JP2006170062A - Ｖ型内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁体の作用角及び開弁位相を変化させる機構を双方のバンクに備えるＶ型内燃機関の可変動弁装置に関し、ミラー配置の構成を採りつつ、弁体の作用角の変更に伴う開弁位相の変化方向を２つのバンクの双方で一致させる。
【解決手段】 左右のバンクのそれぞれに、弁体を駆動するためのカムシャフト２Ｌ，２Ｒを配置し、また、互いにミラー配置の関係を満たすように可変動弁機構１００を配置する。可変動弁機構１００は、弁体の作用角を制御するための制御軸を備える。制御軸は、左右のバンクで対称な方向に制御される。左右のカムシャフト２Ｌ，２Ｒのうち少なくとも一方をクランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置１０Ｌ，１０Ｒによって駆動することで、左右のカムシャフト２Ｌ，２Ｒを互いに逆向きに回転させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｖ型内燃機関の可変動弁装置に関し、特に、カムシャフトの回転と同期して開閉する弁体の作用角及び開弁位相を変化させる機構を双方のバンクに備えるＶ型内燃機関の可変動弁装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、カムシャフトの回転と同期して開閉する弁体を備える内燃機関において、その弁体の作用角及びリフト量、並びに開弁位相を変化させる可変動弁装置が開示されている。この可変動弁装置は、具体的には、カムと弁体との間に、カムの動作と同期して揺動する揺動アームを備えている。揺動アームは、弁体に対する基本の相対角度を変化させることができるように、自由度をもって内燃機関に組み付けられている。そして、この装置は、制御軸の回転に伴って、揺動アームと弁体との相対角度を変化させる可変機構を備えている。

上述した従来の可変動弁装置において、制御軸が回動すると、揺動アームと弁体の基準の相対角度が変化する。そして、この相対角度が変化すると、カムの押圧力が揺動アームに伝達され始めた後、つまり、カムの作用により揺動アームが揺動し始めた後、揺動アームが実際に弁体を押し下げ始めるまでの期間（クランク角）に変化が生ずる。このため、上記従来の機構によれば、制御軸の回転位置を制御することで、弁体が非閉弁状態とされるクランク角の幅（以下、その幅を「作用角」と称する）、及び弁体に生ずるリフト量の大きさを変化させることができる。

また、上記従来の可変動弁装置は、制御軸が小作用角・小リフト方向に回動すると、カムノーズが揺動アームを押圧し始める時期が進角するように構成されている。このような構成によれば、弁体の作用角が小さくなるほど、その開弁位相が進角側に移動することとなり、作用角の変化に関わらず、弁体の開弁時期をほぼ同じ時期に維持することができる。以下、このように、作用角が小さくなるに連れて開弁位相が進角する現象を「位相連成」と称する。

上記従来の可変動弁装置を吸気弁の駆動機構として用いると、所謂ノンスロットルタイプの内燃機関を実現することができる。すなわち、この場合、可変動弁装置の機能により、吸気弁の作用角とリフト量とを任意に変化させることができる。吸気弁の作用角及びリフト量を自由に制御することができれば、スロットルバルブを用いることなく、その作用角及びリフト量により吸入空気量を制御することができる。そして、その場合は、吸気管負圧が発生しなくなることから、内燃機関のポンピングロスを減らすことができる。

ところで、ノンスロットルタイプの内燃機関においては、吸気弁の開弁時期を変化させることにより、その閉弁時期を変化させる方が吸入空気量に大きな変化が生ずる。このため、吸気弁の作用角により吸入空気量を制御するにあたっては、その作用角の変化に伴って吸気弁の閉弁時期に大きな変化が生ずることが望ましい。

既述した通り、上記従来の可変動弁装置は、位相連成の結果として、作用角の変化に対して弁体の閉弁時期を大きく変化させる特性を有している。このため、この可変動弁装置によれば、ノンスロットルタイプの内燃機関において、十分に高い精度での吸入空気量制御を実現することができる。

特開２００２−３７１８１６号公報 特開２００１−１２３８１０号公報 特開平１０−１６９４２１号公報

ところで、Ｖ型内燃機関は、対称に傾斜した２つのバンクを有している。それらのバンクは、互いに吸気ポートと排気ポートがミラー配置の関係となるように構成されている。そして、個々のバンクに配置されたカムシャフトは、チェーンやギヤを介して、クランクシャフトと同期して、互いに同じ向きに回転駆動されるのが一般的である。

上記従来の可変動弁装置をＶ型内燃機関に搭載するにあたっては、２つのバンクのそれぞれに、ミラー配置の関係が成立するように可変動弁装置を搭載することが考えられる。２つのバンクは吸気側と排気側がミラー配置の関係となっているため、可変動弁装置をミラー配置させることとすれば、各バンクの構成が、可変動弁装置をも含めて対称な構造となる。そして、このような構成によれば、それぞれのバンクに搭載される可変動弁装置を共通化することが容易である。

