JP2007146693A - エンジンの可変動弁機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】全部のシリンダについてエンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと一部のシリンダについてエンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えるとともに補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を提供する。
【解決手段】この可変動弁機構3では、気筒休止運転の開始条件が成立しているとき、プライマリアクチュエータ7を通じてインテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24のバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、セカンダリアクチュエータ8を通じてインテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24のバルブ作用角を「0」に設定する。
【選択図】図1
【解決手段】この可変動弁機構3では、気筒休止運転の開始条件が成立しているとき、プライマリアクチュエータ7を通じてインテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24のバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、セカンダリアクチュエータ8を通じてインテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24のバルブ作用角を「0」に設定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数のシリンダを備えたエンジンにおいて、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブについて、同バルブのバルブ作用角の変更を行うエンジンの可変動弁機構に関する。
上記可変動弁機構としては、例えば特許文献1に記載されるように、エンジンバルブのバルブ作用角(エンジンバルブが最も閉弁側の位置から最も開弁側の位置まで移動する期間におけるクランクシャフトの回転角度)を変更する動弁機構本体と、動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えたものが知られている。
この可変動弁機構において、動弁機構本体は、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、各シリンダのエンジンバルブに対応して同コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成される。バルブリフト機構は、コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、同スライダギアと連動してコントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成される。アームギアは、エンジンバルブのカムシャフトから伝達されたトルクによりスライダギアを回転運動させる入力ギアと、スライダギアの回転運動を通じてエンジンバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成される。
こうした可変動弁機構を搭載したエンジンにおいては、バルブ作用角を変更する要求があるとき、アクチュエータの制御を通じてコントロールシャフトが軸方向へ移動させられる。そして、コントロールシャフトの移動にともなう入力ギアと出力ギアとの相対回転により、エンジンバルブのバルブ作用角が変更される。
特開2001−263015号公報
近年、一部のシリンダについて混合気の燃焼を停止する運転状態(気筒休止運転)と通常の運転状態とを切り替えるエンジンが実用化されている。こうしたエンジンにおいては、燃焼を停止するシリンダ(休止シリンダ)でのポンピングロスを低減するために、休止シリンダについてインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を「0」に設定して燃焼室を密閉するようにしている。このように、気筒休止運転は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する可変動弁機構を搭載したエンジンにおいて実行することが可能となる。
しかし、上記可変動弁機構においては全部のスライダギアが一つのコントロールシャフトと連動して移動するため、同可変動弁機構によりインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更できるようにエンジンを構成しても、シリンダ配列に応じてそれぞれ次のようなことが問題となる。
(1)エンジンのシリンダ配列が直列の場合、可変動弁機構を通じてインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を「0」に設定することにより全てのシリンダにおいてバルブ作用角が「0」となるため、気筒休止運転を実行することができない。
そこで、直列エンジンにおいて気筒休止運転を実現するため、一部のシリンダのみについてバルブリフト機構のアームギアを直線運動させることのできる補助アクチュエータを可変動弁機構に備えることが考えられる。こうした構成を採用した場合には、気筒休止の対象となるシリンダのみについて、補助アクチュエータによりインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を「0」に設定することが可能となるため、バルブ作用角の変更を通じて気筒休止運転を実行することができるようになる。
(2)エンジンのシリンダ配列がV型または水平対向の場合、直列に配置された複数のシリンダにより構成される2つのシリンダ群について、一方のシリンダ群におけるインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を「0」に設定することにより気筒休止運転を実行することが可能となる。しかし、休止シリンダの組み合わせを変更することができないため、エンジンの運転状態等に応じて柔軟に気筒休止運転の態様を変更することができない。
そこで、V型エンジン及び水平対向エンジンにおいて休止シリンダの組み合わせの変更を実現するため、一部のシリンダのみについてバルブリフト機構のアームギアを直線運動させることのできる補助アクチュエータを可変動弁機構に備えることが考えられる。こうした構成を採用した場合には、バルブ作用角を「0」に設定するシリンダを補助アクチュエータの構成に応じて選択することが可能となるため、休止シリンダの組み合わせを変更することができるようになる。
ところで、上記補助アクチュエータを可変動弁機構に搭載する場合、アームギアを直線運動させるという目的からすると基本的にはバルブリフト機構の近傍に同アクチュエータを配置することが望ましいと考えられる。一方で、可変動弁機構を搭載したエンジンにおいては、バルブリフト機構の周辺に補助アクチュエータを配置するための十分なスペースが確保されている訳ではないため、補助アクチュエータの体格を極力小さくすることが要求される。なお、こうした問題は気筒休止運転を実行する可変動弁機構に限られず、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部についてエンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと同シリンダ群を構成する一部のシリンダについてエンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備える可変動弁機構であれば、同様に生じるものといえる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部についてエンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと同シリンダ群を構成する一部のシリンダについてエンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えるとともに補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構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。
(1)請求項1に記載の発明は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角が特定作用角以下のバルブ作用角に設定されていることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可することを要旨としている。
(1)請求項1に記載の発明は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角が特定作用角以下のバルブ作用角に設定されていることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可することを要旨としている。
可変動弁機構にはバルブスプリングの反力が加えられるため、バルブ作用角を変更する際に必要となる補助アクチュエータの出力(要求出力)は、バルブスプリングの反力が大きくなるにつれて増大するようになる。一方で、可変動弁機構に作用するバルブスプリングの反力は、バルブ作用角が小さくなるにつれて低下するようになる。従って、基本アクチュエータを通じてバルブ作用角を比較的小さい作用角に設定した状態で補助アクチュエータによるバルブ作用角の変更を行う場合には、補助アクチュエータの要求出力を低減させることが可能となる。
そこで、上記発明では、バルブ作用角の大きさに基づいて補助アクチュエータを駆動させるか否かを判定する制御態様を採用することにより、バルブ作用角が小さいとき、すなわち補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることができるようにしている。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(2)請求項2に記載の発明は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、前記シリンダ群を構成するシリンダの一部のみについて前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する要求があるとき、前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を行うことを要旨としている。
上記発明では、基本アクチュエータを通じてバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した状態で補助アクチュエータによるバルブ作用角の変更を行うようにしているため、補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることが可能となる。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(3)請求項3に記載の発明は、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部についてインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部についてインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、一部のシリンダの稼働を停止する気筒休止運転の条件が成立しているとき、前記基本アクチュエータを通じて前記インテークバルブ及び前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記補助アクチュエータによる前記インテークバルブ及び前記エキゾーストバルブのバルブ作用角の変更を行うことを要旨としている。
上記発明では、基本アクチュエータを通じてバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した状態で補助アクチュエータによるバルブ作用角の変更を行うようにしているため、補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることが可能となる。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(4)請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記基本アクチュエータとして、前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側基本アクチュエータと前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側基本アクチュエータとを備えるとともに、前記補助アクチュエータとして、前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側補助アクチュエータと前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側補助アクチュエータとを備えることを要旨としている。
(5)請求項5に記載の発明は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、エンジン回転速度が特定回転速度以下であることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可することを要旨としている。
可変動弁機構にはバルブスプリングの反力が加えられるため、バルブ作用角を変更する際に必要となる補助アクチュエータの出力(要求出力)は、バルブスプリングの反力が大きくなるにつれて増大するようになる。一方で、可変動弁機構に作用するバルブスプリングの反力は、エンジン回転速度が低くなるにつれて低下するようになる。従って、エンジン回転速度が比較的小さい状態で補助アクチュエータによるバルブ作用角の変更を行う場合には、補助アクチュエータの要求出力を低減させることが可能となる。そこで、上記発明では、エンジン回転速度の大きさに基づいて補助アクチュエータを駆動させるか否かを判定する制御態様を採用することにより、エンジン回転速度が低いとき、すなわち補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることができるようにしている。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(6)請求項6に記載の発明は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群について該エンジンバルブのバルブ作用角を変更する動弁機構本体と、該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えて構成されること、前記動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、前記アームギアが、前記エンジンバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記エンジンバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記エンジンバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、並びに、前記アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されることを第1の要件とし、前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じてバルブ作用角を変更すること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更することを第2の要件として構成される可変動弁機構において、前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角が特定作用角以下のバルブ作用角に設定されていることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可することを要旨としている。
可変動弁機構においては、バルブスプリングの反力によりスライダギアにスラスト荷重が生じるため、アームギアを移動させる際に必要とされる補助アクチュエータの出力(要求出力)は、バルブスプリングの反力が大きくなるにつれて増大する。一方で、バルブスプリングから出力アームへ加えられる力は、バルブ作用角が小さくなるにつれて低下するため、スライダギア(アームギア)のスラスト荷重もバルブ作用角とともに小さくなる傾向を示す。従って、バルブ作用角が小さいときに補助アクチュエータを通じてアームギアを移動させるようにすることで、補助アクチュエータの要求出力を低減させることが可能となる。
そこで、上記発明では、バルブ作用角の大きさに基づいて補助アクチュエータを駆動させるか否かを判定する制御態様を採用することにより、バルブ作用角が小さいとき、すなわち補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることができるようにしている。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(7)請求項7に記載の発明は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群について該エンジンバルブのバルブ作用角を変更する動弁機構本体と、該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えて構成されること、前記動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、前記アームギアが、前記エンジンバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記エンジンバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記エンジンバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、並びに、前記アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されることを第1の要件とし、前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じてバルブ作用角を変更すること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更することを第2の要件として構成される可変動弁機構において、一部のシリンダのみについて前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する要求があるとき、前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を行うことを要旨としている。
