CN101779007A - 内燃机的可变气门控制 - Google Patents

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Abstract

在发动机气门(211)的工作角或升程量在规定的工作角范围或升程量范围内变更期间，按照伴随将驱动轴(213)中心和摆动轴(216b)中心连结的直线的角度变化的发动机气门(211)的打开时期变化量、和伴随驱动轴(213)中心和摆动轴(216b)中心之间的距离变化的发动机气门(211)的打开时期变化量相互抵消的方式，使摆动轴(216b)相对于驱动轴(213)位置变化，抑制发动机气门(211)的打开时期的变化。

Description

内燃机的可变气门控制
技术领域
本发明涉及一种内燃机的可变气门控制。
背景技术
日本国特许厅在2002年发行的JP2002-256905A公开了可以连续扩大、缩小进气门的工作角或升程量，且可以连续使升程中心角(相位)滞后、提前的可变气门装置。
该现有的可变气门装置为在扩大进气门的工作角或升程量时，随之进气门的打开时期总是提前的结构。因此，在扩大进气门的工作角或升程量时，在上止点附近气门和活塞容易产生干涉。为了避免气门和活塞的干涉，需要在活塞上设置气门凹槽等对策。
发明内容
本发明的目的在于通过可变气门装置抑制气门和活塞容易产生干涉。
为了实现所述目的，本发明的可变气门装置具备：与内燃机的曲轴同步旋转的驱动轴、设于驱动轴的驱动凸轮、摆动自如地支承于驱动轴的摆动凸轮、利用摆动凸轮的摆动而被驱动开闭的发动机气门、与驱动轴平行的摆动轴、摆动自如地支承于摆动轴的摇臂、将摇臂和驱动凸轮连结的第一连杆、将摇臂和摆动凸轮连结的第二连杆、通过使摆动轴相对于驱动轴的相对位置变化来变更发动机气门的工作角或升程量的摆动轴位置变更装置。可变气门装置构成为：使这些部件伴随发动机气门的工作角或升程量的扩大，发动机气门的打开时期滞后。
或者，可变气门装置使这些部件按照如下方式构成，在规定的工作角范围或升程量范围内变更发动机气门的工作角或升程量的期间，从正面看发动机时，按照伴随将驱动轴中心和摆动轴中心连结的直线的角度变化的发动机气门的打开时期变化量、和伴随驱动轴中心和摆动轴中心之间的距离变化的发动机气门的打开时期变化量相互抵消的方式，摆动轴相对于驱动轴位置变化，从而抑制发动机气门的打开时期。
或者，可变气门装置使这些部件按照如下方式构成，在发动机气门的工作角或升程量扩大时，升程工作角中心向滞后侧移动，而且，升程工作角中心相对于工作角或升程量的扩大向滞后侧的移动量，与在工作角或升程量比规定的工作角或升程量小的一侧的范围相比，在工作角或升程量比规定的工作角或升程量大的一侧的范围增大。
本发明的详细说明及其它的特征及优点在说明书下面的记载中进行说明，同时添附了附图进行表示。
附图说明
图1是使用本发明的压缩比可变发动机的概略纵向剖面图；
图2A-2C是说明压缩比可变发动机的压缩比变化的图；
图3是压缩比可变发动机具备的进气门可变气门装置的立体图；
图4是构成进气门可变气门装置的一部分的该发明的升程、工作角可变机构的侧面图；
图5A-5D是表示进气门的最大工作角及最小工作角的该发明的摆动凸轮的最小摆动位置及最大摆动位置的图；
图6A-6D是大致表示图5A-5D的部件的位置关系的图；
图7是大致表示升程、工作角可变机构的轴心P1～P7的位置关系的图；
图8A和8B是大致表示最小工作角及最大工作角的轴心P1～P7的图；
图9A和9B是大致表示支点间距离D相异的两个可变气门装置的轴心P1～P7的图；
图10是表示该发明的进气门可变气门装置的气门升程特性的图；
图11是表示该发明的进气门可变气门装置的进气门打开时期和进气门关闭时期的关系的图；
图12是表示该发明的进气门可变气门装置的各运转状态下的进气门打开时期和进气门关闭时期的关系的图；
图13是对本发明的进气门可变气门装置的控制进行说明的图；
图14是对本发明的进气门可变气门装置的控制进行说明的图。
具体实施方式
参照图1，内燃发动机100具备使活塞冲程变化而连续地变更压缩比的压缩比可变机构。作为压缩比可变机构，适用JP2001-227367所公开的多连杆式压缩比可变机构。下面，将具备该多连杆式压缩比可变机构的内燃发动机100称为“压缩比可变发动机100”。
在压缩比可变发动机100中，活塞122和曲轴121经由上连杆111和下连杆112连结。
