JP5188155B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、吸気バルブや排気バルブなどの駆動位相、およびバルブリフト量を変更可能とした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 that can change a drive phase of an intake valve, an exhaust valve, and the like and a valve lift amount.
自動車用エンジン等の内燃機関では、吸排気系のバルブの駆動位相やリフト量を内燃機関の運転状態に応じて変化させ、エンジンから排出される排出ガスを浄化させたり、自動車の燃費を低減させたりする可変動弁装置が知られている。 In an internal combustion engine such as an automobile engine, the drive phase and lift amount of the intake and exhaust valves are changed according to the operating state of the internal combustion engine to purify the exhaust gas exhausted from the engine or reduce the fuel consumption of the automobile. Such variable valve gears are known.
そのような可変動弁装置としては、例えばバルブを駆動させる第1アームとカムにより揺動される第2アームとの間に第3アームを設け、第3アームを介してバルブを駆動させるとともに第2アームの揺動支点を変位させることにより、バルブの位相とリフト量を連続的に変化させることとした内燃機関の可変動弁装置の発明が知られている。(例えば、特許文献1を参照。)
しかしながら上記特開2004−150301号公報に記載の可変動弁装置は、第3のアームがロッカシャフトの上方に設けられている構成であるため、かかる可変動弁装置をエンジンに使用した場合、エンジンの高さ寸法を大きくするおそれがあった。殊にキャブオーバ型のトラックは、エンジンを運転席の下部に配置させており、元来エンジンと運転席フロアとの間に空間的な余裕が少なく、可変動弁装置によりエンジンの高さ寸法が大きくなることは設計上好ましくなかった。 However, since the variable valve operating apparatus described in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-150301 has a configuration in which the third arm is provided above the rocker shaft, when such a variable valve operating apparatus is used for an engine, the engine There was a risk of increasing the height dimension of. In particular, the cab-over type truck has an engine arranged at the lower part of the driver's seat, originally has little space between the engine and the driver's seat floor, and the variable valve system increases the engine height. It was not preferable in design.
また、従来の一般的な連続位相可変動弁装置の場合、吸気バルブの閉弁時期を遅くさせると開弁時期も遅くなっていた。このため吸気バルブの閉弁時期を遅くさせると、吸気および排気のバルブオーバーラップが減少、あるいは無くなり、ポンピングロスにより燃費が悪化するなどの問題があった。 Further, in the case of a conventional general continuous phase variable valve operating apparatus, if the closing timing of the intake valve is delayed, the opening timing is also delayed. For this reason, if the closing timing of the intake valve is delayed, intake and exhaust valve overlaps are reduced or eliminated, and there is a problem that fuel consumption deteriorates due to pumping loss.
本発明は、簡易な構成によりバルブの駆動位相、およびバルブリフト量を連続的に変化させることができ、かつエンジンの高さ寸法を小さく抑えることができる可変動弁装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a variable valve operating apparatus that can continuously change a valve drive phase and a valve lift amount with a simple configuration and that can keep the height dimension of an engine small. To do.
本発明では上記目的を達成するため、可変動弁装置を次のように構成した。 In the present invention, in order to achieve the above object, the variable valve operating apparatus is configured as follows.
1、 内燃機関のシリンダヘッドに回転自在に設けられたカムシャフトと、前記内燃機関に回動可能に設けられたロッカシャフトと、前記カムシャフトに形成されたカムによって駆動され、吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブを開閉するロッカアーム機構とを有し、
前記ロッカアーム機構は、前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され、前記バルブを駆動可能に形成された第1アームと、前記カムにより駆動され、前記ロッカシャフト側に設けられた支点を中心として揺動可能に設けられた第2アームと、前記第1アームと前記第2アームの間に設けられ、前記第2アームの揺動変位を前記第1アームに伝達して該第1アームを駆動する変換部材と、前記ロッカシャフトを回動させて、前記支点を変位させる駆動機構とを具備し、
更に前記駆動機構による前記支点の変位は、前記第2アームの前記カムとの当接部を該カムのベース円の周方向に沿って移動させ、該カムに対する前記第2アームの駆動位相を変更させることとして内燃機関の可変動弁装置を構成した。
1. An intake valve and an exhaust valve driven by a camshaft rotatably provided on a cylinder head of an internal combustion engine, a rocker shaft rotatably provided on the internal combustion engine, and a cam formed on the camshaft. A rocker arm mechanism for opening and closing at least one of the valves,
The rocker arm mechanism is swingably supported by the rocker shaft and swings about a fulcrum provided on the rocker shaft side, driven by the cam and a first arm formed to be able to drive the valve. A second arm that is provided, and a conversion that is provided between the first arm and the second arm, and transmits the swing displacement of the second arm to the first arm to drive the first arm. A member and a drive mechanism for rotating the rocker shaft to displace the fulcrum,
Further, the displacement of the fulcrum by the drive mechanism moves the contact portion of the second arm with the cam along the circumferential direction of the base circle of the cam, and changes the drive phase of the second arm relative to the cam. The variable valve operating apparatus for the internal combustion engine is configured.
