JP2007064116A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関1の吸気バルブ14または排気バルブ15の少なくともいずれか一方の作動特性を可変するための可変動弁機構3であって、バルブ打部材42A,42Bによるバルブ群の作動制御の自由度を高める。
【解決手段】コントロールシャフト32が軸方向変位可能に挿通されるロッカシャフト31の外周にスライダギア43をコントロールシャフト32と連動可能に外装し、コントロールシャフト32を軸方向に変位させてスライダギア43のセンタヘリカルスプライン43aに噛合されるカム被打部材41に対し、スライダギア43の二つのサイドヘリカルスプライン43b,43bに噛合される両バルブ打部材42A,42Bの相対位相差を同時に変更可能としたうえで、片方のバルブ打部材42Bのみをカム被打部材41に対して遠近変位させてカム被打部材41に対する片方のバルブ打部材42Bの相対位相差を調整可能とする。
【選択図】図10
【解決手段】コントロールシャフト32が軸方向変位可能に挿通されるロッカシャフト31の外周にスライダギア43をコントロールシャフト32と連動可能に外装し、コントロールシャフト32を軸方向に変位させてスライダギア43のセンタヘリカルスプライン43aに噛合されるカム被打部材41に対し、スライダギア43の二つのサイドヘリカルスプライン43b,43bに噛合される両バルブ打部材42A,42Bの相対位相差を同時に変更可能としたうえで、片方のバルブ打部材42Bのみをカム被打部材41に対して遠近変位させてカム被打部材41に対する片方のバルブ打部材42Bの相対位相差を調整可能とする。
【選択図】図10
Description
本発明は、一気筒あたり少なくとも二つの吸気バルブまたは排気バルブを用いる内燃機関の前記少なくとも一方のバルブ群の作動特性を可変する可変動弁機構に関する。
内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブや排気バルブのバルブリフト量や作用角等の作動特性を可変とする可変動弁機構が知られている(例えば特許文献1参照。)。
この可変動弁機構は、カムとバルブとの間に配置される仲介駆動機構を有しており、この仲介駆動機構は、ロッカシャフトの中心孔に挿通されるコントロールシャフトの軸方向の動きに連動するスライダギアによって入力部(カム被打部材)と二つの揺動カム(バルブ打部材)とを相対的に回動させることで、それらの相対位相差を変更し、バルブのリフト量を調整するようになっている。
この従来例では、コントロールシャフトを軸方向に変位させることで、入力部に対して二つの揺動カムを同時に相対回動させるようにしており、入力部に対する左右の揺動カムの位相差を個別に変更するようにはなっていない。
ところで、上記のような可変動弁機構において、入力部と二つの揺動カムとを含むアッセンブリ全体を軸方向一方向へ変位させることで一気筒あたり二つのバルブの両方をリフトさせないようにしてバルブを閉状態とする気筒休止を行えるようにしたものが考えられている(例えば特許文献2参照。)。
特開2001−263015号公報
特開平5−248218号公報
上記従来例では、例えばアイドリング運転や低負荷運転時等において、吸気バルブや排気バルブの作動を停止させる気筒休止を行うことによって燃費の低減を図ることが可能である。
しかしながら、一気筒あたり二つの吸気バルブ(または排気バルブ)の片方を意図的にリフトさせないようにすることはできない。ここに改良の余地がある。
本発明は、内燃機関の可変動弁機構において、バルブ打部材によるバルブの作動制御の自由度を高めることを目的としている。
本発明は、一気筒あたり少なくとも二つの吸気バルブまたは排気バルブを用いる内燃機関の前記少なくとも一方のバルブ群の作動特性を可変する可変動弁機構であって、シリンダヘッド上の複数の支持台にカムシャフトと平行に固定支持されるロッカシャフトの中心孔にコントロールシャフトを軸方向変位可能に挿通し、前記ロッカシャフトにおいて前記二つの支持台の間の領域に外周に軸方向三列のヘリカルスプラインを有するスライダギアを前記コントロールシャフトと連動可能に外装し、このスライダギアにおいてセンタヘリカルスプラインにカム被打部材をまた二つのサイドヘリカルスプラインに二つのバルブ打部材をそれぞれ外装し、前記コントロールシャフトを軸方向に変位させて前記カム被打部材に対する前記両バルブ打部材の相対位相差を同時に変更可能に構成しており、かつ、前記片方のバルブ打部材のみを前記カム被打部材に対して遠近変位させて前記カム被打部材に対する前記片方のバルブ打部材の相対位相差を調整可能に構成していることを特徴としている。
この構成において、例えばバルブ群の開度を同時に適宜調整することが可能であるとともに、各バルブの開度を異ならせることが可能になる。バルブの使用数は二つ以上であってもよい。その場合、出力アームの数がバルブ数と同数となる。
