JP2006329181A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の気筒の弁体を駆動するカムを単一のカムシャフトに設け、カムシャフトを揺動駆動して弁体を作動させる場合において、カムシャフトの駆動負荷を最小限に抑える。
【解決手段】各気筒が備える弁体３２をモータにより開閉駆動する内燃機関の動弁装置３６であって、モータ５０Ｄにより回転駆動され、複数の気筒の弁体３２を駆動するためのカム６４を有するカムシャフト６０と、カムシャフト６０を一方向に連続回転させることで弁体３２を駆動する正転駆動モードと、カムシャフト６０を揺動することで弁体３２を駆動する揺動駆動モードとの間でモードを切り換えてモータ５０Ｄを駆動する制御手段と、モードを切り換えた際に、カムシャフト６０に設けられた各気筒に対応したカム６４の相対的な角度位置を可変する可変手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関の動弁装置に関する。

従来、例えば特開２００４−１８３６１０号公報に記載されているように、個々の気筒に設けられた吸気弁、排気弁を電動モータにより駆動する技術が知られている。
また、特開２００５−１７１９３７号公報には、弁体のリフト中にカムシャフトの回転方向を切り換える揺動駆動モードでモータを動作させる方法が記載されている。

特開２００４−１８３６１０号公報 特開２００５−１７１９３７号公報 特願２００４−１６５７０４号 特開２００５−１７１９３７号公報 特開２００４−１４３９９０号公報

しかしながら、上記従来の技術において、複数の気筒の吸気弁または排気弁を１つのモータで駆動しようとした場合、１つのカムシャフトに複数の気筒のカムを設ける必要がある。この場合、異なる気筒を駆動するために設けられたカムの角度位置が相互に近接していると、揺動駆動モードで弁体を駆動する際に、カムを切り換える際のカムシャフトの回転角が大きくなるという問題が発生する。

以下、図２８に基づいてこの問題を詳細に説明する。図２８は、１つのカムシャフト１０４に異なる気筒に対応した２つのカム１００及びカム１０２を設けた例を示す模式図である。カム１００は、カムシャフト１０４と同軸の円弧状のベース円１００ｂの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ１００ａを形成することで形成されている。同様に、カム１０２は、カムシャフト１０４と同軸の円弧状のベース円１０２ｂの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ１０２ａを形成することで形成されている。カム１００，１０２のそれぞれにおいて、ベース円１００ｂ，１０２ｂの面以外のカム面（ノーズ１００ａ，１０２ａを含む）はカム揚程部とされている。

ベース円１００ｂ，１０２ｂと弁体側の当接部材（ロッカーアームのローラ、直打式の場合は弁体の端部に設けられたリフターなど）とが対向している場合は、バルブスプリング反力によりポートのバルブシートに弁体が密着して弁が閉じられる。一方、カム揚程部が弁体側の当接部材と当接している場合は、カム揚程部により弁体が押し下げられ、弁体がバルブスプリングに抗して開かれる。

気筒毎に吸気行程のタイミングは異なるため、図２８に示すように、カム１００とカム１０２は異なる角度位置に配置される。図２８の例では、カム１００とカム１０２は、それらのノーズ１００ａとノーズ１０２ａとの角度位置が１２０°だけ離間した位置に配置されている。カム１００とカム１０２の角度位置は、カムシャフト１０４が一方向に回転駆動される通常の正転駆動モードのバルブタイミングに基づいて設定されている。

図２８（Ａ）は、カム１００により弁体を揺動駆動する場合に、ノーズ１００ａの位置からノーズ１０２ａに近接する側のカム揚程部を用いて弁体を開閉した場合を示している。この場合、カム１００のカム揚程部の角度範囲と、カム１０２のカム揚程部の角度範囲とが一部重なり合うため、カム１００により一方の気筒の弁体が駆動されるとともに、カム１０２により他方の気筒の弁体が駆動されてしまい、各気筒の弁体の位相（リフトタイミング）、作用角を独立して制御できなくなるという問題が生じる。

このため、図２８（Ｂ）に示すように、カム１００により弁体を揺動駆動する場合は、ノーズ１００ａに対してノーズ１０２ａ側の反対に位置するカム揚程部、ベース円１００ｂを用いて弁体を開閉する必要がある。同様に、カム１０２により弁体を揺動駆動する場合は、図２８（Ｃ）に示すように、ノーズ１０２ａに対してノーズ１００ａ側の反対に位置するカム揚程部、ベース円１０２ｂを用いて弁体を開閉する必要がある。

しかしながら、揺動駆動モードでは、図２８（Ｂ）に示す状態でカム１００により一方の気筒の弁体を駆動した後、図２８（Ｂ）中の矢印方向にカムシャフト１０４を回転して、図２８（Ｃ）に示す状態にカム１０２の位置を設定する必要があり、カムシャフト１０４の回転量が大きくなるという問題がある。カムシャフト１０４の回転量を抑えるために図２８（Ｂ）中の矢印と反対方向にカムシャフト１０４とを回転させた場合は、カム１００とカム１０２のカム揺程部が相互に重なっているため、双方の気筒の弁体が駆動されてしまい、所望のバルブリフトを行うことができなくなるためである。

このように、揺動駆動モードにおいて、駆動する弁体を切り換える際には、ノーズ１００ａとノーズ１０２ａとの間の最短距離方向でカムシャフト１０４を回転させることができず、カムシャフト１０４をその反対方向に大きく回転させる必要が生じる。そして、この回転量は、カム１００とカム１０２の角度位置が近接しているほど増加する。

図２８（Ｂ）に示す状態から図２８（Ｃ）に示す状態への切り換えは、吸気行程のタイミングに合わせて瞬時に行う必要がある。従って、切り換えの際のカムシャフトの回転角が大きくなると、カムシャフトの回転速度をより高める必要が生じる。これにより、モータの消費電力が増大するという問題が発生し、また、モータの消費電力が増大すると、モータからの発熱により出力が低下するなどの問題が発生する。

また、１つのカムシャフトに複数の気筒のカムを設ける場合、内燃機関が多気筒になるほどカムの相対的な角度位置は近接する。このため、揺動駆動する弁体を切り換える際のカムシャフトの回転角はより大きくなり、モータの消費電力が更に増大するという問題が発生する。

また、近時においては、車両減速時に燃費を向上する等のため、燃料噴射を停止する運転（フューエルカット）が行われている。また、運転状態に応じて、内燃機関が備える複数の気筒のうち、一部の気筒のみで燃焼を行う運転（限筒運転）等も行われている。複数の気筒の弁体をモータで駆動する構造において、全気筒又は一部気筒の運転を休止する制御を行う場合、カムシャフトには複数の気筒の弁体を駆動するカムが設けられているため、任意の気筒の弁体を任意の位置で停止することが困難となる。このため、全気筒停止運転又は減筒運転の自由度、更にはフューエルカット中の触媒劣化抑制防止のためのバルブ閉じ制御等の自由度が制限されるという問題が生じていた。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、複数の気筒の弁体を駆動するカムを単一のカムシャフトに設けた構成において、各気筒の弁体の制御の自由度を高めることで、最適な制御を行うことを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、各気筒が備える弁体をモータにより開閉駆動する内燃機関の動弁装置であって、前記モータにより回転駆動され、複数の気筒の前記弁体を駆動するためのカムを有するカムシャフトと、前記カムシャフトに設けられた前記カムの相対的な角度位置を可変するカム角度可変手段と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記カムシャフトを一方向に連続回転させることで前記弁体を駆動する正転駆動モードと、前記カムシャフトを揺動することで前記弁体を駆動する揺動駆動モードとの間でモードを切り換えて前記モータを駆動する制御手段を更に備え、前記カム角度可変手段は、前記モードを切り換えた際に、前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記カムシャフトは、２つの気筒の前記弁体を駆動するための前記カムを有し、一方の気筒に対応する前記カムが設けられた第１のカムシャフトと、他方の気筒に対応する前記カムが設けられた第２のカムシャフトとの結合により構成され、前記カム角度可変手段は、前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を可変することで、前記第１のカムシャフトに設けられた前記カムと前記第２のカムシャフトに設けられた前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトとの結合部に設けられ、前記正転駆動モードと前記揺動駆動モードのそれぞれにおいて、前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定する角度固定手段を更に備えたことを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記角度固定手段は、前記第１及び第２のカムシャフトの一方に設けられたロックピンと、前記第１及び第２のカムシャフトの他方に設けられ、前記ロックピンが係合する第１及び第２の係合穴と、を含み、前記正転駆動モードでは、前記第１の係合穴に前記ロックピンが係合することで前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定し、前記揺動駆動モードでは、前記第２の係合穴に前記ロックピンが係合することで前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定することを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、前記第１又は第２の係合穴にオイルを供給することで前記第１又は第２の係合穴と前記ロックピンとの係合を解除するロックピン解除手段を備え、前記ロックピン解除手段は、前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトとの相対的な角度位置に応じて前記第１及び第２の係合穴の一方のみと連通するオイル通路を含み、前記正転駆動モードでは、前記第１の係合穴のみに前記オイル通路が連通しており、前記揺動駆動モードに切り換える際には前記オイル通路にオイルを供給することで前記第１の係合穴と前記ロックピンとの係合を解除し、前記揺動駆動モードでは、前記第２の係合穴のみに前記オイル通路が連通しており、前記正転駆動モードに切り換える際には前記オイル通路にオイルを供給することで前記第２の係合穴と前記ロックピンとの係合を解除することを特徴とする。

第７の発明は、第２〜第６の発明のいずれかにおいて、前記弁体は吸気弁であり、前記正転駆動モードから前記揺動駆動モードへ前記モードを切り換えた際に、前記弁体の開弁タイミングが遅角方向に可変されることを特徴とする。

第８の発明は、第２〜第６の発明のいずれかにおいて、前記弁体は排気弁であり、前記正転駆動モードから前記揺動駆動モードへ前記モードを切り換えた際に、前記弁体の開弁タイミングが進角方向に可変されることを特徴とする。

第９の発明は、第２〜第８の発明のいずれかにおいて、前記弁体と前記カムとの間のクリアランスを調整する油圧ラッシュアジャスタを備えたことを特徴とする。

第１０の発明は、第９の発明において、前記カムの作用力を前記弁体に伝達するロッカーアームを備えたことを特徴とする。

第１１の発明は、第２〜第１０の発明のいずれかにおいて、前記モータが前記カムシャフトの長手方向の端部に配置されたことを特徴とする。

第１２の発明は、第２〜第１０の発明のいずれかにおいて、前記モータが前記カムシャフトの上部に配置されたことを特徴とする。

第１３の発明は、第１の発明において、前記内燃機関は車両減速時に燃料カット運転を行うものであり、前記カム角度可変手段は、前記燃料カット運転の際に、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする。

第１４の発明は、第１３の発明において、前記カムシャフトは、吸気弁を駆動するための吸気弁用カムシャフトと排気弁を駆動するための排気弁用カムシャフトを含み、前記カム角度可変手段は、前記燃料カット運転の際に、前記吸気弁用カムシャフト及び前記排気弁用カムシャフトの少なくとも一方において、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする。

第１５の発明は、第１４の発明において、前記カム角度可変手段は、前記燃料カット運転の際に、前記吸気弁用カムシャフト及び前記排気弁用カムシャフトの一方において、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変するとともに、前記吸気弁用カムシャフト及び前記排気弁用カムシャフトの他方において、一部の気筒の前記弁体のみが開く位置に前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする。

第１６の発明は、第１５の発明において、前記カム角度可変手段は、前記燃料カット運転の際に、前記排気弁用カムシャフトにおいて、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変するとともに、前記吸気弁用カムシャフトにおいて、一部の気筒の前記弁体のみが開く位置に前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする。

第１７の発明は、第１５又は第１６の発明において、前記一部の気筒は、ピストンが反対方向に動く２つの気筒であることを特徴とする。

第１８の発明は、第１５又は第１６の発明において、前記一部の気筒は、クランク角の位相が１８０°ずれた２つの気筒であることを特徴とする。

第１９の発明は、第１７又は第１８の発明において、前記カム角度可変手段は、前記２つの気筒において、前記弁体の開き量が同一となるように前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする。

第２０の発明は、第１５〜第１９の発明のいずれかにおいて、前記カム角度可変手段は、前記内燃機関が搭載された車両の車速の要求レベルに応じて、前記弁体の開き量を変化させることを特徴とする。

第１の発明によれば、カムシャフトに設けられた各気筒に対応したカムの相対的な角度位置を可変することが可能となるため、弁体の駆動の自由度を高めることができる。従って、全ての気筒の弁体を閉じる制御、一部の気筒の弁体のみを開く制御等が可能となる。従って、弁体の開閉状態を最適に制御することができる。

第２の発明によれば、正転駆動モードと揺動駆動モードとの間でモードを切り換えた際に、各気筒に対応したカムの相対的な角度位置を可変するようにしたため、揺動駆動モード時に各気筒のカムの相対的な角度位置を離間させることができる。これにより、揺動駆動モード時において、駆動する弁体を切り換える際のカムシャフトの回転角を最小限に抑えることが可能となる。

第３の発明によれば、カムシャフトは２つの気筒の弁体を駆動するためのカムを有しており、一方の気筒に対応するカムが設けられた第１のカムシャフトと、他方の気筒に対応するカムが設けられた第２のカムシャフトとの結合によりカムシャフトを構成したため、第１のカムシャフトと第２のカムシャフトの相対的な角度位置を可変することで、２つの気筒に対応したカムの相対的な角度位置を可変することができる。

