(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒を備えたシリンダブロックに固定されたシリンダヘッド，該シリンダヘッドに設けた吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁及び該吸・排気弁を開閉作動するため前記シリンダヘッド上に設けられたカム式動弁機構を有し，前記カム式動弁機構はエンジンの回転に応じて回転するカム軸に設けたカム及び該カムの回転に応じてロッカアーム軸を揺動支点に揺動運動して前記吸・排気弁に開閉運動を与えるロッカアームを有する頭上カム式エンジンにおいて，
前記ロッカアームは前記ロッカアーム軸を前記揺動支点としてそれぞれ独立的に揺動し且つ前記カムの回転運動が与えられて揺動する第１分割ロッカアームと前記吸・排気弁に開閉運動を与える第２分割ロッカアームとに分割され，前記第１と第２分割ロッカアームには電磁駆動装置によって摺動移動するピンが係合する係合部がそれぞれ形成され，前記ピンの前記両係合部への係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達され，前記ピンの前記両係合部への非係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達されず，前記ピンの摺動ストロークは，前記電磁駆動装置の可動子の摺動によって制御され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】
多気筒を備えたシリンダブロックに固定されたシリンダヘッド，該シリンダヘッドに設けた吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁及び該吸・排気弁を開閉作動するため前記シリンダヘッド上に設けられたカム式動弁機構を有し，前記カム式動弁機構はエンジンの回転に応じて回転するカム軸に設けたカム及び該カムの回転に応じてロッカアーム軸を揺動支点に揺動運動して前記吸・排気弁に開閉運動を与えるロッカアームを有する頭上カム式エンジンにおいて，
前記ロッカアームは前記ロッカアーム軸を前記揺動支点としてそれぞれ独立的に揺動し且つ前記カムの回転運動が与えられて揺動する第１分割ロッカアームと前記吸・排気弁に開閉運動を与える第２分割ロッカアームとに分割され，前記第１と第２分割ロッカアームには電磁駆動装置によって摺動移動するピンが係合する係合部がそれぞれ形成され，前記ピンの前記両係合部への係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達され，前記ピンの前記両係合部への非係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達されず，前記ピンと前記電磁駆動装置の可動子とは，前記係合部における接触面で前記ロッカアームの揺動支点を中心に，互いに摺動可能に装着されてい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３】
前記ピンは，前記第１分割ロッカアームと前記第２分割ロッカアームとのいずれか一方の前記係合部に常時係合して揺動し，前記可動子による摺動によって両方の前記係合部に係合して揺動することを特徴とする請求項２に記載の気筒制御式エンジンの弁休止機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，多気筒エンジンにおいて，エンジン作動状態に応じて多気筒のうちの一部の気筒を休止させ，エンジン負荷等に応じた適正な運転状態を確保する気筒制御式エンジンの弁休止機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，多気筒エンジンでは，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て全気筒に均等に燃料及び空気を供給し，燃料を燃焼させて運転しているものが大半である。
【０００３】
従来，休筒又はバルブタイミングを変更可能な動弁機構の休筒運転から全筒運転への復帰又はバルブタイミングの変更を容易にするエンジンの動弁機構が知られている（例えば，特開平６−２９９８２８号公報，特開平７−４９０１６号公報参照）。
