JP3797335B2 - エンジンの可変動弁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸・排気バルブの開閉タイミングを可変とするエンジンの可変動弁装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用などのエンジンにおいては、吸・排気バルブの開閉タイミングを可変とする可変動弁装置が備えられることがある。この可変動弁装置は、一般に、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を可変とする位相可変機構を有する。このような位相可変機構は、従来、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの端部にそれぞれ配設される。位相可変機構は、クランクシャフトとチェーンで連動するスプロケット、該スプロケットと一体のハウジング、及び該ハウジングに収容されたカムシャフトと一体のロータを含み、これらのハウジングとロータとによって進角用油圧室及び遅角用油圧室が形成される。そして、これらの油圧室への油圧（進角用油圧・遅角用油圧）の給排を、例えば制御弁等で制御することによって、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相が変化し、その結果、吸・排気バルブの開閉タイミングが可変となる。
【０００３】
その場合、上記油圧制御弁と進角用油圧室及び遅角用油圧室とを連絡する油路は、特許文献１に記載されるように、その一部がカムシャフトを支持するカムキャップの軸受面に設けられた環状溝によって構成される。そして、該環状溝から、カムシャフト内部を通過する油路を介して、進角用油圧室及び遅角用油圧室に進角用油圧及び遅角用油圧が供給される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５０１０２号公報（第３−５頁、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸・排気バルブが共に開いているオーバラップの期間が、例えばアイドリング時において大きいと、エンジンの回転が不安定になるなどの弊害が生じるので、上記場合には、オーバラップを狭くして（つまり排気バルブの開閉タイミングを進角させ及び／又は吸気バルブの開閉タイミングを遅角させて）、排気通路からの排気の吸い戻しの抑制を図るのが通例である。一方、低速走行時などの低・中負荷時には、オーバラップを大きくして（つまり排気バルブの開閉タイミングを遅角させ及び／又は吸気バルブの開閉タイミングを進角させて）、燃費の向上などを図るのが通例である。
【０００６】
しかし、進角・遅角制御の信号が出力されてから、進角用油圧・遅角用油圧が進角用油圧室及び遅角用油圧室に供給又は排出され、実際にバルブタイミングが進角・遅角するまでは、作動油の応答遅れの問題がある。特に、オーバラップの大きい低負荷〜中負荷状態からアクセルペダルを戻した際には、オーバラップを小さくする必要があるが、作動圧の給排の応答遅れによって、アイドリング状態でありながらオーバラップが大きい状態が維持されてしまう。すると、前述のように、エンジン回転が不安定となり、エンジンストールを引き起こす可能性がある。より具体的には、吸気用位相可変機構の遅角用油圧室への遅角用油圧の供給の遅れや、排気用位相可変機構の進角用油圧室への進角用油圧の供給の遅れによって、進角・遅角制御の応答遅れが起こり、オーバラップを大から小へ変更する際に、即座に小さくならないのである。
【０００７】
そこで、本発明は、低・中負荷状態からアイドリング状態にアクセルを戻した際に、応答性よくオーバラップを小さくすることの可能なエンジンの可変動弁装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの端部にそれぞれ設けられてクランクシャフトに対するこれらのカムシャフトの位相をそれぞれ可変とする油圧式の吸気用位相可変機構及び排気用位相可変機構と、これらの位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室に供給する油圧を制御する吸気用油圧制御弁及び排気用油圧制御弁と、上記吸気用油圧制御弁と吸気用位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室とをそれぞれ連通させる吸気用の進角用油路及び遅角用油路と、上記排気用油圧制御弁と排気用位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室とをそれぞれ連通させる排気用の進角用油路及び遅角用油路とを有し、上記吸気用の進角用油路及び遅角用油路の一部が、カムシャフトを支持するカムキャップの吸気カムシャフト用軸受面に設けられた進角用及び遅角用の環状溝によってそれぞれ構成され、かつ、上記排気用の進角用油路及び遅角用油路の一部が、上記カムキャップの排気カムシャフト用軸受面に設けられた進角用及び遅角用の環状溝によってそれぞれ構成されたエンジンの可変動弁装置であって、上記カムキャップの吸気カムシャフト用軸受面における遅角用の環状溝、及び排気カムシャフト用軸受面における進角用の環状溝は、それらの軸受面の幅方向の中央部にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、吸気用位相可変機構に対応する遅角用環状溝をカムキャップの幅方向の中央寄りに位置させることによって、遅角用油圧室に供給される作動油が上記遅角用環状溝から外部に漏れにくくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、制御弁によって供給された吸気側の遅角用油圧の損失が少なくなるので、該作動圧の応答性が向上し、迅速な吸気側の遅角制御、ひいてはオーバラップを小さくする制御が行われることになる。同様に、排気用位相可変機構に対応する進角用環状溝をカムキャップの幅方向の中央寄りに位置させることによって、進角用油圧室に供給される作動油が上記進角用環状溝から外部に漏れにくくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、制御弁によって供給された排気側の進角用油圧の損失が少なくなるので、該作動圧の応答性が向上し、迅速な排気側の進角制御、ひいてはオーバラップを小さくする制御が行われることになる。このように、オーバラップを小さくするに際し、吸・排気用位相可変機構の作動圧の応答性を向上することができるので、エンジン回転が安定し、エンスト発生が抑制される。
【００１１】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、カムキャップの吸気カムシャフト用軸受面における進角用の環状溝、及び排気カムシャフト用軸受面における遅角用の環状溝は、それらの軸受面の幅方向の端部寄りにそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、吸気用位相可変機構に対応する進角用環状溝をカムキャップの幅方向の端部寄りに位置させることによって、進角用油圧室から排出される作動油が上記進角用環状溝から外部に漏れやすくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、請求項１に記載の発明の作用・効果に加えて、より一層、迅速に吸気側の遅角制御を行うことができる。同様に、排気用位相可変機構に対応する遅角用環状溝をカムキャップの幅方向の端部寄りに位置させることによって、遅角用油圧室から排出される作動油が上記遅角用環状溝から外部に漏れやすくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、請求項１に記載の発明の作用・効果に加えて、より一層、迅速に排気側の進角制御を行うことができる。
【００１３】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、吸気側の進角用環状溝及び排気側の遅角用環状溝は、各位相可変機構に近い側で、軸受面の幅方向の端部寄りに設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、吸気側の進角用環状溝と排気側の遅角用環状溝とを位相可変機構側の端部寄りに設けることによって、吸気用位相可変機構の進角用油圧室から上記進角用環状溝までの油路の長さ及び排気用位相可変機構の遅角用油圧室から上記遅角用環状溝までの油路の長さが短縮される。その結果、各油圧室から排出される作動油が受ける通路抵抗が減少するので、請求項２に記載の発明の作用・効果に加えて、より一層、吸気側の進角用油圧及び排気側の遅角用油圧の抜けが迅速・良好となり、オーバラップを小さくする制御の応答性が高まる。
