JP2005207256A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動弁装置40のバルブ特性可変機構Mは、オーバラップ期間および非オーバラップ期間を制御することにより内部EGR率を制御する。バルブ特性可変機構Mは、吸気カムに連結される吸気リンク機構および排気カム54に連結される排気リンク機構をカム軸50を中心に揺動させる制御機構M3と、制御機構M3を駆動する駆動機構とを備える。制御機構M3は、内部EGR率の増加方向での駆動機構の同一の駆動量に対して、吸気リンク機構による吸気弁22の開時期の遅角量が、排気リンク機構による排気弁23の閉時期の進角量よりも大きくなるように、駆動機構と各リンク機構とを連結している。
【選択図】 図2
Description
図1を参照すると、本発明が適用された内燃機関Eは、車両としての自動二輪車Vに搭載される。自動二輪車Vは、前フレーム1aおよび後フレーム1bを有する車体フレーム1と、前フレーム1aの前端に結合されたヘッドパイプ2に回転可能に支持されたフロントフォーク3の上端部に固定されるハンドル4と、フロントフォーク3の下端部に回転可能に支持される前輪7と、車体フレーム1に支持されるパワーユニットUと、車体フレーム1に揺動可能に支持されたスイングアーム5の後端部に回転可能に支持される後輪8と、後フレーム1bとスイングアーム5の後部とを連結するリヤクッション6と、車体フレーム1を覆う車体カバー9とを備える。
図11に示されるように、吸気弁および排気弁は、それぞれ、開閉時期および最大リフト量を変更するバルブ特性可変機構Mにより制御されるバルブ作動特性Ki,Keの基本作動特性として、最大バルブ作動特性Kimax,Kemaxおよび最小バルブ作動特性Kimin,Keminを境界値として、最大バルブ作動特性Kimax,Kemaxと最小バルブ作動特性Kimin,Keminとの間の任意の中間バルブ作動特性で開閉作動される。そのために、吸気弁22については、その開時期が連続的に遅角されるにつれて、閉時期が連続的に進角されて開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト量が得られるカム軸50の回転角(またはクランク軸15の回転位置であるクランク角)が連続的に遅角されると共に最大リフト量が連続的に小さくなる。そして、吸気弁22のバルブ作動特性の変更と同時に、排気弁23については、その開時期が連続的に遅角されるにつれて、閉時期が連続的に進角されて開弁期間が連続的に短くなり、さらに最大リフト量が得られるカム軸50の回転角が連続的に進角され、最大リフト量が連続的に小さくなる。
N=Vce/(Vc−Vca)
ここで、Vc:吸気下死点でのシリンダ容積
Vca:吸気弁が有効リフト量にあるときのシリンダ容積
Vce:排気弁が有効リフト量にあるときのシリンダ容積
吸気弁の有効リフト量:吸気ポートから開弁状態の吸気弁を介して燃焼室に新気が実 質的に流入を開始するときの吸気弁のリフト量
排気弁の有効リフト量:燃焼室から開弁状態の排気弁を介して排気ポートに既燃ガス が実質的に流出を終了するときの排気弁のリフト量
内燃機関Eの暖機時に、スロットル制御機構Tは、内燃機関Eの負荷領域全体で、操作量Dの増加につれて増加する開度となるようにスロットル弁30の開度を制御し、バルブ特性可変機構Mは、負荷領域全体で非オーバラップ期間Pbが形成されないように吸気弁22および排気弁23のバルブ作動特性を制御して、内部EGR率Nの制御範囲で内部EGR率Nが最小となるようする暖機時制御形態で内燃機関Eの制御が行われることにより、暖機時に、負荷領域全体で、新気は、スロットル弁30により操作量Dに応じて流量制御されて燃焼室16に供給され、一方、内部EGR率Nは、バルブ特性可変機構Mにより非オーバラップ期間Pbが形成されないために、非オーバラップ期間Pbが形成される場合に比べて小さくなって、内部EGR率Nの制御範囲において最小となるように制御されるので、燃焼性が向上し、燃焼温度も高くなることから、負荷領域全体で、燃焼性が向上して燃焼の安定性が向上し、燃焼温度が高くなって内燃機関の暖機が促進される。さらに、燃焼温度が高くなることで、前記排気装置に設けられる排気浄化装置である触媒装置の暖機も促進されるので、触媒装置の活性化が早められて、排気浄化性能が向上する。
同様に、排気枢動部は、第1プレート61eの連結部61e1と、吸気サブロッカアーム66eの支点部66eaおよびカラー63eの支持部63e2(図6参照)との、それぞれにより構成される。また、前記各排気枢動部の枢動中心線は、枢動中心線L5e、揺動中心線L3eである。
そして、枢動中心線L5iと回転中心線L2との距離が、枢動中心線L5eと回転中心線L2との距離よりも短く設定されるか、または揺動中心線L3iと回転中心線L2との距離が、揺動中心線L3eと回転中心線L2との距離よりも短く設定される。
内燃機関は、多気筒内燃機関であってもよい。さらに、1つの気筒に複数の吸気弁と1つまたは複数の排気弁が設けられる内燃機関、または1つの気筒に複数の排気弁と1つまたは複数の吸気弁が設けられる内燃機関であってもよい。
