JP2006144593A - 内燃機関のバルブ開閉特性制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面と非変位駆動カム面との間で切り替わる際のバルブ開閉特性の制御性低下を抑制することのできる内燃機関のバルブ開閉特性制御装置を提供する。
【解決手段】機関バルブの開閉特性を変更するべくコントロールシャフトを軸方向に変位させるカムには、その回転に伴いコントロールシャフトに変位を生じさせる変位駆動カム面と、該カム面と連続して形成され、カムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有して上記変位の生じない非変位駆動カム面とが設けられている。上記カムの回転位相をフィードバック制御する制御手段は、コントロールシャフトに当接されるカム面が非変位駆動カム面であるときにはカムの回転位相をオープン制御する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、カムの回転を通じてコントロールシャフトを軸方向に変位させて機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構を備える内燃機関のバルブ開閉特性制御装置に関する。

従来、機関バルブの最大リフト量や作動角などといったバルブ開閉特性を機関運転状態に応じて変更することで燃費の向上等を図るようにした内燃機関が実用されている。こうした内燃機関にあっては、コントロールシャフトを軸方向に変位させることで機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。こうした開閉特性変更機構においては、コントロールシャフトの軸方向の変位量が機関バルブの開閉特性に関する重要なパラメータとなるため、その調節については精緻に行われることが望ましい。

こうしたコントロールシャフトを軸方向に変位させる機構（変位機構）に関し、図２１に示すものがその一例として提案されている。この変位機構には、コントロールシャフト４０１を軸方向に変位させるためのカム４０２が設けられている。このカム４０２のカム面はコントロールシャフト４０１に当接されており、そのカム面は、カム４０２の回転に伴って上記変位を生じさせる部分（変位駆動カム面）４０３と、カム４０２の回転に伴う上記変位の生じない部分（非変位駆動カム面）４０５とからなっている。この非変位駆動カム面４０５は、変位駆動カム面４０３と連続して形成されるとともに、カム４０２の回転中心４０４を中心とする円弧状のカムプロフィールを有している。

上記変位機構においては、カム４０２の回転位相を調節すべくこれに回転トルクを与える、例えば電動モータ等からなるアクチェータが駆動連結されている。即ち機関バルブの開閉特性はこのアクチェータを通じたカム４０２の回転位相調節に基づいて制御されることとなる。

カム４０２の回転時においてコントロールシャフト４０１が変位駆動カム面４０３と当接しているときには、該シャフト４０１が変位されて機関バルブの開閉特性が変更される。他方、コントロールシャフト４０１が非変位駆動カム面４０５と当接しているときには、カム４０２が回転していてもコントロールシャフト４０１が変位されることはなく機関バルブの開閉特性は一定に維持される。

例えば、変位駆動カム面４０３とコントロールシャフト４０１とが当接しているときには、該カム面４０３にコントロールシャフト４０１からの押圧力が作用している限り、カム４０２が回転しているか否かに拘わらず該カム４０２にはこれを回転させようとするモーメントが作用する。

従って、変位駆動カム面４０３とコントロールシャフト４０１とが当接している状態で機関バルブの開閉特性を一定に維持する場合には、こうしたモーメントによるカム４０２の回転を阻止するためにアクチェータを駆動させねばならず、即ち該アクチェータにはその分だけ負荷がかかることになる。そしてこの負荷は、カム４０２の回転に応じて、即ちコントロールシャフト４０１の変位に応じて変化する。

一方、非変位駆動カム面４０５とコントロールシャフト４０１とが当接しているときには、該カム面４０５のカムプロフィールがカム４０２の回転中心４０４を中心とする円弧状に設定されていることから該カム４０２にコントロールシャフト４０１からの押圧力が作用してもカム４０２にはこれを回転させようとするモーメントは生じない。

従って、上記変位駆動カム面４０３の場合と異なり、非変位駆動カム面４０５とコントロールシャフト４０１とが当接している状態で機関バルブの開閉特性を一定に維持する場合には、アクチェータにはそのための負荷がかからなくなる。そしてこの場合にはカム４０２の回転に伴う負荷の変化も生じない。
特開２００１−２６３０１５号公報

上述したように、コントロールシャフト４０１に当接されるカム面が変位駆動カム面４０３であるときには、カム４０２の回転に伴いアクチェータにかかる負荷が変化する。一方、非変位駆動カム面４０５はカム４０２の回転中心４０４を中心とする円弧状のカムプロフィールを有しているため、これにコントロールシャフト４０１が当接されるときにはカム４０２を回転させても上記負荷の変化が生じない。

こうした態様においては、コントロールシャフト４０１に当接されるカム面が変位駆動カム面４０３であるときと非変位駆動カム面４０５であるときとの双方に対して一様な態様でカム４０２の回転位相のフィードバック制御を行うと、コントロールシャフト４０１に当接されるカム面が切り替わるときに該制御が不安定になってしまう。これは、上記負荷の変化するときと変化しないときとの双方に対して一様な態様で上記フィードバック制御が行われることから生じており、この場合、上記カム面の切り替わりの際に、例えばオーバーシュートやアンダーシュートといった制御性を低下させる現象が誘発されることとなる。

こうした制御性の低下は機関バルブの開閉特性制御においてその目標と実際とのずれ、ひいては目標吸入空気量と実吸入空気量とのずれを生じさせ、その結果、空燃比の異常、ひいては燃焼の不安定化を招いてしまうこととなる。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面と非変位駆動カム面との間で切り替わる際のバルブ開閉特性の制御性低下を抑制することのできる内燃機関のバルブ開閉特性制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に係る発明は、コントロールシャフトの軸方向変位に基づき機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構と、カムの回転に基づき前記コントロールシャフトを軸方向に変位させる変位機構と、該コントロールシャフトの位置を調節すべく前記カムの回転位相をフィードバック制御する制御手段とを備え、前記カムには、その回転に伴い前記コントロールシャフトに変位を生じさせる変位駆動カム面と、該変位駆動カム面と連続して形成され、該カムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有して該カムの回転に伴う前記変位の生じない非変位駆動カム面とが設けられる内燃機関のバルブ開閉特性制御装置であって、前記制御手段は、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面であるとき、該当接されるカム面が前記変位駆動カム面であるときよりも前記フィードバック制御の制御ゲインを小さく設定することをその要旨とする。

同構成によれば、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときには、カムの回転に伴いその駆動源側にかかる負荷が変化する。一方、非変位駆動カム面はカムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有しているため、これにコントロールシャフトが当接されるときにはカムを回転させても上記負荷の変化が生じない。

仮に、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときと非変位駆動カム面であるときとの双方に対して、即ち上記負荷の変化するときと変化しないときとの双方に対して、一様な態様で上記フィードバック制御を行った場合には、コントロールシャフトに当接されるカム面が切り替わるときに該制御が不安定になってしまう。

その点、本発明によれば、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときには大きい制御ゲインにて、また、該当接されるカム面が非変位駆動カム面であるときには小さい制御ゲインにて上記フィードバック制御がなされるといったように、コントロールシャフトに当接されるカム面の切り替わりに応じて制御ゲインの大きさが変更されるようになる。そのため、例えば、コントロールシャフトに当接されるカム面の切り替わりが生じても一様な態様でフィードバック制御が継続されてしまう上述のような場合とは異なり、オーバーシュート等、制御性を低下させる現象の発生を抑えることができる。

なお、コントロールシャフトに当接されるカム面が非変位駆動カム面であるときには、カムの回転位相が変更されてもコントロールシャフトに変位が生じないため、仮に制御ゲインが極端に小さく設定されたとしてもそれに起因するバルブ開閉特性制御の制御性の低下は抑制される。

請求項２に係る発明は、コントロールシャフトの軸方向変位に基づき機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構と、カムの回転に基づき前記コントロールシャフトを軸方向に変位させる変位機構と、該コントロールシャフトの位置を調節すべく前記カムの回転位相をフィードバック制御する制御手段とを備え、前記カムには、その回転に伴い前記コントロールシャフトに変位を生じさせる変位駆動カム面と、該変位駆動カム面と連続して形成され、該カムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有して該カムの回転に伴う前記変位の生じない非変位駆動カム面とが設けられる内燃機関のバルブ開閉特性制御装置であって、前記制御手段は、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記変位駆動カム面であるとき前記カムの回転位相のフィードバック制御を実行する一方、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面であるときには前記カムの回転位相をオープン制御することをその要旨とする。

