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JP2004308480A - Variable valve system for internal combustion engine - Google Patents

Variable valve system for internal combustion engine Download PDF

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JP2004308480A
JP2004308480A JP2003100409A JP2003100409A JP2004308480A JP 2004308480 A JP2004308480 A JP 2004308480A JP 2003100409 A JP2003100409 A JP 2003100409A JP 2003100409 A JP2003100409 A JP 2003100409A JP 2004308480 A JP2004308480 A JP 2004308480A
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Japan
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internal combustion
combustion engine
valve
variable valve
valves
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JP2003100409A
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Manabu Tateno
学 立野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique enabling transmission such that a transmission state from a camshaft to part of a plurality of valves varies with that to the other valves, in an internal combustion engine having a variable valve system. <P>SOLUTION: This variable valve system for the internal combustion engine can vary opening and closing characteristics of specified valves out of at least one of a plurality of intake valves and a plurality of exhaust valves of the internal combustion engine. This variable valve system is a mechanical transmission mechanism having an input part and an output part swingably supported by a shaft that is different from the camshaft, and is provided with a drive transmission mechanism capable of transmitting drive by a rotating cam to the specified valves at predetermined transmission ratios, a first transmission adjusting mechanism capable of uniformly changing the predetermined transmission ratios regarding all of the specified valves, and a second transmission adjusting mechanism capable of changing the predetermined transmission ratios regarding only part of the specified valves. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を可変とする内燃機関の可変動弁機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の運転状態に応じて吸排気バルブの開閉特性(以下、バルブ開閉特性という。)を変化させる技術が知られている。このような技術として、特許文献1には、カムシャフトとは異なる軸にて揺動可能に支持され、回転カムによる駆動を可変の伝達状態でバルブを駆動する伝達機構に関する技術が開示されている。この技術は、カムとバルブの間の伝達機構をカムシャフトとは異なる軸にて揺動可能な機構とすることで、リンク機構を短く簡素なものとしている。この結果、伝達機構の高い信頼性が実現されている。
【0003】
特許文献2には、複数の気筒のうちの一部の気筒についてカムとバルブの間の伝達を非係合状態とする技術が開示されている。この技術では、複数の気筒のうちの一部の気筒における吸気弁および排気弁を停止することによって、アイドル運転状態におけるポンピングロスの低減やエンジンの始動運転の円滑化が実現されている。
【0004】
吸排気バルブの開閉特性の変更やアイドル運転状態におけるポンピングロスの低減といった目的のために、特許文献1、2に示される技術を単純に組み合わせることも理論的には可能である。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−263015号
【特許文献2】
特開2001−152821号
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、単純に組み合わせたのでは、機構が複雑になるという問題があった。また、カムとバルブの間の伝達を非係合状態とする技術は、非係合状態から係合状態に復帰させる際の信頼性の低下やトルクショックといった固有の問題を有していた。さらに、吸排気バルブの開閉特性の変更やポンピングロスの低減といった目的だけでなく、一般的に内燃機関の制御性能の向上を図るために、カムシャフトから各バルブへの伝達状態を一律とするのではなく多様とする技術が望まれていた。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、可変動弁機構を有する内燃機関において、カムシャフトから複数のバルブのうちの一部のバルブへの伝達状態を、他のバルブへの伝達状態と異なるように伝達可能な技術を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の複数の吸気バルブと複数の排気バルブうちの少なくとも一方の特定バルブの開閉特性を可変とすることが可能な内燃機関の可変動弁機構であって、
内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトと、
前記カムシャフトに設けられた回転カムと、
前記カムシャフトの軸とは異なる軸で揺動可能に支持された入力部と出力部とを有する機械的な伝達機構であって、前記回転カムによる駆動を所定の伝達比で前記特定バルブに伝達することが可能な駆動伝達機構と、
前記特定バルブのすべてについて、前記所定の伝達比を一律に変更可能である第1の伝達調整機構と、
前記特定バルブのうちの一部のみについて、前記所定の伝達比を変更可能である第2の伝達調整機構と、
を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明の可変動弁機構では、複数の吸気バルブと排気バルブうちの少なくとも一方の特定バルブのうちの一部のみについて伝達比を変更することができるので、特定バルブのうちの一部のみの開閉特性を他の特定バルブの開閉特性と異なるように制御することができる。この結果、バルブの開閉特性の多様化による自由度の高い内燃機関の制御が実現可能となる。
【0010】
上記可変動弁機構において、前記第1の伝達調整機構は、
角度の異なる2種のスプラインを有し前記駆動伝達機構の軸方向に移動可能なスライダギアと、
前記入力部に設けられ、前記スライダギアの一方の種類のスプラインに噛み合うことにより、前記スライダギアの軸方向への移動に応じて前記入力部を前記スライダギアに対して相対的に揺動させる入力ギア部と、
前記出力部に設けられ、前記スライダギアの他方の種類のスプラインに噛み合うことにより、前記スライダギアの軸方向への移動に応じて前記出力部を前記スライダギアに対して相対揺動させる出力ギア部と、
