(57)【要約】    【課題】複数の気筒の動弁機構の構造あるいは剛性の相違によって生ずるバルブリフト量の気筒間の差を無くしてエンジンの回転変動を抑制することのできる内燃機関の動弁装置を提供する。    【解決手段】動弁機構の構造あるいは剛性が互いに異なる複数の気筒を備えた内燃機関の動弁装置において、動弁機構の構造の相違あるいは剛性差によって複数の気筒間に生ずるバルブリフト量の差を補正して複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一にするための補正手段を有することを特徴とするものとした。【選択図】図２
2005030390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動弁機構の構造が互いに異なる複数の気筒を備えた内燃機関の動弁装置において、
前記動弁機構の構造の相違によって複数の気筒間に生ずるバルブリフト量の差を補正して複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一にするための補正手段を有することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
動弁機構の剛性が互いに異なる複数の気筒を備えた内燃機関の動弁装置において、
前記動弁機構の剛性差によって複数の気筒間に生ずるバルブリフト量の差を補正して複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一にするための補正手段を有することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記動弁機構の構造又は剛性の違いに対応して付したカムプロフィルの差であることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁装置に関し、特に複数の気筒を備えた多気筒エンジンにおける各気筒の弁作動特性を互いに異なるものとした内燃機関の動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の気筒を備えた多気筒エンジンにおいて、各気筒の弁作動特性を互いに異なるものとし、例えば特定の運転域で一部の気筒の吸、排気バルブの作動を休止して燃費を向上させる技術が既に提案されている（特許文献１を参照されたい）。
【特許文献１】特開２００２−１５５７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、複数の気筒に設けられた動弁機構の作動特性を互いに異なるものとするために気筒毎の動弁機構の構造を互いに異なるものにすると、共通のカム軸上に形成された各気筒に対応するカムの揚程のバルブへの伝達量に気筒間で差が生ずることが考えられる。
【０００４】
と言うのは、例えば、一部の気筒のカムとバルブとの間に設けるロッカアームに連結切換手段を設け、エンジンの運転状態に応じて連結切換手段を作動させてカムとバルブとの間の連結状態を断続可能なものにすると、切換手段の円滑な作動を確保する都合上、切換手段を設けないものに比してカムとバルブとの間の連動誤差が大きくならざるを得ない。
【０００５】
また、例えばレイアウト上の都合などでロッカアームの剛性を気筒毎に異なるものにせざるを得ない場合は、剛性の低いロッカアームは撓み変形量がより大きくなるため、これもカムとバルブとの間の連動状態に気筒間誤差が介入する要因となる。
【０００６】
つまり、カムとバルブとの間に設けるリフト量伝達部の構造あるいは剛性に各気筒間で違いがあると、気筒毎の実バルブリフト量に差が生ずる可能性がある。このことは、特にエンジンの低速運転域で回転変動を生ずる要因になり得る。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、複数の気筒の動弁機構の構造あるいは剛性の相違によって生ずるバルブリフト量の気筒間の差を無くしてエンジンの回転変動を抑制することのできる内燃機関の動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明の請求項１においては、動弁機構の構造が互いに異なる複数の気筒を備えた内燃機関の動弁装置において、動弁機構の構造の相違によって複数の気筒間に生ずるバルブリフト量の差を補正して複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一にするための補正手段を有することを特徴とするものとした。
