JP2009257145A - Valve opening characteristic variable type internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、開弁特性可変型内燃機関に係り、詳しくは、ばね力の大きなロストモーションスプリングを採用することなく、バルブジャンプやバルブバウンスの効果的な抑制等を実現する技術に関する。 The present invention relates to a variable valve opening characteristic internal combustion engine, and more particularly, to a technique for effectively suppressing valve jump and valve bounce without employing a lost motion spring having a large spring force.
4サイクルガソリンエンジン(以下、単にエンジンと記す)では、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の開弁特性可変機構を搭載したものが多くなっている。開弁特性可変機構としては、運転状況に応じて低速型カムと高速型カムとを切り換えるものが従来より存在するが、近年では過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現すべく、カム位相とバルブリフトとを個別に可変制御するものが主流となってきている。 Many 4-cycle gasoline engines (hereinafter simply referred to as engines) are equipped with various valve opening characteristic variable mechanisms in order to improve output and fuel consumption, reduce harmful exhaust gas components, and the like. As a valve opening characteristic variable mechanism, there is a mechanism that switches between a low-speed cam and a high-speed cam according to the operating situation. However, in recent years, in order to realize further improvement of transient characteristics and reduction of throttle, etc. One that variably controls the phase and valve lift individually has become the mainstream.
バルブリフトの可変制御に供されるバルブリフト可変装置としては、コントロールシャフトの回転位置に応じて弁体の開弁特性を変化させるバルブリフト可変機構において、コントロールシャフトを駆動する電動アクチュエータをエンジン上部のコントロールシャフト中央の位置に設置し、電動アクチュエータの駆動力を伝達するウォームホイルと、コントロールシャフトに設けられた平歯ギヤに噛み合う平歯ギヤとが、コントロールシャフトの軸方向中央付近の同一平面内に配置されたバルブリフト可変装置が提案されている(特許文献1参照)。 The variable valve lift device used for variable control of the valve lift includes a variable valve lift mechanism that changes the valve opening characteristics of the valve body in accordance with the rotational position of the control shaft. The worm wheel that is installed at the center of the control shaft and transmits the driving force of the electric actuator, and the spur gear that meshes with the spur gear provided on the control shaft are in the same plane near the axial center of the control shaft. A variable valve lift device has been proposed (see Patent Document 1).
また、支持部材に旋回自在に支持されたコントロールシャフトをアクチュエータで旋回駆動することによってバルブの開弁特性を変化させる開弁特性可変型内燃機関において、アクチュエータをコントロールシャフトの軸線と平行に配置し、アクチュエータの駆動部を、コントロールシャフトの軸方向について2分した各中央に配置したものが本出願人によって提案されている(特許文献2参照)。 Further, in a variable valve opening characteristic internal combustion engine in which the valve opening characteristic of the valve is changed by swinging and driving the control shaft supported by the support member by the actuator, the actuator is disposed in parallel with the axis of the control shaft, The applicant of the present invention has proposed that the actuator drive unit is arranged at each center divided into two in the axial direction of the control shaft (see Patent Document 2).
コントロールシャフトを駆動するこれらアクチュエータは通常、カムシャフトを支持する複数のカムホルダ上に、これらを連結してエンジンの上部を覆うように締結されたエンジンカバー上に設置される。一方、エンジンカバーのエンジン部材への取付けを容易にするために、位置決め部と基準固定部とをエンジンカバーに設け、基準固定部が対応するエンジン部材の被固定部に仮取付された状態で、基準固定部を中心として位置決め部がエンジン部材に当接するまでエンジンカバーを回動させてエンジンカバーの位置決めを行うエンジンカバーの取付構造が提案されている(特許文献3参照)。
従来の開弁特性可変型内燃機関では、エンジンカバーをカムホルダに締結する際には、複数のカムホルダのうち、両端に位置するカムホルダの対角となる位置に2つの位置決め手段を設け、エンジンカバーのカムホルダに対する相対移動を規制した上でエンジンカバーの締結が行われていた。しかしながら、このような締結手法を採ると、各部材の製造誤差や組付け誤差により、エンジンカバーに取付けられるアクチュエータの駆動部と、アクチュエータによって駆動される開弁改特性制御部材の被駆動部との相対位置に誤差が生じ、組付けが困難になる虞があった。 In a conventional variable valve opening characteristic internal combustion engine, when the engine cover is fastened to the cam holder, two positioning means are provided at positions opposite to the cam holders located at both ends of the plurality of cam holders, The engine cover is fastened after restricting relative movement to the cam holder. However, when such a fastening method is adopted, due to manufacturing errors and assembly errors of the respective members, an actuator driving unit attached to the engine cover and a driven portion of the valve opening modification characteristic control member driven by the actuator There is a possibility that an error occurs in the relative position and the assembly becomes difficult.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、エンジンカバーを複数のカムホルダに締結したときに、アクチュエータの駆動部と開弁改特性制御部材の被駆動部との相対位置にずれが生じることを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and when the engine cover is fastened to a plurality of cam holders, there is a shift in the relative position between the actuator drive portion and the driven portion of the valve opening modification control member. The purpose is to suppress the occurrence.
