JP4995924B2 - EGR device and valve operation switching device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に付設されるEGR装置及びバルブ動作切換装置に関する。 The present invention relates to the EGR device and the valve operation switching retrofit location is attached to an internal combustion engine.
従来から、排気ガスの一部を燃焼室に戻す排気ガス再循環(EGR)装置が付設された内燃機関が知られている。例えば、特許文献1には、過給ポンプ等を付設することが不要であるために構成を簡素化しながらも燃焼室内の圧力及び温度を上昇させることが可能であり、これによりEGR効果が向上した内燃機関が開示されている。 Conventionally, an internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation (EGR) device for returning a part of exhaust gas to a combustion chamber is known. For example, since it is not necessary to attach a supercharging pump or the like to Patent Document 1, it is possible to increase the pressure and temperature in the combustion chamber while simplifying the configuration, thereby improving the EGR effect. An internal combustion engine is disclosed.
この特許文献1に記載された内燃機関では、排気ポートを介して排気された排気ガスをガス貯留室で畜圧し、圧縮工程時等に前記排気ガスを燃焼室に戻すようにしている。すなわち、圧縮工程等では、EGRポートに配設されたEGRバルブが開き、その結果、ガス貯留室と燃焼室とが連通することに伴い、ガス貯留室内の排気ガスが燃焼室に導入される。燃焼室に導入された排気ガスは、空気と燃料の混合ガスとともに燃焼される。 In the internal combustion engine described in Patent Document 1, exhaust gas exhausted through an exhaust port is subjected to animal pressure in a gas storage chamber, and the exhaust gas is returned to the combustion chamber during a compression process or the like. That is, in the compression process or the like, the EGR valve disposed in the EGR port is opened. As a result, the exhaust gas in the gas storage chamber is introduced into the combustion chamber as the gas storage chamber communicates with the combustion chamber. The exhaust gas introduced into the combustion chamber is burned together with a mixed gas of air and fuel.
このように排気ガスを再燃焼させる内燃機関には、EGR装置を具備しない内燃機関に比して、排気ガス中に含まれるNOxの量が少ないという利点がある。 As described above, the internal combustion engine that reburns the exhaust gas has an advantage that the amount of NOx contained in the exhaust gas is small as compared with the internal combustion engine that does not include the EGR device.
ところで、上記したような内燃機関は、該内燃機関の負荷が小さいとき(例えば、アイドリング時)に排気ガスを燃焼室に戻したとしても燃焼速度が遅くならない構成であることが好ましい。また、空気を最大量で燃焼室に導入したとしても、ノッキングが発生することを抑制し得る構成が望まれる。 By the way, it is preferable that the internal combustion engine as described above has a configuration in which the combustion speed does not become slow even if the exhaust gas is returned to the combustion chamber when the load on the internal combustion engine is small (for example, when idling). Moreover, even if air is introduced into the combustion chamber in the maximum amount, a configuration that can suppress the occurrence of knocking is desired.
このような観点から、本出願人は、特許文献2において、内燃機関の負荷状況に応じて排気ガスを循環させるか否かを選択することが可能なEGR装置を提案している。 From this point of view, the present applicant has proposed an EGR device capable of selecting whether or not to circulate the exhaust gas in accordance with the load state of the internal combustion engine in Patent Document 2.
さらに、EGR装置を具備しない内燃機関においては、内燃機関の負荷状況に応じて吸気ガス量を変更し得る構成であることが好ましい。 Furthermore, in an internal combustion engine that does not include an EGR device, it is preferable that the intake gas amount can be changed according to the load state of the internal combustion engine.
本発明の一般的な目的は、排気ガスを循環させる状態を維持する際、及び排気ガスを循環しない状態を維持する際に電力を必要とせず、このために消費電力を低減可能なEGR装置を提供することにある。 A general object of the present invention is to provide an EGR device that does not require electric power when maintaining a state in which exhaust gas is circulated and when maintaining a state in which exhaust gas is not circulated. It is to provide.
本発明の主たる目的は、内燃機関の負荷状況に応じて吸気ガス量を変更し得、しかも、その変更前の状態、変更後の状態をそれぞれ維持するための電力が不要であるバルブ動作切換装置を提供することにある。 The main purpose is to change the intake gas amount according to the load condition of the internal combustion engine obtained. Moreover, the pre-change state, the valve operation switching device power for maintaining each state after the change is not required in the present invention Is to provide.
本発明の別の目的は、内燃機関の負荷状況に応じて吸気ガス量を変更し得、しかも、その変更前の状態、変更後の状態をそれぞれ維持するための電力が不要であるカム切換装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to change the intake gas amount in accordance with the load condition of the internal combustion engine, and to eliminate the need for electric power for maintaining the state before and after the change. Is to provide.
本発明の一実施形態によれば、燃焼室(22)に空気を導入する吸気ポートに配設された吸気バルブ(24)と、前記燃焼室(22)で燃焼した排気ガスを排気する排気ポートに配設された排気バルブ(26)とを具備する内燃機関に付設されるEGR装置(10)であって、
前記燃焼室(22)に前記排気ガスを戻すためのEGRポートに配設されたEGRバルブ(35)と、
前記EGRバルブ(35)を動作状態又は動作停止状態に切り換える切換手段と、
前記切換手段を作動させる作動手段と、
を有し、
前記切換手段は、前記作動手段の作用下に動作状態とされたときには前記切換手段によって動作停止状態とされるまで動作状態を維持する動作状態維持手段と、前記作動手段の作用下に動作停止状態とされたときには前記切換手段によって動作状態とされるまで動作停止状態を維持する動作停止状態維持手段とを備え、
前記作動手段は、前記EGRバルブ(35)を動作状態から動作停止状態に切り換える際、又は、動作停止状態から動作状態に切り換える際にのみ通電され、前記EGRバルブ(35)が動作状態又は動作停止状態を維持する最中は通電停止されるEGR装置(10)が提供される。
According to an embodiment of the present invention, an exhaust port for exhausting the intake valve disposed in an intake port for introducing air into the combustion chamber (22) (24), the exhaust gas burned in the combustion chamber (22) An EGR device (10) attached to an internal combustion engine comprising an exhaust valve (26) disposed in
An EGR valve (35) disposed in an EGR port for returning the exhaust gas to the combustion chamber (22) ;
Switching means for switching the EGR valve (35) to an operation state or an operation stop state;
Operating means for operating the switching means;
Have
The switching means includes an operating state maintaining means for maintaining the operating state until the operating state is stopped by the switching means when the operating state is set under the action of the operating means, and an operating stop state under the action of the operating means. And an operation stop state maintaining means for maintaining an operation stop state until the operation state is set by the switching means .
The actuating means is energized only when the EGR valve (35) is switched from the operation state to the operation stop state, or when the EGR valve (35) is switched from the operation stop state to the operation state, and the EGR valve (35) is operated or stopped. the while maintaining the state EGR device that will be de-energized (10) is provided.
すなわち、本発明によれば、内燃機関の負荷状況に応じ、EGRバルブが動作状態(開閉可能状態)又は動作停止状態(休止状態)のいずれかが選択され、しかも、その状態が維持される。動作状態であるときには、EGRバルブが開いたときに排気ガスが燃焼室に導入されて再燃焼に供され、一方、動作停止状態である場合には、排気ガスが燃焼室に導入されることはない。従って、例えば、該内燃機関の負荷が小さいときや大きいときにEGRバルブを休止状態とすれば、このときに排気ガスが燃焼室に導入されることがないので、燃焼速度が遅くなることを回避し得る。さらに、ノッキングの発生が抑制可能となると期待し得る。 That is, according to the present invention, either the operation state (openable / closable state) or the operation stop state (rest state) of the EGR valve is selected according to the load state of the internal combustion engine, and the state is maintained. When in the operating state, exhaust gas is introduced into the combustion chamber when the EGR valve is opened and used for recombustion. On the other hand, when the operation is stopped, the exhaust gas is not introduced into the combustion chamber. Absent. Therefore, for example, if the EGR valve is deactivated when the load on the internal combustion engine is small or large, the exhaust gas is not introduced into the combustion chamber at this time, so that the combustion speed is prevented from slowing down. Can do. Furthermore, it can be expected that the occurrence of knocking can be suppressed.
しかも、作動手段及び切換手段を設けるのみでEGRバルブの動作状態から動作停止状態への切り換え、又は動作停止状態から動作状態への切り換えが可能となるので、構成が比較的簡素になることを期待できる。このため、コストが上昇することを抑制することもできる。 Moreover, since the EGR valve can be switched from the operation state to the operation stop state or from the operation stop state to the operation state only by providing the operation means and the switching means, the configuration is expected to be relatively simple. it can. For this reason, it can also suppress that a cost rises.
