JP2001059405A - カムおよび内燃機関の可変バルブ特性装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置や機関の大型化を招いたり、カムフォロ
アとカム面との当接を阻害することがなく、かつ十分な
気体通過量を実現することができるカムおよび内燃機関
の可変バルブ特性装置の提供。 【解決手段】 吸気カムによるリフトパターンはバルブ
開き側（ピークＰの進角側）に回転角度に対するリフト
量の変化率に２つの極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が存在しリフ
ト量に極小部が存在しない。このことにより谷部のない
台地状部が排気行程期間に形成されるので、排気再循環
を行うことができ、かつカムフォロアの当接が阻害され
ることもない。しかもリフト量が小さくても台地状部の
全体により排気通過量を十分に確保することができる。
このため３次元カムである吸気カムにおいてカムプロフ
ィールが急角度で変化するプロフィールとしたり、軸方
向に長くする必要もなくなる。したがって装置や内燃機
関の大型化が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカムおよび該カムを
用いた内燃機関の可変バルブ特性装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の運転状態に応じて、吸気バル
ブあるいは排気バルブの作用角やリフト量を変更するこ
とにより、エンジン特性を好適に制御する可変バルブ特
性装置が知られている（特開平１０−８９０３３号公
報）。この可変バルブ特性装置では、カムシャフトに回
転軸方向にプロフィールが異なるカム、いわゆる３次元
カムを設け、カムシャフトを回転軸方向での位置調整を
行うことで、カムプロフィールを無段階に変化させて適
切な作用角やリフト量に調整している。

【０００３】更に、この可変バルブ特性装置で用いられ
ている３次元カムは、主カム山（以下、メインピークと
称する）以外に補助カム山（以下、サブピークと称す
る）を設けることにより、排気再循環などのために最適
なリフトパターンを実現しようとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の３次元カムは、排気再循環等のためにバルブを通過す
る気体通過量はサブピークの大きさおよび開弁期間に依
存しているため、気体通過量を十分に確保しようとして
サブピークによるリフト量と作用角とを大きくしようと
すると、サブピーク自体を高くする必要がある。このた
め、３次元カムにおいては、サブピークが存在しないプ
ロフィールから高いサブピークが存在する状態までカム
プロフィールが急角度で変化するカム面に形成すること
になる。このようにカム面が回転軸方向に急角度で変化
しているカムを用いると、カムフォロアの接触圧より生
じるスラスト力が極めて大きなものとなり、３次元カム
の軸方向位置を調整するバルブ特性変更機構が大型化せ
ざるを得ない。したがって内燃機関の大型化につなが
る。

【０００５】また、スラスト力を低減させるために３次
元カムを軸方向に長くしてカムプロフィールの角度を緩
やかにすると、回転軸方向へのカム移動量が自ずと大き
くなり、内燃機関に取り付けるには制約が大きくなる。
また、この場合も３次元カムの軸方向位置を調整するバ
ルブ特性変更機構が大型化せざるを得ず、内燃機関の大
型化につながる。

【０００６】更に、メインピークと谷部を挟んで存在す
るサブピークが高くなると、谷部におけるカム面へのカ
ムフォロアの当接が困難となり、カムプロフィール通り
に正確にリフト量を制御できなくなる。

【０００７】３次元カムでなく、回転軸方向にプロフィ
ールが変化しないカム、いわゆる平カムを用いた可変バ
ルブ特性装置が存在する。この可変バルブ特性装置では
カムプロフィールの異なる複数の平カムを切り替えるこ
とによりバルブ特性を切り替えている。このような可変
バルブ特性装置においても、サブピークが存在する平カ
ムとサブピークが存在しない平カムとを組み合わせて、
内燃機関の運転状態に応じて、これらのカムを切り替え
ることにより内燃機関の運転状態に応じて適切な気体通
過量を実現することが考えられる。

【０００８】しかし、このようなカム切り替えタイプの
可変バルブ特性装置においても、気体通過量を十分に確
保しようとしてサブピークを高くすると、メインピーク
とサブピークとの間の谷部におけるカム面へのカムフォ
ロアの当接が困難となり、カムプロフィール通りに正確
にリフト量を制御できなくなる。

【０００９】このような問題点は、筒内噴射型ガソリン
エンジンやディーゼルエンジンなどにおいては、吸気負
圧が小さいことから顕著である。すなわち、吸気負圧が
小さいと、排気再循環による排気が排気バルブを介して
燃焼室に入りにくくなる傾向、あるいは排気が燃焼室か
ら吸気バルブを介して吸気ポート側へ入りにくくなる傾
向となる。このため、筒内噴射型ガソリンエンジンやデ
ィーゼルエンジンなどにおいては特に気体通過量を大き
くさせる要求が存在するからである。

【００１０】本発明は、装置や内燃機関の大型化を招い
たり、あるいはカムフォロアとカム面との当接を阻害す
ることがなく、かつ十分な気体通過量を実現することが
できるカムおよび内燃機関の可変バルブ特性装置の提供
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段およびその作用効果について記載する。請
求項１記載のカムは、内燃機関の吸気バルブと排気バル
ブとの一方または両方をリフトするために用いられ、カ
ムプロフィールが回転軸方向にて２種のリフトパターン
の間で連続的に変化するカムであって、２種のリフトパ
ターンの内の１つが、回転角度に対するリフト量の変化
率に複数の極大部が存在し回転角度に対するリフト量に
極小部が存在しないバルブ開き側のリフトパターンと、
回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極小部が存
在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しないバ
ルブ閉じ側のリフトパターンとの一方または両方のリフ
トパターンを有することを特徴とする。

【００１２】このように、カムのリフトパターンとして
は、回転軸方向にて２種のリフトパターンの間で連続的
に変化するものである。そして、一方のリフトパターン
が、バルブ開き側に、回転角度に対するリフト量の変化
率に複数の極大部が存在し回転角度に対するリフト量に
極小部が存在しないパターンを用いている。このことに
よりバルブ開き側は、サブピークではないが台地状にリ
フト量をある程度確保してかつ谷部を作らない部分が形
成される。このように谷部が存在していないため、この
リフトパターン側にカムフォロワを当接させると、従来
のごとくサブピークとメインピークとの間で一旦リフト
量が小さくなることがないので、この台地状の部分では
十分なリフト量が維持される。

【００１３】上記リフトパターンに加えて、あるいは上
記リフトパターンに替えて、一方のリフトパターンが、
バルブ閉じ側に、回転角度に対するリフト量の変化率に
複数の極小部が存在し回転角度に対するリフト量に極小
部が存在しないパターンを用いた構成としても良い。こ
のことによりバルブ閉じ側は、前述と同様にサブピーク
ではないが台地状にリフト量をある程度確保してかつ谷
部を作らない部分が形成される。このことにより台地状
の部分で十分なリフト量が維持される。

【００１４】したがって、本請求項のカムの内で、上述
した一方のリフトパターン側を利用すれば、バルブ開き
側あるいはバルブ閉じ側の一方または両方における台地
状の部分により、そのリフト量をピーク的に大きくしな
くても、吸気バルブや排気バルブにおける気体通過量を
十分に確保することができる。したがって、カムの軸方
向位置を調整する機構が大型化したり内燃機関が大型化
することがない。

【００１５】更に、谷部が存在しないため、台地状の部
分のリフト量や幅の広狭に関わらず、カム面へのカムフ
ォロアの当接が困難な形状とはならない。したがって、
本請求項のカムは、回転軸方向の移動により内燃機関の
運転状態に応じてリフトパターンが無段階に選択できる
と共に、前述した一方のリフトパターン側においては、
カムフォロアとカム面との当接を阻害することがなく、
内燃機関の運転状態に応じた正確な気体通過量を実現す
ることができる。しかも、リフトパターンは無段階に変
化するので、運転状態に応じて気体通過量の精密な制御
が可能となる。

【００１６】請求項２記載の内燃機関の可変バルブ特性
装置は、請求項１記載のカムと、カムフォロアに対する
回転軸方向におけるカムの位置を調整することで、吸気
バルブと排気バルブとの一方または両方のバルブ特性を
無段階に変更するバルブ特性変更機構とを備えたことを
特徴とする。

【００１７】このように、請求項１記載のカムを組み込
んだ内燃機関の可変バルブ特性装置は、バルブ特性変更
機構により、請求項１記載のカムを回転軸方向に移動さ
せることにより、必要に応じてリフトパターンが無段階
に選択できる。更に、前述した一方のリフトパターン側
においては、カムフォロアとカム面との当接を阻害する
ことなく、吸気バルブあるいは排気バルブにおいて必要
に応じた十分な気体通過量を実現することができる。し
かも、リフトパターンは無段階に変化するので、運転状
態に応じて気体通過量の精密な制御が可能となる。

【００１８】カムは台地状の部分により、そのリフト量
が小さくても吸気バルブや排気バルブにおける気体通過
量を十分に確保することができる。したがって、本可変
バルブ特性装置自体が大型化したり、内燃機関が大型化
することがない。

【００１９】請求項３記載の内燃機関の可変バルブ特性
装置は、内燃機関の吸気バルブをリフトするために用い
られ、カムプロフィールが回転軸方向にて、２種のリフ
トパターンの間で連続的に変化し、２種のリフトパター
ンの一方が、バルブ開き側において回転角度に対するリ
フト量の変化率に複数の極大部が存在し回転角度に対す
るリフト量に極小部が存在しないパターンであり、他方
が、バルブ開き側において回転角度に対するリフト量の
変化率に１つの極大部が存在するパターンであるカム
と、カムフォロアに対する回転軸方向におけるカムの位
置を調整することで、吸気バルブのバルブ特性を無段階
に変更するバルブ特性変更機構とを備えたことを特徴と
する。

【００２０】連続的に変化する、より具体的なリフトパ
ターンの組み合わせとして、吸気バルブに対するバルブ
開き側のリフトパターンにおいて、回転角度に対するリ
フト量の変化率に複数の極大部が存在し回転角度に対す
るリフト量に極小部が存在しないパターンと、回転角度
に対するリフト量の変化率に１つの極大部が存在するパ
ターンとの組み合わせとすることができる。

【００２１】この２つのリフトパターンの間で無段階に
バルブ特性を変更することにより、吸気バルブのカムフ
ォロアとカム面との当接を阻害することがなく、かつ吸
気バルブにおいて十分な排気量を燃焼室から吸気管側に
導入することができ、必要に応じた十分な排気再循環量
を実現することができる。しかも、リフトパターンは無
段階に変化するので、必要に応じて排気再循環量の精密
な制御が可能となる。

【００２２】カムは台地状の部分により、そのリフト量
が小さくても吸気バルブにおける気体通過量を十分に確
保することができる。したがって、本可変バルブ特性装
置自体が大型化したり、内燃機関が大型化することがな
い。

【００２３】請求項４記載の内燃機関の可変バルブ特性
装置は、内燃機関の排気バルブをリフトするために用い
られ、カムプロフィールが回転軸方向にて、２種のリフ
トパターンの間で連続的に変化し、２種のリフトパター
ンの一方が、バルブ閉じ側において回転角度に対するリ
フト量の変化率に複数の極小部が存在し回転角度に対す
るリフト量に極小部が存在しないパターンであり、他方
が、バルブ閉じ側において回転角度に対するリフト量の
変化率に１つの極小部が存在するパターンであるカム
と、カムフォロアに対する回転軸方向におけるカムの位
置を調整することで、排気バルブのバルブ特性を無段階
に変更するバルブ特性変更機構とを備えたことを特徴と
する。

【００２４】連続的に変化する、より具体的なリフトパ
ターンの組み合わせとして、排気バルブに対するバルブ
閉じ側のリフトパターンにおいて、回転角度に対するリ
フト量の変化率に複数の極小部が存在し回転角度に対す
るリフト量に極小部が存在しないパターンと、回転角度
に対するリフト量の変化率に１つの極小部が存在するパ
ターンとの組み合わせとすることができる。