上記発明では、基本アクチュエータを通じてバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した状態で補助アクチュエータによるバルブ作用角の変更を行うようにしているため、補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることが可能となる。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(8)請求項8に記載の発明は、1つのシリンダ群についてインテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側動弁機構本体と前記シリンダ群についてエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側動弁機構本体と前記吸気側動弁機構本体へ直線運動を入力する吸気側アクチュエータと前記排気側動弁機構本体へ直線運動を入力する排気側アクチュエータとを備えて構成されること、前記吸気側動弁機構本体及び前記排気側動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、前記アームギアが、前記インテークバルブまたは前記エキゾーストバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記インテークバルブまたは前記エキゾーストバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記インテークバルブまたはエキゾーストバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、前記吸気側アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側補助アクチュエータとを備えて構成されること、並びに、前記排気側アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する全部のシリンダについて前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側補助アクチュエータとを備えて構成されることを第1の要件とし、前記吸気側動弁機構本体について、前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じて前記インテークバルブのバルブ作用角を変更すること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更することを第2の要件とし、前記排気側動弁機構本体について、前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じて前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更すること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更することを第3の要件として構成される可変動弁機構において、一部のシリンダの稼働を停止する気筒休止運転の条件が成立しているとき、前記吸気側基本アクチュエータを通じて前記インテークバルブのバルブ作用角を第1特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記吸気側補助アクチュエータによる前記インテークバルブのバルブ作用角の変更を行うこと、並びに、前記気筒休止運転の条件が成立しているとき、前記排気側基本アクチュエータを通じて前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を第2特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記排気側補助アクチュエータによる前記エキゾーストバルブのバルブ作用角の変更を行うことを要旨としている。
上記発明では、基本アクチュエータを通じてバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した状態で補助アクチュエータによるバルブ作用角の変更を行うようにしているため、補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることが可能となる。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(9)請求項9に記載の発明は、インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群について該エンジンバルブのバルブ作用角を変更する動弁機構本体と、該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えて構成されること、前記動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、前記アームギアが、前記エンジンバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記エンジンバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記エンジンバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、並びに、前記アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されることを第1の要件とし、前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じてバルブ作用角を変更すること、前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更することを第2の要件として構成される可変動弁機構において、エンジン回転速度が特定回転速度以下であることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可することを要旨としている。
可変動弁機構においては、バルブスプリングの反力によりスライダギアにスラスト荷重が生じるため、アームギアを移動させる際に必要とされる補助アクチュエータの出力(要求出力)は、バルブスプリングの反力が大きくなるにつれて増大する。一方で、バルブスプリングから出力アームへ加えられる力は、エンジン回転速度が低くなるにつれて低下するため、スライダギア(アームギア)のスラスト荷重もエンジン回転速度とともに小さくなる傾向を示す。従って、エンジン回転速度が低いときに補助アクチュエータを通じてアームギアを移動させるようにすることで、補助アクチュエータの要求出力を低減させることが可能となる。
そこで、上記発明では、エンジン回転速度の大きさに基づいて補助アクチュエータを駆動させるか否かを判定する制御態様を採用することにより、エンジン回転速度が低いとき、すなわち補助アクチュエータの要求出力が小さいときに補助アクチュエータを駆動させることができるようにしている。これにより、補助アクチュエータの体格の小型化を図ることのできるエンジンの可変動弁機構を実現することができるようになる。
(10)請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載のエンジンの可変動弁機構において、前記1つのシリンダ群が直列に配置された複数のシリンダにより構成されるものであることを要旨としている。
(11)請求項11に記載の発明は、当該エンジンは、前記シリンダ群を少なくとも一つ有するものであり、当該可変動弁機構は、前記シリンダ群の少なくとも一つについてバルブ作用角の変更を行うものであることを要旨としている。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について、図1〜図34を参照して説明する。本実施形態では、本発明にかかるエンジンの可変動弁機構をインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する可変動弁機構として具体化している。
本発明の第1実施形態について、図1〜図34を参照して説明する。本実施形態では、本発明にかかるエンジンの可変動弁機構をインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する可変動弁機構として具体化している。
<エンジンの構造>
図1に、本発明の可変動弁機構を搭載したエンジンの平面構造を示す。
エンジン1は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12との組み合わせを通じて構成されている。シリンダブロック11には、4つのシリンダ13が直列に配置されている。エンジン1においては、4つのシリンダ13により1つのシリンダ群が構成されている。各シリンダ13内の燃焼室には、インジェクタ14を通じてシリンダヘッド12のインテークポート21へ噴射された燃料とインテークマニホールドを介してインテークポート21へ供給された空気との混合気が供給される。各シリンダ13内の燃焼室へ供給された混合気は、イグニッションプラグ15による点火を通じて燃焼される。クランクシャフト16は、混合気の燃焼によるピストンの直線運動を回転運動へ変換して出力する。
図1に、本発明の可変動弁機構を搭載したエンジンの平面構造を示す。
エンジン1は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12との組み合わせを通じて構成されている。シリンダブロック11には、4つのシリンダ13が直列に配置されている。エンジン1においては、4つのシリンダ13により1つのシリンダ群が構成されている。各シリンダ13内の燃焼室には、インジェクタ14を通じてシリンダヘッド12のインテークポート21へ噴射された燃料とインテークマニホールドを介してインテークポート21へ供給された空気との混合気が供給される。各シリンダ13内の燃焼室へ供給された混合気は、イグニッションプラグ15による点火を通じて燃焼される。クランクシャフト16は、混合気の燃焼によるピストンの直線運動を回転運動へ変換して出力する。
シリンダヘッド12には、各シリンダ13のインテークポート21を燃焼室に対して開閉するインテークバルブ23、及び各シリンダ13のエキゾーストポート22を燃焼室に対して開閉するエキゾーストバルブ24が設けられている。各インテークバルブ23は、インテークカムシャフト25のカム(インテークカム25C)を通じて開弁される。各エキゾーストバルブ24は、エキゾーストカムシャフト26のカム(エキゾーストカム26C)を通じて開弁される。すなわち、エンジン1のシリンダ群においては、各シリンダ13のインテークバルブ23が共通のインテークカムシャフト25を通じて開弁されるとともに各シリンダ13のエキゾーストバルブ24が共通のエキゾーストカムシャフト26を通じて開弁される。
インテークカムシャフト25及びエキゾーストカムシャフト26は、シリンダヘッド12と一体に形成されたカムキャリア27により支持されている。そして、タイミングチェーン17を介して伝達されたクランクシャフト16のトルクにより回転する。
エンジン1には、インテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24のバルブ開閉特性を変更する可変動弁機構3が備えられている。可変動弁機構3は、インテークバルブ23のバルブ開閉特性を変更する吸気可変動弁機構31とエキゾーストバルブ24のバルブ開閉特性を変更する排気可変動弁機構32とを備えて構成されている。
吸気可変動弁機構31は、インテークカムシャフト25に隣接する位置へ配置された動弁機構本体33(吸気側動弁機構本体)と動弁機構本体33の構成要素へ直線運動を入力するプライマリアクチュエータ7及びセカンダリアクチュエータ8との組み合わせを通じて構成されている。基本的には、プライマリアクチュエータ7に内蔵されたモータの回転を通じてバルブ開閉特性の変更を行う。
排気可変動弁機構32は、エキゾーストカムシャフト26に隣接する位置へ配置された動弁機構本体33(排気側動弁機構本体)と動弁機構本体33の構成要素へ直線運動を入力するプライマリアクチュエータ7及びセカンダリアクチュエータ8との組み合わせを通じて構成されている。基本的には、プライマリアクチュエータ7に内蔵されたモータの回転を通じてバルブ開閉特性の変更を行う。
吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32は、同一の構成の動弁機構本体33、プライマリアクチュエータ7及びセカンダリアクチュエータ8を備えて構成されている。すなわち、本実施形態の可変動弁機構3においては、動弁機構本体33に対するプライマリアクチュエータ7の取り付け位置が異なる点を除いて吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32に同一の構成が採用されている。
エンジン1は、電子制御装置9を通じて統括的に制御される。
電子制御装置9は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。
電子制御装置9は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。
電子制御装置9の入力ポートには、クランクポジションセンサ及びエアフローメータ等が接続されている。また、電子制御装置9の出力ポートには、インジェクタ14及びイグニッションプラグ15の駆動回路等が接続されている。
<可変動弁機構の構造>
図2〜図20を参照して、可変動弁機構3の構造及び動作について説明する。なお、以下の〔1〕では可変動弁機構3の大まかな構造について、〔2〕ではバルブ開閉特性の変化態様について、〔3〕では可変動弁機構3の主要部分の構造について、〔4〕ではプライマリアクチュエータ7の構造及び動作態様について、〔5〕ではセカンダリアクチュエータ8の構造及び動作態様について、〔6〕〜〔8〕では可変動弁機構3の動作態様について、〔9〕及び〔10〕では可変動弁機構3の動作状態とバルブ作用角との関係についてそれぞれ説明している。
図2〜図20を参照して、可変動弁機構3の構造及び動作について説明する。なお、以下の〔1〕では可変動弁機構3の大まかな構造について、〔2〕ではバルブ開閉特性の変化態様について、〔3〕では可変動弁機構3の主要部分の構造について、〔4〕ではプライマリアクチュエータ7の構造及び動作態様について、〔5〕ではセカンダリアクチュエータ8の構造及び動作態様について、〔6〕〜〔8〕では可変動弁機構3の動作態様について、〔9〕及び〔10〕では可変動弁機構3の動作状態とバルブ作用角との関係についてそれぞれ説明している。
〔1〕「可変動弁機構の全体構造」
図2及び図3を参照して、可変動弁機構3の構造の概略について説明する。
・図2は、可変動弁機構3の斜視構造を示す。
・図3は、動弁機構本体33のバルブリフト機構について、その分解斜視構造を示す。
図2及び図3を参照して、可変動弁機構3の構造の概略について説明する。
・図2は、可変動弁機構3の斜視構造を示す。
・図3は、動弁機構本体33のバルブリフト機構について、その分解斜視構造を示す。
動弁機構本体33は、各シリンダ13に対応して設けられた複数のバルブリフト機構34と各バルブリフト機構34を支持するスライドシャフト機構35との組み合わせを通じて構成されている。また、それぞれの中心線が整合するように各構成要素(ロッカーシャフト36、コントロールシャフト37、スライダギア4及びアームギア5)が組み合わされている。すなわち、これら各構成要素は共通の中心線Oを有する。
スライドシャフト機構35は、回転運動及び直線運動が不能な状態でシリンダヘッド12(カムキャリア27)に固定されるロッカーシャフト36と、直線運動が可能な状態でロッカーシャフト36内に配置されるコントロールシャフト37との組み合わせを通じて構成されている。なお、本実施形態では、コントロールシャフト37の軸方向について、コントロールシャフト37がプライマリアクチュエータ7から離れる方向を正方向Fとし、コントロールシャフト37がプライマリアクチュエータ7へ近づく方向を逆方向Rとしている。
バルブリフト機構34は、コントロールシャフト37に連動して直線運動するスライダギア4と、ヘリカルスプラインを通じてスライダギア4に噛み合うアームギア5との組み合わせを通じて構成されている。スライダギア4は、ロッカーシャフト36に対する軸方向の相対移動が可能な状態かつコントロールシャフト37に対する軸方向の相対移動が不能な状態でロッカーシャフト36のまわりに組み付けられている。アームギア5は、インテークカムシャフト25またはエキゾーストカムシャフト26からのトルクを受ける入力ギア51とインテークバルブ23またはエキゾーストバルブ24へトルクを伝達する出力ギア61とにより構成されている。
動弁機構本体33においては、以下のように各構成要素の回転運動及び直線運動がそれぞれ許容または制限されている。なお、回転運動は中心線Oまわりにおける周方向の運動を示す。また、直線運動は中心線Oに沿った軸方向の運動を示す。
(a)ロッカーシャフト36は、回転運動及び直線運動ともに不能。
(b)コントロールシャフト37は、回転運動不能かつ直線運動可能。
(c)スライダギア4は、回転運動及び直線運動ともに可能。
(d)アームギア5は、回転運動及び直線運動ともに可能。
(a)ロッカーシャフト36は、回転運動及び直線運動ともに不能。
(b)コントロールシャフト37は、回転運動不能かつ直線運動可能。
(c)スライダギア4は、回転運動及び直線運動ともに可能。
(d)アームギア5は、回転運動及び直線運動ともに可能。
プライマリアクチュエータ7は、コントロールシャフト37の軸方向の位置を変更する機能、及びコントロールシャフト37の軸方向の位置を保持する機能を備える。本実施形態では、プライマリアクチュエータ7として、ハウジング71に内蔵されたモータ72の回転運動により出力軸73を直線運動させる電動式のアクチュエータが採用されている。可変動弁機構3においては、出力軸73がコントロールシャフト37と接続されていることにより、モータ72の制御を通じてコントロールシャフト37の位置の変更及び保持が行われる。
コントロールシャフト37の軸方向の位置(シャフト位置CP)は、プライマリアクチュエータ7を通じて、最大限まで正方向Fへ移動させた位置(シャフト前面位置CPF)と最大限まで逆方向Rへ移動させた位置(シャフト背面位置CPR)との間で変更することができる。
セカンダリアクチュエータ8は、アームギア5の軸方向の位置を変更する機能、及びアームギア5の軸方向の位置を保持する機能を備える。本実施形態では、セカンダリアクチュエータ8として、ハウジング81内の圧力を変更してピストン82を直線運動させる油圧式のアクチュエータが採用されている。可変動弁機構3においては、アームギア5の一方の出力ギア61がピストン82の先端面と接触しているとともに他方の出力ギア61がカムキャリア27に固定されたギアスプリング65(図1、図14及び図15参照)を通じてピストン82側へ押されていることにより、ハウジング81内の油圧の調整を通じてアームギア5の位置の変更及び保持が行われる。
アームギア5の軸方向の位置(アーム位置AP)は、セカンダリアクチュエータ8を通じて、最大限まで正方向Fへ移動させた位置(アーム前面位置APF)と最大限まで逆方向Rへ移動させた位置(アーム背面位置APR)との間で変更することができる。
本実施形態の可変動弁機構3においては、コントロールシャフト37及びアームギア5の一方を移動させるとき、コントロールシャフト37及びアームギア5の他方の位置が固定される。すなわち、プライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37を移動させるときには、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5の位置が固定される。反対に、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるときには、プライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37の位置が固定される。
吸気可変動弁機構31においては、基本的にはアームギア5をアーム前面位置APFに保持した状態でコントロールシャフト37を移動させることによりインテークバルブ23のバルブ開閉特性を変更する。そして、アームギア5を移動させる要求があるときには、コントロールシャフト37をシャフト前面位置CPFに保持した状態でアームギア5の移動を移動させることによりインテークバルブ23のバルブ開閉特性を変更する。
排気可変動弁機構32においては、基本的にはアームギア5をアーム背面位置APRに保持した状態でコントロールシャフト37を移動させることによりエキゾーストバルブ24のバルブ開閉特性を変更する。そして、アームギア5を移動させる要求があるときには、コントロールシャフト37をシャフト背面位置CPRに保持した状態でアームギア5を移動させることによりエキゾーストバルブ24のバルブ開閉特性を変更する。
〔2〕「バルブ特性の変化態様」
図4に、インテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24のバルブ開閉特性の変化態様を示す。
図4に、インテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24のバルブ開閉特性の変化態様を示す。
可変動弁機構3においては、吸気可変動弁機構31のコントロールシャフト37を軸方向へ移動させることにより、インテークバルブ23のバルブ開閉特性を変更することができる。すなわち、図4に示すように、インテークバルブ23のバルブ作用角(吸気バルブ作用角INCAM)及びインテークバルブ23の最大バルブリフト量(吸気最大バルブリフト量INVL)を変更することができる。
吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは、コントロールシャフト37の動作に応じて以下の(a)及び(b)のように変化する。なお、吸気バルブ作用角INCAMは、インテークバルブ23が最も閉弁側の位置から最も開弁側の位置まで移動する期間におけるクランクシャフト16の回転角度を示す。また、吸気最大バルブリフト量INVLは、インテークバルブ23が最も閉弁側の位置から最も開弁側の位置まで移動するときのインテークバルブ23の変位量を示す。
(a)吸気可変動弁機構31のコントロールシャフト37が正方向Fへ向けて移動するとき、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは小さくなる方向へ変化する。そして、アームギア5がアーム前面位置APFに保持されている状態においてコントロールシャフト37がシャフト前面位置CPFに達したとき、吸気バルブ作用角INCAMが最も小さいバルブ作用角(最小吸気バルブ作用角INCAMmin)に設定されるとともに吸気最大バルブリフト量INVLが下限の最大バルブリフト量(下限吸気最大バルブリフト量INVLmin)に設定される。
