JPS62131907A - エンジンのバルブ駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、１つの吸気バルブ又は、排気バルブに対して
設けられたカムプロフィールの異なるカム部材を、運転
状態に応じて連携的に作動させ、これによってバルブ作
動の制御を行うようになったエンジンのバルブ駆動装置
に関する。

（従来技術） 従来から、エンジンの燃費性竣及び出力性能等を向上さ
せる目的で運転状態に応じて、吸気バルブ及び排気バル
ブの作動を制御し、これによって、吸排気タイミング、
あるいは吸排気量を制御することが知られている。

例えば、特開昭５９−１５５５１５号公報には、２つの
カム部材を一体にした２連式カムを構成するとともに、
この２連式カム部材をカムシャフトに遊嵌する構造とし
、該カム部材とカムシャフトとの間の相対的回動を阻止
するための弁停止装置を備えたエンジンが開示されてい
る。

この構造では、エンジンの比較的軽負荷時には、弁停止
装置に油圧を導入して、ロックを解除し、２連式カム部
材の相対的回動を許容するようになっている。すなわち
軽負荷時には、２連式カムはバルブの開動作を生じさせ
ず、当該２連式カムに対応するバルブは、閉状態に維持
される。

〈本発明が解決しようとする問題点） 上記特開昭５９−１５５５１５に開示された装置では、
弁停止装置は、各バルブに対して１つずつ設けられるカ
ム部材のロック、アンロックヲ運転状態に応じて行うよ
うになっている。従って、該カム部材によって制御され
るバルブは、ロック状態のとき、開閉作動し、アンロッ
ク状態のとき閉状態に維持されることとなる。しかし、
このようないわゆる単純な“バルブごろし”機構は、多
気筒エンジンにおいて、軽負荷時に一部の気筒の機能を
停止する体筒運転を行う場合、あるいは、一つの気筒に
対して複数のバルブを備えたエンジンにおいて、所定の
運転領域で一部のポートの機能を停止させる場合等の極
めて限られた制御に適用することができるに過ぎず、バ
ルブタイミングを運転領域に応じて、変更するバルブタ
イミング制御等の精密なバルブ制御を行うことができな
いという欠点がある。

バルブタイミングの変更制御を行うために、カム面をカ
ムシャフト方向に傾斜して形成し、運転状態に応じて、
カムをカムシャフトの軸方向に移動させるいわゆる立体
カムを用いる形式のバルブ駆動装置が、従来から知られ
ているが、この構造では、カム面と、バルブステムの頂
面との接触が点接触となるため、カム及びバルブステム
の摩耗が大きいという問題がある。

（問題を解決するための手段） 本発明は、上記問題を解決するために構成されたもので
、本発明に係るエンジンは、１つ以上の吸気弁及び排気
弁を備えている。そして、本発明のバルブ駆動装置は、
１つの吸気バルブ又は排気バルブに対応したカムプロフ
ィールの異なる複数のカム部材を備えており、少なくと
もカムプロフィールの最も小さくないカム部材をカムシ
ャフトに回動自在に取付け、この回動自在なカム部材と
カムシャフトとの間にカム部材のカムシャフトに対する
相対的回動をロックするロック機構を設け、運転状態に
応じて該ロック機構を制御することにより特定のカム部
材を選択し、該選択されたカム部材によりバルブを駆動
するようになったことを特徴とする。

本発明によれば、１つのバルブに対して、複数のカム部
材が設けられており、このカム部材が選択的にバルブの
作動に寄与するようになっている。

上記複数のカム部材は、それぞれ異なるカムプロフィー
ルを有しており、これによって、カム部材の選択によっ
て、バルブ作動において、異なる開弁タイミング、開弁
期間、及びバルブリフトｍを与えることができるように
なっている。

本発明の１態様において、２つのカム部材を１つのバル
ブに対応させて、運転状態に応じて例えば、低速時と高
速時とで異なるカム部材を選択して２段階で作動させる
ことができるが、この場合、低速用のカム部材は、開弁
期間が短かく、また、バルブリフト量が小さくなるよう
に、すなわち、小さなカムプロフィールとなるように構
成される。

これに対し、高速用カム部材は大きなカムプロフィール
を有するように構成される。この態様では、バルブステ
ム及び、カムの偏芯力を小さくするためにバルブとの接
触時間の長い高速カムをバルブの作動方向の中心軸から
のオフセットｆｆｉが小さくなるように配置するのが好
ましい。なおこの場合には、低速カムをカムシャフトに
固定とし、高速カムをカムシャフトに回動自在に取付け
、高速域でロック機構を作動させカムシャフトに固定す
るようにすれば、高速時では、カムプロフィールの大き
い高速カムが優先的にバルブ作動に寄与するので、これ
によって、低速用及び高速用の２段階のバルブ作動を得
ることができる。

