(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の作動角の位相を遅進させる第１位相変更機構を備え、かつ等間隔燃焼する複数気筒からなる第１気筒群と、同じく吸気弁の作動角の位相を遅進させる第２位相変更機構を備えるとともに、該第２位相変更機構と共用する油圧源からの油圧供給により吸気弁の開閉を一時的に停止させる弁停止機構を備える第２気筒群と、を含む内燃機関の油圧制御装置であって、
上記第２気筒群の第２位相変更機構が進角側に動作するときに該第２位相変更機構から排出される作動油が上記弁停止機構へ供給されるように、上記第２位相変更機構と上記弁停止機構との間に還流油路が設けられていることを特徴とする内燃機関の油圧制御装置。
【請求項２】
上記油圧源と上記弁停止機構との間に弁停止用油圧制御弁が設けられており、上記還流油路の先端は、上記弁停止用油圧制御弁と上記弁停止機構との間の油路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項３】
上記還流油路に、上記弁停止機構から上記第２位相変更機構への作動油の逆流を阻止する逆止弁が配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項４】
上記還流油路における上記逆止弁の上流側で分岐して作動油を排出するドレーン分岐油路に制御弁が設けられ、この制御弁の開弁荷重が上記逆止弁の開弁荷重よりも高く設定されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項５】
上記第１位相変更機構と上記第２位相変更機構と上記弁停止機構とが、同一の油圧源を共用していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項６】
内燃機関が１プレーンクランクシャフトのＶ型８気筒内燃機関であり、一方のバンクの気筒が第１気筒群を構成し、他方のバンクの気筒が第２気筒群を構成していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項７】
上記弁停止機構が弁停止状態に切り換えられるときに、上記第２位相変更機構が進角側へ変化するように制御されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧源を共用しつつ互いに独立して機能する２種類の油圧作動機構、詳しくは吸気弁の位相変更機構と弁停止機構とを備えた内燃機関の油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の分野では、潤滑油の循環用に用いられるオイルポンプを油圧源として、各種の油圧作動機構を作動させることが一般的に行われている。このような油圧作動機構として、例えば、機関運転条件に応じて一部気筒の吸排気弁の開閉を一時的に停止させる弁停止機構等が挙げられる。上記の弁停止機構は、部分負荷時などに、一部気筒を休止させ一部気筒のみを稼働させるようにした、いわゆる気筒数制御を行う多気筒内燃機関に適用されるもので、一般に休止気筒となる気筒群の吸排気弁、少なくとも吸気弁を停止させるように設けられる。
【０００３】
また油圧作動機構として、機関運転条件に応じて吸気弁や排気弁の開閉時期やバルブリフト量を変化させる可変動弁機構も知られている。油圧式の可変動弁機構として、特開平５−２４８２１７号公報には、低速用ロッカーアームと高速用ロッカーアームとを切り換えて使用することにより、吸気弁や排気弁の開閉時期を２段階に切換可能な可変動弁機構が開示されているが、吸排気弁の作動角の位相（クランクシャフトに対する位相）を遅進させる位相変更機構も知られており、かつ既に実用に供されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の弁停止機構は、可変動弁機構例えば位相変更機構と組み合わせて用いることができるが、このように弁停止機構と位相変更機構とを備えた場合に、機関運転条件が変化して全気筒稼働状態から一部気筒の休止状態へ移行すべく上記弁停止機構を切換動作させる際に、通常は、同時に機関運転条件の変化に伴って位相変更機構が動作する必要があるので、弁停止機構へ供給される油圧が不足して作動応答性の低下を招くおそれがある。