(b)吸気可変動弁機構31のコントロールシャフト37が逆方向Rへ向けて移動するとき、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは大きくなる方向へ変化する。そして、アームギア5がアーム前面位置APFに保持されている状態においてコントロールシャフト37がシャフト背面位置CPRに達したとき、吸気バルブ作用角INCAMが最も大きいバルブ作用角(最大吸気バルブ作用角INCAMmax)に設定されるとともに吸気最大バルブリフト量INVLが上限の最大バルブリフト量(上限吸気最大バルブリフト量INVLmax)に設定される。
可変動弁機構3においては、吸気可変動弁機構31のアームギア5を軸方向へ移動させることによっても、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLを変化させることができる。吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは、アームギア5の動作に応じて以下の(a)及び(b)のように変化する。
(a)アームギア5が正方向Fへ向けて移動するとき、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは大きくなる方向へ変化する。そして、コントロールシャフト37がシャフト前面位置CPFに保持されている状態においてアームギア5がアーム前面位置APFに達したとき、吸気バルブ作用角INCAMが最小吸気バルブ作用角INCAMminに設定されるとともに吸気最大バルブリフト量INVLが下限吸気最大バルブリフト量INVLminに設定される。
(b)アームギア5が逆方向Rへ向けて移動するとき、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは小さくなる方向へ変化する。そして、コントロールシャフト37がシャフト前面位置CPFに保持されている状態においてアームギア5がアーム背面位置APRに達したとき、吸気バルブ作用角INCAMが「0」となる。すなわち、インテークバルブ23が最も閉弁側の位置に保持される。
吸気可変動弁機構31においては、コントロールシャフト37及びアームギア5の位置を上記(b)の状態以外に設定することによっても吸気バルブ作用角INCAMを「0」とすることができる。ここで、アームギア5がアーム前面位置APFのときに吸気バルブ作用角INCAMが特定吸気バルブ作用角INCAMspcとなるコントロールシャフト37の位置を吸気シャフト特定位置CPMinとする。そして、コントロールシャフト37を吸気シャフト特定位置CPMinよりもシャフト前面位置CPF側のいずれかの位置に保持した状態でアームギア5をアーム背面位置APRに保持することにより、吸気バルブ作用角INCAMを「0」に設定することが可能となる。換言すると、アームギア5がアーム前面位置APFのときに吸気バルブ作用角INCAMを特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のいずれかのバルブ作用角に設定した状態でアームギア5をアーム背面位置APRに保持することにより、吸気バルブ作用角INCAMを「0」に設定することが可能となる。なお、特定吸気バルブ作用角INCAMspcは、最小吸気バルブ作用角INCAMminから最大吸気バルブ作用角INCAMmaxまでの間の吸気バルブ作用角INCAMとして設定される。
可変動弁機構3においては、排気可変動弁機構32のコントロールシャフト37を軸方向へ移動させることにより、エキゾーストバルブ24のバルブ開閉特性を変更することができる。すなわち、図4に示すように、エキゾーストバルブ24のバルブ作用角(排気バルブ作用角EXCAM)及びエキゾーストバルブ24の最大バルブリフト量(排気最大バルブリフト量EXVL)を変更することができる。
排気バルブ作用角EXCAM及び排気最大バルブリフト量EXVLは、コントロールシャフト37の動作に応じて以下の(a)及び(b)のように変化する。なお、排気バルブ作用角EXCAMは、エキゾーストバルブ24が最も閉弁側の位置から最も開弁側の位置まで移動する期間におけるクランクシャフト16の回転角度を示す。また、排気最大バルブリフト量EXVLは、エキゾーストバルブ24が最も閉弁側の位置から最も開弁側の位置まで移動するときのエキゾーストバルブ24の変位量を示す。
(a)排気可変動弁機構32のコントロールシャフト37が正方向Fへ向けて移動するとき、排気バルブ作用角EXCAM及び排気最大バルブリフト量EXVLは大きくなる方向へ変化する。そして、アームギア5がアーム背面位置APRに保持されている状態においてコントロールシャフト37がシャフト前面位置CPFに達したとき、排気バルブ作用角EXCAMが最も大きいバルブ作用角(最大排気バルブ作用角EXCAMmax)に設定されるとともに排気最大バルブリフト量EXVLが上限の最大バルブリフト量(上限排気最大バルブリフト量EXVLmax)に設定される。
(b)排気可変動弁機構32のコントロールシャフト37が逆方向Rへ向けて移動するとき、排気バルブ作用角EXCAM及び排気最大バルブリフト量EXVLは小さくなる方向へ変化する。そして、アームギア5がアーム背面位置APRに保持されている状態においてコントロールシャフト37がシャフト背面位置CPRに達したとき、排気バルブ作用角EXCAMが最も小さいバルブ作用角(最小排気バルブ作用角EXCAMmin)に設定されるとともに排気最大バルブリフト量EXVLが下限の最大バルブリフト量(下限排気最大バルブリフト量EXVLmin)に設定される。
可変動弁機構3においては、排気可変動弁機構32のアームギア5を軸方向へ移動させることによっても、排気バルブ作用角EXCAM及び排気最大バルブリフト量EXVLを変化させることができる。排気バルブ作用角EXCAM及び排気最大バルブリフト量EXVLは、アームギア5の動作に応じて以下の(a)及び(b)のように変化する。
(a)アームギア5が逆方向Rへ向けて移動するとき、排気バルブ作用角EXCAM及び排気最大バルブリフト量EXVLは大きくなる方向へ変化する。そして、コントロールシャフト37がシャフト背面位置CPRに保持されている状態においてアームギア5がアーム背面位置APRに達したとき、排気バルブ作用角EXCAMが最小排気バルブ作用角EXCAMminに設定されるとともに排気最大バルブリフト量EXVLが下限排気最大バルブリフト量EXVLminに設定される。
(b)アームギア5が正方向Fへ向けて移動するとき、排気バルブ作用角EXCAM及び排気最大バルブリフト量EXVLは小さくなる方向へ変化する。そして、コントロールシャフト37がシャフト背面位置CPRに保持されている状態においてアームギア5がアーム前面位置APFに達したとき、排気バルブ作用角EXCAMが「0」となる。すなわち、エキゾーストバルブ24が最も閉弁側の位置に保持される。
排気可変動弁機構32においては、コントロールシャフト37及びアームギア5の位置を上記(b)の状態以外に設定することによっても排気バルブ作用角EXCAMを「0」とすることができる。ここで、アームギア5がアーム背面位置APRのときに排気バルブ作用角EXCAMが特定排気バルブ作用角EXCAMspcとなるコントロールシャフト37の位置を排気シャフト特定位置CPMexとする。そして、コントロールシャフト37を排気シャフト特定位置CPMexよりもシャフト背面位置CPR側のいずれかの位置に保持した状態でアームギア5をアーム前面位置APFに保持することにより、排気バルブ作用角EXCAMを「0」に設定することが可能となる。換言すると、アームギア5がアーム背面位置APRのときに排気バルブ作用角EXCAMを特定排気バルブ作用角EXCAMspc以下のいずれかのバルブ作用角に設定した状態でアームギア5をアーム前面位置APFに保持することにより、排気バルブ作用角EXCAMを「0」に設定することが可能となる。なお、特定排気バルブ作用角EXCAMspcは、最小排気バルブ作用角EXCAMminから最大排気バルブ作用角EXCAMmaxまでの間の排気バルブ作用角EXCAMとして設定される。
〔3〕「動弁機構本体の構造」
図5〜図11を参照して、動弁機構本体33の構造について説明する。なお、可変動弁機構3においては、各シリンダ13に対応した箇所の構造が共通しているため、図5〜図10及び図11では、1つのシリンダ13に対応した箇所の構造のみを示している。
図5〜図11を参照して、動弁機構本体33の構造について説明する。なお、可変動弁機構3においては、各シリンダ13に対応した箇所の構造が共通しているため、図5〜図10及び図11では、1つのシリンダ13に対応した箇所の構造のみを示している。
図5及び図6を参照して、バルブリフト機構34の構造について説明する。
・図5は、動弁機構本体33について、入力ギア51及び出力ギア61の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図6は、動弁機構本体33について、図5の状態からスライドシャフト機構35及びスライダギア4を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図5は、動弁機構本体33について、入力ギア51及び出力ギア61の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図6は、動弁機構本体33について、図5の状態からスライドシャフト機構35及びスライダギア4を取り除いた状態の斜視構造を示す。
スライダギア4の本体(スライダギア本体41)には、スライダギア入力部42及びスライダギア出力部43が一体に形成されている。スライダギア入力部42には、右ねじれのヘリカルスプライン(入力スプライン42A)が形成されている。スライダギア出力部43には、左ねじれのヘリカルスプライン(出力スプライン43A)が形成されている。すなわち、入力スプライン42Aと出力スプライン43Aとは、歯すじのねじれ方向がコントロールシャフト37の中心線Oに対して互いに反対となるように形成されている。
入力ギア51の本体(入力ギア本体52)には、スライダギア4の入力スプライン42Aと噛み合うヘリカルスプライン(入力スプライン53)が形成されている。入力ギア本体52の外周側には、インテークカムシャフト25のインテークカム25Cと接触する入力アーム54が設けられている。入力アーム54は、入力ギア本体52と一体形成された一対のアーム54Aとシャフト54Bのまわりを回転するローラ54Cとから構成されている。
出力ギア61の本体(出力ギア本体62)には、スライダギア4の出力スプライン43Aと噛み合うヘリカルスプライン(出力スプライン63)が形成されている。出力ギア本体62の外周側には、一体形成された出力アーム64が設けられている。出力アーム64には、凹状に湾曲したカム面64Cが形成されている。
図7〜図9を参照して、スライドシャフト機構35の構造について説明する。
・図7は、コントロールシャフト37の斜視構造を示す。
・図8は、ロッカーシャフト36の斜視構造を示す。
・図9は、スライドシャフト機構35の斜視構造を示す。
・図7は、コントロールシャフト37の斜視構造を示す。
・図8は、ロッカーシャフト36の斜視構造を示す。
・図9は、スライドシャフト機構35の斜視構造を示す。
コントロールシャフト37には、スライダギア4をコントロールシャフト37の直線運動と連動させるためのコネクトピン38が取り付けられる。コネクトピン38は、コントロールシャフト37のピン挿入穴37Hにはめ込まれる。本実施形態のコントロールシャフト37には、各シリンダ13に対応して4つのピン挿入穴37Hが形成されている。
ロッカーシャフト36には、コネクトピン38の直線運動を許容するためのピン移動孔36Hが形成されている。コネクトピン38は、ピン移動孔36Hを介してコントロールシャフト37のピン挿入穴37Hにはめ込まれる。
スライドシャフト機構35においては、コントロールシャフト37とスライダギア4との軸方向の相対位置を固定するためのブッシュ39がコネクトピン38に取り付けられる。これにより、コントロールシャフト37とコネクトピン38及びブッシュ39とが一体となって直線運動する。
図10及び図11を参照して、バルブリフト機構34とスライドシャフト機構35との組み付け構造について説明する。
・図10は、スライダギア4の断面構造を示す。
・図11は、図10の状態のスライダギア4にスライドシャフト機構35を組み合わせた状態を示す。
・図10は、スライダギア4の断面構造を示す。
・図11は、図10の状態のスライダギア4にスライドシャフト機構35を組み合わせた状態を示す。
スライダギア4のピン溝44には、ブッシュ39が配置される。そして、この状態のスライダギア4において、スライダギア本体41のシャフト挿入孔45へロッカーシャフト36及びコントロールシャフト37が挿入されることにより、スライダギア4とロッカーシャフト36及びコントロールシャフト37とが組み合わされる。
コネクトピン38は、スライダギア4のピン挿入孔42H及びブッシュ39のピン挿入孔39Hを介してコントロールシャフト37のピン挿入穴37Hにはめ込まれる。これにより、コントロールシャフト37、コネクトピン38、ブッシュ39及びスライダギア4が一体となって直線運動する。
〔4〕「プライマリアクチュエータの構造及び動作態様」
図12及び図13に、図1におけるプライマリアクチュエータ7周辺の構造を示す。
プライマリアクチュエータ7においては、モータ72の回転運動を運動変換機構74へ入力し、運動変換機構74を通じて回転運動を直線運動へ変換することにより出力軸73の位置を変更することができる。ハウジング71からの出力軸73の突き出し量は、モータ72の回転位相に応じて変化する。なお、以降では、コントロールシャフト37が正方向Fへ移動するときのモータ72の回転方向を正転方向RFとし、コントロールシャフト37が逆方向Rへ移動するときのモータ72の回転方向を逆転方向RRとする。
図12及び図13に、図1におけるプライマリアクチュエータ7周辺の構造を示す。
プライマリアクチュエータ7においては、モータ72の回転運動を運動変換機構74へ入力し、運動変換機構74を通じて回転運動を直線運動へ変換することにより出力軸73の位置を変更することができる。ハウジング71からの出力軸73の突き出し量は、モータ72の回転位相に応じて変化する。なお、以降では、コントロールシャフト37が正方向Fへ移動するときのモータ72の回転方向を正転方向RFとし、コントロールシャフト37が逆方向Rへ移動するときのモータ72の回転方向を逆転方向RRとする。
プライマリアクチュエータ7の動作状態は、モータ72の回転位相の変更を通じて、図12に示す押出動作状態と図13に示す引込動作状態との間で連続的に切り替えることができる。
(a)プライマリアクチュエータ7においては、モータ72の回転位相を保持することにより、出力軸73とともにコントロールシャフト37の位置を一定の位置に保持することができる。
(b)プライマリアクチュエータ7においては、モータ72を正転方向RFへ回転させることにより、出力軸73とともにコントロールシャフト37を正方向Fへ向けて移動させることができる。そして、出力軸73の正方向Fへの移動が制限されるまでモータ72を正転方向RFへ回転させたとき、動作状態が押出動作状態に保持される。押出動作状態においては、ハウジング71からの出力軸73の突き出し量が最も大きくなる。
(c)プライマリアクチュエータ7においては、モータ72を逆転方向RRへ回転させることにより、出力軸73とともにコントロールシャフト37を逆方向Rへ向けて移動させることができる。そして、出力軸73の逆方向Rへの移動が制限されるまでモータ72を逆転方向RRへ回転させたとき、動作状態が引込動作状態に保持される。引込動作状態においては、ハウジング71からの出力軸73の突き出し量が最も小さくなる。
吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32においては、プライマリアクチュエータ7の動作状態に応じてコントロールシャフト37の軸方向の位置が次のように変更される。
(a)プライマリアクチュエータ7の動作状態が押出動作状態のとき、出力軸73の突き出し量が最大となることにより、コントロールシャフト37がシャフト前面位置CPFに保持される。
(b)プライマリアクチュエータ7の動作状態が引込動作状態のとき、出力軸73の突き出し量が最小となることにより、コントロールシャフト37がシャフト背面位置CPRに保持される。
(a)プライマリアクチュエータ7の動作状態が押出動作状態のとき、出力軸73の突き出し量が最大となることにより、コントロールシャフト37がシャフト前面位置CPFに保持される。
(b)プライマリアクチュエータ7の動作状態が引込動作状態のとき、出力軸73の突き出し量が最小となることにより、コントロールシャフト37がシャフト背面位置CPRに保持される。
〔5〕「セカンダリアクチュエータの構造及び動作態様」
図14及び図15に、図1におけるセカンダリアクチュエータ8周辺の構造を示す。
セカンダリアクチュエータ8においては、ハウジング81内の油圧室へ供給されるエンジンオイルの量を調整することにより、油圧室の圧力の変更を通じてピストン82の位置を変更することができる。ピストン82に対しては、ハウジング81に内蔵されたスプリング及びギアスプリング65を通じてピストン82をハウジング81内へ押す力が常に加えられている。
図14及び図15に、図1におけるセカンダリアクチュエータ8周辺の構造を示す。
セカンダリアクチュエータ8においては、ハウジング81内の油圧室へ供給されるエンジンオイルの量を調整することにより、油圧室の圧力の変更を通じてピストン82の位置を変更することができる。ピストン82に対しては、ハウジング81に内蔵されたスプリング及びギアスプリング65を通じてピストン82をハウジング81内へ押す力が常に加えられている。
セカンダリアクチュエータ8の動作状態は、油圧室の圧力を変更することにより、図14に示す基本動作状態と図15に示す加圧動作状態とのいずれかに切り替えることができる。
(a)セカンダリアクチュエータ8においては、油圧室に対するエンジンオイルの供給を停止することにより、油圧室の圧力を低圧側の基準圧力よりも小さい圧力に維持することができる。このとき、ハウジング81内のスプリング及びギアスプリング65を通じてピストン82がハウジング81内へ押されることにより、動作状態が基本動作状態に保持される。基本動作状態においては、ハウジング81からのピストン82の突き出し量が最も小さくなる。
(b)セカンダリアクチュエータ8においては、油圧室に対するエンジンオイルの供給を継続することにより、油圧室の圧力を高圧側の基準圧力よりも大きい圧力に維持することができる。このとき、油圧室の圧力を通じてピストン82がギアスプリング65側へ押されることにより、動作状態が加圧動作状態に保持される。加圧動作状態においては、ハウジング81からのピストン82の突き出し量が最も大きくなる。
吸気可変動弁機構31においては、セカンダリアクチュエータ8の動作状態に応じてアームギア5の軸方向の位置が次のように変更される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最小となることにより、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最大となることにより、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最小となることにより、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最大となることにより、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
排気可変動弁機構32においては、セカンダリアクチュエータ8の動作状態に応じてアームギア5の軸方向の位置が次のように変更される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最小となることにより、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最大となることにより、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最小となることにより、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、ピストン82の突き出し量が最大となることにより、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
〔6〕「可変動弁機構の動作態様1」
図16及び図17を参照して、インテークカムシャフト25の回転運動にともなう吸気可変動弁機構31の動作態様、及びエキゾーストカムシャフト26の回転運動にともなう排気可変動弁機構32の動作態様について説明する。
・図16に、動弁機構本体33について、スライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図17に、動弁機構本体33について、図16の状態からスライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61が回転した状態を示す。
図16及び図17を参照して、インテークカムシャフト25の回転運動にともなう吸気可変動弁機構31の動作態様、及びエキゾーストカムシャフト26の回転運動にともなう排気可変動弁機構32の動作態様について説明する。
・図16に、動弁機構本体33について、スライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61の一部を取り除いた状態の斜視構造を示す。
