JPS62284911A - 内燃機関の吸・排気弁リフト制御装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 本発明は気筒毎に吸気弁又は排気弁の少なくとも一方を
複数個ずつ備えた内燃機関の吸・排気弁リフト制御装置
に関する。

〈従来の技術〉 従来のこの形式の吸・排気弁駆動としては、例えば第１
６図〜第１８図に示すものが知られている（特開昭５９
−９０７１１号）。

第１６図及び第１７図に示すように、この装置は、吸・
排気弁を三次元カム１により駆動するもので、この三次
元カム１を運転条件に応じてカム軸２方向に変位させる
ことで吸・排気弁のリフトｌを可変としている。なお、
３は弁軸頭に嵌着されるキャップを、４は下面に突出部
４Ａを有する滑りブロックを、５は突出部４Ａをカム軸
２と直交軸回りに回動可能に保持する着座溝５Ａを有す
るサドルを、それぞれ示し、カム１の回転によりこれら
のブロック４．サドル５．キャップ３を介して吸・排気
弁は往復動する。

第１８図は本装置によるバルブリフト特性の変化を示す
ものである。図中実線は実際のリフト特性を、破線は三
次元カム１のプロフィルによるそれを示す。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来装置にあっては、吸・排
気弁の開閉時期を任意に変更することは不可能であり（
第１８図参照）、例えば高負荷時の吸気充填効率や掃気
効率の増加あるいは低負荷時の熱効率改良を十分に図る
ことができないという問題点を有していた。

本発明はこのような従来装置の問題点に濫みなされたも
ので、吸気弁又は排気弁の少なくとも一方を気筒毎に複
数個ずつ備えた内燃機関にあって、前記複数個の同種の
弁の開閉時期を任意に変更できるようにした吸・排気弁
リフト制御装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は吸気弁又は排気弁の少なくとも一方
を気筒毎に複数個ずつ備えた内燃機関の吸・排気弁リフ
ト制御装置において、前記複数個の同種の弁の弁軸頭部
より上方に配設した弁駆動カムと、該弁駆動カムによっ
て揺動される揺動レバーと、一端を前記同種の弁の弁軸
頭部に当接させ、他端を揺動自由に支持させると共に、
上面を前記揺動レバーの下面に接触させた制御アームと
を備えると共に、前記揺動レバーの下面または前記制御
アームの上面の少なくとも一方をその長手方向に沿って
湾曲形成し、かつ、機関運転条件に応じて前記制御アー
ムの接触位置を長手方向に変位させる制御手段を設けた
構成とする。

（作用〉 以上の構成により、弁駆動カムが回動して揺動レバーを
揺動させ、この揺動に伴い制御アームを揺動させて複数
個の同種の弁を開閉駆動する。この場合、制御アームと
揺動レバーの接触位置を、制御手段により機関の運転条
件に応じてその長手方向に変位させることにより、吸・
排気弁のリフト量が変化すると共に、その開閉時期も変
化する。

（実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第８図は本発明の第１の実施例を示すものであ
る。

まず、構成を説明する。なお、本実施例は吸気弁への適
用例である。第１図において、１１は吸気弁を示し、第
７図に示すように気筒毎に２個ずつ備えられ、シリンダ
ヘッド１２に形成した吸気ポート１３を開閉する。尚、
排気弁についても気筒毎に２個ずつ備えられ、吸気弁の
リフト制御装置と同様のリフト制御装置が設けられるが
、以下、吸気弁のリフト制御装置についてのみ説明する
。

１４はバルブスプリングであり、弁軸頭部１１Ａに固着
したリテーナ１５とシリンダヘッド１２との間に介装さ
れている。弁駆動カム１６は該吸気弁１１の弁軸頭部１
１Ａより上方位置に配され、機関出力軸に同期して回動
駆動される。