【００１５】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンの可変動弁装置において、排気用位相可変機構には、クランクシャフト側回転部材に対しカムシャフトを進角方向に付勢するスプリングが備えられていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、スプリングは、排気カムシャフトを、その回転方向である進角方向に付勢している。これにより、排気バルブを常時閉側に付勢するリターンスプリングの反力による排気カムシャフトの遅角方向（オーバラップが大きくなる方向）への一方的な付勢力を相殺することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１、図２に示すように、本実施の形態に係るエンジン１には、図外のクランクシャフト（符号２を付す）に平行に配置され、シリンダヘッド３とカムキャップ４とで回転自在に支持された、吸気カムシャフト５及び排気カムシャフト６が備えられている。これらのカムシャフト５，６の一端部近傍には、該カムシャフト５，６に対して所定範囲内で相対回転可能なスプロケット７，８が嵌合されると共に、これらのスプロケット７，８とクランクシャフト２側のスプロケットとの間にチェーン９が巻き掛けられている。そして、クランクシャフト２の回転に伴い、上記チェーン９を介して、両スプロケット７，８及び両カムシャフト５，６が回転し、これにより、カムシャフト５，６にそれぞれ固設された複数のカム１０…１０，１１…１１（図１参照）を介して、複数の吸気バルブ１２…１２及び排気バルブ１３…１３が開閉駆動される。
【００１８】
ここで、図２に明示したように、シリンダブロック１４及びシリンダヘッド３のカムキャップ４側の端面（正面側の端面）には、該端面を覆うフロントカバー１５が取り付けられている。また、該フロントカバー１５及びシリンダヘッド３の上面はヘッドカバー１６で覆われている。
【００１９】
このエンジン１に備えられた可変動弁装置２０（図１参照）は、吸気カムシャフト５及び排気カムシャフト６のスプロケット７，８側の端部にそれぞれ設けられ、クランクシャフト２に対するこれらのカムシャフト５，６の回転位相角（すなわちクランクシャフト２に対する吸気バルブ１２…１２及び排気バルブ１３…１３の開閉時期の位相角）をそれぞれ独立して変更する油圧式の吸気用位相可変機構２１及び排気用位相可変機構２２を備えている。そして、吸気用位相可変機構２１に供給する進角用油圧及び遅角用油圧を制御する吸気用油圧制御弁２３がフロントカバー１５に組み付けられ、排気用位相可変機構２２に供給する進角用油圧及び遅角用油圧を制御する排気用油圧制御弁２４がカムキャップ４に組み付けられている。両位相可変機構２１，２２は、エンジン１の運転状態に応じて、これらの油圧制御弁２３，２４により、相互に独立して、個別に制御される。
【００２０】
次に、位相可変機構２１，２２の構造について説明する。図３及び図４は吸気用位相可変機構２１を示し、図５及び図６は排気用位相可変機構２２を示す。いずれの機構２１，２２も、軸中心に向けて突出する複数の突出部３０…３０（図４、図６に２つだけ図示）を有する中空のハウジング３１と、該ハウジング３１の蓋部材３２とを含み、これらのハウジング３１と蓋部材３２とが複数のボルト３３…３３によりスプロケット７，８に一体に固定された基本構造である。また、いずれの機構２１，２２も、上記ハウジング３１に収容され、周辺に向けて突出する複数の（より詳しくは、ハウジング３１の突出部３０と同数の）係合部３７…３７（図４、図６に１つだけ図示）を有するロータ３５と、該ロータ３５の中心部に嵌合される受け部材３６とを含み、これらのロータ３５と受け部材３６とが中心部の単一のボルト３４によりカムシャフト５，６に一体に固定された構造である。各係合部３７…３７は、スプロケット７，８とハウジング３１，３１と蓋部材３２，３２とロータ３５，３５とで囲まれた空間を、進角用油圧室５１…５１と遅角用油圧室５２…５２とに画成する。ここで、各係合部３７の頂面には、オイルシール３８が配設されている。
【００２１】
ただし、図５及び図６に明示したように、排気用位相可変機構２２においては、受け部材３６にツルマキバネ３９が内装されている。ツルマキバネ３９の一端３９ａは、蓋部材３２に立設されたピン４０に係止され、他端３９ｂは、上記受け部材３６の中央ボス部に設けられた凹部に係止されている。ツルマキバネ３９は、排気カムシャフト６を、スプロケット８に対し、進角方向（図６の矢印Ｘ方向）に付勢する。これにより、排気バルブ１３…１３を常時閉側に付勢するリターンスプリング（図示せず）の反力による、排気カムシャフト６の遅角方向（オーバラップが大きくなる方向）への一方的な付勢力が相殺される。
【００２２】
また、図３及び図５に明示したように、吸気用位相可変機構２１及び排気用位相可変機構２２は、いずれもロックピン機構４２を搭載している。このロックピン機構４２は、ロータ３５の所定の１つの係合部３７に内装されて軸方向に移動可能なロックピン４３を含む。ロックピン４３は、リターンスプリング４５によって、常にスプロケット７，８側に付勢されている。スプロケット７，８には、カムシャフト５，６及びロータ３５，３５が、オーバラップを最も狭くする位置（図３の吸気側では吸気カムシャフト５及びロータ３５の最遅角位置、図５の排気側では排気カムシャフト６及びロータ３５の最進角位置）に到達したときに、上記ロックピン４３，４３が嵌入する凹所４４，４４が形成されている。さらに該凹所４４，４４のスプロケット７，８側には、後述する排気側の進角用油路１２０に連通する解除用油圧室４６，４６が設けられている。
【００２３】
次に、図７〜図１１を参照して、この可変動弁装置２０の油路について説明するが、その前に、該油路上に配設された油圧制御弁２３，２４について説明する。まず、図１２を参照して、排気用油圧制御弁２４を説明する。この排気用油圧制御弁２４は、軸方向が上下に延びるようにカムキャップ４の油圧制御弁挿入孔２４ａに挿入され、ブラケット７１及びボルト７２を用いてカムキャップ４に組み付けられている。油圧制御弁２４は、中空のバルブケース６８と、該ケース６８内を軸方向に移動可能なスプール６９と、該スプール６９を１方向（図例では上方向）に付勢するスプリング７０とを有する。上記スプール６９の軸方向の移動量は、コントロールユニット（図示せず）で駆動が制御されるアクチュエータ、例えば電磁ソレノイドなどで調整される。油圧制御弁２４には、１つの入力ポート６１と、２つのドレンポート６４，６５と、進角用出力ポート６６及び遅角用出力ポート６７とが設けられている。
【００２４】
同様に、図１３を参照して、吸気用油圧制御弁２３を説明する。この吸気用油圧制御弁２３は、軸方向が水平に延びるようにフロントカバー１５の油圧制御弁挿入孔に挿入され、ブラケット８２及びボルト８３を用いてフロントカバー１５に組み付けられている。油圧制御弁２３は、中空のバルブケースと、該ケース内を軸方向に移動可能なスプールと、該スプールを１方向に付勢するスプリングとを有する。上記スプールの軸方向の移動量は、コントロールユニット（図示せず）で駆動が制御されるアクチュエータ、例えば電磁ソレノイドなどで調整される。油圧制御弁２３には、１つの入力ポート８４と、２つのドレンポート８８，８９と、進角用出力ポート８６及び遅角用出力ポート８７とが設けられている。
【００２５】
そして、この可変動弁装置２０の油路としては、上記吸気用油圧制御弁２３から吸気用位相可変機構２１の進角用油圧室５１及び遅角用油圧室５２にそれぞれ至る吸気側進角用油路１００及び遅角用油路１１０と、上記排気用油圧制御弁２４から排気用位相可変機構２２の進角用油圧室５１及び遅角用油圧室５２にそれぞれ至る排気側進角用油路１２０及び遅角用油路１３０と、上記吸気用油圧制御弁２３及び排気用油圧制御弁２４にそれぞれ制御の元圧を供給する元圧供給油路１４０とが主なものである。
【００２６】
まず、元圧供給油路１４０は、図７に示すフロントカバー１５に形成された第１の縦油路１４１と、図８に示すシリンダヘッド３に形成された第２の縦油路１４２と、図１１に示すカムキャップ４に形成された横油路１４３とを含む。第１の縦油路１４１の下端部は、図７に示すように、フロントカバー１５の正面側に開口して図外の油圧源に連通する油孔１４４に連通している。第１の縦油路１４１の上端部は、図７において手前側に延びる第１の水平油路１４５と、図８において向こう側に延びる第２の水平油路１４６（図９参照）とを介して、第２の縦油路１４２の下端部に連通している。
