JPS6085205A - 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】 く技術分野〉 本発明は内燃機関の吸・排気弁の弁作動を切換える装置
ξに関する。

〈背景技術〉 吸・排気弁の弁作動の切換えは、例えば運転条件に応じ
て一部の気筒の運転を休止させる気筒数制御機関や、弁
の揚程あるいは開閉時期を切換える２段カム切換機関等
に用いられておシ、ロッカシャフトに設けたロッカアー
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
に形成したプロフィルの異なる一対のカムの一方と選択
的に係合させることによシ行うようにしたものである。

この種の弁作動切換装置としては、先に提案された特開
昭５４−１４００１５号公報で開示されたもの−がある
。

このものは、ロッカアーム移動用のアクチュエータが作
動した時に、ロッカアームがカムのベースサークルにあ
るときには移動し、リフト中においてはスプリングによ
ってアクチュエータの付勢力を貯えておき、リフトが終
了した直後にカムのベースサークルになった状態でロッ
カアームが移動するようになっている。更に、カムのベ
ースサークルにおけるロッカアームの移動タイミングを
カムシャフトに取シ付けたストッパガイドによって限定
している。即ち、カムシャフトの半径方向には撓み易く
軸方向には比較的剛としたストッパガイドを、２つのカ
ム間のカムシャフト外周にカムベースサークルの後半部
分においてカム面より突出させて設けることによシ、カ
ムのベースサークル領域におけるロッカアームの移動開
始可能領域を限定している。

しかしながら、この場合、カムシャフトは高速でも回転
するために、その時の遠心力によってストッパガイドが
脱落する可能性があると共に、ロッカアームを移動させ
るだめの付勢力を大きくするとストッパガイドが破損す
る危険性が犬である等信頼性の点で大きな問題がある。

更には、ストッパガイドの変形等によりロッカアームの
移動タイミングにずれが生ずる恐れもある。

〈発明の目的〉 本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、ロッカア
ームの移動タイミング制御の信頼性が高い内燃機関の弁
作動切換装置を提供することを目、　的とする。

〈発明の概要〉 このため、本発明はロッカアームの移動を規制するスト
ッパと、ロッカアームを弁作動切換信号に基づいてロッ
カシャフト軸方向に付勢する付勢手段の付勢力が、ロッ
カアームに作用している状態でカムのリフト時ロッカア
ームと保合連動し、カムのリフト終了時に前記ストッパ
による規制を解除する解除手段とをロッカシャフト等の
静止部側に設ける構成として、ロッカアームの移動タイ
ミングをとるようにした。

〈実施例〉 以下、本発明を排気ターボ過給機付内燃機関に適用した
実施例について説明する。

ここで、本実施例の要部構成を説明する前に、本発明を
適用した過給機付内燃機関における弁作動特性に関して
説明する。

過給機付内燃機関にあっては、過給が行われる高速高負
荷時には、ノッキングを防止しつつ出力を確保するため
に圧縮比を小さくシ、一方、過給が効かない低速高負荷
時では出力確保のため、又その他過給を効かせ々い部分
負荷時では燃費向上のため圧縮比を大きくするように可
変制御できることが望ましい。しかし、ビストンストロ
ーク量を可変にすることによって圧縮比を可変制御する
ことは実質的に困難である。

ところで、吸気弁は圧縮行程の適轟な時期に閉弁し、こ
の時点から実質的な圧縮が開始される。

従って機関の仕様から決定される圧縮比に対し実質的な
圧縮比（実圧縮比）は、前記機関の仕様とこの吸気弁閉
弁時期とによって決定されることとなる。

この現象を利用すれば、過給の効かない低速及び部分負
荷領域では吸気弁の閉時期を早めて実圧縮比を向上させ
燃費の悪化を防止する一方、高速高負荷領域では吸気弁
の閉時期を遅らせて実圧縮比を低下させ、ノッキング領
域を高過給圧側にスライドさせて、十分な過給圧のもと
で連転し、もって出力を確保することができる。

一方、吸気弁の開時期については、吸気の慣性効果を狙
って高速運転時に開時期を早めようとすると排気弁との
オーバーラツプ時期が大きくなる結果、高速で排気圧が
大となる排気ターボ過給機の場合、オーバーラツプ期間
中に排気が吸気系に逆流して、却って充填効率、排気効
率が低下して出力が低下する恐れがある。

