JP2000234533A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

内燃機関の可変動弁装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１，第２可変機構の駆動源を異なるしめて
一方の可変機構の故障時における機関性能の低下を防止
すると共に、機関始動性の向上を図る。 【解決手段】 吸気弁１２のリフト特性を可変制御する
第１可変機構１と、吸気弁の開閉タイミングを可変制御
する第２可変機構２とを備えている。第１可変機構は、
制御軸３２を電動モータ３４によって回転位置制御を行
い、伝達機構１８を介して揺動カム１７の揺動位置を変
化させる。一方、第２可変機構は、タイミングスプロケ
ット４０と駆動軸１３との相対回動を、第１，第２油圧
室４９，５０への油圧の絡排によって筒状歯車４３を軸
方向へ移動させることにより位相変換させるようになっ
ており、機関始動時は第１可変機構のみを駆動させるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の可変動
弁装置、とりわけ、吸気弁や排気弁である機関弁のリフ
ト特性を制御する第１可変機構とバルブタイミングを制
御する第２可変機構とを備えた可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、例えば吸気弁のバルブリ
フト特性を可変にする可変リフト機構とバルブタイミン
グ特性を可変にする可変バルブタイミング機構とを併用
してバルブリフト特性の自由度を向上させて機関運転性
能を大幅に高める可変動弁装置が従来から種々提供され
ている（特開平４−２８７８０９号公報，実開平３−９
９８６０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報記載の従来例にあっては、可変リフト機構と可変バル
ブタイミング機構の両方とも油圧を駆動源としているた
め、油圧系統の故障、例えば油圧回路の途中に有する電
磁切換弁や油圧制御系の機器類などに故障が発生した場
合には、両方の可変機構の作動不良が起こり、バルブリ
フト，バルブタイミングの両方の可変制御が困難にな
る。この結果、機関の性能を十分に発揮させることがで
きなくなるばかりか、運転状態によっては機関性能の悪
化を招くおそれがある。
【０００４】また、たとえ油圧系統の故障が生じない場
合であっても、機関始動時などの低油温時には、油の粘
性抵抗が大きいため、可変機構の良好な作動が得られに
くい。また、油の粘性抵抗が大きいことは、油圧流路長
が長いことと相俟って油圧ポンプから各可変機構への油
圧供給を遅らせる。したがって、この作動不良により始
動からのしばらくの間は、機関運転状態の変化に応じた
各可変機構の制御応答性が低下する、といった技術的課
題も招来している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１
記載の発明は、機関弁の少なくともリフト特性を機関運
転状態に応じて可変制御する第１可変機構と、機関弁の
少なくとも開閉タイミング特性を機関運転状態に応じて
可変制御する第２可変機構とを備え、前記第１可変機構
の駆動を電動アクチュエータによって行う一方、第２可
変機構の駆動を作動油圧によって行うと共に、機関始動
後に前記作動油の温度が所定温度に達するまでの運転領
域では、第２可変機構の駆動を停止させて第１可変機構
のみを駆動させ、かつ前記油温が所定温度を越えた時点
から第１，第２可変機構の両方を駆動させるようにした
ことを特徴としている。
【０００６】この発明によれば、第１可変機構と第２可
変機構の駆動動力源を異ならせているため、電気系統や
油圧系統のいずれか一方が故障しても、他方の可変機構
には影響を与えることなく、少なくとも一方の可変機構
は正常な駆動が得られる。したがって、機関性能の低下
が防止できる。
【０００７】しかも、両可変機構が正常に駆動している
場合でも、機関始動時には、駆動動力源を油圧とする第
２可変機構は駆動させずに、所定の油温を越えてはじめ
て駆動させるようにしたため、始動からしばらくの間に
おいても第１可変機構の高応答のリフト制御により始動
性などの種々の性能の向上が図れると共に、油温上昇後
における両可変機構による機関性能の大幅な向上が図れ
る。
【０００８】請求項２記載の発明は、機関の始動初期の
クランキング時は機関弁を前記第１可変機構により零ま
