JPH0388907A

JPH0388907A - 内燃機関の可変バルブ機構

Info

Publication number: JPH0388907A
Application number: JP22547389A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Okumura; 奥村　芳輝
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1991-04-15
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JP2800036B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は内燃機関の可変バルブ機構に係り、特に１個
のシリンダに少なくとも２個の吸気バルブを有する内燃
機関の可変バルブ機構に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関においては、シリンダヘッドにカムシャフトを
回転可能に軸支させ、カムシャフトをチェーン等の伝達
手段によりクランクシャフトと連動させ、カムシャフト
のカムによってロッカアームを介して吸・排気バルブを
バルブスプリングの付勢力に抗して押し下げ、燃焼室に
開口する吸・排気ポートを開閉している。この吸・排気
バルブの開閉タイ旦ングは、カムシャフトのカムの形状
によって決定される。

また、吸入行程時のシリンダ内に混合気を吸い込むため
に絞り抵抗に相応しての負の仕事がピストンに作用する
というボンピングロスを減少スるために、実開昭５６−
４７２０１号公報や特開昭５４−１１７８１３号公報に
開示されるものが発明されている。

前記実開昭５６−４７２０１号公報に開示されるものは
、カムシャフトとカムシャフト駆動用ギヤとの間に進角
装置を配置するとともに、内燃機関のアイドリング回転
数から定格回転数の１／３の回転数において、カムシャ
フトのクランクシャフトに対する位置が定格時における
位相に対して適宜なカム角度の範囲で進むように進角装
置が設けられていた。

前記特開昭５４−１１７８１３号公報のものは、第２２
．２３図に示す如く、吸気ベルブ２１６の開時期と閉時
期とを夫々制御する２つのカム２２２．２２４と、アク
セル開度に比例して中空カムシャフト２２６内を移動す
る摺動軸２３０と、この摺動軸２３０の移動に応じて一
方のカム２２４をカムシャフト２２６に相対回転させる
変換機構２３８であるネジ部２９２とスプライン部２９
４とを備え、かつ吸気通路２０４の絞り弁（図示せず）
を除去し、少なくとも吸気バルブ２１６の閉時期を吸気
下死点から圧縮上死点の間でアクセル低開度域はど遅ら
せるようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、従来の内燃機関の可変バルブ機構例えば特開
昭５４−１１７８１３号公報のものは、第２２．２３図
に示す如く、１個の吸気バルブ２１６をロッカアーム２
９６を介して開放時期制御用と閉鎖時期制御用の２個の
カム２２２．２２４により開閉動作させていた。

この結果、吸気バルブは、第２４図に示す如く、開放状
態から一度閉鎖方向に押圧され、閉鎖状態にならないう
ちに再び開放方向に押圧されてその後に閉鎖状態となる
ため、吸気バルブの開閉動作時の速度が不連続となり、
内燃機関の吸入行程時の吸気流に不連続状態を生じさせ
、吸入効率を低下させてしまい、実用上不利であるとい
う不都合がある。

また、前記吸気バルブの開閉動作時にこの吸気バルブに
強い加速度が急激に働くため、吸気バルブに破損を招く
慣れがあり、吸気バルブの使用寿命を短くし、経済的に
不利であるという不都合がある。

〔発明の目的〕

そこでこの発明の目的は、上述不都合を除去するために
、内燃機関の一のシリンダに２個の吸気バルブを設け、
一方の吸気バルブを開閉する固定カムを設けるとともに
他方の吸気バルブを開閉する可変カムを設け、可変カム
には機関負荷状態に応じて可変カムを動作させ吸気バル
ブの閉鎖時期を変化させて吸入空気量を調整する可変機
構を設けたことにより、内燃機関の吸入行程時の吸気流
の連続性を保持して吸入効率を向上させるとともに、逆
方向への強い加速度が吸気バルブに急激に働くのを防止
し得る内燃機関の可変バルブ機構を実現するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、吸気バルブの閉
鎖時期を変化させるべくカムを調整する内燃機関の可変
バルブ機構において、内燃機関の一のシリンダに２個の
吸気バルブを設け、一方の吸気バルブを開閉する固定カ
ムを設けるとともに他方の吸気バルブを開閉する可変カ
ムを設け、この可変カムには機関負荷状態に応じて可変
カムを動作させ前記吸気バルブの閉鎖時期を変化させて
吸入空気量を調整する可変機構を設けたことを特徴とす
る。

