JP2002242630A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御フェール時等に吸気弁とピストンとが干
渉することを確実に防止する。 【解決手段】 吸気弁の作動角を変化させる作動角変更
機構と、クランクシャフトに対する吸気弁の作動角の中
心位相を変化させる位相変更機構と、油圧が供給されて
いないときに作動角変更機構による作動角可変範囲の大
作動角側を機械的に規制する作動角規制機構２６と、油
圧が供給されているときに位相変更機構による位相可変
範囲の進角側を機械的に規制する位相規制機構８０と、
機関運転状態に応じて両規制機構２６，８０への供給油
圧を切り換える油圧制御弁（切換手段）６と、を有す
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、吸気弁又は排気弁
の作動角やバルブリフト量の大きさを変化させる作動角
変更機構と、クランクシャフトの位相に対する上記作動
角の（中心）位相つまりバルブタイミングを変化させる
位相変更機構と、を備えた内燃機関の可変動弁装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の分野では、機関運転条件に応
じて吸気弁（又は排気弁）のバルブリフト特性を高度に
制御し、最適な作動特性を得るために、吸気弁の作動角
（及びバルブリフト量）を連続的に変更可能な作動角変
更機構と、この作動角の（中心）位相を連続的に変更可
能な位相変更機構と、を併用した可変動弁装置が提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような可変動弁装
置を用いた場合、作動角や中心位相の設定の自由度を高
め、幅広い運転状況に対応するために、作動角変更機構
による作動角の可変範囲及び位相変更機構による中心位
相の可変範囲をできるだけ大きく確保したい。また、各
変更機構を個々に独立して駆動させたい。

【０００４】しかしながら、このように可変範囲を大き
くすると、排気上死点近傍で吸気弁とピストンとが干渉
するおそれがある。具体的には、吸気弁の作動角が大き
い状況で、その中心位相を大きく進角させる場合や、中
心位相を大きく進角させている状況で、その作動角を過
度に増加させる場合のように、大作動角化と進角化とが
同時期に行われると、吸気弁とピストンとが干渉するお
それがる。

【０００５】このような吸気弁とピストンとの干渉を回
避するために、現実的には、大作動角化と進角化とが同
時期に行われないように制御マップ等が予め設定され
る。しかしながら、制御のフェール時等には、やはり吸
気弁とピストンとが接触する可能性が残されている。こ
のような吸気弁とピストンとが接触する可能性を確実に
無くすために、両変更機構による初期の可変範囲を予め
狭く設定すると、吸気弁のバルブリフト特性の設定の自
由度が低くなり、所期の作動特性が得られない。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、作動角変更機構及び位相変更機構の初期
の可変範囲を狭めることなく、吸気弁とピストンとの干
渉を確実に回避することを一つの目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関の
可変動弁装置は、吸気弁又は排気弁の作動角を変化させ
る作動角変更機構と、クランクシャフトに対する上記作
動角の位相を変化させる位相変更機構と、を有してい
る。

【０００８】そして、請求項１に係る発明は、上記作動
角変更機構による作動角可変範囲の一部を機械的に規制
する作動角規制機構と、上記位相変更機構による位相可
変範囲の一部を機械的に規制する位相規制機構と、機関
運転状態に応じて上記作動角規制機構の作動と上記位相
規制機構の作動とを切り換える切換手段と、を有するこ
とを特徴としている。

【０００９】例えば吸気弁側に適用される可変動弁装置
の場合、吸気弁の過度な大作動角化と進角化とが同時に
行われると、吸気弁の開時期が過度に進角して、この吸
気弁とピストンとが干渉するおそれがある。従って、請
求項２に係る発明では、吸気弁とピストンとの干渉を機
械的に回避するために、上記作動角規制機構により作動
角可変範囲の大作動角側が規制され、上記位相規制機構
により位相可変範囲の進角側が規制される。

【００１０】典型的には、機関回転数の増加に伴って、
吸気弁の作動角を増加させる。従って、好ましくは請求
項３に係る発明のように、低回転域では、上記作動角規
制機構により作動角可変範囲の大作動角側のみを規制す
る。これにより、低回転域では、作動角規制機構により
進角状態での大作動角化が確実に回避され、吸気弁とピ
ストンとの干渉を機械的に回避しつつ、吸気弁の作動角
の中心位相を最遅角位相から最進角位相まで大きく変え
ることができ、その可変範囲を要求に応じて十分に幅広
く確保することができる。

