JP4094767B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、吸気弁や排気弁(吸・排気弁)の開閉時期やバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知にように、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸・排気弁の開閉時期やバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置が従来から種々提供されている。
【0003】
一例として、特開昭55−137305号公報に記載されている可変動弁装置は、機関に連動して回転する駆動軸の外周に設けられたカムと、支軸の外周に設けられて吸・排気弁を駆動する揺動カムとを、主制御軸の外周に偏心カムを介して回転可能に外嵌するロッカアームで連携させている。そして、主制御軸の回転位置を変化させることで、ロッカアームの姿勢を変化させ、もって吸・排気弁のリフト特性を可変制御するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の燃費低減化の要請から、主に部分負荷時のポンピングロスやフリクションを低減する目的で、一部の気筒の吸・排気弁を弁停止状態に保持する気筒休止運転を、直列式の内燃機関、特に台数の多い直列多気筒式の内燃機関等ヘ採用することが望まれている。
【0005】
しかしながら、上記公報のように、一つの主制御軸で気筒列内における全ての気筒の吸・排気弁の可変制御を行う構成では、全気筒の吸・排気弁を同じようにしか可変制御できず、例えば気筒列における一部の気筒を弁停止させることができない。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡素な構造で、気筒列の一部の気筒を他の気筒と異なる形で可変制御し得る新規な内燃機関の可変動弁装置を提供することを一つの目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、機関と同期して回転する駆動軸の外周に回転可能に外嵌し、吸・排気弁を開閉作動する揺動カムと、上記駆動軸の外周に偏心して固定された偏心カムと、この偏心カムの外周に回転可能に外嵌するリング状リンクと、一端でリング状リンクと連携するロッカアームと、このロッカアームの他端と上記揺動カムとを連携するロッド状リンクと、が各気筒毎に設けられた内燃機関の可変動弁装置であって、上記駆動軸と略平行に気筒列方向へ延びる主制御軸と、上記主制御軸の外周に回転可能に外嵌するとともに、上記気筒列の一部の気筒に対応して設けられ、上記主制御軸とは別個に駆動制御される副制御軸と、上記主制御軸の外周に偏心して固定された第1の制御カムと、上記副制御軸の外周に偏心して固定された第2の制御カムと、を有し、上記ロッカアームは、上記副制御軸が設けられていない気筒では上記第1の制御カムの外周に回転可能に外嵌する一方、上記副制御軸が設けられている気筒では上記第2の制御カムの外周に回転可能に外嵌していることを特徴としている。
【0008】
上記の構成により、機関の回転に連動して駆動軸が回転すると、偏心カム,リング状リンク,ロッカアーム,ロッド状リンク介して揺動カムが揺動し、吸・排気弁がそれぞれ開閉作動する。また、主制御軸や副制御軸が所定の制御範囲内で回転制御されることにより、ロッカアームの揺動中心となる第1,第2の制御カムの軸心と、駆動軸の軸心との距離が変化し、この結果、吸・排気弁の開閉時期(作動角)及びバルブリフト量が変化する。具体的には、両軸心間の距離を近づけるほど、その作動角やリフト量が大きくなる。
【0009】
このように、吸・排気弁を駆動する揺動カムを駆動軸の外周に回転可能に外嵌する構成としたため、駆動軸に対する揺動カムの軸心ズレを生じるおそれがなく、かつ、各部材を駆動軸の周囲に集約して装置の小型化を図ることができる。また、各部材の連結部分が面接触となっているため、耐磨耗性に優れているとともに、潤滑も行いやすい。
【0010】
そして本発明では、主制御軸の外周に主制御軸とは別個に駆動制御される副制御軸を回転可能に外嵌し、主制御軸の外周に偏心して固定された第1の制御カムと、副制御軸の外周に偏心して固定された第2の制御カムとに、それぞれロッカアームが回転可能に外嵌する構成としている。このため、副制御軸を主制御軸と別個に回転させることで、この副制御軸が設けられた気筒の吸・排気弁を、副制御軸が設けられていない気筒の吸・排気弁と異なる特性で可変制御することができる。
【0011】
また、ロッカアーム,リング状リンク,ロッド状リンク,揺動カム等の部材を、副制御軸が設けられている気筒と設けられていない気筒とで共用化することができ、その構成及び制御を簡素化することができる。
【0012】
請求項2の発明は、上記主制御軸と副制御軸とを連結,非連結状態に切換える切換機構を有することを特徴としている。
【0013】
この場合、主制御軸と副制御軸とを連結した状態では、副制御軸が設けられている気筒及び設けられていない気筒の双方を主制御軸で可変制御することができ、副制御軸を駆動制御する必要がないので、その制御及び構成の簡素化を図ることができる。
【0014】
請求項3の発明は、非連結時に上記副制御軸の一方の回転範囲を所定の第1の角度に規制する第1のストッパを、シリンダヘッド側に設けたことを特徴としている。
【0015】