尚、１８はカム軸１９を回転自在に支持するブラケット
である。

ここで、前記吸気弁１１の弁軸頭部１１Ａの側方（第１
図左方）には多面カムからなるリフト制御カム２０が配
設されている。また、このリフト制御カム２０は弁駆動
カム１６の下方に配されている。弁駆動カム１６の回転
を吸気弁１１に伝達する機構は、互いに背面同士を接触
させた、上方に位置する揺動レバー２１と、下方に位置
する制御アーム２２と、から構成され、弁駆動カム１６
により揺動レバー２１が揺動すると、これに連動して制
御アーム２２が２つの吸気弁１１を同時に往復動させる
。

即ち、揺動レバー２１は一端（図中右端）が油圧ピボッ
ト２３に嵌合、支持され、他端上面のチップ２４に弁駆
動カム１６が当接する。揺動レバー２１の下面２１Ａは
図示平面内にてその長手方向に対して所定曲率で下方に
凸状に湾曲形成している。一方、この湾曲下面２１Ａに
接触する制御アーム２２の上面２２Ａは長手方向にて略
平坦に形成されている。尚、油圧ピボット２３が揺動レ
バー２１の揺動支点となり、上記両面２１Ａ、２２Ａの
接触位置は揺動に伴い長手方向に変位する。制御アーム
２２は第８図に示すようにその一端が２又に分岐して上
記ピボット２３の下方で２個の吸気弁１１の弁軸頭部１
１Ａに当接し、他端が上記リフト制御カム２０に当接し
て揺動自由に支持されている。即ち、制御アーム２２は
リフト制御カム２０との他端当接部を支点として揺動自
在に設けられ、揺動レバー２１との接触位置が力点を、
弁軸頭部１１Ａとの当接位置が作用点を構成する。

尚、揺動レバー２１と制御アーム２２とはコイルスプリ
ング２４により係止され揺動中の離間を防止される。

リフト制御カム２０は、制御アーム２２の図示平面内で
の傾斜量（弁軸頭部１１Ａとの当接点を支点としたとき
の揺動位置）を変更することで揺動レバー２１との接触
位置を長手方向に変位させる。

ここで、第３図に示すように、リフト制御カム２０は、
上記制御アーム２２の他端下面に突設したフォーク部２
２Ｂに係合する円筒部２ＯＡと、この円筒部２０Ａを挾
んで設けられ制御アーム２２の他端下面と当接する一対
のカム部２０Ｂ、２０Ｂと、とからなり、カム制御軸３
０に挿通されている。カム制御軸３０とリフト制御カム
２０とはコイルスプリング３１により連結され、カム制
御軸３０が所定角度回動した場合にリフト制御カム２０
もコイルスプリング３１を介して回動し制御アーム２２
と当接するカム面が変更される。カム制御軸３０は例え
ばステッピングモータ３２の回転軸３２Ａに継手を介し
て連結されておす、ステッピングモータ３２がコントロ
ールユニット３３からの信号に応じて駆動されると、カ
ム制御軸３０は回動される。コントロールユニット３３
は例えば機関の回転速度信号、負荷信号等に基づいて（
即ち機関の運転条件に応じて）適宜駆動信号をステッピ
ングモータ３２に出力する。即ち、リフト制御カム２０
．カム制御軸３０．コイルスプリング３１、ステッピン
グモータ３２及びコントロールユニット３３等により機
関運転条件に応じて制御アーム２０の揺動レバー２１と
の接触位置を長手方向に変化させる制御手段が構成され
る。

尚、第３図において、３４はリフト制御カム２０を回動
自在に支持する、例えばシリンダヘッド１２の一部であ
る凹状支持部である。

また、第２図は上記油圧ピボット２３を示している。同
図に示すように、油圧ピボット２３はカム軸１９の支持
ブラケット１８の一部に嵌入、固定され、上記揺動レバ
ー２１の一端凹陥部２１Ｂに嵌合する球状部４０をその
ケース４１下端に有している。ケース４１内には固定円
筒部材４２が設けられてケース４１を上下動可能に支持
し、油路４３及び円筒部材４２の内部空間を介して導入
された圧油がチェック弁４４を通ってケース４１内の油
室４５に充填されている。また、油室４５にはスプリン
グ４６が縮設されてケース４１を下方に付勢している。

