專利名稱：內燃機的可變氣門控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內燃機的可變氣門控制。
背景技術：
日本國特許廳在2002年發(fā)行的JP2002-256905A公開了可以連續(xù)擴大、縮小進氣 門的工作角或升程量，且可以連續(xù)使升程中心角(相位)滯后、提前的可變氣門裝置。
該現有的可變氣門裝置為在擴大進氣門的工作角或升程量時，隨之進氣門的打開 時期總是提前的結構。因此，在擴大進氣門的工作角或升程量時，在上止點附近氣門和活塞 容易產生干涉。為了避免氣門和活塞的干涉，需要在活塞上設置氣門凹槽等對策。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于通過可變氣門裝置抑制氣門和活塞容易產生干涉。
為了實現所述目的，本發(fā)明的可變氣門裝置具備與內燃機的曲軸同步旋轉的驅
動軸、設于驅動軸的驅動凸輪、擺動自如地支承于驅動軸的擺動凸輪、利用擺動凸輪的擺動
而被驅動開閉的發(fā)動機氣門、與驅動軸平行的擺動軸、擺動自如地支承于擺動軸的搖臂、將
搖臂和驅動凸輪連結的第一連桿、將搖臂和擺動凸輪連結的第二連桿、通過使擺動軸相對
于驅動軸的相對位置變化來變更發(fā)動機氣門的工作角或升程量的擺動軸位置變更裝置?？?br> 變氣門裝置構成為使這些部件伴隨發(fā)動機氣門的工作角或升程量的擴大，發(fā)動機氣門的
打開時期滯后。 或者，可變氣門裝置使這些部件按照如下方式構成，在規(guī)定的工作角范圍或升程 量范圍內變更發(fā)動機氣門的工作角或升程量的期間，從正面看發(fā)動機時，按照伴隨將驅動 軸中心和擺動軸中心連結的直線的角度變化的發(fā)動機氣門的打開時期變化量、和伴隨驅動 軸中心和擺動軸中心之間的距離變化的發(fā)動機氣門的打開時期變化量相互抵消的方式，擺 動軸相對于驅動軸位置變化，從而抑制發(fā)動機氣門的打開時期。
或者，可變氣門裝置使這些部件按照如下方式構成，在發(fā)動機氣門的工作角或升
程量擴大時，升程工作角中心向滯后側移動，而且，升程工作角中心相對于工作角或升程量
的擴大向滯后側的移動量，與在工作角或升程量比規(guī)定的工作角或升程量小的一側的范圍
相比，在工作角或升程量比規(guī)定的工作角或升程量大的一側的范圍增大。 本發(fā)明的詳細說明及其它的特征及優(yōu)點在說明書下面的記載中進行說明，同時添
附了附圖進行表示。


圖1是使用本發(fā)明的壓縮比可變發(fā)動機的概略縱向剖面圖； 圖2A-2C是說明壓縮比可變發(fā)動機的壓縮比變化的圖； 圖3是壓縮比可變發(fā)動機具備的進氣門可變氣門裝置的立體圖； 圖4是構成進氣門可變氣門裝置的一部分的該發(fā)明的升程、工作角可變機構的側
5面圖； 圖5A-5D是表示進氣門的最大工作角及最小工作角的該發(fā)明的擺動凸輪的最小 擺動位置及最大擺動位置的圖； 圖6A-6D是大致表示圖5A-5D的部件的位置關系的圖； 圖7是大致表示升程、工作角可變機構的軸心Pl P7的位置關系的圖； 圖8A和8B是大致表示最小工作角及最大工作角的軸心Pl P7的圖； 圖9A和9B是大致表示支點間距離D相異的兩個可變氣門裝置的軸心Pl P7的
圖； 圖10是表示該發(fā)明的進氣門可變氣門裝置的氣門升程特性的圖； 圖11是表示該發(fā)明的進氣門可變氣門裝置的進氣門打開時期和進氣門關閉時期
的關系的圖； 圖12是表示該發(fā)明的進氣門可變氣門裝置的各運轉狀態(tài)下的進氣門打開時期和 進氣門關閉時期的關系的圖； 圖13是對本發(fā)明的進氣門可變氣門裝置的控制進行說明的圖；
圖14是對本發(fā)明的進氣門可變氣門裝置的控制進行說明的圖。
具體實施例方式
參照圖1，內燃發(fā)動機100具備使活塞沖程變化而連續(xù)地變更壓縮比的壓縮比可 變機構。作為壓縮比可變機構，適用JP2001-227367所公開的多連桿式壓縮比可變機構。下 面，將具備該多連桿式壓縮比可變機構的內燃發(fā)動機IOO稱為"壓縮比可變發(fā)動機100"。
在壓縮比可變發(fā)動機100中，活塞122和曲軸121經由上連桿111和下連桿112 連結。 上連桿111的上端經由活塞銷124與活塞122連結，下端經由連結銷125與下連 桿112的一端連結。活塞122滑動自如地嵌合于形成在汽缸體123上的汽缸120內，且受 到燃燒壓力而在汽缸120內往復運動。 下連桿112的一端經由連結銷125與上連桿111連結，另一端經由連結銷126與 控制連桿113的一端連結。另外，曲軸121的曲軸銷121b貫通位于下連桿112的大致中央 的連結孔，下連桿112以曲軸銷121b為中心軸進行擺動。下連桿112可以分割為左右兩個 部件。曲軸121具備在軸方向上交互配置的多個軸頸121a和曲軸銷121b。軸頸121a旋轉 自如地通過汽缸體123及梯形架128支承。曲軸銷121b在從軸頸121b偏心規(guī)定量的位置 固定于軸頸121a。 控制連桿113的與連結銷126的反向側的端部經由連結銷127與控制軸114連結。 連結銷127在從控制軸114的中心偏心的位置將控制連桿113與控制軸114連結。在控制 軸114上形成有齒輪，該齒輪與設于壓縮比變更促動器13 1的旋轉軸133的小齒輪132嚙 合。對應于壓縮比變更促動器131的旋轉，控制軸114旋轉而位置變化，導致連結銷127的 位置變化。 其次，對壓縮比可變發(fā)動機100的壓縮比變更方法進行說明。 參照圖2A-2C時，只要連結銷127位于位置P，活塞122的上止點位置(Top Dead Center ;TDC)變高，壓縮比變大。
