專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置，并且特別地涉及一種用于使進(jìn)氣門和排 氣門的氣門開(kāi)閉時(shí)期最優(yōu)化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為使氣門的氣門開(kāi)閉時(shí)期(凸輪的相位)變化的可變氣門裝置，凸輪 相位可變機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始裝配到越來(lái)越多的內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))中。而且，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種在 每個(gè)汽缸內(nèi)都設(shè)置有多個(gè)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)中采用上述凸輪相位可變機(jī)構(gòu)、并且根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使多個(gè)氣門中的僅僅一些氣門的氣門開(kāi)閉時(shí)期變化(開(kāi)口)的技術(shù)(日本特開(kāi) 2009-144521 號(hào)公報(bào))。如果能夠以這種方式使一個(gè)汽缸所配有的多個(gè)進(jìn)氣門中的僅僅一些氣門的氣門 開(kāi)閉時(shí)期變化，則能夠使多個(gè)氣門連續(xù)地開(kāi)放，從而能夠延長(zhǎng)進(jìn)氣門的開(kāi)放時(shí)段，實(shí)施高自 由度的氣門控制，可以提高內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。通常，在內(nèi)燃機(jī)處于低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷狀態(tài)的情況下，優(yōu)選將進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)期設(shè)定到 最大延遲角位置，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)期延遲角能夠減少泵氣損失。從這一方面考慮， 可以認(rèn)為，關(guān)于進(jìn)氣門的氣門關(guān)閉時(shí)期，優(yōu)選將進(jìn)氣門控制在最大延遲角位置。由此，在上 述公開(kāi)中也公開(kāi)了下述技術(shù)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于起動(dòng)或空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)等的低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)， 將多個(gè)進(jìn)氣門中開(kāi)閉時(shí)期可變的一方(在本說(shuō)明書中為兩個(gè)進(jìn)氣門中的一個(gè))控制在最大 延遲角位置。然而，根據(jù)諸發(fā)明人的研究，已經(jīng)確認(rèn)，特別當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于熱態(tài)空載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的 預(yù)熱后的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，如果如上所述地將多個(gè)進(jìn)氣門中開(kāi)閉時(shí)期可變的一方控 制在最大延遲角位置，則雖然能夠減少泵氣損失，但是反而發(fā)生諸如不穩(wěn)定燃燒或者燃料 消耗惡化的現(xiàn)象。在內(nèi)燃機(jī)處于預(yù)熱后的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，如果燃燒穩(wěn)定性和燃料 消耗惡化，則尤其是由于空載運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)施頻度高，因此不能實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能的提高， 因而不優(yōu)選。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置，能夠防止內(nèi)燃機(jī)的泵氣損 失減少運(yùn)轉(zhuǎn)中的燃燒穩(wěn)定性和燃料消耗率的惡化，能夠提高內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置采用下述結(jié)構(gòu)，該內(nèi)燃機(jī)的 可變氣門裝置，在一個(gè)汽缸中具有通過(guò)第一進(jìn)氣凸輪驅(qū)動(dòng)的第一進(jìn)氣門和通過(guò)第二進(jìn)氣凸 輪驅(qū)動(dòng)的第二進(jìn)氣門，該內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置設(shè)置有使所述第二進(jìn)氣凸輪的相位相對(duì)于 所述第一進(jìn)氣凸輪可變的凸輪相位可變機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置有控制所述凸輪相位可變 機(jī)構(gòu)的相位可變控制裝置；所述凸輪相位可變機(jī)構(gòu)，通過(guò)在由管部件形成的外凸輪軸內(nèi)以 可旋轉(zhuǎn)的方式收納內(nèi)凸輪軸而構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)為，具有通過(guò)所述內(nèi)燃機(jī)的曲柄輸出能夠驅(qū)動(dòng) 