JP4962370B2 - Variable valve mechanism for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の可変動弁機構に係る。特に、本発明は、カムキャリア筒をスライドさせて高リフト用カムと低リフト（もしくはゼロリフト）用カムとを切り替えることにより、バルブリフト量を変更可能な可変動弁機構に関する。 The present invention relates to a variable valve mechanism for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to a variable valve mechanism that can change a valve lift amount by sliding a cam carrier cylinder to switch between a high lift cam and a low lift (or zero lift) cam.

高リフト用カム及び低リフト用カムを有するカムキャリアを気筒毎に備え、該カムキャリアを軸方向に移動させることで２つのカムを切り替えることが可能な装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、各気筒のカムキャリア毎に、一対の溝と、該溝内を摺動する一対のピンと、該ピンを駆動する一対のアクチュエータとを備えている。この装置によれば、アクチュエータを駆動して何れかのピンを溝内を摺動させることで、カムキャリアの軸方向位置が制御される。その結果、バルブ駆動カムを切り替えることができ、バルブリフト量を変更することができる。   2. Description of the Related Art A device is known that includes a cam carrier having a high lift cam and a low lift cam for each cylinder, and can switch between the two cams by moving the cam carrier in the axial direction (for example, Patent Documents). 1). This device includes a pair of grooves, a pair of pins that slide in the grooves, and a pair of actuators that drive the pins, for each cam carrier of each cylinder. According to this apparatus, the axial direction position of the cam carrier is controlled by driving the actuator and sliding any pin in the groove. As a result, the valve drive cam can be switched, and the valve lift amount can be changed.

特表２００６−５２０８６９号公報JP-T-2006-520869

しかしながら、上記特許文献１の装置では、気筒毎に、一対の溝、ピン及びアクチュエータが設けられているため、構成部品点数が多くなり、コストが増加してしまう。
また、上記特許文献１の装置では、カム軸の端部に、ピンとアクチュエータとが配置される。このため、カム軸の端部に燃料ポンプ駆動用カムやカム角センサ等の部品を取り付けるためのスペースを確保することができず、スペース効率が悪くなってしまう。
また、上記特許文献１の装置では、各気筒のカムキャリア中央部に軸受けが設けられており、カムキャリアが一箇所で支持されている。このため、部品の加工精度によるカムキャリアと軸受けのクリアランスのバラツキや、バルブスプリング荷重のバラツキが生じた場合には、カムキャリアが傾くおそれがある。その結果、カムキャリアを円滑にスライドさせることができない場合がある。 However, since the apparatus of Patent Document 1 includes a pair of grooves, pins, and actuators for each cylinder, the number of components increases and the cost increases.
In the device disclosed in Patent Document 1, a pin and an actuator are disposed at the end of the cam shaft. For this reason, a space for attaching components such as a fuel pump drive cam and a cam angle sensor to the end of the cam shaft cannot be secured, resulting in poor space efficiency.
In the device disclosed in Patent Document 1, a bearing is provided at the center of the cam carrier of each cylinder, and the cam carrier is supported at one location. For this reason, when the variation in the clearance of the cam carrier and the bearing due to the processing accuracy of the parts or the variation in the valve spring load occurs, the cam carrier may be inclined. As a result, the cam carrier may not be able to slide smoothly.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、カム軸後端の部品取付用スペースを確保することが可能な内燃機関の可変動弁機構を低コストで提供することを目的とする。また、本発明は、カムキャリア筒の傾きを防止すると共に、カムキャリア筒を円滑にスライドさせることが可能な内燃機関の可変動弁機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a variable valve mechanism for an internal combustion engine that can secure a space for mounting components at the rear end of the camshaft at a low cost. Objective. It is another object of the present invention to provide a variable valve mechanism for an internal combustion engine that can prevent the cam carrier cylinder from tilting and smoothly slide the cam carrier cylinder .

第１の発明は、上記の目的を達成するため、線状の溝と高リフト用カム及び低リフト用カムとが設けられたカムキャリア筒を有し、電磁ピンを該溝内を摺動させることにより該カムキャリア筒を軸方向にスライドさせることで該高リフト用及び低リフト用カムを切り替え可能な内燃機関の可変動弁機構であって、
前記カムキャリア筒は、前記内燃機関の複数の気筒に跨るように形成され、
前記カムキャリア筒の一気筒に対応する部分に、該カムキャリア筒を一方向にスライドさせるための第１溝と、該第１溝に挿入される第１電磁ピンと、該第１電磁ピンを駆動する第１アクチュエータとが設けられ、
前記カムキャリア筒の他気筒に対応する部分に、該カムキャリア筒を該一方向とは反対の他方向にスライドさせるための第２溝と、該第２溝に挿入される第２電磁ピンと、該第２電磁ピンを駆動する第２アクチュエータとが設けられたことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the first invention has a cam carrier cylinder provided with a linear groove, a high lift cam, and a low lift cam, and slides an electromagnetic pin in the groove. A variable valve mechanism for an internal combustion engine capable of switching between the high lift and low lift cams by sliding the cam carrier cylinder in the axial direction,
The cam carrier cylinder is formed to straddle a plurality of cylinders of the internal combustion engine,
A portion corresponding to one cylinder of the cam carrier cylinder, driving a first groove for sliding the cam carrier tube in one direction, a first electromagnetic pin inserted into said first groove, said first electromagnetic pin A first actuator is provided,
The portion corresponding to the other cylinders of the cam carrier tube, and a second groove for sliding the cam carrier tube in the other direction opposite to the said one direction, and a second electromagnetic pin inserted into said second groove, And a second actuator for driving the second electromagnetic pin.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記カムキャリア筒の一方の端部を支持する第１支持部材と、
前記カムキャリア筒の気筒間の部分を支持する第２支持部材とを更に備えたことを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
A first support member that supports one end of the cam carrier tube ;
And a second support member for supporting a portion between the cylinders of the cam carrier cylinder .

