JP2008121458A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、可変動弁装置に関し、弁の作用角を可変とする可変動弁装置において、構造の複雑化や大型化を伴うことなく、弁を閉弁状態で停止させることを目的とする。
【解決手段】揺動アーム１８のスライダー面２０と駆動カム１４との間に配置されたスライダーローラ２２を移動させることにより、弁の作用角が変化する。揺動アーム１８には、スライダー面２０の先に、スライダー面２０の仮想延長線４０よりも落ち込んだ面で構成されるロストモーション部３８が形成されている。スライダーローラ２２がロストモーション部３８と接触するような弁停止位置へスライダーローラ２２を移動させることにより、揺動アーム１８が揺動してもロッカーローラと揺動カム面との接触位置が非作用面内にとどまり、弁停止状態が実現される。
【選択図】図２

Description

本発明は、可変動弁装置に関する。

内燃機関の吸気弁あるいは排気弁の作用角やリフト量を可変とする可変動弁装置が知られている。可変動弁装置のうちで、機関運転中に弁を閉弁状態で停止（休止）させる弁停止を行うことのできるものがある。弁停止は、例えば、一部の気筒を休止させる目的や、減速フューエルカット中に触媒に空気が流通するのを防止する目的、あるいは筒内にスワールを形成する目的などで行われる。

特開平８−６１０３１号公報には、吸気弁のリフト量を段階的に可変とする可変動弁装置であって、吸気弁の弁停止を行うことのできる装置が開示されている。

特開平８−６１０３１号公報

しかしながら、上記従来の可変動弁装置では、弁停止を行うために、例えばスプールバルブ、シンクロピストン、油圧経路等の複雑な構成やそれらを制御するシステムを設ける必要がある。このため、部品点数が多くなるとともに、信頼性を確保するためのコストも高くなる。また、動弁装置が大型化し、機関全体の体格が大きくなり易い。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、弁の作用角を可変とする可変動弁装置において、構造の複雑化や大型化を伴うことなく、弁を閉弁状態で停止させることのできる可変動弁装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、可変動弁装置であって、
内燃機関のカム軸に設けられた駆動カムと、
前記内燃機関の吸気弁または排気弁を押圧するロッカーアームと、
前記ロッカーアームに設置されたロッカーローラと、
前記カム軸に平行な軸を中心として揺動可能に設置され、前記駆動カムの回転に伴って揺動する揺動アームと、
前記揺動アームに形成され、前記ロッカーローラに接触する揺動カム面と、
前記揺動アームの、前記駆動カムと対向する位置に形成されたスライダー面と、
前記駆動カムと前記揺動アームとの間に配置され、前記駆動カムのカムリフトを前記揺動アームに伝達する中間部材と、
前記中間部材を前記揺動アームの揺動中心に近づける方向および遠ざける方向に移動可能な中間部材移動機構と、
を備え、
前記揺動カム面は、前記揺動アームの揺動中心からの距離が一定で前記弁にリフトを与えない非作用面と、前記非作用面と連続して設けられ前記揺動アームの揺動中心からの距離が次第に大きくなるように形成された作用面とを含み、
前記中間部材が前記スライダー面と接触している場合には、前記揺動アームの揺動に伴って前記ロッカーローラと前記揺動カム面との接触位置が前記非作用面から前記作用面へ移動することにより前記弁がリフトし、
前記中間部材の位置を前記揺動アームの揺動中心から遠ざけるほど、前記弁の作用角が小さくなるように構成された可変動弁装置であって、
前記揺動アームには、前記スライダー面の先に、前記スライダー面の仮想延長線よりも落ち込んだ面で構成されるロストモーション部が形成されており、
前記中間部材が前記ロストモーション部と接触するような弁停止位置へ前記中間部材を移動させることにより、前記揺動アームが揺動しても前記ロッカーローラと前記揺動カム面との接触位置が前記非作用面内にとどまる弁停止状態となることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ロストモーション部は、凹面で構成されていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記ロストモーション部は、凸面で構成されていることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記中間部材が前記弁停止位置にあるときにおいて、前記中間部材と前記ロストモーション部との接触点と前記中間部材の中心とを通る直線と、前記スライダー面が先端側に延長されていると仮想した場合の仮想スライダー面と前記中間部材との接触点と前記中間部材の中心とを通る直線とのなす角度が４５°以内であることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、複数気筒を有しており、
前記弁停止状態から前記中間部材を前記揺動アームの揺動中心に近づける方向に移動させて弁駆動を再開する場合に、前記中間部材の移動開始タイミングが、前記中間部材が前記ロストモーション部から前記スライダー面へ移行したときに何れの気筒においても前記弁がリフトしないような期間内となるように、前記移動開始タイミングを制御する制御手段を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記制御手段は、
前記中間部材が前記ロストモーション部から前記スライダー面へ移行した場合に何れの気筒においても前記弁がリフトしないような期間を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された期間と、現在の機関回転速度およびクランク軸位置と、前記中間部材移動機構の作動遅れ特性とに基づいて、前記中間部材移動機構に対する駆動指令を開始すべきタイミングを特定する特定手段と、
を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、揺動アームのスライダー面と駆動カムとの間に配置された中間部材を揺動アームの揺動中心に近づけたり遠ざけたりすることで弁の作用角を変化させるように構成された可変動弁装置において、揺動アームのスライダー面の先に、スライダー面の仮想延長線よりも落ち込んだ面で構成されるロストモーション部が形成されている。この可変動弁装置では、中間部材がロストモーション部と接触するような弁停止位置へ中間部材を移動させることにより、駆動カムが回転しても弁が閉弁状態に維持される弁停止状態とすることができる。すなわち、第１の発明によれば、作用角を可変とする可変動弁装置において、部品点数を増大させたり、機構を複雑化・大型化させたりすることなく、弁停止状態を実現することができる。このため、コストアップを伴うことなく弁停止機能を付加することができる。また、他のアクチュエータを追加する必要もないので、制御の複雑化も抑制でき、信頼性に優れる。また、スライダー面を単純に延長することで弁停止状態を得る場合と比べ、設計が容易であるとともに、装置の小型化も図れる。