このような作動応答性の低下を防止するために、専用のオイルポンプやアキュムレータ等を設けることも考えられるが、この場合、油圧回路の構成が複雑になり、重量の増加やコストの増加を招くおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、油圧源を共用した弁停止機構と位相変更機構とを具備する場合に、簡素な構造で弁停止機構の作動応答性の向上を図ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、内燃機関は、第１気筒群と第２気筒群から構成される。第１気筒群は、吸気弁の作動角の位相を遅進させる第１位相変更機構を備え、かつ該第１気筒群のみの稼働時に安定した運転が可能なように、等間隔燃焼する複数気筒からなる。また第２気筒群は、同じく吸気弁の作動角の位相を遅進させる第２位相変更機構を備えるとともに、該第２位相変更機構と共用する油圧源からの油圧供給により吸気弁の開閉を一時的に停止させる弁停止機構を備えている。従って、例えば部分負荷時などの所定の運転条件時に、第２気筒群が休止状態となり、同時に、上記弁停止機構によって第２気筒群の吸気弁の開閉が停止される。なお、上記弁停止機構は、吸気弁および排気弁の双方を停止するものであってもよい。そして、本発明の油圧制御装置では、上記第２気筒群の第２位相変更機構が進角側に動作するときに該第２位相変更機構から排出される作動油が上記弁停止機構へ供給されるように、上記第２位相変更機構と上記弁停止機構との間に還流油路が設けられている。
【０００７】
従って、弁停止機構が弁停止状態に切り換えられる際に、ほぼ同時に第２位相変更機構が進角側へ動作すれば、第２位相変更機構から排出される作動油が弁停止機構へ供給されるので、油圧源からの油圧供給開始に伴って直ちに弁停止機構が切換動作する。つまり、通常はそのまま排出される作動油を利用して、弁停止機構の作動応答性が向上する。
【０００８】
【発明の効果】
この発明によれば、弁停止への切換時に、第２位相変更機構から排出される作動油を還流油路を通して弁停止機構へ供給することにより、別途アキュムレータ等の特別な油圧補助機器を用いることなく、弁停止機構の作動応答性を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をＶ型８気筒内燃機関に適用した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。初めに、Ｖ型８気筒内燃機関の燃焼間隔等について説明する。図６は、Ｖ型８気筒内燃機関の気筒配置を示しており、左バンク１と右バンク２とが９０°のバンク角でＶ型に配置されている。左バンク１は、♯１気筒、♯３気筒、♯５気筒、♯７気筒の４本の気筒を含んでおり、右バンク２は、♯２気筒、♯４気筒、♯６気筒、♯８気筒の４本の気筒を含んでいる。本実施例のＶ型８気筒内燃機関は、特に、クランクピンが１８０°離れた点に配置される所謂１プレーンクランクシャフト形式のものであって、８つの気筒の点火順序は、図７に示すように、「♯１→♯４→♯５→♯２→♯７→♯６→♯３→♯８→」となり、それぞれの燃焼間隔は９０°である。これを各バンク毎にみると、左バンク１では、１８０°の燃焼間隔でもって「♯１→♯５→♯７→♯３→」となり、右バンク２では、同じく１８０°の燃焼間隔でもって「♯４→♯２→♯６→♯８→」となる。つまり、いずれのバンクも等間隔燃焼である。従って、本実施例では、一方のバンク例えば右バンク２の４つの気筒が常時稼働する第１気筒群となり、他方のバンクつまり左バンク１の４つの気筒が運転条件により休止可能な第２気筒群となっている。右バンクの第１気筒群のみで運転を行う場合には、上記のように、「♯４→♯２→♯６→♯８→」の順に１８０°毎の等間隔で点火される。従って、左バンク１の気筒を休止させた状態で安定した運転が可能であるとともに、排気干渉の低減による出力向上が可能である。