第１の発明では、内燃機関の複数の気筒に跨るようにカムキャリア筒が形成されている。このカムキャリア筒の一気筒に対応する部分に、第１溝と第１電磁ピンと第１アクチュエータとが設けられると共に、カムキャリア筒の他気筒に対応する部分に、第２溝と第２電磁ピンと第２アクチュエータとが設けられる。従って、第１の発明によれば、一対の溝、電磁ピン及びアクチュエータを用いて、複数気筒のカムの切り替えを行うことができる。よって、従来に比して、構成部品点数を少なくすることができ、コストを低減することができる。さらに、従来のようにカム軸後端に電磁ピン及びアクチュエータを配置する必要がなくなるため、カム軸後端の部品取付用スペースを確保することができる。 In the first invention, the cam carrier cylinder is formed so as to straddle a plurality of cylinders of the internal combustion engine. A portion corresponding to one cylinder of the cam carrier cylinder is provided with a first groove, a first electromagnetic pin, and a first actuator, and a portion corresponding to the other cylinder of the cam carrier cylinder is provided with a second groove and a second electromagnetic pin. A second actuator is provided. Therefore, according to the first aspect of the present invention, the cams of a plurality of cylinders can be switched using a pair of grooves, electromagnetic pins, and actuators. Therefore, the number of component parts can be reduced and costs can be reduced as compared with the conventional case. Furthermore, since it is not necessary to arrange an electromagnetic pin and an actuator at the rear end of the camshaft as in the prior art, it is possible to secure a part mounting space at the rear end of the camshaft.

第２の発明によれば、第１支持部材によりカムキャリア筒の一方の端部が支持されると共に、第２支持部材によりカムキャリア筒の気筒間部分が支持される。よって、１つのカムキャリア筒が２つの支持部材により支持されるため、カムキャリア筒の傾きを防止することができる。これにより、カムキャリア筒のスライドを円滑に行うことができ、カムの切り替えを確実に行うことができる。さらに、カムキャリア筒の他方の端部には支持部材が設けられていないため、部品取付用スペースを確保することができる。 According to the second invention, one end of the cam carrier cylinder is supported by the first support member, and the inter-cylinder portion of the cam carrier cylinder is supported by the second support member. Accordingly, since one cam carrier tube is supported by the two support members, the cam carrier tube can be prevented from tilting. Thereby, the cam carrier cylinder can be smoothly slid and the cam can be switched reliably. Furthermore, since no support member is provided at the other end of the cam carrier tube, a space for mounting components can be secured.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態によるシステムの構成の一例を示す図である。図２は、図１に示すシステムに搭載される可変動弁機構の構成を示す図である。 [Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a variable valve mechanism mounted in the system shown in FIG.

図１に示すシステムは、エンジン１として、直列４気筒型のガソリンエンジン（火花点火内燃機関）を備えている。なお、エンジン１は、ディーゼルエンジン（圧縮着火内燃機関）であってもよい。エンジン１の各気筒２のピストンは、クランク機構を介してクランク軸３に連結されている。クランク軸３の近傍には、クランク角度CAを検出するクランク角センサ４が設けられている。エンジン１の爆発順序は、第１気筒＃１→第３気筒＃３→第４気筒＃４→第２気筒＃２の順である。   The system shown in FIG. 1 includes an in-line four-cylinder gasoline engine (spark ignition internal combustion engine) as the engine 1. The engine 1 may be a diesel engine (compression ignition internal combustion engine). The piston of each cylinder 2 of the engine 1 is connected to the crankshaft 3 via a crank mechanism. A crank angle sensor 4 that detects the crank angle CA is provided in the vicinity of the crankshaft 3. The explosion order of the engine 1 is in the order of the first cylinder # 1, the third cylinder # 3, the fourth cylinder # 4, and the second cylinder # 2.

エンジン１の各気筒２には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ５が設置されている。各インジェクタ５は、共通のコモンレール６に接続されている。このコモンレール６には、サプライポンプ７によって加圧された燃料が蓄えられる。サプライポンプ７は、後述する吸気カム軸に設けられたカム（図示せず）により駆動される。インジェクタ５は、１サイクル中に任意のタイミングで燃料を筒内に噴射することができる。また、エンジン１の各気筒２には、気筒２内の混合気に点火する点火プラグ８が設けられている。   Each cylinder 2 of the engine 1 is provided with an injector 5 that directly injects fuel into the cylinder. Each injector 5 is connected to a common common rail 6. The common rail 6 stores fuel pressurized by the supply pump 7. The supply pump 7 is driven by a cam (not shown) provided on an intake camshaft described later. The injector 5 can inject fuel into the cylinder at an arbitrary timing during one cycle. Each cylinder 2 of the engine 1 is provided with a spark plug 8 that ignites the air-fuel mixture in the cylinder 2.

エンジン１の各吸気ポート９には、２つの吸気バルブ１０が設けられている。すなわち、各気筒２には、２つの吸気バルブ１０が設けられている。吸気バルブ１０は、後述する可変動弁機構１１に接続されている。吸気バルブ１０のリフト量は、可変動弁機構１１により変更可能である。吸気ポート９は、吸気マニホールド１２を介して吸気通路１３に接続されている。吸気通路１３の途中には、スロットル弁１４が設けられている。スロットル弁１４は、スロットルモータ１４ａにより駆動される電子制御式のバルブである。スロットル弁１４は、アクセル開度センサ１６により検出されるアクセル開度AA等に基づいて駆動されるものである。スロットル弁１４の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ１５が設けられている。スロットル弁１４の上流には、吸入空気量Gaを検出するエアフロメータ１７が設けられている。エアフロメータ１７の上流にはエアクリーナ１８が設けられている。   Each intake port 9 of the engine 1 is provided with two intake valves 10. That is, each cylinder 2 is provided with two intake valves 10. The intake valve 10 is connected to a variable valve mechanism 11 described later. The lift amount of the intake valve 10 can be changed by the variable valve mechanism 11. The intake port 9 is connected to an intake passage 13 via an intake manifold 12. A throttle valve 14 is provided in the middle of the intake passage 13. The throttle valve 14 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor 14a. The throttle valve 14 is driven based on the accelerator opening AA detected by the accelerator opening sensor 16. A throttle opening sensor 15 that detects the throttle opening TA is provided in the vicinity of the throttle valve 14. An air flow meter 17 for detecting the intake air amount Ga is provided upstream of the throttle valve 14. An air cleaner 18 is provided upstream of the air flow meter 17.

