专利名称：内燃机的可变阀装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可变阀装置，其可以连续地变更内燃机的内燃机阀(进气阀或者排气阀)的阀升程量以及动作角。
背景技术：
如专利文献1的公开所示，本发明人提出了一种可变阀机构，其可以与利用致动器驱动的控制轴的旋转角度相对应，同时且连续地扩大、缩小内燃机的进气阀的阀升程量和动作角这两者。另外，在专利文献2中记载了下述技术，S卩，在内燃机起动时(内燃机再起动时)，通过利用可变阀机构将进气阀的动作角扩大，从而使进气阀关闭定时与进气下止点相比大幅度地延迟，利用所谓减压(decomp)作用减小内燃机起动扭矩。在使用这种利用了减压作用的进气延迟关闭类型的升程特性的情况下，基本上通过与内燃机转速·负载的增加相对应，缩小动作角，从而使得进气阀关闭定时朝向进气下止点提前。专利文献1 日本特开2002-61522号公报专利文献2 日本特开2005-299594号公报
实用新型内容在上述专利文献1所示的可变阀机构中，与控制轴的旋转位置相对应而唯一地确定动作角和阀升程量的值，且通常成为如果动作角增加则阀升程量也增加，如果动作角减小则阀升程量也减小的关系。即，成为与控制轴的旋转相对应而使动作角和阀升程量这两者相同地增加或减小的关系。因此，有时无法与内燃机运转条件相对应而将动作角和阀升程量分别设定为适当的值。例如在上述专利文献2所示的延迟关闭类型的技术中，由于内燃机起动时动作角较大，所以阀升程量也变大，使起动时的摩擦增大，另外，在使用小动作角的高转速·高负载侧，阀升程量也变小，使内燃机输出降低。另外，在设想对相同动作角要求的阀升程量不同的2种内燃机运转条件的情况下，无法针对这两种运转条件给出适当的动作角和阀升程量。例如在上述专利文献2所示的延迟关闭类型的技术中，即使在使用相同程度的动作角的运转条件下，为了在高转速高负载侧提高利用大流速的进气填充效率，要求阀升程量增加，另一方面，为了在内燃机起动时及低转速低负载侧减小摩擦，要求阀升程量降低。因此，在本实用新型中，为了在使用与控制轴的旋转位置相对应而使动作角和阀升程量这两者唯一且连续地变化的可变阀机构的同时，可以与内燃机运转条件相对应而适当地设定阀升程量和动作角这两者，所以设定上述控制轴的旋转角度范围，且其中包含至少2个控制轴的旋转角度，在这2个旋转角度处，动作角相同但阀升程量不同。换言之，上述控制轴的旋转角度范围设定为，以使得随着上述控制轴向规定方向旋转，存在动作角和阀升程量这两者减小的升程动作角减小区间；以及动作角和阀升程量这两者增加的升程动作角增加区间。根据本实用新型的第一个方面，提供一种内燃机的可变阀装置，其特征在于，具有可变阀机构，该可变阀机构利用包含控制轴的连杆机构，将由曲轴旋转驱动的驱动轴、和使内燃机阀进行开闭动作的动阀凸轮连接，与由致动器驱动的控制轴的旋转角度相对应，使内燃机阀的阀升程量和动作角这两者连续地变化，该内燃机的可变阀装置设定所述控制轴的旋转角度范围，以使得至少包含2个下述控制轴的旋转角度，在这2个旋转角度处，动作角相同但阀升程量不同。根据本实用新型的第二个方面，在成为相同动作角的所述控制轴的2个旋转角度之中，将一个在内燃机转速较低的低转速时使用，并且将另一个在内燃机转速较高的高转速时使用，低转速时使用的规定的低转速时控制轴角度的设定，与高转速时使用的规定的高转速时控制轴角度的设定相比，阀升程量较小。根据本实用新型的第三个方面，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定中，与在高负载侧使用的规定的输出用控制轴角度的设定相比，动作角较大而阀升程量较小。根据本实用新型的第四个方面，内燃机起动时使用的起动用控制轴角度，设定在所述控制轴的旋转角度范围的一端。根据本实用新型的第五个方面，所述控制轴的旋转角度范围设定为，使得随着所述控制轴向规定方向旋转，存在动作角和阀升程量这两者减小的升程动作角减小区间； 以及动作角和阀升程量这两者增加的升程动作角增加区间。根据本实用新型的第六个方面，所述可变阀机构应用于进气阀侧，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定中，使进气阀的关闭定时与进气下止点相比延迟，设定为随着控制轴从该起动用控制轴角度开始旋转，所述升程动作角减小区间和所述升程动作角增加区间以该顺序出现。根据本实用新型的第七个方面，所述可变阀机构应用于进气阀侧，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定中，使进气阀的关闭定时与进气下止点相比延迟，设定为随着控制轴从该起动用控制轴角度开始旋转，所述升程动作角增加区间和所述升程动作角减小区间以该顺序出现。