このため、吸気弁の開時期の進みは比較的小さく、かつ
、回転速度による変化も小さく（変化ガしも含めて）す
ることが望ましい。

以上の点から、以下に説明する弁作動切換装置において
は、吸気弁閉時期の遅れを犬、吸気弁開′　時期の進み
を小と々るようなプロフィルを有した高速用カムと、吸
気弁閉時期の遅れを小、吸気弁開時期の進みも小（高速
用カムと同等もしくはやや小）となるようなプロフィル
を有した低速用カムとを使用し、ロッカアームを移動さ
せてこれら２種類のカムとの保合を切換えることによシ
、弁作動の切換えを行う構成とする。

次に、本発明に係る弁作動切換装置の構成を第１図及び
第２図に基づいて説明する。

図において、カムシャフト１はロッカルーム内に回転自
由に軸支されておシ、その上方位置にロッカシャフト２
が固定支持されている。カムシャフト１には＋１〜≠４
の各気筒毎に吸気弁作動特性を切換えるべくプロフィル
の異なる一対の吸気弁作動用カム、即ち、低速用カム３
と高速用カム４が形成されている。

そして、前記低速用カム３は前述したように吸気弁の閉
時期の遅れを小さくシ（下死点後２５°程度）、開時期
の進みを小さくした（上死点前５°程度）プロフィルを
有し、高速用カム４は同じく吸気弁閉弁時期の遅れを大
きくシ（下死点後６５°程度）、開時期の進みを低速用
カムよシはやや大きいが閉時期の変化に比べて変化を小
さくした（上死点前１０゛′程度）プロフィルを有して
いる。

ロッカシャフト２には各気筒す１〜＋４毎に、吸気弁駆
動用のロッカアーム５が回転並びに軸方向スライド自由
に軸支されておシ、その軸方向スライドによシ低速用カ
ム３又は高速用カム４に選択的に係合するようになって
いる。

また、これらロッカアーム５を仕切るように設ケタフレ
ーム６は、ロッカシャフト２に軸方向スライド自由に嵌
合され、弁作動切換信号に基づいてロッカアーム５をロ
ッカシャフト軸方向に伺勢するためのアクチュエータ７
のロンドアＡを介して軸方向に切換シフトされるように
々っている。

各ロッカ７−４５の両側方には、ロッカアーム側が大径
に形成されロッカシャフト２にロッカシャフト軸方向ス
ライド自由に嵌合するスライダ８゜９が設けられておシ
、ロッカシャフト２に植設しタストツ／”ｉ　ｏ、　１
１と保合可能に構成されている（ストッパ１０，１１は
他の静止部から延設してもよい）。また、各スライダ８
，９のロッカアーム側端面には、ロッカアーム５の両側
面にそれぞれ第２図に示すようにスプリング１２にょシ
突出付勢され止め具１３により出没自由に設けられタヒ
ｙ１４　、１５が突入可能なビン穴８ａ、９ａが形成さ
れている。１６はロッカアーム５を跨ぐようにして一端
が一方のスライダ８に固定され、他端がもう一方のスラ
イダ９に相互回動自由に当接する板ばねである。そして
、各スライダ８，９の大径部とフレーム６の仕切壁６Ａ
との間にそれぞれスプリング１７．１８を介装しである
。

次に第３図〜第７図を参照しながら作用を説明する。

機関の低速及び部分負荷運転時には、図示しない制御回
路からの信号にょシ、アクチュエータＴは第３図示の位
置にセットされている。この状態では、スプリング１８
が圧縮されその圧縮弾性力でスライダ９は押圧される。

しかしてロッカアーム５の揺動によシビン穴９ａにロッ
カアーム５のビン１５が突入し、スライダ９を回動する
ことがらストッパ１１が解除し、ロッカアーム５を低速
用カム３側に押圧して低速用カム３と係合させ、当該ス
ライダ９がロッカアーム５と一体に揺動する。一方、他
のスライダ８は板はね１６のばね力によってロッカアー
ム５から分離されている。従つて、該運転領域に適した
実圧縮比大、オーバーラツプ小なる吸気弁の弁作動が得
られ、出方の確保と燃費向上が得られる。