・図17に、動弁機構本体33について、図16の状態からスライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61が回転した状態を示す。
動弁機構本体33においては、コネクトピン38及びブッシュ39がスライダギア4のピン溝44に配置されていることにより、ロッカーシャフト36及びコントロールシャフト37(スライドシャフト機構35)に対するスライダギア4の相対回転が許容されている。
これにより、吸気可変動弁機構31においては、インテークカムシャフト25の回転運動を通じてバルブリフト機構34が以下の(a)のように動作する。また、排気可変動弁機構32においては、エキゾーストカムシャフト26の回転運動を通じてバルブリフト機構34が以下の(b)のように動作する。
(a)吸気可変動弁機構31においては、インテークカム25Cにより入力ギア51が押されたとき、スライダギア4が入力ギア51とともにスライドシャフト機構35のまわりで回転運動する。また、出力ギア61がスライダギア4とともにスライドシャフト機構35のまわりで回転運動する。すなわち、スライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61が一体となってスライドシャフト機構35のまわりで回転運動する。例えば、動弁機構本体33の動作状態が図16に示す状態のときに入力ギア51がインテークカム25Cにより押された場合、スライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61の回転運動を通じて、動弁機構本体33の動作状態が図17に示す状態へ移行する。
(b)排気可変動弁機構32においては、エキゾーストカム26Cにより入力ギア51が押されたとき、スライダギア4が入力ギア51とともにスライドシャフト機構35のまわりで回転運動する。また、出力ギア61がスライダギア4とともにスライドシャフト機構35のまわりで回転運動する。すなわち、スライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61が一体となってスライドシャフト機構35のまわりで回転運動する。例えば、動弁機構本体33の動作状態が図16に示す状態のときに入力ギア51がエキゾーストカム26Cにより押された場合、スライダギア4、入力ギア51及び出力ギア61の回転運動を通じて、動弁機構本体33の動作状態が図17に示す状態へ移行する。
〔7〕「可変動弁機構の動作態様2」
図18を参照して、プライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37を軸方向へ移動させたときのバルブリフト機構34の動作態様について説明する。
図18を参照して、プライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37を軸方向へ移動させたときのバルブリフト機構34の動作態様について説明する。
動弁機構本体33においては、スライダギア4がコントロールシャフト37と連動して直線運動するため、アームギア5の軸方向の位置を固定した状態でコントロールシャフト37を直線運動させたとき、スライダギア4とアームギア5との軸方向の相対位置が変更される。このとき、ヘリカルスプラインの噛み合いにより入力ギア51及び出力ギア61に対して互いに反対方向へ作用するねじり力が付与されるため、入力ギア51と出力ギア61とが相対回転する。これにより、ロッカーシャフト36のまわりにおける入力アーム54と出力アーム64との相対的な回転位相が変更される。
吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32においては、各シリンダ13に対応するスライダギア4が共通する1本のコントロールシャフト37に組み付けられているため、コントロールシャフト37の直線運動にともない全てのバルブリフト機構34において入力ギア51と出力ギア61とが相対回転するようになる。すなわち、吸気可変動弁機構31のプライマリアクチュエータ7は、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダ13の全部について吸気バルブ作用角INCAMを同時に変更する。また、排気可変動弁機構32のプライマリアクチュエータ7は、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダ13の全部について排気バルブ作用角EXCAMを同時に変更する。
吸気可変動弁機構31においては、図18の状態Aを基準の状態としたとき、コントロールシャフト37の移動方向に応じてバルブリフト機構34が以下のように動作する。
(a)状態Aにおいてコントロールシャフト37が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
(b)状態Aにおいてコントロールシャフト37が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
(a)状態Aにおいてコントロールシャフト37が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
(b)状態Aにおいてコントロールシャフト37が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
排気可変動弁機構32においては、図18の状態Aを基準の状態としたとき、コントロールシャフト37の移動方向に応じてバルブリフト機構34が以下のように動作する。
(a)状態Aにおいてコントロールシャフト37が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
(b)状態Aにおいてコントロールシャフト37が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
(a)状態Aにおいてコントロールシャフト37が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
(b)状態Aにおいてコントロールシャフト37が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりにおいて入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
〔8〕「可変動弁機構の動作態様3」
図18を参照して、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を軸方向へ移動させたときのバルブリフト機構34の動作態様について説明する。
図18を参照して、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を軸方向へ移動させたときのバルブリフト機構34の動作態様について説明する。
動弁機構本体33においては、スライダギア4がコントロールシャフト37と連動して直線運動するため、コントロールシャフト37の軸方向の位置を固定した状態でアームギア5を直線運動させたとき、アームギア5とスライダギア4との軸方向の相対位置が変更される。このとき、ヘリカルスプラインの噛み合いにより入力ギア51及び出力ギア61に対して互いに反対方向へ作用するねじり力が付与されるため、入力ギア51と出力ギア61とが相対回転する。これにより、ロッカーシャフト36のまわりにおける入力アーム54と出力アーム64との相対的な回転位相が変更される。
吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32においては、各シリンダ13のバルブリフト機構34に対してセカンダリアクチュエータ8が備えられているため、各バルブリフト機構34において個別に入力アーム54と出力アーム64との相対的な回転位相を変更することができる。すなわち、吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8は、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダ13の一部のみについて吸気バルブ作用角INCAMを変更することができる。また、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8は、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダ13の一部のみについて排気バルブ作用角EXCAMを変更することができる。
吸気可変動弁機構31においては、図18の状態Aを基準の状態としたとき、アームギア5の移動方向に応じてバルブリフト機構34が以下のように動作する。
(a)状態Aにおいてアームギア5が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
(b)状態Aにおいてアームギア5が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
(a)状態Aにおいてアームギア5が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
(b)状態Aにおいてアームギア5が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
排気可変動弁機構32においては、図18の状態Aを基準の状態としたとき、アームギア5の移動方向に応じてバルブリフト機構34が以下のように動作する。
(a)状態Aにおいてアームギア5が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
(b)状態Aにおいてアームギア5が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
(a)状態Aにおいてアームギア5が正方向Fへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Bへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが接近する。
(b)状態Aにおいてアームギア5が逆方向Rへ移動したとき、バルブリフト機構34の動作状態が状態Cへ移行する。すなわち、入力ギア51と出力ギア61との相対回転により、ロッカーシャフト36のまわりで入力アーム54と出力アーム64とが離間する。
〔9〕「可変動弁機構の動作とバルブ作用角との関係」
図19を参照して、吸気可変動弁機構31の動作と吸気バルブ作用角INCAMとの関係について説明する。なお、排気可変動弁機構32の動作と排気バルブ作用角EXCAMとの関係についても、以下と同様の説明が適用できるため、ここでは排気可変動弁機構32の動作と排気バルブ作用角EXCAMとの関係についての説明を省略する。
図19を参照して、吸気可変動弁機構31の動作と吸気バルブ作用角INCAMとの関係について説明する。なお、排気可変動弁機構32の動作と排気バルブ作用角EXCAMとの関係についても、以下と同様の説明が適用できるため、ここでは排気可変動弁機構32の動作と排気バルブ作用角EXCAMとの関係についての説明を省略する。
シリンダヘッド12において、インテークカムシャフト25とローラロッカーアーム28との間には、吸気可変動弁機構31のバルブリフト機構34が配置されている。ローラロッカーアーム28は、インテークバルブ23のバルブスプリング29によりバルブリフト機構34側へ付勢されているため、ローラ28Aが常にバルブリフト機構34の出力ギア61と接触した状態に保持される。入力ギア51は、シリンダヘッド12と入力ギア本体52との間に取り付けられているスプリングによりインテークカムシャフト25側へ付勢されているため、ローラ54Cが常にインテークカム25Cと接触した状態に保持される。
エンジン1においては、ローラロッカーアーム28のローラ28Aが出力ギア61の出力ギア本体62と接触しているとき、すなわちローラ28Aが出力アーム64と接触していないとき、ローラロッカーアーム28の位置が基準位置(インテークバルブ23が最も閉弁側に保持される位置)から変化しないため、インテークバルブ23が最も閉弁側の位置に保持される。一方で、ローラ28Aが出力アーム64と接触しているとき、ローラロッカーアーム28が出力アーム64により押し下げられるため、インテークバルブ23が開弁される。ローラロッカーアーム28が基準位置から押し下げられる量は、ローラ28Aに対する出力アーム64のカム面64Cの接触位置に応じて変化するため、ローラ28Aに対するカム面64Cの接触位置が出力アーム64の先端側となるにつれてインテークバルブ23の開弁側への変位量が大きくなる。
可変動弁機構3においては、入力アーム54がインテークカム25Cのベースサークルと接触しているとき、出力ギア61の回転位相が基準位相(出力アーム64がローラ28Aと接触しない回転位相)に保持される。一方で、入力アーム54がインテークカム25Cのカムノーズと接触しているとき、ロッカーシャフト36まわりにおけるバルブリフト機構34の回転運動を通じて出力ギア61の回転位相が基準位相から変化することにより、出力アーム64がローラ28Aへ接近する。そして、出力ギア61の回転位相の変化を通じて出力アーム64がローラ28Aと接触することにより、インテークバルブ23が開弁される。バルブリフト機構34の回転運動にともなう出力ギア61の回転位相の変化量は、入力アーム54に対するインテークカム25Cの接触位置に応じて変化するため、入力アーム54に対するインテークカム25Cの接触位置がカムノーズの先端側となるにつれて出力アーム64の先端がローラ28Aに接近する。
こうしたことから、エンジン1においては、インテークカム25Cのカムノーズが入力アーム54と接触しているときの出力アーム64によるローラロッカーアーム28(インテークバルブ23)の押し下げ期間及び押し下げ量、すなわち吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLがロッカーシャフト36まわりにおける入力アーム54と出力アーム64との距離に応じて変化する。従って、コントロールシャフト37またはアームギア5を軸方向へ移動させて入力アーム54と出力アーム64との相対的な回転位相の差を変更することにより、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLを変更することが可能となる。
吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは、上記入力アーム54と出力アーム64との距離に応じて次のように変化する。
(a)ロッカーシャフト36まわりにおける入力アーム54と出力アーム64との距離が短くなるにつれて(例えば、図18の状態Aから状態Bへ移行するとき)、出力アーム64によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が小さくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは減少する。
(b)ロッカーシャフト36まわりにおける入力アーム54と出力アーム64との距離が長くなるにつれて(例えば、図18の状態Aから状態Cへ移行するとき)、出力アーム64によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が大きくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは増加する。
(a)ロッカーシャフト36まわりにおける入力アーム54と出力アーム64との距離が短くなるにつれて(例えば、図18の状態Aから状態Bへ移行するとき)、出力アーム64によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が小さくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは減少する。
(b)ロッカーシャフト36まわりにおける入力アーム54と出力アーム64との距離が長くなるにつれて(例えば、図18の状態Aから状態Cへ移行するとき)、出力アーム64によるローラロッカーアーム28の押し下げ期間及び押し下げ量が大きくなるため、吸気バルブ作用角INCAM及び吸気最大バルブリフト量INVLは増加する。
〔10〕「可変動弁機構の動作とバルブ作用角との関係のまとめ」
図20(A)に、吸気可変動弁機構31におけるコントロールシャフト37及びアームギア5の移動方向と吸気バルブ作用角INCAMの変化方向の関係、及び排気可変動弁機構32におけるコントロールシャフト37及びアームギア5の移動方向と排気バルブ作用角EXCAMの変化方向との関係をまとめた表を示す。
図20(A)に、吸気可変動弁機構31におけるコントロールシャフト37及びアームギア5の移動方向と吸気バルブ作用角INCAMの変化方向の関係、及び排気可変動弁機構32におけるコントロールシャフト37及びアームギア5の移動方向と排気バルブ作用角EXCAMの変化方向との関係をまとめた表を示す。
図20(B)に、吸気可変動弁機構31におけるコントロールシャフト37及びアームギア5の位置と吸気バルブ作用角INCAMとの関係、及び排気可変動弁機構32におけるコントロールシャフト37及びアームギア5の位置と排気バルブ作用角EXCAMとの関係をまとめた表を示す。
<可変動弁機構に生じるスラスト荷重>
可変動弁機構3においては、エンジン1から加えられる力によりスライダギア4にスラスト荷重が生じる。以下、(A)吸気可変動弁機構31に生じるスラスト荷重について、及び(B)排気可変動弁機構32に生じるスラスト荷重についてそれぞれ説明する。
可変動弁機構3においては、エンジン1から加えられる力によりスライダギア4にスラスト荷重が生じる。以下、(A)吸気可変動弁機構31に生じるスラスト荷重について、及び(B)排気可変動弁機構32に生じるスラスト荷重についてそれぞれ説明する。
(A)図21に、吸気可変動弁機構31について入力アーム54及び出力アーム64側から見たバルブリフト機構34の正面構造を示す。
吸気可変動弁機構31においては、インテークカムシャフト25のインテークカム25Cを通じて入力ギア51の入力アーム54へ加えられる力が入力ギア本体52を介してスライダギア入力部42へ伝達されるため、入力アーム54に加えられる力の方向と入力スプライン42Aの歯すじのねじれ方向との関係により、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア入力部42に生じるようになる。
吸気可変動弁機構31においては、インテークカムシャフト25のインテークカム25Cを通じて入力ギア51の入力アーム54へ加えられる力が入力ギア本体52を介してスライダギア入力部42へ伝達されるため、入力アーム54に加えられる力の方向と入力スプライン42Aの歯すじのねじれ方向との関係により、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア入力部42に生じるようになる。
一方で、インテークバルブ23のバルブスプリング29を通じて出力ギア61の出力アーム64へ加えられる力が出力ギア本体62を介してスライダギア出力部43へ伝達されるため、出力アーム64に加えられる力の方向と出力スプライン43Aの歯すじのねじれ方向との関係により、正方向Fへ向かうスラスト荷重がスライダギア出力部43に生じるようになる。
なお、バルブリフト機構34においては、入力スプライン42Aのねじれ方向と出力スプライン43Aのねじれ方向とが互いに反対方向に設定されているとともに、インテークカムシャフト25を通じて入力ギア51へ加えられる力と略反対方向の力がバルブスプリング29を通じて出力ギア61へ加えられるため、スライダギア入力部42及びスライダギア出力部43に生じるスラスト荷重の方向が一致する。
吸気可変動弁機構31においては、少なくとも1つのスライダギア4にて上記スラスト荷重の一方または両方が生じるため、正方向Fへ向かうスラスト荷重がコントロールシャフト37に対して常に作用するようになる。これにより、正方向Fへ向かうスラスト荷重がアームギア5にも作用するため、同スラスト荷重がアームギア5をセカンダリアクチュエータ8側へ押す力(ピストン82をハウジング81内へ向けて押す力)として常に作用するようになる。従って、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を逆方向Rへ移動させる際には、上記スラスト荷重が抵抗として作用する。
(B)図22に、排気可変動弁機構32について入力アーム54及び出力アーム64側から見たバルブリフト機構34の正面構造を示す。
排気可変動弁機構32においては、エキゾーストカムシャフト26のエキゾーストカム26Cを通じて入力ギア51の入力アーム54へ加えられる力が入力ギア本体52を介してスライダギア入力部42へ伝達されるため、入力アーム54に加えられる力の方向と入力スプライン42Aの歯すじのねじれ方向との関係により、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がスライダギア入力部42に生じるようになる。
排気可変動弁機構32においては、エキゾーストカムシャフト26のエキゾーストカム26Cを通じて入力ギア51の入力アーム54へ加えられる力が入力ギア本体52を介してスライダギア入力部42へ伝達されるため、入力アーム54に加えられる力の方向と入力スプライン42Aの歯すじのねじれ方向との関係により、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がスライダギア入力部42に生じるようになる。
