JP2003239712A - 弁制御装置 - Google Patents
弁制御装置Info
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- cam
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- control device
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成でバルブタイミングおよびリフト
量を制御する設計自由度が高い弁制御装置を提供する。 【解決手段】 制御アーム３０はモータにより制御軸１
２とともに回動する。フォロワ４０は、制御軸１２と異
なる偏心位置３２で制御アーム３０に一方の端部を揺動
自在に支持されている。揺動カム５０は、制御軸１２に
揺動自在に取り付けられている。吸気弁のシャフト７０
と結合しているロッカーアーム６０は、アームローラ６
２により揺動カム５０の揺動カム面５６と当接してい
る。弁カム２が一回転し、フォロワ４０とともに揺動カ
ム５０が一往復揺動すると、吸気弁は開閉駆動される。
モータにより制御アーム３０の回転位置を変更すると、
第２ローラ４４と揺動カム５０とが当接する箇所と制御
軸１２との距離が変化するとともに、カムシャフト１の
同じ回転角度位置において、第１ローラ４２と当接する
弁カム２の周方向位置が変化する。
量を制御する設計自由度が高い弁制御装置を提供する。 【解決手段】 制御アーム３０はモータにより制御軸１
２とともに回動する。フォロワ４０は、制御軸１２と異
なる偏心位置３２で制御アーム３０に一方の端部を揺動
自在に支持されている。揺動カム５０は、制御軸１２に
揺動自在に取り付けられている。吸気弁のシャフト７０
と結合しているロッカーアーム６０は、アームローラ６
２により揺動カム５０の揺動カム面５６と当接してい
る。弁カム２が一回転し、フォロワ４０とともに揺動カ
ム５０が一往復揺動すると、吸気弁は開閉駆動される。
モータにより制御アーム３０の回転位置を変更すると、
第２ローラ４４と揺動カム５０とが当接する箇所と制御
軸１２との距離が変化するとともに、カムシャフト１の
同じ回転角度位置において、第１ローラ４２と当接する
弁カム２の周方向位置が変化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁または排気弁
の開閉タイミング（以下、「開閉タイミング」をバルブ
タイミングという）およびリフト量を運転状態に応じて
制御する弁制御装置に関する。
「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁または排気弁
の開閉タイミング（以下、「開閉タイミング」をバルブ
タイミングという）およびリフト量を運転状態に応じて
制御する弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンの吸気弁または排気弁の
バルブタイミングおよびリフト量をエンジンの運転状態
に応じて制御する弁制御装置として、軸方向にカムプロ
フィールの異なるカムをカムシャフトに設け、カムシャ
フトを軸方向に往復移動することにより吸気弁または排
気弁を駆動するカムプロフィールを変更するものが知ら
れている。
バルブタイミングおよびリフト量をエンジンの運転状態
に応じて制御する弁制御装置として、軸方向にカムプロ
フィールの異なるカムをカムシャフトに設け、カムシャ
フトを軸方向に往復移動することにより吸気弁または排
気弁を駆動するカムプロフィールを変更するものが知ら
れている。
【０００３】しかしながら、カムシャフトを軸方向に移
動し吸気弁または排気弁を駆動するカムプロフィールを
変更する弁制御装置では、リフト量が減少して開弁期間
が短くなり、あるいはリフト量が増加して開弁期間が長
くなっても最大リフト位置は変化しない。つまり、リフ
ト量の変化とともに最大リフト位置を変化させることが
できない。したがって、吸気弁または排気弁のバルブタ
イミングおよびリフト量を制御する設計自由度が低い。
動し吸気弁または排気弁を駆動するカムプロフィールを
変更する弁制御装置では、リフト量が減少して開弁期間
が短くなり、あるいはリフト量が増加して開弁期間が長
くなっても最大リフト位置は変化しない。つまり、リフ
ト量の変化とともに最大リフト位置を変化させることが
できない。したがって、吸気弁または排気弁のバルブタ
イミングおよびリフト量を制御する設計自由度が低い。
【０００４】例えば、吸気弁用の弁制御装置の場合、リ
フト量を小さくして開弁期間が短くなると、最大リフト
位置が変化しないので開弁タイミングが遅角側に移動す
ることになる。吸気弁の開弁タイミングが遅角側に移動
すると、エンジンのシリンダ内のピストンは吸気弁が開
弁する前に下降するので、シリンダ内が負圧になる。す
ると、ポンピングロスが発生し、燃費が低下する。
フト量を小さくして開弁期間が短くなると、最大リフト
位置が変化しないので開弁タイミングが遅角側に移動す
ることになる。吸気弁の開弁タイミングが遅角側に移動
すると、エンジンのシリンダ内のピストンは吸気弁が開
