JP2010096142A - 内燃機関の可変動弁機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
油路69と気筒毎に設けられたオイル供給孔84とを有するロッカシャフト68を備える。ロッカアームは、カムに従動する従動部材とロッカシャフト68に揺動可能に支持され弁を従動する。油圧により従動部材とロッカアームとを連結/分離する連結機構を備える。アクチュエータは、ロッカシャフト68を変位させて、オイル供給孔84と連結機構とを連通/遮断する。ロッカシャフト68の変位により、全気筒においてオイル供給孔84と連結機構とを連通させる第1状態と、少なくとも一部気筒においてオイル供給孔84と連結機構とを遮断させる第2状態とを選択的に切り替える。
【選択図】図5
Description
軸内部の油路と、気筒毎に設けられたオイル供給孔とを有するロッカシャフトと、
カムに従動する従動部材と、
前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、弁を従動させるロッカアームと、
油圧により前記従動部材と前記ロッカアームとを連結/分離する連結機構と、
前記ロッカシャフトを変位させて、前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通/遮断するアクチュエータと、
前記変位により、全気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通する第1状態と、少なくとも一部気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを遮断する第2状態とを選択的に切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。
前記オイル供給孔は、前記ロッカシャフトの外周面に設けられ、
前記ロッカシャフトは、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる全気筒運転位置と、一部気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる一部気筒運転位置と、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを分離させる全気筒休止位置とに変位可能であって、
前記全気筒休止位置は、前記全気筒運転位置と前記一部気筒運転位置との間にあること、を特徴とする。
前記カムと連動して回転する回転体の外周面に形成された螺旋状溝と、
前記螺旋状溝に挿脱自在な挿脱ピンと、
前記挿脱ピンに連動して変位し、前記ロッカシャフトに隣接する変位部材とを備え、
前記アクチュエータは、前記挿脱ピンを前記螺旋状溝に挿脱させることで、前記カムの回転力を利用して前記変位部材を変位させ、前記ロッカシャフトを軸方向に変位させること、を特徴とする。
気筒毎に設けられたオイル供給孔を有する内部管と、外部管とを有するロッカシャフトと、
カムに従動する従動部材と、
前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、弁を従動させるロッカアームと、
油圧により前記従動部材と前記ロッカアームとを連結/分離する連結機構と、
前記内部管を変位させて、前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通/遮断するアクチュエータと、
前記変位により、全気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通する第1状態と、少なくとも一部気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを遮断する第2状態とを選択的に切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。
前記オイル供給孔は、前記内部管の外周面に設けられ、
前記内部管は、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる全気筒運転位置と、一部気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる一部気筒運転位置と、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを分離させる全気筒休止位置とに変位可能であって、
前記全気筒休止位置は、前記全気筒運転位置と前記一部気筒運転位置との間にあること、を特徴とする。
前記カムと連動して回転する回転体の外周面に形成された螺旋状溝と、
前記螺旋状溝に挿脱自在な挿脱ピンと、
前記挿脱ピンに連動して変位し、前記内部管に隣接する変位部材とを備え、
前記アクチュエータは、前記挿脱ピンを前記螺旋状溝に挿脱させることで、前記カムの回転力を利用して前記変位部材を変位させ、前記内部管を軸方向に変位させること、を特徴とする。
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1の可変動弁装置を備えたシステムの構成を説明するための図である。本実施の形態1のシステムは、車両に搭載される内燃機関10を備えている。内燃機関10は複数の気筒を有しており、図1にはそのうちの一つの気筒の断面が示されている。各気筒に設けられたピストンは、クランク機構を介してクランクシャフト12と接続されている。クランクシャフト12の近傍には、クランク角度CAを検出するクランク角センサ14が設けられている。
次に、図4〜図13を参照して、本実施形態のシステムに搭載される可変動弁機構22の特徴的構成及び動作について弁駆動時と弁停止時とに分けて説明する。上述したように吸気側の可変動弁機構22は排気側の可変動弁機構23とは同一構成を有している。このため、以下、吸気側の可変動弁機構22の特徴的構成について説明し、排気側の可変動弁機構23については説明を省略する。
具体的には、ロッカシャフト68Rの位置aには、第1気筒と第3気筒と第5気筒とにオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト68Rの位置bには、第1気筒と第3気筒と第5気筒とにオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト68Rの位置cには、第1気筒と第3気筒にオイル供給孔84が形成されると共に第5気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。
