JP3807051B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブタイミング制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すのは、本発明のベースとなる電磁式可変動弁の公知例である。
図７において、アーマチュア１はソレノイド２ａ，２ｂにより交互に引き付けられ、バルブ７を開閉する。
【０００３】
同様のメカニズムで開閉する燃料噴射弁などの場合は、リフト、可動部分の質量が共に極めて小さいために、単に電磁力による強制的な開閉駆動を行っても音振の発生は少なく、衝撃による摩耗の発生も問題にならないが、動弁系の場合は、リフト、質量が共に桁違いに大となる。
カム機構と同等レベルまで着座音を低減するには、着座ダンパー、あるいは、リフトのＦ／Ｂ制御を前提とした緩衝制御が不可欠である。
【０００４】
ところで、電磁的に着座位置を検出して緩衝制御を行う場合、着座位置の検出精度、緩衝の制御安定性確保が課題となる。
これには、バルブシート摩耗、熱膨張量などを直接、間接的に把握し、着座間際の所定のリフトから、ソレノイドの通電制御によって減速制御し、所定の速度範囲で着座させることが必要となる。
【０００５】
図７の場合は、スプリング３ａ，３ｂの作用で、着座位置付近ではバルブ７が減速される原理となっており、温度、バルブ前後差圧等が安定した、一定振幅の定常条件では、相当のレベルまでマッチング可能であるが、始動時など、過渡的な条件では、精度を出すのは困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この着座緩衝の問題について課題を考えると、以下の項目が挙げられる。
（１）ソレノイドの制御安定性 − ソレノイド温度・電圧、バルブ駆動力（摩擦抵抗、スプリング力、筒内圧）等のＦ／Ｂ制御と学習制御（あらゆる条件でのマッチングは困難）の信頼性。
（２）バルブ単体の摩耗量、摩擦抵抗、熱膨張、ソレノイドなどの量産バラツキ。
（３）各バルブ（４個／気筒）へのセンサ装着とＦ／Ｂ制御が必要。
（４）始動時などの制御対応始動時は、摩擦抵抗、熱膨張量、ソレノイドの特性変化をＦ／Ｂなしに、瞬時に検出して着座制御を行うことが必要。バルブ停止後の中・高速でのリフト開始も同様。
（５）過渡時の制御対応 − 急加速・急制御時のＦ／Ｂ制御の安定性（クランク角との時間スケールのズレ）。
（６）振動の影響 − エンジンの振動、スプリング振動等の影響。
（７）外乱要因に対する安定性 − カーボン噛み込み時の着座位置のＦ／Ｂエラーの可能性など。
（８）開閉タイミングと緩衝制御の両立 − 着座速度とタイミングの両者について、常にＦ／Ｂ制御を行うことが必要。
【０００７】
このような課題を制御のみで克服するのは困難であり、本発明はこのような問題点に着目してなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、内燃機関のバルブタイミング制御機構において、アーマチュアを電磁力により往復動させる一対のソレノイドを備える電磁アクチュエータと、アーマチュアを付勢支持する一対のスプリングと、アーマチュアの往復動により駆動される揺動カムを備え、機関運転条件に対応して、ソレノイドへの通電タイミング、期間を可変制御し、揺動カムを介してバルブをリフトさせ、揺動カムの回転角を検出して、バルブリフトを求め、電磁アクチュエータのフィードバック制御を行うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、上記内燃機関のバルブタイミング制御機構において、揺動カムの駆動力をタペットまたはロッカーアームを介してバルブに伝達すると共に、揺動カムとタペットまたはロッカーアームのフォロアとの間には、バルブがリフトしていない状態において、クリアランスを有するものとし、揺動カムに所定の揺動角の間はリフトをさせない円弧部分を形成したことを特徴とする。
【００１０】
また、上記内燃機関のバルブタイミング制御機構において、揺動カムは、カム部と揺動中心に支点を与えるロッカーシャフトから構成されると共に、ロッカーシャフト中心はタペット中心からオフセットさせ、揺動カムがバルブに最大リフトを与える条件において、バルブ軸心の延長線近傍で揺動カムとタペットが接触するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、上記内燃機関のバルブタイミング制御機構において、揺動カム先端が、アーマチュア側に位置するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関のバルブタイミング制御機構の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による内燃機関のバルブタイミング制御機構の一実施の形態を示す図である。
【００１４】
まず、図１を用いて構成を説明する。
タペット１５には、図示するような揺動カム１４が隣接して設けられており、この揺動カム１４を介して、アクチュエータのアーマチュア１１の往復動が、バルブ１７をリフトさせる構成となっている。また、この揺動カム１４は、図示するような角度センサにより揺動角を検出され、所定のバルブリフトを行っているかの確認（フィードバック）が与えられる。
【００１５】
図２に示すのは、バルブ１７がリフトしていない場合の例であり、アクチュエータのアーマチュア１１は、ソレノイド１２ａに引き付けられており、揺動カム１４の円弧部分が所定のクリアランスをもって、タペット１５に摺接している。この状態から、アーマチュア１１が図中右方に移動すると、図３に示すように、揺動カム１４はカムプロフィールのリフト開始部において、タペット１５と当接し、リフトが開始する。
【００１６】
ところで、カムには、通常、緩衝曲線をもってタペットをリフト開始させるようにリフト特性が設定されており、揺動カム１４の回転の初期においては、急激なリフト開始は防止される。
【００１７】
図４は、フルリフト時の状態で、アーマチュア１１はソレノイド１２ｂに吸引されており、揺動カム１４は図示の状態でホールドされる。バルブリフトを減少させるには、ソレノイド１２ｂの通電を解除して、アーマチュア１１を図中左方に移動させ、移動方向は逆になるが、図３に示される位置で、カムの緩衝曲線によって滑らかに着座することができる。
【００１８】
以上説明したように、リフト初期および着座時の緩衝機能は、揺動カムによって、従来のカムと同等の機械的信頼性をもって確実に保証することができる。そのため、アクチュエータとしては、作動タイミングの精度・応答性のみの確保に集中すればよく、高精度で応答性がよく、高い信頼性をもった電磁式可変動弁が可能となる。
【００１９】
図５に示すのは、揺動カム１４の取り付け状態を逆し、コンパンクト化を図った実施の形態である。
【００２０】
又、図６は、ロッカーアームタイプの動弁系に本発明を適用した場合の実施の形態である。
図中、符号１８はロッカーアーム、１９はフォロワ、２０はピボットである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、以上のような特徴をもつ構成としているため、リフト初期および着座時の緩衝機能を保証でき、高精度で応答性がよく、高い信頼性をもった電磁式可変動弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関のバルブタイミング制御機構の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態の説明図である。
【図３】一実施の形態の説明図である。
【図４】一実施の形態の説明図である。
【図５】他の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】他の実施の形態の構成を示す図である。
【図７】従来技術による電磁動弁の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１ アーマチュア
１２ａ，１２ｂ ソレノイド
１３ａ，１３ｂ スプリング
１４ 揺動カム
１５ タペット
１６ ロッカーシャフト
１７ バルブ
１８ ロッカーアーム
１９ フォロワ
２０ ピボット

