JP2001355418A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

内燃機関の可変動弁装置

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JP2001355418A JP2000179511A JP2000179511A JP2001355418A JP 2001355418 A JP2001355418 A JP 2001355418A JP 2000179511 A JP2000179511 A JP 2000179511A JP 2000179511 A JP2000179511 A JP 2000179511A JP 2001355418 A JP2001355418 A JP 2001355418A
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信 中村
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信一 竹村
Tsuneyasu Nohara
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロッカアーム58の回動支点位置を変化させ
る構成に起因して、所定リフト制御時におけるバルブリ
フト位相のずれに伴う機関性能が低下するおそれがあ
る。 【解決手段】 駆動軸13に揺動自在に支持されて、吸
気弁12を開閉作動させる揺動カム17と、両端部が駆
動カム15と揺動カムにそれぞれ連係したロッカアーム
23とを備え、制御軸32を介して制御カム33を回転
制御することによりロッカアームの回動支点を変化させ
てバルブリフトを可変制御する第1可変機構1を設け
た。第1可変機構により吸気弁を最大あるいは最小リフ
トに制御した際に、駆動軸を回転方向へ捩り回転させて
クランク軸との相対回動位相を進角側に制御する第2可
変機構2を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の可変動
弁装置、とりわけ、吸気弁や排気弁である機関弁のリフ
ト特性を制御する可変動弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の可変動弁装置としては、
本出願人が先に出願した例えば特開平11−29412
5号公報に記載されたものがある。
【0003】図11に基づいて概略を説明すれば、この
可変動弁装置は、吸気弁側に適用されたもので、クラン
ク軸の回転に同期して図中時計方向に回転する駆動軸6
1の外周に、軸心Yが駆動軸61の軸心Xから偏心した
駆動カム62が固設されていると共に、駆動カム62の
回転力が多節リンク状の伝達機構を介して伝達されて、
吸気弁63の上端部に有するバルブリフター64の上面
をカム面65が摺接して吸気弁63を開閉作動させる揺
動カム66を有している。この揺動カム66は、基端部
に形成された保持孔66aを介して駆動軸61の外周面
に揺動自在に支持されている。
【0004】前記伝達機構は、揺動カム66の上方に配
置されて、後述の制御軸67に制御カム74を介して回
動自在に支持されたロッカアーム68と、円環状の一端
部69aが駆動カム62の外周面に嵌合しかつ他端部6
9bがロッカアーム68の一端部68aにピン70を介
して回転自在に連結されたリンクアーム69と、一端部
71aがロッカアーム68の他端部68bにピン72を
介して回転自在に連結され、他端部71bが前記揺動カ
ム66の端部にピン73を介して回転自在に連結された
リンクロッド71とから構成されている。
【0005】また、前記制御軸67の外周面には、軸心
P1が制御軸67の軸心P2から所定量αだけ偏心した
制御カム74が固定されている。この制御カム74は、
ロッカアーム68のほぼ中央に穿設された支持孔68c
内に回転自在に嵌入保持されて、その回転位置に応じて
ロッカアーム68の揺動支点を変化させて、揺動カム6
6のカム面65のバルブリフター64上面に対する転接
位置を変化させて、吸気弁63のバルブリフトを可変制
御するようになっている。
【0006】すなわち、機関運転状態が、低回転低負荷
域の場合は、図外の電動モータによって制御軸67を一
方向へ回転させて、制御カム74も同方向へ回転させる
ことにより、ロッカアーム68の回動支点位置を駆動軸
61より離れる方向へ移動させる。これにより、ロッカ
アーム68とリンクロッド71との枢支点が上方に移動
して揺動カム66のカムノーズ部側の端部66bを引き
上げ、これによって揺動カム66のバルブリフター64
上面上の当接位置がリフト部65aから離れる方向に移
動する。したがって、吸気弁63は、そのバルブリフト
特性が最小となるように制御される。
【0007】一方、高回転高負荷域である場合は、図外
の電動モータが制御軸67を介して制御カム74を他方
向へ回転させて、制御カム74を同方向へ回転させるた
め、ロッカアーム68の回動支点が図11に示すように
駆動軸61に近づく方向に移動する。これにより、揺動
カム66は、リンクロッド71などによって端部66b
が押し下げられて、バルブリフター64上面との当接位
置がリフト部65a側に移動するため、吸気弁63のバ
ルブリフト特性が最大となるように制御される。
【0008】したがって、機関運転状態に応じて燃費や