しかしながら、Ｖ型内燃機関においては、それぞれのバンクに組み込まれたカムシャフトが互いに同じ向きに回転しているため、それらのバンクに対して可変動弁装置がミラー配置されると、一方のバンクでは可変動弁装置に対してカムシャフトが正転方向に回転し、かつ、他方のバンクでは可変動弁装置に対してカムシャフトが逆転方向に回転する事態が生ずる。

上記従来の可変動弁装置は、カムが正転方向に回転している場合に、既述した位相連成の特性、つまり、作用角が小さくなる方向に揺動アームが回動した際にカムノーズが揺動アームを押圧し始める時期が進角する特性を示す。カムノーズが揺動アームを押圧し始める時期（以下、「押圧開始時期」と称す）が進角するか遅角するかは、カムシャフトの回転方向により決まる事項である。

つまり、カムが正転方向に回転している場合に、小作用角方向への揺動アームの回動が押圧開始時期を進角させるのであれば、カムが逆転方向に回転している場合には、小作用角方向への揺動アームの回動は、押圧開始時期を遅角させる原因となる。このため、上記従来の可変動弁装置を、単純なミラー配置によりＶ型内燃機関に搭載した場合には、一方のバンクには位相連成が正しく表れるが、他方のバンクにはその位相連成が逆向きに表れる事態が生ずる。この場合、一方のバンクでは高い精度で吸入空気量が制御できるものの、他方のバンクでは、その制御精度を確保することが困難となる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、部品の共通化を図るうえで有利なミラー配置の構成を採りつつ、弁体の作用角の変更に伴う開弁位相の変化方向を２つのバンクの双方で一致させることのできるＶ型内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記目的を達成するため、Ｖ型内燃機関の可変動弁装置であって、
第１及び第２のバンクのそれぞれにおいて、同種の弁体を駆動するために配置された第１及び第２のカムシャフトと、
前記第１及び第２のバンクのそれぞれに、互いにミラー配置の関係を満たすように配置され、前記第１又は第２のカムシャフトの回転に伴う押圧力をそれぞれのバンクの前記弁体に伝達する第１及び第２の可変動弁機構と、
前記第１のカムシャフトを所定方向に回転させる第１のカムシャフト駆動機構と、
前記第２のカムシャフトを前記第１のカムシャフトとは逆向きに回転させる第２のカムシャフト駆動機構とを備え、
前記第１及び第２の可変動弁機構のそれぞれは、
制御軸の回転角に応じて前記弁体の作用角と開弁位相とを連動して変化させる機構と、
前記制御軸の回転角を制御する制御軸駆動機構とを含み、
前記第１の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構と、前記第２の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構は、それぞれ対応する制御軸を対称に制御するように構成され、
前記第１及び第２のカムシャフト駆動機構のうち少なくとも一方は、クランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置を含むことを特徴としている。

第２の発明は、前記の第１の発明において、前記第１及び第２のカムシャフト駆動機構のそれぞれは、前記制御軸が前記弁体の作用角を小作用角側に変化させる方向に回転するとき、当該弁体の開弁位相が進角側に変化するように、前記第１又は第２のカムシャフトを回転させることを特徴としている。

第１の発明によれば、第１及び第２のバンクのそれぞれに、位相連成の特性を示す第１及び第２の可変動弁機構を、互いにミラー配置の関係を満たすように配置することができる。そして、それらの可変動弁機構は、制御軸が対称に制御されるため、２つのバンクのそれぞれにおいて、弁体の作用角を同様に変化させることができる。更に、この発明によれば、それらのバンクに配置された第１及び第２のカムシャフトを互いに逆向きに回転させることができるため、弁体の作用角の変更に伴う開弁位相の変化方向を２つのバンクの双方で一致させることができる。

特に第２の発明によれば、弁体の作用角が小さくなるに連れて開弁位相が進角するように第１又は第２のカムシャフトを回転させることができる。つまり、この発明によれば、前記第１及び第２の可変動弁機構に、共に正しい位相連成を生じさせることができる。

実施の形態１．
以下、図１乃至図５を用いて本発明の実施の形態１について説明する。

［本実施形態の可変動弁装置の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１としてのＶ型内燃機関の可変動弁装置の全体構成を説明するための斜視図である。本実施形態の可変動弁装置は、Ｖ型内燃機関において吸気弁の作用角及びリフト量を可変とするための装置である。本実施形態におけるＶ型内燃機関は、その可変動弁装置により吸気弁の作用角及びリフト量を変化させることにより、スロットルバルブを用いずに吸入空気量を制御する内燃機関、つまり、所謂ノンスロットルタイプの内燃機関であるものとする。以下、Ｖ型内燃機関が備える２つのバンクを左バンク及び右バンクとして説明を進める。

