CN113811673A - 气门正时调整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气门正时调整装置(10A)，分别调整通过第1凸轮轴(33)的旋转来驱动的第1气门(25)的开闭正时以及通过第2凸轮轴(34)的旋转来驱动的第2气门(26)的开闭正时。气门正时调整装置(10A)具备：对产生使上述第1凸轮轴的旋转相位变更的扭矩的第1马达(11a)的驱动进行控制而调整上述第1凸轮轴的旋转相位的第1驱动电路(13a)；以及对产生使上述第2凸轮轴的旋转相位变更的扭矩的第2马达(11b)的驱动进行控制而调整上述第2凸轮轴的旋转相位的第2驱动电路(13b)。第1驱动电路(13a)的第1开关元件(14a)以与第2驱动电路(13b)的第2开关元件(14b)不同的开关频率进行动作。

Description

气门正时调整装置
关联申请的相互参照：本申请基于2019年5月21日提交的日本专利申请2019-95014号，将其记载内容援用于此。
技术领域
本发明涉及一种气门正时调整装置。
背景技术
在内燃机中，存在通过气门正时调整装置对凸轮轴的旋转相位进行控制而调整各气缸的进气侧、排气侧的气门的开闭正时的内燃机。例如，在下述专利文献1中公开了分别独立地控制进气侧与排气侧的各凸轮轴的旋转相位的气门正时调整装置。
气门正时调整装置通常具备产生使凸轮轴的旋转相位变更的扭矩的马达以及对该马达的驱动进行控制的驱动电路。在这样的气门正时调整装置中，通过驱动电路所具有的开关元件的开关动作，对向马达供给的交流的电压、频率进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-248805号公报
发明内容
如上述专利文献1的技术那样，在针对多个凸轮轴分别使用多个马达的驱动力来控制旋转相位的情况下，针对每个马达设置上述那样的驱动电路。在对一个内燃机设置这样的多个驱动电路的情况下，在各驱动电路中有可能叠加由于开关元件的开关动作而产生的噪声。如此叠加而增大的噪声有时会对内燃机、设置在内燃机周围的其他电子设备造成影响。
本发明的技术能够实现为以下的方式。
第1方式提供一种气门正时调整装置，在内燃机中，分别调整通过第1凸轮轴的旋转来驱动的第1气门的开闭正时以及通过第2凸轮轴的旋转来驱动的第2气门的开闭正时，该气门正时调整装置具备：第1马达，产生使上述第1凸轮轴的旋转相位变更的扭矩；第1驱动电路，对上述第1马达的驱动进行控制而调整上述第1凸轮轴的旋转相位，具备用于上述第1马达的驱动控制的第1开关元件；第2马达，产生使上述第2凸轮轴的旋转相位变更的扭矩；以及第2驱动电路，对上述第2马达的驱动进行控制而调整上述第2凸轮轴的旋转相位，具备用于上述第2马达的驱动控制的第2开关元件，上述第1开关元件以与上述第2开关元件不同的开关频率进行动作。
根据该方式的气门正时调整装置，能够抑制在第1开关元件与第2开关元件的各自中产生的噪声被叠加。因此，能够抑制这样的噪声对内燃机、设置于内燃机周围的其他电子设备造成影响。
附图说明
通过参照附图进行的下述详细描述，本发明的上述目的以及其他目的、特征、优点将变得更加明确。该附图为，
图1是表示具备第1实施方式的气门正时调整装置的内燃机的构成的概要图；
图2是表示具备第2实施方式的气门正时调整装置的内燃机的构成的概要图；
图3是表示具备第3实施方式的气门正时调整装置的内燃机的构成的概要图；
图4是表示具备第4实施方式的气门正时调整装置的内燃机的构成的概要图；
图5是表示具备第5实施方式的气门正时调整装置的内燃机的构成的概要图；
图6是表示具备第6实施方式的气门正时调整装置的内燃机的构成的概要图。
具体实施方式
1.第1实施方式：
参照图1。第1实施方式的气门正时调整装置10A搭载于内燃机20A。内燃机20A例如搭载于车辆，产生车辆的驱动力。在第1实施方式中，内燃机20A构成为多缸的直列发动机，具备多个气缸21。另外，在其他实施方式中，也可以构成为仅具备一个气缸21的单缸发动机。