出力の向上など機関性能を十分に発揮させることができ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の可変動弁装置にあっては、前述のように制御軸67
を介して制御カム74を回動制御することにより、ロッ
カアーム68の回動支点位置を変化させることによって
吸気弁63のリフト特性を可変にするようになっている
ため、かかるリフト制御時、最大リフト制御時や最小リ
フト制御時などにおいて図7の実線に示すように、吸気
弁63のバルブリフト位相、つまりバルブリフトが極大
となる瞬間の駆動軸61の位相が特異な変化特性を示す
ことから、機関性能を十分に発揮できないおそれがあ
る。
【0010】すなわち、可変機構によるバルブリフト制
御中における前記バルブリフト位相について図7の実線
に基づいて考察すると、最大リフト(Lmax)からリ
フトを低下させていくと、少しづつ進角し、さらに最小
リフト(Lmin)に向かってリフトを低下させていく
と、今度は途中から逆に遅角していくといった特異な変
化特性を示す。これは、バルブリフトが極大となる瞬間
においては、図11に示すように、駆動カム52の駆動
偏心円の動径R1と、駆動カム62の軸心Yとリンクア
ーム69の他端部69bの枢支点(ピン70の軸心)Z
とを結ぶ線R2が一直線になった瞬間、すなわち駆動軸
61の軸心(回転中心)Xと枢支点Zの距離が最大とな
った瞬間であり、このとき、動径R1の方向はシリンダ
ヘッド60の鉛直方向線Qに対して角度θだけ手前側、
つまり駆動軸61の回転からみて進角側にある。
【0011】次に、制御軸67が図中時計方向に回動し
ていった場合において、駆動カム62の動径R1と前記
R2が一直線になった場合を考察する。すなわち、この
とき角度θは、制御軸67の時計方向の回動とともに、
次第に増加してロッカアーム68の動径R3と制御カム
74の動径αが一直線になったときに最大となり、すな
わちこのときの駆動軸61角度からみて最進角になり、
制御軸67がさらに時計方向に回動すると、逆に減少し
ていく。このため、バルブリフト位相は、前述したよう
に特異な変化特性を示すようになるのである。
【0012】したがって、例えば、前述のように、最大
リフト(Lmax)に制御された際に、吸気弁63のバ
ルブリフト位相が遅角側に寄ってしまうことによって、
吸気弁63と排気弁とのいわゆるバルブオーバーラップ
期間が減少する。この結果、例えば排気脈動効果により
発生する負圧波をこのオーバーラップ期間に同調させる
ことによって得られる気筒内残留ガスを掃気させる効果
が低減してしまう。したがって、吸気弁53の最大リフ
ト制御が行なわれる例えば高回転高負荷時において吸気
充填効率を十分に高めることができず、出力性能を十分
に引き出すことができなくなる。
【0013】また、最小リフト(Lmin)制御時に
も、最大リフト制御時と同じように、バルブリフト位相
が遅角側に寄ってしまうことによって、吸気弁63の開
弁時期がピストン上死点からかなりの角度で下死点側に
ずれた位置になる。この結果、吸気弁63の開弁までに
気筒内の負圧が大きくなっていわゆるポンピングロスが
増大し、最小リフト制御が行なわれる例えばアイドリン
グ回転時における燃費低減効果が十分に得られない、と
いった技術的課題を招いている。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項1
記載の発明は、機関のクランク軸に同期回転し、外周に
駆動カムが固定された駆動軸と、揺動自在に支持され、
弁駆動部材を介して機関弁を開閉作動させる揺動カム
と、前記駆動カムに連係する駆動カム連係部と、可変な
揺動支点を有し、前記揺動カムに連係する揺動カム連係
部を備えたロッカアームと、前記ロッカアームの揺動支
点を変化させる揺動支点可変機構とを備え、前記揺動支
点可変機構によりロッカアームを介して機関弁の少なく
ともリフト量を可変制御する第1可変機構を設けると共
に、前記クランク軸と駆動軸との相対回動位相を変化さ
せる第2可変機構を設け、かつ前記第1可変機構と第2
可変機構とを機関運転状態に応じて制御する内燃機関の
可変動弁装置であって、前記揺動支点可変機構の変位に
伴う各リフト毎の中心角位相差を、第2の可変機構で補
正したことを特徴としている。
【0015】したがって、この発明によれば、本願発明
の第1可変機構の基本的構造及び作用から生じる不都
合、つまり揺動支点可変機構によるロッカアームの回動
支点を変化させることによる所定リフト制御時のバルブ
リフト位相(バルブリフトが極大となる瞬間の駆動軸位
相)の特異な変化を第2可変機構によって矯正して、所
定リフト制御に応じた適正なバルブリフト位相あるいは
開閉タイミングに制御することができるため、各運転領
域における機関性能を十分に引き出すことが可能にな
る。
【0016】請求項2記載の発明は、前記駆動カム連係
部は、前記駆動カムに回動支点を介して連係する一方、
前記揺動支点可変機構は、制御軸と該制御軸に設けられ
た偏心制御カムとによって構成され、前記ロッカアーム
を偏心制御カムの軸心を中心に回動支持すると共に、前
記制御軸を回転制御することにより機関弁の少なくとも
リフト量を可変制御するものであって、前記駆動軸の軸
心から前記ロッカアームの前記回動支点までの距離が最
大となり、かつ前記制御軸の軸心と偏心制御カムの軸心
及び前記ロッカアームにおける回動支点が同一線上に位
置した際のリフト量より前記第1可変機構の制御リフト
量が小さい場合または大きい場合に、前記駆動軸を、第
2可変機構によって前記ロッカアーム一端部の回動支点
