JP2018076840A - Variable valve gear of multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機関弁の作動特性を可変制御する多気筒内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine that variably controls an operation characteristic of an engine valve.
従来の多気筒内燃機関の可変動弁装置としては、以下の特許文献1に記載されたものが知られている。 As a conventional variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, one described in Patent Document 1 below is known.
この可変動弁装置は、機関のクランクシャフトから回転駆動力が伝達され、外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、この駆動軸の外周に揺動自在に配置されて、一気筒当たり2つの吸気弁をバルブスプリングのばね力に抗して開作動させる一対の揺動カムと、前記駆動カムの回転運動を揺動運動に変換して前記各揺動カムに伝達する伝達機構と、この伝達機構の姿勢を変化させることによって前記機関弁のリフト量と作動角を可変制御する制御機構と、を備えている。 This variable valve device is provided with a rotational drive force transmitted from the crankshaft of the engine, a drive shaft provided with a drive cam on the outer periphery, and a swingable arrangement on the outer periphery of the drive shaft. A pair of oscillating cams that open the intake valve against the spring force of the valve spring, a transmission mechanism that converts the rotational motion of the drive cam into oscillating motion and transmits it to each oscillating cam, and this transmission A control mechanism that variably controls the lift amount and operating angle of the engine valve by changing the posture of the mechanism.
前記一つの駆動カムと一対の揺動カム及び伝達機構は、駆動軸に気筒毎にそれぞれ設けられている。 The one drive cam, the pair of swing cams, and the transmission mechanism are provided for each cylinder on the drive shaft.
従来の可変動弁装置にあっては、前述のように、駆動カムや揺動カムは、気筒毎にそれぞれ設けられているが、例えば一つの第1気筒である1番気筒(#1気筒)の一つの駆動カムと、この1番気筒の隣にある第2気筒である2番気筒(#2気筒)の一対の揺動カムは前記駆動軸上で互いに軸方向で隣接配置されている。 In the conventional variable valve operating apparatus, as described above, the drive cam and the swing cam are provided for each cylinder. For example, the first cylinder (# 1 cylinder) which is one first cylinder is provided. And a pair of swing cams of the second cylinder (# 2 cylinder) which is the second cylinder adjacent to the first cylinder are arranged adjacent to each other on the drive shaft in the axial direction.
したがって、この可変動弁装置を、例えば直列4気筒の内燃機関に搭載した場合には、#1気筒の各吸気弁を開作動させるために、この#1気筒側の駆動カムが回転しようとすると、この駆動カムの回転荷重に伴って前記駆動軸がリフト方向へ僅かに撓み変形してしまう。 Therefore, when this variable valve gear is mounted on, for example, an in-line four-cylinder internal combustion engine, the drive cam on the # 1 cylinder side tries to rotate in order to open each intake valve of the # 1 cylinder. The drive shaft is slightly bent and deformed in the lift direction with the rotational load of the drive cam.
このため、前記駆動カムの軸方向の端面と、この駆動カムの端面に近接配置された#2気筒の揺動カムの対向端面が部分的に摺接して、この揺動カムが連れ回りを起こしてリフト方向へ変位し、閉作動しようとしていた#2気筒の各吸気弁の閉時期に僅かな遅れが発生するおそれがある。この結果、例えば、#2気筒内での燃焼圧が低下して機関の出力低下などを招くおそれがある。 For this reason, the end face in the axial direction of the drive cam and the opposed end face of the swing cam of the # 2 cylinder arranged close to the end face of the drive cam partially slidably contact each other, causing the swing cam to rotate. Therefore, there is a possibility that a slight delay may occur in the closing timing of each intake valve of the # 2 cylinder that has been displaced in the lift direction and is about to close. As a result, for example, the combustion pressure in the # 2 cylinder may decrease, leading to a decrease in engine output.
本発明は、従来の前記技術的課題に鑑みて案出されたもので、第1気筒の駆動カムと該駆動カムに隣接する第2気筒の揺動カムとの間の摺動抵抗を低減させることのできる多気筒内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of the above-described technical problem, and reduces the sliding resistance between the drive cam of the first cylinder and the swing cam of the second cylinder adjacent to the drive cam. An object of the present invention is to provide a variable valve system for a multi-cylinder internal combustion engine.
本発明の好ましい一つの態様は、機関弁の開閉作動が順次行われる第1気筒と第2気筒が機関前後方向に隣接配置されていると共に、機関運転中に前記第1気筒の機関弁の開時期と前記第2気筒の機関弁の閉時期がオーバーラップすることのある多気筒内燃機関の可変動弁装置を前提構成として、
駆動軸の外周に支持された状態で、第1気筒側の第1駆動カムと第2気筒側の第2揺動カムとの間に挟まれて配置され、前記第1駆動カムと第2揺動カムとの間の摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減部材と、を備えたことを特徴としている。
In a preferred aspect of the present invention, the first cylinder and the second cylinder, in which the opening and closing operation of the engine valve is sequentially performed, are arranged adjacent to each other in the longitudinal direction of the engine, and the engine valve of the first cylinder is opened during the engine operation. As a precondition for a variable valve system for a multi-cylinder internal combustion engine in which the timing and the closing timing of the engine valve of the second cylinder may overlap,
The first drive cam and the second swing cam are disposed between the first drive cam on the first cylinder side and the second swing cam on the second cylinder side while being supported on the outer periphery of the drive shaft. And a sliding resistance reducing member that reduces sliding resistance with the moving cam.