【０００９】
また請求項２においては、動弁機構の剛性が互いに異なる複数の気筒を備えた内燃機関の動弁装置において、動弁機構の剛性差によって複数の気筒間に生ずるバルブリフト量の差を補正して複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一にするための補正手段を有することを特徴とするものとした。
【００１０】
さらに請求項３においては、請求項１あるいは請求項２における補正手段を、バルブ駆動部材の構造又は剛性の違いに対応して付したカムプロフィルの差とするものとした。
【発明の効果】
【００１１】
このようにすれば、動弁機構、つまりカムとバルブとの間に設けた弁作動特性可変機構の伝達部材同士のクリアランス或いは剛性差に起因して、カムリフトのバルブに対する伝達量に気筒間で差が生じたとしても、その差を補正することによって全気筒のバルブリフト量を揃えることができるので、低速運転域での円滑性をより一層高める上に多大な効果を奏することができる。特にカムとバルブとの間に設けるリフト量伝達部の構造あるいは剛性に各気筒間で違いがあることを考慮してカムプロフィルを設定するものとすれば、カムリフトのバルブへの伝達量の気筒間誤差を簡単に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明が適用された動弁機構を備えるＶ型エンジンを搭載した車両である。この車両においては、エンジンＥは、車体に対してシリンダ列を横向きにして前車軸の前方に配置されている。
【００１４】
このＶ型エンジンＥは、図２に示すように、前後方向にＶ字形に配置した２つのシリンダバンク１Ｆ・１Ｒと、両シリンダバンク１Ｆ・１Ｒのシリンダブロック部２に形成されたシリンダボア３と、各シリンダボア３に摺合したピストン４と、各ピストン４にコンロッド５を介して連結された単一のクランクシャフト６とを備えている。
【００１５】
２つのシリンダバンク１Ｆ・１Ｒの各シリンダヘッド７には、燃焼室８と、燃焼室８との連通が吸気バルブ９で断続される吸気ポート１０と、燃焼室８との連通が排気バルブ１１で断続される排気ポート１２とが設けられている。そして各吸気バルブ９及び各排気バルブ１１には、両者の中間部にシリンダ列方向に延設された単一のカムシャフト１３Ｆ・１３Ｒ上に列設されたカム１４Ｆ・１４Ｒの揚程が吸気ロッカアーム１５Ｆ・１５Ｒ並びに排気ロッカアーム１６Ｆ・１６Ｒを介して伝達され、クランクシャフト６の回転、換言すればピストン４の上下動と同期して、吸、排気両バルブ９・１１が開閉駆動される。
【００１６】
２つのシリンダバンク１Ｆ・１Ｒのうちの車両前側に位置するフロントバンク１Ｆの動弁機構には、ある特定の運転状態の時に吸、排気両バルブ９・１１の作動を休止させて燃焼サイクルを休止させるための弁作動状態切換機構２１ｅ・２１ｓが、両ロッカアーム１５Ｆ・１６Ｆに組み込まれている。以下にこの切換機構２１ｅ・２１ｓについて図３を参照して概略説明する。
【００１７】
図３は、切換機構２１ｅ・２１ｓを備えた動弁機構の１気筒分を示している。なお、フロントバンク１Ｆには、全気筒についてこの機構が設けられている。図３において、吸気バルブ９を開閉駆動する吸気ロッカアーム１５Ｆを支持する吸気ロッカシャフト２２と、排気バルブ１１を開閉駆動する排気ロッカアーム１６Ｆを支持する排気ロッカシャフト２３とが、１本のカムシャフト１３Ｆを頂点とする逆三角形位置に、シリンダ列方向について互いに平行に延設されている。また吸気バルブ９と排気バルブ１１とは、１つの気筒について各２個づつ設けられている。
【００１８】
カムシャフト１３Ｆには、図４に示すように、１気筒当たり、２つの吸気バルブ９を同時に駆動する１つの吸気カム１４ｓと、２つの排気バルブ１１を個々に駆動する２つの排気カム１４ｅとが、２つの排気カム１４ｅの間に１つの吸気カム１４ｓを挟んだ態様で、互いに隣接して形成されている。