図１に示すように、Ｖ型内燃機関の左バンクには、左吸気カムシャフト２Ｌと、左排気カムシャフト４Ｌが設けられている。それらのカムシャフト２Ｌ，４Ｌの端部には、それぞれ左吸気カムギヤ６Ｌ及び左排気カムギヤ８Ｌが装着されている。一方、右バンクには、右吸気カムシャフト２Ｒと右排気カムシャフト４Ｒが設けられている。それらのカムシャフト２Ｒ，４Ｒには、それぞれ右吸気カムギヤ６Ｒ及び右排気カムギヤ８Ｒが装着されている。

本実施形態におけるＶ型内燃機関は、その左バンクに左吸気モータ１０Ｌと左排気モータ２０Ｌを備えている。左吸気モータ１０Ｌのモータギヤ１２Ｌは左吸気カムギヤ６Ｌに噛み合わされ、左排気モータ２０Ｌのモータギヤ２２Ｌは左排気カムギヤ８Ｌに噛み合わされている。一方、右バンクには右吸気モータ１０Ｒと右排気モータ２０Ｒを備えている。右吸気モータ１０Ｒのモータギヤ１２Ｒは右吸気カムギヤ６Ｒに噛み合わされ、右排気モータ２０Ｒのモータギヤ２２Ｌは右排気カムギヤ８Ｒに噛み合わされている。

つまり、本実施形態におけるＶ型内燃機関では、各カムシャフト２Ｌ，４Ｌ，２Ｒ，４Ｒは、駆動装置としてのモータ１０Ｌ，２０Ｌ，１０Ｒ，２０Ｒによってクランクシャフト（図示略）の回転とは独立して回転駆動される。したがって、各カムシャフト２Ｌ，４Ｌ，２Ｒ，４Ｒの回転方向はモータ１０Ｌ，２０Ｌ，１０Ｒ，２０Ｒを制御することで任意に設定することができるようになっている。本実施形態では、左吸気カムシャフト２Ｌと右吸気カムシャフト２Ｒが逆向きに回転するように左吸気モータ１０Ｌと右吸気モータ１０Ｒの回転方向が制御される。また、左排気モータ２０Ｌは、左吸気カムシャフト２Ｌと左排気カムシャフト４Ｌの回転方向が同方向になるよう制御され、右排気モータ２０Ｒは、右吸気カムシャフト２Ｒと右排気カムシャフト４Ｒの回転方向が同方向になるよう制御される。なお、各モータ１０Ｌ，２０Ｌ，１０Ｒ，２０Ｒの回転速度は、図示しないクランクシャフトの回転速度に同期するように制御されている。

図２は、Ｖ型内燃機関の左吸気カムシャフト２Ｌの周辺、及び右吸気カムシャフト２Ｒの周辺を抽出して表した図である。図２に示すように、左右のバンクには、左吸気カムシャフト２Ｌ及び右吸気カムシャフト２Ｒのそれぞれに対応して、可変動弁機構１００と吸気バルブ１０４が設けられている。左吸気カムシャフト２Ｌ及び右吸気カムシャフト２Ｒには、左右のバンクに設けられた複数の気筒のそれぞれに対応するようにカム１２２が固定されている。可変動弁機構１００及び吸気バルブ１０４は、カム１２２と同様に、各バンクが備える個々の気筒に対応して設けられている。

可変動弁機構１００は、カム１２２の押圧力を吸気バルブ１０４に伝えるための機構であり、吸気バルブ１０４の作用角とリフト量を変化させる機能を有している。より具体的には、可変動弁機構１００は、吸気バルブ１０４の開弁特性を変更するための制御軸１３２を備えており、その制御軸１３２の回転位置が変化することにより、吸気バルブ１０４の作用角及びリフト量を変化させることができる。

Ｖ型内燃機関は、左右のバンクの構成がミラー配置の関係を満たすように構成されている。このため、可変動弁機構１００も、図２に示すように、左右のバンクに対して、ミラー配置の関係を満たすように搭載されている。更に、本実施形態においては、それらの可変動弁機構１００の制御軸１３２が、左右のバンクにおいて互いに対称な方向に制御されるように構成されている。加えて、左吸気カムシャフト２Ｌと右吸気カムシャフト２Ｒは、既述した通り、逆向きに回転するように構成されている。このため、本実施形態におけるＶ型内燃機関においては、シャフトの回転方向をも含めて、吸気バルブ１０４の駆動機構の全てについて、ミラー配置の関係、つまり、左右対称の関係が成立している。

［可変動弁機構の詳細構成］
次に、可変動弁機構１００の構成と動作を詳細に説明する。なお、可変動弁機構１００の構成は左右のバンクにおいて同一であるから、以下では、説明の便宜上、左バンクに搭載されて左吸気カムシャフト２Ｌの近傍に配置された可変動弁機構１００の構成と動作について説明するものとする。

