JP2017101640A - Variable valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve gear.
従来より、エンジンの吸排気バルブの開閉特性を機関運転状態に応じて変化させる種々の可変動弁装置が実用化されている。一般的なカム切替式の可変動弁装置においては、油圧供給源からバルブ開閉機構に供給される作動油圧をスプール弁によって高圧又は低圧に適宜調整することで、カムプロフィールの異なる複数のカムを選択的に切り替えるように構成されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, various variable valve operating devices that change the opening / closing characteristics of the intake / exhaust valves of an engine in accordance with the engine operating state have been put into practical use. In a general cam-switching variable valve gear, multiple cams with different cam profiles are selected by appropriately adjusting the hydraulic pressure supplied to the valve opening / closing mechanism from a hydraulic supply source to high or low pressure using a spool valve. (For example, refer patent document 1).
ところで、上述のスプール弁を用いた従来の可変動弁装置では、エンジンの動力で駆動するポンプから吐出される作動油を低油圧時はバルブ開閉機構に供給することなくシリンダヘッド内に排出(ドレン)している。すなわち、低油圧時はポンプの駆動を低下させて作動油の無駄なドレンを中止させてもいいところ、低油圧時も高油圧時と変わらない仕事量でポンプの駆動を維持させているため、燃費性能の低下を招く可能性がある。 By the way, in the conventional variable valve operating apparatus using the above-described spool valve, the hydraulic oil discharged from the pump driven by the engine power is discharged into the cylinder head (drain) without supplying it to the valve opening / closing mechanism at low oil pressure. )doing. In other words, when the oil pressure is low, the pump drive can be lowered and wasteful drainage of the hydraulic oil can be stopped, but the drive of the pump is maintained with the same amount of work as that at the time of low oil pressure. There is a possibility of causing a decrease in fuel efficiency.
開示の技術は、ポンプの吐出量を適宜調整することでエンジンの燃費性能を効果的に向上させることを目的とする。 It is an object of the disclosed technology to effectively improve the fuel efficiency of an engine by appropriately adjusting the discharge amount of a pump.
開示の技術は、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方の開閉特性を供給される作動油の油圧によって変化させるバルブ開閉機構と、前記バルブ開閉機構への作動油の供給を許容する第1状態又は、前記バルブ開閉機構への作動油の供給を遮断する第2状態に選択的に切り替え可能な切替バルブと、前記エンジンの動力で駆動され、前記第1状態において前記バルブ開閉機構に供給する作動油の吐出量を増加させると共に、前記第2状態において前記バルブ開閉機構に供給する作動油の吐出量を減少させる可変容量型ポンプと、を備えることを特徴とする。 In the disclosed technique, a valve opening / closing mechanism that changes an opening / closing characteristic of at least one of an intake valve and an exhaust valve of an engine according to a hydraulic pressure of a supplied hydraulic oil, and a first state that allows supply of the hydraulic oil to the valve opening / closing mechanism. Alternatively, a switching valve that can be selectively switched to a second state that cuts off the supply of hydraulic oil to the valve opening / closing mechanism, and an operation that is driven by the engine power and that is supplied to the valve opening / closing mechanism in the first state And a variable displacement pump that increases the amount of oil discharged and decreases the amount of hydraulic oil supplied to the valve opening / closing mechanism in the second state.
前記可変容量型ポンプが、径方向に進退自在な複数のベーンを有るロータの外周側に偏心揺動自在にカムリングが設けられた可変容量型ベーンポンプであって、前記第1状態において前記ロータに対する前記カムリングの偏心量が増加され、前記第2状態において前記ロータに対する前記カムリングの偏心量が減少されるものでもよい。 The variable displacement pump is a variable displacement vane pump in which a cam ring is provided on an outer peripheral side of a rotor having a plurality of vanes that can advance and retreat in a radial direction so as to be able to swing eccentrically. The amount of eccentricity of the cam ring may be increased, and the amount of eccentricity of the cam ring with respect to the rotor in the second state may be reduced.
