JP4556897B2 - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、オイルコントロールバルブを用いて、左右バンクのモード切換えを行なう内燃機関の可変動弁装置に関する。

自動車に搭載されるレシプロ式エンジン（内燃機関）では、出力特性の向上と省燃費性とを両立するために、可変動弁装置を用いて、エンジン回転数が高回転域になると、通常状態（通常モード）から高回転域に適した高速モードに切換えたり、大きな出力を必要としない安定した走行条件になると、一部の気筒を休止させる休筒モードの運転に切換えたりするエンジンの開発が進められている。

気筒列が左右のバンクに分かれたエンジン（Ｖ型など）では、一方のバンクとして、通常モード、高速モード、休筒モードに切換可能な油圧式の動弁機構を搭載した休筒バンク（本願の第１バンクに相当）を用い、他方のバンクとして、通常モード、高速モードに切換可能な油圧式の動弁機構を搭載した運転バンク（本願の第２バンクに相当）が用いられる。そして、オイルコントロールバルブにより、各バンクの動弁機構に与えられる油圧を制御して、両バンクを通常モードで運転したり、両バンクを高速モードで運転したり、休筒バンクだけを休止させた休筒モードで運転が行なわれるようにしている（特許文献１を参照）。

このようなエンジンでは、エンジン本体にバンク別、機能別に高速切換用のオイルコントロールバルブ、休筒切換用のオイルコントールバルブを取付けて、各バンクの動弁機構を制御することが行なわれている。具体的には、従来、高速切換用のオイルコントロールバルブは、休筒バンクと運転バンクとの双方の外壁面にそれぞれ組付き、休筒切換用のオイルコントールバルブは、休筒モードの切換えが求められる休筒バンクだけ、具体的にはシリンダヘッドの内部に組付けた構造が用いられている。つまり、休筒バンクの高速切換えと運転バンクの高速切換えは、休筒バンクと運転バンクとに設置した各高速切換用オイルコントロールバルブの作動によって行なわれ、休筒バンクでの休筒切換えは、休筒バンクに設置した休筒切換用オイルコントロールバルブの作動によって行なわれるようにしていた。
特開２００５−９０４０８号公報

ところが、上記可変動弁装置だと、高速切換、休筒切換には、３つのオイルコントロールバルブが必要となる。

特にエンジンは、コストの低減、重量の低減が求められるが、上記したような油圧を与える構造だと、高価なオイルコントールバルブの使用する数量が多く、コストや重量の点で不利である。

そこで、本発明の目的は、数量を抑えたオイルコントロールバルブで、高速切換え、休筒切換えを可能とした内燃機関の可変動弁装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、第１動弁機構と第２動弁機構を第１モードと第２モードに切換えるオイルコントロールバルブは、第１バンクおよび第２バンクのうちの一方に設け、当該バルブが設けられる一方のバンク側の動弁機構へは油路を通じて油圧を与え、他方のバンク側の動弁機構へはバンク間を渡る管部材を通じて油圧が与えるようにした。つまり、第１モードと第２モードの切換えが、一方のバンクおよび他方のバンクの双方に共通な１つのオイルコントロールバルブだけですむ構成とした。

請求項２に記載の発明は、上記目的に加え、さらに第１及び第２オイルコントロールバルブがコンパクトに内燃機関に組み付けること、さらには第１オイルコントロールバルブを、バンクオフセット空間に臨む第２バンクの端に組付かせ、第２オイルコントロールバルブを、それとは反対側のバンクオフセット空間に臨む前記第１バンクの端に組付かせたことにある。

請求項３に記載の発明は、さらに第３モードとして第１動弁機構の作動を休止させる休止モードを備えたとき、メンテナンス作業の頻度が高い第２オイルコントロールバルブが目につきやすいよう、車両のエンジンルームへ内燃機関が搭載されるとき、内燃機関の車両に対する横置き、縦置きに係わらず、前記第２オイルコントロールバルブは前記第１オイルコントロールバルブよりも車体端側に配置した。

請求項１の発明によれば、第１モードと第２モードの切換用と第３モードへの切換用の１ずつのオイルコントロールバルブで、内燃機関は、第１、第２、第３モードの運転に切換えが可能となる。

したがって、高価な機器であるオイルコントロールバルブの使用数量の削減（抑制）が図れ、内燃機関におけるコストの低減や重量の低減を図ることができる。

請求項２の発明によれば、第１オイルコントールバルブ、第２オイルコントールバルブは、いずれも内燃機関のデッドスペースとなっているバンクオフセット空間に配置されるので、コンパクトに内燃機関に組付けることができる。

請求項３の発明によれば、第３モードとして第１動弁機構の作動を休止させる休止モードを備えたとき、車両に内燃機関を搭載した状態から、メンテナンスを行なうとき、第２オイルコントロールバルブが目につくうえ、人の手が届きやすい地点にオイルコントロールバルブが配置されるので、メンテナンス作業の頻度が高い第２オイルコントロールバルブのメンテナンス性が第1オイルコントロールバルブよりも高められる。

［一実施形態］
以下、本発明を図１〜図１７に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１は、左右に気筒列が分かれたエンジン（内燃機関）、例えばＶ型６気筒のレシプロ式エンジン（以下、単にＶ型エンジンという）の車体搭載状態をエンジン後方から見た斜視図、図２は同エンジンの各バンクの平面図、図３は休筒切換用のオイルコントロールの斜視図、図４は同エンジンの１気筒分の可変動弁装置（吸・排気の双方）の斜視図、図５は同装置からロッカシャフトキャップを外した斜視図、図６は図５中のＡ矢視方向から見た可変動弁装置の平面図、図７は図４中のＦ−Ｆ方向から見た断面図、図８は同装置の各種カムを示す平面図、図９〜図１２は同装置の各部の断面図（図６中のＢ〜Ｅ矢視の断面）、図１３は吸気側のロッカアーム構造を示す斜視図、図１４は同構造の分解斜視図、図１５は排気側のロッカアーム構造を示す斜視図、図１６は同構造の分解斜視図、図１７は可変動弁装置がもたらすバルブ特性を示す線図をそれぞれ示している。

