JP3940572B2

JP3940572B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3940572B2
Application number: JP2001266739A
Authority: JP
Inventors: 常靖野原; 吉彦山田
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP2003074318A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁のバルブリフト特性を連続的に変更可能なバルブリフト特性変更機構を備えた内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例として、特開２０００−８７７１２号公報には、駆動部としての油圧シリンダにより制御軸を回転駆動することにより、吸気弁のバルブリフト特性を連続的に変更可能なバルブリフト特性変更機構が開示されている。制御軸のコントロールプレートには径方向に延びる切割状溝が形成され、この切割状溝に油圧シリンダのピンがスライド可能に係合している。従って、制御軸の角度に応じてピンが切割状溝内を移動することにより、油圧シリンダから制御軸への駆動力の増幅率が変化する。そして、機関の常用回転域での応答性を向上するために、コントロールプレートと油圧シリンダとが常用回転域で直交するように連携されている。つまり、吸気弁の作動角が比較的小さい常用回転域で、駆動部から制御軸への駆動力の増幅率（減速比）が小さくなるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気弁の作動角やバルブリフト等のバルブリフト特性の変更により吸入空気量の調整を行う場合、特にアイドル域や極低負荷域に対応する小バルブリフト特性のときに、制御軸をきめ細かく高精度に調整することが要求される。しかしながら、上記従来例のように、小バルブリフト特性に対応する機関常用域で、駆動力の増幅率が小さくなっていると、駆動部の変化量に対する制御軸の回転角度が大きくなり、制御軸の回転角度の分解能が低下するため、制御軸の微調整が困難となる。このため、アイドル域等における吸入空気量のきめ細かな調整が困難である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の内燃機関の可変動弁装置は、吸気弁の作動角及びバルブリフト量の少なくとも一方に相当するバルブリフト特性を連続的に変更可能なバルブリフト特性変更機構と、上記バルブリフト特性の変更時に、上記バルブリフト特性変更機構の制御軸を回転駆動する駆動部と、を有している。そして、上記駆動部が、駆動源と、この駆動源から制御軸へ駆動力を増幅して伝達する伝達機構と、所定の小バルブリフト特性の設定状態のときに、上記駆動源から制御軸への駆動力の増幅率が大きくなるように、上記制御軸の角度に応じて上記増幅率を変化させる増幅率変更機構と、を有している。
【０００５】
上記の小バルブリフト特性の設定状態とは、典型的にはアイドル域や極低負荷域で用いられる設定状態に対応しており、例えば作動角及び／又はバルブリフト量が所定値以下の領域である。このような小バルブリフト特性時の増幅率を相対的に大きくすることにより、制御軸の分解能が局所的に向上するとともに、駆動源及び伝達機構を実質的に大きくして、制御軸が動弁系から受ける反力等によって不用意に揺れることを抑制することができる。
【０００６】
特に、上記のバルブリフト特性変更機構により吸入空気量を調整する場合、アイドル域等の極低負荷域に対応する小バルブリフト特性時に、きめ細かな制御軸の調整が要求されるため、本発明が特に有効である。つまり、上記の小バルブリフト特性の設定状態は、吸入空気量が小さく、この吸入空気量の正確な微調整が要求される状態と言い換えることもできる。
【０００７】
好ましくは、制御軸の制御精度を向上するために、上記制御軸の角度を検知する第１のセンサと、上記駆動源又は伝達機構の変化量を検知する第２のセンサと、を有し、これら第１のセンサ及び第２のセンサの少なくとも一方のセンサ出力に基づいて、上記制御軸の角度をフィードバック制御する。
【０００８】
この場合、上記小バルブリフト特性のときには、上記第２のセンサのセンサ出力に基づいてフィードバック制御が行われるように構成することにより、センサ出力の分解能が向上し、制御軸角度をより正確にフィードバック補正することができる。
【０００９】
上記伝達機構は、典型的には、上記制御軸の直交方向に延びるねじ軸及びこのねじ軸にスライド可能に噛合するナットを有するボールねじ部と、上記駆動部の出力軸からねじ軸の一端へ回転動力を伝達する回転動力伝達部と、一端が制御軸に固定されるとともに他端がナットに回転可能に連結される制御プレートと、により構成される。このように、ボールねじ部等を利用して上記の伝達機構を機械的かつ簡素に構成できる。また、上記増幅率変更機構が、上記制御プレート及びナットの変位を許容するように、上記ねじ軸を出力軸まわりに回転可能に支持する支持部を有している。このように、支持部を利用して増幅率変更機構を機械的かつ簡素に構成できる。
【００１０】
上記バルブリフト特性変更機構の好ましい一例としては、クランクシャフトと連動して回転する駆動軸に揺動可能に支持される揺動カムと、上記駆動軸に偏心して設けられる駆動偏心部と、この駆動偏心部に回転可能に支持される第１のリンクと、上記制御軸に偏心して設けられる制御偏心部と、この制御偏心部に回転可能に支持されるとともに、一端で上記第１のリンクと連結するロッカーアームと、このロッカーアームの他端と上記揺動カムとを連携する第２のリンクと、を有している。このバルブリフト特性変更機構によれば、吸気弁の作動角とバルブリフト量の双方を連続的に変更できる。
【００１１】
より好ましくは、上記所定の小バルブリフト特性時において、制御軸の角度に対するバルブリフト特性の変化量を小さくして分解能を向上するために、制御偏心部の中心を、ほぼ駆動軸の回転中心と制御軸の回転中心を結んだ直線上に配置する。
【００１２】
また、吸気弁の作動角の中心位相を変更可能な位相変更機構を併用しても良い。この場合、吸気弁の開時期と閉時期を独立して調整することが可能となる。従って、例えばバルブリフト量が大きいときには主に吸気弁の閉時期をパラメータとして吸入空気量を容易かつ正確に調整し、バルブリフト量が小さい領域では主に作動角をパラメータとして吸入空気量を容易かつ正確に調整することが可能となる。
【００１３】