弁する前に下降するので、シリンダ内が負圧になる。す
ると、ポンピングロスが発生し、燃費が低下する。
【０００５】特開平６−１１７２０７号公報に開示され
るバルブタイミング制御装置では、カムシャフトのカム
が軸方向にテーパ状に形成されカムプロフィールが軸方
向に異なっていることに加え、カムシャフトの回転位相
を可変する回転位相可変手段を備えている。これによ
り、吸気弁または排気弁のリフト量の変化に関わらず最
大リフト位置を独立して制御しようとしている。
るバルブタイミング制御装置では、カムシャフトのカム
が軸方向にテーパ状に形成されカムプロフィールが軸方
向に異なっていることに加え、カムシャフトの回転位相
を可変する回転位相可変手段を備えている。これによ
り、吸気弁または排気弁のリフト量の変化に関わらず最
大リフト位置を独立して制御しようとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−１１７２０７号公報に開示されるバルブタイミング
制御装置では、カムシャフトを軸方向に往復駆動する駆
動手段と、回転位相可変手段の駆動手段とが両方必要で
あり、構成が複雑になる。さらに、両方の駆動手段によ
りカムシャフトを駆動するとき、吸気弁または排気弁の
過渡時のリフト量および位相を高精度に制御することが
困難である。
６−１１７２０７号公報に開示されるバルブタイミング
制御装置では、カムシャフトを軸方向に往復駆動する駆
動手段と、回転位相可変手段の駆動手段とが両方必要で
あり、構成が複雑になる。さらに、両方の駆動手段によ
りカムシャフトを駆動するとき、吸気弁または排気弁の
過渡時のリフト量および位相を高精度に制御することが
困難である。
【０００７】本発明の目的は、簡単な構成でバルブタイ
ミングおよびリフト量を制御する設計自由度の高い弁制
御装置を提供することにある。本発明の他の目的は、吸
気弁のバルブタイミングおよびリフト量を制御し、燃費
を向上する弁制御装置を提供することにある。
ミングおよびリフト量を制御する設計自由度の高い弁制
御装置を提供することにある。本発明の他の目的は、吸
気弁のバルブタイミングおよびリフト量を制御し、燃費
を向上する弁制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
弁制御装置によると、回動駆動手段により制御軸を回動
して制御部材の回動位置を変更すると、カムシャフトの
同じ回転角度位置において伝達部材と当接する弁カムの
周方向位置が変化する。つまり、回動駆動手段が制御部
材を回動し制御部材の回動位置を変更すると、揺動カム
が弁カムの駆動力を伝達部材から受け吸気弁または排気
弁を開閉駆動するときに、吸気弁または排気弁の最大リ
フト位置が変化する。
弁制御装置によると、回動駆動手段により制御軸を回動
して制御部材の回動位置を変更すると、カムシャフトの
同じ回転角度位置において伝達部材と当接する弁カムの
周方向位置が変化する。つまり、回動駆動手段が制御部
材を回動し制御部材の回動位置を変更すると、揺動カム
が弁カムの駆動力を伝達部材から受け吸気弁または排気
弁を開閉駆動するときに、吸気弁または排気弁の最大リ
フト位置が変化する。
【０００９】さらに、回動駆動手段により制御軸を回動
して制御部材の回動位置を変更すると、揺動カムと伝達
部材とが当接する箇所と制御軸との距離が変化する。伝
達部材の揺動角度幅は制御部材の回動位置が変化しても
同じである。しかし、伝達部材の揺動角度幅が同じで
も、揺動カムの揺動角度幅は、揺動カムと伝達部材とが
当接する箇所と制御軸との距離が変化すると変化する。
揺動カムの揺動角度幅は、揺動カムと伝達部材とが当接
する箇所と制御軸との距離が短くなると大きくなり、距
離が長くなると小さくなる。揺動カムの揺動角度幅が大
きくなると吸気弁または排気弁のリフト量は大きくな
り、揺動カムの揺動角度幅が小さくなると吸気弁または
排気弁のリフト量は小さくなる。
して制御部材の回動位置を変更すると、揺動カムと伝達
部材とが当接する箇所と制御軸との距離が変化する。伝
達部材の揺動角度幅は制御部材の回動位置が変化しても
同じである。しかし、伝達部材の揺動角度幅が同じで
も、揺動カムの揺動角度幅は、揺動カムと伝達部材とが
当接する箇所と制御軸との距離が変化すると変化する。
揺動カムの揺動角度幅は、揺動カムと伝達部材とが当接
する箇所と制御軸との距離が短くなると大きくなり、距
離が長くなると小さくなる。揺動カムの揺動角度幅が大
きくなると吸気弁または排気弁のリフト量は大きくな
り、揺動カムの揺動角度幅が小さくなると吸気弁または
排気弁のリフト量は小さくなる。
【００１０】一つの回動駆動手段で制御軸を回動して制
御部材の回動位置を変更することにより、吸気弁または
排気弁の最大リフト位置が変化するとともに、吸気弁ま
たは排気弁のリフト量が増減する。簡単な構成でバルブ
タイミングおよびリフト量を制御する設計自由度の高い
弁制御装置を実現できる。
御部材の回動位置を変更することにより、吸気弁または
排気弁の最大リフト位置が変化するとともに、吸気弁ま
たは排気弁のリフト量が増減する。簡単な構成でバルブ
タイミングおよびリフト量を制御する設計自由度の高い