【００２７】
ここで、図７に示したように、上記第１の縦油路１４１上に、吸気用油圧制御弁２３が配設されている。第１の縦油路１４１は、図１３に明示したように、吸気用油圧制御弁２３の入力ポート８４に接続している。
【００２８】
第２の縦油路１４２の上端部は、図１０に示すように、カムキャップ４の底面に開口する縦連絡通路１４７と、図１１において手前側に延びる水平連絡通路１４８とを介して、横油路１４３の一端部に連通している。そして、横油路１４３の他端部が、図１２に明示したように、排気用油圧制御弁２４の入力ポート６１に接続している。
【００２９】
次に、吸気側の進角用油路１００及び遅角用油路１１０を説明する。まず、進角用油路１００は、図７に示すフロントカバー１５に形成された第１の縦油路１０１と、図８に示すシリンダヘッド３に形成された第２の縦油路１０２と、図１０に示すカムキャップ４の底面に形成された横油路１０３と、同じくカムキャップ４において吸気カムシャフト５用軸受面４ａに形成された環状溝１０４とを含む。ここで、図２及び図９に示したように、シリンダヘッド３側にも、上記カムキャップ４側の環状溝１０４に対応して、吸気カムシャフト５用軸受面３ａに環状溝１０４が形成されている（なお、カムキャップ４側の環状溝にもシリンダヘッド３側の環状溝にも同符号１０４を付す。他の環状溝もこれに準じて同じ）。
【００３０】
第１の縦油路１０１の下端部は、図７に示すように、吸気用油圧制御弁２３に連結し、図１３に示す進角用出力ポート８６に接続している。第１の縦油路１０１の上端部は、図７において手前側に延びる第１の水平油路１０５と、図８において向こう側に延びる第２の水平油路１０６（図９参照）とを介して、第２の縦油路１０２の下端部に連通している。
【００３１】
第２の縦油路１０２の上端部は、図１０に示すカムキャップ４の横油路１０３の一端部に連通し、該横油路１０３の他端部は環状溝１０４に接続している。ここで、この吸気側の進角用環状溝１０４は、軸受面３ａ，４ａの幅方向（換言すれば、カムキャップ４の厚み方向であり、例えば図１０において上下方向、図１や図２において左右方向を指す）の端部寄りに設けられている。また、その場合に、図１に示す吸気側位相可変機構２１に近い側（図１における右側、図１０における上側）で、軸受面３ａ，４ａの幅方向の端部寄りに設けられている。
【００３２】
そして、図３に明示したように、環状溝１０４は、吸気カムシャフト５の周面に開口する縦油路１０７と、該カムシャフト５内を軸方向に延びる横油路１０８とを介して、図４に示した吸気側位相可変機構２１の進角用油圧室５１…５１と連通する。
【００３３】
次に、遅角用油路１１０は、図７に示すフロントカバー１５に形成された斜め油路１１１と、図８に示すシリンダヘッド３に形成された縦油路１１２と、図９に示すシリンダヘッド３において吸気カムシャフト５用軸受面３ａに形成された環状溝１１３とを含む。ここで、図２及び図１０に示したように、カムキャップ４側にも、上記シリンダヘッド３側の環状溝１１３に対応して、吸気カムシャフト５用軸受面４ａに環状溝１１３が形成されている。
【００３４】
斜め油路１１１の下端部は、図７に示すように、吸気用油圧制御弁２３に連結し、図１３に示す遅角用出力ポート８７に接続している。斜め油路１１１の上端部は、図７において手前側に延びる第１の水平油路１１４と、図８において向こう側に延びる第２の水平油路１１５（図９参照）とを介して、縦油路１１２の下端部に連通している。縦油路１１２の上端部は、図９に示すシリンダヘッド３の環状溝１１３に接続している。ここで、この吸気側の遅角用環状溝１１３は、軸受面３ａ，４ａの幅方向の中央部に設けられている。
【００３５】
そして、図３に明示したように、環状溝１１３は、吸気カムシャフト５の周面に開口する縦油路１１６と、該カムシャフト５内を軸方向に延びる横油路１１７とを介して、図４に示した吸気側位相可変機構２１の遅角用油圧室５２…５２と連通する。
【００３６】
次に、排気側の進角用油路１２０及び遅角用油路１３０を説明する。まず、進角用油路１２０は、図１１に示すカムキャップ４の高位置に形成された横油路１２１と、同じくカムキャップ４に形成された内部油路１２２と、図１０に示すカムキャップ４において排気カムシャフト６用軸受面４ｂに形成された環状溝１２３とを含む。ここで、図９に示したように、シリンダヘッド３側にも、上記カムキャップ４側の環状溝１２３に対応して、排気カムシャフト６用軸受面３ｂに環状溝１２３が形成されている。
【００３７】
横油路１２１の一端部は、図１２に示すように、排気用油圧制御弁２４に連結し、進角用出力ポート６６に接続している。横油路１０１の他端部は、図１１に示す内部油路１２２の上端部に連通し、該内部油路１２２の下端部は、図１０に示す環状溝１２３に接続している。ここで、この排気側の進角用環状溝１２３は、軸受面３ｂ，４ｂの幅方向の中央部に設けられている。
【００３８】
そして、図５に明示したように、環状溝１２３は、排気カムシャフト６の周面に開口する縦油路１２４と、該カムシャフト６内を軸方向に延びる横油路１２５とを介して、図６に示した排気側位相可変機構２２の進角用油圧室５１…５１と連通する。
【００３９】
次に、遅角用油路１３０は、図１１に示すカムキャップ４の低位置に形成された横油路１３１と、同じくカムキャップ４に形成された内部油路１３２と、図１０に示すカムキャップ４において排気カムシャフト６用軸受面４ｂに形成された環状溝１３３とを含む。ここで、図９に示したように、シリンダヘッド３側にも、上記カムキャップ４側の環状溝１３３に対応して、排気カムシャフト６用軸受面３ｂに環状溝１３３が形成されている。
【００４０】
横油路１３１の一端部は、図１２に示すように、排気用油圧制御弁２４に連結し、遅角用出力ポート６７に接続している。横油路１３１の他端部は、図１１に示す内部油路１３２の上端部に連通し、該内部油路１３２の下端部は、図１０に示す環状溝１３３に接続している。ここで、この排気側の遅角用環状溝１３３は、軸受面３ｂ，４ｂの幅方向の端部寄りに設けられている。また、その場合に、図１に示す排気側位相可変機構２２に近い側で、軸受面３ｂ，４ｂの幅方向の端部寄りに設けられている。
【００４１】
そして、図５に明示したように、環状溝１３３は、排気カムシャフト６の周面に開口する縦油路１３４と、該カムシャフト６内を軸方向に延びる横油路１３５とを介して、図６に示した排気側位相可変機構２２の遅角用油圧室５２…５２と連通する。
【００４２】
なお、図８に示すように、カムキャップ４の排気側の端面は、ボルト１５１…１５１で締結されたカバー１５０で覆われている（図１も参照）。これにより、図１１に示すように、該端面に形成された上記油路１２１，１３１，１４３等が、油路として完成する。
【００４３】
また、図８に示すように、カムキャップ４は、ボルト１６１…１６１により、シリンダヘッド３の位相可変機構２１，２２側の端部に締結されている（図１も参照）。図１０には、カムキャップ４に形成された上記ボルト１６１…１６１の貫通孔１６２…１６２を図示してある。
【００４４】
次に、本実施形態の作用を説明する。このエンジン１においては、一般に、例えばエンジン回転数やスロットル開度あるいは水温などの各種パラメータに基づいて、２つの油圧制御弁２３，２４を用いて、図１に示す吸気バルブ１２…１２及び排気バルブ１３…１３の開閉タイミングが制御され、その結果、エンジン１の出力性能などが最適化される。例えば、アイドリング時などは、吸気量が少ないため、吸気バルブ１２…１２と排気バルブ１３…１３とのオーバラップが大きいと、燃焼ガスが吸気側に吹き返してしまい、吸気の妨げとなるので、こうした場合には、オーバラップを小さくして、燃焼ガスの混入を抑えて、燃焼の安定化を図る。一方、低・中負荷時には、吸気量を増しながらオーバラップを大きくして、内部ＥＧＲも増加させ、出力を保ちつつ燃費の向上を図る。
【００４５】
したがって、いま、オーバラップの大きい低負荷〜中負荷状態からアクセルペダルを戻したとすると、吸・排気バルブ１２…１２，１３…１３のオーバラップを大から小に変更する制御が行われる。これは、吸気側においては、吸気カムシャフト５を進角状態から遅角状態に移行させる動作であり、排気側においては、排気カムシャフト６を遅角状態から進角状態に移行させる動作である。
【００４６】