その上、作動手段への通電は、一方の状態から他方の状態に切り換える際に行うのみでよく、動作状態又は動作停止状態を維持するために通電を行う必要は特にない。従って、消費電力を低減させることができる。 In addition, the energization of the operating means only needs to be performed when switching from one state to the other, and it is not particularly necessary to energize to maintain the operating state or the operation stopped state. Therefore, power consumption can be reduced.
さらに、高温である既燃ガスを燃焼室に戻すので、圧縮工程を営む際の燃焼室の温度が高くなる。これにより混合気の燃焼が促進され、その結果、イグニッションディレイが低減されるとともに、等溶度が向上するという利点が得られる。また、低温燃焼による熱損失が低減するとともに、NOx排出量が低減する。 Furthermore, since the high-temperature burned gas is returned to the combustion chamber, the temperature of the combustion chamber when performing the compression process is increased. As a result, combustion of the air-fuel mixture is promoted. As a result, the ignition delay is reduced and the isosolubility is improved. In addition, heat loss due to low-temperature combustion is reduced, and NOx emissions are reduced.
その上、既燃ガスに余剰酸素が存在しないので、成層給気機関や稀薄燃焼に比してNOxの後処理が容易となる。 In addition, since there is no surplus oxygen in the burnt gas, the post-treatment of NOx is easier than in a stratified charge engine or lean combustion.
このような構成においては、前記動作状態維持手段と前記動作停止状態維持手段とを同一の部材で構成することが好ましい。この場合、部品点数を削減し得ることが期待できる。 In such a configuration, it is preferable that the operation state maintaining unit and the operation stop state maintaining unit are formed of the same member. In this case, it can be expected that the number of parts can be reduced.
なお、前記作動手段は、上記した通電・通電停止がなされるソレノイド(44)と、前記ソレノイド(44)の作用下に変位する変位カム(54)と、前記変位カム(54)の変位に追従して変位する変位シャフト(60)とで構成することができ、一方、前記切換手段は、固定カム(56)と、一端部が前記変位カム(54)又は前記固定カム(56)のいずれか一方の先端部に当接する押圧カム(58)と、前記押圧カム(58)によって前記変位シャフト(60)に追従して変位する変位部材(90)とで構成することができる。 Incidentally, the actuating means follow a solenoid (44) energized, de-energization described above is performed, and the displacement cam displacement (54) under the action of said solenoid (44), the displacement of the displacement cam (54) to be constructed out a displacement shaft which is displaced (60), whereas, the switching means includes a fixed cam (56), one of the displacement cam end (54) or the fixed cam (56) abutting against the pressing cam on one of the tip (58) may be configured out with the pressure cam (58) displacement member you displaced to follow the displacement shaft (60) by (90).
この場合、前記EGRバルブ(35)を開閉させるEGRカム(36)に第1係合部(38)を設けるとともに、前記変位部材(90)に第2係合部(94)を設け、前記第2係合部(94)を、前記変位シャフト(60)の変位に追従して前記第1係合部(38)に対して係合又は離脱させればよい。すなわち、前記押圧カム(58)の一端部が前記固定カム(56)の先端部に当接したときに前記第1係合部(38)から前記第2係合部(94)を離脱させて前記EGRバルブ(35)を動作停止状態とする一方、前記押圧カム(58)の一端部が最も後退した前記変位カム(54)の先端部に当接したときに前記第1係合部(38)と前記第2係合部(94)を係合させて前記EGRバルブ(35)を動作状態とすればよい。 In this case, the EGR cam (36 ) for opening and closing the EGR valve (35) is provided with a first engagement portion (38) , the displacement member (90) is provided with a second engagement portion (94) , and the first engagement portion (94) is provided. The two engaging portions (94) may be engaged with or disengaged from the first engaging portion (38) following the displacement of the displacement shaft (60) . That is, when the one end of the pressing cam (58) comes into contact with the tip of the fixed cam (56) , the second engaging portion (94) is detached from the first engaging portion (38). While the EGR valve (35) is in the operation stop state, the first engagement portion (38 ) when one end portion of the pressing cam (58) comes into contact with the distal end portion of the displacement cam (54) which is retracted most. ) And the second engagement portion (94) to engage the EGR valve (35) .
ここで、前記変位シャフト及び前記固定カムを、前記吸気バルブ及び前記排気バルブを開閉させるカムシャフト内に挿入するようにすれば、切換手段及び作動手段をコンパクトに構成することができる。 Here, if the displacement shaft and the fixed cam are inserted into a camshaft that opens and closes the intake valve and the exhaust valve, the switching means and the operating means can be made compact.
さらに、前記ソレノイドのロッドを元の位置に復帰させるように付勢する付勢手段を設けることが好ましい。これにより騒音が発生することを回避できるとともに、アームの耐摩耗性を向上させることができるからである。 Furthermore, it is preferable to provide a biasing means for biasing the rod of the solenoid so as to return it to its original position. This is because it is possible to avoid the generation of noise and to improve the wear resistance of the arm.
本発明の別の一実施形態によれば、燃焼室(22)に空気を導入する吸気ポートに配設された複数個の吸気バルブ(24)と、前記燃焼室(22)で燃焼した排気ガスを排気する排気ポートに配設された排気バルブ(26)とを具備する内燃機関に付設されるバルブ動作切換装置(100)であって、
前記吸気バルブ(24)は、常時動作状態となる常作動吸気バルブ(122)と、動作状態又は動作停止状態のいずれかの状態に設定される可変吸気バルブ(124)とを備え、
さらに、前記可変吸気バルブ(124)を動作状態又は動作停止状態に切り換える切換手段と、
前記切換手段を作動させる作動手段と、
を有し、
前記切換手段は、前記作動手段の作用下に動作状態とされたときには前記切換手段によって動作停止状態とされるまで動作状態を維持する動作状態維持手段と、前記作動手段の作用下に動作停止状態とされたときには前記切換手段によって動作状態とされるまで動作停止状態を維持する動作停止状態維持手段とを備え、
前記作動手段は、前記可変吸気バルブ(124)を動作状態から動作停止状態に切り換える際、又は、動作停止状態から動作状態に切り換える際にのみ通電され、前記可変吸気バルブ(124)が動作状態又は動作停止状態を維持する最中は通電停止されるバルブ動作切換装置(100)が提供される。ここで、切換手段及び作動手段は、上記と同様に構成される。
According to another embodiment of the present invention, a plurality of intake valves disposed in the intake port for introducing air into the combustion chamber (22) (24), the exhaust gas burned in the combustion chamber (22) A valve operation switching device (100) attached to an internal combustion engine comprising an exhaust valve (26) disposed in an exhaust port for exhausting the exhaust gas;
The intake valve (24) includes a normally- operated intake valve (122) that is always in an operating state, and a variable intake valve ( 124) that is set to either an operating state or an operation stopped state.
And switching means for switching the variable intake valve ( 124) to an operating state or an operating stop state;
Operating means for operating the switching means;
Have
The switching means includes an operating state maintaining means for maintaining the operating state until the operating state is stopped by the switching means when the operating state is set under the action of the operating means, and an operating stop state under the action of the operating means. And an operation stop state maintaining means for maintaining an operation stop state until the operation state is set by the switching means .
The actuating means is energized only when the variable intake valve (124) is switched from the operation state to the operation stop state, or when the variable intake valve (124) is switched from the operation stop state to the operation state. while maintaining the operation stop state valve operation switching device that will be de-energized (100) is provided. Here, the switching means and the operating means are configured in the same manner as described above.
本発明によれば、内燃機関の負荷状況に応じ、可変吸気バルブが動作状態(開閉可能状態)又は動作停止状態(休止状態)のいずれとなるかが選択され、しかも、その状態が維持される。動作状態であるときには、常作動吸気バルブと同期して可変吸気バルブが開いたときに吸気ガスが燃焼室に導入される。一方、動作停止状態である場合には、吸気ガスは、常作動吸気バルブのみを介して燃焼室に導入される。このため、可変吸気バルブを動作状態又は動作停止状態のいずれかに設定することにより、吸気ガスの量を変更することができる。 According to the present invention, it is selected whether the variable intake valve is in an operation state (openable / closable state) or an operation stop state (rest state) according to the load state of the internal combustion engine, and the state is maintained. . In the operating state, intake gas is introduced into the combustion chamber when the variable intake valve is opened in synchronization with the normally operating intake valve. On the other hand, when the operation is stopped, the intake gas is introduced into the combustion chamber only through the normally- operated intake valve. Therefore, the amount of intake gas can be changed by setting the variable intake valve to either the operating state or the operation stopped state.