例えば作動特性の調整対象となるバルブを吸気バルブとする場合、仮に、アイドリング運転や低負荷運転時等のように燃焼室への混合気導入速度が遅くなる状況において、例えば二つの吸気バルブの開度を異ならせることによって、二つの吸気ポートから燃焼室に対する混合気の導入量をアンバランスにさせれば、燃焼室内で混合気の旋回流(スワール)が発生しやすくなり、燃焼条件を良好とすることが可能になる。
本発明は、一気筒あたり少なくとも二つの吸気バルブまたは排気バルブを用いる内燃機関の前記少なくとも一方のバルブ群の作動特性を可変する可変動弁機構であって、シリンダヘッド上の複数の支持台にカムシャフトと平行に固定支持されるロッカシャフトと、このロッカシャフトの中心孔に軸方向変位可能に挿通されるコントロールシャフトと、このコントロールシャフトと連動可能に前記ロッカシャフトにおいて前記二つの支持台の間の領域に外装されかつ外周に軸方向三列のヘリカルスプラインを有するスライダギアと、このスライダギアのセンタヘリカルスプラインに外装されるカム被打部材と、前記スライダギアの二つのサイドヘリカルスプラインに個別に外装される二つのバルブ打部材と、必要に応じて前記コントロールシャフトを軸方向に変位させてスライダギアおよび前記両バルブ打部材を前記カム被打部材に対し回動させることにより前記カム被打部材に対する前記両バルブ打部材の相対位相差を同時に調整する駆動手段と、必要に応じて片方のバルブ打部材のみを前記カム被打部材に対して遠近変位させることにより前記カム被打部材に対する前記片方のバルブ打部材の相対位相差を調整する調整手段とを含むことを特徴としている。
この構成によれば、例えば内燃機関の運転状態に応じて駆動手段と調整手段とでバルブ群の作動特性を任意に変更することが可能になり、内燃機関の運転状態の自由度を拡大できるようになる。
好ましくは、上記内燃機関の可変動弁機構において、前記カム被打部材と両バルブ打部材とからなるアッセンブリ全体を前記一方の支持台側へ向けて付勢する弾性部材をさらに含む構成とし、前記調整手段は、前記他方の支持台側に配置されるバルブ打部材のみを動かすものとすることができる。
この構成によれば、例えば弾性部材により両バルブ打部材の軸方向がたつきを防止または抑制することが可能となり、カム被打部材に対する両バルブ打部材の相対的な位置ずれを防止または抑制することが可能になる。
好ましくは、前記調整手段は、前記バルブ打部材に係止される係止部を有する操作部材と、要求に応じて前記操作部材を動かす駆動源とを有する構成とすることができる。
この構成によれば、例えば調整手段の構成が簡素となり、設備コストおよび設置スペースを抑制するうえで有利となる。
好ましくは、前記操作部材は、前記コントロールシャフトと平行に配置される直線形状の棒からなるものとし、前記駆動源は、前記操作部材をその長手方向に直線変位させるものとすることができる。
この場合、例えば調整手段の構成要素を明確にしており、調整手段の実用性が向上する。
好ましくは、前記調整手段は、前記片方のバルブ打部材と前記カム被打部材との相対位置を検出する検出手段と、この検出手段の検出出力と目標値との偏差に基づき前記駆動源を制御する制御手段とをさらに有する構成とすることができる。
この構成によれば、調整手段により片方のバルブ打部材の変位位置を高精度に管理することが可能になる。
好ましくは、上記内燃機関の可変動弁機構において、必要に応じて前記カム被打部材と両バルブ打部材とからなるアッセンブリ全体を軸方向に変位させることにより前記カム被打部材に対する前記両バルブ打部材の相対位相差を同時に調整する第2調整手段をさらに含む構成とすることができる。
この構成によれば、例えば内燃機関の運転状態に応じて駆動手段と調整手段と第2調整手段とでバルブ群の作動特性をさらに任意に変更することが可能になり、内燃機関の運転状態の自由度をさらに拡大できるようになる。
本発明によれば、バルブ打部材によるバルブ群の作動制御の自由度を高めることが可能になり、内燃機関を様々な形態で運転させることが可能になる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1から図11に本発明の一実施形態を示している。
まず、本発明の特徴構成の説明に先立ち、本発明の前提となる内燃機関の可変動弁機構の構成を説明する。ここでは、図1に示すように、内燃機関1として直列4気筒型DOHCエンジンの吸気バルブ14に可変動弁機構3を付設した例を挙げている。なお、排気バルブ15についても同様に可変動弁機構3を用いて駆動する構成にできるが、説明を簡単にするために、ここでの説明を割愛する。
可変動弁機構3は、吸気バルブ14のバルブリフト量や作用角を連続的に変更可能とするものであって、吸気カムシャフト16の吸気カム17とローラロッカーアーム24との間に配設されている。
なお、ローラロッカーアーム24は、一端がラッシュアジャスタ25に支持され、他端は吸気バルブ14上端のタペット14aに当接されている。
