JP5556605B2

JP5556605B2 - Variable valve operating device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP5556605B2
Application number: JP2010253739A
Authority: JP
Inventors: 寿行矢野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: JP2012102699A

Description

この発明は、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.

従来、例えば特許文献１（特開平７−００４２１７号公報）に開示されているように、可変動弁装置を備えた内燃機関が知られている。特許文献１の可変動弁装置では、カムノーズ部とカムベース円部とが分割されて形成されている。また、カムベース円部とカムノーズ部との境界にオイル溜まり室が設けられている。さらに、オイル溜まり室とカムシャフトジャーナル部とが連通するように構成されている。このような構成によれば、カムジャーナルからオイル溜まり室に供給される油圧により、カムノーズ部の突出量を変化させて、バルブリフト量を変更することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-004217), an internal combustion engine including a variable valve operating device is known. In the variable valve operating apparatus of Patent Document 1, the cam nose part and the cam base circle part are formed separately. An oil reservoir chamber is provided at the boundary between the cam base circle and the cam nose. Further, the oil reservoir chamber and the camshaft journal portion are configured to communicate with each other. According to such a configuration, the valve lift amount can be changed by changing the protrusion amount of the cam nose portion by the hydraulic pressure supplied from the cam journal to the oil reservoir chamber.

特許文献２（特開２００９−２６４２００号公報）には、並置された一対のロッカーアームをカムシャフトの低速用吸気カムおよび高速用吸気カムにそれぞれ当接させるとともに、一対のロッカーアームの連結および分離を、該ロッカーアームの内部に形成したピン孔に摺動自在に嵌合する連結ピンにより達成することで、機関弁のバルブリフトおよびバルブタイミングを変更する可変動弁装置が開示されている。 In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-264200), a pair of juxtaposed rocker arms are brought into contact with a low-speed intake cam and a high-speed intake cam, respectively, and a pair of rocker arms are connected and separated. A variable valve operating device is disclosed in which the valve lift and valve timing of the engine valve are changed by achieving the above with a connecting pin slidably fitted into a pin hole formed inside the rocker arm.

特開平７−００４２１７号公報JP-A-7-004217 特開２００９−２６４２００号公報JP 2009-264200 A 特開２０１０−１５６２３８号公報JP 2010-156238 A 特表２０１０−５０２８８４号公報Japanese translation of PCT publication No. 2010-502884

しかしながら、上述した特許文献１の可変動弁装置では、カムを構成するカムノーズ部とカムベース円部とが分割されて形成されているため、分割された部分の強度・剛性が低いという課題がある。また、上述した特許文献２の可変動弁装置では、カム自体は一つの部材として構成されているものの、その他の機構が複雑化・肥大化してしまうという課題がある。 However, in the above-described variable valve device disclosed in Patent Document 1, since the cam nose portion and the cam base circular portion constituting the cam are formed separately, there is a problem that the strength and rigidity of the divided portion are low. Moreover, in the variable valve operating apparatus of Patent Document 2 described above, although the cam itself is configured as one member, there is a problem that other mechanisms become complicated and enlarged.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、カムの強度・剛性を高く維持すると共に、機構の複雑化・肥大化を抑制することのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of maintaining a high strength and rigidity of a cam and suppressing a complicated and enlarged mechanism of an internal combustion engine. The purpose is to provide.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の可変動弁装置であって、
カムシャフトと、
前記カムシャフトと同期して回転する別体のカムピースと、
前記カムピースの外周面に形成され、リフト部又はベース円部として機能する第１カムロブ、及び、ベース円部又はリフト部として機能する第２カムロブと、
前記カムピースの両側面を貫通し、前記カムシャフトの周長よりも長い周長を有する貫通孔と、
前記貫通孔に前記カムシャフトが挿入された状態で、前記カムピースの重心と前記カムシャフトの軸線との距離を変更することにより、前記第１カムロブをリフト部として機能させると共に前記第２カムロブをベース円部として機能させる第１モードと、前記第１カムロブをベース円部として機能させると共に前記第２カムロブをリフト部として機能させる第２モードと、を変更するモード変更手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine,
A camshaft,
A separate cam piece that rotates in synchronization with the camshaft;
A first cam lobe formed on the outer peripheral surface of the cam piece and functioning as a lift part or a base circle part; and a second cam lob functioning as a base circle part or a lift part;
A through-hole penetrating both side surfaces of the cam piece and having a circumference longer than the circumference of the camshaft;
By changing the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft while the camshaft is inserted into the through hole, the first cam lobe functions as a lift portion and the second cam lobe is used as a base. And a mode change means for changing a first mode that functions as a circular portion and a second mode that causes the first cam lobe to function as a base circular portion and the second cam lobe to function as a lift portion. And

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記カムピースとバルブとの間に介在し、前記カムピースの回転運動を該バルブの開閉運動に変換して伝達する中間部材と、
前記カムピースに向けて前記中間部材を常時付勢する付勢手段と、を更に備え、
前記モード変更手段は、前記付勢手段に常時付勢される前記中間部材が回転する前記カムピースを付勢することにより、前記カムピースの重心と前記カムシャフトの軸線との距離を変更すること、を特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
An intermediate member interposed between the cam piece and the valve, which converts the rotational movement of the cam piece into the opening / closing movement of the valve, and transmits the intermediate member;
Biasing means for constantly biasing the intermediate member toward the cam piece;
The mode changing means changes the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft by urging the cam piece that the intermediate member that is constantly urged by the urging means rotates. Features.

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記カムシャフトの内部に設けられ、前記貫通孔に前記カムシャフトが挿入された状態で、前記貫通孔の前記第１カムロブ側に接続される第１油路、及び、前記貫通孔の前記第２カムロブ側に接続される第２油路を更に備え、
前記モード変更手段は、前記第１油路に油圧を供給することにより前記第１モードに変更し、前記第２油路に油圧を供給することにより前記第２モードに変更すること、を特徴とする。 The third invention is the first or second invention, wherein
A first oil passage provided in the camshaft and connected to the first cam lobe side of the through hole in a state where the camshaft is inserted into the through hole, and the second of the through hole A second oil passage connected to the cam lobe side;
The mode changing means changes to the first mode by supplying hydraulic pressure to the first oil passage, and changes to the second mode by supplying hydraulic pressure to the second oil passage. To do.

また、第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記カムシャフトの外周面を貫通し、前記貫通孔に前記カムシャフトが挿入された状態で、前記貫通孔の前記第１カムロブ側と前記第２カムロブ側とを連通する連通孔と、
前記貫通孔及び前記連通孔内に充填された流体と、
前記連通孔を開閉する連通孔開閉手段と、
前記第１モード又は前記第２モードに変更された状態で、前記連通孔開閉手段により前記連通孔を閉じる保持手段と、を更に備えることを特徴とする。 Moreover, 4th invention is 1st or 2nd invention,
A communication hole that penetrates the outer peripheral surface of the camshaft and communicates the first cam lobe side and the second cam lobe side of the through hole in a state where the camshaft is inserted into the through hole;
A fluid filled in the through hole and the communication hole;
Communication hole opening and closing means for opening and closing the communication hole;
And holding means for closing the communication hole by the communication hole opening / closing means in the state changed to the first mode or the second mode.

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、
前記第１カムロブをリフト部として機能させた場合に前記第１カムロブに加わる負荷を算出する負荷算出手段と、
前記負荷算出手段により算出された負荷の蓄積値が設計値を超えるか否かを判定する蓄積負荷判定手段と、を更に備え、
前記蓄積値が前記設計値を超えた場合に、前記モード変更手段により前記第２モードに変更する負荷分散手段、を備えることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
Load calculating means for calculating a load applied to the first cam lobe when the first cam lobe functions as a lift portion;
An accumulated load determining means for determining whether or not an accumulated load value calculated by the load calculating means exceeds a design value;
Load distribution means for changing to the second mode by the mode changing means when the accumulated value exceeds the design value is provided.

第１の発明によれば、カムピースの外周面に第１カムロブと第２カムロブとが形成されているため、カムピースの強度・剛性を高く維持することができる。また、カムピースの貫通孔にカムシャフトが挿入された状態で、カムピースの重心とカムシャフトの軸線との距離を変更することにより、いずれのカムロブをリフト部として機能させるかベース円部として機能させるか（モード）を切り替えることができる。このようなカムを用いることにより、動弁機構の複雑化・肥大化を抑制することが可能となる。 According to the first aspect, since the first cam lobe and the second cam lobe are formed on the outer peripheral surface of the cam piece, the strength and rigidity of the cam piece can be maintained high. Also, by changing the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft with the camshaft inserted into the through hole of the campiece, which cam lobe will function as a lift or base circle (Mode) can be switched. By using such a cam, it is possible to suppress complication and enlargement of the valve mechanism.

