JP5177419B2 - Variable valve gear - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine.
内燃機関の可変動弁装置の公知例として、例えば、特許文献1を挙げることができる。特許文献1に開示された可変バルブ機構は、クランクシャフトの駆動力が伝達されるカムシャフト側のスプロケットに、カムシャフトと一体のロータ部材を設け、スプロケットに対してロータ部材を油圧力により回転させることで、スプロケットに対してカムシャフトの回転方向の位相を変更し、カムの回転位相を変更するものである。 As a known example of a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, for example, Patent Document 1 can be cited. In the variable valve mechanism disclosed in Patent Document 1, a camshaft-side sprocket to which a crankshaft driving force is transmitted is provided with a rotor member integrated with the camshaft, and the rotor member is rotated by hydraulic pressure with respect to the sprocket. Thus, the rotational phase of the camshaft is changed with respect to the sprocket, and the rotational phase of the cam is changed.
可変バルブ機構を適用することにより、内燃機関の運転状態に応じて、即ち、内燃機関の回転数毎にカムシャフトの回転方向の位相を進角側又は遅角側に変更し、吸気バルブの開閉タイミングを適宜設定できる。このため、内燃機関の回転数に吸気の圧力の状況が異なっていても、体積効率を増加して出力を向上させることができる。また、排気バルブとの間で吸気バルブの開弁時期をオーバーラップさせる量を変更することで、内部EGR量(排気ガスの戻り量)を最適化し、燃費向上やポンピングロスの低減を図り、低燃費化に寄与することができる。 By applying a variable valve mechanism, the phase of the camshaft rotation direction is changed to the advance side or the retard side according to the operating state of the internal combustion engine, that is, for each rotation speed of the internal combustion engine, and the intake valve is opened and closed. Timing can be set appropriately. For this reason, even if the situation of the pressure of the intake air differs from the rotational speed of the internal combustion engine, the volumetric efficiency can be increased and the output can be improved. In addition, by changing the amount that the intake valve opening timing overlaps with the exhaust valve, the internal EGR amount (exhaust gas return amount) is optimized to improve fuel efficiency and reduce pumping loss. This can contribute to fuel efficiency.
可変バルブ機構の構造としては、カムシャフトの回転方向の位相を変更するものが周知の技術となっているが、内燃機関が搭載される車両の大きさや性能に応じて、位相変更の応答性能や可変機構の構造の簡素化等、様々な特徴を有する機構が求められているのが現状である。また、限られた構造やスペースの制約がある状態で、吸気カムの回転方向の位相をできるだけ広い範囲で変更できる機構が求められているのが現状である。 As the structure of the variable valve mechanism, one that changes the phase in the rotational direction of the camshaft has become a well-known technology, but depending on the size and performance of the vehicle on which the internal combustion engine is mounted, the response performance of the phase change or At present, there is a demand for a mechanism having various characteristics such as simplification of the structure of the variable mechanism. In addition, there is a need for a mechanism that can change the phase of the rotation direction of the intake cam in as wide a range as possible in a state where there are limited structures and space constraints.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、簡素な構造でカムの回転方向の位相を広い範囲で変更することができる可変バルブ動作装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a variable valve operating device capable of changing the phase in the rotational direction of the cam within a wide range with a simple structure.
上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の可変動弁装置は、エンジンの1つのシリンダに対し設けられた第1バルブ及び第2バルブと、前記第1バルブに対応して、前記エンジンに設けられたカムシャフトに対して回転方向に位相可変に取り付けられた第1カムと、前記第2バルブに対応して、前記カムシャフトに対して回転方向に位相可変に取り付けられた第2カムと、前記第1カム及び前記第2カムにそれぞれ形成された流体受室と、前記カムシャフト側から前記第1カム及び前記第2カムの各流体受室内にそれぞれ突出し、該各流体受室内を一方の側の第1室と他方の側の第2室とに仕切る仕切り部材と、前記カムシャフトの内部に形成され、流体供給源から給排される流体の主通路と、前記カムシャフトの内部に形成され、前記第1カムの前記第1室と前記主通路、及び、前記第2カムの前記第2室と前記主通路を連通する連通路とを有し、前記主流路は、前記カムシャフトの軸心方向に沿って個別に延びる第1主流路及び第2主流路を有しており、前記連通路は、前記第1カムの前記第1室を前記第1主通路に連通する第1連通路と、前記第1カムの前記第2室を前記第2主通路に連通する第2連通路と、前記第2カムの前記第1室を前記第2主通路に連通する第3連通路と、前記第2カムの前記第2室を前記第1主通路に連通する第4連通路とを有し、前記流体供給源から給排される流体をコントロールする流体コントロール手段を備え、前記流体コントロール手段で前記第1カムと前記第2カムの回転位相差を変更することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a variable valve operating apparatus according to a first aspect of the present invention includes a first valve and a second valve provided for one cylinder of an engine, and the first valve, A first cam attached to the camshaft provided in the engine with a variable phase in the rotational direction, and a second cam attached to the camshaft with a variable phase in the rotational direction corresponding to the second valve. Cams, fluid receiving chambers formed in the first cam and the second cam, respectively, and projecting from the camshaft side into the fluid receiving chambers of the first cam and the second cam, respectively. A partition member that divides the first chamber into a first chamber on one side and a second chamber on the other side, a main passage of fluid that is formed inside the camshaft and is supplied and discharged from a fluid supply source, Formed inside, Serial first cam said first chamber and said main passage, and said second possess a communicating passage communicating the main passage and the second chamber of the cam, the main channel is the axis of the camshaft A first main passage and a second main passage extending individually along a direction, and the communication passage includes a first communication passage communicating the first chamber of the first cam with the first main passage. A second communication passage that communicates the second chamber of the first cam with the second main passage; a third communication passage that communicates the first chamber of the second cam with the second main passage; A fluid control means for controlling the fluid supplied and discharged from the fluid supply source, the fluid control means having a fourth communication passage communicating the second chamber of the second cam with the first main passage; The rotational phase difference between the first cam and the second cam is changed .