この可変動弁機構3は、ロッカシャフト31、コントロールシャフト32、アクチュエータ33、およびバルブリフト機構4を備えている。
ロッカシャフト31は、シリンダヘッド12に一定間隔ごとに設けられた多数の隔壁(支持台に相当)21に軸方向ならびに円周方向に不動となるように取り付けられており、吸気カムシャフト16と平行つまり気筒(燃焼室13)の配列方向に沿って配置されている。
コントロールシャフト32は、中空パイプからなるロッカシャフト31の中心孔内に軸方向変位可能に挿入されており、アクチュエータ33によって軸方向に進退駆動される。
バルブリフト機構4は、気筒数と同数設けられており、ロッカシャフト31に対し各気筒と対応するように外装されている。
このバルブリフト機構4は、カム被打部材としての入力アーム41、バルブ打部材としての二つの出力アーム42A,42Bおよびスライダギア43を備えている。なお、入力アーム41および二つの出力アーム42A,42Bを、必要に応じてアームアッセンブリと呼ぶことにする。
入力アーム41は、円筒形のハウジング41aを有し、その内周面には、スライダギア43のセンタヘリカルスプライン43aに噛み合うヘリカルスプライン41bが形成されている。また、ハウジング41aの外周には、径方向外向きへ突出する一対のフォーク41cL,41cRが設けられていて、この一対のフォーク41cL,41cRの間にロッカシャフト31と平行な支軸41dを介してローラ41eが回転自在に支持されている。
二つの出力アーム42A,42Bは、共に同じ形状であり、いずれも、円筒形のハウジング42aを有し、その内周面には、スライダギア43のサイドヘリカルスプライン43bに噛み合うヘリカルスプライン42bが形成されている。また、ハウジング42aの外周には、径方向外向きへ突出するノーズ42cが設けられている。このノーズ42cは、側面視で略三角形状に形成され、その一辺が凹状に湾曲するカム面42dとなされている。
スライダギア43は、ロッカシャフト31上にコントロールシャフト32と連動して軸方向に移動可能に外装されていて、その外径側に入力アーム41と二つの出力アーム42A,42Bとが外装されている。このスライダギア43は、中心に貫通孔43cを有する円筒形状に形成されており、その外周における軸方向中間には、入力アーム41のヘリカルスプライン41bに噛み合うセンタヘリカルスプライン43aが、また、外周における軸方向両側には、出力アーム42A,42Bのヘリカルスプライン42bに噛み合うサイドヘリカルスプライン43bが形成されている。サイドヘリカルスプライン43bは、センタヘリカルスプライン43aに対して外径が小さく形成されている。センタヘリカルスプライン43aとサイドヘリカルスプライン43bとは、歯すじの傾斜方向が反対となるように形成されている。
そして、入力アーム41のローラ41eは、シリンダヘッド12に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング26によって、常に吸気カム17へ押しつけられるように付勢されている。出力アーム42A,42Bのハウジング42aのベース円部分、またはノーズ42cのカム面42dのいずれかに、吸気バルブ14のバルブスプリング14bによってローラロッカーアーム24のローラ24aが圧接されている。このような関係により、吸気カム17の回転によって入力アーム41が揺動され、この入力アーム41と一体的に揺動する出力アーム42A,42Bによって、ローラロッカーアーム24を介して吸気バルブ14がリフトされるようになっている。
ここで、スライダギア43について、ロッカシャフト31およびコントロールシャフト32との結合形態について説明する。
スライダギア43においてセンタヘリカルスプライン43aと一方のサイドヘリカルスプライン43bとの間には、円周方向に沿うとともに径方向内外に貫通する長孔43dが設けられている。また、ロッカシャフト31においてスライダギア43の長孔43dと対応する箇所には、軸方向へ沿うとともに径方向内外に貫通する長孔31aが形成されている。このロッカシャフト31の長孔31aに対応するコントロールシャフト32の箇所には、挿通孔32aが形成されている。
そして、ロッカシャフト31をスライダギア43の貫通孔43cへ挿入し、スライダギア43の長孔43dとロッカシャフト31の長孔31aとが交差した箇所に、係止ピン44を挿入し、この係止ピン44の一端を、コントロールシャフト32内に挿入したコントロールシャフト32の挿通孔32aに固定する。
このように組み付けられたスライダギア43は次のように動作する。
(a)係止ピン44は、ロッカシャフト31の長孔31aに沿って移動することができる。このため、アクチュエータ33によりコントロールシャフト32を軸方向に移動させると、スライダギア43がコントロールシャフト32と連動して軸方向に移動する。
(b)係止ピン44がスライダギア43の長孔43dへ挿入されているので、入力アーム41に吸気カムシャフト16のトルクが伝達されると、スライダギア43がロッカシャフト31の周りを揺動する。
