JPS5925012A - 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】 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、燃焼が悪化すると共にボンピン
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ｌ・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（＃１．４）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
して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、カムシャツｌ−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５ｂ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１０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１０が入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、力、ム５ａのカム山部分が終
ってロッカアーム６との接触面にクリアランスが生じる
と、バルブスプリング１３の荷重が作用しなくなるので
、圧縮されているスプリング１２の作用力でロッカアー
ム６が入方向に移動し、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との接触面にクリアランスを生じたときに次
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、圧縮されているスプリング１１の作
用力で、カム５ｂとロッカアーム６との接触面にクリア
ランスが生じたときに、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、ロッカアームの移動に際して用いられるスプリン
グ力を移動を完了した後もロッカアームの戻りやふらつ
きを防止するために絶えず作用させておかねばならず、
特に高速時にロッカアームの揺動に伴って発生するフリ
クションロスがこの作用力によって増大し、摩耗も進行
す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、ロッカシャフトに軸方向に移動
可能にスリーブを装着して、このスリーブに軸方向の移
動を規制しつつ軸回りに揺動可能にロッカアームを取付
ける構成とし、且つ、ロッカアームをロッカシャフトの
軸方向に移動させるためのアクチュエータの駆動力をス
リーブに作用させて、このスリーブを介してロッカアー
ムを移動させるよう構成し、もってロッカアームには軸
方向の作用力が及ばないようにしたものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第７図〜第９図は本発明の一実施例を示し、第７図及び
第８図は動弁機構の構造図、第９図は弁作動切換システ
ムの全体図である。但し、第９図においてはわかり易く
するため第７図及び第８図と位置関係を必ずしも一致さ
せていない。

図中１は吸気弁、２は排気弁、１３はこれらの弁１．２
を閉弁方向に付勢するバルブスプリング、】４はシリン
ダヘッド、１５はロッカカバーである。

２０はカムシャフト、２Ｉは稼動時用のプロフィルをも
つカム２１ａと休止時用のプロフィルをもつカム２１　
ｂとからなる吸気弁１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用のカムである。

２３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。これらのロッカアーム２３．２４
はスペーサリング２５を挾んで隣合わせにした状態で、
スリーブ２６に軸回りに揺動可能に取付けられており、
また、スリーブ２６の両端部付近の外周面に形成された
鍔部２６ａ、２６ｂにより、ロッカアーム２３．２４の
スリーブ２６に対する軸方向への移動は規制されている
。そして、このスリーブ２６がロッカブラケット２７に
より支持されるロッカシャフト２Ｂに軸方向に移動可能
に装着されている。

そして、スリーブ２６の一方の端面とこれに対向するロ
ッカブラケット２７の端面との間、及びスリーブ２６の
他方の端面とこれに対向するロッカブラケット２７の端
面との間にそれぞれカラー２９により囲まれる油圧室３
１．３２が形成され、両油圧室３１゜３２の油圧に応じ
スリーブ２６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。３３は０リングである。また、一
方のカラー２９とスリーブ２６の鍔部２６ａとの間にス
プリング３４が介装されており、機関始動時に油圧が上
昇しない状態では通常の全気筒稼動となるようスリーブ
２６と共にロッカアーム詔、２４をカム２１ａ、２２ａ
側に付勢しである。尚、カム２１ａ、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、前記油圧室３１．３２への油圧の回路について説
明する。

３５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３５ａと、該カム３５ａにより駆動されるピスト
ン３５ｂとからなるオイルポンプであって、オイルタン
ク３６からチェック弁３７を介して吸入した油を圧送す
る。

オイルポンプ３５の吐出側はリリーフ弁３８を介してオ
イルタンク３６に接続されると共に、チェック弁３９及
びアキュムレータ４０を介して電磁式の４ポ一ト２位置
の方向切換弁４１の供給側ボートＰに接続されている。

方向切換弁４１はその切換位置に応じ供給側ボートＰが
出力側ボート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、出力側ボートＡは油圧室３１に接続
され、出力側ポー）Ｂは油圧室３２に接続されており、
各油圧室３１．３２へはロッカブラケット２７に形成し
た通孔４２とロッカシャフト２８に形成した溝４３とを
介して連通している。また、方向切換弁４１には戻り側
ボートＲが形成されていて、供給側ボートＰが出力側ボ
ートＡ又はＢのいずれか一方と連通したとき、他方が戻
り側ボートＲと連通ずるようになっている。この戻り側
ポートＲはリリーフ弁４４を介してオイルタンク３６に
接続されている。