本発明の好ましい態様によれば、第1気筒の駆動カムと該駆動カムに隣接する第2気筒の揺動カムとの間の摺動抵抗を低減させて、連れ回りを抑制することができる。 According to a preferred aspect of the present invention, it is possible to reduce the sliding resistance between the drive cam of the first cylinder and the swing cam of the second cylinder adjacent to the drive cam, thereby suppressing the accompanying rotation.
以下、本発明に係る多気筒内燃機関の可変動弁装置の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、内燃機関として直列4気筒の4サイクルガソリン機関に適用され、可変動弁装置は吸気弁側に適用されているものを示している。 Embodiments of a variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the internal combustion engine is applied to an in-line four-cylinder four-cycle gasoline engine, and the variable valve operating apparatus is applied to the intake valve side.
〔第1実施形態〕
図1は第1実施形態における多気筒内燃機関の可変動弁装置の全体斜視図を示し、図2は可変動弁装置の断面図、図3は可変動弁装置の要部を拡大して示している。
[First Embodiment]
1 is an overall perspective view of a variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to a first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of the variable valve operating apparatus, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the variable valve operating apparatus. ing.
すなわち、シリンダヘッド1内に形成された一対の吸気ポート2、2を開閉する機関弁である一気筒当たり2つの第1、第2吸気弁3,3と、一番気筒(#1気筒)〜4番気筒(#4気筒)の上方側に機関前後方向に沿って配置された駆動軸5と、この駆動軸5の外周面に回転自在に支持されて、一対のスイングアーム6を介して各吸気弁3を開閉作動させる一対の揺動カム7、7と、駆動軸5の外周面に一体的に設けられた駆動カム11の回転力を揺動力に変換して各揺動カム7に伝達する伝達機構8と、この伝達機構8を介して各吸気弁3,3の作動角とリフト量を制御する制御機構9と、シリンダヘッド1に保持されて、各スイングアーム6を介して各吸気弁3、3と各揺動カム7との間のバルブクリアランスを零ラッシにする2つの支点部材(ピボット)である第1、第2油圧ラッシアジャスタ10a、10bと、を備えている。
That is, two first and
前記一つの駆動カム11と一対の揺動カム7,7及び一つの伝達機構8は、4つの気筒毎にそれぞれ設けられている。
The one
そして、本実施形態における直列4気筒では、第1気筒である前記#1気筒から#4気筒の燃焼サイクル(点火順序)は、#1気筒−#3気筒−#4気筒−#2気筒の順に設定されており、例えば、#1気筒が吸入工程である場合は、第2気筒である#2気筒では圧縮工程、#3気筒では排気工程、#4気筒では膨張(爆発)工程になっている。また、#1気筒の各吸気弁3,3の開時期と#2気筒の各吸気弁3,3の閉時期が一部重なる、いわゆるオーバーラップするリフト特性になっている。つまり、例えば、#1気筒が吸入工程で各吸気弁3,3を開作動させた場合に、隣接する#2気筒側では圧縮行程に移行するために各吸気弁3,3を閉作動させるようになっており、このとき、開弁リフトと閉弁リフトのリフトが一部オーバーラップする状態になる。
In the in-line four cylinders in this embodiment, the combustion cycle (ignition order) of the first cylinder # 1 to # 4 is the order of # 1 cylinder- # 3 cylinder- # 4 cylinder- # 2 cylinder. For example, when the # 1 cylinder is in the intake process, the # 2 cylinder, which is the second cylinder, is the compression process, the # 3 cylinder is the exhaust process, and the # 4 cylinder is the expansion (explosion) process. . Further, the opening timing of the
以下では、便宜上、1つの気筒、例えば#1気筒における各構成部材について説明する
各吸気弁3は、バルブガイド4を介してシリンダヘッド1に摺動自在に保持されていると共に、各ステムエンドの近傍に各スプリングリテーナ3aが設けられている。また、この各吸気弁3は、前記各スプリングリテーナ3aとシリンダヘッド1の内部上面との間に弾接された各バルブスプリング12によって閉方向に付勢されている。
In the following, for convenience, each component in one cylinder, for example, the # 1 cylinder will be described. Each
駆動軸5は、シリンダヘッド1の上端部に設けられた複数の軸受部13に回転自在に支持されていると共に、軸方向の一端部5a(フロント側の端部)に設けられた、例えば図外のタイミングプーリを介してクランクシャフトの回転力がタイミングベルトによって伝達されるようになっている。