また、エンジン１の各排気ポート１９には、２つの排気バルブ２０が設けられている。すなわち、各気筒２には、２つの排気バルブ２０が設けられている。この排気バルブ２０は、可変動弁機構２１に接続されている。この可変動弁機構２１は、吸気系の可変動弁機構１１と同様の構成を有している。排気バルブ２０のリフト量は、可変動弁機構２１により変更可能である。排気ポート１９は、排気マニホールド２２を介して排気通路２３に接続されている。排気通路２３には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒２４が設けられている。排気浄化触媒２４の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ２５が設けられている。   Each exhaust port 19 of the engine 1 is provided with two exhaust valves 20. That is, each cylinder 2 is provided with two exhaust valves 20. The exhaust valve 20 is connected to a variable valve mechanism 21. The variable valve mechanism 21 has the same configuration as the variable valve mechanism 11 of the intake system. The lift amount of the exhaust valve 20 can be changed by the variable valve mechanism 21. The exhaust port 19 is connected to the exhaust passage 23 via the exhaust manifold 22. The exhaust passage 23 is provided with an exhaust purification catalyst 24 that purifies the exhaust gas. An air-fuel ratio sensor 25 that detects the exhaust air-fuel ratio is provided upstream of the exhaust purification catalyst 24.

排気マニホールド２２には、外部ＥＧＲ通路２６の一端が接続されている。外部ＥＧＲ通路２６の他端は、吸気マニホールド１２近傍の吸気通路１３に接続されている。この外部ＥＧＲ通路２６を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路１３に還流させること、つまり外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。また、外部ＥＧＲ通路２６の途中には、外部ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２７が設けられている。ＥＧＲクーラ２７の下流には、ＥＧＲ弁２８が設けられている。このＥＧＲ弁２８の開度を大きくするほど、外部ＥＧＲ量（もしくは外部ＥＧＲ率）を増大させることができる。   One end of an external EGR passage 26 is connected to the exhaust manifold 22. The other end of the external EGR passage 26 is connected to the intake passage 13 in the vicinity of the intake manifold 12. Through this external EGR passage 26, a part of the exhaust gas (burned gas) can be recirculated to the intake passage 13, that is, external EGR (Exhaust Gas Recirculation) can be performed. Further, an EGR cooler 27 for cooling the external EGR gas is provided in the middle of the external EGR passage 26. An EGR valve 28 is provided downstream of the EGR cooler 27. As the opening degree of the EGR valve 28 is increased, the external EGR amount (or the external EGR rate) can be increased.

図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０の出力側には、インジェクタ５、サプライポンプ７、点火プラグ８、可変動弁機構１１，２１、スロットルモータ１４ａ、ＥＧＲ弁２８等が接続されている。また、ＥＣＵ３０の入力側には、クランク角センサ４、スロットル開度センサ１５、アクセル開度センサ１６、エアフロメータ１７、空燃比センサ２５のほか、エンジン１の冷却水温Twを検出する水温センサ２９等が接続されている。ＥＣＵ３０は、クランク角度CAに基づきエンジン回転数NEを算出する。   The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 30 as a control device. An injector 5, a supply pump 7, a spark plug 8, variable valve mechanisms 11 and 21, a throttle motor 14a, an EGR valve 28, and the like are connected to the output side of the ECU 30. Further, on the input side of the ECU 30, a crank angle sensor 4, a throttle opening sensor 15, an accelerator opening sensor 16, an air flow meter 17, an air-fuel ratio sensor 25, a water temperature sensor 29 for detecting the cooling water temperature Tw of the engine 1, and the like. Is connected. The ECU 30 calculates the engine speed NE based on the crank angle CA.

（可変動弁機構の構成）
次に、図２を参照して、上記システムに搭載される可変動弁機構の構成について説明する。上述したように吸気側の可変動弁機構１１と排気側の可変動弁機構２１とは同一構成を有している。このため、以下、吸気側の可変動弁機構１１について説明する。 (Configuration of variable valve mechanism)
Next, the configuration of a variable valve mechanism mounted in the system will be described with reference to FIG. As described above, the intake side variable valve mechanism 11 and the exhaust side variable valve mechanism 21 have the same configuration. Therefore, the variable valve mechanism 11 on the intake side will be described below.

図２は、吸気側に配置された可変動弁機構１１の構成を示している。図２に示すように、カム軸（吸気カム軸）３１の軸方向に２つのカムキャリア筒４０，５０が配置されている。すなわち、カムキャリア筒４０，５０の中空軸部分にカム軸３１が挿入されている。これらのカムキャリア筒４０，５０は、カム軸３１とスプライン（図示せず）によって結合されている。これにより、カムキャリア筒４０，５０は、カム軸３１と一体となって回転する。よって、カムキャリア筒４０，５０の回転方向は、カム軸３１の回転方向と同一方向に規制される。なお、カム軸３１は、例えば、スプロケットやチェーン等を介して、上記クランク軸３と連結されている。 FIG. 2 shows the configuration of the variable valve mechanism 11 arranged on the intake side. As shown in FIG. 2, two cam carrier tubes 40 and 50 are arranged in the axial direction of the cam shaft (intake cam shaft) 31. That is, the cam shaft 31 is inserted into the hollow shaft portions of the cam carrier tubes 40 and 50. These cam carrier tubes 40 and 50 are coupled to the cam shaft 31 by a spline (not shown). As a result, the cam carrier tubes 40 and 50 rotate integrally with the cam shaft 31. Therefore, the rotation direction of the cam carrier tubes 40 and 50 is restricted to the same direction as the rotation direction of the cam shaft 31. The camshaft 31 is connected to the crankshaft 3 through, for example, a sprocket or a chain.

