JP2970388B2 - 内燃エンジンの可変動弁装置 - Google Patents

内燃エンジンの可変動弁装置

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JP2970388B2
JP2970388B2 JP6055657A JP5565794A JP2970388B2 JP 2970388 B2 JP2970388 B2 JP 2970388B2 JP 6055657 A JP6055657 A JP 6055657A JP 5565794 A JP5565794 A JP 5565794A JP 2970388 B2 JP2970388 B2 JP 2970388B2
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博文 東
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃エンジンの動弁装
置に関し、特に吸気弁の開閉時期を連続的に可変制御可
能な可変動弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの燃費を改善する技術として、
吸気弁の開閉時期を変化させて吸入空気量を制御する方
法がある。吸気弁の開閉時期を変化させる可変動弁装置
としては、例えば、図4に示すようにシリンダヘッド3
0の上方に配置されたカム31と吸気弁32の上端との
間に、カム31により駆動されるプランジャ34と、当
該プランジャ34により加圧されるプランジャ室35と
を介在させ、プランジャ室35に連通路36によりアキ
ュームレータ37を連通し、且つ連通路36に電磁弁3
8を設けると共に、プランジャ室35にチェック弁を介
して油圧を供給するオイルポンプ及び電磁弁38を制御
する制御回路(共に図示せず)等を設けたものがある。
【0003】吸気弁32は、電磁弁38が図示のように
閉弁されているときにはカム31の回転に伴いプランジ
ャ34により加圧されたプランジャ室35内の油圧によ
りバルブスプリング33のばね力に抗して開弁され、最
大リフト位置を過ぎるとバルブスプリング33のばね力
によりカム31に追従して閉弁される。即ち、吸気弁3
2は、カム31の形状に従って開閉される。
【0004】吸気弁32の開弁途中例えば、最大リフト
位置に達した直後に電磁弁38が開弁されると、図5
(a)及び(b)に示すようにプランジャ室35内の油
圧が通路36を通してアキュームレータ37に流れ、当
該吸気弁32は、バルブスプリング33のばね力により
急速に閉弁される。即ち、吸気弁32は、カム31の形
状に関係なく閉弁される。このように油圧を媒体として
連続的に吸気弁の開閉のタイミングを制御して吸入空気
量を制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記可変動弁装置は、
プランジャ34により発生した油圧をリフト途中で開放
することにより吸気弁32の弁タイミング及びリフト高
さを変化させるために、図6(a)に曲線X及びX’で
示すようにカム下がり及びカム上がりの全期間の間即
ち、リフト中に電磁弁38を閉弁させたままの場合に
は、プランジャ室35内の油圧は、同図(b)の曲線X
II及びXII’のように変化し、同図(c)に曲線X
IV及びXIV’に示すように開弁時の駆動トルク
(負)と閉弁時の駆動トルク(正)とが同じとなり、弁
駆動に費やす駆動トルクは±0となる。
【0006】しかしながら、図6(a)に曲線XIで示
すように吸気弁32のリフト途中例えば、最大リフト点
Pで電磁弁38を開弁させた場合には、プランジャ室3
5内の油圧がアキュームレータ37に流れて同図(b)
に曲線XIIIで示すように変化し、吸気弁32をリフ
トする際に費やした駆動トルクの大部分がブローオフさ
れた油に持ち去られてしまい、図6(c)に曲線XVで
示すように閉弁に寄与する正の駆動トルクとして殆ど戻
ってこない。即ち、駆動トルクの損失を来す。しかも、