次に、機関運転状態が高速高負荷運転に移行すると、制
御回路からの切換信号により、アクチュエータγのロッ
ド７Ａが第４図中矢印方向に移動する。すると、スプリ
ング１７と１８の、対応するスライダ８と９に対する弾
性付勢力が逆転し、それまでロッカアーム５と分離して
いたスライダ８が図中右方向に移動するが１．ストッパ
１ｏにょシ係止されロッカアーム５にその押圧力は加わ
らすロッカアーム５の移動は規制される。この時に、ロ
ッカアーム５がカム２のベースサークルにあるとすると
、第７図に示すようにスライダ８のビン穴８ａとビン１
４との位置がずれているため、ビン１４はスライダ８に
押されてロッカアーム５内に引っ込む。一方、ロッカア
ーム５と係合しているスライダ９は、板ばね１６にょ９
図中右方向に押されて移動し、ビン１５が外れてロッカ
アーム５と分離される。

この状態において、カムシャフト１の回転に伴って低速
用カム３がリフトし、ロッカアーム５が回動してビン１
４とピン穴８ａとの位置が一致す４よ、２゜ＲＱｆ　Ｍ
　７１４カ（ｙ−，７，！Ｊ　：’え、２゜イ；ね力に
よりビン穴りａ内に突入する（第５図参照）。・これに
よシ、ロッカアーム５と一体にスライダ８が回動する。

そして、低速用カム３のリフトが終了した時点（ベース
サークル開始点）で、スライダ８とストッパ１０との保
合が外れ、スプリング１７０弾性力によってスライダ８
及びロッカアーム５が共に移動し、低速用カム３がら高
速用カム４へ係合を切換えられる。従って、実圧縮比小
。

オーバーラツプも小なる弁作動特性が得られ、過給効果
を充分に発揮でき最高出力を確保できる。

かかる構成にすれば、切換信号が何時出力されても、ロ
ッカアームはカムがベースサークルにある区間で自動的
に切換移動し、しかも、その移動が必ずカムリフト終了
直後に開始される。従って、機関回転が高速となって切
換可能時間が短縮されても確実に切換移動できると共に
、カム等の破損も防止できる。

また、各ロッカアーム毎にタイミングをとるにもかかわ
らず、ロッカアームと対応させてアクチュエータを設け
る必要がなく、アクチュエータは１個あれば良く、また
構成も簡単なので低コスト化を図れる。

更には、ストッパ機構がカム以外の回転しないロッカシ
ャフト等に設けであるので、従来のカムシャフト側に設
けたもめよりも信頼性がφ向上する。更に加えて、アク
チュエータの伺勢力が加わってからロッカアームが移動
を開始するまでにある程度の時間的余裕があるので、ア
クチュエータの応答速度は比較的ゆつく９でもよい。

尚、本実施例は排気ターボ過給機付内燃機関に適用した
ものを示しだが、この他の２段カム切換機関、又、排気
弁の弁作動を切換える気筒数制御機関にも適用できるこ
とは勿論である。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれは、機関回転の高速域に
おいてもロッカアームをカムのベースサークル区間中に
確実に切換移動することができ、弁作動切換精度を向上
することができる。また、ストッパ機構を回転しないロ
ッカシャツ５ト等に設けたので、ストッパの脱落等の危
険が全くなく、信頼性を大幅に向上できる。更にアクチ
ュエータも１つあれば良く、構成も単純なのでコストを
低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す構成図、第２図は同上
実施例のロッカアームのビン取付部の詳細図、第３図〜
第７図は同上実施例の作動説明図を示す。 １・・・カムシャフト　２・・・ロッカシャフト３・・
・低速用カム　４・・・高速用カム　５・・・ロッカア
ーム　６・・・フレーム　７・・・アクチュエータ　８
，９・・・スライダ　１０．１１・・・ストッパ　１４
，１５・・・ピン　１６・・・板ばね１７．１８・・・
スプリング 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３図 ６ 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロッカアームをロッカシャフトの軸方向に移動させて、
   該ロッカシャフトと平行に配設されたカムシャフトの軸
   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弁の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、弁作動切換信号に
   基づいて前記ロッカアームをロッカシャフト軸方向に付
   勢する付勢手段と、ロッカアームの移動を規制するスト
   ッパと、前記付勢手段による付勢力が作用している状態
   でロッカアームと保合状態にあるカムのリフト時にロッ
   カアームと保合連動しカムリフト終了時に前記ストッパ
   による規制を解除する解除手段とを設けて構成したこと
   を特徴とする内燃機関の弁作動切換装置。