請求項1に係る本発明では、主通路に流体を供給することにより、第1カムの第1室に流体が供給されると共に、第2カムの第2室に流体が供給され、第1カムと第2カムの回転位相が互いに逆方向に変更される。このため、簡素な構造でカムの回転方向の位相を広い範囲で変更することができる。
そして、第1主通路もしくは第2主通路に流体を供給することにより、第1カムの第1室もしくは第2室に流体が供給されると共に、第2カムの第2室もしくは第1室に流体が供給され、第1カムの第2室もしくは第1室及び第2カムの第1室もしくは第2室の流体が第2主通路もしくは第1主通路を通って排出され、第1カムと第2カムの回転位相が互いに逆方向に変更される。このため、簡素な構造でカムの回転方向の位相を広い範囲で変更することができる。
In the present invention according to claim 1, by supplying fluid to the main passage, fluid is supplied to the first chamber of the first cam and fluid is supplied to the second chamber of the second cam. And the rotation phase of the second cam are changed in opposite directions. For this reason, the phase of the rotational direction of the cam can be changed in a wide range with a simple structure.
Then, by supplying the fluid to the first main passage or the second main passage, the fluid is supplied to the first chamber or the second chamber of the first cam, and to the second chamber or the first chamber of the second cam. Fluid is supplied, and fluid in the second chamber or first chamber of the first cam and the first chamber or second chamber of the second cam is discharged through the second main passage or the first main passage, The rotation phases of the second cams are changed in opposite directions. For this reason, the phase of the rotational direction of the cam can be changed in a wide range with a simple structure.
そして、請求項2に係る本発明の可変動弁装置は、請求項1に記載の可変動弁装置において、前記流体コントロール手段は、流体の給排により前記第1室と前記第2室との容積を相対的に可変にすることを特徴とする。
The variable valve apparatus of the present invention according to
請求項2に係る本発明では、流体コントロール手段により流路を切換えることにより、カムシャフトに形成された主通路に対して流体を給排して第1、第2カムの回転位相を互いに逆向きに連続的に変更する。
In the present invention according to
また、請求項3に係る本発明の可変バルブ動作装置は、請求項2に記載の可変動弁装置において、前記流体コントロール手段は、前記第1カムの前記第1室、前記第2室の容積に対し、前記第2カムの第1室、前記第2室の容積を逆の大きさに設定するように流体を供給することで、前記第1カム及び前記第2カムの回転方向の位相を逆位相とすることを特徴とする。 A variable valve operating device according to a third aspect of the present invention is the variable valve operating device according to the second aspect , wherein the fluid control means includes a volume of the first chamber and the second chamber of the first cam. On the other hand, by supplying fluid so that the volumes of the first chamber and the second chamber of the second cam are set to opposite sizes, the phase in the rotational direction of the first cam and the second cam is changed. The phase is reversed.
請求項3に係る本発明では、第1カム及び第2カムの第1室及び第2室の容積を互いに逆に変更することで、例えば、カムとしての2つの吸気カムの回転位相を互いに逆方向に変更することができる。
In the present invention according to
また、例えば、第1カム及び第2カムとしての吸気カムの回転位相を一致させた状態で、第1室及び第2室の容積を同じに設定し、流体を供給する流体室を選択することで、回転位相を互いに逆方向に変更することができる。これにより、任意の向きで吸気カムの回転位相を互いに逆方向に変更することができる。 Further, for example, in the state where the rotation phases of the intake cams as the first cam and the second cam are matched, the volumes of the first chamber and the second chamber are set to be the same, and the fluid chamber for supplying the fluid is selected. Thus, the rotational phases can be changed in opposite directions. Thereby, the rotation phase of the intake cam can be changed in opposite directions in any direction.
また、第1カム及び第2カムの回転位相を一致させた状態で、例えば、第1カムの第2室の容積を最小にすると共に第2カムの第1室の容積を最小に設定し、第1カムの第2室及び第2カムの第1室に流体を供給することで(第2主通路から流体を供給)、回転位相を互いに逆方向に変更することができる。これにより、最小限の容積の流体受室により吸気カムの回転位相を互いに逆方向に変更することができる。 Further, in a state where the rotation phases of the first cam and the second cam are matched, for example, the volume of the second chamber of the first cam is minimized and the volume of the first chamber of the second cam is minimized. By supplying fluid to the second chamber of the first cam and the first chamber of the second cam (fluid is supplied from the second main passage), the rotational phases can be changed in opposite directions. As a result, the rotational phase of the intake cam can be changed in the opposite directions with the fluid receiving chamber having the minimum volume.
また、請求項4に係る本発明の可変バルブ動作装置は、請求項2に記載の可変動弁装置において、前記流体コントロール手段は、前記第1室及び前記第2室の容積を同じ、または、略同じに設定するように流体を供給することで、前記第1カム及び前記第2カムの回転方向の位相を同位相とすることを特徴とする。
The variable valve operating device of the present invention according to
請求項4に係る本発明では、第1室及び第2室の容積を同じ、または、略同じに設定することで、例えば、カムとしての2つの吸気カムの回転位相を一致させて同位相にすることができる。
In the present invention according to
また、請求項5に係る本発明の可変バルブ動作装置は、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の可変動弁装置において、前記流体コントロール手段が、前記第1主通路及び前記第2主通路内部の流体の流れ方向をプランジャーの駆動により切換える手段であることを特徴とする。 A variable valve operating device according to a fifth aspect of the present invention is the variable valve operating device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the fluid control means includes the first main passage and the first main passage. It is a means for switching the flow direction of the fluid inside the second main passage by driving the plunger.
請求項5に係る本発明では、流体コントロール手段のプランジャーを駆動させて流路を切換えることにより、カムシャフトに形成された第1主通路及び第2主通路に対して流体を給排して第1カム及び第2カムの回転位相を互いに逆向きに連続的に変更する。流体コントロール手段としては、例えば、電磁力でプランジャーが往復駆動される電磁式の流体コントロールバルブ(オイルコントロールバルブ)が適用される。 In the present invention according to claim 5 , the fluid is supplied to and discharged from the first main passage and the second main passage formed in the camshaft by switching the flow path by driving the plunger of the fluid control means. The rotation phases of the first cam and the second cam are continuously changed in opposite directions. As the fluid control means, for example, an electromagnetic fluid control valve (oil control valve) in which a plunger is reciprocally driven by electromagnetic force is applied.