上記課題を解決するために、本発明は、複数のシリンダが直列に配置されたシリンダブロックに締結されるとともに、バルブを摺動可能に保持したシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに設けられ、バルブ駆動用のカムを有するカムシャフトを回転自在に保持する複数のカムホルダと、前記バルブと前記カムとの間に配置され、被駆動部を有する開弁特性制御部材と、前記カムホルダの前記シリンダヘッドと離反する側に配置されたエンジンカバーと、前記エンジンカバーの前記カムホルダに対する位置決めを行う位置決め手段と、前記エンジンカバーを前記カムホルダに締結する締結手段と、前記エンジンカバーに取付けられ、前記被駆動部に係合する駆動部を有するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータの駆動により、前記バルブの開弁特性を変化させる開弁特性可変型内燃機関において、前記位置決め手段が、前記シリンダ列方向において前記開弁特性制御部材の被駆動部と隣接する位置に配置されるように構成する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a cylinder head that is fastened to a cylinder block in which a plurality of cylinders are arranged in series, and that holds a valve in a slidable manner. A plurality of cam holders rotatably holding a camshaft having a cam for use, a valve opening characteristic control member disposed between the valve and the cam and having a driven portion, and the cylinder head of the cam holder being separated from the cylinder head An engine cover arranged on the side to be mounted, positioning means for positioning the engine cover with respect to the cam holder, fastening means for fastening the engine cover to the cam holder, attached to the engine cover, and connected to the driven portion. And an actuator having a driving unit to be coupled, and by driving the actuator, the bar In the valve opening characteristics variable type internal combustion engine for varying the valve opening characteristics of the probe, the positioning means is adapted to be disposed adjacent to the driven portion of the valve opening characteristic control member in the cylinder row direction.
上記構成の開弁特性可変型内燃機関においては、前記開弁特性制御部材の被駆動部が、前記シリンダ列方向における中央近傍に配置され、前記位置決め手段が、前記被駆動部に隣接するカムホルダに形成されるように構成するとよい。 In the variable valve opening characteristic internal combustion engine configured as described above, the driven portion of the valve opening characteristic control member is disposed near the center in the cylinder row direction, and the positioning means is disposed on the cam holder adjacent to the driven portion. It may be configured to be formed.
本発明によれば、エンジンカバーが複数のカムホルダに締結されても、位置決め手段がシリンダ列方向において開弁特性制御部材の被駆動部と隣接する位置に配置されていることにより、各部材の製造誤差や組み付け誤差によるアクチュエータ駆動部と開弁特性制御部材被駆動部の相対位置ずれを縮小することができる。したがって、駆動部が開弁改特性制御部材被駆動部に係合した状態にして、容易にアクチュエータをエンジンカバーに取付けることができる。また、組付けた駆動部が運転時に被駆動部から脱落するようなことも防止できる。 According to the present invention, even when the engine cover is fastened to the plurality of cam holders, the positioning means is disposed at a position adjacent to the driven portion of the valve opening characteristic control member in the cylinder row direction, so that each member is manufactured. It is possible to reduce the relative positional deviation between the actuator driving portion and the valve opening characteristic control member driven portion due to errors or assembly errors. Therefore, the actuator can be easily attached to the engine cover with the drive unit engaged with the valve opening modification characteristic control member driven unit. Further, it is possible to prevent the assembled drive unit from dropping from the driven unit during operation.
また、開弁特性制御部材の被駆動部がシリンダ列方向における中央近傍に配置され、位置決め手段が被駆動部に隣接するカムホルダに形成されることにより、開弁特性制御部材の駆動力伝達軸の撓みや捩じれが抑制され、駆動力伝達軸の変位に応じた各シリンダ間のバルブリフト量の差を縮小できる。 Further, the driven portion of the valve opening characteristic control member is disposed near the center in the cylinder row direction, and the positioning means is formed on the cam holder adjacent to the driven portion, so that the driving force transmission shaft of the valve opening characteristic control member is Bending and twisting are suppressed, and the difference in valve lift between the cylinders according to the displacement of the driving force transmission shaft can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態とその一部変形例とを詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention and some modifications thereof will be described in detail with reference to the drawings.