第４の発明によれば、正転駆動モードと揺動駆動モードのそれぞれにおいて、第１のカムシャフトと第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定することができるため、２つの気筒に対応したカムの相対的な角度位置を固定した状態で正転駆動モード又は揺動駆動モードによりモータを駆動することができる。

第５の発明によれば、ロックピンと第１の係合穴又は第２の係合穴とを係合させることで、第１のカムシャフトと第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定することが可能となる。また、正転駆動モードでは第１の係合穴にロックピンが係合し、揺動駆動モードでは第２の係合穴にロックピンが係合することで、それぞれのモードにおいて第１及び第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定した状態でカムシャフトを駆動することができる。

第６の発明によれば、ロックピンが第１の係合穴と係合している正転駆動モードでは第１の係合穴のみにオイル通路が連通し、ロックピンが第２の係合穴と係合している揺動駆動モードでは第２の係合穴のみにオイル通路が連通するため、ロックピンを解除する際にはロックピンが係合している係合穴のみにオイルを供給することができる。従って、ロックピンが係合していない係合穴からオイルが流出してしまうことを回避でき、ロックピンを外す際の油圧低下を確実に抑止することができる。

第７の発明によれば、正転駆動モードから揺動駆動モードへモードを切り換えた際に、吸気弁の開弁タイミングが遅角方向に可変されるため、吸気弁の開弁タイミングをピストンの上死点位置から離間させることができる。従って、吸気弁とピストンが衝突してしまうことを確実に抑えることが可能となる。

第８の発明によれば、正転駆動モードから揺動駆動モードへモードを切り換えた際に、排気弁の開弁タイミングが進角方向に可変されるため、排気弁の開弁タイミングをピストンの上死点位置から離間させることができる。従って、排気弁とピストンが衝突してしまうことを確実に抑えることが可能となる。

第９の発明によれば、弁体とカムとの間のクリアランスを調整する油圧ラッシュアジャスタを備えるため、弁体とカムとの間のクリアランスを最小限に抑えることが可能となる。これにより、カムが弁体をリフトする際の助走区間が不要となり、弁体をリフトする際のカムの位相角を低減することができる。従って、揺動駆動時のモータ速度を抑えることができ、モータの消費電力を最小限に抑えることが可能となる。

第１０の発明によれば、カムの作用力を弁体に伝達するロッカーアームを備えるため、油圧ラッシュアジャスタを設けた場合に、弁体を作動する際の慣性を低減することができる。従って、モータの駆動負荷を低減することが可能となる。

第１１の発明によれば、モータをカムシャフトの長手方向の端部に配置したため、動弁装置の高さ方向のスペースを低減することができ、内燃機関の高さを抑えることが可能となる。従って、特にＦＦ駆動の車両の場合は内燃機関を傾けた状態で車両への搭載が行われるため、内燃機関の高さを抑えることで、エンジンルームへの搭載性を高めることが可能となる。

第１２の発明によれば、モータをカムシャフトの上部に配置したため、動弁装置のカムシャフト長手方向のスペースを低減することができ、内燃機関の全長を抑えることが可能となる。従って、特にＦＲ駆動の車両の場合は内燃機関が縦置きに搭載されるため、全長を抑えることで、エンジンルームへの搭載性を高めることが可能となり、内燃機関をより車両中央側に配置することで車両の操縦安定性を高めることが可能となる。

第１３の発明によれば、燃料カット運転の際に、全ての気筒の弁体が閉じる位置にカムの相対的な角度位置を可変するため、排気通路への空気の流れを遮断することができる。従って、触媒への酸素流出を抑えることができ、触媒劣化を抑止することが可能となる。

第１４の発明によれば、吸気弁用カムシャフト及び排気弁用のカムシャフトの少なくとも一方において、全ての気筒の弁体を閉じることができるため、排気通路への空気の流れを遮断することができる。

第１５の発明によれば、吸気弁用カムシャフト及び排気弁用カムシャフトの少なくとも一方において、全ての気筒の弁体を閉じるとともに、他方のカムシャフトにおいて、一部の気筒の弁体のみが開く位置にカムの相対的な角度位置を可変するため、当該一部の気筒においてシリンダーの内外へガスを出し入れすることが可能となる。これにより、ポンピング仕事を生じさせることができ、エンジンブレーキを生じさせることが可能となる。

第１６の発明によれば、排気弁用カムシャフトにおいて全ての気筒の弁体を閉じることができ、排気通路への空気の流れを遮断することが可能となる。また、吸気弁用カムシャフトにおいて、一部の気筒の弁体のみが開く位置にカムの相対的な角度位置を可変するため、一部の気筒において、シリンダーと吸気通路との間でガスを出し入れすることが可能となる。これにより、ポンピング仕事を生じさせることができ、エンジンブレーキを生じさせることが可能となる。

第１７の発明によれば、ピストンが反対方向に動く２つの気筒の弁体のみを開くため、一方の気筒から排出されたガスを他方の気筒に吸入することができ、２つの気筒間でガス交換をすることができる。

第１８の発明によれば、クランク角の位相が１８０°ずれた２つの気筒の弁体のみを開くため、一方の気筒から排出されたガスを他方の気筒に吸入することができ、２つの気筒間でガス交換をすることができる。

第１９の発明によれば、弁体を開く２つの気筒において、弁体の開き量を同一とするため、２つの気筒間でガス交換をする際に、一方の気筒から他方の気筒へ過不足なくガスを送ることができ、ガスの経路に余剰なガスが生じることを抑えるとともに、不要な負圧が生じてしまうことを抑止できる。

第２０の発明によれば、内燃機関が搭載された車両の車速の要求レベルに応じて、弁体の開き量を変化させるため、車速の要求レベルに応じてエンジンブレーキ力を制御することが可能となる。

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の各実施形態に係る内燃機関の動弁装置を備えたシステムの構成を示す模式図である。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。

エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。

内燃機関１０には、燃焼室内（筒内）に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３０が設けられている。なお、燃料噴射弁３０は吸気ポートに向けて燃料を噴射するものであっても良い。また、内燃機関１０は、吸気弁３２および排気弁３４を備えている。吸気弁３２には、吸気弁３２を駆動するための動弁装置３６が接続されている。また、排気弁３４には、排気弁３４を駆動するための動弁装置３８が接続されている。

また、燃焼室内に噴霧された燃料に点火するため、内燃機関１０の筒内には点火プラグが設けられている。更に、内燃機関１０の各気筒はピストン４４を備えている。ピストン４４には、その往復運動によって回転駆動されるクランク軸４７が連結されている。車両駆動系と補機類（エアコンのコンプレッサ、オルタネータ、トルクコンバータ、パワーステアリングのポンプ等）は、このクランク軸４７の回転トルクによって駆動される。すなわち、車両駆動系はトランスミッション（トルクコンバータ、図１において不図示）を介してクランク軸４７と接続されている。クランク軸４７はトルクコンバータへの入力軸となり、トルクコンバータの出力軸はディファレンシャルギヤを介して駆動輪へ接続される。

クランク軸４７の近傍には、クランク軸４７の回転角を検出するためのクランク角センサ４８が取り付けられている。クランク角センサ４８によれば、クランク軸４７の回転数（トルクコンバータの入力軸の回転数）、すなわち、機関回転数を検出することができる。また、内燃機関１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ４９が取り付けられている。

排気通路１４には、上流側触媒（スタートキャタリスト）４２と下流側触媒（ＮＯ_Ｘ吸蔵触媒）４４とが直列に配置されている。上流側触媒４２は比較的小容量の触媒とされ、内燃機関１０に近い位置に配置されていることから、機関冷間始動時等に短時間で活性化温度まで昇温し、主として始動直後の排気浄化を行う。

下流側触媒４４は、上流側触媒４２よりも容量の大きな触媒であり、暖機された後に排気浄化の中心的な役割を果たす触媒である。上流側触媒４２、下流側触媒４４は、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯ_Ｘを吸着、吸収またはその両方にて選択的に保持（吸蔵）し、流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比となったときに、吸蔵しているＮＯ_Ｘを排気中の還元成分（ＨＣ，ＣＯ）を用いて還元浄化するものである。換言すれば、上流側触媒４２、下流側触媒４４は、排気通路１４を流れるガス中に含まれる酸素を保持（吸蔵）することにより酸化され、排気中に還元成分が含まれる場合は、酸素を放出することで還元状態とされるものである。

排気通路１４には、上流側触媒４２の上流に空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）４５が配置されている。空燃比センサ４５は排気ガス中の酸素濃度を検出するセンサであって、上流側触媒４２に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいて内燃機関１０で燃焼に付された混合気の空燃比を検出するものである。

また、上流側触媒４２の下流には、Ｏ_２センサ４６が配置されている。Ｏ_２センサ４６は、排気ガス中の酸素濃度が所定値より大きいか小さいかを検出するためのセンサであって、センサ位置の排気空燃比がストイキよりも燃料リッチになると所定電圧（例えば０．４５Ｖ）以上の出力を発生し、排気空燃比がストイキよりも燃料リーンになると所定電圧以下の出力を発生する。従って、Ｏ_２センサ４６によれば、上流側触媒４２の下流に、燃料リッチな排気ガス（ＨＣ，ＣＯを含む排気ガス）、或いは燃料リーンな排気ガス（ＮＯ_Ｘを含む排気ガス）が流出してきたかを判断することができる。

図１に示すように、本実施形態の制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種センサに加え、内燃機関１０の運転状態を把握すべく、ノッキングの発生を検知するKCSセンサや、スロットル開度、機関回転数、排気温度、冷却水温度、潤滑油温度、触媒床温度などを検出するための各種センサ（不図示）が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、上述した燃料噴射弁３０、動弁装置３６，３８などが備える各アクチュエータ、センサが接続されている。

図２は、動弁装置３６、動弁装置３８の周辺の構成を示す模式図であって、主としてシリンダヘッド周りの構成を示している。本実施形態の内燃機関１０はＶ型の６気筒で構成され、＃１、＃３、＃５の３気筒が一方のバンク４６に配置され、＃２、＃４、＃６の３気筒が他方のバンク４８に配置されている。

バンク４６、バンク４８は、吸気弁３２を駆動する動弁装置３６、排気弁３４を駆動する動弁装置３８をそれぞれ備えている。ここでは、動弁装置３６の構成を中心に説明するが、動弁装置３６と動弁装置３８は基本的に同一の構成を有している。ここでは、内燃機関１０の個々の気筒に２つの吸気弁３２と２つの排気弁３４とが備わっているものとする。

バンク４６に配置された動弁装置３６は、２つの装置（動弁装置３６Ａ、動弁装置３６Ｂ）から構成されている。また、バンク４８に配置された動弁装置３６は、２つの装置（動弁装置３６Ｃ、動弁装置３６Ｄ）から構成されている。動弁装置３６Ａは＃１気筒が備える吸気弁３２を駆動し、動弁装置３６Ｂは＃３気筒および＃５気筒が備える吸気弁３２を駆動する。また、動弁装置３６Ｃは＃２気筒が備える吸気弁３２を駆動し、動弁装置３６Ｄは＃４気筒および＃６気筒が備える吸気弁３２を駆動する。

動弁装置３６Ａは、駆動源としての電動機（以下、モータと称する）５０Ａと、モータ５０Ａの回転運動を伝達する伝達機構としてのギヤ列５２Ａと、ギヤ列から伝達された回転運動を吸気弁３２の直線的な開閉運動に変換するカムシャフト５４とを備えている。

同様に、動弁装置３６Ｂは、モータ５０Ｂ、ギヤ列５２Ｂ、カムシャフト５６を備えている。また、動弁装置３６Ｃは、モータ５０Ｃ、ギヤ列５２Ｃ、カムシャフト５８を備えており、動弁装置３６Ｄは、モータ５０Ｄ、ギヤ列５２Ｄ、カムシャフト６０を備えている。ギヤ列５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄの構成はギヤ列５２Ａと同様である。

モータ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄには、例えば回転速度の制御が可能なＤＣブラシレスモータ等が使用される。モータ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄには、その回転位置を検出するためのレゾルバ、ロータリーエンコーダ等の位置検出センサが内蔵されている。カムシャフト５４，５６，５８，６０の外周部には、カムシャフト５４，５６，５８，６０に対して一体回転するカム駆動ギヤ６２と、やはりカムシャフト５４，５６，５８，６０に対して一体回転するカム６４とが設けられている。

ギヤ列５２Ａは、モータ５０Ａの出力軸に取り付けられたモータギヤ６８Ａの回転をカムシャフト５４のカム駆動ギヤ６２に伝達する。ギヤ列５２Ａはモータギヤ６８Ａとカム駆動ギヤ６２とが互いに等しい速度で回転するように構成されても良いし、モータギヤ６８Ａに対してカム駆動ギヤ６２を増速又は減速させるように構成されても良い。同様にして、ギヤ列５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは、モータ５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄの出力軸に取り付けられたモータギヤの回転をカムシャフト５６，５８，６０のカム駆動ギヤ６２に伝達する。

バンク４６において、カムシャフト５４は＃１気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト５４に設けられた２つのカム６４により＃１気筒の吸気弁３２が開閉駆動される。また、カムシャフト５６は＃３，＃５気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト５６に設けられた４つのカム６４により＃３，＃５気筒の各吸気弁３２が開閉駆動される。

バンク４８において、カムシャフト５８は＃２気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト５８に設けられた２つのカム６４により＃２気筒の吸気弁３２が開閉駆動される。また、カムシャフト６０は＃４，＃６気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト６０に設けられた４つのカム６４により＃４，＃６気筒の各吸気弁３２が開閉駆動される。

