JP2004124740A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気弁および排気弁の最大リフト量が小さいときに、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることが可能な動弁装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の動弁装置Ｖは、吸気弁７・排気弁８の作動特性を変更する吸気側・排気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅを備える。各特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅは、カム軸１３と一体に回転する制御カム１４と、カム軸１３に枢支されるホルダ１５をカム軸１３を中心に揺動させる電動モータ３０と、ホルダ１５に枢支されて制御カム１４により揺動させられるサブロッカアーム１６と、ホルダ１５およびサブロッカアーム１６の揺動によりカム軸１３を中心に揺動させられてメインロッカアーム１０，１１を揺動させる動弁カム１８とを備える。電動モータ３０は、吸気弁７の最大リフト量が小さくなるにつれて開弁時期が遅角されると同時に、排気弁８の最大リフト量が小さくなるにつれて閉弁時期が進角されるように、ホルダ１５を揺動させる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気弁および排気弁を開閉作動させる動弁装置に関し、詳細には、吸気弁および排気弁の最大リフト量を変更すると同時に、吸気弁の開弁時期および排気弁の閉弁時期を変更する特性可変機構を備える動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸気弁および排気弁の最大リフト量を変更すると同時に、吸気弁の開弁時期および排気弁の閉弁時期を変更する可変機構を備える内燃機関の動弁装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。この動弁装置は、クランク軸に連動して回転する駆動軸に固定された偏心カムと、該偏心カムの外周に回転可能に嵌合されたリング状リンクと、駆動軸とほぼ平行に配置された制御軸に偏心して固定された制御カムの外周に回転可能に嵌合されると共にリング状リンクに一端部で枢着されるロッカアームと、駆動軸に回転可能に嵌合すると共にロッカアームの他端部にリンクを介して連結された揺動カムとを備える。
【０００３】
吸気弁および排気弁を開閉作動する揺動カムは、制御軸が機関運転状態に応じて回転されて、ロッカアームの揺動中心と駆動軸の回転中心との距離が変更されることにより、吸気弁および排気弁の最大リフト量と作動角とを変更するように揺動する。そして、制御軸は、吸気弁および排気弁の最大リフト量が小さくなるにつれて、最大リフト時期が、吸気弁では遅角側に移動し、排気弁では進角側に移動するように回転制御される。この結果、吸気弁の開弁時期が、その閉弁時期の進角の幅よりも大きな幅で遅角され、排気弁の閉弁時期が、その開弁時期の遅角の幅よりも大きな幅で進角されて、燃焼室内に残留する燃焼ガスを利用した燃費の改善および排気の清浄化が可能になる。
【０００４】
一方、非特許文献１には、吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれて、その開弁時期が進角される可変機構を備える内燃機関の動弁装置が開示されている。ここでは、吸気弁は可変機構を備える動弁装置で開閉され、排気弁は特性可変機構を備えない動弁装置により開閉される。可変機構は、クランク軸と同期するカム軸に設けられた入力カムと、カム軸に枢支された出力カムと、カム軸に枢支されたフレームと、一端部で出力カムに枢着されたリンクと、入力カムに接触するローラを有すると共に一端部でフレームに枢支され他端部でリンクに枢着されたロッカアームと、フレームを揺動させる制御シャフトとを備える。そして、吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれて、開弁時期がほぼ同じ時期に保たれる一方、閉弁時期が進角される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３７２１号公報
【非特許文献１】
ＳＡＥ　ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＰＡＰＥＲ　ＳＥＲＩＥＳ，
２０００−０１−１２２１，Ｒｏｎａｌｄ　Ｊ．　Ｐｉｅｒｉｋ　ａｎｄ　Ｊａｍｅｓ　Ｆ．　Ｂｕｒｋｈａｒｄ
「Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｖａｌｖｅ　Ａｃｔｕａ−ｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ」（Ｍａｒｃｈ　６−９，２０００）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示された動弁装置では、最大リフト時期の移動角度は、制御軸により制御カムが回転したときに、ロッカアームの揺動中心が、駆動軸の回転中心に対して回転する角度により決定される。しかしながら、ロッカアームは、揺動カムが支持される駆動軸から離れて位置する制御軸に固定された制御カムに回転可能に支持されているので、ロッカアームの揺動中心の、駆動軸の回転中心周りの回転角度は、制御カムの偏心量に依存して、小さな値にとどまる。そのため、吸気弁の開弁時期の大幅な遅角および排気弁の閉弁時期の大幅な進角を行わせて、排気行程からそれに引き続く吸気行程にかけて排気弁が閉弁してから吸気弁が開弁するまでの期間（以下、負のバルブオーバラップ期間という。）を大きくして、より多くの燃焼ガスを燃焼室に残留させることは困難である。
【０００７】
また、非特許文献１に開示された動弁装置では、排気弁の動弁装置に閉弁時期を変更する機構が設けられていないうえ、吸気弁は、最大リフト量が変更される場合にも開弁時期が殆ど変化しないように開閉作動するため、バルブオーバラップ期間は殆ど変化せず、多くの燃焼ガスを燃焼室に残留させることは困難である。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１から請求項３記載の発明は、吸気弁および排気弁の最大リフト量が小さいときに、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることが可能な動弁装置を提供することを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、吸気弁および排気弁の作動特性を変更する特性可変機構をコンパクト化し、さらに構造を簡単にすることを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、特性可変機構によりデコンプ作動を行わせることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、吸気弁を開閉作動すべく前記吸気弁に当接可能な吸気側カムフォロアと、排気弁を開閉作動すべく前記排気弁に当接可能な排気側カムフォロアと、前記吸気弁および前記排気弁の作動特性をそれぞれ変更する吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構とを備える内燃機関の動弁装置において、前記各特性可変機構は、前記内燃機関のクランク軸に連動して回転するカム軸と、前記カム軸と一体に回転する制御カムと、前記カム軸に枢支されるホルダと、前記ホルダをカム軸を中心にして揺動させる駆動手段と、前記ホルダに枢支されて前記制御カムにより揺動させられるロッカアームと、前記ロッカアームを介して伝達される前記ホルダの揺動および前記ロッカアームの揺動により前記カム軸を中心にして揺動させられて前記吸気側カムフォロアまたは前記排気側カムフォロアを作動させる動弁カムとを備え、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記駆動手段は、前記吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、前記排気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれ前記ホルダを揺動させる内燃機関の動弁装置である。
【００１０】
これにより、両特性可変機構において、吸気弁の開弁時期の遅角量および排気弁の閉弁時期の進角量を決めるロッカアームの、カム軸周りの揺動中心の回転角度は、動弁カムが枢支されるカム軸に枢支されて駆動手段により揺動されるホルダの回転角度と一致するので、カム軸周りのロッカアームの揺動中心の回転角度の変更量を大きく設定することができる。したがって、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることができて、燃焼室内での燃焼ガスの残留量、すなわち内部ＥＧＲ量を大幅に多くすることができる。
【００１１】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、カム軸と一体に回転する制御カムと、カム軸に枢支されるホルダと、ホルダをカム軸を中心にして揺動させる駆動手段と、ホルダに枢支されて制御カムにより揺動させられるロッカアームと、ホルダの揺動およびロッカアームの揺動により揺動させられて吸気側カムフォロアまたは排気側カムフォロアを作動させる動弁カムとを備える吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構は、吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、排気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれホルダをカム軸を中心に揺動させることにより、カム軸周りのロッカアームの揺動中心の回転角度の変更量を大きく設定することができるので、排気弁の閉弁時期の進角量および吸気弁の開弁時期に進角量を大きくすることにより、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることができる。これにより、燃焼室内での燃焼ガスの残留量を大幅に多くすることができるので、燃焼室内に残留する燃焼ガスにより窒素酸化物の生成が抑制され、さらに残留燃焼ガスの熱による燃料の気化が促進されることにより、燃焼性が向上すると共に炭化水素（ＨＣ）の排出が抑制されて、排気エミッションが改善され、さらにポンピングロスが減少して燃費が改善される。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の動弁装置において、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構において、前記カム軸は共通の１つのカム軸であり、前記駆動手段は共通の１つの駆動手段であるものである。
【００１３】
これにより、吸気側および排気側特性可変機構で、カム軸および駆動手段が共有される。
この結果、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構において、カム軸は共通の１つのカム軸であり、駆動手段は共通の１つの駆動手段であることにより、吸気側および排気側特性可変機構がコンパクトになり、さらに構造が簡単になるうえ、コスト削減ができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の内燃機関の動弁装置において、前記駆動手段は、前記内燃機関の圧縮行程時に、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記ホルダを、それぞれ前記動弁カムにより前記吸気弁および前記排気弁が開弁するデコンプ位置に揺動させるものである。
【００１５】
これにより、ホルダが、ロッカアームを介して動弁カムを揺動させて、動弁カムが吸気弁および排気弁をデコンプ開度で開弁させる。
この結果、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、駆動手段は、内燃機関の圧縮行程時に、吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構のホルダを、それぞれ動弁カムにより吸気弁および排気弁が開弁するデコンプ位置に揺動させることにより、ホルダにより揺動させられた動弁カムが、デコンプ開度で吸気弁および排気弁を開弁させるので、デコンプ作動を行うための機構を別途設けることなくデコンプ作動を行わせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図８を参照して説明する。
図１，図２を参照すると、本発明の実施例の動弁装置Ｖが適用される内燃機関は、小型車両や自動二輪車に搭載されるＳＯＨＣ型の単気筒４ストローク内燃機関である。前記内燃機関は、ピストン（図示されず）が往復動自在に嵌合されるシリンダ孔が形成されたシリンダ（図示されず）の上端に結合されるシリンダヘッド１と、シリンダヘッド１の上端に結合されるヘッドカバー２とを備える。シリンダヘッド１には、その下面に燃焼室３が形成され、さらに燃焼室３にそれぞれ開口する吸気ポート４および排気ポート５が形成される。
【００１７】
吸気ポート４の吸気口および排気ポート５の排気口は、シリンダヘッド１に往復動自在に支持されて弁ばね６により常時閉弁方向に付勢される吸気弁７および排気弁８によりそれぞれ開閉される。そして、吸気弁７および排気弁８は動弁装置Ｖにより開閉作動される。この動弁装置Ｖは、電動モータ３０を除いて、シリンダヘッド１とヘッドカバー２とで形成される動弁室９内に配置される。
【００１８】
吸気ポート４の入口が開口するシリンダヘッド１の一側面１ａには、吸入された空気に液体燃料を供給する燃料供給装置および形成された混合気を吸気ポート４に導く吸気管とを備える吸気装置が取り付けられる。また、排気ポート５の出口が開口するシリンダヘッド１の他側面１ｂには、燃焼室３から排気ポート５を通って流出する排気ガスを前記内燃機関の外部に導く排気管を備える排気装置が取り付けられる。
【００１９】
そして、吸気弁７が開弁して、前記ピストンが下降する吸気行程で吸気ポート４から燃焼室３内に吸入された混合気は、圧縮行程で上昇する前記ピストンにより圧縮された後、点火栓（図示されず）により点火されて燃焼し、膨張行程で燃焼ガスの圧力により下降する前記ピストンが、コンロッドを介して前記クランク軸を回転駆動する。燃焼ガスは、排気行程で排気ガスとして燃焼室３から排気ポート５に排出される。
【００２０】
動弁装置Ｖは、吸気弁７を開閉作動すべくその弁ステム７ａの先端部に当接する吸気側カムフォロアとしての吸気側メインロッカアーム１０と、排気弁８を開閉すべくその弁ステム８ａの先端部に当接する排気側カムフォロアとしての排気側メインロッカアーム１１と、吸気弁７および排気弁８の作動特性、ここではリフト量および開閉時期を変更する吸気側特性可変機構Ｍｉおよび排気側特性可変機構Ｍｅとを備える。
【００２１】
吸気側および排気側メインロッカアーム１０，１１は、それぞれ、中央部の被支持部１０ａ，１１ａにおいてカム軸ホルダＨに固定されるロッカ軸１２に揺動自在に支持され、一端部の作用部１０ｂ，１１ｂにおいて弁ステム７ａ，８ａに当接し、他端部の、後述する動弁カム１８との接触部としてのローラ１０ｃ，１１ｃ（ローラ１０ｃについては、図５参照）において動弁カム１８にころがり接触する。
【００２２】
吸気側特性可変機構Ｍｉおよび排気側特性可変機構Ｍｅは、基本的に同一の構造を有するため、以下では、主に吸気側特性可変機構Ｍｉについて説明し、必要がある場合には排気側特性可変機構Ｍｅに関連する部材を括弧内に記す。
【００２３】
図５を併せて参照すると、吸気側特性可変機構Ｍｉは、排気側特性可変機構Ｍｅと共有される１つのカム軸１３と、カム軸１３と一体に回転する制御カム１４と、カム軸１３に枢支されるホルダ１５と、ヘッドカバー２に固定されてホルダ１５をカム軸１３のまわりに揺動させる駆動手段Ｄと、ホルダ１５に枢支されて制御カム１４により揺動させられるサブロッカアーム１６と、一端部でサブロッカアーム１６に枢着されるリンク１７と、カム軸１３に枢支されてリンク１７の他端部に枢着される動弁カム１８と、サブロッカアーム１６を制御カム１４に当接するように付勢する付勢部材としての捩りコイルばねからなるばね１９とを備える。
【００２４】
そして、動弁カム１８は、ホルダ１５がカム軸１３に対して揺動しないときに、リンク１７を介して伝達されるサブロッカアーム１６の揺動によりカム軸１３を中心にして揺動させられて吸気側メインロッカアーム１０（排気側メインロッカアーム１１）を揺動させて、吸気弁７（排気弁８）を開閉作動させる。また、動弁カム１８は、ホルダ１５が駆動手段Ｄにより揺動させられるとき、サブロッカアーム１６およびリンク１７を介して伝達されるホルダ１５の揺動によりカム軸１３を中心にして揺動させられる。
【００２５】
カム軸１３は、その両端部に配置された玉軸受からなる軸受２０を介してシリンダヘッド１と該シリンダヘッド１に結合されるカム軸ホルダＨと保持されることにより、シリンダヘッド１に回転自在に支持され、伝動機構を介して伝達される前記クランク軸の動力により、該クランク軸に連動してその１／２の回転速度で同期して回転駆動される。カム軸１３の一端部に一体に結合されたカムスプロケット２１は、前記クランク軸に設けられた駆動スプロケットおよびそれら２つのスプロケットに掛け渡されるタイミングチェーンと共に前記伝動機構を構成する。
【００２６】
図３を参照すると、カム軸１３に圧入されて固定された制御カム１４は、そのカム面を規定するベース円部１４ａと該ベース円部１４ａから径方向に突出するカム山部１４ｂとを有する。そして、制御カム１４は、少なくとも吸気行程において吸気弁７を開弁させるようにクランク角に対する作動角の範囲が設定され、前記カム面に常時押し付けられているサブロッカアーム１６を揺動させ、揺動するサブロッカアーム１６がリンク１７を介して動弁カム１８を揺動させる。
【００２７】
図１，図２，図５を参照すると、ホルダ１５は、カム軸１３の回転軸線Ｌ１の方向Ａ１（以下、回転軸線方向Ａ１という。）に離隔した１対の支持部としての１対の第１，第２プレート１５ａ，１５ｂと、各プレート１５ａ，１５ｂに圧入されて装着され、プレート１５ａ，１５ｂをカム軸１３に対して揺動自在に支持するための玉軸受からなる軸受２１と、第１，第２プレート１５ａ，１５ｂの回転軸線方向Ａ１での間隔を規定すると共にサブロッカアーム１６を枢支する支持軸としての円筒状のカラー１５ｃと、カラー１５ｃに挿通されて両プレート１５ａ，１５ｂを一体に結合するリベット１５ｄとを備える。
【００２８】
さらに、第１プレート１５ａには、第１プレート１５ａに後述するリンク３６を枢着すべく、該リンク３６を枢支する支持軸としてのカラー１５ｅが、該カラー１５ｅに挿通されるリベット１５ｆにより固定される。また、第２プレート１５ｂには、ばね１９の一端が係止されるピン１５ｇが設けられる。
【００２９】
図４を併せて参照すると、サブロッカアーム１６は、中央部の、制御カム１４に接触する接触部としてのローラ１６ａにおいて制御カム１４ところがり接触し、一端部の被支持部１６ｂにおいてカラー１５ｃに揺動自在に支持され、他端部の連結部１６ｃにおいてリンク１７の一端部に固定された連結ピン２２に枢支される。それゆえ、サブロッカアーム１６は制御カム１４の回転によりカラー１５ｃを揺動中心として揺動する。
【００３０】
さらに、サブロッカアーム１６には、カラー１５ｃの外周を囲んで配置されるばね１９の他端部が係止されるピン１６ｄが設けられる。そして、ばね１９により、サブロッカアーム１６のローラ１６ａが制御カム１４に常時押し付けられると共に、サブロッカアーム１６、リンク１７および動弁カム１８に作用する慣性力によるサブロッカアーム１６のバタツキが防止される。
【００３１】
回転軸線方向Ａ１で制御カム１４に隣接するリンク１７の他端部には連結ピン２３が固定され、連結ピン２３に動弁カム１８が枢支される。
カム軸１３に、ニードル軸受からなる軸受２４を介して揺動自在に支持される動弁カム１８は、軸受２４を保持する円環状の保持部１８ａと、リンク１７に連結ピン２３により枢着される連結部１８ｂと、その外周面の一部にカム面Ｓが形成される。このカム面Ｓは、吸気弁７（排気弁８）を閉弁状態に保つベース部１８ｃと、ベース部１８ｃに連続して径方向に突出するカム山部１８ｄとにより規定される。吸気弁７（排気弁８）を吸気側メインロッカアーム１０（排気側メインロッカアーム１１）を介して開弁させるカム山部１８ｄは、カム軸１３の回転方向Ｒに次第に吸気弁７（排気弁８）のリフト量が大きくなる形状を有する。
【００３２】
それゆえ、カム軸１３または制御カム１４周りのホルダ１５およびサブロッカアーム１６の、カム軸１３の回転方向Ｒ（図５参照）での回転位置が変化しないとき、動弁カム１８がカム軸１３の回転方向Ｒに回転するにつれて、吸気弁７（排気弁８）の開弁期間が短くなり、しかもその最大リフト量が小さくなる。
【００３３】
そして、ホルダ１５、制御カム１４、サブロッカアーム１６、リンク１７および動弁カム１８がカム軸１３に装着された状態で、図２に示されるように、回転軸線方向Ａ１での第１，第２プレート１５ａ，１５ｂの間には、制御カム１４、サブロッカアーム１６、リンク１７、ばね１９および動弁カム１８が配置される。
【００３４】
図１，図２を参照すると、吸気側特性可変機構Ｍｉおよび排気側特性可変機構Ｍｅにおいて共用される１つの駆動手段Ｄは、ヘッドカバー２の外面に固定されるアクチュエータとしての逆回転可能な電動モータ３０と、該電動モータ３０により駆動される駆動部材としての駆動ロッド３２と、電動モータ３０の回転を駆動ロッド３２に伝達する伝達機構３１とを備える。動弁室９内に配置される伝達機構３１は、ヘッドカバー２を貫通して動弁室９内に延びる電動モータ３０の回転軸３０ａにより回転駆動されるウォーム３１ａと、ウォーム３１ａと噛合するウォームホイール３１ｂとから構成される。
【００３５】
ウォームホイール３１ｂと駆動ロッド３２との間には、ウォームホイール３１ｂの回転運動を駆動ロッド３２の直線往復動に変換する運動変換機構として送りネジ機構が設けられる。この送りネジ機構を構成するため、ウォームホイール３１ｂの内周面には、雌ネジ部３１ｃが形成され、駆動ロッド３２の外周面には雌ネジ部３１ｃと螺合する雄ネジ部３２ｃが形成される。ウォームホイール３１ｂは、カム軸ホルダＨに玉軸受からなる軸受３３を介して回転自在に支持され、駆動ロッド３２は、カム軸ホルダＨに形成された貫通孔３４を通じて、動弁室９内で進出移動および後退移動が可能である。
【００３６】
駆動ロッド３２とホルダ１５との間には、駆動ロッド３２の運動をホルダ１５に伝達して、カム軸１３を中心にしてホルダ１５を揺動させる伝達機構３５を構成するリンク３６が設けられる。リンク３６は、前述のようにその一端部で第１プレート１５ａに枢着されると共に、その他端部で、駆動ロッド３２に固定された連結ピン３７に枢支されることにより、駆動ロッド３２に枢着される。
【００３７】
電動モータ３０は、前記内燃機関の負荷、回転速度、始動時、前記クランク軸の回転位置であるクランク角、カム軸１３の回転位置であるカム角などの前記内燃機関の機関運転状態を検出する各種の機関運転状態検出センサ、さらに電動モータ３０の作動状態を検出する作動状態検出センサとしてのポテンショメータ３８からの検出信号が入力される制御装置５０により制御される。
【００３８】
電動モータ３０の回転量、回転方向、回転時期および停止時期などの作動状態は、機関運転状態と電動モータ３０の駆動制御内容との関係が予め設定された制御マップに基づいて、機関運転状態に応じて制御される。それゆえ、駆動ロッド３２の位置が変更されると、ホルダ１５、さらにはサブロッカアーム１６の揺動中心であるカラー１５ｃおよび動弁カム１８のそれぞれのカム軸１３周りの位置、すなわち、揺動位置が、機関運転状態に応じて変更される。そして、電動モータ３０の実際の作動状態は、ウォームホイール３１ｂと噛合して回転駆動される検出ロッド３８ａを有するポテンショメータ３８によるウォームホイール３１ｂの回転量および回転方向の検出を通じて検出され、このポテンショメータ３８からの検知信号が制御装置５０にフィードバックされる。
【００３９】
そして、前記制御マップでは、電動モータ３０による駆動量（回転量）でもある駆動ロッド３２の移動量、したがってカム軸１３（またはカム軸１３の回転軸線Ｌ１）周りのホルダ１５の回転角度α（図６，図７参照。この回転角度は、サブロッカアーム１６の揺動中心および動弁カム１８の、カム軸１３周りの回転角度に等しい。以下、位相制御角度αという。）は、図８に示されるように、吸気側特性可変機構Ｍｉにより最大リフト量および開閉時期が変更される吸気弁７が、その最大リフト量が連続的に小さくなるにつれて、開弁時期が連続的に遅角される一方で閉弁時期が一定またはほぼ一定に保たれると同時に、排気側特性可変機構Ｍｅにより最大リフト量および開閉時期が変更される排気弁８が、その最大リフト量が連続的に小さくなるにつれて、閉弁時期が連続的に進角される一方で開弁時期が一定またはほぼ一定に保たれるような値になるように設定されている。
【００４０】
さらに、この制御マップでは、駆動ロッド３２の移動量が、前記内燃機関の始動時の圧縮行程時に、駆動ロッド３２により吸気側および排気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅのホルダ１５、さらには動弁カム１８を、回転方向Ｒ（図５参照）とは逆方向に回転させて、吸気側および排気側メインロッカアーム１０，１１のローラ１０ｃ，１１ｃに動弁カム１８のカム山部１８ｄが接触して、吸気弁７および排気弁８が小開度のデコンプ開度で開弁するように設定されている。
【００４１】
次に、前述のように構成された実施例の作用について説明する。
例えば高負荷運転域などの吸気量が多い前記内燃機関の運転域では、吸気弁７および排気弁８は、例えば図８の実線の曲線Ｔ１で示されるように、大きい最大リフト量および長い開弁期間で開弁され、バルブオーバラップ期間も大きくされて、高出力運転が可能となる。
【００４２】
そして、例えば低負荷運転域や低速運転域などの吸気量が少ない運転域では、図８の例えば一点鎖線の曲線Ｔ３や点線の曲線Ｔ４で示されるように、吸気弁７の最大リフト量および開弁期間を短くして、多量の燃焼ガスを燃焼室３内に残留させるために、排気弁８の閉弁時期を早め、吸気弁７の開弁時期を遅らせるように、吸気側および排気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅが作動する。
【００４３】
具体的な動作は次のとおりである。なお、吸気側特性可変機構Ｍｉは排気側特性可変機構Ｍｅと同時にかつ同様に作動するので、以下では、図１，図５〜図８を参照して、主として吸気側特性可変機構Ｍｉについて説明し、排気側特性可変機構Ｍｅについては対応部分を括弧内に記す。
【００４４】
図５に示される吸気量が多い運転域にあって、高リフト量で吸気弁７（排気弁８）が開弁されるときの吸気側特性可変機構Ｍｉ（排気側特性可変機構Ｍｅ）の状態から、図６に示される吸気量が少ない運転域にあって、低リフト量で吸気弁７（排気弁８）が開弁されるときの状態への移行は次のようにして行われる。
【００４５】
制御装置５０により制御された電動モータ３０により、ウォーム３１ａおよびウォームホイール３１ｂが回転駆動されて、前記送りネジ機構により駆動ロッド３２が動弁室９内で進出移動する。このとき、駆動ロッド３２は、リンク３６を介してホルダ１５を回転方向Ｒにカム軸１３の周りに、前記制御マップにより設定された位相制御角度αだけ回転させ、同時にサブロッカアーム１６、リンク１７および動弁カム１８が、カム軸１３の周りに同じ位相制御角度αだけ回転方向Ｒに回転する。これにより、動弁カム１８において、カム軸１３と共に回転する制御カム１４により揺動させられるサブロッカアーム１６の揺動範囲に対応してローラ１０ｃ（ローラ１１ｃ）と接触する範囲内のカム面Ｓ（図４参照）では、吸気量が多い運転域のときに比べて、ベース部１８ｃでの割合が多くなり、カム山部１８ｄでの割合が少なくなって、その分、吸気弁７（排気弁８）の最大リフト量が小さくなり、開弁期間が短くなる。
【００４６】
しかも、このとき、サブロッカアーム１６は、制御カム１４の周りに位相制御角度αだけ回転方向Ｒに回転した位置を占めているので、その分、吸気量が多い運転域のときに比べて、吸気弁７（排気弁８）の開弁時期（閉弁時期）が遅角（進角）される一方、閉弁時期（開弁時期）は同じまたはほぼ同じ時期に保たれる。
【００４７】
このため、図８において、回転方向Ｒでのホルダ１５の位相制御角度αがより大きくなるときの曲線Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の推移で示されるように、回転方向Ｒでのホルダ１５の位相制御角度αが大きくなるほど、吸気弁７および排気弁８の最大リフト量が小さくなり、開弁期間が短くなると共に、排気弁８の閉弁時期が大きく進角され、同時に吸気弁７の開弁時期が大きく遅角されることにより、バルブオーバラップ期間が短くなり、負のバルブオーバラップ期間Ｐが大きくなって、多量の燃焼ガスが燃焼室３内に残留するようになる。
【００４８】
さらに、始動時の圧縮行程時には、図７に示されるように、電動モータ３０が駆動ロッド３２を後退移動させることにより、ホルダ１５を回転方向Ｒとは逆方向に回転させる。そして、回転するホルダ１５により、サブロッカアーム１６およびリンク１７を介して動弁カム１８を回転方向Ｒとは逆方向に回転させて、カム山部１８ｂに吸気側および排気側メインロッカアーム１０，１１のローラ１０ｃ，１１ｃを接触させて、前記デコンプ開度で吸気弁７および排気弁８を開弁させる。これにより、圧縮圧力が低減されて、始動が容易になる。
【００４９】
以下、前述の実施例の効果について説明する。
カム軸１３と一体に回転する制御カム１４と、カム軸１３に枢支されるホルダ１５をカム軸１３を中心に揺動させる駆動手段Ｄと、ホルダ１５に枢支されて制御カム１４により揺動させられるサブロッカアーム１６と、ホルダ１５の揺動およびサブロッカアーム１６の揺動により揺動させられて吸気側メインロッカアーム１０または排気側メインロッカアーム１１を作動させる動弁カム１８とを備える吸気側特性可変機構Ｍｉおよび排気側特性可変機構Ｍｅは、吸気弁７の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、排気弁８の最大リフト量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれホルダ１５をカム軸１３を中心に揺動させることにより、吸気弁７の開弁時期の遅角量および排気弁８の閉弁時期の進角量を決めるサブロッカアーム１６の、カム軸１３周りの揺動中心の位相制御角度αは、動弁カム１８が枢支されるカム軸１３に枢支されて駆動手段Ｄにより揺動されるホルダ１５の位相制御角度αと一致するので、カム軸１３周りのサブロッカアーム１６の揺動中心の位相制御角度αの変更量を大きく設定することができるので、排気弁８の閉弁時期の進角量および吸気弁７の開弁時期に進角量を大きくすることにより、負のバルブオーバラップ期間を大きくすることができる。その結果、燃焼室３内での燃焼ガスの残留量、すなわち内部ＥＧＲ量を大幅に多くすることができるので、燃焼室３内に残留する燃焼ガスにより燃焼温度が低下して窒素酸化物の生成が抑制され、さらに残留燃焼ガスの熱による燃料の気化が促進されることにより、燃焼性が向上すると共に炭化水素（ＨＣ）の排出が抑制されて、排気エミッションが改善され、さらにポンピングロスが減少して燃費が改善される。
【００５０】
吸気側特性可変機構Ｍｉおよび排気側特性可変機構Ｍｅにおいて、カム軸１３は共通の１つのカム軸であり、駆動手段Ｄは共通の１つの駆動手段であることにより、吸気側および排気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅで、カム軸１３および駆動手段Ｄが共有されるので、吸気側および排気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅがコンパクトになり、さらに構造が簡単になるうえ、コスト削減ができる。
【００５１】
電動モータ３０により駆動されて移動する駆動ロッド３２は、前記内燃機関の圧縮行程時に、吸気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅおよび排気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅのホルダ１５を、それぞれ動弁カム１８により吸気弁７および排気弁８が開弁するデコンプ位置に揺動させることにより、ホルダ１５により揺動させられた動弁カム１８が、前記デコンプ開度で吸気弁７および排気弁８を開弁させるので、デコンプ作動を行うための機構を別途設けることなくデコンプ作動を行わせることができる。
【００５２】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
カムフォロアは、前記実施例ではロッカアームであったが、リフタまたはスイングアームであってもよい。また、カム軸は、吸気側カム軸および排気側カム軸の１対のカム軸から構成されてもよく、さらに駆動機構は、吸気側特性可変機構Ｍｉおよび排気側特性可変機構Ｍｅにそれぞれ１つずつ設けられてもよい。
【００５３】
前記内燃機関は、単気筒であったが、多気筒であってもよく、その場合には、気筒毎に１つの駆動手段Ｄを共有する吸気側および排気側特性可変機構Ｍｉ，Ｍｅが設けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示し、本発明の動弁装置を備える内燃機関において、図２の概略Ｉａ−Ｉａでの動弁装置の矢視図およびシリンダヘッドの断面図であり、カム軸ホルダの概略Ｉｂ−Ｉｂでの断面図である。
【図２】図１の概略ＩＩ−ＩＩでの断面図である。
【図３】図１の動弁装置の制御カムの正面図である。
【図４】（Ａ）は、図１の動弁装置の排気側特性可変機構において、互いに連結された状態のサブロッカアーム、リンクおよび動弁カムの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂでの断面図である。
【図５】図１の動弁装置の吸気側特性可変機構の一部の、図２のＶ−Ｖでの矢視図であり、吸気弁が高リフト量で開弁されるときの状態を示す。
【図６】図５と同様の図であり、吸気弁が低リフト量で開弁されるときの状態を示す。
【図７】図５と同様の図であり、吸気弁がデコンプ開度で開弁されるときの状態を示す。
【図８】図１の動弁装置により作動される吸気弁および排気弁の作動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、２…ヘッドカバー、３…燃焼室、４…吸気ポート、５…排気ポート、６…弁ばね、７…吸気弁、８…排気弁、９…動弁室、１０，１１…メインロッカアーム、１２…ロッカ軸、１３…カム軸、１４…制御カム、１５…ホルダ、１６…サブロッカアーム、１７…リンク、１８…動弁カム、１９…ばね、２０，２１，２４…軸受、２２，２３…連結ピン、３０…電動モータ、３１…伝達機構、３２…駆動ロッド、３３…軸受、３４…貫通孔、３５…伝達機構、３６…リンク、３７…連結ピン、３８…ポテンショメータ、５０…制御装置Ｖ…動弁装置、Ｍｉ，Ｍｅ…特性可変機構、Ｈ…カム軸ホルダ、Ｄ…駆動手段、Ｌ１…回転軸線、Ａ１…回転軸線方向、Ｓ…カム面、Ｒ…回転方向、α…位相制御角度、Ｐ…負のバルブオーバラップ期間。

Claims (3)

1. 吸気弁を開閉作動すべく前記吸気弁に当接可能な吸気側カムフォロアと、排気弁を開閉作動すべく前記排気弁に当接可能な排気側カムフォロアと、前記吸気弁および前記排気弁の作動特性をそれぞれ変更する吸気側特性可変機構および排気側特性可変機構とを備える内燃機関の動弁装置において、
   前記各特性可変機構は、前記内燃機関のクランク軸に連動して回転するカム軸と、前記カム軸と一体に回転する制御カムと、前記カム軸に枢支されるホルダと、前記ホルダをカム軸を中心にして揺動させる駆動手段と、前記ホルダに枢支されて前記制御カムにより揺動させられるロッカアームと、前記ロッカアームを介して伝達される前記ホルダの揺動および前記ロッカアームの揺動により前記カム軸を中心にして揺動させられて前記吸気側カムフォロアまたは前記排気側カムフォロアを作動させる動弁カムとを備え、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記駆動手段は、前記吸気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその開弁時期が遅角されると同時に、前記排気弁の最大リフト量が小さくなるにつれてその閉弁時期が進角されるように、ぞれぞれ前記ホルダを揺動させることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構において、前記カム軸は共通の１つのカム軸であり、前記駆動手段は共通の１つの駆動手段であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の動弁装置。
3. 前記駆動手段は、前記内燃機関の圧縮行程時に、前記吸気側特性可変機構および前記排気側特性可変機構の前記ホルダを、それぞれ前記動弁カムにより前記吸気弁および前記排気弁が開弁するデコンプ位置に揺動させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の動弁装置。

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