JPH07189634A

JPH07189634A - 内燃機関の可変動弁装置

Info

Publication number: JPH07189634A
Application number: JP5331087A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Sakamoto; 篤弘坂本; Shigeru Kamegaya; 茂亀ケ谷; Iwane Inokuchi; 岩根井之口; Hiroshi Tokumasu; 宏始徳桝; Masafumi Tagami; 晶文田上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】吸排気弁２のリフト量および開弁時期の双方
を同時に可変制御可能とする。【構成】カム側プランジャ７はカムシャフト１０によ
り駆動され、主油圧室９の作動油を加圧する。吸排気弁
２は、主油圧室９内の油圧によって押し開かれる。主油
圧室９と低圧側との間に、解放弁２１が介装され、リフ
ト途中で開弁することによりリフト量が可変制御され
る。副シリンダ４１内にはピストン４２が摺動可能に配
置され、解放弁２１の背圧室２９と連通した圧力吸収室
４３を形成している。ピストン４２は、圧力吸収室４３
側から受ける機関潤滑油圧とリターンスプリング４８の
付勢力とのバランスにより初期位置が定まる。カムリフ
トが開始したときに、圧力吸収室４３への作動油の流入
によって主弁体２５がリフトするので、それだけ吸排気
弁２の開弁が遅れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の吸気弁ま
たは排気弁（以下、両者を総称して吸排気弁という。）
のリフト量や開弁時期を可変制御する内燃機関の可変動
弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸排気弁のリフト量を可変制
御する油圧式の可変動弁装置が、例えば特開昭５８−５
３６１５号公報等に開示されている。この装置は、カム
シャフトによってカム側プランジャを往復動させること
により作動油をカムリフトに沿って加圧し、かつこの加
圧作動油によって吸排気弁を油圧駆動するようにしたも
のであって、加圧作動油の供給経路に、加圧作動油を低
圧側に解放する解放弁が設けられている。この解放弁を
吸排気弁のリフトの途中で開弁すると、作動油の圧力が
低下するので、吸排気弁がバルブスプリングの付勢力に
よってリフト途中から着座動作に転じるようになってい
る。つまり、吸排気弁のリフト量が、解放弁の開弁時期
によって可変制御できる。

【０００３】また、特開昭６２−３８８１２号公報に
は、シリンダ内の燃焼圧力を利用して、排気弁の開弁時
期を可変制御するようにした油圧式の可変動弁装置が開
示されている。この装置は、カム側プランジャから吸排
気弁側のプランジャに至る加圧作動油の供給経路に、蓄
圧器を設けた構成であり、蓄圧器の油室を画成するピス
トンには、ばねの付勢力が作用している。従って、カム
側プランジャにより作動油が加圧されると、作動油は始
めに蓄圧器の油室に流入して蓄圧されることになり、そ
の後、排気弁のリフトに必要な圧力にまで上昇すると、
排気弁がリフトし始める。つまり、排気弁の開弁時期が
それだけ遅れる。そして、高負荷域ほどシリンダの内圧
が高いので、排気弁のリフトに必要な開弁圧が高くな
り、これに伴って、蓄圧器のばねの反力と釣り合うまで
一層多くの作動油が蓄圧器に流入する。従って、開弁時
期が負荷に応じた形で変化するようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５８−５３６１５号公報等に開示されているようなリフ
ト途中で圧力を解放する構成では、これ単独では、開弁
時期の可変制御が行えないので、種々の要求に十分に対
応することができない。この装置によって、開弁時期を
も制御するためには、カムのクランクシャフトに対する
位相を変化させる機構と組み合わせる必要があり、構成
の複雑化を招く。

【０００５】また、開弁時期の可変制御を行う特開昭６
２−３８８１２号公報の構成では、シリンダ内の燃焼圧
力を利用しているので、開弁時にシリンダ内圧の低い吸
気弁に適用することができない。また、排気弁に適用す
るとしても、開弁時のシリンダ内圧は気筒毎あるいはサ
イクル毎にかなり大きくばらつくので、開弁時期が不安
定となり易く、しかも制御の自由度が低い。