なお、吸気弁３２は、カム６４により直接駆動されるものであっても良いし、ロッカーアームを介して駆動されるものであっても良い。

図３は、カム６４によって吸気弁３２が駆動される様子を示す模式図である。カム６４はカムシャフト５４〜６０と同軸の円弧状のベース円６４ｂの一部を半径方向外側に向かって膨らませてノーズ６４ａを形成した板カムの一種として形成されている。カム６４のプロファイルはその全周に亘って負の曲率が生じないように、つまり半径方向外側に向かって凸曲面を描くように設定されている。

図２に示すように、吸気弁３２はそれぞれ弁軸３２ａを備えている。各吸気弁３２はバルブスプリング（不図示）の圧縮反力によってカム６４側に付勢され、カム６４のベース円６４ｂと吸気弁３２側の当接部材（ロッカーアームのローラ、直打式の場合は吸気弁３２の端部に設けられたリテーナなど）とが対向している場合は、吸気ポートのバルブシート（不図示）に吸気弁３２が密着して吸気ポートが閉じられる。

モータ５０Ａ〜５０Ｄの回転運動がギヤ列５２Ａ〜５２Ｄを介してカムシャフト５４〜６０に伝達されると、カムシャフト５４〜６０と一体にカム６４が回転し、ノーズ６４ａが吸気弁３２側の当接部材を乗り越える間に吸気弁３２が押し下げられ、吸気弁３２がバルブスプリングに抗して開閉駆動される。

また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、カム６４の２つの駆動モードを示している。カム６４の駆動モードには、モータ５０Ａ〜５０Ｄを一方向に連続回転させて図３（Ａ）に示すようにカム６４を最大リフト位置、すなわちカム６４のノーズ６４ａが吸気弁３２側の当接部材と接する位置を越えて正転方向（図３（Ａ）中の矢印方向）に連続的に回転させる正転駆動モードと、正転駆動モードにおける最大リフト位置に達する前にモータ５０Ａ〜５０Ｄの回転方向を切り換えて図３（Ｂ）に示すようにカム６４を往復運動させる揺動駆動モードとがある。

正転駆動モードでは、クランクシャフトの回転に対してカム６４の回転速度を可変することで吸気弁３２の作用角、リフトタイミングが制御される。また、揺動駆動モードでは、カム６４の回転速度とともに、カム６４が揺動する角度範囲を制御することで、吸気弁３２の最大リフト量、作用角、リフトタイミングを制御することができる。

これにより、運転状態に応じた最適なリフト量、作用角で吸気弁３２を駆動することが可能となる。図４は内燃機関１０の機関回転数、出力トルクと、カム６４の駆動モードとの関係を示す模式図である。図４に示すように、カム６４の駆動モードは、機関回転数と出力トルクとに関連付けて使い分けられる。基本的に低回転域では揺動駆動モードが選択され、高回転域では正転駆動モードが選択される。これにより、低回転域では吸気弁３２のリフト量、作用角を少なくし、高回転域では吸気弁３２のリフト量、作用角を大きくする制御が行われ、機関回転数と出力トルクに応じた最適な空気量を機関筒内に送ることが可能となる。

図５は、カムシャフト６０の構成を詳細に示す模式図である。図５に示すように、カムシャフト６０はカムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂとから構成されている。カムシャフト６０Ａは＃４気筒の各吸気弁３２を駆動する２つのカム６４を備えている。また、カムシャフト６０Ｂは＃６気筒の各吸気弁３２を駆動する２つのカム６４を備えている。なお、＃３気筒、＃５気筒の吸気弁３２を駆動するカムシャフト５６もカムシャフト６０と同様に２つのカムシャフトから構成されている。

カムシャフト６０Ａには、その端部にフランジ部６６が設けられている。同様に、カムシャフト６０Ｂには、その端部にフランジ部６８が設けられている。カムシャフト６０Ａのフランジ部６６には、その中心に穴６７が設けられている。また、カムシャフト６０Ｂのフランジ部６８には、その中心からカムシャフト６０Ａに向かって突出する軸６９が設けられている。カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂは、穴６７に対して軸６９が回動可能に嵌合し、フランジ部６６とフランジ部６８の端面同士が当接することで一体化される。

図６は、フランジ部６６，６８の端面を示す模式図であって、図６（Ａ）はフランジ部６６の端面を、図６（Ｂ）はフランジ部６８の端面を示している。図５及び図６（Ａ）に示すように、フランジ部６６の端面は、基準面６６Ａと、基準面６６Ａに対してカムシャフト６０Ｂ側に突出する突出面６６Ｂを備えている。基準面６６Ａと突出面６６Ｂとの境界には、段差６６Ｃおよび６６Ｄが設けられている。

同様に、図５及び図６（Ｂ）に示すように、フランジ部６８の端面は、基準面６８Ａと、基準面６８Ａに対してカムシャフト６０Ａ側に突出する突出面６８Ｂを備えている。基準面６８Ａと突出面６８Ｂとの境界には、段差６８Ｃおよび６８Ｄが設けられている。

カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂが連結された状態では、フランジ部６６の基準面６６Ａとフランジ部６８の突出面６８Ｂとが密着し、フランジ部６８の基準面６８Ａとフランジ部６６の突出面６６Ｂとが密着する。

図６（Ａ）に示すように、フランジ部６６の基準面６６Ａには、２つの穴７０，７２が設けられている。また、図６（Ｂ）に示すように、フランジ部６８の突出面６８Ｂには、１つのロックピン７４が設けられている。ロックピン７４は、突出面６８Ｂからカムシャフト６０Ａ側に突出するように設けられている。

軸６９の中心とロックピン７４の中心との距離は、穴７０又は穴７２の中心と穴６７の中心との距離と同一である。また、穴７０，７２に対してロックピン７４が嵌合するように、両者の内径、外径が規定されている。従って、穴６７に軸６９が嵌合している状態では、穴７０又は穴７２とロックピン７４との角度位置が適合することを条件に、穴７０又は穴７２に対してロックピン７４が嵌合することができる。

カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂを連結した状態において、ロックピン７４が穴７０又は穴７２のいずれにも挿入されていない状態では、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂは相対的に回転することができる。そして、ロックピン７４が穴７０，７２のいずれか一方に挿入されると、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの相対的な回転位置が固定される。

図７は、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂを連結した状態において、カムシャフト６０Ａに設けられたカム６４と、カムシャフト６０Ｂに設けられたカム６４との位置関係を示す模式図である。ここで、図７は、図５中に示す矢印Ｘ方向からカムシャフト６０を見た状態を示している。そして、図７（Ａ）は、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態を示しており、図７（Ｂ）は、ロックピン７４が穴７２に挿入された状態を示している。

図７（Ａ）に示す状態は、正転駆動モードで吸気弁３２を開閉駆動する場合に設定される。図７（Ａ）に示すように、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態では、カムシャフト６０Ａに設けられた＃４気筒用のカム６４のノーズ６４ａと、カムシャフト６０Ｂに設けられた＃６気筒用のカム６４のノーズ６０ａとの角度位置が、１２０°だけ離間した位置に設定される。

図７（Ａ）に示すように、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態では、フランジ部６６の段差６６Ｃとフランジ部６８の段差６８Ｃとが当接している。従って、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの回転位置は、ロックピン７４と穴７０の係合により規定されるとともに、段差６６Ｃと段差６８Ｃとが当接する方向の相対的な回転に対しては、段差６６Ｃと段差６８Ｃとの当接により規定されている。このように、ロックピン７４と穴７０との係合と、段差６６Ｃ及び段差６８Ｃの当接とを併用してカムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの相対的な回転位置を固定することで、回転位置の固定を確実に行うことができる。

Ｖ型６気筒の内燃機関１０では、クランクシャフトが２回転（＝７２０°）する間に＃１→＃２→＃３→＃４→＃５→＃６の順で爆発行程が行われるため、＃４気筒の吸気行程から＃６気筒の吸気行程までの間にクランクシャフトは２４０°回転する。このとき、カムシャフト６０の回転数とクランクシャフトの回転数との比が１：２となるように動弁装置３６Ｄのモータ５０Ｄを駆動すると、＃４気筒の吸気行程から＃６気筒の吸気行程までの間にカムシャフト６０は１２０°回転する。従って、図７（Ａ）に示す矢印方向（反時計回り方向）にカムシャフト６０を回転し、＃４気筒用のカム６４と＃６気筒用のカム６４との相対的な角度位置を１２０°だけ離間させておくことで、＃４気筒と＃６気筒の吸気行程に合わせて、＃４気筒と＃６気筒の吸気弁３２を開閉駆動することができる。そして、正転駆動モードでは、カムシャフト６０の回転数とクランクシャフトの回転数との比が１：２となる状態を基準としてカムシャフト６０の回転数を変動させることで、吸気弁３２がリフトする際の作用角、リフトタイミングを可変することが可能となる。

一方、図７（Ａ）に示す状態で揺動駆動モードを行う場合は、図２８で説明したように、一方の気筒の吸気弁３２を駆動した後、カムシャフト６０を大きく回転させる必要があり、モータの消費電力が増大してしまう。

このため、本実施形態では、揺動駆動モードで吸気弁３２を開閉駆動する場合は、図７（Ａ）の状態からカムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの相対的な角度位置を可変し、図７（Ｂ）に示すように、カムシャフト６０Ａに設けられた＃４気筒用のカム６４のノーズ６４ａと、カムシャフト６０Ｂに設けられた＃６気筒用のカム６４のノーズ６０ａとの角度位置が１８０°だけ離間するように両者の位置を規定する。

これにより、揺動駆動モードにおいて、＃４気筒、＃６気筒の一方の気筒の吸気弁３２を駆動した後、他方の気筒の吸気弁３２を駆動する際のカムシャフト６０の回転量を図２８の場合と比べて低減することが可能となる。より具体的には、＃４気筒用のカム６４のノーズ６４ａと、カムシャフト６０Ｂに設けられた＃６気筒用のカム６４のノーズ６０ａとの角度位置を１８０°に設定したことで、図２８の場合と比べるとカムシャフト６０の回転量を６０°程度低減することが可能である。従って、揺動駆動モードで吸気弁３２を駆動する際に、モータ５０Ｄの消費電力を大幅に低減することができる。

なお、図７（Ｂ）に示す状態では、ロックピン７４が穴７２に挿入され、フランジ部６６の段差６６Ｄとフランジ部６８の段差６８Ｄとが当接している。従って、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの回転位置は、ロックピン７４と穴７２の係合により規定されるとともに、段差６６Ｄと段差６８Ｄとが当接する方向の相対的な回転に対しては、段差６６Ｄと段差６８Ｄとの当接により規定されている。

次に、ロックピン７４と穴７０，７２との係合を切り換える機構について説明する。図８は、図７（Ａ）中の一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面を示す模式図であって、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂとの連結部の近傍を示している。図８に示すように、フランジ部６６に設けられた穴６７とフランジ部６８に設けられた軸６９は回動可能に嵌合している。

図８に示すように、ロックピン７４はフランジ部６８に設けられた収納穴６８Ｅに挿入されている。ロックピン７４と収納穴６８Ｅの底との間には、圧縮バネ７６が挿入されている。

フランジ部６６に設けられた穴７０，７２には、オイル通路７８が接続されている。図６及び図７に示すように、オイル通路７８は穴６７から穴７０、穴７２のそれぞれに向けて放射状に延在している。

図８に示すように、カムシャフト６０Ｂには、回転の中心軸に沿ってオイル通路７９が設けられており、オイル通路７９の端部には、軸６９の外周に向けてオイル通路７７が設けられている。カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂが連結された状態では、オイル通路７７とオイル通路７８のスラスト方向の位置は一致しており、オイル通路７７は２つのオイル通路７８と接続されている。

オイル通路７９には、オイルポンプにより所定の圧力でオイルが供給される。オイル通路７９に供給されたオイルは、オイル通路７７、オイル通路７８を通って穴７０、穴７２に供給される。

図８は、オイルによる油圧がかけられていない状態を示している。この状態では、圧縮バネ７６の押圧力により、ロックピン７４がフランジ部６６の穴７０に挿入される。これにより、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの相対的な回転位置が図７（Ａ）に示す状態に設定される。

図９は、オイル通路７９、オイル通路７７、オイル通路７８を経由して穴７０にオイルを供給し、油圧をかけた状態を示している。この場合、穴７０内にオイルが充満し、油圧によりロックピン７４が収納穴６８Ｅに収納される。ロックピン７４が収納穴６８Ｅ内に収納された状態では、ロックピン７４の上面はフランジ部６８の突出面６８Ｂよりも凹面となる。従って、ロックピン７４と穴７０または穴７２との係合が外れ、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂを相対的に回転させることが可能となる。

図１０は、図８中の一点鎖線ＩＩ−ＩＩ’に沿った位置の断面を示す模式図である。ここで、図１０（Ａ）は図７（Ａ）の状態に対応しており、図１０（Ｂ）は図７（Ｂ）の状態に対応している。すなわち、図１０（Ａ）ではロックピン７４が穴７０に挿入されており、図１０（Ｂ）ではロックピン７４が穴７２に挿入されている。