前記スライダギアの軸方向における変位を調整する軸方向変位調整部と、
を備え、
前記第2の伝達調整機構は、前記入力ギア部と前記出力ギア部の軸方向における変位を調整することが可能であるように構成しても良い。
【0011】
こうすれば、簡易で信頼性が高い機構を実現することができる。なお、スライダギアは、必ずしも各気筒毎に装備する必要はなく、一部の気筒に装備するだけでも良い。
【0012】
上記可変動弁機構において、さらに、
前記内燃機関は、複数の気筒を有し、
前記第2の伝達調整機構は、前記複数の気筒のうちの一部について前記所定の伝達比をゼロとして、前記一部の気筒について吸気バルブと排気バルブの双方の駆動を停止することが可能であるように構成しても良い。
【0013】
こうすれば、アイドルその他の低負荷運転状態において一部の気筒を停止する際のポンピングロスの低減を図ることができる。
【0014】
上記可変動弁機構において、前記複数の気筒の各々は、複数の吸気バルブを有しており、
前記第2の伝達調整機構は、前記複数の吸気バルブのうちの一部について前記所定の伝達比をゼロとして、前記一部の吸気バルブの駆動を停止することが可能であるように構成しても良い。こうすれば、複数の吸気弁のうち一部の吸気弁の作動が停止された気筒において燃焼室内に効果的にスワールを作ることができる。
【0015】
上記可変動弁機構において、前記内燃機関は、前記複数の気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型であっても良い。燃焼室内に生成されるスワールは、筒内噴射型のエンジンで顕著な効果を奏することができるからである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.本発明の第1実施例:
B.本発明の第2実施例:
C.変形例:
【0017】
A.本発明の第1実施例:
図1は、本発明の一実施例としての内燃機関としてのガソリンエンジン100の構成を示すブロック図である。ガソリンエンジン100は、吸気管150と、エアクリーナ151と、電動スロットルバルブ111と、インテークマニホールド101と、エキゾーストマニホールド103と、4つの燃焼室102と、4つのインジェクタ141と、内燃機関の制御を行うための油圧系統および制御系統と、を備えている。油圧系統には、リザーバ322と、オイルポンプ319と、油圧回路351と、オイルコントロールバルブ280とが備えられている。
【0018】
制御系統には、電子制御ユニット200(以下ECUと呼ぶ)と、電動スロットルバルブ111の開度を調整する電動スロットルモータ203と、電動スロットルバルブ111の開度を計測する電動スロットル開度センサ201と、バルブのリフト量を一律に調整するバルブリフトアクチュエータ208と、バルブのリフト量を気筒毎に調整するための4つのサブアクチュエータ202と、バルブのリフト量を計測するためのリフトセンサ205と、アクセル開度を検出するアクセルセンサ216と、吸入空気流量を計測するためのエアフローメータ204と、AD変換入力ポート214と、出力ポート215と、吸気温度センサ231と、Oセンサ232と、油圧回路351に作動油を供給するオイルコントロールバルブ280と、が備えられている。オイルコントロールバルブ280は、4つのサブアクチュエータ202a、202b、202c、202dに対して独立して作動油を供給することができる。なお、バルブリフトアクチュエータ208は、特許請求の範囲における「第1の伝達調整機構」に相当し、サブアクチュエータ202は、特許請求の範囲における「第2の伝達調整機構」に相当する。
【0019】
制御系統は以下のように接続されている。電動スロットル開度センサ201、リフトセンサ205、吸気温度センサ231、Oセンサ232、エアフローメータ204、およびアクセルセンサ216は、アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換入力ポート214を介して、ECU200に接続されている。電動スロットルモータ203、バルブリフトアクチュエータ208、およびオイルコントロールバルブ280は、デジタル信号を駆動電力に変換する出力ポート215を介して、ECU200に接続されている。
【0020】
ガソリンエンジン100は以下のように作動する。ガソリンエンジン100は、吸気管150から空気を吸入する。吸入された空気は、エアクリーナ151で清浄化され、電動スロットルバルブ111を経て、インテークマニホールド101に送られる。インテークマニホールド101において、清浄化された空気に、4つのインジェクタ141がガソリンを噴霧して混合気が作られる。この混合気は、後述する吸気バルブから各燃焼室102a、102b、102c、102dに吸入される。
【0021】
各燃焼室102a、102b、102c、102d内では、後述する点火プラグが混合気に点火して燃焼させる。燃焼ガスは、後述する排気バルブとエキゾーストマニホールド103とを経由して外部に排出される。
【0022】
ガソリンエンジン100は、ECU200によって制御される。ECU200は、内部にCPU、RAM、ROMを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。ECU200は、前述の種々のセンサからの信号が供給されている。ECU200の図示しないメモリには、後述する吸気バルブの作用角や各燃焼室への混合気の流入量を設定するためのマップ(図示せず)が記憶されている。ECU200は、このマップを用いて、電動スロットルモータ203やバルブリフトアクチュエータ208、サブアクチュエータ202といった要素を調整し、これにより燃焼室への混合気の流入量を調整する。
【0023】
図2は、ガソリンエンジン100の縦断面図である。この図は、図1におけるS1−S1断面を示している。エンジン100は、シリンダブロック174と、シリンダブロック174の凹部の内側を往復動するピストン176aと、吸気バルブ112aと、排気バルブ116aと、吸気カムシャフト245と、排気カムシャフト246と、吸気側ロッカーアーム247と、排気側ロッカーアーム248と、点火プラグ110と、駆動伝達機構220とを備えている。
【0024】
駆動伝達機構220は、吸気カムシャフト245の軸とは異なる軸270cを中心として揺動可能に支持されている。駆動伝達機構220の入力カム225は、回転可能なローラ222fを介して吸気カムシャフト245に装着されたカム245aからの機械的駆動力を入力する。駆動伝達機構220の出力カム226は、カム245aから入力した機械的駆動力を、吸気側ロッカーアーム247を介して吸気バルブ112aに出力する。一方、排気バルブ116aは、排気側ロッカーアーム248を介して、排気カムシャフト246に装着されたカム246aによって駆動される。
【0025】
図3は、本発明の実施例における駆動伝達機構220の斜視図である。駆動伝達機構220は、駆動伝達機構220の中央部に設けられた入力カム225に入力された機械的駆動力を、駆動伝達機構220の両端に設けられた2つの出力カム224、226に後述する位相差で伝達することができる。駆動伝達機構220は、さらに、これらのカムを支持するための支持パイプ227と、後述する位相差を調整するためのコントロールシャフト228とを備えている。コントロールシャフト228は、バルブリフトアクチュエータ208によって軸方向に動作させることができる。なお、本実施例では、バルブリフトアクチュエータ208によってバルブの開閉特性が変更可能な吸気バルブが特許請求の範囲における「特定バルブ」に相当する。
【0026】
図4は、駆動伝達機構220の内部構造を示す説明図である。この図は、入力カム225と2つの出力カム224、226を軸位置にて水平に切断して上側半分を取り除いて内部を示したものである。図5は、駆動伝達機構220を分解して各構成部品を示した説明図である。駆動伝達機構220は、スライダギヤ230と、入力カム225と、2つの出力カム224、226と、支持パイプ227と、支持パイプ227に挿入され、軸270cの方向にスライド可能なコントロールシャフト228とを備えている。
【0027】
駆動伝達機構220は、以下のようにして組み立てることができる。
(1)スライダギヤ230(図5(a))に空けられた貫通孔230jに、支持パイプ227を挿入する。
(2)支持パイプ227(図5(c))に軸方向に空けられた貫通孔に、コントロールシャフト228を挿入する。
(3)コントロールシャフト228に、2つの長孔227h、230hとを貫通するようにして係止ピン228aを固定する。これにより、駆動伝達機構220の内部構造(図4)から3つのカム224、225、226を除いた状態が実現される。
(4)入力カム225(図5(b))を、入力カム225のヘリカルスプライン225aがスライダギヤ230のヘリカルスプライン230bと噛み合うように装着する。