図２に示すように、第１カムキャリア筒４０は、第１気筒＃１と第２気筒＃２に跨るように形成されている。また、第２カムキャリア筒５０は、第３気筒＃３と第４気筒＃４に跨るように形成されている。 As shown in FIG. 2, the first cam carrier cylinder 40 is formed to straddle the first cylinder # 1 and the second cylinder # 2. The second cam carrier cylinder 50 is formed so as to straddle the third cylinder # 3 and the fourth cylinder # 4.

第１カムキャリア筒４０には、各吸気バルブ１０に対応して、高リフト用カム４１と低リフト用カム４２とが形成されている。図３は、第１気筒＃１〜第４気筒＃４のカム配置を、カム軸３１の軸方向から見た図である。図３に示すように、第１気筒＃１と第２気筒＃２のカム４１のノーズは、位相が９０°だけずれている。図４に示すように、第１及び第２気筒＃１，＃２の高リフト用カム４１が、第１カムキャリア筒４０に設けられている。これにより、図４において矢印で示されるベース円区間において、第１カムキャリア筒４０を軸方向にスライドさせることで、２つのカム４１，４２の切り替えが可能となる。図４は、カムの切り替えが可能なベース円区間を示す図である。 The first cam carrier cylinder 40 is formed with a high lift cam 41 and a low lift cam 42 corresponding to each intake valve 10. FIG. 3 is a view of the cam arrangement of the first cylinder # 1 to the fourth cylinder # 4 as seen from the axial direction of the cam shaft 31. As shown in FIG. 3, the noses of the cams 41 of the first cylinder # 1 and the second cylinder # 2 are out of phase by 90 °. As shown in FIG. 4, high lift cams 41 of the first and second cylinders # 1 and # 2 are provided in the first cam carrier cylinder 40. Accordingly, the two cams 41 and 42 can be switched by sliding the first cam carrier cylinder 40 in the axial direction in the base circle section indicated by the arrow in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a base circle section in which cam switching is possible.

本実施の形態における低リフト用カム４２は、弁停止用（ゼロリフト用）のカムである。よって、低リフト用カム４２は、ノーズ部分がなく、第１カムキャリア筒４０の外周部分により構成される。以下、低リフト用カム４２を「ゼロリフト用カム」と称する。 The low lift cam 42 in the present embodiment is a valve stop (zero lift) cam. Therefore, the low lift cam 42 has no nose portion and is constituted by the outer peripheral portion of the first cam carrier tube 40. Hereinafter, the low lift cam 42 is referred to as a “zero lift cam”.

また、第１カムキャリア筒４０は、２つのカムキャリア筒軸受け４３，４４により支持されている。詳細には、第１カムキャリア筒４０の前端部分が軸受け４３により支持され、第１気筒＃１と第２気筒＃２の間における第１カムキャリア筒４０が軸受け４４により支持されている。このため、第１カムキャリア筒４０の後端部分には、軸受けが設けられていない。 The first cam carrier cylinder 40 is supported by two cam carrier cylinder bearings 43 and 44. Specifically, the front end portion of the first cam carrier cylinder 40 is supported by the bearing 43, and the first cam carrier cylinder 40 between the first cylinder # 1 and the second cylinder # 2 is supported by the bearing 44. For this reason, a bearing is not provided at the rear end portion of the first cam carrier cylinder 40.

また、図２に示すように、第１気筒＃１の２つの吸気バルブ１０間の第１カムキャリア筒４０には、第１カムキャリア筒４０を一方向（図中左方向）にスライドさせるための線状溝（曲線溝）４５が形成されている。この線状溝４５内を電磁ピン４７が摺動することにより、第１カムキャリア筒４０が一方向にスライドされる。これにより、第１及び第２気筒＃１，＃２の吸気バルブ１０駆動用カムが、高リフト用カム４１からゼロリフト用カム４２に切り替えられる。電磁ピン４７を駆動するアクチュエータ４７ａは、上記ＥＣＵ３０に接続されている。 Further, as shown in FIG. 2, the first cam carrier cylinder 40 is slid in one direction (left direction in the figure) on the first cam carrier cylinder 40 between the two intake valves 10 of the first cylinder # 1. The linear groove (curved groove) 45 is formed. As the electromagnetic pin 47 slides in the linear groove 45, the first cam carrier cylinder 40 is slid in one direction. As a result, the intake valve 10 drive cams of the first and second cylinders # 1 and # 2 are switched from the high lift cam 41 to the zero lift cam 42. An actuator 47 a that drives the electromagnetic pin 47 is connected to the ECU 30.

一方、第２気筒＃２の２つの吸気バルブ１０間の第１カムキャリア筒４０には、第１カムキャリア筒４０を上記一方向とは反対の逆方向（図中右方向）にスライドさせるための線状溝４６が形成されている。この線状溝４６内を電磁ピン４８が摺動することにより、第１カムキャリア筒４０が逆方向にスライドされる。これにより、第１及び第２気筒＃１，＃２の吸気バルブ１０駆動用カムが、ゼロリフト用カム４２から高リフト用カム４１に切り替えられる。電磁ピン４８を駆動するアクチュエータ４８ａは、上記ＥＣＵ３０に接続されている。 On the other hand, the first cam carrier cylinder 40 is between the two intake valves 10 of the second cylinder # 2, the first cam carrier tube 40 for sliding in the opposite reverse direction (rightward in the drawing) to the above one direction The linear groove 46 is formed. As the electromagnetic pin 48 slides in the linear groove 46, the first cam carrier cylinder 40 is slid in the reverse direction. As a result, the intake valve 10 drive cams of the first and second cylinders # 1 and # 2 are switched from the zero lift cam 42 to the high lift cam 41. An actuator 48 a that drives the electromagnetic pin 48 is connected to the ECU 30.