典型的には、機関のアイドル制御範囲の中で、吸気弁の作動角の変化に対する吸入空気量の変化が最も大きくなるときに、上記増幅率が最も高くなるように設定されている。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、小バルブリフト特性時の増幅率を大きくすることにより、この小バルブリフト特性時に、制御軸の分解能を向上するとともに、制御軸が動弁系から受ける反力等によって不用意に揺れることを抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量の双方のバルブリフト特性を変更可能なバルブリフト特性変更機構１１を示しており、図４及び図５は、このバルブリフト特性変更機構１１の制御軸１６を所定の角度範囲内で回転駆動する駆動部３０を示している。
【００１６】
先ず図１〜３を参照して、バルブリフト特性変更機構１１について説明する。シリンダヘッド１０には気筒列方向に延びる駆動軸１３及び制御軸１６が軸受ブラケット１４を介して回転可能に支持されている。駆動軸１３は、図外のクランクシャフトから回転動力が伝達され、このクランクシャフトに連動して軸回りに回転する。この駆動軸１３には、吸気弁１２のバルブリフタ１９を押し下げる揺動カム２０が各気筒毎に回転可能に外嵌・支持されている。この揺動カム２０は、図１及び図３に示すように、各気筒の一対のバルブリフタ１９にそれぞれ当接する一対のカム本体２０ａを、軸受ブラケット１４により回転可能に支持される円筒状のジャーナル部２０ｂで一体的に接続した構造となっている。
【００１７】
上記の駆動軸１３には、円筒状又は円柱状の駆動偏心軸部（駆動偏心部）１５が固定又は一体形成されている。各駆動偏心軸部１５の中心Ｘは駆動軸１３の回転中心Ｙに対して偏心しており、駆動偏心軸部１５の外周には、リング状の第１リンク２５が回転可能に外嵌している。つまり、第１リンク２５は駆動偏心軸部１５の中心Ｘまわりに回転可能に支持されている。また、制御軸１６には、円筒状又は円柱状の制御偏心軸部（制御偏心部）１７が各気筒毎に固定又は一体形成されており、制御偏心軸部１７の中心Ｐ１は制御軸１６の回転中心Ｐ２に対して偏心している。制御偏心軸部１７の外周には、ロッカーアーム１８の中央部が回転可能に外嵌している。つまり、ロッカーアーム１８は制御偏心軸部１７の中心Ｐ１まわりに回転可能に支持されている。ロッカーアーム１８の一端は第１連結ピン２７を介して第１リンク２５の先端に回転可能に連結されており、ロッカーアーム１８の他端は棒状の第２リンク２６の一端に第２連結ピン２８を介して回転可能に連結されている。第２リンク２６の他端は、第３連結ピン２９を介して揺動カム２０の一方のカム本体２０ａの先端に連結されている。
【００１８】
このような構成により、クランクシャフトの回転に連動して駆動軸１３が回転すると、第１リンク２５の回転中心となる駆動偏心軸部１５の中心Ｘが駆動軸１３の回転中心Ｙに対して回転し、この第１リンク２５，ロッカーアーム１８及び第２リンク２６を介して揺動カム２０が所定の角度範囲内で揺動する。この揺動する揺動カム２０がバルブリフタ１９に当接してこれを押圧することにより、このバルブリフタ１９を介して吸気弁１２が押し下げられて、吸気弁１２が開閉作動する。
【００１９】
また、後述する駆動部３０により制御軸１６の角度を変化させると、ロッカーアーム１８の揺動中心となる制御偏心軸部１７の中心Ｐ１が制御軸１６の回転中心Ｐ２に対して回転し、ロッカーアーム１８及びリンク２５，２６の姿勢が変化する。これにより、揺動カム２０の揺動特性が変化して、吸気弁１２のバルブリフト特性が変化する。具体的には、駆動軸１３の回転位相に対する吸気弁１２の作動角の位相が略一定のままで、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量の双方が連続的に変化する。
【００２０】
このような構成のバルブリフト特性変更機構１１は、吸気弁１２のバルブリフタ１９を押圧する揺動カム２０が駆動軸１３と同軸上に配置されているため、揺動カム２０と駆動軸１３との軸ズレ等を生じるおそれがなく、制御精度に優れていると共に、ロッカーアーム１８やリンク２５，２６を駆動軸１３の周囲に集約させて、機構のコンパクト化を図ることができる。また、駆動偏心軸部１５と第１リンク２５との軸受部や、制御偏心軸部１７とロッカーアーム１８との軸受部のように、部材間の連結部の多くが面接触となっているため、潤滑が行いやすく、耐久性，信頼性にも優れている。更に、固定カム及びカムシャフトを用いた一般的な既存の内燃機関に適用する場合にも、これら固定カム及びカムシャフトの位置に揺動カム２０及び駆動軸１３を配置すれば良く、レイアウトの変更が非常に少なくて済むため、その適用が容易である。そして、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量の双方を機関運転状態に応じて任意の大きさに連続的に調整できる。
【００２１】
次に、図４及び図５を参照して、制御軸１６の駆動部３０について説明する。この駆動部３０は、駆動源としてのモータ３１と、このモータ３１から制御軸１６へ駆動力を増幅して伝達する伝達機構３２と、を有している。モータ３１は、シリンダヘッド１０（図２，図３）側に固定されたハウジング３３に固定されており、このハウジング３３内に、軸回りに回転するモータ３１の出力軸３４が延在している。
【００２２】
伝達機構３２は、制御軸１６の直交方向に延びるねじ軸３６及びこのねじ軸３６の外周にスライド可能に噛合するナット３７を有するボールねじ部３５と、互いに直交する出力軸３４からねじ軸３６へ回転動力を伝達する回転動力伝達部としての第１傘歯車３８及び第２傘歯車３９と、ねじ軸３６に沿うナット３７の直進運動を回転運動に変換して制御軸１６へ伝達する制御プレート４０と、を有している。第１傘歯車３８は出力軸３４の先端に固定され、第２傘歯車３９はねじ軸３６の一端に固定され、両傘歯車３８，３９は互いに噛合している。制御プレート４０の一端は制御軸１６に固定され、他端はナット３７に回転可能に連結されている。ねじ軸３６は、支持部としての支持ブラケット４１を介して出力軸３４まわりに回転可能に支持されている。すなわち、支持ブラケット４１が第１ベアリング４２を介して出力軸３４に回転可能に支持されており、この支持ブラケット４１にねじ軸３６の一端が第２ベアリング４３を介して回転可能に支持されている。
【００２３】