根据本实用新型的第八个方面，在与所述控制轴的角度变化相对应，使动作角和阀升程量中至少一个的增加和减小发生反转的折返点的控制轴角度的设定中，设定为下述动作角以及阀升程量，即，至少可以确保搭载内燃机的车辆能够进行自身行驶的规定的要求吸入空气量。根据本实用新型的第九个方面，在所述控制轴的旋转角度范围的两端处的控制轴角度的设定中，设定为下述动作角以及阀升程量，即，可以至少确保搭载内燃机的车辆能够进行自身行驶的规定的要求吸入空气量。根据本实用新型的第十个方面，所述动阀凸轮是可自由摆动地支撑在驱动轴上的摆动凸轮，所述可变阀机构具有驱动偏心轴部，其偏心地设置在所述驱动轴上；控制偏心轴部，其偏心地设置在所述控制轴上；摇臂，其可自由摆动地支撑在所述控制偏心轴部上； 第1连杆，其将所述摇臂的第1臂部和所述驱动偏心轴部连接；以及第2连杆，其将所述摇臂的第2臂部和所述摆动凸轮连接，所述控制轴的旋转角度范围设定为，使得在使所述控制轴向规定的旋转方向变化时，包含从所述驱动轴的中心至控制偏心轴部的中心为止的距离的增加和减小发生反转的折返点。[0018]根据本实用新型的第十一个方面，具有可变阀机构，该可变阀机构利用包含控制轴的连杆机构，将由曲轴旋转驱动的驱动轴、和使内燃机阀进行开闭动作动阀凸轮连接，与由致动器驱动的控制轴的旋转角度相对应，使内燃机阀的阀升程量和动作角这两者连续地变化，该内燃机的可变阀装置设定所述控制轴的旋转角度范围，以使得随着所述控制轴向规定方向旋转，存在动作角和阀升程量这两者减小的升程动作角减小区间；以及动作角和阀升程量这两者增加的升程动作角增加区间。实用新型的效果根据本实用新型，即使在使用2种相对于相同动作角所要求的阀升程量不同的内燃机运转条件的情况下，也可以针对2种运转条件给出适当的动作角和阀升程量，可以在广泛的运转区域中适当地设定升程特性。
图1是表示本实用新型的一个例子所涉及的可变阀机构的结构图。图2是表示图1的可变阀机构的斜视图。图3(A)、⑶分别表示与LO长度、LO角的变化相对应的动作角和阀升程量的变化的特性图。图4是表示与本实用新型的第1实施例所涉及的控制轴的旋转角度相对应的动作角和阀升程量的特性图。图5是表示图4的各控制轴角度的设定点α 1 α 4上的阀升程特性的特性图。图6是表示图4的各控制轴角度的设定点α 1 α 4上的可变阀机构的连杆布局的特性图。图7是表示图4的起动时α 4以及输出点α 1的设定中的升程特性的说明图。图8是表示与本实用新型的第2实施例所涉及的控制轴的旋转角度相对应的动作角和阀升程量的特性图。图9是表示图8的各控制轴角度的设定点β 0 β 4上的阀升程特性的特性图。图10是表示图8的各控制轴角度的设定点β 0 β 4上的可变阀机构A的连杆布局的特性图。图11是表示本实用新型的第3实施例所涉及的驱动轴周围的结构的结构图。
具体实施方式
下面，基于附图，详细说明本实用新型的优选实施方式。采用了本实施方式中的可变阀机构的内燃机，作为用于车辆自身行驶的驱动源而搭载在车辆上。图1及图2示出本实用新型所涉及的可变阀机构A的一个例子。由于该可变阀机构A如日本特开2009-2^663 号公报的记载所示为公知，所以在这里，限于简单的说明。此外，在这里，对于使升程量变化这一点的说明，是指使最大升程量变化这一点的说明。即，升程量的可变控制是指使最大升程量变化的控制，并不是指与发动机的曲轴旋转同步地开闭时的升程量的变化。该机构A的构造为，将驱动轴1、和使作为内燃机阀的进气阀进行开闭动作的作为动阀凸轮的摆动凸轮6，利用包含控制轴2的连杆机构连接，该机构A与利用作为致动器的电动机27驱动的控制轴2的旋转角度相对应，使进气阀的升程量以及动作角唯一且连续地变化。驱动轴1可自由旋转地支撑在作为内燃机主体的气缸盖上。驱动轴1经由同步链或同步带被内燃机的曲轴驱动。驱动轴的旋转方向在图1中为顺时针旋转。在驱动轴1上设置驱动偏心轴部13，该驱动偏心轴部13具有相对于驱动轴1的中心偏心的圆形的外周面。该驱动偏心轴部13是通过在驱动轴1的外周将具有偏心孔的圆盘状的其他部件利用压入等固定而构成的。另外，在驱动轴1上，在从固定有驱动偏心轴部13的位置沿轴向偏移的位置处，针对每个气缸，在驱动轴1上可自由旋转(自由摆动)地支撑一对摆动凸轮6。 通过使该一对摆动凸轮6绕驱动轴1在规定的角度范围内摆动(上下移动)，从而对位于摆动凸轮6的凸轮尖端6a下方的进气阀进行按压，使进气阀向下方产生升程。此外，一对摆动凸轮6经由覆盖驱动轴1外周的圆筒部14而彼此一体化，以相同相位进行摆动。