的進(jìn)氣軸部件，在所述外凸輪軸的外周部設(shè)置有所述第一進(jìn)氣凸輪，并在所述外凸輪軸的軸心附近以可旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置有所述第二進(jìn)氣凸輪，通過(guò)所述外凸輪軸與所述內(nèi)凸輪軸的 相對(duì)位移，使所述第二進(jìn)氣凸輪的相位以所述第一進(jìn)氣凸輪為基準(zhǔn)可變；所述凸輪相位可 變控制裝置根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使所述第二進(jìn)氣凸輪的相位相對(duì)于所述第一進(jìn)氣 凸輪可變，從而控制在可減少泵氣損失的預(yù)定的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)；在所述預(yù)定的 泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)內(nèi)，將所述第二進(jìn)氣凸輪的相位設(shè)定在使所述進(jìn)氣軸部件的驅(qū)動(dòng) 轉(zhuǎn)矩變化為最小的預(yù)定的相位。據(jù)此，按照所述外凸輪軸與所述內(nèi)凸輪軸的相對(duì)位移，進(jìn)氣軸部件的轉(zhuǎn)矩變化增 減，如果該轉(zhuǎn)矩變化增大，則潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑狀態(tài)容易由流體潤(rùn)滑變?yōu)檫吔鐫?rùn)滑，進(jìn)氣軸部件 的摩擦容易增大。然而，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為使所述進(jìn)氣軸部件的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 變化為最小而能夠?qū)⑺龅诙M(jìn)氣凸輪的相位控制在預(yù)定的相位，所以能夠減小進(jìn)氣軸部 件的摩擦，從而能夠良好地防止伴隨燃燒穩(wěn)定性的惡化而產(chǎn)生的燃料消耗的惡化。優(yōu)選在每個(gè)汽缸具有通過(guò)排氣凸輪驅(qū)動(dòng)的排氣門的同時(shí)，具有通過(guò)所述內(nèi)燃機(jī) 的曲柄輸出能夠驅(qū)動(dòng)的排氣軸部件，在該排氣軸部件的外周部設(shè)置有所述排氣凸輪；在所 述預(yù)定的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)內(nèi)，將所述第二進(jìn)氣凸輪12的相位設(shè)定在使所述進(jìn)氣 軸部件與所述排氣軸部件的合成的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化為最小的預(yù)定的相位。據(jù)此，按照所述外凸輪軸與所述內(nèi)凸輪軸的相對(duì)位移，進(jìn)氣軸部件的轉(zhuǎn)矩變化增 減，準(zhǔn)確地講，進(jìn)氣軸部件的轉(zhuǎn)矩變化應(yīng)加上排氣軸部件的轉(zhuǎn)矩變化，如果該合成的轉(zhuǎn)矩變 化增大，則潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑狀態(tài)容易由流體潤(rùn)滑變?yōu)檫吔鐫?rùn)滑，進(jìn)氣軸部件的摩擦容易增大。 然而，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠?yàn)槭顾鲞M(jìn)氣軸部件與所述排氣軸部件的合 成的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化為最小而將所述第二進(jìn)氣凸輪的相位控制在預(yù)定的相位，所以能夠減小 進(jìn)氣軸部件及排氣軸部件的摩擦，從而能夠更加良好地防止燃料消耗的惡化。另外，優(yōu)選所述凸輪相位可變控制裝置，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)處于預(yù)定的極低轉(zhuǎn) 速低負(fù)荷區(qū)時(shí)，將所述第二進(jìn)氣凸輪的相位控制在所述預(yù)定的相位。據(jù)此，因?yàn)樘貏e當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)處于預(yù)定的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)時(shí)，例如當(dāng)內(nèi)燃機(jī) 進(jìn)行熱態(tài)空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠?yàn)槭顾鲞M(jìn)氣軸部件的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化或所述進(jìn)氣軸部件與所述 排氣軸部件的合成的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化為最小而將所述第二進(jìn)氣凸輪的相位控制在預(yù)定的相 位，所以特別當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)施頻度較高的熱態(tài)空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠減小進(jìn)氣軸部件的摩擦 或者進(jìn)氣軸部件及排氣軸部件的摩擦，從而能夠良好地防止燃料消耗的惡化。