〔作用〕

上述の如く構成したことにより、内燃機関の低負荷時に
可変カムの位相を固定カムの位相に対して遅らせるとと
もに、内燃機関の高負荷時に前記可変カムの位相を固定
カムの位相に略一致させ、内燃機関の吸入空気量を調整
している。

〔実施例〕

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する
。

第１〜１２図はこの発明の第１実施例を示すものである
。第１．２図において、２は内燃機関、４は吸気通路、
６は排気通路、８はピストン、１０はコンロフト、１２
はクランクシャフトである。

前記内燃機関２のシリンダ２ａにピストン８が嵌入され
、燃焼室１４が形成されている。この燃焼室１４には、
吸気通路４と排気通路６とが連通されている。前記ピス
トン８は、コンロッド１０を介してクランクシャフト１
２に連接している。

前記内燃機関２には、燃焼室１４に穿設する２個の吸気
孔４ａ、４ａを開閉する第１、第２吸気バルブ１６．１
８が設けられるとともに、排気孔６ａを開閉する排気バ
ルブ２０が、例えば１個設けられている。

前記第１吸気バルブ１６を動作させる固定カム２２を設
け、第２吸気バルブ１８を動作させる可変カム２４を設
ける。前記固定カム２２は、第７〜１０図に示す如く、
中空状の第１カムシヤフト２６に一体的に形成されてい
る。この第１カムシヤフト２６の固定カム２２近傍に窓
部２８を形成するとともに、第１カムシヤフト２６内に
第２カムシヤフト３０を挿入し、この第２カムシヤフト
３０の窓部２８に連結部３２を位置させ、この連結部３
２に可変カム２４を固設する。前記排気バルブ２０を開
閉する排気用カム３４を排気用カムシャフト３６に設け
る。前記可変カム２４は、可変機構３８によって動作し
ている。

前記吸気通路４には、上流側からエアクリーナ４０、エ
アフローメータ４２、インジェクタ４４が夫々設けられ
ているとともに、吸気絞り弁（図示せず〉が省略されて
いる。

前記可変機構３８の後述するステップモータ５４とエア
フローメータ４２とインジェクタ４４とは、制御部（Ｅ
ＣＵ）４６に接続され、この制御部４６は、ポテンショ
メータ４８を介してアクセルペダル５０に接続されてい
る。

前記可変機構３８は、機関負荷状態に応じて可変カム２
４を動作させ、第２吸気バルブ１８の閉鎖時期を変化さ
せて吸入空気量を調整するものであり、第３〜６図に示
す如く、プラネタリギヤ装ｒＪ１．５２とステップモー
タ５４とによって形成されている。このプラネタリギヤ
装置５２は、中心部位にサンギヤ５６を設け、このサン
ギヤ５６の周辺に自転しながら公転するピニオン５８を
例えば３個設け、このピニオン５８をインターナルギヤ
６０で保持している。前記サンギヤ５６に扇状に形成さ
れるとともに円弧部位に歯部６２が形成された駆動部６
４を設け、この歯部６２を前記ステップモータ５４の回
転ギヤ５４ａに連絡する。

また、第１カムシャフト２６端部に第１カムプーリ６６
を設けるとともに、前記可変機構３８のピニオン５８を
回動可能に軸支するピニオンシャフト６８を取付用プレ
ート７０に固設し、このブレート７０を第２カムシヤフ
ト３ｏの端部に取付ける。

更に、クランクシャフト１２に第１クランクプーリ７２
を設けるとともに、この第１クランクプーリ７２より外
側に第２クランクプーリ７４を設ける。前記第１クラン
クプーリ７２と第１カムブーＩ７６６と排気用カムシャ
フト３６の排気用カムプーリ７６とを第１ベルト７８に
より連絡する。