【０００４】
特開平６−２９９８２８号公報に開示されたエンジンの動弁機構は，先端がカムに当接し，基端がロッカシャフトに回動可能に軸支されたロッカアームと，ロッカシャフトとロッカアームに基端に直径方向に穿設されたピストン孔に嵌合され，両者を結合又は解除するピストンと，基端がロッカシャフトに固定された先端がバルブのステムヘッドに当接されるロッカアームとを備えるエンジンの動弁機構のロッカアームの先端側と動弁機構の動きと無関係の部位との間に介在されたロッカアームをステムヘッドに押圧するばねを設けたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，多気筒エンジンにおいて，全ての運転領域において負荷に応じて全気筒に均等に燃料及び空気を供給するタイプでは，一般的にアイドリング時や，低回転，低負荷時は燃焼効率が悪く，ポンプ損失が大きいため，熱効率が低くなるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，頭上カム式の多気筒エンジンにおいて，ロッカアームを二分割した分割ロッカアームで構成し，ロッカアームの揺動支点上部に設けた電磁石の可動子で分割ロッカアームを連結又は非連結にすることによってロッカアームを作動又は非作動状態にし，エンジンの負荷，回転等の運転状態に応じて駆動状態を電磁石の作動によって適正に制御することができる気筒制御式エンジンの弁休止機構を提供することである。
【０００７】
この発明は，多気筒を備えたシリンダブロックに固定されたシリンダヘッド，該シリンダヘッドに設けた吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁及び該吸・排気弁を開閉作動するため前記シリンダヘッド上に設けられたカム式動弁機構を有し，前記カム式動弁機構はエンジンの回転に応じて回転するカム軸に設けたカム及び該カムの回転に応じてロッカアーム軸を揺動支点に揺動運動して前記吸・排気弁に開閉運動を与えるロッカアームを有する頭上カム式エンジンにおいて，
前記ロッカアームは前記ロッカアーム軸を前記揺動支点としてそれぞれ独立的に揺動し且つ前記カムの回転運動が与えられて揺動する第１分割ロッカアームと前記吸・排気弁に開閉運動を与える第２分割ロッカアームとに分割され，前記第１と第２分割ロッカアームには電磁駆動装置によって摺動移動するピンが係合する係合部がそれぞれ形成され，前記ピンの前記両係合部への係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達され，前記ピンの前記両係合部への非係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達されず，前記ピンの摺動ストロークは，前記電磁駆動装置の可動子の摺動によって制御されることを特徴とする気筒制御式エンジンの弁休止機構に関する。
【０００８】
また，この発明は，多気筒を備えたシリンダブロックに固定されたシリンダヘッド，該シリンダヘッドに設けた吸・排気ポートを開閉する吸・排気弁及び該吸・排気弁を開閉作動するため前記シリンダヘッド上に設けられたカム式動弁機構を有し，前記カム式動弁機構はエンジンの回転に応じて回転するカム軸に設けたカム及び該カムの回転に応じてロッカアーム軸を揺動支点に揺動運動して前記吸・排気弁に開閉運動を与えるロッカアームを有する頭上カム式エンジンにおいて，
前記ロッカアームは前記ロッカアーム軸を前記揺動支点としてそれぞれ独立的に揺動し且つ前記カムの回転運動が与えられて揺動する第１分割ロッカアームと前記吸・排気弁に開閉運動を与える第２分割ロッカアームとに分割され，前記第１と第２分割ロッカアームには電磁駆動装置によって摺動移動するピンが係合する係合部がそれぞれ形成され，前記ピンの前記両係合部への係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達され，前記ピンの前記両係合部への非係合状態で前記第１分割ロッカアームから前記第２分割ロッカアームへ揺動運動が伝達されず，前記ピンと前記電磁駆動装置の可動子とは，前記係合部における接触面で前記ロッカアームの揺動支点を中心に，互いに摺動可能に装着されていることを特徴とする気筒制御式エンジンの弁休止機構に関する。
【０００９】