まず、吸気側においては、図１３に示す吸気用油圧制御弁２３のスプールが軸方向に移動して、その結果、進角用出力ポート８６は、入力ポート８４との連通度が減少し、逆にドレンポート８８との連通度が増大する。それゆえ、進角用出力ポート８６から図７に示す進角用油路１００に出力される進角用油圧が低下する。一方、遅角用出力ポート８７は、入力ポート８４との連通度が増大し、逆にドレンポート８９との連通度が減少する。それゆえ、遅角用出力ポート８７から図７に示す遅角用油路１１０に出力される遅角用油圧が上昇する。これにより、図４に示す吸気用位相可変機構２１の進角用油圧室５１…５１内の油圧は低下し、遅角用油圧室５２…５２内の油圧は上昇して、ロータ３５ないし吸気カムシャフト５は、ハウジング３１ないしクランクシャフト２に対して、遅角側に変位する。
【００４７】
これに対し、排気側においては、図１２に示す排気用油圧制御弁２４のスプール６９が軸方向に移動して、その結果、進角用出力ポート６６は、入力ポート６１との連通度が増大し、逆にドレンポート６４との連通度が減少する。それゆえ、進角用出力ポート６６から進角用油路１２０に出力される進角用油圧が上昇する。一方、遅角用出力ポート６７は、入力ポート６１との連通度が減少し、逆にドレンポート６５との連通度が増大する。それゆえ、遅角用出力ポート６７から遅角用油路１３０に出力される遅角用油圧が低下する。これにより、図６に示す排気用位相可変機構２２の進角用油圧室５１…５１内の油圧は上昇し、遅角用油圧室５２…５２内の油圧は低下して、ロータ３５ないし排気カムシャフト６は、ハウジング３１ないしクランクシャフト２に対して、進角側に変位する。
【００４８】
以上のようにして、低負荷〜中負荷状態からアクセルペダルを戻したときには、吸・排気バルブ１２…１２，１３…１３のオーバラップを大から小に変更する制御が行われるのであるが、その場合に、図９及び図１０に示したように、吸気側の遅角用環状溝１１３をカムキャップ４の幅方向の中央寄りに位置させたから、吸気側の遅角用油圧室５２に供給される作動油が上記遅角用環状溝１１３から外部に漏れにくくなる。同様に、排気側の進角用環状溝１２３をカムキャップ４の幅方向の中央寄りに位置させたから、排気側の進角用油圧室５１に供給される作動油が上記進角用環状溝１２３から外部に漏れにくくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、吸気用油圧制御弁２３によって供給された吸気側の遅角用油圧の損失、及び排気用油圧制御弁２４によって供給された排気側の進角用油圧の損失が少なくなるので、該作動圧の応答性が向上し、吸気側の遅角制御及び排気側の進角制御、つまりオーバラップを小さくする制御が迅速に行われ、その結果、エンジン回転の安定化、エンジンストールの発生抑制が図られる。
【００４９】
しかも、本実施形態においては、さらに、同じく図９及び図１０に示したように、吸気側の進角用環状溝１０４をカムキャップ４の幅方向の端部寄りに位置させたから、吸気側の進角用油圧室５１から排出される作動油が上記進角用環状溝１０４から外部に漏れやすくなる。同様に、排気側の遅角用環状溝１３３をカムキャップ４の幅方向の端部寄りに位置させたから、排気側の遅角用油圧室５２から排出される作動油が上記遅角用環状溝１３３から外部に漏れやすくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、より一層、迅速・良好な吸気側の遅角制御及び排気側の進角制御が実現する。
【００５０】
加えて、吸気側の進角用環状溝１０４及び排気側の遅角用環状溝１３３を、図１に示す位相可変機構側２１，２２に近い側で、カムキャップ４の幅方向の端部寄りに位置させたから、吸気側の進角用油圧室５１から上記進角用環状溝１０４までの進角用油路１００の長さ（本実施形態では、図３に示した吸気カムシャフト５内の横油路１０８の長さ）、及び排気側の遅角用油圧室５２から上記遅角用環状溝１３３までの遅角用油路１３０の長さ（本実施形態では、図５に示した排気カムシャフト６内の横油路１３５の長さ）が短縮され、その結果、各油圧室５１…５１，５２…５２から排出される作動油が受ける通路抵抗が減少して、より一層、迅速・良好に、吸気側の進角用油圧及び排気側の遅角用油圧が抜け、オーバラップを小さくする制御の応答性が高まる。
【００５１】
なお、上記実施の形態ではカムキャップ４が吸気用と排気用とを一体にしたものについて説明したが、吸気用と排気用とに個別にカムキャップ４を設定したものであってもよい。また、油圧制御弁２３，２４の配設位置も、上記実施の形態に限らず、吸気用・排気用油圧制御弁２３，２４ともにフロントカバー１５、または吸気用・排気用油圧制御弁２３，２４ともにカムキャップ４としてもよい。さらに、吸気用・排気用油圧制御弁２３，２４ともにシリンダヘッド３に直接ないしは間接的に配設してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、オーバラップの大きい低・中負荷状態からアクセルを戻した際に、応答性よくオーバラップを小さくすることの可能なエンジンの可変動弁装置が提供される。本発明は、吸・排気バルブの開閉タイミングを可変とするエンジンの可変動弁装置の技術分野一般において広汎な産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンの可変動弁装置を示す平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図３】 吸気用位相可変機構の周辺構造を示す一部切欠き拡大断面図である。
【図４】 同吸気用位相可変機構の一部切欠き拡大正面図である。
【図５】 排気用位相可変機構の周辺構造を示す一部切欠き拡大断面図である。
【図６】 同排気用位相可変機構の一部切欠き拡大正面図である。
【図７】 フロントカバー側に形成された油路を示すためのフロントカバーの背面図であって、およそ図１のＢ−Ｂ線に沿うものである。
【図８】 シリンダヘッド側に形成された油路を示すためのシリンダヘッドの位相可変機構側の端部の正面図であって、およそ図１のＣ−Ｃ線に沿うものである。
【図９】 同じくシリンダヘッド側に形成された油路を示すためのシリンダヘッドの位相可変機構側の端部の平面図である。
【図１０】 カムキャップに形成された油路を示すためのカムキャップの底面図である。
【図１１】 同じくカムキャップに形成された油路を示すためのカムキャップの正面図である。
【図１２】 排気用油圧制御弁の構造を示すための該弁の一部切欠き正面図である。
【図１３】 吸気用油圧制御弁の外観を示すための図７のＤ−Ｄ線による断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ シリンダヘッド
４ カムキャップ
３ａ，４ａ 吸気カムシャフト用軸受面
３ｂ，４ｂ 排気カムシャフト用軸受面
５，６ カムシャフト
８ スプロケット（クランクシャフト側回転部材）
２０ 可変動弁装置
２１，２２ 位相可変機構
２３，２４ 油圧制御弁
３９ ツルマキバネ（スプリング）
５１ 進角用油圧室
５２ 遅角用油圧室
１００ 吸気用の進角用油路
１０４ 吸気用の進角用環状溝
１１０ 吸気用の遅角用油路
１１３ 吸気用の遅角用環状溝
１２０ 排気用の進角用油路
１２３ 排気用の進角用環状溝
１３０ 排気用の遅角用油路
１３３ 排気用の遅角用環状溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸・排気バルブの開閉タイミングを可変とするエンジンの可変動弁装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用などのエンジンにおいては、吸・排気バルブの開閉タイミングを可変とする可変動弁装置が備えられることがある。この可変動弁装置は、一般に、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相を可変とする位相可変機構を有する。このような位相可変機構は、従来、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの端部にそれぞれ配設される。位相可変機構は、クランクシャフトとチェーンで連動するスプロケット、該スプロケットと一体のハウジング、及び該ハウジングに収容されたカムシャフトと一体のロータを含み、これらのハウジングとロータとによって進角用油圧室及び遅角用油圧室が形成される。そして、これらの油圧室への油圧（進角用油圧・遅角用油圧）の給排を、例えば制御弁等で制御することによって、クランクシャフトに対するカムシャフトの位相が変化し、その結果、吸・排気バルブの開閉タイミングが可変となる。
