JP2010169005A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸気弁3,3が最大作動角となるように制御軸24を回転制御した際に、吸気弁が作動角開始ないし作動角終了となる状態で、駆動偏心カムの回転中心Xとリンクアームとロッカアームの第2支点Rとを結ぶ第1の線分と、前記第2支点Rと制御支軸29の軸中心Qとを結ぶ第2の線分がなす角度βが90°よりも大きくなり、吸気弁の最大作動角から小さくなる方向へ制御軸を回転制御した際に、吸気弁がピークリフトとなる状態で、前記角度βが90°よりも小さくなるように変化させるようにした。
【選択図】図7
Description
〔第1の実施形態〕
可変動弁装置は、図1及び図2に示すように、シリンダヘッド1にバルブガイドを介して摺動自在に設けられて、吸気ポートを開閉する一気筒当たり2つの機関弁である吸気弁3,3と、機関前後方向に配置された内部中空状の駆動軸4と、各吸気弁3,3の上端部に配設されたフォロアである各スイングアーム6、6を介して各吸気弁3,3を開閉作動させる一対の揺動カム7,7と、駆動軸4の後述する駆動偏心カム5と揺動カム7,7との間を連係し、前記駆動偏心カム5の回転力を揺動運動に変換して揺動カム7,7に揺動力として伝達する伝達機構8と、該伝達機構8の揺動支点を可変にして各吸気弁3,3のバルブリフト量及び作動角を機関運転状態に応じて可変制御する制御機構9と、を備えている。
すなわち、まず、駆動支軸4aがクランクシャフトによって図1の矢印方向へ回転すると、駆動偏心カム5も同方向へ回転してリンクアーム16を介してロッカアーム15が制御偏心軸29の第5支点Qを支点として揺動してリンクロッド17を引き上げあるいは引き下ろすことにより、各揺動カム7,7のカム面によりローラ14を介して各吸気弁3,3を開閉作動させる。
線分X'−R=線分X−R(=リンクアーム16の軸間距離)
となっているので、ΔYXRとΔYX'Rとは合同である。
次に、機関運転状態が常用領域である中回転領域、部分負荷領域に移行すると、電子コントローラからの制御信号によって電動アクチュエータを介して制御軸24が、図6、図7に示すようにθ2の位置まで反時計方向へ回転して制御偏心軸29も同じくθ2の位置まで回動して該駆動支軸4aに最も接近する。
線分X'−R=線分X−R(=リンクアーム16の軸間距離)
となっているので、ΔYXRとΔYX'Rとは合同である。
次に、例えば、機関高回転領域に移行した場合は、コントローラからの制御信号によって電動モータが減速機を介して制御支軸24aさらに反時計方向へ回転させると、図8及び図9に示すように、制御偏心軸29も同じ方向へ回動して、該制御偏心軸29の第5支点Qが駆動軸4側から右方向は離れた位置に移動する(最小作動角制御時とほぼ対称位置)。
線分X'−R=線分X−R(=リンクアーム16の軸間距離)
となっているので、ΔYXRとΔYX'Rとは合同である。
〔ランプ加速度〕
次に、ランプ加速度について考察すると、図10に示すように、前記最大作動角では、下り側ランプ部の最大正加速度が上り側ランプ部の最大正加速度よりも小さくなっている。したがって、それに伴い下りランプ速度が上りランプ速度より相対的に小さくなっている。なぜなら、ランプ部の正加速度の積分がランプ速度になるからである。このため、吸気弁3,3の閉弁時のバルブシートへの着座速度が低下して、着座後に吸気弁3,3が再度跳ね上がるいわゆるバウンズ現象の発生を抑制でき、動弁機構の損傷を抑制したり、これによる吸入効率の低下を抑制することが可能になる。
図15、図16は第2の実施形態を示し、基本構造は前記従来技術の特開2002−256832号公報の図16、図17に示されたものとほぼ同じである。
3…吸気弁(機関弁)
4…駆動軸
5…駆動偏心カム
7…揺動カム
7b…カムノーズ部
7d…カム面
8…伝達機構
9…制御機構
15…ロッカアーム
15a…筒状基部
15b…第1アーム部
15c…第2アーム部
16…リンクアーム
17…リンクロッド
24…制御軸
24a…制御支軸
25…制御偏心カム
28…ブラケット
29…制御偏心軸
X…第1支点(駆動偏心カムの軸心)
Y…駆動軸の軸心
R…第2支点(リンクアームと第1アーム部との連結点)
S…第3支点(第2アーム部とリンクロッドの連結点)
T…第4支点(リンクロッドの他端部と揺動カムとの連結点)
P…制御支軸の軸心
Q…第5支点(制御偏心軸の軸心)
Claims (20)
- 少なくとも機関弁の作動角を可変にできる内燃機関の可変動弁装置であって、
最大作動角時には、前記機関弁のリフト下り側の最大正加速度が、リフト上り側の最大正加速度より小さくなる第1の状態となり、
最大作動角よりも小さな作動角時には、前記機関弁のリフト上り側の最大正加速度が、リフト下り側の最大正加速度よりも小さくなる第2の状態が存在することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
最小作動角時には、前記機関弁のリフト上り側の最大正加速度と、下りリフト側の正加速度が同等、若しくは前記第1の状態となることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記作動角が最大作動角時から連続的に小さくなるように構成され、
前記作動角の変化に伴って機関弁のリフト上り側の最大正加速度とリフト下り側の最大正加速度も連続的に変化するように構成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記機関弁のリフト特性は、閉弁状態から開弁する区間と開弁状態から閉弁する区間にランプ区間が設けられ、
最大作動角時には、前記ランプ区間における機関弁のリフト下り側の最大正加速度が、リフト上り側の最大正加速度より小さくなる第3の状態となり、
最大作動角より小さな作動角時には、前記ランプ区間における機関弁のリフト上り側の最大正加速度が、リフト下り側の最大正加速度よりも小さくなる第4の状態が存在することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項4に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記ランプ区間における機関弁のリフト上り側の最大正加速度は、前記第3の状態より第4の状態の方が小さく、
前記ランプ区間における機関弁のリフト下り側の最大正加速度は、第4の状態より第3の状態の方が小さくなることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記作動角は、機関回転数が大きくなるにしたがって大きくなることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 少なくとも機関弁の作動角を可変にできる内燃機関の可変動弁装置であって、
最大作動角時には、前記機関弁を作動させるカムのリフトカーブにおける下り側の作動角が、上り側の作動角より大きくなる第5の状態となり、