前記可変容量型ポンプと前記切替バルブとを接続して前記可変容量型ポンプから前記切替バルブに作動油を供給する第1油供給流路と、前記切替バルブと前記バルブ開閉機構とを接続して前記切替バルブから前記バルブ開閉機構に作動油を供給する第2油供給流路と、前記切替バルブを迂回して前記第1油供給流路と前記第2油供給流路とを接続すると共に、その所定箇所に流路を絞るオリフィスが設けられたバイパス流路と、をさらに備えてもよい。 A first oil supply channel for connecting the variable displacement pump and the switching valve to supply hydraulic oil from the variable displacement pump to the switching valve; and a connection between the switching valve and the valve opening / closing mechanism. A second oil supply flow path for supplying hydraulic oil from the switching valve to the valve opening / closing mechanism, a connection between the first oil supply flow path and the second oil supply flow path bypassing the switching valve; And a bypass channel provided with an orifice for narrowing the channel at the predetermined location.
開示の技術によれば、ポンプの吐出量を適宜調整することでエンジンの燃費性能を効果的に向上させることができる。 According to the disclosed technology, the fuel consumption performance of the engine can be effectively improved by appropriately adjusting the discharge amount of the pump.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る可変動弁装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, a variable valve operating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1に示すように、可変動弁装置1は、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)のシリンダヘッド上部に配置されたバルブ開閉機構10と、ON/OFF切替バルブ30と、可変容量型ベーンポンプ40とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、バルブ開閉機構10は排気バルブ用として適用されているが、吸気バルブ用に適用することも可能である。また、図1中において、バルブ開閉機構10は一気筒のみを示し、他の気筒のバルブ開閉機構については図示を省略している。
As shown in FIG. 1, the variable
バルブ開閉機構10は、図示しない軸受に回転自在に軸支されてクランク軸から伝達される動力で回転する排気カムシャフト11と、排気カムシャフト11に設けられたカムプロフィールの異なる一対の第1及び第2カム12A,Bと、排気カムシャフト11に並行に延設された排気ロッカーシャフト13と、一端側を排気ロッカーシャフト13に固定された揺動自在な一対の第1及び第2ロッカーアーム14A,Bと、これら第1及び第2ロッカーアーム14A,Bを選択的に連結させる連結ピン20とを備えて構成されている。
The valve opening /
第1ロッカーアーム14Aのスリッパ面には第1カム12Aが当接し、第2ロッカーアーム14Bのスリッパ面には第2カム12Bが当接している。また、第1ロッカーアーム14Aの他端側は二股に分岐形成されており、その下面には一対の排気バルブのステムエンド16A,Bがそれぞれ当接している。
The
排気ロッカーシャフト13には、軸方向に延びる第1油路13A及び、径方向に延びる第2油路13Bが形成されている。第1油路13Aには、後述するON/OFF切替バルブ30の吐出ポート31Bが第2油供給管51を介して接続されている。
The
第2ロッカーアーム14Bには、連結ピン20を摺動自在に収容するピン収容穴21が設けられている。ピン収容穴21の底面と連結ピン20の側面との間には、第1油路13Aから第2油路13Bを介して作動油が供給される油室22が形成されている。第1ロッカーアーム14Aには、スプリング24を収容すると共に、連結ピン20の先端側を受容可能なピン受容穴25が設けられている。また、第1ロッカーアーム14Aには、ピン受容穴25を外部と連通させるエア抜き穴26が形成されている。
The
油室22に作動油が供給されると、連結ピン20は作動油圧によりスプリング24の付勢力に抗して移動され、その先端側がピン受容穴25と嵌合することで、第1ロッカーアーム14Aと第2ロッカーアーム14Bとを連結させる。一方、油室22への作動油の供給が遮断されると、連結ピン20はスプリング24の付勢力により押し戻されてピン収容穴21内に収容され、第1ロッカーアーム14Aと第2ロッカーアーム14Bとの連結が解除されるようになっている。
When the hydraulic oil is supplied to the
ON/OFF切替バルブ30は、吸入ポート31A及び吐出ポート31Bが設けられたバルブ本体31と、バルブ本体31内に摺動自在に収容されて吸入ポート31A及び吐出ポート31Bを閉塞可能なピストン32と、ピストン32を閉弁方向に付勢するリターンスプリング33と、バルブ本体31に設けられた電磁コイル34Aを含むソレノイド部34とを備えて構成されている。