図１中Ｓは自動車（車両）の車体、Ｒは同車体Ｓの例えば前部に形成されたエンジンルーム、１は同エンジンルームＳ（二点鎖線で図示）内に横置きで収められたレシプロ式の可変動弁装置付Ｖ型エンジンのエンジン本体を示している。このエンジン本体１は、例えばＶ字形のシリンダブロック、具体的には下部に共通なクランクケース部２を有し、上部に例えば気筒３（図２に図示）を３個ずつ振り分けたＶ字形のデッキシリンダ部４をもつシリンダブロック５と、デッキシリンダ部４毎にその頭部に搭載されたシリンダヘッド６などといった部品を組み合わせて構成されている。なお、図１には、ヘッドカバー、オイルパンなど細かい部品は記載していない。そして、各デッキシリンダ部４、シリンダヘッド６などから、Ｖ字形に突き出る左右のバンク７ａ，７ｂ（左右はエンジン本体１の前方方向Ｆｒを基準に定めている）を構成している。各バンク７ａ，７ｂの気筒３にはピストン８が往復動可能に収めてあり（図４および図５に図示）、クランクケース部２にはクランクシャフト（図示しない）が組み込んである。なお、図２に示されるように左右のバンク７ａ，７ｂは、クランクシャフトの軸線に沿って各ピストン８のコンロッド（図示しない）が直列に配置される関係で、前後方向に対し、オフセットしている。図２中Ｌは、その左右のバンク７ａ，７ｂのオフセット具合を示している。

ここで、気筒３と向き合う各シリンダヘッド６の下面には、図４および図５に示されるように燃焼室１１がそれぞれ形成されている。これら各燃焼室１１には、同図に示されるようにバンク７ａ，７ｂ間を挟んだ内側に位置して、２個（複数）の吸気ポート１２ａ，１２ｂ、同吸気ポート１２ａ，１２ｂを開閉する２個の吸気バルブ１３ａ，１３ｂが設けられている。また同じく外側に位置して、２個（複数）の排気ポート１４ａ，１４ｂ、同排気ポート１４ａ，１４ｂを開閉する２個の排気バルブ１５ａ，１５ｂが設けられていて、バンク内側から燃焼空気が吸入され、バンク外側から燃焼を終えたガスが排出される構造となっている。

左右バンク７ａ，７ｂのシリンダヘッド６には、可変動弁装置の主要部を構成するＳＯＨＣ（Single Over Head Camshaft）式の動弁系１７がそれぞれ設けられている。このうち左バンクの動弁系１７ａ（本願の第１動弁機構に相当）には、例えば図２に示されるように通常（低速）モード（第１モード）と高速モード（第２モード）と休筒モード（気筒を休止させるモード；第３モード）とに切換可能（３モード切換え）な吸気用のロッカアームモジュール１８と、通常（低速）モードと休筒モード（気筒を休止させるモード）に切換可能（２モード切換え）な排気用のロッカアームモジュール１９とを組み合わせた構造が用いられる。右バンクの動弁系１７ｂ（本願の第２動弁機構）には、通常（低速）モードと高速モードとに切換可能（２モード切換え）な吸気用のロッカアームモジュール２０と、通常（低速）モードだけの排気用の動弁装置２１とを組み合わせた構造が用いられる。

図４〜図６には、このうちの左バンク７ａに搭載される動弁系１７ａの１気筒分の構造が示されている（エンジン後方から見た図）。図１３には、このうちのロッカアームモジュール１８を内側から見たときの図、図１４には同モジュール１８を分解した図が示され、図１５にはロッカアームモジュール１９を内側から見たときの図、図１６には同モジュール１９を分解した図が示されている。

同１気筒分の構造について説明すると、図２、図４〜図６中２５は、燃焼室１１の頭上中央にシリンダヘッド６の長手方向に沿って回転可能に配設されたカムシャフト、２４は同カムシャフト２６端（ヘッド６前部を貫通したシャフト部分）に設けたカムシャフトスプロケットを示す。２６は、カムシャフト２５を挟むバンク内側に該カムシャフト２５とほぼ平行に配置された吸気用のロッカシャフトと、２７はその反対側（バンク外側）にカムシャフト２５とほぼ平行に配置された排気用のロッカシャフトを示す。

ロッカシャフト２６、２７はいずれも対でカムシャフト２５の上側に配置してある。またロッカシャフト２６，２７のうち、ロッカシャフト２７の内部には、軸方向に沿って休筒切換用の油路２７ａが形成されている。ロッカシャフト２６の内部には、軸方向に沿って、休筒切換用の油路２６ａが形成されている。さらにロッカシャフト２６の内部には、油路２６ａと並列に、高速切換用の油路２６ｂも形成されている。

これらロッカシャフト２６，２７は、いずれも図７に示されるように気筒３を挟んだシリンダヘッド６の上面部分から立ち上がるリブ６ａの上面に配置してある。これらロッカシャフト２６，２７の各部が、図２に示されるように複数のロッカシャフトキャップ１３０を用いて、シリンダヘッド６のリブ６ａに挟み付けてある。具体的には、ロッカシャフトキャップ１３０には、図２〜図５に示されるように気筒３間に配置されるロッカシャフトキャップ１３０ａと、気筒３列の端に配置されるロッカシャフト１３０ｂとの２種類が用いられている。いずれのロッカシャフトキャップ１３０ａ，１３０ｂにも、例えば図４、図５および図７に示されるようなロッカシャフト２６，２７間に渡り配置されるプレート状のベース部１３１に、ボルト１３２を挿通させる筒状のボルト挿入部１３３を複数、形成した構造が用いられている。この構造により、図５および図７に示されるように各ロッカシャフト２６，２７の上部分（リブ６ａとは反対側）に形成された凹部１３４にベース部１３１を嵌め、ベース部１３１の各部のボルト挿入部１３３から、ボルト１３２を、ロッカシャフト２６，２７に形成された貫通孔１３４ａ（図５、図６に図示）を貫通して、リブ６ａへねじ込むと、ロッカシャフトキャップ１３０ａ，１３０ｂが、ロッカシャフト２６，２７の各部と共にシリンダヘッド６に固定される。