根據(jù)以下給出的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，能夠充分理解本發(fā)明。這些詳細(xì)說(shuō)明和附圖僅 以例證的方式給出，因而不應(yīng)成為本發(fā)明的限制。其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置的概略構(gòu)造圖；圖2示出了用于實(shí)施第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)和第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)的操作控 制的圖；圖3示出了在低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)域執(zhí)行操作控制時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角與第一 進(jìn)氣門、第二進(jìn)氣門和排氣門的氣門升程量之間的關(guān)系；圖4為斯特里貝克曲線圖；圖5示出了第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門的開(kāi)口量與施加于進(jìn)氣凸輪軸的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系；以及圖6示出了第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門的開(kāi)口量與施加于進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪 軸的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖，將描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置的構(gòu)造。更具體地，圖1 為顯示發(fā)動(dòng)機(jī)1的汽缸蓋2內(nèi)的結(jié)構(gòu)的俯視圖。發(fā)動(dòng)機(jī)1，例如為具有DOHC式的氣門機(jī)構(gòu)的直列四汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。如圖1所示，在 以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐于汽缸蓋2的內(nèi)部的排氣凸輪軸3和進(jìn)氣凸輪軸4上，分別安裝 有凸輪鏈輪5、6。該凸輪鏈輪5、6通過(guò)鏈條7與未示出的曲柄軸連結(jié)。在發(fā)動(dòng)機(jī)1的每一個(gè)汽缸8上，設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣門9、10和兩個(gè)排氣門14、14。通 過(guò)交替地設(shè)置在進(jìn)氣凸輪軸4上的第一進(jìn)氣凸輪11和第二進(jìn)氣凸輪12來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)進(jìn)氣門 9、10。具體而言，兩個(gè)進(jìn)氣門中，第一進(jìn)氣門9由第一進(jìn)氣凸輪11驅(qū)動(dòng)，第二進(jìn)氣門10由 第二進(jìn)氣凸輪12驅(qū)動(dòng)。另一方面，通過(guò)固定于排氣凸輪軸3上的各排氣凸輪13來(lái)驅(qū)動(dòng)兩 個(gè)排氣門14、14。進(jìn)氣凸輪軸4是一種具備中空狀的外凸輪軸和插入該外凸輪軸的內(nèi)凸輪軸的雙 重結(jié)構(gòu)。在發(fā)動(dòng)機(jī)1的汽缸蓋2上，形成有多個(gè)凸輪軸頸23。在該多個(gè)凸輪軸頸23上，以 可旋轉(zhuǎn)的方式支撐有外凸輪軸和內(nèi)凸輪軸，該外凸輪軸和內(nèi)凸輪軸具有細(xì)微的間隙且呈同 心狀地布置。每個(gè)第一進(jìn)氣凸輪11都固定于外凸輪軸上。另外，在外凸輪軸上，以可旋轉(zhuǎn)的方 式支撐有第二進(jìn)氣凸輪12，該第二進(jìn)氣凸輪12和內(nèi)凸輪軸通過(guò)固定銷固定，該固定銷貫通 于沿外凸輪軸的周向伸長(zhǎng)的長(zhǎng)孔。據(jù)此，通過(guò)外凸輪軸的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)第一進(jìn)氣凸輪11 ；通過(guò) 內(nèi)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)第二進(jìn)氣凸輪12。在進(jìn)氣凸輪軸4上，設(shè)置有第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30和第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu) (本發(fā)明的“凸輪相位可變機(jī)構(gòu)”)31。每個(gè)第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30和第二凸輪相位可變 機(jī)構(gòu)31都由例如公知的葉片式液壓動(dòng)力傳動(dòng)裝置所形成。該葉片式液壓動(dòng)力傳動(dòng)裝置由 可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在圓筒狀的外殼(外罩)內(nèi)的葉片轉(zhuǎn)子而構(gòu)成，并且具有下述功能，按照從液 壓裝置50經(jīng)過(guò)電磁液壓閥52、54向外殼內(nèi)供給的工作油量、即外殼內(nèi)的工作油壓，使葉片 相對(duì)于外殼的旋轉(zhuǎn)角可變。在進(jìn)氣凸輪軸4的前端，設(shè)置有第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30 ；在第一凸輪相位可變 機(jī)構(gòu)30的外殼上，固定有凸輪鏈輪6 ；在第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30的葉片轉(zhuǎn)子上，固定有 上述外凸輪軸。在進(jìn)氣凸輪軸4的后端，設(shè)置有第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31 ；在第二凸輪相位可變 機(jī)構(gòu)31的外殼上，固定有外凸輪軸；在第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31的葉片轉(zhuǎn)子上，固定有內(nèi) 凸輪軸。