第２の発明によれば、付勢手段に常時付勢される中間部材が、回転するカムピースを付勢することにより、カムピースの重心とカムシャフトの軸線との距離を変更することができる。このため、本発明によれば、カムピースの回転と常時加わる付勢力とを利用して、カムピースを変位させ、応答性及び確実性高くモードを切り替えることができる。 According to the second invention, the intermediate member that is constantly urged by the urging means urges the rotating cam piece, whereby the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the cam shaft can be changed. For this reason, according to the present invention, the cam piece can be displaced using the rotation of the cam piece and the constantly applied urging force, and the mode can be switched with high responsiveness and certainty.

第３の発明によれば、カムシャフトの内部に設けられた第１油路又は第２油路に油圧を供給することにより、モードを切り替えることができる。 According to the third aspect, the mode can be switched by supplying hydraulic pressure to the first oil passage or the second oil passage provided in the camshaft.

第４の発明によれば、連通孔を閉じることにより、貫通孔及び連通孔内に充填された流体が自由に移動できない状態とすることができる。オイルが自由に移動できない状態とすることによって、当該モードで運転することができる。 According to the fourth aspect of the invention, by closing the communication hole, the fluid filled in the through hole and the communication hole can be made in a state where it cannot freely move. By setting the oil in a state where it cannot move freely, it is possible to operate in this mode.

第５の発明によれば、リフト部として機能させた第１カムロブに加わる負荷の蓄積値が設計値を超えた場合に、第２モードに変更することができる。そのため、カムロブに加わる負荷を分散させることができる。このため、本発明によれば、負荷によるカムロブの疲労を最大１／２にできるため、品質保証を最大２倍にすることが可能となる。 According to the fifth aspect, when the accumulated value of the load applied to the first cam lobe functioning as the lift portion exceeds the design value, the mode can be changed to the second mode. Therefore, the load applied to the cam lobe can be dispersed. Therefore, according to the present invention, the fatigue of the cam lobe due to the load can be halved at a maximum, so that the quality assurance can be doubled at the maximum.

本発明の実施の形態１の可変動弁装置の一部を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically a part of variable valve apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１におけるカムシャフトとスイッチカムの構成について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the camshaft and switch cam in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１におけるスイッチカムのスイッチ機構について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switch mechanism of the switch cam in Embodiment 1 of this invention. スイッチカムのモード切り替えによるカム位相の変化について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the cam phase by the mode switching of a switch cam. 本発明の実施の形態１における弁開放制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the valve opening control in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における片弁リフト制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the single valve lift control in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における弁停止制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the valve stop control in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２の可変動弁装置１２をカムシャフトの軸方向から示した概略図である。It is the schematic which showed the variable valve apparatus 12 of Embodiment 2 of this invention from the axial direction of the cam shaft. 本発明の実施の形態２における保持ＯＮ区間（保持制御区間）を示す図である。It is a figure which shows the holding | maintenance ON area (holding control area) in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２におけるスイッチカムの保持機構（油圧式）について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the holding mechanism (hydraulic type) of the switch cam in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２におけるスイッチカムの保持機構（電磁式）について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the holding mechanism (electromagnetic type) of the switch cam in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３におけるスイッチカムのスイッチ前後の燃焼サイクルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the combustion cycle before and behind the switch of the switch cam in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine which ECU50 performs in Embodiment 3 of this invention. エンジン回転数とカムロブ面圧との関係を定めた関係マップである。It is a relationship map which defined the relationship between an engine speed and a cam lobe surface pressure.

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

実施の形態１．
［システムの概略構成］
図１〜図７を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１の可変動弁装置の一部を概略的に示す図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両等に搭載され、その動力源とされる４サイクルエンジンである。内燃機関１０の可変動弁装置１２には、カムシャフト１４が設けられている。カムシャフト１４には、これと同期して回転するメインカム１６とスイッチカム１８とが取り付けられている。 Embodiment 1 FIG.
[Schematic configuration of the system]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram schematically showing a part of a variable valve operating apparatus according to a first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is a four-cycle engine mounted on a vehicle or the like and used as a power source. The variable valve device 12 of the internal combustion engine 10 is provided with a camshaft 14. A main cam 16 and a switch cam 18 that rotate in synchronization with the camshaft 14 are attached to the camshaft 14.

メインカム１６は、カムシャフト１４と一体に組み付けられた従来のカムである。メインカム１６は、カムシャフト１４と同軸の円弧状のベース円部と、当該ベース円の一部を半径方向外側に向かって膨らませるように形成されたリフト部とを有するカム（リフトカム）である。後述する本発明に係るスイッチカム１８は、その外周面の形状はメインカム１６と同様であるが、カムシャフト１４とは別体のカムとして構成されている。なお、スイッチカム１８は、メインカム１６の機能を包含するため、両方のカムをスイッチカム１８としてもよい。 The main cam 16 is a conventional cam assembled integrally with the camshaft 14. The main cam 16 is a cam (lift cam) having an arcuate base circle portion coaxial with the camshaft 14 and a lift portion formed so as to bulge a part of the base circle outward in the radial direction. A switch cam 18 according to the present invention, which will be described later, has the same outer peripheral shape as the main cam 16, but is configured as a separate cam from the camshaft 14. Since the switch cam 18 includes the function of the main cam 16, both cams may be used as the switch cam 18.

図２は、カムシャフト１４とスイッチカム１８の構成について説明するための図である。図２は、カムシャフト１４及びスイッチカム１８を、カムシャフト１４の軸方向から示した概略図である。 FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the camshaft 14 and the switch cam 18. FIG. 2 is a schematic view showing the camshaft 14 and the switch cam 18 from the axial direction of the camshaft 14.

カムシャフト１４は、その外周面に外円弧部２０ａ、２０ｂと平面部２２ａ、２２ｂとを有している。外円弧部２０ａ、２０ｂは、カムシャフト１４の半径を径とする。平面部２２ａ、２２ｂは、平行に形成されている。以下の説明において、外円弧部２０ａ、２０ｂを特に区別しない場合には、単に外円弧部２０という。平面部２２ａ、２２ｂを特に区別しない場合には、単に平面部２２という。 The camshaft 14 has outer circular arc portions 20a and 20b and flat portions 22a and 22b on the outer peripheral surface thereof. The outer arc portions 20a and 20b have the radius of the camshaft 14 as a diameter. The flat portions 22a and 22b are formed in parallel. In the following description, the outer arc portions 20a and 20b are simply referred to as the outer arc portion 20 unless they are particularly distinguished. When the plane portions 22a and 22b are not particularly distinguished, they are simply referred to as the plane portion 22.

スイッチカム１８の一部であるカムピース２４は、その両側面を貫通する貫通孔２６により筒状（環状）に形成されている。また、貫通孔２６を囲むカムピース２４の内周面は、内円弧部２８ａ、２８ｂとスライド面部３０ａ、３０ｂとにより形成されている。内円弧部２８ａ、２８ｂは、カムシャフト１４の外円弧部２０と同径である。スライド面部３０ａ、３０ｂは、平行に形成されている。スライド面部３０ａ、３０ｂ間は、平面部２２ａ、２２ｂ間と略同じ又は若干広く形成されている。以下の説明において、内円弧部２８ａ、２８ｂを特に区別しない場合には、単に内円弧部２８という。スライド面部３０ａ、３０ｂを特に区別しない場合には、単にスライド面部３０という。 The cam piece 24 which is a part of the switch cam 18 is formed in a cylindrical shape (annular shape) by through holes 26 penetrating both side surfaces thereof. Further, the inner peripheral surface of the cam piece 24 surrounding the through hole 26 is formed by inner arc portions 28a and 28b and slide surface portions 30a and 30b. The inner arc portions 28 a and 28 b have the same diameter as the outer arc portion 20 of the camshaft 14. The slide surface portions 30a and 30b are formed in parallel. The space between the slide surface portions 30a and 30b is substantially the same as or slightly wider than that between the flat surface portions 22a and 22b. In the following description, when the inner arc portions 28a and 28b are not particularly distinguished, they are simply referred to as the inner arc portion 28. When the slide surface portions 30a and 30b are not particularly distinguished, they are simply referred to as the slide surface portion 30.

