JPS5923007A - 内燃機関の弁作動切換装置 - Google Patents

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】 この発明は、機関の軽負荷運転域で、吸，排気弁のバル
ブタイミングを切換え一部気筒の作動を休止させ部分負
荷運転を行なう気筒数制御機関において、バルブタイミ
ングを切換える内燃機関の弁作動切換装置の改良に関す
る。

一般に予混合式のガソリン機関などでは、機関高負荷域
ほど燃費が良好になる傾向があり、そこで機関軽負荷域
で一部気筒の吸，排気弁を全閉保持して燃料と空気の供
給を遮断し作動を休止させ、その分残りの気筒の負荷を
相対的に増大させることにより、軽負荷域での燃費改善
を図った気筒数制御機関が提案されている（特開昭５１
−１０４１１６号など）。

第１、第２図は軽負荷域で休止側気筒の吸，排気弁の作
動を規制する可変駆動装置の一例である。

第１図において、１はシリンダヘッド、２は吸気弁、３
はロッカアーム、４はロッカシャフト、５Ａ，５Ｂはロ
ッカシャフト４をシリンダヘッド１に支持するためのブ
ラケット、６はカムシャフトである。

カムシャフト６には、バルブスプリング２Ａ（第２図）
と協働して、稼動時の吸入行程でロッカアーム３を介し
て吸気弁２を第３図（Ａ）のように開弁させるためのプ
ロフィルが付与された第１のカム６Ａと、休止時に吸入
行程の末期（ピストンの下死点近傍）でのみ口ッカアー
ム３を介して吸気弁２を第３図（３）のように開弁させ
るためのプロフィルが付与された第２のカム６Ｂとが隣
接して形成されている（第２図参照）。

一方、ロッカアーム３は、ロッカシャフト４に対して揺
動可能であるだけでなく、２つのブラケット５Ａ，５Ｂ
の間で軸方向（図で上下方向）にも移動し得るように弾
持されている。

すなわちロッカシャフト４にはロッカアーム３と一方の
ブラケット５Ａとの間で軸方向に摺動可能なように切換
リング７が設けられ、ロッカアーム３はこの切換リング
７との間に介装された第１のバネ８Ａと、他方のブラケ
ット５Ｂとの間に介装された第２のバネ８Ｂとの間の張
力バランスに応じて軸方向への位置決めがなされるよう
になっている。

上記切換リング７は、ロッド９を介して、ソレノイドで
構成されるアクチュエータ１０により駆動され、機関の
稼動時にあっては第１のカム６Ａに従って吸気弁２が第
３図（Ａ）のように開弁するようにロッカアーム３を位
置決めしている（図示状態）。この状態からアクチュエ
ー夕１０の駆動力に基づいて切換リング７がブラケット
５Ｂ側へと移動するとバネ８Ａ，８Ｂが圧縮されるのに
伴ってロッカアーム３が押され、そのフォロア部３Ａが
カム６Ａのベースサークル域に在る間に第２のカム６Ｂ
へと乗り移る。この状態では第２のカム６Ｂに従って吸
気弁２は第３図（Ｂ）のように吸入行程の末期（ピスト
ンの下死点近傍）でわずかな期間開弁する。

排気弁側についても上記と同様の弁機構が第４図のよう
に設けられ、排気弁１１は稼動時には第３図（Ａ）のよ
うに排気行程で開弁し、休止時には同図（Ｂ）のように
閉弁保持して休止状態となる。

このようにアクチュエータ１０を機関の軽負荷域で作動
させることにより休止側気筒の吸，排気作用を規制する
と、休止側気筒には混合気が吸入されなくなり、したが
って燃焼が行なわれず、同時にその分の混合気は他の稼
動側気筒へと吸入され、稼動側気筒の負荷を相対的に大
きくして結局トータルとしては機関出力の減少を防ぎつ
つ良好な燃費特性を得るのである。

