Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания

Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройству регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания передает вращающую силу от главного приводного вала (коленчатого вала) двигателя внутреннего сгорания на распределительный вал через цепь механизма газораспределения и зубчатый ремень привода и вращает кулачки, расположенные на распределительном валу, таким образом заставляя кулачки оказывать действие на впускной и выпускной клапаны (клапаны), чтобы открывать/закрывать клапаны.

В последние годы стали известны механизмы регулируемых клапанов, которые проектируются, чтобы изменять рабочий угол клапана посредством изменения периода, в который кулачок оказывает действие на клапан. Патентный документ 1 раскрывает систему регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которая изменяет высоту подъема клапана относительно позиции вращения кулачка и изменяет рабочий угол клапана посредством вращения управляющего вала, который размещается между кулачком и клапаном, посредством использования источника приведения в движение. Патентный документ 2 раскрывает устройство регулируемых клапанов, которое изменяет рабочий угол клапана посредством размещения круглого диска между фланцевой частью втулки, соединенной с ведущим валом, и фланцевой частью распределительного вала и задания центра круглого диска эксцентриковым, чтобы вызывать вращение круглого диска с непостоянной частотой.

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Патентный документ 1: публикация заявки на патент Японии № 2009-299655 (JP 2009-299655 A); и

Патентный документ 2: публикация заявки на патент Японии № 2006-336659 (JP 2006-336659 A).

ЗАДАЧА, РЕШАЕМАЯ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Тем не менее, в механизме, который изменяет рабочий угол клапана посредством изменения высоты подъема, как и в случае с системой регулируемых клапанов Патентного документа 1, высота подъема клапана неизменно снижается, если уменьшается рабочий угол клапана. В этом случае, высота подъема клапана снижается, так что следствием является снижение эффективности впуска и это приводит к пропуску зажигания или снижению выходной мощности.

При этом, существует механизм регулируемых клапанов, допускающий изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной. Максимальная высота подъема означает максимальное значение высоты подъема от открытия впускного клапана до закрытия впускного клапана, а именно, высоты подъема на пике кривой подъема. В механизме регулируемых клапанов, допускающем изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, поддерживается высота подъема клапана, даже если уменьшается рабочий угол клапана. Таким образом, флуктуация эффективности впуска двигателя внутреннего сгорания является небольшой, когда изменяется рабочий угол. Тем не менее, среди таких механизмов регулируемых клапанов, которые позволяют изменять рабочий угол впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, по-прежнему неизвестны механизмы регулируемых клапанов, которые предписывают характеристикам работы клапана соответствовать состоянию нагрузки двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, задачей изобретения является создание устройства регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которое оснащается механизмом регулируемых клапанов, допускающим изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, и который приводит в действие впускной клапан в соответствии с состоянием нагрузки двигателя внутреннего сгорания.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению, который разрешает указанную задачу, характеризуется наличием механизма регулируемых клапанов, допускающего изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной и сдвиг в сторону запаздывания момента времени для закрытия впускного клапана по мере того, как повышается нагрузка двигателя внутреннего сгорания, и увеличение рабочего угла при поддержании времени для открытия впускного клапана постоянным. Таким образом, обеспечено устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которое оснащается механизмом регулируемых клапанов, допускающим изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, и которое приводит в действие впускной клапан в соответствии с состоянием нагрузки двигателя внутреннего сгорания. В этой связи, момент времени для открытия впускного клапана означает момент времени, когда впускной клапан в закрытом состоянии начинает открытие, а момент времени для закрытия впускного клапана означает момент времени, когда впускной клапан в открытом состоянии закрывается, чтобы блокировать проточный канал.

Вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может задавать момент времени для закрытия впускного клапана в области нижней мертвой точки, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является низкой. Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может сдвигать в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана относительно области нижней мертвой точки, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является высокой. Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может изменять момент времени для закрытия впускного клапана таким образом, что эффективность заполнения цилиндров максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является промежуточной.

Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может быть оснащено тангенциальным каналом и спиральным каналом, через которые всасываемый воздух подается в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Максимальная высота подъема первого впускного клапана, который предоставляется в тангенциальном канале, может быть меньше максимальной высоты подъема второго впускного клапана, который предоставляется в спиральном канале. Вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может изменять момент времени для закрытия первого впускного клапана таким образом, что угол поворота коленчатого вала, при котором высота подъема первого впускного клапана максимизируется, становится меньше угла поворота коленчатого вала, при котором скорость поршня максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является низкой.

Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может быть оснащено тангенциальным каналом и спиральным каналом, через которые всасываемый воздух подается в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Максимальная высота подъема первого впускного клапана, который предоставляется в тангенциальном канале, может быть меньше максимальной высоты подъема второго впускного клапана, который предоставляется в спиральном каналу. Вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может изменять момент времени для закрытия первого впускного клапана таким образом, что угол поворота коленчатого вала, при котором высота подъема первого впускного клапана максимизируется, становится равным углу поворота коленчатого вала, при котором скорость поршня максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является высокой.

В таком случае, в устройстве регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, второй впускной клапан может выполнять операцию открытия/закрытия указанного впускного клапана. Кроме того, первый впускной клапан может выполнять операцию открытия/закрытия указанного впускного клапана.

Кроме того, в устройстве регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, высота подъема первого впускного клапана может задаваться таким образом, что она максимизируется в первой половине периода открытия клапана. В вышеуказанном устройстве регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, тангенциальный канал может быть оснащен клапаном регулирования завихрения, который регулирует вихревой поток.

ПРЕИМУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение позволяет предоставлять устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которое оснащается механизмом регулируемых клапанов, допускающим изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, и который приводит в действие впускной клапан в соответствии с состоянием нагрузки двигателя внутреннего сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является видом двигателя внутреннего сгорания согласно режиму варианта осуществления изобретения, как описано в качестве вариантов осуществления изобретения.

Фиг. 2 является видом в перспективе общей конфигурации механизма регулируемых клапанов, которым оснащается двигатель внутреннего сгорания.

Фиг. 3 является видом, показывающим конфигурацию вокруг приводного распределительного вала, которым оснащается механизм регулируемых клапанов, показанный на фиг. 2.

Фиг. 4 является видом в поперечном сечении по линии A-A с фиг. 2.

Фиг. 5 является видом механизма регулируемых клапанов при просмотре из направления, показанного посредством стрелки B на фиг. 2.

Фиг. 6 является видом, показывающим то, как смещена поверхность дорожки качения направляющего элемента, причем Фиг. 6(a) показывает позицию поверхности дорожки качения в опорном состоянии; Фиг. 6(b) показывает позицию поверхности дорожки качения в момент, когда направляющий элемент перемещается вверх относительно опорного состояния; а Фиг. 6(c) показывает позицию поверхности дорожки качения в момент, когда направляющий элемент перемещается вниз относительно опорного состояния.

Фиг. 7 является видом, показывающим кривую подъема первого впускного клапана в режиме варианта осуществления изобретения.

Фиг. 8 является видом, показывающим конструкцию механизма регулируемых клапанов в момент, когда уменьшается высота подъема впускного клапана, в сравнительном режиме изобретения, причем Фиг. 8(a) показывает состояние, в котором впускной клапан является закрытым; а Фиг. 8(b) показывает состояние, в котором впускной клапан является открытым.

Фиг. 9 является видом, показывающим конструкцию механизма регулируемых клапанов в момент, когда увеличивается высота подъема впускного клапана, в сравнительном режиме изобретения, причем Фиг. 9(a) показывает состояние, в котором впускной клапан является закрытым, а Фиг. 9(b) показывает состояние, в котором впускной клапан является открытым.