【００１１】請求項４に係る発明は、上記作動角規制機
構及び位相規制機構の双方が供給油圧に応じて作動し、
上記切換手段が、上記作動角規制機構及び位相規制機構
の双方への供給油圧を切り換える共通の油圧制御弁を有
することを特徴としている。

【００１２】より具体的には請求項５に係る発明のよう
に、上記作動角規制機構及び位相規制機構への供給油圧
が低いとき、上記作動角規制機構及び位相規制機構の一
方が作動し、上記供給油圧が高いとき、上記作動角規制
機構及び位相規制機構の他方が作動する。

【００１３】このような請求項４又は５に係る発明によ
れば、共通の油圧制御弁で作動角規制機構及び位相規制
機構への供給油圧を切り換えることにより、両規制機構
の作動を切り換えることができ、構成及び制御の簡素化
を図ることができる。

【００１４】典型的には請求項６に係る発明のように、
上記作動角変更機構が作動角制御軸を有し、この作動角
制御軸を回動することにより吸気弁又は排気弁の作動角
が変更され、この作動角制御軸の回転範囲が上記作動角
規制機構により規制される。

【００１５】更には請求項７に係る発明のように、上記
位相変更機構が、クランクシャフトと同期して回転する
クランク回転体と、このクランク回転体と同軸上に配設
され、吸気弁又は排気弁を押圧するカムを駆動する駆動
軸と、を有し、この駆動軸をクランク回転体に対して相
対回動することにより上記位相が変更され、上記位相規
制機構により上記クランク回転体に対する駆動軸の相対
回転範囲の一部が規制される。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、作動角変更機構や位相
変更機構による作動角や位相の初期の可変範囲を予め狭
く設定することなく、制御フェール時等にも吸気弁又は
排気弁とピストンとの干渉を確実に回避することができ
る。従って、バルブリフト特性の設定の自由度を犠牲に
することなく、その信頼性を向上することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変動弁装置
を内燃機関の吸気弁側に適用した一実施形態について、
図面を参照して説明する。この可変動弁装置は、主とし
て吸気弁１の作動角及びバルブリフト量の大きさを連続
的に変化させる作動角変更機構１０と、この吸気弁１の
作動角の中心位相（バルブタイミング）をクランクシャ
フトの位相に対して変化させる位相変更機構３９と、を
備えている。

【００１８】先ず、図１を参照して作動角変更機構１０
の構成について説明する。吸気弁１の上方には、互いに
平行に気筒列方向へ延びる駆動軸１１及び作動角制御軸
１２がシリンダヘッド２（図２参照）に回転可能に支持
されている。駆動軸１１は、後述する位相変更機構３９
（図２参照）を介してクランクシャフト（図示省略）か
ら伝達される回転動力により軸周りに回転駆動される。
この駆動軸１１には、各吸気弁１のバルブリフタ１ａに
当接してこれを押圧する揺動カム１３が回転可能に外嵌
されているとともに、この駆動軸１１に対して偏心する
駆動偏心カム１４が各気筒毎に固定されており、この駆
動偏心カム１４の外周にはリング状の第１リンク１５が
回転可能に外嵌している。また、作動角制御軸１２に
は、各気筒毎に制御カム１６が偏心して固定されてお
り、この制御カム１６の外周にはロッカーアーム１７が
回転可能に外嵌している。ロッカーアーム１７の一端部
は第１リンク１５の先端部と連結されており、このロッ
カーアーム１７の他端部は、ロッド状の第２リンク１８
の一端と連結されている。この第２リンク１８の他端部
は、揺動カム１３の先端部と連結されている。