≪実施形態の構成≫
図1は本発明によるエンジンの上部を示す斜視図であり、図2は本発明によるエンジンの開弁特性可変機構18の要部を示す斜視図であり、図3および図4は本発明によるエンジンの開弁特性可変動作状況を示す縦断面図である。
<< Configuration of Embodiment >>
FIG. 1 is a perspective view showing an upper portion of an engine according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a main part of a valve opening
このエンジン(開弁特性可変型内燃機関)は、自動車に搭載される直列4気筒エンジンであり、シリンダヘッド1には、各気筒ごとに2つずつの排気用のバルブ2が摺動可能に保持され、このバルブ2を駆動する動弁機構として、カム3を備えたカムシャフト4と、バルブ2とカム3との間に介装されたロッカアーム6と、バルブ2を閉鎖方向に常時付勢するバルブスプリング7とが設けられている。
This engine (variable valve opening type internal combustion engine) is an in-line four-cylinder engine mounted on an automobile, and two
なお、図示しないが、吸気側にも、各気筒ごとに2つずつの吸気用のバルブが設けられると共に、このバルブを駆動する動弁機構として、カムシャフト、ロッカアーム、及びバルブスプリングが設けられる。 Although not shown, two intake valves are provided for each cylinder on the intake side, and a camshaft, a rocker arm, and a valve spring are provided as valve operating mechanisms for driving the valves.
カムシャフト4は、ボルトB2によって一体に締結されたカムホルダ11によって回転自在に支持される。このカムホルダ11は、各気筒ごとの動弁室を仕切るように設けられており、ボルトB2によってシリンダヘッド1の上面に締結固定される。
The
このエンジンには、バルブ2のリフト量を可変制御する開弁特性可変機構18が搭載されている。この開弁特性可変機構18では、エンジンカバー13の上面に設置された電動モータ(アクチュエータ)14により、減速ギヤ機構19(図3参照)を介して、各気筒ごとに設けられたリンク機構15を連動動作させるギヤ17を備えた駆動力伝達軸たるギヤシャフト16が回転駆動される。このギヤシャフト16もカムホルダ11によって回転自在に支持されている。電動モータ14およびギヤシャフト16は共に、その軸心がカムシャフト4の軸心と平行となるように配置されている。エンジンカバー13は、エンジン上部を覆うように、ボルトB1(締結手段)によって複数のカムホルダ11の上面に締結固定される。
This engine is equipped with a variable valve
開弁特性可変機構18を構成するリンク機構15は、図2に示すように、カムホルダ11に回動可能に支持されたギヤリンク21と、このギヤリンク21に揺動可能に保持されると共に、遊端側をカム3及びロッカアーム6間に介装されたローラリンク22とを有しており、ギヤリンク21の回動に伴うローラリンク22の揺動支点の変位に応じてバルブ2のリフト量を変化させるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
ギヤリンク21は、カムホルダ11に設けられた支軸23周りに回動するアーム部24と、このアーム部24の遊端側から周方向に延出されて、ギヤシャフト16のギヤ17(図1参照)に噛み合うギヤ部25とを有しており、電動モータ14の駆動力により回動動作する。またアーム部24の遊端側の側面には、ローラリンク22を揺動可能に保持する軸受け部26が軸方向に突出した状態で形成されている。ギヤリンク21のギヤ部25とカムホルダ11とは軸方向に対向する面で摺動可能に当接している。
The
ローラリンク22は、ギヤリンク21の軸受け部26に嵌合して揺動支点となる支軸部27が両端に設けられた基部28と、この基部28から延出された1対のアーム部29とを有している。アーム部29の先端には、カムシャフト4のカム3に転接するローラ31と、ロッカアーム6のスリッパ面33に転接するローラシャフト32とを有している。
The
ロッカアーム6は、カムホルダ11に保持されたロッカシャフト34に回転自在に支持される基部35と、この基部35から延出された1対のアーム部36とを有しており、この1対のアーム部36にはそれぞれ、図3に示すように、バルブ2のステムエンド37を押圧するチップ部38の位置を調整するアジャストスクリュ39が設けられている。
The
このように構成された開弁特性可変機構18においては、ギヤシャフト16の回動に伴って、ギヤリンク21が、支軸23(図2参照)を中心にして回動し、これに伴ってローラリンク22の揺動支点となる軸受け部26が変位し、このギヤリンク21の回動角度位置(リンク角)に応じて、バルブ2のリフト量を無段階に調整することができる。
In the valve opening
アイドル運転時等にバルブリフトを低減させる場合には、ギヤリンク21を図3に示す最小リフト位置(例えばリンク角=0度)とし、この場合、ローラリンク22の揺動支点となる軸受け部26が、カムシャフト4の上方に位置し、カム3によってローラ31が押し下げられても、矢印で示すようにローラ31がスリッパ面33に沿って転動することで、ロッカアーム6の揺動量(すなわち、バルブ2のリフト量)が小さくなる。
In order to reduce the valve lift during idling or the like, the