また、請求項6に係る本発明の可変バルブ動作装置は、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の可変動弁装置において、前記第1バルブ及び前記第2バルブは吸気バルブであり、前記第1カム及び前記第2カムは吸気カムであり、前記1つのシリンダには2つの排気バルブが備えられていることを特徴とする。 A variable valve operating device according to a sixth aspect of the present invention is the variable valve operating device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first valve and the second valve are intake valves. In addition, the first cam and the second cam are intake cams, and the one cylinder is provided with two exhaust valves.
請求項6に係る本発明では、4バルブのシリンダを備えた内燃機関に適用することができる。
The present invention according to
本発明の可変動弁装置は、簡素な構造でカムの回転方向の位相を広い範囲で変更することができる。 The variable valve operating apparatus of the present invention can change the phase in the rotational direction of the cam within a wide range with a simple structure.
図1には本発明の一実施形態例に係る可変動弁装置を備えたカムシャフトの外観、図2には燃焼室とバルブとの関係の概念、図3にはシリンダヘッドの断面、図4には同位相時の吸気カムの断面、図5には逆位相時の吸気カムの断面、図6には吸気バルブ側の吸気カムシャフトの断面、図7にはバルブ動作のタイムチャート、図8にはシリンダ内(燃焼室内)の流動状況を示してある。 FIG. 1 is an external view of a camshaft equipped with a variable valve operating apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a concept of a relationship between a combustion chamber and a valve, FIG. 3 is a cross section of a cylinder head, and FIG. Is a cross section of the intake cam at the same phase, FIG. 5 is a cross section of the intake cam at the opposite phase, FIG. 6 is a cross section of the intake cam shaft on the intake valve side, FIG. 7 is a time chart of valve operation, FIG. Shows the flow state in the cylinder (combustion chamber).
図1、図2に基づいて可変動弁装置を備えた内燃機関の要部を説明する。 A main part of the internal combustion engine provided with the variable valve operating device will be described with reference to FIGS.
図1、図2に示すように、シリンダヘッド側にはカムシャフトとしての吸気カムシャフト1及び排気カムシャフト2が気筒の配列方向に沿って互いに平行に配され、吸気カムシャフト1及び排気カムシャフト2の端部にはスプロケット3、4が設けられている。スプロケット3、4には、クランクシャフト5側のスプロケット6との間でタイミングチェーン7が巻回され、クランクシャフト5の動力がタイミングチェーン7及びスプロケット3、4を介して吸気カムシャフト1及び排気カムシャフト2に伝達される。
As shown in FIGS. 1 and 2, on the cylinder head side, an intake camshaft 1 and an
吸気カムシャフト1には気筒毎に第1カム、第2カムとしての吸気カム11F、11Rが設けられ、吸気カム11F、11Rに対応して第1バルブ、第2バルブとしての吸気バルブ13F、13Rが設けられている。吸気バルブ13F、13Rは、吸気カムシャフト1の回転により、バルブリフタ14を介して吸気カム11F、11Rのカム面に応じてリフト動作される。
The intake camshaft 1 is provided with
排気カムシャフト2には気筒毎に排気カム12F、12Rが固定され、排気カム12F、12Rに対応して排気バルブ15F、15Rが設けられている。排気バルブ15F、15Rは、排気カムシャフト2の回転により、バルブリフタ16を介して排気カム12F、12Rのカム面に応じてリフト動作される。尚、排気カムシャフト2に排気カム12F、12Rを一体に形成することも可能である。
図3に基づいてシリンダヘッドの部位の構成を具体的に説明する。図3には、吸気バルブ13F及び排気バルブ15Fの部位の断面を示してあり、以下の説明及び図中の符号は吸気バルブ13、排気バルブ15としてある。
The configuration of the cylinder head portion will be specifically described with reference to FIG. FIG. 3 shows a cross-section of the
シリンダヘッド21の下面には燃焼室22の上壁を形成する面が形成され、上壁を形成する面には吸気ポート23の吸気開口部24及び排気ポート25の排気開口部26がそれぞれ2個設けられている。吸気バルブ13は吸気開口部24と燃焼室22との連通及び遮断を行うように配され、排気バルブ15は排気開口部26と燃焼室22との連通及び遮断を行うように配されている。
A surface forming the upper wall of the
吸気バルブ13は吸気開口部24の開口形状に合わせて形成された傘部13aを備え、傘部13aの中心部の上部にはステム部13bが設けられている。シリンダヘッド21には筒状のステムガイド27が圧入され、吸気バルブ13のステム部13bがステムガイド27に摺動自在に支持されている。
