JP2006170062A - V型内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 弁体の作用角及び開弁位相を変化させる機構を双方のバンクに備えるV型内燃機関の可変動弁装置に関し、ミラー配置の構成を採りつつ、弁体の作用角の変更に伴う開弁位相の変化方向を2つのバンクの双方で一致させる。
【解決手段】 左右のバンクのそれぞれに、弁体を駆動するためのカムシャフト2L,2Rを配置し、また、互いにミラー配置の関係を満たすように可変動弁機構100を配置する。可変動弁機構100は、弁体の作用角を制御するための制御軸を備える。制御軸は、左右のバンクで対称な方向に制御される。左右のカムシャフト2L,2Rのうち少なくとも一方をクランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置10L,10Rによって駆動することで、左右のカムシャフト2L,2Rを互いに逆向きに回転させる。
【選択図】 図1
【解決手段】 左右のバンクのそれぞれに、弁体を駆動するためのカムシャフト2L,2Rを配置し、また、互いにミラー配置の関係を満たすように可変動弁機構100を配置する。可変動弁機構100は、弁体の作用角を制御するための制御軸を備える。制御軸は、左右のバンクで対称な方向に制御される。左右のカムシャフト2L,2Rのうち少なくとも一方をクランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置10L,10Rによって駆動することで、左右のカムシャフト2L,2Rを互いに逆向きに回転させる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、V型内燃機関の可変動弁装置に関し、特に、カムシャフトの回転と同期して開閉する弁体の作用角及び開弁位相を変化させる機構を双方のバンクに備えるV型内燃機関の可変動弁装置に関する。
従来、例えば特許文献1には、カムシャフトの回転と同期して開閉する弁体を備える内燃機関において、その弁体の作用角及びリフト量、並びに開弁位相を変化させる可変動弁装置が開示されている。この可変動弁装置は、具体的には、カムと弁体との間に、カムの動作と同期して揺動する揺動アームを備えている。揺動アームは、弁体に対する基本の相対角度を変化させることができるように、自由度をもって内燃機関に組み付けられている。そして、この装置は、制御軸の回転に伴って、揺動アームと弁体との相対角度を変化させる可変機構を備えている。
上述した従来の可変動弁装置において、制御軸が回動すると、揺動アームと弁体の基準の相対角度が変化する。そして、この相対角度が変化すると、カムの押圧力が揺動アームに伝達され始めた後、つまり、カムの作用により揺動アームが揺動し始めた後、揺動アームが実際に弁体を押し下げ始めるまでの期間(クランク角)に変化が生ずる。このため、上記従来の機構によれば、制御軸の回転位置を制御することで、弁体が非閉弁状態とされるクランク角の幅(以下、その幅を「作用角」と称する)、及び弁体に生ずるリフト量の大きさを変化させることができる。
また、上記従来の可変動弁装置は、制御軸が小作用角・小リフト方向に回動すると、カムノーズが揺動アームを押圧し始める時期が進角するように構成されている。このような構成によれば、弁体の作用角が小さくなるほど、その開弁位相が進角側に移動することとなり、作用角の変化に関わらず、弁体の開弁時期をほぼ同じ時期に維持することができる。以下、このように、作用角が小さくなるに連れて開弁位相が進角する現象を「位相連成」と称する。
上記従来の可変動弁装置を吸気弁の駆動機構として用いると、所謂ノンスロットルタイプの内燃機関を実現することができる。すなわち、この場合、可変動弁装置の機能により、吸気弁の作用角とリフト量とを任意に変化させることができる。吸気弁の作用角及びリフト量を自由に制御することができれば、スロットルバルブを用いることなく、その作用角及びリフト量により吸入空気量を制御することができる。そして、その場合は、吸気管負圧が発生しなくなることから、内燃機関のポンピングロスを減らすことができる。
ところで、ノンスロットルタイプの内燃機関においては、吸気弁の開弁時期を変化させることにより、その閉弁時期を変化させる方が吸入空気量に大きな変化が生ずる。このため、吸気弁の作用角により吸入空気量を制御するにあたっては、その作用角の変化に伴って吸気弁の閉弁時期に大きな変化が生ずることが望ましい。
既述した通り、上記従来の可変動弁装置は、位相連成の結果として、作用角の変化に対して弁体の閉弁時期を大きく変化させる特性を有している。このため、この可変動弁装置によれば、ノンスロットルタイプの内燃機関において、十分に高い精度での吸入空気量制御を実現することができる。
ところで、V型内燃機関は、対称に傾斜した2つのバンクを有している。それらのバンクは、互いに吸気ポートと排気ポートがミラー配置の関係となるように構成されている。そして、個々のバンクに配置されたカムシャフトは、チェーンやギヤを介して、クランクシャフトと同期して、互いに同じ向きに回転駆動されるのが一般的である。
上記従来の可変動弁装置をV型内燃機関に搭載するにあたっては、2つのバンクのそれぞれに、ミラー配置の関係が成立するように可変動弁装置を搭載することが考えられる。2つのバンクは吸気側と排気側がミラー配置の関係となっているため、可変動弁装置をミラー配置させることとすれば、各バンクの構成が、可変動弁装置をも含めて対称な構造となる。そして、このような構成によれば、それぞれのバンクに搭載される可変動弁装置を共通化することが容易である。