しかも、作動手段及び切換手段を設けるのみで可変吸気バルブの動作状態から動作停止状態への切り換え、又は動作停止状態から動作状態への切り換えが可能となるので、構成が比較的簡素になることを期待できる。このため、コストが上昇することを抑制することもできる。 In addition, since the variable intake valve can be switched from the operation state to the operation stop state or from the operation stop state to the operation state only by providing the operation means and the switching means, the configuration becomes relatively simple. I can expect. For this reason, it can also suppress that a cost rises.
さらに、上記したEGR装置と同様に、作動手段への通電は、可変吸気バルブの動作状態又は動作停止状態のいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える際に行うのみでよく、動作状態又は動作停止状態を維持するために通電を行う必要は特にない。従って、消費電力を低減させることができる。 Further, similarly to the above-described EGR device, the energization to the operating means may be performed only when switching from one of the variable intake valve operation state or the operation stop state to the other state. There is no particular need to energize to maintain the stopped state. Therefore, power consumption can be reduced.
本発明のまた別の一実施形態によれば、燃焼室(22)に空気を導入する吸気ポートに配設された吸気バルブ(24)と、前記燃焼室(22)で燃焼した排気ガスを排気する排気ポートに配設された排気バルブ(26)とを具備する内燃機関に付設されるカム切換装置(200)であって、
前記吸気バルブ(24)を開閉動作させる第1カム(214)と、
前記吸気バルブ(24)を開閉動作させるとともに、カムプロフィールが前記第1カム(214)と相違する第2カム(216)と、
前記吸気バルブ(24)を開閉動作させるカムを前記第1カム(214)又は前記第2カム(216)のいずれかに切り換える切換手段と、
前記切換手段を作動させる作動手段と、
を有し、
前記切換手段は、前記作動手段の作用下に前記第1カム(214)による付勢状態とされ且つ前記第2カム(216)による付勢が休止されたときには前記切換手段によって前記第2カム(216)による付勢状態とされ且つ前記第1カム(214)による付勢が休止されるまで前記第1カム(214)による付勢状態を維持する付勢状態維持手段と、前記作動手段の作用下に前記第2カム(216)による付勢状態とされ且つ前記第1カム(214)による付勢が休止されたときには前記切換手段によって前記第1カム(214)による付勢状態とされ且つ前記第2カム(216)による付勢が休止されるまで前記第2カム(216)による付勢状態を維持する付勢休止状態維持手段とを備えるカム切換装置(200)が提供される。
According to yet another embodiment of the present invention, the exhaust and intake valves disposed in the intake port for introducing air into the combustion chamber (22) (24), the exhaust gas burned in the combustion chamber (22) A cam switching device (200) attached to an internal combustion engine, comprising an exhaust valve (26) disposed in an exhaust port.
A first cam (214) for opening and closing the intake valve (24) ;
Opening and closing the intake valve (24) , and a second cam (216) having a cam profile different from that of the first cam (214) ;
Switching means for switching a cam for opening and closing the intake valve (24) to either the first cam (214) or the second cam (216) ;
Operating means for operating the switching means;
Have
Said switching means, said second cam by said switching means when energized by and said second cam is a biased state (216) according to pre-Symbol first cam (214) under the action of said actuating means is paused biasing state maintaining means for maintaining the biasing state by the first cam (214) to urge by and said first cam is a biased state (214) is paused by (216), of said actuating means When the urging state by the second cam (216) is activated and the urging by the first cam (214) is stopped, the urging state by the first cam (214) is performed by the switching means. There is provided a cam switching device (200) comprising a biasing pause state maintaining means for maintaining a biasing state by the second cam (216) until the biasing by the second cam (216) is paused.
本発明によれば、吸気バルブを開閉するためのカムとして第1カム又は第2カムのいずれかが選択される。第1カムと第2カムは互いのカムプロフィールが相違するもの同士であるので、第1カムを選択した場合と、第2カムを選択した場合とでは、吸気バルブのリフト量が異なることになる。これに伴って、吸気バルブから吸気される吸気ガスの量が変更される。すなわち、内燃機関の負荷状況に応じて第1カムから第2カムへ、又はその逆に切り換えることにより、吸気ガスの量を変更することができる。 According to the present invention, either the first cam or the second cam is selected as the cam for opening and closing the intake valve. Since the first cam and the second cam have different cam profiles, the lift amount of the intake valve differs between when the first cam is selected and when the second cam is selected. . Along with this, the amount of intake gas taken in from the intake valve is changed. That is, the amount of intake gas can be changed by switching from the first cam to the second cam or vice versa according to the load condition of the internal combustion engine.
さらに、本発明においては、作動手段及び切換手段を設けるようにしているので、第1カムによって吸気バルブを開閉させる状態から第2カムによって吸気バルブを開閉させる状態、又はその逆方向の切り換えが可能となり、しかも、第1カムによって吸気バルブを開閉させる状態、又は第2カムによって吸気バルブを開閉させる状態のいずれかの状態が維持される。従って、構成が比較的簡素になることが期待され、このため、コストが上昇することを抑制することもできる。 Further, in the present invention, since the operation means and the switching means are provided, it is possible to switch from the state in which the intake valve is opened and closed by the first cam to the state in which the intake valve is opened and closed by the second cam, or in the opposite direction. In addition, either the state in which the intake valve is opened / closed by the first cam or the state in which the intake valve is opened / closed by the second cam is maintained. Therefore, the configuration is expected to be relatively simple, and therefore, it is possible to suppress an increase in cost.
その上、上記したEGR装置及びバルブ動作切換装置と同様に、作動手段への通電は、第1カム又は第2カムのいずれか一方のカムから残余のカムに切り換える際に行うのみでよく、動作状態又は動作停止状態を維持するために通電を行う必要は特にない。従って、消費電力を低減させることができる。 In addition, similar to the EGR device and the valve operation switching device described above, the energization of the operating means may be performed only when the remaining cam is switched from either the first cam or the second cam. It is not particularly necessary to energize to maintain the state or the operation stop state. Therefore, power consumption can be reduced.
なお、第1カム及び第2カムは、例えば、同一の部材中に隣接して形成することができる。この場合、部品点数が低減する。 The first cam and the second cam can be formed adjacent to each other in the same member, for example. In this case, the number of parts is reduced.
以下、本発明に係るEGR装置、バルブ動作切換装置及びカム切換装置の各々につき、それが付設された内燃機関との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the EGR device, the valve operation switching device, and the cam switching device according to the present invention will be described in detail in relation to an internal combustion engine to which the EGR device, the valve operation switching device, and the cam switching device are attached. To do.
先ず、第1実施形態として、EGR装置につき説明する。 First, an EGR device will be described as a first embodiment.