【０００３】
その場合、上記油圧制御弁と進角用油圧室及び遅角用油圧室とを連絡する油路は、特許文献１に記載されるように、その一部がカムシャフトを支持するカムキャップの軸受面に設けられた環状溝によって構成される。そして、該環状溝から、カムシャフト内部を通過する油路を介して、進角用油圧室及び遅角用油圧室に進角用油圧及び遅角用油圧が供給される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５０１０２号公報（第３−５頁、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸・排気バルブが共に開いているオーバラップの期間が、例えばアイドリング時において大きいと、エンジンの回転が不安定になるなどの弊害が生じるので、上記場合には、オーバラップを狭くして（つまり排気バルブの開閉タイミングを進角させ及び／又は吸気バルブの開閉タイミングを遅角させて）、排気通路からの排気の吸い戻しの抑制を図るのが通例である。一方、低速走行時などの低・中負荷時には、オーバラップを大きくして（つまり排気バルブの開閉タイミングを遅角させ及び／又は吸気バルブの開閉タイミングを進角させて）、燃費の向上などを図るのが通例である。
【０００６】
しかし、進角・遅角制御の信号が出力されてから、進角用油圧・遅角用油圧が進角用油圧室及び遅角用油圧室に供給又は排出され、実際にバルブタイミングが進角・遅角するまでは、作動油の応答遅れの問題がある。特に、オーバラップの大きい低負荷〜中負荷状態からアクセルペダルを戻した際には、オーバラップを小さくする必要があるが、作動圧の給排の応答遅れによって、アイドリング状態でありながらオーバラップが大きい状態が維持されてしまう。すると、前述のように、エンジン回転が不安定となり、エンジンストールを引き起こす可能性がある。より具体的には、吸気用位相可変機構の遅角用油圧室への遅角用油圧の供給の遅れや、排気用位相可変機構の進角用油圧室への進角用油圧の供給の遅れによって、進角・遅角制御の応答遅れが起こり、オーバラップを大から小へ変更する際に、即座に小さくならないのである。
【０００７】
そこで、本発明は、低・中負荷状態からアイドリング状態にアクセルを戻した際に、応答性よくオーバラップを小さくすることの可能なエンジンの可変動弁装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの端部にそれぞれ設けられてクランクシャフトに対するこれらのカムシャフトの位相をそれぞれ可変とする油圧式の吸気用位相可変機構及び排気用位相可変機構と、これらの位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室に供給する油圧を制御する吸気用油圧制御弁及び排気用油圧制御弁と、上記吸気用油圧制御弁と吸気用位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室とをそれぞれ連通させる吸気用の進角用油路及び遅角用油路と、上記排気用油圧制御弁と排気用位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室とをそれぞれ連通させる排気用の進角用油路及び遅角用油路とを有し、上記吸気用の進角用油路及び遅角用油路の一部が、カムシャフトを支持するカムキャップの吸気カムシャフト用軸受面に設けられた進角用及び遅角用の環状溝によってそれぞれ構成され、かつ、上記排気用の進角用油路及び遅角用油路の一部が、上記カムキャップの排気カムシャフト用軸受面に設けられた進角用及び遅角用の環状溝によってそれぞれ構成されたエンジンの可変動弁装置であって、上記カムキャップの吸気カムシャフト用軸受面における遅角用の環状溝、及び排気カムシャフト用軸受面における進角用の環状溝は、それらの軸受面の幅方向の中央部にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、吸気用位相可変機構に対応する遅角用環状溝をカムキャップの幅方向の中央寄りに位置させることによって、遅角用油圧室に供給される作動油が上記遅角用環状溝から外部に漏れにくくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、制御弁によって供給された吸気側の遅角用油圧の損失が少なくなるので、該作動圧の応答性が向上し、迅速な吸気側の遅角制御、ひいてはオーバラップを小さくする制御が行われることになる。同様に、排気用位相可変機構に対応する進角用環状溝をカムキャップの幅方向の中央寄りに位置させることによって、進角用油圧室に供給される作動油が上記進角用環状溝から外部に漏れにくくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、制御弁によって供給された排気側の進角用油圧の損失が少なくなるので、該作動圧の応答性が向上し、迅速な排気側の進角制御、ひいてはオーバラップを小さくする制御が行われることになる。このように、オーバラップを小さくするに際し、吸・排気用位相可変機構の作動圧の応答性を向上することができるので、エンジン回転が安定し、エンスト発生が抑制される。
【００１１】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置において、カムキャップの吸気カムシャフト用軸受面における進角用の環状溝、及び排気カムシャフト用軸受面における遅角用の環状溝は、それらの軸受面の幅方向の端部寄りにそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、吸気用位相可変機構に対応する進角用環状溝をカムキャップの幅方向の端部寄りに位置させることによって、進角用油圧室から排出される作動油が上記進角用環状溝から外部に漏れやすくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、請求項１に記載の発明の作用・効果に加えて、より一層、迅速に吸気側の遅角制御を行うことができる。同様に、排気用位相可変機構に対応する遅角用環状溝をカムキャップの幅方向の端部寄りに位置させることによって、遅角用油圧室から排出される作動油が上記遅角用環状溝から外部に漏れやすくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、請求項１に記載の発明の作用・効果に加えて、より一層、迅速に排気側の進角制御を行うことができる。
【００１３】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置において、吸気側の進角用環状溝及び排気側の遅角用環状溝は、各位相可変機構に近い側で、軸受面の幅方向の端部寄りに設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、吸気側の進角用環状溝と排気側の遅角用環状溝とを位相可変機構側の端部寄りに設けることによって、吸気用位相可変機構の進角用油圧室から上記進角用環状溝までの油路の長さ及び排気用位相可変機構の遅角用油圧室から上記遅角用環状溝までの油路の長さが短縮される。その結果、各油圧室から排出される作動油が受ける通路抵抗が減少するので、請求項２に記載の発明の作用・効果に加えて、より一層、吸気側の進角用油圧及び排気側の遅角用油圧の抜けが迅速・良好となり、オーバラップを小さくする制御の応答性が高まる。
【００１５】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンの可変動弁装置において、排気用位相可変機構には、クランクシャフト側回転部材に対しカムシャフトを進角方向に付勢するスプリングが備えられていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、スプリングは、排気カムシャフトを、その回転方向である進角方向に付勢している。これにより、排気バルブを常時閉側に付勢するリターンスプリングの反力による排気カムシャフトの遅角方向（オーバラップが大きくなる方向）への一方的な付勢力を相殺することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１、図２に示すように、本実施の形態に係るエンジン１には、図外のクランクシャフト（符号２を付す）に平行に配置され、シリンダヘッド３とカムキャップ４とで回転自在に支持された、吸気カムシャフト５及び排気カムシャフト６が備えられている。これらのカムシャフト５，６の一端部近傍には、該カムシャフト５，６に対して所定範囲内で相対回転可能なスプロケット７，８が嵌合されると共に、これらのスプロケット７，８とクランクシャフト２側のスプロケットとの間にチェーン９が巻き掛けられている。そして、クランクシャフト２の回転に伴い、上記チェーン９を介して、両スプロケット７，８及び両カムシャフト５，６が回転し、これにより、カムシャフト５，６にそれぞれ固設された複数のカム１０…１０，１１…１１（図１参照）を介して、複数の吸気バルブ１２…１２及び排気バルブ１３…１３が開閉駆動される。