【００１９】作動角制御軸１２の一端には、この制御軸
１２を所定の制御範囲内で回動，保持する作動角アクチ
ュエータ２０が連結されている。つまり、アクチュエー
タ２０により進退駆動される出力軸２１の先端部に設け
られたウォーム２２が、制御軸１２の一端に設けられた
ホイール２３に噛合している。このアクチュエータ２０
は、供給される油圧に応じて作動する油圧アクチュエー
タであり、このアクチュエータ２０への供給油圧は、油
圧制御弁等を備えた作動角用油圧装置２４によって切
換，調節される。ＥＣＵ（エンジンコントロールユニッ
ト）３は、制御軸１２の角度を検出する角度センサ２５
等の各種センサにより検出又は推定される制御軸角度，
バルブリフト量，負荷，機関回転数，及び油水温等に基
づいて、燃料噴射制御等の一般的な機関制御を行う他、
油圧装置２４へ制御信号を出力し、この油圧装置２４の
動作を制御している。

【００２０】このような構成により、クランクシャフト
に連動して駆動軸１１が回転すると、駆動偏心カム１４
を介して第１リンク１５が作動し、この第１リンク１５
に連結するロッカーアーム１７が制御カム１６周りを揺
動し、第２リンク１８を介して揺動カム１３が揺動す
る。この揺動する揺動カム１３が吸気弁１のバルブリフ
タ１ａを押圧することにより、吸気弁１が開閉作動す
る。

【００２１】また、機関運転状態に応じて作動角制御軸
１２を回動すると、ロッカーアーム１７の揺動中心とな
る制御カム１６の位置が変化して、ロッカーアーム１７
及びリンク１５，１８の姿勢が変化する。これにより、
主に揺動カム１３の揺動範囲が変化して、主に吸気弁１
の作動角及びバルブリフト量の大きさが変化する。

【００２２】このような構成の作動角変更機構１０は、
吸気弁１のバルブリフタ１ａを押圧する揺動カム１３が
駆動軸１１と同軸上に配置されているため、揺動カム１
３と駆動軸１１との軸ズレ等を生じるおそれがなく、制
御精度に優れていると共に、各リンク要素１５，１７，
１８を駆動軸１１の周囲に集約させて、機構のコンパク
ト化を図ることができる。また、駆動偏心カム１４と第
１リンク１５との軸受部や、制御カム１６とロッカーア
ーム１７との軸受部のように、部材間の連結部の多くが
面接触となっているため、潤滑が行いやすく、耐久性，
信頼性にも優れている。

【００２３】更に、固定カム及びカムシャフトを用いた
一般的な内燃機関に適用する場合にも、これら固定カム
及びカムシャフトの位置に揺動カム１３及び駆動軸１１
を配置すれば良く、レイアウトの変更が非常に少なくて
済むため、既存の内燃機関にも容易に適用することがで
きる。

【００２４】そして、吸気弁１の作動角及びバルブリフ
ト量を機関運転状態に応じて任意の大きさに連続的に調
整できるため、設定の自由度が高く、機関運転状況に応
じて燃費や出力等の運転性能を効果的に向上させること
ができる。

【００２５】次に、図２〜５を参照して、位相変更機構
３９について説明する。この位相変更機構３９は、クラ
ンクシャフトから回転動力が伝達されるクランク回転体
４０に対して、駆動軸１１と一体的に回転するベーン４
１を相対的に回動し、両者４０，４１の相対位相を変化
させることにより、吸気弁１の作動角及びバルブリフト
量を変えることなく、クランクシャフトに対する吸気弁
１の作動角の（中心）位相を変化させる機能を有してい
る。

【００２６】各部の構成を詳述すると、クランク回転体
４０は、クランクシャフトに巻き掛けられるタイミング
グベルト（又はチェーン）が噛合する歯部４２ａが外周
に形成され、クランクシャフトと同期して回転するタイ
ミングプーリ（又はスプロケット）４２と、上記のベー
ン４１を所定範囲で回転自在に収容する略円筒状のハウ
ジング４３と、このハウジング４３の前後の開口部を液
密に閉塞する円板状のフロントカバー４４及びリアカバ
ー４５と、を有している。これらのタイミングプーリ４
２，ハウジング４３，フロントカバー４４，及びリアカ
バー４５は、４つの小径ボルト４６によって９０°間隔
置きに軸方向から一体的に締結固定されている。