図１０に示すように、オイル通路７７は、図１０（Ａ）に示す状態と図１０（Ｂ）に示す状態との間でカムシャフト６０Ａ，６０Ｂの相対的な角度位置が変化した場合であっても、オイル通路７９と２つのオイル通路７８が常に接続されるように、所定の角度範囲で扇状に連続して設けられている。より詳細には、オイル通路７７は２つのオイル通路７８がなす角度（＝６０°）とカムシャフト６０Ａ，６０Ｂの相対的な回転角度（＝６０°）とを合計した角度（＝１２０°）よりも広い範囲に設けられている。従って、オイル通路７９内のオイルに油圧をかけると、穴７０および穴７２の双方にオイルが供給される。これにり、穴７０又は穴７２に挿入されたロックピン７４を駆動することが可能である。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの回転位置が可変した場合であっても、フランジ部６６に設けられた２つの穴７０，７２上には常にフランジ部６８の突出面６８Ｂが位置している。そして、フランジ部６６の基準面６６Ａとフランジ部６８の突出面６８Ｂとは密着しているため、穴７０，７２は突出面６８Ｂにより常に塞がれている状態となる。

従って、ロックピン７４を外す際に油圧をかけると、穴７０と穴７２の双方にオイルが供給されるが、ロックピン７４が係合していない穴から外部にオイルが流出してしまうことはない。これにより、ロックピン７４の係合を外す際に、オイルの流出による油圧低下を確実に抑止できる。

次に、穴７０，７２とロックピン７４との係合を外すタイミングについて説明する。先ず、正転駆動モードから揺動駆動モードへ切り換える場合について説明する。図２に示すように、カムシャフト６０を駆動するためのカム駆動ギヤ６２は、カムシャフト６０Ｂに設けられている。正転駆動モードでは、ロックピン７４と穴７０とが係合し、段差６６Ｃと段差６８Ｃが当接することにより、カムシャフト６０Ｂの回転がカムシャフト６０Ａに伝達され、図７（Ａ）に示す矢印方向（反時計回り方向）にカムシャフト６０Ａ及びカムシャフト６０Ｂが回転する。

揺動駆動モードに切り換える際には、モータ５０Ｄの出力軸の回転方向を反転させるとともに、オイル通路７９内のオイルに油圧がかけられる。これにより、穴７０にオイルが送られ、油圧によりロックピン７４が収納穴６８Ｅに収納される。

ロックピン７４が収納穴６８Ｅに収納されると、カムシャフト６０Ｂはカムシャフト６０Ａに対して相対的に回転することができる。ここで、モータ５０Ｄの出力軸の回転方向が反転されており、出力軸の回転はカム駆動ギヤ６２を介してカムシャフト６０Ｂに伝達されるため、モータ５０Ｄの反転駆動により、カムシャフト６０Ｂはカムシャフト６０Ａに対して図７（Ａ）中において時計回り方向に回転する。なお、カムシャフト６０Ａに設けられたカム６４には＃４気筒の吸気弁３２のバルブスプリング反力が作用しており、カムシャフト６０Ａの回転方向には摺動抵抗が生じている。従って、ロックピン７４と穴７０との係合を外してモータ５０Ｄを反転させた際に、カムシャフト６０Ａがカムシャフト６０Ｂとともに同じ方向に回転してしまうことはない。

カムシャフト６０Ｂがカムシャフト６０Ａに対して相対的に回転し始めると、オイル通路７９へかけられていた油圧が解除される。そして、カムシャフト６０Ａに対するカムシャフト６０Ｂの相対的な回転に伴って、段差６６Ｄと段差６８Ｄとの距離が近接していき、やがて段差６６Ｄと段差６８Ｄとが当接する。これにより、穴７２とロックピン７４の位置が適合し、既に油圧が解除されているため、圧縮バネ７６の付勢力によりロックピン７４が穴７２に挿入される。これにより、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂとの相対的な角度位置が図７（Ｂ）に示す状態に設定され、揺動駆動モードによりカムシャフト６０を駆動することができる。

次に、揺動駆動モードから正転駆動モードへ切り換える場合について説明する。正転駆動モードに切り換える際には、図７（Ｂ）においてカムシャフト６０Ｂが反時計回りに回転する方向にモータ５０Ｄが駆動される。そして、この状態でオイル通路７９内のオイルに油圧がかけられる。これにより、穴７２にオイルが送られ、油圧によりロックピン７４が収納穴６８Ｅに収納される。

ロックピン７４が収納穴６８Ｅに収納されると、カムシャフト６０Ｂとカムシャフト６０Ａの回転方向の係合が外れる。そして、モータ５０Ｄの駆動力を受けたカムシャフト６０Ｂはカムシャフト６０Ａに対して図７（Ｂ）中において反時計回りに回転する。この場合においても、カムシャフト６０Ａの回転方向にはバルブスプリング反力による摺動抵抗が作用しているため、カムシャフト６０Ａがカムシャフト６０Ｂともに同じ方向に回転してしまうことはない。

カムシャフト６０Ｂがカムシャフト６０Ａに対して相対的に回転し始めると、オイル通路７９へかけられていた油圧が解除される。そして、カムシャフト６０Ａに対するカムシャフト６０Ｂの相対的な回転に伴って、段差６６Ｃと段差６８Ｃとの距離が近接していき、やがて段差６６Ｃと段差６８Ｃとが当接する。これにより、穴７０とロックピン７４の位置が適合し、既に油圧が解除されているため、圧縮バネ７６の付勢力によりロックピン７４が穴７０に挿入される。これにより、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂとの相対的な角度位置が図７（Ａ）に示す状態に設定され、正転駆動モードによりカムシャフト６０を駆動することができる。

なお、カムシャフト５６においても同様に、揺動駆動モードで吸気弁３２を駆動する場合は、正転駆動モードに対してカム６４の相対的な位置が可変される。カムシャフト５６には＃３気筒用のカム６４と＃５気筒用のカム６４が設けられており、＃３気筒の吸気行程から＃５気筒の吸気行程までの間にクランクシャフトは２４０°回転する。従って、カムシャフト５６の回転数とクランクシャフトの回転数との比を１：２とした場合、＃３気筒の吸気行程から＃５気筒の吸気行程までの間にカムシャフト５６は１２０°回転する。従って、正転駆動モード時は、＃３気筒用のカム６４と＃５気筒用のカム６４との相対的な角度位置を１２０°だけ離間させておくことで、＃３気筒と＃５気筒の吸気行程に合わせて吸気弁３２を開閉駆動することができる。また、揺動駆動モード時には、＃３気筒用のカム６４と＃５気筒用のカム６４が１８０°だけ離間するようにカムシャフト５６を構成する２つのカムシャフトの相対的な角度位置を可変することで、揺動駆動モード時のカムシャフト５６の回転量を最小限に抑えることができる。

以上説明したように実施の形態１によれば、Ｖ型６気筒で構成される内燃機関１０において、２つの気筒の吸気弁３２を１つのカムシャフト６０で駆動する際に、揺動駆動モードで吸気弁３２を駆動する場合は、正転駆動モードに対してカム６４の相対的な位置を可変するようにしたため、揺動駆動モード時のカムシャフト６０の回転量を低減することが可能となる。これにより、カムシャフト６０を駆動するモータ５０Ｄの消費電力を低減することができ、システム効率を高めることが可能となる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、８気筒の内燃機関１０に本発明を適用したものである。図１１は、実施の形態２の動弁装置３６、動弁装置３８の周辺の構成を示す模式図であって、主としてシリンダヘッド周りの構成を示している。本実施形態の内燃機関１０はＶ型の８気筒で構成され、＃２、＃４、＃６、＃８の４気筒が一方のバンク８０に配置され、＃１、＃３、＃５、＃７の４気筒が他方のバンク８２に配置されている。

バンク８０、バンク８２は、吸気弁３２を駆動する動弁装置３６、排気弁３４を駆動する動弁装置３８をそれぞれ備えている。ここでは、動弁装置３６の構成を中心に説明するが、動弁装置３６と動弁装置３８は基本的に同一の構成を有している。実施の形態１と同様に、内燃機関１０の個々の気筒に２つの吸気弁３２と２つの排気弁３４とが備わっているものとする。

バンク８０に配置された動弁装置３６は、２つの装置（動弁装置３６Ｅ、動弁装置３６Ｆ）から構成されている。また、バンク８２に配置された動弁装置３６は、２つの装置（動弁装置３６Ｇ、動弁装置３６Ｈ）から構成されている。動弁装置３６Ｅは＃２気筒および＃４気筒が備える吸気弁３２を駆動し、動弁装置３６Ｆは＃６気筒および＃８気筒が備える吸気弁３２を駆動する。また、動弁装置３６Ｇは＃１気筒および＃３気筒が備える吸気弁３２を駆動し、動弁装置３６Ｈは＃５気筒および＃７気筒が備える吸気弁３２を駆動する。

実施の形態１と同様に、動弁装置３６Ｅ，３６Ｆ，３６Ｇ，３６Ｈのそれぞれは、駆動源としてのモータ５０Ｅ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈを備えている。バンク８０において、モータ５０Ｅの回転運動はギヤ列５２Ｅを介してカムシャフト８４に伝達される。同様に、モータ５０Ｆの回転運動はギヤ列５２Ｆを介してカムシャフト８６に伝達される。

バンク８２においても同様に、モータ５０Ｇの回転運動はギヤ列５２Ｇを介してカムシャフト８８に伝達される。同様に、モータ５０Ｈの回転運動はギヤ列５２Ｈを介してカムシャフト９０に伝達される。

バンク８０において、カムシャフト８４は＃２，＃４気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト８４に設けられた４つのカム６４により＃２，＃４気筒の各吸気弁３２が開閉駆動される。また、カムシャフト８６は＃６，＃８気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト８６に設けられた４つのカム６４により＃６，＃８気筒の各吸気弁３２が開閉駆動される。

また、バンク８２において、カムシャフト８８は＃１，＃３気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト８８に設けられた４つのカム６４により＃１，＃３気筒の各吸気弁３２が開閉駆動される。また、カムシャフト９０は＃５，＃７気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト９０に設けられた４つのカム６４により＃５，＃７気筒の各吸気弁３６が開閉駆動される。

このように構成された本実施形態のシステムにおいても、正転駆動モードまたは揺動駆動モードにより各気筒の吸気弁３２が駆動される。従って、実施の形態１と同様に、各気筒の吸気弁３２のリフト量、作用角を自在に可変することが可能である。

図１２は、カムシャフト９０の構成を詳細に示す模式図である。図１１に示すように、カムシャフト９０はカムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂとから構成されている。カムシャフト９０Ａは＃５気筒の各吸気弁３２を駆動する２つのカム６４を備えている。また、カムシャフト９０Ｂは＃７気筒の各吸気弁３２を駆動する２つのカム６４を備えている。なお、カムシャフト８４、カムシャフト８６、カムシャフト８８のそれぞれも、カムシャフト９０と同様に２つのカムシャフトから構成されている。

実施の形態１のカムシャフト６０と同様に、カムシャフト９０Ａには、その端部にフランジ部６６が設けられている。同様に、カムシャフト９０Ｂには、その端部にフランジ部６８が設けられている。カムシャフト９０Ａのフランジ部６６には、その中心に穴６７が設けられている。また、カムシャフト９０Ｂのフランジ部６８には、その中心からカムシャフト９０Ａに向かって突出する軸６９が設けられている。カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂは、穴６７に対して軸６９が回動可能に嵌合し、フランジ部６６とフランジ部６８の端面同士が当接することで一体化される。

図１３は、カムシャフト９０Ａ，９０Ｂに設けられたフランジ部６６，６８の端面を示す模式図である。ここで、図１３（Ａ）はカムシャフト９０Ａに設けられたフランジ部６６の端面を、図１３（Ｂ）はカムシャフト９０Ｂに設けられたフランジ部６８の端面を示している。

フランジ部６６，６８の端面の構成は図６で説明した実施の形態１の構成と同様である。すなわち、フランジ部６６は、基準面６６Ａと突出面６６Ｂを備えており、基準面６６Ａと突出面６６Ｂとの境界には、段差６６Ｃおよび６６Ｄが設けられている。同様に、フランジ部６８は、基準面６８Ａと突出面６８Ｂを備えており、基準面６８Ａと突出面６８Ｂとの境界には、段差６８Ｃおよび６８Ｄが設けられている。そして、フランジ部６６の基準面６６Ａには、２つの穴７０，７２が設けられている。また、図１３（Ｂ）に示すように、フランジ部６８の突出面６８Ｂには、１つのロックピン７４が設けられている。ロックピン７４は、突出面６８Ｂからカムシャフト９０Ａ側に突出するように設けられている。

実施の形態１と同様に、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂを連結した状態において、ロックピン７４が穴７０又は穴７２のいずれにも挿入されていない状態では、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂは相対的に回転することができる。そして、ロックピン７４が穴７０，７２のいずれか一方に挿入されると、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂの相対的な回転位置が固定される。

図１４は、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂを連結した状態において、カムシャフト９０Ａに設けられたカム６４と、カムシャフト９０Ｂに設けられたカム６４との位置関係を示す模式図である。ここで、図１４は、図１２中に示す矢印Ｘ方向からカムシャフト９０を見た状態を示している。そして、図１４（Ａ）は、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態を示しており、図１４（Ｂ）は、ロックピン７４が穴７２に挿入された状態を示している。

図１４（Ａ）に示す状態は、正転駆動モードで吸気弁３２を開閉駆動する場合に設定される。図１４（Ａ）に示すように、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態では、カムシャフト９０Ａに設けられた＃５気筒用のカム６４のノーズ６４ａと、カムシャフト９０Ｂに設けられた＃７気筒用のカム６４のノーズ６０ａとの角度位置が、４５°だけ離間した位置に設定される。

