JPS62267513A - 内燃機関用弁作動モ−ド可変式動弁装置の制御方法 - 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〕 本発明は内燃機関の動弁装置に係り、より詳しくは、エ
ンジン作動条件に応じて吸気弁または排気弁の作動モー
ドを切換えることができる動弁装置の制御方法に関する
。

〔従来の技術〕

エンジン作動条件に応じて吸・排気弁のバルブタイミン
グおよびバルブリフト量を可変することの可能な動弁装
置は知られている。例えば、特開昭５９−１９４０１５
号公報に開示された動弁装置では、カムシャフトに高速
用カムプロフィルを備えたカムと低速用カムプロフィル
を備え゛たカムとの２種のカムから成るカムピースが軸
方向摺動自在に設けである。このカムピースは方向切換
弁で制御される空気力式７クチユエータにより軸方向に
移動させ得る様になっている。カムピースをいずれがの
方向にシフトさせれば、カムピースは一方のカムがロッ
カーアームに係合した状態から他方のカムがロッカーア
ームに係合する状態へと切換えられ、バルブタイミング
およびバルブリフトが変化する。

亦、多気筒エンジンに於て、機関の軽負荷時に一部の気
筒の作動を停止させて残りの気筒のみを稼動させ、高負
荷時に全気筒を作動させる分割運転制御を行うことも知
られている。この様な制御を行うには、一部の気筒の吸
・排気弁の作動を選択的に停止させ得る様に動弁装置を
構成すればよい。即ち、例えば特開昭５９−１９４００
７号公報に開示された動弁装置においては、カムシャフ
トには通常のカムプロフィルを備えたバルブ稼動用カム
と、カムノーズが無くカムヒールのみから成るバルブ休
止用カムとが各バルブ毎に設けられている。この動弁装
置ではロッカーアームが摺動可能にロッカーアームシャ
フトに装着されており、ロッカーアーム自体を軸方向に
摺動させることによりバルブを作動状態から休止状態へ
と又はその逆に切換える様になっている。

同様に、各気筒毎に２つの吸気弁と２つの排気弁を備え
た４バルブエンジン、又は、各気筒毎に２つの吸気弁と
１つの排気弁を備えた３バルブエンジンに於て、前述し
た構成の動弁装置により機関低速時に吸気弁の一方を停
止させて燃焼室内の混合気流にスワールを発生させて燃
焼を改善することも知られている。

この様に、弁作動モードを可変制御することの可能な動
弁装置においては、バルブタイミングおよびバルブリフ
トを可能にするかエンジンを分割運転制御するかスワー
ルを増強するかの夫々の目的に応じてカムプロフィルが
決定されかつ弁の作動モードが切換えられる。

この種の動弁装置では、エンジン運転条件の変化に応じ
て弁作動モードを迅速に切換えないとエンジン運転性を
損う。特に、一部気筒体止モードからアクセルを踏込ん
で全気筒作動モードへと切換える時には迅速な切換えが
必要である。

前記特開昭５９−１９４００７号に開示された動弁装置
は油圧力を利用してロッカーアームを移動させる様にな
っている。しかるにこれは油圧圧送距離が長いので切換
信号が発生してからロッカーアームが移動するまでに時
間がかかり、切換えの応答性が悪く、動力損失が大きい
という問題がある。

前記特開昭５９−１９４０１５号で提案された様に空気
圧を利用して弁作動モードを切換える場合には応答性の
面でと良いが、ニアコンプレッサを装着しなければなら
ず、動力消費も大きい。

そこで本願出願人は先に、実願昭６０−８３９１８号に
おいて、エンジン条件の変化に応じて迅速に弁作動モー
ドを切換えることができかつ動力消費の小さな弁作動モ
ード可変式動弁装置を提供した。それによれば、前記ロ
ッカーアームシャフトは中空に形成され、その内部には
ロッカーアームに連動する摺動軸が軸方向摺動可能に装
着され、摺動軸は該ロッカーアームがいずれか一方のカ
ムに係合する第１位置とロッカーアームが他方のカムに
係合する第２位置との間で変位する。前記摺動軸はばね
手段により常時第１位置に向って付勢されるが、前記ロ
ッカーアームシャフト内には弁作動モード切換え時に摺
動軸を第２位置の方向に駆動する油圧アクチュエータが
設けられる。前記油圧アクチュエータと摺動軸との間に
はラチェット式のロック機構が設けられ、前記油圧アク
チュエータの作動毎に前記摺動軸が交互に第２位置にロ
ックされまたは第２位置から釈放される。前記油圧アク
チュエータの近傍にはポンプ室を備えたカムシャフトに
より駆動される油圧ポンプが設けられ、この油圧ポンプ
の吐出ポートには電磁式開閉弁が設けられている。こう
して油圧ポンプをカムシャフトで駆動する様にすること
により油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間の圧送距
離が非常に短くなり、油圧の伝達と効率的かつ迅速に行
われ、切換えの応答性を向上することが可能となった。