本実施形態におけるＶ型内燃機関では、吸気バルブ１０４はロッカーアーム１１０によって支持されている。可変動弁機構１００は、カム１２２とロッカーアーム１１０との間に介在し、カム１２２の回転運動とロッカーアーム１１０の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるようになっている。なお、本実施形態におけるＶ型内燃機関は、個々の気筒に２つの吸気バルブ１０４を備えている。このため、図２では省略しているが、可変動弁機構１００は２つの吸気バルブ１０４を駆動するように構成されている。

可変動弁機構１００は、前述の制御軸１３２を含んでいる。制御軸１３２は左吸気カムシャフト２Ｌに平行に配置されている。制御軸１３２の回転角度は制御軸駆動機構としての図示しないアクチュエータ（例えばモータ等）によって任意の角度に制御することができる。制御軸１３２には制御アーム１６２が固定されている。制御アーム１６２は制御軸１３２の径方向に突出しており、その突出部に弧状のリンクアーム１６４が取り付けられている。リンクアーム１６４の後端部はピン１６６によって制御アーム１６２に回転自在に連結されている。ピン１６６の位置は制御軸１３２の中心から偏心しており、このピン１６６がリンクアーム１６４の揺動支点となる。

また、制御軸１３２には、揺動カムアーム１５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム１５０は、その先端をカム１２２の回転方向の上流側に向けて配置されている。本実施形態では、前述の左吸気モータ１０Ｌは、図中に矢印で示すように、左吸気カムシャフト２Ｌを時計周り方向に回転させている。揺動カムアーム１５０のカム１２２に対向する側には、後述する第２ローラ１７４に接触するスライド面１５６が形成されている。スライド面１５６はカム１２２側に緩やかに湾曲するとともに、揺動中心である制御軸１３２の中心から遠くなるほどカム１２２の中心から距離が大きくなるように形成されている。

揺動カムアーム１５０のスライド面１５６とは逆の側には、揺動カム面１５２（１５２ａ，１５２ｂ）が形成されている。揺動カム面１５２はプロフィールの異なる非作用面１５２ａと作用面１５２ｂから構成されている。そのうち非作用面１５２ａはカム基礎円の周面であり、制御軸１３２の中心からの距離を一定に形成されている。他方の面である作用面１５２ｂは揺動カムアーム１５０の先端側に設けられ、非作用面１５２ａに滑らかに連続するように接続されるとともに、揺動カムアーム１５０の先端に向けて制御軸１３２の中心からの距離（すなわち、カム高さ）が次第に大きくなるよう形成されている。本明細書では、非作用面１５２ａと作用面１５２ｂの双方を区別しないときには、単に揺動カム面１５２と表記する。

揺動カムアーム１５０のスライド面１５６とカム１２２の表面との間には、第１ローラ１７２と第２ローラ１７４が配置されている。第１ローラ１７２と第２ローラ１７４は、ともに前述のリンクアーム１６４の先端部に固定された連結軸１７６によって回転自在に支持されている。リンクアーム１６４はピン１６６を支点として揺動できるので、これらローラ１７２，１７４もピン１６６から一定距離を保ちながらスライド面１５６及びカム１２２の表面に沿って揺動することができる。カム１２２と揺動カムアーム１５０とは左吸気カムシャフト２Ｌの軸方向に位置がずれており、第１ローラ１７２はカム１２２に接触し、第２ローラ１７４はスライド面１５６に接触している。

また、揺動カムアーム１５０には、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。ロストモーションスプリングは圧縮バネ（或いはトーションスプリングでもよい）であり、ロストモーションスプリングからの付勢力は、スライド面１５６を第２ローラ１７４に押し当てる付勢力として作用し、さらに、第２ローラ１７４と同軸一体の第１ローラ１７２をカム１２２に押し当てる付勢力として作用する。これにより、第１ローラ１７２及び第２ローラ１７４は、スライド面１５６とカム１２２とに両側から挟みこまれて位置決めされている。

揺動カムアーム１５０の下方には、前述のロッカーアーム１１０が配置されている。ロッカーアーム１１０には、揺動カム面１５２に対向するようにロッカーローラ１１２が配置されている。ロッカーローラ１１２はロッカーアーム１１０の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム１１０の一端には吸気バルブ１０４を支持するバルブシャフト１０２が取り付けられ、ロッカーアーム１１０の他端は油圧ラッシャアジャスタ１０６によって回動自在に支持されている。バルブシャフト１０２は図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム１１０を押し上げる方向に付勢されており、この付勢力と油圧ラッシャアジャスタ１０６によってロッカーローラ１１２は揺動カムアーム１５０の揺動カム面１５２に押し当てられている。