が偏心制御カムの軸心へ近付く方向と同方向に回動制御
することを特徴としている。
【0017】この発明によれば、第1可変機構による特
に最大リフト制御時や最小リフト制御時に発生し易いバ
ルブリフト位相の特異な変化を第2可変機構によって効
果的に矯正することができるため、かかる運転領域での
機関性能を十分に発揮させることが可能になる。
【0018】請求項3記載の発明は、前記駆動カム連係
部は、前記駆動カムに回動支点を介して連係する一方、
前記揺動支点可変機構は、制御軸と該制御軸に設けられ
た偏心制御カムとによって構成され、前記ロッカアーム
を偏心制御カムの軸心を中心に回動支持すると共に、前
記制御軸を回転制御することにより機関弁の少なくとも
リフト量を可変制御するものであって、前記駆動軸の軸
心から前記ロッカアームの前記回動支点までの距離が最
大となり、かつ前記制御軸の軸心と偏心制御カムの軸心
及び前記ロッカアームにおける回動支点が同一線上に位
置した際のリフト量と前記第1可変機構の制御リフト量
とがほぼ一致した場合に、前記駆動軸を、前記第2可変
機構によって前記ロッカアーム一端部の回動支点が偏心
制御カムの軸心から離れる方向と同方向に回動制御する
ことを特徴としている。
【0019】この発明によれば、第1可変機構による特
に中間リフト制御時おけるバルブリフト位相の特異な変
化を第2可変機構によって効果的に矯正することができ
るため、かかる運転領域での機関性能を十分に発揮させ
ることが可能になる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る可変動弁装置
を吸気側に適用した実施形態を示し、シリンダヘッド1
1に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた
1気筒あたり2つの吸気弁12,12を備え、かつ該各
吸気弁12,12のバルブリフトを機関運転状態に応じ
て可変にする第1可変機構1と、各吸気弁12,12の
開閉タイミング(バルブタイミング)を機関運転状態に
応じて可変にする第2可変機構2とを備えている。
【0021】前記第1可変機構1は、図1〜図3に示す
ように、シリンダヘッド11上部の軸受14に回転自在
に支持された中空状の駆動軸13と、該駆動軸13に圧
入などによって固設されて中心が駆動軸13の軸心Xと
所定量偏心した2つの駆動カム15,15と、駆動軸1
3に揺動自在に支持されて、各吸気弁12,12の上端
部に配設された弁駆動部材であるバルブリフター16,
16の平坦な上面16a,16aに摺接して各吸気弁1
2,12を開作動させる揺動カム17,17と、駆動カ
ム15,15と揺動カム17,17との間に連係され
て、駆動カム15,15の回転力を揺動カム17,17
の揺動力として伝達する伝達機構18,18と、該伝達
機構18,18の作動位置を可変制御にする揺動支点可
変機構19とを備えている。
【0022】前記駆動軸13は、機関前後方向に沿って
配置されていると共に、一端部に設けられた後述する可
変機構2のタイミングスプロケット40に巻装された図
外のタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸か
ら回転力が伝達されて、図2の矢印に示すように時計方
向に回転するようになっている。
【0023】前記軸受14は、図1に示すようにシリン
ダヘッド11の上端部に設けられて、駆動軸13の上部
を支持するメインブラケット14aと、該メインブラケ
ット14aの上端部に設けられて、後述する制御軸32
を回転自在に支持するサブブラケット14bとを有し、
両ブラケット14a,14bが一対のボルト14c,1
4cによって上方から共締め固定されている。
【0024】前記両駆動カム15は、図1〜図3に示す
ようにほぼリング状を呈し、カム本体15aと、該カム
本体15aの外端面に一体に設けられた筒状部15bと
からなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔15cが貫通形成
されていると共に、カム本体15aの軸心Xが駆動軸1
3の軸心Yから径方向へ所定量だけオフセットしてい
る。また、この各駆動カム15は、駆動軸13に対し前
記両バルブリフター16,16に干渉しない両外側に駆
動軸挿通孔15cを介して圧入固定されていると共に、
両方のカム本体15a,15aの外周面15d,15d
が同一のカムプロフィールに形成されている。
【0025】前記揺動カム17は、図2に示すようにほ
ぼ雨滴状を呈し、一端部側の円環状の基端部20には駆
動軸13が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔20
aが貫通形成されていると共に、他端部のカムノーズ部
21にピン孔21aが貫通形成されている。また、揺動
カム17の下面には、カム面22が形成され、基端部2
0側の基円面22aと該基円面22aからカムノーズ部
21側に円弧状に延びるランプ面22bと該ランプ面2
2bの先端側に有するリフト面22cとが形成されてお
り、該基円面22aとランプ面22b及びリフト面22
cとが、揺動カム17の揺動位置に応じて各バルブリフ
ター16の上面16a所定位置に当接するようになって
いる。
【0026】前記伝達機構18は、図2に示すように駆
動軸13の上方に配置されたロッカアーム23と、該ロ
ッカアーム23の一端部23aと駆動カム15とを連係
する駆動カム連係部であるリンクアーム24と、ロッカ