図２に示す通り、貫通孔２６の周長は、カムシャフト１４の周長よりも長く形成されている。そのため、カムピース２４の内周面に囲まれた貫通孔２６の断面積は、カムシャフト１４の断面積よりも大きい。そして、カムシャフト１４は、平面部２２ａがスライド面部３０ａに、平面部２２ｂがスライド面部３０ｂに摺接する状態で貫通孔２６に挿入されている。カムピース２４は、スライド面部３０と平面部２２とが摺接しながら、図２の矢印α方向、矢印β方向にスライド可能である。スライドにより、カムピース２４の重心とカムシャフト１４の軸線との距離（オフセット量）が変更される。 As shown in FIG. 2, the circumferential length of the through hole 26 is longer than the circumferential length of the camshaft 14. Therefore, the cross-sectional area of the through hole 26 surrounded by the inner peripheral surface of the cam piece 24 is larger than the cross-sectional area of the cam shaft 14. The camshaft 14 is inserted into the through hole 26 with the flat surface portion 22a in sliding contact with the slide surface portion 30a and the flat surface portion 22b in sliding contact with the slide surface portion 30b. The cam piece 24 is slidable in the arrow α direction and the arrow β direction in FIG. 2 while the slide surface portion 30 and the flat surface portion 22 are in sliding contact with each other. The distance (offset amount) between the center of gravity of the cam piece 24 and the axis of the camshaft 14 is changed by the slide.

さらに、カムピース２４の外周面には、カムロブＡとカムロブＢとが形成されている。カムピース２４を矢印α方向にスイッチさせることより、内円弧部２８ｂが外円弧部２０ｂに接する。このとき、カムシャフト１４の軸心からカムロブＡの最頂点までの距離は、該軸心に関して該最頂点と反対側に位置するカムロブＢの頂点までの距離よりも長くなる。この状態において、カムロブＡをリフト部として、カムロブＢをベース円部として機能させることができる（以下、この状態を通常モードという。）。 Further, a cam lobe A and a cam lobe B are formed on the outer peripheral surface of the cam piece 24. By switching the cam piece 24 in the direction of the arrow α, the inner arc portion 28b contacts the outer arc portion 20b. At this time, the distance from the axial center of the camshaft 14 to the highest vertex of the cam lobe A is longer than the distance to the vertex of the cam lobe B located on the opposite side of the highest axis with respect to the axial center. In this state, the cam lobe A can function as a lift portion, and the cam lobe B can function as a base circle portion (hereinafter, this state is referred to as a normal mode).

一方、カムピース２４を矢印β方向にスイッチさせることにより、内円弧部２８ａが外円弧部２０ａに接する。このとき、カムシャフト１４の軸心からカムロブＡの最頂点までの距離は、該軸心に関して該最頂点と反対側に位置するカムロブＢの頂点までの距離よりも短くなる。この状態において、カムロブＡをベース円部として、カムロブＢをリフト部として機能させることができる（以下、この状態を切替モードという）。 On the other hand, by switching the cam piece 24 in the arrow β direction, the inner arc portion 28a contacts the outer arc portion 20a. At this time, the distance from the axis of the camshaft 14 to the highest vertex of the cam lobe A is shorter than the distance to the vertex of the cam lobe B located on the opposite side of the highest axis with respect to the axial center. In this state, the cam lobe A can function as a base circle portion and the cam lobe B can function as a lift portion (hereinafter, this state is referred to as a switching mode).

［スイッチカム１８のスイッチ機構］
次に、図３を用いてスイッチカム１８のスイッチ機構について説明する。図３（Ａ）は、カムシャフト１４及びスイッチカム１８を、カムシャフト１４の軸線に垂直な平面で切断した断面図である。図３（Ｂ）は、カムロブＡからカムロブＢにかけてカムシャフト１４の軸線を含む平面で切断した断面図である。 [Switch mechanism of switch cam 18]
Next, the switch mechanism of the switch cam 18 will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view of the camshaft 14 and the switch cam 18 taken along a plane perpendicular to the axis of the camshaft 14. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a plane including the axis of the camshaft 14 from the cam lobe A to the cam lobe B.

図３（Ｂ）に示すように、カムピース２４の両側面には、スライド用シール３２が貫通孔２６を囲むように環状に設けられている。カムシャフト１４には、カムピース２４の両側面のスライド用シール３２を挟み込み、貫通孔２６を密閉するシール用ハウジング３４が立設されている。シール用ハウジング３４は、カムシャフト１４と一体に組み付けられ、カムピース２４をスイッチさせても貫通孔２６の密閉を保つ大きさを有している。 As shown in FIG. 3B, slide seals 32 are annularly provided on both side surfaces of the cam piece 24 so as to surround the through hole 26. The camshaft 14 is provided with a seal housing 34 that sandwiches the slide seals 32 on both side surfaces of the cam piece 24 and seals the through hole 26. The sealing housing 34 is assembled integrally with the camshaft 14 and has a size that keeps the through hole 26 sealed even when the cam piece 24 is switched.

カムシャフト１４の内部には、２つの油路３６ａ、３６ｂが設けられている。油路３６ａは、貫通孔２６のカムロブＡ側と連通している。油路３６ｂは、貫通孔２６のカムロブＢ側と連通している。油路３６ａ、３６ｂには、ＯＣＶ（Oil Control Valve）３８等により油圧が供給される。 Inside the camshaft 14, two oil passages 36a and 36b are provided. The oil passage 36 a communicates with the cam lobe A side of the through hole 26. The oil passage 36 b communicates with the cam lobe B side of the through hole 26. Oil pressure is supplied to the oil passages 36a and 36b by an OCV (Oil Control Valve) 38 or the like.

ＯＣＶ３８は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０の出力側に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ５０には、カムシャフト１４の回転角（ｄｅｇ）を検出するカム角センサ５２、クランク角（ｄｅｇＣＡ）を検出するクランク角センサ５４、点火プラグ、インジェクタ等が電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。 The OCV 38 is electrically connected to the output side of an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is electrically connected to a cam angle sensor 52 that detects the rotation angle (deg) of the camshaft 14, a crank angle sensor 54 that detects the crank angle (degCA), a spark plug, an injector, and the like. The ECU 50 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by operating various actuators according to a predetermined program based on the outputs of the various sensors.

ＥＣＵ５０によりＯＣＶ３８は制御され、図３に示すように油路３６ａのみに油圧が供給される場合には、内円弧部２８ａと外円弧部２０ａとスライド面部３０とシール用ハウジング３４とで囲まれた貫通孔２６のカムロブＡ側にオイルが流れ込み、カムロブＡ側に油圧室が形成される。その結果、カムピース２４は、図２の矢印α方向にスイッチされ、その状態（通常モード）で保持される。 The OCV 38 is controlled by the ECU 50, and when the hydraulic pressure is supplied only to the oil passage 36a as shown in FIG. 3, it is surrounded by the inner arc portion 28a, the outer arc portion 20a, the slide surface portion 30, and the sealing housing 34. Oil flows into the cam lobe A side of the through hole 26, and a hydraulic chamber is formed on the cam lobe A side. As a result, the cam piece 24 is switched in the direction of arrow α in FIG. 2 and held in that state (normal mode).

同様に、油路３６ｂのみに油圧が供給される場合には、内円弧部２８ｂと外円弧部２０ｂとスライド面部３０とシール用ハウジング３４とで囲まれた貫通孔２６のカムロブＢ側にオイルが流れ込み、カムロブＢ側に油圧室が形成される。その結果、カムピース２４は、図２の矢印β方向にスイッチされ、その状態（切替モード）で保持される。このように、ＥＣＵ５０はモード切り替え制御を実施する。 Similarly, when the hydraulic pressure is supplied only to the oil passage 36b, the oil is supplied to the cam lobe B side of the through hole 26 surrounded by the inner arc portion 28b, the outer arc portion 20b, the slide surface portion 30, and the sealing housing 34. A hydraulic chamber is formed on the cam lobe B side. As a result, the cam piece 24 is switched in the direction of arrow β in FIG. 2 and held in that state (switching mode). As described above, the ECU 50 performs the mode switching control.

