JPH05503337A - 可変バルブタイミング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 豆塞二止ヱヱヱ互と２ 発明の背景 本発明は内燃機関のための可変バルブタイミングに関する。

４行程（オツトーサイクル）タイプの内燃機関において、吸気、排気バルブが開 いている間の機関サイクル相は、通常、バルブタイミングと呼ばれ、ピストンが 上死点（ＴＤＣ）又は下死点（ＢＤＣ）に到達する前後における吸気、排気バル ブの開き角、閉じ角と言われている。従来の機関では、これらの角度が固定され ていて、全てのエンジン速度及び負荷範囲にわたって変化することがない。

固定バルブタイミングは、シリンダの中やバルブを通るガス流の動挙動が全ての 範囲にわたってかなり変化するので、大部分の機関の操作範囲にわたり妥協的設 定である。この理由により、固定バルブタイミングは、ある特定のエンジン速度 、負荷状態において、ある所望のエンジン性能特性（例えば最小排気ガス、最大 出力、最小燃料消費量）に対して正確であり得るにすぎず、その他の範囲にわた っては貧弱な性能を受容しなければならない。

この固定バルブタイミング内燃機関の挙動についてはその発明以来周知であるが 、固定バルブタイミングは簡単であるので、望ましい特性を他の特性のために犠 牲にしである特殊な性能特性のために個々のエンジン設計を妥協させて維持され ている。例えば、エンジン設計は低速操作容易性を犠牲にして高速、高出力を目 指すこともあり得る。

エンジンのバルブタイミングを変化させる手段について大量の刊行された情報や 特許がある。これらに述べられた方法は種々あり、あるグループの機構はクラン ク軸に対してカム軸相を変更することによってバルブタイミングを変化させてい る。これら機構の全ては、相におけるこの変化をもたらすために、カム軸から分 離した動力源を有している。

発明の総括 本発明によれば、内燃機関のバルブタイミングシステムにして、エンジンのクラ ンクシャフトとカムシャフトとの間の相関係の中で制限された変化できる機構手 段によってカム軸を駆動し、相変化は角変位の形式で行われ、該角変位はバルブ を操作するカムからの反動トルクがある望む方法によって瞬間的な相変位の変化 を生ずる方法で僅かな角度について拘束されることを特徴とする可変バルブタイ ミングが提供される。

図面の簡単な説明 図１は本発明の一実施例の図解的な図で、カム軸駆動が遊星差動歯車機構を貫通 し、反動部材がその制限された移動を許容する装置に取り付けられ、さらに、反 動部材固定機構が図示されている。

実施例の説明 図１において、カム軸５は歯付きベルト手段８とプーリー７を介して入力軸４を 経てエンジンクランク軸によって駆動される。この駆動機構には遊星差動歯車２ が介在し、その遊星歯車は反動部材３から突出した軸に支持されている。差動歯 車２の太陽歯車は反動部材３の軸受を貫通する入力軸４によって駆動される。

入力軸４による太陽歯車の回転によって、差動歯車機構２の環状部分が太陽歯車 の歯数と環状部分の歯数による速度比で入力軸４と反対方向に回転する。カム軸 を駆動するのに必要なトルクは太陽歯車と同じ方向に反動部材３を回転させ、該 反動部材３の回転はスプリング負荷部材１によって阻止される。このスプリング 負荷部材１はソレノイドバルブ９によって電磁気的に変化する減衰手段を装備し 、エンジン潤滑システムからの油供給管１０を有している。

カム６はカム軸５上の数個のカムのうちの１個である。カム６は、バルブ１３に 作用するときに、バルブ１３を押し下げる場合のカムの通常の動きと反対の方向 にバルブスプリング１４から作用した力によるトルクを受けるが、一旦バルブ１ ３が最大押し下げ位置を通過するとトルクの方向が変わり、該トルクはカム６の 通常の動きを助ける。カム６上の交互の方向のトルクが非固定の反動部材３を入 力軸４の回りに揺動させる。この揺動の角度範囲はスプリング負荷部材１によっ て制限されている。

反動部材３のこの揺動の効果はバルブ１３の開きを遅らせ、バルブ１３の閉じを 進めることである。スプリング負荷部材１内のスプリングの適正な選択とソレノ イドバルブ９による減衰の調整によつてバルブタイミングの進み程度と遅れ程度 を制御することができる。歯止め１１は、カム軸の固定タイミング操作が要求さ れたとき、反動部材３の揺動を妨げるために反動部材３の溝に入るように弾性負 荷されている。アクチュエータ１２は、可変バルブタイミングが要求されたとき 、歯止め１１を溝から取り外す。

高エンジン速度では、排気ガスが吐出されるにつれてガス動力がシリンダを掃気 する結果となり、シリンダ内での押し下げを利用して入口バルブを早く開くこと を要求する。シリンダは次いでピストンが下降し始める前に可燃チャージを受け 止めることができる。同様に、ピストンが下死点に到達して上昇し始めた後、ガ ス慣性のためにガスチャージが連続的にシリンダに流入する。ピストンがいくら かシリンダを上昇して進行した後に入口バルブを閉じるのが都合がよい。

低エンジン速度では、ガス慣性効果は非常に減少され、ピストンがＴＤＣに接近 したときに排気ガスが入ロマニュホールドに吹き戻るのを防止すると共に、ピス トンがＢＤＣに到達後、上昇し始めたときに可燃チャージが入ロマニュホールド に吹き戻るのとを防止し、高エンジン速度の場合よりも入口バルブを遅く開き、 早く閉めるのが望ましい。同様の配慮が排気バルブにも適用される。それ故、図 示の例は低速状態のための可変バルブタイミングを示す。