【０００６】また、上記特開昭５８−５３６１５号公報
のようにリフト量を可変制御するに際して、従来は、解
放弁をサイクル毎に開閉制御しなければならず、その応
答性やマイクロコンピュータの演算速度等の上で負荷が
大きい、という不具合もある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の可変動弁装置は、バルブスプリングにより閉方向へ常
時付勢された吸気弁または排気弁と、カムシャフトによ
り駆動され、かつ作動油を加圧するカム側プランジャ
と、カム側プランジャにより加圧された作動油によって
一方へ動作し、上記吸気弁または排気弁をリフトさせる
弁側プランジャと、上記カム側プランジャによって加圧
される油圧室の圧力をリフト方向へ受け、かつリフト時
に油圧室の圧力を低圧側に解放する主弁体、上記油圧室
の作動油がオリフィスを介して導入され、この導入され
た作動油の圧力によって上記主弁体を着座方向へ付勢す
る背圧室、およびこの背圧室と低圧側との間を開閉する
パイロット弁機構を有する解放弁と、副シリンダ内に摺
動可能に配置されたピストンによって隔成され、かつ上
記背圧室から加圧された作動油が流入可能な圧力吸収室
と、カム側プランジャが作動油を加圧していない期間に
おける上記ピストンの初期位置を可変的に設定するピス
トン位置可変設定手段と、を備えて構成されている。

【０００８】また請求項２の発明では、上記ピストン位
置可変設定手段が、上記ピストンに、該ピストンを一方
へ付勢するように内燃機関の潤滑油圧を作用させるとと
もに、この潤滑油圧に対向してピストンを他方へ付勢す
るようにリターンスプリングを設けた構成となってい
る。

【０００９】また請求項３の発明では、上記ピストン位
置可変設定手段が、上記ピストンに、該ピストンを一方
へ付勢するように所望の圧力に調圧した制御油圧を作用
させるとともに、この制御油圧に対向してピストンを他
方へ付勢するようにリターンスプリングを設けた構成と
なっている。

【００１０】そして、請求項４の発明では、上記パイロ
ット弁機構は、通電の有無により開閉動作する電磁弁と
なっている。

【００１１】さらに請求項５の発明では、上記パイロッ
ト弁機構は、パイロット弁座からリフトすることによっ
て上記背圧室を低圧側に解放し、かつ着座した状態では
上記背圧室を低圧側に対して遮断するとともに、上記背
圧室の油圧をリフト方向へ受けるパイロット弁体と、上
記背圧室の油圧が所望のリフト量に対応する油圧に達し
たときに上記パイロット弁体がリフトするように、上記
パイロット弁体に対し着座方向へ向けて押圧力を可変的
に付与するソレノイドと、を備えている。

【００１２】

【作用】カムシャフトによりカム側プランジャが押圧さ
れると、弁側プランジャへ至る油圧経路内の油圧が高ま
り、これに応じて弁側プランジャが移動する。つまり、
油圧に応じた形で吸排気弁がリフトする。このリフトの
途中でパイロット弁機構を介して解放弁が開弁すると、
加圧された作動油の圧力が低圧側に解放されるので、吸
排気弁はリフトの途中で着座動作に転じる。従って、解
放弁の開弁時期を変化させることによってリフト量が変
化する。

【００１３】一方、副シリンダ内のピストンの初期位置
は、ピストン位置可変設定手段により適宜位置に保持さ
れている。この状態で、上記のようにカム側プランジャ
が押圧されて作動油の油圧が高まると、解放弁の背圧室
から上記圧力吸収室内に作動油の一部が流入する。これ
によって、解放弁の主弁体の前後に圧力差が発生し、該
主弁体がリフトするため、油圧室内における油圧の上昇
は実質的に抑制される。圧力吸収室への流入量は、ピス
トンの初期位置によって変化する。そして、流入した作
動油の圧力によりピストンが限界まで動くと、それ以上
は作動油が流入できないので、主弁体が着座する。従っ
て、カム側プランジャの動作に伴って油圧が上昇し、吸
排気弁のリフトが開始する。また、解放弁の開弁あるい
はカムリフトの終了に伴って作動油の油圧が低下する
と、ピストンは初期位置に復帰する。すなわち、圧力吸
収室によって吸排気弁の開弁時期が遅れることになり、
かつ副シリンダ内におけるピストンの初期位置を可変制
御することで、その遅れ量つまり開弁時期を可変制御で
きる。

【００１４】請求項４のようにパイロット弁機構が電磁
弁からなるものでは、外部からその通電をＯＮ，ＯＦＦ
的に制御することにより、解放弁の作動が制御される。
これに対し、請求項５の構成では、油圧室内の油圧自体
によってパイロット弁機構ひいては解放弁が解放動作を
行う。すなわち、吸排気弁のリフトに伴って作動油の油
圧が高まると、オリフィスを介して導入される背圧室内
の油圧も同様に上昇する。ソレノイドにより可変的に設
定されているパイロット弁体の押圧力を、背圧室内の油
圧による押圧力が上回ると、パイロット弁体がリフト
し、背圧室を低圧側に解放する。これに伴って、主弁体
もリフトし、弁側プランジャへ供給されていた作動油の
油圧をアキュムレータ等の低圧側に解放する。これによ
り、吸排気弁が着座動作に転じるようになる。ソレノイ
ドにより押圧力を変化させれば、パイロット弁体および
主弁体の開弁時期が変化し、つまり吸排気弁のリフト量
が変化する。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１６】図１は、この発明の第１実施例を示す内燃
機関要部の断面図であって、シリンダヘッド１に吸排気
弁２が摺動可能に装着されているとともに、バルブスプ
リング３によって閉方向へ常時付勢されている。シリン
ダヘッド１の上面には、リフト制御ユニットのハウジン
グ４が重ねて配置されており、このハウジング４の下面
に形成されたシリンダ孔５内に弁側プランジャ６が摺動
可能に嵌合している。この弁側プランジャ６の先端は、
吸排気弁２のステムエンドに当接し、該プランジャ６が
油圧により移動することで吸排気弁２を押し開くように
なっている。