また、第２カムキャリア筒５０にも、第１カムキャリア筒４０と同様に、各吸気バルブ１０に対応して、高リフト用カム５１とゼロリフト用カム５２とが形成されている。ゼロリフト用カム５２は、ゼロリフト用カム４２と同様に、弁停止用（ゼロリフト用）のカムであり、第２カムキャリア筒５０の外周部分により構成される。 Similarly to the first cam carrier cylinder 40, the second cam carrier cylinder 50 is also formed with a high lift cam 51 and a zero lift cam 52 corresponding to each intake valve 10. Similarly to the zero lift cam 42, the zero lift cam 52 is a valve stop (zero lift) cam, and is configured by an outer peripheral portion of the second cam carrier cylinder 50.

また、第２カムキャリア筒５０は、２つのカムキャリア軸受け５３，５４により支持されている。詳細には、第２カムキャリア筒５０の前端部分が軸受け５３により支持され、第３気筒＃３と第４気筒＃４の間における第２カムキャリア筒５０が軸受け５４により支持されている。よって、第２カムキャリア筒５０の後端部分には、軸受けが配置されない。 The second cam carrier cylinder 50 is supported by two cam carrier bearings 53 and 54. Specifically, the front end portion of the second cam carrier cylinder 50 is supported by the bearing 53, and the second cam carrier cylinder 50 between the third cylinder # 3 and the fourth cylinder # 4 is supported by the bearing 54. Therefore, no bearing is arranged at the rear end portion of the second cam carrier cylinder 50.

また、図２では見えないが、第３気筒＃３の２つの吸気バルブ１０間の第２カムキャリア筒５０には、第２カムキャリア筒５０を一方向（図中左方向）にスライドさせるための線状溝５５が形成されている。この線状溝５５内を電磁ピン５７が摺動することにより、第２カムキャリア筒５０が一方向にスライドされる。これにより、第３及び第４気筒＃３，＃４の吸気バルブ１０駆動用カムが、高リフト用カム５１からゼロリフト用カム５２に切り替えられる。電磁ピン５７を駆動するアクチュエータ５７ａは、上記ＥＣＵ３０に接続されている。 Although not visible in FIG. 2, the second cam carrier tube 50 between the two intake valves 10 of the third cylinder # 3, for sliding the second cam carrier cylinder 50 in one direction (leftward in the drawing) The linear groove 55 is formed. As the electromagnetic pin 57 slides in the linear groove 55, the second cam carrier cylinder 50 is slid in one direction. As a result, the intake valve 10 drive cams of the third and fourth cylinders # 3 and # 4 are switched from the high lift cam 51 to the zero lift cam 52. An actuator 57 a that drives the electromagnetic pin 57 is connected to the ECU 30.

一方、第４気筒＃４の２つの吸気バルブ１０間の第２カムキャリア筒５０には、第２カムキャリア筒５０を上記一方向とは反対の方向（図中右方向）にスライドさせるための線状溝５６が形成されている。この線状溝５６内を電磁ピン５８が摺動することにより、第２カムキャリア筒５０が逆方向にスライドされる。これにより、第３及び第４気筒＃３，＃４の吸気バルブ１０駆動用カムが、ゼロリフト用カム５２から高リフト用カム５１に切り替えられる。電磁ピン５８を駆動するアクチュエータ５８ａは、上記ＥＣＵ３０に接続されている。 On the other hand, the second cam carrier cylinder 50 between the two intake valves 10 of the fourth cylinder # 4 is for sliding the second cam carrier cylinder 50 in the direction opposite to the one direction (right direction in the figure). A linear groove 56 is formed. As the electromagnetic pin 58 slides in the linear groove 56, the second cam carrier cylinder 50 is slid in the reverse direction. As a result, the intake valve 10 drive cams of the third and fourth cylinders # 3 and # 4 are switched from the zero lift cam 52 to the high lift cam 51. An actuator 58 a that drives the electromagnetic pin 58 is connected to the ECU 30.

かかる線状溝５６、ピン５８及びアクチュエータ５８ａは、既述した特許文献１のようにカムキャリア後端に設けられておらず、第４気筒＃４の２つの吸気バルブ１０間の第２カムキャリア筒５０に設けられている。また、第２カムキャリア筒５０後端には、第２カムキャリア筒５０の軸受けが設けられていない。よって、図２に示す第２カムキャリア筒５０後端のスペースＳを、燃料ポンプ駆動用カムやカム角センサ等の部品を取り付けるためのスペースとして確保することができるため、スペース効率を高めることができる。 The linear groove 56, the pin 58, and the actuator 58a are not provided at the rear end of the cam carrier as in Patent Document 1 described above, and the second cam carrier between the two intake valves 10 of the fourth cylinder # 4. The cylinder 50 is provided. The second cam carrier cylinder 50 the rear end, the bearing of the second cam carrier tube 50 is not provided. Therefore, the space S at the rear end of the second cam carrier cylinder 50 shown in FIG. 2 can be secured as a space for mounting components such as a fuel pump drive cam and a cam angle sensor, so that space efficiency can be improved. it can.