第２の発明によれば、ロストモーション部が凹面で構成されている。これにより、ロストモーション部と中間部材との接触点を凹面と凸面との接触にすることができるので、接触点の応力を軽減することができる。

第３の発明によれば、ロストモーション部が凸面で構成されている。これにより、弁停止状態から弁駆動状態へ復帰する場合のショックを軽減することができる。

第４の発明によれば、中間部材が弁停止位置にあるときにおいて、中間部材とロストモーション部との接触点と中間部材の中心とを通る直線と、スライダー面が先端側に延長されていると仮想した場合の仮想スライダー面と中間部材との接触点と中間部材の中心とを通る直線とのなす角度が４５°以内とされている。これにより、弁停止状態から弁駆動状態へ復帰する場合のショックを更に軽減することができる。

第５の発明によれば、内燃機関が複数気筒を有する場合において、弁停止状態から中間部材を揺動アームの揺動中心に近づける方向に移動させて弁駆動を再開する場合に、中間部材の移動開始タイミングが、中間部材がロストモーション部からスライダー面へ移行したときに何れの気筒においても弁がリフトしないような期間内となるように制御することができる。中間部材がロストモーション部からスライダー面へ移行したときにバルブスプリングの力が揺動アームに加わるのを回避することができるので、弁駆動再開時のショックを確実に軽減することができる。

第６の発明によれば、中間部材がロストモーション部からスライダー面へ移行した場合に何れの気筒においても弁がリフトしないような期間を算出し、その算出された期間と、現在の機関回転速度およびクランク軸位置と、中間部材移動機構の作動遅れ特性とに基づいて、中間部材移動機構に対する駆動指令を開始すべきタイミングを特定することができる。これにより、中間部材がロストモーション部からスライダー面へ移行したときにバルブスプリングの力が揺動アームに加わるのを回避することができるので、弁駆動再開時のショックを確実に軽減することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す図である。以下、図１に示す可変動弁装置１０は、内燃機関の吸気弁１２を駆動するものとして説明するが、本発明は、排気弁を駆動する可変動弁装置にも適用可能である。

可変動弁装置１０は、内燃機関のクランク軸により回転駆動されるカム軸に設けられた駆動カム１４と、カム軸と平行に配置された制御軸１６とを有している。駆動カム１４は、図１中で時計回りに回転する。