一方、高負荷運転時等にバルブリフトを増大させる場合には、ギヤリンク21を図4に示す最大リフト位置(例えばリンク角=60度)とし、この場合、ローラリンク22の揺動支点となる軸受け部26が、カムシャフト4の側方に位置し、カム3によってローラ31が押し下げられると、スリッパ面33に沿った転動が殆ど起こらないことから、ロッカアーム6の揺動量が大きくなり、バルブ2のリフト量も大きくなる。
On the other hand, when increasing the valve lift during high load operation or the like, the
減速ギヤ機構19は、図3に示すように、電動モータ14の出力軸に嵌着されたドライブギヤ14a(駆動部)が歯合するドリブンギヤ20(被駆動部)と、ギヤリンク21のギヤ部25に歯合するギヤ17とを含む多段ギヤ列であり、ドリブンギヤ20およびギヤ17の間に複数のギヤが歯合することによって構成されている。この構成により、電動モータ14の回転が比較的大きな減速比をもってギヤリンク21に伝達されるようになり、発生トルク小さな小型の電動モータ14の採用が可能となっている。また、電動モータ14をエンジンカバー13上の比較的低い位置に設置できるため、エンジンの重心や全高が低くなってエンジンの搭載性が向上している。
As shown in FIG. 3, the
図5は、エンジンカバー13が取り外された状態における本発明によるエンジンの平面図である。同図に示すように、直列に並んだ5つのカムホルダ11のうち、中央に配置されたセンタカムホルダ11cの側面には、減速ギヤ機構19のドリブンギヤ20と、ドリブンギヤ20に歯合する電動モータ14のドライブギヤ14aとが近接配置されている。
FIG. 5 is a plan view of the engine according to the present invention with the
カムホルダ11の上面には、ボルト孔N1が複数形成されており、これらボルト孔N1にボルトB1が螺合することにより、エンジンカバー13がカムホルダ11に締結される。そしてセンタカムホルダ11cの上面には、位置決め用に円筒状のノックピン孔N1’(位置決め手段)が両端近傍に形成されている。すなわち、ノックピン41がシリンダ列方向において開弁特性可変機構18の被駆動部たるドリブンギヤ20と隣接する位置に配置されている。
A plurality of bolt holes N1 are formed on the upper surface of the
エンジンカバー13のカムホルダ11への取付に際しては、図3に示すように、センタカムホルダ11cに形成された2つのノックピン孔N1’にそれぞれノックピン41(位置決め手段)を挿入し、エンジンカバー13の下面に形成されたノックピン孔N1’にノックピン41を挿入さることにより、エンジンカバー13のカムホルダ11に対する相対位置を決定した上で、ボルトB1でカムホルダ11に締結する。そして、電動モータ14のエンジンカバー13への取付に際しては、同様に、エンジンカバー13の上面に形成されたノックピン孔N2’にノックピン42を挿入し、電動モータ14の下面に形成されたノックピン孔N2’にノックピン42を挿入させることにより、電動モータ14のエンジンカバー13に対する相対位置を決定する。
When attaching the
≪実施形態の作用効果≫
上記構成のエンジンにおいては、エンジンカバー13をカムホルダ11に締結する際に、ノックピン41がシリンダ列方向において開弁特性可変機構18のドリブンギヤ20と隣接する位置に配置されているため、カムホルダ11等、各部材の製造誤差や組み付け誤差によって電動モータ14のドライブギヤ14aと開弁特性可変機構18のドリブンギヤ20との相対位置に生ずるずれを小さくすることができる。したがって、ドライブギヤ14aをドリブンギヤ20係合させた状態で、容易に電動モータ14をエンジンカバー13に組付けることができる。また、組付けたドライブギヤ14aは、ドリブンギヤ20に対する位置ずれが小さいため、運転時にギヤ同士の歯合が解除することも防止される。
<< Effects of Embodiment >>
In the engine configured as described above, when the
また、開弁特性可変機構18のドリブンギヤ20がシリンダ列方向における中央に配置されたセンタカムホルダ11cに近接配置され、ノックピン41がこのセンタカムホルダ11cに形成されているため、ギヤシャフト16の撓みや捩じれが抑制され、ギヤシャフト16の変位に応じた各シリンダ間のバルブリフト量の差が縮小化される。
Further, the driven
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を排気バルブ側のリフト量のみを可変制御する直列4気筒DOHCガソリンエンジンに適用したものであるが、吸気バルブ側のリフト量も可変制御するものや、V型エンジンやSOHCエンジン、ディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では電動モータのドライブギヤが減速機構を介してギヤシャフトを駆動するが、ドライブギヤがギヤシャフトに直接係合する形態であってもよい。また、開弁特性可変機構は上記構成のものに限定されるものではなく、各種構成の機構に適用可能である。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。 