【００２５】この２つのリフトパターンの間で無段階に
バルブ特性を変更することにより、排気バルブのカムフ
ォロアとカム面との当接を阻害することがなく、かつ排
気バルブにおいて十分な排気量を排気管側から燃焼室内
に導入することができ、必要に応じた十分な排気再循環
量を実現することができる。しかも、リフトパターンは
無段階に変化するので、必要に応じて排気再循環量の精
密な制御が可能となる。

【００２６】カムは台地状の部分により、そのリフト量
が小さくても排気バルブにおける気体通過量を十分に確
保することができる。したがって、本可変バルブ特性装
置自体が大型化したり、内燃機関が大型化することがな
い。

【００２７】請求項５記載のカムは、内燃機関の吸気バ
ルブと排気バルブとの一方または両方をリフトするため
に用いられるカムであって、カムのリフトパターンは、
回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極大部が存
在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しないバ
ルブ開き側のリフトパターンと、回転角度に対するリフ
ト量の変化率に複数の極小部が存在し回転角度に対する
リフト量に極小部が存在しないバルブ閉じ側のリフトパ
ターンとの一方または両方のリフトパターンを有するこ
とを特徴とする。

【００２８】このように、カムのリフトパターンとして
は、バルブ開き側に、回転角度に対するリフト量の変化
率に複数の極大部が存在し回転角度に対するリフト量に
極小部が存在しないパターンを用いている。このことに
より、ピークのバルブ開き側には、サブピークではない
が台地状にリフト量をある程度確保してかつ谷部を作ら
ない部分が形成される。このように谷部が存在していな
いため、従来のごとく、サブピークとメインピークとの
間で一旦リフト量が小さくなることがなく、台地状の部
分では十分なリフト量が維持される。

【００２９】上記リフトパターンに加えて、あるいは上
記リフトパターンに替えて、カムのリフトパターンとし
て、バルブ閉じ側に、回転角度に対するリフト量の変化
率に複数の極小部が存在し回転角度に対するリフト量に
極小部が存在しないパターンを用いた構成としても良
い。このことにより、ピークのバルブ閉じ側には、前述
と同様にサブピークではないが台地状にリフト量をある
程度確保してかつ谷部を作らない部分が形成される。こ
のことにより台地状の部分で十分なリフト量が維持され
る。

【００３０】したがって、本請求項のカムを利用すれ
ば、台地状の部分は、そのリフト量を大きくしなくて
も、吸気バルブや排気バルブにおける気体通過量を十分
に確保することができる。

【００３１】更に、谷部が存在しないため、台地状の部
分のリフト量や幅の広狭に関わらず、カム面へのカムフ
ォロアの当接が困難な形状とはとならない。したがっ
て、本請求項のカムは、カムフォロアとカム面との当接
を阻害することがなく、かつ必要に応じた正確な気体通
過量を実現することができる。

【００３２】請求項６記載の内燃機関の可変バルブ特性
装置は、請求項５記載の構成を有する第１カムと、第１
カムのリフトパターンとは異なるリフトパターンである
１つ以上の第２カムと、第１カムおよび第２カムの間
で、内燃機関の吸気バルブと排気バルブとの一方または
両方をリフトするためのカムを切り替えることで少なく
とも２種のリフトパターンの間でカムプロフィールを変
化させることにより、吸気バルブと排気バルブとの一方
または両方のバルブ特性を変更するバルブ特性切り替え
機構とを備えたことを特徴とする。

【００３３】このように請求項５記載の構成を有する第
１カムを、選択されるカムの１つとして組み込んだ内燃
機関の可変バルブ特性装置は、必要に応じてバルブ特性
切り替え機構により第１カムを選択すれば、カムフォロ
アとカム面との当接を阻害することがなく、かつバルブ
において必要に応じた十分な気体通過量を実現すること
ができる。

【００３４】請求項７記載の内燃機関の可変バルブ特性
装置は、回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極
大部が存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在
しないバルブ開き側のリフトパターンを有する第１カム
と、回転角度に対するリフト量の変化率に１つの極大部
が存在するバルブ開き側のリフトパターンを有する第２
カムと、第１カムおよび第２カムの間で、吸気バルブを
リフトするためのカムを切り替えて吸気バルブのバルブ
特性を変更するバルブ特性切り替え機構とを備えたこと
を特徴とする。

【００３５】より具体的なカムの組み合わせとして、吸
気バルブに対するバルブ開き側のリフトパターンにおい
て、回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極大部
が存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しな
いパターンの第１カムと、吸気バルブに対するバルブ開
き側のリフトパターンにおいて、回転角度に対するリフ
ト量の変化率に１つの極大部が存在するパターンの第２
カムとの組み合わせとすることができる。

【００３６】バルブ特性切り替え機構が、必要に応じて
２つのカムの内で第２カムに切り替えることにより、吸
気バルブのカムフォロアとカム面との当接を阻害するこ
とがなく、かつ吸気バルブにおいて十分な排気量を燃焼
室から吸気管側に導入することができ、必要に応じた十
分な排気再循環量を実現することができる。

【００３７】請求項８記載の内燃機関の可変バルブ特性
装置は、回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極
小部が存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在
しないバルブ閉じ側のリフトパターンを有する第１カム
と、回転角度に対するリフト量の変化率に１つの極小部
が存在するバルブ閉じ側のリフトパターンを有する第２
カムと、第１カムおよび第２カムの間で、排気バルブを
リフトするためのカムを切り替えて排気バルブのバルブ
特性を変更するバルブ特性切り替え機構とを備えたこと
を特徴とする。

【００３８】より具体的なカムの組み合わせとして、排
気バルブに対するバルブ閉じ側のリフトパターンにおい
て、回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極小部
が存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しな
いパターンの第１カムと、排気バルブに対するバルブ閉
じ側のリフトパターンにおいて、回転角度に対するリフ
ト量の変化率に１つの極小部が存在するパターンの第２
カムとの組み合わせとすることができる。

【００３９】バルブ特性切り替え機構が、必要に応じて
２つのカムの内で第２カムに切り替えることにより、排
気バルブのカムフォロアとカム面との当接を阻害するこ
とがなく、かつ排気バルブにおいて十分な排気量を排気
管側から燃焼室内に導入することができ、必要に応じた
十分な排気再循環量を実現することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、上述し
た発明が適用された可変バルブ特性装置を組み込んだエ
ンジン１１の概略構成説明図である。なお、図１には制
御系統としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称
する）８０もブロック図で示している。

【００４１】エンジン１１は直列４気筒の筒内噴射式ガ
ソリンエンジンであり、その出力により自動車を駆動す
るために自動車に搭載されている。本エンジン１１は、
往復移動するピストン１２が設けられたシリンダブロッ
ク１３と、シリンダブロック１３の下側に設けられたオ
イルパン１３ａと、シリンダブロック１３の上側に設け
られたシリンダヘッド１４とを備えている。

【００４２】このエンジン１１の下部には出力軸である
クランクシャフト１５が回転可能に支持され、このクラ
ンクシャフト１５にはコンロッド１６を介してピストン
１２が連結されている。そして、ピストン１２の往復運
動は、そのコンロッド１６によって、クランクシャフト
１５の回転運動へと変換される。また、ピストン１２の
上側には燃焼室１７が設けられ、この燃焼室１７には吸
気ポート１８および排気ポート１９が接続されている。
そして、吸気ポート１８と燃焼室１７とは吸気バルブ２
０により連通・遮断され、排気ポート１９と燃焼室１７
とは排気バルブ２１により連通・遮断される。

【００４３】図２に表すシリンダヘッド１４の平面断面
に示されているように、２つの吸気ポート１８は略直線
状に延びるストレート型吸気ポートである。また、シリ
ンダヘッド１４の内壁面の中央部には点火プラグ１７ａ
が配置されている。更に、吸気バルブ２０近傍のシリン
ダヘッド１４の内壁面周辺部には、燃焼室１７内に直接
燃料を噴射できるように燃料噴射弁１７ｂが配置されて
いる。

【００４４】なお、図３はピストン１２における頂面の
平面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５は図２
におけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山形
に形成されたピストン１２の頂面上には燃料噴射弁１７
ｂの下方から点火プラグ１７ａの下方まで延びるドーム
形の輪郭形状を有する凹部１２ａが形成されている。

【００４５】図２に示したごとく、各シリンダの２つの
吸気ポート１８は吸気マニホールド内に形成された２つ
の吸気通路１８ａ，１８ｂを介してサージタンク１８ｃ
に接続されている。この内の一方の吸気通路１８ａ内に
はそれぞれ気流制御弁１８ｄが配置されている。これら
の気流制御弁１８ｄは、共通のシャフト１８ｅを介して
接続されると共に、このシャフト１８ｅを介してアクチ
ュエータ１８ｆによりエンジン１１の運転状態に応じて
開閉作動される。なお、気流制御弁１８ｄが閉状態とさ
れた場合には、一方の吸気ポート１８のみから吸入され
る吸気により燃焼室１７内には強い旋回流Ａが生じる。

【００４６】図１に示したごとく、シリンダヘッド１４
には、吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフ
ト２３が平行に配置されている。吸気側カムシャフト２
２は回転可能かつ軸方向へ移動可能にシリンダヘッド１
４上に支持されており、排気側カムシャフト２３は回転
可能であるが軸方向には移動不能にシリンダヘッド１４
上に支持されている。

【００４７】吸気側カムシャフト２２の一端部には、タ
イミングスプロケット２４ａを備えたバルブ特性変更機
構２４が設けられている。また、排気側カムシャフト２
３の一端部にはタイミングスプロケット２５が取り付け
られている。このタイミングスプロケット２５およびバ
ルブ特性変更機構２４のタイミングスプロケット２４ａ
は、タイミングチェーン２６を介して、クランクシャフ
ト１５に取り付けられたスプロケット１５ａに連結され
ている。そして、出力軸としてのクランクシャフト１５
の回転はスプロケット１５ａおよびタイミングチェーン
２６を介して、タイミングスプロケット２４ａ，２５に
伝達される。このことによって吸気側カムシャフト２２
および排気側カムシャフト２３がクランクシャフト１５
の回転に同期して回転する。

【００４８】バルブ特性変更機構２４は、吸気側カムシ
ャフト２２に対して作用し、必要に応じてＥＣＵ８０に
より制御されて吸気側カムシャフト２２の回転軸方向で
の位置を調整している。

【００４９】吸気側カムシャフト２２には、吸気バルブ
２０の上端に設けられたバルブリフタ２０ａに当接する
吸気カム２７が設けられている。また排気側カムシャフ
ト２３には、排気バルブ２１の上端に設けられたバルブ
リフタ２１ａに当接する排気カム２８が設けられてい
る。そして、クランクシャフト１５に同期して吸気側カ
ムシャフト２２が回転すると、吸気カム２７のカムプロ
フィールに応じて吸気バルブ２０が開閉駆動され、排気
側カムシャフト２３が回転すると、排気カム２８のカム
プロフィールに応じて排気バルブ２１が開閉駆動され
る。

【００５０】ここで、排気カム２８のカムプロフィール
は排気側カムシャフト２３の回転軸方向に対して一定の
平カムである。しかし、図６に示す吸気カム２７のカム
プロフィールは、カム面２７ａにおいて吸気側カムシャ
フト２２の回転軸方向（矢印Ｓ方向）に連続的に変化し
ている。すなわち、吸気カム２７は３次元カムとして構
成されている。この吸気カム２７のプロフィールの詳細
は後述する。なお図６の矢印Ｃは吸気側カムシャフト２
２の回転方向を示している。

【００５１】上述したバルブ特性変更機構２４と吸気カ
ム２７とにより、吸気バルブ２０のバルブ特性を調整す
る可変バルブ特性装置が構成されている。この内、バル
ブ特性変更機構２４について図７に基づき詳しく説明す
る。