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只要連結銷127位于位置Q，則控制連桿113被推向上方，連結銷126的位置上升。 由此，下連桿112以曲軸銷121b為中心向逆時針方向旋轉，連結銷125下降，活塞122的上 止點位置下降。因此，壓縮比變小。 參照圖3及圖4對壓縮比可變發(fā)動機100具備的進氣門可變氣門裝置200進行說明。 進氣門可變氣門裝置200具備使進氣門211的升程、工作角變化的升程、工作角可 變機構210、和使進氣門211的升程中心角的相位提前或滯后的相位可變機構240。升程中 心角是指進氣門211迎接最大升程的曲軸角度。在圖3中，只簡略圖示了對應于一個汽缸 的一對進氣門及其關聯零件。 首先，對升程、工作角可變機構210的構成及作用進行說明。 參照圖3，在壓縮比可變發(fā)動機100的各汽缸上，在一對進氣門的上方、與曲軸平 行地設置有驅動軸213，該驅動軸213向汽缸排列方向延伸且為空心，而且，該驅動軸213支 承于汽缸蓋。 驅動軸213經由設于其一端部的鏈輪242，用帶及鏈條與曲軸連接，與曲軸連動而 旋轉。 參照圖4，驅動軸213在圖中為順時針旋轉。 在驅動軸213上，對于每個汽缸， 一對擺動凸輪220相對于驅動軸213擺動自如地 被支承。 一對擺動凸輪220圍繞驅動軸213在規(guī)定的旋轉范圍進行擺動，由此，按壓位于擺 動凸輪220的凸輪鼻223的下方的進氣門211的氣門挺桿219，從而進氣門211向下方下 降。 一對擺動凸輪220經由覆蓋在驅動軸213的外周的圓筒部相互整體化，以同相位擺動。
在驅動軸213上固定驅動凸輪215。驅動凸輪215是在從驅動軸213的軸心P3偏 離規(guī)定量的位置且具有中心P4的偏心凸輪。驅動凸輪215通過在偏心的孔內壓入驅動軸 213而固定于驅動軸213的外周。 驅動凸輪215設于偏離擺動凸輪220的軸方向的位置。而且，將驅動凸輪215與 搖臂217連結的作為第一連桿的連桿臂225旋轉自如地嵌合在驅動凸輪215的外周面。
連桿臂225具備較大徑的圓環(huán)狀的基部225a、和形成于基部225a的一部分的突出 部225b。銷孔225c貫通突出部225b。 在驅動軸213的斜上方，曲軸形的控制軸216與驅動軸213平行地向汽缸排列方 向延伸，且旋轉自如地支承于汽缸蓋。 再次參照圖3，控制軸216具備支承于汽缸蓋的主軸部216a、從主軸部216a偏心 規(guī)定量且平行于驅動軸213設置并可擺動地支承搖臂217的擺動軸216b、連接主軸部216a 和擺動軸216b的連接部216c。 旋轉自如地安裝于擺動軸216b的外周面的搖臂217由兩個分割的部件構成，通過 兩個螺栓218安裝在擺動軸216b周圍。搖臂217具有連結銷部217a、和連結部217b。從 正面看壓縮比可變發(fā)動機100時，連結銷部217a及連結部217b相對于連結驅動軸213中 心和擺動軸216b中心的直線，設置在擺動凸輪220的凸輪鼻223的相同側。連結部217b 位于比連結銷部217a距擺動軸216b的中心更遠的位置。 在控制軸216的一端設置有使控制軸216的主軸部216a在規(guī)定旋轉角度范圍內 進行旋轉，并使擺動軸216b位置變化的電動的升程量變更促動器250。
升程量變更促動器250根據來自基于壓縮比可變發(fā)動機100的運轉狀態(tài)的檢測結 果控制壓縮比可變發(fā)動機100的控制器300的控制信號而被控制。控制軸216旋轉時，擺動 軸216b的中心PI繞主軸部216a的中心P2進行旋轉而位置變化，安裝于擺動軸216b的搖 臂217的姿勢發(fā)生變化。搖臂217的姿勢變化導致進氣門211的工作角或升程量的變化。 升程量變更促動器250相當于通過使擺動軸216b位置變化而變更進氣門211的工作角或 升程量的擺動軸位置變更裝置。 再次參照圖4，在擺動凸輪220上形成基圓面220a、和從基圓面220a朝向凸輪鼻 223圓弧狀延伸的凸輪面220b。基圓面220a和凸輪面220b對應于擺動凸輪220的擺動位 置與氣門挺桿219抵接。相對于接連驅動軸213中心和擺動軸216b中心的直線，凸輪鼻 223設置為打開進氣門211時的擺動凸輪220的旋轉方向與驅動軸213的旋轉方向相同的 朝向。 擺動軸216b的軸心PI位于從主軸部216a的軸心P2偏心規(guī)定量的位置。驅動凸 輪215的中心P4位于從驅動軸213的軸心P3偏心規(guī)定量的位置。 搖臂217的連結銷部217a貫穿形成于連桿臂225的突出部225b的銷孔225c。由 此，搖臂217和連桿臂225被連結。連桿臂225相當于將搖臂217和驅動凸輪215連結的 第一連桿，搖臂217和連桿臂225連結的連結銷部217a的軸心P5相當于第一連結點。
