(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭上カム式エンジンにおいて、
ロッカーシャフトの軸周りに揺動する揺動支点部でカム当接側部材と弁軸押圧側部材とに分割したロッカーアームと、
前記揺動支点部に設けて前記ロッカーシャフトの軸方向へ移動可能に形成するとともに前記カム当接側部材と前記弁軸押圧側部材との少なくともいずれか一方を支持し、移動方向によって両者の連結・非連結を規定して連結側への移動により前記分割したロッカーアームを一体に連結する可動子と、
該可動子を前記揺動支点部の軸方向へ移動可能かつ移動方向切換可能に制御する制御装置と、を備え、
前記可動子の少なくとも一端部を磁性材料により形成し、磁性材料形成側と反対側の端部には前記カム当接部材に形成されたツメ部と係合するツメ部を形成し、磁性材料形成側の端部とツメ部形成側の端部との間の胴部外周には前記弁軸押圧側部材に形成されたスプラインと係合するスプラインを形成し、
前記制御装置には、前記可動子の磁性材料形成側の端部との間に空隙を設け、前記可動子の磁性材料形成側の端面と対向する位置に電磁石を有する固定子を配設し、前記電磁石へ通電しない場合にばね付勢力によって前記可動子を原位置に復帰して前記分割したロッカーアームを連結又は非連結する可動子用リターンスプリングを設け、
前記分割したロッカーアームのカム当接側部材と弁軸押圧側部材とは、一方がツメクラッチ、他方がスプラインを形成することによって、それぞれ前記可動子と連結可能に形成され、
前記制御装置によりエンジン運転状態に応じ前記固定子に前記可動子を近接する場合を非連結とし、前記固定子から前記可動子を離間する場合を連結として、前記可動子の移動方向を切り換えて前記分割したロッカーアームの連結・非連結を制御することを特徴とする気筒制御式エンジンの弁休止機構。
【請求項２】
前記請求項１に記載の気筒制御式エンジンの弁休止機構を、多気筒エンジンの各気筒毎に独立に取り付け、運転状態に応じて各気筒毎に制御可能に形成したことを特徴とする気筒制御式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、頭上カム式エンジンにおける任意の気筒を休止させてエンジン出力を調節する気筒制御式エンジンの弁休止機構および気筒制御式エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両や船舶等に用いられる多気筒を有する内燃機関（ピストンエンジン）では、動弁系のメカニズム上、全ての運転領域において負荷に応じ全気筒に均等に燃料や空気を供給し、燃焼させて運転するようにしている。
【０００３】
〔従来技術の問題点〕
従来の全気筒に燃料や空気を均等に供給する内燃機関においては、アイドリング時や、低回転・低負荷時には、燃焼効率が悪く、ポンプ損失が大きいため、熱効率が低いという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みて成されたもので、それを解決するため具体的に設定した課題は、アイドリング時や低回転・低負荷時に燃焼効率を良くし、ポンプ損失を小さくして、熱効率を高める気筒制御式エンジンの弁休止機構および気筒制御式エンジンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を効果的に解決できる具体的構成させた手段としての、本発明における請求項１に係る気筒制御式エンジンの弁休止機構は、頭上カム式エンジンにおいて、ロッカーシャフトの軸周りに揺動する揺動支点部でカム当接側部材と弁軸押圧側部材とに分割したロッカーアームと、前記揺動支点部に設けて前記ロッカーシャフトの軸方向へ移動可能に形成するとともに前記カム当接側部材と前記弁軸押圧側部材との少なくともいずれか一方を支持し、移動方向によって両者の連結・非連結を規定して連結側への移動により前記分割したロッカーアームを一体に連結する可動子と、該可動子を前記揺動支点部の軸方向へ移動可能かつ移動方向切換