また、１つのバルブに対して、３つのカム部材を設け２
段階にバルブを作動させることもできる。

この場合には、高速カムをバルブ作動方向の中心軸に一
致させて配置し、この両側に該中心軸からのオフセット
量が等しくなるように低速カムを配置すれば良い。これ
によって、バルブステム及びカムへの偏応力を低減する
ことができる。

さらに、４つのカム部材を用いて、バルブ作動を低、中
、及び高速の３段階で行なわせることもできる。この場
合には、低速、及び中速カムを中央よりに並べて配置し
、その両側に一対の高速カムを配置すれば良い。

本発明のロック機構は、好ましくは、油圧が導入された
とき、カム部材とカムシャフトをロックし、油圧を解除
したとき、アンロックするように構成される。

さらに、本発明によれば、１つのバルブに対する複数の
カム部材をすべてカムシャフトに対して回動自在に構成
することもでき、これによって、当該気筒のバルブ作動
を完全に停止することもできる。

（発明の効果） 本発明によれば、異なるカムプロフィールの複数のカム
部材を１つのバルブの作動のために用意し、運転状態に
応じて、これらのカム細材を選択的に適用するようにし
ている、これによって、バルブの作動特性すなわち、バ
ルブタイミング、バルブリフト及び開弁期間等を、運転
状態に応じて広範囲に変更制御することができ、従って
、運転状態に応じた適正なバルブ作動特性を１尋ること
ができる。また、本発明はＤＯＨＣ，及び５ＯＨＣのい
ずれに対してもまた体筒運転を行うエンジンに対しても
適用することができ、汎用性の面でも優れている。

（実施例の説明） 以下図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明する。

第１図及び第２図を参照すれば、エンジンは燃焼室に臨
むバルブ１を開閉駆動するバルブ駆動装置を備えている
。バルブ駆動装置は、エンジンの上部に、シリンダヘッ
ド２とキャップ３とで形成されるジャーナル部にライナ
ー４を介して回動自在に支持されるカムシャフト５を備
えている。本例のカムシャフト５には、バルブ１を駆動
するための２つのカム部材６．７が取付けられている。

この場合、２つのカム部材６．７は、異なるカムプロフ
ィールを有するように構成されるとともに、大きいカム
プロフィールを有するカム部材７は、カムシャフト５に
対して回動自在に、一方、カム部材６は、常時固定的に
取付けられる。バルブ１は、バルブステム１ａの中間部
分でバルブガイド８を介してシリンダヘッド２に摺動自
在に支持されている。また、バルブステム１ａの先端部
付近に取付けられるバネ抑え９と、シリンダヘッド２に
形成されたシート面２ａとの間には、コイルバネ１０が
縮装されている。さらに、バルブステム１ａの頂部を覆
うようにバルブパケット１１が取付けられており、この
パケット１１の頂面にカム部材６．７のカム面が摺接す
るようになっている。

この場合、カム部材７は、ロック機構１２によって制御
されるようになっており、ロック機構１２が作動したと
きカム部材７は、カムシャフト５に対する相対的回動が
拘束され、カムシャフトとともに回動するようになる。

この状態では、カム部材７のカムプロフィールがカム部
材６のカムプロフィールよりも大きいので、カム部材７
が優先して、バルブ１を駆動する。本例では、カム部材
７は、高速領域でロックされるようになっており、従っ
て、カム部材６は低速カムとして機能し、カム部材７は
、高速カムとして機能する。また、本例では、大きなバ
ルブリフト量を与えるカム部材７のバルブガイド）１１
との接触面圧がカム部材６に比して高くならないように
、カム部材７をカム部材６よりも巾広に形成している。