上连杆111的上端经由活塞销124与活塞122连结，下端经由连结销125与下连杆112的一端连结。活塞122滑动自如地嵌合于形成在汽缸体123上的汽缸120内，且受到燃烧压力而在汽缸120内往复运动。
下连杆112的一端经由连结销125与上连杆111连结，另一端经由连结销126与控制连杆113的一端连结。另外，曲轴121的曲轴销121b贯通位于下连杆112的大致中央的连结孔，下连杆112以曲轴销121b为中心轴进行摆动。下连杆112可以分割为左右两个部件。曲轴121具备在轴方向上交互配置的多个轴颈121a和曲轴销121b。轴颈121a旋转自如地通过汽缸体123及梯形架128支承。曲轴销121b在从轴颈121b偏心规定量的位置固定于轴颈121a。
控制连杆113的与连结销126的反向侧的端部经由连结销127与控制轴114连结。连结销127在从控制轴114的中心偏心的位置将控制连杆113与控制轴114连结。在控制轴114上形成有齿轮，该齿轮与设于压缩比变更促动器13 1的旋转轴133的小齿轮132啮合。对应于压缩比变更促动器131的旋转，控制轴114旋转而位置变化，导致连结销127的位置变化。
其次，对压缩比可变发动机100的压缩比变更方法进行说明。
参照图2A-2C时，只要连结销127位于位置P，活塞122的上止点位置(Top Dead Center；TDC)变高，压缩比变大。
只要连结销127位于位置Q，则控制连杆113被推向上方，连结销126的位置上升。由此，下连杆112以曲轴销121b为中心向逆时针方向旋转，连结销125下降，活塞122的上止点位置下降。因此，压缩比变小。
参照图3及图4对压缩比可变发动机100具备的进气门可变气门装置200进行说明。
进气门可变气门装置200具备使进气门211的升程、工作角变化的升程、工作角可变机构210、和使进气门211的升程中心角的相位提前或滞后的相位可变机构240。升程中心角是指进气门211迎接最大升程的曲轴角度。在图3中，只简略图示了对应于一个汽缸的一对进气门及其关联零件。
首先，对升程、工作角可变机构210的构成及作用进行说明。
参照图3，在压缩比可变发动机100的各汽缸上，在一对进气门的上方、与曲轴平行地设置有驱动轴213，该驱动轴213向汽缸排列方向延伸且为空心，而且，该驱动轴213支承于汽缸盖。
驱动轴213经由设于其一端部的链轮242，用带及链条与曲轴连接，与曲轴连动而旋转。
参照图4，驱动轴213在图中为顺时针旋转。
在驱动轴213上，对于每个汽缸，一对摆动凸轮220相对于驱动轴213摆动自如地被支承。一对摆动凸轮220围绕驱动轴213在规定的旋转范围进行摆动，由此，按压位于摆动凸轮220的凸轮鼻223的下方的进气门211的气门挺杆219，从而进气门211向下方下降。一对摆动凸轮220经由覆盖在驱动轴213的外周的圆筒部相互整体化，以同相位摆动。
在驱动轴213上固定驱动凸轮215。驱动凸轮215是在从驱动轴213的轴心P3偏离规定量的位置且具有中心P4的偏心凸轮。驱动凸轮215通过在偏心的孔内压入驱动轴213而固定于驱动轴213的外周。
驱动凸轮215设于偏离摆动凸轮220的轴方向的位置。而且，将驱动凸轮215与摇臂217连结的作为第一连杆的连杆臂225旋转自如地嵌合在驱动凸轮215的外周面。
连杆臂225具备较大径的圆环状的基部225a、和形成于基部225a的一部分的突出部225b。销孔225c贯通突出部225b。
在驱动轴213的斜上方，曲轴形的控制轴216与驱动轴213平行地向汽缸排列方向延伸，且旋转自如地支承于汽缸盖。
再次参照图3，控制轴216具备支承于汽缸盖的主轴部216a、从主轴部216a偏心规定量且平行于驱动轴213设置并可摆动地支承摇臂217的摆动轴216b、连接主轴部216a和摆动轴216b的连接部216c。
旋转自如地安装于摆动轴216b的外周面的摇臂217由两个分割的部件构成，通过两个螺栓218安装在摆动轴216b周围。摇臂217具有连结销部217a、和连结部217b。从正面看压缩比可变发动机100时，连结销部217a及连结部217b相对于连结驱动轴213中心和摆动轴216b中心的直线，设置在摆动凸轮220的凸轮鼻223的相同侧。连结部217b位于比连结销部217a距摆动轴216b的中心更远的位置。
在控制轴216的一端设置有使控制轴216的主轴部216a在规定旋转角度范围内进行旋转，并使摆动轴216b位置变化的电动的升程量变更促动器250。