搖臂217的連結部217b和擺動凸輪220通過連桿部件226連結。連桿部件226 在兩端部具備分叉成兩部分的第一軸支承部226a和第二軸支承部226b。
第一軸支承部226a支承將搖臂217的連結部217b和連桿部件226連結的連結銷 230。搖臂217的連結部217b配置在形成為分叉成兩部分狀的連桿部件226的第一軸支承 部226a之間。第二軸支承部226b支承將擺動凸輪220和連桿部件226連結的連結銷231。擺動 凸輪220配置在形成為分叉成兩部分狀的連桿部件226的第二軸支承部226b之間。
在各連結銷230、231的一端設置有限制連桿部件226的軸方向的移動的擋環(huán)。連 桿部件226相當于將搖臂217和擺動凸輪220連結的第二連桿，將搖臂217和連桿部件226 連結的連結銷230的軸心P6相當于第二連結點。 從上可知，從正面看壓縮比可變發(fā)動機100時，S卩，從與圖4相同的方向看時，作為 搖臂217和連桿臂225的連結點的軸心P5、和作為搖臂217和連桿部件226的連結點的軸 心P6相對于連結驅動軸213的軸心P3和擺動軸216b的軸心Pl的直線位于相同側，且軸 心P6位于比軸心P5距擺動軸216b的軸心Pl遠的位置。擺動凸輪220相對于連結軸心P3 和軸心P1的直線，在與軸心P5和軸心P1的相同側具有凸輪鼻223。凸輪鼻223設置為打 開進氣門211時的擺動凸輪220的旋轉方向為與驅動軸213的旋轉方向相同的朝向。
接著，再次參照圖3對相位可變機構240的構成及作用進行說明。
相位可變機構240具備相位角變更促動器241和油壓裝置301。
相位角變更促動器241使鏈輪242和驅動軸213在規(guī)定角度范圍內相對旋轉。
油壓裝置301根據來自基于壓縮比可變發(fā)動機100的運轉狀態(tài)的檢測結果控制壓 縮比可變發(fā)動機100的控制器300的控制信號，驅動相位角變更促動器241。
通過油壓裝置301向相位角變更促動器241供給油壓，鏈輪242和驅動軸213相 對旋轉，進氣門211的升程中心角(相位)提前或滯后。
其次，參照圖5 圖9對升程、工作角可變機構210的作用進行詳細說明。
驅動軸213與曲軸121連動旋轉時，經由驅動凸輪215及旋轉自如地嵌合于其外 周的連桿臂225，搖臂217以擺動軸216b的軸心Pl為中心進行擺動。搖臂217的擺動經由 連桿部件226向擺動凸輪220傳遞，擺動凸輪220在規(guī)定角度范圍內進行擺動。通過該擺 動凸輪220的擺動，氣門挺桿219被按壓，進氣門211向下方下降。驅動軸213以圍繞各圖 的順時針方向旋轉。 通過升程量變更促動器250使控制軸216在規(guī)定的旋轉角度范圍內進行旋轉時， 成為搖臂217的擺動支點的擺動軸216b的軸心Pl的位置以主軸部216a的軸心P2為中心 進行旋轉變化。其結果，搖臂217相對于汽缸體123的支承位置發(fā)生變化。使擺動凸輪220 上升到最上點時，即，搖臂217繞擺動軸216b逆時針旋轉到頂點時，當將與氣門挺桿219最 接近的基圓面220a的位置設為擺動凸輪220的初期擺動位置，初期擺動位置因擺動軸216a 的軸心P1的位置變化而變化。其結果，到下壓氣門挺桿219時的擺動凸輪220和氣門挺桿 219的初期接觸位置的擺動凸輪220的擺動量變化。其結果，即使曲軸每旋轉一次的擺動 凸輪220的擺動角大致總是一定，下壓開始后的擺動凸輪220的擺動量也會發(fā)生變化，如圖 5A-5D及圖6A-6D所示，最大升程量發(fā)生變化。 圖5A及圖5B表示進氣門211的工作角接近最大工作角的狀態(tài)下的擺動凸輪220 最小擺動時及最大擺動時的位置。圖5C及圖5D表示進氣門211的工作角接近最小工作角 的狀態(tài)下的擺動凸輪220的最小擺動時及最大擺動時的位置。 圖6A-6D是為了便于理解發(fā)明而從圖5A-5D將軸心Pl-P7和連結各軸心的直線抽 出的圖。 擺動軸216b的軸心Pl在位于主軸部216a的軸心P2的上方的狀態(tài)和位于左下方 的狀態(tài)之間，按照繞主軸部216a的軸心P2旋轉的方式進行連續(xù)移動。如圖5A及圖5B或 圖6A及圖6B所示，擺動軸216b的軸心Pl位于主軸部216a的軸心P2的上方時，與如圖5C 及5D或圖6C及6D所示的工作角在最小工作角附近的狀態(tài)相比，搖臂217處于相對于驅動 軸213順時針移動的狀態(tài)，連桿部件226也處于順時針移動的狀態(tài)。 因此，與連桿部件226連結的擺動凸輪220的凸輪鼻223、與工作角在最小工作角 附近的狀態(tài)相比被更大幅度壓向下方。其結果，與工作角在最小工作角附近的狀態(tài)相比，凸 輪鼻223向接近氣門挺桿219附近的方向傾斜。 于是，擺動凸輪220的初期擺動位置和初期接觸位置的間隔變窄，伴隨驅動軸213 的旋轉，擺動凸輪220擺動時，從基圓面220a向凸輪面220b很快移動。由此，如圖5B或圖 6B所示，與工作角在最小工作角附近的狀態(tài)相比，進氣門211的最大升程量變大。其結果， 從進氣門211的打開時期至關閉時期的曲軸角度區(qū)間，即進氣門211的工作角增大。