在气缸21中设置有在气缸21的燃烧室下方往复运动的活塞22、向燃烧室导入燃料气体的进气口23、以及用于排出燃烧室的废气的排气口24。在进气口23设置有对进气口23进行开闭的进气门25，在排气口24设置有对排气口24进行开闭的排气门26。
内燃机20A为，在各气缸21中进一步具备曲轴32、进气侧凸轮轴33、排气侧凸轮轴34以及正时链37。曲轴32是内燃机20A的输出轴。曲轴32与活塞22连结，并通过活塞22的往复运动而旋转。
进气侧凸轮轴33与进气门25连接，根据其旋转相位使进气门25开闭。排气侧凸轮轴34与排气门26连接，根据其旋转相位使排气门26开闭。进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34通过分别安装于各自的未图示的凸轮的旋转，使与进气门25、排气门26的阀芯连结的未图示的摇臂运动而使进气门25或者排气门26开闭。
在内燃机20A中，如以下说明的那样，通过曲轴32的旋转扭矩，使进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34旋转，使进气门25、排气门26开闭。在进气侧凸轮轴33上安装有链轮35，在排气侧凸轮轴34上安装有链轮36。曲轴32经由正时链37与进气侧凸轮轴33的链轮35以及排气侧凸轮轴34的链轮36连结。由此，曲轴32的旋转扭矩经由正时链37以及各链轮35、36而传递至进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34，进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34旋转。在其他实施方式中，也可以代替正时链37而使用正时带。
气门正时调整装置10A调整进气门25与排气门26各自的开闭正时。进气门25以及排气门26的开闭正时能够换言之为内燃机20A的气门正时。在内燃机20A中，通过气门正时调整装置10A来调整进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34相对于曲轴32的旋转相位，由此分别独立地调整进气门25、排气门26的开闭正时。在第1实施方式中，进气门25相当于第1气门，进气侧凸轮轴33相当于第1凸轮轴。此外，排气门26相当于第2气门，排气侧凸轮轴34相当于第2凸轮轴。
气门正时调整装置10A为，作为对进气门25的开闭正时进行调整的机构，具备第1马达11a、第1相位可变机构12a以及第1驱动电路13a。此外，气门正时调整装置10A为，作为对排气门26的开闭正时进行调整的机构，具备第2马达11b、第2相位可变机构12b以及第2驱动电路13b。
第1马达11a经由第1相位可变机构12a与进气侧凸轮轴33连结，产生使进气侧凸轮轴33的旋转相位变更的扭矩。第1相位可变机构12a由未图示的多个齿轮构成，根据第1马达11a的旋转速度使进气侧凸轮轴33的旋转相位相对于曲轴32的旋转相位变化。具体而言，第1相位可变机构12a为，在第1马达11a的旋转速度变得大于曲轴32的旋转速度时，使进气侧凸轮轴33的旋转相位提前。此外，第1相位可变机构12a为，在第1马达11a的旋转速度变得小于曲轴32的旋转速度时或者第1马达11a的旋转方向成为与曲轴32的旋转方向相反的方向时，使进气侧凸轮轴33的旋转相位延迟。第1相位可变机构12a为，在第1马达11a的旋转速度与曲轴32的旋转速度相同时，使进气侧凸轮轴33随着曲轴32旋转。另外，第1相位可变机构12a的具体构成为公知，因此省略其详细说明。
第1驱动电路13a根据后述的ECU40的指令，对第1马达11a的驱动进行控制而调整进气侧凸轮轴33的旋转相位。第1驱动电路13a具备第1开关元件14a。第1开关元件14a例如由MOSFET构成。在第1实施方式中，第1开关元件14a被组装于第1驱动电路13a所具有的未图示的逆变器，通过开关动作对向第1马达11a供给的交流的电压、频率进行控制。第1开关元件14a以第1开关频率X进行动作。第1开关频率X例如可以为10kHz～30kHz。