たは零に近い極小リフトに制御すると共に、機関回転数
の上昇に伴いリフト量を増加させるように可変制御する
ことを特徴としている。
【０００９】したがって、この発明によれば、機関始動
初期のクランキング時には、油圧駆動の第２可変機構は
駆動させずに、第１可変機構により機関弁のリフト量を
零または零に近い極小リフトに制御するため、機関回転
のスムーズな立ち上がり特性が得られ、さらに回転上昇
とともにリフト量が増大しガス交換効率が向上するた
め、良好な始動性が得られる。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記第２可変機構
の現在の制御位置を検出する位置検出手段を設けると共
に、該位置検出手段を介して第２可変機構の故障を検知
した際には、前記第１可変機構が、機関弁とピストンと
の干渉及び吸気側と排気側の両機関弁の干渉を回避し得
る範囲内でリフト特性を連続的に可変制御するように構
成したことを特徴としている。
【００１１】請求項４記載の発明は、前記第１可変機構
が、外周に軸心が偏心した駆動カムを有する駆動軸と、
一端部が前記駆動カムの外周に回転自在に連係するリン
クアームと、一端部がリンクアームの他端部に回転自在
に連係しかつ揺動中心が制御カムによって可変制御され
るロッカアームと、機関弁を開閉作動する揺動カムと、
該揺動カムとロッカアームの他端部とを機械的に回転自
在に連係する連係部材と、前記制御カムを機関運転状態
に応じて制御軸を介して回転制御する電動アクチュエー
タとを備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る可変動弁装置
を吸気側に適用した一実施形態を示し、シリンダヘッド
１１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられ
た１気筒あたり２つの吸気弁１２，１２を備え、かつ該
各吸気弁１２，１２のバルブリフトを機関運転状態に応
じて可変にする第１可変機構１と、各吸気弁１２，１２
のバルブタイミングを機関運転状態に応じて可変にする
第２可変機構２とを備えている。
【００１３】前記第１可変機構１は、図１〜図３に示す
ように、シリンダヘッド１１上部の軸受１４に回転自在
に支持された中空状の駆動軸１３と、該駆動軸１３に、
圧入等により固設された偏心回転カムである２つの駆動
カム１５，１５と、駆動軸１３に揺動自在に支持され
て、各吸気弁１２，１２の上端部に配設されたバルブリ
フター１６，１６の平坦な上面１６ａ，１６ａに摺接し
て各吸気弁１２，１２を開作動させる揺動カム１７，１
７と、駆動カム１５と揺動カム１７，１７との間に連係
されて、駆動カム１５の回転力を揺動カム１７，１７の
揺動力として伝達する伝達機構１８と、該伝達機構１８
の作動位置を可変制御にする制御機構１９とを備えてい
る。
【００１４】前記駆動軸１３は、機関前後方向に沿って
配置されていると共に、一端部に設けられた後述する可
変機構２のタイミングスプロケット４０に巻装された図
外のタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸か
ら回転力が伝達されている。
【００１５】前記軸受１４は、図１に示すようにシリン
ダヘッド１１の上端部に設けられて、駆動軸１３の上部
を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケ
ット１４ａの上端部に設けられて、後述する制御軸３２
を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、
両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１
４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００１６】前記両駆動カム１５は、図２，図３に示す
ようにほぼリング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、
該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられた筒状部１
５ｂとからなり、内部軸方向に駆動軸挿通孔１５ｃが貫
通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘが駆
動軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけオフセットし
ている。また、この各駆動カム１５は、駆動軸１３に対
し前記両バルブリフター１６，１６に干渉しない両外側
に駆動軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共
に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１
５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００１７】前記揺動カム１７は、図２に示すようにほ
ぼ横Ｕ字形状を呈し、一端部側の円環状の基端部２０に
は駆動軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔
２０ａが貫通形成されていると共に、他端部のカムノー
ズ部２１にピン孔２１ａが貫通形成されている。また、
揺動カム１７の下面には、カム面２２が形成され、基端
部２０側の基円面２２ａと該基円面２２ａからカムノー
ズ部２１側に円弧状に延びるランプ面２２ｂと該ランプ
面２２ｂの先端側に有するリフト面２２ｃとが形成され
ており、該基円面２２ａとランプ面２２ｂ及びリフト面
２２ｃとが、揺動カム１７の揺動位置に応じて各バルブ
リフター１６の上面１６ａ所定位置に当接するようにな
っている。
【００１８】前記伝達機構１８は、図２に示すように駆
動軸１３の上方に配置されたロッカアーム２３と、該ロ
ッカアーム２３の一端部２３ａと駆動カム１５とを連係
するリンクアーム２４と、ロッカアーム２３の他端部２
３ｂと揺動カム１７とを連係する連係部材であるリンク
ロッド２５とを備えている。
【００１９】前記各ロッカアーム２３は、図２，図３に
示すように、平面からみてほぼクランク状に折曲形成さ
れ、中央に有する筒状基部２３ｃが後述する制御カム３
３に回転自在に支持されている。また、各基部２３ｃの
各外端部に突設された前記一端部２３ａには、リンクア
ーム２４と相対回転自在に連結するピン２６が嵌入され
るピン孔２３ｄが貫通形成されている一方、各基部２３
ｃの各内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂには、
各リンクロッド２５の一端部２５ａと相対回転自在に連
結するピン２７が嵌入されるピン孔２３ｅが形成されて
いる。
【００２０】また、前記リンクアーム２４は、比較的大
径な円環状の基部２４ａと、該基部２４ａの外周面所定
位置に突設された突出端２４ｂとを備え、基部２４ａの
中央位置には、前記駆動カム１５のカム本体１５ａの外
周面に回転自在に嵌合する嵌合孔２４ｃが形成されてい
る一方、突出端２４ｂには、前記ピン２６が回転自在に
挿通するピン孔２４ｄが貫通形成されている。
【００２１】さらに、前記リンクロッド２５は、図２に
も示すように所定長さのほぼく字形状に折曲形成され、
両端部２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端
部２３ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔
２３ｅ，２１ａに嵌入した各ピン２７，２８の端部が回
転自在に挿通するピン挿通孔２５ｃ，２５ｄが貫通形成
されている。
【００２２】尚、各ピン２６，２７，２８の一端部に
は、リンクアーム２４やリンクロッド２５の軸方向の移
動を規制するスナップリング２９，３０，３１，が設け
られている。
【００２３】前記制御機構１９は、機関前後方向に配設
された前記制御軸３２と、該制御軸３２の外周に固定さ
れてロッカアーム２３の揺動支点となる制御カム３３
と、制御軸３２の回転位置を制御する電動アクチュエー
タである電動モータ３４とから構成されている。
【００２４】前記制御軸３２は、駆動軸１３と並行に設
けられて、前述のように軸受１４のメインブラケット１
４ａ上端部の軸受溝とサブブラケット１４ｂとの間に回
転自在に支持されている。一方、前記各制御カム３３
は、夫々円筒状を呈し、図２に示すように軸心Ｐ１位置
が制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。
【００２５】前記電動モータ３４は、駆動シャフト３４
ａの先端部に設けられた第１平歯車３５と制御軸３２の
後端部に設けられた第２平歯車３６との噛合いを介し
て、制御軸３２に回転力を伝達するようになっていると