Фиг. 10 является видом, показывающим кривую подъема в случае, если высота подъема впускного клапана механизма регулируемых клапанов изменяется в сравнительном режиме изобретения.

Фиг. 11 является видом, проводящим сравнение между режимом варианта осуществления изобретения и сравнительным режимом изобретения в отношении изменений технических требований двигателя внутреннего сгорания относительно момента времени для закрытия впускного клапана, причем Фиг. 11(a) является видом, показывающим сравнение в отношении максимальной высоты подъема впускного клапана, Фиг. 11(b) является видом, показывающим сравнение в отношении геометрического объема в цилиндре в момент времени для закрытия впускного клапана, Фиг. 11(c) является видом, показывающим сравнение в отношении эффективности заполнения цилиндров, а Фиг. 11(d) является видом, показывающим сравнение в отношении фактической степени сжатия.

Фиг. 12 является видом, проводящим сравнение между кривой подъема впускного клапана согласно режиму варианта осуществления изобретения и кривой подъема впускного клапана согласно сравнительному режиму изобретения в ходе работы при низкой нагрузке.

Фиг. 13 является видом, проводящим сравнение между кривой подъема впускного клапана согласно режиму варианта осуществления изобретения и кривой подъема впускного клапана согласно сравнительному режиму изобретения в ходе работы при высокой нагрузке.

Фиг. 14 является видом, показывающим взаимосвязь между нагрузкой двигателя внутреннего сгорания и моментом времени для закрытия впускного клапана.

Фиг. 15 является видом, показывающим взаимосвязь между средним эффективным давлением и степенью открытия акселератора.

Фиг. 16 является видом, показывающим то, как момент времени для закрытия впускного клапана связано со степенью открытия акселератора.

Фиг. 17 является видом, показывающим первый впускной канал и второй впускной канал двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения, причем Фиг. 17(a) является видом в перспективе первого впускного канала и второго впускного канала, а Фиг. 17(b) является видом сверху первого впускного канала и второго впускного канала.

Фиг. 18 является видом, показывающим пример кривой подъема клапана, который открывается около верхней мертвой точки.

Фиг. 19 является видом, показывающим взаимосвязь между моментом времени для закрытия клапана, который открывается около верхней мертвой точки, и скоростью поршня в момент, когда высота подъема клапана максимизируется.

Фиг. 20 является видом, показывающим степень завихрения относительно момента времени для закрытия впускного клапана.

Фиг. 21 является видом, показывающим кривые подъема первого впускного клапана и второго впускного клапана, причем Фиг. 21(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, а Фиг. 21(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой.

Фиг. 22 является видом, показывающим степень завихрения в камере сгорания относительно момента времени для закрытия второго впускного клапана.

Фиг. 23 является видом, показывающим другой пример кривых подъема первого впускного клапана и второго впускного клапана согласно второму варианту осуществления изобретения, причем Фиг. 23(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, а Фиг. 23(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой.

Фиг. 24 является видом, показывающим кривые подъема первого впускного клапана и второго впускного клапана согласно третьему варианту осуществления изобретения, причем Фиг. 24(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, а Фиг. 24(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой.

Фиг. 25 является видом сверху первого впускного канала и второго впускного канала двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 26 является видом, показывающим степень открытия клапана регулирования завихрения относительно момента времени для закрытия первого впускного клапана.

СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В дальнейшем в этом документе подробно описываются режимы для осуществления изобретения в сочетании с чертежами.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