アーム23の他端部23bと揺動カム17とを連係する
リンクロッド25とを備えている。
【0027】前記各ロッカアーム23は、図3に示すよ
うに、平面からみてほぼクランク状に折曲形成され、中
央に有する筒状基部23cが後述する制御カム33に回
転自在に支持されている。また、各基部23cの各外端
部に突設された前記一端部23aには、図2及び図3に
も示すように、リンクアーム24と相対回転自在に連結
するピン26が挿通されるピン孔23dが貫通形成され
ている一方、各基部23cの各内端部に夫々突設された
前記他端部23bには、各リンクロッド25の一端部2
5aと相対回転自在に連結するピン27が挿通されるピ
ン孔23eが形成されている。
【0028】また、前記リンクアーム24は、比較的大
径な円環状の基部24aと、該基部24aの外周面所定
位置に突設された突出端24bとを備え、基部24aの
中央位置には、前記駆動カム15のカム本体15aの外
周面に回転自在に嵌合する嵌合孔24cが形成されてい
る一方、突出端24bには、前記ピン26が回転自在に
挿通するピン孔24dが貫通形成されている。
【0029】さらに、前記リンクロッド25は、図2に
も示すように所定長さのほぼく字形状に折曲形成され、
両端部25a,25bには、図3にも示すようにピン挿
通孔25c,25dが形成されており、この各ピン挿通
孔25c,25dに、前記ロッカアーム23の他端部2
3bに有するピン孔23eと揺動カム17のカムノーズ
部21に有するピン孔21aにそれぞれ挿通した各ピン
27,28の端部が回転自在に挿通している。
【0030】そして、このリンクロッド25は、前記揺
動カム17の最大揺動範囲を前記ロッカアーム23の揺
動範囲内に規制するようになっている。
【0031】尚、各ピン26,27,28の一端部に
は、リンクアーム24やリンクロッド25の軸方向の移
動を規制するスナップリング29,30,31が設けら
れている。
【0032】前記揺動支点可変機構19は、機関前後方
向に配設された前記制御軸32と、該制御軸32の外周
に固定されてロッカアーム23の揺動支点となる制御カ
ム33と、制御軸32の回転位置を制御する電動アクチ
ュエータである電動モータ34とから構成されている。
【0033】前記制御軸32は、駆動軸13と並行に設
けられて、前述のように軸受14のメインブラケット1
4a上端部の軸受溝とサブブラケット14bとの間に回
転自在に支持されている。一方、前記各制御カム33
は、夫々円筒状を呈し、図2に示すように軸心P1位置
が制御軸32の軸心P2からα分だけ偏倚している。
【0034】前記電動モータ34は、駆動シャフト34
aの先端部に設けられた第1平歯車35と制御軸32の
後端部に設けられた第2平歯車36との噛合いを介し
て、制御軸32に回転力を伝達するようになっていると
共に、機関の運転状態を検出するコントローラ37から
の制御信号によって駆動するようになっている。
【0035】一方、前記第2可変機構2は、図1に示す
ように前記駆動軸13の先端部側に設けられ、図外のタ
イミングチェーンによって機関のクランク軸から回転力
が伝達されるタイミングスプロケット40と、駆動軸1
3の先端部にボルト41によって軸方向から固定された
スリーブ42と、タイミングスプロケット40とスリー
ブ42との間に介装された筒状歯車43と、該筒状歯車
43を駆動軸13の前後軸方向へ駆動させる駆動機構で
ある油圧回路44とから構成されている。
【0036】前記タイミングスプロケット40は、筒状
本体40aの後端部にチェーンが巻装されるスプロケッ
ト部40bがボルト45により固定されていると共に、
筒状本体40aの前端開口がフロントカバー40cによ
って閉塞されている。また、筒状本体40aの内周面に
は、はす歯形のインナ歯46が形成されている。
【0037】前記スリーブ42は、後端側に駆動軸13
の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前
端部の保持溝内にはフロントカバー40cを介してタイ
ミングスプロケット40を前方に付勢するコイルスプリ
ング47が装着されている。また、スリーブ42の外周
面には、はす歯形のアウタ歯48が形成されている。
【0038】前記筒状歯車43は、軸直角方向から2分
割されて前後の歯車構成部がピンとスプリングによって
互いに接近する方向に付勢されていると共に、内外周面
には前記各インナ歯46とアウタ歯48に噛合いするは
す歯形の内外歯が形成されており、前後に形成された第
1,第2油圧室49,50へ相対的に供給される油圧に
よって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するよう
になっている。また、この筒状歯車43は、フロントカ
バー40cに突当った最大前方移動位置で吸気弁12を
最遅角位置に制御する一方、最大後方移動位置で最進角
位置に制御するようになっている。さらに、第2油圧室
50内に弾装されたリターンスプリング51によって第
1油圧室49の油圧が供給されない場合に最大前方移動
位置に付勢されるようになっている。
【0039】前記油圧回路44は、図外のオイルパンと
連通するオイルポンプ52の下流側に接続されたメイン
ギャラリ53と、該メインギャラリ53の下流側で分岐
して前記第1,第2油圧室49,50に接続された第
1,第2油圧通路54,55と、前記分岐位置に設けら
れたソレノイド型の流路切換弁56と、該流路切換弁5