【００２７】ハウジング４３には、内方へ向かって突出
する４つの隔壁部５１が９０°間隔毎に形成されてい
る。各隔壁部５１は、横断面台形状を呈し、それぞれハ
ウジング４３の軸方向に沿って延びており、その軸方向
両側面がハウジング４３の軸方向両側面と略同一面に設
定されており、かつ、上記の小径ボルト４６が貫通する
ボルト挿通孔５２が軸方向へ貫通形成されている。さら
に、各隔壁部５１の先端部に形成された保持溝５１ａに
は、ベーン４１の基部５９との間をシールするシール部
材５３と、このシール部材５３を内方へ押圧する板ばね
５４とが配設されている。

【００２８】ベーン４１は、焼結合金材で一体に形成さ
れ、駆動軸１１と一体的に回転するように、固定ボルト
５８によって駆動軸１１の前端部にスリーブ４７を挟ん
で共締め固定されている。このベーン４１には、固定ボ
ルト５８が挿通する円環状の基部５９より放射状に突出
する４つの羽根部６０が９０°間隔毎に形成されてい
る。

【００２９】各羽根部６０は、夫々長方体形状を呈し、
ハウジング４３の隣り合う隔壁部５１間に配置されてい
る。各羽根部６０の外周面の中央に形成された保持溝６
１には、ハウジング４３の内周面に摺接するコ字形のシ
ール部材６２と、このシール部材６２を外方に押圧する
板ばね６３とが配設されている。各羽根部６０の両側面
と、これに対向する隔壁部５１の側面との間には、それ
ぞれ進角側油圧室６４と遅角側油圧室６５とが隔成され
ている。

【００３０】また、１つの羽根部６０には摺動用孔６６
が軸方向に沿って貫通形成されていると共に、側部に遅
角側油圧室６５と摺動用孔６６とを連通する通孔６７が
ほぼ周方向に沿って穿設されている。さらに、１つの羽
根部６０の摺動用孔６６には、ロックピン６８が摺動自
在に設けられている。このロックピン６８は、中央の中
径状の本体６８ａと、この本体６８ａの一側に形成され
た小径な係合部６８ｂと、他側に形成された段差大径状
のストッパ部６８ｃと、から構成されている。

【００３１】このストッパ部６８ｃの段差面と本体６８
ａの外周面と摺動用孔６６の内周面との間に、受圧室６
９が形成されていると共に、ロックピン６８とフロント
カバー４４との間に、ロックピン６８をリアカバー４５
の方向（図４，図５の右方向）へ付勢するばね部材たる
コイルスプリング７０が弾装されており、ロックピン６
８の係合部６８ｂは、ベーン４１の最遅角側の回動位置
において、リアカバー４５の係合穴５０内に挿入され得
るようになっている。そして、機関停止時や始動時のよ
うに遅角側油圧室６５及び受圧室６９の油圧が低い状態
では、ロックピン６８が係合穴５０に係合して、最遅角
位相に保持されるようになっている。

【００３２】油圧室６４，６５への供給油圧を調節する
油圧回路は、進角側油圧室６４に対して油圧を給排する
第１油圧通路７１と、遅角側油圧室６５に対して油圧を
給排する第２油圧通路７２と、有し、これらの油圧通路
７１，７２には、オイルポンプ４からの供給通路７３と
オイルパン５へのドレン通路７４とが夫々通路切替用の
電磁切替弁７５を介して接続されている。

【００３３】第１油圧通路７１は、シリンダヘッド２内
から駆動軸１１の軸心内部に形成された第１通路部７１
ａと、固定ボルト５８の内部軸線方向を通って頭部内で
分岐形成されて第１通路部７１ａと連通する第１油路７
１ｂと、この頭部の小径な外周面とベーン４１の基部５
９のボルト挿通孔４１ａの内周面との間に形成されて第
１油路７１ｂに連通する油室７１ｃと、ベーン４１の基
部５９内にほぼ放射状に形成されて油室７１ｃと各進角
側油圧室６４とに連通する４本の分岐路７１ｄとから構
成されている。