【００５２】バルブ特性変更機構２４において、そのタ
イミングスプロケット２４ａは、吸気側カムシャフト２
２が貫通する筒部５１と、筒部５１の外周面から突出す
る円板部５２と、円板部５２の外周面に設けられた複数
の外歯５３とから構成されている。タイミングスプロケ
ット２４ａの筒部５１は、シリンダヘッド１４のジャー
ナル軸受１４ａとカムシャフトベアリングキャップ１４
ｂに回転可能に支持されている。そして、吸気側カムシ
ャフト２２は、その軸方向へ移動できるように筒部５１
を貫通している。

【００５３】また、タイミングスプロケット２４ａには
吸気側カムシャフト２２の端部を覆うように設けられた
カバー５４が、ボルト５５により固定されている。カバ
ー５４の内周面において吸気側カムシャフト２２の端部
に対応する位置には、吸気側カムシャフト２２の回転軸
方向に螺旋状に延びる内歯５７が、周方向に沿って複数
配列されて設けられている。

【００５４】一方、吸気側カムシャフト２２の先端に
は、中空ボルト５８およびピン５９により、筒状に形成
されたリングギヤ６２が固定されている。リングギヤ６
２の外周面には、カバー５４の内歯５７と噛み合う螺旋
状の歯６３が設けられている。こうして、リングギヤ６
２は吸気側カムシャフト２２の回転軸方向に、吸気側カ
ムシャフト２２と共にカバー５４に対して位相を相対的
に回転させつつ移動可能となっている。

【００５５】このように構成されたバルブ特性変更機構
２４において、エンジン１１の駆動によりクランクシャ
フト１５が回転し、その回転がタイミングチェーン２６
を介してタイミングスプロケット２４ａに伝達される
と、バルブ特性変更機構２４を介して吸気側カムシャフ
ト２２が回転される。この吸気側カムシャフト２２の回
転に伴なって吸気カム２７により吸気バルブ２０が開閉
駆動される。

【００５６】そして、リングギヤ６２が、後述するごと
くの機構により、カバー５４に対して位相を相対的に回
転させつつタイミングスプロケット２４ａ側（矢印方向
Ｒ）へ移動すると、吸気側カムシャフト２２も一体とな
ってカバー５４に対して位相を相対的に回転させつつ方
向Ｒへ移動する。このことにより、バルブリフタ２０ａ
上に設けられたカムフォロア２０ｂの当接位置は、吸気
カム２７のカム面２７ａにおいて方向Ｒ側の面から方向
Ｆ側の面へ、位相を変えつつ移動させることができる。
また、リングギヤ６２がカバー５４側（矢印方向Ｆ）へ
位相を相対的に変えつつ移動すると、吸気側カムシャフ
ト２２も一体となって位相を相対的に変えつつ方向Ｆへ
移動する。このことにより、カムフォロア２０ｂの当接
位置は、吸気カム２７のカム面２７ａにおいて方向Ｆ側
の面から方向Ｒ側の面へ、位相を変えつつ移動させるこ
とができる。

【００５７】次に、バルブ特性変更機構２４にあって、
上述したリングギヤ６２の移動を油圧制御するための構
造について説明する。リングギヤ６２の円盤状リング部
６２ａの外周面がカバー５４の内周面に摺動可能に密着
されていることにより、カバー５４の内部は、第２リフ
トパターン側油圧室６５と第１リフトパターン側油圧室
６６とに区画されている。そして、吸気側カムシャフト
２２の内部には、これら第２リフトパターン側油圧室６
５および第１リフトパターン側油圧室６６にそれぞれ接
続される第２リフトパターン制御油路６７および第１リ
フトパターン制御油路６８が通っている。

【００５８】第２リフトパターン制御油路６７は、中空
ボルト５８の内部を通って第２リフトパターン側油圧室
６５に連通するとともに、カムシャフトベアリングキャ
ップ１４ｂおよびシリンダヘッド１４の内部を通ってオ
イルコントロールバルブ７０に接続している。また、第
１リフトパターン制御油路６８は、タイミングスプロケ
ット２４ａの筒部５１内の油路７２を通って第１リフト
パターン側油圧室６６に連通するとともに、カムシャフ
トベアリングキャップ１４ｂおよびシリンダヘッド１４
の内部を通ってオイルコントロールバルブ７０に接続し
ている。

【００５９】一方、オイルコントロールバルブ７０に
は、供給通路７４および排出通路７６が接続されてい
る。そして、供給通路７４はオイルポンプ１３ｂを介し
てオイルパン１３ａに接続しており、排出通路７６は直
接オイルパン１３ａに接続している。

【００６０】オイルコントロールバルブ７０は、電磁ソ
レノイド７０ａを備えており、電磁ソレノイド７０ａの
消磁状態においては、内部のポートの連通状態により、
オイルパン１３ａ内の作動油が、図示矢印のごとく供給
通路７４、オイルコントロールバルブ７０および第１リ
フトパターン制御油路６８を介して、バルブ特性変更機
構２４の第１リフトパターン側油圧室６６へ供給され
る。また、バルブ特性変更機構２４の第２リフトパター
ン側油圧室６５内にあったオイルは、図示矢印のごとく
第２リフトパターン制御油路６７、オイルコントロール
バルブ７０および排出通路７６介してオイルパン１３ａ
内へ戻される。その結果、カバー５４内部においてリン
グギヤ６２は第２リフトパターン側油圧室６５へ向かっ
てカバー５４に対して位相を相対的に変えつつ移動さ
れ、吸気側カムシャフト２２を位相を変えつつ方向Ｆへ
移動させる。このことにより、カム面２７ａに対するカ
ムフォロア２０ｂの当接位置が、図７に示されているご
とく吸気カム２７の方向Ｒの端面（以下、「第１端面」
と称する）２７ｃ側となる。

【００６１】一方、電磁ソレノイド７０ａが励磁された
ときには、オイルコントロールバルブ７０内部のポート
の連通状態により、オイルパン１３ａ内の作動油が、図
示矢印とは逆に供給通路７４、オイルコントロールバル
ブ７０および第２リフトパターン制御油路６７を介して
バルブ特性変更機構２４の第２リフトパターン側油圧室
６５へ供給される。また、バルブ特性変更機構２４の第
１リフトパターン側油圧室６６内にあった作動油は、図
示矢印とは逆に第１リフトパターン制御油路６８、オイ
ルコントロールバルブ７０および排出通路７６を介して
オイルパン１３ａ内へ戻される。その結果、リングギヤ
６２が第１リフトパターン側油圧室６６へ向かってカバ
ー５４に対して位相を相対的に変えつつ移動され、吸気
側カムシャフト２２を位相を変えつつ方向Ｒへ移動させ
る。このことにより、カム面２７ａに対するカムフォロ
ア２０ｂの当接位置が、吸気カム２７の方向Ｆの端面
（以下、「第２端面」と称する）２７ｄ側へ変化する。

【００６２】更に、電磁ソレノイド７０ａへの給電を制
御し、オイルコントロールバルブ７０内部のポート間の
作動油の移動を禁止すると、第２リフトパターン側油圧
室６５および第１リフトパターン側油圧室６６に対して
作動油の給排が行われなくなる。このため、第２リフト
パターン側油圧室６５および第１リフトパターン側油圧
室６６内に作動油が充填保持されて、リングギヤ６２は
固定される。その結果、カム面２７ａに対するカムフォ
ロア２０ｂの当接位置が維持されるので、吸気バルブ２
０のリフトパターンはリングギヤ６２が固定されたとき
の状態に保持される。

【００６３】上述したオイルコントロールバルブ７０の
制御を行っているＥＣＵ８０は、図１に示したごとく、
ＣＰＵ８２、ＲＯＭ８３、ＲＡＭ８４およびバックアッ
プＲＡＭ８５等を備える論理演算回路として構成されて
いる。

【００６４】ここで、ＣＰＵ８２はＲＯＭ８３に記憶さ
れた各種制御プログラムに基づいて必要な演算処理を実
行する。ＲＯＭ８３は各種制御プログラムや、その各種
制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記
憶されているメモリである。またＲＡＭ８４はＣＰＵ８
２での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一
時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ８５
はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶する
不揮発性のメモリである。そして、ＣＰＵ８２、ＲＯＭ
８３、ＲＡＭ８４およびバックアップＲＡＭ８５は、バ
ス８６を介して互いに接続されるとともに、外部入力回
路８７および外部出力回路８８と接続されている。

【００６５】外部入力回路８７には、エンジン回転数を
検出するためのクランク側電磁ピックアップ９０、吸気
カム２７のカム角および吸気側カムシャフト２２の回転
軸方向の移動量を検出する吸気カム側電磁ピックアップ
９２、エンジン１１の冷却水の温度を検出する水温セン
サ９４および車速センサ９６等が接続されている。ま
た、外部出力回路８８には、オイルコントロールバルブ
７０が接続されている。

【００６６】本実施の形態では、こうした構成のＥＣＵ
８０を通じて、吸気バルブ２０のバルブ特性制御が行わ
れる。即ち、ＥＣＵ８０は、エンジン１１の運転状態を
各種センサからの検出信号に基づき検出する。そして、
この検出結果に応じてエンジン１１の吸気バルブ２０の
バルブタイミングを適切な状態とするために、オイルコ
ントロールバルブ７０を駆動制御して吸気カム２７によ
る吸気バルブ２０のリフトパターンを調整する。このリ
フトパターン調整においては、目的とする吸気バルブ２
０のリフトパターンが実現されるように、オイルコント
ロールバルブ７０によりバルブ特性変更機構２４を駆動
して、吸気側カムシャフト２２の回転軸方向位置のフィ
ードバック制御を行う。

【００６７】また、ＥＣＵ８０は、別途、エンジン１１
の運転状態に応じて、燃料を圧縮行程末期に噴射し理論
空燃比より過小な燃料にて燃焼させる成層燃焼、燃料を
吸気行程と圧縮行程末期とに２回に分けて噴射し理論空
燃比より過小な燃料にて燃焼させる弱成層燃焼、および
燃料を吸気行程に噴射し理論空燃比あるいは理論空燃比
より過大な燃料にて燃焼させる均質燃焼を実行してい
る。

【００６８】ここで、図６に示した吸気カム２７のカム
プロフィールについて説明する。図８に吸気カム２７の
構成を示す。図８（Ａ）は吸気カム２７の正面図（バル
ブ特性変更機構２４とは反対側から見た図）、図８
（Ｂ）は左側面図（バルブ開き側から見た図）を示す。

【００６９】この吸気カム２７においては、ノーズ２７
ｂの高さは回転軸方向では一定とされている。そして、
第１端面２７ｃ側では、バルブ開き側とバルブ閉じ側と
はほぼ左右対称なカムプロフィールである。しかし、第
２端面２７ｄ側では左右対称なカムプロフィールではな
く、バルブ閉じ側は第１端面２７ｃ側とほぼ同じカムプ
ロフィールであるが、バルブ開き側の方は第１端面２７
ｃ側よりも高いリフトパターンとされている。なお、図
８において破線の円はリフト量ゼロのカム高さを示して
いる（他の実施の形態においてもリフト量ゼロのカム高
さを破線の円で示している）。

【００７０】したがって、吸気バルブ２０のリフト量で
表す吸気カム２７のプロフィールは、吸気カム２７のノ
ーズ２７ｂによるピークＰ位置を０°として、第２端面
２７ｄ側のカム面２７ａでは図９（Ａ）のごとくであ
り、第１端面２７ｃ側のカム面２７ａでは図９（Ｂ）の
ごとくである。

【００７１】図示したごとく、第２端面２７ｄ側のカム
プロフィールはピークＰのバルブ開き側に台地状部Ｄ１
が形成されている。第１端面２７ｃ側には台地状部Ｄ１
は存在しない。このため、第２端面２７ｄ側での吸気カ
ム２７の作用角ｄθ１２は、第１端面２７ｃ側での作用
角ｄθ１１よりも大きくされている。