上記の構成により、図外のエンジン制御部により機関運転状態に応じてモータ３１の出力軸３４が軸回りに回転駆動されると、この出力軸３４に直交するねじ軸３６が傘歯車３８，３９を介して回転し、このねじ軸３６に噛合するナット３７がねじ軸３６に沿ってスライドし、このナット３７に連結する制御プレート４０が揺動する。このように、伝達機構３２を構成する傘歯車３８，３９，ボールねじ部３５及び制御プレート４０により、モータ３１の出力軸３４から制御軸１６へ回転動力が増幅して伝達される。このとき、制御プレート４０の制御軸１６まわりの揺動変位やナット３７のスライド変位を許容するように、ねじ軸３６が出力軸３４まわりに回転する。これにより、バルブリフト特性変更機構１１の制御軸１６が回転して、吸気弁の作動角及びバルブリフト量が変更される。
【００２４】
このようなバルブリフト特性変更機構１１により吸気弁の作動角やバルブリフト量のようなバルブリフト特性を適切に制御することにより、従来では主としてスロットル弁により行なっていた吸入空気量の調整を、このバルブリフト特性変更機構１１で行うことも可能となる。ここで、作動角の変化率は、作動角が小さく吸入空気量が少ない領域で大きい傾向にある。このような吸入空気量が小さい領域は、機関運転状態で考えるとアイドル状態や極低負荷域等で主に使用される。このようなアイドル状態では、吸入空気量を精度良く微調整することが要求されるため、スロットル弁を備えた従来の内燃機関では、一般的に、アイドルスピードコントローラのようなスロットル弁とは別の空気量調整機構が設けられる。従って、本実施形態のようにバルブリフト特性変更機構１１によるバルブリフト特性の変更により吸入空気量を調整する場合、作動角やバルブリフト量が小さく、アイドル状態や極低負荷域で利用される所定の小バルブリフト特性のときに、制御軸１６の回転角度を精度良く微調整する必要がある。
【００２５】
また、制御軸１６はロッカーアーム１８を偏心した位置Ｐ１で回転可能に支持しているため、バルブリフト時にロッカーアーム１８へバルブスプリング等の反力が作用すると、制御軸１６には一定のトルクではなく変動トルク（回転トルク）が作用する。この変動トルクは制御軸１６を回転方向に保持している駆動部３０のボールねじ部３５やモータ３１に作用するため、この駆動部３０の保持力が小さいと変動トルクにより制御軸１６が不用意に回転（揺動）して、制御軸１６の回転角度が一定に保たれなくなり、制御軸１６を精度良く微調整することができない。しかながら、駆動部３０の保持力を高めるために、モータ３１から制御軸１６への回転動力の増幅率（言い換えるとギア比又は減速比）を、この小バルブリフト特性のときに要求されるレベルに一様に大きく設定すると、小バルブリフト特性以外の設定状態で、制御軸１６の分解能が不必要に高くなって、制御軸１６の応答性が低下し、好ましくない。
【００２６】
そこで本実施形態では、このような小バルブリフト特性の設定状態のときに、モータ３１から制御軸１６への駆動力の増幅率が部分的（一時的）に大きくなるように、制御軸１６の角度に応じて増幅率を変化させている。この駆動率の変化について、図６に示す一設定例を参照して説明する。なお、図６において、Ｐ０１は出力軸３４の回転中心、Ｐ０２は制御軸１６の回転中心、Ｐ０３は出力軸３４と制御プレート４０との連結中心（ナット３７の連結中心）、３６ａはＰ０１とＰ０３とを結ぶねじ軸３６のリンク中心線、４０ａはＰ０２とＰ０３を結ぶ制御プレート４０のリンク中心線、ＬはＰ０２，Ｐ０３間の制御プレート４０のプレート腕長さ、にそれぞれ対応している。また、出力軸３４と制御プレート４０との連結中心Ｐ０３の軌跡は、中心をＰ０２、半径をＬとする円周上に存在する。
【００２７】
上記の増幅率に対応する駆動部３０のギア比、つまりモータ出力軸３４の回転トルクに対する制御軸１６の回転トルクの比は、制御プレート４０のリンク中心線４０ａと、ねじ軸３６のリンク中心線３６ａと、のなす角度（絶対値）αに応じて変化する。言い換えると、回転中心Ｐ０２からねじ軸３６のリンク中心線３６ａまでの距離に相当する実腕長さＬＡ，ＬＢに応じてギア比が変化する。つまり、実腕長さＬＡ，ＬＢの変化を許容するボールねじ部３５，制御プレート４０及び支持ブラケット４１が、制御軸１６の角度に応じて増幅率を変化させる増幅率変更機構を構成している。
【００２８】
そして、連結中心Ｐ０３が、αが９０°となる位置Ａにあるとき、トルク伝達を行なう実腕長さＬＡがプレート腕長さＬと等しくなって最も長くなり、駆動力の増幅率（ギア比）が最も大きくなり、出力軸３４の回転変化量に対する制御軸１６の回転変化量が最も小さくなる。この位置Ａの状態を、作動角及びバルブリフト量が最も小さい最小バルブリフト特性に設定する。この設定状態から制御軸１６を反時計回りに回動すると、実腕長さがプレート腕長さＬよりも徐々に小さくなっていき、連結中心Ｐ０３が位置Ｂまで移動すると、実腕長さはＬＢとなる。このように、制御軸１６をバルブリフ特性が大きくなる方向（図６の反時計回り方向）へ回転するに従って増幅率やギア比が小さくなり、逆に制御軸１６を最小バルブリフト特性の方向（図６の時計回り方向）へ回転するに従って増幅率やギア比が大きくなる。従って、バルブリフト特性が小さい状態における制御軸１６の制御精度の向上と、バルブリフト特性が大きい状態における制御軸１６の応答性の向上と、の両立を図ることができる。つまり、バルブリフト特性が大きい領域での応答性を犠牲にすることなく、吸入空気量の高精度な微調整が要求される小バルブリフト特性における制御軸１６の分解能を向上することができる。
【００２９】
再び図４を参照して、制御軸１６の一端に、この制御軸１６の回転角度を検知する制御軸角度センサ（第１のセンサ）４５を設け、この制御軸角度センサ４５のセンサ出力に基づいて、制御軸１６の角度をフィードバック制御することにより、制御軸１６の角度をある程度精度良く補正することが可能である。しかしながら、本実施形態のように、小バルブリフト特性のときの増幅率が大きく設定されていると、この小バルブリフト特性のときには、駆動部３０の出力軸３４の回転角度に対する制御軸１６の回転角度が小さいため、制御軸角度センサ４５の出力分解能が低くなり、その精度が低下する傾向にある。
【００３０】
そこで好ましくは、駆動部３０の出力軸３４の回転角度を検知する出力軸角度センサ（第２のセンサ）４６を設け、小バルブリフト特性のときには、この出力軸角度センサ４６のセンサ出力に基づいて、制御軸１６の角度をフィードバック制御する。これにより、小バルブリフト特性のときにも、制御軸１６の角度を高精度にフィードバック制御することができる。図７に示すフローチャートを参照して簡単に説明すると、先ずＳ（ステップ）１では、機関回転数，吸入空気量及び制御軸角度センサ４５の第１のセンサ出力等を読み込む。続くＳ２では小作動角微調整範囲、すなわち小バルブリフト特性の設定状態であるかが判定される。小作動角微調整範囲でなければ、Ｓ３〜５へ進み、制御軸角度センサ４５の第１のセンサ出力及び予め設定される第１のマップ等に基づいてモータ３１の出力ＰＭＷが算出される。一方、小作動角微調整範囲であれば、Ｓ６〜９へ進み、出力軸角度センサ４６の第２のセンサ出力及び予め設定される第２のマップ等に基づいてモータ３１の出力ＰＭＷが算出される。