共に、機関の運転状態を検出するコントローラ３７から
の制御信号によって駆動するようになっている。
【００２６】一方、前記第２可変機構２は、図１に示す
ように前記駆動軸１３の先端部側に設けられ、図外のタ
イミングチェーンによって機関のクランク軸から回転力
が伝達されるタイミングスプロケット４０と、駆動軸１
３の先端部にボルト４１によって軸方向から固定された
スリーブ４２と、タイミングスプロケット４０とスリー
ブ４２との間に介装された筒状歯車４３と、該筒状歯車
４３を駆動軸１３の前後軸方向へ駆動させる駆動機構で
ある油圧回路４４とから構成されている。
【００２７】前記タイミングスプロケット４０は、筒状
本体４０ａの後端部にチェーンが巻装されるスプロケッ
ト部４０ｂがボルト４５により固定されていると共に、
筒状本体４０ａの前端開口がフロントカバー４０ｃによ
って閉塞されている。また、筒状本体４０ａの内周面に
は、はす歯形のインナ歯４６が形成されている。
【００２８】前記スリーブ４２は、後端側に駆動軸１３
の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前
端部の保持溝内にはフロントカバー４０ｃを介してタイ
ミングスプロケット４０を前方に付勢するコイルスプリ
ング４７が装着されている。また、スリーブ４２の外周
面には、はす歯形のアウタ歯４８が形成されている。
【００２９】前記筒状歯車４３は、軸直角方向から２分
割されて前後の歯車構成部がピンとスプリングによって
互いに接近する方向に付勢されていると共に、内外周面
には前記各インナ歯４６とアウタ歯４８に噛合いするは
す歯形の内外歯が形成されており、前後に形成された第
１，第２油圧室４９，５０へ相対的に供給される油圧に
よって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するよう
になっている。また、この筒状歯車４３は、フロントカ
バー４０ｃに突当った最大前方移動位置で吸気弁１２を
最遅角位置に制御する一方、最大後方移動位置で最進角
位置に制御するようになっている。さらに、第２油圧室
５０内に弾装されたリターンスプリング５１によって第
１油圧室４９の油圧が供給されない場合に最大前方移動
位置に付勢されるようになっている。
【００３０】前記油圧回路４４は、図外のオイルパンと
連通するオイルポンプ５２の下流側に接続されたメイン
ギャラリ５３と、該メインギャラリ５３の下流側で分岐
して前記第１，第２油圧室４９，５０に接続された第
１，第２油圧通路５４，５５と、前記分岐位置に設けら
れたソレノイド型の流路切換弁５６と、該流路切換弁５
６に接続されたドレン通路５７とから構成されている。
【００３１】前記流路切換弁５６は、前記第１可変機構
１の電動モータ３４を駆動制御する同じコントローラ３
７からの制御信号によって切換駆動されるようになって
いる。
【００３２】前記コントローラ３７は、クランク角セン
サからの機関回転数信号、エアフローメータからの吸気
流量信号（負荷）及び機関油温センサなどの各種のセン
サからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を演算
等により検出すると共に、制御軸３２の現在の回転位置
を検出する第１位置検出センサ５８や駆動軸１３とタイ
ミングスプロケット４０との相対回動位置を検出する第
２位置検出センサ５９からの検出信号に基づいて、前記
電動モータ３４及び流路切換弁５６に制御信号を出力し
ている。
【００３３】すなわち、コントローラ３７が、機関回転
数、負荷、油温、機関始動後の経過時間などの情報信号
から吸気弁１２の目標リフト特性、つまり制御軸３２の
目標回転位置を決定して、この指令信号に基づき電動モ
ータ３４を回転させることにより制御軸３２を介して制
御カム３３を所定回転角度位置まで回転制御する。ま
た、第１位置検出センサ５８により、制御軸３２の実際
の回転位置をモニターし、フィードバック制御により制
御軸３２を目標位相に回転させるようになっている。
【００３４】具体的には、機関始動初期のクランキング
時及びアイドリング時には、コントローラ３７からの制
御信号によって電動モータ３４を介して制御軸３２が一
方向へ回転制御されて、図４に示すように制御カム３３
の軸心Ｐ１が制御軸３２の軸心Ｐ２から図示のように左
上方の回動位置に保持され、厚肉部３３ａが駆動軸１３
から上方向へ離間回動する。これにより、ロッカアーム
２３は、全体が駆動軸１３に対して上方向へ移動し、こ