図1は、第1実施形態に係るEGR装置10が付設された内燃機関12の要部概略縦断面図である。この内燃機関12は、例えば、自動二輪車等の車両に搭載され、空気と燃料の混合気を燃焼させることによって該車両を走行させる。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a main part of an
先ず、内燃機関12につき説明する。この内燃機関12は、シリンダ14が設けられたブロック本体16と、該ブロック本体16の上方に連結されたシリンダヘッド18と、該シリンダヘッド18の上部を覆って保護するヘッドカバー20とを有する。
First, the
シリンダ14にはピストンが挿入されており、このピストンは、コンロッドを介してクランクシャフトに連結されている。このピストンの上端面と、シリンダヘッド18によって覆われる空間とによって、燃焼室22が形成される。
A piston is inserted into the
シリンダヘッド18の内部には、空気を燃焼室22に導入するための吸気ポートと、燃焼室22で燃焼した排気ガスを排気するための排気ポートとが形成されている。吸気ポートには吸気バルブ24が配設される一方、排気ポートには排気バルブ26が配設される。
An intake port for introducing air into the
これら吸気バルブ24と排気バルブ26は、ロッカーアームを介してカムシャフト30の作用下に開閉する。すなわち、カムシャフト30にはカム32、34が設けられており、カムシャフト30が回転動作することに追従して各カム32、34の山部が所定の位置に到達したときに前記ロッカーアームの一端部を押圧することにより、該ロッカーアームがその略中腹部を中心に回動動作する。その結果、該ロッカーアームの他端部にそれぞれ設けられた押圧部材のいずれかが吸気バルブ24又は排気バルブ26を押圧することに伴い、該吸気バルブ24又は該排気バルブ26が燃焼室22側に変位する。
The
なお、吸気バルブ24及び排気バルブ26は、各々の周囲に配設されたバルブスプリングの弾発作用下に元の位置に復帰する。
Note that the
内燃機関12には、さらに、EGRポートが形成され、このEGRポートには、排気ガスを貯留するガス貯留室が連通している。また、EGRポートには、EGRバルブ35が着座又は離間する。
Further, an EGR port is formed in the
すなわち、カムシャフト30には、前記カム32、34の他にEGRカム36も設けられている。従って、カムシャフト30が回転動作すると、EGRカム36の山部が所定の位置に到達したときにロッカーアームの一端部が押圧される。これにより該ロッカーアームがその略中腹部を中心に回動動作し、最終的に、該ロッカーアームの他端部に設けられた押圧部材がEGRバルブ35を押圧する。その結果、EGRバルブ35が燃焼室22側に変位して排気ガスが燃焼室22内に導入される。
That is, the
吸気バルブ24及び排気バルブ26と同様に、EGRバルブ35の周囲にもバルブスプリングが配設されている。EGRバルブ35は、このバルブスプリングの弾発作用下に元の位置に復帰する。
Similar to the
以上の吸気バルブ24、排気バルブ26及びEGRバルブ35の構成は公知であり、従って、その図示と詳細な説明は省略する。なお、EGRカム36には、第1係合部としての第1歯部38が形成されている。
The above-described configurations of the
カムシャフト30の一端部には、カムスプロケット40が連結されている。カムシャフト30は、該カムスプロケット40に巻回されたカムチェーン42が駆動されることに伴って回転動作する。
A
さらに、ヘッドカバー20にはソレノイド44が位置決め固定されている。このソレノイド44のロッド46は、止軸48によって回動自在に支持されたアーム50の一端部に連結されている。その一方で、該アーム50の他端部は、前記カムシャフト30の一端部に対して押接又は離間するように進退動作する。
Further, a
また、前記カムシャフト30には、その長手方向に沿って挿通孔52が形成されている。この挿通孔52には、変位カム54の先端部が挿入されるとともに、固定カム56、押圧カム58、変位シャフト60及びコイルスプリング62が挿入されている。
The
挿通孔52から突出した変位カム54の一端部には、スプリング受用ワッシャ64が外嵌されている。そして、このスプリング受用ワッシャ64とカムシャフト30との間には、リターンスプリング66が介装されている。
A
カムシャフト30において、挿通孔52の開口近傍には、長手方向に対して略垂直な方向に長穴68が形成されている。一方、変位カム54には、その長手方向に対して略垂直な方向に延在するピン穴70が形成されており、このピン穴70には、前記長穴68の開口近傍まで延在する位置決めピン72が挿入されている。
In the
変位カム54の先端部は若干縮径しており、この縮径した先端部は、固定カム56の内部に挿入されている。後述するように、変位カム54の先端部は、固定カム56の押圧カム58側端面から突出可能である。なお、図2A〜図2Dに示すように、変位カム54の先端部には第1傾斜部74が形成されている。
The distal end portion of the
固定カム56は、固定カム位置決めピン78(図1参照)によって位置決め固定されている。換言すれば、固定カム56は、カムシャフト30内で変位することはない。この固定カム56の先端部には、図2Aに示すように、第2傾斜部80及び陥没81が形成されている。
The fixed
押圧カム58は、変位カム54及び固定カム56を臨む側の端面に複数の突出部82を有する。この突出部82の先端には、第3傾斜部84が形成されている。
The
押圧カム58の他端面は平坦面として形成され、この平坦面に変位シャフト60の一端面が当接している。また、変位シャフト60の他端部には、その長手方向に対して略垂直な方向に延在するピン穴86が形成されており、このピン穴86には、従動ピン88が挿入されている。この従動ピン88は、カムシャフト30の端部近傍に外嵌された変位部材90に連結されている。なお、カムシャフト30の外周壁、及び変位部材90の内周壁のそれぞれにはスプライン(ともに図示せず)が形成されており、これらスプラインは互いに噛合している。
The other end surface of the
変位部材90において、EGRカム36に対向する部位には、第2係合部としての第2歯部94が形成されている。この第2歯部94は、後述するように、変位シャフト60が変位することに追従してEGRカム36の第1歯部38に対して噛合又は離脱する。
In the
以上の構成において、リターンスプリング66はスプリング受用ワッシャ64をカムシャフト30から離間する方向に弾発付勢し、また、コイルスプリング62は変位シャフト60を押圧カム58側に向かって弾発付勢する。
In the above configuration, the
なお、固定カム56、押圧カム58及び変位部材90はEGRバルブ35を動作状態又は動作停止状態に切り換える切換手段を構成し、一方、ソレノイド44、アーム50、変位カム54及び変位シャフト60は、前記切換手段を作動させるための作動手段を構成する。さらに、後述するように、変位カム54、固定カム56及び押圧カム58によってEGRバルブ35の動作状態・動作停止状態が維持される。すなわち、これらは、動作状態維持手段及び動作停止状態維持手段を兼ねる。
The fixed
また、ソレノイド44は、制御信号を伝達するためのケーブル96を介して図示しない制御手段、例えば、CPUに電気的に接続されている。このCPUには、さらに、図示しない吸気マニホールドの内部に設置されたスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサや、内燃機関12の回転数を検出する回転センサ等も電気的に接続される。
The
第1実施形態に係るEGR装置10が付設された内燃機関12は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。
The
内燃機関12が付勢されると、カムチェーン42及びカムスプロケット40の作用下にカムシャフト30が回転動作する。これに追従してカム32、34が回転動作し、この中のカム34の山部が所定の位置に到達するとロッカーアームの端部が排気バルブ26を押圧する。これによりバルブスプリングが収縮するとともに、排気バルブ26が排気ポートから離間する。すなわち、排気ポートが燃焼室22と連通し、これに伴い、燃焼した排気ガスがガス貯留室に貯留される。
When the
また、カムシャフト30がさらに回転動作してカム34の山部がロッカーアームの端部から離間すると、伸張するバルブスプリングの弾発作用下に排気バルブ26が元の位置に戻り、排気ポートに着座する。すなわち、排気ポートと燃焼室22とが遮断される。
Further, when the
その一方で、カム32の山部がロッカーアームの端部を押圧する位置となり、これにより、バルブスプリングが収縮するとともに吸気バルブ24が吸気ポートから離間する。換言すれば、吸気ポートと燃焼室22とが連通し、吸気ポートを介して空気が燃焼室22に導入される。
On the other hand, the peak portion of the
勿論、カムシャフト30が引き続いて回転動作することでカム32の山部がロッカーアームの端部から離間すると、バルブスプリングが伸張して吸気バルブ24を弾発付勢する。その結果、吸気バルブ24が元の位置に戻って吸気ポートに着座し、該吸気ポートと燃焼室22とが遮断されるに至る。
Of course, when the
ここで、図2A〜図2Eは、変位カム54、固定カム56及び押圧カム58の先端部を360°展開して示す模式図である。押圧カム58の突出部82は、図2Aに示すように、当初は固定カム56の先端に設けられた第2傾斜部80の底に位置しており、このため、図1に示すように、押圧カム58が変位シャフト60を押圧する。従って、変位シャフト60はコイルスプリング62を圧縮する方向に変位し、これに追従して、従動ピン88を介して変位部材90がEGRカム36から離間する方向に変位する。すなわち、第2歯部94が第1歯部38から離間し、このため、EGRカム36が動作しなくなる。従って、EGRバルブ35は動作停止状態を維持する。
Here, FIGS. 2A to 2E are schematic views showing the distal end portions of the
この過程の最中、前記CPUがスロットル開度センサや回転センサ等からの電気的情報に基づいて内燃機関12の負荷が中速域ないしパーシャル域にあると判断すると、該CPUは、前記ソレノイド44に指令を出して図1に示す状態とする。すなわち、ソレノイド44に対して通電を行わせ、ロッド46を後退動作させる。
During this process, if the CPU determines that the load of the
ロッド46が後退動作することに伴い、図3に示すように、アーム50が止軸48を中心として回動する。その結果、変位シャフト60がカムシャフト30の挿通孔52内で前進動作する。これに伴い、図2B及び図2Cに示すように、固定カム56の開口した端面から変位カム54が突出し、押圧カム58の突出部82を押圧する。その結果、押圧カム58が若干回転動作するとともに、突出部82の第3傾斜部84が変位カム54の第1傾斜部74に乗り上げる。
As the
次に、ソレノイド44に対する通電が停止される。これに伴い、ロッド46が前進動作してアーム50が止軸48を中心に回動するとともに、リターンスプリング66の弾発付勢によって変位カム54が後退動作する。すなわち、図4に示す状態となる。このとき、図2D及び図2Eに示すように、押圧カム58が若干回転動作するとともに、突出部82の第3傾斜部84が固定カム56の陥没81に係合する。
Next, energization to the
第3傾斜部84が陥没81に係合することに伴い、変位シャフト60がコイルスプリング62から弾発付勢される。これに追従し、従動ピン88を介して変位部材90が前記スプラインに案内されながらEGRカム36に接近する方向に変位する。最終的に、第2歯部94が第1歯部38に噛合し、EGRカム36が回転可能となる。すなわち、EGRバルブ35が動作状態となる。