なお、休止側気筒で吸入行程の末期（ピストンの下死点
近傍）でわずかに吸気弁２を開くのは、ブローバイ現象
により休止側気筒の圧力が低下し、休止側気筒と稼動側
気筒との間の発生トルク差が増大するのを、筒内にガス
を補充して圧縮仕事を高めることにより防ぐためである
。

ところで、ロッカアーム３の軸方向の移動はロッカアー
ム３の両側に介装されるバネ８Ａ，８Ｂの付勢力よって
行なわれることになっており、これだと取り付けスペー
ス等の制約もあり、バネの付勢力を充分大きくとること
ができず、逆に付勢力が小さいと、ロッカアーム３の移
動速度が遅いため、高速運転時にはロッカアーム３を瞬
時に移動してのバルブタイミングの切換えが難しい。

また、バネ８Ａ，８Ｂの付勢力に抗して切換リング７を
移動させるアクチュエータ１０にはソレノイドが用いら
れており、これだと駆動力を大きくするためには、大容
量のものを使用しなければならず、駆動力の小さいもの
では、ロッカアームのフォロア部がカムと十分に当接す
る位置までロッカアームを移動し得ない状態で、カムに
よるリフトが開始し、ロッカアームのフォロア部とカム
の接触部の面圧が過大となってロッカアームのフォロア
部あるいはカムが破損する現象も生じ、弁作動切換の信
頼性並びに耐久性を確保する上での大きな障害になって
いるという問題があった。

本発明は、オイルポンプから吐出される圧油をアキュム
レータに蓄えるとともに、アキュムレータの圧力を検出
し、アキュムレータの圧力が所定圧以上のとき、すなわ
ち大容量のオイルポンプに匹敵するロッカアームの駆動
速度をもつようになったときに、アキュムレータからの
圧油の駆動力を利用することにより、上記問題点を解決
することを目的とする。

以下本発明を図示実施例に基づいて説明する。

第５図並びに第６図は直列４気筒機関の２，３番気筒を
休止側気筒とした場合の、休止側気筒の弁作動切換装置
の概略構成図で、第１図，第２図並びに第４図と同一構
成要素には同一符号を付して示す。

１はシリンダヘッド、２は吸気弁、１１は排気弁、３は
吸気弁用のロッカアーム、１２は排気弁用のロッカアー
ム、４はロッカシャフト、５Ａ，５Ｂはロッカシャフト
４をシリンタヘッド１に支持するためのブラケット、６
はカムシャフト（第６図）である。

カムシャフト６には吸気弁用の一対のカム６Ａ，６Ｂと
排気弁用の一対のカム１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ隣接し
て形成されており、バルブスプリング２Ａ，１１Ａ（第
６図）と協働して、ロッカアーム３，１２を介して稼動
時にはカム６Ａ，１３Ａに従い第３図（Ａ）のように、
また休止時にはカム６Ｂ，１３Ｂに従い第３図（Ｂ）の
ように吸，排気弁２，１１をそれぞれ開閉作動させるよ
うになっている。　ロッカアーム３，１２はロッカシャ
フト４に対して揺動可能であるだけでなく、ブラケット
５Ａ，５Ｂとの間で軸方向に摺動可能で、ロッカシャフ
ト４，ブラケット５Ａ，カラー１５Ａ並びにロッカアー
ム３により画成された作動圧力室１９Ａに圧油が導入さ
れると，この圧油によりロッカアーム３，１２は図示状
態から右方の破線（右半分については左方の破線）状態
に移動し、これによりバルブタイミングが切換えられる
ことになる。

第７図は弁作動切換装置のシステム図で、便宜上、カム
シャフト６をロッカシャフト４の上段に、吸，排気弁２
，１１を下段に設け、ブラケット５Ａを中心にして左右
対称にまとめている。