前記第２クランクプーリ７４と前記可変機構３８のイン
ターナルギヤ６０とを第２ベルト８ｏにより連絡する。

なお符号８２は第１吸気バルブのバルブスプリング、８
４は第２吸気バルブのバルブスプリング、８６は第１ベ
ルト用テンシヨナ、８８は第２ベルト用テンシヨナであ
る。

次に作用について説明する。

内燃機関２が低負荷状態の場合には、可変機構３８のサ
ンギヤ５６が可変カム２４の位相を固定カム２２の位相
に対して遅らせる位置に固定されており、第１１図に示
す如く、第１吸気バルブ１６の開閉動作途中に第２吸気
バルブ１８の開閉動作が開始される。そして、第２吸気
バルブ１８のみが開放状態の時に燃焼室１４内に吸入さ
れた混合気の一部が吸気通路４側へもどされて吸入空気
量を減少させている。

また、内燃機関２が高負荷状態の場合には、アクセルペ
ダル５０の踏込み状態がポテンショメータ４８を介して
制御部４６に伝達される。この制御部４６によってエア
フローメータ４２が空気量を計量し、インジェクタ４４
が燃料を噴射するとともに、ステップモータ５４が動作
して駆動部６４を駆動させ、可変カム２４の位相を固定
カム２２の位相に一致させるべくサンギヤ５６を所定角
度だけ回転させる。前記サンギヤ５６の回転角度に比例
して可変カム２４が変化し、第２図に示す如く、第１、
第２吸気バルブ１６．１８の開閉動作を略一致させて前
記内燃機関２への吸入空気量を増加させている。

これにより、第１、第２吸気バルブ１６．１８の開閉動
作を連続的にして内燃機関２の吸入行程時の吸気流の連
続性を保持でき、吸入効率を向上し得て、実用上有利で
ある。

また、第１、第２吸気バルブ１６．１８の開閉動作を連
続的にしたことにより、逆方向への強い加速度が第１、
第２吸気バルブ１６．１８に急激に働くのを防止して第
１、第２吸気バルブ１６．１８の破損の可能性を低減で
き、第１１第２吸気パルプ１６．１８の使用寿命を長く
し得て、経済的に有利である。

更に、機関負荷状態に応じ、可変機構３８によって可変
カム２４を動作させ、第２吸気バルブ１８の閉鎖時期を
変化させて吸入空気量を調整すべく設けたので、吸気絞
り弁（図示せず）を省略でき、内燃機関２の低負荷時の
ボンピングロスを低減できる。

更にまた、可変機構３８をプラネタリギヤ装置５２によ
り形威したので、従来のものに比し、コンパクト化でき
る。

第１３．１４図はこの発明の第２実施例を示すものであ
る。この第２実施例において上述第１実施例と同一機能
を果たす箇所には同一符号を付して説明する。

この第２実施例の特徴とするところは、上述第１実施例
においては、中空状の第１カムシヤフト２６内に第２カ
ムシヤフト３０を挿入し、同一回転中心を有すべく形威
したが、固定カム２２と可変カム２４との夫々のカムシ
ャフト１０２．１０４を別々に配置した点にある。

すなわち、第１カムシヤフト１０２に排気用カム２０と
第１吸気バルブ１６を動作させる固定カム２２とを固設
するとともに、第２カムシヤフト１０４に第２吸気パル
プ１８を動作させる可変カム２４を固設し、前記第１カ
ムシヤフト１０２と第２カムシヤフト１０４とを夫々側
箇所に平行に配置する。前記固定カム２２により第１吸
気バルブ１６を動作させるべく、ロッカアーム１０６の
一端側を固定カム２２に接触させるとともに、他端側を
第１吸気バルブ１６に接触させる。

また、クランクシャフト１２に第１クランクブーｌ７７
２を設け、この第１クランクブー１１７２の外側に第２
クランクブーＩＪ７４を設ける。前記第２カムシヤフト
１０４の端部に可変機構３８を設けるとともに、第１カ
ムシヤフト１０２の端部にカムプーリ１０８を設ける。