〔発明が解決すべき問題点〕 しかるに上記の弁作動モード可変式動弁装置ではエンジ
ン回転数、負荷等の条件に応じて制御ユニットからの信
号に基づき上記電磁開閉弁を開閉作動させるが、その作
動タイミング、即ち！離開閉弁に制御電圧を入力してか
ら実際に電磁開閉弁が開閉作動をするまでに１．時間だ
け遅れがあり、そのため作動信頼性に悪影響を及ぼすこ
とが判明した。

本発明の目的は、上述の如きエンジン条件の変化に応じ
て迅速に弁作動モードを切換えることができかつ動力消
費の小さな弁作動モード可変式動弁装置において、１１
ｔｉｆｆ開閉弁の作動遅れを解消することができるつ 〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために本発明によれば吸気弁また
は排気弁に作動的に保合するロッカーアームを揺動可能
かつ軸方向摺動可能にロッカーアームシャフトに装着し
、機関クランク軸に同期回転するカムシャフトにカムプ
ロフィルの異なる２つのカムを互いに隣接するべく配置
し、ロッカーアームを油圧アクチュエータにより軸方向
に摺動させていずれか一方のカムに択一的に係合させる
ことにより吸気弁または排気弁の作動モードを切換え、
前記油圧アクチュエータを電磁式開閉弁付き吐出ポート
を備えかつカムシャフトにより駆動される油圧ポンプに
連結した弁作動モード可変式動弁装置において、上記油
圧アクチュエータの作動時に上記１１磁式開閉弁を作動
する隙に該電磁式開閉弁への電圧印加から実際に該電も
ｎ式開閉弁が開閉作動するまでの遅れ時間を見込んで電
磁式開閉弁に電圧印加するごと苓特（牧とする弁作動モ
ード可変式動弁装置の制御方法が提供される。

〔実施例〕

次に、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

先ず、第２図を参照して、本発明の動弁装置を適用する
ことの可能なエンジンの一例を説明するに、このエンジ
ン１０は６気筒４バルブ００１１　Ｇエンジンとして構
成されており、各気筒１２毎に２つの吸気弁１４と２つ
の排気弁１６を有する。第２図では第１〜第３気筒につ
いては吸・排気弁の位置が示してあり、第４〜第６気筒
についてはロッカーアーム１８が示しである。各気筒の
２つの吸気弁または排気弁は１つロッカーアーム１８に
より開閉される。２本の口・ツカ−アームシャフト２０
および２本のカムシャフト２２は夫々一点鎖線および二
点鎖線で模式的に示した。夫々の気筒の各対の吸気弁ま
たは排気弁の動弁装置は同様な構成を有するので、以下
には任意気筒の吸気弁対の動弁機構について説明する。

また、本発明は、２バルブエンジン、３バルブエンジン
、６気筒以外のエンジン、分割運転制御エンジン、可変
バルブタイミング・可変バルブリフト型エンジンのいず
れにも適用できるが、以下には分割運転制御する場合の
動弁装置について説明する。

第３図において、２４は吸気ポート、２６はバルブシー
ト部、２８はバルブガイド、３０は吸気弁、３２はバル
ブスプリング、３４はスプリングリテーナ、３６はバル
ブリフタ、３８はタペットクリアランス調節用のシムで
あり、これらはいずれも周知の構成を有する。

第１図および第３図において、シリンダヘッド４０には
クランク軸と同期回転するカムシャフト２２が軸支して
あり、このカムシャフトには各吸気弁ごとにカムプロフ
ィルの異なる２つのカム４２　、４４が設けである。第
１カム４２はカムノーズを有する通常のカムプロフィル
を有し、通常の作動モードで吸気弁を開閉する。第２カ
ム４４はカムノーズが無く、カムヒール部（ベース内部
）のみの真円形プロフィルを有し、吸気弁の作動を休止
させることを目的としている。