升程量变更促动器250根据来自基于压缩比可变发动机100的运转状态的检测结果控制压缩比可变发动机100的控制器300的控制信号而被控制。控制轴216旋转时，摆动轴216b的中心P1绕主轴部216a的中心P2进行旋转而位置变化，安装于摆动轴216b的摇臂217的姿势发生变化。摇臂217的姿势变化导致进气门211的工作角或升程量的变化。升程量变更促动器250相当于通过使摆动轴216b位置变化而变更进气门211的工作角或升程量的摆动轴位置变更装置。
再次参照图4，在摆动凸轮220上形成基圆面220a、和从基圆面220a朝向凸轮鼻223圆弧状延伸的凸轮面220b。基圆面220a和凸轮面220b对应于摆动凸轮220的摆动位置与气门挺杆219抵接。相对于接连驱动轴213中心和摆动轴216b中心的直线，凸轮鼻223设置为打开进气门211时的摆动凸轮220的旋转方向与驱动轴213的旋转方向相同的朝向。
摆动轴216b的轴心P1位于从主轴部216a的轴心P2偏心规定量的位置。驱动凸轮215的中心P4位于从驱动轴213的轴心P3偏心规定量的位置。
摇臂217的连结销部217a贯穿形成于连杆臂225的突出部225b的销孔225c。由此，摇臂217和连杆臂225被连结。连杆臂225相当于将摇臂217和驱动凸轮215连结的第一连杆，摇臂217和连杆臂225连结的连结销部217a的轴心P5相当于第一连结点。
摇臂217的连结部217b和摆动凸轮220通过连杆部件226连结。连杆部件226在两端部具备分叉成两部分的第一轴支承部226a和第二轴支承部226b。
第一轴支承部226a支承将摇臂217的连结部217b和连杆部件226连结的连结销230。摇臂217的连结部217b配置在形成为分叉成两部分状的连杆部件226的第一轴支承部226a之间。
第二轴支承部226b支承将摆动凸轮220和连杆部件226连结的连结销231。摆动凸轮220配置在形成为分叉成两部分状的连杆部件226的第二轴支承部226b之间。
在各连结销230、231的一端设置有限制连杆部件226的轴方向的移动的挡环。连杆部件226相当于将摇臂217和摆动凸轮220连结的第二连杆，将摇臂217和连杆部件226连结的连结销230的轴心P6相当于第二连结点。
从上可知，从正面看压缩比可变发动机100时，即，从与图4相同的方向看时，作为摇臂217和连杆臂225的连结点的轴心P5、和作为摇臂217和连杆部件226的连结点的轴心P6相对于连结驱动轴213的轴心P3和摆动轴216b的轴心P1的直线位于相同侧，且轴心P6位于比轴心P5距摆动轴216b的轴心P1远的位置。摆动凸轮220相对于连结轴心P3和轴心P1的直线，在与轴心P5和轴心P1的相同侧具有凸轮鼻223。凸轮鼻223设置为打开进气门211时的摆动凸轮220的旋转方向为与驱动轴213的旋转方向相同的朝向。
接着，再次参照图3对相位可变机构240的构成及作用进行说明。
相位可变机构240具备相位角变更促动器241和油压装置301。
相位角变更促动器241使链轮242和驱动轴213在规定角度范围内相对旋转。
油压装置301根据来自基于压缩比可变发动机100的运转状态的检测结果控制压缩比可变发动机100的控制器300的控制信号，驱动相位角变更促动器241。
通过油压装置301向相位角变更促动器241供给油压，链轮242和驱动轴213相对旋转，进气门211的升程中心角(相位)提前或滞后。
其次，参照图5～图9对升程、工作角可变机构210的作用进行详细说明。
驱动轴213与曲轴121连动旋转时，经由驱动凸轮215及旋转自如地嵌合于其外周的连杆臂225，摇臂217以摆动轴216b的轴心P1为中心进行摆动。摇臂217的摆动经由连杆部件226向摆动凸轮220传递，摆动凸轮220在规定角度范围内进行摆动。通过该摆动凸轮220的摆动，气门挺杆219被按压，进气门211向下方下降。驱动轴213以围绕各图的顺时针方向旋转。
通过升程量变更促动器250使控制轴216在规定的旋转角度范围内进行旋转时，成为摇臂217的摆动支点的摆动轴216b的轴心P1的位置以主轴部216a的轴心P2为中心进行旋转变化。其结果，摇臂217相对于汽缸体123的支承位置发生变化。使摆动凸轮220上升到最上点时，即，摇臂217绕摆动轴216b逆时针旋转到顶点时，当将与气门挺杆219最接近的基圆面220a的位置设为摆动凸轮220的初期摆动位置，初期摆动位置因摆动轴216a的轴心P1的位置变化而变化。其结果，到下压气门挺杆219时的摆动凸轮220和气门挺杆219的初期接触位置的摆动凸轮220的摆动量变化。其结果，即使曲轴每旋转一次的摆动凸轮220的摆动角大致总是一定，下压开始后的摆动凸轮220的摆动量也会发生变化，如图5A-5D及图6A-6D所示，最大升程量发生变化。
