JP2004516402A

JP2004516402A - 火花点火式内燃機関の負荷制御のための可変バルブ駆動機構

Info

Publication number: JP2004516402A
Application number: JP2002538024A
Authority: JP
Inventors: マースゲアハルト; ヒムゼルフランク
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2004-06-03
Also published as: CA2425498A1; CN1471609A; US20040074457A1; DE10052811A1; AU2002213941A1; US6837198B2; WO2002035067A1; CN1274946C; KR20030065498A; EP1328708A1

Abstract

内燃機関の絞りのない負荷制御のための可変バルブ駆動機構（１）が提案されている。この可変バルブ駆動機構では、内燃機関の各シリンダに２つの吸気弁（９）が設けられている。この場合、本発明によれば、各吸気弁（９）が固有の調節手段（８，８ａ）と協働しており、これらの調節手段（８，８ａ）は互いに独立的に負荷可能である。このような手段により、バルブ駆動機構（１）の可変性は付加的に高められる。

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、火花点火式内燃機関の負荷制御のための可変バルブ駆動機構、有利には、内燃機関の絞りのない負荷制御のための全可変バルブ駆動機構であって、カム軸のカムと、内燃機関のシリンダに所属の吸気弁（９）との間に配置されていて、直接的な弁操作部材と、伝達部材と、伝達部材の行程機能に影響を与えるための調節手段とが設けられており、前記伝達部材は駆動するようにカムと弁操作部材との間に組み込まれていて、カムによって負荷される第１の作用面と、弁操作部材に作用する第２の作用面とを有している形式のものに関する。
【０００２】
背景技術
可変のもしくは全可変のバルブ駆動機構を介して絞りのない負荷制御を行う利点は、当業者には既に公知である。絞りをなくすことにより、絞りにより内燃機関の広い負荷状態に渡って生じる吸気損失を排除することができる。
【０００３】
冒頭で述べた形式のバルブ駆動機構がドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０９６０４号明細書により公知である。しかしながら、当業者はこのような明細書からは、各シリンダごとの同様に作用する２つの吸気弁を使用する場合に、これらの吸気弁を互いに独立的に調節するというような着想を得ない。従って、混合気を準備する際の欠点が予想される。何故ならば、例えば、負荷および回転数が低い場合には、給気のスワールが僅かすぎるからである。このような僅かなスワールにより、内燃機関の上述したような状態では、吸気弁の閉鎖後に、燃料がシリンダ給気の膨張時に凝縮されることになる。他方では、回転数と負荷が高い場合には、大きなガス交換横断面が流入時に所望され、これは高負荷のために有利なタンブル流を生ぜしめる。総括すると、冒頭で述べた形式のバルブ駆動機構は、十分に可変的には設計されていない。
【０００４】
発明の課題
従って本発明の課題は、冒頭で述べた形式のバルブ駆動機構を改良して、より可変的に作用し、同時に比較的簡単に操作できるようなバルブ駆動機構を提供することである。
【０００５】
発明のまとめ
この課題は、本発明によれば請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。
【０００６】
これによると、各シリンダは少なくとも２つの吸気弁を有しており、この場合、各吸気弁には、第２の作用面を備えた伝達部材の少なくとも１つの固有の部分と、固有の調節手段とが属しており、この調節手段は、各シリンダの吸気弁の、単数又は複数の別の調節手段に対して相対的に調節可能である。
【０００７】
このような手段により、冒頭で述べた形式の欠点は解消される。各シリンダの全ての吸気弁（有利には２つの吸気弁）を互いに無関係に調節することができる。従って、例えば、アイドリング時に一方のガス交換弁を完全に停止させ、他方のガス交換弁を僅かな行程運動だけ行わせることが考えられる。これにより、給気の際のスワールに、無段階的に影響を与えることができる。このことは、前述した欠点を効果的に解消する。全てのバルブ駆動機構は、今や、その可変性に関して、各ガス交換弁を個別に制御することができる電磁的な弁制御に極めて近い。
【０００８】