【００３４】一方、第２油圧通路７２は、シリンダヘッ
ド２内及び駆動軸１１の内部に形成された第２通路部７
２ａと、スリーブ４７の内部にほぼＬ字形状に折曲形成
されて第２通路部７２ａと連通する第２油路７２ｂと、
タイミングプーリ４２の嵌合孔の外周側孔縁に形成され
て第２油路７２ｂと連通する４つの油通路溝７２ｃと、
リアカバー４５の周方向の約９０°毎の位置に形成され
て、各油通路溝７２ｃと遅角側油圧室６５とに連通する
４つの油孔７２ｄとから構成されている。

【００３５】電磁切替弁７５は、４ポート３位置切換型
であって、内部の弁体（スプール）によって各油圧通路
７１，７２と供給通路７３，ドレン通路７４とを選択的
に連通，遮断するようになっており、このスプールの位
置が上記のＥＣＵ３からの制御信号（デューティー信
号）によって切り替え制御される。

【００３６】このＥＣＵ３は、機関回転数を検出するク
ランク角センサや吸入空気量を検出するエアフローメー
タからの信号によって現在の運転状態を検出すると共
に、クランク角及びカム角センサからの信号によってク
ランク回転体４０と駆動軸１１との相対回転位相差を検
出し、これらの検出結果に基づいて、上記の電磁切替弁
７５へ制御信号を出力している。

【００３７】このようなベーン型の位相変更機構３９で
は、機関の運転状態に応じて電磁切替弁７５のスプール
位置を切り換えることにより、ベーン４１を隣り合う隔
壁部５１間で所望の中間位置に保持することが可能で、
油圧を用いた簡素な構造でありながら、吸気弁１の作動
角の位相を任意の位相に変更，保持することができる。

【００３８】そして本実施形態では、作動角変更機構１
０による作動角可変範囲の一部を機械的に規制する作動
角規制機構２６と、位相変更機構３９による位相可変範
囲の一部を機械的に規制する位相規制機構８０と、機関
運転状態に応じて作動角規制機構２６の作動と位相規制
機構８０の作動とを切り換える切換手段としての油圧制
御弁６と、が設けられている。

【００３９】先ず図６〜図９を参照して、作動角規制機
構２６の構成について説明する。上記の角度センサ２５
及びアクチュエータ２０を保持するブラケット２７は、
シリンダヘッド２（図２参照）に固定され、作動角制御
軸１２の一端に対向配置されている。このブラケット２
７には、最小作動角側ストッパピン２８及び最大作動角
側ストッパピン２９が周方向に適宜間隔を置いて固定さ
れている。また、作動角制御軸１２の一端には、放射状
に外方へ突出する制御軸側ピン３０が固定されている。
この制御軸側ピン３０の初期の回転範囲、すなわち作動
角制御軸１２の最大回転範囲が、上記のストッパピン２
８，２９によって機械的に規制されている。

【００４０】更に、ブラケット２７には、中間ストッパ
ピン３１が進退可能に配設されており、この中間ストッ
パピン３１は、周方向で両ストッパピン２８，２９の間
に配設されている。また、ブラケット２７の内部には、
中間ストッパピン３１を制御軸側へ突出する方向（図
８，９の左方向）へ付勢するバネ３２が配設されるとと
もに、中間ストッパピン３１の受圧面３１ａに臨み、こ
の中間ストッパピン３１を反制御軸方向（図８，９の右
方向）へ押圧する作動角規制用油圧室３３が画成されて
いる。この作動角規制用油圧室３３には、作動角規制用
油路３４を介して油圧が給排される。

【００４１】作動角規制用油圧室３３に油圧が供給され
ていない状況では、バネ３２の付勢力により中間ストッ
パピン３１が突出状態（図８に示す状態）に保持されて
おり、この中間ストッパピン３１によって、制御軸側ピ
ン３０の回転範囲が最小作動角側ストッパピン２８から
中間ストッパピン３１までに制限される。これにより、
作動角変更機構１０による作動角可変範囲の大作動角側
が機械的に規制される。つまり、これら中間ストッパピ
ン３１及び制御軸側ピン３０によって、作動角可変範囲
の大作動角側を機械的に規制する作動角規制機構２６が
構成されている。