前記駆動機構によって前記支点の位置が変化し、それに応じて前記カムに対する第2アームの駆動位相が進角あるいは遅角するため、第2アームと変換部材を介して駆動される第1アームの駆動位相が進角あるいは遅角する。 The position of the fulcrum is changed by the drive mechanism, and the drive phase of the second arm relative to the cam is advanced or retarded accordingly, so that the drive of the first arm driven through the second arm and the conversion member is performed. The phase is advanced or retarded.
2、1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記駆動位相は、前記カムのベース円から当該カムの山が始まる位置と前記第2アームと前記カムとの接触位置とのなす角度に応じて連続的に変化することとした。
3、1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記変換部材は、前記シリンダヘッドに設けられたシリンダヘッド側部材の案内面部に沿って摺動する摺動面部と、前記第2アームの揺動動作により該変換部材が前記摺動面部に沿って摺動すると前記第1アームに当接して該第1アームを駆動させる伝達面部とを具え、
前記伝達面部は、前記駆動機構により前記ロッカシャフトを回動して前記支点を変位させることにより、前記第2アームの移動量に応じて前記吸気バルブ、もしくは前記排気バルブの駆動位相を連続的に変化させるように形成されていることとした。
2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 and 2, wherein the drive phase is an angle formed by a position where a peak of the cam starts from a base circle of the cam and a contact position between the second arm and the cam. It was decided to change continuously accordingly .
3. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to 3, 1, wherein the conversion member includes a sliding surface portion that slides along a guide surface portion of a cylinder head side member provided in the cylinder head, and a second arm. A transmission surface portion that contacts the first arm when the conversion member slides along the sliding surface portion by a swinging operation and drives the first arm;
The transmission surface portion rotates the rocker shaft by the drive mechanism to displace the fulcrum, thereby continuously changing the drive phase of the intake valve or the exhaust valve according to the movement amount of the second arm. It was supposed to be formed to change.
4、 1又は2に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記ロッカシャフトに設けられた接続部材により前記支点を形成し、前記第2アームは、該第2アームの一端側に設けられた基端部が前記接続部材に回動可能に支持され、該第2アームの他端側に設けられた当接部が前記変換部材に当接し、かつ該第2アームの一部が前記カムに当接するとともに、前記ロッカシャフトに設けられたスプリングが前記変換部材に係合し、該変換部材を介して前記第2アームが前記カム側に付勢されていることとした。 4. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fulcrum is formed by a connecting member provided on the rocker shaft, and the second arm is provided on one end side of the second arm. A base end portion is rotatably supported by the connection member, a contact portion provided on the other end side of the second arm is in contact with the conversion member, and a part of the second arm is in contact with the cam. While abutting, a spring provided on the rocker shaft is engaged with the conversion member, and the second arm is biased to the cam side via the conversion member.
5、 3に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記摺動面部と前記案内面部との間に摺動部材を設け、該摺動部材を介して前記摺動面部と前記案内面部が摺動自在に接することとした。 5, in the variable valve system for an internal combustion engine according to 3, a sliding member provided between the guide surface and the sliding surface, said guide surface and said slide surface portion via a sliding member sliding It was decided to touch freely.
6、 5に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記シリンダヘッド側部材は、前記ロッカシャフトを回動自在に保持するロッカシャフトブラケットに固着されていることとした。 6 and 5 , the cylinder head-side member is fixed to a rocker shaft bracket that rotatably holds the rocker shaft.
7、 6に記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記シリンダヘッド側部材に前記変換部材を案内するガイド部を設け、該ガイド部により前記変換部材の摺動方向と直交する方向への該変換部材の移動を規制することとした。 7, in the variable valve system for an internal combustion engine according to 6, a guide portion for guiding said conversion member to the cylinder head side member provided, said in a direction perpendicular to the sliding direction of said conversion member by said guide portion It was decided to restrict the movement of the conversion member .