(5)2つの出力カム224、226を、各ヘリカルスプライン224a、226aが、2つのヘリカルスプライン230a、230cとそれぞれ噛み合うように装着する。このようにして、図4に示される駆動伝達機構220の内部構造のすべてが実現される。
【0028】
スライダギヤ230は、入力カム225のヘリカルスプライン225aと噛み合うヘリカルスプライン230bと、2つの出力カムのヘリカルスプライン224a、226aとそれぞれ噛み合う2つのヘリカルスプライン230a、230cとを備えている。入力カム225のヘリカルスプライン225aと噛み合うヘリカルスプライン230bは、出力カムのヘリカルスプライン224a、226aとそれぞれ噛み合う2つのヘリカルスプライン230a、230cと逆向きに捻れている。
【0029】
3つのカム224、225、226は、軸270cのB方向の後述する壁に底付きするように図示しないコイルスプリングで付勢されている。この付勢力は、スライダギヤ230と3つのカム224、225、226との間の摺動摩擦力によって不用意に変位しない程度に十分なものとされている。また、コントロールシャフト228は、初期位置として軸270cのB方向に底付きするように図示しないコイルスプリングで付勢されている。
【0030】
このような構成において、スライダギヤ230は、コントロールシャフト228の軸方向の移動に応じて以下のように動作可能である。
(1)バルブリフトアクチュエータ208(図1)がコントロールシャフト228を軸270cのA方向に移動させると、係止ピン228aに押されてスライダギヤ230も軸270cのA方向に移動する。
(2)スライダギヤ230は、一定の範囲で周方向に回転可能である。すなわち、スライダギヤ230は、係止ピン228aが長孔230h内に存在する範囲で支持パイプ227に対して回転可能である。
一方、支持パイプ227は、エンジン100に対して固定されており、入力カム225と出力カム224、226は、後述するように軸270cの方向の移動が制限されている。
【0031】
スライダギヤ230が軸方向に移動すると、入力カム225と出力カム224、226の間の位相差P(図6)が変動する。入力カム225に形成されたヘリカルスプライン225aと、出力カム224、226に形成されたヘリカルスプライン224a、226aの方向が前述のように逆に捻れているからである。たとえば、図4に示されるようにスライダギヤ230がA方向に動かされると、入力カム225はL方向に回転し、2つの出力カム224、226はR方向に回転する。この結果、位相差Pが小さくなることになる。
【0032】
入力カム225と出力カム224、226の間の位相差Pが小さくなると、図2から分かるように、吸気カムシャフト245から入力カム225に入力される機械的駆動力と、出力カム224、226から吸気側ロッカーアーム247に出力される機械的駆動力の比(伝達比)が小さくなる。伝達比が小さくなるのは、位相差Pの変動に応じて吸気側ロッカーアーム247と、出力カム224、226の間のクリアランスが大きくなるからである。このような機械的駆動力の比は、特許請求の範囲における「所定の伝達比」に相当する。
【0033】
図2から分かるように、位相差Pが大きくなると伝達比が大きくなってバルブリフト量も大きくなり、逆に、位相差Pが小さくなると伝達比が小さくなってバルブリフト量も小さくなる。一方、4つの駆動伝達機構220a、220b、220c、220dは、すべて同一の構造を有している。この結果、コントロールシャフト228の軸270cの方向に移動させると位相差Pが変動し、これにより全ての吸気バルブについて一律にバルブリフト量が変動することが分かる。このように、ガソリンエンジン100では、コントロールシャフト228の操作によって全ての気筒の吸気バルブの特性を一律に調整可能であるように構成されている。
【0034】
図7は、本発明の実施例におけるシリンダヘッド108上におけるカムシャフト245とサブアクチュエータ202とを示す説明図である。この図は、図1と同一の方向からガソリンエンジン100を見た図であり、4つの駆動伝達機構220a、220b、220c、220dがシリンダヘッド108上に装備された状態が示されている。駆動伝達機構220aは、2つの立壁部251a、252aによって支持パイプ227の軸270cの方向に拘束されており、また、駆動伝達機構220b、220c、220dは、それぞれ2つの立壁部251b、251b、2つの立壁部251c、251c、2つの立壁部251d、251dによって支持パイプ227の軸270cの方向に拘束されている。
【0035】
4つの駆動伝達機構220a、220b、220c、220dには、それぞれ4つのサブアクチュエータ202a、202b、202c、202dが接続されている。4つのサブアクチュエータ202には、前述のようにそれぞれが独立してオイルコントロールバルブ280から作動油が供給されている。ECU200は、出力ポート215を介してオイルコントロールバルブ280を制御し、4つのサブアクチュエータ202の各々の作動を独立して調整することができる。一方、ECU200は、たとえば電動スロットルバルブ111を通過した空気量に応じて吸入空気の量を各気筒毎に推定することができる。
【0036】
ECU200は、4つのサブアクチュエータ202の各々をたとえば以下のように調整する。
(1)ECU200は、AD変換入力ポート214を介して、エアフローメータ204から電動スロットルバルブ111を通過した吸入空気量を表す情報を受け取る。
(2)ECU200は、電動スロットルバルブ111を通過した空気が各筒内に流入するまでの吸入空気の挙動を模擬した吸気系モデルに基づいて、吸入すべき空気量から各気筒に最適なバルブリフト量を算出する。この算出は、たとえば特開2002−130042に開示された方法を用いて行うことが可能である。
(3)ECU200は、オイルコントロールバルブ280を制御して4つのサブアクチュエータ202a、202b、202c、202dを調整し、各燃焼室毎の最適なバルブリフト量に各吸気弁のバルブリフト量を近づける。
このようにして、ガソリンエンジン100は、各気筒毎に最適なバルブリフト制御を行うことができる。
【0037】
図8は、サブアクチュエータ202によるバルブリフト制御の様子を示す説明図である。この図は、図7におけるS2−S2断面を示している。図8(a)と図8(b)は、それぞれサブアクチュエータ202aに油圧がかけられていない状態と、油圧がかけられている状態とを示している。
【0038】
駆動伝達機構220aは、2つの立壁部251a、252aに対して以下のように取り付けられている。駆動伝達機構220aの一方には、アタッチメント256aが装着されている。アタッチメント256aは、立壁部251aの凹部に接地されたスプリング258aによって図の右側に付勢されている。駆動伝達機構220aの他方には、アタッチメント255aを介してピストン212aが装着されている。ピストン212aには、オイルポンプ319からの油圧をかけることが可能である。このように、ピストン212aと、スプリング258aと、立壁部シリンダ251hと、スプリング258aとが、サブアクチュエータ202aとして機能している。
【0039】
サブアクチュエータ202aは、駆動伝達機構220aのうちの入力カム225と、2つの出力カム224、226とを、スライダギヤ230に対して移動させることによって入力カム225と出力カム224、226の間の位相差P(図6)を変動させることができる。具体的には以下のように動作可能である。
(1)ピストン212aに油圧をかけると、入力カム225と、2つの出力カム224、226が一体となって左側に移動して、図8(b)に示されるような状態となる。
(2)入力カム225その他のカムが移動すると、入力カム225に形成されたヘリカルスプライン224aと、出力カム224、226に形成されたヘリカルスプライン224a、226aの方向が逆になっているため、入力カム225と出力カム224、226の間の位相差P(図6)が変動する。
【0040】
このように、前述のバルブリフトアクチュエータ208がコントロールシャフト228を介してスライダギヤ230側を移動させることによって位相差Pを全気筒について一律に調整可能であるのに対して、各燃焼室毎に装備されたサブアクチュエータ202aは、3つのカム224、225、336を移動させることによって位相差Pを各気筒毎に調整可能であることが分かる。
【0041】
このように、第1実施例のガソリンエンジン100は、各燃焼室毎に独立して調整可能なサブアクチュエータを備えているので、各気筒毎に最適なバルブリフト制御を行うことができる。
【0042】
B.本発明の第2実施例:
図9は、本発明の第2実施例における駆動伝達機構290aを示す説明図である。駆動伝達機構290aは、駆動伝達機構220aが有する出力カム226とスプリング258aとの代わりに出力カム296aとスプリング298aとが備えられている点で駆動伝達機構220aと相違する。ただし、他の部分においては共通する。このように構成された駆動伝達機構290aは、出力カム296aの開閉特性のみを独立して調整するように構成することもできる。