図２はスプリング負荷部材ｌの一例を示し、外力がないときには、２ｍの予め負 荷をかけたスプリング１７によってピストン１５をシリンダ１６内で位置決めす る。スプリング１７は、ピストン１５が図１に示す反動部材３を介してカム軸に 作用する反作用トルクによって中立の位置から変位したときに、ピストン１５に 復元力を付与する。少しも減衰がないときには、反動部材３は、カム６に作用す るバルブスプリング１４の力とスプリング１７による復元力とによって決められ た角度にわたって揺動し、それ故、カム軸の固定タイミング位置と比べて前進す る角度及び遅れる角度はスプリング１４とスプリング１７とのスプリング比と機 構部品の寸法とに依存するようになる。

スプリング比の適正な選択により、非常に低速なエンジン操作に適合するような 実質上固定された前進角度及び遅れ角度が得られる。しかし、エンジン速度が増 加するにしたがって、高速ガス動力状態に適した固定バルブタイミングにエンジ ンを近づけることが望ましい。

バルブタイミングがスプリング比の選択に依存するタイミングの状態から変化さ せるためには、ソレノイドバルブ９を介して油の流れを制限することによって連 続減衰をピストン１５に適用することができ、該ソレノイドバルブは油の流れを 制限するためにプランジャをバルブシートに抗して推進させ、そしである適性な 速度において、歯止め１１を反動部材３に係合させ、バルブタイミングを固定さ せることができる。

もし望むならば、ピストンが揺動する平均位置を変えるために、減衰制限を差動 的に適用することができる。このようにして、バルブ１３の開き時間及び閉じ時 間の独立した制御方法が実施可能である。

本発明の新規な面に影響を与えることなく相変化を抑制することができる各種機 構を工夫することが可能である。

Ｃ＼４ Ｃの い 要約書 内燃機関のカム操作バルブ１３の開き角度と閉じ角度の両方を可変する装置で、 この装置を、バルブ１３の開き角度を遅らせ、閉じ角度を進める仕方で、バルブ スプリング１４でカム軸５に作用したトルクに応答する機構によって操作し、こ の操作を抑制する装置１１を組み込むこともできる。

補正音の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１卯　、 平成　４年　７月２７日 や、９□　ｇ！＃ｊ９　署 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ９１１０１９１６ ２、発明の名称 可変バルブタイミング ３、特許出願人 住　所　イギリス国ビー２０　１イーテイ、バーミンガム。

ハンズウオース・ウッド、レオボルド・アベニュー　９２氏　名　フィーニクス 、ジョン・バーナー１４１名）４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 電話　３２７０−６６４１〜６６４６ １９条補正 １、内燃機関のバルブタイミングシステムにして、エンジンのクランクシャフト とカムシャフトとの間の相関係の中で制限された変化ができる機構手段によって 少なくとも１本のカム軸を駆動し、相変化は角変位の形式で行われ、該角変位は バルブを操作するカム軸からの反動トルクがある望む方法によって瞬間的な相変 位の変化を生ずる方法で僅かな角度について拘束されることを特徴とする可変バ ルブタイミング。

２、請求項１のシステムにおいて、前記相変化機構は、回転が拘束された反動部 材を有する差動機構であることを特徴とするバルブタイミングシステム。

３、請求項２のシステムにおいて、前記差動反動部材は、適宜装置を介して前記 反動部材に作用するスプリング力で拘束されることを特徴とするバルブタイミン グシステム。

４、請求項１乃至３のシステムにおいて、ある望ましい方法で相変化の大きさを 制限するために相変化を減衰する手段が設けられることを特徴とするバルブタイ ミングシステム。

５、請求項４のシステムにおいて、前記減衰は、バルブの開き時間及び閉じ時間 を調整する信号に応答して制御可能であることを特徴とするバルブタイミングシ ステム。

６、請求項１乃至４のシステムにおいて、前記相変化は、制御信号に応答して抑 制されることを特徴とするバルブタイミングシステム。

７、内燃機関のバルブの開き時間と閉じ時間とを可変方法で制御するためのシス テムにして、添付図面を参照して説明したように実質的に操作するために配置さ れ、適合した部品の組み合わせを具備してなることを特徴とするシステム。

、　ｍ　Ｎ＋　ＰＣＴ／ＧＢ　９１１０１９１６

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関のバルブタイミングシステムにして、エンジンのクランクシャフト とカムシャフトとの間の相関係の中で制限された変化ができる機構手段によって カム軸を駆動し、相変化は角変位の形式で行われ、該角変位はバルブを操作する カム軸からの反動トルクがある望む方法によって瞬間的な相変位の変化を生ずる 方法で僅かな角度について拘束されることを特徴とする可変バルブタイミング。
2. ２．請求項１のシステムにおいて、前記相変化機構は、回転が拘束された反動部 材を有する差動機構であることを特徴とするバルブタイミングシステム。
3. ３．請求項２のシステムにおいて、前記差動反動部材は、適宜装置を介して前記 反動部材に作用するスプリングカで拘束されることを特徴とするバルブタイミン グシステム。
4. ４．請求項１乃至３のシステムにおいて、ある望ましい方法で相変化の大きさを 制限するために相変化を減衰する手段が設けられることを特徴とするバルブタイ ミングシステム。
5. ５．請求項４のシステムにおいて、前記減衰は、バルブの開き時間及び閉じ時間 を調整する信号に応答して制御可能であることを特徴とするバルブタイミングシ ステム。
6. ６．請求項１乃至４のシステムにおいて、前記相変化は、制御信号に応答して拘 束されることを特徴とするバルブタイミングシステム。
7. ７．内燃機関のバルブの開き時間と閉じ時間とを可変方法で制御するためのシス テムにして、添付図面を参照して説明したように実質的に操作するために配置さ れ、適合した部品の組み合わせを具備してなることを特徴とするシステム。