第2马达11b经由第2相位可变机构12b与排气侧凸轮轴34连结，产生使排气侧凸轮轴34的旋转相位变更的扭矩。第2相位可变机构12b具有与第1相位可变机构12a大致相同的构成，根据第2马达11b的旋转速度使排气侧凸轮轴34的旋转相位相对于曲轴32的旋转相位变化。
第2驱动电路13b根据后述的ECU40的指令，对第2马达11b的驱动进行控制而调整排气侧凸轮轴34的旋转相位。第2驱动电路13b的构成除了代替第1开关元件14a而具有第2开关元件14b这一点以外，与第1驱动电路13a的构成大致相同。
第2开关元件14b以与第1开关元件14a的第1开关频率X不同的第2开关频率Y进行动作。第2开关频率Y例如可以为20kHz～40kHz。在第1实施方式中，第2开关频率Y被设定为比第1开关频率X高5～15kHz左右的值。另外，在其他实施方式中，第2开关频率Y也可以设定为比第1开关频率X低的值。
内燃机20A的驱动由ECU40(Electronic Control Unit)控制。ECU40由具备至少一个处理器以及主存储装置的微型计算机构成。ECU40通过由处理器执行读入到主存储装置上的命令、程序来发挥各种功能。ECU40对气门正时调整装置10A的各驱动电路13a、13b进行控制，而对进气门25以及排气门26各自的开闭正时进行控制。
另外，ECU40在开闭正时的控制中，使用曲轴32的旋转相位、进气侧凸轮轴33和排气侧凸轮轴34各自的旋转相位、以及第1马达11a和第2马达11b各自的旋转角。曲轴32的旋转相位由设置于曲轴32的曲轴转角传感器41检测。此外，进气侧凸轮轴33和排气侧凸轮轴34的旋转相位由设置于各凸轮轴33、34的凸轮转角传感器43、44检测。第1马达11a和第2马达11b各自的旋转角由设置于各马达11a、11b的马达旋转角度传感器45、46检测。
在第1实施方式的气门正时调整装置10A中，如上所述，各马达11a、11b的驱动电路13a、13b所具有的开关元件14a、14b以互不相同的开关频率进行动作。因此，能够抑制在各个开关元件14a、14b中产生的噪声叠加而增大，能够抑制对内燃机20A所包含的电子设备、其周围的电子设备造成影响。因此，能够使各驱动电路13a、13b、其他电子设备接近地配置，能够实现内燃机20A、包括内燃机20A的系统的小型化。此外，能够进行以往考虑到这样的噪声影响而避开的线束布局，内燃机20A的设计自由度提高。此外，根据第1实施方式的气门正时调整装置10A，能够分别独立地控制进气门25和排气门26的开闭正时，因此能够更细致地控制内燃机20A的驱动。
2.第2实施方式：
参照图2。第2实施方式的气门正时调整装置10B搭载于内燃机20B。在第2实施方式中，内燃机20B构成为V型发动机。内燃机20B的倾斜角不特别限定。内燃机20B可以构成为窄角V型发动机，也可以构成为180°V型发动机。内燃机20B具有作为左侧侧体的第1侧体28a所包含的第1气缸21a、以及作为右侧侧体的第2侧体28b所包含的第2气缸21b。在第2实施方式中，内燃机20B具有的构成为，在侧体内侧布置进气门25且在侧体外侧布置排气门26。在内燃机20B中，也可以在侧体外侧布置进气门25且在侧体内侧布置排气门26。另外，与在第1实施方式中说明的内燃机20A相同，内燃机20B由在图2中为了方便而省略图示的ECU40驱动控制。
第2实施方式的气门正时调整装置10B分别独立地调整第1侧体28a中的两个气门25、26、以及第2侧体28b中的两个气门25、26的开闭正时。气门正时调整装置10B为，作为对3个气门的开闭正时进行调整的机构，具备多个第1马达11a、多个第1相位可变机构12a以及多个第1驱动电路13a。此外，气门正时调整装置10B为，作为对一个气门的开闭正时进行调整的机构，具备第2马达11b、第2相位可变机构12b以及第2驱动电路13b。各马达11a、11b、各相位可变机构12a、12b、驱动电路13a、13b的构成与在第1实施方式中说明的构成相同。