【００１８】
ここで、図２に明示したように、シリンダブロック１４及びシリンダヘッド３のカムキャップ４側の端面（正面側の端面）には、該端面を覆うフロントカバー１５が取り付けられている。また、該フロントカバー１５及びシリンダヘッド３の上面はヘッドカバー１６で覆われている。
【００１９】
このエンジン１に備えられた可変動弁装置２０（図１参照）は、吸気カムシャフト５及び排気カムシャフト６のスプロケット７，８側の端部にそれぞれ設けられ、クランクシャフト２に対するこれらのカムシャフト５，６の回転位相角（すなわちクランクシャフト２に対する吸気バルブ１２…１２及び排気バルブ１３…１３の開閉時期の位相角）をそれぞれ独立して変更する油圧式の吸気用位相可変機構２１及び排気用位相可変機構２２を備えている。そして、吸気用位相可変機構２１に供給する進角用油圧及び遅角用油圧を制御する吸気用油圧制御弁２３がフロントカバー１５に組み付けられ、排気用位相可変機構２２に供給する進角用油圧及び遅角用油圧を制御する排気用油圧制御弁２４がカムキャップ４に組み付けられている。両位相可変機構２１，２２は、エンジン１の運転状態に応じて、これらの油圧制御弁２３，２４により、相互に独立して、個別に制御される。
【００２０】
次に、位相可変機構２１，２２の構造について説明する。図３及び図４は吸気用位相可変機構２１を示し、図５及び図６は排気用位相可変機構２２を示す。いずれの機構２１，２２も、軸中心に向けて突出する複数の突出部３０…３０（図４、図６に２つだけ図示）を有する中空のハウジング３１と、該ハウジング３１の蓋部材３２とを含み、これらのハウジング３１と蓋部材３２とが複数のボルト３３…３３によりスプロケット７，８に一体に固定された基本構造である。また、いずれの機構２１，２２も、上記ハウジング３１に収容され、周辺に向けて突出する複数の（より詳しくは、ハウジング３１の突出部３０と同数の）係合部３７…３７（図４、図６に１つだけ図示）を有するロータ３５と、該ロータ３５の中心部に嵌合される受け部材３６とを含み、これらのロータ３５と受け部材３６とが中心部の単一のボルト３４によりカムシャフト５，６に一体に固定された構造である。各係合部３７…３７は、スプロケット７，８とハウジング３１，３１と蓋部材３２，３２とロータ３５，３５とで囲まれた空間を、進角用油圧室５１…５１と遅角用油圧室５２…５２とに画成する。ここで、各係合部３７の頂面には、オイルシール３８が配設されている。
【００２１】
ただし、図５及び図６に明示したように、排気用位相可変機構２２においては、受け部材３６にツルマキバネ３９が内装されている。ツルマキバネ３９の一端３９ａは、蓋部材３２に立設されたピン４０に係止され、他端３９ｂは、上記受け部材３６の中央ボス部に設けられた凹部に係止されている。ツルマキバネ３９は、排気カムシャフト６を、スプロケット８に対し、進角方向（図６の矢印Ｘ方向）に付勢する。これにより、排気バルブ１３…１３を常時閉側に付勢するリターンスプリング（図示せず）の反力による、排気カムシャフト６の遅角方向（オーバラップが大きくなる方向）への一方的な付勢力が相殺される。
【００２２】
また、図３及び図５に明示したように、吸気用位相可変機構２１及び排気用位相可変機構２２は、いずれもロックピン機構４２を搭載している。このロックピン機構４２は、ロータ３５の所定の１つの係合部３７に内装されて軸方向に移動可能なロックピン４３を含む。ロックピン４３は、リターンスプリング４５によって、常にスプロケット７，８側に付勢されている。スプロケット７，８には、カムシャフト５，６及びロータ３５，３５が、オーバラップを最も狭くする位置（図３の吸気側では吸気カムシャフト５及びロータ３５の最遅角位置、図５の排気側では排気カムシャフト６及びロータ３５の最進角位置）に到達したときに、上記ロックピン４３，４３が嵌入する凹所４４，４４が形成されている。さらに該凹所４４，４４のスプロケット７，８側には、後述する排気側の進角用油路１２０に連通する解除用油圧室４６，４６が設けられている。
【００２３】
次に、図７〜図１１を参照して、この可変動弁装置２０の油路について説明するが、その前に、該油路上に配設された油圧制御弁２３，２４について説明する。まず、図１２を参照して、排気用油圧制御弁２４を説明する。この排気用油圧制御弁２４は、軸方向が上下に延びるようにカムキャップ４の油圧制御弁挿入孔２４ａに挿入され、ブラケット７１及びボルト７２を用いてカムキャップ４に組み付けられている。油圧制御弁２４は、中空のバルブケース６８と、該ケース６８内を軸方向に移動可能なスプール６９と、該スプール６９を１方向（図例では上方向）に付勢するスプリング７０とを有する。上記スプール６９の軸方向の移動量は、コントロールユニット（図示せず）で駆動が制御されるアクチュエータ、例えば電磁ソレノイドなどで調整される。油圧制御弁２４には、１つの入力ポート６１と、２つのドレンポート６４，６５と、進角用出力ポート６６及び遅角用出力ポート６７とが設けられている。
【００２４】
同様に、図１３を参照して、吸気用油圧制御弁２３を説明する。この吸気用油圧制御弁２３は、軸方向が水平に延びるようにフロントカバー１５の油圧制御弁挿入孔に挿入され、ブラケット８２及びボルト８３を用いてフロントカバー１５に組み付けられている。油圧制御弁２３は、中空のバルブケースと、該ケース内を軸方向に移動可能なスプールと、該スプールを１方向に付勢するスプリングとを有する。上記スプールの軸方向の移動量は、コントロールユニット（図示せず）で駆動が制御されるアクチュエータ、例えば電磁ソレノイドなどで調整される。油圧制御弁２３には、１つの入力ポート８４と、２つのドレンポート８８，８９と、進角用出力ポート８６及び遅角用出力ポート８７とが設けられている。
【００２５】
そして、この可変動弁装置２０の油路としては、上記吸気用油圧制御弁２３から吸気用位相可変機構２１の進角用油圧室５１及び遅角用油圧室５２にそれぞれ至る吸気側進角用油路１００及び遅角用油路１１０と、上記排気用油圧制御弁２４から排気用位相可変機構２２の進角用油圧室５１及び遅角用油圧室５２にそれぞれ至る排気側進角用油路１２０及び遅角用油路１３０と、上記吸気用油圧制御弁２３及び排気用油圧制御弁２４にそれぞれ制御の元圧を供給する元圧供給油路１４０とが主なものである。
【００２６】
まず、元圧供給油路１４０は、図７に示すフロントカバー１５に形成された第１の縦油路１４１と、図８に示すシリンダヘッド３に形成された第２の縦油路１４２と、図１１に示すカムキャップ４に形成された横油路１４３とを含む。第１の縦油路１４１の下端部は、図７に示すように、フロントカバー１５の正面側に開口して図外の油圧源に連通する油孔１４４に連通している。第１の縦油路１４１の上端部は、図７において手前側に延びる第１の水平油路１４５と、図８において向こう側に延びる第２の水平油路１４６（図９参照）とを介して、第２の縦油路１４２の下端部に連通している。
【００２７】
ここで、図７に示したように、上記第１の縦油路１４１上に、吸気用油圧制御弁２３が配設されている。第１の縦油路１４１は、図１３に明示したように、吸気用油圧制御弁２３の入力ポート８４に接続している。
【００２８】
第２の縦油路１４２の上端部は、図１０に示すように、カムキャップ４の底面に開口する縦連絡通路１４７と、図１１において手前側に延びる水平連絡通路１４８とを介して、横油路１４３の一端部に連通している。そして、横油路１４３の他端部が、図１２に明示したように、排気用油圧制御弁２４の入力ポート６１に接続している。
【００２９】