6に接続されたドレン通路57とから構成されている。
【0040】前記流路切換弁56は、前記第1可変機構
1の電動モータ34を駆動制御する同じコントローラ3
7からの制御信号によって切換駆動されるようになって
いる。
【0041】前記コントローラ37は、クランク角セン
サからの機関回転数信号、エアフローメータからの吸気
流量信号(負荷)及び機関油温センサなどの各種のセン
サからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算
等により検出すると共に、制御軸32の現在の回転位置
を検出する第1位置検出センサ58や駆動軸13とタイ
ミングスプロケット40との相対回動位置を検出する第
2位置検出センサ59からの検出信号に基づいて、前記
電動モータ34及び流路切換弁56に制御信号を出力し
ている。
【0042】すなわち、コントローラ37が、機関回転
数、負荷、油温、機関始動後の経過時間などの情報信号
から吸気弁12の目標リフト特性、つまり制御軸32の
目標回転位置を決定して、この指令信号に基づき電動モ
ータ34を回転させることにより制御軸32を介して制
御カム33を所定回転角度位置まで回転制御する。ま
た、第1位置検出センサ58により、制御軸32の実際
の回転位置をモニターし、フィードバック制御により制
御軸32を目標位相に回転させるようになっている。
【0043】具体的には、機関始動初期のクランキング
時及びアイドリング時には、コントローラ37からの制
御信号によって電動モータ34を介して制御軸32が一
方向へ回転制御されて、図4に示すように制御カム33
の軸心P1が制御軸32の軸心P2から図示のように左
上方の回動位置に保持され、厚肉部33aが駆動軸13
から上方向へ離間回動する。これにより、ロッカアーム
23は、全体が駆動軸13に対して上方向へ移動し、こ
のため各揺動カム17はリンクロッド25を介して強制
的に引き上げられて反時計方向へ回動する。したがっ
て、駆動カム15が回転してリンクアーム24を介して
ロッカアーム23の一端部23aを押し上げると、その
リフト量がリンクロッド25を介して揺動カム17及び
バルブリフター16に伝達されるが、そのリフト量L
は、図4に示すように小さくなる。このため、ガス流動
が強化されて燃焼が改善されて、燃費の向上と機関回転
の安定化が図れる。
【0044】特に、クランキング時には、バルブリフト
量を図7に示すように零に近い極小リフト(Lmin)
になるように設定されているため、後述するように機関
回転の立ち上がりが良好になる。
【0045】一方、高回転高負荷域では、コントローラ
37からの制御信号によって電動モータ34により制御
軸32が今度は他方向に回転して制御カム33を図2,
図6に示す位置に回転させて厚肉部33aを下方向へ回
動させる。このため、ロッカアーム23は、全体が駆動
軸13方向(下方向)へ移動し、他端部23bが揺動カ
ム17をリンクアーム25を介して下方向へ押圧して揺
動カム17全体を所定量だけ図示の位置(時計方向)に
回動させる。
【0046】したがって、駆動カム15が回転してリン
クアーム24を介してロッカアーム23の一端部23a
を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド25を介
して揺動カム17及びバルブリフター16に伝達される
が、そのリフト量Lは図6に示すように最も大きくなる
(Lmax)。そして、その最小リフト(Lmin)か
ら最大(Lmax)までのリフト量変化は、制御カム3
3の回動位置により図7に示すような特性(Lmin〜
L1〜L6〜Lmax)となる。
【0047】一方流路切換弁56側は、前述と同じく各
センサからの情報信号から吸気弁12の目標進角量を決
定して、この指令信号に基づき流路切換弁56により、
第1油圧通路54とメインギャラリ53とを所定時間連
通させると共に、第2油圧通路55とドレン通路57と
を所定時間連通させる。これによって、筒状歯車43を
介してタイミングスプロケット40と駆動軸13との相
対回動位置を変換して進角側に制御する。また、この場
合も第2位置検出センサ59により予め駆動軸13の実
際の相対回動位置をモニターして、フィードバック制御
により駆動軸を目標相対回動位置すなわち目標進角量に
回転させるようになっている。
【0048】具体的には、機関始動時から所定時間つま
り油温が所定温度Toに達するまでは、流路切換弁56
により第2油圧室50のみに油圧が供給されて第1油圧
室49には油圧が供給されない。したがって、図1に示
すように筒状歯車43は、リターンスプリング51のば
ね力で、最大前方位置に保持されて、駆動軸13が最大
遅角の回転位置に保持されている。その後、油温が所定
温度Toを越えると、運転条件に応じて、コントローラ
37からの制御信号により流路切換弁56を駆動させて
第1油圧通路54とメインギャラリ53を連通させて、
第2油圧通路55とドレン通路57を連通させる時間が
連続的に変化する。これにより、筒状歯車43は、最前
方位置から最後方位置までを移動し、したがって、吸気
弁12の開閉タイミングは、最遅角状態から最進角まで
連続的に可変制御される。
【0049】尚、前記吸気弁12は、第1可変機構1に
より最大リフトに制御されかつ第2可変機構2により最
大遅角位置に制御された状態において、シリンダ内のピ
ストンや対向する排気弁と干渉しないような配置構成に
設定されている。