弁制御装置を実現できる。
【００１１】本発明の請求項２記載の吸気弁用の弁制御
装置によると、揺動カムと伝達部材とが当接する箇所と
制御軸との距離が長くなる方向に回動駆動手段が制御部
材を回動すると、吸気弁のリフト量が小さくなるととも
に、カムシャフトの同じ回転角度位置において伝達部材
と当接する弁カムの周方向位置は進角側に移動する。つ
まり吸気弁のリフト量が小さくなり開弁期間が短くなる
と、吸気弁の開弁期間は進角側に移動する。リフト量が
小さくなっても、開弁タイミングを進角側に移動しシリ
ンダ内のピストンが下降するときに吸気弁を開弁状態に
しておけるので、ポンピングロスを低減し燃費を向上で
きる。
装置によると、揺動カムと伝達部材とが当接する箇所と
制御軸との距離が長くなる方向に回動駆動手段が制御部
材を回動すると、吸気弁のリフト量が小さくなるととも
に、カムシャフトの同じ回転角度位置において伝達部材
と当接する弁カムの周方向位置は進角側に移動する。つ
まり吸気弁のリフト量が小さくなり開弁期間が短くなる
と、吸気弁の開弁期間は進角側に移動する。リフト量が
小さくなっても、開弁タイミングを進角側に移動しシリ
ンダ内のピストンが下降するときに吸気弁を開弁状態に
しておけるので、ポンピングロスを低減し燃費を向上で
きる。
【００１２】本発明の請求項３記載の吸気弁用の弁制御
装置によると、揺動カムと伝達部材とが当接する箇所と
制御軸との距離が長くなる方向に回動駆動手段が制御部
材を回動すると、吸気弁を開弁するタイミングは変化せ
ず、吸気弁を閉弁するタイミングが進角側に移動する。
つまり吸気弁のリフト量が小さくなり開弁期間が短くな
っても、吸気弁の開弁タイミングは変化しない。シリン
ダ内のピストンが下降するときに吸気弁を開弁状態にし
ておけるので、ポンピングロスを低減し燃費を向上でき
る。
装置によると、揺動カムと伝達部材とが当接する箇所と
制御軸との距離が長くなる方向に回動駆動手段が制御部
材を回動すると、吸気弁を開弁するタイミングは変化せ
ず、吸気弁を閉弁するタイミングが進角側に移動する。
つまり吸気弁のリフト量が小さくなり開弁期間が短くな
っても、吸気弁の開弁タイミングは変化しない。シリン
ダ内のピストンが下降するときに吸気弁を開弁状態にし
ておけるので、ポンピングロスを低減し燃費を向上でき
る。
【００１３】本発明の請求項４記載の弁制御装置による
と、伝達部材と当接する揺動カムの当接面は平面である
から、揺動カムの製造が容易である。本発明の請求項５
載の弁制御装置によると、揺動カム面は、吸気弁または
排気弁の開弁開始位置から最大リフト位置に向け、吸気
弁または排気弁をリフトする速度の増加率が小さい導入
部と、導入部よりも最大リフト位置側に形成され吸気弁
または排気弁をリフトする速度の増加率が導入部よりも
大きい増加部とを有している。揺動カムは一往復の揺動
で吸気弁または排気弁を開閉駆動する。したがって、揺
動カムは導入部から増加部に向かって吸気弁または排気
弁を開弁し、増加部から導入部に向かって吸気弁または
排気弁を閉弁する。導入部で駆動するときの吸気弁また
は排気弁の移動速度は遅く、増加部で駆動するときの吸
気弁または排気弁の移動速度は速い。吸気弁または排気
弁が閉弁するときの着座音が小さくなるので、作動音を
低減できる。
と、伝達部材と当接する揺動カムの当接面は平面である
から、揺動カムの製造が容易である。本発明の請求項５
載の弁制御装置によると、揺動カム面は、吸気弁または
排気弁の開弁開始位置から最大リフト位置に向け、吸気
弁または排気弁をリフトする速度の増加率が小さい導入
部と、導入部よりも最大リフト位置側に形成され吸気弁
または排気弁をリフトする速度の増加率が導入部よりも
大きい増加部とを有している。揺動カムは一往復の揺動
で吸気弁または排気弁を開閉駆動する。したがって、揺
動カムは導入部から増加部に向かって吸気弁または排気
弁を開弁し、増加部から導入部に向かって吸気弁または
排気弁を閉弁する。導入部で駆動するときの吸気弁また
は排気弁の移動速度は遅く、増加部で駆動するときの吸
気弁または排気弁の移動速度は速い。吸気弁または排気
弁が閉弁するときの着座音が小さくなるので、作動音を
低減できる。
【００１４】本発明の請求項６載の弁制御装置による
と、伝達部材は、弁カムと当接する第１ローラと、揺動
カムと当接する第２ローラとを有している。弁カムの駆
動力が伝達部材から揺動カムに伝達するときの摩擦が小
さくなるので、弁カムを駆動するエンジンの燃費が向上
する。
と、伝達部材は、弁カムと当接する第１ローラと、揺動
カムと当接する第２ローラとを有している。弁カムの駆
動力が伝達部材から揺動カムに伝達するときの摩擦が小
さくなるので、弁カムを駆動するエンジンの燃費が向上
する。
【００１５】本発明の請求項７載の弁制御装置による
と、第１ローラおよび第２ローラは同軸上に設置されて
いるので、構成が簡単になり、製造コストが低減する。
本発明の請求項８載の弁制御装置によると、制御軸に制
御部材を取り付ける回転位置を調節部材により調節でき
る。製造誤差や組付誤差等により気筒毎にバルブタイミ
ングまたはリフト量がばらつくことを低減できるので、
各気筒の燃焼が安定し、燃費が向上する。