本発明の第１の有利な構成によれば、例えば回転フィンガまたは偏心体として形成されている調節手段は、テレスコピック式に互いに内外に差し込み可能な軸（中空軸と別の軸）上に延びている。この場合、中空軸は、全てのシリンダの第１の列の同じ吸気弁の調節手段に堅固に結合されており、他方の軸は、全てのシリンダの、第１の列に隣接して位置する別の列の同じ吸気弁の調節手段の調節手段に堅固に結合されている。この場合、調節手段を備えた軸は、互いに相対的に回転可能である。従って、各シリンダの異なる調節手段の個別の制御は省くことができる。
【０００９】
各シリンダの吸気弁を互いに独立的に制御するのではなく、少なくとも２つのシリンダの吸気弁を互いに異なるように負荷することができる手段も考えられ、明らかに本発明の保護範囲に含まれる。このことは、一方のシリンダにおいて全ての調節手段が中空軸に結合されていて、例えば、これに隣接する他方のシリンダにおいて全ての調節手段が、中空軸の内側に延びる別の軸に、連行手段を介して結合されていることを意味している。従って、このような構成により、シリンダの遮断が実現できる。一方のシリンダにおいて弁行程が行われる場合には、他方のシリンダは、その都度、停止することができる。
【００１０】
調節手段としては、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０９６０４号明細書による手段で使用されるような偏心体を設けることもできる。しかしながら、回転フィンガの使用も同様に考えられる。このことは図面で詳しく説明されている。
【００１１】
別の列の同じ吸気弁の調節手段の連行手段のために中空軸に設けられたセグメント状のスリットを介して同時に、調節手段の最大の相対的な回転角度が互いに設定される。
【００１２】
中空軸の調節手段のための簡単な固定形式は、その他の従属請求項に記載されている。これによると調節手段はプレス嵌めによって中空軸上に固定されている。別の調節手段は、例えばピンとして形成された連行手段を介して別の軸に固定されている。この場合、同様に、プレス嵌めもしくはねじ締結または同様の手段が考えられる。
【００１３】
本発明の有利な別の構成によると、中空軸と別の軸とは別個に負荷可能である。この場合、軸の端面側にそれぞれ１つの電気的なもしくは液圧的なアクチュエータが設けられている。さらに、軸の一方の端面にだけ、互いに内外に組み込まれたアクチュエータを設けることも考えられる。
【００１４】
他の従属請求項には、本発明の有利な別の構成が記載されている。これによると、別個の調節手段が、爪状のバルブ駆動機構で使用されており、このバルブ駆動機構の伝達部材は２つの部分から形成されている。この場合、調節手段は、係止面を有した回転フィンガから成っており、この係止面は、伝達部材の、爪として形成された部分によって、カム行程時に接触される。
【００１５】
最後に、弁操作部材として、スイングアームを使用することが提案されている。しかしながら、シングルロッカーアームもしくはツインロッカーアームまたはバケットタペットを使用することも考えられる。
【００１６】
本願発明の保護範囲は、明らかに、次に図面に説明するバルブ駆動機構に限定されるものではなく、例えば冒頭で述べたドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５０９６０４号明細書に記載されたような調節手段を備えたバルブ駆動機構にも及ぶ。
【００１７】
図面の簡単な説明
次に図面につき本発明の有利な構成を説明する。
【００１８】
図１には、可変のバルブ駆動機構が概略的に示されており、
図２には、図１のバルブ駆動機構のための、回転フィンガとして形成された調節手段が示されており、
図３には、調節手段を支承するための軸の縦断面図が示されている。
【００１９】
図面の詳しい説明
図１には、基本原理と作用形式は当業者に公知であるような可変のバルブ駆動機構１が示されている。このバルブ駆動機構１は、火花点火式内燃機関の負荷制御のために働き、完全可変式に構成されている。カムシャフト３のカム２が示されており、このカム２は、２つの部分から成る伝達部材５の第１の作用面４（ローラ）に作用する。伝達部材５はカム２の側では、レバー５ａとして形成されている。このレバー５ａは、中空軸６のほぼ真ん中に支承されている（図３も参照）。中空軸６は、この中空軸６に対して相対回動可能な別の軸７を内包している。レバー５ａの長手方向側には、調節手段８が位置している。この調節手段８は、シリンダの第１の列の同じ吸気弁９の行程運動に影響を与えるために働く。この調節手段８は、中空軸６にプレス嵌めにより固定されている。この調節手段８は、爪５ｂに面した係止面９ａを有している。
【００２０】