カムシャフト６に形成される吸気弁駆動用の一対のカム
６Ａ，６Ｂのうち稼動時のカム６Ａをカムシャフト６の
軸に直角に２等分し、休止時のカム６Ｂのカム幅を分割
されたカム６Ａ，６Ａのカム幅と同一にし、その上でカ
ム６あ，カム６Ａのカム幅と同程度の間隙，カム６Ａ，
カム６Ｂの順に配設する。

これに対し、ロッカアーム３のフォロア部３Ａは、分割
されたカム６Ａ，６Ａのそれぞれと同じ幅でカム６Ａ，
６Ａの外周面に当接する摺動部を両側に形成するととも
に、ロッカアーム３が分割されたカム幅程カム６Ｂ側に
移動（軸方向）して、フォロア部３Ａの一方の摺動部が
カム６Ｂに当接するとき、２つの摺動部の間に、カム６
Ｂ側に近いカム６Ａが位置することになるが、この場合
カム６Ｂとこれに当接する摺動部との作動を妨げないよ
うに、摺動部間に凹部を形成している。

排気弁駆動用の一対のカム１３Ａ，１３Ｂ並びにロッカ
アーム１２のフォロア部１２Ａについても吸気弁側と同
様に形成している。

すなわち、ロッカアーム３，１２の移動量が従来の装置
の半分程度になるようにカム６Ａ，６Ｂ，１３Ａ，１３
Ｂ並びにロッカアーム３，１２のフォロア部３Ａ，１２
Ａを形成するのである。

ロッカシャフト４にはロッカアーム３とブラケット５Ａ
の間に、またロッカアーム１２とブラケット５Ｂの間に
カラー１５Ａ，１５Ｂが、さらにこのカラー１５Ａとロ
ッカアーム３の間にバネ１４がそれぞれ介装される。こ
のバネ１４は、機関始動時にアキュムレータ２１の油圧
がまだ上昇していない状態のときに、稼動時のカム６Ａ
，１３Ａに従い機関を運転させるもので、ロッカアーム
３，ｌ２を稼動時のカム６Ａ，１３Ａ側に付勢している
。なお１７はスペーサリングである。

ロッカアーム３，１２を移動させるアクチュエータとし
ての働きをする作動圧力室１９Ａ，１９Ｂをブラケット
５Ａ，カラー１５Ａ，ロッカシャフト４並びにロッカア
ーム３で、またブラケット５Ｂ，カラー１５Ｂ，ロッカ
シャフト４並びにロ１ッカアーム１２でそれぞれ画成し
、作動圧力室１９Ａに連通する油圧通路１８Ａ，４Ａを
ブラケット５Ａ，ロッカシャフト４に、また作動圧力室
１９Ｂに連通する油圧通路１８Ｂ，４Ｂをブラケット５
Ｂ，ロッカシャフトにそれぞれ形成する。

これら作動圧力室１９Ａ，１９Ｂに電磁方向切換弁２２
によって圧油が供給されると、ロッカアーム３，１２を
ロッカシャフト４の軸方向に移動させる。なお、１６は
カラー１５Ａ，１５Ｂに設けられるオイルシールである
。

オイルポンプ２０はオイルタンク２３からの作動油を供
給するもので、カムシャフト６に設けられたオイルポン
プ駆動用のカム２４によりオイルポンプ２０のピストン
２０Ａが往復作動して作動油を吐出する。

アキュムレータ２１はオイルポンプ２０より供給された
吐出油を圧力室２１Ｂに蓄え、方向切換弁２２を介して
圧力作動室１９Ａ、１９Ｂに圧油を供給する。

なお、アキュムレータ２１では圧力室２１Ｂに蓄えた圧
油が放出され、オイルポンプ２０からの吐出油によって
再び所定圧に達するまでの時間が考慮されなければなら
ないが、例えばアキュムレータ２１の放出量を５ｃｃと
してオイルポンプ２０の吐出量を機関１回転当り１ｃｃ
に設定しておけば、機関のアイドリング時（約６００ｒ
ｐｍ）でも所定圧に達するまでの時間は０．５秒程度で
あり、実用上はアキュムレータ２１には常に所定圧以上
の作動油が満たされているとみなして差支えない。