控制轴2形成所谓曲轴形状，具有主轴颈加，其支撑在凸轮托架上；以及控制偏心轴部7，其从主轴颈加的中心偏心。可变阀用摇臂3可自由摆动地支撑在控制偏心轴部 7上，具有第1臂部8及第2臂部9，它们相对于将驱动轴1的中心和控制偏心轴部7的中心连结而成的直线向同一侧凸出。此外，第2臂部9的凸出量比第1臂部8大。另外，可变阀用摇臂3由被分割的两个部件构成，以夹持控制偏心轴部7的状态利用螺栓15紧固。对于第1连杆4，一端可旋转地与驱动偏心轴部13嵌合，另一端经由连结销10与第1臂部8 的前端附近连结。对于第2连杆5，一端经由连结销11与第2臂部9的前端附近连结，另一端经由连结销12与摆动凸轮6的凸轮尖端6a的端部附近连结。连结销10成为摇臂3和第1连杆4之间的第1连结点，连结销11成为摇臂3和第2连杆5之间的第2连结点。第1连结点和第2连结点相对于将驱动轴1的中心和控制偏心轴部7的中心连结而成的直线位于相同侧。另外，第2连结点(连结销11)与第1连结点(连结销10)相比，位于更远离上述控制偏心轴部7的中心的位置。另外，摆动凸轮6 具有凸轮尖端6a，其相对于将驱动轴1的中心和控制偏心轴部7的中心连结而成的直线，位于与第1连结点和第2连结点相同一侧，驱动轴向下述方向旋转，即，与将内燃机阀打开时的摆动凸轮的旋转方向相同的方向。在上述结构的可变阀机构A中，如果驱动轴1与内燃机的曲轴旋转同步地旋转， 则利用驱动偏心轴部13的作用使第1连杆4上下运动，与此相伴，可变阀用摇臂3围绕控制偏心轴部7的中心进行摆动。该可变阀用摇臂3的摆动经由第2连杆5向摆动凸轮6传递，使摆动凸轮6摆动。并且，通过摆动凸轮6的凸轮作用使进气阀进行开闭动作。另外，通过利用电动机27在规定的旋转角度范围内变更控制轴2的旋转位置，从而使控制偏心轴部7的位置变化，使进气阀的阀升程量以及动作角这两者连续地变化。向该电动机27的电力供给，是基于来自控制单元100的控制信号而控制的。另外，电动机27 不仅在变更动作角时使控制轴2旋转至目标角度，而且，还具有在运转中使控制轴2的角度保持目标角度而不发生偏移的功能。此外，具有对驱动轴1的旋转角进行检测的传感器、以及对控制轴2的旋转角进行检测的传感器，上述传感器的检测值被读入至控制单元100。在这里，如果使控制轴2向规定方向旋转，则通过使控制偏心轴部7的位置变化， 从而使进气阀的动作角和阀升程量变化，如上述所示对动作角和阀升程量的变化造成影响的控制偏心轴部7的位置变化，可以大致分为驱动轴1的中心和控制偏心轴部7的中心之间的距离(以下称为“L0长度”)变化；以及将驱动轴1的中心和控制偏心轴部7的中心连结而成的线的角度变化，即，在图1中，通过驱动轴1的中心的任意基准线、与将驱动轴1的中心和控制偏心轴部7的中心连结而成的直线所成的角度(以下称为“L0角”)的变化，换言之，控制偏心轴部7的中心相对于驱动轴1的中心的移动方向(旋转方向)。例如，在图1中如果(不改变LO角)LO长度变长，则与LO长度较短时相比，控制偏心轴部7的中心7a远离驱动轴1的中心Ia而位于上方。此时，驱动轴1的中心Ia的位置是一定的，驱动偏心轴部13的中心13a的位置也相同(以不改变驱动轴的旋转角度为前提)。另外，由于控制偏心轴部7的中心7a和第1连结点IOa之间的长度、第1连结点IOa 和驱动偏心轴部13的中心13a之间的长度也是一定的，所以将控制偏心轴部中心7a和第 1连结点IOa连结而成的线、与将第1连结点IOa和驱动偏心轴部中心13a连结而成的线所成的角，在LO长度变长的情况下变大。因此，如果LO长度变长，则将控制偏心轴部中心 7a和第1连结点IOa连结而成的线，产生与顺时针旋转的情况相同的倾斜变化。此时，与第 1连结点IOa相比更远离控制偏心轴部中心7a的第2连结点11a，利用该原理(由于在第 1连结点IOa的位置不大幅度变化的期间，控制偏心轴部中心7a向上方移动)，在图内向下方移动。由此，由于第2连杆整体被向下方压下，连结第2连杆5和摆动凸轮6的连结销12 的中心1 被相对地向下方压下，所以初始摆动角变大(负方向程度变小)，如图3(A)所示，动作角和阀升程量这两者变大。相反地，如果LO长度变短，则初始摆动角变小(负方向程度变大)，使动作角和阀升程量这两者变小。另一方面，如果(在LO长度不变化的状态下)L0角变大，则可变阀用摇臂3、第1 连杆4、第2连杆5、以及摆动凸轮6在相对姿态不变化的状态下，以摆动凸轮6的控制偏心轴部为中心在图1中向顺时针方向旋转，因此，初始摆动角变大(负方向程度变小)，如图 3(B)所示，动作角和阀升程量这两者变大。如果LO角变小，则相反地初始摆动角变小(负方向程度变大)，使动作角和阀升程量这两者变小。