The
ステム部13bの上端にはコッタ28を介して円盤状のリテーナ29が連結され、リテーナ29の下面とシリンダヘッド21側のシート30との間にスプリング31が設けられている。つまり、リテーナ29を介してステム部13bがスプリング31により上方に付勢され、吸気バルブ13が閉弁方向(吸気開口部24と燃焼室22とを遮断する方向)に付勢されている。
A disc-shaped
ステム部13bの上部には筒状のバルブリフタ14が配され、バルブリフタ14の上端面の内側がステム部13bの上部に取り付けられることで、スプリング31の外側がバルブリフタ14の筒面に覆われた状態にされている。バルブリフタ14の上端面の外側(上面)にはシム32が設けられ、シム32が吸気カム11に当接している。
A
排気バルブ15も同様に傘部15a及びステム部15bを備え、吸気バルブ13と同一構成によりシリンダヘッド21に支持されている。このため、支持部材に対しては同一符号を付して重複する説明は省略してある。
Similarly, the
吸気バルブ13のバルブリフタ14の上端面に対応してシリンダヘッド21の上部には吸気カムシャフト1が配され、吸気カムシャフト1はカムキャップ41を介してシリンダヘッド21に回転自在に支持されている。排気バルブ15のバルブリフタ14の上端面に対応してシリンダヘッド21の上部には排気カムシャフト2が配され、排気カムシャフト2はカムキャップ41を介してシリンダヘッド21に回転自在に支持されている。
Corresponding to the upper end surface of the
従って、吸気カム11及び排気カム12の回転により、カム面に応じてバルブリフタ14を介して吸気バルブ13及び排気バルブ15がスプリング31の付勢力に抗して開弁動作(リフト動作)される。
Therefore, the intake valve 11 and the
本実施形態例の可変動弁装置は、吸気カム11F、11Rが吸気カムシャフト1に対して回転方向の位相が互いに逆方向に変更自在に取り付けられている。吸気カム11F、11Rを吸気カムシャフト1に対して回転方向に逆位相に変位させることで、吸気バルブ13Fのリフト時期に対して吸気バルブ13Rのリフト時期を広範囲で変更することができる。
In the variable valve operating apparatus according to this embodiment, the
図4、図5に基づいて吸気カム11F、11Rの取り付き状況を説明する。図4は同位相にある状態で、図5は最大限に逆位相とされた状態であり、(a)が吸気カム11Fの状態、(b)が吸気カム11Rの状態である。
The mounting state of the
図4、図5に示すように、吸気カムシャフト1には吸気カム11F、11Rが回動自在に嵌合している。吸気カム11F、11Rの内周面には第1室(流体受室)としての第1油室35a及び第2室(流体受室)としての第2油室35bがそれぞれ形成され、第1油室35aと第2油室35bは仕切り部材としての仕切ピン36により仕切られている。
As shown in FIGS. 4 and 5, intake cams 11 </ b> F and 11 </ b> R are rotatably fitted to the intake camshaft 1. A
仕切ピン36は吸気カムシャフト1に固定され(吸気カムシャフト1側から突出し)、第1油室35aと第2油室35bに対して流体としての圧油の給排を行うことで第1油室35aと第2油室35bの容積が変更される。吸気カム11F、11Rが同位相の状態の時に第1油室35aと第2油室35bの容積が同じになるように仕切ピン36の位置及び第1油室35aと第2油室35bの形状が設定されている(図4参照)。吸気カムシャフト1側に固定された仕切ピン36により仕切られた第1油室35aと第2油室35bの容積を変更することで、吸気カムシャフト1に対して吸気カム11F、11Rを回動させることができる。
The
吸気カムシャフト1の軸部には軸方向に延びる主通路である第1主通路としての第1油通路37a及び主通路である第2主通路としての第2油通路37bが形成されている。
A
図4(a)、図5(a)に示すように、一方側の吸気カム11F側では、第1油通路37aは一方側第1連通路33a(連通路:第1連通路)により第1油室35aの端部に連通し、第2油通路37bは一方側第2連通路33b(連通路:第2連通路)により第2油室35bの端部に連通している。つまり、一方側第1連通路33aは、一方側の吸気カム11Fの第1油室35aを第1油通路37aに連通し、一方側第2連通路33bは、一方側の吸気カム11Fの第2油室35bを第2油通路37bに連通している。
As shown in FIGS. 4 (a) and 5 (a), on the
図4(b)、図5(b)に示すように、他方側の吸気カム11R側では、第1油通路37aは他方側第2連通路34b(連通路:第4連通路)により第2油室35bの端部に連通し、第2油通路37bは他方側第1連通路34a(連通路:第3連通路)により第1油室35aの端部に連通している。つまり、他方側第1連通路34aは、他方側の吸気カム11Rの第1油室35aを第2油通路37bに連通し、他方側第2連通路34bは、他方側の吸気カム11Rの第2油室35bを第1油通路37aに連通している。
As shown in FIGS. 4 (b) and 5 (b), on the
このため、第2油通路37bに圧油が供給されると、一方側の吸気カム11Fの第2油室35bに圧油が供給されると共に、第1油室35aから第1油通路37aに圧油が排出される。これにより、図5(a)に示すように、一方側の吸気カム11Fが吸気カムシャフト1に対して図中時計回り方向に回転する。
For this reason, when pressure oil is supplied to the
また、第2油通路37bに圧油が供給されると、他方側の吸気カム11Rの第1油室35aに圧油が供給されると共に、第2油室35bから第1油通路37aに圧油が排出される。これにより、図5(b)に示すように、他方側の吸気カム11Rが吸気カムシャフト1に対して図中反時計回り方向に回転する。
When pressure oil is supplied to the
従って、第2油通路37bに圧油を供給すると共に第1油通路37aから圧油を排出することにより、一方側の吸気カム11Fと他方側の吸気カム11Rを同時に逆方向の位相に回転させることができ、簡素な構造で吸気カム11F、11Rの回転方向の位相を広い範囲で変更することができる。吸気カム11F、11Rを同位相にする場合、前述とは逆に圧油を給排することで、一方側の吸気カム11Fを図中反時計回り方向に回転させると共に、他方側の吸気カム11Rを図中時計回り方向に回転させる。