在气门正时调整装置10B中，由第1驱动电路13a驱动控制的第1马达11a以及第1相位可变机构12a，与第1气缸21a的排气侧凸轮轴34、第2气缸21b的进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34连接。此外，由第2驱动电路13b驱动控制的第2马达11b以及第2相位可变机构12b，与第1气缸21a的进气侧凸轮轴33连接。在第2实施方式中，第1气缸21a中的排气门26以及排气侧凸轮轴34分别相当于第1气门以及第1凸轮轴。此外，第1气缸21a中的进气门25以及进气侧凸轮轴33分别相当于第2气门以及第2凸轮轴。
如此，根据气门正时调整装置10B，对4个马达11a、11b进行驱动的4个驱动电路13a、13b分别具有的开关元件14a、14b中的一个以不同的开关频率进行动作。由此，能够抑制全部的开关元件14a、14b的噪声被叠加。此外，根据第2实施方式的气门正时调整装置10B，能够起到与在第1实施方式中说明的作用效果相同的各种作用效果。
3.第3实施方式：
参照图3。第3实施方式的气门正时调整装置10C搭载于内燃机20C。在第3实施方式中，内燃机20C构成为与在第2实施方式中说明的V型发动机相同的V型发动机。第3实施方式的气门正时调整装置10C的构成除了以下说明的点以外，与第2实施方式的气门正时调整装置10B的构成大致相同。
在气门正时调整装置10C中，由第1驱动电路13a驱动控制的第1马达11a以及第1相位可变机构12a，与第1侧体28a侧的进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34分别连接。此外，由第2驱动电路13b驱动控制的第2马达11b以及第2相位可变机构12b，与第2侧体28b侧的进气侧凸轮轴33以及排气侧凸轮轴34分别连接。在第3实施方式中，第1侧体28a所包含的各气门25、26以及各凸轮轴33、34分别相当于第1气门以及第1凸轮轴。此外，第2侧体28b所包含的各气门25、26以及各凸轮轴33、34分别相当于第2气门以及第2凸轮轴。
根据第3实施方式的气门正时调整装置10C，对于第1侧体28a与第2侧体28b应用以不同的开关频率进行动作的开关元件14a、14b。由此，能够抑制开关元件14a、14b的噪声在侧体28a、28b之间叠加。此外，根据第3实施方式的气门正时调整装置10C，能够起到与在上述各实施方式中说明的作用效果相同的各种作用效果。
4.第4实施方式：
参照图4。第4实施方式的气门正时调整装置10D搭载于内燃机20D。在第4实施方式中，内燃机20D构成为与在第3实施方式中说明的V型发动机相同的V型发动机。第4实施方式的气门正时调整装置10D的构成除了以下说明的点以外，与第3实施方式的气门正时调整装置10C的构成大致相同。
在气门正时调整装置10D中，对于第1侧体28a以及第2侧体28b的各排气侧凸轮轴34连接有由第1驱动电路13a驱动控制的第1马达11a和第1相位可变机构12a。此外，对于第1侧体28a以及第2侧体28b的各进气侧凸轮轴33连接有由第2驱动电路13b驱动控制的第2马达11b和第2相位可变机构12b。
根据第4实施方式的气门正时调整装置10D，对于各侧体28a、28b内的进气门25以及排气门26的开闭正时的调整机构，应用以不同的开关频率进行动作的开关元件14a、14b。由此，能够抑制开关元件14a、14b的噪声在各侧体28a、28b内叠加。此外，根据第4实施方式的气门正时调整装置10D，能够起到与在上述各实施方式中说明的作用效果相同的各种作用效果。
5.第5实施方式：
