JP5859493B2 - Oil passage structure of internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、可変バルブタイミング機構と可変バルブリフト機構とを備える内燃機関の油路構造に関する。 The present invention relates to an oil passage structure of an internal combustion engine including a variable valve timing mechanism and a variable valve lift mechanism.
自動車のエンジンにおいては、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を実現すべく、運転状態に応じて吸排気バルブのリフト量や開弁タイミングを変化させる可変動弁装置を搭載したもの(開弁特性可変型内燃機関)が増加している。可変動弁装置としては、バルブリフトを段階的あるいは無段階に可変制御する可変バルブリフト装置(Variable valve Lift Control device:以下、VLCと記す)が従来より存在する他、カム位相(開弁タイミング)を連続的に可変制御するバルブタイミングコントロール装置(Variable Timing Control device:以下、VTCと記す)も出現している。 The engine of a car is equipped with a variable valve system that changes the lift amount and valve opening timing of the intake / exhaust valve according to the operating state in order to improve output and fuel consumption, reduce harmful exhaust gas components, etc. (Valve-opening characteristic variable internal combustion engines) are increasing. As a variable valve operating device, there is a conventional variable valve lift control device (hereinafter referred to as VLC) that variably controls the valve lift stepwise or steplessly, and cam phase (valve opening timing). A valve timing control device (Variable Timing Control device: hereinafter referred to as VTC) has also appeared.
VLC機構としては、カムシャフトに動弁特性の異なる複数のカムを形成するとともに、各カムに対応させて複数のロッカアームを設け、バルブに連結させるロッカアームを選択的に切り換えるものが知られている。このような切換型のVLC機構では、作動油でピンを駆動することにより、互いに隣接するロッカアーム同士の連結・切り離しを行うようにし、作動油の給排をリニアソレノイド駆動のスプール弁等による油圧切換弁を用いて、ピンへの油圧の供給と遮断とを切り換えることが一般的である。 As a VLC mechanism, there is known a mechanism in which a plurality of cams having different valve operating characteristics are formed on a camshaft, a plurality of rocker arms are provided corresponding to each cam, and a rocker arm to be connected to a valve is selectively switched. In such a switching type VLC mechanism, by driving the pin with hydraulic oil, the rocker arms adjacent to each other are connected to and disconnected from each other, and hydraulic oil is switched between hydraulic pressure by a spool valve or the like of a linear solenoid drive. It is common to switch between supplying and shutting off the hydraulic pressure to the pin using a valve.
また、VTC機構としては、クランクシャフトにより回転駆動されるハウジングと、カムシャフトの一端に固定されるとともにハウジングに相対回転変位可能に収容されてハウジングとの間に進角用油圧室と遅角用油圧室とを画成するロータとを有し、進角用油圧室および遅角用油圧室に対する作動油(油圧)の給排によってハウジングとロータとを相対的に回転変位させることにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させる油圧式のカム位相可変アクチュエータ(以下、VTCアクチュエータと云う)を用いたものが知られている。この種のVTC機構では、進角用油圧室および遅角用油圧室に対する作動油の給排をリニアソレノイド駆動のスプール弁等による油圧制御弁によって制御することが一般的である。 Further, as the VTC mechanism, an advance hydraulic chamber and a retard angle are fixed between one end of a housing driven by a crankshaft and a camshaft and accommodated in the housing so as to be capable of relative rotational displacement. A crankshaft having a rotor that defines a hydraulic chamber and relatively rotating and displacing the housing and the rotor by supplying and discharging hydraulic oil (hydraulic pressure) to and from an advance hydraulic chamber and a retard hydraulic chamber There is known one using a hydraulic cam phase variable actuator (hereinafter referred to as a VTC actuator) that changes the rotational phase of the camshaft. In this type of VTC mechanism, the supply and discharge of hydraulic fluid to and from the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber are generally controlled by a hydraulic control valve such as a linear solenoid driven spool valve.
VLC機構およびVTC機構は共に油圧で駆動されており、両者を備える内燃機関の油路構造として、作動油の供給源となるオイルポンプに接続する共通油路をシリンダブロックからシリンダヘッドにかけて形成し、それぞれ共通油路から分岐する、VLC用の油圧切換弁に至る切換用油路とVTC用の油圧制御弁に至る位相制御用油路とを、それぞれシリンダヘッド内に形成したものが公知である(特許文献1参照)。 Both the VLC mechanism and the VTC mechanism are driven by hydraulic pressure, and as an oil passage structure of an internal combustion engine including both, a common oil passage connected to an oil pump serving as a hydraulic oil supply source is formed from the cylinder block to the cylinder head. It is known that a switching oil passage that branches from a common oil passage to a hydraulic switching valve for VLC and a phase control oil passage that reaches a hydraulic control valve for VTC are respectively formed in a cylinder head ( Patent Document 1).
特許文献1に開示された油路構造では、共通油路を長くすることができるため、油路延長を短くして内燃機関をコンパクトにすることができる。ところが、VLC用の油圧切換弁が作動すると、VTC用の油路に圧力変化(圧力波)が生じ、圧力変化がVTC機構(VTCアクチュエータ)の作動に影響を与える虞がある。 In the oil passage structure disclosed in Patent Document 1, since the common oil passage can be lengthened, the extension of the oil passage can be shortened to make the internal combustion engine compact. However, when the VLC hydraulic switching valve is operated, a pressure change (pressure wave) occurs in the VTC oil passage, and the pressure change may affect the operation of the VTC mechanism (VTC actuator).
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、VLC機構を作動させてもVTC機構の作動に影響を与えない内燃機関の油路構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide an oil passage structure of an internal combustion engine that does not affect the operation of the VTC mechanism even when the VLC mechanism is operated.