【００１０】
休止気筒となる左バンク１には、後述するように気筒休止時に吸排気弁の開閉を停止する弁停止機構が設けられている。また、吸気弁の作動角の位相を運転条件に応じて最適なものとするために、位相変更機構が各バンク毎に設けられている。これらの機構は、いずれも内燃機関の潤滑油の油圧を利用して駆動されており、以下、その油圧制御装置について説明する。なお、常時稼働する右バンク２の位相変更機構を第１位相変更機構とし、休止可能な左バンク１の位相変更機構を第２位相変更機構とするが、これらは、基本的に同一の構成である。
【００１１】
図１は、本発明に係る油圧制御装置を示す概略構成図であり、特に、休止可能な左バンク１側の構成を示している。図示するように、この油圧制御装置は、第２位相変更機構１２と弁停止機構１４とに必要に応じて油圧供給を行うものであり、内燃機関各部に潤滑油を循環させるオイルポンプ１０を油圧源として共用している。そして、オイルポンプ１０から第２位相変更機構１２へ供給される油圧を切換制御する位相変更用油圧制御弁１６と、オイルポンプ１０から第２油圧作動機構１４へ供給される油圧を切換制御する弁停止用油圧制御弁１８と、が設けられている。
【００１２】
第２位相変更機構１２の構造については公知であり、図２を参照して簡単に説明すると、位相変更機構１２は、クランクシャフトと同期して回転するカムスプロケット２１と一体的に回転する外周側ギヤ部２２と、この外周側ギヤ部２２の内側に同軸状に配置され、吸気弁駆動用のインテークカムシャフト２３と一体的に回転する内周側ギヤ部２４と、これら外周側ギヤ部２２および内周側ギヤ部２４の内外周面にヘリカルスプラインを介して噛合する略環状のピストン２５と、このピストン２５を遅角側へ付勢するリターンスプリング２６と、を備えている。
【００１３】
ピストン２５の軸方向両端面には遅角側油圧室２７と進角側油圧室２８とが臨んでおり、これら油圧室２７，２８の油圧に応じてピストン２５が軸方向へ移動することにより、カムスプロケット２１に対するインテークカムシャフト２３の位相が変化して、吸気弁の作動角位相が連続的に変更される。
【００１４】
弁停止機構１４の構造についても公知であり、図３を参照して簡単に説明すると、弁停止用油圧室３１の油圧が低い状態では、図示せぬスプリングのバネ力により棒状のカップリング３３がローラ型カムフォロア３４を有する補助ロッカアーム３６ａと係合する位置まで突出しており、カム３５の押圧力が補助ロッカアーム３６ａ，カップリング３３およびロッカアーム３６を介して吸排気弁３７（吸気弁３７ａおよび排気弁３７ｂ）に伝達され、通常の開閉動作が行われる。一方、弁停止用油圧室３１へ所定の作動油圧が供給されると、ピストン３８がスプリングのバネ力に抗してカップリング３３を補助ロッカアーム３６ａから離脱する後退方向へ押圧し、補助ロッカアーム３６ａとロッカアーム３６とが実質的に分離する。従って、カム３５からロッカアーム３６への動力伝達が遮断されて、吸排気弁３７が停止する。つまり、左バンク１の気筒群の休止時には、この弁停止機構１４に油圧が供給され、吸排気弁３７が閉じたままに保持される。
【００１５】
次に、図１〜４を参照して、この油圧制御装置の回路構成について説明する。この回路には、オイルポンプ１０から位相変更用油圧制御弁１６へ油圧を供給する第１油圧供給油路４１と、オイルポンプ１０から弁停止用油圧制御弁１８へ油圧を供給する第２油圧供給油路４２と、位相変更用油圧制御弁１６と遅角側油圧室２７とを接続する遅角側制御油路４３と、位相変更用油圧制御弁１６と進角側油圧室２８とを接続する進角側制御油路４４と、弁停止用油圧制御弁１８と弁停止用油圧室３１とを接続する弁停止用制御油路４５と、遅角動作時に位相変更用油圧制御弁１６からオイルパン１１へ作動油を排出する遅角側ドレーン油路４６と、弁停止用油圧制御弁１８からオイルパン１１へ作動油を排出する弁停止用ドレーン油路４７と、が設けられている。