のため各揺動カム１７はリンクロッド２５を介して強制
的に引き上げられて反時計方向へ回動する。したがっ
て、駆動カム１５が回転してリンクアーム２４を介して
ロッカアーム２３の一端部２３ａを押し上げると、その
リフト量がリンクロッド２５を介して揺動カム１７及び
バルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量Ｌは
図４に示すように小さくなる。このため、ガス流動が強
化されて燃焼が改善されて、燃費の向上と機関回転の安
定化が図れる。
【００３５】特に、クランキング時には、バルブリフト
量を零または零に近い極小リフトになるように設定され
ているため、後述するように機関回転の立ち上がりが良
好になる。
【００３６】一方、高回転高負荷域では、コントローラ
３７からの制御信号によって電動モータ３４により制御
軸３２が今度は他方向に回転して制御カム３３を図２，
図５に示す位置に回転させて厚肉部３３ａを下方向へ回
動させる。このため、ロッカアーム２３は、全体が駆動
軸１３方向（下方向）へ移動して他端部２３ｂが揺動カ
ム１７をリンクアーム２５を介して下方向へ押圧して揺
動カム１７全体を所定量だけ図示の位置（時計方向）に
回動させる。したがって、駆動カム１５が回転してリン
クアーム２４を介してロッカアーム２３の一端部２３ａ
を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド２５を介
して揺動カム１７及びバルブリフター１６に伝達される
が、そのリフト量Ｌは図に示すように最も大きくなる
（Ｌｍａｘ）が、その最小リフト（Ｌｍｉｎ）から最大
（Ｌｍａｘ）までのリフト量変化は制御カム３３の回動
位置により図６に示すような特性となる。なお、図６に
おけるＬｍｉｎは零に近い極小リフトとなっているが、
制御軸を前記一方にさらに回転させれば零とすることも
可能である。
【００３７】一方流路切換弁５６側は、前述と同じく各
センサからの情報信号から吸気弁１２の目標進角量を決
定して、この指令信号に基づき流路切換弁５６により、
第１油圧通路５４とメインギャラリ５３とを所定時間連
通させると共に、第２油圧通路５５とドレン通路５７と
を所定時間連通させる。これによって、筒状歯車４３を
介してタイミングスプロケット４０と駆動軸１３との相
対回動位置を変換して進角側に制御する。また、この場
合も第２位置検出センサ５９により予め駆動軸１３の実
際の相対回動位置をモニターして、フィードバック制御
により駆動軸を目標相対回動位置すなわち目標進角量に
回転させるようになっている。
【００３８】具体的には、機関始動時から所定時間つま
り油温が所定温度Ｔｏに達するまでは、流路切換弁５６
により第２油圧室５０のみに油圧が供給されて第１油圧
室４９には油圧が供給されない。したがって、図１に示
すように筒状歯車４３は、リターンスプリング５１のば
ね力で、最大前方位置に保持されて、駆動軸１３が最大
遅角の回転位置に保持されている。その後、油温が所定
温度Ｔｏを越えると、運転条件に応じて、コントローラ
３７からの制御信号により流路切換弁５６を駆動させて
第１油圧通路５４とメインギャラリ５３を連通させて、
第２油圧通路５５とドレン通路５７を連通させる時間が
連続的に変化する。これにより、筒状歯車４３は、最前
方位置から最後方位置までを移動し、したがって、吸気
弁１２の開閉タイミングは、図６に示すように実線の最
遅角状態から、破線の最進角まで連続的に可変制御され
る。
【００３９】尚、前記吸気弁１２は、第１可変機構１に
より最大リフトに制御されかつ第２可変機構２により最
大遅角位置に制御された状態において、シリンダ内のピ
ストンや対向する排気弁と干渉しないような配置構成に
設定されている。
【００４０】以下、コントローラ３７による第１可変機
構１と第２可変機構２との具体的な駆動制御を図７〜図
８に示すフローチャートによって説明する。
【００４１】すなわち、まず、始動後の油温との関係で
は、図７に示すように、セクションＳ１では、タイマー
により機関始動後から所定時間ｔｏを越えたか否かを判
断して、越えた場合はセクションＳ２で油温センサによ
る情報に基づき現在の油温が所定温度Ｔｏを越えたか否
かを判別し、越えた場合はセクションＳ３で第１，第２
の両方の可変機構１，２を駆動させるが、セクションＳ
１及びセクションＳ２で所定時間ｔｏを越えず、または
油温が所定油温Ｔｏ以下であればセクションＳ４で第１