一方で、エキゾーストバルブ24のバルブスプリング29を通じて出力ギア61の出力アーム64へ加えられる力が出力ギア本体62を介してスライダギア出力部43へ伝達されるため、出力アーム64に加えられる力の方向と出力スプライン43Aの歯すじのねじれ方向との関係により、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がスライダギア出力部43に生じるようになる。
なお、バルブリフト機構34においては、入力スプライン42Aのねじれ方向と出力スプライン43Aのねじれ方向とが互いに反対方向に設定されているとともに、インテークカムシャフト25を通じて入力ギア51へ加えられる力と略反対方向の力がバルブスプリング29を通じて出力ギア61へ加えられるため、スライダギア入力部42及びスライダギア出力部43に生じるスラスト荷重の方向が一致する。
排気可変動弁機構32においては、少なくとも1つのスライダギア4にて上記スラスト荷重の一方または両方が生じるため、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がコントロールシャフト37に対して常に作用するようになる。これにより、逆方向Rへ向かうスラスト荷重がアームギア5にも作用するため、同スラスト荷重がアームギア5をセカンダリアクチュエータ8側へ押す力(ピストン82をハウジング81内へ向けて押す力)として常に作用するようになる。従って、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を正方向Fへ移動させる際には、上記スラスト荷重が抵抗として作用する。
<可変動弁機構の制御態様>
電子制御装置9による可変動弁機構3の制御態様について説明する。可変動弁機構3においては、吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32の基本的な制御態様が共通しているため、ここでは排気可変動弁機構32の制御態様についての説明を省略する。なお、以降では、コントロールシャフト37の変位量をシャフト変位量CLとして示す。
電子制御装置9による可変動弁機構3の制御態様について説明する。可変動弁機構3においては、吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32の基本的な制御態様が共通しているため、ここでは排気可変動弁機構32の制御態様についての説明を省略する。なお、以降では、コントロールシャフト37の変位量をシャフト変位量CLとして示す。
電子制御装置9は、基本的には次の[処理1]〜[処理4]に基づいて吸気可変動弁機構31の制御を行う。
[処理1]:実際の吸気バルブ作用角INCAM(現状吸気バルブ作用角INCAMact)が目標の吸気バルブ作用角INCAM(目標吸気バルブ作用角INCAMtrg)と異なるとき、現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと一致するようにプライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37を移動させる。
[処理1]:実際の吸気バルブ作用角INCAM(現状吸気バルブ作用角INCAMact)が目標の吸気バルブ作用角INCAM(目標吸気バルブ作用角INCAMtrg)と異なるとき、現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと一致するようにプライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37を移動させる。
エンジン1においては、現状吸気バルブ作用角INCAMactを直接的に検出していないため、以下の[処理2]を通じて推定した吸気バルブ作用角INCAM(仮想吸気バルブ作用角INCAMvrt)を現状吸気バルブ作用角INCAMactと見立ててプライマリアクチュエータ7の制御を行う。すなわち、仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと一致するようにプライマリアクチュエータ7を制御する。
[処理2]:吸気バルブ作用角INCAMは、実際のシャフト位置CP(現状シャフト位置CPact)に応じて変化するため、現状シャフト位置CPactに基づいて仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtを算出する。
エンジン1においては、現状シャフト位置CPactを直接的に検出していないため、以下の[処理3]を通じて推定したシャフト位置CP(仮想シャフト位置CPvrt)を現状シャフト位置CPactと見立てて仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtの算出を行う。すなわち、仮想シャフト位置CPvrtに基づいて仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtを算出する。
[処理3]:シャフト位置CPは、実際のシャフト変位量CL(現状シャフト変位量CLact)に応じて変化するため、現状シャフト変位量CLactに基づいて仮想シャフト位置CPvrtを算出する。
エンジン1においては、現状シャフト変位量CLactを直接的に検出していないため、以下の[処理4]を通じて推定したシャフト変位量CL(仮想シャフト変位量CLvrt)を現状シャフト変位量CLactと見立てて仮想シャフト位置CPvrtの算出を行う。すなわち、仮想シャフト変位量CLvrtに基づいて仮想シャフト位置CPvrtを算出する。
[処理4]:シャフト変位量CLは、モータ72の回転角度(モータ回転角度RA)に対応して変化するため、モータ回転角度RAに基づいて仮想シャフト変位量CLvrtを算出する。
電子制御装置9は、上記[処理1]〜[処理4]を吸気可変動弁機構31の制御を行うための基本処理として、次の[処理A]〜[処理G]の処理を通じて吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う。
[処理A]エンジン1の運転状態等に基づいて目標吸気バルブ作用角INCAMtrgを設定する。
・仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと異なるときは次の[処理B]を行う。
・仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと一致するときは、コントロールシャフト37の位置を保持する。
・仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと異なるときは次の[処理B]を行う。
・仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと一致するときは、コントロールシャフト37の位置を保持する。
[処理B]予め把握されているシャフト位置CPと吸気バルブ作用角INCAMとの関係(位置対作用角特性)に基づいて、目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに対応したシャフト位置CPを目標シャフト位置CPtrgとして算出する。例えば、位置対作用角特性として図23のマップが電子制御装置9に予め記憶されているとき、目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに対応したシャフト位置CP(シャフト位置CPX)を目標シャフト位置CPtrgとして設定する。
[処理C]現在の仮想シャフト位置CPvrtと目標シャフト位置CPtrgとに基づいて、現状シャフト位置CPactを目標シャフト位置CPtrgと整合させるために必要となるシャフト変位量CL(目標シャフト変位量CLtrg)を算出する。
[処理D]予め把握されているモータ回転角度RAとシャフト変位量CLとの関係(角度対変位量特性)に基づいて、目標シャフト変位量CLtrgに対応したモータ回転角度RAを目標モータ回転角度RAtrgとして算出する。例えば、角度対変位量特性として図24のマップが電子制御装置9に予め記憶されているとき、目標シャフト変位量CLtrgに対応したモータ回転角度RAの値(モータ回転角度RAX)を目標モータ回転角度RAtrgとして設定する。
[処理E]仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtと目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとの関係に基づいて、コントロールシャフト37の移動方向すなわちモータ72の回転方向を設定する。
・目標吸気バルブ作用角INCAMtrgが仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtよりも小さいとき、モータ72の回転方向を逆転方向RRに設定する。
・目標吸気バルブ作用角INCAMtrgが仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtよりも大きいとき、モータ72の回転方向を正転方向FRに設定する。
・目標吸気バルブ作用角INCAMtrgが仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtよりも小さいとき、モータ72の回転方向を逆転方向RRに設定する。
・目標吸気バルブ作用角INCAMtrgが仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtよりも大きいとき、モータ72の回転方向を正転方向FRに設定する。
[処理F]モータ72の回転を開始した後において、モータ回転角度RAが目標モータ回転角度RAtrgに達したときにモータ72の回転位相を保持する。
なお、排気可変動弁機構32の制御は、上記吸気可変動弁機構31の制御における各パラメータを以下の(a)〜(c)のように置き換えた制御として実行することができる。
(a)目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに対応するパラメータとして目標排気バルブ作用角EXCAMtrgが設定される。
(b)現状吸気バルブ作用角INCAMactに対応するパラメータとして現状排気バルブ作用角EXCAMactが設定される。
(c)仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtに対応するパラメータとして仮想排気バルブ作用角EXCAMvrtが設定される。
なお、排気可変動弁機構32の制御は、上記吸気可変動弁機構31の制御における各パラメータを以下の(a)〜(c)のように置き換えた制御として実行することができる。
(a)目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに対応するパラメータとして目標排気バルブ作用角EXCAMtrgが設定される。
(b)現状吸気バルブ作用角INCAMactに対応するパラメータとして現状排気バルブ作用角EXCAMactが設定される。
(c)仮想吸気バルブ作用角INCAMvrtに対応するパラメータとして仮想排気バルブ作用角EXCAMvrtが設定される。
<バルブ作用角の変更にかかる制御の概要>
図25を参照して、電子制御装置9を通じて実行される各制御処理の概要について説明する。
図25を参照して、電子制御装置9を通じて実行される各制御処理の概要について説明する。
エンジン1においては、電子制御装置9を通じて、全部のシリンダ13について混合気の燃焼を実行する通常燃焼運転と一部のシリンダ13について混合気の燃焼を停止する気筒休止運転とが切り替えられる。
電子制御装置9は、エンジン1の運転中、通常燃焼運転のための「通常運転処理(図26)」と気筒休止運転のための「休止運転処理(図28)」とを基本処理として、これら各処理を並行して実行する。また、「休止運転処理(図28)」を通じて通常燃焼運転と気筒休止運転との切り替えを行う。
「通常運転処理(図26)」では、気筒休止運転が実行されていないとき、「第1バルブ作用角変更処理(図27)」を通じて、エンジン1の運転状態に適合した目標吸気バルブ作用角INCAMtrgの設定、及び吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う。
「休止運転処理(図28)」では、通常燃焼運転を実行している状態で気筒休止運転の開始条件が成立したことを検出したとき、「気筒休止設定処理(図29)」を通じて通常燃焼運転から気筒休止運転へ移行する。そして、気筒休止運転を実行している状態で、気筒休止運転の終了条件が成立していることを検出したとき、「気筒休止解除処理(図32)」を通じて気筒休止運転から通常燃焼運転へ移行する。
「気筒休止設定処理(図29)」では、一部のシリンダ13について次の(a)〜(c)の処理を行うことにより、気筒休止運転を開始する。吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更は、「第2バルブ作用角変更処理(図30)」及び「第3バルブ作用角変更処理(図31)」を通じて行う。
(a)吸気可変動弁機構31を通じて吸気バルブ作用角INCAMを「0」に設定する。
(b)排気可変動弁機構32を通じて排気バルブ作用角EXCAMを「0」に設定する。
(c)インジェクタ14の燃料噴射及びイグニッションプラグ15の点火を停止する。
(a)吸気可変動弁機構31を通じて吸気バルブ作用角INCAMを「0」に設定する。
(b)排気可変動弁機構32を通じて排気バルブ作用角EXCAMを「0」に設定する。
(c)インジェクタ14の燃料噴射及びイグニッションプラグ15の点火を停止する。
「気筒休止解除処理(図32)」では、一部のシリンダ13について次の(a)〜(c)の処理を行うことにより、気筒休止運転を終了する。吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更は、「第4バルブ作用角変更処理(図33)」及び「第5バルブ作用角変更処理(図34)」を通じて行う。
(a)吸気可変動弁機構31を通じて吸気バルブ作用角INCAMを基本吸気バルブ作用角INCAMstnに設定する。
(b)排気可変動弁機構32を通じて排気バルブ作用角EXCAMを基本排気バルブ作用角EXCAMstnに設定する。
(c)インジェクタ14の燃料噴射及びイグニッションプラグ15の点火を開始する。
(a)吸気可変動弁機構31を通じて吸気バルブ作用角INCAMを基本吸気バルブ作用角INCAMstnに設定する。
(b)排気可変動弁機構32を通じて排気バルブ作用角EXCAMを基本排気バルブ作用角EXCAMstnに設定する。
(c)インジェクタ14の燃料噴射及びイグニッションプラグ15の点火を開始する。
<各制御処理の詳細な処理手順>
図26〜図34を参照して、電子制御装置9を通じて実行される上記各制御処理の詳細な内容について説明する。
図26〜図34を参照して、電子制御装置9を通じて実行される上記各制御処理の詳細な内容について説明する。
〔A〕「通常運転処理」
図26に、「通常運転処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS110]気筒休止運転の実行中であることを示すフラグ(気筒休止フラグeCL)がオフに設定されているか否かを判定する。
(a)気筒休止フラグeCLがオフに設定されているとき、「休止運転処理」において吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う要求がないため、「第1バルブ作用角変更処理」を通じて吸気バルブ作用角INCAMの変更を行うことが許容される。そこで、この判定結果が得られたときは、ステップS112の処理へ移行する。
(b)気筒休止フラグeCLがオフに設定されているとき、「休止運転処理」において吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う要求があるため、「第1バルブ作用角変更処理」による吸気バルブ作用角INCAMの変更を中断することが必要となる。そこで、この判定結果が得られたときは、ステップS120の処理へ移行する。
図26に、「通常運転処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS110]気筒休止運転の実行中であることを示すフラグ(気筒休止フラグeCL)がオフに設定されているか否かを判定する。
(a)気筒休止フラグeCLがオフに設定されているとき、「休止運転処理」において吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う要求がないため、「第1バルブ作用角変更処理」を通じて吸気バルブ作用角INCAMの変更を行うことが許容される。そこで、この判定結果が得られたときは、ステップS112の処理へ移行する。
(b)気筒休止フラグeCLがオフに設定されているとき、「休止運転処理」において吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う要求があるため、「第1バルブ作用角変更処理」による吸気バルブ作用角INCAMの変更を中断することが必要となる。そこで、この判定結果が得られたときは、ステップS120の処理へ移行する。
[ステップS112]「第1バルブ作用角変更処理(図27)」を通じて吸気バルブ作用角INCAMの変更を行う。なお、「第1バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順については後述する。
[ステップS120]エンジン1の停止要求があるか否かを判定する。
・エンジン1の停止要求があるとき、本処理を終了する。
・エンジン1の停止要求がないとき、ステップS110の処理へ移行する。
・エンジン1の停止要求があるとき、本処理を終了する。
・エンジン1の停止要求がないとき、ステップS110の処理へ移行する。
〔B〕「第1バルブ作用角変更処理」
図27に、「第1バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS202]エンジン1の運転状態を示す各種パラメータに基づいて目標吸気バルブ作用角INCAMtrgを設定する。
図27に、「第1バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS202]エンジン1の運転状態を示す各種パラメータに基づいて目標吸気バルブ作用角INCAMtrgを設定する。
[ステップS210]現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと異なるか否かを判定する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと異なるとき、ステップS212の処理へ移行する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと一致しているとき、ステップS222の処理へ移行する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと異なるとき、ステップS212の処理へ移行する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgと一致しているとき、ステップS222の処理へ移行する。
[ステップS212]吸気可変動弁機構31のプライマリアクチュエータ7の制御を通じて、吸気バルブ作用角INCAMを目標吸気バルブ作用角INCAMtrgへ向けて変更する。なお、ここでの吸気バルブ作用角INCAMの変更は、セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態に保持された状態、すなわちアームギア5がアーム前面位置APFに保持された状態で行われる。
[ステップS220]現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達したか否かを判定する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達しているとき、ステップS222の処理へ移行する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達していないとき、所定の時間が経過した後に再度ステップS220の処理を実行する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達しているとき、ステップS222の処理へ移行する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達していないとき、所定の時間が経過した後に再度ステップS220の処理を実行する。
[ステップS222]コントロールシャフト37の位置を保持することにより、吸気バルブ作用角INCAMが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに設定された状態を維持する。なお、本処理の終了後は「通常運転処理」のステップS120へ移行する。
〔C〕「休止運転処理」
図28に、「休止運転処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS310]気筒休止運転の実行中か否かを判定する。
・気筒休止運転が実行されていないとき、ステップS320の処理へ移行する。
・気筒休止運転が実行されているとき、ステップS330の処理へ移行する。