另一方面，如圖5C及圖5D或圖6C及圖6D所示，旋轉控制軸216使擺動軸216b 的軸中心Pl位于主軸部216a的軸中心P2的左下方時，與圖5A及圖5B或圖6A及圖6B所 示的工作角在最大工作角附近的狀態(tài)相比，搖臂217作為整體繞驅動軸向逆時針旋轉側移 動，由此，連桿部件226也處于向逆時針旋轉側移動的狀態(tài)。 因此，與連桿部件226連結的擺動凸輪220的凸輪鼻223與工作角在最大工作角 附近的狀態(tài)相比被向上方提升。其結果，如圖5C或6C所示，與工作角在最大工作角附近的 狀態(tài)相比，凸輪面220向離開氣門挺桿219的方向傾斜。
于是，擺動凸輪220的初期擺動位置和初期接觸位置的間隔增大，伴隨驅動軸213
的旋轉擺動凸輪220擺動時，基圓面220a變長，持續(xù)接近氣門挺桿219，凸輪面220b接觸氣
門挺桿的周期變短。由此，如圖5D或圖6D所示，與工作角在最大工作角附近的狀態(tài)相比，
進氣門211的最大升程量變小。其結果，進氣門211的工作角也縮小。 圖7表示升程、工作角可變機構210的軸心PI P7和連結各軸心的直線。圖7
中，虛線表示工作角在最小工作角附近的狀態(tài)，實線表示工作角在最大工作角附近的狀態(tài)。 下面，將連結擺動軸216b的軸心P1、和驅動軸213的軸心P3的線段稱為"線段
P1P3"。另外，將軸心P1和軸心P3的距離稱為"支點間距離D"。進一步，將線段P1P3、圖中
用虛線表示的穿過軸心P3的假想線L構成的角稱為"支點間角度e "。 如圖7所示，為使工作角或升程量從處于最小工作角的狀態(tài)向最大工作角的狀態(tài)
變化，使控制軸216在規(guī)定的旋轉角的范圍內旋轉，使擺動軸216b的軸心P1在以主軸部
216a的軸心P2為中心的圓上移動時，支點間角度e變化，同時，支點間距離D也變化。 S卩，根據本實施方式的升程、工作角可變機構210，使工作角或升程量從最小工作
角向最大工作角變化時，支點間角度9也逐漸增加并從9min向emax變化。 另一方面，從最小工作角向中間工作角逐漸增力n，支點間距離D從Dmin向Dmax變
化。而且，從中間工作角向最大工作角逐漸減小，支點間距離D從Dmax向Dmin變化，并返
回到與最小工作角時的支點間距離幾乎相同的長度。 參照圖8A和圖8B，對通過在將支點間距離D維持在相同長度的狀態(tài)下使支點間角 度9變化而產生的作用進行說明。接著，參照圖9A和圖9B對通過在將支點間角度e維 持在相同角度的狀態(tài)下使支點間距離D變化而產生的作用進行說明。
圖8A表示最小工作角時。圖8B表示最大工作角時。 如圖8A及圖8B所示，在將支點間距離D維持在相同長度的狀態(tài)下使支點間角度 e從9min向emax變化時，軸心Pl在以軸心P3為中心的圓周Cl順時針從下方向上方移 動。另一方面，軸心P7在以軸心P3為中心的圓周C2順時針從上方向下方移動。S卩，連結 于擺動凸輪220的凸輪鼻的連結銷231的位置向下方移動。 其結果，擺動凸輪220的與氣門挺桿219的初期接觸位置和初期擺動位置相互靠 近，進氣門211的工作角擴大。 這樣，在將支點間距離D維持在相同長度的狀態(tài)下增大支點間角度e時，進氣門 211的工作角擴大。 圖9A和圖9B是將支點間距離D不同但軸間距離等其它的各部尺寸相同的兩個可 變氣門裝置的軸心P1 P7、和連結各軸心的直線在驅動軸213的旋轉角度位置大致相同的 狀態(tài)下進行比較的圖。圖9A及圖9B的支點間角度e相同，但圖9A的支點間距離D1比圖 9B的支點間距離D2短。 如圖9A及圖9B所示，使支點間距離D變長時，與支點間距離較短時相比，擺動軸 16b的軸心Pl從驅動軸軸心P3離開而位于上方。于是，驅動軸的中心P3和驅動軸凸輪P4 的位置及線段P1P5和線段P5P4的長度彼此相等，因此，線段P1P5和線段P5P4的構成的角 在使支點間距離D變長的情況下增大。因此，使支點間距離D變長時，線段P1P5產生與順 時針旋轉時同樣的變化。此時，比軸心P5更遠離擺動軸中心P3的軸心P6，通過杠桿原理， 在軸心P5的位置沒有大幅度變化時，軸心P1向上方移動，因此，變成在圖內向下方移動。