この場合、非連結状態で副制御軸を第1のストッパ側へ回転させることにより、副制御軸を所定の第1の角度に位置させることができ、副制御軸が第1の角度を越えて回転し過ぎることはない。つまり、副制御軸を駆動部等により所定の角度で保持する必要がなく、消費エネルギーの低減化及び制御や構成の簡素化を図ることができる。
【0016】
請求項4の発明は、上記副制御軸が上記第1の角度に位置する際に、この副制御軸が設けられた気筒の吸・排気弁が弁停止状態となるように設定されていることを特徴としている。
【0017】
この発明によれば、気筒列の中で副制御軸の設けられている気筒の吸・排気弁のみを弁停止状態とすることができ、ポンピングロス,フリクションの低減化、及び燃費の低減化を図ることができる。また、このような弁停止状態では、バルブスプリングの反力が作用することがないので、駆動部等によって特別に副制御軸を駆動することなく、副制御軸を第1の角度付近に安定して維持させることができ、更なる消費エネルギーの低減化及び制御の簡素化を図ることができる。
【0018】
請求項5の発明は、上記副制御軸を連結状態から第1の角度又は第1の角度から連結状態へ移行させる際に、上記副制御軸を所定のリフト又は作動角方向へ回動させるとともに、上記主制御軸を副制御軸とは逆のリフト又は作動角方向へ回動させることを特徴としている。
【0019】
この場合、副制御軸の回転に伴うリフト又は作動角の変動を、主制御軸の回転によるリフト又は作動角の変動分により相殺させることができ、移行に伴うトルク変動を効果的に抑制することができる。
【0020】
請求項6の発明は、上記副制御軸の他方の回転範囲を上記主制御軸との連結位置に規制する第2のストッパを、上記主制御軸に設けたことを特徴としている。
【0021】
この場合、非連結状態から連結状態へ移行する際に、副制御軸を単に第2のストッパの方向へ回動させることにより、副制御軸を主制御軸へ容易に連結させることができ、副制御軸が連結位置を越えて回転しすぎることはない。
【0022】
請求項7の発明は、上記副制御軸の軸方向一部分に、駆動部に連携される大径のスプロケットが設けられ、このスプロケットの内部に、上記切換機構が設けられていることを特徴としている。
【0023】
すなわち、駆動部に連携されるスプロケットの内部を有効に利用して、上記の切換機構を設けており、レイアウト的に有利である。
【0024】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、比較的簡素な構造で、副制御軸が設けられた気筒の吸・排気弁を、副制御軸が設けられていない気筒の吸・排気弁と異なる特性で可変制御することができ、より具体的には、気筒列内の一部の気筒の吸・排気弁のみを弁停止状態にすることができる。この結果、ポンピングロス,フリクションの低減、及び燃費の低減化を図ることができる。
【0025】
特に、請求項5の発明によれば、副制御軸の回転に伴うリフト又は作動角の変動を、主制御軸の回転によるリフト又は作動角の変動分により相殺させることができ、移行に伴うトルク変動を効果的に抑制することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図面を参照して詳述する。
【0027】
図1〜7は、本発明に係る可変動弁装置を、各気筒に一対の吸気弁及び一対の排気弁が設けられた直列4気筒の内燃機関に適用した一実施例を示している。
【0028】
シリンダヘッド10の上部には、全気筒にわたって気筒列方向に延びる駆動軸15が吸気弁側と排気弁側とにそれぞれ設けられている。各駆動軸15は、内部に潤滑油路が形成された中空状をなし、その一端部に巻き掛けられた図外のタイミングチェーンを介して機関のクランクシャフトから回転力が伝達され、機関の回転と同期して回転するようになっている。
【0029】
そして、各駆動軸15の周囲に、吸・排気弁11を開閉作動するとともに、吸・排気弁11のリフト特性(作動角及びバルブリフト量)を可変制御する可変動弁機構がそれぞれ設けられている。なお、この実施例では吸気弁側と排気弁側との双方に可変動弁機構が適用されているが、吸・排気弁側のいずれか一方に設けるようにしてもよい。
【0030】
各部の構成を詳述すると、駆動軸15の外周には、各気筒毎に中空軸状の揺動カム13が回転可能に外嵌している。揺動カム13は、各気筒の一対の吸・排気弁11の上端部に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ12にそれぞれ摺接する一対のカムロブ13a,13aを有し、自身の揺動により吸・排気弁11を開閉作動させるようになっている。両カムロブ13a,13aの間には、円筒状のジャーナル部13bが設けられており、このジャーナル部13bの外周が、シリンダヘッド10と下部ブラケット14aとにより回転可能に支持されている。
【0031】
また、駆動軸15の外周には、偏心円筒状の偏心カム16が圧入等により固定されている。この偏心カム16の軸心X1は、駆動軸15の軸心X2に対して所定量だけ偏心している。この偏心カム16の外周には、リング状リンク21の基部が回転可能に外嵌されている。リング状リンク21の先端は、ロッカアーム19の一端と第1ピン20を介して相対回転可能に連携されている。また、ロッカアーム19の他端と揺動カム13の先端とは、ロッド状リンク24を介して連携されている。すなわち、揺動カム13の先端とロッド状リンク24の他端とは第2ピン22を介して相対回転可能に連結されており、ロッド状リンク24の一端とロッカアーム19の他端とは第3ピン23を介して相対回転可能に連結されている。
【0032】