また、可変動弁装置１０は、図示を省略するが、制御軸１６を所定角度範囲内で回転させることのできる制御軸駆動機構を有している。この制御軸駆動機構の構成は、特に限定されないが、例えば、制御軸１６の一端側に固定されたウォームホイールと、このウォームホイールに噛み合うウォームギヤと、このウォームギヤを回転駆動するサーボモータとで構成することができる。この場合、そのサーボモータの回転方向および回転量を制御することにより、制御軸１６の回転位置（回転角度）を制御することができる。

更に、可変動弁装置１０は、揺動アーム（揺動カムアーム）１８を有している。揺動アーム１８は、制御軸１６を中心として揺動可能に設置されている。揺動アーム１８には、駆動カム１４に対向する側に、スライダー面２０が形成されている。

揺動アーム１８と駆動カム１４との間には、スライダーローラ２２が配置されている。スライダーローラ２２は、第１ローラ２２ａと、この第１ローラ２２ａより小径の第２ローラ２２ｂとを有している。第１ローラ２２ａは、駆動カム１４の周面と接触しており、第２ローラ２２ｂは、揺動アーム１８と接触している。第１ローラ２２ａおよび第２ローラ２２ｂは、同軸上に配置され、互いに独立して回転可能になっている。

スライダーローラ２２は、支持アーム２４の先端部に支持されている。図１中では隠れていて表れていないが、制御軸１６には図１中で下方向に突出した制御アームが設けられており、この制御アームの先端部に支持アーム２４の基端部が回動可能に連結されている。これにより、制御軸１６を回転させることで、スライダーローラ２２を移動させることができる。すなわち、図１に示す状態から制御軸１６を時計回りに回転させると、スライダーローラ２２は、上記制御アームおよび支持アーム２４に引っ張られて、揺動アーム１８の揺動中心２６（すなわち制御軸１６の中心）に近づく。また、スライダーローラ２２が揺動中心２６に近い位置にある状態から制御軸１６を反時計回りに回転させると、スライダーローラ２２は、揺動中心２６から遠ざかる。図１は、スライダーローラ２２の位置を揺動中心２６から最も遠ざけた状態を示している。

スライダー面２０は、揺動アーム１８の先端側から揺動中心２６側に行くほど、駆動カム１４の中心との間隔が徐々に狭まるような曲面（例えば円弧面）をなしている。

揺動アーム１８の、スライダー面２０と反対側には、揺動カム面２８が形成されている。揺動カム面２８は、揺動アーム１８の揺動中心２６からの距離が一定となるように形成された非作用面（基礎円部）２８ａと、この非作用面２８ａから続いて設けられ、揺動中心２６からの距離が次第に大きくなるように形成された作用面２８ｂとで構成されている。本実施形態では、作用面２８ｂは、作用面中心３０を中心とする円弧面で構成されているものとするが、作用面２８ｂは円弧面でなくてもよい。

このような揺動アーム１８は、図示しないロストモーションスプリングにより、図１中の反時計回りに付勢されている。この付勢力により、揺動アーム１８はスライダーローラ２２に押し当てられており、また、スライダーローラ２２は駆動カム１４に押し当てられている。

可変動弁装置１０は、吸気弁１２の弁軸をリフト方向へ押圧するロッカーアーム３２を更に備えている。ロッカーアーム３２は、図１中で揺動アーム１８の下方に配置されている。ロッカーアーム３２には、揺動カム面２８に対向するようにロッカーローラ３４が設けられている。ロッカーローラ３４は、ロッカーアーム３２の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム３２の一端は、吸気弁１２の弁軸端に当接されており、ロッカーアーム３２の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ３６に支持されている。吸気弁１２は、図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム３２を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ３４は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ３６とによって、揺動アーム１８の揺動カム面２８に押し当てられている。

このような可変動弁装置１０では、駆動カム１４が回転すると、駆動カム１４のカムリフトがスライダーローラ２２を介して揺動アーム１８に伝達することにより、揺動アーム１８が揺動する。

揺動アーム１８には、スライダー面２０の先に、スライダー面２０の仮想延長線よりも落ち込んだ面で構成されるロストモーション部３８が形成されている。図１に示す状態では、スライダーローラ２２の第２ローラ２２ｂは、このロストモーション部３８と接触している。この状態では、後述するように、駆動カム１４が回転することで揺動アーム１８が揺動しても、吸気弁１２が閉弁状態（ゼロリフト状態）に維持される。この状態を以下「弁停止状態」という。