この駆動トルクの損失は、エンジンの同一回転数では、
低負荷及び高負荷で低く、中負荷時特に、図6(a)に
示すように最大バルブリフトからの早閉じ時に最も大き
くなる。このため、カム31の駆動トルクが増大し、可
変バルブタイミングによって得られた出力及び燃費の向
上が相殺されてしまうという問題がある。
【0007】このような構造を備えた動弁装置は、例え
ば、特開平2−221609号公報、特開平2−221
610号公報等に開示されている。本発明は、上述の点
に鑑みてなされたもので、油圧を媒体として連続的に吸
気弁の開閉タイミング及びリフト高さを制御する可変動
弁装置において、カムリフトの途中で吸気弁を閉弁させ
てもブローオフされた油をカムを回すためのトルクとし
て再利用し、カム駆動トルクの損失を抑えるようにした
内燃エンジンの可変動弁装置を提供することを目的とす
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、エンジンのシリンダヘッドに、カム
により駆動されるプランジャと、前記プランジャにより
加圧されるプランジャ室に連通され吸気弁を開弁方向に
押圧するアクチュエータと、前記プランジャ室に油圧を
供給する油圧ポンプと、前記吸気弁のリテーナとシリン
ダヘッドとの間に設けられ当該吸気弁を閉弁方向に押圧
する油圧室と、前記プランジャ室と油圧室とを連通する
通路に介挿された切換手段と、前記油路の前記油圧室と
切換手段との間に接続されたアキュームレータとを備え
た構成としたものである。
【0009】
【作用】吸気弁のリフト時には、切換手段によりプラン
ジャ室と油圧室とが遮断されており、カムにより駆動さ
れるプランジャにより加圧されたプランジャ室の油圧に
よりアクチュエータが駆動され、吸気弁が開弁される。
この吸気弁の開弁に伴い加圧された油圧室の油圧は、ア
キュームレータに蓄圧される。吸気弁のリフト途中に切
換手段によりプランジャ室と油圧室とが連通されると、
プランジャ室の加圧された油圧とアキュームレータに蓄
圧されている油圧が、高速で油圧室に供給されて吸気弁
を閉弁させる。これにより、吸気弁の開弁時(リフト
時)に費やされたカム駆動トルクの多くが回収されて吸
気弁の閉弁の際に費やされる。この結果、カム駆動トル
クの損失を抑えることができエンジンの出力及び燃費の
向上が図られる。
【0010】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図1は、本発明に係る可変動弁装置を示し、
シリンダヘッド1の動弁装置のカム2と吸気弁3との間
には油圧制御機構5が介在されている。この油圧制御機
構5は、シリンダヘッド1に形成されたシリンダ1a、
1bに収納されカム2に当接するプランジャ6、吸気弁
3の上端面に当接するアクチュエータ7を有し、シリン
ダ1bは、中央部1cが僅かに大径とされている。そし
て、シリンダ1aのプランジャ室(油圧室)Aとシリン
ダ1bの大径部1cとは油路1dにより連通されてい
る。一方、アクチュエータ7は、シリンダ1bの大径部
1cに対応する略中央に直径方向に小孔7aが貫設さ
れ、上部には小孔7aから油圧室B方向に作動油の流れ
を許容するチェック弁8が設けられ、上端近傍の側壁に
は小孔7bが複数穿設されている。これらの小孔7b
は、アクチュエータ7の移動時にシリンダ1bの大径部
1cと協働して可変オリフィス9を形成する。また、油
圧室Bと油路1dとの間に設けられた油路1eにはオリ
フィス10が設けられている。そして、これらのチェッ
ク弁8、可変オリフィス9、油圧室B、オリフィス10
により吸気弁3の緩衝機構11が構成されている。
【0011】吸気弁3のばね座12は、下端にフランジ
が形成された円筒形状をなし、側壁下部に小孔12aが
穿設されている。このばね座12は、フランジの下端面
がシリンダヘッド1の上面に液密に配設固定されてお
り、上部開口端に吸気弁3の上端に固定されたリテーナ
13の下端が液密に且つ軸方向に摺動可能に嵌挿され、
ばね座12のフランジとリテーナ13の上端に形成され