図28に、「休止運転処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS310]気筒休止運転の実行中か否かを判定する。
・気筒休止運転が実行されていないとき、ステップS320の処理へ移行する。
・気筒休止運転が実行されているとき、ステップS330の処理へ移行する。
[ステップS320]気筒休止運転の開始条件が成立しているか否かを判定する。
・開始条件が成立しているとき、ステップS322の処理へ移行する。
・開始条件が成立していないとき、ステップS340の処理へ移行する。
・開始条件が成立しているとき、ステップS322の処理へ移行する。
・開始条件が成立していないとき、ステップS340の処理へ移行する。
[ステップS322]「気筒休止設定処理(図29)」を通じて気筒休止運転を開始する。なお、「気筒休止設定処理」の詳細な処理手順については後述する。
[ステップS330]気筒休止運転の終了条件が成立しているか否かを判定する。
・終了条件が成立しているとき、ステップS332の処理へ移行する。
・終了条件が成立していないとき、ステップS340の処理へ移行する。
[ステップS330]気筒休止運転の終了条件が成立しているか否かを判定する。
・終了条件が成立しているとき、ステップS332の処理へ移行する。
・終了条件が成立していないとき、ステップS340の処理へ移行する。
[ステップS332]「気筒休止解除処理(図32)」を通じて気筒休止運転を開始する。なお、「気筒休止解除処理」の詳細な処理手順については後述する。
[ステップS340]エンジン1の停止要求があるか否かを判定する。
・エンジン1の停止要求があるとき、本処理を終了する。
・エンジン1の停止要求がないとき、ステップS310の処理へ移行する。
[ステップS340]エンジン1の停止要求があるか否かを判定する。
・エンジン1の停止要求があるとき、本処理を終了する。
・エンジン1の停止要求がないとき、ステップS310の処理へ移行する。
〔D〕「気筒休止設定処理」
図29に、「気筒休止設定処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS402]気筒休止フラグeCLをオンに設定する。
図29に、「気筒休止設定処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS402]気筒休止フラグeCLをオンに設定する。
[ステップS404]規定の条件に従って一部のシリンダ13を休止シリンダeCRとして設定する。なお、休止シリンダeCRの設定に際しては、全部のシリンダ13を複数のグループに区分し、休止シリンダeCRとして設定するグループを適宜入れ替えることができる。また、入れ替えのための条件としては、例えば休止させた時間の積算値等を採用することができる。こうした構成を採用した場合の具体的な制御態様について、その一例を以下に示す。
(a)4本のシリンダ13A〜13Dを2つのグループ、すなわちシリンダ13A及びシリンダ13Bの第1グループとシリンダ13C及びシリンダ13Dの第2グループとに区分する。
(b)気筒休止運転の開始条件が成立したときに第1グループのシリンダ及び第2グループのシリンダのいずれかを休止シリンダeCRとして設定する。
(c)休止シリンダeCRとして設定した時間が一定の時間を超えたとき、上記(b)において休止シリンダeCRとして設定していないグループを休止シリンダeCRとして設定する。以降は、休止シリンダeCRとして設定した時間が一定の時間を超える毎に休止シリンダeCRとして設定するグループを入れ替える。
(a)4本のシリンダ13A〜13Dを2つのグループ、すなわちシリンダ13A及びシリンダ13Bの第1グループとシリンダ13C及びシリンダ13Dの第2グループとに区分する。
(b)気筒休止運転の開始条件が成立したときに第1グループのシリンダ及び第2グループのシリンダのいずれかを休止シリンダeCRとして設定する。
(c)休止シリンダeCRとして設定した時間が一定の時間を超えたとき、上記(b)において休止シリンダeCRとして設定していないグループを休止シリンダeCRとして設定する。以降は、休止シリンダeCRとして設定した時間が一定の時間を超える毎に休止シリンダeCRとして設定するグループを入れ替える。
[ステップS406]休止シリンダeCRについて、インジェクタ14の燃料噴射及びイグニッションプラグ15の点火を停止する。
[ステップS408]「第2バルブ作用角変更処理(図30)」を通じて吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更を行う。なお、「第2バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順については後述する。
[ステップS408]「第2バルブ作用角変更処理(図30)」を通じて吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更を行う。なお、「第2バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順については後述する。
[ステップS410]「第3バルブ作用角変更処理(図31)」を通じて吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更を行う。なお、「第3バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順については後述する。
上記「気筒休止設定処理」によれば、休止シリンダeCRの吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMが「0」に設定されることにより、インテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24が最も閉弁側の位置に保持される。すなわち、休止シリンダeCRの燃焼室が密閉される。
〔E〕「第2バルブ作用角変更処理」
図30に、「第2バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS502]目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角を設定する。ここでは、最小吸気バルブ作用角INCAMminを目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして設定する。
図30に、「第2バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS502]目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角を設定する。ここでは、最小吸気バルブ作用角INCAMminを目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして設定する。
[ステップS504]吸気可変動弁機構31のプライマリアクチュエータ7の制御を通じて、吸気バルブ作用角INCAMを目標吸気バルブ作用角INCAMtrgへ向けて変更する。なお、ここでの吸気バルブ作用角INCAMの変更は、セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態に保持された状態、すなわちアームギア5がアーム前面位置APFに保持された状態で行われる。
[ステップS506]目標排気バルブ作用角EXCAMtrgとして特定排気バルブ作用角EXCAMid以下のバルブ作用角を設定する。ここでは、最小排気バルブ作用角EXCAMminを目標排気バルブ作用角EXCAMtrgとして設定する。
[ステップS508]排気可変動弁機構32のプライマリアクチュエータ7の制御を通じて、排気バルブ作用角EXCAMを目標排気バルブ作用角EXCAMtrgへ向けて変更する。なお、ここでの排気バルブ作用角EXCAMの変更は、セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態に保持された状態、すなわちアームギア5がアーム背面位置APRに保持された状態で行われる。
[ステップS510]吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMについて次の[A]〜[C]の処理を行う。
[A]現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達したか否かを判定する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
[A]現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達したか否かを判定する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
[B]現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達したか否かを判定する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
[C]吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMが目標のバルブ作用角に設定されているか否かを判定する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されているとき、ステップS512の処理へ移行する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されていないときは、ステップS510の各処理を継続する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されているとき、ステップS512の処理へ移行する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されていないときは、ステップS510の各処理を継続する。
[ステップS512]吸気可変動弁機構31においてコントロールシャフト37をシャフト前面位置CPFに保持することにより、現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに設定された状態を維持する。また、排気可変動弁機構32においてコントロールシャフト37をシャフト背面位置CPRに保持することにより、現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに設定された状態を維持する。
〔F〕「第3バルブ作用角変更処理」
図31に、「第3バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS602]休止シリンダeCRについて、目標吸気バルブ作用角INCAMtrgを「0」に設定する。
図31に、「第3バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS602]休止シリンダeCRについて、目標吸気バルブ作用角INCAMtrgを「0」に設定する。
[ステップS604]吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8の制御を通じて、吸気バルブ作用角INCAMを目標吸気バルブ作用角INCAMtrgへ向けて変更する。すなわち、吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8について、動作状態を基本動作状態から加圧動作状態へ変更する。
[ステップS606]休止シリンダeCRについて、目標排気バルブ作用角EXCAMtrgを「0」に設定する。
[ステップS608]排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8の制御を通じて、排気バルブ作用角EXCAMを目標排気バルブ作用角EXCAMtrgへ向けて変更する。すなわち、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8について、動作状態を基本動作状態から加圧動作状態へ変更する。
[ステップS608]排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8の制御を通じて、排気バルブ作用角EXCAMを目標排気バルブ作用角EXCAMtrgへ向けて変更する。すなわち、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8について、動作状態を基本動作状態から加圧動作状態へ変更する。
[ステップS610]吸気可変動弁機構31においてセカンダリアクチュエータ8を加圧動作状態に保持することにより、現状吸気バルブ作用角INCAMactが「0」に設定された状態を維持する。また、排気可変動弁機構32においてセカンダリアクチュエータ8を加圧動作状態に保持することにより、現状排気バルブ作用角EXCAMactが「0」に設定された状態を維持する。
上記「第3バルブ作用角変更処理」によれば、吸気可変動弁機構31について、「第2バルブ作用角変更処理」を通じてコントロールシャフト37がシャフト前面位置CPFに保持された状態でセカンダリアクチュエータ8が基本動作状態から加圧動作状態へ切り替えられることにより、吸気バルブ作用角INCAMが「0」に設定される。また、排気可変動弁機構32について、「第2バルブ作用角変更処理」を通じてコントロールシャフト37がシャフト背面位置CPRに保持された状態でセカンダリアクチュエータ8が基本動作状態から加圧動作状態へ切り替えられることにより、排気バルブ作用角EXCAMが「0」に設定される。
〔G〕「気筒休止解除処理」
図32に、「気筒休止解除処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS702]「第4バルブ作用角変更処理(図33)」を通じて吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更を行う。なお、「第4バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順については後述する。
図32に、「気筒休止解除処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS702]「第4バルブ作用角変更処理(図33)」を通じて吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更を行う。なお、「第4バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順については後述する。
[ステップS704]「第5バルブ作用角変更処理(図34)」を通じて吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMの変更を行う。なお、「第5バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順については後述する。
[ステップS706]休止シリンダeCRについて、インジェクタ14の燃料噴射及びイグニッションプラグ15の点火を開始する。
[ステップS708]気筒休止フラグeCLをオフに設定する。
[ステップS708]気筒休止フラグeCLをオフに設定する。
〔H〕「第4バルブ作用角変更処理」
図33に、「第4バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS802]休止シリンダeCRについて、目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして最小吸気バルブ作用角INCAMminを設定する。
図33に、「第4バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS802]休止シリンダeCRについて、目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして最小吸気バルブ作用角INCAMminを設定する。
[ステップS804]吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8の制御を通じて、吸気バルブ作用角INCAMを目標吸気バルブ作用角INCAMtrgへ向けて変更する。すなわち、吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8について、動作状態を加圧動作状態から基本動作状態へ変更する。
[ステップS806]休止シリンダeCRについて、目標排気バルブ作用角EXCAMtrgとして最小排気バルブ作用角EXCAMminを設定する。
[ステップS808]排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8の制御を通じて、排気バルブ作用角EXCAMを目標排気バルブ作用角EXCAMtrgへ向けて変更する。すなわち、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8について、動作状態を加圧動作状態から基本動作状態へ変更する。
[ステップS808]排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8の制御を通じて、排気バルブ作用角EXCAMを目標排気バルブ作用角EXCAMtrgへ向けて変更する。すなわち、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8について、動作状態を加圧動作状態から基本動作状態へ変更する。
[ステップS810]吸気可変動弁機構31においてセカンダリアクチュエータ8を基本動作状態に保持することにより、現状吸気バルブ作用角INCAMactが最小吸気バルブ作用角INCAMminに設定された状態を維持する。また、排気可変動弁機構32においてセカンダリアクチュエータ8を基本動作状態に保持することにより、現状排気バルブ作用角EXCAMactが最小排気バルブ作用角EXCAMminに設定された状態を維持する。
〔I〕「第5バルブ作用角変更処理」
図34に、「第5バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS902]目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして基本吸気バルブ作用角INCAMstnを設定する。なお、基本吸気バルブ作用角INCAMstnとしては、「気筒休止設定処理」による気筒休止運転の前に設定されていた吸気バルブ作用角INCAM、あるいは気筒休止運転から通常燃焼運転へ移行したときの運転状態に適合した吸気バルブ作用角INCAMを採用することができる。
図34に、「第5バルブ作用角変更処理」の詳細な処理手順を示す。
[ステップS902]目標吸気バルブ作用角INCAMtrgとして基本吸気バルブ作用角INCAMstnを設定する。なお、基本吸気バルブ作用角INCAMstnとしては、「気筒休止設定処理」による気筒休止運転の前に設定されていた吸気バルブ作用角INCAM、あるいは気筒休止運転から通常燃焼運転へ移行したときの運転状態に適合した吸気バルブ作用角INCAMを採用することができる。
[ステップS904]吸気可変動弁機構31のプライマリアクチュエータ7の制御を通じて、吸気バルブ作用角INCAMを目標吸気バルブ作用角INCAMtrgへ向けて変更する。なお、ここでの吸気バルブ作用角INCAMの変更は、セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態に保持された状態、すなわちアームギア5がアーム前面位置APFに保持された状態で行われる。
[ステップS906]目標排気バルブ作用角EXCAMtrgとして基本排気バルブ作用角EXCAMstnを設定する。なお、基本排気バルブ作用角EXCAMstnとしては、「気筒休止設定処理」による気筒休止運転の前に設定されていた排気バルブ作用角EXCAM、あるいは気筒休止運転から通常燃焼運転へ移行したときの運転状態に適合した排気バルブ作用角EXCAMを採用することができる。
[ステップS908]排気可変動弁機構32のプライマリアクチュエータ7の制御を通じて、排気バルブ作用角EXCAMを目標排気バルブ作用角EXCAMtrgへ向けて変更する。なお、ここでの排気バルブ作用角EXCAMの変更は、セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態に保持された状態、すなわちアームギア5がアーム背面位置APRに保持された状態で行われる。
[ステップS910]吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMについて次の[A]〜[C]の処理を行う。
[A]現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達したか否かを判定する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
[A]現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達したか否かを判定する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