РЕЖИМ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 является видом двигателя 100 внутреннего сгорания согласно режиму варианта осуществления изобретения, как описано в качестве настоящего варианта осуществления изобретения. Двигатель 100 внутреннего сгорания представляет собой рядный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который оснащается четырьмя цилиндрами (№ 1-4). Четыре цилиндра имеют идентичную конфигурацию. Фиг. 1 является видом, показывающим один из цилиндров в поперечном сечении. В этой связи, хотя число цилиндров в данном документе равняется четырем, может предоставляться любое число цилиндров. Как показано на фиг. 1, двигатель 100 внутреннего сгорания оснащается блоком 102 цилиндров, головкой 104 блока цилиндров и поршнем 106. Головка 104 блока цилиндров предоставляется на блоке 102 цилиндров. Поршень 106 размещается в блоке 102 цилиндров таким образом, что он имеет возможность скользить в цилиндре 102a, который формируется в блоке 102 цилиндров. Камера 108 сгорания формируется в качестве пространства, которое окружается посредством блока 102 цилиндров, головки 104 блока цилиндров и поршня 106. Кроме того, двигатель 100 внутреннего сгорания оснащается впускным клапаном 110 и выпускным клапаном 112 для каждого из цилиндров. В частности, впускной канал 114, который содержит впускной клапан 110, и выпускной канал 116, который содержит выпускной клапан 112, формируются в головке 104 блока цилиндров. Кроме того, головка 104 блока цилиндров содержит клапан 118 впрыска топлива, который впрыскивает топливо в камеру 108 сгорания. В этой связи, клапан 118 впрыска топлива может предоставляться таким образом, чтобы впрыскивать топливо во впускной канал 114 вместо впрыска топлива в камеру 108 сгорания. Кроме того, двигатель 100 внутреннего сгорания оснащается устройством 122 регулируемых клапанов. Устройство 122 регулируемых клапанов оснащается механизмом 10 регулируемых клапанов и электронным модулем 120 управления (ECU).

Механизм 10 регулируемых клапанов приводит в действие впускной клапан 110. Механизм 10 регулируемых клапанов может изменять рабочий угол впускного клапана 110 при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана 110 постоянной. Механизм 10 регулируемых клапанов управляется посредством ECU 120. ECU 120 сконфигурирован как известный цифровой компьютер, имеющий двунаправленную шину, которая соединяет центральный процессор (CPU), оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM) и каналы ввода-вывода между собой. ECU 120 обменивается сигналами с различными датчиками и актуаторами, которые предоставляются, чтобы управлять двигателем 100 внутреннего сгорания, за счет этого управляя двигателем внутреннего сгорания. ECU 120 осуществляет управление, связанное с приведением в действие впускного клапана 110 посредством механизма 10 регулируемых клапанов. В настоящем варианте осуществления изобретения, в частности, ECU 120 осуществляет управление, связанное с изменением рабочего угла впускного клапана 110. В этой связи, двигатель 100 внутреннего сгорания также оснащается кулачком привода для приведения в действие выпускного клапана 112. Тем не менее, этот кулачок привода не требуется, чтобы пояснять настоящий вариант осуществления изобретения, и, следовательно, не иллюстрируется на фиг. 1. Кроме того, описание этого кулачка привода также опускается.

Далее со ссылкой на фиг. 2-6 подробно описывается механизм 10 регулируемых клапанов. Фиг. 2 является видом в перспективе полной конфигурации механизма 10 регулируемых клапанов. Фиг. 3 является видом, показывающим конфигурацию вокруг приводного распределительного вала 12, которым оснащается механизм 10 регулируемых клапанов, показанный на фиг. 2. Фиг. 4 является видом в поперечном сечении по линии A-A с фиг. 2. Фиг. 5 является видом механизма 10 регулируемых клапанов при просмотре из направления, показанного посредством стрелки B на фиг. 2. В этой связи, на фиг. 5, направляющий элемент 36, который описывается ниже, не показан.

Как показано на фиг. 2 и 3, механизм 10 регулируемых клапанов оснащается приводным распределительным валом 12. Приводной распределительный вал 12 соединяется с коленчатым валом (не показан) через зубчатый шкив 14 и цепь механизма газораспределения (не показана) и выполнен с возможностью вращаться с частотой 1/2 коленчатого вала. Как показано на фиг. 3, механизм 16 регулируемых фаз газораспределения (VVT), допускающий изменение фазы поворота приводного распределительного вала 12 относительно вращения коленчатого вала, размещается между приводным распределительным валом 12 и зубчатым шкивом 14.