図１４（Ａ）に示すように、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態では、フランジ部６６の段差６６Ｃとフランジ部６８の段差６８Ｃとが当接している。従って、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂの回転位置は、ロックピン７４と穴７０の係合により規定されるとともに、段差６６Ｃと段差６８Ｃとが当接する方向の相対的な回転に対しては、段差６６Ｃと段差６８Ｃとの当接により規定されている。

Ｖ型８気筒の内燃機関１０では、クランクシャフトが２回転（＝７２０°）する間に＃１→＃８→＃４→＃３→＃６→＃５→＃７→＃２の順で爆発行程が行われるため、＃５気筒の吸気行程から＃７気筒の吸気行程までの間にクランクシャフトは９０°回転する。このとき、カムシャフト９０の回転数とクランクシャフトの回転数との比が１：２となるように動弁装置３６Ｈのモータ５０Ｈを駆動すると、＃５気筒の吸気行程から＃７気筒の吸気行程までの間にカムシャフト９０は４５°回転する。従って、図１４（Ａ）に示す矢印方向（反時計回り方向）にカムシャフト９０を回転し、＃５気筒用のカム６４と＃７気筒用のカム６４との相対的な角度位置を４５°だけ離間させておくことで、＃５気筒と＃７気筒の吸気行程に合わせて、＃５気筒と＃７気筒の吸気弁３２を開閉駆動することができる。

一方、＃５気筒と＃７気筒のカム６４の角度位置が図１４（Ａ）に示す状態に設定されている場合は、図２８で説明したように、一方の気筒の吸気弁３２を駆動した後、カムシャフト９０を大きく回転させる必要があり、モータの消費電力が増大してしまう。特に、実施の形態２では内燃機関１０が８気筒で構成されているため、カムシャフト９０に設けられた２つの気筒のカム６４の相対的な角度位置は、実施の形態１よりも近接している。従って、２気筒のカム６４の角度位置が近接した図１４（Ａ）の状態では、吸気弁３２を切り換える際のカムシャフト９０の回転角が図２８の場合よりも更に大きくなり、モータの消費電力がより増大する。

このため、本実施形態においても、揺動駆動モードで吸気弁３２を開閉駆動する場合は、図１４（Ａ）の状態からカムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂの相対的な角度位置を可変するようにしている。すなわち、図１４（Ｂ）に示すように、カムシャフト９０Ａに設けられた＃５気筒用のカム６４のノーズ６４ａと、カムシャフト９０Ｂに設けられた＃７気筒用のカム６４のノーズ６０ａとの角度位置が１８０°だけ離間するように両者の位置を可変する。

これにより、揺動駆動モードにおいて、＃５気筒、＃７気筒の一方の気筒の吸気弁３２を駆動した後、他方の気筒の吸気弁３２を駆動する際のカムシャフト９０の回転量を低減することが可能となる。これにより、揺動駆動モードで吸気弁３２を駆動する際に、モータ５０Ｈの消費電力を最小限に抑えることができる。

図１３（Ａ）及び図１４に示すように、フランジ部６６に設けられた穴７０，７２には、オイル通路７８が接続されている。また、実施の形態１のカムシャフト６０Ｂと同様に、カムシャフト９０Ｂには、オイル通路７９およびオイル通路７７が設けられている。ロックピン７４と穴７０，７２との係合を切り換える機構は、実施の形態１と同様に構成されている。

図１５は、実施の形態１の図１０と同様に、オイル通路７７，７８が設けられたスラスト位置における断面を示す模式図である。ここで、図１５（Ａ）は図１４（Ａ）の状態に対応しており、図１５（Ｂ）は図１４（Ｂ）の状態に対応している。すなわち、図１５（Ａ）ではロックピン７４が穴７０に挿入されており、図１５（Ｂ）ではロックピン７４が穴７２に挿入されている。

図１５に示すように、オイル通路７７の形状は図１０で説明した実施の形態１の形状と相違しており、オイル通路７７はオイル通路７８と同じ幅で設けられている。そして、図１５（Ａ）に示すように、穴７０がロックピン７４に係合した状態では、穴７０に接続されたオイル通路７８のみがオイル通路７７と接続される。また、図１５（Ｂ）に示すように、穴７２がロックピン７４に係合した状態では、穴７２に接続されたオイル通路７８のみがオイル通路７７と接続される。従って、図１５（Ａ）に示す状態でオイル通路７９にオイルを供給すると、穴７０のみにオイルが供給され、穴７０とロックピン７４との係合を外すことができる。また、図１５（Ｂ）に示す状態でオイル通路７９にオイルを供給すると、穴７２のみにオイルが供給され、穴７２とロックピン７４との係合を外すことができる。

実施の形態２ではカムシャフト９０Ａに対するカムシャフト９０Ｂの回転角が実施の形態１とは異なるため、図１４（Ｂ）に示す状態では、穴７０がフランジ部６８の突出面６８Ｂで覆われることがない。従って、実施の形態１と同様に穴７０及び穴７２の双方に同時にオイルが供給される構成とした場合は、穴７０からカムシャフト９０の外にオイルが流出してしまい、ロックピン７４を解除する際に所望の油圧が得られなくなることが想定される。

実施の形態２では、上述したように、ロックピン７４が係合している穴のみにオイルが供給されるようにオイル通路７７を構成しているため、ロックピン７４と係合していない穴からオイルが流出してしまうことを抑止できる。従って、ロックピン７４の係合を外す際の油圧低下を確実に抑えることができる。また、ロックピン７４が係合している穴のみにオイルを供給することで、作動油量を低減することができ、ロックピン７４の係合を外す際の応答性を高めることが可能である。

穴７０，７２とロックピン７４との係合を外すタイミングは実施の形態１と同様である。図１１に示すように、実施の形態２では、カムシャフト９０を駆動するためのカム駆動ギヤ６２は、カムシャフト９０Ｂに設けられている。

正転駆動モードでは、カムシャフト９０Ｂの回転がカムシャフト９０Ａに伝達され、図１４（Ａ）に示す矢印方向（反時計回り方向）にカムシャフト９０Ａ及びカムシャフト９０Ｂが回転する。正転駆動モードから揺動駆動モードに切り換える際には、モータ５０Ｈの出力軸の回転方向を反転させるとともに、オイル通路７９内のオイルに油圧がかけられる。これにより、穴７０とロックピン７４の係合が外れ、カムシャフト９０Ｂがカムシャフト９０Ａに対して図１４（Ａ）中において時計回り方向に回転する。そして、段差６６Ｄと段差６８Ｄとが当接すると、穴７２とロックピン７４の位置が適合し、圧縮バネ７６の付勢力によりロックピン７４が穴７２に挿入される。これにより、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂとの相対的な角度位置が図１４（Ｂ）に示す状態に設定される。

揺動駆動モードから正転駆動モードへ切り換える際には、図１４（Ｂ）においてカムシャフト９０Ｂが反時計回りに回転する方向にモータ５０Ｈが駆動され、オイル通路７９内のオイルに油圧がかけられる。これにより、穴７２とロックピン７４の係合が外れ、モータ５０Ｈの駆動力を受けたカムシャフト９０Ｂはカムシャフト９０Ａに対して図１４（Ａ）中において反時計回りに回転する。そして、段差６６Ｃと段差６８Ｃとが当接すると、穴７０とロックピン７４の位置が適合し、圧縮バネ７６の付勢力によりロックピン７４が穴７０に挿入される。これにより、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂとの相対的な角度位置が図１４（Ａ）に示す状態に設定される。

なお、カムシャフト８４，８６，８８においても同様に、揺動駆動モードで吸気弁３２を駆動する場合は、正転駆動モードに対してカム６４の相対的な位置が可変される。カムシャフト８４には＃２気筒用のカム６４と＃４気筒用のカム６４が設けられており、＃２筒の吸気行程から＃４気筒の吸気行程までの間にクランクシャフトは２７０°回転する。従って、カムシャフト８４の回転数とクランクシャフトの回転数との比を１：２とした場合、＃２気筒の吸気行程から＃４気筒の吸気行程までの間にカムシャフト８４は１３５°回転する。従って、正転駆動モード時は、＃２気筒用のカム６４と＃４気筒用のカム６４との相対的な角度位置を１３５°だけ離間させておくことで、＃２気筒と＃４気筒の吸気行程に合わせて吸気弁３２を開閉駆動することができる。また、揺動駆動モード時には、＃２気筒用のカム６４と＃４気筒用のカム６４が１８０°だけ離間するようにカムシャフト８４を構成する２つのカムシャフトの相対的な角度位置を可変することで、揺動駆動モード時のカムシャフト８４の回転量を最小限に抑えることができる。他のカムシャフト８６，８８においても、正転駆動モードにおけるカム６４の相対的な角度位置と、揺動駆動モードにおけるカム６４の相対的な角度位置は、カムシャフト８４と同様である。このように、カムシャフト８４，８６，８８では、正転駆動モード時のカム６４の相対的な角度位置がカムシャフト９０よりも大きな値となる。

次に、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂの相対的な回転位置を可変した際に、吸気弁３２とピストン４４の衝突を防ぐ方法について説明する。図１６は、吸気弁３２および排気弁３４のリフト量とクランク角との関係を示す模式図であって、排気行程から吸気行程に至るまでのクランク角の範囲において、吸気弁３２および排気弁３４のリフト量を示している。図１６に示すように、クランク角が進行していくと、先ず排気行程で排気弁３４が開閉する。そして、クランク角がピストン４４の上死点(TDC)位置に到達する以前のタイミングで吸気弁３２が開き始め、吸気行程が行われる。

上述した方法でカムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂの相対的な回転位置を可変した場合、吸気弁３２がリフトする位置が上死点側（排気弁３４のリフト位置側）に進角してしまうと、吸気弁３２がリフトした際にピストン４４と衝突してしまうことが想定される。このため、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂの相対的な回転位置を可変する際には、吸気弁３２のリフト位置が遅角する方向に可変することが望ましい。これにより、ピストン４４の上死点位置と吸気弁３２のリフト位置を離間させることができ、ピストン４４と吸気弁３２の衝突を確実に抑止できる。

上述した方法によれば、正転駆動モードから揺動駆動モードに可変する際に、カムシャフト９０Ａに対してカムシャフト９０Ｂを図１４（Ａ）中で時計回り方向に回転させており、カムシャフト９０Ｂの回転方向は正転駆動モード時の回転方向と反対向きである。このため、＃７気筒の吸気弁３２のリフト位置は遅角方向に変化する。従って、カムシャフト９０Ａとカムシャフト９０Ｂの相対的な回転位置を可変した場合においても、吸気弁３２とピストン４４が干渉してしまうことを確実に抑止できる。

実施の形態１においても、正転駆動モードから揺動駆動モードに可変する際に、カムシャフト６０Ａに対してカムシャフト６０Ｂを図７（Ａ）中で時計回り方向に回転させており、カムシャフト６０Ｂの回転方向は正転駆動モード時の回転方向と反対向きである。このため、＃６気筒の吸気弁３２のリフト位置は遅角方向に変化する。従って、カムシャフト６０Ａとカムシャフト６０Ｂの相対的な回転位置を可変した場合においても、吸気弁３２とピストン４４が干渉してしまうことを確実に抑止できる。

なお、吸気弁３２を駆動する動弁装置３６と排気弁３４を駆動する動弁装置３８は同様に構成されるが、排気弁３４を駆動する動弁装置３８においては、排気弁３４のリフトする位置が上死点側に遅角しないように、すなわち、排気弁３４のリフト位置が進角するように２つのカムシャフトの相対的な回転位置を可変することが好適である。これにより、排気弁３４とピストン４４が干渉してしまうことを確実に抑止できる。

次に、吸気弁３２を駆動する際のカムシャフトの回転角を最小限に抑える方法について説明する。吸気弁３２とカム６４との間に生じるタペットクリアランスを調整する方法として、シム等の挿入によりメカ式のアジャストを行う方法と、ロッカーアームの支点に油圧ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）を設ける方法がある。

図１７は、吸気弁３２をロッカーアームにより駆動する場合において、ロッカーアームの支点に油圧ラッシュアジャスタを設けた例を示す模式図である。図１７に示すように、吸気弁３２の弁軸３２ａの端部は、ロッカーアーム９６の一端に設けられたピボットに接している。弁軸３２ａには、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、ロッカーアーム９６は、その付勢力を受けた弁軸３２ａにより上方に付勢されている。ロッカーアーム９６の他端は、油圧ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）９８により回動可能に支持されている。ロッカーアーム９６の中央部には、ローラ９６ａが配設されている。そして、ローラ９６ａの上部には、カムシャフト８４，８６，８８，９０が配置される。

油圧ラッシュアジャスタ９８によれば、ロッカーアーム９６の高さ方向の位置を油圧により自動調整することにより、タペットクリアランスを自動調整することができ、クリアランスを０とすることができる。従って、図１７において、カムシャフト８４〜９０のカム６４とローラ９６ａは常に当接した状態とされる。

一方、シム等の挿入によりメカ式のアジャストでロッカーアーム９６の高さ方向の位置を調整する場合は、カム６４とローラ９６ａとの間のクリアランスを完全に０にすることはできない。このため、メカ式のアジャストを行う場合は、リフト開始時にクリアランスが０になるまでカムシャフト８４〜９０を余分に回転させる必要があり、リフト開始前に助走区間を設ける必要がある。

例えば、図１６において、吸気弁３２のタペットクリアランスをメカ式のアジャストで調整した場合は、図１６中に示すように開き始めのクランク角位置で助走区間を設ける必要がある。吸気弁３２は助走区間を過ぎてからリフトを開始するため、メカ式のアジャストでは、助走区間の分だけカムシャフト８４〜９０を余分に回転させる必要がある。