このような課題は、本発明の一側面によれば、カムシャフト(9、10)の一端に設けられ、進角用油圧室(33)および遅角用油圧室(34)の少なくとも一方に常時油圧を加えることで、クランクシャフト(5)に対する前記カムシャフトの相対位相を変更する可変バルブタイミング機構(15、16)と、油圧の導入および遮断を切り換えることで機関弁(7、8)のリフト量を変更する可変バルブリフト機構(19、20)とを備える内燃機関(1)の油路構造であって、機関本体(6)に設けられたメインギャラリ(110)と、前記メインギャラリ(110)の一端側から延びて前記可変バルブタイミング機構(15、16)に接続する第1油路(118)と、前記メインギャラリ(110)の他端側から延びて前記可変バルブリフト機構(19、20)に接続し、油圧切換弁(26)が設けられた第2油路(119)とを有する構成とすることで達成される。 According to one aspect of the present invention, such a problem is provided at one end of the camshaft (9, 10) and is always provided in at least one of the advance hydraulic chamber (33) and the retard hydraulic chamber (34). The variable valve timing mechanism (15, 16) that changes the relative phase of the camshaft with respect to the crankshaft (5) by applying hydraulic pressure, and the lift of the engine valve (7, 8) by switching between introduction and cutoff of hydraulic pressure An oil passage structure of an internal combustion engine (1) including a variable valve lift mechanism (19, 20) for changing an amount, a main gallery (110) provided in an engine body (6), and the main gallery (110 ) Extending from one end side of the first oil passage (118) connected to the variable valve timing mechanism (15, 16), and extending from the other end side of the main gallery (110) to the variable valve. Connect to shift mechanism (19, 20) is achieved by a configuration and a second oil passage hydraulic switching valve (26) is provided (119).
このように、第1油路(118)がメインギャラリの一端側に接続するように形成され、第2油路(119)がメインギャラリの他端側に接続するように形成されたことにより、油圧切換弁(26)の作動によって発生した圧力変化が比較的大断面のメインギャラリ(110)で減衰するため、圧力変化が可変バルブタイミング機構(15、16)に伝わることを抑制できる。 Thus, the first oil passage (118) is formed so as to be connected to one end side of the main gallery, and the second oil passage (119) is formed so as to be connected to the other end side of the main gallery. Since the pressure change generated by the operation of the hydraulic switching valve (26) is attenuated by the main gallery (110) having a relatively large cross section, it is possible to suppress the pressure change from being transmitted to the variable valve timing mechanism (15, 16).
また、本発明の一側面によれば、前記第2油路(119)から分岐し、前記カムシャフト(9、10)のジャーナル軸受に至るカムシャフト潤滑油路(119C、119D)をさらに有する構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, the structure further includes a camshaft lubricating oil passage (119C, 119D) branched from the second oil passage (119) to reach a journal bearing of the camshaft (9, 10). It can be.
この構成によれば、油圧切換弁で発生した圧力変化は、カムシャフト潤滑油路に伝達してメインギャラリに伝達しにくくなる、すなわちカムシャフト潤滑油路に逃げるため、圧力変化が可変バルブタイミング機構(15、16)に伝わることを一層効果的に抑制できる。 According to this configuration, the pressure change generated in the hydraulic switching valve is transmitted to the camshaft lubricating oil passage and is difficult to be transmitted to the main gallery. That is, the pressure change is variable valve timing mechanism because it escapes to the camshaft lubricating oil passage. (15, 16) can be more effectively suppressed.
また、本発明の一側面によれば、前記第2油路(119)における前記カムシャフト潤滑油路(119C、119D)への分岐部よりも前記メインギャラリ(110)側の位置にオリフィス(119o)が形成された構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, an orifice (119o) is located at a position closer to the main gallery (110) than a branching portion of the second oil passage (119) to the camshaft lubricating oil passage (119C, 119D). ).
この構成によれば、オリフィスよりも下流側の油圧切換弁で発生した圧力変化は第2油路から抜けにくくなり、圧力変化をメインギャラリに伝達しにくくすることができる。 According to this configuration, the pressure change generated by the hydraulic pressure switching valve on the downstream side of the orifice is difficult to escape from the second oil passage, and the pressure change can be hardly transmitted to the main gallery.
また、本発明の一側面によれば、前記メインギャラリ(110)は、長手方向について油路断面積が変化する形状を呈する構成とすることができる。 Moreover, according to one aspect of the present invention, the main gallery (110) can be configured to exhibit a shape in which the oil passage cross-sectional area changes in the longitudinal direction.
この構成によれば、油圧切換弁の作動によって発生した圧力変化をメインギャラリにおいて効果的に減衰させることができる。 According to this structure, the pressure change generated by the operation of the hydraulic switching valve can be effectively attenuated in the main gallery.
また、本発明の一側面によれば、前記メインギャラリ(110)から延びてオイルジェット(105)に接続するオイルジェット油路(115)をさらに有する構成とすることができる。 In addition, according to one aspect of the present invention, an oil jet oil passage (115) extending from the main gallery (110) and connected to the oil jet (105) can be provided.
この構成によれば、メインギャラリに伝達した圧力変化は、オイルジェットに逃げて減衰されるため、圧力変化が可変バルブタイミング機構(15、16)に伝わることを一層効果的に抑制できる。 According to this configuration, since the pressure change transmitted to the main gallery escapes to the oil jet and is attenuated, it is possible to more effectively suppress the pressure change from being transmitted to the variable valve timing mechanism (15, 16).
また、本発明の一側面によれば、前記第1油路(118)は、前記メインギャラリ(110)から前記可変バルブタイミング機構(15、16)のみに接続する構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, the first oil passage (118) can be connected to only the variable valve timing mechanism (15, 16) from the main gallery (110).