【００１９】
各カム１４ｅ・１４ｓの揚程を各バルブ９・１１に伝達する各ロッカアーム１５Ｆ・１６Ｆは、それぞれの一端に設けられた各ローラ２４を対応するカム１４ｅ・１４ｓに転動接触させる駆動ロッカアーム１５ｄ・１６ｄと、カムシャフト１３に形成された共通のベース円２５にその一端のカムスリッパ２６を摺接させ、且つその他端のタペットねじ２７をバルブステム端に直接当接させる従動ロッカアーム１５ｉ・１６ｉとに分割されており、吸気バルブ９側は、１つの吸気カム１４ｓに対応した１つの駆動ロッカアーム１５ｄと、２つの吸気バルブ９に個々に対応する２つの従動ロッカアーム１５ｉとからなる３つのロッカアームが、２つの従動ロッカアーム１５ｉ間に１つの駆動ロッカアーム１５ｄを挟んだ態様で吸気ロッカシャフト２２に枢支されている。そして排気バルブ１１側は、２つの排気カム１４ｅに個々に対応した２つの駆動ロッカアーム１６ｄと、２つの排気バルブ１１に個々に対応した２つの従動ロッカアーム１６ｉとが、排気ロッカシャフト２３上の対称位置に枢支されている。なお、吸気ロッカアーム１５Ｆと排気ロッカアーム１６Ｆとは、共通のベース円２５にその一端のカムスリッパ２６を摺接させている。
【００２０】
吸気バルブ１１の一方の（図３における上側）従動ロッカアーム１５ｉには、中央の駆動ロッカアーム１５ｄ側に開口する有底の第１ガイド孔３１が、吸気ロッカシャフト２２の軸線と平行に形成され、且つその中に第１連結ピン３２が摺合している。この第１連結ピン３２は、圧縮コイルばね３３によって駆動ロッカアーム１５ｄ側に常時弾発付勢されている。駆動ロッカアーム１５ｄには、吸気カム１４ｓのベース円部分Ｂにローラ２４が当接する静止位置において、第１ガイド孔３１と同心をなす第２ガイド孔３４が貫通して形成され、かつその中に、第１連結ピン３２にその一端を当接させた状態の第２連結ピン３５が摺合している。そして他方の（図２における下側）従動ロッカアーム１５ｉには、一方の従動ロッカアーム１５ｉと同様の実質的に有底の第３ガイド孔３６が形成され、かつその中に、第２連結ピン３５の他端にその一端を当接させた状態のストッパピン３７が摺合している。
【００２１】
吸気ロッカシャフト２２内には、オイルパンから汲み上げた潤滑油を圧送するための２つの給油通路４１ａ・４１ｂが形成されている。これら２つの給油通路４１ａ・４１ｂは、それぞれが対応する従動ロッカアーム１５ｉの枢支部に形成された連通孔４２ａ・４２ｂと、各従動ロッカアーム１５ｉに内設された通路孔４３ａ・４３ｂとを介して第１ガイド孔３１並びに第３ガイド孔３６の底部に連通している。
【００２２】
排気バルブ１１側は、それぞれ対をなす駆動ロッカアーム１６ｄと従動ロッカアーム１６ｉとの間を、排気カム１４ｅのベース円部分Ｂにローラ２４が当接する静止位置において互いに整合する位置に、それぞれ有底の第１ガイド孔５１と第２ガイド孔５２とが、排気ロッカシャフト２２の軸線と平行に形成され、かつその中に、それぞれ連結ピン５３並びにストッパピン５４が摺合している。そして各従動ロッカアーム１６ｉ側の連結ピン５３は、圧縮コイルばね５５によって駆動ロッカアーム１６ｄ側に常時弾発付勢されている。
【００２３】
排気ロッカシャフト２３内にも、吸気ロッカシャフト２２と同様に、オイルパンから汲み上げた潤滑油を圧送するための２つの給油通路４４ａ・４４ｂが形成されており、これらの給油通路４４ａ・４４ｂは、それぞれが対応する各従動・駆動両ロッカアーム１６ｄ・１６ｉの各枢支部に形成された連通孔４５ａ・４５ｂと、従動・駆動両ロッカアーム１６ｄ・１６ｉのそれぞれに内設された通路孔４６ａ・４６ｂとを介して対応するガイド孔５１・５２の底部に連通している。
【００２４】