これらロッカシャフトキャップ１３０ａ，１３０ｂには、例えば図２に示されるように油路１４０が形成されている。各油路１４０は、いずれも図７に示されるようにベース部１３１上にロッカシャフト２６，２７間に沿って形成された筒形部１４３から形成されている。具体的には、筒形部１４３の底側と栓１４３で塞がれた開口側とは、ロッカシャフト２５，２６の地点まで延びていて、筒形部１４３の内腔の細長の通路を油路１４０としている。筒形部１４３の一端部をなすベース部１３１の裏面部分、他端部をなすベース部１３１の裏面部分には、図７に示されるようにそれぞれ油路１４０端とつながる通孔１４３ａ，１４３ｂが形成されている。このうち排気側のロッカシャフト２７側の通孔１４３ａは、図７に示されるように同ロッカシャフト２７の油路２７ａから分岐した分岐孔１４４ａ（図５にも図示）と連通している。吸気側のロッカシャフト２６側の通孔１４３ｂは、同ロッカシャフト２６の油路２６ａから分岐した分岐孔１４４ｂ（図５にも図示）と連通している。

カムシャフト２５は、クランク出力によって回転駆動される部品である。このカムシャフト２５の燃焼室１１の頭上に配置されるシャフト部分（ロッカシャフトキャップ間）には、例えば図４、図５および図８に示されるようにエンジン後方側から順に高速用の吸気カム３０、リフトレスカム３１、排気カム３２、低速用の吸気カム３３が形成されている。低速用の吸気カム３３は、エンジンの通常運転に適した開閉タイミング、バルブリフト量に設定したカムプロフィルをもち、高速用の吸気カム３０は、エンジンの高速運転に適した開閉タイミング、バルブリフト量（低速用カム３３より大）を設定したカムプロフィルをもつ。リフトレスカム３１は、吸気カム３０，３３や排気カム３２のベース円より大きい同一半径のベース円だけで形成された円形のカムプロフィルをもつ。むろん、排気カム３２は、燃焼ガスの排出に適した開閉タイミング、バルブリフト量のカムプロフィルをもつ。

吸気用のロッカアームモジュール１８には、例えば図４〜図６、図１３および図１４に示されるように油圧式のロッカアームをロッカシャフト２６に組付ける構造が用いられている。これには、吸気バルブ１３ａ，１３ｂの駆動を行なうバルブ駆動ロッカ３５と、吸気カム３０，３３と追従する一対の低・高速別のカム追従ロッカ６０，７０とに分けた構造が用いてある。

例えば、図４、図５および図１４に示されるようにバルブ駆動ロッカ３５は、筒形のロッカシャフト支持用のボス３６と、同ボス３６の両端部からそれぞれ吸気バルブ１３ａ，１３ｂ（ボス直径方向）へ向って延びる一対のロッカアーム部３７と、同ロッカアーム部３７の先端部に組み付けられたアジャストスクリュ部３８（当接部）と、同アーム部３７の各根元部（基端部）に設けられたモード切換用の切換作動部４０ａ，４０ｂとを有して構成してある。

ロッカアーム部３７のボス３６は、図４〜図６に示されるように吸気カム３０（高速用）が有る地点から吸気カム３３（低速用）が有る地点までに相当するロッカシャフト２６部分に回動自在に嵌挿され、各ロッカアーム部３７の先端部のアジャストスクリュ部３８をそれぞれ吸気バルブ１３ａ，１３ｂの上部端（バルブステム端）に位置決めている。つまり、バルブ駆動ロッカ３５は、ロッカシャフト２６を支点に揺動すると、アジャストスクリュ部３８の端部がバルブステム端と当接して吸気バルブ１３ａ，１３ｂを駆動する。

またボス３６の外周面のうち、リフトレスカム３１と対応する外周面部分からは、図１２〜図１４に示されるように示されるようにスリッパ４１がリフトレスカム３１の外周面に向かって突き出ている。このスリッパ４１の突出し長さは、吸気バルブ１３ａ，１３ｂが閉弁のとき、スリッパ４１の先端部がリフトレスカム３１の外周面と当接する寸法に設定されている。このスリッパ４１にて、吸気バルブ１３ａ，１３ｂが閉弁状態にあるとき、バルブ駆動ロッカ３５の全体を、吸気バルブ１３ａ，１３ｂのバルブスプリングの反力を用いて動かないようにしている。

ボス３６の両端部に配置された切換作動部４０ａ，４０ｂには、例えばピストン式が用いられている。このうち吸気カム３３（低速用）側に配置される切換作動部４０ａを説明すると、図９、図１３および図１４中４３は、例えば吸気カム３３側のアーム部３７の根元部（基端部）に形成された円筒形のシリンダである。このシリンダ４３は、ロッカシャフト２６の直径方向に沿って延びる縦形をなしている。このシリンダ４３の前面（カムシャフト２５側の面）の下部には窓部４４が形成してある。またシリンダ４３の底面からその直下のボス３６の内面３６ａ（軸受け面）までには、シリンダ４３より小径な通孔４５（図９のみ図示）が形成されている。シリンダ４３内には、受け部となるピストン４６が、該ピストン４６をシリンダ４３の底面へ付勢する圧縮スプリング４７と一緒に収容されている（図９のみ図示）。これにより、常時は、シリンダ４３の窓部４４は、ピストン４６の下部外周面で塞がれ、ピストン４６が上昇すると、ピストン４６が窓部４４から退かれて、同窓部４４が開放されるようにしてある。通孔４５内には、図９に示されるようにピン４８が摺動可能に収められている。通孔４５の下端開口は、図９に示されるように油路２６ａから分岐した分岐路４９と連通していて、油路２６ａからピン４８に油圧が加わると、ピン４８の上昇動から、図９の二点鎖線で示されるように窓部４４を塞いでいたピストン４６を窓部４４から退かせる方向に駆動、つまり窓部４４が開放されるようにしてある。