As the third
結局、ソレノイド44に対する通電が停止された後もEGRバルブ35がEGRポートから離間して燃焼室22側に変位可能となり、燃焼室22とガス貯留室とが連通したときには、ガス貯留室に貯留された排気ガスが燃焼室22に導入され、次の吸気工程で吸気ポートを介して新たに導入される空気と、新たに導入される燃料とともに燃焼に供される。
Eventually, even after the energization of the
以上のように、第1歯部38と第2歯部94とが互いに噛合している場合、EGRバルブ35は、開放・閉止を連続的に繰り返す。
As described above, when the
一方、前記スロットルバルブの開度が最小となるアイドリング時や、開度が最大となる最大負荷時には、前記CPUは、スロットル開度センサや回転センサ等からの電気的情報に基づいて低負荷域ないし高負荷域であると判断する。この場合、EGRバルブ35を開いて燃焼室22に排気ガスを戻す必要は特にない。
On the other hand, at the time of idling when the opening of the throttle valve is the minimum or when the load is the maximum when the opening is the maximum, the CPU is based on the electrical information from the throttle opening sensor, the rotation sensor, etc. Judged to be in a high load range. In this case, it is not particularly necessary to open the
そこで、前記CPUは、ケーブル96を介して制御信号を送信し、ソレノイド44に「ロッド46を後退させる」との指令を出す。この制御信号により、図3に示すように、ロッド46が後退動作する。
Therefore, the CPU transmits a control signal via the
以降、上記とは逆に、すなわち、図2Eから図2D、図2C、図2B及び図2Aの順序で押圧カム58の突出部82が変位カム54から押圧される一方、押圧カム58が若干回転動作して固定カム56の第2傾斜部80に乗り上げる。これにより図1の状態に戻り、EGRバルブ35が動作停止状態となって維持される。
Thereafter, contrary to the above, that is, the
勿論、この際にも、押圧カム58の突出部82が変位カム54の第2傾斜部80に乗り上げた後にソレノイド44への通電が停止される。すなわち、ソレノイド44に対する通電が停止された後もEGRバルブ35が動作停止状態に保たれる。
Of course, also in this case, the energization to the
以上から諒解されるように、第1実施形態によれば、ロッド46を後退動作させるときにのみソレノイド44に通電を行うようにすることが可能となり、EGRバルブ35の動作状態を維持する際や、動作停止状態を維持する際にソレノイド44に通電を行う必要は特にない。従って、消費電力を低減させることができる。
As can be understood from the above, according to the first embodiment, it is possible to energize the
このように、第1実施形態によれば、切換手段及び作動手段を組み込むのみという簡素な構成でありながら、内燃機関12の負荷状況に応じてEGRバルブ35を動作状態(開閉可能状態)に維持する一方、動作状態から動作停止状態(閉止維持状態)に切り換えてそれを維持することができる。勿論、動作停止状態から動作状態への変更も容易である。
As described above, according to the first embodiment, the
そして、例えば、該内燃機関12の負荷が小さいときや大きいときにEGRバルブ35を動作停止状態とすることにより、燃焼速度が向上することが期待され、また、ノッキングの発生を抑制することができる。
For example, when the load on the
なお、上記した実施の形態においては、EGRバルブ35を動作状態又は動作停止状態に切り換える切換手段を固定カム56、押圧カム58及び変位部材90で構成するとともに、前記切換手段を作動させるための作動手段をソレノイド44、アーム50、変位カム54及び変位シャフト60で構成するようにしているが、EGRバルブ35を動作状態から動作停止状態、及び動作停止状態から動作状態へ変更可能であれば、如何なる構成のものであってもよい。
In the above-described embodiment, the switching means for switching the
次に、第2実施形態としてバルブ動作切換装置を挙げ、図5を参照して説明する。なお、図1〜図4に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。 Next, a valve operation switching device will be cited as a second embodiment and will be described with reference to FIG. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the same component as the component shown by FIGS. 1-4, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図5は、第2実施形態に係るバルブ動作切換装置100が付設された内燃機関120の要部概略縦断面図である。
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a main part of the
先ず、内燃機関120は、内燃機関12同様に、シリンダ14が設けられたブロック本体16と、該ブロック本体16の上方に連結されたシリンダヘッド18と、該シリンダヘッド18の上部を覆って保護するヘッドカバー20とを有する。この中、シリンダ14には図示しないピストンが挿入されており、このピストンの上端面と、シリンダヘッド18によって覆われる空間とによって、燃焼室22が形成される。
First, like the
シリンダヘッド18の内部には、空気を燃焼室22に導入するための吸気ポートと、燃焼室22で燃焼した排気ガスを排気するための排気ポートとが形成されている。吸気ポートには、常時開閉動作する常作動吸気バルブ122と、動作状態又は動作停止状態のいずれかに選択される可変吸気バルブ124とが配設される一方、排気ポートには、排気バルブ26が配設される。
An intake port for introducing air into the
この中、常作動吸気バルブ122と排気バルブ26は、カムシャフト30が回転動作することに追従してカム32、34の山部が所定の位置に到達したとき、図示しないロッカーアーム及び押圧部材の作用下に燃焼室22側に変位する。変位した常作動吸気バルブ122及び排気バルブ26は、各々の周囲に配設されたバルブスプリングの弾発作用下に元の位置に復帰する。
Among them, the normally-operated
残余の可変吸気バルブ124は、カムシャフト30に設けられた可変吸気バルブ用カム126によって燃焼室22側に変位する。すなわち、可変吸気バルブ用カム126の山部が所定の位置に到達したときに前記ロッカーアームの一端部が押圧され、これに伴って該ロッカーアームがその略中腹部を中心に回動動作し、最終的に、該ロッカーアームの他端部に設けられた前記押圧部材が可変吸気バルブ124を押圧する。その結果、可変吸気バルブ124が燃焼室22側に変位して排気ガスが燃焼室22内に導入される。
The remaining
常作動吸気バルブ122及び排気バルブ26と同様に、可変吸気バルブ124の周囲にもバルブスプリングが配設されている。燃焼室22側に変位した可変吸気バルブ124は、このバルブスプリングの弾発作用下に元の位置に復帰する。
Similar to the normally operating
第2実施形態においては、この可変吸気バルブ124が動作状態又は動作停止状態のいずれかの状態に切り換えられる。この切り換えは、固定カム56、押圧カム58及び変位部材90を含んで構成される切換手段によって実施される。また、ソレノイド44、変位カム54及び変位シャフト60は、前記切換手段を作動させるための作動手段を構成し、さらに、後述するように、変位カム54、固定カム56及び押圧カム58によって可変吸気バルブ124の動作状態・動作停止状態が維持される。すなわち、これらは、動作状態維持手段及び動作停止状態維持手段を兼ねる。
In the second embodiment, the
勿論、前記切換手段、動作状態維持手段及び動作停止状態維持手段は、第1実施形態と同様に構成されている。すなわち、変位カム54、固定カム56、押圧カム58には、それぞれ、図2A〜図2Dに示される第1傾斜部74、第2傾斜部80及び陥没81、第3傾斜部84が形成されている。そして、押圧カム58の平坦な一端面には、変位シャフト60の一端面が当接している。
Of course, the switching unit, the operation state maintaining unit, and the operation stop state maintaining unit are configured in the same manner as in the first embodiment. That is, the
この変位シャフト60に形成されたピン穴86に挿入された従動ピン88は、カムシャフト30の端部近傍に外嵌された変位部材90に連結されている。この変位部材90中の可変吸気バルブ用カム126に対向する部位には、第2係合部としての第2歯部94が形成されている。該第2歯部94は、変位シャフト60が変位することに追従して、第1歯部38に対して噛合又は離脱する。
A driven
そして、この場合、ヘッドカバー20に位置決め固定されたソレノイド44のロッド46が前記カムシャフト30の一端部に対して押接又は離間するように進退動作する。このソレノイド44には、ケーブル96を介して図示しないCPU等の制御手段が電気的に接続される。このように、ロッド46をカムシャフト30の一端部に対して直接当接することを可能な構成としたことによりアーム50(図1参照)が不要となり、このため、部品点数が低減される。
In this case, the
さらに、前記CPUには、図示しない吸気マニホールドの内部に設置されたスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサや、内燃機関120の回転数を検出する回転センサ等も電気的に接続される。
Further, the CPU is also electrically connected to a throttle opening sensor that detects the opening of a throttle valve installed inside an intake manifold (not shown), a rotation sensor that detects the rotational speed of the
第2実施形態に係るバルブ動作切換装置100が付設された内燃機関120は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。
The