【００１７】また上記ハウジング４の上面には、カム側
プランジャ７がシリンダ孔８内に摺動可能に配置されて
いる。このカム側プランジャ７と上記弁側プランジャ６
とは、油圧室として主油圧室９を共用している。つま
り、カム側プランジャ７は、内燃機関のクランク軸（図
示せず）に同期して回転するカムシャフト１０のカム１
０ａに、ロッカアーム１６を介して駆動されるようにな
っており、カムシャフト１０が回転することにより往復
動し、主油圧室９内の作動油を加圧する。そして、この
油圧によって弁側プランジャ６が吸排気弁２のリフト方
向へ押圧されるようになっている。

【００１８】上記主油圧室９には、アキュムレータ１１
から逆止弁１２を介して作動油が供給されるようになっ
ており、アキュムレータ１１は、逆止弁１３および油圧
導入孔１７を介して図示せぬオイルポンプの吐出側へ連
通している。尚、この油圧系統は機関潤滑系統と一体と
なっており、作動油として機関潤滑油が利用されるとと
もに、機関出力にて機械駆動される潤滑用のオイルポン
プがそのまま兼用される。つまり、カム１０ａがリフト
していないときには、主油圧室９内に逆止弁１２，１３
を介して潤滑油圧が導入されている。

【００１９】また吸排気弁２のリフト量を運転条件等に
応じて可変制御するために、解放弁２１が主油圧室９と
低圧側となるアキュムレータ１１との間に配設されてい
る。つまり、上記逆止弁１２を備えた油圧回路１４と並
列に、油圧回路１５が設けられており、かつこの油圧回
路１５に解放弁２１が介装されている。この解放弁２１
は、主弁機構２２と、パイロット弁機構２３とを備えて
いる。

【００２０】主弁機構２２は、主油圧室９とアキュムレ
ータ１１との間の油圧回路１５を直接に開閉するための
ものであり、シリンダ２４内に有底円筒状の主弁体２５
が摺動可能に嵌合している。この主弁体２５は、その略
円錐形となった先端部が主弁座２６に着座することによ
り、主油圧室９とアキュムレータ１１との間を遮断して
おり、該主弁体２５がリフトすると、両者が連通するよ
うになっている。詳しくは、主弁体２５の先端に臨んで
第１油室２７が、また主弁座２６を介して環状に第２油
室２８が、それぞれ画成されており、第１油室２７が主
油圧室９側に、第２油室２８がアキュムレータ１１側
に、それぞれ連通している。また、第１油室２７と対向
するように、主弁体２５とシリンダ２４底部との間に、
背圧室２９が画成されている。この背圧室２９は、主弁
体２５の先端に開口形成したオリフィス３０を介して第
１油室２７と連通している。つまり、このオリフィス３
０を介して主油圧室９側から作動油が導入されるように
なっている。

【００２１】主弁体２５のリフトおよび着座は、主とし
て加圧作動油の圧力バランスによって行われている。す
なわち、主弁体２５は、第１油室２７内の加圧作動油に
よって主弁座２６からリフトする方向（以下、リフト方
向という。）に押圧されている一方、背圧室２９内に導
入された加圧作動油によって主弁座２６に着座する方向
（以下着座方向という。）に押圧されている。尚、主弁
体２５は、主弁ばね３１によっても着座方向に押圧され
ているが、この主弁ばね３１の押圧力は、背圧室２９内
の作動油による押圧力に比して無視し得る程度に小さ
い。

【００２２】加圧作動油の圧力（第１油室２７内の圧
力）をＰ１、背圧室２９内の作動油の圧力をＰ２、着座
時における主弁体２５の第１油室２７に臨む受圧面積を
Ｓ１、主弁体２５の背圧室２９に対する受圧面積（＝主
弁体２５の断面積）をＳ２とすると、主弁体２５に対す
るリフト方向への押圧力Ｆ１および着座方向への押圧力
Ｆ２は、主弁ばね３１の押圧力を無視した場合、Ｆ１＝Ｐ１・Ｓ１Ｆ２＝Ｐ２・Ｓ２となる。