シリンダヘッド４０にはロッカーアームシャフト２０が
回転不能かつ摺動不能に固定しである。

ロッカーアームシャフト２０には第２図に示す配置に従
いロッカーアーム１８が揺動可能かつ摺動可能に装着し
である。ロッカーアーム１８は第１〜４図に示す形状を
有し、カムシャフト２２のカム４２によりロッカーアー
ムシャフト２０を中心として揺動して、カムの回転運動
を上下運動に変換してバルブリフタ３６に伝えるもので
ある。この実施例ではロッカーアーム１８のレバー比は
１に近いので、ロッカーアームはカムとバルブリフタと
の間に介在せられた揺動式スペーサであると考えことも
できる。第１図から分る様に、ロッカーアーム１８をシ
ャフト２０上で図中右方に移動させれば（第１位置）、
ロッカーアーム１８は弁作動用第１カム４２　、４２と
係合して吸気弁３０を開閉駆動する。左方に移動させて
（第２位置）弁体止用第２カム４４　、４４と係合させ
れば、ロッカーアーム１８は揺動せず、吸気弁３０は閉
弁したままとなる。

次に、弁作動モード切換え機構、即ち、ロッカーアーム
１８の位置を切換えるための機構について説明する。第
１図に示す様に、ロアカーアームシャフト２０は中空で
あり、その中に揺動軸４６が摺動自在に収蔵しである。

摺動軸４６はばね４８により図中右方に付勢されている
。摺動軸４６には突起付き円筒形のフロータ５０が摺動
自在に嵌合してあり、このフロータ５０は摺動軸４６に
支承された左右一対のばね５２　、５４により中間位置
に付勢されている。フロータ５０の突起５６はロッカー
アームシャフト２０のスロット５日を貫通して半径方向
外方に突出していて、ロッカーアーム１８のビン穴に係
合している。従って、このフロータ５０は、摺動軸４Ｂ
の左右方向の移動をばね５２　、５４を介してロッカー
アーム１８に伝え、ロッカーアームの位置を切換える役
割を果す。

しかし、位置の切換えは、カム４２および４４のカムヒ
ール部（ベース内部）が同時にロッカーアームに接触す
る様な回転角位置にカムシャフト２２がある時に行うこ
とが好ましい。このため、前記角位置になるまでロッカ
ーアーム１８の摺動を抑制し、前記角位置になった時に
初めてロッカーアーム１８を釈放して摺動させるタイミ
ング式トリップ機構が設けである。第３図および第４図
に示す如く、このトリップ機構はロッカーアーム１８の
ボス部６０に枢着された掛止レバー６２を備え、このレ
バー６２はばね（図示省略）により第３図反時計方向に
付勢されていて、その下側アーム６４がロッカーアーム
シャフト２０の外周に所定距離を隔てて設けた２つの掛
止溝６６．６８（第４図）のいずれかに嵌合する様にな
っている。また、カムシャフト２２にはタイミング用カ
ム７０が設けてあり（第４図）、カムシャフト２２が前
記角位置に来た時にカムフォロア７２およびブツシュロ
ッド７４を介して掛止レバー６２を第３図時計方向に揺
動させる様になっている。この様な構成であるから、ロ
ッカーアーム１８が第１図に示した第１位置にある時に
摺動軸４６が左方移動してフロータ５０の右側のばね５
４が圧縮されても、カムシャフト２２が前記角位置に回
動するまではロッカーアーム１８はロッカーアームシャ
フト２０に掛止されており、所定タイミングになって初
めて掛止レバー６２が溝６６から引きはずされてロッカ
ーアーム１８の左方移動が可能となるのである。この時
にはフロータ５０を介して伝えられるばね５４の作用に
よりロッカーアーム１８は急速に第２位置に向って左方
に移動し、掛止レバー６２のアーム６４は他の溝６８に
係合する。

摺動軸４６が右方移動した場合も前述と同様にロアカー
アーム１８は所定のタイミング（角位置）で釈放され、
第１位置に移動することが理解できよう。

次に、摺動軸４６の駆動機構について述べるに、この駆
動機構は油圧ポンプ７６と油圧アクチュエータ７８から
成る。油圧ポンプ７６はカムシャフト２２に設けたポン
プ用カム８０により駆動させるポンププランジャ８２を
備え、プランジャ８２はカムシャフト２２の一回転毎に
リザーバ（図示せず）から逆止弁付きの入口８３を介し
てオイルを吸込んでポンプ室８４内で加圧し吐出ポート
８６に吐出する。吐出ポート８６はエンジン制御コンピ
ュータＥＣＵ１００によりエンジン回転数信号ＳＮ、負
荷信号ＳＬ、エンジン水温信号Ｓ？、カムシャフト回転
信号Ｓ８、等に応じて制御される電１ｉＯＮ１０ＦＦ弁
８８に接続される。油圧アクチュエータ７８はシリンダ
ヘッド４０に形成したシリンダボア内に嵌合したプラン
ジャ９０から成り、作動室９２はポンプ室８４と連通し
ている。従って、ポンププランジャ８２の１回の圧送ス
トローり中にコンピュータ１００の指令により電磁弁８
８を閉じれば、吐出ポート８６へのオイル吐出が阻止さ
れてオイルは作動室９２内に流入し、油圧アクチュエー
タ７８のプランジャ９０を１回だけ第１図左方にストロ
ークさせるであろう。このストロークはラチェット式ロ
ック機構９４を介して摺動軸４６に伝えられ、ロック機
構９４はプランジャ９０が摺動するごとに交互に摺動軸
４６を左方突出位置にロックしまたは突出位置から釈放
する。

