストッパ
５０を解除する。

ストッパ５０が解除されると、パイロット弁４６からの
信号油圧により方向切換弁４０が第９図（Ｃ１の如く右
方に切換えられ、切換わった状態で再びストッパ５０が
かかってロックされる。

そして、方向切換弁４０が切換ねると、供給ポートＰと
出力ポートＢとが連通し、出力ポートＡと戻りボー）Ｒ
とが連Ａするので、Ｂ１の油圧の方が高くなり、高い状
態にある油圧Ｂ１が電磁式方向切換弁６１を介して油圧
クラッチ５９の油圧室５８に導かれ、第９図（Ｃ１の如
く油圧が逆転するので、伝動レバー５５は再び元の位置
に戻る。従って、方向切換弁４０が切換が完了すると、
その直後に油圧クラッチ５９が切られた状態となり、以
降電磁式方向切換弁６１を非通電としたままで油圧クラ
ッチ５９が切られた状態に保たれ、ストッパ５０が確実
にロック状態に保たれる。

そして、方向切換弁４０が切換わった状態では、アキュ
ムレータ３８からの油圧が油圧アクチュエータ３０の油
圧室７２に供給され、油圧アクチュエータ２９の油圧室
７１の油圧は排出される。ここにおいて、第１０図を参
照し、＃２気筒では吸気弁１の通常のリフトが終って吸
気弁１及び排気弁２共、ロッカアーム２３．２４とカム
２１ａ、２２ａとの接触がベースサークル部のため、油
圧アクチュエータ３０によりロッカアーム２３，２４が
休止時用カム２１ｂ、２２ｂ側に一気に移動し、これに
よりこれらのカム２１ｂ。

２２ｂとロッカアーム２３．２４とが相対するようにな
る。また、＃３気筒では排気弁２の通常のリフトが開始
されていて、引続く吸気弁１のリフトが終るまでは吸気
弁１及び排気弁２の少なくとも一方についてカム２１８
．２２ａがロッカアーム詔、２４を駆動しており、バル
ブスプリングの荷重による摩擦力が大きいためロッカア
ーム２３．２４が軸方向へ移動することはないが、吸気
弁ｌの通常のリフトが終了した時点で同様に一気に移動
し、これにより切換が終了する。

このように、稼動、休止の切換が行なわれる気筒のいず
れかの吸気弁ｌが通常のリフトを終了する時点でタイミ
ングリフタ５２が作動するよう定めておくのが望ましく
、これにより次に排気弁２のリフトが始まるまでの時間
の余裕を最長にすることができる。

また、方向切換弁４０が切換わるとパイロット弁４６に
作用する油圧が逆転するので、パイロット弁４６が切換
わり、パ１０ソト弁４６からの信号油圧が方向切換弁４
０を再び元の状態に戻すように作用する。但し、方向切
換弁４０はストッパ５０によりロックされているので、
実際には切換わらず、次の切換に備えることになる。こ
のように予め信号油圧を切換えておくことにより、切換
に際しストッパ５０が解除されたときに方向切換弁４０
が一気に切換わるので、応答性を高めることができる。

以上説明したように本発明によれば、前述の構成により
ロッカアームの移動を適切な時期に迅速に行うことがで
きるようにしたため、ロッカアームが例えばバルブリフ
トの直前に移動してロッカアームが移動が終らないうち
にバルブリフトが開始してカムとロッカアームが一部分
で接触して面圧が過大となり破損するといった現象を防
止することが可能となるので、弁作動切換装置の耐久性
並びに偵頼性を著しく向上させることができるという効
果が得られる。

また、ストッパの解除装置としてのタイミングリフタか
らストッパへの伝達系の断続を油圧クラッチで行い、こ
の油圧クラッチには電磁式方向切換弁を介して切換によ
って変化するアクチュエータ油圧を作用させ、クラッチ
接続による切換後アクチュエータ油圧の変化により速や
かにクラッチが断たれるようなフィードバック特性を与
えるようにしたため、クラッチが接続されると、切換わ
って初めて、しかもその直後にクラッチが自動的に断た
れることになり、クラッチ接続状態の時間は必要最小限
となり、誤動作の発生が防止される。

また、電磁式方向切換弁は切換えた後そのままの状態に
しておくことができるため、機関運転条件に応じた０Ｎ
−ＯＦＦ制御でよく、電磁クラッチの場合のパルス制御
と比較した場合、回路構成を簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は気筒数制御に際し稼動、休止の切換が行なわれ
る気筒の吸・排気弁に気筒数制御を効果的に行なうため
に与える弁作動の概略図、第２図は同上の弁リフトの特
性図、第３図は同上の特性を付与したときに得られる気
筒数制御時の各気筒の筒内圧力の変化特性図、第４図は
弁作動切換装置の従来例を示す平面図、第５図は第４図
の要部拡大図、第６図は第、５図の■−ｖｒ断面図、第
７図は本発明による弁作動切換装置の一実施例を示すシ
ステム全体図、第８図は同上要部の側面図、第９図ＩＡ
１．　ＩＢ）、　ｌｃｌは同上要部を作動状態別に示す
図、第１０図は同上のロッカアームの移動タイミングの
説明図である。 ■・・・吸気弁　　２・・・排気弁　　２０・・・カム
シャツ）　　　２１ａ、２２ａ・・・稼動時用カム　　
２１ｂ、２２ｂ・・・休止時用カム　　２３．２４・・
・ロッカアーム　　２５・・・ロッカブラケット　　が
・・・ロッカシャフト２９、３０・・・油圧アクチュエ
ータ　　３３・・・オイルポンプ　　３４・・・オイル
ポンプ駆動カム　　３８・・・アキュムレータ　　４０
・・・方向切換弁　　４６・・・パイロット弁　　５０
・・・ストッパ　　５２・・・タイミングリフタ５５・
・・伝動レバー　　５７．５８・・・油圧室　　５９・
・・油圧クラッチ　　６１・・・電磁式方向切換弁　　
６３・・・アクセルセンサ　　６４・・・制御回路特許出願人　　日産自動車株式会社代理人　　弁理士　笹　島　富二雄第　１１菖第　２　口

Claims

【特許請求の範囲】

機関運転条件に応じロッカアームをロッカシャフトの軸
方向に移動させて、カムシャフトの軸方向に並設したプ
ロフィルの異なる一対のカムのいずれか一方と選択的に
係合させることにより、このロッカアームを介して駆動
される吸・排気弁の弁作動を切換えるようにした内燃機
関の弁作動切換装置において、ロッカアームを移動させ
るための油圧アクチュエータを設け、この油圧アクチュ
エータと油圧供給通路及び油圧戻し通路とを方向切換弁
を介して接続する一方、この方向切換弁の切換動作を規
制するストッパと、このストッパの解除時に方向切換弁
を切換え、切換えた後に次回の切換方向に付勢するよう
油圧を作用させるパイロット弁とを設け、更に、カムシ
ャフトの回転に同期したタイミングでストッパを解除す
べく動作するタイミングリフタと、このタイミングリフ
タとストッパとの間の伝達系に介装される油圧クラッチ
と、この油圧クラッチの油圧室に前記油圧アクチュエー
タに供給される油圧を導く通路に介装されて機関運転条
件に応じて切換えられる別の方向切換弁とを設けたこと
を特徴とする内燃機関の弁作動切換装置。