1に記載した可変動弁装置によれば、第2アームの揺動量が変換部材により伝達されて第1アームが駆動される。 According to the variable valve apparatus according to 1, the swing amount of the second arm the first arm is driven by reached isopropylidene by the conversion member.
駆動機構により支点をロッカシャフトの軸まわりに変位させると、第2アームのカムとの当接部がカムのベース円の周方向に沿って移動される。これにより、カムに対する第2アームの駆動位相を変更させることができ、吸気バルブや排気バルブの駆動位相を連続的に変化させることができる。When the fulcrum is displaced around the axis of the rocker shaft by the drive mechanism, the contact portion of the second arm with the cam is moved along the circumferential direction of the base circle of the cam. Thereby, the drive phase of the 2nd arm with respect to a cam can be changed, and the drive phase of an intake valve or an exhaust valve can be changed continuously.
2に記載した可変動弁装置によれば、カムのベース円からカムの山が始まる位置と、第2アームとカムとの接触位置とのなす角度が変化することにより、第2アームの駆動位相が変更される。 According to the variable valve operating apparatus described in No. 2, the driving phase of the second arm is changed by changing the angle between the position where the cam crest starts from the base circle of the cam and the contact position between the second arm and the cam. Is changed.
3に記載した可変動弁装置によれば、ロッカシャフトに設けられた接続部材により支点が形成され、第2アームの一端側に設けられた基端部が接続部材に回動可能に支持されるので、ロッカシャフトの回動に応じて第2アームを変位でき、吸気バルブや排気バルブの駆動位相を連続的に変化させることができる。
又、変換部材は、従来のように支持軸に支持されていないため、可変動弁装置をエンジンに組み付けても、エンジンの高さ寸法の増加が抑制され、車両への搭載性が向上するとともに、支持軸を削減したことにより、軽量化及びコストを低減させることができる。
According to the variable valve operating apparatus described in 3, the fulcrum is formed by the connecting member provided on the rocker shaft, and the base end provided on the one end side of the second arm is rotatably supported by the connecting member. Therefore, the second arm can be displaced according to the rotation of the rocker shaft, and the drive phases of the intake valve and the exhaust valve can be continuously changed.
In addition, since the conversion member is not supported by the support shaft as in the prior art, even if the variable valve gear is assembled to the engine, the increase in the height of the engine is suppressed, and the mountability to the vehicle is improved. By reducing the support shaft, the weight can be reduced and the cost can be reduced.
4に記載した可変動弁装置によれば、変換部材を付勢するスプリングを設けたことにより、第2アームが常にカムに当接し、第2アームと変換部材をがたつきなく保持することができる。 According to the variable valve operating apparatus described in No. 4, by providing the spring for urging the conversion member, the second arm always abuts against the cam and can hold the second arm and the conversion member without rattling. it can.
5に記載した可変動弁装置によれば、摺動部材であるパッドにより潤滑性、耐摩耗性を良好に保ち、変換部材を案内面部に沿って円滑に摺動させることができる。 According to the variable valve operating apparatus described in No. 5 , it is possible to maintain good lubricity and wear resistance by the pad as the sliding member, and to smoothly slide the conversion member along the guide surface portion.
6に記載した可変動弁装置によれば、シリンダヘッド側部材は、ロッカシャフトブラケットの一部から構成されているので、部品点数を低減し、組付工程を容易にし、コストを低減させることができる。 According to the variable valve operating apparatus described in FIG. 6 , since the cylinder head side member is composed of a part of the rocker shaft bracket, the number of parts can be reduced, the assembly process can be facilitated, and the cost can be reduced. it can.
7に記載した発明によれば、ガイド部材により、変換部材の直交する方向への移動が規制され、ロッカシャフトの軸線方向に変位することを防止でき、作動を安定させることができるとともに、部品の脱落、落下を防止できる。 According to the invention described in FIG. 7 , the guide member restricts the movement of the conversion member in the orthogonal direction, can prevent displacement in the axial direction of the rocker shaft, can stabilize the operation, and Dropping and falling can be prevented.