The
各駆動カム11は、カム本体が円盤状に形成されて、このカム本体の一側部に一体に設けられたボス部である円筒部11aおよびこの円筒部11aに貫通した連結ピン11bを介して駆動軸5に固定されている。また、カム本体の軸心Xが駆動軸5の軸心Yから径方向へ偏心していると共に、外周のカムプロフィールが通常のほぼ円形状に形成されている。
Each
また、各駆動カム11は、図1に示すように、各伝達機構8の図中右側にそれぞれ配置されている。また、各揺動カム7、7は、各伝達機構8を挟んで各駆動カム11の反対側に配置されている。
Each
各スイングアーム6は、図2に示すように一端部6aの凹状下面が各吸気弁3のステムエンドに当接している一方、他端部6bの下面凹部6cが各油圧ラッシアジャスタ10a、10bに当接している。また、スイングアーム6は、中央に形成された収容孔内に、ローラ軸14aを介してローラ14が回転自在に収容配置されている。
As shown in FIG. 2, each
一対の揺動カム7は、図2及び図3に示すように、円筒状のカムシャフト7aの回転軸方向の両端部に一体に設けられていると共に、下面にベースサークル面やランプ面及びリフト面からなるカム面7bが形成されている。また、各揺動カム7は、該ベースサークル面とランプ面及びリフト面が、揺動カム7の揺動位置に応じて前記スイングアーム6のローラ14の上面を転接するようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the pair of
カムシャフト7aは、内部に駆動軸5が摺動自在に挿通されていると共に、外周面の軸方向ほぼ中央位置に形成されたジャーナル部7cが複数の軸受部13に微小クリアランスをもって回転自在に支持されている。したがって、駆動軸5が、カムシャフト7aを介して軸受部13によって軸受けされるようになっている。また、このカムシャフト7aは、図3に示すように、回転軸方向の一端部7dの端面7eが、隣接する駆動カム11の円筒部11aの先端面である端面11cに所定の隙間を介して軸方向から対向している。
In the
そして、この両端面7e、11cとの間の隙間には、摺動抵抗低減部材である平ワッシャ33が微小クリアランスを介して設けられている。
A
この平ワッシャ33は、図4に示すように、一般的なものであって、例えば鉄系などの金属材によって環状一体に形成されて、その肉厚が約1.35mmに形成されている。また、この平ワッシャ33は、中央に前記駆動軸5の外径よりも僅かに大きな支持孔33aが貫通形成されていると共に、外径が前記駆動カム11の円筒部11aの外径とほぼ同一に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
この平ワッシャ33は、全ての気筒における駆動カム11の円筒部11aと該駆動カム11に隣接する揺動カム7のカムシャフト7aとの軸方向の両端面7e、11c間に微小クリアランスを介して配置されている。
The
各軸受部13は、図2に示すように、シリンダヘッド1のアッパデッキから上方へ延設されて、下端部の軸受溝とシリンダヘッド1上面の軸受溝との間にカムシャフト7aを回転自在に支持していると共に、上端部の軸受溝とこの上端部に固定されたブラケット13aによって後述する制御軸21の複数のジャーナル部21aを軸受けしている。
As shown in FIG. 2, each bearing
伝達機構8は、図1及び図2に示すように、駆動軸5の上方に配置されたロッカアーム15と、該ロッカアーム15の一端部15aと駆動カム11とを連係するリンクアーム16と、ロッカアーム15の他端部15bと一つの揺動カム7とを連係するリンクロッド17と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ロッカアーム15は、中央に有する円筒状の基部が支持孔を介して後述する制御カム22に回転自在に支持されていると共に、一端部15aがピン18によってリンクアーム16に回転自在に連結されている。一方、他端部15bは、リンクロッド17の上端部にピン19を介して回転自在に連結されている。
The
各リンクアーム16は、円環状の基部16aの中央位置に有する嵌合孔に前記駆動カム11のカム本体が回転自在に嵌合している。一方、突出端16bが、前記ピン18を介してロッカアーム15の一端部15aに回転自在に連結されている。
Each
各リンクロッド17は、下端部がピン20を介してそれぞれ一つの揺動カム7のカムノーズ部側に回転自在に連結されている。
Each
なお、ロッカアーム15の他端部15bとリンクロッド17の上端部との間には、各構成部品の組付時に各吸気弁3のリフト量を微調整するアジャスト機構23が設けられている。
An
制御機構9は、駆動軸5の上方位置に同じ軸受部13に回転自在に支持された制御軸21と、この制御軸21の外周に固定されて、ロッカアーム15の支持孔に摺動自在に嵌入してロッカアーム15の揺動支点となる制御カム22と、制御軸21を正逆回転制御するアクチュエータ34と、を備えている。
The
制御軸21は、図1にも示すように、駆動軸5と並行で、かつ機関前後方向に沿って配設されていると共に、回転軸方向の一端部に制御軸21の最大正逆回転位置を規制するストッパ機構の一部を構成する扇状のストッパ部35が一体に設けられている。また、制御軸21の一端部にアクチュエータ34が連係している。
As shown in FIG. 1, the
一方、制御カム22は、円筒状を呈し、軸心位置が制御軸21の軸心から所定分だけ偏倚している。
On the other hand, the
アクチュエータ34は、ハウジング36の一端部に固定された電動モータ37と、一部がハウジング36の内部に設けられて、電動モータ37の回転駆動力を制御軸21に伝達する減速機構としてのボール螺子機構38と、から構成されている。
The
電動モ−タ37は、比例型のDCモータによって構成され、機関運転状態を検出する図外のコントロールユニットからの制御信号によって正逆回転制御されるようになっている。
The
ボール螺子機構38は、図1に示すように、電動モータ37のモータ出力軸と連結されたボール螺子軸38aと、ハウジング36の内部に収容配置されて、前記ボール螺子軸の外周に回転自在に設けられて軸方向へ移動可能なナット部38bと、このナット部38bと制御軸21とを連係するリンク機構38cなどから構成されている。