この構成によれば、第1油路における圧力損失を抑制できるため、可変バルブタイミング機構の作動を良好にすることができる。 According to this configuration, since the pressure loss in the first oil passage can be suppressed, the operation of the variable valve timing mechanism can be improved.
また、本発明の一側面によれば、前記メインギャラリ(110)への油流入口(110A)が前記第1油路(118)側に設けられている構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, the oil inlet (110A) to the main gallery (110) may be provided on the first oil passage (118) side.
この構成によれば、機関始動時に可変バルブリフト機構に比べて早期に作動油を必要とする可変バルブタイミング機構に早急に作動油を供給することができ、可変バルブタイミング機構の作動を良好にすることができる。 According to this configuration, it is possible to quickly supply hydraulic oil to a variable valve timing mechanism that requires hydraulic oil at an early stage when the engine is started compared to the variable valve lift mechanism, and to improve the operation of the variable valve timing mechanism. be able to.
このように本発明によれば、VLC機構を作動させてもVTC機構の作動に影響を与えない内燃機関の油路構造を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide an oil passage structure of an internal combustion engine that does not affect the operation of the VTC mechanism even when the VLC mechanism is operated.
以下、図面を参照して、本発明に係る内燃機関の油路構造の一実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an oil passage structure of an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されているように、本実施形態のカム位相可変型内燃機関(以下、エンジン1と記す)は、自動車に搭載されるDOHC4バルブ型の4サイクル直列4気筒ガソリンエンジンである。エンジン1は、4つのシリンダ(図示省略)が形成されたシリンダブロック2を有する。各シリンダにはピストン3が上下方向に摺動自在に収容されている。ピストン3はコネクティングロッド4によってシリンダブロック2の下部に回転自在に設けられたクランクシャフト5に連結されている。
As shown in FIG. 1, the variable cam phase internal combustion engine (hereinafter referred to as engine 1) of the present embodiment is a DOHC 4-valve type 4-cycle in-line 4-cylinder gasoline engine mounted on an automobile. The engine 1 has a
シリンダブロック2の上部にはシリンダの上端を閉じるシリンダヘッド6が取り付けられている。シリンダヘッド6には各気筒について吸気バルブ7および排気バルブ8が2個ずつ設けられている。シリンダヘッド6の上部には吸気バルブ7および排気バルブ8を開閉するための吸気カムシャフト9および排気カムシャフト10が回転可能に取り付けられている。
A
クランクシャフト5の一端にはクランクシャフト5と一体に回転するクランクスプロケット11が取り付けられている。吸気カムシャフト9の一端には吸気カムスプロケット12が取り付けられており、排気カムシャフト10の一端には排気カムスプロケット13が取り付けられている。クランクスプロケット11、吸気カムスプロケット12および排気カムスプロケット13には無端チェーン14が掛け渡されており、無端チェーン14によってクランクスプロケット11の回転が吸気カムスプロケット12と排気カムスプロケット13とに伝達される。クランクスプロケット11のスプロケット径が吸気および排気カムスプロケット12、13のスプロケット径の1/2であることにより、吸気、排気の両カムシャフト9、10はクランクシャフト5の1/2の回転速度をもって回転駆動される。
A crank sprocket 11 that rotates integrally with the
吸気カムシャフト9の一端には吸気側VTCアクチュエータ15が取り付けられて、排気カムシャフト10の一端には排気側VTCアクチュエータ16が取り付けられている。また、吸気カムシャフト9の他端には吸気側カム角センサ17が設置され、排気カムシャフト10の他端には排気側カム角センサ18が設置されている。吸気カムシャフト9と吸気バルブ7との間には吸気側VLC機構19が介装され、排気カムシャフト10と排気バルブ8との間には排気側VLC機構20が介装されている。
An intake
シリンダブロック2の下部にはオイルポンプ21が取り付けられている。オイルポンプ21は、ベルト式伝動機構22によってクランクシャフト5に連結され、クランクシャフト5によって回転駆動される。オイルポンプ21は、油圧源であって、シリンダブロック2の下部に取り付けられたオイルパン23からオイルを汲み上げ、オイルをエンジン1の各所に潤滑等のために送り出す。
An
シリンダブロック2およびシリンダヘッド6には、各種摺動部分に潤滑油を供給するとともに、VTCアクチュエータ15、16やVLC機構19、20などにオイルポンプ21からの作動油(エンジンオイル)を供給するための供給油路24が形成されている。また、シリンダヘッド6における両カムシャフト9、10の一端側には電磁式の2つの油圧制御弁25が装着されており、これらの油圧制御弁25が作動することによって供給油路24を流れる作動油のVTCアクチュエータ15、16に対する供給形態が切り換えられる。また、シリンダヘッド6における両カムシャフト9、10の他端側には電磁式の2つの油圧切換弁26が装着されており、これらの油圧切換弁26が作動することによって供給油路24を流れる作動油のVLC機構19、20に対する供給状態が切り換えられる。
The