本発明にかかる可変動弁装置の一実施形態について、図を参照して説明する。
図1に、可変動弁装置10の概略を示す。可変動弁装置10は、内燃機関のバルブを開閉駆動させる動弁装置であり、例えば自動車用エンジンなどのシリンダヘッド(図示せず)に設けられている。図3に、可変動弁装置10を吸気バルブ12に設けた例を示す。吸気バルブ12は、シリンダヘッドの吸気通路13に軸方向に往復動可能に設けてあり、弁ばね15によって吸気通路13を閉止する方向に常に付勢されている。尚可変動弁装置10は、エンジンの排気バルブ側に設けられていてもよい。
An embodiment of a variable valve operating apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the outline of the
図2に、可変動弁装置10の具体的な構成を示す。可変動弁装置10は、図に示すように、シリンダヘッドに固定されるロッカシャフトブラケット20と(シリンダヘッド側部材)、ロッカシャフトブラケット20に回動自在に支持されるロッカシャフト22と、ロッカシャフト22を軸回りに回動させる駆動機構24と、ロッカアーム機構26と、ロッカアーム機構26を駆動させるカムシャフト28などから構成されている。
FIG. 2 shows a specific configuration of the
ロッカシャフトブラケット20は、シリンダヘッドにねじ固定される部材で、シリンダヘッド上でロッカシャフト22を回動自在に保持する。ロッカシャフトブラケット20には、腕部23がロッカシャフト22の取り付け方向と平行に形成してあり、腕部23の下面23a(案内面部)にはパッド25(摺動部材)が取り付けられている。
The
パッド25は、摩擦抵抗が小さく、かつ後述する変換部材18に対して十分な耐磨耗性を有する材質からなり、円弧状で、所定の曲率に形成されている。尚腕部23にパッド25を設けなくてもよい。更にパッド25を、後述する変換部材18に取り付けてもよい。
The
カムシャフト28は、カム30を具え、シリンダヘッド上に回転自在に取り付けられている。カムシャフト28は、カムチェーンなどを介して内燃機関のクランクシャフト(いずれも図示せず)に連結しており、クランクシャフトが回転すると、カム30が図2の矢印R1で示す方向に回転駆動される。カム30は、可変動弁装置10を有するエンジンに適した所定のカム形状に形成されている。
The
ロッカシャフト22は、カムシャフト28と平行に、ロッカシャフトブラケット20に回動自在に支持され、ロッカシャフト22の端部には駆動機構24が連結される。駆動機構24は、電動モータ、あるいは油圧機器などからなり、駆動機構24が駆動されると、ロッカシャフト22が、ロッカシャフト22の中心軸を回転中心として任意な角度に連続して回動駆動される。またロッカシャフト22には、切欠き部32と止め孔34が形成してある。切欠き部32には、後述するロッカアーム機構26の接続部材36が、また止め孔34にはスプリング38の一端が係合される。
The
次に、ロッカアーム機構26について説明する。ロッカアーム機構26は、ロッカシャフト22に取り付けられる第1アーム14と、カム30に接する第2アーム16と、第1アーム14と第2アーム16の間に配置される変換部材18と、接続部材36と、スプリング38などから構成されている。
Next, the
接続部材36は、スタッドボルトで、一端側に球状の自在継手部40を有し、ロッカシャフト22の切欠き部32に形成されたねじ孔43にねじ込まれ、ロックナット41により固定される。接続部材36がロッカシャフト22に固定されると、自在継手部40が支点として機能する。尚接続部材36は、スタッドボルトでなく、通常のボルトに自在継手部40を取り付けた構成であってもよい。
The
スプリング38は、ねじりコイルばねであり、一端側に屈曲部39が形成してあり、他端側には、ロッカシャフト22の軸方向に延び、更に径方向外側に屈曲した作動部42が形成されている。屈曲部39は、上述したようにロッカシャフト22に形成された止め孔34に挿入される。
The
第1アーム14は、図3にも示すように、ロッカシャフト22が挿通される環状のシャフト嵌挿部44、45と、アジャストスクリュー46が螺合されている押圧部48と、ローラ50とを有し、ロッカシャフト22の外周に回動自在に組み付けられる。
As shown in FIG. 3, the
シャフト嵌挿部44、45は、押圧部48から二股状に分岐し、シャフト嵌挿部44と45の間には所定の間隙が形成されている。アジャストスクリュー46は、押圧部48に螺合してあり、アジャストスクリュー46を回動させることにより、第1アーム14と吸気バルブ12との間隔が調整可能で、適宜の位置でロックナット47により固定される。アジャストスクリュー46の先端は、吸気バルブ12の上部に位置しており、第1アーム14がロッカシャフト22を中心に回動すると、アジャストスクリュー46が吸気バルブ12を押圧し吸気通路13を開放させる。ローラ50は、第1アーム14の上部に、回動自在に設けられている。
The
第2アーム16は、側面視でほぼコの字状に形成されており、コの字に形成された図の下方側に基端部52が、また上方側に当接部54がそれぞれ設けられている。基端部52は、上面に凹部55が形成してある。凹部55は、自在継手部40の球面形状に対応したほぼ半球形状に形成してあり、自在継手部40を支点として回動自在に組み付けられる。
The
また第2アーム16には、基端部52と当接部54の中間位置に、ローラ56が回動自在に設けられている。ローラ56は、ロッカアーム機構26がシリンダヘッドに組み付けられるとカム30に接触し、カム30が回転すると第2アーム16が、自在継手部40の中心を支点として揺動される。更に第2アーム16は、シャフト嵌挿部44と45の間に挟まれる少なくとも一部分が、シャフト嵌挿部44と45の間隔にほぼ等しい横幅に形成されている。
