(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバルブを開閉させ前記バルブのバルブシートへの着座速度を緩やかにする緩衝部をプロフィールにもつカムと、該カムと前記バルブの間にあって前記カムの運動を前記バルブに伝えるタペットと、前記バルブのバルブリフト量を前記内燃機関の運転状態に応じて可変する可変バルブリフト制御機構と、前記内燃機関の始動を検出する始動検出手段とを有する可変バルブリフト制御装置において、
始動時に前記バルブが閉じた状態での前記カムと前記タペットとの隙間を、前記バルブ着座時に前記カムの前記緩衝部が前記タペットに当たらなくなるまで大きくする手段を有することを特徴とする始動時の可変バルブリフト制御装置。
【請求項２】
前記可変バルブリフト制御機構は、前記タペットを第１のタペットおよび第２のタペットで構成すると共にそれらの間に油圧室を形成し、該油圧室に油圧を送る送油手段と、前記油圧室内の油圧を調圧する調圧手段とを有し、前記油圧室内の油圧により前記油圧室内容積を変化させることによりバルブリフトを運転状態に応じて可変する可変バルブリフト制御機構であって、
始動時に前記油圧室内の油圧を調圧して、前記バルブが閉じた状態での前記カムと前記タペットとの隙間を、前記バルブ着座時に前記カムの前記緩衝部が前記タペットに当たらなくなるまで大きくすることを特徴とする請求項１に記載の始動時の可変バルブリフト制御装置。
【請求項３】
前記可変バルブリフト制御機構は、カムシャフトの中心軸方向でカムプロフィールが変化する前記カムと、該カムを前記内燃機関の運転状態に応じて前記カムシャフトの中心軸方向に移動してカムプロフィールを変化させることによりバルブリフト量を可変する可変バルブリフト制御機構とを有し、
前記内燃機関の始動時に、前記バルブが閉じた状態での前記カムとタペットとの隙間が前記バルブ着座時に前記カムの前記緩衝部が前記タペットに当たらない前記カムのプロフィール部に前記カムを前記カムシャフトの中心軸方向の位置に固定することを特徴とする請求項１に記載の始動時の可変バルブリフト制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動時の可変バルブリフト制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁と排気弁のバルブリフト量を可変とすることにより、運転状態に応じた最適な機関トルクを得るようにした特開平６−８１６１７号公報に開示されるような可変バルブタイミング装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のバルブリフト量の設定は、運転状態に応じて最適な機関トルクが得られるバルブリフト量に設定することについてしか考慮されておらず、始動時の圧縮行程時にバルブフェイス部とバルブシートに変形が生じた場合混合気が抜けて、圧縮圧力が低下し、始動性が悪化する可能性がある。また、長期間運転した内燃機関においては、燃焼室内に堆積したカーボンデポジット等の異物が始動時に剥離し、その剥離したカーボンデポジット等の異物が吸気弁または排気弁に噛み込んで、始動性が悪化する可能性がある。
【０００４】
本発明は、前記問題点に鑑みて創出されたものであり、その目的とするところは、内燃機関の始動時において、バルブの着座力を上げてシール性を向上することにより、圧縮行程時の混合気の抜けを低下し、更に内燃機関の燃焼室内に堆積したカーボン等の異物が剥離して吸気弁または排気弁に異物が噛み込んでも、着座時の衝撃力により異物を破砕して、始動性の更なる悪化を防止することができる始動時の可変バルブリフト装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を達成するため、請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用する。請求項１ないし請求項３に記載の発明によれば、バルブ着座時にカムの緩衝部がタペットに当たらなくなるまで大きくすることにより、バルブ着座時の衝撃力が大きくなるため、バルブの着座力を上げてシール性が向上すると共に、着座時の衝撃力によりカーボン等の異物を容易に破砕することが可能であり、混合気の抜けまたは異物噛み込みにより内燃機関の始動性が悪化することはない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の始動時の可変バルブリフト制御装置の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００７】
図１は、本発明の第１実施形態のシステム構成図であり、任意の１気筒の吸気バルブ周辺の横断面図を示している。