Как показано на фиг. 2 и 3, приводной распределительный вал 12 оснащается кулачковыми элементами 18 для цилиндров, соответственно. Кулачковые элементы 18 являются концентрическими с приводным распределительным валом 12 и поддерживаются с возможностью вращения посредством приводного распределительного вала 12. Два приводных рабочих выступа 18a кулачка для приведения в действие клапанов (не показаны) формируются на каждом из кулачковых элементов 18. Каждый из приводных рабочих выступов 18a кулачка оснащается дугообразной частью 18a1 основной окружности, которая является концентрической с приводным распределительным валом 12, и носовой частью 18a2, которая формируется посредством выступания части основной окружности радиально наружу. Клапанное коромысло (не показано) предоставляется для каждого впускного клапана 110 под каждым из приводных рабочих выступов 18a кулачка. Впускной клапан 110 выдвигается таким образом, что он является открытым в момент времени, когда носовая часть 18a2 каждого из приводных рабочих выступов 18a кулачка прилегает к клапанному коромыслу.

Кроме того, приводной распределительный вал 12 оснащается приводными рычагами 20 для цилиндров, соответственно. Каждый из приводных рычагов 20 имеет часть 20a приводного рычага, которая выступает радиально наружу приводного распределительного вала 12. Каждый из приводных рычагов 20 как единое целое крепится к приводному распределительному валу 12 с помощью предварительно определенного крепежного элемента (не показан). Кроме того, часть 18b ведомого рычага, которая выступает радиально наружу приводного распределительного вала 12, формируется как единое целое с каждым из кулачковых элементов 18 около приводного рабочего выступа 18a кулачка, который ближе к приводному рычагу 20 для идентичного цилиндра.

Как показано на фиг. 4 и 5, один конец приводного звена 24 соединяется с возможностью вращения с частью 20a приводного рычага через вращательный вал 22 на стороне распределительного вала. Кроме того, один конец ведомого звена 28 соединяется с возможностью вращения с частью 18b ведомого рычага через вращательный вал 26 на стороне рабочего выступа кулачка.

Другой конец приводного звена 24 и другой конец ведомого звена 28 соединяются между собой через вращательный вал 30 на стороне управляющего ролика. Управляющий ролик 32 и накладка 34 звена размещаются между приводным звеном 24 и ведомым звеном 28 на вращательном валу 30 на стороне управляющего ролика. Таким образом, механизм 10 регулируемых клапанов оснащается частью 20a приводного рычага и частями 18b ведомого рычага, которые имеют осевой центр приводного распределительного вала 12 в качестве общего центра вращения, и механизмом 35 тяги, который соединяется посредством приводного звена 24 и ведомого звена 28. Механизм 35 тяги является тягой с четырьмя узлами. Кроме того, как показано на фиг. 4, в режиме настоящего варианта осуществления изобретения, ведомое звено 28 размещается перед приводным звеном 24 в направлении вращения C приводного распределительного вала 12 с управляющим роликом 32, размещенным между ведомым звеном 28 и приводным звеном 24.

Как показано на фиг. 5, накладка 34 звена формуется посредством сгибания двух кольцеобразно сформированных пластинчатых частей концентрически между собой. Далее, накладка 34 звена размещается таким образом, что приводной распределительный вал 12 проникает внутрь нее. Кроме того, накладка 34 звена размещается на вращательном валу 30 на стороне управляющего ролика, при этом между двумя пластинчатыми частями накладки 34 звена размещается управляющий ролик 32.