(a)係止ピン44は、ロッカシャフト31の長孔31aに沿って移動することができる。このため、アクチュエータ33によりコントロールシャフト32を軸方向に移動させると、スライダギア43がコントロールシャフト32と連動して軸方向に移動する。
(b)係止ピン44がスライダギア43の長孔43dへ挿入されているので、入力アーム41に吸気カムシャフト16のトルクが伝達されると、スライダギア43がロッカシャフト31の周りを揺動する。
このように、スライダギア43は、コントロールシャフト32上における軸方向の位置が固定される一方で、ロッカシャフト31上において軸方向へ移動することが可能となっている。また、スライダギア43は、ロッカシャフト31(コントロールシャフト32)を支点として、揺動することが可能となっている。
このようなバルブリフト機構4において、コントロールシャフト32とともにスライダギア43を軸方向に移動させて、スライダギア43とアームアッセンブリ(入力アーム41および出力アーム42A,42B)との軸方向における相対位置を変更することにより、入力アーム41と出力アーム42A,42Bとに互いに逆方向のねじり力が付与されることになる。これにより、入力アーム41と出力アーム42A,42Bとが相対回転し、入力アーム41(ローラ41e)と出力アーム42A,42B(ノーズ42c)との相対位相差が変更されるようになる。
なお、上記可変動弁機構3においては、共通する1本のコントロールシャフト32に気筒毎のバルブリフト機構4・・・がそれぞれ固定されているので、コントロールシャフト32の軸方向移動にともなって全気筒の吸気バルブ14のリフト量が同時に変更されるようになっている。但し、気筒毎のバルブリフト機構4を個別に動作させるようにすることも可能であり、そのような形態にも本発明を適用できる。
次に、動作を説明する。
図7(a)に示すように、吸気カム17のベース円部分が入力アーム41のローラ41eに当接しているとき、ローラロッカーアーム24のローラ24aは、出力アーム42A,42Bのハウジング42aのベース円部分と当接した状態にある。このため、吸気バルブ14はリフト量が「0」の状態(吸気ポート12aを閉じた状態)に維持される。
そして、吸気カムシャフト16の時計方向の回転に伴い、入力アーム41のローラ41eが吸気カム17のリフト部分を通じて押し下げられると、入力アーム41がロッカシャフト31に対して、図7(a)の反時計回り方向(矢符A方向)に回動する。また、これにともなって、出力アーム42A,42Bおよびスライダギア43が一体となって回動する。
これにより、出力アーム42A,42Bのノーズ42cに形成されたカム面42dが、ローラロッカーアーム24のローラ24aに当接し、カム面42dの押圧によってローラ24aが押し下げられる。
図7(b)に示すように、ローラロッカーアーム24のローラ24aがカム面42dにより押圧されているとき、ローラロッカーアーム24がラッシュアジャスタ25との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ14が開弁される。
コントロールシャフト32がアクチュエータ33から離れる方向(図3における矢符F方向)に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト31の軸心回りにおける入力アーム41のローラ41eと、出力アーム42A,42Bのノーズ42cとの相対位相差が最大となる。
これにより、吸気カム17がローラ41eを最大限に押し下げたとき、ローラロッカーアーム24のローラ24aの変位差が最も大きくなり、吸気バルブ14は最大のバルブリフト量および作用角で開閉される。
図8(a)に示すように、吸気カム17のベース円部分が入力アーム41のローラ41eに当接しているときには、出力アーム42A,42Bとローラ24aとの当接位置は、カム面42dから最大限まで離れた位置にある。そして、吸気カムシャフト16の回転によって、入力アーム41のローラ41eが吸気カム17のリフト部分により押し下げられると、入力アーム41と出力アーム42A,42Bとが一体となって回動する。
ただし、この場合、出力アーム42A,42Bとローラ24aとの当接位置は、カム面42dから最大限離れているので、カム面42dによるローラロッカーアーム24のローラ24aの押し下げが開始されるまでの出力アーム42A,42Bの回転量が、図7に示した作動状態に比べて大きくなる。また、吸気カム17のリフト部分を通じて入力アーム41のローラ41eが押し下げられた際、ローラ24aと当接するカム面42dの範囲が、ノーズ42cの基端側の一部のみに縮小される。このため、吸気カム17のリフト部分によるローラ41eの押し下げに応じたローラロッカーアーム24の揺動量は小さくなる。
図8(b)に示すように、ローラロッカーアーム24の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ14は、より小さいバルブリフト量にて開弁されるようになる。