駆動軸15の斜め上方には、駆動軸15とほぼ平行に気筒列方向へ延びる主制御軸17が設けられている。主制御軸17は、内部にオイル供給路34が形成された中空状に形成されており、その一端部にはアクチュエータ等の主駆動部44が連結されている。この主駆動部44は、主制御軸17を所定の制御角度範囲内で回動,保持するものであり、内燃機関の運転状態を検知する図外の制御部によって作動制御される。この制御部は、クランク角センサ,エアフローメータ,水温センサ,及び後述する角度センサ38,42等の各種センサからの検知信号等に基づいて、機関の運転状態を算出し、その結果に基づいて主駆動部44へ制御信号を出力するようになっている。
【0033】
そして、この駆動軸15の外周には、略円筒状をなす副制御軸25が駆動軸15に対して相対回転可能に外嵌している。副制御軸25は、気筒列の一部の気筒に対応する所定の軸方向長さに設定され、この実施例では隣り合う#2,#3気筒に対して設けられている。ここで、図3にも示すように、副制御軸25が設けられていない#1,#4気筒においては、主制御軸17の外周に第1制御カム18が圧入等により固定される一方、副制御軸25が設けられている#2,#3気筒では、副制御軸25の外周に第2制御カム26が圧入等により固定されている。
【0034】
これら第1,第2制御カム18,26の軸心Y1は、ともに主制御軸17の軸心Y2に対して所定量偏心している。また、両制御カム18,26は、副制御軸25と主制御軸17とが同一角度の場合に、同一の外郭形状となるように設定されている。そして、これら第1,第2制御カム18,26の外周に、上記のロッカアーム19の基部がそれぞれ回転可能に外嵌している。
【0035】
なお、#1,#4気筒では主制御軸17の外周がシリンダヘッド10の上部にボルト14cを介して固定される上部ブラケット14bと下部ブラケット14aとにより回転可能に支持され、#2,#3気筒では副制御軸25の外周が上記ブラケット14a,14bにより回転可能に支持されている。
【0036】
副制御軸25の軸方向一部分には、図3,4にも示すように、部分的に大径となったスプロケット29が設けられている。このスプロケット29の外周と、シリンダヘッド10に付設されたモータ等の副駆動部27の外周とがチェーン28を介して連携されている。この副駆動部27は、上記の主駆動部44と同様、図外の制御部により機関運転状態に応じて副制御軸25を駆動制御するようになっている。すなわち、副駆動部27によって、副制御軸25を主制御軸17とは別個に独立して駆動制御することができる。
【0037】
なお、副駆動部27は気筒列内の一部(本実施例では2つ)の気筒のみを駆動制御する形となってるため、主駆動部44よりも低出力に設定することができる。
【0038】
また、図3に示すように、スプロケット29の内部には、主制御軸17と副制御軸25との連結,非連結状態を切り換える切換機構が内蔵されている。つまり、副駆動部27に連携されるスプロケット29の内部空間を有効に利用して、切換機構を設けている。より具体的には、スプロケット29の内部には、副制御軸25の内周へ開口するシリンダ孔32が形成されており、このシリンダ孔32内に油圧プランジャ30とリターンスプリング31とが組み込まれている。なお、シリンダ孔32にはスプロケット29の外周に向けてエア抜き孔36が穿孔されている。一方、主制御軸17には、プランジャ30が嵌合可能な嵌合溝33と、この嵌合溝33と上記のオイル供給路34とを連通させる径方向油路35とが形成されている。
【0039】
そして、図3に示すソレノイドバルブ50がONとなると、所定圧の作動油が主制御軸17内に供給され、図6(a)に示すようにプランジャ30が嵌合溝33から外れてシリンダ孔32内へ押し出され、主制御軸17と副制御軸25とが非連結状態となる。一方、ソレノイドバルブ50がOFFとなって、主制御軸17内の作動油がドレンされ、図6(b)に示すようにプランジャ30がリターンスプリング31に押されて嵌合溝33に嵌合すると、主制御軸17と副制御軸25とが連結状態となる。
【0040】
また、副制御軸25の軸方向一端部には、径方向外方へ張り出したフランジ37が設けられている。このフランジ37は、図5に示す軸方向視で副制御軸25の軸心から適宜に偏心した半円弧をなしている。このフランジ37に対向,隣設する#2カムブラケット14(14a,14b)には、フランジ37外周までの距離を測定する副制御軸角度センサ38が取り付けられている。また、カムブラケット14には、フランジ37の一方の側縁部37aに当接する第2ストッパ40が設けられる一方、主制御軸17の外周には、フランジ37の他方の側縁部37bに当接する第2ストッパ40が取り付けられている。
【0041】
第1ストッパ39は、副制御軸25の低リフト,小作動角方向(図5の反時計方向)への回転範囲を規制するもので、図5に示すように、この第1ストッパ39に副制御軸25が当接する所定の弁停止角度θ0(第1の角度)付近で、この副制御軸25が設けられた#2,#3気筒の吸・排気弁11が、弁停止状態(バルブリフト量が常にゼロとなる状態)となるように設定されている。
【0042】
一方、第2ストッパ40は、副制御軸25の高リフト,大作動角方向(図5の時計方向)への回転範囲を規制するもので、副制御軸25と主制御軸17との連結位置、つまりシリンダ孔32が嵌合溝33と連通する位置に対応して設定されている。
【0043】
また、図3,7に示すように、主制御軸17の軸方向一端部にも、同様なフランジ41が設けられているとともに、このフランジ41に対向,隣設する#4気筒のカムブラケット14には、フランジ41外周までの距離を測定する主制御軸角度センサ42が設けられている。