しかしながら、V型内燃機関においては、それぞれのバンクに組み込まれたカムシャフトが互いに同じ向きに回転しているため、それらのバンクに対して可変動弁装置がミラー配置されると、一方のバンクでは可変動弁装置に対してカムシャフトが正転方向に回転し、かつ、他方のバンクでは可変動弁装置に対してカムシャフトが逆転方向に回転する事態が生ずる。
上記従来の可変動弁装置は、カムが正転方向に回転している場合に、既述した位相連成の特性、つまり、作用角が小さくなる方向に揺動アームが回動した際にカムノーズが揺動アームを押圧し始める時期が進角する特性を示す。カムノーズが揺動アームを押圧し始める時期(以下、「押圧開始時期」と称す)が進角するか遅角するかは、カムシャフトの回転方向により決まる事項である。
つまり、カムが正転方向に回転している場合に、小作用角方向への揺動アームの回動が押圧開始時期を進角させるのであれば、カムが逆転方向に回転している場合には、小作用角方向への揺動アームの回動は、押圧開始時期を遅角させる原因となる。このため、上記従来の可変動弁装置を、単純なミラー配置によりV型内燃機関に搭載した場合には、一方のバンクには位相連成が正しく表れるが、他方のバンクにはその位相連成が逆向きに表れる事態が生ずる。この場合、一方のバンクでは高い精度で吸入空気量が制御できるものの、他方のバンクでは、その制御精度を確保することが困難となる。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、部品の共通化を図るうえで有利なミラー配置の構成を採りつつ、弁体の作用角の変更に伴う開弁位相の変化方向を2つのバンクの双方で一致させることのできるV型内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、上記目的を達成するため、V型内燃機関の可変動弁装置であって、
第1及び第2のバンクのそれぞれにおいて、同種の弁体を駆動するために配置された第1及び第2のカムシャフトと、
前記第1及び第2のバンクのそれぞれに、互いにミラー配置の関係を満たすように配置され、前記第1又は第2のカムシャフトの回転に伴う押圧力をそれぞれのバンクの前記弁体に伝達する第1及び第2の可変動弁機構と、
前記第1のカムシャフトを所定方向に回転させる第1のカムシャフト駆動機構と、
前記第2のカムシャフトを前記第1のカムシャフトとは逆向きに回転させる第2のカムシャフト駆動機構とを備え、
前記第1及び第2の可変動弁機構のそれぞれは、
制御軸の回転角に応じて前記弁体の作用角と開弁位相とを連動して変化させる機構と、
前記制御軸の回転角を制御する制御軸駆動機構とを含み、
前記第1の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構と、前記第2の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構は、それぞれ対応する制御軸を対称に制御するように構成され、
前記第1及び第2のカムシャフト駆動機構のうち少なくとも一方は、クランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置を含むことを特徴としている。
第1及び第2のバンクのそれぞれにおいて、同種の弁体を駆動するために配置された第1及び第2のカムシャフトと、
前記第1及び第2のバンクのそれぞれに、互いにミラー配置の関係を満たすように配置され、前記第1又は第2のカムシャフトの回転に伴う押圧力をそれぞれのバンクの前記弁体に伝達する第1及び第2の可変動弁機構と、
前記第1のカムシャフトを所定方向に回転させる第1のカムシャフト駆動機構と、
前記第2のカムシャフトを前記第1のカムシャフトとは逆向きに回転させる第2のカムシャフト駆動機構とを備え、
前記第1及び第2の可変動弁機構のそれぞれは、
制御軸の回転角に応じて前記弁体の作用角と開弁位相とを連動して変化させる機構と、
前記制御軸の回転角を制御する制御軸駆動機構とを含み、
前記第1の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構と、前記第2の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構は、それぞれ対応する制御軸を対称に制御するように構成され、
前記第1及び第2のカムシャフト駆動機構のうち少なくとも一方は、クランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置を含むことを特徴としている。
第2の発明は、前記の第1の発明において、前記第1及び第2のカムシャフト駆動機構のそれぞれは、前記制御軸が前記弁体の作用角を小作用角側に変化させる方向に回転するとき、当該弁体の開弁位相が進角側に変化するように、前記第1又は第2のカムシャフトを回転させることを特徴としている。
第1の発明によれば、第1及び第2のバンクのそれぞれに、位相連成の特性を示す第1及び第2の可変動弁機構を、互いにミラー配置の関係を満たすように配置することができる。そして、それらの可変動弁機構は、制御軸が対称に制御されるため、2つのバンクのそれぞれにおいて、弁体の作用角を同様に変化させることができる。更に、この発明によれば、それらのバンクに配置された第1及び第2のカムシャフトを互いに逆向きに回転させることができるため、弁体の作用角の変更に伴う開弁位相の変化方向を2つのバンクの双方で一致させることができる。
特に第2の発明によれば、弁体の作用角が小さくなるに連れて開弁位相が進角するように第1又は第2のカムシャフトを回転させることができる。つまり、この発明によれば、前記第1及び第2の可変動弁機構に、共に正しい位相連成を生じさせることができる。
実施の形態1.