従って、油圧ピポツド２３は図中上方に揺動レバー２１
の一端で付勢された場合、スプリング力及びチェック弁
４４で封入された油室４５内の油圧により所定の位置に
揺動レバー２Ｉの支点を保持する。

次に本実施例の作用を第４図〜第６図及び第９図を参照
して説明する。

第４図は例えば高負荷高回転時において吸気弁１１のリ
フｔ−ｉを増大させて吸気充填率を高め高出力を得る場
合を示す。

この場合、機関回転数、絞り弁開度等の信号に基づいて
コントロールユニット３３が運転条件を判別してステ・
ノピングモータ３２を駆動する。その結果、カム制御軸
３０が所定角度回動じ、リフト制御カム２０の最大カム
面で制御アーム２２の他端を図中上方へ押し上げる。尚
、このとき、カム制御軸３０の回動をリフト制御カム２
０に伝達するにはコイルスプリング３１にその回動力が
一時貯えられ、制御アーム２２を介してバルブスプリン
グ１４の荷重が該リフト制御アーム２０に作用しない吸
気弁１１の閉弁中にリフト制御カム２０は回動する。第
４図の状態で弁駆動カム１６が回転すると、揺動レバー
２１の揺動により制御アーム２２がこのリフト制御カム
２０との当接点を支点として揺動し吸気弁１１を開閉駆
動する。第９図中曲線Ｘがこのときのリフト特性を示す
。この場合、制御アーム２２の力点、即ち揺動レバー２
１との接触点は制御アーム２２の上昇によりリフト制御
カム２０側に移行している。

第５図及び第６図は、機関の低負荷低回転時の作動を示
す。この場合は、吸・排気弁のオーバラップを少なくし
、また、吸気弁１１の閉時期あるいは排気弁の開時期を
下死点（Ｂ　Ｄ　Ｃ）に近づけて燃焼の改善を図り、機
関の熱効率を高めることを目的とする。

即ち、コントロールユニット３３によりこの機関の状態
を判別してステッピングモータ３２を駆動しリフト制御
カム２０の最小カム面で制御アーム２２を支持する。従
って、制御アーム２２は、第５図及び第６図に示すよう
に、リフト制御カム２０側の端部が下降し、揺動レバー
２１と制御アーム２２との接触位置は図中右方（吸気弁
１１側）に移行する。その結果、弁駆動カム１６がその
最大リフト面で揺動レバー２１を押し下げた場合（第６
図）、制御アーム２２の力点がその作用点に近接するた
め、リフトＩは、第９図中曲線Ｙで示すように、小さく
、しかも閉弁時期は遅れ、閉弁時期は早まる。

以上のように、本実施例によれば吸気弁（あるいは排気
弁）の開閉時期を機関の運転条件に応じて好適に可変制
御できる。

尚、第１図、第３図に示すように、揺動レバー２１と制
御アーム２２、制御アーム２２とリフト制御カム２０、
はそれぞれその一部を他方の溝に係合させているためカ
ム軸方向のずれが、運転中に生じることはない。但し、
本実施例のように１個の制御アームで２個の吸気弁（又
は排気弁）　１１を駆動するものにあっては、弁軸頭部
１１Ａの高さのバラツキにより制御アーム２２がカム軸
方向に傾き揺動レバー２１と制御アーム２２との当接面
で片当りを生じる場合が考えられるため、第１Ｏ図に示
すように制御アーム２２又は揺動レバー２１の少なくと
も一方を曲面（例えば８００〜１６００　Ｒ）に形成す
るか、第１１図に示すように弁−軸等部１１Ａにシム４
１を載せてキャップ４２を冠せ、キャップ４２の頭面を
制御アーム２２に当接させる構成とし、シム４１の厚さ
を調整することにより制御アーム２２の倒れを無くすよ
うにしてもよい。

第１２図及び第１３図は本発明の第２の実施例を示して
いる。本実施例は前述した実施例におけるリフト制御カ
ムに代えて弁駆動カムとしてカム軸方向にもプロフィル
を変化させた三次元カム５０を用いたものである。