具体的には、ロッカシャフト68Lの位置aには、第2気筒と第4気筒と第6気筒とにオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト68Lの位置bには、第2気筒と第4気筒と第6気筒とにオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト68Lの位置cには、第2気筒にオイルドレイン溝86が形成されると共に第4気筒と第6気筒にオイル供給孔84が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。
以下、右バンクRH側と左バンクLH側のロッカシャフトを区別しない場合には単にロッカシャフト68という。また、右バンクRH側と左バンクLH側のリニアアクチュエータを区別しない場合には単にリニアアクチュエータという。
まず、吸排気バルブ駆動時の構成について説明する。図6は、吸排気バルブ駆動時における、ロッカシャフト68の軸線に垂直な断面であってリフトカム66を含む断面図である。図6に示すように、ロッカアーム72の内部には、ロッカシャフト68との接触面に開口しロックピン80に連通するオイル導入孔88が設けられている。上述したオイル供給孔84とオイル導入孔88とを連通させることで、ロッカシャフト68内に供給されている油圧をロックピン80まで到達させることができる。油圧によりロックピン80はスリッパ76方向に押される。
次に、吸排気バルブ停止時の構成について説明する。図9は、吸排気バルブ停止時における、ロッカシャフト68の軸線に垂直な断面であってリフトカム66を含む断面図である。図9に示すように、ロッカアーム72には、ロッカシャフト68との接触面に開口しオイル排出経路に連通するオイルドレイン孔90が設けられている。オイルドレイン孔90と、上述したオイルドレイン溝86と、オイル導入孔88とを連通させることで、ロックピン80に供給されていた油圧はオイルドレイン孔90から排出される。その結果、リターンスプリング82(図3)の付勢力により、スリッパ76を固定していたロックピン80が外れる。
次に、本実施形態のシステムが実現する運転モードについて説明する。上述した通り、両バンクのリニアアクチュエータによりロッカシャフト68R,68Lを、それぞれ位置a〜cに変位させることができる。図11は、V型6気筒エンジンにおける気筒運転モードと燃焼気筒とロッカシャフトの変位位置との関係を示す図である。
また、上述した構成によれば、各気筒においてロッカシャフト68からロックピン80までの距離は同じであり、ロッカシャフトの変位により各気筒同時に油圧を供給/排出できるため、気筒間のバラツキなく(バラツキは1サイクル以内)、応答性の高い気筒運転モード切り替えを実現することができる。
図12は、上述の減筒運転を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図12に示すルーチンでは、まず、ECU50は、車速、エンジン回転数NE、負荷率、水温、油温等を取得する(ステップ100)。そして、取得パラメータに基づいて減筒運転を実施すべきか否かを判断する(ステップ110)。例えば、車両の減速時や一定速度での走行時には、ECU50は燃費向上のため減筒運転を実施すべきと定めておく。また、車両の加速時等、減筒運転を実施すべきでないと判断される場合には本ルーチンを終了する。
次に、上述したロッカシャフト68を変位させて、全気筒運転又は一部気筒運転から全気筒休止に切り替える制御について図13を用いて説明する。図13は、上述の全気筒休止を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図13に示すルーチンでは、まず、フューエルカット指令が出される(ステップ200)。このフューエルカット指令は、例えば、アクセルOFFかつエンジン回転数NEが設定値以上の場合に出される。
また、ここでは、ECU50が、上記ステップ100〜130の処理又は、ステップ200〜220の処理を実行することにより前記第1又は第4の発明における「切替手段」が、ロッカシャフト68Rと68Lとを位置aとすることで、前記第2又は第5の発明における「全気筒運転位置」が、ロッカシャフト68Rと68Lとを位置bとすることで、前記第2又は第5の発明における「全気筒休止位置」が、ロッカシャフト68Rと68Lの一方を位置aとし他方を位置bとすること又はロッカシャフト68Rと68Lとを位置cとすることで、前記第2又は第5の発明における「一部気筒運転位置」が、それぞれ実現されている。
[実施の形態2のシステム構成]
次に、図17〜図19を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステム構成は、実施の形態1におけるロッカシャフト68R,68Lに代えて、後述する図17に示すロッカシャフト400R,400Lを備える、また、実施の形態1におけるリニアアクチュエータに代えて、ロータリーアクチュエータ(図示略)を備える。これらの点を除いて実施の形態1と同様である。そのため、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略又は簡略する。
本実施形態のシステムは、図4に示す実施の形態1の構成と同様にとおり、右バンクRHには、第1気筒、第3気筒、第5気筒が配置され、左バンクLHには、第2気筒、第4気筒、第6気筒が配置されている。
具体的には、ロッカシャフト400Rの位置aには、第1気筒と第3気筒と第5気筒とにオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト400Rの位置bには、第1気筒と第3気筒と第5気筒とにオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト400Rの位置cには、第1気筒と第3気筒にオイル供給孔84が形成されると共に第5気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。
