JP4627526B2 - 強制開・閉弁用カム及び強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法 - Google Patents
強制開・閉弁用カム及び強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法 Download PDFInfo
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Description
バルブ強制開閉型の動弁装置では、バルブを開けるための開弁用カムと、バルブを閉じるための閉弁用カムとの両方が必要で、これらの開弁用カムと閉弁用カムとでバルブを直接、あるいはロッカアームを介して駆動させる場合、バルブ、ロッカアーム、開弁用カム、閉弁用カムのそれぞれの加工精度や組付精度、これらの動弁系部品の熱による膨張収縮などを考慮して開弁用カム、閉弁用カムとバルブ側とにクリアランスが設けられている。
開弁用カムのバルブリフト曲線201は、中央部が高い山形とした曲線であり、カム回転角度θ1での変曲点202及びカム回転角度θ3での変曲点203と、カム回転角度θ2での最大リフト点204とを有する。
図10は従来の内燃機関の動弁装置におけるバルブリフト量とカム回転角との関係を示すグラフである。
図中のAは開弁用カムのカム曲線、Bは開弁用カムのカム曲線Aに対して一定のクリアランスが設けられた閉弁用カムのカム曲線、Dは閉弁用カムのカム曲線Bに対して一部のクリアランスが修正された閉弁用カムのカム曲線である。
図11は従来の内燃機関の動弁装置におけるバルブリフト量及び動弁系慣性力とカム回転角との関係を示すグラフであり、縦軸はバルブリフト量及び動弁系慣性力、横軸はカム回転角を表す。
第1移り変わり区間では、従動子が、開弁用カムのカム面から飛出し、閉弁用カムのカム面に着地する。第2移り変わり区間では、従動子が、閉弁用カムのカム面から飛出し、開弁用カムのカム面に着地する。
この結果、閉弁用カム又は開弁用カムに衝突する従動子の衝突速度が小さくなり、衝突時の撃力が緩和される。
同様に、最終バルブ速度曲線のピークは最終バルブリフト曲線の変曲点に対応するから、この変曲点は、従動子が開弁用カム又は閉弁用カムから飛び出す飛出し点となる。
請求項3に係る発明は、第3ステップにおいて、改良バルブ曲線のバルブ速度の積分値と基本バルブ曲線のバルブ速度の積分値との差が、この基本バルブ曲線のバルブ速度の積分値に対して0〜10%の範囲内にあるようにすり合わせ作業が行われることを特徴とする。
図1は本発明に係る内燃機関の動弁装置の第1実施形態を示す断面図であり、内燃機関10は、シリンダヘッド11を備え、このシリンダヘッド11は、吸気バルブ12及び排気バルブ13を強制的に駆動して開閉するバルブ強制開閉型の動弁装置15を設けたものである。
カム溝42は、ロッカアーム22の先端に形成された従動子22aが挿入された部分であり、吸気バルブ12を開くための開弁用カム44と、吸気バルブ12を閉じるための閉弁用カム45とを備え、これらの開弁用カム44及び閉弁用カム45が前述の従動子22aと摺動する。なお、47,48はバルブガイドである。
閉弁用ロッカアーム74は、閉弁用カム82と摺動するカム側摺動面74aと、吸気バルブ62の端部62Aと摺動するバルブ側摺動面74bとを備える。
吸気バルブ62の端部62Aは、開弁用ロッカアーム73のバルブ側摺動面73bと摺動する開弁側摺動面62aと、閉弁用ロッカアーム74のバルブ側摺動面74bと摺動する閉弁側摺動面62bとを備える。
この実施形態では、吸気バルブ62の端部62Aが図1に示された実施形態の従動子22aに相当する。
上記した直線部101Aと直線部111Aとは平行で、同様に、直線部101Bと直線部111Bとは平行である。
これらの飛出し点123での従動子の飛出し速度(バルブ速度)と、着地点124での従動子の着地速度(バルブ速度)との速度差をΔV1とする。
これらの飛出し点127での従動子の飛出し速度と、着地点128での従動子の着地速度との速度差をΔV2とする。
これらの飛出し点153での従動子の飛出し速度(バルブ速度)と、着地点154での従動子の着地速度(バルブ速度)との速度差をΔV3とする。
これらの飛出し点157での従動子の飛出し速度と、着地点158での従動子の着地速度との速度差をΔV4とする。
(a)の第1ステップでは、エンジンの基本仕様に基づき、基本バルブリフト曲線201と、この基本バルブリフト曲線201を微分して求められる基本バルブ速度曲線211を作成する。バルブが開いているカム回転角度範囲を基本カム開角とする。
改良バルブ速度曲線231Aでのバルブが開いているカム回転角度範囲をカム開角A、改良バルブ速度曲線231Bでのバルブが開いているカム回転角度範囲をカム開角Bとする。
(a)の第4ステップでは、最終バルブ速度曲線を積分して、例えば、開弁用カムの最終バルブリフト曲線を作成する。なお、閉弁用カムの最終バルブリフト曲線については、開弁用カムの最終バルブリフト曲線にバルブリフト量差を加味して作成する。