【００１６】
そして、第２位相変更機構１２の遅角側油圧室２７と弁停止機構１４の弁停止用油圧室３１とに連通して、進角動作時に遅角側油圧室２７から排出される作動油を弁停止用油圧室３１へ供給する還流油路４８が設けられている。この還流油路４８は、上記の遅角側制御油路４３を含む形となっており、かつ、下流側で弁停止用制御油路４５へ合流している。つまり、還流油路４８の先端は、弁停止用油圧制御弁１８と弁停止用油圧室３１との間の弁停止用制御油路４５に接続されており、弁停止用油圧制御弁１８の開閉状態に拘わらず、弁停止用制御油路４５へ作動油を供給し得る構成となっている。
【００１７】
この還流油路４８には、弁停止機構１４から第２位相変更機構１２へ向かう方向の作動油の逆流を阻止する逆止弁４９が配設されている。また、還流油路４８における逆止弁４９よりも上流側（位相変更機構１２側）で分岐してオイルパン１１へ延びる進角側ドレーン分岐油路５０が設けられているとともに、この進角側ドレーン分岐油路５０に、逆止弁からなる制御弁５１が配設されている。逆止弁４９の開弁荷重は制御弁５１の開弁荷重よりも低く設定されており、例えば逆止弁４９の開弁荷重が約０．１ｋｇｆ／ｃｍ2に、制御弁５１の開弁荷重が約０．３ｋｇｆ／ｃｍ2に設定される。
【００１８】
図８は、常時稼働する右バンク２側の回路構成を示している。この右バンク２側には、前述したように、第１位相変更機構１２’が設けられているが、この第１位相変更機構１２’自体は、第２位相変更機構１２と全く同一の構成であり、また油圧回路の構成も、還流油路４８の部分を除き、変わりがないので、前述した構成と同一の箇所には同一符号を付してある。この実施例では、油圧源となるオイルポンプ１０を左バンク１側の油圧回路と共用しており、前述した左バンク１側の構成と同様に、オイルポンプ１０から位相変更用油圧制御弁１６へ油圧を供給する第１油圧供給油路４１と、位相変更用油圧制御弁１６と遅角側油圧室２７とを接続する遅角側制御油路４３と、位相変更用油圧制御弁１６と進角側油圧室２８とを接続する進角側制御油路４４と、遅角動作時に位相変更用油圧制御弁１６からオイルパン１１へ作動油を排出する遅角側ドレーン油路４６と、が設けられている。そして、右バンク２側は還流油路４８を具備しておらず、進角動作時に進角側油圧室２８から押し出された作動油が、進角側ドレーン油路５２を通して位相変更用油圧制御弁１６からオイルパン１１へ排出されるようになっている。
【００１９】
次に、上記のように構成された実施例の作用について説明する。
【００２０】
第１，第２位相変更機構１２’，１２では、位相変更用油圧制御弁１６のスプール１６ａを駆動するソレノイドへ与えられるパルス信号のデューティ比を可変制御することにより、スプール１６ａの位置を制御し、それぞれの位相変更機構１２’，１２に作用する油圧の方向を切り換えて、ピストン２５の位置を変化させ、これに対応する吸気弁の作動角位相を制御している。
【００２１】
具体的には、吸気弁の作動角位相を遅角側に変更する遅角動作時には、位相変更用油圧制御弁１６のスプール１６ａが図２（ａ）に示す位置とされ、オイルポンプ１０からの油圧が第１油圧供給油路４１および遅角側制御油路４３を経由して遅角側油圧室２７へ供給される一方、進角側制御油路４４および遅角側ドレーン油路４６を通して進角側油圧室２８内の作動油がオイルパン１１へ排出される。この結果、ピストン２５が遅角側（図２の左側）へ押圧，移動される。なお、図２（ａ）には最遅角状態における吸気弁および排気弁のリフト特性を示してある。
【００２２】