吸気カム３０（高速用）側に配置される切換作動部４０ｂには、切換作動部４０ａと同様、図１０、図１３および図１４に示されるようにアーム部３７の根元部に円筒形のシリンダ５１を形成した構造が用いてある。このシリンダ５１は、ストローク量を稼ぐためにボス３６の内面３６ａまで延びている。そのため、シリンダ５１の直下のロッカシャフト２６部分には、シリンダ５１と直列に連通する通孔５２が形成してある。なお、通孔５２は、シリンダ５１より小径である。また切換作動部４０ａとは異なり、図１０に示されるようにシリンダ５１の前面上部には、窓部５０が形成され、シリンダ５１内には、ピストン５３が、該ピストン５３をシリンダ５１の底面へ付勢する圧縮スプリング５４と一緒に収容されている。またピストン５３には、窓部５０から下側のシリンダ部分に収まるだけの薄形が用いられていて、切換作動部４０ａとは逆に、常時は、シリンダ５１の窓部５０の開口は開放し、ピストン５３が上昇すると、ピストン５３の外周面で塞がれるようにしてある。通孔５２内には、図１０に示されるようにピン５５が摺動自在に収められている。通孔５２の下端部は、油路２６ｂの一部と交差して連通していて、油路２６ｂからピン５５に油圧が加わると、ピン５５の上昇動から、図１０の二点鎖線で示されるようにピストン５３が窓部５０を塞ぐ方向に駆動、つまり窓部５０が閉じられるようにしてある。

ボス３６の各両端部の開口縁には、図１４に示されるようにそれぞれボス端から所定に切り欠いた一対の切欠き部５７が形成されている。切欠き部５７は、いずれもボス端をなす周壁のうち、例えばシリンダ４３，５１の直下部から、ボス３６の前方（アーム部３７とは反対側）を経て、アーム部３７の根元部までに至る円周部分を連続して切り欠いてなる。

高速側のカム追従ロッカ７０は、図４〜図６、図１０、図１３および図１４に示されるようにボス３６（バルブ駆動ロッカ）の吸気カム３０（高速用）側の端部に隣接して配置される部品である。同カム追従ロッカ７０は、ボス３６端に隣接したロッカシャフト２６部分に回動自在に嵌挿される筒形のロッカシャフト支持用のボス７１と、同ボス７１の両側から一端側となる吸気カム３０（高速用）の直上へ直線状に突き出た一対のローラ支持片７２（ローラヨーク）と、同ローラ支持片７２の先端部間に支持された回転自在なローラ７３（転接子）と、ボス７１の周壁に形成された突き当て部７９とを有している。これにより、カム追従ロッカ７０は、一端側にローラ７３を有し、他端側に突き当て部７９を有した構造になる。このうちのローラ７３が、吸気カム３０のカム面と転接している。これで、カム追従ロッカ７０は、カムシャフト２５が回転すると、ボス７１を支点として、吸気カム３０のカム変位に追従しながら揺動する。

またボス３６（バルブ駆動ロッカ）と隣接するボス７１の端部には、図１４に示されるようにボス端から所定に切り欠いた切欠き部７６が形成されている。切欠き部７６は、ボス３６（バルブ駆動ロッカ）のときとは反対側の周壁部分を切り欠いてなる。例えばボス７１の上側から、ボス７１の前方部分（ローラ７３とは反対側）までの円周部分を連続して切り欠いた構造が用いられる。このボス７１端の切欠き部７６およびボス３６端の切欠き部５７と、ボス３６の開口端で残っている縁部３６ｂおよびボス７１の開口端で残っている縁部７１ｂとが互いに補うように嵌まり合っている。むろん、カム追従ロッカ７０の所要の動きを許す嵌め合いとしてある。この嵌まり合いによって、ボス３６端の縁部３６ｂとボス７１端の縁部７１ｂとが、ロッカシャフト２６の外周面で、ロッカシャフト２６の軸方向に対してラップする。突き当て部７９は、このうちの縁部７１ｂに配置され、また窓部５０、シリンダ５１、ピストン５３および圧縮スプリング５４は、縁部３６ｂに配置されている。突き当て部７９とピストン５３とは、縁部３６ｂと縁部７１とがラップされたとき、向き合う関係となるように位置決められていて、このラップがもたらす縁部７１ｂ、３６ｂのロッカシャフト２６の周方向の横並びを利用して、図１３および図１４に示されるようにボス７１の突き当て部７９とボス３６に有る窓部５０とを正対させている。

ローラ支持片７２のうちボス３６寄り（内側）に配置された支持片は、この突き当て部７９とほぼ正対する地点に配置させてあり、片側のローラ支持片７２、突き当て部７９の双方を、窓部５０に対して一直線上に並ばせている。また図１３および図１４に示されるようにボス７１の外周面には、この突き当て部７９から内側（ボス３６寄り）のローラ支持片７２に渡りウイング部７４が設けられている。このウイング部７４は、該突き当て部７９からローラ支持片７２までを直線状に連続してつなぐリブ７８で形成されている。

突き当て部７９は、このリブ７８の先端部の水平壁を窓部５０の内外に出入り可能な形状に形成してなり、これで通常時は、突き当て部７９が、窓部５０を通してシリンダ５１内外へ出入りし、ピストン５３で窓部５０が塞がれたときは、突き当て部７９が、窓部５０から露出するピストン５３と突き当たるようにしている。つまり、突き当て部７９が、空振りか、ピストン５３と突き当たるかで、カム追従ロッカ７０からの高速用吸気カム３０の変位がバルブ駆動ロッカ３５に伝達されるか、伝達されないかの切り換えが行なえる切換機構７９ａを構成している。