レバー５ａの第１の作用面４とは反対側の端部１０において旋回中心点１１に爪５ｂが固定されている。この爪５ｂは、旋回中心点１１に対して回転可能に延びており、ローラとして形成された第３の作用面１２を有している。この作用面１２は係止面９ａと協働している。さらに、爪５ｂは、第３の作用面１２とは反対の側に第２の作用面１３を有している。この第２の作用面１３は、直接的なバルブ操作部材１５の接触面１４（ローラ）に作用する。この直接的なバルブ操作部材１５は、ここではスイングアームとして形成されている。このスイングアームの一方の端部は支持部材１６に支承されており、他方の端部は吸気弁９に行程方向で作用している。
【００２１】
カム行程により、爪５ｂを備えたレバー５ａの旋回運動が強制される場合、爪５ｂは、係止面９ａと接触面１４との間に位置する通路において運動させられる。調節手段８が、図１に示したような回転位置にある場合、吸気弁９において最大行程運動が行われる。従って爪５ｂは、旋回中心点１１を中心とした回転運動と、所定の通路における並進運動とから成る運動を強制される。
【００２２】
例えば吸気弁９のゼロ行程運動が所望される場合には、調節手段８は、中空軸に６の端面側で使用することができるアクチュエータ（詳しくは図示せず）を介して行われる中空軸の回転により、爪５ｂの第３の作用面１２が、係止面９ａの所定の基本円区分だけを通過するように逆時計回りで回転される。従って爪５ｂは、吸気弁９の開放方向では旋回運動を行わない。吸気弁９は閉鎖されたままである。
【００２３】
図２、図３：
しかしながらバルブ駆動機構は、各シリンダに少なくとも２つの吸気弁が設けられているように形成されているべきである。この場合、各吸気弁９は固有の伝達部材５を少なくとも爪５ｂの領域で有しているべきである。従って、各爪５ｂは固有の調節手段８，８ａに面しているので、各シリンダにつき両吸気弁９はそれぞれ無関係に調節することができる（請求項に記載の有利な構成も参照）。
【００２４】
このために中空軸６は、上述したように中空軸６に設けられた孔１７の内側に、この中空軸６に対して相対回動可能な別の軸７を有している。中空軸６と別の軸７とは、互いに独立的なアクチュエータによって負荷可能である。一方のアクチュエータが軸６，７の一方の端面に、他方のアクチュエータが、軸７，６の他方の端面に配置されていることが考えられる。ここでは例えば液圧的な、電気的なもしくはエレクトロハイドロリック式のまたはこれらに類似の手段が考えられる。
【００２５】
図３に示したように、中空軸６には、シリンダの第１の列の吸気弁９の全ての調節手段８が被せ嵌められている。全てのシリンダの別の列の同様の形式の吸気弁９の調節手段８ａはこの場合、別の軸７に堅固に結合されている。このために、調節手段８ａの領域にある別の軸７には、セグメント状のスリット１８が設けられている。このようなスリット１８を通って、この場合ピンとして形成された連行手段１９が突出する。この連行手段１９は、別の軸７の収容部２０内にそれぞれ定置に支承されていて、同様に堅固に、調節手段８ａの収容部２１内に配置されている。記載したこのような手段により、各シリンダの２つの吸気弁９を互いに独立的に調節することができる。従って例えば、回転数と負荷とが小さい場合、一方の吸気弁９は完全に停止される、もしくは最小限の行程運動しか行えない。他方の吸気弁９は、「通常の」開放状態にとどまり、これによりシリンダ内で、大きなスワールが生じ、これは、混合気形成のために有利に作用する。
【００２６】
勿論、各シリンダの３つの吸気弁を、互いに独立的に本発明による手段により影響を与えることも考えられる。このためには、別の軸７が、さらに１つの付加的な軸を内部に収容しなければならず、この別の軸７と中空軸６とを貫通する付加的な連行手段が設けられなければならない。
【００２７】
従って、総括すると、公知の可変の機械的なシステムの利点に合わせて形成され、向上された可変性を有するバルブ駆動機構が設けられており、これは、電磁的なバルブ駆動機構の可変性にさらに近づけられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
可変のバルブ駆動機構を概略的に示した図である。
【図２】
図１のバルブ駆動機構のための、回転フィンガとして形成された調節手段を示した図である。
【図３】
調節手段を支承するための軸の縦断面図である。
【符号の説明】
１バルブ駆動機構、２カム、３カムシャフト、４第１の作用面、５伝達部材、５ａレバー、５ｂ爪、６中空軸、７別の軸、８，８ａ調節手段、９吸気弁、９ａ係止面、１０端部、１１旋回中心点、１２第３の作用面、１３第２の作用面、１４接触面、１５直接的なバルブ操作部材、１６支持部材、１７孔、１８スリット、１９連行手段、２０，２１収容部

