JP2008115789A - Valve lift detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置に関する。 The present invention relates to a valve lift detection device that detects a valve lift of an engine based on a moving amount of a valve driving member.
バルブリフトを高低の二段階に切り換え可能なエンジンにおいて、ロッカーアームの揺動に応じて移動する強磁性体よりなる部材の位置を、例えば電磁ピックアップよりなる揺動角検出手段で検出することで、バルブリフトが高リフト状態にあるか低リフト状態にあるかを検出するものが、下記特許文献1により公知である。
ところで、バルブリフトやバルブタイミングを無段階に制御する場合、時々刻々変化するバルブリフトの大きさ、つまりロッカーアームの揺動角を精度良く検出してフィードバックする必要がある。このような場合には、従来の電磁ピックアップを用いたロッカーアームの揺動角検出手段では、検出精度が不充分であるという問題があった。 By the way, when controlling the valve lift and the valve timing steplessly, it is necessary to accurately detect and feed back the magnitude of the valve lift that changes every moment, that is, the rocking angle of the rocker arm. In such a case, there has been a problem that the detection accuracy of the rocker arm swing angle detecting means using the conventional electromagnetic pickup is insufficient.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンのバルブリフトを精度良く検出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to accurately detect a valve lift of an engine.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置において、非磁性体で構成した前記バルブ駆動部材に、該バルブ駆動部材の移動方向に沿ってN極およびS極が配列されるように永久磁石を取り付けるとともに、前記永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the valve lift detection device for detecting the valve lift of the engine based on the amount of movement of the valve drive member, the valve made of a non-magnetic material. A permanent magnet is attached to the driving member so that the N pole and the S pole are arranged along the moving direction of the valve driving member, and a magnetic field is detected by a sensor arranged to face the side of the moving path of the permanent magnet. A valve lift detection device is proposed, which detects a change in the amount of movement of the valve drive member based on the change in the magnetic field.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記バルブ駆動部材はロッカーアームであり、前記センサは前記ロッカーアームの揺動支持部に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。
According to the invention described in
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記センサは前記揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, a valve lift detection device is proposed in which the sensor is mounted above the swing support portion in the cylinder axial direction. Is done.
また請求項4に記載された発明によれば、エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置において、磁性体で構成した前記バルブ駆動部材に非磁性体を取り付け、前記バルブ駆動部材の移動方向に沿ってN極およびS極が配列されるように前記非磁性体に永久磁石を取り付けるとともに、前記永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。 According to a fourth aspect of the present invention, in the valve lift detection device for detecting the valve lift of the engine based on the amount of movement of the valve drive member, the non-magnetic material is attached to the valve drive member made of a magnetic material. A permanent magnet is attached to the non-magnetic body so that the N pole and the S pole are arranged along the moving direction of the valve driving member, and the sensor is arranged so as to face the side of the moving path of the permanent magnet. A valve lift detection device is proposed in which a change in the magnetic field is detected and the amount of movement of the valve drive member is detected based on the change in the magnetic field.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項4の構成に加えて、前記バルブ駆動部材はロッカーアームであり、前記センサは前記ロッカーアームの揺動支持部に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。 According to the invention described in claim 5, in addition to the structure of claim 4, the valve driving member is a rocker arm, and the sensor is attached to a swinging support portion of the rocker arm. A valve lift detection device is proposed.
また請求項6に記載された発明によれば、請求項5の構成に加えて、前記センサは前記揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifth aspect, a valve lift detection device is proposed in which the sensor is mounted above the swing support portion in the cylinder axial direction. Is done.