内燃機関12が付勢されると、カムチェーン42及びカムスプロケット40の作用下にカムシャフト30が回転動作する。これに追従してカム32、34が回転動作し、この中のカム34の山部が所定の位置に到達するとロッカーアームの端部が排気バルブ26を押圧する。これによりバルブスプリングが収縮するとともに、排気バルブ26が排気ポートから離間する。すなわち、排気ポートが燃焼室22と連通する。
When the
また、カムシャフト30がさらに回転動作してカム34の山部がロッカーアームの端部から離間すると、伸張するバルブスプリングの弾発作用下に排気バルブ26が元の位置に戻り、排気ポートに着座する。すなわち、排気ポートと燃焼室22とが遮断される。
Further, when the
その一方で、カム32の山部がロッカーアームの端部を押圧する位置となり、これにより、バルブスプリングが収縮するとともに常作動吸気バルブ122が吸気ポートから離間する。換言すれば、吸気ポートと燃焼室22とが連通し、吸気ポートを介して空気が燃焼室22に導入される。
On the other hand, the peak portion of the
勿論、カムシャフト30が引き続いて回転動作することでカム32の山部がロッカーアームの端部から離間すると、バルブスプリングが伸張して常作動吸気バルブ122を弾発付勢する。その結果、常作動吸気バルブ122が元の位置に戻って吸気ポートに着座し、該吸気ポートと燃焼室22とが遮断されるに至る。
Of course, when the
以上の過程において、第2歯部94が第1歯部38から離間している場合、図2Aに示されるように、押圧カム58の突出部82が固定カム56の第2傾斜部80の底に位置する。従って、可変吸気バルブ用カム126が回転動作することはなく、このため、可変吸気バルブ124の動作停止状態が維持される。
In the above process, when the
そして、前記CPUがスロットル開度センサや回転センサ等からの電気的情報に基づいて内燃機関12が高回転状態であると判断すると、該CPUは、前記ソレノイド44に指令を出して該ソレノイド44に対して通電を行わせ、ロッド46を後退動作させる。
When the CPU determines that the
ロッド46が後退動作することに伴い、変位シャフト60がカムシャフト30の挿通孔52内で前進動作する。これに伴い、図2B及び図2Cに示すように、固定カム56の開口した端面から変位カム54が突出し、押圧カム58の突出部82を押圧する。その結果、押圧カム58が若干回転動作するとともに、突出部82の第3傾斜部84が変位カム54の第1傾斜部74に乗り上げる。
As the
次に、ソレノイド44に対する通電が停止される。これに伴ってロッド46が前進動作し、その結果、リターンスプリング66の弾発付勢によって変位カム54が後退動作する。このとき、図2D及び図2Eに示すように、押圧カム58が若干回転動作するとともに、突出部82の第3傾斜部84が固定カム56の陥没81に係合する。
Next, energization to the
第3傾斜部84が陥没81に係合することに伴い、変位シャフト60がコイルスプリング62から弾発付勢される。これに追従し、従動ピン88を介して変位部材90が可変吸気バルブ用カム126に接近する方向に変位する。最終的に、第2歯部94が第1歯部38に噛合し、可変吸気バルブ用カム126が回転可能となる。すなわち、可変吸気バルブ124が動作状態となる。
As the third
結局、ソレノイド44に対する通電が停止された後も可変吸気バルブ124が吸気ポートから離間して燃焼室22側に変位可能となり、その変位の際には、混合ガスが燃焼室22に導入される。
Eventually, even after the energization of the
以上のように、第1歯部38と第2歯部94とが互いに噛合している場合、可変吸気バルブ124は、開放・閉止を連続的に繰り返す。
As described above, when the
一方、前記スロットルバルブの開度が最小となるアイドリング時等には、前記CPUは、スロットル開度センサや回転センサ等からの電気的情報に基づいて低回転域であると判断する。この場合、可変吸気バルブ124を開いて吸気する混合ガスの量を多くする必要は特にない。
On the other hand, at the time of idling when the throttle valve opening is minimized, the CPU determines that the engine is in the low rotation range based on electrical information from a throttle opening sensor, a rotation sensor, or the like. In this case, it is not particularly necessary to open the
そこで、前記CPUは、ケーブル96を介して制御信号を送信し、ソレノイド44に「ロッド46を後退させる」との指令を出す。この制御信号により、ロッド46が後退動作する。
Therefore, the CPU transmits a control signal via the
以降、上記とは逆に、すなわち、図2Eから図2D、図2C、図2B及び図2Aの順序で押圧カム58の突出部82が変位カム54から押圧される一方、押圧カム58が若干回転動作して固定カム56の第2傾斜部80に乗り上げる。これにより図5の状態に戻り、可変吸気バルブ124が動作停止状態となるとともにその状態が維持される。
Thereafter, contrary to the above, that is, the
勿論、この際にも、押圧カム58の突出部82が変位カム54の第2傾斜部80に乗り上げた後にソレノイド44への通電が停止される。すなわち、ソレノイド44に対する通電が停止された後も可変吸気バルブ124が動作停止状態に保たれる。
Of course, also in this case, the energization to the
以上から諒解されるように、第2実施形態においても、ロッド46を後退動作させるときにのみソレノイド44に通電を行うようにすることが可能となり、可変吸気バルブ124の動作状態を維持する際や、動作停止状態を維持する際にソレノイド44に通電を行う必要は特にない。従って、消費電力を低減させることができる。
As can be understood from the above, also in the second embodiment, it becomes possible to energize the
このように、第2実施形態によれば、切換手段及び作動手段を組み込むのみという簡素な構成でありながら、内燃機関120の負荷状況に応じて可変吸気バルブ124を動作状態(開閉可能状態)に維持したり、動作状態から動作停止状態(閉止維持状態)に切り換えてそれを維持したりすることができる。勿論、動作停止状態から動作状態への変更も容易である。
As described above, according to the second embodiment, the
高回転時に可変吸気バルブ124を動作状態とした場合、多量の空気が燃焼室22に導入されるので、内燃機関の出力の向上を図ることができる。一方、低回転時に可変吸気バルブ124を動作停止状態とした場合、空気が常作動吸気バルブ122のみを介して燃焼室22に導入され、これにより、トルクが向上することや燃焼速度が向上することが期待される。
When the
次に、第3実施形態としてカム切換装置を挙げ、図6及び図7を参照して説明する。なお、図1〜図5に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。 Next, a cam switching device will be described as a third embodiment, which will be described with reference to FIGS. The same components as those shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6は、第3実施形態に係るカム切換装置200が付設された内燃機関202の要部概略縦断面図である。この内燃機関202も、内燃機関12、120同様に、シリンダ14が設けられたブロック本体16と、該ブロック本体16の上方に連結されたシリンダヘッド18と、該シリンダヘッド18の上部を覆って保護するヘッドカバー20とを有する。また、シリンダ14に挿入されたピストンの上端面と、シリンダヘッド18によって覆われる空間とによって、燃焼室22が形成される。
FIG. 6 is a schematic vertical sectional view of a main part of an
シリンダヘッド18の内部には、空気を燃焼室22に導入するための吸気ポートと、燃焼室22で燃焼した排気ガスを排気するための排気ポートとが形成されている。吸気ポートには吸気バルブ24が配設される一方、排気ポートには排気バルブ26が配設される。なお、これら吸気バルブ24と排気バルブ26が、カムシャフト210、吸気バルブ用カム212、排気バルブ用カム36、ロッカーアーム及び押圧部材の作用下に燃焼室22側に変位するとともに、変位した吸気バルブ24及び排気バルブ26がバルブスプリングの弾発作用下に元の位置に復帰することは上記と同様である。
An intake port for introducing air into the
ここで、吸気バルブ24を変位させるための吸気バルブ用カム212は、同一の部材中に、互いに隣接する第1カム214と第2カム216を含むようにして構成されている。後述するように、吸気バルブ24には、第1カム214又は第2カム216のいずれか一方が選択的に作用する。
Here, the
図6から諒解されるように、第1カム214と第2カム216は、カムプロフィールが互いに相違する。この場合、第2カム216の方が、その縦方向寸法が第1カム214に比して若干高く設定されている。従って、吸気バルブのリフト量は、第1カム214が選択されたときよりも第2カム216が選択されたときの方が大きくなる。
As can be understood from FIG. 6, the
カムシャフト210には、その長手方向に沿って挿通孔218が形成され、この挿通孔218には、変位カム54の先端部が挿入されるとともに、固定カム56、押圧カム58及び変位シャフト60が挿入されている。変位カム54におけるアーム50側の端部には幅広部220が形成され、一方、固定カム56における挿通孔218から露呈した端部にはスプリング受部222が形成されている。これら幅広部220及びスプリング受部222には、コイルスプリング224が着座する。
An
なお、固定カムは、固定ピン226によって位置決め固定される。
The fixed cam is positioned and fixed by a fixed
カムシャフト210の略中腹部には、ストッパ部228が直径方向外方に突出するようにして形成されている。また、変位シャフト60と吸気バルブ用カム212は、連結ピン230を介して互いに連結されている。ここで、カムシャフト210には図示しない長穴が形成されており、連結ピン230は、この長穴内を相対的に変位する。
A
カムシャフト210の端部には、前記連結ピン230を覆うようにしてカバー部材232が外嵌される。このカバー部材232に形成された段部と、カムシャフト210を軸止するベアリング234との間にコイルスプリング236が介装される。
A
第3実施形態において、第1カム214から第2カム216への切り換え、又はその逆方向への切り換えは、固定カム56、押圧カム58、変位シャフト60及び連結ピン230を含んで構成される切換手段によって実施される。また、ソレノイド44、変位カム54及び変位シャフト60は、前記切換手段を作動させるための作動手段を構成し、さらに、変位カム54、固定カム56及び押圧カム58によって第1カム214又は第2カム216の中の選択されたいずれか一方が吸気バルブ24に対して作用する状態・作用が停止した状態が維持される。すなわち、これらは、動作状態維持手段及び動作停止状態維持手段を兼ねる。
In the third embodiment, switching from the