また、コントロールシャフト32がアクチュエータ33に近づく方向(図3における矢符R方向)に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト31の軸心回りにおけるローラ41eとノーズ42cとの相対位相差が最小となる。
これにより、吸気カム17がローラ41eを最大限に押し下げたときのローラ24aの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ14が最小のバルブリフト量および作用角で開閉されるようになる。
次に、本発明の特徴に関する構成について図9から図11を参照して説明する。図では、説明をわかりやすくするために、一つの気筒(燃焼室13)のみを示している。
上述した可変動弁機構3は、バルブリフト機構4の入力アーム41と二つの出力アーム42A,42Bとの相対位相差を変えることによってバルブリフト量、バルブ作用角を調整するものであって、その調整の形態について、いわゆる両弁同時制御と片弁単独制御とを選択的に行えるように工夫している。
前記両弁同時制御とは、上述した動作説明のとおり、駆動手段としてのアクチュエータ33でコントロールシャフト32を軸方向に変位させることにより入力アーム41に対して両側の出力アーム42A,42Bを同時に相対回転させてそれらの相対位相差を同時に調整することである。
前記片弁単独制御とは、下記する調整手段5で例えば右側の出力アーム42Bのみを入力アーム41に対し軸方向に遠近変位させることにより入力アーム41に対する右側の出力アーム42Bの相対位相差を調整することである。
具体的には、まず、右側の出力アーム42Bとそれと軸方向で対向する隔壁21との軸方向対向間に弾性部材6としての円筒コイルバネ等が圧縮状態で介装されており、この弾性部材6の弾性復元力でもってアームアッセンブリ全体を図の左側に付勢させるようになっている。この弾性部材6としての円筒コイルバネの一端側座巻部分は、右側の出力アーム42Bの端面に形成される環状溝内に、また、他端側座巻部分は、隔壁21の端面に形成される環状溝内にそれぞれ嵌入されることによって、位置決めされて脱落しにくくなっている。
また、入力アーム41と右側の出力アーム42Bとの軸方向対向間に円筒コイルバネからなる弾性部材7が圧縮状態で介装されている。この弾性部材7としての円筒コイルバネの一端側座巻部分は、入力アーム41の端面に形成される環状溝内に、また、他端側座巻部分は、右側の出力アーム42Bの端面に形成される環状溝内にそれぞれ嵌入されることによって、位置決めされて脱落しにくくなっている。
さらに、左側の出力アーム42Aとそれと軸方向で対向する隔壁21との軸方向対向間には、リフト量、バルブ作用角の初期値を調整するためのシム8が介装されており、このシム8の厚みを適宜選択することにより、アームアッセンブリとスライダギア43の初期相対位置を適宜変更するようになっている。このシム8は、馬蹄形状になっていて、その上端の凸部8aが隔壁21にボルト等の締結部材9Bで固定される回り止め部材9Aに係止されることによって回り止めされている。
調整手段5は、操作部材51と、駆動源52とを含んでいる。
操作部材51は、ロッカシャフト31およびコントロールシャフト32と略平行に隔壁21に軸方向変位可能に支持される直線形状の丸棒からなり、その軸方向途中には右側の出力アーム42Bに設けられる突片42eに係止される係止部51aが径方向外向きに突出する状態で設けられている。
駆動源52は、操作部材51をその長手方向に直線変位させることによって右側の出力アーム42Bを動かすもので、例えば油圧シリンダ等からなり、そのピストン(図示省略)の外端を操作部材51の一端に同軸上に配置して連結されるようになっている。
この駆動源52の動作は、隔壁21において右側の出力アーム42Bの端面と軸方向で対向する部分に設置される検出手段53により右側の出力アーム42Bの端面との相対位置を検出し、この検出手段53の検出出力と所定の目標値との偏差に基づき制御手段54によりオイルコントロールバルブ55を駆動することにより制御されるようになっている。
なお、検出手段53は、一般的に公知の各種の非接触式の近接センサとされる。また、制御手段54は、内燃機関1の動作制御を司るエンジンECUによって構成されたものとすることができるが、それとは別の独立したECUとすることができる。さらに、オイルコントロールバルブ55は、駆動源52としての油圧シリンダにおける油圧室内の油圧を制御するものであり、例えばシリンダヘッド12内に設置される油圧経路(図示省略)に設置される。
ここで、動作を説明する。