【００４２】一方、作動角規制用油圧室３３へ所定の油
圧が供給されると、中間ストッパピン３１がバネ３２の
付勢力に抗してブラケット２７内に収納された状態（図
９に示す状態）に保持され、この中間ストッパピン３１
が制御軸側ピン３０の回転範囲から外れた位置に待避さ
れる。この結果、制御軸側ピン３０を初期の最小作動角
側ストッパピン２８から最大作動角側ストッパピン２９
までの最大回転範囲で回動させることができ、この中間
ストッパピン３１により作動角可変範囲が何ら規制され
ていない状況となる。

【００４３】次に、図２，３及び図１０，１１を参照し
て、位相規制機構８０の構成について説明する。位相規
制機構８０は、ベーン４１の羽根部６０に当接してベー
ン４１の回転範囲の一部を機械的に規制する位相ストッ
パピン８１を有している。この位相ストッパピン８１
は、ベーン４１と軸方向に隣設するフロントカバー４４
内に進退可能に配設されている。このフロントカバー４
４の内部には、位相ストッパピン８１を反ベーン方向
（図の左方向）へ付勢するバネ８２が配設されるととも
に、この位相ストッパピン８１をベーン方向（図の右方
向）へ押圧する位相規制用油圧室８３が画成されてい
る。

【００４４】また、フロントカバー４４の中央穴部に
は、固定ボルト５８の頭部を閉塞するキャップ８５が嵌
挿されており、このキャップ８５とフロントカバー４４
との間には適宜なシール８６が介装されている。そし
て、位相規制用油圧室８３に油圧を給排する位相規制用
油路８４は、フロントカバー４４に穿設される径方向油
路８４ａと、フロントカバー４４とキャップ８５との間
の空間部８４ｂと、このキャップ８５に形成されたカバ
ー側油路８４ｃと、を含んでいる。

【００４５】位相規制用油圧室８３へ油圧が供給されて
いない状況では、図１０に示すように、バネ８２のバネ
力によって位相ストッパピン８１がフロントカバー４４
内に収納された状態に保持され、この位相ストッパピン
８１がベーン４１の移動範囲から外れた位置に待避され
る。従って、位相ストッパピン８１によりベーン４１の
回転範囲が規制されることはなく、位相規制機構８０に
よる位相可変範囲が何ら制限されることはない。

【００４６】一方、位相規制用油圧室８３へ所定の油圧
が供給されると、図１１に示すように、位相ストッパピ
ン８１がバネ８２の付勢力に抗してベーン４１側（図１
１の右側）へ突出し、この位相ストッパピン８１によっ
て、ベーン４１の回転範囲が最遅角位相から所定の中間
位相までに機械的に規制される。この結果、位相変更機
構３９による位相可変範囲の進角側が機械的に規制され
る。

【００４７】図１２に示すように、上記の作動角規制用
油路３４及び位相規制用油路８４は、途中で合流して２
位置切換型の共通の油圧制御弁６に接続されている。こ
の油圧制御弁６には、オイルポンプ４からの油圧供給油
路６ｂと、オイルパン５への油圧排出油路６ｃとが接続
されており、この油圧制御弁６によって、作動角規制機
構２６の作動角規制用油圧室３３及び位相規制機構８０
の位相規制用油圧室８３への供給油圧が同時に切り換え
られる。つまり、油圧制御弁６は、ＥＣＵ３からの制御
信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ作動するソレノイド６ａを備
えており、このソレノイド６ａがＯＮのときに、上記の
作動角規制用油路３４及び位相規制用油路８４の合流部
６ｄと油圧供給油路６ｂとが接続され、ソレノイド６ａ
がＯＦＦのときに、合流部６ｄと油圧排出油路６ｃとが
接続される。

【００４８】図１３は、作動角変更機構１０及び位相変
更機構３９の双方を有する可変動弁装置における好まし
い制御の一例を示している。この制御の内容は、例えば
制御マップの形でＥＣＵ３のメモリ内に予め格納され、
この制御マップに基づいてＥＣＵ３により作動角及び位
相の制御が実行される。

【００４９】中負荷域では、燃費を向上させるため、内
部ＥＧＲが得られるようにＩＶＯ（吸気弁開時期）を早
め、ポンプ損失を低減させるようにＩＶＣ（吸気弁閉時
期）を下死点前に設定する。つまり小作動角かつ進角の
設定とする。一方、高回転域では、最大出力を向上させ
るため、ＩＶＯを上死点付近とし、ＩＶＣを下死点より
も大きく遅らせ、充填効率の向上を図る。つまり大作動
角かつ遅角の設定とする。このように、機関運転状態に
応じて燃費及び出力を有効に向上させるためには、初期
の作動角可変範囲及び位相可変範囲を大きく確保してお
く必要がある。