Как показано на фиг. 4, поверхность 36a1 дорожки качения направляющего элемента 36 размещается на внешней периферийной стороне накладки 34 звена таким образом, что она закрывает накладку 34 звена. Эта поверхность 36a1 дорожки качения сконструирована посредством периферийной поверхности. Кроме того, управляющий ролик 32 поддерживается с возможностью вращения посредством вращательного вала 30 на стороне управляющего ролика в позиции (точки P прохождения касательной линии), который находится в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения. Таким образом, управляющий ролик 32 перемещается при качении вдоль поверхности 36a1 дорожки качения таким образом, что он синхронизируется с вращением приводного распределительного вала 12.

Кроме того, как показано на фиг. 4, два удерживающих ролика 38, а также управляющий ролик 32 вставляются с возможностью вращения между пластинчатыми частями накладки 34 звена через удерживающие вращательные валы 40 в позициях, которые находятся в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения. Вследствие этой конфигурации позиция накладки 34 звена в радиальном направлении приводного распределительного вала 12 задается посредством поверхности 36a1 дорожки качения. Кроме того, позиция управляющего ролика 32, который входит в накладку 34 звена, задается на поверхности 36a1 дорожки качения. Таким образом, управляющий ролик 32 перемещается при качении по поверхности 36a1 дорожки качения постоянно в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения по мере того, как вращается приводной распределительный вал 12. Затем, в результате задания позиции управляющего ролика 32, задается относительная позиция между приводными рабочими выступами 18a кулачка, которые соединяются между собой через приводное звено 24 и ведомое звено 28 в направлении вращения.

Кроме того, как показано на фиг. 2, направляющий элемент 36 оснащается кольцевыми частями 36a для цилиндров, соответственно. Каждая из кольцевых частей 36a имеет поверхность 36a1 дорожки качения. Кольцевые части 36a соответствующих цилиндров как единое целое соединяются между собой посредством объединения посредством соединительных частей 36b. В этой связи, направляющий элемент 36 поддерживается посредством головки 104 блока цилиндров через предварительно определенный поддерживающий элемент (не показан). Таким образом, направляющий элемент 36 сконфигурирован так, чтобы быть подвижным в направлении, показанном посредством стрелки D на фиг. 4 (которое совпадает с осевым направлением цилиндров двигателя 100 внутреннего сгорания), и связывается в направлении, перпендикулярном направлению, показанному посредством стрелки D.

Кроме того, как показано на фиг. 2, механизм 10 регулируемых клапанов оснащается актуатором 42. Актуатор 42 перемещает направляющий элемент 36 в направлении, показанном посредством стрелки D на фиг. 4, в предварительно определенном диапазоне перемещения. Более конкретно, актуатор 42 перемещает направляющий элемент 36 так, что центральная точка поверхности 36a1 дорожки качения в качестве периферийной поверхности перемещается вдоль направления, нормального к оси приводного распределительного вала 12, и вдоль осевого направления цилиндров. В это время, состояние, в котором центральная точка поверхности 36a1 дорожки качения и центральная точка приводного распределительного вала 12 совпадают друг с другом при просмотре из осевого направления приводного распределительного вала 12, рассматривается в качестве "опорного состояния". Актуатор 42 регулирует перемещение направляющего элемента 36 в произвольную позицию в диапазоне перемещения. Актуатор 42 перемещает направляющий элемент 36 на основе команды ECU 120. Актуатор 42 может быть сконфигурирован посредством комбинирования, например, электромотора и червячной шестерни друг с другом.

Далее описывается то, как скорость перемещения каждого из приводных рабочих выступов 18a кулачка и рабочий угол впускного клапана 110 изменяются в результате перемещения направляющего элемента 36. Фиг. 6 является видом, показывающим то, как смещена поверхность 36a1 дорожки качения направляющего элемента 36. Фиг. 6(a) показывает позицию поверхности 36a1 дорожки качения в опорном состоянии. Фиг. 6(b) показывает позицию поверхности 36a1 дорожки качения в момент, когда направляющий элемент 36 перемещается вверх относительно опорного состояния. Фиг. 6(c) показывает позицию поверхности 36a1 дорожки качения в момент, когда направляющий элемент 36 перемещается вниз относительно опорного состояния.