[B]現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達したか否かを判定する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達していないとき、コントロールシャフト37の移動を継続する。
・現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに達しているとき、コントロールシャフト37の位置を保持する。
[C]吸気バルブ作用角INCAM及び排気バルブ作用角EXCAMが目標のバルブ作用角に設定されているか否かを判定する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されているとき、ステップS912の処理へ移行する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されていないときは、ステップS910の各処理を継続する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されているとき、ステップS912の処理へ移行する。
・各バルブ作用角が目標のバルブ作用角に設定されていないときは、ステップS910の各処理を継続する。
[ステップS912]吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32においてコントロールシャフト37の位置を保持することにより、現状吸気バルブ作用角INCAMactが目標吸気バルブ作用角INCAMtrgに設定された状態、及び現状排気バルブ作用角EXCAMactが目標排気バルブ作用角EXCAMtrgに設定された状態を維持する。
上記「第5バルブ作用角変更処理」によれば、休止シリンダeCRの吸気バルブ作用角INCAMが基本吸気バルブ作用角INCAMstnに設定されるとともに排気バルブ作用角EXCAMが基本排気バルブ作用角EXCAMstnに設定されることにより、インテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24の開閉動作が再開される。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第1実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
以上詳述したように、この第1実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
(1)吸気可変動弁機構31においては、バルブスプリング29の反力によりスライダギア4にスラスト荷重が生じるため、アームギア5を逆方向Rへ移動させる際に必要とされるセカンダリアクチュエータ8の出力(要求出力)は、バルブスプリング29の反力が大きくなるにつれて増大する。一方で、バルブスプリング29から出力アーム64へ加えられる力は、吸気バルブ作用角INCAMが小さくなるにつれて低下するため、スライダギア4(アームギア5)のスラスト荷重もバルブ作用角とともに小さくなる傾向を示す。従って、吸気バルブ作用角INCAMが小さいときにセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにすることで、セカンダリアクチュエータ8の要求出力を低減させることが可能となる。
そこで、本実施形態の可変動弁機構3では、気筒休止運転を開始するとき、プライマリアクチュエータ7を通じて吸気バルブ作用角INCAMを特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角に設定した後にセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにしている。すなわち、吸気バルブ作用角INCAMの大きさに基づいてセカンダリアクチュエータ8を駆動させるか否かを判定する制御態様を採用することにより、吸気バルブ作用角INCAMが小さいとき(セカンダリアクチュエータ8の要求出力が小さいとき)にセカンダリアクチュエータ8を駆動させることができるようにしている。これにより、セカンダリアクチュエータ8の体格の小型化を図ることのできる吸気可変動弁機構31を実現することができるようになる。なお、特定吸気バルブ作用角INCAMspcは、セカンダリアクチュエータ8の要求出力が比較的小さくなる吸気バルブ作用角INCAMの範囲を規定するための値として、試験等を通じて設定することができる。すなわち、吸気バルブ作用角INCAMを特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角(特定吸気バルブ作用角INCAMspcから最小吸気バルブ作用角INCAMminまでのいずれかの作用角)に設定した状態であれば比較的小型のセカンダリアクチュエータ8であってもアームギア5を移動させることが可能となることを条件として予め設定することができる。
(2)本実施形態の可変動弁機構3では、コントロールシャフト37の移動を通じて設定できる吸気バルブ作用角INCAMのうちで最も小さいバルブ作用角(最小吸気バルブ作用角INCAMmin)に設定した後、セカンダリアクチュエータ8により吸気バルブ作用角INCAMを「0」に設定するようにしている。このように、セカンダリアクチュエータ8の要求出力が十分に小さいときにセカンダリアクチュエータ8によるアームギア5の移動を行うようにしているため、吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8の体格をより小さくすることができるようになる。
(3)排気可変動弁機構32においては、バルブスプリング29の反力によりスライダギア4にスラスト荷重が生じるため、アームギア5を正方向Fへ移動させる際に必要とされるセカンダリアクチュエータ8の出力(要求出力)は、バルブスプリング29の反力が大きくなるにつれて増大する。一方で、バルブスプリング29から出力アーム64へ加えられる力は、排気バルブ作用角EXCAMが小さくなるにつれて低下するため、スライダギア4(アームギア5)のスラスト荷重もバルブ作用角とともに小さくなる傾向を示す。従って、排気バルブ作用角EXCAMが小さいときにセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにすることで、セカンダリアクチュエータ8の要求出力を低減させることが可能となる。
そこで、本実施形態の可変動弁機構3では、気筒休止運転を開始するとき、プライマリアクチュエータ7を通じて排気バルブ作用角EXCAMを特定排気バルブ作用角EXCAMspc以下のバルブ作用角に設定した後にセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにしている。すなわち、排気バルブ作用角EXCAMの大きさに基づいてセカンダリアクチュエータ8を駆動させるか否かを判定する制御態様を採用することにより、排気バルブ作用角EXCAMが小さいとき(セカンダリアクチュエータ8の要求出力が小さいとき)にセカンダリアクチュエータ8を駆動させることができるようにしている。これにより、セカンダリアクチュエータ8の体格の小型化を図ることのできる排気可変動弁機構32を実現することができるようになる。なお、特定排気バルブ作用角EXCAMspcは、セカンダリアクチュエータ8の要求出力が比較的小さくなる排気バルブ作用角EXCAMの範囲を規定するための値として、試験等を通じて設定することができる。すなわち、排気バルブ作用角EXCAMを特定排気バルブ作用角EXCAMspc以下のバルブ作用角(特定排気バルブ作用角EXCAMspcから最小排気バルブ作用角EXCAMminまでのいずれかの作用角)に設定した状態であれば比較的小型のセカンダリアクチュエータ8であってもアームギア5を移動させることが可能となることを条件として予め設定することができる。
(4)本実施形態の可変動弁機構3では、コントロールシャフト37の移動を通じて設定できる排気バルブ作用角EXCAMのうちで最も小さいバルブ作用角(最小排気バルブ作用角EXCAMmin)に設定した後、セカンダリアクチュエータ8により排気バルブ作用角EXCAMを「0」に設定するようにしている。このように、セカンダリアクチュエータ8の要求出力が十分に小さいときにセカンダリアクチュエータ8によるアームギア5の移動を行うようにしているため、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8の体格をより小さくすることができるようになる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について、図35〜図37を参照して説明する。
本実施形態の可変動弁機構は、前記第1実施形態の可変動弁機構についてセカンダリアクチュエータに関連する構成に変更を加えた可変動弁機構として具体化されている。なお、本実施形態の可変動弁機構においては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の可変動弁機構の構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
本発明の第2実施形態について、図35〜図37を参照して説明する。
本実施形態の可変動弁機構は、前記第1実施形態の可変動弁機構についてセカンダリアクチュエータに関連する構成に変更を加えた可変動弁機構として具体化されている。なお、本実施形態の可変動弁機構においては、以下の構成を採用した点において前記第1実施形態の可変動弁機構の構成と相違し、それ以外については前記第1実施形態と同様の構成を採用している。
<可変動弁機構の構造>
図35に、エンジン1の全体構造を示す。
本実施形態の可変動弁機構3では、セカンダリアクチュエータ8として、ハウジング83内の圧力を変更してシャフト84とともにギアレバー85を直線運動させる油圧式のアクチュエータが採用されている。可変動弁機構3においては、アームギア5の一方の出力ギア61がギアレバー85と接触しているとともに他方の出力ギア61がカムキャリア27に固定されたギアスプリング65を通じてギアレバー85側へ押されていることにより、ハウジング83内の圧力の調整を通じてアームギア5の位置の変更及び保持を行うことが可能となっている。なお、本実施形態においても、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるときには、プライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37の位置が固定される。
図35に、エンジン1の全体構造を示す。
本実施形態の可変動弁機構3では、セカンダリアクチュエータ8として、ハウジング83内の圧力を変更してシャフト84とともにギアレバー85を直線運動させる油圧式のアクチュエータが採用されている。可変動弁機構3においては、アームギア5の一方の出力ギア61がギアレバー85と接触しているとともに他方の出力ギア61がカムキャリア27に固定されたギアスプリング65を通じてギアレバー85側へ押されていることにより、ハウジング83内の圧力の調整を通じてアームギア5の位置の変更及び保持を行うことが可能となっている。なお、本実施形態においても、セカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるときには、プライマリアクチュエータ7を通じてコントロールシャフト37の位置が固定される。
セカンダリアクチュエータ8は、軸方向へ移動可能なシャフト84とシャフト84に連結されたギアレバー85とを備えて構成されている。また、ギアレバー85は、一部のシリンダ13(本実施形態ではシリンダ13B及び13C)のバルブリフト機構34に対して備えられている。そして、ハウジング83内の油圧室へ供給されるエンジンオイルの量を調整することにより、油圧室の圧力の変更を通じてシャフト84とともにギアレバー85の位置を変更する。シャフト84に対しては、ハウジング83に内蔵されたスプリング及びギアスプリング65を通じてシャフト84をハウジング83内へ向けて押す力が常に加えられている。なお、シリンダ13A及び13Dに対応するアームギア5(セカンダリアクチュエータ8を通じて駆動されないアームギア5)は、軸方向の位置が常に固定されている。
セカンダリアクチュエータ8の動作状態は、油圧室の圧力を変更することにより、図36に示す基本動作状態と図37に示す加圧動作状態とのいずれかに切り替えることができる。
(a)セカンダリアクチュエータ8においては、ハウジング83の油圧室に対するエンジンオイルの供給を停止することにより、油圧室の圧力を低圧側の基準圧力よりも小さい圧力に維持することができる。このとき、ハウジング83内のスプリング及びギアスプリング65を通じてシャフト84がハウジング83内へ押されることにより、動作状態が基本動作状態に保持される。基本動作状態においては、ハウジング83からのシャフト84の突き出し量が最も小さくなる。
(b)セカンダリアクチュエータ8においては、ハウジング83の油圧室に対するエンジンオイルの供給を継続することにより、油圧室の圧力を高圧側の基準圧力よりも大きい圧力に維持することができる。このとき、油圧室の圧力を通じてシャフト84とともにギアレバー85がギアスプリング65側へ押されることにより、動作状態が加圧動作状態に保持される。加圧動作状態においては、ハウジング83からのシャフト84の突き出し量が最も大きくなる。
吸気可変動弁機構31においては、セカンダリアクチュエータ8の動作状態に応じてアームギア5の軸方向の位置が次のように変更される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
排気可変動弁機構32においては、セカンダリアクチュエータ8の動作状態に応じてアームギア5の軸方向の位置が次のように変更される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
(a)セカンダリアクチュエータ8が基本動作状態のとき、アームギア5がアーム背面位置APRに保持される。
(b)セカンダリアクチュエータ8が加圧動作状態のとき、アームギア5がアーム前面位置APFに保持される。
なお、本実施形態の可変動弁機構3においては、こうした構造のセカンダリアクチュエータ8が採用されていることにより、気筒休止運転に際してはシリンダ13B及び13Cが休止シリンダeCRとして設定される。
<実施形態の効果>
以上詳述したように、この第2実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構によれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)と同様の効果が得られるようになる。
以上詳述したように、この第2実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構によれば、先の第1実施形態による前記(1)及び(2)と同様の効果が得られるようになる。
(その他の実施形態)
その他、上記各実施形態に共通して変更することができる要素を以下に示す。
・上記各実施形態では、特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角として最小吸気バルブ作用角INCAMminを設定したが、特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角として最小吸気バルブ作用角INCAMmin以外のバルブ作用角を設定することもできる。
その他、上記各実施形態に共通して変更することができる要素を以下に示す。
・上記各実施形態では、特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角として最小吸気バルブ作用角INCAMminを設定したが、特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角として最小吸気バルブ作用角INCAMmin以外のバルブ作用角を設定することもできる。
・上記各実施形態では、特定排気バルブ作用角EXCAMspc以下のバルブ作用角として最小排気バルブ作用角EXCAMminを設定したが、特定排気バルブ作用角EXCAMspc以下のバルブ作用角として最小排気バルブ作用角EXCAMmin以外のバルブ作用角を設定することもできる。
・上記各実施形態においては、気筒休止運転を開始するとき、プライマリアクチュエータ7を通じて吸気バルブ作用角INCAMを特定吸気バルブ作用角INCAMspc以下のバルブ作用角に設定した後にセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにしたが、吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8を駆動するための条件を以下の[変更例1]のように変更することもできる。また、上記各実施形態においては、気筒休止運転を開始するとき、プライマリアクチュエータ7を通じて排気バルブ作用角EXCAMを特定排気バルブ作用角EXCAMspc以下のバルブ作用角に設定した後にセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにしたが、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8を駆動するための条件を以下の[変更例2]のように変更することもできる。
[変更例1]気筒休止運転を開始するとき、エンジン回転速度が特定回転速度以下であることを条件として、吸気可変動弁機構31のセカンダリアクチュエータ8によるアームギア5の移動を行う。
[変更例2]気筒休止運転を開始するとき、エンジン回転速度が特定回転速度以下であることを条件として、排気可変動弁機構32のセカンダリアクチュエータ8によるアームギア5の移動を行う。
バルブスプリング29から出力アーム64へ加えられる力は、エンジン回転速度が低くなるにつれて低下するため、スライダギア4(アームギア5)のスラスト荷重もエンジン回転速度とともに小さくなる傾向を示す。従って、エンジン回転速度が低いときにセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにすることで、セカンダリアクチュエータ8の要求出力を低減させることが可能となる。
そこで、上記各変更例では、気筒休止運転を開始するとき、エンジン回転速度が特定回転速度以下のときにセカンダリアクチュエータ8を通じてアームギア5を移動させるようにしている。すなわち、エンジン回転速度の大きさに基づいてセカンダリアクチュエータ8を駆動させるか否かを判定する制御態様を採用することにより、エンジン回転速度が低いとき(セカンダリアクチュエータ8の要求出力が小さいとき)にセカンダリアクチュエータ8を駆動させることができるようにしている。これにより、セカンダリアクチュエータ8の体格の小型化を図ることのできる吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32を実現することができるようになる。なお、特定回転速度は、セカンダリアクチュエータ8の要求出力が比較的小さくなるエンジン回転速度の範囲を規定するための値として、試験等を通じて設定することができる。すなわち、エンジン回転速度が特定回転速度以下の状態であれば比較的小型のセカンダリアクチュエータ8であってもアームギア5を移動させることが可能となることを条件として予め設定することができる。
・上記各実施形態と上記[変更例1]及び[変更例2]の少なくとも一方とを組み合わせて実施することもできる。
・上記各実施形態では、吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32を備える可変動弁機構3に対して本発明を適用したが、吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32のいずれか一方を備える可変動弁機構に対して本発明を適用することもできる。
・上記各実施形態では、吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32を備える可変動弁機構3に対して本発明を適用したが、吸気可変動弁機構31及び排気可変動弁機構32のいずれか一方を備える可変動弁機構に対して本発明を適用することもできる。
・上記各実施形態では、気筒休止運転のためにバルブ作用角の変更を行う可変動弁機構を想定したが、可変動弁機構の制御態様は上記各実施形態にて例示した制御態様に限られるものではない。すなわち、気筒休止運転のためのバルブ作用角の変更を行わない可変動弁機構として本発明を具体化することもできる。要するに、インテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24の少なくとも一方のバルブ作用角の変更を行う制御態様であれば、その範囲内で可変動弁機構の制御態様を適宜変更することができる。
・上記各実施形態では、動弁機構本体33、プライマリアクチュエータ7及びセカンダリアクチュエータ8を備える可変動弁機構3を想定したが、可変動弁機構の構造は上記各実施形態にて例示した構造に限られるものではない。要するに、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部についてバルブ作用角を変更するアクチュエータと同シリンダ群を構成するシリンダの一部のみについてバルブ作用角を変更するアクチュエータとを備える構造であれば、その範囲内で可変動弁機構の構造を適宜変更することができる。