【００５０】しかしながら、このように初期の可変範囲
を大きく確保すると、仮に吸気弁の作動角及びその位相
が最大作動角かつ最進角位相の状態となると、吸気弁の
開時期が過度に進角し、ピストンと干渉するおそれがあ
る。このような干渉が起こることのないように、実際に
は図１３に示すように、大作動角化と進角化とが同時に
行われることのないように制御内容が予め設定されてい
るものの、ＥＣＵ３の異常や各種センサの異常によるフ
ェール時には、やはり吸気弁とピストンとが干渉する可
能性が残されている。このような制御フェール時等にお
いても吸気弁とピストンとの干渉を確実に回避するため
に、上述した作動角規制機構２６や位相規制機構８０が
設けられている。

【００５１】つまり、作動角の目標値が比較的小さい低
・中回転域では、油圧制御弁６のソレノイド６ａをＯＦ
Ｆとして、両規制機構２６，８０への供給油圧を低下さ
せる。これにより、中間ストッパピン３１により作動角
可変範囲の大作動角側が機械的に規制され、進角状態で
の大作動角化が確実に回避される。このとき、位相スト
ッパピン８１はフロントカバー４４内に収納，待避され
た状態に保持され、この位相ストッパピン８１により位
相可変範囲が機械的に制限されることはない。従って、
このような低・中回転域で、吸気弁とピストンとの干渉
を確実に回避しつつ、要求に応じた幅広い可変範囲を確
保することができる。

【００５２】一方、吸気弁の中心位相の目標値が比較的
遅角している高回転域では、油圧制御弁６のソレノイド
６ａをＯＮとして、両規制機構２６，８０への供給油圧
を増加させる。これにより、位相ストッパピン８１によ
り位相可変範囲の進角側が機械的に規制され、大作動角
状態での過度な進角化が確実に回避される。このとき、
中間ストッパピン３１により作動角可変範囲が機械的に
制限されることはない。従って、このような高回転域
で、吸気弁とピストンとの干渉を確実に回避しつつ、要
求に応じた幅広い可変範囲を確保することができる。

【００５３】図１４は、ＥＣＵ３により実行される具体
的な制御の流れを示すフローチャートである。先ずＳ
（ステップ）１では、エンジン回転数，空気量，吸気弁
の作動角及びその中心位相等が読み込まれる。

【００５４】Ｓ２で油圧制御弁６のソレノイド６ａがＯ
ＦＦと判定され、続くＳ３でエンジン回転数がＮ１より
高いと判定されると、低・中回転域から高回転域へ移行
したと判断されて、Ｓ４へ進み、ソレノイド６ａをＯＮ
に切り換える。

【００５５】また、Ｓ２で油圧制御弁６のソレノイド６
ａがＯＮと判定され、続くＳ５でエンジン回転数がＮ２
（Ｎ２＜Ｎ１）より低いと判定されると、高回転域から
低・中回転域へ移行したと判断されて、Ｓ６へ進み、ソ
レノイド６ａをＯＦＦに切り換える。

【００５６】以上のような本実施形態によれば、作動角
規制機構２６及び位相規制機構８０を切換作動させるこ
とにより、吸気弁の過度な大作動角化と進角化とが同時
に行われることによる吸気弁とピストンとの干渉を機械
的に確実に回避しつつ、吸気弁の作動角や中心位相の可
変範囲を要求に応じて十分に幅広く確保することができ
る。この結果、バルブリフト特性の設定の自由度を犠牲
にすることなく、その信頼性を向上することができる。

【００５７】また、一つの油圧制御弁６により作動角規
制機構２６及び位相規制機構８０の供給油圧を切り換え
て、双方の規制機構２６，８０の作動を切り換えること
ができるため、構成及び制御の簡素化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る作動角変更機構を示
す斜視図。