【0050】以下、コントローラ37による第1可変機
構1と第2可変機構2との具体的な駆動制御を図9及び
図10に示すフローチャートにもとづいて説明する。
【0051】すなわち、まず、始動後の油温との関係で
は、図9示すように、セクションS1では、タイマーに
より機関始動後から所定時間toを越えたか否かを判断
して、越えた場合はセクションS2で油温センサによる
情報に基づき現在の油温が所定温度Toを越えたか否か
を判別し、越えた場合はセクションS3で第1,第2の
両方の可変機構1,2を駆動させるが、セクションS1
及びセクションS2で所定時間toを越えず、または油
温が所定油温To以下であればセクションS4で第1可
変機構1のみを駆動させて第2可変機構2を駆動させな
い制御を行う。
【0052】したがって、低温始動時は第1可変機構1
によるバルブリフト制御のみが行われ、第2可変機構2
によるバルブタイミング制御が行われず、吸気弁12は
前述した最遅角側に保持される。よって、この運転域で
の油圧駆動源に起因する可変作動不良といった問題が生
じないと共に、バルブリフト制御による始動性の向上な
ど機関性能の向上が図れる。また、油温上昇後は第2可
変機構2も駆動するので、機関性能の大幅な向上が図れ
る。
【0053】次に、前述した第1可変機構1の制御を図
10に基づいて説明すれば、まず、セクションS11
で、イグニッションスイッチをONすると、その直後に
セクションS12において第1可変機構1を最小リフト
Lmin(零に近い極小リフト)に制御する。続いて、
セクションS13でスタータースイッチをONしクラン
キングが開始した後にセクションS14にて第1可変機
構1により、機関回転数(クランキング回転数)の上昇
に伴い、リフトを図7に示すL3まで増加する制御を行
う。
【0054】続いて、セクションS15では、油温セン
サにより現在の油温が所定温度(T1)よりも高いか否
かを判別し、高い場合はセクションS16において、機
関運転状態に応じた第1可変機構1によるリフト可変制
御を行う。しかし、油温がT1以下の場合は、セクショ
ンS17において、第1可変機構1によるリフト制御を
前記L3に固定状態とする。
【0055】このように、クランキングを開始した始動
初期の時点では、セクションS12で最小リフトに制御
されているため、動弁系のフリクションが小さくなって
いるので、機関回転を速やかに立ち上げることができ
る。
【0056】また、セクションS14でのリフト増加制
御により、混合気のガス交換効率が向上して、機関トル
クが速やかに立ち上がって、前記機関回転の速やかな立
ち上がりと相俟って始動性を大幅に改善できる。
【0057】さらに、油温がT1以下である場合は、セ
クションS17においてリフトをL3の比較的低いリフ
トに固定するため、吸気弁12からの混合気流の速度を
増加させて気筒内の強いガス流動を発生させることによ
り、冷機始動時の燃焼の改善が図れ、燃費性能と排気エ
ミッション性能を向上できる。
【0058】油温がT1より高い場合については、前述
のように第1可変機構によるリフト可変制御を行なう
が、さらに始動後経過時間がt0を越え、油温がTo
(To>T1)を越えると、図9のセクション3へ移行
し、第1、第2可変機構1、2の両方の制御を開始す
る。
【0059】第1可変機構1は、図7の一点鎖線に示す
バルブリフト可変特性を示し、同図実線で示すバルブリ
フト位相(バルブリフトが極大となる瞬間の駆動軸位
相)は最大リフト(Lmax)からリフトを低下させて
いくと少しづつ進角し、さらに最小リフト(Lmin)
に向かってリフトを低下させていくと、今度は途中から
逆に遅角していくといった特異な変化特性を示すが、第
2可変機構2によって駆動軸13を進角方向へ中間リフ
トL2に対して相対的に位相を変化させるように構成さ
れている。
【0060】すなわち、第2可変機構2は、前記第1可
変機構1により図7に示すような最大リフト(Lma
x)に制御した際、及び最小リフト(Lmin)に制御
した際に、この状態を制御軸32の実際の回転位置をモ
ニターした第1位置検出センサ58からの情報信号に基
づいてコントローラ37が第2可変機構2を制御して、
駆動軸13を、枢支点Zが制御カム33の軸心P1に近
付く方向と同方向に捩り回動させる。これによって、バ
ルブリフト位相が、図7の実線のリフトカーブで示すよ
うに進角側に矯正されて中間リフトL2のバルブリフト
位相にほぼ等しいかあるいはそれ以上に進角制御され
る。
【0061】したがって、かかる最大リフト(Lma
x)制御運転領域となる例えば高回転高負荷時などにお
いてバルブリフト位相が上死点に近付くように制御され
ることにより、バルブオーバーラップが大きくなり、排
気脈動の負圧波を大きなバルブオーバーラップ期間と同
期させることで、気筒内の残留ガスを掃気することがで
きるので、新気の吸入効率を高め、出力を大きく向上さ
せることが可能になる。また、最小リフト(Lmin)
制御運転領域となる例えばアイドリング回転時などの燃
費効果の目減り、すなわち開弁時期が下死点側にずれ、
開弁までの気筒内負圧が高くなり、ポンピングロス増大
による燃費効果の目減りも防止でき、燃費性能の向上が
図れる。
【0062】以上のように、第2可変機構2により最大
リフト時と最小リフト時における進角制御を行なうこと
により、機関性能の低下を防止できる。一方、前記図7
の実線のような特異なバルブリフト位相によってやや小
リフトの中間リフトL2域では進角状態になっているた