と、第１ローラおよび第２ローラは同軸上に設置されて
いるので、構成が簡単になり、製造コストが低減する。
本発明の請求項８載の弁制御装置によると、制御軸に制
御部材を取り付ける回転位置を調節部材により調節でき
る。製造誤差や組付誤差等により気筒毎にバルブタイミ
ングまたはリフト量がばらつくことを低減できるので、
各気筒の燃焼が安定し、燃費が向上する。
【００１６】弁カムが一回転することにより揺動カムが
一往復するとき、揺動カムの加速度は、開弁位置と最大
リフト位置との間と、最大リフト位置と閉弁位置との間
でそれぞれ最大になる。本発明の請求項９載の弁制御装
置によると、揺動カムが揺動する加速度が最大になる弁
カムの回転角度位置よりも遅角側で、吸気弁または排気
弁の開弁を開始するカムプロフィールを揺動カム面は有
している。つまり、揺動カムが揺動する加速度が最大に
なるカムシャフトの回転角度位置よりも進角側で、吸気
弁または排気弁は閉弁する。リフト量が小さくなり開弁
期間が短くなっても、揺動カムが揺動する加速度が最大
になる前に吸気弁または排気弁が閉弁するので、吸気弁
または排気弁が閉弁するときの着座音を低減できる。
一往復するとき、揺動カムの加速度は、開弁位置と最大
リフト位置との間と、最大リフト位置と閉弁位置との間
でそれぞれ最大になる。本発明の請求項９載の弁制御装
置によると、揺動カムが揺動する加速度が最大になる弁
カムの回転角度位置よりも遅角側で、吸気弁または排気
弁の開弁を開始するカムプロフィールを揺動カム面は有
している。つまり、揺動カムが揺動する加速度が最大に
なるカムシャフトの回転角度位置よりも進角側で、吸気
弁または排気弁は閉弁する。リフト量が小さくなり開弁
期間が短くなっても、揺動カムが揺動する加速度が最大
になる前に吸気弁または排気弁が閉弁するので、吸気弁
または排気弁が閉弁するときの着座音を低減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を示す一実施
例を図に基づいて説明する。本発明の弁制御装置を用い
た吸気弁用の弁制御システムを図２に示す。エンジン制
御装置（ＥＣＵ）１００は、アクセル開度、水温、およ
びその他エンジン運転を検出するセンサ信号を入力し、
点火装置、噴射装置、およびその他の制御装置に制御信
号を送出する。図２に示す弁制御装置１０のモータ２０
には、制御回路１０２から駆動電流が供給されている。
例を図に基づいて説明する。本発明の弁制御装置を用い
た吸気弁用の弁制御システムを図２に示す。エンジン制
御装置（ＥＣＵ）１００は、アクセル開度、水温、およ
びその他エンジン運転を検出するセンサ信号を入力し、
点火装置、噴射装置、およびその他の制御装置に制御信
号を送出する。図２に示す弁制御装置１０のモータ２０
には、制御回路１０２から駆動電流が供給されている。
【００１８】吸気弁用のカムシャフト１、排気弁用のカ
ムシャフト５には、それぞれ弁制御装置１０とは独立し
てバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装
置１１０、１１２が設置されている。バルブタイミング
調整装置１１０、１１２は、クランクシャフトの駆動力
をカムシャフト１、５に伝達し、クランクシャフトに対
するカムシャフト１、５の回転位相を調整する。制御軸
１２は回動駆動手段としてのモータ２０により回動角度
位置を制御される。
ムシャフト５には、それぞれ弁制御装置１０とは独立し
てバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装
置１１０、１１２が設置されている。バルブタイミング
調整装置１１０、１１２は、クランクシャフトの駆動力
をカムシャフト１、５に伝達し、クランクシャフトに対
するカムシャフト１、５の回転位相を調整する。制御軸
１２は回動駆動手段としてのモータ２０により回動角度
位置を制御される。
【００１９】図１に示すように、制御部材としての制御
アーム３０は、調節部材としてのボルト３４により制御
軸１２に固定されている。ボルト３４をゆるめることに
より、制御軸１２に対する制御アーム３０の取付回転位
置を調節できる。伝達部材としてのフォロワ４０は、制
御軸１２と異なる偏心位置３２で制御アーム３０に一方
の端部を揺動自在に支持されている。フォロワ４０の他
方の端部に、同軸上に第１ローラ４２および第２ローラ
４４が回転自在に取り付けられている。第１ローラ４２
は、カムシャフト１に設置された弁カム２と当接してい
る。第２ローラ４４は、フォロワ４０を挟み第１ローラ
４２と弁カム２とが当接している位置と反対側で後述す
る揺動カム５０と当接している。第１ローラ４２が弁カ
ム２と当接して回転し、第２ローラ４４が揺動カム５０
と当接して回転することにより、フォロワ４０と弁カム
２ならびにフォロワ４０と揺動カム５０との摩擦が小さ
くなる。
アーム３０は、調節部材としてのボルト３４により制御
軸１２に固定されている。ボルト３４をゆるめることに
より、制御軸１２に対する制御アーム３０の取付回転位
置を調節できる。伝達部材としてのフォロワ４０は、制
御軸１２と異なる偏心位置３２で制御アーム３０に一方