【図２】上記実施形態に係る位相変更機構を示す断面対
応図。

【図３】上記位相変更機構のクランク回転体及びベーン
を示す正面対応図。

【図４】上記位相変更機構のロックピンの近傍を示す断
面対応図。

【図５】同じく上記ロックピンの近傍を示す断面対応
図。

【図６】上記実施形態に係る作動角規制機構を示す側面
図。

【図７】上記作動角規制機構を示す図６のＡ−Ａ線に沿
う断面対応図。

【図８】上記作動角規制機構の一作動状態を示す図７の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面対応図。

【図９】上記作動角規制機構の他の作動状態を示す図７
のＢ−Ｂ線に沿う断面対応図。

【図１０】上記実施形態に係る位相規制機構の一作動状
態を示す断面対応図。

【図１１】上記位相規制機構の他の作動状態を示す断面
対応図。

【図１２】上記実施形態に係る油圧制御弁（切換手段）
を示す構成図。

【図１３】上記実施形態に係る吸気弁の作動角及び中心
位相の制御の一例を示す特性図。

【図１４】上記実施形態に係る制御の流れを示すフロー
チャート。

【符号の説明】

１…吸気弁 ６…油圧制御弁（切換手段） １０…作動角変更機構 １２…作動角制御軸 ２６…作動角規制機構 ３９…位相変更機構 ４０…クランク回転体 ４１…ベーン ８０…位相規制機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 杉山 孝伸 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 (72)発明者 宮里 佳明 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 Ｆターム(参考） 3G018 AB07 AB16 BA17 BA33 CA20 DA04 DA15 DA54 DA73 DA74 EA02 EA03 EA11 EA22 EA35 FA01 FA07 FA08 GA02 GA31 3G092 AA11 DA01 DA02 DA06 DA10 DG05 EA03 EA04 EA09 EA11 FA11 FA50 HA01Z HA11Z HE00Z HE01Z HE03Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁又は排気弁の作動角を変化させる
   作動角変更機構と、クランクシャフトに対する上記作動
   角の位相を変化させる位相変更機構と、を有する内燃機
   関の可変動弁装置において、 上記作動角変更機構による作動角可変範囲の一部を機械
   的に規制する作動角規制機構と、上記位相変更機構によ
   る位相可変範囲の一部を機械的に規制する位相規制機構
   と、機関運転状態に応じて上記作動角規制機構の作動と
   上記位相規制機構の作動とを切り換える切換手段と、を
   有することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
2. 【請求項２】 吸気弁側に適用される可変動弁装置であ
   って、上記作動角規制機構により作動角可変範囲の大作
   動角側が規制され、上記位相規制機構により位相可変範
   囲の進角側が規制されることを特徴とする請求項１に記
   載の内燃機関の可変動弁装置。
3. 【請求項３】 低回転域では、上記作動角規制機構によ
   り作動角可変範囲の大作動角側のみを規制することを特
   徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
4. 【請求項４】 上記作動角規制機構及び位相規制機構の
   双方が供給油圧に応じて作動し、 上記切換手段が、上記作動角規制機構及び位相規制機構
   の双方への供給油圧を切り換える共通の油圧制御弁を有
   する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。
5. 【請求項５】 上記作動角規制機構及び位相規制機構へ
   の供給油圧が低いとき、上記作動角規制機構及び位相規
   制機構の一方が作動し、上記供給油圧が高いとき、上記
   作動角規制機構及び位相規制機構の他方が作動すること
   を特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変動弁装
   置。
6. 【請求項６】 上記作動角変更機構が作動角制御軸を有
   し、この作動角制御軸を回動することにより吸気弁又は
   排気弁の作動角が変更され、 この作動角制御軸の回転範囲が上記作動角規制機構によ
   り規制されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
   に記載の内燃機関の可変動弁装置。
7. 【請求項７】 上記位相変更機構が、クランクシャフト
   と同期して回転するクランク回転体と、このクランク回
   転体と同軸上に配設され、吸気弁又は排気弁を押圧する
   カムを駆動する駆動軸と、を有し、この駆動軸をクラン
   ク回転体に対して相対回動することにより上記位相が変
   更され、 上記位相規制機構により上記クランク回転体に対する駆
   動軸の相対回転範囲の一部が規制されることを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁
   装置。