同構成によれば、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときには、カムの回転に伴いその駆動源側にかかる負荷が変化する。一方、非変位駆動カム面はカムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有しているため、これにコントロールシャフトが当接されるときにはカムを回転させても上記負荷の変化が生じない。

仮に、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときと非変位駆動カム面であるときとの双方に対して、即ち上記負荷の変化するときと変化しないときとの双方に対して、一様な態様で上記フィードバック制御を行った場合には、コントロールシャフトに当接されるカム面が切り替わるときに該制御が不安定になってしまう。

その点、本発明によれば、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときフィードバック制御が実行され、また、該当接されるカム面が非変位駆動カム面であるときにはオープン制御が実行されるといったように、コントロールシャフトに当接されるカム面の切り替わりに応じて、カムの回転位相の制御態様が切り替えられるようになる。そのため、例えば、コントロールシャフトに当接されるカム面の切り替わりが生じても一様な態様でフィードバック制御が継続されてしまう上述のような場合とは異なり、オーバーシュート等、制御性を低下させる現象の発生を抑えることができる。

なお、コントロールシャフトに当接されるカム面が非変位駆動カム面であるときには、カムの回転位相が変更されてもコントロールシャフトに変位が生じないため、カムの回転位相がオープン制御されてもそれ起因するバルブ開閉特性制御の制御性の低下は抑制される。

また、制御手段による制御の態様としては、例えば請求項３に記載の発明によるように、請求項２に記載の発明において、前記制御手段は、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面であるとき、前記カムを回転させるための駆動力供給を停止する、といった態様を採用することもできる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記変位機構には、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面となるように前記カムを回転させる付勢力を発生する弾性部材が設けられることをその要旨とする。

同構成によれば、コントロールシャフトに当接されるカム面を非変位駆動カム面とするためにカムの駆動源に供給するエネルギを低減することができる。特に同構成を請求項３に記載の発明の構成に適用することで、コントロールシャフトに当接されるカム面が非変位駆動カム面となった状態を保持しつつ、該保持のためのエネルギ消費をなくすることができるようになる。

請求項５に係る発明は、コントロールシャフトの軸方向変位に基づき機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構と、カムの回転に基づき前記コントロールシャフトを軸方向に変位させる変位機構と、該コントロールシャフトの位置を調節すべく前記カムの回転位相をフィードバック制御する制御手段とを備える内燃機関のバルブ開閉特性制御装置であって、前記カムには、その回転に伴い前記コントロールシャフトに変位を生じさせる変位駆動カム面と、該変位駆動カム面と連続して形成され、該カムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有して該カムの回転に伴う前記変位の生じない非変位駆動カム面とが設けられ、これら変位駆動カム面と非変位駆動カム面とは、前記コントロールシャフトとの当接に係る摩擦係数が異なることをその要旨とする。

同構成によれば、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときには、カムの回転に伴いその駆動源側にかかる負荷が変化する。一方、非変位駆動カム面はカムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有しているため、これにコントロールシャフトが当接されるときにはカムを回転させても上記負荷の変化が生じない。

仮に、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面であるときと非変位駆動カム面であるときとの双方に対して、即ち上記負荷の変化するときと変化しないときとの双方に対して、一様な態様で上記フィードバック制御を行った場合には、コントロールシャフトに当接されるカム面が切り替わるときに該制御が不安定になってしまう。

その点、本発明によれば、変位駆動カム面と非変位駆動カム面とは、コントロールシャフトとの当接に係る摩擦係数が異なっている。従って、例えば、コントロールシャフトに当接されるカム面が切り替わることでカムの回転位相が過大に変更されるといったオーバーシュートの生じる形態においては、上記切り替わり後に当接される方のカム面に関する摩擦係数をもう一方のカム面よりも大きく設定することで、こうしたオーバーシュートの発生を抑制することができる。

また、逆に、コントロールシャフトに当接されるカム面が切り替わることでカムの回転位相の変更が過小になるといったアンダーシュートの生じる形態においては、上記切り替わり後に当接される方のカム面に関する摩擦係数をもう一方のカム面よりも小さく設定することで、こうしたアンダーシュートの発生を抑制することができる。

従って、コントロールシャフトに当接されるカム面が変位駆動カム面と非変位駆動カム面との間で切り替わる際にバルブ開閉特性制御が不安定となるのを抑制することができるようになる。

こうした機関バルブの開閉特性を変更するための開閉特性変更機構としては、例えば請求項６に記載の発明によるように、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、当該内燃機関は前記コントロールシャフトとは別個に設けられクランクシャフトにより回転駆動するカムシャフトを備え、前記開閉特性変更機構は、前記コントロールシャフト周りに揺動可能に支持され、前記カムシャフトのカムからの駆動力により前記コントロールシャフト周りに揺動する入力部材と、同入力部材と同期して前記コントロールシャフト周りに揺動することにより前記機関バルブに開閉駆動力を伝達する出力部材とを有し、前記コントロールシャフトをその軸方向に変位させることにより前記コントロールシャフト周りにおける前記入力部材及び前記出力部材の開き角度を変化させて前記機関バルブの開閉特性を変更するものである、といった態様を採用することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２を参照しつつ説明する。
図１は、内燃機関の動弁系の構成を示すものであり、一つの気筒における縦断面を表している。

内燃機関１０は車両走行駆動用として車両に搭載されているものである。この内燃機関１０は、シリンダブロック１１、ピストン１２及びシリンダブロック１１上に取り付けられたシリンダヘッド１３等を備えている。シリンダブロック１１には、複数の気筒、本実施形態では四つの気筒１４が形成され、各気筒１４には、ピストン１２及びシリンダヘッド１３にて区画された燃焼室１５が形成されている。各気筒１４には、それぞれ吸気側の機関バルブである吸気バルブ１６と排気側の機関バルブである排気バルブ１７とが二つずつ配置されている。吸気バルブ１６は吸気ポート１８を、排気バルブ１７は排気ポート１９を開閉する。

各気筒１４の吸気ポート１８は吸気マニホールド内に形成された吸気通路を介してサージタンクに接続され、エアクリーナを介してサージタンクから空気を各気筒１４に供給している。上記各吸気通路には各気筒１４の吸気ポート１８に燃料を噴射するためのフューエルインジェクタがそれぞれ配置されている。なお、このように吸気バルブ１６の上流側にて燃料噴射する内燃機関以外に、直接、各燃焼室１５内に燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関を用いることもできる。燃焼室１５におけるこうした燃料と空気との混合気が点火プラグ２０の点火により燃焼することでピストン１２が往復動される。

吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は、それぞれ図示しないクランクシャフト（内燃機関１０の出力軸）によって回転駆動されるカムシャフトの回転を通じて開閉駆動される。これらバルブ１６，１７のうち吸気バルブ１６は、吸気カムシャフト２１の回転により開閉駆動されるとともに、該吸気カムシャフト２１と吸気バルブ１６との間の動力伝達経路上に配設された開閉特性変更機構３０を通じて、最大リフト量や作動角といった開閉特性が変更されるようになっている。本内燃機関１０においては、こうした吸気バルブ１６の開閉特性の変更を通じて吸入空気量が調節されるようになっている。

開閉特性変更機構３０は、吸気バルブ１６に対応して設けられたローラロッカーアーム３１と、吸気カムシャフト２１に設けられた吸気カム２１ａとの間に配置されて、吸気カム２１ａからのバルブ駆動力を仲介してローラロッカーアーム３１に伝達することで吸気バルブ１６を開閉駆動する。

開閉特性変更機構３０は各気筒１４毎に設けられており、図２の斜視図及び図３の水平破断斜視図に示されるように、図示中央に設けられた入力部材３２、該入力部材３２の一端側に設けられた第１出力部材３３、該第１出力部材３３とは反対側に設けられた第２出力部材３４、及び入力部材３２内部に配置されたスライダギア３５を備えている。

入力部材３２のハウジング３２ａ内部には軸方向に延在する空間が形成されており、この空間の内周面には軸方向に右ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン３２ｂが形成されている。また、ハウジング３２ａの外周面からは平行な二つのアーム３２ｃ，３２ｄが突出して形成されている。これらアーム３２ｃ，３２ｄの先端には、ハウジング３２ａの軸方向と平行なシャフト３２ｅを有するローラ３２ｆが回転可能に取り付けられている。

第１出力部材３３のハウジング３３ａ内部には軸方向に延在する空間が形成されており、この空間の内周面には軸方向に左ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン３３ｂが形成されている。また、このハウジング３３ａ内部の空間は径の小さい中心孔を有するリング状の軸受部３３ｃにて一端が覆われている。また、ハウジング３３ａの外周面からは軸方向に見て略三角形状のノーズ３３ｄが突出して形成されている。このノーズ３３ｄの一辺には凹状に湾曲するノーズ面３３ｅが形成されている。

第２出力部材３４のハウジング３４ａ内部には軸方向に延在する空間が形成されており、この空間の内周面には軸方向に左ネジの螺旋状に形成されたヘリカルスプライン３４ｂが形成されている。また、このハウジング３４ａ内部の空間は径の小さい中心孔を有するリング状の軸受部３４ｃにて一端が覆われている。また、ハウジング３４ａの外周面からは軸方向に見て略三角形状のノーズ３４ｄが突出して形成されている。このノーズ３４ｄの一辺には凹状に湾曲するノーズ面３４ｅが形成されている。

これら第１出力部材３３及び第２出力部材３４は、軸受部３３ｃ，３４ｃを外側にして、入力部材３２に対して両側から各端面を同軸上で接触させるように配置され、全体が、図２に示されるように内部空間を有する略円柱状となる。

入力部材３２及び二つの出力部材３３，３４によって区画されるその内部空間には上述のスライダギア３５が配置されている。スライダギア３５は略円柱状をなし、外周面中央には右ネジの螺旋状に形成された入力用ヘリカルスプライン３５ａが設けられている。この入力用ヘリカルスプライン３５ａの一端側には小径部３５ｂを挟んで左ネジの螺旋状に形成された第１出力用ヘリカルスプライン３５ｃが設けられている。第１出力用ヘリカルスプライン３５ｃと反対側には小径部３５ｄを挟んで左ネジの螺旋状に形成された第２出力用ヘリカルスプライン３５ｅが設けられている。なお、これら出力用ヘリカルスプライン３５ｃ，３５ｅは入力用ヘリカルスプライン３５ａに対して外径が小さく形成されている。

スライダギア３５の内部には中心軸方向に貫通孔３５ｆが形成されている。そして図４に縦断面で示されるように、入力用ヘリカルスプライン３５ａの位置にて、貫通孔３５ｆの内周面には環状の周溝３５ｇが形成されている。この周溝３５ｇには、一カ所にて径方向に延在するとともに外部に貫通するピン挿入孔３５ｈが形成されている。

スライダギア３５の貫通孔３５ｆ内には、該スライダギア３５に対して周方向に摺動可能な状態で支持パイプ３６が配置されている。この支持パイプ３６は全気筒１４の開閉特性変更機構３０に対して共通の一本が設けられている。支持パイプ３６には各開閉特性変更機構３０に対応する位置に軸方向に長く形成された長孔３６ａが開口されている。

更に支持パイプ３６内には、該支持パイプ３６に対して軸方向に摺動可能な状態でコントロールシャフト３７が貫通して配置されている。そしてコントロールシャフト３７の外周面において支持パイプ３６の各長孔３６ａに対応する位置に形成された支持穴３７ｂにはそれぞれコントロールピン３７ａの基端部が挿入されており、これにより該コントロールピン３７ａが軸直角方向に突出するように支持されている。

そしてコントロールシャフト３７が支持パイプ３６の内部に配置されている状態では、各コントロールピン３７ａの先端は、支持パイプ３６の長孔３６ａを貫通し、スライダギア３５の周溝３５ｇに挿入されている。

このような構成により、各スライダギア３５はコントロールシャフト３７の変位（軸方向への変位）により軸方向への変位が可能であり、コントロールシャフト３７の位置制御により各開閉特性変更機構３０におけるスライダギア３５の位置を決定できる。各スライダギア３５は、コントロールピン３７ａによる周溝３５ｇの係止を受けていることから、コントロールシャフト３７との間で軸方向への相対変位が規制される一方で、軸周りについてはコントロールピン３７ａの位置に関わらず揺動可能となっている。

スライダギア３５における入力用ヘリカルスプライン３５ａは入力部材３２内部のヘリカルスプライン３２ｂに噛み合わされている。そして第１出力用ヘリカルスプライン３５ｃは第１出力部材３３内部のヘリカルスプライン３３ｂに噛み合わされ、第２出力用ヘリカルスプライン３５ｅは第２出力部材３４内部のヘリカルスプライン３４ｂに噛み合わされている。

そして各開閉特性変更機構３０は、各出力部材３３，３４の軸受部３３ｃ，３４ｃ側にてシリンダヘッド１３上に軸方向への変位が阻止される状態で取り付けられている。このためコントロールシャフト３７がスライダギア３５を軸方向に変位させても、入力部材３２及び各出力部材３３，３４は軸方向に変位することはない。

従って開閉特性変更機構３０の内部空間内でスライダギア３５の軸方向変位量即ちコントロールシャフト３７の軸方向変位量を調節することにより、各ヘリカルスプライン３５ａ，３２ｂ，３５ｃ，３３ｂ，３５ｅ，３４ｂの機能により、該シャフト３７周りにおける入力部材３２と各出力部材３３，３４との開きの角度（開き角度）を変更できる。そしてこのことにより、ローラ３２ｆとノーズ３３ｄ，３４ｄとの位置関係を変更することができる。

図５はコントロールシャフト３７を最大限Ｌ側（図２，３の矢印）の位置にまで変位させた場合の開閉特性変更機構３０の作動状態を示している。図５の（ａ）が非カム押圧時（吸気カム２１ａのカムノーズが入力部材３２を押圧していない時）、図５の（ｂ）がカム押圧時（上記カムノーズが入力部材３２を押圧している時）である。この場合には入力部材３２のローラ３２ｆと各出力部材３３，３４のノーズ３３ｄ，３４ｄとの相対的位置関係が最も近い状態となる。このため図５の（ｂ）に示されるように吸気カム２１ａが最大限に入力部材３２のローラ３２ｆを押し下げても、ノーズ３３ｄ，３４ｄのノーズ面３３ｅ，３４ｅによるロッカーローラ３１ａの押し下げ量は最小、ここでは押し下げ量は「０」となる。このため吸気バルブ１６の作動角（開弁から閉弁までのカム角幅）は「０」となり、最大リフト量も「０」となる。従って吸気バルブ１６は閉じたままとなり、吸気ポート１８から燃焼室１５内に吸入される空気量即ち吸入空気量は「０」となる。

図６はコントロールシャフト３７を最大限Ｈ側（図２，３の矢印）の位置にまで変位させた場合の開閉特性変更機構３０の作動状態を示している。図６の（ａ）が非カム押圧時、図５の（ｂ）がカム押圧時である。この場合には入力部材３２のローラ３２ｆと各出力部材３３，３４のノーズ３３ｄ，３４ｄとの相対的位置関係が最も遠い状態となる。このため図６の（ｂ）に示されるように吸気カム２１ａが最大限に入力部材３２のローラ３２ｆを押し下げた時には、ノーズ３３ｄ，３４ｄのノーズ面３３ｅ，３４ｅによるロッカーローラ３１ａの押し下げ量は最大となり、吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量は最大となる。従って図５の場合とは異なり、吸気バルブ１６は吸気行程で最大に開き、吸入空気量も最大限の状態となる。

そしてコントロールシャフト３７の軸方向位置を調節することで、図５の状態と図６の状態との間で連続的に吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量を調節できる。こうした作動角や最大リフト量の連続調節状態を図７のグラフに示す。図７においてＭＩＮで示す状態が図５の場合に該当し、吸気行程となっても吸気バルブ１６は開弁しない。図７においてＭＡＸで示す状態が図６の場合に該当し、吸気行程では最大限の作動角及び最大リフト量とすることができる。

なお、開閉特性変更機構３０は、吸気バルブ１６を閉じるように作用するバルブスプリング２２等により、入力部材３２のローラ３２ｆと各出力部材３３，３４のノーズ３３ｄ，３４ｄとの相対的位置関係を近接させようとする外力を受ける。即ち、コントロールシャフト３７はこの外力によってＬ方向に付勢されており、吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量は、この付勢力に抗して該コントロールシャフト３７がＨ側に押圧され変位されることによって増大されるようになる。

図８は、コントロールシャフト３７を軸方向に変位させるための変位機構４０、該変位機構４０の駆動源である電動モータ５０、及びコントロールシャフト３７の軸方向位置を調節すべく該電動モータ５０を制御する電子制御装置６０を示すものである。

図８（ａ）に示されるように、変位機構４０はシリンダヘッド１３に回転可能に支持された回転軸４１を有しており、該回転軸４１の一端にはコントロールシャフト３７のＬ側の端面３７ｃに対してカム面が当接されるカム４２が固定されている。また、回転軸４１の他端側にはこれを回転させるための駆動力を受けるギヤ４３、及びカム位相センサ６１を構成するセンサコア４４が固定されている。

ギヤ４３及びセンサコア４４はカム４２とともに同一回転速度で回転することとなる。カム位相センサ６１はカム４２の回転位相を検出するためのものであり、センサコア４４とともに該カム位相センサ６１を構成する検出部６２はシリンダヘッド１３に固定されている。

電動モータ５０は本体部がシリンダヘッド１３に取着固定されており、その出力軸５１には変位機構４０のギヤ４３に噛み合わされるギヤ５２が固定されている。
電子制御装置６０はカム位相センサ６１の検出結果に基づきカム４２の回転位相をフィードバック制御すべく、電動モータ５０に供給される電力（モータ供給電力）を調節する。このフィードバック制御においては、例えば、カム４２の実回転位相が目標回転位相となるようにモータ供給電力が調節される。因みに、上記カム４２の実回転位相及び目標回転位相は、コントロールシャフト３７の実際の位置及び目標となる位置に基づいて電子制御装置６０により決定される。なお本実施形態においては、電動モータ５０に供給される電流（モータ供給電流）を一定電圧下で増減させることにより上記モータ供給電力の調節が行われる。

図８（ｂ）はカム４２周辺を回転軸４１の軸線方向に（図８（ａ）における下方から）見た状態を拡大して示すものである。カム４２は、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面として、該カム４２の回転に伴いコントロールシャフト３７に変位を生じさせる変位駆動カム面４２ａと、該カム４２の回転に伴う上記変位が生じない非変位駆動カム面４２ｂとを有している。

詳述すると、カム４２においてコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の周方向範囲（回転軸４１の回転中心ＣＲ周りについての範囲）が、同図における点Ｂを経由した点Ａから点Ｃまでの範囲に設定されている。こうした設定は、変位機構４０に設けられた図示しないストッパによってカム４２の回転角度幅を機械的に制限することによりなされている。

このカム面のカムプロフィールは、点Ａから回転中心ＣＲまでの距離ａが最も短く設定され、点Ｃから回転中心ＣＲまでの距離ｃが最も長く設定されている。また、上記周方向範囲における点Ａと点Ｃとの間に設定された点Ｂから回転中心ＣＲまでの距離ｂは上記点Ｃから回転中心ＣＲまでの距離ｃと等しく設定されている。

本実施形態においては、この点Ｂから点Ｃまでの範囲Ｔｅ２におけるカムプロフィールが、回転中心ＣＲを中心とする円弧状に設定されている。本実施形態では、カム４２のカム面のうちこの範囲Ｔｅ２に対応する部分が上記非変位駆動カム面４２ｂとされている。即ち、コントロールシャフト３７の端面３７ｃがこの非変位駆動カム面４２ｂに当接されている限り、カム４２が回転されているか否かに拘わらずコントロールシャフト３７が最大限Ｈ側の位置に保持され、吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量が最大に保持される。

また、上記点Ａから点Ｃまでの範囲のうち、上記点Ｂから点Ｃまでの範囲Ｔｅ２を除いた範囲Ｔｅ１におけるカムプロフィールは、点Ａから点Ｂに近づくほど回転中心ＣＲからの距離が長くなるように設定されている。本実施形態では、カム４２のカム面のうちこの範囲Ｔｅ１に対応する部分が上記変位駆動カム面４２ａとされている。即ち、コントロールシャフト３７の端面３７ｃがこの変位駆動カム面４２ａに当接されている限り、カム４２の回転に伴いコントロールシャフト３７が軸方向に変位され、吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量が変更される。

変位駆動カム面４２ａのカムプロフィールは、カム４２が一定の回転速度で回転されたときにコントロールシャフト３７の軸方向変位速度がほぼ一定となるように設定されている。即ち、コントロールシャフト３７の変位量はカム４２の回転位相の変更量にほぼ比例するようになっている。

以下では、カム４２の回転位相を「カム位相」と称するとともに、該カム４２のカム面のうち点Ａ部分がコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるときのカム位相を位相ｐｈＡ、点Ｂ部分が当接されるときのカム位相を位相ｐｈＢ、点Ｃ部分が当接されるときのカム位相を位相ｐｈＣと称する。また、これら位相の大小関係は、位相ｐｈＣが最大、即ち、「位相ｐｈＡ＜位相ｐｈＢ＜位相ｐｈＣ」であるものとする。

図９（ａ）に示されるように、カム４２の点Ａ部分がコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接しているとき、カム位相は最小位相ｐｈＡにあり、該コントロールシャフト３７が回転中心ＣＲに最も近接する。このときコントロールシャフト３７は最大限Ｌ側に位置することから吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量が最小、本実施形態では共に「０」となる。

そして、図９（ｂ）に示されるように、カム位相が最小位相ｐｈＡから位相ｐｈＢに向けて変更されるように（図では時計回り方向に）カム４２が回転されているときには、その回転速度に応じた速度でコントロールシャフト３７がＨ方向に変位されて吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量は増大する。ちなみに、上記と反対の方向、即ち図の反時計回り方向にカム４２が回転されているときには、その回転速度に応じた速度でコントロールシャフト３７がＬ方向に変位されて吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量は減少する。

カム位相が位相ｐｈＢに至るとコントロールシャフト３７は最大限Ｈ側に位置する、即ち図９（ａ）の位置からのコントロールシャフト３７の変位量が最大となって吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量が最大となる。図９（ｃ）に示されるようにカム位相が位相ｐｈＢから位相ｐｈＣまでの間にあるときには、カム４２の回転中であれコントロールシャフト３７の位置、即ち吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量が一定に保たれる（作動角及び最大リフト量は最大に保たれる）。

図１０は、カム位相が位相ｐｈＡから位相ｐｈＣまで変更されるようにカム４２を回転させた場合のコントロールシャフト３７の変位量、及び電動モータ５０にかかる負荷（カム駆動負荷）について示すものである。なお以下では、「コントロールシャフト３７の変位量」に関し、これを、カム位相が位相ｐｈＡであるときのコントロールシャフト３７の位置を基準とした変位量として説明する。即ち、カム位相が位相ｐｈＡであるときのコントロールシャフト３７の変位量を「０（最小値）」とし、カム位相が位相ｐｈＢから位相ｐｈＣまでの間にあるときの変位量を最大値ｄｍａｘとする。

ところで、上記した吸気バルブ１６のバルブスプリング２２の付勢力などの作用により、カム４２はコントロールシャフト３７の端面３７ｃによる押圧を受ける。従って変位機構４０を通じてコントロールシャフト３７をＨ方向に変位させるときには負荷（上記カム駆動負荷）が生じることとなる。

同図に示されるように、カム位相が位相ｐｈＡから位相ｐｈＢに至るまでは、このカム駆動負荷はコントロールシャフト３７の変位量の増加に伴って増大する。こうしたカム駆動負荷の増大は、コントロールシャフト３７の変位量増加に伴って吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量が増大することから、バルブスプリング２２を圧縮するのに必要なエネルギが増大することがその一因となって生じる。

即ち、カム位相が位相ｐｈＡから位相ｐｈＢまでの間にあるときには、カム４２の回転に伴って上記カム駆動負荷が変化する。
一方、上記カム駆動負荷はカム位相が位相ｐｈＢに至ると同時に急減する。こうした急減が生じるのは、カム位相が位相ｐｈＢから位相ｐｈＣまでの範囲にあるときにはカム４２に対するコントロールシャフト３７の押圧力が回転中心ＣＲに向けられることから該カム４２を回転させるモーメントが「０」となるためである。

但し、カム位相が位相ｐｈＢから位相ｐｈＣまでの間にあるとき同図において上記カム駆動負荷が「０」となっていないのは、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されているカム面が上記モーメントの生じない非変位駆動カム面４２ｂであっても、カム４２の回転時にはカム面と上記端面３７ｃとの間に摩擦抵抗が生じるためである。因みに、コントロールシャフト３７の変位量が「０」、即ちカム位相が位相ｐｈＡであるときに上記カム駆動負荷が「０」となっていないのも、上記同様の現象がその一因となっている。

そしてカム位相が位相ｐｈＢから位相ｐｈＣまでの間にあるときには、上記摩擦抵抗による一定のカム駆動負荷が生じているに過ぎず、カム４２の回転に伴う上記カム駆動負荷の変化は生じない。

即ち、本実施形態においては、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面４２ｂとの間で切り替わるとき、上記カム駆動負荷に変化が生じている状態と該変化が生じていない状態とが切り替わることとなる。

仮に、こうしたカム駆動負荷の変化するときと変化しないときとの双方に対して、一様な態様で上記フィードバック制御を行った場合には、上記切り替わりの生じるときに該制御が不安定になってしまう。

こうした点から本実施形態では、カム４２においてコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａであるときと非変位駆動カム面４２ｂであるときとで、電動モータ５０を通じた変位機構４０の駆動態様を変更するようにしている。

以下、電子制御装置６０によって実行されるこうした変位機構４０の駆動制御の処理手順について図１１のフローチャートを参照して説明する。
先ず、カム位相センサ６１を通じて、カム位相が位相ｐｈＡ以上且つ位相ｐｈＢ未満の範囲に含まれるか否かが判定される（ステップＳ１００）。この判定結果がＹＥＳである場合には、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されているカム面が変位駆動カム面４２ａであると判断されて上記フィードバック制御が実行される（ステップＳ１１０）。即ち、カム位相センサ６１の検出結果に基づくモータ供給電流調節を通じてカム位相が制御される。因みに、電動モータ５０においては、その供給電流の調節により該モータ５０の出力トルク（即ち変位機構４０の駆動トルク）が調節される。

ステップＳ１００の判定結果がＮＯ、即ちカム位相が上記範囲に含まれない旨の判定がなされたときには、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されているカム面が非変位駆動カム面４２ｂであると判断され、上記フィードバック制御に代えてオープン制御が実行される。本実施形態では、このオープン制御において電動モータ５０に一定電流値での電流供給がなされる。これによりカム４２は一定のトルクで駆動されるようになる。このオープン制御時の供給電流値は上記フィードバック制御から該オープン制御への切り替えが行われる直前の電流値よりも低く抑えられている。

図１２は、こうした制御が実行された際のコントロールシャフト３７の変位量推移等を示すタイミングチャートである。同図に示される態様では、電子制御装置６０により決定されるコントロールシャフト３７の目標変位量が時点ｔ１から徐々に（「０」から）増加され、該目標変位量が最大値ｄｍａｘに至ると（時点ｔ２）この増加が終了されている。そして時点ｔ２以降は上記目標変位量が最大値ｄｍａｘに維持されている。

上記目標変位量に基づき電子制御装置６０によって算出される目標カム位相も同様に、位相ｐｈＡからの漸増が時点ｔ１にて開始される。但し、この目標カム位相の漸増に関しては、これが位相ｐｈＢに至った時点ｔ２以降も継続される。そして目標カム位相が位相ｐｈＣに至った時点ｔ３以降は、該目標カム位相が位相ｐｈＣに維持される。この態様においては、目標カム位相をこのように位相ｐｈＣにまで増大させ維持することで、コントロールシャフト３７の変位量を確実に最大値ｄｍａｘに保持するようにしている。

そして、実カム位相を上記目標カム位相に一致させるべく、上記フィードバック制御において、モータ供給電流値が上記目標カム位相の増加に応じて増大されている。こうしたカム位相のフィードバック制御により、コントロールシャフト３７の変位時（時点ｔ１〜時点ｔ２間）にはその実変位量が目標に即したものとなっている。

ところが、実カム位相が位相ｐｈＢに至ると（時点ｔ２になると）、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａから非変位駆動カム面４２ｂに切り替わることとなる。即ち、上記カム駆動負荷に変化が生じている状態と該変化が生じていない状態とが切り替わることとなる。仮に時点ｔ２以降にも上記同様のフィードバック制御が継続されると、例えば同図に破線４５１で示すように時点ｔ２に生じる上記カム面の切り替わりに対して実モータ供給電流の調節遅れが生じたとき、これを修復する調節のゲインが過大となった場合等に実カム位相が位相ｐｈＢを下回ることがある（破線４５２参照）。このとき、破線４５３で示すように時点ｔ２後にコントロールシャフト３７の実変位量が最大値ｄｍａｘを下回る、即ち吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量が変動してしまうこととなる。

その点、図に実線で示すように本実施形態によれば、上記カム面の切り替わりに応じて、カム位相の制御態様がフィードバック制御からオープン制御に切り替えられる。そのため、上記破線４５１〜４５３で示した比較例とは異なり、上記のようなオーバーシュート等、制御性を低下させる現象の発生を抑えることができる。

なお、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときには、カム位相が変更されてもコントロールシャフト３７に変位が生じないため、カム位相がオープン制御されてもそれに起因するバルブ開閉特性制御の制御性の低下は抑制される。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａであるときにはカム位相のフィードバック制御を行う一方、上記端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときには上記フィードバック制御を実行することなくカム位相をオープン制御するようにした。これによれば、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の切り替わりに応じて、カム位相の制御態様がフィードバック制御とオープン制御とで切り替えられるようになる。そのため、例えば、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の切り替わりが生じても一様な態様でフィードバック制御が継続されてしまう上述のような場合とは異なり、オーバーシュート等、制御性を低下させる現象の発生を抑えることができる。

（２）コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときには電動モータ５０に一定の電力が継続的に供給されるため、例えばカム４２に逆方向のトルクが作用する等の外乱が生じても、コントロールシャフト３７の実変位量を確実に最大値ｄｍａｘに保持することができる。

（第２実施形態）
この第２実施形態は、上記第１実施形態において電子制御装置６０の制御態様を変更したものであり、その他の点では第１実施形態と同様の構成になっている。従って、第１実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。

本実施形態では、上記コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の切り替わり時におけるカム位相の制御性の低下を抑制すべく、上記端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａであるときと非変位駆動カム面４２ｂであるときとで、上記フィードバック制御の制御ゲインを異ならせるようにしている。

以下、電子制御装置６０によって実行されるこうした制御の処理手順について図１３のフローチャートを参照して説明する。
先ず、カム位相センサ６１を通じて、カム位相が位相ｐｈＡ以上且つ位相ｐｈＢ未満の範囲に含まれるか否かが判定される（ステップＳ２００）。この判定結果がＹＥＳである場合には、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されているカム面が変位駆動カム面４２ａであると判断されて上記フィードバック制御が大きい制御ゲイン（後述のステップＳ２２０処理での制御ゲインよりも大きい制御ゲイン）にて実行される（ステップＳ２１０）。即ち、カム位相の変更を通じてコントロールシャフト３７を変位させる際には、こうした大きな制御ゲインが設定されていることによって、該コントロールシャフト３７の実位置が迅速に目標位置に変更されるようになる。

ステップＳ２００の判定結果がＮＯ、即ちカム位相が上記範囲に含まれない旨の判定がなされたときには、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されているカム面が非変位駆動カム面４２ｂであると判断され、上記フィードバック制御が上記制御ゲインよりも小さい制御ゲインにて実行される。

これにより、例えば、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の変位駆動カム面４２ａから非変位駆動カム面４２ｂへの切り替わり時、即ち上記カム駆動負荷に変化の生じている状態から該変化の生じていない状態への切り替わり時におけるオーバーシュートの発生が抑えられるようになる。以下、こうした制御が実行された際のコントロールシャフト３７の変位量推移等を、図１４のタイミングチャートを参照しつつ説明する。

なお、本態様におけるコントロールシャフト３７の目標変位量及び目標カム位相の設定態様については上記第１実施形態と（図１２の態様と）同様であるためその図示を省略する。

因みに、コントロールシャフト３７の目標変位量は時点ｔ１から徐々に（「０」から）増加されて時点ｔ２において最大値ｄｍａｘに至る。そしてこれ以降、上記目標変位量は最大値ｄｍａｘに維持される。また、上記目標カム位相についても同様に、位相ｐｈＡからの漸増が時点ｔ１にて開始される。その後は、位相ｐｈＣに至る時点ｔ３まで上記漸増が継続され、該時点ｔ３以降は上記目標カム位相が位相ｐｈＣに維持される。

同図に示されるように本態様では、実カム位相を上記目標カム位相に迅速に一致させるべく、時点ｔ１から時点ｔ２に至る直前までの間において大きい制御ゲインにて上記フィードバック制御が実行される。制御ゲインが大きく設定されることで、上記目標カム位相に向けた実カム位相の補正における感度即ちモータ供給電流値の補正におけるその感度（補正量）が大きくなる。こうした制御では補正一回分の補正量が大きいためコントロールシャフト３７の実変位量が迅速に目標変位量に収束されるようになる。

ところが、実カム位相が位相ｐｈＢに至ると（時点ｔ２になると）、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａから非変位駆動カム面４２ｂに切り替わる、即ち上記カム駆動負荷に変化が生じている状態と該変化が生じていない状態とが切り替わることとなる。仮に時点ｔ２以降にも上記制御ゲインの大きいフィードバック制御が継続されると、例えば図１２に破線４５１〜４５３で示したようなコントロールシャフト３７の実変位量の変動、即ち吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量の変動が生じ易くなる。

その点、図１４に示すように本実施形態によれば、上記カム面の切り替わりに応じて、上記フィードバック制御の制御ゲインが小さく切り替えられることとなる。そのため、図１２において破線４５１〜４５３で示した比較例とは異なり、上記のようなオーバーシュート等、制御性を低下させる現象の発生を抑えることができる。

なお、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときには、カム位相が変更されてもコントロールシャフト３７に変位が生じないため、上記フィードバック制御における制御ゲインが小さくてもそれに起因するバルブ開閉特性制御の制御性の低下は抑制される。

本実施形態においては、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときの上記フィードバック制御における制御ゲインを小さく設定することでコントロールシャフト３７の変動を抑えるようにしている。これに対し上記第１実施形態ではコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときの制御態様をオープン制御とし、且つこのときのモータ供給電流を一定値としたが、本実施形態における制御ゲインを「０」としたときにも、こうした一定電流の供給がなされるようにすることができる。

本実施形態では、上記の（２）と同様の効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
（３）コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａであるときには大きい制御ゲインにて、また、該当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときには小さい制御ゲインにて上記フィードバック制御を実行するようにした。これによれば、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の切り替わりに応じて制御ゲインの大きさが変更されるようになる。そのため、例えば、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の切り替わりが生じても一様な態様でフィードバック制御が継続されてしまう上述のような場合とは異なり、オーバーシュート等、制御性を低下させる現象の発生を抑えることができる。

（第３実施形態）
この第３実施形態は、上記第１実施形態においてコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面を非変位駆動カム面４２ｂに維持するための弾性部材を設けるとともに電子制御装置６０による制御の態様を変更したものであり、その他の点では第１実施形態と同様の構成になっている。従って、第１実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。

図１５は本実施形態の変位機構４０を示すものであり、同図の（ａ）はその平面図、（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。
同図に示されるように本実施形態では、回転軸４１の周りに捩りコイルばね７１が配設されている。捩りコイルばね７１はそのコイル部７１ａ内に回転軸４１が挿通された状態で該回転軸４１に回転可能に支持されている。捩りコイルばね７１の一方のアーム（アーム７１ｂ）はシリンダヘッド１３に設けられた支持面１３ａに当接され、もう一方のアーム（アーム７１ｃ）は回転軸４１の外周面上に設けられた凸部４１ａに掛けられている。

こうした構成により捩りコイルばね７１は、カム位相が位相ｐｈＣとなるように、即ちコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が点Ｃ部分となる方向に（図（ｂ）では時計回り方向に）カム４２を回転させる付勢力を有するものとなっている。即ち捩りコイルばね７１はコントロールシャフト３７をＨ側に変位させる方向にカム４２に回転トルクを与える。

なお本実施形態では、この付勢力に基づくカム４２の回転トルクは、コントロールシャフト３７をＨ側に変位させるにあたって電動モータ５０の駆動を補助する程度の小さなものに設定されている。即ち、捩りコイルばね７１はコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときのようなカム駆動負荷の小さいときにはその付勢力のみによってカム４２を回転させ得るが、コントロールシャフト３７をＨ側に変位させる際には（図（ｂ）の時計回り方向への）電動モータ５０によるカム駆動を必要とする。

なお、カム４２は、シリンダヘッド１３に突設されたストッパ１３ｂと上記凸部４１ａとの当接により上記時計回り方向への回転が規制される。即ち、捩りコイルばね７１の付勢力によってカム位相が位相ｐｈＣとされても、カム４２には上記時計回り方向に関してそれ以上の回転が生じないようになっている。

そして本実施形態では、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａであるときと非変位駆動カム面４２ｂであるときとで、電動モータ５０を通じた変位機構４０の駆動態様を変更するようにしている。本実施形態では上記第１実施形態同様に、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときにはオープン制御が実行されるが、このオープン制御におけるモータ供給電流値が上記第１実施形態と異なっている。

以下、電子制御装置６０によって実行されるこうした変位機構４０の駆動制御の処理手順について図１６のフローチャートを参照して説明する。
先ず、カム位相センサ６１を通じて、カム位相が位相ｐｈＡ以上且つ位相ｐｈＢ未満の範囲に含まれるか否かが判定される（ステップＳ３００）。この判定結果がＹＥＳである場合には、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されているカム面が変位駆動カム面４２ａであると判断されて上記フィードバック制御が実行される（ステップＳ３１０）。即ち、カム位相センサ６１の検出結果に基づくモータ供給電流調節（即ち変位機構４０の駆動トルク調節）を通じてカム位相が制御される。

ステップＳ３００の判定結果がＮＯ、即ちカム位相が上記範囲に含まれない旨の判定がなされたときには、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されているカム面が非変位駆動カム面４２ｂであると判断され、上記フィードバック制御が停止されるとともに電動モータ５０への給電が停止される。これにより電動モータ５０からはカム４２を駆動するためのトルクが生じなくなるが、上記捩りコイルばね７１の付勢力によってカム位相が位相ｐｈＣとなるまでカム４２が回転される。

以下、本実施形態におけるこうした制御態様について図１７のタイミングチャートを参照して説明する。
なお、本実施形態におけるコントロールシャフト３７の目標変位量及び目標カム位相の設定態様については上記第１実施形態と（図１２の態様と）同様であるためその図示を省略する。

因みに、コントロールシャフト３７の目標変位量は時点ｔ１から徐々に（「０」から）増加されて時点ｔ２において最大値ｄｍａｘに至る。そしてこれ以降、上記目標変位量は最大値ｄｍａｘに維持される。また、上記目標カム位相についても同様に、位相ｐｈＡからの漸増が時点ｔ１にて開始される。その後は、位相ｐｈＣに至る時点ｔ３まで上記漸増が継続され、該時点ｔ３以降は上記目標カム位相が位相ｐｈＣに維持される。

同図に示されるように、時点ｔ１から時点ｔ２に至る直前までの間においては、実カム位相を上記目標カム位相に一致させるべく、上記フィードバック制御においてモータ供給電流値が上記目標カム位相の増加に応じて増大されている。こうしたカム位相のフィードバック制御により、コントロールシャフト３７の変位時（時点ｔ１〜時点ｔ２間）にはその実変位量が目標に即したものとなっている。

ところが、実カム位相が位相ｐｈＢに至ると（時点ｔ２になると）、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａから非変位駆動カム面４２ｂに切り替わる、即ち上記カム駆動負荷に変化が生じている状態と該変化が生じていない状態とが切り替わることとなる。仮に時点ｔ２以降にも上記フィードバック制御が継続されると、例えば図１２に破線４５１〜４５３で示したようなコントロールシャフト３７の実変位量の変動、即ち吸気バルブ１６の作動角及び最大リフト量の変動が生じ易くなる。

その点、図１７に示すように本実施形態によれば、上記カム面の切り替わりに応じて、上記フィードバック制御が停止されるとともに電動モータ５０への給電が停止される。そのため、図１２において破線４５１〜４５３で示した比較例とは異なり、上記のようなオーバーシュート等、制御性を低下させる現象の発生を抑えることができる。

本実施形態においては、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときには捩りコイルばね７１の付勢力に基づきカム４２が回転されるとともにカム位相が位相ｐｈＣに保持されるためコントロールシャフト３７の変位量が確実に最大値ｄｍａｘに保持される。

なお、上記態様ではコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときに電動モータ５０への給電を停止したが、上記弾性部材（捩りコイルばね７１）を有するこのような態様にあっても、例えば電流値「０」でない電流を電動モータ５０に供給するようにしてもよい。

また、上記態様では、時点ｔ２以降においても目標カム位相が設定されたが、該時点ｔ２以降においては捩りコイルばね７１の付勢力のみによってカム４２を回転駆動させるようにしているため、該設定は必ずしも行われなくてよい。

本実施形態では、上記の（１）と同様の効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
（４）本実施形態において変位機構４０には、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂとなるようにカム４２を回転させる付勢力を発生する捩りコイルばね７１が設けられている。これによれば、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面を非変位駆動カム面４２ｂとするために電動モータ５０に供給するエネルギを低減することができる。特に本実施形態では電動モータ５０への給電を停止するようにしているため、吸気バルブ１６の最大リフト量及び作動角を最大に保持するための上記エネルギを皆無とすることができる。

（第４実施形態）
この第４実施形態は、上記第１実施形態において変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面４２ｂとの間でコントロールシャフト３７の端面３７ｃとの摩擦抵抗が異なるようにするとともに電子制御装置６０による制御の態様を変更したものであり、その他の点では第１実施形態と同様の構成になっている。従って、第１実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。

本実施形態では、コントロールシャフト３７の端面３７ｃとの摩擦抵抗が変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面４２ｂとで異なるように、カム４２のカム面の摩擦係数を設定している。即ち、上記摩擦係数に関して非変位駆動カム面４２ｂが変位駆動カム面４２ａよりも大きくなるように非変位駆動カム面４２ｂに例えば粗面処理を施す等している。

なお本実施形態では、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａであるときと非変位駆動カム面４２ｂであるときとで電子制御装置６０による制御の態様を異ならせるといったことを採用していない。即ち、上記端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａであれ非変位駆動カム面４２ｂであれ上記同様のフィードバック制御を実行するようにしている。

図１９は本実施形態における制御態様を示すタイミングチャートである。
なお、本実施形態おけるコントロールシャフト３７の目標変位量及び目標カム位相の設定態様については上記第１実施形態と（図１２の態様と）同様であるためその図示を省略する。

因みに、コントロールシャフト３７の目標変位量は時点ｔ１から徐々に（「０」から）増加されて時点ｔ２において最大値ｄｍａｘに至る。そしてこれ以降、上記目標変位量は最大値ｄｍａｘに維持される。また、上記目標カム位相についても同様に、位相ｐｈＡからの漸増が時点ｔ１にて開始される。その後は、位相ｐｈＣに至る時点ｔ３まで上記漸増が継続され、該時点ｔ３以降は上記目標カム位相が位相ｐｈＣに維持される。

同図に示されるように時点ｔ１から時点ｔ２に至る直前までの間においては、実カム位相を上記目標カム位相に一致させるべく、上記フィードバック制御においてモータ供給電流値が上記目標カム位相の増加に応じて増大されている。こうしたカム位相のフィードバック制御により、コントロールシャフト３７の変位時（時点ｔ１〜時点ｔ２間）にはその実変位量が目標に即したものとなっている。

本実施形態においても上記各実施形態と同様に、実カム位相が位相ｐｈＢに至ると（時点ｔ２になると）、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａから非変位駆動カム面４２ｂに切り替わる、即ち上記カム駆動負荷に変化が生じている状態と該変化が生じていない状態とが切り替わる。

しかし本実施形態においては上記各実施形態と異なり、非変位駆動カム面４２ｂとコントロールシャフト３７の端面３７ｃとの摩擦抵抗が大きいため、時点ｔ２以降に上記フィードバック制御が継続されても図１２に破線４５１〜４５３で示したようなコントロールシャフト３７の実変位量の変動が生じなくなっている。即ち、上記のようにコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面の切り替わりが生じたときにオーバーシュートが発生し易い態様においては、上記カム面の切り替わり後に上記端面３７ｃに当接される方のカム面についての摩擦抵抗がもう一方のカム面よりも大きく設定されることでこうしたオーバーシュートの発生が抑制される。

なお、上記ではコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａから非変位駆動カム面４２ｂに切り替わる際の制御性の低下を抑制すべく、上記端面３７ｃとの摩擦抵抗に関して、非変位駆動カム面４２ｂが変位駆動カム面４２ａよりも大きくなるように設定したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、上記端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂから変位駆動カム面４２ａに切り替わると、コントロールシャフト３７の端面３７ｃによる変位駆動カム面４２ａの押圧によってカム４２には上記カム位相が減少する方向（図１８の反時計回り方向）にトルクを受けることとなる。上記端面３７ｃに非変位駆動カム面４２ｂが当接していた際には、該端面３７ｃに当接するカム面を切り替えるべく電動モータ５０がカム４２を上記反時計回り方向に回転させるトルクを発生させていたことになるため、これと併せて上記カム面の切り替わり直後にはカム４２が急激に回転され易くなる、即ちオーバーシュートが生じ易くなる。

即ち、上記カム面の切り替わりが生じたときにオーバーシュートが生じ易くなるこうした態様においては、該カム面の切り替わり後の制御性の低下を抑制すべく、上記端面３７ｃとの摩擦抵抗に関して、変位駆動カム面４２ａが非変位駆動カム面４２ｂよりも大きくなるように設定してもよい。

本実施形態では、上記（２）と同様の効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
（５）変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面４２ｂとは、コントロールシャフト３７の端面３７ｃとの当接に係る摩擦係数が異なっている。従って、例えば上記のように、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が切り替わることでカム位相が過大に変更されるといったオーバーシュートの生じる形態では、上記切り替わり後に当接される方のカム面に関する摩擦係数をもう一方のカム面よりも大きく設定することでオーバーシュートの発生を抑制することができる。

従って、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面４２ｂとの間で切り替わる際にバルブ開閉特性制御が不安定となるのを抑制することができるようになる。

また、上記と異なり、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が切り替わることでカム位相の変更が過小になるといったアンダーシュートの生じる形態では、上記切り替わり後に当接される方のカム面に関する摩擦係数をもう一方のカム面よりも小さく設定することで、こうしたアンダーシュートの発生を抑制することができる。

また、上記ではコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるとき上記カム面の切り替わり直前と同様の電力量でのモータ給電がなされたが、非変位駆動カム面４２ｂの摩擦係数が大きく設定された態様においてはこうした電力量を少なくしても上記摩擦抵抗を利用してカム位相を好適に保持できる。

なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
・上記第１及び第２実施形態では、コントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接されるカム面が非変位駆動カム面４２ｂであるときのモータ供給電流値が上記カム面の切り替わり直前のモータ供給電流値よりも低く抑えられたが、これに限定されず、例えば該切り替わり直前のモータ供給電流値以上であってもよい。

・上記第３実施形態における弾性部材（捩りコイルばね７１）は、カム位相が位相ｐｈＣとなるようにカム４２に回転トルクを与えるものとされたが、これに限定されず、例えば、カム位相が位相ｐｈＢと位相ｐｈＣとの中間の位相となるようにカム４２に回転トルクを与える弾性部材を採用してもよい。この場合、カム位相が上記「中間の位相」から位相ｐｈＢ側にずれても位相ｐｈＣ側にずれても上記弾性部材の付勢力によってカム位相が上記「中間の位相」に戻される。従って、例えば上記第３実施形態におけるストッパ１３ｂを省略することもできるようになる。

・上記各実施形態では、コントロールシャフト３７の変位量が最大値ｄｍａｘとなるとき即ち上記カム駆動負荷が最大となるときにコントロールシャフト３７の端面３７ｃに当接される点Ｂ部分において変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面４２ｂとが接続されているが、これに限定されない。例えば、コントロールシャフト３７の変位量が最小値となるとき即ち上記カム駆動負荷が最小となるときに上記端面３７ｃに当接される点Ａ部分において変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面とが接続されていてもよい。この場合、非変位駆動カム面は点Ａ部分に対して点Ｂ部分とは反対側に接続される。

また、例えば、コントロールシャフト３７の変位量が最小値より大きく最大値ｄｍａｘよりも小さいとき即ち上記カム駆動負荷が最小でも最大でもないときに上記端面３７ｃに当接される部分、言い換えれば、変位駆動カム面４２ａにおける点Ａと点Ｂとの間の部分において変位駆動カム面４２ａと非変位駆動カム面とが接続されていてもよい。こうした点から言えば、変位駆動カム面は複数設けられていてもよい。また、非変位駆動カム面が複数設けられていてもよい。

・上記各実施形態においては、吸気カム２１ａのカム面と吸気バルブ１６のステムエンドとの間隔を変更する開閉特性変更機構３０を採用し、そのバルブ開閉特性を変更するためのコントロールシャフト３７を変位機構４０によって変位するようにしたが、これに限定されない。即ち、例えば図２０に示されるように、変位機構４０を通じて直接的に吸気カムシャフト８１をその軸方向に変位させることで吸気バルブ１６の開閉特性を変更するようにしてもよい。

吸気カムシャフト８１はクランクシャフトと駆動連結されているとともにシリンダヘッドにおいて軸方向に変位可能に支持されている。吸気カムシャフト８１に設けられた吸気カム８１ａのカムプロフィールは、軸線に対し傾斜する部分を有するように設定されている。

吸気カムシャフト８１の端面はスラストベアリング８２を介してカム４２のカム面に当接されている。吸気カムシャフト８１がカム４２の変位駆動カム面４２ａに当接され軸方向に変位されると吸気バルブ１６の最大リフト量や作動角が変更される。同図の態様では、カム４２の回転を通じて吸気カムシャフト８１がＬ側に変位されると上記最大リフト量や作動角が減少され、逆にＨ側に変位されると上記最大リフト量や作動角が増大される。

即ちこの態様においては、吸気カムシャフト８１が開閉特性変更機構９０におけるコントロールシャフトとして機能する。
・上記では、モータ供給電流の調節を通じてモータ供給電力を調節する態様を採用したが、これに限らず、例えば電動モータ５０に供給される電圧の調節を通じてモータ供給電力の調節を行う態様を採用してもよい。

・上記各実施形態では、カム４２を回転させる駆動源として電動モータ５０を採用したが、これに限定されず、例えば油圧に基づきカム４２を回転させる駆動源を用いてもよい。

・上記各実施形態では、吸気バルブ１６についての開閉特性を変更する態様において本発明を適用したが、これに限らず、例えば、排気バルブ１７についての開閉特性を変更する態様において適用するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、開閉特性変更機構として最大リフト量や作動角を変更するものを採用したが、これに限らず、例えば、クランクシャフトとカムシャフトとの相対回転位相、即ちバルブタイミングを変更する開閉特性変更機構を採用してもよい。

第１実施形態における内燃機関の動弁系を示す縦断面図。 上記動弁系の開閉特性変更機構の斜視図。 上記開閉特性変更機構の水平破断斜視図。 上記開閉特性変更機構の水平及び垂直破断斜視図。 （ａ）、（ｂ）は上記開閉特性変更機構の最大リフト量・作動角最小時の駆動説明図。 （ａ）、（ｂ）は上記開閉特性変更機構の最大リフト量・作動角最大時の駆動説明図。 上記開閉特性変更機構による最大リフト量・作動角の変化を説明するための図。 変位機構を示す図であり、（ａ）はその概略平面図、（ｂ）はその正面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）はカムの回転に伴うコントロールシャフトの変位を説明するための図。 カム位相とコントロールシャフト変位量及びカム駆動負荷との関係を示す図。 電子制御装置により実行される変位機構の駆動制御のフローチャート。 上記制御の態様例を示すタイミングチャート。 第２実施形態において電子制御装置により実行される変位機構の駆動制御のフローチャート。 上記制御の態様例を示すタイミングチャート。 第３実施形態の変位機構を示す図であり、（ａ）はその概略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図。 第３実施形態において電子制御装置により実行される変位機構の駆動制御のフローチャート。 上記制御の態様例を示すタイミングチャート。 第４実施形態の変位機構を示す正面図。 電動モータへの給電の態様例を示すタイミングチャート。 上記とは別の開閉特性変更機構を示す正面図。 従来の変位機構を示す正面図。

符号の説明

１０…内燃機関、１６…吸気バルブ、１７…排気バルブ、２１…吸気カムシャフト、２１ａ…吸気カム、３０，９０…開閉特性変更機構、３２…入力部材、３３…第１出力部材、３４…第２出力部材、３７…コントロールシャフト、４０…変位機構、４２…カム、４２ａ…変位駆動カム面、４２ｂ…非変位駆動カム面、６０…制御手段を構成する電子制御装置、７１…捩りコイルばね、ＣＲ…回転中心。

Claims (6)

1. コントロールシャフトの軸方向変位に基づき機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構と、カムの回転に基づき前記コントロールシャフトを軸方向に変位させる変位機構と、該コントロールシャフトの位置を調節すべく前記カムの回転位相をフィードバック制御する制御手段とを備え、前記カムには、その回転に伴い前記コントロールシャフトに変位を生じさせる変位駆動カム面と、該変位駆動カム面と連続して形成され、該カムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有して該カムの回転に伴う前記変位の生じない非変位駆動カム面とが設けられる内燃機関のバルブ開閉特性制御装置であって、
   前記制御手段は、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面であるとき、該当接されるカム面が前記変位駆動カム面であるときよりも前記フィードバック制御の制御ゲインを小さく設定することを特徴とする
   内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
2. コントロールシャフトの軸方向変位に基づき機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構と、カムの回転に基づき前記コントロールシャフトを軸方向に変位させる変位機構と、該コントロールシャフトの位置を調節すべく前記カムの回転位相をフィードバック制御する制御手段とを備え、前記カムには、その回転に伴い前記コントロールシャフトに変位を生じさせる変位駆動カム面と、該変位駆動カム面と連続して形成され、該カムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有して該カムの回転に伴う前記変位の生じない非変位駆動カム面とが設けられる内燃機関のバルブ開閉特性制御装置であって、
   前記制御手段は、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記変位駆動カム面であるとき前記カムの回転位相のフィードバック制御を実行する一方、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面であるときには前記カムの回転位相をオープン制御することを特徴とする
   内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
3. 前記制御手段は、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面であるとき、前記カムを回転させるための駆動力供給を停止する
   請求項２に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
4. 前記変位機構には、前記コントロールシャフトに当接されるカム面が前記非変位駆動カム面となるように前記カムを回転させる付勢力を発生する弾性部材が設けられる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
5. コントロールシャフトの軸方向変位に基づき機関バルブの開閉特性を変更する開閉特性変更機構と、カムの回転に基づき前記コントロールシャフトを軸方向に変位させる変位機構と、該コントロールシャフトの位置を調節すべく前記カムの回転位相をフィードバック制御する制御手段とを備える内燃機関のバルブ開閉特性制御装置であって、
   前記カムには、その回転に伴い前記コントロールシャフトに変位を生じさせる変位駆動カム面と、該変位駆動カム面と連続して形成され、該カムの回転中心を中心とする円弧状のカムプロフィールを有して該カムの回転に伴う前記変位の生じない非変位駆動カム面とが設けられ、これら変位駆動カム面と非変位駆動カム面とは、前記コントロールシャフトとの当接に係る摩擦係数が異なることを特徴とする
   内燃機関のバルブ開閉特性制御装置。
6. 当該内燃機関は前記コントロールシャフトとは別個に設けられクランクシャフトにより回転駆動するカムシャフトを備え、
   前記開閉特性変更機構は、前記コントロールシャフト周りに揺動可能に支持され、前記カムシャフトのカムからの駆動力により前記コントロールシャフト周りに揺動する入力部材と、同入力部材と同期して前記コントロールシャフト周りに揺動することにより前記機関バルブに開閉駆動力を伝達する出力部材とを有し、前記コントロールシャフトをその軸方向に変位させることにより前記コントロールシャフト周りにおける前記入力部材及び前記出力部材の開き角度を変化させて前記機関バルブの開閉特性を変更するものである
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブの開閉特性制御装置。

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