たフランジとの間にバルブスプリング14が縮設されて
いる。そして、これらのばね座12とリテーナ13との
間に油圧室Cが形成されている。
【0012】油圧制御弁15は、メイン弁16と当該メ
イン弁16の圧力バランスを制御するパイロット弁17
とにより構成されている。メイン弁16は、弁体16a
の前後に加わる圧力バランスとスプリング16bのばね
力とにより開閉する。即ち、メイン16は、パイロット
弁17のソレノイド17aが付勢され、弁体17bがス
プリング17cのばね力に抗して移動し油路16cを閉
塞すると閉弁し、ソレノイド17aが消勢されると油路
16cが開口されて開弁可能となる。この油圧制御弁1
5は、制御回路18により制御される。そして、制御回
路18は、エンジンの回転に同期してパイロット弁17
のソレノイド17aを所定時間の間付勢し、メイン弁1
6を開弁可能とする。
【0013】油圧ポンプ20の吐出側は、フィルタ2
2、油路23、チェック弁24を介してプランジャ室A
に接続されている。この油圧ポンプ20は、プランジャ
室Aに油圧を供給する。更に、プランジャ室Aは、油路
25、メイン弁16、油路26を介して吸気弁3のばね
座12の小孔12aに接続され、油圧室Cに連通されて
いる。そして、油路26にはアキュームレータ27が接
続されている。また、油圧ポンプ20の吐出側と吸込側
との間にはリリーフ弁21が接続されている。尚、図2
に図1の可変動弁装置を分かり易く示す。
【0014】以下に作用を説明する。図1において、油
圧制御弁15のパイロット弁17が付勢されてメイン弁
16が閉弁されているときには、カム2によりプランジ
ャ6が変位するに伴いプランジャ室Aの作動油が加圧さ
れて油路1d、シリンダ1bの大径部1c、アクチュエ
ータ7の孔7a、チェック弁8を通して油圧室Bに供給
され、当該アクチュエータ7が押し下げられてバルブス
プリング14のばね力に抗して吸気弁3を開弁させる。
吸気弁3の開弁に伴い油圧室Cが加圧され、当該油圧室
Cの油圧が油路26を通してアキュームレータ27に蓄
圧される。
【0015】カム2が最大リフト点を超えると吸気弁3
がバルブスプリング14のばね力及びアキュームレータ
27から油圧室Cに供給される油圧とにより閉弁され、
これに伴いアクチュエータ7が押し上げられ、シリンダ
1b内の作動油が孔7aから大径部1c、油路1dを通
してプランジャ室Aに流れ、プランジャ6がカム2に追
従する。
【0016】アクチュエータ7の上動に伴い小孔7bが
徐々に閉塞され、油圧室Bの作動油のプランジャ室Aへ
の流れが少なくなる。一方、当該油圧室Bの作動油は、
油路1e、オリフィス10、油路1dを介してプランジ
ャ室Aに流れ込む。これにより吸気弁3の着座時の急激
な速度変化が抑えられて衝撃が緩和される。尚、固定オ
リフィス10は、吸気弁3の着座速度を決定する。この
ように制御弁15が付勢されているときには通常のエン
ジンと同様にカム2に従ったバルブリフト(フルリフ
ト)となる。
【0017】次に、図2により吸気弁3の開弁時(バル
ブリフト中)に油圧制御弁15のパイロット弁17が消
勢された場合の作動を説明する。図2(a)に示すよう
にカム2のリフト中に制御弁15のパイロット弁17が
付勢されてメイン弁16が閉弁されているときには、前
述したようにカム2によりプランジャ6が変位するに伴
いプランジャ室Aの油圧が高くなり(図3(b)の曲線
II)、当該プランジャ室Aの油圧が油圧室Bに加えら
れ、アクチュエータ7が押し下げられ、吸気弁3が開弁
される(図3(a)の曲線I)。吸気弁3の開弁に伴い
油圧室Cが加圧され、当該油圧室Cの油圧が高くなり
(図3(d)の曲線IV)、油路26を通してアキュー
ムレータ27に蓄圧される。この時動弁装置には負のカ
ム駆動トルクが加わる(図3(c)の曲線III)。
【0018】吸気弁3がバルブリフトの途中例えば、最
大リフト点P(図3(a))に達した直後にパイロット
弁17が消勢されると、メイン弁16が開弁可能とな
り、プランジャ室Aの圧油が油路25、メイン弁16を
通して油圧室Cに供給され、同時にアキュームレータ2