图5A及图5B表示进气门211的工作角接近最大工作角的状态下的摆动凸轮220最小摆动时及最大摆动时的位置。图5C及图5D表示进气门211的工作角接近最小工作角的状态下的摆动凸轮220的最小摆动时及最大摆动时的位置。
图6A-6D是为了便于理解发明而从图5A-5D将轴心P1-P7和连结各轴心的直线抽出的图。
摆动轴216b的轴心P1在位于主轴部216a的轴心P2的上方的状态和位于左下方的状态之间，按照绕主轴部216a的轴心P2旋转的方式进行连续移动。如图5A及图5B或图6A及图6B所示，摆动轴216b的轴心P1位于主轴部216a的轴心P2的上方时，与如图5C及5D或图6C及6D所示的工作角在最小工作角附近的状态相比，摇臂217处于相对于驱动轴213顺时针移动的状态，连杆部件226也处于顺时针移动的状态。
因此，与连杆部件226连结的摆动凸轮220的凸轮鼻223、与工作角在最小工作角附近的状态相比被更大幅度压向下方。其结果，与工作角在最小工作角附近的状态相比，凸轮鼻223向接近气门挺杆219附近的方向倾斜。
于是，摆动凸轮220的初期摆动位置和初期接触位置的间隔变窄，伴随驱动轴213的旋转，摆动凸轮220摆动时，从基圆面220a向凸轮面220b很快移动。由此，如图5B或图6B所示，与工作角在最小工作角附近的状态相比，进气门211的最大升程量变大。其结果，从进气门211的打开时期至关闭时期的曲轴角度区间，即进气门211的工作角增大。
另一方面，如图5C及图5D或图6C及图6D所示，旋转控制轴216使摆动轴216b的轴中心P1位于主轴部216a的轴中心P2的左下方时，与图5A及图5B或图6A及图6B所示的工作角在最大工作角附近的状态相比，摇臂217作为整体绕驱动轴向逆时针旋转侧移动，由此，连杆部件226也处于向逆时针旋转侧移动的状态。
因此，与连杆部件226连结的摆动凸轮220的凸轮鼻223与工作角在最大工作角附近的状态相比被向上方提升。其结果，如图5C或6C所示，与工作角在最大工作角附近的状态相比，凸轮面220向离开气门挺杆219的方向倾斜。
于是，摆动凸轮220的初期摆动位置和初期接触位置的间隔增大，伴随驱动轴213的旋转摆动凸轮220摆动时，基圆面220a变长，持续接近气门挺杆219，凸轮面220b接触气门挺杆的周期变短。由此，如图5D或图6D所示，与工作角在最大工作角附近的状态相比，进气门211的最大升程量变小。其结果，进气门211的工作角也缩小。
图7表示升程、工作角可变机构210的轴心P1～P7和连结各轴心的直线。图7中，虚线表示工作角在最小工作角附近的状态，实线表示工作角在最大工作角附近的状态。
下面，将连结摆动轴216b的轴心P1、和驱动轴213的轴心P3的线段称为“线段P1P3”。另外，将轴心P1和轴心P3的距离称为“支点间距离D”。进一步，将线段P1P3、图中用虚线表示的穿过轴心P3的假想线L构成的角称为“支点间角度θ”。
如图7所示，为使工作角或升程量从处于最小工作角的状态向最大工作角的状态变化，使控制轴216在规定的旋转角的范围内旋转，使摆动轴216b的轴心P1在以主轴部216a的轴心P2为中心的圆上移动时，支点间角度θ变化，同时，支点间距离D也变化。
即，根据本实施方式的升程、工作角可变机构210，使工作角或升程量从最小工作角向最大工作角变化时，支点间角度θ也逐渐增加并从θmin向θmax变化。
另一方面，从最小工作角向中间工作角逐渐增加，支点间距离D从Dmin向Dmax变化。而且，从中间工作角向最大工作角逐渐减小，支点间距离D从Dmax向Dmin变化，并返回到与最小工作角时的支点间距离几乎相同的长度。
参照图8A和图8B，对通过在将支点间距离D维持在相同长度的状态下使支点间角度θ变化而产生的作用进行说明。接着，参照图9A和图9B对通过在将支点间角度θ维持在相同角度的状态下使支点间距离D变化而产生的作用进行说明。
图8A表示最小工作角时。图8B表示最大工作角时。
如图8A及图8B所示，在将支点间距离D维持在相同长度的状态下使支点间角度θ从θmin向θmax变化时，轴心P1在以轴心P3为中心的圆周C1顺时针从下方向上方移动。另一方面，轴心P7在以轴心P3为中心的圆周C2顺时针从上方向下方移动。即，连结于摆动凸轮220的凸轮鼻的连结销231的位置向下方移动。