仮に、入力アーム41およびスライダギア43が回転していない状態で、図10に示す状態の右側の出力アーム42Bのみを、上記調整手段5でもって図11に示すように右側へ所定量変位させると、右側の出力アーム42Bの軸方向推進力が、そのヘリカルスプライン42bとスライダギア43に備える一方のサイドヘリカルスプライン43bとによって回転動力に変換されることになって、当該右側の出力アーム42Bが螺旋回転することになるので、入力アーム41に対して軸方向ならびに円周方向での相対位置が変化することになる。このとき、図中右側の弾性部材6が圧縮されて、図中左側の弾性部材7が伸張されるので、入力アーム41と右側の出力アーム42Bとの間で軸方向のがたつきが発生しないようになる。
このようにすれば、入力アーム41に対する右側の出力アーム42Bのみの相対位相差が調整される。ここでは、図11のように右側の出力アーム42Bを図の右側に移動させた場合には、入力アーム41に対する右側の出力アーム42Bのみの相対位相差が例えば図8に示す状態と同様に小さくなって、右側の出力アーム42Bによる吸気バルブ14のリフト量が小さくなるものとする。
そのため、操作部材51による右側の出力アーム42Bの軸方向変位量を調整すれば、例えば右側の出力アーム42Bによる片方の吸気バルブ14のリフト量をゼロとして閉じたままの状態にすることができる。つまり、この状態では、一つの気筒(燃焼室13)に備える二つの吸気バルブ14,14のうちの片方を休止させた、いわゆる片弁休止状態となるのである。
もちろん、この片弁のリフト量つまり開度は、操作部材51による右側の出力アーム42Bの軸方向変位量を制御することによって小さくする方向で無段階に調整することができる。但し、単純に図10に示す定常状態と図11に示す片弁休止状態との二つの状態に切り替えるだけにしてもよい。その場合には、駆動源52としての油圧シリンダにおけるピストンの駆動ストロークを管理するだけでよいから、検出手段53を省略してもかまわない。
ところで、一般的に、例えばアイドリング運転や低負荷運転時等のように燃焼室13への混合気導入速度が遅くなる状況において、二つの吸気バルブ14,14の開度を同一にしていると、燃焼室13内の隅々へ混合気が行き届きにくくなるおそれがある。
このような状況では、上述したように図10に示す状態の右側の出力アーム42Bのみを、図11に示すように右側へ所定量変位させれば、入力アーム41に対する右側の出力アーム42Bの相対位相差を小さくするように調整することができ、片方の吸気バルブ14のリフト量を例えばゼロ、あるいは極僅かにすることができる。
ここで、片方の吸気バルブ14のリフト量を例えばゼロにした場合には、残り片方の吸気ポート12aからのみ燃焼室13に対して必要量の混合気が比較的勢いよく導入されることになるので、燃焼室13内で混合気の旋回流(スワール)が発生しやすくなり、燃焼条件を良好とすることが可能になる。
また、片方の吸気バルブ14のリフト量を例えば極僅かにした場合には、例えば二つの吸気バルブ14,14の開度を異ならせることができ、それによって二つの吸気ポート12a,12aから燃焼室13への混合気の導入量がアンバランスとなるので、燃焼室13内で混合気の旋回流(スワール)が発生しやすくなり、燃焼条件を良好とすることが可能になる。
このような片弁単独制御については、片方の吸気バルブ14の開度を任意に調整することができるので、上述した状況の他にも、内燃機関1の運転における適宜の状況において任意に行わせることができる。
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
(1)上記実施形態において、図10において右側に配置される出力アーム42Bを調整手段5で軸方向に変位させるようにした例を挙げたが、図10において左側に配置される出力アーム42Aを調整手段5で軸方向に変位させるようにしてもよい。
但し、その場合、図示していないが、図10の左側の出力アーム42Aとそれと軸方向で対向する隔壁21との間に弾性部材6を設置し、この左側の出力アーム42Aと入力アーム41との軸方向対向間に弾性部材7を設置し、アームアッセンブリ全体を図10の右側に付勢するようにして、図10の右側の出力アーム42Bとそれと軸方向でタイミングする隔壁21との間にシム8を介装する必要がある。
(2)上記実施形態に示した弾性部材6,7は、円筒コイルバネに限らず、一般的に公知の板ばねや皿ばねの他、各種のバネとすることができる。
(3)上記実施形態において、各気筒(燃焼室13)に調整手段5をそれぞれ個別に設けて、各気筒における二つの吸気バルブ14,14または二つの排気バルブ15,15のうちの片方を単独で制御するように構成することができる。また、多気筒型エンジンの場合には、ピストンの動きが連動する気筒どうしを一つのグループとし、このグループに属する気筒すべてに設置する調整手段5を互いに連動させるようにすることも可能である。
(4)上記実施形態において、調整手段5の操作部材51の形状やその動きについては特に限定されず、要するに、図10の右側の出力アーム42Bを軸方向に変位させるように機能するものであれば何でもよい。例えば操作部材51そのものを用いずに、駆動源52としての油圧シリンダにおけるピストンで図10の右側の出力アーム42Bの係止部42eを直接的に押圧させるようにしてもよい。