【０００８】
図１において、１１は吸気ポートであり、吸気バルブ１０により開閉される。吸気バルブ１０はバルブスプリング１２により常に上方、すなわち吸気ポート１１を閉じる方向に付勢されている。
【０００９】
吸気バルブ１０のバルブステム１３の上端には上壁付き円筒体からなる第１のタペット２が設けられている。第１のタペット２には同じく上壁付き円筒体からなる第２のタペット３が摺動自在に取り付けられ、それらの間に油圧室４が形成されると共に、その両端をそれぞれのタペット２、３に固定するようにその自由長が収縮した状態のタペットスプリング４０が設けられている。第２のタペット３には、油圧室４の収縮端を規制するストッパ片１４が第２のタペット３から垂下されている。第２のタペット３の周壁には連通路６に臨むように通孔１５が形成されている。油圧室４にはオイルパン９からポンプ８により送られるオイルが連通路６を介して供給される。
【００１０】
油圧室４とポンプ８との間には調圧弁７が設けられており、調圧弁７はマイクロコンピュータ５によって制御されている。マイクロコンピュータ５には内燃機関の運転状態を知るためにエンジン回転数、スロットル開度、吸気管圧力、クランク位置等の信号が入力され、運転状態に応じて調圧弁７により油圧室４の油圧を変化させ、油圧室４の容積を制御する。調圧弁７には連通管１６が設けられており、油圧室４内の油圧が制御圧力よりも高くなったとき、余剰なオイルをオイルパン９に逃がすことにより任意な油圧に設定できるようになっている。
【００１１】
１はカムシャフトに設けられた吸気バルブ１０を開閉するカムであり、第２のタペット３に接触し、油圧室４を介して第１のタペット２を押圧し、吸気バルブ１０をおし開く。
【００１２】
図２はカム１のプロフィールに関するものであり、（Ａ）はカム１を側面から見たプロフィールであり、（Ｂ）はカム角度とバルブリフト量の関係を示す特性図である。
【００１３】
カム１のプロフィールには図２に示すようにカムのリフト量が立ち上がる、つまりバルブを押し開く部分と、カムのリフト量が０となる、つまりバルブが着座する部分において、リフト量が緩やかに変化する緩衝部１００が各々設けられている。この緩衝部１００の目的は、内燃機関始動後、バルブ開時にカム１とタペット３との接触時の打音の低減及び衝撃力緩和によるカム１及びタペット３の破損の保護と、バルブ１０閉時のバルブ１０とバルブシートの接触時の打音の低減、及び衝撃力緩和によるバルブ１０破損の保護である。
【００１４】
以上の説明では、吸気バルブ１０について説明したが、排気バルブについても同様の構成を適用することができる。
【００１５】
図３は図１の可変バルブリフト制御のフローチャートである。次に、本発明の作動を図３に示すフローチャート及び図１によって説明する。
【００１６】
内燃機関始動前には油圧室４には油圧はかけられておらず、油圧室４の容積は最小になっている。
【００１７】
図４はタペットクリアランスの相違によるバルブリフトの相違を示す説明図であり、（Ａ1 ）はタペットクリアランスが大きい場合、（Ａ2 ）はタペットクリアランスが小さい場合の状態を各々示す。（Ｂ）は各々の場合のバルブリフト線図と衝撃力の大きさを示す。この時、図４（Ａ1 ）に示すようにバルブ閉時でのカム１と第２のタペット３の隙間（以下「タペットクリアランス」という。）が大きくなり、このタペットクリアランスの大きさをカム１が回転してもカム１の緩衝部１００が第２のタペット３と接触しないようにする。このタペットクリアランスの大きさはカム１が全閉状態から４０〜６０°以上回転したときに第２のタペット３と接触する大きさとするとよい。
【００１８】
図３及び図１において、ステップ２０１で図示しないスタータがＯＮとなり、内燃機関の始動が開始される。
【００１９】
ステップ２０２で調圧弁７により油圧室４内の油圧をＯＦＦとすると、タペットスプリング４０は収縮して、油圧室４の容積を最小とする。油圧室４の容積は最小のままであるので、カム１が回転しても緩衝部１００が第２のタペット３に当たることなく、バルブ１０は図４（Ｂ）中の（Ａ1 ）で示すようにカムプロフィールのカム１のリフト量の変化割合が大きいところで着座することになる。そのため、バルブ着座時の衝撃力が増大し、始動時のバルブ１０のシール性が向上し、圧縮行程時の混合気の抜けが小さくできる。
【００２０】
また、異物が始動時に剥離してバルブ１０に噛み込んだとしても、バルブ着座時の衝撃力が大きいため容易に破砕することができ、異物噛み込みによる筒内圧の低下を防ぎ、更なる始動性の悪化を防止することが可能となる。
【００２１】
なお、カム１と第２のタペット３の接触は緩衝部をはずす制御となっているが、内燃機関の始動時であるため回転数が低く、カム１と第２のタペット３及びバルブ１０とバルブシート部の接触時の打音も小さく、バルブ１０及び第２のタペット３が破損することはない。