め、この点でも不都合が生じるおそれがある。すなわ
ち、かかるやや小リフト及び小作動角のリフトカーブは
機関の低速トルクを高めることなどに適しているが、こ
のときの進角した開閉タイミングによって排気弁と吸気
弁12のバルブオーバーラップ期間が大きくなり、燃焼
室内での残留ガスが増加してしまう。つまり、低回転域
では、排気ガス量が少ないことなどに起因して、高回転
域のような排気脈動の負圧波を生成しにくく、この結
果、バルブオーバラップ期間が大きいと、大きな排気正
圧によって排気ガスが燃焼室内に逆流し、したがって、
その分新気の充填効率が目減りして低速トルクを十分に
得られないおそれがある。
【0063】そこで、第2の実施形態としては、図8の
実線のリフトカーブで示すように、第1可変機構1によ
って最小、最大リフトの中間リフトであるやや小リフト
(L2)に制御された際に、第2可変機構2によってバ
ルブリフト位相を矯正的に遅角側へ制御するようにした
ものである。具体的には、前記中間リフト(L2)域で
の制御時に第2可変機構2が駆動軸13を、前記枢支点
Zが制御カム33の軸心P1から離間する方向と同方向
に捩り回動させる。この結果、中間リフト(L2)域に
おけるてバルブリフト位相を遅角側に移動させることが
できる。
【0064】したがって、前記特異なバルブリフト位相
による中間リフト(L2)域でのバルブオーバラップ期
間を小さくすることができることから、燃焼室内での残
留ガスの増大を防止できるため、低速トルクの目減りを
防止できる。
【0065】前記各実施形態では、駆動軸13が図2中
時計回りの回転方向のものを示したが、これに限定され
るものではなく、駆動軸13が図2の反時計回りに回転
するものにも適用できる。すなわち、駆動軸13が反時
計方向に回転する場合は、特異なバルブリフト位相変化
が前述とは逆になり、最大リフト(Lmax)と最小リ
フト(Lmin)で進角し、中間リフト(L2)で遅角
する特性になる。この場合には、第2可変機構2によっ
て駆動軸13を前述とは逆に捩り回動させて最大、最小
リフト時にバルブリフト位相を遅角側にすればよく、そ
の場合、第1実施形態と同様に駆動軸13を枢支点Zが
制御カム33の軸心P1近付く方向と同方向に捩ること
になる。あるいは、中間リフト時には進角側に制御すれ
ばよく、その場合、第2実施形態と同様に枢支点Zを制
御カム33の軸心P1から離間する方向と同方向に駆動
軸13を捩ることになる。これによって、運転状態に応
じた機関性能の向上が図れる。
【0066】また、この発明は、例えば排気側に適用す
ることも可能であり、例えば、排気弁の最大、最小リフ
ト時において、前述のような遅角または進角する特異な
バルブリフト位相を示す場合に第2可変機構2によって
進角側または遅角側に制御することによって、機関性能
の低下を防止できる。
【0067】また、本発明は、各可変機構の駆動源が油
圧、電動に拘わらずいかなる駆動源であってもよく、ま
た、両方の可変機構を同じ電動あるいは油圧によって駆
動するものに適用することが可能である。
【0068】なお、この発明は、前記従来技術で示した
可変機構等のほかに、例えば米国特許第5,937,8
09号のFig2、Fig3に記載された構造の可変機
構にも適用することが可能である。補足すると、同図
(Fig2,3)におけるピボット軸が偏心制御カムに
相当し、ローラフォロアの軸心がロッカアームが駆動カ
ムと連係する回動支点となっている。
【0069】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、本願発明
の第1可変機構の基本的構造及び作用から生じる不都
合、つまり偏心制御カムなどによるロッカアームの回動
支点を変化させることによる所定リフト制御時の機関弁
のバルブリフト位相(バルブリフトが極大となる瞬間の
駆動軸位相)の特異な変化を第2可変機構によって矯正
して、所定リフト制御に応じた適性なバルブリフト位相
に制御することができるため、各運転領域における機関
性能を十分に引き出すことが可能になる。
【0070】請求項2記載の発明によれば、第1可変機
構による特に最大リフト制御時や最小リフト制御時に発
生し易い機関弁のバルブリフト位相の特異な変化を第2
可変機構によって効果的に矯正することができるため、
かかる運転領域での機関性能、例えば、目減りのない高
い出力や燃費性能を十分に発揮させることが可能にな
る。
【0071】請求項3記載の発明によれば、第1可変機
構による特に中間リフト制御時おける機関弁のバルブリ
フト位相の特異な変化を第2可変機構によって効果的に
矯正することができるため、かかる運転領域での機関性
能、例えば目減りのない十分な低速トルクを発揮するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す断面図
【図2】図1のA−A線断面図
【図3】第1可変機構の平面図
【図4】第1可変機構の最小リフト制御の作用説明図
【図5】第1可変機構の最大リフトと最小リフトの間の
中間リフト制御の作用説明図
【図6】第1可変機構の最大リフト制御の作用説明図
【図7】本実施形態のバルブリフト及びバルブタイミン
グの特性図
【図8】第2の実施形態のバルブリフト及びバルブタイ
ミングの特性図
【図9】本実施形態のコントローラーによる制御フロー
チャート図
【図10】本実施形態のコントローラーによる制御フロ
ーチャート図
【図11】先願にかかる可変動弁装置の作動説明図
【符号の説明】