上記の切換機構２１ｅ・２１ｓは、エンジンの運転状態に応じて電磁弁（図示せず）を開閉制御することにより、各給油通路４１ａ・４１ｂ・４４ａ・４４ｂからの油圧を選択的に切り換えることによって作動する。即ち、一方の従動吸気ロッカアーム１５ｉの第１ガイド孔３１並びに両従動排気ロッカアーム１６ｉ側の各第１ガイド孔５１に油圧を作用させると、相互に連結された各ピンが圧縮コイルばね３３・３５の弾発力も手伝って移動し、各ピンが駆動ロッカアームと従動ロッカアームとを跨ぐ位置に移動し、駆動、従動両ロッカアームが一体的に結合された状態となる（図３に示す状態）。そしてこの反対に他方の従動吸気ロッカアーム１５ｉの第３ガイド孔３５並びに両駆動排気ロッカアーム１６ｄ側の各第２ガイド孔５２に油圧を作用させると、相互に連結された各ピンが圧縮コイルばね３３・３５を押し縮めつつ移動し、各ピンが対応するガイド孔のみに摺合する位置に移動し、駆動、従動両ロッカアームが互いに切り離された状態となる。
【００２５】
これにより、アイドリング運転時は、吸、排気両バルブ９・１１の駆動、従動両ロッカアームを互いに切り離した状態にすれば、各ロッカアームは互いに相対角変位可能となり、吸、排気両カム１４ｅ・１４ｓで駆動される各駆動ロッカアーム１５ｄ・１６ｄは、各従動ロッカアーム１５ｉ・１６ｉに何ら影響を及ぼさず、吸、排気両バルブ９・１１は閉弁したままである。
【００２６】
エンジンが所定の回転速度以上の通常モード時は、吸気側の第１連結ピン３２、並びに排気側の第２連結ピン５４に油圧を作用させると、各ピンが互いに隣り合うロッカアーム同士間に跨った状態となる。従って、駆動、従動両ロッカアーム１５ｄ・１５ｉ・１６ｄ・１６ｉが互いに連結されて一体的に揺動可能となり、吸、排気両カム１４ｅ・１４ｓのプロフィールによって各２個の吸、排気両バルブ９・１１が全て開弁駆動される。
【００２７】
以上の如くして、このＶ型エンジンは、２つのバンク１Ｆ・１Ｒに設けられた動弁機構の構造が互いに異なっており、フロントバンク１Ｆ側の動弁機構は、内蔵された切換機構２１ｅ・２１ｓのピンがガイド孔内を円滑に移動するために、ガイド孔とピンとの間に所定のクリアランスを要する。このような複数の気筒間の動弁機構の構造に相違があると、切換機構２１ｅ・２１ｓを設けないリアバンク１Ｒに比して、フロントバンク１Ｆのカム１４Ｆのリフト量のバルブ９・１１に対する伝達量が、このクリアランス分だけ小さくなる。その結果、両バンク１Ｆ・１Ｒに同一のカムシャフトを用いると、特に吸気バルブ９と排気バルブ１１とのオーバーラップ領域において、図５に示したように、フロントバンクのバルブリフト量（実線）とリアバンクのバルブリフト量（点線）との間に差が生ずる。これは低速域で回転変動を発生する要因となる。
【００２８】
本発明においては、この動弁機構の構造の相違によって複数の気筒間に生ずるバルブリフト量の差を補正して複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一にするために、本実施例においては、フロントバンク１Ｆのカムシャフト１２Ｆに形成されたカム１４Ｆのノーズ部分のプロフィールを、リアバンク１Ｒのカムシャフト１２Ｒに形成されたカム１４Ｒのノーズ部分のプロフィールよりも大きくするものとした。
【００２９】
各カムは、数値制御による自動研削装置で加工されるが、両バンクに設けるカムシャフトの入力パラメータを、両バンクのバルブリフト量の差に応じて予め適宜に設定することにより、図６に示したように、両バンク１Ｆ・１Ｒのバルブリフト量に差が生ずることを抑制することができる。
【００３０】
上記の切換機構を設けることにより、例えばロッカシャフトに油路を設けたために一方のロッカアームの支持剛性が他方より低下すると、図７に示すように、ロッカアームの荷重／変位の関係に両バンク１Ｆ・１Ｒ間で差が生ずる。このような剛性差も両バンク１Ｆ・１Ｒ間のバルブタイミングに差を生じさせるので、このような動弁機構の剛性差によって複数の気筒間に生ずるバルブリフト量の差を補正して複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一化し得るように、両バンクに設けるカムシャフトのカムプロフィールに差を付けると良い。
【００３１】
このようにして、両バンク１Ｆ・１Ｒ間における実バルブリフト量を実質的に均一にすることにより、異なるバンク間での筒内圧の変動を抑制することができる。ここで言う実質的均一とは、構造あるいは剛性が互いに異なる動弁機構が設けられた気筒間での筒内圧の変動を抑制し得る程度であることを意味し、実際のバルブリフト量が全ての気筒で同一となるようにすることが好ましい。