【００２２】
ステップ２０３で、エンジン回転数が所定の回転数よりも大きく、または吸気管圧力が所定の圧力よりも低くなり、内燃機関の始動と判別した後は、ステップ２０４で調圧弁７により油圧室４の油圧を増大して油圧室４の容積を、カム１の緩衝部１００が第２のタペット３と接触するまで大きくして、カム１と第２のタペット３及びバルブ１０とバルブシート部の接触時の打音を小さくし、またバルブ１０及び第２のタペット３の破損を防止する。
【００２３】
また、内燃機関の低速運転時には調圧弁７により油圧を低くしてバルブリフト量を小さくし、排気バルブとのオーバーラップを低減して吸気への排気の吹き抜けを防止して内燃機関の出力低下及び不安定な運転を防ぎ、高速運転時には調圧弁７により油圧を増大して、油圧室４の容積を大きくしてバルブリフト量を大きくし、吸気量を向上させてエンジン出力を増大する。
【００２４】
以上のシステムにより、始動時にバルブ１０のシール性を向上し、またカーボン等の異物が噛み込んでも容易に破砕することが可能となり、始動性を悪化することはない。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００２６】
図５は本発明の第２実施形態のシステム構成図であり、任意の１気筒の吸気バルブ１０周辺の横断面図を示す。前述の第１実施形態を示す図１と共通する構成部品については同じ参照符号を付すことによって、重複する説明を省略する。吸気バルブ１０のバルブステム１３の上端には上壁付き円筒体からなるタペット２が設けられている。
【００２７】
図６は第２実施形態のカム１のプロフィールに関するものであり、（Ａ）はカム１とタペット２とを側面から見たプロフィールとカム１の正面図であり、（Ｂ）はカム角度とバルブリフト量の関係を示す特性図である。カムシャフトに設けられた吸気バルブ１０を開閉するカム１は、図６（Ａ）に示すように軸方向によって異なるカムプロフィールを持ち、軸方向に図中左右に移動し得る構造となっている。
【００２８】
タペット２がカム１の（ａ）部で接触した場合、バルブ閉時のタペットクリアランスが大きくなり、カム１が回転してもタペット２にはカム１の緩衝部１００が当たらなくなり、図６（Ｂ）に示すようにバルブ着座時の衝撃力が大きくなる。カム１の（ｂ）部で接触した場合は、タペットクリアランスが小さくなり、タペット２はバルブ閉時にカム１の緩衝部１００に当たるようになる。
【００２９】
カム１の軸方向の移動は図５に示すように動弁機構２０により行われる。オイルパン９内のオイルがポンプ８によりオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）２３に送油され、ＯＣＶ２３により動弁機構２０内の油圧を制御する。
【００３０】
図７は第２実施形態の動弁機構２０の構造と作動を示すもので、（Ａ）は動弁機構２０の構造図であり、（Ｂ1 ）、（Ｂ2 ）、（Ｂ3 ）は各々作動状態説明図である。図７において、３０はタイミングプーリであり、３２はカムシャフト、３１ａ及び３１ｂは油圧室である。
【００３１】
図７（Ｂ1 ）に示すように、オイルポンプ８により加圧されたされたオイルがＯＣＶ２３により連通管２２をとおり、油圧室３１ａに連通され、油圧室３１ｂのオイルが連通管２１を通りオイルパン９に逃がされると、油圧室３１ａは増大し、油圧室３１ｂは縮小するため、カムシャフト３２はカム１とタペット２が図６の（ｂ）部で接触する方向（以下「クリアランス小方向」という。）に移動する。
【００３２】
図７（Ｂ2 ）に示すようにＯＣＶ２３により、油圧室３１ｂに加圧されたオイルが連通され、油圧室３１ａのオイルがオイルパン９に逃がされると、油圧室３１ｂは増大し、油圧室３１ａは縮小するため、カムシャフト３２は図６の（ａ）部で接触する方向（以下「クリアランス大方向」という。）に移動する。
【００３３】
また、カムシャフト３２の位置を固定する場合は図７（Ｂ3 ）に示すに示すように、ＯＣＶ２３を制御して連通管２１及び２２にオイルが流入するのを遮断する。
【００３４】
図８は第２実施形態の変形例についてのカム１のプロフィールに関するものであり、（Ａ）はカム１とタペット２とを側面から見たプロフィールとカム１の正面図であり、（Ｂ）はカム角度とバルブリフト量及び衝撃力の関係を示す特性図である。カム１のプロフィールは図８に示すように、軸方向のタペットクリアランスは同じにして、（ａ）部のみ緩衝部を無くすようにしてもよい。
【００３５】
図５において、ＯＣＶ２３はマイクロコンピュータ５によって制御されている。マイクロコンピュータ５には運転状態を知るためにエンジン回転数、スロットル開度、吸気管圧力、クランク位置等の信号が入力され、運転状態に応じてＯＣＶ２３により油圧室３１ａ及び３１ｂの油圧を変化させ、容積を制御する。