1…第1可変機構 2…第2可変機構 12…吸気弁 13…駆動軸 17…揺動カム 19…制御機構 23…ロッカアーム 24…リンクアーム 25…リンクロッド 34…電動モータ 37…コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01L 1/34 F01L 1/34 C (72)発明者 竹村 信一 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 野原 常靖 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G016 AA05 AA19 BB11 BB19 BB25 BB26 CA10 CA25 CA47 DA01 DA04 GA07 GA08 GA09 GA10 3G018 AB03 BA17 BA34 CA06 CA07 DA02 DA04 DA05 DA09 DA10 DA11 DA19 DA85 EA02 EA04 EA12 EA14 EA17 EA18 EA21 EA31 EA32 EA35 FA01 FA06 GA04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関のクランク軸に同期回転し、外周に
    駆動カムが固定された駆動軸と、揺動自在に支持され、
    弁駆動部材を介して機関弁を開閉作動させる揺動カム
    と、前記駆動カムに連係する駆動カム連係部と、可変な
    揺動支点を有し、前記揺動カムに連係する揺動カム連係
    部を備えたロッカアームと、前記ロッカアームの揺動支
    点を変化させる揺動支点可変機構とを備え、前記揺動支
    点可変機構によりロッカアームを介して機関弁の少なく
    ともリフト量を可変制御する第1可変機構を設けると共
    に、前記クランク軸と駆動軸との相対回動位相を変化さ
    せる第2可変機構を設け、かつ前記第1可変機構と第2
    可変機構とを機関運転状態に応じて制御する内燃機関の
    可変動弁装置であって、 前記揺動支点可変機構の変位に伴う各リフト毎の中心角
    位相差を、第2の可変機構で補正したことを特徴とする
    内燃機関の可変動弁装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動カム連係部は、前記駆動カムに
    回動支点を介して連係する一方、前記揺動支点可変機構
    は、制御軸と該制御軸に設けられた偏心制御カムとによ
    って構成され、前記ロッカアームを偏心制御カムの軸心
    を中心に回動支持すると共に、前記制御軸を回転制御す
    ることにより機関弁の少なくともリフト量を可変制御す
    るものであって、前記駆動軸の軸心から前記ロッカアー
    ムの前記回動支点までの距離が最大となり、かつ前記制
    御軸の軸心と偏心制御カムの軸心及び前記ロッカアーム
    における回動支点が同一線上に位置した際のリフト量よ
    り、前記第1可変機構の制御リフト量が小さい場合また
    は大きい場合に、前記駆動軸を、第2可変機構によって
    前記ロッカアーム一端部の回動支点が偏心制御カムの軸
    心へ近付く方向と同方向に回動制御することを特徴とす
    る請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。
  3. 【請求項3】 駆動カム連係部は、前記駆動カムに回動
    支点を介して連係する一方、前記揺動支点可変機構は、
    制御軸と該制御軸に設けられた偏心制御カムとによって
    構成され、前記ロッカアームを偏心制御カムの軸心を中
    心に回動支持すると共に、前記制御軸を回転制御するこ
    とにより機関弁の少なくともリフト量を可変制御するも
    のであって、前記駆動軸の軸心から前記ロッカアームの
    前記回動支点までの距離が最大となり、かつ前記制御軸
    の軸心と偏心制御カムの軸心及び前記ロッカアームにお
    ける回動支点が同一線上に位置した際のリフト量と前記
    第1可変機構の制御リフト量とがほぼ一致した場合に、
    前記駆動軸を、前記第2可変機構によって前記ロッカア
    ーム一端部の回動支点が偏心制御カムの軸心から離れる
    方向と同方向に回動制御することを特徴とする請求項1
    に記載の内燃機関の可変動弁装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013032781A (ja) * 2008-02-25 2013-02-14 Nissan Motor Co Ltd 可変動弁装置及び内燃機関
JP2017180355A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 マツダ株式会社 エンジンの制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013032781A (ja) * 2008-02-25 2013-02-14 Nissan Motor Co Ltd 可変動弁装置及び内燃機関
JP2010185284A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の可変動弁装置
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