・上記各実施形態では、直列エンジンの可変動弁機構を想定したが、V型エンジン及び水平対向エンジンの可変動弁機構として本発明を具体化することもできる。要するに、直列に配置された複数のシリンダにより構成されるシリンダ群、すなわち各シリンダのインテークバルブ及びエキゾーストバルブがそれぞれのバルブに対応した共通のカムシャフトにより開弁されるシリンダ群を少なくとも1つ備えるエンジンであれば、そうしたエンジンの可変動弁機構に対して本発明を適用することができる。なお、上記シリンダ群を複数有するエンジンについては、少なくとも1つのシリンダ群においてインテークバルブ23及びエキゾーストバルブ24の少なくとも一方を変更する可変動弁機構として本発明を具体化することができる。
1…エンジン、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…シリンダ、14…インジェクタ、15…イグニッションプラグ、16…クランクシャフト、17…タイミングチェーン。
21…インテークポート、22…エキゾーストポート、23…インテークバルブ、24…エキゾーストバルブ、25…インテークカムシャフト、25C…インテークカム、26…エキゾーストカムシャフト、26C…エキゾーストカム、27…カムキャリア、28…ローラロッカーアーム、28A…ローラ、29…バルブスプリング。
3…可変動弁機構、31…吸気可変動弁機構、32…排気可変動弁機構、33…動弁機構本体、34…バルブリフト機構、35…スライドシャフト機構、36…ロッカーシャフト、36H…ピン移動孔、37…コントロールシャフト、37H…ピン挿入穴、38…コネクトピン、39…ブッシュ、39H…ピン挿入孔。
4…スライダギア、41…スライダギア本体、42…スライダギア入力部、42A…入力スプライン、42H…ピン挿入孔、43…スライダギア出力部、43A…出力スプライン、44…ピン溝、45…シャフト挿入孔。
5…アームギア、51…入力ギア、52…入力ギア本体、53…入力スプライン、54…入力アーム、54A…アーム、54B…シャフト、54C…ローラ、61…出力ギア、62…出力ギア本体、63…出力スプライン、64…出力アーム、64C…カム面、65…ギアスプリング。
7…プライマリアクチュエータ、71…ハウジング、72…モータ、73…出力軸、74…運動変換機構。
8…セカンダリアクチュエータ、81…ハウジング、82…ピストン、83…ハウジング、84…シャフト、85…ギアレバー。
8…セカンダリアクチュエータ、81…ハウジング、82…ピストン、83…ハウジング、84…シャフト、85…ギアレバー。
9…電子制御装置。
Claims (11)
- インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、
前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角が特定作用角以下のバルブ作用角に設定されていることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可する
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、
前記シリンダ群を構成するシリンダの一部のみについて前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する要求があるとき、前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を行う
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部についてインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部についてインテークバルブ及びエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、
一部のシリンダの稼働を停止する気筒休止運転の条件が成立しているとき、前記基本アクチュエータを通じて前記インテークバルブ及び前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記補助アクチュエータによる前記インテークバルブ及び前記エキゾーストバルブのバルブ作用角の変更を行う
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 請求項3に記載のエンジンの可変動弁機構において、
前記基本アクチュエータとして、前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側基本アクチュエータと前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側基本アクチュエータとを備えるとともに、前記補助アクチュエータとして、前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側補助アクチュエータと前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側補助アクチュエータとを備える
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されるエンジンの可変動弁機構において、
エンジン回転速度が特定回転速度以下であることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可する
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - インテークバルブ及びエキゾーストバルブの一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群について該エンジンバルブのバルブ作用角を変更する動弁機構本体と、該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えて構成されること、
前記動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、
前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、
前記アームギアが、前記エンジンバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記エンジンバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、
前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、
前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記エンジンバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、
並びに、前記アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されること
を第1の要件とし、
前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じてバルブ作用角を変更すること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、
並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更すること
を第2の要件として構成される可変動弁機構において、
前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角が特定作用角以下のバルブ作用角に設定されていることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可する
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - インテークバルブ及びエキゾーストバルブの一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群について該エンジンバルブのバルブ作用角を変更する動弁機構本体と、該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えて構成されること、
前記動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、
前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、
前記アームギアが、前記エンジンバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記エンジンバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、
前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、
前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記エンジンバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、
並びに、前記アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されること
を第1の要件とし、
前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じてバルブ作用角を変更すること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、
並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更すること
を第2の要件として構成される可変動弁機構において、
一部のシリンダのみについて前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する要求があるとき、前記基本アクチュエータを通じて前記エンジンバルブのバルブ作用角を特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を行う
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 1つのシリンダ群についてインテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側動弁機構本体と前記シリンダ群についてエキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側動弁機構本体と前記吸気側動弁機構本体へ直線運動を入力する吸気側アクチュエータと前記排気側動弁機構本体へ直線運動を入力する排気側アクチュエータとを備えて構成されること、
前記吸気側動弁機構本体及び前記排気側動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、
前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、
前記アームギアが、前記インテークバルブまたは前記エキゾーストバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記インテークバルブまたは前記エキゾーストバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、
前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、
前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記インテークバルブまたはエキゾーストバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、
前記吸気側アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記インテークバルブのバルブ作用角を変更する吸気側補助アクチュエータとを備えて構成されること、
並びに、前記排気側アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する全部のシリンダについて前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更する排気側補助アクチュエータとを備えて構成されること
を第1の要件とし、
前記吸気側動弁機構本体について、前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じて前記インテークバルブのバルブ作用角を変更すること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、
並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更すること
を第2の要件とし、
前記排気側動弁機構本体について、前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じて前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を変更すること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、
並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更すること
を第3の要件として構成される可変動弁機構において、
一部のシリンダの稼働を停止する気筒休止運転の条件が成立しているとき、前記吸気側基本アクチュエータを通じて前記インテークバルブのバルブ作用角を第1特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記吸気側補助アクチュエータによる前記インテークバルブのバルブ作用角の変更を行うこと、
並びに、前記気筒休止運転の条件が成立しているとき、前記排気側基本アクチュエータを通じて前記エキゾーストバルブのバルブ作用角を第2特定作用角以下のバルブ作用角に設定した後、前記排気側補助アクチュエータによる前記エキゾーストバルブのバルブ作用角の変更を行うこと
を特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - インテークバルブ及びエキゾーストバルブの少なくとも一方をエンジンバルブとして、1つのシリンダ群について該エンジンバルブのバルブ作用角を変更する動弁機構本体と、該動弁機構本体へ直線運動を入力するアクチュエータとを備えて構成されること、
前記動弁機構本体が、直線運動可能な状態でシリンダヘッドに配置されるコントロールシャフトと、前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの各々に対応して該コントロールシャフトへ組み付けられる複数のバルブリフト機構とを備えて構成されること、
前記バルブリフト機構が、前記コントロールシャフトと連動して直線運動するスライダギアと、該スライダギアと連動して前記コントロールシャフトのまわりで回転運動するアームギアとを備えて構成されること、
前記アームギアが、前記エンジンバルブのカムシャフトから伝達されたトルクにより前記スライダギアを回転運動させる入力ギアと、前記スライダギアの回転運動を通じて前記エンジンバルブを変位させる出力ギアとを備えて構成されること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとが各々に形成されたヘリカルスプラインを通じて噛み合わされること、
前記入力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記カムシャフトのトルクを受けて該ギア本体と一体的に運動する入力アームとを含めて構成されること、
前記出力ギアがヘリカルスプラインを有するギア本体と前記スライダギアの回転運動により該ギア本体と一体的に運動して前記エンジンバルブを変位させる出力アームとを含めて構成されること、
並びに、前記アクチュエータとして、前記コントロールシャフトを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの全部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する基本アクチュエータと前記アームギアを移動させることにより前記シリンダ群を構成する複数のシリンダの一部について前記エンジンバルブのバルブ作用角を変更する補助アクチュエータとを備えて構成されること
を第1の要件とし、
前記コントロールシャフトのまわりにおける前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差に応じてバルブ作用角を変更すること、
前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置の変更を通じて前記入力アームと前記出力アームとの相対的な回転位相の差を変更すること、
並びに、前記コントロールシャフト及び前記アームギアの少なくとも一方の直線運動を通じて前記スライダギアと前記入力ギア及び前記出力ギアとの軸方向における相対位置を変更すること
を第2の要件として構成される可変動弁機構において、
エンジン回転速度が特定回転速度以下であることを条件に前記補助アクチュエータによる前記エンジンバルブのバルブ作用角の変更を許可する
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載のエンジンの可変動弁機構において、
前記シリンダ群は、直列に配置された複数のシリンダにより構成されるものである
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載のエンジンの可変動弁機構において、
当該エンジンは、前記シリンダ群を少なくとも一つ有するものであり、
当該可変動弁機構は、前記シリンダ群の少なくとも一つについてバルブ作用角の変更を行うものである
ことを特徴とするエンジンの可変動弁機構。
Priority Applications (1)
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JP2005339434A JP2007146693A (ja) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | エンジンの可変動弁機構 |
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JP2005339434A JP2007146693A (ja) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | エンジンの可変動弁機構 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9181820B2 (en) | 2012-04-27 | 2015-11-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Valve mechanism for internal combustion engine and control device for valve mechanism |
KR20160126858A (ko) * | 2015-04-23 | 2016-11-02 | 가부시키가이샤 오틱스 | 내연기관의 가변동 밸브 기구 |
JP2017020469A (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | 株式会社オティックス | 内燃機関の可変動弁機構 |
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2005
- 2005-11-24 JP JP2005339434A patent/JP2007146693A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9181820B2 (en) | 2012-04-27 | 2015-11-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Valve mechanism for internal combustion engine and control device for valve mechanism |
KR20160126858A (ko) * | 2015-04-23 | 2016-11-02 | 가부시키가이샤 오틱스 | 내연기관의 가변동 밸브 기구 |
KR101671794B1 (ko) | 2015-04-23 | 2016-11-03 | 가부시키가이샤 오틱스 | 내연기관의 가변동 밸브 기구 |
JP2017020469A (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | 株式会社オティックス | 内燃機関の可変動弁機構 |
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