また，前記ピンは，前記第１分割ロッカアームと前記第２分割ロッカアームとのいずれか一方の前記係合部に常時係合して揺動し，前記可動子による摺動によって両方の前記係合部に係合して揺動する。
【００１０】
この気筒制御式エンジンの弁休止機構は，上記のように構成されているので，エンジンの作動状態に応答して電磁駆動装置を駆動することによってピンを摺動移動させ，分割ロッカアームを連結させることによってロッカアームを作動させることができ，また，電磁駆動装置を非駆動状態にすることによってピンが分割ロッカアームに非連結状態になってロッカアームが非作動状態になって弁が休止状態になり，気筒が休筒する。従って，この気筒制御式エンジンの弁休止機構は，電磁駆動装置の駆動又は非駆動によって弁駆動又は弁休止を簡単に制御することができ，従来の油圧による弁休止機構に比較して運転制御の応答速度を向上でき，更に，アイドリング時や低回転・低負荷時には弁駆動を無効にして休筒させ，適正な気筒数で運転でき，燃焼効率を向上させることができ，ポンプ損失を低減して熱効率を向上させることができる。更に，この気筒制御式エンジンの弁休止機構は，各気筒毎に吸気弁と排気弁毎に組み立てたり，制御することができ，多様な気筒制御に対応することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による気筒制御式エンジンの弁休止機構の実施例を説明する。図１はこの発明による気筒制御式エンジンの弁休止機構に設けられた電磁駆動装置の駆動時の第１と第２分割ロッカアームの連結状態と非揺動による弁閉鎖状態を示す概略図，図２は図１の電磁駆動装置の駆動時の第１と第２分割ロッカアームの連結状態と揺動による弁開放状態を示す概略図，図３は図１の電磁駆動装置の非駆動時の第１と第２分割ロッカアームの非連結状態と非揺動による弁閉鎖状態を示す概略図，図４は図１の電磁駆動装置の非駆動時の第１と第２分割ロッカアームの非連結状態と第１分割ロッカアームの揺動で且つ第２分割ロッカアームの非揺動による弁閉鎖状態を示す概略図，及び図５はこの発明による気筒制御式エンジンの弁休止機構に設けられた一対の電磁駆動装置の関係を示す断面図である。
【００１２】
この発明による弁休止機構を備えた頭上カム式エンジンは，多気筒を備えたシリンダブロックに固定されたシリンダヘッド４，シリンダヘッド４に設けた吸・排気ポート５を開閉する吸・排気弁２及び吸・排気弁２を開閉作動するためシリンダヘッド４上に設けられたカム式動弁機構３を有している。シリンダヘッド４には，ガスケット４４を介して燃焼室２７が取り付けられている。燃焼室２７に形成されたバルブシート４５には吸・排気弁２が着座し，吸・排気ポート５を開閉する。吸・排気弁２の弁ステム２０は，シリンダヘッド４に形成された通孔に配置されたバルブガイド２１に案内されて往復運動する。弁ステム２０の端部にはコッタ２３が固定され，コッタ２３にはバルブスプリングリテーナ１８が取り付けられている。シリンダヘッド４の上面にはバルブスプリングリテーナ２６が設置されている。両バルブスプリングリテーナ１８，２６の間には，吸・排気弁２を閉鎖方向に復帰させるバルブスプリング１９が配置されている。
【００１３】
カム式動弁機構３は，エンジンの回転に応じて回転するカム軸７に設けたカム６及びカム６の回転に応じてロッカアーム軸７を揺動支点に揺動運動して吸・排気弁２に開閉運動を与えるロッカアーム２５を有する。カム式動弁機構３は，カム６の回転に応じてロッカアーム軸８を中心にロッカアーム２５を揺動運動させ，ロッカアーム２５の揺動運動をロッカアーム２５の先端に取り付けたバルブ調整ねじ２８とタペット１７を通じて吸・排気弁２の弁ステム２０の端部に設けたタペット１７に伝達してタペット１７の押し下げ運動に変換し，タペット１７の押し下げ運動によって吸・排気弁２に開閉運動を伝達する。
【００１４】