【００３１】
次に図８及び図９を参照して、低回転時にバルブ反力等に起因して制御軸１６に加わる力Ｆ１２について考察する。ロッカーアーム１８には、各リンク２５，２６から作用する力Ｆ１，Ｆ２の合力Ｆ１２が、制御偏心軸部１７の偏心中心Ｐ１に相当するロッカーアーム１８の回転中心に作用する。この合力Ｆ１２が、制御軸１６の回転中心Ｐ２まわりの回転トルクとして制御軸１６に作用する。ここで、リンク２５，２６のロッカーアーム１８と連結する端部と反対側の端部が駆動軸１３の回転中心Ｙの近傍に配置されている等の関係で、合力Ｆ１２のベクトル方向は、駆動軸１３の中心Ｙと制御軸１６の回転中心Ｐ２を結ぶ直線Ｌ０とほぼ平行となる。また、回転中心Ｐ２から合力Ｆ１２のベクトル線までの腕長さをＬ１２とすると、ロッカーアーム１８側から制御軸１６へ加わる回転トルクの大きさは、Ｆ１２とＬ１２とを乗じた値Ｆ１２×Ｌ１２となる。従って、所定の小バルブリフト特性における偏心中心Ｐ１がほぼ直線Ｌ０に位置するように設定することにより、腕長さＬ１２を十分に小さくして、制御軸１６へ作用する回転トルクを有効に抑制することができる。この結果、精度が要求される小バルブリフト特性のときに、バルブ反力等に起因する制御軸１６の振れを有効に抑制することができる。
【００３２】
次に、吸気弁の作動角と吸入空気量（空気流量）との関係について、図１０を参照して説明する。一般的に作動角が大きくなるに従って吸入空気量は増加する。ここで、アイドル制御範囲（アイドル状態）に対応する所定の小作動角領域（小バルブリフト特性）Ｅ０〜Ｅ２の中でも、作動角が極めて小さい領域Ｅ０〜Ｅ１ではバルブリフト量も非常に小さいため、作動角の変化に対する吸入空気流量の変化の傾き（割合）が比較的小さいが、作動角が大きくなるに従って、上記傾きが徐々に大きくなり、小作動角領域Ｅ０〜Ｅ２の中で作動角が最も大きくなる状態Ｅ２のときに、上記傾きが最も大きくなる。そして、この小作動角領域Ｅ０〜Ｅ２を越えて更に作動角が増加すると、吸気弁の閉時期が下死点に近づく等の関係で、上記傾きは再び小さくなるという傾向がある。
【００３３】
従って、アイドル制御範囲における吸入空気量のきめ細かい微調整を行うためには、アイドル制御範囲Ｅ０〜Ｅ２の中で、作動角の変化に対する吸入空気量の変化の傾き（割合）が最も大きい作動角（バルブリフト特性）の設定状態Ｅ２のときに、出力軸３４から制御軸１６への増幅率を最も大きくすれば良い。この設定例を図１１に示す。なお、符号の意味等は図６と同様である。この図１１に示すように、作動角の変化に対する吸入空気流量の変化が最も大きい作動角の設定状態で、連結中心Ｐ０３が点Ｅ２に位置し、駆動部３０のギア比すなわち増幅率が最も高くなるように設定している。
【００３４】
また、制御軸１６が小作動角方向（点Ｅ０へ向かう方向、図の時計回り方向）へ回転するに従って、連結中心Ｐ０３が出力軸３４の回転中心Ｐ０１へ近づくように設定されている。これにより、作動角が小さくなるに従って、ねじ軸３６の実質的になリンク長さ（Ｐ０１，Ｐ０３間の長さ）が短くなって、その剛性が高くなり、バルブ反力等に対する制御軸１６の振れを有効に抑制できる。
【００３５】
また、クランクシャフトや駆動軸１３の回転位相に対する吸気弁の作動角の中心位相を変化させる位相変更機構を、上記のバルブリフト特性変更機構１１と併用しても良い。この場合、吸気弁の開時期及び閉時期を互いに独立して調整でき、より高精度な吸入空気量の調整を実現できる。例えば、作動角及びバルブリフト量が大きい大バルブリフト特性の状況では、筒内圧が吸気ポート内の圧力とほぼ等しくなるため、吸入空気流量は吸気弁閉時期に大きく依存する。従って、主に吸気弁閉時期をパラメータとすることにより吸入空気量を容易かつ正確に調整できる。これに対し、作動角及びバルブリフト量が小さい小バルブリフト特性で、吸気弁開時期を上死点後に設定すると、吸気弁開時期の筒内圧が吸気ポート内の圧力よりも低くなり、吸気弁の開口部が一種の絞り部として機能し、筒内へ吸い込まれる吸入空気の流速が略一定となるため、吸入空気量は主に作動角に依存する。従って、主に作動角をパラメータとすることにより、吸入空気量を容易かつ正確に調整できる。
【００３６】
以上のように本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形，変更を含むものである。例えば、上記の実施形態では、第２のセンサとしてモータ３１の出力軸３４の回転角度を検出する出力軸角度センサ４６が用いられているが、これに代えて、傘歯車３８，３９やねじ軸３６等の伝達機構３２の変位を検出するセンサを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変動弁装置のバルブリフト特性変更機構を示す概略斜視図。
【図２】図１のバルブリフト特性変更機構の正面対応図。
【図３】図１のバルブリフト特性変更機構の側面対応図。
【図４】図１のバルブリフト特性変更機構の制御軸を回転駆動する駆動部を示す断面対応図。
【図５】図４の駆動部の正面対応図。
【図６】駆動部から制御軸への駆動力の増幅率（ギア比）の一設定例を示す特性図。
【図７】制御軸のフィードバック制御の流れを示すフローチャート。
【図８】ロッカーアームへ作用する合力を示す説明図。
【図９】制御軸へ作用する回転トルクを示す説明図。
【図１０】作動角と吸入空気流量の関係を示すグラフ。
【図１１】駆動部から制御軸への駆動力の増幅率（ギア比）の他の設定例を示す特性図。
【符号の説明】
１１…バルブリフト特性変更機構
１６…制御軸
３０…駆動部
３１…モータ（駆動源）
３２…伝達機構
３４…出力軸
３５…ボールねじ部
３６…ねじ軸
３７…ナット
３８，３９…傘歯車（回転動力伝達部）
４０…制御プレート
４１…支持ブラケット（支持部）
４５…制御軸角度センサ（第１のセンサ）
４６…出力軸角度センサ（第２のセンサ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine including a valve lift characteristic changing mechanism capable of continuously changing a valve lift characteristic of an intake valve.