従って、カム５０は、回転と同時にアクチュエータによ
り軸方向にも変位可能に設けられ、揺動レバー５２の他
端子ツブ５３も同方向にカム５０のプロフィルに対応さ
せて傾斜させである。また、制御アーム５４の他端は固
定ピボット５５により支持される。

この場合、カム軸５１の端部に設けたアクチェエータに
より機関の運転条件に応じてカム軸５１を軸方向に変位
させれば、前記実施例と同様の作用効果を奏する。この
場合、三次元カム５０とこれを軸方向に変位させる手段
とで制御アーム５４と揺動レバー５２との接触位置を長
手方向に変位させる制御手段が構成される。第１４図及
び第１５図は、本発明の第３の実施例を示し、気筒毎に
２個設けられる各吸気弁（又は排気弁）６１に対して夫
々第１実施例同様の機能を持つ弁駆動カム６２．揺動レ
バー６３゜リフト制御カム６４を１個ずつ配設したもの
である。

この場合は、２つの弁駆動カム６２の形状を異ならせて
２つの吸気弁６１のリフト特性を変えることも可能とな
る。

その他の構成及び作用は省略する。

尚、上記各実施例では揺動レバーの下面のみを湾曲形成
したが、本発明では制御アームの上面を、又は、双方を
湾曲形成してもよい。

〈発明の効果〉 以上説明してきたように、本発明によれば、気筒毎に吸
気弁又は排気弁の少なくとも一方を複数個ずつ備えた内
燃機関にあって、吸・排気弁のリフト量のみならずその
開閉時期をも任意に可変とできる結果、機関運転条件に
好適の開閉時期を得ることができ、吸気充填効率、掃気
効率の向上及び機関熱効率の改善を図ることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の第１の実施例を示すものであ
り、第１図はその全体を示す断面図、第２図は油圧ピボ
ットの断面図、第３図はリフト制御カム及びアクチュエ
ータを示す分解斜視図、第４図〜第６図はその作動説明
のための要部断面図、第７図は燃焼室近傍の横断面図、
第８図は要部平面図、第９図はリフト特性を表すグラフ
である。 第１０図及び第１１図は夫々前記第１の実施例の応用例
を示す要部縦断面図、第１２図及び第１３図“は第２の
実施例を示すもので、第１２図は要部を示す正面断面図
、第１３図は側面図である。第１４図及び第１５図は第
３の実施例を示すもので、第１４図は要部平面図、第１
５図は要部斜視図である。第１６図〜第１８図は従来装
置を示し、第１６図はその分解斜視図。 第１７図はその正面断面図、第１８図はそのリフト特性
を示すグラフである。 １１、６１・・・吸気弁　　１１Ａ・・・吸気弁の弁軸
頭部１６、５０．６２・・・弁駆動カム　　２１．５２
．６３・・・揺動レバー　　２１Ａ・・・揺動レバーの
下面　　２２．５４゜６４・・・制御アーム　　２２Ａ
・・・制御アームの上面特許出願人　　日産自動車株式
会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 第５図 第９図 第１０図　　　　　第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁又は排気弁の少なくとも一方を気筒毎に複数個ず
   つ備えた内燃機関の吸・排気弁リフト制御装置において
   、前記複数個の同種の弁の弁軸頭部より上方に配設した
   弁駆動カムと、該弁駆動カムによって揺動される揺動レ
   バーと、一端を前記同種の弁の弁軸頭部に当接させ、他
   端を揺動自由に支持させると共に、上面を前記揺動レバ
   ーの下面に接触させた制御アームとを備えると共に、前
   記揺動レバーの下面または前記制御アームの上面の少な
   くとも一方をその長手方向に沿って湾曲形成し、かつ、
   機関運転条件に応じて前記制御アームの接触位置を長手
   方向に変位させる制御手段を設けたことを特徴とする内
   燃機関の吸・排気弁リフト制御装置。