前記第１クラクブーリ７２とカムプーリ１０８とを第１
ベルト１１０で連絡するとともに、第２クランクプーリ
７４と可変機構３８とを第２ベルト１１２で連絡するも
のである。

上述第２実施例の如く構成すれば、第１カムシヤフト１
０２と第２カムシヤフト１０４とを容易に形成でき、製
造コストを低減し得て、経済的に有利である。

また、上述第１実施例と同様に、第１、第２吸気バルブ
１６．１８の開閉動作を連続的にして内燃機関２の吸入
行程時の吸気流の連続性を保持でき、吸入効率を向上し
得て、実用上有利である。

更に、第１１第２吸気バルブ１６．１８の開閉動作を連
続的にしたことにより、逆方向への強い加速度が第１、
第２吸気バルブ１６．１８に急激に働くのを防止して第
１、第２吸気バルブ１６．１８の破損の可能性を低減で
き、第１、第２吸気バルブ１６．１８の使用寿命を長く
し得て、経済的に有利である。

更にまた、機関負荷状態に応じ、前記可変機構３８によ
って可変カム２４を動作させ、第２吸気バルブエ８の閉
鎖時期を変化させて吸入空気量を調整すべく設けたので
、吸気絞り弁（図示せず）を省略でき、内燃機関２の低
負荷時のポンピングロスを低減できる。

第１５〜１８図はこの発明の第３実施例を示すものであ
る。

この第３実施例の特徴とするところは、可変機構３８を
スプライン噛合する第１、第２噛合部１２２．１２６と
雄ネジ部１２８と雌ネジ部１３０とにより形威した点に
ある。

すなわち、第１吸気バルブ１６を動作させる固定カム２
２が固設されたカムシャフト１２０を中空状に形威し、
固定カム２２近傍に窓部２８を設け、前記カムシャフト
１２０の空間部１２０ａ内壁に第１噛合部１２２を設け
る。また、アクセルペダル５４に接続された摺動軸１２
４に第２噛合部１２６を設けるとともに、窓部２８にあ
たる部位に雄ネジ部１２８を設ける。

第２吸気バルブ１８を動作させる可変カム２４には、貫
通孔部２４ａを設け、この貫通孔部２４ａに雌ネジ部１
３０を設ける。

そして、前記カムシャフト１２０の窓部２８に可変カム
２４を係合し、このカムシャフト１２０の空間部１２０
ａに摺動軸１２４を挿入する。このとき、第１、第２噛
合部１２２．１２６を噛合させるとともに、雄ネジ部１
２８と雌ネジ部１３０とを螺合させ、可変機構１３２を
形成する。これによって、アクセルペダル５２の踏込み
具合に比例して摺動軸１２４がカムシャフト１２０の軸
方向に移動し、雄ネジ部１２８と雌ネジ部１３０とによ
って可変カム２４を動作させ、第２吸気バルブ１８の閉
鎖時期を変化させている。

なお、この発明は上述第１〜３実施例に限定されるもの
ではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の第１実施例においては、サンギヤ５
８に３個のビニオン６０を螺合させたプラネタリギヤ装
置５４によって可変機構３８を形成したが、第１９図に
示す如く、サンギヤ５８に４個のビニオン６０を螺合さ
せたプラネタリギヤ装置１３４を使用することも可能で
ある。

また、この発明の第３実施例においては、中空状に形成
したカムシャフト１２０内の摺動部１２４をカムシャフ
ト１２０の軸方向に動作させて可変カム２４をカムシャ
ツ）１２０の円周方向に動作させるべくスプライン噛合
した第１、第２噛合部１２２．１２６を使用して可変機
構１３２を形成したが第２０．２１図に示す如く、固定
カム２２を第１カムシヤフト２６に固定するとともに、
可変カム２４を第２カムシヤフト３０に固設し、この第
２カムシヤフト３２にアクセルペダル（図示せず）と連
動する駆動部６６をヘリカルスプライン噛合させて使用
することも可能である。