可能に制御する制御装置と、を備え、前記可動子の少なくとも一端部を磁性材料により形成し、磁性材料形成側と反対側の端部には前記カム当接部材に形成されたツメ部と係合するツメ部を形成し、磁性材料形成側の端部とツメ部形成側の端部との間の胴部外周には前記弁軸押圧側部材に形成されたスプラインと係合するスプラインを形成し、前記制御装置には、前記可動子の磁性材料形成側の端部との間に空隙を設け、前記可動子の磁性材料形成側の端面と対向する位置に電磁石を有する固定子を配設し、前記電磁石へ通電しない場合にばね付勢力によって前記可動子を原位置に復帰して前記分割したロッカーアームを連結又は非連結する可動子用リターンスプリングを設け、前記分割したロッカーアームのカム当接側部材と弁軸押圧側部材とは、一方がツメクラッチ、他方がスプラインを形成することによって、それぞれ前記可動子と連結可能に形成され、前記制御装置によりエンジン運転状態に応じ前記固定子に前記可動子を近接する場合を非連結とし、前記固定子から前記可動子を離間する場合を連結として、前記可動子の移動方向を切り換えて前記分割したロッカーアームの連結・非連結を制御することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に係る気筒制御式エンジンは、前記請求項１に記載の気筒制御式エンジンの弁休止機構を、多気筒エンジンの各気筒毎に独立に取り付け、運転状態に応じて各気筒毎に制御可能に形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明における実施の形態を詳細に説明する。
なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。
【００１０】
〔構成〕
この実施の形態における弁休止機構では、図１〜３に示すように、ロッカーアーム１０を揺動支点部１０ａでカム当接側部材１１と弁軸押圧側部材１２とに２分割し、２つに分割されたロッカーアーム１０のカム当接側部材１１の揺動支点部１１ａと弁軸押圧側部材１２の揺動支点部１２ａとをそれぞれロッカーシャフト１３に嵌合することによりロッカーアーム１０を軸支させる。
【００１１】
カム当接側部材１１は、ロッカーシャフト１３に嵌合するリング状あるいは筒状に形成した揺動支点部１１ａと、その揺動支点部１１ａからカムシャフト側に延びるブラケット１１ｂと、そのブラケット１１ｂの先端部に形成したカム当接部１１ｃと、ブラケット１１ｂの上端面にリターンスプリング取り付け用の突出部１１ｄとを設ける。
【００１２】
カム当接側部材１１の揺動支点部１１ａには、ロッカーシャフト１３の軸に垂直な方向に向けた連結用の端面１１ｅを、カム中央部と弁軸中心部とを通るロッカーシャフト１３の軸に垂直な平面上に形成し、その端面１１ｅからツメクラッチ用のツメを多数個突出させてツメ部１１ｆを形成する。
【００１３】
弁軸押圧側部材１２は、ロッカーシャフト１３に嵌合するリング状あるいは筒状に形成した揺動支点部１２ａと、その揺動支点部１２ａから弁軸側に延びるブラケット１２ｂと、そのブラケット１２ｂの先端部に形成した押圧部材取付端部１２ｃと、その押圧部材取付端部１２ｃに螺着した弁軸押圧用の押圧部材１２ｄとを設け、押圧部材１２ｄの下端には自在継手状押圧端１２ｅを設ける。
【００１４】
弁軸押圧側部材１２の揺動支点部１２ａには、カム当接側部材１１の揺動支点部１１ａに設けたツメ部１１ｆを突出させた端面１１ｅに対向する側の面１２ｆを、カム中央部と弁軸中心部とを通るロッカーシャフト１３の軸に垂直な平面上に形成し、ロッカーシャフト１３と嵌合させる孔１２ｇの内面側に雌型スプライン１２ｈを形成する。
【００１５】
弁軸押圧側部材１２は、孔１２ｇに形成しされた雌型スプライン１２ｈに噛み合う雄型スプライン１４ａを有して軸方向へ移動自在に嵌め合うことでカム当接側部材１１と弁軸押圧側部材１２とを一体的に連結させる可動子１４を内嵌し、その可動子１４をロッカーシャフト１３に外嵌することにより軸支させる。
【００１６】