図４は、スイッチカム１８のモード切り替えによるカム位相の変化について説明するための図である。ＥＣＵ５０によって、通常モードから切替モードにモードが切り替えられると、上述のようにカムピース２４は矢印β方向にスイッチされる。その結果、カム位相は、通常モードとは１８０ｄｅｇ（３６０ｄｅｇＣＡ）逆方向に変更されることとなる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the change of the cam phase due to the mode switching of the switch cam 18. When the mode is switched from the normal mode to the switching mode by the ECU 50, the cam piece 24 is switched in the arrow β direction as described above. As a result, the cam phase is changed 180 degrees (360 deg CA) in the opposite direction to the normal mode.

次に、このようなスイッチカム１８を用いて実現できる３つの弁制御（弁開放制御、片弁リフト制御、弁停止制御）についてそれぞれ説明する。 Next, three valve controls (valve opening control, one-valve lift control, and valve stop control) that can be realized using the switch cam 18 will be described.

［弁開放制御］
まず、１つ目の弁制御である弁開放制御について、図５を参照して説明する。弁開放制御を実現する構成として、可変動弁装置１２は、メインカム１６及びスイッチカム１８の回転力のいずれもが共通の吸気バルブに伝達される動弁機構を有する。例えば、メインカム１６及びスイッチカム１８の回転運動を吸気バルブの開閉運動に変換する共通の中間部材（例えばロッカーアーム）を備えた動弁機構を有する。上述したスイッチカム１８以外の動弁機構の構成自体は、公知の技術であるため、その説明は省略する。 [Valve opening control]
First, valve opening control which is the first valve control will be described with reference to FIG. As a configuration for realizing the valve opening control, the variable valve operating device 12 has a valve operating mechanism in which both the rotational forces of the main cam 16 and the switch cam 18 are transmitted to a common intake valve. For example, it has a valve operating mechanism provided with a common intermediate member (for example, a rocker arm) that converts the rotational motion of the main cam 16 and the switch cam 18 into the opening / closing motion of the intake valve. Since the configuration of the valve operating mechanism other than the switch cam 18 described above is a known technique, the description thereof is omitted.

このような構成において、ＥＣＵ５０によってスイッチカム１８が切替モードに制御されると（図５）、スイッチカム１８の位相はメインカム１６と１８０ｄｅｇ逆の位相に変更される。そのため、３６０ｄｅｇ常に吸気バルブをリフトした状態とすることができ、吸気の呼吸を止めることができる。その結果、ポンプ損失の低減を図ることができる。この制御はデコンプ等で使用される。 In such a configuration, when the switch cam 18 is controlled to the switching mode by the ECU 50 (FIG. 5), the phase of the switch cam 18 is changed to a phase opposite to that of the main cam 16 by 180 degrees. Therefore, the intake valve can always be lifted 360 degrees, and the breathing of the intake can be stopped. As a result, the pump loss can be reduced. This control is used in decompression or the like.

ところで、上述した弁開放制御を実現する構成として、可変動弁装置１２は、メインカム１６の回転運動を１つの吸気バルブの開閉運動に変換する中間部材（例えばロッカーアーム）と、スイッチカム１８の回転運動を１つの吸気バルブの開閉運動に変換する中間部材とをそれぞれ備え、これら２つの中間部材を連結／非連結可能な動弁機構を有するものであってもよい。この場合、２つの中間部材が連結状態において、メインカム１６及びスイッチカム１８の回転力のいずれもが共通の吸気バルブに伝達されることとなる。 By the way, as a configuration for realizing the valve opening control described above, the variable valve mechanism 12 includes an intermediate member (for example, a rocker arm) that converts the rotational motion of the main cam 16 into the opening / closing motion of one intake valve, and the rotation of the switch cam 18. An intermediate member that converts the movement into an opening / closing movement of one intake valve may be provided, and a valve mechanism that can connect / disconnect these two intermediate members may be provided. In this case, when the two intermediate members are connected, both the rotational forces of the main cam 16 and the switch cam 18 are transmitted to the common intake valve.

また、上述した弁開放制御を実現する構成では、メインカム１６及びスイッチカム１８の回転力を吸気バルブに伝達する構成としている。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、メインカム１６及びスイッチカム１８の回転力を排気バルブに伝達する構成についても同様に適用可能である。なお、この点は以下の片弁リフト制御、弁停止制御でも同様である。 Moreover, in the structure which implement | achieves the valve opening control mentioned above, it is set as the structure which transmits the rotational force of the main cam 16 and the switch cam 18 to an intake valve. However, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to a configuration that transmits the rotational force of the main cam 16 and the switch cam 18 to the exhaust valve. This also applies to the following single valve lift control and valve stop control.

［片弁リフト制御］
続いて、２つ目の弁制御である片弁リフト制御について、図６を参照して説明する。片弁リフト制御を実現する構成として、可変動弁装置１２は、メインカム１６の回転力が伝達される吸気バルブと、スイッチカム１８の回転力が伝達される吸気バルブとが独立した動弁機構を有する。例えば、メインカム１６の回転運動を１つの吸気バルブの開閉運動に変換する中間部材（例えばロッカーアーム）と、スイッチカム１８の回転運動を１つの吸気バルブの開閉運動に変換する中間部材とをそれぞれ備えた動弁機構を有する。上述したスイッチカム１８以外の動弁機構の構成自体は、公知の技術であるため、その説明は省略する。 [Single valve lift control]
Next, the single valve lift control which is the second valve control will be described with reference to FIG. As a configuration for realizing the single valve lift control, the variable valve operating device 12 has a valve operating mechanism in which an intake valve to which the rotational force of the main cam 16 is transmitted and an intake valve to which the rotational force of the switch cam 18 is transmitted are independent. Have. For example, an intermediate member (for example, a rocker arm) that converts the rotational motion of the main cam 16 into an opening / closing motion of one intake valve and an intermediate member that converts the rotational motion of the switch cam 18 into an opening / closing motion of one intake valve are provided. It has a valve mechanism. Since the configuration of the valve operating mechanism other than the switch cam 18 described above is a known technique, the description thereof is omitted.

このような構成において、ＥＣＵ５０は、スイッチカム１８のカムロブＡ及びカムロブＢを常にベース円部として中間部材に作用させるように、スイッチカム１８を常時スイッチさせるモード切り替え制御を実施する。これにより、図６に示すように、スイッチカム１８側の吸気バルブを弁停止状態（カムプロフィールの設定により微少リフト状態も可能）とすることができる。その結果、筒内にスワール流を生じさせることができ、燃焼改善を図ることができる。 In such a configuration, the ECU 50 performs mode switching control that always switches the switch cam 18 so that the cam lobe A and the cam lobe B of the switch cam 18 always act on the intermediate member as a base circle. As a result, as shown in FIG. 6, the intake valve on the switch cam 18 side can be brought into a valve stop state (a minute lift state is also possible by setting the cam profile). As a result, a swirl flow can be generated in the cylinder, and combustion can be improved.

［弁停止制御］
最後に、３つ目の弁制御である弁停止制御について、図７を参照して説明する。弁停止制御を実現する構成として、可変動弁装置１２は、２つのスイッチカム１８の回転力が共通の又は個別の吸気バルブに伝達される動弁機構を有する。例えば、２つ目の弁制御で述べた動弁機構において、図１に示すメインカム１６に変えてスイッチカム１８を備えた動弁機構を有する。 [Valve stop control]
Finally, the valve stop control which is the third valve control will be described with reference to FIG. As a configuration for realizing the valve stop control, the variable valve operating device 12 has a valve operating mechanism in which the rotational force of the two switch cams 18 is transmitted to a common or individual intake valve. For example, the valve mechanism described in the second valve control has a valve mechanism provided with a switch cam 18 instead of the main cam 16 shown in FIG.

このような構成において、ＥＣＵ５０は、２つのスイッチカム１８のカムロブＡ及びカムロブＢを常にベース円部として中間部材に作用させるように、２つのスイッチカム１８を常時スイッチさせるモード切り替え制御を実施する。これにより、図７に示すように、吸気バルブを弁停止状態とすることができる。その結果、触媒貴金属の低減や回生効率の向上を図ることができる。 In such a configuration, the ECU 50 performs mode switching control that always switches the two switch cams 18 so that the cam lobes A and B of the two switch cams 18 always act on the intermediate member as the base circle. Thereby, as shown in FIG. 7, an intake valve can be made into a valve stop state. As a result, it is possible to reduce the catalyst precious metal and improve the regeneration efficiency.