Accordingly, by supplying the pressure oil to the
尚、図4(a)、図5(a)の状態で第1油通路37aに圧油を供給すると共に第2油通路37bから圧油を排出することにより、吸気カム11F、11Rを前述と反対方向に回転させて回転位相を互いに逆方向に変更することができる。つまり、任意の向きで吸気カム11F、11Rの回転位相を互いに逆方向に変更することができる。
In addition, by supplying pressure oil to the
図6に基づいて、第1油通路37a、第2油通路37bに対して圧油の給排をコントロールする機構を説明する。図6(a)は吸気カム11F、11Rが同位相時の状態で(図4の状態)、図6(b)は吸気カム11F、11Rが逆位相時の状態(図5の状態)を示してある。
Based on FIG. 6, a mechanism for controlling the supply and discharge of pressure oil to the
図6に示すように、エンジンの端部側のカムキャップ41に支持される部位の吸気カムシャフト1の外周には第1周溝42a及び第2周溝42bが形成され、第1周溝42aは第1油通路37aに連通し、第2周溝42bは第2油通路37bに連通している。一方、カムキャップ41には流体コントロール手段としてのオイルコントロールバルブ(OCV)43が設けられ、OCV43の作動により第1油通路37a及び第2油通路37bに対する圧油の給排が連動して行われる。
As shown in FIG. 6, a first
即ち、カムキャップ41にはOCV43のバルブ部44が設けられ、バルブ部44にはプランジャー45が軸方向(図中左右方向)に駆動自在に備えられている。バルブ部44を挟んでカムキャップ41の外側には外部の圧油供給源につながる圧油流入路46が形成され、圧油流入路46はバルブ部44に連通している。
That is, the
また、バルブ部44を挟んでカムキャップ41の内側(吸気カムシャフト1側)には第1流路47a及び第2流路47bが形成され、第1流路47a及び第2流路47bの基端側はバルブ部44に連通している。第1流路47aの先端側は第1周溝42aに連通し、第2流路47bの先端側は第2周溝42bに連通している。プランジャー45には流通溝部48が形成され、流通溝部48は圧油流入路46に常時連通すると共に、図示しない電磁コイルへの通電の制御による軸方向への駆動により、第1周溝42aもしくは第2周溝42bに選択的に連通する。
Further, a
つまり、図6(b)に示すように、プランジャー45が図中左側に駆動した場合、圧油流入路46と第2周溝42bが流通溝部48に連通する。これにより、圧油供給源からの圧油が、第2流路47bを通り、第2油通路37b及び一方側第2連通路33bを介して吸気カム11Fの第2油室35bに供給されると共に、第2油通路37b及び他方側第1連通路34aを介して吸気カム11Rの第1油室35aに供給される。
That is, as shown in FIG. 6B, when the
即ち、OCV43は、プランジャー45の駆動により圧油を給排する流体通路を切換える手段となっている。
That is, the
第2流路47bに圧油が供給されることにより、一方側の吸気カム11Fが吸気カムシャフト1に対して一方側(図5(a)中時計回り方向)に回転し、他方側の吸気カム11Rが吸気カムシャフト1に対して他方側(図5(b)反時計回り方向)に回転する。このため、吸気カム11F、11Rの回転位相が互いに逆向きに変更され、吸気バルブ13F、13Rからなる吸気バルブ13のリフト時期(開弁時期)を連続して広げることができる。
By supplying the pressure oil to the
圧油が供給されない側の圧油は、図示しない排出側のオイルコントロールバルブ(OCV)により流通が制御され、所定の排出が終了した時点で第1油通路37a及び第2油通路37bの圧油の流通が遮断され、吸気カム11F、11Rの回転位置が固定される。吸気カム11F、11Rの回転位相を同位相状態に戻す場合、図6(a)に示すように、プランジャー45を図中右側に駆動して圧油を第1油通路37aに供給する。
The pressure oil to which pressure oil is not supplied is controlled in flow by an unillustrated discharge-side oil control valve (OCV), and when predetermined discharge ends, the pressure oil in the
上述した可変バルブ動作装置を備えた内燃機関では、クランクシャフト5の回転がスプロケット6及びスプロケット3、4、タイミングチェーン7を介して吸気カムシャフト1及び排気カムシャフト2に伝えられる。吸気カムシャフト1及び排気カムシャフト2が回転すると、吸気カム11F、11Rのカム面に応じて吸気バルブ13F、13Rがリフト動作されると共に排気カム12F、12Rのカム面に応じて排気バルブ15F、15Rがリフト動作される。
In the internal combustion engine provided with the variable valve operating device described above, the rotation of the crankshaft 5 is transmitted to the intake camshaft 1 and the
吸気カム11F、11Rが同位相にある状態から、運転状態に応じてOCV43を作動させてプランジャー45を図6中右側に駆動すると、吸気カム11Fの第2油室35b及び吸気カム11Rの第1油室35aに圧油が供給され、吸気カム11F、11Rの回転位相が逆方向に変更される。これにより、吸気カム11Fと吸気カム11Rの回転方向の位相が大きく異なる状態になり、吸気バルブ13Fと吸気バルブ13Rのリフト時期(開弁時期)を大幅にずらした状態にすることができる。また、途中の位相に固定することで吸気バルブ13Fと吸気バルブ13Rのリフト時期(開弁時期)を適宜にずらした状態にすることができる。
When the
図7、図8に基づいてバルブ動作の状況と燃焼室内の流動状況を説明する。 Based on FIGS. 7 and 8, the state of the valve operation and the flow state in the combustion chamber will be described.