図１に示す弁停止状態から、制御軸１６を時計回りに回転させると、スライダーローラ２２が揺動中心２６に近づく方向に移動する。これにより、スライダーローラ２２の第２ローラ２２ｂがスライダー面２０と接触する状態となる。この状態では、駆動カム１４が回転することで揺動アーム１８が揺動するのに伴って、吸気弁１２が開閉動作する。この状態を以下「弁駆動状態」という。

弁駆動状態において、駆動カム１４がリフトしていないとき、すなわち駆動カム１４の基礎円部が第１ローラ２２ａと接触しているときには、ロッカーローラ３４は揺動カム面２８の非作用面２８ａと接触している。これにより、吸気弁１２は閉じている。そして、駆動カム１４がリフトし始め、揺動アーム１８が図１中の時計周りに揺動し始めると、ロッカーローラ３４と揺動カム面２８との接触点（以下「ロッカーローラ接触点」という）は、非作用面２８ａから作用面２８ｂへ移行する。ロッカーローラ接触点が作用面２８ｂに移行すると、ロッカーアーム３２が押し下げられ、吸気弁１２が開弁する。

以下に説明するように、この可変動弁装置１０では、弁駆動状態において、制御軸１６の回転させてスライダーローラ２２を移動させることにより、吸気弁１２の作用角及び最大リフト量（以下、両者を単に「作用角」という）を連続的に変化させることができる。

今、スライダーローラ２２が揺動中心２６に最も近い位置にあるとする。このときには、駆動カム１４のカムリフトが揺動中心２６に近い位置において揺動アーム１８に伝達されることになるので、揺動アーム１８の揺動範囲（振れ幅）が大きくなる。このため、吸気弁１２の作用角は、大きくなる。また、前述したように、揺動中心２６に近いほど、スライダー面２０と駆動カム１４の中心との距離は小さい。よって、駆動カム１４がリフトしていないときの揺動アーム１８の位置（以下、「揺動開始位置」という）は、スライダーローラ２２が揺動中心２６に近づくほど、図１中の時計回り側に移動する。このようなことから、揺動アーム１８が揺動開始した後、ロッカーローラ接触点が非作用面２８ｂに移行するまで、つまり吸気弁１２がリフトし始めるまでに要する揺動アーム１８の回転量は、スライダーローラ２２が揺動中心２６に近いほど、小さくなる。このことからも、吸気弁１２の作用角は、大きくなる。

逆に、スライダーローラ２２が揺動中心２６から遠い位置にあるとすると、駆動カム１４のカムリフトは、揺動中心２６から遠い位置において揺動アーム１８に伝達されることになる。このため、揺動アーム１８の揺動範囲（振れ幅）が小さくなる。また、揺動アーム１８が揺動開始した後、ロッカーローラ接触点が非作用面２８ｂに移行するまでに要する揺動アーム１８の回転量は、スライダーローラ２２が揺動中心２６から遠いほど、大きくなる。これらのことから、スライダーローラ２２が揺動中心２６から遠いほど、吸気弁１２の作用角は小さくなる。

このようにして、可変動弁装置１０では、制御軸１６の回転位置を図１中の時計回り側に変位させるほど、吸気弁１２の作用角を連続的に大きくすることができ、逆に、制御軸１６の回転位置を図１中の反時計回り側に変位させるほど、吸気弁１２の作用角を連続的に小さくすることができる。

つまり、可変動弁装置１０では、スライダーローラ２２が揺動アーム１８の先端側に行くほど、吸気弁１２の作用角が小さくなる。このため、理論上は、スライダー面２０を先端側に延長して、スライダーローラ２２をより先端側に移動させていけば、吸気弁１２の作用角がゼロとなるような状態、つまり弁停止状態が得られることになる。

しかしながら、実際上は、スライダー面２０を先端側に延長しようとして各部品の設計を行うと、揺動アーム１８の先端部が薄くなって強度が不足したり、大作用角時に揺動アーム１８とロッカーアーム３２とが干渉するようになったり、スライダーローラ２２がスライダー面２０の先端まで届かなくなったりするなどの種々の問題が発生する。このため、実際上は、スライダー面２０を延長することで弁停止状態を実現することは極めて困難である。

これに対し、本実施形態の可変動弁装置１０では、スライダー面２０の先にロストモーション部３８を形成することにより、上記のような設計上の問題を生ずることなく、弁停止状態を実現可能となっている。以下、図２を参照して、具体的に説明する。