【００２３】ここで、各受圧面積には、図１にも明らか
なように、Ｓ１＜Ｓ２の関係がある。従って、Ｐ１＝Ｐ
２であれば、Ｆ１＜Ｆ２になり、主弁体２５は着座し続
ける。一方、背圧室２９内の作動油の圧力が低下して、
Ｆ１＞Ｆ２になると、主弁体２５は主弁座２６からリフ
トする。

【００２４】尚、後述するように、主弁体２５が着座
し、かつ背圧室２９が低圧側に対して遮断された状態に
おいては、Ｐ１＝Ｐ２になっている。

【００２５】一方、パイロット弁機構２３は、この実施
例では、通電の有無により開閉動作するＯＮ，ＯＦＦ型
の電磁弁にて構成されている。すなわち、このパイロッ
ト弁機構２３は、摺動可能に支持されたニードル状のパ
イロット弁体３５を有し、このパイロット弁体３５がパ
イロット弁座３６に着座している状態では、背圧室２９
とドレンポート３４との間を遮断し、該パイロット弁体
３５がパイロット弁座３６からリフトすると、両者が連
通して圧力が解放されるようになっている。

【００２６】そして、パイロット弁体３５は、パイロッ
ト弁座３６を通して作用する背圧室２９内の油圧によっ
てリフト方向へ押圧力を受けるが、これに対抗するよう
に、パイロットばね３７の付勢力およびソレノイド３８
の磁力によって着座方向へ押圧されている。ここで、磁
力を加えた着座方向への押圧力は、常に油圧によるリフ
ト方向への押圧力を上回るように設定されている。つま
り、ソレノイド３８に通電しているときには、着座状態
に確実に保持され、かつソレノイド３８の通電を停止す
ると、油圧によりリフトするようになっている。

【００２７】従って、主油圧室９内の加圧作動油によっ
て吸排気弁２がリフトしている途中で、ソレノイド３８
の通電を停止すると、背圧室２９内の圧力が急激に低下
し、主弁体２５がリフトして弁側プランジャ６に作用し
ていた油圧がアキュムレータ１１に解放され、吸排気弁
２はリフト途中で着座動作に転じる。従って、サイクル
毎にソレノイド２３の通電停止時期を可変制御すること
により、リフト量を可変制御できる。

【００２８】また、解放弁２１の上方には、大径部４１
ａおよび小径部４１ｂを有する副シリンダ４１が設けら
れており、ここに、ピストン４２が摺動可能に収容され
ている。図２に詳示するように、ピストン４２は、副シ
リンダ４１の大径部４１ａに嵌合する大径部４２ａと、
副シリンダ４１の小径部４１ｂに嵌合する小径部４２ｂ
とを有し、小径部４２ｂ先端面によって副シリンダ４１
内に圧力吸収室４３が隔成されている。この圧力吸収室
４３は、連通孔４４を介して解放弁２１の背圧室２９に
常時連通している。従って、カム側プランジャ７が押圧
されていない初期状態においては、主弁体２５のオリフ
ィス３０を介して圧力吸収室４３に機関潤滑油圧が導入
される。上記副シリンダ４１の大径部４１ｂの前後両端
には、ピストン４２が衝突した際の緩衝および衝突音防
止のために、ゴム等の弾性体４５がそれぞれ取り付けら
れている。また、大径部４１ａの小径部４１ｂ側に生じ
る環状室４６が密閉状態とならないように、ピストン４
２の大径部４２ａに、細い連通孔４７が貫通形成されて
いる。そして、上記ピストン４２の大径部４２ａ背面側
に、該ピストン４２を圧力吸収室４３の縮小方向へ付勢
するリターンスプリング４８が配設されている。尚、４
９は空気孔である。この実施例では、ピストン４２の圧
力吸収室４３側から作用する潤滑油圧と、上記リターン
スプリング４８とによってピストン位置可変設定手段が
構成されている。すなわち、圧力吸収室４３側から作用
する潤滑油圧によってピストン４２が一方へ付勢される
とともに、これと対向するように、リターンスプリング
４８によってピストン４２が他方へ付勢されており、両
者のバランスした位置にピストン４２の初期位置が定ま
るようになっている。