The ON /
吸入ポート31Aは、第1油供給管50を介して後述する可変容量型ベーンポンプ40の吐出口41Bに接続されている。吐出ポート31Bは、第2油供給管51を介して排気ロッカーシャフト13の第1油路13Aに接続されている。これら第1油供給管50及び第2油供給管51は、ON/OFF切替バルブ30を迂回するバイパス流路管52によって接続されている。バイパス流路管52には、流路を絞るオリフィス53が設けられている。
The
電磁コイル34Aへの電流をオンすると、ピストン32がリターンスプリング33の付勢力に抗して開弁方向に移動して吸入ポート31Aと吐出ポート31Bとを連通させることで、第1油供給管50から第2油供給管51への作動油の供給が許容される。一方、電磁コイル34Aの電流をオフにすると、ピストン32がリターンスプリング33の付勢力により閉弁方向に移動して吸入ポート31Aと吐出ポート31Bとを閉塞することで、第1油供給管50から第2油供給管51への作動油の供給を遮断するようになっている。
When the current to the
可変容量型ベーンポンプ40は、吸入口41A及び吐出口41Bが設けられたポンプハウジング41と、図示しないクランク軸から回転力が伝達されるロータ42と、ロータ42のスリット溝に挿入されて径方向に進退自在な複数のベーン43と、ロータ42の外周側に偏心揺動自在に設けられると共に内周面に各ベーン43の先端が摺接するカムリング45と、カムリング45をロータ42に対する偏心量が増加する方向に付勢するスプリング46と、油圧室48の油圧によりカムリング45を偏心量が減少する方向に押圧するピストン47とを備えている。
The variable
ポンプハウジング41の吸入口41Aには、オイルパン60から作動油を導入する油導入管61が接続されている。また、ポンプハウジング41の吐出口41Bには、前述の第1油供給管50を介してON/OFF切替バルブ30の吸入ポート31Aが接続されている。油圧室48には、図示しないエンジンのオイルギャラリからギャラリ油圧が供給されるようになっている。
An
スプリング46の付勢力によりカムリング45が偏心方向に移動され、カムリング45のロータ42に対する偏心量が増加すると、それに伴い作動油の吐出量も増加する。一方、油圧室48に供給されるギャラリ油圧によりカムリング45が同心方向に移動され、カムリング45のロータ42に対する偏心量が減少すると、それに伴い作動油の吐出量も減少し、さらにカムリング45の偏心量が略ゼロ(ロータ42と同心位置)になると作動油の吐出量も略ゼロになる。
When the
次に、本実施形態に係る可変動弁装置1の動作について説明する。
Next, operation | movement of the
第1ロッカーアーム14Aと第2ロッカーアーム14Bとを連結する場合は、カムリング45の偏心量を増加させ、且つ、ON/OFF切替バルブ30をオンにする。すなわち、可変容量型ベーンポンプ40の作動油吐出量を増加させつつ、ON/OFF切替バルブ30を開弁することで、オイルパン60に貯留された作動油は、油導入管61→可変容量型ベーンポンプ40→第1油供給管50→ON/OFF切替バルブ30→第2油供給管51→第1油路13A→第2油路13Bの順に流れて油室22に供給される。そして、油室22の作動油圧により連結ピン20がスプリング24の付勢力に抗して移動してピン受容穴25と嵌合することで、第1ロッカーアーム14Aと第2ロッカーアーム14Bとが互いに連結されるようになる。
When connecting the
一方、第1ロッカーアーム14Aと第2ロッカーアーム14Bとの連結を解除する場合は、図2に示すように、カムリング45の偏心量を略ゼロにし、且つ、ON/OFF切替バルブ30をオフにする。すなわち、可変容量型ベーンポンプ40の作動油吐出量を減らすと共に、ON/OFF切替バルブ30を閉弁することで、第1油供給管50から第2油供給管51への作動油の供給が遮断される。このように作動油の供給が遮断されると、油室22の作動油圧は低下し、連結ピン20がスプリング24の付勢力により押し戻されてピン収容穴21内に収容されて、第1ロッカーアーム14Aと第2ロッカーアーム14Bとの連結が解除されるようになる。
On the other hand, when releasing the connection between the
以上詳述したように、本実施形態の可変動弁装置1では、第1ロッカーアーム14Aと第2ロッカーアーム14Bとの連結を解除する場合は、ON/OFF切替バルブ30をオフにしてバルブ開閉機構10への作動油の供給を遮断しつつ、可変容量型ベーンポンプ40のカムリング45の偏心量を減らすように構成されている。すなわち、バルブ開閉機構10への作動油の供給が不要になるロッカーアームの連結解除時は、ON/OFF切替バルブ30を閉弁すると共に、可変容量型ベーンポンプ40による作動油の吐出量を減らすことで、従来装置のような無駄なドレンが中止されるようになっている。これにより、ロッカーアームの連結解除時も連結時と変わらない仕事量で作動油ポンプを駆動させる従来装置に比べ、エンジンの負荷が効果的に低減されるようになり、燃費性能を確実に向上することが可能になる。
As described above in detail, in the variable
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
例えば、ロッカーアーム14A,Bは高油圧時に連結され、低油圧時に連結が解除されるものとして説明したが、油室22とスプリング24との配置関係を入れ替えることで、ロッカーアーム14A,Bが低油圧時に連結され、高油圧時に連結を解除されるように構成してもよい。
For example, the
また、バルブ開閉機構10はカム切替式に限定されず、カム位相可変式等、作動油圧によりバルブの開閉特性を可変にする他の可変動弁機構にも広く適用することが可能である。