以上説明したように、本発明に係るスイッチカム１８によれば、カムピースが一体形成されているため、強度、剛性を高く維持することができる。また、カムシャフト１４の軸心とカムピース２４重心とをオフセットすることによりカム位相を可変制御することができる。さらに、動弁機構の複雑化・肥大化を抑制しつつ、上述した弁開放制御、片弁リフト制御、弁停止制御を実現することができる。 As described above, according to the switch cam 18 according to the present invention, since the cam piece is integrally formed, the strength and rigidity can be maintained high. Further, the cam phase can be variably controlled by offsetting the axis of the cam shaft 14 and the center of gravity of the cam piece 24. Furthermore, the above-described valve opening control, one-valve lift control, and valve stop control can be realized while suppressing the complexity and enlargement of the valve mechanism.

尚、上述した実施の形態１においては、カムシャフト１４が前記第１の発明における「カムシャフト」に、カムピース２４が前記第１の発明における「カムピース」に、カムロブＡが前記第１の発明における「第１カムロブ」に、カムロブＢが前記第１の発明における「第２カムロブ」に、貫通孔２６が前記第１の発明における「貫通孔」に、通常モードが前記第１の発明における「第１モード」に、切替モードが前記第１の発明における「第２モード」に、ＥＣＵ５０によるモード切り替え制御が前記第１の発明における「モード変更手段」に、油路３６ａが前記第３の発明における「第１油路」に、油路３６ｂが前記第３の発明における「第２油路」に、それぞれ相当している。 In the first embodiment described above, the camshaft 14 is the “camshaft” in the first invention, the cam piece 24 is the “campiece” in the first invention, and the cam lobe A is the first invention. In the “first cam lobe”, the cam lobe B is the “second cam lobe” in the first invention, the through hole 26 is the “through hole” in the first invention, and the normal mode is the “first cam lobe” in the first invention. "1 mode", the switching mode is "second mode" in the first invention, the mode switching control by the ECU 50 is "mode changing means" in the first invention, and the oil passage 36a is in the third invention. The oil passage 36b corresponds to the “first oil passage” and corresponds to the “second oil passage” in the third aspect of the present invention.

実施の形態２．
［可変動弁装置１２の概略構成］
次に、図８〜図１１を用いて本発明の実施の形態２について説明する。図８は、本実施形態の可変動弁装置１２をカムシャフト１４の軸方向から示した概略図である。図８において、カムシャフト１４、カムピース２４の形状については図２で説明した内容と同じであるため、同一の符号を付してその説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
[Schematic Configuration of Variable Valve Operating Device 12]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a schematic view showing the variable valve apparatus 12 of the present embodiment from the axial direction of the camshaft 14. In FIG. 8, the shapes of the camshaft 14 and the cam piece 24 are the same as those described with reference to FIG.

図８（Ａ）に示すように、カムシャフト１４と平行に配置されたロッカーシャフト６０を備えている。ロッカーシャフト６０には、ロッカーアーム６２が回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム６２の中央部位には、カムピース２４と接することができる位置に、図示省略するローラが回転可能に取り付けられている。また、ロッカーアーム６２におけるロッカーシャフト６０の反対側の端部には、バルブ６４（吸気バルブ又は排気バルブ）の基端部が当接している。 As shown in FIG. 8A, a rocker shaft 60 arranged in parallel to the camshaft 14 is provided. A rocker arm 62 is rotatably attached to the rocker shaft 60. A roller (not shown) is rotatably attached to a central portion of the rocker arm 62 at a position where it can come into contact with the cam piece 24. Further, a base end portion of a valve 64 (intake valve or exhaust valve) is in contact with an end portion of the rocker arm 62 opposite to the rocker shaft 60.

ロッカーシャフト６０は、ＨＬＡ（Hydraulic Lash Adjuster）６６を介して内燃機関１０の静止部材である図示省略するカムキャリア（或いはシリンダヘッド等）に支持されているものとする。このため、ロッカーアーム６２は、ＨＬＡ６６から押し上げ力を受けることによって、カムピース２４に向けて付勢されている。また、ロッカーアーム６２は、バルブスプリング６８の付勢力（反力）によってカムピース２４に押し付けられている。上記のように構成されたロッカーアーム６２は、スイッチカム１８の作用力とＨＬＡ６６及びバルブスプリング６８の付勢力との協働により、ロッカーシャフト６０を支点として揺動するようになる。ロッカーアーム６２が揺動されることにより、バルブ６４は開閉されるようになっている。 The rocker shaft 60 is assumed to be supported by a cam carrier (or a cylinder head or the like) (not shown) that is a stationary member of the internal combustion engine 10 via an HLA (Hydraulic Lash Adjuster) 66. For this reason, the rocker arm 62 is biased toward the cam piece 24 by receiving a pushing force from the HLA 66. The rocker arm 62 is pressed against the cam piece 24 by the urging force (reaction force) of the valve spring 68. The rocker arm 62 configured as described above swings about the rocker shaft 60 as a fulcrum by the cooperation of the acting force of the switch cam 18 and the biasing force of the HLA 66 and the valve spring 68. The valve 64 is opened and closed by swinging the rocker arm 62.

上述した実施の形態１における弁停止制御は、一例として、触媒貴金属低減のために燃料カット（Ｆ／Ｃ）と共に実施される。好適に弁停止制御を実現するためには、サイクルバイサイクルでモードを切り替えることのできる応答性及び確実性の高い動弁機構が求められる。しかしながら、従来のカムピースでは慣性重量が大きく、応答性の高い可変制御は難しい。上述した特許文献２（特開２００９−２６４２００号公報）に開示されているロッカーアームの連結および分離を連結ピンで切り替える機構も、低回転で使用されるものであり、高回転では確実性が低く、また機構も複雑である。 As an example, the valve stop control in the first embodiment described above is performed together with the fuel cut (F / C) to reduce the catalyst noble metal. In order to suitably realize the valve stop control, a valve operating mechanism with high responsiveness and high reliability that can switch modes in a cycle-by-cycle manner is required. However, the conventional cam piece has a large inertia weight, and variable control with high responsiveness is difficult. The mechanism for switching the connection and separation of the rocker arm with the connection pin disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-264200) described above is also used at a low rotation, and the reliability is low at a high rotation. The mechanism is also complicated.

これに対して、本発明に係るスイッチカム１８のカムピース２４は、カムシャフト１４の断面積よりも大きな貫通孔２６を有しており、従来のカムピースに比して慣性重量が小さい。さらに、図８（Ａ）の矢印γ方向にバルブスプリング６８の反力が常時加わっていることに着目すると、バルブスプリング６８の反力を利用することができる。そこで、本実施形態の可変動弁装置１２では、バルブスプリング６８の反力を利用して、カムピース２４をスイッチさせることにより、通常モードと切替モードとを高速に切り替えることとした。 On the other hand, the cam piece 24 of the switch cam 18 according to the present invention has a through hole 26 larger than the cross-sectional area of the camshaft 14 and has a smaller inertia weight than the conventional cam piece. Further, when attention is paid to the fact that the reaction force of the valve spring 68 is constantly applied in the direction of the arrow γ in FIG. 8A, the reaction force of the valve spring 68 can be used. Therefore, in the variable valve apparatus 12 of the present embodiment, the normal mode and the switching mode are switched at high speed by switching the cam piece 24 using the reaction force of the valve spring 68.

［スイッチカム１８のモード切り替え動作］
図８を用いて、本実施形態におけるスイッチカム１８のモード切り替え動作について説明する。図８（Ａ）は、スイッチ開始点（カム角０ｄｅｇ）を示す図である。ロッカーアーム６２は、バルブスプリング６８の反力によってカムピース２４を常時矢印γ方向に付勢している。 [Mode switching operation of switch cam 18]
The mode switching operation of the switch cam 18 in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows the switch start point (cam angle 0 deg). The rocker arm 62 constantly urges the cam piece 24 in the arrow γ direction by the reaction force of the valve spring 68.

カムシャフト１４が反時計回りに回転するに伴い、カムピース２４は、そのカムロブＢ側にバルブスプリング６８の反力を受ける（図８（Ｂ））。カムピース２４は、バルブスプリング６８の反力によって矢印δ方向にスイッチを開始する。 As the camshaft 14 rotates counterclockwise, the cam piece 24 receives the reaction force of the valve spring 68 on the cam lobe B side (FIG. 8B). The cam piece 24 starts switching in the direction of the arrow δ by the reaction force of the valve spring 68.