この気筒制御式エンジンの弁休止機構は，特に，ロッカアーム２５がロッカアーム軸８を揺動支点としてそれぞれ独立的に揺動し且つカム６の回転運動が与えられて揺動する第１分割ロッカアーム９と，吸・排気弁２に開閉運動を与える第２分割ロッカアーム１０とに分割されている。第１と第２分割ロッカアーム９，１０には，電磁駆動装置１によって摺動移動するピン１１が係合する係合部がそれぞれ形成され，ピン１１の両係合部への係合状態で第１分割ロッカアーム９から第２分割ロッカアーム１０へ揺動運動が伝達され，ピン１１の両係合部への非係合状態で第１分割ロッカアーム９から第２分割ロッカアーム１０へ揺動運動が伝達されない構造に特徴を有している。第１と第２分割ロッカアーム９，１０に形成された係合部は，第１分割ロッカアーム９のボス部４６に形成されたピン１１を摺動案内するピンガイド孔１３と，第２分割ロッカアーム１０のボス部４７に形成されたピン１１が係合する係合穴１２とから形成されている。また，ピン１１は，ピン１１のヘッドとボス部４６の上面との間に配置されたリターンスプリング２２によって，ピン１１が第２分割ロッカアーム１０の係合穴１２から離脱する方向に付勢されている。
【００１５】
電磁駆動装置１は，ピン１１を軸方向に摺動させるため，電磁石を形成するアーマチャの可動子１４と，可動子１４に空隙を有して設けられた固定子１５とを有している。固定子１５は，シリンダヘッド４にブラケット３１を介して固定されたケース３０，ケース３０の環状部に配置された磁心を構成する下ヨーク３４と上ヨーク３２，及び該ヨーク３４，３２とで形成される環状部内に配置された励磁コイル３３から構成されている。可動子１４は，プランジャ５３，プランジャ５３に嵌合して上端部３９にナット３８で固定された円錐プランジャ４１，及びプランジャ５３の下端に設けられたピン１１に対して摺動状態で押圧する押圧部４０から構成されている。
【００１６】
電磁駆動装置１は，固定子１５の励磁コイル３３が通電されると，固定子１５の中空部５０から下方へ可動子１４が突出し，可動子１４の押圧部４０の下端面５１がピン１１の上端面５２に当接してピン１１を押し下げる。ピン１１の摺動ストロークは，可動子１４の摺動量，即ち，隙間３５によって制御される。ピン１１と可動子１４とは，係合部における接触面でロッカアーム２５の揺動支点を中心に摺動可能に装着されている。電磁駆動装置１の固定子１５は，例えば，図５に示すように，ロッカアーム軸８を回転自在に支持するブラケット３１上に取り付けることによって，後付けによる組み立てが可能になり，各気筒毎，吸・排気弁２毎に対して組み立てや制御が可能になる。
【００１７】
ピン１１は，第１分割ロッカアーム９のピンガイド孔１３に常時係合して揺動し，また，可動子１４による摺動によってピン１１が第２分割ロッカアーム１０の係合穴１２に係合することによってロッカアーム２５が揺動することができる。第１分割ロッカアーム９と第２分割ロッカアーム１２には，カム６と吸・排気弁２との運動に常時追従して揺動するように，リターンスプリング２４が装着されている。即ち，リターンスプリング２４は，第１分割ロッカアーム９をカム６に追従させる機能を果たす。
【００１８】
この気筒制御式エンジンの弁休止機構は，多気筒の各気筒と吸・排気弁２とに対して独立的に作動するようにそれぞれ設けられ，気筒と吸・排気弁２とに設けられた第１分割ロッカアーム９と第２分割ロッカアーム１０との係脱は，エンジンの運転状態に応じてそれぞれ制御される。
【００１９】
電磁駆動装置１は，図５に示すように，シリンダヘッド４上に設置された保持体１６にブラケット３１がボルト３６で固定されている。ブラケット３１上には支持台で固定してケース３０が配置され，ケース３０はねじ４８でブラケット３１に固定されている。ケース３０には，カバー３７が取り付けられている。ケース３０には，固定子１５を構成する電磁石の環状の下ヨーク３４がねじ４９で固定されている。下ヨーク３４には，環状の上ヨーク３２が固定されている。上ヨーク３２と下ヨーク３４とで形成された環状部には，環状に配列された励磁コイル３３が配置されている。固定子１５の中空部５０には，可動子１４を構成するプランジャが摺動可能に配置されている。
【００２０】
プランジャ５３の下端の押圧部４０の下端面５１は，ピン１１に摺動可能に当接する摺動面を構成している。また，円錐プランジャ４１の下端面と下ヨーク３４の内側上端面との間には隙間３５が形成され，電磁石が付勢された時に，隙間３５が可動子１４の摺動のストローク量となる。図５に示すように，右側の可動子１４は励磁コイル３３が通電されてリフトした状態を示し，また，左側の可動子１４は励磁コイル３３が非通状態であってリフトしていない状態を示している。ブラケット３１には，可動子１４がスムースに摺動できるように，潤滑油を供給するための給油孔４２が形成されている。
【００２１】