【0043】
このように、各気筒が複数の吸気バルブを有している場合には、複数の吸気バルブのうちの一部の駆動を停止するように構成することも可能である。このような構成は、燃焼室内部に効果的にスワールを生成することができるという利点を有する。このようなスワールの生成は、特に気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型の内燃機関において特に顕著な効果を奏する。
【0044】
C.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0045】
C−1.上記実施例では、バルブリフトアクチュエータとサブアクチュエータには、油圧アクチュエータが用いられているが、たとえば電動アクチュエータを用いるようにしても良い。
【0046】
C−2.上記実施例では、吸気バルブのみに対して各燃焼室毎に独立して調整可能なサブアクチュエータが備えられているが、排気バルブのみに対してサブアクチュエータを備えるようにしても良いし、吸気バルブと排気バルブの双方に対してサブアクチュエータを備えるようにしても良い。なお、この場合には、吸気バルブと排気バルブの双方が特許請求の範囲における「特定バルブ」に相当する。
【0047】
また、吸気バルブと排気バルブの双方に対してサブアクチュエータを備える場合には、一部の気筒について吸気バルブと排気バルブの双方を停止するような制御モードを有するようにすることが好ましい。こうすれば、アイドルその他の低出力運転状態において一部の気筒を停止する際のポンピングロスの低減を図ることができる。なお、サブアクチュエータは、必ずしも各気筒毎に装備する必要はなく、一部の気筒に装備するだけでも良い。
【0048】
図10は、上記実施例におけるサブアクチュエータをポンピングロスの低減を図るための弁停止アクチュエータとして利用するときの、カムとスライダギヤの相対位置とバルブリフト量の間の関係を示す説明図である。この場合には、図8(a)の状態が相対位置A1に相当し、図8(a)の状態が相対位置0に相当する。図8においてA2の相対位置に相当するのは、係止ピン228aが支持パイプ227が有する長孔227hの左側に底付きした状態となる。ここで、サブアクチュエータが底付きする前に相対位置A0でバルブリフト量が「0」となるようにしているのは、確実に弁を停止できるようにするためである。
【0049】
なお、弁停止の制御モードを有する場合、バルブリフトアクチュエータやサブアクチュエータには、電流値や油圧の保持デューティーといった負荷を検知する機能を持たせることが好ましい。こうすれば、弁の停止によって弁ばねの駆動負荷が減るので、弁の停止をECU200に確実にフィードバックできるからである。
【0050】
C−3.上記実施例では、駆動伝達機構は、スライダギアを用いて構成されているが、たとえば円筒溝カムを用いて構成されていても良い。一般に、本発明で使用される駆動伝達機構は、カムシャフトの軸とは異なる軸で揺動可能に支持された入力部と出力部とを有する機械的な伝達機構であって、回転カムによる駆動を所定の伝達比で複数の吸気バルブと排気バルブに伝達するように構成されたものであれば良い。ただし、スライダギアを用いて構成された駆動伝達機構は、簡易で信頼性が高いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての内燃機関としてのガソリンエンジン100の構成を示すブロック図。
【図2】ガソリンエンジン100の縦断面図。
【図3】本発明の実施例における駆動伝達機構220の斜視図。
【図4】駆動伝達機構220の内部構造を示す説明図。
【図5】駆動伝達機構220を分解して各構成部品を示した説明図。
【図6】入力カム225と出力カム224、226の間の位相差Pを示す説明図。
【図7】本発明の実施例におけるシリンダヘッド108上におけるカムシャフトとサブアクチュエータとを示す説明図。
【図8】サブアクチュエータ202によるバルブリフト制御の様子を示す説明図。
【図9】本発明の第2実施例における駆動伝達機構290aを示す説明図。
【図10】カムとスライダギヤの相対位置とバルブリフト量の間の関係を示す説明図。
【符号の説明】
100…ガソリンエンジン
101…インテークマニホールド
102…燃焼室
103…エキゾーストマニホールド
108…シリンダヘッド
110…点火プラグ
111…電動スロットルバルブ
112a…吸気バルブ
116a…排気バルブ
141…インジェクタ
150…吸気管
151…エアクリーナ
174…シリンダブロック
176a…ピストン
200…ECU
200…電子制御ユニット
201…電動スロットル開度センサ
202…サブアクチュエータ
203…電動スロットルモータ
205…リフトセンサ
208…バルブリフトアクチュエータ
212a…ピストン
214…AD変換入力ポート
215…出力ポート
216…アクセルセンサ
220…駆動伝達機構
222f…ローラ
224…出力カム
224a、225a、226a…ヘリカルスプライン
225、226…入力カム
227…支持パイプ
227h…長孔
228…コントロールシャフト
228a…係止ピン
230…スライダギヤ
230a、230b…ヘリカルスプライン
230h…長孔
230j…貫通孔
231…吸気温度センサ
237a…燃焼室センサ
245…吸気カムシャフト
246…排気カムシャフト
247…吸気側ロッカーアーム
248…排気側ロッカーアーム
251a、251b、251c、251d…立壁部
251h…立壁部シリンダ
255a、256a…アタッチメント
258a…スプリング
270c…軸
280…オイルコントロールバルブ
290a…駆動伝達機構
298a…スプリング
319…オイルポンプ
322…リザーバ
351…油圧回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve mechanism for an internal combustion engine that changes valve characteristics of an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There is known a technique for changing the opening / closing characteristics of an intake / exhaust valve (hereinafter, referred to as valve opening / closing characteristics) in accordance with the operation state of an internal combustion engine. As such a technique, Patent Literature 1 discloses a technique related to a transmission mechanism that is swingably supported on a shaft different from a camshaft and that drives a valve in a variable transmission state by driving a rotary cam. . In this technique, the link mechanism is short and simple by making the transmission mechanism between the cam and the valve a mechanism that can swing about an axis different from the camshaft. As a result, high reliability of the transmission mechanism is realized.
[0003]
Patent Literature 2 discloses a technique in which transmission between a cam and a valve is disengaged for some of a plurality of cylinders. In this technique, a pumping loss in an idling operation state and a smooth start-up operation of an engine are realized by stopping an intake valve and an exhaust valve in a part of the plurality of cylinders.