の端部を揺動自在に支持されている。フォロワ４０の他
方の端部に、同軸上に第１ローラ４２および第２ローラ
４４が回転自在に取り付けられている。第１ローラ４２
は、カムシャフト１に設置された弁カム２と当接してい
る。第２ローラ４４は、フォロワ４０を挟み第１ローラ
４２と弁カム２とが当接している位置と反対側で後述す
る揺動カム５０と当接している。第１ローラ４２が弁カ
ム２と当接して回転し、第２ローラ４４が揺動カム５０
と当接して回転することにより、フォロワ４０と弁カム
２ならびにフォロワ４０と揺動カム５０との摩擦が小さ
くなる。
【００２０】揺動カム５０は、制御軸１２に揺動自在に
取り付けられている。付勢手段としてのスプリング１６
は、一端をシリンダヘッド等に設置した係止部材１４に
係止されており、他端を揺動カム５０に設置している係
止部５２に係止されている。揺動カム５０は、スプリン
グ１６の付勢力により、第２ローラ４４に向けて付勢さ
れている。第２ローラ４４と当接する揺動カム５０の当
接面５４は平面である。
取り付けられている。付勢手段としてのスプリング１６
は、一端をシリンダヘッド等に設置した係止部材１４に
係止されており、他端を揺動カム５０に設置している係
止部５２に係止されている。揺動カム５０は、スプリン
グ１６の付勢力により、第２ローラ４４に向けて付勢さ
れている。第２ローラ４４と当接する揺動カム５０の当
接面５４は平面である。
【００２１】ロッカーアーム６０は、アームローラ６２
により揺動カム５０の揺動カム面５６と当接している。
ロッカーアーム６０は、支持軸６４に一端を回動自在に
取り付けられている。ロッカーアーム６０の他端は吸気
弁のシャフト７０と結合している。シャフト７０はシー
ト部材７２と結合しており、スプリング７４は吸気弁が
閉弁する方向にシート部材７２を付勢している。ロッカ
ーアーム６０が支持軸６４を中心にして回動することに
より、吸気弁は開閉駆動される。
により揺動カム５０の揺動カム面５６と当接している。
ロッカーアーム６０は、支持軸６４に一端を回動自在に
取り付けられている。ロッカーアーム６０の他端は吸気
弁のシャフト７０と結合している。シャフト７０はシー
ト部材７２と結合しており、スプリング７４は吸気弁が
閉弁する方向にシート部材７２を付勢している。ロッカ
ーアーム６０が支持軸６４を中心にして回動することに
より、吸気弁は開閉駆動される。
【００２２】次に、弁制御装置１０の作動について説明
する。弁カム２が一回転すると、フォロワ４０は図１の
Ｘ、Ｙ方向に一往復揺動する。揺動カム５０は、弁カム
２が一回転するとフォロワ４０とともに一往復揺動す
る。弁カム２が図１の（Ａ）に示す回転角度位置に達す
ると、揺動カム５０は揺動を開始し、弁カム２が図１の
（Ｂ）に示す回転角度位置に達すると揺動カム５０は最
大揺動位置に達する。
する。弁カム２が一回転すると、フォロワ４０は図１の
Ｘ、Ｙ方向に一往復揺動する。揺動カム５０は、弁カム
２が一回転するとフォロワ４０とともに一往復揺動す
る。弁カム２が図１の（Ａ）に示す回転角度位置に達す
ると、揺動カム５０は揺動を開始し、弁カム２が図１の
（Ｂ）に示す回転角度位置に達すると揺動カム５０は最
大揺動位置に達する。
【００２３】揺動カム面５６は、吸気弁が開弁を開始す
る側に導入部５６ａを有し、導入部５６ａよりも最大リ
フト位置側に増加部５６ｂを有している。図４に示すよ
うに、開弁開始位置から最大リフト位置に向け、揺動カ
ム５０が吸気弁をリフトする速度の増加率は導入部５６
ａよりも増加部５６ｂの方が大きい。したがって、吸気
弁がリフトを開始しロッカーアーム６０のアームローラ
６２が導入部５６ａと当接している間、吸気弁のリフト
速度は緩やかに上昇する。アームローラ６２が導入部５
６ａを通り増加部５６ｂと当接すると吸気弁のリフト速
度は急激に上昇する。
る側に導入部５６ａを有し、導入部５６ａよりも最大リ
フト位置側に増加部５６ｂを有している。図４に示すよ
うに、開弁開始位置から最大リフト位置に向け、揺動カ
ム５０が吸気弁をリフトする速度の増加率は導入部５６
ａよりも増加部５６ｂの方が大きい。したがって、吸気
弁がリフトを開始しロッカーアーム６０のアームローラ
６２が導入部５６ａと当接している間、吸気弁のリフト
速度は緩やかに上昇する。アームローラ６２が導入部５
６ａを通り増加部５６ｂと当接すると吸気弁のリフト速
度は急激に上昇する。
【００２４】揺動カム５０が最大リフト位置まで達し開
弁開始位置に向けて戻るとき、アームローラ６２は増加
部５６ｂ、導入部５６ａの順で揺動カム面５６と当接す
るので、吸気弁は図４に示すリフト特性を逆に戻ること
になる。つまり、吸気弁が閉弁するときの着座速度は緩
やかになる。したがって、吸気弁の着座音は小さくな
る。
弁開始位置に向けて戻るとき、アームローラ６２は増加
部５６ｂ、導入部５６ａの順で揺動カム面５６と当接す
るので、吸気弁は図４に示すリフト特性を逆に戻ること
になる。つまり、吸気弁が閉弁するときの着座速度は緩
やかになる。したがって、吸気弁の着座音は小さくな
る。
【００２５】弁カム２のリフト量つまり揺動カム５０の
揺動位置と、弁カム２の回転により揺動カム５０が揺動