車室内には、各種センサ(両カム角センサ17、18、図示しないアクセルセンサ、吸気量センサ、クランク角センサ等)の出力情報に基づき、エンジン1に付設された各種被制御装置(油圧制御弁25、油圧切換弁26、図示しない燃料噴射弁や点火コイル等)の制御量を決定して駆動電流を出力するエンジンECU30が設置されている。
In the vehicle compartment, various controlled devices (hydraulic control valves) attached to the engine 1 based on output information of various sensors (both
次に、両VTCアクチュエータ15、16の構成について説明する。両VTCアクチュエータ15、16は、概ね同一の構成を有しているため、以下では、排気側VTCアクチュエータ16を取り上げて説明する。図2に示すように、VTCアクチュエータ16は、外周部に排気カムスプロケット13を一体に形成された略円筒状のハウジング31と、ハウジング31内に回転変位可能に収容され且つ排気カムシャフト10と一体回転するように排気カムシャフト10に連結されたロータ32とを有する。ロータ32の外周面にはベーン35が突出形成されており、ベーン35の回転方向両側でハウジング31との間に、進角用油圧室33および遅角用油圧室34が画成されている。
Next, the configuration of both
進角用油圧室33が油圧供給側に、遅角用油圧室34がドレン側に設定されると、進角用油圧室33の容積増大と遅角用油圧室34の容積減少のもとに、ロータ32がハウジング31に対して図4で見て時計廻り方向に回転変位する。これにより、排気バルブ8の開閉タイミングが進角側にシフトされる。これに対し、遅角用油圧室34が油圧供給側に、進角用油圧室33がドレン側に設定されると、遅角用油圧室34の容積増大と進角用油圧室33の容積減少のもとに、ロータ32がハウジング31に対して図4で見て反時計廻り方向に回転変位する。これにより、排気バルブ8の開閉タイミングが遅角側にシフトされる。このようにして、クランクシャフト5に対する排気カムシャフト10の回転位相が可変制御される。
When the advance
排気側VTCアクチュエータ16では、機関始動時のポンピングロスを低減すべく、ロータ32は、図示されていないばねによって進角を増大する側に付勢されている。これにより、排気側VTCアクチュエータ16は、エンジン1のイグニッションスイッチ(図示省略)がオフの機関停止時には、進角用油圧室33の容積が最大になる最進角位置をデフォルト位置とする。一方、吸気側VTCアクチュエータ15では、機関始動時のポンピングロスを低減すべく、ロータ32は、図示されていないばねによって遅角を増大する側に付勢されている。これにより、吸気側VTCアクチュエータ15は、エンジン1のイグニッションスイッチ(図示省略)がオフの機関停止時には、遅角用油圧室34の容積が最大になる最遅角位置をデフォルト位置とする。なお、VTCアクチュエータ15、16について、より詳細な説明が必要ならば、特開2010−190159号公報を参照されたい。
In the exhaust
次に、油圧制御弁25の詳細を、図3を参照して説明する。シリンダヘッド6の上下方向中間部には、シリンダヘッド6の外面から内側に延在する円形横断面形状の2つのバルブ装着孔36が形成されている。バルブ装着孔36には、油圧制御弁25がそれぞれ挿入される。油圧制御弁25は同一の構成を有するため、以下では、排気側の油圧制御弁25を取り上げて説明する。バルブ装着孔36にはバルブハウジング41のポート形成円筒部42が挿入されている。
Next, details of the
ポート形成円筒部42の下側部には、作動油供給ポート43と、ドレンポート44とが形成されている。作動油供給ポート43は前述の供給油路24と連通しており、油圧源であるオイルポンプ21により加圧された作動油が作動油供給ポート43に供給される。ドレンポート44はシリンダヘッド6に形成されたドレン油路29と連通している。ドレン油路29はオイルポンプ21に向けて開放されており、ドレンポート44からドレン油路29に流れた作動油は重力による流れによってオイルパン23に戻される。
A hydraulic
ポート形成円筒部42の上側部には、出力ポートとして、進角用出力ポート45と遅角用出力ポート46とが形成されている。進角用出力ポート45は、シリンダヘッド6に形成された進角用油路24Aと連通し、進角用油路24Aによって進角用油圧室33に接続されている。遅角用出力ポート46は、シリンダヘッド6に形成された遅角用油路24Bと連通し、遅角用油路24Bによって遅角用油圧室34に接続されている。
An advance
ポート形成円筒部42にはスプール弁体47がポート形成円筒部42の軸線方向(図3で見て左右水平方向)に摺動可能に設けられている。スプール弁体47は、4個のランド部47A〜47Dを軸線方向に間隔をおいて有し、ランド部47Bと47Cとの間に作動油供給ポート43と常時連通の作動油供給溝部48を画定している。さらに、スプール弁体47は、中空構造になっていてドレンポート44と常時連通の内部ドレン通路50を有する。内部ドレン通路50は、スプール弁体47に径方向に貫通形成された孔47E、47Fによってランド部47Aと47Bとの間およびランド部47Cと47Dとの間に画定されたドレン溝部51、52にそれぞれ連通している。
A
バルブハウジング41がバルブ装着孔36よりもシリンダヘッド6の側方へ突出している部分には、電磁コイル53およびプランジャ54を含む一般的構造のリニアソレノイド55が構成されている。スプール弁体47はロッド56によってプランジャ54と一体に連結されており、リニアソレノイド55によって軸線方向に駆動されることにより、スプール弁体47のポート形成円筒部42内における軸線方向位置が制御される。
A
図3(A)に示されている状態では、作動油供給溝部48が進角用出力ポート45に連通し、ドレン溝部52が遅角用出力ポート46に連通しており、進角用油路24Aによって進角用油圧室33に作動油が供給されると共に、遅角用油路24Bによって遅角用油圧室34の作動油の排出が行われる。
In the state shown in FIG. 3A, the hydraulic
一方、図3(B)に示されている状態では、作動油供給溝部48が遅角用出力ポート46に連通し、ドレン溝部51が進角用出力ポート45に連通しており、遅角用油路24Bによって遅角用油圧室34に作動油が供給されると共に、進角用油路24Aによって進角用油圧室33の作動油の排出が行われる。
On the other hand, in the state shown in FIG. 3B, the hydraulic
このように、排気側VTCアクチュエータ16は、進角用油圧室33および遅角用油圧室34の少なくとも一方に常時油圧を加えることで、クランクシャフト5に対する排気カムシャフト10の相対位相を変更する可変バルブタイミング機構である。
As described above, the exhaust-