尚、実施の形態のロッカーシャフトホルダ25は本発明の揺動支持部に対応し、実施の形態の吸気ロッカーアーム28は本発明のバルブ駆動部材に対応し、実施の形態の揺動角センサ37は本発明のセンサに対応する。
The
請求項1の構成によれば、バルブ駆動部材に永久磁石を取り付け、永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで検出した磁界の変化に基づいてバルブ駆動部材の移動量を検出するので、このバルブ駆動部材の移動量からエンジンのバルブリフトを無段階に検出することができる。このとき、バルブ駆動部材が非磁性体で構成されているので、永久磁石が発生する磁界がバルブ駆動部材側に逃げることがなく、かつ永久磁石はN極およびS極がバルブ駆動部材の移動方向に沿うように配列されているので、センサの位置における磁界の変化量を大きくすることができ、これによりバルブリフトの検出精度を高めることができる。 According to the configuration of the first aspect, a permanent magnet is attached to the valve driving member, and the amount of movement of the valve driving member is determined based on a change in the magnetic field detected by a sensor arranged to face the side of the permanent magnet moving path. Since it is detected, the valve lift of the engine can be detected steplessly from the amount of movement of the valve drive member. At this time, since the valve drive member is made of a non-magnetic material, the magnetic field generated by the permanent magnet does not escape to the valve drive member side, and the N pole and S pole of the permanent magnet move in the direction of movement of the valve drive member. Therefore, it is possible to increase the amount of change in the magnetic field at the sensor position, thereby increasing the valve lift detection accuracy.
また請求項2の構成によれば、バルブ駆動部材がロッカーアームであり、そのロッカーアームの揺動支持部を利用してセンサを取り付けたので、ロッカーアームの揺動中心からセンサまでの距離が小さくなり、その分だけ永久磁石のN極およびS極間の距離を短くしてバルブリフト検出装置全体を小型化することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the valve driving member is a rocker arm, and the sensor is mounted using the rocking support portion of the rocker arm, the distance from the rocking center of the rocker arm to the sensor is small. Accordingly, the distance between the N pole and the S pole of the permanent magnet can be shortened accordingly, and the entire valve lift detection device can be downsized.
また請求項3の構成によれば、センサを揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けたので、センサの着脱やメンテナンスが容易になる。 According to the third aspect of the present invention, since the sensor is mounted above the swing support portion in the cylinder axial direction, the attachment and detachment and maintenance of the sensor are facilitated.
また請求項4の構成によれば、バルブ駆動部材に永久磁石を取り付け、永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで検出した磁界の変化に基づいてバルブ駆動部材の移動量を検出するので、このバルブ駆動部材の移動量からエンジンのバルブリフトを無段階に検出することができる。このとき、磁性体で構成したバルブ駆動部材に取り付けた非磁性体に永久磁石を取り付けたので、永久磁石が発生する磁界がバルブ駆動部材側に逃げることがなく、かつ永久磁石はN極およびS極がバルブ駆動部材の移動方向に沿うように配列されているので、センサの位置における磁界の変化量を大きくすることができ、これによりバルブリフトの検出精度を高めることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, a permanent magnet is attached to the valve driving member, and the amount of movement of the valve driving member based on a change in the magnetic field detected by a sensor arranged to face the side of the permanent magnet moving path. Therefore, the valve lift of the engine can be detected steplessly from the amount of movement of the valve drive member. At this time, since the permanent magnet is attached to the non-magnetic member attached to the valve driving member made of a magnetic material, the magnetic field generated by the permanent magnet does not escape to the valve driving member side, and the permanent magnet is made of N pole and S Since the poles are arranged along the moving direction of the valve driving member, the amount of change in the magnetic field at the sensor position can be increased, thereby improving the detection accuracy of the valve lift.
また請求項5の構成によれば、バルブ駆動部材がロッカーアームであり、そのロッカーアームの揺動支持部を利用してセンサを取り付けたので、ロッカーアームの揺動中心からセンサまでの距離が小さくなり、その分だけ永久磁石のN極およびS極間の距離を短くしてバルブリフト検出装置全体を小型化することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the valve driving member is a rocker arm, and the sensor is attached using the rocking support portion of the rocker arm, the distance from the rocking center of the rocker arm to the sensor is small. Accordingly, the distance between the N pole and the S pole of the permanent magnet can be shortened accordingly, and the entire valve lift detection device can be downsized.