次に、吸気側の進角用油路１００及び遅角用油路１１０を説明する。まず、進角用油路１００は、図７に示すフロントカバー１５に形成された第１の縦油路１０１と、図８に示すシリンダヘッド３に形成された第２の縦油路１０２と、図１０に示すカムキャップ４の底面に形成された横油路１０３と、同じくカムキャップ４において吸気カムシャフト５用軸受面４ａに形成された環状溝１０４とを含む。ここで、図２及び図９に示したように、シリンダヘッド３側にも、上記カムキャップ４側の環状溝１０４に対応して、吸気カムシャフト５用軸受面３ａに環状溝１０４が形成されている（なお、カムキャップ４側の環状溝にもシリンダヘッド３側の環状溝にも同符号１０４を付す。他の環状溝もこれに準じて同じ）。
【００３０】
第１の縦油路１０１の下端部は、図７に示すように、吸気用油圧制御弁２３に連結し、図１３に示す進角用出力ポート８６に接続している。第１の縦油路１０１の上端部は、図７において手前側に延びる第１の水平油路１０５と、図８において向こう側に延びる第２の水平油路１０６（図９参照）とを介して、第２の縦油路１０２の下端部に連通している。
【００３１】
第２の縦油路１０２の上端部は、図１０に示すカムキャップ４の横油路１０３の一端部に連通し、該横油路１０３の他端部は環状溝１０４に接続している。ここで、この吸気側の進角用環状溝１０４は、軸受面３ａ，４ａの幅方向（換言すれば、カムキャップ４の厚み方向であり、例えば図１０において上下方向、図１や図２において左右方向を指す）の端部寄りに設けられている。また、その場合に、図１に示す吸気側位相可変機構２１に近い側（図１における右側、図１０における上側）で、軸受面３ａ，４ａの幅方向の端部寄りに設けられている。
【００３２】
そして、図３に明示したように、環状溝１０４は、吸気カムシャフト５の周面に開口する縦油路１０７と、該カムシャフト５内を軸方向に延びる横油路１０８とを介して、図４に示した吸気側位相可変機構２１の進角用油圧室５１…５１と連通する。
【００３３】
次に、遅角用油路１１０は、図７に示すフロントカバー１５に形成された斜め油路１１１と、図８に示すシリンダヘッド３に形成された縦油路１１２と、図９に示すシリンダヘッド３において吸気カムシャフト５用軸受面３ａに形成された環状溝１１３とを含む。ここで、図２及び図１０に示したように、カムキャップ４側にも、上記シリンダヘッド３側の環状溝１１３に対応して、吸気カムシャフト５用軸受面４ａに環状溝１１３が形成されている。
【００３４】
斜め油路１１１の下端部は、図７に示すように、吸気用油圧制御弁２３に連結し、図１３に示す遅角用出力ポート８７に接続している。斜め油路１１１の上端部は、図７において手前側に延びる第１の水平油路１１４と、図８において向こう側に延びる第２の水平油路１１５（図９参照）とを介して、縦油路１１２の下端部に連通している。縦油路１１２の上端部は、図９に示すシリンダヘッド３の環状溝１１３に接続している。ここで、この吸気側の遅角用環状溝１１３は、軸受面３ａ，４ａの幅方向の中央部に設けられている。
【００３５】
そして、図３に明示したように、環状溝１１３は、吸気カムシャフト５の周面に開口する縦油路１１６と、該カムシャフト５内を軸方向に延びる横油路１１７とを介して、図４に示した吸気側位相可変機構２１の遅角用油圧室５２…５２と連通する。
【００３６】
次に、排気側の進角用油路１２０及び遅角用油路１３０を説明する。まず、進角用油路１２０は、図１１に示すカムキャップ４の高位置に形成された横油路１２１と、同じくカムキャップ４に形成された内部油路１２２と、図１０に示すカムキャップ４において排気カムシャフト６用軸受面４ｂに形成された環状溝１２３とを含む。ここで、図９に示したように、シリンダヘッド３側にも、上記カムキャップ４側の環状溝１２３に対応して、排気カムシャフト６用軸受面３ｂに環状溝１２３が形成されている。
【００３７】
横油路１２１の一端部は、図１２に示すように、排気用油圧制御弁２４に連結し、進角用出力ポート６６に接続している。横油路１０１の他端部は、図１１に示す内部油路１２２の上端部に連通し、該内部油路１２２の下端部は、図１０に示す環状溝１２３に接続している。ここで、この排気側の進角用環状溝１２３は、軸受面３ｂ，４ｂの幅方向の中央部に設けられている。
【００３８】
そして、図５に明示したように、環状溝１２３は、排気カムシャフト６の周面に開口する縦油路１２４と、該カムシャフト６内を軸方向に延びる横油路１２５とを介して、図６に示した排気側位相可変機構２２の進角用油圧室５１…５１と連通する。
【００３９】
次に、遅角用油路１３０は、図１１に示すカムキャップ４の低位置に形成された横油路１３１と、同じくカムキャップ４に形成された内部油路１３２と、図１０に示すカムキャップ４において排気カムシャフト６用軸受面４ｂに形成された環状溝１３３とを含む。ここで、図９に示したように、シリンダヘッド３側にも、上記カムキャップ４側の環状溝１３３に対応して、排気カムシャフト６用軸受面３ｂに環状溝１３３が形成されている。
【００４０】
横油路１３１の一端部は、図１２に示すように、排気用油圧制御弁２４に連結し、遅角用出力ポート６７に接続している。横油路１３１の他端部は、図１１に示す内部油路１３２の上端部に連通し、該内部油路１３２の下端部は、図１０に示す環状溝１３３に接続している。ここで、この排気側の遅角用環状溝１３３は、軸受面３ｂ，４ｂの幅方向の端部寄りに設けられている。また、その場合に、図１に示す排気側位相可変機構２２に近い側で、軸受面３ｂ，４ｂの幅方向の端部寄りに設けられている。
【００４１】
そして、図５に明示したように、環状溝１３３は、排気カムシャフト６の周面に開口する縦油路１３４と、該カムシャフト６内を軸方向に延びる横油路１３５とを介して、図６に示した排気側位相可変機構２２の遅角用油圧室５２…５２と連通する。
【００４２】
なお、図８に示すように、カムキャップ４の排気側の端面は、ボルト１５１…１５１で締結されたカバー１５０で覆われている（図１も参照）。これにより、図１１に示すように、該端面に形成された上記油路１２１，１３１，１４３等が、油路として完成する。
【００４３】
また、図８に示すように、カムキャップ４は、ボルト１６１…１６１により、シリンダヘッド３の位相可変機構２１，２２側の端部に締結されている（図１も参照）。図１０には、カムキャップ４に形成された上記ボルト１６１…１６１の貫通孔１６２…１６２を図示してある。
【００４４】
次に、本実施形態の作用を説明する。このエンジン１においては、一般に、例えばエンジン回転数やスロットル開度あるいは水温などの各種パラメータに基づいて、２つの油圧制御弁２３，２４を用いて、図１に示す吸気バルブ１２…１２及び排気バルブ１３…１３の開閉タイミングが制御され、その結果、エンジン１の出力性能などが最適化される。例えば、アイドリング時などは、吸気量が少ないため、吸気バルブ１２…１２と排気バルブ１３…１３とのオーバラップが大きいと、燃焼ガスが吸気側に吹き返してしまい、吸気の妨げとなるので、こうした場合には、オーバラップを小さくして、燃焼ガスの混入を抑えて、燃焼の安定化を図る。一方、低・中負荷時には、吸気量を増しながらオーバラップを大きくして、内部ＥＧＲも増加させ、出力を保ちつつ燃費の向上を図る。
【００４５】
したがって、いま、オーバラップの大きい低負荷〜中負荷状態からアクセルペダルを戻したとすると、吸・排気バルブ１２…１２，１３…１３のオーバラップを大から小に変更する制御が行われる。これは、吸気側においては、吸気カムシャフト５を進角状態から遅角状態に移行させる動作であり、排気側においては、排気カムシャフト６を遅角状態から進角状態に移行させる動作である。
【００４６】
まず、吸気側においては、図１３に示す吸気用油圧制御弁２３のスプールが軸方向に移動して、その結果、進角用出力ポート８６は、入力ポート８４との連通度が減少し、逆にドレンポート８８との連通度が増大する。それゆえ、進角用出力ポート８６から図７に示す進角用油路１００に出力される進角用油圧が低下する。一方、遅角用出力ポート８７は、入力ポート８４との連通度が増大し、逆にドレンポート８９との連通度が減少する。それゆえ、遅角用出力ポート８７から図７に示す遅角用油路１１０に出力される遅角用油圧が上昇する。これにより、図４に示す吸気用位相可変機構２１の進角用油圧室５１…５１内の油圧は低下し、遅角用油圧室５２…５２内の油圧は上昇して、ロータ３５ないし吸気カムシャフト５は、ハウジング３１ないしクランクシャフト２に対して、遅角側に変位する。
【００４７】
これに対し、排気側においては、図１２に示す排気用油圧制御弁２４のスプール６９が軸方向に移動して、その結果、進角用出力ポート６６は、入力ポート６１との連通度が増大し、逆にドレンポート６４との連通度が減少する。それゆえ、進角用出力ポート６６から進角用油路１２０に出力される進角用油圧が上昇する。一方、遅角用出力ポート６７は、入力ポート６１との連通度が減少し、逆にドレンポート６５との連通度が増大する。それゆえ、遅角用出力ポート６７から遅角用油路１３０に出力される遅角用油圧が低下する。これにより、図６に示す排気用位相可変機構２２の進角用油圧室５１…５１内の油圧は上昇し、遅角用油圧室５２…５２内の油圧は低下して、ロータ３５ないし排気カムシャフト６は、ハウジング３１ないしクランクシャフト２に対して、進角側に変位する。