［可変動弁機構の動作］
（１）可変動弁装置のリフト動作
図３を参照して可変動弁機構１００によるリフト動作について説明する。図３中、（Ａ）はリフト動作の過程で吸気バルブ１０４が閉弁しているときの可変動弁装置の状態を、また、（Ｂ）はリフト動作の過程で吸気バルブ１０４が最大に開弁しているときの可変動弁装置の状態を、それぞれ表している。

可変動弁機構１００では、カム１２２の回転運動は、先ず、カム１２２に接触する第１ローラ１７２に入力される。第１ローラ１７２は同軸一体に設けられた第２ローラ１７４とともにピン１６６を中心に揺動し、その運動は第２ローラ１７４を支持している揺動カムアーム１５０のスライド面１５６に入力される。スライド面１５６はロストモーションスプリングの付勢力によって常に第２ローラ１７４に押し当てられているので、揺動カムアーム１５０は第２ローラ１７４を介して伝達されるカム１２２の回転に応じて制御軸１３２を中心にして揺動する。

具体的には、図３の（Ａ）に示す状態から左吸気カムシャフト２Ｌが回転すると、図３の（Ｂ）に示すように、第１ローラ１７２のカム１２２上での接触位置は、カム１２２の頂部へと近づいていく。相対的に第１ローラ１７２はカム１２２によって押し下げられ、揺動カムアーム１５０はそのスライド面１５６を第１ローラ１７２と一体の第２ローラ１７４によって押し下げられる。これにより、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心にして図中、時計回り方向に回動する。

揺動カムアーム１５０の回動によりロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置が非作用面１５２ａから作用面１５２ｂに切り換わると、ロッカーアーム１１０は作用面１５２ｂの制御軸１３２の中心からの距離に応じて押し下げられ、油圧ラッシャアジャスタ１０６による支持点を中心に時計回り方向へ揺動する。これにより、バルブ１０４はロッカーアーム１１０によって押し下げられ、開弁する。そして、図３の（Ｂ）に示すように、第１ローラ１７２のカム１２２上での接触位置がカム１２２の頂部に達したとき、揺動カムアーム１５０の回動量は最大になり、吸気バルブ１０４のリフト量も最大になる。

左吸気カムシャフト２Ｌがさらに回転し、第１ローラ１７２のカム面１２４上での接触位置がカム１２２の頂部を過ぎると、今度はロストモーションスプリングとバルブスプリングによる付勢力によって、揺動カムアーム１５０は制御軸１３２を中心にして図中、反時計回り方向に回動する。揺動カムアーム１５０が反時計回り方向に回動することで、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置は非作用面１５２ａ側へ移動する。これにより、吸気バルブ１０４のリフト量は減少していき、やがて、図３の（Ａ）に示すように、ロッカーローラ１１２の揺動カム面１５２上での接触位置が作用面１５２ｂから非作用面１５２ａに切り換わったところで、吸気バルブ１０４のリフト量はゼロとなる。つまり、吸気バルブ１０４は閉弁する。

（２）可変動弁機構のリフト量変更動作
次に、図４を参照して可変動弁機構１００のリフト量変更動作について説明する。図４中、（Ａ）は可変動弁装置１００が吸気バルブ１０４（図中では省略）に対して大きなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構１００の状態を、また、（Ｂ）は可変動弁機構１００が吸気バルブ１０４に対して小さなリフトを与えるように動作する場合の最大リフト時の可変動弁機構１００の状態を、それぞれ表している。

図４の（Ａ）に示すリフト量から図４の（Ｂ）に示すリフト量にリフト量を変更する場合、図４の（Ａ）に示す状態において制御軸１３２を左吸気カムシャフト２Ｌの回転方向と逆方向（図中、反時計回り方向）に回転駆動し、図４の（Ｂ）に示す回転角度に制御アーム１６２を回転させる。制御アーム１６０の回転に伴い、第２ローラ１７４はスライド面１５６に沿って制御軸１３２から遠ざかる方向に移動し、同時に、第１ローラ１７２はカム１２２に沿ってその回転方向の上流側に移動する。

第２ローラ１７４が制御軸１３２から遠ざかる方向に移動することで、揺動カムアーム１５０の揺動中心から第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２までの距離が長くなり、揺動カムアーム１５０の揺動角幅は減少する。揺動カムアーム１５０の揺動角幅は揺動中心から振動の入力点である接触位置Ｐ２までの距離に反比例するからである。揺動カムアーム１５０の揺動角幅が減少する結果、ロッカーローラ１１２が到達できる最終接触位置Ｐ３は作用面１５２ｂ上を非作用面１５２ａ側に移動することになり、吸気バルブ１０４のリフト量は減少する。また、ロッカーローラ１１２が作用面１５２ｂ上に位置している期間（クランク角）が、吸気バルブ１０４の作用角となるが、最終接触位置Ｐ３が非作用面１５２ａ側に移動することで、吸気バルブ１０４の作用角も減少する。