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由此，由于將連結連桿部件226和擺動凸輪220的凸輪鼻的連結銷231的軸心P7 相對壓向下方，因此，擺動凸輪220的與氣門挺桿219的初期接觸位置和初期擺動位置逐漸 彼此靠近。其結果，進氣門211的工作角擴大。 這樣，在將支點間角度9維持在相同的角度的狀態(tài)下使支點間距離D變長時，進 氣閥211的工作角擴大。 如上，升程、工作角可變機構210通過使支點間角度9和支點間距離D支點間變 化，使進氣門211的工作角變化。 其次，對本實施方式的升程、工作角可變機構210的作用進行說明。 圖10表示升程、工作角可變機構210的氣門升程特性。圖11表示圖10中表示的
各氣門升程特性的進氣門打開時期(Intake Valve Open ;下面稱為"IVO")和進氣門關閉
時期(Intake Valve Close ;下面稱為"IVC")之間的關系。任何一個附圖都表示不伴隨
利用相位可變機構240的進氣門211的升程中心角的變更，而只通過升程、工作角可變機構
210可以變化氣門升程特性的狀態(tài)。 如圖10及圖ll所示，使工作角從最小工作角向最大工作角變化時，從最小工作角 到規(guī)定的工作角，如現有的那樣，工作角變大，而且IVO提前。然而，從規(guī)定的工作角到最大 工作角，可以使工作角變大，同時，可以抑制IVO的提前方向的移動或可以使IVO滯后。
這樣是因為，使工作角從最小工作角向最大工作角變化時，支點距離D從最小工 作角向中間工作角漸漸增加，從中間工作角到最大工作角逐漸減少。 SP，由于使工作角從最小工作角向最大工作角變化時，通過支點間角度9角度增 加而工作角擴大，IVO提前。另外，從最小工作角到中間工作角，支點間距離D也變長，由此 工作角擴大，因此，IVO提前。
這樣，從最小工作角到中間工作角，支點間角度e和支點間距離D均增力n，因此，
工作角變大，且IVO提前。 但是，從中間工作角到最大工作角，雖然支點間角度e逐漸增加，但支點間距離 逐漸縮短。因此，通過支點間角度e的增加，ivo提前，另一方面，通過支點間距離D的減 少，工作角變小，相對于此，ivo滯后。 因此，從中間工作角到最大工作角，可以增大工作角，同時可以抑制IVO的提前方 向的移動，或可以使IVO滯后。而且，進氣門211的工作角或升程量擴大時，升程工作角中
心向滯后側移動，同時，向相對于工作角或升程量的擴大的升程工作角中心向滯后側的移 動量，與在工作角或升程量與比規(guī)定的工作角或升程量小的側的范圍相比，在工作角或升 程量在比規(guī)定的工作角或升程量大的一側的范圍內擴大。 這樣，根據進氣門可變氣門裝置200，工作角在最大角附近擴大時，成為IVO的提 前方向的移動被抑制。進而IVO滯后的氣門特性。因此，可以使進氣門211的工作角成為最 大工作角，且可以降低在使升程中心角最提前的狀態(tài)下的氣門和活塞之間的接近的程度。 另一方面，在最小工作角時，IVO與中間工作角時相比為滯后。S卩，由于工作角范圍整體的 提前被抑制，因此，IVC也停留為滯后。其結果，由于可以使IVC停留在吸氣沖程盡量滯后 的時期，并盡量不從下止點離開，因此，特別確保啟動時充分的缸內流入空氣量。從而啟動 性提高。 通?？紤]進氣門可變氣門裝置200故障時，活塞的氣門凹槽以氣門和活塞的干涉量為最大狀態(tài)作為基準，以具有一定的余量的深度而設置。如該進氣門可變氣門裝置200
那樣，若使進氣門211的工作角為最大工作角，且使在升程中心角設為最提前的狀態(tài)下的
氣門和活塞干涉的可能性降低，則可以減少氣門凹槽的表面積。由此，可以降低冷卻損失。
另外，可以通過燃燒效率的增加而實現降低燃油消耗。 參照圖12-14對進氣門可變氣門裝置200的控制進行說明。 圖12是根據運轉狀態(tài)而決定IV0和IVC的控制圖。該圖預先儲存于控制器300。
在發(fā)動機全負荷、低速時，工作角設定為最小工作角和最大工作角之間的中間工 作角，IVO設定在上止點之后。發(fā)動機全負荷、中速時，即處于運轉狀態(tài)A時，通過升程、工 作角可變機構，與發(fā)動機全負荷、低速時相比，使工作角擴大，且通過相位可變機構，ivo被 設定于上止點之前。發(fā)動機全負荷、高速時，即處于運轉狀態(tài)B時，通過升程、工作角可變 機構，使工作角設定為最大工作角，且通過相位可變機構，與發(fā)動機全負荷、中速時相比，使 IV0進一步設定于提前側。 從運轉狀態(tài)A移動到運轉狀態(tài)B時，或從運轉狀態(tài)B移動到運轉狀態(tài)A時，執(zhí)行以 下的控制。 從運轉狀態(tài)A向運轉狀態(tài)B移動時，S卩，在車輛處于加速狀態(tài)的情況下、即在工作 角變大，且處于IV0滯后的配氣正時時，在IVC達到目標IVC之間，禁止相位可變機構240 的驅動，而只驅動升程、工作角可變機構210。