また請求項6の構成によれば、センサを揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けたので、センサの着脱やメンテナンスが容易になる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the sensor is mounted above the swing support portion in the cylinder axis direction, the sensor can be easily attached and detached.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図6は本発明の第1の実施の形態を示すもので、図1はエンジンの吸気バルブの動弁機構を示す図(閉弁状態)、図2は図1の2−2線矢視図、図3は図1の3−3線矢視図、図4は図1に対応する作用説明図(開弁状態)、図5は揺動角センサの検出素子と永久磁石との位置関係を示す図、図6は永久磁石の変位に対する揺動角センサの出力の関係を示すグラフである。 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing a valve operating mechanism of an intake valve of an engine (valve closed state). FIG. 2 is a line 2-2 in FIG. FIG. 3 is a view taken along the line 3-3 in FIG. 1, FIG. 4 is an explanatory view of the operation corresponding to FIG. 1 (valve open state), and FIG. FIG. 6 is a graph showing the positional relationship, and FIG. 6 is a graph showing the relationship of the output of the swing angle sensor with respect to the displacement of the permanent magnet.
図1〜図3に示すように、エンジンのシリンダブロック11に設けたシリンダ12にピストン13が摺動自在に嵌合しており、シリンダブロック11の上面に結合されたシリンダヘッド14にピストン13の頂面に臨む燃焼室15が形成される。シリンダヘッド14には吸気バルブシート16を介して燃焼室15に連通する吸気ポート17が形成されており、バルブヘッド18aで吸気バルブシート16を開閉する吸気バルブ18のバルブステム18bが、シリンダヘッド14に設けたバルブガイド19に摺動自在に支持される。バルブステム18bの外周に圧縮状態で配置したバルブスプリング20の両端が、シリンダヘッド14の設けたリテーナ21およびバルブステム18bの上端に設けたリテーナ22にそれぞれ当接し、このバルブスプリング20の弾発力で吸気バルブ18はバルブヘッド18aが吸気バルブシート16に着座する閉弁方向に付勢される。
As shown in FIGS. 1 to 3, a piston 13 is slidably fitted to a
シリンダヘッド14の上面に一体に形成されたカムシャフトホルダ23と、その上面にボルト24で結合されたロッカーシャフトホルダ25との間に、カムシャフト26が回転自在に支持される。ロッカーシャフトホルダ25に固定された吸気ロッカーシャフト27に中間部を枢支された吸気ロッカーアーム28は、吸気ロッカーシャフト27の外周に支持したコイルスプリング29でロッカーシャフトホルダ25の側面に圧接されて軸方向に位置決めされる。吸気ロッカーアーム28の一端部に設けたローラ30がカムシャフト26に設けた吸気カム31に当接し、吸気ロッカーアーム28の他端部に設けたアジャストスクリュー32が吸気バルブ18のバルブステム18bの上端に当接する。
A
尚、図2および図3において、符号33はカムシャフト26に設けた排気カム、符号34は排気ロッカーアーム、符号35は排気ロッカーアーム34に設けたローラである。
2 and 3,
上記構成により、カムシャフト26の回転に伴って吸気カム31にローラ30を当接させた吸気ロッカーアーム28が吸気ロッカーシャフト27まわりに揺動することで、アジャストスクリュー32にバルブステム18bを押圧された吸気バルブ18が、図1に示す最小バルブリフト位置(全閉位置)と、図4に示す最大バルブリフト位置(全開位置)との間を開閉駆動される。
With the above configuration, the
本実施の形態のカムシャフト26の軸端部には不図示のカム位相可変機構が設けられており、クランクシャフトの位相に対するカムシャフト26の位相、つまりバルブタイミングを任意に変更することが可能である。
A cam phase variable mechanism (not shown) is provided at the shaft end of the
図2、図3および図5から明らかなように、吸気ロッカーアーム28は例えばアルミニウムのような非磁性体で構成されており、その一側面に棒状の永久磁石36が一部埋め込まれるように固定される。永久磁石36は、その両端のN極36aおよびS極36bを結ぶ方向(以下、軸方向という)が、吸気ロッカーシャフト27の軸心Oを中心とする円の接線方向に沿うように配置される。
As is apparent from FIGS. 2, 3 and 5, the
一方、ロッカーシャフトホルダ25の一側面に突設したセンサ支持部25aの上面に、吸気ロッカーアーム28の揺動角を検出する揺動角センサ37がボルト38,38で固定される。揺動角センサ37には、前記永久磁石36の移動経路に臨む検出素子39と、ICチップ40とが設けられる。
On the other hand, a
図5から明らかなように、吸気ロッカーアーム28が実線で示す最小バルブリフト位置(全閉位置)と、鎖線で示す最大バルブリフト位置(全開位置)との間を揺動すると、永久磁石36は揺動角センサ37の検出素子39に対して実線位置と鎖線位置との間を概ね軸方向に移動する。