[0002]
[Prior art]
As a conventional example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-87712 discloses a valve lift characteristic changing mechanism capable of continuously changing the valve lift characteristic of an intake valve by rotationally driving a control shaft by a hydraulic cylinder as a drive unit. Has been. The control plate of the control shaft is formed with a slit-like groove extending in the radial direction, and a pin of the hydraulic cylinder is slidably engaged with the slit-like groove. Therefore, when the pin moves in the slit groove according to the angle of the control shaft, the amplification factor of the driving force from the hydraulic cylinder to the control shaft changes. In order to improve the responsiveness in the normal rotation range of the engine, the control plate and the hydraulic cylinder are linked so as to be orthogonal to each other in the normal rotation range. That is, it is configured such that the amplification factor (reduction ratio) of the driving force from the drive unit to the control shaft is small in the normal rotation range where the operating angle of the intake valve is relatively small.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when adjusting the intake air amount by changing the valve lift characteristics such as the intake valve operating angle and valve lift, etc., especially when the small valve lift characteristics corresponding to the idle range and extremely low load range, It is required to adjust with high accuracy. However, if the gain of the driving force is small in the engine normal range corresponding to the small valve lift characteristic as in the conventional example above, the rotation angle of the control shaft with respect to the amount of change in the drive unit becomes large, and the control shaft Since the resolution of the rotation angle is reduced, fine adjustment of the control axis becomes difficult. For this reason, it is difficult to finely adjust the intake air amount in an idle region or the like.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of such problems. That is, the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a valve lift characteristic changing mechanism capable of continuously changing a valve lift characteristic corresponding to at least one of an operating angle and a valve lift amount of the intake valve, and the valve lift characteristic. And a drive unit that rotationally drives the control shaft of the valve lift characteristic changing mechanism. When the driving unit is in a driving state, a transmission mechanism that amplifies and transmits a driving force from the driving source to the control shaft, and a predetermined small valve lift characteristic setting state, the driving source to the control shaft. And an amplification factor changing mechanism that changes the amplification factor according to the angle of the control shaft so that the amplification factor of the driving force increases.
[0005]
The setting state of the above-described small valve lift characteristic typically corresponds to a setting state used in an idle region or an extremely low load region. For example, in a region where the operating angle and / or the valve lift amount is a predetermined value or less. is there. By relatively increasing the amplification factor at the time of such a small valve lift characteristic, the resolution of the control shaft is locally improved, the drive source and the transmission mechanism are substantially enlarged, and the control shaft is operated by the valve. Inadvertent shaking due to reaction force received from the system can be suppressed.
[0006]
In particular, when the intake air amount is adjusted by the above-described valve lift characteristic changing mechanism, fine adjustment of the control shaft is required at the time of a small valve lift characteristic corresponding to an extremely low load range such as an idle range. It is particularly effective. That is, the setting state of the small valve lift characteristic can be rephrased as a state where the intake air amount is small and accurate fine adjustment of the intake air amount is required.
[0007]
Preferably, in order to improve the control accuracy of the control shaft, it has a first sensor that detects the angle of the control shaft, and a second sensor that detects the amount of change of the drive source or the transmission mechanism, Based on the output of at least one of the first sensor and the second sensor, the angle of the control shaft is feedback-controlled.
[0008]
In this case, in the case of the small valve lift characteristics, the feedback control is performed based on the sensor output of the second sensor, so that the resolution of the sensor output is improved and the control shaft angle is more accurately fed back. It can be corrected.
[0009]
The transmission mechanism typically includes a screw shaft extending in a direction orthogonal to the control shaft and a ball screw portion having a nut slidably engaged with the screw shaft, and an output shaft of the drive portion to one end of the screw shaft. A rotational power transmission unit that transmits rotational power, and a control plate having one end fixed to the control shaft and the other end rotatably connected to the nut. In this way, the transmission mechanism can be mechanically and simply configured using a ball screw portion or the like. The amplification factor changing mechanism has a support portion that supports the screw shaft so as to be rotatable around the output shaft so as to allow displacement of the control plate and the nut. Thus, the amplification factor changing mechanism can be mechanically and simply configured using the support portion.
[0010]
As a preferred example of the valve lift characteristic changing mechanism, a swing cam that is swingably supported by a drive shaft that rotates in conjunction with a crankshaft, a drive eccentric portion that is eccentrically provided on the drive shaft, and this drive A first link rotatably supported by the eccentric part, a control eccentric part provided eccentric to the control shaft, and rotatably supported by the control eccentric part and connected to the first link at one end And a second link that links the other end of the rocker arm and the swing cam. According to this valve lift characteristic changing mechanism, both the operating angle of the intake valve and the valve lift amount can be changed continuously.
[0011]
More preferably, at the predetermined small valve lift characteristic, in order to improve the resolution by reducing the change amount of the valve lift characteristic with respect to the angle of the control shaft, the center of the control eccentric part is substantially the rotation center of the drive shaft. It is arranged on a straight line connecting the rotation centers of the control shaft.
[0012]
Further, a phase changing mechanism that can change the center phase of the operating angle of the intake valve may be used in combination. In this case, the opening timing and closing timing of the intake valve can be adjusted independently. Therefore, for example, when the valve lift amount is large, the intake air amount is adjusted easily and accurately mainly using the closing timing of the intake valve as a parameter, and in the region where the valve lift amount is small, the intake air amount is easily set using the operating angle as a parameter. It becomes possible to adjust accurately.
[0013]
Typically, the amplification factor is set to be the highest when the change in the intake air amount with respect to the change in the operation angle of the intake valve becomes the largest in the engine idle control range.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by increasing the amplification factor at the time of the small valve lift characteristic, the resolution of the control shaft is improved and the reaction force that the control shaft receives from the valve operating system at the time of the small valve lift characteristic. It is possible to suppress inadvertent shaking due to the like.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 show a valve lift characteristic changing mechanism 11 that can change the valve lift characteristics of both the operating angle and the valve lift amount of the intake valve 12, and FIGS. 4 and 5 show this valve lift characteristic change. The drive part 30 which rotationally drives the control shaft 16 of the mechanism 11 within a predetermined angle range is shown.
[0016]
First, the valve lift characteristic changing mechanism 11 will be described with reference to FIGS. A drive shaft 13 and a control shaft 16 extending in the cylinder row direction are rotatably supported by the cylinder head 10 via a bearing bracket 14. The drive shaft 13 receives rotational power from a crankshaft (not shown) and rotates about the axis in conjunction with the crankshaft. A swing cam 20 that pushes down the valve lifter 19 of the intake valve 12 is externally fitted and supported on the drive shaft 13 so as to be rotatable for each cylinder. As shown in FIGS. 1 and 3, the swing cam 20 includes a cylindrical journal portion that rotatably supports a pair of cam main bodies 20 a that are in contact with a pair of valve lifters 19 of each cylinder by a bearing bracket 14. The structure is integrally connected at 20b.
[0017]
A cylindrical or columnar drive eccentric shaft portion (drive eccentric portion) 15 is fixed to or integrally formed with the drive shaft 13. The center X of each drive eccentric shaft portion 15 is eccentric with respect to the rotation center Y of the drive shaft 13, and a ring-shaped first link 25 is rotatably fitted on the outer periphery of the drive eccentric shaft portion 15. . That is, the first link 25 is supported so as to be rotatable around the center X of the drive eccentric shaft portion 15. The control shaft 16 has a cylindrical or columnar control eccentric shaft portion (control eccentric portion) 17 fixed or integrally formed for each cylinder. The center P1 of the control eccentric shaft portion 17 is the center of the control shaft 16. It is eccentric with respect to the rotation center P2. A central portion of the rocker arm 18 is rotatably fitted on the outer periphery of the control eccentric shaft portion 17. That is, the rocker arm 18 is supported so as to be rotatable around the center P <b> 1 of the control eccentric shaft portion 17. One end of the rocker arm 18 is rotatably connected to the tip of the first link 25 via the first connecting pin 27, and the other end of the rocker arm 18 is connected to one end of the rod-like second link 26 with the second connecting pin 28. It is connected via a rotation. The other end of the second link 26 is connected to the tip of one cam body 20 a of the swing cam 20 via a third connecting pin 29.