As shown in FIG. 1, the
各油圧ラッシアジャスタ10a、10bは、図1及び図2に示すように、一般的なものであるから簡単に説明すると、シリンダヘッド1の円柱状の保持穴1a内に固定された有底円筒状のボディ24と、このボディ24内に上下摺動自在に収容されて、下部に一体に有する図外の隔壁を介して内部にリザーバ室を有する先端球面状のプランジャ25と、ボディ24の下部内に形成されて、仕切壁に貫通形成された連通孔を介してリザーバ室と連通する図外の高圧室と、この高圧室の内部に設けられて、リザーバ室内の作動油を高圧室方向へのみ流入を許容するチェック弁と、を備えている。
Since each hydraulic lash
また、シリンダヘッド1には、保持穴1a内の溜まった作動油を外部に排出する排出孔1bが形成されている。
Further, the cylinder head 1 is formed with a
ボディ24は、外周面に円筒状の第1凹溝24aが形成されていると共に、この第1凹溝24aの周壁に、シリンダヘッド1の内部に形成されて下流端が第1凹溝24aに開口した油通路30とボディ24の内部とを連通する図外の第1通路孔が径方向に貫通形成されている。
The
油通路30は、シリンダヘッド1内に形成された潤滑油供給用のメインオイルギャラリ30aと連通しており、このメインオイルギャラリ30aには、図外のオイルポンプから潤滑油が圧送されるようになっている。
The
プランジャ25は、外周面の軸方向のほぼ中央位置に円筒状の第2凹溝が形成され、この第2凹溝の周壁に第1通路孔とリザーバ室とを連通する第2通路孔が径方向に沿って貫通形成されている、
第2凹溝は、その軸方向の幅が比較的大きく形成され、これによってボディ24に対するプランジャ25のいずれの上下摺動位置においても第1通路孔と第2通路孔とを常時連通するようになっている。
The
The second groove is formed to have a relatively large axial width so that the first passage hole and the second passage hole are always in communication at any vertical sliding position of the
チェック弁は、連通孔の下部開口縁(シート)を開閉するチェックボールと、このチェックボールを閉方向へ付勢するコイルばねと、このコイルばねを保持するカップ状のリテーナと、から構成されている。 The check valve includes a check ball that opens and closes the lower opening edge (seat) of the communication hole, a coil spring that biases the check ball in the closing direction, and a cup-shaped retainer that holds the coil spring. Yes.
そして、各揺動カム7のベースサークル区間では、コイルばねの付勢力によってプランジャ25が進出移動(上方移動)して高圧室内が低圧になる。そうすると、油通路30から供給された作動油が、第1凹溝から第1通路孔と第2凹溝及び第2通路孔を通ってリザーバ室に流入する。この作動油は、さらにチェックボールを第1コイルばねのばね力に抗して押し開いて高圧室内に流入する。これによって、プランジャ25は、常時スイングアーム6の他端部6bを押し上げてローラ14と揺動カム7との接触を介して揺動カム7とスイングアーム6の一端部6a及び各吸気弁3のステムエンドとの間の隙間を零ラッシに調整するようになっている。
Then, in the base circle section of each
コントロールユニットは、クランクセンサやエアーフローメータ、水温センサ、スロットルバルブ角度センサなどの各種センサからの情報信号に基づいて機関運転状態(機関運転条件)を検出して、燃料噴射量や点火時期などを制御するようになっている。また、コントロールユニットは、前記機関運転状態と制御軸21の現在の回転位置を検出する図外の回転位置センサからの情報信号によって電動モータ37を正逆回転制御して制御軸21の回転位置を制御する。これによって、各吸気弁3,3のバルブリフト量と作動角を変化させるようになっている。ここで、作動角とは、吸気弁3の開時期から閉時期までの開いている角度である。
The control unit detects engine operating conditions (engine operating conditions) based on information signals from various sensors such as crank sensors, air flow meters, water temperature sensors, and throttle valve angle sensors, and determines the fuel injection amount and ignition timing. It comes to control. The control unit controls the rotation position of the
また、前記駆動軸5の回転軸方向の一端部には、該駆動軸5の回転角を検出する回転角センサの被検出部31が配置されている。
Further, a detected
被検出部31は、円盤状の基部31aの中央に一体に形成された図外の筒部が駆動軸5の外周面に固定されていると共に、基部31aの外周面に複数のターゲット31bが周方向の所定位置に突設されている。なお、この被検出部31は、駆動軸を鍛造などによって成形する際に、一緒に成形するようになっている。
〔可変動弁装置の作用効果〕
以下、本実施形態における可変動弁装置の作動について説明する。
The to-
[Function and effect of variable valve system]
Hereinafter, the operation of the variable valve operating apparatus in the present embodiment will be described.