勿論、前記切換手段、動作状態維持手段及び動作停止状態維持手段は、第1実施形態及び第2実施形態と同様に構成されている。すなわち、変位カム54、固定カム56、押圧カム58には、それぞれ、図2A〜図2Dに示される第1傾斜部74、第2傾斜部80及び陥没81、第3傾斜部84が形成されている。
Of course, the switching unit, the operation state maintaining unit, and the operation stop state maintaining unit are configured in the same manner as in the first embodiment and the second embodiment. That is, the
第3実施形態に係るカム切換装置200が付設された内燃機関202は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。
The
内燃機関12が付勢されると、カムチェーン42及びカムスプロケット40の作用下にカムシャフト210が回転動作する。これに追従して吸気バルブ用カム32、排気バルブ用カム34が回転動作し、この中の排気バルブ用カム212の山部が所定の位置に到達するとロッカーアームの端部が排気バルブ26を押圧する。これによりバルブスプリングが収縮するとともに、排気バルブ26が排気ポートから離間する。すなわち、排気ポートが燃焼室22と連通する。
When the
また、カムシャフト210がさらに回転動作して排気バルブ用カム34の山部がロッカーアームの端部から離間すると、伸張するバルブスプリングの弾発作用下に排気バルブ26が元の位置に戻り、排気ポートに着座する。すなわち、排気ポートと燃焼室22とが遮断される。
When the
その一方で、吸気バルブ用カム32を構成する第1カム214の山部がロッカーアームの端部を押圧する位置となり、これにより、バルブスプリングが収縮するとともに吸気バルブ24が吸気ポートから離間する。換言すれば、吸気ポートと燃焼室22とが連通し、吸気ポートを介して空気が燃焼室22に導入される。
On the other hand, the peak portion of the
勿論、カムシャフト210が引き続いて回転動作することで第1カム214の山部がロッカーアームの端部から離間すると、バルブスプリングが伸張して吸気バルブ24を弾発付勢する。その結果、吸気バルブ24が元の位置に戻って吸気ポートに着座し、該吸気ポートと燃焼室22とが遮断されるに至る。
Of course, when the
以上の過程においては、図2Aに示されるように、押圧カム58の突出部82が固定カム56の第2傾斜部80の底に位置する。この際、上記したように、吸気バルブ24には第1カム214が作用し、その結果、吸気バルブ24は、第1カム214のカムプロフィールに対応するリフト量で変位・復帰を繰り返す。ソレノイド44のOFF状態が維持されることにより、この状態が維持される。
In the above process, as shown in FIG. 2A, the protruding
その後、前記CPUがスロットル開度センサや回転センサ等からの電気的情報に基づいて内燃機関が高回転状態であると判断すると、該CPUは、前記ソレノイド44に指令を出し、該ソレノイド44に対して通電を行わせることでロッド46を後退動作させる。
Thereafter, when the CPU determines that the internal combustion engine is in a high rotation state based on electrical information from a throttle opening sensor, a rotation sensor, etc., the CPU issues a command to the
ロッド46が後退動作することに伴い、図7に示すように、アーム50が止軸48を中心として回動する。その結果、変位シャフト60がカムシャフト210の挿通孔218内で前進動作する。これに伴い、図2B及び図2Cに示すように、固定カム56の開口した端面に挿入された押圧カム58の突出部82を変位カム54が押圧する。その結果、押圧カム58が若干回転動作するとともに、突出部82の第3傾斜部84が変位カム54の第1傾斜部74に乗り上げる。
As the
次に、ソレノイド44に対する通電が停止される。これに伴い、ロッド46が前進動作してアーム50が止軸48を中心に回動するとともに、コイルスプリング224の弾発付勢によって変位カム54が後退動作する。このとき、図2D及び図2Eに示すように、押圧カム58が若干回転動作するとともに、突出部82の第3傾斜部84が固定カム56の陥没81に係合する。
Next, energization to the
同時に、第2カム216が吸気バルブ24の位置に対応する位置まで変位する。これにより、吸気バルブ24が第2カム216の作用下に開閉動作する状態となり、しかも、突出部82の第3傾斜部84が固定カム56の陥没81に係合しているために、この状態が維持される。
At the same time, the
勿論、吸気バルブ24は、第2カム216のカムプロフィールに対応するリフト量で変位する。上記したように、この場合、第2カム216によるリフト量が第1カム214に比して大きいので、多量の空気を燃焼室22に導入できるようになる。
Of course, the
結局、ソレノイド44に対する通電が停止された後も吸気バルブ24が第2カム216のカムプロフィールに応じたリフト量で吸気ポートから離間して燃焼室22側に変位可能となり、その変位の際には、空気ガスが燃焼室22に導入される。
Eventually, even after the energization of the
一方、前記スロットルバルブの開度が最小となるアイドリング時等には、前記CPUは、スロットル開度センサや回転センサ等からの電気的情報に基づいて低回転域であると判断する。この場合、多量の空気を燃焼室22に多量の空気を導入する必要は特にない。
On the other hand, at the time of idling when the throttle valve opening is minimized, the CPU determines that the engine is in the low rotation range based on electrical information from a throttle opening sensor, a rotation sensor, or the like. In this case, it is not particularly necessary to introduce a large amount of air into the
そこで、前記CPUは、ケーブル96を介して制御信号を送信し、ソレノイド44に「ロッド46を後退させる」との指令を出す。この制御信号により、ロッド46が後退動作する。これにより、変位シャフト60がコイルスプリング236から弾発付勢される。
Therefore, the CPU transmits a control signal via the
以降、上記とは逆に、すなわち、図2Eから図2D、図2C、図2B及び図2Aの順序で押圧カム58の突出部82が変位カム54から押圧される一方、押圧カム58が若干回転動作して固定カム56の第2傾斜部80に乗り上げる。これにより図6の状態に戻り、吸気バルブ24が第1カム214のカムプロフィールに応じたリフト量で変位・復帰を繰り返す状態が維持される。なお、吸気バルブ用カム212は、ストッパ部228によって堰止される。
Thereafter, contrary to the above, that is, the
勿論、この際にも、押圧カム58の突出部82が変位カム54の第2傾斜部80に乗り上げた後にソレノイド44への通電が停止される。すなわち、ソレノイド44に対する通電が停止された後も吸気バルブ24が第1カム214のカムプロフィールに応じたリフト量で変位・復帰を繰り返す状態が保たれる。
Of course, also in this case, the energization to the
このように、吸気バルブ24に作用するカムを高回転時と低回転時とで切り換えることにより、高回転時には内燃機関の出力の向上を図ることができる一方、低回転時にはトルクが向上することや燃焼速度が向上することが期待される。
As described above, by switching the cam acting on the
Claims (5)
前記燃焼室(22)に前記排気ガスを戻すためのEGRポートに配設されたEGRバルブ(35)と、
前記EGRバルブ(35)を動作状態又は動作停止状態に切り換える切換手段と、
前記切換手段を作動させる作動手段と、
を有し、
前記切換手段は、前記作動手段の作用下に動作状態とされたときには前記切換手段によって動作停止状態とされるまで動作状態を維持する動作状態維持手段と、前記作動手段の作用下に動作停止状態とされたときには前記切換手段によって動作状態とされるまで動作停止状態を維持する動作停止状態維持手段とを備え、
前記作動手段は、前記EGRバルブ(35)を動作状態から動作停止状態に切り換える際、又は、動作停止状態から動作状態に切り換える際にのみ通電され、前記EGRバルブ(35)が動作状態又は動作停止状態を維持する最中は通電停止されるソレノイド(44)と、
前記ソレノイド(44)の作用下に変位する変位カム(54)と、
前記変位カム(54)の変位に追従して変位する変位シャフト(60)と、
を有し、
前記切換手段は、固定カム(56)と、
一端部が前記変位カム(54)又は前記固定カム(56)のいずれか一方の先端部に当接する押圧カム(58)と、
前記押圧カム(58)によって前記変位シャフト(60)に追従して変位する変位部材(90)と、
を有し、
前記変位部材(90)は、前記EGRバルブ(35)を開閉させるEGRカム(36)に設けられた第1係合部(38)に対向する第2係合部(94)を有し、
前記第2係合部(94)は、前記変位シャフト(60)の変位に追従して前記第1係合部(38)に対して係合又は離脱し、
前記押圧カム(58)の一端部が前記固定カム(56)の先端部に当接したときに前記第1係合部(38)から前記第2係合部(94)が離脱して前記EGRバルブ(35)を動作停止状態とする一方、前記押圧カム(58)の一端部が最も後退した前記変位カム(54)の先端部に当接したときに前記第1係合部(38)と前記第2係合部(94)が係合して前記EGRバルブ(35)を動作状態とすることを特徴とするEGR装置(10)。An intake valve (24) disposed in an intake port for introducing air into the combustion chamber (22), and an exhaust valve (26) disposed in an exhaust port for exhausting exhaust gas combusted in the combustion chamber (22). An EGR device (10) attached to an internal combustion engine comprising:
An EGR valve (35) disposed in an EGR port for returning the exhaust gas to the combustion chamber (22);
Switching means for switching the EGR valve (35) to an operation state or an operation stop state;
Operating means for operating the switching means;
Have