[0018]
With this configuration, when the drive shaft 13 rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft, the center X of the drive eccentric shaft portion 15 serving as the rotation center of the first link 25 rotates with respect to the rotation center Y of the drive shaft 13. The swing cam 20 swings within a predetermined angle range via the first link 25, the rocker arm 18, and the second link 26. When this swinging swing cam 20 contacts and presses the valve lifter 19, the intake valve 12 is pushed down via the valve lifter 19, and the intake valve 12 is opened and closed.
[0019]
Further, when the angle of the control shaft 16 is changed by a drive unit 30 described later, the center P1 of the control eccentric shaft portion 17 serving as the rocking center of the rocker arm 18 rotates with respect to the rotation center P2 of the control shaft 16, and the rocker The postures of the arm 18 and the links 25 and 26 change. As a result, the swing characteristic of the swing cam 20 changes, and the valve lift characteristic of the intake valve 12 changes. Specifically, both the operating angle of the intake valve 12 and the valve lift amount continuously change while the phase of the operating angle of the intake valve 12 with respect to the rotational phase of the drive shaft 13 remains substantially constant.
[0020]
In the valve lift characteristic changing mechanism 11 having such a configuration, the swing cam 20 that presses the valve lifter 19 of the intake valve 12 is disposed coaxially with the drive shaft 13. There is no risk of shaft misalignment and the like, and the control accuracy is excellent, and the rocker arm 18 and the links 25 and 26 are gathered around the drive shaft 13 to make the mechanism compact. Further, many of the connecting portions between the members are in surface contact, such as the bearing portion of the drive eccentric shaft portion 15 and the first link 25 and the bearing portion of the control eccentric shaft portion 17 and the rocker arm 18. It is easy to lubricate and has excellent durability and reliability. Further, when applied to a general existing internal combustion engine using a fixed cam and a camshaft, the swing cam 20 and the drive shaft 13 may be disposed at the positions of the fixed cam and the camshaft, and the layout can be changed. Is very easy to apply. Then, both the operating angle and the valve lift amount of the intake valve 12 can be continuously adjusted to an arbitrary magnitude according to the engine operating state.
[0021]
Next, the drive unit 30 of the control shaft 16 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. This drive unit 30 serves as a drive source of A motor 31 and a transmission mechanism 32 that amplifies and transmits a driving force from the motor 31 to the control shaft 16 are provided. The motor 31 is fixed to a housing 33 fixed to the cylinder head 10 (FIGS. 2 and 3), and an output shaft 34 of the motor 31 that rotates about the axis extends in the housing 33. .
[0022]
The transmission mechanism 32 includes a screw shaft 36 extending in an orthogonal direction of the control shaft 16 and a ball screw portion 35 having a nut 37 slidably engaged with the outer periphery of the screw shaft 36, and an output shaft 34 orthogonal to the screw shaft 36. A control plate 40 that converts the linear movement of the nut 37 along the screw shaft 36 into a rotational motion and transmits the rotational motion to the control shaft 16 as a rotational power transmission unit that transmits rotational power. And have. The first bevel gear 38 is fixed to the tip of the output shaft 34, the second bevel gear 39 is fixed to one end of the screw shaft 36, and both the bevel gears 38 and 39 mesh with each other. One end of the control plate 40 is fixed to the control shaft 16, and the other end is rotatably connected to the nut 37. The screw shaft 36 is rotatably supported around the output shaft 34 via a support bracket 41 as a support portion. That is, the support bracket 41 is rotatably supported by the output shaft 34 via the first bearing 42, and one end of the screw shaft 36 is rotatably supported by the support bracket 41 via the second bearing 43. .
[0023]
With the above configuration, when the output shaft 34 of the motor 31 is rotated around the shaft according to the engine operating state by the engine control unit (not shown), the screw shaft 36 orthogonal to the output shaft 34 is moved to the bevel gears 38, 39. , The nut 37 engaging with the screw shaft 36 slides along the screw shaft 36, and the control plate 40 connected to the nut 37 swings. Thus, the rotational power is amplified and transmitted from the output shaft 34 of the motor 31 to the control shaft 16 by the bevel gears 38 and 39, the ball screw portion 35, and the control plate 40 constituting the transmission mechanism 32. At this time, the screw shaft 36 rotates around the output shaft 34 so as to allow the rocking displacement of the control plate 40 around the control shaft 16 and the sliding displacement of the nut 37. As a result, the control shaft 16 of the valve lift characteristic changing mechanism 11 rotates to change the operating angle and valve lift amount of the intake valve.
[0024]
By appropriately controlling the valve lift characteristics such as the operating angle of the intake valve and the valve lift amount by the valve lift characteristic changing mechanism 11 as described above, the adjustment of the intake air amount which has been mainly performed by the throttle valve in the past can be performed. It can also be performed by the valve lift characteristic changing mechanism 11. Here, the change rate of the operating angle tends to be large in a region where the operating angle is small and the amount of intake air is small. Such a region where the intake air amount is small is mainly used in an idle state, an extremely low load region, or the like when the engine is operating. In such an idle state, it is required to finely adjust the intake air amount with high accuracy. Therefore, in a conventional internal combustion engine equipped with a throttle valve, it is generally different from a throttle valve such as an idle speed controller. An air amount adjusting mechanism is provided. Therefore, when the intake air amount is adjusted by changing the valve lift characteristic by the valve lift characteristic changing mechanism 11 as in the present embodiment, the operating angle and the valve lift amount are small, and the predetermined amount used in an idle state or an extremely low load range. In the case of the small valve lift characteristic, it is necessary to finely adjust the rotation angle of the control shaft 16 with high accuracy.
[0025]
Further, since the control shaft 16 rotatably supports the rocker arm 18 at the eccentric position P1, if a reaction force such as a valve spring acts on the rocker arm 18 during valve lift, the control shaft 16 has a constant torque. Fluctuating torque (rotational torque) acts. Since this fluctuating torque acts on the ball screw part 35 and the motor 31 of the drive unit 30 that holds the control shaft 16 in the rotation direction, the control shaft 16 is not prepared due to the fluctuating torque if the holding force of the drive unit 30 is small. Thus, the rotation angle of the control shaft 16 cannot be kept constant, and the control shaft 16 cannot be finely adjusted with high accuracy. However, in order to increase the holding force of the drive unit 30, the amplification factor (in other words, the gear ratio or the reduction ratio) of the rotational power from the motor 31 to the control shaft 16 is a level required for this small valve lift characteristic. If it is set to be uniformly large, the resolution of the control shaft 16 becomes unnecessarily high in a setting state other than the small valve lift characteristic, and the response of the control shaft 16 is lowered, which is not preferable.