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30具有使外凸輪軸相對(duì)于凸輪鏈輪6的旋 轉(zhuǎn)角可變的功能，另一方面，第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31具有使內(nèi)凸輪軸相對(duì)于外凸輪軸的 旋轉(zhuǎn)角可變的功能。即，第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30具有使第一進(jìn)氣門9與第二進(jìn)氣門105整體的氣門開(kāi)閉時(shí)期相對(duì)于排氣門14的氣門開(kāi)閉時(shí)期可變的功能，而第二凸輪相位可變 機(jī)構(gòu)31具有使第一進(jìn)氣門9的氣門開(kāi)閉時(shí)期與第二進(jìn)氣門10的氣門開(kāi)閉時(shí)期之間的相位 差(開(kāi)口量)可變的開(kāi)口可變功能。在汽缸蓋2上，安裝有用于檢測(cè)外凸輪軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角的第一凸輪傳感器32。根 據(jù)來(lái)自該第一凸輪傳感器32的信息，能夠通過(guò)調(diào)整電磁液壓閥52的開(kāi)度來(lái)實(shí)施第一凸輪 相位可變機(jī)構(gòu)30的操作控制。進(jìn)氣凸輪軸4的后端貫穿汽缸蓋2的后壁加，第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31配置于汽 缸蓋2的外部，并覆蓋有致動(dòng)器蓋40。在致動(dòng)器蓋40上，安裝有用于檢測(cè)第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31的葉片轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 時(shí)刻、從而檢測(cè)內(nèi)凸輪軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角的第二凸輪傳感器45。由此，根據(jù)來(lái)自第二凸輪傳感器45的信息和來(lái)自第一凸輪傳感器32的信息，能夠 測(cè)出內(nèi)凸輪軸與外凸輪軸之間的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角差，并且根據(jù)該實(shí)際旋轉(zhuǎn)角差，通過(guò)調(diào)整電磁 液壓閥M的開(kāi)度，能夠?qū)嵤┑诙馆喯辔豢勺儥C(jī)構(gòu)31的操作控制。電子控制裝置(E⑶)60，是實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)1的各種控制的控制裝置，由CPU、存儲(chǔ)器等 構(gòu)成。在電子控制裝置60的輸入側(cè)，除連接有上述第一凸輪傳感器32、第二凸輪傳感器45 以外，還連接有用于測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)1的油門開(kāi)度的油門開(kāi)度傳感器(APS)62、以及用于檢測(cè)發(fā) 動(dòng)機(jī)1的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角傳感器64等的各種傳感器類。另外，在電子控制裝置60 的輸出側(cè)，連接有上述電磁液壓閥5254等的各種設(shè)備類。另外，根據(jù)通過(guò)油門開(kāi)度傳感器 62測(cè)出的油門開(kāi)度信息，能夠測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷；根據(jù)通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)角傳感器64測(cè)出的曲柄 轉(zhuǎn)動(dòng)角信息，能夠測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne。以下，將描述如上述所構(gòu)成的根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置的作用。根據(jù)圖2所示的圖，電子控制裝置60 (相位可變控制裝置)，按照發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)、即發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，實(shí)施第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30和第二凸輪相位可變 機(jī)構(gòu)31的操作控制。如圖2的圖所示，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)1的劃分的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域來(lái)實(shí)施第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu) 30和第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31的操作控制，即，發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)和預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域X ；發(fā)動(dòng)機(jī) 負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne均小的低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域A ；發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne小 的低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷區(qū)域B ；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne大的高轉(zhuǎn)速區(qū)域C。