而且，IVC到達目標IVC后，實施同時驅動升 程、工作角可變機構210和相位可變機構240的協(xié)調控制，將進氣門211的配氣正時控制為 最合適的配氣正時。 S卩，如圖13所示，首先只驅動升程、工作角可變機構210，從運轉狀態(tài)A移動到運轉 狀態(tài)C， IVC到達目標IVC之后，同時驅動升程、工作角可變機構210和相位可變機構240， 移動到運轉狀態(tài)B。 升程、工作角可變擊機構210通過電動的升程量變更促動器250進行驅動，因此， 與通過油壓驅動的相位可變機構240相比，響應速度較快。因此，在加速時，通過首先驅動 升程、工作角可變機構210驅動，并使IVC迅速達到目標IVC，可以防止IVC與目標IVC相比 過度滯后的狀態(tài)。因此，可以防止填充效率的降低，防止運轉性能的惡化。
另一方面，從運轉狀態(tài)B向運轉狀態(tài)A移動時，S卩，在車輛處于減速狀態(tài)的情況下、 即在工作角變小，且處于IVO滯后的配氣正時時，在IVO達到目標IVO之間，禁止升程、工作 角可變機構210的驅動，而優(yōu)先驅動相位可變機構240。然后，IVO到達目標IVO后，協(xié)調控 制升程、工作角可變機構210和相位可變機構240，將進氣門211的配氣正時控制為最合適 的配氣正時。 S卩，如圖14所示，首先只驅動升程、工作角可變機構240，從運轉狀態(tài)B移動到運轉 狀態(tài)D， IVO到達目標IVO之后，同時驅動升程、工作角可變機構210和相位可變機構240， 移動到運轉狀態(tài)A。 在工作角變小，且處于IV0提前的配氣正時，如果升程、工作角可變機構2 10被驅 動，則IVO過度提前。于是，由于需要擴大用于回避氣門和活塞的干涉的氣門凹槽，因此，冷 卻性能等惡化。 因此，在這種運轉狀態(tài)時，首先驅動相位可變機構240，使IVO到達目標IVO后，協(xié) 調控制升程、工作角可變機構210和相位可變機構240，由此，可以防止IVO過度提前。因此，可以防止冷卻損失等惡化。 根據以上說明的本實施方式，使進氣門的氣門升程特性為從規(guī)定的工作角到最 大工作角中，工作角變大且抑制進氣門打開時期的提前方向的移動或形成進氣門打開時期 滯后的氣門升程特性。 由此，可將進氣門211的工作角設為最大工作角，且可以將升程中心角最提前的 狀態(tài)下的氣門和活塞的接近程度降低。因此，可以減少氣門凹槽的表面積，可以降低冷卻損 失。另外，通過燃燒效率的增加可以實現降低燃油消耗。 另外，在車輛處于加速狀態(tài)的情況下、即在工作角變大，且為IVO滯后的配氣正時 時，在IVC達到目標IVC之間，禁止相位可變機構240的驅動，而只驅動升程、工作角可變機 構210。 由此，在加速時，首先驅動動作響應性良好的升程、工作角可變機構210，并使IVC 迅速達到目標IVC，由此，可以防止IVC與目標IVC相比過度地滯后的狀態(tài)。因此，可以防止 填充效率的降低，可以防止運轉性能的惡化。 另外，在車輛處于減速狀態(tài)的情況下、即在工作角變大，且處于IVO滯后的配氣正
時，即工作角變小，且處于IVO提前的配氣正時時，在IVO達到目標IVO之間，禁止升程、工
作角可變機構210的驅動，優(yōu)先驅動相位可變機構240。 由此，可以防止IVO過度提前。因此，可以防止冷卻損失等的惡化。 進而，在壓縮比可變發(fā)動機的情況，越使壓縮比為高壓縮比，燃燒室容積和表面積
之比(以下稱為"S/V比")越大，從而冷卻損失變大。但是，通過與本實施方式的升程、工
作角可變機構210組合，可以使氣門凹槽的表面積減少，可以使表面積變小。由此，可以抑
制伴隨高壓縮化的S/V比的增加，可以減少冷卻損失。 此外，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，很顯然，在其技術思想的范圍內可以進行 各種變更。 例如，在與伴隨與實施例中記載的所不同的動作的相位可變機構組合的情況等 時，可以將工作角變大，且抑制進氣門的打開時期的提前方向的移動或者使進氣門的打開 時期滯后的工作角或升程量的范圍、根據需要的條件設定在不是最大工作角附近的范圍。 另外，通過將本發(fā)明的可變氣門裝置適用于排氣門，并抑制排氣門的關閉時期變化，從而還 可以用于控制排氣門和活塞的接近。 關于以上說明，引用了以2007年8月10日為申請日的日本國的特愿2007-209706 號的內容、以2007年8月21日為申請日的日本國的特愿2007-214529號的內容、以2008 年2月25日為申請日的日本國的特愿2008-43126號的內容及以2008年2月28日為申請 日的日本國的特愿2008-47918號的內容。
產業(yè)上的可利用性 如上所述，本發(fā)明在適用于運轉條件大的內燃機中時，能發(fā)揮特別優(yōu)異的效果。
本發(fā)明的實施例包含的排他特性或優(yōu)點如本發(fā)明請求的范圍所述。
權利要求