40…動弁装置、41,42…メインロッカアーム、43…ロッカ軸、44…軸受、50…カム軸、51,52…駆動カム、53…吸気カム、54…排気カム、55…押圧バネ、56…軸受、57…カムスプロケット、59…伝動室、60e,60i…ホルダ、61e,61i,62e,62i…プレート、63e,63i…カラー、64…リベット、、66i,66e…サブロッカアーム、67e,67i…連結リンク、68…制御バネ、69…軸受、70…制御軸、71i,71e…制御リンク、72,73…連結ピン、76,77,78,79…バネ保持部、76a,77a,78a,79a…バネガイド、80…電動モータ、80b…出力軸、81…減速ギヤ、82…出力ギヤ、83…カバー、84…支持軸、88…保持筒、89…軸受、90…案内軸、91…貫通孔、92…ECU、94…揺動位置検出手段、95…出力要求量検出手段、96…機関温度検出手段、
E…内燃機関、V…自動二輪車、U…パワーユニット、L1…シリンダ軸線、L2…回転中心線、L3i,L3e…揺動中心線、L4i,L4e,L5i,L5e…枢動中心線、L6…中心軸線、A1…シリンダ軸線方向、A2…カム軸方向、T…スロットル制御機構、D…操作量、Da…所定負荷、Db…最大負荷、Fa,Fb…負荷領域、e…偏倚量、M…バルブ特性可変機構、M1i,M1e…リンク機構、M2…駆動機構、M3…制御機構、M4…伝達機構、H0…基準平面、H1,H2…直交平面、R1…回転方向、R2…反回転方向、Kimax,Kemax…最大バルブ作動特性、Kimin,Kemin…最小バルブ作動特性、β…開度、θiomax,θicmin,θeomax,θecmin…最進角位置、θicmax,θiomin,θecmax,θeomin…最遅角位置、Pa…オーバラップ期間、Pb…非オーバラップ期間、Pae…有効オーバラップ期間、Pbe…有効非オーバラップ期間、N…内部EGR率、Nn…最小内部EGR率、Nx…最大内部EGR率。
Claims (4)
- 吸気弁および排気弁のバルブ作動特性をそれぞれ制御するバルブ特性可変機構を備え、前記バルブ特性可変機構が前記吸気弁および前記排気弁の開閉時期を変更してオーバラップ期間および非オーバラップ期間を制御することにより内部EGR率が制御される内燃機関の動弁装置において、
前記バルブ特性可変機構は、前記内燃機関のクランク軸に連動して回転するカム軸と、前記カム軸の回転に応じて前記吸気弁を開閉作動させる吸気カムに連結される吸気連動機構と、前記カム軸の回転に応じて前記排気弁を開閉作動させる排気カムに連結される排気連動機構と、前記各連動機構を前記カム軸を中心に揺動させる制御機構と、前記制御機構を駆動する駆動機構と、を備え、前記制御機構は、前記オーバラップ期間の減少または前記非オーバラップ期間の増加による前記内部EGR率の増加方向で前記駆動機構により駆動されるとき、前記吸気連動機構による前記吸気弁の開時期の遅角量が、前記排気連動機構による前記排気弁の閉時期の進角量よりも大きくなるように、前記駆動機構と前記各連動機構とを連結していることを特徴とする内燃機関の動弁装置。 - 前記制御機構は、前記駆動機構により駆動されて前記カム軸の回転中心線を含む基準平面に平行な方向に移動可能な制御部材と、第1吸気連結部で前記制御部材に枢着され第2吸気連結部で前記吸気連動機構に枢着される吸気制御リンクと、第1排気連結部で前記制御部材に枢着され第2排気連結部で前記排気連動機構に枢着される排気制御リンクとを備え、前記第1吸気連結部の枢動中心線と前記第1排気連結部の枢動中心線とは、前記基準平面に対して一方側に前記回転中心線に平行に配置され、前記第2吸気連結部の枢動中心線は前記一方側に配置され、前記第2排気連結部の枢動中心線は、前記基準平面に対して他方側に配置されることにより、前記制御部材が移動したとき、前記吸気連動機構が前記排気連動機構よりも大きい揺動量で前記カム軸を中心に揺動することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記制御機構は、前記駆動機構により駆動されて前記カム軸の回転中心線を含む基準平面に平行な方向に移動可能な制御部材と、第1吸気連結部で前記制御部材に枢着され第2吸気連結部で前記吸気連動機構に枢着される吸気制御リンクと、第1排気連結部で前記制御部材に枢着され第2排気連結部で前記排気連動機構に枢着される排気制御リンクとを備え、前記第1吸気連結部の枢動中心線と前記第1排気連結部の枢動中心線とは、前記回転中心線に平行に配置され、前記第2吸気連結部の枢動中心線は前記基準平面に対して一方側に配置され、前記第2排気連結部の枢動中心線は、前記基準平面に対して他方側に配置され、前記吸気制御リンクのリンク長は、前記排気制御リンクのリンク長よりも長いことにより、前記制御部材が移動したとき、前記吸気連動機構が前記排気連動機構よりも大きい揺動量で前記カム軸を中心に揺動することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の動弁装置。
- 前記吸気連動機構は、前記吸気連動機構が前記制御機構により揺動させられたときに前記カム軸の回転中心線を中心に揺動する枢動中心線を持つ吸気枢動部を備え、前記排気連動機構は、前記排気連動機構が前記制御機構により揺動させられたときに前記回転中心線を中心に揺動する枢動中心線を持つ排気枢動部を備え、前記吸気枢動部の枢動中心線と前記回転中心線との距離は、前記排気枢動部の枢動中心線と前記回転中心線との距離よりも短いことにより、前記制御機構が前記駆動機構により駆動されたとき、前記吸気連動機構が、前記排気連動機構により前記カム軸を中心に揺動される前記排気カムよりも大きい揺動量で、前記吸気カムを前記カム軸を中心に揺動させることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の内燃機関の動弁装置。
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