首先，在與發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)和預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的區(qū)域X，因?yàn)闆](méi)有來(lái)自液壓裝置50 的充分的油壓供給，所以通過(guò)用鎖定銷保持相位，將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30(圖中以“第 一 VVT”表示)固定在最大延遲角位置，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31 (圖中以“第二 VVT”表 示)固定在最大提前角位置。在區(qū)域A中，與位于上述區(qū)域X的發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)和預(yù)熱時(shí)不同，基于由油門開(kāi)度 傳感器62測(cè)出的油門開(kāi)度信息，將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30控制在最大延遲角位置，將第 二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在任意的相位。具體而言，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne大于或等于給定 值NO且小于給定值m的情況下，因?yàn)閬?lái)自控制性液壓裝置50的油壓供給少，所以第一凸 輪相位可變機(jī)構(gòu)30與第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31相比、相位可變的氣門的數(shù)量少的第二凸 輪相位可變機(jī)構(gòu)31能夠獲得較高的控制性。通過(guò)用止動(dòng)銷保持相位，或者通過(guò)液壓，將第 一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30控制在最大延遲角位置，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在任意的相位。另外，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷小于給定值Ll且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne大于等于給定值m小于 給定值N2的情況下，也將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30控制在最大延遲角位置，將第二凸輪相 位可變機(jī)構(gòu)31控制在任意的相位。在區(qū)域B中，將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30控制在任意延遲角位置，將第二凸輪相 位可變機(jī)構(gòu)31控制在最大提前角位置。具體而言，根據(jù)來(lái)自油門開(kāi)度傳感器62測(cè)出的油 門開(kāi)度信息，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大于等于給定值Ll且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne大于等于給定值m小于給 定值N2的情況下，將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30控制在任意延遲角位置，將第二凸輪相位可 變機(jī)構(gòu)31控制在最大提前角位置。在區(qū)域C中，與在上述區(qū)域X的情況同樣，將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30控制在最 大延遲角位置，而將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在最大提前角位置。具體而言，在發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速Ne大于或等于給定值N2的情況下，將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30控制在最大延遲角 位置，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在最大提前角位置。S卩，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne均小的區(qū)域A，要將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30 固定在最大延遲角位置而優(yōu)先地控制第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31 ；在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大且發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速Ne小的區(qū)域B，要將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31固定在最大提前角位置而優(yōu)先地控 制第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30 ；在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne大的區(qū)域C，要將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30 和第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31分別固定在最大延遲角位置、最大提前角位置。