【００４８】
以上のようにして、低負荷〜中負荷状態からアクセルペダルを戻したときには、吸・排気バルブ１２…１２，１３…１３のオーバラップを大から小に変更する制御が行われるのであるが、その場合に、図９及び図１０に示したように、吸気側の遅角用環状溝１１３をカムキャップ４の幅方向の中央寄りに位置させたから、吸気側の遅角用油圧室５２に供給される作動油が上記遅角用環状溝１１３から外部に漏れにくくなる。同様に、排気側の進角用環状溝１２３をカムキャップ４の幅方向の中央寄りに位置させたから、排気側の進角用油圧室５１に供給される作動油が上記進角用環状溝１２３から外部に漏れにくくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、吸気用油圧制御弁２３によって供給された吸気側の遅角用油圧の損失、及び排気用油圧制御弁２４によって供給された排気側の進角用油圧の損失が少なくなるので、該作動圧の応答性が向上し、吸気側の遅角制御及び排気側の進角制御、つまりオーバラップを小さくする制御が迅速に行われ、その結果、エンジン回転の安定化、エンジンストールの発生抑制が図られる。
【００４９】
しかも、本実施形態においては、さらに、同じく図９及び図１０に示したように、吸気側の進角用環状溝１０４をカムキャップ４の幅方向の端部寄りに位置させたから、吸気側の進角用油圧室５１から排出される作動油が上記進角用環状溝１０４から外部に漏れやすくなる。同様に、排気側の遅角用環状溝１３３をカムキャップ４の幅方向の端部寄りに位置させたから、排気側の遅角用油圧室５２から排出される作動油が上記遅角用環状溝１３３から外部に漏れやすくなる。したがって、オーバラップを小さくする場合に、より一層、迅速・良好な吸気側の遅角制御及び排気側の進角制御が実現する。
【００５０】
加えて、吸気側の進角用環状溝１０４及び排気側の遅角用環状溝１３３を、図１に示す位相可変機構側２１，２２に近い側で、カムキャップ４の幅方向の端部寄りに位置させたから、吸気側の進角用油圧室５１から上記進角用環状溝１０４までの進角用油路１００の長さ（本実施形態では、図３に示した吸気カムシャフト５内の横油路１０８の長さ）、及び排気側の遅角用油圧室５２から上記遅角用環状溝１３３までの遅角用油路１３０の長さ（本実施形態では、図５に示した排気カムシャフト６内の横油路１３５の長さ）が短縮され、その結果、各油圧室５１…５１，５２…５２から排出される作動油が受ける通路抵抗が減少して、より一層、迅速・良好に、吸気側の進角用油圧及び排気側の遅角用油圧が抜け、オーバラップを小さくする制御の応答性が高まる。
【００５１】
なお、上記実施の形態ではカムキャップ４が吸気用と排気用とを一体にしたものについて説明したが、吸気用と排気用とに個別にカムキャップ４を設定したものであってもよい。また、油圧制御弁２３，２４の配設位置も、上記実施の形態に限らず、吸気用・排気用油圧制御弁２３，２４ともにフロントカバー１５、または吸気用・排気用油圧制御弁２３，２４ともにカムキャップ４としてもよい。さらに、吸気用・排気用油圧制御弁２３，２４ともにシリンダヘッド３に直接ないしは間接的に配設してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、オーバラップの大きい低・中負荷状態からアクセルを戻した際に、応答性よくオーバラップを小さくすることの可能なエンジンの可変動弁装置が提供される。本発明は、吸・排気バルブの開閉タイミングを可変とするエンジンの可変動弁装置の技術分野一般において広汎な産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンの可変動弁装置を示す平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図３】 吸気用位相可変機構の周辺構造を示す一部切欠き拡大断面図である。
【図４】 同吸気用位相可変機構の一部切欠き拡大正面図である。
【図５】 排気用位相可変機構の周辺構造を示す一部切欠き拡大断面図である。
【図６】 同排気用位相可変機構の一部切欠き拡大正面図である。
【図７】 フロントカバー側に形成された油路を示すためのフロントカバーの背面図であって、およそ図１のＢ−Ｂ線に沿うものである。
【図８】 シリンダヘッド側に形成された油路を示すためのシリンダヘッドの位相可変機構側の端部の正面図であって、およそ図１のＣ−Ｃ線に沿うものである。
【図９】 同じくシリンダヘッド側に形成された油路を示すためのシリンダヘッドの位相可変機構側の端部の平面図である。
【図１０】 カムキャップに形成された油路を示すためのカムキャップの底面図である。
【図１１】 同じくカムキャップに形成された油路を示すためのカムキャップの正面図である。
【図１２】 排気用油圧制御弁の構造を示すための該弁の一部切欠き正面図である。
【図１３】 吸気用油圧制御弁の外観を示すための図７のＤ−Ｄ線による断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ シリンダヘッド
４ カムキャップ
３ａ，４ａ 吸気カムシャフト用軸受面
３ｂ，４ｂ 排気カムシャフト用軸受面
５，６ カムシャフト
８ スプロケット（クランクシャフト側回転部材）
２０ 可変動弁装置
２１，２２ 位相可変機構
２３，２４ 油圧制御弁
３９ ツルマキバネ（スプリング）
５１ 進角用油圧室
５２ 遅角用油圧室
１００ 吸気用の進角用油路
１０４ 吸気用の進角用環状溝
１１０ 吸気用の遅角用油路
１１３ 吸気用の遅角用環状溝
１２０ 排気用の進角用油路
１２３ 排気用の進角用環状溝
１３０ 排気用の遅角用油路
１３３ 排気用の遅角用環状溝
Claims (4)
- 吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの端部にそれぞれ設けられてクランクシャフトに対するこれらのカムシャフトの位相をそれぞれ可変とする油圧式の吸気用位相可変機構及び排気用位相可変機構と、これらの位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室に供給する油圧を制御する吸気用油圧制御弁及び排気用油圧制御弁と、上記吸気用油圧制御弁と吸気用位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室とをそれぞれ連通させる吸気用の進角用油路及び遅角用油路と、上記排気用油圧制御弁と排気用位相可変機構の進角用油圧室及び遅角用油圧室とをそれぞれ連通させる排気用の進角用油路及び遅角用油路とを有し、上記吸気用の進角用油路及び遅角用油路の一部が、カムシャフトを支持するカムキャップの吸気カムシャフト用軸受面に設けられた進角用及び遅角用の環状溝によってそれぞれ構成され、かつ、上記排気用の進角用油路及び遅角用油路の一部が、上記カムキャップの排気カムシャフト用軸受面に設けられた進角用及び遅角用の環状溝によってそれぞれ構成されたエンジンの可変動弁装置であって、上記カムキャップの吸気カムシャフト用軸受面における遅角用の環状溝、及び排気カムシャフト用軸受面における進角用の環状溝は、それらの軸受面の幅方向の中央部にそれぞれ設けられていることを特徴とするエンジンの可変動弁装置。
- カムキャップの吸気カムシャフト用軸受面における進角用の環状溝、及び排気カムシャフト用軸受面における遅角用の環状溝は、それらの軸受面の幅方向の端部寄りにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変動弁装置。
- 吸気側の進角用環状溝及び排気側の遅角用環状溝は、各位相可変機構に近い側で、軸受面の幅方向の端部寄りに設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの可変動弁装置。
- 排気用位相可変機構には、クランクシャフト側回転部材に対しカムシャフトを進角方向に付勢するスプリングが備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンの動弁装置。
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