また、高速用カム部材７は、バルブ１の作動方向の中心
軸１３からのオフセット量が、カム部材６よりも小さく
なるように配置されており、バルブステム１ａにかかる
偏荷重が極力小さくなるように構成されている。このカ
ム部材７のカムシャフト軸方向への移動は、係止ピン１
４により不能にされている。カム部材７のロック・アン
ロックを行うためのロック機構１２は、第１ａ図を併わ
せで参照すれば、カム部材７に形成された凹部７ａに嵌
合するカム側プランジャ１６と該プランジャ１６と凹部
７ａの底面との間に縮装されるバネ１７と、上記プラン
ジャ１６よりも小径に、カムシャフト５の半径方向に形
成された係合穴５ａに嵌合スルシャフト側プランジャ１
８とを備えている。ロック機構１２は、油圧によって作
動するようになっており、カムシャフトの回転軸に沿っ
て形成された貫通穴１９をプラグ２０によって仕切るこ
とによって形成される油圧室２２に油圧が導入されたと
き、カムシャフト側のプランジャ１８がバネ１７の弾性
力に抗してプランジャ１６を押し、カム部材内面の凹部
７ａのトレーリング側に形成された助走溝に摺接しつつ
移動してカム側凹部７ａ内に突出したとき、カム部材７
をカムシャフト５に対して拘束する。油圧は、第１図に
示すようにオイルポンプ２３から油圧通路２４に設けら
れたオイルフィルタ２５、及びコントロール用電磁弁２
６を介してジャーナル部に形成された油圧通路２７とに
導入され、さらにジャーナル部の半径方向に形成された
貫通穴２８から油圧室２２に導入される。電磁弁２６は
、好ましくは、マイクロコンピュータを含んで構成され
る電子制御コントローラ３０によって制御されるように
なっており、オイルポンプ２３からの油圧の油圧室２２
への導入又はその解除を切換えるようになっている。電
磁弁は油圧を油圧室２２に導入しない場合には、リター
ンポート２６ａからオイルをオイルパン３１に戻すよう
になっている。コントローラ３０には、エンジン回転数
、エンジン負荷等の信号が入力されるようになっており
、コントローラ３０はこの入力信号に基づいて電磁弁２
６のソレノイド２６ｂに命令信号を出力し、電磁弁２６
を切換作動させる。本例では、エンジンの高速時に油圧
室２２に油圧が導入されカムシャフト側プランジャ１８
が油圧によってカム側の凹部７ａに突出し、カム部材７
をロックするようになっている。

従って、本例の構造を吸気弁及び排気弁についてそれぞ
れ採用した場合には、低速時には第３図の実線で示すよ
うな、比較的開弁期間の短かい、またオーバーラツプ期
間の短かい開弁特性を得ることができる。また、高速時
には、破線で示すような開弁期間が長く、またオーバー
ラツプ期間の長い特性を得ることができる。従って、低
速時には、吸気の吹き返しを有効に抑えて良好な燃焼性
を確保して、燃費を向上させることができるとともに、
高速時には、吸気の慣性力を利用して高充填率を確保す
ることができ、もって、高出力を確保することができる
。なお、本例において、得られるバルブ特性は、上記に
限られるものではなく、高速用カムと、低速用カムの切
換を適宜制御して、運転状態に応じた適正なバルブ特性
を得ることができる。

第４図及び第５図を参照すれば、本発明の他の実施例が
示されている。本例では、カムシャフト５に固定される
低速用カム６′が２つ設けられており、その間に、高速
用カム７′がバルブステム１ａの中心軸すなわち、バル
ブの作動方向の中心軸に合致するように配置される。従
って本例の構造では、バルブステム１ａに偏心力が生じ
ないようになっており、従って、良好な耐久性を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係るエンジンの部分断面
図、第１ａ図は、ロック機構の詳細図、第２図は、第１
図の実施例のカム部材の詳細図、第３図は、第１図の実
施例にかかるバルブ制御の開弁特性を示すグラフ、第４
図は、他の実施例に係るカム部材の斜視図、第５図は、
第４図のカム部材の立面図である。 ｌ・・・・・・バルブ、１ａ・・・・・・バルブステム
、２・・・・・・シリンダヘッド、３・・・・・・キャ
ップ、５・・・・・・カムシャフト、６・・・・・・低
速用カム部材、７・・・・・・高速用カム部材、１２・
・・・・・ロック機構、１６．１８・・・・・・プラン
ジャ、２２・・・・・・油圧室、２６・・・・・・電磁
弁、３０・・・・・・コントローラ。 第２図 第４　図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １つの吸気バルブ又は、排気バルブに対応してカムプロ
   フィールの異なる複数のカム部材を設け少なくともカム
   プロフィールの最も小さくないカム部材をカムシャフト
   に回動自在に取付けるとともに、前記回動自在なカム部
   材とカムシャフトの間に該カム部材のカムシャフトに対
   する相対的回動をロックするロック機構を設け、運転状
   態に応じて該ロック機構を制御することにより特定のカ
   ム部材を選択し、該選択されたカム部材によりバルブを
   駆動するようになったことを特徴とするエンジンのバル
   ブ駆動装置。