如果如上所述地固定第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30和第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31的至 少任一方而控制另一方，則能夠不同時(shí)提供工作油壓給第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30和第二 凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31的雙方而限定于第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30和第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu) 31的至少一方。即使在區(qū)域A、B、C中任一區(qū)域，也能夠抑制工作油壓的供給的變動(dòng)的發(fā) 生，從而第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30和第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31 二者均被穩(wěn)定且高精度地 控制。據(jù)此，能夠使第一進(jìn)氣門9和第二進(jìn)氣門10連續(xù)、平滑且自由地操作而延長(zhǎng)氣門 開(kāi)放期間，就發(fā)動(dòng)機(jī)1而言，能夠在精密控制進(jìn)氣歧管壓和排氣歧管壓的同時(shí)良好地減少 泵氣損失，從而能夠使得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的提高和燃料消耗的降低。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne均小的區(qū)域A，對(duì)于第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu) 31，在其區(qū)域中心部分，將其控制在最大延遲角位置，另一方面，在區(qū)域A的外周部分，如向 視圖所示越遠(yuǎn)離中心部分越要使角延遲，因而要將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在任意 延遲角位置。另外，如在圖2中用虛線所示的那樣，區(qū)域A進(jìn)一步地劃分為發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速Ne均極小的區(qū)域Al和區(qū)域Al以外的區(qū)域A2，區(qū)域Al顯示包括熱態(tài)空載運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)在內(nèi) 的、預(yù)熱后的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)(預(yù)定的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū))，而區(qū)域A2顯示通常的低轉(zhuǎn)速 低負(fù)荷區(qū)。因?yàn)閰^(qū)域Al的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)位于遠(yuǎn)離區(qū)域A的中心部分的、區(qū)域A的外周部 分，所以在作為該極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)的區(qū)域Al中，如上所述，將第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30 控制在最大延遲角位置，另一方面，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在其中泵氣損失良好 減少的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)(預(yù)定的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)，例如開(kāi)口量為20°至 90°的范圍)內(nèi)任意的延遲角位置。
在此，參考圖3，圖3顯示有操作控制在上述區(qū)域A實(shí)施的場(chǎng)合的發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲柄 轉(zhuǎn)動(dòng)角與第一進(jìn)氣門9、第二進(jìn)氣門10和排氣門14的氣門升程量之間的關(guān)系。(a)顯示下 述情況，例如，與位于區(qū)域X的發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)及預(yù)熱時(shí)同樣，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31 控制在最大提前角位置而將第一進(jìn)氣門9和第二進(jìn)氣門10的氣門關(guān)閉時(shí)期控制在提前角 側(cè)。通過(guò)提高實(shí)際壓縮比來(lái)提高點(diǎn)火性能以及燃燒穩(wěn)定性。另外，(b)顯示下述情況，在區(qū) 域Al的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū) 內(nèi)任意的延遲角位置，在通過(guò)延遲角進(jìn)氣門的氣門關(guān)閉時(shí)期減少泵氣損失的同時(shí)，借助于 因第一進(jìn)氣門和第二進(jìn)氣門的氣門開(kāi)放時(shí)期的不同而產(chǎn)生的缸內(nèi)流動(dòng)強(qiáng)化和因進(jìn)氣門的 氣門關(guān)閉時(shí)期的實(shí)際壓縮比的平衡，提高燃燒穩(wěn)定性，從而降低燃料消耗。另外，(c)顯示 下述情況，在區(qū)域A2中區(qū)域A的中心部分，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在最大延遲角 位置而將第一進(jìn)氣門9的開(kāi)閉時(shí)期和第二進(jìn)氣門10的開(kāi)閉時(shí)期的相位差即開(kāi)口量擴(kuò)大到 最大限度，使因進(jìn)氣門的氣門關(guān)閉時(shí)期的延遲而形成的實(shí)際壓縮比最大程度地降低，泵氣 損失最大程度地降低，增進(jìn)缸內(nèi)流動(dòng)強(qiáng)化，降低燃料消耗。