可変機構１のみを駆動させて第２可変機構２を駆動させ
ない制御を行う。
【００４２】したがって、低温始動時は第１可変機構１
によるバルブリフト制御のみが行われ、第２可変機構２
によるバルブタイミング制御が行われず、吸気弁１２は
前述した最遅角側に保持される。よって、この運転域で
の油圧駆動源に起因する可変作動不良といった問題が生
じないと共に、バルブリフト制御による始動性の向上な
ど機関性能の向上が図れる。また、油温上昇後は第２可
変機構２も駆動するので、機関性能の大幅な向上が図れ
る。
【００４３】尚、ここで、第１可変機構１の電気系統に
故障が生じた場合には、制御軸３２は動弁系の反力によ
り影響を受けて位相が変化するおそれもあるが、第２可
変機構２が最遅角状態になっているため、制御軸位相変
化により最大リフトになってしまっても吸気弁１２とピ
ストンとの干渉などのメカニカルな不具合は生じない。
【００４４】次に、前述した第１可変機構１の制御を図
８に基づいて説明する。
【００４５】まず、セクションＳ１１で、イグニッショ
ンスイッチをＯＮすると、その直後にセクションＳ１２
において第１可変機構１を最小リフト（零に近い極小リ
フト）に制御する。続いて、セクションＳ１３でスター
タースイッチをＯＮしクランキングが開始した後にセク
ションＳ１４にて第１可変機構１により、機関回転数
（クランキング回転数）の上昇に伴い、リフトを図６に
示す実線Ｌ３まで増加する制御を行う。
【００４６】続いて、セクションＳ１５では、油温セン
サにより現在の油温が所定温度（Ｔ１）よりも高いか否
かを判別し、高い場合はセクションＳ１６において、機
関運転状態に応じた第１可変機構１によるリフト可変制
御を行う。しかし、油温がＴ１以下の場合は、セクショ
ンＳ１７において、第１可変機構１によるリフト制御を
前記Ｌ３に固定状態とする。
【００４７】このように、クランキングを開始した始動
初期の時点では、セクションＳ１２で最小リフトに制御
されているため、動弁系のフリクションが小さくなって
いるので、機関回転を速やかに立ち上げることができ
る。
【００４８】また、セクションＳ１４でのリフト増加制
御により、混合気のガス交換効率が向上して、機関トル
クが速やかに立ち上がって、前記機関回転の速やかな立
ち上がりと相俟って始動性を大幅に改善できる。
【００４９】さらに、油温がＴ１以下である場合は、セ
クションＳ１７においてリフトをＬ３の低いリフトに固
定するため、吸気弁１２からの混合気流の速度を増加さ
せて気筒内の強いガス流動を発生させることにより、冷
機始動時の燃焼の改善が図れ、燃費性能と排気エミッシ
ョン性能を向上できる。
【００５０】また、前記コントローラ３７は、第１，第
２可変機構１，２の両方を可変制御させる運転域におい
て、第１可変機構１あるいは第２可変機構２が故障した
場合について図９及び図１０に示すような制御を行う。
【００５１】まず、図１０に示す制御では、セクション
Ｓ３１で各センサからの情報信号を読み込み、セクショ
ンＳ３２で、第１位置検出センサ５８から制御軸３２の
実際の回転位置（リフト量と対応）を読み込み、次にセ
クションＳ３３では前記実回転位置と目標回転位置とを
比較して第１可変機構１が故障しているか否かを判別す
る。ここで故障していると判別すると、セクションＳ３
４において第２可変機構２の制御位置を吸気弁１２とピ
ストン及び吸気弁１２と排気弁がそれぞれ干渉しない制
御範囲（進角量）を演算し、さらにセクションＳ３５で
第２可変機構２を前記所定の制御範囲内で連続制御を行
う。
【００５２】つまり、第１可変機構１が最大リフト（Ｌ
ｍａｘ）制御中に故障した場合は、両機関弁などの干渉
を回避するために、第２可変機構２を最遅角付近で連続
制御する。また小リフト（Ｌｍｉｎ〜Ｌ１）域で故障し
た場合は、第２可変機構２を、最遅角から最進角まで広
範囲に連続制御する。これにより性能悪化を抑制でき
る。さらに、中リフトＬ３域で故障した場合は、最遅角
から中間位相の範囲で連続制御する。
【００５３】したがって、各機関弁やピストンの干渉を
回避できる範囲で、第２可変機構２を連続制御したた
め、機関性能の低下を防止できる。
【００５４】次に図９に示す制御では、セクションＳ２
１で各センサからの情報信号を読み込んだ後、セクショ
ンＳ２２で第２位置検出センサ５９から駆動軸１３の実
際の相対回動位置（進角量と対応）を読み込み、次にセ
クションＳ２３で実相対回動位置と、目標相対回動位置
とを比較して、第２可変機構２が故障しているか否かを