【００７２】なお、クランク角（°ＣＡ）に対応するリ
フトパターンは図１０に示すごとくとなる。ここで、図
１０（Ａ）は第２端面２７ｄ側のカム面２７ａがカムフ
ォロア２０ｂに当接した場合のリフトパターンであり、
図１０（Ｂ）は第１端面２７ｃ側のカム面２７ａがカム
フォロア２０ｂに当接した場合のリフトパターンであ
る。なお、バルブ特性変更機構２４により吸気側カムシ
ャフト２２が方向Ｒ側へ移動される場合には、吸気カム
２７は進角方向に相対回転される。したがって、図１０
（Ａ）に示す第２端面２７ｄ側のカム面２７ａのリフト
パターンは、図１０（Ｂ）にて示す第１端面２７ｃ側の
カム面２７ａのリフトパターンに比較して、リフトパタ
ーン全体が進角側に移動している。

【００７３】また、クランク角に対するリフト量変化率
は、図１１に実線で示すごとくである。なお破線はリフ
トパターンを示している。図１１（Ａ）に示すごとく、
第２端面２７ｄ側のカム面２７ａのリフトパターンにお
ける回転角度（ここではクランク角）に対するリフト量
変化率は、リフト量のピークＰよりバルブ開き側（進角
側）には、２つの極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が存在する。第
１端面２７ｃ側のカム面２７ａのリフトパターンにおけ
るリフト量変化率は、図１１（Ｂ）に示すごとく、リフ
ト量のピークＰよりバルブ開き側には、１つの極大部Ｍ
ｘのみである。なお、バルブ閉じ側（遅角側）では、第
２端面２７ｄ側と第１端面２７ｃ側とは、それぞれ１つ
の極小部Ｍｎを有している。

【００７４】また、図１０（Ａ）から解るように第２端
面２７ｄ側のカム面２７ａにおける台地状部Ｄ１のリフ
トパターン、すなわち台地状部Ｄ１におけるクランク角
に対するリフト量には極小部、すなわち谷部が存在しな
い。

【００７５】そして、吸気カム２７における第２端面２
７ｄと第１端面２７ｃとの間のカム面２７ａは、前述し
た第２端面２７ｄ側のプロフィールと第１端面２７ｃ側
のプロフィールとの間で連続的に変化している。このた
め、エンジン１１に組み込まれた状態では、バルブ特性
変更機構２４の駆動により、図１０（Ａ）のリフトパタ
ーンと図１０（Ｂ）のリフトパターンとの間で吸気バル
ブ２０のリフトパターンを無段階に調整することができ
る。

【００７６】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．本実施の形態１の吸気カム２７のカム面２７ａ
にて実現されているリフトパターンは、回転軸方向にて
２種のリフトパターンの間で連続的に変化するものであ
る。そして、吸気カム２７の第２端面２７ｄ側のリフト
パターンが、バルブ開き側に、回転角度（ここではクラ
ンク角）に対するリフト量の変化率に複数（ここでは２
つ）の極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が存在し回転角度に対する
リフト量に極小部が存在しないパターンを用いている。

【００７７】このことにより吸気カム２７の第２端面２
７ｄ側のリフトパターンは、ピークＰのバルブ開き側
に、サブピークではないがリフト量をある程度確保して
かつ谷部を作らない台地状部Ｄ１が形成される。このよ
うに谷部が存在していないため、このリフトパターン側
にカムフォロア２０ｂを当接させると、従来のようにサ
ブピークとメインピークとの間で一旦リフト量が小さく
なるという現象が生じない。このため、この台地状部Ｄ
１の部分では十分なリフト量が維持される。

【００７８】したがって、ＥＣＵ８０により、エンジン
１１の運転状態が、排気再循環が必要な状態となったと
判断されると、オイルコントロールバルブ７０を駆動し
て第２端面２７ｄ側のカム面２７ａをカムフォロア２０
ｂに当接させる。このことにより、図１０（Ａ）に示し
た台地状部Ｄ１が進角側に伸び、かつ全体が進角側に移
動した吸気バルブ２０のリフトパターンを実現すること
ができる。

【００７９】このことにより、吸気バルブ２０は排気行
程期間において早期から開弁させることができる。この
ため、燃焼室１７内の排気を吸気ポート１８内に取り込
んで、吸気行程時に吸入空気と共に燃焼室１７内に供給
することができる。

【００８０】この排気再循環において、リフトパターン
は、リフト量の変化率に２つの極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が
存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しない
パターンを用いている。このため、バルブ開き側に高い
サブピークを設けなくても、リフトパターンに形成され
ている台地状部Ｄ１により、吸気バルブ２０は気体通過
量が十分に大きくなる。したがって、吸気ポート１８内
に十分な排気量を取り込むことができ、十分な排気量の
排気再循環を行うことができる。

【００８１】特に本実施の形態１では、筒内噴射式ガソ
リンエンジンであるため、排気再循環が要求される成層
燃焼や弱成層燃焼においても、吸気ポート１８内の吸気
負圧が小さく、すなわち吸気の絶対圧が高く、吸気ポー
ト１８内に燃焼室１７から排気が入りにくいことから、
排気量の取り込み効果として顕著である。

【００８２】（ロ）．更に、吸気カム２７のバルブ開き
側には谷部が存在しないため、台地状部Ｄ１のリフト量
や幅の広狭に関わらず、第２端面２７ｄ側のカム面２７
ａへのカムフォロア２０ｂの当接が困難とならない。こ
のためエンジン１１の運転状態に応じた排気再循環量の
正確な制御が可能となる。

【００８３】（ハ）．しかも、吸気カム２７はリフトパ
ターンは無段階に変化するので、ＥＣＵ８０による排気
再循環制御においては、エンジン１１の運転状態に応じ
て排気再循環量の精密な制御が可能となる。

【００８４】（ニ）．吸気カム２７は台地状部Ｄ１の存
在により、そのリフト量が小さくても台地状部Ｄ１の全
体により、吸気バルブ２０における吸気ポート１８側へ
の排気通過量を十分に確保することができる。このた
め、３次元カムである吸気カム２７においてカムプロフ
ィールが急角度で変化するプロフィールとしたり、軸方
向に長くする必要もなくなる。したがって、スラスト力
の大きさや軸方向の長さが問題とならなくなり、バルブ
特性変更機構２４の大型化や内燃機関の大型化が防止で
きる。

【００８５】［実施の形態２］本実施の形態２のエンジ
ン１１１の概略構成を図１２に示す。本実施の形態２が
前述した実施の形態１と異なるのは、バルブ特性変更機
構１２５が吸気側カムシャフト１２２のタイミングスプ
ロケット１２４側でなく、排気側カムシャフト１２３側
にてタイミングスプロケット１２５ａと一体に取り付け
られている点である。

【００８６】このため、吸気側カムシャフト１２２は回
転軸方向に移動不能とされているが、排気側カムシャフ
ト１２３は回転軸方向に移動可能とされている。また吸
気カム１２７は回転軸方向にてプロフィールは変化しな
いが、排気カム１２８は回転軸方向にてプロフィールが
変化する３次元カムとして形成されている。このことに
よりＥＣＵ１８０では、排気カム１２８のプロフィール
に対応した制御がバルブ特性変更機構１２５に対して行
われる。

【００８７】また、排気カム１２８が３次元カムである
ことに関連して、カムフォロア（図示略）、電磁ピック
アップ１９２、オイルコントロールバルブ１７０など
は、排気側カムシャフト１２３あるいは排気バルブ１２
１のバルブリフタ１２１ａ側に設けられている。

【００８８】なお、図示していないがバルブ特性変更機
構１２５のカバーとリングギヤとは平歯により噛み合わ
されている。このため、バルブ特性変更機構１２５によ
る排気側カムシャフト１２３の回転軸方向への移動によ
って、排気側カムシャフト１２３がクランクシャフト１
１５に対して相対的に位相を変化させることはない。

【００８９】これ以外の構成は、基本的には実施の形態
１と同じである。なお、特に説明のない限り、本実施の
形態２内において実施の形態１と同一の機能を有する構
成については、該当する実施の形態１の構成に付した符
号に「１００」を加えた符号で示している。

【００９０】図１３に排気カム１２８の構成を示す。図
１３（Ａ）は排気カム１２８の正面図（バルブ特性変更
機構１２５とは反対側から見た図）、図１３（Ｂ）は右
側面図（バルブ閉じ側から見た図）を示す。

【００９１】この排気カム１２８においては、ノーズ１
２８ｂの高さは回転軸方向では一定とされている。そし
て、第１端面１２８ｃ側では、バルブ開き側とバルブ閉
じ側とはほぼ左右対称なカムプロフィールである。しか
し、第２端面１２８ｄ側では左右対称なカムプロフィー
ルではなく、バルブ開き側は第１端面１２８ｃ側とほぼ
同じカムプロフィールであるが、バルブ閉じ側の方は第
１端面１２８ｃ側よりも高いリフトパターンとされてい
る。

【００９２】したがって、排気バルブ１２１のリフト量
で表す排気カム１２８のプロフィールは、排気カム１２
８のノーズ１２８ｂによるピークＰ位置を０°として、
第２端面１２８ｄ側のカム面１２８ａでは図１４（Ａ）
のごとくであり、第１端面１２８ｃ側のカム面１２８ａ
では図１４（Ｂ）のごとくである。

【００９３】図示したごとく、第２端面１２８ｄ側のカ
ムプロフィールはピークＰのバルブ閉じ側に台地状部Ｄ
２が形成されている。第１端面１２８ｃ側には台地状部
Ｄ２は存在しない。このため、第２端面１２８ｄ側での
排気カム１２８の作用角ｄθ２２は、第１端面１２８ｃ
側での作用角ｄθ２１よりも大きくされている。

【００９４】なお、クランク角（°ＣＡ）に対応するリ
フトパターンは図１５に示すごとくとなる。ここで、図
１５（Ａ）は、第２端面１２８ｄ側のカム面１２８ａが
カムフォロワに当接した場合のリフトパターンであり、
図１５（Ｂ）は、第１端面１２８ｃ側のカム面１２８ａ
がカムフォロワに当接した場合のリフトパターンであ
る。なお、バルブ特性変更機構１２５により排気側カム
シャフト１２３が移動される場合には、前記実施の形態
１とは異なり、排気カム１２８はクランクシャフト１１
５に対して相対回転しない。したがって、図１５（Ａ）
に示すピークＰと、図１５（Ｂ）に示すピークＰの位置
は同じである。

【００９５】また、クランク角に対するリフト量変化率
は、図１６に実線で示すごとくである。なお破線はリフ
トパターンを示している。図１６（Ａ）に示すごとく、
第２端面１２８ｄ側のカム面１２８ａのリフトパターン
におけるリフト量変化率は、リフト量のピークＰよりバ
ルブ閉じ側（遅角側）には、２つの極小部Ｍｎ１，Ｍｎ
２が存在する。第１端面１２８ｃ側のカム面１２８ａの
リフトパターンにおけるリフト量変化率は、図１６
（Ｂ）に示すごとく、リフト量のピークＰよりバルブ閉
じ側には、１つの極小部Ｍｎのみである。なお、バルブ
開き側（進角側）では、第２端面１２８ｄ側と第１端面
１２８ｃ側とは、それぞれ１つの極大部Ｍｘを有してい
る。

【００９６】また、図１５（Ａ）から解るように第２端
面１２８ｄ側のカム面１２８ａにおける台地状部Ｄ２の
リフトパターン、すなわち台地状部Ｄ２におけるクラン
ク角に対するリフト量には極小部、すなわち谷部が存在
しない。

【００９７】そして、排気カム１２８における第２端面
１２８ｄと第１端面１２８ｃとの間のカム面１２８ａ
は、前述した第２端面１２８ｄ側のプロフィールと第１
端面１２８ｃ側のプロフィールとの間で連続的に変化し
ている。このため、エンジン１１１に組み込まれた状態
では、バルブ特性変更機構１２５の駆動により、図１５
（Ａ）のリフトパターンと図１５（Ｂ）のリフトパター
ンとの間で、排気バルブ１２１のリフトパターンを無段
階に調整することができる。