【0044】
上記の構成により、機関の回転に連動して駆動軸15が回転すると、偏心カム16,リング状リンク21,ロッカアーム19,ロッド状リンク24を介して揺動カム13が揺動し、吸・排気弁11がそれぞれ開閉作動する。また、主制御軸17や副制御軸25の制御角度に応じて、ロッカアーム19の揺動中心となる制御カム18,26の軸心と、駆動軸15の軸心との距離が変化し、この結果、吸・排気弁11の開閉時期(作動角)及びリフト量が変化する。具体的には、両軸心間の距離を近づけるほど、その作動角やリフト量が大きくなる。
【0045】
このように本実施例では、吸・排気弁11を駆動する揺動カム13を駆動軸15の外周に回転可能に外嵌する構成としたため、駆動軸15に対する揺動カム13の軸心ズレを生じるおそれがなく、かつ、可変動弁機構を構成する各部材を駆動軸15の周囲に集約して装置の小型化を図ることができる。また、各部材の連結部分が面接触となっているため、耐磨耗性に優れているとともに、潤滑も行いやすい。
【0046】
次に、図9に示すフローチャートを参照して、本実施例の作用を説明する。なお、このフローチャートは、上記の制御部により例えば所定時間毎に実行される。
【0047】
ステップ(図では単にSと記す)10において気筒休止運転と判定されると、ステップ12でフラグnを1とした後、ステップ14で副制御軸角度センサ38により検出される副制御軸25の角度が、副制御軸25の設けられた#2,#3気筒の吸・排気弁11が弁停止状態となる弁停止角度θ0以下と判定されるまで、ステップ16,18が繰り返し実行される。
【0048】
ステップ16では、ソレノイドバルブ50をONにして、主制御軸17と副制御軸25とを非連結状態とする。続くステップ18では、副駆動部27により副制御軸25を低リフト,小作動角方向へ回動させるとともに、主駆動部44により主制御軸17を副制御軸25とは逆方向、すなわち高リフト,大作動角方向へ一時的に回動させる。これにより、副制御軸25の低リフト,小作動角方向への回動にともなう#2,#3気筒の吸入空気量の減少分を、副制御軸25の設けられていない#1,#4気筒における吸・排気弁11の吸入空気量の増加分で補うことができる。この結果、気筒休止へ移行する過渡期のトルク変動を効果的に低減することができる。
【0049】
副制御軸25が弁停止角度θ0以下となり、弁停止状態になったと判定されると、ステップ14からステップ20へ進み、ソレノイドバルブ50が直ちに停止されるとともに、ステップ22で副駆動部27が停止される。このとき、運転状態によっては主駆動部44により主制御軸17が少し戻される。
【0050】
ここで、副制御軸25が弁停止角度θ0以下となると、フランジ37の一方の側縁部37aが第1ストッパ39に当接するため、副制御軸25が低リフト方向へ回転し過ぎるおそれはない。また、このような弁停止状態ではバルブスプリングからの反力が作用しないので、上記のように副駆動部27を停止しても、副制御軸25が弁停止角度θ0近傍に安定して維持される。仮に副制御軸25が高リフト側へ回転した場合にも、ステップ14からステップ16,18へ進むため、副制御軸25が速やかに弁停止角度θ0へ戻される。
【0051】
このように本実施例では、副制御軸25が連結状態から弁停止角度θ0へ移行する間のみ、ソレノイドバルブ50及び副駆動部27を駆動し、その後に副制御軸25を弁停止角度θ0に保持するためにソレノイドバルブ50や副駆動部27を駆動する必要がないので、オイルポンプの負荷や消費エネルギーを効果的に低減できるとともに、その制御及び構成を簡素化することができる。
【0052】
また、ソレノイドバルブ50が直ちにOFFされて主制御軸17内の作動油がドレンされ、内部油圧が速やかに低下されるため、その後に気筒休止を解除する際の応答性が向上する。
【0053】
一方、ステップ10において全気筒運転が判定されると、ステップ24からステップ26へ進み、副駆動部27により副制御軸25を高リフト,大作動角方向へ回動させるとともに、主駆動部44により主制御軸17を副制御軸25とは逆方向、すなわち低リフト,小作動角方向へ一時的に回動させる。これにより、副制御軸25の回転にともなう#2,#3気筒の吸入空気量の増量分を、副制御軸25の設けられていない#1,#4気筒の吸入空気量の減量分で相殺させることができる。この結果、気筒休止運転から全気筒運転へ移行する過渡期のトルク変動を効果的に低減することができる。
【0054】
そして、副制御軸角度センサ38により検出される副制御軸25の角度が、主制御軸角度センサ42により検出される主制御軸17の角度以上、すなわち副制御軸25が主制御軸17と同じ回転位置となるまで、上記のステップ26が繰り返し実行される。
【0055】
副制御軸25が主制御軸17と同じ回転位置まで戻されると、シリンダ孔32と嵌合溝33とが連通し、プランジャ30が嵌合溝33に嵌合して、副制御軸25と主制御軸17とが連結される。この場合、ステップ28からステップ30へ進み、フラグnを0とした後、副駆動部27が速やかに停止される(ステップ22)。
【0056】
このように、副制御軸25と主制御軸17とが連結されている状態では、全気筒を主制御軸17のみで可変制御することができ、副制御軸25を駆動制御する必要がないので、その制御及び構成の簡素化を図ることができる。
【0057】