判断する。
【００５５】ここで、故障と判断した場合は、セクショ
ンＳ２４において、第１可変機構１の制御位置を吸気弁
１２とピストン及び排気弁がそれぞれ干渉しない制御範
囲（リフト量）を演算し、さらにセクションＳ２５で第
１可変機構１を所定の制御範囲内で連続制御を行う。
【００５６】つまり、第２可変機構２が最進角制御中に
故障した場合は、干渉を回避するため、第１可変機構１
を図６に示す小リフト域（Ｌmin〜Ｌ1）で連続的に制御
する。最遅角側で故障した場合は、干渉の問題がないか
ら最小から最大リフトの全領域で連続制御する。さら
に、中間位相で故障した場合は、最小リフトから中リフ
トＬ３の範囲で連続制御する。
【００５７】このように、第２可変機構２が故障した場
合も吸気弁１２とピストンなどの干渉を回避し得る範囲
内で第１可変機構１を連続制御できるため、機関性能の
低下を可及的に抑制できる。
【００５８】また、本実施形態では、揺動カム１７がロ
ッカアーム２３に対してリンクロッド２５によって連係
されているため、揺動カム１７の最大揺動範囲を、リン
クロッド２５によりロッカアーム２３の揺動範囲内に規
制できる。したがって、たとえ高回転域でも、揺動カム
１７の過度な揺動やジャンプなどのいわゆる踊り現象が
確実に防止できる。このため、揺動カム１７とロッカア
ーム２３との離接による衝突が回避されて、打音の発生
が防止されると共に、バルブリフトの制御精度の低下が
防止され、特に高回転域における機関性能の安定化が図
れる。
【００５９】本発明は、前記実施形態に限定されるもの
ではなく、例えば排気側に適用することも可能であり、
始動初期に第１可変機構１を零または極小リフト制御す
ることにより吸気弁１２側の場合と同様に動弁フリクシ
ョンを小さくでき、機関回転数のスムーズな立ち上がり
特性が得られ、さらに機関回転数の増加に伴いリフト量
を増加させるように可変制御することによってガス交換
効率が向上し、もって良好な始動性が得られるなど、吸
気側と同様の作用効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第１可変
機構と第２可変機構の駆動動力源を異ならせたことによ
り、両可変機構の同時故障が防止され、少なくとも一方
の可変機構は駆動が得られる。したがって、機関性能の
低下が防止できる。
【００６１】しかも、両可変機構が正常に駆動している
場合でも、機関始動時には、駆動動力源を油圧源とする
第２可変機構は駆動させずに所定の油温を越えてはじめ
て駆動させるようにしたため、始動からしばらくの間に
おいても第１可変機構の高応答のリフト制御により種々
の性能の向上が図れると共に、油温上昇後における両可
変機構による機関性能の大幅な向上が図れる。
【００６２】請求項２記載の発明によれば、機関クラン
キング時に第１可変機構により零または零に近い極小リ
フトに制御し、回転上昇に伴いリフト量を増加したた
め、クランキング時に動弁系のフリクションが低下して
機関回転の立ち上がりが良好になり、さらに回転上昇と
共にガス交換効率が向上するため始動性が向上する。
【００６３】請求項３記載の発明によれば、第２可変機
構が故障した場合は、機関弁とピストとの干渉及び吸
気，排気弁との間の干渉を回避し得る範囲内で、第１可
変機構を連続的に制御できるため、メカニカルな不具合
を回避しつつ性能低下を可及的に抑制できる。
【００６４】請求項４記載の発明によれば、連係部材に
よって、揺動カムの最大揺動範囲をロッカアームの揺動
範囲内に規制することができるため、たとえ高回転域で
も、揺動カムの過度な揺動やジャンプなどの踊り現象を
確実に防止できる。このため、揺動カムとロッカアーム
との離接による衝突が回避されて打音の発生が防止でき
ると共に、バルブリフトの制御精度の低下が防止され、
特に高回転域における機関性能の安定化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】第１可変機構の平面図
【図４】第１可変機構の最小リフト制御の作用説明図
【図５】第１可変機構の最大リフト制御の作用説明図
【図６】本実施形態のバルブリフト及びバルブタイミン
グの特性図
【図７】本実施形態のコントローラーによる制御フロー
チャート図
【図８】本実施形態のコントローラーによる制御フロー
チャート図
【図９】本実施形態のコントローラーによる制御フロー
チャート図
【図１０】本実施形態のコントローラーによる制御フロ
ーチャート図