此外，“相对姿态”是否变化，可以根据将控制偏心轴部7的中心7a、连结销10的中心10a、驱动轴1的中心Ia以及驱动偏心轴部 13的中心13a连结而形成的四边形，或者将控制偏心轴部7的中心7a、连结销11的中心 11a、连结销12的中心12a以及驱动轴1的中心Ia连结而形成的四边形的形状是否变化而进行判断(参照图1)。下面，参照图4 图7，说明本实用新型的第1实施例。图4示出在控制轴2的旋转角度范围α T内，与控制轴角度相对应的动作角和阀升程量，图5示出图4的各控制轴角度的设定点α 1 α 4处的升程特性，图6示出各设定点α 1 α 4处的可变阀机构A的连杆布局(基于连杆几何形状的设定而在各设定点处呈现的各连杆姿态)。图4横轴的动作角(Event)相当于曲轴角的1/4、凸轮角的1/2的值，例如横轴数值4倍的值表示由曲轴角度表示的动作角(以曲轴角度为单位的动作角)。在本实施例中，假设伴随着转速的增力口，使控制轴2向规定方向Yl(参照图6)旋转，箭头ΥΓ表示此情况下的动作角和升程的设定点所经过的轨迹(移动方向)。此外，在图6中，连杆布局描绘为与图1所示的情况反向，驱动轴的旋转方向与图1相反地，成为逆时针旋转方向。在这里，在该第1实施例中，即使没有同时使用用于使进气阀的开闭定时变化的阀定时机构等，也可以针对进气阀仅使用单一的可变阀机构Α，实现如图4 图7所示的阀升程特性。参照图4，控制轴2的旋转角度范围α T设定在从一端的起动用控制轴角度的设定
8点α 4至另一端的输出用控制轴角度α 1为止的范围内，通过与转速的增加相对应，使控制轴向规定方向Yl (图6的逆时针旋转方向)转动，从而如图6所示，使控制偏心轴部的中心 7a的位置沿旋转角度范围α T向图6的右侧移动(参照图4的箭头Yl)。如图5及图7所示，在起动时以及怠速时使用的起动用控制轴角度的设定点α 4 处，动作角成为最大，将进气阀的打开定时IVO设在排气上止点TDC附近，同时使进气阀的关闭定时IVC与进气下止点BDC相比大幅度地延迟，与上述的日本特开2005-299594号公报的记载相同地，使用了利用减压作用的进气延迟关闭类型的升程特性。并且，基本上通过与内燃机转速及负载的增加相对应而使动作角缩小，从而使进气阀关闭定时IVC向进气下止点BDC提前，增加吸入空气量。在这里，在从起动点α 4至折返点α 2为止的升程动作角减小区间α down (在控制轴的设定点为从α4向α2变化的情况下升程或者动作角减小的区间)中，随着控制轴向规定方向Yl旋转，上述LO长度几乎不变化，与此相对，由于LO角减小，所以阀升程量和动作角这两者不断减小。另一方面，在从折返点α2至输出点α 为止的升程动作角增加区间α up (在控制轴的设定点为从α2向α 变化的情况下升程或者动作角增加的区间) 中，随着控制轴向规定方向Yl旋转，虽然LO角略微减小，但LO长度大幅度增加，由于该LO 长度增加的影响，使阀升程量和动作角这两者不断增加。另外，由于对可变阀机构的连杆几何形状进行设定，以使得如上述所示成为以折返点α 2为界使升程量和动作角的增减反转的特性，所以如图4所示的设定点α 1和α 3所示，可以设置2个动作角相同但阀升程量不同的设定点。例如，作为控制轴角度αΤ的一端的高转速高输出用的输出点α 1，为了最大限度地确保吸入空气量而使阀升程量成为最大， 另一方面，作为与该输出点α 相同的动作角的设定点α 3，设置在上述升程动作角减小区间α down的中途，由于是在与上述输出点α 相比低转速侧使用的设定点，所以与输出点 α 相比阀升程量被抑制得较低。因此，位于升程动作角减小区间α down中的设定点α 3 及α 4的阀升程量，与位于升程动作角增加区间α up中的设定点的阀升程量相比，相对地变小，因此，即使在起动时的设定点α 4处为了实现减压作用而设定为较大的动作角，也可以通过将阀升程量抑制得较小，由此抑制摩擦。另一方面，由于在输出点α 1处阀升程量相对地变大，所以可以提高单位时间的流量，提高进气填充效率。此外，上述α 1、α 3这2个点只不过例示出代表性的设定点，在升程动作角减小区间α down和升程动作角增加区间α up中动作角重叠的部分，同样地可以设置2个动作角相同但阀升程量不同的设定点。另外，在本例中，对控制轴的旋转角度范围α T进行设定，以使得包含LO长度增加和减小期间反转的折返点，但也可以对控制轴的旋转角度范围α T进行设定，以使得包含 LO角增加和减小期间反转的折返点，即，使控制偏心轴部的中心7a相对于驱动轴的中心Ia 的移动方向反转的折返点，在此情况下，也可以相同地得到隔着折返点而存在升程动作角减小区间α down和升程动作角增加区间α up的升程特性。