【００２９】上記のように圧力吸収室４３を備えた構成
においては、カム１０ａのリフトに伴って主油圧室９内
の圧力が上昇しようとすると、同じ圧力がオリフィス３
０を介してピストン４２に作用する。ピストン４２のリ
ターンスプリング４８による付勢力は、吸排気弁２のリ
フトに必要な圧力に比べて小さいので、この油圧によっ
てピストン４２は圧力吸収室４３の拡張方向へ移動す
る。これに伴って背圧室２９内の加圧作動油が圧力吸収
室４３内へ流入するため、背圧室２９の圧力Ｐ２が低下
し、主弁体２５前後の圧力バランスが崩れる。そのた
め、主弁体２５がリフトし、主油圧室９内の油圧が解放
される。これにより、作動油の圧力上昇が実質的に抑制
され、吸排気弁２はリフトしない。そして、ピストン４
２が限界まで移動すると、圧力吸収室４３内への流入が
停止するので、主弁体２５前後の圧力Ｐ１，Ｐ２が再び
等しくなり、主弁体２５が着座する。従って、加圧作動
油の圧力が再び上昇し、吸排気弁２のリフトが開始す
る。すなわち、圧力吸収室４３の作用によって、吸排気
弁２のリフト開始つまり開弁時期がカム１０ａのリフト
開始よりも遅れることになる。

【００３０】この吸排気弁２の開弁の遅れ量は、圧力吸
収室４３内に流入可能な油量により定まる。カム側プラ
ンジャ７が作動油を加圧していない期間においては、前
述したように、圧力吸収室４３内に機関潤滑油圧が導入
されているが、この潤滑油圧が低い場合には、ピストン
４２の初期位置が、図２の左寄りとなり、圧力吸収室４
３が比較的縮小した状態となる。そのため、ピストン４
２が限界まで移動するまでに吸収可能な油量は、比較的
多い。従って、吸排気弁２の開弁の遅れは大きくなる。

【００３１】これに対し、潤滑油圧が高い場合には、ピ
ストン４２の初期位置が、図２の右寄りとなり、圧力吸
収室４３が比較的拡張した状態となる。そのため、ピス
トン４２が限界まで移動するまでに吸収可能な油量は、
比較的少ない。従って、吸排気弁２の開弁の遅れは小さ
くなる。

【００３２】また、内燃機関の潤滑油圧は、機関回転数
の増加に伴って高圧（但し、図示せぬリリーフバルブの
開弁圧でもって略一定）となるので、機関低速域では図
２のような初期位置となって開弁の遅れが大きく、機関
高速域ではこれよりも右寄りの初期位置となって開弁の
遅れが減少する。

【００３３】そして、吸排気弁２が開弁し始めた後、そ
のリフト途中の適宜な時点で、前述したように解放弁２
１のソレノイド３８に対する通電を停止すれば、その時
点で吸排気弁２が着座動作に転じるようになり、リフト
量を任意に制御できる。尚、図示例では、主弁機構２２
が加圧作動油を低圧側としてアキュムレータ１１へ解放
しているが、パイロット弁機構２３と同じく大気圧中に
解放してもよい。但し、上記実施例のようにアキュムレ
ータ１１に解放すれば、作動油の圧力エネルギを回収で
きるので、燃焼消費率の点では有利となる。

【００３４】上記構成では、特に、背圧室２９内の作動
油を圧力吸収室４３に導入させることで、主弁体２５を
リフトさせ、吸排気弁２の開弁時期を遅らせているの
で、主油圧室９内の油圧を直接圧力吸収室４３に導入す
る場合に比較して、実際に圧力吸収室４３に流入する流
量が少なくて済み、小型の副シリンダ室４１でもって開
弁時期の可変制御を実現できる。

【００３５】この実施例は、吸排気弁２として、吸気弁
または排気弁のいずれにも適用可能である。

【００３６】すなわち、この可変動弁装置を吸気弁側に
適用すれば、図３にバルブリフト特性を示すように、機
関高速域では吸気弁の開弁時期が相対的に早まるので、
排気弁とのバルブオーバーラップが大となり、出力増大
の上で有利となる。逆に、機関低速域では、吸気弁の開
弁時期が相対的に遅くなることでバルブオーバーラップ
が減少し、燃焼の安定化が図れる。尚、図３の破線は、
解放弁２１によりリフト量を可変制御した場合の特性例
を示している。

【００３７】一方、機関低速時に排気弁の開弁時期が早
いと、排気損失が大きくなり、残留ガスが増加するが、
この実施例の可変動弁装置を排気弁の駆動に適用すれ
ば、低速域で排気弁の開弁時期を相対的に遅らせること
ができ、燃費の向上やエミッションの改善が図れる。ま
た機関高速域では、排気弁の開弁時期が相対的に早まる
ので、ガス交換の上で有利となる。

【００３８】次に、図４は、この発明の第２実施例を示
すもので、特に圧力吸収室４３を形成する副シリンダ４
１部分のみを示している。尚、これ以外の部分は、図１
の第１実施例と同様の構成である。