可動子１４は、図２〜４に示すように、弁軸押圧側部材１２の雌型スプライン１２ｈに嵌め合う雄型スプライン１４ａを、円筒部１４ｂの外周面に形成し、その円筒部１４ｂの先端部にツメクラッチ用の側面形状が略矩形状（角形）のツメを多数個設けたツメ部１４ｃを形成し、ツメ形成側と反対側の端部には外端面に鈍角の円錐状傾斜面を有するフランジ部１４ｄを設ける。
このフランジ部１４ｄを設けた端部は磁性材料により形成させる。
また、可動子１４自体を磁性材料により形成しても良い。
【００１７】
可動子１４と非接触に配置される門形に形成した鉄心等からなる磁心１５ａと、その磁心１５ａの中央部に巻回した励磁コイル１５ｂと、磁心１５ａの門形下端部にロッカーシャフト１３の側方に配置して可動子１４のフランジ部外端面に向けて突出させた可動子吸着部１５ｃとを備えた電磁石からなる固定子１５を、制御装置を構成する一部品として、シリンダヘッドカバー１６に取り付ける。
【００１８】
固定子１５は、可動子吸着部１５ｃの可動子１４と対面する端面には、可動子１４のフランジ部１４ｄに形成された鈍角の円錐状傾斜面が当接する、略同様な鈍角の円錐状傾斜面の一部をなす凹部を形成し、可動子１４を電磁的に吸着した場合に当接部が均一に当たるようにする。
【００１９】
シリンダヘッドカバー１６の取り付けに際して、磁心１５ａがロッカーシャフト１３に跨がるように配置され、磁心１５ａの下端部がロッカーシャフト１３の両側部に位置して、可動子吸着部１５ｃが可動子１４と空隙をあけて対面させるように配置し、固定子１５が非接触状態で後付け組立できるようにする。
【００２０】
可動子１４のフランジ部１４ｄとロッカーシャフトブラケット１７との間に、可動子１４をロッカーアーム１０の揺動支点部１０ａ側へ押圧するように付勢力を作用させる可動子用リターンスプリング１８を、制御装置を構成する一部品として、介装する。
【００２１】
制御装置としては、制御中枢部はマイクロコンピュータ等の車載用デジタル制御装置（図示せず）を利用し、また、制御装置や励磁コイル１５ｂへ通電する電源にはバッテリや発電機等からなる車載用電源装置（図示せず）を利用するものとする。
【００２２】
この他、ロッカーアーム１０のカム当接側部材１１をカム２１の動きに追従させるためにカム当接側部材１１のカム当接端をカム２１側へ付勢するロッカーアーム用リターンスプリング２２を、一端をカム当接側部材１１に固定し、他端をロッカーブラケット２３に固定して設ける。
【００２３】
このように形成した弁休止機構を、多気筒エンジンの各気筒毎に独立に取り付け、運転状態に応じて、制御装置からの指令により、各気筒毎に弁休止・弁作動の制御をできるようにする。
【００２４】
〔作用効果〕
このように構成した実施の形態の弁休止機構においては、図５（ａ），（ｂ）に示すように、固定子１５の励磁コイル１５ｂに通電されず、可動子用リターンスプリング１８の付勢力によって可動子１４がカム当接側部材１１側に押圧されて、可動子１４とカム当接側部材１１とが連結されている時（以下，単に連結時という）であって、カム当接側部材１１のカム当接部１１ｃがカム２１のリフト０の位置に当接している（以下、単にカムリフト０という）場合には、カム当接部１１ｃがカム２１のリフト０の位置にある間は、カム当接側部材１１に連結している弁軸押圧側部材１２が、押圧部材取付端部１２ｃを最上端に位置させ、押圧部材１２ｄの自在継手状押圧端１２ｅを弁閉位置にする。
【００２５】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、連結時であって、カム当接部１１ｃがカム２１のリフト０の位置からリフト最大の位置にまで到達した（以下、単にカムリフト最大という）場合には、カム当接側部材１１に連結している弁軸押圧側部材１２が、押圧部材取付端部１２ｃを最上端から最下端まで下げ、押圧部材１２ｄの自在継手状押圧端１２ｅを弁開位置にする。そして、カム当接部１１ｃがカム２１のリフト最大の位置からリフト０の位置まで戻る間に、押圧部材取付端部１２ｃを最下端から最上端まで上げる。