以下、図1乃至図5を用いて本発明の実施の形態1について説明する。
以下、図1乃至図5を用いて本発明の実施の形態1について説明する。
[本実施形態の可変動弁装置の全体構成]
図1は、本発明の実施の形態1としてのV型内燃機関の可変動弁装置の全体構成を説明するための斜視図である。本実施形態の可変動弁装置は、V型内燃機関において吸気弁の作用角及びリフト量を可変とするための装置である。本実施形態におけるV型内燃機関は、その可変動弁装置により吸気弁の作用角及びリフト量を変化させることにより、スロットルバルブを用いずに吸入空気量を制御する内燃機関、つまり、所謂ノンスロットルタイプの内燃機関であるものとする。以下、V型内燃機関が備える2つのバンクを左バンク及び右バンクとして説明を進める。
図1は、本発明の実施の形態1としてのV型内燃機関の可変動弁装置の全体構成を説明するための斜視図である。本実施形態の可変動弁装置は、V型内燃機関において吸気弁の作用角及びリフト量を可変とするための装置である。本実施形態におけるV型内燃機関は、その可変動弁装置により吸気弁の作用角及びリフト量を変化させることにより、スロットルバルブを用いずに吸入空気量を制御する内燃機関、つまり、所謂ノンスロットルタイプの内燃機関であるものとする。以下、V型内燃機関が備える2つのバンクを左バンク及び右バンクとして説明を進める。
図1に示すように、V型内燃機関の左バンクには、左吸気カムシャフト2Lと、左排気カムシャフト4Lが設けられている。それらのカムシャフト2L,4Lの端部には、それぞれ左吸気カムギヤ6L及び左排気カムギヤ8Lが装着されている。一方、右バンクには、右吸気カムシャフト2Rと右排気カムシャフト4Rが設けられている。それらのカムシャフト2R,4Rには、それぞれ右吸気カムギヤ6R及び右排気カムギヤ8Rが装着されている。
本実施形態におけるV型内燃機関は、その左バンクに左吸気モータ10Lと左排気モータ20Lを備えている。左吸気モータ10Lのモータギヤ12Lは左吸気カムギヤ6Lに噛み合わされ、左排気モータ20Lのモータギヤ22Lは左排気カムギヤ8Lに噛み合わされている。一方、右バンクには右吸気モータ10Rと右排気モータ20Rを備えている。右吸気モータ10Rのモータギヤ12Rは右吸気カムギヤ6Rに噛み合わされ、右排気モータ20Rのモータギヤ22Lは右排気カムギヤ8Rに噛み合わされている。
つまり、本実施形態におけるV型内燃機関では、各カムシャフト2L,4L,2R,4Rは、駆動装置としてのモータ10L,20L,10R,20Rによってクランクシャフト(図示略)の回転とは独立して回転駆動される。したがって、各カムシャフト2L,4L,2R,4Rの回転方向はモータ10L,20L,10R,20Rを制御することで任意に設定することができるようになっている。本実施形態では、左吸気カムシャフト2Lと右吸気カムシャフト2Rが逆向きに回転するように左吸気モータ10Lと右吸気モータ10Rの回転方向が制御される。また、左排気モータ20Lは、左吸気カムシャフト2Lと左排気カムシャフト4Lの回転方向が同方向になるよう制御され、右排気モータ20Rは、右吸気カムシャフト2Rと右排気カムシャフト4Rの回転方向が同方向になるよう制御される。なお、各モータ10L,20L,10R,20Rの回転速度は、図示しないクランクシャフトの回転速度に同期するように制御されている。
図2は、V型内燃機関の左吸気カムシャフト2Lの周辺、及び右吸気カムシャフト2Rの周辺を抽出して表した図である。図2に示すように、左右のバンクには、左吸気カムシャフト2L及び右吸気カムシャフト2Rのそれぞれに対応して、可変動弁機構100と吸気バルブ104が設けられている。左吸気カムシャフト2L及び右吸気カムシャフト2Rには、左右のバンクに設けられた複数の気筒のそれぞれに対応するようにカム122が固定されている。可変動弁機構100及び吸気バルブ104は、カム122と同様に、各バンクが備える個々の気筒に対応して設けられている。
可変動弁機構100は、カム122の押圧力を吸気バルブ104に伝えるための機構であり、吸気バルブ104の作用角とリフト量を変化させる機能を有している。より具体的には、可変動弁機構100は、吸気バルブ104の開弁特性を変更するための制御軸132を備えており、その制御軸132の回転位置が変化することにより、吸気バルブ104の作用角及びリフト量を変化させることができる。
V型内燃機関は、左右のバンクの構成がミラー配置の関係を満たすように構成されている。このため、可変動弁機構100も、図2に示すように、左右のバンクに対して、ミラー配置の関係を満たすように搭載されている。更に、本実施形態においては、それらの可変動弁機構100の制御軸132が、左右のバンクにおいて互いに対称な方向に制御されるように構成されている。加えて、左吸気カムシャフト2Lと右吸気カムシャフト2Rは、既述した通り、逆向きに回転するように構成されている。このため、本実施形態におけるV型内燃機関においては、シャフトの回転方向をも含めて、吸気バルブ104の駆動機構の全てについて、ミラー配置の関係、つまり、左右対称の関係が成立している。
[可変動弁機構の詳細構成]
次に、可変動弁機構100の構成と動作を詳細に説明する。なお、可変動弁機構100の構成は左右のバンクにおいて同一であるから、以下では、説明の便宜上、左バンクに搭載されて左吸気カムシャフト2Lの近傍に配置された可変動弁機構100の構成と動作について説明するものとする。