[0004]
It is theoretically possible to simply combine the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 for the purpose of changing the opening / closing characteristics of the intake / exhaust valves and reducing the pumping loss in the idle operation state.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-263015 A
[Patent Document 2]
JP 2001-152821 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, a simple combination has a problem that the mechanism becomes complicated. In addition, the technique of setting the transmission between the cam and the valve to the disengaged state has inherent problems such as a decrease in reliability when returning from the disengaged state to the engaged state and a torque shock. Furthermore, in order to improve the control performance of the internal combustion engine as well as to change the opening and closing characteristics of the intake and exhaust valves and reduce pumping loss, the transmission state from the camshaft to each valve must be uniform. Rather, a variety of technologies were desired.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and in an internal combustion engine having a variable valve operating mechanism, a state of transmission from a camshaft to some of a plurality of valves is transmitted to other valves. It is an object of the present invention to provide a technique capable of transmitting a state different from the state of transmission.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a variable valve mechanism for an internal combustion engine capable of changing the opening / closing characteristics of at least one of a plurality of intake valves and a plurality of exhaust valves of the internal combustion engine. So,
A camshaft rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine,
A rotating cam provided on the camshaft;
A mechanical transmission mechanism having an input portion and an output portion swingably supported on an axis different from the axis of the camshaft, wherein the drive by the rotary cam is transmitted to the specific valve at a predetermined transmission ratio. A drive transmission mechanism capable of
A first transmission adjustment mechanism capable of uniformly changing the predetermined transmission ratio for all of the specific valves;
A second transmission adjustment mechanism capable of changing the predetermined transmission ratio for only a part of the specific valve;
It is characterized by having.
[0009]
In the variable valve mechanism according to the present invention, the transmission ratio can be changed for only a part of at least one of the plurality of intake valves and the exhaust valve. The characteristics can be controlled so as to be different from the opening / closing characteristics of other specific valves. As a result, control of the internal combustion engine with a high degree of freedom by diversifying the opening and closing characteristics of the valve can be realized.
[0010]
In the above variable valve mechanism, the first transmission adjustment mechanism may include:
A slider gear having two types of splines having different angles and movable in the axial direction of the drive transmission mechanism;
An input that is provided on the input unit and engages with one type of spline of the slider gear to swing the input unit relative to the slider gear in accordance with the axial movement of the slider gear. Gear section,
An output gear unit that is provided at the output unit and engages with the other type of spline of the slider gear to relatively swing the output unit relative to the slider gear in accordance with the axial movement of the slider gear; When,
An axial displacement adjustment unit that adjusts the displacement of the slider gear in the axial direction,
With
The second transmission adjustment mechanism may be configured to be capable of adjusting the displacement of the input gear section and the output gear section in the axial direction.
[0011]
This makes it possible to realize a simple and highly reliable mechanism. The slider gear does not necessarily need to be provided for each cylinder, but may be provided only for some cylinders.
[0012]
In the above variable valve mechanism,
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The second transmission adjustment mechanism can set the predetermined transmission ratio to zero for a part of the plurality of cylinders and stop driving both the intake valve and the exhaust valve for the part of the cylinders. It may be configured as such.
[0013]
In this way, it is possible to reduce the pumping loss when stopping some of the cylinders in the idle or other low-load operation state.
[0014]
In the variable valve mechanism, each of the plurality of cylinders has a plurality of intake valves,
The second transmission adjustment mechanism is configured such that the predetermined transmission ratio can be set to zero for a part of the plurality of intake valves and the driving of the part of the intake valves can be stopped. Is also good. In this way, swirl can be effectively created in the combustion chamber in a cylinder in which the operation of some of the plurality of intake valves has been stopped.
[0015]
In the variable valve mechanism, the internal combustion engine may be a direct injection type that directly injects fuel into the plurality of cylinders. This is because swirl generated in the combustion chamber can exert a remarkable effect in a direct injection type engine.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment of the present invention:
B. Second embodiment of the present invention:
C. Modification:
[0017]
A. First embodiment of the present invention:
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gasoline engine 100 as an internal combustion engine as one embodiment of the present invention. The gasoline engine 100 controls the intake pipe 150, the air cleaner 151, the electric throttle valve 111, the intake manifold 101, the exhaust manifold 103, the four combustion chambers 102, the four injectors 141, and the internal combustion engine. Hydraulic system and control system. The hydraulic system includes a reservoir 322, an oil pump 319, a hydraulic circuit 351 and an oil control valve 280.
[0018]
The control system includes an electronic control unit 200 (hereinafter referred to as an ECU), an electric throttle motor 203 for adjusting the opening of the electric throttle valve 111, and an electric throttle opening sensor 201 for measuring the opening of the electric throttle valve 111. A valve lift actuator 208 for uniformly adjusting the valve lift, four sub-actuators 202 for adjusting the valve lift for each cylinder, a lift sensor 205 for measuring the valve lift, and an accelerator An accelerator sensor 216 for detecting an opening degree, an air flow meter 204 for measuring an intake air flow rate, an AD conversion input port 214, an output port 215, an intake air temperature sensor 231, 2 A sensor 232 and an oil control valve 280 for supplying hydraulic oil to the hydraulic circuit 351 are provided. The oil control valve 280 can independently supply hydraulic oil to the four sub-actuators 202a, 202b, 202c, 202d. The valve lift actuator 208 corresponds to a “first transmission adjustment mechanism” in the claims, and the sub-actuator 202 corresponds to a “second transmission adjustment mechanism” in the claims.
[0019]
The control system is connected as follows. Electric throttle opening sensor 201, lift sensor 205, intake air temperature sensor 231, O 2 The sensor 232, the air flow meter 204, and the accelerator sensor 216 are connected to the ECU 200 via an AD conversion input port 214 that converts an analog signal into a digital signal. The electric throttle motor 203, the valve lift actuator 208, and the oil control valve 280 are connected to the ECU 200 via an output port 215 that converts a digital signal into drive power.
[0020]
Gasoline engine 100 operates as follows. Gasoline engine 100 draws air from intake pipe 150. The sucked air is purified by the air cleaner 151 and sent to the intake manifold 101 via the electric throttle valve 111. In the intake manifold 101, the four injectors 141 spray gasoline on the purified air to form a mixture. This air-fuel mixture is sucked into each combustion chamber 102a, 102b, 102c, 102d from an intake valve described later.
[0021]
In each of the combustion chambers 102a, 102b, 102c, 102d, an ignition plug described later ignites and burns the air-fuel mixture. The combustion gas is discharged outside via an exhaust valve and an exhaust manifold 103 described later.
[0022]
The gasoline engine 100 is controlled by the ECU 200. The ECU 200 is configured as a microcomputer including a CPU, a RAM, and a ROM inside. The ECU 200 is supplied with signals from the various sensors described above. In a memory (not shown) of the ECU 200, a map (not shown) for setting a working angle of an intake valve and an amount of air-fuel mixture flowing into each combustion chamber, which will be described later, is stored. Using this map, the ECU 200 adjusts elements such as the electric throttle motor 203, the valve lift actuator 208, and the sub-actuator 202, thereby adjusting the amount of air-fuel mixture flowing into the combustion chamber.