一種可變氣門裝置，其特征在于，具備與內燃機(100)的曲軸(121)同步旋轉的驅動軸(213)、設于所述驅動軸(213)的驅動凸輪(215)、擺動自如地支承于所述驅動軸(213)的擺動凸輪(220)、利用所述擺動凸輪(220)的擺動而被驅動開閉的發(fā)動機氣門(211)、與所述驅動軸(213)平行的擺動軸(216)、擺動自如地支承于所述擺動軸(216b)的搖臂(217)、將所述搖臂(217)和所述驅動凸輪(215)連結的第一連桿(225)、將所述搖臂(217)和所述擺動凸輪(220)連結的第二連桿(226)、通過使所述擺動軸(216b)相對于驅動軸(213)的相對位置變化來變更所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量的擺動軸位置變更裝置(250)，伴隨所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量的擴大，所述發(fā)動機氣門(211)的打開時期滯后。
2. 如權利要求l所述的可變氣門裝置，其特征在于，伴隨所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量的擴大，縮短所述驅動軸(213)中心和 所述擺動軸(216b)中心之間的距離，由此，伴隨所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量 的擴大，所述發(fā)動機氣門(211)的打開時期滯后。
3. 如權利要求1或2所述的可變氣門裝置，其特征在于，在使所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量在規(guī)定的工作角范圍或升程量范圍內 變更的期間，伴隨所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量的擴大，所述發(fā)動機氣門(211) 的打開時期滯后。
4. 一種可變氣門裝置，其特征在于，具備與內燃機(100)的曲軸(121)同步旋轉的驅動軸(213)、 設于所述驅動軸(213)的驅動凸輪(215)、 擺動自如地支承于所述驅動軸(213)的擺動凸輪(220)、 利用所述擺動凸輪(220)的擺動而被驅動開閉的發(fā)動機氣門(211)、 與所述驅動軸(213)平行的擺動軸(216b)、 擺動自如地支承于所述擺動軸(216b)的搖臂(217)、 將所述搖臂(217)和所述驅動凸輪(215)連結的第一連桿(225)、 將所述搖臂(217)和所述擺動凸輪(220)連結的第二連桿(226)、 通過使所述擺動軸(216b)相對于驅動軸(213)的相對位置變化來變更所述發(fā)動機氣 門(211)的工作角或升程量的擺動軸位置變更裝置(250)，在規(guī)定的工作角范圍或升程量范圍內變更所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量 期間，從正面看所述內燃機(100)時，按照伴隨連結所述驅動軸(213)中心和所述擺動軸 (216)中心的直線的角度變化的所述發(fā)動機氣門(211)的打開時期變化量、和伴隨所述驅 動軸(213)中心和所述擺動軸(216b)中心之間的距離變化的所述發(fā)動機氣門(211)的打 開時期變化量相互抵消的方式，使所述擺動軸(216b)相對于所述驅動軸(213)位置變化， 由此，抑制所述發(fā)動機氣門(211)的打開時期的變化。
5. 如權利要求4所述的可變氣門裝置，其特征在于，從正面看所述內燃機(100)時，成為所述搖臂(217)和所述第一連桿(225)的連結部 的第一連結點、和成為所述搖臂(217)和所述第二連桿(226)的連結部的第二連結點相對 于連結所述驅動軸(213)中心和所述擺動軸(216b)中心的直線位于相同側，且所述第二連 結點位于比所述第一連結點距所述擺動軸(216b)中心遠的位置，所述擺動凸輪(220)相對 于所述直線在與第一連結點和第二連結點的相同側具有凸輪鼻(223)，所述驅動軸(213) 的旋轉方向與打開所述發(fā)動機氣門(211)時的所述擺動凸輪(220)的旋轉方向相同。
6. 如權利要求5所述的可變氣門裝置，其特征在于，增大所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量時，所述直線的角度變化為與使所述直 線向所述驅動軸(213)的旋轉方向旋轉相同的朝向的角度變化，通過縮小所述距離變化， 從而抑制所述發(fā)動機氣門(211)的打開時期的變化。
7. 如權利要求5或6所述的可變氣門裝置，其特征在于，增大所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量時，伴隨所述直線的角度變化的所述發(fā) 動機氣門(211)的打開時期變化提前，伴隨所述距離變化的所述發(fā)動機氣門(211)的打開 時期變化滯后，由于相互之間抵消，從而抑制所述發(fā)動機氣門(211)的打開時期的變化。