其结果，摆动凸轮220的与气门挺杆219的初期接触位置和初期摆动位置相互靠近，进气门211的工作角扩大。
这样，在将支点间距离D维持在相同长度的状态下增大支点间角度θ时，进气门211的工作角扩大。
图9A和图9B是将支点间距离D不同但轴间距离等其它的各部尺寸相同的两个可变气门装置的轴心P1～P7、和连结各轴心的直线在驱动轴213的旋转角度位置大致相同的状态下进行比较的图。图9A及图9B的支点间角度θ相同，但图9A的支点间距离D1比图9B的支点间距离D2短。
如图9A及图9B所示，使支点间距离D变长时，与支点间距离较短时相比，摆动轴16b的轴心P1从驱动轴轴心P3离开而位于上方。于是，驱动轴的中心P3和驱动轴凸轮P4的位置及线段P1P5和线段P5P4的长度彼此相等，因此，线段P1P5和线段P5P4的构成的角在使支点间距离D变长的情况下增大。因此，使支点间距离D变长时，线段P1P5产生与顺时针旋转时同样的变化。此时，比轴心P5更远离摆动轴中心P3的轴心P6，通过杠杆原理，在轴心P5的位置没有大幅度变化时，轴心P1向上方移动，因此，变成在图内向下方移动。
由此，由于将连结连杆部件226和摆动凸轮220的凸轮鼻的连结销231的轴心P7相对压向下方，因此，摆动凸轮220的与气门挺杆219的初期接触位置和初期摆动位置逐渐彼此靠近。其结果，进气门211的工作角扩大。
这样，在将支点间角度θ维持在相同的角度的状态下使支点间距离D变长时，进气阀211的工作角扩大。
如上，升程、工作角可变机构210通过使支点间角度θ和支点间距离D支点间变化，使进气门211的工作角变化。
其次，对本实施方式的升程、工作角可变机构210的作用进行说明。
图10表示升程、工作角可变机构210的气门升程特性。图11表示图10中表示的各气门升程特性的进气门打开时期(Intake Valve Open；下面称为“IVO”)和进气门关闭时期(Intake Valve Close；下面称为“IVC”)之间的关系。任何一个附图都表示不伴随利用相位可变机构240的进气门211的升程中心角的变更，而只通过升程、工作角可变机构210可以变化气门升程特性的状态。
如图10及图11所示，使工作角从最小工作角向最大工作角变化时，从最小工作角到规定的工作角，如现有的那样，工作角变大，而且IVO提前。然而，从规定的工作角到最大工作角，可以使工作角变大，同时，可以抑制IVO的提前方向的移动或可以使IVO滞后。
这样是因为，使工作角从最小工作角向最大工作角变化时，支点距离D从最小工作角向中间工作角渐渐增加，从中间工作角到最大工作角逐渐减少。
即，由于使工作角从最小工作角向最大工作角变化时，通过支点间角度θ角度增加而工作角扩大，IVO提前。另外，从最小工作角到中间工作角，支点间距离D也变长，由此工作角扩大，因此，IVO提前。
这样，从最小工作角到中间工作角，支点间角度θ和支点间距离D均增加，因此，工作角变大，且IVO提前。
但是，从中间工作角到最大工作角，虽然支点间角度θ逐渐增加，但支点间距离逐渐缩短。因此，通过支点间角度θ的增加，IVO提前，另一方面，通过支点间距离D的减少，工作角变小，相对于此，IVO滞后。
因此，从中间工作角到最大工作角，可以增大工作角，同时可以抑制IVO的提前方向的移动，或可以使IVO滞后。而且，进气门211的工作角或升程量扩大时，升程工作角中心向滞后侧移动，同时，向相对于工作角或升程量的扩大的升程工作角中心向滞后侧的移动量，与在工作角或升程量与比规定的工作角或升程量小的侧的范围相比，在工作角或升程量在比规定的工作角或升程量大的一侧的范围内扩大。
这样，根据进气门可变气门装置200，工作角在最大角附近扩大时，成为IVO的提前方向的移动被抑制。进而IVO滞后的气门特性。因此，可以使进气门211的工作角成为最大工作角，且可以降低在使升程中心角最提前的状态下的气门和活塞之间的接近的程度。另一方面，在最小工作角时，IVO与中间工作角时相比为滞后。即，由于工作角范围整体的提前被抑制，因此，IVC也停留为滞后。其结果，由于可以使IVC停留在吸气冲程尽量滞后的时期，并尽量不从下止点离开，因此，特别确保启动时充分的缸内流入空气量。从而启动性提高。
通常考虑进气门可变气门装置200故障时，活塞的气门凹槽以气门和活塞的干涉量为最大状态作为基准，以具有一定的余量的深度而设置。如该进气门可变气门装置200那样，若使进气门211的工作角为最大工作角，且使在升程中心角设为最提前的状态下的气门和活塞干涉的可能性降低，则可以减少气门凹槽的表面积。由此，可以降低冷却损失。另外，可以通过燃烧效率的增加而实现降低燃油消耗。