Further, the
変換部材18は、一端側を長くした三角台状に形成されており、図の上方側の面に摺動面部58が、図の下方側の面に伝達面部60が設けられている。摺動面部58は、上記パッド25の湾曲に等しく形成してあり、パッド25の下面に沿って円弧状に摺動移動する。
The
伝達面部60は、摺動面部58との距離が、摺動面部58に沿って所定の値を持つように形成されている。すなわち、変換部材18がパッド25の下面に沿って円弧状に摺動移動されると、所定位置で伝達面部60に接する部材が、変換部材18の移動に伴ってパッド25に垂直な方向に所定の動きをなすように形成されている。
The
また伝達面部60には、溝部62が形成してあり、ロッカアーム機構26を組み付けたときスプリング38の作動部42が溝部62内に係合される。作動部42が溝部62内に係合されると、スプリング38は変換部材18を、変換部材18が第2アーム16側に移動するように付勢する。
Further, a
更に、変換部材18と第2アーム16の当接部54との間には、半円筒体の継ぎ手64が設けられている。継ぎ手64は、第2アーム16の当接部54に取り付けられ、かつ変換部材18に摺動自在に嵌合しており、変換部材18と当接部54との接触角度の変化を吸収し、かつ第2アーム16の押圧動作を変換部材18に伝達するようになっている。
Further, a semi-cylindrical joint 64 is provided between the
次に、可変動弁装置10をシリンダヘッドに組み付けた状態を説明する。
Next, a state in which the
接続部材36は、ロッカシャフト22の切欠き部32のねじ孔43にねじ込まれ、ロックナット41で固定される。第1アーム14は、シャフト嵌挿部44、45によりロッカシャフト22に回動自在に取り付けられる。スプリング38は、第1アーム14のシャフト嵌挿部44、45の間に組み付けられ、屈曲部39が止め孔34に挿し入れられて回り止めがなされる。
The connecting
第2アーム16は、基端部52の凹部55が自在継手部40に嵌め合わされ、シャフト嵌挿部44と45の間に配置される。第2アーム16の当接部54の先端には変換部材18が配置してあり、変換部材18の溝部62内にはスプリング38の作動部42を係合させる。スプリング38は、上述したように予め変換部材18が第2アーム16側に付勢されるように係合される。
The
そしてロッカシャフトブラケット20がシリンダヘッドにねじ固定されると、ロッカシャフト22が回動自在に保持され、図1及び図3に示すように、可変動弁装置10は、第1アーム14がロッカシャフト22に保持され、第2アーム16のローラ56がカムシャフト28のカム30に接した状態で、変換部材18が第1アーム14と第2アーム16の間にパッド25に接した状態で配置される。
When the
尚、ロッカシャフト22の端部には駆動機構24が連結され、また、図示しない手段により、ロッカシャフト22の軸方向の位置決めが行なわれている。またカムシャフト28は、予めシリンダヘッドに設けられている。
A
またシャフト嵌挿部44、45間に第2アーム16の一部を挟み込むので、第2アーム16とカム30との接触部、あるいは第2アーム16と変換部材18との接触部などに偏荷重が生じた場合においても、第2アーム16がロッカシャフト22の軸線方向に変位することが防止され、偏摩耗等の不具合が防止される。
Further, since a part of the
次に、可変動弁装置10の作動について説明する。尚ロッカシャフト22は駆動機構24により連続的に回動されるが、説明の都合上、ロッカシャフト22を中立、遅角側、進角側の3種類の角度に回動された場合を例に説明する。以下、図3、図4に遅角側、図5、図6に中立、図7、図8に進角側させた例を示す。
Next, the operation of the
図3は、ロッカシャフト22が駆動機構24により、接続部材36の自在継手部40が吸気バルブ12側に近づいた方向に、中立に対して角度a回動されている。また、カム30の頂点Tはカムシャフト28の中心から水平方向側方に位置している。
In FIG. 3, the
かかる第1の例では第2アーム16は、基端部52が自在継手部40により図の左方に引かれ、全体が左方に移動し、一方スプリング38により変換部材18が第2アーム16側に付勢されているので、変換部材18がパッド25に密着するとともにローラ56が接触位置B点でカム30に当接している。
In the first example, the
この第1の例では、カム30の基礎円からカム山が始まるA点と、ローラ56がカム30と接触している接触位置B点までの角度r1が他の例より大きくなっている。したがって、この第1の例では、カムシャフト28が回転しても、ローラ56がカム30により実際に駆動されるまでの回転角が大きく、第2アーム16の駆動位相が遅くなる。
In this first example, the angle r1 from the basic circle of the
一方、第2アーム16は図の左に寄せられていることから、変換部材18も左に移動しており、変換部材18は、変換部材18の厚みが厚い箇所でローラ50と対峙している。したがって、変換部材18とローラ50の隙間が他の例よりも小さく、カムシャフト28が回転して第2アーム16が揺動し、図4に示すように変換部材18がパッド25に沿って図の左方に移動すると、ローラ50を介して第1アーム14が直ちに、かつ大きく回動される。これにより、かかる第1の例では、吸気バルブ12の押圧量が大きく、吸気通路13が広く開放される。このため図9に曲線L1で示すように、バルブリフト量が大きく、かつ、バルブリフトのピークが遅角した曲線で作動する。この例は、高回転、高負荷で大吸気量を必要とする状態に適した吸気バルブ12の駆動となる。