【００２６】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、固定子１５の励磁コイル１５ｂに通電され、可動子１４が可動子用リターンスプリング１８の付勢力に抗して固定子１５の可動子吸着部１５ｃに吸着されて、可動子１４のツメ部１４ｃがカム当接側部材１１のツメ部１１ｆとの噛合いを解除された時（以下、単に非連結時という）であって、カムリフト０の場合には、カム当接側部材１１と非連結になっている弁軸押圧側部材１２は、押圧部材取付端部１２ｃを最上端に位置させ、押圧部材１２ｄの自在継手状押圧端１２ｅを弁閉位置にしたままの状態になっている。
【００２７】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、非連結時であって、カムリフト最大の場合には、カム当接部１１ｃがカム２１のリフト０の位置からリフト最大の位置にまで到達し、再びリフト最大の位置からリフト０の位置まで戻る間、カム当接側部材１１とは非連結である弁軸押圧側部材１２は、押圧部材取付端部１２ｃを最上端に位置させ、押圧部材１２ｄの自在継手状押圧端１２ｅを弁閉位置にしたままの状態を維持する。
【００２８】
こうして、弁休止機構では、２分割ロッカーアーム１０（１１，１２）と、その揺動支点部に組み込む可動子１４と、揺動支点部に近接して設けた電磁石の固定子１８を含む制御装置とを備え、固定子１８に可動子１４を電磁的に吸着させたり、逆に、電磁的作用を停止して可動子１４を引き離したりする動作により、分割したロッカーアーム１０（カム当接側部材１１と弁軸押圧側部材１２と）の連結、非連結を制御することができる。
【００２９】
このような弁休止機構の動作は、制御装置からの指令により、多気筒エンジンの各気筒毎に、運転状態に応じて、弁休止・弁作動を制御されることによって、アイドリング時、低回転・低負荷時等に燃焼効率を良くし、ポンプ損失が最小になるようにして、熱効率を高めるとともに、各気筒が最も効率良く使用されるように制御する。
【００３０】
〔別態様〕
この実施の形態は、発明の趣旨を理解し易くするため具体的に説明しているが、発明内容を限定するものではないから、特に説明されていない別の態様を制限するものではなく、適宜変更しても良い。このような意味で発明の趣旨に沿ういくつか別の態様を以下に示す。
【００３１】
例えば、上記実施の形態では弁軸押圧側部材１２に雌型スプライン１２ｈを設けて可動子１４の雄型スプライン１４ａを嵌め込んだ構成にしたが、逆にカム当接側部材１１に雌型スプラインを設け、固定子１５の位置をカム当接側部材１１に近接させて設けた構成としても良い。
ツメ部１１ｆとツメ部１４ｃとは角形に形成させたが、台形または山形に形成させても良い。
可動子１４の円錐状傾斜面を有するフランジ部１４ｄおよび固定子１５の可動子吸着部１５ｃは偏当たりしない形状であれば良く、円錐状傾斜面に限定することはない。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に係る気筒制御式エンジンの弁休止機構では、ロッカーシャフトの軸周りに揺動するロッカーアームを揺動支点部でカム当接側部材と弁軸押圧側部材とに分割し、移動方向によって前記カム当接側部材と前記弁軸押圧側部材との連結・非連結を規定して連結側への移動により前記分割したロッカーアームを一体に連結する可動子が、前記揺動支点部に設けて前記ロッカーシャフトの軸方向へ移動可能に形成するとともに前記カム当接側部材と前記弁軸押圧側部材との少なくともいずれか一方を支持し、制御装置が前記可動子を前記揺動支点部の軸方向へ移動可能かつ移動方向切換可能に制御し、前記可動子は少なくとも一端部を磁性材料により形成し、磁性材料形成側と反対側の端部には前記カム当接部材に形成されたツメ部と係合するツメ部を形成し、磁性材料形成側の端部とツメ部形成側の端部との間の胴部外周には前記弁軸押圧側部材に形成されたスプラインと係合するスプラインを形成し、前記制御装置には、前記可動子の磁性材料形成