する加速度と、吸気弁のリフト量とは図５に示す特性を
有する。揺動カム５０が揺動を開始する位置は吸気弁が
開弁を開始する位置よりも進角側である。揺動を開始し
てから最大リフト位置、つまり最大揺動位置に達するま
での間、ならびに最大揺動位置から揺動開始位置に戻る
までの間において、揺動カム５０の揺動加速度は最大に
なっている。揺動カム面５６のカムプロフィールは、揺
動を開始してから最大揺動位置に達するまでの間で揺動
カム５０の揺動加速度が最大になる位置よりも遅角側で
吸気弁のリフトを開始するよう、言い換えると最大揺動
位置から揺動開始位置に戻るまでの間で揺動カム５０の
揺動加速度が最大になる位置よりも進角側で吸気弁が閉
弁するように設定されている。後述するように、モータ
２０で制御アーム３０の回動位置を変更し吸気弁のリフ
ト量を小さくしても、揺動カム５０の揺動加速度が最大
になる位置よりも進角側で吸気弁が閉弁するように設定
されている。揺動カム５０の揺動加速度が最大になる前
に吸気弁が閉弁するので、吸気弁の着座音を低減でき
る。
揺動位置と、弁カム２の回転により揺動カム５０が揺動
する加速度と、吸気弁のリフト量とは図５に示す特性を
有する。揺動カム５０が揺動を開始する位置は吸気弁が
開弁を開始する位置よりも進角側である。揺動を開始し
てから最大リフト位置、つまり最大揺動位置に達するま
での間、ならびに最大揺動位置から揺動開始位置に戻る
までの間において、揺動カム５０の揺動加速度は最大に
なっている。揺動カム面５６のカムプロフィールは、揺
動を開始してから最大揺動位置に達するまでの間で揺動
カム５０の揺動加速度が最大になる位置よりも遅角側で
吸気弁のリフトを開始するよう、言い換えると最大揺動
位置から揺動開始位置に戻るまでの間で揺動カム５０の
揺動加速度が最大になる位置よりも進角側で吸気弁が閉
弁するように設定されている。後述するように、モータ
２０で制御アーム３０の回動位置を変更し吸気弁のリフ
ト量を小さくしても、揺動カム５０の揺動加速度が最大
になる位置よりも進角側で吸気弁が閉弁するように設定
されている。揺動カム５０の揺動加速度が最大になる前
に吸気弁が閉弁するので、吸気弁の着座音を低減でき
る。
【００２６】次に、モータ２０を回動させ、図３に示す
位置に制御アーム３０を回動させる。第２ローラ４４と
揺動カム５０とが当接する箇所と制御軸１２との距離
は、図１に示す位置よりも長くなる。また、弁カム２が
第１ローラ４２と当接する周方向位置は、カムシャフト
１の同じ回転角度位置において、図１よりも進角側に移
動する。つまり、揺動カム５０は図１よりも進角位置で
揺動を開始する。
位置に制御アーム３０を回動させる。第２ローラ４４と
揺動カム５０とが当接する箇所と制御軸１２との距離
は、図１に示す位置よりも長くなる。また、弁カム２が
第１ローラ４２と当接する周方向位置は、カムシャフト
１の同じ回転角度位置において、図１よりも進角側に移
動する。つまり、揺動カム５０は図１よりも進角位置で
揺動を開始する。
【００２７】フォロワ４０の揺動角度幅は第１ローラ４
２が弁カム２と当接する位置が弁カム２の進角側または
遅角側に移動しても同じである。しかし、第２ローラ４
４と揺動カム５０とが当接する箇所と制御軸１２との距
離が長くなると、同じフォロワ４０の揺動角度幅に対
し、揺動カム５０の揺動角度幅は小さくなる。逆に、第
２ローラ４４と揺動カム５０とが当接する箇所と制御軸
１２との距離が短くなると、同じフォロワ４０の揺動角
度幅に対し、揺動カム５０の揺動角度幅は大きくなる。
２が弁カム２と当接する位置が弁カム２の進角側または
遅角側に移動しても同じである。しかし、第２ローラ４
４と揺動カム５０とが当接する箇所と制御軸１２との距
離が長くなると、同じフォロワ４０の揺動角度幅に対
し、揺動カム５０の揺動角度幅は小さくなる。逆に、第
２ローラ４４と揺動カム５０とが当接する箇所と制御軸
１２との距離が短くなると、同じフォロワ４０の揺動角
度幅に対し、揺動カム５０の揺動角度幅は大きくなる。
【００２８】図３に示すように、第２ローラ４４と揺動
カム５０とが当接する箇所と制御軸１２との距離が長く
なり揺動カム５０の揺動角度幅が小さくなると、吸気弁
のリフト量は小さくなる。リフト量が小さくなると開弁
期間は短くなる。前述したように第１ローラ４２は進角
側で弁カム２と当接するので、吸気弁の最大リフト位置
は進角する。本実施例では、吸気弁のリフト量が小さく
なり開弁期間が短くなると、最大リフト位置を進角させ
る。このとき、図６に示すように吸気弁が開弁を開始す
る位置をほぼ同じタイミングにし、閉弁タイミングを進
角側に移動している。シリンダ内のピストンが下降する
ときに吸気弁を開弁状態にしておけるので、シリンダ内
が負圧になることを防止し、ポンピングロスを低減でき
る。したがって、燃費が向上する。
カム５０とが当接する箇所と制御軸１２との距離が長く
なり揺動カム５０の揺動角度幅が小さくなると、吸気弁
のリフト量は小さくなる。リフト量が小さくなると開弁
期間は短くなる。前述したように第１ローラ４２は進角
側で弁カム２と当接するので、吸気弁の最大リフト位置
は進角する。本実施例では、吸気弁のリフト量が小さく