次に、可変動弁機構100の構成と動作を詳細に説明する。なお、可変動弁機構100の構成は左右のバンクにおいて同一であるから、以下では、説明の便宜上、左バンクに搭載されて左吸気カムシャフト2Lの近傍に配置された可変動弁機構100の構成と動作について説明するものとする。
本実施形態におけるV型内燃機関では、吸気バルブ104はロッカーアーム110によって支持されている。可変動弁機構100は、カム122とロッカーアーム110との間に介在し、カム122の回転運動とロッカーアーム110の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるようになっている。なお、本実施形態におけるV型内燃機関は、個々の気筒に2つの吸気バルブ104を備えている。このため、図2では省略しているが、可変動弁機構100は2つの吸気バルブ104を駆動するように構成されている。
可変動弁機構100は、前述の制御軸132を含んでいる。制御軸132は左吸気カムシャフト2Lに平行に配置されている。制御軸132の回転角度は制御軸駆動機構としての図示しないアクチュエータ(例えばモータ等)によって任意の角度に制御することができる。制御軸132には制御アーム162が固定されている。制御アーム162は制御軸132の径方向に突出しており、その突出部に弧状のリンクアーム164が取り付けられている。リンクアーム164の後端部はピン166によって制御アーム162に回転自在に連結されている。ピン166の位置は制御軸132の中心から偏心しており、このピン166がリンクアーム164の揺動支点となる。
また、制御軸132には、揺動カムアーム150が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム150は、その先端をカム122の回転方向の上流側に向けて配置されている。本実施形態では、前述の左吸気モータ10Lは、図中に矢印で示すように、左吸気カムシャフト2Lを時計周り方向に回転させている。揺動カムアーム150のカム122に対向する側には、後述する第2ローラ174に接触するスライド面156が形成されている。スライド面156はカム122側に緩やかに湾曲するとともに、揺動中心である制御軸132の中心から遠くなるほどカム122の中心から距離が大きくなるように形成されている。
揺動カムアーム150のスライド面156とは逆の側には、揺動カム面152(152a,152b)が形成されている。揺動カム面152はプロフィールの異なる非作用面152aと作用面152bから構成されている。そのうち非作用面152aはカム基礎円の周面であり、制御軸132の中心からの距離を一定に形成されている。他方の面である作用面152bは揺動カムアーム150の先端側に設けられ、非作用面152aに滑らかに連続するように接続されるとともに、揺動カムアーム150の先端に向けて制御軸132の中心からの距離(すなわち、カム高さ)が次第に大きくなるよう形成されている。本明細書では、非作用面152aと作用面152bの双方を区別しないときには、単に揺動カム面152と表記する。
揺動カムアーム150のスライド面156とカム122の表面との間には、第1ローラ172と第2ローラ174が配置されている。第1ローラ172と第2ローラ174は、ともに前述のリンクアーム164の先端部に固定された連結軸176によって回転自在に支持されている。リンクアーム164はピン166を支点として揺動できるので、これらローラ172,174もピン166から一定距離を保ちながらスライド面156及びカム122の表面に沿って揺動することができる。カム122と揺動カムアーム150とは左吸気カムシャフト2Lの軸方向に位置がずれており、第1ローラ172はカム122に接触し、第2ローラ174はスライド面156に接触している。
また、揺動カムアーム150には、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。ロストモーションスプリングは圧縮バネ(或いはトーションスプリングでもよい)であり、ロストモーションスプリングからの付勢力は、スライド面156を第2ローラ174に押し当てる付勢力として作用し、さらに、第2ローラ174と同軸一体の第1ローラ172をカム122に押し当てる付勢力として作用する。これにより、第1ローラ172及び第2ローラ174は、スライド面156とカム122とに両側から挟みこまれて位置決めされている。
揺動カムアーム150の下方には、前述のロッカーアーム110が配置されている。ロッカーアーム110には、揺動カム面152に対向するようにロッカーローラ112が配置されている。ロッカーローラ112はロッカーアーム110の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム110の一端には吸気バルブ104を支持するバルブシャフト102が取り付けられ、ロッカーアーム110の他端は油圧ラッシャアジャスタ106によって回動自在に支持されている。バルブシャフト102は図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム110を押し上げる方向に付勢されており、この付勢力と油圧ラッシャアジャスタ106によってロッカーローラ112は揺動カムアーム150の揺動カム面152に押し当てられている。
[可変動弁機構の動作]
(1)可変動弁装置のリフト動作
図3を参照して可変動弁機構100によるリフト動作について説明する。図3中、(A)はリフト動作の過程で吸気バルブ104が閉弁しているときの可変動弁装置の状態を、また、(B)はリフト動作の過程で吸気バルブ104が最大に開弁しているときの可変動弁装置の状態を、それぞれ表している。