このように、メカ式のアジャストを行った場合は、油圧ラッシュアジャスタ９８を設けた場合に比べてカム６４の実作用角が拡大してしまい、揺動駆動モード時のモータ速度が増加し、消費電力が増加してしまう。また、揺動駆動モード時における２つのカムのカム揚程部の重なりを防ぐため、実作用角の拡大分だけ２つのカムノーズ間の位相角を大きくする必要が生じる。これにより、カム６４を切り換える際の回転量が大きくなり、揺動駆動モード時のモータ速度が増加し、消費電力が増加してしまう。

油圧ラッシュアジャスタ９８を備えた機構では、タペットクリアランスが０となり、カム６４とローラ９６ａは常に当接しているため、助走区間は不要である。従って、油圧ラッシュアジャスタ９８を設けることにより、カムシャフト８４〜９０の作用角を低減することができる。これにより、吸気弁３２がリフトする際の所要時間を短縮することができ、また、揺動駆動モードで吸気弁３２を駆動する場合は、カム６４を切り換える際の回転角、切り換え時間を短縮することが可能となる。

従って、実施の形態１，２では、油圧ラッシュアジャスタ９８によりタペットクリアランスを調整して、カム６４の作用角を低減することが望ましい。これにより、バルブタイミング可変の自由度が高まるとともに、モータ５０の駆動量を低減することができるため、消費電力を最小限に抑えることが可能となる。

また、ロッカーアームを用いない機構、すなわちカム６４の作用力を直接弁体３２に作用させる機構では、油圧ラッシュアジャスタによりタペットクリアランスを調整すると、カム６４が弁体３２を駆動する際の慣性が大きくなる。従って、油圧ラッシュアジャスタ９８によりタペットクリアランスを調整する場合は、図１７のようにロッカーアーム９６を設けた機構で行うことが好適である。

次に、図１８に基づいて内燃機関１０が搭載される車両の駆動方式に応じて、動弁装置３６のモータ５０の配置を変更する方法について説明する。内燃機関１０が搭載される車両がＦＦ駆動の場合、エンジンルームに内燃機関１０を搭載する際にバンクを傾斜させる必要があるため、内燃機関１０の高さをできるだけ抑えることが好適である。このため、ＦＦ駆動の車両に内燃機関１０を搭載する際には、図２及び図１１に示すように各モータ５０Ａ〜５０Ｈをカムシャフト５４〜６０，８４〜９０の端部に配置することで、内燃機関１０の高さを抑えることが望ましい。これにより、エンジンフードをより低くすることも可能となり、車両の空気抵抗を低減することが可能となる。

図１８は、実施の形態２のバンク８０において、動弁装置３６Ｆのモータ５０Ｆをカムシャフト８６上に配置した例を示す模式図である。図１８の例では、カムシャフト８６のカム駆動ギヤ６２がカムシャフト８４側の端部に設けられている。内燃機関１０が搭載される車両がＦＲ駆動の場合、エンジンルーム内に縦置きに内燃機関１０が配置されるため、内燃機関１０の全長をできるだけ抑えることが好適である。このため、ＦＲ駆動の車両に内燃機関１０を搭載する際には、図１８に示すように、モータ５０Ｆをカムシャフト８６上に配置することが望ましい。これにより、内燃機関１０の全長を確実に抑えることが可能である。より好適には、全てのモータ５０Ｅ〜５０Ｈを各カムシャフト８４〜９０上に配置することが望ましい。これにより、内燃機関１０の全長を最小限に抑えることができる。実施の形態１においても同様に、内燃機関１０が搭載される車両がＦＲ駆動の場合は、モータ５０Ａ〜５０Ｄを各カムシャフト５４〜６０上に配置することが好適である。

以上説明したように実施の形態２によれば、Ｖ型８気筒で構成される内燃機関１０において、２つの気筒の吸気弁３２を１つのカムシャフト９０で駆動する際に、揺動駆動モードで吸気弁３２を駆動する場合は、正転駆動モードに対してカム６４の相対的な位置を可変するようにしたため、揺動駆動モード時のカムシャフト９０の回転量を低減することが可能となる。これにより、カムシャフト９０を駆動するモータ５０Ｈの消費電力を低減することができ、システム効率を高めることが可能となる。

なお、上述した各実施形態では、揺動駆動モード時に２つの気筒用のカム６４の相対的な角度位置を１８０°に設定したが、揺動駆動時に２つのカム６４のカム揚程部の重なりが発生しない範囲で、２つのカム６４の相対的な角度を１８０°より小さくしても良い。図１９は、図１４（Ｂ）の場合において、＃７気筒用のカム６４と＃５気筒用のカムの相対的な角度を１８０°よりも小さく（例えば１６０°）した例を示している。この場合、＃７気筒用のカム６４のカム揚程部の角度範囲と＃５気筒用のカム揚程部の角度範囲に重なりが生じていなければ、図１９（Ａ）に示す状態で揺動駆動することで、＃７気筒の吸気弁３２を駆動することができる。そして、＃７気筒の吸気弁３２の駆動が完了した後は、図１９（Ａ）中の矢印方向にカムシャフト９０を回転させて、図１９（Ｂ）に示す状態にカムシャフト９０の角度位置を設定することで、＃５気筒の吸気弁３２を駆動することができる。この場合、＃７気筒用のカム６４と＃５気筒用のカムの相対的な角度位置を１８０°に設定した場合よりも、切換時のカムシャフト９０の回転角を低減することが可能である。従って、好適には、揺動駆動モード時の２つの気筒のカム６４の相対的は角度は、カム揚程部の重なりが生じない範囲で最も小さくすることが望ましい。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、吸気弁３２および排気弁３４の駆動により、フューエルカット運転時に触媒４２，４４の酸素吸蔵量を適正に制御するものである。

図１に示すシステムにおいて、触媒４２，４４における酸素吸蔵量は、内燃機関１０の運転状態に応じて変動する。例えば空燃比をリーンにする制御が行われた場合は、排気中の酸素量が増加するため、触媒４２，４４の酸素吸蔵量は増加する。一方、空燃比をリッチにする制御が行われた場合は、排気中の還元成分が増加し、下流側触媒４２，４４から酸素が放出されるため、酸素吸蔵量は減少する。

特に、パワー増量などの燃料増量制御が行われた場合は、排気空燃比がリッチになり、触媒４２，４４から多くの酸素が放出されるため、触媒４２，４４が還元状態となり、触媒臭が発生する場合がある。

このため、本実施形態では、内燃機関１０を搭載した車両が減速運転を行っている条件下では、燃料噴射弁３０からの燃料供給を停止する制御（フューエルカット）を行う。フューエルカット時には、吸気通路１２から排気通路１４へ空気が流れるため、空気中の酸素を触媒４２，４４に吸着させることができ、触媒臭の発生を抑えることができる。また、フューエルカット中は燃焼が行われないため、燃費を向上することが可能となる。

一方、触媒４２，４４の酸素吸着量が過度に多くなると、触媒４２，４４の温度が高温となった場合に、触媒４２，４４が劣化するという弊害が生じる。このため、本実施形態では、触媒４２，４４の酸素吸着量が多い場合は、フューエルカット中に全ての気筒の排気弁３４を閉じることで、排気通路１４への空気の流れを遮断し、触媒４２、４４への酸素供給を停止するようにしている。これにより、触媒４２，４４の酸素供給量が過度に多くなることを抑止でき、触媒４２，４４の劣化を確実に抑えることができる。

また、フューエルカットは主として減速時に行われるため、本実施形態では、フューエルカット中に全ての気筒の排気弁３４を閉じた場合において、所定の吸気弁３２を開くことで適度なポンピング仕事を生じさせ、フューエルカット走行中にエンジンブレーキをかけるようにしている。

図２０は、本実施形態で行われる吸気弁３２、排気弁３４の制御を模式的に示す図である。図２０に示すように、本実施形態の内燃機関１０は４つの気筒（＃１〜＃４）を備えている。４つの気筒は直列に配置されており、＃１→＃３→＃４→＃２の順で爆発行程が行われる。図２０（Ａ）は、フューエルカット中に行われる排気弁３４の制御を示している。また、図２０（Ｂ）は、フューエルカット中に行われる吸気弁３２の制御を示している。

図２０（Ａ）に示すように、排気弁３４については、フューエルカット中に全ての気筒の排気弁３４を閉じる制御が行われる。これにより、排気通路１４への空気の流れを遮断することができ、酸素供給過剰による触媒４２，４４の劣化を確実に抑えることができる。また、図２０（Ｂ）に示すように、吸気弁３２については、＃１気筒、＃２気筒の吸気弁３２のみを開く制御が行われる。これにより、後で詳細に説明するように、＃１気筒と＃２気筒との間で、気筒間を空気が行き交うポンピング仕事を生じさせることができる。従って、減速時のフューエルカット中にエンジンブレーキによる制動力を発生させることができる。

以下、フューエルカット中に行われるこれらの制御について詳細に説明する。最初に、フューエルカット時に排気弁３４を閉じる制御について説明する。図２１は、排気弁３４、および排気弁３４を駆動する動弁装置３８の周辺の構成を示す模式図である。動弁装置３８は、全ての気筒（＃１、＃２、＃３及び＃４気筒）が備える排気弁３８を駆動するものである。なお、吸気弁３２および動弁装置３６の周辺の構成については後述する。実施の形態３においても、内燃機関１０の個々の気筒に２つの吸気弁３２と２つの排気弁３４とが備わっているものとする。

動弁装置３８は、駆動源としてのモータ１１６と、モータ１１６の回転運動を伝達する伝達機構としてのギヤ列１１８と、ギヤ列から伝達された回転運動を排気弁３４の直線的な開閉運動に変換するカムシャフト１２０とを備えている。モータ１１６の回転運動はギヤ列１１８を介してカムシャフト１２０に伝達される。

図２１に示すように、カムシャフト１２０はカムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂとから構成されている。図２１に示すように、カムシャフト１２０Ａは＃１，＃２，＃３気筒の排気弁３４の上部に配置されており、＃１，＃２，＃３気筒の各排気弁３４を駆動する６つのカム６４を備えている。また、カムシャフト１２０Ｂは＃４気筒の排気弁３４の上部に配置されており、＃４気筒の各排気弁３４を駆動する２つのカム６４を備えている。図２２に示すように、カムシャフト１２０Ａの外周部には、カムシャフト１２０Ａに対して一体回転するカム駆動ギヤ６２が設けられている。

図２１に示すように、各排気弁３４の上端には、リフター３４ａが設けられている。カムシャフト１２０に設けられた各カム６４はリフター３４ａと接触し、リフター３４ａを押し下げることで各排気弁３４を駆動する。

図２２は、カムシャフト１２０の構成を詳細に示す模式図である。実施の形態１のカムシャフト６０と同様に、カムシャフト１２０Ａには、その端部にフランジ部６６が設けられている。同様に、カムシャフト１２０Ｂには、その端部にフランジ部６８が設けられている。カムシャフト１２０Ａのフランジ部６６には、その中心に穴６７が設けられている。また、カムシャフト１２０Ｂのフランジ部６８には、その中心からカムシャフト１２０Ａに向かって突出する軸６９が設けられている。カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂは、穴６７に対して軸６９が回動可能に嵌合し、フランジ部６６とフランジ部６８の端面同士が当接することで一体化される。

図２３は、カムシャフト１２０Ａ，１２０Ｂに設けられたフランジ部６６，６８の端面を示す模式図である。ここで、図２３（Ａ）はカムシャフト１２０Ａに設けられたフランジ部６６の端面を、図２３（Ｂ）はカムシャフト１２０Ｂに設けられたフランジ部６８の端面を示している。

フランジ部６６，６８の端面の構成は図６で説明した実施の形態１の構成と同様である。すなわち、フランジ部６６は、基準面６６Ａと突出面６６Ｂを備えており、基準面６６Ａと突出面６６Ｂとの境界には、段差６６Ｃおよび６６Ｄが設けられている。同様に、フランジ部６８は、基準面６８Ａと突出面６８Ｂを備えており、基準面６８Ａと突出面６８Ｂとの境界には、段差６８Ｃおよび６８Ｄが設けられている。実施の形態１，２では一方のフランジ部６６の基準面６６Ａに２つの穴７０，７２が設けられるが、実施の形態３では、フランジ部６６の基準面６６Ａには１つの穴７０のみが設けられている。また、図２３（Ｂ）に示すように、フランジ部６８の突出面６８Ｂには、１つのロックピン７４が設けられている。ロックピン７４は、突出面６８Ｂからカムシャフト１２０Ａ側に突出するように設けられている。

カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂを連結した状態において、ロックピン７４が穴７０に挿入されていない状態では、カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂは相対的に回転することができる。そして、ロックピン７４が穴７０に挿入されると、カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂの相対的な回転位置が固定される。

図２４は、カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂを連結した状態において、カムシャフト１２０Ａに設けられたカム６４と、カムシャフト１２０Ｂに設けられたカム６４との角度位置を示す模式図である。また、図２４は、カムシャフト１２０Ｂに設けられたカム６４の角度位置に応じて、＃４気筒の排気弁３４のリフトが変化する様子を示している。ここで、図２４は、図２２中に示す矢印Ｘ方向からカムシャフト１２０を見た状態を示している。そして、図２４（Ａ）は、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態を示しており、図２４（Ｂ）は、ロックピン７４と穴７０の係合が外れた状態を示している。