例えば、機関のアイドリング運転から低回転域では、コントロールユニットから出力された制御電流(パルス信号)によって電動モータ37が回転駆動し、この回転トルクがボール螺子機構38を介して制御軸21に伝達される。制御軸21が一方向へ回転駆動されると、制御カム22も同方向に回動して軸心が制御軸21の軸心の回りを同一半径で回転し、肉厚部が駆動軸5から図2の右上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム15の他端部15bとリンクロッド17の枢支点(ピン19)は、駆動軸5に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム7は、リンクロッド17を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられる。
For example, in the low rotation range from the idling operation of the engine, the
よって、駆動カム11が回転してリンクアーム16を介してロッカアーム15の一端部15aを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド17を介して各揺動カム7及び各スイングアーム6に伝達され、各吸気弁3はバルブスプリング12のばね反力に抗して開弁して、そのリフト量は十分小さくなる。
Therefore, when the
例えば、機関が低回転から中、高回転領域に移行した場合は、コントロールユニットからの制御電流によって電動モータ37が逆回転してボール螺子機構38を同方向へ回転させると、この回転に伴って制御軸21が制御カム22を他方向へ回転させて該制御カム22の軸心が下方向へ移動する。
For example, when the engine shifts from the low rotation to the middle and high rotation range, the
このため、ロッカアーム15は、今度は全体が駆動軸5方向に移動して他端部15bによって揺動カム7のカムノーズ部を、リンクロッド17を介して下方へ押圧して該各揺動カム7全体を所定量だけ図2に示す位置から反時計方向へ回動させる。したがって、各揺動カム7の各スイングアーム6のローラ14外周面に対するカム面7bの当接位置が、カムノーズ部側(リフト部側)に移動する。
For this reason, the
このため、各吸気弁3、3の開作動時に、駆動カム11が回転してリンクアーム16を介してロッカアーム15の一端部15aを押し上げると、各スイングアーム6を介して各吸気弁3が各バルブスプリング12のばね力に抗して開弁する。各吸気弁3,3は、そのバルブリフト量が最大になるまで連続的に変化しつつ回転の上昇にしたがって大きくなる。これによって吸気充填効率が向上して出力の向上が図れる。
For this reason, when the
そして、本実施形態では、第1駆動カム11の円筒部11aの端面11cと第2駆動カム11によって揺動する第2揺動カム7のカムシャフト7aの対向端面7eとの間に、平ワッシャ33を挟み込むように設けた。このため、#1気筒が例えば吸入工程に移行してこの気筒の各吸気弁3,3が開作動(開リフト)し、同時に#2気筒が圧縮行程に移行してこの気筒の各吸気弁3,3が閉作動(閉リフト)した場合に、前記#1気筒側の第1駆動カム11の回転荷重によって駆動軸5に撓み変形が発生したとしても、#2気筒の各吸気弁3,3の閉リフトに対する影響を十分に抑制することができる。
In this embodiment, a flat washer is provided between the
すなわち、従来技術のように、#1気筒の駆動カム11と#2気筒の揺動カム7,7に軸方向で隣接して配置されている場合は、図8に示すように、#1気筒側の各吸気弁3,3を開作動させるために、該#1気筒側の第1駆動カム11がバルブスプリング12のばね力に抗して回転しようとする。このとき、駆動カム11は、図8の黒矢印Gで示すように常時同一方向へ回転するが、各吸気弁3,3の開作動中に、この反力によって図中白抜き矢印Fで示すような大きな回転荷重が発生する。特に、各吸気弁3,3の開作動の最大リフト時に最も大きな回転荷重が発生し、この第1駆動カム11の荷重が、伝達機構8を介して駆動軸5に作用する。このため、該駆動軸5は、実線で示すようにリフト方向(図中矢印O方向)へ僅かに撓み変形してしまう。
That is, as shown in FIG. 8, when the # 1
これに伴って、第1駆動カム11の円筒部11aの端面11cと第2揺動カム7,7のカムシャフト7aの対向端面7eが、図示のように部分的に当接する。このため、圧縮行程のために閉弁方向(黒矢印Q)へ揺動しようとしている#2気筒の第2揺動カム7,7が、第1駆動カム11の端面7eとの摺動摩擦抵抗によって連れ回りを起こして第1駆動カム11と回転と同方向の開弁リフト方向へ僅かに変位してしまう。
Along with this, the
このため、図9に示すように、#1気筒の吸気弁3,3のバルブリフトと#2気筒の吸気弁3,3のバルブリフトがオーバーラップする領域(図中、丸で囲んだ時間面積のリフト領域)で、閉作動中における#2気筒の各吸気弁3,3のバルブリフトのランプ領域での高さHが通常より大きく変動してしまう。つまり#2気筒の各吸気弁3,3のリフト特性に影響を及ぼして、該各吸気弁3,3の閉時期に遅れが発生するおそれがある。
Therefore, as shown in FIG. 9, the region where the valve lifts of the
このように、#2気筒の各吸気弁3,3の閉時期が遅くなると、例えば、気筒内の混合気が吸気管内に逆流して、有効圧縮比の低下を招き、この結果、燃焼圧の低下を引き起こすのである。これにより、機関出力の低下が余儀なくされる。
Thus, when the closing timing of the
これに対して、本実施形態では、前述したように、#1気筒の第1駆動カム11の円筒部11aの端面11cと#2気筒の第2揺動カム7,7のカムシャフト7aの対向端面7eとの間に介装された平ワッシャ33によって、円筒部11aとカムシャフト7aとの間の摺動摩擦抵抗を低減できる。すなわち、#1気筒の各吸気弁3,3が開作動し、同時に#2気筒の各吸気弁3,3が閉作動した場合に、図6に示すように、#1気筒の第1駆動カム11に大きな荷重(白抜き矢印F)が発生して駆動軸5に実線で示すようなリフト方向(図中矢印O方向)へ僅かに撓み変形が発生する。そうすると、円筒部11aが傾いて端面11cの一部が平ワッシャ33の一方の側面33bに当接すると共に、他方の側面33cがカムシャフト7aに対向端面7eの一部に当接する。このため、円筒部11aの端面11cとカムシャフト7aの対向端面7eとの直接的な接触が回避されることから、両者7a、11cの間の摺動摩擦抵抗を効果的に低減することができる。
On the other hand, in this embodiment, as described above, the
したがって、第1駆動カム11の回転力が、#2気筒側の第2揺動カム7,7に伝達されることないので、第2揺動カム7,7の連れ回りの発生を抑制することが可能になる。
Therefore, the rotational force of the
したがって、図7に示すように、#1気筒の吸気弁3,3の開作動のタイミングと、#2気筒の吸気弁3,3の閉作動のタイミングがオーバーラップする領域(図中丸領域)での#2気筒の吸気弁3,3の閉作動(リフト)に対する影響が軽減される。
Therefore, as shown in FIG. 7, the opening timing of the
この結果、例えば、圧縮行程中にある#2気筒の吸気弁3,3の適正な閉時期が得られて混合気の逆流が抑制されることから、気筒内での燃焼圧が低下することなく所望の燃焼圧が得られる。この結果、全体としての機関出力の低下を抑制できる。
As a result, for example, the proper closing timing of the