7の圧油も油圧室Cに供給される(図2(b))。そし
て、プランジャ室Aの油圧が低下し(図3(b)の曲線
VI)、一方、油圧室Cの油圧が上昇し(図3(d)の
曲線VIII)、バルブスプリング14のばね力と協働
して吸気弁3を押し上げて急激に閉弁させる(図3
(a)の曲線V)。この時プランジャ室Aの油圧は、ア
クチュエータ7が閉弁する吸気弁3のリテーナ13によ
り後押しされ、油圧室Bの油圧がプランジャ室Aに供給
され、当該プランジャ室Aの極端な油圧の低下が免れ
る。この結果、プランジャ6がカム2に追従して移動す
る。また、吸気弁3は、緩衝機構11(図1)の作用に
より緩やかに着座する。そして、この時動弁装置には正
のカム駆動トルクが加わる(図3(c)の曲線VI
I)。この正のカム駆動トルクは、従来の動弁装置にお
ける正のカム駆動トルク(8図6(c)の曲線XV)に
比べて非常に大きく、従って、カム駆動トルクの損失が
少なくなる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ムリフト途中において吸気弁を開弁させた際にブローオ
フさせた油圧を、カムを回すためのトルクとして再利用
することができるために、カム駆動トルクの大幅な損失
を抑えることができ、エンジンの出力及び燃費の向上を
図ることが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃エンジンの可変動弁装置の一
実施例を示す構成図である。
【図2】図1の可変動弁装置の概略構成図である。
【図3】図1の可変動弁装置の作動を示す特性図ある。
【図4】従来の可変動弁装置の概略構成図である。
【図5】図4の可変動弁装置のカムリフト途中で吸気弁
を閉弁させる作動を示す図である。
【図6】図4及び図5の可変動弁装置の作動を示す特性
図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 カム 3 吸気弁 5 油圧制御機構 6 プランジャ 7 アクチュエータ 12 ばね座 13 リテーナ 15 油圧制御弁 16 メイン弁 17 パイロット弁 18 制御回路 20 油圧ポンプ 27 アキュームレータ A プランジャ室 B、C 油圧室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−221609(JP,A) 特開 平2−221610(JP,A) 特開 昭63−68709(JP,A) 特開 平5−156912(JP,A) 特開 平2−153209(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01L 9/02 F01L 13/00 301

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンのシリンダヘッドに、 カムにより駆動されるプランジャと、 前記プランジャにより加圧されるプランジャ室に連通さ
    れ吸気弁を開弁方向に押圧するアクチュエータと、 前記プランジャ室に油圧を供給する油圧ポンプと、 前記吸気弁のリテーナとシリンダヘッドとの間に設けら
    れ当該吸気弁を閉弁方向に押圧する油圧室と、 前記プランジャ室と油圧室とを連通する通路に介挿され
    た切換手段と、 前記通路の前記油圧室と切換手段との間に接続されたア
    キュームレータと、を備えたことを特徴とする内燃エン
    ジンの可変動弁装置。
  2. 【請求項2】 前記切換手段は、電磁弁と当該電磁弁を
    制御する制御回路とを有すことを特徴とする請求項1に
    記載の内燃エンジンの可変動弁装置。
  3. 【請求項3】 前記制御回路は、前記吸気弁の最大リフ
    ト直後に前記電磁弁を付勢してプランジャ室から油圧室
    への油圧の流れを許容することを特徴とする請求項2に
    記載の内燃エンジンの可変動弁装置。
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