なお、外側のローラ支持片７２の先端側には、図１０に示されるようにロッカシャフトキャップ１３０に組付けたプッシャ７０ａから付勢力（ローラ７３を吸気カム３０へ抑え付ける力）を受けるための受け座７５が形成してある。

低速側のカム追従ロッカ６０は、図４〜図６、図９、図１３および図１４に示されるようにボス３６の吸気カム３３（低速用）側の端部に隣接して配置される部品である。同カム追従ロッカ６０は、先に説明した高速側のカム追従ロッカ７０とは、勝手反対となるだけで、構造的には同じである。このため、カム追従ロッカ６０の各部の説明は、先のカム追従ロッカ７０の各部の符号７１〜７９の代わりに、同一部位に、２桁目の番号を変えた符号６１〜６９を付して省略する。

むろん、突き当て部６９は、窓部４４の内外を出入り可能な形状に形成されている。これにより、カム追従ロッカ６０についても、図９に示されるように通常時は、突き当て部６９が、窓部４４を塞いでいるピストン４６と突き当たり、ピストン４６で窓部４４が開放されたときは、突き当て部６９が、窓部４４を通してシリンダ４３内外を出入りする。つまり、突き当て部６９が、ピストン４６と突き当たるか、空振りするかによって、カム追従ロッカ６０からの低速用吸気カム３３の変位がバルブ駆動ロッカ３５に入力されるか、入力が停止されるかの切り換えが行なえる切換機構６９ａを構成している。

排気用のロッカアームモジュール１９には、図４〜図６、図１１、図１５および図１６に示されるような排気カム３２に追従するカム追従ロッカ８０と、排気バルブ１５ａ，１５ｂの駆動を行なうバルブ駆動ロッカ９０とに分けた油圧式のロッカアームが用いられている。

このうちカム追従ロッカ８０には、例えば排気カム３２と対応したロッカシャフト２７部分に回動自在に嵌挿される筒形のロッカシャフト支持用のボス８１と、同ボス８１の両端部から排気カム３２の直上へ直線状に突き出たＵ形のローラ支持片８２と、同ローラ支持片８２の先端部間に支持された回転自在なローラ８３と、ボス８１に形成されたウイング部８４とを有した構造が用いられている。ローラ８３は、排気カム３２のカム面と転接している。これで、カム追従ロッカ８０は、カムシャフト２５が回転すると、ボス８１を支点に回動、すなわち排気カム２５の変位に追従しながら揺動するようにしてある。なお、カム追従ロッカ８０の先端側には、ロッカシャフトキャップ１３０に組付けたプッシャ８０ａから付勢力（ローラ８３を排気カム３２へ押し付ける力）を受けるための受け座８５が形成してある。

ウイング部８４は、ボス８１の外面の幅方向中央に突設したリブ８６から形成される。同リブ８６は、ローラ支持片８２の後端部から、ボス８１の周方向に沿いに、ボス８１の上部まで延びている。リブ８１の先端部には、前方へ張り出す形状の突き当て部８９が形成されている。

バルブ駆動ロッカ９０には、図４〜図６、図１１、図１５および図１６に示されるようにボス８１（カム追従ロッカ８０）の両側に配置される門形のロッカアーム部９１と、モード切換用の切換作動部９８とを組み合わせた構造が用いられている。

すなわちロッカアーム部９１は、いずれも一端部にボス８１（カム追従ロッカ８０）を挟んだ両側のロッカシャフト２７部分に回動自在に嵌挿された一対の筒形のロッカシャフト支持用のボス９２を有し、他端部に同ボス９２からそれぞれ排気バルブ１５ａ，１５ｂに向って直線状に延びるアーム部９３を有している。各アーム部９３の先端部をなす、アジャストスクリュ部９４が、それぞれ排気バルブ１５ａ，１５ｂの上部端（バルブステム端）に配置させてある。そして、アーム部９３，９３の先端部間が、例えばプレート状の連結アーム９５により連結され、門形としている。これで、バルブ駆動ロッカ９０は、ロッカシャフト２７を支点として揺動すると、複数の排気バルブ１５ａ，１５ｂが駆動される。

またリフトレスカム３１の直上に配置されるボス９２の外周面からは、図１２、図１５および図１６に示されるようにリフトレスカム３１の外周面に向かってスリッパ９６が突き出ている。このスリッパ９６の突出し長さは、排気バルブ１５ａ，１５ｂが閉弁のとき、スリッパ９６の先端部がリフトレスカム３１の外周面と当接する寸法に設定されている。このスリッパ９６にて、排気バルブ１５ａ，１５ｂが閉弁状態にあるとき、ロッカアーム部９１の全体を、排気バルブ１５ａ，１５ｂのバルブスプリングの反力を用いて動かないようにしている。

切換作動部９８は、図１１、図１５および図１６に示されるように連結アーム９５に設けてある。この切換作動部９８には例えば図１１に示されるようなピストン式が用いられている。

同切換作動部９８を説明すると、図１１中９９は縦形のシリンダである。同シリンダ９９は、連結アーム９５の中央から、上側へ突き出るように形成されている。このシリンダ９９は、ロッカシャフト２７から離れる方向に後傾している。このシリンダ９９のうち、前面（カムシャフト２５側の面）の下部には、窓部１００が形成されている。またシリンダ９９の底面からその直下のアーム部分の内部までには、シリンダ９９より小径な通孔１０１が形成されている。

シリンダ９９内には、受け部となるピストン１０２が、該ピストン１０２をシリンダ９９の底面へ付勢する圧縮スプリング１０３と一緒に収容されている。つまり、常時は、シリンダ９９の窓部１００は、ピストン１０２の外周面で塞がれ、ピストン１０２が上昇すると、ピストン１０２が窓部１００から退かれて、同窓部１００が開放されるようにしてある。通孔１０１内には、ピン１０４が摺動可能に収められている。通孔１０４の下端開口は、図６および図１１に示されるように連結アーム部９５の内部に形成した中継路１０５に連通している。この中継路１０５は、アーム部９３の内部に形成された中継路１０６を通じて、ボス９２の内面に開口している。さらに中継路１０６は、油路２７ａから分岐した分岐路１０７（図１１のみ図示）と連通していて、油路２７ａからピン１０４に油圧が加わると、ピン１０４の上昇動から、図１０の二点鎖線で示されるように窓部１００を塞いでいたピストン１０２を窓部１００から退かせる方向に駆動、つまり窓部１００が開放されるようにしてある。