在本第1实施例中，在升程动作角减小区间α down中，通过主要与转速的增加相对应而使动作角减小，从而使进气阀关闭定时向下止点提前，由此使吸入空气量增加，另夕卜，通过在高转速区域中向升程动作角增加区间α up转换，与转速的增加相对应而使阀升程量和动作角增加，从而利用较快的流速，提高进气填充效率。如上述所示，可以在较宽的运转区域中得到适当的阀升程特性，并且在此基础上，特别地在本实施例中，通过与负载及转速的增加相对应而使控制轴向一个规定方向Yl转动，从而成为经由折返点α 2从升程动作角减小区间α down向升程动作角增加区间α up顺利地转换的形态，因此，与负载及转速变化相伴的控制轴旋转位置的变更顺利且较小。下面，参照图8 图10，说明本实用新型的第2实施例。图8示出与控制轴2的旋转角度相对应的动作角和阀升程量，图9示出图8的各控制轴角度的设定点β 0 β 4处的升程特性，图10示出各设定点β 0 β 4处的可变阀机构A的连杆布局。图8的横轴表示动作角(Event)，其数值相当于曲轴角的1/4、凸轮角的1/2的值。箭头Y2’表示伴随着转速的增加使控制轴2向规定方向Y2(参照图10)旋转时，动作角和升程的设定点所经过的轨迹(移动方向)。此外，在图10中，连杆布局描绘为与图1所示的情况反向。另外，本第2实施例也与第1实施例相同地，针对进气阀仅使用单一的可变阀机构Α，实现图8 10 所示的阀升程特性。在本第2实施例中，低转速时通过使进气阀关闭定时从进气下止点大幅度地延迟，从而利用减压作用使内燃机起动扭矩减小。参照图8，控制轴2的旋转角度范围β T设定在从一端的起动用控制轴角度的设定点β 4至另一端的输出用控制轴角度β 0为止的范围内，通过与转速的增加相对应，使控制轴向规定方向Υ2(图10的顺时针旋转方向)转动，从而如图10所示，使控制偏心轴部的中心7a的位置沿旋转角度范围β T向图10的左侧移动。在这里，在从起动点β 4至折返点β 3为止的升程动作角增加区间β up中，随着控制轴向规定方向Υ2旋转，阀升程量和动作角这两者不断增加。另一方面，在从折返点β3至控制轴的旋转角度范围的另一端的设定点β 0为止的升程动作角减小区间β down中，随着控制轴向规定方向Υ2旋转，阀升程量和动作角这两者不断减小。在设定点β 4处，动作角足够大，可以通过进气阀关闭定时的大幅度延迟而得到减压作用，另一方面，由于与相同动作角的设定点β 2相比，阀升程量相对地变小，所以抑制摩擦。设定点β 4由于在使摩擦降低的状态下实现减压作用，所以仅在起动时使用，在起动完成后使用从设定点β 3至β 0的范围。也可以使控制轴动作，以使得伴随着转速的增加，设定点从β3向β 0移动，在转速进一步增加的情况下，返回至设定点 β ο由于在运转中设定的设定点β 2处，与起动时设定的设定点β4相比，阀升程量相对地变大，所以可以提高单位时间的流量，提高进气填充效率。此外，在第2实施例的可变阀机构中组合有对驱动轴相对于曲轴的相位进行变更的机构的情况下，可以得到下述使用方法(惯性增压)，即，在动作角较小且阀升程量较大的状态(将设定点β 0及β 1的动作角减小至30 40度的状态)下，如果以使进气阀打开定时从上止点大幅度延迟的方式使进气阀开闭定时延迟，则提高气缸内的负压，向流入至气缸内的吸入空气施加惯性，并且，以较大的阀升程将带有惯性的吸入空气吸入气缸内，进一步提高进气填充效率。如上述所示，在第2实施例中，与上述的第1实施例相同地，由于成为以折返点β 3 为界使升程量和动作角的增减反转的特性，所以如图8所示的设定点β2和β4所示，可以设置2个动作角相同但阀升程量不同的设定点。例如，如果将使用相同动作角的2个设定点β2、β4进行比较，则在起动用的设定点β 4处设定为，使阀升程量成为最小，以抑制起动摩擦，并且如上述所示使进气阀关闭定时与进气下止点相比大幅度地延迟。与此相对，设置在升程动作角减小区间β down中的输出点β 1附近的设定点β 2，是在高负载区域使用
1的设定点，与设定点β 1相比阀升程量变大，以确保吸入空气量。另外，如图9所示，在该设定点β2处，与起动用的设定点β4相比，虽然动作角(开阀定时)相同，但为了使进气阀关闭定时接近进气下止点以确保吸入空气量，而使该动作角整体与起动用的设定点β 4相比提前。上述动作角整体的延迟·提前，在本实施例中是通过上述可变阀机构A单体中的连杆布局的设定等而实现的。图11示出本实用新型的第3实施例。在本第3实施例中，仅在各气缸的一对进气阀中的一个进气阀上使用上述可变阀机构Α，使用可变阀机构A的进气阀利用上述摆动凸轮6进行开闭驱动，另一方面，另一个进气阀固定在驱动轴1上，利用与该驱动轴1 一起旋转的固定凸轮16进行开闭驱动。