また、図２に示すように、これらのカム４１，４２，５１，５２の下方には、ロッカーアーム３２が配置されている。ロッカーアーム３２の中間部には、カムと接するロッカーローラ３３が回転自在に設けられている。ロッカーアーム３２の一端は、吸気バルブ１０によって支持されており、ロッカーアーム３２の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ３４によって支持されている。ロッカーローラ３２は、吸気バルブ１０の付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ３４によってカム周面に押し当てられている。   Further, as shown in FIG. 2, a rocker arm 32 is disposed below these cams 41, 42, 51, 52. A rocker roller 33 in contact with the cam is rotatably provided at an intermediate portion of the rocker arm 32. One end of the rocker arm 32 is supported by the intake valve 10, and the other end of the rocker arm 32 is supported by a hydraulic lash adjuster 34. The rocker roller 32 is pressed against the cam peripheral surface by the urging force of the intake valve 10 and the hydraulic lash adjuster 34.

（可変動弁機構の動作）
次に、図５及び図６を参照して、上記可変動弁機構の動作、具体的には、第１カムキャリア筒４０の動作について説明する。図５は、高リフト用カム４１からゼロリフト用カム４２へ切り替え時（すなわち弁停止時）の第１カムキャリア筒４０の動作を説明するための図である。図６は、ゼロリフト用カム４２から高リフト用カム４１への切り替え時の第１カムキャリア筒４０の動作を説明するための図である。 (Operation of variable valve mechanism)
Next, the operation of the variable valve mechanism, specifically, the operation of the first cam carrier cylinder 40 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a view for explaining the operation of the first cam carrier cylinder 40 when switching from the high lift cam 41 to the zero lift cam 42 (ie, when the valve is stopped). FIG. 6 is a view for explaining the operation of the first cam carrier cylinder 40 at the time of switching from the zero lift cam 42 to the high lift cam 41.

インジェクタ５からの燃料カット時に、排気浄化触媒２４に酸素が流入すると酸化劣化（シンタリング）を起こすことが知られている。燃料カット時の触媒劣化を防止するため、吸排気バルブ１０，２０を停止させることが好適である。これにより、触媒性能を維持することができ、触媒２４に用いられる貴金属の消費を低減することができる。
但し、高速走行時には、瞬時に弁停止を行うことが要求される。例えば、エンジン回転数NEが５０００〜６０００ｒｐｍの場合には、約１５ｍｓｅｃで弁停止を行う必要がある。 It is known that oxidation deterioration (sintering) occurs when oxygen flows into the exhaust purification catalyst 24 at the time of fuel cut from the injector 5. In order to prevent catalyst deterioration during fuel cut, it is preferable to stop the intake and exhaust valves 10 and 20. Thereby, catalyst performance can be maintained and consumption of the noble metal used for the catalyst 24 can be reduced.
However, when driving at high speed, it is required to stop the valve instantaneously. For example, when the engine speed NE is 5000 to 6000 rpm, it is necessary to stop the valve at about 15 msec.

本実施の形態によるシステムによれば、応答性の高い電磁ピン４７，４８等を用いている。よって、図４に示すベース円区間において、高リフト用カム４１からゼロリフト用カム４２への切替が可能である。すなわち、弁停止を行う場合には、図５に示すように、ＥＣＵ３０からの信号によりアクチュエータ４８ａを駆動し、電磁ピン４８を線状溝４６に向けて突き出す。これにより、カム軸３１の回転に伴い、電磁ピン４８が線状溝４６内を摺動する。その結果、図５に示すように、第１カムキャリア筒４０が図中左方向にスライドし、高リフト用カム４１からゼロリフト用カム４２に切り替えられる。他のカムキャリア筒５０も同様に動作させることで、高速走行時であっても、吸排気バルブ１０，２０の弁停止を確実に行うことができる。 According to the system according to the present embodiment, the highly responsive electromagnetic pins 47 and 48 are used. Therefore, switching from the high lift cam 41 to the zero lift cam 42 is possible in the base circle section shown in FIG. That is, when the valve is stopped, as shown in FIG. 5, the actuator 48 a is driven by a signal from the ECU 30 and the electromagnetic pin 48 protrudes toward the linear groove 46. Thereby, the electromagnetic pin 48 slides in the linear groove 46 as the cam shaft 31 rotates. As a result, as shown in FIG. 5, the first cam carrier cylinder 40 slides to the left in the figure, and the high lift cam 41 is switched to the zero lift cam 42. By operating the other cam carrier cylinders 50 in the same manner, the intake and exhaust valves 10 and 20 can be reliably stopped even during high-speed travel.

また、燃料カット時以外にも、始動時にいわゆるシェイキングを行うために、吸排気バルブ１０，２０を弁停止させることが好適である。すなわち、クランキング時に空気を筒内に閉じ込めた後、上記燃料カット時と同様に、突き出した電磁ピン４８を線状溝４６内を摺動させる。これにより、第１カムキャリア筒４０が図中左方向にスライドすることで、高リフト用カム４１からゼロリフト用カム４２に切り替えられる。他のカムキャリア筒５０も同様に動作させる。そして、吸排気バルブ１０，２０を停止した状態でピストンを動かすことで、圧縮端温度が上昇する。これにより、燃料の霧化が促進されるため、良好な始動特性を得ることができる。 In addition to the fuel cut, it is preferable to stop the intake and exhaust valves 10 and 20 in order to perform so-called shaking at the start. That is, after trapping air in the cylinder during cranking, the protruding electromagnetic pin 48 is slid in the linear groove 46 as in the case of the fuel cut. As a result, the first cam carrier cylinder 40 slides to the left in the figure, so that the high lift cam 41 is switched to the zero lift cam 42. The other cam carrier cylinders 50 are similarly operated. And a compression end temperature rises by moving a piston in the state which stopped the intake / exhaust valves 10 and 20. FIG. Thereby, since the atomization of the fuel is promoted, a good starting characteristic can be obtained.