この窓部１００の直前に、カム追従ロッカ８０の突き当て部８９が位置決められる。突き当て部８９は、図１５および図１６に示されるように窓部１００の内外に出入り可能な形状に形成されている。これで、通常時は、突き当て部８９が、窓部１００を塞いでいるピストン１０２と突き当たり、窓部１００が開放されたときは、突き当て部８９が、窓部１００を通してシリンダ９９内外を出入りするようにしてある。つまり、突き当て部８９が、ピストン１０２と突き当たるか、空振りするかによって、カム追従ロッカ８０からの排気カム３２の変位がバルブ駆動ロッカ９０に伝達されるか、伝達されないかの切り換えが行なえる切換機構９７を構成している。こうした構造が、左バンク７ａの各気筒３で採用されている。

右バンク７ｂの動弁系１７ｂの各ロッカアームモジュール２０には、左バンク７ａの吸気用のロッカアームモジュール１８から、非弁駆動となる機構や部分を除いた構造が用いられている。同構造には、詳細には図示はされていないが、低速側の切換構造（主に切換作動部４０ａ、カム追従ロッカ６０）を省き、バルブ駆動ロッカ３５が、常時、直接的に低速用吸気カム３３で駆動される構造が用いてある。これで、高速側の切換構造だけを残して、低速モード（通常）と高速モードとの２段切換えが行なえる構造にしてある。また排気側には、左バンク７ａの排気用のロッカアームモジュール１９から、非弁駆動となる機構や部分を除いた構造、すなわちバルブ駆動ロッカ９０だけが、常時、直接的に排気カムで駆動される構造が用いてある。さらに右バンク７ｂでは、休筒モードの切換えをなす油路２６ａ，２７ａを省いて、油路２６ｂだけを残す構造が用いてある。つまり、右バンク７ｂは、吸気系において高速用吸気カムによる弁駆動、低速用カムによる弁駆動の２段切換えが行なえ、排気系において排気カムによる弁駆動（通常モードだけ）が行なえる構造にしてある。

一方、図１〜図３に示されるようにエンジンルーム搭載時に車体前側（車体端側に相当）となる左バンク７ａの前部端には、第２のオイルコントロールバルブである休筒切換用のオイルコントロールバルブ１２０（以下、ＯＣＶ１２０という）が設けられている。また後側となる右バンク７ｂの後部端には、第１のオイルコントロールバルブである高速切換用のオイルコントロールバルブ１２１（以下、ＯＣＶ１２１という）が設けられている。ここで、ＯＣＶ１２０，１２１が取付くバンク端は、左・右バンク７ａ、７ｂのオフセットで生ずる前側のオフセット空間Ｌ１、後側のバンクオフセット空間Ｌ２に臨む部位なので、ＯＣＶ１２０，１２１はバンクオフセット空間Ｌ１，Ｌ２に収められる。

両ＯＣＶ１２０，１２１のうち、左バンク７ａに組付く休筒切換用のＯＣＶ１２０は、例えば、図３に示されるようにバンク端から突き出るカムシャフト端に挿入されながらバンク端に着脱可能に組付けられるスラスト支持用のハウジング１５０に、カムシャフト２５の回転力でポンプ動作するプランジャ式のオイルポンプ部１５１（例えばカムシャフト２５に形成したポンプ駆動用カム２５ａでプランジャ２５ｂを駆動するタイプ）と、同オイルポンプ部１５１からの吐油を制御するコントロールバルブ部１５２とを組付けた構造が用いられている。なお、各オイルポンプ部１５１の吸込部は、図示はしないがオイルパンなど油集溜部に接続される。

またＯＣＶ１２１は、例えば、バンク端から突き出るカムシャフト端に挿入されながらバンク端に着脱可能に組付けられるスラスト支持用のハウジング１５０に、エンジンオイルを汲み上げるオイルポンプ（オイルパンから汲み上げるポンプ：図示しない）からの油圧を蓄えるアキュームレータ部１５１ａと、同アキュームレータ部１５１ａからの吐油を制御するオイルコントールバルブ部１５２ａとを組付けた構造が用いられている。

なお、いずれもハウジング１５０の固定には例えばボルト１５０ｘ（図３に図示）が用いられる（ボルト止め）。

このうちの休筒切換用のＯＣＶ１２０の吐出部は、図２、図５および図７に示されるようにシリンダヘッド６（左バンク７ａ）に形成された通路１５３を介して、ロッカシャフト２７（排気側）の油路２７ａと連通している。なお、ロッカシャフト２６の油路２６ａは、シリンダヘッド６に形成された戻り路１５３ａ（図７だけに図示）に連通している。

また図２に示されるように高速切換用のＯＣＶ１２１の吐出部は、右バンク７ｂのシリンダヘッド６に形成された通路６ｂ（本願の油路に相当）を介して、吸気側のロッカシャフト２６の油路２６ｂ（右バンク７ｂ）と連通している。また同吐出部は、さらに図２に示されるように、左・右バンク７ａ、７ｂを渡る中継用のパイプ部材１５５（本願の管部材に相当）を介して、左バンク７ａのロッカシャフト２６（吸気側）の油路２６ｂに接続されている。詳しくは、シリンダヘッド６の後部端には、ロッカシャフト２６（吸気側）の油路２６ｂと連通する入口部１６ａが設けられていて、この入口部１６ａにパイプ部材１５５が接続させてある。なお、図２中１５６は、当該入口部１６ａと当該油路２６ｂとを連通する通路を示す。