Although the description of the specific embodiment is finished as above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to an in-line four-cylinder DOHC gasoline engine that variably controls only the lift amount on the exhaust valve side, but the lift amount on the intake valve side is also variably controlled. Of course, the present invention can also be applied to SOHC engines and diesel engines. In the above embodiment, the drive gear of the electric motor drives the gear shaft via the speed reduction mechanism. However, the drive gear may be directly engaged with the gear shaft. Further, the valve opening characteristic variable mechanism is not limited to the one having the above configuration, and can be applied to mechanisms having various configurations. Other modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 シリンダヘッド
2 バルブ
3 カム
4 カムシャフト
11 カムホルダ
11c センタカムホルダ
13 エンジンカバー
14 電動モータ(アクチュエータ)
14a ドライブギヤ(駆動部)
16 ギヤシャフト
18 開弁特性可変機構
19 減速ギヤ機構
20 ドリブンギヤ(被駆動部)
41 ノックピン(位置決め手段)
B1 ボルト(締結手段)
N1’ ノックピン孔(位置決め手段)
1
14a Drive gear (drive unit)
16
41 dowel pin (positioning means)
B1 bolt (fastening means)
N1 'knock pin hole (positioning means)
Claims (2)
前記シリンダヘッドに設けられ、バルブ駆動用のカムを有するカムシャフトを回転自在に保持する複数のカムホルダと、
前記バルブと前記カムとの間に配置され、被駆動部を有する開弁特性制御部材と、
前記カムホルダの前記シリンダヘッドと離反する側に配置されたエンジンカバーと、
前記エンジンカバーの前記カムホルダに対する位置決めを行う位置決め手段と、
前記エンジンカバーを前記カムホルダに締結する締結手段と、
前記エンジンカバーに取付けられ、前記被駆動部に係合する駆動部を有するアクチュエータと
を備え、
前記アクチュエータの駆動により、前記バルブの開弁特性を変化させる開弁特性可変型内燃機関であって、
前記位置決め手段が、前記シリンダ列方向において前記開弁特性制御部材の被駆動部と隣接する位置に配置されたことを特徴とする開弁特性可変型内燃機関。 A cylinder head that is fastened to a cylinder block in which a plurality of cylinders are arranged in series, and that holds a valve slidably;
A plurality of cam holders provided on the cylinder head and rotatably holding a camshaft having a valve driving cam;
A valve opening characteristic control member disposed between the valve and the cam and having a driven portion;
An engine cover disposed on the cam holder on the side away from the cylinder head;
Positioning means for positioning the engine cover with respect to the cam holder;
Fastening means for fastening the engine cover to the cam holder;
An actuator attached to the engine cover and having a drive unit engaged with the driven unit;
A variable valve opening characteristic internal combustion engine that changes the valve opening characteristic of the valve by driving the actuator,
The variable valve opening characteristic internal combustion engine, wherein the positioning means is disposed at a position adjacent to a driven portion of the valve opening characteristic control member in the cylinder row direction.
前記位置決め手段は、前記被駆動部に隣接するカムホルダに形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の開弁特性可変型内燃機関。 The driven portion of the valve opening characteristic control member is disposed near the center in the cylinder row direction,
The variable valve opening characteristic internal combustion engine according to claim 1, wherein the positioning means is formed in a cam holder adjacent to the driven portion.
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