機関停止によってオイルポンプ21による作動油供給動作が停止すると、VTCアクチュエータ16の進角用油圧室33、遅角用油圧室34および進角用油路24A、遅角用油路24Bにある作動油は、重力によって油圧制御弁25のドレンポート44からオイルパン23に抜け落ちる。機関停止時にはVTCアクチュエータ16は、デフォルト位置によって最進角状態にあるから、次回の機関始動時には、最初に、遅角用油路24Bによって遅角用油圧室34に作動油を供給し、進角用油路24Aによって進角用油圧室33の作動油を排出し、進角を減少させる制御が行われる。
When the hydraulic oil supply operation by the
次に、両VLC機構19、20の構成について説明する。両VLC機構19、20は、概ね同一の対応する構成を有しているため、以下では、排気側VLC機構20を取り上げて説明する。図4に示すように、排気側VLC機構20は、1つの気筒に対応する2つの排気バルブ8を駆動するためのものであり、排気カムシャフト10と、シリンダヘッド6に回転不能に支持されたロッカシャフト61と、主ロッカアーム62と、左右一対の従ロッカアーム63、64とを有している。排気バルブ8は、開弁方向および閉弁方向の直線状に変位可能にシリンダヘッド6に支持されており、シリンダヘッド6との間に介装されたバルブスプリング65によって閉弁方向に常時付勢されている。以下の説明では、図4に示すようにロッカシャフト61の延在方向を左右方向とする。
Next, the configuration of both
図5に併せて示すように、主ロッカアーム62および従ロッカアーム63、64は、基端側に断面円形状の貫通孔であるシャフト挿通孔66、67、68を形成され、シャフト挿通孔66、67、68にロッカシャフト61が挿通されることによって、ロッカシャフト61にそれぞれ回動可能に支持されている。主ロッカアーム62は、左右の従ロッカアーム63、64の間に配置され、ワッシャを介して互いに摺接している。
As shown in FIG. 5, the
主ロッカアーム62および従ロッカアーム63、64は、それぞれシャフト挿通孔66、67、6を回動中心として排気バルブ8側に向けて延出した先端を有している。従ロッカアーム63、64の先端には、排気バルブ8のステムの上端に当接するタペット調整ねじ69が進退可能に螺着されている。主ロッカアーム62および従ロッカアーム63、64の長手方向における中間部には、シャフト挿通孔66、67、68と平行の軸線を有するピン孔71、72、73が互いに同軸となり得る位置に形成されている。
The
図5に主に示すように、主ロッカアーム62のピン孔71は、主ロッカアーム62を左右方向に貫通し、従ロッカアーム63、64のピン孔72、73は主ロッカアーム側に開口し、他端が底壁によって閉塞されている。ピン孔71、72、73のそれぞれは、軸線方向における中間部にて段違いに拡径されており、排気カムシャフト10に転接する後述するローラ75、76、77を受容し得るようになっている。ピン孔71、72、73のそれぞれには、両端が開口した円筒管であるスリーブ79、80、81が圧入されている。各スリーブの外周面には、ベアリングを介してローラ75、76、77が回転可能に支持されている。
As mainly shown in FIG. 5, the
従ロッカアーム63、64のそれぞれには、ピン孔72、73の底壁近傍と、シャフト挿通孔67、68とを連通する作動油路82、83が形成されている。また、従ロッカアーム63、64のそれぞれには、シャフト挿通孔67、68からローラ76、77に向けて貫通する潤滑油路84、85が形成されている。作動油路82、83のシャフト挿通孔67、68側の開口端は、シャフト挿通孔67、68の周方向に延在する作動油溝86、87の底部に連通している。潤滑油路84、85のシャフト挿通孔67、68側の開口端は、シャフト挿通孔67、68の周方向に延在する潤滑油溝88、89の底部に連通している。主ロッカアーム62には、シャフト挿通孔66からローラ75に向けて貫通する潤滑油路90が形成されている。潤滑油路90のシャフト挿通孔66側の開口端は、シャフト挿通孔66の周方向に延在する潤滑油溝91の底部に連通している。
Each of the
ロッカシャフト61の内部には、それぞれ軸線方向に延在するシャフト内低リフト油路92およびシャフト内高リフト油路93が形成されている。シャフト内低リフト油路92は、シリンダヘッド6内に形成された低リフト用油路24C(図7参照)に接続している。シャフト内高リフト油路93は、シリンダヘッド6内に形成された高リフト用油路24D(図7参照)に接続している。
Inside the
低リフト用油路24Cおよび高リフト用油路24Dは、油圧切換弁26(図1)に接続しており、油圧切換弁26の作動によって供給油路24を流れる作動油の排気側VLC機構20に対する供給状態が切り換えられる。油圧切換弁26は、シリンダヘッド6の外面から内側に延在する円形横断面形状の2つのバルブ装着孔37(図6参照)に挿入されている。油圧切換弁26は、先に説明した油圧制御弁25と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略するが、出力ポートとして、図3の進角用出力ポート45および遅角用出力ポート46の代わりに、低リフトポートおよび高リフトポートを有しており、低リフトポートが低リフト用油路24C(図7)に接続し、高リフトポートが高リフト用油路24D(図7)に接続している。
The low
図5に戻り、シャフト内低リフト油路92およびシャフト内高リフト油路93のそれぞれからは、ロッカシャフト61の外周面に開口する径方向油路が形成されており、これらの径方向油路を介して、シャフト内低リフト油路92が作動油溝86および潤滑油溝88、89、91に連通し、シャフト内高リフト油路93が作動油溝87および潤滑油溝88、89、91に連通している。これにより、シャフト内低リフト油路92から作動油路82にオイルが供給され、シャフト内高リフト油路93から作動油路83にオイルが供給され、シャフト内低リフト油路92およびシャフト内高リフト油路93から各潤滑油路84、85、90にオイルが供給される。
Returning to FIG. 5, radial oil passages that open to the outer peripheral surface of the
右従ロッカアーム63のスリーブ80内には第1切換ピン94が、主ロッカアーム62のスリーブ79内には第2切換ピン95が、左従ロッカアーム64のスリーブ81には第3切換ピン96が、それぞれスリーブ80、79、81の軸線方向に摺動自在に挿入されている。第1切換ピン94には、右従ロッカアーム63のピン孔73の底壁と対向する端部にばね受孔97が形成されている。ばね受孔97の底部とピン孔73の底壁との間には圧縮コイルばね98が介装され、第1切換ピン94は左方(ピン孔73から突出する側)に常時付勢されている。
A