図7に実線で示すように、吸気カム11F、11Rが同位相にあり吸気バルブ13F、13Rのリフト時期がずらされていない状態では、排気バルブ15F、15Rが閉じるタイミングで吸気バルブ13F、13Rが同時に開き始め、内燃機関の回転数等に応じて所望のバルブ開閉タイミングが設定される。
As shown by a solid line in FIG. 7, when the
図7に点線で示すように、吸気カム11F、11Rが逆方向の回転位相にあり、吸気バルブ13F、13Rのリフト時期が大幅にずらされている状態では、排気バルブ15F、15Rとの間で吸気バルブ13Fの開弁時期をオーバーラップさせ、吸気バルブ13Rの閉弁時期を遅くする。
As shown by the dotted line in FIG. 7, when the
これらにより、体積効率を増加して出力を向上させたり、排気バルブ15F、15Rとの間で吸気バルブ13F、13Rの開弁時期をオーバーラップさせる量を変更して内部EGR量を最適化し、燃費向上やポンピングロスの低減を図り、低燃費化を図ることができる。
As a result, the volume efficiency is increased to improve the output, or the amount of overlap between the opening timings of the
吸気カム11F、11Rの回転位相を逆方向に変更して、吸気カム11Fと吸気カム11Rの回転方向の位相が大きく異なる状態にすることができるので、吸気バルブ13Fと吸気バルブ13Rのリフト時期(開弁時期)を、同時期から大幅にずらした状態までの広い範囲で設定することができる。このため、複雑な機構を用いることなく低燃費化の設計の自由度を増すことができ、種々の条件に対して要求に対応することができる。
The rotation phases of the
つまり、図8(a)に示すように、吸気バルブ13Fが開いた直後は、吸気バルブ13F側の吸気開口部24から混合気が流入し、吸気バルブ13R側の吸気開口部24は閉じられた状態にされる。燃焼室22の内部の混合気は図中左旋回状態の吸気バルブ13F側からの大きなスワール流S1を形成する。片側からの大きなスワール流S1により、排気バルブ15F、15R側で混合気の流れが干渉して弱まることがない。その後吸気バルブ13R側の吸気開口部24から混合気が流入するが、大きなスワール流S1は圧縮行程(図7参照)の後半まで維持される。
That is, as shown in FIG. 8A, immediately after the
図8(b)に示すように、吸気バルブ13Fが閉じる直前(圧縮行程に移行する時期)は吸気バルブ13R側の吸気開口部24が開いているので、上流の吸気側への吹き戻しが吸気バルブ13R側の吸気開口部24で増大し、燃焼室22の内部は図中左旋回状態の吸気バルブ13R側への大きなスワール流S2を形成する。片側からの吹き戻しの大きなスワール流S2により吸気バルブ13F、13R側で混合気が干渉して弱まることがない。
As shown in FIG. 8B, the
図8(c)に示すように、吸気バルブ13R側の吸気開口部24が遅れて閉じられ、ピストンが上死点(点火直前)に達すると、スワール流Sは点火プラグ51の近傍で強い乱れS3に変化する。これにより、点火後の燃焼反応を促進することができる。
As shown in FIG. 8C, when the
吸気カム11F、11Rの回転位相を逆方向に変更し、吸気バルブ13Fと吸気バルブ13Rのリフト時期(開弁時期)を広い範囲でずらすことができるので、燃焼室22の内部に大きなスワール流を形成することが可能になり、しかも、吸気バルブ13の開弁時間を長くすることができ、早い時期からスワール流が形成され遅い時期までスワール流が維持される。
Since the rotation phases of the
これにより、点火直前まで大きなスワール流を確実に維持することができ、点火後の燃焼反応の促進に有利な状態が得られる。この結果、点火直前に強い乱れを確実に生じさせることができ、燃焼を大幅に促進して燃焼改善による低燃費化を達成することができる。 Thereby, a large swirl flow can be reliably maintained until immediately before ignition, and a state advantageous for promoting the combustion reaction after ignition can be obtained. As a result, a strong turbulence can be reliably generated immediately before ignition, and combustion can be greatly promoted to achieve fuel efficiency reduction by improving combustion.
上述した可変バルブ動作装置は、吸気カムシャフト1に対して吸気カム11F、11Rの回転位相を逆方向に変更するので、簡素な構造で吸気カム11F、11Rの回転位相を大きく変更することができる。このため、限られた構造やスペースの制約がある状態で、吸気カム11F、11Rの回転方向の位相を広い範囲で変更することが可能になる。
Since the variable valve operating device described above changes the rotational phase of the
尚、上述した実施形態例では、カムとして吸気カム11F、11Rの回転位相を逆方向に変更する例を挙げて説明したが、回転位相を逆方向に変更するカムとしては排気カム12F、12Rを適用することも可能である。
In the above-described embodiment, an example has been described in which the rotation phases of the
図9〜図11に基づいて上述した可変動弁装置によるバルブ動作方法の一例を説明する。 An example of the valve operating method by the variable valve operating apparatus described above will be described with reference to FIGS.
図9には可変バルブ動作方法を実施するための概略ブロック、図10には車両のトルクと内燃機関の回転数との関係で吸気カム11F、11Rの回転位相差の領域を表したマップ、図11には回転位相差の状況を説明するバルブ動作のタイムチャートを示してある。
FIG. 9 is a schematic block diagram for carrying out the variable valve operating method. FIG. 10 is a map showing the rotational phase difference region of the
図9に示すように、内燃機関(エンジン)10の各種センサで検出された情報に基づいて求められた負荷がバルブ制御手段52に入力され、また、エンジン10の回転数がバルブ制御手段52に入力される。バルブ制御手段52には、車両のトルクと内燃機関の回転数との関係で吸気カム11F、11Rの回転位相差の領域を表すマップ(図10参照)が記憶されている。バルブ制御手段52では、負荷とエンジン回転数との関係に基づいて吸気カム11F、11Rの回転位相差の大きさがマップから読み出され、所定の回転位相差になるようにOCV43に作動指令が出力される。
As shown in FIG. 9, a load obtained based on information detected by various sensors of the internal combustion engine (engine) 10 is input to the valve control means 52, and the rotation speed of the
このため、車両の負荷及びエンジン10の回転数に応じて設定された吸気カム11F、11Rの回転位相差になるように、OCV43が作動して吸気カム11F、11Rの回転位相が逆方向に変更される。
For this reason, the
図10、図11に基づいて吸気カム11F、11R(図4、図5参照)の回転位相差の領域を説明する。
The region of the rotational phase difference between the
エンジン10の回転数が高く車両の負荷が大きい領域(A領域)では吸気カム11F、11Rの回転位相差を位相差中とし(図11(b)参照)、車両がアイドリング運転領域にある際は、即ち、エンジン10の回転数が低く車両の負荷が小さい領域(C領域)では、A領域の吸気カム11F、11Rの回転位相差よりも位相差が小さい位相差小としている(図11(c)参照)。A領域及びC領域以外の主にエンジン10の回転数が高く車両の負荷が大きい領域(B領域)では吸気カム11F、11Rの回転位相差を最大の位相差大としている(図11(a)参照)。
When the rotational speed of the
つまり、エンジン10の回転数が低く車両の負荷が大きい領域(A領域:位相差中)の吸気カム11F、11Rの回転位相差を、その他の領域(B領域:位相差大)の吸気カム11F、11Rの回転位相差よりも小さくしている。そして、車両がアイドリング運転領域にある際には(C領域:位相差小)、車両が走行している状態に対して特殊な状態であるとして、A領域の回転位相差(位相差中)よりも吸気カム11F、11Rの回転位相差を小さくしている(位相差小)。
That is, the rotational phase difference between the
エンジン10の回転数と車両の負荷に応じて領域を分け、領域毎に吸気カム11F、11Rの回転位相差を設定しているので、運転状態に応じて吸気バルブ13F、13R(図3参照)及び排気バルブ15F、15R(図3参照)のバルブリフトの特性を最適な状態に調整することができる。
The regions are divided according to the rotational speed of the
主な運転状態におけるバルブリフトの特性を図10に基づいて説明する。 The characteristics of the valve lift in the main operating states will be described with reference to FIG.