【００３２】
上記実施例に示したように、横置きのＶ型エンジンに本発明を適用し、エンジンルーム内のスペースに余裕のあるフロントバンク１Ｆ側に弁作動状態切換機構２１ｅ・２１ｓを設けるものとすれば、切換機構２１ｅ・２１ｓへのアクセス性が向上するので保守整備性が高められる。
【実施例２】
【００３３】
図８は、本発明の第２の実施例を示している。このエンジンＥ′は、リアバンク１Ｒに図３、４に示したのと基本的に同一構造の切換機構２１ｅ・２１ｓが設けられており、切換機構２１ｅ・２１ｓを設けないフロントバンク１Ｆに比して、リアバンク１Ｒのカム１４Ｒのリフト量のバルブ９・１１に対する伝達量が、このクリアランス分だけ小さくなる。その結果、両バンク１Ｆ・１Ｒに同一のカムシャフトを用いた場合、吸気バルブ９と排気バルブ１１とのオーバーラップ領域において、フロントバンク１Ｆのバルブリフト量（実線）とリアバンク１Ｒのバルブリフト量（点線）との間に図９に示した差が生ずる。
【００３４】
そこで本実施例においては、リアバンク１Ｒのカムシャフト１２Ｒに形成されたカム１４Ｒのノーズ部分のプロフィールを、フロントバンク１Ｆのカムシャフト１２Ｆに形成されたカム１４Ｆのノーズ部分のプロフィールよりも大きくするものとした。これにより、図１０に示したように、両バンク１Ｆ・１Ｒのバルブリフト量に差が生ずることが抑制される。
【００３５】
また、図１１に示すように、ロッカアームの荷重／変位の関係に両バンク１Ｆ・１Ｒ間で差が生じた場合も、両バンク１Ｆ・１Ｒ間のバルブタイミングに差を生じさせるので、動弁機構の剛性差に応じて両バンクに設けるカムシャフトのカムプロフィールに差を付けることにより、前記の第１実施例と同様に、複数の気筒のバルブリフト量を実質的に均一化することができる。
【００３６】
上記実施例に示したように、横置きのＶ型エンジンにおけるリアバンク１Ｒに弁作動状態切換機構２１ｅ・２１ｓを設けるものとすれば、常時駆動されるために熱負荷が高くなるフロントバンク１Ｆを進行方向前側に配置することができるので、走行風による冷却性を高められ、しかも運転席に近いリアバンク１Ｒが休止バンクとなるので、車室内への騒音の影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明が適用されたＶ型エンジンを搭載した車両の平面図である。
【図２】本発明が適用されたＶ型エンジンの第１実施例を示す概略構成図である。
【図３】図２中のII−II線に沿う断面図である。
【図４】図３中のIII−III線付近の側面図である。
【図５】本発明を施さない図２のエンジンのバルブタイミング線図である。
【図６】本発明を施した図２のエンジンのバルブタイミング線図である。
【図７】本発明の対象となる図２のエンジンのロッカアームの荷重／変位線図である。
【図８】本発明が適用されたＶ型エンジンの第２実施例を示す概略構成図である。
【図９】本発明を施さない図８のエンジンのバルブタイミング線図である。
【図１０】本発明を施した図８のエンジンのバルブタイミング線図である。
【図１１】本発明の対象となる図８のエンジンのロッカアームの荷重／変位線図である。
【符号の説明】
【００３８】
１Ｆ・１Ｒ  シリンダバンク
９  吸気バルブ
１１  排気バルブ
１３  カムシャフト
１４  カム
１５  吸気ロッカアーム
１６  排気ロッカアーム
２１  弁作動状態切換機構
【図１】
2005030390.tif 000003
【図２】
2005030390.tif 000004
【図３】
2005030390.tif 000005
【図４】
2005030390.tif 000006
【図５】
2005030390.tif 000007
【図６】
2005030390.tif 000008
【図７】
2005030390.tif 000009
【図８】
2005030390.tif 000010
【図９】
2005030390.tif 000011
【図１０】
2005030390.tif 000012
【図１１】
2005030390.tif 000013