参照图12-14对进气门可变气门装置200的控制进行说明。
图12是根据运转状态而决定IVO和IVC的控制图。该图预先储存于控制器300。
在发动机全负荷、低速时，工作角设定为最小工作角和最大工作角之间的中间工作角，IVO设定在上止点之后。发动机全负荷、中速时，即处于运转状态A时，通过升程、工作角可变机构，与发动机全负荷、低速时相比，使工作角扩大，且通过相位可变机构，IVO被设定于上止点之前。发动机全负荷、高速时，即处于运转状态B时，通过升程、工作角可变机构，使工作角设定为最大工作角，且通过相位可变机构，与发动机全负荷、中速时相比，使IVO进一步设定于提前侧。
从运转状态A移动到运转状态B时，或从运转状态B移动到运转状态A时，执行以下的控制。
从运转状态A向运转状态B移动时，即，在车辆处于加速状态的情况下、即在工作角变大，且处于IVO滞后的配气正时时，在IVC达到目标IVC之间，禁止相位可变机构240的驱动，而只驱动升程、工作角可变机构210。而且，IVC到达目标IVC后，实施同时驱动升程、工作角可变机构210和相位可变机构240的协调控制，将进气门211的配气正时控制为最合适的配气正时。
即，如图13所示，首先只驱动升程、工作角可变机构210，从运转状态A移动到运转状态C，IVC到达目标IVC之后，同时驱动升程、工作角可变机构210和相位可变机构240，移动到运转状态B。
升程、工作角可变击机构210通过电动的升程量变更促动器250进行驱动，因此，与通过油压驱动的相位可变机构240相比，响应速度较快。因此，在加速时，通过首先驱动升程、工作角可变机构210驱动，并使IVC迅速达到目标IVC，可以防止IVC与目标IVC相比过度滞后的状态。因此，可以防止填充效率的降低，防止运转性能的恶化。
另一方面，从运转状态B向运转状态A移动时，即，在车辆处于减速状态的情况下、即在工作角变小，且处于IVO滞后的配气正时时，在IVO达到目标IVO之间，禁止升程、工作角可变机构210的驱动，而优先驱动相位可变机构240。然后，IVO到达目标IVO后，协调控制升程、工作角可变机构210和相位可变机构240，将进气门211的配气正时控制为最合适的配气正时。
即，如图14所示，首先只驱动升程、工作角可变机构240，从运转状态B移动到运转状态D，IVO到达目标IVO之后，同时驱动升程、工作角可变机构210和相位可变机构240，移动到运转状态A。
在工作角变小，且处于IVO提前的配气正时，如果升程、工作角可变机构2 10被驱动，则IVO过度提前。于是，由于需要扩大用于回避气门和活塞的干涉的气门凹槽，因此，冷却性能等恶化。
因此，在这种运转状态时，首先驱动相位可变机构240，使IVO到达目标IVO后，协调控制升程、工作角可变机构210和相位可变机构240，由此，可以防止IVO过度提前。因此，可以防止冷却损失等恶化。
根据以上说明的本实施方式，使进气门的气门升程特性为：从规定的工作角到最大工作角中，工作角变大且抑制进气门打开时期的提前方向的移动或形成进气门打开时期滞后的气门升程特性。
由此，可将进气门211的工作角设为最大工作角，且可以将升程中心角最提前的状态下的气门和活塞的接近程度降低。因此，可以减少气门凹槽的表面积，可以降低冷却损失。另外，通过燃烧效率的增加可以实现降低燃油消耗。
另外，在车辆处于加速状态的情况下、即在工作角变大，且为IVO滞后的配气正时时，在IVC达到目标IVC之间，禁止相位可变机构240的驱动，而只驱动升程、工作角可变机构210。
由此，在加速时，首先驱动动作响应性良好的升程、工作角可变机构210，并使IVC迅速达到目标IVC，由此，可以防止IVC与目标IVC相比过度地滞后的状态。因此，可以防止填充效率的降低，可以防止运转性能的恶化。
另外，在车辆处于减速状态的情况下、即在工作角变大，且处于IVO滞后的配气正时，即工作角变小，且处于IVO提前的配气正时时，在IVO达到目标IVO之间，禁止升程、工作角可变机构210的驱动，优先驱动相位可变机构240。
由此，可以防止IVO过度提前。因此，可以防止冷却损失等的恶化。
进而，在压缩比可变发动机的情况，越使压缩比为高压缩比，燃烧室容积和表面积之比(以下称为“S/V比”)越大，从而冷却损失变大。但是，通过与本实施方式的升程、工作角可变机构210组合，可以使气门凹槽的表面积减少，可以使表面积变小。由此，可以抑制伴随高压缩化的S/V比的增加，可以减少冷却损失。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，很显然，在其技术思想的范围内可以进行各种变更。