図２は、図１中のスライダーローラ２２付近を拡大した図である。図２に示すように、揺動アーム１８の先端部には、ロストモーション部３８が形成されている。このロストモーション部３８は、スライダー面２０の仮想延長線（仮想延長面）４０よりも落ち込んだ面（低くなった面）で構成されている。本実施形態では、このロストモーション部３８は、円弧状の凹面で構成されている。図２中の二点鎖線の円は、ロストモーション部３８を構成する円弧を延長したものである。なお、ロストモーション部３８の形状は、円弧状に限定されるものではない。

制御軸１６を反時計回りに一杯に回転させて、スライダーローラ２２を揺動中心２６から最大限に遠ざけると、スライダーローラ２２は、スライダー面２０を超えて、ロストモーション部３８と接触する位置へ移動する。このときのスライダーローラ２２の位置を以下「弁停止位置」という。

スライダーローラ２２を弁停止位置へ移動させるとすると、駆動カム１４が回転することで揺動アーム１８が揺動しても、ロッカーローラ接触点は非作用面２８ａ内にとどまり、作用面２８ｂには到達しないような状態となる。つまり、図１に示すように、駆動カム１４のカムリフトが最大になったときにも、揺動中心２６と作用面中心３０とを結ぶ直線は、揺動中心２６とロッカーローラ３４の中心４２とを結ぶ直線よりも、駆動カム１４側に位置する。このため、駆動カム１４が回転しても、吸気弁１２は閉弁状態に維持される。

上記のような弁停止状態において、スライダーローラ２２の第２ローラ２２ｂとロストモーション部３８とは、駆動カム１４のカムリフトが最大のときには図２中の点Ａで接触し、駆動カム１４のカムリフトがゼロのときには図２中の点Ｂで接触する。つまり、弁停止状態で揺動アーム１８が揺動すると、第２ローラ２２ｂとロストモーション部３８との接触点は、図２中の点Ａと点Ｂとの間を移動する。

以上説明したように、可変動弁装置１０によれば、作用角を可変とする機構において、部品点数を増大させたり、機構を複雑化・大型化させたりすることなく、弁停止状態を実現することができる。このため、コストアップを伴うことなく弁停止機能を付加することができる。また、他のアクチュエータを追加する必要もないので、制御の複雑化も抑制でき、信頼性に優れる。

更に、本実施形態では、ロストモーション部３８を凹面で構成したことにより、第２ローラ２２ｂとの接触点を、凹面と凸面との接触にすることができる。このため、接触点の応力を軽減することができる。

なお、上述した実施の形態１においては、スライダーローラ２２が前記第１の発明における「中間部材」に、制御軸１６、支持アーム２４および制御アーム（図示せず）が前記第１の発明における「中間部材移動機構」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。図３は、本発明の実施の形態２の可変動弁装置におけるスライダーローラ付近を拡大した図である。

本実施形態は、ロストモーション部の形状が異なること以外は、前述した実施の形態１と同様である。図３に示すように、本実施形態の可変動弁装置１０においても、揺動アーム１８には、スライダー面２０より先に、スライダー面２０の仮想延長線４０よりも落ち込んだ面で構成されるロストモーション部４４が形成されている。このロストモーション部４４は、スライダー面２０の先端から変曲点を経てスライダー面２０と逆向きに湾曲する凸面で構成されている。

本実施形態の可変動弁装置１０によれば、ロストモーション部４４を設けたことにより、弁停止状態を実現することができ、実施の形態１と同様の効果が得られる。加えて、次のような効果も得られる。

弁停止状態から弁駆動状態へ復帰する場合（以下「弁駆動再開時」という）、スライダーローラ２２は揺動中心２６へ近づく方向、すなわち図３中の矢印の方向へ移動される。前述したように、ロストモーション部４４はスライダー面２０の仮想延長線４０より落ち込んでいる。このため、スライダーローラ２２がロストモーション部４４からスライダー面２０へ急激に移行する場合には、スライダーローラ２２から揺動アーム１８へ強い力が加わり、ショックが発生することがある。本実施形態では、ロストモーション部４４を凸面で構成したことにより、このショック（以下「弁駆動再開時ショック」という）を実施の形態１よりも抑制することができるという利点がある。

弁駆動再開時ショックをより確実に抑制するためには、以下のような条件を満足するようにロストモーション部４４を形成することが好ましい。図２中の力Ａは、スライダーローラ２２と揺動アーム１８との間に実際に作用する力である。一方、図２中の力Ｂは、仮にロストモーション部４４を設けずにスライダー面２０が先端側に延長されていると仮想した場合に、スライダーローラ２２と揺動アーム１８との間に作用する仮想の力である。

ロストモーション部４４を設けずにスライダー面２０が先端側に延長されている場合には、力Ｂのスライダーローラ移動方向分力がほぼゼロであるので、弁駆動再開時ショックは最も小さくなる。よって、ロストモーション部４４を設けた場合であっても、力Ａの方向が力Ｂの方向に近ければ、弁駆動再開時ショックを小さくすることができる。具体的には、力Ａの方向と力Ｂとのなす角度θが４５°以下となるようにすれば、力Ａのスライダーローラ移動方向分力が十分に小さくなり、弁駆動再開時ショックを十分に抑制することができる。

力Ａの方向は、第２ローラ２２およびロストモーション部４４の接触点と、スライダーローラ２２の中心とを通る直線の方向であり、力Ｂの方向は、スライダー面２０が先端側に延長されていると仮想した場合の仮想スライダー面４６と、スライダーローラ２２の中心とを通る直線の方向である。よって、上記の条件を満足するためには、それらの両直線のなす角度θが４５°以下になるように、ロストモーション部４４を形成すればよい。

実施の形態３．
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。

図４は、実施の形態３の可変動弁装置のシステム構成を示すブロック図である。本実施形態のシステムは、前述した実施の形態１または２の可変動弁装置１０と、この可変動弁装置１０の作動を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを有している。ＥＣＵ５０には、可変動弁装置１０の制御軸１６を回転駆動するサーボモータ５２と、制御軸１６の回転角度を検出する制御軸回転角度センサ５３と、内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサ５４とが電気的に接続されている。

また、本実施形態のシステムは、可変動弁装置１０の駆動カム１４が設けられたカム軸５６の位相を連続的に可変とする公知の開弁位相可変機構５８と、カム軸５６の回転位置を検出するカム角センサ６０とを更に備えている。開弁位相可変機構５８によれば、吸気弁１２のバルブタイミングを進角したり遅角したりすることができる。

ＥＣＵ５０は、所定のマップに従い、内燃機関の運転状態（機関回転速度および機関負荷）に応じて、制御軸１６の回転位置を制御することにより、吸気弁１２の作用角を制御する。例えば、機関負荷が大きいほど、作用角を大きくし、機関負荷が小さいほど、作用角を小さくする。

また、ＥＣＵ５０は、所定の運転条件下（例えば減速フューエルカット）では、吸気弁１２の開閉動作が停止する前述の弁停止状態となるように、制御軸１６の回転位置を制御する。

本実施形態では、上記内燃機関は、直列４気筒型であるものとする。そして、カム軸５６は、その４つの気筒に共用されているものとする。図５は、その各気筒（＃１〜＃４気筒）の吸気弁１２のリフトカーブを示す図である。図５中の小さいリフトカーブは、弁駆動状態において作用角を最小とした場合のリフトカーブであり、図５中の大きいリフトカーブは、作用角を最大とした場合のリフトカーブである。なお、本実施形態では、開弁位相可変機構５８が設けられているので、各気筒のリフトカーブは図５中の左右に移動し得る。

図５に示すように、吸気弁１２の作用角が最小作用角である場合には、各気筒の吸気弁１２の開弁期間は重ならないので、＃１〜＃４気筒の何れの気筒の吸気弁１２もリフトしない期間（この期間に相当するクランク角の範囲を以下「全気筒閉弁期間」という）が存在する。図５中の両端矢印で示す各期間が上記全気筒閉弁期間である。

弁停止状態から弁駆動状態へ復帰する場合（弁駆動再開時）において、スライダーローラ２２がロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ移行した瞬間が、全気筒閉弁期間内にあれば、その時点で、何れの気筒の吸気弁１２も閉じたままとなっている。

これに対し、スライダーローラ２２がロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ移行した瞬間が、全気筒閉弁期間外であると、その瞬間に、何れかの気筒の吸気弁１２が開くこととなる。すると、その開いた吸気弁１２のバルブスプリングの力が揺動アーム１８に伝達して、揺動アーム１８をスライダーローラ２２へ押し付けるように作用する。