その後、カム角９０ｄｅｇにおいて通常モードとなりスイッチが完了する（図８（Ｃ））。さらに、カム角１８０ｄｅｇにおいて、次のスイッチが開始される（図８（Ｄ））。後述する保持機構によってカムピース２４を保持しない間は、スイッチカム１８は、カム角１８０ｄｅｇ毎にモードが切り替わることとなる。この間、ロッカーアーム６２に付勢されるカムピースの外周面はベース円部として機能することとなり、応答性・確実性高く閉弁状態を維持することができる。 Thereafter, the normal mode is set at the cam angle of 90 deg, and the switch is completed (FIG. 8C). Further, at the cam angle 180 deg, the next switch is started (FIG. 8D). While the cam piece 24 is not held by a holding mechanism to be described later, the switch cam 18 is switched in mode every cam angle 180 deg. During this time, the outer peripheral surface of the cam piece urged by the rocker arm 62 functions as a base circle, and the valve closed state can be maintained with high responsiveness and certainty.

[スイッチカム１８の保持機構]
次に、スイッチカム１８のモードを保持する保持機構について図９〜図１０を参照して説明する。例えば、通常モードにスイッチした状態を保持する場合には、図８（Ｃ）に示すようにスイッチした後、図９に示す保持ＯＮ区間（保持制御区間）が終了するまでにカムピース２４を固定する保持制御を実施する必要がある。 [Holding mechanism of switch cam 18]
Next, a holding mechanism that holds the mode of the switch cam 18 will be described with reference to FIGS. For example, when holding the state switched to the normal mode, after switching as shown in FIG. 8C, the cam piece 24 is fixed until the holding ON section (holding control section) shown in FIG. 9 ends. It is necessary to implement retention control.

図１０は、上述の保持制御を実現するための具体的な保持機構について説明するための図である。図１０（Ａ）は、カムシャフト１４及びスイッチカム１８を、カムシャフト１４の軸線に垂直な平面で切断した断面図である。図１０（Ｂ）は、カムロブＡからカムロブＢにかけてカムシャフト１４の軸線を含む平面で切断した断面図である。図１０において、図３と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略又は省略する。 FIG. 10 is a diagram for explaining a specific holding mechanism for realizing the holding control described above. FIG. 10A is a cross-sectional view of the camshaft 14 and the switch cam 18 taken along a plane perpendicular to the axis of the camshaft 14. FIG. 10B is a cross-sectional view taken from the cam lobe A to the cam lobe B along a plane including the axis of the camshaft 14. 10, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図１０（Ｂ）に示すように、カムピース２４の両側面には、スライド用シール３２が貫通孔２６を囲むように環状に設けられている。カムシャフト１４には、カムピース２４の両側面のスライド用シール３２を挟み込み、貫通孔２６を密閉するシール用ハウジング３４が立設されている。シール用ハウジング３４は、カムシャフト１４と一体に組み付けられ、カムピース２４をスイッチさせても貫通孔２６の密閉を保つ大きさを有している。 As shown in FIG. 10B, slide seals 32 are annularly provided on both side surfaces of the cam piece 24 so as to surround the through hole 26. The camshaft 14 is provided with a seal housing 34 that sandwiches the slide seals 32 on both side surfaces of the cam piece 24 and seals the through hole 26. The sealing housing 34 is assembled integrally with the camshaft 14 and has a size that keeps the through hole 26 sealed even when the cam piece 24 is switched.

カムシャフト１４には、その外周面を貫通し、貫通孔２６のカムロブＡ側とカムロブＢ側とを連通する連通孔７０が形成されている。密閉された貫通孔２６及び連通孔７０内にはオイルが充填されている。カムシャフト１４の内部には、軸方向にスライド可能な板状のスライドベーン７２が挿入されている。スライドベーンには穴部７４が設けられている。スライドベーン７２は、ＥＣＵ５０の出力側に電気的に接続されるソレノイド等のアクチュエータ７６によりカムシャフト１４の軸方向にスライドされる。 The cam shaft 14 is formed with a communication hole 70 that penetrates the outer peripheral surface thereof and communicates the cam lobe A side and the cam lobe B side of the through hole 26. The sealed through hole 26 and communication hole 70 are filled with oil. A plate-like slide vane 72 slidable in the axial direction is inserted into the camshaft 14. The slide vane is provided with a hole 74. The slide vane 72 is slid in the axial direction of the camshaft 14 by an actuator 76 such as a solenoid electrically connected to the output side of the ECU 50.

ＥＣＵ５０により、穴部７４と連通孔７０とが一致するようにスライドベーン７２がスライドされることにより、貫通孔２６のカムロブＡ側とカムロブＢ側とが連通する。このとき、貫通孔２６のカムロブＡ側とカムロブＢ側との間をオイルが自由に移動できる状態となる。一方、スライドベーン７２の穴部７４以外の部分で連通孔７０が塞がれることにより、貫通孔２６のカムロブＡ側とカムロブＢ側とが遮蔽される。そのため、オイルが自由に移動できない状態となる。 When the slide vane 72 is slid by the ECU 50 so that the hole 74 and the communication hole 70 coincide with each other, the cam lobe A side and the cam lobe B side of the through hole 26 communicate with each other. At this time, the oil can freely move between the cam lobe A side and the cam lobe B side of the through hole 26. On the other hand, when the communication hole 70 is closed at a portion other than the hole 74 of the slide vane 72, the cam lobe A side and the cam lobe B side of the through hole 26 are shielded. For this reason, the oil cannot move freely.

このような保持機構によれば、穴部７４と連通孔７０とが一致させて、オイルが自由に移動できる状態とすることによって、バルブスプリング６８の反力を利用したスイッチカム１８のモード切り替えを実現することができる。加えて、穴部７４と連通孔７０とをずらして、オイルが自由に移動できない状態とすることによって、スイッチカム１８のモードを固定することができる。なお、ＥＣＵ５０による保持制御の制御タイミングは、カム角センサからの入力値に応じて予め設定されている。 According to such a holding mechanism, the mode change of the switch cam 18 using the reaction force of the valve spring 68 is achieved by matching the hole 74 and the communication hole 70 so that the oil can freely move. Can be realized. In addition, the mode of the switch cam 18 can be fixed by shifting the hole 74 and the communication hole 70 so that the oil cannot move freely. Note that the control timing of the holding control by the ECU 50 is set in advance according to the input value from the cam angle sensor.

以上説明したように、本実施形態の可変動弁装置１２によれば、カムシャフト１４の回転と、バルブスプリング６８の反力とを利用して、応答性及び確実性高くスイッチカム１８のモードを切り替えることができる。特別なスイッチ機構を要さず保持機構のみでよいため、モード切り替えに必要な推力を大幅に減少させることできる。さらに、動弁機構の体格縮小、簡素化、低コスト化を図ることが可能となる。 As described above, according to the variable valve operating apparatus 12 of the present embodiment, the mode of the switch cam 18 is highly responsive and reliable by utilizing the rotation of the camshaft 14 and the reaction force of the valve spring 68. Can be switched. Since only a holding mechanism is required without requiring a special switch mechanism, the thrust required for mode switching can be greatly reduced. Furthermore, it is possible to reduce the size, simplification, and cost of the valve mechanism.

ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、スイッチカム１８の保持機構を、油圧式の機構としているが、これに限定されるものではない。例えば、電磁式の保持機構としても良い。図１１を参照して具体的に説明する。図１１（Ａ）は、カムシャフト１４及びスイッチカム１８を、カムシャフト１４の軸線に垂直な平面で切断した断面図である。図１１（Ｂ）は、カムシャフト１４の上面図である。図１０と共通する要素には同一の符号を付して説明を省略する。 In the system of the first embodiment described above, the holding mechanism for the switch cam 18 is a hydraulic mechanism, but the present invention is not limited to this. For example, an electromagnetic holding mechanism may be used. This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 11A is a cross-sectional view of the camshaft 14 and the switch cam 18 taken along a plane perpendicular to the axis of the camshaft 14. FIG. 11B is a top view of the camshaft 14. Elements that are the same as those in FIG.