これにより、ＯＣＶ１２１から左・右バンク７ａ、７ｂの各動弁系７ａ，７ｃに油圧を与えると、両バンク７ａ，７ｂの運転を通常モードから高速モードへ切換えられ、ＯＣＶ１２０から動弁系７ａに油圧を与えると、左バンク７ａの運転が休止する休筒モードへ切換えられる構造にしている。

またＯＣＶ１２０，１２１は、いずれも制御部１２２（例えばマイクロコンピュータで構成されるもの）に接続されている。制御部１２２には、例えば予め自動車の運転状態に応じて設定されたマップにしたがい、エンジンの運転が通常運転領域をなす所定回転域（通常の駆動状態）までは、ＯＣＶ１２０，１２１の両方を「閉」にし、該所定回転数域を越える高回転域からは、ＯＣＶ１２１だけを「開」にし、休筒領域（大きな出力を必要としない安定した走行条件を満たす領域）になるときはＯＣＶ１２０だけを「開」する機能が設定されている。これで、吸気側の切換機構６９ａ，７９ａや排気側の切換機構９７は、自動車（車両）の運転状態に応じて運転モードが切り換えられるようにしてある。

つぎに、図９〜図１２を参照して動弁系１７の作用を説明する。

今、自動車の走行状態により、制御部１２２に低速モードを実行する指令がなされたとする。すると、制御部１２２により、ＯＣＶ１２０，１２１はいずれも「閉」のままである。つまり、油路２６ａ，２６ｂ、２７ａには、いずれも油圧が作用しない。これにより、図９の実線に示されるように左バンク７ａの切換作動部４０ａ（吸気）の窓部４４は、ピストン４６で遮られる状態となる（圧縮スプリング４７の弾性力による）。また図１０の実線に示されるように切換作動部４０ｂ（吸気）の窓部５０は、開放された状態となる（圧縮スプリング５４の弾性力による）。さらに図１１に示されるように左バンク７ａの切換作動部９８（排気）の窓部１００は、ピストン１０２（圧縮スプリング１０３の弾性力による）で遮られた状態となる。

すると、左バンク７ａでは、吸気側のカム追従ロッカ６０（低速）、排気側のカム追従ロッカ８０が、ピストン４６，１０２と突き当たりながら揺動される。

これにより、左バンク７ａにおいては、吸気カム３３（低速用）のカム変位が、バルブ駆動ロッカ３５から、ロッカアーム部３７を経て、吸気バルブ１３ａ，１３ｂのステム端へ伝わり、該吸気バルブ１３ａ，１３ｂを駆動する。また排気カム３２のカム変位が、バルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５から、アーム部９３を経て、排気バルブ１５ａ，１５ｂのステム端へ伝わり、該排気バルブ１５ａ，１５ｂを駆動する。

右バンク７ｂにおいては、左バンク７ａと同様、吸気側においては、バルブ駆動ロッカ３５に伝わる低速用の吸気カム（図示しない）のカム変位だけが、吸気バルブ（図示しない）へ伝わり、該吸気バルブを駆動する。また排気側においては、バルブ駆動ロッカ９０を介して、直接的に、排気カム（図示しない）の変位が排気バルブ（図示しない）へ伝わり、該排気バルブを駆動する。

これにより、左・右バンク７ａ，７ｂは、図１７の線図中の低速カムおよび排気カムの組み合わせがもたらす低速モードで運転が行なわれる（エンジン回転数が所定回転域まで：通常の走行）。

また加速など、高出力が求められる運転により、エンジンが上記所定回転域を越える高回転域の運転になると、制御部１２２により、高速切換用のＯＣＶ１２１だけが開作動する。すると、ＯＣＶ１２１から、管部材１５５や通路１５６を通じて、左バンク７ａの油路２６ｂ、右バンク７ｂの油路２６ｂ（吸気側ロッカシャフト）へ油圧が導かれる。

これにより、左バンク７ａや右バンク７ｂの切換作動部４０ｂ（吸気側）のピン５５に油圧が加わる。これで、図１０中の二点鎖線に示されるように窓部５０は、ピン５５で上方へ駆動されるピストン５３によって遮られる。すると、左・右バンク７ａ，７ｂの吸気側のカム追従ロッカ７０は、図９中の二点鎖線に示されるようにピストン５３と突き当たりながら揺動駆動する。

このとき、高速用の吸気カム３０の外形形状は、低速用の吸気カム３３よりも大きく設定してあるから、カム追従ロッカ７０から伝わる吸気カム３０（高速用）のカム変位だけが、バルブ駆動ロッカ３５から吸気バルブ１３ａ，１３ｂへ伝わる。つまり、左・右バンク７ａの吸気バルブ１３ａ，１３ｂは、高速の吸気カム３０だけで駆動される。

ここで、左バンク７ａの排気バルブ１５ａ，１５ｂは、カム追従ロッカ８０からバルブ駆動ロッカ９０の連結アーム９５へ伝わる排気カム３２のカム変位により、駆動され続け、右バンク７ｂの排気バルブは、当初と同じ動きで駆動し続ける。

これにより、左・右バンク７ａ，７ｂは、図１７の線図中の高速カムおよび排気カムの組み合わせがもたらす高速モードの運転に切換わる。

また自動車が燃費を稼げる走行状態、例えば安定した中速の運転領域になると、制御部１２２において休筒モード（燃費を稼げるモード）を実行する。すなわち、制御部１２２により、休筒用のＯＣＶ１２０だけが開作動する制御が行なわれる。これにより、図３に示されるようにＯＣＶ１２０からの油圧は、通路１５３を通じて、ロッカシャフト２７（排気側）の油路２７ａへ油圧が導かれ、さらにこの油路２７ａの油圧が、左バンク７ａのロッカシャフト２６（吸気側）の油路２６ａへと導かれる。

すると、吸気側の切換作動部４０ａの窓部４４は、油圧で押し上げられるピストン４６により、開放される。なお、切換作動部４０ｂには油圧が作用しないので、窓部５０は開放された状態となる（図１０）。