前述した従来における#2気筒の各吸気弁3,3に対する影響は、特に、各揺動カム7、7の揺動力を各吸気弁3、3に伝達するための伝達手段として、スイングアーム6、6と油圧ラッシアジャスタ10a、10bを用いた場合に発生し易い傾向にある。
The influence of the
すなわち、前記油圧ラッシアジャスタ10a、10bを用いた場合は、各吸気弁3,3とスイングアーム6,6との間の隙間を零に調整するので、各吸気弁3,3のバルブリフト特性がシビアになる。このため、ランプ領域での変動が大きくなり易くなるのであるが、本実施形態ではこれらを抑制する十分な効果が得られる。
That is, when the hydraulic lash
また、本実施形態では、前記平ワッシャ33を、#1気筒と#2気筒との間ばかりか全ての気筒間に介装した。つまり、隣接する駆動カム11と揺動カム7のカムシャフト7a間に介装したことから、常時同一方向へ回転する各駆動カム11と所定範囲で揺動して部分的に各駆動カム11の回転方向とは逆方向へ揺動する揺動カム7(カムシャフト7a)との間の摺動摩擦抵抗を効果的に低減させることが可能になる。これによって、各気筒における駆動カム11の回転に伴う隣接する各気筒における揺動カム7,7の揺動に影響が与えられることがなく、常時安定した各吸気弁3,3の開閉作動を確保できる。
〔第2実施形態〕
第2実施形態としては、図示しないが、摺動抵抗低減部材として第1実施形態の平ワッシャ33に代えて、軸方向に長い図外のカラーとすることも可能である。
In this embodiment, the
[Second Embodiment]
Although not shown in the drawings as the second embodiment, it is possible to use an unillustrated collar that is long in the axial direction instead of the
すなわち、#1気筒における第1駆動カム11の円筒部11aの端面11cと、#2気筒における第2揺動カム7,7のカムシャフト7aの対向端面7eとの間にカラーを介装したものである。
That is, a collar is interposed between the
これによって、#1気筒の各吸気弁3,3の開作動における駆動軸5の撓み変形時に、円筒部11aの端面11cがカラーの軸方向の一端面に当接してカムシャフト7aの対向端面7eとの直接的な接触が回避される。
As a result, when the
したがって、第1実施形態と同様に第2揺動カム7,7の連れ回りを十分に抑制することが可能になる。この結果、前述のように、#1気筒の吸気弁3,3の開作動のタイミングと、#2気筒の吸気弁3,3の閉作動のタイミングがオーバーラップする領域での#2気筒の吸気弁3,3の閉作動のリフト特性への影響が少なくなる。
Therefore, the rotation of the
また、本実施形態では、カラーを用いることによって、それぞれの軸方向の長さを任意に変更することができるので、可変動弁装置全体の軸方向の長さを自由に調整することが可能になる。
〔第3実施形態〕
さらに、第3実施形態としては、図示しないが、前記摺動抵抗低減部材として、例えばスラストベアリングなどを用いることも可能である。
Further, in the present embodiment, the use of the collar allows the respective axial lengths to be arbitrarily changed, so that the axial length of the entire variable valve operating apparatus can be freely adjusted. Become.
[Third Embodiment]
Furthermore, as a third embodiment, although not shown, for example, a thrust bearing can be used as the sliding resistance reducing member.
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、第1、2実施形態における平ワッシャ33やカラーを用いた場合には、その両側面や軸方向の両端面に低摩擦材を施すことも可能である。これによって、第2揺動カム7,7の連れ回りをさらに効果的に抑制することが可能になる。
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, when the
また、本発明は、隣接する気筒間のサイクルの相違による機関弁の開作動と閉作動がオーバーラップするなどの前述した条件を備えている機関であれば適用が可能であり、例えば直列、V型6気筒や8気筒機関などでも良い。4気筒や4気筒以上の気筒数にすると気筒間の燃焼間隔が狭くなるので、前記実施形態における作用効果が大きくなる。 Further, the present invention can be applied to any engine having the above-described conditions such as an overlap of opening and closing operations of an engine valve due to a difference in cycle between adjacent cylinders. A 6-cylinder or 8-cylinder engine may be used. When the number of cylinders is four cylinders or more than four cylinders, the combustion interval between the cylinders is narrowed, and thus the effect of the embodiment is increased.
また、本発明は、吸気弁ばかりか排気弁側にも適用することも可能である。この場合、#2気筒における排気弁の閉時期が遅くなると、例えば、気筒内の混合気が排気管内に吹き抜けて燃焼圧の低下を引き起こすばかりか、気筒内の空気の流れが変わって十分な吸気タンブルが得られず、燃焼を悪化させて燃焼圧の低下を招くのである。したがって、本発明では、排気弁側に適用した場合も吸気弁側と同じ効果が得られる。 Further, the present invention can be applied not only to the intake valve but also to the exhaust valve side. In this case, if the closing timing of the exhaust valve in the # 2 cylinder is delayed, for example, not only the air-fuel mixture in the cylinder blows into the exhaust pipe and causes a decrease in the combustion pressure, but also the air flow in the cylinder changes and sufficient intake air is generated. The tumble cannot be obtained, and the combustion is worsened and the combustion pressure is lowered. Therefore, in the present invention, the same effect as that of the intake valve side can be obtained when applied to the exhaust valve side.