[0023]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the gasoline engine 100. This figure shows a section taken along line S1-S1 in FIG. The engine 100 includes a cylinder block 174, a piston 176a reciprocating inside a recess of the cylinder block 174, an intake valve 112a, an exhaust valve 116a, an intake camshaft 245, an exhaust camshaft 246, and an intake side rocker arm. 247, an exhaust-side rocker arm 248, a spark plug 110, and a drive transmission mechanism 220.
[0024]
The drive transmission mechanism 220 is swingably supported about a shaft 270 c different from the shaft of the intake camshaft 245. The input cam 225 of the drive transmission mechanism 220 inputs mechanical driving force from a cam 245a mounted on the intake camshaft 245 via a rotatable roller 222f. The output cam 226 of the drive transmission mechanism 220 outputs the mechanical driving force input from the cam 245a to the intake valve 112a via the intake rocker arm 247. On the other hand, the exhaust valve 116a is driven by a cam 246a mounted on an exhaust camshaft 246 via an exhaust-side rocker arm 248.
[0025]
FIG. 3 is a perspective view of the drive transmission mechanism 220 according to the embodiment of the present invention. The drive transmission mechanism 220 transmits the mechanical drive force input to the input cam 225 provided at the center of the drive transmission mechanism 220 to two output cams 224 and 226 provided at both ends of the drive transmission mechanism 220, which will be described later. It can be transmitted with a phase difference. The drive transmission mechanism 220 further includes a support pipe 227 for supporting these cams, and a control shaft 228 for adjusting a phase difference described later. The control shaft 228 can be moved axially by the valve lift actuator 208. In the present embodiment, an intake valve whose opening / closing characteristics can be changed by the valve lift actuator 208 corresponds to a “specific valve” in the claims.
[0026]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the internal structure of the drive transmission mechanism 220. In this figure, the input cam 225 and the two output cams 224, 226 are cut horizontally at the axial position, and the upper half is removed to show the inside. FIG. 5 is an explanatory view showing each component by disassembling the drive transmission mechanism 220. The drive transmission mechanism 220 includes a slider gear 230, an input cam 225, two output cams 224 and 226, a support pipe 227, and a control shaft 228 inserted into the support pipe 227 and slidable in the direction of a shaft 270c. ing.
[0027]
The drive transmission mechanism 220 can be assembled as follows.
(1) The support pipe 227 is inserted into the through hole 230j formed in the slider gear 230 (FIG. 5A).
(2) The control shaft 228 is inserted into a through hole formed in the support pipe 227 (FIG. 5C) in the axial direction.
(3) The locking pin 228a is fixed to the control shaft 228 so as to pass through the two long holes 227h and 230h. Thus, a state in which the three cams 224, 225, and 226 are removed from the internal structure of the drive transmission mechanism 220 (FIG. 4) is realized.
(4) The input cam 225 (FIG. 5B) is mounted so that the helical spline 225a of the input cam 225 meshes with the helical spline 230b of the slider gear 230.
(5) The two output cams 224, 226 are mounted so that the helical splines 224a, 226a mesh with the two helical splines 230a, 230c, respectively. In this manner, all of the internal structure of the drive transmission mechanism 220 shown in FIG. 4 is realized.
[0028]
The slider gear 230 includes a helical spline 230b that meshes with the helical spline 225a of the input cam 225, and two helical splines 230a and 230c that mesh with helical splines 224a and 226a of the two output cams. The helical spline 230b meshing with the helical spline 225a of the input cam 225 is twisted in the opposite direction to the two helical splines 230a and 230c meshing with the helical splines 224a and 226a of the output cam.
[0029]
The three cams 224, 225, and 226 are urged by a coil spring (not shown) so that the three cams 224, 225, and 226 are bottomed on a wall described below of the shaft 270c in the B direction. This urging force is sufficient to prevent the slider gear 230 from being inadvertently displaced by the sliding friction force between the three cams 224, 225, and 226. Further, the control shaft 228 is urged by a coil spring (not shown) so as to bottom out in the direction B of the shaft 270c as an initial position.
[0030]
In such a configuration, the slider gear 230 can operate as follows in accordance with the axial movement of the control shaft 228.
(1) When the valve lift actuator 208 (FIG. 1) moves the control shaft 228 in the direction A of the shaft 270c, the slider gear 230 is pushed by the locking pin 228a and also moves in the direction A of the shaft 270c.
(2) The slider gear 230 is rotatable in the circumferential direction within a certain range. That is, the slider gear 230 is rotatable with respect to the support pipe 227 within a range where the locking pin 228a exists in the elongated hole 230h.
On the other hand, the support pipe 227 is fixed to the engine 100, and the movement of the input cam 225 and the output cams 224, 226 in the direction of the shaft 270c is restricted as described later.
[0031]
As the slider gear 230 moves in the axial direction, the phase difference P (FIG. 6) between the input cam 225 and the output cams 224, 226 fluctuates. This is because the directions of the helical splines 225a formed on the input cam 225 and the helical splines 224a, 226a formed on the output cams 224, 226 are twisted in the opposite manner as described above. For example, when the slider gear 230 is moved in the direction A as shown in FIG. 4, the input cam 225 rotates in the L direction, and the two output cams 224 and 226 rotate in the R direction. As a result, the phase difference P becomes smaller.
[0032]
When the phase difference P between the input cam 225 and the output cams 224, 226 decreases, as can be seen from FIG. 2, the mechanical driving force input to the input cam 225 from the intake camshaft 245 and the output cams 224, 226 The ratio (transmission ratio) of the mechanical driving force output to the intake side rocker arm 247 decreases. The transmission ratio decreases because the clearance between the intake side rocker arm 247 and the output cams 224 and 226 increases in accordance with the variation of the phase difference P. Such a ratio of the mechanical driving force corresponds to a “predetermined transmission ratio” in the claims.
[0033]
As can be seen from FIG. 2, as the phase difference P increases, the transmission ratio increases and the valve lift also increases. Conversely, as the phase difference P decreases, the transmission ratio decreases and the valve lift decreases. On the other hand, all four drive transmission mechanisms 220a, 220b, 220c, 220d have the same structure. As a result, it can be seen that when the control shaft 228 is moved in the direction of the axis 270c, the phase difference P fluctuates, whereby the valve lift amount fluctuates uniformly for all the intake valves. Thus, the gasoline engine 100 is configured such that the characteristics of the intake valves of all the cylinders can be uniformly adjusted by operating the control shaft 228.