As is apparent from FIG. 5, when the
前記揺動角センサ37は、MIセンサ(magneto-impedance effect sensor )と呼ばれるもので、磁界の変化に従い磁性素子の磁気インピーダンスが変化する性質を利用することで、永久磁石36の相対的な位置変化を検出することができる。即ち、吸気ロッカーアーム28が吸気ロッカーシャフト27まわりに揺動すると、揺動角センサ37の検出素子39の位置における永久磁石36の磁界が変化することで、吸気ロッカーアーム28の揺動角、つまり吸気バルブ18のバルブリフトを検出することができる。
The
このとき、永久磁石36の移動範囲は吸気ロッカーシャフト26の軸心Oと検出素子39とを結ぶ直線に対して左右対称である。また吸気ロッカーアーム28の揺動に伴って永久磁石36の両端のN極36aおよびS極36bが検出素子39から外れる位置まで揺動しないように、永久磁石36の長さLは、そのストロークSの2倍以上に設定される。
At this time, the moving range of the
図6のグラフは、検出素子39に対して永久磁石36を軸方向(N極36aおよびS極36bを結ぶ方向)に移動させたとき、揺動角センサ37が検出して出力する電圧の変化を示している。このグラフのAで示す領域では、揺動角センサ37の出力がリニアに変化することから、その出力と吸気ロッカーアーム28の揺動角とを一義的に、かつ精度良く対応させることができる。前記領域Aで検出を行うには、前述したように吸気ロッカーアーム28の揺動に伴う永久磁石36の軸方向のストロークSに対し、永久磁石36の長さLをL≧2Sに設定することが望ましい。但し、永久磁石36の長さLを無闇に大きくしても無意味であるため、Lは2Sよりも僅かに大きい程度が望ましい。
The graph of FIG. 6 shows a change in voltage detected and output by the
尚、揺動角センサ37の検出精度を高めるには、永久磁石36をその軸方向に移動させることが望ましいが、吸気ロッカーアーム28は揺動運動するため、厳密には永久磁石36も揺動運動することになる。しかしながら、吸気ロッカーアーム28の揺動角は小さいため、永久磁石36は実質的に軸方向に移動するものと見做すことができ、検出精度に対する影響は無視することができる。
In order to increase the detection accuracy of the
以上のように、吸気ロッカーアーム28に設けた永久磁石36の移動に伴う磁界の変化を揺動角センサ37の検出素子39で検出するので、検出した磁界の変化から吸気ロッカーアーム28の揺動角を精度良く知ることができ、吸気ロッカーアーム28の揺動角と1対1の対応関係にある吸気バルブ18のバルブリフトを連続的にかつ高精度で検出することができる。
As described above, since the change of the magnetic field accompanying the movement of the
また永久磁石36が取り付けられる吸気ロッカーアーム28を非磁性体のアルミニウムで構成したので、永久磁石36の磁界が吸気ロッカーアーム28側に逃げるのを防止して揺動角センサ37の検出精度を高めることができる。
Further, since the
更に、吸気ロッカーシャフト27を支持するロッカーシャフトホルダ25に揺動角センサ37を設けたので、吸気ロッカーアーム28の軸心Oから揺動角センサ37までの距離を短くし、永久磁石36の長さを最小限に抑えることができる。何故ならば、図6のグラフの領域Aの特性を得るには永久磁石36の長さLをそのストロークSの2倍以上に設定する必要があるが、吸気ロッカーアーム28の軸心Oから揺動角センサ37までの距離を短くすると、検出素子39に対向する永久磁石36のストロークSが短くなり、永久磁石36の長さLを短くできるからである。
Further, since the rocking
特に、揺動角センサ37をロッカーシャフトホルダ25の上面、つまりシリンダ軸線方向の上方に取り付けたので、シリンダヘッド14からヘッドカバーを外すだけで揺動角センサ37が露出し、その着脱やメンテナンスが容易になる。
In particular, since the
次に、図7および図8に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1の実施の形態では吸気ロッカーアーム28をアルミニウムのような非磁性体で構成しているが、第2の実施の形態では吸気ロッカーアーム28を安価な鉄のような磁性体で構成している。このようにすると、永久磁石36が発生する磁界が吸気ロッカーアーム28に逃げてしまって揺動角センサ37の検出精度が低下する問題がある。そこで第2の実施の形態では、吸気ロッカーアーム28の一部に非磁性体41(例えば、合成樹脂)を埋め込み、その非磁性体41に永久磁石36を取り付けている。
In the first embodiment, the
しかして、この第2の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。 Therefore, also according to the second embodiment, it is possible to achieve the same function and effect as those of the first embodiment.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態では検出素子39にMIセンサを用いているが、MRセンサやホール素子を用いることができる。
For example, although the MI sensor is used for the
また実施の形態では吸気バルブ18のバルブリフトを検出しているが、同様の構造で排気バルブのバルブリフトを検出することができる。
In the embodiment, the valve lift of the