(5)上記実施形態の調整手段5について、一気筒における二つの吸気バルブ14,14のリフト量を共にゼロとするような機能も付加させることができる。例えば図12から図14に示すように、調整手段5における操作部材51に、図12の左側に配置される出力アーム42Aに設けられる突片42eに係止される係止部51bが径方向外向きに突出する状態で設けられている。
この操作部材51は、図12に示す状態において、右側の係止部51aが右側の出力アーム42Bの突片42eに当接しているが、左側の係止部51bは左側の出力アーム42Aの突片42eに非接触となるように設定されている。この図12に示す状態から図13に示すように、操作部材51を右側に変位させることによって右側の出力アーム42Bを右側に所定量変位させたときに、操作部材51の係止部51bが左側の出力アーム42Bの突片42eに当接することになる。このとき、右側の出力アーム42Bは、例えばリフト量がゼロとなるように設定される。
そして、図13に示す状態から図14に示すように、さらに操作部材51を右側に変位させると、操作部材51の係止部51bでもって左側の出力アーム42Bおよび入力アーム41が共に右側に所定量変位されることになる。このとき、入力アーム41が右側へ移動すると、当該入力アーム41が非回転であるから、スライダギア43が右側に螺旋移動されることになり、左側の出力アーム42Aは、例えばリフト量がゼロとなるように設定される。
このように図14に示す状態にすれば、この気筒(燃焼室13)に関する二つの吸気バルブ14,14を共に閉じたままとなり、この気筒の燃焼を休止させた、いわゆる気筒休止状態とすることができる。
したがって、この実施形態の可変動弁機構3の場合、コントロールシャフト32でもって入力アーム41に対する左右の出力アーム42A,42Bの相対位相差を同時に変更調整する両弁同時制御を行うことができて、しかも、上記実施形態で説明したように片弁単独制御や、図12から図14に示したような気筒休止制御を行うことができる。
これにより、吸気バルブ14,14の開閉動作を適宜多彩なバリエーションとすることができるので、内燃機関1の運転状況に応じて良好な燃焼状態を確保するうえで有利となる。
(6)上記(5)では、調整手段5の操作部材51に二つの突片51a,51bを設けて、上記片弁単独制御や上記気筒休止制御といった二つの機能を実行可能とする例を挙げたが、これら二つの機能を別々の調整手段でもって実現するように構成してもよい。
1 内燃機関
12 シリンダヘッド
14 吸気バルブ
15 排気バルブ
16 吸気カムシャフト
17 吸気カム
21 隔壁(支持台)
3 可変動弁機構
31 ロッカシャフト
32 コントロールシャフト
33 アクチュエータ(駆動手段)
4 バルブリフト機構
41 入力アーム(カム被打部材)
42A 出力アーム(バルブ打部材)
42B 出力アーム(バルブ打部材)
43 スライダギア
5 調整手段
51 操作部材
52 駆動源
53 検出手段
54 制御手段
55 オイルコントロールバルブ
6 弾性部材
12 シリンダヘッド
14 吸気バルブ
15 排気バルブ
16 吸気カムシャフト
17 吸気カム
21 隔壁(支持台)
3 可変動弁機構
31 ロッカシャフト
32 コントロールシャフト
33 アクチュエータ(駆動手段)
4 バルブリフト機構
41 入力アーム(カム被打部材)
42A 出力アーム(バルブ打部材)
42B 出力アーム(バルブ打部材)
43 スライダギア
5 調整手段
51 操作部材
52 駆動源
53 検出手段
54 制御手段
55 オイルコントロールバルブ
6 弾性部材
Claims (7)
- 一気筒あたり少なくとも二つの吸気バルブまたは排気バルブを用いる内燃機関の前記少なくとも一方のバルブ群の作動特性を可変する可変動弁機構であって、
シリンダヘッド上の複数の支持台にカムシャフトと平行に固定支持されるロッカシャフトの中心孔にコントロールシャフトを軸方向変位可能に挿通し、前記ロッカシャフトにおいて前記二つの支持台の間の領域に外周に軸方向三列のヘリカルスプラインを有するスライダギアを前記コントロールシャフトと連動可能に外装し、このスライダギアにおいてセンタヘリカルスプラインにカム被打部材をまた二つのサイドヘリカルスプラインに二つのバルブ打部材をそれぞれ外装し、前記コントロールシャフトを軸方向に変位させて前記カム被打部材に対する前記両バルブ打部材の相対位相差を同時に変更可能に構成しており、
かつ、前記片方のバルブ打部材のみを前記カム被打部材に対して遠近変位させて前記カム被打部材に対する前記片方のバルブ打部材の相対位相差を調整可能に構成していることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 - 一気筒あたり少なくとも二つの吸気バルブまたは排気バルブを用いる内燃機関の前記少なくとも一方のバルブ群の作動特性を可変する可変動弁機構であって、