また、非連結状態から連結状態へ移行する際に、副制御軸25を単に高リフト,大作動角方向(第2ストッパ40の方向)へ回動させることにより、副制御軸25を主制御軸17へ容易に連結させることができる。ここで、副制御軸25が連結位置に達すると第2ストッパ40に当接するため、副制御軸25が連結位置を越えて回転しすぎるおそれもない。
【0058】
しかも、連結後は副駆動部27により副制御軸25を駆動する必要がないので、消費エネルギーの低減化を図ることができる。なお、一旦副制御軸25と主制御軸17とが連結されると、フラグnに0がセットされるため、次に本フローチャートを実行する際にはステップ24でNOと判定され、副駆動部27が再度駆動するおそれはない。
【0059】
以上のように本実施例では、副制御軸25を主制御軸17とは別個に駆動制御することにより、副制御軸25が設けられた#2,#3気筒の吸・排気弁11を、副制御軸25が設けられていない#1,#4気筒の吸・排気弁11と異なる特性で可変制御することができる。
【0060】
ここで、ロッカアーム19,リング状リンク21,ロッド状リンク24,揺動カム13等の部材を、副制御軸25が設けられている気筒と設けられていない気筒とで共用化することができ、その構成及び制御を簡素化することができる。
【0061】
特に本実施例では、副制御軸25が弁停止角度θ0に位置する際に、副制御軸25が設けられた#2,#3気筒の吸・排気弁11が弁停止状態となるため、ポンピングロス,フリクションの低減、及び燃費の低減化を図ることができる。
【0062】
なお、本実施例では、4気筒の点火順序が#1−3−4−2の内燃機関に適用しているため、休止気筒が連続することのないように、隣設する#2,#3気筒に副制御軸25を設けているが、例えば点火順序が#1−5−3−6−2−4となった6気筒の機関に適用する場合、隣設する#1,#2,#3気筒に対して副制御軸25を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関の可変動弁装置を示す要部拡大断面図。
【図2】上記可変動弁装置を示す断面図。
【図3】上記実施例の可変動弁装置を適用した気筒列を示す断面図。
【図4】上記実施例の副制御軸と副駆動部との連携を示す断面図。
【図5】上記実施例の副制御軸の軸方向一端部を示す断面図。
【図6】上記実施例の切換機構を示す断面図。
【図7】上記実施例を適用した内燃機関を示す上面図。
【図8】上記実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
10…シリンダヘッド
11…吸・排気弁
13…揺動カム
15…駆動軸
16…偏心カム
17…主制御軸
18…第1制御カム
19…ロッカアーム
21…リング状リンク
24…ロッド状リンク
25…副制御軸
26…第2制御カム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a variable valve mechanism that variably controls the opening / closing timing and valve lift amount of an intake valve and an exhaust valve (suction / exhaust valve) according to an engine operating state.
[0002]
[Prior art]
As is well known, the intake / exhaust valve opening / closing timing is used to improve fuel efficiency at low engine speed and low load, to ensure stable operation, and to ensure sufficient output by improving intake charge efficiency at high speed and high load. Various variable valve operating devices that variably control the valve lift according to the engine operating state have been provided.
[0003]
As an example, a variable valve operating device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-137305 is provided with a cam provided on the outer periphery of a drive shaft that rotates in conjunction with an engine, and a suction / A rocking cam that drives the exhaust valve is linked with a rocker arm that is rotatably fitted on the outer periphery of the main control shaft via an eccentric cam. By changing the rotational position of the main control shaft, the posture of the rocker arm is changed, so that the lift characteristics of the intake and exhaust valves are variably controlled.