Claims

火花点火式内燃機関の負荷制御のための可変バルブ駆動機構、有利には、内燃機関の絞りのない負荷制御のための全可変バルブ駆動機構（１）であって、カム軸（３）のカム（２）と、内燃機関のシリンダに所属の吸気弁（９）との間に配置されていて、直接的な弁操作部材（１５）と、伝達部材（５）と、伝達部材（５）の行程機能に影響を与えるための調節手段（８，８ａ）とが設けられており、前記伝達部材（５）は駆動するようにカム（２）と弁操作部材（１５）との間に組み込まれていて、カム（２）によって負荷される第１の作用面（４）と、弁操作部材（１５）に作用する第２の作用面（１３）とを有している形式のものにおいて、
各シリンダが少なくとも２つの吸気弁（９）を有しており、この場合、各吸気弁（９）には、第２の作用面（１３）を有した伝達部材（５）の少なくとも１つの固有の部分と、固有の調節手段（８，８ａ）とが属しており、該調節手段（８，８ａ）は、各シリンダの吸気弁（９）の単数又は複数の別の調節手段（８，８ａ）に対して相対的に調節可能であることを特徴とする、火花点火式内燃機関の負荷制御のための可変バルブ駆動機構。
調節手段（８，８ａ）が、吸気弁（９）の方向で延びる中空軸（６）に支承されていて、回転フィンガまたは偏心体であって、各シリンダに２つの吸気弁（９）を使用する場合には、前記中空軸（６）に、全てのシリンダの第１の列の同じ吸気弁（９）の調節手段（８）が堅固に結合されており、前記中空軸（６）に対して、全てのシリンダの別の列の隣接する同じ吸気弁（９）の調節手段（８ａ）が回転可能に延びており、中空軸（６）の孔（１７）内には、別の軸（７）が、前記中空軸（６）に対して回転可能に配置されており、この別の軸（７）が、別の列の同じ吸気弁（９）の調節手段（８ａ）のために、それぞれ１つの連行手段（１９）を有しており、該連行手段（１９）が中空軸（６）を貫通し、所属の調節手段（８）に結合されている、請求項１記載のバルブ駆動機構。
中空軸（６）が、連行手段（１９）が突出する領域にそれぞれ１つのセグメント状のスリット（１８）を有しており、連行手段（１９）がピンとして、またはピンのように、またはねじとして形成されていて、一方では別の軸（７）の収容部（２０）内で、他方では、所属の調節手段（８ａ）の収容部（２１）内で延びている、請求項２記載のバルブ駆動機構。
スリット（１８）が、一方の第１の列の吸気弁（９）のための調節手段（８）の、他方の列の吸気弁（９）のための調節手段（８ａ）に対して相対的な所望の最大の回転角度に相関するような円弧を描いている、請求項３記載のバルブ駆動機構。
調節手段（８）の中空軸（６）への堅固な結合が、プレス嵌めによって形成されている、請求項２記載のバルブ駆動機構。
中空軸（６）と別の軸（７）とが、それぞれ１つの別個の電気的もしくは液圧的なアクチュエータを有している、請求項１記載のバルブ駆動機構。
前記両アクチュエータが、軸（６，７）の互いに反対側の端面で使用されている、請求項６記載のバルブ駆動機構。
伝達部材（５）が２つの部分から形成されていて、即ち、第１の作用面（４）を有した１つのレバー（５ａ）と、第２の作用面（１３）を備えた少なくとも１つの爪（５ｂ）とから成っており、この爪（５ｂ）は、レバー（５ａ）の、弁操作部材（１５）に面した一方の端部（１０）で、レバー（５ａ）の旋回中心点（１１）に固定されており、第２の作用面（１３）で、弁操作部材（１５）の接触面（１４）に隣接しており、この場合、各爪（５ｂ）が、回転フィンガとして形成された各調節手段（８，８ａ）のための第３の作用面（１２）を有しており、該作用面（１２）は、第２の作用面（１３）とは反対側の面で延びており、第３の作用面（１２）は、カム行程時に、調節手段（８）の係止面（９ａ）に接触し、調節手段（８）の隆起部は、吸気弁（９）の開放方向で延びており、この場合、係止面（９ａ）は、第３の作用面（１２）に対して相対的に移動可能である、請求項２記載のバルブ駆動機構。
弁操作部材（１５）として、スイングアームが設けられている、請求項１または８記載のバルブ駆動機構。