(1)可変動弁装置のリフト動作
図3を参照して可変動弁機構100によるリフト動作について説明する。図3中、(A)はリフト動作の過程で吸気バルブ104が閉弁しているときの可変動弁装置の状態を、また、(B)はリフト動作の過程で吸気バルブ104が最大に開弁しているときの可変動弁装置の状態を、それぞれ表している。
可変動弁機構100では、カム122の回転運動は、先ず、カム122に接触する第1ローラ172に入力される。第1ローラ172は同軸一体に設けられた第2ローラ174とともにピン166を中心に揺動し、その運動は第2ローラ174を支持している揺動カムアーム150のスライド面156に入力される。スライド面156はロストモーションスプリングの付勢力によって常に第2ローラ174に押し当てられているので、揺動カムアーム150は第2ローラ174を介して伝達されるカム122の回転に応じて制御軸132を中心にして揺動する。
具体的には、図3の(A)に示す状態から左吸気カムシャフト2Lが回転すると、図3の(B)に示すように、第1ローラ172のカム122上での接触位置は、カム122の頂部へと近づいていく。相対的に第1ローラ172はカム122によって押し下げられ、揺動カムアーム150はそのスライド面156を第1ローラ172と一体の第2ローラ174によって押し下げられる。これにより、揺動カムアーム150は制御軸132を中心にして図中、時計回り方向に回動する。
揺動カムアーム150の回動によりロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置が非作用面152aから作用面152bに切り換わると、ロッカーアーム110は作用面152bの制御軸132の中心からの距離に応じて押し下げられ、油圧ラッシャアジャスタ106による支持点を中心に時計回り方向へ揺動する。これにより、バルブ104はロッカーアーム110によって押し下げられ、開弁する。そして、図3の(B)に示すように、第1ローラ172のカム122上での接触位置がカム122の頂部に達したとき、揺動カムアーム150の回動量は最大になり、吸気バルブ104のリフト量も最大になる。
左吸気カムシャフト2Lがさらに回転し、第1ローラ172のカム面124上での接触位置がカム122の頂部を過ぎると、今度はロストモーションスプリングとバルブスプリングによる付勢力によって、揺動カムアーム150は制御軸132を中心にして図中、反時計回り方向に回動する。揺動カムアーム150が反時計回り方向に回動することで、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置は非作用面152a側へ移動する。これにより、吸気バルブ104のリフト量は減少していき、やがて、図3の(A)に示すように、ロッカーローラ112の揺動カム面152上での接触位置が作用面152bから非作用面152aに切り換わったところで、吸気バルブ104のリフト量はゼロとなる。つまり、吸気バルブ104は閉弁する。
(2)可変動弁機構のリフト量変更動作
次に、図4を参照して可変動弁機構100のリフト量変更動作について説明する。図4中、(A)は可変動弁装置100が吸気バルブ104(図中では省略)に対して大きなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構100の状態を、また、(B)は可変動弁機構100が吸気バルブ104に対して小さなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構100の状態を、それぞれ表している。
次に、図4を参照して可変動弁機構100のリフト量変更動作について説明する。図4中、(A)は可変動弁装置100が吸気バルブ104(図中では省略)に対して大きなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構100の状態を、また、(B)は可変動弁機構100が吸気バルブ104に対して小さなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構100の状態を、それぞれ表している。
図4の(A)に示すリフト量から図4の(B)に示すリフト量にリフト量を変更する場合、図4の(A)に示す状態において制御軸132を左吸気カムシャフト2Lの回転方向と逆方向(図中、反時計回り方向)に回転駆動し、図4の(B)に示す回転角度に制御アーム162を回転させる。制御アーム160の回転に伴い、第2ローラ174はスライド面156に沿って制御軸132から遠ざかる方向に移動し、同時に、第1ローラ172はカム122に沿ってその回転方向の上流側に移動する。
第2ローラ174が制御軸132から遠ざかる方向に移動することで、揺動カムアーム150の揺動中心から第2ローラ174のスライド面156上での接触位置P2までの距離が長くなり、揺動カムアーム150の揺動角幅は減少する。揺動カムアーム150の揺動角幅は揺動中心から振動の入力点である接触位置P2までの距離に反比例するからである。揺動カムアーム150の揺動角幅が減少する結果、ロッカーローラ112が到達できる最終接触位置P3は作用面152b上を非作用面152a側に移動することになり、吸気バルブ104のリフト量は減少する。また、ロッカーローラ112が作用面152b上に位置している期間(クランク角)が、吸気バルブ104の作用角となるが、最終接触位置P3が非作用面152a側に移動することで、吸気バルブ104の作用角も減少する。