[0034]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the camshaft 245 and the sub-actuator 202 on the cylinder head 108 according to the embodiment of the present invention. This figure is a view of the gasoline engine 100 viewed from the same direction as FIG. 1, and shows a state in which four drive transmission mechanisms 220a, 220b, 220c, 220d are mounted on the cylinder head 108. The drive transmission mechanism 220a is constrained in the direction of the shaft 270c of the support pipe 227 by two upright walls 251a, 252a, and the drive transmission mechanisms 220b, 220c, 220d are respectively provided with two upright walls 251b, 251b, 2b. The two standing wall portions 251c, 251c and the two standing wall portions 251d, 251d are constrained in the direction of the axis 270c of the support pipe 227.
[0035]
Four sub-actuators 202a, 202b, 202c, 202d are connected to the four drive transmission mechanisms 220a, 220b, 220c, 220d, respectively. As described above, the four sub-actuators 202 are independently supplied with hydraulic oil from the oil control valve 280. The ECU 200 controls the oil control valve 280 via the output port 215, and can independently adjust the operation of each of the four sub-actuators 202. On the other hand, ECU 200 can estimate the amount of intake air for each cylinder according to the amount of air that has passed through electric throttle valve 111, for example.
[0036]
The ECU 200 adjusts each of the four sub-actuators 202 as follows, for example.
(1) The ECU 200 receives information indicating the amount of intake air that has passed through the electric throttle valve 111 from the air flow meter 204 via the AD conversion input port 214.
(2) The ECU 200 determines the optimal valve lift for each cylinder based on the amount of air to be taken in based on an intake system model that simulates the behavior of intake air until the air that has passed through the electric throttle valve 111 flows into each cylinder. Calculate the amount. This calculation can be performed using, for example, a method disclosed in JP-A-2002-130042.
(3) The ECU 200 controls the oil control valve 280 to adjust the four sub-actuators 202a, 202b, 202c, and 202d so that the valve lift of each intake valve approaches the optimum valve lift for each combustion chamber.
In this way, the gasoline engine 100 can perform optimal valve lift control for each cylinder.
[0037]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of valve lift control by the sub-actuator 202. This figure shows a section taken along line S2-S2 in FIG. FIGS. 8A and 8B show a state in which hydraulic pressure is not applied to the sub-actuator 202a and a state in which hydraulic pressure is applied to the sub-actuator 202a, respectively.
[0038]
The drive transmission mechanism 220a is attached to the two upright walls 251a and 252a as follows. An attachment 256a is mounted on one of the drive transmission mechanisms 220a. The attachment 256a is urged rightward in the figure by a spring 258a that is grounded in the recess of the upright wall 251a. A piston 212a is mounted on the other side of the drive transmission mechanism 220a via an attachment 255a. The hydraulic pressure from the oil pump 319 can be applied to the piston 212a. As described above, the piston 212a, the spring 258a, the upright wall cylinder 251h, and the spring 258a function as the sub-actuator 202a.
[0039]
The sub-actuator 202a moves the input cam 225 and the two output cams 224 and 226 of the drive transmission mechanism 220a with respect to the slider gear 230 to thereby generate a phase difference between the input cam 225 and the output cams 224 and 226. P (FIG. 6) can be varied. Specifically, the operation can be performed as follows.
(1) When hydraulic pressure is applied to the piston 212a, the input cam 225 and the two output cams 224 and 226 move integrally to the left, and a state as shown in FIG.
(2) When the input cam 225 and other cams move, the directions of the helical splines 224a formed on the input cam 225 and the helical splines 224a and 226a formed on the output cams 224 and 226 are reversed. The phase difference P (FIG. 6) between the cam 225 and the output cams 224, 226 varies.
[0040]
As described above, the above-described valve lift actuator 208 can adjust the phase difference P uniformly for all cylinders by moving the slider gear 230 side via the control shaft 228, whereas the valve lift actuator 208 is provided for each combustion chamber. It can be seen that the sub-actuator 202a can adjust the phase difference P for each cylinder by moving the three cams 224, 225, 336.
[0041]
As described above, the gasoline engine 100 of the first embodiment is provided with the sub-actuator that can be independently adjusted for each combustion chamber, so that optimal valve lift control can be performed for each cylinder.
[0042]
B. Second embodiment of the present invention:
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a drive transmission mechanism 290a according to the second embodiment of the present invention. The drive transmission mechanism 290a differs from the drive transmission mechanism 220a in that an output cam 296a and a spring 298a are provided instead of the output cam 226 and the spring 258a of the drive transmission mechanism 220a. However, other parts are common. The drive transmission mechanism 290a thus configured may be configured to independently adjust only the opening and closing characteristics of the output cam 296a.
[0043]
As described above, when each cylinder has a plurality of intake valves, it is also possible to configure such that driving of a part of the plurality of intake valves is stopped. Such a configuration has an advantage that swirl can be effectively generated inside the combustion chamber. Such swirl generation has a particularly remarkable effect particularly in a direct injection type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder.
[0044]
C. Modification:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention, and for example, the following modifications are possible.
[0045]
C-1. In the above embodiment, a hydraulic actuator is used as the valve lift actuator and the sub-actuator, but an electric actuator may be used, for example.
[0046]
C-2. In the above-described embodiment, the sub-actuator that can be independently adjusted for each combustion chamber is provided only for the intake valve, but the sub-actuator may be provided only for the exhaust valve, A sub-actuator may be provided for both the exhaust valve and the exhaust valve. In this case, both the intake valve and the exhaust valve correspond to “specific valves” in the claims.
[0047]
When sub-actuators are provided for both the intake valve and the exhaust valve, it is preferable to provide a control mode in which both the intake valve and the exhaust valve are stopped for some of the cylinders. In this way, it is possible to reduce the pumping loss when stopping some of the cylinders in the idle or other low output operation state. The sub-actuator does not necessarily need to be provided for each cylinder, but may be provided only for some cylinders.
[0048]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the relative position of the cam and the slider gear and the valve lift when the sub-actuator in the above embodiment is used as a valve stop actuator for reducing pumping loss. In this case, the state in FIG. 8A corresponds to the relative position A1, and the state in FIG. 8A corresponds to the relative position 0. In FIG. 8, the state corresponding to the relative position of A2 is a state in which the locking pin 228a is bottomed on the left side of the long hole 227h of the support pipe 227. Here, the valve lift amount is set to “0” at the relative position A0 before the sub-actuator bottoms out to ensure that the valve can be stopped.
[0049]
When the valve stop control mode is provided, the valve lift actuator and the sub-actuator preferably have a function of detecting a load such as a current value or a hydraulic pressure holding duty. This is because the driving load of the valve spring is reduced by stopping the valve, so that the stop of the valve can be reliably fed back to the ECU 200.
[0050]
C-3. In the above embodiment, the drive transmission mechanism is configured using the slider gear, but may be configured using, for example, a cylindrical groove cam. Generally, the drive transmission mechanism used in the present invention is a mechanical transmission mechanism having an input portion and an output portion that are swingably supported on an axis different from the axis of the camshaft, and is driven by a rotating cam. May be transmitted to a plurality of intake valves and exhaust valves at a predetermined transmission ratio. However, the drive transmission mechanism configured using the slider gear has an advantage that it is simple and has high reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gasoline engine 100 as an internal combustion engine as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the gasoline engine 100.