前述したように、スライダーローラ２２がロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ急激に移行する場合には、スライダーローラ２２から揺動アーム１８へ強い力が加わり、ショックが発生し易い。このときに、上記のようにしてバルブスプリングの力が揺動アーム１８に加わると、そのショックが更に大きくなる。

そこで、本実施形態では、弁駆動を再開する場合、スライダーローラ２２が全気筒閉弁期間内にロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ移行するように制御することとした。具体的には、サーボモータ５２の作動遅れも考慮した上で、制御軸１６の実際の駆動開始時が、全気筒閉弁期間内に入るように制御することとした。ロストモーション部３８または４４は短いので、制御軸１６が駆動を開始すると、その直後にスライダーローラ２２はロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ移行する。よって、上記のように制御すれば、スライダーローラ２２が全気筒閉弁期間内にロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ移行するようにすることができる。

［実施の形態３における具体的処理］
図６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンによれば、まず、制御軸回転角度センサ５３の出力に基づいて、弁停止制御の実行中であるか否かが判別される（ステップＳ１００）。弁停止制御を実行していない場合には、以下の制御を実施する必要はないため、今回の処理サイクルがそのまま終了される。

一方、弁停止制御の実行中である場合には、次に、クランク角センサ５２およびカム角センサ６０の出力に基づいて、現在の機関回転速度、クランク軸位置およびカム軸位置（カム軸位相）が検出される（ステップＳ１１０）。続いて、全気筒閉弁期間が算出される（ステップＳ１２０）。全気筒閉弁期間は、図５中の両端矢印で示す各期間であるが、前述したように、この期間は、開弁位相可変機構５８の作動により、全体的に早くなったり遅くなったりする。ステップＳ１２０では、上記ステップＳ１１０で検出されたカム軸位相に基づいて、全気筒閉弁期間を算出することができる。

次いで、サーボモータ５２に対する駆動指令（以下「モータ駆動指令」という）を開始すべきクランク軸位置が以下のようにして特定される（ステップＳ１３０）。サーボモータ５２への駆動指令が開始されてから制御軸１６が実際に回転し始めるまでの遅れ時間は、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。サーボモータ５２への駆動指令が開始されてから制御軸１６が実際に回転し始めるまでに要するクランク軸の回転角度は、上記遅れ時間と、現在の機関回転速度とから、算出することができる。次いで、このクランク軸回転角度と、上記ステップＳ１２０で算出された全気筒閉弁期間とから、制御軸１６が実際に回転し始める時点を全気筒閉弁期間内に入れることができるような、モータ駆動指令開始クランク角を算出することができる。そして、その算出されたクランク角のなかで、現在のクランク軸位置から考えて、最も早く実現することができるようなクランク軸位置が、モータ駆動指令を開始すべきクランク軸位置として特定される。

続いて、弁停止状態から弁駆動状態へ復帰する要求があるか否かが判別される（ステップＳ１４０）。そして、弁停止状態から弁駆動状態へ復帰する要求があると判別された場合には、上記ステップＳ１３０で特定されたクランク軸位置においてサーボモータ５２への駆動指令が開始され、制御軸１６の駆動が開始される。

以上説明した図６に示すルーチンの処理によれば、弁停止状態から弁駆動状態へ復帰する場合に、制御軸１６が実際に回転を開始してスライダーローラ２２が移動開始するタイミングが、全気筒閉弁期間内に入るように制御することができる。これにより、全気筒閉弁期間内に、スライダーローラ２２をロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ移行させることができる。よって、スライダーローラ２２がロストモーション部３８または４４からスライダー面２０へ移行したとき、何れの気筒の吸気弁１２も開かないので、バルブスプリングの力が揺動アーム１８へ作用することを回避することができる。このため、弁駆動再開時に、スライダーローラ２２と揺動アーム１８との間にバルブスプリングの力が更に加わることを防止することができ、ショックを軽減することができる。

なお、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記図６に示すルーチンの処理を実行することにより前記第５の発明における「制御手段」が、上記ステップＳ１１０およびＳ１２０の処理を実行することにより前記第６の発明における「算出手段」が、上記ステップＳ１３０の処理を実行することにより前記第６の発明における「特定手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１の可変動弁装置を示す図である。 図１中のスライダーローラ付近を拡大した図である。 本発明の実施の形態２の可変動弁装置におけるスライダーローラ付近を拡大した図である。 本発明の実施の形態３の可変動弁装置のシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３の内燃機関における各気筒の吸気弁のリフトカーブを示す図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 可変動弁装置
１２ 吸気弁
１４ 駆動カム
１６ 制御軸
１８ 揺動アーム
２０ スライダー面
２２ スライダーローラ
２２ａ 第１ローラ
２２ｂ 第２ローラ
２４ 支持アーム
２６ 揺動中心
２８ 揺動カム面
２８ａ 非作用面
２８ｂ 作用面
３０ 作用面中心
３２ ロッカーアーム
３４ ロッカーローラ
３６ 油圧式ラッシュアジャスタ
３８ ロストモーション部
４０ 仮想延長線
４２ ロッカーローラ中心
４４ ロストモーション部
４６ 仮想スライダー面
５０ ＥＣＵ

Claims (6)

1. 内燃機関のカム軸に設けられた駆動カムと、
   前記内燃機関の吸気弁または排気弁を押圧するロッカーアームと、
   前記ロッカーアームに設置されたロッカーローラと、
   前記カム軸に平行な軸を中心として揺動可能に設置され、前記駆動カムの回転に伴って揺動する揺動アームと、
   前記揺動アームに形成され、前記ロッカーローラに接触する揺動カム面と、
   前記揺動アームの、前記駆動カムと対向する位置に形成されたスライダー面と、
   前記駆動カムと前記揺動アームとの間に配置され、前記駆動カムのカムリフトを前記揺動アームに伝達する中間部材と、
   前記中間部材を前記揺動アームの揺動中心に近づける方向および遠ざける方向に移動可能な中間部材移動機構と、
   を備え、
   前記揺動カム面は、前記揺動アームの揺動中心からの距離が一定で前記弁にリフトを与えない非作用面と、前記非作用面と連続して設けられ前記揺動アームの揺動中心からの距離が次第に大きくなるように形成された作用面とを含み、
   前記中間部材が前記スライダー面と接触している場合には、前記揺動アームの揺動に伴って前記ロッカーローラと前記揺動カム面との接触位置が前記非作用面から前記作用面へ移動することにより前記弁がリフトし、
   前記中間部材の位置を前記揺動アームの揺動中心から遠ざけるほど、前記弁の作用角が小さくなるように構成された可変動弁装置であって、
   前記揺動アームには、前記スライダー面の先に、前記スライダー面の仮想延長線よりも落ち込んだ面で構成されるロストモーション部が形成されており、
   前記中間部材が前記ロストモーション部と接触するような弁停止位置へ前記中間部材を移動させることにより、前記揺動アームが揺動しても前記ロッカーローラと前記揺動カム面との接触位置が前記非作用面内にとどまる弁停止状態となることを特徴とする可変動弁装置。
2. 前記ロストモーション部は、凹面で構成されていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
3. 前記ロストモーション部は、凸面で構成されていることを特徴とする請求項１記載の可変動弁装置。
4. 前記中間部材が前記弁停止位置にあるときにおいて、前記中間部材と前記ロストモーション部との接触点と前記中間部材の中心とを通る直線と、前記スライダー面が先端側に延長されていると仮想した場合の仮想スライダー面と前記中間部材との接触点と前記中間部材の中心とを通る直線とのなす角度が４５°以内であることを特徴とする請求項３記載の可変動弁装置。
5. 前記内燃機関は、複数気筒を有しており、
   前記弁停止状態から前記中間部材を前記揺動アームの揺動中心に近づける方向に移動させて弁駆動状態に復帰する場合に、前記中間部材の移動開始タイミングが、前記中間部材が前記ロストモーション部から前記スライダー面へ移行したときに何れの気筒においても前記弁がリフトしないような期間内となるように、前記移動開始タイミングを制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の可変動弁装置。
6. 前記制御手段は、
   前記中間部材が前記ロストモーション部から前記スライダー面へ移行した場合に何れの気筒においても前記弁がリフトしないような期間を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された期間と、現在の機関回転速度およびクランク軸位置と、前記中間部材移動機構の作動遅れ特性とに基づいて、前記中間部材移動機構に対する駆動指令を開始すべきタイミングを特定する特定手段と、
   を含むことを特徴とする請求項５記載の可変動弁装置。

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