以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。 As a valve timing control device for an internal combustion engine based on the embodiment described above, for example, the following modes can be considered.
その一つの態様において、機関弁の開閉作動が順次行われる第1気筒と第2気筒が機関前後方向に隣接配置されていると共に、機関運転中に前記第1気筒の機関弁の開時期と前記第2気筒の機関弁の閉時期がオーバーラップすることのある多気筒内燃機関の可変動弁装置であって、
機関のクランクシャフトからの回転駆動力が伝達される駆動軸と、該駆動軸の外周に気筒毎に固定された第1駆動カム及び第2駆動カムと、前記駆動軸の外周に揺動可能に設けられ、前記第1駆動カムの前記第2駆動カムと反対側の一側部に配置されて、前記第1気筒の機関弁を開閉作動させる第1揺動カムと、前記駆動軸の外周に揺動可能に設けられ、前記第1駆動カムと第2駆動カムとの間に配置されて、前記第2気筒の機関弁を開閉作動させる第2揺動カムと、前記第1駆動カムと第2駆動カムの回転運動を揺動運動に変換して前記第1揺動カムと第2揺動カムのそれぞれに伝達する伝達機構と、前記伝達機構の姿勢を変化させることによって、前記第1揺動カムと第2揺動カムのリフト量を可変制御する制御機構と、前記駆動軸の外周に支持された状態で、前記第1駆動カムと前記第2揺動カムとの間に挟まれて配置され、前記第1駆動カムと第2揺動カムとの間の摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減部材と、を備えた。
In one aspect thereof, the first cylinder and the second cylinder in which the opening / closing operation of the engine valve is sequentially performed are disposed adjacent to each other in the longitudinal direction of the engine, and the opening timing of the engine valve of the first cylinder during the engine operation and the A variable valve operating device for a multi-cylinder internal combustion engine in which the closing timing of the engine valve of the second cylinder may overlap,
A drive shaft to which rotational driving force is transmitted from the crankshaft of the engine, a first drive cam and a second drive cam fixed to the outer periphery of the drive shaft for each cylinder, and swingable to the outer periphery of the drive shaft A first rocking cam disposed on one side of the first drive cam opposite to the second drive cam and opening / closing the engine valve of the first cylinder; and on the outer periphery of the drive shaft. A second swing cam that is swingably disposed between the first drive cam and the second drive cam and opens and closes an engine valve of the second cylinder; the first drive cam; A transmission mechanism that converts the rotational motion of the two-drive cam into a swing motion and transmits the swing motion to each of the first swing cam and the second swing cam; and the posture of the transmission mechanism is changed to change the first swing cam. A control mechanism for variably controlling the lift amount of the moving cam and the second rocking cam; And is interposed between the first drive cam and the second swing cam and reduces the sliding resistance between the first drive cam and the second swing cam. And a sliding resistance reducing member.
別の好ましい態様として、前記摺動抵抗部材は、金属製の平ワッシャによって構成されている。 As another preferred embodiment, the sliding resistance member is constituted by a metal flat washer.
さらに好ましい態様としては、前記摺動抵抗低減部材は、金属製のカラーによって構成されている。 As a more preferred aspect, the sliding resistance reducing member is made of a metal collar.
さらに好ましい態様としては、前記第1駆動カムは、前記駆動軸の回転軸方向において前記第2駆動カム側に軸方向に沿って延びたボス部を有し、該ボス部の先端面と第2揺動カムとの間に、前記摺動抵抗低減部材が挟まれた状態で配置されている。 As a further preferred aspect, the first drive cam has a boss portion extending along the axial direction toward the second drive cam in the rotation axis direction of the drive shaft, and a front end surface of the boss portion and a second The sliding resistance reducing member is disposed between the swing cam and the swing cam.
この態様によれば、前記第1駆動カム11の円環状の基部16aに対応する部分に隣接させるのではなく、第1駆動カム11の円筒部11a(ボス部)を第2揺動カム7,7との間に配置することで、第1駆動カム11の影響を抑制することができる。
According to this aspect, the
さらに好ましい態様としては、前記第2揺動カムは、前記駆動軸の外周に回転自在に設けられた円筒状のカムシャフトを有し、該各カムシャフトの回転軸方向の両端部に一対設けられている一方、前記第1駆動カムのボス部の先端面と該先端面に対向する前記第2揺動カムのカムシャフトの回転軸方向の対向端面との間に、前記摺動抵抗低減部材が挟まれた状態で配置されている。 As a further preferred aspect, the second swing cam has a cylindrical cam shaft that is rotatably provided on the outer periphery of the drive shaft, and a pair is provided at both ends of each cam shaft in the rotational axis direction. On the other hand, the sliding resistance reducing member is disposed between the front end surface of the boss portion of the first drive cam and the opposite end surface of the second rocking cam facing the front end surface in the rotational axis direction of the cam shaft. Arranged in a sandwiched state.
さらに好ましい態様としては、前記多気筒内燃機関としては、直列4気筒以上である。 As a more preferable aspect, the multi-cylinder internal combustion engine has four or more inline cylinders.