例如，在与伴随与实施例中记载的所不同的动作的相位可变机构组合的情况等时，可以将工作角变大，且抑制进气门的打开时期的提前方向的移动或者使进气门的打开时期滞后的工作角或升程量的范围、根据需要的条件设定在不是最大工作角附近的范围。另外，通过将本发明的可变气门装置适用于排气门，并抑制排气门的关闭时期变化，从而还可以用于控制排气门和活塞的接近。
关于以上说明，引用了以2007年8月10日为申请日的日本国的特愿2007-209706号的内容、以2007年8月21日为申请日的日本国的特愿2007-214529号的内容、以2008年2月25日为申请日的日本国的特愿2008-43126号的内容及以2008年2月28日为申请日的日本国的特愿2008-47918号的内容。
产业上的可利用性
如上所述，本发明在适用于运转条件大的内燃机中时，能发挥特别优异的效果。
本发明的实施例包含的排他特性或优点如本发明请求的范围所述。

Claims (16)

1.一种可变气门装置，其特征在于，具备：
与内燃机(100)的曲轴(121)同步旋转的驱动轴(213)、
设于所述驱动轴(213)的驱动凸轮(215)、
摆动自如地支承于所述驱动轴(213)的摆动凸轮(220)、
利用所述摆动凸轮(220)的摆动而被驱动开闭的发动机气门(211)、
与所述驱动轴(213)平行的摆动轴(216)、
摆动自如地支承于所述摆动轴(216b)的摇臂(217)、
将所述摇臂(217)和所述驱动凸轮(215)连结的第一连杆(225)、
将所述摇臂(217)和所述摆动凸轮(220)连结的第二连杆(226)、
通过使所述摆动轴(216b)相对于驱动轴(213)的相对位置变化来变更所述发动机气门(211)的工作角或升程量的摆动轴位置变更装置(250)，
伴随所述发动机气门(211)的工作角或升程量的扩大，所述发动机气门(211)的打开时期滞后。
2.如权利要求1所述的可变气门装置，其特征在于，
伴随所述发动机气门(211)的工作角或升程量的扩大，缩短所述驱动轴(213)中心和所述摆动轴(216b)中心之间的距离，由此，伴随所述发动机气门(211)的工作角或升程量的扩大，所述发动机气门(211)的打开时期滞后。
3.如权利要求1或2所述的可变气门装置，其特征在于，
在使所述发动机气门(211)的工作角或升程量在规定的工作角范围或升程量范围内变更的期间，伴随所述发动机气门(211)的工作角或升程量的扩大，所述发动机气门(211)的打开时期滞后。
4.一种可变气门装置，其特征在于，具备：
与内燃机(100)的曲轴(121)同步旋转的驱动轴(213)、
设于所述驱动轴(213)的驱动凸轮(215)、
摆动自如地支承于所述驱动轴(213)的摆动凸轮(220)、
利用所述摆动凸轮(220)的摆动而被驱动开闭的发动机气门(211)、
与所述驱动轴(213)平行的摆动轴(216b)、
摆动自如地支承于所述摆动轴(216b)的摇臂(217)、
将所述摇臂(217)和所述驱动凸轮(215)连结的第一连杆(225)、
将所述摇臂(217)和所述摆动凸轮(220)连结的第二连杆(226)、
通过使所述摆动轴(216b)相对于驱动轴(213)的相对位置变化来变更所述发动机气门(211)的工作角或升程量的摆动轴位置变更装置(250)，
在规定的工作角范围或升程量范围内变更所述发动机气门(211)的工作角或升程量期间，从正面看所述内燃机(100)时，按照伴随连结所述驱动轴(213)中心和所述摆动轴(216)中心的直线的角度变化的所述发动机气门(211)的打开时期变化量、和伴随所述驱动轴(213)中心和所述摆动轴(216b)中心之间的距离变化的所述发动机气门(211)的打开时期变化量相互抵消的方式，使所述摆动轴(216b)相对于所述驱动轴(213)位置变化，由此，抑制所述发动机气门(211)的打开时期的变化。
5.如权利要求4所述的可变气门装置，其特征在于，
从正面看所述内燃机(100)时，成为所述摇臂(217)和所述第一连杆(225)的连结部的第一连结点、和成为所述摇臂(217)和所述第二连杆(226)的连结部的第二连结点相对于连结所述驱动轴(213)中心和所述摆动轴(216b)中心的直线位于相同侧，且所述第二连结点位于比所述第一连结点距所述摆动轴(216b)中心远的位置，所述摆动凸轮(220)相对于所述直线在与第一连结点和第二连结点的相同侧具有凸轮鼻(223)，所述驱动轴(213)的旋转方向与打开所述发动机气门(211)时的所述摆动凸轮(220)的旋转方向相同。