図中のC領域の○印で示す状態は、低負荷・低回転のアイドリング運転にある場合であり、吸気カム11F、11Rの回転位相差が小になるように制御され、吸気バルブ13F、13Rの開弁時期が遅くなる(IC遅開)。これにより、排気バルブ15F、15Rとのオーバーラップが縮小され(VOL小)、内部EGRが低減されて燃焼安定性が向上する。
The state indicated by a circle in the region C in the figure is a case of idling operation with low load and low rotation, and is controlled so that the rotational phase difference between the
図中のB領域の△印で示す状態は、低負荷の走行状態にある場合であり、吸気カム11F、11Rの回転位相差が大になるように制御され、吸気バルブ13Rの閉弁時期が遅くなる(IC遅閉)。これにより、ポンピングロスが低減されて燃費低減を図ることができる。
The state indicated by Δ in the region B in the figure is a case where the vehicle is in a low load traveling state, and is controlled so that the rotational phase difference between the
図中B領域の□印で示す状態は、中負荷の走行状態にある場合であり、吸気カム11F、11Rの回転位相差が大になるように制御され、吸気バルブ13Fの開弁時期が早くなる(IC早開)。これにより、排気バルブ15F、15Rとのオーバーラップが拡大され内部EGRが増加し、ポンピングロスが低減されて燃費低減を図ることができる。
The state indicated by □ in the region B in the figure is a case where the vehicle is in a medium load traveling state, and is controlled so that the rotational phase difference between the
図中B領域の●印で示す状態は、中負荷の低速走行状態にある場合であり、吸気カム11F、11Rの回転位相差が大になるように制御され、吸気バルブ13Rの閉弁時期が遅くなる(IC遅閉)。これにより、実圧縮比が低減され、ノッキングが抑制されて燃費低減を図ることができる。
The state indicated by the ● mark in the region B in the figure is a case where the vehicle is in a low-speed traveling state with a medium load, and is controlled so that the rotational phase difference between the
図中B領域の■印で示す状態は、高負荷の高速走行状態にある場合であり、吸気カム11F、11Rの回転位相差が大になるように制御され、吸気バルブ13Rの閉弁時期が遅くなる(IC遅閉)。これにより、体積効率が増加してトルクを増大することができる。
The state indicated by ■ in the region B in the figure is a case where the vehicle is in a high-load traveling state with a high load, and is controlled so that the rotational phase difference between the
図中A領域の▲印で示す状態は、高負荷の低速走行状態にある場合であり、吸気カム11F、11Rの回転位相差が中になるように制御され、吸気バルブ13Rの閉弁時期が早くなる(IC早閉)。これにより、体積効率が増加してトルクを増大することができる。
The state indicated by the ▲ mark in the A region in the figure is when the vehicle is in a high-load, low-speed running state, and is controlled so that the rotational phase difference between the
上述したように、エンジン10の回転数と車両の負荷に応じて吸気カム11F、11Rの回転方向の位相を制御することで、吸気バルブ13F、13Rの開弁時期を連続的に最適に制御することができ、出力向上及び燃費低減を図ることができる。
As described above, the opening timing of the
上述した実施形態例では、カムシャフトとしての吸気カムシャフト1に第1油通路37a(第1主通路)及び第2油通路37b(第2主通路)を設けた構成を例に挙げて説明したが、吸気カムシャフト1に1本の主通路を設ける構成にすることも可能である。図12に基づいて1本の主通路を設けた例を説明する。
In the embodiment described above, the intake camshaft 1 serving as the camshaft is described as an example in which the
図12には同位相時の吸気カムの断面を示してある。尚、図4に示した部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。 FIG. 12 shows a cross section of the intake cam at the same phase. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member shown in FIG. 4, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図に示すように、吸気カムシャフト1には圧油が供給される1本の主通路61が形成されている。吸気カム11F、11Rの内周面には第1室62a及び第2室62bがそれぞれ形成され、第1室62aと第2室62bは仕切り部材としての仕切ピン36により仕切られている。
As shown in the figure, the intake camshaft 1 is formed with one
図12(a)に示すように、主通路61には吸気カム11Fの第2室62bに連通する連通路63が設けられ、吸気カム11Fの第1室62aには、仕切ピン36の壁面と第1室62aの壁面とにわたり弾性部材(例えば、ゴム)64が設けられている。主通路61に圧油が供給されていない状態で(第2室62bから圧油が排出された状態で)、弾性部材64の弾性力により第1室62aが広げられ、吸気カム11Fが中立状態に保持される。主通路61に圧油が供給されることで、連通路63を介して第2室62bに圧油が供給され、弾性部材64が弾性力に抗して縮められて吸気カム11Fが時計回り方向(図中矢印で示す)に回動する。
As shown in FIG. 12A, the
図12(b)に示すように、主通路61には吸気カム11Rの第1室62aに連通する連通路65が設けられ、吸気カム11Fの第2室62bには、仕切ピン36の壁面と第2室62bの壁面とにわたり弾性部材(例えば、ゴム)66が設けられている。主通路61に圧油が供給されていない状態で(第1室62aから圧油が排出された状態で)、弾性部材66の弾性力により第2室62bが広げられ、吸気カム11Rが中立状態に保持される。主通路61に圧油が供給されることで、連通路65を介して第1室62aに圧油が供給され、弾性部材66が弾性力に抗して縮むことで吸気カム11Rが反時計回り方向(図中矢印で示す)に回動する。
As shown in FIG. 12B, the
このため、主通路61に圧油を供給していない状態では、弾性部材64、66により吸気カム11F、11Rが同位相に保持される(図12の状態)。主通路61に圧油が供給されると、吸気カム11F側では連通路63を介して第2室62bに圧油が供給され、吸気カム11R側では連通路65を介して第1室62aに圧油が供給され、弾性部材64、66が弾性力に抗して縮められて吸気カム11F、11Rが互いに反対方向に回動して逆位相の状態にされる(図12中点線で示してある)。
Therefore, in a state where no pressure oil is supplied to the
上述したように、1本の主通路61を用いた場合でも本発明を実施することが可能である。尚、弾性部材としては、圧縮コイルばねを用いることも可能である。
As described above, the present invention can be implemented even when one
本発明は、内燃機関の可変動弁装置の分野で利用できる。 The present invention can be used in the field of variable valve operating devices for internal combustion engines.