参照图5。第5实施方式的气门正时调整装置10E搭载于内燃机20E。在第5实施方式中，内燃机20E构成为与在第4实施方式中说明的V型发动机相同的V型发动机，在侧体内侧布置排气门26，在侧体外侧布置进气门25。第5实施方式的气门正时调整装置10E的构成除了以下说明的点以外，与第4实施方式的气门正时调整装置10D的构成大致相同。
气门正时调整装置10E调整第1侧体28a所包含的第1气缸21a、第2侧体28b所包含的第2气缸21b各自的进气门25的开闭正时。在气门正时调整装置10E中，对于第1侧体28a的进气侧凸轮轴33连接有由第1驱动电路13a驱动控制的第1马达11a和第1相位可变机构12a。此外，对于第2侧体28b的进气侧凸轮轴33连接有由第2驱动电路13b驱动控制的第2马达11b和第2相位可变机构12b。
根据第5实施方式的气门正时调整装置10E，对于第1侧体28a和第2侧体28b各自中的进气门25的开闭正时的调整机构，应用以不同的开关频率进行动作的开关元件14a、14b。由此，能够抑制开关元件14a、14b的噪声在侧体28a、28b之间叠加。此外，根据第5实施方式的气门正时调整装置10E，能够起到与在上述各实施方式中说明的作用效果相同的各种作用效果。
6.第6实施方式：
参照图6。第6实施方式的气门正时调整装置10F搭载于内燃机20F。在第6实施方式中，内燃机20F具有对第1实施方式的内燃机20A追加了第3凸轮轴38的构成。在第6实施方式中，将进气侧凸轮轴33称作“第1凸轮轴33”，将排气侧凸轮轴34称作“第2凸轮轴34”。第3凸轮轴38经由链轮39与第1凸轮轴33的链轮35以及第2凸轮轴34的链轮36连接，并与第1凸轮轴33以及第2凸轮轴34一起旋转。在内燃机20F中，通过第1凸轮轴33的旋转而进气门25打开，通过第2凸轮轴34的旋转而排气门26打开。此外，通过第3凸轮轴38的旋转，未图示的摇臂运动而进气门25和排气门26分别关闭。另外，第3凸轮轴38的旋转相位由设置于凸轮轴38的凸轮转角传感器47检测。
第6实施方式的气门正时调整装置10F分别调整3个凸轮轴33、34、38的旋转相位，而调整进气门25和排气门26的开闭正时。第6实施方式的气门正时调整装置10F除了追加有第3马达11c、第3相位可变机构12c以及第3驱动电路13c这一点以外，与第1实施方式的气门正时调整装置10A的构成大致相同。
第3马达11c经由第3相位可变机构12c与第3凸轮轴38连接，产生使第3凸轮轴38的旋转相位变更的扭矩。第3马达11c的旋转角由设置于第3马达11c的马达旋转角度传感器48检测。第3相位可变机构12c具有与其他相位可变机构12a、12b大致相同的构成，且与各相位可变机构12a、12b相同，根据第3马达11c的旋转速度使第3凸轮轴38的旋转相位相对于曲轴32的旋转相位变化。
第3驱动电路13c根据ECU40的指令，对第3马达11c的驱动进行控制而调整第3凸轮轴38的旋转相位。第3驱动电路13c的构成除了代替第1开关元件14a而具有第3开关元件14c这一点以外，与第1驱动电路13a的构成大致相同。第3开关元件14c以与第1开关频率X以及第2开关频率Y均不相同的第3开关频率Z进行动作。第3开关频率Z例如可以为10kHz～40kHz。在第6实施方式中，第3开关频率Z被设定为比两个开关频率X、Y大的值。另外，在其他实施方式中，第3开关频率Z可以设定为比两个开关频率X、Y小的值，也可以设定为两个开关频率X、Y之间的值。
根据第6实施方式的气门正时调整装置10F，对于调整3个凸轮轴33、34、38的旋转相位的机构分别应用以互不相同的开关频率进行动作的开关元件14a、14b、14c。由此，在内燃机20F内能够抑制3个开关元件14a、14b、14c的噪声叠加。此外，根据第6实施方式的气门正时调整装置10F，能够分别独立地调整3个凸轮轴33、34、38的旋转相位，因此能够更细致地控制进气门25以及排气门26的开闭正时。此外，根据第6实施方式的气门正时调整装置10F，能够起到与在上述各实施方式中说明的作用效果相同的各种作用效果。