側の端部との間に空隙を設けるとともに、前記可動子の磁性材料形成側の端面と対向する位置に電磁石を有する固定子を配設し、前記電磁石へ通電しない場合にばね付勢力によって前記可動子を原位置に復帰して前記分割したロッカーアームを連結又は非連結する可動子用リターンスプリングを設け、前記分割したロッカーアームのカム当接側部材と弁軸押圧側部材とは、一方がツメクラッチ、他方がスプラインを形成することによって、それぞれ前記可動子と連結可能に形成され、前記制御装置によりエンジン運転状態に応じ前記固定子に前記可動子を近接する場合を非連結とし、前記固定子から前記可動子を離間する場合を連結として、前記可動子の移動方向を切り換えて前記分割したロッカーアームの連結・非連結を制御することにより、気筒制御式エンジンの弁休止機構が簡単な構成により容易に実現することができ、アイドリング時や低回転・低負荷時に一部の気筒を休止させて燃焼効率を向上させることができ、ポンプ損失を小さくして、熱効率を向上させることができる。
また、固定子に可動子を電磁的に吸引したり、吸引を解除したりして、容易に可動子を動作させることができ、油圧機構を用いないで、きわめて容易に分割したロッカーアームの連結・非連結をすばやく制御することができる。
さらにまた、前記分割したロッカーアームのカム当接側部材と弁軸押圧側部材とは、一方がツメクラッチ、他方がスプラインによって、それぞれ前記可動子と連結することにより、簡単な機構できわめて容易に分割したロッカーアームの連結・非連結を制御することができる。
【００３３】
請求項２に係る気筒制御式エンジンでは、前記請求項１に記載の気筒制御式エンジンの弁休止機構を、多気筒エンジンの各気筒毎に独立に取り付け、運転状態に応じて各気筒毎に制御可能に形成したことにより、各気筒毎に弁休止機構が組み立てられ、制御でき、各気筒毎の制御が容易にできて、多様な気筒制御に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における気筒制御式エンジンの弁休止機構を示す部分断面正面図である。
【図２】同上弁休止機構を示す縦断面側面図である。
【図３】同上弁休止機構を示すを示す部分断面平面図である。
【図４】同上弁休止機構の可動子を示す斜視説明図である。
【図５】同上弁休止機構の動作（連結・カムリフト０の場合）を示す説明図であり、（ａ）は部分断面正面図、（ｂ）は部分断面平面図である。
【図６】同上弁休止機構の動作（連結・カムリフト最大の場合）を示す説明図であり、（ａ）は部分断面正面図、（ｂ）は部分断面平面図である。
【図７】同上弁休止機構の動作（非連結・カムリフト０の場合）を示す説明図であり、（ａ）は部分断面正面図、（ｂ）は部分断面平面図である。
【図８】同上弁休止機構の動作（非連結・カムリフト最大の場合）を示す説明図であり、（ａ）は部分断面正面図、（ｂ）は部分断面平面図である。
【符号の説明】
１０  ロッカーアーム
１０ａ  揺動支点部
１１  カム当接側部材
１１ａ  揺動支点部
１１ｂ  ブラケット
１１ｃ  カム当接部
１１ｄ  突出部
１１ｅ  端面
１１ｆ  ツメ部
１２  弁軸押圧側部材
１２ａ  揺動支点部
１２ｂ  ブラケット
１２ｃ  押圧部材取付端部
１２ｄ  押圧部材
１２ｅ  自在継手状押圧端
１２ｆ  ツメ部
１２ｇ  孔
１２ｈ  雌型スプライン
１３  ロッカーシャフト
１４  可動子
１４ａ  雄型スプライン
１４ｂ  円筒部
１４ｃ  ツメ部
１４ｄ  フランジ部
１５  固定子
１５ａ  磁心
１５ｂ  励磁コイル
１５ｃ  可動子吸着部
１６  シリンダヘッドカバー
１７  ロッカーシャフトブラケット
１８  可動子用リターンスプリング
２１  カム
２２  ローカーアーム用リターンスプリング
２３  ロッカーブラケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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