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to reduce pumping loss and friction at the time of partial load due to a recent demand for fuel efficiency reduction, a cylinder deactivation operation in which the intake / exhaust valves of some cylinders are held in a valve stopped state is used in series. Therefore, it is desired to employ the internal combustion engine of this type, particularly an in-line multi-cylinder internal combustion engine having a large number of units.
[0005]
However, in the configuration in which the intake / exhaust valves of all the cylinders in the cylinder row are variably controlled with one main control shaft as in the above publication, the intake / exhaust valves of all the cylinders can only be variably controlled. For example, some cylinders in the cylinder row cannot be stopped.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a relatively simple structure, and a novel variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can variably control some of the cylinders in a different manner from the other cylinders. One purpose is to provide
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that is rotatably fitted on an outer periphery of a drive shaft that rotates in synchronization with the engine and that opens and closes an intake / exhaust valve, and the drive An eccentric cam that is eccentrically fixed to the outer periphery of the shaft, a ring-shaped link that is rotatably fitted to the outer periphery of the eccentric cam, a rocker arm that cooperates with the ring-shaped link at one end, and the other end of the rocker arm A rod-shaped link that cooperates with a cam is a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine provided for each cylinder, the main control shaft extending in a cylinder row direction substantially parallel to the drive shaft, and the main control shaft And a sub-control shaft that is provided corresponding to a part of the cylinders and is driven and controlled separately from the main control shaft, and an outer periphery of the main control shaft. A first control cam that is eccentrically fixed; The rocker arm is rotatably fitted on the outer periphery of the first control cam in a cylinder not provided with the sub-control shaft. The cylinder provided with the sub-control shaft is characterized in that it is rotatably fitted around the outer periphery of the second control cam.