図１１に示すように、カムシャフト１４の連通孔７０にはコイル８０が内蔵されている。コイル８０は、回転するカムシャフト１４に内蔵するため、電源との接続はスリップリングなどを用いる。このような構成において、カムシャフト１４がカムロブＡ側（切替モード）又はカムロブＢ側（通常モード）のいずれかにあるときにコイル８０に通電する。カムピース２４には、磁性材料が用いられており磁気回路として使用される。電磁気の特性としてストローク×２〜４乗のオーダーで吸引力特性が変わるため、コイル８０内蔵部に近いカムピース面（図１１の例では、内円弧部２８ｂ）に大きな吸引力が働き、カムシャフト１４の外円弧部２０とカムピース２４の内円弧部２８とが吸着された状態で保持される。 As shown in FIG. 11, a coil 80 is built in the communication hole 70 of the camshaft 14. Since the coil 80 is built in the rotating camshaft 14, a slip ring or the like is used for connection to the power source. In such a configuration, the coil 80 is energized when the camshaft 14 is on either the cam lobe A side (switching mode) or the cam lobe B side (normal mode). The cam piece 24 is made of a magnetic material and used as a magnetic circuit. Since the attraction force characteristics change in the order of stroke × 2-4 as electromagnetic characteristics, a large attraction force acts on the cam piece surface (inner arc portion 28b in the example of FIG. 11) close to the coil 80 built-in portion. The outer arc portion 20 and the inner arc portion 28 of the cam piece 24 are held in an adsorbed state.

尚、上述した実施の形態２においては、バルブ６４が前記第２の発明における「バルブ」に、ロッカーアーム６２が前記第２の発明における「中間部材」に、バルブスプリング６８が前記第２の発明における「付勢手段」に、連通孔７０が前記第４の発明における「連通孔」に、オイルが前記第４の発明における「流体」に、スライドベーン７２が前記第４の発明における「連通孔開閉手段」に、ＥＣＵ５０が前記第４の発明における「保持手段」に、それぞれ相当している。 In the second embodiment described above, the valve 64 is the “valve” in the second invention, the rocker arm 62 is the “intermediate member” in the second invention, and the valve spring 68 is the second invention. In the "biasing means", the communication hole 70 is the "communication hole" in the fourth invention, the oil is the "fluid" in the fourth invention, and the slide vane 72 is the "communication hole" in the fourth invention. The ECU 50 corresponds to the “opening / closing means” and the “holding means” in the fourth aspect of the invention.

実施の形態３．
［可変動弁装置１２の概略構成］
次に、図１２〜図１４を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態の可変動弁装置１２は、実施の形態１のスイッチ機構、又は、実施の形態２の保持機構を有するスイッチカム１８を備えている。さらに、スイッチカム１８のモード切り替えにより、吸気バルブ及び排気バルブ両方の開閉特性を変更することのできる構成を有している。例えば、スイッチカム１８が設けられた１つのカムシャフトの回転力を吸気バルブと排気バルブとに作用させるＳＯＨＣ（Single OverHead Camshaft）形式の動弁機構を備えた構成を有している。このような構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１３のルーチンを実施させることで実現することができる。 Embodiment 3 FIG.
[Schematic Configuration of Variable Valve Operating Device 12]
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. The variable valve operating apparatus 12 of the present embodiment includes a switch cam 18 having the switch mechanism of the first embodiment or the holding mechanism of the second embodiment. Furthermore, the switch cam 18 has a configuration in which the open / close characteristics of both the intake valve and the exhaust valve can be changed by switching the mode. For example, it has a structure provided with a valve operating mechanism of SOHC (Single OverHead Camshaft) type in which the rotational force of one camshaft provided with the switch cam 18 is applied to an intake valve and an exhaust valve. Such a configuration can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine of FIG.

なお、本発明は、吸気バルブと排気バルブとで作用するスイッチカム１８が独立しているＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）形式の動弁機構においても、スイッチカム１８のモードを同時に切り替えさえすれば適用可能である。 The present invention can also be applied to a DOHC (Double OverHead Camshaft) type valve operating mechanism in which the switch cam 18 acting by the intake valve and the exhaust valve is independent, as long as the mode of the switch cam 18 is switched simultaneously. It is.

カムシャフトと一体に固定された従来のカムは、バルブスプリングの最大荷重を常に同じ部位で受けるためリフト部として機能するカムロブ部に摩耗や耐ピッチング性の問題が生じやすい。そこで、スイッチカム１８を備えた本実施形態の可変動弁装置１２では、リフト部として使用されるカムロブＡ、カムロブＢの使用状況を算出し、使用状況に応じてスイッチカム１８のモードを切り替えることとした。 Since the conventional cam fixed integrally with the camshaft always receives the maximum load of the valve spring at the same site, the cam lobe portion functioning as a lift portion is likely to have problems of wear and pitting resistance. Therefore, in the variable valve operating apparatus 12 of the present embodiment provided with the switch cam 18, the usage status of the cam lobes A and B used as the lift portion is calculated, and the mode of the switch cam 18 is switched according to the usage status. It was.

［特徴的制御］
具体的なスイッチカム１８の制御概要について説明する。図１２は、スイッチ前とスイッチ後の燃焼サイクルを説明するための図である。上述した図４に示す通り、モードを切り替えることによりカム位相は１８０ｄｅｇ変更される。その結果、スイッチ後の燃焼サイクルでは、吸気行程が膨張行程に変更される。同様に、圧縮行程が排気行程に、膨張行程が吸気行程に、排気行程が圧縮行程に変更される。そのため、スイッチ後の燃焼サイクルにおいても、スイッチ前の燃焼サイクルと同じ順番でバルブが開閉されることとなる。ここで、点火時期、燃料噴射時期を３６０ｄｅｇＣＡずらすことにより、スイッチ後の燃焼サイクルが実現される。なお、複数気筒を有する場合には、全気筒でスイッチカム１８のモードを切り替える。 [Characteristic control]
A specific control outline of the switch cam 18 will be described. FIG. 12 is a diagram for explaining the combustion cycle before and after the switch. As shown in FIG. 4 described above, the cam phase is changed by 180 degrees by switching the mode. As a result, the intake stroke is changed to the expansion stroke in the combustion cycle after the switch. Similarly, the compression stroke is changed to the exhaust stroke, the expansion stroke is changed to the intake stroke, and the exhaust stroke is changed to the compression stroke. Therefore, in the combustion cycle after the switch, the valves are opened and closed in the same order as the combustion cycle before the switch. Here, the combustion cycle after the switch is realized by shifting the ignition timing and the fuel injection timing by 360 deg CA. When there are a plurality of cylinders, the mode of the switch cam 18 is switched for all cylinders.

図１３は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図１３に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、スイッチカム１８のカムロブＡをリフト部として機能させる通常モードであるか否かが判定される。通常モードであるか否かは、ＥＣＵ５０の制御データから判定することができる。 FIG. 13 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described operation. In the routine shown in FIG. 13, first, in step S100, it is determined whether or not it is a normal mode in which the cam lobe A of the switch cam 18 functions as a lift portion. Whether or not it is the normal mode can be determined from the control data of the ECU 50.

通常モードである場合には、次に、カムロブＡの蓄積負荷が算出される（ステップＳ１１０）。具体的には、負荷は、カムロブＡに作用する面圧とバルブリフト回数との積として算出される。 If it is the normal mode, then the accumulated load of cam lobe A is calculated (step S110). Specifically, the load is calculated as the product of the surface pressure acting on the cam lobe A and the number of valve lifts.

ここで、カムロブＡに作用する面圧は、エンジン回転数から算出される。ＥＣＵ５０には、図１４に示すような、エンジン回転数とカムロブ面圧との関係を定めた関係マップが記憶されている。この関係マップは、低回転ほど面圧が高い関係にあり、面圧の傾きは、バルブスプリング荷重及びリフト量の設計に応じて予め定められている。この関係マップからエンジン回転数に応じたカムロブ面圧が算出される。 Here, the surface pressure acting on the cam lobe A is calculated from the engine speed. The ECU 50 stores a relationship map that defines the relationship between the engine speed and the cam lobe surface pressure as shown in FIG. This relationship map has a relationship in which the surface pressure increases as the rotation speed decreases, and the inclination of the surface pressure is determined in advance according to the design of the valve spring load and the lift amount. From this relationship map, the cam lobe surface pressure corresponding to the engine speed is calculated.

また、バルブリフト回数は、走行距離とエンジン回転数との積として算出される。よって、負荷を算出することができる。さらに、負荷を累積することにより、カムロブＡの蓄積負荷が算出される。 The number of valve lifts is calculated as the product of the travel distance and the engine speed. Therefore, the load can be calculated. Furthermore, the accumulated load of cam lobe A is calculated by accumulating the load.

一方、ステップＳ１００において、カムロブＢがリフト部として機能する切替モードであると判定される場合には、カムロブＢの蓄積負荷が算出される（ステップＳ１２０）。カムロブＢの蓄積負荷は、ステップＳ１１０の処理と同様の処理を実行することにより算出することができる。 On the other hand, when it is determined in step S100 that the cam lobe B is in the switching mode in which it functions as a lift unit, the accumulated load of the cam lobe B is calculated (step S120). The accumulated load of cam lobe B can be calculated by executing the same process as the process of step S110.