【００３９】この実施例においては、副シリンダ４１と
ピストン４２の大径部４２ａとの間、詳しくはその小径
部４２ｂ外周部分に、環状油圧室５１が形成されてお
り、ここに、油圧供給口５２を介して外部から制御油圧
が導入されるようになっている。この制御油圧として
は、油圧源（機関潤滑用オイルポンプもしくは他のオイ
ルポンプ）からの油圧を、リリーフ弁あるいはデューテ
ィ制御弁等の油圧制御弁でもって所望の圧力に調圧した
圧力が用いられる。すなわち、この実施例では、圧力吸
収室４３から作用する機関潤滑油圧に加えて、制御油圧
によってピストン４２が一方へ付勢され、かつこれに対
向するようにリターンスプリング４８の付勢力が作用す
るようになっており、これらによってピストン位置可変
設定手段が構成されている。

【００４０】この実施例においては、制御油圧が低いと
きには、ピストン４２の初期位置が図３のように定ま
り、吸収可能な油量は比較的多い。従って、吸排気弁２
の開弁の遅れは大きくなる。

【００４１】これに対し、制御油圧が高いときには、ピ
ストン４２の初期位置が図３の右寄りとなり、吸収可能
な油量は比較的少ない。従って、吸排気弁２の開弁の遅
れは小さくなる。

【００４２】このように、この第２実施例では、開弁の
遅れ量が制御油圧によって自由に可変制御できることに
なり、制御の自由度は大きくなる。従って、この構成
は、吸気弁あるいは排気弁のいずれにも適用可能であ
る。尚、ピストン４２の初期位置は、制御油圧のほか、
前述したように潤滑油圧の影響も受けるが、受圧面積等
を適宜に設定すれば、その影響を小さくでき、実質的に
制御油圧のみでピストン４２の位置を制御することが可
能である。逆に潤滑油圧の影響が大きくなるように受圧
面積等を設定することも可能であり、その場合には、前
述した第１実施例と同様に、低速域ほど開弁の遅れが大
きくなる基本的特性を有するものとなる。

【００４３】またピストン位置可変設定手段としては、
図示は省略するが、磁性体からなるピストン４２に近接
してソレノイドを配設し、その磁力を通電量の可変制御
により変化させて位置決めする構成なども可能である。

【００４４】次に、図５は、解放弁２１のパイロット弁
機構６１を圧力バランス形リリーフ弁とした第３実施例
を示している。尚、このパイロット弁機構６１以外の部
分については、第１実施例と基本的に同一の構成を有し
ている。

【００４５】先ず、このパイロット弁機構６１によるリ
フト量の制御原理について説明する。前述した圧力吸収
室４３による開弁の遅れ期間が終了して主油圧室９内の
作動油の圧力Ｐ１が上昇すると、弁側プランジャ６が往
動して吸排気弁２がリフトする。この場合、前述したよ
うに、機関回転数が一定であれば、加圧作動油の圧力Ｐ
１と吸排気弁２のリフト量とは対応関係にある。従っ
て、加圧作動油の圧力Ｐ１に基づいて吸排気弁２のリフ
ト量を制御することが可能であり、つまり、吸排気弁２
のリフト量を制御するには、加圧作動油の圧力Ｐ１が所
望のリフト量に対応する圧力になったときに、主弁体２
５を開弁（リフト）させればよい。特に、主弁体２５が
着座した状態では、背圧室２９の作動油の圧力Ｐ２が加
圧作動油の圧力Ｐ１と同圧であるから、背圧室２９内の
作動油の圧力Ｐ２によって主弁体２５の開弁時期を制御
することができる。

【００４６】このようなことから、本実施例では、パイ
ロット弁機構６１を外部からＯＮ，ＯＦＦ制御するので
はなく、背圧室２９内の作動油の圧力Ｐ２が所望のリフ
ト量に対応する圧力になったときに、上記パイロット弁
機構６１が自動的に開弁し、主弁体２５をリフトさせる
ようにしている。すなわち、このパイロット弁機構６１
は、摺動可能に支持されたニードル状のパイロット弁体
６２を有し、このパイロット弁体６２がパイロット弁座
６３に着座している状態では、背圧室２９とアキュムレ
ータ１１との間を遮断し、該パイロット弁体６２がパイ
ロット弁座６３からリフトすると、両者が連通するよう
になっている。

【００４７】パイロット弁体６２は、パイロット弁座６
３に着座した状態においては、パイロット弁座６３を通
して作用する背圧室２９内の油圧によってパイロット弁
座６３からリフトする方向へ押圧される一方、パイロッ
トばね６４の付勢力およびソレノイド６５の磁力によっ
てパイロット弁座６３に着座する方向へ押圧されてい
る。そして、ソレノイド６５の磁力は、その電流の大き
さに比例する。

【００４８】すなわち、着座時におけるパイロット弁体
６２の作動油に対する受圧面積をＳ３とすると、パイロ
ット弁体６２は、押圧力Ｆ３＝Ｐ２・Ｓ３でもってリフ
ト方向へ押圧されている。また、パイロットばね６４の
押圧力をＦ４、ソレノイド６５の磁力をＦ５とすると、
パイロット弁体６２は、押圧力（Ｆ４＋Ｆ５）でもって
着座方向へ押圧されている。従って、パイロット弁体６
２は、Ｆ３＜（Ｆ４＋Ｆ５）であれば着座し続け、Ｆ３
＞（Ｆ４＋Ｆ５）になるとパイロット弁座６３からリフ
トする。

【００４９】ここで、ソレノイド６５の磁力は、その電
流の大きさに比例し、従って、その電流を制御すること
により押圧力Ｆ５ひいては押圧力（Ｆ４＋Ｆ５）を可変
制御できる。

【００５０】上記パイロットばね６４の押圧力Ｆ４およ
びソレノイド６５の磁力の大きさは、次のように設定さ
れている。すなわち、内燃機関のアイドル時には、ソレ
ノイド６５への通電が停止され、その磁力が０となる。
従って、このときには、パイロットばね６４の押圧力Ｆ
４によってパイロット弁体６２の開閉が制御されること
になり、パイロットばね６４の押圧力Ｆ４は、吸排気弁
２がアイドル時における所要のリフト量に達したとき
に、つまり加圧作動油の圧力Ｐ１がアイドル時に対応し
た所定の圧力に達したときにパイロット弁体６２が開弁
するような大きさに設定されている。

【００５１】一方、アイドル時以外の運転時には、ソレ
ノイド６５に適宜に通電され、その磁力によってパイロ
ット弁体６２の開閉が制御されている。つまり、吸排気
弁２が所望の量だけリフトし、加圧作動油の圧力Ｐ１
（＝Ｐ２）が所望の圧力になったときに、Ｆ３＞（Ｆ４
＋Ｆ５）となるように、ソレノイド６５の磁力が調節さ
れる。具体的には、ソレノイド６５へ通電される電流の
大きさは、マイクロコンピュータを用いた図示せぬコン
トロールユニットにより、内燃機関の回転数や負荷等の
運転条件に基づいて演算かつ制御される。

【００５２】尚、ソレノイド６５に最大設定電流（ソレ
ノイド６５の許容最大電流の７０〜８０％程度に設定さ
れている。）が通電されると、加圧作動油の圧力が最大
になってもパイロット弁体６２がリフトすることができ
ないようになっている。

【００５３】次に上記構成における第３実施例の作用を
パイロット弁機構６１を中心に説明する。カムシャフト
１０が回転し、前述した遅れ期間の後に主油圧室９内の
圧力Ｐ１が上昇すると、弁側プランジャ６が往動し、こ
れと一体に吸排気弁２がリフトする。

【００５４】ここで、吸排気弁２の全リフト期間を通じ
てＦ３＜（Ｆ４＋Ｆ５）になっていれば、吸排気弁２
は、カムシャフト１０のカムプロフィールに沿ってリフ
トする。つまり、カム１０ａの形状によって定まる最大
リフト量までリフトし、かつその後、バルブスプリング
３の付勢力によって着座する。

【００５５】これに対し、吸排気弁２のリフト途中にＦ
３＞（Ｆ４＋Ｆ５）となるようにソレノイド６５の磁力
が設定されていれば、吸排気弁２のリフトの途中でパイ
ロット弁体６２がリフトし、背圧室２９内の作動油をア
キュムレータ１１側に解放する。この結果、背圧室２９
内の作動油の圧力Ｐ２が低下して、第１油室２７内から
主弁体２５に作用する押圧力Ｆ１が、背圧室２９内から
主弁体２５に作用する押圧力Ｆ２よりも相対的に大きく
なる。従って、主弁体２５がリフトし、主油圧室９内の
加圧作動油をアキュムレータ１１側に解放する。これに
より、主油圧室９内の加圧作動油の圧力が低下し、吸排
気弁２がバルブスプリング３の付勢力によってリフト途
中から着座作動に転じる。

【００５６】このように上記実施例の可変動弁装置にお
いては、吸排気弁２は、所望量だけリフトした後、自動
的に着座動作を開始することになり、ソレノイド６５を
サイクル毎にＯＮ，ＯＦＦ制御する必要がない。つまり
マイクロコンピュータにおいて、サイクル毎の通電停止
時期の演算が必要なく、ソレノイド６５に対する通電量
だけを演算，制御すればよい。従って、その演算の負荷
が軽減され、かつ応答性等の要求が緩和される、という
利点がある。

【００５７】尚、上記図５の構成では、パイロット弁機
構６１の出口側がアキュムレータ１１へ連通している
が、第１実施例のパイロット弁機構２３と同様に大気圧
中に解放するようにしてもよい。

【００５８】また、図５に示したパイロット弁機構６１
と図４に示したようなピストン位置可変設定手段あるい
は他のピストン位置可変設定手段とを組み合わせること
も当然可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
によれば、吸排気弁の開弁時期とリフト量の双方を同時
に可変制御することが可能となり、機関運転条件に一層
適したバルブリフト特性を得ることができる。特に、不
安定な燃焼圧力に依存せずに開弁の遅れ量を可変制御で
きるので、気筒間のばらつきやサイクル毎の変動を抑制
して、安定した制御が可能となる。

【００６０】また、請求項２のように機関潤滑油圧によ
りピストンの初期位置を設定するようにすれば、単純な
構成でもって機関回転数に応じた開弁時期制御を実現で
きる。

【００６１】また、請求項３のように所望の圧力に調圧
した制御油圧を用いれば、制御の自由度が大きくなり、
種々の要求に応じた開弁時期制御を実現できる。

【００６２】そして請求項４のようにパイロット弁機構
として、通電の有無により開閉動作する電磁弁を用いれ
ば、リフト量の可変制御を気筒間でばらつくことなく確
実に行うことができる。

【００６３】また請求項５のようにパイロット弁機構を
構成すれば、吸排気弁が所望の量だけリフトしたときに
自動的に着座動作を開始することになり、パイロット弁
機構を外部からサイクル毎にＯＮ，ＯＦＦ制御する必要
がない。従って、マイクロコンピュータにおける演算の
負荷が著しく減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る可変動弁装置の第１実施例を示
す断面図。

【図２】その要部の拡大断面図。

【図３】この第１実施例を吸気弁に適用した場合のバル
ブリフト特性図。

【図４】第２実施例の要部を示す拡大断面図。

【図５】第３実施例を示す断面図。

【符号の説明】

２…吸排気弁３…バルブスプリング６…弁側プランジャ７…カム側プランジャ９…主油圧室１１…アキュムレータ（低圧側）２１…解放弁２３…パイロット弁機構２５…主弁体２９…背圧室３０…オリフィス４１…副シリンダ４２…ピストン４３…圧力吸収室４８…リターンスプリング６１…パイロット弁機構６２…パイロット弁体６５…ソレノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井之口岩根神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者徳桝宏始埼玉県東松山市箭弓町３−13−26 株式会社ゼクセル東松山工場内 (72)発明者田上晶文埼玉県東松山市箭弓町３−13−26 株式会社ゼクセル東松山工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブスプリングにより閉方向へ常時付
勢された吸気弁または排気弁と、カムシャフトにより駆動され、かつ作動油を加圧するカ
ム側プランジャと、カム側プランジャにより加圧された作動油によって一方
へ動作し、上記吸気弁または排気弁をリフトさせる弁側
プランジャと、上記カム側プランジャによって加圧される油圧室の圧力
をリフト方向へ受け、かつリフト時に油圧室の圧力を低
圧側に解放する主弁体、上記油圧室の作動油がオリフィ
スを介して導入され、この導入された作動油の圧力によ
って上記主弁体を着座方向へ付勢する背圧室、およびこ
の背圧室と低圧側との間を開閉するパイロット弁機構を
有する解放弁と、副シリンダ内に摺動可能に配置されたピストンによって
隔成され、かつ上記背圧室から加圧された作動油が流入
可能な圧力吸収室と、カム側プランジャが作動油を加圧していない期間におけ
る上記ピストンの初期位置を可変的に設定するピストン
位置可変設定手段と、を備えてなる内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】上記ピストン位置可変設定手段は、上記
ピストンに、該ピストンを一方へ付勢するように内燃機
関の潤滑油圧を作用させるとともに、この潤滑油圧に対
向してピストンを他方へ付勢するようにリターンスプリ
ングを設けた構成であることを特徴とする請求項１記載
の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】上記ピストン位置可変設定手段は、上記
ピストンに、該ピストンを一方へ付勢するように所望の
圧力に調圧した制御油圧を作用させるとともに、この制
御油圧に対向してピストンを他方へ付勢するようにリタ
ーンスプリングを設けた構成であることを特徴とする請
求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】上記パイロット弁機構は、通電の有無に
より開閉動作する電磁弁であることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】上記パイロット弁機構は、パイロット弁座からリフトすることによって上記背圧室
を低圧側に解放し、かつ着座した状態では上記背圧室を
低圧側に対して遮断するとともに、上記背圧室の油圧を
リフト方向へ受けるパイロット弁体と、上記背圧室の油圧が所望のリフト量に対応する油圧に達
したときに上記パイロット弁体がリフトするように、上
記パイロット弁体に対し着座方向へ向けて押圧力を可変
的に付与するソレノイドと、を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の内燃機関の可変動弁装置。