【００９８】以上説明した本実施の形態２によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．本実施の形態２の排気カム１２８のカム面１２
８ａにて実現されているリフトパターンは、回転軸方向
にて２種のリフトパターンの間で連続的に変化するもの
である。そして、排気カム１２８の第２端面１２８ｄ側
のリフトパターンが、バルブ閉じ側に、回転角度に対す
るリフト量の変化率に２つの極小部Ｍｎ１，Ｍｎ２が存
在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しないパ
ターンを用いている。

【００９９】このことにより排気カム１２８の第２端面
１２８ｄ側のリフトパターンは、ピークＰのバルブ閉じ
側に、サブピークではないがリフト量をある程度確保し
てかつ谷部を作らない台地状部Ｄ２が形成される。この
ように谷部が存在していないため、このリフトパターン
側にカムフォロアを当接させると、従来のようにメイン
ピークとサブピークとの間で一旦リフト量が小さくなる
という現象が生じない。このため、この台地状部Ｄ２の
部分では十分なリフト量が維持される。

【０１００】したがって、ＥＣＵ１８０により、エンジ
ン１１１の運転状態が、排気再循環が必要な状態となっ
たと判断されると、オイルコントロールバルブ１７０を
駆動して第２端面１２８ｄ側のカム面１２８ａをカムフ
ォロアに当接させる。このことにより、図１５（Ａ）に
示した台地状部Ｄ２が遅角側に伸びた排気バルブ１２１
のリフトパターンを実現することができる。

【０１０１】こうして、排気バルブ１２１は吸気行程に
おいても、ある程度長く開弁を継続させることができ
る。このため、排気ポート１１９側の排気を再度燃焼室
１１７内に取り込んで、吸気行程時に吸気ポート１１８
からの吸入空気と混合させることができる。

【０１０２】この排気再循環において、リフトパターン
は、リフト量の変化率に２つの極小部Ｍｎ１，Ｍｎ２が
存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しない
パターンを用いている。このため、バルブ閉じ側に高い
サブピークを設けなくても、リフトパターンに形成され
ている台地状部Ｄ２により、排気バルブ１２１は排気再
循環時において排気通過量を十分に確保することができ
る。

【０１０３】特に本実施の形態２では、筒内噴射式ガソ
リンエンジンであるため、排気再循環が要求される成層
燃焼や弱成層燃焼においても、燃焼室１１７内の吸気負
圧が小さく、燃焼室１１７内に排気ポート１１９側から
排気が入りにくいことから、排気量の取り込み効果とし
て顕著である。

【０１０４】（ロ）．更に、排気カム１２８のバルブ閉
じ側には谷部が存在しないため、台地状部Ｄ２のリフト
量や幅の広狭に関わらず、第２端面１２８ｄ側のカム面
１２８ａへのカムフォロアの当接が困難とならない。こ
のためエンジン１１１の運転状態に応じた排気再循環量
の正確な制御が可能となる。

【０１０５】（ハ）．しかも、排気カム１２８はリフト
パターンは無段階に変化するので、ＥＣＵ１８０による
排気再循環制御においては、エンジン１１１の運転状態
に応じて排気再循環量の精密な制御が可能となる。

【０１０６】（ニ）．排気カム１２８は台地状部Ｄ２の
存在により、そのリフト量が小さくても台地状部Ｄ２の
全体により、排気バルブ１２１における排気通過量を十
分に確保することができる。このため、３次元カムであ
る排気カム１２８においてカムプロフィールが急角度で
変化するプロフィールとしたり、軸方向に長くする必要
もなくなる。したがって、スラスト力の大きさや軸方向
の長さが問題とならなくなり、バルブ特性変更機構１２
５の大型化や内燃機関の大型化が防止できる。

【０１０７】［実施の形態３］本実施の形態３は、前記
実施の形態１とは吸気カム２２７のプロフィールが異な
るのみであり、他の構成は基本的に同じである。

【０１０８】図１７に吸気カム２２７の構成を示す。図
１７（Ａ）は吸気カム２２７の正面図（可変バルブ特性
装置とは反対側から見た図）、図１７（Ｂ）は左側面図
（バルブ開き側から見た図）を示す。

【０１０９】この吸気カム２２７においては、ノーズ２
２７ｂの高さが回転軸方向で一定でなく、第２端面２２
７ｄ側の方が第１端面２２７ｃ側よりも高く形成されて
いる。そして、第１端面２２７ｃ側では、バルブ開き側
とバルブ閉じ側とはほぼ左右対称なカムプロフィールで
ある。一方、第２端面２２７ｄ側では、バルブ閉じ側に
ついては、ノーズ２２７ｂから離れるほど第１端面２２
７ｃ側のリフト量に次第に近づくカムプロフィールであ
る。バルブ開き側については、第２端面２２７ｄ側はノ
ーズ２２７ｂから離れた位置からノーズ２２７ｂまで第
１端面２２７ｃ側よりも高いリフトパターンとされてい
る。

【０１１０】そして、吸気バルブのリフト量で表す吸気
カム２２７のプロフィールは、吸気カム２２７のノーズ
２２７ｂによるピーク位置を０°として、第２端面２２
７ｄ側のカム面２２７ａでは図１８（Ａ）に示すごとく
であり、第１端面２２７ｃ側のカム面２２７ａでは図１
８（Ｂ）に示すごとくである。

【０１１１】図示したごとく、第２端面２２７ｄ側のカ
ムプロフィールはピークのバルブ開き側に台地状部Ｄ３
が形成されている。第１端面２２７ｃ側には台地状部は
存在しない。しかも、ピークの高さは、第１端面２２７
ｃ側の高さＨ１よりも第２端面２２７ｄ側の高さＨ２の
方が高い。このため、第２端面２２７ｄ側での吸気カム
２２７の作用角ｄθ３２は、第１端面２２７ｃ側での作
用角ｄθ３１よりも大きくされている。前記実施の形態
１に比較しても、更に作用角ｄθ３２と作用角ｄθ３１
との差は大きくされている。

【０１１２】なお、クランク角（°ＣＡ）に対するリフ
トパターンは図１９に示すごとくとなる。ここで、図１
９（Ａ）は第２端面２２７ｄ側のカム面２２７ａがカム
フォロアに当接した場合のリフトパターンであり、図１
９（Ｂ）は第１端面２２７ｃ側のカム面２２７ａがカム
フォロアに当接した場合のリフトパターンである。前記
実施の形態１にても述べたごとく、可変バルブ特性装置
による吸気側カムシャフトの回転軸方向の移動時にクラ
ンクシャフトに対して吸気側カムシャフトは相対回転す
ることにより、図１９（Ａ）のリフトパターンの方が全
体として進角している。

【０１１３】また、クランク角に対するリフト量変化率
は、図２０に実線で示すごとくである。なお破線はリフ
トパターンを示している。図２０（Ａ）に示すごとく、
第２端面２２７ｄ側のカム面２２７ａのリフトパターン
におけるリフト量変化率は、リフト量のピークＰよりバ
ルブ開き側には、２つの極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が存在す
る。第１端面２２７ｃ側のカム面２２７ａのリフトパタ
ーンにおけるリフト量変化率は、図２０（Ｂ）に示すご
とく、リフト量のピークＰよりバルブ開き側には、１つ
の極大部Ｍｘのみである。なお、バルブ閉じ側では、第
２端面２２７ｄ側と第１端面２２７ｃ側とは、それぞれ
１つの極小部Ｍｎを有している。

【０１１４】また、図１９（Ａ）から解るように第２端
面２２７ｄ側のカム面２２７ａにおける台地状部Ｄ３の
リフトパターン、すなわち台地状部Ｄ３におけるクラン
ク角に対するリフト量には極小部、すなわち谷部が存在
しない。

【０１１５】そして、吸気カム２２７における第２端面
２２７ｄと第１端面２２７ｃとの間のカム面２２７ａ
は、前述した第２端面２２７ｄ側のプロフィールと第１
端面２２７ｃ側のプロフィールとの間で連続的に変化し
ている。このため、エンジンに組み込まれた状態では、
可変バルブ特性装置の駆動により、図１９（Ａ）のリフ
トパターンと図１９（Ｂ）のリフトパターンとの間で吸
気バルブのリフトパターンを無段階に調整することがで
きる。

【０１１６】以上説明した本実施の形態３によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ニ）の効果が得
られる。 （ロ）．第２端面２２７ｄ側と第１端面２２７ｃ側と
で、台地状部Ｄ３以外にリフト量のピークＰの高さに差
を設けることにより、第２端面２２７ｄ側での作用角ｄ
θ３２と第１端面２２７ｃ側での作用角ｄθ３１との差
を、前記実施の形態１の場合よりも更に大きくしてい
る。このことにより、台地状部Ｄ３の位置において第２
端面２２７ｄ側と第１端面２２７ｃ側とでリフト量差を
大きくすることなく作用角の調整幅を広げることができ
る。すなわち、吸気カム２２７の台地状部Ｄ３の位置に
おいて急角度で変化するカムプロフィールとしたり、軸
方向に長くすることなく、作用角の調整幅を更に広げて
排気再循環量を十分なものとすることができる。したが
って、可変バルブ特性装置の大型化や内燃機関の大型化
が、より効果的に防止できる。

【０１１７】［実施の形態４］本実施の形態４は、前記
実施の形態２とは排気カム３２８のプロフィールが異な
る。更に可変バルブ特性装置のカバーとリングギヤとは
螺旋状の歯により噛み合わされている。このため、可変
バルブ特性装置による排気側カムシャフトの回転軸方向
の移動によって、排気側カムシャフトがクランクシャフ
トに対して相対的に位相を変化させる。本実施の形態４
の場合は、排気カム３２８が図２１（Ｂ）に示す方向Ｒ
へ移動した場合に、すなわちカムフォロアの当接位置が
第１端面３２８ｃ側から第２端面１２８ｄ側へ移動した
場合には、排気カム３２８をクランクシャフトに対して
遅角方向へ位相変化させる。

【０１１８】これ以外の構成については、基本的には前
記実施の形態２と同じである。図２１に排気カム３２８
の構成を示す。図２１（Ａ）は排気カム３２８の正面図
（可変バルブ特性装置とは反対側から見た図）、図２１
（Ｂ）は右側面図（バルブ閉じ側から見た図）を示す。

【０１１９】この排気カム３２８においては、ノーズ３
２８ｂの高さが回転軸方向で一定でなく、第２端面３２
８ｄ側の方が第１端面３２８ｃ側よりも高く形成されて
いる。そして、第１端面３２８ｃ側では、バルブ開き側
とバルブ閉じ側とはほぼ左右対称なカムプロフィールで
ある。一方、第２端面３２８ｄ側では、バルブ開き側に
ついては、ノーズ３２８ｂに近づくほど第１端面３２８
ｃ側よりもリフト量が次第に高くなるカムプロフィール
である。バルブ閉じ側については、第２端面３２８ｄ側
はノーズ３２８ｂから離れた位置まで第１端面３２８ｃ
側よりも高いリフトパターンとされている。

【０１２０】そして、排気バルブのリフト量で表す排気
カム３２８のプロフィールは、排気カム３２８のノーズ
３２８ｂによるピーク位置を０°として、第２端面３２
８ｄ側のカム面３２８ａでは図２２（Ａ）に示すごとく
であり、第１端面３２８ｃ側のカム面３２８ａでは図２
２（Ｂ）に示すごとくである。

【０１２１】図示したごとく、第２端面３２８ｄ側のカ
ムプロフィールはピークのバルブ閉じ側に台地状部Ｄ４
が形成されている。第１端面３２８ｃ側には台地状部は
存在しない。しかも、ピークの高さは、第１端面３２８
ｃ側の高さＨ１１よりも第２端面３２８ｄ側の高さＨ１
２の方が高い。このため、第２端面３２８ｄ側での排気
カム３２８の作用角ｄθ４２は、第１端面３２８ｃ側で
の作用角ｄθ４１よりも大きくされている。前記実施の
形態２に比較しても、更に作用角ｄθ４２と作用角ｄθ
４１との差は大きくされている。