On the other hand, since the
ロッカシャフト22が中立の第2の例を図5、図6に示す。第2の例は、接続部材36の自在継手部40が図の下方に向いた状態、すなわち第1の例と後述する第3の例の中間の状態に相当している。かかる第2の例では、カム山が始まるA点と、ローラ56とカム30の接触位置B点までの角度r2が第1の例より小さく、第1の例より早く第2アーム16がカム30により駆動される。
A second example in which the
一方、第2アーム16は第1の例の場合より図の右方に寄せられていることから、変換部材18は、変換部材18の厚みが中程の位置でローラ50と対峙している。したがって、変換部材18とローラ50の間に形成される隙間も第1の例と次に説明する第3の例の中間となり、第2アーム16が揺動して図6に示すように変換部材18がパッド25に沿って図の左方に移動すると、ローラ50を介して第1アーム14は図に示すように第1の例と第3の例の中間の角度だけ回動される。これにより、かかる第2の例では、吸気バルブ12が第1の例と第3の例の中間に相当する押圧量で押圧され、吸気通路13が中程度の広さで開放される。このため図9に曲線L2で示すように中程度のバルブリフト量となり、かつ、バルブの駆動位相が中立となるため、中回転、中負荷の吸気量に適した吸気バルブ12の駆動となる。
On the other hand, since the
図7、図8に、ロッカシャフト22が進角方向に回動された第3の例を示す。第3の例は、接続部材36の自在継手部40がカム30側に近づいた方向にロッカシャフト22が角度b回動されている。かかる第3の例では、カム山が始まるA点と、ローラ56とカム30の接触位置B点までの角度r3が最も狭く設定され、第2の例より早く第2アーム16がカム30により駆動される。
7 and 8 show a third example in which the
一方、第2アーム16は第2の例の場合より更に図の右方に寄せられていることから、変換部材18は、変換部材18の厚みが最も薄い位置でローラ50と対峙している。したがって、変換部材18とローラ50の隙間も上記2例の場合より広く、第2アーム16が揺動して図8に示すように変換部材18がパッド25に沿って図の左方に移動しても、第1アーム14は図に示すように最も少ない角度回動される。これにより、かかる第3の例では、吸気バルブ12が第1の例と第2の例より押圧量が小さく、吸気通路13が最も狭く開放される。このため図9に曲線L3で示すようにバルブの駆動位相が進角するとともに、バルブリフトが小さくなり、低回転、低負荷の小吸気量に適した吸気バルブ12の駆動となる。
On the other hand, since the
以上説明したように、可変動弁装置10は、駆動機構24によってロッカシャフト22を回動させた場合に、第2アーム16のカム30に対して進角させた期間が、ローラ50と変換部材18の間隙によりキャンセルされるため、図9に示すように、バルブリフト量とバルブリフトのピークが異なる3つの曲線L1、L2、L3の開弁開始時期を略一定とすることができる。
As described above, in the
従って可変動弁装置10によれば、開弁開始時期を固定したまま閉弁時期を変化させることができるため、慣性吸気の脈動に合わせて閉弁時期を変化させて、吸入空気量の増大を図り、燃費低減の効果が得られる。また、吸気バルブ12の開き側を固定して閉じ側を連続的に変えることができるため、高膨張比サイクルとすることができる。
Therefore, according to the variable
また、慣性吸気との相乗作用により、燃費低減を図ることが可能である。慣性吸気とは、ピストンの吸入作用で生じた圧力の脈動が、吸気管内の吸気に慣性を起こすことを言う。この慣性吸気を利用して、吸気の脈動のピーク時期に吸気バルブ12を閉じ始めることにより、ピストンが下死点を過ぎても新気がシリンダ内に流入を続け、体積効率を高めることができる。エンジンの回転数によって脈動のピーク時期が異なるため、ロッカシャフト22を適度に回動させてピーク時期に合わせて吸気バルブ12を閉弁し始めるように設定することにより、吸入空気量を増大できる。
In addition, fuel efficiency can be reduced by synergistic action with inertial intake. Inertial intake means that the pressure pulsation generated by the intake action of the piston causes inertia in the intake air in the intake pipe. By utilizing this inertial intake and starting to close the
更に従来の一般的な連続位相可変動弁装置の場合、吸気バルブの閉弁時期を遅角させると開弁開始時期も遅角してしまい、吸気および排気のバルブオーバーラップが減少あるいは無くなり、ポンピングロスが発生する。これに対して可変動弁装置10によれば、開弁開始時期を固定した状態で閉弁時期を遅角することができるので、バルブオーバーラップを保ったまま閉弁時期を遅角させることにより、吸入空気量増加の効果が得られる。このため燃費低減の効果が得られる。