逆に、図４の（Ｂ）に示すリフト量から図４の（Ａ）に示すリフト量にリフト量を変更する場合は、図４の（Ｂ）に示す状態において制御軸１３２を左吸気カムシャフト２Ｌの回転方向と同方向（図中、時計回り方向）に回転駆動し、図４の（Ａ）に示す回転角度に制御アーム１６２を回転させる。これにより、第２ローラ１７４が制御軸１３２に近づく方向に移動し、揺動カムアーム１５０の揺動中心から第２ローラ１７４のスライド面１５６上での接触位置Ｐ２までの距離が短くなり、揺動カムアーム１５０の揺動角幅は増大する。揺動カムアーム１５０の揺動角幅が増大する結果、ロッカーローラ１１２が到達できる最終接触位置Ｐ３は作用面１５２ｂの先端側に移動することになり、吸気バルブ１０４のリフト量及び作用角は増大する。

［可変動弁機構の位相連成］
以上説明した通り、可変動弁機構１００は、左吸気カムシャフト２Ｌの回転方向と逆方向に制御軸１３２を回転させることにより、吸気バルブ１０４のリフト量及び作用角を小さくし、また、左吸気カムシャフト２Ｌの回転方向と同方向に制御軸１３２を回転させることにより、吸気バルブ１０４のリフト量及び作用角を大きくすることができる。このため、本実施形態におけるＶ型内燃機関は、制御軸１３２の回転位置を制御して吸気バルブ１０４に所望のリフト量及び作用角を与えることにより吸入空気量を精度良く制御することができる。

ところで、左吸気カムシャフト２Ｌの回転方向と逆方向に制御軸１３２を回転させるとき、第１ローラ１７２はカム１２２上を左吸気カムシャフト２Ｌの回転方向の上流側に移動する。つまり、左吸気カムシャフト２Ｌが同一回転角度にあるときの第１ローラ１７２のカム１２２上での接触位置Ｐ１が、カム１２２の進角側に移動する。これにより、左吸気カムシャフト２Ｌの位相に対する揺動カムアーム１５０の揺動タイミングは進角される。その結果、可変動弁機構１００は、制御軸１３２が小リフト・小作用角方向に制御されるほど、開弁位相を進角させるという特性を示す。

図５は上記の特性の結果として生ずる位相連成の様子を説明するための図である。つまり、以上説明した左バンクの可変動弁機構１００によれば、図５に示すように、吸気バルブ１０４の作用角及びリフト量が小さくなるほど、その開弁位相を進角側に変化させ、また、吸気バルブ１０４の作用角及びリフト量が大きくなるほど、その開弁位相を遅角側に変化させるという位相連成を生じさせる。この場合、作用角及びリフト量を変えることにより、吸気バルブ１０４の開弁時期を殆ど変えることなく、その閉弁時期を大きく変化させることが可能となる。

ノンスロットルタイプの内燃機関においては、吸気弁の開弁時期に比して、その閉弁時期の方が筒内吸入空気量に対して高い感度を示す。このため、吸入空気量の制御精度を高めるためには、作用角の変化が吸気弁の閉弁時期に大きく反映されることが望ましい。この点、左バンクの可変動弁機構１００は、図５に示すような位相連成を示すことから、その要求を満たしている。このため、左バンクの可変動弁機構１００によれば、高精度な吸入空気量制御を実現することができる。

［左右バンクにおける可変動弁機構のミラー配置］
本実施形態におけるＶ型内燃機関において、左右のバンクのそれぞれには、ミラー配置の関係が成立するように可変動弁機構１００が搭載されている。また、可変動弁機構１００がミラー配置されていることに合わせて、左右のバンクの制御軸１３２が互いに対称な方向に、つまり、逆向きに回転制御されることとされている。制御軸１３２がこのように制御されると、左右のバンクにおいて揺動カムアーム１５０が同様に揺動することとなり、吸気バルブ１０４の作用角およびリフト量を同様に増減させることができる。

さらに、本実施形態におけるＶ型内燃機関においては、左右のバンクに配置された吸気カムシャフト２Ｌ，２Ｒがそれぞれモータ１０Ｌ，１０Ｒによって互い逆向きに回転するように駆動されている。このため、可変動弁機構１００のミラー配置に関わらず、左右の吸気カムシャフト２Ｌ，２Ｒは何れも制御軸１３２から見て下から上へ向けて回転している。その結果、何れのバンクにおいても、制御軸１３２が小リフト・小作用角方向に制御されるほど、カムシャフト２Ｌ，２Ｒの位相に対する揺動カムアーム１５０の揺動タイミングは進角されることになる。つまり、本実施形態の可変動弁装置によれば、左右何れの可変動弁機構１００にも、図５に示すような位相連成を生じさせることができる。

実施の形態２．
次に、図６及び図７を参照して本発明の実施の形態２について説明する。図６は、本発明の実施の形態２としてのＶ型内燃機関の可変動弁機構の全体構成を説明するための斜視図である。図７は、右吸気カムシャフトの端部の周辺を抽出して表した図である。図６及び図７において、図１に示す構成要素と同一の要素については同一の符号を付して、その説明を省略または簡略する。

本実施形態におけるＶ型内燃機関は、その左バンクにおいて左吸気カムシャフト２Ｌ及び左排気カムシャフト（図６中には現れていない）の各端部にバルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）５２，５６を備えている。また、右バンクには右排気カムシャフト４Ｒの端部にバルブタイミング可変機構５４を備えている。各バルブタイミング可変機構５２，５４，５６は、カムシャフトとともに一体回転する入力ギヤを備えており、入力ギヤに対するカムシャフトの位相角を任意に変化させることができるようになっている。

また、Ｖ型内燃機関の右バンクには右吸気モータ１０が配置されている。右吸気カムシャフト２Ｒの端部にはカムギヤ６が装着され、右吸気モータ１０のモータギヤ１２に噛み合わされている。右吸気カムシャフト２Ｒには、図７に示すように、軸方向に並んで設けられた２段のギヤ歯を備えるカムスプロケット４０が回転自在に支持されている。

Ｖ型内燃機関はクランクシャフト３０を備えている。クランクシャフト３０にはクランクギヤ３８が固定されている。クランクギヤ３８にはタイミングチェーン３２が掛けられている。このタイミングチェーン３２には、左吸気バルブタイミング可変機構５２の入力ギヤと、カムスプロケット４０の一方のギヤ歯とに掛けられている。このため、左吸気カムシャフト２Ｌは、タイミングチェーン３２によってクランクシャフト３０と同じ向きに回転するように駆動される。一方、カムスプロケット４０は右吸気カムシャフト２Ｒに対して回転自在であるので、クランクシャフト３０の回転は右吸気カムシャフト２Ｒには伝達されない。右吸気カムシャフト２Ｒは、駆動装置としての右吸気モータ１０によってクランクシャフト３０の回転とは独立して回転駆動される。

左吸気バルブタイミング可変機構５２の入力ギヤは、軸方向に並んで設けられた２段のギヤ歯を備えている。タイミングチェーン３２はそれらのギヤ歯の一方に掛けられており、他方のギヤ歯には、カム間チェーン３４が掛けられている。カム間チェーン３４は、また、左排気バルブタイミング可変機構５６の入力ギヤにも掛けられている。その結果、左バンクにおいては、左吸気カムシャフト２Ｌと左排気カムシャフトとが同方向に回転する。

Ｖ型内燃機関の右バンクにおいては、カムスプロケット４０の他方のギヤ歯と、右排気バルブタイミング可変機構５４の入力ギヤとにカム間チェーン３６が掛けられている。その結果、タイミングチェーン３２の回転はカム間チェーン３６を介して右排気カムシャフト４Ｒに伝達され、右排気カムシャフト４Ｒはクランクシャフト３０と同方向に回転する。

つまり、本実施形態におけるＶ型内燃機関においては、左吸気カムシャフト２Ｌ、左排気カムシャフト及び右排気カムシャフト４Ｒが、クランクシャフト３０からトルクの入力を受け、クランクシャフト３０と同じ方向に回転する。これに対し、右吸気カムシャフト２Ｒは右吸気モータ１０によってクランクシャフト３０の回転とは独立して回転駆動される。本実施形態では、左吸気カムシャフト２Ｌと右吸気カムシャフト２Ｒが逆向きに回転するように右吸気モータ１０の回転方向が制御されている。また、右吸気モータ１０の回転速度は、クランクシャフト３０の回転速度に同期するように制御されている。

本実施形態においても、左右のバンクには、可変動弁機構１００がミラー配置の関係を満たすように搭載される。このような状況下で左右の吸気カムシャフト２Ｌ，２Ｒが逆向きに回転すると、左右のバンクの双方で、図５に示す位相連成を生じさせることができる。このため、本実施形態の可変動弁装置によっても、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の可変動弁装置によれば、既存のチェーンレイアウトを変更することなく、そのまま流用することができるという利点もある。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上述の実施の形態１では、左右吸気カムシャフト２Ｌ，２Ｒと左右排気カムシャフト４Ｌ，４Ｒのそれぞれをモータ１０Ｌ，１０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒで駆動することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、左右バンクに１つずつモータを備え、左吸気カムシャフト２Ｌと左排気カムシャフト４Ｌは左バンクのモータで駆動し、右吸気カムシャフト２Ｒと右排気カムシャフト４Ｒは右バンクのモータで駆動することとしてもよい。この場合、望ましくは、左吸気カムシャフト２Ｌと左排気カムシャフト４Ｌの何れか一方にバルブタイミング可変機構を備えるようにする。また、右吸気カムシャフト２Ｒと右排気カムシャフト４Ｒの何れか一方にもバルブタイミング可変機構を備えるようにする。

また、上述の実施の形態２では、右排気カムシャフト４Ｒをタイミングチェーン３２によって駆動しているが、右排気カムシャフト４Ｒも右吸気カムシャフト２Ｒと同様、モータによって駆動することとしてもよい。その場合、右排気カムシャフト４Ｒを駆動するモータと右吸気カムシャフト２Ｒを駆動するモータとは同一モータでもよく、別モータでもよい。

また、上述した実施の形態１においては、左吸気カムシャフト２Ｌと左排気カムシャフト４Ｌとを同方向に回転させ、右吸気カムシャフト２Ｒと右排気カムシャフト４Ｒとを同方向に回転させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明においては、左右の吸気カムシャフト２Ｌ，２Ｒが逆向きに回転していれば良く、左右の排気カムシャフト４Ｌ，４Ｒは、如何なる方向に回転していてもよい。

また、上述した各実施の形態においては、可変動弁機構１００を、吸気バルブの駆動機構としてミラー配置し、そのミラー配置に対処するために左右の吸気カムシャフト２Ｌ，２Ｒを逆向きに回転させることとしているが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。すなわち、可変動弁機構１００を排気バルブの駆動機構としてミラー配置し、そのミラー配置に合わせて、左右の排気カムシャフト４Ｌ，４Ｒを逆向きに回転させることとしてもよい。

本発明の実施の形態１としての可変動弁装置の全体構成を説明するための斜視図である。 図１に示す可変動弁装置において左吸気カムシャフトの周辺、および右吸気カムシャフトの周辺を抽出して表した図である。 図１に示す可変動弁装置のリフト動作を示す図であり、（Ａ）はバルブの閉弁時、（Ｂ）はバルブの開弁時を示している。 図１に示す可変動弁装置のリフト量の変更動作を示す図であり、（Ａ）は大リフト時、（Ｂ）は小リフト時を示している。 可変動弁機構において発生する位相連成の様子を説明するための図である。 本発明の実施の形態２としての可変動弁装置の全体構成を説明するための斜視図である。 図６に示す可変動弁装置において右吸気カムシャフトの駆動系を抽出して表した図である。

符号の説明

２Ｌ 左吸気カムシャフト
４Ｌ 左排気カムシャフト
２Ｒ 右吸気カムシャフト
４Ｒ 右排気カムシャフト
６，６Ｌ，６Ｒ，８Ｒ，８Ｌ カムギヤ
１０Ｌ 左吸気モータ
２０Ｌ 左排気モータ
１０，１０Ｒ 右吸気モータ
１２，１２Ｌ，１２Ｒ，２２Ｌ，２２Ｒ モータギヤ
２０Ｒ 右排気モータ
３０ クランクシャフト
３２ タイミングチェーン
３４，３６ カム間チェーン
３８ クランクギヤ
４０ カムスプロケット
５２，５４，５６ バルブタイミング可変機構
１００ 可変動弁機構
１３２ 制御軸
１２２ カム

Claims (2)

1. Ｖ型内燃機関の可変動弁装置であって、
   第１及び第２のバンクのそれぞれにおいて、同種の弁体を駆動するために配置された第１及び第２のカムシャフトと、
   前記第１及び第２のバンクのそれぞれに、互いにミラー配置の関係を満たすように配置され、前記第１又は第２のカムシャフトの回転に伴う押圧力をそれぞれのバンクの前記弁体に伝達する第１及び第２の可変動弁機構と、
   前記第１のカムシャフトを所定方向に回転させる第１のカムシャフト駆動機構と、
   前記第２のカムシャフトを前記第１のカムシャフトとは逆向きに回転させる第２のカムシャフト駆動機構とを備え、
   前記第１及び第２の可変動弁機構のそれぞれは、
   制御軸の回転角に応じて前記弁体の作用角と開弁位相とを連動して変化させる機構と、
   前記制御軸の回転角を制御する制御軸駆動機構とを含み、
   前記第１の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構と、前記第２の可変動弁装置に含まれる制御軸駆動機構は、それぞれ対応する制御軸を対称に制御するように構成され、
   前記第１及び第２のカムシャフト駆動機構のうち少なくとも一方は、クランクシャフトの回転とは独立してカムシャフトを回転駆動する駆動装置を含むことを特徴とするＶ型内燃機関の可変動弁装置。
2. 前記第１及び第２のカムシャフト駆動機構のそれぞれは、前記制御軸が前記弁体の作用角を小作用角側に変化させる方向に回転するとき、当該弁体の開弁位相が進角側に変化するように、前記第１又は第２のカムシャフトを回転させることを特徴とする請求項１記載のＶ型内燃機関の可変動弁装置。
   

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