【０１２２】なお、クランク角（°ＣＡ）に対するリフ
トパターンは図２３に示すごとくとなる。ここで、図２
３（Ａ）は第２端面３２８ｄ側のカム面３２８ａがカム
フォロアに当接した場合のリフトパターンであり、図２
３（Ｂ）は第１端面３２８ｃ側のカム面３２８ａがカム
フォロアに当接した場合のリフトパターンである。本実
施の形態４では前記実施の形態２と異なり、可変バルブ
特性装置による排気側カムシャフトの回転軸方向の移動
時にクランクシャフトに対して排気側カムシャフトは相
対回転して、図２３（Ａ）のリフトパターンの方が全体
として遅角している。

【０１２３】また、クランク角に対するリフト量変化率
は、図２４に実線で示すごとくである。なお破線はリフ
トパターンを示している。図２４（Ａ）に示すごとく、
第２端面３２８ｄ側のカム面３２８ａのリフトパターン
におけるリフト量変化率は、リフト量のピークＰよりバ
ルブ閉じ側には、２つの極小部Ｍｎ１，Ｍｎ２が存在す
る。第１端面３２８ｃ側のカム面３２８ａのリフトパタ
ーンにおけるリフト量変化率は、図２４（Ｂ）に示すご
とく、リフト量のピークＰよりバルブ閉じき側には、１
つの極小部Ｍｎのみである。なお、バルブ開き側では、
第２端面３２８ｄ側と第１端面３２８ｃ側とは、それぞ
れ１つの極大部Ｍｘを有している。

【０１２４】また、図２３（Ａ）から解るように第２端
面３２８ｄ側のカム面３２８ａにおける台地状部Ｄ４の
リフトパターン、すなわち台地状部Ｄ４におけるクラン
ク角に対するリフト量には極小部、すなわち谷部が存在
しない。

【０１２５】そして、排気カム３２８における第２端面
３２８ｄと第１端面３２８ｃとの間のカム面３２８ａ
は、前述した第２端面３２８ｄ側のプロフィールと第１
端面３２８ｃ側のプロフィールとの間で連続的に変化し
ている。このため、エンジンに組み込まれた状態では、
可変バルブ特性装置の駆動により、図２３（Ａ）のリフ
トパターンと図２３（Ｂ）のリフトパターンとの間で排
気バルブのリフトパターンを無段階に調整することがで
きる。

【０１２６】以上説明した本実施の形態４によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態２の（イ）〜（ニ）の効果が得
られる。 （ロ）．第２端面３２８ｄ側と第１端面３２８ｃ側と
で、台地状部Ｄ４以外にリフト量のピークＰの高さに差
を設けることにより、第２端面３２８ｄ側での作用角ｄ
θ４２と第１端面３２８ｃ側での作用角ｄθ４１との差
を、前記実施の形態２の場合よりも更に大きくしてい
る。このことにより、台地状部Ｄ４の位相での第２端面
３２８ｄ側と第１端面３２８ｃ側とでリフト量差を大き
くすることなく作用角の調整幅を広げることができる。
すなわち、排気カム３２８においてカムプロフィールが
急角度で変化するプロフィールとしたり、軸方向に長く
することなく、作用角の調整幅を更に広げて排気再循環
量を十分なものとすることができる。したがって、可変
バルブ特性装置の大型化や内燃機関の大型化が、より効
果的に防止できる。

【０１２７】［実施の形態５］本実施の形態５は、前記
実施の形態１とは吸気カム４２７のプロフィールが異な
る。更に可変バルブ特性装置のカバーとリングギヤとは
平歯により噛み合わされている。このため、可変バルブ
特性装置による吸気側カムシャフトの回転軸方向の移動
によっても、吸気側カムシャフトがクランクシャフトに
対して相対的に位相を変化させることはない。

【０１２８】これ以外の構成については、基本的には前
記実施の形態１と同じである。図２５に吸気カム４２７
の構成を示す。図２５（Ａ）は吸気カム４２７の正面図
（可変バルブ特性装置とは反対側から見た図）、図２５
（Ｂ）は左側面図（バルブ開き側から見た図）を示す。

【０１２９】この吸気カム４２７においては、ノーズ４
２７ｂの高さが回転軸方向で一定である。そして、第１
端面４２７ｃ側ではバルブ開き側とバルブ閉じ側とは左
右対称なカムプロフィールである。第２端面４２７ｄ側
においても、左右対称なカムプロフィールである。ただ
し、ノーズ４２７ｂから離れた位置でリフト量が第２端
面４２７ｄ側よりも高く形成されている。

【０１３０】そして、吸気バルブのリフト量で表す吸気
カム４２７のプロフィールは、吸気カム４２７のノーズ
４２７ｂによるピーク位置を０°として、第２端面４２
７ｄ側のカム面４２７ａでは図２６（Ａ）のごとくであ
り、第１端面４２７ｃ側のカム面４２７ａでは図２６
（Ｂ）のごとくである。

【０１３１】図示したごとく、第２端面４２７ｄ側のカ
ムプロフィールはピークのバルブ開き側と閉じ側とにそ
れぞれ台地状部Ｉ，Ｊが形成されている。第１端面４２
７ｃ側には台地状部は存在しない。このため、第２端面
４２７ｄ側での吸気カム４２７の作用角ｄθ５２は、第
１端面４２７ｃ側での作用角ｄθ５１よりも大きくされ
ている。

【０１３２】なお、クランク角（°ＣＡ）に対するリフ
トパターンは図２７に示すごとくとなる。ここで、図２
７（Ａ）は第２端面４２７ｄ側のカム面４２７ａがカム
フォロアに当接した場合のリフトパターンであり、図２
７（Ｂ）は第１端面４２７ｃ側のカム面４２７ａがカム
フォロアに当接した場合のリフトパターンである。

【０１３３】また、クランク角に対するリフト量変化率
は、図２８に実線で示すごとくである。なお破線はリフ
トパターンを示している。図２８（Ａ）に示すごとく、
第２端面４２７ｄ側のカム面４２７ａのリフトパターン
におけるリフト量変化率は、リフト量のピークＰよりバ
ルブ開き側には、２つの極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が存在す
る。そして、ピークＰよりバルブ閉じ側には、２つの極
小部Ｍｎ１，Ｍｎ２が存在する。第１端面４２７ｃ側の
カム面４２７ａのリフトパターンにおけるリフト量変化
率は、図２８（Ｂ）に示すごとく、リフト量のピークＰ
よりバルブ開き側には、１つの極大部Ｍｘのみであり、
閉じ側には１つの極小部Ｍｎのみである。

【０１３４】また、図２７（Ａ）から解るように第２端
面４２７ｄ側のカム面４２７ａにおける２つの台地状部
Ｉ，Ｊのリフトパターン、すなわち台地状部Ｉ，Ｊにお
けるクランク角度に対するリフト量のパターンには極小
部、すなわち谷部は存在しない。

【０１３５】そして、吸気カム４２７における第２端面
４２７ｄと第１端面４２７ｃとの間のカム面４２７ａ
は、前述した第２端面４２７ｄ側のプロフィールと第１
端面４２７ｃ側のプロフィールとの間で連続的に変化し
ている。このため、エンジンに組み込まれた状態では、
可変バルブ特性装置の駆動により、図２７（Ａ）のリフ
トパターンと図２７（Ｂ）のリフトパターンとの間で吸
気バルブのリフトパターンを無段階に調整することがで
きる。

【０１３６】以上説明した本実施の形態５によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ニ）の効果が得
られる。 （ロ）．第２端面４２７ｄ側と第１端面４２７ｃ側と
で、リフトパターンのピークＰの高さは変わりないが、
第２端面４２７ｄ側ではピークＰの両側に台地状部Ｉ，
Ｊが存在する。このため、第２端面４２７ｄ側での作用
角ｄθ５２と第１端面４２７ｃ側での作用角ｄθ５１と
の差は、前記実施の形態１の場合よりも更に大きくなっ
ている。このことにより、第２端面４２７ｄ側と第１端
面４２７ｃ側とでピークＰのリフト量差を設けることな
く作用角の調整幅を極めて大きくすることができる。す
なわち、吸気カム４２７においてカムプロフィールが急
角度で変化するプロフィールとしたり、軸方向に長くす
ることなく、作用角の調整幅を一層大きく広げることが
できる。この内、進角側への作用角の拡大により、排気
再循環量を十分なものとできる。したがって、可変バル
ブ特性装置の大型化や内燃機関の大型化が、より効果的
に防止できる。

【０１３７】更に、遅角側への作用角の拡大が可能にな
ることにより、エンジンの運転状態に応じた一層好適な
燃焼状態に調整できるようになる。 ［実施の形態６］本実施の形態６においては、２種類の
吸気カムが同一の吸気側カムシャフトに用いられる。こ
れらの吸気カムは、前述した実施の形態１，３，５に用
いられている吸気カムとは異なり、回転軸方向にカムプ
ロフィールが変化しない平カムとして構成されている。
したがって、バルブ特性変更機構およびバルブ特性変更
機構に関連するオイルコントロールバルブ等は設けられ
ておらず、吸気側カムシャフトは回転可能であるが回転
軸方向へは移動不能にされている。また、吸気カムはロ
ッカーアームを介して吸気バルブを開閉駆動している。

【０１３８】図２９に第１吸気カム５２７の構成を示
す。図２９（Ａ）は第１吸気カム５２７の正面図、図２
９（Ｂ）は右側面図を示す。この第１吸気カム５２７の
カム面５２７ａにおいては、回転軸方向にはカムプロフ
ィールは全く同一であり変化していない。このカムプロ
フィールは左右対称なカムプロフィールではなく、バル
ブ開き側はバルブ閉じ側よりも高いリフトパターンとさ
れている。したがって、吸気バルブのリフト量で表す第
１吸気カム５２７のプロフィールは、第１吸気カム５２
７のノーズ５２７ｂによるピーク位置を０°として、図
３０のごとくである。また、クランク角（°ＣＡ）との
関係を図３１に示す。

【０１３９】図示したごとく、第１吸気カム５２７のピ
ークＰのバルブ開き側に台地状部Ｋが形成されている。
バルブ閉じ側には台地状部は存在しない。また、台地状
部Ｋにはクランク角度に対するリフト量のパターンに谷
部は存在しない。

【０１４０】また、第１吸気カム５２７のクランク角に
対するリフト量変化率は、図３２に実線で示すごとくで
ある。なお破線はリフトパターンを示している。図示す
るごとく、カム面５２７ａのリフトパターンにおけるリ
フト量変化率は、リフト量のピークＰよりバルブ開き側
には、２つの極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が存在する。バルブ
閉じ側では１つの極小部Ｍｎを有している。

【０１４１】図３３に第２吸気カム５２９の構成を示
す。図３３（Ａ）は第２吸気カム５２９の正面図、図３
３（Ｂ）は右側面図を示す。この第２吸気カム５２９の
カム面５２９ａにおいて、回転軸方向でのカムプロフィ
ールは全く同一であり変化していない。このカムプロフ
ィールはバルブ開き側とバルブ閉じ側とが対称なカムプ
ロフィールである。したがって、吸気バルブのリフト量
で表す第２吸気カム５２９のプロフィールは、第２吸気
カム５２９のノーズ５２９ｂによるピーク位置を０°と
して、図３４のごとくである。また、クランク角（°Ｃ
Ａ）との関係を図３５に示す。図示したごとく、第２吸
気カム５２９のピークＰのバルブ開き側にもバルブ閉じ
側にも、第１吸気カム５２７のごとくの台地状部は形成
されていない。