如上述所示，由于仅针对一个进气阀利用可变阀机构A 对升程·动作角进行控制，其余的进气阀利用驱动摩擦较小的固定凸轮16进行驱动，所以可以减小驱动摩擦。另外，固定凸轮16经由轴颈部17与相邻气缸的可变阀机构A的驱动偏心轴部13 一体形成。即，在轴颈部17的两端，一体地形成有相邻气缸的固定凸轮16和驱动偏心轴部 13，这些部件固定在驱动轴1上。由此，可以减少部件个数，实现组装作业性的提高及成本降低。下面，参照上述实施例，说明本实用新型的特征性结构及其作用效果。但是，本实用新型不限定于上述实施例的结构，包含各种变形·变更。例如，在上述实施例中，在进气阀侧使用本实用新型，但也可以相同地在排气阀侧使用本实用新型。(1)具有可变阀机构Α，其利用包含控制轴2的连杆机构，将由曲轴旋转驱动的驱动轴1、和使内燃机阀(进气阀或者排气阀)开闭动作的作为动阀凸轮的摆动凸轮6连接， 与由上述电动机27或油压致动器等致动器驱动的控制轴2的旋转角度相对应，使内燃机阀的阀升程量和动作角这两者连续地变化。并且，如上述所示，可变阀机构A与控制轴2的旋转位置相对应而唯一地确定动作角和阀升程量，同时，设定控制轴的旋转角度范围α Τ、 β Τ，以使得包含至少2个为相同动作角且阀升程量不同的控制轴旋转角度。例如在上述第 1实施例中，设定点α 和α 3是为相同动作角且阀升程量不同的设定点，在第2实施例中， 设定点β 2和β 4是为相同动作角且阀升程量不同的设定点。由此，可以针对2种动作角相同但阀升程量要求不同的运转状况，设定适当的升程特性，可以在广泛的运转区域中设定适当的升程特性。(2)另外，参照第1实施例，在2个成为相同动作角的控制轴的旋转角度α 1、α 3 中，将一个α3在内燃机转速较低的低转速时使用，并且将另一个α 在内燃机转速较高的高转速时使用，低转速时使用的规定的低转速时控制轴角度的设定点α 3，与高转速时使用的规定的高转速时控制轴角度的设定点α 1相比，阀升程量较小。(3)内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定点α 4、β 4，与高负载侧使用的规定的输出用控制轴角度的设定点α 、β 1相比，成为动作角较大而阀升程量较小的设定点。由此，在例如如上述第1实施例所示使用进气延迟关闭类型的升程设定的情况下，在起动时的设定点α 4处，动作角最大，通过使进气阀关闭定时与下止点相比大幅度地延迟， 从而在得到期望的减压作用的同时，使阀升程量减小，可以实现起动摩擦的减小，并且，在输出点α 处，通过使动作角与起动时设定点α 4相比变小，使进气阀关闭定时向下止点侧提前，从而提高进气填充效率，同时使阀升程量与起动时设定点α 4相比变大，可以充分地确保吸入空气量。此外，在本第2实施例中，如图9所示，输出点的设定点β 1与起动时设定点β 4 相比动作角本身变小，但通过使动作角的中心角与起动时设定点β 4相比大幅度地提前， 将动作角整体移动至提前角侧，从而使进气阀关闭定时向进气下止点侧提前，因此，与起动时设定点β 4相比，吸入空气量大幅度地增加。(4)内燃机起动时使用的起动用控制轴角度α 4、β 4设定在控制轴2的旋转角度范围α Τ、β T的一端。由此，例如如果如第1实施例所示，在内燃机停止状态下利用阀簧反作用力等成为控制轴2的旋转位置位于旋转角度范围α T的一端的起动用控制轴角度α 4， 则在内燃机起动时可以不强制地驱动控制轴而使内燃机开始起动。特别地，在上述可变阀机构A中，由于偏心轴部及连结销等的面接触部分较多，所以在没有形成润滑油膜的停止状态下使控制轴驱动非常困难，从而可以不驱动控制轴而进行起动这一点特别地有效。(5)如上述所示，作为用于得到2个动作角相同但阀升程量不同的控制轴旋转角度的具体结构，设定了控制轴的旋转角度范围α Τ、β Τ，以使得存在伴随着控制轴2向规定方向Yl、Υ2旋转，动作角和阀升程量这两者减小的升程动作角减小区间α down、β down ； 以及动作角和阀升程量这两者增加的升程动作角增加区间aup、βιιρ。由此，如图4的设定点α 1、α 3及图8的设定点β 2、β 4所示，只要是在升程动作角减小区间和升程动作角增加区间中动作角重叠的范围内，就可以设置2个动作角相同但阀升程量不同的设定点。(6)在第1实施例中，将可变阀机构A应用在进气阀侧，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定点α 4处，使进气阀的关闭定时与进气下止点相比大幅度地延迟， 使用了利用所谓减压作用的进气延迟关闭类型的升程特性。在此情况下设定为，随着控制轴2从起动用控制轴角度α 4向规定方向Yl旋转，升程动作角减小区间α down和升程动作角增加区间α up以该顺序出现。