Когда приводной распределительный вал 12 вращается в направлении вращения приводного распределительного вала 12, вращающая сила приводного распределительного вала 12 передается на приводное звено 24 через часть 20a приводного рычага, которая как единое целое крепится к приводному распределительному валу 12. Вращающая сила приводного распределительного вала 12, которая передана на приводное звено 24, передается на приводной рабочий выступ 18a кулачка, который формируется как единое целое с частью 18b ведомого рычага через вращательный вал 30 на стороне управляющего ролика и ведомое звено 28. Таким образом, вращающая сила приводного распределительного вала 12 передается на приводной рабочий выступ 18a кулачка через механизм 35 тяги.

Как результат, соответствующие элементы механизма 35 тяги и приводного рабочего выступа 18a кулачка вращаются в направлении, идентичном направлению приводного распределительного вала 12 синхронно с вращением приводного распределительного вала 12. В этом случае, управляющий ролик 32 перемещается при качении по поверхности 36a1 дорожки качения постоянно в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения в точке P прохождения касательной лини и вращается вокруг приводного распределительного вала 12.

Как показано на фиг. 6(a), в опорном состоянии, центральная точка приводного распределительного вала 12 и центральная точка поверхности 36a1 дорожки качения совпадают друг с другом. Таким образом, в то время как управляющий ролик 32 вращается на поверхности 36a1 дорожки качения по мере того, как вращается приводной распределительный вал 12, центр вращения приводного распределительного вала 12 и центр вращения управляющего ролика 32 совпадают друг с другом. Другими словами, в опорном состоянии приводной рабочий выступ 18a кулачка вращается с частотой, равной частоте приводного распределительного вала 12.

Состояние, показанное на фиг. 6(b), показывает состояние, в котором поверхность 36a1 дорожки качения перемещена вверх (в направлении от камеры 108 сгорания). В этом состоянии, почти в нижней половине секции поверхности 36a1 дорожки качения, по мере того, как управляющий ролик 32 перемещается к позиции P₀ непосредственно ниже поверхности 36a1 дорожки качения, расстояние между центром вращения приводного распределительного вала 12 и центром вращения управляющего ролика 32 уменьшается относительно вышеуказанного опорного состояния. Как результат, вращательный вал 26 на стороне рабочего выступа кулачка перемещается вперед в направлении вращения относительно опорного состояния. Таким образом, часть 18b ведомого рычага перемещается быстрее части 20a приводного рычага. Другими словами, когда управляющий ролик 32 проходит нижний полукруг поверхности 36a1 дорожки качения, увеличивается скорость перемещения приводного рабочего выступа 18a кулачка.

Наоборот, состояние, показанное на фиг. 6(c), показывает состояние, в котором поверхность 36a1 дорожки качения перемещена вниз (в направлении к камере 108 сгорания). В этом состоянии, почти в нижней половине секции поверхности 36a1 дорожки качения, по мере того, как управляющий ролик 32 перемещается к позиции P₀ непосредственно ниже поверхности 36a1 дорожки качения, расстояние между центром вращения приводного распределительного вала 12 и центром вращения управляющего ролика 32 увеличивается относительно вышеуказанного опорного состояния. Как результат, вращательный вал 26 на стороне рабочего выступа кулачка перемещается назад в направлении вращения относительно опорного состояния. Таким образом, часть 18b ведомого рычага перемещается медленнее части 20a приводного рычага. Другими словами, когда управляющий ролик 32 проходит нижний полукруг поверхности 36a1 дорожки качения, снижается скорость перемещения приводного рабочего выступа 18a кулачка. Таким образом, посредством надлежащим образом управления позицией поверхности 36a1 дорожки качения, скорость перемещения приводного рабочего выступа 18a кулачка (т.е. кулачкового элемента 18) в ходе одного поворота может быть изменена.