一方、ゼロリフト用カム４２から高リフト用カム４１への切り替え時には、図６に示すように、ＥＣＵ３０からの信号によりアクチュエータ４７ａを駆動して、電磁ピン４７を線状溝４５に向けて突き出す。これにより、カム軸３１の回転に伴い、電磁ピン４７が線状溝４５内を摺動する。その結果、図６に示すように、第１カムキャリア筒４０が図中右方向にスライドし、ゼロリフト用カム４２から高リフト用カム４１に切り替えられる。これにより、吸排気バルブ１０，２０を通常リフトさせることができる。 On the other hand, at the time of switching from the zero lift cam 42 to the high lift cam 41, the actuator 47a is driven by a signal from the ECU 30 to project the electromagnetic pin 47 toward the linear groove 45 as shown in FIG. Thereby, the electromagnetic pin 47 slides in the linear groove 45 as the cam shaft 31 rotates. As a result, as shown in FIG. 6, the first cam carrier cylinder 40 slides to the right in the figure, and the zero lift cam 42 is switched to the high lift cam 41. Thereby, the intake / exhaust valves 10 and 20 can be normally lifted.

上述した吸排気バルブ１０，２０の弁停止は、本実施の形態による可変動弁機構１１，２１に限らず、公知の電動可変動弁機構によっても実現することができるものの、コストが上昇してしまう。本実施の形態による可変動弁機構１１，２１は、安価なコストで実現することができる。   The valve stop of the intake and exhaust valves 10 and 20 described above is not limited to the variable valve mechanisms 11 and 21 according to the present embodiment, but can be realized by a known electric variable valve mechanism, but the cost increases. End up. The variable valve mechanisms 11 and 21 according to the present embodiment can be realized at low cost.

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１カムキャリア筒４０が２つの気筒＃１，＃２を跨ぐように形成され、第２カムキャリア筒５０を２つの気筒＃３，＃４を跨ぐように形成されている。そして、各カムキャリア筒４０，５０に、それぞれ一対の線状溝と電磁ピンとアクチュエータとが設けられている。かかる一対の線状溝、電磁ピン及びアクチュエータにより、２つの気筒のカム４１，４２（５１，５２）の切り替えを行うことができる。よって、従来（上記特許文献１）に比して、構成部品点数を少なくすることができ、可変動弁機構１１，２１のコストを低減することができる。さらに、従来のようにカム軸３１後端に電磁ピン及びアクチュエータを配置する必要がなくなるため、カム軸３１後端に燃料ポンプ駆動用カムやカム角センサのような部品を取り付けるためのスペースを確保することができる。
また、本実施の形態によれば、カムキャリア筒４０（５０）を２つの軸受け４３，４４（５３，５４）で支持しているため、部品の加工精度によるカムキャリア筒４０（５０）と軸受け４３，４４（５３，５４）のクリアランスのバラツキや、バルブスプリング荷重のバラツキが生じた場合であっても、カムキャリア筒４０（５０）が傾くことを防止することができる。よって、カムキャリア筒４０，５０を円滑に軸方向にスライドさせることができる。
さらに、カムキャリア筒４０，５０の何れかの端部には、軸受けが配置されないため、上記のスペースを確保することができる。 As described above, according to the present embodiment, the first cam carrier cylinder 40 is formed so as to straddle the two cylinders # 1 and # 2, and the second cam carrier cylinder 50 is divided into the two cylinders # 3 and # 2. It is formed so as to straddle 4. Each cam carrier cylinder 40, 50 is provided with a pair of linear grooves, electromagnetic pins, and actuators. The pair of linear grooves, electromagnetic pins, and actuators can switch the cams 41 and 42 (51 and 52) of the two cylinders. Therefore, the number of components can be reduced as compared with the prior art (Patent Document 1), and the costs of the variable valve mechanisms 11 and 21 can be reduced. Further, since there is no need to place an electromagnetic pin and an actuator at the rear end of the camshaft 31 as in the prior art, a space for mounting components such as a fuel pump drive cam and a cam angle sensor is secured at the rear end of the camshaft 31 can do.
Further, according to the present embodiment, since the cam carrier cylinder 40 (50) is supported by the two bearings 43, 44 (53, 54), the cam carrier cylinder 40 (50) and the bearing depending on the machining accuracy of the parts. The cam carrier cylinder 40 (50) can be prevented from tilting even when the clearances 43, 44 (53, 54) vary or the valve spring load varies. Therefore, the cam carrier tubes 40 and 50 can be smoothly slid in the axial direction.
Furthermore, since no bearing is arranged at either end of the cam carrier cylinders 40 and 50, the above-described space can be secured.

ところで、本実施の形態では、カム軸３１後端に軸受けを設けずにスペースＳを確保しているが、軸受けの位置を変えることでカム軸３１前端にスペースを確保することもできる。   By the way, in this embodiment, the space S is secured without providing a bearing at the rear end of the cam shaft 31, but a space can also be secured at the front end of the cam shaft 31 by changing the position of the bearing.

また、本実施の形態では、燃料を筒内に直接噴射する直噴エンジンの例を開示しているが、本発明の適用が可能な内燃機関は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式エンジンに適用することも可能である。   In this embodiment, an example of a direct injection engine that directly injects fuel into a cylinder is disclosed, but an internal combustion engine to which the present invention can be applied is not limited to this. That is, the present invention can also be applied to a port injection engine that injects fuel into an intake port.

また、本実施の形態では、内燃機関が、排気ガスを還流するシステム（EGRシステム）を備えているが、本発明の適用が可能な内燃機関は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、排気ガスを還流しない内燃機関に適用することも可能である。   In the present embodiment, the internal combustion engine includes a system for recirculating exhaust gas (EGR system). However, the internal combustion engine to which the present invention is applicable is not limited to this. That is, the present invention can also be applied to an internal combustion engine that does not recirculate exhaust gas.