吸気弁の作動角位相を進角側に変更する進角動作時には、図２（ｂ）に示すスプール位置とされ、第１油圧供給油路４１および進角側制御油路４４を通して進角側油圧室２８へ油圧が供給される一方、遅角側制御油路４３を通して遅角側油圧室２７内の作動油が排出される。この作動油は、左バンク１側では還流油路４８を介して弁停止用制御油路４５へ排出され、右バンク２側では進角側ドレーン油路５２によってオイルパン１１へ排出される。この結果、ピストン２５が進角側（図２の右側）へ押圧，移動される。なお、図２（ｂ）には最進角状態における吸気弁および排気弁のリフト特性を示してある。
【００２３】
吸気弁の作動角位相を現在の位相に保持するときには、図２（ｃ）に示すスプール位置とされ、このスプール１６ａにより遅角側制御油路４３および進角側制御油路４４に接続する双方のポートが閉塞され、両油圧室２７，２８内の油圧がロックされて、ピストン２５が現在位置に保持される。
【００２４】
このように位相変更用油圧制御弁１６を介して位相変更機構１２’，１２に供給する油圧を切り換えることによって、吸気弁の作動角位相を機関運転条件に応じた特性にフィードバック制御することができる。
【００２５】
一方、左バンク１側に設けられた弁停止機構１４では、図１および図４に示すように、機関運転条件に応じて弁停止用油圧制御弁１８のスプール１８ａの位置を切り換えることにより、左バンク１側の気筒群の稼働および休止の切換に伴う弁開閉運動の一時的な停止が行われる。つまり、左バンク１側の気筒群の稼働時には、図４（ａ）に示すスプール位置とされ、弁停止用油圧室３１内の作動油が弁停止用制御油路４５および弁停止用ドレーン油路４７を通してオイルパン１１へ排出される。一方、左バンク１側の気筒群の休止時には、図４（ｂ）に示すスプール位置とされ、第２油圧供給油路４２および弁停止用制御油路４５を経由してオイルポンプ１０の油圧が弁停止用油圧室３１へ供給される。これにより、前述したように、吸気弁および排気弁の開閉が停止する。
【００２６】
ここで、本実施例では、上記のように左バンク１側の気筒群で弁停止が行われる際に、左バンク１側の気筒群の第２位相変更機構１２が、同時に進角側へ動作する。このように第２位相変更機構１２が進角動作していると、ピストン２５の進角側への移動に伴って遅角側油圧室２７から還流油路４８へ作動油が排出されるので、弁停止用制御油路４５内の油圧がある程度高くなっている。そのため、このような状況下で、弁停止機構１４へ油圧を供給するように弁停止用油圧制御弁１８が切り換えられると、弁停止機構１４へ導入される油圧が速やかに高くなり、直ちに弁停止状態に切り換えられる。つまり、オイルポンプ１０から第２油圧供給油路４２，弁停止用油圧制御弁１８および弁停止用制御油路４５を経由して弁停止用油圧室３１へ供給される作動油とは別に、遅角側油圧室２７側からも還流油路４８を経由して作動油が供給される。従って、遅角側油圧室２７が一種の油圧アキュムレータとして機能する形となり、別途アキュムレータ等を設けることなく、弁停止機構１４の作動応答性を向上させることができる。
【００２７】
特に、機関低速時には、オイルポンプ１０からの供給油圧自体が低いため、作動応答性が低下する傾向にあるが、本実施例によれば、遅角側油圧室２７からも作動油が供給されるため、このような供給圧が低い運転領域でも、良好な作動応答性を得ることが可能である。
【００２８】
更に言えば、還流油路４８は、弁停止用油圧制御弁１８と弁停止用油圧室３１とを結ぶ弁停止用制御油路４５に合流しており、弁停止用油圧制御弁１８を通過することなく直接的に弁停止用油圧室３１へ作動油を供給する形となっている。そのため、作動応答性が確実に向上する。
【００２９】
ここで、本実施例では、左バンク１側の気筒群は、弁停止時には休止気筒となるので、本来は、第２位相変更機構１２を動かす必要はないが、稼働気筒である右バンク２側の気筒群と同じ位相制御を積極的に継続することで、弁停止の切換時に、第１位相変更機構１２が進角側へ動作するようにしている。すなわち、図５は、第１，第２位相変更機構１２’，１２が進角位置に制御される進角領域Ｈ１と、左バンク１側の気筒群を休止させる気筒休止領域Ｈ２と、の関係を示しており、気筒休止領域Ｈ２は進角領域Ｈ１の内側に含まれる形となる。つまり、この実施例では、部分負荷領域において、一部気筒を休止させるとともに、稼働気筒の吸気弁の作動角位相を進角させて、内部ＥＧＲを拡大し、燃費向上やＮＯｘの低減を図っている。