これにより、左バンク７ａの各カム追従ロッカ６０（吸気：低速）、各カム追従ロッカ８０（排気）は、いずれも空振りを伴う揺動駆動に切換わる。すると、バルブ駆動ロッカ３５，９０（吸気、排気）には、いずれもバルブを駆動する駆動力が伝達されなくなる。

このとき、右バンク７ｂの吸気用の各可変動弁装置２０、排気用の動弁装置２１は、吸気カムの変位を吸気バルブへ伝わり続け、排気カムの変位を排気バルブへ伝わり続けているから、エンジンは、片側のバンク（左バンク７ａ）が休止する休筒モードの運転に切換わる。

かくして、高速モードの切換えを、左バンク７ａおよび右バンク７ｂの双方に共通な１つのＯＣＶ１２１で行なえる構造としたことで、エンジンは、数量を抑えたＯＣＶ、すなわち左・右バンク７ａ，７ｂにそれぞれ１ずつ配置されるＯＣＶ１２０，１２１だけで、高速モードの運転の切換え、休筒モードの運転の切換えができる。

したがって、高価なＯＣＶの使用数量を削減でき、エンジンに費やすコストやエンジン重量を低減させることができる。

しかも、ＯＣＶ１２０，１２１は、いずれもＶ型エンジンでデッドスペースとなるバンクオフセット空間Ｌ１，Ｌ２に配置させてあるので、コンパクトにエンジンに組付けることができ、エンジンの大形化が抑えられる。そのうえ、休筒切換用のＯＣＶ１２０は、バンク内部ではなく、バンク端の外面に配置されるために、ＯＣＶ１２０のメンテナンスが行いやすい（ＯＣＶ１２０をバンク外へ露呈する各種部品の脱着作業が不要なため）。特に休筒切換用のＯＣＶ１２０は、ＯＣＶ１２１に比べてエンジンルームへエンジンが横置き搭載、縦置き搭載に係わらず、車体端側（本実施形態では車体前側）に配置される。メンテナンスを行なう際には、メンテナンス頻度の高い休筒切換用のＯＣＶ１２０が、ＯＣＶ１２１に比べて目につくうえ、人の手が届きやすく、メンテナンス性が高い。なお、本実施形態のとおり車体前側に休筒切換用のＯＣＶ１２０を配置すれば、さらにメンテナンス性が向上する。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。

本発明の一実施形態に係る可変動弁装置を搭載したＶ型エンジンを、車両搭載状態と共に示す斜視図。 同エンジンの左右のバンクの動弁系の平面図。 同エンジンの左バンク（休筒バンク）に付く休筒切換用オイルコントロールバルブを示す分解斜視図。 同エンジンの左バンクに搭載されている１気筒分の可変動弁装置を示す斜視図。 同装置のロッカシャフトキャップを外した斜視図。 図５中のＡ矢視方向から見た平面図。 図２中のＦ−Ｆ線に沿うロッカシャフトキャップの断面図。 カムシャフトの各種カムのレイアウトを示す平面図。 図６中のＢ矢視から見た吸気側（低速）のロッカアームの断面図。 図６中のＣ矢視から見た吸気側（高速）のロッカアームの断面図。 図６中のＤ矢視から見た排気側のロッカアームの断面図。 図５中のＥ矢視から見たリフトレスカムの断面図。 吸気側のアームロッカ構造を示す斜視図。 同構造を分解した斜視図。 排気側のアームロッカ構造を示す斜視図。 同構造を分解した斜視図。 可変動弁装置の動作モードを説明するための線図。

符号の説明

１…エンジン本体（内燃機関）、６ｂ…通路（油路）、７ａ…左バンク（第１バンク）、７ｂ…右バンク（第２バンク）、１７ａ…動弁系（第１動弁機構）、１７ｂ…動弁系（第２動弁機構）、１２０…休筒切換用のオイルコントロールバルブ、１２１…高速切換用のオイルコントロールバルブ、１５５…パイプ部材（管部材）、Ｌ１、Ｌ２…オフセット空間、Ｓ…エンジンルーム。

Claims (2)

1. 気筒列が第１バンクと第２バンクとに分かれた内燃機関の可変動弁装置であり、
   前記第１バンクに設けられ、油圧により、該第１バンクの運転を第１モード、第２モード、第３モードに切り換える第１動弁機構と、
   前記第２バンクに設けられ、油圧により、該第２バンクの運転を第１モード、第２モードに切り換える第２動弁機構と、
   前記第１バンクおよび前記第２バンクにおける運転を、前記第１モードあるいは前記第２モードに切り換えるべく、前記第１動弁機構および前記第２動弁機構への油圧を制御する第１オイルコントロールバルブと、
   前記第１バンクの運転を前記第３モードに切り換えるべく、前記第１動弁機構への油圧を制御する第２オイルコントロールバルブとを有し、
   前記第１オイルコントロールバルブを、前記第１バンクと前記第２バンクの配置がもたらすバンクオフセット空間に臨む前記第２バンクの端であって、前記第２バンクの外壁面の外部に露出した状態で組み付け、
   前記第２オイルコントロールバルブを、前記第１オイルコントロールバルブに対向した、前記第１バンクの端の前記バンクオフセット空間に組み付け、
   更に前記第１オイルコントロールバルブから、前記第２バンクの前記第２動弁機構へは、前記第２バンク内に形成された油路を通じて油圧を与え、前記第１バンクの前記第２動弁機構へは、該第１オイルコントロールバルブと前記第１バンク間に設けられた管部材を用いて、前記第１バンク内に形成された油路と前記第１オイルコントロールバルブとを連結して油圧を与えることを特徴とした内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記第３モードは、前記第１動弁機構の作動を休止する休止モードであり、
   車両のエンジンルームに前記内燃機関を搭載したとき、前記第２オイルコントロールバルブが前記第１オイルコントロールバルブよりも車体端側に配置されることを特徴とした請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。

Images