ロック機構９４はつめ付きロータ９６、プランジャ９０
と一体のラチェット９８、ロッカーアームシャフト２０
の内周面に形成されたラチェツト歯（図示せず）、等か
ら構成されるがノック式ボールペンのロック機構として
周知のものであり、また、本発明とは直接関係ないので
詳しい説明は省略する。いずれにしろ、プランジャ９０
が１回だけ左方にストロークを行うとロータ９６がラチ
ェット９８の歯により回転せられてロータ９６のつめが
ラチェツト歯から外れる。この状態では、ロータ９６は
軸方向に摺動可能となり、ばね４８（第１図）によって
右方に付勢されている摺動軸４６はロータ９６カくラチ
ェット９８に衝当するまで右方移動し、ロッカーアーム
１８はトリップ機構が外れた時には第１位置（第１図）
に移動して第１カム４２に係合する。これにより吸気弁
３０は通常の作動モードで開閉せられる。

電磁弁８８を再度閉鎖することによりプランジャ９０が
更に１回左方ストロークを行うと、ロータ９６はラチェ
ット９８により左方に移動せられると共に１ピツチだけ
円周方向に回転し、ロータ９６のつめはラチェット歯に
掛止せられる。この状態では摺動軸４６はばね４８の作
用に抗して左方移動し、ばね５４を圧縮蓄勢する。前述
した様に所定タイミングでトリップ機構が引きはずされ
ると、ロッカーアーム１８は釈放されてばね５４の作用
により第２位置に急速移動し、第２カム４４と係合する
。第２カム４４はカムヒール部のみから成り、カムノー
ズを有さないので、吸気弁３０のリフトは生ぜず、吸気
弁３０と閉弁したままとなる。

コンピュータ１００の指令により再度電磁弁８８を閉じ
ると、ロータ９６は軸方向に摺動可能な前述の状態に戻
り、ロッカーアーム１８は第１位置に復帰する。この様
に、電磁弁８８をポンププランジャ８２の１回のストロ
ークに相当する短時間中閉弁するだけで、吸気弁の作動
モードを交互に切換えることができる。

ＥＣＵｌｏｏは第５図に示す如く、また上述の如く、エ
ンジン回転数信号ＳＨ１負荷信号（スロットル開度信号
）ＳＬ、エンジン水温信号Ｓ７が夫々ステ、プ５０１　
、５０３　、５０５で夫々の所定値であると判断される
と切換信号を出し例えば当該吸気弁の作動を停止する（
ステップ５０７）、尚、吸気弁を具体的にどのような条
件のもとで停止するかということは種々公知でありまた
本発明の関与するところではない。

吸気弁が作動停止状態になると、カムシャフト回転信号
ＳＲが所定値か否かを判定しくステ・ノブ５０９）、電
磁弁８８の制御回路１１０（第１図）に電流を流すタイ
ミングか否かを判定する。つまり、電磁弁８８は上述の
如くカムシャフト２２により回転駆動されるポンプ用カ
ム８０によるポンププランジャ８２の圧送ストローク合
わせて閉弁するものであるがその閉弁開始タイミングは
プランジャ８２が圧送ストロークを開始する時期に合わ
せるのが好ましい。プランジャ８２の圧送ストロークは
ポンプ用カム８０のベース内部から始まりそのカムノー
ズトップに達すると圧送ストロークが終了しポンプ室８
４の油圧は最高になる。摺動軸４６はポンプ室８４内の
油圧が高まるにつれて徐々に左方に移動するがロッカー
アーム１８は圧送ストロークの完了時、即ちポンプ室油
圧が最大になった時点で左方に動き初めｔ２時間（第６
図）で移動を完了する。しかるに、電磁弁８８は前述の
如く制御電圧を印加してから実際に閉弁作動するまでｔ
１時間の遅れがあるからこのｔ１時間を見込んでその分
だけ早く電磁弁８Ｂに電圧を印加する（ステップ５１１
）。その結果を電磁弁８８はＬ１時間経過後に作動する
ことになる（ステップ５１３）。以上の説明から解るよ
うに遅れ時間ｔ、の基礎としてはポンプ用カム８０がベ
ース円にさしかかる時期としそれよりも１．時間前に電
磁弁に電圧を印加すればよいが、実際的にはポンプ用カ
ム８０の駆動源であるカムシャフト２２の回転信号をひ
ろい、即ちカムシャフト２２の回転を１回転ごとにパル
ス出力するようにしておきかつそのパルス信号発生をポ
ンプ用カムがベース円にさしかかる時期より１．時間前
の角度位置とすることによりカムシャフト回転信号と同
時に電磁弁に電圧印加すればよいことになる。すなわち
、吸気弁の作動停止のための切換信号が出された後に最
初にカムシャフトの回転パルス信号が入力されるのと同
時にＴＬ電磁弁電圧印加をすれば、電磁弁８８はそれか
らし１時間後にポンププランジャの圧送ストローク開始
に同期して閉弁開始する。