【０１４２】また、第２吸気カム５２９のクランク角に
対するリフト量変化率は、図３６に実線で示すごとくで
ある。なお破線はリフトパターンを示している。図示す
るごとく、カム面５２９ａのリフトパターンにおけるリ
フト量変化率は、リフト量のピークＰよりバルブ開き側
に、１つの極大部Ｍｘが存在し、バルブ閉じ側に１つの
極小部Ｍｎが存在している。

【０１４３】この第１吸気カム５２７と第２吸気カム５
２９とは各吸気バルブ毎に必要数が組み合わされて、吸
気側カムシャフトに取り付けられる。そして、運転状態
に応じてＥＣＵが駆動機構によりロッカーアームに当接
するカムを、第１吸気カム５２７と第２吸気カム５２９
との間で切り替えることにより、リフトパターンを切り
替える。カム５２７，５２９の形状を除いて、カムの切
り替え機構自体は、特開平５−１２５９６６号公報、特
開平７−１５０９１７号公報、特開平７−２４７８１５
号公報、特開平８−１７７４３４号公報等で当業者には
周知の技術である。

【０１４４】以上説明した本実施の形態６によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．本実施の形態１の第１吸気カム５２７のカム面
５２７ａにて実現されているリフトパターンは、バルブ
開き側に、回転角度に対するリフト量の変化率に複数
（ここでは２つ）の極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が存在し回転
角度に対するリフト量に極小部が存在しないパターンを
用いている。

【０１４５】このリフトパターンにおけるピークＰのバ
ルブ開き側には、サブピークではないがリフト量をある
程度確保してかつ谷部を作らない台地状部Ｋが形成され
ている。このように谷部が存在していないため、このリ
フトパターンにカムフォロアを当接させると、従来のご
とくサブピークとメインピークとの間で一旦リフト量が
小さくなることがない。このため、台地状部Ｋの部分で
は十分なリフト量が維持される。

【０１４６】したがって、ＥＣＵにより、エンジンの運
転状態が、排気再循環が必要な状態となったと判断され
ると、第２吸気カム５２９から第１吸気カム５２７へ切
り替えることにより、図３１に示したごとく台地状部Ｋ
が進角側に形成された吸気バルブのリフトパターンを実
現することができる。

【０１４７】このことにより、吸気バルブは排気行程時
に早期から開弁させることができ、燃焼室内の排気を吸
気ポート内に取り込んで、吸気行程時に吸入空気と共に
燃焼室内に供給することができる。

【０１４８】この排気再循環において、リフトパターン
は、リフト量の変化率に２つの極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２が
存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しない
パターンを用いている。このため、バルブ開き側に高い
サブピークを設けなくても、リフトパターンに形成され
ている台地状部Ｋにより、吸気バルブは排気再循環時に
おいて吸気ポート側への排気通過量を十分に確保するこ
とができる。

【０１４９】特に本実施の形態６では、筒内噴射式ガソ
リンエンジンであるため、排気再循環が要求される成層
燃焼や弱成層燃焼においても、吸気ポート内の吸気負圧
が小さく、吸気ポート内に燃焼室から排気が入りにくい
ことから、排気量の取り込み効果として顕著である。

【０１５０】（ロ）．更に、第１吸気カム５２７のバル
ブ開き側には谷部が存在しないため、台地状部Ｋのリフ
ト量や幅の広狭に関わらず、第１吸気カム５２７のカム
面５２７ａへのカムフォロアの当接が困難とならない。

【０１５１】［実施の形態７］本実施の形態７において
は、２種類の排気カムが同一の排気側カムシャフトに用
いられる。これらの排気カムは、前述した実施の形態
２，４に用いられている排気カムとは異なり、回転軸方
向にカムプロフィールが変化しない平カムとして構成さ
れている。したがって、バルブ特性変更機構およびバル
ブ特性変更機構に関連するオイルコントロールバルブ等
は設けられておらず、排気側カムシャフトは回転可能で
あるが回転軸方向へは移動不能にされている。また、排
気カムはロッカーアームを介して排気バルブを開閉駆動
している。

【０１５２】図３７に第１排気カム６２８の構成を示
す。図３７（Ａ）は第１排気カム６２８の正面図、図３
７（Ｂ）は右側面図を示す。この第１排気カム６２８の
カム面６２８ａにおいて、回転軸方向にはカムプロフィ
ールは全く同一であり変化していない。このカムプロフ
ィールは左右対称なカムプロフィールではなく、バルブ
閉じ側はバルブ開き側よりも高いリフトパターンとされ
ている。したがって、排気バルブのリフト量で表す第１
排気カム６２８のプロフィールは、第１排気カム６２８
のノーズ６２８ｂによるのピーク位置を０°として、図
３８に示すごとくである。また、クランク角（°ＣＡ）
との関係は図３９に示すごとくである。

【０１５３】図示したごとく、第１排気カム６２８のピ
ークＰのバルブ閉じ側に台地状部Ｌが形成されている。
バルブ開き側には台地状部は存在しない。また、台地状
部Ｌにはクランク角度に対するリフト量のパターンに谷
部は存在しない。

【０１５４】また、第１排気カム６２８のクランク角に
対するリフト量変化率は、図４０に実線で示すごとくで
ある。なお破線はリフトパターンを示している。図示す
るごとく、カム面６２８ａのリフトパターンにおけるリ
フト量変化率は、リフト量のピークＰよりバルブ閉じ側
には、２つの極小部Ｍｎ１，Ｍｎ２が存在する。バルブ
開き側では１つの極大部Ｍｘを有している。

【０１５５】なお、第２排気カムは前記実施の形態６の
図３３に示した第２吸気カム５２９と基本的形状は同じ
である。すなわち、第２排気カムのカム面において、回
転軸方向でのカムプロフィールは全く同一であり、バル
ブ開き側とバルブ閉じ側とが対称なカムプロフィールで
ある。この第２排気カムのリフト量とクランク角（°Ｃ
Ａ）との関係は図４１に破線で示すごとくである。図示
したごとく、第２排気カムのピークＰのバルブ開き側に
もバルブ閉じ側にも、第１排気カム６２８のごとくの台
地状部は形成されていない。また、クランク角に対する
第２排気カムのリフト量変化率は、図４１に実線で示す
ごとく、リフト量のピークＰよりバルブ開き側に、１つ
の極大部Ｍｘが存在し、バルブ閉じ側に１つの極小部Ｍ
ｎが存在している。

【０１５６】この第１排気カム６２８と第２排気カムと
は各排気バルブ毎に必要数が組み合わされて、排気側カ
ムシャフトに取り付けられる。そして、運転状態に応じ
てＥＣＵが駆動機構によりロッカーアームに当接するカ
ムを、第１排気カム６２８と第２排気カムとの間で切り
替えることにより、リフトパターンを切り替える。第１
排気カム６２８および第２排気カムの形状を除いて、カ
ムの切り替え機構自体は、前記実施の形態６にても述べ
たごとく、当業者には周知の技術である。

【０１５７】以上説明した本実施の形態７によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．本実施の形態１の第１排気カム６２８のカム面
６２８ａにて実現されているリフトパターンは、バルブ
閉じ側に、回転角度に対するリフト量の変化率に複数
（ここでは２つ）の極小部Ｍｎ１，Ｍｎ２が存在し回転
角度に対するリフト量に極小部が存在しないパターンを
用いている。

【０１５８】このリフトパターンにおけるピークＰのバ
ルブ閉じ側には、サブピークではないがリフト量をある
程度確保してかつ谷部を作らない台地状部Ｌが形成され
ている。このように谷部が存在していないため、このリ
フトパターン側にカムフォロアを当接させると、従来の
ごとくメインピークとサブピークとの間で一旦リフト量
が小さくなることがない。このため、台地状部Ｌの部分
では十分なリフト量が維持される。

【０１５９】したがって、ＥＣＵにより、エンジンの運
転状態が、排気再循環が必要な状態となったと判断され
ると、第２排気カムから第１排気カム６２８へ切り替え
ることにより、図３９に示したごとく台地状部Ｌが遅角
側に形成された排気バルブのリフトパターンを実現する
ことができる。

【０１６０】このことにより、排気バルブは吸気行程内
に深く入るまで開弁させることができ、排気ポートの排
気を燃焼室内に吸入空気と共に供給することができる。
この排気再循環において、リフトパターンは、リフト量
の変化率に２つの極小部Ｍｎ１，Ｍｎ２が存在し回転角
度に対するリフト量に極小部が存在しないパターンを用
いている。このため、バルブ閉じ側に高いサブピークを
設けなくても、リフトパターンに形成されている台地状
部Ｌにより、排気バルブは排気再循環時において排気通
過量を十分に確保することができる。

【０１６１】特に本実施の形態７では、筒内噴射式ガソ
リンエンジンであるため、排気再循環が要求される成層
燃焼や弱成層燃焼においても、燃焼室内の吸気負圧が小
さく、燃焼室内に排気ポート側から排気が入りにくいこ
とから、排気量の取り込み効果として顕著である。

【０１６２】（ロ）．更に、第１排気カム６２８のバル
ブ閉じ側には谷部が存在しないため、台地状部Ｌのリフ
ト量や幅の広狭に関わらず、第１排気カム６２８のカム
面６２８ａへのカムフォロアの当接が困難とならない。

【０１６３】［その他の実施の形態］ ・前記実施の形態５にて吸気カムに適用した構成と同様
に、回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極大部
が存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しな
いバルブ開き側のリフトパターンと、回転角度に対する
リフト量の変化率に複数の極小部が存在し回転角度に対
するリフト量に極小部が存在しないバルブ閉じ側のリフ
トパターンとの両方のリフトパターンを有する排気カム
を構成しても良い。このことにより、前記実施の形態２
の（イ）〜（ニ）の効果と前記実施の形態５の（ロ）の
効果が得られる。

【０１６４】・前記実施の形態５において、回転軸方向
ではピークＰの高さは一定であったが、ピークＰを回転
軸方向に連続的に変化させても良い。例えば、第２端面
４２７ｄよりも第１端面４２７ｃの方のピークＰを低く
しても良い。排気カムに適用した場合も同様である。こ
のことにより、無段階に調整できる作用角の差を更に拡
大することができる。

【０１６５】・前記実施の形態５において、２つの台地
状部Ｉ，Ｊは左右対称であったが、内燃機関の要求性能
に応じて、２つの台地状部Ｉ，Ｊの間において、回転角
度方向の長さに差を設けたり、リフト量に差を設けても
良い。

【０１６６】・前記実施の形態６，７で用いた２つのカ
ムの組み合わせでは、ピークＰが同じものを組み合わせ
たが、ピークＰに差を設けても良い。例えば、台地状部
が存在しない方のカムのピークＰを台地状部が存在する
方のカムのピークＰよりも低くしても良い。このように
することにより、カムの切り替え時に更に作用角の差を
生じさせることができる。

【０１６７】・前記各実施の形態において、台地状部に
おける回転角度に対するリフト量変化率は、バルブ開き
側に存在する台地状部では極大部Ｍｘ１，Ｍｘ２の間は
常に正の状態にあったが、リフト量変化率は０まで低下
させた形状でも良い。また、バルブ閉じ側に存在する台
地状部では極小部Ｍｎ１，Ｍｎ２の間は常に負の状態に
あったが、０まで上昇させた形状でも良い。

【０１６８】・前記各実施の形態にてバルブ開き側の台
地状部における回転角度に対するリフト量変化率の極大
部は２箇所存在する例を示し、バルブ閉じ側の台地状部
における回転角度に対するリフト量変化率の極小部は２
箇所存在する例を示した。これ以外に、バルブ開き側の
台地状部における回転角度に対するリフト量変化率の極
大部は３つ以上でも良い。またバルブ閉じ側の台地状部
における回転角度に対するリフト量変化率の極小部も３
つ以上でも良い。

【０１６９】・前記各実施の形態では、内燃機関として
筒内噴射式ガソリンエンジンの例を挙げたが、これ以外
に吸気ポート噴射式のガソリンエンジンでも、またディ
ーゼルエンジンでも本発明を適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１としての可変バルブ特性装置を
組み込んだエンジンおよび制御系統の概略構成説明図。