その後、ステップＳ１３０において、カムロブＡの蓄積負荷がカムロブＢの蓄積負荷よりも設定値以上大きいか否かが判定される。ステップＳ１３０の判定条件が成立しない場合には、本ルーチンの処理は終了される。一方、ステップＳ１３０の判定処理が成立する場合には、スイッチカム１８を切替モードに変更する（ステップＳ１４０）。 Thereafter, in step S130, it is determined whether or not the accumulated load of cam lobe A is larger than the accumulated load of cam lobe B by a set value or more. If the determination condition in step S130 is not satisfied, the process of this routine is terminated. On the other hand, when the determination process of step S130 is established, the switch cam 18 is changed to the switching mode (step S140).

以上説明したように、図１３に示すルーチンによれば、リフト部として使用されるカムロブの蓄積負荷の増大に応じて、スイッチカム１８のモードを切り替えることができる。このため、本実施形態の可変動弁装置１２によれば、カムロブの蓄積負荷を分散させることができ、負荷によるカムロブの疲労を最大１／２にできる為、品質保証を最大２倍にすることが可能となる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 13, the mode of the switch cam 18 can be switched according to an increase in the accumulated load of the cam lobe used as the lift portion. For this reason, according to the variable valve system 12 of this embodiment, the accumulated load of the cam lobe can be distributed, and the fatigue of the cam lobe due to the load can be halved at the maximum, so the quality assurance can be doubled at the maximum. Is possible.

ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ステップＳ１３０の判定条件が成立しない場合には、本ルーチンの処理を終了することとしているが、これに限定されるものではない。続けて、カムロブＢの蓄積負荷がカムロブＡの蓄積負荷よりも設定値以上大きいか否かを判定し、この判定条件が成立する場合に、スイッチカム１８を通常モードに変更する処理を加えることとしてもよい。 By the way, in the system of Embodiment 1 mentioned above, when the determination condition of step S130 is not satisfied, the process of this routine is terminated, but the present invention is not limited to this. Subsequently, it is determined whether or not the accumulated load of the cam lobe B is larger than the accumulated load of the cam lobe A. If this determination condition is satisfied, a process for changing the switch cam 18 to the normal mode is added. Also good.

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１１０の処理を実行することにより前記第５の発明における「負荷算出手段」が、上記ステップＳ１３０の処理を実行することにより前記第５の発明における「蓄積負荷判定手段」が、上記ステップＳ１４０の処理を実行することにより前記第５の発明における「負荷分散手段」が、それぞれ実現されている。 In the third embodiment described above, the ECU 50 executes the process of step S110, so that the “load calculation means” in the fifth invention executes the process of step S130. The “accumulated load determination means” in the present invention implements the “load distribution means” in the fifth invention by executing the processing of step S140.

１０内燃機関
１２可変動弁装置
１４カムシャフト
１６メインカム
１８スイッチカム
２０ａ、２０ｂ外円弧部
２２ａ、２２ｂ平面部
２４カムピース
２６貫通孔
２８ａ、２８ｂ内円弧部
３０ａ、３０ｂスライド面部
３２スライド用シール
３４シール用ハウジング
３６ａ、３６ｂ油路
３８ＯＣＶ（Oil Control Valve）
５０ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
５２カム角センサ
５４クランク角センサ
６０ロッカーシャフト
６２ロッカーアーム
６４バルブ
６６ＨＬＡ（Hydraulic Lash Adjuster）
６８バルブスプリング
７０連通孔
７２スライドベーン
７４穴部
７６アクチュエータ
８０コイル
Ａ、Ｂカムロブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Variable valve apparatus 14 Cam shaft 16 Main cam 18 Switch cam 20a, 20b Outer circular arc part 22a, 22b Plane part 24 Cam piece 26 Through-hole 28a, 28b Inner circular arc part 30a, 30b Slide surface part 32 Slide seal 34 For seal Housing 36a, 36b Oil passage 38 OCV (Oil Control Valve)
50 ECU (Electronic Control Unit)
52 Cam angle sensor 54 Crank angle sensor 60 Rocker shaft 62 Rocker arm 64 Valve 66 HLA (Hydraulic Lash Adjuster)
68 Valve spring 70 Communication hole 72 Slide vane 74 Hole 76 Actuator 80 Coil A, B Cam lobe

Claims

A camshaft,
A separate cam piece that rotates in synchronization with the camshaft;
A first cam lobe formed on the outer peripheral surface of the cam piece and functioning as a lift part or a base circle part; and a second cam lob functioning as a base circle part or a lift part;
A through-hole penetrating both side surfaces of the cam piece and having a circumference longer than the circumference of the camshaft;
By changing the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft while the camshaft is inserted into the through hole, the first cam lobe functions as a lift portion and the second cam lobe is used as a base. Mode changing means for changing a first mode that functions as a circular portion, and a second mode that causes the first cam lobe to function as a base circular portion and the second cam lobe as a lift portion;
An intermediate member interposed between the cam piece and the valve, which converts the rotational movement of the cam piece into the opening / closing movement of the valve, and transmits the intermediate member;
Biasing means for constantly biasing the intermediate member toward the cam piece,
The mode change means changes the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft by urging the cam piece that the intermediate member that is constantly urged by the urging means rotates.
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.

  A camshaft,
  A separate cam piece that rotates in synchronization with the camshaft;
  A first cam lobe formed on the outer peripheral surface of the cam piece and functioning as a lift part or a base circle part; and a second cam lob functioning as a base circle part or a lift part;
  A through-hole penetrating both side surfaces of the cam piece and having a circumference longer than the circumference of the camshaft;
  By changing the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft while the camshaft is inserted into the through hole, the first cam lobe functions as a lift portion and the second cam lobe is used as a base. Mode changing means for changing a first mode that functions as a circular portion, and a second mode that causes the first cam lobe to function as a base circular portion and the second cam lobe to function as a lift portion;
  A first oil passage provided in the camshaft and connected to the first cam lobe side of the through hole in a state where the camshaft is inserted into the through hole, and the second of the through hole A second oil passage connected to the cam lobe side,
  The mode changing means changes to the first mode by supplying hydraulic pressure to the first oil passage, and changes to the second mode by supplying hydraulic pressure to the second oil passage;
  A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.

  A camshaft,
  A separate cam piece that rotates in synchronization with the camshaft;
  A first cam lobe formed on the outer peripheral surface of the cam piece and functioning as a lift part or a base circle part; and a second cam lob functioning as a base circle part or a lift part;
  A through-hole penetrating both side surfaces of the cam piece and having a circumference longer than the circumference of the camshaft;
  By changing the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft while the camshaft is inserted into the through hole, the first cam lobe functions as a lift portion and the second cam lobe is used as a base. Mode changing means for changing a first mode that functions as a circular portion, and a second mode that causes the first cam lobe to function as a base circular portion and the second cam lobe as a lift portion;
  A communication hole that penetrates the outer peripheral surface of the camshaft and communicates the first cam lobe side and the second cam lobe side of the through hole in a state where the camshaft is inserted into the through hole;
  A fluid filled in the through hole and the communication hole;
  Communication hole opening and closing means for opening and closing the communication hole;
  Holding means for closing the communication hole by the communication hole opening and closing means in a state changed to the first mode or the second mode;
  A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising:

  A camshaft,
  A separate cam piece that rotates in synchronization with the camshaft;
  A first cam lobe formed on the outer peripheral surface of the cam piece and functioning as a lift part or a base circle part; and a second cam lob functioning as a base circle part or a lift part;
  A through-hole penetrating both side surfaces of the cam piece and having a circumference longer than the circumference of the camshaft;
  By changing the distance between the center of gravity of the cam piece and the axis of the camshaft while the camshaft is inserted into the through hole, the first cam lobe functions as a lift portion and the second cam lobe is used as a base. Mode changing means for changing a first mode that functions as a circular portion, and a second mode that causes the first cam lobe to function as a base circular portion and the second cam lobe as a lift portion;
  Load calculating means for calculating a load applied to the first cam lobe when the first cam lobe functions as a lift portion;
  Accumulated load determining means for determining whether or not the accumulated value of the load calculated by the load calculating means exceeds a design value;
  Load distribution means for changing to the second mode by the mode change means when the accumulated value exceeds the design value;
  A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising: