JP2003254100A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関低リフト領域における制御軸の回転変動
による燃焼のサイクルばらつきや気筒間のばらつきが発
生するおそれがある。 【解決手段】 可変リフト機構７と、吸気管４内に設け
られて、燃焼室３への供給吸気量を制御する吸気量制御
機構８とを備えている。可変リフト機構は、駆動軸１５
に固定された駆動カム１５と、吸気弁を開閉作動させる
揺動カム１７とを備え、伝達機構１８の揺動支点を制御
軸３２の制御カム３３により変化させて吸気弁のバルブ
リフト量と吸気流量を連続的に制御するようになってい
る。低リフト制御時の制御軸の回転位置をストッパ突部
４２と、ストッパストッパピン４１とからなる規制手段
４０によって規制すると共に、該低リフト時には供給吸
気量を吸気量制御機構によって連続的に制御した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関弁である吸気
弁や排気弁のバルブリフト量を機関運転状態に応じて可
変制御すると共に供給吸気量も制御し得る内燃機関の可
変動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、機関運転状態に応じて機
関弁のバルブリフト量を可変制御して、例えば機関低回
転時や高回転時におけ燃費の向上や出力の向上など機関
性能を効果的に発揮させる可変動弁装置が種々提供され
ており、この従来の可変動弁装置としては、例えば特平
２００１−１６４９１１号公報や特開２００１ー２６３
０１５号公報に記載されたものがある。

【０００３】概略を説明すれば、前者の可変動弁装置
は、クランクシャフトによって回転駆動されるカムシャ
フトと、該カムシャフトに設けられた回転カムと、カム
シャフトとは異なる支持パイプに揺動自在に支持され、
入力部と出力部とを有することで吸気バルブを駆動する
仲介駆動機構と、該仲介駆動機構の入力部と出力部との
相対位相差を可変とする仲介位相差を可変にする仲介位
相差可変手段とを備えている。

【０００４】そして、仲介位相手段のリフト量可変アク
チュエータが仲介駆動機構のコントロールシャフトを介
して揺動カムと入力部との相対位相を可変とするので、
吸気バルブのリフト量や作動角の大きさを連続的に調整
することができるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
可変動弁装置にあっては、前述のように仲介駆動機構の
コントロールシャフトの回転制御などによって吸気弁の
リフト量を機関運転状態に可変制御することができるよ
うになっており、したがって、かかる機構を用いて機関
への供給吸気量をスロットルバルブを用いずに制御する
ことも可能である。

【０００６】このように、かかる機構によって供給吸気
量を制御するようにすれば、スロットルによる絞りがな
くなることから、吸気管内に負圧が殆ど発生しないこと
から、いわゆるポンピングロスを大幅に低減することが
できる。

【０００７】しかしながら、例えば機関のクランキング
始動時あるいはアイドル運転などにおいて供給吸気量を
十分に少なくするためには、例えば０．３〜０．４ｍｍ
といった極小リフトに制御する必要があるが、この際、
前記コントロールシャフトには、機関のバルブスプリン
グなどに起因した変動トルクが伝達されて正逆回転変動
（ばたつき）が発生して、前記極小な低リフト量がばら
ついてしまう。

【０００８】すなわち、図１９に示すように、コントロ
ールシャフトに回転変動がない場合の理論リフト量ＬＴ
と回転変動を考慮した場合の実際のリフトＬのばらつき
についてみると、この図１９から明らかなように、リフ
トの絶対値によってリフトばらつき幅±ΔＬはあまり変
わらないので、高回転域や高負荷域での高リフト領域で
は、コントロールシャフトが回転変動（斜線幅）しても
制御リフト量自体の絶対値が大きいため、制御リフト量
のばらつき比率ΔＬ／ＬＴは小さいことから影響が少な
いのであるが、制御リフト量の小さい低負荷あるいは低
回転などの低リフト領域に移行すればするほどリフトの
ばらつき比率ΔＬ／ＬＴが大きくなる。

【０００９】この結果、供給吸気量を精度良く制御する
ことができなくなるおそれがあり、燃焼のサイクルばら
つきや気筒間のばらつきが発生して燃費効果が十分に得
られないばかりか機関回転の不安定化を招くおそれがあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の可
変動弁装置を供給吸気量制御用に用いた場合の技術的課
題に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、
機関運転状態の変化に伴い制御軸が作動して機関弁のバ
ルブリフト量及び機関への供給吸気量を連続的に可変制
御する可変リフト機構と、機関への供給吸気量を制御す
る吸気量制御機構とを備えた内燃機関の可変動弁装置に
おいて、機関弁を低リフト制御状態にある前記可変リフ
ト機構の制御軸の作動位置を固定的に規制する規制手段
を設けると共に、該低リフト制御状態時には供給吸気量
を吸気量制御機構によって制御することを特徴としてい
る。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記機関の低リ
フト制御領域とは、クランキング始動時あるいはアイド
ル運転を含む低負荷あるいは低回転運転領域である一
方、該低リフト制御領域以上のリフト領域では前記吸気
量制御機構のスロットル開度をほぼ全開に制御すること
を特徴としている。

【００１２】請求項３に記載の発明にあっては、前記可
変リフト機構は、機関のクランク軸に同期して回転し、
外周に駆動カムが設けられた駆動軸と、支軸に揺動自在
に支持されて、カム面がバルブリフター上面を摺接して
機関弁を開閉作動させる揺動カムと、前記駆動カムと揺
動カムとを機械的に連係する伝達手段と、機関運転状態
に応じて前記伝達手段の揺動支点を前記制御軸を介して
変化させる制御手段とを備え、前記制御軸によって前記
伝達手段の揺動支点を変化させることにより前記揺動カ
ムのカム面の機関弁の上端に対する当接位置を変化させ
て機関弁のバルブリフトを可変制御することを特徴とし
ている。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記規制手段
を、機械的な規制部材によって構成したことを特徴とし
ている。

【００１４】請求項５に記載の発明は、前記低リフト領
域とこれ以上のリフト領域との境界ライン付近における
低リフト領域側での前記吸気量制御機構のスロットル開
度をほぼ全開となるように制御すると共に、前記境界ラ
イン付近における低リフト領域以上のリフト領域側での
可変リフト機構による制御リフト量を、前記制御軸規制
時のリフト量よりも若干大きくなるように制御したこと
を特徴としている。

【００１５】請求項６に記載の発明は、前記低リフト領
域とそれ以上のリフト領域との間に、前記可変リフト機
構によりリフト量を連続的に制御し、かつ前記吸気量制
御機構のスロットル開度により吸気量を連続的に制御す
る第３の領域を設けたことを特徴としている。

【００１６】請求項７に記載の発明は、前記機関弁のリ
フト位相を変化させるリフト位相可変機構を設け、前記
可変リフト機構による機関弁のリフト量の切り換えとほ
ぼ同期して、前記リフト位相可変機構によりリフト位相
を変化させることを特徴としている。

【００１７】請求項８に記載の発明は、前記リフト位相
可変機構の駆動源を電気エネルギーとしたことを特徴と
している。

【００１８】請求項９に記載の発明は、低リフト領域と
これ以上のリフト領域との境界ラインを機関の負荷の変
化に応じて異ならせ、低負荷領域以上の領域から下降す
る場合には、前記スロットル開度量を低負荷領域から上
昇する場合に比較して絞り制御すると共に、リフト量を
低負荷領域から上昇させる場合に比較して大きく制御し
たことを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の可変動弁装置の実
施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変
動弁装置は、１気筒あたり２つの吸気弁を備えた内燃機
関に適用したものを示している。

【００２０】すなわち、この可変動弁装置は、図１に示
すように、機関のシリンダヘッドブロック１とシリンダ
ヘッド２との間に形成された燃焼室３にシリンダヘッド
２の吸気ポート２ａを介して吸気を供給する吸気管４
と、シリンダヘッド２に図外のバルブガイドを介して摺
動自在に設けられ、バルブスプリング５，５のばね力に
より閉弁方向に付勢された一対の吸気弁６，６と、機関
運転状態の変化に応じて吸気弁６，６のバルブリフト量
及び機関への供給吸気量を連続的に可変制御する可変リ
フト機構７と、前記吸気管４内に設けられて、前記燃焼
室３への供給吸気量を制御する吸気量制御機構８とを備
えている。

【００２１】前記シリンダブロック１のシリンダボア１
ａ内には、クランク軸９にコンロッド１０を介して連結
されたピストン１１が上下摺動自在に設けられている。
また、シリンダヘッド２の吸気ポート２ａと反対側に
は、排気ポート２ｂが設けられていると共に、該排気ポ
ート２ｂを開閉する排気弁１２が摺動自在に設けられて
いる。

【００２２】前記吸気管４は、吸気脈動を低減するサー
ジタンク４ａが取り付けられていると共に、吸気量制御
機構８の上流側に吸気流量を検出するエアーフローメー
タ３７が設けられており、このエアーフローメータ３７
から出力された検出信号が後述する機関のコントローラ
３５に入力されるようになっている。

【００２３】前記可変リフト機構７は、図１、図２及び
図５にも示すように、シリンダヘッド２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駆動カム１５と、駆動
軸１３の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁６，
６の上端部に配設されたバルブリフター１６，１６の上
面１６ａ，１６ａに摺接して各吸気弁６，６を開作動さ
せる一対の揺動カム１７，１７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（開弁力）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
変制御する制御機構１９とを備えている。

【００２４】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図外の従動
スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミ
ングチェーン等を介して機関のクランク軸９から回転力
が伝達されており、この回転方向は図２中反時計方向に
設定されている。

【００２５】前記軸受１４は、図２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，１４ｃ
によって共締め固定されている。

【００２６】前記駆動カム１５は、図６にも示すよう
に、ほぼ円環状のカム本体１５ａと、該カム本体１５ａ
の外端面に一体に設けられた筒状部１５ｂ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Ｙが駆動軸１３の軸心Ｘ
から径方向へ所定量だけオフセットしている。また、こ
の駆動カム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１
５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５
ａの外周面１５ｄが偏心円のカムプロフィールに形成さ
れている。

【００２７】前記各揺動カム１７は、図２に示すように
同一形状のほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円環状の基端部２０
に駆動軸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、一端部のカムノー
ズ部２１側にピン孔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２
０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からカムノーズ部２１の先端側に有する最大リ
フトの頂面２２ｄに連なるリフト面２２ｃとを有してお
り、該基円面２２ａとランプ面２２ｂリフト面２２ｃ及
び頂面２２ｄ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。

【００２８】すなわち、図７に示すバルブリフト特性か
らみると、図２に示した基円面２２ａの所定角度範囲θ
１がベースサークル区間（領域）になり、ランプ面２２
ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２
がいわゆるランプ区間となり、さらにランプ面２２ｂの
ランプ区間θ２から頂面２２ｄまでの所定角度範囲θ３
がリフト区間になるように設定されている。

【００２９】前記伝達機構１８は、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２３ｂと揺動カム１
７とを連係するリンクロッド２５とを備えている。

【００３０】前記ロッカアーム２３は、図５に示すよう
に中央に有する筒状基部が支持孔２３ｃを介して後述す
る制御カム３３に揺動自在に支持されている。また、筒
状基部の外端部に突設された前記一端部２３ａには、ピ
ン２６が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、筒
状基部の内端部に夫々突設された前記他端部２３ｂに
は、リンクロッド２５の一端部２５ａと連結するピン２
７が嵌入するピン孔が形成されている。

【００３１】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
挿通するピン孔が貫通形成されている。

【００３２】さらに、前記リンクロッド２５は、ロッカ
アーム２３側が凹状のほぼく字形状に形成され、両端部
２５ａ，２５ｂには前記ロッカアーム２３の他端部２３
ｂと揺動カム１７のカムノーズ部２１の各ピン孔に圧入
した各ピン２７，２８の端部が回転自在に挿通するピン
挿通孔が貫通形成されており、前記ピン２８の軸心が揺
動カム１７の枢支点になっている。

【００３３】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。

【００３４】前記制御機構１９は、図５に示すように駆
動軸１３の上方位置に同じ軸受１４に回転自在に支持さ
れた制御軸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とを備え
ている。

【００３５】前記制御軸３２は、駆動軸１３と並行に機
関前後方向に配設されていると共に、一端部に設けられ
たウォーム歯車機構６０を介してアクチュエータである
電動モータ３４（ＤＣモータ）によって所定回転角度範
囲内で回転するようになっており、後述する規制手段４
０によって回転が規制された低リフト領域以上のリフト
領域では一方向へ連続的に回転して連続的なリフト制御
を行うようになっている。

【００３６】また、前記制御カム３３は、円筒状を呈
し、図２に示すように軸心Ｐ１の位置が肉厚部３３ａの
分だけ制御軸３２の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚してい
る。

【００３７】そして、前記軸受１４と制御軸３２との間
には、制御軸３２の最小バルブリフト制御時における過
度な回転を機械的に規制する規制手段４０が設けられて
いる。

【００３８】この規制手段４０は、図２〜図４に示すよ
うに、制御軸３２に径方向から突設されたストッパピン
４１と、軸受１４のサブブラケット１４ｂの一側面に制
御軸３２の軸方向に沿って突設されて、前記制御軸３２
による最小バルブリフト制御時において前記ストッパピ
ン４１が当接して最大回動位置を規制するストッパ突部
４２とから構成されている。

【００３９】前記ストッパピン４１は、図４に示すよう
に基端部４１ａが制御軸３２の内部径方向に穿設された
固定用孔内に圧入固定されていると共に、制御軸３２の
周方向の突設位置がストッパ突部４２との相対的な角度
位置関係で設定されるようになっている。

【００４０】すなわち、ストッパピン４１は、図２に示
すように、後述する制御軸３２の回転制御位置により吸
気弁１２が最小バルブリフト制御された状態で揺動カム
１７が最上方に跳ね上がった際に形成される両ピン２
７，２８の軸心Ｚ１，Ｚ２を結ぶ直線Ｑ１と、駆動軸１
３の軸心Ｘとピン２８の軸心Ｚ２とを結ぶ直線Ｑ２との
間の開き角度が、両者１７，２５のロックを十分に回避
し得る開き角度θ４となる位置に設定されている。

【００４１】そして、前記ストッパピン４１によって制
御軸３２が回転規制された最小バルブリフトＬ１は０．
３〜０．４ｍｍよりも大きな約１．５ｍｍになるように
設定されており、これは吸気量制御機構８である程度絞
った上でアイドル相当の吸気量を確保することが可能な
リフト量である。

【００４２】また前記電動モータ３４は、機関の運転状
態を検出するコントローラ３５からの制御信号によって
駆動するようになっている。このコントローラ３５は、
図外のクランク角センサから出力された現在の機関回転
数や前記エアーフローメータ３７からの現在の吸気量，
水温センサ及び前記吸気量制御機構８のスロットル開度
検出センサ（フィードバック）や図外のアクセル開度検
出センサ、制御軸３２の回転位置を検出するポテンショ
ンメータ３６等の各種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して、前記電動
モータ３４に制御信号を出力していると共に、前記吸気
量制御機構８にスロットル開度指令信号を出力してい
る。

【００４３】また、コントローラ３５は、前記エアーフ
ローメータ３７からの現在の吸気量検出値と図外のアク
セル開度センサからの開度検出値から要求吸気量を照合
することによってリフト制御及びスロットル制御による
吸気量制御が正常に行われているか否かをチェックでき
るようになっている。

【００４４】一方、前記吸気量制御機構８は、図１に示
すように、いわゆるバタフライ式のスロットルバルブで
あって、円盤状のバルブ本体３８と、該バルブ本体３８
を回転自在に支持するスロットル軸３９と、前記コント
ローラ３５からの制御信号に基づいてバルブ本体３８を
スロットル軸３９を介して正逆回転させてスロットル開
度を制御する図外の作動機構とを備えている。

【００４５】また、吸気量制御機構８は、前記可変リフ
ト機構７によって吸気弁６が低リフトＬ１（図８参照）
に制御されて制御軸３２が規制手段４０により固定状態
に規制されている場合に、この機関運転領域（約１．５
ｍｍ範囲）、つまり図１２のＡ領域であるアイドル運転
時か低負荷時あるいは低回転時において前記コントロー
ラ３５によってバルブ本体３８のスロットル開度が連続
的に制御されると共に、この低リフト領域以上の領域
（図１２のＢ領域）に移行した場合はバルブ本体３８の
スロットル開度がほぼ全開になるように制御されるよう
になっている。

【００４６】さらに、コントローラ３５は、前記機関運
転領域が前記Ａ領域とＢ領域との境界ラインＸ付近にお
けるＡ領域側では前記吸気量制御機構８のスロットル開
度をほぼ全開となるように制御すると共に、境界ライン
Ｘ付近におけるＢ領域側での可変リフト機構７による制
御リフト量を前記制御軸３２の規制時の低リフト量より
も若干大きくなるように制御するようになっている。

【００４７】以下、本実施形態の作用を説明すれば、例
えば、機関のクランキング始動時あるいはアイドル運転
を含む機関低速低負荷時には、コントローラ３５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
図２に示す時計方向にストッパピン４１がストッパ突部
４２に突き当たるまで回転駆動される。このため、制御
カム３３は、軸心Ｐ１が図２，図８に示すように、肉厚
部３３ａが駆動軸１３から上方向に離間移動し、制御軸
３２の軸心Ｐ２から左上方の回動角度位置に保持され
る。これにより、ロッカアーム端部２３ｂとリンクロッ
ドの枢支点は、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
カムノーズ部２１側を強制的に引き上げられて全体が反
時計方向へ回動する。

【００４８】したがって、図２，図８に示すように、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Ｌ１は図８
に示すように充分小さくなる。

【００４９】よって、かかる低速低負荷域では、図１０
の破線で示すようにバルブリフト量が小さくなる。

【００５０】さらに、この最小バルブリフト制御時にお
ける制御軸３２は、前述のようにストッパピン４１がス
トッパ突部４２に突き当たることにより、それ以上の過
回転が規制された回転位置に保持されて、揺動カム１７
が最上方に跳ね上がった時の両直線Ｑ₁，Ｑ₂のなす開き
角度をθ４の角度位置に規制するため、揺動カム２２か
ら伝達機構１８を介して伝達された変動トルクによって
制御軸３２の回転変動が確実に防止される。

【００５１】一方、この運転状態においては、前記変動
トルクに全く影響されない前記吸気量制御機構８のバル
ブ本体３８のスロットル開度が連続的に制御される。

【００５２】つまり、前記制御軸３２は、規制手段４０
により固定されたことにより図１１に示すように理論リ
フト量（ＬＴ）のＬ１〜Ｌ１’の間では回転変動が全く
生じない一方、この間における吸気量はバルブ本体３８
のスロットル開度によって連続的に制御されることか
ら、最適な供給吸気量を確保できる。この結果、燃焼サ
イクルのばらつきや各気筒間における吸気量のばらつき
も十分に抑制され、燃費の向上と機関回転の安定化が図
れる。

【００５３】特に、前記可変リフト機構７によって各吸
気弁１２の開時期が遅くなり、排気弁とのバルブオーバ
ラップが小さくなるため、燃費の向上と機関回転の安定
化が一層図れる。

【００５４】しかも、Ａ領域では、前述のように吸気量
制御機構８によって供給吸気量を制御するようになって
いることから、このＡ領域内において突然の負荷変動が
あって要求吸気量が変化しても速やかに対応することが
可能になる。

【００５５】また、前記規制手段４０は、前述のよう
に、ストッパピン４１がストッパ突部４２に当接して制
御軸３２のそれ以上の回転を機械的に規制するものであ
るから、その構造が簡単であり、製造作業が容易である
と共に、組付作業も容易である。

【００５６】また、ストッパピン４１がストッパ突部４
２に当接して規制するだけであり、機関作動中に激しく
揺動する揺動カム１７の揺動位置を直接規制するもので
はないため、該揺動カム１７とこの揺動位置を規制する
規制部材との干渉による打音の発生がなく、静粛性を損
なうことがない。

【００５７】一方、機関運転領域が低回転低負荷領域
（Ａ領域）からそれ以上の例えば中回転中負荷域〜高回
転高負荷域（Ｂ領域）に移行した場合は、コントローラ
３５からの制御信号によってバルブ本体３８開度量つま
りスロットル開度量がほぼ全開状態に制御されると共
に、可変リフト機構７によって吸気弁６のリフト制御と
これに伴い、燃焼室３への供給吸気量が制御される。

【００５８】すなわち、コントローラ３５からの制御信
号により電動モータ３４を介して制御軸３２が反時計方
向に回転駆動される。したがって、制御軸３２が、図９
Ａ，Ｂに示すように、制御カム３３を図８に示す位置か
ら反時計方向の回転角度位置まで回転させ、軸心Ｐ１
（肉厚部３３ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロ
ッカアーム２３は、今度は全体が駆動軸１３方向（下方
向）に移動して端部２３ｂが揺動カム１７のカムノーズ
部２１をリンクロッド２５を介して下方へ押圧して該揺
動カム１７全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００５９】したがって、揺動カム１７のバルブリフタ
ー１６上面１６ａに対するカム面２２の当接位置が図９
Ａ，Ｂに示すように右方向位置（頂面２２ｄ側）に移動
する。このため、駆動カム１５が回転してロッカアーム
２３の一端部２３ａをリンクアーム２４を介して押し上
げると、バルブリフター１６に対するそのリフト量Ｌ２
は図９Ａに示すように大きくなる。

【００６０】よって、かかる運転領域では、カムリフト
特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図１０の実
線で示すようにバルブリフト量も大きくなり、各吸気弁
１２の開時期が早くなると共に、閉時期が遅くなる。こ
の結果、吸気充填効率が向上し十分な出力が確保でき
る。

【００６１】さらに、前述のようにＡ領域からＢ領域に
移行した場合は、バルブ本体３８がほぼ全開状態に制御
されることから、該バルブ本体３８の絞り作用による機
関のポンピングロスが大幅に低減され、燃費を出力を向
上させることができる。

【００６２】また、この実施形態では、前述のようにコ
ントローラ３５は、Ａ領域とＢ領域との境界ラインＸ付
近におけるＡ領域側では前記吸気量制御機構８のスロッ
トル開度をほぼ全開となるように制御すると共に、境界
ラインＸ付近におけるＢ領域側での可変リフト機構７に
よる制御リフト量を前記制御軸３２の回転規制時の低リ
フト量よりも若干大きくなるように制御するようになっ
ているため、機関運転状態の切り換え時におけるトルク
ショックを回避することができる。

【００６３】すなわち、図１２に基づいて説明すると、
例えば現在の運転領域がＡ領域のＰ１点だったとして、
ここからアクセルペダルを踏み込んでいくと、やや機関
回転が上昇しつつスロットル開度は増大していき吸気量
を増加させていく。一方、リフト量は、Ｌ１の一定の状
態になっている。

【００６４】そして、Ａ領域とＢ領域の境界ラインＸ
（Ｐ２点）を越えるとリフト量の制御目標はＬ１’に変
化する。その際、Ｌ１とＬ１’が大きく相違すると、ト
ルク差からトルクショックの発生するおそれがあるが、
Ｌ１はＬ１’に対してやや大レベルであり、実際のばら
つき幅も含めた制御リフト量もＬ１に対してやや大レベ
ルになっていることからリフト量の急変によるトルクシ
ョックは低いレベルに抑えられる。

【００６５】一方、スロットル開度についてみると、境
界ライン直前でほぼ全開になっていることから、Ｐ２点
を超えてＢ領域に入った直後にバルブ本体３８が急変し
ないのでトルクショックが発生しにくい。

【００６６】次にＢ領域について説明すると、このＢ領
域では、スロットル開度はほぼ全開に保持されている。
この状態でアクセルが踏まれて要求負荷が増大すると、
スロットルがほぼ全開のままリフト量制御が行われるこ
とから前述のようにポンピングロスを大幅に低減させる
ことができる。なぜなら、バルブ本体３８の下流側にあ
るサージタンク４ａには殆ど負圧が発生しなくなるから
である。一方、低リフト時に懸念されたリフトばらつき
であるが、制御目標リフト量自体が大きいことから、リ
フトばらつき比率は小さく、燃焼のサイクルばらつきな
どが抑制され、その結果、ポンピングロスの大幅な低減
に見合った大幅な燃費効果を得ることができる。

【００６７】さらに、本実施形態では、駆動カム１５と
揺動カム１７を、ロッカアーム２３を介してリンクアー
ム２４とリンクロッド２５によつて機械的に連係させた
ため、機関高回転時において揺動カム１７の過度な揺動
つまり跳ね上がりやジャンピングなどがリンクロッド２
５などによって規制することができる。したがって、揺
動カム１７と駆動カム１５との連動性が常時良好とな
る。

【００６８】次に、請求項６に対応するコントローラ３
５による制御の他例を説明する。この例は図１３に示す
ようにＡ領域とＢ領域との間にスロットル開度とリフト
量の両方を制御するＣ領域を設けたものである。図１４
はアクセルペダルを踏み込んでいってＰ１点からＰ３点
に至る間のリフト量とスロットル開度の変化を示してい
る。

【００６９】すなわち、車両の加速時などにおいて、Ｐ
１点（低負荷領域）からアクセルペダルを踏み込んでい
ってＰ３点（高負荷領域）に達するまでに、Ｐ２点から
Ｐ２’点までの負荷領域においてリフト量を緩慢に立ち
上げる制御を行うようになっている。これによって、リ
フト量がＬ１（低リフト領域）からＬ２（高リフト領
域）まで急激に上昇するのではなく、段階的な立ち上が
り特性になることから、トルクショックをさらに防止す
ることが可能になる。

【００７０】図１４に示すスロットル開度特性をみても
開度Ｋ２からＫ２’の開度領域において開度特性が緩慢
となっており、Ｃ領域間で滑らかに変化するため、トル
クショックを一層防止することが可能になる。

【００７１】一方、減速時などにおいてアクセルペダル
を戻した場合などでは、図１５に示すように、Ｋ２"と
なった後はＫ２までスロットル開度をアクセルペダルの
開度を開いていった場合に対してやや絞り込むように制
御するようになっている（図１５の破線）。これによっ
て、減速時にエンジンブレーキを効果的に作動させるこ
とが可能になる。

【００７２】また、これに同期してＰ２"になった後
は、図１５に示すようにリフト量をアクセルペダルの開
度を開いていった場合に比較してやや大きくなるように
制御している。これによって、機関からの吸い込み量を
増加させて、エンジンブレーキ性能を高めることが可能
になる。

【００７３】このように、アクセルペダルを戻す車両の
減速時にＣ領域とＢ領域の境界点を加速側のＰ２’と異
なるＰ２"とすることによって例えばエンジンブレーキ
性能などの機関性能を高めることも可能になる。

【００７４】図１６及び図１７は他例を示し、可変リフ
ト機構７の駆動軸１３の先端側にリフト位相可変機構５
０を設けたものである。

【００７５】すなわち、リフト位相可変機構５０は、駆
動軸１３の先端部に軸方向からボルト５１によって結合
されてスプラインシャフト５２と、該スプラインシャフ
ト５２の基端部側外周に回転自在に設けられて、図外の
チェーンによってクランク軸９によって回転駆動するチ
ェーンスプロケット５３と、前記スプラインシャフト５
２のほぼ中央の外周面に形成されたヘリカルギアに噛合
して軸方向へ摺動可能な円筒状の中間ギア５４と、前記
チェーンスプロケット５３にボルト６０によって一体的
に固定されて、内周面に形成されたヘリカルギアが前記
中間ギア５４の後端外周のヘリカルギアに噛合した円環
状のギア部５５と、中間ギア５４の先端部外周に三条ね
じを介して回転自在に設けられたドラム５６と、前記ギ
ア部５５とドラム５６との間に弾装されて、ドラム５６
を回転一方向へ付勢する捩りスプリング５７と、チェー
ンカバー５８の内端部に設けられて、前記ドラム５６を
適宜電磁吸引して回動を規制する電磁リターダー５９と
を備えている。

【００７６】この電磁リターダー５９は、前記コントロ
ーラ３５からの制御電流によって電圧が掛けられ磁力を
発生させると、この磁力によりドラム５６が吸引されて
ブレーキがかかり、ドラム５６の回転をチェーンスプロ
ケット５３の回転に対して遅らせる。これによってドラ
ム５６の三条ねじによって中間ギア５４が軸方向に移動
する。そして、中間ギア５４の内外のヘリカルギアによ
り駆動軸１３とスプロケット５３に位相差が生じ、駆動
軸１３が進角制御されるようになっている。

【００７７】一方、電磁リターダー５９への通電が遮断
されると、ドラム５６の吸引が解除され、今度は捩りス
プリング５７のばね力によってドラム５が回転して反対
方向へ戻されてスプロケット５３との位相差を減少さ
せ、駆動軸１３の位相が遅角側に変換制御されるように
なっている。

【００７８】したがって、この実施形態によれば、機関
運転状態が前記図１２に示すＡ領域からＢ領域に移行し
た場合には、リフト量は図１７に示すように小リフトＬ
１のリフトカーブから大リフトＬ１’のリフトカーブに
急変するが、かかるリフト量の切り換えとほぼ同期して
前記リフト位相可変機構５０によって前記電磁リターダ
ー５９がコントローラ３５から制御信号によってドラム
５６を吸引して、該ドラム５６の三条ねじによって中間
ギア５４を軸方向へ移動させる。したがって、中間ギア
５４の内外のヘリカルギアにより駆動軸１３とスプロケ
ット５３に位相差が生じ、駆動軸１３が進角制御され
る。

【００７９】このため、吸気弁６のリフト位相は、図１
７の破線で示すように、Ｓの分だけ進角されて、かかる
進角制御時点では吸気弁６の閉時期が小リフト量制御時
の閉時期とほぼ同一となるため、吸気量が小リフト量制
御時の場合とほぼ同量になる。

【００８０】この結果、大きなトルク差が回避されて、
切り換え時におけるトルクショックを十分に低減でき
る。

【００８１】なお、前述のように高リフトに切り換えら
れた吸気弁６のリフト位相特性を進角側へ制御した後
は、リフト位相可変機構５０の前記作動制御によって図
１７の実線で示すように速やかに遅角側へ変換するよう
になっている。これによって、吸気弁６の閉時期を遅ら
せることから、燃焼室３への吸気充填効率が高くなって
出力の向上を図ることができる。

【００８２】この実施形態では、低リフト状態から高リ
フトへ切り換えた場合にリフト位相可変機構５０によっ
てリフト位相を進角側に変換する制御について説明した
が、逆に高リフト状態から低リフトに切り換える場合に
は、低リフトへの切り換えるのとほぼ同期してリフト位
相可変機構５０によって一旦進角側へ制御して、吸気弁
６の閉時期を高リフト時の閉時期とほぼ同時期に設定す
る。これによって、低リフトへの切り換え時もトルクシ
ョックを防止できる。

【００８３】また、この実施形態では、リフト位相可変
機構５０の駆動源としてコントローラ３５からの電気エ
ネルギーを用いているため、駆動源を油圧式とした場合
に比較して作動応答性などが良好になる。すなわち、油
圧式とした場合は、冷機始動時などではオイルの粘性が
高くなっており、したがって、リフト位相可変機構の作
動応答性が低下してしまうおそれがあるが、電気エネル
ギーであれば、常時良好な作動応答性が得られると共
に、トルクショックも抑制できる。

【００８４】図１８は本実施形態の他例を示し、この例
では最小リフトＬ１を２ｍｍ程度の比較的大きめのリフ
ト量に設定している。

【００８５】そして、このリフト量に固定的に規制する
規制手段として、機械的な規制手段に代えて、電動モー
タ３４を制御して制御軸３２の回転位置を規制してい
る。具体的には、ポテンショメータ３６の信号をコント
ローラ３５に入力し、制御軸３２の回転位置を目標リフ
ト量Ｌ１になるようにフィードバックし、電動モータ３
４を制御している。目標リフト量Ｌ１を比較的大きめに
設定しているため、制御リフト量のばらつき比率ΔＬ／
ＬＴを小さく抑えることができる。

【００８６】このようにすることによって、機械的な規
制部材、すなわち、ストッパピン４１及びストッパ突部
４２を廃止することができ、コストの低減が図れる。ま
た、ストッパピン４１とストッパ突部４２の当接による
打音や当接部の摩耗も防止できる。

【００８７】本発明は、前記実施形態に限定されるもの
ではなく、例えば請求項２に記載の前記低リフト制御領
域である低負荷領域あるいは低回転領域とは、低負荷中
高回転領域を含み、低回転中高負荷領域も含んでいる。
また、規制手段としては、前記ストッパピンなど機械的
規制手段の他にフィードバック制御により規制するもの
など、どのような構成のものであってもよい。また、可
変リフト機構は油圧式のものであってもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
可変動弁装置によれば、低リフト時には、例えば制御軸
の回転変動が確実に抑制されることなどにより実制御リ
フトばらつきが抑制され、かつ吸気量制御機構によって
供給吸気量を制御するため、供給吸気量を精度良く制御
することができる。この結果、燃焼のサイクルばらつき
や気筒間のばらつきの発生を抑制でき、十分な燃費効果
が得られると共に、機関回転の安定化が図れる。

【００８９】また、請求項２に記載の発明によれば、低
リフト制御領域以上のリフト領域では吸気量制御機構の
スロットル開度をほぼ全開としたため、この運転状態時
におけるポンピングロスの発生を防止できる。このた
め、この領域においても十分な燃費の向上が図れる。

【００９０】請求項３に記載の発明によれば、駆動カム
と揺動カムを、伝達手段を介して機械的に連係させたた
め、機関高回転時において揺動カムの過度な揺動つまり
跳ね上がりやジャンピングなどが伝達手段によって規制
することができる。したがって、揺動カムと駆動カムと
の連動性が常時良好となる。

【００９１】請求項４に記載の発明によれば、規制手段
を機械的なストッパピンとストッパ突部によって構成し
たため、構造が簡素化されて、製造作業や組付作業が容
易である。

【００９２】請求項５に記載の発明によれば、機関運転
領域が低リフト領域からそれ以上の領域に変化した際、
あるいはその逆の領域に変化した際に急激なリフト変化
やスロットル開度変化が抑制されて、トルクショックの
発生を防止できる。

【００９３】請求項６に記載の発明によれば、第３の領
域を設けることによって低リフト領域とそれ以上の領域
間で大きなリフト差やスロットル開度差があった場合で
も、前記第３の領域でトルク差を吸収できることから、
トルクショックを十分に回避することが可能になる。

【００９４】請求項７に記載の発明によれば、リフト位
相可変機構を設けたことにより、異なるリフト領域間を
変化する際のトルクショックをさらに低減することがで
きる。

【００９５】請求項８に記載の発明によれば、リフト位
相可変機構の駆動源を電気エネルギーとしたことによ
り、例えば油圧による場合に比較して機関低温始動時の
粘性の影響による作動応答性の低下などがなく、常時良
好な作動応答性を確保することができると共に、トルク
ショックの発生も抑制できる。

【００９６】請求項９に記載の発明によれば、機関減速
時におけるトルクショックの発生を防止できると共に、
エンジンブレーキ性能の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可変動弁装置の一実施形態を示す
全体概略図である。

【図２】本実施態様に供される可変リフト機構を示す断
面図である。

【図３】本実施態様に供される規制手段を示す要部平面
図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】本実施形態の要部斜視図である。

【図６】同実施形態に供される駆動カムを示す斜視図で
ある。

【図７】揺動カムのカム面に対応したバルブリフト特性
図である。

【図８】低速低負荷時の作用を示す説明図である。

【図９】Ａ，Ｂは高速高負荷時の作用を示す説明図であ
る。

【図１０】本実施形態のバルブタイミングとバルブリフ
ト特性図である。

【図１１】本実施形態における実際の制御リフト量と理
論リフト量とを示す特性図である。

【図１２】本実施形態における機関負荷（アクセル開
度）機関回転数との関係を示す特性図である。

【図１３】本実施形態のコントローラ制御の他例におけ
る機関負荷（アクセル開度）機関回転数との関係を示す
特性図である。

【図１４】機関加速時におけるスロットル開度と運転領
域との関係を示す特性図である。

【図１５】機関減速時におけるスロットル開度と運転領
域との関係を示す特性図である。

【図１６】第２の実施形態に供されるリフト位相可変機
構を示す断面図である。

【図１７】前記リフト位相可変機構によってリフト位相
を変換した状態を示すリフト位相特性図である。

【図１８】第３の実施形態における実際の制御リフト量
と理論リフト量とを示す特性図である。

【図１９】従来の可変動弁装置における実際の制御リフ
ト量と理論リフト量とを示す特性図である。

【符号の説明】

２…シリンダヘッド ６…吸気弁 ７…可変リフト機構 ８…吸気量制御機構 １３…駆動軸 １５…駆動カム １６…バルブリフター １７…揺動カム １８…伝達機構 １９…制御機構 ３５…コントローラ ４０…規制手段 ４１…ストッパピン ４２…ストッパ突部 ５０…リフト位相可変機構

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１０Ｃ ３１０Ｅ ３１０Ｆ ３２０ ３２０ 41/06 ３１０ 41/06 ３１０ ３２０ ３２０ 41/08 ３１０ 41/08 ３１０ ３２０ ３２０ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｚ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｂ ３１２Ｃ ３１２Ｈ Ｆターム(参考） 3G018 AA05 AB07 BA09 BA10 BA32 CA13 CA18 EA02 EA03 EA11 EA12 EA13 EA21 EA22 FA01 FA06 FA07 GA08 3G084 BA05 BA23 CA01 CA03 CA09 DA04 EC01 EC03 FA10 FA33 3G092 AA11 BA01 DA01 DA02 DA06 DA07 DC01 DF04 DF05 DG05 DG08 FA03 FA06 GA01 GA04 GA05 GA16 GA17 HE01Z HF08Z 3G301 HA19 JA03 KA01 KA06 KA07 KA08 KA23 KA24 LA01 LA07 PE01Z PF03Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関運転状態の変化に伴い制御軸が作動
   して機関弁のバルブリフト量及び機関への供給吸気量を
   連続的に可変制御する可変リフト機構と、機関への供給
   吸気量を制御する吸気量制御機構とを備えた内燃機関の
   可変動弁装置において、 機関弁を低リフト制御状態にある前記可変リフト機構の
   制御軸の作動位置を固定的に規制する規制手段を設ける
   と共に、該低リフト制御状態時には供給吸気量を吸気量
   制御機構によって制御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】 前記機関の低リフト制御領域とは、クラ
   ンキング始動時あるいはアイドル運転を含む低負荷ある
   いは低回転運転領域である一方、該低リフト制御領域以
   上のリフト領域では前記吸気量制御機構のスロットル開
   度をほぼ全開に制御す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】 前記可変リフト機構は、機関のクランク
   軸に同期して回転し、外周に駆動カムが設けられた駆動
   軸と、支軸に揺動自在に支持されて、カム面がバルブリ
   フター上面を摺接して機関弁を開閉作動させる揺動カム
   と、前記駆動カムと揺動カムとを機械的に連係する伝達
   手段と、機関運転状態に応じて前記伝達手段の揺動支点
   を前記制御軸を介して変化させる制御手段とを備え、前
   記制御軸によって前記伝達手段の揺動支点を変化させる
   ことにより前記揺動カムのカム面の機関弁の上端に対す
   る当接位置を変化させて機関弁のバルブリフトを可変制
   御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃
   機関の可変動弁装置。
4. 【請求項４】 前記規制手段を、機械的な規制部材によ
   って構成し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。
5. 【請求項５】 前記低リフト領域とこれ以上のリフト領
   域との境界ライン付近における低リフト領域側での前記
   吸気量制御機構のスロットル開度をほぼ全開となるよう
   に制御すると共に、前記境界ライン付近における低リフ
   ト領域以上のリフト領域側での可変リフト機構による制
   御リフト量を、前記制御軸規制時のリフト量よりも若干
   大きくなるように制御したことを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
6. 【請求項６】 前記低リフト領域とそれ以上のリフト領
   域との間に、前記可変リフト機構によりリフト量を連続
   的に制御し、かつ前記吸気量制御機構のスロットル開度
   により吸気量を連続的に制御する第３の領域を設けたこ
   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】 前記機関弁のリフト位相を変化させるリ
   フト位相可変機構を設け、前記可変リフト機構による機
   関弁のリフト量の切り換とほぼ同期して、前記リフト位
   相可変機構によりリフト位相を変化させることを特徴と
   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。
8. 【請求項８】 前記リフト位相可変機構の駆動源を電気
   エネルギーとしたことを特徴とする請求項７に記載の内
   燃機関の可変動弁装置。
9. 【請求項９】 低リフト領域とこれ以上のリフト領域と
   の境界ラインを機関の負荷の変化に応じて異ならせ、低
   負荷領域以上の領域から下降する場合には、前記スロッ
   トル開度量を低負荷領域から上昇する場合に比較して絞
   り制御すると共に、リフト量を低負荷領域から上昇させ
   る場合に比較して大きく制御したことを特徴とする請求
   項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。