在區(qū)域Al的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31如此控制在泵氣損 失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)任意的延遲角位置，其根據(jù)為下述已經(jīng)確認(rèn)的情況，即，如果在極低轉(zhuǎn)速 低負(fù)荷區(qū)，將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31控制在最大延遲角位置而將第一進(jìn)氣門9和第二進(jìn) 氣門10的開(kāi)口量擴(kuò)大到最大限度，則反而存在一種降低燃燒穩(wěn)定性惡化以及與其伴隨的 燃料消耗惡化的傾向。經(jīng)考察已知，即使在泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)，一旦將第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31 控制在最大延遲角位置，燃料消耗就惡化，其根源在于，因進(jìn)氣凸輪軸4和進(jìn)氣門9、10上的 潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑狀態(tài)的變化而導(dǎo)致的摩擦增大。以下，對(duì)此加以說(shuō)明。參考圖4，圖4為顯示潤(rùn)滑油的粘度、滑動(dòng)速度、變動(dòng)載荷{(粘度)X (滑動(dòng)速度)/ (變動(dòng)載荷)}與潤(rùn)滑狀態(tài)的關(guān)系的所謂斯特里貝克曲線圖。根據(jù)該圖4可知，潤(rùn)滑油粘 度越小，滑動(dòng)速度越小，變動(dòng)載荷越大，潤(rùn)滑狀態(tài)越容易由流體潤(rùn)滑變?yōu)榛旌蠞?rùn)滑或邊界潤(rùn) 滑，摩擦系數(shù)μ變得越大。另一方面，在極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸4時(shí)，產(chǎn)生變動(dòng)載荷。在顯示 進(jìn)氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的圖5，顯示了第一進(jìn)氣門9和第二進(jìn)氣門10的開(kāi)口量與施加于進(jìn)氣 凸輪軸4的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的振幅中最大轉(zhuǎn)矩值(實(shí)線)和最小轉(zhuǎn)矩值(虛線)，根據(jù)該圖可知， 在位置Sl (預(yù)定的相位)，進(jìn)氣凸輪軸4的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩振幅、即變動(dòng)載荷為最小。S卩，根據(jù)上述圖4，就開(kāi)口量為上述位置Sl的情況而言，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸4的轉(zhuǎn)矩 變動(dòng)載荷最小，容易確保流體潤(rùn)滑，保持較小的摩擦系數(shù)μ。即，在驅(qū)動(dòng)凸輪的鏈條等的傳 動(dòng)系統(tǒng)本身的滑動(dòng)部上發(fā)生效力的最大載荷減小，另外，在通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)連接的軸的軸承 上發(fā)生效力的最大載荷也減小，驅(qū)動(dòng)摩擦變小，從而防止燃料消耗的惡化。這樣，在極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)，在泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)，通過(guò)將第二凸輪相位可 變機(jī)構(gòu)31如上所述地控制在驅(qū)動(dòng)摩擦小且燃料消耗變得最低的位置Si，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)1 的低燃料消耗。另外，在此，雖然僅考慮了施加于進(jìn)氣凸輪軸4的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但是也可考慮施加于 排氣凸輪軸3和進(jìn)氣凸輪軸4的合成的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。即，在顯示進(jìn)氣/排氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的圖6，第一進(jìn)氣門9和第二進(jìn)氣門10的開(kāi)口量與施加于排氣凸輪軸3和進(jìn)氣凸輪軸4的合成的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，與圖5同樣，以 最大轉(zhuǎn)矩值(實(shí)線)和最小轉(zhuǎn)矩值(虛線)表示。根據(jù)該圖可知，在位置Si’(預(yù)定的相 位)，排氣凸輪軸3和進(jìn)氣凸輪軸4的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩振幅、即變動(dòng)載荷為最小。由此，在極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)，在泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)，通過(guò)將第二凸輪相位可 變機(jī)構(gòu)31如上所述地控制在氣門驅(qū)動(dòng)摩擦小且燃料消耗變得最低的位置Si’，也能夠?qū)崿F(xiàn) 發(fā)動(dòng)機(jī)1的低燃料消耗。