具体的には、ロッカシャフト400Lの位置aには、第2気筒と第4気筒と第6気筒とにオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト400Lの位置bには、第2気筒と第4気筒と第6気筒とにオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト400Lの位置cには、第2気筒にオイルドレイン溝86が形成されると共に第4気筒と第6気筒にオイル供給孔84が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。以下、右バンクRHと左バンクLHのロッカシャフトを区別しない場合には単にロッカシャフト400という。
まず、吸排気バルブ駆動時の構成について説明する。図18は、吸排気バルブ駆動時における、ロッカシャフト400の軸線に垂直な断面であってリフトカム66を含む断面図である。図18に示すように、ロッカアーム72の内部には、ロッカシャフト400との接触面に開口しロックピン80に連通するオイル導入孔88が設けられている。ロータリーアクチュエータによりロッカシャフト400を回転させて、オイル供給孔84とオイル導入孔88とを連通させることで、ロッカシャフト400内に供給されている油圧をロックピン80まで到達させることができる。油圧によりロックピン80はスリッパ76の下端を固定する。そのため、スリッパ76はロッカアーム72に固定される。そして、リフトカム66が回転することで、スリッパ76が押されスリッパ76に固定されたロッカアーム72は揺動する。その結果、ロッカアーム72に隣接する吸気バルブ18は弁駆動状態となる。
次に、吸排気バルブ停止時の構成について説明する。図19は、吸排気バルブ停止時における、ロッカシャフト68の軸線に垂直な断面であってリフトカム66を含む断面図である。図19に示すように、ロッカアーム72には、ロッカシャフト400との接触面に開口しオイル排出経路に連通するオイルドレイン孔90が設けられている。ロータリーアクチュエータによりロッカシャフト400を回転させて、オイルドレイン孔90とオイルドレイン溝86とオイル導入孔88とを連通させることで、ロックピン80に供給されていた油圧はオイルドレイン孔90から排出される。その結果、リターンスプリング82(図3)の付勢力により、スリッパ76を固定していたロックピン80が外れ、スリッパ76とロッカアーム72は分離する。そのため、スリッパ76はリフトカム66に押されても、単独で往復運動を繰り返すだけでロッカアーム72には力が伝わらない状態となり、吸気バルブ18は閉じた状態で停止する弁停止状態となる。
また、ここでは、ECU50が、ロッカシャフト400Rと400Lとを位置aとすることで、前記第2又は第5の発明における「全気筒運転位置」が、ロッカシャフト400Rと400Lとを位置bとすることで、前記第2又は第5の発明における「全気筒休止位置」が、ロッカシャフト400Rと400Lの一方を位置aとし他方を位置bとすること又はロッカシャフト400Rと400Lとを位置cとすることで、前記第2又は第5の発明における「一部気筒運転位置」が、それぞれ実現されている。
[実施の形態3のシステム構成]
次に、図20〜図22を参照して本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のシステム構成は、実施の形態1におけるV型6気筒エンジンに代えて、後述する図20に示すV型8気筒エンジンを備える。また、実施の形態1におけるロッカシャフト68R,68Lに代えて、後述する図21に示すロッカシャフト500R,500Lを備える。これらの点を除いて実施の形態1と同様である。そのため、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略又は簡略する。
図20はV型8気筒エンジンにおける気筒配置を示す図である。本実施形態のシステムでは、図20に示すとおり、右バンクRHには、第2気筒、第4気筒、第6気筒、第8気筒が配置され、左バンクLHには、第1気筒、第3気筒、第5気筒、第7気筒が配置されている。各気筒の燃焼順は、第1気筒→第8気筒→第7気筒→第3気筒→第6気筒→第5気筒→第4気筒→第2気筒の順である。
具体的には、ロッカシャフト500Rの位置aには、第2気筒と第4気筒と第6気筒と第8気筒にオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト500Rの位置bには、第2気筒と第4気筒と第6気筒と第8気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト500Rの位置cには、第4気筒と第6気筒にオイル供給孔84が形成されると共に第2気筒と第8気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。
具体的には、ロッカシャフト500Lの位置aには、第1気筒と第3気筒と第5気筒と第7気筒とにオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト500Lの位置bには、第1気筒と第3気筒と第5気筒と第7気筒とにオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト500Lの位置cには、第1気筒と第7気筒にオイル供給孔84が形成されると共に第3気筒と第5気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。
[実施の形態4のシステム構成]
次に、図23を参照して本発明の実施の形態4について説明する。本実施形態のシステム構成は、実施の形態3におけるロッカシャフト500R,500Lに代えて、後述する図23に示すロッカシャフト600R,600Lを備える、また、実施の形態3におけるリニアアクチュエータに代えて、ロータリーアクチュエータ(図示略)を備える。これらの点を除いて実施の形態3と同様である。そのため、上述した実施の形態3との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略又は簡略する。