なり開弁期間が短くなると、最大リフト位置を進角させ
る。このとき、図６に示すように吸気弁が開弁を開始す
る位置をほぼ同じタイミングにし、閉弁タイミングを進
角側に移動している。シリンダ内のピストンが下降する
ときに吸気弁を開弁状態にしておけるので、シリンダ内
が負圧になることを防止し、ポンピングロスを低減でき
る。したがって、燃費が向上する。
【００２９】本実施例では、リフト量を小さくすると最
大リフト位置が進角するように吸気弁用の弁制御装置を
設定したが、リフト量を小さくすると最大リフト位置が
遅角するように吸気弁用の弁制御装置を設定することも
可能である。例えば、図１において、フォロワ４０に対
しカムシャフト１の相対回転方向が反対になれば、リフ
ト量が小さくなると最大リフト位置は遅角側に移動す
る。排気弁のバルブタイミングおよびリフト量を制御す
る弁制御装置に本発明の構成を適用する場合も、リフト
量を小さくした場合に最大リフト位置が進角または遅角
するように弁制御装置を容易に設定できる。バルブタイ
ミングおよびリフト量を制御する駆動手段がモータ２０
だけという簡単な構成で、バルブタイミングおよびリフ
ト量を制御する設計自由度の高い弁制御装置を実現でき
る。
大リフト位置が進角するように吸気弁用の弁制御装置を
設定したが、リフト量を小さくすると最大リフト位置が
遅角するように吸気弁用の弁制御装置を設定することも
可能である。例えば、図１において、フォロワ４０に対
しカムシャフト１の相対回転方向が反対になれば、リフ
ト量が小さくなると最大リフト位置は遅角側に移動す
る。排気弁のバルブタイミングおよびリフト量を制御す
る弁制御装置に本発明の構成を適用する場合も、リフト
量を小さくした場合に最大リフト位置が進角または遅角
するように弁制御装置を容易に設定できる。バルブタイ
ミングおよびリフト量を制御する駆動手段がモータ２０
だけという簡単な構成で、バルブタイミングおよびリフ
ト量を制御する設計自由度の高い弁制御装置を実現でき
る。
【００３０】本実施例では、制御軸１２を回動する回動
駆動手段としてモータを用いたが、アクセルと制御軸１
２とをワイヤリンクし、アクセル開度に応じて制御軸１
２の回動位置を制御してもよい。本実施例では、弁制御
装置１０と独立して吸気弁のバルブタイミングを調整す
るバルブタイミング調整装置１００を弁制御システムに
用いたが、弁制御装置１０だけで吸気弁のバルブタイミ
ングおよびリフト量を制御してもよい。
駆動手段としてモータを用いたが、アクセルと制御軸１
２とをワイヤリンクし、アクセル開度に応じて制御軸１
２の回動位置を制御してもよい。本実施例では、弁制御
装置１０と独立して吸気弁のバルブタイミングを調整す
るバルブタイミング調整装置１００を弁制御システムに
用いたが、弁制御装置１０だけで吸気弁のバルブタイミ
ングおよびリフト量を制御してもよい。
【図１】本発明の一実施例による弁制御装置を示す動作
図であり、（Ａ）は揺動カムの揺動開始位置を示し、
（Ｂ）は最大揺動位置を示している。
図であり、（Ａ）は揺動カムの揺動開始位置を示し、
（Ｂ）は最大揺動位置を示している。
【図２】本実施例の弁制御装置を用いた弁制御システム
を示す模式的構成図である。
を示す模式的構成図である。
【図３】リフト量を小さくした場合の弁制御装置を示す
動作図であり、（Ａ）は揺動カムの揺動開始位置を示
し、（Ｂ）は最大揺動位置を示している。
動作図であり、（Ａ）は揺動カムの揺動開始位置を示
し、（Ｂ）は最大揺動位置を示している。
【図４】揺動カムの揺動角度と吸気弁のリフト量との関
係を示す特性図である。
係を示す特性図である。
【図５】弁カムリフト量と揺動カム加速度と吸気弁リフ
ト量との関係を示す説明図である。
ト量との関係を示す説明図である。
【図６】クランク角度とリフト量およびバルブタイミン
グとの関係を示す特性図である。
グとの関係を示す特性図である。
１ カムシャフト（カムシャフト）
２ 弁カム
１０ 弁制御装置
１２ 制御軸
１６ スプリング（付勢手段）
２０ モータ（回動駆動手段）
３０ 制御アーム（制御部材）
３２ 偏心位置
４０ フォロワ（伝達部材）
４２ 第１ローラ
４４ 第２ローラ
５０ 揺動カム
５４ 当接面
５６ 揺動カム面
５６ａ 導入部
５６ｂ 増加部
６０ ロッカーアーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山田 潤
愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会
社日本自動車部品総合研究所内
(72)発明者 林 将司
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 3G018 AB04 BA18 CA13 DA02 DA03
DA10 DA15 DA19 DA29 EA35
FA01 FA06 FA07 FA08 FA26
GA02 GA07 GA14 GA17 GA18
GA32
Claims (9)
- 【請求項１】 カムシャフトから駆動力を受け、内燃機
関の吸気弁または排気弁の開閉タイミングおよびリフト