雖然以上完成了本發(fā)明涉及的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置的說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于 上述實(shí)施例。例如，在上述實(shí)施例，除了設(shè)置有使第一進(jìn)氣門9的氣門開(kāi)閉時(shí)期與第二進(jìn)氣門 10的氣門開(kāi)閉時(shí)期的相位差(開(kāi)口量)可變的第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31以外，還設(shè)置有使 第一進(jìn)氣門9與第二進(jìn)氣門10全體的氣門開(kāi)閉時(shí)期可變的第一凸輪相位可變機(jī)構(gòu)30。然 而，即使是僅設(shè)置有第二凸輪相位可變機(jī)構(gòu)31的發(fā)動(dòng)機(jī)，也能夠良好地適用本發(fā)明。另外，在上述實(shí)施例中，說(shuō)明了發(fā)動(dòng)機(jī)1為具有DOHC式的氣門機(jī)構(gòu)的直列四汽缸 的發(fā)動(dòng)機(jī)的情況，然而，如果是具有DOHC式的氣門機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，則發(fā)動(dòng)機(jī)1不限于直列汽 缸，也可以是V型汽缸，另外，關(guān)于汽缸數(shù)，也不限于四汽缸。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置，在一個(gè)汽缸(8)中具有通過(guò)第一進(jìn)氣凸輪(11)驅(qū)動(dòng)的 第一進(jìn)氣門(9)和通過(guò)第二進(jìn)氣凸輪(1 驅(qū)動(dòng)的第二進(jìn)氣門(10)，該內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝 置設(shè)置有使所述第二進(jìn)氣凸輪的相位相對(duì)于所述第一進(jìn)氣凸輪可變的凸輪相位可變機(jī)構(gòu) (31)，其特征在于設(shè)置有控制所述凸輪相位可變機(jī)構(gòu)的相位可變控制裝置(60)；所述凸輪相位可變機(jī)構(gòu)，通過(guò)在由管部件形成的外凸輪軸內(nèi)以可旋轉(zhuǎn)的方式收納內(nèi)凸 輪軸而構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)為，具有通過(guò)所述內(nèi)燃機(jī)(1)的曲柄輸出能夠驅(qū)動(dòng)的進(jìn)氣軸部件，在所 述外凸輪軸的外周部設(shè)置有所述第一進(jìn)氣凸輪，并在所述外凸輪軸的軸心附近以可旋轉(zhuǎn)的 方式設(shè)置有所述第二進(jìn)氣凸輪，通過(guò)所述外凸輪軸與所述內(nèi)凸輪軸的相對(duì)位移，使所述第 二進(jìn)氣凸輪的相位以所述第一進(jìn)氣凸輪為基準(zhǔn)可變；所述凸輪相位可變控制裝置根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使所述第二進(jìn)氣凸輪的相位 相對(duì)于所述第一進(jìn)氣凸輪可變，從而控制在可減少泵氣損失的預(yù)定的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相 位區(qū)內(nèi)；在所述預(yù)定的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)內(nèi)，將所述第二進(jìn)氣凸輪的相位設(shè)定在使所述 進(jìn)氣軸部件的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化為最小的預(yù)定的相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置，其特征在于另外，在每個(gè)汽缸(8)具有通過(guò)排氣凸輪(1 驅(qū)動(dòng)的排氣門(14)的同時(shí)，具有通過(guò)所 述內(nèi)燃機(jī)(1)的曲柄輸出能夠驅(qū)動(dòng)的排氣軸部件，在該排氣軸部件的外周部設(shè)置有所述排 氣凸輪；在所述預(yù)定的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)內(nèi)，將所述第二進(jìn)氣凸輪(1 的相位設(shè)定在 使所述進(jìn)氣軸部件與所述排氣軸部件的合成的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化為最小的預(yù)定的相位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置，其特征在于所述相位可變控制裝置(60)，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)(1)的運(yùn)轉(zhuǎn)處于預(yù)定的極低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū) 時(shí)，將所述第二進(jìn)氣凸輪(1 的相位控制在所述預(yù)定的相位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設(shè)置有具有開(kāi)口可變功能的相位可變機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門裝置，其中，在預(yù)定的泵氣損失減少運(yùn)轉(zhuǎn)相位區(qū)，將第二進(jìn)氣凸輪的相位(開(kāi)口量)控制在進(jìn)氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩變化(轉(zhuǎn)矩振幅)為最小的預(yù)定的相位(S1)。
文檔編號(hào)F01L1/04GK102052111SQ201010536688
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者村田真一 申請(qǐng)人:三菱自動(dòng)車工業(yè)株式會(huì)社