本実施形態のシステムは、図20に示す実施の形態3の構成と同様にとおり、右バンクRHには、第2気筒、第4気筒、第6気筒、第8気筒が配置され、左バンクLHには、第1気筒、第3気筒、第5気筒、第7気筒が配置されている。
具体的には、ロッカシャフト600Rの位置aには、第2気筒と第4気筒と第6気筒と第8気筒にオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト600Rの位置bには、第2気筒と第4気筒と第6気筒と第8気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト600Rの位置cには、第4気筒と第6気筒にオイル供給孔84が形成されると共に第2気筒と第8気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。
具体的には、ロッカシャフト600Lの位置aには、第1気筒と第3気筒と第5気筒と第7気筒とにオイル供給孔84が形成されている。また、ロッカシャフト600Lの位置bには、第1気筒と第3気筒と第5気筒と第7気筒とにオイルドレイン溝86が形成されている。そして、ロッカシャフト500Lの位置cには、第1気筒と第7気筒にオイル供給孔84が形成されると共に第3気筒と第5気筒にオイルドレイン溝86が形成されている。なお、位置bは位置aと位置cとの間に設けられている。
18,20 吸気バルブ,排気バルブ
22,23 可変動弁機構
32 排気浄化触媒
50 ECU(Electronic Control Unit)
62 カムシャフト
64 ゼロリフトカム
66 リフトカム
68,310,400,500,600 ロッカシャフト
69 油路
70,306 リニアアクチュエータ
72 ロッカアーム
76 スリッパ
80 ロックピン
84 オイル供給孔
86 オイルドレイン溝
88 オイル導入孔
90 オイルドレイン孔
300 螺旋状溝
302 挿脱ピン
304 変位部材
312 内部管
Claims (6)
- 軸内部の油路と、気筒毎に設けられたオイル供給孔とを有するロッカシャフトと、
カムに従動する従動部材と、
前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、弁を従動させるロッカアームと、
油圧により前記従動部材と前記ロッカアームとを連結/分離する連結機構と、
前記ロッカシャフトを変位させて、前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通/遮断するアクチュエータと、
前記変位により、全気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通する第1状態と、少なくとも一部気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを遮断する第2状態とを選択的に切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動動弁機構。 - 前記オイル供給孔は、前記ロッカシャフトの外周面に設けられ、
前記ロッカシャフトは、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる全気筒運転位置と、一部気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる一部気筒運転位置と、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを分離させる全気筒休止位置とに変位可能であって、
前記全気筒休止位置は、前記全気筒運転位置と前記一部気筒運転位置との間にあること、を特徴とする請求項1記載の内燃機関の可変動弁機構。 - 前記カムと連動して回転する回転体の外周面に形成された螺旋状溝と、
前記螺旋状溝に挿脱自在な挿脱ピンと、
前記挿脱ピンに連動して変位し、前記ロッカシャフトに隣接する変位部材とを備え、
前記アクチュエータは、前記挿脱ピンを前記螺旋状溝に挿脱させることで、前記カムの回転力を利用して前記変位部材を変位させ、前記ロッカシャフトを軸方向に変位させること、を特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の可変動弁機構。 - 気筒毎に設けられたオイル供給孔を有する内部管と、外部管とを有するロッカシャフトと、
カムに従動する従動部材と、
前記ロッカシャフトに揺動可能に支持され、弁を従動させるロッカアームと、
油圧により前記従動部材と前記ロッカアームとを連結/分離する連結機構と、
前記内部管を変位させて、前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通/遮断するアクチュエータと、
前記変位により、全気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを連通する第1状態と、少なくとも一部気筒において前記オイル供給孔と前記連結機構とを遮断する第2状態とを選択的に切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動動弁機構。 - 前記オイル供給孔は、前記内部管の外周面に設けられ、
前記内部管は、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる全気筒運転位置と、一部気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを連結させる一部気筒運転位置と、全気筒の前記従動部材と前記ロッカアームとを分離させる全気筒休止位置とに変位可能であって、
前記全気筒休止位置は、前記全気筒運転位置と前記一部気筒運転位置との間にあること、を特徴とする請求項4記載の内燃機関の可変動弁機構。 - 前記カムと連動して回転する回転体の外周面に形成された螺旋状溝と、
前記螺旋状溝に挿脱自在な挿脱ピンと、
前記挿脱ピンに連動して変位し、前記内部管に隣接する変位部材とを備え、
前記アクチュエータは、前記挿脱ピンを前記螺旋状溝に挿脱させることで、前記カムの回転力を利用して前記変位部材を変位させ、前記内部管を軸方向に変位させること、
を特徴とする請求項4又は5記載の内燃機関の可変動弁機構。
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