1…シリンダヘッド、1a…保持穴、3…吸気弁(機関弁)、5…駆動軸、6…スイングアーム、6a…一端部、6b…他端部、7…揺動カム、7a…カムシャフト、7b…カム面、7c…一端部、7e…対向端面、8…伝達機構、9…制御機構、10a・10b…第1、第2油圧ラッシアジャスタ、11…駆動カム、11a…円筒部(ボス部)、11c…端面(先端面)、12…バルブスプリング、13…軸受部、14…ローラ、15…ロッカアーム、16…リンクアーム、17…リンクロッド、#1気筒…1番気筒、#2気筒…2番気筒、#3気筒…3番気筒、#4気筒…4番気筒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder head, 1a ... Holding hole, 3 ... Intake valve (engine valve), 5 ... Drive shaft, 6 ... Swing arm, 6a ... One end part, 6b ... Other end part, 7 ... Swing cam, 7a ...
Claims (6)
機関のクランクシャフトからの回転駆動力が伝達される駆動軸と、
該駆動軸の外周に気筒毎に固定された第1駆動カム及び第2駆動カムと、
前記駆動軸の外周に揺動可能に配置され、前記第1駆動カムの前記第2駆動カムと反対側の一側部に配置されて、前記第1気筒の機関弁を開閉作動させる第1揺動カムと、
前記駆動軸の外周に揺動可能に配置され、前記第1駆動カムと第2駆動カムとの間に配置されて、前記第2気筒の機関弁を開閉作動させる第2揺動カムと、
前記第1駆動カムと第2駆動カムの回転運動を揺動運動に変換して前記第1揺動カムと第2揺動カムのそれぞれに伝達する伝達機構と、
前記伝達機構の姿勢を変化させることによって、前記第1揺動カムと第2揺動カムのリフト量を可変制御する制御機構と、
前記駆動軸の外周に支持された状態で、前記第1駆動カムと前記第2揺動カムとの間に挟まれて配置され、前記第1駆動カムと前記第2揺動カムとの間の摺動抵抗を低減する摺動抵抗低減部材と、
を備えたことを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁装置。 The first cylinder and the second cylinder, in which the opening / closing operation of the engine valve is sequentially performed, are arranged adjacent to each other, and the opening timing of the engine valve of the first cylinder and the closing timing of the engine valve of the second cylinder are determined during engine operation. A variable valve system for a multi-cylinder internal combustion engine that may overlap,
A drive shaft to which the rotational drive force from the crankshaft of the engine is transmitted;
A first drive cam and a second drive cam fixed to the outer periphery of the drive shaft for each cylinder;
A first swing is disposed on the outer periphery of the drive shaft so as to be swingable, and is disposed on one side of the first drive cam opposite to the second drive cam to open and close the engine valve of the first cylinder. A dynamic cam,
A second swing cam disposed on the outer periphery of the drive shaft so as to be swingable, and disposed between the first drive cam and the second drive cam to open and close the engine valve of the second cylinder;
A transmission mechanism that converts the rotational motion of the first drive cam and the second drive cam into a swing motion and transmits the swing motion to each of the first swing cam and the second swing cam;
A control mechanism that variably controls the lift amount of the first rocking cam and the second rocking cam by changing the posture of the transmission mechanism;
In a state where it is supported on the outer periphery of the drive shaft, it is sandwiched between the first drive cam and the second swing cam, and between the first drive cam and the second swing cam. A sliding resistance reducing member for reducing sliding resistance;
A variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine.
前記摺動抵抗低減部材は、金属製の平ワッシャによって構成されていることを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1,
The variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, wherein the sliding resistance reducing member is constituted by a flat metal washer.
前記摺動抵抗低減部材は、金属製のカラーによって構成されていることを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1,
The variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, wherein the sliding resistance reducing member is made of a metal collar.
前記第1駆動カムは、前記駆動軸の回転軸方向において前記第2駆動カム側に軸方向沿って延びたボス部を有し、該ボス部の先端面と第2揺動カムとの間に、前記摺動抵抗低減部材が挟まれた状態で配置されていることを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1,
The first drive cam has a boss portion extending along the axial direction toward the second drive cam in the rotation axis direction of the drive shaft, and between the tip surface of the boss portion and the second swing cam. A variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, wherein the sliding resistance reducing member is disposed in a sandwiched state.
前記第2揺動カムは、前記駆動軸の外周に回転自在に設けられた円筒状のカムシャフトを有し、該各カムシャフトの回転軸方向の両端部に一対設けられている一方、
前記第1駆動カムのボス部の先端面と該先端面に対向する前記第2揺動カムのカムシャフトの回転軸方向の対向端面との間に、前記摺動抵抗低減部材が挟まれた状態で配置されていることを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 4,
The second rocking cam has a cylindrical camshaft rotatably provided on the outer periphery of the drive shaft, and a pair of camshafts are provided at both ends of each camshaft in the rotation axis direction.
The sliding resistance reducing member is sandwiched between the front end surface of the boss portion of the first drive cam and the opposite end surface of the second rocking cam facing the front end surface in the rotational axis direction of the cam shaft. A variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, wherein
前記多気筒内燃機関としては、直列4気筒以上であることを特徴とする多気筒内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1,
A variable valve operating apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine, wherein the multi-cylinder internal combustion engine has four or more cylinders in series.
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Cited By (2)
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CN108894839A (en) * | 2018-06-13 | 2018-11-27 | 中国北方发动机研究所(天津) | A kind of two four-stroke engine variable valve systems |
CN111878186A (en) * | 2020-07-22 | 2020-11-03 | 武汉理工大学 | Cam direct-drive type valve mechanism for realizing continuous variable of engine valve lift |
-
2016
- 2016-11-11 JP JP2016220127A patent/JP2018076840A/en active Pending
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CN108894839A (en) * | 2018-06-13 | 2018-11-27 | 中国北方发动机研究所(天津) | A kind of two four-stroke engine variable valve systems |
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