作動油路82、83のいずれにもオイルが供給されていない状態では、図5に示すように、圧縮コイルばね98の付勢力によって第1切換ピン94、第2切換ピン95、第3切換ピン96は左方へと移動し、第3切換ピン96が左従ロッカアーム64のピン孔73の底壁に突き当たった状態となる。この状態では、第1切換ピン94が右従ロッカアーム63内のみに配置され、第2切換ピン95が主ロッカアーム62内のみに配置され、第3切換ピン96が左従ロッカアーム64内のみに配置され、3つのロッカアーム62、63、64の連結が解除された状態となり、各ロッカアーム62、63、64はそれぞれ独立して回動する。また、作動油路82にオイルが供給された状態では、圧縮コイルばね98の付勢力に加えて第1切換ピン94を左方へと押圧する油圧がアシスト力として加わり、図5の状態になる。以下、作動油路82、83のいずれにもオイルが供給されていない状態および作動油路82にオイルが供給された状態を低リフトモードと呼ぶ。
In a state where no oil is supplied to any of the
作動油路83にオイルが供給された場合は、図4に示すように、オイルが第3切換ピン96を右方へと押圧し、圧縮コイルばね98の付勢力に抗して第1切換ピン94、第2切換ピン95、第3切換ピン96が右方へと移動し、第1切換ピン94が右従ロッカアーム63のピン孔72の底壁に突き当たった状態となる。この状態では、第2切換ピン95が右従ロッカアーム63と主ロッカアーム62を跨ぐ位置に配置され、且つ第3切換ピン96が主ロッカアーム62と左従ロッカアーム64とを跨ぐ位置に配置され、3つのロッカアーム62、63、64が互いに連結された状態となり、一体に回動する。以下、作動油路83にオイルが供給された状態を高リフトモードと呼ぶ。
When oil is supplied to the hydraulic oil passage 83, the oil presses the
排気カムシャフト10は、主ロッカアーム62のローラ75を押圧する高リフト用カム99と、従ロッカアーム63、64のローラ76、77を押圧する低リフト用カム100、101とを有している。
The
低リフトモードでは、高リフト用カム99および低リフト用カム100、101が各ロッカアーム62、63、64を押圧し、回動させる。このとき、主ロッカアーム62は、従ロッカアーム63、64と連結されていないため、従ロッカアーム63、64が低リフト用カム100、101によって直接に駆動され、排気バルブ8を開閉する。一方、各ロッカアーム62、63、64が互いに連結された高リフトモードでは、従ロッカアーム63、64が主ロッカアーム62および第2、第3切換ピン95、96を介して高リフト用カム99に間接的に駆動され、排気バルブ8を開閉する。
In the low lift mode, the
前述したように、シャフト内低リフト油路92から作動油路82へは、圧縮コイルばね98による駆動をアシストするものである。したがって、排気側VLC機構20は基本的に、シャフト内高リフト油路93から作動油路83への油圧の導入および遮断を切り換えることで排気バルブ8のリフト量を変更する可変バルブリフト機構である。
As described above, the drive by the
次に、このように構成されたエンジン1の油路構造について図6および図7を参照して説明する。なお、図6は、シリンダブロック2やシリンダヘッド6を透視して、空間である油路を実体的に示した図である。説明の便宜上、方向を示すときは図6中に矢印で示した方向を用いるものとする。図7では、シリンダブロック2とシリンダヘッド6との間に設置されるガスケット102よりも上側の油路がシリンダヘッド6に形成され、ガスケット102よりも下側の油路がシリンダブロック2に形成されたことを意味している。
Next, the oil passage structure of the engine 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a perspective view of the oil passage that is a space through the
図6および図7に示すように、シリンダブロック2内には、クランクシャフト5(図1)と平行に延びるようにメインギャラリ110が形成されている。メインギャラリ110は、シリンダブロック2を鋳造する際に軸方向に2分割された中子によって鋳抜かれることにより形成され、軸方向の両端部で断面積が最も大きく、軸方向の中央部で断面積が最も小さくなるテーパー形状とされている。メインギャラリ110は、最も断面積が小さい中央部においても供給油路24の他の油路に比べて断面積が大きくなる大きさに形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, a
オイルポンプ21から送られたオイルは、シリンダブロック2の一方の側面からシリンダブロック2内に形成された第1ブロック内油路111を通ってオイルフィルタ103に送られる。オイルフィルタ103を通過したオイルは、シリンダブロック2の下面からシリンダヘッド6内に形成された第2ブロック内油路112を通ってオイルクーラ104に送られる。オイルクーラ104を通過したオイルは、シリンダブロック2の後面からシリンダヘッド6内に形成された第3ブロック内油路113を通ってメインギャラリ110に送られる。第3ブロック内油路113のメインギャラリ110に対する接続部、すなわちメインギャラリ110へのオイルの流入口110Aは、メインギャラリ110の左端寄りの位置とされている。
The oil sent from the
メインギャラリ110の下部には、クランクシャフト5(図1)の各ジャーナル5A〜5E(図7参照)に潤滑油を供給するための5つのクランクシャフト潤滑油路114がクランク軸方向に所定の間隔をおいて接続している。ジャーナル5A〜5EをVTCアクチュエータ15、16が設けられた側から順に第1ジャーナル5A〜第5ジャーナル5Eとすると、各クランクシャフト潤滑油路114は、対応する1つのジャーナル5A〜5Eに接続している。クランクシャフト5のピン5F〜5IをVTCアクチュエータ15、16が設けられた側から順に第1ピン5F〜第4ピン5Iとすると、第2ジャーナル5Bに接続するクランクシャフト潤滑油路114は、第1および第2ピン5F、5Gに至るように形成され、第4ジャーナル5Dに接続するクランクシャフト潤滑油路114は、第3および第4ピン5H、5Iに至るように形成されている。
Below the
また、メインギャラリ110の下部には、ピストン3(図1)を冷却すべくピストン3の下面に向けてオイルを噴射するオイルジェット105に接続する4つのオイルジェット油路115がクランク軸方向に所定の間隔をおいて接続している。メインギャラリ110のクランク軸方向中央付近の側部には、吸排気通路に跨るように設けられるターボチャージャ106に潤滑油を供給するターボチャージャ油路116が接続している。さらに、メインギャラリ110の左端には、チェーンテンショナ107にオイルを供給するテンショナ油路117が成形されている。各クランクシャフト潤滑油路114には適宜の大きさのオリフィス114oが形成されており、これにより供給油圧が調整されている。