8. 如權利要求7所述的可變氣門裝置，其特征在于，在所述規(guī)定的工作角范圍或升程量范圍的一部分，伴隨所述距離變化的所述發(fā)動機氣 門(211)的打開時期的滯后量超過伴隨所述直線角度變化的所述發(fā)動機氣門(211)的打開 時期的提前量，所述發(fā)動機氣門(211)的打開時期伴隨所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或 升程量的擴大而滯后。
9. 如權利要求3 8中任一項所述的可變氣門裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的工作角范圍或升程量的范圍為從規(guī)定的工作角或升程量到最大工作角或最大升程量的范圍。
10. —種可變氣門裝置，其特征在于，具備與內燃機(100)的曲軸(121)同步旋轉的驅動軸(213)、設于所述驅動軸(213)的驅動凸輪(215)、擺動自如地支承于所述驅動軸(213)的擺動凸輪(220)、利用所述擺動凸輪(220)的擺動而被驅動開閉的發(fā)動機氣門(211)、與所述驅動軸(213)平行的擺動軸(216)、擺動自如地支承于所述擺動軸(216b)的搖臂(217)、將所述搖臂(217)和所述驅動凸輪(215)連結的第一連桿(225)、將所述搖臂(217)和所述擺動凸輪(220)連結的第二連桿(226)、通過使所述擺動軸(216b)相對于驅動軸(213)的相對位置變化來變更所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量的擺動軸位置變更裝置(250)，所述發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量擴大時，升程工作角中心向滯后側移動，而且，升程工作角中心相對于工作角或升程量的擴大向滯后側的移動量，與在工作角或升程量比規(guī)定的工作角或升程量小的一側的范圍相比，在工作角或升程量比規(guī)定的工作角或升 程量大的一側的范圍增大。
11. 一種內燃機，其具備如權利要求1 10中任一項所述的可變氣門裝置(200)，其特 征在于，所述可變氣門裝置(200)包括連續(xù)變更所述發(fā)動機氣門(211)的工作角的中心相位的 相位變更裝置(241)，所述發(fā)動機氣門(211)是進氣門，所述內燃機具備控制器(300)，在車輛加速時，在進氣門關閉時期到達目標進氣門關 閉時期的期間，控制器(300)驅動所述擺動軸位置變更裝置(250)，并禁止相位變更裝置 (241)的驅動。
12. 如權利要求ll所述的內燃機，其特征在于，在車輛加速時進氣門關閉時期到達目標進氣門關閉時期后，所述控制器(300)同時驅 動所述擺動軸位置變更裝置(250)和所述相位變更裝置(241)，并在將進氣門關閉時期固 定于該目標進氣門關閉時期的狀態(tài)下，將工作角控制為目標工作角。
13. 如權利要求11或12所述的內燃機，其特征在于，在車輛減速時，在進氣門打開時期到達目標進氣門打開時期的期間，所述控制器(300) 驅動所述相位變更裝置(241)，禁止所述擺動軸位置變更裝置(250)的驅動。
14. 如權利要求13所述的內燃機，其特征在于，在車輛減速時，在進氣門打開時期到達目標進氣門打開時期后，所述控制器(300)同 時驅動所述擺動軸位置變更裝置(250)和所述相位變更裝置(241)，并在將進氣門打開時 期固定于該目標進氣門打開時期的狀態(tài)下，將工作角控制為目標工作角。
15. 如權利要求11 14中任一項所述的內燃機，其特征在于，在將所述目標工作角設定為從規(guī)定的工作角到最大工作角之間的值時，所述控制器 (300)實施禁止所述擺動軸位置變更裝置(250)和所述相位變更裝置(241)中任意一方驅 動的控制。
16. 如權利要求11 14中任一項所述的內燃機，其特征在于，在發(fā)動機全負荷時，所述控制器(300)實施禁止所述擺動軸位置變更裝置(250)和所 述相位變更裝置(241)中任意一方驅動的控制。
全文摘要
在發(fā)動機氣門(211)的工作角或升程量在規(guī)定的工作角范圍或升程量范圍內變更期間，按照伴隨將驅動軸(213)中心和擺動軸(216b)中心連結的直線的角度變化的發(fā)動機氣門(211)的打開時期變化量、和伴隨驅動軸(213)中心和擺動軸(216b)中心之間的距離變化的發(fā)動機氣門(211)的打開時期變化量相互抵消的方式，使擺動軸(216b)相對于驅動軸(213)位置變化，抑制發(fā)動機氣門(211)的打開時期的變化。
文檔編號F01L13/00GK101779007SQ20088010254
公開日2010年7月14日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權日2007年8月10日
發(fā)明者深見徹, 竹村信一 申請人:日產自動車株式會社