[0008]
With the above configuration, when the drive shaft rotates in conjunction with the rotation of the engine, the swing cam swings through the eccentric cam, ring-shaped link, rocker arm, and rod-shaped link, and the intake and exhaust valves are opened and closed. In addition, when the main control shaft and the sub control shaft are rotationally controlled within a predetermined control range, the shaft centers of the first and second control cams serving as the rocking center of the rocker arm and the shaft center of the drive shaft are The distance changes. As a result, the intake / exhaust valve opening / closing timing (operating angle) and the valve lift amount change. Specifically, the closer the distance between the two axes is, the greater the operating angle and lift amount.
[0009]
Since the swing cam for driving the intake / exhaust valve is externally fitted on the outer periphery of the drive shaft in this way, there is no risk of the shaft misalignment of the swing cam with respect to the drive shaft, and each member It is possible to reduce the size of the apparatus by concentrating them around the drive shaft. Moreover, since the connection part of each member is a surface contact, it is excellent in abrasion resistance and is easy to lubricate.
[0010]
In the present invention, a first control cam that is rotatably fitted on the outer periphery of the main control shaft so that the sub-control shaft is driven and controlled separately from the main control shaft, and is eccentrically fixed to the outer periphery of the main control shaft; The rocker arm is rotatably fitted to the second control cam that is eccentrically fixed to the outer periphery of the sub-control shaft. Therefore, by rotating the sub control shaft separately from the main control shaft, the intake / exhaust valves of the cylinder provided with the sub control shaft are different from the intake / exhaust valves of the cylinder not provided with the sub control shaft. Can be variably controlled by characteristics.
[0011]
In addition, members such as rocker arms, ring-shaped links, rod-shaped links, and swing cams can be shared between cylinders with a sub-control shaft and cylinders with no sub-control shaft. Can be
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a switching mechanism for switching the main control shaft and the sub-control shaft between connected and unconnected states.
[0013]
In this case, in a state where the main control shaft and the sub control shaft are connected, both the cylinder provided with the sub control shaft and the cylinder not provided can be variably controlled by the main control shaft. Since it is not necessary to control the drive, the control and configuration can be simplified.
[0014]
The invention according to
[0015]
In this case, the sub-control shaft can be positioned at a predetermined first angle by rotating the sub-control shaft toward the first stopper in a non-connected state, and the sub-control shaft exceeds the first angle. It doesn't rotate too much. That is, it is not necessary to hold the sub-control shaft at a predetermined angle by a drive unit or the like, and energy consumption can be reduced and control and configuration can be simplified.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, when the sub control shaft is positioned at the first angle, the intake / exhaust valve of the cylinder provided with the sub control shaft is set in a valve stop state. It is characterized by.
[0017]
According to the present invention, only the intake / exhaust valves of the cylinders provided with the sub-control shaft in the cylinder row can be brought into the valve stop state, reducing pumping loss, friction, and fuel consumption. Can be planned. Further, in such a valve stop state, since the reaction force of the valve spring does not act, the sub control shaft is stabilized near the first angle without specially driving the sub control shaft by a drive unit or the like. The energy consumption can be further reduced and the control can be simplified.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, when the sub control shaft is shifted from the connected state to the first angle or from the first angle to the connected state, the sub control shaft is rotated in a predetermined lift or operating angle direction. The main control shaft is turned in the lift or operating angle direction opposite to the sub-control shaft.
[0019]
In this case, fluctuations in the lift or operating angle associated with the rotation of the sub-control shaft can be offset by fluctuations in the lift or operating angle due to the rotation of the main control shaft, effectively suppressing torque fluctuations associated with the transition. Can do.
[0020]
The invention according to claim 6 is characterized in that the main control shaft is provided with a second stopper for restricting the other rotation range of the sub control shaft to a connection position with the main control shaft.
[0021]
In this case, when shifting from the unconnected state to the connected state, the sub control shaft can be easily connected to the main control shaft by simply rotating the sub control shaft in the direction of the second stopper. The control shaft does not rotate too much beyond the coupling position.
[0022]
A seventh aspect of the invention is characterized in that a large-diameter sprocket linked to the drive unit is provided in a part of the auxiliary control shaft in the axial direction, and the switching mechanism is provided inside the sprocket. .
[0023]
That is, the above-described switching mechanism is provided by effectively using the inside of the sprocket linked to the drive unit, which is advantageous in terms of layout.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the intake / exhaust valve of the cylinder provided with the auxiliary control shaft is different from the intake / exhaust valve of the cylinder not provided with the auxiliary control shaft with a relatively simple structure. , More specifically, only the intake / exhaust valves of some of the cylinders in the cylinder row can be brought into a valve stop state. As a result, it is possible to reduce pumping loss, friction, and fuel consumption.