[0026]
Therefore, in the present embodiment, in such a small valve lift characteristic setting state, the control shaft 16 is controlled so that the amplification factor of the driving force from the motor 31 to the control shaft 16 is partially (temporarily) increased. The amplification factor is changed according to the angle. This change in drive rate will be described with reference to a setting example shown in FIG. In FIG. 6, P01 is the rotation center of the output shaft 34, P02 is the rotation center of the control shaft 16, P03 is the connection center of the output shaft 34 and the control plate 40 (connection center of the nut 37), and 36a is P01 and P03. , 40a is a link center line of the control plate 40 connecting P02 and P03, and L is a plate arm length of the control plate 40 between P02 and P03. Further, the locus of the connection center P03 between the output shaft 34 and the control plate 40 exists on the circumference having the center P02 and the radius L.
[0027]
The gear ratio of the drive unit 30 corresponding to the amplification factor, that is, the ratio of the rotational torque of the control shaft 16 to the rotational torque of the motor output shaft 34, is determined by the link center line 40a of the control plate 40 and the link center line of the screw shaft 36. It changes according to the angle (absolute value) α formed by 36a. In other words, the gear ratio changes according to the actual arm lengths LA and LB corresponding to the distance from the rotation center P02 to the link center line 36a of the screw shaft 36. That is, the ball screw portion 35 that allows the actual arm lengths LA and LB to change, the control plate 40, and the support bracket 41 constitute an amplification factor changing mechanism that changes the amplification factor according to the angle of the control shaft 16. .
[0028]
When the connection center P03 is at a position A at which α is 90 °, the actual arm length LA for torque transmission becomes equal to the plate arm length L and becomes the longest, and the amplification factor of the driving force (gear ratio) ) Is the largest, and the rotational change amount of the control shaft 16 with respect to the rotational change amount of the output shaft 34 is the smallest. The state at position A is set to the minimum valve lift characteristic with the smallest operating angle and valve lift amount. When the control shaft 16 is rotated counterclockwise from this set state, the actual arm length gradually becomes smaller than the plate arm length L. When the connection center P03 moves to the position B, the actual arm length is LB. Thus, as the control shaft 16 is rotated in the direction in which the valve riff characteristic is increased (counterclockwise direction in FIG. 6), the gain and the gear ratio are decreased. (6 clockwise direction), the gain and the gear ratio increase. Therefore, it is possible to achieve both improvement in control accuracy of the control shaft 16 in a state where the valve lift characteristic is small and improvement in response of the control shaft 16 in a state where the valve lift characteristic is large. That is, it is possible to improve the resolution of the control shaft 16 in the small valve lift characteristic that requires high-precision fine adjustment of the intake air amount without sacrificing responsiveness in a region where the valve lift characteristic is large.
[0029]
Referring to FIG. 4 again, one end of the control shaft 16 is provided with a control shaft angle sensor (first sensor) 45 that detects the rotation angle of the control shaft 16, and based on the sensor output of the control shaft angle sensor 45. Thus, it is possible to correct the angle of the control shaft 16 with a certain degree of accuracy by feedback control of the angle of the control shaft 16. However, if the amplification factor in the small valve lift characteristic is set large as in this embodiment, the rotation of the control shaft 16 with respect to the rotation angle of the output shaft 34 of the drive unit 30 in the small valve lift characteristic. Since the angle is small, the output resolution of the control axis angle sensor 45 tends to be low, and the accuracy tends to decrease.
[0030]
Therefore, preferably, an output shaft angle sensor (second sensor) 46 for detecting the rotation angle of the output shaft 34 of the drive unit 30 is provided. When the valve lift characteristic is small, based on the sensor output of the output shaft angle sensor 46. The angle of the control shaft 16 is feedback controlled. Thereby, the angle of the control shaft 16 can be feedback-controlled with high accuracy even in the case of the small valve lift characteristic. Briefly described with reference to the flowchart shown in FIG. 7, first, in S (step) 1, the engine speed, the intake air amount, the first sensor output of the control shaft angle sensor 45 and the like are read. In subsequent S2, it is determined whether or not the small operating angle fine adjustment range, that is, the small valve lift characteristic is set. If it is not the small operating angle fine adjustment range, the process proceeds to S3 to S5, and the output PMW of the motor 31 is calculated based on the first sensor output of the control shaft angle sensor 45, the first map set in advance, and the like. On the other hand, if it is in the small operating angle fine adjustment range, the process proceeds to S6 to S9, and the output PMW of the motor 31 is calculated based on the second sensor output of the output shaft angle sensor 46, the preset second map, and the like. The
[0031]
Next, with reference to FIGS. 8 and 9, the force F12 applied to the control shaft 16 due to the valve reaction force at the time of low rotation will be considered. The resultant force F12 of the forces F1 and F2 acting from the links 25 and 26 acts on the rocker arm 18 on the rotation center of the rocker arm 18 corresponding to the eccentric center P1 of the control eccentric shaft portion 17. This resultant force F12 acts on the control shaft 16 as a rotational torque around the rotation center P2 of the control shaft 16. Here, the vector direction of the resultant force F12 is determined by the relationship that the end of the link 25, 26 opposite to the end connected to the rocker arm 18 is disposed in the vicinity of the rotation center Y of the drive shaft 13, etc. It is substantially parallel to a straight line L0 connecting the center Y of the shaft 13 and the rotation center P2 of the control shaft 16. If the arm length from the rotation center P2 to the vector line of the resultant force F12 is L12, the magnitude of the rotational torque applied to the control shaft 16 from the rocker arm 18 side is a value F12 × L12 obtained by multiplying F12 and L12. Become. Therefore, by setting the eccentric center P1 in the predetermined small valve lift characteristic to be positioned substantially on the straight line L0, the arm length L12 is sufficiently reduced, and the rotational torque acting on the control shaft 16 is effectively suppressed. be able to. As a result, it is possible to effectively suppress the shake of the control shaft 16 due to the valve reaction force or the like when the small valve lift characteristic requires high accuracy.
[0032]
Next, the relationship between the operating angle of the intake valve and the intake air amount (air flow rate) will be described with reference to FIG. In general, the amount of intake air increases as the operating angle increases. Here, among the predetermined small operating angle regions (small valve lift characteristics) E0 to E2 corresponding to the idle control range (idle state), the valve lift amount is very small in the regions E0 to E1 where the operating angle is extremely small. Although the inclination (ratio) of the change in the intake air flow rate with respect to the change in the operating angle is relatively small, the inclination gradually increases as the operating angle increases, and the operating angle is the largest in the small operating angle regions E0 to E2. In the increasing state E2, the inclination becomes the largest. Then, when the operating angle further increases beyond the small operating angle region E0 to E2, the inclination tends to decrease again because the closing timing of the intake valve approaches the bottom dead center.