由此，如上述所示，在升程动作角减小区间α down中，通过主要与负载的增加相对应而使动作角减小，从而使进气阀关闭定时接近下止点，使实质的吸入空气量增加，另夕卜，在高负载区域中，通过向升程动作角增加区间α up转换，与转速的增加相对应而使阀升程量和动作角增加，从而利用较快的流速提高进气填充效率，由此可以实现输出的提高。(7)在第2实施例中，将可变阀机构A应用在进气阀侧，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定点β 4上，使用使进气阀的关闭定时与进气下止点相比大幅度地延迟的进气延迟关闭类型的升程特性。在此情况下设定为，随着控制轴2从起动用控制轴角度β4开始旋转，升程动作角增加区间β up和升程动作角减小区间β down以该顺序出现。 在此情况下，从内燃机起动至向怠速运转转换为止，使用升程动作角增加区间β up，在怠速运转的设定点β 3处，阀升程量和动作角成为最大，随着内燃机转速从怠速运转上升，如图 8的箭头Υ2’所示，沿升程动作角减小区间β down使升程 动作角减小，如果超过作为控制轴的旋转角度范围的端点的中等转速用的设定点β 0，并使转速上升至高转速区域，则通过使控制轴向规定方向Υ2的相反方向转动，从而沿升程动作角减小区间β down使升程·动作角上升。由此可以在广泛的运转区域内设定适当的阀升程特性。上述的可变阀机构A不仅伴随着控制轴2的旋转使动作角及阀升程量增减，而且如图5及图9所示，设定为使动作角的中心角延迟或提前。由此，可以以不另外使用可变阀定时机构等的简单结构，设定适当的进气阀打开定时以及关闭定时。例如在上述实施例中，起动时的设定点α 4、β 4与输出点的设定点α 、β 1相比，使动作角的中心角的相位大幅度地延迟，由此，在第1实施例中，可以使内燃机起动时进气阀关闭定时与下止点相比大幅度地延迟，得到期待的减压作用，同时在输出点处使进气阀关闭定时向下止点侧提前，确保吸入空气量，相同地，在第2实施例中，可以使内燃机起动时进气阀关闭定时与下止点相比大幅度地延迟，抑制吸入空气量，同时在输出点处使动作角相对地提前，使进气阀关闭定时向下止点侧提前，确保吸入空气量。(8)在与控制轴的角度变化相对应，使动作角和阀升程量中至少一个的增加和减小发生反转的折返点的控制轴角度的设定点α 2、β 3处，设定为至少可以确保搭载内燃机的车辆能够进行自身行驶的规定的要求吸入空气量的动作角以及阀升程量。由此，即使在因某些异常或故障使可变阀机构A无法动作而失灵时，控制轴2停留在折返点α 2、β 3处， 也不会由于内燃机而造成自身行驶无法进行。特别地，在上述第1实施例中，虽然折返点 α 2处的阀升程量和动作角成为最小，可能因失灵时阀簧反作用力等而使控制轴停留在折返点α 2，但由于在该折返点α 2上的动作角大于或等于180度，所以可以通过由节气门进行吸入空气量的调整而得到一定程度的输出，从而持续运转。在第2实施例中，由于折返点 β 3成为最大升程·最大动作角的附近，所以在失灵时几乎不可能使控制轴停留在折返点 β 3。(9)相同地，由于在控制轴2的旋转角度范围α Τ、β T的两端处的控制轴角度的设定点α 1、α4、β0、β4处，设定为可以至少确保搭载内燃机的车辆能够进行自身行驶的规定的要求吸入空气量的动作角以及阀升程量，所以在失灵时不会出现无法进行自身行驶的情况。(10)如上所述的升程特性可以通过上述的可变阀机构A而实现。更具体地说，通过设定控制轴2的旋转角度范围，以使得在控制轴2向规定的旋转方向变化时，包含下述两种折返点中的至少任意一种，即，使从驱动轴1的中心Ia至控制偏心轴部的中心7a为止的距离、即LO长度的增加和减小发生反转的折返点；以及使控制偏心轴部的中心7a相对于驱动轴1的中心Ia的移动方向发生反转的折返点，从而可以实现隔着折返点存在升程动作角减小区间和升程动作角减小区间的升程特性。
权利要求1.一种内燃机的可变阀装置，其特征在于，具有可变阀机构，该可变阀机构利用包含控制轴的连杆机构，将由曲轴旋转驱动的驱动轴、和使内燃机阀进行开闭动作的动阀凸轮连接，与由致动器驱动的控制轴的旋转角度相对应，使内燃机阀的阀升程量和动作角这两者连续地变化，该内燃机的可变阀装置设定所述控制轴的旋转角度范围，以使得至少包含2个下述控制轴的旋转角度，在这2个旋转角度处，动作角相同但阀升程量不同。