Далее описывается взаимосвязь между частотой вращения кулачкового элемента 18 и подъемом впускного клапана 110. Фиг. 7 является видом, показывающим кривую подъема впускного клапана 110 в режиме настоящего варианта осуществления изобретения. Сплошная линия на чертеже указывает кривую подъема в случае, если рабочий угол уменьшается, а пунктирная линия указывает кривую подъема в случае, если рабочий угол увеличивается.

Механизм 10 регулируемых клапанов изменяет частоту вращения каждого из кулачковых элементов 18 в ходе одного поворота этого кулачкового элемента 18, в силу этого позволяя изменять рабочий угол впускного клапана 110 (время от открытия клапана до закрытия клапана). Другими словами, если частота вращения кулачкового элемента 18 увеличивается в период, в который носовая часть 18a2 кулачкового элемента 18 оказывает действие на впускной клапан 110, снижается рабочий угол впускного клапана 110. Напротив, если частота вращения кулачкового элемента 18 уменьшается в период, в который носовая часть 18a2 оказывает действие на впускной клапан 110, увеличивается рабочий угол впускного клапана 110. В то время когда рабочий угол впускного клапана изменяется, подъем кулачка для носовой части 18a2 кулачкового элемента 18, который оказывает действие на впускной клапан 110, не изменяется, так что максимальная высота подъема впускного клапана 110 не изменяется. Другими словами, как показано на фиг. 7, механизм 10 регулируемых клапанов может изменять рабочий угол впускного клапана 110 при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана 110 постоянной. В этой связи, механизм 10 регулируемых клапанов может изменять момент времени для открытия впускного клапана 110 и момент времени для закрытия впускного клапана 110 посредством VVT 16 без изменения кривой подъема. В этой связи, момент времени для открытия впускного клапана 110 означает момент времени, когда впускной клапан в закрытом состоянии начинает открытие, а момент времени для закрытия впускного клапана 110 означает момент времени, когда впускной клапан в открытом состоянии закрывается, чтобы блокировать проточный канал.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ

Далее описывается механизм 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения. Механизм 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения представляет собой механизм, который изменяет рабочий угол клапана посредством изменения высоты подъема клапана. Как описано выше, механизм 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения может монтироваться на двигателе 100 внутреннего сгорания, описанном в режиме варианта осуществления изобретения. Фиг. 8 и 9 являются видами, показывающими конструкцию механизма 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения. Фиг. 8 показывает конфигурацию в момент, когда высота подъема впускного клапана 68 уменьшается. Фиг. 9 показывает конфигурацию в момент, когда высота подъема впускного клапана 68 увеличивается. Как фиг. 8(a), так и фиг. 9(a) показывают состояние, в котором впускной клапан 68 является закрытым, а фиг. 8(b) и фиг. 9(b) показывают состояние, в котором впускной клапан 68 является открытым. Фиг. 10 является видом, показывающим кривую подъема в случае, если изменяется высота подъема впускного клапана 68 посредством механизма 50 регулируемых клапанов. Пунктирная линия на фиг. 10 указывает кривую подъема впускного клапана в опорном состоянии, сплошная линия на фиг. 10 указывает случай, в котором высота подъема впускного клапана 68 уменьшается, а пунктирная линия на фиг. 10 указывает случай, в котором высота подъема впускного клапана 68 увеличивается.

Механизм 50 регулируемых клапанов оснащается распределительным валом 52, управляющим валом 56 и клапанным коромыслом 66. Распределительный вал 52 представляет собой вал, который соединяется с коленчатым валом (не показан) двигателя внутреннего сгорания через зубчатый шкив (не показан), цепь механизма газораспределения (не показана) и т.п. и вращается. Распределительный вал 52 содержит кулачки 54 для цилиндров, соответственно. Управляющий вал 56 представляет собой вал, который предоставляется параллельно распределительному валу 52. Управляющий вал