Furthermore, in the case of the conventional general variable phase variable valve device, if the closing timing of the intake valve is retarded, the valve opening start timing is also retarded, and the valve overlap of intake and exhaust is reduced or eliminated. Loss occurs. On the other hand, according to the variable
空気量を最適に制御することで良好な燃焼状態となり、未燃物等が減少して排出ガス成分が良化する。一般に低負荷で空気過剰になると排気温度が低くなるが、可変動弁装置10によれば、エンジンの運転状態に応じて吸入空気量を制御できるので、低負荷時に吸入空気量を減少させることにより、排気温度を高くすることができる。このため、触媒が活性化されて触媒が効果的に機能する。この場合には触媒によって排出ガスを浄化できるので、排出ガス成分が少し悪化しても燃費が良い状態にエンジン本体をセッティングすることができる。これにより、エンジン本体の燃費を良くするとともに、排出ガスを触媒で浄化することにより、高燃費と排出ガスの浄化を両立できることになる。
Optimum control of the amount of air results in a good combustion state, reducing unburned materials and the like and improving exhaust gas components. In general, the exhaust temperature becomes lower when the air is excessive at a low load. However, according to the variable
また、この可変動弁装置10によれば、低負荷時に吸入空気量を減少させることにより、吸入空気量を制御するための吸気または排気絞りを設ける必要がなくなり、コスト低減が可能である。なお、図7に示す状態から第2アーム16を更にカム30に対して進角可能に設定することによって、図9のL4に示す休筒状態(バルブリフト量が極小またはゼロ)とすることもでき、燃費低減の効果が得られる。
Further, according to this variable
更に、図10に、パッド25にガイド部材27を取り付けた例を示す。ガイド部材27は、パッド25の両側、すなわち変換部材18の移動方向に沿った両側に設けてある。これにより変換部材18が、変換部材18の移動方向に対して直角の方向にずれないように規制されている。尚、ガイド部材27はパッド25の両側でなく、変換部材18が移動しやすい一方の側にのみ設けられていてもよい。また、パッド25の両側にガイド部材27を取り付けるのではなく、腕部23に直接設けられた案内面部の両側にガイド部材27を取り付けても、あるいは変換部材18が摺動自在に嵌まる溝部を腕部23に形成し、溝部内を案内面部とし、溝部の両側に立ち上げられた壁体をガイド部材としてもよい。更に、変換部材18にガイド部材を設け、ガイド部材によりパッド25などに係合させてもよい。
Further, FIG. 10 shows an example in which a
また、上記例では、腕部23の下面23a(案内面部)、及びパッド25(摺動部材)の下側面を凸状に形成したが、本発明は、これに限るものではない。
Moreover, in the said example, although the
10…可変動弁装置
12…吸気バルブ
14…第1アーム
16…第2アーム
18…変換部材
20…ロッカシャフトブラケット
22…ロッカシャフト
23…腕部
24…駆動機構
25…パッド
26…ロッカアーム機構
27…ガイド部材
28…カムシャフト
30…カム
36…接続部材
38…スプリング
40…自在継手部
58…摺動面部
60…伝達面部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記内燃機関に回動可能に設けられたロッカシャフトと、
前記カムシャフトに形成されたカムによって駆動され、吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブを開閉するロッカアーム機構とを有し、
前記ロッカアーム機構は、
前記ロッカシャフトに揺動自在に支持され、前記バルブを駆動可能に形成された第1アームと、
前記カムにより駆動され、前記ロッカシャフト側に設けられた支点を中心として揺動可能に設けられた第2アームと、
前記第1アームと前記第2アームの間に設けられ、前記第2アームの揺動変位を前記第1アームに伝達して該第1アームを駆動する変換部材と、
前記ロッカシャフトを回動させて、前記支点を変位させる駆動機構とを具備し、
前記駆動機構による前記支点の変位は、前記第2アームの前記カムとの当接部を該カムのベース円の周方向に沿って移動させ、該カムに対する前記第2アームの駆動位相を変更させることを特徴とした内燃機関の可変動弁装置。 A camshaft rotatably provided on a cylinder head of an internal combustion engine;
A rocker shaft rotatably provided in the internal combustion engine;
A rocker arm mechanism that is driven by a cam formed on the camshaft and opens and closes at least one of an intake valve and an exhaust valve;
The rocker arm mechanism is