また、アキュムレータ２１には圧力検出手段としての圧
力スイッチ２５が配設されており、圧力室２１Ｂの圧力
が上昇するにつれてバネ２１Ｃの張力に抗してピストン
２１Ａを右方に移動し、圧力室２１Ｂが所定圧に達する
と圧力スイッヂ２５はオンになる。

２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃはチェック弁、２７はリリーフ
弁であり、リリーフ弁２７はアキュムレータ２１が飽和
圧力に達した後にオイルポンプ２０からの吐出油をオイ
ルタンク２３に逃がし、アキュムレータ２１の油圧が過
大になるのを防止するものである。

電磁方向切換弁２２は２位置を有し、制御回路２８から
の信号によりその位置を切換えるもので、ソレノイド２
２Ａが励磁されると■位置となり、アキュムレータ２１
からの圧油を作動圧力室１９Ａに供給するとともに作動
圧力室１９Ｂの圧油をオイルタンク２３に逃がす。同様
にソレノイド２２Ｂが励磁されると■位置となり、アキ
ュムレータ２１からの圧油を今度は圧力作動室１９Ｂに
供給するとともに、圧力作動室１９Ａの圧油をオイルタ
ンク２３に逃がす。

制御回路２８はアクセルペダル３０と連動し機関の負荷
状態を検出する負荷センサ２９からの信号と、圧力スイ
ッチ２５からの信号を入力し、機関が軽負荷域にあり、
かつ圧カスイッチ２５からの信号がオンのとき、方向切
換弁２２のソレノイド２２Ｂを励磁して、切換弁を■位
置にする。

次に作用を説明する。

機関が稼動時にあっては、機関回転に同期して回転する
カムシャフト６に形成された稼動時のカム６Ａ，１３Ａ
に従い、吸，排気弁２，１１は第３図（Ａ）のように開
閉作動するとともに，オイルポンプ駆動用のカム２４に
従い、オイルポンプ２０はオイルタンク２３からの作動
油をアキュムレータ２１の圧力室２１Ｂに圧送している
。方向切換弁２２は■位置にあるため、アキュムレータ
２１に蓄えられ、圧油は圧力作動室１９Ａに達する。

アクセルペダル３０と連動する負荷センサ２９からの信
号に基づいて制御回路２８で機関の負荷状態が検出され
、予め設定された軽負荷域にありかつ圧力スイッチ２５
からの信号がオンである場合に、方向切換弁２２のソレ
ノイド２２Ｂを励磁して■の位置から■の位置に切換え
る（図示状態は切換わった直後を示す）。

この方向切換弁２２の切換えにより圧力通路１８Ｂ，４
Ｂを介して作動圧力室１９Ｂにアキュムレータ２１から
の圧油が供給され、この圧油によりロッカアーム１２，
３はバネ１４の張力に抗して休止側のカム６Ｂ，１３Ｂ
側に付勢されて待期しロッカアーム３，１２のフォロア
部３Ａ，１２Ａのそれぞれがカム６Ａ，１３Ａのベース
サークル域にある間に休止側のカム６Ｂ，１３Ｂに順次
乗り移る。

この状態では、カム６Ｂ，１３Ｂは第３図（Ｂ）のよう
に吸気弁２はピストンの吸入行程末期（下死点近傍）に
わずかな期間開弁し、排気弁１１は全閉状態を保持する
、いわゆる部分気筒運転を行なう。