逆に、図4の(B)に示すリフト量から図4の(A)に示すリフト量にリフト量を変更する場合は、図4の(B)に示す状態において制御軸132を左吸気カムシャフト2Lの回転方向と同方向(図中、時計回り方向)に回転駆動し、図4の(A)に示す回転角度に制御アーム162を回転させる。これにより、第2ローラ174が制御軸132に近づく方向に移動し、揺動カムアーム150の揺動中心から第2ローラ174のスライド面156上での接触位置P2までの距離が短くなり、揺動カムアーム150の揺動角幅は増大する。揺動カムアーム150の揺動角幅が増大する結果、ロッカーローラ112が到達できる最終接触位置P3は作用面152bの先端側に移動することになり、吸気バルブ104のリフト量及び作用角は増大する。
[可変動弁機構の位相連成]
以上説明した通り、可変動弁機構100は、左吸気カムシャフト2Lの回転方向と逆方向に制御軸132を回転させることにより、吸気バルブ104のリフト量及び作用角を小さくし、また、左吸気カムシャフト2Lの回転方向と同方向に制御軸132を回転させることにより、吸気バルブ104のリフト量及び作用角を大きくすることができる。このため、本実施形態におけるV型内燃機関は、制御軸132の回転位置を制御して吸気バルブ104に所望のリフト量及び作用角を与えることにより吸入空気量を精度良く制御することができる。
以上説明した通り、可変動弁機構100は、左吸気カムシャフト2Lの回転方向と逆方向に制御軸132を回転させることにより、吸気バルブ104のリフト量及び作用角を小さくし、また、左吸気カムシャフト2Lの回転方向と同方向に制御軸132を回転させることにより、吸気バルブ104のリフト量及び作用角を大きくすることができる。このため、本実施形態におけるV型内燃機関は、制御軸132の回転位置を制御して吸気バルブ104に所望のリフト量及び作用角を与えることにより吸入空気量を精度良く制御することができる。
ところで、左吸気カムシャフト2Lの回転方向と逆方向に制御軸132を回転させるとき、第1ローラ172はカム122上を左吸気カムシャフト2Lの回転方向の上流側に移動する。つまり、左吸気カムシャフト2Lが同一回転角度にあるときの第1ローラ172のカム122上での接触位置P1が、カム122の進角側に移動する。これにより、左吸気カムシャフト2Lの位相に対する揺動カムアーム150の揺動タイミングは進角される。その結果、可変動弁機構100は、制御軸132が小リフト・小作用角方向に制御されるほど、開弁位相を進角させるという特性を示す。
図5は上記の特性の結果として生ずる位相連成の様子を説明するための図である。つまり、以上説明した左バンクの可変動弁機構100によれば、図5に示すように、吸気バルブ104の作用角及びリフト量が小さくなるほど、その開弁位相を進角側に変化させ、また、吸気バルブ104の作用角及びリフト量が大きくなるほど、その開弁位相を遅角側に変化させるという位相連成を生じさせる。この場合、作用角及びリフト量を変えることにより、吸気バルブ104の開弁時期を殆ど変えることなく、その閉弁時期を大きく変化させることが可能となる。
ノンスロットルタイプの内燃機関においては、吸気弁の開弁時期に比して、その閉弁時期の方が筒内吸入空気量に対して高い感度を示す。このため、吸入空気量の制御精度を高めるためには、作用角の変化が吸気弁の閉弁時期に大きく反映されることが望ましい。この点、左バンクの可変動弁機構100は、図5に示すような位相連成を示すことから、その要求を満たしている。このため、左バンクの可変動弁機構100によれば、高精度な吸入空気量制御を実現することができる。
[左右バンクにおける可変動弁機構のミラー配置]
本実施形態におけるV型内燃機関において、左右のバンクのそれぞれには、ミラー配置の関係が成立するように可変動弁機構100が搭載されている。また、可変動弁機構100がミラー配置されていることに合わせて、左右のバンクの制御軸132が互いに対称な方向に、つまり、逆向きに回転制御されることとされている。制御軸132がこのように制御されると、左右のバンクにおいて揺動カムアーム150が同様に揺動することとなり、吸気バルブ104の作用角およびリフト量を同様に増減させることができる。
本実施形態におけるV型内燃機関において、左右のバンクのそれぞれには、ミラー配置の関係が成立するように可変動弁機構100が搭載されている。また、可変動弁機構100がミラー配置されていることに合わせて、左右のバンクの制御軸132が互いに対称な方向に、つまり、逆向きに回転制御されることとされている。制御軸132がこのように制御されると、左右のバンクにおいて揺動カムアーム150が同様に揺動することとなり、吸気バルブ104の作用角およびリフト量を同様に増減させることができる。
さらに、本実施形態におけるV型内燃機関においては、左右のバンクに配置された吸気カムシャフト2L,2Rがそれぞれモータ10L,10Rによって互い逆向きに回転するように駆動されている。このため、可変動弁機構100のミラー配置に関わらず、左右の吸気カムシャフト2L,2Rは何れも制御軸132から見て下から上へ向けて回転している。その結果、何れのバンクにおいても、制御軸132が小リフト・小作用角方向に制御されるほど、カムシャフト2L,2Rの位相に対する揺動カムアーム150の揺動タイミングは進角されることになる。つまり、本実施形態の可変動弁装置によれば、左右何れの可変動弁機構100にも、図5に示すような位相連成を生じさせることができる。
実施の形態2.
次に、図6及び図7を参照して本発明の実施の形態2について説明する。図6は、本発明の実施の形態2としてのV型内燃機関の可変動弁機構の全体構成を説明するための斜視図である。図7は、右吸気カムシャフトの端部の周辺を抽出して表した図である。図6及び図7において、図1に示す構成要素と同一の要素については同一の符号を付して、その説明を省略または簡略する。
次に、図6及び図7を参照して本発明の実施の形態2について説明する。図6は、本発明の実施の形態2としてのV型内燃機関の可変動弁機構の全体構成を説明するための斜視図である。図7は、右吸気カムシャフトの端部の周辺を抽出して表した図である。図6及び図7において、図1に示す構成要素と同一の要素については同一の符号を付して、その説明を省略または簡略する。
本実施形態におけるV型内燃機関は、その左バンクにおいて左吸気カムシャフト2L及び左排気カムシャフト(図6中には現れていない)の各端部にバルブタイミング可変機構(VVT)52,56を備えている。また、右バンクには右排気カムシャフト4Rの端部にバルブタイミング可変機構54を備えている。各バルブタイミング可変機構52,54,56は、カムシャフトとともに一体回転する入力ギヤを備えており、入力ギヤに対するカムシャフトの位相角を任意に変化させることができるようになっている。
また、V型内燃機関の右バンクには右吸気モータ10が配置されている。右吸気カムシャフト2Rの端部にはカムギヤ6が装着され、右吸気モータ10のモータギヤ12に噛み合わされている。右吸気カムシャフト2Rには、図7に示すように、軸方向に並んで設けられた2段のギヤ歯を備えるカムスプロケット40が回転自在に支持されている。
V型内燃機関はクランクシャフト30を備えている。クランクシャフト30にはクランクギヤ38が固定されている。クランクギヤ38にはタイミングチェーン32が掛けられている。このタイミングチェーン32には、左吸気バルブタイミング可変機構52の入力ギヤと、カムスプロケット40の一方のギヤ歯とに掛けられている。このため、左吸気カムシャフト2Lは、タイミングチェーン32によってクランクシャフト30と同じ向きに回転するように駆動される。一方、カムスプロケット40は右吸気カムシャフト2Rに対して回転自在であるので、クランクシャフト30の回転は右吸気カムシャフト2Rには伝達されない。右吸気カムシャフト2Rは、駆動装置としての右吸気モータ10によってクランクシャフト30の回転とは独立して回転駆動される。
左吸気バルブタイミング可変機構52の入力ギヤは、軸方向に並んで設けられた2段のギヤ歯を備えている。タイミングチェーン32はそれらのギヤ歯の一方に掛けられており、他方のギヤ歯には、カム間チェーン34が掛けられている。カム間チェーン34は、また、左排気バルブタイミング可変機構56の入力ギヤにも掛けられている。その結果、左バンクにおいては、左吸気カムシャフト2Lと左排気カムシャフトとが同方向に回転する。
V型内燃機関の右バンクにおいては、カムスプロケット40の他方のギヤ歯と、右排気バルブタイミング可変機構54の入力ギヤとにカム間チェーン36が掛けられている。その結果、タイミングチェーン32の回転はカム間チェーン36を介して右排気カムシャフト4Rに伝達され、右排気カムシャフト4Rはクランクシャフト30と同方向に回転する。
つまり、本実施形態におけるV型内燃機関においては、左吸気カムシャフト2L、左排気カムシャフト及び右排気カムシャフト4Rが、クランクシャフト30からトルクの入力を受け、クランクシャフト30と同じ方向に回転する。これに対し、右吸気カムシャフト2Rは右吸気モータ10によってクランクシャフト30の回転とは独立して回転駆動される。本実施形態では、左吸気カムシャフト2Lと右吸気カムシャフト2Rが逆向きに回転するように右吸気モータ10の回転方向が制御されている。また、右吸気モータ10の回転速度は、クランクシャフト30の回転速度に同期するように制御されている。
本実施形態においても、左右のバンクには、可変動弁機構100がミラー配置の関係を満たすように搭載される。このような状況下で左右の吸気カムシャフト2L,2Rが逆向きに回転すると、左右のバンクの双方で、図5に示す位相連成を生じさせることができる。このため、本実施形態の可変動弁装置によっても、実施の形態1の場合と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の可変動弁装置によれば、既存のチェーンレイアウトを変更することなく、そのまま流用することができるという利点もある。
その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
上述の実施の形態1では、左右吸気カムシャフト2L,2Rと左右排気カムシャフト4L,4Rのそれぞれをモータ10L,10R,20L,20Rで駆動することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、左右バンクに1つずつモータを備え、左吸気カムシャフト2Lと左排気カムシャフト4Lは左バンクのモータで駆動し、右吸気カムシャフト2Rと右排気カムシャフト4Rは右バンクのモータで駆動することとしてもよい。この場合、望ましくは、左吸気カムシャフト2Lと左排気カムシャフト4Lの何れか一方にバルブタイミング可変機構を備えるようにする。また、右吸気カムシャフト2Rと右排気カムシャフト4Rの何れか一方にもバルブタイミング可変機構を備えるようにする。
また、上述の実施の形態2では、右排気カムシャフト4Rをタイミングチェーン32によって駆動しているが、右排気カムシャフト4Rも右吸気カムシャフト2Rと同様、モータによって駆動することとしてもよい。その場合、右排気カムシャフト4Rを駆動するモータと右吸気カムシャフト2Rを駆動するモータとは同一モータでもよく、別モータでもよい。
また、上述した実施の形態1においては、左吸気カムシャフト2Lと左排気カムシャフト4Lとを同方向に回転させ、右吸気カムシャフト2Rと右排気カムシャフト4Rとを同方向に回転させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明においては、左右の吸気カムシャフト2L,2Rが逆向きに回転していれば良く、左右の排気カムシャフト4L,4Rは、如何なる方向に回転していてもよい。