このようにカムシャフトの回転信号を基準とすれば切換
信号が何時出力されても常にその後の最初のカムシャフ
ト回転信号と同時に電磁弁への電圧印加が行われるので
常に同じタイミングで電磁弁を制御でき安定した信頼性
の高い制御が期待できる。

以上に説明した各構成要素のタイミング関係は第６図に
示しである。

尚、電磁弁の開閉タイミングはポンププランジャが最も
後退した点、即ちポンプ用カム８０のカムリフトの最小
点に一致させるのが好ましいが必ずしもその必要はない
。

〔発明の効果〕

以上に記載した通り本発明によれば吸排気弁のモード切
換時にはその切換信号の出力時期とは関係なく常に同じ
タイミングで電磁弁を開閉制御でき、しかもその開閉作
動を作動開始信号から実際の作動開始までの時間的ずれ
を見込んで早めに作動開始信号を出力するでようにした
ので上述の如きエンジン条件の変化に応じて迅速に弁作
動モードを切換えることができかつ動力消費の小さいと
いう利点は保有したままその制御信転性を一層向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動弁装置の一部切り欠き平面図で口・
ツカ−アームは鎖線で示してあり、第２図はシリンダヘ
ッドの模式的平面図、第３図は第１図のＩ［Ｉ−ＩＩＩ
線に沿ったシリンダヘッドの一部の垂直断面図、第４図
はトリップ機構およびロッカー７−ムを示す斜視図、第
５図は本発明の制御方法を示すフローチャー１・図、第
６図は本発明における動弁装置の制御方法を説明するた
めの各構成要素のタイミングチャート図。 １日・・・ロッカーアーム、 ２０・・・ロッカーアームシャフト、 ２２・・・カムシャフト、　　　４２・・・第１カム、
４４・・・第２カム、　　　　　４６・・・摺動軸、７
６・・・油圧ポンプ、 ７８・・憎由圧アクチュエータ、 ８２・・・ポンププランジャ、　８４・・・ポンプ室、
８８・・・電磁開閉弁、　　　　９０・・・プランジャ
、９４・・・ラチェット弐ロック機構、 １００・・・ｃｐｕ。 第２図 第４図 ■ 第１図 １８・・・ロッカーアーム ２０・・・ロノカーアームンヤフト ２２・・・カムシャフト ７６・・・ｌ重圧ポング ア８・・・油圧アクチュエータ ８８・・・電磁弁 ９０・・・プランツヤ ９４・・・ロック機構 第３図 第５１２Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁または排気弁に作動的に係合するロッカーアーム
   を揺動可能かつ軸方向摺動可能にロッカーアームシャフ
   トに装着し、機関クランク軸に同期回転するカムシャフ
   トにカムプロフィルの異なる２つのカムを互いに隣接す
   るべく配置し、ロッカーアームを油圧アクチュエータに
   より軸方向に摺動させていずれか一方のカムに択一的に
   係合させることにより吸気弁または排気弁の作動モード
   を切換え、前記油圧アクチュエータを電磁式開閉弁付き
   吐出ポートを備えかつカムシャフトにより駆動される油
   圧ポンプに連結した弁作動モード可変式動弁装置におい
   て上記油圧アクチュエータの作動時に上記電磁式開閉弁
   を作動する際に、該電磁式開閉弁への電圧印加から実際
   に該電磁式開閉弁が開閉作動するまでの遅れ時間を見込
   んで電磁式開閉弁に電圧印加することを特徴とする弁作
   動モード可変式動弁装置の制御方法。