シリンダヘッド上の複数の支持台にカムシャフトと平行に固定支持されるロッカシャフトと、
このロッカシャフトの中心孔に軸方向変位可能に挿通されるコントロールシャフトと、
このコントロールシャフトと連動可能に前記ロッカシャフトにおいて前記二つの支持台の間の領域に外装されかつ外周に軸方向三列のヘリカルスプラインを有するスライダギアと、
このスライダギアのセンタヘリカルスプラインに外装されるカム被打部材と、
前記スライダギアの二つのサイドヘリカルスプラインに個別に外装される二つのバルブ打部材と、
必要に応じて前記コントロールシャフトを軸方向に変位させてスライダギアおよび前記両バルブ打部材を前記カム被打部材に対し回動させることにより前記カム被打部材に対する前記両バルブ打部材の相対位相差を同時に調整する駆動手段と、
必要に応じて片方のバルブ打部材のみを前記カム被打部材に対して遠近変位させることにより前記カム被打部材に対する前記片方のバルブ打部材の相対位相差を調整する調整手段とを含むことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 - 請求項2において、前記カム被打部材と両バルブ打部材とからなるアッセンブリ全体を前記一方の支持台側へ向けて付勢する弾性部材をさらに含み、前記調整手段は、前記他方の支持台側に配置されるバルブ打部材のみを動かすものとされることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
- 請求項2または3において、前記調整手段は、前記バルブ打部材に係止される係止部を有する操作部材と、要求に応じて前記操作部材を動かす駆動源とを有することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
- 請求項4において、前記操作部材は、前記コントロールシャフトと平行に配置される直線形状の棒からなり、前記駆動源は、前記操作部材をその長手方向に直線変位させるものとされることを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
- 請求項2から5のいずれかにおいて、前記調整手段は、前記片方のバルブ打部材と前記カム被打部材との相対位置を検出する検出手段と、この検出手段の検出出力と目標値との偏差に基づき前記駆動源を制御する制御手段とをさらに有することを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
- 請求項2から6のいずれかにおいて、必要に応じて前記カム被打部材と両バルブ打部材とからなるアッセンブリ全体を軸方向に変位させることにより前記カム被打部材に対する前記両バルブ打部材の相対位相差を同時に調整する第2調整手段をさらに含むことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005251963A JP2007064116A (ja) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | 内燃機関の可変動弁機構 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005251963A JP2007064116A (ja) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | 内燃機関の可変動弁機構 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007064116A true JP2007064116A (ja) | 2007-03-15 |
Family
ID=37926600
Family Applications (1)
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JP2005251963A Pending JP2007064116A (ja) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | 内燃機関の可変動弁機構 |
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JP (1) | JP2007064116A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017020469A (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | 株式会社オティックス | 内燃機関の可変動弁機構 |
-
2005
- 2005-08-31 JP JP2005251963A patent/JP2007064116A/ja active Pending
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