また、上述した各実施の形態においては、可変動弁機構100を、吸気バルブの駆動機構としてミラー配置し、そのミラー配置に対処するために左右の吸気カムシャフト2L,2Rを逆向きに回転させることとしているが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。すなわち、可変動弁機構100を排気バルブの駆動機構としてミラー配置し、そのミラー配置に合わせて、左右の排気カムシャフト4L,4Rを逆向きに回転させることとしてもよい。
2L 左吸気カムシャフト
4L 左排気カムシャフト
2R 右吸気カムシャフト
4R 右排気カムシャフト
6,6L,6R,8R,8L カムギヤ
10L 左吸気モータ
20L 左排気モータ
10,10R 右吸気モータ
12,12L,12R,22L,22R モータギヤ
20R 右排気モータ
30 クランクシャフト
32 タイミングチェーン
34,36 カム間チェーン
38 クランクギヤ
40 カムスプロケット
52,54,56 バルブタイミング可変機構
100 可変動弁機構
132 制御軸
122 カム
4L 左排気カムシャフト
2R 右吸気カムシャフト
4R 右排気カムシャフト
6,6L,6R,8R,8L カムギヤ
10L 左吸気モータ
20L 左排気モータ
10,10R 右吸気モータ
12,12L,12R,22L,22R モータギヤ
20R 右排気モータ
30 クランクシャフト
32 タイミングチェーン
34,36 カム間チェーン
38 クランクギヤ
40 カムスプロケット
52,54,56 バルブタイミング可変機構
100 可変動弁機構
132 制御軸
122 カム
Claims (2)
- V型内燃機関の可変動弁装置であって、
第1及び第2のバンクのそれぞれにおいて、同種の弁体を駆動するために配置された第1及び第2のカムシャフトと、
前記第1及び第2のバンクのそれぞれに、互いにミラー配置の関係を満たすように配置され、前記第1又は第2のカムシャフトの回転に伴う押圧力をそれぞれのバンクの前記弁体に伝達する第1及び第2の可変動弁機構と、
前記第1のカムシャフトを所定方向に回転させる第1のカムシャフト駆動機構と、
前記第2のカムシャフトを前記第1のカムシャフトとは逆向きに回転させる第2のカムシャフト駆動機構とを備え、
前記第1及び第2の可変動弁機構のそれぞれは、
制御軸の回転角に応じて前記弁体の作用角と開弁位相とを連動して変化させる機構と、
前記制御軸の回転角を制御する制御軸駆動機構とを含み、
前記第1の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構と、前記第2の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構は、それぞれ対応する制御軸を対称に制御するように構成され、
前記第1及び第2のカムシャフト駆動機構のうち少なくとも一方は、クランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置を含むことを特徴とするV型内燃機関の可変動弁装置。 - 前記第1及び第2のカムシャフト駆動機構のそれぞれは、前記制御軸が前記弁体の作用角を小作用角側に変化させる方向に回転するとき、当該弁体の開弁位相が進角側に変化するように、前記第1又は第2のカムシャフトを回転させることを特徴とする請求項1記載のV型内燃機関の可変動弁装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004363199A JP2006170062A (ja) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | V型内燃機関の可変動弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004363199A JP2006170062A (ja) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | V型内燃機関の可変動弁装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006170062A true JP2006170062A (ja) | 2006-06-29 |
Family
ID=36671086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004363199A Withdrawn JP2006170062A (ja) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | V型内燃機関の可変動弁装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006170062A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009270561A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Hyundai Motor Co Ltd | 連続可変バルブリフト装置、および連続可変バルブリフト装置群 |
JP2011058457A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Honda Motor Co Ltd | V型内燃機関の動弁装置 |
-
2004
- 2004-12-15 JP JP2004363199A patent/JP2006170062A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009270561A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Hyundai Motor Co Ltd | 連続可変バルブリフト装置、および連続可変バルブリフト装置群 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080304 |