Further, the valve opening /
また、可変容量型ポンプも可変容量型ベーンポンプ以外のものを用いることが可能である。 Further, it is possible to use a variable displacement pump other than the variable displacement vane pump.
10 バルブ開閉機構
11 排気カムシャフト
12A 第1カム
12B 第2カム
13 排気ロッカーシャフト
14A 第1ロッカーアーム
14B 第2ロッカーアーム
20 連結ピン
21 ピン収容穴
22 油室
24 スプリング
25 ピン受容穴
26 エア抜き穴
30 ON/OFF切替バルブ
31 バルブ本体
31A 吸入ポート
31B 吐出ポート
32 ピストン
33 リターンスプリング
34 ソレノイド部
34A 電磁コイル
40 可変容量型ベーンポンプ
41 ポンプハウジング
41A 吸入口
41B 吐出口
42 ロータ
43 ベーン
45 カムリング
46 スプリング
47 ピストン
48 油圧室
50 第1油供給管
51 第2油供給管
52 バイパス流路管
53 オリフィス
60 オイルパン
61 油導入管
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ことを特徴とする可変動弁装置。 A valve opening / closing mechanism for changing an opening / closing characteristic of at least one of an intake valve or an exhaust valve of the engine by a hydraulic pressure of the supplied hydraulic oil, and a first state in which supply of the hydraulic oil to the valve opening / closing mechanism is allowed; A switching valve that can be selectively switched to a second state that shuts off the supply of hydraulic oil to the mechanism, and a discharge amount of hydraulic oil that is driven by the engine power and is supplied to the valve opening / closing mechanism in the first state. And a variable displacement pump that increases and decreases the discharge amount of hydraulic oil supplied to the valve opening / closing mechanism in the second state.
請求項2に記載の可変動弁装置。 The variable displacement pump is a variable displacement vane pump in which a cam ring is provided on an outer peripheral side of a rotor having a plurality of vanes that can advance and retreat in a radial direction so as to be able to swing eccentrically. The variable valve operating apparatus according to claim 2, wherein an eccentric amount of the cam ring is increased, and an eccentric amount of the cam ring with respect to the rotor is decreased in the second state.
請求項1又は2に記載の可変動弁装置。 A first oil supply channel for connecting the variable displacement pump and the switching valve to supply hydraulic oil from the variable displacement pump to the switching valve; and a connection between the switching valve and the valve opening / closing mechanism. A second oil supply flow path for supplying hydraulic oil from the switching valve to the valve opening / closing mechanism, a connection between the first oil supply flow path and the second oil supply flow path bypassing the switching valve; The variable valve operating apparatus according to claim 1, further comprising a bypass flow path provided with an orifice for restricting the flow path at the predetermined location.
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