6.如权利要求5所述的可变气门装置，其特征在于，
增大所述发动机气门(211)的工作角或升程量时，所述直线的角度变化为与使所述直线向所述驱动轴(213)的旋转方向旋转相同的朝向的角度变化，通过缩小所述距离变化，从而抑制所述发动机气门(211)的打开时期的变化。
7.如权利要求5或6所述的可变气门装置，其特征在于，
增大所述发动机气门(211)的工作角或升程量时，伴随所述直线的角度变化的所述发动机气门(211)的打开时期变化提前，伴随所述距离变化的所述发动机气门(211)的打开时期变化滞后，由于相互之间抵消，从而抑制所述发动机气门(211)的打开时期的变化。
8.如权利要求7所述的可变气门装置，其特征在于，
在所述规定的工作角范围或升程量范围的一部分，伴随所述距离变化的所述发动机气门(211)的打开时期的滞后量超过伴随所述直线角度变化的所述发动机气门(211)的打开时期的提前量，所述发动机气门(211)的打开时期伴随所述发动机气门(211)的工作角或升程量的扩大而滞后。
9.如权利要求3～8中任一项所述的可变气门装置，其特征在于，
所述规定的工作角范围或升程量的范围为从规定的工作角或升程量到最大工作角或最大升程量的范围。
10.一种可变气门装置，其特征在于，具备：
与内燃机(100)的曲轴(121)同步旋转的驱动轴(213)、
设于所述驱动轴(213)的驱动凸轮(215)、
摆动自如地支承于所述驱动轴(213)的摆动凸轮(220)、
利用所述摆动凸轮(220)的摆动而被驱动开闭的发动机气门(211)、
与所述驱动轴(213)平行的摆动轴(216)、
摆动自如地支承于所述摆动轴(216b)的摇臂(217)、
将所述摇臂(217)和所述驱动凸轮(215)连结的第一连杆(225)、
将所述摇臂(217)和所述摆动凸轮(220)连结的第二连杆(226)、
通过使所述摆动轴(216b)相对于驱动轴(213)的相对位置变化来变更所述发动机气门(211)的工作角或升程量的摆动轴位置变更装置(250)，
所述发动机气门(211)的工作角或升程量扩大时，升程工作角中心向滞后侧移动，而且，升程工作角中心相对于工作角或升程量的扩大向滞后侧的移动量，与在工作角或升程量比规定的工作角或升程量小的一侧的范围相比，在工作角或升程量比规定的工作角或升程量大的一侧的范围增大。
11.一种内燃机，其具备如权利要求1～10中任一项所述的可变气门装置(200)，其特征在于，
所述可变气门装置(200)包括连续变更所述发动机气门(211)的工作角的中心相位的相位变更装置(241)，
所述发动机气门(211)是进气门，
所述内燃机具备控制器(300)，在车辆加速时，在进气门关闭时期到达目标进气门关闭时期的期间，控制器(300)驱动所述摆动轴位置变更装置(250)，并禁止相位变更装置(241)的驱动。
12.如权利要求11所述的内燃机，其特征在于，
在车辆加速时进气门关闭时期到达目标进气门关闭时期后，所述控制器(300)同时驱动所述摆动轴位置变更装置(250)和所述相位变更装置(241)，并在将进气门关闭时期固定于该目标进气门关闭时期的状态下，将工作角控制为目标工作角。
13.如权利要求11或12所述的内燃机，其特征在于，
在车辆减速时，在进气门打开时期到达目标进气门打开时期的期间，所述控制器(300)驱动所述相位变更装置(241)，禁止所述摆动轴位置变更装置(250)的驱动。
14.如权利要求13所述的内燃机，其特征在于，
在车辆减速时，在进气门打开时期到达目标进气门打开时期后，所述控制器(300)同时驱动所述摆动轴位置变更装置(250)和所述相位变更装置(241)，并在将进气门打开时期固定于该目标进气门打开时期的状态下，将工作角控制为目标工作角。
15.如权利要求11～14中任一项所述的内燃机，其特征在于，
在将所述目标工作角设定为从规定的工作角到最大工作角之间的值时，所述控制器(300)实施禁止所述摆动轴位置变更装置(250)和所述相位变更装置(241)中任意一方驱动的控制。
16.如权利要求11～14中任一项所述的内燃机，其特征在于，
在发动机全负荷时，所述控制器(300)实施禁止所述摆动轴位置变更装置(250)和所述相位变更装置(241)中任意一方驱动的控制。
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