[0033]
Accordingly, in order to finely adjust the intake air amount in the idle control range, the operating angle (in which the inclination (ratio) of the change in the intake air amount with respect to the change in the operating angle is the largest in the idle control range E0 to E2). In the setting state E2 of the valve lift characteristic), the amplification factor from the output shaft 34 to the control shaft 16 may be maximized. An example of this setting is shown in FIG. In addition, the meaning of a code | symbol etc. is the same as that of FIG. As shown in FIG. 11, the connection center P03 is located at the point E2 in the operating angle setting state in which the change in the intake air flow rate is the largest with respect to the change in the operating angle, and the gear ratio, that is, the amplification factor of the drive unit 30 is the highest. It is set to be.
[0034]
Further, the connection center P03 is set so as to approach the rotation center P01 of the output shaft 34 as the control shaft 16 rotates in the small operating angle direction (direction toward the point E0, clockwise direction in the figure). As a result, as the operating angle decreases, the substantial link length (the length between P01 and P03) of the screw shaft 36 becomes shorter and its rigidity increases, and the control shaft 16 against the valve reaction force and the like increases. Shake can be effectively suppressed.
[0035]
Further, a phase changing mechanism that changes the center phase of the operating angle of the intake valve with respect to the rotational phase of the crankshaft or the drive shaft 13 may be used in combination with the valve lift characteristic changing mechanism 11 described above. In this case, the opening timing and closing timing of the intake valve can be adjusted independently of each other, and more accurate adjustment of the intake air amount can be realized. For example, in the situation of a large valve lift characteristic in which the operating angle and the valve lift amount are large, the in-cylinder pressure becomes substantially equal to the pressure in the intake port, so the intake air flow rate greatly depends on the intake valve closing timing. Therefore, the intake air amount can be easily and easily made mainly by using the intake valve closing timing as a parameter. correct Can be adjusted. On the other hand, if the intake valve opening timing is set after top dead center with a small valve lift characteristic with a small operating angle and valve lift amount, the cylinder pressure at the intake valve opening timing will be lower than the pressure in the intake port, and the intake valve The opening portion functions as a kind of throttle portion, and the flow rate of the intake air sucked into the cylinder is substantially constant, so that the intake air amount mainly depends on the operating angle. Therefore, the amount of intake air can be reduced easily and mainly by using the operating angle as a parameter. correct Can be adjusted.
[0036]
As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes. For example, in the above embodiment, the output shaft angle sensor 46 that detects the rotation angle of the output shaft 34 of the motor 31 is used as the second sensor, but instead, the bevel gears 38 and 39 and the screw shaft are used. A sensor that detects the displacement of the transmission mechanism 32 such as 36 may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a valve lift characteristic changing mechanism of a variable valve operating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the valve lift characteristic changing mechanism of FIG.
3 is a side view corresponding to the valve lift characteristic changing mechanism of FIG. 1; FIG.
4 is a cross-sectional view showing a drive unit that rotationally drives a control shaft of the valve lift characteristic changing mechanism of FIG. 1;
FIG. 5 is a front view corresponding to the drive unit of FIG. 4;
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a setting example of an amplification factor (gear ratio) of driving force from the drive unit to the control shaft.
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of feedback control of the control axis.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a resultant force acting on a rocker arm.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing rotational torque acting on the control shaft.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the operating angle and the intake air flow rate.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing another setting example of the amplification factor (gear ratio) of the driving force from the driving unit to the control shaft.
[Explanation of symbols]
11 ... Valve lift characteristic changing mechanism
16 ... Control axis
30 ... Drive unit
31 ... Motor (drive source)
32 ... Transmission mechanism
34 ... Output shaft
35 ... Ball screw part
36 ... Screw shaft
37 ... Nut
38, 39 ... Bevel gear (rotary power transmission part)
40 ... Control plate
41 ... Support bracket (support part)
45 ... Control axis angle sensor (first sensor)
46: Output shaft angle sensor (second sensor)

Claims

A valve lift characteristic changing mechanism capable of continuously changing the valve lift characteristic corresponding to at least one of the operating angle of the intake valve and the valve lift amount, and a control shaft of the valve lift characteristic changing mechanism when the valve lift characteristic is changed. A drive unit that changes the valve lift characteristics by rotationally driving,
This drive unit
A driving source;
A transmission mechanism that amplifies and transmits the driving force from the driving source to the control shaft;
The reduction ratio of the transmission mechanism is changed according to the angle of the control shaft so that the amplification factor of the driving force from the driving source to the control shaft becomes large when a predetermined small valve lift characteristic is set. an amplification factor changing mechanism for changing the amplification factor, the possess by
Furthermore, it has a first sensor for detecting the angle of the control shaft and a second sensor for detecting a change amount of the output shaft of the drive source, and one of the first sensor and the second sensor. The angle of the control axis is feedback controlled based on the sensor output of
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein feedback control is performed based on the sensor output of the second sensor at least when the small valve lift characteristic is set .

The transmission mechanism transmits rotational power from a screw shaft extending in a direction orthogonal to the control shaft and a ball screw portion having a nut slidably engaged with the screw shaft to an end of the screw shaft from the output shaft of the drive source. A rotational power transmission unit, and a control plate having one end fixed to the control shaft and the other end rotatably connected to the nut;
The amplification factor changing mechanism has a support portion that rotatably supports the screw shaft around an output shaft of the drive source so as to allow displacement of the control plate and the nut. Item 8. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to Item 1 .

3. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the amplification factor changing mechanism is a mechanism capable of maximizing the amplification factor at an intermediate position in the rotation range of the control shaft.

The valve lift characteristic changing mechanism includes a swing cam that is swingably supported on a drive shaft that rotates in conjunction with a crankshaft, a drive eccentric portion that is eccentrically provided on the drive shaft, and a rotation that rotates on the drive eccentric portion. A first link that is movably supported, a control eccentric portion that is eccentrically provided on the control shaft, and a rocker arm that is rotatably supported by the control eccentric portion and is connected to the first link at one end. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a second link that links the other end of the rocker arm and the swing cam.

5. The internal combustion engine according to claim 4 , wherein the center of the control eccentric portion at the time of the predetermined small valve lift characteristic is arranged on a straight line that substantially connects the rotation center of the drive shaft and the rotation center of the control shaft. Variable valve gear.

The variable valve system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has a changeable phase changing mechanism center phase of the operating angle of the intake valve.

In the engine idle control range set for the small valve lift characteristic, the amplification factor is set to be the highest when the change in the intake air amount with respect to the change in the operating angle of the intake valve is the largest. the variable valve system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that there.