尚、この電磁式の方向切換弁４１は、アクセルペダル４
５の踏込量を検出するアクセルセンサ４６からの信号を
受ける制御回路４７により、高負荷条件で１位置、低負
荷条件で■位置（図は■位置に切換わっている状態を示
している。）に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、ロッカアーム２３゜２４が
図示の如く稼動時用カム２１ａ、２２ａ側に移動してい
てこれらのカム２１ａ、２２ａにより駆動されているも
のとし、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４６の出力変化から制御回路４７
が検出すると、制御回路４７により方向切換弁４１が図
示の如く■位置に切換ねる。

このとき、供給側ポートＰと出力側ボートＢとが連通し
、出力側ボートＡと戻り側ポートＲとが連通ずる。

すると、オイルポンプ３５からチェック弁３９及びアキ
ュムレータ４０を介して方向切換弁４１の供給側ポート
Ｐに導かれている油圧が油圧室３２に供給され、油圧室
３１の油圧は方向切換弁４１の戻り側ポートＲより排出
される。したがって、油圧室３２の油圧がスリーブ２６
に対し図で右方に作用する。

この状態において、排気行程若しくはこれに続く吸入行
程にあって吸気弁１及び排気弁２の少なくとも一方につ
いてカム２１ａ、２２ａがロッカアーム２３、２４を駆
動しているときは、バルブスプリング１３の荷重による
摩擦力が大きいためロッカアーム２３、２４の軸方向へ
の移動が困難で、スリーブ２６が移動することはないが
、吸気弁ｌのリフトが終了した時点でロッカアーム２３
．２４とカム２１ａ、　２２ａとの接触部にクリアラン
スを生じることにより、スリーブ２６と共にロッカアー
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。した
がって、各気筒別々のタイミングで切換が行なわれる。

このようにして切換が終了した後も、スリーブ路には油
圧室３２の油圧が作用し続けて、スリーブ２６が切換え
られた状態に保持されるが、ロッカアーム２３．２４に
は軸方向への力が作用しない。したがって、ロッカアー
ム２３．２４はフリクションの少ない円滑な揺動運動を
行ない得る。

これとは逆に、休止から稼動に切換えられる場合は、方
向切換弁４１が図とは逆に１位置に切換えられて、オイ
ルポンプ３５からアキュムレータ４０を経て導かれる油
圧が油圧室３１に供給され、油圧室３２の油圧は排出さ
れる。したがって、油圧室３１の油圧が、スリーブ２６
に対し図で左方に作用し、前述した如く各気筒別々のタ
イミングで、スリーブ２６と共にロッカアーム２３．２
４が稼動時用カム２１ａ。

２２ａ側に一気に稼動し、これによりこれらのカム２１
ａ、２２ａとロッカアーム２３．２４とが相対するよう
になり、切換が終了する。勿論、この状態でもスリーブ
２６には油圧による保持力が働くが、ロッカアーム２３
．２４には軸方向への力が作用せず、したがって揺動運
動の際のフリクションロスを低減できる。

尚、この実施例では、従来例の如く電磁アクチュエータ
等によりスプリングを介してロッカアームを移動させる
型式のものにおいて取付スペース等の制約もあってスプ
リングの付勢力を十分に大きくすることができず、移動
速度が制限されることにより高速時の切換が難しいとい
う欠点をも解消するため、油圧室３１．３２及び方向切
換弁４１等で油圧アクチュエータを構成し、油圧を用い
ることによってロッカアームの移動速度を高めることが
できるようにしているが、本発明はこれに限るものでは
なく、従来例の如き型式のものにもスリーブを設けるこ
とにより適用可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関運転条件に基づいて作動するアクチュエータにより
   、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、ロッカシャフトに軸方向に移動可能にスリ
   ーブを装着して、このスリーブに軸方向の移動を規制し
   つつ軸回りに揺動可能にロッカアームを取付ける構成と
   し、且つ、前記アクチュエータの駆動力をスリーブに作
   用させて、このスリーブを介してロッカアームを移動さ
   せるよう構成したことを特徴とする内燃機関の弁作動切
   換装置。