尚、本実施の形態においては、線状溝４５，４６，５５，５６が第１の発明における「溝」に、高リフト用カム４１，５１が第１の発明における「高リフト用カム」に、ゼロリフト用カム４２，５２が第１の発明における「低リフト用カム」に、カムキャリア筒４０，５０が第１の発明における「カムキャリア筒」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態においては、電磁ピン４７，４８，５７，５８が第１の発明における「電磁ピン」に、エンジン１が第１の発明における「内燃機関」に、アクチュエータ４７ａ，４８ａ，５７ａ，５８ａが第１の発明における「第１アクチュエータ」及び「第２アクチュエータ」に、カムキャリア軸受け４３，５３が第２の発明における「第１支持部材」に、カムキャリア軸受け４４，５４が第２の発明における「第２支持部材」に、それぞれ相当する。 In the present embodiment, the linear grooves 45, 46, 55, and 56 are "grooves" in the first invention, and the high lift cams 41 and 51 are "high lift cams" in the first invention. The zero lift cams 42 and 52 correspond to the “low lift cam” in the first invention, and the cam carrier tubes 40 and 50 correspond to the “ cam carrier tube ” in the first invention, respectively. In the present embodiment, the electromagnetic pins 47, 48, 57, 58 are the “electromagnetic pins” in the first invention, the engine 1 is the “internal combustion engine” in the first invention, and the actuators 47a, 48a, 57a. , 58a are the “first actuator” and “second actuator” in the first invention, the cam carrier bearings 43 and 53 are the “first support member” in the second invention, and the cam carrier bearings 44 and 54 are the second. It corresponds to the “second support member” in the invention.

本発明の実施の形態によるシステムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the system by embodiment of this invention. 図１に示すシステムに搭載される可変動弁機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the variable valve mechanism mounted in the system shown in FIG. 第１気筒＃１〜第４気筒＃４のカム配置を、カム軸３１の軸方向から見た図である。FIG. 3 is a view of cam arrangements of first cylinder # 1 to fourth cylinder # 4 as viewed from the axial direction of a cam shaft 31. カムの切り替えが可能なベース円区間を示す図である。It is a figure which shows the base circle area which can switch a cam. 高リフト用カム４１からゼロリフト用カム４２へ切り替え時（弁停止時）の第１カムキャリア筒４０の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the 1st cam carrier cylinder 40 at the time of switching from the high lift cam 41 to the zero lift cam 42 (at the time of a valve stop). ゼロリフト用カム４２から高リフト用カム４１への切り替え時の第１カムキャリア筒４０の動作を説明するための図である。FIG. 6 is a view for explaining the operation of the first cam carrier cylinder 40 when switching from the zero lift cam 42 to the high lift cam 41.

１ 内燃機関
１０ 吸気バルブ
１１ 可変動弁機構
２０ 排気バルブ
２１ 可変動弁機構
３０ ＥＣＵ
４０，５０ カムキャリア筒
４１，５１ 高リフト用カム
４２，５２ ゼロリフト用カム
４３，４４，５３，５４ カムキャリア軸受け
４５，４６，５５，５６ 線状溝
４７，４８，５７，５８ 電磁ピン
４７ａ，４８ａ，５７ａ，５８ａ アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 10 Intake valve 11 Variable valve mechanism 20 Exhaust valve 21 Variable valve mechanism 30 ECU
40, 50 Cam carrier cylinders 41, 51 High lift cams 42, 52 Zero lift cams 43, 44, 53, 54 Cam carrier bearings 45, 46, 55, 56 Linear grooves 47, 48, 57, 58 Electromagnetic pins 47a, 48a, 57a, 58a Actuator

Claims (2)

線状の溝と高リフト用カム及び低リフト用カムとが設けられたカムキャリア筒を有し、電磁ピンを該溝内を摺動させることにより該カムキャリア筒を軸方向にスライドさせることで該高リフト用及び低リフト用カムを切り替え可能な内燃機関の可変動弁機構であって、
前記カムキャリア筒は、前記内燃機関の複数の気筒に跨るように形成され、
前記カムキャリア筒の一気筒に対応する部分に、該カムキャリア筒を一方向にスライドさせるための第１溝と、該第１溝に挿入される第１電磁ピンと、該第１電磁ピンを駆動する第１アクチュエータとが設けられ、
前記カムキャリア筒の他気筒に対応する部分に、該カムキャリア筒を該一方向とは反対の他方向にスライドさせるための第２溝と、該第２溝に挿入される第２電磁ピンと、該第２電磁ピンを駆動する第２アクチュエータとが設けられたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 It has a linear groove and a high-lift cam and cam carrier cylinder and a low-lift cam is provided, by sliding the cam carrier cylinder in the axial direction by causing the electromagnetic pin to slide within the groove A variable valve mechanism for an internal combustion engine capable of switching between the high lift cam and the low lift cam,
The cam carrier cylinder is formed to straddle a plurality of cylinders of the internal combustion engine,
A portion corresponding to one cylinder of the cam carrier cylinder, driving a first groove for sliding the cam carrier tube in one direction, a first electromagnetic pin inserted into said first groove, said first electromagnetic pin A first actuator is provided,
A portion corresponding to the other cylinders of the cam carrier tube, and a second groove for sliding the cam carrier tube in the other direction opposite to the said one direction, and a second electromagnetic pin inserted into said second groove, A variable valve mechanism for an internal combustion engine, comprising a second actuator for driving the second electromagnetic pin. 請求項１に記載の内燃機関の可変動弁機構において、
前記カムキャリア筒の一方の端部を支持する第１支持部材と、
前記カムキャリア筒の気筒間の部分を支持する第２支持部材とを更に備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁機構。 The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 1,
A first support member that supports one end of the cam carrier tube ;
A variable valve mechanism for an internal combustion engine, further comprising a second support member that supports a portion between the cylinders of the cam carrier cylinder .
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