Also, at the lower part of the
シリンダブロック2およびシリンダヘッド6の右壁には、一端がメインギャラリ110の右端に接続し、他端が両VTCアクチュエータ15、16に接続するVTC油路118が形成されている。一方、シリンダブロック2およびシリンダヘッド6の左壁には、一端がメインギャラリ110の左端に接続し、他端が両VLC機構19、20に接続するVLC油路119が形成されている。VTC油路118およびVLC油路119にも、上流端に適宜の大きさのオリフィス118o、119oが形成されている。
On the right wall of the
VTC油路118は、メインギャラリ110から上方へ延びる1本のVTC共通油路118Aと、VTC共通油路118Aから前後に分岐した2本の吸気VTC用油路118Bおよび排気VTC用油路118Cとを有している。吸気VTC用油路118Bおよび排気VTC用油路118Cは、それぞれ油圧制御弁25を経由した後、前述した進角用油路24Aおよび遅角用油路24Bに分かれる。このようにVTC油路118は、メインギャラリ110から油圧制御弁25を介してVTCアクチュエータ15、16のみに(可変バルブタイミング機構のみに)接続している。
The
VLC油路119は、メインギャラリ110から上方へ延びる1本のVLC共通油路119Aと、VLC共通油路119Aから後方、上方および前方の3方に分岐したVLC用分岐油路119B、吸気カムシャフト潤滑油路119Cおよび排気カムシャフト潤滑油路119Dを有している。吸気および排気カムシャフト9、10を支持するカムジャーナル軸受をVTCアクチュエータ15、16が設けられた側から順に第1〜第5とすると、吸気および排気カムシャフト潤滑油路119C、119Dは、それぞれ第5カムジャーナル軸受の軸受面に至っている。
The
図7に示すように、吸気および排気カムシャフト9、10には、それぞれシャフト内油路9A、10Aが形成されている。吸気および排気カムシャフト潤滑油路119C、119Dの下流端は、図6に示すように第5カムジャーナル軸受の軸受面に半円状に形成された周方向溝とされており、第5カムジャーナル軸受からシャフト内油路9A、10Aに導入された潤滑油が第2〜第4カムジャーナルの軸受面に供給される。一方、第1カムジャーナルの軸受部には、VTCアクチュエータ15、16に作動油を供給する進角用油路24Aおよび遅角用油路24Bの下流端が、第1カムジャーナル軸受の軸受面に円環状に形成された周方向溝とされており、この周方向溝が第1カムジャーナル軸受へ潤滑油を供給する油路を兼ねるため、シャフト内油路9A、10Aからは潤滑油は供給されない。なお、前述した、VTC油路118がVTCアクチュエータ15、16のみに接続するとの表現は、このようにして結果的に他の目的に利用されることは除外した意味で用いている。
As shown in FIG. 7, the intake and
図7に示すように、吸気カムシャフト潤滑油路119Cからは、シリンダヘッド6に取り付けられる負圧ポンプ108(図7)および燃料ポンプ(図7)へそれぞれ潤滑油を供給する負圧ポンプ潤滑油路119Eおよび燃料ポンプ潤滑油路119Fが分岐している。VLC用分岐油路119Bは、2つの油圧切換弁26に接続しており、各油圧切換弁26から前述した低リフト用油路24Cおよび高リフト用油路24Dがそれぞれロッカシャフト61に向けて延びている。
As shown in FIG. 7, from the intake camshaft lubricating
吸気カムシャフト潤滑油路119C、排気カムシャフト潤滑油路119D、負圧ポンプ潤滑油路119Eおよび燃料ポンプ潤滑油路119Fには、それぞれ適宜の大きさのオリフィス119Co、119Do、119Eo、119Foが形成され、供給油圧を調整されている。
The intake camshaft lubricating
このように構成されたエンジン1によれば、エンジンECU30によって次のようなカム位相可変制御が行われる。すなわち、エンジンECU30は、入力インタフェースを介して入力したアクセル開度や吸気量、冷却水温等の各種運転情報の他、吸気側カム角センサ17や排気側カム角センサ18の検出信号に基づいて、両カムシャフト9、10の目標カム位相をそれぞれ設定し、出力インタフェースを介して両VTCアクチュエータ15、16に駆動信号を出力する。また、エンジンECU30は、各種入力情報に基づいて吸排気バルブ7、8の目標リフト量を設定し、出力インタフェースを介して両VLC機構19、20に駆動信号を出力する。
According to the engine 1 configured as described above, the following cam phase variable control is performed by the
前述したように、両VTCアクチュエータ15、16は、進角用油圧室33および遅角用油圧室34の少なくとも一方に常時油圧が加えられており、VLC機構19、20への作動油の供給を切り換えるために油圧切換弁26が作動すると、VTC油路118に圧力変化(圧力波)が生じ、この圧力変化がVTCアクチュエータ15、16の作動に影響を与えることがある。ところが、本実施形態では、VTC油路118がメインギャラリ110の一端側に接続するように形成され、VLC油路119がメインギャラリ110の他端側に接続するように形成されたことにより、比較的大断面のメインギャラリ110で圧力変化が減衰され、圧力変化がVTCアクチュエータ15、16に伝わることが抑制される。特に、メインギャラリ110が長手方向について断面積が変化する形状を呈していることから、メインギャラリ110において圧力変化が効果的に減衰される。
As described above, the hydraulic pressure is constantly applied to at least one of the advance
また、吸気および排気カムシャフト9、10のジャーナル軸受に至る吸気および排気カムシャフト潤滑油路119C、119DがVLC油路119から分岐しているため、油圧切換弁26で発生した圧力変化が、吸気および排気カムシャフト潤滑油路119C、119Dに伝達し、メインギャラリ110に伝達しにくくなるため、VTCアクチュエータ15、16により一層伝わりにくくなる。
Further, since the intake and exhaust camshaft lubricating
さらに、VLC油路119における吸気および排気カムシャフト潤滑油路119C、119Dへの分岐部よりもメインギャラリ110側であるその上流端にオリフィス119oが形成されているため、オリフィス119oよりも下流側で発生した圧力変化はVLC油路119から抜けにくくなり、メインギャラリ110により一層伝達しにくくなる。
Further, since the orifice 119o is formed at the upstream end of the