また，この気筒制御式エンジンの弁休止機構では，電磁駆動装置１の電磁石は，図示していないが，磁路を形成する磁心即ちヨーク３２の途中に永久磁石を設け，それによって，可動子１４が永久磁石によって自己保持されるように構成することもでき，その場合には，電磁石の作動時の消費電力を低減させることができる。
【００２２】
この気筒制御式エンジンの弁休止機構は，上記のように構成されているので，次のように作動される。エンジンが高回転・高負荷時には，電磁駆動装置１の電磁石を励磁させて駆動すると，図１に示すように，可動子１４の円錐プランジャ４１を磁極即ちヨーク３４へ吸着させ，可動子１４がリフトしてピン１１を押し下げ，ピン１１がピンガイド孔１３を摺動下降して第２ロッカアーム１０の係合穴１２に係合する。ピン１１が係合穴１２に係合すると，第１ロッカアーム９と第２ロッカアーム１０とが一体に固定された連結状態になる。第１ロッカアーム９と第２ロッカアーム１０とが固定されると，カム６によって第１ロッカアーム９が揺動すると共に第２ロッカアーム１０が揺動し，図２に示すように，第２ロッカアーム１０に固定されたバルブ調整ねじ２８を通じて吸・排気弁２を押し下げ，吸・排気ポート５が開放する。
【００２３】
また，エンジンがアイドリング時や低回転・低負荷時には，電磁駆動装置１の電磁石を非励磁状態にして作動させないので，図３に示すように，リターンスプリング２２によってピン１１が上方へ復帰しており，しかも可動子１４がリフトせず，ピン１１は押し下げられないので，ピン１１がピンガイド孔１３を摺動下降せず，ピン１１は第２分割ロッカアーム１０の係合穴１２に係合しない状態である。ピン１１が係合穴１２に係合していないので，第１ロッカアーム９と第２ロッカアーム１０とは非連結状態である。図４に示すように，第１ロッカアーム９と第２ロッカアーム１０とが非連結状態であって互いにロッカアーム軸８に対して独立揺動状態であるので，カム６によって第１ロッカアーム９が揺動しても，第２ロッカアーム１０はリターンスプリング２４で元の位置にあって揺動せず，第２ロッカアーム１０に固定されたバルブ調整ねじ２８が吸・排気弁２を押し下げることなく，吸・排気ポート５は閉鎖した状態である。
【００２４】
【発明の効果】
この発明による気筒制御式エンジンの弁休止機構は，上記のように構成されているので，アイドリング時や低回転・低負荷時における燃焼効率を向上でき，休筒によってポンプ損失を低減でき，熱効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による気筒制御式エンジンの弁休止機構に設けられた電磁駆動装置の駆動時の第１と第２分割ロッカアームの連結状態と非揺動による弁閉鎖状態を示す概略図である。
【図２】  図１の電磁駆動装置の駆動時の第１と第２分割ロッカアームの連結状態と揺動による弁開放状態を示す概略図である。
【図３】  図１の電磁駆動装置の非駆動時の第１と第２分割ロッカアームの非連結状態と非揺動による弁閉鎖状態を示す概略図である。
【図４】  図１の電磁駆動装置の非駆動時の第１と第２分割ロッカアームの非連結状態と第１分割ロッカアームの揺動で且つ第２分割ロッカアームの非揺動による弁閉鎖状態を示す概略図である。
【図５】  この発明による気筒制御式エンジンの弁休止機構に設けられた一対の電磁駆動装置の関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１    電磁駆動装置
２    吸・排気弁
３    カム式動弁機構
４    シリンダヘッド
５    吸・排気ポート
６    カム
７    カム軸
８    ロッカアーム軸
９    第１分割ロッカアーム
１０  第２分割ロッカアーム
１１  ピン
１２  係合穴
１３  ピンガイド孔
１４  可動子
１５  固定子
２２，２４  リターンスプリング
２５  ロッカアーム
３０  ケース
３１  ブラケット
３２  上ヨーク
３３  励磁コイル
３４  下ヨーク
３５  隙間
４０  押圧部
４１  円錐プランジャ
４６，４７  ボス部
５０  中空部
【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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