(b)の第5ステップでは、最終バルブリフト曲線にロッカアーム仕様を加味した上で、開弁用カム44,81及び閉弁用カム45,82のプロフィールを決定する。
バルブ速度曲線211の着地速度の絶対値に対して第1移り変わり区間及び第2移り変わり区間内のバルブ速度曲線121の着地速度の絶対値を高い位置で一定に維持されるようにカムプロフィールが設定されていることを特徴とする。
Claims (3)
- 吸気バルブ及び排気バルブを強制的に開閉する強制開・閉弁用カムであって、
グラフの縦軸に前記吸気バルブ及び前記排気バルブのバルブリフト量、横軸にカム回転角度をとったときの、前記開弁用カムの前記カム回転角度と前記バルブリフト量との関係を示す開弁用カムの基本バルブリフト曲線と、前記閉弁用カムの前記カム回転角度と前記バルブリフト量との関係を示す閉弁用カムの基本バルブリフト曲線との間に、所定値のクリアランスが前記縦軸方向に設定された前記強制開・閉弁用カムにおいて、
前記開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び閉弁用カムの基本バルブリフト曲線に対し、カム回転角度範囲として、前記吸気バルブ、前記排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する範囲を含んだ第1移り変わり区間と、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地する範囲を含んだ第2移り変わり区間とが設けられた開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び閉弁用カムの最終バルブリフト曲線が設定され、
前記開弁用カムの基本バルブリフト曲線及び前記閉弁用カムの基本バルブリフト曲線から求められる基本バルブ速度曲線における前記従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、
前記開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び前記閉弁用カムの最終バルブリフト曲線から求められる最終バルブ速度曲線における前記従動子の飛出し速度と着地速度との差である最終速度差を求め、
前記基本速度差よりも前記最終速度差が小さくなるようにカムプロフィールが設定され、
前記第1移り変わり区間及び前記第2移り変わり区間では、前記最終バルブ速度曲線におけるピークのバルブ速度の絶対値を、前記基本バルブ速度曲線のピークのバルブ速度の絶対値よりも小さく設定し、且つ前記基本バルブ速度曲線の着地速度の絶対値に対して前記第1移り変わり区間及び第2移り変わり区間内の前記最終バルブ速度曲線の着地速度の絶対値を高い位置で維持されるようにカムプロフィールが設定され、
前記第1移り変わり区間及び前記第2移り変わり区間では、前記開弁用カムの最終バルブリフト曲線及び前記閉弁用カムの最終バルブリフト曲線から求められる最終バルブ加速度が一定値であることを特徴とする強制開・閉弁用カム。 - 吸気バルブ及び排気バルブを強制的に開閉する強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法であって、
前記吸気バルブ又は前記排気バルブが要求される所定のリフト量に基づき基本バルブリフト曲線とこの基本バルブリフト曲線から得られる基本バルブ速度曲線とを作成する第1ステップと、
前記吸気バルブ、前記排気バルブを作動させる従動子が、開弁用カムから飛び出して閉弁用カムに着地する、あるいは、閉弁用カムから飛び出して開弁用カムに着地するときの、前記基本バルブ速度曲線における従動子の飛出し速度と着地速度との差である基本速度差を求め、この基本速度差よりも従動子の飛出し速度と着地速度との差である改良速度差が小さくなるように改良バルブ速度曲線を作成する第2ステップと、
前記改良速度差を維持しながら、前記改良バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値を基本バルブ速度曲線のバルブ速度の積分値に合致又は近づけるすり合わせ作業を行い、最終バルブ速度曲線を得る第3ステップと、
前記最終バルブ速度曲線に基づき最終バルブリフト曲線を作成する第4ステップと、
を含むことを特徴とする強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法。 - 前記第3ステップにおいて、前記改良バルブ曲線のバルブ速度の積分値と前記基本バルブ曲線のバルブ速度の積分値との差が、この基本バルブ曲線のバルブ速度の積分値に対して0〜10%の範囲内にあるように前記すり合わせ作業が行われることを特徴とする請求項2記載の強制開・閉弁用カムのカムプロフィール設定方法。
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