【符号の説明】
１…第１可変機構 ２…第２可変機構 １２…吸気弁 １３…駆動軸 １７…揺動カム １９…制御機構 ２３…ロッカアーム ２４…リンクアーム ２５…リンクロッド（連係部材） ３４…電動モータ ３７…コントローラ ５８…第１位置検出センサ ５９…第２位置検出センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｑ ３１４Ｂ ３４５ ３４５Ｚ (72)発明者 岡本 直樹 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 竹村 信一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA03 BA06 BA23 BA36 BA39 BA42 BB04 CA24 CA25 CA47 DA04 DA06 DA22 DA23 DA25 GA07 GA10 3G084 BA23 CA01 CA02 DA02 DA09 DA10 DA26 DA33 FA07 FA20 FA33 FA38 3G092 AA11 DA01 DA02 DA05 DA09 DA14 DF04 DF09 DG03 DG05 DG08 EA01 EA04 EA09 EA13 EA14 EA17 EA22 EA25 EC01 FA09 FA15 FA24 FA31 FB03 FB05 GA01 GA02 HA01Z HA13X HA13Z HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA09 HA19 JA02 JA14 JA21 JB02 JB07 KA01 KA05 LA07 LC03 LC08 LC10 ND04 ND07 NE12 NE23 PA01Z PE01Z PE03Z PE08Z PE10A PE10Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関弁の少なくともリフト特性を機関運
    転状態に応じて可変制御する第１可変機構と、機関弁の
    少なくとも開閉タイミング特性を機関運転状態に応じて
    可変制御する第２可変機構とを備え、 前記第１可変機構の駆動を電動アクチュエータによって
    行う一方、第２可変機構の駆動を作動油圧によって行う
    と共に、機関始動後に前記作動油の温度が所定温度に達
    するまでの運転領域では、第２可変機構の駆動を停止さ
    せて第１可変機構のみを駆動させ、かつ前記油温が所定
    温度を越えた時点から第１，第２可変機構の両方を駆動
    させるようにしたことを特徴とする内燃機関の可変動弁
    装置。
  2. 【請求項２】 機関の始動初期のクランキング時は機関
    弁を前記第１可変機構により零または零に近い極小リフ
    トに制御すると共に、機関回転数の上昇に伴いリフト量
    を増加させるように可変制御することを特徴とする請求
    項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
  3. 【請求項３】 前記第２可変機構の現在の制御位置を検
    出する位置検出手段を設けると共に、該位置検出手段を
    介して第２可変機構の故障を検知した際には、前記第１
    可変機構が、機関弁とピストンとの干渉及び吸気側と排
    気側の両機関弁の干渉を回避し得る範囲内でリフト特性
    を連続的に可変制御するように構成したことを特徴とす
    る請求項１または２記載の内燃機関の可変動弁装置。
  4. 【請求項４】 前記第１可変機構は、外周に駆動カムを
    有する駆動軸と、一端部が前記駆動カムの外周に回転自
    在に連係するリンクアームと、一端部がリンクアームの
    他端部に回転自在に連係しかつ揺動中心が制御カムによ
    って可変制御されるロッカアームと、機関弁を開閉作動
    する揺動カムと、該揺動カムとロッカアームの他端部と
    を機械的に回転自在に連係する連係部材と、前記制御カ
    ムを機関運転状態に応じて制御軸を介して回転制御する
    前記電動アクチュエータとを備えたことを特徴とする請
    求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装
    置。
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