Claims (4)

1. アーマチュアを電磁力により往復動させる一対のソレノイドを備える電磁アクチュエータと、
   前記アーマチュアを付勢支持する一対のスプリングと、
   前記アーマチュアの往復動により駆動される揺動カムを備え、
   機関運転条件に対応して、前記ソレノイドへの通電タイミング、期間を可変制御し、揺動カムを介してバルブをリフトさせ、
   前記揺動カムの回転角を検出して、バルブリフトを求め、前記電磁アクチュエータのフィードバック制御を行うようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御機構。
2. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御機構において、
   前記揺動カムの駆動力をタペットまたはロッカーアームを介してバルブに伝達すると共に、前記揺動カムと前記タペットまたは前記ロッカーアームのフォロアとの間には、バルブがリフトしていない状態において、クリアランスを有するものとし、前記揺動カムに所定の揺動角の間はリフトをさせない円弧部分を形成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御機構。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御機構において、
   前記揺動カムは、カム部と揺動中心に支点を与えるロッカーシャフトから構成されると共に、前記ロッカーシャフト中心は前記タペット中心からオフセットさせ、前記揺動カムが前記バルブに最大リフトを与える条件において、バルブ軸心の延長線近傍で前記揺動カムと前記タペットが接触するように構成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御機構。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御機構において、
   前記揺動カム先端が、前記アーマチュア側に位置するように構成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御機構。

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