FIG. 3 is a perspective view of a drive transmission mechanism 220 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an internal structure of a drive transmission mechanism 220.
FIG. 5 is an explanatory view showing each component part by disassembling the drive transmission mechanism 220.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a phase difference P between an input cam 225 and output cams 224, 226.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a camshaft and a sub-actuator on a cylinder head according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of valve lift control by a sub-actuator 202.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a drive transmission mechanism 290a according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a relative position of a cam and a slider gear and a valve lift amount.
[Explanation of symbols]
100 ... gasoline engine
101 ... intake manifold
102: Combustion chamber
103… Exhaust manifold
108 ... Cylinder head
110 ... spark plug
111 ... Electric throttle valve
112a ... intake valve
116a ... Exhaust valve
141 ... Injector
150 ... intake pipe
151 ... Air cleaner
174 ... Cylinder block
176a ... Piston
200 ... ECU
200 ... Electronic control unit
201 ... Electric throttle opening sensor
202 ... Sub actuator
203 ... Electric throttle motor
205 ... lift sensor
208: Valve lift actuator
212a ... piston
214 ... AD conversion input port
215… Output port
216 ... Accelerator sensor
220 ... Drive transmission mechanism
222f ... roller
224 ... Output cam
224a, 225a, 226a ... helical spline
225, 226 ... Input cam
227 ... Support pipe
227h ... Long hole
228 ... Control shaft
228a: Locking pin
230 ... Slider gear
230a, 230b ... helical spline
230h ... Long hole
230j ... through-hole
231 intake air temperature sensor
237a: combustion chamber sensor
245 ... intake camshaft
246 ... Exhaust camshaft
247: Rocker arm on intake side
248 ... Rocker arm on exhaust side
251a, 251b, 251c, 251d ... standing wall
251h: Vertical wall cylinder
255a, 256a ... Attachment
258a ... Spring
270c ... axis
280 ... Oil control valve
290a... Drive transmission mechanism
298a ... Spring
319 ... oil pump
322 ... Reservoir
351 ... Hydraulic circuit

Claims (5)

内燃機関の複数の吸気バルブと複数の排気バルブうちの少なくとも一方の特定バルブの開閉特性を可変とすることが可能な内燃機関の可変動弁機構であって、
内燃機関のクランクシャフトにより回転駆動されるカムシャフトと、
前記カムシャフトに設けられた回転カムと、
前記カムシャフトの軸とは異なる軸で揺動可能に支持された入力部と出力部とを有する機械的な伝達機構であって、前記回転カムによる駆動を所定の伝達比で前記特定バルブに伝達することが可能な駆動伝達機構と、
前記特定バルブのすべてについて、前記所定の伝達比を一律に変更可能である第1の伝達調整機構と、
前記特定バルブのうちの一部のみについて、前記所定の伝達比を変更可能である第2の伝達調整機構と、
を備えることを特徴とする、可変動弁機構。
A variable valve mechanism of an internal combustion engine capable of changing the opening and closing characteristics of at least one specific valve among a plurality of intake valves and a plurality of exhaust valves of the internal combustion engine,
A camshaft rotationally driven by a crankshaft of an internal combustion engine,
A rotating cam provided on the camshaft;
A mechanical transmission mechanism having an input portion and an output portion swingably supported on an axis different from the axis of the camshaft, wherein the drive by the rotary cam is transmitted to the specific valve at a predetermined transmission ratio. A drive transmission mechanism capable of
A first transmission adjustment mechanism capable of uniformly changing the predetermined transmission ratio for all of the specific valves;
A second transmission adjustment mechanism capable of changing the predetermined transmission ratio for only a part of the specific valve;
A variable valve operating mechanism comprising:
請求項1記載の内燃機関の可変動弁機構であって、
前記第1の伝達調整機構は、
角度の異なる2種のスプラインを有し前記駆動伝達機構の軸方向に移動可能なスライダギアと、
前記入力部に設けられ、前記スライダギアの一方の種類のスプラインに噛み合うことにより、前記スライダギアの軸方向への移動に応じて前記入力部を前記スライダギアに対して相対的に揺動させる入力ギア部と、
前記出力部に設けられ、前記スライダギアの他方の種類のスプラインに噛み合うことにより、前記スライダギアの軸方向への移動に応じて前記出力部を前記スライダギアに対して相対揺動させる出力ギア部と、
前記スライダギアの軸方向における変位を調整する軸方向変位調整部と、
を備え、
前記第2の伝達調整機構は、前記入力ギア部と前記出力ギア部の軸方向における変位を調整することが可能である、可変動弁機構。
The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
The first transmission adjustment mechanism includes:
A slider gear having two types of splines having different angles and movable in the axial direction of the drive transmission mechanism;
An input that is provided on the input unit and engages with one type of spline of the slider gear to swing the input unit relative to the slider gear in accordance with the axial movement of the slider gear. Gear section,
An output gear unit that is provided at the output unit and engages with the other type of spline of the slider gear to relatively swing the output unit relative to the slider gear in accordance with the axial movement of the slider gear; When,
An axial displacement adjustment unit that adjusts the displacement of the slider gear in the axial direction,
With
The variable transmission mechanism, wherein the second transmission adjustment mechanism is capable of adjusting an axial displacement of the input gear unit and the output gear unit.
請求項1または2に記載の内燃機関の可変動弁機構であって、さらに、
前記内燃機関は、複数の気筒を有し、
前記第2の伝達調整機構は、前記複数の気筒のうちの一部について前記所定の伝達比をゼロとして、前記一部の気筒について吸気バルブと排気バルブの双方の駆動を停止することが可能である、可変動弁機構。
The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising:
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The second transmission adjustment mechanism can set the predetermined transmission ratio to zero for a part of the plurality of cylinders and stop driving both the intake valve and the exhaust valve for the part of the cylinders. There is a variable valve mechanism.
請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁機構であって、
前記複数の気筒の各々は、複数の吸気バルブを有しており、
前記第2の伝達調整機構は、前記複数の吸気バルブのうちの一部について前記所定の伝達比をゼロとして、前記一部の吸気バルブの駆動を停止することが可能である、可変動弁機構。
The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
Each of the plurality of cylinders has a plurality of intake valves,
The second transmission adjustment mechanism is capable of setting the predetermined transmission ratio to zero for a part of the plurality of intake valves and stopping driving of the part of the intake valves. .
請求項4記載の内燃機関の可変動弁機構であって、
前記内燃機関は、前記複数の気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型である、可変動弁機構。
The variable valve mechanism for an internal combustion engine according to claim 4, wherein
A variable valve mechanism, wherein the internal combustion engine is an in-cylinder injection type that injects fuel directly into the plurality of cylinders.
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