1 吸気カムシャフト
2 排気カムシャフト
11 吸気カム
12 排気カム
13 吸気バルブ
15 排気バルブ
21 シリンダヘッド
22 燃焼室
33a 一方側第1連通路
33b 一方側第2連通路
34a 他方側第1連通路
34b 他方側第2連通路
35a 第1油室
35b 第2油室
36 仕切ピン
37a 第1油通路
37b 第2油通路
41 カムキャップ
43 オイルコントロールバルブ(OCV)
45 プランジャー
46 圧油流入路
47a 第1流路
47b 第2流路
61 主通路
63、65 連通路
64、66 弾性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
45
Claims (6)
前記第1バルブに対応して、前記エンジンに設けられたカムシャフトに対して回転方向に位相可変に取り付けられた第1カムと、
前記第2バルブに対応して、前記カムシャフトに対して回転方向に位相可変に取り付けられた第2カムと、
前記第1カム及び前記第2カムにそれぞれ形成された流体受室と、
前記カムシャフト側から前記第1カム及び前記第2カムの各流体受室内にそれぞれ突出し、該各流体受室内を一方の側の第1室と他方の側の第2室とに仕切る仕切り部材と、
前記カムシャフトの内部に形成され、流体供給源から給排される流体の主通路と、
前記カムシャフトの内部に形成され、前記第1カムの前記第1室と前記主通路、及び、前記第2カムの前記第2室と前記主通路を連通する連通路とを有し、
前記主通路は、前記カムシャフトの軸心方向に沿って個別に延びる第1主流路及び第2主流路を有しており、
前記連通路は、
前記第1カムの前記第1室を前記第1主通路に連通する第1連通路と、
前記第1カムの前記第2室を前記第2主通路に連通する第2連通路と、
前記第2カムの前記第1室を前記第2主通路に連通する第3連通路と、
前記第2カムの前記第2室を前記第1主通路に連通する第4連通路とを有し、
前記流体供給源から給排される流体をコントロールする流体コントロール手段を備え、
前記流体コントロール手段で前記第1カムと前記第2カムの回転位相差を変更する
ことを特徴とする可変動弁装置。 A first valve and a second valve provided for one cylinder of the engine;
Corresponding to the first valve, a first cam attached to a camshaft provided in the engine with a variable phase in a rotational direction;
Corresponding to the second valve, a second cam attached to the camshaft with a variable phase in the rotational direction;
Fluid receiving chambers respectively formed in the first cam and the second cam;
A partition member projecting from the camshaft side into each fluid receiving chamber of the first cam and the second cam, and partitioning each fluid receiving chamber into a first chamber on one side and a second chamber on the other side; ,
A main passage of fluid formed inside the camshaft and fed and discharged from a fluid supply source;
The formed inside the cam shaft, said first chamber and said main passage of said first cam, and possess a communicating passage communicating the main passage and the second chamber of the second cam,
The main passage has a first main passage and a second main passage that individually extend along the axial direction of the camshaft,
The communication path is
A first communication path communicating the first chamber of the first cam with the first main path;
A second communication path communicating the second chamber of the first cam with the second main path;
A third communication path communicating the first chamber of the second cam with the second main path;
A fourth communication passage communicating the second chamber of the second cam with the first main passage;
Fluid control means for controlling fluid supplied and discharged from the fluid supply source;
The variable valve operating apparatus characterized in that the fluid control means changes a rotational phase difference between the first cam and the second cam .
前記流体コントロール手段は、流体の給排により前記第1室と前記第2室との容積を相対的に可変にする
ことを特徴とする可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus according to claim 1,
The variable valve operating device characterized in that the fluid control means makes the volumes of the first chamber and the second chamber relatively variable by supplying and discharging fluid .
前記流体コントロール手段は、
前記第1カムの前記第1室、前記第2室の容積に対し、前記第2カムの第1室、前記第2室の容積を逆の大きさに設定するように流体を供給することで、前記第1カム及び前記第2カムの回転方向の位相を逆位相とする
ことを特徴とする可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus according to claim 2 ,
The fluid control means includes
By supplying fluid so that the volumes of the first chamber and the second chamber of the second cam are set to be opposite to the volumes of the first chamber and the second chamber of the first cam. A variable valve operating apparatus characterized in that the phase of the first cam and the second cam in the rotational direction is opposite .
前記流体コントロール手段は、
前記第1室及び前記第2室の容積を同じ、または、略同じに設定するように流体を供給することで、前記第1カム及び前記第2カムの回転方向の位相を同位相とする
ことを特徴とする可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus according to claim 2 ,
The fluid control means includes
By supplying fluid so that the volumes of the first chamber and the second chamber are set to be the same or substantially the same, the phase in the rotational direction of the first cam and the second cam is set to the same phase. A variable valve gear characterized by the above.
前記流体コントロール手段が、前記第1主通路及び前記第2主通路内部の流体の流れ方向をプランジャーの駆動により切換える手段である
ことを特徴とする可変動弁装置。 In the variable valve operating apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The variable valve operating apparatus according to claim 1, wherein the fluid control means is means for switching the flow direction of the fluid in the first main passage and the second main passage by driving a plunger .
前記第1バルブ及び前記第2バルブは吸気バルブであり、前記第1カム及び前記第2カムは吸気カムであり、
前記1つのシリンダには2つの排気バルブが備えられている
ことを特徴とする可変動弁装置。 In the variable valve operating apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The first valve and the second valve are intake valves; the first cam and the second cam are intake cams;
2. The variable valve operating apparatus according to claim 1, wherein the one cylinder is provided with two exhaust valves .
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