最大作動角より小さな作動角時には、機関弁を作動させるカムのリフトカーブにおける上り側の作動角が、下り側の作動角よりも大きくなる第6の状態が存在することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項7に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
最小作動角時には、機関弁を作動させるカムのリフトカーブにおける上り側の作動角と、下り側の作動角がほぼ等しく、若しくは前記第5の状態となることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項7に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記作動角が最大作動角から連続的に小さくなるように構成され、
作動角の変化に伴って前記カムのリフトカーブにおける上り側の作動角と下り側の作動角も連続的に変化することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項7に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記作動角は機関回転数が大きくなるにしたがって大きくなることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - クランクシャフトから回転力が伝達される駆動カムと、
回転することによって軸心が変化する制御偏心軸を備えた制御軸と、
前記制御偏心軸に揺動自在に軸支されるロッカアームと、
前記駆動カムに揺動自在に軸支され、前記駆動カムの回転運動を揺動運動に変換して前記ロッカアームに伝達するリンクアームと、
前記ロッカアームの揺動力が伝達されて揺動することにより機関弁を開閉作動させる揺動カムと、
を備え、
前記制御軸を回転制御することによって前記機関弁の作動角を変化させる内燃機関の可変動弁装置であって、
前記機関弁の作動角が最大となるように前記制御軸を回転制御した際に、機関弁が作動角開始ないし作動角終了となる状態で、前記駆動カムの回転中心と前記リンクアームとロッカアームの連係中心とを結ぶ第1の線分と、前記リンクアームとロッカアームの連係中心と前記制御支軸の軸中心とを結ぶ第2の線分がなす角度が90°よりも大きくなり、
前記機関弁の作動角が最大の状態から小さくなる方向へ前記制御軸を回転制御した際に、機関弁が作動角開始ないし作動角終了となる状態で、前記第1の線分と第2の線分がなす角度が90°よりも小さくなるように変化させることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項11に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記リンクアームとロッカアームの一端部は、揺動自在に連結されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項11に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記ロッカアームの揺動力は、リンクロッドによって前記揺動カムを揺動させることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項13に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記リンクロッドは、前記ロッカアームと揺動カムとを揺動自在に連結していることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項14に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記揺動カムは、一端部側が前記リンクロッドによって引き上げられることに前記機関弁を開弁させる方向に揺動することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項13に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記リンクアームからロッカアームへの揺動力伝達部と、前記ロッカアームからリンクロッドへの揺動力伝達部とは、前記ロッカアームの同じ揺動支点側に配置されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項11に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記制御軸は、断面円形の回転部と、該回転部の回転軸心から偏心した断面円形状の制御偏心軸から構成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 少なくともカムプロフィールの異なる複数のカムを選択的に切り換えて機関弁の作動角を可変にする内燃機関の可変動弁装置であって、
作動角の最も大きなカムプロフィールを有するカムは、機関弁の開弁時におけるベースサークル域からリフト域までの傾斜角度が、機関弁の閉弁時のリフト域からベースサークル域までの傾斜角度よりも大きくなるように設定され、
作動角が最も大きくなるカムプロフィールを有するカムよりも作動角が小さな少なくとも1つのカムは、機関弁の開弁時におけるベースサークル域からリフト域までの傾斜角度が、機関弁の閉弁時のリフト域からベースサークル域までの傾斜角度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項18に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
作動角の異なる3つのカムを有し、
作動角が最も小さなカムプロフィールを有するカムは、機関弁を開弁させるベースサークル域からリフト域までの傾斜角度が、機関弁を閉弁させるリフト域からベースサークル域までの傾斜角度とほぼ等しいか、若しくは大きくなるように設定され、
作動角が最も大きなカムプロフィールを有する前記カムは、機関弁を開弁させるベースサークル域からリフト域までの傾斜角度が、機関弁を閉弁させるリフト域からベースサークル域までの傾斜角度よりも大きくなるように設定され、
作動角が最大と最小の間の大きさのカムプロフィールを有するカムは、機関弁を開弁させるベースサークル域からリフト域までの傾斜角度が、機関弁を閉弁させるリフト域からベースサークル域までの傾斜角度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 - 請求項18に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記複数のカムは、機関の負荷に応じて切り換えられるように構成されていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
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