【００３６】
以上の説明では、吸気バルブ１０について説明したが、排気バルブについても同様の構成を適用することができる。
【００３７】
図９は本発明の第２実施形態の作動を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態の作動を図９に示すフローチャート及び図５、図６、図７によって説明する。
【００３８】
内燃機関始動前には油圧室３１ａ及び３１ｂには油圧はかけられておらず、カム１はクリアランス大方向にある。
【００３９】
ステップ３０１で図示しないスタータがＯＮとなり、内燃機関の始動が開始される。
【００４０】
ステップ３０２でＯＣＶ２３によりカム１はクリアランス大方向のままであり、カム１が回転しても緩衝部がタペット２に当たることなく、バルブ１０はカムプロフィールのカム１のリフト量の変化割合が大きいところで着座することになる。そのため、バルブ着座時の衝撃力が増大し、始動時のバルブ１０のシール性が向上し、圧縮行程時の混合気の抜けが小さくできる。また、バルブ１０に異物が噛み込んだとしてもバルブ着座時の衝撃力が大きいため破砕することができ、異物噛み込みによる筒内圧の低下を防ぎ、更なる始動性の悪化を防止することが可能となる。
【００４１】
なお、カム１とタペット２の接触を緩衝部をはずす制御となっているが、始動時であるため回転数が低く、カム１とタペット２及びバルブ１０とバルブシート部の接触時の打音も小さく、バルブ１０及びタペット２が破損することは無い。
【００４２】
ステップ３０３で、エンジン回転数が所定の回転数よりも大きく、または吸気管圧力が所定の圧力よりも低くなり、内燃機関の始動と判別した後は、ステップ３０４でＯＣＶ２３により油圧室３１ａの油圧を増大、３１ｂの油圧を減圧して、カム１をクリアランス小方向へ移動させ、カム１の緩衝部１００がタペット２と接触するまで大きくし、カム１とタペット２及びバルブ１０とバルブシート部の接触時の打音を小さくし、バルブ１０及びタペット２の破損を防止する。
【００４３】
また、内燃機関が低速運転時にはＯＣＶ２３によりバルブリフト量を小さくし、排気バルブとのオーバーラップを低減して吸気への排気の吹き抜けを防止して内燃機関の出力低下及び不安定な運転を防ぎ、高速運転時にはＯＣＶ２３によりバルブリフト量を大きくし、吸気量を向上させエンジン出力を増大する。
【００４４】
以上のシステムにより、第１実施形態と同様に、始動時にバルブのシール性を向上し、更にカーボン等の異物が噛み込んでも容易に破砕することが可能となり、内燃機関の始動性を悪化することは無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のシステム構成図であり、任意の１気筒の吸気バルブ周辺の横断面図を示す。
【図２】カム１のプロフィールに関するものであり、（Ａ）はカム１を側面から見たプロフィールであり、（Ｂ）はカム角度とバルブリフト量の関係を示す特性図である。
【図３】図１の可変バルブリフト制御のフローチャートである。
【図４】タペットクリアランスの相違によるバルブリフトの相違を示す説明図であり、（Ａ1 ）はタペットクリアランスが大きい場合、（Ａ2 ）はタペットクリアランスが小さい場合の状態を各々示す。（Ｂ）は各々の場合のバルブリフト線図と衝撃力の大きさを示す。
【図５】本発明の第２実施形態のシステム構成図であり、任意の１気筒の吸気バルブ周辺の横断面図を示す。
【図６】第２実施形態のカム１のプロフィールに関するものであり、（Ａ）はカム１とタペット２とを側面から見たプロフィールとカム１の正面図であり、（Ｂ）はカム角度とバルブリフト量の関係を示す特性図である。
【図７】第２実施形態の動弁機構２０の構造と作動を示すもので、（Ａ）は動弁機構２０の構造図であり、（Ｂ1 ）、（Ｂ2 ）、（Ｂ3 ）は各々作動状態説明図である。
【図８】第２実施形態の変形例についてのカム１のプロフィールに関するものであり、（Ａ）はカム１とタペット２とを側面から見たプロフィールとカム１の正面図であり、（Ｂ）はカム角度とバルブリフト量及び衝撃力の関係を示す特性図である。
【図９】本発明の第２実施形態の作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  カム
２  第１のタペット
３  第２のタペット
４  油圧室
７  調圧手段（調圧弁）
８  送油手段（ポンプ）
１０  バルブ
３２  カムシャフト
１００  緩衝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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