【００３０】
従って、例えば図５の矢印Ａ１に示すように、アイドル近傍の低回転低負荷域から回転数が上昇するような状況では、左バンク１側の気筒群の休止（弁停止）とほぼ同時に第１，第２位相変更機構１２’，１２が進角側へ変化しようとする。また、矢印Ａ２に示すように、全気筒が稼働している高回転低負荷域から回転数が低下するような状況では、やはり、第１，第２位相変更機構１２’，１２が進角側へ変化しつつある間に、気筒休止運転への切換が開始する。更に、矢印Ａ３に示すように、高負荷域からトルクが低下するような状況では、第１，第２位相変更機構１２’，１２の制御特性として、基本的には進角領域Ｈ１内にあるが、中負荷領域に比べて高負荷側の方が相対的に遅角した特性に位相制御の特性が設定されているので、矢印Ａ３の変化に伴って、第１，第２位相変更機構１２’，１２は、僅かではあるが進角側へ変化する。従って、やはり第１，第２位相変更機構１２’，１２が進角側へ徐々に変化している際に、気筒休止（弁停止）への切換が開始することとなる。
【００３１】
このように、休止気筒となる左バンク１側を右バンク２側と同様に位相制御することで、弁停止状態に切り換える際に、同時に第２位相変更機構１２が進角側へ動作していることになり、つまり、作動油が還流油路４８を通して弁停止用油圧室３１へ供給されることになるため、簡素な構造でありながら、気筒休止運転開始時の作動応答性を効果的に向上させることができる。
【００３２】
なお、気筒休止運転を継続して行っている場合のように、逆止弁４９の下流側の油圧が高く逆止弁４９が開弁できない状況で、第２位相変更機構１２が進角側へ動作した場合には、制御弁５１が開弁し、遅角側油圧室２７内の作動油を進角側ドレーン分岐油路５０を経由して確実にオイルパン１１へ排出できるようになっている。
【００３３】
また、全気筒稼働状態にあるときには、逆止弁４９の開弁荷重が制御弁（逆止弁）５１の開弁荷重よりも低く、逆止弁４９の下流側の油圧が低いため、位相変更機構１２が進角側へ動作すると、逆止弁４９のみが開弁する。したがって、遅角側油圧室２７の作動油は、還流油路４８，弁停止用制御油路４５および弁停止用ドレーン油路４７を経てオイルパン１１へ排出されることとなる。
【００３４】
以上のように本発明を好適な一実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、種々の変形，変更を含むものである。例えば、上記の制御弁５１に代えて、圧力差を発生させるオリフィスを設ける構成としても良い。
【００３５】
また上記実施例では、左バンク１側の気筒群の吸気弁の位相制御を常に右バンク２側と同様に行うようにしているが、休止運転への切換時に、左バンク１側の第２位相変更機構１２のみを積極的に進角側へ動かして、弁停止機構１４の作動応答性をより確実に高めるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の油圧制御装置における左バンク側の回路構成を示す構成図。
【図２】位相変更機構およびその油圧制御弁の作用説明図。
【図３】弁停止機構を示す斜視図。
【図４】弁停止用油圧制御弁を模式的に示す作用説明図。
【図５】位相変更機構の進角領域および気筒休止領域を示す特性図。
【図６】Ｖ型８気筒内燃機関の気筒配置を示す説明図。
【図７】１プレーンクランクシャフト形式の点火順序の説明図。
【図８】右バンク側の回路構成を示す構成図。
【符号の説明】
１０…オイルポンプ（油圧源）
１２…第２位相変更機構
１４…弁停止機構
４８…還流油路
４９…逆止弁
５０…進角側ドレーン分岐油路
５１…制御弁
【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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