A first arm that is swingably supported by the rocker shaft and configured to drive the valve;
A second arm driven by the cam and provided so as to be swingable about a fulcrum provided on the rocker shaft side;
A conversion member that is provided between the first arm and the second arm and transmits the swing displacement of the second arm to the first arm to drive the first arm;
A drive mechanism for rotating the rocker shaft and displacing the fulcrum;
The displacement of the fulcrum by the drive mechanism moves the contact portion of the second arm with the cam along the circumferential direction of the base circle of the cam and changes the drive phase of the second arm with respect to the cam. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
前記伝達面部は、前記駆動機構により前記ロッカシャフトを回動して前記支点を変位させることにより、前記第2アームの移動量に応じて前記吸気バルブ、もしくは前記排気バルブの駆動位相を連続的に変化させるように形成されていることを特徴とした請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The conversion member includes a sliding surface portion that slides along a guide surface portion of a cylinder head side member provided in the cylinder head, and the conversion member is moved along the sliding surface portion by a swinging operation of the second arm. A sliding surface portion that contacts the first arm when it slides and drives the first arm;
The transmission surface portion rotates the rocker shaft by the drive mechanism to displace the fulcrum, thereby continuously changing the drive phase of the intake valve or the exhaust valve according to the movement amount of the second arm. 2. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the variable valve operating apparatus is configured to change.
前記第2アームは、該第2アームの一端側に設けられた基端部が前記接続部材に回動可能に支持され、該第2アームの他端側に設けられた当接部が前記変換部材に当接し、かつ該第2アームの一部が前記カムに当接するとともに、前記ロッカシャフトに設けられたスプリングが前記変換部材に係合し、該変換部材を介して前記第2アームが前記カム側に付勢されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の可変動弁装置。 The fulcrum is formed by a connecting member provided on the rocker shaft,
In the second arm, a base end portion provided on one end side of the second arm is rotatably supported by the connection member, and an abutting portion provided on the other end side of the second arm is the conversion member. And a part of the second arm is in contact with the cam, and a spring provided on the rocker shaft is engaged with the conversion member, and the second arm is moved through the conversion member. 3. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the variable valve operating apparatus is biased toward the cam.
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