The switching means includes an operating state maintaining means for maintaining the operating state until the operating state is stopped by the switching means when the operating state is set under the action of the operating means, and an operating stop state under the action of the operating means. And an operation stop state maintaining means for maintaining an operation stop state until the operation state is set by the switching means.
The actuating means is energized only when the EGR valve (35) is switched from the operation state to the operation stop state, or when the EGR valve (35) is switched from the operation stop state to the operation state, and the EGR valve (35) is operated or stopped. a solenoid (44) during the Ru is de-energized to maintain the state,
A displacement cam (54) that is displaced under the action of the solenoid (44);
A displacement shaft (60) that displaces following the displacement of the displacement cam (54);
Have
The switching means includes a fixed cam (56),
A pressing cam (58) whose one end abuts against the tip of either the displacement cam (54) or the fixed cam (56);
A displacement member (90) displaced by the pressing cam (58) following the displacement shaft (60);
Have
The displacement member (90) has a second engagement portion (94) facing a first engagement portion (38) provided in an EGR cam (36) for opening and closing the EGR valve (35),
The second engagement portion (94) is engaged with or disengaged from the first engagement portion (38) following the displacement of the displacement shaft (60),
When the one end of the pressing cam (58) contacts the tip of the fixed cam (56), the second engaging portion (94) is detached from the first engaging portion (38), and the EGR While the valve (35) is brought into an operation stop state, when the one end portion of the pressing cam (58) comes into contact with the distal end portion of the displacement cam (54) which is most retracted, the first engagement portion (38) It said second engagement portion (94) EGR system, wherein to Rukoto and operating conditions the EGR valve (35) engages is (10).
前記吸気バルブ(24)は、常時動作状態となる常作動吸気バルブ(122)と、動作状態又は動作停止状態のいずれかの状態に設定される可変吸気バルブ(124)とを備え、
さらに、前記可変吸気バルブ(124)を動作状態又は動作停止状態に切り換える切換手段と、
前記切換手段を作動させる作動手段と、
を有し、
前記作動手段は、前記可変吸気バルブ(124)を動作状態から動作停止状態に切り換える際、又は、動作停止状態から動作状態に切り換える際にのみ通電され、前記可変吸気バルブ(124)が動作状態又は動作停止状態を維持する最中は通電停止されるソレノイド(44)と、
前記ソレノイド(44)の作用下に変位する変位カム(54)と、
前記変位カム(54)の変位に追従して変位する変位シャフト(60)と、
を有し、
前記切換手段は、固定カム(56)と、
一端部が前記変位カム(54)又は前記固定カム(56)のいずれか一方の先端部に当接する押圧カム(58)と、
前記押圧カム(58)によって前記変位シャフト(60)に追従して変位する変位部材(90)と、
を有し、
前記変位部材(90)は、前記可変吸気バルブ(124)を開閉させる可変吸気バルブ用カム(126)に設けられた第1係合部(38)に対向する第2係合部(94)を有し、
前記第2係合部(94)は、前記変位シャフト(60)の変位に追従して前記第1係合部(38)に対して係合又は離脱し、
前記押圧カム(58)の一端部が前記固定カム(56)の先端部に当接したときに前記第1係合部(38)から前記第2係合部(94)が離脱して前記可変吸気バルブ(124)を動作停止状態とする一方、前記押圧カム(58)の一端部が最も後退した前記変位カム(54)の先端部に当接したときに前記第1係合部(38)と前記第2係合部(94)が係合して前記可変吸気バルブ(124)を動作状態とすることを特徴とするバルブ動作切換装置(100)。A plurality of intake valves (24) disposed in an intake port for introducing air into the combustion chamber (22), and an exhaust valve disposed in an exhaust port for exhausting exhaust gas combusted in the combustion chamber (22). A valve operation switching device (100) attached to an internal combustion engine (120) comprising (26) ,
The intake valve (24) includes a normally-operated intake valve (122) that is always in an operating state, and a variable intake valve (124) that is set to either the operating state or the operation stopped state.
And switching means for switching the variable intake valve (124) to an operating state or an operating stop state;
Operating means for operating the switching means;
Have,
Before SL actuating means, when switching the variable intake valve to (124) stops operation from the operating state or are energized only when switching from operation stop state to the operating state, the variable intake valve (124) is operating conditions or while maintaining the operation stop state and the solenoid (44) that will be de-energized,
A displacement cam (54) that is displaced under the action of the solenoid (44);
A displacement shaft (60) that displaces following the displacement of the displacement cam (54);
Have
The switching means includes a fixed cam (56),
A pressing cam (58) whose one end abuts against the tip of either the displacement cam (54) or the fixed cam (56);
A displacement member (90) displaced by the pressing cam (58) following the displacement shaft (60);
Have
The displacement member (90) has a second engagement portion (94) facing a first engagement portion (38) provided in a variable intake valve cam (126) for opening and closing the variable intake valve (124). Have
The second engagement portion (94) is engaged with or disengaged from the first engagement portion (38) following the displacement of the displacement shaft (60),
When the one end of the pressing cam (58) abuts on the tip of the fixed cam (56), the second engaging portion (94) is detached from the first engaging portion (38) and the variable is achieved. While the intake valve (124) is stopped, the first engagement portion (38) when one end portion of the pressing cam (58) comes into contact with the distal end portion of the displacement cam (54) that is most retracted. and said second engaging portion (94) valve operation switching device, wherein the operating condition and to Rukoto the variable intake valve is engaged (124) (100).
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