2.根据权利要求1所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，在成为相同动作角的所述控制轴的2个旋转角度之中，将一个在内燃机转速较低的低转速时使用，并且将另一个在内燃机转速较高的高转速时使用，低转速时使用的规定的低转速时控制轴角度的设定，与高转速时使用的规定的高转速时控制轴角度的设定相比，阀升程量较小。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定中，与在高负载侧使用的规定的输出用控制轴角度的设定相比，动作角较大而阀升程量较小。
4.根据权利要求1所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，内燃机起动时使用的起动用控制轴角度，设定在所述控制轴的旋转角度范围的一端。
5.根据权利要求1所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，所述控制轴的旋转角度范围设定为，使得随着所述控制轴向规定方向旋转，存在动作角和阀升程量这两者减小的升程动作角减小区间；以及动作角和阀升程量这两者增加的升程动作角增加区间。
6.根据权利要求5所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，所述可变阀机构应用于进气阀侧，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定中，使进气阀的关闭定时与进气下止点相比延迟，设定为随着控制轴从该起动用控制轴角度开始旋转，所述升程动作角减小区间和所述升程动作角增加区间以该顺序出现。
7.根据权利要求5所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，所述可变阀机构应用于进气阀侧，在内燃机起动时使用的起动用控制轴角度的设定中，使进气阀的关闭定时与进气下止点相比延迟，设定为随着控制轴从该起动用控制轴角度开始旋转，所述升程动作角增加区间和所述升程动作角减小区间以该顺序出现。
8.根据权利要求1所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，在与所述控制轴的角度变化相对应，使动作角和阀升程量中至少一个的增加和减小发生反转的折返点的控制轴角度的设定中，设定为下述动作角以及阀升程量，即，至少可以确保搭载内燃机的车辆能够进行自身行驶的规定的要求吸入空气量。
9.根据权利要求1所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于，在所述控制轴的旋转角度范围的两端处的控制轴角度的设定中，设定为下述动作角以及阀升程量，即，可以至少确保搭载内燃机的车辆能够进行自身行驶的规定的要求吸入空气量。
10.根据权利要求1所述的内燃机的可变阀装置，其特征在于， 所述动阀凸轮是可自由摆动地支撑在驱动轴上的摆动凸轮， 所述可变阀机构具有驱动偏心轴部，其偏心地设置在所述驱动轴上； 控制偏心轴部，其偏心地设置在所述控制轴上； 摇臂，其可自由摆动地支撑在所述控制偏心轴部上； 第1连杆，其将所述摇臂的第1臂部和所述驱动偏心轴部连接；以及第2连杆，其将所述摇臂的第2臂部和所述摆动凸轮连接，所述控制轴的旋转角度范围设定为，使得在使所述控制轴向规定的旋转方向变化时， 包含从所述驱动轴的中心至控制偏心轴部的中心为止的距离的增加和减小发生反转的折返点。
11.一种内燃机的可变阀装置，其特征在于，具有可变阀机构，该可变阀机构利用包含控制轴的连杆机构，将由曲轴旋转驱动的驱动轴、和使内燃机阀进行开闭动作动阀凸轮连接，与由致动器驱动的控制轴的旋转角度相对应，使内燃机阀的阀升程量和动作角这两者连续地变化，该内燃机的可变阀装置设定所述控制轴的旋转角度范围，以使得随着所述控制轴向规定方向旋转，存在动作角和阀升程量这两者减小的升程动作角减小区间；以及动作角和阀升程量这两者增加的升程动作角增加区间。
专利摘要本实用新型提供一种内燃机的可变阀装置，其使用与由致动器驱动的控制轴的旋转位置相对应而使动作角和阀升程量这两者唯一且连续地变化的可变阀机构，同时可以与内燃机运转条件相对应而适当地设定阀升程量和动作角这两者。设定控制轴的旋转角度范围(αT)，以使得随着控制轴向规定方向旋转而动作角和阀升程量这两者减小的升程动作角减小区间(αdown)、以及动作角和阀升程量这两者增加的升程动作角增加区间(αup)，隔着折返点(α2)以该顺序出现。由此，在设定点(α1)和(α3)处动作角相同但阀升程量不同。
文档编号F01L1/18GK202250286SQ20112020369
公开日2012年5月30日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月11日
发明者深见彻, 竹村信一 申请人:日产自动车株式会社