量を制御する弁制御装置において、 制御軸と、 前記制御軸とともに回動する制御部材と、 前記制御軸を回動し前記制御部材の回動位置を変更する
回動駆動手段と、 前記制御軸と異なる偏心位置において前記制御部材に揺
動自在に取り付けられ、前記カムシャフトに設けた弁カ
ムと当接し、前記弁カムの回転により前記偏心位置を中
心にして揺動する伝達部材と、 前記制御軸に揺動自在に取り付けられ、前記弁カムが前
記伝達部材と当接する位置と反対側で前記伝達部材と当
接し、前記伝達部材の揺動にともない前記制御軸を中心
として揺動し、所定回転角度範囲に形成され前記吸気弁
または前記排気弁を開閉駆動する揺動カム面を有する揺
動カムとを備え、 前記回動駆動手段により前記制御軸を回動して前記制御
部材の回動位置を変更すると、前記カムシャフトの同じ
回転角度位置において前記伝達部材と当接する前記弁カ
ムの周方向位置が変化し、前記揺動カムと前記伝達部材
とが当接する箇所と前記制御軸との距離が変化すること
を特徴とする弁制御装置。 - 【請求項２】 吸気弁の開閉タイミングおよびリフト量
を制御する弁制御装置であって、前記揺動カムと前記伝
達部材とが当接する箇所と前記制御軸との距離が長くな
る方向に前記回動駆動手段が前記制御部材を回動する
と、前記カムシャフトの同じ回転角度位置において前記
伝達部材と当接する前記弁カムの周方向位置は進角側に
移動することを特徴とする請求項１記載の弁制御装置。 - 【請求項３】 前記揺動カムと前記伝達部材とが当接す
る箇所と前記制御軸との距離が長くなる方向に前記回動
駆動手段が前記制御部材を回動すると、前記吸気弁を開
弁するタイミングは変化せず、前記吸気弁を閉弁するタ
イミングは進角側に移動することを特徴とする請求項２
記載の弁制御装置。 - 【請求項４】 前記伝達部材と当接する前記揺動カムの
当接面は平面であることを特徴とする請求項１、２また
は３記載の弁制御装置。 - 【請求項５】 前記揺動カム面は、前記吸気弁または前
記排気弁の開弁開始位置から最大リフト位置に向け、前
記吸気弁または前記排気弁をリフトする速度の増加率が
小さい導入部と、前記導入部よりも最大リフト位置側に
形成され前記吸気弁または前記排気弁をリフトする速度
の増加率が前記導入部よりも大きい増加部とを有するこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弁
制御装置。 - 【請求項６】 前記伝達部材は、前記弁カムと当接する
第１ローラと、前記揺動カムと当接する第２ローラとを
有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項
記載の弁制御装置。 - 【請求項７】 前記第１ローラおよび前記第２ローラは
同軸上に設置されていることを特徴とする請求項６記載
の弁制御装置。 - 【請求項８】 前記制御軸に前記制御部材を取り付ける
回転位置を調節可能な調節部材を備えることを特徴とす
る請求項１から７のいずれか一項記載の弁制御装置。 - 【請求項９】 前記揺動カムが揺動する加速度が最大に
なるときの前記カムシャフトの回転角度位置よりも遅角
側で、前記吸気弁または前記排気弁の開弁を開始するカ
ムプロフィールを前記揺動カム面は有することを特徴と
する請求項１から８のいずれか一項記載の弁制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039677A JP2003239712A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 弁制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039677A JP2003239712A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 弁制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003239712A true JP2003239712A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27780624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002039677A Pending JP2003239712A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 弁制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003239712A (ja) |
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-
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- 2002-02-18 JP JP2002039677A patent/JP2003239712A/ja active Pending
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