【図２】 実施の形態１におけるシリンダヘッドおよび
その周辺の構成説明図。

【図３】 実施の形態１のピストンにおける頂面の平面
図。

【図４】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。

【図５】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。

【図６】 実施の形態１における吸気カムの斜視図。

【図７】 実施の形態１のバルブ特性変更機構の縦断面
と油圧系統の説明図。

【図８】 実施の形態１の吸気カムの形状説明図。

【図９】 実施の形態１の吸気カムのリフトパターンの
説明図。

【図１０】 実施の形態１の吸気カムによる吸気バルブ
のバルブタイミングの説明図。

【図１１】 実施の形態１の吸気カムによるリフト量変
化率の説明図。

【図１２】 実施の形態２としての可変バルブ特性装置
を組み込んだエンジンおよび制御系統の概略構成説明
図。

【図１３】 実施の形態２における排気カムの形状説明
図。

【図１４】 実施の形態２の排気カムのリフトパターン
の説明図。

【図１５】 実施の形態２の排気カムによる排気バルブ
のバルブタイミングの説明図。

【図１６】 実施の形態２の排気カムによるリフト量変
化率の説明図。

【図１７】 実施の形態３における吸気カムの形状説明
図。

【図１８】 実施の形態３の吸気カムのリフトパターン
の説明図。

【図１９】 実施の形態３の吸気カムによる吸気バルブ
のバルブタイミングの説明図。

【図２０】 実施の形態３の吸気カムによるリフト量変
化率の説明図。

【図２１】 実施の形態４における排気カムの形状説明
図。

【図２２】 実施の形態４の排気カムのリフトパターン
の説明図。

【図２３】 実施の形態４の排気カムによる排気バルブ
のバルブタイミングの説明図。

【図２４】 実施の形態４の排気カムによるリフト量変
化率の説明図。

【図２５】 実施の形態５における吸気カムの形状説明
図。

【図２６】 実施の形態５の吸気カムのリフトパターン
の説明図。

【図２７】 実施の形態５の吸気カムによる吸気カムの
バルブタイミングの説明図。

【図２８】 実施の形態５の吸気カムによるリフト量変
化率の説明図。

【図２９】 実施の形態６における第１吸気カムの形状
説明図。

【図３０】 実施の形態６の第１吸気カムのリフトパタ
ーンの説明図。

【図３１】 実施の形態６の第１吸気カムによる吸気バ
ルブのバルブタイミングの説明図。

【図３２】 実施の形態６の第１吸気カムによるリフト
量変化率の説明図。

【図３３】 実施の形態６における第２吸気カムの形状
説明図。

【図３４】 実施の形態６の第２吸気カムのリフトパタ
ーンの説明図。

【図３５】 実施の形態６の第２吸気カムによる吸気バ
ルブのバルブタイミングの説明図。

【図３６】 実施の形態６の第２吸気カムによるリフト
量変化率の説明図。

【図３７】 実施の形態７における第１排気カムの形状
説明図。

【図３８】 実施の形態７の第１排気カムのリフトパタ
ーンの説明図。

【図３９】 実施の形態７の第１排気カムによる排気バ
ルブのバルブタイミングの説明図。

【図４０】 実施の形態７の第１排気カムによるリフト
量変化率の説明図。

【図４１】 実施の形態７の第２排気カムによるリフト
量変化率の説明図。

【符号の説明】

１１…エンジン、１２…ピストン、１２ａ…凹部、１３
…シリンダブロック、１３ａ…オイルパン、１３ｂ…オ
イルポンプ、１４…シリンダヘッド、１４ａ…ジャーナ
ル軸受、１４ｂ…カムシャフトベアリングキャップ、１
５…クランクシャフト、１５ａ…スプロケット、１６…
コンロッド、１７…燃焼室、１７ａ…点火プラグ、１７
ｂ…燃料噴射弁、１８…吸気ポート、１８ａ，１８ｂ…
吸気通路、１８ｃ…サージタンク、１８ｄ…気流制御
弁、１８ｅ…シャフト、１８ｆ…アクチュエータ、１９
…排気ポート、２０…吸気バルブ、２０ａ…バルブリフ
タ、２０ｂ…カムフォロア、２１…排気バルブ、２１ａ
…バルブリフタ、２２…吸気側カムシャフト、２３…排
気側カムシャフト、２４…バルブ特性変更機構、２４
ａ，２５…タイミングスプロケット、２６…タイミング
チェーン、２７…吸気カム、２７ａ…カム面、２７ｂ…
ノーズ、２７ｃ…第１端面、２７ｄ…第２端面、２８…
排気カム、５１…筒部、５２…円板部、５３…外歯、５
４…カバー、５５…ボルト、５７…内歯、５８…中空ボ
ルト、５９…ピン、６２…リングギヤ、６２ａ…円盤状
リング部、６３…螺旋状の歯、６５…第２リフトパター
ン側油圧室、６６…第１リフトパターン側油圧室、６７
…第２リフトパターン制御油路、６８…第１リフトパタ
ーン制御油路、７０…オイルコントロールバルブ、７０
ａ…電磁ソレノイド、７２…油路、７４…供給通路、７
６…排出通路、８０…ＥＣＵ、８２…ＣＰＵ、８３…Ｒ
ＯＭ、８４…ＲＡＭ、８５…バックアップＲＡＭ、８６
…バス、８７…外部入力回路、８８…外部出力回路、９
０…クランク側電磁ピックアップ、９２…吸気カム側電
磁ピックアップ、９４…水温センサ、９６…車速セン
サ、１１１…エンジン、１１５…クランクシャフト、１
１８…吸気ポート、１１９…排気ポート、１２１…排気
バルブ、１２２…吸気側カムシャフト、１２３…排気側
カムシャフト、１２４…タイミングスプロケット、１２
５…バルブ特性変更機構、１２５ａ…タイミングスプロ
ケット、１２７…吸気カム、１２８…排気カム、１２８
ａ…カム面、１２８ｂ…ノーズ、１２８ｃ…第１端面、
１２８ｄ…第２端面、１７０…オイルコントロールバル
ブ、１８０…ＥＣＵ、２２７…吸気カム、２２７ａ…カ
ム面、２２７ｂ…ノーズ、２２７ｃ…第１端面、２２７
ｄ…第２端面、３２８…排気カム、３２８ａ…カム面、
３２８ｂ…ノーズ、３２８ｃ…第１端面、３２８ｄ…第
２端面、４２７…吸気カム、４２７ａ…カム面、４２７
ｂ…ノーズ、４２７ｃ…第１端面、４２７ｄ…第２端
面、５２７…第１吸気カム、５２７ａ…カム面、５２７
ｂ…ノーズ、５２９…第２吸気カム、５２９ａ…カム
面、５２９ｂ…ノーズ、６２８…第１排気カム、６２８
ａ…カム面、６２８ｂ…ノーズ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ…台地状部、Ｍｎ，Ｍｎ１，Ｍｎ２
…極小部、Ｍｘ，Ｍｘ１，Ｍｘ２…極大部、Ｐ…ピー
ク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永長 秀男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 中野 修司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 菊岡 振一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA08 AA12 AA18 BA37 CA13 CA17 CA19 CA21 CA24 CA33 CA36 CA46 CA48 CA59 CA60 DA01 DA22 GA01 3G092 AA11 DA09 DG05 FA50

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気バルブと排気バルブとの
   一方または両方をリフトするために用いられ、カムプロ
   フィールが回転軸方向にて２種のリフトパターンの間で
   連続的に変化するカムであって、 ２種のリフトパターンの内の１つが、回転角度に対する
   リフト量の変化率に複数の極大部が存在し回転角度に対
   するリフト量に極小部が存在しないバルブ開き側のリフ
   トパターンと、回転角度に対するリフト量の変化率に複
   数の極小部が存在し回転角度に対するリフト量に極小部
   が存在しないバルブ閉じ側のリフトパターンとの一方ま
   たは両方のリフトパターンを有することを特徴とするカ
   ム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のカムと、 カムフォロアに対する回転軸方向におけるカムの位置を
   調整することで、吸気バルブと排気バルブとの一方また
   は両方のバルブ特性を無段階に変更するバルブ特性変更
   機構と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブ特性装
   置。
3. 【請求項３】 内燃機関の吸気バルブをリフトするため
   に用いられ、カムプロフィールが回転軸方向にて、２種
   のリフトパターンの間で連続的に変化し、２種のリフト
   パターンの一方が、バルブ開き側において回転角度に対
   するリフト量の変化率に複数の極大部が存在し回転角度
   に対するリフト量に極小部が存在しないパターンであ
   り、他方が、バルブ開き側において回転角度に対するリ
   フト量の変化率に１つの極大部が存在するパターンであ
   るカムと、 カムフォロアに対する回転軸方向におけるカムの位置を
   調整することで、吸気バルブのバルブ特性を無段階に変
   更するバルブ特性変更機構と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブ特性装
   置。
4. 【請求項４】 内燃機関の排気バルブをリフトするため
   に用いられ、カムプロフィールが回転軸方向にて、２種
   のリフトパターンの間で連続的に変化し、２種のリフト
   パターンの一方が、バルブ閉じ側において回転角度に対
   するリフト量の変化率に複数の極小部が存在し回転角度
   に対するリフト量に極小部が存在しないパターンであ
   り、他方が、バルブ閉じ側において回転角度に対するリ
   フト量の変化率に１つの極小部が存在するパターンであ
   るカムと、 カムフォロアに対する回転軸方向におけるカムの位置を
   調整することで、排気バルブのバルブ特性を無段階に変
   更するバルブ特性変更機構と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブ特性装
   置。
5. 【請求項５】 内燃機関の吸気バルブと排気バルブとの
   一方または両方をリフトするために用いられるカムであ
   って、 カムのリフトパターンは、回転角度に対するリフト量の
   変化率に複数の極大部が存在し回転角度に対するリフト
   量に極小部が存在しないバルブ開き側のリフトパターン
   と、回転角度に対するリフト量の変化率に複数の極小部
   が存在し回転角度に対するリフト量に極小部が存在しな
   いバルブ閉じ側のリフトパターンとの一方または両方の
   リフトパターンを有することを特徴とするカム。
6. 【請求項６】 請求項５記載の構成を有する第１カム
   と、 第１カムのリフトパターンとは異なるリフトパターンで
   ある１つ以上の第２カムと、 第１カムおよび第２カムの間で、内燃機関の吸気バルブ
   と排気バルブとの一方または両方をリフトするためのカ
   ムを切り替えることで少なくとも２種のリフトパターン
   の間でカムプロフィールを変化させることにより、吸気
   バルブと排気バルブとの一方または両方のバルブ特性を
   変更するバルブ特性切り替え機構と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブ特性装
   置。
7. 【請求項７】 回転角度に対するリフト量の変化率に複
   数の極大部が存在し回転角度に対するリフト量に極小部
   が存在しないバルブ開き側のリフトパターンを有する第
   １カムと、 回転角度に対するリフト量の変化率に１つの極大部が存
   在するバルブ開き側のリフトパターンを有する第２カム
   と、 第１カムおよび第２カムの間で、吸気バルブをリフトす
   るためのカムを切り替えて吸気バルブのバルブ特性を変
   更するバルブ特性切り替え機構と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブ特性装
   置。
8. 【請求項８】 回転角度に対するリフト量の変化率に複
   数の極小部が存在し回転角度に対するリフト量に極小部
   が存在しないバルブ閉じ側のリフトパターンを有する第
   １カムと、 回転角度に対するリフト量の変化率に１つの極小部が存
   在するバルブ閉じ側のリフトパターンを有する第２カム
   と、 第１カムおよび第２カムの間で、排気バルブをリフトす
   るためのカムを切り替えて排気バルブのバルブ特性を変
   更するバルブ特性切り替え機構と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の可変バルブ特性装
   置。