また本発明を適用するエンジンの動弁機構の構造は任意であり、バルブタイミングを含むバルブリフトを、有段および無段に関わらずに変更可能なものであれば良い。 Further, the structure of the valve operating mechanism of the engine to which the present invention is applied is arbitrary, and any structure can be used as long as the valve lift including the valve timing can be changed regardless of whether it is stepped or continuously.
また検出精度を高めるには、永久磁石36の移動方向がN極36aおよびS極36bを結ぶ軸方向に厳密に一致していることが望ましいが、永久磁石36の移動方向が前記軸方向に対して若干の角度を有していても問題はなく、本願発明の権利範囲にはこのような場合が含まれる。
In order to increase the detection accuracy, it is desirable that the moving direction of the
25 ロッカーシャフトホルダ(揺動支持部)
28 吸気ロッカーアーム(バルブ駆動部材)
36 永久磁石
36a N極
36b S極
37 揺動角センサ(センサ)
41 非磁性体
25 Rocker shaft holder (swing support part)
28 Intake rocker arm (valve drive member)
36
41 Non-magnetic material
Claims (6)
非磁性体で構成した前記バルブ駆動部材(28)に、該バルブ駆動部材(28)の移動方向に沿ってN極(36a)およびS極(36b)が配列されるように永久磁石(36)を取り付けるとともに、前記永久磁石(36)の移動経路の側方に対向するように配置したセンサ(37)で磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材(28)の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置。 In the valve lift detection device for detecting the valve lift of the engine based on the amount of movement of the valve drive member (28),
Permanent magnets (36) such that the N pole (36a) and the S pole (36b) are arranged along the moving direction of the valve driving member (28) on the valve driving member (28) made of a non-magnetic material. And a change in the magnetic field is detected by a sensor (37) arranged so as to face the side of the movement path of the permanent magnet (36). Based on the change in the magnetic field, the valve drive member (28) A valve lift detection device characterized by detecting a movement amount.
磁性体で構成した前記バルブ駆動部材(28)に非磁性体(41)を取り付け、前記バルブ駆動部材(28)の移動方向に沿ってN極(36a)およびS極(36b)が配列されるように前記非磁性体(41)に永久磁石(36)を取り付けるとともに、前記永久磁石(36)の移動経路の側方に対向するように配置したセンサ(37)で磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材(28)の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置。 In the valve lift detection device for detecting the valve lift of the engine based on the amount of movement of the valve drive member (28),
A non-magnetic body (41) is attached to the valve drive member (28) made of a magnetic material, and an N pole (36a) and an S pole (36b) are arranged along the moving direction of the valve drive member (28). A permanent magnet (36) is attached to the non-magnetic body (41) as described above, and a change in the magnetic field is detected by a sensor (37) arranged to face the side of the movement path of the permanent magnet (36), A valve lift detection device that detects the amount of movement of the valve drive member (28) based on the change of the magnetic field.
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