7.其他实施方式：
在上述各实施方式中说明的各种构成例如还能够如以下那样改变。以下说明的其他实施方式均与上述各实施方式相同，被定位为用于实施本发明的技术的方式的一例。
·其他实施方式1：
应用了上述各实施方式的气门正时调整装置10A、10B、10C、10D、10E、10F的内燃机的构成，并不限定于在上述各实施方式中说明的构成。内燃机除了直列发动机、V型发动机以外，例如也可以构成为水平对置发动机。此外，搭载上述各实施方式的气门正时调整装置10A、10B、10C、10D、10E、10F的内燃机也可以应用于车辆以外。
·其他实施方式2：
在上述各实施方式中，第1开关元件14a与第2开关元件14b可以适当替换，第1侧体28a与第2侧体28b的构成也可以替换。在上述第5实施方式中，也可以在第1侧体28a与第2侧体28b中的任一方追加调整排气侧凸轮轴34的旋转相位的马达、相位调整机构、马达的驱动电路。在上述第6实施方式中，也可以省略调整3个凸轮轴33、34、38的旋转相位的机构中的任一个。
8.其他：
本发明的技术并不限定于气门正时调整装置，能够通过各种方式来实现。本发明的技术例如能够通过具备气门正时调整装置的内燃机、具备该内燃机的车辆等方式来实现。
本发明的技术并不限定于上述实施方式、其他实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内通过各种构成来实现。例如，与发明内部部分记载的方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征，为了解决上述课题的一部分或全部、或者为了实现上述效果的一部分或全部，能够适当地进行替换、组合。此外，并不限定于其技术特征被说明为在本说明书中不必须，只要未说明为其技术特征在本说明书中必须，就可以适当地删除。

Claims (4)

1.一种气门正时调整装置(10A～10F)，在内燃机(20A～20F)中，分别调整通过第1凸轮轴(33、34)的旋转来驱动的第1气门(25、26)的开闭正时以及通过第2凸轮轴(33、34)的旋转来驱动的第2气门(25、26)的开闭正时，具备：
第1马达(11a)，产生使上述第1凸轮轴的旋转相位变更的扭矩；
第1驱动电路(13a)，对上述第1马达的驱动进行控制而调整上述第1凸轮轴的旋转相位，具备用于上述第1马达的驱动控制的第1开关元件(14a)；
第2马达(11b)，产生使上述第2凸轮轴的旋转相位变更的扭矩；以及
第2驱动电路(13b)，对上述第2马达的驱动进行控制而调整上述第2凸轮轴的旋转相位，具备用于上述第2马达的驱动控制的第2开关元件(14b)，
上述第1开关元件以与上述第2开关元件不同的开关频率进行动作。
2.根据权利要求1所述的气门正时调整装置(10A、10B、10C、10D、10F)，其中，
上述第1气门是上述内燃机中的进气侧的气门(25)，上述第2气门是上述内燃机中的排气侧的气门(26)。
3.根据权利要求1或2所述的气门正时调整装置(10C、10D、10E)，其中，
上述内燃机(20C、20D、20E)构成为V型发动机，
上述第1气门是上述V型发动机的第1侧体(28a)所包含的气门，上述第2气门是上述V型发动机的第2侧体(28b)所包含的气门。
4.根据权利要求1所述的气门正时调整装置，其中，
上述内燃机(20F)还具有与上述第1气门和上述第2气门连接的第3凸轮轴(38)，
上述气门正时调整装置(10F)还具备：
第3马达(11c)，产生使上述第3凸轮轴的旋转相位变更的扭矩；以及
第3驱动电路(13c)，对上述第3马达的驱动进行控制而调整上述第3凸轮轴的旋转相位，具备用于上述第3马达的驱动控制的第3开关元件(14c)，
上述第3开关元件以与上述第1开关元件和上述第2开关元件分别不同的开关频率进行动作。
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