更に、上述実施例においては、吸気絞り弁を設けずに形
成したが、エンジンブレーキを効率よく働かせるために
吸気通路にエンジンブレーキ用の吸気絞り弁を形成して
使用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、内燃機関の
一のシリンダに２個の吸気バルブを設け、一方の吸気バ
ルブを開閉する固定カムを設けるとともに他方の吸気バ
ルブを開閉する可変カムを設け、可変カムには機関負荷
状態に応じて可変カムを動作させ吸気バルブの閉鎖時期
を変化させて吸入空気量を調整する可変機構を設けたの
で、吸気バルブの開閉動作を連続的にして内燃機関の吸
入行程時の吸気流の連続性を保持でき、吸入効率を向上
し得て、実用上有利である。また、吸気バルブの開閉動
作を連続的にしたことにより、強い加速度が吸気バルブ
に急激に働くのを防止して吸気バルブの破損の可能性を
低減でき、吸気バルブの使用寿命を長くし得て、経済的
に有利である。更に、可変機構を機関負荷状態に応じて
可変カムを動作させ吸気バルブの閉鎖時期を変化させて
吸入空気量を調整すべく設けたので、内燃機関の低負荷
時のポンピングロスを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１２図はこの発明の第１実施例を示し、第１図は
内燃機関の概略断面図、第２図は内燃機関の可変バルブ
機構の概略断面図、第３図は内燃機関の概略側面図、第
４図は可変機構゛の概略図、第５図は可変機構の説明図
、第６図は可変機構のの概略断面図、第７図はカムシャ
フトの概略断面図、第８図は可変カムの概略断面図、第
９図は可変カムの概略断面図、第１０図は可変カムの概
略斜視図、第１１図は内燃機関の低負荷時の第１、第２
吸気バルブの開閉タイミングを表す図、第１２図は内燃
機関の高負荷時の第１、第２吸気バルブの開閉タイミン
グを表す図である。第１３．１４図はこの発明の第２実施例を示し、第１３
図は内燃機関の概略側面図、第１４図は内燃機関の概略
正面図である。第１５〜１８図はこの発明の第３実施例を示し、第１５
図は可変カムの概略斜視図、第１６図は可変機構の概略
断面図、第１７図は固定カムと可変カムとの概略正面図
、第１８図は内燃機関の要部断面図である。第１９図はこの発明のその他の実施例を示す可変機構の
概略断面図である。第２０，２１図はこの発明のその他の実施例を示し、第
２０図は可変機構の要部拡大図、第２１図は内燃機関の
概略断面図である。第２２〜２４図はこの発明の従来の技術を示し、第２２
図は可変機構の概略断面図、第２３図は内燃機関の要部
拡大図、第２４図は吸気バルブの開閉タイミングを表す
図である。図において、２は内燃機関、１２はクランクシャフト、
１６は第１吸気バルブ、１８は第２吸気バルブ、２２は
固定カム、２４は可変カム、２６は第１カムシヤフト、
２８は窓部、３０は第２カムシヤフト、３８は可変機構
、４６は制御部、５２はプラネタリギヤ装置である。特　許　出願人　　　　鈴木自動車工業株式会社代　　
理　　人　　　　弁理士　西　郷　義　美手続補正書（
方式）１．事件の表示特願平１−２２５４７３号２、発明の名称内燃機関の可変パルプ機構３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　静岡県浜名郡可美村高塚３００番地名称（２
０８）鉛末自動車工業株式会社４、代　理　人　〒１０１　　置　　０３−２９２−４
４１１　　（代表〉住　所　　東京都千代田区神田小川
町２丁目８番地西郷特許ビル６、補正の対象（１）図面第５図４第７図６第図第９図第１０図第１５図

Claims

【特許請求の範囲】

１、吸気バルブの閉鎖時期を変化させるべくカムを調整
する内燃機関の可変バルブ機構において、内燃機関の一
のシリンダに２個の吸気バルブを設け、一方の吸気バル
ブを開閉する固定カムを設けるとともに他方の吸気バル
ブを開閉する可変カムを設け、この可変カムには機関負
荷状態に応じて可変カムを動作させ前記吸気バルブの閉
鎖時期を変化させて吸入空気量を調整する可変機構を設
けたことを特徴とする内燃機関の可変バルブ機構。