図２４（Ａ）に示す状態は、通常運転時（正転駆動モードまたは揺動駆動モード）で吸気弁３２を開閉駆動する場合に設定される。直列４気筒の内燃機関１０では、各気筒の爆発行程がクランク角１８０°毎に行われる。そして、カムシャフト１２０はクランクシャフトが２回転する間に１回転するため、カムシャフトが９０°回転する毎に各気筒で爆発行程が行われる。このため、図２４（Ａ）に示すように、ロックピン７４が穴７０に係合している通常運転時の状態では、各気筒＃１〜＃４のカム６４は＃１→＃３→＃４→＃２の順で９０°の間隔で配置されている。

また、図２４（Ａ）に示すように、ロックピン７４が穴７０に挿入された状態では、フランジ部６６の段差６６Ｃとフランジ部６８の段差６８Ｃとが当接している。従って、カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂの回転位置は、ロックピン７４と穴７０の係合により規定されるとともに、段差６６Ｃと段差６８Ｃとが当接する方向の相対的な回転に対しては、段差６６Ｃと段差６８Ｃとの当接により規定されている。

図２４（Ａ）に示す状態では、９０°間隔で配置されたカム６４のうち、カムシャフト１２０Ｂに設けられた＃４気筒用のカム６４のノーズが下向きに位置している。これにより、＃４気筒のカム６４によって排気弁３４のリテーナ３４ａが押し下げられ、＃４気筒の排気弁３４は、最大リフト量よりも少ないリフト量だけリフトしている。一方、他の気筒のカム６４のノーズは横向き、若しくは上向きに位置しており、他の気筒の排気弁３４は閉じられている。

図２４（Ｂ）は、図２４（Ａ）の状態でロックピン７４と穴７０の係合を切り離し、カムシャフト１２０Ａに対してカムシャフト１２０Ｂが相対的に回転した状態を示している。ここで、ロックピン７４の駆動機構は実施の形態１，２と同様に構成されており、実施の形態１，２と同様の方法でロックピン７４が駆動される。すなわち、図２４（Ａ）に示す状態において、カムシャフト１２０Ｂに設けられたオイル通路７９からオイル通路７７にオイルが供給される。図２４（Ａ）に示す状態では、オイル通路７７とフランジ部６６に設けられたオイル通路７８の角度位置が一致している。従って、オイル通路７７からオイル通路７８経由して穴７０へオイルが供給され、この結果、穴７０内にオイルが充満し、油圧によりロックピン７４が収納される。これにより、ロックピン７４と穴７０の係合を外すことができる。なお、フューエルカット中においても、クランクシャフト４７は回転しているため、オイルポンプの駆動によりオイル通路７９にオイルを供給することができる。

上述したように、図２４（Ａ）に示す状態では、＃４気筒の排気弁３４が最大リフト未満の所定量だけリフトしている。このため、＃４気筒の排気弁３４には、バルブスプリング反力が閉弁方向（図２４（Ａ）の上方向）に作用している。この状態でロックピン７４と穴７０の係合を切り離すと、カムシャフト１２０Ｂの回転方向の規制がなくなり、＃４気筒のカム６４が排気弁３４のリテーナ３４ａから上向きの力を受けて、図２４（Ａ）中の矢印Ｙ方向に回転する。これにより、＃４気筒の排気弁３４が閉じられる。

図２４（Ｂ）は、排気弁３４が閉じた後、カムシャフト１２０Ｂが更に回転し、段差６６Ｄと段差６８Ｄが当接した状態を示している。段差６６Ｄ及び段差６８Ｄは、両者が当接した状態で＃３気筒用のカムと＃４気筒用のカムの角度位置が一致するように設けられている。図２４（Ａ）の状態では、既に＃１〜＃３気筒の排気弁３４が閉じられているため、ロックピン７４と穴７０の係合を外した図２４（Ｂ）の状態では、全ての気筒＃１〜＃４の排気弁３４を閉じることが可能となる。

従って、フューエルカット中にカムシャフト１２０の角度位置を図２４（Ａ）に示す状態で停止させ、ロックピン７４と穴７０の係合を外すことで、全ての気筒の排気弁３４を閉じることができる。従って、触媒４０，４２への酸素供給量が過剰になることを抑えることができ、高温下における触媒劣化を確実に抑止することが可能となる。

なお、動弁装置３８に２つのモータを設け、２つのカムシャフト１２０Ａ，１２０Ｂのそれぞれを各モータで個別に制御することとしても良い。この場合においても、カムシャフト１２０Ａ，１２０Ｂの角度位置を図２４（Ｂ）の状態に設定することで、全ての気筒の排気弁３４を閉じることができる。

次に、図２０（Ｂ）に示すように、フューエルカット時に所定の吸気弁３２のみを開く制御について説明する。図２５は、吸気弁３２、および吸気弁３２を駆動する動弁装置３６の周辺の構成を示す模式図であって、主としてシリンダヘッドの周りの構成を示している。

図２５に示すように、動弁装置３６は、２つの装置（動弁装置３６Ｇ、動弁装置３６Ｈ）から構成されている。動弁装置３６Ｇは＃２気筒および＃３気筒が備える吸気弁３２を駆動し、動弁装置３６Ｈは＃１気筒および＃４気筒が備える吸気弁３２を駆動する。

実施の形態１と同様に、動弁装置３６Ｇ，３６Ｈのそれぞれは、駆動源としてのモータ５０Ｇ，５０Ｈを備えている。モータ５０Ｇの回転運動はギヤ列５２Ｇを介してカムシャフト１１０Ａに伝達される。同様に、モータ５０Ｈの回転運動はギヤ列５２Ｈを介してカムシャフト１１０Ｂへ伝達される。

図２５に示すように、カムシャフト１１０Ａは＃２，＃３気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト１１０Ａに設けられた４つのカム６４により＃２，＃３気筒の各吸気弁３２が開閉駆動される。また、カムシャフト１１０Ｂは２つに分割された状態で＃１，＃４気筒の吸気弁３２の上部に配置されており、カムシャフト１１０Ｂに設けられた４つのカム６４により＃１，＃４気筒の各吸気弁３２が開閉駆動される。２つに分割されたカムシャフト１１０Ｂはカムシャフト１１０の中心に設けられた貫通孔に挿通された連結部材１１０Ｃにより接続され、一体となって回転するように構成されている。なお、説明の便宜上、図２５では、カムシャフト１１０Ａと２つのカムシャフト１１０Ｂをそれぞれ分離した状態を示している。

図２５に示すように、各吸気弁３２の上端には、リフター３２ａが設けられている。カムシャフト１１０Ａ，１１０Ｂに設けられた各カム６４は、リフター３２ａと接触し、リフター３２ａを押し下げることで、各吸気弁３２を駆動する。

このような吸気弁３２側の構成において、本実施形態では、上述した方法で全ての気筒の排気弁３４を閉じた場合は、カムシャフト１１０Ａとカムシャフト１１０Ｂの相対的な角度位置を可変することで、＃１気筒と＃２気筒の吸気弁３２のみを所定量だけ開くようにしている。

これにより、＃１気筒と＃２気筒の間でガス交換を行うことができ、適度なポンピング仕事を生じさせることができる。この際、＃３気筒及び＃４気筒の吸気弁３２は閉じられるが、＃３，＃４気筒の吸気弁３２を閉じるタイミングは、＃３，＃４気筒のピストン４４が上死点と下死点の中間の位置となるタイミングとすることが好適である。＃３，＃４気筒では既に排気弁３４が閉じられており、ピストン４４が下死点近傍に位置しているときに吸気弁３２を閉じると、ピストン４４が上死点に向かう際の空気の圧縮量が多くなり、抵抗が大きくなるためである。同様に、ピストン４４が上死点近傍に位置しているときに吸気弁３２を閉じると、ピストン４４が下死点に向かう際の負圧が大きくなり、ピストン４４が下死点に向かう際の抵抗が大きくなるためである。従って、ピストン４４が上死点と下死点の中間に位置するタイミングで吸気弁３２を閉じることで、吸気弁３２を閉じた後に、ピストン４４の上下運動に伴う抵抗を最小限に抑えることができる。なお、＃３気筒と＃４気筒は位相が１８０°ずれているため、双方の気筒のピストン４４は同時に上死点と下死点の中間に位置することになる。

図２６は、＃１気筒と＃２気筒の間でガスが交換される様子を示す模式図であって、内燃機関１０及び吸気通路１２を上側から見た状態を示している。図２６に示すように、吸気通路１２はサージタンク２８の下流で分岐して各気筒（＃１〜＃４）に接続されている。各気筒のシリンダーは、サージタンク２８を介して接続されているため、排気弁３４を全て閉じた状態で＃１気筒と＃２気筒の吸気弁３２のみを開くことで、＃１気筒のシリンダーと＃２気筒のシリンダーとの間でガス交換を行うことができる。

すなわち、上述のように４気筒の内燃機関１０では＃１→＃３→＃４→＃２の順でクランク角１８０°毎に爆発工程が行われるため、＃１気筒と＃２気筒ではクランク角の位相が１８０°ずれている。このため、＃１気筒のピストン４４が下死点から上死点へ移動すると、＃２気筒のピストン４４は上死点から下死点へ移動する。このとき、全ての気筒の排気弁３４及び＃１，＃２気筒の吸気弁３２が閉じられているため、＃１気筒のピストン４４の上昇により＃１気筒のシリンダー内から排出された空気は、吸気通路１２を逆流してサージタンク２８に送られ、＃２気筒のピストン４４の下降により＃２気筒のシリンダー内に吸入される。

同様に、＃２気筒のピストン４４が下死点から上死点へ移動する際には、ピストン４４の上昇により＃２気筒のシリンダー内から排出された空気は、吸気通路１２を逆流してサージタンク２８に送られ、＃１気筒のピストン４４の下降により＃１気筒のシリンダー内に吸入される。従って、位相が１８０°ずれている＃１気筒と＃２気筒の吸気弁３２のみを開くことで、＃１気筒のシリンダーと＃２気筒のシリンダーの間でガス交換を行うことができ、ポンピング仕事を生じさせることができる。

このとき、＃１気筒の吸気弁３２のリフト量と＃２気筒の吸気弁３２のリフト量を同一にすることで、＃１気筒から排出された空気を過不足なく＃２気筒に吸入することができ、また、＃２気筒から排出された空気を過不足なく＃１気筒へ吸入することができる。これにより、一方の気筒からの排出量が他方の気筒への吸入量よりも多くなることを抑えることができ、余剰分の空気がスロットバルブ２２側に逆流してしまうことを抑止できる。また、一方の気筒の吸入量が他方の気筒からの排出量よりも多くなることを抑えることができ、吸入量に不足が生じて吸気通路１２に不要な負圧が生じてしまうことを抑止できる。

ポンピング仕事の発生量は、＃１気筒と＃２気筒の吸気弁３２のリフト量を同一にした状態で、リフト量を可変することで調整することができる。吸気弁３２のリフト量を小さくした場合は、空気が吸気弁３２を通過する際の抵抗が大きくなるため、ポンピング仕事を増大させることができる。従って、エンジンブレーキによる制動力を増加することができる。また、吸気弁３２のリフト量を大きくした場合は、空気が吸気弁３２を通過する際の抵抗が小さくなるため、ポンピング仕事を低下させることができる。従って、エンジンブレーキによる制動力を小さくすることができる。従って、吸気弁３２のリフト量を制御することで、フューエルカット中に最適なエンジンブレーキを生じさせることが可能となる。これにより、例えば車速の要求レベル（ブレーキペダルの操作量など）に応じて吸気弁３２のリフト量を可変することで、エンジンブレーキ力を制御することが可能となる。また、減速が終了した場合は、＃１，＃２気筒の吸気弁３２を全閉にして、全ての気筒の吸気弁３２を閉じることで、ポンピング仕事の量を低下させ、エンジンブレーキ力を低下させることが好適である。

次に、図２７のタイミングチャートに基づいて、上述した吸気弁３２及び排気弁３４の制御方法について説明する。図２７の横軸はクランク角を示しており、図２７は、各気筒（＃１〜＃４）の吸気弁３２の開弁期間（図２７中に実線で示す）と排気弁３４の開弁期間（図２６中に破線で示す）を示している。４気筒の内燃機関１０では＃１→＃３→＃４→＃２の順番で爆発行程が行われるため、図２７に示すように、各気筒の吸気弁３２、排気弁３４の開弁はこの順に行われる。

図２６において、θ０はフューエルカットが開始されるクランク角を示している。クランク角θ０でフューエルカットが開始されると、次に、クランク角θ１の位置で排気弁３４を駆動するカムシャフト１２０の駆動が停止される。

クランク角θ１の位置は、図２４（Ａ）に示すカムシャフト１２０の位置に対応しており、＃４気筒の排気弁３４が最大リフトとなった直後のクランク角位置である。すなわち、クランク角θ１の位置でカムシャフト１２０を停止させると、カムシャフト１２０の回転位置が図２４（Ａ）の位置に設定され、＃４気筒の排気弁３４が最大リフト量よりも小さい所定量だけ開いた状態となる。また、他の気筒＃１〜＃３の排気弁３４は全て閉じた状態となる。

クランク角θ１でカムシャフト１２０の駆動を停止した後、オイル通路７９にオイルが供給され、穴７０にオイルが供給される。これにより、ロックピン７４が駆動され、ロックピン７４と穴７０の係合が外れる。