すなわち、ロッカアーム３，１２の移動量は従来装置に
比べて約半分となっており、ロッカアーム３，１２の移
動は、高速運転時でも十分なロッカアーム３，１２の移
動速度を確保している圧油の駆動力により行なわれるの
で、バルブタイミングの切換えは瞬時に行なわれるとと
もに、油圧が十分でないときはバルブタイミングの切換
えを行なわないので、ロッカアーム３，１２のフォロア
部３Ａ，１２Ａカムを十分に当接する位置まで移動し得
ない状態で、カムによるリフトが開始し、接触面の面圧
過大によるロッカアーム３，１２のフォロア部３Ａ，１
２Ａあるいはカム６Ａ，６Ｂ，１３Ａ，１３Ｂの破損が
回避される。

第７図で油圧検出手段として、アキュムレータ２１の圧
力室２１Ｂが所定圧となったときピストン２１Ａの移動
によりオンする圧力スイッチ２５を設けているが、圧力
室２１Ｂに圧力センサ３１を直接配設し、この圧力セン
サ３１からの信号を制御回路２８に入力し、アキュムレ
ータ２１の圧力を検出するようにしてもよい。

以上のように本発明によれば、オイルポンプと、オイル
ポンプからの圧油を蓄えるアキュムレータと、このアキ
ュムレータからの圧油の供給方向を切換える電磁方向切
換弁と、ロッカアームを駆動させる作動圧力室と、アキ
ュムレータの圧力を検出する圧力検出手段とを設け、圧
力検出手段からの信号に基づき、アキュムレータの圧力
が所定圧以上のときに、運転条件に応じてアキュムレー
タからの圧油を、電磁方向切換弁を切換えて作動圧力室
に送るようにして、大容量のオイルポンプに匹敵するロ
ッカアームの移動速度を有する駆動力を確保したので、
弁作動切換の信頼性並びに耐久性を向上できるという効
果が得られる。

また、アキュムレー夕からの圧油を使用しているため、
オイルポンプのみの圧油による作動とは異なり、吐出タ
イミングに関係なく任意の時点でロッカアームに圧油を
供袷することが出来るので、信頼性を一層向上するとい
う効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸気弁の開作動を規制する弁作動切換装
置の平面図、第２図は同じく概略正面図、第３図（Ａ）
，（Ｂ）は吸，排気弁の稼動時，休止時のバルブタイミ
ングを示す説明図、第４図は前記弁作動切換装置を備え
た気筒数制御機関の要部平面図、第５図は本発明の一実
施例で構造を示す一部切り欠き要部平面図、第６図は同
じく構造を示す一部切り欠き正面図、第７図はシステム
図である。 ２・・・吸気弁、３，１２・・・ロッカアーム、４・・
・ロッカシャフト、６・・・カムシャフト、６Ａ，６Ｂ
，１３Ａ，１３Ｂ・・・カム、１１・・・排気弁、１５
Ａ，１５Ｂ・・・カラー、１９Ａ，１９Ｂ・・・作動圧
力室、２０・・・オイルポンプ、２１・・・アキュムレ
ータ、２２・・・電磁方向切換弁、２５・・・圧力スイ
ッチ（圧力検出手段）、２８・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カムシャフトに形成した一対のカムとロッカシャフトに
   設けたロッカアームを備え、このロッカアームが前記カ
   ムにより揺動して吸気弁並びに排気弁をそれぞれ開閉作
   動させるとともに、ロッカシャフトの軸方向にも摺動し
   て機関の運転条件に応じてアクチュエータにより駆動さ
   れ、前記一対のカムの一方と選択的に係合する内燃機関
   の弁作動切換装置において、オイルポンプと、オイルポ
   ンプからの圧油を蓄えるアキュムレータと、このアキュ
   ムレータからの圧油の供給方向を切換える電磁方向切換
   弁と、ロッカアームを駆動させる作動圧力室と、アキュ
   ムレータの圧力を検出する圧力検出手段とを設け、圧力
   検出手段からの信号に基づき、アキュムレータの圧力が
   所定圧以上のときのみ、アキュムレータからの圧油を運
   転条件に応じて電磁方向切換弁を切換えて作動圧力室に
   送るようにしたことを特徴とする内燃機関の弁作動切換
   装置。