本実施形態ではさらに、オイルジェット105に接続するオイルジェット油路115がメインギャラリ110から延びているため、メインギャラリ110に伝達した圧力変化がオイルジェット105の存在によって減衰されるため、VTCアクチュエータ15、16により一層伝わりにくくなっている。
Further, in the present embodiment, since the oil
また、本実施形態ではVTC油路118がメインギャラリ110からVTCアクチュエータ15、16のみに接続するため、VTC油路118での圧力損失が少なく、VTCアクチュエータ15、16の作動が良好になる。加えて、メインギャラリ110へのオイルの流入口110AがVTC油路118側に設けられているため、機関始動時にVLC機構19、20に比べて早期に作動油を必要とするVTCアクチュエータ15、16に早急に作動油が供給されることから、VTCアクチュエータ15、16の作動が良好になる。
In the present embodiment, since the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、一例として車載用として内燃機関の説明を行ったが、船舶用や発電用などにも広く適用することができる。また、各部材や部位の具体的構成や配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示したの各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。 Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the above-described embodiment, the internal combustion engine has been described as an onboard vehicle as an example. However, the present invention can be widely applied to ships and power generation. In addition, the specific configuration, arrangement, quantity, and the like of each member and part can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. On the other hand, not all the constituent elements shown in the above embodiment are necessarily essential, and can be selected as appropriate.
1 エンジン
2 シリンダブロック(機関本体)
5 クランクシャフト
6 シリンダブロック
7 吸気バルブ
8 排気バルブ
9 吸気カムシャフト
10 排気カムシャフト
15 吸気側VTCアクチュエータ
16 排気側VTCアクチュエータ
19 吸気側VLC機構
20 排気側VLC機構
24 供給油路
25 油圧制御弁
26 油圧切換弁
29 ドレン油路
33 進角用油圧室
34 遅角用油圧室
105 オイルジェット
110 メインギャラリ
110A 流入口
115 オイルジェット油路
118 VTC油路(第1油路)
119 VLC油路(第2油路)
119C 吸気カムシャフト潤滑油路
119Co オリフィス
119D 排気カムシャフト潤滑油路
119Do オリフィス
1
5
119 VLC oil passage (second oil passage)
119C Inlet camshaft lubricating oil
Claims (5)
油圧の導入および遮断を切り換えることで機関弁のリフト量を変更する可変バルブリフト機構と
を備える内燃機関の油路構造であって、
機関本体に設けられたメインギャラリと、
前記メインギャラリの一端側から延びて前記可変バルブタイミング機構に接続する第1油路と、
前記メインギャラリの他端側から延びて前記可変バルブリフト機構に接続し、油圧切換弁が設けられた第2油路と、
前記第2油路から分岐し、前記カムシャフトのジャーナル軸受に至るカムシャフト潤滑油路とを有し、
前記第2油路における前記カムシャフト潤滑油路への分岐部よりも前記メインギャラリ側の位置にオリフィスが形成されたことを特徴とする内燃機関の油路構造。 Provided at one end of the camshaft, advances example on at least one hydraulic corner hydraulic chambers and retarding hydraulic chamber pressure, and the variable valve timing mechanism for changing the relative phase of the camshaft relative to the crankshaft,
An oil passage structure of an internal combustion engine comprising a variable valve lift mechanism that changes a lift amount of an engine valve by switching between introduction and cutoff of hydraulic pressure,
The main gallery provided in the engine body,
A first oil passage extending from one end of the main gallery and connected to the variable valve timing mechanism;
A second oil passage extending from the other end of the main gallery and connected to the variable valve lift mechanism, and having a hydraulic switching valve ;
A camshaft lubricating oil passage that branches off from the second oil passage and reaches a journal bearing of the camshaft ;
An oil passage structure for an internal combustion engine, wherein an orifice is formed at a position closer to the main gallery side than a branch portion to the camshaft lubricating oil passage in the second oil passage .
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