[0025]
In particular, according to the fifth aspect of the present invention, the fluctuation of the lift or the operating angle caused by the rotation of the sub control shaft can be offset by the fluctuation of the lift or the operating angle caused by the rotation of the main control shaft. The fluctuation can be effectively suppressed.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
1 to 7 show an embodiment in which the variable valve system according to the present invention is applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine in which each cylinder is provided with a pair of intake valves and a pair of exhaust valves.
[0028]
Drive
[0029]
A variable valve mechanism that opens and closes the intake /
[0030]
The configuration of each part will be described in detail. A hollow shaft-
[0031]
Further, an eccentric cylindrical
[0032]
A
[0033]
A
[0034]
The axial centers Y1 of the first and
[0035]
In the # 1 and # 4 cylinders, the outer periphery of the
[0036]
As shown in FIGS. 3 and 4, a
[0037]
The
[0038]
Further, as shown in FIG. 3, a switching mechanism for switching the connection / disconnection state between the
[0039]
When the
[0040]
Further, a
[0041]
The first stopper 39 restricts the rotation range of the
[0042]
On the other hand, the
[0043]
As shown in FIGS. 3 and 7, a
[0044]
With the above configuration, when the
[0045]
As described above, in this embodiment, the
[0046]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Note that this flowchart is executed, for example, every predetermined time by the control unit.
[0047]
If it is determined in step (simply indicated as S) 10 that the cylinder is deactivated, the flag n is set to 1 in
[0048]
In
[0049]
If it is determined that the
[0050]
Here, when the
[0051]
As described above, in this embodiment, the
[0052]
Further, the
[0053]
On the other hand, when it is determined in
[0054]
The angle of the
[0055]
When the
[0056]
Thus, in a state where the
[0057]
Further, when shifting from the non-connected state to the connected state, the
[0058]
In addition, since it is not necessary to drive the
[0059]
As described above, in the present embodiment, the
[0060]
Here, the members such as the
[0061]
In particular, in this embodiment, when the
[0062]
In this embodiment, since the ignition sequence of the four cylinders is applied to the internal combustion engine of # 1-3-4-2,
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part showing a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the variable valve device.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cylinder row to which the variable valve device of the embodiment is applied.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing cooperation between a sub control shaft and a sub drive unit in the embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing one axial end portion of the sub control shaft of the embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the switching mechanism of the embodiment.
FIG. 7 is a top view showing an internal combustion engine to which the embodiment is applied.
FIG. 8 is a flowchart showing a control flow of the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記駆動軸と略平行に気筒列方向へ延びる主制御軸と、
上記主制御軸の外周に回転可能に外嵌するとともに、上記気筒列の一部の気筒に対応して設けられ、上記主制御軸とは別個に駆動制御される副制御軸と、
上記主制御軸の外周に偏心して固定された第1の制御カムと、
上記副制御軸の外周に偏心して固定された第2の制御カムと、を有し、
上記ロッカアームは、上記副制御軸が設けられていない気筒では上記第1の制御カムの外周に回転可能に外嵌する一方、上記副制御軸が設けられている気筒では上記第2の制御カムの外周に回転可能に外嵌していることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。An oscillating cam that is rotatably fitted on the outer periphery of a drive shaft that rotates in synchronization with the engine and opens and closes the intake and exhaust valves, an eccentric cam that is eccentrically fixed to the outer periphery of the drive shaft, and the eccentric cam A ring-shaped link that is rotatably fitted on the outer periphery of the rocker, a rocker arm that cooperates with the ring-shaped link at one end, and a rod-shaped link that cooperates with the other end of the rocker arm and the swing cam are provided for each cylinder. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine,
A main control shaft extending in the cylinder row direction substantially parallel to the drive shaft;
A sub-control shaft that is rotatably fitted around the outer periphery of the main control shaft, is provided corresponding to a part of the cylinders in the cylinder row, and is driven and controlled separately from the main control shaft;
A first control cam eccentrically fixed to the outer periphery of the main control shaft;
A second control cam eccentrically fixed to the outer periphery of the sub-control shaft,
The rocker arm is rotatably fitted around the outer periphery of the first control cam in a cylinder not provided with the sub-control shaft, while the second control cam is provided in a cylinder provided with the sub-control shaft. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, which is rotatably fitted on an outer periphery.
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