これにより、カムシャフト１２０Ｂがカムシャフト１２０Ａに対して相対的に回転できるようになり、＃４気筒の排気弁３４のバルブスプリング反力により、図２４（Ａ）に示す矢印Ｙ方向にカムシャフト１２０Ｂが回転する。そして、カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂの相対的な角度位置が図２４（Ｂ）に示す位置となり、＃４気筒の排気弁３４が閉じられる。従って、全ての気筒の排気弁３４が閉じられる。

なお、実際の制御では、クランク角がθ１に到達した際に、カムシャフト１２０の駆動停止とロックピン７４の駆動がほぼ同時に行われるため、カムシャフト１２０Ｂは瞬時に図２４（Ｂ）の状態まで回転する。従って、図２６に示すように、クランク角がθ１に到達すると同時に、＃４気筒の排気弁３４を閉じることができる。

次に、＃１気筒と＃２気筒の吸気弁３２を所定量開く制御を行う。図２７に示すように、クランク角θ１の位置では＃３気筒の吸気弁３２が開いている。このため、図２７に示すクランク角θ２の位置で＃３気筒の吸気弁３２を閉じ、カムシャフト１１０Ａの回転を停止する制御を行う。

また、クランク角θ１以降、＃４気筒の吸気弁３２がリフトを開始するが、やはりクランク角θ２の位置で＃４気筒の吸気弁３２を閉じ、カムシャフト１１０Ｂの回転を停止する制御を行う。上述したように、＃３，＃４気筒の吸気弁３２を閉じるタイミングは、＃３，＃４気筒のピストン４４が上死点と下死点の中間となる位置とすることが好適である。これにより、クランク角θ２以降、全ての気筒の吸気弁３２が閉じられる。

クランク角がθ２から所定量進み、θ３に到達した際には、＃１，＃２気筒の吸気弁３２を所定量だけ開く制御を行う。すなわち、クランク角θ３以降は、カムシャフト１１０Ａを所定の角度位置に設定することで、＃２気筒の吸気弁３２を所定量だけリフトさせる。この際、カムシャフト１１０Ａには＃２気筒用のカム６４と＃３気筒用のカム６４が設けられているが、双方のカムの位相は９０°ずれているため、＃２気筒の吸気弁３２のみをリフトすることが可能である。

また、クランク角θ３以降は、カムシャフト１１０Ｂを所定の角度位置に設定することで、＃１気筒の吸気弁３２を＃２気筒の吸気弁３２と同じ量だけリフトさせる。２つのカムシャフト１１０Ｂは連結部材１１０Ｃを介して接続されており、＃１気筒用のカム６４と＃４気筒用のカム６４を備えているが、双方のカム６４の位相は９０°ずれているため、＃１気筒の吸気弁３２のみをリフトすることが可能である。

これにより、＃１気筒の吸気弁３２と＃２気筒の吸気弁３２のみを同一のリフト量で開くことができ、ポンピング仕事を生じさせてエンジンブレーキをかけることができる。

フューエルカットが終了した場合、または、フューエルカット中に通常運転に復帰する場合は、排気弁３４についてはモータ１１６によりカムシャフト１２０Ａを駆動する。これにより、カムシャフト１２０Ｂに対してカムシャフト１２０Ａが回転し、ロックピン７４と穴７０の位置が適合すると、バネ７６の作用力によりロックピン７４が穴７０に挿入される。これにより、カムシャフト１２０Ａとカムシャフト１２０Ｂが一体化され、モータ１１６で一体化されたカムシャフト１２０Ａ，１２０Ｂを駆動することで、正転駆動モードまたは揺動駆動モードによる通常運転を行うことができる。

また、吸気弁３２については、モータ３８Ｇ、モータ３８Ｈを通常に駆動することで、正転駆動モードまたは揺動駆動モードによる通常運転を行うことができる。

以上説明したように実施の形態３によれば、フューエルカット中に全ての気筒の排気弁３４を閉じるようにしたため、排気通路１４への空気の流れを停止することができる。これにより、触媒４２，４４への酸素供給を停止することができ、触媒４２，４４への酸素供給が過剰となることを回避できる。従って、触媒４２，４４の劣化を確実に抑止することが可能となる。

また、フューエルカット中に全ての気筒の排気弁３４を閉じた場合に、クランク角の位相が１８０°ずれている２つの気筒の吸気弁３２のみを所定量だけ開くようにしたため、２つの気筒間で吸気通路１２、サージタンク２８を介してガス交換を行うことができる。これにより、適度なポンピング仕事を生じさせることができ、フューエルカット運転中にエンジンブレーキによる制動を確実に行うことが可能となる。

なお、実施の形態３では、フューエルカット中に全ての排気弁３４を閉じ、一部の吸気弁３２のみを開くこととしているが、フューエルカット中に全ての吸気弁３２を閉じ、一部の排気弁３４のみを開くようにしても良い。この場合においても、全ての吸気弁３２を閉じることで排気通路１４への空気の流れを遮断することができ、また一部の排気弁３４のみを開くことでエンジンブレーキ力を発生させることが可能である。

本発明の各実施形態に係る内燃機関の動弁装置を備えたシステムの構成を示す模式図である。 実施の形態１において、吸気弁および動弁装置の周辺の構成を示す模式図である。 カムによって吸気弁が駆動される様子を示す模式図である。 内燃機関の機関回転数、出力トルクと、カムの駆動モードとの関係を示す模式図である。 実施の形態１において、＃４気筒、＃６気筒の吸気弁を駆動するためのカムシャフトの構成を詳細に示す模式図である。 カムシャフトに設けられたフランジ部の端面を示す模式図である。 カムシャフトに設けられた＃４気筒用のカムと＃６気筒用のカムとの位置関係を示す模式図である。 図７（Ａ）中の一点鎖線Ｉ−Ｉ’に沿った断面を示す模式図である。 ロックピンが挿入された穴にオイルを供給して、ロックピンと穴との係合を外した状態を示す模式図である。 図８中の一点鎖線ＩＩ−ＩＩ’に沿った位置の断面を示す模式図である。 実施の形態２において、吸気弁および動弁装置の周辺の構成を示す模式図である。 実施の形態２において、＃５気筒、＃７気筒の吸気弁を駆動するためのカムシャフトの構成を詳細に示す模式図である。 カムシャフトに設けられたフランジ部の端面を示す模式図である。 カムシャフトに設けられた＃５気筒用のカムと＃７気筒用のカムとの位置関係を示す模式図である。 図１０と同様に、オイル通路が設けられたスラスト位置における断面を示す模式図である。 吸気弁および排気弁のリフト量とクランク角との関係を示す模式図である。 ロッカーアームの支点に油圧ラッシュアジャスタを設けた例を示す模式図である。 動弁装置のモータをカムシャフト上に配置した例を示す模式図である。 図１４（Ｂ）の場合において、＃７気筒用のカム６４と＃５気筒用のカムの相対的な角度を１８０°よりも小さくした例を示す模式図である。 実施の形態３で行われる吸気弁、排気弁の制御を模式的に示す図である。 実施の形態３において、排気弁および排気弁を駆動する動弁装置の周辺の構成を示す模式図である。 実施の形態３において、排気弁を駆動するカムシャフトの構成を詳細に示す模式図である。 実施の形態３において、排気弁を駆動するカムシャフトに設けられたフランジ部の端面を示す模式図である。 実施の形態３において、排気弁を駆動するカムシャフトに設けられたカムの位置関係を示す模式図である。 実施の形態３において、吸気弁および吸気弁を駆動する動弁装置の周辺の構成を示す模式図である。 実施の形態３において、＃１気筒と＃２気筒の間でガスが交換される様子を示す模式図である。 実施の形態３において、吸気弁及び排気弁の制御方法を示すタイミングシャーとである。 １つのカムシャフトに複数の気筒用のカムを設けた場合の弊害を説明するための模式図である。

符号の説明

１０ 内燃機関
３２ 吸気弁
３４ 排気弁
３６，３８ 動弁装置
４０ ＥＣＵ
５０Ａ〜５０Ｈ モータ
６０Ａ，６０Ｂ，９０Ａ，９０Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ カムシャフト
５４〜６０，８４〜９０，１２０ カムシャフト
６４ カム
７４ ロックピン
７０，７２ 穴
７７，７８，７９ オイル通路
９６ ロッカーアーム
９８ 油圧ラッシュアジャスタ（ＨＬＡ）

Claims (20)

1. 各気筒が備える弁体をモータにより開閉駆動する内燃機関の動弁装置であって、
   前記モータにより回転駆動され、複数の気筒の前記弁体を駆動するためのカムを有するカムシャフトと、
   前記カムシャフトに設けられた前記カムの相対的な角度位置を可変するカム角度可変手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。
2. 前記カムシャフトを一方向に連続回転させることで前記弁体を駆動する正転駆動モードと、前記カムシャフトを揺動することで前記弁体を駆動する揺動駆動モードとの間でモードを切り換えて前記モータを駆動する制御手段を更に備え、
   前記カム角度可変手段は、前記モードを切り換えた際に、前記カムの相対的な角度位置を可変す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. 前記カムシャフトは、２つの気筒の前記弁体を駆動するための前記カムを有し、一方の気筒に対応する前記カムが設けられた第１のカムシャフトと、他方の気筒に対応する前記カムが設けられた第２のカムシャフトとの結合により構成され、
   前記カム角度可変手段は、前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を可変することで、前記第１のカムシャフトに設けられた前記カムと前記第２のカムシャフトに設けられた前記カムの相対的な角度位置を可変す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。
4. 前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトとの結合部に設けられ、前記正転駆動モードと前記揺動駆動モードのそれぞれにおいて、前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定する角度固定手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の動弁装置。
5. 前記角度固定手段は、
   前記第１及び第２のカムシャフトの一方に設けられたロックピンと、
   前記第１及び第２のカムシャフトの他方に設けられ、前記ロックピンが係合する第１及び第２の係合穴と、を含み、
   前記正転駆動モードでは、前記第１の係合穴に前記ロックピンが係合することで前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定し、
   前記揺動駆動モードでは、前記第２の係合穴に前記ロックピンが係合することで前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトの相対的な角度位置を固定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の動弁装置。
6. 前記第１又は第２の係合穴にオイルを供給することで前記第１又は第２の係合穴と前記ロックピンとの係合を解除するロックピン解除手段を備え、
   前記ロックピン解除手段は、
   前記第１のカムシャフトと前記第２のカムシャフトとの相対的な角度位置に応じて前記第１及び第２の係合穴の一方のみと連通するオイル通路を含み、
   前記正転駆動モードでは、前記第１の係合穴のみに前記オイル通路が連通しており、前記揺動駆動モードに切り換える際には前記オイル通路にオイルを供給することで前記第１の係合穴と前記ロックピンとの係合を解除し、
   前記揺動駆動モードでは、前記第２の係合穴のみに前記オイル通路が連通しており、前記正転駆動モードに切り換える際には前記オイル通路にオイルを供給することで前記第２の係合穴と前記ロックピンとの係合を解除することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の動弁装置。
7. 前記弁体は吸気弁であり、前記正転駆動モードから前記揺動駆動モードへ前記モードを切り換えた際に、前記弁体の開弁タイミングが遅角方向に可変されることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
8. 前記弁体は排気弁であり、前記正転駆動モードから前記揺動駆動モードへ前記モードを切り換えた際に、前記弁体の開弁タイミングが進角方向に可変されることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
9. 前記弁体と前記カムとの間のクリアランスを調整する油圧ラッシュアジャスタを備えたことを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
10. 前記カムの作用力を前記弁体に伝達するロッカーアームを備えたことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の動弁装置。
11. 前記モータが前記カムシャフトの長手方向の端部に配置されたことを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
12. 前記モータが前記カムシャフトの上部に配置されたことを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。
13. 前記内燃機関は車両減速時に燃料カット運転を行うものであり、
    前記カム角度可変手段は、前記燃料カット運転の際に、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変す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。
14. 前記カムシャフトは、吸気弁を駆動するための吸気弁用カムシャフトと排気弁を駆動するための排気弁用カムシャフトを含み、
    前記カム角度可変手段は、前記燃料カット運転の際に、前記吸気弁用カムシャフト及び前記排気弁用カムシャフトの少なくとも一方において、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする請求項１３記載の内燃機関の動弁装置。
15. 前記カム角度可変手段は、
    前記燃料カット運転の際に、前記吸気弁用カムシャフト及び前記排気弁用カムシャフトの一方において、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変するとともに、前記吸気弁用カムシャフト及び前記排気弁用カムシャフトの他方において、一部の気筒の前記弁体のみが開く位置に前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする請求項１４記載の内燃機関の動弁装置。
16. 前記カム角度可変手段は、
    前記燃料カット運転の際に、前記排気弁用カムシャフトにおいて、全ての気筒の前記弁体が閉じる位置に前記カムの相対的な角度位置を可変するとともに、前記吸気弁用カムシャフトにおいて、一部の気筒の前記弁体のみが開く位置に前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする請求項１５記載の内燃機関の動弁装置。
17. 前記一部の気筒は、ピストンが反対方向に動く２つの気筒であることを特徴とする請求項１５又は１６記載の内燃機関の動弁装置。
18. 前記一部の気筒は、クランク角の位相が１８０°ずれた２つの気筒であることを特徴とする請求項１５又は１６記載の内燃機関の動弁装置。
19. 前記カム角度可変手段は、
    前記２つの気筒において、前記弁体の開き量が同一となるように前記カムの相対的な角度位置を可変することを特徴とする請求項１７又は１８記載の内燃機関の動弁装置。
20. 前記カム角度可変手段は、前記内燃機関が搭載された車両の車速の要求レベルに応じて、前記弁体の開き量を変化させることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれかに記載の内燃機関の動弁装置。

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